JP2013140466A - Data recording device of working tool, and reader/writer used in the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型の作業用具にRFIDタグを取り付け、そのRFIDタグにデータを書き込むと共に、読み取ることができるようにした作業用具のデータ記録装置及びそれに用いるリーダライタに関するものである。 The present invention relates to a data recording device for a work tool that is attached to an RFID tag on a small work tool, and that data can be written to and read from the RFID tag, and a reader / writer used therefor.
近年、器具、工具、小物等の物品の識別、管理等において、導電性を有する金属箔や銅線等をコイル状に巻き回したアンテナにICチップを装着したタグと、このICチップにデータを書き込み、読み取りするリーダライタとから構成され、非接触でデータの交信を行うRFID ( Radio Frequency Identification )システムが広く採用されている。 In recent years, in identification, management, etc. of articles such as instruments, tools, accessories, etc., a tag in which an IC chip is mounted on an antenna in which a conductive metal foil or copper wire is wound in a coil shape, and data are stored in the IC chip. An RFID (Radio Frequency Identification) system that includes a reader / writer for writing and reading and performs data communication without contact is widely used.
しかし、RFIDシステムでは、RFIDタグを導電性を有する物体や金属体、あるいは透磁率の高い物体(以降、これら全てを金属体と呼ぶ)に貼り付け、埋め込んで使用すると、タグアンテナが生成する磁束が金属体によって影響を受け、タグの感度が大幅に低下して、リーダライタとの間でデータの交信を行うことができない、あるいは通信距離が大幅に短くなるという問題点があった。 However, in an RFID system, the magnetic flux generated by the tag antenna when the RFID tag is affixed to a conductive object, a metal body, or an object with high magnetic permeability (hereinafter all referred to as a metal body) and embedded. However, there is a problem that the sensitivity of the tag is greatly reduced and the data cannot be communicated with the reader / writer, or the communication distance is greatly shortened.
そこで、本出願人は、このような問題点を解消すべく、金属製の手術器具、工具等の作業用具にRFIDタグを取り付け、そのRFIDタグにデータを書き込むと共に、読み取ることができるようにした作業用具のデータ記録装置を開発した(特許文献1参照)。 Therefore, in order to solve such problems, the present applicant attaches an RFID tag to a working tool such as a metal surgical instrument or tool, and makes it possible to write and read data on the RFID tag. A data recording device for working tools has been developed (see Patent Document 1).
この作業用具のデータ記録装置では、金属製の手術器具、工具等の作業用具に装着孔を穿設してセラミック製のRFIDタグを嵌合、取り付け、又は、作業用具に保持部材を固定し、その保持部材にセラミック製のRFIDタグを取り付けるようにしている。 In this work tool data recording device, a mounting hole is formed in a work tool such as a metal surgical instrument or tool, and a ceramic RFID tag is fitted, attached, or a holding member is fixed to the work tool. A ceramic RFID tag is attached to the holding member.
上記作業用具のデータ記録装置においては、RFIDタグとして、動作周波数13.56MHzという短波帯(HF帯)のものを使用しているが、実用的な読み取り距離を確保するために、外径φ6.3mmのセラミック製のRFIDタグを使用している。 In the above-mentioned data recording apparatus for work tools, an RFID tag having a short wave band (HF band) with an operating frequency of 13.56 MHz is used. In order to ensure a practical reading distance, an outer diameter of φ6. A 3 mm ceramic RFID tag is used.
しかし、上記セラミック製のRFIDタグでは、これ以上小型化することは困難であるため、手術器具の中でも小型の眼科用手術器具、脳外科用手術器具等、小型の作業用具に取り付けることはできず、データ管理を行うことはできなかった。 However, since it is difficult to further reduce the size of the ceramic RFID tag, it cannot be attached to a small working tool such as a small ophthalmic surgical instrument or a brain surgical surgical instrument among surgical instruments. Data management was not possible.
本発明は、かかる問題点に鑑みて為されたものであって、その目的とするところは、小 型の眼科用手術器具、脳外科用手術器具等、小型の作業用具にRFIDタグ取り付けることができ、かつ、RFIDタグに記録させたデータを読み取ることができる作業用具のデータ記録装置及びそれに用いるリーダライタを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to attach an RFID tag to a small work tool such as a small ophthalmic surgical instrument or a brain surgical instrument. Another object of the present invention is to provide a data recording device for a work tool that can read data recorded on an RFID tag and a reader / writer used therefor.
本発明は、又、作業用具のデータ記録装置の構成要素であり、小型の作業用具に取り付けたRFIDタグに記録させたデータを確実に読み取ることができるリーダライタを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a reader / writer that is a component of a data recording device for a work tool and can reliably read data recorded on an RFID tag attached to a small work tool.
上記目的を達成するために、本発明の作業用具のデータ記録装置は、超小型のICチップと無線通信用のアンテナとを一体化し、動作周波数を短波帯(HF帯)又は極超短波帯(UHF帯)としたRFIDタグと、プリント基板上にパターンでアンテナコイルを形成するか、又は、銅線を巻き回してアンテナコイルを形成してなるアンテナ部を有するアンテナユニットとコントローラとから構成したリーダライタと、コンピュータとから構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a data recording apparatus for a working tool according to the present invention integrates an ultra-small IC chip and an antenna for wireless communication, and operates at a short frequency band (HF band) or an ultra high frequency band (UHF). A reader / writer comprising an antenna unit having an antenna portion formed by forming an antenna coil with a pattern on a printed circuit board, or winding a copper wire to form an antenna coil, and a controller And a computer.
ここで、RFIDタグは、保持部材に収納され、前記作業用具に取り付けられることを特徴とする。 Here, the RFID tag is housed in a holding member and attached to the work tool.
又、前記保持部材は、前記作業用具に接着、ロウ付け、半田付け又は溶接等の接合方法によって取り付けられることが好ましい。
特には、レーザー溶接によって取り付けられることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the holding member is attached to the work tool by a joining method such as adhesion, brazing, soldering or welding.
In particular, it is preferably attached by laser welding.
前記保持部材は、薄肉板状を呈し、中央部に収納凹部を形成したものであることを特徴とする。 The holding member has a thin plate shape and is formed with a storage recess at the center.
又、前記アンテナユニットは、アンテナ部に接続用ケーブルを接続したものであることを特徴とする。 Further, the antenna unit is characterized in that a connection cable is connected to the antenna portion.
さらに、前記アンテナユニットは、アンテナ部を小型化するために、アンテナパターンの内側にフェライトコアを配置したアンテナ部とするのが好ましい。 Furthermore, the antenna unit is preferably an antenna unit in which a ferrite core is disposed inside the antenna pattern in order to reduce the size of the antenna unit.
本発明のリーダライタは、プリント基板上にパターンでアンテナコイルを形成したアンテナ部を有するアンテナユニットとコントローラとから構成したことを特徴とする。 The reader / writer according to the present invention is characterized by comprising an antenna unit having an antenna portion in which an antenna coil is formed in a pattern on a printed board and a controller.
ここで、前記アンテナユニットは、アンテナ部に接続用ケーブルを接続したものであることを特徴とする。 Here, the antenna unit is characterized in that a connection cable is connected to the antenna portion.
さらに、前記アンテナユニットは、アンテナ部を小型化し、かつ、アンテナの効率を上げるために、アンテナパターンの内側にフェライトコアを配置したアンテナ部とするのが好ましい。 Furthermore, the antenna unit is preferably an antenna unit in which a ferrite core is disposed inside the antenna pattern in order to reduce the size of the antenna unit and increase the efficiency of the antenna.
以下、本発明の作業用具のデータ記録装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a data recording apparatus for a working tool according to the invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の作業用具のデータ記録装置1は、図1に示すように、RFIDタグ10と、リーダライタ20と、コンピュータ50とから構成される。
As shown in FIG. 1, the work tool
本発明においては、RFID(Radio Frequency Identification)タグ10として、超小型のICチップと無線通信用のアンテナとを一体化し、動作周波数が短波帯(HF帯)又は極超短波帯(UHF帯)のものを使用する。
In the present invention, as an RFID (Radio Frequency Identification)
ここで、UHF帯のRFIDタグの場合は、タグのサイズが小さいために、大きなアンテナを配置することができない。よって、通常は、HF帯のRFIDタグと同様、コイル同士を対向させ、電磁誘導の原理を適用して通信を行っている。 Here, in the case of a UHF band RFID tag, a large antenna cannot be arranged because the tag size is small. Therefore, normally, like the HF band RFID tag, the coils are opposed to each other, and communication is performed by applying the principle of electromagnetic induction.
このようなRFIDタグを導電体に包囲された状態で使用すると、読み取り、書き込み性能が極端に悪化する。
この原因は、周囲に導電体が存在するために、RFIDタグのICチップとアンテナとで形成する共振回路の共振周波数がずれてしまい、リーダライタのアンテナからの電磁エネルギが十分に伝送されないためと、RFIDタグの周囲に存在する導電体がショートリングのような作用を奏し、リーダライタから伝送される電磁エネルギを消費してしまうためである。
When such an RFID tag is used in a state surrounded by a conductor, the reading and writing performance is extremely deteriorated.
The reason for this is that because there is a conductor around, the resonance frequency of the resonance circuit formed by the IC chip of the RFID tag and the antenna is shifted, and electromagnetic energy from the reader / writer antenna is not sufficiently transmitted. This is because the conductor present around the RFID tag acts like a short ring and consumes electromagnetic energy transmitted from the reader / writer.
このような原因を鑑みて、本発明では、RFIDタグのアンテナサイズを小さくすることによって、アンテナと周囲の導電体との距離が小さくとも、大きな比率(導電体との距離÷アンテナサイズ)が得られるようにして、周囲の導電体の影響を極力小さくすることを可能にした。 In view of such a cause, in the present invention, by reducing the antenna size of the RFID tag, a large ratio (distance to the conductor / antenna size) can be obtained even if the distance between the antenna and the surrounding conductor is small. As a result, the influence of surrounding conductors can be minimized.
又、リーダライタ側のアンテナサイズもRFIDタグのアンテナサイズと対応させて小さくすることによって、両アンテナコイルの結合係数を大きくするようにした。
さらに、リーダライタ側のアンテナコイルの心材として高透磁率のコアを配置すれば、磁束を集中させ、効率を高めることが可能である。
In addition, the antenna size on the reader / writer side is also made smaller corresponding to the antenna size of the RFID tag, so that the coupling coefficient of both antenna coils is increased.
Furthermore, if a core with a high magnetic permeability is arranged as the core material of the antenna coil on the reader / writer side, it is possible to concentrate the magnetic flux and increase the efficiency.
RFIDタグ10は、図2に示すように、基板10a上にパターンにより形成したアンテナコイル10bとICチップ10cとを接合して一体化したICチップ装着体を合成樹脂10dで被覆したものである。
RFIDタグ10のサイズとしては、縦(L)=0.5〜2.0mm、横(W)=1.0〜4.0mm、厚さ(T)=0.2〜1.0mmである。特には、L=0.5〜1.0mm、W=1.0〜2.0mm、T=0.2〜0.4mmという極小のタグを実現することができる。
基板10aとしては、通常のプリント基板材、高周波用基板材、フッソ樹脂基板材、セラミック基板材等を用いる。
As shown in FIG. 2, the
The size of the
As the
RFIDタグ10の構造は、基板10a上にパターンによりアンテナコイル10bを形成すると共に、基板10a上にICチップ10cを載置し、アンテナコイル10bに接続したものである。そして、ICチップ10cとアンテナコイル10bを保護するために、それら表面を耐熱性樹脂10dによってコーティングしてある。
本発明のRFIDタグ10では、その耐熱温度を180〜210℃としてあるから、滅菌器において使用する最高温度であっても十分に耐久性を有する。
The
In the
このRFIDタグ10を図3に示す保持部材11に装着することによって、RFIDタグ10を外部からの衝撃、繰り返し行われる滅菌器から加えられる高圧、高温から保護するようにしてある。
By attaching the
保持部材11は、図3に示すように、ステンレス等の防錆性の高い金属からなる薄肉板状を呈するものであって、RFIDタグ10のサイズに対応させて、縦1.5〜5.0mm、横3.0〜6.0mm、厚さ0.3〜1.5mmものを使用する。
又、保持部材11は、図3に示すように、中央部に収納凹部11aを形成してあり、この収納凹部11aにRFIDタグ10を収納するようになっている。
As shown in FIG. 3, the
Further, as shown in FIG. 3, the
ここで、保持部材11の収納凹部11aにRFIDタグ10を収納すると、RFIDタグ10の周囲は導電性の高い物質で包囲されることになるから、RFIDタグ10のアンテナ回路の共振周波数がずれてしまう。そこで、本発明のRFIDタグ10では、予め、共振周波数のずれ量を補正するようにアンテナ回路を設計しておく。
Here, when the
先ず、保持部材11の収納凹部11aにRFIDタグ10を収納し、その収納凹部11aに溶融した合成樹脂を充填して、図4に示すように、タグ装着体12を構成する。
First, the
次に、図5に示すように、タグ装着体12を眼科用鑷子60の平旦部60aに載置し、レーザー溶接によって眼科用鑷子60に取り付ける。
Next, as shown in FIG. 5, the
ここで、保持部材11をレーザー溶接するので、タグ装着体12を眼科用鑷子60に強固に取り付けることができ、容易に取り外れることはない。
Here, since the holding
又、タグ装着体12の形態とすることによって、眼科用鑷子60の手術器具等を工場に一旦引き取ることなく、病院等の現場においてRFIDタグ10の取付作業を短時間で行うことができる。よって、病院等における通常の診療業務に殆ど影響を及ぼすこともないから、本発明のシステムは高い利便性を有するものである。
Further, by adopting the form of the
リーダライタ20は、アンテナユニット30とコントローラ40とから構成され、本発明においては、アンテナユニット30として、図6に示すように、アンテナ部31に剛性を有する保持杆32を接続したものを使用する。
The reader /
アンテナ部31は、図7に示すように、プリント基板33上にパターンでアンテナコイル34を形成し、その内側にフェライトコア35を配置してある。
As shown in FIG. 7, the
アンテナ部31が極端に小さいと、そのままの形状では十分なインダクタンスが得られないため、通常は、直列にインダクタを接続する必要がある。このように、インダクタを追加すれば、アンテナ回路の整合をとることが可能となるのであるが、損失は増加するという問題点があった。
そこで、本発明においては、アンテナコイル34にフェライトコア35を配置することによって、必要なインダクタンスを確保し、磁力線を増強すると共に損失を極力少なくするようにした。
ここで、フェライトコア35としては、透磁率μ=10〜105のものを採用するのが好ましい。尚、蒸着、スパッタリング等の製造方法を採用することにより、105に近い高透磁率のものを製造するこが可能である。
If the
Therefore, in the present invention, by arranging the
Here, the
又、プリント基板33上には、アンテナコイル34を50Ωに変換するため、整合回路36を接続してある。
そして、整合回路36の両端部に接続した接続用ケーブル37を前記保持杆32内に挿通してある。
A matching
A
このアンテナ回路の特徴は、アンテナの放射面積が極端に小さいため、アンテナから放射される電磁波エネルギを小さく抑えることができる点にある。
このため、電磁波障害(EMI)のレベルが低く、環境に対する影響が少ない設計となっており、各国の要求するEMIの規格に適合させることも技術的に容易である。
The feature of this antenna circuit is that the electromagnetic wave energy radiated from the antenna can be kept small because the radiation area of the antenna is extremely small.
Therefore, the electromagnetic interference (EMI) level is low and the design has little influence on the environment, and it is technically easy to conform to the EMI standards required by each country.
本発明においては、RFIDタグ10は金属によって包囲されているが、RFIDタグ10のアンテナを十分に小型化すると共に周囲の金属から十分に離して設置することと、リーダライタ側のアンテナサイズを同様に小型化することによって、磁力線がRFIDタグ10のアンテナに効率よく伝送される構造としてある。
In the present invention, the
下記実施例では、RFIDタグ10のアンテナの最外周と周囲の金属との距離(D1+D2)は、約0.2mmに設定してあるが、0.2〜1.0mmの範囲で設定するのが好ましい。
又、実施例では、アンテナの横幅は1.4mmであり、アンテナの最外周と周囲の金属との距離(D1+D2)は0.2mmであるから、導電体との距離とアンテナサイズとの比率Rは約0.14である。試験によれば、この比率Rは大凡0.12〜0.16程度である必要があるので、タグのアンテナサイズを小さくすれば、アンテナの最外周と周囲の金属との距離(D1+D2)も小さくすることが可能である。
In the following embodiment, the distance (D1 + D2) between the outermost circumference of the antenna of the
In the embodiment, the antenna has a lateral width of 1.4 mm, and the distance (D1 + D2) between the outermost circumference of the antenna and the surrounding metal is 0.2 mm. Therefore, the ratio R between the distance from the conductor and the antenna size R Is about 0.14. According to the test, the ratio R needs to be about 0.12 to 0.16. Therefore, if the antenna size of the tag is reduced, the distance (D1 + D2) between the outermost periphery of the antenna and the surrounding metal is also reduced. Is possible.
さらに、リーダライタのアンテナに高透磁率の心材を配置することによって、磁力線を中央部に集中させ、周囲の金属部分への磁力線を減少させる効果があるため、心材を配置しないアンテナよりも効率が高いものとなっている。
かかる構成によって、金属に包囲されたRFIDタグ10と安定した通信を行うことが可能となった。
Furthermore, by placing a core material with high permeability on the reader / writer antenna, the magnetic lines of force are concentrated in the center and the magnetic lines of force to the surrounding metal parts are reduced, so it is more efficient than an antenna without a core material. It is expensive.
With this configuration, it is possible to perform stable communication with the
本システムでは、システムの小型化を実現するために、小型のペン型アンテナを採用して組み合わせたが、当然ながら、小型から大型の据置型アンテナを使用しても、RFIDタグ10の読み書きは可能である。
In this system, a small pen-type antenna is adopted and combined in order to realize a miniaturization of the system. Of course, the
本発明の作業用具のデータ記録装置1は、以上のような構成であり、以下のように使用することによって、所期の作用・効果を奏する。
The work tool
先ず、図8に示すように、アンテナユニット30の保持杆32を把持して、眼科用鑷子60のタグ装着体12を取り付けた部分にアンテナ部31を近接させる。
First, as shown in FIG. 8, the holding
次に、図9に示すように、アンテナ部31を保持部材11に収納したRFIDタグ10に近接させ、データの読み取り及び書き込みを行う。
Next, as shown in FIG. 9, the
(実施例)
本発明による効果を確認するため、RFIDタグ10として、縦1.0mm、横1.6mm、厚さ0.3mmのUHF帯のタグを、保持部材11として、縦2.6mm、横4.0mm、厚さ0.4mmのステンレス製の薄肉板状の保持部材を使用し、RFIDタグ10を保持部材11に収納してタグ装着体12を構成した。尚、RFIDタグ10のアンテナ最外周と周囲の金属との距離(D1+D2)は、約0.2mmに設定した。
このタグ装着体12にアンテナユニット30のアンテナ部31を近接させたところ、アンテナ部31とRFIDタグ10との距離が2.5mmの場合において、十分なデータ通信を行うことができた。
本発明のシステムでは、アンテナ部31をRFIDタグ10に近接させて使用できる形態に構成してあるから、通信距離2.5mmというのは、使用に際して支障のない十分な距離である。
(Example)
In order to confirm the effect of the present invention, a UHF band tag having a length of 1.0 mm, a width of 1.6 mm, and a thickness of 0.3 mm is used as the
When the
In the system of the present invention, the
上記説明において、必要なインダクタンスを確保し、磁力線を増強すると共に損失を極力少なくするようにするため、アンテナコイル34にフェライトコア35を配置する構成としたが、損失がそれ程問題にならない場合には、直列にインダクタを接続する構成を採用してもよい。又、多層基板等を使用して複数回巻きのコイルとするという構成を採用してもよい。
In the above description, the
このように、本発明のデータ記録装置1によれば、従来にあっては不可能であった小型の眼科用手術器具、脳外科用手術器具等にRFIDタグ10を取り付けることができ、かつ、RFIDタグ10に記録させたデータを読み取ることができるから、病院内で使用している殆ど100%の器具にRFIDタグ10を取り付けて、個体管理を行うことができる。
As described above, according to the
又、RFIDタグ10及びアンテナユニット30が極めて小型であるから、データ記録装置自体も非常にコンパクトなものとなる。
Further, since the
よって、本発明のデータ記録装置1によれば、個人経営の病院、小規模なクリニックに
おいても、手術器具の個体管理システムを容易に導入でき、院内感染の防止、手術過誤の
おいても、手術器具の個体管理システムを導入し、院内感染の防止、手術過誤の防止、資産の有効管理等、医療業界に望まれていることを僅かな投資によって実現することができる。
Therefore, according to the
尚、本発明は、手術器具の個体管理システムに適用できるだけでなく、他の小型の作業用具の管理にも適用できること勿論である。 The present invention can be applied not only to an individual management system for surgical instruments but also to management of other small work tools.
1 作業用具のデータ記録装置
10 RFIDタグ
11 保持部材
11a 収納凹部
20 リーダライタ
30 アンテナユニット
31 アンテナ部
33 プリント基板
34 アンテナコイル
35 フェライトコア
37 接続用ケーブル
40 コントローラ
50 コンピュータ
60 作業用具
DESCRIPTION OF
Claims (12)
請求項1乃至7に記載の作業用具のデータ記録装置。 The work tool data according to any one of claims 1 to 7, wherein the coupling coefficient of both antenna coils is increased by making the size of the antenna coil of the antenna unit correspond to the size of the antenna coil of the RFID tag. Recording device.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019125041A (en) * | 2018-01-12 | 2019-07-25 | 株式会社ヴェルト | Non-contact communication medium, and wrist worn article that enables non-contact communication medium to be detachable |
CN112955990A (en) * | 2019-09-05 | 2021-06-11 | 株式会社村田制作所 | Metal medical instrument with wireless IC tag |
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2011
- 2011-12-30 JP JP2011290486A patent/JP2013140466A/en active Pending
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