JP2010122878A - Ｒｆｉｄリーダライタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＣタグ等のデータキャリアが取り付けられた物品等を確実に特定することが可能であり、特に、鞄等の収容体の内部にある、データキャリアが取り付けられた物品等と、前記収容体の外部にある、データキャリアが取り付けられた物品等とを確実に識別して管理することができ、かつＮＦＣ環境下であっても同様の性能を有したＲＦＩＤリーダライタ装置を提供する。
【解決手段】 板状あるいはシート状の金属層４と、前記金属層４の第一の面上に配した、板状あるいはシート状の第一の磁性層５と、前記金属層４の第二の面上に配した、板状あるいはシート状の第二の磁性層６からなる層状体を、第一のループ導線７および第二のループ導線８で、前記層状体の両面から挟持したサンドイッチ構造からなるアンテナユニット２を具備した構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非接触ＩＣカードやＩＣタグ、あるいはトランスポンダ等のデータキャリアと非接触で通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置に関する。

近年、非接触ＩＣカードあるいはＩＣタグ等のデータキャリア、およびこれらと非接触で通信を行い、情報の読み取りおよび書き込みを行なうＲＦＩＤリーダライタ装置とを用いたＲＦＩＤ管理システムが注目されている。例えばＩＣタグを用いて物品の識別および管理を行なう技術について従来からいくつか提案されている。

例えば特許文献１には、情報読取装置、すなわちＲＦＩＤリーダライタ装置が取り付けられた通学用鞄と、これに収容された複数の物品を特定するための識別情報を記憶するシート状またはラベル状の情報保持装置、すなわちＩＣタグが取り付けられた複数の書類からなる学用品とで構成され、これら書類等を識別して管理する、忘れ物防止システムについて開示されている。

特開２００７−１２２５３９号公報

一般に、ＲＦＩＤ管理システムでは、利便性および経済性の面から、データキャリア自身がバッテリを具備しないパッシブ型のデータキャリアが広く利用されている。例えばパッシブ型のＩＣタグは、ＲＦＩＤリーダライタ装置から無線あるいは電磁誘導等で供給される電力を、ＩＣタグ内のＩＣチップを駆動する電力源としている。また、内部にバッテリを具備しないＩＣタグは、小型化および薄型化が可能なことから、低コストのＲＦＩＤ管理システムを構築できる。

ＲＦＩＤリーダライタ装置は、データキャリア、例えばＩＣタグと通信を行うためのアンテナ等の送受信部を備えている。またＩＣタグも、ＲＦＩＤリーダライタ装置と通信を行うためのアンテナ等の送受信部を備えている。

特に、ＩＣタグとＲＦＩＤリーダライタ装置とが、近距離、例えば１０ｃｍ前後で通信を行う場合には、ＩＣタグの送受信部としてループ導線、例えば導線をループ状に巻回して形成した平面コイル等、およびＲＦＩＤリーダライタ装置の送受信部としてループ導線、例えば導線をループ状に巻回して形成した平面コイル等を用い、１３．５６ＭＨｚ帯の搬送周波数を用いた電磁誘導方式による通信が採用されている。

ところで、１３．５６ＭＨｚ帯の近距離無線通信規格であって、非接触ＩＣカードあるいはＩＣタグ等のＲＦＩＤ技術を用いた次世代標準規格として、国際標準化機構（ＩＳＯ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）においても承認されているＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）という近距離無線通信規格に準拠した応用技術が拡大している。このＮＦＣに対応したデバイスあるいは機器は、非接触ＩＣカードとして振舞うことができるカードエミュレーション機能、およびリーダライタ装置として振舞うことができるリーダライタエミュレーション機能、ならびにＮＦＣ対応の任意の通信機器と通信することができる端末間通信機能を備えている。

例えばＮＦＣ等のようなＲＦＩＤ技術を用いたデバイスあるいは機器どうしが通信する際は、使用される電磁波の指向性が重要視される。すなわち互いの通信可能範囲を限定し、互いの存在を確実に特定することができ、情報の読み取りあるいは書き込み誤りを引き起こさない性能を有したアンテナ等の送受信部を備えたデバイスあるいは機器が求められる。

しかしながら、上述の特許文献１に開示されている技術は、検出対象あるいは管理対象である情報保持装置、すなわちＩＣタグが取り付けられた書類等を、学用鞄の内部に収容した状態で識別して管理するものであり、前記ＩＣタグが取り付けられた書類等が学用鞄の外部にある状態において、学用鞄に取り付けられた情報読取装置、すなわちＲＦＩＤリーダライタ装置が、学用鞄の外部にあるＩＣタグを、学用鞄の内部にあるＩＣタグであると誤って判断する場合についての考慮がなされていない。

すなわち、ＲＦＩＤリーダライタ装置の送受信部、例えばアンテナの通信可能範囲は、学用鞄の内部および学用鞄の外部の双方に広がっているため、検出したＩＣタグが、学用鞄の内部に収容されているものなのか、あるいは学用鞄の外部に置かれているものなのかを特定できないという問題がある。そのため、検出対象あるいは管理対象であるＩＣタグが取り付けられた書類等を確実に識別して管理することができない。

上述したようにＮＦＣ等を含むＲＦＩＤ技術を用いる場合は、通信に使用する電磁波の指向性が重要視される。しかしながら、特許文献１に記載されている従来のＲＦＩＤリーダライタ装置の送受信部、例えばアンテナの通信範囲は、ほぼ全方位に広がっているため、所望の検出対象あるいは管理対象となるＩＣタグ等を特定することができない場合が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、検出対象あるいは管理対象となるＩＣタグ等のデータキャリアが取り付けられた物品等を確実に特定することが可能であり、特に、前記ＲＦＩＤリーダライタ装置が取り付けられた鞄等の収容体の内部にある、データキャリアが取り付けられた物品等と、前記収容体の外部にある、データキャリアが取り付けられた物品等とを確実に識別して管理することができ、かつＮＦＣ環境下であっても同様の性能を有したＲＦＩＤリーダライタ装置を提供することにある。

本発明によれば、データキャリアと、電磁誘導により非接触で通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置であって、前記リーダライタ装置は、第一の面および第二の面を有する板状体あるいはシート状体からなるアンテナユニットを具備してなり、前記アンテナユニットの前記第一の面側に第一のループ導線を配し、かつ前記第二の面側に第二のループ導線を配したＲＦＩＤリーダライタ装置が得られる。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置は、前記アンテナユニットの両面、すなわち前記アンテナユニットのおもて面と前記アンテナユニットの裏面の各々に前記ループ導線、例えば導線をループ状に巻回して形成した平面コイル等を配してなり、各々の前記ループ導線は独立して機能し、電磁誘導により、ＩＣタグあるいは非接触ＩＣカード等の前記データキャリアと通信を行うよう構成された前記アンテナユニットを具備したものが好適であり、これにより、前記アンテナユニットのおもて面に配した前記ループ導線が検出するデータキャリアと、前記アンテナユニットの裏面に配したループ導線が検出するデータキャリアとを区別することができる。

本発明によれば、前記アンテナユニットは、前記アンテナユニットの厚さ方向の中央部に配した、第一の面および第二の面を有する板状あるいはシート状の金属層と、前記金属層の前記第一の面上に配した、板状あるいはシート状の第一の磁性層と、前記金属層の前記第二の面上に配した、板状あるいはシート状の第二の磁性層とを有し、前記第一の磁性層および前記金属層ならびに前記第二の磁性層からなる層状体を、前記第一のループ導線および前記第二のループ導線で挟持したサンドイッチ構造からなる前記ＲＦＩＤリーダライタ装置が得られる。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置は、一定の厚さを有した板状あるいはシート状の前記金属層の両面、すなわち前記金属層のおもて面上と、前記金属層の裏面上の各々に、板状あるいはシート状の磁性層、例えば樹脂材料に磁性粉末を分散させて形成した磁性シート等を配して、前記金属層を挟み込んだ前記層状体を構成するとともに、前記層状体の両面、すなわち前記層状体のおもて面上と、前記層状体の裏面上の各々に、前記ループ導線を配して、前記層状体を挟持したサンドイッチ構造からなる前記アンテナユニットを具備したものが好適であり、これにより、前記磁性層は、例えば前記アンテナユニットの周辺に金属等が存在した場合であっても、前記金属等との電磁気干渉を回避することができるとともに、前記磁性層と前記金属層とからなる前記層状体は、前記層状体のおもて面上に配したループ導線と、前記層状体の裏面上に配したループ導線との電磁気干渉を防ぐ磁気シールド効果をもたらすことができる。すなわち前記アンテナユニットのおもて面に配した前記ループ導線による電磁波の放射を、前記層状体の磁気シールド効果により、前記アンテナユニットの裏面方向には拡大させず、前記アンテナユニットのおもて面方向にのみ拡大させることができる。同様に、前記アンテナユニットの裏面に配した前記ループ導線による電磁波の放射を、前記層状体の磁気シールド効果により、前記アンテナユニットのおもて面方向には拡大させず、前記アンテナユニットの裏面方向にのみ拡大させることができる。

本発明によれば、前記第一の磁性層の厚さ方向の投影面積および前記第二の磁性層の厚さ方向の投影面積は、前記金属層の厚さ方向の投影面積以上の大きさを有し、かつ前記第一のループ導線および前記第二のループ導線は、前記第一の磁性層の厚さ方向の投影面および前記第二の磁性層の厚さ方向の投影面ならびに前記金属層の厚さ方向の投影面の内部にある前記ＲＦＩＤリーダライタ装置が得られる。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置は、板状またはシート状の前記磁性層の面部分が、板状またはシート状の前記金属層の面部分に等しいか、あるいはそれより大きく、かつ前記ループ導線の外径が、前記金属層の面部分および前記磁性層の面部分に収まる大きさを有した前記アンテナユニットを具備したものが好適であり、これにより、前記磁気シールド効果を向上させることができる。

本発明によれば、前記アンテナユニットは、前記第一のループ導線と前記第一の磁性層の間に、第一のスペーサを配し、および／または前記第二のループ導線と前記第二の磁性層の間に、第二のスペーサを配した前記ＲＦＩＤリーダライタ装置が得られる。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置は、前記ループ導線と前記磁性層を離間するためのスペーサを、前記ループ導線と前記磁性層の間に配した前記アンテナユニットを具備したものが好適であり、これにより、前記磁気シールド効果を調整することができる。

本発明によれば、前記第一のスペーサおよび前記第二のスペーサは、非磁性体材料であって、かつ絶縁体材料からなる前記ＲＦＩＤリーダライタ装置が得られる。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置は、前記スペーサの材質として、非磁性体材料であって、かつ絶縁体材料であるもの、例えばプラスチック等を用いた前記アンテナユニットを具備したものが好適であり、これにより、前記スペーサが、前記ループ導線および／または前記磁性層および／または金属層に与える電磁気的な影響を抑止することができる。

本発明によれば、前記データキャリアと前記ＲＦＩＤリーダライタ装置の前記アンテナユニットとの通信可能範囲は、前記第一のループ導線によって設定される前記アンテナユニットの前記第一の面側から遠方へ向かう領域と、かつ前記第二のループ導線によって設定される前記アンテナユニットの前記第二の面側から遠方へ向かう領域とからなり、前記第一の面側から遠方へ向かう領域と、前記第二の面側から遠方へ向かう領域とが重複しない前記ＲＦＩＤリーダライタ装置が得られる。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置は、二つの前記ループ導線によって設定される前記通信可能範囲の各々が前記アンテナユニットの厚さ方向であって、互いに反対の向きにある空間領域に存在し、各々の通信可能範囲が重複しないように構成した前記アンテナユニットを具備するのが好適であり、これにより、前記データキャリアと前記アンテナユニットのおもて面側で行う通信と、前記データキャリアと前記アンテナユニットの裏面側で行う通信は、互いに干渉せず、独立した状態で行なうことができる。

本発明によれば、前記データキャリアとの通信の際、前記アンテナユニットの前記第一の面側とで行う通信と、前記アンテナユニットの前記第二の面側とで行う通信の各々を、別々に実行する前記ＲＦＩＤリーダライタ装置が得られる。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置は、前記アンテナユニットのおもて面側で検出可能な、前記データキャリアが取り付けられた前記物品等と、前記アンテナユニットの裏面側で検出可能な、前記データキャリアが取り付けられた前記物品等を切り換えて検出するよう構成して、前記データキャリアとの通信を実行するようにした前記アンテナユニットを具備するのが好適であり、前記アンテナユニットを挟んで対峙する、二つの空間領域にある前記通信可能範囲のうちのいずれかに限定して、前記データキャリアを検出して管理することができる。

本発明によれば、前記データキャリアとの通信の際、前記アンテナユニットの前記第一の面側とで行う通信と、前記アンテナユニットの前記第二の面側とで行う通信の双方を、同時に実行する前記ＲＦＩＤリーダライタ装置が得られる。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置は、前記アンテナユニットのおもて面側で検出可能な、前記データキャリアが取り付けられた前記物品等と、前記アンテナユニットの裏面側で検出可能な、前記データキャリアが取り付けられた前記物品等を同時に検出するよう構成して、前記データキャリアとの通信を実行するようにした前記アンテナユニットを具備するのが好適であり、前記アンテナユニットを挟んで対峙する、二つの空間領域にある前記通信可能範囲の双方にある前記データキャリアをリアルタイムで検出して管理することができる。

本発明によれば、リーダライタ装置として振舞うリーダライタエミュレーション機能、および非接触ＩＣカードとして振舞うカードエミュレーション機能、ならびに任意の通信機器と通信を行う端末間通信機能を具備した前記ＲＦＩＤリーダライタ装置が得られる。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置は、上述した構成の前記アンテナユニットを具備し、またＮＦＣにも対応したものであって、本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置の本来の機能である、前記データキャリアを検出して、情報の読み取りおよび書き込みを行ない、通常のリーダライタ装置として振舞うリーダライタエミュレーション機能に加えて、前記ＲＦＩＤリーダライタ装置に内蔵された記憶手段に記録された情報を、これとは異なる他のリーダライタ装置によって読み取られる、あるいは前記他のリーダライタ装置によって前記記憶手段に情報を書き込まれる存在に成り代わり、あたかも前記ＲＦＩＤリーダライタ装置が、非接触ＩＣカードであるかのように振舞うカードエミュレーション機能と、ＮＦＣに対応した任意の通信機器、例えば携帯電話と通信を行うことができる端末間通信機能とを具備するのが好適であり、これにより、検出対象あるいは管理対象となる、前記データキャリアが取り付けられた物品等を確実に識別し、効率よく管理することができる。

なお、ここで述べている、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）とは、ＩＤ情報を埋め込んだデータキャリアと、電磁波等を用いて非接触で情報のやりとりを行う固体識別に関する技術のことを指す。したがって本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置とは、上述のＲＦＩＤ技術を用いて、前記データキャリアに記録されている情報を読み取りあるいは書き込む装置のことをいう。また、ここで表記したデータキャリアとは、例えば非接触ＩＣカード、ＩＣタグ、無線タグ、ＲＦＩＤタグ、非接触ＩＣタグ、あるいはトランスポンダ等を指す。

本発明は、検出対象あるいは管理対象となるＩＣタグ等のデータキャリアが取り付けられた物品等を確実に特定することが可能であり、特に、異なる状況下に置かれている前記物品等、例えば前記ＲＦＩＤリーダライタ装置が取り付けられた鞄等の収容体の内部にある、前記データキャリアが取り付けられた前記物品等と、前記収容体の外部にある、前記データキャリアが取り付けられた前記物品等とを確実に識別して管理することができ、かつＮＦＣ環境下であっても同様の性能を有したＲＦＩＤリーダライタ装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置に係るアンテナユニットの構造を示す概略図である。図１（ａ）は、アンテナユニットの第一の面を示す平面図、図１（ｂ）は、アンテナユニットの側断面を示す図、および図１（ｃ）は、アンテナユニットの第二の面を示す平面図である。

図１に示すように、本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置に係るアンテナユニット２は板状体あるいはシート状体からなるものであって、一定の厚さを有した板状あるいはシート状の金属層４の両面、すなわち金属層４の第一の面であるおもて面と、金属層４の第二の面である裏面の各々の面上に、板状あるいはシート状の第一の磁性層５および第二の磁性層６を配して、前記金属層４を挟み込んだ層状体を構成し、前記層状体の両面、すなわち前記層状体のおもて面上と、前記層状体の裏面上の各々に、第一のループ導線７および第二のループ導線８を配して、前記層状体を挟持したサンドイッチ構造を有している。

第一のループ導線７および第二のループ導線８は、例えばポリイミド等の絶縁フィルム上に形成された導体金属箔膜、あるいはＦＲ−４グレードのプリント基板面上に形成された導体金属箔膜等を、渦巻きコイル状にエッチング加工するなどして形成してもよいし、これら以外にも、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材等の絶縁フィルム上に複数回巻回加工した銅線等を、接着等により固定するなどしてもよく、特に限定されず、公知のループ導線を用いてよい。

金属層４は、アルミや銅等の金属材料を用いるのがよい。

また、第一の磁性層５および第二の磁性層６は、磁性体として軟磁性材料を用いるのが好適であり、ゴム系樹脂等からなるバインダ中に、前記軟磁性材料の磁性粉末、溶剤、および添加剤等を加えて作製される、柔軟性を有するシート状の磁性層であってもよいし、あるいはフェライト等の焼結体からなる板状の磁性層であってもよい。

前記第一の磁性層５および前記第二の磁性層６は、例えば前記アンテナユニット２の周辺に金属等が存在した場合であっても、前記金属等との電磁気干渉を回避することができるとともに、前記第一の磁性層５および前記第二の磁性層６と前記金属層４とからなる前記層状体は、前記層状体のおもて面上に配した前記第一のループ導線７と、前記層状体の裏面上に配した前記第二のループ導線８との電磁気干渉を防ぐ磁気シールド効果をもたらす。

前記磁気シールド効果は、金属層４に使用される金属材料あるいは金属層４の厚さ、第一の磁性層５および第二の磁性層６に使用される磁性体材料の透磁率等の磁気特性あるいは磁性層の厚さ等によって異なる。したがって、これらの材料あるいは厚さは、使用されるアプリケーションに合わせ、費用を含め考慮し選定することが好ましい。

また、第一のループ導線７と第一の磁性層５を離間、あるいは第二のループ導線８と第二の磁性層６を離間して、磁気シールド効果を調整するための、第一のスペーサ９および第二のスペーサ１０を用いるとなおよい。第一のスペーサ９および第二のスペーサ１０は、非磁性体材料であって、かつ絶縁体材料である、例えばプラスチック材料等であるのがよい。また、第一のスペーサ９は、第一のループ導線７と第一の磁性層５との間、および／または第二のスペーサ１０は、第二のループ導線８と第二の磁性層６との間に配された、プラスチック単体の板状体あるいはシート状体であってよいが、第一のループ導線７あるいは第二のループ導線８を作製する際に用いた、絶縁フィルム等の基材をそのままスペーサとして用いてもよい。

また、金属層４の厚さ方向の投影面積「Ａ」、第一の磁性層５の厚さ方向の投影面積「Ｂ」、第二の磁性層６の厚さ方向の投影面積「Ｃ」、第一のループ導線７の外径「Ｄ」、および第二のループ導線８の外径「Ｅ」の大きさは、（「Ｂ」または「Ｃ」）≧「Ａ」＞（「Ｄ」または「Ｅ」）の順番となるようにするのが好ましい。すなわち第一の磁性層５あるいは第二の磁性層６の面部分が、金属層４の面部分に等しいか、あるいはそれより大きく、かつ第一のループ導線７あるいは第二のループ導線８の外径が、金属層４の面部分と、第一の磁性層５あるいは第二の磁性層６の面部分に収まる大きさであるのがよい。

図２は、本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置に係るアンテナユニットとデータキャリアとの通信可能範囲を示した概略図である。ただし、図２は、アンテナユニット２の厚さ方向のみの通信可能範囲を例示している。

アンテナユニット２の第一の面側、すなわちおもて面側に配した第一のループ導線７による電磁波の放射は、アンテナユニット２のおもて面側から遠方へ向かう放射と、アンテナユニット２の裏面側から遠方へ向かう放射の二つに区分されるが、そのうち後者は、上述したように、第一の磁性層５および金属層４による磁気シールド効果によりアンテナユニット２の裏面側には及ばない。したがって、アンテナユニット２の第一の面側、すなわち第一のループ導線７によって設定される通信可能範囲は、図２に示したアンテナユニット２の第一の面の上方にのみ存在する第一の通信可能範囲１１である。

同様に、アンテナユニット２の第二の面側、すなわち裏面側に配した第二のループ導線８による電磁波の放射は、アンテナユニット２の裏面側から遠方へ向かう放射と、アンテナユニット２のおもて面側から遠方へ向かう放射の二つに区分されるが、そのうち後者は、上述したように、第二の磁性層６および金属層４の磁気シールド効果によりアンテナユニット２のおもて面側には及ばない。したがって、アンテナユニット２の第二の面側、すなわち第二のループ導線８によって設定される通信可能範囲は、図２に示したアンテナユニット２の第二の面の下方にのみ存在する第二の通信可能範囲１２である。

なお、実際の電磁波の放射は、図２に例示したアンテナユニット２の厚さ方向のみにあるわけではなく、アンテナユニット２の長さ方向および幅方向にも拡散している。しかし、上述したように、第一のループ導線７と第二のループ導線８が挟持する層状体の面部分を、第一のループ導線７あるいは第二のループ導線８の外径よりも相対的に大きくすることにより、先の電磁波の拡散を抑制し、放射する電磁波がアンテナユニット２の厚さ方向に向かうよう指向性を高めることができる。

この結果、第一のループ導線７による電磁波の放射分布と、第二のループ導線８による電磁波の放射分布は、重複する部分がなくなり、第一の通信可能範囲１１と第二の通信可能範囲１２は、アンテナユニット２を挟んで相対する位置に、互いが重複しないで存在することになる。したがって、アンテナユニット２のおもて面側で行う通信と、アンテナユニット２の裏面側で行う通信は、互いに干渉せず、独立した状態で行なうことができる。

図３は、本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置の実施の形態を示すブロック図である。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置１は、少なくともリーダライタ制御ユニット３とアンテナユニット２から構成される。リーダライタ制御ユニット３は、外部装置、例えば上位装置（図示せず）とのコマンド送受信を行なうための、あるいはブザー等の発音装置（図示せず）、ＬＥＤやＬＣＤ等の表示装置（図示せず）等を駆動するための外部Ｉ／Ｏ回路２３と、ＲＦＩＤリーダライタ装置１の内部で使用する電源電圧を発生するための電源回路２１と、ＲＦＩＤリーダライタ装置１全体を制御するための制御回路１９と、前記制御回路１９の動作プログラムおよびデータを保存するためのメモリ回路２０と、データキャリア（図示せず）に対して送信する信号の変調、および前記データキャリアから受信する信号を復調するための第一の変調復調回路１５および第二の変調復調回路１６を備える。

アンテナユニット２は、第一のアンテナ整合回路１３および第二のアンテナ整合回路１４を備え、第一のアンテナ整合回路１３は、前記リーダライタ制御ユニット３の内部の前記第一の変調復調回路１５と接続され、第二のアンテナ整合回路１４は、前記リーダライタ制御ユニット３の内部の前記第二の変調復調回路１６と接続されている。第一のアンテナ整合回路１３は、少なくとも第一のループ導線７を含むものからなり、インピーダンス整合を行なう。第二のアンテナ整合回路１４は、少なくとも第二のループ導線８を含むものからなり、インピーダンス整合を行なう。なお、第一のアンテナ整合回路１３および第二のアンテナ整合回路１４は、アンテナユニット２に具備させるのが好ましいが、リーダライタ制御ユニット３に具備させるようにしてもよい。

リーダライタ制御ユニット３の制御回路１９は、アンテナユニット２の第一の面側、すなわちアンテナユニット２のおもて面側で通信を行なうために、第一の変調復調回路１５に接続された第一のアンテナ整合回路１３を制御し、かつアンテナユニット２の第二の面側、すなわちアンテナユニット２の裏面側で通信を行なうために、第二の変調復調回路１６に接続された第二のアンテナ整合回路１４を制御する。

なお、リーダライタ制御ユニット３の電源回路２１を駆動する電源は、電池等をリーダライタ制御ユニット３に内蔵した方式を用いたものであってもよいし、商用電源等の外部から給電される方式を用いたものであってもよい。

また、本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置１のリーダライタ制御ユニット３は、二つの変調復調回路を具備する代わりに、一つの変調復調回路とアンテナ切替回路を具備したものであってもよい。

図４は、本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置の他の実施の形態を示すブロック図である。

図４に示すように、リーダライタ制御ユニット３は、第三の変調復調回路１８とアンテナ切替回路１７を具備したものから構成され、前記アンテナ切替回路１７は、アンテナユニット２に備えられた第一のアンテナ整合回路１３および第二のアンテナ整合回路１４と接続され、これらの回路切り替えを行なう。制御回路１９は、第三の変調復調回路１８およびアンテナ切替回路１７の各々に接続され、これらを制御するものである。ただし、図４に示したＲＦＩＤリーダライタ装置１は、第三の変調復調回路１８とアンテナ切替回路１７を、図３に示したＲＦＩＤリーダライタ装置１の第一の変調復調回路１５と第二の変調復調回路１６に置き換えた以外は、図３に示したＲＦＩＤリーダライタ装置１と同様の構成のものである。

このように、データキャリアと通信を行なう際、アンテナユニット２のおもて面側の通信可能範囲と、アンテナユニット２の裏面側の通信可能範囲とが重複せず、アンテナユニット２の厚さ方向の中央部を境にして相反する向きに広がる通信可能範囲を有するアンテナユニット２を具備し、かつ前記アンテナユニット２のおもて面側の通信可能範囲を設定する第一のループ導線７からなる第一のアンテナ整合回路１３と、前記アンテナユニット２の裏面側の通信可能範囲を設定する第二のループ導線８からなる第二のアンテナ整合回路１４の各々を、リーダライタ制御ユニット３の制御回路１９によって独立して制御することにより、意図しない位置にあるデータキャリアの情報を誤って読み取ってしまうことを防ぐことができる。

以下、本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置の実施例について図面を用いて説明する。
本実施例で用いたＲＦＩＤリーダライタ装置は、図３に示したブロック図に基づく回路構成を有したものであり、検出対象となるデータキャリアとして、少なくとも記憶手段と送受信部を有し、電磁誘導にて通信を行なうＩＣタグを使用するものである。また、ＲＦＩＤリーダライタ装置とＩＣタグとが行う通信の搬送周波数は、１３．５６ＭＨｚである。さらにＲＦＩＤリーダライタ装置は、ＮＦＣに対応しており、リーダライタ装置として振舞うリーダライタエミュレーション機能、および非接触ＩＣカードとして振舞うカードエミュレーション機能、ならびに任意の通信機器と通信を行う端末間通信機能を具備している。また、電源として、ＲＦＩＤリーダライタ装置に内蔵した電池を用いている。

図５は、本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置を用いた物品管理システムの一実施例を示す説明図である。

ＲＦＩＤリーダライタ装置が管理する物品は、医師が往診時に携行する医療鞄２７の内部に収容される、あるいは医療鞄２７の外部に置かれている、例えば注射器等の複数の医療器具２６や、治療薬等が入れてある複数の薬包２５である。各々の医療器具２６や薬包２５には、自身を識別するための情報が記録された記憶手段を内蔵したＩＣタグ２４が、粘着剤等によって貼り付けられ固定されている。

医療鞄２７の内部の任意の箇所には、ＲＦＩＤリーダライタ装置のリーダライタ制御ユニット（図示せず）が取り付けられ、医療鞄２７の表面の特定箇所（図５では、医療鞄２７の右側面）にはアンテナユニット２が取り付けられている。アンテナユニット２の第一の面側、すなわちアンテナユニット２のおもて面側は、医療鞄２７の外部にあるＩＣタグ２４と通信を行い、前記ＩＣタグ２４が取り付けられた医療器具２６や薬包２５を識別して管理するものである。また、アンテナユニット２の第二の面側、すなわちアンテナユニット２の裏面側は、医療鞄２７の内部にあるＩＣタグ２４と通信を行い、前記ＩＣタグ２４が取り付けられた医療器具２６や薬包２５を識別して管理するものである。

また、医療鞄２７の表面のうち、アンテナユニット２が取り付けられていない部分には、ゴム系樹脂からなるバインダ中に、磁性紛末、溶剤および添加剤等を加えて作製された柔軟性を有する磁性シートを外被として用い、アンテナユニット２の裏面側から放射される電磁波を医療鞄２７の外部に漏れないようにするとよい。これにより、アンテナユニット２の裏面側の通信可能範囲を医療鞄２７の内部のみに限定するようにしている。

さらに、リーダライタ制御ユニットの制御回路により、アンテナユニット２のおもて面側で行なう通信と、アンテナユニット２の裏面側で行なう通信とを別々に行なうことで、医療鞄２７の内部にある医療器具２６や薬包２５と、医療鞄２７の外部にある医療器具２６や薬包２５のいずれかに限定して管理することができる。また、アンテナユニット２のおもて面側で行なう通信と、アンテナユニット２の裏面側で行なう通信とを同時に行なうことで、医療鞄２７の内部にある医療器具２６や薬包２５と、医療鞄２７の外部にある医療器具２６や薬包２５とをリアルタイムで管理することができる。

このような構成とすることにより、医療鞄２７の内部の任意の箇所に取り付けられたリーダライタ制御ユニットの制御回路は、アンテナユニット２のおもて面側とアンテナユニット２の裏面側の通信を制御し、医療鞄２７の内部にあるＩＣタグ２４が取り付けられた医療器具２６や薬包２５と、医療鞄２７の外部にあるＩＣタグ２４が取り付けられた医療器具２６や薬包２５とを明確に区別して検出することができる。

なお、上述したＲＦＩＤリーダライタ装置が実行する処理は、すなわちＮＦＣ環境下における、リーダライタ装置として振舞うリーダライタエミュレーション機能に基づくものに相当している。

次に、ＲＦＩＤリーダライタ装置が具備するＮＦＣに対応した機能のうち、非接触ＩＣカードとして振舞うカードエミュレーション機能に基づく実行処理について説明する。ここで説明するカードエミュレーション機能に基づく実行処理とは、本実施例で示したＲＦＩＤリーダライタ装置が、他のリーダライタ装置２８の検出対象あるいは管理対象へと成り代わってなされる処理を意味する。

医療鞄２７の内部の任意の箇所に取り付けられているリーダライタ制御ユニットのメモリ回路には、医療鞄２７の内部に収容された医療器具２６や薬包２５に関する品名や数量等の詳細な情報が記録されている。他のリーダライタ装置２８は、本実施例のＲＦＩＤリーダライタ装置と通信を行なうための送受信部、例えば送受信アンテナ２９を具備し、これを用いて、医療鞄２７の内部の任意の箇所に取り付けられたリーダライタ制御ユニットのメモリ回路に記録されている情報の読み取り、および前記メモリ回路への情報の書き込みを行なうことができる。このとき、本実施例のＲＦＩＤリーダライタ装置は、アンテナユニット２のおもて面側で、前記他のリーダライタ装置２８と通信を行う。

なお、前記他のリーダライタ装置２８と本実施例のＲＦＩＤリーダライタ装置との通信は、医療器具２６や薬包２５に取り付けられるＩＣタグ２４と本実施例のＲＦＩＤリーダライタ装置とが通信する場合と同様に、１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を用いた電磁誘導によるものである。

前記他のリーダライタ装置２８は、例えば病院等の施設内に設置され、医療鞄２７を保管することができる机やロッカー等の任意の箇所に配置した前記送受信アンテナ２９を介して、本実施例のＲＦＩＤリーダライタ装置と通信を行なう。そして、本実施例のＲＦＩＤリーダライタ装置は、医療鞄２７の内部の任意の箇所に取り付けられているリーダライタ制御ユニットのメモリ回路に記録されている情報と、他のリーダライタ装置２８に内蔵された記憶手段に記録されている情報、あるいは前記他のリーダライタ装置２８に接続されている上位装置（図示せず）の記憶手段に記録されている情報との比較処理を行なう。この比較処理によって、例えば、医療鞄２７を管理する医者等の管理者が、往診等で医療器具２６や薬包２５が収容された医療鞄２７を持ち歩きする際、医療鞄２７に収納されるべき医療器具２６や薬包２５が適正なものであるか、あるいは必要な数量が確保されているかどうかを確認することができる。

すなわち、医療鞄２７の表面の任意の箇所に、ブザー等の発音装置、あるいはＬＥＤやＬＣＤ等の表示装置を付設し、これらと医療鞄２７の内部の任意の箇所に取り付けられているリーダライタ制御ユニット内の外部Ｉ／Ｏ回路とを接続した構成とすることにより、本実施例のＲＦＩＤリーダライタ装置は、医者等の医療鞄２７の管理者に対し、ＲＦＩＤリーダライタ装置自身が判断した情報を、聴覚的あるいは視覚的に提供することができる。したがって、医者等の医療鞄２７の管理者は、例えば往診先へ出向く前に、他人の手を煩わせることなく、医療器具２６や薬包２５の不備をなくし、効率的な診療を行なうことができる。

なお、他のリーダライタ装置２８の送受信アンテナ２９の設置場所は、特に制限されず、上述した机やロッカーに以外に、病院等の施設内の診察室等への出入りを制限するゲート等に設置してもよい。

次に、ＲＦＩＤリーダライタ装置が具備するＮＦＣに対応した機能のうち、任意の通信機器、例えば携帯電話３０と通信を行う端末間通信機能に基づく実行処理について説明する。

本実施例のＲＦＩＤリーダライタ装置は、上述した他のリーダライタ装置２８以外にも、ＮＦＣに対応した任意の通信機器、例えば携帯電話３０とも通信することができる。これにより、例えば、医療鞄２７の内部の任意の箇所に取り付けられているリーダライタ制御ユニットのメモリ回路に記録されている情報を、携帯電話３０の記憶手段に取り込むことができる。あるいは逆に、携帯電話３０の記憶手段に記録されている情報を、ＲＦＩＤリーダライタ装置へ送信することもできる。このとき、ＲＦＩＤリーダライタ装置は、アンテナユニット２のおもて面側で、前記携帯電話３０と通信を行う。なお、この場合の通信も、先の場合と同様に、１３．５６ＭＨｚの搬送周波数を用いた電磁誘導によるものである。

したがって、医療鞄２７の管理者は、例えば医療鞄２７を手元に置いていない場合であっても、医療鞄２７の内部に収容されている、医療器具２６や薬包２５に関する情報を、常時携えている携帯電話３０を利用することによって確認することができる。その結果、利便性の高い、医療器具２６や薬包２５の管理および運用が可能となる。

なお、本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置は、例示した医療鞄に取り付けて使用する以外にも、物品保管装置、例えば冷凍庫等に取り付けて、前記冷凍庫の扉の開閉操作を行なわなくとも、前記冷凍庫の内部に収納された、ＩＣタグ等のデータキャリアが取り付けられた物品を管理する等、他のアプリケーションにも幅広く利用できる。

以上、実施例を用いて、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。

本発明は、特定の非接触ＩＣカードやＩＣタグ、あるいはトランスポンダ等のデータキャリアを検出し管理する、ＲＦＩＤ管理システム技術分野での利用が可能であり、特に、近距離無線通信規格である、ＮＦＣ等に準拠した通信技術分野での利用が可能である。

本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置に係るアンテナユニットの構造を示す概略図、図１（ａ）は、アンテナユニットの第一の面を示す平面図、図１（ｂ）は、アンテナユニットの側断面を示す図、および図１（ｃ）は、アンテナユニットの第二の面を示す平面図。 本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置に係るアンテナユニットとデータキャリアとの通信可能範囲を示した概略図。 本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置の実施の形態を示すブロック図。 本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置の他の実施の形態を示すブロック図。 本発明のＲＦＩＤリーダライタ装置を用いた物品管理システムの一実施例を示す説明図。

符号の説明

１ ＲＦＩＤリーダライタ装置
２ アンテナユニット
３ リーダライタ制御ユニット
４ 金属層
５ 第一の磁性層
６ 第二の磁性層
７ 第一のループ導線
８ 第二のループ導線
９ 第一のスペーサ
１０ 第二のスペーサ
１１ 第一の通信可能範囲
１２ 第二の通信可能範囲
１３ 第一のアンテナ整合回路
１４ 第二のアンテナ整合回路
１５ 第一の変調復調回路
１６ 第二の変調復調回路
１７ アンテナ切替回路
１８ 第三の変調復調回路
１９ 制御回路
２０ メモリ回路
２１ 電源回路
２３ 外部Ｉ／Ｏ回路
２４ ＩＣタグ
２５ 薬包
２６ 医療器具
２７ 医療鞄
２８ 他のリーダライタ装置
２９ 送受信アンテナ
３０ 携帯電話

Claims (9)

1. データキャリアと、電磁誘導により非接触で通信を行うＲＦＩＤリーダライタ装置であって、
   前記リーダライタ装置は、第一の面および第二の面を有する板状体あるいはシート状体からなるアンテナユニットを具備してなり、
   前記アンテナユニットの前記第一の面側に第一のループ導線を配し、かつ前記第二の面側に第二のループ導線を配したことを特徴とするＲＦＩＤリーダライタ装置。
2. 前記アンテナユニットは、前記アンテナユニットの厚さ方向の中央部に配した、第一の面および第二の面を有する板状あるいはシート状の金属層と、
   前記金属層の前記第一の面上に配した、板状あるいはシート状の第一の磁性層と、
   前記金属層の前記第二の面上に配した、板状あるいはシート状の第二の磁性層とを有し、
   前記第一の磁性層および前記金属層ならびに前記第二の磁性層からなる層状体を、前記第一のループ導線および前記第二のループ導線で挟持したサンドイッチ構造からなることを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
3. 前記第一の磁性層の厚さ方向の投影面積および前記第二の磁性層の厚さ方向の投影面積は、前記金属層の厚さ方向の投影面積以上の大きさを有し、
   かつ前記第一のループ導線および前記第二のループ導線は、前記第一の磁性層の厚さ方向の投影面および前記第二の磁性層の厚さ方向の投影面ならびに前記金属層の厚さ方向の投影面の内部にあることを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
4. 前記アンテナユニットは、前記第一のループ導線と前記第一の磁性層の間に、第一のスペーサを配し、
   および／または前記第二のループ導線と前記第二の磁性層の間に、第二のスペーサを配したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
5. 前記第一のスペーサおよび前記第二のスペーサは、非磁性体材料であって、かつ絶縁体材料からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
6. 前記データキャリアと前記ＲＦＩＤリーダライタ装置の前記アンテナユニットとの通信可能範囲は、前記第一のループ導線によって設定される前記アンテナユニットの前記第一の面側から遠方へ向かう領域と、かつ前記第二のループ導線によって設定される前記アンテナユニットの前記第二の面側から遠方へ向かう領域とからなり、
   前記第一の面側から遠方へ向かう領域と、前記第二の面側から遠方へ向かう領域とが重複しないことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
7. 前記データキャリアとの通信の際、前記アンテナユニットの前記第一の面側とで行う通信と、前記アンテナユニットの前記第二の面側とで行う通信の各々を、別々に実行することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
8. 前記データキャリアとの通信の際、前記アンテナユニットの前記第一の面側とで行う通信と、前記アンテナユニットの前記第二の面側とで行う通信の双方を、同時に実行することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。
9. リーダライタ装置として振舞うリーダライタエミュレーション機能、および非接触ＩＣカードとして振舞うカードエミュレーション機能、ならびに任意の通信機器と通信を行う端末間通信機能を具備したことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のＲＦＩＤリーダライタ装置。

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