JP2010211646A - Ｒｆｉｄタグおよびｒｆｉｄシステム - Google Patents

Abstract

【課題】専用装置を必要とせず、より低コストにしかも確実に通信機能を破壊することができる、優れたセキュリティ性を備えたＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤシステムを提供する。
【解決手段】ＲＦＩＤタグ１のアンテナコイル５に、リーダライタ２からの強電波に起因する強誘導電流が流れたとき、ジュール熱によって焼き切れて断線する易断線部５ａを形成する。このように、易断線部５ａによりアンテナコイル５が断線されると、通信機能が破壊され、ＲＦＩＤタグ１のリーダライタ２との間の通信が不能となる。また、アンテナコイル５が断線されたＲＦＩＤタグ１を再生させることは、相当な技術と労力をもってしても極めて困難であり、第三者が不正に再利用できる可能性は極めて低い。以上より、本願発明によれば、第三者による不正な再利用を確実に防止し得る、優れたセキュリティ性を備えるＲＦＩＤタグ１を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）タグおよびＲＦＩＤシステムに関する。

ユビキタスネットワークシステム社会の進展に伴ない、物流や製造などの種々の分野へのＲＦＩＤタグの普及が進んでいる。この種のＲＦＩＤタグにおいては、真性の商品から取り外されたタグの模倣品への再実装（再利用）が問題視されており、従来においては、例えば管理が不要となった時点で暗号化技術によりデータを読み出せないようにする手法や、ＩＣチップを物理的に破壊する手法などが採られている。しかし、これらの手法には以下のような問題があった。

前者の暗号化による手法では、改ざんにより回避手段が取られるおそれがあり、セキュリティの脆弱性を払拭しきれない。暗号自身が解読されるおそれもある。このように暗号が解読され、或いは改ざんにより回避手段が取られると、ＲＦＩＤタグからのデータの再読み出しが可能となる。このため、例えば真性な商品から取り外されたＲＦＩＤタグに回避手段が施され、これが模倣品に実装されると、模倣品の真贋判定が困難となるといった問題が生じる。

後者のようにＩＣチップを物理的に破壊すれば、データの再読み出しは不可能となるため、ＲＦＩＤタグの再利用の問題は生じない。しかし、破壊対象であるＩＣチップは小さく、これを見つけて正確に破壊することは極めて煩雑な作業であり、商品管理者等の作業負担が大きい。また商品管理者等の手により商品からＲＦＩＤタグを一つずつ取り外す必要があり、当該取り外し作業が煩わしい。取り外し作業時に商品を傷めるおそれもある。
なお、ＲＦＩＤタグを回収して、破壊作業を集約的に実行するようにすれば、商品管理者等は破壊作業を行なう必要が無く、商品管理者等の作業負担は軽くできる。しかし、当該方法を採った場合には、ＲＦＩＤタグを商品から取り外し、これを回収したうえで、破壊作業を行なう手順を踏む必要があり、多大な労力、手間を要するほか、運送コストが掛かる。また、依然として商品からのＲＦＩＤタグの取り外し作業が必要であり、商品管理者や商品販売者の負担は大きい。

一方、ＲＦＩＤタグの通信機能を破壊することにより、データの取り出しを不可能として、ＲＦＩＤタグの不正な再利用を防止する手法もある（例えば特許文献１参照）。当該特許文献１では、アンテナコイル（コイルパターン）を形成するパターン間に、加熱により溶融する導電性のポリマーからなるマイクロカプセルを配置し、ヒータを発熱要素とする加熱装置を用いて、マイクロカプセルを加熱溶融することにより、アンテナコイルのパターン間を短絡させている。短絡後は共振特性が変化するため、ＲＦＩＤタグとリーダライタとの間の通信が不可能となり、データの再読み出しは不可能となる。

上記特許文献１の手法によれば、共振特性を変化させることで、ＲＦＩＤタグの通信機能を破壊することができるため、前述の暗号化による手法に比べて、格段にセキュリティ性に優れた再利用防止システムを実現できる。加熱装置を使ってアンテナコイルのパターン間を短絡させる方法であり、実質的にＲＦＩＤタグに加熱装置を近付けるだけで済むから、ＩＣチップを物理的に破壊する方法のように、タグ内のＩＣチップを探し出す必要はなく、商品管理者や商品販売者等の作業負担を軽減できる。ＲＦＩＤタグの取り外し作業が不要である点でも優れている。

特開２００１−１３４７３２号公報（図１）

しかし、特許文献１の方法では加熱のための専用の装置（加熱装置）が必要であり、システム導入者のコスト負担が多大となる。また、ヒータの昇温に時間が掛かり、迅速にマイクロカプセルの加熱溶融作業を進めることができず、特に客と接する商品販売時にマイクロカプセルの加熱溶融作業を行なうことは不可能であると言わざるを得ない。
ヒータが昇温が不十分な状態でマイクロカプセルの加熱溶融作業を進めると、マイクロカプセルが溶融されず、結果としてアンテナコイルのパターン間が短絡状態に至らないおそれもある。したがって、上記のような加熱溶融作業には熟練性が要求され、作業精度にバラツキが生じるおそれがある。ヒータを備える加熱装置は火傷等の事故のおそれが皆無であるとは言えず、安全面でも不安が残る。また、アンテナコイルのパターン間にマイクロカプセルを配置できる形態に限られるため、例えば、微小なチップの表面にアンテナが一体成形されているコイルオンチップ型のＲＦＩＤタグへの適用は不可能である。

本発明は、以上のような従来のＲＦＩＤタグの抱える問題を解決するためになされたものであり、加熱装置のような専用装置を必要とせず、より低コストにしかも確実に通信機能を破壊することができる、優れたセキュリティ性を備えたＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤシステムを提供することにある。

本発明のＲＦＩＤタグ１は、データが記憶されたＩＣチップ６と無線通信用のアンテナコイル５とを備え、強度の異なる２種の電波を発することができるリーダライタ２との間で、アンテナコイル５を介してデータの送受信を行なうものである。そして、アンテナコイル５に、リーダライタ２からの強電波に起因する強誘導電流が流れたとき、ジュール熱によって焼き切れて断線する易断線部５ａを形成したことを特徴とする。
本発明において、リーダライタ２から発せられる「強度の異なる２種の電波」とは、リーダライタ２から、強度の弱い「弱電波」と、該「弱電波」よりも強度の強い「強電波」の、少なくとも２種の電波が発せられることを意味する。

易断線部５ａは、アンテナコイルの線幅を部分的に幅狭にしてなるものとする。易断線部５ａの線幅寸法は、該易断線部に隣接するアンテナコイルの線幅寸法に対して４０％以下に設定する。

易断線部５ａが断線される強誘導電流の電流値が、リーダライタ２からの弱電波に起因してアンテナコイル５に流れる弱誘導電流の電流値の２倍以上に設定する。

また本発明は、データが記憶されたＩＣチップ６と無線通信用のアンテナコイル５とを備えるＲＦＩＤタグ１と、強度の異なる２種の電波を発することができるリーダライタ２とを含むＲＦＩＤシステムである。そして、アンテナコイル５に、リーダライタ２からの強電波に起因する強誘導電流が流れたとき、ジュール熱によって焼き切れて断線する易断線部が形成されていることを特徴とする。

本発明のＲＦＩＤタグ１およびＲＦＩＤシステムにおいては、リーダライタ２からの強電波に起因する強誘導電流がアンテナコイル５に流れると、易断線部５ａがジュール熱によって焼き切れて断線するようにした。つまり、通常状態においては、リーダライタ２からの弱電波を用いてデータの送受信を行なっており、リーダライタ２から強電波を受けると、アンテナコイル５に大きな誘導電流（強誘導電流）が流れ、この強誘導電流により易断線部５ａが断線されるようにした。

このように、易断線部５ａによりアンテナコイル５が断線されると、通信機能が破壊され、ＲＦＩＤタグ１のリーダライタ２との間の通信が不能となる。また、リーダライタ２から起電用の電波を受けた場合でも、該アンテナコイル５に適正な誘導電流は生じず、これによってもＩＣチップ６によるデータの読み書き動作、或いはリーダライタ２に向けたデータの送信動作が不可能となる。このようにアンテナコイル５が断線されたＲＦＩＤタグ１を再生させることは、相当な技術と労力をもってしても極めて困難であり、第三者が不正に再利用できる可能性は極めて低い。特に、微小なチップの表面にアンテナが一体形成されているコイルオンチップの場合には、一旦断線されたアンテナコイルの再生は不可能に近い。以上より本願発明によれば、第三者による不正な再利用を確実に防止し得る、優れたセキュリティ性を備えるＲＦＩＤタグ１を得ることができる。

リーダライタ２からの強電波に起因する強誘導電流により、易断線部５ａを断線する形態であるから、セキュリティ性に優れたＲＦＩＤシステムを低コストに提供することができる。すなわち、従前よりＲＦＩＤタグ１とのデータの送受信を担っていたリーダライタ２に、ＲＦＩＤタグ１の破壊装置としての機能を付与したものであるから、特許文献１の加熱装置のごとく、専用の破壊装置を用いる形態に比べて、ＲＦＩＤシステムの低コスト化を図ることができる。システム導入者のコスト負担を抑えることができる点でも優れている。

リーダライタ２から強電波を発信するだけでＲＦＩＤタグ１を破壊することができ、特許文献１の加熱装置のように、ヒータの昇温状態、マイクロカプセルに対する加熱具合、および加熱時間といった不確定要素に左右されることが無く、確実にＲＦＩＤタグ１の通信機能を破壊することができる。したがって、作業者の熟練性が要求されず、また作業ミスは生じ難く、信頼性に優れたＲＦＩＤシステムを構築できる。

破壊作業（断線作業）に要する時間は数秒程度、或いはそれ以下であり、加熱装置を用いる形態に比べて、迅速に破壊作業を完了することができる。ＲＦＩＤタグ１のアンテナコイル５に、易断線部５ａを形成しただけの簡単な構成であるから、導電性樹脂からなるマイクロカプセルをアンテナのパターン間に配置する特許文献１の形態に比べて、安価にＲＦＩＤタグ１にセキュリティ機能を付加できる点でも優れている。

特許文献１のような専用の破壊装置（加熱装置）を用いる形態において、破壊操作後に確認作業を実施するためには多大な時間と手間が掛かる。すなわち、加熱装置とは別体のリーダライタ２をＲＦＩＤタグ１の近傍に配置して、該リーダライタ２から通信を試み、ＲＦＩＤタグ１が通信不能状態に陥ったことを確認する必要があり、確認作業に多大な時間と手間が掛かる。これに対して、リーダライタ２にＲＦＩＤタグ１の破壊機能を付与した場合には、破壊操作後に連続して、リーダライタ２を使って迅速に確認作業を行なうことが可能であり、作業性に優れる。

さらに、ＲＦＩＤタグ１からのデータの読み取り作業、破壊作業、タグ１が通信不能状態に陥ったことの確認作業といった、一連の操作作業をリーダライタ２のみで行なうことができ、格段に実用利便性や信頼性に優れたシステムを構築できる。一例を挙げると、例えば、商品の販売時において、商品データをタグ１から読み取った後にタグ１の通信機能を破壊し、さらに、タグが通信不能に陥ったことの確認作業を、リーダライタ２のみで行なうことができる。これによれば、客に違和感を与えること無く、商品の販売時にタグ１の通信機能を破壊することが可能である。リーダライタ２のみで、確認作業に至るまでの一連の操作作業を完了することができるので、リーダライタ２の持ち替えに伴なう誤操作の問題は生じず、信頼性にも優れる。

易断線部５ａは、アンテナコイル５の線幅を部分的に幅狭にしてなるものとすることができる。この場合の易断線部５ａの線幅寸法は、易断線部５ａに隣接するアンテナコイルの線幅寸法に対して４０％以下に設定することが好ましい。４０％を越えると、易断線部５ａの確実な断線が不可能となるおそれがある。

易断線部５ａが断線するときの強誘導電流の電流値は、弱誘導電流の電流値の２倍以上に設定する。２倍未満では、弱誘導電流が流れただけで易断線部５ａが断線するおそれがある。

本発明のＲＦＩＤタグを含むＲＦＩＤシステムのブロック構成図である。 第１実施形態に係るＲＦＩＤタグの構成を示す概略平面図である。 ＲＦＩＤタグからデータを読み出す作業を示す流れ図である。 ＲＦＩＤタグを破壊する作業を示す流れ図である。 変形例に係るＲＦＩＤシステムのブロック構成図である。

本実施形態に係るＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤタグ（以下、単に「タグ」と記す）１とリーダライタ２とを構成要素として含み、これらタグ１とリーダライタ２との間で非接触の無線通信を行なうものである。

本実施形態に係るリーダライタ２は、強度の異なる２種の電磁波をタグ１に向けて出力するように構成されている。すなわち、タグ１との間で通常のデータの読み書き動作を行なう際には、リーダライタ２は弱電磁波（弱電波）を出力する。そして、タグ１は、当該弱電磁波に起因して電磁誘導によりアンテナコイル５に生じる弱誘導電流により、データの読み書きやデータの送信動作などを実行する。

また、リーダライタ２は、モードを切り換えることにより、弱電磁波よりも強度の大きな強電磁波（強電波）を出力することができる。この強電磁波を受信すると、アンテナコイル５には、先の弱誘導電流よりも電流値の大きな強誘導電流が流れて、タグ１の通信機能が破壊される。これについては後に詳述する。

タグ１は、商品やコンテナ等の物品に実装されるものであり、図２に示すように、四角形状のプラスチックシート等で形成された絶縁性の基板３と、該基板３上にエッチングパターンや印刷パターンなどのパターニングにより渦巻状に形成されたアンテナコイル５と、ＩＣチップ６と備える。アンテナコイル５の両端部８・９は、ＩＣチップ６に電気的に接続されている。

図２に示すように、アンテナコイル５の一箇所には、リーダライタ２からの強電磁波に起因する誘導電流、すなわち強電流が流れたときに、ジュール熱によって焼き切れて断線する易断線部５ａが形成されている。この易断線部５ａは、部分的にコイル線の線幅を幅狭に形成したものであり、ここでは、コイル線の両縁を円弧状に切り欠いて線幅を狭くしている。このように、線幅を幅狭に形成してあると、幅狭部位の断面積は他の部位よりも小さくなり、その（幅狭部位の）抵抗値を他の部位よりも大きくできる。したがって、リーダライタ２から出力された起電用の電磁波を受信して、アンテナコイル５に誘導電流が流れると、幅狭部位において大きなジュール熱が発生して高温となり、所定温度を越えるとコイル線は断線する。

易断線部５ａの線幅寸法（Ｌ１）は、該易断線部５ａに隣接する部分５ｂの線幅寸法（Ｌ２）に対して４０％以下に設定する（（Ｌ１）≦０．４（Ｌ２））。本発明者等の知見によれば、４０％を越えると、易断線部５ａの確実な断線ができなくなるおそれがある。本実施形態では、アンテナコイルのコイル線の線幅寸法は１１μｍとしている。

ＩＣチップ６は、図１に示すように、アンテナコイル５を介してリーダライタ２と通信を行なうための通信回路１１と、データを記憶するための不揮発性の記憶回路１２と、これらの回路１１・１２等を制御する制御回路１３とを備える。

リーダライタ２は、アンテナコイル１６と、該アンテナコイル１６を介してタグ１と通信を行なうための通信回路１７と、アンテナコイル１６への印加電圧を一時的に上昇させるための昇圧回路１８と、これらの回路１７・１８等を制御する制御回路１９とを有する。リーダライタ２のアンテナコイル１６から出力された電磁波を、タグ１のアンテナコイル５が受信すると、アンテナコイル５に誘導電流が発生して、ＩＣチップ６が作動する。

リーダライタ２には、コンピュータ等からなる管理装置２０が有線又は無線の通信手段を介して接続されている。リーダライタ２は、管理装置２０の指示に応じて、タグ１との間でデータの送受信を行なうための弱電磁波を出力する常態モードと、タグ１の易断線部５ａを破壊するための強電磁波を出力するタグ破壊モードの間で、モードの切り換えができるように構成されている。

常態モードにおいては、リーダライタ２は、弱電磁波を出力して、タグ１の記憶回路１２に記憶されているデータを読み出して、当該データを管理装置２０へ送信し、また、管理装置２０から受け取ったデータをタグ１に書き込む。管理装置２０は、タグ１から読み出したデータに基づいて物品管理等の処理を行なう。

タグ破壊モードにおいては、リーダライタ２は、昇圧回路１８を作動させて、アンテナコイル１６に流れる電流を常態モードよりも大きくすることで、タグ破壊用の強電磁波を出力する。本実施形態においては、強電磁波は弱電磁波の２倍の強度となるように設定されており、当該強電磁波を受けてタグ１のアンテナコイル５に流れる強誘導電流の電流値は、弱誘導電流の電流値の２倍となるように設定されている。

次に、タグ１、リーダライタ２および管理装置２０を使った物品の管理方法と、タグ１の破壊方法について、図３および図４の流れ図を用いて説明する。なお、管理対象となる物品にはタグ１が予め実装されており、記憶回路１２には所定のデータが予め記憶されている。初期設定では、リーダライタ２は、前述の常態モードに設定されており、アンテナコイル１６から弱電磁波が発信される。

図３に示すごとく、管理装置２０よりデータ読み出し指示を受けると（Ｓ１、Ｓ２）、リーダライタ２は、弱電磁波に読み出しコマンドを含ませてタグ１へ送信する（Ｓ３）。かかる読出コマンドを含む弱電磁波を受けると、タグ１のアンテナコイル５には該弱電磁波に起因して弱誘導電流が発生し（Ｓ４）、タグ１のＩＣチップ６が作動される。ＩＣチップ６は、読み出しコマンドに応じて記憶回路１２に記録しているデータを読み出して、データをリーダライタ２へ送信する（Ｓ５）。リーダライタ２は、受信したデータを管理装置２０へ送信する（Ｓ６、Ｓ７）。管理装置２０は、受信したデータに基づいて管理対象の物品を管理する（Ｓ８、Ｓ９）。タグ１にデータを書き込む場合には、リーダライタ２の弱電磁波に、書き込みコマンドと書き込み用のデータとを含ませればよく、タグ１はコマンドに応じて記憶回路１２にデータを書き込む。また、リーダライタ２からタグ１に向けて読み出しコマンドを含む弱電磁波を送信したときに、タグ１から何らの返答も無い場合には、タグ１は通信不能状態にあると判断することができる。

図４に示すごとく、管理装置２０よりタグ１の破壊の指示を受けると（Ｓ２１、Ｓ２２）、リーダライタ２は、タグ破壊モードに切り換わり（Ｓ２３）、昇圧回路１８を作動させて、アンテナコイル１６よりタグ１に向けて強電磁波を出力する（Ｓ２４）。強電磁波を受けると、タグ１のアンテナコイル５には、弱誘導電流の２倍の電流値を有する強誘導電流が流れ、この強誘導電流により易断線部５ａはジュール熱により焼き切れて断線される。これにて、タグ１の通信機能が破壊され、データの読み出しは不可能となり、タグ１を再利用することは出来なくなる。

以上のように、本実施形態に係るＲＦＩＤタグ１においては、リーダライタ２からの強電波に起因する強誘導電流がアンテナコイル５に流れると、易断線部５ａがジュール熱によって焼き切れて断線し、通信機能が破壊されるようにした。したがって、断線後はタグ１からのデータの読み書きは不能となり、第三者によるタグ１の不正な再利用を確実に防止できる。

例えば、タグ１を衣服等の商品に取り付けた場合には、リーダライタ２でタグ１の記憶回路１２に記憶されているメーカー名等のデータを読み取ったのち、直ちに当該リーダライタ２から強電磁波を送信してタグ１のアンテナコイル５の易断線部５ａを焼き切ることができる。これにより、タグ１を商品から取り外して物理的に破壊せずとも、タグ１の不正な再利用を確実に防止することが可能となり、商品管理者や商品販売者の負担を大幅に軽減することができる。タグ１を商品から取り外す必要が無く、タグ１の取り外し作業時に商品を傷付けるおそれが無い点でも優れている。商品販売時に、違和感無くタグ１を破壊できる点でも優れている。

このタグ１は、カテーテルや試験管等の再使用が許されない医療機器の管理に好適に使用できる。すなわち、予め上記カテーテル等の医療機器にタグ１を実装（埋め込み）しておき、医療機器の使用後に強電磁波を照射して、タグ１の通信機能を破壊しておけば、通信可能なものは未使用、通信不能なものは使用済みと簡単確実に判断できる。
このような医療機器への適用に際しては、システムの信頼性が重視され、特に、強電磁波の照射直後の確認作業が重要となる。本実施形態においては、リーダライタ２にタグ１の破壊機能を付与したため、破壊作業と確認作業とを同じリーダライタ２を使って実行することができる。したがって、確認作業のためにリーダライタ２を持ち替える必要は無く、少ない手間で迅速に、しかも確実に破壊作業後の確認作業を行なうことができる。

図５に、本発明に係るＲＦＩＤタグの変形例を示す。そこでは、タグ１のＩＣチップ６に、アンテナコイル５の両端部８・９間を短絡するためのスイッチ回路２２を設けた点が先の図１と相違する。

リーダライタ２は、強電磁波の出力に先立って、スイッチ回路２２をオンとするコマンドをタグ１に送信する。タグ１は、スイッチ回路２２がオンとなった状態で、強電磁波を受けて易断線部５ａが断線される。このように、易断線部５ａの断線に先立って、スイッチ回路２２をオンとして、アンテナコイル５の両端部８・９間を短絡させていると、ＩＣチップの抵抗の影響を排することができるため、易断線部５ａにより大きな電流を流して、これを確実に断線させることができる。

易断線部５ａの形成は、先の図２に示した例に限られず、要は、他の箇所に比べて断面積が小さく、ジュール熱が発生しやすくなっていればよい。

１ ＲＦＩＤタグ
２ リーダライタ
５ アンテナコイル
５ａ 易断線部

Claims (4)

1. データが記憶されたＩＣチップと無線通信用のアンテナコイルとを備え、強度の異なる少なくとも２種の電波を発することができるリーダライタとの間で、アンテナコイルを介してデータの送受信を行なうＲＦＩＤタグであって、
   前記アンテナコイルに、前記リーダライタからの強電波に起因する強誘導電流が流れたとき、ジュール熱によって焼き切れて断線する易断線部が形成されていることを特徴とするＲＦＩＤタグ。
2. 前記易断線部は、アンテナコイルの線幅を部分的に幅狭にしてなるものであり、
   前記易断線部の線幅寸法が、該易断線部に隣接するアンテナコイルの線幅寸法の４０％以下に設定されている請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
3. 前記易断線部が断線される強誘導電流の電流値が、前記リーダライタからの弱電波に起因してアンテナコイルに流れる弱誘導電流の電流値の２倍以上に設定されている請求項１又は２記載のＲＦＩＤタグ。
4. データが記憶されたＩＣチップと無線通信用のアンテナコイルとを備えるＲＦＩＤタグと、強度の異なる２種の電波を発することができるリーダライタとを含む、ＲＦＩＤシステムであって、
   前記アンテナコイルに、前記リーダライタからの強電波に起因する強誘導電流が流れたとき、ジュール熱によって焼き切れて断線する易断線部が形成されていることを特徴とするＲＦＩＤシステム。

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