JP2009515562A - Ｒｆｉｄブレスレットおよびｒｆｉｄブレスレットを製造する方法 - Google Patents

Ｒｆｉｄブレスレットおよびｒｆｉｄブレスレットを製造する方法 Download PDF

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Abstract

以下から構成されるRFIDブレスレットおよびこれを製造する方法が提供される：上部表面および底部表面を有する底部層；底部層の上部表面に取り付けられた無線周波数識別マイクロプロセッサ；無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結されかつ底部層の上部表面に取り付けられたアンテナ；底部層の上方に位置し、かつ底部層、無線周波数識別マイクロプロセッサ、およびアンテナに取り付けられたコア層；ならびにコア層の上方に位置しかつコア層に取り付けられた上部層。

Description

発明の背景
ブレスレットは、実用本位のものからファッション性のためのものまで、多くの用途を有する。例えば、ブレスレットはブレスレットの着用者が会場またはショーに入場する資格があることを示すチケットとして使用される。ブレスレットは、激しい肉体的活動が含まれるか、またはウォーターパークやコンサートなど、人にとってチケットを持ち続けることが負担となる場合に理想的である。無線周波数識別（「RFID」）チップは、機能性を増加させるためにブレスレット中に内蔵してもよい。一般に、RFIDチップは製造物を追跡するために使用される。RFIDチップを保持する製品は、ネットワークシステムにより追跡され得る。RFIDであるため、ネットワークシステムはRFIDチップの所在地を割り出すことができ、したがってブレスレット着用者の所在地を割り出すことができる。
一般に、RFIDチップを保持するブレスレットにおいて、一方がRFIDチップを含む2つの基板を合わせて結合させるために、感圧接着剤が使用される。この構築物は、RFIDチップをほとんどまたは全く保護しない。具体的には、従来のブレスレットは少ない衝撃しか吸収できない薄い基板の使用を利用する。さらに、RFIDチップを有する従来のブレスレットに使用される材料は、薄くかつ無理に伸ばした場合に分離して連続性を失う傾向がある。したがって、ブレスレット、および増加した衝撃を吸収し、RFID回路を保護し、かつ増加した引っ張り強度を保持するRFIDブレスレットを製造することが可能な、ブレスレットを構築する方法が必要である。
発明の概要
本発明の1つの態様は、次を含むブレスレットに関する：上部表面および底部表面を有する底部層；底部層の上部表面に取り付けられた無線周波数識別マイクロプロセッサ；無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結されかつ底部層の上部表面に取り付けられたアンテナ；底部層の上方に位置し、かつ底部層、無線周波数識別マイクロプロセッサ、およびアンテナに取り付けられたコア層；ならびにコア層の上方に位置しかつコア層に取り付けられた上部層。
本発明のもう1つの態様によると、ブレスレットは無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結されたバッテリーをさらに含む。
本発明のさらに別の態様によると、ブレスレットを製造する方法は次を含む：上部表面および底部表面を有する底部層を提供する工程；底部層の上部表面に無線周波数識別マイクロプロセッサを取り付ける工程；底部層の上部表面上にアンテナを形成し、それによりアンテナが無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結される工程；底部層の上部表面上に無効テール（disabling tail）を形成し、それにより無効テールがアンテナに操作可能に連結される工程；底部層を射出成形装置中に装填する工程；上部層を射出成形装置中に、底部層の上部表面上方の位置に装填する工程；ならびに上部層と底部層の上部表面との間に熱硬化性高分子材料を射出する工程。
上記一般的な説明と以下の詳細な説明の双方とも例示であって、単なる説明に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を制限するものではないことが理解されるべきである。
これらの、ならびに本発明の他の特徴、局面、および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面に示される例示的態様から明らかとなり、これらの図面は以降に簡単に説明される。
好ましい態様の詳細な説明
本発明の態様が、添付の図面を参照しながら以降に説明される。以下の説明は、本発明の例示的態様の説明を意図したものであり、本発明を限定するものではないことが、理解されるべきである。
本発明の1つの態様によると、図1および2に示すように、ブレスレット1は無線周波数識別（「RFID」）マイクロプロセッサ10、アンテナ20、底部層30、上部層40、およびコア層50を含む。さらに、ブレスレット1は、着用者の手首にブレスレット1を留めるための先端ループ60を含む。
底部層30は、上部表面31および底部表面32を有する。底部層30は、電気を通さない、任意の公知の従来のプラスチック材料を含む。例えば、底部層30は、PVC、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、またはテスリン（teslin）を含んでもよい。底部層30の底部表面32は、文章または任意の種類の識別マークを表示するように配置される。底部層30の上部表面31は、導電性インクを受理するのに適したプラスチック化合物を含んでもよい。図1に示されるように、および以下に説明されるように、底部層30の上部表面31は、複数の回路構成要素を受けて、上下に固定するように配置される。
上記で説明されるように、複数の回路構成要素は、底部層30の上部表面31に取り付けられ得る。複数の回路構成要素は、必要に応じて底部層30の上部表面31上のいかなる場所にも位置し得る。ブレスレット1の目的およびデザイン機能性は、回路構成要素の配置に影響する。機能性はまた、ブレスレット1の中に含まれる回路構成要素の種類に影響する。単に例示を目的とするが、ブレスレット1にはバッテリー70、アンテナ20、およびRFIDマイクロプロセッサ10が実装され得る。さらに、追加的な回路構成要素はLED、フレキシブルディスプレイ、およびエミュレータを含んでもよいが、これらに限定されない。
本発明の1つの態様によると、底部層30の上部表面31は、RFIDマイクロプロセッサ10、バッテリー70、およびアンテナ20を受けるように配置される（図1に示す）。RFIDマイクロプロセッサ10は、いくつかの公知のRFIDプロセッサのいかなるものであってもよい。例えば、Phillips SL2 ICS20チップがRFIDマイクロプロセッサ10として使用され得る。本発明の1つの態様において、FCP2フリップチップパッケージがRFIDマイクロプロセッサ10として使用され得る。RFIDマイクロプロセッサ10は、回路トレース5を介してバッテリー70およびアンテナ20に操作可能に接続される。
図1に示すように、本発明の1つの態様によると、アンテナ20は底部層30の上部表面31上の置かれる。アンテナ20は、任意の複数の材料を含み得る。例えば、アンテナ20は固体の銅線を含み得る。本発明の他の態様において、アンテナ20は底部層30の上部表面31上に導電性インクによって印刷される。図1に示すように、無効テール80がアンテナ20に操作可能にさらに接続される。
本発明の1つの態様によると、図3に示すように、導電性インクの2つの層が底部層30の上部表面31上に回路トレース5を形成する。導電性インク5aの第1の層がアンテナ20のメインループを形成し、かつ無効テール80を取り囲む。導電性インク5aの第1の層はさらに、ブレスレット1のループ60の周りに延びる。導電性インク5bの第2の層は、導電性インクの第1の層の後に塗布される。図3に示すように、誘電性コーティング15は、導電性インク5bの第2の層が導電性インク5aの第1の層に交差する、第1の導電性インク層5aの上部に位置する。
図2に示すように、上部層40は底部表面41および上部表面42を有する。上部層40は、電気を通さない、任意の公知の従来のプラスチック材料を含む。例えば、上部層40は、PVC、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、またはテスリンを含んでもよい。上部層40の上部表面42は、文章または任意の種類の識別マークを表示するように配置される。底部表面41は、コア層50に接触する状態となるように配置される。
コア層50は、上部層40と底部層30との間に位置し、かつ上部層40の底部表面41および底部層30の上部表面31に途切れなく接触する。コア層50は、底部層30の上部表面31上に垂直方向および水平方向で位置する回路構成要素を固定するよう配置された材料を含む。さらに、コア層50は回路構成要素を物理的損傷から保護する。コア層50の厚さは、.005〜.100インチの範囲内である。好ましくは、コア層50は底部層30の上部表面31上に存在する回路構成要素の厚さよりも50%厚い。
本発明の1つの態様によると、コア層50は任意の複数の熱硬化性高分子材料を含む。その結合および接着特性によって、コア熱硬化性高分子層50は底部層30を上部層40と一体化させ、これらの構成要素がブレスレット1を形成したままとする。
好ましい熱硬化性材料は、ポリウレタン、エポキシ、および不飽和ポリエステルの高分子材料である。具体的には、ポリウレタンはイソチオシアネートの縮合反応によって作製してもよく、プロピレンオキシドまたはトリクロロブチレンオキシドに由来する多価アルコールが好ましい。使用され得る様々なポリエステルの内、「不飽和エチレン」であるとしてさらに特徴化され得るものが、適合性モノマー（同様に不飽和エチレンを含む）ならびに上部層40および底部層30が作製される材料と二重結合によって架橋されるそれらの能力から、特に好ましい。本発明の実施において使用するためにより好ましいエポキシ材料は、エピクロロヒドリンおよびビスフェノールA、またはエピクロロヒドリンおよび脂肪族多価アルコール（グリセロールなど）から作られるエポキシ材料である。これらは、上部層40および底部層30が作製され得るいくつかのより好ましい材料（例えば、ポリ塩化ビニル）に結合するそれらの能力から、特に好ましい。
ここから、本発明のRFIDブレスレット1を製造する方法を説明する。
まず最初に、底部層30を用意する。この底部層30は、上部表面31および底部表面32を有する。回路トレース5は、底部層30の上部表面31上に存在する。次に、複数の回路構成要素を底部層30の上部表面31上に配置し、回路トレース5に電気的に接続する。
図4に示すように、次いで底部層30を、1つの完全なシートとして射出成形装置中に装填する。上部表面40を射出成形装置中に置き、上部層40が底部層30の上部表面31の上方となるように配置する。具体的には、射出成形装置は反応射出成形機（多くの場合単独で「RIM」と称される）であり得る。これらの機械は上部成形シェル90および底部成形シェル95に関係し、上部層40および底部層30を構成する少なくとも1つの高分子材料（例えばPVC）シート上における、低温低圧の形成操作の実行が可能である。このような上部成形シェル90および底部成形シェル95は、高分子材料成形技術の分野の業者に周知の方法で協働する。
射出成形装置は次いで、ノズル100（図4および5に示す）を介して熱硬化性高分子材料を上部層40と底部層30との間に射出し、熱硬化性高分子材料からコア層50を形成する。
低温低圧の形成条件は一般に、熱硬化性高分子材料からなるコア層50の温度が上部層40および底部層30の熱変形温度未満でありかつ圧力が約500psi未満である形成条件を意味する。好ましくは、低温形成温度は、上部上層40および底部上層30の熱変形温度未満である少なくとも10°Fである。多くのポリ塩化ビニル（PVC）材料の熱変形温度未満は、約230°Fである。
好ましくは、比較的広い流入領域から、形成されるブレスレット1本体の先端でまたはこの近くで終わる比較的狭いコア領域に向かって徐々に細くなった、ゲートが用いられる。最も好ましくは、これらのゲートは、熱硬化性材料供給ランナーと流体接続(fluid connection)している比較的広い直径（例えば約5〜約10mm）の射出ポートから、最終的に完成したブレスレット1の中心またはコアになる空の空間にゲートが熱硬化性材料を供給する比較的細い直径（例えば0.10mm）のゲート／ブレスレット端に向かって細くなる。最初の直径である約7.0ミリメートルから最小の直径である約0.13mmに向かって徐々に細くなるゲートは、好ましい低温低圧射出条件下で特に良好な結果をもたらす。
使用され得る他の任意の特徴は、空いた空間からいかなる空気および／または他の気体（例えば、最も分子量の大きい熱硬化性材料を配合するために使用される成分が一緒に混合された場合に起こる、発熱性の化学反応によって形成される気体）も消し去るために上部層40と底部層30との間の空いた空間中に故意に射出され得る「余分な」高分子材料を受けるための1つまたは複数の受け器を有する、成形シェルの使用である。これらの熱硬化性成分は、好ましくはこれらが空いた空間に射出される直前（例えば30秒前）に混合される。
一旦コア層50が射出されると、成形された構造物が射出成形装置から取り出される。本発明の1つの態様において、数個のブレスレット1が1つの成形シートから切り出される。図6は、1つのシート上に形成された複数のブレスレット1を示す。完成したブレスレット1は、次いで余分な高分子材料が（例えばトリミングにより）取り除かれ、特定の所定の大きさに切断される。このトリミングプロセスはまた、1回の切断／トリミング操作で余分な材料を取り除き得る。商業生産における運用においてこのようなブレスレット1を作製するために使用される成形デバイスが、複数のこのようなブレスレット1を同時に作製するために、最も好ましくは複数の空隙（例えば2、4、6、8等）を有する成形シェルを有することも、当業者に認識されると考えられる。
本発明は、1つまたは複数のRFIDブレスレット1を製造するための費用対効果の高い様式を含む、複数の利点を有する。コア層50は、製造中および着用中、ブレスレット1中の回路構成要素に対してより大きな保護を提供し、これが製造コストの減少に繋がり、生産高を増加させる。さらに、本発明の方法は、複数のブレスレット1を一度に製造するために容易に適合させることができる。
本発明の好ましい態様に関する上記の説明は、例示および説明のために提供されるものである。これは本発明を網羅することも開示される厳密な形態に限定することも意図しておらず、上記の教示に鑑みて改変および変更が可能であり、または、これらは本発明の実施から習得され得る。態様は、それにより当業者が様々な態様において、意図される特定の使用に適した様々な改変を伴って、本発明を最もうまく使用できるように、本発明の原理および実際の適用を説明するよう選択して記載されている。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物により定義されることが意図される。
本発明の1つの態様に従うRFIDブレスレットの水平断面図を示す。 本発明の他の態様に従うRFIDブレスレットの垂直断面図を示す。 本発明の1つの態様に従うRFIDブレスレットの拡大図を示す。 コア層射出前の、射出成形装置中のRFIDブレスレットの垂直断面図を示す。 コア層射出後の、射出成形装置中のRFIDブレスレットの垂直断面図を示す。 本発明の1つの態様に従う2つのRFIDブレスレットの水平断面図を示す。

Claims (17)

  1. 上部表面および底部表面を有する底部層と、
    底部層の上部表面に取り付けられた無線周波数識別マイクロプロセッサと、
    無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結されかつ底部層の上部表面に取り付けられたアンテナと、
    底部層の上方に位置し、かつ底部層、無線周波数識別マイクロプロセッサ、およびアンテナに取り付けられたコア層と、
    コア層の上方に位置しかつコア層に取り付けられた上部層と
    を含む、ブレスレット。
  2. 無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結されたバッテリーをさらに含む、請求項1に記載のブレスレット。
  3. 底部層の上部表面が、アンテナを無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結するように配置される複数の回路トレース（circuit trace）を有する、請求項1に記載のブレスレット。
  4. 複数の回路トレースが第1の回路層および第2の回路層を有し、それにより誘電性コーティングが、該第1の回路層および該第2の回路層が交差する、底部層の上部表面上の場所で、第1の回路層と第2の回路層との間に位置する、請求項3に記載のブレスレット。
  5. 回路トレースが導電性インクにより形成される、請求項3に記載のブレスレット。
  6. 底部層および上部層が非導電性プラスチック材料を含む、請求項1に記載のブレスレット。
  7. コア層が熱硬化性高分子材料を含む、請求項1に記載のブレスレット。
  8. 着用者の手首にブレスレットを留めるための複数の先端ループをさらに含む、請求項1に記載のブレスレット。
  9. 上部表面および底部表面を有する底部層と、
    底部層の上部表面に取り付けられた無線周波数識別マイクロプロセッサと、
    無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結されかつ底部層の上部表面に取り付けられたアンテナと、
    無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結されかつ底部層の上部表面に取り付けられたバッテリーと、
    底部層の上方に位置し、かつ底部層、無線周波数識別マイクロプロセッサ、およびアンテナに取り付けられたコア層と、
    コア層の上方に位置しかつコア層に取り付けられた上部層と
    を含む、ブレスレット。
  10. 上部表面および底部表面を有する底部層と、
    底部層の上部表面に取り付けられた複数の回路構成要素と、
    複数の回路構成要素に操作可能に連結されかつ底部層の上部表面に取り付けられたアンテナと、
    底部層の上方に位置し、かつ底部層、複数の回路構成要素、およびアンテナに取り付けられたコア層と、
    コア層の上方に位置しかつコア層に取り付けられた上部層と
    を含む、ブレスレット。
  11. 複数の回路構成要素のうちの1つが、少なくとも1つの無線周波数識別マイクロプロセッサを含む、請求項10に記載のブレスレット。
  12. 複数の回路構成要素のうちの1つが、無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結された少なくとも1つのバッテリーを含む、請求項10に記載のブレスレット。
  13. 上部表面および底部表面を有する底部層を提供する工程と、
    底部層の上部表面に無線周波数識別マイクロプロセッサを取り付ける工程と、
    底部層の上部表面上にアンテナを形成し、それによりアンテナが無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結される工程と、
    底部層の上部表面上に無効テール（disabling tail）を形成し、それにより無効テールがアンテナに操作可能に連結される工程と、
    底部層を射出成形装置中に装填する工程と、
    上部層を射出成形装置中に、底部層の上部表面上方の位置に装填する工程と、
    上部層と底部層の上部表面との間に熱硬化性高分子材料を射出する工程と
    を含む、ブレスレットを製造する方法。
  14. 着用者の手首にブレスレットを留めるために、ブレスレット上に複数の先端ループを形成する工程をさらに含む、請求項13に記載の方法。
  15. 複数のブレスレットが1つの底部層から形成される、請求項13に記載の方法。
  16. 射出された上部層および底部層を射出成形装置から取り除いて、複数のブレスレットを切り出す工程をさらに含む、請求項に15記載の方法。
  17. 上部表面および底部表面を有する底部層を提供する工程と、
    底部層の上部表面に無線周波数識別マイクロプロセッサを取り付ける工程と、
    無線周波数識別マイクロプロセッサに電力を供給するように、底部層の上部表面にバッテリーを取り付ける工程と、
    底部層の上部表面上にアンテナを形成し、それによりアンテナが無線周波数識別マイクロプロセッサに操作可能に連結される工程と、
    底部層の上部表面上に無効テールを形成し、それにより無効テールがアンテナに操作可能に連結される工程と、
    底部層を射出成形装置中に装填する工程と、
    上部層を射出成形装置中に、底部層の上部表面上方の位置に装填する工程と、
    上部層と底部層の上部表面との間に熱硬化性高分子材料を射出する工程と
    を含む、ブレスレットを製造する方法。
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