用於易腐貨物的環境參數指示器的製作方法
2023-06-02 06:41:36 2
專利名稱：用於易腐貨物的環境參數指示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種(可攜式)電子設備，用於隨附於易腐爛的或可退化的貨物以監測貨物經歷的至少一個環境參數。本發明還涉及一種用於監測易腐爛貨物經歷的環境參數的系統和方法。
背景技術：
溫度監測器在涉及對溫度靈敏的貨物的任何工業中都是很重要的。這包括很寬的種類，如食品和飲料，醫藥和藥劑，生物製品，化學製品和粘合劑。監測貨物的環境對經銷商，供應廠商，貯存裝置，或者如醫院的大型服務供應者或者大型連鎖飯店是很重要的。
某些易腐爛貨物在儲存以及運輸過程中的保存需要低溫。如果冷藏環節斷裂，那麼通常必須在幾個小時的時間內非常迅速地使用這些貨物。食品，如肉或點心用奶油都是典型的例子，但是這些限制也可以用於其他產品，如血液成分。例如，紅細胞，一旦由輸血設備分發就可以以+4℃在血庫中保存42天，如果環境溫度超過+10℃那麼必須非常快速地將其使用。其他對溫度敏感的產品，如水基粘合劑，水基墨水，鋁基疫苗，麻醉劑，或者出於移植目的的器官，需要保持在一定溫度之上，或者保持在一定範圍的溫度中，以確保具有活性。
對於數據，存在一種類型的商業溫度監測設備，該設備基於化學或有色墨水標記。這些設備通常作為在給定溫度經歷突然變色的閾值指示器而工作，或者在窄帶系統中連續運行，作為時間和溫度的函數逐漸著色。
其他商業上可用的溫度監測設備包括數據記錄器或者數據記錄儀。這種記錄器在打開之後，每隔一定時間間隔就收集存儲在設備存儲器中的溫度數據，在監測期的末尾，數據通過接口下載到計算機或外部讀出設備或者顯示器。
產品或者貨物也可以對其他環境條件敏感。例如，血液製品的紅血球在受到一定程度的加速度或者衝擊的影響下破裂。另外，血液中的血小板需要勻速運動來防止產品的凝塊和/或凝固。
歸入一般範疇的數據記錄器的電子監測設備在WO93/08451，US6,122,959和US5,426,595中有所描述，這些設備用於監測溫度，壓力，溼度和/或加速度(即衝擊或振動)。
FR2,774,763描述了一種用於在給定時間內計算由產品接收的熱量的電子設備。所描述的設備每隔一定時間測量產品受到的溫度，並根據專門的數學算法將測得溫度換算為係數。該設備包括用於記錄換算過的係數並且在存儲器中累積這些係數的裝置，還包括用於將設備存儲器中累積的係數發送到適當的外部讀數器的裝置。累積的係數代表監測期間內產品所承受的熱量的估計。高的累積係數表示產品一般暴露於較高溫度下，而低的累積係數表示一般暴露於較低溫度下(儘管不能由低累積係數來排除監測期間內短暫的受高溫的影響)。
WO01/23841描述了一種監測設備，在該設備中，在觸發起動信號之後的一段時間內連續測量時間以及一個或多個參數，並且在綜合顯示器上同時且永久顯示關於儲存和運輸條件的按照年代的重要參數條件。所描述的設備可以包括一種程序，容許計算和顯示到期的儲存或運輸時間，和/或在正常的到期時間下保持儲存或運輸時間，和/或在該時期內通過測得參數條件保持儲存或減少運輸時間。
發明概述已經發現上述監測設備是不利的，其僅僅提供關於經歷的信息和/或僅僅提供關於這些設備監測的時間的信息。
要知道，在易腐爛貨物從生產開始或者產品胚型到其最終使用的壽命期間，這些貨物經常由於例如貨物或者貨運單位的(再)包裝，分配或者劃分而分成更小的單位或批。如果在任何這種細分之前用監測設備監測貨物，那麼為了連續監測需要利用新的監測設備重新標記至少一部分貨物。在用新的監測設備重新標記的過程中，會丟失代表以前監測期中貨物經歷的一個或多個環境參數的數據。這樣，已經發現需要提供一種監測設備和一種監測系統，該設備和系統監測基本上易腐爛貨物的整個壽命，同時根據需要或者想要對這種貨物重新標記。由於利用基本上完全的環境參數歷史的詳細知識可以更精確地規定安全限度或者被監測貨物的截止日期和剩餘壽命的分配，因此也需要提供這樣一種監測設備和系統。
在本發明的第一方面概括地提出，在易腐爛貨物使用期限的一定時期中，易腐爛貨物附有電子監測設備。該設備配有表示在該時期之前貨物經歷的環境參數的數據，該設備包括用於在該時期中測量環境參數的傳感器。該設備使用提供的數據和傳感器的輸出並利用對貨物的特定關係來計算在該時間末尾貨物的特性。
特別地，本發明的第一方面可以表示為一種電子設備，該設備用於在一段時間內隨附於易腐爛貨物以監測在該段時間內貨物經歷的至少一個環境參數，該設備包括a)用於輸入第一數據的數據輸入裝置，該第一數據代表上一段在前時間內貨物經歷的至少一個環境參數；b)用於產生第二數據的傳感器裝置，該第二數據代表在所述一段時間內貨物經歷的至少一個環境參數；c)處理裝置，該處理裝置利用第一和第二數據以及特性和參數之間的貨物特定關係來計算在該所述時間末尾的貨物特性；以及d)用於輸出該特性的輸出裝置。
文中所用的術語「輸入」和「輸出」指的是機器可讀形式的數據傳送，如通過編碼的電信號或者電磁信號。這裡所用的術語「輸出」包括數據輸出，也包括對用戶的數據顯示。設備的輸出裝置優選包括顯示裝置和數據輸出裝置。輸入/輸出設備可以包括天線，和/或光檢測器，和/或電觸點，和/或超聲檢測器或者等效設備。超聲傳輸在電磁輻射強烈衰減或者通過貨物或其容器反射(因此電磁傳輸是不方便的)時或者電磁輻射不允許時是非常有用的。
貨物特性可以是與貨物的期滿直接有關的特性(這裡稱為「到期數據」)，如所希望的截止日期，剩餘使用期限，或者過期的使用期限(在每種情況下，假定一組環境條件，如目前的環境條件，連續的)。本發明可以產生與現有技術中可用的到期數據相比更精確的到期數據，因為本發明基於實際的儲存/運輸條件，而不是所希望的儲存/運輸條件。
在這種改進的過期數據的優點中，存在貨物以可接受的形式輸送的更大確定性，因此質量控制有所改進。而且由於貨物不再會因為有到期的危險而被廢棄，還能夠減少浪費；相反，能夠從隨附的監測設備精確地確定貨物是否實際上已經到達保質期的終點。換句話說，能夠顯著地減少為確保貨物還沒有到達有效期所必須使用的安全限度。因為監測設備能夠輸入第一數據，其計算可以大概地考慮貨物的整個歷程，甚至在提供監測設備之前的歷程。
另外，貨物特性可以是貨物的預期質量，與貨物的任何規定的期滿沒有直接關係。當貨物沒有到期但是已經有很長時間了例如酒，這種選擇特別地但不唯一地相關。在這種情況下，經過的時間實際上能夠在一定的溫度條件下改善貨物。這樣，對於有用的貨物可以使用該設備指示貨物的質量已經變得足夠好。
由於輸入設備輸入了有關貨物在先前的時期經歷的環境參數的數據(該數據可以是環境參數的早期值和/或計算出的特定貨物值)，在給隨後的監測設備重新加標籤的過程中，可以不考慮由一個監測設備收集到的信息。通過這種方式能夠監測大體上易腐貨物的整個使用期限，同時對需要的或期望的貨物重新加標籤。
注意在US5173609中公開了一種設備，其為了保護人們免受危險的放射性輻射用於檢測劑量率和光子輻射劑量的積累。該公開的設備包括一種使早期的載體劑量測定信息加載到設備上的裝置和一種將設備連接到信息處理中心的裝置。然而，該文獻沒有關於監測易腐貨物和貨物特性的估計，其中貨物特性是例如剩餘的使用期限或這種具有其已監測到的環境參數歷史的貨物的預期質量。
運輸或儲存貨物經歷的環境參數可以是物理本性，如溫度，可見或者不可見光子輻射，帶電或者不帶電粒子，磁場，溼度，壓力，加速度，或者角位置。環境參數還可以是化學特性，如pH值或者物質濃度。該參數也可以是有關生物學的，如微生物量。原則上該設備對於監測所有類型的環境參數是有利的，特別適合於溫度監測。
並且，本發明可以用於監測超過一個環境參數的組合在貨物上的作用，其中該環境參數組合是例如溫度和加速度(衝擊和振動)、或者溫度和溼度、或者溫度、溼度和振動的組合。
傳感器裝置優選包括至少一個緊挨著被監測的貨物放置的傳感器，以確保測量到的質量與貨物經歷的環境參數相對應。還可以有幾個在貨物的不同位置上測量相同環境參數的傳感器。還能夠使不同的傳感器同時測量不同的環境參數。
顯示器可以使用視頻的或音頻的方式輸出信息。例如可以使用低能耗的LCD(液晶顯示器)、光電二極體、傳呼機、或揚聲器。優選地，當貨物特性是貨物的到期數據時，顯示該到期數據。使用這種顯示器每個人都能清楚地操作或使用貨物，無論貨物的使用期限是否已過期和是否已被勸阻使用該貨物。
優選地，監測設備是一次性設備。對於各種應用的環境參數監測器，其一次性使用性是一個重要特徵。如果監測設備過於昂貴並需要在運輸之後歸還，為了廣泛應用用於監測貨物的費用會變得非常高。這樣，如果設備的歸還很困難或不能夠實現，設備的一次使用是重要的。而且，由於可以是被編程或以使外部影響非常困難的方式設計成的硬體，一次使用的產品將更加抗幹擾。
為此，該設備優選地包括不可逆開關裝置(其可以是一個開關)，用於觸發或停止設備的操作。這種裝置增加了設備的抗幹擾，同時確保一旦開始監測就會連續地對貨物進行監測。停止裝置停止監測；其具有提供穩定監測狀態的證明或文獻的作用。例如，如果產品由幾個載體運輸，一載體可以向另一個載體證明產品已經在其責任下被正確處理並保持需要的存儲或運輸條件。另一方面，載體可以從顯示器得知有關貨物經歷的環境的歷史。當在先前的運輸或儲存過程中處理不當時，會產生報告給例如製造商或貨物的接受者。不可逆的開關裝置確保監測系統的高水平的可靠性，並使監測結果可信。
開啟和/或關閉裝置可以是一個開關，其可以是一個按鈕式開關或者這可以包括在易碎部分中的電觸點。一旦在易碎部分切斷了開關的電觸點，就不再能夠使其連接上。該易碎部分具有不可逆功能。
優選地，計算機操作不使用在觸發和停止設備之間的整個周期中測量的值，這是由於在這種情況下，計算機操作將包括在該周期中這樣的時間間隔，其中用戶碰巧意識到傳感器裝置發出了不正確的參數值。這種時間間隔可以包括剛好觸發設備之後的時間，這時該設備通常只是已經固定在貨物上；剛好停止設備之前的時間，這時其可能已從貨物上取下；以及設備可從貨物上取下的任何中間時間，例如使得能夠從設備中輸出數據。為此，最好是如果用戶能夠進行操作以確保在這些時間間隔中，來自傳感器裝置的數據不會包含於計算機操作中。該操作可以是利用一個獨立的開關進行的操作，或者可以是使用開和關裝置的觸發/停止設備的操作。
實際上，該原理提供本發明第二個獨立的方面，其可以與第一方面自由組合，並且能夠表示為一種電子設備，該設備用於在一段時間內隨附於易腐爛貨物以監測在該段時間內貨物經歷的至少一個環境參數，該設備包括a)用於產生數據的傳感器裝置，該數據代表在所述一段時間內貨物經歷的至少一個環境參數；b)利用所述數據來計算在該所述時間末尾的貨物特性的處理裝置；c)用於輸出該特性的輸出裝置；以及d)中斷裝置，該裝置可由用戶操作以防止計算採用在所述一段時間內的一間隔中產生的數據。
中斷裝置可以是開啟和關閉裝置；其操作實際上限定了期限。或者，中斷裝置可以是一個獨立的中斷裝置(例如一個開關)。
在本發明的第一和第二方面，優選地由貨物特定相互關係或描述了根據環境參數貨物退化的函數計算出貨物特性。通過測試和建立在環境歷史和貨物質量之間的相關性實驗確定該退化函數。對於許多貨物，從所謂的Arrhenius方程可以計算出退化的水平，因此優選地使用這種包括貨物特定的數值變量的方程可以計算出貨物特性。實際上，使用Arrhenius方程監測貨物提供了本發明地第三個獨立的方面，其可自由地與第一方面或第二方面結合。
根據本發明的第三方面，本發明提供一種電子設備，該設備用於在一段時間內隨附於易腐爛貨物以監測在該段時間內貨物經歷的可變溫度，該設備包括a)用於產生數據的傳感器裝置，該數據代表在所述一段時間內貨物經歷的溫度；b)處理裝置，該處理裝置利用該數據以及由Arrhenius方程式給出的貨物特定關係來計算在該所述時間末尾的貨物特性；以及c)用於輸出該特性的輸出裝置。
在本發明上面的所有方面，處理裝置優選地布置成根據傳感器裝置的瞬間輸出連續地更新貨物特性「空閒狀態」。這樣，在所述一個時間的末尾將能夠即時計算出貨物特性。
在處理裝置布置成操作「空閒狀態」的情況下，然後大體上對於該設備能夠不存儲傳感器裝置的輸出進行操作。然而，更加優選地在本發明的所有方面，該設備優選地包括一用於存儲傳感器裝置的輸出的存儲器(此處稱為「經歷歷史」)，優選地還存儲任何空閒狀態計算出的貨物特性。連續地監測使用戶能夠追蹤在運輸和/或儲存歷史中的失誤和不足。
輸出的數據可以包括經歷歷史和/或貨物特性和/或其它有關環境參數和貨物的信息。該歷史還可以包括由不同的監測系統記錄並輸入到使用數據輸入裝置的監測設備中的先前的經歷歷史。該先前的經歷歷史可以包括有關貨物在傳感器開始監測或者甚至在貨物開始生產之前的時期之前的歷史信息。例如，如果貨物在生產過程中與異乎尋常的環境條件經歷，該信息可以傳輸到計算機操作設備用於計算貨物特性。該先前歷史可以包括由另一個傳感器在更早的時間和/或在不同的位置收集的信息。
在本發明的第四方面，可與其他方面自由組合，並明確地提出數據在存儲器的存儲的頻率可由數據的重要性來決定。
特別地，在本發明的第四方面中可以表示為一種電子設備，該設備用於在一段時間內隨附於易腐爛貨物以監測在該時間內貨物經歷的至少一個環境參數，該設備包括a)用於產生數據的傳感器裝置，該數據代表在所述一段時間內貨物經歷的至少一個環境參數；b)用於記錄數據的存儲器裝置，該數據從傳感器裝置獲得並且表示在所述時間內貨物經歷的參數，以及c)用於輸出該數據的輸出裝置；所述存儲器裝置設置為以一個存儲頻率存儲數據，該存儲頻率可從多個非零值中選則，對於該數據的任一部分的存儲頻率基於環境參數的對應測得值來選取。
例如，通常使用振蕩器(例如時鐘)以給定的觸發時間間隔進行採樣以測量環境歷史，測量值的存儲例如存儲測量值的速率和相應地對要存儲的測量值選擇可以選擇成，使得當環境參數的測量值指示其非常重要時具有更高的記錄頻率。
另外，但不是優選地，採樣本身可以在一個選定的頻率，反過來這確定了存儲器裝置存儲數據的頻率(例如如果存儲器裝置存儲了所有的或者至少一個恆定比例的由傳感器裝置產生的數據)。
注意優選地該存儲器裝置在整個所述一個時間存儲器儲數據，例如在一些非零存儲頻率總是進行存儲。然而，在非優選的實施方案中，該存儲器裝置能夠在某些選定的例如由中斷裝置產生的時間間隔完全停止存儲數據。換句話說，除了在許多非零值，該存儲裝置還可以布置成在這種選定時間間隔(例如具有零頻率)期間停止存儲數據。
本發明的每一方面可選擇地表示為一種使用用於監測易腐貨物的設備的方法。
利用該方法能夠在從其剛剛開始例如從其生產的時間或者甚至更早直到其被最終的用戶使用的過程中監測產品或貨物的壽命歷史。
在某些條件下，不將所有的有關貨物的實質信息給每一個人顯示是有用的。在這種情況下，信息可以只是不在顯示器上顯示或者可以進行加密。然而，使用特定的入口，可以將信息提供給經過授權的人。有關貨物狀態的部分信息可以只提供給經過授權的人。
可選地，可以對每一個監測設備加一個識別數字。使得具有這種識別數字的監測設備各不相同，並能夠對每一貨物的運輸路線進行追蹤。在存在該差別和將有關環境歷史的信息數據傳輸給外部數據系統的情況下，不是關於環境歷史的所有信息都需要從前一個監測設備傳遞到下一個監測設備。這有助於節省在監測設備中的存儲器空間。能夠從與存儲在外部數據系統中的識別數字相關聯的數據中恢復整個運輸和/或存儲路線。
附圖簡述現在僅僅出於舉例的目的，參考下面的附圖詳細描述本發明的實施方式，其中
圖1是本發明一個優選實施方式的設備的示意圖，該設備適合隨附於其壽命期內的易腐爛貨物；圖2是圖1中設備的透視圖；圖3是顯示貨物經歷的環境歷史的曲線圖；圖4是圖3的變化；圖5示出對於脊髓灰質炎疫苗來說溫度和退化之間的關係；圖6示出例如通過圖1的設備所用的監測方法；以及圖7是說明控制存儲器的控制邏輯的流程圖。
實施方式詳述圖1示出根據本發明的優選設備9的方框圖(圖2的實際實施方式中示出)，設備9用於在其使用期限中伴隨易腐貨物。該設備9具有與傳感器設備1相連的處理設備2，傳感器設備例如使用溫度傳感器檢測貨物的溫度。優選地，傳感器設備1設置於接近將要監測的貨物。處理設備2利用微處理器，用於例如計算貨物的預期剩餘使用壽命。處理設備2與記錄數據的存儲設備3相連，該數據根據傳感器設備1測得的溫度由處理設備2進行處理。
處理設備2也與提供不可逆功能的開啟開關10和提供不可逆功能的關閉開關11相連。利用不可逆的開啟開關10開始測量。直到轉換為使監測操作結束的不可逆開關11，才能中斷該測量。振蕩器或者時鐘7提供具有時間變量的處理設備2，並觸發該測量的採樣。
數據輸入設備6和數據輸出設備5都使用無線電天線，用於與外部數據系統8建立連接，以交換信息。上述兩個設備都與處理設備2連接。在外部數據系統8的幫助下，在傳感器設備1開始其測量之前將有關各個時間的環境信息饋送到設備9中。外部數據系統8可以傳送到設備9的信息包括貨物的生產過程中所採集的信息，這些信息是通過在先時期測量環境參數的其他設備，和/或通過位於該貨物周圍不同地方處的附加設備獲得的。
顯示器4和輸出設備5一起構成設備9的輸出。顯示器4優選(以某種形式)顯示由處理設備2完成的貨物特性的計算結果。顯示器還可以用於顯示如經歷歷史本身或其多個部分的關於經歷歷史的信息，閾值或任何其他所需的信息。經輸出設備5從設備9輸出的信息可以包括由處理設備2完成的計算結果和/或存儲在存儲器3中來自傳感器設備1的累計測量。這對於提供信息輸出的加密是有利的。
這裡將數據輸入設備6和數據輸出設備5設計為適合於數據的遠程傳輸，一般利用電磁(通常是無線電)信號，儘管原則上可以考慮如聲頻信號的其他信號。遠程傳輸允許用戶藉助於天線來採集關於一整批貨物的信息，而不需要實際經歷每個單獨的貨物。例如，當貨車接近外部數據系統8時，可以同時檢驗全部的貨車載荷。關於貨物情況的所有有關信息立即成為可利用的。顯示器4提供對有關貨物的基本信息的直接存取，這些基本信息如預期的質量水平和/或預期的剩餘使用期限。這樣不發送一個記錄器，但磁碟或其他信息載體對於估計經歷歷史還是必要的。相反的就是當場計算出貨物特性。如果預期的剩餘使用期限屆滿，那麼在運輸或存儲過程中，直接存取允許對缺陷的簡單，快速和可靠的追蹤。
注意在其他實施方式中，設備5，6之一可以選擇地或者另外被設計為包括一電子接口，用於將數據電子傳輸到設備9/從設備9電子傳輸數據。
設備9進一步包括供電電源(未示出)，用於向處理設備2，存儲設備3和顯示器4提供電力。供電電源可以是電池組或蓄電池。還可以包括天線或用於吸收供給蓄電池或電容器的環境輻射或光的太陽能電池。
如圖2所示(圖1示出的設備的透視圖，並且在適當的時候使用圖1中所用的參考數字)，設備9具有信用卡形式的塑料模的形狀。顯示器4向任何人顯示其所涉及的有關數據的選定部分。顯示器4顯示貨物經過環境參數的影響之後的剩餘使用期限和/或預期的貨物質量。藉助於顯示器4很容易確定貨物的質量是否仍然希望是好的或者不好，和/或剩餘使用期限是否屆滿。顯示器4還可以顯示貨物受到不能接收或極端環境參數的影響的時間。當需要時，顯示器還可以提供一般的狀態信息以及警報或警戒信息。設備9的條形碼(26)和/或電子標識數有助於識別貨物和/或單獨的設備9。
藉助於不可逆的開啟開關10，可以觸發監測設備9的操作。藉助於不可逆的關閉開關11，可以停止設備9的操作。如圖2所示，開啟/關閉開關10，11每個都可以包括各自的易碎部分12，使該易碎部分破裂而將信號傳送到各個開關，從而保證不可逆性。一旦觸發不可逆的開啟開關10，就執行監測的操作，直到不可逆的關閉開關11的易碎部分12破裂的時候。如圖2所示，每個易碎部分12可以是設備9的一個角。另外，開啟/關閉開關可以是按鈕型開關。
設備9(圖1)進一步包括可由用戶操作的開關14，表示應該具有設備的特定操作或計算的短暫中斷。特別地，對於短暫中斷(例如1到5分鐘)，忽略來自傳感器設備1的數據，例如在與貨物特性有關的計算中該數據不被處理設備2採用。儘管不是優選地，但是來自傳感器設備的數據甚至可以不被傳送到存儲設備3。優選地將數據傳送到存儲設備，並且更優選地標明該數據，從而使其能夠確定為在中斷間隔中產生的數據。在所述間隔的末尾，設備自動返回到正常操作。在由設備9監測的期限中何時給短暫的時間間隔定位取決於當操作開關14時的期限中的一個時間點。例如它可以是以開關14起作用的時刻為中心的間隔，或者是以開關14起作用的時刻開始或結束的間隔。這樣，通過操作開關14，用戶能夠安全地操縱設備9，而不會破壞例如關於貨物特性，誤用程度等的計算，或者，如果需要的話，是隨後經輸出設備5和/或顯示器4輸出的數據。
參考圖2，顯示器4包括(例如LCD)顯示器24，該顯示器用於顯示貨物特性和/或有關曝光歷史的其他信息。顯示器4還包括用於報警或警戒型顯示器的其他指示器20，21，22和23。指示器20顯示傳感器設備1(圖2中未示出)檢測到例如溫度的環境參數低於規定的較低閾值的情況下的信號，而指示器22顯示在測量到環境參數值高於規定的較高閾值的情況下的信號。將許多指示器21點亮，以指示監控開始多久貨物暴露到超過用戶規定的極限(根據情況是較高閾值和/或較低閾值)的情況下。指示器23顯示處理設備2完成一次計算的情況下的信號，其表示貨物已經期滿。該設備可以包括用於運載寫入數據或標記的區域25，以及用於運載該信息的條形碼26。
設備9的殼體優選是體積小於36，更優選小於26，更優選小於21，最優選小於16立方釐米的防水容器。其可以包括用於將設備9附著於貨物的連接設備(如粘合劑，鉤，鉤和環型緊固件，設計成滑動到貨物上的固定器的部分，或者用於接受這種設置在貨物上的部分的固定器)。因此監測系統可以很容易地連接到產品或貨物，而不用太大的體積或重量。
圖3示出貨物這裡例如疫苗受到的與時間相對的溫度曲線圖。已經在生產和填充過程中監測到溫度。在存儲過程中溫度很低。在貼標籤，卸載，重新加載以及運輸過程中的一定時間溫度升高。在時期A，疫苗作為一批被存儲和運輸，由依照本發明的設備(9』)監測。在時期B，將這批疫苗細分為兩個例如大的運輸包裝，每個運輸包裝由依照本發明的設備(9」)監測。這些設備的每一個都包括在時期A中來自疫苗的監測經歷的輸入數據。在時期C，這些包裝進一步分解為尺寸與其最終用途相對應的更小的貨運單位。每個貨運單位再被單獨地監測，直到使用的時間，每個監測設備(9)包括在時期A和B中來自疫苗的監測經歷的輸入數據。這樣，用於監測環境參數(例如溫度)的這些設備和方法通過包括基本上在其整個使用期限監測貨物採集的信息而使貨物的預期剩餘使用期限和/或預期質量得到高精度地計算。
圖4示出在生產貨物(時期A)之前的時期中可以使用設備有利地監測生產貨物的原料。這種監測可以是有利的，例如當用於生產特殊貨物的原料或部件的經歷時間對其貨物特性(例如其期滿特性或質量特性)有影響。如圖4所示，利用依照本發明的各個設備(9)來監測在生產貨物中所用的三個部件。這三個設備的輸出傳遞到設備9』，用於在時期A過程中監測貨物。
我們現在討論處理設備2的功能性。
處理設備2的第一優選功能是確保已經滿足關於環境參數的法定說明書(通常用貨物特定最大/最小閾值，例如閾溫度表示)。這意味著處理設備2應該能夠驗證在監測時期沒有其中超過最大/最小環境參數例如溫度的極限的重要時間間隔。例如，一些產品在溫度降低到特定溫度例如0℃以下受到損害。因此，在這種情況下，如果傳感器1檢測溫度低於所述最小閾值，那麼處理器2應該優選地(i)檢測事件，(ii)作出關於在貨物上作用的事件的結果的決定(即，輸出貨物特性，該特性表示由於該事件使貨物超出對於這種類型的貨物所規定的法定說明書)，以及(iii)存儲用於反向跟蹤的事件。
第二優選功能是計算在設備9的工作期間中的貨物特性，如質量/期滿屬性。通常，輸入該設備一個相關性或函數，來計算一個或多個貨物特性。例如，可以根據用實驗方法確定的關係來輸入環境參數和退化的相關性。特別是，可以輸入對於特定貨物與特定環境參數的特定退化關係。存在許多用於模擬退化關係的函數，包括Arrhenius，Weibull，Eyring或Belehradek型函數。
許多產品具有通過Arrhenius方程給出的如圖5示出的形狀的退化關係，該圖示出相對於溫度的脊髓灰質炎疫苗的退化關係(例如老化速度)。圖5中，水平軸給出溫度，垂直軸給出每天的老化速度的百分比。圖5的插圖表示得到的天的數字，對於每一給定溫度，其將認為是大體上已經完全退化的疫苗。
由於Arrhenius方程描繪了許多產品的狀態，因此處理設備2優選適合於通過採用基於Arrhenius方程的函數來計算特性。在使用關於熱敏貨物(例如，老化速度＝1/e(a+b(溫度)))的Arrhenius方程時，除了輸入貨物特定常數，例如a和b以外，還要輸入隨時間的溫度信息，如果需要的話還有退化的初始條件。這與上述簡單地觀察極限溫度值和最大時間值相比是預測貨物特性的更精確的方式。優選地，處理設備2計算「空閒狀態」的特性，即在監測期內連續(或者在較短間隔中，優選在等間隔中)的特性。希望相對連續地輸出特性，同時提供給用戶貨物特性的連續更新情況。
第三個優選功能是存儲環境參數，例如溫度，歷史。在已知的數據記錄器中，按照固定時間間隔中測得值的連續存儲進行存儲。由於最大記錄時間是數據記錄器的存儲容量的函數，因此在應用開始之前必須預選固定的時間間隔。例如，為了在30天的時間內用具有10,000個記錄的存儲容量的數據記錄器監測裝運，通常應該使用5分鐘的時間間隔。因此在記錄持續時間和採樣密度之間存在一種折衷的辦法。此外，將漏掉兩次測量之間的間隔內發生的任何潛在的有害事件。與此相反，當前實施方式根據測得值的重要性自動適應將存儲器用盡(存儲的頻率)的速度。對於特定設備來說，這種存儲功能有利地使最快速(即利用可能的最短時間間隔)感測或測量環境參數成為可能，同時通過只記錄與規定的重要性一致的特定測得值來保持存儲器的消耗量達到最低。這導致數據存儲量減小，並使需要的數據存儲給出貨物特性的精確測定。這對於具有特定存儲容量的特定設備提供了更精密的監測(由於較短的採樣時間)和最大的監測時間。此外，監測時間通常能夠大大增長，而不必供給更昂貴的和/或更大的大體積存儲單元。數據存儲量減少反過來明顯減少了工作，需要接著評價數據，導致較低的功率消耗以及減少用於數據傳送和/或分析的時間。
在優選實施方式中，數據值的重要性規定為例如當由Arrhenius函數確定時的退化速度。
如上所述，可能對於特定設備來說，通常在最短的時間間隔內進行環境參數的感測或採樣。在每次採樣之後，計算產品退化或老化速度(例如根據上述處理設備2的第二功能)。根據老化速度，確定測得值的存儲間隔(適當的測得值被相應地存儲)。換句話說，通過老化速度的值來給出存儲間隔。老化速度越高則存儲間隔越短(接近或變為與採樣間隔相等)。
這在圖6中示出，其中水平軸表示時間。第一線(在大約7天具有峰值)表示關於圖表左邊垂直軸的溫度。第二線(也在大約7天具有峰值)表示老化速度。根據上述Arrhenius方程並利用貨物特定參數來計算貨物特性。使用該貨物特性來導出第三線(關於圖表右邊垂直軸，穿過圖6從左至右降低)，第三線表示貨物的剩餘使用期限，第二貨物特性。圖6中第一(溫度)線上的正方形表示存儲測得值的時間點。如在圖6中所見，存儲點之間的(時間)間隔減小，即存儲的頻率增大，老化速度增大。(應該注意為了便於觀察，圖6中描繪的存儲數據點的數量比實際上使用的點的數量少很多。)如上所述，這種存儲功能使得被存儲的數據的數量減小。例如，可能的記錄速度應該是對於每個0.1％的退化做一次存儲。對於100％的退化，這將導致理論的、必要的1000個測量的存儲容量。實際上對於這種情況，由於許多原因通常會定義更多的測量來進行記錄，例如由於增大準確度或者監測過期，並且即使存儲的測量數量是雙倍的(例如2000)，這也代表了較低的存儲容量。
在更特別的實施方式中，兩次存儲的測量之間的時間間隔優選在一定範圍內，從而使得根據相應的測得環境參數的計算出的退化不超過規定的退化幅度(step)。優選地，退化幅度規定為0.002或更小，更優選從0.001到0.00005，最優選從0.0005到0.00008。如果以最新的測得環境參數為基礎的實際退化的積分(integral)大於最後存儲的測得值的退化值與退化幅度的和，那麼存儲先前測得的參數值/時間(恰好在最新的測量之前)。如果上述實際的退化小於上述和，那麼系統繼續評價下一次測量。圖7示出說明用於監測設備的這種存儲器/存儲控制的方法(邏輯控制)的流程圖。一般來說，該方法起始於步驟50，初始化(步驟51)，從溫度傳感器得到第一環境參數，這裡例如是溫度的測量值(步驟52)，存儲第一測得的溫度和時間(步驟53)。在緊接著的兩個步驟(54a和b)中，通常在即將到來的測量的準備中進行時間同步。(在步驟55)測量溫度，並且計算來自最後的數據存儲的退化差(步驟56)。在步驟57中，確定來自最後的數據存儲的退化差是否大於退化幅度。如果不大於退化幅度(並且如果沒有原因而退出循環(步驟59))，那麼該方法返回到循環的起點(這裡是步驟54a)。如果大於退化幅度，那麼在步驟58中存儲前一次測量的時間和溫度。存儲(在步驟58中)之後，如果再次沒有原因而退出循環(步驟59)，那麼該方法返回到循環的起點。
在關於環境參數/時間歷史的經濟儲備的更高級別的完善中，連續的兩次存儲之間的時間間隔可以有利地從一系列預定義的間隔中選取，在這些間隔中，最短的間隔優選等於感測/採樣間隔。該系列優選具有從8到128個部分，更優選從12到128，進一步優選從12到64，最優選從16到64個部分。通過使用在存儲的測得值之間有限數量的可能的時間間隔，能夠明顯降低記錄時間所需的存儲容量，在該時間進行特別記錄的測量，這是因為通過使用預定義的時間間隔而不是例如在很短時間內的實際時間來記錄能夠獲得所述時間信息。由於通常希望老化速度相對於環境參數，例如溫度呈對數性變化，因此從用於存儲的規定時間間隔的近似對數級數中選取是有利的。例如，當使用每秒1個感測的感測/採樣速度時，用於存儲的規定時間間隔的合適的系列可以是如下所述1，2，5，10，20，60，120，300，600，1200，3600和7200秒。並且當使用上述存儲的規定時間間隔系列時，兩個存儲的測量之間的時間間隔優選在一個範圍內，從而使基於相應的測得環境參數的計算退化不超過規定的退化幅度(如上面給出的)。在這種情況下，如果基於最新的測得環境參數的實際退化的積分大於在最後存儲的測量值和退化幅度的退化值的和，那麼存儲對於上一個存儲數據具有適當時間間隔的在先測得參數值/時間。換句話說，這種控制類似於圖7中示出的控制，但是在步驟58中，存儲的時間/溫度數據是上一次的在前時間和溫度測量數據，從而使該時間和在前存儲之間的間隔是規定間隔之一。
為了進一步增加對(在特定溫度下)監測的環境參數值的存儲的壓縮，優選根據連續測量值之差而不是絕對值來進行存儲。例如，由於與採樣時間相比溫度改變速度通常很低，因此已經發現以線性比例存儲溫度差是一種經濟的存儲壓縮的方法。
在另一個優選實施方式中，通過被監測的環境參數的絕對值本身來規定數據值的重要性。例如可以有利地應用於監測設備，其中不會(連續)計算如老化速度的貨物特性。特別是，考慮到採樣期間貨物對監測的環境參數的敏感度和測得的環境參數的值，規定測得值的存儲間隔。例如，對於熱敏貨物，測量溫度越高，存儲間隔就越短(與採樣間隔接近或者相等)。
在再一個所需的實施方式中，可以通過監測環境參數的變化率來規定數據值的重要性，其中通過環境參數比時間的曲線的絕對斜率來給出存儲頻率。
如上面提到的，可以操作開關14從計算(例如，像圖6中所示的那樣)中除去很短的時間間隔(例如1到5分鐘)。這表示通過在該間隔中發生的由設備感測的任何事件不會破壞這些計算的結果，例如為了讀取而使設備與存儲在冷箱中的貨物分開之後的高溫。
在觸發時間，由於傳感器設備可能給出貨物溫度的不正確讀數，因此希望將處理設備2設置為使設備的初始觸發也從計算(例如，像圖6中所示的那樣)中除去一個很短的時間間隔。例如，規定監測期開始的開啟開關10的操作被設置為在規定的間隔(例如1到5分鐘)之後或者可選擇地在溫度達到特定的自定義值時開始計算。
類似地，在設備9使用末期，用戶可以將設備9與貨物分開，從而使傳感器設備1的輸出與貨物受到的真實環境參數不一致。這樣，可以將設備布置成使關閉開關11的操作(因此規定了監測期的結束)導致放棄上一個在前間隔期間(例如1到5分鐘)進行的測量，即不用在計算中。
儘管上面參考單個實施方式描述本發明，但是對本領域的技術人員來說很顯然在本發明範圍內的許多變化都是可能的。
例如，儘管圖1中顯示的開關10，11，14與設備物理連接，但是實際上它們也可以遠離該設備，並通過遠程信號系統(例如通過無線電)與該設備連接。此外，任何一個開關(特別是開啟開關)可以根據環境參數(例如通過傳感器設備1測得的參數)自動觸發。例如，設備9可以具有休眠模式，通過開啟開關10對外部效應作出反應而從休眠模式中「醒來」，該外部效應可以是用戶操作，除非可選擇地是通過傳感器設備1或者其他傳感器測得的環境參數的變化(例如變暗)。
並且，儘管上面詳細描述的實施方式通常僅僅涉及溫度的單個環境參數，但是本發明並不限於這一方面。更合適的是可以考慮多個環境參數，例如用於產生表示人由於所有的這些環境參數導致貨物累積退化的單一特性。
利用該設備還可以計算貨物的「誤用」級別，這根據超過用戶定義極限的測得環境參數值來計算。通常考慮一個或多個特殊貨物對監測的特定環境參數的靈敏度和/或對於所述貨物規定的最佳儲藏條件來選擇該極限(看情況可以是上和/或下限)。例如，對於熱敏貨物以及其中的最佳儲藏條件是低於5℃溫度，任何測量到的超過5℃的經歷溫度可以認為是「誤用」，且在計算所述的誤用程度的過程中使用相應的測量經歷值。
可以通過計算貨物受到超過所述極限的環境參數的時間的總和並且將所述和除以總時間來計算誤用的程度，從而得到所述極限之外的百分比經歷以作為誤用程度的數量。
另外，可以通過將超過所述極限的測量參數值與一個係數加權並將所有係數相加來計算誤用程度。利用已測量的環境參數的量值來確定加權。應用的加權表理想地可選擇為關於特定的一個或多個貨物與被監測的環境參數的靈敏性和/或在已測量的參數值和極限之間的差的量值。
權利要求
1.一種電子設備，用於在一段時間內隨附於易腐爛貨物以監測在該段時間內貨物經歷的至少一個環境參數，該設備包括a)用於輸入第一數據的數據輸入裝置，該第一數據代表上一段在前時間內貨物經歷的至少一個環境參數；b)用於產生第二數據的傳感器裝置，該第二數據代表在所述一段時間內貨物經歷的至少一個環境參數；c)處理裝置，該處理裝置利用第一和第二數據以及特性和參數之間的貨物特定關係來計算在該所述一段時間末尾的貨物特性；以及d)用於輸出該特性的輸出裝置。
2.根據權利要求1的設備，其中輸出裝置包括用於向用戶顯示特性的顯示裝置。
3.根據權利要求1或權利要求2的設備，其中輸出裝置包括用於輸出如電或電磁信號的特性的裝置。
4.根據權利要求1，權利要求2或者權利要求3的設備，其中特性是質量特性，其表示在由第一和第二數據代表的經歷之後貨物的預期質量。
5.根據權利要求1，權利要求2或者權利要求3的設備，其中該特性與貨物的期滿有關。
6.根據權利要求5的設備，其中該特性是貨物預期的到期日或剩餘使用期限。
7.根據前面任一項權利要求的設備，其中傳感器裝置用於測量溫度，貨物特定關係由Arrhenius方程式給出。
8.根據前面任一項權利要求的設備，進一步包括用於記錄第三數據的存儲器裝置，該第三數據從傳感器裝置獲得並且表示在所述一段時間內貨物經歷的參數，除了該特性之外，輸出裝置輸出所述第三數據。
9.根據權利要求8的設備，其中第三數據等於第二數據。
10.根據權利要求8或權利要求9的設備，其中存儲器裝置用於以一定頻率存儲第三數據，該頻率可從多個非零值中選擇，對於第三數據的任一部分的存儲頻率基於環境參數的對應測得值來選取。
11.根據前面任一項權利要求的設備，包括中斷裝置，該裝置可由用戶操作以防止所述計算採用在所述一段時間內的一間隔中產生的數據。
12.一種電子設備，用於在一段時間內隨附於易腐爛貨物以監測在該段時間內貨物經歷的至少一個環境參數，該設備包括a)用於產生數據的傳感器裝置，該數據代表在所述一段時間內貨物經歷的至少一個環境參數；b)利用所述數據來計算在所述一段時間末尾的貨物特性的處理裝置；c)用於輸出該特性的輸出裝置；以及d)中斷裝置，該裝置可由用戶操作以防止計算採用在所述一段時間內的一間隔中產生的數據。
13.一種電子設備，用於在一段時間內隨附於易腐爛貨物以監測在該段時間內貨物經歷的至少一個環境參數，該設備包括a)用於產生數據的傳感器裝置，該數據代表在所述一段時間內貨物經歷的至少一個環境參數；b)用於記錄數據的存儲器裝置，該數據從傳感器裝置獲得並且表示在所述一段時間內貨物經歷的環境參數，以及c)用於輸出該數據的輸出裝置；所述存儲器裝置設置為以一個存儲頻率存儲數據，該存儲頻率可從多個非零值中選擇，對於該數據的任一部分的存儲頻率基於環境參數的對應測得值來選取。
14.一種電子設備，用於在一段時間內隨附於易腐爛貨物以監測在該段時間內貨物經歷的可變溫度，該設備包括a)用於產生數據的傳感器裝置，該數據代表在所述一段時間內貨物經歷的溫度；b)處理裝置，該處理裝置利用該數據以及由Arrhenius方程式給出的貨物特定關係來計算在所述一段時間末尾的貨物特性；以及c)用於輸出該特性的輸出裝置。
15.根據前面任一項權利要求的設備，進一步包括不可逆開啟和關閉裝置，分別用於使該設備觸發和停止。
16.根據權利要求15的設備，其中開啟和關閉開關包括各自的易碎部分，該易碎部分包括電觸點，各自易碎部分的破裂分別使該設備起動和不起作用。
17.一種用於建立在一段時間內易腐爛貨物的貨物特性的方法，在該段時間內貨物經歷至少一個環境參數，該方法包括a)輸入第一數據，該第一數據代表上一段在前時間內貨物經歷的至少一個環境參數；b)產生第二數據，該第二數據代表在所述一段時間內貨物經歷的至少一個環境參數；c)利用第一和第二數據以及特性和參數之間的貨物特定關係來計算在所述一段時間末尾的貨物特性；以及d)輸出該特性。
18.一種用於記錄數據的方法，該數據表示易腐爛貨物在一段時間內經歷的至少一個環境參數，該方法包括a)產生數據，該數據代表在所述一段時間內貨物經歷的至少一個環境參數；b)利用該數據來計算在所述一段時間末尾的貨物特性；以及c)輸出該特性；該方法進一步包括登記由用戶在所述一段時間內進行的預定操作，根據這一登記防止計算採用在所述一段時間內的對應間隔中產生的數據。
19.一種用於記錄數據的方法，該數據表示易腐爛貨物在一段時間內經歷的至少一個環境參數，該方法包括a)產生數據，該數據代表在所述一段時間內貨物經歷的至少一個環境參數；b)記錄該數據；以及c)輸出該數據；數據的記錄以一定的存儲頻率進行，根據環境參數的對應測得值從多個非零頻率中選取該存儲頻率。
20.一種用於建立在一段時間內易腐爛貨物的貨物特性的方法，在該段時間內貨物經歷變化的溫度，該方法包括a)產生數據，該數據代表在所述一段時間內貨物經歷的溫度；b)利用該數據以及由Arrhenius方程式給出的貨物特定關係來計算在所述一段時間末尾的貨物特性；以及c)輸出該特性。
21.一種用於監測易腐爛貨物經歷至少一個環境參數的系統，該系統包括用於監測貨物在其使用期限的一段時間內的經歷的監測裝置；根據權利要求1至11中任一項的電子設備；以及用於將監測裝置產生的數據傳送到該電子設備的數據輸入裝置中的裝置。
全文摘要
提供一種電子設備，用於在一段時間中伴隨易腐貨物以監測貨物經歷的環境參數例如溫度。該設備包括一個數據接口，用於接受表示在上一個期限中貨物經歷的環境參數的數據。其還包括一個傳感器，用於測量環境參數。此外，該設備還包括一個處理器，用於使用與貨物的特定關係(如用於該貨物的Arrhenius方程)在期限的末期利用接受的數據和傳感器的輸出來計算貨物特性。該設備還包括一個存儲裝置，用於記錄傳感器的輸出。為了節約使用存儲裝置，在數據極其重要(表示很高的溫度)的時候以更快的速率存儲數據。提供一個開關，用於表示在短暫的時間間隔中該計算不使用數據，該時間間隔是例如設備正被操縱。
文檔編號C12G1/00GK1602410SQ02824617
公開日2005年3月30日 申請日期2002年10月22日 優先權日2001年12月14日
發明者安東·屈佩爾, 卡爾·海因茨·羅曼 申請人:3M創新有限公司