JP4727404B2 - 読み取り装置と物品管理システム - Google Patents

Description

この発明は、例えば、物品の管理などに用いられる無線タグの読み取り装置と物品管理システムに関する。

現在、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグには、用途に応じて、１３．５６ＭＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯、及びＵＨＦ帯（９５０ＭＨｚ帯）といった製品が提供されており、それぞれの周波数帯のＲＦＩＤタグは、利用目的に応じて各々使い分けされている。以下に、各周波数帯のＲＦＩＤタグの長所、短所について簡単に記載する。

１３．５６ＭＨｚ帯のタグは、液体が入れられた容器に貼付しても読み取ることが可能であるが、多数密集したタグの読み取り精度が低く、読み取り距離が短い。２．４５ＧＨｚ帯では、読み取り距離が長く、タグが多数密集して配置された場合でも、読み取り精度が高いが、水の影響を受けやすく、背面に液体がある物品に貼付すると、読み取り精度が落ちてしまう。一方、ＵＨＦ帯は、読み取り距離が長く、タグがある程度密集した場合でも読み取ることが可能であるが、規格が統一されておらず、タグのサイズが大きいという特徴がある。
ＩＴ用語辞典 ｅ−Ｗｏｒｄｓ、"ＲＦＩＤとは"、インターネット＜ＵＲＬ：http://e-words.jp/w/RFID.html＞

上述したように、従来の２．４５ＧＨｚ帯のＲＦＩＤタグでは、液体が入れられる容器に貼付した場合、アンテナから放射される読み取り電波が、液体に吸収されてしまうことにより、タグの情報を読み取ることができないといった問題があった。一方、水の影響を受けにくいとされている１３．５６ＭＨｚ帯では、複数のタグが密集して配置されるような場合に、隣り合うタグがアンテナからの読み取り電波を奪い合う、いわゆる「パワーシェアリング」現象が発生してしまうため、タグの読み取り精度が低下するという問題があった。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、液体が入れられる容器に貼付され、複数のタグが密集して配置される場合でも正確にタグ情報を読み取ることができる無線タグの読み取り装置と物品管理システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明の読み取り装置は、マイクロ波を受けて個別識別情報を発信する無線タグが接着固定された複数の容器が収容される収容ラックと、前記収容ラックに向けて前記マイクロ波を放射し、前記収容ラックに収容された複数の容器それぞれの無線タグにより前記マイクロ波を受けて発信される個別識別情報を受信するアンテナと、前記アンテナ及び前記収容ラックの少なくともいずれか一方を所定の速度で相対的に移動させる移動手段と、１回の読み取り処理として、前記移動手段による前記アンテナ及び収容ラックの相対的な移動中に、前記アンテナに前記収容ラックに向けて前記マイクロ波を複数回間欠的に照射させ、前記アンテナで前記マイクロ波の照射毎に受信される個別識別情報を全て読み取る読み取り手段とを具備するものである。
上記構成の読み取り装置によれば、上記無線タグが貼付された容器が複数配列して収容される場合にも、収容ラック毎に一括して欠落無くタグを読み取ることが可能となり、物品の管理を容易に行うことができる。
特に、１回の読み取り処理として、アンテナ及び収容ラックの相対的な移動中に、マイクロ波を複数回間欠的に収容ラックに照射することで、マイクロ波を連続的に照射する場合に比べ、パワーシェアリング現象のような特定のタグが放射電波を独占するような状況を避けることができる。これにより、各タグに発生する起電力を高め、多数密集する無線タグをさらに確実に読み取ることが可能となる。また、前記アンテナ及び前記収容ラックを相対的に移動させることで、マイクロ波を収容ラックに満遍なく照射することができるため、タグ本体の励起時間に個体差がある場合でも、タグの読み取り精度を高めることが可能となる。

また、前記アンテナの発信素子は、前記マイクロ波を円偏波で放射することを特徴とする。
マイクロ波を円偏波で放射させることで電波の回り込みを向上させ、密集して配置されるタグを欠落無く読み取ることが可能となる。

また、この発明の物品管理システムは、無線タグが接着固定された複数の容器が収容される収容ラックにマイクロ波を照射して前記無線タグから発信される個別識別情報を読み取る読み取り装置と、前記複数の容器それぞれの無線タグから発信される個別識別情報を管理する管理サーバとを備え、前記読み取り装置及び管理サーバ間が通信ネットワークを介して接続される物品管理システムであって、前記無線タグは、マイクロ波を受けて個別識別情報を発信するタグ本体を備える。また、前記読み取り装置は、前記収容ラックに向けて前記マイクロ波を放射し、前記収容ラックに収容された複数の容器それぞれの無線タグにより前記マイクロ波を受けて発信される個別識別情報を受信するアンテナと、前記アンテナ及び前記収容ラックの少なくともいずれか一方を所定の速度で相対的に移動させる移動手段と、１回の読み取り処理として、前記移動手段による前記アンテナ及び収容ラックの相対的な移動中に、前記アンテナに前記収容ラックに向けて前記マイクロ波を複数回間欠的に照射させ、前記アンテナで前記マイクロ波の照射毎に受信される個別識別情報を全て読み取る読み取り手段と、前記読み取られた個別識別情報を前記管理サーバに向け送信する送信手段とを備える。そして、前記管理サーバは、前記通信ネットワークを介して前記読み取り装置から送られてくる個別識別情報を受信する受信手段と、前記受信された個別識別情報をデータベースに登録して前記複数の容器との関係を管理する管理手段とを具備するものである。
このように構成すると、例えば、複数の読み取り装置を通信ネットワークに接続すれば、各読み取り装置から送られてくるタグ情報を１つの管理サーバで一元的に管理することも可能になる。

したがってこの発明によれば、液体が入れられる容器に貼付され、複数のタグが密集して配置される場合でも正確にタグ情報を読み取ることができる無線タグの読み取り装置と物品管理システムを提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係わる無線タグの一実施形態を示す概観図である。本発明の無線タグ１は、既設のバーコード読み取り装置にも利用できるようにタグ表面にはバーコードが印字されたバーコードラベル１１が貼付される。

図２は、図１に示した無線タグ１の断面図である。無線タグ１の最上層は、バーコードラベル１１で構成され、その下方にタグ本体１２が設けられる。タグ本体１２は、例えば、２．４５ＧＨｚ帯のパッシブタイプの平板状のＲＦＩＤタグで構成され、アンテナ側からの非接触電力伝送技術により、メモリに記憶されている個別識別情報を表す無線信号を発信する。タグ本体１２の背面には、例えば、スチロール、ウレタン、又はゴム系素材等の吸水・吸湿性の無い所定の厚さ（１．５〜３ｍｍ程度）を有する緩衝材１３が接合される。この緩衝材１３を設けることで、試験管等の液体を有する物品に貼付した場合でも、アンテナから放射される読み取り電波が液体に吸収されることなく、タグの情報を読み取ることが可能となる。なお、緩衝材１３の厚さは、読み取り電波が液体に吸収されない範囲であればよいが、本実施形態では、この無線タグ１を外径１３ｍｍの試験管に貼付し、密集させて使用するため緩衝材１３の厚さは可能な限り薄い方が好ましい。また、無線タグ１の最下層には、様々な環境に対応できるよう耐熱・耐寒仕様（−１３０℃〜６０℃に適合）の両面テープ１４が貼付され、物品等に貼付しやすいよう構成されている。

図３に、無線タグ１の各要素部品を示す。本発明の無線タグ１は、バーコードラベル１１、タグ本体１２、緩衝材１３、及び両面テープ１４の各要素部品を積層することにより構成される。なお、バーコードラベル１１については、予め印刷されているものを貼付する方法の他に、例えばタグ本体１２を保護するコーティング面に、レーザー捺印等を使用して直接印刷するようにしても良い。

また、図４は、上記構成の無線タグ１を試験管に貼付した例を示す。同図に示すように、無線タグ１を試験管４０の円周に沿って横方向に貼付したり、上下方向に沿うように貼付しても構わない。以下、無線タグ１が貼付された試験管４０を無線タグ付き試験管４と称する。

図５は、上述した無線タグ付き試験管４を収容した試験管ラックの側面図、図６は、図５の試験管ラックを上方から見た様子を示す。試験管ラック５には、例えば、最大で５０本の無線タグ付き試験管４を収容することができる。このように、無線タグ付き試験管４は、試験管ラック５に収容された状態で一括して管理されるものとする。

次に、試験管ラック５に収容された無線タグ付き試験管４の読み取り装置について説明する。図７は、読み取り装置７の構成を示す図である。読み取り装置７は、筐体内部に1パッチの２・４５ＧＨｚ帯のＲＦＩＤアンテナから構成されるアンテナ７１が３つ設けられる。それぞれのアンテナ７１は、筐体内部に搭載されるタグリーダ装置７３に、高周波ケーブル７２を介して接続される。

各アンテナ７１には、それぞれ１個の発信素子（パッチ）が設けられ、電波法で規制されている上限出力（２．４５ＧＨｚ帯のＲＦＩＤタグの場合、最大３００ｍＷ）を、1パッチで照射するようにする。これにより、密集した無線タグ１間におけるパワーシェアリング現象を最低限に抑える。なおかつ、放射する電波に円偏波を用いることで、電波の回り込みを向上させ、密集して配列される無線タグ１が欠落無く励起するようにする。

概ね、電波を連続的に放射する場合には、放射電波の回り込みが少なくなり、電波を受け取った特定のタグのみが反応してしまうような状況を作りやすい。そこで、放射電波を一定時間間隔（例えば、２５０ｍｓｅｃ）で間欠的に放射／停止させることにより、特定の無線タグ１が放射電波を独占するような状況を作りにくくし、なおかつ電波を回り込みしやすい環境を作ることで、アンテナ７１から離れた位置にある無線タグ１も励起しやすい状況を作ることができる。また、上記３つのアンテナ７１の電波放射は、サイクリックに行われるため、複数のアンテナ７１から同時に読み取り電波が放射されることは無い。

また、この読み取り装置７は、ベルトコンベアのような自動移動台７４を備える。この自動移動台７４に無線タグ付き試験管４を収容した試験管ラック５を乗せて、アンテナ７１で囲まれた筐体内に毎秒１ｃｍ程度の低速で出し入れすることで、各無線タグ付き試験管４の個別識別情報が全て読み取れるように構成されている。また、タグリーダ装置７３には、ＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースが搭載されており、無線タグ１の読み取りデータは、通信ネットワークを介して管理センタなどに設けられる管理サーバへ送信される。

図８に、図７に示した読み取り装置７の概観図を示す。ユーザは、自動移動台７４の上に試験管ラック５を置き、筐体上部に設置された読み取りカウンタ７５に、ラックに収容した総試験管数をプリセットした上で開始操作を行う。自動移動台７４上に置かれた試験管ラック５は、予め最適に設定された速度で、筐体内部に入っていき、奥の位置まで到達した後、筐体外へ戻ってくる。その間、筐体に搭載された読み取りカウンタ７５は、読み取った無線タグ付き試験管４の本数をリアルタイムに表示する。

そして、一往復した際、予め設定された試験管本数と、実際に読み取った本数とが一致した場合には、グリーンのランプの点灯もしくは特定の効果音によって、正常に読み取りが行われたことをユーザに知らせる。一方、読み取った本数が、予め設定された本数よりも少ない場合には、赤いランプの点灯もしくは特定の効果音により、読み取りエラーが発生したことをユーザに通知する。

図９は、上述した無線タグ付き試験管４及び読み取り装置７を用いた物品管理システムの構成を示す図である。ここでは、無線タグ付き試験管４に入った血清を管理するシステムを例に挙げて説明する。読み取り装置７と管理サーバ９３との間は、ルータ９１及び９２により通信ネットワークＮＷを介して接続される。試験管ラック５に収容される無線タグ付き試験管４のタグ本体１２には、それぞれ個別識別情報と血清に関する情報とが予め記憶されている。管理サーバ９３は、読み取った血清に関する情報を個別識別情報に対応付けてデータベースとして格納し、必要に応じて取り出せるように管理する。

上記システムにおいて、試験管ラック５に収容された無線タグ付き試験管４は、読み取り装置７により一括してタグ情報が読み取られ、読み取られたタグ情報がルータ９１により通信ネットワークＮＷを介して管理サーバ９３に送信される。そして、管理サーバ９３は上記送信されたタグ情報をルータ９２を通じて受信し、血清に関する情報を個別識別情報に対応付けてデータベースに登録する。

従来のＲＦＩＤの読み取り装置は、ＲＳ−２３２Ｃ等のシリアルＩ／Ｆ経由でパーソナル・コンピュータ等の管理端末と接続されていたため、各読み取り装置に１台、専用の管理端末が必要になっていた。そのため、複数台の読み取り装置がある場合には、管理端末も複数台必要となり、多額の設備投資が必要であった。また、各読み取り装置により収集されたデータは、それぞれの管理端末に分散して格納されてしまうため、データの一元管理ができなかった。これに対し、本発明の読み取り装置は、各読み取り装置は通信ネットワーク経由で１台の管理サーバに読み取ったタグ情報を送信できるため、導入設備の軽減とコスト削減、及びデータの一元管理が可能となる。

以上述べたように、上記実施形態では、無線タグ１は、バーコードラベル１１、タグ本体１２、耐水性を有する緩衝材１３、及び両面テープ１４の各要素部品を積層することにより構成される。これにより、無線タグ１は、背面に液体を有する物品に貼付して使用することが可能である。また、読み取り装置７は、複数の無線タグ１が密集して配置された場合でも欠落無く読み取ることができるように、アンテナ７１から円偏波の読み取り電波を間欠的に放射する。さらに、無線タグ１を貼付した物品をアンテナ７１の前面で所定の速度で動かすことにより、各無線タグ１を励起しやすいようにする。さらに、無線タグ１の表面にバーコードラベル１１を設けることで従来用いられているバーコードシステムとの併用を可能にする。

なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、無線タグ１を試験管に貼付した使用例を説明したが、その他にも液体を有する様々な物品に貼付することが可能である。また、上記実施形態では、自動移動台７４を用いて試験管ラック５を移動させるように構成したが、反対に試験管ラック５を固定しておき、アンテナ７１側を移動させるように構成してもよい。その他にも、無線タグ１の構成及び形状、また、読み取り装置７の構成及び動作の手順とその内容についてもこの発明を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できる。

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明に係わる無線タグの一実施形態を示す概観図。 図１に示す無線タグの断面図。 図１に示す無線タグを構成する各要素部品を示す図。 図１に示す無線タグが貼付された試験管を示す図。 図４に示す無線タグ付き試験管を試験管ラックに収容した様子を示す側面図。 図５に示す試験管ラックを上方から見た様子を示す図。 試験管ラックに収容された無線タグ付き試験管の読み取り装置の構成を示すブロック図。 図７に示す読み取り装置の概観図。 図７に示す読み取り装置を用いた物品管理システムの構成を示すブロック図。

符号の説明

１…無線タグ、１１…バーコード、１２…タグ本体、１３…緩衝材、１４…両面テープ、４…無線タグ付き試験管、４０…試験管、５…試験管ラック、７…試験管読み取り装置、７１…アンテナ、７２…ケーブル、７３…タグリーダ、７４…自動移動台、９１，９２…ルータ、NW…通信ネットワーク、９３…管理サーバ。

Claims (3)

1. マイクロ波を受けて個別識別情報を発信する無線タグが接着固定された複数の容器が収容される収容ラックと、
   前記収容ラックに向けて前記マイクロ波を放射し、前記収容ラックに収容された複数の容器それぞれの無線タグにより前記マイクロ波を受けて発信される個別識別情報を受信するアンテナと、
   前記アンテナ及び前記収容ラックの少なくともいずれか一方を所定の速度で相対的に移動させる移動手段と、
   １回の読み取り処理として、前記移動手段による前記アンテナ及び収容ラックの相対的な移動中に、前記アンテナに前記収容ラックに向けて前記マイクロ波を複数回間欠的に照射させ、前記アンテナで前記マイクロ波の照射毎に受信される個別識別情報を全て読み取る読み取り手段と、
   を具備することを特徴とする読み取り装置。
2. 前記アンテナの発信素子は、前記マイクロ波を円偏波で放射することを特徴とする請求項１記載の読み取り装置。
3. 無線タグが接着固定された複数の容器が収容される収容ラックにマイクロ波を照射して前記無線タグから発信される個別識別情報を読み取る読み取り装置と、前記複数の容器それぞれの無線タグから発信される個別識別情報を管理する管理サーバとを備え、前記読み取り装置及び管理サーバ間が通信ネットワークを介して接続される物品管理システムであって、
   前記無線タグは、
   マイクロ波を受けて個別識別情報を発信するタグ本体を備え、
   前記読み取り装置は、
   前記収容ラックに向けて前記マイクロ波を放射し、前記収容ラックに収容された複数の容器それぞれの無線タグにより前記マイクロ波を受けて発信される個別識別情報を受信するアンテナと、
   前記アンテナ及び前記収容ラックの少なくともいずれか一方を所定の速度で相対的に移動させる移動手段と、
   １回の読み取り処理として、前記移動手段による前記アンテナ及び収容ラックの相対的な移動中に、前記アンテナに前記収容ラックに向けて前記マイクロ波を複数回間欠的に照射させ、前記アンテナで前記マイクロ波の照射毎に受信される個別識別情報を全て読み取る読み取り手段と、
   前記読み取られた個別識別情報を前記管理サーバに向け送信する送信手段と
   を備え、
   前記管理サーバは、
   前記通信ネットワークを介して前記読み取り装置から送られてくる個別識別情報を受信する受信手段と、
   前記受信された個別識別情報をデータベースに登録して前記複数の容器との関係を管理する管理手段と
   を具備することを特徴とする物品管理システム。

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