(57)【要約】本明細書は、温度を測定する方法を記載する。本発明によれば、ＲＦＩＤタグ(1)の局部発振器の周波数変化から温度を測定する。
2013510291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度を測定する方法であって、
ＲＦＩＤタグ(1)の局部発振器の周波数変化から温度を測定することを特徴とする温度測定方法。
【請求項２】
前記周波数変化を、ＲＦＩＤリーダ装置(2)によって、伝送タイミングシーケンス(ＴＲcal, 3)を変化させることによって測定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記周波数変化を、ＲＦＩＤリーダ装置(2)によって、リーダ・プリアンブルのタイミング、特にＴＲcal(3)の持続時間を変化させることによって測定することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記周波数変化を、ＲＦＩＤリーダ装置(2)によって、多重伝送中に少なくとも３つの異なるタイミング値(ＴＲcal, 3)を用いることにより伝送タイミングシーケンス(ＴＲcal, 3)を変化させることによって測定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記局部発振器の周波数の測定を、次のシーケンスで、即ち：
ＲＦＩＤリーダ装置(2)が、前記ＲＦＩＤタグ(1)に応答を要求するコマンドを発行し、該コマンドのプリアンブルは、前記ＲＦＩＤタグが後方散乱周波数ＬＦを発生するために用いるＴＲcalのタイミングを指定し、
前記ＲＦＩＤタグは、前記ＴＲcalの持続時間を、当該ＲＦＩＤタグ自体の発振器のクロックで測定し、前記ＴＲcal(3)は、前記ＲＦＩＤタグの論理回路における離散値（ＴＲcount）であり、
前記ＲＦＩＤタグ(1)は、前記ＬＦの離散値を用いて、前記応答を後方散乱させ、ここで、
ＴＲcount＝ラウンド(ＴＲcal・ｆclk)  （「ラウンド」は丸め関数である）、
【数１】
2013510291.tif 000006
であり、
前記ＲＦＩＤリーダ(2)は、前記後方散乱周波数ＬＦ(ＬＦA)を精密に測定し；
前記ＲＦＩＤリーダ(2)は他のコマンドを発行し、前記周波数変化が十分大きければ、ＴＲcalのタイミングが小幅に増加し、前記ＲＦＩＤタグの離散値ＴＲcountが１単位だけ増加し、従って、前記前記後方散乱周波数ＬＦBは、次式：
【数２】
2013510291.tif 000007
のように少し低速になり、
前記ＬＦの測定値ＬＦA、ＬＦBにより、前記ＲＦＩＤリーダが、前記ＲＦＩＤタグのリング発振器の周波数を次式：
【数３】
2013510291.tif 000008
により推定し、
前記ＲＦＩＤリーダ(2)は、前記リング発振器の較正パラメータを前記ＲＦＩＤタグのメモリから取得し、前記リング発振器の周波数の線形依存性を用いて、次式： 
ｆclk＝ＴＣ・(温度)＋(オフセット)
により前記ＲＦＩＤタグの温度を推定して、
実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ＲＦＩＤタグ(1)の温度依存性を、当該ＲＦＩＤタグ(1)の製造業者に基づく一組のＲＦＩＤタグについて測定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
精密な測定のために、前記ＲＦＩＤタグ(1)の各々を個別に較正することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記ＲＦＩＤタグの較正を、製造された前記ＲＦＩＤタグ(1)のサンプルに対して行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
ＲＦＩＤタグの局部発振器の周波数情報を、温度測定に用いる方法。
【請求項１０】
ＲＦＩＤタグの局部発振器の周波数情報を、人体の温度測定に用いる方法。
【請求項１１】
ＲＦＩＤタグの局部発振器の周波数情報を、温度測定により湿度情報を得るために用いる方法。
【請求項１２】
ＲＦＩＤタグの局部発振器の周波数情報を、食品の温度測定に用いる方法。
【請求項１３】
ＲＦＩＤタグの局部発振器の周波数情報を、食品コールドチェーンにおける温度制御に用いる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、温度測定に関するものである。特に、本発明の方法は、ＲＦＩＤ技術による温度測定に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既存のセンサタグは、生産量が限られた高価なカスタムＩＣであり、特定のコマンド及びリーダ（読取り装置）を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、本発明の目的は、温度測定の新たな方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、標準型ＲＦＩＤタグを用いて、特定のコマンドまたはカスタムタグなしで、環境温度を遠隔的に測定することのできる方法を述べる。その原理はＧｅｎ２ＥＰＣプロトコルで実証されており、オンチップ発振器を含む他のタグに適用することができる。この測定は、タグ内部発振器の周波数の変化、及び伝送ＥＰＣプロトコルのプリアンブルに基づく。
【０００５】
本発明の一態様によれば、この周波数変化は、ＲＦＩＤリーダ装置２によって、伝送タイミングシーケンスＴＲcal ３を変化させることによって測定される。
【０００６】
より具体的には、本発明による方法は、請求項１の特徴部分に記載の事項によって特徴付けられる。
【０００７】
その一部として、本発明による使用方法は、請求項８〜１２に記載の事項によって特徴付けられる。
【０００８】
本発明の利用により大きな利点が得られる。
【０００９】
本発明は、いくつかの好適例も有し、これらの好適例は、以前から知られた温度測定方法に対する特定の利点を提供する。
【００１０】
１つの好適例によれば、リーダの製造業者が本発明を用いて、廉価で、広く入手可能な標準型タグにより、温度センサ機能を自分のシステムに追加することができる。
【００１１】
本発明は、タグ上に特別なハードウェアを必要とせず、かつ電力消費を増加させず、従って、読取り距離は同一のままである。各タグは較正することができ、そのデータはタグメモリ自体に記憶されている。
【００１２】
既存のＲＦＩＤセンサタグに比べて、本発明において述べる解決法は、専用タグの価格の何分の一かで広く入手可能な標準型タグを使用する。その原理は単純であり、リーダのソフトウェアで実現される。この温度センシング機能は電力消費を増加させず、従って、同じ読取り範囲（一般に１０メートルまで）を測定用に利用可能である。必要な較正情報は、タグメモリ自体に記憶することができる。
【００１３】
いくつかの場合には、ある量の直接測定値を温度測定値に変換することができ、例えば、液体の不透明度により、光がこの液体を通過することを妨げられて、照射されるタグの温度が低下する。タグの温度を測定することによって、液体の不透明度を推定することができる。このことは、多数の量を無線温度センサで測定することができることを意味するに過ぎない。
【００１４】
本発明は、他のいくつかの好適例も有し、これらの好適例は、関連する多数の利点を提供する。
【００１５】
本発明及びその利点のより完全な理解のために、以下、本発明を、その例を用いて、次の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に適したシステムの一般原理のブロック図である。
【図２】本発明によるＥＰＣプリアンブルのクロノグラフによる計時を示す図である。
【図３】本発明による、リンク周波数のＴＲcal持続時間への依存性のシミュレーション結果をグラフで示す図である。
【図４】図４ａ及び４ｂはそれぞれ、本発明を実証するために使用したシステム、及び将来可能な統合のブロック図である。
【図５】タグの温度を測定するために用いるＴＲcal掃引の例を示す図である。
【図６】後方散乱周波数の差を用いたタグ発振器周波数の測定のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】本発明による、測定したＴＲcalのジャンプ値を温度の関数としてグラフで示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明による理論及び例を、より完全に説明する。
【００１８】
図１によれば、温度が、ＲＦＩＤタグ１のオンチップ（チップ上）発振器の周波数に影響を与える。タグ１は、ＲＦＩＤリーダ装置２によって読み取られる。タグ１の局部発振器の周波数は、本明細書で後に詳細に説明する方法によって測定される。このプロトコルは、設計により、この周波数の変化に敏感ではない。適切な方法により、タグのクロック周波数を測定することができる。タグ周波数は温度に比例する。
【００１９】
図６ａ及び６ｂによれば、ノイズ及び未知のパラメータを最大限取り除くために、温度は段階的に増減させる。
【００２０】
以下のことを仮定する：
ＵＨＦタグの内部発振器は一般に、リング発振器に基づく。
このリング発振器の周波数は、タグ温度に比例する。
このリング発振器の周波数の依存性は、特徴化されている。
【００２１】
温度は、すべての電子装置に影響を与える。ＵＨＦ  ＲＦＩＤタグでは、局部発振器の周波数は、図１に示すように温度に比例する。論理回路のクロック周波数は、温度と共に変化する。
【００２２】
ＵＨＦで使用されるＥＰＣプロトコルは、タグの応答を後方散乱させるために、局部発振器を用いず、図２に示すような、リーダ・プリアンブルの持続時間の関数を用いる。従って、温度はデータ伝送に影響を与えない。
【００２３】
本発明によれば、リンク周波数のジャンプ（跳躍）を誘発するＴＲcalの値が温度と共に低下するので、局部発振器の周波数を測定することができる。このことのシミュレーション結果を図３に示す。その技術的理由は、タグ論理回路内のＴＲcal持続時間の離散化である。
【００２４】
図４ａ及び４ｂはそれぞれ、温度依存性を測定するために使用するシステム、及び本発明をＲＦＩＤリーダ内に統合することのできる方法を示す。実験では、コンピュータ１０が標準型ＲＦＩＤリーダ２を制御する。このコンピュータは、プリアンブル・パラメータＴＲcal ３を調整して、タグ１にＩＤを問い合わせる。復調したリーダの出力をオシロスコープ１１によって捕捉して、コンピュータによって分析して、応答のリンク周波数を測定する。
【００２５】
図４ｂでは、温度読取り機能をリーダ５内に統合する。コンピュータ１０は、タグＩＤ及びその温度を直接要求する。
【００２６】
図５によれば、局部発振器の周波数は、異なるＴＲcalのシーケンス長で離散値を得る。ｙ軸上には１／ＬＦ（リンク周波数）を示し、ｘ軸上にはＴＲcal ３をマイクロ秒単位で示す。
【００２７】
一定温度で、ＬＦ（リンク周波数）は、予想通りに「ジャンプ」している。
【００２８】
入力信号は非常にノイズが多く、ＬＦの測定値は正確でない（この図では、ノイズが目に見える）。
【００２９】
ＬＦのジャンプを含むＴＲcalの値は、適切な閾値で容易に測定することができる。
【００３０】
ＴＲcalパラメータを掃引し、後方散乱されたタグ応答のリンク周波数を測定することによって、リーダは図５と類似の曲線を取得することができる。点Ａ、Ｂ及びＥは、ランダムに選定されている。点Ｃ、Ｄ及びＦは、段階のエッジ上に置かれている。
【００３１】
１つ以上の対（ＴＲcal、ＬＦ）を用いることによって、リーダがタグ発振器の周波数を測定することができ、従って、タグ温度を測定することができる。リーダは、次のものを用いることができる：
１つ以上のΔＬＦ（例えば、ＬＦA−ＬＦE）
１つ以上の「ジャンプ値の差」ΔＴＲcal（例えば、ＴＲC−ＴＲF）
１つ以上の明確なジャンプのＴＲcal値（例えばＴＲC）
１対以上のランダム点「ＴＲcal及び対応するＬＦ」（例えば、ＴＲB、ＬＦB）
１対以上の「ジャンプのＴＲ値及び対応するＬＦ」（例えば、ＴＲC、ＬＦC）
段階を規定する１組以上の３値（例えばＴＲC、ＴＲF、ＬＦF）
以上の方法の組合せ。
【００３２】
ＴＲcal掃引情報（図５）をリーダが用いることのできる方法を示すために、２つの方法を説明する。
【００３３】
第１の方法：１つのΔＬＦを用いる
リーダは、タグに応答を要求するコマンドを発行し、このコマンドのプリアンブルはＴＲcalのタイミングを指定し、タグはこのタイミングを用いて、後方散乱周波数ＬＦを発生する。
タグは、ＴＲcal ３の持続時間を、タグ自体の発振器のクロックで測定し、ＴＲcal ３はタグの論理回路における離散値（ＴＲcount）である。
タグ１は、上記ＬＦの離散値を用いて、応答を後方散乱させる。ここで、
ＴＲcount＝ラウンド(ＴＲcal・ｆclk)  （「ラウンド」は丸め関数である）
【数１】
2013510291.tif 000003
である。
リーダ２は、後方散乱周波数ＬＦ（ＬＦA）を測定する。
リーダ２は他のコマンドを発行し、周波数変化が十分大きければ、ＴＲcal ３のタイミングが小幅に増加し、タグの離散値ＴＲcountが１単位だけ増加し、従って、後方散乱周波数ＬＦBは、次式： 
【数２】
2013510291.tif 000004
のように少し低速になる。
これら２つのＬＦの測定値（ＬＦA、ＬＦB）により、リーダ２はタグのリング発振器の周波数を次式：
【数３】
2013510291.tif 000005
により推定することができる
リーダは、リング発振器の較正パラメータをメモリから取得し、リング発振器の周波数の線形依存性を用いて、次式： 
ｆclk＝ＴＣ・(温度)＋(オフセット)
により、タグ温度を推定することができる。
【００３４】
この方法のシミュレーション結果を、図６に示す。
【００３５】
第２の方法：ジャンプのＴＲcal値を用いる
タグ温度を測定する他の方法は、ジャンプのＴＲcal値３の、温度に伴う変化を観測することである。図７は、１つのタグについての、−３０℃から＋７０℃までの大きな温度範囲におけるこうした変化を示す。この曲線は単調であり、多項式関数に適合させることができる。
【００３６】
温度測定の性能は、タグファミリ（タグ群）に大きく依存する。以下に挙げる感度は例である；一部のタグファミリはより高感度であるのに対し、他のタグファミリはより低感度に見えることがある。この感度は通常、温度依存性である。この感度は、低い温度でより高い。
−２０℃では、１桁当たり約０．２℃
０℃では、１桁当たり約０．３℃
＋２０℃では、１桁当たり約０．５℃
【００３７】
測定範囲は動作温度範囲と同一である。通常、タグは−４０℃から＋８０℃までで動作する。
【００３８】
捕捉時間は、ｎ回の読取り動作と等価である。通常はｎ＜１０である。従って、捕捉時間は１秒より小さい。より良好な精度のために、測定値の平均をとることができる。
【００３９】
温度に伴うＴＲcalのジャンプ値の変化に適合する多項式関数は、異なる周囲温度でタグを測定することによって得ることができる。より良好な精度のために、タグを個別に較正することができる。より低コストのために、この較正を、タグのファミリに対して一意的にすることができる。係数は、タグメモリまたは集中型データベースに記憶することができる。
【００４０】
１つの有利な解決法では、タグ１の温度依存性を、タグ１の製造業者に基づく一組のＲＦＩＤタグについて測定するか、あるいは、精密な測定のために、各タグ１を個別に較正する。その代わりに、タグの較正を、製造されたタグ１のサンプルに対して行う。
【００４１】
本発明によれば、ＲＦＩＤタグの局部発振器の周波数情報を、温度測定、特に人体の温度測定に用いることができる。本発明を用いて、温度測定によって湿度情報を測定することもできる。本発明の１つの実現には、食品の温度測定、特に食品コールドチェーン（低温流通体系）の温度制御もある。
【００４２】
本発明に関連して、次の事項が必要であり得る：
ＵＨＦタグの内部発振器は一般に、リング発振器に基づく。
このリング発振器の周波数は、タグ温度に比例する。
このリング発振器の周波数依存性は、特徴化されている。
【図１】
2013510291.tif 000009
【図２】
2013510291.tif 000010
【図３】
2013510291.tif 000011
【図４】
2013510291.tif 000012
【図５】
2013510291.tif 000013
【図６】
2013510291.tif 000014
【図７】
2013510291.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月5日(2011.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度を測定する方法であって、
ＲＦＩＤタグ(1)の局部発振器の周波数変化から温度を測定し、前記周波数変化を、ＲＦＩＤリーダ装置(2)によって、伝送タイミングシーケンス(ＴＲcal, 3)を変化させることによって測定することを特徴とする温度測定方法。
【請求項２】
前記周波数変化を、前記ＲＦＩＤリーダ装置(2)によって、リーダ・プリアンブルのタイミング、特にＴＲcal(3)の持続時間を変化させることによって測定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記周波数変化を、前記ＲＦＩＤリーダ装置(2)によって、多重伝送中に少なくとも３つの異なるタイミング値(ＴＲcal, 3)を用いることにより伝送タイミングシーケンス(ＴＲcal, 3)を変化させることによって測定することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記局部発振器の周波数の測定を、次のシーケンスで、即ち：
前記ＲＦＩＤリーダ装置(2)が、前記ＲＦＩＤタグ(1)に応答を要求するコマンドを発行し、該コマンドのプリアンブルは、前記ＲＦＩＤタグが後方散乱周波数ＬＦを発生するために用いるＴＲcalのタイミングを指定し、
前記ＲＦＩＤタグは、前記ＴＲcalの持続時間を、当該ＲＦＩＤタグ自体の発振器のクロックで測定し、前記ＴＲcal(3)は、前記ＲＦＩＤタグの論理回路における離散値（ＴＲcount）であり、
前記ＲＦＩＤタグ(1)は、前記ＬＦの離散値を用いて、前記応答を後方散乱させ、ここで、
ＴＲcount＝ラウンド(ＴＲcal・ｆclk)  （「ラウンド」は丸め関数である）、
【数１】
2013510291.tif 000016
であり、
前記ＲＦＩＤリーダ(2)は、前記後方散乱周波数ＬＦ(ＬＦA)を精密に測定し；
前記ＲＦＩＤリーダ(2)は他のコマンドを発行し、前記周波数変化が十分大きければ、ＴＲcalのタイミングが小幅に増加し、前記ＲＦＩＤタグの離散値ＴＲcountが１単位だけ増加し、従って、前記前記後方散乱周波数ＬＦBは、次式：
【数２】
2013510291.tif 000017
のように少し低速になり、
前記ＬＦの測定値ＬＦA、ＬＦBにより、前記ＲＦＩＤリーダが、前記ＲＦＩＤタグのリング発振器の周波数を次式：
【数３】
2013510291.tif 000018
により推定し、
前記ＲＦＩＤリーダ(2)は、前記リング発振器の較正パラメータを前記ＲＦＩＤタグのメモリから取得し、前記リング発振器の周波数の線形依存性を用いて、次式： 
ｆclk＝ＴＣ・(温度)＋(オフセット)
により前記ＲＦＩＤタグの温度を推定して、
実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記ＲＦＩＤタグ(1)の温度依存性を、当該ＲＦＩＤタグ(1)の製造業者に基づく一組のＲＦＩＤタグについて測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
精密な測定のために、前記ＲＦＩＤタグ(1)の各々を個別に較正することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ＲＦＩＤタグの較正を、製造された前記ＲＦＩＤタグ(1)のサンプルに対して行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
ＲＦＩＤタグの局部発振器の周波数情報を、温度測定に用いる方法。
【請求項９】
ＲＦＩＤタグの局部発振器の周波数情報を、人体の温度測定に用いる方法。
【請求項１０】
ＲＦＩＤタグの局部発振器の周波数情報を、温度測定により湿度情報を得るために用いる方法。
【請求項１１】
ＲＦＩＤタグの局部発振器の周波数情報を、食品の温度測定に用いる方法。
【請求項１２】
ＲＦＩＤタグの局部発振器の周波数情報を、食品コールドチェーンにおける温度制御に用いる方法。
【国際調査報告】
2013510291.tif 000019
2013510291.tif 000020
2013510291.tif 000021