JP2011516996A - 無線式情報媒体 - Google Patents

Abstract

ＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダとの間の通信が一対の導線（１１６、３２６）によって相互接続される第１のコイル（１１４、２１２、３２４）及び第２のコイル（１１８、２１６、３２８）を具える誘導結合部によって伝達され、前記第１のコイル（１１４、２１２、３２４）が通信ユニット（１１０、２１０、３２０）と電磁気学的に対話するように構成され、前記第２のコイル（１１８、２１６、３２８）が無線式メモリユニット（１２２、３１６）と電磁気学的に対話するように構成されることを特徴とする。誘導結合部は導線又は金属板のカットアウトとして認識されてもよく、場合によっては、スイッチ手段を用いることによって別個のＲＦＩＤタグに特異的にアクセスするように用いても、実験室の試料の同定及び構築用のシステムで用いてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグといった無線式メモリユニットに対する情報を読み書きする技術分野に関する。

無線周波数認識（ＲＦＩＤ）タグは広範な対象についての情報を記憶するための広範に用いられている技術となっている。ＲＦＩＤタグは一般的に、タグ内の情報を読み書きするためのアンテナを具備する多くの場合ＲＦＩＤリーダと称される、トランシーバユニットとの無線通信によって動作する。現在、ＲＦＩＤ通信に対するＩＳＯ規格は１３５ｋＨｚないし２．４５ＧＨｚの周波数範囲にあるが、本発明は更に高い無線周波数で適用可能である。多くの場合においては、情報はＲＦＩＤタグの位置についての情報を必要としない状況下でＲＦＩＤタグに書き込まれる。しかしながら他の場合においては、ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤリーダの相対位置は、一方ではＲＦＩＤタグにおける情報及びＲＦＩＤタグの位置が関連付けられるために、他方ではＲＦＩＤタグ及び関連オブジェクトが、１又は少数の位置を除く無線通信を困難にする位置があるために重要である。ＲＦＩＤタグでの困難な通信の実施例は、同定すべき対象の周りの物理的空間が限定される場合、あるいは同定すべきいくつかの対象が互いに物理的に近く配置され、対象を間違えて同定するリスクを有する場合である。特異的な通信に関する問題に対する解決は、高指向性アンテナの使用であるが、このようなアンテナの使用は余分な空間を要し、余分なコストがその実装に伴う。

これらの問題が観察されうる特異的なケースは、リニア式コンベヤ上のリニア式ラック、あるいは２次元アレイを有する試料の矩形トレイといったサンプルオーガナイザに配置される実験室の試料の場合である。このような試料の同定のためには、一方では試料容器の一体化部分として、多くの場合は試料容器の底部部分として試料容器にＲＦＩＤタグを取付ることが、他方では試料中にＲＦＩＤタグを配置することが所望される。実験室の試料の同定については、試料が試料容器から取られると同時に、又はその後直ちにＲＦＩＤタグと通信することが所望される。この利点は試料は分析と同時に同定できるか、あるいは代替的に通信が分析後直ちになされる場合、結果はサンプルと関連付けたＲＦＩＤタグに記憶できることである。この理由については、所望のリーダの位置は、試料が試験ボトルから取られる位置において試料の下にあるか、おそらくは、この試料の隣にあるからであろう。しかしながら、多くの場合に用いられるサンプルオーガナイザの型はアンテナからＲＦＩＤタグを遮蔽する金属で生成されるラックであり、更にコンベヤの底部は多くの場合、金属で生成され、コンベヤを制御及び駆動するのに必要な電子機器及びその他のハードウェアを含みうる。この理由のために、試料容器の下にあるリーダの位置は多くの場合は実行可能ではなく、コンベヤの側面の代替的な位置が用いられ、間違った対象を同定するリスクを増加させる。矩形のトレイについては特に、トレイの内部にある試料の読取りが困難であるが、ＲＦＩＤリーダ又は試料のトレイの移動によって解決されうる。しかしながらこのような解決法は、更なる移動部分によって余分な複雑さが生じる。

本発明は上述の問題の一部又は総てを軽減するように意図されている。

指向性アンテナによるデータの送信に対する代替例として、ＲＦＩＤトランシーバとＲＦＩＤタグとの間の通信は、誘導結合式連結部を用いることによって確立される。この場合においては、ＲＦＩＤリーダと有効に結合するコイルはＲＦＩＤリーダの近くに配置し、ＲＦＩＤタグの近くに配置されるコイルに一対の導線によって連結できる。各々のコイルに誘導される無線周波数信号はこのように、それらの物理的位置に関係なく、ＲＦＩＤリーダのアンテナとＲＦＩＤタグのアンテナとの間に方向付けることができる。

図１は、ＲＦＩＤトランシーバとＲＦＩＤタグとの間の通信用の誘導結合式連結部の使用を示す。 図２は、矩形のオーガナイザにおいて構築される、対象中のＲＦＩＤタグと通信する誘導結合式連結部の使用を示す。 図３は、対象のオーガナイザを示す。 図４は、誘導結合式連結部として金属性のサンプルオーガナイザを用いる、試料の分析用のシステムを例示する。

本発明のある例示的な実施形態は図１に示され、通信ユニット１１０と無線式メモリユニット１２２との間の通信用のシステムが開示されている。この実施形態においては、ＲＦＩＤリーダといった通信ユニット１１０が導電性材料のコイル１１４に近接して配置され、一対の導線１１６及び第２のコイル１１８とともに誘導結合式連結部を構成する。第２のコイル１１８は、ＲＦＩＤタグといったＲＦ無線式メモリユニット１２２に近接して配置され、無線通信及びメモリ記憶用のサブユニット、場合によっては更にデータ処理用のサブユニットを具え、前記ユニットは誘導電流で電力供給される受動型であってもよく、あるいは内蔵電源で電力供給される能動型であってもよい。本発明は以下に述べるように、読み出しモード及び書き込みモードの一方又は双方で動作させてもよい。書き込みモードにおいては、通信ユニット１１０は無線式メモリユニット１２２に転送すべき情報を受信する。通信ユニット１１０は、好適なプロトコルによって無線式メモリユニット１２２に転送すべき情報を無線信号１１２に翻訳し、信号１１２を送信し、それは第１のコイル１１４によって受信され、一対の導線１１６によって第２のコイル１１８に伝達され、そこから無線信号１２０が無線式メモリユニット１２２に送信され、そこに信号は通信プロトコルによって解読及び処理、ならびに／又は記憶される。読み出しモードにおいては、通信ユニット１１０は、用いたプロトコルによってメモリユニット１２２から情報を要求する無線信号を送信する。従って、信号は誘導結合式連結部を介して無線式メモリユニット１２２に伝達され、次いで通信プロトコルによって好適な情報を通信するようにコード化された無線信号１２０を送信する。無線式メモリユニット１２２から送信される信号１２０は第２のコイル１１８によって受信され、導線１１６を介して伝達され、通信ユニット１１０によって受信されるべく第１のコイル１１４から送信され、読み出しモードにおいては、誘導結合式連結部がメモリユニット１２２から通信ユニット１１０に無線信号１２０を伝達することを示している。

第２の例示的な実施形態は図２に示される。この実施形態は誘導結合式連結部を介した無線周波数情報の送達を、サンプルオーガナイザの矩形トレイにおける試料容器といった、多次元トレイにおける多数の対象を構築する装置と組合わせる。第１のコイル２１２は通信ユニット２１０に近接して配置され、多数の第２のコイル２１６が試料容器の位置に近接して配置される。機械的に、あるいは電気的に制御されたスイッチといったスイッチ手段２１４は前記第１のコイル２１２と１以上の特定の第２のコイル２１６との間の電気的接続を規定するように設定される。このようにして、通信ユニット２１０は、オーガナイザの１以上の特定の位置において、オーガナイザ又はリーダの物理的な移動なしに、１以上の特定の無線式メモリユニット２１８と通信するようにスイッチングでき、特定の試料容器と関連付けられる。

特定の実施形態は、特定の試料容器の位置と関連付けられた無線式メモリユニット２１８からの分析前の試料同定情報の読み出しと、分析後の無線式メモリユニット２１８における分析結果のその後の書き込みである。この場合においては、動作の順番はスイッチ手段２１４が通信ユニット２１０と、分析すべき試料を含む試料容器と関連付けられる特定の第２のコイル２１４との間の通信用に構成されるようになる。試料同定情報はその後第１のコイル２１２と、スイッチ手段２１４と、第２のコイル２１６とを具える連結部を介して、通信ユニット２１０によって無線式メモリユニット２１８から読み出される。この分析がなされた後に、分析結果は次いで第１のコイル２１２、スイッチ手段２１４、及び第２のコイル２１６を含む連結部を介して通信ユニット２１０の書き込みプロセスによって無線式メモリユニット２１８に記憶できる。

この実施形態の例示においては、コイルは通信ユニット２１０とスイッチ手段２１４との間の誘導結合部２１２を構成するのに用いられる。しかしながら、この接続は更に、通信ユニット２１０の無線周波数回路をスイッチ手段２１４に接続することによって直接的に構成してもよく、場合によっては変成器といった手段によってインダクタンスの好適な整合を要求する。

スイッチ手段２１４を含む実施形態の実現においては特に、相当な保護が無線周波数通信の良好な実行に続いてなされ、回路の好適なレイアウト及び寸法入れ、ノイズからの遮断、インダクタンスの整合を含む。

図３は第３の例示的な実施形態を示し、無線通信ユニット３２０と試料容器３１４と関連付けられた無線式メモリユニット３１６との間の通信用のシステムであり、高周波数信号が金属板の表面で伝導されるという事実を用いる。従って、金属性の対象の縁部は導電体と等価物であり、大部分の金属板が絶縁体と等価物であると見なされうる。それに応じて、第１の例示的な実施形態の誘導結合式連結部に対する等価物が、以下に記載のようにオーガナイザの金属における好適なカットアウトによって生成できる。前記システムは、多数のプレースホルダ３１５と、無線通信ユニット３２０と、試料容器３１４といった１以上の対象を有する、金属で生成されたオーガナイザ３１２を具える。各々のプレースホルダ３１５は、本実施形態においては各々のプレースホルダ３１５に配置される試料容器３１４とともに配置される付随する別個のメモリユニット３１６を有する。オーガナイザ３１２は、本実施形態にあるように、実験室の試料容器３１４を構築するためのラックであってもよい。このラック３１２は図３に示されるように、好適なプレースホルダ３１５と円形コイルであるカットアウト３２４、３２８とを有する折り曲げられた金属板から形成できる。第１の円形カットアウト３２４及び第２の円形カットアウト３２８は、第１の実施形態における第１の単巻コイル１１４及び第２の単巻コイル１１８と等価であり、直線形カットアウト３２６の２の稜線は一対の導線１１６と等価である。オーガナイザ３１２は好適には各々のプレースホルダ３１５用に、いくつかのこのような一対の連結部を有し、各々の対象３１４とともに配置される無線式メモリユニット３１６との特異的な通信を可能にする。

第４の例示的な実施形態が図４に示される。この実施形態は第３の実施形態に記載の一対の連結部の型を用いる分析システムである。システムは、その総て又は一部がそこに配置され、例えば試料容器３１４に接続又は統合される無線式メモリユニット３１６を有しうる多数の試料容器３１４のオーガナイザ３１２を移動させるためのコンベヤ３１０と、情報を読み出す及び／又は書き込むための通信ユニット３２０と、前記試料の一定部分を抽出することによって、あるいは前記サンプルを全体として分析に供することによって、前記試料を分析するための分析用装置とを具える。試料に関する情報はその後、試料が分析用装置３１８によって要求されるような既知の位置にある場合に前記無線式メモリユニット３１６から読み出すか、あるいはそこに書き込むことができる。

この実施形態においては、通信装置３２０は無線通信信号を受信する第１のカットアウト３２４に近接して配置され、ＲＦＩＤタグといった無線式メモリユニット３１６によって受信されるように無線通信信号を送信する第２のカットアウト３２８に、導電稜線３２６を介してこれを伝達する。可能な通信モードは第１の実施形態と同様である。図３に示されるように、分析用装置３１８の隣に配置される試料容器３１４は、誘導結合式連結部によって通信ユニット３２０に接続される。このことによって、通信が常に、最も最近に分析された試料を含む試料容器３１４と関連付けられた無線式メモリユニット３１６となされることを確立する。

光学上の物理的なコイルの寸法は、電磁場のオーバーラップの要求によって決定され、従って、ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤリーダにおける、無線通信の周波数ならびに造付けアンテナコイルの寸法によって規定される。１３．５ＭＨｚの周波数で動作する一般的なＲＦＩＤタグについては、コイルの好適な寸法は１０ないし３０ｍｍであるが、ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤリーダのアンテナコイルの大きさが大きくなる場合、サイズの増加が可能である。大きさの減少は回路の自己インダクタンスによって制限され、従って本発明は１２５ｋＨｚのＲＦＩＤシステムと互換性のある大きめのコイルを要求する。

Claims (8)

1. 一対の導線（１１６、３２６）によって相互接続された、第１のコイル（１１４、２１２、３２４）及び第２のコイル（１１８、２１６、３２８）を具える誘導結合部であって、前記第１のコイル（１１４、２１２、３２４）が通信ユニット（１１０、２１０、３２０）との無線通信によって対話するように構成され、前記第２のコイル（１１８、２１６、３２８）が無線式メモリユニット（１２２、３１６）との無線通信によって対話するように構成されることを特徴とする誘導結合部。
2. 請求項１に記載の誘導結合部において、前記第１及び第２のコイル（３２４及び３２８）ならびに接続する一対の導線（３２６）が金属板においてカットアウトとして等価に生成されることを特徴とする誘導結合部。
3. 通信ユニット（１１０、２１０、３２０）と、無線式メモリユニット（１２２、２１８、３１６）と、誘導結合部とを具えるシステムであって、前記誘導結合部が請求項１又は２に記載のものであることを特徴とするシステム。
4. １以上のプレースホルダ（３１５）を有するオーガナイザ（３１２）であって、各々のプレースホルダ（３１５）が、請求項１又は２に記載に記載の誘導結合部の第２のコイルと特異的に関連付けられることを特徴とするオーガナイザ。
5. 請求項４に記載のオーガナイザにおいて、前記プレースホルダ（３１５）が分析すべき試料用の試料容器（３１４）を受けるように構成されることを特徴とするオーガナイザ。
6. 請求項５に記載のオーガナイザにおいて、前記誘導結合部が請求項２に記載のように認識されることを特徴とするオーガナイザ。
7. 通信ユニット（３２０）を具えるシステムであって、オーガナイザ（３１２）が、対象（３１４）用の、各々が独自の無線式メモリユニット（３１６）と関連付けられる１以上のプレースホルダ（３１５）を具え、前記通信ユニット（３２０）と前記無線式メモリユニット（３１６）との間の無線通信が請求項１又は２に記載の対応する誘導結合部によって伝達されることを特徴とするシステム。
8. 通信ユニット（２１０）と；各々の対象と関連付けられる無線式メモリユニット（２１８）と通信するために好適な位置で、多数のコイル（２１６）と関連付けられる、関連付けられた無線式メモリユニット（２１８）をそれぞれ有する、１以上の対象のオーガナイザと；制御可能なスイッチ手段（２１４）と；前記通信ユニット（２１０）と前記制御可能なスイッチ手段（２１４）との間の誘導的又は電気的な接続部と；を具えるシステムであって、前記制御可能なスイッチ手段（２１４）が、前記通信ユニット（２１０）に連結されている別個の無線式メモリユニット（２１８）を選択するように制御可能であることを特徴とするシステム。
   

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