JP2021521537A - 自律処理機能を備えた自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順 - Google Patents

Abstract

セミアクティブ電磁自動給電電子デバイス（ナノチップ）（バッテリを使用しない）からなる、自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。自律処理機能を有し、同じタイプの別のデバイスとの直接の双方向相互通信機能を有し、Wifi通信やBluetooth（又は同様のもの）によってインターネット（ＩｏＴ）に通信し、Wifi／Bluetoothを介してブロックチェーンを有するインターネットに接続する。マシンツーマシン又はマシンツーユーザのトランザクションを識別することが可能であり、任意の工業製品さらには生物に適用可能なナノテクノロジー技術で開発され、そのプロセスが３つの段階で実施される。独自の管理連鎖を生成し、タグ間、並びにタグと認証されたネットワークとの間で情報及び通知を処理及び伝送することが可能である。【選択図】図１

Description

発明の目的
本発明は、（バッテリを使用しない）セミアクティブの自己発電型電子タグから構成される電子デバイス（ナノチップ）であって、自律処理機能を有し、同じタイプの別のデバイスとの直接の両方向通信手順、及びWifi／Bluetooth／インターネットを介してブロックチェーンと接続するためのインターネット（ＩｏＴ）へのWifi（又は同様のもの）を介する通信機能を含み、マシンツーマシン又はマシンツーユーザのトランザクションを識別することが可能であり、任意の工業製品さらには生物に適用可能なナノテクノロジー技術を用いて開発され、そのプロセスは３つの段階で進められる。独自の管理連鎖（chain of custody）を生成し、タグ間、並びにタグと認証されたネットワークとの間で情報及び通知を処理及び伝送することが可能なデバイス。

適用の分野
本発明は、ナノテクノロジーの分野に限定されたデータ及び情報の記録、読み出し、書き込み、記憶、及び交換のために使用されるパッシブ電子タグ（バッテリを使用しない電子タグ）、及びアクティブ電子タグ（それらの動作にバッテリを必要とする）又はアクティブ電子タグに類似するセミアクティブ電子タグの分野に属する。

電子タグは、材料の種類及び／又はサイズの制限なく別の物体に取り付けられる、配置される、又は埋め込まれる要素であって、データ及び／又は情報を含み、それらを伝送する要素と理解される。

発明の背景
現在、アクティブ、セミアクティブ、パッシブに分類される電子タグがある。アクティブ及びセミアクティブタグはバッテリを使用する（本発明におけるセミアクティブであるがバッテリを必要としない電子タグは除く）のに対し、パッシブ電子タグは情報の伝送を実施するために外部エネルギー源を必要とする。

パッシブ電子タグは、読み出し型及び／又は読み出し−書き込み型であり、主に物体識別に使用され、いかなる場合にも処理機能を有さない。しかし、パッシブ電子タグは互いに通信せず、情報を検索するために読み出しデバイスインフラストラクチャの設置を必要とする。

セミアクティブ電子タグも、読み出し型及び／又は読み出し−書き込み型であるが、バッテリを有し、より広い通信範囲が実現される。バッテリは時間の経過と共に効果を失うため、情報の伝送に影響が及ぼされ、それによりセミアクティブ電子タグの信頼性が低減する。本発明は、これまで市場に存在していなかった、バッテリを有さないセミアクティブ電子タグを構成する。

アクティブ電子タグはバッテリを有し、データ及び情報の書き込み、読み出し、記憶、及び交換を可能にするが、バッテリに依存するため、寿命が限られており、コストが高く、環境への影響も大きい。セミアクティブ電子タグの場合と同様に、消耗する内部エネルギー源に依存するため、アクティブ電子タグの信頼性は低減され、情報の利用可能性が保証されない。

これまで、すべてのパッシブ、セミアクティブ、アクティブ電子タグが、情報及びデータを記録及び取得するために読み出しデバイスを必要としている。タグ間で通信することが可能になったのはごく最近のことであるが、タグがバッテリを有することが前提であり、すなわちアクティブタグであることが必要となっており、そのためパッシブタグに比べて高価であり、環境コストの観点から悪影響がある。

本明細書で提案する新規出願の場合、セミアクティブタグが、バッテリを使用せずに、外部エネルギー源からの電磁エネルギーを使用して、データ及び情報の記録、読み出し、書き込み、処理、記憶、及び交換の操作を実施し、電磁エネルギーがある限り接続を可能にし、インターネット接続時にそのような情報を伝送することができるように指示又は記憶されたトランザクションを実施できるようにする。

発明の説明
用語の定義

プロプリエタリ通信プロトコルによって同じタイプの別の電子デバイスと通信することが可能な、データ及び情報の記録、読み出し、書き込み、処理、記憶、及び交換に使用される（バッテリを使用しない）セミアクティブ電磁自動給電電子デバイス（ナノチップ）によるタグ付けシステムであって、上記デバイスが、
−２本のアンテナと、
−ナノチップデバイスとから構成され、ナノチップデバイスが、
−２つの電磁モジュールと、
−ハーベスト及びエネルギー貯蔵モジュールと、
−処理モジュール及び通信プロトコルと、
−メモリモジュールと
から構成される。

以下に示すように、電子タグは以下のものから構成される。
１．アンテナ（１）：
−ハーベスト及びエネルギー貯蔵モジュールを用いた、空気中の電磁信号の捕捉及び結合のため、及び
−ＥＭモジュール（４）を介したWifi、インターネット、ブロックチェーンへのデータの伝送及び送出のため
の２機能デバイス。
２．電磁モジュールＥＭ（４）：Wifi／Bluetooth／インターネットを介して到達する又は受信されるキャリア信号から情報を抽出する役割を担う復調モジュールと、プロセッサ（５）に伝送するためにキャリア信号に情報を挿入する役割を担う変調モジュールとを備える。
３．ハーベスト及びエネルギー貯蔵モジュール（３）：アンテナ（１）を介して受信される到達した電磁信号からエネルギーを抽出して、デバイスの電子回路に供給する役割を担う。
４．処理モジュール（５）：プロプリエタリソフトウェアによってナノチップのすべての機能を処理し、以下のことを扱う。
−これらの機能によって、ＥＭモジュール（４）によって復調された情報を処理し、その情報を、メモリに記憶されている事前プログラムされたデータを用いて検証する。
−要求元のデバイスの発行者を識別する。
−発行者を検証する。
−対応するトランザクションについてメモリを検索する。
−Wifi及び／又はBluetoothを介してインターネット又はブロックチェーンに、及び／又はその相互対応タグと直接、双方向通信を実施する。
−トランザクションをメモリに記憶する。
−プロプリエタリ通信プロトコルを介して、又はユーザ介入の場合にはバイオメトリックトークンを介して２つの相互対応タグを検証することによって、データ及び認証を暗号化することによってセキュリティ機能を満たす。
−トランザクションのタイプ。トランザクションを検証し、インターネットを介してブロックチェーンに伝送するためにＥＭモジュール（４）に上記情報を伝送するか、相互対応タグとの双方向通信のためにＥＭモジュール（７）に上記情報を伝送する。
−このデバイスは、事前にプログラムされて適用される製品や業界のタイプに応じた様々な機能を実施することができるという意味で多用途である。
−このデバイスは、複数のトランザクションをほぼ同時に処理することが可能である。
−Wifi又はBluetoothを介したリーダとの通信、及び相互対応タグとの通信の両方のシステムにより、プロセッサは、通信を可能にする様々なタイプの汎用リーダ、又はトランザクションの完了のために認証されているリーダを選択することができ、それと同時に、タグを１００％読み取るための大容量に関する効率を実現する。
５．メモリモジュール（６）：デバイスによって実施されるトランザクションに関連する情報を記憶する。メモリモジュールは、プロセッサによって読み出しアクセスのみが行われるのでこの情報の侵害を受けにくく、すでに確立されたセキュリティ機能を満たす。このモジュールは、ブロックチェーンに送信されていないトランザクションのみをローカルに記憶し、最後の２つのトランザクションを常にローカルに保つ。
６．アンテナ（２）：ＥＭ（７）への相互対応タグ間のデータの伝送及び送出の機能を有するデバイス。
７：電磁モジュールＥＭ（７）：相互対応タグから情報を受信及び伝送し、その情報をプロセッサに伝送する役割を担う復調モジュール。

手順は以下のことを含む：
以下の段階を経て、データ及び情報の記録、読み出し、書き込み、処理、記憶、及び交換を行うための手順。
−第１の段階では、エネルギー及びデータを含む電磁波がタグの第１のアンテナ（１）によって捕捉され、第１のアンテナ（１）は、同時に、電子回路の様々なコンポーネントにエネルギーを供給する役割を担うエネルギーハーベストモジュール（３）と、データ及び情報を取得するためにキャリア信号を復調する役割を担うＥＭモジュール（４）とに電磁波を搬送する。
信号が復調されると、処理モジュール（５）は、確立されたトランザクションルール（コントラクト）に従って様々な命令を実行し、情報をメモリ（６）に記憶し、それにより、コントラクトを生成するサービスから来るトランザクション情報を捕捉、処理、及び記憶し、連続した準同時トランザクションの実行を可能にする。
−第２の段階：トランザクションの実行に関して、トランザクションルールに従って、プロセッサ（５）がメモリ（６）からデータを読み出し、データをＥＭモジュール（７）に送信する。ＥＭモジュール（７）は、キャリア周波数を変調して、第２のアンテナ（２）によって同じタイプの他のタグに伝送し、通信プロセスを確立する。このフェーズでは、トランザクションの実行を確認するために、安全な通信プロトコル（プロプリエタリ）及び非同期プロトコルの使用に基づいて、両方のタグ間のトランザクションが検証及び確認される。
−第３の段階は、初期コントラクトの実行の確認である。この目的のために、処理モジュール（５）は、確認されたトランザクションのデータをメモリモジュール（６）から取得し、そのデータをＥＭモジュール（４）に送信して、キャリア周波数を変調し、それに対応して、その変調を、アンテナ（１）を介して、トランザクションを記録するサービスに伝送する。

図面の簡単な説明
上記の説明を補完し、セミアクティブ電子タグを、その実際の実装の好ましい例に従ってより良く理解できるようにするために、これを、説明の一部として、以下に示す例示的であり非限定的な性質を有する図面によって達成する。

スタンドアローン処理機能、及び同じタイプの他の電子タグとの通信機能を備えたセミアクティブ電子タグである。

−アンテナ（１）：伝送及び受信を行う電磁モジュールＥＭ（４）との電磁信号の結合デバイスである。
−電磁モジュールＥＭ（４）は、到達する又は受信されるキャリア信号から情報を抽出する役割を担う復調モジュールと、伝送するためにキャリア信号に情報を挿入する役割を担う変調モジュールとを備える。
−ハーベスト及びエネルギー貯蔵モジュール（３）：到達した電磁信号からエネルギーを抽出して、デバイスの電子回路に供給する役割を担う。
−処理モジュール（５）：手順の段階によって復調された情報を処理する役割を担い、デバイスによって伝送されるように情報を処理し、メモリに記憶されている又は記憶される情報を送信及び受信する役割を担う。
−メモリモジュール（６）：デバイスによって実施されるトランザクションに関連する情報を記憶する。
−電磁モジュール（７）は、アンテナ（２）、処理モジュール（５）、及びエネルギーハーベストモジュール（３）に接続される。
−アンテナ（２）：タグ又は対応電子タグからの信号を伝送及び受信する電磁モジュール（７）と電磁信号を結合するデバイスである。
−電源ライン（８）
−データライン（９）

発明の好ましい実装
前述の図１に鑑みて、各構成要素に関して採用された参照番号に従って、本発明の好ましい実装の例を見ることができる。この例は、以下に詳細に図示して説明する部品及び要素を含む。
１．電磁モジュール（４）及びエネルギーハーベストモジュール（３）に結合されたアンテナ（１）。
２．電磁モジュール（４）は、アンテナ（１）、処理モジュール（５）、及びエネルギーハーベストモジュール（３）に接続される。
３．エネルギーハーベストモジュール（３）は、電磁モジュール（４）及び（７）、処理モジュール（５）、並びにメモリモジュール（６）に接続される。
４．処理モジュール（５）は、エネルギーハーベストモジュール（３）、電磁モジュール（４）及び（７）、並びにメモリモジュール（６）に接続される。
５．メモリモジュール（６）は、エネルギーハーベストモジュール（３）及び処理モジュール（５）に接続される。
６．電磁モジュール（７）は、アンテナ（２）、処理モジュール（５）、及びエネルギーハーベストモジュール（３）に接続される。
７．電磁モジュール（７）に結合されたアンテナ（２）。

これらの構成要素は、２つの接続されたアンテナを有する特定用途向け集積回路を形成する。

本明細書で提案する新規出願の場合、セミアクティブタグが、バッテリを使用せずに、外部エネルギー源からの電磁エネルギーを使用して、データ及び情報の記録、読み出し、書き込み、処理、記憶、及び交換の操作を実施し、電磁エネルギーがある限り接続を可能にし、インターネット接続時にそのような情報を伝送することができるように指示又は記憶されたトランザクションを実施できるようにする。
国際公開第２００７／０６８００２Ａ２号は、複数の無線周波数ネットワークノードを含むＲＦＩＤタグを開示する。
Ｆｅｎｇ Ｔｉａｎ， “Ａ ｓｕｐｐｌｙ ｃｈａｉｎ ｔｒａｃｅａｂｉｌｉｔｙ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｆｏｏｄ ｓａｆｅｔｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＨＡＣＣＰ， ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ ＆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ，” ２０１７ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ， ＩＥＥＥ， １６ Ｊｕｎｅ ２０１７， ｐｐ． １−６ は、ＨＡＣＣＰ、ブロックチェーン及びモノのインターネットに基づく食の安全のためのサプライチェーン・トレーサビリティシステムを開示する。

Claims (14)

1. セミアクティブ電子タグ（ナノチップ及びアンテナ）を備えることを特徴とする、自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。
   電磁的な電源（バッテリを使用しない）を有し、同じタイプの別のデバイスとの双方向の直接通信手順を有し、Wifi／Bluetooth（又は同様のもの）によってインターネット（ＩｏＴ）に通信し、ブロックチェーンと接続する。マシンツーマシン又はマシンツーユーザのトランザクションを識別することが可能であり、そのプロセスが３つの段階で実施される。独自の管理連鎖を生成し、タグ間、並びにタグと認証されたネットワークとの間で情報及び通知を処理及び伝送することが可能なデバイスであって、
   前記デバイスが、
   −２つの受信及び伝送アンテナ（１）、（２）
   −電子デバイス（ナノチップ）であって、
   −２つの電磁モジュール（４）、（７）
   −ハーベスト及びエネルギー貯蔵モジュール（３）
   −処理モジュールと通信プロトコル（５）、及び
   −１つのメモリモジュール（６）を含む電子デバイス
   を含む。
   データ及び情報の記録、読み出し、書き込み、処理、記憶、及び交換を行うための前記手順が３つの段階からなる：
   −第１の段階では、エネルギー及びデータを含む電磁波が前記タグの前記第１のアンテナ（１）によって捕捉され、前記第１のアンテナ（１）が、同時に、前記電子回路の様々なコンポーネントにエネルギーを供給する役割を担う前記エネルギーハーベストモジュール（３）と、データ及び情報を取得するためにキャリア信号を復調する役割を担う前記ＥＭモジュール（４）とに前記電磁波を搬送する。前記信号が復調されると、前記処理モジュール（５）が、確立されたトランザクションルール（コントラクト）に従って様々な命令を実行し、前記情報を前記メモリ（６）に記憶し、それにより、前記コントラクトを生成するサービスから来るトランザクション情報を捕捉、処理、及び記憶し、連続した準同時トランザクションの実行を可能にする。前記タグは、ブロックチェーン技術と相互運用して、インテリジェントなコントラクトを実行する機能を有する。前記タグは、独自の管理連鎖を生成し、タグ間、並びにタグと認証されたネットワークとの間での情報及び通知を処理及び伝送する。
   −第２の段階：前記トランザクションの前記実行に関して、前記トランザクションルールに従って、前記プロセッサ（５）が前記メモリ（６）から前記データを読み出し、前記データを前記ＥＭモジュール（７）に送信し、前記ＥＭモジュール（７）が、キャリア周波数を変調して、前記第２のアンテナ（２）によって同じタイプの他のタグに伝送し、前記通信プロセスを確立する。このフェーズでは、前記トランザクションの前記実行を確認するために、安全な通信プロトコル（プロプリエタリ）及び非同期プロトコルの使用に基づいて、両方のタグ間の前記トランザクションが検証及び確認される。前記タグは、他のデータネットワークを使用する必要なく、独自の暗号化通信プロトコル（ブロックチェーン）を使用してブロック又は伝送ラインにグループ化されたデータ及び情報を伝送することが可能である。
   −第３の段階は、初期コントラクトの前記実行の確認である。この目的のために、前記処理モジュール（５）が、前記確認されたトランザクションの前記データを前記メモリモジュール（６）から取得し、前記データを前記ＥＭモジュール（４）に送信して、前記キャリア周波数を変調し、それに対応して、その変調を、アンテナ（１）を介して、前記トランザクションを記録する前記サービスに伝送する。
2. 伝送及び受信のための２つのアンテナを含むことを特徴とする、請求項１に記載の自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。前記第１のアンテナ（１）が、空気中の電磁信号をピックアップして、ハーベスト及びエネルギー貯蔵モジュール（３）と結合し、ＥＭモジュール（４）によって提供されるデータをWifiやBluetoothなどを介してインターネット及びブロックチェーンに受信及び伝送する。前記第２のアンテナ（２）が、相互対応タグから来る前記電磁信号をピックアップして結合し、前記プロセッサとの間で前記データを伝送及び受信する。
3. 電磁モジュールＥＭ（４）を含み、前記電磁モジュールＥＭ（４）が、到達する又は受信される前記キャリア信号から前記情報を復調して抽出し、前記情報を、その伝送のために前記キャリア信号に挿入する役割を担うことを特徴とする、請求項１に記載の自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。
4. ハーベスト及びエネルギー貯蔵モジュール（３）を含み、前記ハーベスト及びエネルギー貯蔵モジュール（３）が、前記電磁信号が到達する前記アンテナ（１）によって受信された前記電磁信号からエネルギーを抽出して、前記デバイスの前記電子回路に供給する役割を担うことを特徴とする、請求項１に記載の自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。
5. 処理モジュール（５）を含み、前記処理モジュール（５）が、他のネットワーク又は処理デバイスに接続することなく自律処理機能を有することを特徴とする、請求項１に記載の自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。プロプリエタリソフトウェアを使用してナノチップのすべての機能を処理し、前記ＥＭモジュール（４）及び前記ＥＭモジュール（７）によって復調された前記情報を処理し、これらの機能によって、前記情報を、前記メモリに記憶された前記事前にプログラムされたデータ、又はブロックチェーン若しくは他のサーバで利用可能なデータを用いて検証する役割を担う。これらの機能とは：
   −前記要求元のデバイスの発行者を識別する。
   −前記発行者を検証する。
   −対応するトランザクションについて前記メモリを検索する。
   −Wifi、Bluetoothを介してインターネット及びブロックチェーンに、及び／又はその相互対応タグと直接、双方向通信を実施する。
   −前記トランザクションを前記メモリに記憶してブロックチェーンにアップロードし、常に少なくとも最後の２つを保持する。
   −プロプリエタリ通信プロトコルを介して、又はユーザ介入の場合にはバイオメトリックトークンを介して２つの相互対応タグを検証することによって、データ及び認証を暗号化することによってセキュリティ機能を満たす。
   −トランザクションのタイプ。前記トランザクションを検証し、インターネットを介してブロックチェーンに伝送するために前記ＥＭモジュール（４）に前記情報を伝送するか、相互対応電子タグとの双方向通信のために前記ＥＭモジュール（７）に前記情報を伝送する。
   −前記デバイスが、事前にプログラムされて適用される製品や業界のタイプに応じた様々な機能を実施することができるという意味で多用途である。
   −前記デバイスが、複数のトランザクションをほぼ同時に処理することが可能である。
   Wifi又はBluetoothを介した前記リーダとの通信、及び前記相互対応タグとの通信の前記システムの両方のおかげで、前記プロセッサが、通信を可能にする様々なタイプのリーダ、又は前記トランザクションの完了のために認証されているリーダを選択することができ、それと同時に、タグを１００％読み取るための大容量に関する効率を実現する。
   −プロセッサが、独自の管理連鎖を生成することが可能である。
6. 電磁モジュールＥＭ（７）を含み、前記電磁モジュールＥＭ（７）が、相互対応タグから前記信号を受信及び送出し、前記信号を双方向でプロセッサに伝送することを特徴とする、請求項１に記載の自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。
7. メモリモジュール（６）を含み、前記メモリモジュール（６）が、前記デバイスによって作成された前記トランザクションに関連する情報を記憶し、読み出しアクセスのみが前記安全なプロセッサによって行われるのでそのような情報の侵害を受けにくいことを特徴とする、請求項１に記載の自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。
8. 他のネットワークへの伝送の認証された送信源を特定したとき、高レベルのセキュリティで異なる周波数帯域で通信することが可能であることを特徴とする、自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。
9. 特定の読み出しハードウェアを必要とせず、中でもWifi、携帯電話、Bluetoothなどの利用可能な任意の汎用デバイスによるデータ捕捉を可能にすることを特徴とする、自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。
10. 実施された前記トランザクションの時間及び場所の記録をそれ自体が維持でき、適切なトレーサビリティを可能にすることを特徴とする、自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。
11. 機械学習の人工知能法によって、ユーザの生体識別の記憶を必要とせず、識別コードを生成するバイオメトリックトークンを介して前記ユーザを識別することが可能であることを特徴とする、自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。
12. 前記プロセッサ（５）が、前記モジュール（４）及び前記アンテナ（１）からインターネットへの、中でもWifi接続／Bluetoothなどを介して、前記メモリ（６）、必要であればブロックチェーンにおける前記コントラクトの条件に関するデータを収集することができることを特徴とする、自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。
13. 前記セミアクティブ電子タグが、バッテリを使用せずに、独自の管理連鎖を生成し、デバイス間、並びにデバイスと認証されたネットワークとの間で情報及び通知を処理及び伝送することを特徴とする、自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。電磁力があるときはいつでも、タグは情報を永続的に交換することによってアクティブなままである。
14. プロプリエタリソフトウェアのおかげで、各トランザクションのトレーサビリティ及びセキュリティ（タグレベルで分散化された物理的な処理ブロックチェーン）を保証することが可能であることを特徴とする、自律処理機能を有する自己発電型のセミアクティブ電子タグ及びその通信手順。

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