CN104105960B - 用于药剂的包装物的传感器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种监视至少一个环境参数(24)的传感器装置，所述传感器装置包括：第一层(12)，所述第一层具有第一电导率，以及至少第二层(14)，所述第二层具有不同于所述第一电导率的第二电导率并且至少部分地与所述第一层(12)直接接触，其中所述第一和第二层(12、14)在初始配置中包括对所述第一和/或第二层(12、14)的电导率具有影响的可扩散组分(22)的不同浓度。

Description

用于药剂的包装物的传感器装置
技术领域
本发明涉及检测和监视药剂或药剂的包装物所暴露的至少一个环境参数或环境条件的传感器或传感器装置的领域。特别地，本发明涉及待整合到药剂的主或副包装物中以监视环境参数、例如温度、暴露于光、湿度或在较长时期存在特定物质(优选气态物质)的传感器装置。
背景技术
药剂、例如医药产品必须以预定方式保存和储存。许多药剂例如需要一直冷藏并且不得在预定最大温度之上保存或储存。而且，一些药剂对明亮照度相当敏感并且因此应当保存在相当黑暗或昏暗的环境中。其它药剂对湿度相当敏感并且因此不应当暴露于湿度。
取决于它们暴露于环境参数、例如温度、照度和湿度，特定药剂可能变为受到不可逆降解过程。所以重要的是将这样的药剂标记保质期，在所述保质期之后将不再使用和施加药剂。保质期典型地设在药剂的副或主包装物上。必须以这样的方式确定保质期，使得假定已适当地运输和储存药剂，则在指定日期仍然可以使用药剂。在所述药剂的一般降解性质及其生产时间的基础上计算和确定应当在其之前使用药剂的保质期。
然而，如果对热和照度敏感的药剂总是保存在昏暗和/或冷藏环境中，则甚至在超过保质期之后还可以使用药剂。然而，由于非破坏地测试药剂通常是不可能的或不切实际的，因此药剂的相应量将在它们的保质期过去之后被丢弃，仅仅作为预防措施并且不管药剂的实际组成。
在另一情况下，药剂可能暂时暴露于不可接受的环境参数并且因此甚至可能在它的保质期之前呈现过早降解。由于药剂的这样的降解不能由医务人员或最终用户区分，因此存在过早降解的药剂被施予患者的某些危险或危害。这样的施予可能对患者的健康构成危害。
在罕见事件中，特定药剂会变为构成健康风险，作为预防措施，在相同批次中生产的那些药剂必须被跟踪并且必须由于安全原因被丢弃。因此，迄今为止不存在充分和可靠的监视系统来以非破坏方式确定单独药剂的实际状态和可使用性。
发明目的
所以本发明的目的是提供一种简单的和成本效益高的传感器装置，其允许监视药剂和/或它的第一或第二包装物已暴露的环境参数。传感器装置应当能够提供关于药剂的实际状态和组成的定性和定量信息。而且，传感器装置应当适合于在可忽略的功率消耗的基础上乃至在没有功率消耗的情况下监视物理和分析参数。
发明内容
本发明提供一种传感器装置以监视传感器装置所暴露的至少一个环境参数。传感器装置包括具有第一电导率的第一层并且还至少包括具有第二电导率的第二层。第一和第二电导率在量值上是不同的并且第一和第二层至少部分地彼此直接机械接触。优选地，第一和第二层包括平坦和扁平形的几何形状并且以相互接触配置进行布置，其中第一和第二层的上和/或下平面表面至少部分地相互邻接。
另外，第一和第二层至少在初始配置中包括可扩散组分的不同浓度。第一和/或第二层中的可扩散组分、即它的浓度具有对第一和/或第二层的电导率的可测量影响。另外，可扩散组分对将用本传感器装置监视的至少一个环境参数敏感。换句话说，可扩散组分的扩散过程由传感器装置所暴露的环境参数控制或至少影响。
关于可扩散组分，传感器装置的特征在于横越第一和第二层的界面的浓度梯度，取决于传感器装置暴露于环境参数的量值、强度和/或持续时间，所述浓度梯度持平或相互调节。实际上，可扩散组分的浓度由于有害环境条件而受到修改。第一和/或第二层中的可扩散组分的浓度的修改导致相应层的电导率的可测量修改，其可以借助于合适的测量装置容易地测量和检测。
发生在第一和第二层之间的扩散过程本身不需要供应电或机械能。因此，传感器装置甚至在没有能量消耗的情况下变为受到可测量扩散过程。仅仅确定第一和/或第二层的电导率的结果变化可以需要施加相应的电信号。一般而言，可以在药剂的完整寿命周期期间监视发生在第一和第二层之间的扩散过程。取决于将用传感器装置监视的环境参数的类型，扩散过程甚至可以适合于随着时间综合环境参数，由此允许确定例如传感器装置在预定时期已暴露的热能量的总量。
在优选实施例中，可扩散组分的扩散行为、特别是速度可由环境参数的量值和/或强度影响和/或控制。而且，扩散行为和扩散的进展取决于传感器装置暴露于相应的环境参数的持续时间。
这样，传感器装置大体上适合于提供关于扩散过程的进展的定性和定量信息，所述信息是暴露于相应的环境条件的量值、强度和持续时间的指标。
根据另一优选实施例，可扩散组分嵌入第一层中或布置在第一层处。初始存在于第一层之中或之上的可扩散组分还适合于朝着第二层扩散，甚至扩散到第二层中。第一和第二层以及可扩散组分相对于彼此特别地设计成在指定环境参数下提供明确的和可再现的扩散过程。优选地，第一和第二层包括晶体结构，其中可扩散组分作为杂质或缺陷被嵌入。因此，扩散过程可以呈现通常称为晶格扩散的间质或替代机制。
根据另一优选实施例传感器装置还包括第三层，所述第三层至少部分地与背离第一层的第二层的表面直接接触。优选地，第二层夹在第一和第三层之间，其中层彼此重叠地布置并且还以平行方式布置。优选地，第一、第二和第三层形成层的堆叠，其中各单层包括大致相同形状的接触表面。第三层可以包括与第一层相比相似或相同的材料。而且，与第一层相比，第三层也可以具有可扩散组分的相似或相同的浓度。也可想到仅仅第一层包括可扩散组分并且第三层包括相似或相同的、但是基本不掺杂的材料。
在又一优选实施例中，第一层和第三层可电连接到测量装置以便确定夹在其间的第二层的电导率。在这样的配置中，第一和第三层可以优选地在背离第二层的一侧包括或提供电触头。借助于这些触头，夹在第一和第三层之间的第二层的电导率可以用例如适合于确定第二层的电导率或电阻率的合适测量装置方便地测量。
在又一方面，将由传感器装置监视的环境参数是环境温度、环境照度(illumination)或辐射和/或环境湿度。在传感器装置适合于测量温度和/或照度的情况下，有效地利用扩散过程对沉积到第一、第二和/或第三层的热或辐射能量的依赖性。取决于第一、第二和/或第三层的材料的选择和/或取决于可扩散组分的选择，扩散过程也可以由可以相应地监视的环境湿度直接或间接控制。因此，传感器装置也可以可应用于测量存在于传感器装置的附近的特定气态物质的存在和/或浓度。
传感器装置可以具有关于电磁波谱的选定波谱范围的特定敏感性。典型地，传感器装置能够检测在紫外光谱范围内、在可见光谱范围内以及在红外光谱范围内的电磁辐射。而且，扩散过程可以设计成对选定波谱范围、特别是对可见和紫外光谱范围特别敏感。这样，可以监视暴露于紫外或可见光。
在另一优选方面，第一和/或第三层包括带有可扩散掺杂物质的导电或半导电材料。优选地，第一和/或第三层由呈结晶固体的形式或呈非晶态或液态半导体的形式的半导电材料制造。合适的半导体材料例如是结晶硅，但是也可以是氢化非晶硅以及各种比例的砷、硒和碲的混合物。其它可用的和大体合适的半导体材料可以包括第三和第五主族的化学元素的组合，例如GaP、GaAs、InP、InSb、InAs、GaSb、GaN、AlN、InN、AlxGa1-xAs、InxGa1-xN，和/或第二和第六主族的化学元素的组合，例如ZnO、TnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、Hg(1-x)Cd(x)Te、BeSe、BeTe、HgS。而且，第一和/或第三层也可以包括III-VI半导体，例如GaS、GaSe、GaTe、InS、InSe、InTe、I-III-VI半导体，例如CuInSe2、CuInGsSe2、CuInS2、CuInGaS2和/或IV-IV半导体材料，例如SiC或SiGe。
附加地或替代地，第一和/或第三层也可以包括有机半导电材料，例如Tetracen、Pentacen、Phthalocyanine、Polythiophene、PTCDA、MePTCDI、Chinacridon、Acridon、Indanthron、Flavanthron、Perinon、Alq3、Polyvinylcarbazol或TCNQ。
取决于选择用于第一和/或第三层的半导电材料，可扩散掺杂物质的选择可以变化。例如，使用硅或锗，第三主族的元素、例如硼、铟、铝或镓可以提供p型掺杂半导电层。替代地，第一和/或第三层也可以由通过将磷光体、砷或锑嵌入半导电材料中进行n型掺杂。
使用有机半导电材料，相应聚合物的链结构中的选择性碳原子可以被替代以提供这样的分子的相应能带中的中间能级。特别地，导电聚合物、例如聚苯胺(PANI)可以形成提供湿度感测装置的基础，原因是这样的有机半导电材料在暴露于水和/或氧时典型地呈现降解。
在另一优选实施例中，典型地夹在第一和第三层之间的第二层在初始配置中是实质上非导电的。第二层的特征在于当从第一和/或第三层吸收或接收可扩散组分时电导率增加。
附加地，当可扩散组分或掺杂物质初始嵌入或设在第一层之中或之处和/或第三层之中或之处时是特别有益的。这样，可以建立第一和第二层之间之间和/或第三和第二层之间的浓度梯度，一旦相关的环境参数触发或加速扩散过程，所述浓度梯度引起相应的扩散过程。
在另一优选实施例中，掺杂物质包括当暴露于H2O时具有化学反应的分子组分。这样，可以提供有效湿度感测配置，其中掺杂物质适合于与H2O化学反应，并且其中掺杂物质的至少一种残余组分、例如分子氧可以具有关于第一、第二和/或第三层的扩散过程，其导致第二层的电导率的可测量修改。
在另一优选实施例中，第二层包括具有与相邻布置的第一和第三层接触的不同尺寸的接触表面的至少两个相反或相对表面段。结果是扩散过程可以由第一和第二层之间或第三和第二层之间的相应接触表面的尺寸操纵甚至控制。一般而言，可测量扩散的量值随着接触表面的增加而扩大。通过相应层的相互邻接的接触表面的合适修改，可扩散组分的一般扩散行为可以进行修改和控制，例如以便朝着可测量环境参数的较小或较大值或范围移动传感器装置的敏感性。
当根据另一实施例第一和/或第三层包括位于相应层的平面中并且由填充材料或由空隙空间分离的至少两个几何相互非重叠结构时是进一步有益的。当第一和/或第三层包括一个或若干、例如三角形或矩形几何结构时是特别有益的，以便提供特征在于不同尺寸的接触表面段的相应层的特定表面段，每个表面段具有关于相应环境参数的不同扩散敏感性。
当在所述表面段的基础上测量布置在电绝缘的第一和第三层之间的第二层的电导率时是进一步有利的。为了确定第二层的电导率，第一和/或第三层的各接触表面段优选地分离地与测量装置联接以便单独地确定它们的电导率和扩散的程度。
第一和/或第三层的表面段可以以可以是规则或不规则类型的二维栅格进行布置。
在这里，当第一层的至少一个几何结构在平行于第一和/或第三层的表面法线的突起中横穿(traverse)第三层的至少一个几何结构时是进一步有利的。几何结构以及这些结构嵌入其中的层不彼此直接接触，而是由初始绝缘的第二层分离。
然而，由于第一和第三层的几何结构至少部分地重叠，因此可以提供不同尺寸的许多重叠区域，每个重叠区域具有关于待监视的环境参数的敏感性的不同程度。以该方式，环境参数的可测量范围以及传感器装置可以用于连续地监视所述环境参数的时期可以扩展。
而且，也可想到第一层或第三层的不同几何结构具有可扩散组分的不同浓度。而且，可想到共同层的各种几何结构包括掺杂有不同可扩散掺杂剂的不同半导电材料。同样以该方式，传感器装置的可测量范围可以扩展。
在另一优选实施例中，传感器装置的第一层和第三层包括大致相同的几何形状。而且，第一层相对于第三层相对于大致平行于第一和/或第三层的表面法线(z)的旋转轴线旋转预定角。第一和第三层的旋转角可以由相应层的几何结构的特定几何形状控制。在层包括若干平行定向三角形几何结构的情况下，层例如可以旋转大约90度。
典型地，旋转轴线可以位于第一和/或第三层的表面的中心，使得层和/或层的堆叠的横向延伸保持基本上不受所述相互旋转影响。在该背景下当层具有大致二次形状时可能是特别有益的。
根据另一实施例，当第一层和第三层的几何结构形成包括不同尺寸的至少两个表面段的图案时可能是进一步有利的。而且，尤其在旋转配置、例如90旋转星座中，图案可以包括特征在于至少两个相同尺寸的表面段的特定对称。这样，可以提供一定的冗余。而且，在大致相同尺寸的重叠表面段的区域中的第二层的可测量电导率可以大体上用于确定平均值，由此允许增加传感器装置的精度和可靠性。
在又一优选实施例中，传感器装置还包括天线电路和/或处理单元。天线电路、处理单元和层的堆叠可以整合到单芯片中，所述单芯片本身可以整合到药剂的主或副包装物中或附连到药剂的主或副包装物。例如，天线和/或处理单元可以设计成与另外的分析装置、例如RFID读取器等无线地通信的部件。
而且，如果天线电路例如设计成接收和/或发射射频信号，则整个传感器装置可以整合到RFID芯片组件中，所述RFID芯片组件可以提取所需的电能以便从外部施加的射频场确定第二层的电导率。
另外，本发明体现为在其中容纳或接收和/或储存至少一个物品的包装物并且还包括如上所述的至少一个传感器装置。包装物可以设计成用于储存食品或饮料以及药剂。一般而言，包装物设计成保存和/或储存可以变为受到变性或变质的物品和物质。特别地，包装物包括用于药剂的副或主包装物例如，主包装物可以包括至少部分地填充有液体药剂的玻璃体。例如，主包装物可以包括瓶、安瓿、卡普耳、筒或注射器。另外，副包装物可以包括配备有例如呈填充有药剂的筒的形式的主包装物的注射装置。替代地或附加地，副包装物也可以包括壳体以接收多种药剂或相应的医疗装置。
当在本文中使用时，术语“药物”或“药剂”表示包含至少一种药物活性组合物的药物配方。
其中在一个实施例中所述药物活性组合物具有高达1500Da的分子量和/或是肽、蛋白、多糖、疫苗、DNA、RNA、酶、抗体或其片段、激素或寡核苷酸或上述药物活性组合物的混合物。
其中在另一实施例中所述药物活性组合物有用于治疗和/或预防糖尿病或与糖尿病关联的并发症(例如糖尿病性视网膜病)、血栓栓塞病症(例如深静脉或肺血栓栓塞)、急性冠状动脉综合症(ACS)、绞痛、心肌梗塞、癌症、黄斑变性、炎症、花粉热、动脉粥样硬化和/或类风湿性关节炎。
其中在另一实施例中所述药物活性组合物包括用于治疗和/或预防糖尿病或与糖尿病关联的并发症(例如糖尿病性视网膜病)的至少一种肽。
其中在另一实施例中所述药物活性组合物包括至少一种人胰岛素或人胰岛素类似物或衍生物、高血糖素样肽(GLP-1)或其类似物或衍生物或exedin-3或exedin-4或exedin-3或exedin-4的类似物或衍生物。
胰岛素类似物例如是Gly(A21)、Arg(B31)、Arg(B32)人胰岛素；Lys(B3)、Glu(B29)人胰岛素；Lys(B28)、Pro(B29)人胰岛素；Asp(B28)人胰岛素；人胰岛素，其中在位置B28中的脯氨酸由Asp、Lys、Leu、Val或Ala替代，而其中在位置B29中，Lys可由Pro替代；Ala(B26)人胰岛素；Des(B28-B30)人胰岛素；Des(B27)人胰岛素和Des(B30)人胰岛素。
胰岛素衍生物例如是B29-N-肉豆蔻酰-des(B30)人胰岛素；B29-N-棕榈酰-des(B30)人胰岛素；B29-N-肉豆蔻酰人胰岛素；B29-N-棕榈酰人胰岛素；B28-N-肉豆蔻酰LysB28ProB29人胰岛素；B28-N-棕榈酰-LysB28ProB29人类胰岛素；B30-N-肉豆蔻酰-ThrB29LysB30人胰岛素；B30-N-棕榈酰-ThrB29LysB30人胰岛素；B29-N-(N-棕榈酰-Υ-谷氨酰)-des(B30)人胰岛素；B29-N-(N-石胆酰-Υ-谷氨酰)-des(B30)人胰岛素；B29-N-(ω-羧基十七酰)-des(B30)人胰岛素和B29-N-(ω-羧基十七烷酰)人胰岛素。
Exendin-4例如是指Exendin-4(1-39)，一种具有序列H His-Gly-Glu-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Leu-Ser-Lys-Gln-Met-Glu-Glu-Glu-Ala-V al-Arg-Leu-Phe-Ile-Glu-Trp-Leu-Lys-Asn-Gly-Gly-Pro-Ser-Ser-Gly-Ala-Pro-Pro-Pro-Ser-NH2的肽。
Exendin-4衍生物例如选自下列成分：
H-(Lys)4-des Pro36,des Pro37Exendin-4(1-39)-NH2，
H-(Lys)5-des Pro36,des Pro37Exendin-4(1-39)-NH2，
des Pro36[Asp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[IsoAsp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Met(O)14,Asp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Met(O)14,IsoAsp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Trp(O2)25,IsoAsp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Met(O)14Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Met(O)14Trp(O2)25,IsoAsp28]Exendin-4(1-39)；或者
des Pro36[Asp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[IsoAsp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Met(O)14,Asp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Met(O)14,IsoAsp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Trp(O2)25,IsoAsp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Met(O)14Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)，
des Pro36[Met(O)14Trp(O2)25,IsoAsp28]Exendin-4(1-39)，
其中-Lys6-NH2基团可结合到Exendin-4衍生物的C-端；
或者具有下面序列的Exendin-4衍生物
H-(Lys)6-des Pro36[Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2，
des Asp28Pro36,Pro37,Pro38Exendin-4(1-39)-NH2，
H-(Lys)6-des Pro36,Pro38[Asp28]Exendin-4(1-39)-NH2，
H-Asn-(Glu)5des Pro36,Pro37,Pro38[Asp28]Exendin-4(1-39)-NH2，
des Pro36,Pro37,Pro38[Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2，
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2，
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2，
H-(Lys)6-des Pro36[Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2，
H-des Asp28Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25]Exendin-4(1-39)-NH2，
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)-NH2，
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)-NH2，
des Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2，
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2，
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2，
H-(Lys)6-des Pro36[Met(O)14,Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2，
des Met(O)14Asp28Pro36,Pro37,Pro38Exendin-4(1-39)-NH2，
H-(Lys)6-desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]Exendin-4(1-39)-NH2，
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]Exendin-4(1-39)-NH2，
des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2，
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2，
H-Asn-(Glu)5des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2，
H-Lys6-des Pro36[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)-Lys6-NH2，
H-des Asp28Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25]Exendin-4(1-39)-NH2，
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]Exendin-4(1-39)-NH2，
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)-NH2，
des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2，
H-(Lys)6-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(S1-39)-(Lys)6-NH2，
H-Asn-(Glu)5-des Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]Exendin-4(1-39)-(Lys)6-NH2；
或者上述Exendin-4衍生物中任意一个的药学可接受的盐或溶剂合物。
激素类例如是如在《Rote Liste(2008版)》第50章列出的垂体激素类或下丘脑激素类或调节活性肽和它们的拮抗剂，比如促性腺激素(Gonadotropine)(促滤泡素(Follitropin)、促黄体素(Lutropin)、绒毛膜促性腺激素(Choriongonadotropin)、促配子成熟激素(Menotropin))、生长激素(Somatropine)(促生长素(Somatropin))、去氨加压素(Desmopressin)、特利加压素(Terlipressin)、戈那瑞林(Gonadorelin)、曲普瑞林(Triptorelin)、亮丙瑞林(Leuprorelin)、布舍瑞林(Buserelin)、那法瑞林(Nafarelin)、戈舍瑞林(Goserelin)。
多糖例如是葡糖胺聚糖、透明质酸、肝素、低分子量肝素或超低分子量肝素或它们的衍生物，或上述多糖的硫酸化形式，例如，多聚硫酸化形式，和/或它们药学可接受的盐。多聚硫酸化低分子量肝素的药学可接受的盐的实例是依诺肝素钠(enoxaparin sodium)。
抗体是也被称为免疫球蛋白的球状血浆蛋白(～150kDa)，其共用基本结构。由于它们具有添加到氨基酸残基的糖链，因此它们是糖蛋白。每个抗体的基本功能单位是免疫球蛋白(lg)单体(仅仅包含一个lg单位)；分泌抗体也可以是具有两个lg单位的二聚物、例如lgA，具有四个lg单位的四聚物、例如硬骨鱼类lgM，或具有五个lg单位的五聚物、例如哺乳动物lgM。
lg单体是由四个多肽链组成的“Y”形分子；两个相同的重链和两个相同的轻链由半胱氨酸残基之间的二硫键连接。每个重链长度为大约440个氨基酸；每个轻链长度为大约220个氨基酸。重链和轻链均包含稳定它们的折叠的链内二硫键。每个链由被称为lg域的结构域组成。这些域包含大约70-110个氨基酸并且根据它们的大小和功能被分成不同类别(例如，可变或V，和恒定或C)。它们具有特性免疫球蛋白折叠，其中两个β层产生“三明治”形状，通过保存的半胱氨酸和其它带电氨基酸之间的相互作用保持在一起。
存在由α、δ、ε、γ和μ表示的哺乳动物lg重链的五种类型。呈现的重链的类型限定抗体的同型；这些链相应地在lgA、lgD、lgE、lgG和lgM中出现。
不同重链在大小和组成上不同；α和γ包含大约450个氨基酸并且δ包含大约500个氨基酸，而μ和ε具有大约550个氨基酸。每个重链具有两个区域，恒定区(CH)和可变区(VH)。在一个种类中，恒定区对于相同同型的所有抗体是基本相同的，但是对于不同同型的抗体是不同的。重链γ、α和δ具有由三个串列lg域组成的恒定区，和用于增加灵活性的铰链区；重链μ和ε具有由四个免疫球蛋白域组成的恒定区。重链的可变区对于由不同B细胞产生的抗体是不同的，但是对于由单B细胞或B细胞克隆产生的所有抗体是相同的。每个重链的可变区长度为大约110个氨基酸并且由单lg域组成。
在哺乳动物中，存在由λ和κ表示的免疫球蛋白轻链的两种类型。轻链具有两个连续域：一个恒定域(CL)和一个可变域(VL)。轻链的长度为大约211到217个氨基酸。每个抗体包含总是相同的两个轻链；哺乳动物中的每个抗体仅仅存在轻链的一种类型，κ或λ。
尽管所有抗体的一般结构很相似，但是指定抗体的独特性质由如上所述的可变(V)区决定。更具体地，可变环(轻链上的三个(VL)和重链上的三个(VH))负责结合到抗原，即，负责它的抗原特异性。这些环被称为互补决定区(CDRs)。由于来自VH和VL两个域的CDRs促成抗原结合部位，因此决定最终抗原特异性的是重链和轻链的组合，而不是单独的一个。
“抗体片段”包含如上面限定的至少一个抗体结合片段，并且具有与片段源自的完整抗体基本相同的功能和特异性。用木瓜蛋白酶进行的有限蛋白水解消化将lg原型分解成三个片段。均包含一个完整L链和大约半个H链的两个相同的氨基末端片段是抗原结合片段(Fab)。在大小上类似、但是在具有它们的链内二硫键的两个重链的一半处包含羧基末端的第三片段是可结晶片段(Fc)。Fc包含碳水化合物、补体结合和FcR结合部位。有限胃蛋白酶消化产生包含Fab片段和包括H-H链内二硫键的铰接区的单F(ab′)2片段。F(ab′)2是二价的，用于抗原结合。F(ab′)2的二硫键可以分裂以便获得Fab′。而且，重链和轻链的可变区可以融合在一起以形成单链可变片段(scFv)。
药学可接受的盐例如是酸加成盐(acid addition salts)和碱式盐。酸加成盐例如是HCL盐或者HBr盐。碱式盐例如是具有选择自碱或者碱性物的阳离子的盐，所述阳离子例如Na+、或K+、或Ca2+，或者是铵离子N+(R1)(R2)(R3)(R4)，其中彼此独立的R1至R4指：氢、可选地取代的C1-C6-烷基、可选地取代的C2-C6-烯基、可选地取代的C6-C10-芳基、或可选地取代的C6-C10-杂芳基。在美国宾州伊斯顿的Mark Publishing Company出版的由Alfonso R.Gennaro(Ed.)编辑的1985年第17版《Remington's Pharmaceutical Sciences》中和在《Encyclopedia of Pharmaceutical Technology》说明了药学可接受盐的其它示例。
药学可接受的溶剂合物例如是水合物。
相关领域的技术人员将进一步显而易见可以对本发明进行各种修改和变化而不脱离本发明的精神和范围。此外，应当注意在附带的权利要求中使用的任何附图标记不应当被理解为限制本发明的范围。
附图说明
在下面，将通过参考附图更详细地描述本发明的优选实施例，其中：
图1示意性地示出初始配置中的传感器装置的横截面；
图2指示在暴露于环境条件之后或期间的传感器装置；
图3显示具有带有减小的接触表面的第一层的另一传感器装置；以及
图4显示具有增加的第一层的传感器装置；
图5显示第一和/或第三层的三角形几何结构；以及
图6示意性地示出第一和第三层的交叉配置，每个层具有若干三角形几何结构；以及
图7示意性地示出配备有天线和处理单元的传感器装置。
具体实施方式
如图1至4中的横截面示意性地所示的传感器装置包括三个大致重叠的层12、14、16的堆叠26。在这里，第一层12包括嵌入其中的许多可扩散组分22，在暴露于特定环境参数24时所述可扩散组分开始扩散到相邻的第二层14'中，如图2中所示。作为该扩散过程的结果，第二层14'可以具有与如图1中所示处于其初始配置中的第二层14相比修改的电导率。电导率的该修改大体上由经由触头20与第一层12并且与第三层16电接触的相应的测量装置18可测量。
外层(因此第一层12和第三层16)可以包括半导电材料并且可以由可扩散掺杂物质22进行n型或p型掺杂。当可扩散组分22的浓度的平衡在第一层12'中和第二层14'中建立时，可以由温度、由辐射照射的强度或由湿度24影响的扩散过程可以停止或至少减慢。
为了监视和测量环境参数24的量值和持续时间，必须适当地选择可扩散组分22的浓度以及第一和第三层12、16的半导电材料。取决于本传感器装置10将附连到的药剂的类型，可以以这样的方式选择和布置材料和可扩散组分，使得当超过相应环境参数24的阈值时，例如当环境温度上升到高于或下降到低于预定温度24时，扩散过程开始或加速。
只要在预定温度之下或之上(因此在预定温度范围内)保存或储存传感器装置，扩散过程将不可测量，即使是在较长的一段时间之后。但是只要环境温度24一超过预定阈值，扩散过程将至少缓慢地开始。当温度24进一步上升、例如高于第二预定温度时，扩散过程可以相应地加速直到达到平衡配置。取决于扩散的程度，将用测量装置18测量的第二层的电导率可以变为受到相应的可测量变化。由于可扩散组分的一般扩散行为是已知的和/或定标的，因此可测量的扩散的程度可以提供关于传感器装置10已暴露于环境参数的时间和/或强度的充分信息。
在第二层14包括实质上非导电材料的情况下，可扩散颗粒22穿透到第一层12和第二层14之间的界面越多，它的电导率可以上升并且它的电阻率可以减小。扩散行为可以特别地设计并且适合于相应药剂的化学或物理降解性质。因此，药剂的实际和不可避免的不降解过程可以由传感器装置映射和成像。
图3和4的图示揭示相邻层12″、14的尺寸对扩散过程的量值的影响。在这里，第二层14包括在尺寸上与层的下表面或下表面32大致相同的表面30。然而，仅仅上表面30的表面段34与第一层12″直接接触。所以，扩散过程的程度和量值以及从尺寸减小的第一层12″朝着第二层14扩散到第二层中的可扩散颗粒22的总数量与如图4中所示的实施例相比减小，在图4所示的实施例中第一层12和第二层14的相应接触表面大致相同。
尽管未特别地示出，但是也可想到不仅第一层12、而且第三层16可以初始带有适合于朝着第二层14扩散的相同或不同可扩散组分22。在图3的略图中，第二层14的下接触表面36与第三层16的相应上接触表面几乎相同并且完全重叠。
空间地修改横越相邻布置的层12、14、16之间的界面的扩散程度的另一方式在图5和6中示出。图5示出具有三角形并且特征在于在图5中在左边的较宽端截面42和在右边示出的在其相对端的较小和尖头端截面44的特定几何结构40。如图6中进一步所示，第一层12可以包括具有其间的相应空隙空间45、55、65的四个相邻布置的并且形状相同的几何结构40、50、60、70。代替空隙空间也可想到用不同的、实质上惰性的材料填充相邻布置的几何结构40、50、60、70之间的平面间隙。如图6中进一步所示，第三层16包括可比较的或大致相同的几何结构。因此，第三层16也包括四个几何结构40、50、60、70，每个几何结构特征在于三角形并且相邻地布置在层的平面中。
如图6中进一步所示，大致相同形状的两个层12、16相互旋转大约90°以便生成表面段的图案46，在图6中示例性地指示其中的几个段4040、4050、4060、4070、5040、6050、7040、7060。在这里，第一和第三层12、16的几何结构40、50、60、70大致在沿着第一和/或第三层12、16的表面法线(z)的突起中重叠。用黑色区域指示如图6中所示的图案46，其中第一和第三层12、16的大致重叠表面段40、50、60、70相互重叠。
由于三角形几何结构40、50、60、70，这些表面段4040、4050、4060、4070…相互不同。实际上，并且由于它们的不同尺寸，表面段4070和7040例如具有不同的一般扩散行为，其导致布置在其间的第二层14的电导率的不同局部修改。在这里当第二层14也包括大体对应于如图6中所示的重叠表面段4040、4050、4060、4070、5040、6050、7040、7060…的图案的图案化结构时可能是进一步有益的。以该方式，传感器装置的可测量范围以及传感器能够监视扩散过程的时期可以扩展。
当如图6中所示的传感器装置10设计成温度监视装置时，表面段4070可以具有与较小表面段7040相比更大的扩散敏感性。因此并且作为非限制性例子，当暴露于大约30℃持续24小时以上之后表面段7040可以达到平衡配置并且因此达到最大电导率。与之相比，仅仅在暴露于至少36℃持续7天以上之后表面段4070可以具有可比较的电导率。
残余表面段均可以提供这两个极端例子之间的敏感性。实际上，特征在于不同尺寸的多个表面段的传感器装置10可以覆盖较大温度范围和包括若干月乃至若干年的较大时期。特别有益的是一些扩散过程在预定阈值温度之下比较不活跃，但是只要温度一上升到高于这样的阈值就以指数方式增加。
在该背景下应当注意当在明亮照度或相当潮湿的环境中暴露传感器装置时、或者当在本身适合于穿透或扩散到层12、14、16中的任何一个中的特定气态物质的附近暴露传感器装置时也可以观察到可比较的扩散行为。
而且，如图6中所示的实施例的特征在于由于第一层12相对于第三层16旋转90°度而具有大致相同尺寸的多个表面段。例如两个表面段5040和7060具有大致相同的尺寸。当暴露于环境参数或环境条件时，表面段5040和7060典型地具有相同的或至少高度相似的扩散行为。这样，可以提供一种类型的两倍冗余和/或两个相关表面段5040、7060的可测量电导率可以用于确定平均值。
如已经所述，本传感器装置10不仅可应用于确定和监视传感器装置10已暴露的温度历史。而且，传感器装置10可以通过利用当暴露于H2O时具有化学反应的分子组分作为掺杂物质22用作湿度传感器。然后，在传感器装置10已暴露于湿度之后化学反应的残余组分和/或反应产物可以扩散到第二层14中。为了该目的，第一或第三层中的至少一个应当与环境大气接触。
附加地，传感器装置也可以适合于检测周围环境中的化学组成。因此，传感器装置也可以可应用为气体传感器，其中层12、14、16中的至少一个易于接收和/或嵌入存在于环境大气中的气态物质。例如，只要传感器装置一暴露于环境大气，分子氧或其它气体可以朝着第二层14扩散进入和通过第一层12。
图7最后显示还包括天线电路28和处理单元38的传感器装置10。天线电路28特别地适合于接收和/或发射功率信号，可以从所述功率信号导出电功率以确定层12、14、16的堆叠26的第二层14的电导率。因此，整个传感器装置10可以设计成无源RFID标签，所述无源RFID标签不需要现场电源，但是只有当布置在RFID读取装置的广播区域中时被启动。
一般而言，传感器装置10不需要本身的电源，原因是层12、14、16之间的扩散过程仅仅由将被监视和测量的环境条件操纵和控制。
附图标记的列表
10 传感器装置
12 层
14 层
16 层
18 测量装置
20 触头
22 可扩散组分/掺杂剂
24 环境参数
26 堆叠
28 天线电路
30 上表面
32 下表面
34 接触表面段
36 接触表面段
38 处理单元
40 几何结构
42 端截面
44 端截面
45 空隙空间
46 图案
50 几何结构
55 空隙空间
60 几何结构
65 空隙空间
4040 表面段
4050 表面段
4060 表面段
4070 表面段
5040 表面段
6050 表面段
7040 表面段
7060 表面段

Claims (27)

1.一种监视至少一个环境参数(24)的传感器装置，所述传感器装置包括：
第一层(12)，所述第一层包括设置有可扩散掺杂物质(22)的半导电材料并且所述第一层具有第一电导率，以及
至少第二层(14)，所述第二层具有不同于所述第一电导率的第二电导率并且至少部分地与所述第一层(12)直接接触，
第三层(16)，所述第三层至少部分地与背离所述第一层(12)的所述第二层(14)的表面直接接触，
其中所述第一和第二层(12、14)在初始配置中包括对所述第一和第二层(12、14)中的至少一个的电导率具有影响的可扩散掺杂物质(22)的不同浓度，
其中所述可扩散掺杂物质(22)的扩散行为可由所述环境参数(24)的量值影响，
其中，所述可扩散掺杂物质(22)横越第一和第二层(12、14)的界面的梯度，取决于传感器装置暴露于环境参数的量值、强度和/或持续时间，持平或相互调节，以及
所述第一和第三层(12、16)包括位于相应层(12、16)的平面中并且由填充材料或由空隙空间(45、55、65)分离的至少两个三角形几何非重叠结构(40、50、60、70)，并且其中所述第一层(12)通过大致平行于所述第一和/或第三层(12、16)的表面法线(z)的旋转轴线，相对于所述第三层(16)旋转预定角。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，第一和第二层(12、14)包括平坦和扁平形的几何形状并且其中第一和第二层(12、14)的上和下平面表面至少部分地相互邻接。
3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中嵌入所述第一层(12)中或布置在所述第一层处的所述可扩散掺杂物质(22)适合于朝着所述第二层(14)扩散或扩散到所述第二层中。
4.根据权利要求3所述的传感器装置，其中，可扩散掺杂物质作为杂质或缺陷被嵌入第一和第二层(12、14)的晶体结构中。
5.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，第二层(14)夹在第一和第三层(12、16)之间，其中第一、第二和第三层(12、14、16)彼此重叠地布置并且以平行方式布置。
6.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，第一、第二和第三层(12、14、16)形成层的堆叠，其中各单层包括大致相同形状的接触表面。
7.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述第一层(12)和所述第三层(16)可电连接到测量装置(18)以确定夹在其间的所述第二层(14)的电导率。
8.根据权利要求7所述的传感器装置，其中，第一和第三层(12、16)在背离第二层(14)的一侧包括或提供电触头。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的传感器装置，其中所述环境参数(24)是环境温度、环境照度、环境湿度和/或环境气态物质的浓度。
10.根据权利要求9所述的传感器装置，其中，传感器装置能够检测在紫外光谱范围内、在可见光谱范围内以及在红外光谱范围内的电磁辐射。
11.根据权利要求1～4中任一项所述的传感器装置，其中所述第一和/或第三层(12、16)包括带有可扩散掺杂物质(22)的导电或半导电材料。
12.根据权利要求11所述的传感器装置，其中，第一和第三层(12、16)中的至少一个由第三和第五主族的化学元素的组合或第二和第六主族的化学元素的组合制成。
13.根据权利要求11所述的传感器装置，其中所述第一和第三层(12、16)中的至少一个包括有机半导体。
14.根据权利要求11所述的传感器装置，其中所述掺杂物质(22)包括当暴露于H2O时具有化学反应的分子组分。
15.根据权利要求1所述的传感器装置，其中夹在第一和第三层(12、16)之间的第二层(14)在初始配置中是实质上非导电的。
16.根据权利要求1所述的传感器装置，其中可扩散掺杂物质或掺杂物质初始嵌入或设在第一层(12)和第三层(16)中的至少一个之中或之处。
17.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述第二层(14)包括具有与所述相邻布置的第一和第三层(12、16)接触的不同尺寸的接触表面(34、36)的至少两个相对表面段(30、32)。
18.根据权利要求1所述的传感器装置，其中第一和第三层中的至少一个包括一个或若干三角形或矩形几何结构(40、50、60、70)，所述几何结构具有关于相应环境参数的不同扩散敏感性。
19.根据权利要求18所述的传感器装置，其中第一层或第三层(12、16)的不同几何结构(40、50、60、70)具有可扩散掺杂物质的不同浓度。
20.根据权利要求1所述的传感器装置，其中第一层和第三层的几何结构(40、50、60、70)形成包括不同尺寸的至少两个表面段(4040、4050、4060、4070、5040、6050、7040、7060、7070)的图案。
21.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述第一层(12)的至少一个几何结构(40、50、60、70)在平行于所述第一和/或第三层(12、16)的表面法线(z)的突起中横穿所述第三层(16)的至少一个几何结构(40、50、60、70)。
22.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述第一层(12)和所述第三层(16)包括大致相同的几何形状。
23.根据权利要求1～4中任一项所述的传感器装置，其还包括天线电路(28)和/或处理单元(38)。
24.根据权利要求23所述的传感器装置，其中天线电路(28)、处理单元(38)和层(12、14、16)的堆叠整合到单芯片中。
25.一种用于至少一个物品的包装物，其包括根据权利要求1～24中任一项所述的传感器装置(10)。
26.根据权利要求25所述的包装物，包括用于药剂的主包装物，所述主包装物是至少部分地填充有液体药剂的玻璃体。
27.根据权利要求25或26所述的包装物，包括用于药剂的副包装物，所述副包装物是配备有主包装物的注射装置。
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