(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記電子回路はアンテナを含み、前記物品が伸長したときの前記アンテナの共振周波数は、前記物品が伸長していない状態のときの前記アンテナの共振周波数と本質的に同じである、請求項4に記載の物品。
【発明を実施するための形態】
【0009】
RFID(無線周波数識別)の利用が増加するにつれて、従来予見されなかった使用を含めて、要求事項が増えてきている。例えば、一部の利用においては、人や動物(例えば、ペット又は家畜など)に装着するRFIDタグが望まれることがある。これらの利用では、RFIDが比較的硬い表面に取り付けられる場合には必要とされなかった、あるレベルの可撓性及び/又は伸縮性を有するRFIDタグが必要とされる。
【0010】
RFIDタグの可撓性及び/又は伸縮性を増すための方法には、いくつかの異なる方法がある。上記の背景技術の項において、RFIDデバイスそれ自体を可撓性又は伸縮性にする方法を記載している。これらの技術はすべて、RFIDデバイスの変更を必要とする。
【0011】
本開示では、タグ構造が記載され、タグ構造内には比較的剛性のRFIDデバイスが含まれ、タグ構造が可撓性及び/又は伸縮性を提供するように設計される。このように、従来のRFIDデバイスを変更せずに使用することができる。
【0012】
RFIDデバイスとは、パッシブRFIDトランスポンダを意味し、いわゆる、リーダーによって読み書きされるRFIDシステムの電子回路部分である。電子回路はRFIDタグの一部である。RFIDタグは、電子回路だけでなく、種々の他の基材、接着剤層及び他の非電子的構成要素も含む。
【0013】
本開示では、伸縮性RFIDタグを作製するためのいくつかの実施形態が開示される。一実施形態において、RFIDタグの基材は伸縮性であり、RFIDタグの電子回路は、1つ又は有限数の別個の間隔を空けた取り付け箇所によって伸縮性基材のうちの1つに取り付けられ、そのため、タグに加えられた応力が基材によって吸収され、電子回路は応力を受けない。
【0014】
別の実施形態において、複数の基材が、比較的厚い接着剤層によって結合され、内部空洞を形成する。電子回路はこの空洞内に配置され、空洞を形成する基材のいずれにも接着されない。このように、電子回路は、空洞内で自由に動き回り、タグに応力が加えられたとき、基材及び接着剤層が応力を吸収し、電子回路は応力を受けない。
【0015】
別の関連する実施形態において、1つの基材及び基材の周辺部の周りにある厚い接着剤によって、ポケットが形成される。電子回路はポケット内に配置され、薄い接着剤層により、基材に取り付けられる。
【0016】
実施形態のそれぞれにおいて、1つ以上の基材及び接着剤の層によりポケットが形成される。電子回路は、このポケット内に配置される。一実施形態においては、電子回路は、いずれの基材にも接着されず、ポケット内で自由に動き回り、別の実施形態においては、電子回路は、1つ又は有限数の別個の間隔を空けた取り付け箇所によって基材に取り付けられ、別の実施形態においては、電子回路全体が基材に結合される。これらの実施形態のそれぞれは、基材及び接着剤層が応力を吸収し、比較的可撓性の低い電子回路を応力から保護するよう伸縮性及び可撓性である方式で設計されている。
【0017】
図によって実施形態をより十分に説明する。
図1は、電子回路が1つ又は有限数の別個の間隔を空けた取り付け箇所によって基材に取り付けられた、ポケットを有する実施形態の断面図である。図は、ベース基材180に取り付けられた物品100を示す。ベース基材180は、例えば、デバイスが人に取り付けられる場合、人間の皮膚であってもよく、あるいは、物品が使用前に輸送されている又は保管されている場合、剥離ライナーであってもよく、あるいは、他の様々な種類の基材であってもよい。
【0018】
物品100は、第1基材110を含む。接着剤120が第1基材110の上にコーティングされており、接着剤は第1基材110上のポケットを囲んでいる。電子回路がポケット内に収容されており、電子回路は、アンテナ130(一部の実施形態では、アンテナは螺旋状である)及び集積回路(IC)140が配置された第2基材160を含む。電子回路(第2基材160、アンテナ130、及びIC140を含む)は、接着剤125によって第1基材110に取り付けられる。この図では、電子回路(第2基材160、アンテナ130、及びIC140を含む)は、接着剤125によって第1基材110に単一の取り付けポイントで取り付けられているが、1つより多くの接着剤125が、電子回路を第1基材110に、有限数の別個の間隔を空けた取り付けポイントで取り付けてもよいこと、更にまた、接着取り付けが単一の取り付けポイントで行われる場合に、接着剤が取り付けポイントに不連続に取り付けられてもよい(これにより、第1基材110に接触する接着剤にギャップ又はスロットが存在し得ることを意味する)ことは容易に理解されるであろう。第2基材160とベース基材180との間にエアギャップが存在し得、そのため、電子回路はベース基材180の上には載っていないことも理解されるべきである。いくらかの接触があったとしても、第2基材160はベース基材180に付着していない。一部の実施形態においては、ベース基材180と第2基材160との間に電気的又は物理的な接触があることが望ましい場合がある。
図1において、接着剤120は、一様な厚さを有するように示されているが、接着剤120は変動する厚さをであってもよいことも理解されるべきであり、一部の実施形態においては、電子回路により近い接着剤120の部分は、第1基材1110の外側縁部により近い接着剤120の部分より厚い。
【0019】
IC140と第1基材110との間に、物理的接触又は電気的接触のいずれかの接触があってもよい、あるいは、電子回路と第1基材110との間の唯一の接触が接着剤125であってもよい。
【0020】
一部の実施形態において、第1基材は可撓性の伸縮性基材である。これにより、第1基材は、クラッキングせずに折り曲げ可能であるという特性を有し(可撓性)、面内方向に伸長又は収縮できる(伸縮性)であることを意味する。一部の実施形態において、第1基材は、基材の伸長前の元の寸法の1.5倍まで断裂せずに伸長することができる。一部の実施形態において、第1基材は、基材の伸長前の元の寸法の2.5倍まで、又は3.0倍までも、断裂せずに伸長することができる。多種多様な材料を用いてこのような第1基材を作製できる。好適な材料の例として、ゴム(天然及び合成両方)、ポリウレタン類、シリコーン、等を挙げることができる。一部の実施形態において、第1基材は、10ミクロン〜50ミクロンの厚さのフィルム基材である。
【0021】
第2基材は典型的には第1基材と同じではなく、第2基材は概ね伸縮性基材ではない。第2基材は、電子回路のための支持層であり、典型的にはより可撓性が低い、又は、半剛性である。第2基材は、第1基材よりも実質的に伸縮性が低い。
【0022】
多種多様な材料を用いてこのような第2基材を作製できる。好適な材料の例として、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル、ポリ(メタ)アクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、などのポリオレフィン類、ポリオレフィン類のブレンドなど、ポリウレタン類、ポリイミド、などが挙げられる。一部の実施形態において、第2基材は、1ミクロン〜200ミクロンの厚さのフィルム基材である。
【0023】
本開示の実施形態においては、広範囲の接着剤を使用できる。好適な接着剤の種類の中には、感圧性接着剤がある。感圧性接着剤組成物は、当業者には、(1)乾燥粘着性及び永久的粘着性、(2)指圧以下の圧力による接着力、(3)被着体を保持する十分な能力、及び(4)被着体からきれいに取り外すのに十分な凝集力を含む特性を有することが周知である。感圧性接着剤として十分に機能することがわかっている材料は、粘着力、剥離粘着力、及びせん断保持力の望ましいバランスをもたらす、必要な粘弾性特性を呈するように設計及び処方されたポリマーである。特性の適正なバランスを得るのは、単純なプロセスではない。好適な感圧性接着剤の種類の中には、(メタ)アクリレート感圧性接着剤((メタ)アクリレートという用語は、アクリレート及びメタクリレートの両方を意味する)、ブロックコポリマー系感圧性接着剤及びシリコーン感圧性接着剤がある。
【0024】
上記のように、一部の実施形態は、可撓性の伸縮性第1基材と、第1基材から間隔を空けて配置され、別個の間隔を空けた有限数の取り付け箇所で第1基材に取り付けられた第2基材であって、取り付け箇所は、第1基材と第2基材との間に、第1基材及び第2基材と実質的に同一の広がりを持つエアギャップを画定する、第2基材と、第2基材上に配置された電子回路とを含む、伸縮性無線周波数識別タグを含む。
【0025】
より伸縮性の高い第1基材と、有限数の取り付けポイントで第1基材から吊り下げられた、より伸縮性の低い第2基材と、第2基材上に配置された電子回路とを備えた伸縮性物品であって、物品が伸長されると、第1基材が、第2基材及び電子回路よりも大きな歪みを受ける、伸縮性物品も本明細書で開示される。
【0026】
一部の実施形態において、伸縮性物品が伸長すると、第1基材が、第2基材及び電子回路より大きな面内歪みを受ける。このように、第1基材が歪みを吸収し、比較的可撓性のない電子回路を応力から守る。例えば、電子回路は、典型的には、アンテナを含み、物品が伸長したときのアンテナの共振周波数は、通常は、伸長していない状態におけるアンテナの共振周波数と同じである。
【0027】
図2は、その中で電子回路全体が基材に結合される、ポケットを有する実施形態の断面図である。この図は、ベース基材280に取り付けられた物品200を示す。ベース基材280は、例えば、デバイスが人に取り付けられる場合、人間の皮膚であってもよく、あるいは、物品が使用前に輸送されている又は保管されている場合、剥離ライナーであってもよく、あるいは、他の様々な種類の基材であってもよい。
【0028】
物品200は、第1基材210を含む。接着剤220が第1基材210の上にコーティングされており、接着剤は第1基材210上のポケットを囲んでいる。電子回路がポケット内に収容されており、電子回路は、アンテナ230(一部の実施形態では、アンテナは螺旋状である)及び集積回路(IC)240がその上に配置された第2基材260を含む。電子回路(第2基材260、アンテナ230、及びIC240を含む)は、接着剤225によって第1基材210に取り付けられる。接着剤220は、接着剤225より実質的に厚く、そのため、ポケット内に収容された電子回路は、ベース基材280に接触しない、又は、IC240だけがベース基材280に接触する、のいずれかである。多くの実施形態において、接着剤220及び接着剤225は同じ接着剤であり、単一の連続した接着剤層の一部であり、第2基材に接着される部分においてより薄く、第2基材に接着されない部分においてより厚い。他の実施形態において、接着剤220及び接着剤225は異なる接着剤を含む。更に他の実施形態において、接着剤220及び接着剤225は同じ接着剤を含むが、接着剤220と接着剤225は、連続した接着剤層を形成せず、不連続な複数の接着剤層である。
【0029】
一部の実施形態において、接着剤220及び接着剤225の厚さが同様である場合、第2基材260は、IC240がベース基材280に接触する点の周りで凹状の湾曲を形成することができる。この湾曲はまた、接着剤225及び第1基材210に存在する。これらの実施形態において、接着剤220は、アンテナ230とベース基材280との間にエアギャップが存在できるだけ概ね十分に厚く、したがって、電子回路とベース基材280との間の唯一の接触は、IC240である。一部の実施形態において、この凹状湾曲は、物品がベース基材280に適用されたときに、形成される。他の実施形態においては、この凹状湾曲は、物品がベース基材280に取り付けられながら応力が加えられたときに、形成されてもよい。
【0030】
一部の実施形態において、IC240はベース基材280に接触するだけでなく、ベース基材280に接着取り付けされてもよいし、又は、ベース基材280と電気的接触若しくは熱的接触してもよい。このような実施形態の一例は、ベース基材280が人間の皮膚であって、IC240が人間の皮膚と接触するセンサ素子を含む、実施形態である。
【0031】
図3及び
図4は、ポケットを有する実施形態の断面図であり、電子回路はそのポケットの中でいずれの基材にも取り付けられず、ポケット内で自由に動く。
図3は、ベース基材380に接着剤層328によって取り付けられた物品300を示す。ベース基材380は、例えば、デバイスが人に取り付けられる場合、人間の皮膚であってもよく、あるいは、物品が使用前に輸送されている又は保管されている場合、剥離ライナーであってもよく、あるいは、他の様々な種類の基材であってもよい。
【0032】
物品300は、第1基材310及び第3基材370を含む。接着剤320が第1基材310と第3基材370との間にコーティングされており、その接着剤は第3基材370上のポケットを囲んでおり、ポケットは第1基材310により取り囲まれている。接着剤320が変動する厚さを有するように示されており、ポケットの近くではより薄く、ポケットから離れた縁部ではより厚くなっている。電子回路がポケット内に収容されており、電子回路は、アンテナ330及び集積回路(IC)340がその上に配置された第2基材360を含む。電子回路(第2基材360、アンテナ330、及びIC340を含む)は第1基材310若しくは第3基材370には取り付けられておらず、したがって、ポケット内で自由に動く。
【0033】
第3基材は、第1基材と同様に、可撓性であり、伸縮性である。第3基材は、第1基材と同じであってもよいし、あるいは、少なくとも同じ材料から作製されてもよい。
【0034】
図4は、
図3の物品と同様の物品を示す。
図4は、ベース基材480に接着剤層428によって取り付けられた物品400を示す。ベース基材480は、例えば、デバイスが人に取り付けられる場合、人間の皮膚であってもよく、あるいは、物品が使用前に輸送されている又は保管されている場合、剥離ライナーであってもよく、あるいは、他の様々な種類の基材であってもよい。
図4に示した実施形態において、接着剤428は不連続の接着剤層であるが、接着剤層428は所望ならば連続的であってもよいことは想像できるであろう。
【0035】
物品400は、第1基材410及び第3基材470を含む。接着剤420が第1基材410と第3基材470との間にコーティングされており、その接着剤は第3基材470上のポケットを囲んでおり、ポケットは第1基材410により取り囲まれている。接着剤420が変動する厚さを有するように示されており、ポケットの近くではより薄く、ポケットから離れた縁部ではより厚くなっている。電子回路がポケット内に収容されており、電子回路は、アンテナ430及び集積回路(IC)440がその上に配置された第2基材460を含み、アンテナ430及びIC440は保護的第4基材450によって覆われている。電子回路(第2基材460、アンテナ430、IC440、及び保護的第4基材450を含む)は第1基材410若しくは第3基材470には取り付けられておらず、したがって、ポケット内で自由に動く。
【0036】
第4基材は、保護層であり、電子回路に支持を提供するように設計されたものではないため、第4基材は、典型的には第2基材より可撓性が高い。加えて、第4基材は、典型的には、電子回路の不規則な形状の表面を覆うために可撓性である。第1基材に関して記載した材料から作られたフィルムがまた、第4基材を作製するために好適である。
【0037】
図3及び
図4の物品の一部の実施形態において、第第1基材310若しくは410及び第3基材370若しくは470によって形成されるポケットは、電子回路が第1基材又は第3基材に接触することを防ぐための緩衝材料(図示せず)を含んでもよい。緩衝材料は、非導電性であり、非接触性でもあり、電子回路に接着しない。緩衝材料は、第1基材(310若しくは410)又は第3基材(370若しくは470)又はそれら両方の上に存在する。緩衝材料は、基材に取り付けられてもよいし、又は、取り付けられなくてもよい。好適な緩衝材料の例としては、不織布繊維のウェブなどの不織布及びポリマービーズなどのビーズが挙げられる。
【0039】
品目1は、可撓性の伸縮性第1基材と、第1基材から間隔を空けて配置され、有限数の別個の間隔を空けた取り付け箇所で第1基材に取り付けられた第2基材であって、取り付け箇所は、第1基材と第2基材との間に、第1基材及び第2基材と実質的に同一の広がりを持つエアギャップを画定する、第2基材と、第2基材上に配置された電子回路とを含む、伸縮性無線周波数識別タグである。
【0040】
品目2は、可撓性の伸縮性第1基材が、その基材の伸長前の元の寸法の1.5倍まで断裂せずに伸長することができる、品目1に記載のタグである。
【0041】
品目3は、第2基材が第1基材よりも実質的に伸縮性が低い、品目1に記載のタグである。
【0042】
品目4は、第2基材が、有限数の別個の間隔を空けた取り付け箇所で、対応する有限数の別個の間隔を空けた接着剤セグメントによって第1基材に取り付けられている、品目1に記載のタグである。
【0043】
品目5は、第1基材に接着された接着剤層を更に含み、接着剤層が内部に開口部を画定し、第2基材がその開口部内に配置されている、品目1に記載のタグである。
【0044】
品目6は、タグがある表面に適用されたときに、接着剤層がその表面に接着し、第2基材はその表面と第1基材と接着剤層との間に閉じ込められる、品目5に記載のタグである。
【0045】
品目7は、接着剤層が、基材の縁部のより近くでより薄く、基材の縁部からより遠くでより厚い、品目5に記載のタグである。
【0046】
品目8は、電子回路が螺旋状のアンテナを含む、品目1に記載のタグである。
【0047】
品目9は、有限数の別個の間隔を空けた取り付け箇所が、単一の箇所である、品目1に記載のタグである。
【0048】
品目10は、有限数の別個の間隔を空けた取り付け箇所が、単一の取り付け箇所を含み、接着剤がその接着箇所に不連続に取り付けられる、品目1に記載のタグである。
【0049】
品目11は、電子回路と可撓性の伸縮性第1基材との間に電気的接触が存在する、品目1に記載のタグである。
【0050】
品目12は、より伸縮性の高い第1基材と、有限数の取り付けポイントで第1基材から吊り下げられた、より伸縮性の低い第2基材と、第2基材上に配置された電子回路とを備えた伸縮性物品であって、物品が伸長されると、第1基材が、第2基材及び電子回路よりも大きな歪みを受ける、伸縮性物品である。
【0051】
品目13は、物品が伸長すると、第1基材が、第2基材及び電子回路より大きな面内歪みを受ける、品目12に記載の物品である。
【0052】
品目14は、電子回路はアンテナを含み、物品が伸長したときのアンテナの共振周波数は、物品が伸長していない状態のときのアンテナの共振周波数と本質的に同じである、品目12に記載の物品である。
【0053】
品目15は、可撓性の伸縮性第1基材と、第1基材の主表面上に配置され、第1基材と実質的に同一の広がりを持ち、より厚い境界領域及びより薄い内部領域を有する接着剤層と、接着剤層の内部領域上に直接配置された電子回路と、を備える、伸縮性無線周波数識別タグである。
【0054】
品目16は、接着剤層のより薄い内部領域は、第1基材の主表面の対応する凹部に配置される凹部を形成することが可能であり、電子回路は、接着剤層のより薄い領域の凹部上に直接配置された集積回路(IC)を含む、品目15のタグである。
【0055】
品目17は、より厚い境界領域及びより薄い内部領域を有する接着剤層は、より厚い境界領域により薄い内部領域とは異なる接着剤を含む、あるいは、接着剤層は不連続な層である、品目15のタグである。
【0056】
項目18は、タグがある表面に適用されたときに、電子回路がその表面に接触し、電子回路は、その表面に結合される、又は、その表面と電気的接触若しくは熱的接触をする、のいずれかである、品目15のタグである。
【0057】
品目19は、可撓性の伸縮性第1基材と、第1基材と実質的に同一の広がりを持ち、第1基材及び第3基材の周辺部に沿って第1基材に取り付けられた可撓性の伸縮性第3基材であって、第1基材及び第3基材は両者の間に、第1基材及び第3基材と実質的に同一の広がりを持つエアギャップを画定する、第3基材と、エアギャップ内に配置され浮動しており、第1基材及び第3基材には取り付けられていない電子回路、とを含む伸縮性無線周波数識別タグである。
【0058】
品目20は、エアギャップ内に配置され浮動している第2基材を更に含み、電子回路は第2基材上に配置されている、品目19に記載のタグである。
【0059】
品目21は、第2基材に隣接して、第2基材に取り付けられている第4基材を更に含み、電子回路が第2基材と第4基材との間に収容される、品目20に記載のタグである。
【0060】
品目22は、エアギャップが緩衝材料で少なくとも部分的に満たされ、緩衝材料は非導電性かつ非接着性であり、緩衝材料は第1基材の表面上、又は第3基材の表面上、又はその両方に配置されている、品目18に記載のタグである。