CN108917678A - 用于检测物体状态变化的无线传输传感器及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
用于检测物体状态变化的无线传输传感器及其检测方法，包括：具有可操作性将控制信号传输到外部设备的发射天线；连接到发射天线的控制电子器件，它被配置为向发射天线提供传输控制信号；以及被定位和构造的旁路天线，它用来防止控制电子装置在旁路天线处于未受干扰位置时就向发送天线提供指令，并且如果当旁路天线受干扰并从被固定的位置移位时，允许控制电子装置向发送天线提供传输控制信号的指令。本公开的专利所涉及的感测元件是由传感器和通信系统集成在一个低成本和低功率或无功率的封装通信系统中。该系统只有当传感器检测到此感测元件的位移或状态改变时，所述封装通信系统才传输传感器信号。
Description
技术领域
本发明公示总体上涉及传感器和通信系统，其可以被集成在一起以确认事件或物体状态的改变并且无线传输该信息。尤其独特的是，本公开的专利所涉及的感测元件是由传感器和通信系统集成在一个低成本和低功率或无功率的封装通信系统中。该系统只有当传感器检测到此感测元件的位移或状态改变时，所述封装通信系统才传输传感器信号。
背景技术
在此所提的物体是指具有可以被移除，重新定位，篡改，移位等的部分的物体(在此统称为“状态改变”)。在当今的市场中，检测物体的状态变化至关重要并被广泛应用。例如，几乎所有从瓶装食品到高级电子产品都依靠显示窃启特征来提供产品是否被篡改的信息。但是，这种视觉线索很容易被忽略或漏掉。以瓶装食物产品为例，瓶盖可以用其中心部分向上膨化以指示制造商罐装食品之后瓶盖已被打开或被篡改了。用这样的特征显示方法通常很难检测到篡改，因为它需要使用者仔细检查以及要知道篡改的迹象是什么。同样，有防盗指示的盖子可能已经被取下过，并且已被另外一个类似的盖帽替换了从而防盗指示失去作用。
类似地，今天的许多篡改检测系统很容易复制。例如，制药公司用于防止假药和掺假的复杂篡改指示标签通常包括各种隐藏功能，诸如复杂程度高的射频识别标签(RFID)，全息图像，激光点，变色油墨和自我撕裂特征这些技术。想法是使伪造者难以复制。但是在十年到二十年之前可能是这种情况，现在出现的技术已经让造假者很容易地复制它们，将仿制的篡改指示标签应用于已被改变/篡改的产品上。
另外，所有当前的防篡改控制系统依赖于主动检查，也就是说要求人对物体分别进行物理或视觉检查，扫描被测件的RFID标签等，以确定产品是否已被篡改。这是非常耗时而且严重依赖于检查员的经验，知识和警惕。
检测物体的状态变化在用于确保药物使用承诺性的监控系统中特别有用。为了确保患者的最佳治疗方案，患者遵守医疗保健提供者(HCP)规定的药物治疗方案至关重要。同样，由于没有两名患者是相同的，为了确保为患者规定最佳的护理和药物治疗，HCPs知道患者是否遵守服用他/她的处方药物是很有益的。这些信息将有助于HCP确定药物是否适用于患者，或者有比目前的方案更有益于患者的替代药物治疗方案。
同样，知道患者是否遵守了处方方案对于确定新药在临床试验中的功效是十分必要的。在临床试验中，大多使用预充式注射器。而且往往新药是先以预先填充的注射器引入市场，然后再用更复杂的液体输送系统，例如自动注射器，胶囊等。目前，还没有一个传感器或电子系统能嵌入到预充式注射器内来为HCP提供注射器注射的即时确认，以便知道药物遵从性和治疗效果的关联。目前，HCP依靠患者报告他们的用药遵从性和他们在临床环境之外的真实性。特别在了解新药疗效，新药优点和其它效果如果依赖于患者用药遵从性时，这种对患者真实性报告的依赖可能成为临床试验中的重大风险。
虽然有一些利用物理和电子通知和提醒技术的系统来帮助和追踪患者用药遵从性，但是这些系统是被动的，仍然取决于患者行为的真实性和遵从性。因此，这些系统被认为只是勉强有效。例如，患者并没有遵从用药时间和药剂的要求，只是在他们去见HCP时填写了遵从用药时间和药剂的要求虚假日志，这是HCP无法分辨的。类似地，对于电子提醒系统，患者也可以简单地指示注射以使警报静音，实际上并没有注射药物。
因此，需要有个系统能够即时捕获物体实际使用情况并且无线传输这样的信息(例如以上谈到的有关确保患者的遵从性并且允许HCP确定注射器里药物的疗效，)。
因此需要一种具有广泛应用的传感器，它既能检测物体的状态变化还能无线传输这些信息。此外，为了具有广泛的应用，传感器必须是小尺寸，低成本和低功率。
发明内容
在当今的市场中，低成本和有效的来检测物品的状态变化在广泛的应用中至关重要。实施例子公示了将发射天线和控制电子器件集成在一起成为一个无线传输系统形式的传感器，其中的旁路天线被用作为感测元件，它们从初始位置(即未受干扰时的位置)处被移位，切离和/或断开后激活无线传输系统，发射天线才可以将信号经由无线通信路径送到外部设备/接收器。旁路天线可以采取多种形式，例如导线，开关，印刷电路等。发射天线可以采用线圈或者印刷电路等等。信号接收器可以是标准计算机，智能电话或平板电脑，RFID阅读器或能够接收控制信号的任何其他设备。
控制电子器件可以是射频识别标签(RFID)，蓝牙(Bluetooth)或者近场通信(NFC)等等。在一些实施例子中，RFID是无源的，控制电子器件和发射天线被配置为只有当旁路天线被移位并且传感器被外部设备询问时才传输控制信号。在其它RFID实施例子中，RFID是有源的，控制电子器件和发射天线被配置为当旁路天线被移位时就开始连续地发送控制信号。在蓝牙实施例子中，控制电子器件是蓝牙芯片。
在某些实施例子中，当旁路天线处于未受干扰的位置时，旁路天线与发射天线和控制电子器件并联连接。在其它实施例子中，旁路天线串联连接在发射天线和控制电子器件之间，旁路天线包括开关，该开关被配置成从旁路天线处于未受干扰位置的时候处于打开位置，以防止控制提供指令给发射天线。当旁路电线开关移位到关闭位置时，电子器件才得以允许向发射天线提供指令。
根据某些实施例子，传感器被构造成固定到物体上并且旁路天线被定位和构造成基于物体状态的变化而被移位或分离。在一个实施例子中，物体是具有柱塞杆的注射器，其状态的改变包括通过压下柱塞杆将流体输送出注射器。在另一个实施例子中，物体包括防篡改标签，其状态的改变包括对防篡改标签的至少一部分的移除和损坏。在其它实施例子中，物体是胰岛素针，其状态的改变包括将胰岛素针附接到笔式注射器。
根据本公开的另一实施例子，检测物体的状态变化的方法包括提供传感器并将传感器连接到物体上。该传感器包括；将控制信号传输到外部设备具有可操作性的发射天线；连接到发射天线的控制电子器件，它被构造为向发射天线提供指令以传输控制信号；旁路天线，它被构造为控制电子器件向发射天线提供指令。当旁路天线受到移位或分离时它允许控制电子器件向发射天线提供指令。传感器连接到物体上，使得旁路天线定位在基于物体的状态变化而被移位或分离的位置。
根据特定的实施例子，物体是具有柱塞杆的注射器，其状态的改变包括压下柱塞杆将流体输送出注射器。传感器被集成到柱塞杆中，连接步骤包括将柱塞杆连接到注射器上。根据该实施例子，柱塞杆包括具有旁路天线位移机构的头部壳体和构造成当柱塞杆被压下时可在头部壳体内移位的手指致动头部。当手指致动头部的至少一部分经过旁路天线位移机构时，旁路天线在头部壳体内被移位。
根据固定到物体上的防篡改标签实施例子，状态的改变包括防篡改标签的至少一部分的移除和损坏。在一些实施中，发射天线和控制电子器件被嵌入到防篡改标签中，旁路天线部分地固定到物体和防篡改标签上，使得旁路天线在至少有一部分防篡改标签从物体中移除时发生移位。
在某些实施例子中，物体包括被构造成其第一部分和第二部分接合并且在第一部分和第二部分接合时物体状态发生改变。在实施例子中，传感器被集成到物体的第一部分或者第二部分中，当第一部分和第二部分接合时使得旁路天线的位置和构造造成旁路天线被移位。
根据某些实施例子，物体包含可移动部分，连接步骤包括将传感器永久地连接到物体上，使得旁路天线在可移动部分有特定运动时被移位和移置。
根据某些实施例子，物体包括预期的运动或者动作，在物体根据预期运动而移动时旁路天线从其位置被移位或分离。
附图说明
通过参照图和详细描述可以更清楚地看到本发明申请的优点。需说明的是，为了更清楚地显示细节，附图没有按比例绘制。在多个视图中相同的参照号码表示相同的部分；
图号1A,1B和1C是公示的不同种实施的线路示意图；
图2是公示实施中含有传感器的柱塞杆联结到预填充注射器的透视图；
图3是图2的柱塞杆的透视图；
图4是图3的柱塞杆的俯视透视图,包括本公开的一个实施例子的头部壳体的内部视图；
图5是图3公开的一个实施例子上柱塞杆的手指致动头部连接到接口构件的透视图；
图6是图3公开的一个实施例子上柱塞杆的手指致动头部和接口构件断开的俯视透视图；
图7是图6公开的一个实施例子上柱塞杆的手指致动头部和接口构件断开,可分离天线支架已经从柱塞杆壳体结口分离的底部透视图。
图8是如图7所示的从柱塞杆壳体结口断开的手指致动头部的又一个底部透视图。
图9是根据本公开的一个实施例子中处于非致动位置(即手指致动头部连接到接口构件，该接口构件又连接到头部壳体)的手指致动头部的横截面图；
图10是根据本公开的一个实施例子中处于致动位置(即手指致动头部和接口构件分开使得旁路天线被移位分离)的手指致动头部的横截面图。
具体实施方式
参照图1A，图1B和图C，本发明公开提供了具有发射天线12，旁路天线20和控制电子器件14的无线传输系统形式的传感器10.在优选的实施例子中，控制电子器件14是RFID集成电路芯片/标签或者蓝牙集成电路芯片/标签。发射天线12在旁路天线20和控制电子器件14的控制下经由无线通信路径16把信号发送到外部设备/接收器18。当控制电子器件14是蓝牙集成电路芯片时，发出的是蓝牙信号。当控制电子器件14是RFID集成电路芯片时，发出的是无线电频率(RF)信号)。外部设备18可以是标准计算机，诸如智能电话或平板电脑的移动设备，RFID阅读器或者是能够接收控制信号的任何其他设备。
继续参考图1A,图1B和图1C，传感器10包括一个或多个用来抑制传感器10通过发射天线12发射控制信号旁路天线20。一个或多个旁路天线20用来作为感测激活元件，它们从一个为未干扰的位置移开从而激活无线传输系统。应该说明的是，旁路天线20可以采取多种形式，例如导线，开关等，只要在旁路天线20被移位，移动和/或断开前能抑制无线传输系统发射控制信号。
特别地参照图1A和1B，一个或多个旁路天线20最好与发射天线12和控制电子器件14并联。图1A示例了一个旁路天线20与发射天线并联并且控制电子器件14是“无源”的一个配置。在图1A中的控制电子器件14被称为“无源”是因为它没有电源而且仅当旁路天线20移位或分离并且传感器10被外部设备18询问时才能够传输控制信号。例如，无源RFID芯片可以用于控制电子器件14，它使得控制电子器件14不可操作直到芯片被RFID读取器询问。或者，如图1B所示，当旁路天线20被移位或分离时，控制电子器件14可以是“有源的”，则传感器连续地传输(即，不需要询问器)控制信号到外部装置18。
如图1C所示专利申请公开的另一实施应用，旁路天线20也可以与发送天线12和控制电子器件14串联通讯。例如，在开关用作旁路天线20的情况下，一个或多个开关20位于发射天线12和控制电子设备14之间。通过把开关的打开位置移动到闭合位置，发射天线12和控制电子设备14从不能传输控制信号变化为可传输控制信号，从而发射天线12经由通信路径16向外部设备/接收器18发送控制信号。
可以理解，图1A，图1B，图1C的实施应用中所例示的本公开的传感器10可以有很多需要或希望检测物体状态改变的应用，这包括但不限于用在篡改/安全标签内，产品包装上，或者注射器柱塞杆内。虽然以下详细描述了注射器柱塞杆实施应用，但应该说明，本公开的发明可以实施为含有本发明申请的需要检测物体状态改变的其他应用，得到类似的优点和利益。。
图2至图10示例了具有柱塞杆42，注射器44和安全装置46的注射器单元40。在选择实施例子中，注射器单元40优选为预填充注射器，其远端有把针头(未示出)保护住的护套/针护罩48。安全装置46为注射器防针刺安全装置，例如BD UltraSafe PassiveTM针头保护系统或NemeraTM被动安全装置。
图3特别所示，柱塞杆42包括含有柱塞杆轴52，位于柱塞杆轴52远端的活塞接合构件54以及位于轴52近端的头部壳体56。构件54被设计成与注射器44内的柱塞接合，以推动柱塞将药物/流体内容物从注射器44通过针头排出。根据这个实施例子，头部壳体56包括连接手指致动头部部分58的顶表面。头部部分58适宜采用连接环的形式使手指致动头部上接口构件59连接到壳体56的顶表面。接口构件59可以使用粘合剂，超声波焊接，紧密配合，卡压配合等多种方法连接到壳体56的顶表面。
手指致动头部58构造成可在头部壳体56内移动，以使头部58可以相对构件59移位。结合图4，柱塞杆42的头部壳体56最好包括环面60与接口构件59结合。旁路天线位移机构62定位在邻近壳体56的底表面内。当接口构件59被固定到环面60上时，手指致动头部58处于旁路天线位移机构62上方的静止(即非致动)位置，从而形成了旁路天线位移机构62和手指致动头部58之间的内部空间64。
如上所述和图5，图6所示，手指致动头部58能够相对接口构件移动，造成其在头部壳体56内移动。当手指致动头部58被压下时，头部58的构造使其相对于接口构件59完全或部分分开。
如图7和图8所示，本实施应用的手指致动头部58包括天线保持器65(例如，线圈可围绕手指致动头部58的区域)，用于接收发射天线12的发射天线槽66，控制电子器件保持器68，用于接收控制电子器件14(例如，放置RF/NFC/蓝牙无线通信芯片)，用于接收旁路天线20的旁路天线槽70以及内部空间72以允许当手指致动头部58相对于接口构件59移位时，旁路天线20相对于发射天线12和控制电子器件14的移动。
根据该实例，发射天线槽66让发射天线12与控制电子器件14上的芯片引线连接。发射天线槽66还可以用于将旁路天线20与发送天线12并联到控制电子器件14上相同的芯片引线上。另一个实施是专门提供连接旁路天线20的附加槽。在图8上更好的显示出，发射天线槽66的内表面最好与控制电子器件保持器68的表面基本平行对齐。另一方面，旁路天线槽70的内表面最好高于控制电子器件保持器68的平面(例如，不在一个平面)。
参照图9和图10，在操作中按压手指致动头部58的结构形式使得手指致动头部58被按压时可以从非致动位置(图9)移动到已致动位置(图10)。如上所述，在非致动位置，头部58与接口构件59固定在一起。然而，在已致动位置，手指致动头部58与接口构件59分离或错位，使得手指致动头部58走过头部壳体56内的旁路天线位移机构62。当手指致动头部58走过旁路天线位移机构62时，手指致动头部58的结构形式使得旁路天线位移机构62上方的旁路天线移动。通过移动旁路天线，发射天线12和控制电子器件14被激活使得信号经由通信路径16发送到外部设备18。也就是说，根据该实例，当注射器单元40的手指致动头部58被按压时，通过移除旁路20来激活传感器10，传感器10的无线传输系统开始向外部设备发送控制信号，表明注射器单元40已被使用和将药物/流体从注射器单元40的注射器44注射出去。
应该理解的是，如上所述的传感器10可以以许多不同的构造集成在注射器柱塞杆42里，旁路天线20放入和配置在手指致动头部58内。当压下注射器的注射杆时，旁路天线20被切断/移位(即移开)。导致旁路天线20移位所需的力基本上是类似于压下柱塞杆42以将药物从注射器单元40排出所需的力。控制这种力的机构可以直接与切断/移开旁路天线20所需的力相关联，也可以是移动旁路天线保持结构所需的力，因为这个力会间接导致旁路天线20的切断/移位。例如，如图6所示，手指致动头部58可以包括连接至壳体接口构件59上的对应的易断细筋70来切断旁路天线。也可以用撕裂胶带等搭接在结构之间形成旁路天线20的切断/移位。如上所述，旁路天线20的位移使得传感器10的发射天线12和控制电子器件14能够向外部设备18发送注射器单元40已经注射和完成注射药剂的信号。
还应该理解的是，上面谈到的注射器单元40所述的传感器10可以集成在任何数量的其他类型的物品内。特别是包括具有可移动部分的物品。例如，只要在无线通信系统内集成了传感元件，就可以轻松地监测产品状态的变化，比如物品上的标签被拿掉或者封闭容器不应有的移动。只有当旁路天线/传感元件被移位时才启用无线通信系统将允许更加可靠和低成本的防篡改并且同时允许快速检查的实施。对于典型的伪造者，在他们试图伪造包装时，只知道简单地用类似的无线通信系统新标签替换篡改标签。对此，可以根据本公开的传感器10，把发射天线12和控制电子器件14集成到标签中，旁路天线20连接到标签和物品上。当用户移除或以其他方式损坏了标签时，旁路天线20被移位或分离并且激活传感器10。因此，虽然伪造者认为替换新标签与替换任何其他RFID产品标签相同，但是包含本公开的传感器的标签会自动发信号通知状态的变化。换句话说，虽然伪造者认为他们已经将确切的信息复制在包装上的标签，但是根据本公开的传感器的无线传输信号的检测会提供物品已经被篡改或有其它改变的快速警报。
根据另一个示例性实施应用，并且类似于上述的注射器单元实施例子，物品是胰岛素针头。该胰岛素针头使用螺纹连接到笔式注射器。传感器10可连接到与胰岛素针螺纹相邻的地方，当胰岛素针附接到笔式注射器时，旁路天线20移位，切离和/或者断开，并产生控制信号指示胰岛素针已被使用。
还需要说明的是，过去的RFID辨别器无线传输篡改系统是检测缺乏无线信号来表示包装或产品已被篡改。这需要大量的时间和电池能量。与之相反，这里公示的把传感能力集成于无线通信系统的无线通信系统传感器可以让检测人员检测到无线信号来识别包装或产品的真伪。这种实施是更高效和更快速的检测方法而且节省电池能量。
本发明已经通过上面的实施例子来说明和描述。但是本发明并不局限于以上的实施例子。选择和描述实施例子是为了提供对本公开的发明及其实际应用做出说明。由于公开说明了本专利，所有利用本公开专利修改或者生成的其它实施应用都在本发明申请和补充申请的范围内，这个范围权利是根据公正，合法和等同性确定的。
Claims (15)
1.用于检测物体状态变化的传感器，其特征在于，其包含：
发射天线，其可将控制信号发送到外部装置；
连接到发射天线的控制电子器件，可向发射天线提供发射控制信号的指令；
配置在确定位置的旁路天线，当旁路天线处于未受干扰状态时，它阻止控制电子器件向发送天线提供指令；
当旁路天线受到干扰并产生了位置移位或分离时，它则允许控制电子器件向发送天线提供指令。
2.权利要求1所述一种用于检测物体状态变化的传感器，其特征在于，所述控制电子器件是无线射频识别标签RFID芯片，只有当旁路天线被移位或分离并且所述传感器被外部设备询问时，其控制电子器件和发射天线才发送控制信号。
3.权利要求1所述一种用于检测物体状态变化的传感器，其特征在于，所述控制电子器件是无线射频识别标签RFID芯片，一旦旁路天线被移位或分离后其控制电子器件和发射天线即可发送控制信号。
4.权利要求1所述一种用于检测物体状态变化的传感器，其特征在于，所述控制电子器件是蓝牙芯片。
5.权利要求1所述一种用于检测物体状态变化的传感器，其特征在于，所述旁路天线处于未被干扰移动位置时旁路天线与发射天线和控制电子器件并联连接。
6.权利要求1所述一种用于检测物体状态变化的传感器，其特征在于，其旁路天线串联连接在所述发射天线与控制电子器件之间，所述旁路天线包括开关，当开关处于未受干扰位置即打开位置时，旁路天线阻止控制电子器件将指令提供给发射天线，当开关受到干扰被位移到关闭位置时，旁路天线允许控制电子器件将指令提供给发射天线。
7.权利要求1所述一种用于检测物体状态变化的传感器，其特征在于，其中所述传感器被配置成固定到物体上并且所述旁路天线基于所述物体的状态的改变而被移位或分离，其中所述物体是具有柱塞杆的注射器组件，当压下所述柱塞杆而将流体输送出所述注射器组件时所述物体状态被改变。
8.权利要求1所述一种用于检测物体状态变化的传感器，其特征在于，其中所述传感器被配置成固定到物体上并且所述旁路天线基于所述物体的状态的改变而被移位或分离，其中包括防篡改标签和至少有一部分防篡改标签被移掉和被损坏来显示的物体状态变化。
9.权利要求1所述一种用于检测物体状态变化的传感器，其特征在于，其中所述传感器被配置成固定到物体上并且所述旁路天线基于所述物体的状态的改变而被移位或分离，其中包括胰岛素针和将所述胰岛素针附接到笔式注射器状态的改变。
10.一种如权利要求1、2、3、4或5所述用于检测物体状态变化的传感器检测物体的状态变化的方法，其特征在于，该方法组成是：
提供一个传感器，包含：
可以将控制信号传输到外部装置的发射天线；
连接到发射天线的控制电子器件，其可向发射天线提供指令以发射控制信号；
旁路天线，用于阻止控制电子器件在当旁路天线不受干扰时向发送天线提供指令，并且允许控制电子器件在旁路天线被移位时向发送天线提供指令；
旁路天线被连接到物体上，使得旁路天线定位于当物体状态产生变化它即被移位。
11.权利要求10所述用于检测物体状态变化的传感器检测物体的状态变化的方法，其特征在于，
其中所述物体是具有柱塞杆的注射器组件，并且当压下所述柱塞杆而将流体输送出注射器时即产生状态改变；
其中传感器被集成到柱塞杆中，连接步骤包括将所述柱塞杆连接到所述注射器组件内，柱塞杆包括具有旁路天线位移机构和手指致动部分的头部壳体部分，旁路天线位移机构构造成当柱塞杆被压下时在头部壳体内移位，当手指致动头部与旁路天线位移机构少量移动时，旁路天线在头部壳体内被移位断开并定位在新的位置。
12.权利要求10所述用于检测物体状态变化的传感器检测物体的状态变化的方法，其特征在于，其中包括把防篡改标签固定到所述物体上，防篡改标签至少有部分被移掉或者被损坏的状态变化；
其中所述发射天线和控制电子器件被嵌入到所述防篡改标签中，所述旁路天线被固定到所述物体和所述防篡改标签上，使得只要一部分的防篡改标签从物体中移除，所述旁路天线就被移位或分离。
13.权利要求10所述用于检测物体状态变化的传感器检测物体的状态变化的方法，其特征在于，物体包括被构造成其第一部分和第二部分接合，在第一部分和第二部分接合时物体状态发生改变，传感器被集成到物体的第一部分或者第二部分中，当第一部分和第二部分接合时使得旁路天线的位置和构造形成旁路天线被移位或分离。
14.权利要求10所述用于检测物体状态变化的传感器检测物体的状态变化的方法，其特征在于，物体包含可移动部分，连接步骤包括将传感器永久地连接到物体上，使得旁路天线在可移动部分有特定运动时被移位和移置或分离。
15.权利要求10所述用于检测物体状态变化的传感器检测物体的状态变化的方法，其特征在于，物体包括预期的运动或者动作，在物体根据预期运动而移动时旁路天线从其位置被移位或分离。
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