JP2016114541A

JP2016114541A - 非接触ｉｃタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体

Info

Publication number: JP2016114541A
Application number: JP2014254913A
Authority: JP
Inventors: 山本　祐司; Yuji Yamamoto; 祐司山本
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-06-23

Abstract

【課題】ＮＦＣ対応の温度センサ付きの非接触ＩＣタグ単独の通信可能な距離より長く、皮膚と接触する部位に生体適合性が高い材料を使用することにより、安全に人体または動物に貼り付けて使用可能な温度センサタグを提供する。【解決手段】ＮＦＣ対応温度センサチップ４を備えた非接触ＩＣタグモジュール３を、生体適合性粘着ラベル２の上に備えた人体および動物の皮膚に生体適合性粘着材層６を介して貼着可能な複合体において、温度センサチップ４は、測定した温度データを、アンテナ５を通して無線通信可能であり、ループアンテナ８がブースターアンテナの役割を果たすことにより、外部通信装置と通信可能な距離が前記非接触ＩＣタグモジュール単独時のそれより長くなることを特徴とする非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体１。【選択図】図１

Description

本発明は、人や動物などの生体に貼り付けて、その温度を測定するための非接触ＩＣタグに関する。更に詳しくは、その非接触ＩＣタグと生体適合性粘着ラベルを貼り合わせた複合体に関する。

物品や物品を収納した箱の中の温度などの状態を測定し、無線通信によって非接触でその情報を獲得する技術については、例えば特許文献１に開示されている。これは、輸送用ボックスの中に、温度センサを設置しておき、それと電池不要の非接触ＩＣタグを接続し、非接触ＩＣタグを通して、外部のデータの読取り書込み装置によって、温度情報を非接触で獲得する技術である。

一方、人体や動物に貼り付けて、その温度を非接触に測定する技術としては、例えば、特許文献２には、通信可能距離を比較的に長くして、体温の測定を容易にするために、電池を使用した非接触ＩＣタグの技術が開示されている。この技術は電池を使用しているため、電池の消耗速度を低下するため、体温が平常時の値から上昇した時だけ、電源が入る工夫をしたものになっている。

このように、電池を使用した体温測定システムでは、どうしても電池の消耗の問題がついて回るため、電池不要の体温測定システムが待望されていた。
これに応える技術として、例えば、特許文献３に示す技術が開示されている。この技術は、外部のデータの読取り書込み装置から発信された電磁波を、アンテナで受けて電源として使用する通常の非接触ＩＣタグと同様の動作をするが、更に改良を加えて、非接触ＩＣタグに供給される過大な電力を検知して報知するための手段に使用するエネルギーとして消耗させることにより、非接触ＩＣタグが自己発熱することを抑制し、そのことによって、非接触ＩＣタグの昇温を抑制し、やけどなどを未然に防止することを可能とした技術である。

しかしながら、この技術も含めて、人や動物の皮膚に直接貼り付けて、その温度を測定し、非接触ＩＣタグを介して外部のデータの読取り書込み装置で、温度データを読み取る従来の技術においては、通信技術としてＮＦＣ（ＮｅａｒＦｉｅｌｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、近距離無線通信）技術が使用されており、通信可能な距離は、数ｍｍ〜数ｃｍとなっている。そのため、外部のデータの読取り書込み装置を非接触ＩＣタグに、殆ど接触させる位に近接させてデータを読み取らなければならなかった。

また、皮膚に直接触れる部材は、必ずしも生体適合性を考慮したものではなかったため、アレルギー反応や皮膚のかぶれを起こす虞があった。
また、温度センサを接続した非接触ＩＣタグのモジュールとしては、必ずしもフレキシブルな形態ではなく、リジッドなプリント配線基板などに形成された場合は、人や動物の皮膚に貼り付けるのには、必ずしも適していない場合もあった。

特開２００７−２６１６６４号公報特開２０１０−２２３７４５号公報特許第５５６１０５５号公報

上記の問題点を解決するため、本発明は、ＮＦＣ対応の温度センサ付きの非接触ＩＣタグ単独の通信可能な距離より長くして測定を容易にし、また皮膚と接触する部位に生体適合性が高い材料を使用することにより、安全に人体または動物に貼り付けて使用可能な温度測定手段を提供することを課題とする。

上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、支持体となる生体適合性粘着ラベル基材上に導体パターンからなるループアンテナを形成し、その上に生体適合性粘着材層を形成した生体適合性粘着ラベルと、
非接触ＩＣタグモジュール基材上に導体パターンからなるアンテナを形成し、そのアンテナと温度センサチップを接続してなる非接触ＩＣタグモジュールと、からなる人体および動物の皮膚に生体適合性粘着材層を介して貼着可能な複合体において、
前記温度センサチップは、測定した温度データを、前記アンテナを通して無線通信可能であり、前記ループアンテナがブースターアンテナの役割を果たすことにより、外部通信装置と通信可能な距離が前記非接触ＩＣタグモジュール単独時のそれより長くなることを特徴とする非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体である。

また、請求項２に記載の発明は、前記温度センサチップが、ＮＦＣ対応の温度センサチップであることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体である。

また、請求項３に記載の発明は、前記ループアンテナを形成する導体パターンが、導電性インクを使用して形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体である。

また、請求項４に記載の発明は、前記非接触ＩＣタグモジュールのアンテナが、銅箔をパターニングしたことにより形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体である。

また、請求項５に記載の発明は、前記生体適合性粘着材層が、生体適合性ウレタンエラストマーからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体である。

本発明の生体適合性ラベルと非接触ＩＣタグの複合体によれば、人や動物の皮膚に貼り付ける部位は、生体適合性材料からなるため、長時間貼っていても皮膚のアレルギー反応やかぶれを起こすことはなく、また、生体適合性ラベルに備えられたループアンテナによって、非接触ＩＣタグの通信可能距離が数ｃｍ以上となるため、外部のデータの読取り書込み装置からのデータの読取りが容易となる。

本発明の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体の一例を示す概略断面図。図１に対応した概略平面図。本発明の非接触ＩＣタグモジュールの一例を示す概略断面図。本発明の生体適合性粘着ラベルの一例を示す概略断面図。

本発明を、図１〜４を用いて説明する。
図１と２は、本発明の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルからなる複合体１の一例を示す概略断面図と概略平面図である。本発明の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体１は、人または動物の皮膚に貼ってその温度を測定し、その温度データを無線送信して、外部にある通信装置で読み取ることが可能な複合体である。その複合体を構成する非接触ＩＣタグモジュール３と生体適合性粘着ラベル２およびそれらの複合体について説明する。

＜非接触ＩＣタグモジュールについて＞
図３は、本発明の複合体で使用する非接触ＩＣタグモジュール３の断面図の一例を示している。この例では、電気的な絶縁材料からなる基材７の片面にアンテナ５が形成されており、そのアンテナ５には温度センサチップ４が電気的に接続されている。その上に、生体適合性粘着材層６が形成されている。また図３に示していないが、基材のもう一方の面にも生体適合性粘着材層が形成されていても良い。

基材７に使用可能な材料は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを好適に使用することができるが、電気的な絶縁材料であり、アンテナ５と温度センサチップ４を搭載する支持体として機能できる材料であれば特に限定されない。

アンテナ５に使用可能な材料は、例えば、銅箔を好適に使用することができるが、電気的な良導体であり、アンテナ５の形状を容易に形成可能な材料であれば特に限定されない。銅箔をＰＥＴフィルムに接着した材料を使用する場合は、フォトリソグラフィ法や印刷法によりエッチングレジストのパターニングを行い、その後エッチングおよびレジスト剥離することによって容易に銅箔のパターニングを行うことが可能である。

温度センサチップ４は、ＮＦＣ（ＮｅａｒＦｉｅｌｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、近接場型の無線通信）対応の温度センサチップを使用している。更に、その上に生体適合性粘着材層６を形成する。人の肌に本発明の複合体を密着させた際に、直接的に温度センサチップ４が肌に密着することが望ましいため、温度センサチップ４の上には、この生体適合性粘着材層６が形成されていないことが望ましい。ただし、生体適合性粘着材層６が熱伝導性の高い材料である場合は、その必要はなく、温度センサチップは生体適合性粘着材層６の中に埋もれていても良い。

生体適合性粘着材層６に使用できる材料としては、シリコンゴムの様な材料を使用可能である。更には、ＰＥＥＫ樹脂などを好適に使用することが可能である。例えば、生体適合性のウレタンエラストマーを生体適合性粘着材層６に好適に使用可能である。

ＮＦＣ対応の温度センサチップとしては、例えばＳＩＣ４３１０（米国Ｓｉｌｉｃｏｎ
ＣｒａｆｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製のＩＳＯ１４４４３ＡＲＦＩＤタグ規格に準拠した、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）およびＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ
ＡｓｙｎｃｈｌｏｎｏｕｓＲｅｃｅｉｖｅｒＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）をインターフェースするチップ）を使用することが可能であるが、同様の機能を持つ半導体チップであれば使用可能であり、これに限定するものではない。

＜生体適合性粘着ラベルについて＞
図４は、本発明の生体適合性粘着ラベル２の一例を示す概略断面図を示している。本発明の生体適合性粘着ラベル２は、支持体となる基材７の上に、導体パターンからなるループアンテナ８を、非接触ＩＣタグモジュールにあるアンテナ５を包括する形で形成し（図２参照）、更にその上に生体適合性粘着材層６´を形成した構成である。この構成で重要な点は、ループアンテナ８が非接触ＩＣタグモジュールのアンテナのブースターアンテナ
として機能するように備えられている点である。

ループアンテナがアンテナのブースターアンテナとして機能するための条件としては、結合電磁誘導を生じることのできるアンテナ特性と最適な近接位置での外部アンテナ形成が必要である。

基材７は非接触ＩＣタグモジュールの基材と同じ材料であっても良いし、異なる材料であっても良く、支持体および電気的絶縁材料として機能すれば良い。また、生体適合性粘着材層は非接触ＩＣタグモジュールの生体適合性粘着材層と同じ材料であっても良いし、異なる材料であっても良く、生体適合性と粘着性を備えた材料であれば使用可能である。

基材７として使用可能な材料は、例えばＰＥＴ樹脂などを挙げることができる。更に好適な材料としては、ポリイミド樹脂を挙げることができる。また、生体適合性粘着材層６´として使用可能な材料は、例えば、ＰＥＥＫ樹脂を挙げることができる。

ループアンテナ８としては、例えば導電性インキをループアンテナ形状に印刷したものを使用可能である。導電性インキとしては、金属微粒子、導電性ポリマー、およびそれらの混合体を含有するものを使用することが可能である。また、金属箔、金属薄膜、金属酸化物薄膜などをループアンテナ形状にパターニングしたものも使用可能である。

ループアンテナ８の上に、生体適合性粘着材層６´を形成して、生体適合性粘着ラベルを完成する。

また、生体適合性粘着ラベル２の形態としては、図４に示していないが、基材７のループアンテナ８が形成されていない面にも、生体適合性粘着材層６´が形成されていても良い。

＜非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体について＞
非接触ＩＣタグモジュール３と生体適合性粘着ラベル２をそれぞれ別工程で作製した後、両者を、非接触ＩＣタグモジュール３の生体適合性粘着材層６と生体適合性粘着ラベル２の生体適合性粘着材層６´を向い合せにして、且つアンテナ５がループアンテナ８に包括される位置に貼り合わせることにより（図１、２参照）、本発明の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体１を完成する。

このようにして作製した本発明の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体１は、人体または動物の皮膚に直接貼り付けて使用しても、皮膚のアレルギー反応やかぶれなどを生じ難く、安全に使用することが可能である。

また、温度センサチップ４を搭載したＮＦＣ対応の非接触ＩＣタグモジュール３を単独で使用した場合より、温度データを送信できる距離が長くなるため、非接触ＩＣタグモジュール３からのデータを読み取る作業が容易になる、というメリットがある。また、非接触ＩＣタグモジュール３にも粘着性がある生体適合性粘着材層６があり、人体や動物の皮膚に粘着させることが可能であるが、面積が大きい生体適合性粘着ラベルと一体にすることにより、大きい面積で皮膚により粘着させることが可能となるため、粘着した状態をより安定にすることが可能となるメリットがある。

次に、本発明の実施例について説明する。
＜実施例１＞
（非接触ＩＣタグモジュールの作製）

基材として厚さ２５０μｍのＰＥＴフィルムを使用し、そのＰＥＴフィルムの片面に厚さ１２μｍの銅箔を接着して、銅貼りＰＥＴフィルムを作製した。次にその銅箔を、フォトリソグラフィ法により、非接触ＩＣタグモジュールのアンテナパターンを形成した。アンテナパターンは、８ｍｍ×８ｍｍの正方形の中に形成した。

ＮＦＣ対応の温度センサチップとして、ＳＩＣ４３１０（ＳｉｌｉｃｏｎＣｒａｆｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製のＩＳＯ１４４４３ＡＲＦＩＤタグ規格に準拠した、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）およびＵＡＲＴ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＡｓｙｎｃｈｌｏｎｏｕｓＲｅｃｅｉｖｅｒＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）をインターフェースするチップ）を使用し、ＰＥＴフィルム上に実装し、そのアンテナパターンと接続した。

（生体適合性粘着ラベルの作製）

基材として、厚さ２５０μｍのＰＥＴフィルムを使用し、そのＰＥＴフィルムの片面にスクリーン印刷装置を用いて、ＵＶ硬化型導電性銀ペースト、ＵＶ７００−ＳＲ１Ｊ（田中貴金属（株）製）をスクリーン印刷し、ループアンテナを形成した。

（非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体の作製）
作製した非接触ＩＣタグモジュールの基材と生体適合性粘着ラベルのループアンテナが形成されている側に形成されている生体適合性粘着材層を向かい合わせにし、両者を接触させることにより、生体適合性粘着ラベルのループアンテナに、非接触ＩＣタグモジュールが包括される位置に配置し、粘着させて、本発明の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体を作製した。このようにして作製した本発明の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体の通信可能距離は、５０ｍｍであった。また、生体適合性粘着材層により、人体の皮膚に容易に粘着させることができた。

＜比較例＞
比較例としては、実施例１で作製した非接触ＩＣタグモジュールとした。生体適合性粘着材層により、人体の皮膚に容易に粘着させることができた。このモジュールの通信可能距離は１０ｍｍであった。

以上から、本発明の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体の通信可能距離は５０ｍｍであり、非接触ＩＣタグモジュール単独の場合の通信可能距離１０ｍｍより大きい値を得ることができた。

１・・・非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体
２・・・生体適合性粘着ラベル
３・・・非接触ＩＣタグモジュール
４・・・温度センサチップ
５・・・アンテナ
６、６´・・・生体適合性粘着材層
７、７´・・・基材
８・・・ループアンテナ

Claims

支持体となる生体適合性粘着ラベル基材上に導体パターンからなるループアンテナを形成し、その上に生体適合性粘着材層を形成した生体適合性粘着ラベルと、
非接触ＩＣタグモジュール基材上に導体パターンからなるアンテナを形成し、そのアンテナと温度センサチップを接続してなる非接触ＩＣタグモジュールと、からなる人体および動物の皮膚に生体適合性粘着材層を介して貼着可能な複合体において、
前記温度センサチップは、測定した温度データを、前記アンテナを通して無線通信可能であり、前記ループアンテナがブースターアンテナの役割を果たすことにより、外部通信装置と通信可能な距離が前記非接触ＩＣタグモジュール単独時のそれより長くなることを特徴とする非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体。
前記温度センサチップが、ＮＦＣ対応の温度センサチップであることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体。
前記ループアンテナを形成する導体パターンが、導電性インクを使用して形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体。
前記非接触ＩＣタグモジュールのアンテナが、銅箔をパターニングしたことにより形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体。
前記生体適合性粘着材層が、生体適合性ウレタンエラストマーからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非接触ＩＣタグモジュールと生体適合性粘着ラベルの複合体。