JP2020516957A - グラフェン層を備えたラベルおよびラベル認証システム - Google Patents

Abstract

本発明はアイテムに添付されるように適合されたラベルと、ラベルを検証するシステムを提供する。ラベルは、少なくとも一対の接触点の間に延びる回路経路の識別部分を含み、回路経路の識別部分はグラフェンを含むセグメントを含む。システムには、このラベルと検証装置を含めることができる。検証装置は、ラベル内の回路経路の識別部分の少なくとも一対の接触点に接触し、それによって回路経路を完成させるように適合された回路経路のテスト部分を含む。検証装置のテスト部分は、検証装置内のラベルを内部で処理して検証するように構成されている。【選択図】図１

Description

（関連出願への相互参照）
この出願は、２０１７年４月１０日に提出された米国仮特許出願第１５／４８３，４１４号の利益を主張し、その内容は、本明細書に完全に記載されているかのようにあらゆる目的で参照により組み込まれている。

本開示は、検証装置と併用するセキュリティおよび／または識別特性のための１つ以上のグラフェンセグメントを備えた部分回路経路を有する製品をマーキングするためのラベルの構造に関する。

ラベルはさまざまな理由でアイテムに頻繁に添付される。最も一般的な意味では、ラベルをアイテムに添付して、ラベルが添付されているアイテムに関するさまざまな情報を提供できる。例えば、この情報は、アイテムの製造元を特定するソースであるか、アイテム自体に関するユニークな情報を提供する（例えば、追跡、品質管理、またはその他の目的でユニークな識別子を提供する）場合がある。

多くの場合、ソース識別情報またはラベルに関するユニークな情報を使用して、ラベルが貼られているアイテムを認証する。例えば、電子機器のアイテムは、ラベルによって本物または真正であると確認される場合がある。さらに、このようなラベルは、重要な在庫管理または製品追跡の目的に役立つ。例えば、ラベルが貼られている製品をユニークに識別することで、その製品が、リコールまたは保証交換の目的で欠陥があると後で判断されたそれらのアイテムのグループで製造されたかどうかを確認する目的で識別される場合がある。ラベル自体がこの情報を伝達または含む場合があり、または、ラベルをさまざまな補助データベースと組み合わせて読み取って、対応する関心のある情報を提供する場合がある（例えば、シリアル番号は、関心のある情報を決定するためにデータベースに対して参照されるラベル内またはラベル上に含まれる場合がある）。

ラベルを持っている理由に関係なく、またラベルが伝達する情報に関係なく、多くの場合、そのようなラベルに認証、安全、または改ざん防止機能があることが重要である。このようなセキュリティ機能は、さまざまな方法で作成されてきた。ラベルの偽造が過度に高価であるか技術的に困難な場合、誰かがラベルを複製しようとしたり、ラベルのセキュリティを損なう可能性が低くなったりするという信念の下で、多くの場合、ラベルは、再現またはリバースエンジニアリングするのが非常に難しい構造を持つように設計されている。さらに、一部のラベルは改ざん防止用に設計されていて、ラベルを別のアイテムに配置する目的でラベルが貼られているアイテムからラベルが削除される場合、ラベル自体は、少なくとも部分的に削除プロセスで破壊されるように設計されている。

本明細書では、グラフェン成分を含む改善されたラベルと、そのようなラベルおよび検証装置を含むシステムを開示する。いくつかの形態では、検証装置はラベルに接触可能であり、検証装置およびラベルに部分を有する１つ以上の回路経路を完成および閉じて、ラベルをテストまたは検証する。特定の一形態では、検証装置は回路経路のテスト部分を含み、検証回路のより複雑で高価な部分を含む。ラベル自体には、グラフェンセグメントを含む回路経路の一部が含まれ、グラフェンセグメントのユニークな特性を利用して、特定の本物のラベルを識別したり、ラベルのより大きな集団でユニークな識別子を作成したりできる。

例えば、アイテムに添付されるように適合されたラベルと、ラベルを検証するシステムが提供される。ラベルは、少なくとも一対の接触点の間に延びる回路経路の識別部分を含み、回路経路の識別部分はグラフェンを含むセグメントを含む。システムには、このラベルと検証装置を含めることができる。検証装置は、ラベル内の回路経路の識別部分の少なくとも一対の接触点に接触し、それによって回路経路を完成させるように適合された回路経路のテスト部分を含む。検証装置のテスト部分は、ラベルを検証装置の内部で処理して検証するように構成されている。

本発明のこれらおよびさらに他の利点は、詳細な説明および図面から明らかになるであろう。以下は、本発明のいくつかの好ましい実施形態の単なる説明である。本発明の全範囲を評価するために、これらの好ましい実施形態は、特許請求の範囲内の唯一の実施形態であるようには意図されていないため、特許請求の範囲に注目すべきである。

本開示の一態様による１つ以上のラベルおよび検証装置を含むシステムの概略図である。

図１を参照すると、本開示の一態様によるシステム１００は、１つ以上のラベル１０２と検証装置１０４とを含む。

ラベル１０２は、アイテム１０６に貼り付けられるのに適している。これらのラベル１０２は、通常、１つ以上のポリマー層または紙ベースの層を含むことができ、その片面に感圧接着剤層を使用してアイテムに貼るように設計され得る複数の層を含む。感圧接着剤層の反対側（または他の方法でアイテムに取り付けられた表面）は、視覚的マーク（ｉｎｄｉｃｉａ）を提供するために個人によって印刷されるか、個人によって印刷または書き込みされるように適合され得る。

ラベル１０２は、他の層を通ってまたは他の層の間を走る１つまたは複数の回路経路１１０の１つまたは複数の識別部分１０８を有する。例えば、ラベル１０２の製造中に、導電性トレースを他の非導電性層または電気絶縁層の間に挿入することができる。ラベル１０２の露出表面の１つ（例えば、上部平面表面）には、ラベルにそれぞれ埋め込まれた回路経路１１０の識別部分１０８の終端を提供する複数の接触点または電極１１２が露出している。 導電性トレースと同様に、接触点または電極１１２は導電性である。

特に、少なくとも１つまたは複数の回路経路１１０の１つまたは複数の識別部分１０８のある部分に沿って、１つまたは複数のグラフェンセグメント１１４が存在する。以下で説明するように、このグラフェンセグメント１１４は、検証装置１０４およびその中に含まれる回路経路１１０のテスト部分１１６とともにラベル１０２をユニークに識別するのに役立ち得る。

検証装置１０４は、ラベル１０２内の回路経路１１０の識別部分１０８の少なくとも一対の接触点１１２に接触するように適合された回路経路１１０のテスト部分１１６を含み、それにより回路経路１１０を完成させる。検証装置１０４のテスト部分１１６は、回路経路１１０の接続された識別部分１０８内の１つまたは複数のグラフェンセグメント１１４の物理的特性を効果的にテストし読み取るために、電源および関連回路１１８を含むことができる。特定の一形態では、物理的特性はグラフェンセグメント１１４の電気抵抗である。 しかし、物理的特性はそう限定されておらず、検証装置１０４を使用して、ラベル１０２から他のタイプの測定値または読み取り値を電気的かどうかに関わらず取得することができる。

検証装置１０４のこのテスト部分１１６は、検証装置１０４内のラベル１０２を内部的に評価、処理および検証するように構成されている。別の言い方をすると、１つまたは複数の回路経路の識別部分１０８がラベル１０２にある場合でも、回路経路１１０の識別部分１０８の完全な評価は、検証装置１０４によっておよびその中で実行され、これは、個々のラベルの製造に多少の複雑さとコストが発生するラベル１０２に埋め込まれた回路経路１１０の複雑な評価部分がないことを意味する。

検証装置１０４は、ラベル１０２で読み取られた情報を提供する視覚ディスプレイを含むことができ、および／または検証装置１０４からの読み取り値を提供するコンピュータまたは他の処理装置へのデータ接続を含むことができる。データ接続の場合、そのような接続は有線でも無線でもかまわない。特定のラベル１０２の回路経路１１０の１つまたは複数の識別部分１０８に関する情報またはそれに対応するか関連する情報は、オンボードシステムまたはメトリック（ｍｅｔｒｉｃｓ）に基づいて検証装置１０４から提供される（すなわち、検証装置自体は内蔵型であり、識別部分１０８を直接読み取り、ラベル１０２の読み取りに基づいて何らかのユーザ識別可能な出力を内部的に生成することによってラベル１０２に関する情報を生成することができる）、または、中央データベースまたはリモートデータベースに対して読み取りまたは収集された情報を参照することにより提供されてもよく、データベースへのアクセスは検証装置１０４により行われてもよい。

堅牢な識別と検証を提供するために、システム１００のラベル１０２は多くの異なるバリエーションを取り、検証装置１０４は、ラベル１０２がどのように機能するように設計および構成されるかに基づいて適切に構成される。

いくつかの形式では、各ラベルに回路経路の複数の識別部分を持たせることができ、ラベルをユニークに検証するために１つ以上のグラフェンセグメントをユニークに生成および／または読み取ることができると考えられる。識別部分のそれぞれは、独自のグラフェンセグメントまたは複数のグラフェンセグメントを有していてもよい。場合によっては、個々のグラフェンセグメントのいくつかを、異なる回路経路の異なる識別部分の間で共有することも考えられる。

一例として、対応する識別部分の複数のグラフェンセグメントが検証装置によって読み取られてもよく、様々なグラフェンセグメントのそれぞれがユニークな特性を本質的に有してもよい。これらの測定された特性は、集合的にラベルの「指紋」を確立することができる。（製造プロセスの制御に基づいて、同一の特性を持つ個々のセグメントを正確に再現することは不可能な場合があるため）グラフェンセグメント全体のセグメント間の変動はグラフェンに固有のものである可能性があるため、グラフェンセグメントごとの固有の変動は、ソフトウェアを使用して観察およびカタログ化できる。単一のラベルに固有の再現困難な物理的特性を備えたこれらのユニークなグラフェンセグメントが十分にある場合、これらの指紋は偽造がほぼ不可能であることが証明できる。

さらに、この指紋はグラフェンセグメントの個々の読み取り値の複合であり、さらに収集された個々の読み取り値の収集後処理のある程度の量を含む。例えば、一部のセグメントの値は他の値または代表的な状態に変換され [例えば、読み取り値を取得し、それを状態に変換することにより、バイナリ状態（つまり、しきい値読み取り値より上または下）または複数の状態のいずれか（つまり、複数の異なる測定範囲のいずれかに収まる）]、測定値および／または状態を組み合わせて、収集された値および／または状態に基づいて何らかの操作を実行することさえできる[例えば、平均化、乗算、加算、他の論理演算（例：ＡＮＤまたはＯＲまたはＸＯＲ）など）]。

静的なセグメントの複数の測定値または読み取り値が異なる実際の値になる可能性があることを認識し、検証装置は、さまざまな最適なソフトウェアを使用して、どの指紋セットの読み取り値が最もよく対応し、読み取り値が集合的に許容範囲内にあるかを判断する。例えば、読み取り値の収集方法に基づいて既知の指紋からのいくらかの逸脱が予想される場合があり、特定のしきい値を超えると、そのような変動は偽造ラベルまたは改ざんされたラベルを示す。

別の例として、特定の条件下では、グラフェンは他の化学種の存在下で反応する場合があり、また、グラフェンがこれらの化学種に結合すると（少量であっても）、グラフェンセグメントの電気抵抗またはその他の特性が変化する場合がある。ラベルの準備中に、グラフェンのセグメントをラベルに追加し、これらのセグメントの一部のみを選択的に化学種と反応させて電気特性を変化させることが考えられる。そのような反応は、正確な電気的特性の変化を引き起こす可能性は低いが、観察可能および読み取り可能な電気的特性の可能な範囲を確立する。繰り返すと、これらの範囲は本質的にバイナリであるか（つまり、反応したグラフェンセグメントは常に実験的に観測されたしきい値を上回ることが予想されるが、未反応のグラフェンセグメントは常に実験的に観測されたしきい値を下回ると予想される）、またはグラフェンのセグメントごとに複数の可能な反応状態または段階がある。例えば、各グラフェンセグメントは、制御された反応条件下で再現可能に作成できる複数の「状態」または範囲の１つを持つように設計できる。

ラベルの複数の識別部分で選択的に反応したグラフェンセグメントを使用して、これらのさまざまな識別部分をテスト回路で処理して、かなり複雑で偽造が困難な方法でラベルを認証または検証する。いくつかの形式では、グラフェンセグメントのそれぞれの電気的特性の範囲としきい値は、独自に保持される場合があり、また、検出された状態の処理またはアルゴリズム処理も独自仕様に保つことができる。このようにして、２つの容易に解読できない難読化層（識別回路の物理層と検証装置の専用層）が存在できる。これにより、特定のラベルのリバースエンジニアリングが特に高価になり、実行が困難になる。検証装置のハードウェアやソフトウェアをリバースエンジニアリングするだけでなく、物理グラフェンセグメントがそれぞれの物理特性に到達するためにどのように変更されたかを確立する必要があるためである。グラフェンセグメントの再反応が完全ではないと予想されるため、反応したセグメントの集団間で観測可能な変動があり、グラフェンセグメントが偽造操作の最初のステップで設計される特定のしきい値または範囲を取り消す（back out）ことを非常に困難にする。

さらに、難読化の別のレイヤーを追加するために、複数のグラフェンセグメントと識別回路の場合、グラフェンセグメントの一部は、グラフェンセグメントの意図された状態に関して他のグラフェンセグメントと重複させることができ、および／またはセグメントが化学的に変更されている場合でもテスト回路のロジックによって使用されないようにすることが考えられる。

冗長セグメントのセットを互いに比較して、さまざまなセグメントのいずれかの意図された状態を集合的に決定することができる。例えば、セグメントの平均化は、セグメントの個々の測定値のいずれよりも正確な結果の読み取り値または状態を与える関連するセグメントのグループ間で実行されてもよい。上記のように、一部のセグメント間変動は製造プロセスに固有のものとすることができ、また、セグメントに作成される観測された物理的特性の範囲を考慮して、意図した状態を確実に識別できるようにするために冗長性が必要になる場合がある。このように、潜在的な偽造者には、どのグラフェンセグメントが相互に関連して依存しており、どのグラフェンセグメントが検証目的ではないかが明確でない可能性があるため、製造プロセスの欠陥は、読み取り値を平均して特定のセグメントの個々の欠陥を隠し、同時に別のセキュリティ層を追加することでマスクできる。

同様に、製造プロセスの再現性が高すぎて、意図したまたはターゲットの値または状態からの誤差または偏差がほとんどない場合、次に、未使用または依存しないセグメントをランダムに反応させて「ゴミ」情報を作成することができて、回路経路の基礎となるテスト部分がどのように機能したかを理解できなかった場合、どのセグメントが回路経路のテスト部分のロジックに関連しているかを識別することは不可能ではないにしても困難である。

潜在的な偽造者を混乱させるのを助けるために、ラベルのテスト中に検証装置によってこれらの冗長および／または未使用のグラフェンセグメントのすべてを読み取ることができる。

さらに、特定のラベルに冗長性が存在する場合、検証装置自体に、相互に冗長であることがわかっているセグメントのすべてではなく一部のサブセットのみをチェックするランダム化機能を持たせることができると考えられる。このようにして、合法的に（legitimately）依存しているセグメントとそうでないセグメントを判別しようとする人は、さらに混乱する可能性がある。

ユニークなまたは認証可能なラベルを作成するための多くの技術が上に開示されているが、本開示の範囲内においてこれらの例および技術に対して確実に変更を加えることができることが理解されよう。例えば、検証装置は複数段階の読み取りステップを含むことができ、読み取りの分析の第１ラウンドは読み取りの分析の第２ラウンドがどのように実行されるかを決定することができると考えられる。

本発明の精神および範囲内で、好ましい実施形態に対する他の様々な修正および変形を行うことができることを理解されたい。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明の全範囲を確認するために、以下の特許請求の範囲を参照すべきである。

Claims (20)

1. ラベルがアイテムに添付されるようになっているラベルを検証するためのシステムであって、
   グラフェンを含むセグメントを備えるとともに少なくとも一対の接触点間に延びる回路経路の識別部分を含むラベルと、
   前記ラベル内の回路経路の前記識別部分の前記少なくとも一対の接触点に接触して、回路経路を完成させるように適合された前記回路経路のテスト部分を備えた検証装置と、を備え、
   前記検証装置のテスト部分は、前記検証装置内の前記ラベルを内部的に処理および検証するように構成されていることを特徴とするシステム。
2. 前記回路経路が導電性であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. ひとたび前記ラベルが前記アイテムに添付されると、前記ラベルが前記アイテムから除去される場合に、前記ラベルの除去が前記回路経路の前記識別部分を破壊することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記ラベルが前記アイテムから除去される場合に、前記グラフェンは前記回路経路の前記識別部分から分離可能であることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 前記ラベルが、その片面に感圧接着剤層を有する１つ以上のポリマーまたは紙ベースの層を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記ラベルの前記感圧接着剤層とは反対側が、印刷されるように構成されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 前記回路経路は、他の非導電層または電気絶縁層の間に挿入された導電トレースを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 前記ラベルの露出面上に、前記回路経路の前記識別部分の終端を提供する複数の電極が露出していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
9. 前記検証装置の前記テスト部分は、前記回路経路の前記識別部分内の前記グラフェンを含む前記セグメントの物理的特性をテストし読み取るための電源および関連回路を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
10. 前記物理的特性は電気的であることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. 前記物理的特性は電気抵抗であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 前記ラベルは、前記回路経路の前記識別部分を複数含み、前記ラベルを検証するために、１つまたは複数のユニークな前記グラフェンを含む前記セグメントが前記検証装置によって読み取られることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
13. 前記回路経路の複数の前記識別部分のそれぞれが、１つまたは複数の前記グラフェンを含む前記セグメントを有することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. 前記グラフェンを含む前記セグメントの少なくとも１つは、前記回路経路の複数の前記識別部分の異なる前記識別部分の間で共有されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
15. 前記検証装置は、対応する前記識別部分内の複数の前記グラフェンを含む前記セグメントを読み取り、前記ラベルのための指紋を確立するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
16. 前記指紋は、前記グラフェンを含む前記セグメントごとの変化に基づいていることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記検証装置は、前記グラフェンを含む前記セグメントのそれぞれの個々の読み取り値をバイナリ状態に変換し、前記バイナリ状態を互いに組み合わせるように構成されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
18. 前記システムは、前記グラフェンを含む前記セグメントごとの独自の範囲と電気的特性のしきい値を備えた少なくとも２層の難解な難読化層と、検証におけるバイナリ状態のアルゴリズム処理と、を備えることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
19. 複数の前記グラフェンを含む前記セグメントの少なくともいくつかは、生産中に反応して、反応した前記グラフェンを含む前記セグメントの集団にわたって観察可能な変動を生成することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
20. 複数の前記グラフェンを含む前記セグメントの少なくともいくつかは、互いに冗長になるように製造されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。

Images