CN110192091A - 用于温度敏感物品的温度限制指示和检测的装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于指示物品的温度限制的违反的装置。所述装置能够定位在所述物品附近，并且包括传感器，所述传感器被配置为在所述温度限制被违反的情况下永久地改变其状态。传感器状态的改变是机器能够读取的，以提供温度限制违反的永久指示。所述传感器包括：储存器，用于储存流体，其中在所述温度限制被违反的情况下，所述流体的相从固态改变为液态；以及通道，其与所述储存器流体连通以接收来自所述储存器的液相流体的流动。所述传感器被布置为允许液相流体的流动，使得所述传感器的状态永久地改变。所述传感器还被配置为在所述传感器从休眠状态激活之前防止流体流动永久地改变所述传感器状态。还提供了一种用于使用所述装置来检测物品的温度限制的违反的系统和方法。

Description

用于温度敏感物品的温度限制指示和检测的装置、系统和 方法

本申请要求2016年8月31日提交的澳大利亚临时专利申请2016903474的优先权，其内容通过引用而并入于此。

技术领域

本发明涉及用于对物品的温度限制的违反进行指示的装置、以及用于检测温度限制违反的系统和方法。特别地但不排他地，本发明涉及用于实现在温度敏感物品的储存、加工和运输期间发生的温度限制违反的永久机器可读指示的装置。

背景技术

某些生物样本(诸如红细胞、血浆、细菌或病毒株、胚胎、配子和提取的DNA等)需要保持在非常低的温度下以供长期储存。这些样本通常需要保持在低于-60℃～-200℃的温度下。为达到这一点，样本通常放置在小瓶、袋、盒或其它类似器皿中，并且储存在温度为-60℃～-150℃的机械冷冻机或干冰中、或者在包含温度低于-150℃的液氮的低温罐内。储存在这些温度下确保了样本完整性，从而使解冻时的细胞存活的可能性最大。

不同生物样本具有不同临界温度，即，高于该临界温度，则可能在细胞结构水平发生变化，因此高于该临界温度，生物样本可能退化。样本不必解冻到高于其临界温度(通常被认为是水的玻璃化转变温度)，并且样本可能在保持冷冻状态的同时遭受细胞损伤。一般认为，样本必须在从第一次冷冻起到以受控方式有意解冻以供最终加工为止始终保持在其临界温度以下。

同样，相同的原理适用于其它温度敏感产品，诸如生鲜产品、食品、易腐品、药物、药品和化合物等。例如，冷冻食品的典型标准是它们必须在低于-18℃的温度下进行储存和处理。也就是说，各种类型的物品都将受到不同的临界温度值或临界温度范围的影响，以确保其保持活性。在冷冻并稳定在安全温度之后，进一步的储存、加工或运输必须确保物品保持在其临界温度以下。不这样做可能使物品不具有活性，从而导致具有重大货币价值和/或重要性的物品(诸如用于医疗的药物)的损失。

消耗或加工上述物品的各行业依赖于不同的储存、加工和运输系统来维持物品的温度和跟踪物品。在供应链的各个阶段，重要的是判断物品目前仍然具有活性，并且尚未经历导致超过其临界温度值或临界温度范围的事件。物品的临界温度值或临界温度范围在这里被称为物品的“温度限制”。此外，导致物品的温度限制被超过或违反的事件在这里将被称为“温度限制违反”。已知使用温度记录器和指示器来判断是否已经发生物品的温度限制的违反。

温度记录器是小型电子装置，其包含诸如热敏电阻或热电偶等的感测元件、以及用以随时间记录温度读数的电子电路和存储器。通常，无线地询问这些装置以下载热历史，然后单独地处理热历史以标记任何温度限制违反。然而，温度记录器不提供对温度限制违反的永久记录，从而有在处理期间篡改或丢失记录数据并引入不准确性的风险。

此外，必须从物品或储存环境中移除温度记录器以询问记录数据。该过程可能有使物品暴露于环境温度的风险，而这可能使物品不具有活性。由于尺寸限制，温度记录器也可能不与物品紧密接触。因此，短暂温度漂移可能导致假阴性(false negative)指示，因为物品本身没有经历温度的危险的升高。这种不准确可能导致物品被错误地识别为不具有活性。温度记录器也限于在高于-40℃的储存温度下使用，因此不能用于超冷(低于-60℃)或低温条件。

在冷链物流中使用温度指示条来识别需要储存在0℃～-60℃的温度下的物品(诸如食品和药物等)的温度限制违反。指示条通常是粘附至物品或储存物品的容器的贴纸，并利用化学反应来在预定温度范围内改变颜色。类似地，温度指示小瓶用于各种物品的低温储存，并且包括在预定温度范围内改变颜色的热敏感材料。选择指示条或小瓶，以基于其与物品的临界温度值或临界温度范围相对应的温度范围与物品一起使用。

与温度记录器相比，温度指示条或小瓶提供温度限制违反的永久视觉指示。然而，这需要人类操作者观察指示器颜色改变并作出反应，从而导致潜在的人为错误。例如，可能难以在储存物品的冻结条件下观察指示器。在一些情况下，可能还需要将物品从储存中移除以观察指示器，这可能使物品暴露于环境温度从而使其不具有活性。此外，由于尺寸限制，指示条或小瓶可能不与物品紧密接触，这可能导致如上所述的假阴性指示。

因此，期望提供如下的一种装置，其中该装置实现对物品的温度限制的违反的永久机器可读指示，以及/或者改进和/或克服现有技术的一个或多个问题和/或不便。

这里对专利文献或被识别为现有技术的任何其它事项的引用不应被视为承认在任何权利要求的优先权日，该文献或其它事项是已知的、或者其所包含的信息是公知常识的一部分。

发明内容

在一方面，本发明提供了一种用于对物品的温度限制的违反进行指示的装置，其中所述装置能够定位在所述物品附近并且包括传感器，所述传感器被配置为在所述温度限制被违反的情况下永久地改变所述传感器的状态，其中传感器状态的改变是机器能够读取的以提供对温度限制的违反的永久指示，所述传感器包括：储存器，用于储存流体，其中在所述温度限制被违反的情况下，所述流体的相从固态改变为液态；以及通道，其与所述储存器流体连通以接收来自所述储存器的液相流体的流动，其中所述传感器被布置为允许液相流体流动以使得所述传感器的状态永久地改变，以及其中所述传感器还被配置为在所述传感器从休眠状态激活之前防止流体流动永久地改变所述传感器状态。

有利地，所述装置确保由于传感器状态的永久改变而产生温度限制违反的永久记录，其中该永久记录是机器可读的，以供稍后处理。例如，可以在供应链期间的任意时间、诸如在物品的储存、处理和/或运输期间对传感器状态的改变进行机器读取。因此，与现有技术装置相比，由于所述装置不依赖于人类操作者观察视觉指示器或处理数据记录来识别温度限制违反，因此其更准确且可靠地指示温度限制违反。

在一些实施例中，所述传感器包括用于防止流体流动永久地改变所述传感器状态的防护器，所述防护器能够被移除以使所述传感器从所述休眠状态激活。所述传感器可以从休眠状态激活到激活状态。所述防护器可以包括密封件、膜和阀其中之一。所述防护器可被定位在所述储存器和所述通道之间以防止所述储存器中所储存的流体流入所述通道。另外/替代地，所述防护器可被定位在所述通道内或者所述通道的除储存器端之外的一端。

为了实现流体流动，所述传感器可以包括用于使该传感器内的压力均衡以允许流体流过的通气路径。所述通气路径可以至少与所述储存器流体连通。所述防护器可被定位在以下位置至少之一处：所述储存器和所述通气路径之间；所述通气路径的除储存器端之外的一端；以及所述通气路径内。

通过以下至少之一，所述防护器可以是能够被自动移除的，以激活所述传感器：使所述防护器包括在期望温度处降解或皱缩的温度依赖性材料；以及使所述传感器还包括在期望温度处收缩以移除所述防护器上的力的充气胶囊。

通过以下至少之一，所述防护器还可以是能够被手动移除的，以激活所述传感器：使所述防护器包括能够被施加和/或移除磁场以改变所述防护器上的磁力的磁性材料；以及使所述防护器连接至能够操作以施加和/或移除所述防护器上的力的外部致动器。例如，所述防护器可以由小型滚珠轴承构成，其中该滚珠轴承在被放置于足够的磁场中时使滚珠陷于例如所述储存器和所述通道之间。

在所述温度限制被违反的情况下，所述传感器可以使所述传感器的状态从激活状态改变为触发状态。传感器状态的改变是永久的，并且所述传感器不能恢复到激活状态。

所述传感器的所述通道的大小和形状可被设计为使得毛细力驱动从所述储存器向所述通道的流体流动。例如，所述传感器可以是基于微流体的，并且所述通道可以是微流体通道，所述微流体通道的尺寸被设计为使得毛细力驱动所述流体流动。所述通道还可以包括用以促使从所述储存器向所述通道的流体流动的亲水性表面。这可以通过所述通道的氧等离子体蚀刻来实现。此外，所述储存器可以包括用以促使从所述储存器向所述通道的流体流动的疏水性表面。例如，所述储存器可以包括疏水性涂层。

所述传感器可以由支撑层以及结合到所述支撑层上的附加层构成，所述附加层至少将所述储存器和所述通道封闭。优选地，传感器的电容器、电感器和电气电路还由结合到支撑层上的附加层封闭。所述装置还可以包括导热封闭件，所述导热封闭件容纳所述传感器以提供与所述物品的紧密热接触。由于传感器的温度将与所述物品的实际温度紧密对应，因此这有益地降低假阴性指示的可能性。

所述传感器中所储存的流体可以是单一流体或者被选择为具有与所述物品的温度限制相对应的期望熔点的流体的组合。优选地，所述流体是水溶液。例如，所述流体可以是具有约-50℃的熔点的70％乙醇溶液。在一些实施例中，所述装置包括两个或更多个传感器，并且各传感器储存用于指示所述物品的多于一个温度限制的违反的不同流体。所述物品的温度限制可以是单一温度或温度范围。

所述传感器被布置为允许处液相流体流动以使得所述传感器的状态永久地改变。也就是说，如果所述物品的温度不再超过温度限制即所述物品的临界温度值或临界温度范围，也不能重置传感器状态。流体流动可能引起所述传感器的性质的永久改变。所述性质可以包括选自包括以下各项的组其中之一的电气性质：阻抗、电阻、电容和电感。

在一些实施例中，所述传感器包括电容器，以及所述流体流动引起电容的永久改变。所述流体流动可被驱动朝向或远离所述电容器的导体，以引起电容的永久改变。所述电容器可被定位成与所述通道流体连通，以使得所述流体流动被驱动朝向所述电容器的导体。例如，所述电容器可被定位在所述通道内或者所述通道的除储存器端之外(诸如与所述储存器相对)的一端。替代地，所述电容器可被定位在所述储存器内，以使得所述流体流动被驱动远离所述电容器的导体。在各种配置中的每一种配置中，所述电容器的导体由于流体流过而永久地改变。

所述传感器还可以包括连接至所述电容器的电气电路，所述电气电路被配置为提供传感器状态的改变的机器可读指示。例如，所述电气电路可以包括电感器，并且所述机器可读指示可以是所述电气电路的谐振频率的变化。可以通过经由直接接触或无线询问的方式询问所述电气电路来检测所述机器可读指示。可以分析谐振频率的变化，以不仅提供对已经发生温度限制违反的指示，而且还指示所述传感器中的被转化为液相的流体量以及物品的温度限制被违反的时间量。在已经发生短暂温度漂移以使得仅少量流体在再冷冻之前已经解冻的情况下，这可以是有益的。因此，可以根据温度限制违反的程度来评估物品的活性。

所述传感器还可被配置为提供所述物品的机器可读标识符，诸如以提供唯一的物品标识。有利地，所述电气电路可被配置为提供机器可读标识符以及机器可读指示，这两者可以在诸如通过使用询问器的所述电气电路的单次询问中读取。例如，所述传感器可以包括对标识码进行编码的多个谐振构件，并且这些谐振构件可以具有彼此不同的谐振频率。优选地，谐振构件可以在利用询问器对电气电路施加激励信号时因洛伦兹力而振动，以读取标识码。

所述传感器还可被配置为提供传感器状态的改变的永久视觉指示。这有利地允许操作者对温度限制违反进行即时检测。指示室可被设置为与所述通道流体连通，并且可以包括浸染有颜色染料的吸收性材料。在所述吸收性材料被所述流体流动润湿的情况下，所述染料可以改变颜色。所述指示室可被定位在所述通道的除储存器端之外(诸如与储存器相对)的一端，以防止被吸收的流体返回所述储存器并确保所述传感器的状态永久地改变。

所述通气路径可以是所述储存器和所述指示室之间的返回路径。在一些实施例中，电容器可被定位在所述指示室或所述通气路径内。可选地，所述通气路径可以通过使所述储存器和所述通道这两者与周围环境(例如，大气)通气而实现。

所述物品可以是温度敏感的，并且选自包括以下各项的组其中之一：生物样本、生鲜产品、食品、易腐品、药物以及化合物。这些物品各自可能需要储存在-200℃～0℃的温度下。因此，温度限制可以是-200℃～0℃的范围内的温度值或温度范围。

在另一方面，本发明提供了一种用于检测物品的温度限制的违反的系统，所述系统包括：如上所述的用于对物品的温度限制的违反进行指示的装置，其被定位在所述物品附近；以及询问器，其被配置为在所述温度限制被违反的情况下识别传感器状态的改变；以及基于所识别出的传感器状态的改变来检测所述温度限制的违反。

所述系统可以包括一个或多个温度传感器，所述一个或多个温度传感器能够定位成与所述物品热邻近。所述温度传感器可以选自以下各项其中之一或两者：包括激光和/或红外线的光学温度传感器、以及包括热电偶、热敏电阻和/或电阻温度检测器(RTD)的线温度传感器。

在一些实施例中，所述询问器还包括警告组件，所述警告组件在检测到温度限制违反的情况下发出警告。所述警告可以是听觉警告、视觉警告和感觉警告其中之一。所述询问器还可以包括用于将以下各项中的一项或多项发送至远程计算系统以提供通过通信网络能够访问的数据记录的通信模块：所检测到的温度限制违反、所述物品的标识、以及所述物品的温度。

在一些实施例中，所述询问器被配置为检测传感器状态的改变的机器可读指示。例如，所述机器可读指示可以是如上所述的传感器的电容的永久改变。所述询问器可以包括询问器线圈，所述询问器线圈被配置为询问所述传感器的电气电路。此外，所述询问器线圈可被定位成使得其在使用中与所述传感器的电气电路邻近。所述机器可读指示可以是所述询问器所检测到的所述电气电路的谐振频率的变化。谐振频率的变化可以通过与电气电路的直接接触或者通过使用询问器的无线、无源询问来检测。

所述询问器可以包括用以在所述询问器线圈中产生询问信号的集成信号处理电路，以使得在所述询问器线圈与所述传感器的电感器线圈邻近的情况下，由于所述询问器线圈中的询问信号而在所述电感器线圈中感应出激励信号。

在一些实施例中，所述询问器还被配置为检测所述物品的机器可读标识符。所述机器可读标识符可以包括针对所述物品唯一的标识码。所述传感器可以包括至少一个谐振构件，并且所述机器可读标识符可以是所述至少一个谐振构件的谐振频率的变化。公共电导体可以沿着所述至少一个谐振构件延伸。此外，所述电导体可以是所述传感器的电气电路的区段。因此，所述询问器可以在所述电气电路的单次询问中检测到所述机器可读标识符和所述机器可读指示。

所述温度限制可以是在-200℃～0℃的范围内的温度值或温度范围。此外，所述物品可以是温度敏感的，并且选自包括以下各项的组其中之一：生物样本、生鲜产品、食品、易腐品、药物以及化合物。

在另一方面，本发明提供了一种用于检测物品的温度限制的违反的方法，所述方法包括以下的步骤：将如上所述的用于对物品的温度限制的违反进行指示的装置定位在所述物品附近；在所述温度限制被违反的情况下识别传感器状态的改变；以及基于所识别出的传感器状态的改变来检测所述温度限制的违反。

在一些实施例中，所述方法还包括在将所述装置定位在所述物品附近之前进行以下的步骤：使所述传感器从休眠状态激活以允许液相流体的流动，使得所述传感器的状态永久地改变。在一些实施例中，激活所述传感器包括以下的步骤：移除防护器，所述防护器防止流体流动永久地改变所述传感器的状态。所述防护器可以包括密封件、膜和阀其中之一。可以从以下中的一个或多个位置移除所述防护器：所述储存器和所述通道之间；所述通道内或者所述通道的除储存器端之外的一端；所述储存器和至少与所述储存器流体连通的通气路径之间；以及所述通气路径内或者所述通气路径的除储存器端之外的一端。

移除所述防护器的步骤包括将环境温度自动改变为期望温度，以使得发生以下各项至少之一：所述防护器的温度依赖性材料降解或皱缩；以及所述传感器的充气胶囊收缩以移除所述防护器上的力。移除所述防护器的步骤还可以包括通过以下各项至少之一来手动移除所述防护器：施加和/或移除影响所述防护器的磁性材料的磁场的存在以改变所述防护器上的磁力；以及通过操作连接至所述防护器的外部致动器来施加和/或移除被施加到所述防护器上的力。

在一些实施例中，所述方法还包括在激活所述传感器之前进行以下的步骤：降低所述环境温度以使得所述储存器中所储存的流体的相从液态改变为固态。在该步骤之后，所述传感器在被如上所述地激活之前处于休眠状态。

识别传感器状态的改变可以包括以下的步骤：检测传感器状态的改变的机器可读指示。检测所述机器可读指示可以包括以下的步骤：询问所述传感器的电气电路；以及检测所述电气电路的谐振频率的变化。所述谐振频率的变化可以通过与电气电路的直接接触或者通过使用询问器的无线、无源询问来测量。

所述方法还可以包括以下的步骤：检测所述物品的机器可读标识符。检测所述机器可读标识符可以包括以下的步骤：询问所述传感器的电气电路；以及检测所述电气电路的谐振频率的变化。有利地，使用询问器可以在所述电气电路的单次询问中检测所述机器可读指示和所述机器可读标识符。

在一些实施例中，识别传感器状态的改变包括以下的步骤：观察传感器状态的改变的永久视觉指示。观察所述永久视觉指示可以包括以下的步骤：查看所述传感器的具有颜色染料的指示室；以及检查所述指示室的染料的颜色改变。

所述温度限制可以是在-200℃～0℃的范围内的温度值或温度范围。此外，所述物品可以是温度敏感的，并且选自包括以下各项的组其中之一：生物样本、生鲜产品、食品、易腐品、药物以及化合物。

附图说明

现将参考附图来更详细地描述本发明，其中在附图中，相同的特征由相同的附图标记表示。应当理解，所示的实施例仅仅是示例，并且不被视为限制所附权利要求中所限定的本发明的范围。

图1是根据本发明的实施例的用于对物品的温度限制的违反进行指示的装置的平面图。

图2是根据本发明的另一实施例的用于对物品的温度限制的违反进行指示的装置的立体图。

图3和4是形成图2中所描绘的装置的一部分的电容器和电感器的放大图。

图5是用于检测物品的温度限制的违反的系统的详细示意图，其示出图1至4的装置以及询问器的元件和电路。

图6是形成图1的装置的一部分的谐振构件的实施例的等距图。

图7是图1所示的电气电路的频率响应的图形表示。

图8是示出根据本发明的实施例的用于检测物品的温度限制的违反的方法中的步骤的流程图。

图9是示出图8的方法中的与识别传感器状态相关的进一步步骤的流程图。

图10是示出图9的方法中的与检测机器可读指示和机器可读标识符相关的进一步步骤的流程图。

图11是示出图9的方法中的与观察视觉指示相关的进一步步骤的流程图。

图12和13是示出图8的方法中的与使传感器从休眠状态激活相关的进一步步骤的流程图。

具体实施方式

这里通过参考附图讨论了本发明的实施例，其中附图未按比例绘制并且仅旨在辅助解释本发明。本发明的装置、系统和方法用于实现在温度敏感物品的储存、加工和运输期间发生的温度限制违反的永久机器可读指示和检测。本发明的装置、系统和方法可以与各种物品结合使用，包括诸如红细胞、血浆、细菌或病毒株、配子和胚胎等的生物样本、诸如生鲜产品、食品、易腐品、药物、药品和化合物等的产品、以及需要冷、超冷(即低于-60℃)或低温储存的温度敏感物品。

图1示出根据本发明的优选实施例的用于对物品的温度限制的违反进行指示的装置100。装置100可定位在物品附近并且包括传感器200，该传感器200被配置为在温度限制被违反的情况下永久地改变其状态。传感器状态的改变是机器可读的，以提供对温度限制违反的永久指示。传感器200包括用于储存流体202的储存器214，其中在温度限制被违反的情况下，流体202的相从固态改变为液态。传感器200还包括与储存器214流体连通以接收来自储存器214的液相流体202的流动的通道216。传感器200被布置为允许液相流体202的流动，使得传感器200的状态永久地改变。传感器200还被配置为在传感器200从休眠状态激活之前防止流体流动永久地改变传感器状态。

装置100能够定位在物品附近，以提供紧密热接触(未示出)。在一些实施例中，装置100的大小和/或形状可被设计用于直接定位在物品处或基本上在物品附近。装置100可以是紧凑的，以放置在物品内或直接附接至物品或储存物品的容器。例如，装置100的大小可被设计为使得其可以放置在生物样本内或者并入诸如小瓶、袋或类似器皿等的储存容器中，而不会引起重量或大小的显著增加。此外，装置100可以包括容纳传感器200的导热封闭件，以提供与物品(未示出)的紧密热接触。封闭件可以包括具有导热性质的材料，该材料被选择为适合特定物品和温度受控储存环境。

紧密热接触有利地确保装置100依赖于直接在物品处或基本上在物品附近指示的温度，来准确地指示温度限制违反。如果装置100没有紧密热接触，则短暂温度漂移可能导致假阴性指示，因为物品本身没有经历温度的危险的上升或下降。因此，由于装置100依赖于与物品的实际温度精确或基本上紧密对应的温度，因此紧密热接触将降低假阴性指示的可能性。

如图1所示，传感器200包括支撑层或基板228。支撑层228可以由玻璃、丙烯酸、硅晶片或者诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的其它柔性聚合物构成。优选地，支撑层228足够厚，以支撑结合在其上的附加层。例如，在图2所示的装置100的替代实施例中，上层230结合到支撑层或基板228，并且将传感器组件封闭。支撑层228也可以诸如通过表面的氧等离子体蚀刻而被处理成亲水性的。亲水性表面对于促使流体流过支撑层228是特别有利的，这将在以下进行更详细的讨论。

传感器200包括用于储存流体202的储存器或流体阱214。流体202可以是溶液形式的单一流体或混合物形式的流体组合。单一流体或流体202的组合202被选择为具有与物品的温度限制相对应的期望熔点。优选地，流体202是水溶液，使得可以通过稀释来改变流体202的性质，诸如流体的熔点和凝固点。例如，70％乙醇溶液的熔点约为-50℃，而100％乙醇的熔点约为-114℃，因此可通过在水中稀释来改变温度。其它合适的流体202可以包括其它醇，诸如熔点为-127℃的1-丙醇。

在装置100定位在物品附近之前，流体202最初以液态储存在储存器214中。如图1所示，储存器214与通道216连通。为了防止流体202无意间流入通道216，传感器200包括防护器224，该防护器224被定位在储存器214和通道216之间。防护器224可以防止来自储存器214的流体流动永久地改变传感器状态，其中该防护器224是可移除的，以激活传感器200。防护器224在图1中被示出为定位在储存器214和通道216之间的密封件、膜或阀224。在其它实施例中，防护器224也可以设置在通道216内或者通道216的除储存器端之外(诸如与连接至指示室218的储存器214相对)的一端。防护器224确保在传感器200采用激活状态之前不允许流体泄漏到传感器200的其它组件。

在其它实施例(未示出)中，如在图1和2所示并且在以下更详细所述，防护器224可以设置在传感器200的通气路径222中。防护器224可被定位在储存器或储存室214与通气路径222之间，在通气路径222的除储存器端之外的一端，或者在通气路径222内。这些实施例中的防护器防止由于回压引起的流体202的流动。

一旦流体202限于储存器214中，继而将传感器200放置在温度受控环境中，使得流体202的相从液态改变为固态。例如，传感器200可以放置在低温环境(诸如机械冷冻机等)中，使得流体202在低于其凝固点的温度下冷冻。一旦液体冷冻并转化成固体，传感器200就采用休眠状态。

为了使传感器200从休眠状态激活，必须移除防护器224(未示出)，使得传感器200采用激活或待命状态。传感器200的激活或待命可以通过自动或手动移除防护器224而发生。防护器224可以是膜、密封件或阀，其阻碍从储存器214到通道216和/或通气路径222的流体路径，并且可以阻碍储存器214与通道216和/或通气路径222流体连通的开口。传感器200包括至少一个防护器224，但是在一些实施例中，传感器200可以包括两个或更多个防护器224。

传感器200的待命可以通过手动移除防护器224(诸如通过在防护器224上施加外力或者移除防护器224上的外力)而发生。在一些实施例中，防护器或膜224可以包括磁性材料，该磁性材料在存在磁场的情况下使流体202限于储存器214中。例如，防护器或膜224可以由小型滚珠轴承构成，该小型滚珠轴承限于储存器214和通道216之间的空间中。可以通过将装置100移出磁场或者通过关闭磁场来移除防护器或膜224。替代地，防护器或膜224可以机械连接至外部致动器，其中该外部致动器对膜224施加压力以使流体202限于储存器214中。可以通过外部致动器的操作来移除防护器或膜224。

在其它实施例中，传感器200的待命可以通过自动移除防护器224而发生。防护器或膜224可以包括温度依赖性材料，诸如温度依赖性形状记忆材料。在周围温度达到期望温度的情况下，由于材料在期望温度下施加的力，该材料可能降解或破裂以激活传感器200。替代地，防护器或膜224可以包括温度依赖性材料，该温度依赖性材料皱缩以激活传感器200。该材料可以包括较大热膨胀系数，使得在周围温度达到期望温度的情况下，材料皱缩以解除从储存器214到通道216的流体路径的阻碍。

在另一实施例中，传感器200可以包括充气气囊，其中该充气气囊依赖于气体的膨胀/收缩(减小密封胶囊中的压力)来以施加力。可以通过使两种化学物质(例如碳酸钙和乙酸)的混合物密封来构造胶囊，其中在胶囊中膨胀的其它组分中，这两种化学物质将产生CO₂气体。膨胀的胶囊对防护器或膜224施加力以使流体202限于储存器214中。在周围温度达到期望温度的情况下，胶囊将皱缩，其中该胶囊与通道16的任一端处的防护器或膜224相互作用以移除并激活传感器200。胶囊可被设计成通过改变混合物和几何形状来在特定温度值或温度范围内触发传感器200。

在其它实施例中，传感器200可以在通道216的一端或两端包括阀致动装置224。阀致动装置224可以是能够在温度依赖性条件下操作的阀。例如，在周围温度达到期望温度的情况下，阀224可以打开，从而允许流体流入通道216。替代地，阀224可以通过诸如气动泵等的外部致动器而进行操作。

一旦传感器200已经采用激活状态，装置100就可以定位在物品附近以用于对温度限制违反进行指示。值得注意的是，流体202被选择为具有与物品的温度限制(即确保活性所需的临界温度值或温度范围)完全对应或基本接近的期望熔点。因此，在物品的温度限制被违反、即物品的温度超过阈值温度值或温度范围的情况下，流体202的温度超过其熔点，从而使流体202熔化并使流体202的相从固态改变为液态。由于防护器224已被移除，因此流体202能够以液态形式从储存器214流入通道216。

为了促使流体流动，通道216的大小和形状可被设计为使得毛细力驱动从储存器214到通道216中的流体流动。在一些实施例中，传感器200可以是微流体传感器，并且通道216可以是微流体通道，其尺寸被设计成使得毛细力驱动流体流入通道216。如果通道216的尺寸足够小(特别是在高度和宽度方面)，则毛细力将是驱动流体流动的主要因素。储存器214还可以包括用以辅助驱动流体流入通道216的疏水性表面。例如，储存器214可以包括一层薄的TiO₂涂层。通道216还可以包括用以辅助驱动流体流动的亲水性表面，诸如通过通道表面的氧等离子体蚀刻而实现的亲水性表面。

传感器200布置为使得：流体202的流动使传感器200的状态从激活状态永久地改变为触发状态。流体流动引起传感器200的性质的永久改变，其中这种永久改变是不可逆的，以使得传感器200不能恢复到激活状态。如图1所示，储存器214包含导体或板以形成电容器204，由此流体阱214中的流体202的存在将改变电容器204的介电常数，因此确定以法拉为单位测量的电容值。尽管在该实施例中未示出，但是电容器204可以由交叉指状物构成，以使板表面积和所测量的电容最大化。

从储存器214流入通道216的流体流动导致电容的永久改变。特别地，流体流动被驱动成远离电容器204的导体或板206进入通道216，并且不能返回储存器214以使传感器200恢复到激活状态。因此，电容器的导体或板206的表面由于流体流动而永久地改变。

在其它实施例中，传感器200可被配置为测量流体202的除电容(其指示传感器200的触发状态)以外的电气或化学性质。例如，传感器性质的永久改变可以包括除电容之外的电气性质，诸如阻抗、电阻和电感等。替代地，传感器性质的永久改变可以包括化学性质，诸如密度、粘度和导电性等。

如图1所示，传感器200包括位于通道216的除储存器端之外的一端的指示室218，例如，通道216的该端与储存器214相对。在温度限制被违反并且流体202熔化的情况下，流体从储存器214流入通道216，并且沿着通道216行进直到其到达指示室218为止。指示室218包括吸收流体202的吸收性材料。一旦发生这种情况，流体202就被限于吸收性材料中，从而防止流体202经由通道216重新进入储存器214。因此，指示室218确保传感器200不能重置并且永久地将其状态从激活状态改变为触发状态。

传感器200还被配置为提供传感器状态到触发状态的改变的永久视觉指示。指示室218的吸收性材料浸染有颜色染料，其中在吸收性材料被流体流动润湿的情况下，颜色染料会改变颜色。因此，人类操作者可以观察颜色改变，以提供温度限制违反的即时视觉指示。在这方面，指示室218以及如图2所示的装置100的上层230优选是透明的。

传感器200被优化为提供用于对温度限制违反进行指示的确定的时间容限。时间容限指示传感器200对温度限制违反进行响应并将其状态改变为触发状态所花费的时间长度(诸如以秒或分钟为单位)。时间容限可以是临界的，其取决于物品的性质。例如，生物样本通常将需要短时间容限，以便可以快速向操作人员警告温度限制违反。然而，时间容限对于食品可能不是那么重要，食品可以能够在指示之前承受更长的时间。为了实现期望的时间容限，结合流体202的体积和类型来优化通道216的长度和形状，以确保针对特定物品及时地对温度限制违反进行指示。

为了使流体202流动，传感器200包括用于使储存器214和指示室218之间的压力均衡的通气路径222。如图1所示，传感器200在储存器214和指示室218之间包括压力均衡返回路径222。该返回路径222可以包括诸如具有一层薄的TiO2涂层的疏水性表面，以避免流体从储存器214进入返回路径222。另外/替代地，还可以在返回路径222和储存器214之间设置防护器224，以防止流体进入返回路径222。在其它实施例中，如图2所示，储存器214和指示室218可以排气到大气以使压力均衡。

图2中示出装置100的替代实施例。与图1的装置100相反，电容器204被定位在通道216的除储存器或储存室端之外的一端(例如通道216的与储存器或储存室214相对的一端)，以使得流体流动被驱动成朝向电容器204的导体206。当流体202熔化时，流体从储存器214流入通道216并且流过电容器204的导体206。流体202的存在改变了电容器204的介电常数，从而导致电容的永久改变。电容器204的表面由于流体流动而永久地改变。如果周围温度降至流体的熔点以下，则流体202的相将从液态改变为固态。否则，流体202将在电容器板206上保持液相。

图2的传感器200在储存器或储存室214与电容器204之间还包括通气路径222。通气路径222使得储存器214和电容器204排气到大气层，以使传感器200中的压力均衡并且允许流体202在传感器200中流过。尽管未示出，但是传感器200还可以包括如上所述的指示室218，并且电容器204可以并入指示室218中。由于指示室216的吸收性材料吸收流体202，因此将防止流体202返回到储存器214并使传感器200恢复到其激活状态。

图3和4示出图2的实施例的电容器204和电感器210的放大图。在该实施例中，电容器204是叉指电容器，其具有带指状物的两个电极206以及这些指状物之间的间隙。指状物的数量和指状物之间的间隙决定了电容值。交叉指状物有利地使板表面积和测量的电容最大化。根据询问器400的流体类型和频率范围来将电容调谐到特定范围(参见图5)。电容器204可以由诸如金、铂和铝等的金属制成。类似地，传感器100包括电感器210，其中该电感器210可以由与电容器204相同的材料制成。选择电感器210的匝数和各匝之间的距离以确定其电感范围。如图4所示，在电感器210中包括诸如二氧化硅或氧化铝等的氧化物的绝缘层212以隔离接触垫。

如图1～4所示，传感器200包括连接至电容器204的电气电路208。电气电路208包括电感器210，该电感器210与电容器204一起形成电调谐谐振电路。如图1、2和4所示的电感器210是绕线元件，并且还可以包括本领域技术人员可以想到的分立元件，以供本发明的上下文中使用。电感器210提供以亨利为单位测量的固定电感值。如上所述，在温度限制被违反的情况下，由于流体从储存器214流入通道216，因此电容将变化。电路208的以赫兹为单位测量的谐振频率由下式控制：

其中：

f₀是以赫兹为单位的谐振频率；

L是以亨利为单位的电感；以及

C是以法拉为单位的电容。

谐振频率将由于流体从储存器214流入通道216而引起的电容改变而变化。因此，电气电路208的谐振频率的变化将提供对物品的温度限制违反的永久指示。可以通过改变电容器204和电感器210的尺寸以及/或者通过向电气电路208添加其它组件(诸如技术人员可以想到的分立电容器和电感器等)来调整谐振频率以及由于温度限制违反引起的频率改变量。谐振频率的变化是机器可读的，以提供温度限制违反的永久指示。可以通过经由装置100的壳体上的暴露端子(未示出)的直接电接触来询问谐振电路208。优选地，如下所述，通过询问器线圈402和传感器的电感器线圈210之间的电感耦合来无源地且无线地询问谐振电路208。

可以分析谐振频率的变化，以不仅提供已经对发生温度限制违反的指示，而且还指示传感器200中的被转化为液相的流体202的量以及物品的温度限制被违反的时间量。这在已经发生短暂温度漂移以使得仅少量流体202在再冷冻之前已经解冻的情况下可以是有益的。因此，可以根据温度限制违反的程度来评估物品的活性。

可以如下得到合适电气电路208的示例。直径为5mm的20匝印刷螺旋电感器210产生约5μH。在5mm×5mm的尺寸内由500个指状物形成的叉指电容器204在不存在流体202(介电常数∈＝1)的情况下产生约66pF的电容。假设使用100％乙醇作为流体202，则在电容器204顶部具有乙醇的情况下的电容值约为387pF(介电常数∈≈30)。在电容器204顶部具有水的情况下电容值约为940pF(介电常数∈≈80)。然后，这些场景各自将产生以下谐振频率：在不存在流体202的情况下约为8.8MHz，在仅存在乙醇的情况下约为3.6MHz，以及在仅存在水的情况下约为2.3MHz。通过改变水和乙醇浓度的混合，电容值以及因此谐振频率将在这些限制之间变化。

如图5所示，根据本发明的优选实施例，装置100可以与询问器400一起形成系统500的一部分。装置100可被定位在物品附近，并且询问器400可被配置为在温度限制被违反的情况下识别传感器状态的改变，并且基于所识别出的传感器状态的改变来检测温度限制的违反。

询问器400可以用于经由电感器线圈210来读取传感器电路208所承载的数据。询问器400可以是杆的形式，其可定位在装置100的电感器线圈210附近。有利地，询问器400可以通过电感器线圈210读取数据，而无需将装置100从其温度受控储存环境中移除。如图5所示，询问器400特别包括询问器线圈402和相关的询问器电路404。询问器电路404适于在询问器线圈402中产生激励信号。激励信号通过感应被传送至传感器200的电感器线圈210。具有机器可读指示的传感器200从在电感器线圈210中感应的激励信号中汲取电力，从而激励传感器200中的电气电路208。然后，传感器200经由电感器线圈210在感测电路208中发送编码的数据，即谐振频率的变化。该数据然后由询问器线圈402捕获并由询问器电路404读取。在一些实施例中，数据可以从询问器电路404传送至中央计算机406以供储存。

传感器200还被配置为提供物品的机器可读标识符，以提供唯一的物品标识。为了提供机器可读标识符，传感器200可以包括对标识码进行编码的多个谐振构件，并且这些谐振构件可以具有彼此不同的谐振频率。标识码可以包括用于物品标识的信息，诸如物品编号、类型、准备日期和期满日期、以及用于位置标识的信息。有利地，可以在无需将物品从温度受控储存环境中移除的情况下标识该物品，从而降低损害物品的活性的可能性。

如图6所示，在本发明的优选实施例中，传感器200包括多个微机械可振动或谐振构件232，其各自具有特定的谐振频率。公共电导体244沿着可振动构件232延伸。电导体244是如图1所示的传感器200的电气电路208的一部分，该电导体244包括与谐振构件232相对应的三个u形区段。尽管这里未示出和描述，但是图2的装置100可以类似地包括多个谐振构件232。如图6所示，可振动构件232形成在传感器200的支撑层或基板228上。通过询问器400所产生的施加激励或询问信号使可振动构件232振动，其中该信号通过经由电感器线圈210的法拉第电磁感应在电导体244中感应出交变电流。

可振动构件232可以因为洛伦兹力而振动。洛伦兹力是作用于行进穿过正交磁场的带电粒子的力。在这种情况下，沿与流过电导体244的电流垂直的方向对可振动构件232施加磁场。在一些实施例中，装置100还可以包括磁体104或如下的元件，其中通过该元件，与传感器200正交地施加磁场。例如，磁体104可被定位成与装置100中的传感器200相邻并位于其下方。替代地，磁体104可以包括在物品或容纳该物品的容器(未示出)中。

图6描绘了采用桥结构236的形式的可振动构件232，其包括由从基板228突出的两个柱240和242支撑的梁238。图6所示的结构可以通过传统的半导体制造技术(包括已知的蚀刻和沉积工艺的使用)形成。一旦在基板228上已经形成桥结构236，则沿着结构236的长度沉积导电路径244。导电路径244形成图1所示的电气电路208的一部分。在本申请人的国际专利申请WO2004/084131中更详细地描述了可振动构件232，其全部内容通过引用而并入于此。

在询问信号被施加到传感器200的情况下，电感器线圈210中感应出交变电流，这因此导致电流流过导电路径244。在存在正交磁场的情况下，然后沿与电流方向和磁场方向两者正交的方向对梁238施加力。由于导体244中的电流是交变电流，因此所产生的正交力也是交变力，从而导致梁238的振动。如果导体244中的交变电流的频率处于或邻近梁238的谐振频率，则梁238将振动。

现参考图7，形成传感器200的一部分的谐振构件232各自具有与预定数量的谐振频率f₁、f₂、f₃等其中之一相对应的假想谐振频率。优选地，谐振频率f₁、f₂、f₃等处于不同的频率范围内。如果询问器400在任何频率位置f₁向前处检测到谐振频率，则询问器电路404将该谐振频率解释为二进制“1”。相反，在任何这些预定频率位置处不存在谐振频率被解释为二进制“0”。询问器电路404所检测到的二进制1和0的序列与机器可读标识符相对应。

由于温度限制违反而引起的谐振频率的变化(即机器可读指示)可以由询问器400以类似的方式检测。优选地，由于温度限制违反而引起的谐振频率处于与传感器200的谐振构件232不同的频率范围中。如果询问器400例如在频率位置f₃向前处检测谐振频率，则询问器电路404将该谐振频率解释为二进制“1”，否则不存在谐振频率可被解释为二进制“0”。此外，询问器电路404可以通过阻抗值来区分与机器可读标识符和机器可读指示相对应的序列。如图7所示，机器可读指示的阻抗值可能大于机器可读标识符的阻抗值。因此，机器可读指示和机器可读标识符可以有利地在询问器400对电路108的单次询问中读取。在本申请人的国际专利申请WO2010/037166中更详细地描述了询问器400和谐振构件232，其全部内容通过引用而并入于此。

在其它实施例中，机器可读标识符可以不并入传感器200的基板228中。装置100可被配置为存储具有机器可读标识符的机器可读标签。替代地，装置100的大小可被设计成安装有机器可读标签，以提供对物品的温度限制违反的识别和指示两个功能。优选地，机器可读标签和传感器200紧密靠近，以允许在单次询问中读取机器可读指示和机器可读标识符。

具有机器可读标识符的机器可读标签可以用有源或无源RFID标签替代，其中该有源或无源RFID标签不必包括MEMS结构(诸如基于CMOS的RFID标签)。例如，具有温度依赖性值的电阻器可以形成标签的一部分，并且可以读取该值。替代地，形成标签的一部分的天线可以具有可由调谐天线检测到的温度依赖性阻抗。本领域技术人员将能够构思出适合在本发明的上下文中使用的各种机器可读标签。

在一些实施例中，装置100包括两个或更多个传感器200，并且各传感器200储存不同的流体，以指示物品的多于一个温度限制的违反。有利地，这允许在物品解冻的不同阶段期间提供温度限制违反的视觉和/或机器可读反馈。物品的温度限制可以是单个温度阈值或范围。该物品可以是温度敏感的，并且选自包括以下各项的组其中之一：生物样本、生鲜产品、食品、易腐品、药物和化合物。这些物品各自可能需要储存在-200℃～0℃的温度下。因此，温度限制可以是在-200℃～0℃的范围内的温度值或温度范围。

在一些实施例中，使用MEMS(微机电系统)技术来制造装置100，其中MEMS技术也称为PST(微系统技术)和微机械加工。优选地，使用MEMS技术来制造如这里所述的微机械可振动或谐振构件232。MEMS技术包括用于集成电路的制造技术、以及专门为微机械加工开发的技术。其一般涉及尺寸在微米到毫米范围内的组件的制造。

MEMS技术可以包括例如掩模、沉积和蚀刻步骤，以及其它众所周知的光刻和微机械加工工艺。其可以包括例如光刻和薄膜沉积或生长。通常，该工艺产生层压结构。可以在基板上形成许多结构层，并且可以通过选择性地蚀刻基板和/或牺牲材料以及其中沉积的组件材料来形成所需的组件。所得到的微机械加工组件可以与使用标准集成电路工艺制造的电子器件组合。

尽管现将描述用于形成图2～4的传感器200的工艺，但是可以使用标准光刻方法来制造图1～4所示的传感器200。最初，基板或支撑层228涂有光致抗蚀剂，其中光致抗蚀剂的厚度由其类型和旋转速度决定。光致抗蚀剂可以是SU8或者诸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)等的聚合物。然后基板暴露在具有最佳功率密度的紫外光源下。通过利用计算机辅助软件开发的掩模来应用传感器的布局，其中该计算机辅助软件通常由铬制成并包括期望模式。对于正性抗蚀剂，将在后续步骤中移除暴露的区域。然后使用电子束蒸发器来使蒸发以及剥离的金属层(诸如金)沉积。电容器204以及电感器210的一部分可以在单个步骤中沉积。

下一步骤是创建用于隔离电感器210的接触垫的绝缘层212。为此目的，进行另一光刻工艺，重复上述步骤，但是利用不同的模式并且将金属改变为诸如二氧化硅或氧化铝等的氧化物。需要进一步的光刻工艺来将电感器线圈210的中心与电感器垫212相连接。需要另一光刻工艺来创建通道216。当基于抗蚀剂类型和旋转速度利用光致抗蚀剂涂覆基板228时，通道216的高度和宽度是可控的。最后，将上层或盖230组装到基板228以形成储存器214和通气路径222。上层230可以由丙烯酸或聚氯乙烯(PVC)制成并粘附至基板228。

返回到图5的系统500，询问器400可被配置为检测传感器状态的改变的机器可读指示。如图5所示，询问器400包括询问器线圈402。询问器线圈402被配置为询问传感器200的电气电路208(参见图1～4)。询问器线圈402可被定位成使得其在使用中与传感器200的电气电路208邻近。虽然询问器400无需与装置100直接接触，但是其应当被定位成紧密邻近以检测机器可读指示。优选地，能够在无需直接从物品或从物品附近移除装置100的情况下询问装置100。这有利地确保了物品的活性，因为物品可以在询问期间保持在温度受控环境中。

图5示出询问器400包括集成信号处理电路404，其中该集成信号处理电路404能够在询问器线圈402中产生询问信号。在询问器线圈402邻近传感器200的电感器线圈210的情况下，根据询问器线圈402中的询问信号在电感器线圈210中感应出激励信号。询问器400检测到作为电气电路208的谐振频率的变化的机器可读指示。

在一些实施例中，询问器400还被配置为检测物品的机器可读标识符。机器可读标识符可以包括如这里所述的物品的唯一标识码。标识码还可以包括诸如时间、日期、物品的位置以及操作者或用户等的信息。在这方面，传感器200可以包括如图1和6所示的至少一个谐振构件232。询问器400检测到作为电气电路208的谐振频率的变化的机器可读标识符。

如图1所示，至少一个谐振构件232可被包括在传感器200的基板228上，并且公共电导体244可以是电气电路208的一部分。因此，询问器可以在电气电路208的单次询问中检测到机器可读标识符和机器可读指示。机器可读标识符和机器可读指示可以基于如以上且参考图7所述的谐振频率和/或阻抗的变化程度来区分。

在一些实施例中，如果检测到温度限制违反，则询问器400发出警告。这用于在物品的温度超过临界温度的情况下警告操作者，其中高于或低于该临界温度，物品可能变得不具有活性或退化。该警告可以是听觉、视觉或感觉性质，例如LED的照明、闪烁的LED或LED的颜色变化、诸如音调等的可听警告、或振动。

系统500还可以包括一个或多个温度传感器，并且可以选自以下各项中的一项或多项：包括激光和/或红外线的光学感测部件、以及包括热电偶、热敏电阻和/或电阻温度检测器(RTD)的线感测部件。应该理解，前述示例并不详尽，可以设想其它合适的部件。各温度传感器可以与单个物品或多于一个物品相关联。在提供多个温度传感器的情况下，可以确定物品上的任何温度变化。除了由传感器200所指示和/或检测到的温度限制违反之外，温度传感器还可以有利地提供瞬时温度测量。

在一些实施例中，询问器400还包括用于发送以下各项中的一项或多项的通信模块：检测温度限制违反、物品的标识和物品的温度。记录温度和识别数据，并且可以实时地或在某一随后时间将其下载或以其它方式电子地发送至远程计算机或服务器。因此，可以在物品在其整个生命周期中可能经历的各种储存、加工和运输活动中维持该物品的永久数据日志。在一些实施例中，可以连续地进行记录，并且数据被定期地发送至远程计算机或服务器或者根据需要连续地进行流传输。

温度限制可以是在-200℃～0℃的范围内的温度值或温度范围。物品可以是温度敏感的，并且选自包括以下各项的组其中之一：生物样本、生鲜产品、食品、易腐品、药物和化合物。

现参考图8，图示了示出根据本发明优选实施例的用于检测物品的温度限制的违反的方法中的步骤的流程图。该方法包括在步骤300处将如这里所述的本发明的装置100定位在物品附近。该方法还包括在步骤302处识别在温度限制被违反的情况下的传感器状态的改变。此外，该方法包括在步骤304处基于所识别出的传感器状态的改变来检测温度限制的违反。

优选地，本发明的装置100被定位在物品附近以提供紧密热接触，并且其大小和/或形状可被设计成直接定位在物品处或基本上在物品附近。该方法可以包括将装置100定位在诸如生物样本等的物品内、或者将其并入诸如小瓶、袋或类似器皿等的储存容器中。该方法还可以包括将装置100直接附接至物品或储存物品的容器。

图9图示了示出图8所示的方法的进一步步骤的流程图。在一些实施例中，识别传感器状态的改变包括在步骤306处检测传感器状态的改变的机器可读指示。如图10所示，检测机器可读指示可以包括在步骤308处询问传感器200的电气电路208，然后在步骤310处检测电气电路208的谐振频率的变化。该方法可以包括直接接触传感器200的电气电路208以测量谐振频率的变化。

替代地，该方法可以包括将采用杆的形式的询问器400定位在传感器200附近，以进行无源且无线的询问。如图5所示，该方法可以包括在询问器400的询问器线圈402中产生激励信号，并通过感应将激励信号传送至传感器200的电感器线圈210。此外，该方法可以包括将对传感器电路208中的机器可读指示进行编码的数据经由电感器线圈210发送至询问器线圈402。可以利用询问器电路404读取询问器线圈402所捕获的数据来检测谐振频率的变化。该方法还可以包括将数据从询问器电路404传送至中央计算机406以供储存。

图9示出识别传感器状态的改变还可以包括在步骤312处检测物品的机器可读标识符。如图10所示，检测机器可读标识符包括在步骤308处询问传感器200的电气电路208，然后在步骤310处检测电气电路208的谐振频率的变化。如上所述，可以与机器可读指示类似的方式使用询问器400检测机器可读标识符。此外，该方法可以包括在诸如通过使用询问器400对电气电路208的单次询问中检测机器可读指示和机器可读标识符。该方法还可以包括基于频率值和/或阻抗值来区分机器可读指示和机器可读标识符的检测到的谐振频率。

如图9所示，识别传感器状态的改变的步骤302还包括在步骤314处观察传感器状态的改变的永久视觉指示。如图11所示，观察视觉指示包括在步骤316处查看传感器200的具有颜色染料的指示室218，并在步骤318处检查指示室218的染料的颜色改变。有利地，查看视觉指示提供了操作者对温度限制违反的即时检测。

图12和13图示了示出图8所示的方法中的与激活传感器200相关的进一步步骤的流程图。在将装置100定位在物品附近的步骤300之前，该方法包括在步骤320处降低环境温度，使得传感器200的储存器214中所储存的流体202的相从液态改变为固态。在步骤320之后，传感器200处于休眠状态。此后，该方法可以包括在步骤322处使传感器200从休眠状态激活，以允许储存器214中所储存的流体202流入传感器200的通道216。

激活传感器200的步骤322可以包括如下的步骤：移除用于防止流体流动永久地改变传感器状态的防护器224。如这里所述，防护器224可以包括密封件、膜和阀其中之一。如图13所示，移除防护器224的步骤可以包括在步骤324中处自动移除防护器224以及在步骤326处手动移除防护器224其中之一或两者。自动移除防护器224的步骤324可以包括将环境温度自动改变为期望温度，以使得发生以下各项至少之一：防护器224的温度依赖性材料降解或皱缩；以及传感器200的充气胶囊收缩以移除防护器224上的力。手动移除防护器224的步骤326可以包括：施加和/或移除影响防护器的磁性材料的磁场的存在以改变所述防护器上的磁力；以及通过连接至防护器224的外部致动器来施加和/或移除被施加到防护器224的力。优选地，移除磁场的存在和外部致动器所施加的力，以移除防护器224上的力。

在一些实施例中，该方法包括检测物品的多于一个温度限制的违反。装置100可以包括两个或更多个传感器200，其中各传感器200储存用于指示物品的多于一个温度限制的违反的不同流体202。有利地，这允许在物品解冻的不同阶段期间提供温度限制违反的视觉和/或机器可读检测。流体202可以是单一流体或者被选择为具有与物品的温度限制相对应的期望熔点的流体的组合。此外，温度限制可以是在-200℃～0℃的范围内的温度值或温度范围。该物品可以是温度敏感的，并且选自包括以下各项的组其中之一：生物样本、生鲜产品、食品、易腐品、药物以及化合物。

有利地，本发明的装置、系统和方法提供了在温度敏感物品、特别是需要冷、超冷(即低于-60℃)或低温储存的物品的储存、加工和运输期间发生的温度限制违反的永久指示和检测。因此，该装置，系统和方法更准确且可靠地指示和检测温度限制违反，因为它们不依赖于人类操作者来观察指示器或处理数据记录。

该装置、系统和方法还提供用于温度限制违反的即时检测的视觉反馈，以允许人类操作者快速干预。此外，该装置、系统和方法实现物品的机器可读识别，这可以有利地在装置的同一机器询问期间发生。由于可以实现对温度限制违反的无源和无线检测，因此该装置无需任何电源或能量源，并且进一步地不受杀菌用的伽马辐射的不利影响。该装置的大小和形状也有利地被设计为使得其可以容易地提供紧密热接触，以精确地指示和检测温度限制违反。

在本说明书(包括权利要求)中使用术语“comprise”、“comprises”、“comprised”或“comprising”中的任意或全部术语的情况下，它们将被解释为指定所述特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤或组件的存在。

应当理解，可以在对前面描述的部分进行各种修改、添加和/或替代，而不脱离所附权利要求中所限定的本发明的范围。

应当理解，以上权利要求仅通过示例的方式提供，并且不旨在限制在任何将来申请中可以要求保护的范围。可以在以后向权利要求书添加特征或者从权利要求书省略特征，以进一步定义或重新限定本发明。

Claims (65)

1.一种用于对物品的温度限制的违反进行指示的装置，其中所述装置能够定位在所述物品附近并且包括传感器，所述传感器被配置为在所述温度限制被违反的情况下永久地改变所述传感器的状态，其中传感器状态的改变是机器能够读取的以提供对温度限制的违反的永久指示，所述传感器包括：

储存器，用于储存流体，其中在所述温度限制被违反的情况下，所述流体的相从固态改变为液态；以及

通道，其与所述储存器流体连通以接收来自所述储存器的液相流体的流动，

其中，所述传感器被布置为允许所述液相流体流动以使得所述传感器的状态永久地改变，以及

所述传感器还被配置为在所述传感器从休眠状态激活之前防止流体流动永久地改变所述传感器状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述传感器包括用于防止流体流动永久地改变所述传感器状态的防护器，所述防护器能够被移除以激活所述传感器。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述防护器被定位在所述储存器和所述通道之间以防止所述储存器中所储存的流体流入所述通道。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述防护器被定位在所述通道内或者所述通道的除储存器端之外的一端。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述传感器包括用于使压力均衡以允许流体流过的通气路径。

6.根据引用权利要求2至5中任一项的权利要求5所述的装置，其中，所述通气路径至少与所述储存器流体连通，以及所述防护器被定位在以下位置至少之一处：所述储存器和所述通气路径之间；所述通气路径的除储存器端之外的一端；以及所述通气路径内。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的装置，其中，所述防护器包括密封件、膜和阀其中之一。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的装置，其中，通过以下至少之一，所述防护器能够被自动移除以激活所述传感器：

使所述防护器包括在期望温度处降解或皱缩的温度依赖性材料；以及

使所述传感器还包括在期望温度处收缩以移除所述防护器上的力的充气胶囊。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的装置，其中，通过以下至少之一，所述防护器能够被手动移除以激活所述传感器：

使所述防护器包括能够被施加和/或移除磁场以改变所述防护器上的磁力的磁性材料；以及

使所述防护器连接至能够操作以施加和/或移除所述防护器上的力的外部致动器。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，在所述温度限制被违反的情况下，所述传感器将所述传感器的状态从激活状态改变为触发状态。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述通道的大小和形状被设计为使得毛细力驱动从所述储存器向所述通道的流体流动。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述传感器是基于微流体的，以及所述通道是微流体通道，所述微流体通道的尺寸被设计为使得毛细力驱动流体流动。

13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述储存器包括用以促使从所述储存器向所述通道的流体流动的疏水性表面。

14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述通道包括用以促使从所述储存器向所述通道的流体流动的亲水性表面。

15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述传感器包括支撑层以及结合到所述支撑层上的附加层，所述附加层至少将所述储存器和所述通道封闭。

16.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述流体流动引起所述传感器的性质的永久改变。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述性质是选自包括以下各项的组其中之一的电气性质：阻抗、电阻、电容和电感。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述传感器包括电容器，以及所述流体流动引起电容的永久改变。

19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述流体流动被驱动朝向或远离所述电容器的导体，以引起电容的永久改变。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述电容器被定位成与所述通道流体连通以使得所述流体流动被驱动朝向所述电容器的导体。

21.根据权利要求19所述的装置，其中，所述电容器被定位在所述储存器内以使得所述流体流动被驱动成远离所述电容器的导体。

22.根据权利要求18至21中任一项所述的装置，其中，所述传感器包括连接至所述电容器的电气电路，所述电气电路被配置为提供传感器状态的改变的机器可读指示。

23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述电气电路包括电感器，以及所述机器可读指示是所述电气电路的谐振频率的变化。

24.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述传感器还被配置为提供所述物品的机器可读标识符。

25.根据引用权利要求22或23的权利要求24所述的装置，其中，所述电气电路被配置为提供所述机器可读标识符，以及所述机器可读指示和所述机器可读标识符能够在所述电气电路的单次询问中被读取。

26.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述传感器还被配置为提供传感器状态的改变的永久视觉指示。

27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述传感器包括与所述通道流体连通的指示室，所述指示室包括浸染有颜色染料的吸收性材料，其中在所述吸收性材料被所述流体流动润湿的情况下，所述颜色染料改变颜色。

28.根据权利要求26所述的装置，其中，所述指示室被定位在所述通道的除储存器端之外的一端，以防止所吸收的流体返回所述储存器并且确保所述传感器的状态永久地改变。

29.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述流体是单一流体或者是被选择为具有与所述物品的温度限制相对应的期望熔点的流体的组合。

30.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括两个或更多个传感器，各传感器储存用于对所述物品的多于一个温度限制的违反进行指示的不同流体。

31.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括导热封闭件，所述导热封闭件容纳所述传感器以提供与所述物品的紧密热接触。

32.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述温度限制是在-200℃～0℃的范围内的温度值或温度范围。

33.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述物品是温度敏感的，并且选自包括以下各项的组其中之一：生物样本、生鲜产品、食品、易腐品、药物以及化合物。

34.一种用于检测物品的温度限制的违反的系统，所述系统包括：

根据前述权利要求中任一项所述的装置，其被定位在所述物品附近；以及

询问器，其被配置为：

在所述温度限制被违反的情况下，识别传感器状态的改变；以及

基于所识别出的传感器状态的改变，检测所述温度限制的违反。

35.根据权利要求34所述的系统，还包括：

一个或多个温度传感器，其能够定位成与所述物品热邻近。

36.根据权利要求35所述的系统，其中，所述温度传感器选自以下各项其中之一或两者：包括激光和/或红外线的光学温度传感器以及包括热电偶、热敏电阻和/或电阻温度检测器即RTD的线温度传感器。

37.根据权利要求34至36中任一项所述的系统，其中，所述询问器还包括警告组件，所述警告组件在检测到温度限制违反的情况下发出警告。

38.根据权利要求37所述的系统，其中，所述警告是听觉警告、视觉警告和感觉警告其中之一。

39.根据权利要求34至38中任一项所述的系统，其中，所述询问器还包括用于将以下各项中的一项或多项发送至远程计算系统以提供通过通信网络能够访问的数据记录的通信模块：所检测到的温度限制违反、所述物品的标识和所述物品的温度。

40.根据权利要求34至39中任一项所述的系统，其中，所述询问器被配置为检测传感器状态的改变的机器可读指示。

41.根据权利要求40所述的系统，其中，所述询问器包括询问器线圈，所述询问器线圈被配置为询问所述传感器的电气电路。

42.根据权利要求41所述的系统，其中，所述询问器线圈被定位成使得所述询问器线圈在使用中与所述传感器的电气电路邻近。

43.根据权利要求42所述的系统，其中，所述机器可读指示是所述询问器所检测到的所述电气电路的谐振频率的变化。

44.根据权利要求41至43中任一项所述的系统，其中，所述询问器包括用于在所述询问器线圈中产生询问信号的集成信号处理电路，以使得在所述询问器线圈与所述传感器的电感器线圈邻近的情况下，由于所述询问器线圈中的询问信号而在所述电感器线圈中感应出激励信号。

45.根据权利要求34至44中任一项所述的系统，其中，所述询问器还被配置为检测所述物品的机器可读标识符。

46.根据权利要求45所述的系统，其中，所述传感器包括至少一个谐振构件，以及所述机器可读标识符是所述至少一个谐振构件的谐振频率的变化。

47.根据权利要求46所述的系统，其中，所述询问器在所述电气电路的单次询问中检测到所述机器可读标识符和机器可读指示。

48.根据权利要求34至47中任一项所述的系统，其中，所述温度限制是在-200℃～0℃的范围内的温度值或温度范围。

49.根据权利要求34至48中任一项所述的系统，其中，所述物品是温度敏感的，并且选自包括以下各项的组其中之一：生物样本、生鲜产品、食品、易腐品、药物以及化合物。

50.一种用于检测物品的温度限制的违反的方法，所述方法包括以下的步骤：

将根据前述权利要求中任一项所述的装置定位在所述物品附近；

在所述温度限制被违反的情况下，识别传感器状态的改变；以及

基于所识别出的传感器状态的改变，检测所述温度限制的违反。

51.根据权利要求50所述的方法，还包括在将所述装置定位在所述物品附近之前进行以下的步骤：

使所述传感器从所述休眠状态激活，以允许液相流体流动以使得所述传感器的状态永久地改变。

52.根据权利要求51所述的方法，其中，激活所述传感器包括以下的步骤：

移除防护器，所述防护器用于防止流体流动永久地改变所述传感器的状态。

53.根据权利要求52所述的方法，其中，从以下中的一个或多个位置移除所述防护器：

所述储存器和所述通道之间；

所述通道内或者所述通道的除储存器端之外的一端；

所述储存器和至少与所述储存器流体连通的通气路径之间；以及

所述通气路径内或者所述通气路径的除储存器端之外的一端。

54.根据权利要求52或53所述的方法，其中，移除所述防护器包括将环境温度自动改变为期望温度，以使得发生以下各项至少之一：

所述防护器的温度依赖性材料降解或皱缩；以及

所述传感器的充气胶囊收缩以移除所述防护器上的力。

55.根据权利要求52至54中任一项所述的方法，其中，移除所述防护器包括通过以下各项至少之一来手动移除所述防护器：

施加和/或移除影响所述防护器的磁性材料的磁场的存在以改变所述防护器上的磁力；以及

通过操作连接至所述防护器的外部致动器来施加和/或移除被施加到所述防护器上的力。

56.根据权利要求52至55中任一项所述的方法，其中，所述防护器包括密封件、膜和阀其中之一。

57.根据权利要求51至56中任一项所述的方法，还包括在激活所述传感器之前进行以下的步骤：

降低环境温度以使得所述储存器中所储存的流体的相从液态改变为固态。

58.根据权利要求50至57中任一项所述的方法，其中，识别传感器状态的改变包括以下的步骤：

检测传感器状态的改变的机器可读指示。

59.根据权利要求58所述的方法，其中，检测所述机器可读指示包括以下的步骤：

询问所述传感器的电气电路；以及

检测所述电气电路的谐振频率的变化。

60.根据权利要求50至59中任一项所述的方法，还包括以下的步骤：

检测所述物品的机器可读标识符。

61.根据权利要求60所述的方法，其中，检测所述机器可读标识符包括进行权利要求59的步骤，以及其中在所述电气电路的单次询问中检测所述机器可读指示和所述机器可读标识符。

62.根据权利要求50至61中任一项所述的方法，其中，识别传感器状态的改变包括以下的步骤：

观察传感器状态的改变的永久视觉指示。

63.根据权利要求62所述的方法，其中，观察所述永久视觉指示包括以下的步骤：

查看所述传感器的具有颜色染料的指示室；以及

检查所述指示室的染料的颜色改变。

64.根据权利要求50至63中任一项所述的方法，其中，所述温度限制是在-200℃～0℃的范围内的温度值或温度范围。

65.根据权利要求50至64中任一项所述的方法，其中，所述物品是温度敏感的，并且选自包括以下各项的组其中之一：生物样本、生鲜产品、食品、易腐品、药物以及化合物。