(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療品を保管する方法であって、
各々がキャビティ内の閉位置および引出しがキャビティから少なくとも部分的に外に出た開位置へとそれぞれのキャビティに出し入れされるように構成された医療用キャビネットの複数の引出しに、医療品を保管するステップと、
第１のキャビティ内に位置する第１の引出しにのみ冷却をもたらすように熱電冷却（「ＴＥＣ」）デバイスを取り付けるステップと、
前記第１のキャビティを該第１のキャビティに隣接して位置する第２のキャビティから絶縁することで、前記第１のキャビティ内の前記第１の引出しへともたらされる冷却が前記第２のキャビティおよび第２の引出しに到達することを妨げ、前記第２のキャビティおよび引出しを周囲温度に保とうとするステップと、
前記第１の引出し内の温度を検出し、温度の読み取りを長時間にわたって記録するステップと、
前記第１の引出し内に位置する品物に配置されたＲＦＩＤタグからＲＦＩＤタグデータを読み取り、該タグが取り付けられた品物について温度要件が存在するか否かを判断するステップと、
前記第１の引出し内の品物について温度要件が存在すると判断される場合に、該温度要件を満たすように前記ＴＥＣデバイスによって前記第１の引出し内の温度を制御するステップと、
前記第２の引出し内に位置する品物に配置されたＲＦＩＤタグからＲＦＩＤタグデータを読み取り、該タグが取り付けられた品物について温度要件が存在するか否かを判断するステップと、
前記第２の引出し内の品物について温度要件が存在すると判断される場合に、温度制御の対象である品物が前記第２の引出しに配置された旨の警告をもたらすステップと
を含む方法。
【請求項２】
薬剤キャビネットの回りの周囲温度を検出してそれを示す周囲温度データを供給し、  ＲＦＩＤタグのデータから判断して、もし第１の引出しに存在する医療品が特別の温度を要求しているときは、
検出した周囲温度データを、前記医療品に要求される温度と、比較し、もし周囲温度が、前記医療品に要求される温度を満足するときは、
ＴＥＣデバイスをオフ状態に制御する、
請求項２に記載の方法。
【請求項３】
医療品を保管するキャビネットであって、
各々がキャビティ内の閉位置およびキャビティから少なくとも部分的に外に出た開位置へとそれぞれのキャビティに出し入れされるように構成された医療用キャビネットの複数の引出しと、
第１のキャビティ内に位置する第１の引出しにのみ冷却をもたらすように取り付けられた熱電冷却（「ＴＥＣ」）デバイスと、
前記第１のキャビティを該第１のキャビティに隣接して位置する第２のキャビティから絶縁することで、前記第１のキャビティ内の前記第１の引出しへともたらされる冷却が前記第２のキャビティおよび第２の引出しに到達することを妨げ、前記第２のキャビティおよび引出しを周囲温度に保とうとする、絶縁手段と、
前記第１の引出し内の温度を検出し、温度の読み取りを長時間にわたって記録する記録デバイスと、
前記第１の引出し内に位置する品物に配置されたＲＦＩＤタグからＲＦＩＤタグデータを読み取り、該タグが取り付けられた品物について温度要件が存在するか否かを判断する、読取判断デバイスと、
前記第１の引出し内の品物について温度要件が存在すると判断される場合に、該温度要件を満たすように前記ＴＥＣデバイスによって前記第１の引出し内の温度を制御する制御デバイスと、
前記第２の引出し内に位置する品物に配置されたＲＦＩＤタグからＲＦＩＤタグデータを読み取り、該タグが取り付けられた品物について温度要件が存在するか否かを判断する読取判断デバイスと、
前記第２の引出し内の品物について温度要件が存在すると判断される場合に、温度制御の対象である品物が前記第２の引出しに配置された旨の警告をもたらす警告デバイスと
を含むキャビネット。
【請求項４】
薬剤キャビネットの回りの周囲温度を検出してそれを示す周囲温度データを供給し、  ＲＦＩＤタグのデータから判断して、もし第１の引出しに存在する医療品が特別の温度を要求しているときは、
検出した周囲温度データを、前記医療品に要求される温度と、比較し、もし周囲温度が、前記医療品に要求される温度を満足するときは、
ＴＥＣデバイスをオフ状態に制御する、
制御デバイスを備える、
請求項３に記載のキャビネット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年１２月３日付の米国出願第６１／４１９，７６２号および２００９年１２月７日付の米国特許出願第１２／６３１，８６１号を取り入れるともに、さらに２０１０年２月９日付の米国出願第６１／３０２，９１２号を取り入れ、これらの米国特許出願のすべてが、ここでの参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、広くには、薬剤の管理の分野に関し、さらに詳しくは、薬剤の識別、追跡記録、および温度管理を提供する薬剤管理システムおよび関連の方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
長年にわたり、薬剤取出システムが使用されてきた。このようなシステムの当初の目的は、手作業による配布に伴う投薬ミスと、大量の在庫にかかる高い維持費と、を削減することであった。現在のシステムには、多くの利点があるが、この利点は、調剤配布に伴うコストの削減と、在庫管理の改善と、実物管理と、自動ドキュメンテーションと、ミスのさらなる低減と、専門家である薬剤師および看護師の業務負担の軽減と、を含む。
【０００４】
規模の大きな医療施設において、医薬品の主な在庫は、医薬品の使用者である患者から遠く離れた保管場所にある場合が多い。これらの保管場所から患者へ医薬品を安全かつ正確に届けるために、種々のシステムが提案されかつ実用化されてきた。「カート交換」システムと呼ばれる初期のシステムでは、薬剤カートが、中央薬局から離れた医療施設のナースステーションに運ばれ、そして、完全に供給された状態のカートと定期的に交換される。典型的に、これらのカートは、患者毎に個別の引出しに仕分けされた２４時間供給分の薬剤を含む。「使用済み」のカートは、次の２４時間分の薬剤が補給される供給エリアの中央薬局に戻される。睡眠薬は、フロアにある鍵付きの箱に保管されており、２人の看護師が別々の鍵を有することと、書面による記録と、が必要である。
【０００５】
一部の薬剤に対しては、カート交換システムが未だに使用されているが、日中に中央薬局からの多くの新たなオーダを処理する作業や、大量の未使用薬剤を戻す作業は、多大な労力を要することになる。これらの薬剤の在庫補充は、正確に行われる必要があり、かつ、極めて時間を消費する。その結果、ナースフロアに自動化されたプロセッサベースの薬剤キャビネットを使用することが増えてきた。各キャビネットのプロセッサは、これらの固定キャビネットの医薬品へのアクセスをモニタし、現在の手持ち在庫と、補給が必要なものと、が中央薬局の場所にある中央処理装置に送信される。これらのプロセッサベースの取出キャビネットの当初の目的は、睡眠薬をより便利に管理することと、一般的な薬剤の「フロアストック」を有することと、であり、看護師は、交換カートにのせて薬局から運ばれてくる２４時間分の補給を待ちながら、または、特別にオーダしたりしながら、フロアストックから、要求された新しい処方薬の初回投与を行うことができていた。
【０００６】
以下、図２３を参照すると、薬剤キャビネット３００は、典型的に、制御ユニット３０６に連結された一体型のタッチスクリーン３０４と、中央サーバ３１０とリンクするための通信リンク３０８と、１つ以上のカート３１６とリンクするための通信リンク３１４とを備える。このような通信リンク３０８および３１４は、有線通信用の接続として概略的に示されているが、通信技術の当業者に認識されるように、無線通信用の送信機および受信機（例えば、ＲＦ、ＩＲ、音響）であってもよい。通信リンク３０８および３１４を介して入力されるデータに加え、タッチスクリーン３０４に含まれる仮想キーボードを介して、データが手動入力される。通信リンク３０８は、サーバ３１０との接続であり、かつ、必要に応じて、薬剤キャビネット３００を、サーバ３１０がリアルタイム更新のためにアクセスするデータベース３２０とのインタフェースになれるようにする。また、患者の薬剤、静脈注射用の溶液などを調合する際に、事前に権限を与えられたヘルスケアアテンダントを導くのに必要な情報を与える。図２４に示す別の実施形態において、実際のキーボード３２２またはキーパッドあるいは同様のデバイスが、タッチスクリーン３０４の機能を代替したり、補ったりしてもよい。
【０００７】
これらのプロセッサベースの薬剤キャビネット３００は、そのフロアの患者が昼夜必要とする可能性のある薬剤の大部分を保管する能力を提供する。多くの場合、これらの薬剤は、鍵の掛かった引出しの中のポケットに保管される。看護師は、自分の個人ＩＤと、特定の患者のＩＤとを入力すると、選択された患者に認められた薬剤全般を確認し、そして、一般に、「投薬期限薬剤」と呼ばれる、特定の時間に期限がくる薬剤を確認する。次に、中央薬局の業務は、キャビネットに保管された薬剤の手持ちストックをモニタし、そして、定期的な間隔で薬剤レベルを補充することである。このプロセスの重要な利点は、中央薬局に戻される未使用の薬剤がないことである。つまり、初回投与（その後の投与も同様）がすぐに利用可能であることを意味する。
【０００８】
さらに、薬剤を中央薬局から届けることを依然として必要とする多数の状況が存在する。例えば、投薬ミスを避けるために、看護師がいわゆるピギーバックの薬剤バッグを標準的な希釈剤のバッグへと取り付けることによって準備を行うのではなく、安全上の理由で、薬剤を含む静脈内輸液（ＩＶｓ）を薬局において混合してフロアへと届けることができる。また、特殊な薬剤または頻繁には使用されない薬剤、寿命の短い薬剤、冷蔵を必要とする薬剤、あるいは薬局からの特別な取り扱いを必要とする薬剤も存在する。多くの薬剤およびワクチンは、温度の影響を受けやすく、厳格な保管の要件を有している。安定性の低い一部の医療用組成物は、おそらくは摂氏２〜６度の範囲内の低温下に保つ必要がある。典型的には、冷却が必要とされる場合には、冷却ユニットを備える別の薬剤キャビネットが使用される。
【０００９】
現行の薬剤キャビネットは、全体が冷却されるか、あるいは全体が冷却されないかのいずれかである。キャビネットに応じて、それらのキャビネットのすべての引出しが同じ冷却を被り、あるいは冷却を欠く。冷却は、電力および冷却装置が必要であるがゆえに、比較的高価である。全体としての薬剤キャビネットが高価かつ比較的大きく、各々が自身のそれぞれのコンピュータ設備、電力設備、および通信設備を有しており、各々が貴重な床面積を占める。先行技術においては、一部の患者が投与まで冷蔵されていなければならない薬剤と、冷蔵すべきではない薬剤とを必要とする多くの場合に、一方が冷却され、他方が冷却されない２つのキャビネットが必要である。場合によっては、キャビネットのわずかな部分だけが冷却を必要とするにもかかわらず、キャビネット全体に冷却がもたらされ、キャビネットの大部分が空である。これは、非効率的な手法である。現行のシステムは、冷蔵された薬剤の提供に関して有効な方法を提供しているが、キャビネットの引出しのコストを削減し、より多くの品物を冷却された引出しおよび非冷却の引出しの両方を有する単一のキャビネットに保持できるようにすることが、望ましいと考えられる。したがって、単一のキャビネットに冷却された引出しおよび非冷却の引出しの両方を持たせることが、コストの観点およびスペースの観点の両方から有益であると考えられる。
【００１０】
また、冷蔵庫あるいは他の温度制御式のキャビネットまたは引出しの温度を監視し、監視した温度を長時間にわたってログに記録できることが望ましい。そのような監視や記録を続けることは、ｔｈｅ  Ｊｏｉｎｔ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｎ  Ａｃｃｒｅｄｉｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ（ＪＣＡＨＯ）などのいくつかの健康管理機構によって強く推奨または要求される可能性がある。また、温度制御を必要とする薬剤に関して、温度（または、相対湿度）が許容範囲から外れる場合に、自動的に警報をもたらすことができると望ましい。
【００１１】
温度制御される薬剤の取り扱いも、どの薬剤が温度制御を必要とするのか、およびどのような条件下で薬剤を保存しなければならないかの判断に関して、人手によるプロセスである。そのような人手による取り扱い、検査、および調査には、時間がかかる。効率を高めるべく、これらの要件の少なくとも一部を自動化することができるシステムおよび方法を提供することが、望ましいと考えられる。
【００１２】
したがって、どの薬剤が冷蔵を必要とするのかを認識し、どのレベルの冷却が必要であるのかを判断し、そのような冷却を達成するための自動化されたシステムおよび方法の必要性を、当業者は理解している。また、温度制御される薬剤を保持する冷蔵庫あるいは他の温度制御式のキャビネットまたは引出しの温度を監視し、監視された温度を長期にわたってログに記録する必要性を、当業者は理解している。さらに、費用およびスペースの要件の両方を削減するために、冷却される引出しおよび非冷却の引出しの両方を単一のキャビネットに備える必要性を、当業者は理解している。本発明は、これらの必要性および他の必要性を満足させる。
【００１３】
無線自動識別（「ＲＦＩＤ」）は、応答デバイス（ＲＦＩＤ「タグ」またはトランスポンダとして知られている）の応答を促すために電磁エネルギー（「ＥＭエネルギー」）を使用して、個体識別を行い、場合によっては、さらに保管されたデータを提供するものである。ＲＦＩＤタグは、典型的に、メモリ、回路およびアンテナを形成する１つ以上の導電性トレースを有する半導体デバイスを含む。典型的に、ＲＦＩＤタグは、トランスポンダとして作用し、インテロゲータとも呼ばれるリーダから受信したＲＦ呼掛け信号に応じて、半導体デバイスメモリに格納された情報を提供する。いくつかのＲＦＩＤタグは、パスワードおよび／または暗号化などのセキュリティ手段を含む。また、多くのＲＦＩＤタグにより、ＲＦ信号を介した半導体メモリへの情報の書き込みおよび格納が許可される。
【００１４】
ＲＦＩＤタグは、追跡される物品に組み込まれるか、または取り付けられてもよい。タグは、接着剤、テープまたは他の手段で物品の外側に取り付けられてもよい場合もあり、タグは、包装に含まれているような場合など、物品内に差し込まれたり、物品の容器内に設置されたり、または衣服に縫い付けられたりしてもよい。ＲＦＩＤタグは、固有の個体識別番号が付与されて製造されるが、この個体識別番号は、典型的に、チェックディジットが取り付けられた数バイトの単純な通し番号である。この個体識別番号は、製造中にタグに組み込まれている。ユーザは、この通し番号／個体識別番号を変えられず、メーカーは、各通し番号を一度しか使用しないことを保証する。この構成は、ＲＦＩＤタグが読取り専用であり、かつ、個体識別番号でのみ呼掛け信号に応答する点で、この技術の低コストの限界である。典型的に、タグは、個体識別番号に継続的に応答する。タグへのデータ送信はできない。これらのタグは非常に低コストであり、かつ、大量生産される。
【００１５】
このような読取り専用のＲＦＩＤタグは、典型的に、追跡対象の物品に永久的に取り付けられ、一度取り付けられると、タグの通し番号は、コンピュータのデータベースのホスト物品に関連付けられる。例えば、特定のタイプの薬剤は、数百個または数千個の小瓶に含まれてもよい。製造時、または健康管理機関で小瓶を受け取ったとき、ＲＦＩＤタグが各小瓶に取り付けられる。永久的に取り付けられたＲＦＩＤタグを有する各小瓶は、受け取られると、健康管理機関のデータベースでチェックされる。ＲＦＩＤ個体識別番号は、データベースに、薬剤の種類、小瓶の用量のサイズ、場合によっては、薬の使用期限などの他の情報に関連付けられてもよい。その後、小瓶のＲＦＩＤタグが呼び掛けられ、そして、その個体識別番号が読み取られると、健康管理機関のデータベースは、その個体識別番号と小瓶に関する格納データとを整合できる。次に、小瓶の内容物とともに、データベースに格納されてきた任意の他の特性が決定されうる。このシステムでは、医療機関が、このようなデータをＲＦＩＤタグに組み込むのではなく、在庫の物品に関する包括的なデータベースを維持する必要がある。
【００１６】
タグの目的は、製造施設、輸送車両、医療施設、保管エリアなど、特定の施設における物品の耐用期間が続く間、タグと物品とを関連付けることで、物品が移動する際、物品の位置が特定され、識別され、そして、追跡されるようにすることである。例えば、ある医療物品が医療施設のどの場所にあるかが常時分かれば、緊急事態が生じたときに必要とされる医療補給品の位置の特定が非常に容易になりうる。同様に、施設を通って物品を追跡することで、より効率的な取出および在庫管理システムを補助し、かつ、施設における作業フローの向上を促進することができる。さらに、有効期限がモニタし、そして、より古い期限間近の物品を、ラインの前方に移動してすぐに取り出せるようにすることができる。これにより、良好な在庫管理および低コスト化が図られる。
【００１７】
他のＲＦＩＤタグは書込み可能のものであり、かつ、ＲＦＩＤタグが取り付け可能な物品に関する情報は、個々のタグにプログラミングされうる。施設のコンピュータサーバが利用不能の場合、これは他とは違う利点を与えうるが、このようなタグは、タグにあるメモリのサイズに応じてコストが上がる。タグが取り付けられる物品に含まれる情報を有するようにタグの各々をプログラミングすると、さらなる費用が発生する。
【００１８】
ＲＦＩＤタグは、メーカー、受け取り側などによって追跡されるべき容器または物品に適用されてもよい。メーカーがタグを製品に適用する場合、メーカーは、タグの各々の個体識別番号と各物品の内容物とをリンクするそれぞれのデータベースファイルも供給する。メーカーが供給したデータベースは、顧客の全データベースに容易にインポート可能なファイル形式で顧客に配布することができ、これにより、顧客は、データベース作成の費用を節約できる。
【００１９】
現在使用されている多くのＲＦＩＤタグはパッシブ型であり、バッテリまたは他の自立電源を持たず、その代わりに、タグを作動する電力を供給するためにＲＦＩＤリーダによって供給される呼掛けエネルギー（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ）に依存しなければならない。パッシブＲＦＩＤタグには、タグの作動および格納データの伝送を達成するために、ある一定の周波数レンジおよびある一定の最低強度のエネルギーの電磁場が必要である。別の選択肢として、アクティブＲＦＩＤタグがあるが、このようなタグには、タグを作動する動力を供給するために付属バッテリが必要であるため、タグのコストが上がり、多くの用途で使用するには望ましくないものになる。
【００２０】
識別すべき物品の物理的サイズ、場所および物品へ容易に到達できることなどのＲＦＩＤタグの応用の要求に応じて、タグは、ＲＦＩＤリーダによって近距離または長距離から読み取らなければならない場合がある。このような距離は、数ｃｍから１０メートル以上までさまざまでありうる。さらに、米国や他の国々では、このようなタグの動作が許可されている周波数レンジが限られている。一例として、１２５ＫＨｚや１３．５６ＭＨｚなどの低周波数帯が、いくつかの応用においてＲＦＩＤタグに使用されうる。この周波数レンジで、電磁エネルギーは、液体および他の誘電性材料によって影響を受けることはほとんどないが、呼掛け距離が短くなるという制限を受ける。９１５ＭＨｚや２．４ＧＨｚなどの、ＲＦＩＤの使用が許可されているより高い周波数帯では、ＲＦＩＤタグの呼掛け距離はより長くなるが、タグが付けられた材料が変わると、タグはより迅速に離調する。これらの高い周波数で、タグ間の間隔が小さくなると、近い間隔に設けられたＲＦＩＤタグが互いに離調することが分かった。
【００２１】
ＲＦＩＤタグがエンクロージャ内に設置される一般的な状況は数多くある。これらのエンクロージャの一部は、完全または部分的に金属表面または金属化表面を有してもよい。エンクロージャの例として、金属エンクロージャ（例えば、輸送用コンテナ）、部分的金属エンクロージャ（例えば、金属と他の材料との組み合わせで作られたハウジングを有する航空機、バス、列車および船舶などの乗り物）および非金属エンクロージャ（例えば、木造の倉庫や建物）などがある。これらのエンクロージャに設置されてもよいＲＦＩＤタグを有する物品の例として、容器に入っていない物品、包装された物品、倉庫内の区画、建物内の在庫品、小売店内のさまざまな品および乗り物内のさまざまな携帯型の品（例えば、乗員の身分証明書やチケット、荷物、貨物、救命胴衣やマスクなどの個々の救命設備）などがある。
【００２２】
ＲＦＩＤタグの読取りレンジ（すなわち、呼掛け信号および／または応答信号のレンジ）は制限されている。例えば、パッシブＲＦＩＤタグのいくつかのタイプは、最大レンジが約１２メートルであり、また、このレンジは、好ましいアンテナ配向を有する理想的な自由空間条件でしか得られないことがある。現状では、観察されたタグレンジは、６メートル以下であることが多い。したがって、上述したエンクロージャの中には、個々のＲＦＩＤタグの読取りレンジをはるかに上回る寸法を有しうるものもある。ＲＦＩＤリーダが、このようなエンクロージャにあるターゲットＲＦＩＤタグに近接して配置できなければ、タグは作動されず、かつ、読み取られない。さらに、エンクロージャの金属表面は、ＲＦＩＤリーダとＲＦＩＤタグとの間で交換される必要のあるＲＦ信号にとって、深刻な障害物であり、エンクロージャの金属表面の後ろ側に位置するＲＦＩＤタグは、検出が困難または不可能になる。
【００２３】
上記に加えて、ＲＦＩＤシステムの検出レンジは、典型的に、信号強度によって短距離に限定され、多くの場合、１３．５６ＭＨｚのシステムに対して約３０センチメートル未満である。したがって、携帯型のリーダユニットは、特に、タグ付き品が、静止または固定した単一リーダアンテナの検出レンジより著しく大きな空間に保管されている場合、すべてのタグ付き品を検出するために、タグ付き品のグループを通過する必要がありうる。あるいは、多数のタグ付きアイテムを検出するのに十分な電力およびレンジを有する大型のリーダアンテナが使用されることもある。しかしながら、このようなアンテナは扱いにくく、かつ、許容可能な範囲を超えて放射電力のレンジを増大しうる。さらに、これらのリーダアンテナは、多くの場合、空間の価値が高いお店やその他の場所に設置され、このような大型のリーダアンテナを使用することは、高価でありかつ不都合である。別の可能な解決策として、複数の小型のアンテナが使用されてもよいが、空間が貴重で、配線を見えないようにすることが好ましい、または要求される場合、このような構成は設置が面倒な場合がある。
【００２４】
医療補給品およびデバイスの場合、ＲＦＩＤタグ付きデバイスおよび物品の位置が、要求されれば即座に特定できるように、また、有効期限など、他の目的で識別できるように、正確な追跡、在庫管理システムおよび取出システムの開発が望まれる。医療施設で使用される医療補給品や取出キャビネットの場合、多数の医療デバイスおよび物品が、例えば、複数の引出しなどのように、互いに密接した位置にある。このようなキャビネットは、典型的に、金属性のものであり、保管した物品を識別するために外部のＲＦＩＤシステムを使用することが困難な場合がある。場合によっては、このようなキャビネットは、盗難率が高い睡眠薬もしくは他の医療物品、または装置がキャビネット内にあるため、鍵が掛けられている。このようにして、キャビネットの内容物を手動で識別することは、アクセス管理の必要性から困難である。
【００２５】
このようなキャビネットに内部ＲＦＩＤシステムを設けることにも困難を伴う場合がある。内部の物品がキャビネット内でランダムに配置されている場合、ＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤシステムが到達できない「デッドゾーン」が存在しないようにしなければならない。一般に、デッドゾーンは、ＲＦＩＤリーダアンテナとＲＦＩＤタグとの間の連結レベルが、システムがタグの読取りに成功するのに十分ではないエリアである。このようなデッドゾーンの存在は、タグおよびリーダアンテナが垂直面にある配向によって生じうる。このように、デッドゾーンに配置された物品は、検出されないため、タグ付き物品の追跡が不正確になってしまう。
【００２６】
医療分野では、多くの場合、このようなエンクロージャにある物品に取り付けられた多数のタグを読み取る必要があり、上述したように、このようなエンクロージャは、セキュリティ上の理由からアクセスが制限されている。エンクロージャの物理的寸法は、多数の物品または異なるサイズおよび形状の物品に対応するために、変える必要がある。このように密接に設置された医療物品またはデバイスを高精度に識別し、かつ、計数するために、このように保管されたすべての物品およびデバイスを取り囲み、タグがすべて確実に作動され読み取られるように、エンクロージャ内に適切な周波数で安定した電磁エネルギー場が提供されなければならない。このような医療デバイスは、容器の外側に取り付けられたＲＦＩＤタグを有してもよく、上向き、横向き、下向き、またはランダムなパターンで他の角度に向けられたＲＦＩＤタグ（および関連するアンテナ）を付けた状態でさまざまな向きに保管されてもよい。
【００２７】
このような安定したＥＭエネルギー場を発生させることは容易な作業ではない。エンクロージャが、動作周波数で共振するサイズを有する場合、共振定常波は、エンクロージャ内で発生しうるため、安定したＥＭ場を発生しやすい。しかしながら、ＲＦＩＤ場では、使用可能な動作周波数は厳密に制御され、制限されている。エンクロージャが、許容ＲＦＩＤ周波数の１つと整合する共振周波数を有していない物品を保管するのに望ましいことが分かった。このように、安定したＥＭ場は、別の方法で確立されなければならない。
【００２８】
さらに、ＥＭエネルギーが、このようなエンクロージャに対して、内部にあるＲＦＩＤタグを読み取るために導入される場合、効率的なエネルギー伝達が重要となる。静止状態下では、エンクロージャ内へのＥＭエネルギーの入力または注入は、エネルギーを送り出す導体とエンクロージャとの間に位置付けられた単純なインピーダンス整合回路で最大限にされうる。当業者によく知られているように、このようなインピーダンス整合回路またはデバイスは、エンクロージャからの電力反射を最小限に抑えながら、エンクロージャへの電力の伝達を最大限にする。エンクロージャのインピーダンスが、エンクロージャとの間で物品を導入したり除去したりすることにより変化する場合、静的インピーダンス整合回路は、最適なエネルギー伝達をエンクロージャに与えないこともある。エネルギー伝達およびエンクロージャ内の結果的に得られるＲＦ場強度が、しきい値レベルを下回れば、エンクロージャ内にある物品のタグのいくつかまたは多くが識別されるように作動されず、在庫システムが非効率的になる。
【００２９】
ＥＭエネルギーの使用を最小に維持し、あるいは少なくとも抑えることが、多くの医療施設の目標である。ＲＦＩＤタグから位置を特定し、データを抽出するために高出力リーダを使用することは、一般に、医療施設では望ましくないが、労働者数が少ない倉庫や、航空機の貨物倉では許容可能な場合がある。ＥＭエネルギーが隣接したより影響を受けやすいエリアに外れることがある広いエリアで、幅の広いＥＭエネルギービームを放射することは望ましくない。必要とされている個体識別情報をタグから得るために、リーダを動作する際の効率化が目的である。ＲＦＩＤタグが読み取られる多くの場合、ハンドヘルド型のリーダが使用される。このようなリーダは、特定の場所にあるすべてのＲＦＩＤタグに到達する、比較的幅が広いエネルギービームを伝送する。各タグを作動し、読み取る最終的な結果が達成されうるが、エネルギーの伝送は、ユーザが照準を定める以外、制御されない。さらに、これは、１人以上の人員のサービスを要する手動システムであるため、スタッフ数が限られている施設では望ましくない可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
したがって、コストおよびスペースの必要を少なくするとともに、さまざまな種類の薬剤に対応するために、冷却式の引出しおよび非冷却の引出しの両方を提供する薬剤キャビネットが必要であることを、当業者は理解している。また、囲まれたエリアにあるすべてのＲＦＩＤタグを作動させて読み取るために、エネルギーを効率よく使用するＲＦＩＤタグ読取りシステムの必要性も、理解されている。ランダムな向きに配置されたタグを作動させて読み取るために、エンクロージャにおいて安定したＥＭ場を確立するさらなる必要性も理解されている。さらに、キャビネットへとアクセスする必要なく、金属キャビネットに保管された物品を識別するための自動システムの必要性も理解されている。本発明は、これらの必要性および他の必要性を満たすものである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
簡潔かつ大まかに言うと、本発明は、医療品の識別および追跡記録のためにＲＦＩＤを使用しつつ、ただ１つの薬剤キャビネットにて冷却式の引出しおよび非冷却の引出しの両方を提供するシステムに関する。とくには、医療品を保管するためのキャビネットが提供され、このキャビネットは、引出しを受け入れるための複数の開口を有するフレームを備えており、このフレームが、第１の引出しを受け入れるための第１の開口の周囲に導電ケージをもたらしており、このケージが、前記開口に位置する前部ロケート（ｆｒｏｎｔ  ｌｏｃａｔｅ）および後部を有している。このキャビネットは、複数の引出しを備えており、各々の引出しが、それぞれの開口によって受け入れられるように構成され、それぞれの開口に出入り可能であり、第１の引出しが、前記ケージを有する開口に受け入れられるように構成されている。熱電冷却（「ＴＥＣ」）デバイスが、ただ１つの引出しに冷却をもたらすように構成され、前記第１の開口に隣接する第２の開口は、冷却デバイスを有していない。断熱材が、第１および第２の開口の間に配置され、熱電冷却デバイスからの冷却の第２の開口の引出しへの到達を妨げるように構成されている。ＲＦＩＤリーダが、キャビネット内に配置され、キャビネット内に位置するＲＦＩＤタグからデータを読み出すように構成されている。
【００３２】
さらに詳細な特徴によれば、前記ＴＥＣデバイスが、それぞれの引出しが閉位置への移動時にＴＥＣデバイスに向かって移動し、開位置への移動時にＴＥＣデバイスから遠ざかるように移動するよう、フレームに取り付けられる。それぞれのＴＥＣ引出しが、引出しの後部に形成されたＴＥＣデバイスエンクロージャを備えており、このＴＥＣデバイスエンクロージャが、引出しが閉位置にあるときにＴＥＣデバイスをエンクロージャに受け入れるように構成されることで、キャビネットの奥行きが小さくなる。ＴＥＣデバイスエンクロージャは、ＴＥＣデバイスからの冷却を引出しの全体に等しく循環させるうえで助けとなるように構成された冷却ディフューザを備える。さらに、ＴＥＣデバイスエンクロージャを有する引出しが、引出しに収容された医療品を互いに隔てるように構成された仕切りをさらに備え、ＴＥＣデバイスからの冷却を引出しの全体に等しく循環させるうえで、仕切りが妨げとならないように、これらの仕切りが構成される。
【００３３】
他の詳細な態様においては、ＲＦＩＤリーダが、引出しへと突き出すアンテナを備え、引出しが、引出しが閉位置にあるときにＴＥＣデバイスを受け入れるＴＥＣエンクロージャを備え、エンクロージャが、引出し内に位置するタグ付きの物品を読み取るアンテナの動作を妨げないように配置される。第１の引出しを、キャビネットの第１の開口に摺動によって出し入れすることができ、この引出しが、引出しがキャビネット内の所定の位置へと滑らせられたときに第１の開口の導電ケージに接触する導電性の前部パネルを有している。第１の引出しにおいて、導電ケージに接触するような位置に位置する部位が導電性の材料で形成されることで、引出しの周囲の導電ケージが閉じられる。
【００３４】
本発明によるさらに別の態様においては、ＲＦＩＤリーダが、引出しに収容されたタグ付きの医療品を読み取るための安定な電磁界をもたらすために、引出し内に共振を生じさせるようなキャビネットにおける構成および配置を有する。
【００３５】
他の詳細な態様として、第１の引出しが、引出しの周囲のケージを閉じるためにケージに接触する部位を除き、非導電性であることが挙げられる。さらに、温度センサが、引出し内の温度を測定するために配置される。
【００３６】
本発明の特徴および利点は、添付の図面と併せて検討されるべき以下の詳細な説明から、さらに容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】引出しにランダムに位置付けられた複数の医療物品の保管を示し、医療物品の各々がランダムに配向された一体型のＲＦＩＤタグを有する、医療用取出キャビネット内に位置付けられてもよい、引出しの略図。
【図２】５段の引出しを有する薬剤取出キャビネットの斜視図であり、引出しの１つは図１の略図に類似しており、キャビネットは、キャビネット内に保管された物品に配置された任意のＲＦＩＤタグを定期的に読み取ることによって、キャビネットへのアクセスを管理し、在庫追跡を実行するための、およびリモートコンピュータに個体識別された物品を報告するための一体型コンピュータを有する、薬剤取出キャビネットの斜視図。
【図３】ＲＦＩＤリーダが、単一の送信アンテナを用いてＲＦＩＤタグを含む引出し内に作動ＥＭエネルギーを送信し、単一の受信アンテナを用いて作動されたＲＦＩＤタグから出力されたデータを受信し、コンピュータが、作動エネルギーの送信を管理し、処理するために、作動ＲＦＩＤタグからデータを受信する実施形態を示すブロック流れ図。
【図４】ＲＦＩＤリーダが、２つの送信アンテナを用いてＲＦＩＤタグを含む引出し内に作動ＥＭエネルギーを送信し、３つの受信アンテナを用いて作動されたＲＦＩＤタグから出力されたデータを受信し、図３に示すように、コンピュータが、作動エネルギーの送信を管理し、処理するために、作動ＲＦＩＤタグからデータを受信する実施形態を示す図３に類似したブロック流れ図。
【図５】ＥＭエネルギーをエンクロージャ内に注入し、ＴＥモードを励起するように構成された単一のプローブおよびコネクタを有するエンクロージャを示す図。
【図６】ＥＭエネルギーをエンクロージャ内に注入し、ＴＭモードを励起するように構成された単一のプローブおよびコネクタを有するエンクロージャを示す図。
【図７】エンクロージャの結合電力と共振エンクロージャの周波数との関係を示すプロットを示す図であり、Ｆｎはエンクロージャの固有共振周波数である。
【図８】エンクロージャの結合電力（縦座標軸）と周波数（横座標軸）との関係を示すプロットを示す図であり、ｆｆは強制共振周波数であり、またはエンクロージャの共振周波数と等しくない周波数として呼ばれるものであり、ｆｎは、ｆｆ周波数でエンクロージャの結合電力の安定した場の確立を示すエンクロージャの固有共振周波数である。
【図９】ＥＭエネルギーをエンクロージャ内に注入するための２つのプローブの各々がコネクタを有し、一方のプローブがＴＭプローブであり、他方のプローブがＴＥプローブであるエンクロージャを示す図。
【図１０】プローブとエンクロージャとの間のインピーダンス整合を高めるために使用される、プローブ、コネクタおよび減衰器を示す図。
【図１１】プローブとエンクロージャとの間のインピーダンス整合を高めるために使用される、プローブ、コネクタおよびパッシブ整合回路を示す図。
【図１２】エンクロージャに設置されたプローブと送受信機との間に接続されたアクティブ整合回路を示す図であり、アクティブ整合回路は、プローブとエンクロージャとの間のインピーダンス整合を高めるために閉ループ可変整合回路を提供するために使用される、同調キャパシタ、双方向カプラ、複数パワーセンサおよびコンパレータを備える。
【図１３】引出しが閉位置においてキャビネットの適所にあるとき、引出しに安定したＥＭ場を確立するための「天井取付け」構成において２つのプローブアンテナの配置を示し、明確にするために引出しを取り外した状態の引出しの場所にある図２のキャビネットの側断面図を与える。
【図１４】挿入される引出しに安定したＥＭ場を確立するための２つのプローブアンテナを再度示す、図１３のプローブ構成を示す金属性エンクロージャの斜視図。
【図１５】明確にするために引出しを取り外した状態の図１３および図１４の二重プローブアンテナが取り付けられた金属性エンクロージャまたはフレームの切欠斜視側面図。
【図１６】金属性エンクロージャの適所にある切欠プラスチック引出しを有し、電磁的に不活性の保護カバーによって保護された二重天井取付けプローブアンテナをさらに示し、引出しの背面付近にキャビネットの背面に取り付けられた冷却システムコンポーネントをさらに示す、図１４の図の正面斜視図であり、引出しはまた、キャビネットにおける開位置と閉位置との間で引出しをスライドする際に容易に行うための引出しスライド機構の部分図を示し、引出し正面パネルおよび背面パネルは、同図において切り取られた状態である。
【図１７】プラスチック引出しを完全に取り外した状態の図１６のものとは反対の角度からの正面斜視図であり、金属性エンクロージャに取り付けられたＥＭ不活性保護カバーによって保護された二重天井取付けプローブアンテナを示し、引出しのラッチが解除されると、引出しを開位置に自動的に押し出すように、ばね装填フィーチャとしてキャビネットの背面に取り付けられた図１６の冷却システムコンポーネントをさらに示し、引出しのスライドを受けるための取付けレールをさらに示す。
【図１８】図１３〜図１５に示すエンクロージャの上面における２つのＴＥ０１モードプローブの配置のインチ単位の測定値の略図。
【図１９】２つのマイクロストリップまたは「パッチ」アンテナおよびそれらのマイクロストリップ導体の図１６の引出し内でのサイズおよび配置の略図であり、マイクロストリップ導体は、それぞれのアンテナと、一実施形態において、他のコンポーネントと相互接続するためにＳＭＡコネクタに接続される引出しの背面との間に設けられる。
【図２０】図１９の図によるプローブがエンクロージャの適所に配置されたエンクロージャの実施形態の場の強さの図。
【図２１】エンクロージャの前壁および背壁に近いほど場の強さがはっきりとしたものであることを示す、図２０の場の強度の図のより下側の目盛の図。
【図２２】個々のマルチプレクサスイッチ、単一のＲＦＩＤスキャナおよび電力制御装置を示す、図２に示すもののような複数引出し医療用キャビネットのブロック電気信号図。
【図２３】制御ユニットと、複数の引出しと、サーバおよびデータベースへと接続とを有している薬剤投与キャビネットを示す図。
【図２４】図２３の薬剤投与キャビネットを示す図であり、一方がキーボードであって、他方が「マウス」の形態のポインティングデバイスである２つの入力デバイスが示されている。
【図２５】引出しを薬剤キャビネットの開口およびファラデー箱から取り出した分解図であり、医療品を収容するためのポケットを生み出すための仕切りと、引出しの後部に位置するＴＥＣエンクロージャと、キャビネットに生成されるファラデー箱の一部分とを含む引出しの設計の詳細を示している。
【図２６】後方から眺めた図２５の引出しの拡大図であり、引出しが閉位置にあるときにＲＦＩＤシステムが効果的に働くように引出しの周囲にファラデー箱を完成させる引出しの金属製の前部を見てとれることができる。
【図２７】引出しの後部のＴＥＣデバイスエンクロージャをさらに詳しく示す図２５の引出しの別の図であり、エンクロージャへと形成された熱ディフューザを示している。
【図２８】キャビネットのうちの冷却される引出しを囲む部分の構成のさらに詳細な図であり、引出しの上部、下部、および側面を巡る断熱材の厚板と、ファラデー箱を形成するための金属製の内張りとを示している。
【図２９】引出しの前部の一部分の図を示しており、引出しの前部パネルへの断熱材の挿入を示している。
【図３０】本発明の態様によるシステムの斜視図を示しており、ＴＥＣデバイスが取り付けられた冷却式の引出し（開状態にある）、引出しのポケットに位置する薬剤、ポケットに位置する３つの温度センサ、周囲温度センサ、制御ユニット、ならびにサーバおよびデータベースとの接続を示している。
【図３１】温度制御の対象の薬剤を検出し、それらの薬剤の温度の要件を明らかにし、必要な温度を維持するようにＴＥＣデバイスを制御する自動システムをもたらす本発明の態様による方法を示しており、さらに保健医療当局によって課される要件を満たすための温度データ追跡記録システムも示している。
【図３２】ＲＦＩＤ検出システムが、温度制御の対象の医療品の存在を検出してプロセッサに知らせ、プロセッサが、検出された薬剤の温度の要件を特定し、必要な温度を維持するように引出しのＴＥＣデバイスを制御し、さらにプロセッサが、薬剤がキャビネット内にある間の温度の出来事のログを生成するようにプログラムされている本発明の態様によるシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、同様の参照番号がいくつかの図面において対応する要素または同様の要素を表わす本発明の実施形態を説明するために例示的な図面をより詳細に参照しながら、固有個体識別番号を有するＲＦＩＤタグ２４をそれぞれ有する複数の医療物品２２が保管された部分的エンクロージャ２０の略図が図１に示されている。部分的エンクロージャは、正面２６と、左側２８と、右側３０と、背面３２と、底面３４とを有する引出しを備えてもよい。これらの物品は、ＲＦＩＤタグがさまざまなランダムな方向に向いた状態で引出しにランダムに分散されている。
【００３９】
本明細書の実施形態に対して使用される場合、「リーダ」および「インテロゲータ」は、読取りまたは書込み／読取りを行いうるデバイスをさす。データキャプチャデバイスは、常に、読取りのみ可能であるか、または書込みも可能であるかにかかわらず、リーダまたはインテロゲータと呼ばれる。リーダは、典型的に、無線周波数モジュール（「送受信機」と呼ばれることもある送信機および受信機）と、制御ユニットと、ＲＦＩＤタグとの結合要素（１つまたは複数のアンテナなど）とを含む。さらに、多くのリーダは、ＲＳ−２３２インタフェースなど、データをどの場所にも転送するためのインタフェースを含む。リーダは、送信時、呼掛けゾーンを有し、このゾーン内でＲＦＩＤタグが作動される。呼掛けゾーン内で、リーダによって呼掛けゾーンに生じたＲＦＩＤタグが電場／磁場から電力を引出しす。連続ＲＦＩＤシステム（ＳＥＱ）において、呼掛け場は、規則的な間隔でオフに切り換えられる。ＲＦＩＤタグは、これらの「オフ」ギャップを認識するようにプログラミングされ、タグの固有個体識別番号のようなデータを送るためにタグによって使用される。いくつかのシステムにおいて、タグのデータ記録は、タグの製造時に取り込まれ、変更不可能な固有の通し番号を含む。この番号は、タグが特定の物品に取り付けられるとき、特定の物品にデータベースにおいて関連付けられてもよい。このようにして、タグの場所を決定することで、タグが取り付けられた物品の場所が決定される。他のシステムにおいて、ＲＦＩＤタグは、物品名や物品の個体識別、使用期限、投与量、患者名および他の情報など、タグが取り付けられた物品に関するより多くの情報を含んでもよい。ＲＦＩＤタグは、更新可能なように書込み可能であってもよい。
【００４０】
本明細書の実施形態に対して使用される場合、「タグ」は、ＲＦＩＤトランスポンダについて言及していることを意味する。このようなタグは、典型的に、アンテナのような結合要素と、電子マイクロチップとを有する。マイクロチップは、メモリとも呼ばれるデータストレージを含む。
【００４１】
図２は、複数の可動引出し４２を備える、代表的な医療用取出キャビネット４０を表わす。この実施形態では、引出しの内容物へアクセスできるようにキャビネットから外向きにスライドする５段の引出しがある。図１は、引出しの内容物へのアクセスを与えるために外向きにスライドし、引出しの内容物を厳重に保管するためにキャビネット内に内向きにスライドするために、図２のキャビネット内に位置付けられてもよい、代表的な引出しの略図である。キャビネットはまた、引出しへのアクセスを制御し、アクセスおよび内容物に関するデータを生成し、他のシステムとの通信を行うために使用されてもよい一体型のコンピュータ４４を備える。この実施形態において、コンピュータは、引出しにある物品の番号および種類、物品が処方された患者の名前、処方された薬剤および処方された薬剤の投与日および時間に関するデータ、ならびに他の情報に関するデータを生成する。より単純なシステムにおいて、コンピュータは、保管された物品から固有個体識別番号を単純に受信し、個体識別番号と物品の明細とを整合するためにデータベースへのアクセス権を有する在庫管理コンピュータにこれらの個体識別番号を送る。
【００４２】
このようなキャビネットは、健康管理機関の特定のフロアにあるナースステーションに設置されてもよく、また、そのフロアの患者の処方薬を含んでもよい。そのフロアの患者用の処方薬が準備されると、処方薬はキャビネット４０に運ばれ配置される。処方薬は一体型コンピュータ４４に記録され、処方薬の受領が薬局に通知されてもよい。引出しは、看護スタッフが決定した患者に払い出すための非処方医療補給品または物品を含んでもよい。適切な時間に、看護師は、コンピュータ４４を使用することによって医療物品が保管された引出しにアクセスし、特定の患者の処方薬および任意の必要とされる非処方物品を取り除いた後、厳重に保管されるように引出しを閉じる。キャビネットにアクセスするために、看護師は、さまざまな情報を与える必要があってもよく、セキュアアクセスコードを必要としてもよい。引出し４２は、要求される条件に応じてロック状態または非ロック状態にされてもよい。
【００４３】
コンピュータ４４は、場合によっては、健康管理機関の他の施設と通信状態にあってもよい。例えば、コンピュータ４４は、特定の日時に投与するためにキャビネットから患者の処方薬が取り除かれたことを、健康管理機関の薬局に通知してもよい。コンピュータはまた、特定の患者に投与するために処方薬および他の医療物品が取り除かれたことを、健康管理機関の財務部に通知してもよい。その後、この投薬代は、患者の請求書に適用されてもよい。さらに、コンピュータ４４は、患者の薬剤投与記録（ＭＡＲ）、いわゆる、ｅ−ＭＡＲを更新するために投与したことを通信してもよい。薬剤キャビネット４０のコンピュータ４４は、健康管理機関の他のコンピュータに無線接続されてもよく、または有線接続を有してもよい。キャビネットには車輪が取り付けられてもよく、必要に応じて、キャビネットを移動させたり、静止させ移動できないようにさせたりしてもよい。
【００４４】
ＲＦＩＤタグを使用するシステムは、多くの場合、ＲＦＩＤリーダによって集められたデータを格納、処理および共有する保管庫として作用する１つ以上のホストコンピューティングシステムと通信状態にあるＲＦＩＤリーダを採用する。以下、図３および図４を参照すると、物品を追跡するためのシステムおよび方法５０が示されており、同図において、図２のキャビネット４０の引出し２０が、この引出しにある物品に配置されたＲＦＩＤタグからデータを得るようにモニタされている。上述したように、さまざまな保管物品に取り付けられたＲＦＩＤタグがどの方向を向いていようとも作動するように、保管場にはＥＭエネルギーの安定した場が確立される必要がある。
【００４５】
図３および図４において、エンクロージャにある物品を識別するための追跡システム５０が示されており、ＲＦＩＤリーダの一部としてＥＭエネルギーの送信機５２を備える。送信機５２は、送信アンテナ５４によってＥＭエネルギーを引出しし２０内に送信するために、９１５ＭＨｚなどの特定の周波数を有する。送信機５２は、ＲＦＩＤタグが配置されたエンクロージャ２０内に、必要なＲＦＩＤのＥＭエネルギーおよび任意の必要なタイミングパルスおよびデータを送信するように構成される。この場合、エンクロージャは、引出し２０である。ＲＦＩＤリーダ５１のコンピュータ４４は、送信期間と非送信期間、いわゆる、オフ期間との間を繰り返すように、ＥＭ送信機５２を制御する。送信期間中、しきい値強度レベル以上で送信されるＥＭエネルギーは、引出しにあるＲＦＩＤタグを取り囲むことによって、ＲＦＩＤタグを作動する。次に、送信機５２は、オフ期間に切り換えられ、オフ期間の間、ＲＦＩＤタグは、それぞれの格納データに応答する。
【００４６】
図３の実施形態は、単一の送信プローブアンテナ５４と、引出し２０内に設置された作動ＲＦＩＤタグによって送信されるデータを最適に読み取るように配向された単一の受信アンテナ５６とを備える。単一の受信アンテナ５６は、引出し２０の外側または引出しの内側底部に設置されたリーダ５０のコンピュータ４４に通信可能に結合される。他の取付け場所も可能である。受信アンテナ５６をコンピュータ４４に結合するために、同軸ケーブル５８または他の適切な単一リンクが使用可能である。異なる実施形態において、ワイヤレスリンクが使用されてもよい。図面には示されていないが、当業者であれば、コンピュータによって使用するために、デジタルデータをＲＦエネルギーから分離するために、さまざまな追加の回路およびデバイスが使用されることを認識するであろう。このような回路およびデバイスは、図面が不要に複雑にならないように、図３および図４には示されていない。
【００４７】
図４の実施形態は、図３の実施形態に類似しているが、異なる点として、２つの送信プローブアンテナ６０および６２と、３つの受信アンテナ６４、６６および６８を使用している。システムに使用される送信プローブアンテナおよび受信アンテナの構成および数は、エンクロージャ２０のサイズ、動作周波数、動作周波数とエンクロージャの固有共振周波数との関係、およびエンクロージャ内に置かれるＲＦＩＤタグの予想数に少なくとも一部基づいて変動してもよいため、エンクロージャ内のＲＦＩＤタグのすべてが確実に作動され、読み取られうる。ＲＦＩＤリーダコンポーネントの場所および数は、特定の応用に依存しうる。例えば、比較的小さなサイズのエンクロージャには、より少ない数のコンポーネントが要求されうるのに対して、図４に示すように、より多くのエンクロージャには、さらなるコンポーネントが要求されうる。図３および図４にはブロック形で示しているが、システム５０の各受信アンテナ５６、６４、６６および６８は、異なる実施形態において、サブアレイを備えてもよいことを理解されたい。
【００４８】
送信アンテナ（５４、６０および６２）および受信アンテナ（５６、６４、６６および６８）は、異なる形をとるものであってもよい。以下にさらに詳細に記述されるように、一実施形態において、複数の「パッチ」またはマイクロストリップアンテナは、リーダの受信アンテナとして使用され、引出しの底部のさまざまな部分に隣接した位置に設置されるのに対して、送信アンテナは、引出しの上部の部分に隣接した位置に設置されたワイヤプローブである。図３および図４の実施形態において、ＲＦＩＤリーダ５０は、引出し２０に対して有利な位置に同じキャビネットに永久的に取り付けられてもよいことに留意されたい。
【００４９】
エンクロージャに密集されまたはランダムに配向されたＲＦＩＤタグに確実に呼び掛けるための１つの解決策は、共振キャビティとしてエンクロージャを処理することである。キャビティエンクロージャ内に共振を確立すると、エンクロージャにあるすべてのＲＦＩＤタグを作動可能な安定した電磁場が得られる。これは、キャビティの固有共振周波数でキャビティに横電場（ＴＥ）または横磁場（ＴＭ）を励起するために、１つまたは複数のプローブを使用して、導電性の壁からエンクロージャを作り、金属性エンクロージャ、いわゆる、キャビティを励起することによって実行されうる。この技術は、キャビティの寸法が動作周波数で共振を設定するように特に選択可能であれば、または動作周波数が特定のエンクロージャサイズに対して選択可能であれば、機能する。ＲＦＩＤの応用に使用するために利用可能な周波数帯は制限されているため、ＲＦＩＤ周波数を変更することは、多くの応用の選択肢ではない。逆に、エンクロージャの固有共振周波数が利用可能なＲＦＩＤタグ作動周波数に等しくなるように、エンクロージャの特定のセットの物理的寸法を要求すると、エンクロージャが特定のサイズのものである必要がある応用に対して、この技術の使用は制約される。この後者のアプローチは、保管が必要な医療物品の多くの異なるサイズ、形状および量の観点から実用的ではない。
【００５０】
以下、図５を参照すると、図２に示すキャビネットのように、医療用キャビネットの部分として形成されてもよい、矩形エンクロージャ８０が提供される。エンクロージャは、このようなキャビネットにある非金属性引出しの周りに位置するフレームとして具現化されてもよい。エンクロージャ８０は、金属性または金属化された壁８２、床８３および天井８４の表面から形成され、それらすべては導電性である。壁８２、床８３および天井８４のすべては、本明細書において、エンクロージャの「壁」と呼ばれてもよい。図５は、エンクロージャ８０の上面８４に設置されたエネルギー結合またはプローブ８６の使用を示す。この実施形態において、プローブ８８は、エンクロージャの天井８４にある孔９０を通って軸方向に進む第１の部分９４を有する点で、キャパシタプローブ８８の形をとる。結合の目的は、ソース５２（図３および図４を参照）からエンクロージャ８０の内部９６にエネルギーを効率的に転送することである。プローブのサイズおよび位置は、結合が効率的になるように選択され、プローブは最大の場強度の領域に配置される。図５において、ＴＥ０１モードは、容量結合を使用することで確立される。プローブ８８の屈曲部分９４の長さおよび距離は、プローブとエンクロージャ８０との間の電位差に影響を及ぼす。
【００５１】
同様に、図６は、エンクロージャ１１２への外部エネルギーの誘導結合１１０を表わす。結合は、エンクロージャの側壁１１６を通して取り付けられたループプローブ１１４の形をとる。このプローブの目的は、エンクロージャにＴＭ０１モードを確立することである。
【００５２】
図５および図６に示す矩形のエンクロージャ８０および１１２の各々は、図７に示され、かつ、ｆｎによってグラフの横座標軸１１８に示される、固有共振周波数ｆｎを有する。これは、グラフの縦座標軸１１９に示すように、エンクロージャ内の結合電力が最大である周波数である。エンクロージャに注入されたエネルギーが、ｆｎ周波数と整合しなければ、結合電力は、エンクロージャの共振現象から利益を受けない。動作周波数が変更できず、ｆｎ以外のものであり、エンクロージャのサイズが動作周波数に等しいｆｎを得るために変更できない場合、別の電力結合装置および方法を使用しなければならない。本発明の態様によれば、建設的干渉を用いてエンクロージャ内に定常波を得るために、エンクロージャ内に強制共振ｆｆが生じるようにするための装置および方法が提供される。このような定常波は、エンクロージャ内にあるすべてのＲＦＩＤタグを作動するのに十分な強さの安定したエネルギー場をエンクロージャ内に確立する。
【００５３】
エンクロージャと共振するＥＭ波が入ると、ＥＭ波は、低損失で、エンクロージャ内で前後に跳ね返る。より多くの波エネルギーがエンクロージャに入るにつれ、定常波と結合し、定常波を強めて、強度が増す（建設的干渉）。キャビティの寸法が、共振周波数で波長の整数倍であるため、特定の周波数で共振が起こる。注入されたエネルギーが、エンクロージャの固有共振周波数ｆｎにないこのような場合、本発明の態様による解決策は、エンクロージャにおいて「強制共振」を設定することである。この強制共振は、エンクロージャの物理的寸法が、共振キャビティと同様に、励起エネルギーの波長の整数倍に等しくないという点で、エンクロージャの固有共振とは異なる。建設的干渉が結果として生じ、定常波が確立されるように、エネルギーがキャビティ内に注入されるようにするプローブ長さとともに、プローブ位置を決定することによって強制共振が達成されうる。この場合、エンクロージャ内に注入されるエネルギーは、キャビティ内に発振場領域を設定するが、共振キャビティの固有共振周波数ｆｎに存在する定常波とは異なる。この強制共振から励起されたＥＭ場は、共振キャビティの固有共振で見られる場の構造とは異なるが、それでも、プローブの適切なプローブ配置とともに、安定したＥＭ場が、ＲＦＩＤタグに呼び掛けるためにエンクロージャに確立されうる。このような状態は図８に示されており、同図において、強制共振ｆｆの結合電力の曲線が固有共振ｆｎの曲線のものに近いことに留意されたい。
【００５４】
以下、図９を参照すると、２つのエネルギー注入プローブを有するエンクロージャ１２０が提供される。第１のプローブ８６は、ＴＥ０１モードを確立するために、図５に従ってエンクロージャ１２０に容量結合される。第２のプローブ１１４は、ＴＭ０１モードを確立するために、図６に従って、エンクロージャ１２０に誘導結合される。これらの２つのプローブは、両方とも、エンクロージャの固有共振周波数ｆｎ以外の周波数ｆｆでエネルギーを注入するために、エンクロージャに結合される。エンクロージャの天井１２６および壁１２８に対してこれらのプローブを配置することで、エネルギーをエンクロージャに最適に結合し、エンクロージャ内に設置されうるＲＦＩＤタグを読み取るための安定したＥＭ場をエンクロージャ内に確立する強制共振がエンクロージャ１２０内に得られる。本発明の態様によれば、エンクロージャの壁に対してこれらのプローブを配置すると、図８に示す強制共振曲線ｆｆが得られる。
【００５５】
図１０を簡単に参照すると、エネルギー源１２２のインピーダンスをエンクロージャ１２０に整合するように機能するインピーダンス整合回路１２１が示されている。インピーダンス整合回路は、エンクロージャ１２０に作動エネルギーを供給する同軸ケーブル１２２と、エンクロージャの金属性の天井１２６の孔を通る容量結合プローブ８８との間に設置される。図１０の図に孔は示されていないが、金属性天井からプローブを電気的に絶縁する絶縁体１２３が図示されている。この場合、整合回路１２１は、エンクロージャ１２０によってエネルギーの反射を低減するために使用される抵抗減衰器１２４のみからなる。しかしながら、当業者であれば認識するように、容量コンポーネントおよび誘導コンポーネントは、エンクロージャおよび結合８８に存在する傾向がある。一方、図１１は、同軸ケーブル／エネルギー源１２２およびエンクロージャ１２０のインピーダンスを整合する際に使用するためのパッシブ反応コンポーネントを有するインピーダンス整合回路１２４を表わす。この例示的なインピーダンス整合回路１２４において、誘導コンポーネント１２５および容量コンポーネント１２７は直列接続されるが、抵抗コンポーネントおよび他の接続構成の追加を含む他の構成も可能である。
【００５６】
図１０および図１１に図示されているレジスタ、インダクタおよびキャパシタなどのパッシブコンポーネントは、エネルギー源およびエンクロージャのインピーダンスを整合するように整合回路を形成するために使用されうる。これは、エンクロージャ内の結合電力に役立つ。しかしながら、パッシブ整合回路により、空のエンクロージャ、部分的に荷重されたエンクロージャ、または完全に荷重されたエンクロージャなど、特定のエンクロージャの荷重に合わせたインピーダンス整合が高められる。しかしながら、エンクロージャの内容物は可変であるため、インピーダンス整合は、エンクロージャの内容物の変動により最適化されない場合があり、エンクロージャのインピーダンス特性が変化する。
【００５７】
エンクロージャの荷重の変動によって生じるこのようなインピーダンス整合の非最適化は、順電力および反射電力をモニタするために閉ループ検知回路を利用するアクティブインピーダンス整合回路を使用することによって解消されうる。以下、図１２を参照すると、インダクタ１３２、キャパシタ１３４またはレジスタ（図示せず）などの１つ以上の固定値パッシブコンポーネントを備えるアクティブ整合回路１３０が提供される。加えて、同調キャパシタ１３４などの１つの以上の可変リアクタンスデバイスが回路に組み込まれ、これらの同調デバイスにより、この回路はアクティブインピーダンス整合回路になる。同調キャパシタ１３４は、バラクタダイオード、スイッチド・キャパシタ・アセンブリ、ＭＥＭＳキャパシタ、またはＢＳＴ（チタン酸バリウムストロンチウム）キャパシタの形状のものでありうる。同調キャパシタ１３４には、制御電圧が印加され、変更されて、デバイスによって与えられる容量を変更する。同調キャパシタ１３４は、プローブ１４０とエンクロージャ１４２との間のインピーダンス整合を能動的に変化させる能力を与える。
【００５８】
アクティブ整合回路を完了するために、２つのパワーセンサ１４６とともに双方向カプラ１４４が組み込まれうる。双方向カプラ１４４およびパワーセンサ１４６は、ＲＦＩＤ送受信機１４８とアクティブ整合回路１３０とエンクロージャ１４２との間の順電力および反射電力を検知する能力を与える。コンパレータ１５０によって順電力と反射電力の比率を継続的にモニタすることで、同調キャパシタ１３４を調節して、プローブ１４０をエンクロージャ１４２にインピーダンス整合したままにするために使用する測定基準が得られる。エンクロージャの内容物の変更に伴い、インピーダンス整合を継続的にモニタし、高める能力は、アクティブ整合回路１３０を用いて提供される。
【００５９】
以下、図１３の側断面図を参照すると、この実施形態においてファラデー箱として動作する、本明細書においてキャビティ１６６とも呼ばれる、エンクロージャ内に取り付けられた２つの天井取付け型１６０のプローブアンテナ１６２および１６４が示されている。図示するように、ファラデー箱１６６は、壁１６８（複数の壁のうちの１つを図示）１６８と、背面１７０と、床１７２と、天井１６０と、正面１６１（前壁の位置のみを図示）とを備える。キャビティを形成するすべての表面は、導電性であり、互いに電気的に接続され、２つのプローブ１６２および１６４によって注入されたエネルギー周波数ｆｆを伝導可能なように構造的に形成される。この実施形態において、キャビティ１６６は、図２に示すものに類似した医療補給品キャビネットの一部を形成してもよい金属フレーム１６７として構築される。金属フレーム内には、スライド可能な引出しが取り付けられてもよい。この実施形態におけるスライド可能な引出しは、電気的に不活性の材料から形成され、すなわち、正面を除き、導電性ではない。引出しがキャビネット内にスライドして閉構成になると、引出しの導電性正面パネルは、金属性フレーム１６７の１つまたは複数の別の部分と電気的に接触した状態になることで、ファラデー箱１６７の前壁１６１を形成する。
【００６０】
各プローブの中央導体１８０によるキャビティ内への差込み量または保持量は、最適な結合を達成するように選択される。プローブの屈曲部分９４の長さは、良好なインピーダンス整合が得られるように選択される。キャビティの壁に対するプローブの位置は、キャビティに定常波を生じるように選択される。この実施形態において、プローブアンテナ１６２および１６４は、前壁１６１および背壁１７０からそれぞれ特定の距離Ｄ１およびＤ３に設置されたものである。本発明の１つの態様によれば、これらのプローブアンテナは、他方のプローブが非作動状態になった後、連続的に作動されるのみである。この構成により、建設的干渉が結果的に得られるように注入エネルギー波が同相である場合、定常波が得られることが分かった。
【００６１】
図１４は、挿入される物品保管用引出しに安定したＥＭ場を確立するためにファラデータイプのエンクロージャ１６６に設置された２つのプローブアンテナ１６２および１６４を再度示す、図１３のプローブ構成の正面斜視図である。ファラデーキャビティ１６６が金属性フレーム１６７として組み立てられることに再度留意されたい。同図において、キャビティは、「箱」の正面がない点で不完全である。一実施形態において、この正面は、スライド可能な引出しの導電性正面パネルによって与えられる。引出しがキャビネット内にスライドされると、引出しの正面パネル以外の他の部分はプラスチックであるか、またはプラスチックでなければ、非導電性のものであるが、正面パネルは、金属性フレーム１６７の他の部分と電気的に接触した状態になることで、ファラデー箱１６６が完成する。本明細書に記述され図示された実施形態において、２つのプローブアンテナ１６２および１６４は両方とも、フレーム１６６の側壁１６６および１６８の間の中心線に沿って設置される。エンクロージャは、一実施形態において、１９．２インチ幅であり、プローブアンテナは、各側壁から９．６インチの間隔が空けられている。２つの側壁間のこのような中心合わせした場所は、一実施形態の場合の便宜上のものである。プローブは、別の実施形態において、どの場所に配置されてもよい。この実施形態において、互いからのプローブ１６２および１６４の間隔は、連続的に作動されるためにほとんど重要ではない。図示していないが、キャビティ１６６内にある作動されたＲＦＩＤタグからの応答信号を受信するために、２つの受信アンテナもファラデー箱１６６内に配置される。
【００６２】
図１３に示すように、各プローブが、キャビティの天井１６０と容量結合するために使用される屈曲部分を有することに、図面の参照から留意されたい。正面側プローブ１６２は前方に曲げられているのに対して、背面側プローブ１６４は後方に曲げられている。この構成の目的は、引出しに確立されるＥＭ場によって、より多くの空間的多様性と、より良好な到達範囲とを得ることである。キャビティ１６６内に安定した場を達成するために、他の配列も可能である。さらに、エンクロージャ１６６の良好なＥＭ場の到達範囲が得られるように、特定のエンクロージャ１６６に２つのプローブが使用されている。
【００６３】
図１５は、図１３および図１４の二重プローブアンテナ１６２および１６４の切欠側面斜視図であり、明確にするために、引出しは取り外している。正面側プローブ１６２は、図示するように、動作周波数Ｆｆの１／２λだけ左側の壁から間隔を空けて設けられている。各プローブは、図１３に示すように、エンクロージャ１６６の天井１６０と容量結合するために使用される屈曲部分を有することに留意されたい。引出しのＥＭ場によってより多くの空間多様性およびより良好な到達範囲を得るために、正面側プローブ１６２は、エンクロージャのより前方部分と結合するために前方に曲げられるのに対して、後方側プローブ１６４は、エンクロージャ１６６のより後方部分と結合するために後方に曲げられる。エンクロージャ内に安定した場ならびにさらなる空間多様性および到達範囲を達成するために、他の配列も可能である。
【００６４】
図１６は、フレーム１６７内にスライド可能に取り付けられた引出し１８０の部分を示すファラデー箱１６６を形成するフレーム１６７の正面上向き斜視図である。引出しの金属性の正面パネルは、スライド動作をより明確に見られるように取り外されている。二重天井取付け型のプローブアンテナ１６２および１６４が、電磁的に不活性の保護カバー１８２によって被覆され保護されていることに留意されたい。引出しは、プラスチックまたは低ＲＦ定数を有する他の電磁的に不活性な材料などの非金属性材料で形成される。フレーム１６７の背面に設置されたコイル１８６およびファン１８８を備える冷却システム１８９を見られるように、引出しの背面１８４が切り取られている。この場合、引出し１８０は、金属性のスライドハードウェア１９０とともに、ファラデー箱のフレームにスライド可能に取り付けられる。引出しのスライドハードウェアは、エンクロージャ１６６のフレーム１６７の側面付近にあり、エンクロージャの側壁１６８の金属性スライドハードウェアと電気的に接触した状態にあってもよいため、これらの金属レールは、エンクロージャ内に確立されるＥＭ場に小さな影響しか及ぼさない。
【００６５】
図１７は、図１６のものと反対の角度から上向きに見た正面斜視図であるが、引出しは取り外されている。フレーム１６７は、この実施形態において、引出し１８０のスライドを受けるための取付けレール１９２を含む。この実施形態において、取付けレールは金属材料で形成されるが、ファラデー箱の側面１６８に固着されるため、箱と電気的導通状態にある。また、同図は、引出しに保管された物品へアクセスできるように、引出しの外向きのスライドを促すように使用されるばね機構１９４を示す。ばねは、引出しのラッチが解除されると、引出しを外向きに自動的に押し出すように構成される。
【００６６】
図１８は、図１３〜図１５に示すフレーム１６７の天井１６０における、２つのＴＥ０１モードの容量結合プローブ１６２および１６４の配置の測定値を示す略図である。この実施形態において、ＲＦＩＤタグの動作周波数は９１５ＭＨｚであり、したがって、波長は０．３２７６４メートルまたは１．０７４９４フィートである。したがって、１／２波長は、０．１６３８２メートルまたは６．４４９５インチである。プローブの各々の容量結合屈曲部分２００の長さは、５．０８ｃｍまたは２．００インチである。エンクロージャ内へのプローブの軸方向拡張部２０２の長さは、絶縁体２０４からエンクロージャ１６６内への測定した場合、３．８１ｃｍまたは１．５０インチである。この実施形態におけるプローブの構成および配置は、９１５ＭＨｚの動作周波数に基づいたものである。一実施形態において、エンクロージャ１６６の深さは、１６．１インチ（４０．８９ｃｍ）であり、幅は１９．２インチ（４８．７７ｃｍ）であり、高さは３インチ（７．６２ｃｍ）である。このサイズおよび形状（矩形）のエンクロージャおよび９１５ＭＨｚの動作周波数に最適なプローブ配置は、正面側プローブと前壁との間隔が５．０インチ（１２．７ｃｍ）で、背面側プローブと背壁との間隔が５．０インチ（１２．７ｃｍ）であることが分かった。上述したように、この実施形態において、プローブは連続的作動されるのみである。
【００６７】
図１９は、２つのマイクロストリップまたは「パッチ」アンテナ２１０および２１２、ならびにそれぞれのアンテナと、一実施形態において、ＳＭＡコネクタ（図示せず）にアンテナが接続されるエンクロージャの背面との間に位置するマイクロストリップ導体２１４および２１６の図１６のエンクロージャ１６６内のサイズおよび配置の略図である。供給ライン５８（図３）は、これらのＳＭＡコネクタに接続されてもよく、さらなる処理のためにＲＦＩＤ信号を通信する際に使用するためのコンピュータ４４にルーティングされてもよい。マイクロストリップコンポーネントのいくつかの間隔の測定値はインチ単位で与えられる。９．７インチの間隔は、２４．６４ｃｍと同等である。０．６７インチのマイクロストリップラインの幅は、１７．０ｍｍと同等である。１．４インチの間隔は、３．５６ｃｍと同等である。異なる数のこのようなアンテナとともに、他の構成およびタイプの受信アンテナが使用されてもよい。この実施形態において、受信アンテナは、受信パッチアンテナがファラデー箱の金属表面と接触した状態にならないように、金属性エンクロージャフレーム１６７の底部内側表面の絶縁材に取り付けられる。
【００６８】
以下、図２０を参照すると、上述したエンクロージャにおける場の強度または場の強さは、ボルト／メートル単位で示される縦座標軸およびメートル単位で示される横座標軸で示される。最大の場強度が、約５．０インチ（０．１２７ｍ）の位置で生じ、この位置は、プローブの位置が前壁から５．０インチ（１２．７ｃｍ）にあり、動作周波数が９１５ＭＨｚであることから生じていることが図から分かるであろう。以下、図２１を参照すると、場の強度の大きな上昇が５．０インチ（１２．７ｃｍ）で見られるが、スケールが縮小されている。場の強度が右側壁で低下するが、左側壁の非常に近いところで強いままであることが、より明確に見てとれる。したがって、ある実施形態において、右側壁から５．０インチ（１２．７ｃｍ）の位置にある第２のプローブが使用されたことで、図２１に示すものと鏡像の場の強度が得られる。２つのプローブ１６２および１６４は、連続的に作動されるものであり、両方が同時には作動されない。エンクロージャ１６６のより良好なＥＭ場の到達範囲が２つのプローブを用いて得られ、前壁１６１の付近に位置付けられた物品のＲＦＩＤタグが、正面側プローブ１６２によって作動され、背壁１７０の付近に位置付けられた物品のＲＦＩＤタグが、背面側プローブ１６４（図１３を参照）によって作動されることに留意されたい。
【００６９】
理論に縛られることを望むものではないが、正方形または矩形の非共振キャビティにおいて、ＴＥモードでのプローブ場所を導き出す際、以下の方程式が有用でありうる。
【数１】
0005985500.tif 000002
式中、Ｎ＝正の非ゼロ整数、例えば、１、２、３、など
Ｌ１＝プローブと背壁との間の距離
Ｌ２＝プローブと前壁との間の距離
λｇ＝キャビティの波長
【００７０】
Ｌ１は、ＴＥモードでゼロではなく、ＴＥモードを励起するためのプローブが、前壁または背壁の位置にはないことを意味する。ＴＭモードの場合、方程式は同じであるが、Ｎはゼロおよび他の正の整数に等しい。プローブ位置は、前壁または背壁からλｇ／２ではない。Ｌ１およびＬ２は、Ｎが方程式を満たす正の整数でありうるように選択される。例えば、上述したエンクロージャ１６６の場合、
Ｌ１＝４．７８５インチ
Ｌ２＝１１．２２５インチ
λｇ＝１２．８３インチ
【００７１】
したがって、
【数２】
0005985500.tif 000003
【００７２】
実際のエンクロージャでは、方程式で示す値（４．７８５インチ）とはわずかに異なる場所（５．０インチ）にプローブが設置されるが、これは、場合によっては、キャビティにプラスチック引出しを挿入することで、反射信号からの位相に変化がもたらされるためである。上記の方程式は、前壁および背壁の両方からの反射位相が等しくなるように、すなわち、プローブの場所で「同相」になるように立てられる。
【００７３】
エンクロージャの波長λｇは、導波管方程式を用いて計算できる。矩形キャビティの方程式を以下に示す。この計算には、遮断周波数が必要である。円筒状のキャビティまたは他の形状の場合は、方程式は変化する。
【００７４】
遮断周波数は、ｇが消滅する点のものである。したがって、ヘルツ単位の遮断周波数は、以下のとおりである。
【数３】
0005985500.tif 000004
【００７５】
メートル単位の遮断波長は、以下のとおりである。
【数４】
0005985500.tif 000005
式中、ａ＝内部の幅
ｂ＝内部の高さ
ｍ＝「ａ」方向の場の１／２波長変動の数
ｎ＝「ｂ」方向の場の１／２波長変動の数
ε＝誘電率
μ＝透磁率
【００７６】
最低遮断周波数を有するモードは、主モードと呼ばれる。ＴＥ１０モードは、方形導波管に非ゼロの場の表現を与える最小可能モードであるため、主周波数が以下のようになるａ＞ｂの方形導波管の主モードである。
【数５】
0005985500.tif 000006
【００７７】
波動インピーダンスは、横電場および横磁場の比として定義される。したがって、インピーダンスは、以下のとおりである。
【数６】
0005985500.tif 000007
【００７８】
管内波長は、導波管に沿った２つの同位相平面間の距離として定義され、以下の式に等しい。
【数７】
0005985500.tif 000008
式中、以下のようになっている。
【数８】
0005985500.tif 000009
【数９】
0005985500.tif 000010
【００７９】
図２２は、図２に示すような複数引出し医療用キャビネットのブロック電気信号図を表わす。この場合、キャビネットは、８段の引出し２２０を有する。各引出しは、２つの上部アンテナと、２つの底部アンテナと、引出しをセキュリティ保護するためのロックセンサ２２２付きロックとを含む。各引出しのアンテナとの間でやりとりする信号は、ＲＦマルチプレクサスイッチ２２４を通して供給される。各ＲＦマルチプレクサスイッチ２２４は、この実施形態において、２段の引出しに対してＲＦ信号のルーティングを取り扱う。ＲＦＩＤ作動場およびＲＦＩＤ受信信号が、それぞれのＲＦマルチプレクサスイッチ２２４を通ってメインＲＦＩＤスキャナ２３０に送られる。スキャナ２３０の出力は、この場合、有線接続２３４および無線接続２３６によって、関連情報を遠隔地に通信する際に使用するためのマイクロプロセッサ２３２に向けられる。また、図２０には、電力接続、電力分配、バックアップバッテリ、配線ＰＣＢＡ、ＵＳＢサポート、冷却などのさまざまな支持システムが示されている。
【００８０】
一実施形態によれば、引出しは連続的にモニタされる。各引出し内において、アンテナは、関連するマルチプレクサ２２４によって連続的に作動される。信号および電気制御システムの他の実施形態も可能である。
【００８１】
本明細書において、一実施形態としてＲＦＩＤタグが使用されるが、電磁エネルギーによって通信する他のデータキャリアも使用可能であってもよい。
【００８２】
冷却式の引出し
次に図２５を参照すると、おおむね非金属性のスライド式の引出し３３０が、薬剤キャビネット３３２に取り付けられるように構成されている。保管および投与のために医療品が配置される「ポケット」３３６を形成するさまざまなディバイダまたは仕切り３３４が、引出しに備えられている。引出しがスライド可能に取り付けられるキャビネットは、ファラデー箱として機能するよう、引出しを囲む金属フレーム３３８を備えている。次に、さらに図２６を参照すると、引出し３３０の前部３４０を、金属３４２で形成することができ、あるいは引出し３３０の前部３４０が、引出しが閉じられた状態にあるときにキャビネット３３２の金属フレーム３３８の残りの部分と接触して引出しの周囲のファラデー箱を完成させる金属部分を含むことができる。このフレーム内に、さらに詳しくは上述したように、引出し内のＲＦＩＤタグ付き物品の存在を検出するためのＲＦシステムが備えられる。
【００８３】
次に図１６を参照すると、本発明の別の態様によれば、熱電冷却（「ＴＥＣ」）デバイス１８９が、金属フレーム１７０の後部に配置されている。引出しに取り付けられ、引出しと一緒に開位置および閉位置へと移動するＴＥＣデバイス１８９の位置を示している図３０も参照されたい。一実施形態においては、ＴＥＣデバイスが、中央に配置されるのではなく、引出しの後部の角に配置される。引出し１８０内のＲＦＩＤタグ付き物品を検出するためのＲＦＩＤリーダ１８２が、この実施形態においてはプローブ１６２、１６４を引出しの上方の中央に位置させつつ、引出しの周囲のフレームに備えられている。したがって、引出しの中央にＴＥＣデバイス１８９のために利用可能な空間があまりない。さらに、本発明の発明者は、薬剤キャビネットおよび引出しをより小さいサイズに保つ必要性ゆえに、ＴＥＣデバイスが実際に引出しへとある程度は突き出さなければならないことに気が付いた。ＴＥＣデバイスが引出しの後部の角に位置する場合、図２５に見られるように引出しの２つのポケット３３６とだけしか干渉しないことが明らかになった。しかしながら、ＴＥＣデバイスが引出しの中央に配置される場合には、３つのポケットと干渉し、引出しにおいて医療品を保管するための収納用の空間が小さくなると考えられる。
【００８４】
本発明の一実施形態においては、ペルチェＴＥＣデバイス１８９が使用されている。そのようなユニットは、１５９０  Ｋｅａｎｅ，  Ｔｒａｖｅｒｓｅ  Ｃｉｔｙ，  ＭＩのＴＥ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｉｎｃ．から、部品番号ＡＣ−０３７にて入手可能である（ｗｗｗ．ｔｅｔｅｃｈ．ｃｏｍ）。この実施形態において、ペルチェ式ユニットは、小さなサイズ、半導体の性質、入手性、および十分な冷却能力ゆえに使用されている。そのようなユニットの使用は、いくつかの大きな利点をもたらし、そのうちの１つは、圧縮機が不要であるがゆえに振動がない点にある。しかしながら、本発明は、熱−冷却式のユニットのみに限られず、既存または将来において利用可能となりうる他のユニットを、使用することが可能である。
【００８５】
本発明の利点の１つは、この実施形態のキャビネットが、冷却される引出しおよび冷却されない引出しの両方を有する点にある。先行技術においては、背景技術の箇所で詳しく上述したように、キャビネットの全体が冷却されるか、あるいは全体が冷却されないかのいずれかである。これは、２つの異なる種類の薬剤、すなわち常に冷却を必要とする一方の薬剤および使用のために室温にある必要がある他方の薬剤について、２つのキャビネットが必要になるがゆえに、望ましくない手法である。したがって、冷却される引出しおよび冷却されない引出しの両方を提供できるキャビネットが、この技術分野において必要とされ、ここに提供される。
【００８６】
再び図２５を参照し、さらに図２７を参照すると、ＴＥＣデバイスのエンクロージャ３５０が、引出し３３０の後部の角に示されている。図２５においては、このエンクロージャ３５０が覆われているが、図２７が、このエンクロージャをより明瞭に示している。このエンクロージャは、引出しの「後部の地所」の一部であり、引出しが閉位置にあるときにＴＥＣデバイスを受け入れるために使用される。ＴＥＣデバイスの冷却効果を拡散させるように機能する孔３５２が、前部および側面の仕切り３３４においてエンクロージャ３５０に形成されていることに、注目すべきである。さらに図１６が、この実施形態のＴＥＣデバイス１８９が、ディフューザと組み合わせられたときに、引出し３３０に存在しがちな温度勾配を軽減または解消するファン１８８を備える旨を示している（図２５）。仕切り３３４のサイズおよび位置ならびにしきりに形成された孔３６０も、温度勾配の軽減を補助する。
【００８７】
一実施形態においては、ＴＥＣデバイス１８９がキャビネット３００のフレームに固定され、引出し３３０が、閉じられたときにＴＥＣデバイス１８９と係合し、開かれるときにＴＥＣデバイス１８９から遠ざかる。この構成が、図１６に示されている。これは、引出しが開位置にあるときに周囲の空気が引出しの中身により大きな影響を及ぼすことを許す。図３０に示されるとおりの別の実施形態においては、ＴＥＣデバイスが引出しし３３０に固定され、引出しが開かれるときに引出しと一緒に移動する。これは、ＴＥＣデバイスからのより冷たい空気が常に存在することを可能にし、したがって引出しが開かれているときに周囲の空気が引出しの中身に及ぼす影響を少なくする。
【００８８】
再び引出しし３３０に目を向けると、本発明によって意図されるとおりのＲＦ引出しは、電気絶縁および熱絶縁の両方を使用する。電気絶縁は、必要とされるファラデー箱（その一部が、図２５においてフレーム３３８として示され、引出しが取り除かれた状態のキャビネットの一部を示している図２８に示されるとおり）を形成するように、引出しの周りのすべての面に導電性材料を配置することによってもたらされる。熱絶縁３４４は、幅広く利用可能な標準的な断熱材を使用することによってもたらされる。大きな表面積が利用可能であるいくつかの場合には、断熱材の厚板が適切なサイズに切断され、図２８に示されるように引出しし３３０の位置の周囲の枠組みに設置される。図２９に示されるように、引出し３３０の前部３４０も、断熱材３４４を内部に有することができる。引出しと併せて使用される電気導体および他の設備が存在する引出しの後部などの領域においては、引出しの製造の完了後に、必要とされる断熱材を引出しの周囲に配置するために、噴き付け式の断熱材（図示されていない）を使用することができる。半剛体のＰＶＣ発泡体など、高品質の断熱材の使用は、引出しが閉位置にあるときに引出しの内部の冷たい空気を保つだけでなく、その特定の引出しのためのＴＥＣデバイス１８９によって生み出される冷却から隣接する引出しを保護する。適切な量の絶縁により、隣接する引出しは室温のままで、冷却される引出しを３〜１０℃の範囲に保つことができることが分かる。
【００８９】
一実施形態においては、上述したＴＥ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のペルチェ熱電クーラーモジュール１８９が使用され、０°の温度差において７３ワットの能力を有している。このクーラーモジュールが１つの引出し３３０を冷却するために設置された薬剤キャビネット３００が、合計５つの引出しを保持している。この能力のペルチェユニットを上述および図面に示した周囲の絶縁の手法とともに使用することによって、対象の引出しが所望の温度に保たれ、かつ隣接する引出しを室温に保つことができることが明らかになった。さらに、ＴＥＣデバイスの電力の要件およびサイズが、伝統的な圧縮機に基づくシステムと比べて大幅に削減される。
【００９０】
別の特徴においては、キャビネット３００の引出し３３０のＴＥＣデバイス１８９を選択的にオフにすることができ、したがって冷却システムが動作せず、引出しを周囲の温度にすることができる。これは、ＴＥＣデバイス１８９が無駄に電気を消費することがないため、医療施設にとってコストの削減を可能にする。
【００９１】
さらなる特徴においては、引出し３３０が、少なくとも１つの温度センサ３７０を備える。これらのセンサからの温度データを、監視のために制御ユニット３０６へと伝えることができる。万が一に冷却対象の引出しの温度が所定のしきい値を上回って上昇した場合、表示装置３０４において警報をもたらすことができる。さらに、制御ユニット３０６、サーバ３１０、およびデータベース３２０が、履歴の図表化および分析のために温度データの追跡記録を実行するように協働することができる。図３０の実施形態においては、周囲温度センサ３７２が設けられている。このセンサは、その読取り値がＴＥＣデバイスの排熱の影響を受けることがないよう、１つまたは複数のＴＥＣデバイスの熱の出口から離れた位置に配置される。ただ１つの周囲温度センサを有することで、非冷却の各々の引出しにセンサを設ける必要がなくなる。それらの引出しは、それらに作用する温度制御装置を持たないため、周囲温度にあると推定される。
【００９２】
本発明は、冷蔵状態を必要とする薬剤および他の医療補給品を列挙するために医療機関が維持することができるデータベース３２０を利用する。さらに、ＲＦＩＤ対応の取出キャビネット３００または移動カート３１８における冷蔵される薬剤の環境の必要性を判断し、そのような環境を制御するＲＦＩＤシステムが存在する。システムは、そこに配置された薬剤がどのような条件を必要とするのかをデータベースによって自動的に判断し、薬剤が必要とする環境が維持されるとともに、履歴記録の目的で所定の時間間隔に基づいて記録されることを保証するために、必要な入力／出力を行う。
【００９３】
薬剤３７８がＲＦＩＤ取出キャビネット３００または可動カート３１６に配置されたとき、システムが、必要に応じて、冷却の必要性を認識する。この認識を、さまざまな方法で行うことができる。１つの方法においては、薬剤に関連付けられたＲＦＩＤタグを、温度制御が必要である旨および温度制御が何度であるのかを示すように、符号化することができる。別の方法においては、制御ユニット３０６が、ＲＦＩＤ検出システムから引出しし３３０の薬剤の特定を受信し、遠方のサーバ３１０およびそのデータベース３２０にアクセスし、この特定された薬剤についてのデータ（温度制御の必要性および必要とされる温度を示している）を受信する。
【００９４】
ホストコンピュータ３０６を介した「スマート」システムが、冷却の必要性を判断し、それに合った正しい環境条件をもたらすために、必要な出力を生じさせる。さらに詳しくは、図３０および図３１に目を向けると、この「スマート」システムのためのシステムおよび方法が示されている。図３０において、キャビネット３００が、引出し３３０が開かれた状態で示されている。引出しのポケットが示されており、それらのポケットのいくつかが薬剤３７８を収容しており、各々の薬剤がＲＦＩＤタグを有している。引出しがキャビネットの中へと押し戻されると、ＲＦＩＤシステムが、薬剤のタグを自動的に検出して読み出しを行う（ステップ４００）。一実施形態においては、制御ユニット３０６が、そのＲＦＩＤタグからデータを受信し、遠方のサーバ３１０に自動的に連絡して、データベース３２０の薬剤を調べる（ステップ４０２）。次いで、制御ユニットは、薬剤が温度制御を必要とするか否かを判断する（ステップ４０４）。温度制御が必要である場合、制御ユニットは、周囲温度センサ３７２を参照することによって周囲の空気の温度を自動的に測定し（ステップ４０６）、冷却された引出しが必要であるか否かを判断する（ステップ４０８）。周期の空気の温度が、温度制御される薬剤３７８の要件を満たしている場合、制御ユニットは、変化が生じていないことを確認するために、周囲温度の監視を続ける。
【００９５】
別の実施形態においては、各々の薬剤３７８に配置されたＲＦＩＤタグが温度センサを備え、その薬剤のＲＦＩＤタグによって送信されるデータの一部が、薬剤の温度を含む。
【００９６】
周囲温度が薬剤の温度の要件に沿わない場合、制御ユニットは、薬剤が配置された引出しの温度を制御することができるか否かを判断する（ステップ４１０）。不可能である場合、薬剤を冷却式の引出しへと移動させなければならない旨の警報が、自動的にもたらされる（ステップ４１２）。ひとたび薬剤が冷却式の引出しに移されると、ＲＦＩＤシステムが、その引出しにおける薬剤の存在を再び自動的に判断し、次いで制御ユニット３０６が、ＴＥＣデバイスの温度を設定し（ステップ４１４）、薬剤に合わせて維持する。
【００９７】
本発明の態様による別の特徴は、温度の監視および追跡記録が行われることにある。制御ユニット３０６が、温度制御（ＴＣ）される薬剤が引出しに配置されているか否かを判断する（ステップ４２０）。配置されている場合、その引出しの温度センサ３７０が、制御ユニット３０６によって監視され（ステップ４２２）、医療機関または他の当局の方針が求めるとおりに定期的に記録される（ステップ４２４）。必要であれば、記録を印刷することができ、あるいはデジタル形式で他の場所へと転送することができる。
【００９８】
次に図３２に目を向けると、本発明の態様によるシステム４４０のブロック図が示されている。キャビネットの引出しに位置するＲＦＩＤ検出システム４４２が、ＲＦＩＤタグを有する医療品の存在を検出する。検出システム４４２は、ＲＦＩＤタグから読み出したデータをプロセッサ４４４に供給する。次いで、プロセッサが、サーバ４４６および関連のデータベース４４８にアクセスし、検出された医療品の特徴を明らかにするとともに、その医薬品が温度制御の必要を有するか否かを判断する。医療品についての他のデータが、この品物の追跡記録または他の目的で重要であるかもしれない。
【００９９】
医療品が温度制御を必要とする場合、プロセッサは、周囲温度センサ４５０にアクセスし、周囲温度が医療品の要求を満たすか否かを判断する。医療品が周囲温度よりも低い温度を必要とする場合、プロセッサは、医療品が現時点において薬剤キャビネットの温度制御式の引出しに位置しているか否かを判断する。否である場合、プロセッサは、ユーザに医療品を温度制御式の引出しへと移動させるよう、警告メッセージを表示装置４５２上に表示する。ひとたびこの移動が行われると、ＲＦＩＤ検出システム４４２が、温度制御式の引出しにおける医療品の存在を自動的に検出し、プロセッサ４４４に通知する。次いで、プロセッサが、その引出しのＴＥＣデバイス４５４を、維持すべき正しい温度へと設定する。ＴＥＣデバイスが、その引出しの温度を、医療品にとって必要な温度に自動的に維持する。図３２のシステム４４０は、センサ４６０およびＴＥＣデバイス４６２を備えるさらなる１つ以上の温度制御式の引出しを有することができる。
【０１００】
同じことが、温度制御された薬剤の引出しからの取り出しにも当てはまる。プロセッサが、引出しへと出し入れされるすべての薬剤を監視し、冷却デバイスを相応に自動的に制御する。温度制御の必要を有する薬剤がもはや引出しに残っていない場合、プロセッサが、その引出しの冷却ユニットを自動的に停止させ、引出しが周囲温度へと戻ることを許し、したがってエネルギーが浪費されることがない。
【０１０１】
別の特徴においては、プロセッサが、その引出しの温度センサ４５６を監視し、例えば１日に２回などの必要に応じた間隔で、医療品および検出されたその医療品の保持の温度に関するログ４７０を生成する。ログを、プロセッサのメモリに保持することができ、サーバへと転送することができ、あるいは他の方法で保存または印刷することができる。ログは、キャビネットの特定、引出しの特定、温度センサの種類、較正日、到着の日時、取り出しの日時、および他のデータなど、さまざまな詳細を必要に応じて含むことができる。
【０１０２】
このように、ＲＦＩＤ対応の引出し冷蔵システムは、多数の利点をもたらす。他の引出しは室温にて冷却を行う一方、特定の引出しの選択的な冷却を行うことができる。この特徴ゆえに、冷蔵される医療品および室温の医療品の両方のために、ただ１つのキャビネットがあればよい。引出しを冷却と周囲温度との間で設定可能および選択可能である点で、モジュール式の設計が存在する。
【０１０３】
明細書および以下の特許請求の範囲を通して、文脈において特段の要求がない限り、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」という用語、およびその変形、例えば、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、開放された包括的意味で解釈されるべきであり、「を含むが、〜に限定されるものではない」という意味のものである。
【０１０４】
最も実用的かつ好ましい実施形態であると現在考えられているものを用いて本発明を記載してきたが、本発明は、開示された実施形態および要素に限定されるものではなく、それとは反対に、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲内に含まれるさまざまな修正例、特徴の組み合わせ、同等の配列および同等の要素に及ぶことが意図されていることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２−１】
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【図２２−２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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