JP2021527006A - Smart packaging - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to smart packaging of metals, glass, paper bases, wood bases, or plastics comprising one or more sensors or communication devices, wherein the packaging component is a component of one or more sensors or communication devices. It is characterized by forming. Further, the present invention includes the steps of manufacturing packaging and configuring one or more sensors or communication devices on or within the packaging, the components of the packaging of one or more sensors or communication devices. Regarding the manufacturing method of smart packaging that composes components.
Description
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。 The present invention relates to smart packaging, particularly to integrated smart packaging suitable for containing any type of product, especially food. More specifically, it is suitable for functioning as carbonated drinks, and especially beer containers, especially with respect to integrated smart packaging of beer.
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。 In general, smart packaging incorporates the ability to display or convey product conditions and changes, environmental conditions and changes, and other information. It is a dynamic and preferably active extension of the static and passive communication capabilities of traditional packaging, with the ability to sense, detect, or record changes in the product's environment, either externally or internally. Communicate information to consumers based on.
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。 State-of-the-art smart packaging systems provide consumers with health and product safety, monitor the condition of packaged products, and provide information on shelf life and quality in transit and storage. This technology utilizes indicators and sensors instead of time-consuming and costly quality measurements to extend shelf life and provide product safety. In smart packaging systems, indicators provide information about the surroundings and the quality of the product due to the packaging headspace gas. Indicators can also be attached to the surface of the packaging or integrated into the packaging to improve the measurement of metabolic residues formed during storage. Temperature, microbial spoilage, packaging integrity, physical impact, and freshness of packaged products can be controlled.
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。 An example is US Patent Application Publication No. 2015/307245 for wine capsules attached to a beverage container and configured to provide the user with information about the temperature history of the beverage. Data loggers are one or more energy storage components (eg, one or more capacitors), energy harvesters, temperature sensors, one or more processors, one or more first memories, and one or more wireless communications. Including the machine. Energy harvesters acquire ambient electromagnetic energy. The wireless communicator is configured to communicate the stored information with a personal computer, smartphone or tablet, or wireless communicator and transmit it to a dedicated reader configured to receive the information.
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。 A clear drawback of the system of US Patent Application Publication No. 2015/307245 is that such wine capsules are clearly unsuitable for combination with other types of packages than bottles. Moreover, as soon as the wine capsule is removed from the bottle, the bottle itself becomes a normal "nothing" bottle.
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。 However, a more important general drawback is that while the above system covers the basic needs of product containment and quality control, it is more advanced in terms of consumer interaction and creativity, with respect to packaging. It does not meet the clear consumer demand.
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。 With the advent of inexpensive electronics and printing technology, it has recently become possible to create smart packaging, especially that enables purchase tracking, inventory management, automatic reordering, tampering and packaging damage determination. In addition, smart packaging, which includes lighting, voice generation, various types of sensors and corresponding sensor inputs, smart electronic devices, wireless communications combined with human, smart device, and vending machine interactions, is for consumers. Will provide an improved personalized experience. You can also integrate personal advertising, motivation, prizes, and gaming-like environments for purchase points at various psychological levels to proactively enhance brand loyalty and drive purchases.
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。 In connection with the above, the smart packaging described in International Publication No. 2015/147995 allows users / purchasers to interact with the packaging and the packaging itself, or smarts such as smartphones, computers and vending machines. Includes electronic devices that can trigger actions on any of the devices or communicate with or communicate with websites where databases may reside. For example, a soda jar, can, or chip bag can have the ability to touch or read a code on a smartphone, which can behave one or more based on the type of product in its vicinity. It can be performed.
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。 Smart packaging includes one or more battery and / or energy storage and / or energy receiving elements, elements configured to store information, and elements configured to sense touch. , Elements configured to display information and / or elements configured to generate light, elements configured to receive and / or transmit information, and one or more of packaging. Includes circuits that electrically connect the elements to each other.
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。 Perspectives that have not been made in smart packaging as described in WO 2015/147995 integrate smart packaging technology within what is in reality today, including today's industrial packaging processes and their uses. Is to become. For example, the integration of intelligence technologies down to the industrial processing level of beverage cans, product specifications, and related raw materials has not been noted. Smart packaging has always been drawn without considering the efficient implementation of manufacturing in industrial processing.
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。 Furthermore, WO 2015/147995 does not specifically mention the contents of the above packaging, namely the functions associated with and required for carbonated beverages, especially beer. As an example, as a basic purpose, smart packaging that conveys the time and temperature history of foods such as beer to ensure optimal maturation and proper aging and avoid misuse and handling mistakes. May be provided. Another basic purpose example is to convey the condition of a beverage in a package, either visually, by lighting, by sound, or by tactile perception, that is, in the case of food, ideal for the type of food. May provide smart packaging that conveys the arrival of a high temperature consumption.
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。 In addition, smart packaging is an unavoidable challenge and is becoming increasingly important due to the ever-fast pace of integration of digital technology into consumer life and the widespread use of IoT. In this sense, the following description provides a list of extensive applications made possible by smart packaging according to the present invention.
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。 Another very important purpose of smart packaging according to the present invention is to reduce production costs, which is cost-effective to provide intelligent functions and communication means to cheap products, especially disposable products. Reduce to a certain extent.
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。
Description of the Invention The present invention relates to smart packaging of metal, glass, paper-based, wood-based, or plastic, including one or more sensors, wherein the packaging components constitute one or more sensor components. It is characterized by.
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。 Further, the present invention relates to a method of manufacturing a packaging and comprising the steps of forming one or more sensors on or within the packaging, in which the components of the packaging constitute the components of the one or more sensors. ..
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。 The present invention relates to smart packaging of metal, glass, paper-based, wood-based, or plastic with one or more communication devices, the components of which form the components of one or more communication devices. It is characterized by.
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。 In particular, smart packaging of glass, paper-based, wood-based, or plastic containing one or more communication devices is disclosed, characterized in that the components of the packaging form components of one or more communication devices. .. As one of ordinary skill in the art will recognize, the integration of intelligent technology into glass, paper-based, wood-based, or plastic packaging is simply because it is not easy to integrate these materials into communication devices. , Has been neglected more than integrated with metal packaging.
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。 In addition, smart packaging of, in particular, metal, glass, paper-based, wood-based, or plastic, including one or more optical or acoustic-based communication devices, is disclosed and the packaging component is one or more communications. It is characterized by forming the components of the device.
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。 Further, the present invention relates to a method of manufacturing smart packaging, which comprises the steps of manufacturing the packaging and configuring one or more communication devices on or within the packaging to configure the packaging. The elements shall constitute components of one or more communication devices.
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。 In certain embodiments, the present invention relates to smart packaging of metals, glass, paper bases, wood bases, or plastics comprising one or more sensors and one or more communication devices. It is characterized by forming one or more communication device and sensor components.
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。 As the world is increasingly migrating to IoT, smart packaging according to the invention provides a wide range of intelligent functionality in packaging, integrates to the level of industrial processes, engages consumers and strengthens the brand. Can be used to do. It can be used, among other things, to prove product reliability and tampering of origin, as well as source and destination tracking, and supply chain optimization.
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。 In addition, with the smart packaging according to the present invention, the cost of smart packaging for manufacturing smart connected products is from the cost-effectiveness of adding intelligent functions and communication means to inexpensive products. Can be lowered.
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。 Thus, in the first embodiment, the present invention is a metal, glass, paper-based, wood-based, or plastic smart packaging with one or more sensors, the packaging having one or more components. It provides packaging characterized by forming a component of a sensor.
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。 Thus, in a second embodiment, the invention is a metal, glass, paper-based, wood-based, or plastic smart packaging comprising one or more communication devices, the packaging having one component. Provided is a packaging characterized by forming a component of the above communication device.
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。 Smart packaging can be either primary or secondary.
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。 In connection with the present invention, the product packed in smart packaging can be any type of product, such as solid or non-solid, any type of substance, liquid, food, non-food. In particular, liquid foods, especially beverages (carbonated, non-carbonated, alcoholic, non-alcoholic, juice, sports drinks) or liquid products such as paints, chemicals, chemicals, solvents and oils are applicable.
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。 The components of smart primary packaging are understood as the materials required for packaging to function as a product container. That is, it is necessary to function as a food container, more specifically as a carbonated beverage container, and in particular as a beer container, so that the packaging can put and transport products. It is a material.
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。 The components of smart secondary packaging are the materials needed for packaging to hold the primary packaging.
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。 Components and material layers, such as inks and varnishes, that do not contribute to the packaging to allow the product to be loaded and transported, for example, merely acting as a decorative layer or decorative layer system, are not components.
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。 A packaging with a printed sensor or communication device, where the packaging is just a substrate for printing and the outer surface of the packaging prints the layers that are needed as is for configuring the sensor or communication device. In contrast to packaging, which only needs to be suitable for, in the present invention, the packaging component is an important component of the actual sensor or communication device and is required for the function suitable for the sensor or communication device. Must have good material properties.
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。 In other words, the components are essential for the proper functioning of the sensor or communication device and are essentially components already present in the packaging itself before the sensor or communication device is fully configured. Therefore, the processes that make up a sensor or communication device are at least partially integrated in the manufacture of packaging that lacks that particular component (a particular layer of material) as required for the functioning of the sensor or communication device. Is impossible. Both smart packaging and sensors or communication devices have common components. That is, one required material layer included in the structure of the packaging or part of the packaging, which does not merely function as a decorative layer, functions as a necessary component of the sensor or communication device.
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。 As a result, the manufacturing of sensors or communication devices may be at least partially integrated into the manufacturing of smart packaging, resulting in reductions in material costs, manufacturing time, and overall manufacturing costs. Introducing intelligent features and means of communication into cheap products, especially disposable products, can be cost effective.
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。 In general, the present invention makes it possible to integrate intelligent technology into its production down to the level of industrial mass production of containers for all types of products.
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。 In the context of the present invention, sensors respond to physical and / or chemical stimuli (heat, light, sound, pressure, magnetism, specific movements, the presence of specific ions, etc.) and use this information in specific ways. Transmit, record, or transmit the resulting impulse (with respect to measurement or control operations). Such a sensor can be any type of sensor listed below. Temperature sensor, pressure sensor, touch, push, or force sensor, motion sensor, liquid level sensor, sound sensor, light or color sensor, image sensor, magnetic field sensor, proximity sensor, liquid or steam detection sensor. It can also be any type of sensor with the following sensor technologies: Photonodes, thermistas, resistors or piezo resistance sensors, piezoelectric sensors, magnetic resistance sensors, conductive strain sensors, capacitance sensors, radiation (IR, RF, etc.) sensors, thermocouple sensors, sensors that react to volatile compounds on contact Sensors such as arrays Arrays (eg electronic nasal sensors), biosensors (electrochemical biosensors, optical biosensors, electronic biosensors, piezoelectric biosensors, weight measurement biosensors, charcoal biosensors), chemical sensors, etc. Such sensors include, among other things, light, color, force or strain, proximity, liquid level, flow, presence of gas, presence of odor / aroma / flavor, humidity, viscosity, temperature, pressure, chemical contamination, acceleration, movement, touch. Can be integrated into packaging to detect, measure, or demonstrate impact, biometrics. They may also obtain information from or around the human body (eg, heart rate, respiratory rate, physical activity, sleep patterns, etc.).
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。 In connection with the present invention, a communication device can transmit and / or receive data, including signals, for exchanging information between communicators, and is particularly suitable for use in telecommunications. A communication device of any type suitable for transmitting symbols, signals, messages, words, sentences, images or information of nature by wired, wireless, magnetic, optical or other electromagnetic systems, or by voice. The smart packaging according to the invention can implement any type of communication device suitable for communicating via a connection protocol standard or a custom protocol. Different connectivity criteria have been designed for different physical layers, data throughput, and transmission ranges. The most appropriate criteria can be determined for each embodiment of the invention. There are numerous communication standards and / or protocols today. The leading candidates in the smartphone-dominated market are Bluetooth and NFC for localized communications. However, as more devices are connected to the IoT, dedicated networks such as SigFox will play an important role in the future by connecting primary and secondary packaging to other connected devices and objects around the world. Can be fulfilled. Bluetooth, Zigbee, Z-wave, 6LowPan, Threat, Wi-Fi, Cellular, NFC, Sigfox, Neul, LoRaWAN, Li-Fi can be suitable communication standards / protocols. Such communication devices may include any type of transmitter or receiver or transceiver combined with suitable transmitter and receiver hardware and software. For example, an optical system may use a light source (eg, an LED) and an optical sensor (eg, a photodiode). The acoustic system may use acoustic transducers (eg, piezoelectric or piezo resistors). Proximity / magnetic or guidance systems may use coiled antennas. Alternatively, the radio-based system may use RF antennas or other types of antennas.
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。 The communication paths applicable to the embodiment of the present invention are as follows.
−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。 -Data exchange between smart packaging and other smart packaging. Both may be either containers and / or secondary packaging.
−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。 -Detecting the presence of other passive devices or objects and identifying them by exchanging data with them.
−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。 -Data exchange between smart packaging systems and other electronic devices. For example, public wireless infrastructure such as smartphones, Wi-Fi routers, cellular networks, and local infrastructure explicitly deployed to communicate with smart packaging systems. These other devices may then relay data to other internet connection services such as cloud storage, data analytics, and web-based interfaces.
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。 In particular, point-to-point communication between two devices, mesh communication networks, and broadcast communication from one thing to many things are envisioned.
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。 It should be noted that any communication system requires several predefined protocol layers on top of the physical layer described here. These are, by their very nature, realized by electronic logic and software.
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。 In embodiments according to the invention, digital logic, processing units, memory, gate arrays including programmable gate arrays, resistors, capacitors, passive components such as inductors, analog appliances, power control circuits, display driver circuits, or any of them. Any type of support electronic system may further be provided, which may include a combination of. These support electronic systems may be constructed from individual parts attached to a smart packaging substrate and connected by conductive tracks on the substrate and / or components printed on the substrate.
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。 More specifically, the smart packaging according to the invention comprises a sensor or communication device, the packaging component or plurality of components being one or more sensor or communication device component or multiple components. And / or, in addition, form a variable number of component combinations of the following functional areas:
・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。 -Processing unit: In the smart packaging according to the present invention, any type of processing unit suitable for integration into the smart packaging can be used. Inspired by the growing IoT market, mainstream chip developers are launching ultra-compact, ultra-low power chips with integrated memory. There are new technologies that allow the processor to be printed on thin film materials such as flexible polyamides, polyester foils and the like. Other systems, such as communications and memory, can also be printed to create specific solutions known as system-on-chip (System).
・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。 Communication unit: A communication unit is any type of device suitable for use in telecommunications, symbolized, signaled by wired, wireless, optical, or other electromagnetic systems to exchange information between carriers. , A device suitable for transmitting messages, words, sentences, images and sounds, or information of any nature. The smart packaging according to the invention can implement any type of communication unit suitable for communicating via a connection protocol standard or a custom protocol. Different connection standards are designed for different data throughputs and transmission distances. The most appropriate standard can be determined for each embodiment of the present invention. Today, there are many standards for communication means, and the leading candidates in the market centered on smartphones are Bluetooth and NFC for localized communication. However, as more devices are connected to the IoT, dedicated networks such as SigFox will play an important role in the future by connecting primary and secondary packaging to other connected devices and objects around the world. Can be fulfilled. There are Bluetooth, Zigbee, Z-wave, 6LowPan, Thread, Wi-Fi, Cellular, NFC, Sigfox, Neul, LoRaWAN, Li-Fi.
・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。 Sensory perceptible output: Sensory perceptible output is used for packaging, allowing the user or consumer to perceive changes in the perceptible state of the packaging or contents. It can be any type of integrated device. Such an output may be a visual output, an audio output, a tactile output, or another output that can be sensed by tactile, taste, or odor. More specifically, the visual output is any device integrated into the package, under electrical, electromagnetic, or magnetic control, or triggered by pressure, strain, or temperature changes. It may be a device that allows a region of light to emit light or change the absorption or transmission (such as color change) of light of a particular wavelength. Emitting, absorbing, or transmitting light involves showing any kind of color signal or providing graphics, text, logos, videos (brands, labels, interactive labels, etc.). ), Or may include projecting graphics, text, logos, etc. onto surrounding objects. Visual outputs include, for example, liquid crystal displays (LCDs), electronic paper displays (EPDs), hard or flexible organic light emitting diode (OLED) displays, electrochromic displays, electroluminescent displays, electrophoresis displays, OLED light sources, etc. It may be an LED light source, or any combination thereof, or any type of display, such as any type of projector or beamer having the appropriate size. The tactile output is any device integrated into the packaging that allows at least a portion of the packaging to be subjected to force, vibration, or movement under electrical control. These forces, vibrations, or movements may be felt by the user by holding or touching the container, or the forces, vibrations, or movements may be on other objects, such as other bottles in the packaging or on shelves. Can be added as transmitted. Such devices can use, for example, piezoelectric materials. The audio output is any type of device that is integrated into the packaging, where one area of the packaging vibrates to send the audio signal into the air or convert the audio signal to something else that surrounds the packaging. It can be a device capable of transmitting an audio signal in the air. The frequency range of vibration may include the frequency range of human hearing, as well as ultrasonic and subsonic frequencies. The audio output is, for example, an electrostatic speaker or a thin film flexible speaker. Other sensory-tactile outputs are any type of device integrated into the packaging that allows the user or consumer to perceive changes in the surface condition of the packaging (eg, changes in roughness, static electricity). It can be a device that makes it possible to sense the odor released at the time of activation, the taste released by activation or the like.
・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。 Power: Any type of power that powers the output and is suitable for integration into smart packaging, such as individual batteries, flexible batteries, printed batteries, micro batteries, (super) capacitors, antennas. , A piezoelectric, conductive or thermoelectric generator, solar power generation (eg, organic solar power generation (OPV), energy harvesting elements such as electromagnetic field energy collection, etc.).
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。 Embodiments according to the invention relate to primary packaging such as bottles made of glass, or metal (eg, aluminum) or plastic, or metal cans, or metal barrels, plastic barrels, or wooden bottles or barrels. Such primary packaging is particularly suitable for carbonated beverages, preferably beer.
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。 Other embodiments according to the invention include cardboard, multipacks, trays, HiConnect, plastic ring carriers, plastic yokes, paperboard baskets, paperboard overlaps and cardboard, cardboard boxes, HDPE plastic handles, 6 pack rings, and Regarding secondary packaging such as shrink packaging.
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。 The packaging components that form the components of one or more sensors or communication devices are, among other things,: Glass in glass containers, hot-end coating layers (eg tin oxide, or other oxides, or other equivalent materials applied, for example, by chemical deposition applied to increase the adhesion of cold-end coatings). , Cold end coating layer (eg polyethylene way, or other equivalent material to which spray coating is applied to make the surface more slippery when the bottle passes through the line), plastic in plastic containers, plastic caps Or plastic for lids, metal for metal cans including body, lids, ring pulls, or rivets, metal for barrels including valves and stems, metal for metal caps or crowns, polymer coatings inside metal containers, spray coated epoxy (eg metal) Applied to the raw material metal of cans or bottles), metal oxide layer (for example, mounted by anodic oxidation of the base material of metal beverage cans or bottles), metal layer (for example, deposited on the metal base material of beverage cans or bottles by plating) , Polymer layer (eg, molded inside the crown or screw bottle top to form both seals and corrosion protection), secondary packaging fiberboard or cardboard, or secondary packaging plastic parts (eg) Rings and handles for organizing bottles), wooden barrels, etc.
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。 An overall embodiment according to the invention is a smart packaging of metal, glass, paper base, wood base, or plastic with one or more sensors or communication devices, the packaging having one or more components. Smart packaging with chemical, electrical, mechanical, electrochemical, dielectric, magnetic, optical, electromechanical, or semiconductor properties suitable for forming components of sensors or communication devices Can be provided. In other words, the components of the packaging that form the component of one or more sensors or communication devices are their electrical properties, their chemical properties, their electrochemical properties, their dielectric properties, their magnetic properties, their optical properties. , Its electromechanical properties, or its semiconductor properties.
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。 In one embodiment, the invention is a metal, glass, paper-based, wood-based, or plastic smart packaging that comprises one or more sensors or communication devices, with one metal component of the smart packaging. Provided is a smart packaging capable of forming a conductive layer of the above sensor or communication device.
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。 The metal component forming the conductive layer may be the metal layer of the bottle, can or barrel, or the aluminum of the bottle, can or barrel, especially the lid, tab, aluminum of the can body, or a combination thereof.
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。 The metal component forming the conductive layer may also be a metal layer of a beverage barrel, typically stainless steel, or any other type of metal container.
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。 The metal components that form the conductive layer may be paper-based, wood-based, or plastic-based smart packaging components. The plastic bottle may have, for example, a metal ring structure on the body or neck, the corrugated tray may have a metal layer for increased rigidity, or the carton packaging may have an integrated metal (eg Tetra Pak). You may.
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。 The metal components that form the conductive layer are, for example, the metal layer of the bottle closure, such as the tin plate of the crown of a glass bottle or the metal of the crown itself, or the aluminum layer of a roll-on pilfer proof cap (ROPP). You may.
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。 In one embodiment of the invention, the metal configuration of the smart packaging can be formed as an electrode layer of a sensor or communication device, or as an interconnect between different sensor or communication device elements. A wide range of sensors and communication devices are composed of one or more conductive layers. Therefore, the use of conductive substrates eliminates the need to add substrates to the structure of the sensor or communication device.
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。 As an example, smart packaging is provided in which the metal components of smart packaging, especially metal bottles or cans, form a conductive layer on the resistance sensor to measure the amount of contents remaining in the container. (See also Fig. 1). This force sensor utilizes a resistant or piezo-resistant active layer so that when deposited on the bottom of the bottle, the metal in the can forms both the assembly substrate and one conductive layer. In addition, the encapsulating layer can be formed with the existing lacquer / varnish applied to the bottle during normal production.
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。 As a variant, smart packaging can be provided in which the metal components of the smart packaging, in particular a metal bottle or can, form a conductive layer of a communication device with an RF antenna. The RF antenna is formed so as to optimally detect an electromagnetic field within a specific frequency range that induces a voltage across the antenna. Electromagnetic fields are usually generated from transmitters elsewhere. Depending on the attached electronic device, it can also be used to transmit the electromagnetic field of the RF antenna.
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。 Many antenna designs are possible. For example, a patch antenna in which two conductive layers are separated by an insulating dielectric. The lower part of the patch antenna is the conductive layer of the container, and the upper part is molded to match the frequency of the electromagnetic radiation involved. In addition, the antenna structure can be combined with the shape of the container, including features such as convex, concave and hollow. Thereby, in principle, the resonance frequency can be adjusted and the antenna performance can be optimized to suit the application.
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。 As a further variant of use, the placement of materials with different dielectric constants or magnetic permeability near the antenna can alter the designed frequency response.
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。 As another example, a communication device with an inductive (magnetic) antenna can be implemented such that the metal in the can forms one of the conductive layers. Inductive or near-field antennas detect various magnetic fields, including the magnetic components of electromagnetic waves.
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。 One of the possible structures is in the form of a coil in effect. The coil can be constructed as a single spiral conductor and / or can be wrapped around the outside of the can / bottle. Next, both ends of the coil need to be coupled to the circuit, resulting in the need for a bridge across the coil. The bridge can be constructed, for example, by a conductive layer in a container or secondary packaging, or by a ring pull in a can.
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。 As another example, a temperature sensor for measuring the temperature of the liquid contents can be implemented so that the metal in the can forms one of the conductive layers (see also FIG. 2). In addition, the encapsulating layer can be formed with the existing lacquer / varnish applied to the container during normal production. Therefore, the only additional layers required are the thermistor active layer and one additional conductivity. The area of the thermistor can be adjusted to average the temperature over a large or small area of the liquid. Alternatively, or in addition, an array of similarly designed temperature sensors can be dispersed throughout the container as a means of measuring the amount of liquid remaining. This can be done by taking advantage of the fact that, assuming the container is pre-cooled, the portion of the wall that is in contact with the liquid will be cooler than the portion that is not in contact with the liquid. The same principle can be applied to detect whether a consumer is holding a container.
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。 In addition, smart packaging is possible to build an electronic nasal sensor by using the metal of the container for one element of the array. The electronic nasal sensor comprises an array of different active sensor layers, each layer covering two electrodes, one common to all of the arrays and the other to the elements only. This forms one of the two electrodes of each element. The second electrode of each element is placed on the insulating layer to electrically insulate it from the common electrode of the assembly substrate.
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。 As another example, smart packaging may be provided in which the liquid chemistry / biochemistry sensor has a structure similar to that shown in FIG. In this case, the conductive metal of the can can further form one of the electrodes of a single sensor element. Alternatively, electrodes common to the array of liquid chemistry / biochemical sensors may be formed.
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。 Also, environmental conditions and / or gas chemistry sensors can be implemented using can metal as one of the conductive electrodes capable of electrically reading the sensor. They may include an encapsulation layer on top of the electrodes made using existing encapsulation materials used in the container.
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。 In certain embodiments of the invention, the metal components of the packaging can form overlaps with other metal components or layers or components. Such overlapping metal layers can be used to form two conductive layers for a sensor or communication device, with an active layer placed between them.
金属の重なりの例は次のものであってもよい。 Examples of metal overlap may be:
−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。 -The folded seam at the top of the can overlaps 6 layers of 2 substrates.
−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。 The seams of the three-piece can may provide an overlap of multiple metal substrate layers. A functional active layer can be added in between.
−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。 -When the ring pull and the upper part of the can overlap, two electrodes are formed and an active layer is formed between the ring pull and the upper part of the can. The rivets may form electrical connections.
−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。 -Aluminum bottle overlap with screw top or crown top.
−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。 -Overlapping of conductive foil with the top of a metal crown cap or metal bottle.
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。 In one embodiment, the invention is a metallic, glass, paper-based, wooden, or plastic smart packaging that comprises one or more sensors or communication devices, the smart packaging glass, paper-based, wooden, or. The plastic component provides smart packaging that forms a non-conductive layer of one or more sensors or communication devices.
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。 As an example, a communication device with an RF antenna may be integrated into a metallized carton beverage container.
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。 The RF antenna uses a non-conductive packaging substrate as the dielectric, with two layers of the antenna placed on either side of it.
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。 The metallized carton container contains both a conductive layer of laminated metal, mainly aluminum, and a non-conductive packaging substrate. This conductive layer is then used to form the antenna ground plane and place additional antenna elements on the opposite side of the non-conductive carton substrate. The non-conductive carton substrate then effectively separates the two electrodes, the dielectric constant of which controls the adjustment of the antenna.
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。 The glass or plastic component of the smart packaging may be, for example, the glass body or neck of the glass bottle, or the plastic body or neck of the plastic bottle, or the plastic lid, or the plastic of the secondary packaging.
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。 In embodiments of the invention, the glass, paper-based, wooden, or plastic components of smart packaging can form electrically insulating components, protective encapsulation layers, or dielectric layers.
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。 In addition, the non-conductive components of the packaging can also form overlapping structures that can be functionalized to function as two conductive layers or as active layers, as further described in the text.
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。 Examples of such non-conductive overlapping structures are as follows.
−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。 -Overlapping of polymer or glass bottles with their respective screw or crown lids.
−紙箱の折り目と縫い目。 -Paper box creases and seams.
−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。 -Existing polymer seal layer inside metal bottle tops (both crown and screw tops).
−「ボトル・イン・ボトル」容器内のポリマー層間の重なり。 -Overlapping of polymer layers in a "bottle-in-bottle" container.
−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。
-Polymer label, paper label, foil, or shrink wrap for secondary packaging According to the invention, components other than metal, glass, paper base, wooden, or plastic parts may be structural coatings. .. For example, a hot-end coating on a glass bottle may contain a metal oxide and may function as a semiconductor layer.
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。 In one embodiment of the invention, in addition to using packaging components as components of one or more sensors, packaging components with specific mechanical properties are used as components of the packaging integrated sensor. Can be used. As an example, a material with a defined modulus of elasticity can be used to convert the applied force from internal pressure or mass into strain, which can be detected by a strain sensor. In addition, the resonator and / or the resonant portion of the system can be used to sense sound or vibration.
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。 In one embodiment of the invention, in addition to using packaging components as components of one or more communication devices, packaging components with specific mechanical properties are packaged integrated communication devices. Can be used as a component of. For example, the mechanical resonance of packaging is an acoustic transducer that acquires, amplifies, and / or filters an acoustic signal to and from the transducer.
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。 In another embodiment of the invention, in addition to using packaging components as components of one or more sensors, packaging components with specific chemical properties are incorporated into the packaging integrated sensor. Can be used as a component. As an example, packaging can provide a thermoelectric effect that induces a voltage in response to the temperature between two dissimilar metals. In addition, due to certain chemical properties, the material of the packaging component reacts with the desired analyte to alter the electrical, mechanical, or optical properties of the material, forming the component of the chemical sensor. obtain.
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。 In one embodiment of the invention, in addition to using packaging components as components of one or more sensors, packaging components with specific optical properties are used as components of the packaging integrated sensor. Can be used. For example, an optically transparent substrate can provide a window for the optical sensor. The optically transparent substrate can be used as an isolation between the optically reading electrochemical sensor and the electro-optical sensor. In addition, the optical layer can be used as a controlled optical path for an optical sensor, as a filter for light of a particular wavelength, or as a lens for an image sensor.
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。 More specifically, the optical reading chemistry sensor may be placed inside a glass bottle for the purpose of detecting specific chemical or biochemical activity in the liquid contents. For example, changes in beer composition such as pH and alcohol content to detect oxidation.
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。 In one embodiment of the invention, in addition to using packaging components as components of one or more communication devices, packaging components with specific optical properties are incorporated into the packaging integrated communication device. Can be used as a component. For example, it can be used by using glass or clear plastic as the lens to transmit / capture the optical signal and / or to select the wavelength at which the optical signal is received / transmitted as the optical filter.
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。 In other embodiments of the invention, in addition to using the packaging components as components of one or more sensors, the contents of the container may perform many physical and chemical sensor functions. .. For example, if the contents of the container contain a gap between liquid and air, the liquid will move around with respect to the air as the container is accelerated. This can be used for acceleration detection (also called inertia).
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。 When the liquid in the container is a carbonated drink, the pressure inside the container rises due to the inertial movement of the container, and past movements can be sensed.
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。 In addition, the contents are as a heat reservoir for sensing relative temperature, as an inertial damping component for varying the vessel's response to sound, or as an electrolyte or chemically active for liquid chemistry / biochemical sensors. Can be used as a solution.
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。 Also, the boundary between liquid and gas defines two different regions. The location of the boundary corresponds to the filling level, which may be detected by the acoustic or electrostatic properties of each space.
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。 In one embodiment, the invention is a metal, glass, paper-based, wooden, or plastic smart packaging with one or more sensors or communication devices, the components of which are one or more. It provides smart packaging that can be functionalized to form an active layer of a sensor or communication device.
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。 In one embodiment of the invention, one or more components of smart packaging may include additives that functionalize the components for use as components of one or more sensors or communication devices.
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。 Additives may include electromechanical materials such as piezoelectric materials, electrostatic materials, or magnetic materials for functionalizing components for use as active layers in sensors or communication devices.
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。 In one embodiment of the invention, one or more of the components of smart packaging are used as conductive layers in one or more sensors or communication devices, thus providing additives that make the non-conductive components functional. Can include.
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。 Additives can also be added to materials that can function directly as electrodes of the selected sensor type, or materials that can make the material semiconductor to function as the active layer of the sensor.
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。 Additives can also be added to materials that allow them to function directly as conductive or semiconductor elements of selected communication device types.
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。 In embodiments according to the invention, one or more of the components of smart packaging can be geometrically functionalized for use as components of one or more sensors or communication devices. The components may be stamped, stamped, or bent, and / or overlap with other components to obtain mechanical resonance properties, or form a resonant system or electrical connection structure. May be good.
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。 In embodiments according to the invention, a method of manufacturing smart packaging, comprising the steps of manufacturing the packaging and configuring one or more sensors or communication devices on or within the packaging of the packaging. A component provides a way of configuring a component of one or more sensors or communication devices.
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。 In the methods of the invention, the component composed of the packaging components is any one or more sensor or communication device, such as an active layer, a conductive layer (eg, an electrode), an insulating layer, and an encapsulating layer. It may be a component.
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。 Other parts of one or more sensors or communication devices, other than packaging components or components made up of parts thereof, may be added to smart packaging by available technology. In particular, screen printing, flexographic printing, gravure printing, offset printing, inkjet printing, zerography, lithography, vapor deposition, sputtering etching, coating, chemical vapor deposition, embossing, stamping, laser patterning, mold patterning, electroplating, anodization, Any printing, vapor deposition, or molding technique can be used, such as dip coating, spin coating, bonding, blow molding of polymers such as in containers.
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。 The other part of the sensor or communication device may also consist of packaging components other than components such as decorative layers, varnishes, lacquers and the like. In such cases, in addition to using common components to manufacture packaging and configure one or more sensors or communication devices, it is possible to share additional process steps for configuring other components. can. For example, printing of a decorative layer, which is also a conductive layer, or spraying of a coating, which is also an insulating layer.
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。 In embodiments according to the invention, there may be provided a method comprising the steps of functionalizing a component for use as a component of one or more sensors or communication devices. The steps of functionalizing the components of such packaging may be performed in the process of configuring one or more sensors or communication devices after providing the packaging, or in the process of manufacturing the packaging. good.
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。 In embodiments according to the invention, the step of functionalizing a component for use as a component of one or more sensors or communication devices adds an additive that alters the chemical and / or physical properties of the component. Including doing.
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。 Additives may be added to the raw material during the raw material manufacturing process, for example, the additive may be added to glass, plastic or metal prior to solidification, or to pulp and paper. Such additives may be microencapsulated to enhance their functionality.
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。 Additives may also be embedded in the raw material by rolling or embossing or bonded to the surface by a chemical reaction.
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。 In embodiments according to the invention, the packaging metal, glass, plastic, or paper-based components are additives that function the components to be used as active layers in one or more sensors or communication devices. It may be included.
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。 In yet another embodiment according to the invention, the component is used as a component of one or more sensors or communication devices by subjecting the component to molding steps such as punching, stamping, folding, etc. during the manufacture of the packaging. A method can be provided that includes steps to functionalize geometrically. Such process steps can, in the case of sensors, give mechanical resonance characteristics to the components and generate resonant systems or electrical connections. In the case of communication devices, such process steps can provide components with mechanical resonance characteristics, RF characteristics when combined with a suitable antenna, optical properties that guide light, or electrical connection structures.
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。 In yet another embodiment according to the invention, the component is functionalized to be used as a component of one or more sensors or communication devices by exposing the component to heat such as baking, curing, annealing, laser irradiation, etc. A method can be provided that includes. In addition, the components may directly apply higher temperatures than previously practiced (especially in the case of glass or metal containers) for functionalization.
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。 Power and / or communication means, and / or one or more sensors, and / or processing units, and / or any sensory perceptible output, or any other type of supporting electronic component, are separate. The components can be built by adding them to the smart packaging, preferably by partially printing them on the smart packaging.
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。 In addition, the components of smart packaging can be any type of sensory perceptible output, or any type of power supply component. It may be the same component of packaging that acts as a component of a sensor or communication device, or it may be another component of packaging.
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。 Specifically, with respect to embodiments in which packaging components form components of an optical communication device, a device that modulates a light source or an existing light source using optical frequency electromagnetic waves and a device that detects the light or modulation. A communication device that communicates between is assumed. Such devices include electroluminescence transducers, semiconductor light emitters including light emitting diode (LED) and organic light emitting diode (OLED) devices, electrochromic or electrophoretic transducers, or liquid crystal technology, which emit light or emit light for encoding data. It may include a transmitter based on any of the modulation techniques.
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。
In addition, such devices may include receivers such as optical sensors, especially photodiodes.
The transmission path can pass through free space and / or through an optically functional packaging material that can act as an inductive light path.
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。 In order to realize data communication including smart packaging according to the present invention using an optical communication device device, the transmission light source can be amplitude-modulated (in the case of a digital signal, this is effectively switched on and off). Means). A light receiving detector (photodiode) detects this modulation and the signal is decoded as part of the protocol in the processing power of the device.
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。 The light source can also perform the function of decorative lighting to create visual effects for the user, even if the data signal is encoded to be modulated at a speed invisible to the human eye, for example. good.
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。 Multiple channels use different transmitters to transmit different wavelengths of light, use different photodiodes, or use transparent packaging materials to use optical filters to select different wavelengths at the receiver. This can be achieved by using different polarization stages for different optical signals, or by time multiplexing in which different signals are transmitted in different time slots that can be synchronized by the clocks at both ends of the link.
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。 Further, such data communication may include or be realized by optically sensing the proximity of an adjacent object or another smart packaging. For example, an adjacent object or smart packaging emits a signal having data encoded by either transmitting light that can be detected and identified by smart packaging according to the invention, or modulating ambient light.
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。 Specifically, with respect to an embodiment in which packaging components form components of a voice-based communication device, a communication device that exchanges data from one object to another by transmitting sound pressure waves or mechanical vibrations is assumed. Will be done. In principle, this can be achieved at any frequency below, within, and above the human audible range (ultrasound).
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。 Such devices may include transmitters based on some sound output or vibration technique, such as piezoelectric, electrostatic or magnetic transducers.
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。 In addition, such packaging can respond to either self-generated or externally incident sounds or vibrations for transmitting data, such as:
・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。 -Packaging can, by its mechanical properties, modulate or increase the ambient sound incident on the package in a characteristic way that indicates the packaging or a particular message from the packaging. This is possible, for example, by a mechanical resonance effect that leads to the generation of additional overtones, which can be detected by a separate sound detector.
・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。 The mechanical resonance effect described above can be controlled by an actuator, which is deliberately controlled to encode the data into an incident sound signal.
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。 In addition, such devices may include receivers that use sound detection technology, especially piezo resistors and piezoelectric sensors.
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。 The transmission path can pass through air and / or mechanically / acoustically functional packaging materials capable of amplifying and / or transmitting the corresponding vibrations.
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。 In order to realize data communication including smart packaging according to the present invention using a voice-based communication device, the transmitter emits sound or vibration in an information-encoded manner. This sound or vibration is sensed by the sound sensor of the receiver and the signal is decoded as part of the protocol in the processing function of the device. The transmitted sound also includes an audio signal intended for the user to hear, and the data may be encoded to the extent that it is inaudible to humans.
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。 Multiple channels can be achieved by transmitting data signals at different frequencies. The data signal is detected by the receiver using different filters. Alternatively, time division multiplexing that conducts vibrations and transmits data through different physical paths that are acoustically separated from each other, or different signals are transmitted in different time slots synchronized by the clocks at both ends of the link. Can be achieved by.
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。 In addition, such data communications may include, or be established accordingly, voice-based sensing of adjacent objects or proximity of another smart packaging. For example, an adjacent object or smart packaging may emit a signal with encoded data by transmitting any of the sounds and vibrations detected and identified by the smart packaging according to the invention.
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。 Specifically, with respect to embodiments in which packaging components form components of a short-range wireless communication device, a communication device is envisioned in which the generation and / or modulation of a magnetic field causes data exchange between one object and another. NS. This may be either a static (DC) or alternating current (AC) magnetic field, including the use of magnetic components of electromagnetic waves in the near field.
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。 As the transmitter, a permanently DC-magnetized magnetic material, or a magnetic / inductive antenna, which can be a component of the packaging, can be used.
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。 As the receiver, any magnetic field detection technology, in particular packaging integrated technology including a magnetic / inductive antenna coil and a magnetoresistive sensor, can be used. Transmission can be via free space and / or via a magnetically functional packaging material capable of amplifying and / or transmitting the corresponding magnetic field.
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。 In order to realize data communication including smart packaging according to the present invention including a short-range wireless communication device, the transmitter uses an AC magnetic field modulated with frequency and / or amplitude and / or phase to encode the data. Be prepared (there are many well-known techniques and protocols for doing this). The receiver detects this AC magnetic field and the signal is decoded as part of the protocol in the processing function of the device.
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。 Multiple channels can be realized by transmitting data signals at different frequencies. In this case, the data signal is detected by a receiver that uses multiple receivers with different tunings, or one receiver that has multiple channels with different filtering. Alternatively, different that can be synchronized by the clocks at both ends of the link by conducting magnetic fields and transmitting data through different physical paths separated from each other, generating magnetic fields in different spatial locations on the same path, or by time division multiplexing. Multiple channels may be realized by transmitting different signals in a time slot.
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。 In addition, such data communications may include or may be established to sense the proximity of adjacent objects or other smart packaging. For example, adjacent objects or smart packaging can emit a magnetic field with data encoded by smart packaging according to the invention.
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。 Specifically, with respect to embodiments in which packaging components form components of radio frequency communication devices, one object to another by an electromagnetic wave, and most typically an RF antenna driven by an AC electrical signal. A communication device that exchanges data with an object is assumed.
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。 As the transmitter, any means of generating electromagnetic waves, and most typically RF antennas driven by AC electrical signals can be used.
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。 As a receiver, any means of detecting electromagnetic waves, and most typically RF antennas, can be used. Transmission functions dielectrically through free space and / or through magnetically functioning packaging capable of amplifying and / or transmitting the corresponding magnetic field, or controlling and / or transmitting electric field components. It can be done through the packaging material.
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。 In order to realize data communication including smart packaging according to the present invention including a radio frequency communication device, the RF signal transmitted by the transmitter is modulated by the signal including the transmitted data. The receiver picks up the signal and the signal is decoded as part of the protocol in the processing function of the device.
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。 Since there are well-known modulation techniques, multiplexing techniques, and communication protocols for realizing radio frequency communication using electromagnetic waves, they are not described further here. However, it is possible that everything could be used for this purpose. In addition, such data communications may include or establish proximity detection of adjacent objects or other smart packaging. For example, adjacent objects or smart packaging may emit RF signals with data encoded to be detected and identified by smart packaging according to the invention.
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。 Specifically, with respect to embodiments in which packaging components form components of a wired communication device, a communication device in which data is exchanged by fluctuating voltage and / or current sources and fluctuating coding is assumed. .. Various types of transmitters and receivers for wired communication are well known.
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。 For transmission lines between transmitters and receivers, various connectors and connection techniques for making such electrical connections are well known. In particular, for applications of the present invention, connection techniques may include:
・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。 -Contact pin. Contact the springboard or the opposite pad that is mechanically held in close proximity.
・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。 -"Edge" connectors that come into contact with thin or flexible substrates such as packaging materials.
・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。 -Matching connector that matches in each half. A wide variety of things are manufactured and exist.
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。 In addition, certain situations related to this application may include:
・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。 -Pin or pad is brought into contact between containers and electrically connected when the containers are in close proximity. For example, they may be placed on shelves together, held together in secondary packaging, or stacked cans. Multiple electrode and pin patterns are possible to ensure connectivity in multiple shapes. For example, the ring electrode at the top of the container. At the bottom of another container stacked on top is a corresponding pin with a matching radius.
・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。 -Connecting containers using a thin film substrate with printed wires or conductive tracks used to connect packaging to each other during manufacturing. These remain connected, for example in secondary packaging. Separation breaks wires or connections, such as when removed from secondary packaging or when separated.
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。 In other embodiments, either or both of the two electrical contacts can be replaced with capacitive contacts, which is sufficient AC to bring the two electrodes close together and transmit through this capacitance. It may be realized by using a frequency communication system. The following are intended for this purpose.
・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。 • The container is connected to a conductive surface, such as a metal or metallized shelf, using the electrodes on the bottom of the container. The sides of the container also have another electrode that is attached to the container by capacitance. This makes it possible to connect in close proximity.
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。 An embodiment of the present invention seeks to provide smart packaging that enables, among other things, the following applications:
−周囲光レベルを感知する。 -Senses ambient light level.
−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。 -Senses the color of existing light. Colors can be identified by detecting wavelength light by applying a filter in front of the photodiode or by choosing to mix the active layers.
−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。 -Detects proximity to other light emitting objects or measures relative position to other objects based on reflected light.
−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。 -Detects the presence of liquid in a container by detecting the light reflected from the liquid in the container (the liquid has a different color / brightness than the empty container). Further, the liquid level can be determined by an optical sensor array. This idea can be realized using ambient light, or a light source integrated into the packaging and carefully added.
−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。 -Detect the movement of a liquid-filled container by monitoring the relative movement of liquid and air in the container with respect to the wall of the container.
−周囲温度および／または容器の内容物の温度を検出する。 -Detect ambient temperature and / or temperature of container contents.
−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。 -Sensing the pressure inside the container by measuring the strain on the wall of the container.
−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。 -The change in resistance due to the force / strain applied to the sensor senses the user's touch or force on the button.
−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。 -If the liquid content of the container is a carbonated beverage and its pressure changes with movement, it senses the movement of the container due to the change in pressure (as described above).
−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。 -By sensing the weight of the container, it senses the amount of liquid present in the container. This can be achieved by placing a resistance sensor on the bottom of the container and measuring the applied force.
−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。 -Sens the sound by measuring the strain induced on the wall of the container by the barometric pressure wave caused by the sound. The same principle applies to vibrations applied from the outside.
−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。 -Measure the strain, deformation, or force of the vessel wall at this time to sense the user's force applied to a particular point in the vessel.
−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。 -Sensing the user's touch by detecting a significantly different permittivity of the human finger compared to air.
−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。 -The liquid level is sensed by the difference in dielectric constant between the liquid and air in the container.
−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。 -Sensing the movement of a liquid-filled container by monitoring the relative movement of the liquid and air gap in the container with respect to the container wall using the same level measurement principles as above.
−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。 -Detects the presence of other objects in close proximity by detecting the difference in permittivity with respect to air.
−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。 -Detect ions and / or molecules in the liquid contents of the container. For example, if the content is beer, the substances of interest may include flavors such as "hop" flavors and "beer scank", as well as substances that cause oxidation, changes in pH, and ethanol content. ..
−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）。 -External communication (eg RF, sound, optical communication) to smart packaging to activate an effect (sound / light, etc.) using one of the communication devices as described above.
−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。 -Smart packaging detects which other packaging is nearby in the exchange of status data in the supply chain.
−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。 -A communication device on a secondary packaging that reads, processes, and communicates data from sensors implemented in the primary packaging to monitor the status of the primary packaging in the supply chain.
−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。 -Communication from packaging back to the cloud, for example, a communication that indicates that a product has been used and triggers automatic replenishment.
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。
Example 1:
At the bottom of the metal beverage container, a force sensor is used as a means to weigh the amount of contents remaining in this container and to recognize the number and weight of other containers stacked on top of it. It is composed.
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。 As shown in the structure of FIG. 1, the metal (1) of the container forms one of the conductive layers. The active layer (2) of resistance or piezo resistance is printed on the outside of the bottom surface. In addition, the encapsulation layer (4) may be formed by the existing lacquer / varnish applied to the bottle during normal production. Therefore, the only additional layers required are the active layer (2) and one additional conductive layer (3).
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。
Example 2:
As a means of measuring the temperature of the liquid contents, a temperature sensor is configured in an area of the wall of the metal can.
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。 As shown in FIG. 2, the metal (1) of the can forms one of the conductive layers. In addition, the encapsulation layer (4) may be formed by the existing lacquer / varnish applied to the container during normal production. Therefore, the only additional layers required are (3) thermistor active layer (2) and one additional conductive layer.
例３：
化学センサを金属樽の内側に構成する。
Example 3:
The chemical sensor is configured inside the metal barrel.
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。 The sensing mechanism is an electrochemical reaction that occurs only when the appropriate material is present in the liquid contents.
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。 The structure is as shown in FIG. The barrel metal (6) can form a current collector layer and can form one of the electrodes (5) if the chemistry of the sensor cell matches the barrel metal material.
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。 The next layer is provided on the metal of the barrel in a separately formed region that is also in contact with the liquid content (4) that actually functions as an electrolyte.
・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。
・ Insulation layer (3)
・ Current collector layer (2)
・ Second electrode (1)
Example 4:
As shown in FIG. 4, the optical sensor is configured using the glass of a glass bottle as a window, and the color of the glass is adjusted to match the frequency of interest. Therefore, the amount of light of a specific wavelength is detected. The transparent conductive electrodes are placed on the glass as part of the process of hot-end coating through which the bottle passes.
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。 During the normal production of bottles, after forming the glass, it is hot-end coated with a metal oxide. In this case, for example, a transparent conductive layer of indium tin oxide (ITO) or fluorine-doped tin oxide (FTO) is applied using this process. This layer forms the lower electrode of the optical sensor.
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。 After this stage, an active photovoltaic layer is deposited using any of the above techniques. A second electrode is deposited on the active layer.
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。 The final layer is the encapsulating layer and can be formed by the existing packaging coating already applied to the glass.
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。
Example 5:
As shown in FIG. 5, a communication device with an RF antenna can be incorporated into a metallized carton beverage container.
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。 The RF antenna uses a non-conductive packaging substrate as the dielectric, with two layers of the antenna placed on either side of it.
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。 The metallized carton vessel contains both a laminated metal and a non-conductive packaging substrate with a conductive layer primarily of aluminum. This conductive layer is then used to form the antenna ground plane and place additional antenna elements on the opposite side of the non-conductive carton substrate. The non-conductive carton substrate then effectively separates the two electrodes, the dielectric constant of which controls the adjustment of the antenna.
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。
Example 6:
As shown in FIG. 6, the communication device including the RF antenna is integrated in the aluminum can. The aluminum substrate serves as the ground plane for the "patch" antenna. An insulating dielectric layer is deposited on the substrate, followed by a conductive layer in the form of another antenna electrode designed for the desired operating frequency. The antenna is encapsulated using an encapsulation layer. This may be the same as the varnish and / or lacquer already used to protect the beverage container.
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。
Example 7:
FIG. 7 shows a communication device with an acoustic transducer integrated into an aluminum can according to the present invention. The metal in the can forms the base electrode. Next, a piezoelectric active layer is deposited on top of it, then another electrode is deposited, and then encapsulated. It can be used as a transmitter and / or receiver.
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。
Example 8:
As shown in FIG. 8, the magnetic antenna is spirally printed around and inside the top of the crown cap as part of a near-field communication system. Printed on the insulation layer, except when one end of the antenna is electrically connected to the metal of the cap. The other end of the antenna does not come into contact with the metal of the cap. Both ends are electrically connected to the tip in the center of the cap. The metal in the cap functions to electrically bridge one side of the antenna to the other. The polymer liner in the cap acts as an encapsulater to protect the system.
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。 1. 1. A metal, glass, paper-based, wood-based, or plastic smart packaging that includes one or more communication devices, characterized in that the components of the packaging form components of one or more communication devices.
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。
2. The smart packaging according to
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。
3. The smart packaging according to
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。
4. The smart packaging according to
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。
5. The metal component may be a metal layer of a bottle or can, or aluminum of a bottle or can, in particular a lid, a tab, aluminum of a can body, or a combination thereof, a metal layer of a barrel or other type of metal container. The smart packaging according to
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。
6. The smart packaging according to
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。 7. 6. The glass or plastic component of a smart packaging is the glass body or neck of a glass bottle, the plastic body or neck of a plastic bottle, a plastic lid, or a plastic or paper / cardboard for secondary packaging. Smart packaging.
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。
8. Metal, glass, plastic, or paper-based, wood-based smart packaging components either contain additives that function the components to be used as active layers in one or more communication devices, or one. The smart packaging according to
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。 9. A method of manufacturing a packaging that comprises the steps of manufacturing the packaging and configuring one or more communication devices on or within the packaging, and making the components of the packaging a component of one or more communication devices. ..
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。 10. A claim that said component of the packaging is selected based on its electrical, electrochemical, dielectric, optical, electromechanical, or semiconductor properties to form a component of one or more communication devices. The smart packaging described in 9.
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。
11. The method of
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。
12. The method of
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。 13. 12. The method of claim 12, wherein the steps of functionalizing the components of the packaging are performed in the process of manufacturing the packaging.
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。 14. The method of claim 12 or 13, wherein the step of functionalizing a packaging component for use as a component of one or more communication devices comprises adding an additive to the component. ..
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。 15. The method of claim 12 or 13, comprising the step of geometrically functionalizing a component for use as a component of one or more communication devices.
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。 16. 28. Method.
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