CN102804242B - 电子流体指示器以及指示方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提供对暴露到物理或者化学现象的检测并且提供作为对暴露的响应的信息。一种微流体装置（20）包括至少部分地由至少一种物质填充的微通道（22）和提供与微通道（22）的相交区域（23a-23d）的导体（29）。作为暴露到针对微通道（22）或者针对微通道（22）中的物质的物理或者化学现象的结果，微流体装置（20）被设置为控制在相交区域（23a-23d）中的导体（29）的电磁特性。一种指示器装置（45）包括与指示装置（40）连接的微流体装置（20）以通过给出视觉、声音、气味和/或电指示而指示暴露到现象。另外，提供一种用于检测暴露到物理或者化学现象并且指示该暴露的方法。

Description

电子流体指示器以及指示方法

技术领域

本发明涉及一种装置，该装置展现信息作为对正暴露到装置的物理或化学现象的响应。更具体地，本发明涉及通过产生响应而对由现象导致的暴露做出响应的微流体装置，在暴露后指示其信息的指示器装置，以及检测这样的现象并且指示其信息的方法。

背景技术

包装的安全是重要的，因为产品伪造具有几十亿的市场并且商标拥有者每年都为假冒产品损失大量的金钱。例如，仅在美国，每年都售出一二十亿的DVD。在包装上，最普通的安全方案是全息照相，然而其也相对容易伪造。全息照相典型的应用领域是例如篡改证明、商标保护和认证。

对于易腐物品自身的安全监控同样重要。对于药物产品、食品、食品添加剂、化妆品、化学品或其它这样的产品的安全尤其重要，其中欧盟直接要求制造者在产品包装上注明产品使用的有效期，即，何时易腐产品的使用寿命到期。如果易腐产品实际暴露到高于/低于特定阈值的有害刺激（stimulus），其中刺激源于物理或化学现象，包括机械、辐射或者其它环境现象，在计算的产品到期日之前产品会质量降低或者变坏。例如，产品冷链管理需要对经由供应链暴露到有害刺激的实际实时检测，以指示产品可用或者不可用。

自从1970－1980，用于食品和药品包装应用的表面传感器指示器已经上市。已公知时间和时间－温度指示器，其由化学反应机制、扩散机制和毛细管驱动机制（例如流体或胶体通过芯吸（wick）的迁移）以指示时间的推移或者热暴露。已知时间和时间温度指示器通过材料通过微结构基底的通道的流动而运作。

基于液体的时间指示器用于控制产品的安全性和质量。贴在产品上的标签包含液体染料，当被激活时，其以恒定速率迁移穿过标签。通过挤压开始按钮将液体移动到与多孔膜（液体通过多孔膜扩散）直接接触而激活它们。标签可以定做成不同的时间周期。然而，基于液体的时间指示器仅能监视时间而不能直接产生掺杂（adelturation）。时间温度指示器可以通过化学反应、扩散或者毛细管驱动的流体芯吸机制操作。包括时间温度指示器的标签对温度变化和产品暴露到超出临界温度的温度的时间做出反应。在时间温度指示器中，两种反应物被稀释并且放入固定两种溶液的两个相邻的底盘（bed）上。在临界温度之上（冰冻溶液）固定溶液的结构被破坏并且在适宜的时间期间暴露到给定的温度（融化溶液），溶液不再固定并且它们会混合引起可见的反应。然而，时间温度指示器仅对在储存条件下的温度和时间的变化做出反应。

对使用温度测量探针和微控制器的电子装置的使用做出了尝试，以使得可以检测何时超过温度和多长时间。为了指示结果，还需要射频发送器或者光学发送器，例如RFID或者LED装置。然而，这样的电子装置系统地用在希望监视温度的所有产品项目上被证明很昂贵。还存在以下缺点，诸如传感器探针、微控制器和发送器的电子电路必须由电池供电，电池昂贵且难以在一次性产品标签中实现。

参考图1，示出了根据如在WO 2008/107871A1中公开的现有技术的电子时间指示器。此电子指示器可以用作向使用者提供预定信息的提示（promotional）装置以及时间依赖产品监视装置。在具有显示器18的基底层12上，是电池14、控制芯片17和导电连接器19。显示器18可以是例如由如喷墨印刷制造的有机发光二极管（OLED）。电池14可以是例如印刷纸电池或者薄纽扣电池。印刷纸电池可以构建为使用通过印刷、压印和溅射沉积的阴极和通过印刷和压印沉积的阳极以及封装在塑料阻挡材料中以防止水分损失的形式为凝胶和聚合物的电解质。导电连接器19从电池14和控制芯片17向显示器18传输电信号和电能。可以通过喷墨印刷、旋转丝网印刷、蚀刻和其它本领域公知的方法在基底层12上形成这样的导电连接器19。控制芯片17通过染料接合和倒装芯片方法而直接位于电连接器19上并且从电池14选择性地向显示器18切换功率。开关15位于顶层11以及用于观察显示器18的透明窗口的上。开关15可以是薄膜开关、粘性（sticky）开关、可折叠（collapsible）开关以及本领域公知的可移除绝缘体。基底层12由诸如纸、PVC和PET的可叠层材料制成并且顶层11由诸如PP、PVC和PET的可叠层材料制成。通过挤压闭合在电池14和芯片17之间的接触13而允许电力在电池14和芯片17之间流动的开关15来激活电子时间指示装置。一旦激活，芯片17中的计数器后开始计数。当计数等于预寄存的计数常数时，芯片17打开内部通道，允许电力从电池14流向显示器18中的一个，从而引起所述显示器18的光学特性的可见变化。可以对每一个显示器18预寄存不同的计数。然而，此类电子指示器必须手动激活并且其仅依赖于计数时间，因此不能对实际暴露到物理、化学或其它环境现象的有害刺激做出响应。另外，其需要昂贵且难以在一次性产品标签中实现的电池。

因此，存在对容易地并且可靠地附着在受监视产品和/包装上的指示器结构的需要。还存在对提供容易并且可靠的安全解决方案以防止产品伪造的指示器结构的需要。另外，存在对不需要复杂并且昂贵的装置的向需要能量源的电子和/或其它电路提供功率的包括电子和/或其它电路的指示器结构的需要。另外，存在对容易并且成本有效制造的指示器结构的需要。另外，存在对用于篡改证明、认证、安全监视、提示等目的多功能用途的指示器结构的需要。

发明内容

本发明的一个目的是提供对暴露到由物理、化学或者其它这样的环境现象所引起的刺激的可靠并且成本有效的检测和提供展示指示的电子信息作为对暴露到现象的响应。

本发明通过在独立权利要求中呈现的特征表征。

根据本发明的一个方面，提供一种微流体装置，包括：

微通道，由至少一种物质填充，以及

导体，提供与所述微通道的相交区域，

其中作为暴露到针对所述微通道或者针对所述微通道中的所述物质的物理或者化学现象的结果，所述微流体装置被设置为控制在所述相交区域中的所述导体的电磁特性。

根据一个实施例，使所述物质在两个导体之间作用。

根据一个实施例，导体断开以至于在所述相交区域中形成两个导体端部，以便使所述物质在相交区域中的所述两个导体端部之间作用。

根据一个实施例，提供一种指示器装置，其中所述微流体装置被连接到指示装置，以通过给出视觉、声音、气味和/或电指示而指示暴露到物理或者化学现象。

根据一个实施例，通过在所述微流体装置中产生的电能向指示装置供电。

根据本发明的另一个方面，提供一种方法，包括：

提供包括导体的微流体装置，所述导体提供与微通道的相交区域，所述微通道至少部分地由至少一种物质填充，以及

检测暴露到所述微通道或者向所述微通道中的物质的现象，

其中作为暴露到针对所述微通道或者所述微通道中的物质的现象的结果，导致所述微流体装置起作用以控制在所述相交区域中的所述导体的电磁特性。

根据一个实施例，所述方法包括通过给出视觉、声音、气味和/或电指示而指示暴露到所述现象。

在从属权利要求中还公开了另外的实施例。

本发明及其有利实施例示出了一种针对已经出现的与已知时间指示器、“篡改证明”指示器、温度/时间指示器和温度指示器以及提示（promotional）装置的限制联系的大量需求的新的新颖解决方案。具体化的发明获益是对在暴露到物理、化学或者其它环境现象后的导向目标的各种刺激提供可靠并且现实的响应。具体化的发明提供的另一个获益是通过诸如光的光学媒介、诸如声音的声学媒介和/或诸如电场的电媒介显示指示状态的变化。具体化的发明提供的另一个获益是检测的现象本身可以触发供电，例如电池电解质与电极接触，以例如向伴随的包括指示装置的电子和/或光学电路供电。具体化的发明提供的另一个获益是提供在商标提示目的中的可用性。具体化的发明提供的另一个获益是低制造成本并且因此，适合于大量生产和消费品包装。

当联系附图阅读时，从下面对特定的实施例的描述可以更好的明白本发明的各种实施例以及另外的目标和优点。

附图说明

下面参考附图通过仅作为实例的方法详细描述本发明的各种其它实施例，其中：

图1示出了根据现有技术的电子时间指示器的透视图；

图2示出了根据本发明的微流体装置的实施例的顶视图；

图3（a）-（f）示出了根据本发明的微流体装置的一些实施例中的与导体相交的微通道的截面图；

图4示出了根据本发明的微流体装置的实施例的顶视图；

图5示出了根据本发明的指示器装置的实施例的顶视图；

图6（a）-（b）示出了根据本发明的微流体装置的实施例的顶视图；

图7示出了根据本发明的方法的实施例的流程图；

图8示出了根据本发明的方法的另一个实施例的流程图。

具体实施方式

本文档中出现的本发明的实施例不旨在造成对所附权利要求的适用范围的限制。在本文档中使用用语“包括”或其任意其它变化作为没有排除未列举的特征的开发性限制。除非另外明确说明，在从属权利要求中描述的特征可互相自由组合。这里使用的术语“一”“一个”和“至少一个”被限限定为一个或者多于一个。这里使用的术语“多个”被限定为两个或者多于两个。这里使用的术语“包含”和“具有”被限定为包括。这里使用的术语“另一”被限定为至少第二或者更多。除非另外明确说明，通常在包括“和/或”的意义下使用术语“或者”。对于上述限定术语，这些限定将被应用，除非在权利要求中或者在此描述/说明中的别处给出不同的限定。

前面结合技术状态的描述给出了对图1的描述。

图2示出了微流体装置20，包括至少一个微通道22和至少一个电导体29，其中每个微通道22与至少一个电导体29交叉。措词“相交”这里应该理解为以关于微通道22或者电导体29的任意角度互相相交，包括它们互相平行（零度角）。在相交区域23a-23d中，至少一个电导体29提供与至少一个微通道22的相交区域23a-23d。电导体29可以例如是任意电子装置（未示出）的一部分，例如连接一个电子部件IC1的内部部分或者将一个电子部件IC2连接到另一个电子部件IC3。另一个实例是电导体29可以是诸如电源的任意电子装置（未示出）的一部分。

在微流体装置20中的微通道22或者电导体29的数目没有限制并且其仅依赖于从事的功能性。例如，微通道22和电导体29还可以“夹在（sandwiched）”在彼此之上以便至少一个微通道22被多维地设置在每个分离导体29之间。微通道22和电导体29还可以设置为分离的“组”以便属于一个组的微通道22和电导体29互相邻近（contiguous）。可以设置属于第一组和第二组的微通道22和电导体29以便至少第一组的微通道22和第二组的微通道22没有互相邻近（例如，在图2中，属于第一组的左侧微通道22和属于第二组的右侧微通道22）。然而，一些电导体29和/或微通道22可以属于几个或者所有组。除了直线结构意外，微流体装置20中的微通道22和/或电导体29还可以分支、弯曲、卷绕、被夹住或者具有已知的用于通道和导体的任意其它典型结构。也可能在两个电导体29之间存在两个或更多的相交微通道22。

至少部分地用至少一种物质填充微通道22。微通道22被配置为接收至少一种物质。例如，微通道22，优选微通道22的内表面，可以至少部分地用至少一种物质的层涂敷。微通道22还可以包括至少一个分隔室27a-27e，其被配置为接收至少一种物质。在微通道22的制造工艺期间，在分离分隔室27a-27e中设置每一种物质并且此物质的设置对应于物质的初始设置和形式（初始状态）。在其初始设置（初始状态）中，物质可以是具有特定的量的任意固体、凝胶状或者流体材料。流体在这里被理解为任意液体或者气体或者包括气体和湿气的任意可流动物质。物质在其初始状态可以包括混合在一起的不同材料或者成分。

在一些实施例中，微通道材料本身或者形成至少部分微通道的材料是这种意义上的物质，词“物质”被用于整个申请中。例如，微通道22本身由特定的材料（第一物质）构成并且其被空气（第二物质）填充。另一个实例是微通道22的分隔室壁由聚合物（第一物质构成）并且分隔室27a-27e被空气（第二物质）填充。另一个实例为，被配置为将两种物质互相分隔的微通道22的第一和第二分隔室27a，27b之间的壁由特定材料（第一物质）构成，第一分隔室27a被空气（第二物质）填充并且第二分隔室27b被特定液体填充（第三物质）。

根据一个实例，如果满足特定条件，物质独自也能反应，以便最终物质相对于其初始状态已经改变了其状态（改变的状态）。根据一个实例，如果满足特定条件，物质能够与另一种物质反应，以便最终物质相对于该物质中的一种或者两种的初始状态已经改变其状态（改变的状态）。根据一个实例，微通道22本身可以由前述材料构成，如果满足特定条件，该材料能够与在微通道22中的物质反应。根据一个实例，微通道22还可以由如果满足特定条件则能够与在与上述微通道22邻近的另一个微通道22中的物质反应的材料构成。在最后的情况中，优选微通道22在相交区域23a-23d中互相接触。源于独自对物质的影响或者源于物质之间的相互作用的反应（或作用）是任意物理或者化学或者其它发生在至少一种物质中的这样的反应的结果。下面将更详细的解释这些反应（作用）的实例。在其最重配置（改变的状态）中，物质可以是具有特定的量的任意固体、凝胶状或者流体材料。物质还可以是可以至少部分地接合、吸收、过滤、传递、传送一种或多种其它物质的多孔材料。

微流体装置20可以被暴露到针对微通道22或者针对微通道22中的物质的物理或者化学或者其它环境现象。当向现象的暴露满足由特定阈值限定的特定条件时，物质可以将其形式或者状态从初始状态（暴露前）改变到改变的状态（一旦暴露即暴露后）。后面将解释如何检测并指示物质的形式或者状态的变化。物质的阈值可以基于相对于现象的暴露的特定预设限制值，即，通过现象引起的实际刺激相对于预设限制值是否更高、更低或者等于或者在预设限制值之间。可选地，物质的阈值可以基于相对于现象的暴露的物质的自然特性并且不必需要任意限制值的预设确定。物质的阈值还可以基于其人工的、编程的或者其它这样的行为和/或特性。在此应用的情况下，物理的和/或化学现象可以包括例如时间、温度、压力、振动、机械撞击、倾斜、辐射、电现象、光学现象、泄漏、液体分配或者其它这样的环境或者外部现象。物理和/或化学现象还可以包括这些现象的任意组合。

当满足关于暴露的特定阈值时，被暴露于微通道22或者在微通道22中的物质的物理或者化学现象引起物质反应。然而，在当其存在时暴露总在引起作用的情况下，不必限定任意限制值。在作用的结果中，当暴露到特定限制内的特定现象时或在暴露期间的所有时间，物质经历对该特定物质典型的状态或者形式改变。暴露后这样的状态或形式改变可以是物质从固体变形为流体、固体变形为凝胶、凝胶到流体或者反之亦然。这里流体是任意的液体、气体或其它这样的可流动物质；例如空气、湿气、酒精（alcohol）和有机溶剂是在此应用中流体。这样的状态或形式改变还可以是例如物质的膨胀或者收缩、通过另一种物质吸收物质（包括穿过、渗过、浸透、变湿等）、粘度改变、与另一种物质混合、物质分解、物质劣化（degradation）或崩溃（例如，气体从微通道中流出）等等。

归因于被暴露到微通道22或者微通道22中的物质的任意物理或化学现象的物质的状态或形式的改变，然后导致在微流体装置20中发生特定反应。随后将给出这些反应的少数实例，但是反应不限于这些实例。这些反应包括物质沿微通道22的移动，例如，物质沿着微通道22毛细流动或者物质毛细流过微通道22a、22b的任意部分或者在微通道22的分隔室27a-27e之间的壁。除此之外，这些反应还包括压力差异、疏水性、亲水性、液体分配、破坏（breakage）、电磁场、电势、光学刺激、温度、时间、膨胀、收缩、泄漏等导致的移动。这些反应还包括在微通道22中的物质的状态或者形式的改变以便物质不需要沿着微通道22移动。因此，物质可以在其暴露后的初始位置改变其状态或者形式。如本领域的技术人员公知的，与暴露相关的物质的特性还依赖于微通道22的特性，例如，微通道22的尺寸、结构和材料。例如，如果两个相交的微通道22具有不同的深度，可以使用本领域公知的特定结构来搭桥该相交。

如在图2中示出的实例，左侧的微通道22包括用于物质的三个分隔室27a-27c，其中分别用第一、第二和第三物质填充第一、第二和第三分隔室。在其初始设置中，在第二分隔室27b中的第二物质被设置在第一相交区域23a中并且在第三分隔室27c中的第二物质被设置在第二相交区域23b中。在其初始位置中，第一分隔室27a中的第一物质没有被设置在任何相交区域23a-23d中。归因于针对微通道22的任意部分或者针对在微通道22的分隔室27a-27c中的第一、第二或者第三物质的任意一个的物理或者化学现象，微流体装置20以对于暴露后的物质和微通道22的特性（例如，分隔室27a-27c和微通道22的尺寸、结构和材料）典型的特定方式作用。例如，如果第一分隔室27a的第一物质被暴露到现象，那么暴露后第一物质改变其状态，并且在改变的状态下，第一物质迫使第二分隔室27b的第二物质移动（例如，毛细流动）到第三分隔室27c移动，其中第二物质，例如与第三物质混合。作为作用的结果，现在设置在第一相交区域23a中的物质和现在设置在第二相交区域23b中的物质，分别与在初始设置中的第二和第三物质相比具有不同的物理和/或化学特性。虽然没有在图2中示出，微通道22还可以用多于三种的物质填充，其中每一种物质被设置在微通道22的不同分隔室27a-27e中。

根据图2中示出的另一个实例，右侧的微通道22包括物质的两个分隔室27d-27e，其中第一和第二分隔室分别用第一和第二物质填充。在其初始设置中，在第一分隔室27d中的第一物质被设置在第一相交区域23c中并且在第二分隔室27e中的第二物质被设置在第二相交区域23d中。归因于针对微通道22的任意部分或者针对在微通道22的分隔室27d-27e中的第一或第二物质的物理或者化学现象，微流体装置20以特定方式作用。例如，第一分隔室27d的第一物质被暴露到现象，那么暴露后第一物质改变其状态，并且在其改变的状态下，第一物质迫使第二分隔室27e的第二物质移动（例如，毛细流动）到第一分隔室27d移动。作为作用的结果，现在设置在第一相交区域23c中的物质和现在设置在第二相交区域23d中的物质，分别与在其初始设置中的第一和第二物质相比具有不同的物理和/或化学特性。

虽然没有在图2中示出，微通道22还可以仅用一种物质完全填充，在该情况下，微通道22本身也形成分隔室27a-27e。在暴露到物理或者化学现象后，物质改变其状态以便改变其物理和/或化学特性。还可以在暴露到现象后，物质改变其状态以便在其初始状态中的原始物质至少部分地被另一种物质替代。例如，暴露后，液体（初始状态）流出微通道22并且空气（改变后状态）将其替代，或者压缩空气（初始状态）流出微通道22并且新鲜的空气（改变后状态）将其替代。

在相交区域23中，如图2和3（a）-（f）所示，在暴露到物理或化学现象前，由至少一种物质至少部分填充的微通道22被装配为至少部分地接触至少一个导体29。在微通道22中的物质还可以至少部分地接触导体29，例如，当以允许物质耦合到导体29方式实现微通道22和导体29的邻接时。例如，开始时，微通道22和导体29的邻接允许在两个导体29或者两个导体端部39a，39b之间的间隔被微通道22中的物质填充并且微通道22本身也被装配为与两个导体29或者两个导体端部39a，39b接触。如上所述，在暴露到物理或化学现象前，微通道22或者微通道22和在微通道22中的在其初始状态的物质被装配为相交在同一平面中或者互相邻近的至少一个导体29，以便微通道22或者微通道22和在微通道22中的物质在相交区域23中至少部分地接触导体29。在暴露到物理或化学现象后，在处于改变的状态下的物质被装配为在相交区域23中接触至少一个导体29。这同样适用于微通道22作为处于其改变的状态下的物质时，如前面在此申请中的描述。

图3（a）-（f）示出了根据微流体装置20的一些实施例的示范性结构的截面图，至少一个导体29如何提供与至少一个微通道的相交区域23。在微流体装置20中，在基底31上制造导体29和微通道22，例如使用印刷工艺。在图3（a）中，用物质填充的微通道22被装配为接触两个导体29。在此情况中，在暴露前，相交区域23邻接导体29和微通道22的公共界面，或者在暴露后邻接导体29和微通道22中的物质的公共界面（同样地，在微通道22作为物质的情况下）。在图3（b）中，用物质填充的微通道22被装配为接触导体29的两个导体端部39a、39b。在此情况中，在暴露前，相交区域23邻接导体端部39a、39b和微通道22的公共界面，或者邻接导体端部39a、39b和微通道22中的物质的公共界面，在暴露后，邻接导体端部39a、39b与该物质的公共界面（同样地，在微通道22作为物质的情况下）。在图3（c）中，用物质填充的微通道22被装配为接触导体29的两个导体端部39a、39b中的一个和与微通道22a邻近的另一导体29。在此情况中，在暴露前，相交区域23邻接导体端部39b中的一个和另一个导体29与微通道22a的公共界面，或者邻接在导体端部39b中的一个和另一个导体29与微通道22a中的物质的公共界面，在暴露后，邻接导体端部39b中的一个和另一个导体29与该物质的公共界面（同样地，在微通道22a作为物质的情况下）。然而，在图（3）中，还可以单独或者一起应用图3（a）或者图3（b）的中实例，以便相交区域23邻接微通道22b或者邻接邻近的微通道22a、22b的组合。在后一种情况中，在暴露后，在邻近的微通道22a、22b中的物质是，例如，混合的或者混杂的。例如，如果导电物质在微通道22a中并且非导电物质在微通道22b中，那么导体端部39b和另一个导体29电连接。或者，对另一个实例，如果在两个微通道22a、22b中的物质是导电的，那么两个导体端部39a、39b和另一个导体29互相电连接。在图3（d）中，用单独的物质填充的两个邻近的微通道22a、22b被装配为接触导体29的两个导体端部39a、39b。在此情况中，在暴露前，有三种不同的可能性：相交区域23邻接（i）导体端部39a、39b和微通道22a（或者在微通道22a中的物质）的公共界面，或者（ii）导体端部39a、39b和微通道22b（或者在微通道22b中的物质）的公共界面或者（iii）导体端部39a、39b和邻近的微通道22a、22b的组合的公共界面。根据三种可能性（i）-（iii），暴露后，相交区域23邻接导体端部39a、39b和物质的公共界面（同样在微通道22作为物质的情况下）。在图3（e）中，用单独的物质填充的三个邻近的微通道22a、22b、22c被装配为接触导体29的两个导体端部39a、39b，其中微通道22c嵌入在基底31中。在此情况中，暴露前，有六种不同的可能性：相交区域23邻接上述（i）-（iii）或者（iv）导体端部39a、39b和嵌入在基底31中的微通道22c（或者在微通道22c中的物质）的公共界面，或者（v）两个导体端部39a、39b与邻近具有两个导体端部39a、39b的导体29的微通道22a、22c的组合的公共界面，或者（vi）导体端部39a、39b与三个邻近的微通道22a、22b、22c的组合的公共界面。根据可能性（i）-（vi），暴露后，相交区域23邻接导体端部39a、39b与物质的公共界面（同样地，在任意微通道22a、22b、22c作为物质的情况下）。在图3（f）中，暴露前，微通道22部分地嵌入进基底31中并且微通道22的嵌入部分由第一物质填充并且微通道22的其它部分用第二种物质填充。微通道22被装配为接触导体29的两个导体端部39a、39b。暴露后，第一物质，例如，展开或者膨胀，以便填充在导体端部39a、39b之间的间隔的至少一些部分（未示出）。在此情况中，相交区域23邻接导体端部39a、39b与处于其改变的状态下的第一物质的公共界面或者邻接在导体端部39a、39b与第一和第二物质的组合的公共界面。

作为暴露到针对微通道22或者针对在微通道22中的物质的物理或者化学现象的结果，微流体装置20被设置为控制在相交区域23a-23d中的电导体29的电磁特性，如图2中所示。术语“电磁特性“限定为包括电学、磁学和光学辐射以及它们相互依赖。还包括由电子轨道之间的相互作用引起的所有形式的化学现象。例如，当物质在其改变的状态下时，物质传输电场的能力即电容率与处于其初始状态的物质相比较典型地不同。电容率涉及响应于场的物质的介电性（dielectricity）和介电极化，例如电容。电容器典型地由具有高电容率的介电材料构成。另一个实例是，处于其改变的状态的物质与处于其初始状态的物质对磁场的响应不同，即，其磁导率被改变。另一个实例是，当物质处于其改变的状态下时，其传导电流的能力（即，电导率和电阻率）与在处于其初始状态的该物质相比被改变。物质的电导率、电容率和磁导率同样依赖于向物质施加的电场或者磁场的强度和频率。物质的电导率，电容率和磁导率还依赖于环境参数，例如温度和湿度。

在微流体装置20中，引起物质作用，以便控制电导体29的电磁特性。可选地，引起微通道22或者微通道22和物质作用，以控制电导体29的电磁特性。在此情况中，微通道22由当满足特定条件时能够自己反应或者与另一种物质反应的材料构成。暴露后，处于改变的状态下的物质与处于初始状态时相比具有不同的导电性、电阻或者介电特性，以便当物质与导体29接触时，导体的电导率改变。

根据微流体装置20的一个实施例，两个导体29提供与微通道22的相交区域23a-23d以便微通道22位于在其初始状态的导体29之间。当在暴露后物质被设置为在相交区域23a-23d中的在两个导体29之间作用以及该物质填充在两个导体之间的间隔时，引起依赖于讨论的物质的特性的在两个导体之间的特定电磁现象发生。此电磁现象控制在相交区域23a-23d中的两个导体的电导率，其中两个导体29和在它们之间的物质形成例如电路的一部分。

根据微流体装置20的一个实施例，导体29还提供与微通道22的相交区域23a-23d以便导体29断开，从而在相交区域23a-23d中形成两个导体端部39a，39b以便在同一个平面中微通道22关于彼此相交导体29的两个导体端部39a，39b。当在相交区域23a-23d的导体端部39a，39b之间存在间隔（栅距（pitch））时，导体断开，并且当间隔中存在绝缘物质例如空气时，电导体29不导电。然后，暴露后，物质被设置为在两个导体端部39a，39b之间作用并且该物质填充在相交区域23a-23d内的导体端部39a，39b之间的间隔以引起在两个导体端部39a，39b之间出现特定的电磁现象。此电磁现象控制在相交区域23a-23d中的导体22的两个导体端部39a，39b的电导率，其中两个导体端部39a，39b和在它们之间的物质形成例如电路的一部分。

可以通过物质的电导率、介电性、电容率和/或磁导率特性控制在两个导体29或者两个导体端部39a，39b之间的进一步的电磁现象（连接的电导率）。然后，暴露后，在形成例如电路的一部分的两个导体29或者两个导体端部39a，39b之间提供电阻、电容、电感或磁连接。

在微流体装置20的一个实施例中，作为在两个导体29或者导体29的两个导体端部39a，39b之间的相交区域23a-23d中的物质的电和介电特性的变化而检测源于暴露的作用，并且由此可以控制导体29的电导率。在暴露到物理或化学现象后，在相交区域23a-23d中的物质改变其状态以便在相交区域23a-23d中的处于改变的状态的物质与处于其初始状态的物质相比具有不同的电和介电性能。例如，在其初始状态，在相交区域23a-23d中的物质可以是良好绝缘体，在其改变的状态下，在相交区域23a-23d中的物质可以是优良的导体或者两者都可以是在良好绝缘体和优良导体之间的任意物质。在其初始状态中的物质和在其改变的状态中的物质完全不必互相依赖，因为第一种由完全不同于第二种的材料构成和/或其与第二种相比，状态可以完全不同（固体、流体、凝胶）。然而，在其初始状态的物质和在其被改变的状态中的物质可以由相同的材料构成和/或处于相同的状态，并且在其改变的状态中的物质可以包括在其初始状态中的物质。例如，在其初始状态中的物质和在其被改变的状态中的物质可以互相混合或者混杂，或者在其被改变的状态中的物质仅从在其初始状态中的物质的状态改变其状态（在固体、流体、凝胶之间），或者在其被改变的状态中的物质仅从在其初始状态中的物质的形状或尺寸改变其形状和尺寸（例如，膨胀或收缩）。

在微流体装置20的一个实施例中，暴露后，物质在相交区域23a-23d中与导体29电连接或断开电连接。当暴露后在两个导体29或者在两个导体端部39a，39b之间的物质是填充在两个导体29或者在导体29的两个导体端部39a，39b之间的间隔的纯绝缘体时，在两个导体29或者在导体29的两个导体端部39a，39b之间没有电连接。当暴露后在两个导体29或者在导体29的两个导体端部39a，39b之间的物质是填充间隔的导电材料时，在两个导体29或者在导体29的两个导体端部39a，39b之间存在电连接。在后一种情况中，在两个导体29或者两个导体端部39a，39b之间的电连接（连接的电导率）可以由物质的电导率和/或介电性控制。因此，微流体装置20允许作为微流体开关装置操作。

在微流体装置20的一个实施例中，暴露后，当物质与导体29接触时，导致物质形成耦合到导体29的电解质。在其被改变的状态中，物质如果包含可移动离子则适合电解。当暴露后在两个导体29之间或者在两个导体端部39a，39b之间的物质是填充在两个导体29之间或者在两个导体端部39a，39b之间的电解质时，通过两个导体29或者导体29的两个导体端部39a，39b形成的两个电极之间获得电解，即通过离子物质的电流通道。当使用由适合作为电解质的材料构成的处于被改变的状态中的物质时，两个导体29和在它们之间的物质或者两个导体端部39a，39b和在它们之间的物质能够提供电能。例如，当物质适合于作为电解质操作时，可以从电池操作或者燃料电池操作导致此电能。因此，作为暴露到物理或化学现象的结果，微流体装置20导致引起电能供应操作，例如，通过将电池电解质与电极即，两个导体29或者导体29的两个导体端部39a，39b接触。可以通过两个导体29或者具有两个导体端部39a，39b的导体29向电路传导电能。两个导体29和在它们之间的物质或者两个导体端部39a，39b和在它们之间的物质可以形成例如部分电路或者它们可以连接到电路。

在微流体装置20的一个实施例中，用两种不同物质填充的微通道22，多个电连接器29与微通道22相交以便微通道22和多个电连接器29提供多个相交区域23a-23d。图4示出了微流体装置20的一个实例，其可以称为现象敏感双流体切换装置。每个连接器29被电连接到电或电子电路IC1-IC4电连接以便多个电路IC1-IC4被连接到微流体装置20中的多个连接器29。在微通道22中的两种物质的每一个或者微通道22本身感测特定的物理或化学现象，例如，时间、温度、压力、振动、机械撞击、倾斜、辐射、电现象、光学现象、泄漏、流体分配或者其它这样的环境或者外部现象。例如，在微通道22中的物质、微通道22本身或者这两者都可以由热敏感聚合物、电场敏感聚合物或者许多不同智能聚合物构成。几种选择和组合同样可能。在暴露前，例如一种物质是导电物质，并且另一种是非导电物质并且填充微通道22以便导电物质在填充有非导电物质等的两个其它分隔室27a、27c之间的分隔室27b中。暴露后，多个电或电子电路IC1-IC4打开或关闭，这依赖于归因于在微通道22中的两种物质或者微通道22本身感测的现象的非导电和导电物质在相交区域23a-23d中沿着微通道22的移动。在微通道22的端部提供容器44以储存或者接收物质。归因于不同的现象，不同的电或电子电路IC1-IC4或者连接或者不连接，这其引起电路IC1-IC4的电操作的改变或者电路IC1-IC4内容的改变（例如，存储器芯片、计数器、处理器等）。

在微流体装置20的一个实施例中，作为通过电导体29的电磁特性控制的电子或电现象来检测归因于暴露到物理或化学现象的作用。可以使用检测的电子或电现象提供外部指示以控制到被电连接到微流体装置20的指示装置40的连接。

例如，在图4的微流体装置中，可以通过将指示装置40连接到微流体装置20提供指示。在此实例中，暴露后，外部指示基于由指示装置40检测并且随后指示的电操作和/或不同的电或电子电路IC1-IC4的内容的改变。

图5示出了被装配，例如印刷在基底31上的指示器装置45的实例。指示器装置45包括根据如前所述的一个实施例的微流体装置20，该微流体装置20被电连接到指示装置40，以向外指示暴露到外部物理或化学现象。设置指示装置40以在暴露后给出视觉、声音、气味和/或电指示。指示器装置45还包括其它电装置，例如电或电子电路IC1、IC2。

图5示出了指示器装置45的实例，其可以用作防止篡改的密封。微通道22和相交导体29可以被印刷在基底31上，例如可附着在物体上的标签材料，例如包装或DVD盒。基底31的突出部分42包括部分微通道22，并且突出部分42悬于要保护的物体的密封部分上。另外，指示器装置45包括与在微流体装置20中的导体29电连接的RF天线40，优选RFID天线。诸如存储器芯片的电子电路IC1、IC2同样被连接到微流体装置20的导体29以便根据实施例的微流体装置20能够用于控制在电子电路IC1、IC2和RF天线40之间的导体29的电磁特性。在此实例中形成两个相交区域23a、23b。暴露前，微通道22至少包括在相交区域23a中的分隔室27b中的非导电物质和在相交区域23b中的分隔室27c中的导电物质，并且通过在微通道22的端部部分27a、27d处的气锁（airlock）保持所述物质。因此，开始时，芯片IC2与RFID天线40连接并且芯片IC2不与RFID天线40连接，如图6（a）中所示，因此RFID天线具有由芯片IC2限定的内容（暴露前）。RFID装置（标签）包括RFID天线和具有用于存储ID编码的存储器的微芯片。暴露后，例如通过破坏突出部分42，在突出部分42中的端部部分27d处的气锁打开并且源于压力差异，导电物质沿着微通道22移动，例如从分隔室27c向分隔室27b移动，以便导电物质被设置在相交区域23a中，如在图6（b）中所示。同时，在分隔室27b中的非导电物质从相交区域23a移向端部部分27a，并且用大气填充分隔室27c以便微通道22在相交区域23b中为“空”。大气是非导电物质。这里微流体装置20用作切换装置，其关闭与芯片IC2电连接的RFID天线40并且打开与芯片IC1电连接的RFID天线40（暴露后）。因此，RFID天线40的内容，例如天线特性，被改变并且作为针对微流体装置20的微通道22或者针对微通道22中的物质的暴露到物理或者化学现象的结果向外指示新的内容。根据此实例，指示器装置45基于电磁射频信号给出指示并且该信号可以被检测，例如通过RFID读出器装置或者具有RFID接收器的任意移动终端装置检测。除了射频识别（RFID）外，例如基于RFID的近场通讯（NFC）识别可以分别用于指示。

根据另一个实例，在指示器装置45中，指示装置40可以包括有机发光二极管（OLED），其发光电致发光层由膜或者有机化合物构成。可以通过印刷工艺在形成基底31的平坦的载体上沉积OLED。可以以联系RFID天线的所讨论相同的原理通过微流体装置20控制OLED的内容。根据此实例，指示器装置45给出可视指示，其还可以通过视觉检测。

根据另一个实例，在指示器装置45中，指示装置40可以包括扬声器或者蜂鸣器，并且可以以联系RFID天线的讨论相同的原理，通过微流体装置20控制扬声器或者蜂鸣器的输出内容。根据此实例，指示器装置45给出可以感观检测的声音指示。

根据另一个实例，在指示器装置45中，指示装置40可以包括设置为输出气味的气味装置，并且可以以上述相同的原理，通过微流体装置20控制气味装置以改变气味装置的气味内容。根据此实例，指示器装置45给出可以感观检测的气味指示。

指示器装置45可以包括上述指示装置40的任意组合。

在指示器装置45的一个实施例中，可以通过微流体装置20向指示装置40，例如OLED或者RFID天线/标签供电。连接到微流体装置20的一个或者更多电力或电子电路IC1-IC4同样可以通过微流体装置20供电。如前面解释的，微流体装置20可以触发供电操作，例如，通过将电池电解质（在其改变的状态中的物质）与两个导体29或者导体29的两个导体端部39a，39b（电极）接触。因此，指示装置40接收来自微流体装置提供的电源电压，这由于在形成电极的两个导体29或者在两个导体端部39a，39b之间的电解效应（例如电池电解质，燃料电池电解质）。产生的电源电压可以通过两个导体29或者具有两个导体端部39a，39b的导体29向电或电子电路IC1-IC4传导，优选向指示装置40传导。根据此实施例的指示器装置45不需要任何其他电源。

在包括如电池的电源的指示器装置45的一个实施例中，指示装置40和其它电或电子电路IC1-IC4可以接收从电源其电源电压。电源可以是在指示器装置45中实施的电子电路IC1-IC4中的一个。导电物质填充两个导体29或者两个导体端部39a，39b之间的间隔，以便可以沿着导线输送提供的电压。然而，在此情况中，微流体装置20可以根据由本发明的暴露到现象引起的作用，通过打开或关闭电源控制指示器装置45中的功率消耗。

当指示装置40被设计为以特定方式给出指示时，具体化的发明还可以用作商标提示装置。例如，指示装置40可以被实施为标识形状的OLED、输出特定铃声的扬声器、传播特定气味的气味装置等等或者任意前述组合。

图7示出了根据一个实施例的方法的流程图，该方法用于提供对暴露到物理或化学的检测并且展示信息作为对暴露的响应。在步骤110中，开始物理或化学现象的检测。因此，提供包括导体的微流体装置，导体提供与通道的相交区域，其中用至少一种物质至少部分地填充所述微通道。在步骤111中，可以是在微通道中的物质的物质，或者作为物质的微通道被暴露到物理或化学现象，并且在步骤112中，物质根据其自然的、人工的、编程的或者其它这样的行为和/或特性对暴露做出反应。归因于对暴露到物理或化学现象做出的反应，物质改变其状态并且其与导体的相互作用在相交区域引起特定的电磁效应。因此，微流体装置被导致作用以便根据物质的暴露控制在相交区域中的导体的电磁特性。根据步骤113通过物理或者化学现象调节电磁特性。然后，在步骤114中，基于电磁特性检测物理或者化学现象，并且在步骤115中基于电磁特性指示物理或者化学现象。存在用于暴露到物理或化学现象的预定特定限制值，以便当其强度在所述限制值内时忽略暴露。在步骤116中，如果没有满足所述限制值，流程持续到步骤111并且如果满足所述限制值，指示在步骤117中停止。可选地，在步骤116中，如果仍存在任何暴露，流程持续到步骤111，并且如果不再有暴露存在，指示在步骤117中停止。

图8示出了根据实施例的方法的流程图，该方法用于提供对暴露到物理或化学现象的检测并且展示信息作为对暴露的响应。在步骤210-213类似于上述图7中的步骤110-113。在步骤214中，基于电磁特性的物理或化学现象的检测以在微流体装置中产生电源电压的形式显示。在步骤215中，暴露到物理或者化学现象的指示开始于向连接到微流体装置的指示器装置提供电源电压。存在用于暴露到物理或者化学现象的预定特定限制值，以便当其强度在所述限制值中时忽略暴露。在步骤216中，如果满足所述限制值，流程持续到步骤211。如果在步骤216中满足所述限制值，那么在步骤217中不再产生电源电压并且电源电压的供给被阻止。从而，在步骤218中的指示停止。可选地，在步骤216中，如果仍存在任意暴露，流程持续到步骤211，并且如果不再有暴露存在，指示在步骤118中停止。

具体化的本发明提供开发指示器的机会，例如，通过在此描述中分别讨论的机械、化学和流体活动组合来调整其灵敏度。具体化的本发明具有几个选项和组合，其可以包括例如热敏聚合物实现微通道和毛细效应，使用电场敏感聚合物（在上述现象中，聚合物变形为固体和液体等）。一般地，根据本发明的微流体装置可以包括许多不同智能聚合物（物理和/或化学响应）和微通道的组合。

本公开被认为是本发明的原理和用于其结构的材料的相关功能的说明的范例并且没有旨将本发明限制到所示出的实施例。参考此说明后，本领域的技术人员将明白本发明的各种其它实施例。因此，旨在所附权利要求覆盖落入本发明的真实范围内的任意这样的对实施例的修改。

Claims (19)

1.一种微流体装置(20)，用于检测暴露到由物理、化学或环境现象所引起的刺激，所述微流体装置(20)包括：

微通道(22)，由至少一种物质至少部分地填充，以及

导体(29)，提供与所述微通道的相交区域(23)，

其特征在于，

到针对所述微通道和所述微通道中的所述物质的所述物理、化学或环境现象的所述刺激的所述暴露被设置为使所述微流体装置控制在所述相交区域中的所述导体的电磁特性。

2.根据权利要求1的装置，其中所述物质是形成所述微通道的至少一部分的材料。

3.根据权利要求1或2的装置，其中所述微通道和所述导体相交以便在暴露到所述现象前在相交区域中所述微通道的至少一部分被设置为与所述导体邻近。

4.根据权利要求1或2的装置，其中在针对所述微通道或针对所述微通道中的所述物质的暴露后，所述物质被设置为改变状态或者形式以便改变所述导体的所述电磁特性。

5.根据权利要求1或2的装置，其中在暴露后，所述物质被设置为沿着所述微通道移动到所述相交区域以便改变在所述相交区域中的所述导体的所述电磁特性。

6.根据权利要求1或2的装置，其中在暴露后，所述物质被设置为改变状态或者形式以便改变所述物质的电导率、电容率或者磁导率。

7.根据权利要求1或2的装置，其中在暴露后，当所述物质与所述导体接触时，所述物质导致所述导体的电导率的改变。

8.根据权利要求1或2的装置，其中在暴露后，当所述物质与所述导体接触时，所述物质导致形成耦合到所述导体的电解质。

9.根据权利要求1或2的装置，其中在暴露后，所述物质被设置为在所述相交区域中与所述导体电连接或断开电连接。

10.根据权利要求1或2的装置，其中第一物质是在暴露到针对所述微通道或者所述第一或第二物质的现象之后能够与所述第二物质反应的材料。

11.根据权利要求10的装置，其中所述第一物质包括能够与所述第二物质反应的多孔材料。

12.根据权利要求1或2的装置，其中当暴露后所述物质填充在所述相交区域中的两个导体之间的间隔时，所述物质被设置为在所述两个导体之间作用。

13.根据权利要求1或2的装置，其中所述导体提供与所述微通道的所述相交区域以便所述导体断开，从而在所述相交区域中形成两个导体端部，当暴露后所述物质填充在所述相交区域中的所述两个导体端部之间的间隔时，所述物质被设置为在所述两个导体端部之间作用。

14.一种指示器装置，包括被连接到指示装置的根据权利要求1-13的任意一个的所述微流体装置以通过给出视觉、声音、气味和/或电指示来指示暴露到现象。

15.根据权利要求14指示装置，其中通过在所述微流体装置中产生的电能向所述指示装置供电。

16.一种用于检测暴露到由物理、化学或环境现象所引起的刺激的方法，所述方法包括：

提供根据权利要求1-13中任意一个的所述微流体装置，所述微流体装置包括导体(29)，所述导体提供与微通道(22)的相交区域(23)，所述微通道由至少一种物质至少部分地填充，

其特征在于，

检测暴露到所述微通道和所述微通道中的所述物质的所述物理、化学或环境现象，以及

一旦暴露到针对所述微通道和所述微通道中的所述物质的所述现象的所述刺激，使(112，212)所述微流体装置作用(113，213)以控制在所述相交区域中的所述导体的电磁特性。

17.根据权利要求16的方法，其中包括在针对所述微通道或者在所述微通道中的所述物质的暴露之后，改变(112、212)在所述相交区域中的所述物质的状态或者形式。

18.根据权利要求16或17的方法，其中包括通过给出视觉、声音、气味和/或电指示而指示(115、215)暴露到所述现象。

19.根据权利要求16或17的方法，其中包括在暴露到所述现象暴露之后产生(214)电源电压。