JP2016131012A - Monitoring tag - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、品質管理等の用途に適したモニタリングタグに関するものである。 The present invention relates to a monitoring tag suitable for applications such as quality control.
近年、ＩＤ（IDentification）情報を埋め込んだＲＦ（Radio Frequency）タグ（以下、ＲＦＩＤタグという）を、品質管理等の用途に応用する技術が各種開発されている。 In recent years, various techniques for applying an RF (Radio Frequency) tag (hereinafter referred to as an RFID tag) in which ID (IDentification) information is embedded to applications such as quality control have been developed.
例えば、特許文献１には、コンクリート構造物内に埋設されたセンサ（ｐＨセンサ、温度センサ等）と、ＲＦＩＤタグを用いてコンクリート構造物の品質管理を行う技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for quality control of a concrete structure using a sensor (pH sensor, temperature sensor, etc.) embedded in the concrete structure and an RFID tag.
しかし、特許文献１の技術では、複雑な構造のタグ、具体的には、コンクリート構造物内に埋設されたセンサを介して得られるセンサ情報を演算処理して測定値とするコンピュータチップと、その測定値を記憶するメモリを有するＲＦＩＤチップを搭載し、かつ、前記センサを前記コンピュータチップに接続する端子を備えたタグが必要となる。
このため、特許文献１の技術では、タグが大型化してしまい、配置位置に制限が生じるという問題があった。また、コンピュータチップの演算処理に要する電力が、省電力の観点から好ましくないという問題もあった。
However, in the technique of Patent Document 1, a computer chip having a complicated structure, specifically, a sensor chip obtained by calculating and processing sensor information obtained through a sensor embedded in a concrete structure, A tag is required which is equipped with an RFID chip having a memory for storing measured values and which has terminals for connecting the sensor to the computer chip.
For this reason, the technique of Patent Document 1 has a problem in that the tag is enlarged and the arrangement position is limited. There is also a problem that the power required for the computation processing of the computer chip is not preferable from the viewpoint of power saving.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、上記した従来技術の問題を解決し、コンパクトかつ簡易な構造で、配置の自由度が高く、かつ、電力消費量の小さいモニタリング用のタグ（以下、モニタリングタグ）を提供することである。
本明細書において、「モニタリング」とは、品質管理の対象物について所定の変化状態の監視をすること、を意味する。
The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, to have a compact and simple structure, a high degree of freedom in arrangement, and power consumption. Is to provide a small monitoring tag (hereinafter referred to as a monitoring tag).
In this specification, “monitoring” means monitoring a predetermined change state of an object of quality control.
上記のような問題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、モニタリング対象物に埋設もしくは貼付して使用するモニタリングタグの構成として、ＩＣチップを有するＲＦＩＤタグと、前記モニタリング対象物の外部に位置する外部アンテナとの間で電波を送受信する送受信アンテナと、前記ＩＣチップに接続されたループ回路を備え、このループ回路に、前記モニタリング対象物の特性に影響を及ぼす特定の刺激に応答して前記ＩＣチップのメモリ情報を変化させる刺激応答部位を設ける構成を採用することにより、上記問題を解決することができることを見出し、本発明を完成させた。 In order to solve the above problems, the present inventors have intensively studied. As a result, the RFID tag having an IC chip and the monitoring object are embedded in or attached to the monitoring object. A transmission / reception antenna for transmitting / receiving radio waves to / from an external antenna located outside, and a loop circuit connected to the IC chip, the loop circuit responding to a specific stimulus that affects the characteristics of the monitoring object Thus, the present invention has been completed by finding that the above problem can be solved by adopting a configuration in which a stimulus response part for changing the memory information of the IC chip is employed.
上記のように、本発明では、ＲＦＩＤタグに搭載されたＩＣチップに接続するループ回路を備え、このループ回路に、刺激応答部位を設ける構成を採用している。
本明細書において、刺激応答部位とは、モニタリング対象物の特性に影響を及ぼす特定の刺激に晒された場合に、「応答する」機能、具体的には、回路を開裂させる物理的反応あるいは化学的反応、もしくは回路の抵抗を変化させる物理的反応あるいは化学的反応を生じさせて、ＩＣチップへのメモリ情報を変化させる機能、すなわち、外部環境の変化を検知するセンサ機能を有する部位を意味する。
このような構造の本発明によれば、モニタリングに際し、従来のようなセンサ（ｐＨセンサ、温度センサ等）が不要となるため、モニタリングタグを構成するＲＦＩＤタグ内に、センサ情報を演算処理して測定値とするコンピュータチップが不要となる他、センサをコンピュータチップに接続する端子も不要となり、省電力で、コンパクトかつ簡易な構造で、配置の自由度が高いモニタリングタグを実現することができる。
As described above, the present invention employs a configuration in which a loop circuit connected to an IC chip mounted on an RFID tag is provided and a stimulus response site is provided in the loop circuit.
As used herein, a stimulus response site is a function that “responds” when exposed to a specific stimulus that affects the properties of the monitored object, specifically a physical reaction or chemistry that cleaves a circuit. It means a part that has a function to change the memory information to the IC chip by generating a physical reaction or a physical reaction or chemical reaction that changes the resistance of the circuit, that is, a sensor function that detects a change in the external environment. .
According to the present invention having such a structure, a conventional sensor (pH sensor, temperature sensor, etc.) is not required for monitoring. Therefore, the sensor information is calculated in the RFID tag constituting the monitoring tag. In addition to the need for a computer chip as a measurement value, a terminal for connecting a sensor to the computer chip is also unnecessary, and a monitoring tag with a high degree of freedom in arrangement can be realized with a power-saving, compact and simple structure.
以下、本発明の一実施形態におけるモニタリングタグを詳述する。
（モニタリングタグ）
本明細書において「モニタリングタグ」とは、モニタリング用のタグを意味する。このモニタリングタグは、モニタリング対象物に埋設もしくは貼付して使用される。
図１に示すように、モニタリングタグ１０には、ＲＦＩＤタグ２０が内蔵されている。
ＲＦＩＤタグ２０とは、図２に示すように、基材２８に、ＩＣチップ２２と、内蔵ＩＣアンテナ２４と、内蔵回路２６を搭載したデバイスであり、汎用のリーダやリーダライタ（以下リーダライタ等）と共に用いて、近距離の無線通信により情報の送受信を行うものである。
ＩＣチップ２２と内蔵ＩＣアンテナ２４は、内蔵回路２６によって電気的に接続されている。本明細書において「電気的に接続する」とは、「電気抵抗の低い金属が形成する導通回路が物理的に接触又は接続している状態」と、「物理的に離れているが、想定した電気回路として機能している状態」とを含む概念である。
Hereinafter, the monitoring tag in one Embodiment of this invention is explained in full detail.
(Monitoring tag)
In the present specification, the “monitoring tag” means a tag for monitoring. This monitoring tag is used by being embedded or attached to a monitoring object.
As shown in FIG. 1, the RFID tag 20 is built in the monitoring tag 10.
As shown in FIG. 2, the RFID tag 20 is a device in which an IC chip 22, a built-in IC antenna 24, and a built-in circuit 26 are mounted on a base material 28. A general-purpose reader or reader / writer (hereinafter referred to as a reader / writer or the like). ), Information is transmitted and received by short-range wireless communication.
The IC chip 22 and the built-in IC antenna 24 are electrically connected by a built-in circuit 26. In this specification, “electrically connected” means “a state in which a conduction circuit formed by a metal having low electrical resistance is in physical contact or connection” and “a physical separation, It is a concept including “a state of functioning as an electric circuit”.
本実施形態のＲＦＩＤタグ２０は、電池を内蔵しないパッシブタイプのＲＦＩＤタグである。
ＲＦＩＤタグの形状は、ラベル型、カード型、コイン型、スティック型等の形状から、用途に応じて最適なものを選択することができる。ＲＦＩＤタグの通信距離は、数ｍｍ〜数ｍの中から、用途に応じて最適なものを選択することができる。
The RFID tag 20 of the present embodiment is a passive type RFID tag that does not incorporate a battery.
As the shape of the RFID tag, an optimum one can be selected from shapes such as a label type, a card type, a coin type, and a stick type according to the application. The optimal communication distance of the RFID tag can be selected from several mm to several m depending on the application.
ＲＦＩＤタグ２０のＩＣチップ２２は、例えば、０．４ｍｍから１ｍｍ角程度の小さな半導体チップであり、基材２８の中央に配置されている。
ＩＣチップ２２には、簡単なマイクロコンピュータとＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等が（図示せず）が搭載され、特定のＩＤ等を格納する媒体としてのメモリ機能を備えている。不正使用、改ざん、成りすまし等を防ぐための暗号化処理を行うためのプログラムを備えることもできる。
The IC chip 22 of the RFID tag 20 is a small semiconductor chip of about 0.4 mm to 1 mm square, for example, and is arranged at the center of the base material 28.
The IC chip 22 is equipped with a simple microcomputer, EEPROM, RAM, and the like (not shown), and has a memory function as a medium for storing a specific ID and the like. A program for performing an encryption process for preventing unauthorized use, falsification, impersonation, and the like can also be provided.
ＲＦＩＤタグ２０の内蔵ＩＣアンテナ２４は、図２に示すように、ＩＣチップ２２の周りを螺旋状に巻くように配置されている。
リーダライタ等に内蔵された外部アンテナから発信された電波が、図１の送受信アンテナ３０を介して内蔵ＩＣアンテナ２４に伝達され、これによりＩＣチップ２２に電力が誘導されることにより、リーダライタ等とＩＣチップ２２との間で、非接触による情報の送受信が行われる。
As shown in FIG. 2, the built-in IC antenna 24 of the RFID tag 20 is disposed so as to be spirally wound around the IC chip 22.
A radio wave transmitted from an external antenna built in the reader / writer or the like is transmitted to the built-in IC antenna 24 via the transmission / reception antenna 30 in FIG. And the IC chip 22 transmit and receive information without contact.
本実施形態のモニタリングタグ１０は、図１に示すように、上記のＲＦＩＤタグ２０の他、送受信アンテナ３０と、接続回路４０と、ループ回路５０を備えている。
ＲＦＩＤタグ２０と、送受信アンテナ３０と、接続回路４０と、ループ回路５０は、封止材７０を用いて一括に封止されている。
As shown in FIG. 1, the monitoring tag 10 of this embodiment includes a transmission / reception antenna 30, a connection circuit 40, and a loop circuit 50 in addition to the RFID tag 20 described above.
The RFID tag 20, the transmission / reception antenna 30, the connection circuit 40, and the loop circuit 50 are collectively sealed using a sealing material 70.
送受信アンテナ３０は、図３に示すように、モニタリングタグ１０がモニタリング対象物８０に埋設もしくは貼付された状態において、内蔵ＩＣアンテナ２４（図１参照）から発信された電波をリーダライタ等に内蔵された外部アンテナに届くように発信する機能、及び、このリーダライタ等の外部アンテナを介して電波を受信する機能を有している。 As shown in FIG. 3, the transmission / reception antenna 30 is configured such that a radio wave transmitted from the built-in IC antenna 24 (see FIG. 1) is embedded in a reader / writer or the like when the monitoring tag 10 is embedded or attached to the monitoring object 80. A function of transmitting so as to reach the external antenna, and a function of receiving radio waves via an external antenna such as the reader / writer.
接続回路４０は、内蔵ＩＣアンテナ２４と送受信アンテナ３０とを電気的に接続する回路である。
図１に示すモニタリングタグ１０では、ＲＦＩＤタグ２０と送受信アンテナ３０間を接続回路４０で有線接続しているが、図３に示すＲＦＩＤタグ２０のように、接続回路４０を有さず、ＲＦＩＤタグ２０と送受信アンテナ３０間を無線で電気的に磁気的あるいは磁気的に接続して電波の送受信を行わせることもできる。
The connection circuit 40 is a circuit that electrically connects the built-in IC antenna 24 and the transmission / reception antenna 30.
In the monitoring tag 10 shown in FIG. 1, the RFID tag 20 and the transmission / reception antenna 30 are wired by a connection circuit 40. However, unlike the RFID tag 20 shown in FIG. 3, the RFID tag 20 does not have the connection circuit 40. Radio waves can be transmitted and received by wirelessly and electrically or magnetically connecting between the antenna 20 and the transmission / reception antenna 30.
本実施形態のループ回路５０は、その回路の開裂によって、タンパーの発生を検知することを目的として敷設されたタンパー検知用ループ回路である。 The loop circuit 50 of the present embodiment is a tamper detection loop circuit laid for the purpose of detecting the occurrence of tampering by cleaving the circuit.
通常、タンパー検知用ループ回路とは、モニタリングタグ１０が取り付けられたモニタリング対象物８０から、モニタリングタグ１０が故意に（盗難等の目的のために）引き剥がされた場合に、機械的に破壊されるように設けられた回路、すなわち、その回路の開裂によって、その要因となった行為（すなわち、タンパー行為）を検知することを目的として敷設された回路を意味するが、本明細書において、タンパー検知用ループ回路とは、モニタリング対象物８０の特性に影響を及ぼす特定の刺激に応答した場合に、その刺激に起因した物理的あるいは化学的反応によって開裂もしくは抵抗が変化するように設けられた回路、すなわち、その回路の開裂もしくは抵抗の変化によって、モニタリング対象物８０がそれらの要因となった特定の刺激に晒されたことを検知することを目的として敷設された回路をも含むものとする。 Usually, the tamper detection loop circuit is mechanically destroyed when the monitoring tag 10 is deliberately peeled off (for the purpose of theft) from the monitoring object 80 to which the monitoring tag 10 is attached. Means a circuit laid for the purpose of detecting the act that caused the circuit (i.e., the tampering action) by the cleavage of the circuit. The loop circuit for detection is a circuit provided so that when it responds to a specific stimulus that affects the characteristics of the monitoring object 80, the cleavage or resistance is changed by a physical or chemical reaction caused by the stimulus. That is, the specific object that caused the monitoring object 80 to be caused by the cleavage of the circuit or the change in resistance. It shall also include circuitry laid for the purpose of detecting that it has been exposed to intense.
このタンパー検知用ループ回路には、上記の物理的あるいは化学的反応を生じる刺激応答部位６０を備えている。 This tamper detection loop circuit is provided with a stimulus response portion 60 that causes the above-described physical or chemical reaction.
このループ回路５０の両端は、ＩＣチップ２２の所定のピンに有線接続されている。ＩＣチップ２２は、ループ回路５０の抵抗状態の高低を区別して検知可能なもの（例えば、NXP Semiconductors社製UCODE G2iL+）を使用することが好ましい。 Both ends of the loop circuit 50 are wired to predetermined pins of the IC chip 22. It is preferable to use an IC chip 22 that can detect and detect the resistance state of the loop circuit 50 (for example, UCODE G2iL + manufactured by NXP Semiconductors).
刺激応答部位６０が反応して、ループ回路５０が開裂した場合、もしくは、ループ回路５０の抵抗が変化した場合には、ＩＣチップ２２内のメモリ情報が変化する。
このＩＣチップ２２内のメモリ情報の変化を利用したモニタリングシステムとして、例えば、メモリの所定アドレスの「フラグ」がＯＦＦからＯＮとなったこと（後述の実施例においては、「フラグが立つ」ともいう）をリーダライタ等で読み取って、刺激応答部位６０が反応したこと、すなわち、モニタリング対象物８０が特定の刺激に晒されたことを検知するシステムを構築することができる。
When the stimulus response part 60 reacts and the loop circuit 50 is cleaved, or when the resistance of the loop circuit 50 changes, the memory information in the IC chip 22 changes.
As a monitoring system using the change in the memory information in the IC chip 22, for example, a “flag” of a predetermined address of the memory is changed from OFF to ON (in the embodiment described later, it is also referred to as “flag is set”). ) Is read by a reader / writer or the like, and a system that detects that the stimulus response portion 60 has reacted, that is, that the monitoring object 80 has been exposed to a specific stimulus can be constructed.
上記したように、本実施形態では、ＲＦＩＤタグ２０と、送受信アンテナ３０と、接続回路４０と、ループ回路５０を、封止材７０を用いて一括に封止しているが、刺激応答部位６０の少なくとも一部は、封止材から露出させている。 As described above, in this embodiment, the RFID tag 20, the transmission / reception antenna 30, the connection circuit 40, and the loop circuit 50 are collectively sealed using the sealing material 70. At least a part of is exposed from the sealing material.
上記のように、本発明では、ＩＣチップ２２に接続するループ回路５０を備え、このループ回路５０に刺激応答部位６０を設ける構成を採用した。
そして、この刺激応答部位６０が、モニタリング対象物の特性に影響を及ぼす特定の刺激に応答した場合に、ループ回路５０を開裂させる物理的反応あるいは化学的反応、もしくはループ回路５０の抵抗を変化させる物理的反応あるいは化学的反応を生じさせて、ＩＣチップのメモリ情報を変化させる機能、すなわち、モニタリング対象物８０が特定の刺激に晒されていることを検知するセンサ機能を有するすものとした。
As described above, the present invention employs a configuration in which the loop circuit 50 connected to the IC chip 22 is provided and the stimulation response portion 60 is provided in the loop circuit 50.
When the stimulus response portion 60 responds to a specific stimulus that affects the characteristics of the monitoring target, the physical or chemical reaction that cleaves the loop circuit 50 or the resistance of the loop circuit 50 is changed. It has a function of causing a physical reaction or a chemical reaction to change the memory information of the IC chip, that is, a sensor function of detecting that the monitoring target 80 is exposed to a specific stimulus.
このため、本発明によれば、モニタリングに際し、従来のようなセンサ（ｐＨセンサ、温度センサ等）が不要となるため、モニタリングタグを構成するＲＦＩＤタグ内に、センサ情報を演算処理して測定値とするコンピュータチップが不要となる他、センサをコンピュータチップに接続する端子も不要となり、省電力で、コンパクトかつ簡易な構造で、配置の自由度が高いモニタリングタグを実現することができる。 For this reason, according to the present invention, conventional sensors (pH sensor, temperature sensor, etc.) are not required for monitoring. Therefore, the sensor information is processed in the RFID tag constituting the monitoring tag and the measured value is measured. In addition to the need for a computer chip, a terminal for connecting a sensor to the computer chip is also unnecessary, and a monitoring tag having a high degree of freedom in arrangement can be realized with a power-saving, compact and simple structure.
刺激応答部位６０の構造は特に限定されないが、例えば、ループ回路５０の少なくとも一部を刺激性応答性樹脂で被覆して構成したり、あるいは、ループ回路５０の少なくとも一部を刺激性応答性金属に置き換えて構成することができる。ループ回路５０の全てを刺激性応答性樹脂で被覆したり、刺激性応答性金属で構成することもできる。 The structure of the stimulation response part 60 is not particularly limited. For example, at least a part of the loop circuit 50 is covered with a stimulation responsive resin, or at least a part of the loop circuit 50 is a stimulation responsive metal. It can replace and be comprised. The entire loop circuit 50 can be covered with a stimuli-responsive resin, or can be composed of a stimulus-responsive metal.
上記の刺激性応答性樹脂及び刺激性応答性金属は、検出対象とする刺激に応じて、適宜選択することができる。 The stimuli-responsive resin and the stimuli-responsive metal can be appropriately selected according to the stimulus to be detected.
具体的には、刺激性応答性樹脂としては、例えば、熱応答性樹脂材料、ｐＨ応答性樹脂材料、応力応答性樹脂材料、光応答性樹脂材料、特定の物質に応答する樹脂材料、またこれら複数を組み合わせた樹脂材料等を例示することができる。 Specifically, examples of the stimuli-responsive resin include a heat-responsive resin material, a pH-responsive resin material, a stress-responsive resin material, a photo-responsive resin material, a resin material that responds to a specific substance, and these A resin material combining a plurality of materials can be exemplified.
刺激性応答性金属としては、例えば、検出対象とする刺激によって変質（腐食等）して断線したり、不導体となる金属を例示することができる。
また、ループ回路を形成する金属の一部の厚みや幅を変更して刺激応答性を向上させて刺激性応答性金属とすることもできる。
Examples of the stimuli-responsive metal include a metal that changes in quality (corrosion or the like) due to a stimulus to be detected and is disconnected, or a metal that becomes a nonconductor.
Further, the stimuli-responsive metal can be obtained by changing the thickness and width of a part of the metal forming the loop circuit to improve the stimulus-responsiveness.
刺激応答部位６０が特定の刺激に応答してＩＣチップ２２のメモリ情報を変化させる態様も、特に限定されず、例えば、特定の刺激に応答した場合に、この刺激応答部位６０で、ループ回路５０を開裂させる物理的反応あるいは化学的反応、もしくはループ回路５０の抵抗を変化させる物理的反応あるいは化学的反応を生じさせて、ＩＣチップへのメモリ情報を変化させることができる。 The manner in which the stimulus response part 60 changes the memory information of the IC chip 22 in response to a specific stimulus is not particularly limited. For example, when the stimulus response part 60 responds to a specific stimulus, the loop circuit 50 The memory information to the IC chip can be changed by generating a physical reaction or chemical reaction that cleaves the substrate, or a physical reaction or chemical reaction that changes the resistance of the loop circuit 50.
刺激応答部位６０は、検出精度の観点から、モニタリング対象物の表面もしくは表層付近に限定されることなく、任意の箇所に自由に配置できることが好ましい。一方、送受信アンテナ３０は、リーダライタ等との通信距離の観点から、モニタリング対象物８０の表面に貼付、もしくは表層付近に埋設するのが好ましい。
ループ回路５０に刺激応答部位６０を設けた本発明によれば、ループ回路５０を自在に配線して刺激応答部位６０を所望の位置に配置することができるため、送受信アンテナ３０をモニタリング対象物８０の表面に貼付もしくは表層付近に埋設してリーダライタ等との通信距離を維持しつつ、所望の箇所のモニタリングを高い精度で行うことができる。
From the viewpoint of detection accuracy, the stimulus response site 60 is preferably not limited to the surface of the monitoring object or the vicinity of the surface layer, and can be freely arranged at any location. On the other hand, the transmission / reception antenna 30 is preferably attached to the surface of the monitoring object 80 or embedded in the vicinity of the surface layer from the viewpoint of a communication distance with a reader / writer or the like.
According to the present invention in which the stimulation response part 60 is provided in the loop circuit 50, the transmission / reception antenna 30 can be connected to the monitoring object 80 because the stimulation response part 60 can be arranged at a desired position by freely wiring the loop circuit 50. It is possible to monitor a desired portion with high accuracy while maintaining the communication distance with a reader / writer by being affixed to the surface or embedded in the vicinity of the surface layer.
ループ回路５０は、通電可能なループとしてつながってさえすれば形状は特に限定されず、使用環境及び使用目的等に応じて、平面、湾曲、ロッド状等、適宜最適な形状に設計することができる。ループ回路５０の大きさも同様に、適宜最適な大きさとすることができる。 The loop circuit 50 is not particularly limited in shape as long as it is connected as a loop that can be energized, and can be designed to have an optimal shape such as a flat surface, a curved shape, a rod shape, or the like according to the use environment and the purpose of use. . Similarly, the size of the loop circuit 50 can be appropriately set to an appropriate size.
なお、外部環境の変化を検知するセンサの役割を果たす刺激応答部位６０を、ＲＦＩＤタグ２０又は送受信アンテナ３０又は接続回路４０の少なくとも何れかに設け、刺激応答部位６０が刺激に応答した際に、刺激応答部位６０の設置箇所で断線もしくは短絡を生じさせ、その結果、リーダライタ等に対して応答しなくなることを指標としてモニタリングを行う場合にも、本発明と同様の効果、すなわち、モニタリングタグの設置作業のみでモニタリングシステムを構築することができる、という効果を奏することはできる。 In addition, when the stimulus response part 60 serving as a sensor for detecting a change in the external environment is provided in at least one of the RFID tag 20, the transmission / reception antenna 30, or the connection circuit 40, when the stimulus response part 60 responds to the stimulus, Even in the case where monitoring is performed using an indication that a disconnection or a short circuit is caused at the installation site of the stimulus response site 60 and as a result, no response is made to the reader / writer or the like, The effect that a monitoring system can be constructed only by installation work can be produced.
ただし、上記のように刺激応答部位６０を、ＲＦＩＤタグ２０又は送受信アンテナ３０又は接続回路４０の少なくとも何れかに設け、刺激応答部位６０の設置箇所で断線もしくは短絡を生じさせ、その結果、リーダライタ等に対して応答しなくなることを指標としてモニタリングを行う場合には、リーダライタ等に対して応答がなくなった原因が、刺激応答部位６０が刺激に応答したことに起因するものなのか、もしくは、モニタリングタグ１０の故障なのかは区別することができない。
このため、正確な判断のためには、例えば、複数のモニタリングタグ１０を使用して、全てのモニタリングタグ１０がリーダライタ等に対して応答しなくなった場合には、刺激応答部位６０が刺激に応答したものと判断し、何れかのモニタリングタグ１０のみがリーダライタ等に対して応答しなくなった場合には、そのモニタリングタグ１０の故障と判断する、等の手段が必要となる。
However, as described above, the stimulus response part 60 is provided in at least one of the RFID tag 20, the transmission / reception antenna 30, or the connection circuit 40, and a disconnection or a short circuit is caused at the place where the stimulus response part 60 is installed. As a result, the reader / writer In the case where monitoring is performed using an index indicating that no response is made to the reader / writer or the like, the reason why the response to the reader / writer or the like is lost is due to the stimulus response portion 60 responding to the stimulus, or It cannot be distinguished whether the monitoring tag 10 is faulty.
For this reason, for accurate determination, for example, when a plurality of monitoring tags 10 are used and all the monitoring tags 10 stop responding to a reader / writer or the like, the stimulus response site 60 is used for stimulation. If it is determined that the response has been made and only one of the monitoring tags 10 does not respond to the reader / writer or the like, a means for determining that the monitoring tag 10 has failed is necessary.
これに対し本発明によれば、刺激応答部位６０が刺激に応答した状態でも、モニタリングタグ１０とリーダライタ等と間の通信は行われるため、上記のような手段によらず、刺激応答部位が刺激に応答した状態と、モニタリングタグの故障を区別することができる。 On the other hand, according to the present invention, since the communication between the monitoring tag 10 and the reader / writer is performed even when the stimulus response part 60 responds to the stimulus, the stimulus response part is not dependent on the above-described means. It is possible to distinguish between the state in response to the stimulus and the failure of the monitoring tag.
以下、上記のモニタリングタグを用いたモニタリング方法の一実施形態を詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the monitoring method using the monitoring tag will be described in detail.
（モニタリングタグを用いたモニタリング方法） (Monitoring method using monitoring tags)
モニタリングタグ１０を、モニタリング対象物８０（例えば、鉄筋コンクリート構造物）の表面に貼付、もしくは、リーダライタ等との通信距離の観点から許容される範囲内で、モニタリング対象物の表層付近に埋設する。 The monitoring tag 10 is affixed on the surface of the monitoring object 80 (for example, a reinforced concrete structure), or is embedded in the vicinity of the surface layer of the monitoring object within a range allowed from the viewpoint of a communication distance with a reader / writer or the like.
所定の日時が経過する毎に、リーダライタ等を用いて、モニタリング対象物８０に設置したモニタリングタグ１０との通信を試みる。 Every time a predetermined date and time elapses, communication with the monitoring tag 10 installed on the monitoring object 80 is attempted using a reader / writer or the like.
本実施形態のモニタリングタグによれば、その通信結果から、「モニタリングタグの刺激応答部位が所定の刺激に応答した、もしくは、タンパー行為が行われた状態」「モニタリングタグの刺激応答部位が所定の刺激に応答していない、かつ、タンパー行為も行われていない正常状態」「モニタリングタグが故障した状態」の何れかの状態にあることを判定できる According to the monitoring tag of the present embodiment, from the communication result, “the stimulus response portion of the monitoring tag has responded to a predetermined stimulus or a tampering action has been performed” “the stimulus response portion of the monitoring tag has a predetermined response. It can be determined that the device is in one of the following states: “Normal state not responding to stimulus and no tampering” or “Monitoring tag failure”
モニタリング対象物が鉄筋コンクリート構造物の場合、刺激応答部位を、鉄筋コンクリート構造物の劣化因子に応答するものとしておくことで、その鉄筋コンクリート構造物の劣化の進行を、非破壊で短時間に検知することができる。
具体的には、例えば、刺激応答部位を、水素イオン指数（ｐＨ）に応答するものとしておくことで、その鉄筋コンクリート構造物における中性化進行を、非破壊で短時間に検知することができ、刺激応答部位を、鉄筋コンクリート構造物の劣化因子である塩素イオン濃度に応答するものとしておくことで、その鉄筋コンクリート構造物における塩害の進行を、非破壊で短時間に検知することができる。
When the monitoring object is a reinforced concrete structure, the deterioration response of the reinforced concrete structure can be detected in a short time in a non-destructive manner by setting the stimulus response part to respond to the deterioration factor of the reinforced concrete structure. it can.
Specifically, for example, by setting the stimulus response site to be responsive to the hydrogen ion index (pH), the progress of neutralization in the reinforced concrete structure can be detected in a non-destructive manner in a short time, By setting the stimulation response site to respond to the chlorine ion concentration that is a deterioration factor of the reinforced concrete structure, it is possible to detect the progress of salt damage in the reinforced concrete structure in a short time without destruction.
また、ループ回路５０に刺激応答部位６０を設けた本発明によれば、ループ回路５０を自在に配線して刺激応答部位６０を所望の位置に配置することができるため、例えば、刺激応答部位６０を地下ガソリンタンク内部に配置して地下ガソリンタンク内部の腐食を検出したり、電柱に配置して漏電を検出したり、土中配管等に配置して漏水及び漏電を検出したり等、各種用途に幅広く適用することができる。 Further, according to the present invention in which the stimulus response part 60 is provided in the loop circuit 50, the stimulus response part 60 can be arranged at a desired position by wiring the loop circuit 50 freely. To detect corrosion inside the underground gasoline tank, place it on a power pole, detect leakage, or place it in underground pipes to detect water leakage and leakage, etc. Can be widely applied to.
以下、本発明の好適な実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to a following example.
（ＲＦＩＤタグの作製）
絶縁性フィルム（厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレート）の表面に硬質アルミニウム箔（厚さ２０μｍ）を張り合わせて長尺の基材２８を用意した。次に、アルミニウム箔面に、グラビア印刷でエッチングレジストを形成した後、塩化第二鉄水溶液にてエッチングを行い、ＩＣチップ２２との整合回路を有する内蔵ＩＣアンテナ２４を形成した。
次に、ＩＣチップ２２の外部端子となるバンプを、内蔵ＩＣアンテナ２４の所定の位置にフリップチップ構造にて位置合わせし、超音波を印加して接合を行った。ＩＣチップ２２と内蔵ＩＣアンテナ２４の空隙には封止樹脂を充填し、１２０℃、２時間の条件で加熱硬化した。以上の工程により、複数個のＩＣチップ２２を搭載したアンテナテープを得、一旦紙芯に巻いた後、紙芯に巻かれたアンテナテープを少しずつ巻き出し、内蔵ＩＣアンテナ２４の間隙部を切断刃で順に切断し、長尺の粘着材付き表皮紙と離型紙付きの粘着材の間に、内蔵ＩＣアンテナ２４を配列し挟み込んだ３層テープを作製した。この前記３層テープを、表皮紙面からハーフカットし、余剰部分を取り除くことで、使用したＩＣチップ２２と同数のＲＦＩＤタグ２０を作製した。
(Production of RFID tag)
A long aluminum substrate 28 was prepared by laminating a hard aluminum foil (thickness 20 μm) on the surface of an insulating film (polyethylene terephthalate having a thickness of 25 μm). Next, after an etching resist was formed on the aluminum foil surface by gravure printing, etching was performed with a ferric chloride aqueous solution to form a built-in IC antenna 24 having a matching circuit with the IC chip 22.
Next, bumps serving as external terminals of the IC chip 22 were aligned with a predetermined position of the built-in IC antenna 24 by a flip chip structure, and bonding was performed by applying ultrasonic waves. The gap between the IC chip 22 and the built-in IC antenna 24 was filled with a sealing resin and cured by heating at 120 ° C. for 2 hours. Through the above steps, an antenna tape having a plurality of IC chips 22 mounted thereon is obtained, and once wound around a paper core, the antenna tape wound around the paper core is unwound little by little, and the gap portion of the built-in IC antenna 24 is cut. A three-layer tape in which the built-in IC antenna 24 was arranged and sandwiched between a long cover paper with an adhesive material and an adhesive material with a release paper was prepared by cutting with a blade in order. This three-layer tape was half-cut from the surface of the cover paper, and the excess portion was removed to produce the same number of RFID tags 20 as the IC chips 22 used.
（実施例１）
実施例１では、図１に示すモニタリングタグ１０（ループ回路５０に刺激性応答性金属を組み込んで形成した「刺激応答部位６０」を有するモニタリングタグ１０）を製造した。以下に製造工程を説明する。
まず、上記の方法で作製したＲＦＩＤタグ２０のＩＣチップ２２に、アルミニウム線（厚み２０μｍ）を銀ペーストで接続してループ回路５０を形成した。
続いて、ループ回路５０を1箇所切断して、そこに、厚み１０μｍ、幅１ｍｍ、長さ１．５ｃｍの鉄箔（刺激性応答性金属）を挟み込み、銀ペーストで接続した。
また、このＲＦＩＤタグ２０には、アルミニウム製の接続回路４０を介して、アルミニウム製の送受信アンテナ３０（厚み２０μｍ）を接続した。
その後、エポキシ樹脂（封止材７０）を用いて、ＲＦＩＤタグ２０と、送受信アンテナ３０と、接続回路４０と、ループ回路５０を一括に封止するとともに、この封止材７０には、ループ回路５０に接続した上記の鉄箔（刺激性応答性金属）の一部（幅１ｍｍ、長さ１ｃｍ）を露出させる開口部９０を形成して、モニタリングタグ１０を作製した。このモニタリングタグ１０では、「開口部９０から露出させた鉄箔（刺激性応答性金属）」が刺激応答部位６０に該当する。
Example 1
In Example 1, the monitoring tag 10 shown in FIG. 1 (the monitoring tag 10 having the “stimulation response site 60” formed by incorporating a stimulus responsive metal into the loop circuit 50) was manufactured. The manufacturing process will be described below.
First, a loop circuit 50 was formed by connecting an aluminum wire (thickness 20 μm) to the IC chip 22 of the RFID tag 20 manufactured by the above method with a silver paste.
Subsequently, the loop circuit 50 was cut at one place, and an iron foil (stimulating responsive metal) having a thickness of 10 μm, a width of 1 mm, and a length of 1.5 cm was sandwiched therein and connected with a silver paste.
In addition, an aluminum transmission / reception antenna 30 (thickness: 20 μm) was connected to the RFID tag 20 via an aluminum connection circuit 40.
Thereafter, the RFID tag 20, the transmission / reception antenna 30, the connection circuit 40, and the loop circuit 50 are collectively sealed using an epoxy resin (sealing material 70). An opening 90 exposing a part (width 1 mm, length 1 cm) of the iron foil (stimulating responsive metal) connected to 50 was formed, and the monitoring tag 10 was produced. In the monitoring tag 10, “iron foil (irritant responsive metal) exposed from the opening 90” corresponds to the stimulus response part 60.
上記のモニタリングタグ１０を、コンクリートの表面から1ｃｍ深さ位置に埋め込み、硬化させて試験体ａを作製し、この試験体ａを下記（表１）の浸漬液（Ａ−０，Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３）に浸漬した。Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３は、コンクリート中に含まれる細孔溶液の組成に相当するアルカリ水溶液であり、ＪＩＳＡ １１９３-２００５ に従って調整した。 The monitoring tag 10 is embedded at a depth of 1 cm from the concrete surface and cured to prepare a test specimen a. The test specimen a is dipped in the following (Table 1) (A-0, A-1, It was immersed in A-2, A-3). A-1, A-2, and A-3 are alkaline aqueous solutions corresponding to the composition of the pore solution contained in the concrete, and were adjusted according to JISA 1193-2005.
下記（表２）には、試験体ａを（表１）の浸漬液に浸漬した直後（「初期」）と所定時間（「１ヶ月」及び「３ヶ月」）経過後に、それぞれ、ハンディリーダーライターＡＴ８８０を用いて、ＩＣチップ２２のメモリ情報の読み取りを行って、メモリの所定アドレスの「フラグ」の状態を確認した結果を示している。
この「フラグ」は、刺激応答部位６０が反応して、ループ回路５０が開裂した場合、もしくは、ループ回路５０の抵抗が変化した場合に、ＯＦＦからＯＮとなって、モニタリング対象物８０が特定の刺激に晒されたことを示すものである。以下、「フラグ」がＯＦＦからＯＮとなることを、「フラグが立つ」という。
The following (Table 2) shows the handy reader / writer immediately after the specimen (a) is immersed in the immersion liquid of (Table 1) ("Initial") and after a predetermined time ("1 month" and "3 months"), respectively. The result of reading the memory information of the IC chip 22 using the AT 880 and confirming the state of the “flag” of the predetermined address of the memory is shown.
This “flag” changes from OFF to ON when the stimulus response site 60 reacts and the loop circuit 50 is cleaved or the resistance of the loop circuit 50 changes, and the monitoring object 80 is set to a specific state. It shows that it was exposed to the stimulus. Hereinafter, when the “flag” is turned ON from OFF is referred to as “flag is set”.
表２に示すように、浸漬液の塩化物イオン濃度に関わらず、初期にはフラグが立たないことが確認された。
また、塩化物イオン濃度が高濃度となるほど、早くフラグが立つこと、すなわち、刺激応答部が早く腐食して断線することが確認された。
As shown in Table 2, it was confirmed that no flag was initially set regardless of the chloride ion concentration of the immersion liquid.
In addition, it was confirmed that the higher the chloride ion concentration, the faster the flag is set, that is, the stimulus response part corrodes earlier and breaks.
（実施例２）
実施例２では、図４に示すモニタリングタグ１０（ループ回路５０を刺激性応答性樹脂で被覆して形成した「刺激応答部位６０」を有するモニタリングタグ１０）を製造した。以下に製造工程を説明する。
上記の方法で作製したＲＦＩＤタグ２０のＩＣチップ２２に、アルミニウム線（厚み２０μｍ）を銀ペーストで接続してループ回路５０を形成した。
また、このＲＦＩＤタグ２０には、アルミニウム製の接続回路４０を介して、アルミニウム製の送受信アンテナ３０（厚み２０μｍ）を接続した。
その後、エポキシ樹脂（封止材７０）を用いて、ＲＦＩＤタグ２０と、送受信アンテナ３０と、接続回路４０と、ループ回路５０を一括に封止した。
この封止材７０に、ループ回路５０の一部を露出させる開口部９０を形成し、この露出したループ回路５０をパラフィン１００で被覆して、モニタリングタグ１０を作製した。このモニタリングタグ１０では、「パラフィンで被覆されたアルミニウム線（ループ回路の一部）」が刺激応答部位６０に該当する。
このモニタリングタグを、コンクリートの表面から1ｃｍ深さ位置に埋め込み、硬化させて試験体ｂを作製した。
(Example 2)
In Example 2, the monitoring tag 10 shown in FIG. 4 (the monitoring tag 10 having the “stimulus response site 60” formed by coating the loop circuit 50 with the stimulus responsive resin) was manufactured. The manufacturing process will be described below.
An aluminum wire (thickness 20 μm) was connected to the IC chip 22 of the RFID tag 20 manufactured by the above method with a silver paste to form a loop circuit 50.
In addition, an aluminum transmission / reception antenna 30 (thickness: 20 μm) was connected to the RFID tag 20 via an aluminum connection circuit 40.
Thereafter, the RFID tag 20, the transmission / reception antenna 30, the connection circuit 40, and the loop circuit 50 were collectively sealed using an epoxy resin (sealing material 70).
An opening 90 for exposing a part of the loop circuit 50 was formed in the sealing material 70, and the exposed loop circuit 50 was covered with paraffin 100 to produce the monitoring tag 10. In the monitoring tag 10, “aluminum wire coated with paraffin (a part of the loop circuit)” corresponds to the stimulus response site 60.
The monitoring tag was embedded at a depth of 1 cm from the surface of the concrete and cured to prepare a specimen b.
また、上記の封止材７０に、ループ回路５０の一部を露出させる開口部９０を形成しないモニタリングタグ１０を別途作製し、このモニタリングタグを、コンクリートの表面から1ｃｍ深さ位置に埋め込み、硬化させて試験体ｃを作製した。 In addition, the monitoring tag 10 that does not form the opening 90 that exposes a part of the loop circuit 50 is separately prepared in the sealing material 70, and the monitoring tag is embedded at a depth of 1 cm from the concrete surface and cured. Thus, a test body c was produced.
下記（表３）には、試験体ｂ、ｃを６０℃で1時間過熱した直後（「初期」）と、加熱後、純水を含ませたキムワイプを試験体の上に乗せて１日放置した後（「１日後」）に、それぞれ、ハンディリーダーライターＡＴ８８０を用いて、ＩＣチップ２２のメモリ情報の読み取りを行って、メモリの所定アドレスの「フラグ」の状態を確認した結果を示している。 In the following (Table 3), immediately after heating the specimens b and c at 60 ° C. for 1 hour (“initial stage”), after heating, a Kim wipe containing pure water was placed on the specimen and left for one day. The result of reading the memory information of the IC chip 22 using the handy reader / writer AT880 and confirming the state of the “flag” at a predetermined address in the memory is shown. .
表３に示すように、加熱の有無及び開口部の有無に関わらず、初期にはフラグが立たないことが確認された。
刺激応答部位６０を有する試験体ｂでは、刺激応答部位６０を構成するパラフィンが「加熱」という刺激に応答して溶融してアルミニウム線（ループ回路の一部）が剥き出しになって、１日後にはフラグが立つこと、すなわち、この剥き出しになったアルミニウム線が１日後にはアルカリ腐食して断線することが確認された。
また、刺激応答部位６０（本実施例では、「開口部＋パラフィン＋パラフィンで被覆されたアルミニウム線（ループ回路の一部）」）を有さない試験体ｃでは、フラグが立たないことが確認された。
As shown in Table 3, it was confirmed that the flag was not initially raised regardless of the presence or absence of heating and the presence or absence of the opening.
In the test body “b” having the stimulus response part 60, the paraffin constituting the stimulus response part 60 melts in response to the stimulus “heating”, and the aluminum wire (part of the loop circuit) is exposed one day later. It was confirmed that the flag stands, that is, the exposed aluminum wire is broken by alkali corrosion after one day.
In addition, it is confirmed that the flag does not stand in the test body c that does not have the stimulus response portion 60 (in this embodiment, “opening + paraffin + paraffin-coated aluminum wire (part of the loop circuit)”). It was done.
１０ モニタリングタグ
２０ ＲＦＩＤタグ
２２ ＩＣチップ
２４ 内蔵ＩＣアンテナ
２６ 内蔵回路
２８ 基材
３０ 送受信アンテナ
４０ 接続回路
５０ ループ回路
６０ 刺激応答部位
７０ 封止材
８０ モニタリング対象物
９０ 開口部
１００ パラフィン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Monitoring tag 20 RFID tag 22 IC chip 24 Built-in IC antenna 26 Built-in circuit 28 Base material 30 Transmission / reception antenna 40 Connection circuit 50 Loop circuit 60 Stimulus response part 70 Sealing material 80 Monitoring object 90 Opening part 100 Paraffin
Claims (5)
ＩＣチップを有するＲＦＩＤタグと、
前記モニタリング対象物の外部に位置する外部アンテナとの間で電波を送受信する送受信アンテナと、
前記ＩＣチップに接続されたループ回路を備え、
このループ回路に、前記モニタリング対象物の特性に影響を及ぼす特定の刺激に応答して前記ＩＣチップのメモリ情報を変化させる刺激応答部位を設けた、モニタリングタグ。 A monitoring tag that is embedded or affixed to a monitoring object to monitor the state of the monitoring object,
An RFID tag having an IC chip;
A transmission / reception antenna for transmitting and receiving radio waves to and from an external antenna located outside the monitoring object;
A loop circuit connected to the IC chip;
A monitoring tag, wherein the loop circuit is provided with a stimulus response portion that changes memory information of the IC chip in response to a specific stimulus that affects the characteristics of the monitoring object.
前記封止材は、開口部を備え、
この開口部から、前記刺激応答部位を露出させた、請求項１記載のモニタリングタグ。 The RFID tag, the transmission / reception antenna, and a sealing material for sealing the loop circuit,
The sealing material includes an opening,
The monitoring tag according to claim 1, wherein the stimulus response site is exposed from the opening.
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