(57)【要約】  共鳴器またはセルが近接して配列されているが、接触していないプラズモン表面アンテナシステムが記載される。放射表面の少なくとも一部は、表面（プラズモン）波が隣接するセル内の１つのセルの電流の近接複製を引き起こすように、一緒に１つに非常に近接して配置された複数のセル（共鳴器として動作する）を含む。１つ以上のフラクタル形状を有するセルは、フラクタルプラズモン表面（ＦＰＳ）として使用され得る。無線周波数識別（ＲＦＩＤ）のためのプラズモン表面またはフラクタルプラズモン表面を使用するシステム及び／または方法が、記載されている。ＰＳまたはＦＰＳは、ＲＦＩＤリーダを１つ以上のＲＦＩＤタグと接続するのに役立ち得るアンテナの中間アレイとして機能することができる。それぞれがＦＰＳである１つ以上の表面を含むことができるケージを含む構造体が記載されている。電力伝達の方法が、記載される。
2018518920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズモン表面アンテナシステムであって、
支持表面を備え、
複数のセルが、プラズモン表面として互いに近接して前記支持表面上に配列され、ＲＦエネルギーをプラズモン伝達するように動作する、システム。
【請求項２】
前記複数のセルが、フラクタルプラズモン表面（ＦＰＳ）として構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数のセルが、所望のＲＦ周波数で動作するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
公称周波数でＲＦエネルギーを生成するように動作するＲＦＩＤ送信機をさらに備え、前記プラズモン表面が、前記ＲＦＩＤ送信機から受信されたＲＦエネルギーを伝達するように動作する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＲＦＩＤ送信機が、ＲＦＩＤタグに接続される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＲＦＩＤ送信機が、ＲＦＩＤ読み取り機に接続される、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
プラズモン表面ＲＦＩＤシステムであって、
支持表面と、
複数のセルが、プラズモン表面として互いに近接して前記支持表面上に配列され、ＲＦエネルギーをプラズモン伝達するように動作し、
エンクロージャとして構成されたフレームであって、前記プラズモン表面が、前記フレームに取り付けられた、フレームと、
公称周波数でＲＦエネルギーを生成するように動作するＲＦＩＤ送信機であって、前記プラズモン表面が、前記ＲＦＩＤ送信機から受信されたＲＦエネルギーを伝達するように動作する、ＲＦＩＤ送信機と、を備える、システム。
【請求項８】
前記複数のセルが、フラクタルプラズモン表面（ＦＰＳ）として構成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数のセルが、所望のＲＦ周波数で動作するよう構成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＲＦＩＤ送信機が、ＲＦＩＤタグに接続される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ＲＦＩＤ送信機が、ＲＦＩＤ読み取り機に接続される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
複数の壁が、前記フレームに取り付けられ、前記複数の壁が、エンクロージャを形成する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記エンクロージャが、動物を保持するように適合されたケージを備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ＲＦＩＤ送信機が、ＩＳＯ１４２２３に準拠する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
プラズモン表面ＲＦＩＤシステムであって、
支持表面と、
プラズモン表面として互いに近接して前記支持表面上に配列され、ＲＦエネルギーをプラズモン伝達するように動作する複数のセルと、
エンクロージャとして構成されたフレームであって、前記プラズモン表面が、前記フレームに取り付けられる、フレームと、
公称周波数でＲＦエネルギーを生成するように動作するＲＦ送信機または送受信機であって、前記プラズモン表面が、前記ＲＦ送信機または送受信機から受信されたＲＦエネルギーを伝達するように動作する、ＲＦ送信機または送受信機と、を備える、システム。
【請求項１６】
前記セルのうちの少なくとも１つが、ＲＦＩＤ読み取り機または送受信機に直接取り付けられる、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記フレームが、ＲＦＩＤタグを有する物体を受けるための棚として構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記フレームが、ＲＦＩＤタグを有する物品または材料を受けるための壁として構成される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記フレームが、ＲＦＩＤタグ付き動物が収容または配置されるケージの１つ以上の側部を形成する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ＲＦエネルギーが、ＲＦＩＤタグに電力を提供するために伝達される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ＲＦＩＤタグが、物体、デバイス、または生命体に取り付けられる、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２２】
電力を伝達する方法であって、
ＲＦ送信機に近接して複数のセルを有するプラズモン表面を配置することであって、前記複数のセルのうちの少なくとも１つが、前記ＲＦ送信機に近距離近接（ｗｉｔｈｉｎ  ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）し、前記ＲＦ送信機からＲＦエネルギーを受信するように動作する、配置することと、
前記ＲＦ送信機が、ＲＦエネルギーを前記プラズモン表面に送信することと、
前記プラズモン表面が、その複数のセルのうちの２つ以上の間で前記ＲＦエネルギーを伝達することと、
ＲＦＩＤタグを用いて、前記プラズモン表面からある時間期間にわたってＲＦエネルギーを受信することであって、ＲＦ電力が、前記ＲＦＩＤタグに伝達される、受信することと、を含む、方法。
【請求項２３】
前記プラズモン表面が、フラクタルプラズモン表面を備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数のセルのうちの少なくとも１つが、前記ＲＦ送信機に接続される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＲＦＩＤタグによって使用された電池を充電すること、をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年４月８日に出願された、「Ｆｒａｃｔａｌ  Ｐｌａｓｍｏｎｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｒｅａｄｅｒ  Ａｎｔｅｎｎａｓ」と題された米国仮出願第６２／１７８，３５７号の優先権及びその利益を主張し、出願の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムは、一般に、物体の識別のために、物体に取り付けられたタグまたはラベルを使用する。このようなシステムの場合、双方向無線送受信機は、インタロゲータまたは読み取り機とも称され、タグに信号を送り、その応答を読み取る。
【０００３】
ＲＦＩＤタグは、受動型、能動型、または電池支援型受動型とすることができる。能動型タグには搭載型電池を有し、定期的にそのＩＤ信号を送信する。電池支援型受動型ＲＦＩＤタグは、小型電池を有することができ、ＲＦＩＤ読み取り機の存在下で起動する。受動型タグは、電池を有していないので、一般的により安価かつより小さく、その代わりに、このタグは読み取り機によって送信された無線エネルギーを使用する。しかし、受動型タグを動作させるには、信号送信に対する電力レベルよりも約１０００倍強い電力レベルで受動型タグに照射する必要がある。それは、干渉と放射線への曝露に影響を与える。
【０００４】
タグは、データベースへのキーとして使用される出荷時に割り当てられたシリアル番号を有する読み取り専用であってもよいか、またはシステム使用者が、物体固有のデータをタグに書き込むことができる読み取り／書き込み可能であってもよい。フィールドプログラム可能タグは、一回書き込み型、複数回読み取り型であってもよく、「ブランク」タグは、使用者によって電子製品コードを書き込まれてもよい。
【０００５】
ＲＦＩＤタグは、通常、情報の格納及び処理、無線周波数（ＲＦ）信号の変調及び復調、入射読み取り機信号からのＤＣ電力の収集、及びその他の特殊機能のための集積回路と、信号を受信及び送信するためのアンテナと、の少なくとも２つの部分を含む。タグ情報は、不揮発性メモリに格納される。ＲＦＩＤタグは、送信データ及びセンサデータをそれぞれ処理するための固定ロジックまたはプログラム可能なロジックのいずれかを含む。
【０００６】
ＲＦＩＤ読み取り機は、エンコードされた無線信号を送信してタグに問い合わせる。ＲＦＩＤタグは、このメッセージを受信し、次いで、その識別及び他の情報と共に応答する。これは、固有のタグシリアル番号のみであってもよいか、または在庫番号、ロットもしくはバッチ番号、製造日、または他の特定の情報などの製品関連情報であってもよい。タグは、個々のシリアル番号を有するので、ＲＦＩＤシステム設計は、ＲＦＩＤ読み取り機の範囲内にあり得るいくつかのタグを識別し、それらを同時に読み取ることができる。
【０００７】
ＲＦＩＤシステムは、タグと読み取り機のタイプによって分類することができる。受動型読み取り機能動型タグシステムは、能動型タグ（例えば、電池式、送信のみ）からの無線信号のみを受信する受動型読み取り機を有する。受動型読み取り機能動型タグシステム読み取り機の受信範囲は、例えば、１〜２、０００フィート（０〜６００ｍ）で調整することができ、資産の保護及び監督などの用途における柔軟性を可能にする。能動型読み取り機受動型タグシステムは、インタロゲータの信号を送信し、受動型タグからの確認返答も受信する能動型読み取り機を有する。能動型読み取り機能動型タグシステムは、能動型読み取り機からの問い合わせ信号で解除される能動型タグを使用する。本システムの変更は、受動型タグのように作用するがタグのリターン報告信号に電力を供給する小さな電池を有する電池支援型受動型タグを使用することもできる。
【０００８】
固定された読み取り機は、通常、厳密に制御できる特定の問い合わせゾーンを作成するように設定される。これにより、タグが問い合わせゾーンに出入りするときに高度に定義された読み取り領域が可能になる。移動型読み取り機は、手持ち式でも、カートや車両に据え付けられてもよい。
【０００９】
能動型タグは、機能的に分離された送信機及び受信機を含むことができ、タグは、読み取り機の問い合わせ信号に関連する周波数で応答する必要はない。電子製品コード（ＥＰＣ）は、タグに格納され得るデータの１つの一般的なタイプである。
【００１０】
多くの場合、２つ以上のタグがタグ読み取り機に応答し、例えば、タグ付きの多くの個々の製品は、共通の箱または共通のパレットで出荷される。データの読み取りを可能するには、衝突の検出が重要である。特定のタグを「単一化」する（すなわち、他の近くのタグと区別する）ために、２つの異なるタイプのプロトコルがしばしば使用され、多くの同様のタグの中でそのデータを読み取ることを可能にする。スロット付きＡＬＯＨＡシステムでは、読み取り機は、初期化コマンドと、タグが擬似ランダムにタグの応答を遅らせるために個々に使用するパラメータと、を同時通信する。「適応バイナリツリー」プロトコルを使用する場合、読み取り機は、初期化シンボルを送信し、次いで一度に１ビットのＩＤデータを送信し、一致するビットを持つタグだけが応答し、最終的に１つのタグだけが完全なＩＤ文字列と一致する。
【００１１】
従来のＲＦＩＤシステムは、多数のタグまたは複数の重複する読み取り機と共に使用される場合、欠点を示してきた。追加的に、従来のＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤ読み取り機が１つのエンクロージャまたは構造体内に含まれる１つ以上のＲＦＩＤタグを読み取ろうと試みたときに困難に遭遇した。エンクロージャまたは構造体が、読み取り機からの入射ＲＦエネルギーを散乱または反射し、またはファラデーケージとして動作する（１つ以上の）構造体または要素によりＲＦＩＤタグによる受信を妨げる可能性がある金属性構造体または要素で構成されている場合、特に問題が発生する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この開示の一態様は、共鳴器またはセルが近接して配列されているが、接触していないプラズモン表面アンテナシステムを対象とする。放射表面の少なくとも一部は、表面（プラズモン）波が隣接セル内の１つのセルの電流の近接複製を引き起こすように、互いに非常に近接して配置された複数のセル（共鳴器として動作する）を含む。
【００１３】
例示的な実施形態において、１つ以上のフラクタル形状を有するセルは、フラクタルプラズモン表面（ＦＰＳ）として使用され得る。
【００１４】
本開示のさらなる態様は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）のためのフラクタルプラズモン表面を使用するシステム及び／または方法を対象とする。ＦＰＳは、ＲＦＩＤ読み取り機を１つ以上のＲＦＩＤタグと接続するのに役立つことができるアンテナの中間アレイとして機能することができる。
【００１５】
例示的な実施形態では、構造体は、それぞれがＦＰＳである１つ以上の表面を含むことができる。
【００１６】
これらならびにその他の構成要素、ステップ、特徴、目的、利益及び利点は、例示的な実施形態、添付の図面及び特許請求の範囲の以下の詳細な説明を検討すれば明らかになるであろう。
【００１７】
図面は例示的な実施形態のものである。それらは、すべての実施形態を説明するものではない。他の実施形態を追加してまたは代わりに使用することができる。明らかであるか不必要であるかもしれない詳細は、空間を節約するために、またはより効果的な説明のために省略する場合がある。いくつかの実施形態は、追加の構成要素またはステップによって、及び／または図示された構成要素またはステップのすべてを伴わずに実施されてもよい。異なる図面に同じ数字が示されている場合、同じまたは同様の構成要素またはステップを指す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示によるフラクタルプラズモン表面（ＦＰＳ）アンテナシステムの一例を示す。
【図２】本開示による、フラクタルプラズモン表面（ＦＰＳ）ＲＦＩＤシステムの一実施形態を示す。
【図３】本開示による、実験動物用のケージとして構成されたＦＰＳを使用するＲＦＩＤシステムの実施形態を示す。
【図４】本開示によるプラズモン表面ベースのＲＦＩＤシステムを作製する方法の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
例示的な実施形態をここで説明する。他の実施形態を追加してまたは代わりに使用することができる。明らかであるか不必要であるかもしれない詳細は、空間を節約するために、またはより効果的な説明のために省略する場合がある。いくつかの実施形態は、追加の構成要素またはステップによって、及び／または記述された構成要素またはステップのすべてを伴わずに実施されてもよい。
【００２０】
主題技術を説明する、本開示の態様は、放射表面の少なくとも一部が、表面（プラズモン）波が隣接セル内の１つのセルの電流の近接複製を引き起こすように、互いに非常に近接して（例えば、所望のまたは公称の動作波長の１／２０未満）配置された複数のセル（共鳴器として）を含む新規のアンテナシステムを対象とする。これらの表面は、本明細書では、プラズモン表面（ＰＳ）と称される。セルは、平らな表面または湾曲した表面（例えば、シート）の上に、またはその中に置かれるか、または形成され得る。いくつかの実施形態では、セルは、広帯域または多帯域動作のための層内に構成されてもよい。シートの面積及びセルの数は、単一のセルに対する利得を決定する。各セルは、直接的ではなくプラズモン的に供給されるため、「死んだ」、または、覆われた、または共鳴外のセルは、他のセルの仕事能力を変化させない。オプションとして、表面の境界縁部は、縁部でセル性能を低下させないように、抵抗性に終端されてもよい（例えば、抵抗材料によって束縛されるか、または抵抗材料と接触してもよい）。ＰＳの個々のセルは、閉じた形状の導電パス（またはトレース）を形成する必要はない。例えば、いくつかの実施形態では、スプリットリング共鳴器のアレイを使用することができる。
【００２１】
例示的な実施形態では、ＰＳのセルは、フラクタルセル（小さなフラクタル形状）であってもよく、この場合、関連する表面は、フラクタルプラズモン表面（ＦＰＳ）と称され得る。フラクタルは、基本的な「創生要素」形状の２つ以上の反復（「順序」とも称される）を有することができる。フラクタルは、平らなシートまたは湾曲したシートの上にあってもよく、広帯域または多帯域の動作のための層内に構成されてもよい。セルのうちの少なくとも１つの少なくとも一部は、ある程度自己相似であり得るか、またはセルのアレイは、ある程度の自己相似性を示すことができる。代替的にまたは追加的に、少なくとも１つのセルに対して任意の空間充填または複数レベルのアンテナ設計を使用することができる。一部の実施形態では、ＰＳまたはＦＰＳ表面は、誘電材料、例えばプラスチックに埋め込まれ、好ましくは（必ずしもそうである必要はないが）、その材料の内部に隠されることができる。図１は、被覆なしで示される本発明の切り欠きケージを示す。任意の好適なフラクタル形状をセルに利用することができる。例としては、限定するものではないが、Ｓｉｅｒｐｉｎｓｋｉの三角形または篩（ガスケット）の一部、任意のタイプまたはバリエーションを含むＳｉｅｒｐｉｎｓｋｉカーペット（四角形）またはその一部、任意のタイプまたはバリエーションのＭｅｎｇｅｒスポンジの部分を含む実質的により厚いバージョンのＳｉｅｒｐｉｎｓｋｉカーペット、Ｋｏｃｈ曲線の３Ｄ外挿であるいわゆる「デルタ」フラクタルを含む、Ｋｏｃｈ曲線、Ｋｅｐｌｅｒｉａｎフラクタルの部分、及び任意の他の適切な２Ｄまたは３Ｄフラクタルまたはフラクタル状の形状を含む。
【００２２】
図１は、本開示によるフラクタルプラズモン表面（ＦＰＳ）アンテナシステム１００の一例を示す。図示されるように、システム１００は、複数のセル１１２Ａ〜Ｂを有するＦＰＳ１１０を含むことができ、そのうちの代表的な１つが箱１１４の内部に示される。セル１１２Ａ〜Ｂは、閉じたフラクタル形状を有する導電トレースとして形成されてそれぞれ示され、プリント回路基板の表面上にあり、それらのすべてがＦＰＳ１１０を形成する。ＦＰＳ１１０は、ケージまたは他のエンクロージャを含む任意の所望の形状を有することができる空間フレーム１２０に据え付けられて示されている。ＦＰＳ１１０は、被覆なしで示されているが、任意の好適な被覆材料を使用することができる。さらに、ＦＰＳは、空間フレーム１２０の他の部分に据え付けることができる。任意の好適な方法を用いてセルを形成することができる。例としては、印刷、マスキング、リソグラフィ、浸漬、及び他の既知のプリント回路基板製造技術が挙げられるが、これらに限定されない。例示的な実施形態、例えばセルが著しい垂直方向の浮き出しを有することが望ましい実施形態は、３Ｄ印刷を利用することができる。導電性トレース（経路）は、任意の好適な材料で作ることができる。例には、銅、銀、金、白金、パラジウム、イリジウム、これらの金属の合金、ナノリボンを含むそれらの金属及び合金の様々な相のいずれかが含まれ得るが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、好適な導電性インクトレースのために使用される。
【００２３】
いくつかの実施形態では、図２により詳細に示すように、フラクタルプラズモン表面（ＦＰＳ）は、物体または構造体の（その一部または全部）を被覆するために使用される表面層またはシースであり得、または物体（例えば、棚、壁など）、または構造体に埋め込まれる。
【００２４】
図２は、本開示によるフラクタルプラズモン表面（ＦＰＳ）ＲＦＩＤシステム２００の一実施形態を示す。システム２００は、示されているように、多数の密集したフラクタルセルから構成されるＦＰＳ２０２を含む。２つの缶２０４，２０６は、ＦＰＳ２０２に隣接して示されており、それ自体が、缶２０４，２０６を支持するのに十分な構造剛性を有していてもよく、または、ＦＰＳ２０２は、棚（図示せず）のような別の構造によって支持されてもよい。図示のように、各缶２０４，２０６は、その上に配置されたＲＦＩＤタグ２０８，２１０をそれぞれ有する。
【００２５】
システム２００はまた、２２０として示されるＲＦＩＤ読み取り機を有することができる。ＲＦＩＤ読み取り機２２０は、ＦＰＳ２０２の任意の部分に十分接近したときに、ＲＦＩＤタグ２０８，２１０を読み取ることができる。ＲＦＩＤ読み取り機２２０によって生成され、ＦＰＳ２０２上に入射する任意のＲＦエネルギーは、ＦＰＳ２０２のセルの密集したアレイを横切って、またはそれを通って、読み取りのためにＲＦＩＤタグ２０４，２０６に移動することができる。各ＲＦＩＤタグ２０４または２０６は、能動型または受動型であり得る。もちろん、システム２００は、能動型ＲＦＩＤ読み取り機を使用するものとして説明されているが、受動型ＲＦＩＤリーダもＦＰＳ２０２（及び能動型タグ付き）と共に使用されてもよい。
【００２６】
ＦＰＳ２０２のセル間の電気的接続（直接的または間接的または受動的）のために、セルアンサンブルは、ＲＦＩＤ読み取り機または他の「読み取り機」のようなデバイスのための個々の「読み取り」アンテナのアレイとして機能する。製品が、例えば、図２のこの棚に配置されている場合、かつＲＦＩＤタグを有する場合、近くのセルは、タグを「読み取る」ことができ、異なる箇所の棚の別の製品を別のセルで読み取ることができる。そのセルは、別のセルに物理的に直接電気的に取り付ける必要のない場合がある。このシステムは、例えば、ＩＤタグを読み取るための壁ユニットにも使用することができる。
【００２７】
本開示の実施形態は、そのような構造の上（直接的または間接的に）、または内部にＦＰＳを含めることによって、構造物、例えばケージ、屋台、部屋または他のエンクロージャのためのＲＦＩＤ読み取り機またはＲＦＩＤ読み取り能力を提供することができる。このような構造にＦＰＳを提供することにより、ＲＦＩＤ読み取り機は、ＦＰＳを読み取りアンテナの中間アレイとして利用することができる。これは、ＲＦＩＤ読み取り機が構造体の内部または近くにあるＲＦＩＤタグを読み取ることができる範囲を拡張することができる。この配列によって得られる１つの結果は、ＲＦＩＤ読み取り機が、そのような構造体の内部または近くにある物体の上または内部に配置されたＲＦＩＤタグを読み取ることができることであり、読み取りは、ＦＰＳの欠落状況と比較して拡張でされたレイジ（ＲＦＩＤ読み取り機とＲＦＩＤタグとの間の物理的距離）で行われる。
【００２８】
主題技術の例示的な実施形態及び用途は、実験動物、例えば、ラット、マウス、ギニアピックなどのためのケージと共に使用される１つ以上のＰＳまたはＦＰＳを含み得る。ＲＦＩＤ読み取り機（または「インタロゲータ」）は、ＦＰＳによって、そのような構造体（例えば、ケージ）内またはその近傍のＲＦＩＤタグから収集された情報を読み取ることを可能にする。このような用途のために、ＲＦＩＤタグ（または「ラベル」）は、動物に関連する任意の好適なまたは所望の情報、例えば、給餌の数及び回数、実験動物が管理された薬物を有していたかまたは有する必要があるか、もしそうであれば、実際のまたは指示された投薬量、観察された尿路または腸機能に関連するデータなどが含まれ得る。
【００２９】
図３は、実験動物用のケージとして構成されたＦＰＳを使用するＲＦＩＤシステム３００の一実施形態を示す。システム３００は、例えば３０４（Ａ）〜３０４（Ｄ）などの多数の面を有する長方形の輪郭を有するフレーム３０２を含むことができる。３０６（Ａ）及び３０６（Ｄ）に示すように、１つ以上のＦＰＳをフレーム３０２に据え付けることができる。もちろん、フレームは、図３に示されているが、フレームは不要であり、ＦＰＳは、互いに及び／または他の構造体に直接据え付けることができる。フレーム及び面は、代表的なラットＲによって示されるような、実験動物用のケージを形成することができる。ＲＦＩＤタグ３０８は、例えば外科的移植によって動物の内部または上に配置することができる。図の３システム３００は、３２０で示すように、ＲＦＩＤタグ３０８からＲＦエネルギーを読み取るように動作するＲＦＩＤ読み取り機／書き込み機を含むことができる。
【００３０】
図４は、本開示によるプラズモン表面ベースのＲＦＩＤシステムを作製する方法４００の一例を示す。ステップ４０２に示すように、プラズモン表面を複数のセルで形成することができる。プラズモン表面は、ステップ４０４に示すように、構造体の表面上または表面内に配置することができる。
【００３１】
図４の説明を続けると、方法４００はまた、ＲＦＩＤ読み取り機及びＲＦＩＤタグと共にプラズモン表面を使用することを含むことができる。例えば、ステップ４０６は、プラズモン表面を介してＲＦＩＤ読み取り機にＲＦＩＤタグを接続することを示す。上述したように、ＲＦエネルギーは、プラズモン表面のセル間のプラズモン結合を介して、ＲＦＩＤ読み取り機からＲＦＩＤタグに（またはその逆に）移動する。例示的な実施形態では、プラズモン表面は、４０８に示すように、フラクタルプラズモン表面として形成することができる。
【００３２】
本明細書に記載される本発明の実施形態及び主題技術は、従来のＲＦＩＤシステムに優る利点を提供することができる。一例として、構造体に使用されるＦＰＳでは、プラズモン表面上の共鳴器の収集（アレイ）の物理的な広がりではなく、個々のセル（例えば、フラクタル共鳴器）が、複数のセルを含む表面の共鳴を決定する。したがって、各セルは、隣接する共鳴器への表面波（プラズモン波）として近距離におけるその放射を伝えることができる。対照的に、平坦な表面（またはアパーチャ）で形成されたアンテナは、連続的または切れ目のない電流シートとしての表面の面積及び長さによって決定されるその共鳴を有する。したがって、本発明の１つの結果は、所望の動作波長に対する構造体の相対的な大きさにかかわらず、所望の動作波長での動作のためにＦＰＳを用いて構造を設計できることである。
【００３３】
本発明によって提供される他の利点は、プラズモン表面が「破壊された」共鳴器（セル）を有することができるが、他の隣接する共鳴器が直接的な物理的接続なしに他の隣接共鳴器に放射を伝えるように意図されるように動作することができる。アレイの冗長性が、機能しないセルの影響を軽減するように動作する。
【００３４】
本発明によって提供されるさらなる利点は、プラズモン表面が、ＲＦエネルギーの伝達を介して、情報伝達を伝達するだけでなく、例えば、充電のための電力、ならびに、熱（所望の場合）にも作用し得ることである。
【００３５】
追加的に、ＲＦＩＤ読み取り機／送受信機への接続は、プラズモン表面上の他の共鳴器を順番に励起するプラズモン表面の共鳴器のうちの１つを介してまたはそこに取り付けることによって行うことができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、以下の技術標準のいずれか（全体または一部）に従うＲＦＩＤタグ及び／または読み取り機を使用することができ、その各々が参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
・ＩＳＯ１４２２３−「動物の無線周波数識別−高度トランスポンダ」（Ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎｉｍａｌｓ−Ａｄｖａｎｃｅｄ  ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒｓ）
・ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３：この規格は、ＩＣＡＯ９３０３の下でＲＦＩＤ対応のパスポートの基礎として使用されている、ＨｉｇｈＦＩＤｓの一般的なＨＦ（１３．５６ＭＨｚ）規格である。移動型デバイスをＲＦＩＤ読み取り機／トランスポンダとして動作させる近距離通信規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３にも基づく。
・ＩＳＯ／ＩＥＣ１５６９３：これはまた、非接触スマート決済とクレジットカードに広く使用されているＨｉｇｈＦＩＤ用の一般的なＨＦ（１３．５６ＭＨｚ）規格である。
・ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０００：「情報技術−アイテム管理のための無線周波数識別」（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｉｔｅｍ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）
・「第１部：標準化される参照アーキテクチャ及びパラメータ定義」（Ｐａｒｔ  １：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｔｏ  ｂｅ  ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ）
・「第２部：１３５ｋＨｚ未満のインタフェース通信のパラメータ」（Ｐａｒｔ  ２：Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ａｉｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｂｅｌｏｗ  １３５ｋＨｚ）
・「第３部：１３．５６ＭＨｚのインタフェース通信のパラメータ」（Ｐａｒｔ  ３：Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ａｉｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｔ  １３．５６ＭＨｚ）
・「第４部：２．４５ＭＨｚのインタフェース通信のパラメータ」（Ｐａｒｔ  ４：Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ａｉｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｔ  ２．４５ＧＨｚ）
・「第６部：８６０−９６０  ＭＨｚのインタフェース通信のパラメータ」Ｐａｒｔ  ６：Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ａｉｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｔ  ８６０−９６０ＭＨｚ
・「第７部：４３３  ＭＨｚのインタフェース通信のパラメータ」Ｐａｒｔ  ７：Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ａｃｔｉｖｅ  ａｉｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｔ  ４３３ＭＨｚ
・ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２「情報技術−システム間の遠距離通信及び情報交換−近接場通信インタフェース及びプロトコル（ＮＦＣＩＰ−１）」（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＮＦＣＩＰ−１））
・ＩＳＯ  １８１８５：これは、４３３  ＭＨｚ及び２．４  ＧＨｚの周波数を使用して貨物コンテナを追跡する電子シールまたは「ｅシール」の業界標準である。
・ＩＳＯ／ＩＥＣ２１４８１「情報技術−システム間の遠距離通信及び情報交換−近接場通信インタフェース及びプロトコル−２（ＮＦＣＩＰ−２）」Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  −２（ＮＦＣＩＰ−２）
・ＡＳＴＭ  Ｄ７４３４，「パレット化またはユニット化された負荷での受動型無線周波数識別（ＲＦＩＤ）トランスポンダの性能を決定するための標準試験方法」（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＲＦＩＤ）Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒｓ  ｏｎ  Ｐａｌｌｅｔｉｚｅｄ  ｏｒ  Ｕｎｉｔｉｚｅｄ  Ｌｏａｄｓ）
・ＡＳＴＭ  Ｄ７４３５，「荷積みコンテナ上の受動型無線周波数識別（ＲＦＩＤ）トランスポンダの性能を決定するための標準試験方法」（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＲＦＩＤ）Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒｓ  ｏｎ  Ｌｏａｄｅｄ  Ｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ）
・ＡＳＴＭ  Ｄ７５８０，「均質なパレット化またはユニット化された荷重での受動型ＲＦＩＤトランスポンダの可読性を決定するためのロータリーストレッチラッパー法の標準試験方法」（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒｏｔａｒｙ  Ｓｔｒｅｔｃｈ  Ｗｒａｐｐｅｒ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｒｅａｄａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｐａｓｓｉｖｅ  ＲＦＩＤ  Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒｓ  ｏｎ  Ｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓ  Ｐａｌｌｅｔｉｚｅｄ  ｏｒ  Ｕｎｉｔｉｚｅｄ  Ｌｏａｄｓ）
・ＩＳＯ２８５６０−２：は、ライブラリ内で使用されるエンコード標準とデータモデルを指定する。
・ＩＳＯ１１７８４：１９９６，「動物の無線周波数識別−コード構造」（Ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎｉｍａｌｓ−Ｃｏｄｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）
・ＩＳＯ１１７８５：１９９６，「動物の無線周波数識別−技術コンセプト」（Ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎｉｍａｌｓ−Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｃｏｎｃｅｐｔ）
・主題技術の例示的な実施形態は、選択タグとしてＩＳＯ１８０００−６ｃ、及び能動型タグ用に既存の８０２．１１Ｘ無線インフラストラクチャに依存する能動型タグ付けシステムを使用または含めることができる。
【００３７】
さらなる例示的な実施形態もまた、本開示の範囲内で考えられる。例えば：プラズモン表面ＲＦＩＤシステムは、支持表面と、プラズモン表面として互いに近接して支持表面上に配列され、ＲＦエネルギーをプラズモン伝達するように動作する複数のセルと、を含むことができる。このシステムは、上述した技術標準のいずれか１つによって指定された周波数を含むＵＨＦ、ＨＦ、またはＶＨＦ周波数のような公称（所望の）ＲＦ周波数でＲＦエネルギーを生成するように動作するＲＦ送信機または送受信機を含むことができ、プラズモン表面は、ＲＦ送信機または送受信機から受信したＲＦエネルギーを伝達するように動作する。複数のセルのうちの少なくとも１つは、ＲＦ送信機に対して近距離近接（（ｗｉｔｈｉｎ  ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ））（ただし、遠距離場結合が本開示の範囲内であると考えられる）してもよく、ＲＦ送信機からＲＦエネルギーを受信するように動作してもよい。システムは、必要に応じて、フレームを含むことができる。プラズモン表面をフレームに取り付けることができる。好ましい実施形態では、フレーム（またはフレームなしで使用される１つ以上のプラズモン表面）は、動物用のケージ、ペン、または囲いなどの開放可能なエンクロージャとして構成することができる。セルのうちの少なくとも１つは、ＲＦ送信機（例えば、ＲＦＩＤ読み取り機または送受信機）に直接的に取り付けることができる。
【００３８】
フレームは、ＲＦＩＤタグを有する物体を受けるための棚として構成されてもよい。フレームは、ＲＦＩＤタグを有する物品または材料を受けるための壁として構成されてもよい。フレームは、ＲＦＩＤタグ付き動物が収容または配置されるケージの１つ以上の側部を形成することができる。ＲＦエネルギーは、ＲＦＩＤタグに電力を提供するために伝達されることができる。ＲＦＩＤタグは、物体、デバイス、または生命体の上、または内部に取り付けられ、または配置することができる。
【００３９】
例示的な実施形態は、電力を伝達する方法を含む。この方法は、複数のセルを有するプラズモン表面をＲＦ送信機に近接して配置することを含むことができる。セルのうち少なくとも１つは、近距離近接（ｗｉｔｈｉｎ  ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）してもよいし、ＲＦ送信機に接続されてもよい。ＲＦ送信機は、ＲＦＩＤ読み取り機または送受信機であってもよい。ＲＦ送信機は、複数のセルを有するプラズモン表面にＲＦエネルギーを送信することができる。プラズモン表面は、その複数のセルのうちの２つ以上の間でＲＦエネルギーを伝達することができる。ＲＦＩＤタグ（または他のＲＦ受信機）は、ＲＦ電力がＲＦＩＤタグに伝達されるように、プラズモン表面からある時間期間にわたってＲＦエネルギーを受信することができる。
【００４０】
プラズモン表面は、フラクタルプラズモン表面であるか，またはこれを含むことができる。
【００４１】
方法は、ＲＦＩＤタグ（または、ＲＦ受信機）を使用することによって電池を充電することを含むことができる。
【００４２】
本明細書に記載されるアンテナシステムの構成要素、例えば、ＦＰＳのセルは、任意の好適な手順／方法によって作成することができる。例示的な実施形態では、３Ｄ印刷を使用して、構造体または構成要素を作製することができる。そのような部品を製造するための他の好適な手順／方法を使用することができ、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）加工などを含むことができる。好適な３Ｄプリンタの一例は、ＭａｋｅｒＢｏｔ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  ＬＬＣが提供するＭａｋｅｒＢｏｔ  Ｒｅｐｌｉｃａｔｏｒ  Ｚ１８  ３Ｄプリンタである。
【００４３】
特に指示のない限り、本明細書で論じた複数のＰＳ及びＦＰＳは、構成要素について本明細書で説明した機能を実行するように構成されたコンピュータシステムで実装（たとえば、設計及び／または製造）することができる。各コンピュータシステムは、１つ以上のプロセッサ、有形のメモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、及び／またはプログラム可能読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭＳ））、有形の格納デバイス（例えば、ハードディスクドライブ、ＣＤ／ＤＶＤドライブ、及び／またはフラッシュメモリ）、システムバス、ビデオ処理構成要素、ネットワーク通信構成要素、入出力ポート、及び／またはユーザインターフェースデバイス（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイ、マイクロフォン、サウンド再生システム、及び／またはタッチスクリーン）を含むことができる。
【００４４】
上述のアンテナ構成要素の設計及び／または製造のための各コンピュータシステムは、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、タブレットコンピュータ、ＰＤＡ、スマートフォン、またはより大きなシステムの部分、例えば、車両、電化製品、及び／または電話システムのようなデスクトップコンピュータまたは携帯型コンピュータであってもよい。
【００４５】
そのような設計及び／または製造プロセスのために、単一のコンピュータシステムを複数の使用者またはＣＮＣマシンが共有することができる。
【００４６】
設計及び／または製造プロセスのための各コンピュータシステムは、同一または異なる場所に１つ以上のコンピュータを含むことができる。異なる場所にあるとき、コンピュータは、有線及び／または無線ネットワーク通信システムを介して互いに通信するように構成されてもよい。
【００４７】
各コンピュータシステムは、ソフトウェア（例えば、１つ以上のオペレーティングシステム、デバイスドライバ、アプリケーションプログラム、及び／または通信プログラム）を含むことができる。ソフトウェアが含まれている場合、ソフトウェアにはプログラミング命令が含まれ、関連するデータとライブラリが含むことができる。含まれる場合、プログラミング命令は、本明細書で列挙されるように、コンピュータシステムの機能のうちの１つ以上を実装する１つ以上のアルゴリズムを実装するように構成される。各コンピュータシステムによって実行される各機能の説明も、その機能を実行するアルゴリズムの説明を構成する。
【００４８】
ソフトウェアは、１つ以上のハードディスクドライブ、ＣＤ、ＤＶＤ、及び／またはフラッシュメモリなどの１つ以上の固定の有形の格納デバイス上またはそれらの中に格納されてもよい。ソフトウェアは、ソースコード及び／またはオブジェクトコード形式であってもよい。関連するデータは、任意のタイプの揮発性及び／または不揮発性メモリに格納することができる。ソフトウェアは、固定のメモリにロードされ、１つ以上のプロセッサによって実行されてもよい。
【００４９】
説明した構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、及び利点は、単なる例示に過ぎない。それらのいずれも、それに関する議論でも、保護の範囲を制限する意図されない。多数の他の実施形態も考えられる。これらは、より少ない、追加の、及び／または異なる構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、及び／または利点を有する実施形態を含む。これらには、構成要素及び／またはステップが異なるように配列及び／または順序付けされる実施形態も含まれる。
【００５０】
例えば、特定のフラクタル形状が上記で説明されたが、他のフラクタル形状が使用されてもよい。また、任意の好適な順序（ジェネレータ形状の反復レベル）を有するフラクタル形状を用いることができる。さらなる例として、特定のＲＦ周波数または波長で開示されたアンテナを使用するため、特定の文脈が上記で提供されているが、電磁エネルギーの他の周波数及び波長が本開示の範囲内で使用されてもよい。
【００５１】
特に断りのない限り、本明細書に記載されているすべての測定値、値、定格、位置、大きさ、及び他の仕様は、以下の特許請求の範囲を含めて概算であり正確ではない。それらは、関連する機能と関係する従来技術の慣習的なものと一致する合理的な範囲を有することが意図されている。
【００５２】
本開示で引用されたすべての記事、特許、特許出願、及び他の刊行物は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００５３】
特許請求の範囲において使用される場合、「手段（ｍｅａｎｓ）」という句は、記載された対応する構造及び材料及びそれらの等価物を包含するように解釈ように意図され、解釈されるべきである。同様に、請求項において使用される場合の「のステップ（ｓｔｅｐ  ｆｏｒ）」という句は、記載された対応する動作及びそれらの等価物を包含するように意図され、解釈されるべきである。特許請求の範囲からのこれらの句の不在は、特許請求の範囲が、これらの対応する構造、材料、または動作、またはそれらの均等物に限定されることを意図され、解釈されるべきではない。
【００５４】
保護の範囲は、以下に続くクレームによってのみ制限される。その範囲は、特定の意味が示されている場合を除いて、本明細書及び以下の訴追履歴に照らして解釈されるときに、特許請求の範囲で使用される言語の通常の意味と一致するように広く意図され、すべての構造的及び機能的等価物を包含することを意図している。
【００５５】
「第１」及び「第２」などの関係用語は、実際の関係またはそれらの間の順序を必ずしも要求または暗示することなく、ある存在または行動を別の存在または行動と見分けるためにのみ使用することができる。明細書または特許請求の範囲の要素のリストと関連して使用される場合、その用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、及びその任意の他の変形は、リストが排他的ではなく、他の要素が含まれ得ることを示すことが意図される。同様に、「１つ（ａ）または「１つ（ａｎ）」が前に付いている要素は、それ以上の制約がなければ、同じ型の追加要素の存在を排除しない。
【００５６】
請求項のいずれも、特許法第１０１条、第１０２条または第１０３条の要件を満たさない主題を包含することを意図するものではないか、またはそのように解釈されるべきではない。そのような主題の意図しない任意の範囲は、本明細書では放棄される。この段落に記載されている場合を除き、請求範囲に列挙されているかどうかにかかわらず、記述され、図示されているものが、構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、利点、またはそれに相当するものを公衆に献呈させることを意図され、解釈されるべきではない。
【００５７】
この要約は、読者が技術的開示の性質を迅速に確認するのを助けるために提供される。請求の範囲または意味を解釈または制限するために使用されないことを理解して提示される。加えて、前述の詳細な説明における様々な特徴は、本開示を簡素化するために様々な実施形態において、共にグループ化される。本開示方法は、各請求項に明示的に記載されているよりも多くの特徴を要求する請求項を必要とすると解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、本発明の主題は、単一の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ないものである。したがって、以下の特許請求の範囲は、詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別々に請求される主題として独立して立証される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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