JP7624005B2

JP7624005B2 - 金属探知機耐性ｒｆｉｄタグ

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Publication number: JP7624005B2
Application number: JP2022540898A
Authority: JP
Inventors: ジェイ．フォースター，イアン
Original assignee: Avery Dennison Retail Information Services LLC
Current assignee: Avery Dennison Retail Information Services LLC
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2025-01-29
Anticipated expiration: 2040-12-28
Also published as: JP2023509436A; CN115087987A; US12282817B2; US20230043210A1; EP4085381B1; EP4085381A1; CN115087987B; WO2021138237A1

Description

関連出願の相互参照
本出願は２０１９年１２月３０日付で出願された米国仮特許出願第６２／９５４，９０９号の優先権を主張し、その全体の内容はこの明細書に参照として含まれる。

本発明は一般的に金属探知機耐性タグ（例えば、金属探知機を通過するとき、誤判定（ｆａｌｓｅｐｏｓｉｔｉｖｅ）の検出または誘発を回避）及びこれを製造して使用する方法に関する。より具体的には、改良ＲＦＩＤ装置は、内部に含まれることができる金属性異物を検出するために金属探知機によってスキャンされる消費者食品及び関連包装材とともに使うためのものである。本発明の改良ＲＦＩＤタグは、これらに制限されないが、運送、貯蔵、取扱い及び移動を含む直間接食品接触用途に特に相応しい。したがって、本明細書はこれについて具体的に言及する。しかし、本発明の様態は他の類似の用途及び装置にも同様に適用可能であることを理解しなければならない。

無線周波数識別は、電磁エネルギーを使って応答装置（ＲＦＩＤ「タグ」またはトランスポンダーと知られている）がそのものを識別し、場合によってはタグに保存された追加の情報及び／またはデータを提供するように刺激することである。ＲＦＩＤタグ及び／またはラベルは一般的にアンテナとアナログ及び／またはデジタル電子装置との組合せを含み、これは、例えば一般的に「チップ」と言う半導体装置、通信電子装置、データメモリ及び制御ロジッグを含むことができる。一般的なＲＦＩＤタグはアンテナに電気的に結合されたマイクロプロセッサを有し、トランスポンダーの役割を果たし、インタロゲータとも言うリーダーから受信された無線周波数インタロゲーション信号に応じてチップメモリに保存された情報を提供する。パッシブＲＦＩＤ装置の場合、インタロゲーション信号のエネルギーはＲＦＩＤタグ装置を作動するのに必要なエネルギーも提供する。

ＲＦＩＤタグは使用者が後で識別及び／または追跡しようとする所望の物品（ａｒｔｉｃｌｅ）に組み込まれるか付着されることができる。場合によっては、タグがクリップ、接着剤、テープまたはその他の手段によって物品の外部に付着されることができ、他の場合には、ＲＦＩＤタグは、包装材に含まれるか、物品または複数の物品の容器内に配置されるように、物品内に挿入されることができる。また、ＲＦＩＤタグは通常チェック数字（ｄｉｇｉｔ）が添付された数バイトの単純な一連番号である固有識別番号で製造される。この識別番号は通常製造過程でＲＦＩＤタグに統合される。使用者はこの一連番号／識別番号を変更することができなく、製造業者は各ＲＦＩＤタグの一連番号が一回のみ使われるので固有であることを保障する。このような読み出し専用ＲＦＩＤタグは通常識別及び／または追跡すべき物品に永久的に付着され、一旦付着されれば、タグの一連番号はコンピュータデータベースのホスト物品と連関づけられる。

すぐ食事することができる食品品目または他の包装食品は一般的に製造工程の一部として金属成分を含む機械を使って食品が金属粒子で汚染されるようにする工場または業務用厨房で製造されるか用意される。また、金属が食品に悪意で含まれることができる。食品製造業者は一般的に自体施設及び包装工程の適所に非常に厳格な環境規制を施行しているが、金属品目が破損され、間違って食品または包装材に入ることができる。好ましくないか及び／または意図せぬ金属を検出する一般的な低コストの方法の一つは包装された食品を金属探知機に通過させることである。金属が検出されれば、食品から金属汚染物質を除去するために食品を分離するかまたは他の方式で廃棄することができる。不幸にも、以下でより詳細に説明するように、このような目的で金属探知機を使うことはＲＦＩＤ装置とともに使うときに多くの制限がある。

より具体的には、輸送、追跡性、在庫及び他の供給網要求のより良い制御ができるようにするために、食品に関連してＲＦＩＤ装置を使うことが好ましい。ＲＦＩＤ装置は食品製造業者が全体供給網を通して食品供給を連続的にモニタリングすることができるようにすることにより、収益性を高めることができる潜在力を有している。また、ＲＦＩＤタグを使えば、製造業者は、食品の適切な供給を保証するために、物理的な在庫を計算する必要なしに少ない在庫に速かに対応するとともに、特定の食品品目の過剰在庫の危険を避けることができる。例えば、売場は保有している食品の供給をモニタリングし、適切な供給を維持するとともに販売時点で食品を容易に使うようにもっと多くの食品を注文するタイミングを容易に予測することができる。したがって、理想的には、ＲＦＩＤ装置を供給網でできるだけ早く食品に付着して追跡性及び生産を支援するか、または食品を包装するのに使う前に食品包装材に組み込まれなければならない。

不幸にも、ＲＦＩＤ装置でアンテナとして使われる導電性物質の質量（ｍａｓｓ）は一般的に金属探知機の異物金属物体に対する検出閾値より大きい。この欠陷によって、製造業者は金属探知機の検出閾値を減らして異物金属物体を検出する能力を減少させるか、または金属探知機で食品をスキャンした後にＲＦＩＤ装置を適用するので、全体製造または生産工程全般にわたってＲＦＩＤ装置のより正確な追跡及び使用の利点を失うようになる。

したがって、金属探知機で食品を金属異物に対してスキャンする前を含めて、製造または生産工程全般にわたって食品品目に関連して使うことができる改善されたＲＦＩＤ装置に対して当該技術分野で長年にわたって感じて来た必要性がある。また、金属探知機「耐性」があり、アンテナまたは他の金属部品が金属探知機からの誤判定を引き起こさない改善されたＲＦＩＤ装置に対して当該技術分野で長年にわたって感じてきた必要性がある。

次は開示の発明のいくつかの様態に対する基本的な理解を提供するために簡易化した概要を提供する。この概要は広範なものではなく、核心／重要要素を識別するかその範囲を説明するためのものではない。その唯一の目的は後で提示するより詳細な説明に対する序文（ｐｒｅｌｕｄｅ）として単純な形態のある概念を提示することである。

食品製造及び／または生産に一般的に使われる大部分の金属探知機の標準検出閾値未満のＲＦＩＤ装置／アンテナ、及びこれを使用する方法をこの明細書で説明する。より具体的には、ＲＦＩＤ装置は金属探知機によってスキャンされる前に食品品目またはその包装材に配置されることができ、ＲＦＩＤ装置の金属部品に基づいて誤判定を生成しないであろう。一実施形態で、ＲＦＩＤ装置は、金属探知機の検出閾値未満の金属質量に設計されたが、非制限的例として売場在庫を含む供給網を通して食品品目を追跡するのに適切な水準の性能を維持するアンテナ構造を含む。

いくつかの実施形態で、ＲＦＩＤ装置は導電性構造体をさらに含む。いくつかの実施形態で、導電性構造体はチューニングループから伸びる一対のダイポールアームを含み、ここで前記ダイポールアームのそれぞれは負荷端部（ｌｏａｄｅｎｄ）で終わる。いくつかの実施形態で、導電性構造体は食品品目及びその包装材をスキャンするのに使われる金属探知機の標準検出閾値未満の金属質量を有するようにさらに構成される。

いくつかの実施形態で、導電性構造体は前述の通りであり、要求または所望の性能を果たすのに充分に大きな面積を有するが、直径約１ｍｍの金属球の異物金属物体に対する食品項目または包装材をスキャンすることに関連した一般的な標準検出閾値より依然として低い。

導電性構造体は、非制限的例として、導電性インクを印刷するか金属ホイルを切断（例えば、レーザー及び／またはダイ切断）することを含む当該技術分野に公知された任意の技術によって製造されることができる。いくつかの実施形態で、全体導電性構造体の厚さはそれぞれの導電性構造体材料及び周波数に対して計算された表皮深さ以上に減少される。

いくつかの実施形態で、全体ＲＦＩＤ性能に及ぶ影響を最小化しながらより小さい電流フローを有する導電性構造体の領域が除去されるとともに金属探知機の検出閾値未満の質量を有する導電性構造体を得るように、各負荷端部の部分は空洞化することができる。

更なる実施形態で、食品品目及び食品包装用途に使うために考えられるＲＦＩＤ装置を開示する。ＲＦＩＤ装置は、好ましくは、ＲＦＩＤチップ、及びＲＦＩＤチップに電気的に結合された導電性構造体を含む。いくつかの実施形態で、導電性構造体は、チューニングループから互いに反対方向に伸びる一対のダイポールアームを含み、ここで前記ダイポールアームのそれぞれは負荷端部で終わる。導電性構造体は食品品目及びそのそれぞれの包装材をスキャンするのに使われる金属探知機の標準検出閾値より小さい金属質量を有するように構成される。

本明細書で説明する、改善されたＲＦＩＤ装置は、ＲＦＩＤ装置の金属導電性構造体の一部分を除去するか排除することにより、例えば空洞化することにより（ｈａｌｌｏｗｉｎｇｏｕｔ）、ＲＦＩＤ装置が付着された食品をマイクロ波で料理することに関連したスパーク発生の危険を減らすか除去することができる。金属導電性構造体の厚さを減らすことにより、類似の結果を部分的に得ることもできる。本明細書で説明する改善されたＲＦＩＤ装置のさらに他の利点は、このような構造体及び質量の減少によって、ＲＦＩＤ装置がｘ線検査される場合、高密度材料の検出を遮断しないＲＦＩＤ装置を生成するということである。

ＲＦＩＤ装置とともに使うための導電性構造体の金属質量を減少させる方法もこの明細書で説明する。いくつかの実施形態で、この方法は、（１）意図した機能を適切に遂行するのに充分に大きな初期面積に設計された導電性構造体を提供する段階と、（２）材料および／または周波数に基づいて導電性構造体に対する表皮深さを決定する段階と、（３）適切な水準の性能を（好ましくは計算された表皮厚さの深さまで）維持するために、導電性構造体の全体厚さをできるだけ多く減らす段階とを含む。

一部実施形態で、その後、比較的小さい電流フローを有する導電性構造体の特定の領域は追加の質量を除去するために空洞化される。空洞化している特定の領域は導電性構造体の全体厚さの一対の負荷端部に配置されることが好ましい。いくつかの実施形態で、十分な材料を除去することで、全体厚さを減少させるとともに、導電性構造体が食品加工スクリーニング過程に使われる金属探知機の標準検出閾値未満の質量を有するが、ＲＦＩＤ装置として効果的に機能するのに十分な質量を有するようにすることが好ましい。

前記及び関連の目的を達成するために、開示の発明の特定の例示様態が次の説明及び添付図面に基づいてこの明細書で説明される。しかし、これらの様態はこの明細書に開示された原理を用いることができる多様な方式のうちの一部に過ぎなく、このようなすべての様態及びその等価物を含むためのものである。その他の利点及び新しい特徴は図面を参照する以降の詳細な説明から明らかになるであろう。

開示のアキテクチャによって金属探知機によって異物がスキャンされる食品品目の側面図である。

開示のアキテクチャによって食品包装材に付着されたＲＦＩＤ装置の側面斜視図である。

開示のアキテクチャによってＲＦＩＤ装置の導電性構造体の部分を除去する前のＲＦＩＤ装置の平面図である。

開示のアキテクチャによってＲＦＩＤ装置の導電性構造体の部分を除去した後の図３ＡのＲＦＩＤ装置の平面図である。

開示のアキテクチャによって初期厚さを有する導電性構造体の側面図である。

開示のアキテクチャによって減少厚さを有する導電性構造体の側面図である。

開示のアキテクチャによって初期導電性構造体を有するＲＦＩＤ装置の平面図である。

開示のアキテクチャによって変形された導電性構造体を有するＲＦＩＤ装置の平面図である。

開示のアキテクチャによってＲＦＩＤ装置とともに使うための導電性構造体の質量を減少させる方法を示す図である。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。ここで、図面全般にわたって類似の要素を指示するのに類似の参照番号を使う。以下の説明では、説明の目的で、その完全な理解を提供するために多くの具体的詳細事項を開示する。しかし、このような具体的詳細事項なしも本発明を実行することができるというのは明らかであろう。他の例では、よく知られている構造及び装置はその説明を容易にするためにブロック図の形態として図示する。

上で述べたように、食品品目またはその関連包装材で好ましくない及び／または意図せぬ金属を検出する一つの一般的な低コスト方法は、食品及び／または包装材を金属探知機を通して通過させることである。金属が検出されれば、食品から金属汚染物質を除去するために食品を分離するかまたは他の方式で廃棄することができる。ＲＦＩＤ装置の使用は、食品供給網全体で食品を追跡する一般的な方法でもある。不幸にも、今までＲＦＩＤ装置は金属探知機とよく作動しなく、たびたびＲＦＩＤ装置の金属部品に応答して金属探知機が誤判定読み出しを生成した。より具体的には、ＲＦＩＤ装置は一般的に金属探知機で検出するのに充分に大きなアンテナを含むので、誤判定読み出しを引き起こし、金属探知機の目的を無駄にする個々の検査が必要である。この問題を相殺するためにより小さなＲＦＩＤタグを使うことができるが、より小さなＲＦＩＤタグを使えば、ＲＦＩＤ装置の性能レベルが大きく低下してＲＦＩＤ装置の目的を無駄にする場合がよくある。他のオプションは探知機の感度を減らすことを含むが、これはより小さな金属物体を検出する金属探知機の能力を低下させ、あるいは金属物体をスキャンした後に食品にＲＦＩＤ装置を適用することを含むが、ＲＦＩＤ装置が全体製造または生産工程に存在しないので、ＲＦＩＤ装置の機能が低下する。

よって、全体製造または生産工程全般にわたって食品品目に関連して使うことができ、アンテナまたは他の金属部品が金属探知機からの誤判定を引き起こさない、改善されたＲＦＩＤ装置に対して当該技術分野で長年にわたって感じてきた必要性がある。

まず図面を参照すると、図１は食品産業で使うための金属探知機３０の使用を例示する。より具体的には、すぐ食事することができる、冷凍食品などのような食品品目１０は出荷の前に金属探知機３０を通過する。金属探知機は一般的にトンネル形態を有する。食品スキャニング作業に使われる金属探知機３０はたびたび金属に対する検出閾値を有するように構成される。検出可能な金属４０の質量が設定検出閾値を超えて検出される場合、食品品目１０は、金属検出の原因に対する追加の調査のために、拒否されるか、廃棄されるか、または別途の生産または検査区域に転換されることができる。この結果は食品品目１０が金属汚染を有する場合には好ましいが、誤判定検出によって製造／生産遅延が発生し、そして人力の介入が必要になるが、両者のいずれも効率的でも好ましくもない。

図２はＲＦＩＦチップ１１０及び導電性構造体１２０を含むＲＦＩＤ装置１００の側面斜視図を示す。ＲＦＩＤ装置１００は開示のアキテクチャによって食品包装材２０に付着されるが、ＲＦＩＤ装置１００が食品品目１０に直接付着されることができるということも考えられる。ＲＦＩＤ装置１００を食品品目１０または関連包装材２０に付着するための一般的な用途は食品追跡可能性を含み、ここでＲＦＩＤ装置１００は、情報を保存するためのデータベースとともに使用されることで、例えば食品がいつどこで生産されるかと食品品目の出処の識別を正確に記録し、食品項目１０を原材料と関連させ、食品項目１０の満了日または「使用期限」、及び使用者のニーズ及び／または好みに合う追跡可能なその他の任意の要素を追跡する。食品包装材２０は封入された食品品目１０の要件に応じて電子レンジに使えるか冷凍されることができる。

図３ＡはＲＦＩＤチップ１１０及び導電性構造体１２０を含むＲＦＩＤ装置１００の平面図を示す。より具体的には、ＲＦＩＤチップ１１０は導電性構造体１２０に電気的に結合される。しかし、ＲＦＩＤ装置１００の導電性構造体１２０の金属質量は、図１に示した金属探知機３０のような金属探知機で誤判定を引き起こすであろう。比較すると、図３Ｂは図３ＡのＲＦＩＤ装置１００の平面図を示すが、開示のアキテクチャによってＲＦＩＤ装置の導電性構造体１２０の部分を除去した後である。より具体的には、図３のＲＦＩＤ装置１００も金属導電性構造体１２０に電気的に結合されたＲＦＩＤチップ１１０を含むが、ここで全体性能に影響を及ぼさずにＲＦＩＤ装置１００の全体金属質量を減らすために（すなわち、食品供給網全体にわたってＲＦＩＤリーダー（図示せず）によって成功的に取り調べられるために）導電性構造体１２０の複数の部分１２８が除去された。除去されるか中空形態になる導電性構造体１２０の部分１２８は、導電性構造体１２０を通しての電流フローが導電性構造体１２０の残り部分に比べて相対的に低い位置に基づいて選択され、かつ部分１２８を除去してもＲＦＩＤ装置１００の性能に大きな影響を及ぼさないように選択される。このような材料の減少は有利であるが、最適の感度を提供するためにＲＦＩＤ装置１００設計の他の調整または他の様態が必要であることがある。

更なる実施形態で、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、導電性構造体１２０の金属質量は、導電性構造体１２０の全部または一部の厚さを減少させることによっても減らすことができる。より具体的には、図４Ａに示す導電性構造体１２０は初期厚さａを有する。９１５ＭＨｚ領域の超高周波（ＵＨＦ）周波数範囲のＲＦ電流は主に導体またはアンテナの表面で流れるというのが当業者に知られている。また、前記電流は導体の深さによって指数関数的に減少する。このような電流減少効果の表現は表皮深さと知られており、図４Ａの導電性構造体１２０は、以下でより詳細に説明するように、表皮深さ１３０を有する。

図４Ａ及び図４Ｂに最もうまく示すように、導電性構造体１２０の全体金属質量を減少させる他の方法は初期厚さａ（図４Ａに図示）を減少厚さｂ（図４Ｂに図示）に減らすことである。いくつかの実施形態で、減少厚さｂは少なくとも表皮深さ１３０の厚さである。より具体的には、表皮深さ１３０は電流密度の尺度であり、導体の外縁から電流密度が導体表面の電流値の１／ｅに落ちる地点までの距離と規定される。例えば、導体表面から表皮深さの４倍の層で、約９８％の電流が導体に流れる。更なる例で、アルミニウムから製造されたＵＨＦＲＦＩＤアンテナの場合、２．６５×１０^－８ｏｈｍ－ｍｅｔｅｒの抵抗率及び９１５ＭＨｚの周波数に基づく表皮深さは２．７μｍと計算される。したがって、長方形断面導体として、厚さが５．４μｍ未満に減少すれば、９１５ＭＨｚの抵抗がＤＣ抵抗より高くなり、アンテナかつＲＦＩＤ装置性能の追加の損失または減少を引き起こす。

従来技術の限界を克服するために導電性構造体１２０の金属質量を減少させるための多くのやり方を取ることができる。例えば、金属探知機の検出閾値未満であり、よって検出を引き起こさない金属質量を有する比較的小さなアンテナを有するＲＦＩＤ装置の選択を考慮することができる。しかし、ＲＦＩＤアンテナの大きさが減少するか相対的に小さいＲＦＩＤ装置は一般的にもっと低くて受け入れ難いＲＦ性能に関連する。

図５Ａは初期導電性構造体１２０（ａ）を有するＲＦＩＤ装置１００の平面図を示し、図５Ｂは開示のアキテクチャによって変形された導電性構造体１２０（ｂ）を有するＲＦＩＤ装置１００の平面図を示す。より具体的にはかつ図５Ａに示すように、初期の変形されていない形態の導電性構造体１２０（ａ）はカリフォルニア州、グレンデールのエイブリィデニソン（ＡｖｅｒｙＤｅｎｎｉｓｏｎ）社によって製造及び販売されるＡＤ２３８ＲＦＩＤタグのようなダイポール型アンテナであり得る。しかし、食品生産に関連して使用可能な多くの相異なる初期非変形ＲＦＩＤタグ設計がこの明細書で考えられるので、この例は例示的目的のみで使われる。いくつかの実施形態で、導電性構造体１２０（ａ）は、チューニングループ１２２、及びそれぞれが一般的に反対方向にチューニングループ１２２から伸びる一対のダイポールアーム１２４を含む。より具体的には、ダイポールアーム１２４のそれぞれは負荷端部１２６でそれぞれ終わる蛇行線（ｍｅａｎｄｅｒ－ｌｉｎｅ）型のアームであり得る。それぞれの負荷端部１２６は広帯域を強化する導電性構造体１２０に対する最大負荷領域である。

食品生産産業で一般的に使われる類型の金属探知機３０（図１に図示）の検出可能な質量４０（図１に図示）に対する標準検出閾値は直径が約１ｍｍの球である。ＡＤ２３８ＲＦＩＤタグを使用する本実施形態で、導電性構造体１２０に使用された材料はアルミニウムであり、検出閾値の体積は約０．５２ｍｍ^３である。したがって、この例で、標準検出閾値は総金属体積が０．５２ｍｍ^３以上である。初期厚さが１５μｍであるアルミニウムから製造された、変形されていない導電性構造体１２０（ａ）は約８．６ｍｍ^３の体積及び５７３ｍｍ^２の面積を有し、これは検出閾値よりもはるかに高く、金属探知機３０による誤判定をもたらす可能性がある。しかし、導電性構造体１２０を初期厚さから１μｍの減少厚さに減らせば、導電性構造体１２０の体積を約０．５７ｍｍ^３に減少させ、これは検出閾値にずっと近づき、全体導電性構造領域を変更しない。不幸にも、１μｍの減少厚さはアルミニウムの表皮深さ１３０より小さいので、ＲＦ性能の減少を予想しなければならない。

比較すると、図５Ｂは依然として許容可能な水準の性能を維持しながら全体金属質量を減少させるアンテナ設計に対する変形結果を示す。変形された導電性構造体１２０（ｂ）は金属探知機３０の標準検出閾値未満の質量を有する。より具体的には、全体導電性構造体１２０（ｂ）は理想的には構成材料及び周波数に対する表皮深さ１３０より大きい厚さを有する。この例で、９１５ＭＨｚの周波数でアルミニウムに対する表皮深さ１３０は約２．７μｍである。

ＲＦＩＤ装置１００から所望水準の性能を達成するために、もっと低いか比較的低い電流フローを有する厚さ１５μｍの導電性構造体１２０の部分を除去するか空洞化する必要があり得る。より具体的には、一対の負荷端部１２６はこの例で表面電流フローが最低の導電性構造体１２０の領域である。これらは広帯域を強化する最高負荷領域である。このように、複数の部分１２８は一対の負荷端部１２６から除去されるか空洞化されることができる。一対の負荷端部１２６から最高負荷領域のこのような部分を除去すれば、本例で導電性構造体１２０（ｂ）の体積が約５．４４ｍｍ^３及び３６３ｍｍ^２の領域に減少し、適切な設計によってＲＦＩＤ性能に対する影響は比較的最小になる。したがって、部分１２８を空洞化するか除去すれば、全体アンテナ大きさの要件を減らしながら広帯域幅を維持するか改善する効果を有する。不幸にも、この体積も依然として金属探知機に対する検出閾値より高く、金属探知機３０による誤判定読み出しが生成される可能性が高い。

しかし、導電性構造体１２０（ｂ）の厚さを、３６３ｍｍ^２の面積を有し、一対の負荷端部１２６が複数の中空部分１２８を有するおよそ厚さ１μｍのアルミニウムに減少させても、金属探知機３０の検出閾値未満である約０．３６ｍｍ^３に体積をさらに減らすようになる。厚さを５００ｎｍにさらに減少させれば、体積を約０．１８ｍｍ^３に減らす効果がある。導電性構造体１２０は、銅、銀、グラフェンなどの導電性インクを印刷し、金属ホイルを回転切断システムまたはレーザーで切断するかエッチングすることで製造することができるが、蒸着によってより小さい厚さに製造することもできる。

さらに考えられる実施形態で、食品品目とともに使うためのＲＦＩＤ装置１００は、ＲＦＩＤチップ１１０、及びＲＦＩＤチップ１１０に電気的に結合された導電性構造体１２０を含む。導電性構造体１２０は、チューニングループ１２２、及び一対のダイポールアーム１２４を含む。それぞれのダイポールアーム１２４は一般的に反対方向にチューニングループ１２２から外側に伸び、負荷端部１２６で終了する。それぞれの負荷端部１２６は導電性構造体１２０に対する最高負荷領域であり、導電性構造体１２０は食品生産産業で一般的に使われる類型の金属探知機３０の標準検出閾値未満の金属質量を有するように製造される。

さらに、導電性構造体１２０は導電性構造体材料及び周波数に対する表皮深さ１３０より理想的には少し大きい全体厚さを有するように構成される。異物金属に対して食品品目をスキャンするのに一般的に使われる標準検出閾値に基づき、導電性構造体１２０は理想的には０．５２ｍｍ^３以下の総金属体積を有するであろう。このような小さい体積を得るために、より低いか比較的低い電流フローを有し、ＲＦ性能に最小の影響を及ぼす導電性構造体１２０の部分が、一対の負荷端部１２６の部分のように、除去されるか空洞化される。より具体的には、それぞれの負荷端部１２６は負荷端部１２６内に複数の開口または部分１２８を生成するように空洞化される。

異物金属を検出するための代替技術はｘ線分析などを含む。以前に述べたように、いくつかの実施形態で、ここで説明するＲＦＩＤ装置１００は導電性構造体１２０全体にわたって分散されている減少質量を有するように製造される。このように、ＲＦＩＤ装置１００は高密度「塊（ｌｕｍｐ）」を生成しなく、ｘ線上で相対的に拡散されたイメージを生成しなければならない。より具体的には、相対的に拡散されたイメージは、ＲＦＩＤ装置１００が比較的「透明」であるので、異物金属のような高密度材料の検出を阻止するか妨げることがないであろう。ｘ線応用のための導電性構造体１２０の理想的な材料は、これらに限られないが、グラフェン（２．２６７ｇ／ｃｍ^３）、アルミニウム（２．７ｇ／ｃｍ^３）及び銅（８．９６ｇ／ｃｍ^３）を含む比較的低密度を有する材料である。したがって、ｘ線適用のためのアルミニウムまたはグラフェンのような低密度及び高電導性材料から導電性構造体１２０を構成することが有利であろう。金属検出は導電性にもっと関連している。アルミニウムが良い選択であるが、グラフェン、銅及び銀がより良い導体である。また、小さな金属体積の追加の利点は、ＲＦＩＤ装置１００が理想的には「電子レンジで使用可能」であるという点である。より具体的には、また、本明細書で説明するＲＦＩＤ装置は、ＲＦＩＤ装置の金属導電性構造の一部を取り除くか除去することにより、例えば空洞化することにより、ＲＦＩＤ装置が付着された食品を料理するためにマイクロ波を使うことに関連したスパーク発生の危険を減少させるか除去することができる。

図６はＲＦＩＤ装置１００の導電性構造体１２０の金属質量を減少させる方法を示す。より具体的には、この方法２００は、使用者説明書に従ってＲＦＩＤ機能を適切に果たすのに充分に大きな初期領域及び体積を有する導電性構造体１２０を提供することで段階２０２で開始する。段階２０４で、表皮深さ１３０は、前述したように、導電性構造体の材料及び周波数に基づいて計算することができ、段階２０６で、この方法は、図４Ｂに示すプロファイルを得るために導電性構造体１２０の全体初期厚さを前述した方式のうちの一つで減少させることで続く。一般的に、導電性構造体１２０の減少厚さは導電性構造体の特定の材料及び周波数に対して計算された表皮深さ１３０より小さくてはいけない。

段階２０８で、導電性構造体１２０及びＲＦＩＤ装置１００の性能にほぼまたは全然影響を及ぼさない導電性構造体１２０に沿う減少した電流フロー領域を識別する。いくつかの実施形態で、電流フローが小さい導電性構造体１２０の特定の領域は導電性構造体１２０の一対の負荷端部１２６に位置する。したがって、段階２１０で、電流フローが小さい導電性構造体１２０の部分１２８は、導電性構造体１２０及びＲＦＩＤ装置１００の全体金属質量を減少させるために、空洞化される。この金属質量を除去すれば、ＲＦＩＤ装置１００の性能に大きな影響を及ぼさずに導電性構造体１２０の全体面積をできるだけ多く減らした。本明細書で説明する方法は、要求性能を提供するとともに食品１０またはその包装材２０、及び金属探知機３０とともに使うのに適した導電性構造体１２０の設計のための最適の解決策を提供する。

以上で説明したものは請求対象の例を含む。もちろん、請求対象を説明するために構成要素または方法のすべての想定可能な組合せを説明することはできないが、当業者であれば請求対象の多くの追加の組合せ及び置換が可能であるというのを認識することができる。したがって、請求対象は添付の特許請求の範囲の精神及び範囲に属するこのようなすべての変更、修正及び変形を含もうとするものである。また、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語が詳細な説明または特許請求の範囲で使われる限り、そのような用語は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）が請求項で過渡的用語として使われるときに解釈されるもののように「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語と同様な方式で包括的であることを意図する。

Claims

ＲＦＩＤチップと、
前記ＲＦＩＤチップに電気的に結合された導電性構造体であって、チューニングループから互いに反対方向に伸びる一対のダイポールアームを含み、前記一対のダイポールアームのそれぞれは負荷端部で終端し、前記負荷端部のそれぞれは前記負荷端部の一部分が空洞化されて形成された開口部と前記開口部を取り囲むループ状の前記負荷端部の残部とを備えている、導電性構造体と、
を含む、金属探知機耐性ＲＦＩＤ装置。
前記導電性構造体の厚さは、前記金属探知機耐性ＲＦＩＤ装置において使用される周波数に対する前記導電性構造体の表皮深さより大きい、請求項１に記載の金属探知機耐性ＲＦＩＤ装置。
前記導電性構造体の空洞化された前記負荷端部の一部分は前記導電性構造体の他の部分より小さい電流フローを有し、空洞化された前記負荷端部の前記一部分は除去されている、請求項１から２のいずれか一項に記載の金属探知機耐性ＲＦＩＤ装置。
前記導電性構造体の空洞化された前記負荷端部は、ｘ線検査の際、金属異物の検出を遮断しない、請求項１から３のいずれか一項に記載の金属探知機耐性ＲＦＩＤ装置。
前記導電性構造体の総金属体積は、０．５２ｍｍ ^３未満である、請求項１から４のいずれか一項に記載の金属探知機耐性ＲＦＩＤ装置。
ＲＦＩＤ装置の金属質量を減少させる方法であって、
ＲＦＩＤ装置とともに用いられる導電性構造体であって、チューニングループから互いに反対方向に伸びる一対のダイポールアームを含み、前記一対のダイポールアームのそれぞれは負荷端部で終端する、導電性構造体を用意することと、
前記導電性構造体の厚さを減少させることと、
前記導電性構造体の前記負荷端部の一部分を空洞化して、開口部と前記開口部を取り囲むループ状の前記負荷端部の残部とを形成することと、を含み、
前記導電性構造体の空洞化された前記一部分の電流フローは前記導電性構造体の他の部分の電流フローより小さい、ＲＦＩＤ装置の金属質量を減少させる方法。
前記導電性構造体の表皮深さを計算することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
前記導電性構造体の厚さは、前記ＲＦＩＤ装置において使用される周波数に対する前記導電性構造体の表皮深さよりも大きい、請求項６または７に記載の方法。
前記導電性構造体は、チューニングループから伸びて負荷端部で終わる一対のダイポールアームを含む、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
前記導電性構造体の前記一部分は前記導電性構造体の一対の負荷端部のうちの少なくとも一つに位置する、請求項６から９のいずれか一項に記載の方法。
金属探知機に耐性を有するＲＦＩＤ装置とともに用いられる導電性構造体であって、
前記導電性構造体は前記ＲＦＩＤ装置に電気的に結合され、チューニングループから互いに反対方向に伸びる一対のダイポールアームを含み、前記一対のダイポールアームのそれぞれは負荷端部で終端し、前記負荷端部のそれぞれは前記負荷端部の一部分が空洞化されて形成された開口部と前記開口部を取り囲むループ状の前記負荷端部の残部とを備えている、導電性構造体。
前記導電性構造体の総金属体積は、０．５２ｍｍ ^３未満である、請求項１１に記載の導電性構造体。
前記導電性構造体はアルミニウムを含む、請求項１１から１２のいずれか一項に記載の導電性構造体。
前記導電性構造体の厚さは、前記ＲＦＩＤ装置において使用される周波数に対する前記導電性構造体の表皮深さより大きい、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の導電性構造体。
前記導電性構造体の一部分が除去されている、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の導電性構造体。
前記導電性構造体の厚さは蒸着によって得られる、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の導電性構造体。
前記導電性構造体は、導電性インクを印刷するかホイルを切断することによって製造される、請求項１１から１６のいずれか一項に記載の導電性構造体。