УПРАВЛЕНИЕ БОЛЬШИМ КОЛИЧЕСТВОМ RFID-МЕТОК В КРИОГЕННОМ КОНТЕЙНЕРЕ Российский патент 2021 года по МПК G06Q10/08 G06K7/10 

Настоящее раскрытие относится к способу и системе для обработки меток радиочастотной идентификации в контейнере, таком как криогенный контейнер. В частности, способ и система предназначены для обработки большого количества плотно расположенных меток радиочастотной идентификации (RFID) в криогенном контейнере, предпочтительно, когда RFID-метки прикреплены к криогенным пайетам.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

Сохранение органического материала, такого как материал ДНК и образцы спермы, требует очень низких температур хранения. Это давно достигают путем криогенного замораживания, когда органические образцы погружают в жидкий азот, температура кипения которого составляет -196°С. Криогенное хранение при очень низких температурах значительно увеличивает долговечность клеток. Криогенный температурный диапазон был определен от -150°С до абсолютного нуля -273,15°С, температуры, при которой молекулярное движение близко к полной остановке настолько, насколько это теоретически возможно. При проведении аудита образцов, хранящихся при криогенных температурах, необходимо минимизировать время, которое образцы проводят вне криогенной среды. Биологические образцы можно хранить в отдельных пластиковых пайетах или ампулах. Эти ампулы затем объединяют и погружают, обычно в больших количествах, в канистры, такие как криогенные хранилища Дьюара, заполненные жидким азотом. Контроль за состоянием отдельных ампул может потребовать много ручного труда, когда ампулы необходимо временно извлекать из канистры для регистрации и последующего учета.

Технология радиочастотной идентификации широко используется во многих вариантах применения, например, для управления цепочками поставок, отслеживания товаров и логистики, но еще не была полностью изучена в отношении криоконсервации, где присутствуют жесткие требования к надежности, форм-факторам и диапазону температур.

Контейнеры для криоконсервации для хранения большого количества криогенных пайет обычно имеют небольшие размеры и могут содержать тысячи плотно расположенных криогенных пайет. Например, диаметр пайеты может составлять 2 мм, а расстояние между двумя соседними пайетами составляет менее, чем 0,5 мм. Это создает несколько проблем для идентификации образцов, в частности, поскольку для этой цели система RFID должна иметь возможность работать в температурных диапазонах от криогенных температур до комнатной температуры. В коммерчески доступных решениях RFID обычно можно работать при -80°С, но не нельзя активировать RFID-метки ниже этого температурного предела. Современные RFID-метки могут работать в более широких диапазонах температур, но возникают проблемы из-за большого размера меток или небольшого расстояния считывания, которые не подходят для обработки большого количества плотно расположенных RFID-меток в криогенных контейнерах. Поскольку криогенные пайеты обычно плотно упакованы, необходимо также учитывать взаимную связь между антеннами соседних RFID-меток. Еще одна проблема управления большим количеством RFID-меток заключается в том, что идентификация образцов может занять очень много времени, если криогенный контейнер содержит большое количество образцов с индивидуальным идентификатором.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Настоящее раскрытие относится к способу идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации в контейнере, таком как криогенный контейнер, и к системе радиочастотной идентификации для контейнера, такого как криогенный контейнер, причем система способна обрабатывать большое количество меток радиочастотной идентификации в необходимом температурном диапазоне. Благодаря встраиванию системы идентификации идентификационных меток внутрь контейнера, образцы не нужно вынимать из контейнера для идентификации.

Для работы на высоких частотах, например, в диапазоне от 30 МГц до 60 ГГц, предпочтительно в диапазоне от 800 до 2500 МГц, или даже на более высоких частотах, например, по меньшей мере 60 ГГц, антенны RFID-меток могут быть сделаны очень тонкими и встроены или прикреплены к криогенным пайетам. Авторы изобретения обнаружили, что распространение радиоволн в жидком азоте (LN2) на этих высоких частотах также подходит для создания функциональной системы RFID для большого количества RFID-меток в криогенном контейнере. Таким образом, блок запроса системы RFID может быть помещен в контейнер, содержащий множество криогенных пайет и криогенную жидкость. Жидкостью может быть жидкий азот (LN2). Способ и система подходят для работы как при комнатной температуре, так и при очень низких температурах, например, включая криогенные температуры.

Следовательно, в первом варианте осуществления настоящее раскрытие относится к системе радиочастотной идентификации для криогенного контейнера, содержащей: большое количество меток радиочастотной идентификации для криогенных пайет, предпочтительно по меньшей мере 100 меток радиочастотной идентификации, причем каждая метка радиочастотной идентификации присоединена или встроена в криогенную пайету; блок запроса, выполненный с возможностью размещения или интеграции в криогенном контейнере; при этом блок запроса и метки радиочастотной идентификации выполнены с возможностью работы в диапазоне от 30 МГц до 60 ГГц. Система RFID может быть выполнена с возможностью идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации в криогенном контейнере, предпочтительно по меньшей мере 100 меток радиочастотной идентификации. В частности, для того, чтобы увеличить скорость работы системы, криогенные пайеты с прикрепленными RFID-метками могут быть организованы в кластеры/держатели/гоблеты внутри криогенного контейнера. Также система может быть выполнена с возможностью осуществления способа, предусматривающего стадии:

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для передачи радиочастотных сигналов запроса в криогенном контейнере в диапазоне от 30 МГц до 60 ГГц;

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для работы во множестве различных режимов распространения сигнала, так что криогенный контейнер разделяют на множество зон распространения, причем каждая зона распространения связана с соответствующим режимом распространения, и причем активируют только метки радиочастотной идентификации в конкретной зоне распространения, когда блок запроса находится в соответствующем режиме распространения; и

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для приема радиочастотных сигналов отклика от меток радиочастотной идентификации.

Одним из преимуществ этого способа является то, что при использовании режимов распространения и зон распространения принимается уменьшенное количество сигналов отклика, которые также могут получать ряд коллизий. Соответственно, в одном варианте осуществления зоны распространения выполнены так, чтобы от меток радиочастотной идентификации можно было принимать только уменьшенное количество радиочастотных сигналов отклика. Большое количество меток радиочастотной идентификации может быть организовано в заранее определенные группы меток радиочастотной идентификации. Каждая группа может содержать по меньшей мере 10 криогенных пайет, предпочтительно по меньшей мере 50 криогенных пайет, еще более предпочтительно по меньшей мере 100 криогенных пайет. Зоны распространения могут быть выполнены таким образом, чтобы уменьшить коллизии между радиочастотными откликами меток радиочастотной идентификации. С целью дальнейшего повышения производительности системы может быть применен RFID-алгоритм предотвращения коллизий в зонах распространения. В этом случае алгоритм предотвращения коллизий будет менее затруднительным, если режимы распространения смогут уменьшить количество коллизий за счет исключения откликов от некоторых из групп меток радиочастотной идентификации.

Одним из способов получения множества зон распространения является формирование диаграммы направленности. Применяя предложенный способ, можно уменьшить количество одновременно запрашиваемых меток, что делает обработку RFID-меток более быстрой и эффективной. Электромагнитное поле, создаваемое блоком запроса RFID, может иметь такую форму, чтобы оно было сильнее в одних частях криогенного контейнера и слабее в других. Таким образом, метки в некоторой выбранной части (частях) контейнера будут получать достаточную мощность для отклика, в то время как у других она будет ниже порогового уровня, и они не будут реагировать. Таким образом, возможно активировать только ограниченную и регулируемую часть пайет/меток, и протокол связи должен будет одновременно иметь дело с меньшим количеством меток. Кроме того, если поле будет сфокусировано в четко определенном и ограниченном пространстве внутри контейнера, блок запроса узнает, что запрашиваемые метки размещены в этом пространстве, и сможет соответственно обозначить их наличие в соответствующем кластере/держателе/гоблете. Таким образом, пользователю может быть предоставлена помощь в определении местоположения для нахождения конкретной пайеты внутри криогенного контейнера.

В одном варианте осуществления раскрытой в настоящем документе системы радиочастотной идентификации для криогенного контейнера метки радиочастотной идентификации содержат дипольные антенны меток, прикрепляемые или встраиваемые в криогенные пайеты, так что дипольные антенны меток расположены вертикально в криогенном контейнере, и причем блок запроса содержит по меньшей мере одну дипольную антенну для запроса, расположенную в вертикальном положении. По меньшей мере одна дипольная антенна для запроса может, например, быть расположена в верхней части криогенного контейнера. Альтернативно, антенна может быть рамочной антенной или комбинацией дипольной и рамочной антенны. Кроме того, типы антенн могут быть смешаны таким образом, что, например, метки радиочастотной идентификации являются дипольными антеннами, тогда как по меньшей мере одна дипольная антенна для запроса является/являются рамочной антенной (антеннами) или антеннами другого типа. Другими возможными типами антенн, как для меток радиочастотной идентификации, так и для блока запроса, являются патч-антенны, L-антенны, инвертированные F-антенны и плоские инвертированные F-антенны или их комбинации.

С целью дальнейшего повышения производительности системы может применяться RFID-алгоритм предотвращения коллизий в зонах распространения. В контексте раскрытого в настоящем документе способа и системы обработки большого количества меток радиочастотной идентификации в криогенном контейнере предлагается применять модифицированный алгоритм предотвращения коллизий, Q-алгоритм, который является вариантом передачи динамического кадра слотированной ALOHA (DFSA), позволяя блоку запроса обновлять значение Q.

Эти и другие аспекты изобретения изложены в последующем подробном описании изобретения.

Краткое описание фигур

На Фиг. 1 показан криогенный контейнер, содержащий несколько криогенных пайет с RFID, каждая из которых оснащена антенной для RFID-связи.

На Фиг. 2 (А-Е) показаны варианты конфигураций антенны RFID-запроса и антенны RFID-метки.

На Фиг. 3 показана величина вертикального электрического поля в цилиндрическом криогенном контейнере, соответствующая количеству зон распространения. Величина электрического поля представлена в поперечном сечении цилиндрического криогенного контейнера.

На Фиг. 4 показан вариант осуществления решения RFID для раскрытого в настоящем документе способа и системы обработки большого количества меток радиочастотной идентификации в криогенном контейнере.

На Фиг. 5-6 показаны дополнительные варианты осуществления решений RFID для раскрытого в настоящем документе способа и системы обработки большого количества меток радиочастотной идентификации в криогенном контейнере.

На Фиг. 7 показан пример способа предотвращения коллизий для идентификации нескольких RFID-меток.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

Настоящее раскрытие относится к системе радиочастотной идентификации для криогенного контейнера, содержащей:

- большое количество меток радиочастотной идентификации для криогенных пайет, предпочтительно по меньшей мере 100 меток радиочастотной идентификации, причем каждая метка радиочастотной идентификации может быть прикреплена к криогенной пайете или встроена в нее;

- блок запроса, выполненный с возможностью размещения или интеграции в криогенном контейнере;

причем блок запроса и метки радиочастотной идентификации выполнены с возможностью работы с частотой по меньшей мере 30 МГц. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера может содержать блок обработки, выполненный с возможностью осуществления способа идентификации меток радиочастотной идентификации в криогенном контейнере. Способ может предусматривать стадию конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для передачи радиочастотных сигналов запроса в криогенном контейнере в диапазоне от 30 МГц до 60 ГГц. Способ может дополнительно предусматривать стадию конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для работы во множестве различных режимов распространения сигнала, так что криогенный контейнер разделяют на множество зон распространения, причем каждая зона распространения связана с соответствующим режимом распространения, и при этом активируют только метки радиочастотной идентификации в конкретной зоне распространения, когда блок запроса находится в соответствующем режиме распространения. Способ может дополнительно предусматривать стадию конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для приема радиочастотных сигналов отклика от меток радиочастотной идентификации.

Благодаря разбиению по секторам контейнера можно добиться значительно более быстрого и эффективного управления большим количеством пайет. Таким образом, пайеты могут быть организованы в кластеры пайет внутри контейнера. Формирование диаграммы направленности предлагается в качестве одного из способов уменьшения количества одновременно запрашиваемых меток, что может уменьшить требования к протоколу связи. Электромагнитное поле, создаваемое блоком запроса радиочастотной идентификации, может иметь такую форму, чтобы оно было сильнее в одних частях контейнера и слабее в других. Таким образом, метки в выбранной части (частях) контейнера могут получать достаточно энергии для отклика, в то время как другие будут получать ее ниже порогового уровня и не будут реагировать. Таким образом, может быть возможно активировать только ограниченную и регулируемую часть меток, и протокол связи должен будет одновременно иметь дело со значительно меньшим количеством меток. Кроме того, если поле сфокусировано в четко определенном и ограниченном пространстве внутри контейнера, считыватель узнает, что запрашиваемые метки размещены прямо в этом пространстве, и обозначит их наличие в соответствующем кластере/держателе/гоблете. Это может предоставить пользователям некоторую форму помощи для определения местоположения, когда им нужно найти конкретную пайету внутри контейнера. Соответственно, в одном варианте осуществления раскрытых в настоящем документе способа и системы физическое местоположение по меньшей мере одной из меток радиочастотной идентификации в контейнере определяют на основе принятого отклика от одной из зон распространения.

«Большое количество» меток радиочастотной идентификации по отношению к раскрытому в настоящем документе способу и системе для идентификации меток радиочастотной идентификации в криогенном контейнере может относиться к любому подходящему количеству меток и пайет в контейнере. Способ и система применимы также к менее, чем «большому» количеству меток, таким образом, не ограничиваясь определенным количеством пайет. Число меток радиочастотной идентификации может, тем не менее, составлять по меньшей мере 500, предпочтительно по меньшей мере 1000, более предпочтительно по меньшей мере 3000, еще более предпочтительно по меньшей мере 5000.

Кроме того, раскрытые в настоящем документе система и способ подходят для «плотно расположенных» криогенных пайет в контейнере. Способ и система применимы также к пайетам, которые не «плотно расположены», поэтому не ограничены определенным расстоянием между пайетами. Однако контейнеры для криоконсервации для хранения большого количества криогенных пайет могут содержать тысячи плотно расположенных криогенных пайет. Например, диаметр пайеты может составлять 2 мм, а расстояние между двумя соседними пайетами составляет менее, чем 5,0 мм, предпочтительно менее, чем 3,0 мм, еще более предпочтительно менее, чем 1,0 мм, наиболее предпочтительно менее, чем 0,5 мм.

«Криогенный» относится к требованию или включает в себя использование очень низких температур. Как правило, нет четкого определения, в какой точке шкалы температур заканчивается охлаждение и начинается криогеника, но предполагается, что она начинается примерно при -150°С.

Криогенная пайета или криоконсервационная пайета представляет собой небольшое устройство для хранения, используемое для криогенного хранения образцов, обычно спермы для экстракорпорального оплодотворения, но может быть для любой формы био-образцов. Криогенную пайету в настоящем раскрытии используют в качестве широкого, общепринятого значения для любого сосуда для этой цели. Обычно криогенная пайета, по существу, трубчатая и тонкая по своей форме.

Разделение зон, формирование диаграммы направленности

Один аспект настоящего раскрытия относится к способу идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации в криогенном контейнере, предпочтительно по меньшей мере 100 меток радиочастотной идентификации, причем способ предусматривает стадии:

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для передачи радиочастотных сигналов запроса в криогенном контейнере в диапазоне от 30 МГц до 60 ГГц;

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для работы во множестве различных режимов распространения сигнала, так что криогенный контейнер разделяют на множество зон распространения, причем каждая зона распространения связана с соответствующим режимом распространения, и при этом активируют только метки радиочастотной идентификации в конкретной зоне распространения, когда блок запроса находится в соответствующем режиме распространения; и

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для приема радиочастотных сигналов отклика от меток радиочастотной идентификации.

В одном варианте осуществления способа можно работать в диапазоне от 300 МГц до 3 ГГц, который также известен как дециметровый диапазон, охватывающий, например, 400 МГц, 800 МГц и 2,45 МГц. Как указано, диапазон может быть дополнительно расширен от 100 МГц до 10 ГГц. Диапазон рабочих частот также может составлять от 300 МГц до 1 ГГц или от 300 МГц до 900 МГц, или охватывать только самый высокий диапазон от 2 ГГц до 3 ГГц. В среде и условиях, когда радиосвязь возможна с использованием более низких частот, чем вышеупомянутые частоты, рабочая частота может составлять 30-300 МГц.

Путем конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для работы во множестве различных режимов распространения сигнала, активируют только регулируемую часть меток. Это может быть достигнуто, например, с помощью способов формирования диаграммы направленности. В одном варианте осуществления способа можно работать во множестве различных режимов распространения сигнала, так что криогенный контейнер разделяют на множество зон распространения посредством формирования диаграммы направленности. Формирование диаграммы направленности может быть достигнуто путем использования нескольких антенн, подключенных к считывателю. При правильном расположении антенн внутри или рядом с отверстием контейнера и применении подходящих весовых коэффициентов активации антенн, внутри контейнера может быть создан набор режимов с разными характеристиками поля, соответствующих зонам распространения. В одном варианте осуществления раскрытого в настоящем документе способа формирование диаграммы направленности достигают, таким образом, с помощью множества антенн для запроса, подключенных к блоку запроса. В такой конфигурации предпочтительно, чтобы антенны для запроса были расположены для работы в разных зонах распространения, предпочтительно так, чтобы каждая антенна для запроса была связана с соответствующей зоной распространения. Антенны для запроса могут, кроме того, быть выполнены с возможностью работы с индивидуальным весовым коэффициентом усиления, тем самым активируя только метки соответствующих отдельных зон распространения.

Если криогенный контейнер является цилиндрическим, зоны распространения могут быть аналогичны зонам в цилиндрическом резонаторе. Пример таких зон распространения показан на фиг. 3А, на которой показаны величины вертикального электрического поля в цилиндрическом криогенном контейнере, соответствующие нескольким зонам распространения. Величина электрического поля представлена в поперечном сечении цилиндрического криогенного контейнера. На фиг. 3В только одну конкретную зону распространения активируют в конкретном режиме распространения. Согласно настоящему изобретению криогенный контейнер может быть разделен на несколько физически определенных зон распространения. В криогенном контейнере, проходящем вертикально, таком контейнере в форме цилиндра, стадию конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для работы во множестве различных режимов распространения сигнала, следовательно, может предусматривать стадию разделения контейнера на вертикально проходящие сегменты путем создания ряда конфигураций регулируемого электромагнитного поля в контейнере. В примере фиг. 3 поперечное сечение криогенного контейнера разделено на сегменты в форме пирога. Криогенный контейнер не обязательно должен быть цилиндрическим. Данный принцип может быть применен к любому вертикально проходящему контейнеру.

В одном варианте осуществления раскрытого в настоящем документе способа блок запроса создает электромагнитное поле в криогенном контейнере, причем электромагнитное поле имеет такую форму, что оно достаточно сильное для того, чтобы метки могли реагировать по меньшей мере в одной зоне распространения, и достаточно слабое для того, чтобы метки не реагировали по меньшей мере в одной другой зоне распространения.

Количество возможных режимов распространения зависит от ряда параметров, таких как размер и форма контейнера, характеристики антенны, положения антенны и т.д. Количество режимов, которые могут быть созданы в закрытом контейнере заданных размеров, зависит от частоты электромагнитного поля. Чем выше частота, тем больше режимов может быть сгенерировано. Поэтому использование более высокой полосы RFID, такой как 2,45 ГГц, позволит иметь больше режимов и разделить метки внутри на более мелкие группы, чем было бы возможно в полосе 900 МГц. В одном варианте осуществления способа блок запроса радиочастотной идентификации выполнен с возможностью работы по меньшей мере в 2 разных режимах распространения сигнала, предпочтительно по меньшей мере в 3 разных режимах распространения сигнала, более предпочтительно по меньшей мере в 4 разных режимах распространения сигнала, еще более предпочтительно по меньшей мере в 6 разных режимах распространения сигнала, наиболее предпочтительно по меньшей мере в 10 разных режимах распространения сигнала.

Метки радиочастотной идентификации могут быть разделены на подгруппы, соответствующие режимам распространения. В этом варианте осуществления, когда метки хранят в канистрах (субконтейнерах сосуда Дьюара), их соединение со считывателем может быть слабым из-за присутствия других меток, которые вызывают затенение и сильную взаимную связь. Соединение со считывателем может быть улучшено путем установки повторителя в каждой канистре. Повторитель может представлять собой метку с одной или несколькими антеннами, которая ретранслирует электромагнитные волны от считывателя к меткам образцов и наоборот. Обеспечение каждой канистры таким повторителем улучшает соединение, а также позволяет идентифицировать канистру, в которой находится конкретная метка образца, тем самым помогая в организации образцов.

Свойства сигнала

Авторы изобретения поняли, что в криогенных контейнерах, содержащих сжиженный газ, такой как жидкий азот, т.е. потенциально при чрезвычайно низких температурах, распространение радиоволн относительно близко к распространению воздуха/газа. Как следствие, потери сигнала, которые можно было бы ожидать для высоких частот, не происходят. Следовательно, согласно одному варианту осуществления раскрытого в настоящем документе способа и системы идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации блок запроса радиочастотной идентификации выполнен с возможностью передачи радиочастотных сигналов запроса в криогенном контейнере в диапазоне от 30 МГц до 60 ГГц, предпочтительно в диапазоне от 30 МГц до 3 ГГц, или в диапазоне от 30 МГц до 100 ГГц, или в диапазоне от 60 ГГц до 100 ГГц, или в диапазоне от 100 МГц до 3 ГГц, например, в полосе RFID 900 МГц, или в полосе RFID 2,45 ГГц, или в комбинации. Как указано, количество режимов, которые могут быть сгенерированы в закрытом сосуде заданных размеров, зависит от частоты электромагнитного поля. Чем выше частота, тем больше режимов может быть сгенерировано. В одном варианте осуществления способ работает в пределах от 300 МГц до 60 ГГц. В другом варианте осуществления способ работает в пределах от 300 МГц до 3 ГГц, которые также известны как дециметровая полоса, охватывающая, например, 400 МГц, 800 МГц и 2,45 МГц. Как указано, диапазон может быть дополнительно расширен от 100 МГц до 10 ГГц. Диапазон рабочих частот также может составлять от 300 МГц до 1 ГГц или от 300 МГц до 900 МГц, или охватывать только самый высокий диапазон от 2 ГГц до 3 ГГц. В среде и условиях, когда радиосвязь возможна с использованием более низких частот, чем вышеупомянутые частоты, рабочая частота может составлять 30-300 МГц.

Блок запроса радиочастотной идентификации также может быть выполнен с возможностью передачи сигналов радиочастотного запроса в контейнере выше 60 ГГц (т.е., мм волны). На частоте 60 ГГц длина волны составляет 5 мм, что означает, что эффективная антенна на этой частоте может быть реализована в пределах 1 мм по размеру и размещена на конце пайеты вместо ее стороны. Одним из преимуществ этого местоположения является то, что антенна не затенена другими пайетами, находящимися поблизости, и, таким образом, имеет незатененный доступ вверх к отверстию сосуда Дьюара, где обычно находится считыватель. Из формулы беспроводной передачи следует, что если усиление антенны на одном конце беспроводной линии связи является постоянным (метка на пайете, антенна, масштабируемая по длине волны), в то время как эффективная область антенны на другом конце является постоянной (считыватель, который, как ожидается, будет иметь постоянный размер), то баланс линии связи не изменяется от частоты. Следовательно, такая беспроводная линия связи, как ожидается, будет иметь баланс линии связи не хуже, чем более низкие полосы RFID. Баланс линии связи может быть улучшен, если антенна метки будет направлена в сторону отверстия Дьюара путем протягивания ее вдоль пайеты (например, небольшая антенна Яги-Уда). На другом конце линии связи антенна считывателя получит преимущество от более высокой частоты в том смысле, что ее можно будет реализовать в виде сканирующей направленной антенной решетки в пределах разумного размера. Такая решетка тогда будет способна естественным образом сформировать диаграмму направленности и, следовательно, а) уменьшать количество меток, адресованных за одно сканирование, и б) определять местоположение конкретной метки внутри сосуда Дьюара.

Кроме того, использование нескольких различных полос частот может способствовать еще более эффективному решению. Следовательно, в одном варианте осуществления способ дополнительно предусматривает стадию передачи радиочастотных сигналов запроса в криогенном контейнере в нескольких различных полосах частот, тем самым дополнительно выделяя заранее определенные группы меток радиочастотной идентификации. Аналогично, полосы частот могут быть дополнительно разделены на частотные каналы. В одном варианте осуществления раскрытый в настоящем документе способ дополнительно предусматривает стадию передачи радиочастотных сигналов запроса в криогенном контейнере в нескольких различных частотных каналах с полосами частот, тем самым дополнительно выделяя заранее определенные подгруппы меток радиочастотной идентификации. Предпочтительно решение для конкретного криогенного контейнера с пространством для данного количества криогенных пайет будет обеспечивать баланс между функциональностью, используемыми частотами, количеством режимов распространения и разделением полос и частот. Посредством работы как на ультравысоких частотах (УВЧ) (обычно определяемых как диапазон частот от 300 МГц до 3 ГГц, возможно, расширяющийся до диапазона 10-60 ГГц или диапазона от 100 МГц до 10 ГГц), так и на очень высоких частотах (ОВЧ) (обычно определяемых как диапазон частот от 30 МГц до 300 МГц), может быть достигнута оптимальная комбинация с разделением полос и частот.

Конфигурации антенны

Антенны в раскрытой в настоящем документе системе радиочастотной идентификации могут, например, быть дипольными антеннами или излучателями дипольного типа. Как правило, криогенные пайеты размещают в криогенном контейнере вертикально (и плотно располагают). RFID-метки могут быть выполнены в виде тонких проводящих нитей, которые могут быть интегрированы, например, в боковую стенку по существу трубчатой криогенной пайеты. В частности, при работе на УВЧ/ОВЧ такие нити являются предпочтительными. В одном варианте осуществления системы радиочастотной идентификации для криогенного контейнера каждая метка радиочастотной идентификации содержит дипольную антенну метки, прикрепляемую или встраиваемую в криогенную пайету, так что дипольные антенны меток расположены вертикально в криогенном контейнере, и причем блок запроса содержит по меньшей мере одну дипольную антенну для запроса, расположенную в вертикальном положении.

Для блока запроса системы, который может содержать по меньшей мере одну дипольную антенну для запроса, по меньшей мере одна дипольная антенна для запроса может быть расположена в отверстии контейнера или над отверстием контейнера, или под отверстием контейнера внутри отверстия контейнера, как показано на фиг. 1. По меньшей мере одна дипольная антенна для запроса также может быть расположена в отверстии контейнера или над отверстием контейнера, или под отверстием контейнера внутри отверстия контейнера. Вертикально направленная дипольная антенна может быть особенно удобна. На фиг. 2 показан ряд конфигураций антенн для RFID-запроса и антенн RFID-меток. В одном варианте осуществления блок запроса и/или по меньшей мере одна дипольная антенна для запроса интегрированы в крышку контейнера криогенного контейнера. Расположение антенны (антенн) блока запроса и антенн меток радиочастотной идентификации может быть таким, чтобы расстояние между метками радиочастотной идентификации и антенной (антеннами) блока запроса составляло 2-30 см, предпочтительно 5-25 см, более предпочтительно 10-20 см.

Хотя система применима также к менее, чем «большому» количеству меток, таким образом, не ограничиваясь определенным количеством пайет, раскрытая в настоящем документе система может содержать большое количество криогенных пайет, например, по меньшей мере 100, предпочтительно по меньшей мере 500, более предпочтительно по меньшей мере 1000, наиболее предпочтительно по меньшей мере 3000 криогенных пайет, причем метки радиочастотной идентификации интегрированы в криогенные пайеты. Криогенные пайеты с RFID-метками могут быть плотно упакованы, например, иметь расстояние максимум 5 мм, предпочтительно максимум 3 мм, еще более предпочтительно максимум 1 мм, наиболее предпочтительно максимум 0,5 мм пространства между криогенными пайетами. Каждая метка радиочастотной идентификации содержит по меньшей мере одну интегральную схему, выполненную с возможностью хранения информации и генерирования радиочастотного сигнала отклика в ответ на радиочастотный сигнал запроса.

«Криогенный» относится к требованию или предусматривает использование очень низких температур. Как правило, нет четкого определения, в какой точке шкалы температур заканчивается охлаждение и начинается криогеника, но предполагается, что она начинается примерно при -150°С. В раскрытых в настоящем документе системе и способе можно работать при криогенных температурах, например, ниже -150°С или ниже -170°С, или ниже -190°С. Предпочтительно система также работает при более высоких температурах, например, в диапазоне температур от -196°С до 60°С.

Раскрытая в настоящем документе система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера может быть выполнена с возможностью осуществления любой версии раскрытого в настоящем документе способа идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации в криогенном контейнере. По этой причине антенна (антенны) для запроса системы может быть выполнена с возможностью создания множества зон распространения путем формирования диаграммы направленности. Антенна (антенны) для запроса также может быть интеллектуальной антенной (антеннами), которая относится к антенным решеткам с интеллектуальными алгоритмами обработки сигнала, используемыми для идентификации пространственной сигнатуры сигнала, такой как направление прибытия (DOA) сигнала, и использования ее для вычисления векторов формирования диаграммы направленности и/или для отслеживания и определения местоположения лепестка диаграммы направленности антенны на подвижной цели. Антенна (антенны) для запроса также может быть выполнена с возможностью генерирования индивидуальных весовых коэффициентов усиления, тем самым активируя только метки соответствующих отдельных зон распространения. Система также может содержать криогенный контейнер, и, следовательно, такой криогенный контейнер может быть разделен на множество зон распространения, причем блок запроса выполнен с возможностью работы с активацией только меток радиочастотной идентификации запрограммированной зоны (зон) распространения. Как объяснено относительно описания способа, блок запроса может быть выполнен с возможностью передачи радиочастотных сигналов запроса в криогенном контейнере в нескольких различных полосах частот, тем самым дополнительно выделяя заранее определенные группы меток радиочастотной идентификации.

Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера может содержать блок обработки, выполненный с возможностью осуществления способа идентификации меток радиочастотной идентификации в криогенном контейнере. Блок обработки может быть выполнен с возможностью осуществления дополнительных задач, связанных с работой системы, таких как отслеживание режимов и зон распространения или размещения и/или группировки и идентификации пайет.

Предпочтительно RFID-антенны для RFID-меток криогенных пайет встроены/интегрированы в стенки пайет. Во время изготовления может быть получена форма связи энергии/сигнала, которая показана в виде двух колец на фиг. 4А. Одним из способов получения подходящего решения для RFID-метки для раскрытых в настоящем документе способа и системы является использование RFID-модуля, содержащего RFID-чип и форму связи энергии/сигнала, показанную в виде спирали на фиг. 4С. RFID-модуль может быть прикреплен к пайете, например, с использованием клея, который надежен при криогенных температурах.

Небольшое расстояние от метки до метки может привести к сильным взаимным связям между соседними антеннами меток, что может привести к снижению общей эффективности антенн меток. Хорошее согласование импедансов может привести к снижению общей эффективности. Существует обратная зависимость между согласованием импедансов и взаимной связью. Используя это свойство, можно сделать метку адаптированной как для свободного пространства, так и для тесного расположения с другими метками. Кроме того, для ограничения связи могут быть использованы очень высокие частоты, такие как 30-100 ГГц. Из-за меньших длин волн антенна метки может быть меньше и установлена на конце пайеты. Более высокие частоты дают большее электрическое расстояние между антеннами меток, так что взаимная связь может быть уменьшена.

Запрос нескольких меток

Криогенный контейнер может содержать большое количество пайет и RFID-меток, например, более 1000 RFID-меток. Для того, чтобы найти метку в таком большом количестве меток, можно применить способ предотвращения коллизий. Следовательно, в одном варианте осуществления раскрытого в настоящем документе способа и системы для идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации способ дополнительно предусматривает стадию запроса множества меток радиочастотной идентификации в зоне распространения путем применения RFID-алгоритма предотвращения коллизий.

Алгоритм предотвращения коллизий может быть Q-алгоритмом, который является вариантом передачи динамического кадра слотированной ALOHA (DFSA). Пример такого алгоритма может быть реализован следующим образом: считыватель может инициировать процесс запроса командой Select, чтобы выбрать соответствующую группу меток. Считыватель запускает процесс инвентаризации, отправляя команду Query с определенным целочисленным значением в диапазоне от 0 до 15, которое называется значением Q и представляет, что длина кадра составляет 2^Q. Если команда Query успешно получена метками, каждая метка генерирует 16-битное случайное число (RN16) и извлекает последние Q битов для того, чтобы установить свой счетчик слотов как 2^Q-1. После отправки команды Query считыватель может отправлять команды QueryRep, QueryAdj или ACK в зависимости от ситуации. Каждая метка будет уменьшать свой счетчик на единицу, если она получит команду QueryRep от считывателя. Это означает, что слот в кадре будет прогрессировать, только если считыватель передаст команду QueryRep. Когда счетчики слотов любых меток достигают нуля, метки отправляют свои RN16 обратно в считыватель. Если передает только одна метка, считыватель сможет корректно принять ее. Затем считыватель ответит командой ACK. После получения ACK от считывателя метка передает свою реальную идентификационную информацию (ID). Считыватель подсчитывает количество успешных запросов, чтобы уменьшить значение Q, и коллизий откликов, чтобы увеличить значение Q для следующего процесса инвентаризации. Неподтвержденные метки ждут команду QueryAdj, которая сообщает обновленное значение Q, которое может быть уменьшено или увеличено. Это означает, что данный кадр может быть закончен раньше, и будет начат новый кадр. Следовательно, если команда QueryAdj будет получена метками, каждая метка выберет новое RN16.

Предлагаемое решение в настоящем документе заключается в том, чтобы позволить считывателю RFID обновлять значение Q на основе Таблицы 1. В Таблице 1 приведено увеличение количества меток до 15000 по сравнению с предыдущей публикацией (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).

На фиг. 7 показан пример способа предотвращения коллизий, описанного в настоящем раскрытии, с использованием трех меток и одного считывателя. Метка 3 достигает нулевого значения и успешно завершает свой запрос. С другой стороны, Метка 1 и Метка 2 достигают нулевого значения одновременно, и это вызывает коллизию в считывателе. Основываясь на данных из предыдущей информации о кадре, считыватель отрегулирует длину кадра и начнет с нового кадра.

Криогенный контейнер

Настоящее раскрытие дополнительно относится к криогенному контейнеру, содержащему систему радиочастотной идентификации, как описано выше. Криогенный контейнер может содержать крышку, в которую интегрирована по меньшей мере одна антенна для запроса. В дополнительном варианте осуществления блок запроса также интегрирован в крышку. Такой контейнер может быть получен в качестве полнокомплектной системы, которая может продаваться с компьютерным программным обеспечением для управления и контроля системы. Криогенный контейнер может быть криогенным хранилищем Дьюара и может дополнительно содержать сжиженный природный газ.

Подробное описание фигур

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи. Чертежи являются примерами и предназначены для иллюстрации некоторых признаков раскрытой в настоящем документе системы и способа идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации и не должны рассматриваться как ограничение раскрытого в настоящем документе изобретения.

На фиг. 1 показан криогенный контейнер (1), содержащий несколько криогенных пайет (2) с RFID, каждая из которых оснащена антенной (3) для RFID-связи. Этот пример криогенного контейнера (1) является цилиндрическим и имеет высоту Н и ширину W. Антенна (4) для запроса расположена в отверстии контейнера в вертикальной ориентации. Криогенный контейнер (4) имеет крышку (13).

На фиг. 2 (А-Е) показаны варианты конфигураций антенны (4) для RFID-запроса и антенны (3) RFID-метки. На фиг. 2А горизонтально направленная дипольная антенна (4) расположена над отверстием контейнера, и вертикально направленная антенна (3) RFID-метки расположена в центре контейнера. На фиг. 2В-С горизонтально направленная дипольная антенна (4) расположена над отверстием контейнера, и вертикально направленная антенна (3) метки RFID расположена рядом со стенкой контейнера. На фиг. 2D вертикально ориентированная дипольная антенна (4) расположена в отверстии контейнера, а вертикально ориентированная антенна (3) RFID-метки расположена в центре контейнера. На фиг. 2Е вертикально ориентированная дипольная антенна (4) расположена в отверстии контейнера, а вертикально ориентированная антенна (3) RFID-метки расположена рядом со стенкой контейнера.

На фиг. 3 показана величина вертикального электрического поля в цилиндрическом криогенном контейнере, соответствующая количеству зон распространения. Величина электрического поля представлена в поперечном сечении цилиндрического криогенного контейнера. Цветовое кодирование следует понимать таким образом, что поле является наиболее сильным в областях, окрашенных в красный цвет, тогда как сила равна нулю или почти нулю в синих областях. В этом случае те метки, которые присутствуют в сильных областях поля, будут реагировать, а метки в слабых областях не будут реагировать. Такое распределение поля может быть достигнуто только с помощью одной антенны считывателя. На фиг. 3В только одну конкретную зону распространения активируют в конкретном режиме распространения. Фиг. 3В можно рассматривать как изображение того, как будет выглядеть распределение поля, если поле сфокусировано на одном сегменте контейнера. Это может быть достигнуто с помощью нескольких антенн считывателя с соответствующими весовыми коэффициентами. Активируют только метки в небольшом сегменте контейнера, и таким образом их положение становится известным.

На фиг. 4 показан вариант осуществления решения RFID для раскрытого в настоящем документе способа и системы обработки большого количества меток радиочастотной идентификации в криогенном контейнере. Криогенная пайета (2) имеет проводящую нить (6), встроенную в боковую стенку. Два кольца (7) иллюстрируют связь энергии/сигнала с антенной (6) в форме нити. RFID-метка дополнительно содержит RFID-чип (8).

На фиг. 5-6 показаны дополнительные варианты решений RFID для раскрытого в настоящем документе способа и системы обработки большого количества меток радиочастотной идентификации в криогенном контейнере. На фиг. 5 показан один из вариантов осуществления RFID-метки. RFID-метка имеет одну интегральную схему (12), встроенную в уплотнительный элемент (9), имеющий две части, и электроизоляционную промежуточную среду (10), и одну антенну (6), проходящую вверх в продольном направлении пайеты. Антенна (6) может быть интегрирована, например, погружена в боковую стенку пайеты (1). На фиг. 6 антенна (6) погружена в боковую стенку (11) криогенной пайеты (2). В этом примере интегральная схема (12) встроена в уплотнительный элемент (9), герметично зацепленный с возможностью скольжения внутри пайеты (2). Интегральная схема (12) соединена беспроводным способом с антенной (6). В этом примере антенна (6) частично герметизирована внутри боковой стенки (11) (герметизирована во всех направлениях, кроме верхнего).

На фиг. 7 показан пример способа предотвращения коллизий для идентификации нескольких RFID-меток.

Дополнительные подробности изобретения

1. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации в контейнере, таком как криогенный контейнер, предпочтительно по меньшей мере 100 меток радиочастотной идентификации, причем способ предусматривает стадии:

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для передачи радиочастотных сигналов запроса в контейнере с частотой по меньшей мере 30 МГц;

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для работы во множестве различных режимов распространения сигнала, так что контейнер разделяют на множество зон распространения, причем каждая зона распространения связана с соответствующим режимом распространения, и при этом активируют только метки радиочастотной идентификации в конкретной зоне распространения, когда блок запроса находится в соответствующем режиме распространения; и

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для приема радиочастотных сигналов отклика от меток радиочастотной идентификации.

2. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором зоны распространения выполнены таким образом, чтобы можно было принимать только уменьшенное количество радиочастотных сигналов отклика от меток радиочастотной идентификации.

3. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором зоны распространения выполнены согласно заранее определенному расположению групп меток радиочастотной идентификации.

4. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по п. 3, в котором заранее определенное расположение групп включает по меньшей мере две группы, каждая из которых включает по меньшей мере 10 криогенных пайет, предпочтительно по меньшей мере 50 криогенных пайет, еще более предпочтительно по меньшей мере 100 криогенных пайет.

5. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором зоны распространения выполнены таким образом, что коллизии между радиочастотными откликами от меток радиочастотной идентификации уменьшаются.

6. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, дополнительно предусматривающий стадию применения способа предотвращения коллизий для идентификации меток радиочастотной идентификации в зоне распространения.

7. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором стадию конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для работы во множестве различных режимов распространения сигнала, так что контейнер является разделенным на множество зон распространения, осуществляют путем формирования диаграммы направленности.

8. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по п. 7, в котором формирование диаграммы направленности достигают с помощью множества антенн для запроса, подключенных к блоку запроса.

9. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по п. 8, в котором антенны для запроса расположены для работы в разных зонах распространения, предпочтительно таким образом, чтобы каждая антенна для запроса была связана с соответствующей зоной распространения.

10. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из пп. 8-9, в котором индивидуальные весовые коэффициенты усиления используются антеннами для запроса, тем самым активируя только метки соответствующих отдельных зон распространения.

11. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором метки радиочастотной идентификации интегрированы в криогенные пайеты.

12. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором блок запроса создает электромагнитное поле в контейнере, и причем электромагнитное поле имеет такую форму, что оно достаточно сильное для того, чтобы метки реагировали по меньшей мере в одной зоне распространения и достаточно слабое для того, чтобы метки не реагировали по меньшей мере в одной другой зоне распространения.

13. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором контейнер разделен на несколько физически определенных зон распространения.

14. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором контейнер представляет собой вертикально проходящий контейнер, такой как контейнер в форме цилиндра, в котором стадию конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации, предназначенного для работы во множестве различных режимов распространения сигнала, предусматривает этап, на котором контейнер делят на вертикально проходящие сегменты путем создания ряда конфигураций регулируемого электромагнитного поля в контейнере.

15. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по п. 14, в котором поперечное сечение контейнера разделено, по существу, на сегменты в форме пирога.

16. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, дополнительно предусматривающий стадию определения физического местоположения метки радиочастотной идентификации в контейнере на основе принятого отклика от одной из зон распространения.

17. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором блок запроса радиочастотной идентификации выполнен с возможностью передачи радиочастотных сигналов запроса в контейнере в диапазоне от 30 МГц до 60 ГГц, предпочтительно в диапазоне от 30 МГц до 3 ГГц, или в диапазоне от 30 МГц до 100 ГГц, или в диапазоне от 60 ГГц до 100 ГГц, или в диапазоне от 100 МГц до 3 ГГц, например, в полосе RFID 900 МГц или в полосе RFID 2,45 ГГц, или в комбинации.

18. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором блок запроса радиочастотной идентификации выполнен с возможностью работы по меньшей мере в 2 различных режимах распространения сигнала, предпочтительно по меньшей мере в 3 различных режимах распространения сигнала, более предпочтительно по меньшей мере в 4 различных режимах распространения сигнала, еще более предпочтительно по меньшей мере в 6 различных режимов распространения сигнала, наиболее предпочтительно по меньшей мере в 10 различных режимах распространения сигнала.

19. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором количество меток радиочастотной идентификации составляет по меньшей мере 500, предпочтительно по меньшей мере 1000, более предпочтительно по меньшей мере 3000, еще более предпочтительно по меньшей мере 5000.

20. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, дополнительно предусматривающий стадию передачи радиочастотных сигналов запроса в контейнере в нескольких различных полосах частот, тем самым дополнительно выделяя заранее определенные группы меток радиочастотной идентификации.

21. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по п. 20, дополнительно предусматривающий стадию передачи радиочастотных сигналов запроса в контейнере в нескольких разных частотных каналах с полосами частот, тем самым дополнительно выделяя заранее определенные подгруппы меток радиочастотной идентификации.

22. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, дополнительно предусматривающий стадию запроса множества меток радиочастотной идентификации в зоне распространения, применяя RFID-алгоритм предотвращения коллизий.

23. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, дополнительно предусматривающий стадию конфигурирования блока обработки для контроля за разделением зон распространения.

24. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера, содержащая:

- большое количество меток радиочастотной идентификации для криогенных пайет, предпочтительно по меньшей мере 100 меток радиочастотной идентификации, причем каждая метка радиочастотной идентификации может быть прикреплена к криогенной пайете или встроена в нее;

- блок запроса, выполненный с возможностью размещения или интеграции в криогенном контейнере;

причем блок запроса и метки радиочастотной идентификации выполнены с возможностью работы с частотой по меньшей мере 30 МГц.

25. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по п. 24, в которой каждая метка радиочастотной идентификации содержит дипольную антенну метки, прикрепляемую или встраиваемую в криогенную пайету, так что дипольные антенны меток расположены вертикально в криогенном контейнере, и причем блок запроса содержит по меньшей мере одну дипольную антенну для запроса, расположенную в вертикальном положении.

26. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по п. 24, в которой каждая метка радиочастотной идентификации содержит патч-антенну, или L-антенну, или инвертированную F-антенну, или плоскую инвертированную F-антенну, прикрепляемую к или встраиваемую в криогенную пайету таким образом, чтобы дипольные антенны меток были расположены вертикально в криогенном контейнере, и причем блок запроса содержит патч-антенну, или L-антенну, или инвертированную F-антенну, или плоскую инвертированную F-антенну.

27. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-26, дополнительно содержащая криогенный контейнер.

28. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-27, в которой по меньшей мере одна дипольная антенна для запроса расположена в отверстии контейнера, или над отверстием контейнера, или под отверстием контейнера внутри отверстия контейнера.

29. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-28, в которой блок запроса и/или по меньшей мере одна дипольная антенна для запроса интегрированы в крышку контейнера криогенного контейнера.

30. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-29, дополнительно содержащая большое количество криогенных пайет, например как по меньшей мере 100, предпочтительно по меньшей мере 500, более предпочтительно по меньшей мере 1000, наиболее предпочтительно по меньшей мере 3000 криогенных пайет, еще более предпочтительно по меньшей мере 5000, причем метки радиочастотной идентификации интегрированы в криогенные пайеты.

31. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-30, в которой пайеты плотно упакованы, например, на расстоянии максимум 5 мм, предпочтительно максимум 3 мм, еще более предпочтительно максимум 1 мм, наиболее предпочтительно максимум 0,5 мм пространства между пайетами.

32. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-31, причем каждая метка радиочастотной идентификации содержит по меньшей мере одну интегральную схему, выполненную с возможностью хранения информации и генерирования радиочастотного сигнала отклика в ответ на радиочастотный сигнал запроса.

33. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-32, содержащая блок обработки, выполненный с возможностью осуществления способа идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации согласно любому из пп. 1-23.

34. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-33, в которой антенна (антенны) для запроса выполнена с возможностью создания множества зон распространения путем формирования диаграммы направленности.

35. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-34, в которой антенна (антенны) для запроса является/являются интеллектуальной антенной (антеннами).

36. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-35, в которой антенна (антенны) для запроса выполнена с возможностью создания индивидуальных весовых коэффициентов усиления, тем самым активируя только метки соответствующих отдельных зон распространения.

37. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-36, в которой криогенный контейнер разделяют на множество зон распространения, и причем блок запроса выполнен с возможностью работы, чтобы активировать только метки радиочастотной идентификации запрограммированной зоны (зон) распространения.

38. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-37, в которой блок запроса выполнен с возможностью передачи радиочастотных сигналов запроса в криогенном контейнере в нескольких различных полосах частот, тем самым дополнительно выделяя заранее определенные группы меток радиочастотной идентификации.

39. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-38, в которой подгруппы меток радиочастотной идентификации размещены в субконтейнерах (канистрах).

40. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по п. 39, в которой каждый субконтейнер содержит повторитель для повторной передачи радиоволн между метками радиочастотной идентификации и блоком запроса.

41. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-40, причем система предназначена для работы в диапазоне температур от -196°С до 60°С.

42. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-41, в которой метки радиочастотной идентификации и антенна (антенны) блока запроса расположены таким образом, чтобы расстояние между метками радиочастотной идентификации и антенной (антеннами) блока запроса составляло 2-30 см, предпочтительно 5-25 см, более предпочтительно 10-20 см.

43. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-42, в которой указанный блок запроса выполнен с возможностью работы во множестве различных режимов распространения сигнала, тем самым разделяя контейнер на множество зон распространения, причем каждая зона распространения связана с соответствующим режимом распространения, и при этом активируют только метки радиочастотной идентификации в конкретной зоне распространения, когда блок запроса находится в соответствующем режиме распространения.

44. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по п. 43, в которой зоны распространения выполнены таким образом, чтобы принимать только уменьшенное количество радиочастотных сигналов отклика от меток радиочастотной идентификации.

45. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 24-44, выполненная с возможностью осуществления способа идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-23.

46. Криогенный контейнер, содержащий систему радиочастотной идентификации по любому из пп. 24-42.

47. Криогенный контейнер по п. 43, причем криогенный контейнер содержит крышку, в котором по меньшей мере одна антенна для запроса интегрирована в крышку.

48. Криогенный контейнер по п. 44, в котором блок запроса интегрирован в крышку.

49. Криогенный контейнер по любому из пп. 43-45, дополнительно содержащий жидкий азот.

50. Криогенный контейнер по любому из пп. 43-45, причем криогенный контейнер представляет собой криогенное хранилище Дьюара.

Ссылка

Международная заявка РСТ/ЕР2016/082514 «RFID system for identification of cryogenic straws» полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.

Изобретение относится к области использования меток радиочастотной идентификации в контейнерах. Техническим результатом является обеспечение идентификации меток радиочастотной идентификации в контейнере. Раскрыт способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации в контейнере, при этом количество меток радиочастотной идентификации составляет по меньшей мере 100, в криогенном контейнере, причем способ предусматривает стадии: конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации, подключенного к множеству антенн для запроса, для передачи радиочастотных сигналов запроса в контейнере с частотой по меньшей мере 30 МГц; конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для работы во множестве различных режимов распространения сигнала путем применения диаграммы направленности, так что контейнер разделен на множество зон распространения, причем каждая зона распространения связана с соответствующим режимом распространения, при этом антенны для запроса выполнены с возможностью применения отдельных лепестков диаграммы направленности, связанных с зонами распространения, и для работы с индивидуальными весовыми коэффициентами усиления таким образом, что активируют только метки радиочастотной идентификации в определенной зоне распространения, когда блок запроса находится в соответствующем режиме распространения; и конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для приема радиочастотных сигналов отклика от меток радиочастотной идентификации. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

1. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации в контейнере, при этом количество меток радиочастотной идентификации составляет по меньшей мере 100, в криогенном контейнере, причем способ предусматривает стадии:

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации, подключенного к множеству антенн для запроса, для передачи радиочастотных сигналов запроса в контейнере с частотой по меньшей мере 30 МГц;

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для работы во множестве различных режимов распространения сигнала путем применения диаграммы направленности, так что контейнер разделен на множество зон распространения, причем каждая зона распространения связана с соответствующим режимом распространения, при этом антенны для запроса выполнены с возможностью применения отдельных лепестков диаграммы направленности, связанных с зонами распространения, и для работы с индивидуальными весовыми коэффициентами усиления таким образом, что активируют только метки радиочастотной идентификации в определенной зоне распространения, когда блок запроса находится в соответствующем режиме распространения; и

- конфигурирования блока запроса радиочастотной идентификации для приема радиочастотных сигналов отклика от меток радиочастотной идентификации.

2. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором зоны распространения выполнены таким образом, чтобы можно было принимать только уменьшенное количество радиочастотных сигналов отклика от меток радиочастотной идентификации.

3. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором зоны распространения выполнены согласно заранее определенному расположению групп меток радиочастотной идентификации.

4. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по п. 3, в котором заранее определенное расположение групп включает по меньшей мере две группы, каждая из которых включает по меньшей мере 10 криогенных пайет, предпочтительно по меньшей мере 50 криогенных пайет, еще более предпочтительно по меньшей мере 100 криогенных пайет.

5. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором зоны распространения выполнены так, что коллизии между радиочастотными откликами меток радиочастотной идентификации уменьшаются.

6. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, дополнительно предусматривающий стадию применения способа предотвращения коллизий для идентификации меток радиочастотной идентификации в зоне распространения.

7. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, в котором блок запроса создает электромагнитное поле в контейнере, и причем электромагнитное поле имеет такую форму, что оно достаточно сильное для того, чтобы метки реагировали по меньшей мере в одной зоне распространения и достаточно слабое для того, чтобы метки не реагировали по меньшей мере в одной другой зоне распространения.

8. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, дополнительно предусматривающий стадию определения физического местоположения метки радиочастотной идентификации в контейнере на основе принятого отклика от одной из зон распространения.

9. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, дополнительно предусматривающий стадию передачи сигналов радиочастотного запроса в контейнере в нескольких различных полосах частот, тем самым дополнительно выделяя заранее определенные группы меток радиочастотной идентификации, причем дополнительно предусматривающий стадию передачи радиочастотных сигналов запроса в контейнере в нескольких различных частотных каналах с полосами частот, тем самым дополнительно выделяя заранее определенные подгруппы меток радиочастотной идентификации.

10. Способ идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из предыдущих пунктов, дополнительно предусматривающий стадию запроса множества меток радиочастотной идентификации в зоне распространения путем применения RFID-алгоритма предотвращения коллизий.

11. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера, содержащая:

- большое количество меток радиочастотной идентификации для криогенных пайет, предпочтительно по меньшей мере 100 меток радиочастотной идентификации, причем каждая метка радиочастотной идентификации может быть прикреплена к криогенной пайете или встроена в нее;

- блок запроса, выполненный с возможностью размещения или интеграции в криогенном контейнере, и множество антенн для запроса, подключенных к блоку запроса;

причем блок запроса и метки радиочастотной идентификации выполнены с возможностью работы с частотой по меньшей мере 30 МГц, при этом блок запроса дополнительно выполнен с возможностью работы во множестве разных режимов распространения сигнала путем применения диаграммы направленности таким образом, что криогенный контейнер разделен на множество зон распространения, причем каждая зона распространения связана с соответствующим режимом распространения, антенны для запроса выполнены с возможностью применения отдельных лепестков диаграммы направленности, связанных с зонами распространения, и для работы с индивидуальными весовыми коэффициентами усиления таким образом, что активируют только метки радиочастотной идентификации в конкретной зоне распространения, когда блок запроса находится в соответствующем режиме распространения.

12. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по п. 11, в которой каждая метка радиочастотной идентификации содержит дипольную антенну метки, прикрепляемую или встраиваемую в криогенную пайету, так что дипольные антенны меток расположены вертикально в криогенном контейнере, и причем блок запроса содержит по меньшей мере одну дипольную антенну для запроса, расположенную в вертикальном положении.

13. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по п. 11, в которой каждая метка радиочастотной идентификации содержит патч-антенну, или L-антенну, или инвертированную F-антенну, или плоскую инвертированную F-антенну, прикрепляемую к или встраиваемую в криогенную пайету таким образом, что дипольные антенны меток расположены вертикально в криогенном контейнере, и причем блок запроса содержит патч-антенну, или L-антенну, или инвертированную F-антенну, или плоскую инвертированную F-антенну.

14. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 11-13, дополнительно содержащая большое количество криогенных пайет, например как по меньшей мере 100, предпочтительно по меньшей мере 500, более предпочтительно по меньшей мере 1000, наиболее предпочтительно по меньшей мере 3000 криогенных пайет, еще более предпочтительно по меньшей мере 5000, причем метки радиочастотной идентификации интегрированы в криогенные пайеты.

15. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 11-14, в которой пайеты плотно упакованы, например, на расстоянии максимум 5 мм, предпочтительно максимум 3 мм, еще более предпочтительно максимум 1 мм, наиболее предпочтительно максимум 0,5 мм пространства между пайетами.

16. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 11-15, в которой блок запроса выполнен с возможностью передачи радиочастотных сигналов запроса в криогенном контейнере в нескольких различных полосах частот, тем самым дополнительно выделяя заранее определенные группы меток радиочастотной идентификации.

17. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 11-16, в которой указанный блок запроса выполнен с возможностью работы во множестве различных режимов распространения сигнала, тем самым разделяя контейнер на множество зон распространения, причем каждая зона распространения связана с соответствующим режимом распространения, и при этом активируют только метки радиочастотной идентификации в конкретной зоне распространения, когда блок запроса находится в соответствующем режиме распространения.

18. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по п. 17, в которой зоны распространения выполнены таким образом, чтобы можно было принимать только уменьшенное количество радиочастотных сигналов отклика от меток радиочастотной идентификации.

19. Система радиочастотной идентификации для криогенного контейнера по любому из пп. 11-18, выполненная с возможностью осуществления способа идентификации большого количества меток радиочастотной идентификации по любому из пп. 1-10.

20. Криогенный контейнер, содержащий систему радиочастотной идентификации по любому из пп. 11-19.