(57)【要約】【課題】無線ＩＣタグに対して比較的遠距離からであっても確実なデータの書き込み・読み取りができる装置および通信システムを提供すること。【解決手段】無線ＩＣタグに対して無線通信によりデータを読み取り・書き込みする読み取り・書き込み装置と、メモリ部とアンテナ部を基板上に実装してなる無線ＩＣタグとを有し、前記読み取り・書き込み装置は、前記無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第一の周波数とは異なる周波数の第二の周波数の電波とを出力し、前記第一の周波数の電波により前記無線ＩＣタグを起電させ、前記第二の周波数の電波でデータの書き込み・読み取りをする無線ＩＣタグ通信システム。【選択図】図１
2011221925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ＩＣタグに対して無線通信によりデータを読み取り・書き込みする読み取り・書き込み装置と、メモリ部とアンテナ部を基板上に実装してなる無線ＩＣタグとを有し、前記読み取り・書き込み装置は、前記無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第一の周波数とは異なる周波数の第二の周波数の電波とを出力し、前記第一の周波数の電波により前記無線ＩＣタグを起電させ、前記第二の周波数の電波でデータの書き込み・読み取りをすることを特徴とする無線ＩＣタグ通信システム。
【請求項２】
読み取り・書き込み装置は、無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを交互に出力し、無線ＩＣタグを動作させるとともにデータを読み取り・書き込みすることを特徴とする請求項１記載の無線ＩＣタグ通信システム。
【請求項３】
読み取り・書き込み装置は、無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを同時に出力し、無線ＩＣタグを動作させるとともにデータを読み取り・書き込みすることを特徴とする請求項１記載の無線ＩＣタグ通信システム。
【請求項４】
読み取り・書き込み装置と無線ＩＣタグは、電磁誘導方式により通信を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線ＩＣタグ通信システム。
【請求項５】
読み取り・書き込み装置と無線ＩＣタグは、電波方式により通信を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無線ＩＣタグ通信システム。
【請求項６】
無線ＩＣタグに対して無線通信によりデータを書き込みおよび読み取りする読み取り・書き込み装置であって、前記無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを出力することを特徴とする読み取り・書き込み装置。
【請求項７】
無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを交互に出力することを特徴とする請求項６記載の読み取り・書き込み装置。
【請求項８】
無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを同時に出力することを特徴とする請求項６記載の読み取り・書き込み装置。
【請求項９】
読み取り・書き込み装置は電磁誘導回路を有し、コイルアンテナに交流電流を流すことにより交流磁界を発生させる電磁誘導方式による電波を出力することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の読み取り・書き込み装置。
【請求項１０】
読み取り・書き込み装置は反射回路を有し、平板型アンテナに反射する電波により無線ＩＣタグと通信タグと通信を行う電波方式による電波を出力することを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の読み取り・書き込み装置。
【請求項１１】
無線ＩＣタグは、読み取り・書き込み装置から出力される前記無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第一の周波数とは異なる周波数の第二の周波数の電波とを受信する無線ＩＣタグであって、コイルアンテナにより電波を受信する電磁誘導回路、または、平板型アンテナにより電波を受信する反射回路のいずれか、または、前記コイルアンテナにより電波を受信する電磁誘導回路および前記平板型アンテナにより電波を受信する反射回路の両方を備えてなることを特徴とする無線ＩＣタグ。
【請求項１２】
無線ＩＣタグを構成するメモリ部は、読み取り・書き込み装置からの電波を受信しこれと共振して電流を発生する電源部を有する強誘電体を利用した不揮発性メモリであることを特徴とする請求項１１に記載の無線ＩＣタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＦＩＤタグと該ＲＦＩＤタグと呼ばれる無線ＩＣタグと該ＩＣタグを用いた管理システムにおいて用いられる無線ＩＣタグ、無線ＩＣタグの読み取り・書き込み装置、該無線ＩＣタグおよび無線ＩＣタグの読み取り・書き込み装置を用いたデータ通信システムに関するものであり、特に、大型のコンクリート構造物等の管理のように広い通信エリアを必要とされる製品管理システムにおいて用いられる装置およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビル等の建築物、橋梁、トンネル、下水管等のコンクリート構造物にあっては、土木作業時、補修時や地震等の災害時にコンクリートの強度や高次の履歴等の情報を検証する必要がある。このような情報は従来、紙シート等の書面に記載して管理されていたが、近年は、無線ＩＣタグを生コンクリート（以下、生コンという）の製造段階で混入し、生コンの搬入時、打設時、さらには硬化後にもこのＩＣタグに各種情報を書き込み・読み取りして構造物の管理が行われている（特許文献１）。
【０００３】
またこれまでにコンクリート構造物の管理に用いられる無線ＩＣタグの通信距離は３ｃｍ程度であったため、無線ＩＣタグをコンクリート構造物の表面に接着する、打設時に表面近傍に埋設するなどして取り付けていた（特許文献２）。
【０００４】
一方、上述の生コン製造時から混入される無線ＩＣタグにあっては、ＩＣタグ用のメモリ素子としては、強誘電体を利用したＦｅＲＡＭを用いた不揮発性記憶装置が開発されている。この不揮発性記憶装置は、外部からの電波を受信しこれと共振して電流を発生する電源部と、無線通信するためのアンテナ部と、これらを制御する制御部とからなる。この不揮発性記憶装置は、従来ＩＣタグに用いられていたＥＥＰＲＯＭ等と比較し、書換回数、書き込み電圧の低さ、電源が不要であること、使用寿命の長さ、セルサイズが小型である等、様々な面で利点がある。そして現在、一個のＩＣタグは、約８Ｋｂｙｔｅの記憶容量を有し、それ自身が記憶装置として機能するとともに、演算装置としてのＣＰＵとして機能するようになっている。ＲＦＩＤタグとも呼ばれるこの電磁誘導方式によるパッシヴ型の無線ＩＣタグは、アンテナ周囲に発生する磁界を伝送媒体とし、アンテナに誘起される誘導起電力により外部と通信を行うものである（特許文献３）。
【０００５】
しかしながら、図１０に示すように、現在使用されている通信システム９のアンテナ９２を備えたリーダーライター９１と無線ＩＣタグ９３は、一の周波数帯を用いてアンテナ通信を行うため、電源に電流を発生させる電波とデータの読み取り、書き込みを行う電波は同一の周波数帯の電波である。このシステムにおいて通信距離を伸ばそうとするときには出力を上げることが有効であるが、出力を上げすぎるとデータの読み取り、書き込みにおいてノイズが載ってしまう問題があった。また、国によってはある距離での最大電界強度を規制する等のように電波の出力に対して法的な規制を設けている。一方で、上述したように生コン製造時から混入される無線ＩＣタグにあっては、混入された無線ＩＣタグが必ずしもコンクリート構造物の表面付近に位置するとは限られず、また、大型のコンクリート構造物にあっては無線ＩＣタグがユーザーの近くにあるとは限られない。この種のコンクリート構造物管理システムにあっては読み取り・書き込み装置から比較的遠距離にある無線ＩＣタグに対してデータの送受信を行うことができ、かつ、この無線ＩＣタグに対して確実にデータの送受信をすることが求められる。
【特許文献１】特開２００８−０６３９００号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８４５２号公報
【特許文献３】特開２００７−２４１５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決すべく、主としてコンクリート構造物の管理システムに用いられるＲＦＩＤタグと呼ばれる無線ＩＣタグに対して比較的遠距離からであっても確実なデータの書き込み・読み取りができる装置および通信システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、本発明の無線ＩＣタグ通信システムは、無線ＩＣタグに対して無線通信によりデータを読み取り・書き込みする読み取り・書き込み装置と、メモリ部とアンテナ部を基板上に実装してなる無線ＩＣタグとを有し、前記読み取り・書き込み装置は、前記無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第一の周波数とは異なる周波数の第二の周波数の電波とを出力し、前記第一の周波数の電波により前記無線ＩＣタグを起電させ、前記第二の周波数の電波でデータの書き込み・読み取りをすることを特徴とする。
【０００８】
また、上述の無線ＩＣタグ通信システムにおいて、読み取り・書き込み装置は、無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを交互に出力し、無線ＩＣタグを動作させるとともにデータを読み取り・書き込みすることを特徴とする。
【０００９】
また、読み取り・書き込み装置は、無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを同時に出力し、無線ＩＣタグを動作させるとともにデータを読み取り・書き込みすることを特徴とする。
【００１０】
また、読み取り・書き込み装置と無線ＩＣタグは電磁誘導方式により通信を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線ＩＣタグ通信システム。
【００１１】
また、読み取り・書き込み装置と無線ＩＣタグは、電波方式により通信を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無線ＩＣタグ通信システム。
【００１２】
無線ＩＣタグに対して無線通信によりデータを書き込みおよび読み取りする読み取り・書き込み装置であって、前記無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを出力することを特徴とする。
【００１３】
また、無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを交互に出力することを特徴とする。
【００１４】
また、無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを同時に出力することを特徴とする。
【００１５】
また、読み取り・書き込み装置は電磁誘導回路を有し、コイルアンテナに交流電流を流すことにより交流磁界を発生させる電磁誘導方式による電波を出力することを特徴とする。
【００１６】
また、読み取り・書き込み装置は反射回路を有し、平板型アンテナに反射する電波により無線ＩＣタグと通信タグと通信を行う電波方式による電波を出力することを特徴とする。
【００１７】
無線ＩＣタグは、読み取り・書き込み装置から出力される前記無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第一の周波数とは異なる周波数の第二の周波数の電波とを受信する無線ＩＣタグであって、コイルアンテナにより電波を受信する電磁誘導回路、または、平板型アンテナにより電波を受信する反射回路のいずれか、または、前記コイルアンテナにより電波を受信する電磁誘導回路および前記平板型アンテナにより電波を受信する反射回路の両方を備えてなることを特徴とする。
【００１８】
無線ＩＣタグを構成するメモリ部は、読み取り・書き込み装置からの電波を受信しこれと共振して電流を発生する電源部を有する強誘電体を利用した不揮発性メモリであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の無線ＩＣタグ通信システムは、無線ＩＣタグに対して無線通信によりデータを読み取り・書き込みする読み取り・書き込み装置と、メモリ部とアンテナ部を基板上に実装してなる無線ＩＣタグとを有し、前記読み取り・書き込み装置は、前記無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第一の周波数とは異なる周波数の第二の周波数の電波とを出力し、前記第一の周波数の電波により前記無線ＩＣタグを起電させ、前記第二の周波数の電波でデータの書き込み・読み取りをすることにより、例えば比較的長距離の通信が可能な第一の周波数の電波で無線ＩＣタグの電源を動作させ、動作させた無線ＩＣタグに対して第二の周波数の電波でデータの読み取り、書き込みを行うことで、ＲＦＩＤタグと呼ばれる無線ＩＣタグに対して長距離の通信でかつ確実なデータの読み取り、書き込みを行うことができる。また、データの読み取り、書き込みにノイズが載ることが少ない。特に、コンクリート構造物に混練、埋設された無線ＩＣタグのように所在を外方から確認することのできない無線ＩＣタグへのデータの読み取り、書き込みを確実に行うことができる。
【００２０】
また、本発明の無線ＩＣタグ通信システムにおいて、読み取り・書き込み装置は、無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを交互に出力し、無線ＩＣタグを動作させるとともにデータを読み取り・書き込みすることにより、第一の周波数と第二の周波数が同じアンテナ部から出力される場合であっても無線ＩＣタグは確実に動作し、データの読み取りを確実に行うことができる。
【００２１】
また、読み取り・書き込み装置は、無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを同時に出力し、無線ＩＣタグを動作させるとともにデータを読み取り・書き込みすることを特徴とすることにより、第一の周波数と第二の周波数が異なる方式の回路から出力される場合であっても無線ＩＣタグは確実に動作し、データの読み取りを確実に行うことができる。
【００２２】
また、読み取り・書き込み装置は、コイルに流す交流電流により交流磁界を発生させ電気誘導により無線ＩＣタグと通信を行うことにより、近接から近傍距離のデータ通信を確実に行うことができる。
【００２３】
また、読み取り・書き込み装置は、反射回路を有し電波により無線ＩＣタグと通信タグと通信を行うことにより、長距離のデータ通信を確実に行うことができる。
【００２４】
また、本発明のシステムにおいて用いられる無線ＩＣタグに対して無線通信によりデータを書き込みおよび読み取りする読み取り・書き込み装置は、前記無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを出力することにより、比較的長距離の通信が可能な第一の周波数の電波で無線ＩＣタグの電源を動作させ、動作した無線ＩＣタグに対して第二の周波数の電波でデータの読み取り、書き込みを行うことにより、ＲＦＩＤタグと呼ばれる無線ＩＣタグに対して、長距離の通信でかつ確実なデータの読み取り、書き込みを行うことができる。特に、コンクリート構造物に混練、埋設された無線ＩＣタグのように所在を外方から確認することのできない無線ＩＣタグへのデータの読み取り、書き込みを確実に行うことができる。
【００２５】
また、無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを交互に出力することにより、第一の周波数と第二の周波数が同じアンテナ部から出力される場合であっても無線ＩＣタグの電源部は確実に動作し、データの読み取りを確実に行うことができる。
【００２６】
また、無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第二の周波数の電波とを同時に出力することにより、第一の周波数と第二の周波数が異なる方式の回路から出力される場合であっても無線ＩＣタグの電源部は確実に動作し、データの読み取りを確実に行うことができる。
【００２７】
読み取り・書き込み装置は電磁誘導回路を有し、コイルアンテナに交流電流を流すことにより交流磁界を発生させる電磁誘導方式による電波を出力することにより、近接から近傍距離のデータ通信を確実に行うことができる。
【００２８】
読み取り・書き込み装置は反射回路を有し、平板型アンテナに反射する電波により無線ＩＣタグと通信タグと通信を行う電波方式による電波を出力することにより、長距離のデータ通信を確実に行うことができる。
【００２９】
また、本発明のシステムにおいて用いられる無線ＩＣタグは、無線ＩＣタグは、読み取り・書き込み装置から出力される前記無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数の電波と、データを書き込み・読み取りする第一の周波数とは異なる周波数の第二の周波数の電波とを受信する無線ＩＣタグであって、コイルアンテナにより電波を受信する電磁誘導回路、または、平板型アンテナにより電波を受信する反射回路のいずれか、または、前記コイルアンテナにより電波を受信する電磁誘導回路および前記平板型アンテナにより電波を受信する反射回路の両方を備えてなることにより、出力する周波数帯に応じた回路およびアンテナで確実なデータ通信を行うことができる。
【００３０】
また、無線ＩＣタグを構成するメモリ部は、読み取り・書き込み装置からの電波を受信しこれと共振して電流を発生する電源部を有する強誘電体を利用した不揮発性メモリであることにより、無線ＩＣタグに電池等の電源を搭載せずとも動作し、読み取り・書き込み装置からの電力供給により無線ＩＣタグを動作させることができるパッシヴ型の無線ＩＣタグが提供され、無線ＩＣタグを長期間使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のシステムとこのシステムに用いる無線ＩＣタグ、リーダーライターの概略図。
【図２】本発明のシステムの使用状態を示す模式図。
【図３】本発明の無線ＩＣタグ本体の模式的斜視図。
【図４】本発明の無線ＩＣタグ本体の模式的斜視図。
【図５】本発明の無線ＩＣタグ本体の模式的斜視図。
【図６】本発明の無線ＩＣタグの断面図。
【図７】コンクリート構造物管理システムのフローチャート。
【図８】本発明のシステムとこのシステムに用いる無線ＩＣタグ、リーダーライターの概略図。
【図９】本発明のシステムとこのシステムに用いる無線ＩＣタグ、リーダーライターの概略図。
【図１０】従来のシステムとこのシステムに用いる無線ＩＣタグ、リーダーライターの概略図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の無線ＩＣタグ通信システムとこれに用いられる無線ＩＣタグ、リーダーライターの発明について図面を参照しつつ説明する。
【００３３】
図１に示すように本発明の無線ＩＣタグ通信システム１は、リーダーライター３からメモリ部を動作させる第一の周波数の電波とデータの読み取り、書き込みをする第二の周波数の電波を出力し、第一の周波数の電波を受信した無線ＩＣタグ２がメモリ部を動作させてスタンバイ状態となり、第二の周波数の電波を受信した無線ＩＣタグ２にデータを読み取り、書き込みするシステムであり。例えば、図２に示すコンクリート構造物９５に混入されてなる無線ＩＣタグ２との間でデータの送受信をする場合のように、長距離の通信が必要とされる、または埋設位置が不明な無線ＩＣタグ２にも確実にデータを読み取り、書き込みすることができるシステムである。以下、これらに用いられる装置とシステムについて詳細に説明する。
【００３４】
まず、無線ＩＣタグ２について説明する。図３に示すように、本発明の無線ＩＣタグ通信システム１に用いられる無線ＩＣタグ２を構成する無線ＩＣタグ本体２１は、ＲＦＩＤタグとも呼ばれるデータの書き込みおよび読み取りができる非接触型の記憶装置であって、ＩＣタグ用のメモリ素子として強誘電体を利用してなる不揮発性メモリからなる制御部を備えたメモリ部２２とコイルアンテナ２４ａ、２４ｂが電気的に接続されて一つの基板２５上に実装されたＩＣチップ２６から構成される。後述するように、無線ＩＣタグ本体２１は必要に応じて合成樹脂材等の被覆体により被覆される。
【００３５】
ＩＣチップ２６を構成する、メモリ部２２のタイプは、アクティヴ型、パッシヴ型のいずれのタイプであってもよいが、後述するような生コンクリートに混入して用いる無線ＩＣタグのように、無線ＩＣタグの交換が難しい管理システムに適しているのは、リーダーライター３からの電波を受信し、これと共振して電流を発生する電源部を有する不揮発性メモリからなるメモリ部を用いたパッシヴ型の無線ＩＣタグである。不揮発性メモリとしては、電源を搭載せず外部からのデータアクセス用の電波を整流して電源とするＦｅＲＡＭと呼ばれる不揮発性強誘電体メモリ装置が例に挙げられる。ＦｅＲＡＭは、従来の無線ＩＣタグに用いられていた不揮発性メモリ装置であるＥＥＰＲＯＭと比較すると、その書き換え回数が、ＥＥＰＲＯＭが１０の５乗回程度であるのに対し、ＦｅＲＡＭは１０の１３乗回以上と優れた性能を備えている。また、書き込み電圧は従来のＥＥＰＲＯＭが１２Ｖであるのに対して、ＦｅＲＡＭはＤＣ１．１Ｖ〜３Ｖと極めて低い電圧で書き込みを行うことができ、無線ＩＣタグ内部に電池を内蔵することなく、外部からの電波に共振して発電する電源部を備えているので、従来のＩＣタグに用いられていたＥＥＰＲＯＭと比較して５０００倍もの書き込み速度を有している。データの保存期間が１０年以上と長い。
【００３６】
さらに、書き換えのアクセスにあっても、従来のＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリーではほとんどがブロック単位の書き込みであったのに対し、ＦｅＲＡＭはワード単位でランダムに書き込みを行えるという利点がある。ＦｅＲＡＭの制御部は、一旦書き込まれた情報が改ざんされることがないように、追記はできるものの、上書きをできない設定とすることも可能で、データの書き込み・読み取りは暗号化したプロトコルを用いて行うことがよい。よって、約８ＫＢのメモリ容量中に、各種データを、その都度、書き込み・読み取り装置としてのリーダーライター３と間の無線通信により、書き込み・読み取りができる。ＩＣチップ２６が無線交信可能な電波の帯域は、自由に設定することができ小型無線通信に適したＬＦ帯からＵＨＦ帯さらにはマイクロ波帯域まで用いることができる。
【００３７】
また、メモリ部２２には、リーダーライター３で読み取り可能な管理フラグを、あらかじめ、または、書き込み時に記憶させ、リーダーライター３で情報の書き込み・読み取りを行う際にこの管理フラグを読み取ることにより、所定の管理システムを構成する無線ＩＣタグ２であることが識別可能になっている。尚、必要に応じて、無線ＩＣタグ２には、無線ＩＣタグ２に対する通信の空間を分割する空間分割方式、通信周波数を分割する周波数分割多重方式、または無線ＩＣタグからの返信のタイミングを変更する時分割方式等のアンチコリジョン機能を搭載し、リーダーライター３の通信範囲に複数の無線ＩＣタグ２が位置していても混信して通信できないという事態がないようにできる。
【００３８】
無線ＩＣタグ本体２１のＩＣチップ２６の具体的な構成は負荷抵抗を含むロジック・メモリ部（等価回路）と、整流回路と入力制限抵抗を含むアナログ部、送受信回路およびアンテナ部２４ａ、ｂが電気的に接続されて基板２５に実装されている。また、一つのＩＣチップ２６に本実施の形態においては、負荷抵抗と入力制限抵抗の値を適宜設定したりコイル型アンテナのコイルの巻回数の調整等アンテナ部２４a、ｂを調整することにより、通信距離を調整する。
【００３９】
この無線ＩＣタグ２の無線ＩＣタグ本体２１は、二周波数通信方式により、リーダーライター３からの二種類の周波数の電波を受信する。例えば、リーダーライター３からの無線ＩＣタグ２のメモリ部を動作させるための１２５ＫＨｚと、データ読み取り書き込みのための１３．５６ＭＨｚを受信し、１２５ＫＨｚの電波により無線ＩＣタグの電源部を起電し、メモリ部２２や、搭載されている各種駆動回路を起動させて無線ＩＣタグ２は動作し、１３．５６ＭＨｚの電波により送られるデータを受信してメモリ部２２に記憶させるようになっている。
【００４０】
無線ＩＣタグ本体２１は、二つのコイル型のアンテナを用い電磁誘導方式により通信を行う方式で、リーダーライター３と無線ＩＣタグ間の磁界を利用してリーダーライター３から無線ＩＣタグ２への電力の供給とデータ転送を行う電磁誘導方式を用いて通信を行う。電磁誘導方式のコイル型アンテナを備えた無線ＩＣタグ本体２１は、このアンテナ２４ｂにより、長距離通信が可能な１２５ＫＨｚの電波を受信してメモリ部２２やその他駆動回路を動作させ、続いてアンテナ２４ａにより、１３．５６Ｈｚの電波を受信して確実なデータ通信をするようになっている。電磁誘導方式は、磁界強度が距離の２乗の逆数で減衰するため、近接〜近傍通信に適しており確実にデータを書き込むことができる。尚、コイル型アンテナを一つ搭載して一つのアンテナで二つの周波数帯の電波を受信するようにしてもよい。
【００４１】
図４に示すのは、図３に示す無線ＩＣタグ本体２１のバリエーションの無線ＩＣタグ本体６１である。ＲＦＩＤタグとも呼ばれるデータの書き込みおよび読み取りができる非接触型の記憶装置であって、ＩＣタグ用のメモリ素子として強誘電体を利用した不揮発性メモリと呼ばれる制御部を備えたメモリ部６２とコイルアンテナ６４ａ、平板型アンテナ（基板アンテナ）６４ｂが電気的に接続されて一つの基板６５上に実装されＩＣチップ６６から構成される。後述するように、無線ＩＣタグ本体６１は必要に応じて合成樹脂材等の被覆体により被覆される。
【００４２】
無線ＩＣタグ本体６１のＩＣチップ６６の具体的な構成は負荷抵抗を含むロジック・メモリ部（等価回路）と、整流回路と入力制限抵抗含むアナログ部、送受信回路およびコイル型アンテナ部６４ａ、平板型アンテナ部６４ｂが電気的に接続されて基板６５に実装されている。また、一つのＩＣチップ２６に本実施の形態においては、負荷抵抗と入力制限抵抗を適宜設定することや、コイル型アンテナのコイルの巻回数の調整や平板型アンテナの選択等によるアンテナの調整により通信距離を調整する。
【００４３】
無線ＩＣタグ本体６１は、コイル型のアンテナ６４ａと平板型のアンテナ６４ｂとの両方を搭載したハイブリット方式で、リーダーライター３と無線ＩＣタグ間の磁界を利用してリーダーライター３から無線ＩＣタグ２への電力の供給とデータ転送を行う電磁誘導方式を用いて通信を行うとともに、平板型アンテナで放射電磁波（電波）を利用して、リーダーライター３から無線ＩＣタグへ電源供給を行い反射波（電波）によりデータ転送を行う。例えば、コイル型のアンテナ６４ａが受信した１２５ＫＨｚの電波により電源部を起電させてメモリ部や搭載された駆動回路を起動させて無線ＩＣタグ２は動作し、平板型のアンテナ６４ｂが受信した８６０ＭＨｚの電波により送られるデータを受信してロジック・メモリ部に記憶させるようになっている。尚、アンテナの組み合わせと、第一の周波数と第二の周波数の組み合わせは上述したものに限られるものではなく、通信距離やデータ書き込みに必要とされる確実さなどにより適宜選択してよい。
【００４４】
図５に示すのは、図３に示す無線ＩＣタグ本体２１のバリエーションの無線ＩＣタグに用いられる無線ＩＣタグ本体７１である。ＲＦＩＤタグとも呼ばれるデータの書き込みおよび読み取りができる非接触型の記憶装置であって、ＩＣタグ用のメモリ素子として強誘電体を利用した不揮発性メモリと呼ばれる制御部を備えたＦｅＲＡＭ７２と平板型アンテナ（基板アンテナ）７４ａ、平板型アンテナ（基板アンテナ）７４ｂが電気的に接続されて一つの基板７５上に実装されＩＣチップ７６から構成される。後述するように、無線ＩＣタグ本体７１は必要に応じて合成樹脂材等の被覆体により被覆される。
【００４５】
無線ＩＣタグ本体７１のＩＣチップ７６は、負荷抵抗を含むロジック・メモリ部（等価回路）と、整流回路と入力制限抵抗を含むアナログ部、送受信回路および平板型アンテナ部７４ａ、平板型アンテナ部７４ｂが電気的に接続されて基板７５に実装されてＩＣチップ７６を構成する。また、一つのＩＣチップ７６に本実施の形態においては、負荷抵抗と入力制限抵抗を適宜設定することにより通信距離を調整する。
【００４６】
無線ＩＣタグ本体７１は、平板型のアンテナ７４ａ、ｂとを備えた電波方式により通信を行う方式で、平板型アンテナで放射電磁波（電波）を利用して、リーダーライター３から無線ＩＣタグへ電源供給を行い反射波（電波）によりデータ転送を行う。例えば、平板型のアンテナ７４ａが受信した８６０ＭＨｚの電波により電源部を起電させてメモリ部７２や搭載された駆動回路を起動させて無線ＩＣタグ２が動作し、平板型アンテナ７４ｂが受信した２．４５ＧＨｚの電波により送られるデータを受信してロジック・メモリ部に記憶させるようになっている。尚、アンテナの組み合わせと、第一の周波数と第二の周波数の組み合わせは上述したものに限られるものではなく、通信距離やデータ書き込みに必要とされる確実さなどにより適宜選択してよい。
【００４７】
尚、無線ＩＣタグは、あらかじめ無線ＩＣタグに電池等の電源を搭載し、メモリ部として揮発性メモリを用いるアクティヴ型の無線ＩＣタグとしてもよい。この場合は、電源として電池を搭載し、搭載された電池により揮発性メモリを動作させるようになっている。ただし、電池により動作させるのは揮発性メモリに記憶されたデータを保持するための最低限の範囲で足り、その他の回路の動作には、リーダーライター３からの第一の周波数の電波を用い、データの読み取り、書き込みに第二の周波数の電波を用いるようにしてもよい。
【００４８】
図６（Ａ）に示すように生コンの製造段階で混練されコンクリート構造物９５の管理に用いられる無線ＩＣタグ２は、メモリ部２２を有する回路２３にアンテナ２４ａ,ｂが実装された基板２５からなるＩＣチップ２６から構成される無線ＩＣタグ本体２１を抗アルカリ性樹脂材、例えばポリアミドＭＸＤ６を非透磁性のガラス繊維、無機質フィラー等で強化したレニー材（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製）からなる被覆体２９により覆ったものでありその外形形状は、周囲に生コンと親和性を高めるディンプル２９１が形成された楕円球体、または俵型を成し、かつ生コンクリートの混練時に偏在することなく分散混入するように生コン中の骨材と略同一の大きさ比重を有している。
【００４９】
また、図６（Ｂ）に示す他の被覆の実施例である無線ＩＣタグ４は、ＩＣチップ６６から構成される無線ＩＣタグ本体６１を抗アルカリ性樹脂材、例えばポリアミドＭＸＤ６を非透磁性のガラス繊維、無機質フィラー等で強化したレニー材（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製）からなる被覆体４１により覆ったＩＣタグであり、その外形形状は、周囲に生コンと親和性を高める凸部４２が形成された樽型を成し、かつ生コンの混練時に偏在することなく分散混入するように生コン中の骨材と略同一の大きさ比重を有している。
【００５０】
また、図６（Ｃ）に示す他の被覆の実施例である無線ＩＣタグ５は、無線ＩＣタグ本体を構成するアンテナ部５２やメモリ部５３および回路５４、５５等が基材５１の表面に実装されている。その周囲を被覆体５６により被覆して球体、楕円体、多面体等の立体形状を成し、かつ生コンの混練時に偏在することなく分散混入するように生コン中の骨材と略同一の大きさ、比重を有している。尚、無線ＩＣタグ本体の選択と被覆形状の組み合わせは上述したものに限られず、所望の組み合わせを選択することができる。
【００５１】
次に、リーダーライター３について説明する。図１に示すリーダーライター３は、無線ＩＣタグ２との間でデータ通信をする読み取り・書き込み装置であって、少なくとも二の周波数の電波を出力するようになっている。たとえば、無線ＩＣタグ２のメモリ部を動作させるための１２５ＫＨｚと、データ読み取り、書き込みのための１３．５６ＭＨｚを回路に設置されてなるスイッチの切り替えにより交互に、または異なる回路から同時に出力する。尚、電波を交互に出力する場合の間隔は、１秒以下の短い間隔である。
【００５２】
リーダーライター３は、第一の周波数の電波を電磁誘導式回路のコイル型アンテナから出力する、電磁誘導方式の回路を搭載し、第一の回路からの１２５ＫＨｚの電波をアンテナ３２から出力し無線ＩＣタグ２の電源部を駆動させ、第二の回路からの１３．５６ＭＨｚの電波をコイル型アンテナ３２から出力してデータの読み取り、書き込みをする。リーダーライター３のアンテナに発生する交流磁界エネルギーによる誘導結合により無線ＩＣタグ２を動作させデータを読み取り、書き込みする。アンテナからの二種類の電波の出力は、交互にしてもよいし同時にしてもよい。
【００５３】
また、図８に示す他の実施の形態のアンテナ３３を備えたリーダーライター３２は、電磁誘導式回路と電波方式回路のハイブリット型回路を有し、コイル型アンテナと平板型アンテナから二つの周波数帯の電波を出力する。例えば、電磁誘導式のコイル型アンテナから１３．５６ＭＨｚ電波を出力し、無線ＩＣタグ本体６１を搭載した無線ＩＣタグ６の電源部を起動させ、電波方式の回路の平板型アンテナからの８６０ＭＨｚの電波を出力してデータの読み取り、書き込みする。リーダーライター３２のコイル型アンテナに発生する交流磁界エネルギーによる誘導結合により無線ＩＣタグを動作させデータを読み取り、書き込みをし、リーダーライター３２の平板型アンテナからの照射電波でデータを読み取り、書き込みする。
【００５４】
図９に示す他の実施の形態のアンテナ３５を備えたリーダーライター３４は電波方式回路を有し、平板型アンテナから二つの周波数帯の電波を出力する。例えば、ＵＨＦ波帯の８６０ＭＨｚの電波を出力し無線ＩＣタグ本体７１を搭載した無線ＩＣタグ７の電源部を駆動させ、マイクロ波帯の２．４５ＧＨｚの電波を出力してデータを読み取り、書き込みする。
【００５５】
上述した無線ＩＣタグ２と、リーダーライター３を用いた無線ＩＣタグ通信システム１について説明する。無線ＩＣタグ通信システム１は、無線ＩＣタグ２とリーダーライター３間で無線通信を行うシステムであり、電源を動作させる第一の周波数の電波と、データの読み取り、書き込みを行う第二周波数の電波による無線通信を行う二周波数通信方式の無線ＩＣタグ通信システム１である。
【００５６】
リーダーライター３は、第一に無線ＩＣタグ２を起電させるための第一の周波数としての１２５ＫＨｚを出力すると電波を出力すると、通信範囲内に位置するこの電波を受信した無線ＩＣタグ２の電源部は起電されメモリ部２２や駆動回路を起動させて無線ＩＣタグ２を動作させ、無線ＩＣタグ２から動作電波が発生する。この無線ＩＣタグ２からの電波（例えば、無線ＩＣタグ２の識別子）を受信したリーダーライター３をデータの読み取り、書き込みが可能な範囲に位置させ、その無線ＩＣタグ２に対してデータ読み取り、書き込みのための１３．５６ＭＨｚの電波を出力しデータの読み取り、書き込みを確実に行うようになっている。尚、通信範囲内に複数の無線ＩＣタグ２が存在する場合にも、アンチコリジョン機能により、複数の無線ＩＣタグ２を認識することが可能で、通信範囲内に位置するすべての無線ＩＣタグ２に対して情報を読み取り、書き込みしてもよいし、識別子に対応する所定の無線ＩＣタグ２に対して情報を読み取り、書き込みしてもよい。
【００５７】
上述した無線ＩＣタグ６と、リーダーライター３２を用いた無線ＩＣタグ通信システム１１について説明する。無線ＩＣタグ通信システム１１は、無線ＩＣタグ６とリーダーライター３２間で無線通信を行うシステムであり、電源を動作させる第一の周波数の電波と、データの読み取り、書き込みを行う第二周波数の電波による無線通信を行う二種は数通信方式の無線ＩＣタグ通信システム１１である。
【００５８】
リーダーライター３２は、第一に無線ＩＣタグ６を起電させるための１３．５６ＭＨｚの電波をコイル型アンテナより出力すると、通信範囲内に位置するこの電波を受信した無線ＩＣタグ６は、電波により電源部は起電され、メモリ部６２やその他の駆動回路を動作させ無線ＩＣタグ６から動作電波が発生する。この無線ＩＣタグ６からの電波（例えば無線ＩＣタグ６の識別子）を受信したリーダーライター３２を、データの読み取り、書き込みが可能な範囲に位置させ、その無線ＩＣタグ６に対してデータ読み取り、書き込みのための平板型アンテナからの８６０ＭＨｚの電波を出力してデータの読み取り、書き込みを行うようになっている。尚、通信範囲内に複数の無線ＩＣタグ６が存在する場合にも、アンチコリジョン機能により、複数の無線ＩＣタグ６を認識することが可能で、通信範囲内に位置するすべての無線ＩＣタグ６に対して情報を読み取り、書き込みしてもよいし、識別子に対応する所定の無線ＩＣタグ６に対して情報を読み取り、書き込みしてもよい。
【００５９】
上述した無線ＩＣタグ７と、リーダーライター３４を用いた無線ＩＣタグ通信システム１２について説明する。無線ＩＣタグ通信システム１２は、無線ＩＣタグ７とリーダーライター３４間で無線通信を行うシステムであり、電源を動作させる第一の周波数の電波と、データの読み取り、書き込みを行う第二周波数の電波による無線通信を行う二種は数通信方式の無線ＩＣタグ通信システム１２である。
【００６０】
リーダーライター３４は、第一に無線ＩＣタグ７を起電させるための８６０ＭＨｚの電波を平板型アンテナから出力すると、通信範囲内に位置するこの電波を受信した無線ＩＣタグ７は、電波により電源部は起電され、メモリ部７２やその他の駆動回路を動作させ無線ＩＣタグ７から動作電波が発生する。この無線ＩＣタグ７からの電波（例えば無線ＩＣタグ７の識別子）を受信したリーダーライター３４を、データの読み取り、書き込みが可能な範囲に位置させ、無線ＩＣタグ７に対してデータ読み取り、書き込みのための平板型アンテナからの２．４５ＧＨｚの電波を出力してデータの読み取り、書き込みを行うようになっている。尚、通信範囲内に複数の無線ＩＣタグ７が存在する場合にも、アンチコリジョン機能により、複数の無線ＩＣタグ７を認識することが可能で、通信範囲内に位置するすべての無線ＩＣタグ７に対して情報を読み取り、書き込みしてもよいし、識別子に対応する所定の無線ＩＣタグ７に対して情報を読み取り、書き込みしてもよい。
【００６１】
上述したリーダーライターと無線ＩＣタグとの通信周波数帯の組み合わせは、いくつもの組み合わせ挙げられ、所望される通信距離や通信速度、また電波が進む媒体やその温度等の使用環境により適宜選択されるものである。その一例として、現在、ＲＦＩＤタグに一般的に用いられている１２５ＫＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、４３３ＭＨｚ、８６０ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚの組み合わせの例を下記の表に示す。横列が、無線ＩＣタグを起電させる第一の周波数、縦列が無線ＩＣタグにデータを読み取り、書き込みする第二の周波数である。
【００６２】
【表１】
2011221925.tif 000003
【００６３】
最後に、図７に無線ＩＣタグ２を用いたコンクリート管理のフローの中で用いる例を示す。無線ＩＣタグ２は生コンの製造段階８１で生コン材料中に混入されて前記骨材や水と一緒に混練される。この無線ＩＣタグ２には図１に示す製造段階８１、および出荷段階８２、施工現場への搬入段階８３、施工段階８４あるいは。施工後の検査段階８５や補修工事８６等において種々の情報が書き込まれ、あるいは書き込まれた情報の読み出しが行われる。
【００６４】
まず、コンクリート製造段階８１では、例えば、製造工場名および製品番号、製造年月日や製造日時、セメントや骨材等の原料情報、コンクリートの配合計画、実際の材料計量値、製造責任者等の製造関連情報が書き込まれ生コンに投入されて混練される。また、製造が完了し、出荷段階８２では出荷関連情報、最も重要な情報としては出荷日時または出荷スタート情報、さらには出荷場所、出荷数量等、出荷に関連した情報が書き込まれる。次に、施工現場への搬入段階８３において、搬入関連情報として生コンの荷卸し時には、出荷から荷卸しまでにかかった時間を含む種々の荷卸し関連情報の書き込み、読み取りがなされ、また施工段階８４においても生コンの荷卸しから打設までにかかった時間を含む種々の打設関連情報の書き込み、読み取りが行われる。
【００６５】
図２に示す如く、コンクリート構造物が完成した後は、安全性等の検査８５や補修工事８６の際に、コンクリート構造物リーダーライター３を用いた無線ＩＣタグ通信システム４により無線ＩＣタグ２に記憶されている上記情報の読み取りや、新たな情報の書き込みが行われる。
【００６６】
データの読み取りや書き込みをするユーザーは、リーダーライター３を持って、リーダーライター３の電源を入れると、リーダーライター３は、無線ＩＣタグ２のメモリ部を動作させる第一の周波数の電波と、データの読み取り、書き込みをする第二の周波数の電波を出力し、第一の周波数の電波により電源を動作して無線ＩＣタグ２から電波を出力させるとともに、第二の周波数の電波によりこの無線ＩＣタグ２に対してデータを読み取り、書き込みするようになっている。
【００６７】
上述した無線ＩＣタグ２と、リーダーライター３を用いた無線ＩＣタグ通信システム１について説明する。無線ＩＣタグ通信システム１は、無線ＩＣタグ２とリーダーライター３間で無線通信を行うシステムであり、電源を動作させる第一の周波数の電波と、データの読み取り、書き込みを行う第二周波数の電波による無線通信を行う二種は数通信方式の無線ＩＣタグ通信システム１である。
【００６８】
リーダーライター３は、第一に無線ＩＣタグ２を起電し、動作させるための１２５ＫＨｚを出力すると約１８０〜２００ｍｍ（コンクリート内）の範囲に電波が出力される、この電波を受信した無線ＩＣタグ２は、駆動電波を発生する。この無線ＩＣタグ２からの電波を受信したリーダーライター３を、その無線ＩＣタグ２から３０ｍｍ程度の位置まで近づきデータ読み取り、書き込みのための１３．５６ＭＨｚの電波を出力し約２５ｍｍ〜３０ｍｍ（コンクリート内）の通信距離でデータの読み取り、書き込みを確実に行うようになっている。尚、ここに示す距離は、リーダーライター３の出力や、電波が進む媒体、例えば空気、コンクリート、水等の種類や、温度等により異なり、場合に応じて、リーダーライターからの出力周波数や出力、無線ＩＣタグの受信周波数を選択する。
【００６９】
尚、当該システムはコンクリート構造物に混練してなる無線ＩＣタグ２との通信に限られず、公園、駐車場などに設置した無線ＩＣタグのように広範囲の無線通信によるデータの読み取り、書き込みや、地下に埋設した無線ＩＣタグのように所在が不明な場合の無線通信に用いることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  無線ＩＣタグ通信システム
１１無線ＩＣタグ通信システム
１２無線ＩＣタグ通信システム
２  無線ＩＣタグ
２１無線ＩＣタグ本体
２２メモリ部
２３回路
２４ａ,ｂコイル型アンテナ
２５基板
２６ＩＣチップ
２９被覆体
２９１ディンプル
３  リーダーライター
３１アンテナ
３２リーダーライター
３３アンテナ
３４リーダーライター
３５アンテナ
４  無線ＩＣタグ
４１被覆体
４２凸部
５  無線ＩＣタグ
５１基材
５２アンテナ部
５３，５４回路
６  無線ＩＣタグ
６１無線ＩＣタグ本体
６２メモリ部
６４ａコイル型アンテナ
６４ｂ平板型アンテナ
６５基板
６６ＩＣチップ
７  無線ＩＣタグ
７１無線ＩＣタグ本体
７２メモリ部
７４ａ平板型アンテナ
７４ｂ平板型アンテナ
７５基板
７６ＩＣチップ
８１製造段階
８２出荷段階
８３搬入段階
８４施工段階
８５検査段階
８６補修工事
９  無線ＩＣタグ通信システム
９１リーダーライター
９２アンテナ
９３無線ＩＣタグ
９５コンクリート構造物
【図１】
2011221925.tif 000004
【図２】
2011221925.tif 000005
【図３】
2011221925.tif 000006
【図４】
2011221925.tif 000007
【図５】
2011221925.tif 000008
【図６】
2011221925.tif 000009
【図７】
2011221925.tif 000010
【図８】
2011221925.tif 000011
【図９】
2011221925.tif 000012
【図１０】
2011221925.tif 000013