JP2008071071A - 無線タグ、周波数調整方法、キャップ、キャップ付き容器、読み取り装置及び物品管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】多数密集して配置された物品を簡単かつ正確に一括管理する。
【解決手段】無線タグ１は、リング状の板材に無線タグチップ１１とタグアンテナ１２とを備える。タグアンテナ１２は、無線タグ１の板材にその形状に沿って形成される。無線タグチップ１１にはタグアンテナ１２が接続され、タグアンテナ１２により受信される無線波に応答してメモリに記憶されているタグ情報を表す無線信号を発信する。無線タグ１は、容器のキャップや、容器本体に装着もしくは埋設される。無線タグ１の中央部に空間を設けることで、例えば真空採血管のように、中央に採血針が貫通するような容器のキャップにも応用される。無線タグ１をキャップ上面に有する容器を多数密集してラック等に収容し、ラック上部を読み取りアンテナにより走査することで、各無線タグ１が発信するタグ情報を接触又は非接触の方法で一括して読み取る。
【選択図】 図１

Description

この発明は、物品の管理などに用いられる無線タグ、周波数調整方法、キャップ、キャップ付き容器、読み取り装置及び物品管理システムに関する。

現在ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグには、用途に応じて、１３．５６ＭＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯、及びＵＨＦ帯（９５０ＭＨｚ帯）といった製品が提供されており、それぞれの周波数帯のＲＦＩＤタグは、利用目的に応じて各々使い分けされている。以下に、各周波数帯のＲＦＩＤタグの長所、短所について簡単に記載する。

１３．５６ＭＨｚ帯のタグは、液体が入れられた容器に貼付しても読み取ることが可能であるが、多数密集したタグの読み取り精度が低く、読み取り距離が短い。２．４５ＧＨｚ帯では、読み取り距離が長く、タグが多数密集して配置された場合でも、読み取り精度が高いが、水の影響を受けやすく、背面に液体がある物品に貼付すると、読み取り精度が落ちてしまう。一方、ＵＨＦ帯は、読み取り距離が長く、タグがある程度密集した場合でも読み取ることが可能であるが、現状では規格が統一されておらず、タグのサイズも２．４５ＧＨｚ帯より大きくなるという特徴がある。

試験管等の容器の情報を管理する管状容器の情報を管理するためにキャップに無線タグを取り付けること、及びそのキャップを有する容器については以下の提案がなされている。しかし、これらは使用周波数の記載がなく、密集状態のタグを一括して読み取るための技術の開示はなされていない。（例えば、特許文献１又は２を参照。）
なお、ＲＦＩＤタグを検体チューブの底面に埋め込むことで、ラックに収納した検体チューブを各タグに対応する読み取りアンテナにより一括してタグ情報を読み取る物品管理システム（１３．５６ＭＨｚ帯）が提案されている（例えば、非特許文献１を参照。）。
特開２００１−３５６６８８号公報 特開２００２−３６２５７２号公報 「データ書き込みができる試験管 小型RFIDチップを使った検体チューブ（試験管）管理システムを開発（ニュースリリース：２００６年０７月）」、マクセル精器株式会社、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.maxei.co.jp/news/pdf/060714Jpn.pdf＞

上述したように、１３．５６ＭＨｚ帯の無線タグを使用すると、多数密集した無線タグを一括して読み取ることが困難であり、無線タグと読み取りアンテナとの距離を伸ばすことができない。このため、読み取りアンテナと無線タグとを、厳密に１対１で位置制御して対応させたアンテナを用い、ほとんど接触して読み込ませる必要がある。このため、容器を格納するラックの形状を、予め決めておく必要があり、運用上柔軟性に欠ける。また、無線タグの周波数帯が低いために、無線タグ側アンテナが大きくなってしまい、装着もしくは埋め込む容器の大きさに制限が加わる。さらに、無線タグに空間（スペース）を設けることが困難であるため、例えば真空採血管のキャップに装着又は埋設する場合、採血針を貫通させる空間が確保できない。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、多数密集して配置された物品を簡単かつ正確に一括管理できる無線タグ、周波数調整方法、キャップ、キャップ付き容器、読み取り装置及び物品管理システムを提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係わる無線タグは、リング状の板材と、前記板材に取り付けられ、無線波に応答してタグ情報を発信する無線タグチップと、前記無線タグチップに接続され、前記板材にその形状に沿って形成されるアンテナとを具備することを特徴とする。

上記無線タグにループ状のアンテナコイルを用いる。これにより、アンテナの小型化設計が可能となる。アンテナを小型化できることで、従来装着もしくは埋設ができないようなスペースに無線タグを取り付けることが可能となる。また、無線タグを多数密集させて配置した場合、隣り合うアンテナ間の距離を十分確保することができる。そのため、隣り合うアンテナ間の距離が小さい場合に発生する無線タグ同士の相互結合現象を回避することができる。これにより、多数密集された状態の物品でも、通信距離をある程度確保したまま一括して確実に読み取ることが可能となる。

また、上記無線タグは、容器の開口部に栓をするキャップと共に用いられ、前記アンテナは前記キャップの素材の誘電率によってインピーダンス特性が決定されることを特徴とする。さらに、この無線タグの周波数調整方法は、無線タグに対して、前記アンテナのインピーダンス特性が前記無線波の周波数に対応するように前記キャップの素材の誘電率を選定する、または前記アンテナの長さを選定することを特徴とする。
このように、アンテナの近傍にあるキャップ素材の誘電率に応じて無線タグのアンテナのインピーダンス特性を通信周波数に整合させることで、空間を伝播してくる電波を受信、あるいは無線タグから送信することによる通信をより確実に行うことが可能となる。

この発明に係わるキャップは、容器の開口部に栓をするキャップであって、リング状の板材に無線波に応答してタグ情報を発信する無線タグチップを取り付け、この無線タグチップに接続されるアンテナを前記板材にその形状に沿って形成してなる無線タグを上面に装着してなることを特徴とする。

無線タグ側アンテナをループ状に形成し小型化できることにより、無線タグ内部に空間（スペース）を設けることができる。これにより、リング状の無線タグが実現可能となる。このような無線タグを、例えば真空採血管のキャップ上面に装着することで、従来技術では困難であった採血用針の貫通孔を確保しつつ、無線タグにより管理できる真空採血管を提供することが可能となる。

また、この発明に係わるキャップは、容器の開口部に栓をするキャップであって、無線波に応答してタグ情報を発信する無線タグチップにアンテナを接続してなるインレットを埋設し、前記アンテナを前記キャップの周面に沿って形成してなることを特徴とする。
上記構成では、無線タグチップにループ状に形成されたアンテナを接続して構成されるとインレットをキャップに埋設する。このようにすると、従来技術では困難であった採血用針の貫通孔を確保しつつ、無線タグにより管理できる真空採血管を提供することが可能となる。さらに、インレットとキャップとを一体化して構成することで簡易な構成で実現できる。

また、この発明に係わるキャップ付き容器は、上記いずれかのキャップを有することを特徴とする。
小型無線タグを持つキャップを有する容器を用いることにより、無線タグの水平方向および高さ方向の均一化が図れることになるため、多数密集した状態であっても容器や容器内に保管する物品の情報を管理することが可能となる。

この発明に係わる読み取り装置は、上記構成のいずれかのキャップを有する複数の容器が収容される収容ラックに向けて無線波を放射して前記無線タグからそれぞれ発信されるタグ情報を読み取る読み取り装置であって、前記無線波を送受信するアンテナ部と、前記アンテナ部により前記無線波を前記収容ラックに向けて放射させる送信部と、前記アンテナ部により前記無線タグから発信されるタグ情報を受信する受信部とを具備することを特徴とする。
上記構成の読み取り装置によれば、上記無線タグが貼付された容器が複数配列して収容される場合にも、収容ラック毎に一括して欠落無くタグを読み取ることが可能となり、物品の管理を容易に行うことができる。

上記読み取り装置の第１の構成は、前記アンテナ部は、前記無線波を円偏波で放射することを特徴とする。
無線波を円偏波で放射させることで電波の回り込みを向上させ、多数密集して配置されるタグを欠落無く読み取ることが可能となる。

上記読み取り装置の第２の構成は、前記送信部は、前記アンテナ部に前記無線波を間欠的に放射させることを特徴とする。
このように無線波を間欠的に収容ラックに放射することで、無線波を連続的に放射する場合に比べ、パワーシェアリング現象のような特定のタグが放射電波を独占するような状況を避けることができる。これにより、各タグに発生する起電力を高め、多数密集する無線タグをさらに確実に読み取ることが可能となる。

上記読み取り装置の第３の構成は、前記アンテナ部及び前記収容ラックの少なくともいずれか一方を所定の速度で相対的に移動させる移動手段をさらに備えることを特徴とする。
上記容器に取り付けられた無線タグを自動で読み取る場合、収容ラックを固定してその上面をアンテナで走査する方法と、アンテナを固定してその下で収容ラックを移動または回転させて読み取る方法の２通りが考えられる。さらに、このように構成すると、無線波を収容ラックに万遍なく放射することができるため、タグ本体の励起時間に個体差がある場合でも、タグの読み取り精度を高めることが可能となる。

さらに、この発明の物品管理システムは、上記構成のいずれかのキャップを有する複数の容器が収容される収容ラックに向けて無線波を放射して前記無線タグから発信されるタグ情報を読み取る読み取り装置と、前記複数の容器それぞれに取り付けられた無線タグの個別識別情報を管理する管理サーバとを備え、前記読み取り装置及び管理サーバ間が通信ネットワークを介して接続される物品管理システムであって、前記読み取り装置は、前記無線波を送受信するアンテナ部と、前記アンテナ部により前記無線波を前記収容ラックに向けて放射させる送信部と、アンテナ部により前記無線タグから発信される個別識別情報を受信する受信部と、前記受信された個別識別情報を前記管理サーバに向け送信する送信手段とを備え、前記管理サーバは、前記通信ネットワークを介して前記読み取り装置から送られてくる個別識別情報を受信する受信手段と、前記受信された個別識別情報をデータベースに登録して前記複数の容器との関係を管理する管理手段とを具備することを特徴とする。
このように構成することにより、従来読み取り装置１台ずつにコンピュータが必要であったが、複数の読み取り装置を通信ネットワークに接続することで、各読み取り装置から送られてくるタグ情報を１つの管理サーバで一元的に管理することが可能になる。

したがってこの発明によれば、多数密集して配置された物品を簡単かつ正確に一括管理できる無線タグ、周波数調整方法、キャップ、キャップ付き容器、読み取り装置及び物品管理システムを提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、この発明に関わる無線タグの一実施形態を示す概観図である。無線タグ１は、円板の中央部に貫通穴が形成されたリング状（ドーナツ状）の板材に無線タグチップ１１と無線通信用のタグアンテナ１２とが設けられる。タグアンテナ１２は、無線タグ１の板材にその形状に沿ってループ状（Ｕ字型あるいは馬蹄形でも良い）に形成される。タグアンテナ１２はループ状に形成できればとくに限定されず、リング状のアンテナ（ループアンテナ）、モノポールアンテナ、ダイポールアンテナなどを使用することができる。無線タグチップ１１には上記タグアンテナ１２が接続され、タグアンテナ１２により受信される無線波に応答してメモリに記憶されているタグ情報（個別識別情報等）を含んだ無線信号を発信する。

なお、この無線タグ１には、無線タグチップ１１とタグアンテナ１２が必須の成分であるが、これ以外に整合回路があってもよい。この整合回路によりタグアンテナ１２のインピーダンス特性を通信周波数に整合させる。この整合の方法は、整合回路によるものでもよいし、周囲の誘電率による波長短縮効果を考慮してタグアンテナ１２の長さを短くするものでもよい。また、無線タグ１は、容器のキャップの上面に装着して用いられるため、必要に応じて裏面に両面接着テープを貼付する等、粘着加工された状態で提供される。

図２に、図１に示す無線タグ１を真空採血管に使用した例を示す。真空採血管２は、液体（血液）が入れられる本体２１と、本体２１の開口部に栓をするキャップ２２とを備え、さらに、キャップ２２の上面には上記無線タグ１が装着される。キャップ２２は、気密性、耐薬品性、液体シール性、耐環境性に優れたゴム系素材で形成される。例えば、シリコーン系樹脂やシリコーン系ゴム、フッ素系樹脂やフッ素系ゴムなどが使用可能である。無線タグ１の板材や被覆材は、キャップ２２と同一でも良いし、異なっていても良い。キャップの素材としては、一般に誘電材料を使用するが、透磁率を併用する場合であっても良い。ただし、無線通信に影響を与えない様に、損失成分（誘電率損失成分ε”、透磁率損失成分μ”）がなるべく小さく、誘電率のｔａｎδ（＝ε”／ε’）もしくは／及び透磁率のｔａｎδ（＝μ”／μ’）が１未満であることが望ましい。

とくに無線タグ１を耐環境性に優れた素材から成るキャップに埋め込んだ場合、そのキャップ素材がそのまま無線タグの耐環境性シール材として機能するため、耐熱性、耐寒性、耐薬品性などの過酷な条件での物品の保管条件に於いても無線タグ１を損なうことなく、耐久性を確保することが可能となる。

また、キャップ２２は、採血針が貫通しやすいように中央部分のゴム厚が薄い構造をしている。このリング状の無線タグ１をキャップ２２の上面に装着することによって、無線タグ１を取り付けたまま貫通穴から採血針を貫通させることができ、真空採血管２を無線タグ１により管理することが可能となる。なお、この真空採血管のキャップ２２は、従来製品をそのまま使用することができる。また、キャップ２２の製造時に、キャップ２２の内部に上記無線タグチップ１１とタグアンテナ１２とから構成されるインレットを埋設して構成するようにしてもよい。

この場合にキャップに採血用針の貫通孔を確保するとは、具体的な構成は、装着の場合も埋設の場合も、タグアンテナ、整合回路およびチップが内側に針貫通孔用スペースを確保しながら配置されれば良く、タグインレットの基材や被覆材は針が通る材質ならば内側スペースを覆う形状であっても構わない。また、埋設の場合、必ずしもタグアンテナの軸芯とキャップの軸芯を一致させる必要はない。例えば、小型タグであればキャップの針貫通孔をかわした箇所に配置させる構成でも良い。

また、無線タグ１は、無線周波数として電波方式（２．４５ＧＨｚ帯もしくはＵＨＦ帯）を使用する。従来、このような無線タグ１を液体が入った容器に使用する場合、液体による電波吸収を防止するための工夫が必要であった。しかし、本発明の無線タグ１では、キャップ２２の上面に取り付けられるため、液面レベルから無線タグ１まで充分な距離（少なくともキャップ寸法分）を確保することができ、液体による電波吸収による影響を受けずに済む。そのため、電磁誘導方式（１３．５６ＭＨｚ帯もしくは１３５ｋＨｚ帯）と比較して、読み取り距離を伸ばし、タグアンテナ１２を小型化することができる。

ここで、図３を用いて、本発明の無線タグ１を用いて多数密集した真空採血管２を一括管理する場合の利点を説明する。図３（Ａ）に、本発明の無線タグ１が装着された真空採血管２を密集して配置した場合の隣り合う無線タグ１の位置関係を示す。この場合に隣り合う無線タグ１における無線タグアンテナ１２間の最小距離を“Ａ”とする。図３（Ｂ）に、一般的なダイポールアンテナを設けた無線タグを容器１２の側面に用いた場合の隣り合う無線タグの位置関係を示す。この場合には、タグアンテナ１２´が大きいため、真空採血管２のキャップ２２の上面に取り付けることができない。そのため、無線タグを真空採血管２の側面に巻き付けるような形で貼付することとなる。この場合に隣り合う無線タグにおける無線タグアンテナ１２´間の最小距離を“Ｂ”とする。

図３からも明らかであるように、多数の真空採血管２を密集して配置した場合、無線タグをキャップ２２の上面に取り付ける場合は、側面に巻き付ける場合と比較して、隣り合う無線タグアンテナ間の距離が大きくなる。すなわち、
A ＞ B
となる。これにより、隣接する無線タグ間で発生する相互結合現象を抑制することができる。相互結合現象とは、隣接する無線タグのアンテナ間の距離が短い場合、アンテナ間で相互インダクタンス、相互キャパシタンスが発生し、アンテナの共振周波数が、無線タグの読み取り周波数からずれてしまう現象である。例えば、共振ピークが分離して読み取り周波数での特性が低下してしまうことがある。この現象は、無線タグの感度を低下させるため、結果的に読み取り精度が落ちることになる。この相互結合現象の発生を抑えるには、隣り合う無線タグ間のアンテナ距離をできるだけ大きく取ることが必要であるが、従来の無線タグでは周波数帯が低く大型のアンテナが必要であったことから、解決が困難であった。

今回、ＵＨＦ帯もしくは２．４５ＧＨｚ帯のＲＦＩＤタグにおいて、ループ状のタグアンテナを使用することにより、アンテナの小型化とアンテナ位置の適正化を実現できており、これらの問題を回避している。

また、タグアンテナを小型化することにより、隣り合うタグ間の距離が大きくなり、パワーシェアリング現象の低減も実現できる。パワーシェアリング現象は、タグ間の距離が十分に確保されていないような場合、特定のタグが読み取りアンテナの放射電波を強く吸収してしまう現象である。これにより、タグ間で放射電波の密度に差ができ、放射電波が十分に受けることができないタグが出てきてしまう。具体的には、同じ通信周波数を持つタグアンテナが密集する場合に、λ／４（λ：波長）の距離内に数個のタグアンテナがあるとタグアンテナ同士が電波エネルギーを取り合う場合に生じる現象である。タグアンテナの間隔に余裕を持たせることで、隣同士のタグアンテナの受信電波の程度の差を緩和することができ、このような現象も軽減させることができ、密集した物品を一括して読み取る場合に有利となる。さらに無線タグを容器に用いることで、タグアンテナの高さ位置もほぼ均一になるため、密集状態の物品のタグアンテナの受信状態を均一化することができ、読み取り率の向上に寄与する。またパワーシェアリング現象の緩和のためには、アンテナの電波放射間隔の設定や読み取り装置のアンテナと物品の間に相対的な移動速度を設けることも有効である。

上記構成の無線タグを備えたキャップは、通常容器の一方の開口部に用いるが、容器の上方だけでなく、下方であってもよいし、あるいは上下両方に有する形態もある。

次に、以上のように構成された無線タグ１を用いて、真空採血管２を一括管理する手法について説明する。
図４は、試験管ラック４に収容された複数の真空採血管２を一括して読み取る様子を示す。ここでは、読み取りアンテナ５１を試験管ラック４の上面で移動させることにより、複数の真空採血管の一括読み取りを行う。試験管ラック４には、例えば、最大で５０本の無線タグ１が装着された真空採血管２を収容することができる。このように、真空採血管２は、試験管ラック４に収容された状態で一括して管理されるものとする。読み取りアンテナ５１にはパッチタイプのアンテナが使用される。読み取りアンテナ５１を試験管ラック４の上面で移動させるため、読み取りアンテナ５１の大きさは、試験管ラック４の上面より小さくても構わない。なお、本実施形態では試験管ラック４を用いているが、これを用いない場合もある。試験管ラック４を用いることで、タグアンテナの隣り合う、水平方向の間隔を均一化することが可能となる。試験管ラック４は、通常用いられているものでよい。また試験管ラックに納める試験管の本数は、５０本に限定されることはなく、１００本であったり、任意の数であってよい。

図４では、読み取りアンテナ５１の幅が試験管ラック４の幅と同じで、長さが短い場合を示した。この形状であれば、試験管ラック上面でアンテナを前後に移動させるだけで、すべての真空採血管２に装着された無線タグ１を読み取ることができる。試験管ラック４の上面が、読み取りアンテナ５１の幅よりも大きい場合には、複数の読み取りアンテナ５１を使用するか、試験管ラック４の上面をまんべんなく走査するよう、読み取りアンテナ５１を移動させれば良い。この場合、必ずしも上面から読み取る必要はなく、読み取り率の高い方向から読み取れば良い。例えば、小型ループアンテナを使用した場合は、横方向からの読み取りの方が読み取り率が高くなる場合がある。

読み取り装置のアンテナと物品の間に相対的な移動速度を設けることは、読み取り装置のアンテナ５１および試験管ラック４（もしくは密集状態の物品）の少なくとも一方を移動させることである。この目的は、密集状態にある無線タグ１のタグアンテナ１２が様々な角度、タイミングを持って電波を照射し、全ての無線タグ１に少しでも励振する条件を与えるものである。この目的に沿うものであれば、移動の速度（加速度も含む）、方向、時間は問わない。一方のみの移動であっても、共に移動する場合も、複数アンテナの場合の一部アンテナの移動の場合も、ターンテーブルで回転する場合も、蓋を開閉するような上下方向や横方向の動作に合わせて相対速度を与えるものであっても良い。

図５は、本発明の無線タグを使用した真空採血管の読み取り装置の構成図である。本装置では非接触方式を採用し、試験管ラック４を読み取りアンテナ５１の下方で移動させることにより、密集した複数の無線タグを一括して読み取る。

読み取り装置５の筐体内部上面には、読み取りアンテナ５１が固定されている。読み取りアンテナ５１は、筐体内部に搭載されるタグリーダ５３に、高周波ケーブルを介して接続される。

読み取りアンテナ５１には、それぞれ１個の発信素子（パッチ）が設けられ、電波法で規制されている上限出力（２．４５ＧＨｚ帯のＲＦＩＤタグの場合、最大３００ｍＷ）を、1パッチで放射するようにする。ただし、複数個の発信素子（パッチ）で構成される読み取りアンテナ５１も使用可能である。これにより、密集した無線タグ間におけるパワーシェアリング現象を最低限に抑える。なおかつ、放射する電波に円偏波を用いることで、電波の回り込みを向上させ、回り込んだ電波の偏波方向に通信特性が依存しなくなる。これにより、密集して配列される無線タグ１が欠落無く励起するようにする。

概ね、電波を連続的に放射する場合には、放射電波の回り込みが少なくなり、電波を受け取った特定のタグのみが反応してしまうような状況を作りやすい。そこで、放射電波を一定時間間隔（例えば、２５０ｍｓｅｃ）で間欠的に放射／停止させることにより、チップの動作特性に於ける励起均一化を促し、特定の無線タグ１が放射電波を独占するような状況を作りにくくし、なおかつ電波を回り込みしやすい環境を作ることで、すべての無線タグ１が欠落無く励起しやすい状況を作ることができる。

また、この読み取り装置５は、ベルトコンベアのような自動移動台５２を備える。この自動移動台５２に無線タグ１が装着された真空採血管２を収容した試験管ラック４を乗せて、読み取りボタンを押すと、読み取りアンテナ５１が取り付けられた筐体内に試験管ラック４が移動する。毎秒１ｃｍ程度の低速で往復させることで、各真空採血管２のキャップ２２上面に装着もしくは埋設された無線タグ１のタグ情報が一括して読み取れるように構成されている。また、タグリーダ５３には、ＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースが搭載されており、無線タグ１の読み取りデータは、通信ネットワークを介して管理センタなどに設けられる管理サーバへ送信される。同時に、読み取り装置５に設けられた本数表示部５４に、真空採血管２の読み取り本数がリアルタイムに表示される。

図６に、本発明の無線タグを用いた真空採血管の一括読み取り手法の他の例を示す。この手法では、読み取りアンテナ６１には、試験管ラック４に収容される真空採血管２の配列に対応する複数のパッチアンテナが内蔵され、各パッチアンテナと無線タグ１とがそれぞれ１対１に対応するように構成されている。真空採血管２に装着もしくは埋設された無線タグ１を一括して読み取る場合には、読み取りアンテナ６１を試験管ラック４の上面に接触させれば良い。周波数帯として電波方式を採用しているため、従来の電磁誘導方式と比較して読み取り距離を長く確保することができるため、読み取り時の位置制御を厳密に行わなくても良いという利点がある。

図７は、図６に示した読み取りアンテナを用いた真空採血管のハンディ型読み取り装置の構成を示す。この手法では、無線タグ１の配列パターンに応じてパッチアンテナが埋め込まれた読み取りアンテナ６１を、試験管ラック４の上面に接触させることで、一括読み取りを行う。ハンディ型読み取り装置６はハンドヘルドタイプで構成され、本体６２にＬＡＮインタフェース搭載されたタグリーダ（図示せず）が設けられる。上位の管理サーバに無線ＬＡＮもしくは有線ＬＡＮを使用して読み取ったタグ情報を送信する。この手法では、読み取りアンテナを動かす機構が不要となり、ポータビリティに優れた読み取り装置を実現することができる。

図８は、上述した無線タグ１及び読み取り装置５を用いた物品管理システムの全体構成図である。ここでは、無線タグ１が取り付けられた真空採血管２に入った血液を管理するシステムを例に挙げて説明する。読み取り装置５と管理サーバ７３との間は、ルータ７１及び７２によりインターネット回線等のＩＰネットワークＮＷを介して接続される。また、各真空採血管２の無線タグ１のメモリには、それぞれ個別識別情報と血液に関する情報とが予め記憶されている。管理サーバ７３は、読み取った血液に関する情報を個別識別情報に対応付けてデータベースとして格納し、必要に応じて取り出せるように管理する。

密集状態の試験管ラック４の真空採血管２にある血液検体は、試験管ラック４ごと低温貯蔵庫にて、−３０℃〜−１２０℃にて保管される。その状態で定期的に、貯蔵庫から取り出して、あるいは貯蔵庫内で情報確認を行っている。低温雰囲気下、なるべく早く、正確に読み取り（または書き込み）するには、無線タグ１が低温状態や霜が付着した状態や氷結した状態でも読み取れる必要がある。このためには無線タグ１を耐低温性材料でシールすることになるが、無線タグ１のキャップへの埋め込みタイプはすでにキャップ材として実績のある材料で被覆することになるため、有用な手段となる。

このように構成された物品管理システムの動作について説明する。
読み取り装置５は、試験管ラック４に収容された複数の真空採血管２に装着された無線タグ１のタグ情報を一括して読み取り、一般的なＴＣＰ／ＩＰのパケット信号に変換して、ＩＰネットワークＮＷを介して管理サーバ７３に送信する。この際、通信経路上での盗聴や改ざん等を防止するため、読み取り装置５は、読み取ったタグ情報をＴＣＰ／ＩＰパケットに変換する際に、ＩＰＳｅｃ等のプロトコルを用いて暗号化する。

管理サーバ７３は、ＩＰネットワークＮＷを介して到来する複数の読み取り装置５からの送信されてくるタグ情報を一括してデータベース化して管理する。この際、読み取り装置５により暗号化されて送信されたデータは、管理サーバにおいて復号され、個別識別情報に対応付けて血清に関する情報がデータベースにそれぞれ登録される。

従来のＲＦＩＤタグの読み取り装置は、ＲＳ−２３２Ｃ等のシリアルＩ／Ｆ経由でパーソナル・コンピュータ等の管理端末と接続されていたため、各読み取り装置に１台、専用の管理端末が必要になっていた。そのため、複数台の読み取り装置がある場合には、管理端末も複数台必要となり、多額の設備投資が必要であった。また、各読み取り装置により収集されたデータは、それぞれの管理端末に分散して格納されてしまうため、データの一元管理ができなかった。これに対し、本発明の読み取り装置は、各読み取り装置は通信ネットワーク経由で１台の管理サーバに読み取ったタグ情報を送信できるため、導入設備の軽減とコスト削減、及びデータの一元管理が可能となる。

以上述べたように、上記実施形態では、無線タグにループ状のアンテナを用いることで、無線タグ側アンテナを小型化できるため、無線タグ内部に空間（スペース）を設けることができる。これにより、リング状（ドーナツ状）の無線タグを構成することができ、無線タグの中心部分に空間を設けるような設計が可能となる。このような無線タグを、例えば真空採血管のキャップ上面に装着もしくは埋設することで、従来技術では不可能であった、採血用針の貫通孔を確保しつつ、無線タグを搭載した真空採血管が可能となる。

無線タグの電波方式には、ＵＨＦ帯あるいは２．４５ＧＨｚ帯の周波数を使用し、無線タグ側にアンテナコイルを使用することで、無線タグのアンテナ小型化を実現する。これにより、隣接する無線タグ間で発生する相互結合による共振周波数のずれやタグとアンテナとの通信距離に及ぼす影響を抑え、また隣り合うタグ間で発生するパワーシェアリングによるタグの感度の低下を抑制する。これにより、無線タグを多数密集して配置した場合の読み取り精度の向上させることができる
従来、ダイポールアンテナを用いた無線タグでは、無線タグ本体が大きいために、キャップに搭載することは不可能であった。そのため、真空採血管の側面に巻き付けるような方法で対応せざるを得なかったが、ＵＨＦ帯あるいは２．４５ＧＨｚ帯の周波数帯域では、背面に水分があると電波が吸収されるため、タグの加工と電波放射方式を工夫する必要があった。本発明では、真空採血管のキャップ上部に装着もしくは埋設して使用できるため、背面の水分と無線タグとの距離を十分に確保することが可能となり、このような問題は生じない。

この結果、例えば、検体用ラック（５本×１０本、１０本×１０本等）あるいはそれ以上の密集体であっても、またそれらがコンベアベルトを流れる集合物の移動体であっても、ラック全体をカバーする、もしくはベルト上の少しでも広い読み取り領域を確保することが可能となる。また物品は常に同一配列にあるとは限らず、あるものは倒れたり、あるものは重なったりする。このような自由な位置に対応するためにも、ある範囲をカバーするような通信距離を持っていることは好ましい。

無線タグを取り付けられる物品が小型の場合、無線タグアンテナも当然小さくなければならない。しかし、読み取り装置との無線通信効率を確保するためには、タグ長としては、λ／１０程度を有することが望ましい。具体的には、λ／２０〜λのタグ長（タグ周長）である。ダイポールアンテナはλ／２に近づくほど、リング状アンテナには周長がλに近づくほど、アンテナとしての性能は向上する。アンテナの寸法を稼ぐために、たとえば線状素子や円周部分を折り曲げたりした形状とすることが可能である。

また、無線タグの空間的配置を考慮すると、同一形状の物品が密集した場合、例えばラックのように固定治具を使用して、キャップなどの定位置に無線タグを配置するなどの場合、高さ方向（鉛直方向）にはほぼ同一の位置に来るため、横縦方向の二次元方向に分布すると見なすことができる。この位置条件で、通信距離を得るためタグ長をなるべく長く、且つ隣り合うタグ同士の干渉や結合等による影響を抑えるためタグ間隔もなるべく大きくするという相反する項目を満たして設計したのが、本発明のループ状アンテナである。

アンテナをループ状にすることで、前述の通信条件を解決できること、さらにλ以下の近傍界の通信にも対応でき、通信エリア及び装置の小型化も可能となる。

上記実施形態の無線タグを用いて真空採血管の管理を行う場合、無線タグを真空採血管のキャップ上面に装着もしくは埋設した真空採血管を試験管ラックに搭載した状態で一括して読み取ることが可能となる。読み取りアンテナを試験管ラック上面で移動させる非接触タイプの読み取り方式と、試験管ラックの上面と同一形状のアンテナをラック上面に接触させる接触タイプの読み取り方式の２通りが考えられる。

接触タイプの場合には、読み取りアンテナ面に、予め複数密集した無線タグの配置パターンに従い、読み取りアンテナを配置させることで、読み取りアンテナと無線タグとを１対１に対応させ、確実に読み取りを行う。接触で多数の真空採血管を一括管理する場合、本発明の無線タグをキャップ上面に設けた真空採血管をラック等に搭載し、アンテナをラック上面で移動走査させることにより、各無線タグ１の発信するタグ情報を一括して読み取る。

この場合、従来真空採血管の側面に無線タグを巻き付けた状態では、ラック側面方向に読み取りアンテナを配置しなくてはならずラックの幅が大きくなると、採血管により電波の進入が減衰させられるためラック中央部分まで電波が到達できないという問題があった。しかし、本発明では、無線タグはすべてラック上面に位置するため、読み取りアンテナをラック上で走査させることで逐次読み取ることが可能となり、ラックの大きさ、容器の配置等といった物理的な制約が無くなるという利点もある。

読み取り装置は、ＩＰＳｅｃプロトコルにより暗号化を施した上で、インターネット回線等のＩＰネットワーク経由でサーバに接続される。これにより、従来読み取り装置１台毎にコンピュータが必要であった構成をサーバ側で複数台の装置を一括管理することが可能となる。また、ネットワークを介してのデータのやり取りを、ＩＰＳｅｃにより暗号化したパケットを使用することで、秘匿性を保つことが可能となる。

したがって、上記実施形態によれば、多数密集して配置された物品を簡単かつ正確に一括して管理することが可能となる。

なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、無線タグ１を真空採血管２のキャップ２２に装着もしくは埋設して使用した例を説明したが、その他にも様々な物品に取り付けることが可能である。また、上記実施形態の読み取り装置５では、自動移動台５２を用いて試験管ラック４を移動させるように構成したが、反対に試験管ラック４を固定しておき、読み取りアンテナ５１側を移動させるように構成することもできる。その他にも、無線タグ１の構成及び形状、また、読み取り装置５，６及びこれらを用いた物品管理システムの構成及び動作の手順とその内容についてもこの発明を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できる。

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明に係わる無線タグの一実施形態を示す概観図。 図１に示す無線タグを真空採血管に使用した例を示す図。 図１に示す無線タグを用いて多数密集した真空採血管を一括管理する場合の利点を説明する図。 図１に示す無線タグを一括して読み取る手法を示す図。 読み取り装置の構成を示す図。 図１に示す無線タグを一括して読み取る手法の他の例を示す図。 ハンディ型読み取り装置の構成を示す図。 この発明の無線タグ及び図５に示す読み取り装置を用いた物品管理システムの全体構成図。

符号の説明

１…無線タグ、１１…無線タグチップ、１２…タグアンテナ、２…真空採血管、２１…真空採血管本体、２２…キャップ、４…試験管ラック、５１…読み取りアンテナ、５…読み取り装置、５２…自動移動台、５３…タグリーダ、５４…本数表示部、６１…読み取りアンテナ、６…ハンディ型読み取り装置、６２…本体、７１，７２…ルータ、７３…管理サーバ、NW…通信ネットワーク。

Claims (11)

1. リング状の板材と、
   前記板材に取り付けられ、無線波に応答してタグ情報を発信する無線タグチップと、
   前記無線タグチップに接続され、前記板材にその形状に沿って形成されるアンテナと
   を具備することを特徴とする無線タグ。
2. 容器の開口部に栓をするキャップと共に用いられ、前記アンテナは前記キャップの素材の誘電率によってインピーダンス特性が決定されることを特徴とする請求項１記載の無線タグ。
3. 請求項２記載の無線タグに対して、前記アンテナのインピーダンス特性が前記無線波の周波数に対応するように前記キャップの素材の誘電率を選定する、または前記アンテナの長さを選定することを特徴とする無線タグの周波数調整方法。
4. 容器の開口部に栓をするキャップであって、
   リング状の板材に無線波に応答してタグ情報を発信する無線タグチップを取り付け、
   この無線タグチップに接続されるアンテナを前記板材にその形状に沿って形成してなる無線タグを上面に装着してなることを特徴とするキャップ。
5. 容器の開口部に栓をするキャップであって、
   無線波に応答してタグ情報を発信する無線タグチップにアンテナを接続してなるインレットを埋設し、
   前記アンテナを前記キャップの周面に沿って形成してなることを特徴とするキャップ。
6. 請求項４または５記載のキャップを有することを特徴とするキャップ付き容器。
7. 請求項４または５記載のキャップを有する複数の容器が収容される収容ラックに向けて無線波を放射して前記無線タグからそれぞれ発信されるタグ情報を読み取る読み取り装置であって、
   前記無線波を送受信するアンテナ部と、
   前記アンテナ部により前記無線波を前記収容ラックに向けて放射させる送信部と、
   前記アンテナ部により前記無線タグから発信されるタグ情報を受信する受信部と
   を具備することを特徴とする読み取り装置。
8. 前記アンテナ部は、前記無線波を円偏波で放射することを特徴とする請求項７記載の読み取り装置。
9. 前記送信部は、前記アンテナ部に前記無線波を間欠的に放射させることを特徴とする請求項７記載の読み取り装置。
10. 前記アンテナ部及び前記収容ラックの少なくともいずれか一方を所定の速度で相対的に移動させる移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項７記載の読み取り装置。
11. 請求項４または５記載のキャップを有する複数の容器が収容される収容ラックに向けて無線波を放射して前記無線タグから発信されるタグ情報を読み取る読み取り装置と、前記複数の容器それぞれに取り付けられた無線タグの個別識別情報を管理する管理サーバとを備え、前記読み取り装置及び管理サーバ間が通信ネットワークを介して接続される物品管理システムであって、
    前記読み取り装置は、
    前記無線波を送受信するアンテナ部と、
    前記アンテナ部により前記無線波を前記収容ラックに向けて放射させる送信部と、
    前記アンテナ部により前記無線タグから発信される個別識別情報を受信する受信部と、
    前記受信された個別識別情報を前記管理サーバに向け送信する送信手段と
    を備え、
    前記管理サーバは、
    前記通信ネットワークを介して前記読み取り装置から送られてくる個別識別情報を受信する受信手段と、
    前記受信された個別識別情報をデータベースに登録して前記複数の容器との関係を管理する管理手段と
    を具備することを特徴とする物品管理システム。

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