JP4402426B2 - 温度変化感知検出システム - Google Patents
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Description
そして、データを搭載したICを、アンテナコイルと接続した、シート状ないし札状の非接触式のICタグが、近年、種々提案され、商品や包装箱等に付け、万引き防止、物流システム、商品管理等に利用されるようになってきた。
勿論、ICを持たない単なる共振タグも物品の存在感知に用いられている。
個別に設定した共振周波数を持つ共振タグの場合も、物品の存在感知や、物品の識別を行うもので、外的要因の変化をとらえるものではない。
物品の外的要因である温度の変化を把握するために、たとえば、温度センサとCPU、メモリと電池を内蔵したボタン型の温度モニタデバイスの使用も考えられるが、センサ、CPU、メモリ、電池を内蔵するため1ケ数千円と高価で、内蔵電池で動くため寿命が短い。
また、温度変化により色変化するサーモラベルのようなものがあるが、自動で個別識別する機能はなく、ひとつひとつ目視による確認が必要であり、簡便に検出することができない。
このように、従来、タグは、物品の存在感知や物品の識別を行うために専ら用いられ、物品の温度等環境の変化を把握するためには、温度モニタデバイスのように高価であったり、あるいは、サーモラベルのように扱いに手間がかかるため、物品の環境変化を把握するためには用いられていなかった。
尚、共振タグの周波数識別方法としては、従来から、特開2000- 49655号公報にも記載のように、ディップメーター方式とエコー波感知方式等が知られている。
本発明は、これに対応するもので、簡便に物品の温度変化を把握するために、タグを用いた外的要因変化感知検出システムを提供しようとするものである。
尚、ここで、温度の変化が起きた場合のICタグの所定の共振周波数とは、基準の状態(通常状態)の共振周波数とは大きく異なる周波数(異常状態)を言う。
基準状態の共振周波数を、ISO/IEC15693規格の近傍型に準じる13.56MHzとしておくと、システムの設計をより容易とすることができる。
また、共振周波数を含む所定の周波数区間とは、共振周波数からずれても、共振回路の共振効果があり検出できる許容の周波数区間を意味するもので、ここでは、以下、このような検出する周波数に許容があることを明示しないで表現することもある。
例えば、「共振周波数を含む所定の周波数区間で感知する」ことを、ここでは、単に「共振周波数と同じ周波数で感知する」とも言う。
また、ここで、共振周波数を含む所定の周波数区間でICタグを感知する検出器としては、一般には、ICタグに電磁波を送信し、その応答の電磁波の強度を、共振周波数と同じ周波数で、検出し、得られる検出器の出力が、ICタグの共振回路の共振時におけるレベルのものか否かを把握するものが挙げられる。
本発明の温度変化感知検出システムは、このような構成にすることにより、タグを用いて、簡便に物品の温度変化を把握できる方法を実施できる温度変化感知検出システムの提供を可能とした。
詳しくは、温度の変化により共振周波数が変化するように設定された共振回路と該共振回路に接続されたICチップを有する非接触ICタグと、前記ICタグの変化した共振周波数を含む所定の周波数区間でICタグを検知し、且つ、ICチップの情報の読み出しを行いICタグを個別識別する、検出読み出し機とを備えており、温度が変化したタグを検出することができ、更に、そのタグのICチップの保持する情報を把握でき、これにより、そのタグが添付されている物品が温度の変化を受けていると判断でき、且つ、そのタグが添付されている物品の個別情報を把握することができるものとしている。
タグが添付されている物品が、温度の変化を受けているか否かを判別できるとともに、その物品の個別情報を把握でき、温度の変化を受けた物品と受けなかった物品とを識別、区分けをすることを可能としている。
尚、外的要因の変化として、温度の他、湿度、水分、圧力、気体濃度、加速度、衝撃等のタグの環境変化があるが、ここでは、具体的には、タグの温度変化により共振回路の容量成分を変化させ、共振周波数を変化させている。
あるいは、ICタグの場合には、所望の外的要因の変化をその変化時にメモリに記憶して、その後に、記憶したデータを判別、区分けを行うこともできる。
しかし、タグの近くに検出器あるいは検出読み出し機がなく、タグをつけ物品を検出器あるいは検出読み出し機まで移動して、外的要因の変化を受けたか否かを調べる場合には、物品が外的要因の変化を受けたか否かを正確に知ることはできない。
たとえば、コンデンサの誘電体の組成を工夫することにより、温度に対応して誘電体自体を変化させることにより、その容量変化を温度に対し不可逆的にすることができる。
具体的な例としては、セラミックコンデンサを、温度変化により共振回路の容量成分を変化させる素子として挙げられるが、これは、セラミックコンデンサの容量変化が不可逆的な温度履歴を示す範囲を利用するものである。
また、回路の開放、短絡を利用して共振周波数の変化を誘発させるためには、温度ヒューズのような不可逆的な素子を用いることができる。
図1(a)は本発明に関わる外的要因変化感知検出システムに用いられるタグの第1の例の概略図で、図1(b)はその共振回路を示した図で、図2(a)は本発明に関わる外的要因変化感知検出システムに用いられるタグの第2の例の概略図で、図2(b)はその共振回路を示した図で、図3は本発明の温度変化感知検出システムの実施の形態の1例を示した図で、図4は共振周波数の変化を説明するための周波数特性図である。
図1〜図4中、120は外的要因変化により容量の変化する素子(セラミックコンデンサ等)、130はアンテナコイル、131、132は端子部、135はコイル成分、140は接続配線部、150は絶縁性基材、210はICチップ、220は外的要因変化により容量の変化する素子(セラミックコンデンサ等)、230はアンテナコイル、235はコイル成分、240はかしめ接続部、245は接続配線部、250は絶縁性フィルム、310は保管庫(冷凍庫)、320は異常感知リーダ、321は処理部、322はゲート(電波送受信用ヘッドとも言う)、330は正常物品管理リーダ、331は処理部、332はゲート(電波送受信用ヘッドとも言う)、340は温度異常感知タグ、345は物品(被検査物とも言う)、345Aは良品、345Bは不良品、350は電波、360は搬送ベルトである。
第1の例は、図1(a)に示すように、アンテナコイル130に、その容量成分が、使用温度範囲で可逆的に温度依存性を示す外的要因変化により容量の変化する素子(セラミックコンデンサ等)120を直列に接続した、図1(b)に示す回路の共振タグである。 アンテナコイル130、外的要因変化により容量の変化する素子120は絶縁性フィルム150の一面に配され、端子部131とアンテナコイルの外側とは、接続配線部140で接続されている。
また、外的要因変化により容量の変化する素子120は端子部131と端子部132間に配されている。
温度の変化により、外的要因変化により容量の変化する素子120はその容量成分を変化させるため、図1(b)に示す回路で、容量成分のみが温度の変化にともない可逆的に変化し、その共振周波数が変化する。
例えば、図4に示すように、タグの周波数特性は、温度T1のf1に共振周波数を持つ周波数特性から、温度T2のf2に共振周波数を持つ周波数特性へと変化する。
図4において、410は温度T1における周波数特性で、420は温度T2における周波数特性である。
この場合、充分に短かい周期で周波数f1にてタグを感知するためのリーダと、充分に短かい周期で周波数f2にてタグを感知するためのリーダとによりタグの読み出しを行うことにより、それぞれ、タグの温度がT1、T2にあるか否かを知ることができる。
したがって、仮に、一方の温度T1を基準の温度状態のタグの温度とし、他方の温度T2を所定の異常時のタグの温度とすれば、充分に短かい周期で周波数f2にてタグを感知することによりタグの異常温度状態の有無を判別することができ、これより、このようなタグをつけた物品の温度変化の有無も判別することができる。
このように、第1の例のタグは、タグの異常温度状態の有無、温度変化の有無を共振周波数の変化としてとらえることができるものである。
尚、通常は基準の温度状態では、ISO/IEC15693規格の近傍型に準じて、共振周波数を13.56MHzとしておく。
絶縁性基材150としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン、ABS、スチレン、ポリイミド、ガラスエポキシ、PETG、ポリカーボネート、紙、PVC、またはアクリル等が挙げられるが、強度、耐熱、耐薬品性のあるPET(ポリエチレンテレフタレート)ないしポリイミドが好ましい。
絶縁性基材150の厚さは、通常、25μm〜200μmである。
アンテナコイル130を形成する金属材としては、Cu、Al等があるが、アンテナ配線の微細化、狭ピッチ化には、Cuが好ましい。
電気特性からCu、Alの厚さは、それぞれ、10〜50μm、15〜50μmが好ましい。
第1の例は、その容量が可逆的に温度依存性の外的要因変化により容量の変化する素子120を、外的要因としての温度の変化に依存してタグの共振周波数を変化させる素子として用いたものであるが、外的要因変化により容量の変化する素子としては、所定の温度変化の下で、温度変化に対し履歴を示して不可逆的な容量変化特性を示すものがある。
このような特性を示す外的要因変化により不可逆的に容量の変化する素子を用いたものを第1の例の変形例として挙げられる。
この変形例の場合は、温度変化の有無を、所定の容量変化履歴の容量変化の有無として感知することができるため、タグの異常温度に対応する周波数にて、充分に短かく周期的に、タグを感知するためのリーダによりタグの読み出しを行う必要はなく、少なくとも所望の時に、タグの異常温度に対応する周波数にてタグ感知するためのリーダとによりタグの読み出しを行えばよい。
また、不可逆的に容量変化を起こす素子はコンデンサ単独である必要はなく、ヒューズ等を併用しても良い。
第2の例は、図2(a)に示すように、アンテナコイル230に、その容量成分が温度依存性を示す外的要因変化により容量の変化する素子(セラミックコンデンサ等)220とICチップ210とを並列にして、これらを直列に接続した、図2(b)に示す回路の非接触型のICタグである。
アンテナコイル230、外的要因変化により容量の変化する素子220、ICチップ210は絶縁性フィルム250の一面に配され、これらは、アンテナコイル240の外側と、かしめ接続部240、241にてかしめ接続されている。
尚、接続配線部245は、絶縁性フィルム250のアンテナコイル形成面側でない面に設けられており、これをかしめ接続部240、241にて、それぞれ、接続して、図2(b)に示す回路を形成している。
第2の例の場合も、第1の例と同様、温度の変化により、外的要因変化により容量の変化する素子220はその容量成分を可逆的に変化させるため、図2(b)に示す回路で、容量成分のみが変化し、その共振周波数が変化する。
温度変化前の基準温度状態での動作の共振周波数をf12、温度変化後の所望の温度(異常温度のこと)での共振周波数をf22とすれば、第1の例の場合と同様、タグの前記所望の温度変化の感知を、充分に短かい周期で周波数f22にてタグ感知するリーダによりタグの読み出しを行うことにより、共振周波数の変化としてとらえることができる。
このように、第2の例のタグも、タグの所定温度変化の有無を共振周波数の変化としてとらえることができるものである。
尚、第2の例の場合も、通常、基準の温度状態では、ISO/IEC15693規格の近傍型に準じて、共振周波数を13.56MHzとしておく。
また、ICチップ110は、通常、大きさ1.0mm×0.9mm角、厚さ約150μm程度のものが用いられ、それ以外の各部については、第1の例と同様のものが使用できる。
また、第2の例のタグは、ICチップ210を備えていることにより、温度変化の有無を、そのメモリに蓄積させることも可能である。
第2の例は、その容量が可逆的に温度依存性の外的要因変化により容量の変化する素子220を、外的要因としての温度の変化に依存してタグの共振周波数を変化させる素子として用いたものであるが、外的要因変化により容量の変化する素子として、所定の温度変化の下で、温度変化に対し履歴を示して不可逆的な容量変化特性を示すものを用いたタグを第2の例の変形例として挙げられる。
この変形例の場合は、温度変化の有無を、所定の容量変化履歴の容量変化の有無として感知することができるため、タグの異常温度に対応する周波数f22にて、充分に短かい周期で、タグを感知するためのリーダによりタグの読み出しを行う必要はなく、少なくとも所望の時に、タグの異常温度に対応する周波数f22にてタグ感知するためのリーダとによりタグの読み出しを行えばよい。
実際には、これらの環境の変化を回路の容量成分の変化としてとらえ、これから、共振周波数の変化として把握するのが容易であろう。
例えば、容量成分を形成するための誘電体素材に、温度変化に伴い誘電体素材自体を変化させるものを混入あるいは分散させる。
本例は、図2に示す第2の例のICタグにおいて、外的要因変化により容量の変化する素子(セラミックコンデンサ等)220を、所定の温度範囲の下で、不可逆的な容量変化特性を示す外的要因変化により容量の変化する素子に代えた第2の例の変形例のICタグを使用したもので、個別に箱体等に入れ包装してICタグをつけた生鮮食物等の物品345を、冷凍庫である保管庫310に多数保管しておき、必要時に1個づつ取り出し使用する際、各ICタグの共振周波数の変化の有無を温度変化の有無としてとらえ、これにより、物品の所定の温度変化有無を判別し、所定の温度変化が無かったものを良品345A、所定の温度変化が有ったものを良品345Bとして、区分けするシステムである。
冷凍庫である保管庫310に物品345を保管しておき、使用する際に、搬送ベルト360に載せ、1個づつ取り出し、順にゲート322を通過させ、共振周波数の変化の有無を異常感知リーダ320にて確認する。
異常感知リーダ320は、所定の温度変化があった場合の共振周波数である第1の周波数f32にて、通信ができるか否かで、できる場合を所定の温度変化があったとし、できなかった場合を所定の温度変化がなかったとするものである。
異常感知リーダ320は、第1の周波数f32(図4のf2に相当)にて、通信を行う電波送受信用ヘッドであるゲート322と処理部321を備え、結果を表示するディスプレイを設けたものがここでは使用されている。
異常感知リーダ320にて温度変化有りと判断された物品は、区分けされ、不良品345Bとして回収される。
所定の温度変化無しと判断された良品345Aは、そのまま進み、さらに、ゲート332を通過することにより、正常物品管理リーダ330により、個別情報の確認、関連処理が行われる。
正常物品管理リーダ330は、所定の温度変化が無かった場合の共振周波数である第2の周波数f31(図4のf1に相当)にて通信を行う電波送受信用ヘッドであるゲート332と処理部331を備え、ここでも確認、処理等の結果を表示するディスプレイを設けたものがここでも使用されている。
このようにして、所定の温度変化を受けなかった良品345Aのみを判別し、区分けして管理することができる。
この参考変形例の場合は、タグはICチップを持たないため、各物品の所定の温度変化の有無の判別と、それにもとづく区分けはできるが、各物品の個別情報の把握や、これに基づく処理を行うことは、ごく単純な場合を除いてほとんどできない。
本発明に関わる外的要因変化感知検出システムは、上記に限られるものではない。
例えば、外的要因変化により容量の変化する素子を、単に外的要因としての温度の変化に依存してタグの共振周波数を変化させる素子として用いた場合、先にも述べた通り、所望の温度変化の感知、即ち、異常温度の感知を、充分に短かい周期で周波数にてタグを感知するリーダによりタグの読み出しを行うことにより、共振周波数の変化としてとらえることができるが、異常温度を2以上とし、各温度に対応するタグの共振周波数を、それぞれ持つ、複数の異常検知用のリーダを用いて、タグと通信し、温度異常の有無を感知検出しても良い。
この場合は、より精確に温度変化を把握することができる。
131、132 端子部
135 コイル成分
140 接続配線部
150 絶縁性絶縁性基材
210 ICチップ
220 外的要因変化により容量の変化する素子(セラミックコンデンサ等)230 アンテナコイル
235 コイル成分
240 かしめ接続部
245 接続配線部
250 絶縁性フィルム
310 保管庫(冷凍庫)
320 異常感知リーダ
321 処理部
322 ゲート(電波送受信用ヘッドとも言う)
330 正常物品管理リーダ
331 処理部
332 ゲート(電波送受信用ヘッドとも言う)
340 温度異常感知タグ
345 物品(被検査物とも言う)
345A 良品
345B 不良品
350 電波
360 搬送ベルト
Claims (2)
- 温度の変化により共振周波数が変化するように設定された共振回路と該共振回路に接続されたICチップを有する非接触ICタグと、所定の温度の変化が起きた場合の前記ICタグの所定の共振周波数を含む所定の周波数区間でICタグを感知する検出器とを備えており、前記非接触ICタグは、所定の温度範囲の下で、不可逆的な容量変化特性を示す温度変化により容量の変化する素子を用いて、タグの温度変化により共振回路の容量成分を変化させ、共振周波数を変化させるものであり、前記検出器は、所定の外的要因の変化が起きた場合のICタグの所定の共振周波数を含む所定の周波数区間でICチップの情報の読み出しを行い、ICタグを個別識別する読み出し機であり、タグが貼付された物品における外的要因変化の有無の識別、タグが貼付された物品の個別識別、区分けに用いられ、所定の温度変化があった場合の共振周波数にて、通信ができるか否かで、できる場合を所定の温度変化があったとし、できなかった場合を所定の温度変化がなかったとするものであることを特徴とする温度変化感知検出システム。
- 請求項1に記載の温度変化感知検出システムであって、前記容量の変化する素子が、温度に対応して誘電体自体を変化させることにより、その容量変化を温度に対し不可逆的する方式の、容量変化が温度に対し不可逆的であるコンデンサであることを特徴とする温度変化感知検出システム。
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