JP2020060994A - Ｒｆｉｄタグリーダ・ライタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アンテナの部品点数を多くすることなく、又、アンテナの調整も容易なＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置を提供する。【解決手段】 筐体６０に回路基板７０を内蔵し、その回路基板７０の適宜位置に複数のアンテナ７１と整合回路７２とを配置、構成して、ＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０を構成する。アンテナ７１は、円筒状部材７１２ａに円環状溝部７１２ｂを形成して構成したポットコア７１２の円環状溝部７１２ｂに、アンテナコイル７１１を挿入、配置して構成する。ポットコア７１２の材料は、保磁力が低く、透磁率が高い軟磁性材料とする。回路基板７０にセレクト回路を形成し、このセレクト回路によって、複数のアンテナ７１を縦横に配置したアンテナ配列の行及び列を選択して、個別に対応するアンテナ７１を選択し、作動させる。【選択図】 図５

Description

本発明は、検体、細胞、薬剤等を挿入して保存する検体チューブの保管位置を管理すると共に、検体チューブ内に保存した検体等の保存物に関する情報を読み取り、書き込むために使用されるＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置に関する。

試験、検査等において、検体、細胞、薬剤等を挿入して保存するために、広く検体チューブが使用されている。そして、試験等では多数本の検体チューブを使用するため、１本当たりの保管スペースは極力小さくすることが要求される。
よって、検体チューブは、その充填効率を上げるために、検体チューブ同士が接触する程度に狭い間隔、すなわち、略密着状態で収納ケースに収納され、保管されている。その間隔は、よく使用されている一般的な検体チューブ、収納ケースの場合には、１４ｍｍピッチ程度である。
さらに、小径、小型の検体チューブが使用される場合には、これよりもさらに狭いピッチで収納ケースに保管されている。

このような検体チューブを管理する場合には、通常、検体チューブの周面に保存物に関する情報を手書きして、その情報を作業者が目視で読み取ったり、バーコード、二次元コード（以下、バーコードと二次元コードを含めてバーコードという。）を印刷したラベルを検体チューブの周面に貼着して、バーコードリーダによってその情報を読み取るようにしていた。

しかし、手書きした表示又はバーコードを読み取る際は、収納ケースから該当する検体チューブを取り出し、目視でその表示を読み取ったり、バーコードリーダをバーコードに近接させて読み取る必要があり、読み取り作業は煩雑で時間を要するものであった。
例えば、１０行×１０列の１００本の検体チューブを収納した収納ケースの場合には、全ての検体チューブの保存物の情報を読み取るのに極めて長い時間を要すると共に、その手間も計り知れないものであった。
又、検体チューブの保存物の情報を読み取る際、収納ケース内における検体チューブの保管位置も同時に確認する必要があるため、作業はさらに煩雑なものとなっていた。

さらに、検体チューブを−８０℃に保持したディープフリーザ内や、−１９６℃に保持した液体窒素タンク内に保管してある場合には、ディープフリーザ等から取り出し、常温の作業室内に置くと、検体チューブの表面には白い霜が付着するため、保存物に関する情報が読み取り難いという問題があった。
又、液体窒素タンクから検体チューブを取り出すと、接着力が低下しているために、検体チューブに貼着したラベルが剥離してしまうという問題もあった。

そこで、光学的方法によらない、無線通信技術を適用したＲＦＩＤタグによって、検体チューブを管理する方法が採用されるようになってきた。
この場合は、検体チューブの底面又は周面にＲＦＩＤタグを貼着又は付設し、そのＲＦＩＤタグに保存物に関する情報を記憶させたり、ＲＦＩＤタグのＵＩＤをキーとして利用し、データベースに記憶させた保存物に関する情報と紐付けるようにする。
そして、ＲＦＩＤタグの読み取り及び書き込みは、ＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置のアンテナをＲＦＩＤタグに近接することによって実行する。

しかし、上記のように、検体チューブは、略密着状態で収納ケースに収納され、保管されているから、そのままの状態でＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置のアンテナをＲＦＩＤタグに近接すると、隣接するアンテナ同士が互いに影響を及ぼして、特定のＲＦＩＤタグと確実に交信し、情報を正確に読み取ることができない虞があった。

そこで、隣接する複数のアンテナ同士が互いに影響を及ぼすことなく、特定のＲＦＩＤタグと確実に通信することができるように改良を加えたＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置が提案されている。

例えば、特許文献１に示すものは、ＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置のアンテナを第１アンテナコイルの上に同一構成の第２アンテナコイルを配置した重層アンテナとし、第１アンテナコイルと第２アンテナコイルの共振周波数を調整することによって、隣接するＲＦＩＤタグとの通信を抑制するようにしたものである。

又、特許文献２に示すものは、ＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置のアンテナを第１アンテナコイルの上に同一構成の第２アンテナコイルを配置した重層アンテナとし、第１アンテナコイルと第２アンテナコイルとの間に電磁波吸収材料（ＲＡＭ）を介在させることによって、隣接するＲＦＩＤタグとの通信を抑制するようにしたものである。

特開２０１６−０９５５５８号公報 米国特許公開公報ＵＳ２０１５／０１２２８８７Ａ１

しかし、特許文献１及び２の何れのＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置も、アンテナを上下２層のアンテナコイルから成る重層構造としたものであるから、重層構造によって部品点数が多くなると共に、上下２層のアンテナコイルの調整が微妙で、煩雑なものとなるという問題点があった。

本発明は、かかる問題点を解決するために為されたものであって、アンテナの部品点数を増加させることなく、又、アンテナの調整も容易なＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置は、筐体に回路基板を内蔵し、その回路基板の適宜位置に複数のアンテナと整合回路とを配置、構成したものであって、前記アンテナは、円筒状部材に円環状溝部を形成して構成したポットコアの円環状溝部に、アンテナコイルを挿入、配置したものであることを特徴とする。

ここで、前記ポットコアの材料は、保磁力が低く、透磁率が高い軟磁性材料であることを特徴とする。

本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置は、又、収納ケースに収納された所定の検体チューブの位置情報と当該検体チューブ内の保存物の情報を同時に管理することができるものであることを特徴とする。

本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置は、又、前記回路基板にセレクト回路を形成し、このセレクト回路によって、複数の前記アンテナを縦横に配置したアンテナ配列の行及び列を選択して、個別に対応するアンテナを選択し、作動させるものであることを特徴とする。

ここで、セレクト回路は、アンテナ配列の行及び列の選択をリレーの作動によって実行するものであってもよい。

又、セレクト回路は、アンテナ配列の行又は列の一方の選択を定電流ダイオード（ＣＲＤ）の作動によって、他方の選択を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の作動によって実行するものであってもよい。

さらに、セレクト回路は、アンテナ配列の行及び列の選択を高周波チョークコイル（ＲＦＣ）の作動によって実行するものであってもよい。

本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置は、又、前記アンテナ配列の行方向及び列方向の外側に配置したＬＥＤを点灯し、その交点を指示することによって、選択した検体チューブの位置を表示することを特徴とする。

又、前記アンテナ配列の行方向及び列方向の外側に配置したレーザダイオードによって光線をライン状に照射し、その一組の光線の交点を指示することによって、選択した検体チューブの位置を表示するようにしてもよい。

本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置は、又、前記アンテナに流れるＲＦ電流を監視し、ＲＦ電流の増加を検出することによってＲＦＩＤタグが存在することを検知し、無駄な読み取り作業を行わないことを特徴とする。

又、選択した検体チューブの保管位置の周囲３×３の検体チューブに装着されたＲＦＩＤタグを常時監視することによって、選択した検体チューブが抜き取られたことを検出することを特徴とする。

さらに、選択した検体チューブの保管位置の周囲３×３の検体チューブに装着されたＲＦＩＤタグを常時監視することによって、選択した検体チューブではなく、誤って隣接する検体チューブが抜き取られたことを検出することを特徴とする。

本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置は、又、収納ケースに装着されたＲＦＩＤタグと検体チューブに装着されたＲＦＩＤタグを同時に読み込むことができることを特徴とする。

本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置によれば、アンテナの部品点数を多くすることなく、又、アンテナの調整も容易でありながら、対象となるＲＦＩＤタグのみを精度良く読み取り、書き込むことができる。

検体チューブの斜視図である。 検体チューブを収納ケースに収容した状態を示す斜視図である。 多数の検体チューブを収納した収納ケースをＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置に載置し、検体チューブの情報を読み取る状態を示す斜視図である。 検体チューブに貼着したＲＦＩＤタグをＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置のアンテナで読み取る状態を示す説明図である。 本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置におけるアンテナの概略構造を示す説明図である。 本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置におけるアンテナの配列状態を示す説明図である。 図６に示すＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置におけるセレクト回路の一実施例を示す図である。 図６に示すＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置におけるセレクト回路の他実施例を示す図である。 図６に示すＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置におけるセレクト回路の他実施例を示す図である。 ライン状光線を放射する機構を示す説明図である。 アンテナの選択位置表示装置の一実施例を示す斜視図である。

以下、本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
尚、このＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置は、指定した位置の検体チューブに取り付けたＲＦＩＤタグの情報を読み書きするだけでなく、同時に、検体チューブの保管位置をも管理する機能を有するため、一般的に、ロケーション・リーダと呼んでいる。

先ず、情報の読み取り対象である検体チューブ１０は、図１に示すように、本体１１と蓋体１２とから構成してあり、本体１１の底面にはＲＦＩＤタグ２０を取り付けてある。
このＲＦＩＤタグ２０は、収納ケースに収納し、保管中の検体チューブをＲＦＩＤタグ２０付きの検体チューブに入れ替えることなく、現在収納されているものに、後から簡単に装着可能な構造を有する。

ＲＦＩＤタグ２０は、図４に示すように、アンテナ２１と、このアンテナ２１の両端部に接続したＩＣチップ２２と、から構成してある。

そして、多数の検体チューブ１０を、図２に示すように、縦横に所定間隔、略密着状態で収納ケース３０に収納し、保管してある。

次に、本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０は、図２乃至４に示すように、筐体６０に回路基板７０を内蔵してあり、その回路基板７０には適宜位置に複数のアンテナ７１と整合回路７２とを配置、構成してある。
回路基板７０上には、複数のアンテナ７１から１つのアンテナ７１を選択するセレクト回路を一体に組み込んであるが、別々の基板に分離した構成をとることも可能である。

本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０は、アンテナ７１の構成とセレクト回路に特徴を有するものであって、アンテナ７１は、図５に示すように、円筒状部材７１２ａに円環状溝部７１２ｂを形成したポットコア７１２を採用し、その円環状溝部７１２ｂにアンテナコイル７１１を挿入、配置したものである。
そして、ポットコア７１２の材料としては、保磁力が低く、透磁率が高い軟磁性材料、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、鉄、ニッケル、コバルト、ケイ素鋼、パーマロイ、その他の合金や化合物を採用することができる。

ポットコア７１２は、円筒状部材７１２ａに円環状溝部７１２ｂを形成したものであって、この円環状溝部７１２ｂにアンテナコイル７１１を挿入、配置することによって、アンテナ７１の磁気回路が開かれている上方のみに磁界を集中して放射するので、単一指向性を持たせることができる。
又、ポットコア７１２は、透磁率の高い軟磁性材料から構成したものであるから、アンテナコイル７１１に電流を印加した場合に、ポットコア７１２を有しない従来の空芯コイルに比して、遥かに大きな磁界を発生させることができる。

その結果、小型のＲＦＩＤタグ２０を読み取る場合にも、大きな通信距離を得ることができ、又、ポットコア７１２の形状から、図５に示すように、磁力線Ｈは上方のみに放射され、同一の動作周波数に調整されている隣接するアンテナ７１であっても影響を及ぼすことがない。

上記構成のアンテナ７１を採用し、図６に示すように、前記回路基板７０上にアンテナ７１を縦横に所定間隔で配置して、１０行×１０列から成るアンテナ配列を構成した。
そして、各アンテナ７１を独立して調整できるように、整合回路７２を適宜形成して、ＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０を構成した。

上記構成のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０によれば、図２及び３に示すように、ＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０の載置面に多数の検体チューブ１０を収納した収納ケース３０を載置した時、各アンテナ７１を独立して駆動することによって、図４に示すように、各アンテナ７１と対向するＲＦＩＤタグ２０を周囲にあるＲＦＩＤタグ２０から確実に分離して、そのＩＣチップ２２の内容を正確に読み取り、書き込むことができる。

アンテナの具体例
本発明のアンテナ７１では、アンテナコイル７１１の巻き数を４．５巻きとし、インダクタンスＬを０．６２μＨ程度としてある。このアンテナコイル７１１に、直列に静電容量Ｃを８２ｐＦ、並列に静電容量Ｃを２２０ｐＦとするコンデンサを接続すると、共振周波数ｆが１３．５６ＭＨｚで、特性インピーダンスＺが５０Ωのアンテナ７１を構成することができる。
尚、コイルのインダクタンスＬの値は一例であって、他の値に設定したとしても、整合回路７２のコンデンサの静電容量Ｃの値を適宜調整することによって、同様に使用することができる。

ＲＦＩＤタグの存在検知
本発明のアンテナ回路には、選択したアンテナ７１に流れるＲＦ信号の電流値Ｉを監視する監視回路を追加してある。
この監視回路によれば、アンテナ７１の読み取り範囲にＲＦＩＤタグ２０が存在するとＲＦ電流が増加するので、この電流値Ｉを監視することによって、ＲＦＩＤタグ２０の有無を検知することができる。

通常の読み取り手順では、ＲＦＩＤタグ２０からの応答がない場合は、念のために数回読み取りを繰り返す、リトライ動作を実行する。
しかし、前記監視回路を使用することによって、ＲＦＩＤタグ２０が存在しないことが判明した場合には、無駄なリトライ動作を実行する必要がなくなるため、収納ケースに検体チューブ１０を収納していない空所が存在する場合において、読み取り時間を大幅に短縮することが可能となる。

セレクト回路の具体例
次に、実際に製作した１０行×１０列のアンテナ配列から成るセレクト回路の構成及び動作について、一隅部の行（Row）０，１、列（Column）０，１のアンテナ部分を抽出して具体的に説明する。

方式１．リレー方式
このセレクト回路は、図７に示すように、アンテナ７１の行及び列の選択をリレーによって実行するものである。
このセレクト回路において、行１、列０のアンテナ７１（Ｒ１，Ｃ０）を選択し、そのアンテナ７１にＲＦ信号を供給する場合の信号の流れを説明する。

行選択信号＋SelR1及び列選択信号＋SelC0をアクティブにして、行１、列０を選択する。
これによって、リレー（Relay１）及びリレー（Relay２）がＯＮ状態となり、＋１２Ｖ→Ｒ１→リレー（Relay１）→ダイオードＤ１→アンテナ両端の抵抗Ｒ３→ダイオードＤ２→リレー（Relay２）→Ｒ５→０Ｖという回路が形成され、電流が流れる。

この結果、ダイオードＤ１及びダイオードＤ２がＯＮ状態となり、＋ＲＦがアンテナ７１（Ｒ１，Ｃ０）の一方の端子、−ＲＦがアンテナ７１（Ｒ１，Ｃ０）の他方の端子に繋がれることになって、アンテナ７１（Ｒ１，Ｃ０）にＲＦ信号が送信されて、アンテナ７１（Ｒ１，Ｃ０）が読み取り状態となる。

一方、選択したアンテナ以外のリレーは全てＯＦＦ状態にあるため、アンテナに繋がれているダイオードには電流が流れない。
よって、これらのダイオードは全てＯＦＦ状態となって、選択しないアンテナにはＲＦ信号が供給されず、読み取りできない状態となる。
このように、電圧を印加しない状態では抵抗値が高いダイオードに順電圧を印加して、ダイオードの抵抗値を下げてＯＮ状態とすることで、並列に加えたＲＦ信号を制御する仕組みは、ダイオードを使用したＲＦスイッチとして知られている。

コイルを単純にマトリックス状に配線すると、選択した行及び列の交点に位置するコイル以外に、いくつかのコイルが直列に接続した回路が形成されてしまう。これによって、選択したコイルに供給される電圧が低下する一方、他のコイルにもＲＦ電流が流れてしまうため、混信が発生してしまう。
このような余計に形成されてしまう回路を切断するために、制御回路の行と列の少なくとも一方には、ダイオードを挿入、配置する必要がある。

選択されたアンテナ７１には直流電流が流れるが、この電流値を決定するのは行側の抵抗値、アンテナの抵抗値、及び列側の抵抗値である。これらの抵抗値の比率は、行側の抵抗値Ｒ、アンテナの抵抗値Ｒ、及び列側の抵抗値Ｒというように、１：１：１程度に設定するのが好ましい。そして、ここに発生する電圧と、流れる電流によって、アンテナ７１のダイナミックレンジが決定される。

電源電圧は、ＲＦ電圧のピーク電圧の３倍以上に設定する必要がある。電源電圧が足りないと、ＲＦ電圧によって、選択されていない行、列のダイオードがＯＮになるとか、選択されている行、列のダイオードがＯＦＦになったりして、アンテナ７１の選択が不確実になる。
一方、十分過ぎる電源電圧を印加すると、消費電力が増大するので好ましくない。

行側の抵抗Ｒ、アンテナの抵抗及び列側の抵抗Ｒは、アンテナ７１に並列に配置されているため、全てアンテナ７１の感度を悪くする方向に作用する。よって、それらの抵抗値を高めに設定するようにして、ＲＦ電圧の損失を少なくするのが好ましい。
しかし、その場合には、高い電源電圧が必要になり、又、アンテナ７１のダイナミックレンジを確保するために、一定以上の電流を流す必要があるので、消費電力は電源電圧に比例して大きくならざるを得ない。
尚、これらの抵抗の役割は異なっており、アンテナ７１の外側に配置された抵抗は、アンテナ７１の電圧のダイナミックレンジを確保するために配置され、アンテナ７１に並列に配置された抵抗は、アンテナ７１の電流のダイナミックレンジを確保するために配置されている。

方式２．定電流ダイオード（ＣＲＤ）方式
このセレクト回路は、図８に示すように、アンテナ７１の行の選択を定電流ダイオード（ＣＲＤ）によって、列の選択を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって実行するものである。

このセレクト回路では、定電流ダイオード（ＣＲＤ）を使用することによって、リレーに代替することができると共に、ＲＦの損失を抑制することができる。
定電流ダイオード（ＣＲＤ）は、動作インピーダンスが高いので、電源電圧を低く抑えたままＲＦの損失を少なくすることができる。しかし、定電流ダイオード（ＣＲＤ）のＯＦＦ状態では、容量が大きいので、直列に高速スイッチング用のダイオードを配置して、ＯＦＦ特性を改善する。

列回路の選択は、通常の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と抵抗によって実行することとした。行回路はインピーダンスが高いので、列回路はインピーダンスを低く設定しないと、動作電圧が定まらない。
セレクト回路の動作電圧はリレー方式と同一であるが、＋ＲＦ側だけが動作インピーダンスが高くなり、ＲＦの損失が少なくなっていることと、リレーを使用せずにアンテナ７１の選択ができることから、機械的に寿命が短いリレー方式に比較して、制御回路の寿命を延ばすことができ、消費電力を下げることができる。

方式３．高周波チョークコイル（ＲＦＣ）方式
このセレクト回路は、図９に示すように、行選択回路と列選択回路のＲＦ電圧のダイナミックレンジを確保するために、高周波チョークコイル（ＲＦＣ：ＲＦチョーク）を使用するものである。

このセレクト回路では、ＲＦチョークに十分な電流を流しておけば、ＲＦ電圧、電流ともに十分なダイナミックレンジを確保することができる。そして、必要な電源電圧はアンテナ７１の抵抗にかかる電圧だけとなるから、＋５Ｖの単一電源で動作させることができる。又、アンテナ回路に並列に配置してある２００Ω程度の抵抗に直列に、ＲＦチョークを配置すると、ＲＦの損失を少なくすることができる。
尚、この２００Ωの抵抗を配置しなくとも、アンテナ７１は正常に動作する。

ここで、縦（Ｙ軸）１０列、横（Ｘ軸）１０列の計１００個のポットコアアンテナ７１の中の１個を選択する制御回路を考える。
この制御回路において、１番から１００番までのアンテナ７１を高速に切り替え、選択することによって、短い時間で全てのＲＦＩＤタグ２０の読み取り又は書き込みを実行することができる。

尚、ＯＦＦになったダイオードの端子間容量を通して若干のＲＦ信号がアンテナ７１に流れてしまう。このことは、余分なＲＦ電流が損失してしまうことになる。
又、ＲＦ電流によって、選択していないアンテナが作用してしまうので、この端子間容量の小さいダイオードを選択する必要がある。
この実施例では、容量が約１ｐＦのスイッチングダイオードを使用した。

このセレクト回路では、直流電圧にＲＦ信号が重畳するが、ＲＦ信号のピークが来ても、選択していないラインのダイオードがＯＦＦ状態に留まっていないと、動作が不安定になってしまう。
そこで、選択していない他のＸ軸とＹ軸のダイオードが確実にＯＦＦ状態になるようにするため、抵抗とＬＥＤを使用して、逆バイアスがかかるように工夫した。

ここで説明したセレクト回路は、アンテナコイルの両端にダイオードスイッチを入れて、アンテナ７１の両端が回路から完全に切り離される構成になっている。
しかし、アンテナコイルにＲＦ信号を流さないようにするために、片側のラインのみを切断しても十分な場合がある。ＲＦの出力、アンテナ７１の径、Ｑ値、そして、ＲＦＩＤタグ２０の仕様によっては、片側のラインを共通にした構成でも動作が可能であることを確認している。
この実施例では、ＦＥＴを使用して選択ラインに直流電流を供給したが、これをリレー等に代替することも可能である。

アンテナ選択位置の表示
本発明のアンテナ回路では、選択したアンテナ７１が確認できるように、図６に示すように、アンテナ配列の各行及び各列の外方位置に発光ダイオード（ＬＥＤ）８１を並列に接続してある。
このＬＥＤ８１によれば、縦横の点灯したＬＥＤ８１を視認して、そのＬＥＤ８１に対応する行及び列の交点を抽出すれば、その位置にあるアンテナ７１が選択されたことを確認することができる。

又、本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０は検索機能を有している。
ＲＦＩＤタグ２０のＵＩＤ又はＲＦＩＤタグ２０に記憶されたデータをキーとして検索して、条件に合ったＲＦＩＤタグ２０が抽出された場合は、そのＲＦＩＤタグ２０が装着された検体チューブ１０の位置を行及び列の数字で表示し、併せて、そのＵＩＤとデータを表示するようになっている。
このような表示は、簡単に該当する検体チューブ１０を読むために、対応するアンテナ７１を選択することで実現したものである。
さらに、１本の検体チューブ１０が検索され、抽出された場合には、その行及び列に対応するＬＥＤが点灯することで、検体チューブ１０の所在を示す機能もある。

しかし、上記のように点灯した縦横のＬＥＤ８１を視認して、交点を抽出するのは煩雑であって、誤認する虞もある。
そこで、図１０に示すように、ＬＥＤ８１の直前に円柱形状を呈するロッドレンズ８２を配設したライン状光線を放射する機構８０を採用して、図１１に示すような、アンテナ７１の選択位置表示装置９０を構成するようにしてもよい。

この選択位置表示装置９０によれば、図１１に示すように、レーザダイオード又はＬＥＤ８１から放射された光線は、ロッドレンズ８２を通過すると、ロッドレンズ８２の直径と平行な直線的なライン状光線となる。
よって、縦横の点灯したＬＥＤ８１から放射されたライン状光線の交点を視認することによって、極めて容易に選択されたアンテナ７１を特定することができる。

検体チューブの抜き取り検知
上記の検索機能を使用して、目的とする検体チューブ１０を抽出し、その検体チューブ１０を収納ケースから抜き取る際に、アンテナ７１を読み取り状態に保持すると、ＲＦＩＤタグ２０が無くなったことを検出でき、これによって、収納ケースから所期の検体チューブ１０が抜き取られたことを検知し、表示することができる。

さらに、対象となる検体チューブ１０の周囲３×３本の検体チューブ１０を常時監視することによって、間違って隣接する検体チューブ１０を抜き取ったことを検知し、告知することもできる。
例えば、図６に示すように、アンテナ７１Ａ上に位置している検体チューブ１０Ａを選択して、抜き取りを待っている状態において、上下左右のアンテナ７１Ｂ上に位置している検体チューブ１０Ｂを間違って抜き取ってしまった場合に、ＲＦＩＤタグ２０の有無を監視することによって、間違った検体チューブ１０Ｂを抜き取ったことを検知することができる。
そして、この検知情報を元に、例えば、「右横の検体チューブが抜かれました」等のエラーメッセージを表示することもできる。
尚、常時監視する範囲は、３×３本の検体チューブ１０で十分であるが、さらに、４×４本、５×５本、又は、それ以上に広い範囲を監視するようにしてもよい。

収納ケースに装着したＲＦＩＤタグの読み取り
図３に示すように、収納ケース３０に個体認識用のＲＦＩＤタグ１２０を取り付け、ＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０に収納ケース３０を載置した時、収納ケース３０に取り付けたＲＦＩＤタグ１２０を読み取るアンテナ１７１が対向する位置にあって、検体チューブ１０に装着したＲＦＩＤタグ２０を読み取ると同時に、収納ケース３０に装着したＲＦＩＤタグ１２０を読み取ることができる構成としてもよい。
このような構成をとれば、ＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０に接続するデータベースには、収納ケース３０のＩＤと、その収納ケース３０に収納されている検体チューブ１０のＩＤと、が階層的に記憶されているので、収納ケース３０から取り出された検体チューブ１０、又、追加で収納された検体チューブ１０を容易に判別することができる。

液体窒素への対応
通常のＲＦＩＤタグ２０は、−１９６℃という液体窒素中での環境では動作しないが、ケイ・アール・デイコーポレーション製のＲＦＩＤタグ２０の中には、−１９６℃という環境でも動作するものがある。
そこで、液体窒素を注入した収納ケース３０内に多数の検体チューブ１０を保持させたままで、ＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０の載置面に載置して、ＲＦＩＤタグ２０を読み取る際に支障がないよう、載置面にプラスチック製トレイを付設できるようになっている。
このトレイは、収納ケース３０から漏れた液体窒素や、空気中の水分が結露して収納ケース３０の外側に付着した霜が解けて生成された水等がＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０内に浸入し、誤動作を引き起こさないように、液体の受け皿として機能する。

又、トレイ上に存在する液体窒素によって、トレイ下のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０内も冷却されるため、装置５０内部に充満した気体に水分が含まれていると、結露して装置５０の誤動作を引き起こす危険性がある。
その対策として、装置５０内部を密封した上で、装置５０内部を乾燥した空気で充満させ、さらに、乾燥材を封入してある。
そして、回路基板７０の表裏面は、部品も含めて専用のコーティング剤で被覆し、万一水滴等が付着した場合でも、装置５０の誤動作が起こらないような構造とした。

液体窒素中の−１９６℃という温度にまで冷却すると、ＲＦＩＤタグ２０のＩＣチップ２２は、外から与える１３．５６ＭＨｚの磁界に対する反応が鈍くなり、常温に比べて強い磁界を与えないと起動しなくなる。
又、その応答波形も鈍ってしまい、特に、読み取りエリアに複数のＲＦＩＤタグ２０があり、アンチコリジョンの機能を使ってＲＦＩＤタグ２０の分離をする際には、ＲＦＩＤタグ２０の区別ができないという不具合が発生する。
しかし、本発明のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置５０において採用したポッドコアアンテナ７１は、通常のコイルアンテナに比して、より小さなＲＦ信号によって強い磁界を発生することができるため、液体窒素中の温度下にあるＲＦＩＤタグ２０を確実に駆動することができる。

１０ 検体チューブ
２０ ＲＦＩＤタグ
３０ 収納ケース
５０ ＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置
６０ 筐体
７０ 回路基板
７１ アンテナ
７１１ アンテナコイル
７１２ ポットコア
７１２ａ 円筒状部材
７１２ｂ 円環状溝部
７２ 整合回路
８１ 行及び列の表示用ＬＥＤ
１２０ 収納ケース装着ＲＦＩＤタグ
１７１ 収納ケース装着ＲＦＩＤタグ用アンテナ

Claims (13)

1. 筐体に回路基板を内蔵し、その回路基板の適宜位置に複数のアンテナと整合回路とを配置、構成したものであって、前記アンテナは、円筒状部材に円環状溝部を形成して構成したポットコアの円環状溝部に、アンテナコイルを挿入、配置したものであることを特徴とするＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
2. 前記ポットコアの材料は、保磁力が低く、透磁率が高い軟磁性材料であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
3. 収納ケースに収納された所定の検体チューブの位置情報と当該検体チューブ内の保存物の情報を同時に管理することができる請求項１又は２に記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
4. 前記回路基板にセレクト回路を形成し、このセレクト回路によって、複数の前記アンテナを縦横に配置したアンテナ配列の行及び列を選択して、個別に対応するアンテナを選択し、作動させるものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
5. 前記セレクト回路は、アンテナ配列の行及び列の選択をリレーの作動によって実行するものであることを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
6. 前記セレクト回路は、アンテナ配列の行又は列の一方の選択を定電流ダイオード（ＣＲＤ）の作動によって、他方の選択を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の作動によって実行するものであることを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
7. 前記セレクト回路は、アンテナ配列の行及び列の選択を高周波チョークコイル（ＲＦＣ）の作動によって実行するものであることを特徴とする請求項４に記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
8. 前記アンテナ配列の行方向及び列方向の外側に配置したＬＥＤを点灯し、その交点を指示することによって、選択した検体チューブの位置を検出することを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
9. 前記アンテナ配列の行方向及び列方向の外側に配置したレーザダイオードによって光線をライン状に照射し、その一組の光線の交点を指示することによって、選択した検体チューブの位置を検出することを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
10. 前記アンテナに流れるＲＦ電流を監視し、このＲＦ電流の増加を検出することによってＲＦＩＤタグが存在することを検知し、選択した検体チューブの存在を判断することを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
11. 選択した検体チューブの保管位置の周囲３×３の検体チューブに装着されたＲＦＩＤタグを常時監視することによって、選択した検体チューブが抜き取られたことを判断することを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
12. 選択した検体チューブの保管位置の周囲３×３の検体チューブに装着されたＲＦＩＤタグを常時監視することによって、選択した検体チューブではなく、誤って隣接する検体チューブが抜き取られたことを判断することを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
13. 収納ケースに装着されたＲＦＩＤタグと検体チューブに装着されたＲＦＩＤタグを同時に読み込むことができることを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載のＲＦＩＤタグリーダ・ライタ装置。
    

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