JP7297681B2 - 極低温容器内における大量ｒｆｉｄタグの管理 - Google Patents

極低温容器内における大量ｒｆｉｄタグの管理 Download PDF

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Description

本開示は、容器（例えば極低温容器）内で無線周波数識別タグを取り扱うための方法およびシステムに関する。特に、この方法およびシステムは、極低温容器における大量の密接配置された無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを取り扱うよう意図されたものである。なお好適にはＲＦＩＤタグは極低温ストローに取り付けられる。
有機物質（例えばＤＮＡ物質および***標本など）は、非常に低い格納温度で保存することが必要である。非常に低い温度における有機物質の保存は、沸点が摂氏－１９６度である液体窒素中に有機標本を浸漬する極低温凍結により達成されてきた。非常に低い温度における低温格納は細胞の寿命を顕著に増加させる。極低温の範囲は摂氏－１５０度～絶対零度（分子運動が理論的に可能なかぎり完全停止に近づく温度）である摂氏－２７３．１５度と定義されている。極低温で格納された標本の検査を実施する際には標本が極低温環境外に置かれる時間は最少化されることが望ましい。生物学的標本は個々のプラスチックストローまたはガラス瓶に保存され得る。次に、これらのガラス瓶は、通常は大量に、束ねられて、液体窒素が充填されたキャニスター（例えば極低温格納デュアー瓶など）内に浸漬される。個々のガラス瓶を常に把握することは膨大な手作業を要し得る。係る手作業では、ガラス瓶は、登録した後、記帳方式で記録・整理するために、キャニスターから一時的に取り出されなければならない。
無線周波数識別技術は、例えばサプライチェーン管理、商品の追跡および総合物流などの多くの用途において広く使用されてきたが、信頼性、形状ファクタ、および温度範囲に関する厳格な要件の課題が存在する冷凍保存に関しては依然として完全な探究はなされていない。
大量の極低温ストローを保持するための冷凍保存容器は通常、小型サイズであり、数千本の密接配置された極低温ストローを含み得る。例えば、極低温ストローの直径は２ｍｍであり得、２つの隣接する極低温ストロー間の距離は０．５ｍｍ未満であり得る。その結果として、特に、この目的のためのＲＦＩＤシステムが極低温～室温の範囲の温度で動作することが必要であるため、標本の識別に関していくつかの課題がもたらされる。市販のＲＦＩＤの解決策は通常、摂氏－８０度までの動作が可能であるが、この温度限界より低い場合にはＲＦＩＤタグを活性化させることが不可能となる。高度な先進技術によるＲＦＩＤタグは、より広い温度範囲における動作が可能であるが、タグのサイズが大きくなるか、または、読み取距離が短くなるという短所を有する。係る短所は大量の密接配置されたＲＦＩＤタグに対して好適ではない。極低温ストローは通常、密接配置されるため、隣接するＲＦＩＤタグのアンテナ間の相互結合も考慮に入れなければならない。大量ＲＦＩＤタグの管理に関するさらなる課題は、極低温容器が個々の識別情報を有する大量の標本を含んでいる場合には標本の識別が時間を著しく消費する作業となり得るという点である。
本開示は、容器内（例えば極低温容器など）における大量の無線周波数識別タグを識別する方法に、および、必要とされる温度範囲において大量の無線周波数識別タグを取り扱う能力を有する、容器（例えば極低温容器など）のための無線周波数識別システムに、関する。識別タグを識別するためのシステムを容器内部に組み込むことにより、識別のために標本を容器から取り出すことが不必要となる。
高周波数（例えば３０Ｍｈｚ～６０ＧＨｚの範囲、好適には８００～２５００Ｍｈｚ、さらには少なくとも６０ＧＨｚなどのより高い周波数の場合さえもあり得る）で動作させることにより、ＲＦＩＤタグのアンテナは、非常に薄くなるよう、および、極低温ストローに埋め込まれるかまたは取り付けられるよう、設計され得る。発明者らは、これらの高周波数における液体窒素（ＬＮ２）内での無線伝搬も、極低温容器内における多量のＲＦＩＤタグのための機能的なＲＦＩＤシステムを達成するにあたり好適であることを見出した。したがってＲＦＩＤシステムの問合せユニットは複数の極低温ストローおよび極低温液体を保持する容器の内部に配置され得る。この液体は液体窒素（ＬＮ２）であり得る。この方法およびシステムは、室温および非常に低い温度（例えば極低温を含む）の両方において動作し得る。
したがって第１の実施形態では、本開示は、各無線周波数識別タグが極低温ストローに取り付け可能であるかまたは埋め込み可能である、極低温ストローのための大量の無線周波数識別タグ（好適には少なくとも１００個の無線周波数識別タグ）と、極低温容器上に取り付けられるかまたは極低温容器の内部に一体化されるよう適応された問合せユニットと、を含み、問合せユニットおよび無線周波数識別タグは３０Ｍｈｚ～６０Ｇｈｚの範囲で動作するよう構成されている、極低温容器のための無線周波数識別システムに関する。ＲＦＩＤシステムは、極低温容器における大量（好適には少なくとも１００個の無線周波数識別タグ）の無線周波数識別タグを識別するよう構成され得る。特に、システムの動作スピードを向上させるために、ＲＦＩＤタグが取り付けられている極低温ストローは、極低温容器の内部でクラスタ／ホルダ／ゴブレットにおいて組織化され得る。次に、このシステムは、
－ ３０Ｍｈｚ～６０ＧＨｚの範囲で極低温容器において無線周波数問合せ信号を送信するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップと、
－ 極低温容器が複数の伝搬ゾーンに分割されるように、複数の異なる信号伝搬モードにおいて動作するよう、無線周波数識別問合せユニットを構成するステップであって、各伝搬ゾーンは対応する伝搬モードに関連付けられ、かつ、問合せユニットが対応する伝搬モードにあるときに特定の伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグのみが励起される、ステップと、
－ 無線周波数識別タグから無線周波数応答信号を受信するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップと、を含む方法を実行するよう構成され得る。
この方法の１つの利点は、伝搬モードおよび伝搬ゾーンを使用することにより、少数の応答信号が受信されるようになることである。応答信号もいくつかの衝突を受け取り得る。したがって一実施形態では、伝搬ゾーンは、無線周波数識別タグから少数の無線周波数応答信号のみが受信されるよう構成される。大量の無線周波数識別タグは事前決定されたグループの無線周波数識別タグに配置され得る。各グループは、少なくとも１０本の、好適には少なくとも５０本の、さらに好適には少なくとも１００本の、極低温ストローを含み得る。伝搬ゾーンは、無線周波数識別タグの無線周波数応答間の衝突が低減されるよう構成され得る。システムの性能をさらに向上させるために、伝搬ゾーン内におけるＲＦＩＤ衝突防止アルゴリズムが提供され得る。この場合、伝搬モードが、いくつかのグループの無線周波数識別タグからの応答を除外することにより、衝突の数を減少させることが可能である場合、衝突防止アルゴリズムの負担はより小さくなるであろう。
複数の伝搬ゾーンを達成する１つの方法はビームフォーミングによる。この提案される方法を適用することにより、問い合わせ対象のタグの個数を減少させ、その結果、ＲＦＩＤタグの取り扱いのさらなる高速化および効率化を図ることが可能である。ＲＦＩＤ問合せユニットにより生成される電磁場は、極低温容器のいくつかの部分においてはより強くなり、かつ、他の部分でより弱くなるよう、成形され得る。したがって、容器におけるいくつかの選択された部分（単数または複数）におけるタグは、応答するにあたり十分なパワーを受け取り、それと同時に、その他のタグは閾値以下となり応答しないであろう。この方法により、ストロー／タグのうちの限定かつ制御された部分のみを励起することが可能となり、通信プロトコルは、一度により少数のタグのみを取り扱いさえすればよいこととなる。また電磁場が容器内部の良好に画定かつ境界設定された空間に集中されるならば、問合せユニットは、問い合わせ対象のタグがこの空間内に配置されていることを認識することとなり、したがって当該タグの存在を対応するクラスタ／ホルダ／ゴブレットに割り当て得る。したがってユーザは、極低温容器内部における特定のストローを発見するための位置特定サポートが提供され得る。
本明細書で開示の極低温容器のための無線周波数識別システムの一実施形態では、無線周波数識別タグは、タグ・ダイポールアンテナが極低温容器内で垂直に配置されるよう、極低温ストローに取り付け可能であるかまたは埋め込み可能であるタグ・ダイポールアンテナを含み、問合せユニットは垂直姿勢で配置された少なくとも１つの問合せダイポールアンテナを含む。少なくとも１つの問合せダイポールアンテナは、例えば、極低温容器の上部に配置され得る。代替的にこのアンテナは、ループアンテナであってもよく、または、ダイポールとループの組み合わせのアンテナであってもよい。さらに、アンテナ種類は、例えば無線周波数識別タグがダイポールアンテナである一方で、少なくとも１つの問合せダイポールアンテナがループアンテナ（単数または複数）または他種類のアンテナとなり得るよう、混合型であってもよい。無線周波数識別タグおよび問合せユニットの両方のための他の可能なアンテナ種類は、パッチアンテナ、Ｌ型アンテナ、逆Ｆ型アンテナ、および平面逆Ｆ型アンテナ、またはこれらの組み合わせである。
システムの性能をさらに向上させるために、伝搬ゾーン内におけるＲＦＩＤ衝突防止アルゴリズムが提供され得る。極低温容器における大量の無線周波数識別タグを取り扱うための本明細書で開示の方法およびシステムの内容では、問合せユニットがＱ値を更新することを可能にすることにより、動的フレームＡＬＯＨＡ（ＤＦＳＡ）の変形である、変更された衝突防止アルゴリズム、Ｑ－アルゴリズムを提供することが提案される。
本発明のこれらの態様および他の態様について、本発明に関する以下の詳細な記載において説明する。
それぞれがＲＦＩＤ通信のためのアンテナが装備されたＲＦＩＤを有する多量の極低温ストローを含む極低温容器を示す図である。 ＲＦＩＤ問合せアンテナおよびＲＦＩＤタグアンテナの構成の変形例を示す図である。 ＲＦＩＤ問合せアンテナおよびＲＦＩＤタグアンテナの構成の変形例を示す図である。 ＲＦＩＤ問合せアンテナおよびＲＦＩＤタグアンテナの構成の変形例を示す図である。 ＲＦＩＤ問合せアンテナおよびＲＦＩＤタグアンテナの構成の変形例を示す図である。 ＲＦＩＤ問合せアンテナおよびＲＦＩＤタグアンテナの構成の変形例を示す図である。 伝搬ゾーンの個数に対応する円筒形極低温容器内の垂直な電場の強さを示す（電場の大きさは円筒形極低温容器の断面により表現される）図である。 極低温容器内における大量の無線周波数識別タグを取り扱うための本明細書で開示の方法およびシステムのためのＲＦＩＤ解決策の一実施形態を示す図である。 極低温容器内における大量の無線周波数識別タグを取り扱うための本明細書で開示の方法およびシステムのためのＲＦＩＤ解決策のさらなる実施形態を示す図である。 極低温容器内における大量の無線周波数識別タグを取り扱うための本明細書で開示の方法およびシステムのためのＲＦＩＤ解決策のさらなる実施形態を示す図である。 複数のＲＦＩＤタグを識別するための衝突防止方法の１例を示す図である。
本開示は、
－ 各無線周波数識別タグが極低温ストローに取り付け可能であるかまたは埋め込み可能である、極低温ストローのための大量の無線周波数識別タグ（好適には少なくとも１００個の無線周波数識別タグ）と、
－ 極低温容器の内部に配置または一体化されるよう適応された問合せユニットと、を含み、
問合せユニットおよび無線周波数識別タグは、少なくとも３０ＭＨｚの周波数で動作するよう構成されている、極低温容器のための無線周波数識別システムに関する。極低温容器のための無線周波数識別システムは、極低温容器内の無線周波数識別タグを識別する方法を実施するよう構成された処理ユニットを含み得る。この方法は、極低温容器内において３０Ｍｈｚ～６０ＧＨｚの範囲で無線周波数問合せ信号を送信するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップを含み得る。この方法は、極低温容器が複数の伝搬ゾーンに分割されるように複数の異なる信号伝搬モードにおいて動作するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップであって、各伝搬ゾーンは対応する伝搬モードに関連付けられ、かつ、問合せユニットが対応する伝搬モードにあるときに特定の伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグのみが励起される、ステップをさらに含み得る。この方法は、無線周波数識別タグから無線周波数応答信号を受信するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップをさらに含み得る。
容器のセクタ化により、大幅に高速化されかつより効率化された大量ストローの管理が達成可能となる。これによりストローは、容器内部でストローのクラスタに組織化され得る。ビームフォーミングが、一度に問い合わせされるタグの個数を減少させる１つの方法として提案される。これにより、通信プロトコルに対する要件が容易化され得る。無線周波数識別問合せユニットにより生成される電磁場は、極低温容器のいくつかの部分においてはより強くなり、かつ、他の部分でより弱くなるよう、成形され得る。したがって、容器内における選択された部分（単数または複数）におけるタグは、応答するにあたり十分なパワーを受け取り得、それと同時に、その他のタグは閾値以下となり応答しないであろう。これにより、タグのうちの限定かつ制御された部分のみを励起することが可能となり得、通信プロトコルは、一度に顕著により少数のタグのみを取り扱いさえすればよいこととなる。さらに、電磁場が容器内部の良好に画定かつ境界設定された空間に集中されるならば、読み取り器は、問い合わせ対象のタグがまさにこの空間内に配置されていることを認識することとなり、したがって当該タグの存在を対応するクラスタ／ホルダ／ゴブレットに割り当て得る。このことは、ユーザが容器内部の特定のストローを見つけなければならないときのための何らかの形の位置特定サポートをユーザに提供するであろう。したがって本明細書で開示の方法およびシステムの一実施形態では、無線周波数識別タグのうちの少なくとも１つのタグの物理的位置が、伝搬ゾーンのうちの１つの伝搬ゾーンから受け取られた応答に基づいて判定される。
極低温容器内の無線周波数識別タグを識別するための本明細書で開示の方法およびシステムに関して「大量」の無線周波数識別タグは、容器内のタグおよびストローの任意の有用な個数を指し得る。この方法およびシステムは、「大量」より少ない個数のタグに対しても適用可能であり、したがって特定量のストローに限定されない。それにも関わらず、無線周波数識別タグの個数は少なくとも５００、好適には少なくとも１０００、さらに好適には少なくとも３０００、さらにより好適には少なくとも５０００であり得る。
さらに、本明細書で開示のシステムおよび方法は、容器内で「密接配置」された極低温ストローに対して好適である。この方法およびシステムは、「近接配置」されていないストローに対しても適用可能であり、したがってストロー間の特定の距離に限定されない。しかし、大量の極低温ストローを保持するための冷凍保存容器は、数千の密接配置された極低温ストローを含み得る。例えば、極低温ストローの直径は２ｍｍであり得、２つの隣接する極低温ストロー間の距離は５．０ｍｍ未満、好適には３．０ｍｍ未満、さらに好適には１．０ｍｍ未満、最も好適には０．５ｍｍ未満であり得る。
極低温は、非常に低い温度の使用を要求または伴うことを指す。一般には、温度スケール上のどの点において冷凍が終わり極低温が始まるかについての明確な定義はなされていないが、それはおよそ摂氏－１５０度で始まるものとみなされている。
極低温ストローまたは低温保存ストローは、標本（通常は試験管内受精のための***であるが、任意の形態の生体標本であり得る）を極低温で格納するために使用される小型の格納装置である。本開示における極低温ストローは、この目的のために任意の容器に対して幅広い従来の意味において使用される。通常、極低温ストローは実質的に管状であり、その形状において薄い。
ゾーン区画化、ビームフォーミング
本開示の一態様は、
－ 極低温容器内で３０Ｍｈｚ～６０ＧＨｚの範囲において無線周波数問合せ信号を送信するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップと、
－ 極低温容器が複数の伝搬ゾーンに分割されるように、複数の異なる信号伝搬モードにおいて動作するよう、無線周波数識別問合せユニットを構成するステップであって、各伝搬ゾーンは対応する伝搬モードに関連付けられ、かつ、問合せユニットが対応する伝搬モードにあるときに特定の伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグのみが励起される、ステップと、
－ 無線周波数識別タグから無線周波数応答信号を受信するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップと、を含む、極低温容器内の大量の無線周波数識別タグ（好適には少なくとも１００個の無線周波数識別タグ）を識別する方法に関する。
一実施形態では、この方法は、３００ＭＨｚ～３ＧＨｚで動作する。これは、例えば４００ＭＨｚ、８００ＭＨｚ、および２．４５ＭＨｚを含む、デシメートル帯としても知られる。上述のように、この範囲は、１００Ｍｈｚ～１０ＧＨｚにさらに拡大され得る。動作周波数範囲は、３００ＭＨｚ～１ＧＨｚもしくは３００ＭＨｚ～９００ＭＨｚであってもよく、または最も高い範囲である２ＧＨｚ～３ＧＨｚのみを含んでもよい。上記の周波数よりも低い周波数を使用する無線通信が可能である環境および状況では、動作周波数は３０～３００Ｍｈｚであり得る。
複数の異なる信号伝搬モードで動作するよう無線周波数識別問合せユニットを構成することにより、タグのうちの制御された部分のみが励起される。これは、例えばビームフォーミング技術により達成が可能である。一実施形態では、この方法は、極低温容器がビームフォーミングにより複数の伝搬に分割されるよう、異なる信号伝搬モードで動作する。ビームフォーミングは、読み取り器に接続された複数のアンテナを使用することにより達成され得る。容器の開口部の内部またはその近傍にアンテナを適切に配置し、アンテナの励起に対して適切な重みを付加することにより、伝搬ゾーンに対応する１組の特徴ある電磁場モードが容器の内部に生成され得る。したがって本明細書で開示の方法の一実施形態では、ビームフォーミングは問合せユニットに接続された複数の問合せアンテナにより達成される。係る構成では、問合せアンテナは、好適には各問合せアンテナが対応する伝搬ゾーンに関連付けられるように、異なる伝搬ゾーンにおいて動作するよう配置されると好適である。問合せアンテナは、個々の増幅重みで動作し、それにより対応する個々の伝搬ゾーンのタグのみが励起されるよう、さらに構成され得る。
極低温容器が円筒形である場合、伝搬ゾーンは円筒形共振器における伝搬ゾーンに類似し得る。係る伝搬ゾーンの１例が図３Ａに示されており、図３Ａには、伝搬ゾーンの個数に対応する円筒形極低温容器内の垂直な電場の強さが示されている。電場の強さは円筒形極低温容器の断面積により表現される図３Ｂでは、特定の伝搬モードにある１つの特定の伝搬ゾーンのみがアクティブ化されている。したがって本発明によれば、極低温容器はいくつかの物理的に画定された伝搬ゾーンに分割され得る。したがって、垂直に延長する極低温容器（例えば円筒形状の容器など）では、複数の異なる信号伝搬モードで動作するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップは、いくつかの制御可能な電磁場構成を容器内に生成することにより、容器を、垂直に延長するセグメントに分割するステップを含み得る。図３の事例では、極低温容器の断面はパイ形状のセグメントに分割されている。極低温容器は必ずしも円筒形である必要はない。この原則は任意の垂直に延長する容器に適用され得る。
本明細書で開示の方法の一実施形態では、問合せユニットは、極低温容器内に電磁場を生成する。この電磁場は、少なくとも１つの伝搬ゾーン内ではタグが応答するにあたり十分に強くなり、少なくとも１つの他の伝搬ゾーン内ではタグが応答しないよう十分に弱くなるような形状を有する。
可能な伝搬モードの数は、パラメータ（例えば容器のサイズおよび形状、アンテナ特性、アンテナ位置、その他など）の数に依存する。所与の寸法の閉じられた容器内で生成が可能なモードの数は電磁場の周波数に依存する。周波数が高いほど、より多くのモードの生成が可能である。したがって、より高いＲＦＩＤバンド（例えば２．４５ＧＨｚなど）を使用することにより、より多くのモードを有することと、内部のタグを、９００Ｍｈｚバンドの場合であれば可能となるであろうグループよりもより小さいグループに区画化することと、も可能となるであろう。この方法の一実施形態では、無線周波数識別問合せユニットは、少なくとも２つの異なる信号伝搬モード、好適には少なくとも３つの異なる信号伝搬モード、より好適には少なくとも４つの異なる信号伝搬モード、さらに好適には少なくとも６つの信号伝搬モード、最も好適には少なくとも１０個の異なる信号伝搬モードにおいて、動作するよう構成される。
無線周波数識別タグは伝搬モードに対応するサブグループに分割され得る。この実施形態では、タグがキャニスター（デュワーフラスコの副容器）内に格納されている場合、読み取り器に対するタグの接続は、他のタグが存在し、それにより遮蔽および強い相互結合が生じるために、弱いものとなり得る。読み取り器に対する接続は、各キャニスターに中継器を設置することにより改善が可能である。中継器は、読み取り器からの電磁波を標本タグに向かって再送信し、標本タグからの電磁波を読み取り器に向って再送信する、１つまたは複数のアンテナを有するタグであり得る。各キャニスターに係る中継器を提供することにより、接続が改善されると同時に、特定の標本タグが配置されたキャニスターの識別も可能となる。それにより標本の組織化も支援される。
信号特性
発明者らは、液化ガス（例えば液体窒素など）を含む（すなわち、極度に低い温度であることが暗示される）極低温容器内では、電波の伝搬が空気／気体の伝搬に比較的近いことを見出した。そのため、高い周波数に対して期待されていた信号損失は経験されなかった。したがって、本明細書で開示の、大量の無線周波数識別タグを識別する方法およびシステムの一実施形態によれば、無線周波数識別問合せユニットは、極低温容器内で３０Ｍｈｚ～６０ＧＨｚの範囲の、好適には３０ＭＨｚ～３ＧＨｚの範囲の、または３０ＭＨｚ～１００ＧＨｚの範囲の、または６０ＧＨｚ～１００ＧＨｚの範囲の、または１００ＭＨｚ～３ＧＨｚの範囲の、例えば９００ＭｈｚのＲＦＩＤバンドもしくは２．４５ＧＨｚのＲＦＩＤバンドなどにおける、またはこれらの組み合わせの無線周波数問合せ信号を送信するよう構成される。上述のように、所与の寸法の閉じられた容器内で生成が可能であるモードの数は電磁場の周波数に依存する。周波数が高いほど、より多くのモードの生成が可能である。一実施形態では、この方法は３００ＭＨｚ～６０ＧＨｚで動作する。他の実施形態では、この方法は３００Ｍｈｚ～３ＧＨｚで動作する。これは、例えば、４００Ｍｈｚ、８００Ｍｈｚ、および２．４５Ｍｈｚを含む、デシメートル帯としても知られる。上述のように、この範囲は、１００Ｍｈｚ～１０ＧＨｚにさらに拡大され得る。動作周波数範囲は、３００ＭＨｚ～１ＧＨｚもしくは３００ＭＨｚ～９００ＭＨｚであってもよく、または最も高い範囲である２ＧＨｚ～３ＧＨｚのみを含んでもよい。上記の周波数よりも低い周波数を使用する無線通信が可能である環境および状況では、動作周波数は３０～３００Ｍｈｚであり得る。
無線周波数識別問合せユニットは、容器内において６０ＧＨｚ（すなわちｍｍ波）を越える無線周波数問合せ信号を送信するよう構成されてもよい。６０ＧＨｚにおいて波長は５ｍｍである。これは、この周波数における効率的なアンテナは、１ｍｍのサイズ内で実現可能であり、ストローの内部に配置されるのではなくストローの端部に配置されることが可能であることを意味する。この位置の１つの利点は、アンテナが他の近傍のストローにより遮蔽されず、したがって、通常は読み取り器が配置されているデュアー瓶の開口部に向かって上方への遮られることのないアクセスを有することである。ワイヤレスリンクの一方の端部におけるアンテナの利得が一定である（ストロー上のタグ、波長で測定されたアンテナ）一方で他方の端部におけるアンテナの有効面積が一定である（読み取り器、一定のサイズを有することが期待される）場合、リンクバジェットは周波数とともに変化しないことが、ワイヤレス伝送の公式から理解される。したがって係るワイヤレスリンクは、低いＲＦＩＤバンドと同様のリンクバジェットを有することが期待される。リンクバジェットは、ストローに沿って延長させることによりタグアンテナがデュアー瓶開口部に向かって指向させられている（例えば小型の八木・宇田アンテナ）場合、改善され得る。リンクの他方の端部上で、読み取り器アンテナは、読み取り器アンテナを妥当なサイズ内で走査指向性アレイとして実現可能となるという点で、より高い周波数から利益を得るであろう。したがって係るアレイは当然ながらビームフォーミングの能力を有し、そのため、ａ）１回の走査で扱われるタグの数が減少するとともに、ｂ）デュアー瓶内部の特定のタグの位置が特定されることとなる。
さらにいくつかの異なる周波数帯の使用は、さらにより効率的な解決策に寄与し得る。したがって一実施形態では、この方法は、無線周波数問合せ信号を極低温容器内でいくつかの異なる周波数帯において送信し、それにより、事前定義されたグループの無線周波数識別タグをさらに区別するステップをさらに含む。同様に周波数帯は周波数チャネルにさらに分割され得る。一実施形態では、本明細書で開示のこの方法は、無線周波数問合せ信号を極低温容器内で周波数帯を有するいくつかの異なる周波数チャネルにおいて送信し、それにより、事前決定されたサブグループの無線周波数識別タグをさらに区別するステップをさらに含む。好適には、所与の個数の極低温ストローのためのスペースを有する特定の極低温容器に対する解決策は、機能性、使用される周波数、伝搬モードの個数、バンドおよび周波数の区分の間のバランスを与えるであろう。極超短波（ＵＨＦ）（通常は３００ＭＨｚ～３ＧＨｚの周波数範囲として定義され、可能な場合には１０～６０ＧＨｚの範囲または１００ＭＨｚ～１０ＧＨｚの範囲に拡張される）、および、超短波（ＶＨＦ）（通常は、３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚの周波数範囲として定義される）の両方で動作することにより、バンドおよび周波数区分の最適な組み合わせが達成可能である。
アンテナ構成
本明細書で開示の無線周波数識別システムにおけるアンテナは、例えば、ダイポールアンテナであってもよく、またはダイポール状の放射器であってもよい。通常、極低温ストローは極低温容器内で垂直方向に（かつ密接配置状態で）配置される。ＲＦＩＤタグは、例えば実質的に管状の極低温ストローの側面壁部に一体化が可能である薄型の伝導性細線として設計され得る。特にＵＨＦ／ＶＨＦでの動作時において係る細線は有利である。極低温容器のための無線周波数識別システムの一実施形態では、 各無線周波数識別タグは、タグ・ダイポールアンテナが極低温容器内で垂直に配置されるよう、極低温ストローに取り付け可能であるかまたは埋め込み可能である、タグ・ダイポールアンテナを含み、問合せユニットは、垂直姿勢で配置された少なくとも１つの問合せダイポールアンテナを含む。
少なくとも１つの問合せダイポールアンテナを含み得るこのシステムの問合せユニットに対して、少なくとも１つの問合せダイポールアンテナが、図１において示されているように、容器の開口部に、または容器開口部の上方に、または容器開口部内部における容器開口部の下方に、配置され得る。少なくとも１つの問合せダイポールアンテナは、容器開口部に、または容器開口部の上方に、または容器開口部内部における容器開口部の下方に、配置され得る。垂直方に配向されるダイポールアンテナは特に有利であり得る。図２には、ＲＦＩＤ問合せアンテナおよびＲＦＩＤタグアンテナ構成のいくつかの構成が示されている。一実施形態では、問合せユニットおよび／または少なくとも１つの問合せダイポールアンテナは極低温容器の容器蓋部に一体化されている。問合せユニットのアンテナ（単数または複数）および無線周波数識別タグのアンテナの配置は、無線周波数識別タグと問合せユニットのアンテナ（単数または複数）との間の距離が２～３０ｃｍ、好適には５～２５ｃｍ、より好適には１０～２０ｃｍとなるよう、構成され得る。
このシステムは「大量」よりも少ないタグにも適用可能であり、したがって特定量のストローに限定されないが、本明細書で開示のシステムは、大量の極低温ストロー（例えば少なくとも１００個、好適には少なくとも５００個、より好適には少なくとも１０００個、最も好適には少なくとも３０００個の極低温ストロー）を含み得る。なお無線周波数識別タグは極低温ストローに一体化されている。ＲＦＩＤタグを有する極低温ストローは密接配置され得る（例えば極低温ストロー間に最大５ｍｍの距離、好適には最大３ｍｍ、さらに好適には最大１ｍｍ、最も好適には０．５ｍｍの空間が存在する）。各無線周波数識別タグは、情報を格納し、無線周波数問合せ信号に応答して無線周波数応答信号を生成するよう構成された少なくとも１つの集積回路を含む。
極低温は、非常に低い温度の使用を要求または伴うことを指す。一般には、温度スケール上のどの点において冷凍が終わり極低温が始まるかについての明確な定義はなされていないが、それはおよそ摂氏－１５０度で始まるものとみなされている。本明細書で開示のシステムおよび方法は、極低温（例えば摂氏－１５０度、摂氏－１７０度、または摂氏－１９０度を下回る温度）において動作し得る。好適には、このシステムは、より高い温度（例えば摂氏－１９６度～摂氏６０度の温度範囲）においても動作可能である。
本明細書で開示の極低温容器のための無線周波数識別システムは、極低温容器内における大量の無線周波数識別タグを識別する本明細書で開示の方法のいかなる形態をも実行するよう構成され得る。この理由のために、このシステムの問合せアンテナ（単数または複数）はビームフォーミングにより複数の伝搬ゾーンを生成するよう構成され得る。問合せアンテナ（単数または複数）はスマートアンテナ（単数または複数）でもあり得る。スマートアンテナとは、到来方向（ＤＯＡ）などの空間信号シグネチャを識別し、その空間信号シグネチャを使用してビームフォーミングベクトルを計算するために、および／または、モバイル／ターゲット上のアンテナビームを常に把握し位置を特定するために、使用されるスマート信号処理アルゴリズムを有するアンテナアレイを指す。問合せアンテナ（単数または複数）は、個々の増幅重みを生成し、それにより、対応する個々の伝搬ゾーンのタグのみが励起されるよう、構成されてもよい。このシステムは極低温容器を含み得、したがって係る極低温容器は、複数の伝搬ゾーンに分割され得、問合せユニットは、プログラムされた伝搬ゾーン（単数または複数）の無線周波数識別タグのみを励起させるように動作するよう、構成される。この方法の説明に関して上述したように、問合せユニットは、無線周波数問合せ信号を極低温容器内でいくつかの異なる周波数帯において送信し、それにより、事前定義されたグループの無線周波数識別タグをさらに区別するよう構成され得る。
極低温容器のための無線周波数識別システムは、極低温容器内の無線周波数識別タグを識別する方法を実行するよう構成された処理ユニットを含み得る。処理ユニットは、システムの動作に関する追加的なタスク（例えば伝搬モードおよびゾーンを、またはストローのＩＤの配置および／またはグループ化を常に把握すること、など）を実行するよう構成され得る。
好適には極低温ストローのＲＦＩＤタグのためのＲＦＩＤアンテナは、ストローの壁部に対して埋め込み／一体化される。エネルギー／信号結合形状は製造時に作られ得、これは図４Ａにおける２つのリングとして図示されている。本明細書で開示の方法およびシステムのための好適なＲＦＩＤタグ解決策を製造する１つの方法は、図４Ｃに図示されているようにＲＦＩＤチップおよびエネルギー／信号結合形状を含むＲＦＩＤモジュールを使用することである。ＲＦＩＤモジュールは、例えば極低温において信頼性を有する接着剤を使用することにより、ストローに取り付けられ得る。
タグ同士間の距離が小さいと、隣接するタグアンテナ間の強力な相互結合が生じ得、タグアンテナの全体的な効率性が低下し得る。良好なインピーダンス整合は全体的な効率性を低下させ得る。インピーダンス整合と相互結合との間に二律背反の関係が存在する。この原則を利用して、自由空間と、他のタグとの密接配置と、の両方のために適応されたタグを作ることが可能である。さらに、結合を制限するために非常に高い周波数（例えば３０～１００ＧＨｚなど）が使用され得る。波長が小さいためにタグアンテナも小型化が可能であり、ストローの端部への取り付けが可能である。周波数が高いとタグアンテナ間の電気的距離は大きくなり、そのため相互結合が減少され得る。
複数タグの問合せ
極低温容器は大量の（例えば１０００を越える個数）ストローおよびＲＦＩＤタグを含み得る。係る大量のタグ内で１つのタグを見出すために、衝突防止が適用され得る。したがって本明細書で開示の大量の無線周波数識別タグを識別する方法およびシステムの一実施形態では、この方法は、ＲＦＩＤ衝突防止アルゴリズムを適用することにより伝搬ゾーン内の複数の無線周波数識別タグを問い合わせるステップをさらに含む。
衝突防止アルゴリズムは、動的フレームＡＬＯＨＡ（ＤＦＳＡ）の変化例であるＱ－アルゴリズムであり得る。係るアルゴリズムの１例は、以下のようにして実装され得る。すなわち読み取り器が、適切なグループのタグを選択するためのＳｅｌｅｃｔコマンドにより、問合せ処理を始動し得る。読み取り器は、０～１５内の特定の整数値を有するＱｕｅｒｙコマンドを送信することにより在庫管理処理を開始する。この整数値はＱ値と呼ばれ、フレームの長さが２Ｑであることを表す。Ｑｕｅｒｙコマンドがタグにより正常に受信されると、各タグは１６ビットの乱数（ＲＮ１６）を生成し、そのスロットカウンタを２Ｑ－１として設定するために最後のＱビットを抽出するであろう。照会コマンドを送信した後、読み取り器は状況に応じてＱｕｅｒｙＲｅｐコマンド、ＱｕｅｒｙＡｄｊコマンド、またはＡＣＫコマンドを送信し得る。各タグは、読み取り器からＱｕｅｒｙＲｅｐコマンドを受信すると、そのカウンタを１ずつ減少させるであろう。これは、読み取り器がＱｕｅｒｙＲｅｐコマンドを送信した場合にのみフレーム内のスロットが進行することを意味する。任意のタグのスロットカウンタがゼロに到達すると、タグはそれぞれのＲＮ１６を読み取り器に送り返す。単一のタグのみが送信する場合、読み取り器はそれを正しく受信することが可能である。次に読み取り器はＡＣＫコマンドで応答するであろう。読み取り器からＡＣＫを受信した後、タグはその実際の識別情報（ＩＤ）を送信する。読み取り器は、次の在庫管理処理のために、正常な問合せの数を計数してＱ値を減少させ、衝突した応答の数を計数してＱ値を増加させる。確認済みでないタグは、増加または減少され得る更新済みのＱ値を通知するＱｕｅｒｙＡｄｊコマンドを待機する。これは、所与のフレームが早期に終了され新規フレームが開始するであろうことを意味する。したがってＱｕｅｒｙＡｄｊコマンドがタグにより受信された場合、各タグは新規ＲＮ１６を選択するであろう。
提案される解決策は、ここで、ＲＦＩＤ読み取り器がＱ値を表１に基づいて更新することを許可することである。表１は、以前の出版物（Ｗｅｎ－Ｔｚｕ Ｃｈｅｎ， “Ａｎ Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｔａｇ Ｅｓｔｉｍａｔｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｎ ＲＦＩＤ Ａｎｔｉｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｒａｍｅ Ｌｅｎｇｔｈ ＡＬＯＨＡ，” ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ｖｏｌ ６， ｎｏ． １， Ｊａｎ． ２００９）に関する１５０００までのタグの個数の拡張である。
Figure 0007297681000001
図７には、３個のタグおよび１個の読み取り器を使用する本開示に記載の衝突防止方法の事例が示されている。タグ３はゼロ値に到達し、その問合せを継続する。一方、タグ１およびタグ２は同時にゼロ値に到達し、読み取り器において衝突が生じる。以前のフレーム情報からの情報に基づいて、読み取り器はフレーム長さを調整し、新規フレームで開始するであろう。
極低温容器
本開示は、さらに、上述の無線周波数識別システムを含む極低温容器に関する。この極低温容器は蓋部を含み、蓋部において少なくとも１つの問合せアンテナが一体化されている。さらなる実施形態では、問合せユニットも蓋部に一体化される。係る容器は、システムを管理および制御するためのコンピュータソフトウェアとともに販売され得る完全なシステムとして供給され得る。極低温容器は極低温格納デュアー瓶であり得、さらに液化天然ガスを含み得る。
図面の詳細な説明
本発明について、以下で、駿府の図面を参照して詳細に説明する。これらの図面は例示的であり、本明細書で開示される、大量の無線周波数識別タグを識別するシステムおよび方法の特徴のうちの一部を例示することを意図するものであり、本明細書で開示される本発明に限定されるものと解釈すべきではない。
図１には、それぞれがＲＦＩＤ通信のためのアンテナ（３）が装備されたＲＦＩＤを有する多数の極低温ストロー（２）を含む極低温容器（１）が示されている。この事例の極低温容器（１）は円筒形であり、高さＨおよび幅Ｗを有する。問合せアンテナ（４）は容器の開口部において垂直配向で配置される。極低温容器（４）は蓋部（１３）を含む。
図２（Ａ～Ｅ）には、ＲＦＩＤ問合せアンテナ（４）およびＲＦＩＤタグアンテナ（３）の構成の変化例が示されている。図２ａには、水平方向に配向されたダイポールアンテナ（４）が容器の開口部の上方に配置され、垂直方向に配向されたＲＦＩＤタグアンテナ（３）が容器の中央に配置されている。図２Ｂ～図２Ｃには、水平方向に配向されたダイポールアンテナ（４）が容器の開口部の上方に配置され、垂直方向に配向されたＲＦＩＤタグアンテナ（３）が容器の壁部の近傍に配置されている。図２Ｄには、垂直方向に配向されたダイポールアンテナ（４）が容器の開口部に配置され、垂直方向に配向されたＲＦＩＤタグアンテナ（３）が容器の中央に配置されている。図２Ｅには、垂直方向に配向されたダイポールアンテナ（４）が容器の開口部に配置され、垂直方向に配向されたＲＦＩＤタグアンテナ（３）が容器の壁部の近傍に配置されている。
図３には、伝搬ゾーンの個数に対応する円筒形極低温容器内の垂直な電場の強さが示されている。なお電場の強さは円筒形極低温容器の断面積で表現される。色分けは、赤色エリアでは電場の強さが最大である一方青色エリアではゼロまたは略ゼロであるとして理解されるべきである。このシナリオでは、電場が強いエリアに存在するタグは応答し、その一方で弱いエリアに存在するタグは応答しないであろう。この電場分布はただ１つの読み取り器アンテナを用いることにより達成され得る。図３Ｂでは、特定の伝搬モードにある１つの特定の伝搬ゾーンのみがアクティブ化されている。図３Ｂは、電場が容器の１区分に集中された場合には電場分布がどのような様子になるかを示す図面として見ることができる。これは、適切な重みを有する複数の読み取り器アンテナを使用することにより達成が可能である。容器の小さい区分内のタグのみが励起され、係るタグの位置が既知となる。
図４には、極低温容器における大量の無線周波数識別タグを取り扱うための本明細書で開示の方法およびシステムのためのＲＦＩＤ解決策の一実施形態が示されている。極低温ストロー（２）は側面壁部に埋め込まれた伝導性細線（６）を有する。２つのリング（７）は、細線の形におけるアンテナ（６）へのエネルギー／信号結合を示す。ＲＦＩＤタグはＲＦＩＤチップ（８）をさらに含む。
図５～図６には、極低温容器内の大量の無線周波数識別タグを取り扱うための本明細書で開示の方法およびシステムのためのＲＦＩＤ解決策のさらなる実施形態が示されている。図５にはＲＦＩＤタグの一実施形態が示されている。ＲＦＩＤタグは、２つのパーツおよび電気的に絶縁された中間媒体（１０）を有する密封要素（９）に埋め込まれた１つの集積回路（１２）と、ストローの長手方向に上向きに延長する１つのアンテナ（６）と、を有する密封要素に埋め込まれた１つの集積回路（１２）を有する。アンテナ（６）は、ストロー（１）の側面壁部に一体化され（例えば鋳造など）得る。図６では、アンテナ（６）は極低温ストロー（２）の側面壁部（１１）に鋳造により取り付けられている。この事例では、集積回路（１２）は、ストロー（２）の内部で密閉かつ摺動可能に係合する状態で密封要素（９）に埋め込まれている。集積回路（１２）はアンテナ（６）にワイヤレス接続されている。この事例では、アンテナ（６）は側面壁部（１１）内部に部分的に密閉された（上方以外の全方向において密閉された）状態にある。
図７には、複数のＲＦＩＤタグを識別するための衝突防止方法の１例が示されている。
本発明のさらなる詳細
項目１
容器（例えば極低温容器など）内における、好適には少なくとも１００個の無線周波数識別タグである、大量の無線周波数識別タグを識別する方法であって、
－ 容器内において少なくとも３０Ｍｈｚの周波数で無線周波数問合せ信号を送信するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップと、
－ 容器が複数の伝搬ゾーンに分割されるように、複数の異なる信号伝搬モードにおいて動作するよう、無線周波数識別問合せユニットを構成するステップであって、各伝搬ゾーンは対応する伝搬モードに関連付けられ、かつ、問合せユニットが対応する伝搬モードにあるときに特定の伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグのみが励起される、ステップと、
－ 無線周波数識別タグから無線周波数応答信号を受信するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップと
を含む方法。
項目２
伝搬ゾーンは、より少数の無線周波数応答信号を無線周波数識別タグから受信するよう、構成されている、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目３
伝搬ゾーンは、事前決定された構成のグループの無線周波数識別タグにしたがって構成されている、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目４
事前決定された構成のグループは少なくとも２つのグループを含み、各グループは少なくとも１０個の極低温ストロー、好適には少なくとも５０個の極低温ストロー、さらにより好適には少なくとも１００個の極低温ストローを含む、項目３に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目５
伝搬ゾーンは、無線周波数識別タグの無線周波数応答間の衝突が減少されるよう構成されている、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目６
伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグを識別するための衝突防止を適用するステップをさらに含む、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目７
容器が複数の伝搬ゾーンに分割されるように複数の異なる信号伝搬モードにおいて動作するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップはビームフォーミングにより達成される、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目８
ビームフォーミングは問合せユニットに接続された複数の問合せアンテナにより達成される、項目７に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目９
問合せアンテナは、好適には各問合せアンテナが対応する伝搬ゾーンに関連付けられるように、異なる伝搬ゾーンで動作するよう配置されている、項目８に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目１０
個々の増幅重みが問合せアンテナにより用いられ、それにより対応する個々の伝搬ゾーンのタグのみが励起される、項目８～項目９のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目１１
無線周波数識別タグは極低温ストローに一体化されている、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目１２
問合せユニットは温容器内に電磁場を生成し、電磁場は、少なくとも１つの伝搬ゾーン内ではタグが応答するにあたり十分に強くなり、少なくとも１つの他の伝搬ゾーン内ではタグが応答しないよう十分に弱くなるような形状を有する、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目１３
容器はいくつかの物理的に画成された伝搬ゾーンに分割されている、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目１４
容器は垂直に延長する容器（例えば円筒形状の容器）であり、複数の異なる信号伝搬モードで動作するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップは、容器内にいくつかの制御可能な電磁場構成を生成することにより容器に垂直に延長するセグメントに分割するステップを含む、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目１５
容器の断面は実質的にパイ形状のセグメントに分割されている、項目１４に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目１６
伝搬ゾーンのうちの１つの伝搬ゾーンから受け取られた応答に基づいて容器内の無線周波数識別タグの物理的位置を判定するステップをさらに含む、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目１７
無線周波数識別問合せユニットは、温容器内で３０Ｍｈｚ～６０ＧＨｚの範囲の、好適には３０ＭＨｚ～３ＧＨｚの範囲の、または３０ＭＨｚ～１００ＧＨｚの範囲の、または６０ＧＨｚ～１００ＧＨｚの範囲の、または１００ＭＨｚ～３ＧＨｚの範囲の、例えば９００ＭｈｚのＲＦＩＤバンドもしくは２．４５ＧＨｚのＲＦＩＤバンドなどにおける、またはこれらの組み合わせの無線周波数問合せ信号を送信するよう構成されている、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目１８
無線周波数識別問合せユニットは、少なくとも２つの異なる信号伝搬モード、好適には少なくとも３つの異なる信号伝搬モード、より好適には少なくとも４つの異なる信号伝搬モード、さらに好適には少なくとも６つの信号伝搬モード、最も好適には少なくとも１０個の異なる信号伝搬モードにおいて動作するよう構成されている、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目１９
無線周波数識別タグの個数は少なくとも５００、好適には少なくとも１０００、さらに好適には少なくとも３０００、さらにより好適には少なくとも５０００である、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目２０
無線周波数問合せ信号を容器内でいくつかの異なる周波数帯において送信し、それにより、事前定義されたグループの無線周波数識別タグをさらに区別するステップをさらに含む、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目２１
無線周波数問合せ信号を容器内で周波数帯を有するいくつかの異なる周波数チャネルにおいて送信し、それにより、事前定義されたサブグループの無線周波数識別タグをさらに区別するステップをさらに含む、項目２０に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目２２
ＲＦＩＤ衝突防止アルゴリズムを適用することにより伝搬ゾーン内の複数の無線周波数識別タグを問い合わせるステップをさらに含む、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目２３
伝搬ゾーンの区画化を常に把握するよう処理ユニットを構成するステップをさらに含む、先行する項目のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法。
項目２４
－ 各無線周波数識別タグが極低温ストローに取り付け可能であるかまたは埋め込み可能である、極低温ストローのための大量の無線周波数識別タグ（好適には少なくとも１００個の無線周波数識別タグ）と、
－ 極低温容器の内部に配置または一体化されるよう適応された問合せユニットと
を含み、
問合せユニットおよび無線周波数識別タグは、少なくとも３０ＭＨｚの周波数で動作するよう構成されている、
極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目２５
各無線周波数識別タグは、タグ・ダイポールアンテナが極低温容器内で垂直に配置されるよう、極低温ストローに取り付け可能であるかまたは埋め込み可能であるタグ・ダイポールアンテナを含み、問合せユニットは、垂直姿勢で配置された少なくとも１つの問合せダイポールアンテナを含む、項目２４に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目２６
各無線周波数識別タグは、タグ・ダイポールアンテナが極低温容器内で垂直に配置されるよう、極低温ストローに取り付け可能であるかまたは埋め込み可能である、パッチアンテナ、またはＬ型アンテナ、または逆Ｆ型アンテナ、または平面逆Ｆ型アンテナを含み、問合せユニットは、パッチアンテナ、またはＬ型アンテナ、または逆Ｆ型アンテナ、または平面逆Ｆ型アンテナを含む、項目２４に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目２７
極低温容器をさらに含む、項目２４～項目２６のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目２８
少なくとも１つの問合せダイポールアンテナは、容器開口部に、または容器開口部の上方に、または容器開口部内部における容器開口部の下方に、配置されている、項目２４～項目２７のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目２９
問合せユニットおよび／または少なくとも１つの問合せダイポールアンテナは極低温容器の容器蓋部に一体化されている、項目２４～項目２８のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目３０
例えば少なくとも１００個、好適には少なくとも５００個、さらに好適には少なくとも１０００個、最も好適には少なくとも３０００個、さらにより好適には少なくとも５０００個などの大量の極低温ストローをさらに含み、無線周波数識別タグは極低温ストローに一体化されている、項目２４～項目２９のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目３１
ストローは密接配置されている（例えばストロー間に最大５ｍｍの距離、好適には最大３ｍｍ、さらに好適には最大１ｍｍ、最も好適には０．５ｍｍの空間が存在する状態で）、項目２４～項目３０のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目３２
各無線周波数識別タグは、情報を格納し、無線周波数問合せ信号に応答して無線周波数応答信号を生成するよう構成された少なくとも１つの集積回路を含む、項目２４～項目３１のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目３３
項目１～項目２３のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法を実行するよう構成された処理ユニットを含む、項目２４～項目３２のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目３４
問合せアンテナ（単数または複数）はビームフォーミングにより複数の伝搬ゾーンを生成するよう構成されている、項目２４～項目３３のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目３５
問合せアンテナ（単数または複数）はスマートアンテナ（単数または複数）である、項目２４～項目３４のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目３６
問合せアンテナ（単数または複数）は、個々の増幅重みを生成し、それにより、対応する個々の伝搬ゾーンのタグのみが励起されるよう、構成されている、項目２４～項目３５のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目３７
極低温容器は複数の伝搬ゾーンに分割され、問合せユニットは、プログラムされた伝搬ゾーン（単数または複数）の無線周波数識別タグのみを励起させるよう動作するよう構成されている、項目２４～項目３６のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目３８
問合せユニットは、無線周波数問合せ信号を極低温容器内でいくつかの異なる周波数帯において送信し、それにより、事前定義されたグループの無線周波数識別タグをさらに区別するよう構成されている、項目２４～項目３７のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目３９
サブグループの無線周波数識別タグは副容器（キャニスター）に配置されている、項目２４～項目３８のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目４０
各副容器は無線周波数識別タグと問合せユニットとの間で電波を再送信するための中継器を含む、項目３９に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目４１
摂氏－１９６度～摂氏６０度の温度範囲においても動作するよう構成されている、項目２４～項目４０のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目４２
無線周波数識別タグおよび問合せユニットのアンテナ（単数または複数）は、無線周波数識別タグと問合せユニットのアンテナ（単数または複数）との間の距離が２～３０ｃｍ、好適には５～２５ｃｍ、より好適には１０～２０ｃｍとなるよう、配置されている、項目２４～項目４１のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目４３
前述の問合せユニットは複数の異なる信号伝搬モードで動作し、それにより容器が複数の伝搬ゾーンに分割されるよう動作するよう構成され、各伝搬ゾーンは対応する伝搬モードに関連付けられ、問合せユニットが対応する伝搬モードにあるときに特定の伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグのみが励起される、項目２４～項目４２のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目４４
伝搬ゾーンは、少数の無線周波数応答信号のみが無線周波数識別タグから受信されるよう、構成されている、項目４３に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目４５
項目１～項目２３のうちのいずれか１項に記載の大量の無線周波数識別タグを識別する方法を実行するよう構成されている、項目２４～項目４４のうちのいずれか１項に記載の極低温容器のための無線周波数識別システム。
項目４６
項目２４～項目４２のうちのいずれか１項に記載の無線周波数識別システムを含む、極低温容器。
項目４７
蓋部を含み、かつ、少なくとも１つの問合せアンテナが蓋部に一体化されている、項目４６に記載の極低温容器。
項目４８
問合せユニットは蓋部に一体化されている、項目４７に記載の極低温容器。
項目４９
液体窒素をさらに含む、項目４６～項目４８のうちのいずれか１項に記載の極低温容器。
項目５０
極低温容器は極低温格納デュアー瓶である、項目４６～項目４８のうちのいずれか１項に記載の極低温容器。
参考文献
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Claims (18)

  1. 極低温容器内の大量の無線周波数識別タグを識別する方法であって、前記無線周波数識別タグの個数は少なくとも１００であり、前記方法は、
    － 無線周波数問合せ信号を前記極低温容器内において少なくとも３０ＭＨｚの周波数で送信するよう、複数の問合せアンテナに接続された無線周波数識別問合せユニットを構成するステップと、
    － 前記極低温容器が複数の伝搬ゾーンに分割されるように、前記複数の問合せアンテナを配置してビームフォーミングを適用することにより複数の異なる信号伝搬モードで動作するよう無線周波数識別問合せユニットを構成するステップであって、各伝搬ゾーンは対応する伝搬モードに関連付けられ、かつ、前記無線周波数識別問合せユニットが前記対応する伝搬モードにあるときに前記複数の伝搬ゾーンのうちの特定の伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグのみが励起されるように、前記複数の伝搬ゾーンのうちの特定の伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグのみが一度に励起されるように、前記複数の問合せアンテナは、前記複数の伝搬ゾーンに関連付けられた個々のビームを適用するよう、および、個々の信号増幅重みをもって動作するよう構成されているステップと、
    － 前記無線周波数識別タグの一部から無線周波数応答信号を受信するよう前記無線周波数識別問合せユニットを構成するステップと、
    を含む、方法。
  2. 前記複数の伝搬ゾーンは事前決定された構成のグループの無線周波数識別タグにしたがって構成されている、請求項１に記載の方法。
  3. 前記事前決定された構成のグループは少なくとも２つのグループを含み、各グループは少なくとも１００個の極低温ストローを含む、請求項２に記載の方法。
  4. 前記複数の伝搬ゾーンは、前記無線周波数識別タグの無線周波数応答間の衝突が低減されるよう構成されている、請求項１～３のうちのいずれか１項に記載の方法。
  5. 伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグを識別するための衝突防止アルゴリズムを適用するステップをさらに含む、請求項１～４のうちのいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記無線周波数識別問合せユニットは前記極低温容器内に電磁場を生成し、前記電磁場は、少なくとも１つの伝搬ゾーン内では前記無線周波数識別タグが応答するにあたり十分に強くなり、少なくとも１つの他の伝搬ゾーン内では前記無線周波数識別タグが応答しないよう十分に弱くなるような形状を有する、請求項１～５のうちのいずれか１項に記載の方法。
  7. 中で前記無線周波数識別タグが励起されている特定の伝搬ゾーンから受け取られた無線周波数応答に基づいて前記極低温容器内の無線周波数識別タグの物理的位置を判定するステップをさらに含む、請求項１～６のうちのいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記極低温容器内でいくつかの異なる周波数帯において無線周波数問合せ信号を送信し、それにより、事前定義されたグループの無線周波数識別タグをさらに区別するステップをさらに含む、請求項１～７のうちのいずれか１項に記載の方法。
  9. 極低温容器のための無線周波数識別システムであって、前記システムは、
    － 極低温ストローのための大量の無線周波数識別タグであって、前記無線周波数識別タグの個数は少なくとも１００であり、各無線周波数識別タグは極低温ストローに取り付け可能であるかまたは埋め込み可能であり、前記無線周波数識別タグは、前記極低温容器内の複数の伝搬ゾーン内に分布されている、無線周波数識別タグと、
    － 極低温容器の内部に配置または一体化されるよう適応された問合せユニット、および、前記問合せユニットに接続された複数の問合せアンテナと、
    を含み、
    前記問合せユニットおよび前記無線周波数識別タグは少なくとも３０ＭＨｚの周波数で動作するよう構成され、前記問合せユニットは、極低温容器が複数の伝搬ゾーンに分割されるように、前記複数の問合せアンテナを配置してビームフォーミングを適用することにより複数の異なる信号伝搬モードで動作するようさらに構成され、前記複数の伝搬ゾーンのうちの特定の伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグのみが一度に励起されるように各伝搬ゾーンは対応する伝搬モードに関連付けられ、前記問合せユニットが前記対応する伝搬モードにあるときに前記複数の伝搬ゾーンのうちの特定の伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグのみが励起されるように、前記複数の問合せアンテナは、前記複数の伝搬ゾーンに関連付けられた個々のビームを適用するよう、および、個々の信号増幅重みで動作するよう、構成されている、システム。
  10. 前記極低温容器は垂直に延長する円筒形の容器であり、各無線周波数識別タグは、タグ・ダイポールアンテナが前記垂直に延長する円筒形の容器の方向に前記極低温容器内で垂直方向に配置されるよう、極低温ストローに取り付け可能であるかまたは埋め込み可能である前記タグ・ダイポールアンテナを含み、前記問合せユニットは前記垂直に延長する円筒形の容器の方向に垂直姿勢で配置された少なくとも１つの問合せダイポールアンテナを含む、請求項９に記載のシステム。
  11. 各無線周波数識別タグは、タグ・ダイポールアンテナが前記垂直に延長する円筒形の容器の方向に前記極低温容器内で垂直に配置されるよう、極低温ストローに取り付け可能であるかまたは埋め込み可能である、パッチアンテナ、またはＬ型アンテナ、または逆Ｆ型アンテナ、または平面逆Ｆ型アンテナを含み、前記問合せユニットは、パッチアンテナ、またはＬ型アンテナ、または逆Ｆ型アンテナ、または平面逆Ｆ型アンテナを含む、請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記システムは少なくとも１００個の極低温ストローをさらに含み、前記無線周波数識別タグは前記極低温ストローに一体化されている、請求項９～１１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
  13. 前記極低温ストローは、前記極低温ストロー間に最大５ｍｍの距離を有する、請求項９～１２のうちのいずれか１項に記載のシステム。
  14. 前記問合せユニットは、前記極低温容器内でいくつかの異なる周波数帯において無線周波数問合せ信号を送信し、それにより、事前定義されたグループの無線周波数識別タグをさらに区別するよう構成されている、請求項９～１３のうちのいずれか１項に記載のシステム。
  15. 前記問合せユニットは複数の異なる信号伝搬モードで動作し、それにより前記極低温容器が複数の伝搬ゾーンに分割されるよう動作するよう構成され、各伝搬ゾーンは対応する伝搬モードに関連付けられ、前記問合せユニットが前記対応する伝搬モードにあるときに前記複数の伝搬ゾーンのうちの特定の伝搬ゾーン内の無線周波数識別タグのみが励起される、請求項９～１４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
  16. 前記複数の伝搬ゾーンは、前記無線周波数識別タグから一部の無線周波数応答信号のみが受信されるよう構成されている、請求項１５に記載のシステム。
  17. 請求項１～８のうちのいずれか１項に記載の方法を実行するよう構成されている、請求項９～１６のうちのいずれか１項に記載のシステム。
  18. 請求項９～１７のうちのいずれか１項に記載のシステムを含む、極低温容器。
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