CN105190730B - 安全密封装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全密封装置(101)，其包括：至少一个关闭元件(102)，具有导电路径(120)；锁定体(103)，包括RFID嵌体(104)，该RFID嵌体承载电路(105)，该电路包括数据载体、射频收发器、第一天线和第二天线(106、107)、以及第一电端子和第二电端子(117、118)。第一通道和第二通道(111)各自横穿锁定体(103)，该锁定体包括锁定芯(112)，该锁定芯具有用于锁定关闭元件(102)的每端(102a、102b)的各自的保持机构。

Description

安全密封装置和方法
技术领域
本发明涉及安全密封装置和方法的领域，尤其涉及收发器。
背景技术
密封接近某些财产(特别是在运输中的财产)的入口已经是长期存在的人类需求。例如，为了防止走私，海关部门经常用附标记的密封装置密封过境货运车辆和船运集装箱。货主或物流供应商也可使用这种附标记的密封装置以保护货物免于被盗窃或其他未经授权的篡改。然而，这样附标记的密封装置提供的物理保护可能被限制，它们的主要目的是清楚地显示它们是否已被破坏以及货物是否被潜在地接近。通过定期检查附标记的密封装置，货物可以被跟踪，并且如果密封装置已被破坏，则能够识别破坏所发生的运输段。因此，这种附标记的密封装置可非常有效地威慑财产在运输中的未经授权的接近、转移和/或篡改。
本领域技术人员已知不同类型的附标记的密封装置。在一种它的最简形式中，这样的附标记的密封装置可以是具有棘齿带的塑料标签。更复杂的附标记的密封装置采取具有线材带的金属锁、附标记的金属带密封件或附标记的螺栓密封件的形式。为了防止误报警，防止这种附标记的密封装置的意外破坏也很重要。为了该目的，国际标准组织(ISO)已经发布了用于密封装置的拉伸、剪切、弯曲和抗冲击性认证的ISO17712标准。
大部分这样的附标记的密封装置的一个不便之处是检查和识别它们需要靠近标签的目视检查。当大量的集装箱需要被跟踪(例如在重要的海关检查站或转运设施)时，这可能非常乏味和耗时。此外，代理人目视检查大量密封可能会很容易忽略个别的密封破坏。
为此，已经提出包括射频识别(RFID)技术在内的几种不同类型的安全密封装置。这样的RFID装置包括射频收发器，用于将识别数据无线传送到远程读取器。此外，如果密封装置已被破坏，射频收发器也可传输特定信号。例如，美国专利申请公开文献US 2005/0231365 A1和US 2007/0103310 A1以及美国专利US 6,265,973 B1各自公开了一种具有电路的安全密封装置，该电路被构造为在被破坏的情况下传输特定信号。然而，这些文件中公开的安全密封装置需要有源射频收发器，因此需要电源。保障这样的电源增加了这些密封装置的复杂性和成本并降低了它们的可靠性。这样的安全密封装置能响应远程读取器的范围取决于该电源。因此，增加此范围通常涉及增加成本和降低可靠性方面的权衡。
可选地，仅需要无源射频收发器(即，能由入射的无线电信号的能量单独地供电的收发器)的安全密封装置也已经被提出。这样的设备已经在美国专利申请公开文献US2006/0145868 A1、US 2006/0087431 A1以及US 2007/0139196 A1中公开。在这些安全密封装置中，如果密封被破坏，那么连接射频收发器和天线的导电路径被损坏。因此这样的破坏能容易地被探测到。然而，这些安全密封装置的一个缺点是它们响应于远程读取器的范围通常很有限。
发明内容
本公开的第一目的是提供一种简单且防篡改的(tamper-safe)安全密封装置，特别是一种安全密封装置，至少包括：关闭元件，具有导电路径；锁定体，包括电路，该电路具有数据载体以及拥有预定工作波长的射频收发器，所述锁定体还构造成被锁定到所述关闭元件的至少一个自由端以将锁定体附接到待密封的物体；其中具有远程读取器的射频收发器的通信范围显著增大而无需增加的内部或外部电源。
为此，在至少一个示出的实施例中，关闭元件的导电路径具有大体上等于射频收发器的所述预定工作波长的一半的X倍或1/2X倍的长度，其中X是整数。借助这样的长度，该导电芯能作为补充天线以关闭元件的所述工作波长进行工作，通过感应耦合显著地增加射频收发器的范围，甚至无需与其物理连接。在现有长度之内，“大体上等于”应被理解为允许例如±10％的变化。
在至少一个实施例中，锁定体可被构造为将所述关闭元件的第一端和第二端锁定在一起以将锁定体附接到待密封的物体。这尤其可促进诸如绳或条带的柔性关闭元件的使用，允许其在广泛的情况下使用。然而，可选地，当用螺栓密封时，锁定体可构造成被锁定到关闭元件的仅一端。
如果射频收发器至少包括定向在第一平面中的第一平面天线，并且所述锁定体被构造为将定向在大体上平行于所述第一平面的平面中的关闭元件的所述第一端和第二端锁定在一起，关闭元件的导电芯与射频收发器的感应耦合能够被增强。关闭元件的导电路径和第一平面天线因此能被定向为沿着大体上平行的平面，这有助于它们的感应耦合。为了更好的覆盖安全密封装置的每一侧，射频收发器至少可包括被定向为大体上平行于第一平面天线的第二平面天线。“大体上平行”应被理解为功能上等同于平行定向，尽管可存在例如5°或10°的轻微偏差。
本公开的第二目的是提供一种防篡改，尤其是防止关闭元件的破坏的安全密封装置。为此，所述电路可包括第一电端子和第二电端子，第一电端子和第二电端子构造成当关闭元件的第一端和第二端被锁定体锁定在一起时通过关闭元件的导电路径被连接，使得关闭元件的破坏将中断第一电端子和第二电端子之间的该连接，中断可容易地被电路探测到。特别地，电路可构造成自动地储存在所述数据载体之内，无论所述第一电端子和所述第二电端子之间的连接是否已经被中断。利用该另一反篡改特征，将能够识别被破坏的密封，即使该连接随后已经被恢复。
本公开的第三目的是提供一种特别小型的安全密封装置。为此，电路可形成到基板上，基板至少包括：第一节段，至少支撑射频收发器的第一平面天线，在第一平面中延伸；以及第二节段，至少支撑所述第一端子和所述第二端子，并在相对于第一平面例如呈大体上直角的一角度的第二平面中延伸。为了更好的覆盖安全密封装置的两侧，基板还可包括第三节段，至少支撑射频收发器的第二平面天线，并大体上平行于第一节段延伸。为了保护电路免受意外损坏或篡改，电路可被封装在介电材料之内。在本公开内，“大体上直角”为了其当前的实际目的应理解为功能上相当于直角的角度，尽管其可能与90°稍微不同，例如相差5°或10°。必须指出的是，电路的这些特征甚至能与本公开的其他特征隔离而使用，并且至少一些它们的优点甚至在类似的安全密封装置中体现，在该类似的安全密封装置中，关闭元件不存在导电路径或它的导电路径具有并非大体上等于射频收发器的工作波长的一半的倍数的长度。
为了物理上阻止蓄意或无意的密封破坏，所述锁定体可至少包括：第一开口，供所述关闭元件的第一自由端***所述锁定体；以及第一保持机构，用于防止所述第一自由端一旦被***之后从所述第一开口移除。
类似地，锁定体还可包括：第二开口，供所述关闭元件的第二自由端***所述锁定体；以及第二保持机构，用于防止所述第二自由端一旦被***之后从所述第二开口移除。然而，可选地，关闭元件的第二端可为具有锁定体的实心体(solid)，使得它不需被***或锁定到它，或它可呈现扩大的截面，如用螺栓密封。
为了便于安全密封装置的使用，关闭元件可以是柔性的。然而，可选地，其也可以是刚性的，如用挂锁或螺栓密封。
为了提高安全密封装置的多功能性，特别是使其适应多种不同标准，该安全密封装置的射频收发器可具有多个预定工作波长，且其关闭元件具有多个不同长度的导电路径，每个长度大体上等于射频收发器的所述多个预定工作波长之一的一半的倍数。
本公开的另一目的是提供一种用于检查这样的安全密封装置的完整性的方法。为此，位于距所述射频收发器预定范围处的外部读取器可在各种不同传输功率水平发送被定址到射频收发器并使用所述工作波长的询问信号，且如果未能接收到询问信号的预定传输功率阈值以下的射频收发器的应答，则发出警告。该“功率扫描(power sweep)”技术允许安全密封装置的完整性的快速且容易的第一远程检查。
一些示例性实施例的以上概述并非意在描述每个公开的实施例或本发明的每种实施。特别是，除非明确说明与此相反，否则本说明书之内的任何示例性实施例的所选的特征可并入附加的实施例。
附图说明
参照附图，考虑各种实施例的以下详细描述，可更完整地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的第一实施例的安全密封装置的剖切立体图；
图2是图1的安全密封装置的RFID嵌体的立体图；
图3是图1的安全密封装置的关闭元件的横向剖视图；
图4是根据本发明的第二实施例的安全密封装置的剖切立体图；
图5是图4的安全密封装置的RFID嵌体的立体图；
图6是根据本发明的第三实施例的安全密封装置的剖切立体图；
图7是图6的安全密封装置的RFID嵌体的立体图；
图8A是根据本发明的第四实施例的安全密封装置的立体图；
图8B是图8A的安全密封装置的剖切立体图；
图9是图8A和图8B的安全密封装置的RFID嵌体的立体图；
图10A是根据本发明的第五实施例的安全密封装置的立体图；
图10B是图10A的安全密封装置的立体分解图；以及
图11是图10A和图10B的安全密封装置的RFID嵌体的平面图。
虽然本发明经得起多种修改和替代形式的检验，它的细节已经经由附图中的示例被示出并将被详细描述。然而，应理解的是，目的并不是将本发明的多个方案限制到所描述的特定实施例。相反，目的是覆盖落在本发明的范围内的所有改型、等同物和替代物。
具体实施方式
对于以下所定义的术语，应该采用这些定义，除非在权利要求书或本说明书的其他部分中给出不同的定义。
如本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象，除非该内容另有明确说明。如本说明书和所附权利要求书中所使用的术语“或”，它的含义通常采用包括“和/或”，除非该内容另有明确说明。
应参照附图阅读以下详细描述，其中不同附图中相似元件的附图标记相同。详细描述和附图(未必按比例)描绘说明性实施例且并非旨在限制本发明的范围。所描绘的说明性实施例仅旨在作为示例。任何说明性实施例所选取的特征可并入附加的实施例，除非另有明确规定。
根据本发明的第一实施例的安全密封装置101在图1中示出。该安全密封装置101包括关闭元件102和锁定体103。在所示的实施例中，关闭元件102是具有被电绝缘护套121覆盖的导电路径120的长形的软线，该导电路径例如能通过将几股导电丝的芯缠绕在一起而制造。如图3所示，关闭元件102具有圆形截面，尽管也可考虑其他截面(例如多边形截面)。第一和第二通道111各自穿过锁定体103，该锁定体包括具有各自的保持机构的锁定芯112，用于锁定关闭元件102的每一端102a、102b。
对于安全密封装置101的视觉识别，锁定体103能呈现可见标记(图中未示出)，例如，以印刷或压花的字母数字代码、条形码或其他人类-可读代码或机器可读代码的形式，或以其他认证或识别标记的形式，例如，全息图。
然而，如图1和图2所示，安全密封装置101也包括被嵌入锁定体103之内的RFID嵌体104，该RFID嵌体承载电路，该电路包括数据载体、收发器、用于收发器的第一天线106和第二天线107、第一电端子117和第二电端子118。在该第一实施例中，数据载体和收发器被集成到RFID集成电路105中，该RFID集成电路服从ISO/IEC18000并结合到RFID嵌体104。RFID集成电路105的工作频率例如可为在ISO/IEC18000-4下的规定的2.45GHz、在ISO/IEC18000-6下的规定的860-960MHz，和/或在ISO/IEC18000-7下的规定的433MHz。数据载体可以是只读存储器或可重写存储器，其中可重写存储器能储存由射频收发器接收的信息，例如，在射频收发器的每次读取时收集的路线信息。第一天线106和第二天线107是平面天线，借助在RFID嵌体104的基板上印刷的导电路径被直接连接到RFID集成电路105。导电路径120的长度可大体上等于射频收发器的半个工作波长的倍数，以便通过感应耦合增加射频收发器的范围。在本文中，“倍数”以更宽泛的数学意义进行理解，意思是工作波长的一半的X倍，其中X是等于或大于1的整数。例如，如果射频收发器的工作频率在860-960MHz频带，其对应于约0.35m的波长，导电路径120的长度可大体上等于175mm的X倍。处于这样的长度，当以该工作频率接收或传送信号时，平面天线106与该导电路径120之间存在感应耦合，增加射频收发器的范围。
第一电端子117和第二电端子118中的每一个也在印刷到RFID嵌体104的基板上的导电路径之上被直接连接到RFID集成电路105。这些第一电端子117和第二电端子118被成形为围绕RFID嵌体104中的各个孔的电接触，且其与通道111对准以当被容纳在那些通道111中时允许关闭元件102的两端102a、102b通过这些孔引入。为了最小化安全密封装置101的体积和尺寸，RFID嵌体104的基板不是平的而是П形的，其中两个电端子117、118位于该П形的中间节段104a上，该中间节段被定向为在大体上垂直于关闭元件102的两端102a、102b通过RFID嵌体104中的孔引入的方向的平面中，并且天线106、107各自在该中间节段104a的一侧，在П形的每条腿上。天线106、107因此被定向为跟随各自与中间节段104a的平面呈直角的两个平行平面。借助该构造，在相当薄且小型的安全密封装置101之内能够具有尺寸相当大的两根天线106、107，其中每根天线位于安全密封装置101的一侧，以便沿两个方向提供良好的覆盖。此外，由于在该实施例中关闭元件102的两端102a、102b大体上与平行于两个平面天线106、107的端部的平面对准，所以关闭元件102的导电路径120与平面天线106、107之间的感应耦合增强。
RFID集成电路105可以是无源的，即，仅由入射的射频信号的能量来供能，或者它可以连接到可能被包含在安全密封装置101之内的电源，例如电池或电容器。该RFID集成电路105也被构造为探测两个电端子117、118之间的电连接。如果RFID集成电路105具有可重写存储器并保持连接到电源，它也可被构造为在可重写存储器中记录端子117、118之间的这样的电连接和/或它的中断的事件。
为了在这些电端子117、118之间建立电连接，一旦安全密封元件101已经通过将关闭元件102的两端102a、102b***锁定体103中的相应的开口115被关闭，横穿锁定体103之内的通道111的锐边被构造为局部地拔出关闭元件102，使导电路径120与两个端子117、118进行电连接。为了形成锁定体103，RFID嵌体104和锁定芯112可被包入介电材料(例如，热固性或热塑性聚合物材料)中。
现将参照图1描述使用安全密封装置101以安全地密封集装箱的方法。在使用中，长形的柔性关闭构件102可以制有螺纹并环绕两个相邻元件，这两个相邻元件关闭待密封内容的入口，并且两个相邻元件例如可以是附接到海运集装箱的门的各自的翼的搭扣(hasp，挂钩)。在第一步骤中，安全密封装置101通过使关闭元件102的两端102a、102b穿过相应的开口115进入锁定体103而被关闭，其中它们被保持机构锁定在锁定芯112之内，将关闭元件102的两端102a、102b不可逆地连接到锁定体103，并防止上述两个相邻元件分开，以便有效地防止接近密封内容，除非关闭元件102被损坏。
当关闭元件102的两端102a、102b被锁在适当位置时，横穿通道111的锐边在两端102a、102b处均部分地拔出形成导电路径120的丝线，以便通过该导电路径120连接两个电端子117、118。一旦形成电接触，电路在两个电端子117、118之间被闭合。如果关闭元件102被来自锁定体的力切断或拉动，由于端子117、118之间的连接中断，RFID集成电路105将探测到该密封破坏。如果RFID集成电路105是具有可重写存储器的有源电路(activecircuit)，它甚至可记录该事件，以便揭示该破坏，即使端子117、118随后重新连接。RFID集成电路105和天线106、107可被构造以便在几米的距离与读取器通讯，(该通讯)通过天线106、107与导电路径120之间的感应耦合进一步增强。例如，这允许通过驱动海运集装箱和卡车通过读取器入口而快速地无线检查海运集装箱和卡车的密封。在该检查期间，RFID集成电路105可在被读取器查询时传输储存在它的存储器中的数据以识别集装箱、集装箱的货物和/或路线，而不管端子117、118之间的连接在它被闭合之后的任何时刻是否已经被中断，以及因此安全密封装置101是否已经被破坏。此外，安全密封装置101甚至可包括连接到RFID集成电路105的计时装置和/或定位装置，以便不仅记录破坏是否发生而且甚至记录它发生的时间和/或地点。这些数据也可被传输到读取器。
即使RFID集成电路105是无源电路和/或仅具有只读存储器，通过安全密封装置101的设计也能防止篡改。由于关闭元件102的形状和结构，所以在该关闭元件102的两个节段之间切断之后重新连接它们将非常困难，伪装这样的重新连接就更加困难。如果端部102a、102b之一或两者被来自锁定体103的力拉动，那么已经局部地拔出导电路径120的锐边将阻止在锁定体103之内的护套121的整个节段，并随后阻挡关闭元件102的该端的再引入。此外，锁定芯112之内的保持机构可在其被拉动通过时磨损护套121，在护套121的表面上留下清晰标记。
此外，损坏的导电路径120将不会实现与未受损的导电路径120相同的、与天线106、107的感应耦合，导致在可被RFID读取器自动探测到的范围内的重大减少。例如，这可通过应用“功率扫描”技术完成，其中外部读取器用逐渐或逐步增强的传输功率，在给定范围，询问安全密封装置101的射频收发器。如果读取器已经探测到由安全密封装置101的射频收发器响应于用仍然比较低的传输功率发出的输出询问信号的回复，那么这将表明所述导电路径120仍是完整的，通过感应耦合增加安全密封装置101的射频收发器的范围和敏感性。另一方面，如果读取器必须增加安全密封装置101的传输功率至预定阈值以上，以通过安全密封装置101激起可探测的响应，这可表明导电路径120已经损坏，且安全密封装置101被破坏，因此引起对安全密封装置101和/或密封的货物的靠近的目视检查。
安全密封装置101的第二可选的实施例在图4和图5中示出。与第一实施例的部件相同的附图标记用于第二实施例的类似部件。该第二实施例与第一实施例的区别在于关闭元件102的第二端102b是具有锁定体103的实心体，且导电路径120固定地连接到第二端子118。因此锁定芯112仅具有单个保持机构，该单个保持机构被构造成当其被引入导向第一端子117的通道111时，保持关闭元件102的第一端102a。在使用中，该安全密封装置101与第一实施例中的安全密封装置类似地工作。相同的功率扫描技术可用于确定该安全密封装置101的破坏。
根据本发明的第三实施例的安全密封装置101在图6和图7中示出。与第一实施例和第二实施例的部件相同的附图标记用于该第三实施例的类似部件。该安全密封装置101与第一实施例的相似，除了关闭元件102的导电路径120未被覆盖，而是替代地被暴露。此外，在该第三实施例中，如图7所示，RFID嵌体104不具有被构造为接触该导电路径120的任何电端子，而是代替地在关闭元件102的两端102a、102b处接触金属锁定芯112。因此，在该实施例中，通过RFID集成电路105对安全密封装置101的破坏的有源探测和存储没有任何规定。然而，因为导电路径120的长度大体上等于射频收发器的工作波长的一半的X倍，其中X是等于或大于1的整数，所以由完整导电路径120和金属锁定芯112形成的闭合环路能显著地增加射频收发器的范围。在安全密封装置101的破坏损坏了导电路径120的情况下，该范围内的相应减少能够在安全密封装置101的远程检查期间，使用上述功率扫描技术，被RFID读取器探测到，警告这样的篡改。
根据本发明的第四实施例的安全密封装置101在图8A、图8B和图9中示出。如图8A中所见，该安全密封装置101包括塑料棘齿带形式的关闭元件102和与关闭元件102一体形成的锁定体103。该关闭元件102a的第一端102a是自由的，而第二端102b固定地连接到锁定体103。锁定体103具有开口115，用于接纳关闭元件102的第一端102a，以关闭安全密封装置101。在开口115之内，保持机构116被成形为允许将关闭元件102沿一个方向引导通过开口115，但是与棘齿102c配合以阻止后来沿相反方向的后退。该保持机构能被加强以确保在拉力作用下，关闭元件102将在锁定体103与关闭元件102的第一端102a之间的不可逆连接之前损坏。在所示实施例中，锁定体103形成标签，该标签能具有可见标记(图中未示出)，例如，该可见标记是印刷或压花的字母数字代码、条形码或其他人类可读代码或机器可读代码的形式，或者是其他认证或识别标记的形式，例如，全息图。
如图8B的剖切视图所示，安全密封装置101还包括嵌在锁定体103之内的RFID嵌体104，该RFID嵌体104承载电路，该电路包括数据载体、收发器、用于收发器的第一天线106和第二天线107。在该第四实施例中，数据载体和收发器也在RFID集成电路105中一体化，服从ISO/IEC18000。该RFID集成电路105的工作频率例如也可为在ISO/IEC18000-4下规定的2.45GHz、在ISO/IEC18000-6下规定的860-960MHz，和/或在ISO/IEC18000-7下规定的433MHz。特别地，在该第四实施例中，RFID集成电路可被构造为使用多种不同频率。如在其他实施例中，数据载体可以是只读存储器或可重写存储器，其中可重写存储器能储存由射频收发器接收的信息，例如，在射频收发器的每次读取时收集的路线信息。RFID嵌体104的基板也是П形的，且天线106、107形成在两个侧面节段104b、104c上，这两个侧面节段被定向为跟随两个平行平面，这两个平行平面的每个与中间节段104a的平面成直角。
安全密封装置101还包括关闭元件102中不同长度的多个平行导电路径120，上述平行导电路径被印刷在安全密封装置101的非导电基板上。该非导电基板例如能在第一注射成型步骤中生产，且RFID嵌体104和多个平行的导电路径120能在随后的第二注射成型步骤中被安全地封装。每个导电路径120的长度可以是大体上等于射频收发器的工作波长的一半的一倍或多倍。例如，如果射频收发器具有在860-960MHz频带中的第一工作频率和大约433MHz的第二工作频率，两者分别对应于大约0.35m的第一波长和122mm的第二波长，第一导电路径120的长度可以为大体上等于175mm的X倍，而第二导电路径120的长度可以为大体上等于61mm的Y倍，其中X和Y均为等于或大于1的整数。借助这样的长度，当以这些工作频率中的一个接收或传送信号时，平面天线106、107与相应的导电路径120之间存在感应耦合，增大射频收发器的范围。
在使用中，长形的、柔性的关闭构件102可以制有螺纹并环绕两个相邻元件，这两个相邻元件关闭待密封内容的入口，且这两个相邻元件例如可以是附接到海运集装箱的门的各自的翼的搭扣。关闭构件102的第二端102b之后穿过开口115，不可逆地将其连接到锁定体103，并防止上述两个相邻元件分开，以便有效地防止接近密封内容，除非关闭构件102被损坏。
如在第三实施例中，如果关闭构件102被损坏，那么导电路径120也被损坏，且射频收发器的范围减小。必须注意的是，因为导电路径120被嵌入关闭构件102之内，通常将不能通过修理损坏的关闭构件102可靠地重建该导电路径120。
如果射频收发器105被远程读取器询问，在能够以给定的传输功率响应询问信号的范围将因此取决于关闭构件102的状态。上述功率扫描技术因此可被用于决定安全密封装置101的更靠近的检查是否合适。然后，锁定体103中的可见标记能补充由射频收发器105提供的信息。
相同的原理也能被应用于不同类型的安全密封装置，即如在图10A和图10B中示出的密封螺栓型安全密封装置101。在该第五实施例中，关闭构件102采取锁定销的形式，该锁定销具有第一自由端102a、第二自由端102b以及形成导电路径120的金属芯。该导电路径120至少在所述第一自由端102a处暴露，该导电路径在它的外周上具有锥形边缘130和环形凹槽131，但是电绝缘护套121可至少部分地覆盖导电路径120的剩余部分。如两个附图中均示出，关闭元件102具有圆形截面，尽管其他截面(例如多边形截面)可以考虑作为替换。它的第二自由端102b具有更大的截面。
在该第五实施例中，锁定体103包括具有通道111的管状锁定芯112，该管状锁定芯的一端被端盖132关闭，另一端由于关闭元件102的第一自由端102a的***打开。端盖132具有通向所述通道111中的盲孔136。所述端盖132与金属环134之间的卡环133(被保持在锁定体103的锁定芯112之内)形成保持机构，该保持机构用于通过卡入围绕关闭元件102的第一自由端102a的环形凹槽131，锁定关闭构件102的所述第一自由端102a，该保持机构跟随它(第一自由端102a)的***而进入通道111。
如图10B的分解图所示，安全密封装置101还包括嵌入锁定体103之内并卷绕它的锁定芯112的柔性RFID嵌体104，该柔性RFID嵌体承载电路，该电路包括数据载体、收发器、用于收发器的天线106、以及第一电端子117和第二电端子118。该柔性RFID 104在图11中被平面地且更详细地示出。在该第五实施例中，数据载体和收发器也在RFID集成电路105中一体化，服从ISO/IEC18000。该RFID集成电路105的工作频率也可为例如在ISO/IEC18000-4下规定的2.45GHz、在ISO/IEC18000-6下规定的860-960MHz，和/或在ISO/IEC18000-7下规定的433MHz。如在其他实施例中，数据载体可以是只读存储器或可重写存储器，其中可重写存储器能储存由射频收发器接收的信息，例如，在射频收发器的每次读取时收集的路线信息。第一电端子117和第二电端子118中的每个在印刷到RFID嵌体104的柔性基板上的导电路径之上被直接地连接到RFID集成电路105。RFID嵌体104卷绕锁定芯112，其中导向第一电端子117和第二电端子118的导电路径达到端盖132与锁定芯112之间，并进入端盖132的盲孔136中，使得关闭元件102的第一自由端102a当被锁定到通道111中时，接触这些第一电端子117和第二电端子118两者，在它们之间建立电连接。
该实施例中的RFID集成电路105也可以是无源的，即，仅由入射的射频信号的能量进行供能，或者它可以连接到可能被包含在安全密封装置101之内的电源，例如电池或电容器。该RFID集成电路105也被构造成探测两个电端子117、118之间的电连接。如果RFID集成电路105具有可重写存储器并保持连接到电源，它也可被构造为在可重写存储器中记录端子117、118之间的这样的电连接和/或它的中断的事件。
天线106也是由印刷到RFID嵌体104的柔性基板上的导电路径形成的平面天线，并包括第一曲折节段106a和第二节段106b，该第二节段形成为单个、较宽的导电条，且被成形为当RFID嵌体104卷绕锁定芯112时形成围绕锁定芯112内的金属环134的环。当关闭构件102的第一自由端102a被锁定在通道111之内时，这增加了天线106、金属环134与关闭构件102内的导电路径120之间的感应耦合，增大了射频收发器的范围。如在先前的实施例中，该导电路径120的长度能大体上等于射频收发器的工作波长的一半的X倍，其中X是等于或大于1的整数，以便通过感应耦合增大射频收发器的范围。然而，当测试该特定的实施例时，已经发现较短长度，即射频收发器的工作波长的1/2X倍的长度，也有益于感应耦合，导致射频收发器的范围的显著改进。因此，例如，如果射频收发器的工作频率处于860-960MHz频带，相当于约0.35m的波长，导电路径120的长度可大体上等于87.5mm，即所述波长的一半的一半，或甚至43.75mm，即所述波长的一半的四分之一，并示出射频收发器的范围的显著改进。这样的分数长度也能够适用于之前的实施例。
最后，诸如热固性或热塑性聚合物材料的介电材料的外壳135围绕RFID嵌体104和锁定芯112，仅留下开口115进入通道111。对于安全密封装置101的视觉识别，锁定体103能具有可见标记(图中未示出)，例如，该可见标记为印刷或压花的字母数字代码、条形码或其他人类可读代码或机器可读代码的形式，或者为其他认证或识别标记的形式，例如，全息图。
使用该第五实施例的安全密封装置101来安全地密封集装箱的方法现在将参照图10A进行描述。在使用中，关闭构件102可穿过两个相邻元件，这两个相邻元件关闭待密封内容的入口，且这两个相邻元件例如可以是附接到海运集装箱的门的各自的翼的搭扣。在第一步骤中，安全密封装置101通过使关闭元件102的第一自由端102a通过开口115***锁定体103而被关闭，其中它(第一自由端102a)被保持机构锁定在锁定芯112之内，不可逆地将关闭元件102的所述第一端102a连接到锁定体103，以防止上述两个相邻元件分开，以便有效地防止接近密封内容，除非关闭元件102被损坏。
当关闭元件102的第一端102a被锁定在通道111之内时，暴露的导电路径120连接两个电端子117、118。一旦产生电接触，电路在两个电端子117、118之间被闭合。如果关闭元件102被来自锁定体的力拉动，由于端子117、118之间的连接的中断，RFID集成电路105将探测到该密封破坏。如果RFID集成电路105是具有可重写存储器的有源电路，它甚至可记录该事件，以便揭示该破坏，即使端子117、118随后被重新连接。RFID集成电路105和天线106可被构造成在几米的距离与读取器通讯，通过天线106、金属环134与导电路径120之间的感应耦合进一步增强。密封的远程检查可因此以与先前实施例类似方式开始。上述功率扫描技术也可用于该第五实施例。
本领域技术人员将认识到本发明除了本文描述和涉及的特定实施例之外可以多种形式表明。特别是，其他实施例可结合公开的五个实施例的个别特征。因此，可具有形式和细节上的不同而不背离所附权利要求书中描述的本发明的范围。

Claims (15)

1.一种安全密封装置(101)，包括至少：
关闭元件(102)，具有至少一个导电路径(120)和第一端(102a)，所述第一端是自由端；
锁定体(103)，包括电路，所述电路具有数据载体和射频收发器，所述射频收发器具有预定工作波长，所述锁定体(103)被构造为至少锁定到所述关闭元件(102)的第一端(102a)，以将所述锁定体(103)附接到待密封的物体；以及
所述安全密封装置(101)的特征在于，所述关闭元件(102)的所述至少一个导电路径(120)具有大体上等于所述射频收发器的所述预定工作波长的一半的X或1/2X倍的长度，其中X是等于或大于1的整数。
2.根据权利要求1所述的安全密封装置(101)，其中，所述锁定体(103)被构造为将所述关闭元件(102)的所述第一端(102a)和第二端(102b)锁定在一起，以将所述锁定体附接到所述待密封的物体。
3.根据权利要求2所述的安全密封装置(101)，其中，所述电路至少还包括第一平面天线(106)，所述第一平面天线被定向在第一平面中并连接到所述射频收发器，其中所述锁定体(103)被构造为将定向在大体上平行于所述第一平面的平面中的所述关闭元件的所述第一端(102a)和所述第二端(102b)锁定在一起。
4.根据权利要求3所述的安全密封装置(101)，其中，所述电路至少还包括第二平面天线(107)，所述第二平面天线被定向为大体上平行于所述第一平面天线(106)。
5.根据权利要求2所述的安全密封装置(101)，其中，所述电路包括第一电端子(117)和第二电端子(118)，所述第一电端子和第二电端子被构造成当所述关闭元件(102)的所述第一端(102a)和所述第二端(102b)被所述锁定体(103)锁定在一起时，通过所述关闭元件(102)的导电路径(120)被连接。
6.根据权利要求5所述的安全密封装置(101)，其中，所述电路被构造成自动地储存在所述数据载体内，无论所述第一电端子(117)与所述第二电端子(118)之间的连接是否已经被中断。
7.根据权利要求5所述的安全密封装置(101)，其中，所述电路形成到基板上，所述基板至少包括：第一节段，至少包含所述射频收发器的第一平面天线(106)，且在第一平面中延伸；以及第二节段，至少支撑所述第一电端子(117)和第二电端子(118)，并在相对于所述第一平面成一角度的第二平面中延伸。
8.根据权利要求7所述的安全密封装置(101)，其中所述基板还包括第三节段，至少支撑所述射频收发器的第二平面天线(107)，并大体上平行于所述第一节段延伸。
9.根据权利要求1所述的安全密封装置(101)，其中，所述电路被包围在介电材料内。
10.根据权利要求1所述的安全密封装置(101)，其中，所述锁定体(103)至少包括：第一开口，供所述关闭元件的第一端(102a)***所述锁定体(103)；以及第一保持机构，一旦所述第一端(102a)被***，所述第一保持机构用于防止所述第一端从所述第一开口移除。
11.根据权利要求10所述的安全密封装置(101)，其中，所述关闭元件(102)的第二端(102b)是自由端，所述锁定体(103)包括：第二开口，供所述关闭元件(102)的第二端(102b)***所述锁定体(103)；以及第二保持机构，一旦所述第二端(102b)被***，所述第二保持机构用于防止所述第二端从所述第二开口移除。
12.根据权利要求10所述的安全密封装置(101)，其中，所述关闭元件(102)的第二端(102b)是具有所述锁定体(103)的实心体。
13.根据权利要求1所述的安全密封装置(101)，其中，所述关闭元件(102)是柔性的。
14.根据权利要求1所述的安全密封装置(101)，其中，所述射频收发器具有多个预定工作波长，且所述关闭元件(102)具有多个不同长度的导电路径(120)，每一个所述长度大体上等于所述射频收发器的所述多个预定工作波长中的一个的一半的倍数。
15.一种用于检查根据权利要求1到14中任一项所述的安全密封装置(101)的方法，其中，位于距所述射频收发器预定范围处的外部读取器以各种不同传输功率水平发送询问信号，所述询问信号传送到所述射频收发器，并使用所述工作波长，并且所述外部读取器如果未能接收到所述射频收发器在所述询问信号的预定传输功率临界值之下的响应，则发出警告。
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