富士通研、金属や人体などに装着可能な小型薄型のRFIDタグを開発

富士通研究所は12月3日、IDカードやウェアラブル機器、金属部品など、電波の制限を受けていた素材に装着して利用可能な小型薄型のRFIDタグを開発したと発表した。

RFIDタグは、取り付け物体の種類を選ばず、かつ、取り付け場所の対象を広げられるように小型薄型であることが求められている。しかし、金属や人体は電波を飛ばしにくくする性質があるため、RFIDタグを取り付ける対象が金属や身に着けるIDカードなどの場合、直接取り付けるとうまく電波が飛ばず通信できないという課題があった。そこで、従来は、RFIDタグと、取り付け対象との間に空間を確保するための部材(スペーサ)を入れ一定の厚さを確保して、金属や人体の影響を低減させることにより、数mといった通信距離を実現していた。例えば、スペーサの厚さを1mmとして通信距離を2m以上にするためには、電波の波長の制約からRFIDタグの長さを75mm(電波の波長である約300mmの1/4)以上にする必要があった。一方、同じ通信距離でRFIDタグの長さをその半分の33mm(波長の1/8)と小型にすることも可能だが、その場合スペーサの厚さを5mm以上にする必要があった。つまり、従来のRFIDタグはタグの長さと、スペーサの厚さとの間にトレードオフの関係があり、また、電波の波長に依存するという制約があるため、小型と薄型の両立が困難だった。

今回、RFIDタグをゴムやプラスチックなどの薄い樹脂に巻き付けて、両端を重ねたループ状にする新たな構造で電波を放射する技術を開発し、波長の制約をなくすことに成功にした。開発したタグを金属に直接取り付けた場合、ループ形状に沿った形で大きな電流(ループ電流)が流れるようになり、その電流の一部が取り付けた金属側に漏れるようになる。これにより、ループ電流から発生する本来の電波と、貼り付けた金属に漏れた電流から発生する新たな電波の2つが合成され、金属の上方に放射される。また、目標とするタグの大きさに応じて、RFIDタグ両端の重なる部分の長さと厚みを適度に調整することで、漏れた電流の度合い(合成された電波のバランス)を最適化することができ、通信距離を最大化させることができる。つまり、貼り付けた金属をアンテナの一部として機能させることで、数mといった距離の通信が可能となるという。

一方、金属ではないプラスチック製のIDカードや段ボールなどに取り付ける際は、ループ電流から発生する電波のみで動作し、RFIDタグの周囲には、電波の放射を妨げる金属物体がないので、電波がループ状に効率良く広がるため、金属と同様の通信が可能となる。また、人体には水分が多く含まれており、電気を帯びやすい構造なので、金属と同様に扱うことができる。タグを内蔵したIDカードを身に着けた時は、金属に貼り付け時と同じ動作をすることで、人体に貼り付けた影響を軽減することができるとしている。

同技術によって、電波の制約をなくし、取り付ける素材を選ばず、どこにでも装着可能な、長さ30mm、厚さ0.5mmの世界最小の薄型RFIDタグを実現した。これにより、装着可能な対象が広がり、例えば、機械部品の管理や、身に着けたIDカードによる入退室管理など、さまざまな場面におけるRFIDの利用が可能となる。今後、さらに量産が容易となる方式の開発を進め、2015年度中の実用化を目指すとコメントしている。