(57)【要約】  本発明は拡張型高周波識別（ＲＦＩＤ）タグを対象とする。拡張型ＲＦＩＤタグは、基材の第一表面に取り付けられたダイポールアンテナを有する極超短波（ＵＨＦ）用ＲＦＩＤタグを含む。この拡張型ＲＦＩＤタグは、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに取り付けられ、作動時におけるアンテナ延長部とダイポールアンテナとの電磁的結合のために、ダイポールアンテナの少なくとも一部分と重なり合うアンテナ延長部を更に含む。拡張型ＲＦＩＤタグは、ダイポールアンテナをアンテナ延長部から電気的に絶縁するためにダイポールアンテナとアンテナ延長部との間に配置された絶縁体を更に含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡張型高周波識別（ＲＦＩＤ）タグであって、
基材の第一表面に取り付けられたダイポールアンテナを有する極超短波（ＵＨＦ）用ＲＦＩＤタグと、
前記ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに取り付けられ、作動時にアンテナ延長部と前記ダイポールアンテナとを電磁的に結合するための、前記ダイポールアンテナの少なくとも一部分と重なり合うアンテナ延長部と、
前記ダイポールアンテナを前記アンテナ延長部から電気的に絶縁するために前記ダイポールアンテナと前記アンテナ延長部との間に配置された絶縁体と、を含む、拡張型高周波識別（ＲＦＩＤ）タグ。
【請求項２】
前記ダイポールアンテナが、前記ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグの前記基材と前記絶縁体との間に配置されている、請求項１に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項３】
前記ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグの前記基材が、前記ダイポールアンテナと前記アンテナ延長部との間に配置された前記絶縁体である、請求項１に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項４】
前記アンテナ延長部の少なくとも一部分が、前記ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグから外側へ延在する、請求項１に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項５】
前記ダイポールアンテナが、２本の放射体と前記放射体のうち一方の少なくとも半分に重なり合う前記アンテナ延長部とを有する、請求項１に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項６】
前記アンテナ延長部が、前記ダイポールアンテナの前記２本の放射体によって形成された軸に対して実質的に平行な長さ及び前記２本の放射体によって形成された前記軸に対して実質的に垂直な幅を有する細長い長方形である、請求項５に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項７】
前記アンテナ延長部の前記長さが、前記ダイポールアンテナと重なり合う前記アンテナ延長部の一部分の長さよりも少なくとも４倍長い、請求項６に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項８】
前記アンテナ延長部の前記長さが、前記ダイポールアンテナの前記放射体の一方の長さよりも少なくとも２倍長い、請求項６に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項９】
前記アンテナ延長部の前記幅が、前記ダイポールアンテナの幅よりも狭い、請求項６に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項１０】
前記アンテナ延長部の前記幅が、前記ダイポールアンテナの幅以上である、請求項６に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項１１】
前記ダイポールアンテナに重なり合う前記アンテナ延長部の一部分の長さが、少なくとも２５．４ｍｍ（１インチ）である、請求項１に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項１２】
作動時における前記アンテナ延長部と前記ダイポールアンテナとの容量的結合のために、前記絶縁体が、前記アンテナ延長部と前記ダイポールアンテナとの間を０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）以下の距離で分離する幅を有する、請求項１に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項１３】
前記アンテナ延長部が、電子的物品監視（ＥＡＳ）システム用の磁気セキュリティテープを含む、請求項１に記載の拡張型ＲＦＩＤタグ。
【請求項１４】
品目を保管するための保管エリアと、
前記品目に取り付けられた拡張型高周波識別（ＲＦＩＤ）タグと、
電磁場を生成するために前記保管エリアに近接する送信機と、
前記拡張型ＲＦＩＤタグから後方散乱された電磁気信号を受信するための、前記送信機に結合されたリーダーと、を含む高周波識別（ＲＦＩＤ）システムであって、
前記拡張型ＲＦＩＤタグは、基材の第一表面に取り付けられたダイポールアンテナを有する極超短波（ＵＨＦ）用ＲＦＩＤタグと、前記ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに取り付けられ、作動時にアンテナ延長部と前記ダイポールアンテナとを電磁的に結合するための前記ダイポールアンテナの少なくとも一部分と重なり合うアンテナ延長部と、前記ダイポールアンテナを前記アンテナ延長部から電気的に絶縁するために前記ダイポールアンテナと前記アンテナ延長部との間に配置された絶縁体と、を含む、高周波識別（ＲＦＩＤ）システム。
【請求項１５】
前記保管エリアが、少なくとも１本の信号線を有する棚を含む、請求項１４に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１６】
集積回路と、前記集積回路に結合した２本の放射体を有するダイポールアンテナと、を有する極超短波波（ＵＨＦ）用高周波識別（ＲＦＩＤ）タグを選択する工程と、
前記ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグの前記放射体のうち一方の長さを超える長さを有するアンテナ延長部を選択する工程と、
前記ダイポールアンテナの前記放射体のうち一方の一部分に重なり合うように、前記アンテナ延長部を前記ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに取り付ける工程と、を含む方法であって、
前記アンテナ延長部と前記ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグとが、一緒になって拡張型ＲＦＩＤタグを形成する、方法。
【請求項１７】
品目に前記拡張型ＲＦＩＤタグを取り付ける工程、及び
前記拡張型ＲＦＩＤタグの一部分をＲＦＩＤシステム内のリーダーに近接して配置する工程と、
前記リーダーから前記ＲＦＩＤシステムの質問信号領域内へと電磁場を送信する工程と、
前記拡張型ＲＦＩＤタグで前記電磁場を受信する工程、及び
前記電磁場を受信する前記拡張型ＲＦＩＤタグに対応して、前記電磁場上へデータを変調する工程と、
前記リーダーで、データ変調された電磁場を受信する工程、及び
前記ＲＦＩＤシステムの前記質問信号領域内で、前記拡張型ＲＦＩＤタグの存在を検出する工程と、を更に含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記アンテナ延長部が、前記放射体の一方の少なくとも半分に重なり合うよう取り付けられている、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記アンテナ延長部が細長い長方形である、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記アンテナ延長部が、前記ダイポールアンテナと重なり合う前記アンテナ延長部の部分の長さを、少なくとも４倍超える長さを有するように選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記アンテナ延長部が、前記ダイポールアンテナの前記放射体の一方の前記長さを、少なくとも２倍超える長さを有するように選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記アンテナ延長部が、前記ダイポールアンテナの幅よりも狭い幅を有するように選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記アンテナ延長部が、前記ダイポールアンテナの幅以上の幅を有するように選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記アンテナ延長部が、前記ダイポールアンテナと少なくとも２５．４ｍｍ（１インチ）重なり合うよう取り付けられる、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
作動時における前記アンテナ延長部と前記ダイポールアンテナとの容量的結合のために、前記アンテナ延長部が、前記アンテナ延長部と前記ダイポールアンテナとの間を０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）以下の距離で分離させるように取り付けられる、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波識別システムの使用に関するものであり、より具体的には高周波識別システムにおいて使用するための高周波識別タグに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波識別（ＲＦＩＤ）技術は、輸送、製造、廃棄物管理、郵便物の追跡、航空機での手荷物照合及び有料道路の通行料金管理を含む、実質的に全ての産業において幅広く使用されるようになった。典型的なＲＦＩＤシステムには、ＲＦＩＤタグ、アンテナを有するＲＦＩＤリーダー及びコンピュータ装置が含まれる。ＲＦＩＤリーダーは、エネルギー又は情報をタグに提供することができる送信機と、識別及び他の情報をタグから受信するための受信器とを含む。
【０００３】
送信機は、アンテナを通してＲＦ信号を出力し、タグが情報を運ぶＲＦ信号を返すことができるようにする電磁場を作り出す。送信機は、変調された出力信号でアンテナを駆動するために増幅器を利用する。従来のタグは、内部電源を含む「アクティブ」タグ、又は上記電磁場によってエネルギーを得る「パッシブ」型タグであり得る。いったんエネルギーを得ると、タグはあらかじめ既定されたプロトコルを使用して通信を行い、これによりＲＦＩＤリーダーが１つ以上のタグから情報を受け取ることができる。コンピュータ装置は、ＲＦＩＤリーダーから情報を受信し、データベースの更新又はアラームをならずなどいくつかの動作を実施することにより情報管理システムとして機能する。更に、コンピュータ装置は、送信機を介してタグにデータをプログラムするためのメカニズムとして機能する。
【０００４】
一般に、タグから受信された情報は個々のアプリケーション固有のものであるが、しばしば、タグを取り付けられた品目に関する識別を提供し、この品目は、製造製品、自動車、動物又は人間、又は他の事実上あらゆる有形の物品であり得る。その物品に関する追加のデータも提供することができる。タグは、例えば、製造中の自動車シャーシの塗装色又はその他の有用な情報を示すために、製造プロセス中に使用することもできる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
広くは、本発明はＲＦＩＤシステムにおいて使用するための拡張型ＲＦＩＤタグに関連するものである。この拡張型ＲＦＩＤタグは、例えば、１つ以上の「スマート」保管エリアを含むＲＦＩＤシステムにおいて利用することができる。スマート保管エリアは、その保管エリア内に配置された品目（文書又はファイルなど）の追跡及び位置特定を支援するために、ＲＦＩＤ質問信号機能が備えられた特定の保管エリアである。スマート保管エリアのＲＦＩＤ質問信号機能は、対応する保管エリアに保管されている品目に関連付けられた拡張型ＲＦＩＤタグを読むことができる。スマート保管エリアの例には、棚ユニット、キャビネット、縦型ファイルセパレータ、スマートカート、デスクトップリーダ又は類似の場所が挙げられる。
【０００６】
拡張型ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤシステムの性能を改善することができる。例えば、拡張型タグは、標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグのダイポールアンテナの遠方場（すなわち放射場）作動周波数を大きく変えることなく、近接場（すなわちフリンジ領域又は境界場）内の標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグの受信エリアを増大させることができる。換言すれば、拡張型ＲＦＩＤタグは、ダイポールアンテナを必ずしも新しい作動周波数に戻す又は再バランスする必要なしに、標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグの受信を増大することができる。
【０００７】
拡張型ＲＦＩＤタグは、拡張型ＲＦＩＤタグとスマート棚のアンテナ構造体との間のより広がった距離での通信も可能にし、これにより、保管エリア内の品目の配置及び配向の偏差並びに品目に対するタグの配置及び配向の偏差に関する許容度が改善され得る。別の実施例として、本明細書に記載されている拡張型ＲＦＩＤタグの使用は、消費電力の少ないＲＦＩＤシステムの実装を可能することもある。例えば、拡張型ＲＦＩＤタグによりもたらされる増大した電磁的結合により、ＲＦＩＤシステムの性能を低下させることなく、送信機によって生成される電磁場の強さを弱めることが可能になる。
【０００８】
１つの実施形態において、本発明は拡張型高周波識別（ＲＦＩＤ）タグを対象とする。拡張型ＲＦＩＤタグは、基材の第一表面に取り付けられたダイポールアンテナを有する極超短波（ＵＨＦ）用ＲＦＩＤタグを含む。この拡張型ＲＦＩＤタグは、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに取り付けられ、作動時におけるアンテナ延長部とダイポールアンテナとの電磁的結合のために、ダイポールアンテナの少なくとも一部分と重なり合うアンテナ延長部を更に含む。拡張型ＲＦＩＤタグは、ダイポールアンテナをアンテナ延長部から電気的に絶縁するためにダイポールアンテナとアンテナ延長部との間に配置された絶縁体を更に含む。
【０００９】
別の実施形態において、本発明は高周波識別（ＲＦＩＤ）システムを対象とする。ＲＦＩＤシステムは、品目を保管するための保管エリアを含む。ＲＦＩＤシステムは、品目に取り付けられた拡張型高周波識別（ＲＦＩＤ）タグを更に含む。ＲＦＩＤシステムは、電磁場を生成するために保管エリアに近接する送信機を更に含む。ＲＦＩＤシステムは、拡張型ＲＦＩＤタグからの後方散乱された電磁気信号を受信するための、送信機に結合されたリーダーを更に含む。拡張型ＲＦＩＤタグは、基材の第一表面に取り付けられたダイポールアンテナを有する極超短波（ＵＨＦ）用ＲＦＩＤタグを含む。この拡張型ＲＦＩＤタグは、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに取り付けられ、作動時におけるアンテナ延長部とダイポールアンテナとの電磁的結合のために、ダイポールアンテナの少なくとも一部分に重なり合うアンテナ延長部を更に含む。拡張型ＲＦＩＤタグは、ダイポールアンテナをアンテナ延長部から電気的に絶縁するためにダイポールアンテナとアンテナ延長部との間に配置された絶縁体を更に含む。
【００１０】
別の実施形態において、本発明はある方法を対象とする。この方法は、集積回路と、この集積回路に結合した２本の放射体を有するダイポールアンテナと、を有する極超短波（ＵＨＦ）用高周波識別（ＲＦＩＤ）タグを選択する工程を含む。本方法は、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグの放射体のうち一方の長さを超える長さを有するアンテナ延長部を選択する工程を更に含む。本方法は、ダイポールアンテナの放射体のうち一方の一部分に重なり合うようアンテナ延長部をＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに取り付ける工程を更に含み、アンテナ延長部とＵＨＦ用ＲＦＩＤタグとが一緒になって拡張型ＲＦＩＤタグを形成する。
【００１１】
密接した間隔で多くの品目が存在するＲＦＩＤシステムにおいて、拡張型タグの金属拡張部間の結合を利用して周囲のタグの拡張部に対しエネルギーを伝搬するのを支援することは有利であり得る。このようにして、拡張型ＲＦＩＤタグの使用により、位置の偏差が生じる際に拡張型タグの遠方場の作動周波数を実質的に変えることなく、品目間の結合が増大し得る。
【００１２】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細を、添付図及び以下の説明で明らかにする。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、並びに請求項から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】文書及びファイル管理に使用される一例示の高周波数識別（ＲＦＩＤ）システムを図示するブロック図。
【図２】埋め込まれた信号線構造体を含むファイル棚として実施された例示のスマート保管エリアを示すブロック図。
【図３】文書又はファイルに関連付けられたタグに対するＲＦＩＤリーダーの信号線構造体の一例示の配向を示する透視図。
【図４】スマート保管エリアの中に組み込むことができる、代表的な信号線構造体の透視図。
【図５】本開示による複数の拡張型ＲＦＩＤタグを利用する代表的なＲＦＩＤシステムを示す透視図。
【図６】本開示による図５に示される拡張型ＲＦＩＤタグの１つの平面図を示すブロック図。
【図７Ａ】図６に示す拡張型ＲＦＩＤタグの２つの異なる実施形態の平面図を示す概略図。
【図７Ｂ】図６に示す拡張型ＲＦＩＤタグの２つの異なる実施形態の平面図を示す概略図。
【図８Ａ】それぞれ図７Ａ〜７Ｂに示された拡張型ＲＦＩＤタグの断面を示す概略図。
【図８Ｂ】それぞれ図７Ａ〜７Ｂに示された拡張型ＲＦＩＤタグの断面を示す概略図。
【図９】例示の拡張型ＲＦＩＤタグの作動をシミュレーションするためにモデル化された、試験環境の透視図。
【図１０】標準の非変調ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに対してモデル化を行った一連のプルアウト特性を示すグラフ。
【図１１】本開示による代表的な拡張型ＲＦＩＤタグ６０をモデル化して測定した、一連のプルアウト特性を示すグラフ。
【図１２】本開示による第二の代表的な拡張型ＲＦＩＤタグ６０をモデル化して測定した、一連のプルアウト特性１４０を示すグラフ。
【図１３】標準の非変調ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに対する本開示による拡張型ＲＦＩＤタグの電気的特性を示した、Ｓパラメータのスミスチャート。
【図１４】本開示による別の代表的なＲＦＩＤシステムの透視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、文書及びファイル管理のための一例示の高周波識別（ＲＦＩＤ）システム１０を示すブロック図である。オフィスを、紙の文書がこれらの文書の電子版に完全に置き換えられるペーパーレス環境に変換することにある程度の関心があるにもかかわらず、多くの業界は紙文書にかなり依存し続けている。例として、法律事務所、政府機関並びに業務記録、犯罪記録及び医療記録を保管するための施設が挙げられる。これらのファイルは、図１に示されるように、多数の「スマート保管エリア」１２、例えば開放型棚１２Ａ、キャビネット１２Ｂ、縦型ファイルセパレータ１２Ｃ、スマートカート１２Ｄ、デスクトップリーダ１２Ｅ又は類似の場所上に置かれてもよい。
【００１５】
本方式では、スマート保管エリア１２は、単一ファイル室内とは反対に、組織内の複数の位置に提供され得る。例えば、スマート保管エリア１２は、特定の位置、例えば、記録資料編成棚に関連付けられる場合があり、したがって「専用」棚と称される、又はみなされる場合がある。また後述されるように、スマート保管エリア１２は、個々のオフィスの近く、また、例えば病院又は医院、法律事務所、会計事務所、証券会社、又は銀行などの他のエリアの近くに位置することができ、これによりファイルが、中央のファイル室にあるときだけでなく、分散した場所にあるときにも、ファイルを追跡することが可能となる。
【００１６】
本明細書で使用される用語「スマート保管エリア」は、その保管領域内に配置されている品目を追跡及び位置特定するのに役立つＲＦＩＤ質問信号機能を備えた保管エリアを意味する。特に、スマート保管エリア１２のＲＦＩＤ質問信号機能は、それぞれの保管エリアに保管されていた品目に関連付けられたＲＦＩＤタグを読むことができる。換言すれば、ＲＦＩＤタグは対象品目に関連付けられる又は取り付けられ得る。更にタグは、タグが少なくとも実質的に感知されないように、品目又は品目のパッケージ内に埋め込まれてもよく、これは検出及び改ざんを防止することを助長することができる。よって、例えばＲＦＩＤタグを、製造中の品目、あるいはファイルフォルダ、文書、書籍などに挿入又は適用することによって、ＲＦＩＤタグで品目を「ソースマーク」付けをすることが可能になり得る。
【００１７】
ＲＦＩＤタグ又はラベルは、テキサスインスツルメンツ（Texas Instruments）（テキサス州ダラス（Dallas））から「タグイット（Tag-it）」の商品名で販売されているものを含め、さまざまなメーカーによって製造されている。ＲＦＩＤタグは典型的に、一定の量のメモリを備えた集積回路を含み、このメモリの一部は特定の情報をタグに書き込むのに使用することができ、メモリの別の一部は、追加情報をタグに記憶するために使用することができる。集積回路は、当該技術分野において周知の方法で源からＲＦエネルギーを受信し、またＲＦエネルギーを後方散乱するアンテナに作動可能に接続される。ＲＦＩＤタグ及びそれが関連付けられるアイテムに関する情報を入手するために、一般的にリーダーと称されるファイル追跡システム１４内の質問機によって受信され得る質問信号を提供するのは、この後方散乱されたＲＦエネルギーである。
【００１８】
ＲＦＩＤシステム１０は、産業、科学、医療（ＩＳＭ）用途にしばしば使用される、９００ＭＨｚ〜３．０ＧＨｚなどの極超短波数（ＵＨＦ）範囲内の電磁スペクトルで作動することができる。しかしながら、ＲＦＩＤ用途に他の周波数が使用されてもよく、本発明は、そのように限定されない。別の実施例として、ＲＦＩＤシステムは、許容可能な周波数変動が＋／−７ｋＨｚを有する、１３．５６ＭＨｚのより低い周波数で作動することができる。
【００１９】
スマート保管エリア１２のＲＦＩＤ質問機又はリーダーパッドは、ファイル追跡システム１４への情報をやりとりし、これにより中央データ格納（例えば位置情報を集積した、リレーショナルデータベース管理システム（ＲＤＢＭＳ）の１つ以上のデータベース内）を提供する。情報例には、特定のアイテムに関する位置情報又はＲＦＩＤチップから読み取られた情報が挙げられる。例えば、ＲＦＩＤシステム１０は医療ファイルを追跡することができ、情報は患者識別子、ファイル識別子、ステータス、医師情報、症例情報等を含むことができる。ファイル追跡システム１４は、個人が様々な場所からこれらのアイテムに関連するデータにアクセスできるように、１つ以上のコンピュータにネットワーク接続されてもよく、ないしは別の方法で連結されてもよい。
【００２０】
情報の収集及び集約は、多数の目的に有用であり得る。例えばユーザーは、ファイル又は書籍群などの特定の品目又は品目群の場所を要求することがある。ファイル追跡システム１４は、ファイル位置情報をデータ記憶から取り出し、保管エリアのうちの１つ内に品目が配置された最後の場所をユーザーに報告することができる。所望により、このシステムは、品目がデータベース内で示された場所にあることを確認するために、品目の現在の場所を再調査する、ないしは別の方法で再取得することができる。
【００２１】
別の実施例として、ファイル追跡システム１４は、品目が特定の位置に定置され、使用できる状態であるときにユーザーに通知することができる。例えば弁護士は、ファイルが閲覧できる状態であり、彼又は彼女の机に最近置かれたという通知を受けることができる。当然、ファイル追跡システム１４は法廷又は裁判所に保管され、裁判官、書記官などの裁判所職員によって使用される法律関係ファイルに取り付けられ得る。同様に、患者ファイルが指定エリアに配置されている場合、医療専門家は、ファイル（及びおそらくファイルに関連する人）が閲覧できる状態であるという通知を（おそらく、携帯電話若しくはポケットベル（登録商標）又は電子メールによって）受けることができる。
【００２２】
ファイルが特定の位置に配置され、更なる処理を待っていたという事実を、その品目の場所履歴の一部としてファイル追跡システム１４によって記録することができる。特定の人が作業する予定の、特定の棚上又は他の保管位置に配置された特定のファイルは、グループ又は組織内の任意の人による作業を（おそらく）待っている、大量のファイル群を含む保管室とは異なることに留意されたい。別の言い方をすれば、特定の人のための特定のファイルを有する特定の棚は、その人専用である一方で、グループの全てのメンバーのための全てのファイルを収容する一般ファイル室は、誰の専用でもない。
【００２３】
更に、ＲＦＩＤシステム１０によって回収された情報は、例えばプロセスでのサイクル時間、そのファイルを用いて作業する１人以上の人の効率及びそのプロセスの効率の追跡に有用であり得る。この情報は、情報がソフトウェアシステム内で維持されている場合に、一種の場所アーカイブを提供することもできる。
【００２４】
システム１０のスマート保管エリア１２の一部は、例えば、保管エリア１２のそれぞれで、どのファイルが配置されているのかを決定するのを支援するために、ファイルに対して質問信号を送るための伝搬波ガイドを提供する、１つ以上の信号ライン構造体を備えることができる。例えば、１つ以上の信号線構造体は、開架棚１２Ａの棚ユニット内に配置され、ファイルに関連付けられたＲＦＩＤタグと通信を行うための電磁場を生成する。同様に、信号線構造体は、キャビネット１２Ｂ、縦型ファイルセパレータ１２Ｃ、スマートカート１２Ｄ、デスクトップリーダー１２Ｅ等の中に配置することができる。既存の棚は、信号線を含むように改造することができ、又はこの信号線構造体は棚の中に組み入れられ、棚を有するユニットとして購入することができる。別の実施例として、信号線構造体はスマート保管エリア１２のフレーム又はハウジング（例えばバックパネル）内に組み入れることができる。
【００２５】
スマート保管エリア１２のそれぞれは、ＲＦＩＤタグへの質問信号を送る又はポーリングを行うための信号線構造体内にある信号線にエネルギーを与えるための信号線構造体制御システムを含み得る。ポーリングが連続的に実施される場合、信号線構造体制御システム内のコントローラは、信号線構造体内の複数の信号線を通る信号を順に多重化するための回路を含み得る。この信号線構造体制御システムは、信号線に、既定の順序でスマート保管エリア１２内の一部に質問信号を送らせることができる。この信号線構造体制御システムは、信号線のサブセットを制御するように作動する、１つ以上の制御ノード、すなわちサブコントローラを含み得る。所与の制御ノードに関連付けられる信号線の数、場所及び他の特性は、ユーザーによって決定されてもよい。例えば、棚のポーリングを迅速に行うことが望まれる場合は、より多くの制御ノードがシステムに追加されてもよい。別のアプローチは、そのスマート保管エリア１２の制御ノード又は一部分が、ユーザーによって指定されたシーケンスでポーリングが行われるように、ユーザーが信号線構造体制御システムを設定又はカスタマイズすることである。例えば、スマート保管エリア１２の一部分が特定の時間に使用できない場合、そのエリア内のＲＦＩＤタグは、その時間中に質問信号を送られる必要はない。
【００２６】
本明細書で詳細に説明されるように、スマート保管エリア１２のそれぞれの中で使用されているこの信号線構造体内にある信号線（単数又は複数）は、その保管エリア１２内での「質問信号領域」内で少なくとも特定の強度の電磁場を生成するよう設計することができる。これは、所与のスマート保管エリア１２の質問信号領域全体でのファイル検出の精度の向上を含む、１つ以上の理由から有利である場合がある。この信号線によって生成された磁場は、スマート保管エリア１２内にある品目に関連付けられたタグに電力を供給するために使用することができ、各タグ内で生じたエネルギーの量は一般に、信号線周囲の電磁場の強さに比例する。有利に、この信号線構造体は、質問信号期間にわたり、ＲＦＩＤタグにエネルギーを与えるための閾値強度を超える強度を有する場を生成するために利用することができる。換言すれば、信号線構造体は、その信号線構造体から最大数センチメートル（数インチ）の距離で拡張型ＲＦＩＤとの通信を行うのに十分な質問信号の閾値（例えば１００〜１１５ｄＢμＡ／ｍ）に合致又はこれを上回る強度を有する電磁場を生成するよう制御することができる。したがって、本明細書に記載されている技法は、保管エリア１２内に配置された品目に関連付けられたタグの全て又は実質的に全てにエネルギーを供給することができ、その品目の検出に成功する可能性を改善することができる。
【００２７】
図２は、図１のスマート保管エリア１２Ａの代表的な実施形態を示すブロック図である。この例示の実施形態において、スマート保管エリア１２Ａは、複数の棚１６Ａ〜１６Ｃ（「棚１６」と総称する）を含む。もちろん、他の実施形態において、スマート保管エリア１２Ａには３つより多い又は少ない数の棚が含まれ得る。図２の実施例において、スマート保管エリア１２Ａは、信号線構造体の信号線１７を有する棚１６Ｃを含む。信号線１７は、ケーブル１８を通じてＲＦＩＤリーダーに電気的に結合されてもよい。ケーブル１８は、例えば標準ＲＧ５８同軸ケーブルなど、ＲＦＩＤリーダー１９と信号を送受信できる任意のタイプのケーブルであり得る。ＲＦＩＤリーダー１９の一例は、シリット社（Sirit, Inc.）（カナダ・トロント）により販売されているシリットインフィニティ（Sirit Infinity）５１０リーダーである。ＲＦＩＤタグを含む書籍、フォルダ、箱又はその他の品目を、棚１６Ｃ上に置くことができる。ＲＦＩＤリーダー１９は、ケーブル１８を介して信号線１７に電力を供給する。通電しているとき、信号線１７は、下記に詳しく述べるように、電磁場を生成する。この電磁場が、棚１６Ｃ上に配置されたＲＦＩＤタグに電力を供給する。電力を供給されたＲＦＩＤタグは、情報を含むＲＦ信号を後方散乱することができ、これが信号線１７によって受信され、ケーブル１８を通じてＲＦＩＤリーダー１９へと電気的に送信される。例えば、棚１６Ｃ上に置かれたフォルダに貼付されたＲＦＩＤタグは、高周波信号をＲＦＩＤリーダー１９に後方散乱することができ、そのＲＦＩＤタグ（したがってそのフォルダ）がその棚上に配置されることが認識される。
【００２８】
別の実施形態において、棚１６のそれぞれは、信号線構造体の信号線１７を含むことができる。このような実施形態において、各棚１６は別個の関連付けられたＲＦＩＤリーダー１９を有することができる。別の実施形態において、スマート保管エリア１２Ａ内の複数の棚１６は、単一のリーダー１９に接続するため一緒になってケーブル接続をすることができる。そのような実施形態において、リーダー１９は、ＲＦＩＤタグを含むフォルダが、スマート保管エリア１２Ａ内の棚１６のうち特定の１つの上に配置されていること示す確認応答を受信することができる。
【００２９】
更に別の実施形態において、複数のスマート保管エリア１２を互いに接続することができる。例えば、ケーブル接続を使用して、スマート保管エリア１２Ａ内の棚１６Ｃを、スマート保管エリア１２Ｂ内の棚と相互接続することができ、ここにおいて保管エリア１２Ｂ内の棚は、実質的に棚１６Ｃと類似である。そのような実施形態において、単一のリーダー１９は、保管エリア１２Ａ及び１２Ｂ内に配置された品目に質問信号を送り、それら品目に関連付けられているタグからの情報を読み取り、スマート保管エリア１２Ａ又はスマート保管エリア１２Ｂ内にある特定のフォルダの位置を決定することができる。スマート保管エリア１２Ａ及び１２Ｂに関する例示目的のために記述されているが、任意のスマート保管エリア１２は、本明細書で記述されているように、保管エリア１２内の品目に質問信号を送るのに使用される信号線構造体の１つ以上の信号線１７を含むことができる。更に、１つ以上の棚１６に接続された１つ以上のＲＦＩＤリーダー１９を使用した実施形態についても記述されている。
【００３０】
図３は、スマート保管エリア１２の１つのうちに位置する或る品目（図示なし）に関連付けられたＲＦＩＤタグ２２に対する、信号線構造体２０の例示の配向を示す透視図である。ＲＦＩＤシステム１０のスマート保管エリア１２など、多くのＲＦＩＤアプリケーションにおいて、大きな電磁場２１を生成することがしばしば有利である。この場合、電磁場は一般に、点線によって示されるように、信号線構造体の接地面より下側に実質的な延長をもたらすことなく、信号線構造体２０の上方及び側方へ半円柱形を形成して延在し、質問信号領域２４を形成する。特に、電磁場２１は、質問信号領域２４のかなりの部分にわたってタグ２２にエネルギーを供給するのに必要な質問信号最小閾値に合致する又はこれを超える強度を有し、その質問信号領域全体にわたって信頼できる通信を提供する。例えば、信号線構造体２０は、従来の構造によって実現できる距離（例えば、信号線構造体２０から約１５ｍｍ（０．５９インチ）以下）を実質的に上回る電磁場の近接場部分の延在によって、ある距離（Ｄ）でＲＦＩＤタグと通信を行うことができる電磁場を生成することができる。スマート保管エリア１２のそれぞれは、そのスマート保管エリア全体にわたってタグにエネルギーを供給するための質問信号閾値に合致する又はこれを超える電磁場生成することができる、信号線構造体の１本以上の信号線２０を利用することができる。
【００３１】
本明細書に記述される拡張型ＲＦＩＤタグは、タグ２２と信号線構造体との間の電磁気的結合を増大させることにより、また、タグにエネルギーを与える質問信号閾値に合致する又はこれを超える電磁場をタグ２２の一部分が受信する可能性を高めることにより、スマート保管エリア１２内の品目の検出及び追跡を改善することができる。更に、拡張型ＲＦＩＤタグは、タグ２２及びそのタグが取り付けられている品目の配置及び配向の偏差に対するＲＦＩＤシステムの許容度を改善することができる。
【００３２】
図４は、図２の棚１６Ｃに組み込むことができる、代表的な信号線構造体３６を示す透視図である。棚１６Ｃは、基材３２及び信号線構造体３６を含む。信号線構造体３６は、負荷３５（電気抵抗であり得る）を介して接地面３４に電気的に接続されている少なくとも１本の信号線３０を含む。信号線３０は、棚１６Ｃの上面３１の上に形成又は定置することができ、接地面３４は棚１６Ｃの下面３３上に形成又は配置することができる。信号線３０及び接地面３４は基材３２によって分離することができる。基材３２はポリスチレンシート又はその他のタイプの基材材料から作製することができる。１つの実施例として、信号線３０及び接地面３４は銅テープで構成することができる。１つの例示の実施形態において、接地面３４の幅は、信号線３０の幅の３倍にすることができる。
【００３３】
ＲＦＩＤリーダー１９（図２）はケーブル１８を介して信号線構造体３６に結合し得る。ケーブル１８は、基材３２の側面３７上でコネクタ（図２には示されていない）に接続され得る。このコネクタは信号線３０をケーブル１８の第一の導電部分へと電気的に接続し、接地面３４をケーブル１８の第二導電部分へと接続することができる。ＲＦＩＤリーダー１９とコネクタとのインピーダンス不整合を避けるため、ＲＦＩＤリーダー１９から信号線３０への電力を効果的に結合し、コネクタでの反射を低減するために、整合構造体を用いることができる。
【００３４】
他の実施形態において、信号線構造体３６は、信号線３０に実質的に類似の複数個の信号線を含むことができる。複数の信号線を含む他の信号線構造体の実施例は、２００７年９月２７日出願の同時係属中の特許出願番号第＿＿号、「高周波識別システムのための信号線構造体（SIGNAL LINE STRUCTURE FOR A RADIO-FREQUENCY IDENTIFICATION SYSTEM）」（代理人整理番号第６３６１４ＵＳ００２／１００４−３１２ＵＳ０１号）に記述されており、この内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００３５】
図５は、本開示による複数の拡張型ＲＦＩＤタグ６０Ａ〜６０Ｃ（「拡張型ＲＦＩＤタグ６０」と総称）を利用した代表的なＲＦＩＤシステム４０を示す斜視図である。ＲＦＩＤシステム４０は、図１に示されるＲＦＩＤシステム１０のサブセットであってよく、図１及び２に示されているものと同じ又は類似の構成要素を含み得る。この実施例において、ＲＦＩＤシステム４０は棚１６Ｃ、リーダー１９、ケーブル１８及びフォルダ４２Ａ〜４２Ｃ（「フォルダ４２」と総称）を含む。棚１６Ｃには、棚１６Ｃの上面に配置されている信号線１７及び棚１６Ｃの下面に配置されている接地面（図示なし）が含まれる。信号線１７及び接地面を一緒に、ＲＦＩＤシステム４０内でＲＦＩＤリーダー１９のための送信／読み取りアンテナとして機能し得る信号線構造体４４を供給する。
【００３６】
リーダー１９は、ケーブル１８を介して信号線構造体４４に作動可能に接続され得る。リーダー１９は、図３に示されるように、信号線構造体４４に近接して電磁場を生成するよう信号線構造体４４に指示することができる。信号線構造体４４の「エネルギー供給領域」は、信号線構造体４４に近隣する領域を指すことがあり、ここにおいて、この電磁場は、拡張型ＲＦＩＤタグ６０にエネルギー供給するための質問信号閾値を上回る。換言すれば、エネルギー供給領域での電磁場は、そのエネルギー供給領域内にある拡張型ＲＦＩＤタグ６０にエネルギー供給するのに必要な質問信号最小閾値に合致する又はこれを超える強度を有する。
【００３７】
ケーブル１８は、リーダー１９と信号線構造体４４との間の通信を提供する。ケーブル１８の第一導電部分は信号線１７に電気的に結合され、ケーブル１８の第二導電部分は接地面（図示なし）に電気的に結合される。ケーブル１８は、信号線構造体４４にも電源を供給している。
【００３８】
フォルダ４２のセットは、個々のフォルダ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃと、このフォルダ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃそれぞれに取り付けられている拡張型ＲＦＩＤタグ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを含む。フォルダ４２は、診療所で使用される医療記録又は法律事務所で使用される事例ファイルなどの文書が含まれ得る。図５に示されるように、拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、フォルダが垂直方向に直立しているときに、フォルダ４２それぞれに対しフォルダの底部の近くで取り付けられる。このような構成は、拡張型ＲＦＩＤタグ６０が信号線構造体４４の近くかつＲＦＩＤシステム４０での信号線構造体のエネルギー供給領域内に配置できるため有利になり得る。拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、フォルダ４２が棚１６Ｃ上に保管されているときに、拡張型ＲＦＩＤタグ６０のそれぞれの一部が信号線構造体４４のエネルギー供給領域内であるよう、フォルダ４２それぞれの内側又は外側のさまざまな他の位置及びフォルダ４２に対するさまざまな配向で取り付けら得る。
【００３９】
拡張型ＲＦＩＤタグが品目に取り付けられるとき、その拡張型タグに直接接触している品目の部分が、タグ付けされた品目の「読み取り可能領域」として参照され得る。タグ付けされた品目の読み取り可能領域の一部分が、信号線構造体４４のエネルギー供給領域内にあるとき、ＲＦＩＤシステム４０はＲＦＩＤタグにエネルギーを供給し、その品目の追跡を行うことができる。本明細書に記述される拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、標準タグの表面積よりも大きい表面積を有するよう設計することができ、これによりこの拡張型ＲＦＩＤタグがタグ付けされた品目のより大きな部分と直接接触を成すことができる。よって、拡張型ＲＦＩＤタグはタグ付け品目の読み取り可能領域を改善することができる。
【００４０】
拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、ＲＦＩＤシステム４０内のタグ付け品目の配置に対して、改善された許容度を提供することができる。例えば図５に示されるように、拡張型ＲＦＩＤタグ６０のそれぞれの大部分が、フォルダ４２のそれぞれの底辺に対し平行になるように拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、フォルダ４２上で実質的に水平に定置することができる。この配向により、フォルダ４２のそれぞれの底部にわたって大きな読み取り可能領域を生成することができる。これにより、信号線構造体４４のエネルギー供給領域内に各フォルダの読み取り可能領域の少なくとも一部分を保持しながら、棚１６Ｃ上での個々のフォルダ４２の配置においてより大きな偏差が許容される。信号線１７に対してフォルダ４２の全てを正確に配置する（例えば、図５において示されるように、棚１６Ｃの端部４６、４８の間の実質的中央に定置する）よう要求するのではなく、通信を低下させることなしにフォルダ位置を前後に変動させることができる。すなわち、あるフォルダは棚１６Ｃの端部４６近くに配置することができ、別のフォルダは棚１６Ｃの端部４８の近くに配置することができる。このような場合、各拡張型ＲＦＩＤタグ６０の部分は依然として信号線構造体４４に近接して配置され、信号線構造体４４のエネルギー供給領域内にあることになる。図５は例示の目的のため、１つのタグ配向を示しているが、拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、フォルダ４２の読み取り可能エリアを増大させ、フォルダ配置における予測される偏差が許容されるような読み取り可能エリアに配置されるよう、フォルダ４２のそれぞれの内側又は外側の任意の向きに配置及び配向させることができる。このようにして、拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、フォルダ４２上の拡張型ＲＦＩＤタグ６０の配置偏差に対して及び棚１６Ｃ内のフォルダの位置に対して、より大きな許容度をもたらすことができる。
【００４１】
図６は、本開示による図５に示される拡張型ＲＦＩＤタグ６０の平面図を示す概略図である。拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、その拡張型ＲＦＩＤタグ６０及びタグ付けされた品目の両方の配置及び配向における偏差に関し、改善された許容度をＲＦＩＤシステムにもたらす。図６の実施例において、拡張型ＲＦＩＤタグ６０はＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６及びアンテナ延長部６８（本明細書では「拡張部６８」と呼ぶ）を含む。ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６はＲＦＩＤ機能を含み、これにより拡張型ＲＦＩＤタグ６０がＲＦＩＤシステム４０内で信号線構造体４４と通信を行うことができる。例えば、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６は、基材７０上に形成されたダイポールアンテナ７８及びＲＦＩＤ電気回路８０を含み、９００ＭＨｚ〜３．０ＧＨｚなどの極超短波（ＵＨＦ）範囲の電磁スペクトル範囲で作動するよう構成される。
【００４２】
基材７０は、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６の他の構成要素のための基盤、及びフォルダ４２Ａなどの品目にこのＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６を固定するための手段を提供する。基材７０には接着性コーティングを含めることができ、これによりユーザーは容易に、拡張型ＲＦＩＤタグ６０を任意の品目に適用することができる。いくつかの実施形態において、基材７０は、例えば紙又はポリエステルなどの誘電性又は絶縁性を有する材質を用いて構成することができる。絶縁性材料で構成された基材は、拡張型ＲＦＩＤタグ６０用の絶縁体として、並びに基盤として、両方の役目を果たすことができ、拡張部６８とアンテナ７８との間の電気的絶縁を提供することができる。
【００４３】
アンテナ７８は、電磁場を受信し、情報をその電磁場の上に送信又は後方散乱するために提供されるものである。すでに述べたように、アンテナ７８は、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６の中央長手方向に沿って形成された２つの放射体８４、８６を有するダイポールアンテナであり得る。アンテナ７８は電気回路８０に電気的に接続され、基材７０に、電気回路８０と同じ面又は反対側の面に取り付けられる。
【００４４】
電気回路８０は、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６とリーダー１９との間の通信を制御し、この拡張型ＲＦＩＤタグ６０が適用されている品目に関係する識別情報又はその他の情報を保管することもできる。電気回路８０は通常、アンテナ７８に電気的に接続された集積回路を含み、基材７０の一方の面に取り付けられ得る。
【００４５】
拡張部６８は、ＵＨＦ用ＲＦＩＤ６６の構成要素に直接電気的に接続されていないが、その代わり電磁気的にアンテナ７８に結合している、細長い導電性拡張部分である。換言すれば、拡張部６８がアンテナ７８から電気的に絶縁されているように、拡張部６８はＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６に取り付けることができる。このようにして、拡張部６８及びアンテナ７８は導電的に接続されていない（例えば、拡張部６８とアンテナ７８の間には、金属対金属の直接接触又は直流電気発生的接続（galvamic connection）は存在しない）。その結果、リーダーアンテナ又は信号線構造体のいずれかによって生成された電磁場は、拡張部６８において時間で変化する電流を誘導することができ、拡張部６８内に誘導された、時間で変化するその電流が、局所的電磁場を生成することができ、これをＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６のダイポールアンテナ７８が受信することができる。後述のように、拡張部６８はダイポールアンテナ７８に対して、容量的又は誘導的に結合できる。
【００４６】
１つの実施形態において、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６の基材７０は、拡張部６８とアンテナ７８との間に電気的絶縁をもたらすことができる。あるいは、拡張部６８とアンテナ７８との間に電気的絶縁をもたらすために、絶縁体を形成することができる。拡張部６８は、任意の導電性又は金属材料で製造することができる。１つの実施例として、拡張部６８は銅で製造することができる。拡張部６８は更に、ユーザーが容易にフォルダ４２Ａなどの品目に拡張型ＲＦＩＤタグ６０を適用することができるように、接着性コーティングを含むことができる。
【００４７】
拡張部６８は、拡張部６８の重複部分７４が、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６上のアンテナ７８の一部分と重なり合い、拡張部６８の非重複部分７６が、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６から外側へ延在するように、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６に取り付けることができる。図６に示すように、拡張部６８の重複部分７４は、アンテナ７８の１本の放射体８４と重なり合い、非対称の拡張型ＲＦＩＤタグ６０を形成することができる。あるいは、重複部分７４が、アンテナ７８の放射体８４、８６の両方と少なくとも部分的に重なり合うことができる。図６では、拡張部幅５３が放射体幅５７を超える実施例が示されているが、他の実施形態は、図７Ａ〜７Ｂに図示されているように、放射体幅５７以下の拡張部幅５３を有してもよい。
【００４８】
図６に示されているように、拡張部６８は、アンテナ７８の放射体８４及び８６によって形成された同じ軸に実質的に沿って、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６から外側へ延在し得る。しかしながら他の実施形態において、この拡張部はアンテナの軸に対して垂直、又は何らかの他の角度で延びることができる。
【００４９】
いくつかの実施形態において、拡張型ＲＦＩＤタグは、品目に適用された又は品目に組み込まれる標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグをすでに有する品目に対し、拡張部を取り付けることによって形成することができる。更なる実施形態において、拡張部は、ファイルフォルダ又は箱など、品目に組み込むか又は一体化することができる。したがって、ＲＦＩＤシステムにおいて品目を利用する前に、ユーザーがこの拡張部に対してＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６を後で適用することができる。あるいは、製造時において、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ内に拡張部を組み込むことにより、一体化したＲＦＩＤタグを形成することができる。
【００５０】
１つの実施例において、拡張型ＲＦＩＤタグ６０は次の寸法を有することができる。例えば、拡張部長さ５１は約１２７ｍｍ（５インチ）及び拡張部幅５３は約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）であってよい。放射体長さ５５は約４６．５ｍｍ（１．８３インチ）であってもよく、放射体幅５７は約１１ｍｍ（０．４３インチ）であってもよい。放射体長さ５５は、電気回路８０からダイポールアンテナ７８の放射体のうちの１つから最も外側の点までの距離を指すことができる。重複領域５９の長さは約２５．４ｍｍ（１インチ）である。特定の用途に対して拡張型ＲＦＩＤタグ６０の性能をカスタマイズするために、他の長さ及び寸法を使用することができる。例えば、いくつかの実施形態において、拡張部長さ５１は約１０１．６ｍｍ（４インチ）であってもよい。
【００５１】
拡張部６８とアンテナ７８の放射体８４との間の分離の度合は、拡張部６８がダイポールアンテナ７８の放射体８４と容量的結合をするよう、十分に小さい値であってもよい。容量的結合とは、一方の導電体の信号が、導電体間の静電容量を経て、もう一方の導電対へと伝送されるような、電磁気的結合の形態を意味する。より具体的には、拡張部６８に対し、時間で変化する電圧を印可すると、拡張部６８とアンテナ７８との間及び絶縁体７２にわたる、時間で変化する電場が生じる。絶縁体７２にわたる、時間で変化する電磁場は、拡張部６８に印加された、時間で変化する電圧に比例して、アンテナ７８上に、時間で変化する電圧を誘導する。換言すれば、容量的結合とは、電磁場の電場構成要素を用いた、導電体の結合のことを意味し得る。
【００５２】
拡張部がアンテナ７８に電磁気的に結合し、しかしアンテナ７８に導電的に接続しないように、拡張部６８を配置することにより、ＲＦＩＤシステムにはいくつかの利点がもたらされる。例えば、拡張型ＲＦＩＤタグ６０の電磁気的に結合したアンテナ及び拡張部構造体は、標準の非成型ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグのスタンドアロンのダイポールアンテナよりも実質的により広い領域をカバーする、集合体導電性領域を提供する。標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグの導電性領域でのこの増大により、信号線構造体４４によって生成された電磁場の受信も増大し得る。更に、拡張型ＲＦＩＤタグによって供給された近接場の受信増大が、ダイポールアンテナ７８の遠方場作動周波数を実質的に変えることはない。よって、アンテナ７８のダイポールの一方が拡張された場合、又は拡張部がアンテナ７８に導電的に結合している場合に通常起こり得るようなインピーダンス不整合による顕著な遠方場損失は、拡張型ＲＦＩＤタグ６０には起こらない。換言すれば、拡張型ＲＦＩＤタグは、ダイポールアンテナを必ずしも新しい作動周波数に戻す又は再バランスする必要なしに、標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグの近接場受信を増大するよう、近接場を拡張することができる。
【００５３】
ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６が、信号線１７によって供給されるエネルギー供給領域の外側に配置されている場合、拡張型ＲＦＩＤタグ６０の拡張部６８は更に、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６とリーダー１９との間の通信を促進することにより、ＲＦＩＤシステム４０の性能を改善することができる。更に、例えば図５に示すＲＦＩＤシステム４０のように、密接した間隔でたくさんの品目が存在するＲＦＩＤシステムにおいて、周囲のタグの拡張部に対しエネルギーを伝搬するのを支援するため、拡張型タグの金属拡張部間の結合を利用するのは有利であり得る。このようにして、拡張型タグの作動周波数を実質的に変えることなく、位置の偏差が生じる際に、拡張型ＲＦＩＤタグの使用により、品目間の結合が増大し得る。
【００５４】
ここで、拡張型ＲＦＩＤタグ６０の一部分が信号線構造体４４のエネルギー供給領域内に配置されている場合の、拡張型ＲＦＩＤタグ６０の作動について記述する。リーダー１９が信号線構造体４４を介して電磁場を生成するとき、その拡張部はアンテナの電気的一部分であるかのように作動し、アンテナ７８は信号線構造体４４から直接、電磁場エネルギーの一部を受け取ることができる。アンテナ７８は、拡張部６８との電磁気的又は容量的な結合を介して拡張部６８から電磁エネルギーの一部を受け取ることもできる。すなわち、信号線構造体４４によって生成された電磁場が拡張部６８内に電流を誘導し、これによって、アンテナ７８のごく近接した領域に、この拡張部が小さな電磁場を放射するようになり、この拡張部が電気的にアンテナの一部として作動する。この拡張部６８によって放射される電磁場が、今度はＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６によって検出され得る。
【００５５】
アンテナ７８が十分な量のエネルギーを受け取ると、電気回路８０が「オン」になり、電磁場上へデータを変調することによって、信号線構造体４４へと、識別又はその他の情報を含む信号を伝送又は後方散乱し始めるようになり得る。電気回路８０は、当該技術分野において既知であるさまざまな変調によって、アンテナ７８中の電流を調節することにより、電磁場上へのデータを変調することができる。リーダー１９は、変調された電磁場を信号線１７から受信し、このリーダーがデータを再変調し、エンドユーザーに対して識別及びその他の情報を提供することができる。
【００５６】
電磁セキュリティシステム中でも使用される材質を拡張部６８に含むことによって、セキュリティ機能を有する拡張型ＲＦＩＤタグを製造することができる。１つの実施例において、拡張部６８は、３Ｍタトルテープ（3M Tattle Tape）（登録商標）などの、電子的物品監視（ＥＡＳ）システムに使用される磁気セキュリティテープで製造することができる。拡張型ＲＦＩＤタグに、電磁セキュリティシステムで使用できるような拡張部６８を含んで製造することにより、拡張型ＲＦＩＤタグは追跡装置とセキュリティ装置の両方として機能することができる。例えば、ある図書館が１つ以上のスマート書架ＲＦＩＤシステムを利用して、図書館書籍の保管及び追跡を行い、また電磁セキュリティシステムを使用することによってチェックアウト前の図書館書籍の持ち出しを防ぐことができる。入荷する図書館書籍に、セキュリティ機能を備えた単一の拡張型ＲＦＩＤタグを適用することによって、スマート書架ＲＦＩＤシステムで図書館書籍の追跡ができ、また電磁セキュリティシステムでチェックアウト前の図書館書籍の持ち出しを防ぐこともできる。セキュリティ機能を伴う拡張型ＲＦＩＤタグの使用により、各図書館書籍用の追跡タグ及びセキュリティタグを別々に購入する必要なしに、追跡システム及びセキュリティシステムの両方を実施することができるため、図書館には大きなコスト削減が提供され得る。
【００５７】
図７Ａ〜７Ｂは、図６に示す拡張型ＲＦＩＤタグ６０の２つの異なる実施形態６２Ａ、６２Ｂの平面図を示す概略図である。図７Ａは、拡張部６８Ａがアンテナ７８Ａの放射体８４Ａの上に重ね合わせられおり、重複部分７４Ａ及び非重複部分７６Ａを形成する拡張型ＲＦＩＤタグ６２Ａを示す。重複部分７４Ａは、放射体８４Ａのかなりの部分を覆ってもよい。拡張型ＲＦＩＤタグ６２Ａには、拡張部６８Ａとアンテナ７８Ａとの間の直接電気絶縁を提供するため、拡張部６８Ａと放射体８４Ａとの間に形成された絶縁体（図示なし）が含まれ得る。図７Ｂは、拡張部６８ＢがＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６Ｂの、アンテナ７８Ｂとは反対側の面に取り付けられていて、重複部分（図示なし）及び非重複部分７６Ｂを形成している、拡張型ＲＦＩＤタグ６２Ｂを示す。拡張部６８Ｂの重複部分は、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６Ｂの裏側、図７Ｂ中の矢印８９によって示される位置まで延在することができる。
【００５８】
図８Ａは、図７Ａの線８８Ａにおける拡張型ＲＦＩＤタグ６２Ａの断面図を示すブロック図である。拡張型ＲＦＩＤタグ６２Ａには、基材７０Ａ、アンテナ７８Ａ、絶縁体７２Ａ及び拡張部６８Ａが含まれる。図８Ａに示すように、アンテナ７８Ａ及び拡張部６８Ａは、基材７０Ａの同じ側に配置されている。アンテナ７８Ａは基材７０Ａの一方の面に取り付けられ、絶縁体７２Ａは拡張部６８Ａとアンテナ７８Ａとの間に形成されて、拡張部６８Ａとアンテナ７８Ａとの間の直接の電気絶縁（すなわち、物理的な直接の電気接触がないこと）を提供する。拡張部６８Ａとアンテナ７８Ａとの間の容量的結合を提供するため、拡張部とアンテナはわずかな距離６１離すことができ、これは絶縁体７２Ａの高さに対応し得る。１つの実施例において、距離６１は０．１０２〜０．１２７ｍｍ（０．００４〜０．００５インチ）であり得る。
【００５９】
図８Ｂは、図７Ｂの線８８Ｂにおける拡張型ＲＦＩＤタグ６２Ｂの断面図を示すブロック図である。拡張型ＲＦＩＤタグ６２Ｂは、基材７０Ｂ、アンテナ７８Ｂ及び拡張部６８Ｂを含む。図８Ｂに示すように、アンテナ７８Ｂ及び拡張部６８Ｂは、基材７０Ｂの反対側の面に取り付けられている。アンテナ７８Ｂは基材７８Ｂの第一面に取り付けられ、拡張部６８Ｂは基材７０Ｂの第一面の反対側にある第二面に取り付けられている。この実施形態において、誘電性を有する材料が基材７０Ｂに含まれ、拡張部６８Ｂとアンテナ７８Ｂとの間に絶縁体を形成する。拡張部６８Ｂとアンテナ７８Ｂとの間に容量的結合をもたらすため、導電体はわずかな距離６３離すことができ、これは基材７０Ｂの高さに対応し得る。１つの実施例において、距離６３は０．１０２〜０．１２７ｍｍ（４〜５ｍｉｌ）であり得る。
【００６０】
既存のＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６Ｂは、拡張型ＲＦＩＤタグ６２Ｂの製造に用いることができる。１つの実施例として、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６Ｂは、ＵＰＭラフラタック社（UPM Raflatac Company）製造のラフセック（Rafsec）（登録商標）であり得る。既存のＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６Ｂが、誘電性を備える基材７０Ｂを有するとき、拡張型ＲＦＩＤタグ６２Ｂは、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６Ｂの基材７０Ｂの裏側に直接、拡張部６８Ｂを取り付け又は適用することによって、製造することができる。例えば、ラフセック（Rafsec）タグの裏側に一片の銅テープを取り付け、拡張型ＲＦＩＤタグ６２Ｂを形成することができる。拡張型ＲＦＩＤタグ６２Ｂの望ましい読み取り可能範囲を提供するため、この銅テープは約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）幅又はその他の幅であり得る。
【００６１】
図９は、例示的な拡張型ＲＦＩＤタグ６０の作動をシミュレーションするためにモデル化された、試験環境９０の斜視図である。試験環境９０は、拡張型ＲＦＩＤタグ６０、棚９２及び信号線９４の使用をシミュレーションするためにモデル化された。図９には示されていないが、拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ６６の一部として、基材７０（図６）を含んでもよい。図９は、アンテナ７８の中央がｚ軸９６上で信号線９４の真上になるようアンテナ７８が配置された、配置シナリオを示す。図５に関して前述したように、拡張型ＲＦＩＤタグ６０を有する品目は必ずしも、アンテナ７８が信号線９４の中心上になるよう棚上に配置されるわけではない。これは、拡張型ＲＦＩＤタグ６０が取り付けられる品目上での拡張型ＲＦＩＤタグ６０の位置及び配向の偏差、並びに棚９２上の品目の位置及び配向の偏差によるものであり得る。
【００６２】
モデリング中、拡張を備えたさまざまなＵＨＦ用ＲＦＩＤタグの「プルアウト（pullout）」性能が計算された。特定の構成の「プルアウト」距離は、ｘ軸９８に沿って測定された、信号線９４とアンテナ７８の中央との間の距離を意味する。タグのプルアウト性能は、プルアウト距離に対する関数としての、タグの通信能力を意味する。図９に示すように、アンテナ７８の中心が信号線９４の上に合っているとき、拡張型ＲＦＩＤタグは０ｍｍ（０インチ）のプルアウトを有する。拡張型ＲＦＩＤタグ６０がｘ軸９８に沿って正の方向に移動すると、プルアウト距離の値が増加する。同様に、拡張型ＲＦＩＤタグ６０がｘ軸９８に沿って負の方向に移動すると、プルアウト距離の値が減少する（すなわち、より負の値になる）。アンテナ７８が信号線９４の質問信号領域内にあるとき、信号９４によって生じる電磁放射線に対応して、アンテナ７８の端子に対して電圧降下が誘導され得る。プルアウト特性は、一連のプルアウト距離についてアンテナ７８に対する電圧降下をモデル化することによって得られる。
【００６３】
図１０は、標準の非変調ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに対してモデル化を行った一連のプルアウト特性１００を示すグラフである。すなわち、図１０でモデル化されている標準タグには、図９に示されている拡張部６８などのような拡張部は含まれていない。線１０４、１０６、１０８、１１０はそれぞれ、高さ６．３５ｍｍ（０．２５インチ）、１２．７ｍｍ（０．５インチ）、１９．０５ｍｍ（０．７５インチ）及び２５．４ｍｍ（１インチ）に対するプルアウト特性を示す。この高さは、タグのプルアウトがゼロのとき、ｚ軸９６に沿った、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグのアンテナの中央と信号線との間の距離である。
【００６４】
実線１０２は、ダイポールに対して測定した、成功したＲＦＩＤ通信についてのＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ内に生じる標的電圧を示す。一般に、タグの高さが増大すると、実際に生じる電圧は減少する。実際に生じた電圧が一連のプルアウト距離に対して標的電圧を超える場合、そのモデル化したＲＦＩＤタグがエネルギー供給され、ＲＦＩＤリーダーによって検出され得る。実際に生じた電圧が一連のプルアウト距離に対して標的電圧を下回っている場合、ＲＦＩＤタグをＲＦＩＤリーダーが検出することができない場合がある。
【００６５】
標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに対するプルアウト特性１０４、１０６、１０８、１１０のすべてについて、アンテナ７８の中央が信号線９４上にあるとき、強いヌル（降下）を示す。更に、タグが読み取りできなくなるまでのプルアウト距離の許容度は、約５０．８ｍｍ（２インチ）しかない。
【００６６】
図１１は、本開示による例示的な拡張型ＲＦＩＤタグ６０をモデル化して測定した、一連のプルアウト特性１２０を示すグラフである。線１２４、１２６、１２８、１３０はそれぞれ、高さ６．３５ｍｍ（０．２５インチ）、１２．７ｍｍ（０．５インチ）、１９．０５ｍｍ（０．７５インチ）、及び２５．４ｍｍ（１インチ）に対するプルアウト特性を示す。拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、重複長さ５９が２５．４ｍｍ（１インチ）、拡張部長さ５１が１０１．６ｍｍ（４インチ）であった（図６）。拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、標準タグの裏側に取り付けられた６．３５ｍｍ（０．２５インチ）の銅テープ片で構成された。実線１２２は、例えば図５に示されたＲＦＩＤシステム４０などの拡張型ＲＦＩＤタグ６０を利用する典型的なアプリケーションの標的電圧を示す。図１１に見出すこができるように、拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、プルアウト距離０ｍｍ（０インチ）で標準タグにより生成したヌル（null）を低減している。よって、拡張部６８は、アンテナ７８の中央が信号線９４上にあるときであっても、ＲＦＩＤシステムの性能を改善することができる。図１１は更に、拡張型ＲＦＩＤタグ６０に約５０．８ｍｍ（２インチ）の連続的な読み取り範囲があり、その後約５０．８ｍｍ（２インチ）の読み取り不能範囲があることを示している。５０．８ｍｍ（２インチ）の読み取り不能範囲の後、拡張型ＲＦＩＤタグ６０は更に、プルアウト距離１０１．６ｍｍ（４インチ）〜１２７ｍｍ（５インチ）の間に読み取り範囲２５．４ｍｍ（１インチ）があり得る。
【００６７】
図１２は、本開示による第二の例示的な拡張型ＲＦＩＤタグ６０をモデル化して測定した、一連のプルアウト特性１４０を示すグラフである。線１４４、１４６、１４８、１５０、１５２、１５４はそれぞれ、拡張部長さ２５．４ｍｍ（１インチ）、５０．８ｍｍ（２インチ）、７６．２ｍｍ（３インチ）、１０１．６ｍｍ（４インチ）、１２７ｍｍ（５インチ）及び１５２．４ｍｍ（６インチ）に対するプルアウト特性を示す。実線１４２は、例えば図５のＲＦＩＤシステム４０などの拡張型ＲＦＩＤタグ６０を利用した典型的なアプリケーションの標的電圧を示す。各プルアウト特性１４４、１４６、１４８、１５０、１５２、１５４は、重複長さ５９が２５．４ｍｍ（１インチ）、高さが６．３５ｍｍ（０．２５インチ）を有する、モデル化された拡張型ＲＦＩＤタグに対するものであった。拡張型ＲＦＩＤタグ６０は、標準タグの裏側に取り付けられた６．３５ｍｍ（０．２５インチ）の銅テープ片で構成された。図１１及び１２を比較すると、図１２の線１４４で示されている２５．４ｍｍ（１インチ）の拡張部を有する拡張型ＲＦＩＤタグは、図１１に示されている拡張なしの標準タグのプルアウト特性と非常によく似たプルアウト特性を呈している。更に、特性１４８は、７６．２ｍｍ（３インチ）拡張部により、ヌルなしで約１０１．６ｍｍ（４インチ）のプルアウトが許容されることが示されている。
【００６８】
図１３は、標準の非変調ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグと本開示による拡張型ＲＦＩＤタグとを対比させて電気的特性を示した、Ｓ−パラメータのスミスチャートである。曲線１６２は、さまざまなＵＨＦ周波数での標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグに関する散乱又はインピーダンス特性を示す。曲線１６４は、さまざまなＵＨＦ周波数での拡張型ＲＦＩＤタグ６０に関する散乱又はインピーダンス特性を示す。この曲線は、拡張部なしの標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグと拡張型ＲＦＩＤタグ６０との間にインピーダンス特性のシフトがほとんどないことを示しており、これは、拡張型ＲＦＩＤタグ６０が、大きな信号劣化なしに、遠距離の読み取り範囲（すなわち遠方場）のアプリケーションに使用できることを示している。
【００６９】
図１４は、本開示による別の例示的ＲＦＩＤシステム１８０の透視図を示す。ＲＦＩＤシステム１８０は、棚１８２、信号線１８４、箱１８６Ａ〜１８６Ｃ（「箱１８６」と総称）、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ１８８Ａ〜１８８Ｃ（「ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ１８８」と総称）及び拡張部１９０Ａ〜１９０Ｃ（「拡張部１９０」と総称）を含む。棚１８２は、箱１８６の保管及び追跡用に提供されている。信号線１８４は、ＲＦＩＤシステム１８０のための電磁場を供給し、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ１８８から後方散乱された電磁場を受け取る。箱１８６は、例えば倉庫の在庫など、保管されるさまざまな品目を保持することができる。箱１８６がタグ付けされ、ＲＦＩＤシステム１８０内に定置されているとき、箱の読み取り領域を改善するために拡張部１９０が供給される。拡張部１９０は、拡張型ＲＦＩＤタグ６０の拡張部６８に使用されるものと同じ又は類似の材料から製造することができる（例えば銅の６．３５ｍｍ（０．２５インチ）ストリップなど）。
【００７０】
１つの実施例において、拡張部１９０は、箱１８６の製造時に箱１８６それぞれの中に組み込むことができる。次に、ユーザーはＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ１８８Ａ〜１８８Ｃを箱１８６Ａ〜１８６Ｃにそれぞれ適用し、これにより箱１８６又は箱の中の品目の追跡を改善することができる。別の実施例において、ユーザーはＲＦＩＤシステム１８０の使用中に箱１８８に対して拡張部１９０を適用し、ＲＦＩＤシステム１８０内の品目追跡を改善することができる。拡張部１９０を含んだ箱１８６を利用することによって、ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグ１８８配置の偏差に対する許容度を改善することができる。更に、棚１８２上の箱１８６の配置に対する許容度も改善することができる。
【００７１】
図１４では、ほぼ垂直方向に延びている拡張部１９０を有する箱１８６が示されているが、箱１８６は、別の方向に延びる拡張部１９０を有していてもよく、なお箱の別の面上にあってもよいことが認識されるであろう。例えば、箱１８６は、棚に対して実質的に平行な面上で、箱の底面に延びる拡張部を含むことができる。更に、箱１８６は各箱の複数の異なる面上に複数の拡張部を有することができ、この場合、特定の箱にある各拡張部は、電磁的又は導電的に互いに結合している。
【００７２】
拡張型ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤシステムの性能を改善することができる。例えば、拡張型タグは、標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグのダイポールアンテナの遠方場作動周波数を実質的に変えることなく、標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグの受信エリアを増大させることができる。換言すれば、拡張型ＲＦＩＤタグは、ダイポールアンテナを必ずしも新しい作動周波数に戻す又は再バランスする必要なしに、標準ＵＨＦ用ＲＦＩＤタグの近接場受信を増大することができる。
【００７３】
加えて、拡張型ＲＦＩＤタグは、タグ付けされた品目の読み取り可能領域を拡大することができ、タグと、タグが取り付けられている品目の両方の配置及び配向の偏差に対するＲＦＩＤシステムの許容度を改善することができる。更に、拡張型ＲＦＩＤタグによって提供される電磁的結合の増大により、拡張型ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤシステムの電力消費を減らすことも可能になり得る。増大した電磁的結合により、システムの性能を低下させることなく、送信機によって生成される電磁場の強さを弱めることが可能になる。更に、密接した間隔で多くの品目が存在するＲＦＩＤシステムにおいて、周囲のタグの拡張部に対しエネルギーを伝搬するのを支援するため、拡張型タグの金属拡張部間の結合を利用すると、有利であり得る。このようにして、拡張型タグの遠方場作動周波数を実質的に変えることなく、位置の偏差が生じる際に、拡張型ＲＦＩＤタグの使用により、品目間の結合が増大し得る。
【００７４】
拡張型ＲＦＩＤタグは、手持ち型アプリケーションを含むＲＦＩＤシステムの性能も改善することができる。例えば、ある倉庫に、複数の箱を積載したパレットなど、数多くの品目が収容される場合がある。倉庫オペレータは手持ち型ＲＦＩＤリーダーを使用し、倉庫内を回ってそのリーダーで各パレットのポーリングを行い、特定のパレットにどの品目があるかを調べることによって、関心対象の品目が倉庫内のどこにあるか、及び関心対象の品目があるパレットはどれであるかを追跡することができる。パレットのポーリングを行う際、手持ち型ＲＦＩＤリーダーによって生成された電磁場は、パレット上にあるすべての品目に関連付けられたＲＦＩＤタグに対し適切にエネルギー供給するのに、箱の積み重ねを適切に通過できない場合がある。例えば、他の箱の下敷きになったり、他の箱に挟まっていたり、隠れていたりする箱は、ＲＦＩＤリーダーから実際上隠れてしまう場合がある。拡張型ＲＦＩＤタグは、最も強い電磁場エネルギーを受け取る品目によって受け取られた電磁場エネルギーが、作動するのに十分な電磁場エネルギーを受け取ることができない可能性がある隠れた箱のＲＦＩＤタグに結合できるようにすることによって、ＲＦＩＤリーダーと、隠れている箱上にあるＲＦＩＤタグとの間の結合を改善することができる。手持ち型アプリケーションを含む実施例において、関心対象のタグ付き品目は、サブアセンブリなど、質問信号の送るのが難しいエリアに置かれる場合がある。拡張型ＲＦＩＤタグは、その拡張部が、関心対象のタグ付き品目と、ＲＦＩＤリーダーがよりアクセスしやすい場所との間の連結を提供することができるため、質問信号を送るのが難しいエリアにおける検出及び追跡を改善することができる。
【００７５】
本明細書では、本発明の様々な実施形態が説明されている。例えば、ＲＦＩＤタグの配置の偏差及び関心対象の品目の配置の偏差に関する許容度を改善する拡張型ＲＦＩＤタグが、開示されている。これらにもかかわらず、上述の技法に対して、さまざまな修正を行うことが可能である。これら及び他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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