JP2012198859A - 無線機能付き装着部材、及び管理システム - Google Patents

無線機能付き装着部材、及び管理システム Download PDF

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Abstract

【課題】無線機能部材を搭載した装着部材を管理対象が実際に装着しているか否かについて確実に検知できる無線機能付き装着部材、及び管理システムを提供すること。
【解決手段】非接触で通信可能なICタグ5を有し、管理対象に装着される無線機能付き装着部材1であって、管理対象に装着される基材2と、複数のアンテナ3とを有し、複数のアンテナ3は、第一アンテナ31、及び第二アンテナ32を少なくとも含み、第一アンテナ31と第二アンテナ32のうち少なくともいずれかにICチップ4が接続され、ICタグ5は、ICチップ4と、ICチップ4に接続された第一アンテナ31及び第二アンテナ32のうち少なくともいずれかとで構成され、管理対象に装着し、第一アンテナ31と第二アンテナ32とを重ねることにより、非接触で情報を送受信する読取装置と通信可能な共振周波数に調整されることを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、無線機能付き装着部材、及び管理システムに関する。
近年、管理対象の物品(被着体)に貼付けられたデータキャリア(無線機能部材、ICタグともいう。)を情報取得装置(読取装置、リーダ/ライタともいう。)にかざしてICタグから情報を入手し、物品の識別や管理などを行う非接触式RFIDが開発されて、普及している。このICタグに内蔵されたICチップは、情報取得装置が発する電磁波によって起動して、情報取得装置との間で情報の送受信を行ったり、データの書き換えを行ったりすることができる。ICタグの利用分野としては、例えば各種の交通機関の定期券、企業等における入出管理、商品の在庫管理、物流管理等多岐にわたる。
このような中で、管理対象の状況や種別に応じて通信可能距離を適宜変更にしたいという要望もあり、近年は、特許文献1のように、ICチップに接続された第一のアンテナと、第一のアンテナよりも大きな第二のアンテナとを有し、第二のアンテナは、着脱可能であって、第一のアンテナに対して重畳する電子タグが提案されている。この電子タグは、第二のアンテナの着脱によって通信可能距離を変更している。
特開2009−301158号公報
ところで、特許文献1に記載された電子タグは、通信可能距離を変更するためのものであり、第二のアンテナを取外した後でも、第一のアンテナで通信可能である。
近年の電子タグの普及に伴い、様々な管理方法が検討されている中で、管理対象の装着状態をリーダ/ライタ側で検知可能にする無線機能付き装着部材が要望されている。
本発明の目的は、無線機能部材を搭載した装着部材を管理対象が実際に装着しているか否かについて確実に検知できる無線機能付き装着部材、及び管理システムを提供することである。
本発明の無線機能付き装着部材は、
非接触で通信可能な無線機能部材を有し、管理対象に装着される無線機能付き装着部材であって、
前記管理対象に装着される基材と、複数のアンテナとを有し、
前記複数のアンテナは、第一アンテナ、及び第二アンテナを少なくとも含み、
前記第一アンテナと前記第二アンテナのうち少なくともいずれかにICチップが接続され、
前記無線機能部材は、前記ICチップと、前記ICチップに接続された前記第一アンテナ及び前記第二アンテナのうち少なくともいずれかとで構成され、
前記管理対象に装着し、前記第一アンテナと前記第二アンテナとを重ねることにより、非接触で情報を送受信する読取装置と通信可能な共振周波数に調整される
ことを特徴とする。
本発明の無線機能付き装着部材において、
前記第一アンテナ、及び前記第二アンテナを少なくともいずれかが、前記基材の表面に貼り付けられ、又は前記基材の内部に収容されている
ことが好ましい。
本発明の管理システムは、
本発明の前記無線機能付き装着部材と、
前記読取装置と、を備え、
非接触でデータの送受信を行い、管理対象物を管理する
ことを特徴とする。
本発明の管理システムにおいて、
前記無線機能付き装着部材は、第三アンテナをさらに備え、
前記無線機能付き装着部材は、前記第一アンテナと前記第二アンテナとが重なる第一重畳状態、及び前記第一アンテナと前記第二アンテナと前記第三アンテナとが重なる第二重畳状態のいずれかの状態で前記管理対象に装着可能であり、
前記第一重畳状態において前記無線機能部材の共振周波数は、前記読取装置との間で非接触で通信可能な共振周波数に調整され、
前記第二重畳状態において前記無線機能部材の共振周波数は、前記読取装置とは別の第二読取装置との間で非接触で通信可能な共振周波数に調整され、管理対象物を管理する
ことが好ましい。
本発明の無線機能付き装着部材によれば、管理対象が無線機能付き装着部材を実際に装着し、第一アンテナと第二アンテナとが重なって、読取装置との間で通信可能な共振周波数に調整される。このとき、読取装置は、無線機能部材と通信できるので、無線機能付き装着部材の装着を確認できる。
また、無線機能付き装着部材を装着していない場合には、第一アンテナと第二アンテナとが重ならず、第一アンテナ、及び第二アンテナは、それぞれ読取装置との間で通信不可能な共振周波数のままである。このとき、読取装置は、無線機能部材と通信できないので、未装着であることを確認できる。
このように、本発明の無線機能付き装着部材によれば、無線機能付き装着部材を管理対象が実際に装着しているか否かについて確実に検知できる。
また、第一アンテナ、及び前記第二アンテナは、基材表面に貼り付けるか、あるいは、基材内部に収容することができる。
また、第一アンテナ、及び前記第二アンテナが基材内部に収容されている場合には、アンテナに対して外力が直接作用しないので、アンテナの破損や損傷を防止できる。
本発明の管理システムによれば、本発明の無線機能付き装着部材と、読取装置と、を備えるので、無線機能付き装着部材を管理対象が実際に装着しているか否かについて確実に検知できる管理システムを構築できる。
また、本発明の管理システムにおいて、本発明の無線機能付き装着部材が第三のアンテナを備え、管理対象に装着させた際に、異なる重畳状態でアンテナ同士が重なる。各重畳状態に応じて、無線機能の共振周波数は、読取装置と非接触で通信可能な共振周波数に調整されるので、管理対象の種別に応じた細やかな管理が可能となる。例えば、人間の入出管理の場合、次のような管理システムが考えられる。ある会社内で、第一重畳状態でのみ読み取り装置と通信可能になり入室可能になる一般室Aと、第二重畳状態でのみ読取装置と通信可能になり入室可能になる特別室Bと、を備えた施設を想定する。特別室Bを限られた関係者のみが入室可能な部屋にする場合には、当該限られた関係者にのみ、第一重畳状態、及び第二重畳状態で装着可能な装着部材を貸与する。一般社員には、一般室Aに入室可能な第一重畳状態でのみ装着可能な装着部材を貸与する。当該限られた関係者も、第一重畳状態で装着可能なリストバンドを有しているので一般室Aにも入室可能である。このようにして、一般室Aと特別室Bとに入室可能な社員を、例えば役職やプロジェクト関係者等の区分に応じて管理できる。
第一実施形態に係るリストバンドの平面図である。 第一実施形態に係るリストバンドの装着時における断面図である。 第一実施形態に係る管理システムの概略図である。 第二実施形態に係るリストバンドの平面図である。 第二実施形態に係るリストバンドの装着時における断面図である。 前記第二実施形態のリストバンドとは異なる形状のリストバンド装着時における断面図である。 前記第二実施形態のリストバンドとは異なる形状のリストバンド装着時における断面図である。 第二実施形態に係る管理システムの概略図である。 第三実施形態に係るリストバンドの装着時における側面図である。
<第一実施形態>
図1は、本発明の第一実施形態に係る無線機能付き装着部材の平面図である。
第一実施形態では、無線機能付き装着部材が、帯状(バンド状)に形成され、管理対象となる人間の手首に巻かれるリストバンド1とした場合を例に挙げて説明する。
リストバンド1は、基材2、複数のアンテナ3を備える。複数のアンテナ3の内、いずれか1つは、後述するICチップ4と接続し、無線機能部材としてのICタグ5を構成する。
基材2は、管理対象に装着し易いように可撓性のある材質で形成されていることが好ましく、紙、布、天然皮革、人造皮革、合成樹脂成形体、金属箔、金属バンド等が挙げられる。
紙としては、上質紙、グラシン紙、クラフト紙、クレープ紙、板紙、木材繊維や合成繊維などからなる不織布などを例示することができる。
布としては、アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等の合成繊維、炭素繊維、綿、絹、麻などを織り込んだものを例示することができる。
天然皮革としては、動物の皮や毛皮などを挙げることができ、例えば、牛、豚、馬、羊、山羊、カンガルー、ゾウ、ウサギ、シカ、犬、ヒョウ、タヌキ、キツネ、イタチ、オットセイ、ラクダ、ワニ、ヘビ、トカゲ、ダチョウ、サイ、エイなどを例示することができる。
人造皮革としては、天然の布地を基材とし樹脂を塗布した合成皮革、不織布等の布地に樹脂を含浸させた人工皮革などが挙げられ、当該樹脂としてはウレタン樹脂や塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、などを例示することができる。
合成樹脂成形体に用いられる合成樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコーン樹脂、スチレン樹脂、ブタジエン樹脂などを例示することができる。
金属箔や金属バンドに用いられる金属としては、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、プラチナ(白金)、ステンレス等を例示することができる。
基材2の寸法は、装着される管理対象の大きさによって異なるが、厚さ寸法は、1μm〜10mmが好ましく、5μm〜5mmがさらに好ましい。厚さ寸法が1μm未満であると、薄いために管理対象物に装着しにくくなったり、シワになり易かったり、切れやすくなったりすることがある。厚さ寸法が10mmを超える場合には、コシがありすぎて可撓性が不足して装着しにくくなったり、大型化のために邪魔に感じるような場合がある。
幅寸法は5mm〜300mmが好ましく、10mm〜100mmがさらに好ましい。幅寸法が5mm未満であると、アンテナのサイズに制限が出たり、切れやすくなったりすることがある。幅寸法が300mmを超えると、大きいがために管理対象物に装着しにくくなったり、邪魔に感じたりする場合がある。
長さ寸法は、10mm〜2000mmが好ましく、50mm〜500mmがさらに好ましい。長さ寸法が10mm未満であると、アンテナのサイズに制限が出たり、小さいがために管理対象物に装着しにくくなったりすることがある。長さ寸法が2000mmを超えると、大きすぎて邪魔に感じたり、余分なコストを要したりする場合がある。
基材2は、管理対象に対して取外し可能に装着されるための、図示しない固定具を有する。固定具としては、例えば、面ファスナー、再貼付や再剥離が可能な粘着剤等による粘着部、ボタン、スナップボタン、磁石、ひも、二つの切り欠きを引っ掛ける切り欠き部等が挙げられる。基材2における当該固定具を設ける位置は、特に限定されないが、例えば、第二アンテナ32側の末端付近や、第一アンテナ31の上部やその近傍に設けることが好ましい。
複数のアンテナ3として、第一実施形態では、リストバンド1は、第一アンテナ31、及び第二アンテナ32を備える。基材2の長手方向の一端側には、第一アンテナ31が貼り付けられている。基材2の長手方向の他端側には、第二アンテナ32が貼り付けられている。リストバンド1を管理対象が装着した際、図2に示すように第一アンテナ31、及び第二アンテナ32が重なる。第二アンテナ32の少なくとも一部が、第一アンテナ31に対して重なっていれば良く、両者の位置が合致していればより好ましい。リストバンド1を装着した際に、第一アンテナ31、及び第二アンテナ32が重なるように、基材2の上記固定具で位置決めできるようにしておくことが好ましい。
第一アンテナ31、及び第二アンテナ32は、どちらも導電性のアンテナコイルである。アンテナコイルの形状は、環状に形成されていることが好ましく、例えば、円形、楕円形、四角形等の多角形などが挙げられる。環状のループアンテナ以外では、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ(マイクロストリップアンテナ)等を挙げることができる。アンテナコイルの寸法は、基材2の寸法との関係で適宜設定されるものである。
アンテナコイルの巻き数(又は、ターン数ともいう。)は、1ターン以上であればよく、8ターンから10ターン程度が好ましい。
アンテナコイルの線間隔、及び線幅寸法は、コイルの巻き数や基材2の寸法との関係で適宜設定されるものである。
第一アンテナ31、及び第二アンテナ32のアンテナコイルの形成方法としては、アルミニウム線、金線、銀線、銅線を巻く方法、導電性ペーストを印刷する方法、銅やアルミニウム等の導電性金属層をエッチングする方法などが挙げられる。導電性ペーストとしては、金、銀、ニッケル、銅等の金属粒子をバインダーや有機溶剤に分散させたものが上げられる。バインダーとしては、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ、フェノール等の樹脂が挙げられる。
第一アンテナ31には、ICチップ4が接続され、第一アンテナ31とICチップ4とでICタグ5が構成される。ICタグ5は、パッシブ型である。
ICタグ5は、読取装置としてのリーダ/ライタ6との間で非接触で情報を送受信する(図3参照)。リーダ/ライタ6は、図示しない電波を送受信するためのアンテナコイルを有する。また、リーダ/ライタ6は、制御装置としてのコンピュータ7と無線又は有線で接続されている。リーダ/ライタ6は、所定の通信周波数で電波をICタグ5へ送信するとともにICタグ5から受信する。
リストバンド1を装着していない状態、すなわち、第一アンテナ31、及び第二アンテナ32が重なっていない状態では、ICチップ4に接続された第一アンテナ31の共振周波数は、リーダ/ライタ6との間で電波を送受信できる周波数に調整されていない。リストバンド1を装着していないとき、リーダ/ライタ6は、ICタグ5と通信できないので、未装着であることを確認できる。共振周波数を所望の値に設定するには、必要に応じて、例えば、アンテナ回路の線幅寸法、線間寸法、コイルの巻き数を変換したり、アンテナコイルによって構成されるアンテナ回路に対して、抵抗やコンデンサを接続し、抵抗の抵抗値やコンデンサの容量やICチップのインダクタを適宜選択すればよい。
第一実施形態では、リーダ/ライタ6の通信周波数は、13.56MHzに設定されており、ICタグ5のみでの共振周波数は、この通信周波数に対して±5MHz以上の差が生じるように設定されていることが好ましい。5MHz以上の差があると、リーダ/ライタ6でほとんど読み取ることができなくなる。
第二アンテナ32の共振周波数は、リストバンド1を装着していない状態、すなわち、第一アンテナ31、及び第二アンテナ32が重なっていない状態では、リーダ/ライタ6の通信周波数と異なる値に設定されている。第二アンテナ32の共振周波数を所望の値に設定するには、必要に応じて、例えば、アンテナコイルによって構成されるアンテナ回路に対して、抵抗やコンデンサを接続し、抵抗の抵抗値やコンデンサの容量を適宜選択すればよい。
図2に示すように、第一アンテナ31、及び第二アンテナ32が重なった状態では、ICタグ5の共振周波数は、リーダ/ライタ6との間で電波を送受信できる周波数に調整される。リストバンド1を装着しているとき、リーダ/ライタ6は、ICタグ5と通信可能となって、装着中であることを確認できる。
上記のとおり、第一実施形態では、リーダ/ライタ6の通信周波数は、13.56MHzに設定されており、アンテナが重なった状態でのICタグ5の共振周波数とリーダ/ライタ6の通信周波数との差の絶対値が、5MHz以下に調整されるのが好ましく、このとき、第二アンテナ32のみでの共振周波数は、この通信周波数に対して±5MHz以上の差が生じるように設定されていることが好ましい。
ICタグ5は、図示しない回路基材上に第一アンテナ31を形成しておき、この第一アンテナ31にICチップ4を接続させ、当該回路基材の第一アンテナ31の形成面と反対面に両面粘着シートを貼り付けたものであり、当該両面粘着シートで基材2に貼り付けられる。この場合の回路基材としては、基材2で例示した紙、布、合成樹脂、金属箔等を挙げることができる。厚さ寸法に関しても、基材2で記載した厚さ寸法が好ましい。
両面粘着シートとしては、中芯基材の両面に粘着剤層を積層した構成のものや中芯基材のない粘着剤層単体のものなどを用いることができる。当該中芯基材としては、基材2で例示した紙、布、合成樹脂、金属箔等を挙げることができる。厚さ寸法に関しても、基材2で記載した厚さ寸法が好ましい。当該粘着剤層としては、天然ゴム系、合成ゴム系、アクリル系、ウレタン系、スチレン系、シリコーン系、ポリエステル系などの粘着剤を挙げることができる。粘着剤層の厚さ寸法としては、1μm〜300μmが好ましく、3μm〜100μmがさらに好ましい。粘着剤層の厚さ寸法が1μm未満であると、均一な膜に成形することが難しい場合や接着力が不足する場合などがある。粘着剤層の厚さ寸法が300μmを超えると、膜の形成に時間を要したり、安定した品質の膜が得られにくかったり、余分なコストを要する場合がある。
第二アンテナ32も予めタグ化されたものであっても良い。すなわち、ICタグ5と同様に図示しない回路基材上に第二アンテナ32を形成しておき、この回路基材を両面粘着シートで基材2に貼り付けてもよい。この場合の回路基材、及び両面粘着シートは、前記ICタグ5と同様のものを用いることができる。
ICタグ5、及び第二アンテナ32は、基材2上に貼り付けられているので、これらに対して外力が直接加わらないように、保護シート8で覆われている。保護シート8は、基材2に貼り付けられる前のタグの時点で、第一アンテナ31や第二アンテナ32に貼り付けられていてもよい。保護シート8としては、基材2で例示した紙、布、合成樹脂、金属箔等を挙げることができる。厚さ寸法に関しても、基材2で記載した厚さ寸法が好ましい。さらに表面にインク受理層、感熱印字層、感圧印字層、耐擦過層(ハードコート)等を設けると、印字性や耐擦過性を付与することができるので好ましい。
〔管理システム〕
第一実施形態における管理システム20は、図3に示すように、リストバンド1と、リストバンド1との間で電磁誘導方式により電波を送受信してICタグ5の内部メモリにアクセスする読取装置としてのリーダ/ライタ6と、このリーダ/ライタ6を制御する制御装置としてのコンピュータ7とを備えて構成される。リーダ/ライタ6とコンピュータ7とは、有線又は無線により接続される。
管理システム20で管理される対象(管理対象)としては、人間、動物、物品などが挙げられる。
本実施形態では、無線機能付き装着部材がリストバンド1であるため、管理対象が人間であって、リストバンド1を手首に巻いた場合について、以下説明する。
管理対象が人間の場合には、例えば、工場、研究所、病院、展示会会場、遊園地、プール、スーパー銭湯で、リストバンド1を装着した人間の入退場や、リストバンド1を装着した人間の位置を把握したりするために管理システム20が用いられる。
リーダ/ライタ6やコンピュータ7は、管理システム20を導入する施設の入口に設置される。まず、リストバンド1を第一アンテナ31と第二アンテナ32とが重なるように装着し、無線機能付き装着部材としてのリストバンド1の共振周波数をリーダ/ライタ6と通信可能な周波数に調整した状態とする。この状態で、リーダ/ライタ6とリストバンド1とを交信可能な距離に近づけると、リストバンド1とリーダ/ライタ6との間で電波の送受信がなされる。リーダ/ライタ6は、非接触で無線機能部材であるICタグ5内の情報を読み取ることが可能となる。但し、管理対象がリストバンド1を装着していない場合、ICタグ5とリーダ/ライタ6との間で電波の送受信が不可能なので、リーダ/ライタ6は、ICタグ5内の情報を読み取ることも不可能である。
なお、管理対象が動物や物品の場合には、無線機能付き装着部材の形状を管理対象の形状に合わせて適宜変更したものが装着される。
管理対象が動物の場合には、例えば、基材2を帯状に形成した無線機能付き装着部材を動物の手や足に巻きつけ、管理システム20で、牧場やペットハウスでの動物の数量や位置を管理する。
管理対象が物品の場合には、基材20の形状は、物品の形状に応じて適宜設計されるのが好ましく、物品に無線機能付き装着部材を装着し、管理システム20で、例えば、空港、宅配便、ホテルのクローク等での荷物の数量や位置を管理したり、倉庫等に保管する物品(瓶、自転車、家電製品など)の数量や位置を管理したりする。
〔第一実施形態の作用効果〕
無線機能付き装着部材としてのリストバンド1を管理対象が、第一アンテナ31と第二アンテナ32とが重なった状態で実際に装着していれば、リーダ/ライタ6との間で通信可能な共振周波数に調整され、リーダ/ライタ6は、リストバンド1と通信できるので、リストバンド1の装着を確認できる。
また、未装着の場合には、第一アンテナ31と第二アンテナ32とが重ならず、リストバンド1は、リーダ/ライタ6との間で通信不可能な共振周波数のままである。そのため、リーダ/ライタ6は、リストバンド1と通信できないので、未装着であることを確認できる。
このように、リストバンド1によれば、管理対象が実際に装着しているか否かについて確実に検知できる。
第一アンテナ31、及び第二アンテナ32が基材2表面に貼り付けられているので、目視にて確実に重ね合わせることができ、リーダ/ライタ6との間で情報の書き込み、及び読み取りを確実に行うことができる。
管理システム20によれば、リストバンド1と、リーダ/ライタ6と、コンピュータ7とを備えるので、リストバンド1を管理対象が実際に装着しているか否かについて確実に検知できる管理システムを構築できる。
<第二実施形態>
図4、及び図5には、本発明の第二実施形態に係る装着部材としてのリストバンド10が示されている。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付してその説明を省略又は簡略する。
リストバンド10は、リストバンド1と異なり、さらに第三アンテナ33を備える。
リストバンド10の基材12は、基材2と略同様な形状、材質で構成されるが、長さ寸法が基材2よりも第三アンテナ33を設ける分だけ長く形成されている。
図4に示すように、基材12の長手方向の一端側には、第一アンテナ31がICタグ5として貼り付けられている。基材12の長手方向の他端側には、当該他端側から順に、第三アンテナ33、及び第二アンテナ32が貼り付けられている。
基材12には、第一実施形態の基材2でも説明した固定具(図示せず)が設けられている。基材12における固定具は、管理対象が、第一アンテナ31に対して、第二アンテナ32が重なるようにバンド状に固定することもでき(第一重畳状態)、第一アンテナに対して、第二アンテナ32、及び第三アンテナ33が重なるようにバンド状に固定することもできる(第二重畳状態)。さらに、第一アンテナ31に対して、第三アンテナ33のみが重なるようにバンド状に固定することもできる(第三重畳状態)。
この第一重畳状態については、図5(A)に示され、第二重畳状態については、図5(B)に示されている。なお、図5(B)は、リストバンド10の第二重畳状態となっている部分を拡大して示す断面図である。
第二重畳状態は、まず、図5(A)に示すように、第一アンテナ31と第二アンテナ32とが重なるように固定具で固定し、さらに、図5(B)に示すように、第三アンテナ33が貼り付けられた部分を、第二アンテナ32側へ折り返して重なるように固定具で固定することで実現される。
第一重畳状態と第三重畳状態とでは、リストバンド10を装着した際に形成される環形状の内径が異なるが、基材12の長さを調節できる図示しない調節手段を設けておくことが好ましい。
第三アンテナ33は、第二アンテナ32と同様に形成される。第三アンテナ33も第二アンテナ32と同様に予めタグ化されたものであっても良い。
第三アンテナ33の共振周波数は、第一重畳状態における共振周波数と第二重畳状態とで異なる共振周波数となるように、設定される。
リーダ/ライタの通信周波数との関連については、後述する。
ここで、リストバンド10以外に、第一アンテナ31、第二アンテナ32、及び第三アンテナ33を重ね合わせる方式の例としては、例えば、図6に示すリストバンド10Aや図7に示すリストバンド10Bが挙げられる。
図6に示すリストバンド10Aは、リストバンド10のように、基材12を折り返すのではなく、さらにもう1周巻きつけて、第三アンテナ33が貼り付けられた部分を、第一アンテナ31、及び第二アンテナ32に対して重ね合わせる。そのため、リストバンド10Aの記載12Aは、基材12よりもさらに長い寸法で形成されている。
図7に示すリストバンド10Bは、第一実施形態のリストバンド1に対して、第三アンテナ33を備えた基材13を貼り付けた方式である。すなわち、リストバンド1とは、別部材である第三アンテナ33が付いた基材13を特定の人物にだけ貸与して、第一アンテナ31、第二アンテナ32、及び第三アンテナ33を重ね合わせた状態(第二重畳状態)を実現可能にすることができる。基材13を基材2に対して固定するには、前述した固定具を用いることができる。
〔管理システム〕
第二実施形態における管理システム21は、管理対象を複数に区分して管理する場合に好適に用いられる。
管理システム21は、図8に示すように、無線機能付き装着部材としてのリストバンド10とリーダ/ライタ16とコンピュータ17とを備えて構成される。リーダ/ライタ16とコンピュータ17の構成は、基本的に第一実施形態で説明したリーダ/ライタ6、及びコンピュータ7と同じである。
第二実施形態では、管理対象を複数に区分して管理するため、リストバンド10におけるアンテナの重畳状態に応じた通信周波数のリーダ/ライタが複数設置される。リストバンド10の第一重畳状態に対して通信するリーダ/ライタ16aと、第二重畳状態に対して通信するリーダ/ライタ16bとが設置される。リーダ/ライタ16aの通信周波数とリーダ/ライタ16bの通信周波数とは異なる値に設定されている。この場合、リストバンド10の第一重畳状態では、リストバンド10の共振周波数は、リーダ/ライタ16aと通信可能に調整され、第二重畳状態では、リストバンド10の共振周波数は、リーダ/ライタ16bと通信可能に調整される。
管理システム21について、次のような場合を例に挙げて説明する。
例えば、企業等において、通常の社員が入室可能な部屋Aと特別に許可された社員のみが入れる部屋Bとを区別して、社員の入室管理を行う場合が挙げられる。図8に示すように、部屋Aの入口には、ドア22が設けられ、ドア22は、施錠装置23にて施錠されている。部屋Aの入口付近には、リーダ/ライタ16aと、これに接続されたコンピュータ17aが設置されている。コンピュータ17aは、施錠装置23に対して有線又は無線で接続されている。
部屋Bの入口には、ドア24が設けられ、ドア24は、施錠装置25にて施錠されている。部屋Bの入口付近には、リーダ/ライタ16bと、これに接続されたコンピュータ17bが設置されている。コンピュータ17bは、施錠装置25に対して有線又は無線で接続されている。
部屋Aに入る際には、管理対象である社員は、リストバンド10のICタグ5内のICチップに記憶されている社員を識別するID等をリーダ/ライタ16aに読み込ませる。このとき、社員は、リストバンド10を第一重畳状態、すなわち、第一アンテナ31と第二アンテナ32とが重なった状態で装着し、ICタグ5の部分をリーダ/ライタ16aに対してかざす。第一重畳状態であれば、リーダ/ライタ16aは、リストバンド10のICタグ5と通信可能であり、リーダ/ライタ16aは、読み取ったID等をコンピュータ17aへ送る。コンピュータ17aは、当該ID等に基づいて入出を許可しても良いか否か判断する。入出を許可しても良い社員であれば、コンピュータ17aは、施錠装置23に対して許可信号を送る。許可信号を受信した施錠装置23は、ドア22を開錠し、管理対象は、部屋Aへの入室が可能となる。一方、社員がリストバンド10を装着していなかったり、第一重畳状態で装着していない場合は、リーダ/ライタ16aがICタグ5と通信できないので、ドア22が開錠しない。
部屋Bに入る際には、社員は、リストバンド10のICタグ5内のICチップに記憶されている社員を識別するID等をリーダ/ライタ16bに読み込ませる。このとき、社員は、リストバンド10を第二重畳状態、すなわち、第一アンテナ31と第二アンテナ32と第三アンテナ33とが重なった状態で装着し、ICタグ5の部分をリーダ/ライタ16bに対してかざす。第二重畳状態であれば、リーダ/ライタ16bは、リストバンド10のICタグ5と通信可能であり、リーダ/ライタ16bは、読み取ったID等をコンピュータ17bへ送る。コンピュータ17bは、当該ID等に基づいて入出を許可しても良いか否か判断する。入出を許可しても良い社員であれば、コンピュータ17bは、施錠装置25に対して許可信号を送る。許可信号を受信した施錠装置25は、ドア24を開錠し、管理対象は、部屋Bへの入室が可能となる。一方、社員がリストバンド10を装着していなかったり、第三アンテナ33を備えていない第一実施形態で説明したリストバンド1を装着していたり、リストバンド10を第二重畳状態で装着していない場合は、リーダ/ライタ16bがICタグ5と通信できないので、ドア24が開錠しない。部屋Bに入室が許可されていない社員に対して第三アンテナ33を取り除いたリストバンドを貸与しておけば、部屋Bに入室が許可されていない社員が部屋Bに入室してしまうことを防止できる。
〔第二実施形態の作用効果〕
リストバンド10は、第一アンテナ31、第二アンテナ32、及び第三アンテナ33を備え、管理対象に装着させた際に、アンテナ同士を異なる状態(第一重畳状態や第二重畳状態)で重ねることができる。各重畳状態に応じて、ICタグ5の共振周波数が、リーダ/ライタ16a,16bと非接触で通信可能に調整されるので、管理対象の種別に応じた細やかな管理が可能となる。
<第三実施形態>
図9には、本発明の第三実施形態に係るICタグ付き装着部材としてのリストバンド1Aの装着時における側面図が示されている。
リストバンド1Aは、図9に示すように、複数のアンテナ3が基材2Aの内部に収容されている点で、第一実施形態のリストバンド1と異なる。その他の点は、第一実施形態のリストバンド1と同様である。
基材2Aの内部には、第一アンテナ31、及び第二アンテナ32が収容されているので、リストバンド1Aを装着する際、第一アンテナ31、及び第二アンテナ32の位置が見えない。そのため、第一アンテナ31、及び第二アンテナ32が重なるように目安となるマーキングを基材2Aの表面に施したり、第一実施形態でも説明した位置決め用の固定具を設けたりしておくことが好ましい。
基材2Aの内部に第一アンテナ31、及び第二アンテナ32を収容させる方法としては、例えば、以下の方法が挙げられるが、これに限られない。
第一の方法としては、まず、2つの帯状の部材を成形し、一方の帯状の部材の長手方向の一端側にICタグ5、他端側にタグ化された第二アンテナ32を配置し、一方の帯状の部材と他方の帯状の部材とを貼り合せて、それらの間にICタグ5、及びタグ化された第二アンテナ32を挟む方法が挙げられる。
第二の方法としては、インサート成形法が挙げられる。基材2Aの成形にあたり、厚さ寸法が基材2Aの半分程度の帯状の部材を射出成形し、この帯状の部材を金型内に入れたままで、当該帯状の部材の長手方向の一端側にICタグ5、他端側にタグ化された第二アンテナ32を配置し、その後、基材2Aの残り半分の厚さ寸法分を射出成形し、内部に第一アンテナ31、及び第二アンテナ32を収容する基材2Aを成形する。
第三の方法としては、基材2Aの長手方向の一端側、及び他端側に凹部を形成し、この凹部内にそれぞれICタグ5、他端側にタグ化された第二アンテナ32を配置し、樹脂でこれらを封止する方法が挙げられる。
第三実施形態のリストバンド1Aも、第一実施形態で説明した管理システム20に適用できる。
〔第三実施形態の作用効果〕
第三実施形態のリストバンド1Aによれば、第一実施形態のリストバンド1と同様に、管理対象が実際に装着しているか否かについて確実に検知できるとともに、次の効果を奏する。
第一アンテナ31、及び第二アンテナ32が基材2A内部に収容されているので、これらのアンテナに対して外力が直接、作用しないので、アンテナの破損や損傷を防止できる。
<変形例>
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示すような変形をも含むものである。
例えば、無線機能付き装着部材は、4つ以上のアンテナを備えていても良い。
また、上記実施形態では、パッシブ型のICタグ5を用いたが、アクティブ型でもよい。
また、第二実施形態のリストバンド10について、第三実施形態のように基材内部に第一アンテナ等を収容させてもよい。この場合、第二重畳状態のように3つのアンテナを重ねたときでも、重ねた部分が嵩張ることを防止できる。
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
以下に例示する実施例1〜2、及び比較例1〜4のリストバンドを作製し、リストバンドを装着した状態(第一アンテナ、及び第二アンテナを重ねた状態、第一重畳状態)で、その交信距離を測定し、リストバンドの性能評価を行った。
交信距離の測定には、Feig社製のリーダ/ライタ(商品名:MR101)を用い、アンテナには、ISO10373準拠アンテナを用いた。
リーダ/ライタの通信周波数は、13.56MHzとした。
交信距離については、リストバンドのICタグの第一アンテナ又は第二アンテナの重なっている部分とリーダ/ライタとを近づけて、リーダ/ライタにICタグを検知させた後、両者を平行に維持したまま徐々に離間させて、リーダ/ライタがICタグを検知する最大の間隔を交信距離とした。
また、実施例1〜2、及び比較例1〜4のリストバンドを装着していない状態(未装着状態)におけるICタグ、及び第二アンテナのそれぞれの共振周波数、並びにリストバンドを装着した状態での共振周波数を測定した。
共振周波数の測定には、アジレントテクノロジー(株)製のネットワークアナライザ(商品名:8712ET)を用いた。
(実施例1)
リストバンドの基材には、幅寸法が30mm、長さ寸法が270mm、厚さ寸法が250μmのポリプロピレン樹脂製のものを用いた。
この基材の長手方向の一端側には、第一アンテナ、及びICチップを備えるICタグを貼り付け、他端の側には、第二アンテナを備えるタグを貼り付けた。これらを貼り付けた位置は、リストバンドを装着した際に、第一アンテナ、及び第二アンテナが重なる位置である。
このICタグは、アンテナ回路の作製工程と、ICインレットの作製工程と、ICタグの加工工程により作製した。
(アンテナ回路の作製工程)
回路基材として、銅箔/PET(ポリエチレンテレフタレート)貼り合わせ品であるニカフレックス(ニッカン工業(株)製(銅/PET=35μm/50μm))を使用した。この回路基材にスクリーン印刷法にてエッチングレジストパターンを印刷した。その後エッチングにて不要な銅箔を除去し、円形状のアンテナコイルを作製した。アンテナコイルの直径を17mmとし、線幅を130μm、線間隔を220μmとし、ターン数を8とした。
(ICインレットの作製工程)
ICインレットは、作製されたアンテナコイルへ、RFID−ICチップ(NXP(株)製、製品名:I−CODE SLI、容量:23.5pF)をフリップチップ方式により実装することにより作製した。実装には、フリップチップ実装機(九州松下(株)製、製品名:FB30T−M)を用いた。接合材には、異方導電性ペースト(ACP、京セラケミカル(株)製、製品名:TAP0602F)をACP塗布量で0.28mg使用した。ACPへの加熱温度はICチップにおいて220℃、ICチップへの荷重は2N(200gf)、加圧加熱時間は7秒間として、実装を行った。
(ICタグの加工工程)
ICインレットのICチップの実装面に、両面粘着シート(リンテック(株)製、製品名:PET25W PA−T1 8KX 8EC*)を貼り合わせた。
また、インレットのICチップを実装していない面には、保護層として、印字用表面シートを貼り合わせICタグを加工した。ここで、印字用表面シートには、FR4415−50(リンテック(株)製、製品名)を使用した。
(第二アンテナを備えるタグ)
第二アンテナを備えるタグは、アンテナ回路の作製工程と同様に回路基材上にアンテナコイルを作製し、このアンテナコイルにセラミックコンデンサ(ROHM(株)製、商品名:Ceramic Chip Capacitors MCH185A820J、容量:82pF)を、半田を用いて実装した。
セラミックコンデンサの実装面に、両面粘着シート(リンテック(株)製、製品名:PET25W PA−T1 8KX 8EC*)を貼り合わせた。
また、セラミックコンデンサを実装していない面には保護層として、印字用表面シートを貼り合わせICタグを加工した。ここで、印字用表面シートには、FR4415−50(リンテック(株)製、製品名)を使用した。
このようにして作製した実施例1のリストバンドについて、共振周波数、及び交信距離を測定し、結果を表1に示す。
(実施例2)
実施例2のリストバンドは、第一アンテナ、及び第二アンテナの形状を変更するとともに、第二アンテナへ実装したセラミックコンデンサを変更した以外は、実施例1のリストバンドと同様に作製した。
実施例2における第一アンテナ、及び第二アンテナは、どちらも、一辺が12mmの四角形状とし、線幅を110μm、線間隔を170μmとし、ターン数を10とした。
実施例2では、ROHM(株)製のセラミックコンデンサ(商品名:Ceramic Chip Capacitors MCH185A750J、容量:75pF)を用いた。
このようにして作製した実施例2のリストバンドについて、共振周波数、及び交信距離を測定し、結果を表1に示す。
(比較例1)
比較例1のリストバンドは、第二アンテナを備えるタグを基材に貼り付けなかった以外は、実施例1のリストバンドと同様に作製した。つまり、比較例1では、第二アンテナを備えていないリストバンドを作製した。
このようにして作製した比較例1のリストバンドについて、共振周波数、及び交信距離を測定し、結果を表1に示す。
(比較例2)
比較例2のリストバンドは、ICタグを基材に貼り付けなかった以外は、実施例1のリストバンドと同様に作製した。つまり、比較例2では、第一アンテナ、及びICチップを備えていないリストバンドを作製した。
このようにして作製した比較例2のリストバンドについて、共振周波数、及び交信距離を測定し、結果を表1に示す。
(比較例3)
比較例3のリストバンドは、第二アンテナを備えるタグを基材に貼り付けなかった以外は、実施例2のリストバンドと同様に作製した。つまり、比較例3では、第二アンテナを備えていないリストバンドを作製した。
このようにして作製した比較例3のリストバンドについて、共振周波数、及び交信距離を測定し、結果を表1に示す。
(比較例4)
比較例4のリストバンドは、ICタグを基材に貼り付けなかった以外は、実施例2のリストバンドと同様に作製した。つまり、比較例4では、第一アンテナ、及びICチップを備えていないリストバンドを作製した。
このようにして作製した比較例4のリストバンドについて、共振周波数、及び交信距離を測定し、結果を表1に示す。
Figure 2012198859
表1が示すように、実施例1、及び2のリストバンドは、未装着時にICタグ、及び第二アンテナの共振周波数が、リーダ/ライタの通信周波数と異なるため通信不可能であった。また、装着時には共振周波数とリーダ/ライタの通信周波数とが、近くなったので、通信可能となり、100mm以上離れても交信可能となった。
よって、実施例1、及び2のようにリストバンドを構成すれば、装着の有無をリーダ/ライタで確実に検知できることがわかった。
一方、比較例1、及び3のリストバンドは、未装着時にも装着時にもICタグの共振周波数とリーダ/ライタとの通信周波数とが、離れているため、リーダ/ライタでICタグを検知できなかった。
一方、比較例2、及び4のリストバンドは、ICタグを備えていないので、未装着時にも装着時にも通信不可能であり、リーダ/ライタでICタグを検知できなかった。
(実施例3)
次に、第二実施形態で説明したような、第一アンテナ、第二アンテナ、及び第三アンテナを備え、アンテナ同士の異なる重畳状態で装着可能なリストバンドを作製し、評価した。
実施例3の第一アンテナを備えるICタグは、アンテナコイルの形状が異なる以外、実施例1と同様に作製した。実施例3に係るICタグのアンテナコイルの形状は、円形状で、その直径を17mmとし、線幅を130μm、線間隔を220μmとし、ターン数を8とした。
実施例3の第二アンテナを備えるタグは、アンテナコイルの形状、及び実装したセラミックコンデンサを変更した以外、実施例1の第二アンテナを備えるタグと同様に作製した。実施例3の第二アンテナでは、アンテナコイルの直径を17mmの円形状とし、線幅を130μm、線間隔を220μmとし、ターン数を8とした。また、ROHM(株)製のセラミックコンデンサ(商品名:Ceramic Chip Capacitors MCH185A150J、容量:15pF)を実装した。
実施例3の第三アンテナを備えるタグは、アンテナコイルの形状、及び実装したセラミックコンデンサを変更した以外、実施例1の第二アンテナを備えるタグと同様に作製した。実施例3の第三アンテナでは、アンテナコイルの直径を17mmの円形状とし、線幅を130μm、線間隔を220μmとし、ターン数を8とした。また、ROHM(株)製のセラミックコンデンサ(商品名:Ceramic Chip Capacitors MCH185A390J、容量:39pF)を実装した。
このような、ICタグ、第二アンテナを備えるタグ、及び第三アンテナを備えるタグを実施例1よりも長さ寸法が40mm長い310mmとした以外は実施例1と同様のリストバンドの基材に貼り付け、図4のような実施例3のリストバンドを作製した。実施例3のリストバンドの基材の材質は、実施例1と同様のものを用いた。
実施例3のリストバンドは、ICタグ、第二アンテナを備えるタグ、及び第三アンテナを備えるタグを表2に示すような組み合わせで重ね合わせ、各重畳状態における共振周波数を測定した。共振周波数の測定方法は、上記実施例と同様に行った。
Figure 2012198859
表2に示すように、アンテナを重ねていないICタグのみで27.1MHz、第一重畳状態で22.0MHz、第二重畳状態で16.1MHzと、各々の重畳状態で共振周波数を大きく変えることが可能である。リーダ/ライタの通信周波数を各々の重畳状態の共振周波数に合わせることで、各々の重畳状態での通信が可能となる。しかも、各々の重畳状態での共振周波数が大きく異なっているので、別の通信周波数に合わせたリーダ/ライタとの間で通信することが困難であり、その結果、各々の重畳状態を確認することができる。
1,1A,10…リストバンド(無線機能付き装着部材)
2,2A,12…基材
3…アンテナ
31…第一アンテナ
32…第二アンテナ
33…第三アンテナ
4…ICチップ
5…ICタグ(無線機能部材)
6,16…リーダ/ライタ(読取装置)
7,17…コンピュータ(制御装置)
20,21…管理システム

Claims (4)

  1. 非接触で通信可能な無線機能部材を有し、管理対象に装着される無線機能付き装着部材であって、
    前記管理対象に装着される基材と、複数のアンテナとを有し、
    前記複数のアンテナは、第一アンテナ、及び第二アンテナを少なくとも含み、
    前記第一アンテナと前記第二アンテナのうち少なくともいずれかにICチップが接続され、
    前記無線機能部材は、前記ICチップと、前記ICチップに接続された前記第一アンテナ及び前記第二アンテナのうち少なくともいずれかとで構成され、
    前記管理対象に装着し、前記第一アンテナと前記第二アンテナとを重ねることにより、非接触で情報を送受信する読取装置と通信可能な共振周波数に調整される
    ことを特徴とする無線機能付き装着部材。
  2. 請求項1に記載の無線機能付き装着部材において、
    前記第一アンテナ、及び前記第二アンテナの少なくともいずれかが、前記基材の表面に貼り付けられ、又は前記基材の内部に収容されている
    ことを特徴とする無線機能付き装着部材。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の無線機能付き装着部材と、
    前記読取装置と、を備え、
    非接触でデータの送受信を行い、管理対象物を管理する
    ことを特徴とする管理システム。
  4. 請求項3に記載された管理システムにおいて、
    前記無線機能付き装着部材は、第三アンテナをさらに備え、
    前記無線機能付き装着部材は、前記第一アンテナと前記第二アンテナとが重なる第一重畳状態、及び前記第一アンテナと前記第二アンテナと前記第三アンテナとが重なる第二重畳状態のいずれかの状態で前記管理対象に装着可能であり、
    前記第一重畳状態において前記無線機能部材の共振周波数は、前記読取装置との間で非接触で通信可能な共振周波数に調整され、
    前記第二重畳状態において前記無線機能部材の共振周波数は、前記読取装置とは別の第二読取装置との間で非接触で通信可能な共振周波数に調整され、管理対象物を管理する
    ことを特徴とする管理システム。
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