(57)【要約】  本発明は、１つ以上のセンサまたは通信デバイスを備える、金属、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージングに関し、パッケージングの構成要素が１つ以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントを形成することを特徴とする。さらに、本発明は、パッケージングを製造しパッケージング上またはパッケージング内に１つ以上のセンサまたは通信デバイスを構成するステップを含み、パッケージングの構成要素は、１つ以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントを構成するスマートパッケージングの製造方法に関する。
2021527006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のセンサを備える金属、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージングであって、前記パッケージングの構成要素が１つ以上のセンサのコンポーネントを形成し、それにより、前記構成要素が製品容器として機能するためにパッケージングに必要であり、前記構成要素は、前記センサの適切な機能のために不可欠であることを特徴とする、スマートパッケージング。
【請求項２】
前記構成要素は、前記１つ以上のセンサのコンポーネントを形成するために、適切な電気的、誘電的、磁気的、電気機械的または半導体的特性を有する、請求項１に記載のスマートパッケージング。      
【請求項３】
前記構成要素は、前記センサまたは前記通信デバイスがパッケージング上に完全に構成される前に、本質的にパッケージング内にすでに存在する、請求項１または２に記載のスマートパッケージング。
【請求項４】
センサは、温度センサ、圧力センサ、タッチ、プッシュまたは力感知センサ、動きセンサ、液面センサ、音センサ、光または色センサ、画像センサ、磁場センサ、近接センサ、液体または蒸気検出センサのうちいずれかのタイプのセンサである、あるいは、フォトダイオード、サーミスタ、抵抗またはピエゾ抵抗センサ、圧電センサ、磁気抵抗センサ、導電性ひずみセンサ、静電容量センサ、放射センサ、熱電対、センサアレイ、バイオセンサ、または化学センサのいずれかのセンサ技術のセンサである、請求項１から３のいずれか一項に記載のスマートパッケージング。
【請求項５】
前記パッケージングの構成要素は、前記１つ以上のセンサの導電層を形成する金属構成要素である、請求項１から４のいずれか一項に記載のスマートパッケージング。
【請求項６】
前記金属構成要素は、ボトルまたは缶の金属層、またはボトルまたは缶のアルミニウム、特に、缶の蓋、タブ、本体のアルミニウム、またはそれらの組み合わせ、樽または他のタイプの金属容器の金属層である、あるいは前記金属構成要素は、紙ベース、木ベース、またはプラスチックベースのスマートパッケージングの構成要素であるかである、請求項５に記載のスマートパッケージング。
【請求項７】
前記スマートパッケージングの、ガラス、木ベース、紙ベース、またはプラスチックベースの構成要素が、前記１つ以上のセンサの非導電層を形成する、請求項１から９のいずれか一項に記載のスマートパッケージング。
【請求項８】
前記スマートパッケージングのガラスまたはプラスチックの構成要素は、ガラスボトルのガラス本体または首部、プラスチックボトルのプラスチック本体または首部、プラスチック蓋、あるいは二次パッケージングのプラスチックまたは紙／段ボールである、請求項７に記載のスマートパッケージング。
【請求項９】
前記スマートパッケージングの金属、ガラス、プラスチック、または紙ベース、木ベースの構成要素は、１つ以上のセンサの活性層として使用されるように構成要素を機能化する添加剤を備えるか、１つ以上のセンサの導電層として使用されるように非導電性構成要素を機能化する添加剤を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のスマートパッケージング。
【請求項１０】
パッケージングを製造し、パッケージング上またはパッケージング内に１つ以上のセンサを構成するステップを含み、前記パッケージングの構成要素は前記１つ以上のセンサのコンポーネントを構成する、パッケージングの製造方法。
【請求項１１】
前記パッケージングの構成要素は、その化学的、電気化学的、誘電的、光学的、電気機械的、または半導体的特性に基づいて選択され、前記１つ以上のセンサの構成要素を形成する、請求項１０に記載のスマートパッケージング。
【請求項１２】
前記パッケージングを製造し前記１つ以上のセンサを構成することは、センサの他の部分を構成するための１つ以上の追加プロセスのステップを共有する、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つ以上のセンサのコンポーネントとして使用されるように前記パッケージングの構成要素を機能化するステップを含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記パッケージングの構成要素を機能化するステップは、前記パッケージングを製造するプロセスにおいて実行される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ以上のセンサのコンポーネントとして使用されるように前記パッケージングの構成要素を機能化するステップは、前記構成要素に添加剤を添加することを含む、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記１つ以上のセンサのコンポーネントとして使用されるように前記構成要素を幾何学的に機能化するステップを含む、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１７】
電源および／または通信手段および／または処理ユニットおよび／または感覚的に知覚可能な出力を、少なくとも部分的に前記スマートパッケージングに印刷することによって追加するステップを含む、請求項１０から１６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスマートパッケージングに関し、特に任意のタイプの製品、特に食品を収容するのに適した、一体型スマートパッケージングに関する。より具体的には、炭酸飲料、そして特にビール容器として機能するのに適しており、特にビールの一体型スマートパッケージングに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スマートパッケージングには、製品の状態や変化、環境の状態や変化、その他の情報を表示または伝達する機能が組み込まれている。これは、従来のパッケージングの静的かつ受動的通信機能を動的かつ好適には能動的に拡張したものであり、製品の環境の外部または内部の変化を感知、検出、または記録する能力に基づいて、消費者に情報を伝達する。
【０００３】
最先端のスマートパッケージングシステムは、消費者に健康と製品の安全を提供し、梱包された製品の状態を監視して、保存可能期間や輸送および保管中の品質に関する情報を提供する。この技術では、保存可能期間を延ばし、製品の安全性を提供するために、時間と費用のかかる品質測定に代えてインジケーターとセンサを利用する。スマートパッケージングシステムにおいては、インジケーターは、周囲の状況やパッケージングのヘッドスペースガスによる製品の品質に関する情報を提供する。また、インジケーターをパッケージングの表面に取り付けたり、パッケージングに一体化させたりして、保管中に形成される代謝残留物を測定するように改善することもできる。温度、微生物による腐敗、パッケージングの完全性、物理的衝撃、梱包された製品の鮮度は制御できる。
【０００４】
その例として、飲料容器に取り付けられ、飲料の温度履歴に関する情報をユーザに提供するように構成されたワインカプセルに関する米国特許出願公開２０１５／３０７２４５号明細書がある。データロガーは、１つ以上のエネルギー貯蔵構成要素（例えば、１つ以上のコンデンサ）、環境発電機、温度センサ、１つ以上のプロセッサ、１つ以上の第１メモリ、および１つ以上の無線通信機を含む。環境発電機は、周囲の電磁エネルギーを取得する。無線通信機は、格納された情報を、パーソナルコンピュータ、スマートフォンまたはタブレット、または無線通信機と通信し、情報を受信するように構成された専用の読取装置に送信するように構成される。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１５／３０７２４５号明細書のシステムの明らかな欠点は、明らかに、このようなワインカプセルがボトル以外の種類のパッケージと組み合わせるのに適していないことである。さらに、ワインカプセルがボトルから取り出されるや否や、ボトル自体が通常の「なんでもない」ボトルになる。
【０００６】
しかし、より重要な一般的な欠点は、上記のシステムは製品の封込と品質管理の基本的なニーズをカバーしているものの、消費者との相互作用や創造性に関してより進んだ、パッケージングに対する明確な消費者の需要に対応していないことである。
【０００７】
安価な電子機器と印刷技術の登場により、最近、特に購入の追跡、在庫管理、自動再注文、改ざんやパッケージング破損の判定などを可能にするスマートパッケージングを作成できるようになった。さらに、照明、音声生成、様々な種類のセンサや対応するセンサ入力、スマート電子機器、無線通信を組み合わせて人、スマートデバイス、および自動販売機の相互作用を含むスマートパッケージングは、消費者に対して向上させた個人向けの体験を与えることになる。また、購入ポイントの個人向け広告、動機付け、賞品、およびゲームのような環境をさまざまな心理的レベルで統合して、ブランド・ロイヤルティを積極的に強化し、購入を促進することもできる。
【０００８】
上記に関連して、国際公開第２０１５／１４７９９５号に記載されたスマートパッケージングは、ユーザ／購入者がパッケージングと相互に作用し、パッケージング自体、またはスマートフォン、コンピュータや自動販売機などのスマートデバイスのいずれかでアクションを発生させることができ、あるいはデータベースが存在する可能性のあるＷｅｂサイトと通信または通信をする電子機器を含む。例えば、ソーダの瓶、缶、またはチップスの袋は、スマートフォンに触れたり、コードを読み取ったりする機能を有することができ、スマートフォンは、その近傍内の製品の種類に基づいて１つまたは複数の動作を行うことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
スマートパッケージングは、１つ以上のバッテリーおよび／またはエネルギー貯蔵要素および／またはエネルギー受信要素と、情報を保存するように構成された要素と、触れられたことを感知するように構成された要素と、情報を表示するように構成された要素および／または光を生成するように構成された要素と、情報を受信および／または送信するように構成された要素と、パッケージングの１つまたは複数の要素を互いに電気的に接続する回路と、を含む。
【００１０】
国際公開２０１５／１４７９９５号で説明されているスマートパッケージングで行われてこなかった観点は、今日の産業用パッケージング処理とその用途とを含む今日現実にあるものの中で、スマートパッケージング技術を一体化することである。例えば、飲料缶、製品仕様、および関連する原材料の工業加工レベルまでのインテリジェンス技術の一体化という側面は留意されてこなかった。スマートパッケージングは、常に、工業的処理における製造の効率的な実装を考慮せずに描かれてきた。
【００１１】
さらに、国際公開２０１５／１４７９９５号では、上記のパッケージングの内容物、つまり炭酸飲料、特にビールに関連付けられ、必要とされる機能については特に言及していない。一例として、基本的な目的として、ビールなどの食品の時間および温度履歴を伝達して、最適な熟成（maturation）と適切な熟成(aging)を確保し、誤用や取り扱いミスを回避できるスマートパッケージングを提供することがある。別の基本的な目的の例としては、視覚的、照明によるもの、音によるもの、または触感認識のいずれかで、パッケージ内の飲料の状態を伝える、つまり食品の場合、食品の種類に対する理想的な消費温度の到達を伝えるスマートパッケージングを提供することがある。
【００１２】
さらに、スマートパッケージングは、避けられない課題であり、デジタル技術が消費者の生活を絶え間なく速いペースで統合していくことや、ＩｏＴの普及によりますます重要性を増している。この意味において、本発明によるスマートパッケージングによって可能となる、広範な用途のリストを以下の説明で提供する。
【００１３】
本発明によるスマートパッケージングのもう１つの非常に重要な目的は、生産コストを削減することであり、それは、安価な製品、特に使い捨て製品にインテリジェント機能および通信手段を付与することが費用対効果となる程度まで削減する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明の概要
本発明は、１つ以上のセンサを含む、金属、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージングに関し、パッケージングの構成要素が１つ以上のセンサのコンポーネントを構成することを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明は、パッケージングを製造し、パッケージング上またはパッケージング内に１つ以上のセンサを構成するステップを含み、パッケージングの構成要素が１つ以上のセンサのコンポーネントを構成する方法に関する。
【００１６】
本発明は、１つ以上の通信デバイスを備える、金属、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージングに関し、パッケージングの構成要素は、１つ以上の通信デバイスのコンポーネントを形成することを特徴とする。
【００１７】
特に、１つ以上の通信デバイスを含むガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージングが開示され、パッケージングの構成要素が１つ以上の通信デバイスのコンポーネントを形成することを特徴とする。当業者であれば認識するように、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのパッケージングへのインテリジェント技術の一体化は、これらの材料を通信デバイスに一体化することが容易でないという理由だけで、金属パッケージングとの一体化以上になおざりにされてきた。
【００１８】
さらに、１つ以上の光学的または音響ベースの通信デバイスを含む、特に、金属、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージングが開示され、パッケージングの構成要素が１つ以上の通信デバイスのコンポーネントを形成することを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明は、スマートパッケージングを製造する方法に関し、同方法は、パッケージングを製造し、パッケージング上またはパッケージング内に１つ以上の通信デバイスを構成するステップを含み、パッケージングの構成要素を１つ以上の通信デバイスのコンポーネントを構成するものとする。
【００２０】
所定の実施形態において、本発明は、１つ以上のセンサおよび１つ以上の通信デバイスを備える、金属、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージングに関し、パッケージングの構成要素は、１つ以上の通信デバイスおよびセンサのコンポーネントを形成することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１−８】図１から図８は、本発明による様々な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
世界がますますＩｏＴに移行していることから、本発明によるスマートパッケージングは、パッケージングにおいて広範囲のインテリジェントな機能性を提供し、工業プロセスのレベルまで一体化し、消費者が関与しブランドを強化するのに利用することができる。それはとりわけ、製品の信頼性と原産地改ざん証明の証拠、さらには供給元と納入先の追跡、およびサプライチェーンの最適化にも利用できる。
【００２３】
加えて、本発明によるスマートパッケージングにより、スマートな接続製品を製造するためのスマートパッケージングのコストは、インテリジェントな機能および通信手段を安価な製品に付加することが費用対効果を得るに至るまで下げることができる。
【００２４】
したがって、第１実施形態において、本発明は、１つ以上のセンサを備える、金属、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージングであって、パッケージングの構成要素が１つ以上のセンサのコンポーネントを形成することを特徴とするパッケージングを提供する。
【００２５】
したがって、第２実施形態において、本発明は、１つ以上の通信デバイスを備える、金属、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージングであって、パッケージングの構成要素は、１つ以上の通信デバイスのコンポーネントを形成することを特徴とするパッケージングを提供する。
【００２６】
スマートパッケージングは、一次または二次のどちらであってもよい。
【００２７】
本発明に関連して、スマートパッケージングに詰められる製品は、固体または非固体、任意のタイプの物質、液体、食品、非食品など、任意のタイプの製品であり得る。特に、液体食品、特に飲料（炭酸、非炭酸、アルコール、ノンアルコール、ジュース、スポーツドリンク）、または塗料、薬剤、化学薬品、溶剤、油などの液体製品が適用可能である。
【００２８】
スマートな一次パッケージングの構成要素は、製品容器として機能するためにパッケージングに必要な材料として理解される。つまり、パッケージングが製品を入れたり輸送したりできるようにするため、より具体的には食品容器として、さらに具体的には炭酸飲料容器として機能するため、特にビール容器として機能するための必要な材料である。
【００２９】
スマートな二次パッケージングの構成要素は、一次パッケージングを保持するためにパッケージングに必要な材料とされる。
【００３０】
パッケージングが製品を入れたり輸送したりできるようにするのに寄与せず、例えば単に装飾層や装飾層システムとして機能する、インクやニスなどのコンポーネントや材料層は、構成要素とされない。
【００３１】
印刷されたセンサまたは通信デバイスを備えたパッケージングであって、パッケージングが印刷用の単なる基材であり、センサまたは通信デバイスを構成することに関してパッケージングの外面がそのまま必要な層を印刷するのに適していればよいパッケージングとは対照的に、本発明では、パッケージングの構成要素は、実際のセンサまたは通信デバイスの重要な構成要素であり、センサまたは通信デバイスに適する機能に求められる必要な材料特性を備えていなければならない。
【００３２】
言い換えれば、構成要素は、センサまたは通信デバイスが適切に機能するのに不可欠であり、センサまたは通信デバイスが完全に構成される前に、パッケージングそのものに本質的にすでに存在する構成要素である。したがって、センサまたは通信デバイスの機能に必要であるため、その特定の構成要素（特定の材料層）を欠くパッケージングの製造において、センサまたは通信デバイスを構成するプロセスを少なくとも部分的に一体化することは不可能である。スマートパッケージングとセンサまたは通信デバイスの両方は、共通の構成要素を有する。すなわち、パッケージングの構造またはパッケージングの一部の構造に含まれ、単に装飾層として機能するのではない１つの必要な材料層が、センサまたは通信デバイスの必要な構成要素として機能する。
【００３３】
その結果、センサまたは通信デバイスの製造は、スマートパッケージングの製造に少なくとも部分的に一体化される場合があり、その結果、材料費、製造時間、および全体の製造コストの削減につながり、それは、安価な製品、特に使い捨て製品にインテリジェントな機能と通信手段を導入することが費用効果があるまでになる。
【００３４】
概して、本発明は、インテリジェント技術を、あらゆるタイプの製品の容器の工業的大量生産のレベルまで、その生産に一体化することを可能にする。
【００３５】
本発明に関連して、センサは、物理的および／または化学的刺激（熱、光、音、圧力、磁気、特定の動き、特定のイオンの存在など）に応答し、この情報を特定の方法で伝達したり記録したり、（測定または制御の操作に関して）結果として生じるインパルスを送信したりする。このようなセンサは、以下に列挙する任意のタイプのセンサであり得る。温度センサ、圧力センサ、タッチ、プッシュ、または力感知センサ、動きセンサ、液面センサ、音センサ、光または色センサ、画像センサ、磁場センサ、近接センサ、液体または蒸気検知センサ。また、以下のセンサ技術の任意のタイプのセンサであり得る。フォトダイオード、サーミスタ、抵抗またはピエゾ抵抗センサ、圧電センサ、磁気抵抗センサ、導電性ひずみセンサ、静電容量センサ、放射（ＩＲ、ＲＦなど）センサ、熱電対センサ、接触時に揮発性化合物に反応するセンサアレイなどのセンサアレイ（例：電子鼻センサ））、バイオセンサ（電気化学バイオセンサ、光学バイオセンサ、電子バイオセンサ、圧電バイオセンサ、重量測定バイオセンサ、焦電バイオセンサ）、化学センサなど。そのようなセンサは、とりわけ光、色、力またはひずみ、近接、液面、流れ、ガスの存在、臭い／芳香／風味の存在、湿度、粘度、温度、圧力、化学汚染、加速、動き、タッチ、衝撃、生体認証を検出、測定、または示すためにパッケージングに一体化され得る。それらはまた、人体からまたは人体の周囲の情報（例えば、心拍数、呼吸数、身体活動、睡眠パターンなど）を取得してもよい。
【００３６】
本発明に関連して、通信デバイスは、通信者間で情報を交換するために、信号を含むデータを送信および／または受信することができ、特に電気通信で使用するのに適した、任意の性質の記号、信号、メッセージ、単語、文章、画像または情報の送信を、有線、無線、磁気、光学またはその他の電磁システム、または音声により送信するのに適した任意のタイプの通信デバイスである。本発明によるスマートパッケージングでは、接続プロトコル基準またはカスタムプロトコルを介して通信するのに適した任意のタイプの通信デバイスを実装することができる。さまざまな物理層、データスループット、および伝送範囲に対して、さまざまな接続基準が設計されている。本発明の各実施形態について、最も適切な基準を決定することができる。今日、数多くの通信規格および／またはプロトコルが存在する。スマートフォンが支配的な市場の最有力候補は、ローカライズされた通信のためのＢｌｕｅｔｏｏｔｈやＮＦＣである。ただし、より多くのデバイスがＩｏＴに接続されるにつれて、ＳｉｇＦｏｘなどの専用ネットワークは、一次および二次パッケージングを世界中の他の接続デバイスや物に接続することにより、将来的に重要な役割を果たし得る。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｚ−ｗａｖｅ、６ＬｏｗＰａｎ、Ｔｈｒｅａｄ、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｃｅｌｌｕｌａｒ、ＮＦＣ、Ｓｉｇｆｏｘ、Ｎｅｕｌ、ＬｏＲａＷＡＮ、Ｌｉ−Ｆｉは、適した通信規格／プロトコルとなり得る。かかる通信デバイスは、適切な送信機および受信機のハードウェアおよびソフトウェアと組み合わされた任意のタイプの送信機または受信機または送受信機を備えることができる。例えば、光学システムは、光源（例えば、ＬＥＤ）および光センサ（例えば、フォトダイオード）を使用し得る。音響システムは、音響トランスデューサ（例えば、圧電またはピエゾ抵抗）を使用し得る。近接場／磁気または誘導システムは、コイルアンテナを使用し得る。または、無線ベースシステムは、ＲＦアンテナまたはその他のタイプのアンテナを使用し得る。
【００３７】
本発明の実施形態に適用できる通信経路は次のとおりである。
【００３８】
−スマートパッケージングと他のスマートパッケージング間でのデータ交換。どちらも容器および／または二次パッケージングのいずれかであってもよい。
【００３９】
−他の受動デバイスまたは物の存在の検出、およびその物とのデータ交換によるその物の識別。
【００４０】
−スマートパッケージングシステムと他の電子機器との間のデータ交換。例えば、スマートフォン、Ｗｉ−Ｆｉルーター、セルラーネットワークなどの公共の無線インフラストラクチャ、およびスマートパッケージングシステムと通信するために明示的に配置されたローカルインフラストラクチャ。これらの他のデバイスは次に、クラウドストレージ、データ分析、およびＷｅｂベースのインターフェースなどの他のインターネット接続サービスにデータを中継してもよい。
【００４１】
とりわけ、２つのデバイス間のポイント・ツー・ポイント通信、メッシュ通信ネットワーク、および１つの物から多数の物へのブロードキャスト通信が想定される。
【００４２】
留意すべきは、どのような通信システムであっても、ここで説明する物理層の上にいくつかの定義済みプロトコル層が必要であることである。これらは、その性質上、電子的ロジックとソフトウェアで実現される。
【００４３】
本発明による実施形態では、デジタル論理、処理ユニット、メモリ、プログラマブルゲートアレイを含むゲートアレイ、抵抗器、コンデンサ、インダクタなどの受動部品、アナログ器具類、電力制御回路、ディスプレイドライバ回路、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る、任意のタイプのサポート電子システムをさらに備えてもよい。これらのサポート電子システムは、スマートパッケージング基材に取り付けられ、基材上の導電性トラックで接続された個別の部品、および／または基材上に印刷された部品から構築してもよい。
【００４４】
より具体的には、本発明によるスマートパッケージングは、センサまたは通信デバイスを備え、パッケージングの構成要素または複数の構成要素は、１つ以上のセンサまたは通信デバイスの構成要素または複数の構成要素、および／またはさらに、以下の機能領域の可変数の構成要素の組み合わせを形成する。
【００４５】
・処理ユニット：本発明によるスマートパッケージングにおいて、スマートパッケージングに一体化するのに適した任意のタイプの処理ユニットを使用することができる。成長するＩｏＴ市場に刺激を受けた主流のチップ開発者は、集積メモリを備えた超小型、超低電力チップを発売している。柔軟なポリアミド、ポリエステルホイルなどのような薄膜材料上にプロセッサを印刷することを可能にする新技術がある。通信およびメモリなどの他のシステムを印刷して、システムオンチップ（ＳｏＣ）として知られる特定のソルーションを作り出すこともできる。
【００４６】
・通信ユニット：通信ユニットは、電気通信での使用に適した任意のタイプのデバイスであり、通信者間で情報を交換するために、有線、無線、光、または他の電磁システムによって記号、信号、メッセージ、単語、文章、画像および音声、またはあらゆる性質の情報を送信するのに適したデバイスであり得る。本発明によるスマートパッケージングでは、接続プロトコル基準またはカスタムプロトコルを介して通信するのに適した任意のタイプの通信ユニットを実装することができる。さまざまなデータスループットと伝送距離に合わせて、さまざまな接続規格が設計されている。本発明の各実施形態について、最も適切な規格に決定することができる。今日では数多くの通信手段の規格があり、スマートフォンを中心とした市場における有力候補は、ローカライズされた通信にはＢｌｕｅｔｏｏｔｈとＮＦＣである。ただし、より多くのデバイスがＩｏＴに接続されるにつれて、ＳｉｇＦｏｘなどの専用ネットワークは、一次および二次パッケージングを世界中の他の接続デバイスや物に接続することにより、将来的に重要な役割を果たし得る。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｚ−ｗａｖｅ、６ＬｏｗＰａｎ、Ｔｈｒｅａｄ、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｃｅｌｌｕｌａｒ、ＮＦＣ、Ｓｉｇｆｏｘ、Ｎｅｕｌ、ＬｏＲａＷＡＮ、Ｌｉ−Ｆｉがある。
【００４７】
・感覚的に知覚可能な出力：感覚的に知覚可能な出力は、ユーザまたは消費者が、パッケージングまたは内容物の、感覚的に知覚可能な状態の変化を感知できるようにする、パッケージングに一体化された任意のタイプのデバイスであり得る。そのような出力は、視覚的出力、音声出力、触感出力、または触感、味覚、または匂いなどによって感知可能な他の出力であってもよい。より具体的には、視覚的出力はパッケージに一体化された任意のデバイスであって、電気的、電磁的、または磁気的制御下で、あるいは圧力、ひずみ、または温度変化をトリガにして、容器のある領域が光を発するか、特定の波長の光の吸収または透過（色の変化など）を変更できるようにするデバイスであってもよい。光を発する、吸収する、または透過させることは、任意の種類の色信号を示すこと、またはグラフィック、テキスト、ロゴ、動画を提供すること（ブランド、ラベル、インタラクティブなラベルなどを提示することを含む）、またはグラフィック、テキスト、ロゴなどを周囲にある物に投影することを含み得る。視覚的出力は、例えば、とりわけ液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電子ペーパーディスプレイ（ＥＰＤ）、硬質または可撓性有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロクロミックディスプレイ、エレクトロルミネセントディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、 ＯＬＥＤ光源、ＬＥＤ光源、またはそれらの任意の組み合わせ、あるいは適切なサイズを有する任意の種類のプロジェクタまたはビーマーなどの任意の種類のディスプレイであってよい。触覚出力は、パッケージングに一体化された任意のデバイスであって、パッケージングの少なくとも一部が、電気制御下で、力、振動、または動きを加えられるようにしたものである。これらの力、振動、または動きは、ユーザが容器を保持または接触することによって感じられるように、または力、振動、または運動がその他の物、例えば、パッケージング内または棚にある他のボトルに伝達されるように、加えられることができる。そのようなデバイスは、例えば圧電材料を使用することができる。音声出力は、パッケージングに一体化された任意のタイプのデバイスであり、パッケージングの一領域が振動して音声信号を空中に送信したり、音声信号をパッケージングを囲む他の物に変換して音声信号を空中に送信したりすることができるデバイスであり得る。振動の周波数範囲は、人間の聴覚の周波数範囲、ならびに超音波および亜音速周波数を含み得る。音声出力は、例えば、静電型スピーカまたは薄膜フレキシブルスピーカである。他の感覚触覚出力は、パッケージングに一体化された任意のタイプのデバイスであって、ユーザまたは消費者がパッケージングの表面状態の変化（例えば、粗さの変化、静電気）を感知したり、活性化時に放出される匂いを感知したり、活性化などにより放出される味を感知したりすることを可能にするデバイスであり得る。
【００４８】
・電源：出力に電力を供給し、スマートパッケージングに一体化されるのに適した任意の種類の電源であって、例えば個別バッテリー、フレキシブル電池、プリント電池、マイクロ電池、（スーパー）コンデンサ、アンテナ、圧電性の、導電型のまたは熱電発電機、太陽光発電（例えば有機太陽光発電（ＯＰＶ）、電磁場エネルギー収集などの環境発電素子などである。
【００４９】
本発明による実施形態は、ガラス、または金属（例えば、アルミニウム）またはプラスチックからなるボトル、または金属缶、または金属樽、プラスチック樽、または木製のボトルまたは樽などの一次パッケージングに関する。そのような一次パッケージングは、特に炭酸飲料、好ましくはビールに適している。
【００５０】
本発明による他の実施形態は、ボール紙、マルチパック、トレイ、ＨｉＣｏｎｅ、プラスチック・リング・キャリア、プラスチックヨーク、板紙バスケット、板紙オーバーラップおよびボール紙、段ボール箱、ＨＤＰＥプラスチックハンドル、６パックリング、およびシュリンク包装などの二次パッケージングに関する。
【００５１】
１つ以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントを形成するパッケージングの構成要素は、とりわけ、次のようなものである。ガラス容器のガラス、ホットエンドコーティング層（例えば、酸化スズ、または他の酸化物、または、例えば、コールドエンドコーティングの付着を増加させるために適用される化学蒸着によって適用される他の同等の材料）、コールドエンドコーティング層（例えば、ポリエチレンウェイ、または、例えばボトルがラインを通過するとき表面をより滑りやすくするためにスプレーコーティングが適用される他の同等の材料）、プラスチック容器のプラスチック、プラスチックのキャップまたは蓋のプラスチック、本体、蓋、リングプル、またはリベットを含む金属缶の金属、バルブおよびステムを含む樽の金属、金属キャップまたはクラウンの金属、金属容器の内部ポリマーコーティング、スプレーコートエポキシ（例えば、金属缶またはボトルの原料金属に塗布）、金属酸化物層（例えば、金属飲料缶またはボトルの基材の陽極酸化によって実装）、金属層（例えば、メッキによって飲料缶またはボトルの金属基材に蒸着される）、ポリマー層（例えば、クラウンまたはスクリューボトルトップの内側に成形されシールと腐食保護の両方を形成する）、二次パッケージングのファイバーボードまたは段ボール、または二的パッケージングのプラスチック部品（例えば、ボトルをまとめるためのリングや取っ手）、木製の樽の木など。
【００５２】
本発明による全体的な実施形態では、１つ以上のセンサまたは通信デバイスを備える金属、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージングであって、パッケージングの構成要素が、１つ以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントを形成するために適した化学的、電気的、機械的、電気化学的、誘電性の、磁気的、光学的、電気機械的、または半導体の特性を有するスマートパッケージングが提供され得る。言い換えれば、１つ以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントを形成するパッケージングの構成要素は、その電気的特性、その化学的特性、その電気化学的特性、その誘電性、その磁気特性、その光学特性、その電気機械的特性、またはその半導体特性に基づいて選択可能である。
【００５３】
一実施形態において、本発明は、１つ以上のセンサまたは通信デバイスを備える金属、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージングであって、スマートパッケージングの金属の構成要素が１つ以上のセンサまたは通信デバイスの導電層を形成し得るスマートパッケージングを提供する。
【００５４】
導電層を形成する金属の構成要素は、ボトル、缶または樽の金属層、またはボトル、缶または樽のアルミニウム、特に蓋、タブ、缶本体のアルミニウム、またはこれらの組み合わせであってもよい。
【００５５】
導電層を形成する金属の構成要素はまた、飲料樽の金属層、代表的にはステンレス鋼、または任意の他のタイプの金属容器の金属層であってもよい。
【００５６】
導電層を形成する金属の構成要素は、紙ベース、木ベース、またはプラスチックベースのスマートパッケージングのコンポーネントであってもよい。プラスチックボトルは、例えば、本体または首に金属リング構造を備えてもよく、または段ボールトレイは剛性を高める金属層を備えてもよく、またはカートンパッケージングは一体化された金属（例えばＴｅｔｒａｐａｋ）を備えてもよい。
【００５７】
導電層を形成する金属の構成要素は、例えば、ガラスボトルのクラウンの錫板またはクラウン自体の金属など、ボトルの閉栓部の金属層、またはロールオン・ピルファー・プルーフキャップ（ＲＯＰＰ）のアルミニウム層であってもよい。
【００５８】
本発明の一実施形態では、スマートパッケージングの金属の構成は、センサまたは通信デバイスの電極層を形成する、または異なるセンサまたは通信デバイス要素間の相互接続として形成することができる。広範囲のセンサと通信デバイスは、１つ以上の導電層で構成される。したがって、導電性基材を使用すると、センサまたは通信デバイスの構造に基材を追加する必要がなくなる。
【００５９】
一例として、スマートパッケージングの金属の構成要素、特に金属ボトルまたは缶が、抵抗力センサの導電層を形成して、容器内に残っている内容物の量を測定する、スマートパッケージングが提供される（図１も参照）。この力センサは、ボトルの底に蒸着されると、缶の金属がアセンブリ基材と一つの導電層の両方を形成するように抵抗性またはピエゾ抵抗性の活性層を利用する。さらに、通常の製造中にボトルに塗布された既存のラッカー／ニスによってカプセル化層を形成することができる。
【００６０】
変形例としては、スマートパッケージングの金属の構成要素、特に金属ボトルまたは缶が、ＲＦアンテナを備える通信デバイスの導電層を形成する、スマートパッケージングを提供することができる。ＲＦアンテナは、アンテナの両端に電圧を誘導する特定の周波数範囲内の電磁場を最適に検出するように形成される。電磁場は通常、他の場所の送信機から発生させる。付属の電子機器によっては、ＲＦアンテナの電磁場の送信に使用することもできる。
【００６１】
多くのアンテナ設計が可能である。例えば、２つの導電層が絶縁誘電体によって分離されているパッチアンテナである。パッチアンテナの下部は容器の導電層であり、上部は関係する電磁放射の周波数に一致するように成形されている。さらに、アンテナ構造は、凸状の形状、凹状の形状および空洞などの特徴を含む、容器の形状と組み合わせることができる。これにより、原則として、共振周波数を調整して、用途に合うようにアンテナ性能を最適化することができる。
【００６２】
使用のさらなる変形例としては、アンテナの近くの異なる誘電率または透磁率の材料の配置により、設計された周波数応答を変えることができる。
【００６３】
別の例として、缶の金属が導電層の１つを形成するように、誘導（磁気）アンテナを備える通信デバイスを実装することができる。誘導性または近接場アンテナは、電磁波の磁気成分を含むさまざまな磁場を検出する。
【００６４】
考えられる構造の１つは、事実上コイルであるという形態である。コイルは、単一のらせん状の導体として構築することができ、および／または缶／ボトルの外側に巻き付けることができる。次に、コイルの両端を回路に結合する必要があり、その結果、コイルをまたぐブリッジが必要になる。このブリッジは、例えば、容器または二次パッケージングの導電層によって、または缶のリングプルによって構築され得る。
【００６５】
別の例として、缶の金属が導電層の１つを形成するように、液体の内容物の温度を測定するための温度センサを実装することができる（図２も参照）。さらに、通常の製造中に容器に塗布された既存のラッカー／ニスによってカプセル化層を形成することができる。したがって、必要な追加の層は、サーミスタの活性層と１つの追加的な導電性のみである。サーミスタの面積は、液体の広い領域または小さい領域にわたって温度を平均化するように調整することができる。あるいは、または加えて、残っている液体の量を測定する手段として、同様に設計された温度センサのアレイを容器全体に分散させることができる。これは、容器が事前に冷却されていると仮定すると、液体と接触している壁の部分が、液体が接触していない部分よりも低温になるという事実を利用することによってなし得る。消費者が容器を手に持っているかどうかを感知するのにも同じ原理を適用することができる。
【００６６】
さらに、アレイの１つの要素に容器の金属を使用することによって電子鼻センサを構築するスマートパッケージングが可能である。電子鼻センサは、異なるアクティブセンサ層のアレイを備え、各層が２つの電極をカバーし、その１つはアレイのすべてに共通であり、もう１つは要素だけに対するものである。これは、各要素の２つの電極の１つを形成する。各要素の第２の電極は、絶縁層の上に配置されて、アセンブリ基材共通電極から電気的に絶縁させる。
【００６７】
別の例として、液体化学／生化学センサが図１１に示すものと同様の構造を備える、スマートパッケージングが提供され得る。この場合、缶の導電性金属は、単一のセンサ要素の電極の１つをさらに形成することができる。あるいは、液体化学／生化学センサのアレイ共通の電極を形成してもよい。
【００６８】
また、環境条件および／またはガス化学センサは、センサを電気的に読み取ることができる導電性電極の１つとして缶の金属を使用して実現することができる。それらは、容器に使用される既存のカプセル化材料を使用して作られた、電極の上部上のカプセル化層を含み得る。
【００６９】
本発明の特定の実施形態では、パッケージングの金属の構成要素は、他の金属のコンポーネントまたは層または構成要素との重なりを形成することができる。そのような重なり合う金属層を使用して、センサまたは通信デバイスの２つの導電層を形成することができ、その間に活性層を配置することができる。
【００７０】
金属の重なりの例は次のものであってもよい。
【００７１】
−缶の上部にある折りたたまれた継ぎ目は、２つの基材の６層に重なる。
【００７２】
−３ピース缶の継ぎ目は、複数の金属基材層の重なりを提供してもよい。機能的な活性層を間に追加することができる。
【００７３】
−リングプルと缶の上部が重なると、２つの電極が形成され、リングプルと缶上部の間に活性層ができる。リベットは電気的接続を形成してもよい。
【００７４】
−アルミニウム製ボトルとスクリュートップまたはクラウントップとの重なり。
【００７５】
−導電性ホイルと、金属製クラウンキャップまたは金属製ボトルの上部との重なり。
【００７６】
一実施形態において、本発明は、１つ以上のセンサまたは通信デバイスを備える金属、ガラス、紙ベース、木製、またはプラスチックのスマートパッケージングであって、スマートパッケージングのガラス、紙ベース、木製、またはプラスチックの構成要素は、１つ以上のセンサまたは通信デバイスの非導電層を形成するスマートパッケージングを提供する。
【００７７】
一例として、ＲＦアンテナを備える通信デバイスは、金属化されたカートン飲料容器に一体化されてもよい。
【００７８】
ＲＦアンテナは、非導電性のパッケージング基材を誘電体として使用し、アンテナの２つの層をその両側に配置する。
【００７９】
金属化カートン容器は、ラミネートされた金属、主にアルミニウムの導電層と、非導電性パッケージング基材の両方を含む。次に、この導電層を使用してアンテナのグランド・プレーンを形成し、非導電性カートン基材の反対側に追加のアンテナ要素を配置する。次に、非導電性カートン基材が２つの電極を効果的に分離し、その誘電率がアンテナの調整を制御する。
【００８０】
スマートパッケージングのガラスまたはプラスチックの構成要素は、例えば、ガラスボトルのガラス本体または首部、またはプラスチックボトルのプラスチック本体または首部、またはプラスチックの蓋、または二次パッケージングのプラスチックであってもよい。
【００８１】
本発明の実施形態において、スマートパッケージングのガラス、紙ベース、木製、またはプラスチックの構成要素は、電気絶縁コンポーネント、保護カプセル化層、または誘電体層を形成することができる。
【００８２】
さらに、パッケージングの非導電性構成要素はまた、本文でさらに説明されるように、２つの導電層として、または活性層として機能するように機能化され得る重なり構造を形成し得る。
【００８３】
そのような非導電性の重なり構造の例は以下のものがある。
【００８４】
−ポリマーまたはガラスボトルと、それぞれのネジ蓋またはクラウン蓋との重なり。
【００８５】
−紙箱の折り目と縫い目。
【００８６】
−金属製ボトルトップ（クラウンとスクリュートップの両方）の内側に現存するポリマーシール層。
【００８７】
−「ボトル・イン・ボトル」容器内のポリマー層間の重なり。
【００８８】
−ポリマーラベル、紙ラベル、ホイル、または二次パッケージングのシュリンクラップ
本発明によれば、金属、ガラス、紙ベース、木製、またはプラスチック部品以外の構成要素は、構造的なコーティングであってもよい。例えば、ガラスボトルのホットエンドコーティングは、金属酸化物が含まれており、半導体層として機能してもよい。
【００８９】
本発明の一実施形態では、パッケージングの構成要素を１つ以上のセンサのコンポーネントとして使用することに加えて、特定の機械的特性を有するパッケージングのコンポーネントを、パッケージング一体型センサのコンポーネントとして使用することができる。一例として、定義された弾性率の材料を使用して、加えられた力を内圧または質量からひずみに変換し、それをひずみセンサによって検出することができる。さらに、トランスデューサおよび／またはシステムの共振部分を、音または振動の感知に使用することができる。
【００９０】
本発明の一実施形態では、パッケージングの構成要素を１つ以上の通信デバイスの構成要素として使用することに加えて、特定の機械的特性を有するパッケージングのコンポーネントを、パッケージング一体型通信デバイスの構成要素として使用することができる。例えばパッケージングの機械的共振が、トランスデューサとの間の音響信号を取得、増幅、および／またはフィルタリングする音響トランスデューサである。
【００９１】
本発明の別の実施形態では、パッケージングの構成要素を１つ以上のセンサの構成要素として使用することに加えて、特定の化学的性質を有するパッケージングのコンポーネントを、パッケージング一体型センサのコンポーネントとして使用することができる。一例として、パッケージングは、２つの異種金属間の温度に応答して電圧を誘導する熱電効果を提供し得る。さらに、特定の化学的特性により、パッケージングのコンポーネントの材料は、所望の分析物と反応して、材料の電気的、機械的、または光学的特性を変化させ、化学的センサのコンポーネントを形成し得る。
【００９２】
本発明の一実施形態では、パッケージングの構成要素を１つ以上のセンサの構成要素として使用することに加えて、特定の光学特性を有するパッケージングのコンポーネントを、パッケージング一体型センサのコンポーネントとして使用することができる。例えば、光学的に透明な基材は、光センサに窓を提供し得る。光学的に透明な基材は、光学的読み取り電気化学センサと電気光学センサとの間の隔離として使用され得る。さらに、光学層は、光学センサの制御された光路として、または特定の波長の光のフィルターとして、または画像センサのレンズとして使用することができる。
【００９３】
より具体的には、光学的読み取り化学センサは、液体内容物中の特定の化学的または生化学的活性を検出する目的で、ガラスボトルの内側に配置され得る。例えば、酸化を検出するためのｐＨやアルコール含有量などのビールの組成の変化である。
【００９４】
本発明の一実施形態では、パッケージングの構成要素を１つ以上の通信デバイスの構成要素として使用することに加えて、特定の光学特性を有するパッケージングのコンポーネントを、パッケージング一体型通信デバイスのコンポーネントとして使用することができる。例えば、ガラスまたは透明プラスチックをレンズとして使用して光信号を送信／キャプチャし、および／または光フィルターとして光信号を受信／送信する波長を選択することにより、使用することができる。
【００９５】
本発明の他の実施形態では、パッケージングの構成要素を１つ以上のセンサのコンポーネントとして使用することに加えて、容器の内容物は、物理的および化学的な多くのセンサ機能を実行し得る。例えば、容器の内容物が液体と空気のギャップを含む場合、容器が加速を受けると、空気に対して液体が動き回る。これは、加速度検知（慣性ともいう）に使用できる。
【００９６】
容器の液体が炭酸飲料の場合、容器の慣性運動により容器内の圧力が上昇し、過去の動きを感知できるようになる。
【００９７】
さらに、内容物は、相対温度を感知するための熱貯蔵部として、音に対する容器の応答を変化させるための慣性減衰成分として、または液体化学／生化学センサのための電解質または化学的に活性な溶液として使用され得る。
【００９８】
また、液体と気体の境界は２つの異なる領域を定義する。その境界の位置は充填レベルに対応し、これは各空間の音響特性または静電特性によって検出されてもよい。
【００９９】
一実施形態において、本発明は、１つ以上のセンサまたは通信デバイスを備える金属、ガラス、紙ベース、木製、またはプラスチックのスマートパッケージングであって、スマートパッケージングの構成要素は、１つ以上のセンサまたは通信デバイスの活性層を形成するように機能化され得る、スマートパッケージングを提供する。
【０１００】
本発明による一実施形態において、スマートパッケージングの１つ以上の構成要素は、１つ以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントとして使用されるように構成要素機能化する添加剤を含み得る。
【０１０１】
添加剤は、センサまたは通信デバイスの活性層として使用されるように構成要素を機能化するための、圧電材料、静電材料、または磁性材料などの電気機械材料を含み得る。
【０１０２】
本発明による一実施形態において、スマートパッケージングの構成要素のうちの１つ以上は、１つ以上のセンサまたは通信デバイスの導電層として使用されるため非導電性構成要素を機能化する添加剤を含み得る。
【０１０３】
添加剤はまた、選択されたセンサタイプの電極として直接機能することができる材料、あるいは、センサの活性層として機能するように材料を半導体にすることができる材料に追加することができる。
【０１０４】
添加剤はまた、選択された通信デバイスタイプの導電性または半導体要素として直接機能することを可能にする材料に追加することもできる。
【０１０５】
本発明による実施形態では、スマートパッケージングの構成要素のうちの１つ以上は、１つの以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントとして使用されるように幾何学的に機能化され得る。構成要素は、押され、スタンプされ、または折り曲げられてもよく、および／または機械的共振特性を得るために他の構成要素と重なってもよく、あるいは共振システムまたは電気的接続構造を形成してもよい。
【０１０６】
本発明による実施形態では、スマートパッケージングを製造する方法であって、パッケージングを製造し、パッケージング上またはパッケージング内に１つ以上のセンサまたは通信デバイスを構成するステップを含み、パッケージングの構成要素が、１つ以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントを構成する方法を提供する。
【０１０７】
本発明の方法では、パッケージングの構成要素から構成されるコンポーネントは、活性層、導電層（例えば、電極）、絶縁層、およびカプセル化層などの、１つ以上のセンサまたは通信デバイスの任意のコンポーネントであってもよい。
【０１０８】
１つ以上のセンサまたは通信デバイスの他の部分、すなわちパッケージングの構成要素またはその一部から構成されるコンポーネント以外の部分は、利用可能な技術によってスマートパッケージングに追加してもよい。特に、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷、ゼログラフィー、リソグラフィー、蒸着、スパッタリングエッチング、コーティング、化学蒸着、エンボス加工、スタンピング、レーザーパターニング、モールドパターニング、電気メッキ、陽極酸化処理、浸漬コーティング、スピンコーティング、接着、容器内などのポリマーのブロー成形など、任意の印刷、蒸着、または成形技術を使用可能である。
【０１０９】
１つ以上のセンサまたは通信デバイスの他の部分はまた、装飾層、ニス、ラッカーなどの構成要素以外のパッケージングのコンポーネントから構成され得る。そのような場合、パッケージングを製造し１つ以上のセンサまたは通信デバイスを構成することが共通の構成要素を使用する他に、他の部品を構成するための追加のプロセスステップを共有することができる。例えば、導電層でもある装飾層の印刷や、絶縁層でもあるコーティングのスプレーである。
【０１１０】
本発明による実施形態において、１つ以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントとして使用されるように構成要素を機能化するステップを備える方法が提供され得る。かかるパッケージングの構成要素を機能化するステップは、パッケージングを提供した後に１つ以上のセンサまたは通信デバイスを構成するプロセスで実行されてもよいし、パッケージングを製造するプロセスで実行されてもよい。
【０１１１】
本発明による実施形態において、１つ以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントとして使用されるように構成要素を機能化するステップは、構成要素の化学的および／または物理的特性を変更する添加剤を添加することを含む。
【０１１２】
添加剤は、原料製造工程中に原料に添加されてもよく、例えば、添加剤は、固化の前にガラス、プラスチックまたは金属に添加されてもよく、または紙パルプに添加されてもよい。かかる添加剤は、その機能性を高めるためにマイクロカプセル化してもよい。
【０１１３】
添加剤はまた、圧延またはエンボス加工によって原料に埋め込んでもよいし、化学反応によって表面に結合させてもよい。
【０１１４】
本発明による実施形態では、パッケージングの金属、ガラス、プラスチック、または紙ベースの構成要素は、１つ以上のセンサまたは通信デバイスの活性層として使用されるように構成要素を機能化する添加剤を含んでいてもよい。
【０１１５】
本発明によるさらに別の実施形態では、パッケージングの製造中に、構成要素をパンチング、スタンピング、折り込みなどの成形ステップに付すことによって、構成要素を１つ以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントとして使用するように幾何学的に機能化するステップを含む方法を提供することができる。かかるプロセスステップは、センサの場合、構成要素に機械的共振特性を与えたり、共振システムまたは電気的な接続構造を生成したりすることが可能である。通信デバイスの場合、かかるプロセスステップは、構成要素に機械的共振特性や、適切なアンテナと組み合わせた場合にＲＦ特性、光を導く光学特性、または電気的接続構造を与えることが可能である。
【０１１６】
本発明によるさらに別の実施形態では、構成要素を焼付、硬化、焼きなまし、レーザー照射など熱にさらすことによって、構成要素を１つ以上のセンサまたは通信デバイスのコンポーネントとして使用するように機能化するステップを含む方法を提供することができる。加えて、構成要素は、機能化するために、（特にガラスまたは金属容器の場合に）従来行われているよりも高い温度を直接適用してもよい。
【０１１７】
電源、および／または通信手段、および／または１つ以上のセンサ、および／または処理ユニット、および／または任意の感覚的に知覚可能な出力、または他の任意のタイプのサポート電子部品は、個別のコンポーネントをスマートパッケージングに追加する、好適にはこれらをスマートパッケージング上に部分的に印刷することによって構築することができる。
【０１１８】
加えて、スマートパッケージングの構成要素は、任意のタイプの感覚的に知覚可能な出力、または任意のタイプの電源のコンポーネントであり得る。これは、センサまたは通信デバイスのコンポーネントとして機能するパッケージングの同じ構成要素である場合もあれば、パッケージングの別の構成要素である場合もある。
【０１１９】
具体的には、パッケージングの構成要素が光通信デバイスのコンポーネントを形成する実施形態に関しては、光周波数電磁波を使用して光源または既存の光源を変調する装置とその光または変調を検出するデバイスとの間で通信する通信装置が想定される。かかるデバイスは、エレクトロルミネッセンス・トランスデューサ、発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスを含む半導体発光体、エレクトロクロミックまたは電気泳動トランスデューサ、または液晶技術など、データを符号化するための光発光または変調技術のいずれかに基づく送信機を含み得る。
【０１２０】
さらに、かかるデバイスは、光センサなどの受信機、特にフォトダイオードを備え得る。
伝送経路は、自由空間を通るか、および／または誘導光路として機能することができる光学的に機能するパッケージング材料を通ることができる。
【０１２１】
光通信デバイス装置を用いた本発明によるスマートパッケージングを含むデータ通信を実現するために、送信光源を振幅変調することができる（デジタル信号の場合、これは事実上、オンとオフが切り替えられることを意味する）。受光検出器（フォトダイオード）がこの変調を検出し、信号はデバイスの処理能力におけるプロトコルの一部として復号される。
【０１２２】
光源はまた、装飾照明の機能を実行して、ユーザのために視覚効果を作り出すことができ、データ信号は、例えば、人間の目で見えない速さで変調されるように符号化されてもよい。
【０１２３】
複数のチャネルは、異なる送信機を使用して異なる波長の光を送信するか、異なるフォトダイオードを使用するか、透明なパッケージング材料を使用して受信機で異なる波長を選択する光学フィルターを使用するか、異なる光信号に異なる偏光ステージを使用するか、リンクの両端のクロックによって同期され得る異なるタイムスロットで異なる信号が送信される時間多重化によって実現可能である。
【０１２４】
さらに、かかるデータ通信は、隣接する物体または別のスマートパッケージングの近接を光学的に感知することを含むか、それに基づいて実現され得る。例えば、隣接する物体またはスマートパッケージングは、本発明によるスマートパッケージングによって検出および識別され得る光を送信するか、周囲光を変調するかのいずれかによって符号化されたデータを有する信号を発する。
【０１２５】
具体的には、パッケージングの構成要素が音声ベースの通信デバイスのコンポーネントを形成する実施形態に関しては、音圧波または機械的振動の伝達によってある物体から別の物体へデータを交換する通信デバイスが想定される。これは、原則として、人間の可聴範囲よりも下、その範囲内、上（超音波）を含む任意の周波数で実現できる。
【０１２６】
かかるデバイスは、圧電、静電または磁気トランスデューサなどの、何らかの音の出力または振動技術に基づく送信機を備え得る。
【０１２７】
さらに、かかるパッケージングは、次のように、データを送信するための自己生成または外部入射による音または振動のいずれかに応答することができる。
【０１２８】
・パッケージングは、その機械的特性により、そのパッケージングまたはそのパッケージングからの特定のメッセージを示す、特徴的な方法で前記パッケージに入射される周囲音を変調または増大させることができる。例えば、別個の音検出器で検出できる、追加の倍音の生成につながる機械的共振効果によって可能である。
【０１２９】
・上記の機械的共振効果は、アクチュエータによって制御することができ、アクチュエータは、データを入射音信号に符号化するように意図的に制御される。
【０１３０】
さらに、かかるデバイスは、音検出技術を使用する受信機、特にピエゾ抵抗および圧電センサを含み得る。
【０１３１】
伝達路としては、空気、および／または対応する振動を増幅および／または伝達することができる機械的／音響的に機能するパッケージング材料を通ることができる。
【０１３２】
音声ベースの通信デバイスを使用して本発明によるスマートパッケージングを含むデータ通信を実現するために、送信機は、情報で符号化された方法で音または振動を発する。この音または振動は、受信機の音センサによって感知され、信号はデバイスの処理機能におけるプロトコルの一部として復号される。送信される音には、ユーザが聞くことを目的とした音声信号も含まれ、データは、人間には聞こえない範囲内で符号化されてもよい。
【０１３３】
複数のチャネルは、異なる周波数でデータ信号を送信することによって実現できる。データ信号は、異なるフィルターを使用して受信機によって検出される。あるいは、振動を伝導し、互いに音響的に分離された異なる物理的経路を介してデータを送信するか、リンクの両端のクロックによって同期される異なるタイムスロットで異なる信号が送信される時分割多重化によって実現できる。
【０１３４】
さらに、かかるデータ通信は、隣接する物体または別のスマートパッケージングの近接の音声ベースの感知を含むか、それに応じて確立されてもよい。例えば、隣接する物体またはスマートパッケージングは、本発明によるスマートパッケージングによって検出および識別される音および振動のいずれかを送信することによって符号化されたデータを伴う信号を発してもよい。
【０１３５】
具体的には、パッケージングの構成要素が近距離無線通信デバイスのコンポーネントを形成する実施形態に関しては、磁場の生成および／または変調によってある物体から別の物体のデータ交換が生じる通信デバイスが想定される。これは、近接場での電磁波の磁気成分の使用を含む、静的（ＤＣ）または交流（ＡＣ）磁場のいずれかであってよい。
【０１３６】
送信機として、パッケージングの構成要素であり得る、恒久的にＤＣ磁化された磁性材料、または磁気／誘導アンテナを使用することができる。
【０１３７】
受信機として、任意の磁場検出技術、特に磁気／誘導アンテナコイルおよび磁気抵抗センサを含むパッケージング一体型技術を使用することができる。送信は、自由空間を介して、および／または対応する磁場を増幅および／または送信することができる磁気的に機能するパッケージング材料を介して行うことができる。
【０１３８】
近距離無線通信デバイスを備える本発明によるスマートパッケージングを含むデータ通信を実現するために、送信機は、データを符号化するために周波数および／または振幅および／または位相で変調されるＡＣ磁場を備え得る（これを行うためのよく知られた技術とプロトコルが多く存在する）。受信機はこのＡＣ磁場を検出し、信号はデバイスの処理機能におけるプロトコルの一部として復号される。
【０１３９】
異なる周波数でデータ信号を送信することによって複数のチャネルが実現できる。この場合、データ信号は、調整が異なる複数の受信機を使用する受信機、または異なるフィルタリングをされた複数のチャネルを持つ１つの受信機によって検出される。あるいは、磁場を伝導し互いに分離された異なる物理パスを介してデータを送信する、磁場を同じパスで異なる空間位置に生成する、または時分割多重化によって、リンクの両端のクロックによって同期され得る異なるタイムスロットで異なる信号を送信することによって、複数のチャネルを実現してもよい。
【０１４０】
さらに、かかるデータ通信は、隣接する物体または別の他のスマートパッケージングの近接を感知することを含むか、またはそれに応じて確立されてもよい。例えば、隣接する物体またはスマートパッケージングは、本発明による、スマートパッケージングによって検出および識別されるように符号化されたデータを伴う磁場を発することができる。
【０１４１】
具体的には、パッケージングの構成要素が無線周波数通信デバイスのコンポーネントを形成する実施形態に関しては、電磁波、および最も代表的にはＡＣ電気信号によって駆動されるＲＦアンテナによって、１つの物体から他の物体へのデータ交換が発生する通信デバイスが想定される。
【０１４２】
送信機として、電磁波を生成する任意の手段、および最も代表的には、ＡＣ電気信号によって駆動されるＲＦアンテナを使用することができる。
【０１４３】
受信機として、電磁波を検出する任意の手段、そして最も代表的にはＲＦアンテナを使用することができる。送信は、自由空間を介して、および／または対応する磁場を増幅および／または送信することができる磁気的に機能するパッケージングを介して、または電場成分を制御および／または送信する誘電的に機能するパッケージング材料を介して行うことができる。
【０１４４】
無線周波数通信デバイスを備える本発明によるスマートパッケージングを含むデータ通信を実現するために、送信機によって送信されるＲＦ信号は、送信されるデータを含む信号で変調される。受信機は前記信号を拾い、信号はデバイスの処理機能におけるプロトコルの一部として復号される。
【０１４５】
電磁波を使用して無線周波数通信を実現するための、広く知られている変調技術、多重化技術、および通信プロトコルがあるため、ここではさらに説明しない。ただし、すべてがこの用途で使用できる可能性があると考えられる。さらに、かかるデータ通信は、隣接する物体または別のスマートパッケージングの近接の検知を含むか、それに応じて確立され得る。例えば、隣接する物体またはスマートパッケージングは、本発明によるスマートパッケージングによって検出および識別されるように符号化されたデータを伴うＲＦ信号を発信してもよい。
【０１４６】
具体的には、パッケージングの構成要素が有線通信デバイスのコンポーネントを形成する実施形態に関しては、変動する電圧および／または電流源、および変動する符号化によってデータ交換が行われる通信デバイスが想定される。有線通信用の送信機と受信機はさまざまなタイプがよく知られている。
【０１４７】
送信機と受信機の間の伝送路に関しては、かかる電気的接続を行うためのさまざまなコネクタおよび接続技術がよく知られている。特に、本発明の用途の場合、接続技術には以下が含まれ得る。
【０１４８】
・接触ピン。バネ仕掛けや、機械的に近接して保持されている反対側のパッドに接触する。
【０１４９】
・パッケージング材料などの薄いまたは柔軟な基材に接触する「エッジ」コネクタ。
【０１５０】
・各半分で一致する嵌合コネクタ。多種多様なものが製造され、存在する。
【０１５１】
さらに、この用途に関係する特定の状況には、次ものが含まれ得る。
【０１５２】
・容器間でピンまたはパッドを接触させて、容器が近接しているときに電気的に接続される。例えば、一緒に棚に置いたり、二次パッケージングで一緒に保持したり、缶を積み重ねたりする場合である。複数の形状での接続を保証するために複数の電極とピンのパターンが可能である。例えば、容器の上部にあるリング電極である。上部に積み重ねられた別の容器の下部に、半径が一致する対応するピンを備える。
【０１５３】
・製造時にパッケージング同士を接続するために使用される、電線または導電性トラックが印刷された薄膜基材を使用した容器の接続。これらは、たとえば二次パッケージングでは接続されたままになる。二次パッケージングから取り出したときや分離したときなど、分離すると、ワイヤまたは接続が切断される。
【０１５４】
他の実施形態としては、２つの電気接点のいずれかまたは両方は、容量性接点に置き換えることが可能であり、２つの電極を近接させ、この静電容量を介して送信するのに十分なＡＣ周波数の通信システムを使用することにより実現してもよい。この用途を目的とするものは、次のものがある。
【０１５５】
・容器は、同容器の底にある電極を使用して、金属製または金属化された棚などの導電性表面に接続される。前記容器の側面はまた、静電容量によって容器に結合する別の電極を有する。これにより、近接した状態で接続できる。
【０１５６】
本発明による実施形態は、とりわけ以下の用途を可能にするスマートパッケージングを提供しようとするものである。
【０１５７】
−周囲光レベルを感知する。
【０１５８】
−存在する光の色を感知する。フォトダイオードの前にフィルターを適用するか、活性層の混合を選択することにより、波長光を検出することによって、色を特定することができる。
【０１５９】
−発光する他の物体に対する近接を検出するか、反射光に基づいて他の物体との相対位置を測定する。
【０１６０】
−容器内の液体から反射した光を検出することにより、容器内の液体の存在を感知する（液体は、内容物のない容器とは異なる色／明るさがある）。さらに液面は、光センサアレイによって判定することができる。この考えは、周囲光、またはパッケージングに一体化され周到に追加した光源を使用して実現することができる。
【０１６１】
−容器の壁に対する容器内の液体と空気の相対的な動きを監視することにより、液体で満たされた容器の動きを検出する。
【０１６２】
−周囲温度および／または容器の内容物の温度を検出する。
【０１６３】
−容器の壁のひずみの測定により容器内の圧力を感知する。
【０１６４】
−センサに加えられた力／ひずみによる抵抗の変化により、ボタンへのユーザのタッチまたは力を感知する。
【０１６５】
−容器の液体内容物が炭酸飲料であり、その圧力が動きとともに変化する場合、（上記のように）その圧力の変化による容器の動きを感知する。
【０１６６】
−容器の重量を感知することにより、容器内に存在する液体の量を感知する。これは、容器の底に抵抗力センサを配置し、加えられた力を測定することによって実現できる。
【０１６７】
−音に起因する気圧波によって容器の壁に誘発されるひずみを測定することによる音を感知する。同じ原理を外部から加えられる振動にも適用する。
【０１６８】
−現時点での容器の壁のひずみ、変形、または力の測定により、容器の特定のポイントに加えられたユーザの力を感知する。
【０１６９】
−空気と比較して、人間の指の大きく異なる誘電率を検出することにより、ユーザのタッチを感知する。
【０１７０】
−容器内の液体と空気の誘電率の違いにより液面を感知する。
【０１７１】
−上記と同じレベル測定の原理を使用して、容器の壁に対する容器内の液体とエアギャップの相対的な動きを監視することにより、液体で満たされた容器の動きを感知する。
【０１７２】
−空気に対する誘電率の違いを検出することにより、近接している他の物体の存在を感知する。
【０１７３】
−容器の液体内容物中のイオンおよび／または分子を検出する。例えば、内容がビールの場合、対象となる物質には、「ホップ」フレーバーや「ビールスカンク」などのフレーバーや、酸化、ｐＨの変化、エタノール含有量の原因となる物質が含まれる可能性がある。
【０１７４】
−上記のような通信デバイスの１つを使用して、エフェクト（サウンド／ライトなど）をアクティブにするための、スマートパッケージングに対する外部通信（例えば、ＲＦ、音、光通信）。
【０１７５】
−サプライチェーンでのステータスに関するデータ交換において、他のどのパッケージングが近くにあるかをスマートパッケージングによって検出する。
【０１７６】
−サプライチェーンの一次パッケージングの状態を監視するために、一次パッケージングに実装されたセンサからのデータを読み取り、処理し、通信する二次パッケージング上の通信デバイス。
【０１７７】
−パッケージングからクラウドに戻る通信であって、例えば、製品が使用されたことを示し、自動補充のトリガとなる通信。
【０１７８】
例１：
金属製の飲料容器の底には、この容器に残っている内容物の量を重量で測定したり、上に積み重ねられた別の容器の数や重量を認識したりする手段として、力センサが構成される。
【０１７９】
図１の構造に示すように、容器の金属（１）は、導電層の１つを形成する。抵抗またはピエゾ抵抗の活性層（２）は、底面の外側に印刷される。さらに、カプセル化層（４）は、通常の製造中にボトルに塗布された既存のラッカー／ニスによって形成されてもよい。したがって、必要な追加の層は、活性層（２）および１つの追加の導電層（３）のみである。
【０１８０】
例２：
液体内容物の温度を測定する手段として、温度センサが金属缶の壁の一領域に構成される。
【０１８１】
図２に示すように、缶の金属（１）は、導電層の１つを形成する。さらに、カプセル化層（４）は、通常の製造中に容器に塗布された既存のラッカー／ニスによって形成されてもよい。したがって、必要な追加の層は、（３）サーミスタ活性層（２）と１つの追加の導電層のみである。
【０１８２】
例３：
化学センサを金属樽の内側に構成する。
【０１８３】
感知するメカニズムは、適切な材料が液体の内容物に存在する場合にのみ発生する電気化学反応である。
【０１８４】
構造は、図３に示す通りである。樽の金属（６）は集電体層を形成し、センサセルの化学的性質が樽の金属材料と一致する場合は電極（５）の１つを形成し得る。
【０１８５】
樽の金属上の、実際に電解質として機能する液体内容物（４）とも接触している別個に形成された領域に、次の層が設けられる。
【０１８６】
・絶縁層（３）
・集電体層（２）
・第２電極（１）      
例４：
図４に示すように、光センサは、ガラスボトルのガラスを窓として使用して構成され、ガラスの色は、対象の周波数に一致するように調整される。したがって、特定の波長の光の量が検出される。透明な導電性電極は、ボトルが通過するホットエンドコーティングのプロセスの一部としてガラス上に配置される。
【０１８７】
ボトルの通常の製造中、ガラスを形成した後、金属酸化物でホットエンドコーティングされる。この場合、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）またはフッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）の透明導電層がこのプロセスを使用して適用される。この層は、光センサの下部電極を形成する。
【０１８８】
この段階の後、上記の技術のいずれかを使用して、アクティブな光起電力層が堆積される。活性層の上に、第２の電極が堆積される。
【０１８９】
最終層はカプセル化層であり、ガラスにすでに塗布されている既存のパッケージングのコーティングによって形成することができる。
【０１９０】
例５：
図５に示すように、ＲＦアンテナを備える通信デバイスは、金属化されたカートン飲料容器に組み込まれ得る。
【０１９１】
ＲＦアンテナは、非導電性のパッケージング基材を誘電体として使用し、アンテナの２つの層をその両側に配置する。
【０１９２】
金属化したカートン容器は、積層された金属、主にアルミニウムの導電層を備えた非導電性パッケージング基材の両方を含む。次に、この導電層を使用してアンテナのグランド・プレーンを形成し、非導電性のカートン基材の反対側に追加のアンテナ要素を配置する。次に、非導電性のカートン基材が２つの電極を効果的に分離し、その誘電率がアンテナの調整を制御する。
【０１９３】
例６：
図６に示すように、ＲＦアンテナを含む通信デバイスは、アルミ缶に一体化される。アルミニウム基材は、「パッチ」アンテナのグランド・プレーンとして機能する。基材の上に、絶縁誘電層が堆積され、続いて、所望の動作周波数用に設計された、他のアンテナ電極の形状の導電層が堆積される。アンテナは、カプセル化層を使用してカプセル化される。これは、飲料容器を保護するためにすでに使用されているニスおよび／またはラッカーと同じであってもよい。
【０１９４】
例７：
図７には、アルミニウム缶に一体化された音響トランスデューサを備える通信デバイスが、本発明に従って示されている。缶の金属はベース電極を形成する。次に、圧電の活性層がその上に堆積され、次に別の電極が堆積され、次にカプセル化される。送信機または受信機、あるいはその両方として使用できる。
【０１９５】
例８：
図８に示すように、磁気アンテナは、近接場通信システムの一部として、クラウンキャップの上部の周囲や内側にらせん状に印刷される。絶縁層の上に印刷されるが、アンテナの一端がキャップの金属と電気的に接続する場合は除く。アンテナの他端は、キャップの金属と接触しない。両端はキャップ中央のチップに電気的に接続される。キャップの金属は、アンテナの一方の側を他方の側に電気的にブリッジするように機能する。キャップ内のポリマーライナーは、カプセル化するものとしてシステムを保護するように機能する。
【０１９６】
１．パッケージングの構成要素が１つ以上の通信デバイスのコンポーネントを形成することを特徴とする、１つ以上の通信デバイスを含む、金属、ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのスマートパッケージング。
【０１９７】
２．ガラス、紙ベース、木ベース、またはプラスチックのパッケージングである、請求項１に記載のスマートパッケージング。
【０１９８】
３．１つ以上の通信デバイスは、光ベースまたは音ベースの通信デバイスである、請求項１に記載のスマートパッケージング。
【０１９９】
４．前記パッケージングの構成要素は、前記１つ以上の通信デバイスの導電層を形成する金属構成要素である、請求項１に記載のスマートパッケージング。
【０２００】
５．金属構成要素は、ボトルまたは缶の金属層、またはボトルまたは缶のアルミニウム、特に、蓋、タブ、缶本体のアルミニウム、またはそれらの組み合わせ、樽または他のタイプの金属容器の金属層であるか、あるいは金属構成要素が紙ベース、木ベース、またはプラスチックベースのスマートパッケージングのコンポーネントである、請求項４に記載のスマートパッケージング。
【０２０１】
６．スマートパッケージングのガラス、木ベース、紙ベース、またはプラスチックの構成要素は、１つ以上の通信デバイスの非導電層を形成する、請求項１に記載のスマートパッケージング。
【０２０２】
７．スマートパッケージングのガラスまたはプラスチック構成要素は、ガラスボトルのガラス本体または首部、プラスチックボトルのプラスチック本体または首部、プラスチックの蓋、または二次パッケージングのプラスチックまたは紙／段ボールである、請求項６に記載のスマートパッケージング。
【０２０３】
８．金属、ガラス、プラスチック、または紙ベース、木ベースのスマートパッケージングの構成要素が、１つ以上の通信デバイスの活性層として使用されるように構成要素を機能化する添加剤を含むか、あるいは１つ以上の通信デバイスの導電層として使用されるように非導電性構成要素を機能化する添加剤を含む、請求項１に記載のスマートパッケージング。
【０２０４】
９．パッケージングを製造し、パッケージング上またはパッケージング内に１つ以上の通信デバイスを構成するステップを含み、パッケージングの構成要素を１つ以上の通信デバイスのコンポーネントを構成する、パッケージングの製造方法。
【０２０５】
１０．パッケージングの前記構成要素は、その電気的、電気化学的、誘電的、光学的、電気機械的、または半導体的特性に基づいて選択され、１つ以上の通信デバイスのコンポーネントを形成する、請求項９に記載のスマートパッケージング。
【０２０６】
１１．パッケージングを製造し１つ以上の通信デバイスを構成することは、通信デバイスの他の部分を構成するための１つ以上の追加プロセスのステップを共有する、請求項９または１０に記載の方法。
【０２０７】
１２．１つ以上の通信デバイスのコンポーネントをとして使用されるようにパッケージングの構成要素を機能化するステップを含む、請求項９または１０に記載の方法。
【０２０８】
１３．パッケージングの構成要素を機能化するステップは、パッケージングを製造するプロセスにおいて実行される、請求項１２に記載の方法。
【０２０９】
１４．１つ以上の通信デバイスのコンポーネントとして使用されるようにパッケージングの構成要素を機能化するステップは、同構成要素に添加剤を添加することを含む、請求項１２または１３に記載の方法。
【０２１０】
１５．１つ以上の通信デバイスのコンポーネントとして使用されるように構成要素を幾何学的に機能化するステップを含む、請求項１２または１３に記載の方法。
【０２１１】
１６．電源および／または１つ以上のセンサおよび／または処理ユニットおよび／または感覚的に知覚可能な出力を、少なくとも部分的にスマートパッケージングに印刷することによって追加するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【図１】
2021527006.tif 000003
【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】
2021527006.tif 000009
【図８】
2021527006.tif 000010
【国際調査報告】
2021527006.tif 000011
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