KR20120101111A - 태그가 붙여진 물품을 식별하는 시스템 및 방법 - Google Patents

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walls
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샤리크 후세인
제프레이 샴블린
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맵스 리얼-타임, 인코포레이티드
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Abstract

자동 데이터 수집 시스템은 물품들이 보관되는 외피(enclosure) 내에 강한(robust) 전자기(EM) 장을 제공하여 물품들을 추적한다. 각각의 물품에 부착된 RFID 태그들과 같은, 각각의 데이터 캐리어(carrier)는 각각의 물품에 식별된 독특한 데이터를 송신하여 전자기 장에 반응한다. 그 외피에 커플링된 EM 장의 주파수가 그 외피의 자연 공진 주파수와 다른 경우, 그 외피에 에너지를 커플링하도록 프로브(probe)를 배치함으로써 벽으로부터의 반사된 상(phase)의 EM 에너지가 그 프로브 위치에서 같아 데이터 캐리어들을 활성화 및/또는 검출하기 위한 강한 EM 장을 생성하도록 선택된다.

Description

태그가 붙여진 물품을 식별하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF IDENTIFYING TAGGED ARTICLES}
본 발명은 일반적으로 추적되는 물품들로부터 데이터를 자동적으로 수집하는 장(field)에 대한 것이고, 보다 상세하게는, 태그가 붙여진 물품들을 식별하는데 사용하도록 외피(enclosure)에서 강한(robust) 전자기 장을 형성하는 시스템 및 방법에 대한 것이다.
시각적으로, 광학적으로(예를 들어, 바코드), 자기적으로, RFID, 계량(weighing), 및 다른 것들을 포함하는 다수의 물품 식별 및 추적 방식이 존재한다. 추적을 위한 자동화 시스템이 요구되는 경우, RFID가 유력한데 그 이유는 식별 데이터가 무선으로 획득될 수 있기 때문이다. RFID 태그들은 비용이 감소되었고, 이는 이러한 응용예에 대해 훨씬 더 매력적이게 한다.
전파식별(Radio Frequency Identification; RFID)은 그 자신을 식별하도록 그리고 몇몇 경우들에서, 부가적으로 저장된 데이터를 제공하도록 (RFID "태그" 또는 트랜스폰더(transponder)로 알려진) 반응성 장치를 활성화(stimulate)시키도록 전자기 에너지("EM" 에너지")를 사용하는 것이다. RFID 태그들은 전형적으로 메모리, 회로를 갖는 반도체 장치와, 안테나를 형성하는 하나 이상의 전도성 줄(trace)을 포함한다. 전형적으로, RFID 태그들은 트랜스폰더들로서 작용하고, 질문기(interrogator)로도 불리는, 판독기(reader)로부터 수신된 RF 질문 신호에 반응하여 반도체 장치 메모리에 저장된 정보를 제공한다. 일부 RFID 태그들은 비밀번호들 및/또는 암호화와 같은 보안 조치들을 포함한다. 많은 RFID 태그들이 RF 신호를 통해 반도체 메모리에 정보가 기록 또는 저장되는 것을 또한 허용한다.
RFID 태그들은 추적될 물품들에 부착되거나 통합될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 태그는 접착제, 테이프 또는 다른 수단으로 물품의 바깥에 부착될 수 있고 다른 경우들에서, 이 태그는 포장(packaging)에 포함되거나, 물품의 컨테이너 내에 위치하거나, 또는 옷에 재봉되는 것과 같이, 물품 내에 삽입될 수 있다. RFID 태그들은 전형적으로 확인 숫자들이 첨부된 몇 바이트(byte)의 간단한 일련번호인 독특한 식별 숫자로 제조된다. 이 식별 숫자는 제조 중에 태그에 통합된다. 사용자는 이 일련/식별 숫자를 변경할 수 없고 제조자들은 각각의 일련 번호가 한번만 사용되도록 보장받는다. 이 구성은 RFID 태그가 읽기-전용이고 그 식별 번호로만 질문 신호에 응답한다는 점에서 저가(low cost end) 기술을 대표한다. 전형적으로, 이 태그는 그 식별 번호로 연속적으로 응답한다. 태그로의 데이터 전송은 불가능하다. 이러한 태그들은 매우 저가이고 굉장한 양으로 제조된다.
이러한 읽기-전용 RFID 태그는 전형적으로 추적될 물품에 영구적으로 부착되고, 일단 부착되면, 태그의 일련 번호는 컴퓨터 데이터 베이스에 그 주(host) 물품과 연계된다. 예를 들어, 특정 타입의 약품이 수백 또는 수천 개의 작은 약병에 담길 수 있다. 제조시, 의료기관에서 약병들의 수령 또는 제조시, RFID 태그가 각각의 약병에 부착된다. 그 영구적으로 부착된 RFID 태그를 갖는 각각의 약병은 수령시 의료기관의 데이터 베이스에 기입(check into)된다. RFID 식별 번호는 약품의 타입, 약병의 투여량의 사이즈, 가령 약품의 만료일과 같은 다른 정보로 데이터 베이스에 연계될 수 있다. 이후에, 약병의 RFID 태그가 질의되고 그 식별 번호가 읽히고, 의료기관의 데이터 베이스는 약병에 대해 저장된 데이터와 그 식별 번호를 일치시킬 수 있다. 그 다음에 약병의 내용물들 및 데이터 베이스에 저장된 임의의 다른 특징들이 판정될 수 있다. 이 시스템은 그 기관이 이러한 데이터를 RFID 태그에 통합하는 것보다 재고에 있는 물품들에 관한 종합적인 데이터 베이스를 유지할 것을 요구한다.
태그의 목적은 그 물품이 이동될 때 위치파악(locate)되고, 식별되고, 추적되도록, 제조 시설, 수송 차량, 의료시설, 보관 영역 등과 같은 특정 시설에서 물품의 수명에 걸쳐 물품과 연계시키는 것이다. 예를 들어, 의료시설에서 항상 특정 의료 물품들이 어디에 존재하는지 아는 것은 응급상황이 발생할 때 필요한 의료 물품들이 위치파악하는 것을 크게 도울 수 있다. 유사하게, 시설에 걸쳐 물품들을 추적하는 것은 시설에서의 작업 흐름을 개선하고 보다 효과적인 분배 및 재고 통제 시스템들을 생성하는 것을 도울 수 있다. 부가적으로, 만료 일자들이 모니터링될 수 있고 기한보다 오래되었거나 가까운 물품들은 즉시 제공을 위해 라인(line)의 앞쪽에 이동될 수 있다. 이는 재고 통제가 나아지고 비용이 낮아지게 한다.
다른 RFID 태그들은 기록가능하고 RFID 태그가 부착되는 물품에 대한 정보가 개개의 태그에 프로그래밍될 수 있다. 이는 시설의 컴퓨터 서버들이 사용될 수 없을 때 뚜렷한 장점을 제공할 수 있지만, 이러한 태그들은 태그의 메모리의 사이즈에 따라 더 비싸다. 이들이 부착되는 물품에 포함된 정보로 태그들 각각을 프로그래밍하는 것은 추가 비용을 수반한다.
RFID 태그들은 제조자, 수신자(receiving party) 등에 의해 추적될 컨테이너 또는 물품들에 적용될 수 있다. 제조자가 제품에 태그들을 적용하는 몇몇 경우들에, 제조자는 개개의 물품 각각의 내용물들에 각각의 태그의 식별 번호를 연결하는 개별적인 데이터 베이스 파일을 공급한다. 이 제조자 공급 데이터 베이스는 소비자의 전체 데이터 베이스에 불러와질(import) 수 있는 파일의 형태로 소비자에게 배부될 수 있어 소비자가 데이터 베이스를 생성하는 비용을 절감한다.
오늘날 사용되는 많은 RFID 태그들이 배터리 또는 다른 자율적 전원공급장치를 갖지 않고 대신에 그 태그를 활성화시키도록 전력을 제공하기 위해 RFID 판독기에 의해 제공되는 질문 에너지에 의존해야 한다는 점에서 수동적이다. 수동 RFID 태그들은 태그의 활성화 및 그 저장된 데이터의 전송을 위해 일정한 최소 강도 및 특정한 주파수 범위의 에너지의 전자기장을 필요로 한다. 다른 선택은 능동 RFID 태그이다; 그러나, 이러한 태그들은 태그를 활성화하는 전력을 제공하기 위해 수반하는 배터리를 필요로 하여, 태그의 비용이 증가하고 이들을 다수의 응용예들에 사용하기 바람직하지 않게 한다.
식별될 물품들의 물리적 사이즈, 그 위치, 및 이들에 쉽게 도달할 수 있는 능력과 같은 RFID 태그 응용예의 요구조건들에 따라, 태그들은 RFID 판독기에 의해 먼 거리 또는 짧은 거리로부터 판독될 필요가 있을 수 있다. 이러한 거리들은 몇㎝ 내지 10m 이상으로 다를 수 있다. 부가적으로, 미국 또는 다른 국가들에서, 이러한 태그들의 작동이 허용되는 주파수 범위는 제한되어 있다. 일례로서, 125㎑와 13.56㎒와 같은 보다 낮은 주파수 대역들이 몇몇 응용예들에서 RFID 태그들에 대해 사용될 수 있다. 이 주파수 범위에서, 전자기 에너지는 액체들 및 다른 유전체 재료들에 의해 덜 영향을 받지만, 짧은 질문 거리의 제약을 겪는다. 915㎒와 2.4㎓와 같은 RFID 사용이 허용된 경우 보다 높은 주파수 대역에서, RFID 태그들은 더 먼 거리에서 질문될 수 있지만, 태그가 부착되는 재료가 변함에 따라 보다 급격히 이조(detuned)된다. 이러한 보다 높은 주파들에서, 밀접하게 이격된 RFID 태그들은 태그들 간의 간격이 감소함에 따라 서로 이조됨이 또한 발견되었다.
RFID 태그들이 외피(enclosure)들 내에 위치되는 다수의 일반적인 상황들이 있다. 이러한 외피들 중 일부는 전체적으로 또는 부분적으로 금속 또는 금속화된 표면들을 가질 수 있다. 외피들의 예들에는 금속 외피(예를 들어, 선적 컨테이너), 부분 금속 외피(예를 들어, 금속 및 다른 재료들의 조합으로 만들어진 하우징을 갖는 비행기, 버스, 열차 및 선박과 같은 탈것들), 및 비-금속 외피들(예를 들어, 목재로 만들어진 건물들과 창고들)이 포함된다. 이러한 외피들에 위치될 수 있는 RFID 태그들을 갖는 물체들의 예들에는 풀려있는(loose) 물품들, 포장된 물품들, 창고들 내의 화물들, 건물들 재고 물품들, 소매점들 내의 다양한 상품들, 및 탈것들 내의 다양한 휴대용 물품들(예를 들어, 승객 식별 카드 및 승차권, 수화물, 화물, 구명조끼들과 마스크들과 같은 개개의 구명 장비)이 포함된다.
RFID 태그들의 판독 범위(즉, 질문 및/또는 응답 신호의 범위)는 제한된다. 예를 들어, 몇몇 타입의 수동 RFID 태그들은 약 12m의 최대 범위를 갖고, 이는 바람직한 안테나 배향으로 이상적인 자유 공간 조건에서만 획득될 수 있다. 실제 상황에서, 관찰되는 태그 범위는 종종 6m 이하이다. 그러므로, 상술한 외피들 중 몇몇은 개개의 RFID 태그의 판독 범위를 훨씬 초과하는 치수를 가질 수 있다. RFID 판독기가 이러한 외피에서 목표 RFID 태그에 매우 근접하게 배치될 수 없는 한, 이 태그는 활성화 및 판독되지 않는다. 부가적으로, 외피들의 금속 표면들은 RFID 판독기들과 RFID 태그들 사이에서 교환될 필요가 있는 RF 신호들에 대해 심각한 장애물이 되어, 이러한 금속 표면들 뒤에 있는 RFID 태그들이 검출되기 어렵거나 불가능하게 한다.
상술한 것에 부가하여, RFID 시스템들의 검출 범위는 전형적으로 신호 강도에 의해 짧은 거리, 13.56㎒ 시스템들에 대해 빈번히 약 30㎝ 미만으로 제한된다. 그러므로, 휴대용 판독기 유닛들은 특히 태그를 갖는 물품들이 고정된 또는 고정적인 단일 판독기 안테나의 검출 범위보다 상당히 큰 공간에 저장된 경우, 모든 태그를 갖는 물품들을 검출하기 위해 태그를 갖는 물품들의 그룹을 지나갈 필요가 있을 수 있다. 다르게는, 더 많은 개수의 태그를 갖는 물품들을 검출하기에 충분한 전력 및 범위를 갖는 큰 판독기 안테나가 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 안테나는 다루기 불편할 수 있고 허용 한계 너머로 방사 출력 범위를 증가시킬 수 있다. 또한, 이러한 판독기 안테나들은 종종 공간이 수요가 있고 고가이고 이러한 큰 판독기 안테나를 사용하는 것이 불편한 경우 매장들 또는 다른 위치들에 위치한다. 다른 가능한 해결방안에서, 여러 개의 작은 안테나들이 사용될 수 있지만 이러한 구성은 공간이 수요가 있고 배선이 감춰지는 것이 선호되거나 필요할 때 설정하기 곤란할 수 있다.
의료용 보급품들 및 장치들의 경우에, 필요가 발생하면 RFID 태그를 갖는 장치들과 물품들이 빠르게 위치파악될 수 있고, 기한 만료일과 같은 다른 목적들을 위해 식별될 수 있도록 정확한 추적, 제고 통제 시스템 및 분배 시스템들을 개발하는 것이 바람직할 수 있다. 의료 시설에 사용되는 의료용 공급 또는 분배 캐비넷들의 경우에, 다수의 의료 장치 및 물품이 다수의 서랍에서와 같이, 함께 밀접하게 위치한다. 이러한 캐비넷들은 전형적으로 금속으로 만들어지고, 이는 저장된 물품들의 식별을 위한 외부 RFID 시스템의 사용을 어렵게 할 수 있다. 몇몇 경우들에, 이러한 캐비넷들은 높은 절도율을 갖는 그 안의 마약 또는 다른 의료 물품 또는 장치로 인해 잠겨 있다. 그러므로, 캐비넷 내용물들의 수작업 식별이 접근 제어에 대한 필요로 인해 어렵다.
이러한 캐비넷에서 내부 RFID 시스템을 제공하는 것은 문제점들을 부과할 수 있다. 내부 물품들이 캐비넷 내에서 임의로 배치될 수 있는 경우, RFID 시스템은 이 RFID 시스템이 도달할 수 없는 "데드 존(dead zone)"이 없어야 한다. 일반적으로, 데드 존들은 RFID 판독기 안테나와 RFID 태그 간의 커플링 레벨이 태그의 성공적인 판독을 시스템이 수행하기에 적절하지 않은 영역들이다. 이러한 데드 존들의 존재는 태그와 판독기 안테나가 직교 평면들에 있는 배향들에 의해 발생될 수 있다. 그러므로, 데드 존들에 배치된 물품들은 검출되지 않아 태그가 붙여진 물품들이 부정확하게 추적될 수 있다.
종종 의료 분야에서, 이러한 외피에서 물품에 부착된 다수의 태그를 판독할 필요가 있고, 상술한 바와 같이, 이러한 외피들은 보안 이유로 접근이 제한되었다. 외피의 물리적 치수는 상이한 사이즈 및 형상의 물품들 또는 다수의 물품에 맞도록 변할 수 있다. 이러한 밀접하게-위치한 의료 물품들 또는 장치들의 셈 또는 정확한 식별을 얻기 위해, 그 태그들이 모두 활성화되고 판독됨을 보장하도록 이러한 모든 보관된 물품들과 장치들을 둘러싸도록 외피 내에서 적절한 주파수에서 강한 전자기 에너지 장이 제공되어야 한다. 이러한 의료 장치들은 그 컨테이너들의 바깥에 부착된 RFID 태그들을 가질 수 있고 RFID 태그(및 관련한 안테나)가 상방향, 측방향, 하방향, 또는 임의의 패턴으로 다소 다른 각도로 향해지는 다양한 배향들로 보관될 수 있다.
이러한 강한 EM 에너지 장을 생성하는 쉬운 일이 아니다. 외피가 작동 주파수에서 공진하는 사이즈를 갖는 경우, 공진 정상파가 외피 내에서 생성될 수 있기 때문에 강한 EM 장을 생성하기가 더 쉬울 수 있다. 그러나, RFID 장에서 사용가능한 작동 주파수들은 엄격하게 제어되고 제한되어 있다. 외피들은 허용되는 RFID 주파수들 중 하나와 일치하는 공진 주파수를 갖지 않는 몇몇 물품들의 보관에 대해 바람직함이 밝혀졌다. 그러므로, 강한 EM 장이 다른 방식으로 형성되어야 한다.
부가적으로, 그 안의 RFID 태그들을 읽기 위해 이러한 외피에 EM 에너지가 도입되는 경우, 효과적인 에너지 전달이 중요하다. 정적 조건 하에서, 외피에 EM 에너지의 입력 또는 주입은 외피와 에너지를 전달하는 도체 사이의 간단한 임피던스 정합(matching) 회로로 최대화될 수 있다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 이러한 임피던스 정합 회로들 또는 장치들은 외피로부터 출력의 반사를 최소화하면서 외피로의 출력 전달을 최대화한다. 외피 임피던스가 외피로부터 또는 외피로의 물품들의 도입 또는 제거로 인해 변하는 경우, 정적 임피던스 정합 회로는 외피로의 최적 에너지 전달을 제공하지 않을 수 있다. 외피 내의 에너지 전달과 그 결과인 RF 장 강도는 임계값 아래로 떨어지면, 외피 내의 물품들 상의 태그들의 일부 또는 다수가 그 자신들을 식별하도록 활성화될 수 없어, 비효율적인 재고 시스템이 된다.
EM 에너지의 사용을 최소로 또는 적어도 억제되게 유지하는 것이 많은 의료 시설들의 목표이다. RFID 태그들로부터 데이터를 추출하고 이를 위치파악하기 위한 고출력 판독기들의 사용은 작업자들이 드문드문 있는 창고나 비행기 화물칸에서는 허용될 수 있지만, 일반적으로 의료 시설에서는 바람직하지 않다. EM 에너지가 인접한 보다 민감한 영역들에 새는 경우 넓은 면적에 넓은 EM 에너지 빔을 방사하는 것은 바람직하지 않다. 태그들로부터 필요한 식별 정보를 얻기 위해 판독기를 작동시키는 효율은 목표이다. RFID 태그들이 읽히는 많은 경우들에, 휴대용 판독기들이 사용된다. 이러한 판독기들은 비교적 넓은 빔의 에너지가 특정 위치에서 모든 RFID 태그들에 도달하도록 전송한다. 각각의 태그를 활성화시키고 이를 읽는 최종 결과는 달성될 수 있지만, 에너지의 전달은 사용자가 겨누는 것에 의하지 않고는 제어되지 않는다. 부가적으로, 1인 이상의 개인의 서비스를 필요로 하는 것은 수동 시스템이고, 이는 직원이 한정된 시설들에서 바람직하지 않을 수도 있다.
따라서, 당업자는 닫혀진 영역에서 모든 RFID 태그들을 활성화시키고 읽는데 에너지의 효율적인 사용이 이루어지는 RFID 태그 판독기 시스템이 필요함을 인식했다. 임의의 배향들로 배치된 태그들을 활성화시키고 읽도록 외피들에서 강한 EM 장을 형성할 추가적인 필요성도 인식되어 있다. 캐비넷에 대해 접근할 필요없이 금속 캐비넷에 보관된 물품들을 식별하도록 자동화된 시스템에 대한 추가 필요성이 인식되어 있다. 외피 임피던스에 대한 변화에 따라 정합 회로 작동을 자동적으로 조정하는 동적 정합 회로에 대한 추가 필요성이 인식되어 있다. 본 발명은 이러한 필요성 및 다른 것들을 충족한다.
간단히 일반적인 용어로, 본 발명은 물품에 부착된 데이터 캐리어(carrier)를 읽기 위한 시스템에 대한 것이고, 이 데이터 캐리어는 상기 데이터 캐리어가 제공하는 독특한 식별 데이터에 반응하여 주파수(f1)의 전자기 에너지(EM)에 반응하고, 이 시스템은 전기 전도성 벽들을 갖고 자연 공진 주파수(f2)를 갖는 금속 외피를 포함하고, 이 외피는 외피의 벽들 중 하나를 통해 장착되고 외피에 전자기 에너지를 주입하게 구성되는 프로브(probe), 보관될 각각의 물품들과 함께 데이터 캐리어들을 수용하게 구성되는 외피 내에 위치하는 저장 장치와, 외피 내에 배치되고 데이터 캐리어들에 의해 제공되는 독특한 식별 데이터를 수신하게 구성되는 수신 안테나에 대한 것이고, 외피의 벽들에 대한 프로브의 위치는 외피로의 출력 전달을 최적화하게 선택된다.
본 발명에 따른 추가 양태에서, 주파수(f1)는 외피의 자연 공진 주파수(f2)와는 다르고, 프로브의 위치는 벽들로부터의 반사된 상의 EM이 프로브 위치에서와 같도록, 즉, 이들이 프로브 위치에서 동상(in phase)이도록 선택된다.
보다 더 상세한 양태에서, 이 시스템은 외피의 임피던스에 프로브의 임피던스를 보다 밀접하게 정합시키도록 구성된 임피던스 정합 회로를 추가로 포함한다. 임피던스 정합 회로는 능동 임피던스 정합 회로를 포함한다.
본 발명에 따른 다른 양태들에서, 저장 장치는 외피로 및 외피로부터 이동하게 구성되는 서랍(drawer)을 포함한다. 이 서랍의 일부분은 서랍이 외피에 대해 예정된 위치에 있을 때 전기 전도성 외피의 일부분을 형성한다. 이 서랍은 전기 전도성 외피의 일부분을 형성하는 서랍의 일부분을 제외하고는 전기-전도성이 아니다. 또한, 이 서랍은 외피의 구멍을 통해 외피 내외로 슬라이딩할 수 있고, 이 서랍은 전기-전도성 정면 패널을 갖고 이 서랍이 외피 내의 예정된 위치로 슬라이딩되었을 때 전기 전도성 외피와 접촉한다.
다른 보다 상세한 양태에서, 수신 안테나가 프로브로부터 저장 장치의 반대 측면에 위치한다.
또 다른 양태들에서, 이 시스템은 다수의 프로브를 추가로 포함하고, 각각의 프로브는 외피의 벽을 통해 장착되고, 각각의 프로브는 그 각각의 위치에서 외피에 전자기(EM) 에너지를 주입하게 구성되고, 여기서 외피의 벽들에 대한 각각의 프로브의 위치는 전자기 장으로 외피의 일부분의 수신 범위(coverage)를 제공하도록 외피로의 출력 전달을 최적화하게 선택되고, 프로브들의 위치는 프로브들이 복합 EM 장을 제공하도록 그 각각의 EM 에너지를 외피에 주입하도록 순차적으로 활성화될 수 있도록 추가로 선택된다.
또 다른 상세한 양태들에서, 데이터 캐리어가 물품에 부착되는 물품 추적 시스템이 제공되고, 이 데이터 캐리어는 데이터 캐리어가 독특한 식별 데이터를 방송하는 주파수(f1)의 전자기 에너지에 반응하고, 이 시스템은 전기 전도성 벽들을 갖고 f2의 자연 공진 주파수를 갖는 금속 외피, 외피의 벽들 중 하나를 통해 장착되고 전자기 에너지를 외피에 주입하게 구성되고 외피의 벽들에 대한 그 위치가 외피로의 출력 전달을 최적화하게 선택되는 프로브, 외피 내에 이동가능하게 배치되고, 각각의 데이터 캐리어를 갖는 물품들을 보관하게 구성되는 서랍, 외피 내에 배치되고 데이터 캐리어들에 의해 제공되는 독특한 식별 데이터를 수신하게 구성되는 수신 안테나를 포함하고, 여기서 f2는 f1와 다르다.
본 발명에 따른 또 다른 양태에서, 외피 내에서 강한 전자기 장을 형성하는 시스템이 제공되고, 이 시스템은 전기 전도성 벽들을 갖고 f2의 자연 공진 주파수를 갖는 금속 외피, 외피의 벽들 중 하나를 통해 장착되고 f1의 주파수를 갖는 전자기 에너지(EM)를 외피에 주입하게 구성되고 외피의 벽들에 대한 그 위치가 외피로의 출력 전달을 최적화하게 선택되는 프로브, 보관될 각각의 물품들과 함께 데이터 캐리어들을 수용하게 구성되는 외피 내에 위치되는 저장 장치, 외피 내에 배치되고 데이터 캐리어들에 의해 제공되는 독특한 식별 데이터를 수신하게 구성되는 수신 안테나를 포함하고, 여기서 f2는 f1와 다르다.
본 발명의 특징 및 장점들이 첨부한 도면들과 연계하여 읽어야 하는 하기의 상세한 설명으로부터 보다 쉽게 이해된다.
도 1은 임의로 배향된 내부 RFID 태그를 각각 갖는, 서랍 내에 임의로 위치되는 다수의 의료 물품의 보관을 도시하는, 의료용 분배 캐비넷 내에 위치할 수 있는 서랍의 개략도.
도 2는 5개의 서랍들을 갖는 약 제공 캐비넷의 사시도이고, 이들 중 하나는 도 1의 개략도와 유사하고, 이 캐비넷은 캐비넷에의 접근을 제어하고 캐비넷 내에 보관된 물품들 상에 배치된 임의의 RFID 태그들을 주기적으로 읽어 재고 추적을 수행하고 원격 컴퓨터에게 식별된 물품들을 보고하는 내부 컴퓨터를 또한 갖는다.
도 3은 RFID 판독기가 단일 송신 안테나를 갖는 RFID 태그들을 포함하는 선반으로의 EM 에너지를 활성화하고, 단일 송신 안테나를 갖는 활성화된 RFID 태그들로부터 데이터 출력을 수신하고, 컴퓨터가 활성화 에너지의 전송을 제어하고 활성화된 RFID 태그들로부터 데이터를 처리를 위해 수신하는 일 실시예를 보이는 블록도 및 순서도.
도 4는 RFID 판독기가 2개의 송신 안테나를 갖는 RFID 태그들을 포함하는 서랍에 활성화 EM 에너지를 송신하고, 3개의 수신 안테나를 갖는 활성화된 RFID 태그들로부터 데이터 출력을 수신하고, 도 3에서와 같이, 컴퓨터가 활성화 에너지의 전송을 제어하고 처리를 위해 활성화된 RFID 태그들로부터 데이터를 수신하는 일 실시예를 보이는 도 3과 유사한 블록도 및 순서도.
도 5는 단일 프로브와 커넥터를 갖는 외피를 도시하고, 이 프로브는 외피에 EM 에너지를 주입하고 TE 모드를 일으키게(exite) 구성된다.
도 6은 단일 프로브와 커넥터를 갖는 외피를 도시하고, 이 프로브는 외피에 EM 에너지를 주입하고 TM 모드를 일으키게 구성된다.
도 7은 공진 외피에 대한 주파수의 함수로서 외피에 커플링된 출력의 도표이고, 여기서 Fn이 외피의 자연 공진 주파수이다.
도 8은 주파수(가로좌표 축)의 함수로서 외피에 커플링된 출력(세로좌표 축)의 도표이고, ff는 강제 공진 주파수이고, 또는 외피의 공진 주파수와 같지 않은 주파수로 불리고, fn은 외피의 자연 공진 주파수이고, ff 주파수에서 외피에 커플링된 강한 출력의 장의 형성을 보인다.
도 9는 외피에 EM 에너지를 주입하기 위한 커넥터를 각각 갖는 2개의 프로브, 하나의 프로브는 TM 프로브이고 다른 하나는 TE 프로브를 갖는 외피의 도면.
도 10은 프로브와 외피 간의 임피던스 정합을 개선하는데 사용되는 감쇠기(attenuator), 커넥터 및 프로브의 도면.
도 11은 프로브와 외피 간의 임피던스 정합을 개선하는데 사용되는 수동 정합 회로, 커넥터, 프로브의 도면.
도 12는 프로브와 외피 간의 임피던스 정합을 개선하도록 가변 정합 회로, 폐-회로를 제공하는데 사용되는 비교기, 여러 개의 파워(power) 센서, 양방향 커플러, 가변 컨덴서(tunable capacitor)를 포함하고, 송수신기와 외피 내에 위치된 프로브 사이에 연결된 능동 정합 회로의 도면.
도 13은 닫힌 위치에서 캐비넷에서 제 위치에 있을 때 서랍에 강한 EM 장을 형성하기 위한 "천장 장착부" 구성에서 2개의 프로브 안테나의 배치를 보이고, 명확함을 위해 서랍이 제거된 서랍의 위치에서 도 2의 캐비넷의 측단면도.
도 14는 삽입될 선반에 강한 EM 장을 형성하기 위한 2개의 프로브 안테나를 다시 보이는 도 13의 프로브 구성을 보이는 금속 외피의 사시도.
도 15는 명확함을 위해 선반이 제거된 도 13과 도 14의 이중 프로브 안테나가 장착된 금속 외피 또는 프레임의 일부 절취된 측 사시도.
도 16은 금속 외피에서 제 위치에 있는 플라스틱 선반이 일부 절취된 도 14의 도면의 정면 사시도이고, 전자기적으로 불활성인 보호 커버에 의해 보호되는 이중 천장 장착부 프로브 안테나를 추가로 도시하고, 서랍의 뒤 근처에서 캐비넷의 뒤에 장착되는 냉각 시스템 구성요소들을 추가로 도시하고, 이 서랍은 캐비넷의 개방 및 폐쇄 위치들 사이에서 서랍을 슬라이딩하기 쉽도록 서랍 슬라이드 메커니즘의 일부를 또한 보이고, 이 도면에서 서랍 정면과 후면 패널들은 절취되어 있다.
도 17은 플라스틱 서랍이 완전히 제거되어 금속 외피에 장착된 EM 불활성 커버에 의해 보호된 이중 천장 장착부 프로브 안테나를 보이는 도 16의 것과는 반대인 각도에서의 전방 사시도이고, 서랍의 걸쇠가 해제될 때 서랍을 개방위치로 자동적으로 밀도록 스프링 로딩(loading) 특징으로서 캐비넷의 뒤에 장착된 도 16의 냉각 시스템 구성요소들을 추가로 도시하고, 이 도면은 서랍의 슬라이딩을 수용하도록 장착용 레일을 또한 도시한다.
도 18은 도 13 내지 도 15에 도시된 외피의 상부 표면에서 2개의 TE01 모드 프로브들의 배치의 인치 단위 측정의 개략도.
도 19는 다른 구성요소들과의 상호연결을 위해, 일 실시예에서 SMA 커넥터들에 연결되는 서랍의 뒤와 각각의 안테나 간에 배치되는 2개의 마이크로스트립(microstrip) 또는 "패치(patch)" 안테나와 그 마이크로스트립 도체들의 도 16의 서랍 내의 배치 및 사이즈의 개략도.
도 20은 도 19의 도면에 따른 배치에서 외피에 배치된 프로브를 갖는 외피의 일 실시예의 장 강도의 도면.
도 21은 외피의 전방 및 후방 벽들의 더 가까이에서 장 강도를 보다 명확히 보이는 도 20의 장 강도 도면의 낮은 축척의 도면.
도 22는 개개의 다중화기(multiplexer) 스위치들, 단일 RFID 스캐너,및 출력 제어를 보이는, 도2에 도시된 것과 같은, 다중-서랍 의료용 캐비넷에 대한 전기 및 신호 블록도.
이제 본 발명의 실시예들을 예시하기 위해 예시적인 도면들을 보다 상세히 참조하고, 여기서 유사한 도면부호들은 몇 개의 도면들에서 상응하는 또는 같은 요소들을 지시하고, 도 1에는 다수의 의료용 물품(22)이 그 안에 보관되는 부분적인 외피(20)의 개략도가 도시되어 있고, 물품 각각은 독특한 식별 번호를 갖는 각각의 RFID 태그(24)를 갖는다. 이 부분적인 외피는 전면(26), 좌측면(28), 우측면(30), 후면(32), 바닥(34)을 갖는 서랍을 포함할 수 있다. 이러한 물품들은 서랍에 임의로 분포되고 RFID 태그들이 다양하고 임의인 방향들로 마주한다.
본 실시예들에 관해 사용될 때, "판독기"와 "질문기"는 읽거나 또는 읽고/쓸 수 있는 장치를 의미한다. 데이터 캡처 장치는 항상 읽기만 할 수 있거나 쓰는 것도 가능한지 여부에 무관하게 질문기 또는 판독기로 항상 불린다. 판독기는 전형적으로 무선 주파수(radio frequency module) 모듈(송신기와 수신기, 종종 "송수신기"로도 불림), 제어 유닛과, RFID 태그에 대한 (안테나(들)과 같은) 커플링 부재를 포함한다. 부가적으로, 많은 판독기들이 RS-232 인터페이스와 같은, 데이터를 다른 곳으로 보내기 위한 인터페이스를 포함한다. 판독기는, 송신할 때, 그 안에서 RFID 태그가 활성화되는 질문 영역을 갖는다. 질문 영역 내에 있을 때, RFID 태그는 판독기에 의해 질문 영역에 생성된 전기/자기 장으로부터 그 전력을 끌어온다. 순차적 RFID 시스템(SEQ)에서, 질문 장이 규칙적인 간격으로 꺼진다. RFID 태그는 이러한 "꺼진" 갭들을 인식하도록 프로그래밍되고 이들은 태그의 독특한 식별 번호와 같은 데이터를 보내도록 태그에 의해 사용된다. 몇몇 시스템에서, 태그의 데이터 기록은 태그가 제조될 때 포함되고 변경될 수 없는 독특한 일련 번호를 포함한다. 이 번호는 태그가 그 물품에 부착될 때 특정 물품과 데이터 베이스에서 연계될 수 있다. 그러므로, 그 다음에 태그의 위치를 판정하는 것이 이것이 부착된 물품의 위치를 판정하는 것이 된다. 다른 시스템들에서, RFID 태그들은 물품의 이름 또는 ID(identification), 만료 일자, 투여량, 환자 이름, 및 다른 정보와 같은, 이 태그가 부착되는 물품에 대한 더 많은 정보를 포함할 수 있다. RFID 태그는 갱신될 수 있도록 기록가능할 수도 있다.
본원의 실시예들에 관해 사용될 때, "태그"는 RFID 트랜스폰더로 불리는 것을 의미한다. 이러한 태그들은 전형적으로 안테나와 같은, 커플링 부재와, 전자 마이크로칩을 갖는다. 마이크로칩은 메모리로도 불리는, 데이터 저장소를 포함한다.
도 2는 다수의 이동가능한 서랍(42)을 포함하는 대표적인 의료용 분배 캐비넷(40)을 나타낸다. 이 실시예에서, 서랍들의 내용물에 대한 접근이 제공되도록 캐비넷으로부터 외측으로 슬라이딩하는 5개의 서랍이 있다. 도 1은 서랍의 내요물들을 보호하기 위해 캐비넷으로 내측으로 슬라이딩하도록 및 서랍의 내용물들에 대한 접근을 제공하기 위해 외측으로 슬라이딩하도록 도 2의 캐비넷 내에 위치될 수 있는 대표적인 서랍의 개략도이다. 캐비넷은 서랍들에 대한 접근을 제어하고 접근 및 내용물들에 관한 데이터를 생성하고, 다른 시스템들과 통신하는데 사용될 수 있는 일체형 컴퓨터(44)를 또한 포함한다. 본 실시예에서, 이 컴퓨터는 서랍들 안의 물품들의 타입과 갯수, 처방된 환자들의 이름들, 처방된 약품들과 처방된 투여일자와 시간, 및 다른 정보에 관한 데이터를 생성한다. 보다 간단한 시스템에서, 컴퓨터는 간단히 보관된 물품들로부터 독특한 식별 번호들을 수신하고 이러한 식별 번호들을 물품 설명들과 식별 번호들을 매칭시키도록 데이터 베이스에 접근하는 재고 제어 컴퓨터에 넘길 수 있다.
이러한 캐비넷은 의료 기관의 특정 층의 간호사실에 위치할 수 있고 그 층의 환자들에 대한 처방들을 포함할 수 있다. 처방전들이 그 층의 환자들에 대해 준비되어 있을 때, 이들은 캐비넷에 전달 및 배치된다. 이들은 일체형 컴퓨터(44)에 기록(logged)되고, 이는 조제실에 그 수령했음을 알릴 수 있다. 서랍은 간호 직원에 의해 판단될 때 환자들에게 분배하기 위한 비-처방 약품들 또는 물품들도 포함할 수 있다. 적절한 시간에, 간호사는 의료용 물품들이 보관된 서랍에 컴퓨터(44)를 사용하여 접근하고, 특정 환자의 처방전들과 임의의 필요한 비-처방 물품들을 제거한 다음에 고정되도록 서랍을 닫는다. 캐비넷에 접근하기 위해, 간호사는 다양한 정보를 제공할 필요가 있을 수 있고 보안 접근 코드를 필요로 할 수 있다. 서랍(42)들은 조건이 필요할 때 잠기거나 해제될 수 있다.
몇몇 경우에 컴퓨터(44)는 그 기관의 다른 시설들과 통신될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(44)는 환자의 처방이 특정 일자 및 시간에 투여를 위해 캐비넷으로부터 제거되었는지 의료 기관의 약제실에 알릴 수 있다. 이 컴퓨터는 특정 환자에의 투여를 위해 처방된 것과 다른 의료 물품들이 제거된 것을 의료 기관의 재무 부서에 알릴 수도 있다. 그 다음에 이 약은 환자의 계정에 적용될 수 있다. 또한, 컴퓨터(44)는 환자의 약 투여 기록(MAR) 또는 e-MAR을 갱신하기 위해 행정부에 통신할 수 있다. 약 캐비넷(40) 컴퓨터(44)는 의료 기관의 다른 컴퓨터들에 무선 접속되거나 무선 연결을 가질 수 있다. 캐비넷은 바퀴가 장착될 수 있고 필요에 따라 주변으로 이동되거나 고정되거나 움직이지 않게 될 수 있다.
RFID 태그들을 사용하는 시스템들은 RFID 판독기에 의해 채집된 데이터를 저장, 처리, 및 공유하도록 보관소들로서 작용하는 하나 이상의 호스트 컴퓨터 시스템과 통신하는 RFID 판독기를 종종 사용한다. 이제 도 3과 도 4를 참조하면, 그 서랍 안의 물품들에 배치된 RFID 태그들로부터 데이터를 얻기 위해 도 2의 캐비넷(40)의 서랍(20)이 모니터링되는 물품들을 추적하기 위한 시스템 및 방법(50)이 도시되어 있다. 상술한 바와 같이, 그 배향에 무관하게, 다양한 저장된 물품들에 장착된 RFID 태그들이 활성화되도록 강한 EM 에너지의 장이 보관 장소에 형성될 필요가 있다.
도 3 및 도 4에서, 외피 내에서 물품들을 식별하기 위한 추적 시스템(50)이 도시되어 있고 RFID 판독기의 일부로서 EM 에너지의 송신기(52)를 포함한다. 송신기(52)는 송신 안테나(54)에 의해 서랍(20)으로 EM 에너지를 송신하기 위해 915㎒와 같은, 특정 주파수를 갖는다. 송신기(52)는 RFID 태그들이 배치되는 외피(20)에 임의의 필요한 타이밍 펄스들과 데이터와 필요한 RFID EM 에너지를 송신하게 구성된다. 이 경우에, 외피는 서랍(20)이다. RFID 판독기(51)의 컴퓨터(44)는 송신 기간과 비-송신(off) 기간 사이에서 순환하도록 EM 송신기(52)를 제어한다. 송신 기간 중에, 임계 강도 레벨로 또는 그 이상으로 송신된 EM 에너지가 서랍에서 RFID 태그들을 둘러싸 이들을 활성화시킨다. 그 다음에 송신기(52)는 off 기간으로 전환되고 이 동안 RFID 태그들은 그 각각의 저장된 데이터로 응답한다.
도 3의 실시예는 서랍(20) 안에 위치한 활성화된 RFID 태그들에 의해 송신되는 데이터를 최적으로 읽는 방식으로 배향된 단일 수신 안테나(56) 및 단일 송신 프로브 안테나(54)를 포함한다. 단일 수신 안테나(56)는 서랍의 내측 바닥에 또는 서랍(20)의 바깥에 위치한 판독기(50)의 컴퓨터(44)에 통신에 관해 커플링된다. 다른 장착 위치들도 가능하다. 동축 케이블(58)들 또는 다른 적합한 신호 링크들이 컴퓨터(44)에 수신 안테나(56)를 커플링하는데 사용될 수 있다. 무선 링크는 상이한 실시예에서 사용될 수 있다. 비록 도면들에 도시하지 않았지만, 다양한 부가적인 회로들 및 장치들이 컴퓨터에 의해 사용되도록, RF 에너지로부터 디지털 데이터를 분리하는데 사용됨을 당업자는 인식할 것이다. 이러한 회로들과 장치들은 도면에서 불필요한 복잡함을 피하기 위해 도 3 및 도 4에 도시하지 않았다.
도 4의 실시예는 도 3의 실시예와 유사하지만 2개의 송신 프로브 안테나(60, 62) 대신에 3개의 수신 안테나(64, 66, 68)를 사용한다. 시스템에 사용하기 위한 송신 프로브 안테나와 수신 안테나의 구성과 갯수는 외피 내의 모든 RFID 태그들이 신뢰성있게 활성화되고 읽힐 수 있도록, 그 안에 배치될 RFID 태그들의 기대 갯수, 외피의 자연 공진 주파수와 작동 주파수 간의 관계, 작동 주파수, 외피(20)의 사이즈에 적어도 부분적으로 근거하여 변할 수 있다. RFID 판독기 구성요소들의 위치와 갯수는 특정 응용예에 의존할 수 있다. 예를 들어, 비교적 작은 사이즈를 갖는 외피들에 대해 더 적은 갯수의 구성요소들이 요구될 수 있지만, 도 4에 도시한 것과 같은 부가적인 구성요소들이 보다 큰 외피들에 대해 필요할 수 있다. 비록 도 3 및 도 4에 블록 형태로 도시되었지만, 시스템(50)의 각각의 수신 안테나(56, 64, 66, 68)는 상이한 실시예에서 서브-어레이(sub-array)를 포함할 수 있다.
송신 안테나(54, 60, 62)와 수신 안테나(56, 64, 66, 68)는 상이한 형태들을 취할 수 있다. 하기에 보다 상세히 설명하는 일 실시예에서, 다수의 "패치" 또는 마이크로스트립 안테나가 판독기 수신 안테나로서 사용되고 서랍의 바닥의 다양한 부분들 근처의 위치들에 배치되고 송신 안테나들은 서랍의 상부의 부분들 근처의 위치들에 배치된 와이어 프로브들이었다. 도 3 및 도 4의 실시예들에서, RFID 판독기(50)는 서랍(20)에 관해 전략적 위치에서 동일한 캐비넷에 영구적으로 장착될 수 있다.
외피에서 밀접하게 패킹된(packed) 또는 임의로 배향된 RFID 태그들을 신뢰성있게 질문하기 위한 하나의 해결법은 외피를 공진 공동으로서 처리하는 것이다. 공동 외피 내에 공진을 형성하는 것은 외피 내의 모든 RFID 태그들을 활성화할 수 있는 강한 전자기장이 될 수 있다. 이는 전기전도성 벽들로부터 외피를 구성하고 공동의 자연 공진 주파수에서 공동에 횡방향 전기(TE) 또는 횡방향 자기(TM) 장들을 여기하도록, 프로브(들)을 사용하여, 이 금속 외피를 여기하여 수행될 수 있다. 이 기술은 공동 치수들이 작동 주파수에서 공진을 형성하도록 특정적으로 선택될 수 있으면 또는 작동 주파수가 특정한 외피 사이즈에 대해 선택될 수 있으면 효과가 있다. RFID 응용예들에 사용하는데 사용가능한 주파수 대역들은 제한되어 있으므로, 주파수를 바꾸는 것은 많은 응용예들에서 선택조건이 아니다. 역으로, 외피의 자연 공진 주파수가 사용가능한 RFID 태그 활성화 주파수와 같도록 외피에 대한 물리적 치수들의 특정한 조합을 요구하는 것은 외피가 특정한 사이즈일 것을 필요로 하는 응용예들에 대해 이 기술의 사용을 제한한다. 이 후자의 접근법은 많은 상이한 사이즈, 형상, 및 양들의 저장되어야할 의료용 물품들의 관점에서 실용적이지 않다.
이제 도 5를 참조하면, 도 2에 도시된 캐비넷과 같은, 의료용 캐비넷의 일부로서 형성될 수 있는 직사각형 외피(80)가 제공된다. 이러한 캐비넷에서 비-금속 서랍 주위에 배치되는 프레임으로서 실시될 수 있다. 외피(80)는 금속 또는 금속화된 벽(82)들, 바닥(83), 및 천장(84) 표면들로 형성되고, 이들 모두 전기전도성이다. 벽(82)들, 바닥(83), 및 천장(84) 모두 본원에서 외피의 "벽들"로 불릴 수도 있다. 도 5는 외피(80)의 상부 표면(84)에 위치하는 프로브(86) 또는 에너지 커플링의 사용을 또한 도시한다. 이 실시예에서, 프로브는 프로브(88)가 외피의 천장(84)의 구멍(90)을 통해 축방향으로 나아가는 제 1 부분(94)을 갖는다는 점에서 컨덴서 프로브(88)의 형태를 취한다. 커플링의 목적은 소스(52; 도 3 및 도 4 참조)로부터의 에너지를 외피(80)의 내부(96)에 효과적으로 전달하는 것이다. 프로브의 사이즈와 위치는 효과적인 커플링을 위해 선택되고 프로브는 최대 장 강도의 영역에 배치된다. 도 5에서, TE01 모드가 용량 커플링을 사용하여 형성된다. 프로브(88)의 만곡 부분(94)의 길이 및 거리는 외피(80)와 프로브 간의 전위차에 영향을 미친다.
유사하게, 도 6은 외피(112)로의 외부 에너지의 유도 커플링(110)을 보인다. 이 커플링은 외피의 측벽(116)을 통해 장착된 루프 프로브(114; loop probe)의 형태를 취한다. 이 프로브의 목적은 외피에 TM01 모드를 형성하는 것이다.
도 5와 도 6에 도시한 직사각형 외피(80, 112)들은 도 7에 도시한 자연 공진 주파수(fn)를 각각 갖고 fn에 의해 그래프의 가로축(118)에 지시되어 있다. 이는 그래프의 수직축(119)에 도시된 바와 같이, 외피에 커플링된 출력이 최고인 주파수이다. 외피에 주입된 에너지가 fn 주파수와 정합하지 않으면, 커플링된 출력은 외피의 공진 현상으로부터 이득을 보지 않는다. 작동 주파수가 변할 수 없고 fn이외의 것이고 외피의 사이즈가 작동 주파수와 같은 fn을 얻도록 바뀔 수 없는 경우들에서, 다른 출력 커플링 장치와 방법이 사용되어야 한다. 본 발명의 양태들에 따라, 보강 간섭(constructive interference)으로 외피 내에 정상파(standing wave)를 얻도록 외피 내에 강제 공진(ff)을 일으키는 장치 및 방법이 제공된다. 이러한 정상파는 그 안에 있는 모든 RFID 태그들을 활성화시키기 충분하게 강하게 외피 내에 강한 에너지 장을 형성한다.
외피와 공진하는 EM 파가 들어올 때, 이는 적은 손실로 외피 내에서 앞뒤로 산란(bounce)한다. 보다 많은 파 에너지가 외피로 들어옴에 따라, 이는 정상파와 조합되고 정상파를 보강하여, 그 강도를 증가시킨다(보강 간섭). 공진은 특정 주파수에서 일어나는데 왜냐하면 공동의 치수들이 공진 주파수의 파장의 배수의 곱이기 때문이다. 주입된 에너지가 외피의 자연 공진 주파수(fn)가 아닌 본 경우에, 본 발명의 양태들에 따른 해결법은 외피에 "강제 공진"을 형성하는 것이다. 이 강제 공진은 외피의 물리적 치수들이 공진 공동의 경우에서와 같이, 여기 에너지의 파장의 배수의 곱과 같지 않다는 점에서 외피의 자연 공진과는 다르다. 강제 공진은 보강 간섭이 발생하고 정상파가 형성되도록 에너지가 공동에 주입되는 것을 허용하는 프로브 길이와 함께, 프로브 위치를 정하여 달성될 수 있다. 이 경우에 외피에 주입되는 에너지는 공동 내에 진동 장 영역을 형성하지만, 공진 공동의 자연 공진 주파수(fn)에서 존재하는 정상파와는 상이하다. 이 강제 공진으로부터 여기되는 EM 장은 공진 공동의 자연 공진에서 발견되는 장 구조와는 상이하지만, 그럼에도 불구하고 프로브의 적절한 프로브 배치로, 강한 EM 장이 RFID 태그 질문을 위해 외피에 형성될 수 있다. 이러한 것이 도 8에 도시되어 있고 강제 공진(ff) 커플링된 출력에 대한 곡선이 자연 공진(fn)의 곡선에 가까움을 주목해야 한다.
이제 도 9로 가서, 2개의 에너지 주입 프로브들을 갖는 외피(120)가 제공된다. 제 1 프로브(86)는 TE01 모드를 형성하도록 도 5에 따라 외피(120)에 용량 커플링된다. 제 2 프로브(114)는 TM01 모드를 형성하도록 도 6에 따라 외피(120)에 유도 커플링된다. 이러한 두 프로브들 모두가 외피의 자연 공진 주파수(fn) 이외의 주파수(ff)에서 에너지를 주입하도록 외피에 커플링된다. 외피의 천장(126)과 벽(128)들에 대한 이러한 프로브들의 배치는 외피에 최적으로 에너지를 커플링하고 그 안에 위치될 수 있는 RFID 태그들을 읽기 위해 외피 내에 강한 EM 장을 형성하는 외피(120) 내의 강제 공진을 일으킨다. 본 발명의 양태들에 따라, 외피의 벽들에 대해 이러한 프로브들의 배치하는 것은 도 8에 도시한 강제 공진 곡선(ff)이 되게 한다.
도 10을 간단히 참조하면, 에너지 소스(122)의 임피던스를 외피(120)와 정합시키는 기능을 하는 임피던스 정합 회로(121)가 도시되어 있다. 임피던스 정합 회로는 외피의 금속 천장(126)의 구멍을 통해 용량 커플링된 프로브(88)와 외피(120)에 활성화 에너지를 공급하는 동축 케이블(122) 사이에 위치한다. 이 구멍이 도 10의 도면에 도시되지 않았지만, 금속 천장으로부터 프로브를 전기 절연하는 절연체(123)가 도시되어 있다. 이 경우에, 정합 회로(121)는 외피(120)에 의한 에너지의 반사들을 감소시키는데 사용되는 저항 감쇠기(124)만으로 구성된다. 그러나, 당업자가 이해하듯이, 용량성 및 유도성 구성요소들은 외피에 및 커플링(88)에 존재하기 쉽다. 다른 한편 도 11은 외피(120)와 동축 케이블/에너지원(22)의 임피던스를 정합하는데 사용하기 위한 수동 반응 구성요소들을 갖는 임피던스 정합 회로(124)를 보인다. 이 예시적인 임피던스 정합 회로(124)에서, 유도 성분(125)과 용량 성분(127)은 직렬로 연결되지만, 저항 성분의 추가와 다른 연결 구성들을 포함하는 다른 구성들도 가능하다.
도 10 및 도 11에 도시한 저항, 코일, 및 컨덴서들과 같은 수동 성분들은 외피와 에너지원의 임피던스들을 정합하기 위해 정합 회로들을 형성하는데 사용될 수 있다. 이는 외피에 출력을 커플링하는데 도움을 준다. 그러나, 수동 정합 회로는 비어 있는 외피, 부분적으로 적재된(loaded) 또는 완전히 적재된 외피와 같은 특정한 외피 적재에 대한 임피던스 정합을 개선한다. 그러나 외피 내용물들이 변하므로, 그 임피던스 정합은 외피의 내용물들의 변화로 인해 최적화될 수 없어 외피의 임피던스 특성들이 변하게 된다.
외피 적재의 변화에 의해 발생되는 비-최적 임피던스 정합은 전방 및 반사된 출력을 모니터링하도록 폐회로 감지 회로를 사용하는 능동 임피던스 정합 회로를 사용하여 극복될 수 있다. 이제 도 12를 참조하면, 코일(132), 컨덴서(134), 저항(도시않음)들과 같은 하나 또는 몇 개의 고정 값의 수동 구성요소들을 포함하는 능동 정합 회로(130)가 제공된다. 부가적으로, 가변 컨덴서(134)와 같은 하나 또는 몇 개의 가변 반응 장치들이 회로에 포함되고; 이러한 가변 장치는 이를 능동 임피던스 정합 회로가 되게 한다. 가변 컨덴서(134)는 버랙터(varactor) 다이오드, 스위치드 커패시터(switched capacitor) 조립체, MEMS 컨덴서, BST(바륨 스트론튬 티탄산염) 컨덴서의 형태를 취할 수 있다. 제어 전압이 가변 컨덴서(134)에 인가되고 장치에 의해 제공되는 용량을 바꾸도록 변화된다. 가변 컨덴서(134)는 프로브(140)와 외피(142) 간의 임피던스 정합을 능동적으로 바꾸는 능력을 제공한다.
능동 정합 회로를 완성하기 위해, 2개의 파워 센서(146)들과 함께 이중 방향성 커플러(144)가 포함될 수 있다. 이중 방향성 커플러(144)와 파워 센서(146)들은 외피(142)와 능동 정합 회로(130)와 RFID 송수신기(148) 간의 전방 및 반사된 출력을 감지하는 능력을 제공한다. 비교기(150)에 의한 전방 및 반사된 출력의 비의 연속적인 모니터링은 프로브(140) 임피던스가 외피(142)에 계속 매칭되도록 가변 컨덴서(134)를 조정하는데 사용되는 기준(metric)을 제공한다. 외피의 내용물들이 변함에 따라 임피던스를 연속적으로 모니터링하고 임피던스 정합을 개선하는 능력은 능동 정합 회로(130)로 제공된다.
이제 도 13의 측단면도를 참조하면, 2개의 천장-장착된(160) 프로브 안테나(162, 164)들이 외피 내에 장착된 것이 도시되고, 이는 본원에서 공동(166)으로도 불릴 수 있고, 이는 본 실시예에서, 패러데이 케이지(Faraday cage)로서 작동한다. 도시한 바와 같이, 패러데이 케이지(166)는 벽(도시된 것 중 하나)(168), 배면(170), 바닥(172), 천장(160), 정면(161)(전방 벽의 위치만이 도시됨)을 포함한다. 공동을 형성하는 모든 표면들은 전기 전도성이고 서로 전기적으로 접속되어 있고, 2개의 프로브(162, 164)들에 의해 주입되는 에너지의 주파수(ff)를 전도할 수 있도록 구조적으로 형성된다. 이 실시예에서, 공동(166)은 도 2에 도시된 것과 유사한 의료용 물품 캐비넷의 일부를 형성할 수 있는 금속 프레임(167)으로서 구성되어 있다. 금속 프레임에는 슬라이딩할 수 있는 서랍이 장착될 수 있다. 이 실시예에서 슬라이딩가능한 서랍은 정면을 제외하고는 전기적으로 불활성인, 즉, 전기 전도성이 아닌, 재료로 형성된다. 서랍이 캐비넷으로 닫힌 구성으로 슬라이딩할 때, 서랍의 전기전도성 정면 패널은 금속 프레임(167)의 다른 부분(들)과 전기적으로 접촉되어 패러데이 케이지(167)의 정면 벽(161)을 형성한다.
각각의 프로브의 중앙 도체(180)에 의한 공동으로의 관통 또는 보유량은 최적 커플링을 달성하도록 선택된다. 프로브의 만곡 부분(94)의 길이는 보다 나은 임피던스 정합이 되도록 선택된다. 공동의 벽들에 관한 프로브의 위치는 공동에서 정상파를 생성하게 선택된다. 이 실시예에서, 프로브 안테나(162, 164)들은 각각의 전방 벽(161)과 후방 벽(170)으로부터 특정한 거리(D1, D3)에 위치되었다. 본 발명의 하나의 양태에 따른, 이러한 프로브 안테나들은 다른 프로브가 비활성화된 후에 순차적으로만 활성화된다. 이 구성은 정상파가 되고 여기서 주입된 에너지 파들이 보강 간섭이 발생하도록 동상(in phase)이 됨이 발견되었다.
도 14는 삽입될 물품 보관 서랍에 강한 EM 장을 형성하도록 패러데이-타입 외피(166)에 위치하는 2개의 프로브 안테나(162, 164)를 다시 보이는 도 13의 프로브 구성의 전방 사시도이다. 패러데이 공동(166)은 금속 프레임(167)으로서 구성됨을 다시 주목해야 한다. 이 도면에서, 공동은 "케이지"의 전방 표면이 없는 점에서 불완전하다. 일 실시예에서, 이 전방 표면은 슬라이딩가능한 서랍의 전기전도성 전방 패널에 의해 제공된다. 서랍이 캐비넷으로 슬라이딩할 때, 전방 패널은 금속 프레임(167)의 다른 부분들과 전기 접촉되어 패러데이 케이지(166)를 완성하지만, 서랍의 다른 부분들은 플라스틱이거나 다르게는 비-전기전도성이다. 본원에서 설명 및 도시한 실시예에서, 2개의 프로브 안테나(162, 164)들 모두 프레임(166)의 측벽(166, 168)들 사이의 중심선을 따라 위치한다. 일 실시예에서 외피는 19.2인치 폭이었고 프로브 안테나들은 각각의 측벽으로부터 9.6인치만큼 이격된다. 두 측벽들 사이의 이 중앙의 위치는 일 실시예의 경우에 편리하였다. 프로브들은 다른 실시예에서 다른 곳에 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 프로브(162, 164)들의 서로로부터의 이격은 중요하지 않은데 왜냐하면 이들이 순차적으로 활성화되기 때문이다. 도시되지 않았지만, 2개의 수신 안테나가 공동(166) 내에 있는 활성화된 RFID 태그들로부터 반응 신호들을 수신하기 위해 패러데이 케이지(166)에 또한 배치된다.
프로브들 각각은 도 13에 도시된 바와 같이, 공동의 천장(160)과 용량성 커플링하는데 사용되는 만곡 부분을 각각 가짐을 도면들을 참조하여 알 것이다. 전방 프로브(162)는 전방으로 만곡되고 후방 프로브(164)는 후방으로 만곡되어 있다. 이 구성의 목적은 서랍에 형성된 EM 장에 의해 보다 나은 커버리지를 얻고 보다 많은 공간 다이버시티(spatial diversity)를 얻는 것이었다. 공동(166) 내에 강한 장을 달성하기 위해 다른 배치들도 가능하다. 부가적으로 외피(166)의 보다 나은 EM 장 커버리지가 이루어지도록 특정한 외피(166)에 2개의 프로브들이 사용되었다.
도 15는 명확성을 위해 서랍이 또한 제거된, 도 13과 도 14의 이중 프로브 안테나(162, 164)의 일부 절취된 측면 사시도이다. 전방 프로브(162)는 도시된 바와 같이 작동 주파수(Ff)의 1/2λ만큼 좌측벽으로부터 이격되어 있다. 프로브들 각각은 도 13에 도시된 바와 같이 외피(166)의 천장(160)과 용량성 커플링하도록 사용되는 만곡 부분을 각각 갖는다. 서랍에서 EM 장에 의해 보다 나은 커버리지를 얻고 보다 많은 공간 다이버시티를 얻도록 전방 프로브(162)는 외피의 보다 전방의 부분과 커플링하도록 전방으로 만곡되어 있고 후방 프로브(164)는 외피(166)의 보다 후방 부분과 커플링하도록 후방으로 만곡된다. 외피 내의 커버리지와 추가 공간 다이버시티와 강한 장을 달성하기 위해 다른 배치들도 가능할 수 있다.
도 16은 프레임(167) 내에서 슬라이딩할 수 있게 장착된 서랍(180)의 일부분을 도시하는 패러데이 케이지(166)를 형성하는 프레임(167)의 전방 위쪽을-보는 사시도이다. 서랍의 전방 금속 패널은 그 슬라이딩 작동이 보다 명확히 보일 수 있도록 제거되었다. 이중 천장 장착 프로브 안테나(162, 164)는 전자기적으로 불활성인 보호 커버(182)에 의해 덮혀 있고 보호되었다. 서랍은 낮은 RF 정수를 갖는 플라스틱 또는 다른 전자기적 불활성 재료와 같은, 비-금속 재료로 형성된다. 서랍의 뒷면(184)도 프레임(167)의 뒤에 위치하는 팬(188)과 코일(186)들을 포함하는 냉각 시스템이 보일 수 있도록 절취되어 있다. 이 경우에, 서랍(180)은 금속 슬라이딩 하드웨어(190)로 패러데이 케이지 프레임에 슬라이딩할 수 있게 장착되어 있다. 서랍의 슬라이딩 하드웨어는 외피(166)의 프레임(167)의 측면에 아주 가깝고 외피의 측벽(168)들의 금속 슬라이드 하드웨어와 전기 접촉되어 이러한 금속 레일들이 외피 내에 형성된 EM 장에 작은 영향만을 가질 수 있다.
도 17은 도 16의 것과는 반대 각도에서의 위를 바라보는, 정면 사시도이지만; 서랍이 제거되어 있다. 이 실시예에서 프레임(167)은 서랍(180)의 슬라이드를 수용하기 위한 장착용 레일(192)을 포함한다. 이 실시예에서, 장착용 레일은 금속 재료로 형성되지만; 이는 패러데이 케이지의 측면(168)에 단단히 부착되므로 케이지와 전기적으로 연속적이다. 이 도면은 서랍에 보관된 물품들에 대한 접근이 얻어질 수 있도록 서랍을 외측으로 슬라이딩하는 것을 돕는데 사용되는 스프링 메커니즘(194)을 또한 도시한다. 스프링은 서랍의 걸쇠가 해제될 때 서랍을 외측으로 자동적으로 밀게 구성된다.
도 18은 도 13 내지 도 15에 도시된 프레임(167)의 천장(160)에서 2개의 TE01 모드 용량성 커플링 프로브(162, 164)들의 배치의 측정값들을 보이는 개략도이다. 이 실시예에서, RFID 태그들이 갖는 작동 주파수는 915MHz이고, 이는 그러므로 0.32764m 또는 1.07494ft의 파장을 갖는다. 그러므로 1/2 파장은 0.16382m 또는 6.4495인치이다. 각각의 프로브의 용량성 커플링 만곡 부분(200)의 길이는 5.08cm 또는 2.00인치이다. 프로브들의 외피로의 축방향 연장부(202)의 길이는 절연체(204)로부터 외피(166)로 측정할 때, 3.81cm 또는 1.50인치이다. 이 실시예에서 프로브 구성과 배치는 915MHz의 작동 주파수에 근거한 것이었다. 일 실시예에서, 외피(166)는 16.1인치(40.89cm)의 깊이, 19.2인치(48.77cm)의 폭과 3인치(7.62cm)의 높이를 갖는다. 이러한 사이즈 및 형상(직사각형) 외피에 대한 및 915MHz 작동 주파수에 대한 최적 프로브 배치들은: 전방 프로브가 전방 벽으로부터 5.0인치(12.7cm)만큼 이격되고 후방 프로브가 후방 벽으로부터 5.0인치(12.7cm)만큼 이격되는 것임이 밝혀졌다. 상술한 바와 같이, 이 실시예의 프로브들은 순차적으로만 활성화된다.
도 19는 일 실시예에서 SMA 커넥터(도시않음)들에 연결되는 외피의 뒷면과 각각의 안테나 사이에 배치되는 2개의 마이크로스트립 또는 "패치" 안테나(210, 212)들과 이들의 마이크로스트립 도체(214, 216)들의 도 16의 외피(166) 내의 사이즈와 배치의 개략도이다. 공급 라인(58; 도 3)들은 추가 처리를 위해 RFID 신호들을 통신하는데 사용하기 위해 컴퓨터(44)에 보내지고 이러한 SMA 커넥터들에 연결될 수 있다. 몇몇 마이크로스트립 구성요소들의 간격의 측정값들이 인치들로 제공되어 있다. 9.7인치의 간격은 24.64cm와 같다. 0.67인치의 마이크로스트립 라인의 폭은 17.0mm와 같다. 1.4인치의 간격은 3.56nm와 같다. 다른 구성들 타입의 수신 안테나 및 상이한 갯수의 이러한 안테나가 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 수신 안테나들은 수신 패치 안테나들이 패러데이 케이지의 금속 표면들과 접촉하지 않도록 금속 외피 프레임(167)의 내측 바닥면에서 절연체 상에 장착되어 있다.
이제 도 20을 참조하면, 상술한 외피의 장 세기 또는 강도(intensity or strength)가 미터 단위로 도시된 가로축과 V/m단위로 도시된 세로축으로 도시되어 있다. 최대 장 강도가 약 5.0인치(.127m)에서 발생하고 이는 915MHz 작동 주파수에서 전방 벽으로부터 5.0인치(12.7cm)에 위치하는 프로브로부터 발생함이 도면에서 보인다. 이제 도 21을 참조하면, 축척이 감소되었지만 장 강도의 큰 상승을 5.0인치에서 볼 수 있다. 또한 우측 벽에서 장 강도가 떨어지지만 좌측 벽에 매우 가깝게 강함을 유지함을 보다 명확히 알 수 있을 것이다. 그러므로 일 실시예에서, 우측 벽으로부터 5.0인치(12.7cm)에 배치되어 도 21에 도시된 것의 거울 이미지(mirror image) 장 강도가 되는 제 2 프로브가 사용되었다. 2개의 프로브(162, 164)들은 순차적으로 활성화되고 동시에 둘 다 활성화되지 않는다. 외피(166)의 보다 나은 EM 장 커버리지가 2개의 프로브들로 얻어지고 전방 벽(161)에 가깝게 배치된 물품들의 RFID 태그들이 전방 프로브(162)에 의해 활성화되고 후방 벽(170)에 가깝게 배치된 물품들의 RFID 태그들이 후방 프로브(164)에 의해 활성화된다(도 13 참조).
비록 이론에 의해 묶이고자 하는 것은 아니지만, 정사각형 또는 직사각형 비-공진 공동에서 TE 모드들에 대한 프로브 위치를 유도시, 하기의 방정식이 유용할 수 있다:
Figure pct00001
여기서: N = 0이 아닌 양의 정수, 예를 들어, 1, 2, 3 등.
L1 = 프로브와 후방 벽 간의 거리
L2 = 프로브와 전방 벽 간의 거리
λg = 공동의 파장
L1은 TE 모드들에 대해 0일 수 없고, 이는 TE 모드 여기를 위한 프로브가 전방 또는 후방 벽에 있을 수 없음을 암시한다. TM 모드들에 대해, 이 방정식을 같지만, N이 0 및 다른 양의 정수들일 수 있다. 프로브 위치는 전방 또는 후방 벽으로부터 λg/2일 수 없다. L1과 L2는 N이 이 방정식을 만족하는 양의 정수이도록 선택된다. 예를 들어, 상술한 외피(166)에 대해:
L1 = 4.785 인치
L2 = 11.225인치
λg = 12.83 인치
그러므로,
Figure pct00002
실제 외피는 프로브가 방정식에 지시된 것(4.785인치)과 약간 다른 위치(5.0)에 배치되는데 이는 공동에서 플라스틱 서랍의 삽입으로 인한 것일 수 있고, 이는 반사된 신호들로부터 상 변화를 일으킨다. 상기 방정식은 전방 및 후방 벽들 모두로부터 반사된 상이 같도록, 즉, 이들이 프로브 위치에서 "동상"이도록 설정된다.
외피의 파장(λg)은 도파관 방정식들을 사용하여 계산될 수 있다. 직사각형 공동에 대한 방정식들이 아래에 도시되어 있다. 차단(cutoff) 주파수가 이 계산에 요구된다. 방정식들은 원통형 공동에 대해 또는 다른 형상들에 대해 변화된다.
차단 주파수는 g가 사라지는 지점이다. 그러므로 Hertz단위의 차단 주파수는:
Figure pct00003
미터 단위의 차단 파장은:
Figure pct00004
여기서 a = 내측 폭
b = 내측 높이
m = "a" 방향에서 장들의 1/2-파장 편차들의 개수
n = "b" 방향에서 장들의 1/2-파장 편차들의 개수
ε = 유전율
μ = 투자율
최저 차단 주파수를 갖는 모드는 지배적 모드로 불린다. TE10 모드가 직사각형 도파관들에 대해 0이 아닌 장 표현들을 주는 최소 가능한 모드이므로, a>b인 것이 직사각형 도파관의 지배적 모드이고 그러므로 지배적 주파수는:
Figure pct00005
파 임피던스는 횡방향 전기 및 자기 장들의 비로서 정의된다. 그러므로, 임피던스는
Figure pct00006
가이드 파장은 도파관을 따르는 2개의 같은 위상 평면들 간의 거리로서 정의되고 이는:
Figure pct00007
여기서
Figure pct00008
이고;
Figure pct00009
도 22는 도 2에 도시된 것과 같이, 다중-서랍 의료용 캐비넷에 대한 전기 및 신호 블록도를 제공한다. 이 경우에, 캐비넷은 8개의 서랍(220)을 갖는다. 각각의 서랍은 2개의 상부 안테나, 2개의 하부 안테나 및 서랍을 고정하기 위한 잠금 센서(222)를 갖는 로크(lock)를 포함한다. 각각의 서랍의 안테나로 및 안테나로부터의 신호들은 RF 다중화기 스위치(224)를 통해 공급된다. 이 실시예에서 각각의 RF 다중화기 스위치(224)는 2개의 서랍들에 대한 RF 신호들의 전달을 취급한다. RFID 활성화 장과 RFID 수신된 신호들은 각각의 RF 다중화기 스위치(224)를 통해 주 RFID 스캐너(230)에 공급된다. 스캐너(230) 출력은 이 경우에 유선 연결(234)과 무선 연결(236)에 의해 원격 위치들에 관련 정보를 통신하는데 사용하기 위해 마이크로프로세서(232)에 보내진다. 전원 연결들, 배전반, 백업 배터리, 상호접속 PCBA, USB 지원부, 냉각부, 및 다른 것들과 같은 다양한 지원 시스템들이 도 20에 또한 도시되어 있다.
일 실시예에 따라, 서랍들은 순차적으로 모니터링된다. 각각의 서랍 내에, 안테나들은 관련한 다중화기(224)에 의해 순차적으로 활성화된다. 신호 및 전기 제어 시스템들에 대한 다른 실시예들도 가능하다.
비록 RFID 태그들이 본원에서 일 실시예로 사용되지만, 전자기 에너지를 통해 통신하는 다른 데이터 캐리어들도 사용될 수 있다.
문맥상 달리 요구하지 않으면, 하기의 명세서와 청구범위에 걸쳐, 단어 "포함하는(comprise)"과, "포함하는(comprises, comprising)"과 같은 이의 변형예들은 "포함하지만 이에 한정되지 않는"인, 개방된 포괄적 의미로 해석되어야 한다.
본 발명이 현재 가장 실용적이고 선호되는 실시예들로 간주되는 것에 관해 설명되었지만, 본 발명은 공개한 실시예들 및 요소들에 한정되지 않고, 그 반대로 첨부한 청구범위의 진의 및 범위 내에 포함되는 특징들, 등가 배치들, 등가 요소들의 다양한 수정, 조합들을 포괄하고자 한다.
20: 외피 22: 의료용 물품
24: RFID 태그 26: 전면
28: 좌측면 30: 우측면
32: 후면 34: 바닥
40: 캐비넷 42: 서랍

Claims (12)

  1. 물품에 부착되는 데이터 캐리어를 판독하기 위한 시스템으로서, 상기 데이터 캐리어가 제공하는 독특한 식별 데이터에 반응하여 주파수(f1)의 전자기 에너지(EM)에 반응하는 상기 데이터 캐리어를 판독하기 위한 시스템에 있어서,
    전기전도성 벽들을 갖고, 자연 공진 주파수(f2)를 갖는 외피;
    상기 외피의 벽들 중 하나를 통해 장착되고, 상기 외피에 전자기적 에너지를 주입하도록 구성되는 프로브로서, 상기 외피의 벽들에 대한 상기 프로부의 위치가 상기 외피로의 출력 전달을 최적화하도록 선택되는, 상기 프로브;
    상기 외피 내에 배치되고 보관될 각각의 물품들과 함께 데이터 캐리어들을 수용하도록 구성되는 저장 장치; 및
    상기 외피 내에 배치되고 상기 데이터 캐리어들에 의해 제공되는 상기 독특한 식별 데이터를 수신하도록 구성되는 수신 안테나를 포함하는 데이터 캐리어 판독 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수(f1)는 상기 외피의 자연 공진 주파수(f2)와 다르고;
    상기 프로브의 위치는 상기 벽들로부터 반사된 EM의 상이 상기 프로브의 위치에서 같도록, 즉, 이들이 프로브 위치에서 동상(in phase)이도록 선택되는 데이터 캐리어 판독 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 외피의 임피던스에 상기 프로브의 임피던스를 보다 밀접하게 정합시키도록 구성되는 임피던스 정합 회로를 추가로 포함하는 데이터 캐리어 판독 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 임피던스 정합 회로는 능동 임피던스 정합 회로를 포함하는 데이터 캐리어 판독 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 저장 장치는 상기 외피 내외로 이동하도록 구성되는 서랍(drawer)을 포함하는 데이터 캐리어 판독 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 서랍의 일부분은 상기 서랍이 상기 외피에 대해 예정된 위치에 있을 때 상기 전기전도성 외피의 일부분을 형성하는 데이터 캐리어 판독 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 서랍은 상기 전기전도성 외피의 일부분을 형성하는 상기 서랍의 일부분을 제외하고 비-전기 전도성인 데이터 캐리어 판독 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 서랍은 상기 외피의 구멍을 통해 외피 내외로 슬라이딩할 수 있고, 상기 서랍은 상기 서랍이 상기 외피 내에서 예정된 위치로 슬라이딩할 때 전기전도성 외피와 접촉하며 또한 전기전도성인 정면 패널을 갖는 데이터 캐리어 판독 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 수신 안테나는 상기 프로브로부터 상기 저장 장치의 반대쪽 측면 상에 위치하는 데이터 캐리어 판독 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 복수의 프로브들을 추가로 포함하고, 각각의 프로브는 상기 외피의 벽을 통해 장착되고, 각각의 프로브는 그 각각의 위치에서 상기 외피에 전자기(EM) 에너지를 주입하도록 구성되고, 상기 외피의 벽들에 관한 각각의 프로브의 위치는 전자기장으로 상기 외피의 일부분의 커버리지를 제공하도록 상기 외피로의 출력 전달을 최적화하도록 선택되고, 상기 프로브들의 위치는 또한 상기 프로브들이 복합 EM 장을 제공하기 위해 상기 외피에 그 각각의 EM 에너지를 주입하도록 순차적으로 활성화되도록 선택되는 데이터 캐리어 판독 시스템.
  11. 데이터 캐리어가 독특한 식별 데이터를 방송하는 것에 반응하여 주파수(f1)의 전자기 에너지에 반응하는 데이터 캐리어가 부착된 물품을 추적하는 시스템으로서,
    전기 전도성 벽들을 갖고, 상기 f1과는 다른 f2의 자연 공진 주파수를 갖는 금속 외피;
    상기 외피의 벽들 중 하나를 통해 장착되고, 상기 외피에 전자기 에너지를 주입하도록 구성된 프로브로서, 상기 외피의 벽들에 관한 상기 프로브의 위치가 상기 외피로의 출력 전달을 최적화하도록 선택되는, 상기 프로브;
    상기 외피 내에 이동가능하게 배치되고, 각각의 데이터 캐리어를 갖는 물품들을 보관하도록 구성된 서랍; 및
    상기 외피 내에 배치되고 또한 상기 데이터 캐리어들에 의해 제공되는 상기 독특한 식별 데이터를 수신하도록 구성되는 수신 안테나를 포함하는 물품 추적 시스템.
  12. 외피 내에 강한 전자기 장을 형성하는 시스템으로서,
    전기 전도성 벽들을 갖고, 자연 공진 주파수(f2)를 갖는 금속 외피;
    상기 외피의 벽들 중 하나를 통해 장착되고, 상기 외피에 상기 f2와는 다른 f1의 주파수를 갖는 전자기 에너지(EM)을 주입하도록 구성되는 프로브로서, 상기 외피의 벽들에 대한 상기 프로브의 위치는 상기 외피로의 출력 전달을 최적화하도록 선택되는 상기 프로브;
    저장될 각각의 물품들과 함께 상기 데이터 캐리어들을 수용하도록 구성된 상기 외피 내에 위치하는 저장 장치; 및
    상기 데이터 캐리어들에 의해 제공되는 독특한 식별 데이터를 수신하도록 구성되고 상기 외피 내에 배치되는 수신 안테나를 포함하는 전자기 장 형성 시스템.
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