JP7457736B2 - 高周波帯域で動作するｒｆｉｄタグ - Google Patents

Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１８年６月２７日に出願された米国仮実用特許出願第６２／６９０，７２３号に対する優先権及びその利益を主張するものであり、この文献はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。

本発明は、一般に、限定するわけではないが電子レンジなどの高放射場（ｈｉｇｈ－ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）に耐えることができる無線周波数識別（「ＲＦＩＤ」）タグ、及び高放射場耐性ＲＦＩＤタグを使用して電子レンジなどによる加熱工程の側面を制御する方法に関する。具体的には、電子レンジなどの装置における調理又は加熱前に、製品又は食品からＲＦＩＤタグを取り外す必要がない。本発明の電子レンジ対応ＲＦＩＤタグ（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｓａｆｅ ＲＦＩＤ ｔａｇ）はアークが形成されるのを防ぎ、従って取り付け先の製品又は食品を損なうことなく電子レンジ内に配置することができる。従って、このＲＦＩＤタグは、強力な高電磁場中又はマイクロ波放出中にＲＦＩＤリーダシステムによる読み取り又は質問を受けることができる。

他のＲＦＩＤ技術を使用することもできるが、本開示は、１３．５６ＭＨｚで動作する高周波（「ＨＦ」）、並びに欧州の８６５～８６８ＭＨｚ及び米国の９０２～９２８ＭＨｚを含む世界的に様々な帯域で動作する超高周波（「ＵＨＦ」）技術に焦点を当てる。従って、本明細書は、これらに対する具体的な言及を行う。しかしながら、本発明主題の態様は、他の同様の用途にも等しく適用することができると理解されたい。

一般的に言えば、無線周波数識別は、電磁エネルギーを使用して（ＲＦＩＤ「タグ」又はトランスポンダとして知られている）応答デバイスを刺激してデバイス自体を識別し、場合によってはタグに付加的に記憶されているデータを提供するものである。通常、ＲＦＩＤタグは、一般に「チップ」と呼ばれる半導体素子を含み、チップ上には、メモリと、アンテナに接続された動作回路とが形成される。通常、ＲＦＩＤタグはトランスポンダとして機能し、質問器とも呼ばれるリーダから受け取った無線周波数（「ＲＦ」）質問信号に応答して、チップメモリに記憶された情報を提供する。パッシブＲＦＩＤデバイスの場合には、質問信号のエネルギーが、ＲＦＩＤタグデバイスの動作に必要なエネルギーも提供する。

ＲＦＩＤタグは、追跡すべき物品に組み込み又は取り付けることができる。タグは、接着剤、テープ又はその他の手段を用いて物品の外部に取り付けることができる場合もあれば、パッケージに含めたり、物品の容器内に配置したり、又は衣服に縫い込んだりして物品に挿入できる場合もある。ＲＦＩＤタグは、典型的には検査数字が添えられた数バイトの単純なシリアル番号である一意の識別番号を伴って製造される。この識別番号は、製造中にタグに組み込まれる。ユーザは、このシリアル／識別番号を変更することができず、メーカーは、各シリアル番号が一度しか使用されないことを保証する。通常、このような読み取り専用のＲＦＩＤタグは、追跡すべき物品に恒久的に取り付けられ、取り付けられた時点で、コンピュータデータベース内でタグのシリアル番号が取り付け先物品（ｈｏｓｔ ａｒｔｉｃｌｅ）に関連付けられる。

現在のところ、電子レンジ内で調理される食品に実装されたＲＦＩＤ技術は、電子レンジの高電磁場放出を耐え抜くことができない。具体的に言えば、通常、ＲＦＩＤタグは、電子レンジ空洞内で破壊され、ＲＦＩＤタグの取り付け先の食品を損なうこともある。従って、電子レンジ内で機能することができて取り付け先の食品を損なわない電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイスが必要とされている。

本発明は、電子レンジ内で調理、加熱、再加熱及び／又は解凍される食品又はその他の製品に固定された、マイクロ波工程の開始前に食品又は製品から取り外す必要がない電子レンジ対応ＲＦＩＤタグを開示する。さらに、このＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグが取り付けられた食品又は製品を損なわずに電子レンジ内に配置できるとともに、調理過程を制御するためのデータを提供する。

以下、開示する技術革新のいくつかの態様の基本的理解をもたらすために簡略化した概要を示す。この概要は、広範にわたる概説ではなく、主要／重要な要素の識別、或いはその範囲の説明を意図するものではない。この概要の唯一の目的は、後で提示するさらに詳細な説明の前置きとして、いくつかの概念を簡略化した形で示すことである。

本明細書に開示して特許請求する主題は、その１つの態様において、電子レンジ内で調理、加熱、再加熱及び／又は解凍される食品又はその他の製品に固定された電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイスを含む。このＲＦＩＤタグは、以下に限定するわけではないが、取り付け先の製品、ＲＦＩＤタグのユーザ、電子レンジの操作指示などに関する情報を含む様々な情報を含むことができる。

電子レンジ対応ＲＦＩＤタグは、誘電体の一方側の面に形成された分割リング（又は遮蔽）導体と、誘電体の他方側の面に形成されたコイルアンテナ導体と、ＲＦＩＤチップとを含むことが好ましい。分割リング導体は、誘電体によってコイルアンテナ導体から分離される。さらに、分割リング導体は、誘電体を介してコイルアンテナ導体に容量的に結合するように、コイルアンテナ導体の大部分を覆う。また、分割リング導体は、コイルアンテナ導体を通じてマイクロ波電流が流れるようにする間隙を含むが、間隙内のコイルアンテナ導体の部分がマイクロ波電流と相互作用せず、これによりアーク放電を防ぐ。

別の実施形態では、電子レンジ対応（安全）ＲＦＩＤタグデバイスが、導体の間隙が整列せず、間隙に電流が流入しないように、第１の分割リング導体と反対側に回転された第２の分割リング導体を含む。コイルアンテナ導体は、第１及び第２の分割リング導体間に配置され、これら導体に容量的に結合してコイルアンテナ導体と第１及び第２の分割リング導体とを効果的に短絡させて、コイルアンテナ導体に沿ったアーク放電及び過電流を防ぐ。

本発明のさらなる実施形態では、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグが、コイルアンテナ導体上に配置されたＲＦＩＤチップ及び遮蔽ストラップを含み、ＲＦＩＤチップ及び遮蔽ストラップ上には分割リング導体が形成される。具体的に言えば、ＲＦＩＤチップは、コイルアンテナ導体の中心部及び外縁部に固定されて共振回路を形成する。

本明細書に含まれる説明は、調理、解凍、加熱又は再加熱目的で電子レンジ内に配置された食品を主に参照するが、本発明は、食品との併用に限定されるものではないと理解されたい。具体的に言えば、本発明は、製造工程などにおいて電子レンジ又はマイクロ波場内又はその付近に配置すべき物品にＲＦＩＤタグを取り付けることが望ましい他のあらゆる設定又は工程にも応用される。

上述の及び関連する目的を達成するために、本明細書では、以下の説明及び添付図面に関連して、開示する技術革新のいくつかの例示的な態様について説明する。しかしながら、これらの態様は、本明細書に開示する原理を採用できるとともに全てのこのような態様及びその同等物を含むように意図された様々の方法のうちのほんのわずかしか示していない。以下の詳細な説明を図面と共に検討すれば、他の利点及び新規の特徴が明らかになるであろう。

開示するアーキテクチャによる基本的なＨＦ ＲＦＩＤタグの上面透視図である。 開示するアーキテクチャによる電子レンジ対応ＲＦＩＤタグの上面透視図である。 開示するアーキテクチャによる、ＨＦコイルアンテナを含む電子レンジ対応ＲＦＩＤタグの透視図である。 開示するアーキテクチャによる、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグの遮蔽導体（ｓｈｉｅｌｄ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）間の間隙の正面透視図である。 開示するアーキテクチャによる、基板の反対側の面に形成された遮蔽体と、導体をブリッジ又は橋渡しする接続部とを含む電子レンジ対応ＲＦＩＤタグの上面透視図である。 開示するアーキテクチャによる、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグの底部遮蔽導体の上面透視図である。 開示するアーキテクチャによる、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグのＨＦ ＲＦＩＤインレーの上面透視図である。 開示するアーキテクチャによる、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグの頂部遮蔽導体の上面透視図である。 開示するアーキテクチャによる、コイル導体間に狭いレーザー切断間隙が形成された電子レンジ対応ＲＦＩＤタグの上面透視図である。 開示するアーキテクチャによる遮蔽ストラップの上面透視図である。 開示するアーキテクチャによる、ストラップを覆って配置される遮蔽導体の上面透視図である。 開示するアーキテクチャによる、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグのコイル導体の上面透視図である。 本発明の別の星形遮蔽構造を示す図である。

以下、全体を通じて同じ参照番号を用いて同じ要素を示す図面を参照しながら技術革新の説明を行う。以下の説明では、説明を完全に理解できるように、説明目的で数多くの具体的な詳細を示す。しかしながら、この技術革新は、これらの具体的な詳細を伴わずに実施できることが明らかである。その他の場合、周知の構造及びデバイスについては、これらの説明を容易にするためにブロック図形式で示している。

本発明は、電子レンジなどの装置における調理、解凍、加熱及び／又は再加熱前に食品などの製品から取り外す必要がなく、調理過程を制御するデータを提供できるような、高電磁場放出に耐え、電子レンジ対応と見なすことができるＲＦＩＤタグを開示する。１つの実施形態では、このＲＦＩＤタグが、基板（又は誘電体）の一方側の面に形成された分割リング（又は遮蔽）導体と、基板の反対側の面に形成されたコイルアンテナ導体と、ＲＦＩＤチップとを含む。分割リング導体は、誘電体を介してコイルアンテナ導体に容量的に結合し、分割リング導体の間隙がアーク放電を防ぐ。さらに、ＲＦＩＤチップは、ＲＦＩＤが取り付けられた製品又は食品、及び／又は電子レンジが実行する必要がある工程に関するデータを含むこともできる。このＲＦＩＤチップのデータをＲＦＩＤリーダシステムが読み取って、例えば食品の調理、加熱、再加熱又は解凍などのマイクロ波工程を許可及び／又は制御する。

最初に図面を参照すると、図１に、標準的な高周波（ＨＦ）ＲＦＩＤタグデバイス１００を示す。１つの実施形態では、ＨＦ ＲＦＩＤタグデバイス１００が、螺旋形構成の導電性アンテナ要素１０２の平面構造、又は当業で周知の他のいずれかの好適な構成である。さらに、平面構造を矩形として示しているが、円形、正方形又は三角形などの当業で周知のあらゆる好適な形状とすることができる。螺旋形構成を有する平面構造は、導電性アンテナ要素１０２間に複数の間隙１０４を形成する。また、ＲＦＩＤチップ１０８の位置には、ＲＦＩＤチップ１０８が導電性アンテナ要素１０２のコイル内に配置されるように、導電性アンテナ要素１０２自体の間隙１０６も存在する。さらに、ＨＦ ＲＦＩＤタグデバイス１００の中心部１１２及び導電性アンテナ要素１０２の平面構造の外縁部１１４は、ＨＦ ＲＦＩＤタグデバイス１００を横切るインダクタ（又はブリッジ導体）１１０を形成して所望の周波数で共振する導電性トレース１１６によって互いにブリッジ又は橋渡しされる。

通常、ＨＦ ＲＦＩＤタグは、１００ｋＨｚ～１５ＭＨｚの帯域で動作し、特定的な１３．５６ＭＨｚの標準周波数で動作する。さらに、典型的な読み取り範囲は最大約１ｍであるが、近距離通信（ＮＦＣ）規格に従って動作する携帯電話機などのモバイル装置を含む多くの用途では、範囲が、ＲＦＩＤタグのサイズに応じてわずかに１０～１５ｍｍとなることもある。タグとリーダとの間の距離は近接場内に存在し、結合は主に磁気的に行われ、典型的にはＲＦＩＤチップ容量と共振するように設計されたインダクタンスのコイル型アンテナが使用される。

図２に、取り付け先の食品及びその他の製品を損なうことなく加熱装置内に配置されるように設計された、高放射場耐性を有し一般に電子レンジ対応として認識されるＲＦＩＤタグ２００を示す。ＲＦＩＤタグ２００は、ＧＲＡＳ（安全食品認定）接着剤などの当業で周知のいずれかの好適な手段によって食品に固定することができる。さらに、ＲＦＩＤタグ２００は、デュアルモードタグ又はシングルモードタグとすることができ、図１で説明したように、ＨＦリーダシステムと通信するＨＦコアコンポーネントを含むことができる。通常、ＲＦＩＤタグ２００は、本発明の包括的概念に影響を与えない、当業で周知のいずれかの好適なサイズ、形状及び構成とすることができる。当業者であれば、図２に示すＲＦＩＤタグ２００の形状及びサイズは例示を目的としたものにすぎず、ＲＦＩＤタグ２００の他の多くの形状及びサイズも本開示の範囲内に十分に収まると理解するであろう。ＲＦＩＤタグ２００の寸法（すなわち、長さ、幅及び高さ）は、優れた性能のための重要な設計パラメータであるが、ＲＦＩＤタグ２００は、使用中の最適な性能を保証するあらゆる形状又はサイズとすることができる。

１つの実施形態では、この電子レンジに耐えることができるＲＦＩＤタグデバイス２００が、螺旋形構成又は当業で周知の他のいずれかの好適な構成の導電性アンテナ要素２０２の平面構造を含む。本発明は、導電性アンテナ要素２０２が金属製であるように企図するが、当業で周知のあらゆる好適な材料で製造することができる。さらに、平面構造を矩形として示しているが、円形、正方形又は三角形などの当業で周知のあらゆる好適な形状とすることができる。螺旋形構成を含む平面構造は、導電性アンテナ要素２０２間に間隙２０４を形成する。また、ＲＦＩＤチップ２０８の位置には、ＲＦＩＤチップ２０８が導電性アンテナ要素２０２のコイル内に配置されるように、導電性アンテナ要素２０２自体の少なくとも１つの間隙２０６も存在する。

さらに、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス２００の中心部２１８及び導電性アンテナ要素２０２の平面構造の外縁部２２０は、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス２００を横切るインダクタ（又はブリッジ導体）２１０を形成して所望の周波数で共振する導電性トレース２２２によって互いにブリッジ又は橋渡しすることができる。さらに、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス２００は、分割リングの形態、又は当業で周知の他のいずれかの好適な形状の第２の導体２１２も含む。この第２の導体（又はリング導体）２１２は、誘電体２１４によってブリッジ導体（又はコイル導体）２１０から分離されている。この誘電体２１４は、典型的にはプラスチック又は接着剤、或いは当業で周知の他のいずれかの好適な誘電体材料である。

リング導体２１２は、図２に示すように導電性アンテナ要素又はコイル２０２の大部分を覆い、コイル２０２を覆わない狭い間隙２１６又は開放空間を残すことが好ましい。分割リング導体２１２の形状及びサイズは、全体的な電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス２００の構造の一部として、マイクロ波場との制御された相互作用をもたらして加熱を最小化しアーク放電を防ぐように設計される。通常、分割リング導体２１２の設計は様々であり、当業で周知のあらゆる好適な形状の導体を使用することができる。さらに、分割リング導体２１２は、丸みを帯びた隅部、マイクロ波周波数の波長と比較した規定の辺の長さ、及びリング要素（すなわちコイル２０２）間の制御された間隙を共通の特徴とする。

分割リング導体２１２は、誘電体２１４を介してコイル２０２に容量的に結合する。例えば、１０ｍｍの正方形面積及びｋ＝３の２５μｍ厚の誘電体では、容量が～１０６ｐＦ（ピコファラッド）である。１３．５６ＭＨｚでは、コイル２０２に対する等価の結合インピーダンスが、１１０オームであり、これはコイル動作への影響を最小限に抑える。２．４５ＧＨｚでは、結合インピーダンスが、～０．６１オームであり、コイルとリングを効果的に短絡させる。これにより、コイル要素間のアークと、コイル導体２０２の全長にわたって流れる過電流とが防がれる。従って、アークを防ぐことによって電子レンジ対応ＲＦＩＤタグ２００に付与されるエネルギーが減少し、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグ２００の加熱も最小限に抑えられる。従って、高出力の、すなわち２．４５ＧＨｚのマイクロ波の放出前又は放出中に電子レンジ対応ＲＦＩＤタグ２００を読み取ることができる。

リング導体２１２は、短絡巻線として作用するのを防ぐように分割部（又は間隙）２１６を有し、磁場内に配置された時に電流が流入すると、コイルアンテナ２０２と磁気的に相互作用する。分割部（又は間隙）２１６の領域では、コイル導体２０２が両側でリング導体２１２に強力に結合しているので、リング導体２１２の間隙２１６によって定められる長さにわたってコイル導体２０２を通じてマイクロ波電流が流れる。間隙２１６のサイズは、間隙２１６におけるコイル２０２の任意の構造がマイクロ波場と相互作用しないように選択され、本発明では、このサイズをマイクロ波周波数の波長の１０分の１未満、又は約１２ｍｍ未満とすべきである。

また、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグ２００のＲＦＩＤチップ２０８は、電子レンジが実行する必要がある工程に関するデータを含む。具体的に言えば、ＲＦＩＤチップ２０８から受け取られるデータは、以下に限定するわけではないが、ＲＦＩＤタグ２００の一意の識別子、製品識別、製品「使用」期限、製品「賞味」期限、アレルゲン情報、食品の調理パラメータ、加熱、攪拌、及び加熱後の滞留時間などの指示を含むことができる。

例えば、期限切れ製品の「使用」期限又は「賞味」期限に関して言えば、ＲＦＩＤチップ２０８を使用して、電子レンジが手動での上書きを伴わずに動作して食品の解凍、調理、加熱又は再加熱を行うのを防ぐことにより、もはや消費に適していない食品をユーザが知らずに消費するのを防いで病気を予防することができる。この特徴は、例えば製品の「使用」期限又は「賞味」期限を含む情報に関する印刷がもはや人間の目で読み取ることができず、又は食品から分離している時に特に有用である。

また、異なる食品及び／又は異なるユーザでは、ＲＦＩＤチップ２０８の上書きを行うのに必要な許可も異なることができる。例えば、幼児向けの食品、海産食品、又は特定の既知のアレルゲンを含む食品（例えば、ピーナツを有する食品）に必要とされる上書きは高リスクと考えることができ、単純なはい／いいえ、又は口頭確認ではなくむしろ特定のパスワードを必要とすることができる。さらに、この特定の製品データをアレルゲン情報などのユーザに関するデータと組み合わせて、調理行動を防ぎ、警報を鳴らし、口頭確認を求めることなどもできる。さらに、食品が解凍されているか、冷却されているか、それとも冷凍されているかを検出できるセンサにＲＦＩＤチップ２０８を関連付け、センサからの情報又は出力を使用して、さらなるユーザインタラクションを伴わずに適切に調理パラメータを修正することもできる。例えば、冷凍食品の場合には、センサ出力を使用して、最初に１つのマイクロ波電力設定で食品を解凍し、その後に異なる電力設定で食品を調理するように電子レンジに指示することができる。或いは、食品が既に解凍されているとセンサが判断した場合には、センサ出力を使用して、解凍過程を迂回してそのまま調理過程に進むように電子レンジに指示することにより、解凍過程中に電子レンジを動作させるのに必要な時間とエネルギーの両方を節約することができる。

図３に示す別の実施形態には、ＨＦ ＲＦＩＤコイルアンテナ（又はコイル導体）３０４に近接する遮蔽導体３０２を含む電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス３００を示す。さらに、遮蔽導体３０２は、プラスチック又は接着剤など、或いは当業で周知の他のいずれかの好適な材料などの誘電体（又は基板）３０６を介してコイル導体３０４から分離される。また、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス３００は、様々な方法で形成することができる。例えば、ＰＥＴ基板３０６などの基板（又は誘電体）３０６の一方の面にコイル導体３０４をエッチングし、他方の面に遮蔽導体３０２をエッチングすることにより、ＰＥＴ基板３０６の両面に遮蔽導体３０２及びコイル導体３０４を配置することができる。

或いは、ＰＥＴ基板３０６の一方の面でコイル導体３０４をレーザー切断し、ＰＥＴ基板３０６の他方の面で遮蔽導体３０２をレーザー切断することにより、ＰＥＴ基板３０６の両面に遮蔽導体３０２及びコイル導体３０４を配置することもできる。或いは、ＰＥＴ基板３０６の一方の面でコイル導体３０４をレーザー切断し、ＰＥＴ基板３０６の他方の面で遮蔽導体３０２をダイカットすることにより、ＰＥＴ基板３０６の両面に遮蔽導体３０２及びコイル導体３０４を配置することもできる。或いは、ＰＥＴ基板３０６の一方の面でコイル導体３０４をレーザー切断又はエッチングし、ＰＥＴ基板３０６の他方の面で遮蔽導体３０２を予め切断して接着剤を塗布することにより、ＰＥＴ基板３０６の両面に遮蔽導体３０２及びコイル導体３０４を配置することもできる。

或いは、ＰＥＴ基板３０６の１つの表面上でコイル導体３０４をレーザー切断又はエッチングし、遮蔽導体３０２を予め切断してＰＥＴ基板３０６の同じ面に接着剤と共に追加部品として付与することにより、遮蔽導体３０２及びコイル導体３０４がＰＥＴ基板３０６の同じ面に存在することもできる。或いは、最後に、ＰＥＴ基板３０６の裏面又はコイル導体３０４上のいずれかに遮蔽導体３０２を印刷構造として適用し、間にワニスなどの好適な誘電体セパレータ、又は当業で周知の他のいずれかの好適な誘電体材料を伴うことにより、遮蔽導体３０２及びコイル導体３０４がＰＥＴ基板３０６の同じ面又は両面のいずれかに存在することもできる。

図４に、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグ４００の、具体的には、分割リング（又は遮蔽）導体４０４の間隙４０２がＨＦコイルアンテナ導体４０６を覆う領域の図を示す。間隙４０２は、両側の広いオーバーラップ領域４０８を明らかにする。広いオーバーラップ領域４０８は、コイル巻線の両側でコイルアンテナ導体４０６に低インピーダンス結合をもたらす。というのは、コイル巻線が遮蔽導体４０４によって互いに容量的に容量的されるからである。従って、遮蔽導体４０４は、間隙４０２を横切って電流を流すことができる単一の幅広い導体として機能する。これにより、コイル要素（又は巻線）間のアークと、コイルアンテナ導体４０６の全長にわたって流れる過電流とが防がれる。間隙４０２の領域では、コイルアンテナ導体４０６が両側において分割リング導体４０４に強力に結合しているので、間隙４０２によって定められる長さにわたってコイル要素を通じてマイクロ波電流が流れる。間隙４０２のサイズは、間隙４０２におけるコイル要素の任意の構造がマイクロ波場と相互作用しないように選択され、例えば間隙４０２のサイズは、マイクロ波周波数の波長の１０分の１未満、又は約１２ｍｍ未満とすべきである。

図５に、基板（又は誘電体）５１４の一方側の面に形成された分割リング（又は遮蔽）導体５０２と、基板５１４の反対側の面に形成されたコイルアンテナ導体５０４と、ＲＦＩＤチップ５０６とを含む電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス５００のさらなる実施形態を示す。電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス５００では、分割リング遮蔽導体５０２が、コイルアンテナ導体５０４の中心部５０８と縁部５１０との間のＨＦブリッジ５１６として機能して、連続導体を１３．５６ＭＨｚでＲＦＩＤチップ５０６と共振させる。このブリッジ機能は、頂部導体と底部導体と（すなわち、遮蔽導体５０２とコイルアンテナ導体５０４と）の間の圧着接続部５１２、又は貫通穴などの他の接続手段、或いは当業で周知の他のいずれかの好適な接続手段を使用して、低抵抗（すなわち、１０オーム）経路を設けることによって形成される。間に基板５１４を介在させることなくコイルアンテナ導体５０４上に遮蔽導体５０２をさらなる導体として直接適用する場合には、当業で周知の好適な導電接着剤によって接続を行うことができる。

図６Ａ～図６Ｃに、２つの分割リング遮蔽体（遮蔽体１ ６０２及び遮蔽体２ ６０４）と、ＨＦ ＲＦＩＤコイルアンテナ導体（又はＨＦ ＲＦＩＤインレー）６１０と、ＲＦＩＤチップ６１６とを含む電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス６００のさらなる実施形態を示す。電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス６００は、底縁部６０８に間隙６０６が形成された第１の分割リング（又は遮蔽）導体（遮蔽体１）６０２を含み、遮蔽１導体６０２は、コイルアンテナ導体６１０の一方側の面に配置される。電子レンジ対応ＲＦＩＤタグ６００は、上縁部６１４に間隙６１２が形成された第２の分割リング（又は遮蔽）導体（遮蔽体２）６０４も含み、遮蔽２導体６０４は、コイルアンテナ導体６１０の反対側の面に配置される。

互いに対して回転された２つの遮蔽導体（すなわち、遮蔽体１ ６０２及び遮蔽体２ ６０４）を有することにより、遮蔽導体（６０２及び６０４）の間隙６０６及び６１２が異なる場所に位置するようになる。従って、両遮蔽導体（６０２及び６０４）は、コイルアンテナ導体６１０に短絡巻線を提示しないが、遮蔽体１及び遮蔽体２（６０２及び６０４）の間隙（６０６及び６１２）が異なる場所に存在するので、これらの遮蔽体が２．４５ＧＨｚにおいて互いに橋渡しすると、いずれの点においてもコイルアンテナ導体６１０に電流が流入しない。従って、２つの遮蔽導体（６０２及び６０４）を含む電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス６００は、コイルアンテナ導体６１０の電流を最小化する。

図７に、基板（又は誘電体）７０４の一方側の面に形成された分割リング（又は遮蔽）導体７０２と、基板７０４の反対側の面に形成されたコイルアンテナ導体７０６と、ＲＦＩＤチップ７１８とを含む電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス７００のさらなる実施形態を示す。電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス７００では、コイルアンテナ導体７０６が、コイルアンテナ導体７０６の中心部７１０と縁部７１２との間のＨＦブリッジ７０８として機能して、連続導体を１３．５６ＭＨｚでＲＦＩＤチップ７０６と共振させる。このブリッジ機能は、圧着接続７１４、又は貫通穴などの他の接続手段、或いは当業で周知の他のいずれかの好適な接続手段を使用して低抵抗（すなわち、１０オーム）経路を設けることによって形成される。

さらに、コイルアンテナ導体７０６は、１０μｍ～１００μｍの、又は当業で周知の他のいずれかの好適なサイズの領域の狭い間隙７１６を含む。この狭い間隙７１６を使用して、コイルアンテナ導体７０６のコイルの巻線を隔離する。間隙７１６が狭いので、コイル巻線間の結合容量は、２．４５ＧＨｚで低インピーダンスであり、コイルアンテナ導体７０６のコイルを２．４５ＧＨｚで間隙のない固体リングのように見せてアーク放電を防ぐ。

図８Ａ～図８Ｃに、ストラップ８０８に接続されたＲＦＩＤチップ８０６を含み、ＲＦＩＤチップ８０６及びストラップ８０８がコイルアンテナ導体８２０上に配置され、ＲＦＩＤチップ８０６及びストラップ８０８上に分割リング（又は遮蔽）導体８０２が形成された、電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス８００の実施形態を開示する。具体的に言えば、ＲＦＩＤチップ８０６は、コイルアンテナ導体８２０の中心部８１４及び外縁部８１６にＲＦＩＤチップ８０６を接続（又は橋渡し）して共振回路をもたらすように設計された２つの線８１０及び２つのパッド８１２に接続される。このブリッジ（又は接続）機能は、圧着接続８１８、又は貫通穴などの他の接続手段など、或いはＲＦＩＤチップ８０６の２つの線８１０及び２つのパッド８１２と接続するための当業で周知の他のいずれかの好適な接続手段を使用することによって形成される。

さらに、ストラップ８０８は、遮蔽ストラップ８０８を形成する頂部遮蔽金属被膜加工を含む。この遮蔽ストラップ８０８は、コイルアンテナ導体８２０上の連続導体として機能する。また、遮蔽導体８０２は、上述したような分割リング（又は間隙）８０４を含んでコイルアンテナ導体８２０上に配置され、リング（又は遮蔽）導体８０２の間隙８０４は、遮蔽ストラップ８０８及び容量結合によって２．４５ＧＨｚにおいて短絡する。従って、この電子レンジ対応ＲＦＩＤタグデバイス８００は、分割リング遮蔽導体８０２に間隙８０４が存在する地点でコイルアンテナ導体８２０に電流が流入するのを防いでアーク放電を防ぐ。

重要なこととして、ＲＦＩＤチップ８０６上に含まれる「使用」期限又は「賞味」期限などのデータは、メーカーからの又は特定のユーザに関する他のデータと組み合わせて、異なる調理パラメータ、調理パラメータを上書きするのに必要な許可レベルなどを有効にすることができる。ユーザに関するデータは、以下に限定するわけではないが、アレルギー反応、調理時刻、ユーザの年齢などに関する情報を含むことができる。このデータ、並びにメーカーデータ及び／又は製品データは、特定のマイクロ波動作（例えば、解凍、加熱、再加熱、調理など）が許可されているかどうかを制御するように機能し、直接許可されていない場合には、ユーザからのさらなる動作を必要とする。このユーザによるさらなる動作は、パスワードの入力、ＲＦＩＤカードの使用、近距離通信（ＮＦＣ）対応電話の使用など、或いは措置を講じるための当業で周知の他のいずれかの好適な動作を含むことができる。

具体的に言えば、この工程は、ＲＦＩＤタグ８００に読み取り又は質問を行い、ＲＦＩＤタグ付き製品に関するデータを収集して分析することから開始することができる。ＲＦＩＤタグ８００の読み取り又は質問は、利用中の特定のＲＦＩＤリーダシステムに応じて、マイクロ波空洞の内部又は外部のいずれかで行うことができる。次に、この収集されたデータに基づいて、ＲＦＩＤタグ８００から読み取られたデータが、タグ付き製品が期限切れである（すなわち、その「使用」期限又は「賞味」期限を超えている）ことを示すかどうかを判定することができる。製品が期限切れでない場合には、マイクロ波工程を継続して、電子レンジコントロールパネルが、ＲＦＩＤタグ付き製品に対する適切なマイクロ波機能（例えば、解凍、加熱、再加熱又は調理）を制御する。一方で、製品が期限切れである場合には、製品が危機的製品（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔ）であるかどうかをさらに判定することができる。製品が「危機的製品」であるかどうかは、あらゆる数のユーザ固有パラメータによって定めることができる。例えば、「危機的製品」は、ベビー用品、期限切れの場合に食中毒を引き起こしやすい製品などを含むことができる。製品が危機的製品でない場合、マイクロ波工程は、そのまま所望のマイクロ波機能（すなわち、解凍、加熱、再加熱、調理など）に進み、電子レンジコントロールパネルが所望のマイクロ波機能を制御することができる。

例えば、ＲＦＩＤタグ付き製品がその「賞味期限」を超えている（すなわち、期限切れである）が、（例えば、食中毒確率の低さに基づいて）例えば野菜などの危機的製品ではない場合、電子レンジは、そのまま所望のマイクロ波機能に進むことができる。この工程は、ＲＦＩＤタグからの調理指示などの他のパラメータの有無にかかわらずに行うことができる。一方で、製品が期限切れであって危機的製品でもある場合には、手動での上書き又は何らかの形の検証を継続することが必要になり得る。例えば、製品が甲殻類又は離乳食などの危機的製品のカテゴリーに該当する場合、電子レンジは、排除を上書きするパスワードなどのさらなる許可を必要とする。アレルゲン含有食品の製品にも同じ工程が当てはまることができる。ユーザが、例えばピーナツアレルギーの人物が電子レンジを使用する可能性があると前以て定めていた場合、ピーナツを含むいずれかの製品を電子レンジに提示する際には高レベルの上書き（例えば、パスワード）が必要になり、場合によって警報が鳴る。

別の態様は、ユーザの年齢に関連することができる。例えば、高レベルの砂糖シロップを含むものなどの、調理中に非常に高温になることを示す製品は、子供が食品を加熱しすぎてやけど又は熱傷を負うのを防ぐために、家庭内に子供がいるかどうかの上書きを必要とする。工程は、さらなる許可が行われた後にそのまま所望のマイクロ波機能（例えば、調理、解凍、加熱、再加熱など）に進み、電子レンジは、ＲＦＩＤタグ付き製品に対するマイクロ波工程を制御する。上述したように、問題の危機的性質及び／又はユーザの特定のニーズに応じて異なる許可レベルを設定することができる。

上述したように、ＲＦＩＤタグ８００は、何らかの形のセンサをさらに含むことができる。例えば、センサは、ＲＦＩＤタグ付き製品が解凍されているか、冷蔵されているか、それとも冷凍されているかを示すことができる温度センサ、又は水分センサなどの当業で周知の他のいずれかのセンサなどとすることができる。電子レンジは、センサ状態及びＲＦＩＤデータに基づいて、ＲＦＩＤタグ付き製品から読み取ったデータを利用して実施すべき適切なマイクロ波機能を選択するオーブンコントローラが決定した通りに（すなわち、例えば既に食品が解凍されているか、冷蔵されているか、それとも冷凍されているかに基づいて）適切な調理法を選択することができる。

例えば、冷凍食品の場合には、センサからの出力を使用して、最初に１つのマイクロ波電力設定で食品を解凍し、その後に異なる電力設定で食品を調理するように電子レンジコントローラに指示することができる。或いは、食品が既に解凍されているとセンサが判断した場合には、センサ出力を使用して、解凍過程を迂回してそのまま調理過程に進むように電子レンジコントローラに指示することにより、この特定の用途では不要である解凍過程中に電子レンジを動作させるのに必要な時間とエネルギーの両方を節約することができる。

また、ＲＦＩＤタグ８００から取得されたタグデータは、その特定の食品の正しい調理パラメータについての、オンラインウェブサービス又は外部データベースからの検索を引き起こすこともできる。具体的に言えば、電子レンジコントローラは、オンラインシステム／ウェブサービス又は外部データベースにユーザインターフェイスデータを送信して、食品に関する追加情報及びその調理方法を取得することができる。例えば、ウェブサービスは、食品をマイクロ波で最良に調理する方法についてのヒント、使用するのに適した電力設定、或いは食品がより良く調理、解凍、冷蔵又は冷凍されるかどうかなどの、食品に関する追加情報を提供することができる。次に、これらの調理パラメータを、例えば肉の調理状態、又は野菜、パンなどの所望の柔らかさなどの、いくつかの食品についてのユーザの好みと組み合わせることができる。この結果、オーブンコントローラは、ウェブサービス又は他の外部データベースからの調理パラメータとユーザの好みとを利用して、食品のマイクロ波調理過程を制御することができる。

図９に、本発明の別の実施形態を示す。図９には、上述した分割リングに対する遮蔽体の別の形態を示しており、図示のように、この別の形態は、コイル内の中心点からコイル外の空間に一連の線が放射状に広がる星形９０３である。線幅は、コイルの線に容量的に結合などの適切な結合をもたらすことにより、２．４５ＧＨｚで短絡して間隙９０１間の空間において狭いアークの間隙を終端させるが、ＨＦアンテナのコイル間に比較的低い結合をもたらして性能を維持するように形成される。間隙が、例えばλ／２０又はそれよりも狭い、波長９０７の少ない割合に保持される場合、間隙と２．４５ＧＨｚエネルギーとの間の相互作用が最小化される。星形上のアーム数は、必要な間隙終端レベルに応じて変化することができると理解されるであろう。

上述した内容は、特許請求する主題の実施例を含む。当然ながら、特許請求する主題を説明する目的で部品又は方法の全ての考えられる組み合わせを説明することはできないが、当業者であれば、特許請求する主題の多くのさらなる組み合わせ及び並べ替えが可能であると認識することができる。従って、特許請求する主題は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲に含まれる全てのこのような代替例、修正例及び変形例を含むように意図される。さらに、詳細な説明又は特許請求の範囲において「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語を使用する点について、このような用語は、特許請求の範囲において移行部として使用する際に解釈される「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語と同様に包括的なものであるように意図される。以下に本発明の実施態様を記載する。
（実施態様１）高電磁場放出に耐性がある無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであって、
ＲＦＩＤチップと、
アンテナ導体と、
分割リング導体と、
前記アンテナ導体と前記分割リング導体との間に配置された誘電体と、
を備えるＲＦＩＤタグ。
（実施態様２）前記分割リング導体は、前記アンテナ導体に容量的に結合されている、実施態様１に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様３）前記分割リング導体は、前記誘電体の一方側の面に形成され、前記アンテナ導体は、前記誘電体の反対側の面に形成されている、実施態様１に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様４）前記アンテナ導体は、間隙を含む、実施態様１に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様５）前記ＲＦＩＤチップは、前記間隙内に配置されている、実施態様４に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様６）前記アンテナ導体の中心部及び外縁部は、インダクタを形成する導電性トレースによって互いに橋渡しされている、実施態様１に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様７）前記分割リング導体は、前記アンテナ導体の大部分を覆っている、実施態様１に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様８）前記分割リング導体は、前記アンテナ導体を覆わない間隙を含む、実施態様７に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様９）加熱装置内で使用される無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであって、
ＲＦＩＤチップと、
コイルアンテナ導体と、
第１の分割リング導体と、
第２の分割リング導体と、
を備えるＲＦＩＤタグ。
（実施態様１０）前記コイルアンテナ導体は、前記第１の分割リング導体と前記第２の分割リング導体との間に配置されている、実施態様９に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様１１）前記コイルアンテナ導体は、前記第１の分割リング導体及び前記第２の分割リング導体に容量的に結合されている、実施態様９に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様１２）前記第１の分割リング導体は、第１の間隙を含み、前記第２の分割リング導体は、第２の間隙を含む、実施態様９に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様１３）前記第２の分割リング導体は、前記第１の間隙が前記第２の間隙と整列しないように、前記第１の分割リング導体と反対に回転されている、実施態様１２に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様１４）前記コイルアンテナ導体の中心部及び外縁部は、インダクタを形成する導電性トレースによって互いに橋渡しされている、実施態様９に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様１５）前記ＲＦＩＤチップは、前記コイルアンテナ導体の間隙に配置されている、実施態様９に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様１６）マイクロ波場で使用される無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであって、
遮蔽ストラップに固定されたＲＦＩＤチップと、
コイルアンテナ導体と、
分割リング導体と、
を備えるＲＦＩＤタグ。
（実施態様１７）前記ＲＦＩＤチップ及び前記遮蔽ストラップは、前記コイルアンテナ導体上に配置されている、実施態様１６に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様１８）前記分割リング導体は、前記ＲＦＩＤチップ及び前記遮蔽ストラップ上に配置されている、実施態様１７に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様１９）共振回路をさらに備えている、実施態様１６に記載のＲＦＩＤタグ。
（実施態様２０）前記分割リング導体は、前記コイルアンテナ導体に容量的に結合されている、実施態様１６に記載のＲＦＩＤタグ。

Claims (11)

1. 高電磁場放出に耐性がある無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであって、
   ＲＦＩＤチップと、
   間隙を有する分割リング導体と、
   前記分割リング導体内で橋渡しするコイルアンテナ導体であって、前記分割リング導体内の前記間隙が前記コイルアンテナ導体の上にある、前記コイルアンテナ導体と、を備え、
   前記間隙のサイズは、前記間隙における前記コイルアンテナ導体と前記高電磁場放出との相互作用を制限するような寸法を有するように、前記高電磁場放出の波長の１０分の１未満である、ＲＦＩＤタグ。
2. 前記間隙は、両側で前記コイルアンテナ導体とオーバーラップ領域を有するように延びている、請求項１に記載のＲＦＩＤタグ。
3. 前記オーバーラップ領域は、高電磁場放出下で前記コイルアンテナ導体のコイル巻線の両側で前記コイルアンテナ導体に低インピーダンス結合をもたらすように構成され、前記コイルアンテナ導体の前記コイル巻線は、前記分割リング導体によって容量的に短絡される、請求項２に記載のＲＦＩＤタグ。
4. 前記分割リング導体は、前記分割リング導体が高電磁場放出下で前記間隙を横切って電流を流し且つ前記コイルアンテナ導体にわたって流れる過電流を防ぐ単一の幅広い導体として機能するように構成されている、請求項１～３のいずれかに記載のＲＦＩＤタグ。
5. 高電磁場放出に耐性がある無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであって、
   ＲＦＩＤチップと、
   アンテナ導体と、
   前記アンテナ導体に容量的に結合された分割リング導体と、
   前記アンテナ導体と前記分割リング導体との間に配置された誘電体と、を備え、
   前記アンテナ導体は、間隙を有し、前記ＲＦＩＤチップは、前記間隙に配置されており、前記分割リング導体を前記アンテナ導体の中心部及び縁部にそれぞれ前記誘電体を介して接続する経路をさらに備えている、ＲＦＩＤタグ。
6. 前記分割リング導体は、前記アンテナ導体の中心部と縁部との間の連続導体として機能するＨＦブリッジとして構成されている、請求項５に記載のＲＦＩＤタグ。
7. 前記ＨＦブリッジは、前記分割リング導体とコイルアンテナ導体との間を圧着接続を使用して設けられ、前記アンテナ導体の中心部と縁部は、インダクタを形成する導電性トレースによって互いに橋渡しされる、請求項６に記載のＲＦＩＤタグ。
8. 高電磁場放出に耐性がある無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであって、
   ＲＦＩＤチップと、
   間隙を有する星形遮蔽体と、
   前記星形遮蔽体内で橋渡しするコイルアンテナ導体と、
   を備え、
   前記星形遮蔽体は前記コイルアンテナ導体上を遮蔽するＲＦＩＤタグ。
9. 前記星形遮蔽体は、前記コイルアンテナ導体のコイル内の中心点から前記コイル外の空間に放射状に広がる一連の線を備える、請求項８に記載のＲＦＩＤタグ。
10. 前記一連の線は、間隙間の空間における狭いアーク状の間隙を終端させるためにコイルの一連の線への容量的な結合を可能にし前記コイルアンテナ導体のコイル間の比較的低い結合として機能するように構成された線幅を含む、請求項９に記載のＲＦＩＤタグ。
11. 前記アンテナ導体を覆う前記分割リング導体の部分は、前記アンテナ導体の内縁部且つ中心部と前記アンテナ導体の外縁部との両方を越えて径方向に延在している、請求項１～７のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ。

Images