CN113924018B

CN113924018B - 施加于物品的co2生物指示物部件

Info

Publication number: CN113924018B
Application number: CN202080041920.1A
Authority: CN
Inventors: C·约翰逊; M·哈特曼
Original assignee: Puma SE
Current assignee: Puma SE
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2024-05-10
Anticipated expiration: 2040-03-30
Also published as: EP3953704B1; DK3953704T3; CN113924018A; US11460410B2; JP7270062B2; EP3953704A1; JP2022530938A; US20200319113A1; WO2020208465A1

Abstract

用于确定周围环境中的CO₂水平的生物指示物组件，包括物品和施加于物品(60)上的生物指示物部件(20)。生物指示物部件(20)包括复合织物(22)，其具有基底，其中可生物降解材料施加于基底上；膜(24)，其与复合织物(22)连接以限定内部空腔(30)，膜(24)是半渗透性的；生物指示物(26)，其在暴露于CO₂时改变颜色、形式、形状或质地；和附着机构(40)，其连接到复合织物(22)的后侧。

Description

施加于物品的CO2生物指示物部件

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2019年4月8日提交的标题为“施加于物品的生物指示物部件”(“BIOINDICATOR COMPONENT APPLIED TO AN ARTICLE”)的美国专利申请号16/378,431的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

关于联邦政府资助的研究或开发的引用

不适用

序列表

不适用

背景技术

1.本申请的领域

本申请总体上涉及可以施加于物品(例如服装物品)的生物指示物部件。更具体地，本申请涉及生物指示物部件，其基于在一种或多种大气环境浓度下感测到的一种或多种变化，对穿着者周围的环境做出反应并适应。

2.背景的描述

许多消费者希望在锻炼期间或进行体育活动时从设备中获得信息反馈。通常，这种反馈来自一种或多种电子设备，例如手机、手表、健身追踪器或其他便携式电子设备。这种反馈可以提供与心率、睡眠周期、行进距离相关的信息，或这种设备可以跟踪和显示的其他类型的反馈信息。在许多情况下，这种类型的反馈可以帮助用户跟踪或监测一个或多个数据点，以确保用户在特定时间段内已经实现了希望的运动量或睡眠量，或者希望的心率。许多目前可用的反馈系统需要与一个或多个传感器连接的电子组件，该传感器获取信息并将指示感测到的信息的信号发送到控制器，在控制器中信息可以被整合并输出给用户。

虽然与电子设备连接的一个或多个传感器(例如加速度计)可以容易地获取某些信息，但是大量希望的信息不能简单地由具有成本效益的传感器捕获并传输到电子设备。例如，由于与获取和向用户显示正确信息相关联的许多因素，很少有电子设备能够获取和显示实时的温度或压力信息。

此外，很少有电子设备能够获取与大气条件相关的信息，包括臭氧水平、CO₂水平或颗粒物水平以及其他希望的环境信息。获取和显示这种信息的一些限制在于不能将这些类型的传感器包括在消费的大众已经习惯的小型电子设备中。此外，成本方面的考虑可能阻止电子设备制造商考虑这种传感器。

虽然电子设备可能能够有效且高效地获取和显示与当前大气条件相关的信息，但也存在对有效、有用的工具的替代需求，以容易地确定与周围大气相关的某些大气条件。更具体地，需要简单且有效的方法，以供用户确定周围的大气是否适宜体育活动。

发明内容

如本文所述，生物指示物部件可具有各种构造，并且通常可附着到物品(例如服装或鞋类物品)的外表面上或从物品的外表面上可拆卸下来。然而，在一些实施方案中，生物指示物部件被永久地施加于物品上，并且包括可从物品上移除的可剥离的或可移除的防渗(impermeable)层。

在一些实施方案中，用于确定周围环境中的CO₂水平的生物指示物部件包括复合织物，该复合织物包括基底，其中可生物降解材料施加于基底上。生物指示物部件还包括与复合织物连接以限定内部空腔的膜，该膜是半渗透性的；生物指示物，当暴露于CO₂时，所述生物指示物改变颜色、形式、形状或质地；和连接到复合织物后侧的附着机构。

在一些实施方案中，基底的形状呈圆形。在一些实施方案中，附着机构包括挂钩。在一些实施方案中，当暴露于CO₂时，生物指示物在改变颜色。在一些实施方案中，生物指示物包括藻类。在一些实施方案中，藻类的类型是颤藻。在一些实施方案中，当生物指示物暴露于CO₂的阈值水平时，生物指示物部件变成紫色。

在一些实施方案中，用于确定周围环境中的CO₂水平的生物指示物组件包括物品和施加于物品上的生物指示物部件。生物指示物部件包括复合织物，该复合织物包括基底，其中可生物降解材料施加于基底上；与复合织物连接以限定内部空腔的膜，该膜是半渗透性的；生物指示物，当暴露于CO₂时，所述生物指示物改变颜色、形式、形状或质地；和连接到复合织物侧面的附着机构。

在一些实施方案中，物品是服装物品。在一些实施方案中，物品是鞋类物品。在一些实施方案中，生物指示物包括当暴露于CO₂时改变颜色的藻类。在一些实施方案中，藻类的类型是颤藻属。在一些实施方案中，当生物指示物部件暴露于CO₂的阈值水平时，生物指示物部件变成不同的颜色。

在一些实施方案中，利用可以确定周围环境中的CO₂的阈值水平的生物指示物组件的方法，包括从袋子(pouch)中移出生物指示物部件的步骤。生物指示物部件包括复合织物，该复合织物包括基底，其中可生物降解材料施加于基底上；与复合织物连接以限定内部空腔的膜，该膜是半渗透性的；生物指示物，当暴露于CO₂时，所述生物指示物改变颜色、形式、形状或质地；和连接到复合织物的后侧的附着机构。该方法还包括以下步骤：通过沿着生物指示物部件的附着机构，将生物指示物部件施加于物品上；将生物指示物部件从第一环境转移到第二环境，其中第二环境中的CO₂水平高于第一环境；以及将生物指示物部件放入袋子中。

在一些实施方案中，物品是服装物品。在一些实施方案中，物品是鞋类物品。在一些实施方案中，生物指示物包括当暴露于CO₂时改变颜色的藻类。在一些实施方案中，藻类的类型是颤藻属。在一些实施方案中，当生物指示物部件暴露于CO₂的阈值水平时，生物指示物部件变成不同的颜色。在一些实施方案中，附着机构包括钩环结构。

一旦研究本文的附图和具体实施方式，服装物品的其他方面，包括其特征和优点，对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。因此，鞋类物品的所有这些方面都旨在包括在具体实施方式和发明内容中。

附图说明

图1是根据本申请的生物指示物部件的正视立体图；

图2是图1的生物指示物部件的后视立体图；

图3是图1的生物指示物部件的俯视图；

图4是沿着图3的生物指示物部件的4-4线截取的侧剖视图；

图5是在可再密封袋中的图1的生物指示物部件的立体图；

图6A-图6C是图1的生物指示物部件从第一状态转换到第二状态再转换到第三状态的示意图；

图7A-图7C是图1的生物指示物部件从第一状态转换到第二状态再转换到第三状态的附加的示意图；

图8是图1的生物指示物部件与t恤衫分离的正视图；

图9是显示了在穿着者穿着的服装物品上的生物指示物部件的立体图；

图10A-图10C是图1的生物指示物部件的立体图，分别显示了处于第一状态、第二状态或雾霾环境和第三状态或局部晴朗的环境的服装物品的放大情况；

图11是显示了图1的生物指示物部件在鞋类物品上的立体图；

图12是沿着鞋类物品的鞋底结构的生物指示物部件的另一个实施方案的立体图；

图13是沿着腕带设置的生物指示物部件的又一实施方案的立体图；

图14A-图14C是具有施加于其上或沿其设置的生物指示物部件的便帽(cap)或礼帽(hat)的示意图；和

图15是提供使用生物指示物部件的方法的流程图。

具体实施方式

下面的讨论和附图公开了生物指示物部件的各种实施方案或构造，该生物指示物部件被施加于或集成于服装物品或另一物品中。尽管公开了可附着到物品(例如服装物品，例如衬衫)上或从物品上可拆卸的生物指示物部件的实施方案，但是与生物指示物部件的实施方案相关联的概念可以施加于广泛的运动服装物品，例如包括短裤、袜子、内衣、夹克或紧身裤。生物指示物部件的概念也可以施加于被认为是非运动性的服装物品，包括运动外套、连衣裙、晚礼服等。除了服装之外，本文描述的特定概念也可以施加并结合到其他类型的衣服或其他运动装备中，包括鞋袜、鞋子、头盔、衬垫或保护垫、护胫和手套。更进一步，本文描述的特定概念可以结合在垫子、背包带、高尔夫球杆或其他消费或工业产品中。因此，本文描述的概念可以用于各种产品中。

本文使用的术语“大约”是指数量的变化，该变化可以例如通过用于服装或鞋类物品或者可以包括本文公开的实施方案的其他制造物品的通常测量和制造过程；通过这些过程中的疏忽错误；通过用于制备组合物或混合物的原料的制造、来源或纯度的差异或实施方法的差异等发生。在整个申请中，术语“大约”和“近似”指的是该术语前面的数值的±5％的数值范围。

本文使用的术语“重量百分比(weight percent)”、“wt-％”、“重量的百分比(percent by weight)”、“重量的％(％by weight)”及其变体是指物质或组分的浓度，即该物质或组分的重量除以总重量(例如，组合物的总重量或组合物的具体组分的总重量)，再乘以100。应当理解，如本文所用，“百分比”、“％”等可以与“重量百分比”和“wt-％”同义。

本文使用的术语“生物指示物”及其变体是指包含微生物的组合物，在对刺激物或刺激的反应中，该组合物改变颜色、形状、形式或质地。选择用于生物指示物的微生物具有一种或多种有益的特性，使其对环境中的刺激物或刺激做出反应。

刺激物或刺激可用于促进、加速或减缓降解。例如，在一些方面，用于促进或加速降解或生物降解的刺激可以包括但不限于温度变化(例如热量增加或减少)、光、紫外光、压力变化、湿度变化、pH值变化、暴露于液体(例如水、盐水、酸性溶液、碱性溶液)、暴露于气体(例如CO₂、NH₃、NO₂、O₂)或溶剂。

在单次暴露于一种或多种刺激物之后，刺激物可以促进、加速或减缓生物指示物的变化，或者可以调节生物指示物以在反复暴露于刺激物或刺激之后做出反应。在一些方面，刺激物可以是环境刺激物，例如暴露于包括湿度或压力的一种或多种自然因素，并且可以调节降解以在达到特定阈值或经过一段时间后对环境刺激物做出反应。在另一方面，刺激物或刺激可以包括温度的变化，并且可以调节生物指示物以在达到特定阈值或经过一段时间后对温度或温度的变化做出反应。在另一方面，刺激物可以是给定波长的光，例如紫外光、可见光或红外辐射，或者它可以是宽光谱的光，并且可以调节生物指示物以在达到特定阈值或经过一段时间后对光做出反应。在一些实施方案中，刺激物或刺激可以包括CO₂、NO₂、氧气、颗粒物或臭氧。在优选的实施方案中，刺激物是CO₂，它可以代表其他高水平的污染物，例如颗粒物。

在一些实施方案中，微生物通过光合作用检测和/或对CO₂做出反应，光合作用需要一定量的光和水，并通过代谢途径吸收CO₂并将其转化为另一种化合物。对CO₂的反应取决于微生物是光合作用还是代谢CO₂。在一些方面，生物指示物包括对CO₂浓度变化有反应的光合作用微生物。

微生物可以是细菌、放线菌、变形菌、拟杆菌、真菌、酵母、藻类或原生动物。用于本文所述生物指示物的合适的微生物是本领域已知的和已经使用的。例如，微生物可以是但不限于颤藻属(例如，红色颤藻(Oscillatoria rubescens))、束毛藻属(例如，红海束毛藻(Trichodesmium erythraceum))、双尖藻属(Hammatoidea)、藻殖丝(Heterohormogonium)、伪枝藻属(Scytonema)、粘球藻属(Gleocapsa)、宽球藻属(Pleurocapsa)、南庭霁(Albrightia)、双歧藻(Scytonematopsis)、地中海藻属(Thalopophila)、粘囊藻属(Myxocarcina)、Colteronema、坑形席藻(Phormidiumcorallactinium)、莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)、冬凌草(Planktothris rubescens)和/或集球藻属(Synechococcus)。

在一些实施方案中，生物指示物中使用的微生物可以是重组微生物，其经过基因工程改造以表达源自已知的表达目的色素或改变微生物颜色的微生物的一种或多种蛋白质、酶或基因。本文所述的生物指示物包括在任何适合微生物生存和生长的培养基中的微生物。培养基可以是任何形式，包括凝胶、水凝胶、液体、乳膏、油、泡沫、糊剂、粉末和/或薄膜。培养基的组分可以包括琼脂、琼脂糖、蛋白胨、聚蛋白胨、葡萄糖、酵母提取物、麦芽提取物、聚乙二醇、盐、缓冲液、水、溶剂和/或它们的组合。在一些实施方案中，培养基和微生物不受生物指示物的限制，并且可以自由流动和改变位置。在一些实施方案中，培养基和/或微生物处于固定位置。

可以调节或控制生物指示物的颜色变化的时机和/或持续时间。例如，可以将一种或多种添加剂添加到培养基或生物指示物组合物中，以调节微生物的反应。也可以添加添加剂以改变颜色的变化或使微生物对刺激有更多或更少的反应。添加剂可以是颜料或染料。

在一些实施方案中，微生物可以作为生物膜引入生物指示物中。在一些实施方案中，生物指示物可以包括生物膜。如本文所用，术语“生物膜”是指细菌或真菌的膜状层，其由促进细菌或真菌的细胞间粘附的细胞外聚合物基质组装而成。生物膜促使细胞吸附到表面上，例如待降解的聚合物或材料的表面。生物膜可以单独引入生物指示物，或者可以与促进微生物生长和生存以及维持生物膜的培养基一起引入。在一些实施方案中，在生物指示物的使用中，可以添加一种或多种染料到生物膜中，以使生物膜的形成和生长可视化和/或使生物膜着色。

促使生物指示物中的颜色变化的环境刺激可以包括光，紫外光，压力变化，湿度变化，pH值、水或CO₂的变化。在单次暴露于刺激物后或通过反复暴露于刺激物后，该刺激物可以促进生物指示物的颜色变化。或者，可以调节颜色变化，以在单次暴露或反复暴露于两种或多种刺激后做出反应。刺激物可以是给定波长的光，例如紫外光、可见光或红外辐射，或者可以是宽光谱的光，并且可以调节生物指示物的颜色变化以在达到特定阈值或经过一段时间后对光做出反应。

在一些实施方案中，刺激物是CO₂，并且颜色变化对用户遇到的CO₂水平有反应。在一些实施方案中，生物指示物可以在约0℃和约85℃之间的温度下使用，例如，约0℃、约5℃、约10℃、约15℃、约20℃、约25℃、约30℃、约35℃、约40℃、约45℃、约50℃、约55℃、约60℃、约65℃、约70℃、约75℃、约80℃或约85℃。在一些实施方案中，生物指示物可以在约20％相对湿度和约100％相对湿度之间的湿度下使用，例如，约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％或约100％。在一些实施方案中，生物指示物在低于约30℃、低于约25℃、低于约20℃、低于约15℃、低于约10℃、低于约5℃或低于约0℃的温度下活性较低或完全失活。在一些实施方案中，生物指示物在低于约20％、低于约15％、低于约10％、低于约5％或低于约2％的湿度下活性较低或完全失活。

图1至3描绘了根据本申请的生物指示物部件20的一个实施方案。生物指示物部件20包括复合材料，并且包括复合织物22和膜24。膜24的类型可以是允许某些分子或离子通过的生物或合成聚合物膜。在一些实施方案中，膜24包括二氧化硅、沸石、金属-有机框架和/或钙钛矿，它们由于具有很强的耐热性和耐化学性以及高可调性(被修饰和功能化的能力)而被使用，这可以导致增加的渗透性和选择性。膜24可以用作可渗透的屏障，一种或多种化合物可以以不同的速率穿过该屏障或者根本不移动，从而用于分离气体混合物。

膜24还可以包括其他类型的材料，例如透气聚合物。为此，膜24可以是透气的，并且可以被构造成允许上述刺激物或刺激通过膜24扩散，但是阻止其他类型的材料扩散或以其他方式通过膜24。可以调节膜24，使得气体分子可以根据分子尺寸、扩散率和/或溶解度渗透。膜24可以包括网或穿孔箔，其可以防止生物指示物材料26通过膜24的外表面28逸出，但是允许周围的环境气体接触生物指示物材料26。还预期膜24将包括双向可扩散气体渗透层。在一些实施方案中，生物指示物材料26可以改变颜色或形式以对环境条件做出反应，例如高于所识别的阈值的周围气体或颗粒物的水平。

在一些实施方案中，膜24可以包括薄膜复合(TFC)膜，其可以包含高分子量无定形的聚(环氧乙烷)/聚(醚-嵌段-酰胺)(2533)层和/或高渗透性聚二甲基硅氧烷(PDMS)中间层，PDMS中间层可以预涂覆在聚丙烯腈(PAN)微孔基底上。在一些实施方案中，包含显示出更高渗透性的TFC膜可能是有利的。在另外的实施方案中，膜24可以包括聚酰亚胺、热重排聚合物(TR)、取代的聚乙炔、具有固有微孔性的聚合物(PIM)和/或聚醚。在一些实施方案中，选择具有定制的宏观和/或微观结构以及目标表面特性的材料可能是有利的。

仍然参照图1-图3，复合织物22可以是复合材料，其包括施加于复合织物22上的可生物降解材料(未示出)。在一些实施方案中，可生物降解材料可以以图案，特别是小贴片的图案施加或结合到复合织物22上。在一些实施方案中，可以包括两个或多个生物指示物部件20，生物指示物部件20内可以包括相同的生物指示物材料26，或者可以包括不同的生物指示物。如图1至3所描绘，生物指示物材料26也可以以可替换的排列设置，并且不需要局限于圆形形状。

具体参照图1，显示了生物指示物部件20的正视立体图。生物指示物部件20包括可包含硅的复合织物22和膜24。当膜24和复合织物22组合时，限定内部空腔30，生物指示物材料26设置在内部空腔30内。如上所述，膜24是半渗透性的，以便允许气体进入和离开内部空腔30，但防止液体或生物指示物材料26离开内部空腔30。生物指示物材料26可以包括具有较高生物材料浓度的第一部分32和具有较低生物指示物材料26浓度的第二部分34，反之亦然。在一些实施方案中，如上所述，第一部分32包括生物指示物材料，而第二部分34包括可生物降解材料，反之亦然。在一些实施方案中，第一部分32包括生物指示物材料26，而第二部分34包括另一种物质，例如添加剂，如上所述。

仍然参照图1，生物指示物部件20包括外边缘36，其限定了生物指示物部件20的外围。在本实施方案中，生物指示物部件20的形状呈圆形，这有利于允许施加于衬衫或其他类型的服装物品之外的多种应用。此外，生物指示物部件20的圆形形式可以允许放置的多功能性，使得生物指示物部件20可以用于或施加于其他可穿戴设备和/或鞋类。在替代实施方案中，生物指示物部件20的外边缘36的形状呈卵圆形、椭圆形、三角形、矩形、正方形、五边形、六边形、八边形或其他多边形形状。

参照图2，显示了生物指示物部件20的后视立体图。图中显示了外边缘36以及附着机构40，在本实施方案中，附着机构40包含多个挂钩42，挂钩42可以是钩环结构的部件，例如附着机构40允许生物指示物部件20容易地附着到服装物品上和/或从服装物品上移除。在一些实施方案中，附着机构40可以包括粘合剂、磁体、带子或一个或多个紧固件。在一些实施方案中，附着机构40可以包括锁和钥匙特征，这允许生物指示物部件20与另一部件滑动地或配合地接合。在一些实施方案中，沿着生物指示物部件20的外周提供外凸缘。在一些实施方案中，生物指示物部件20固定地附着到服装物品上。

现在参照图3，显示了生物指示物部件20的俯视图。在该视图中清楚地显示了生物指示物部件20的圆形轮廓，其中第一部分32和第二部分34更加明显。参照图4，显示了沿图3的线4-4截取的侧剖视图。如剖视图所示，生物指示物部件20包括附着机构40(即沿着底端44的挂钩42)，其附着到复合织物22上。生物指示物材料26设置在复合织物22上方，但位于由膜24形成的内部空腔30内。在替代实施方案中，还包括附加的层，然而，可能希望限制层的数量，以便减小生物指示物部件20的尺寸，使得它可以佩戴在衣服、鞋子、帽子等上。

参照图5，显示了在袋子50内的生物指示物部件20的立体图。袋子50可以是可再密封的，或者可以使用本文没有具体提及的机构来密封。然而，在优选实施方案中，袋子50可以围绕生物指示物部件20来封闭，以防止气体进入由袋子50限定的袋腔52。如上所述，当不使用生物指示物部件20时，穿着者可以将生物指示物部件20放回到可再密封的袋子50中，以防止生物指示物部件20与外部环境54相互作用。在一些实施方案中，生物指示物部件20可以通过被放置在可再密封的袋子50中来“再充电”，使得生物指示物部件20返回到未受影响的颜色、形状、形式或质地，即零(null)状态。一旦将生物指示物部件20从可再密封的袋子50中移出，生物指示物部件20可以变成另一种颜色、形状、形式或质地，如下面更详细讨论的。

图6A-图6C显示了生物指示物部件20从第一或零状态转换到第二状态再转换到第三状态的示意图。以下对不同状态的描述仅用于提供信息，而非旨在限制。此外，还可以设想其他的状态，使得生物指示物部件20可以在四、五、六、七、八或更多种不同状态之间呈现不同的颜色、形式、形状或质地。具体参照图6A，生物指示物部件20显示为处于第一状态，这可以是生物指示物部件20在可再密封的袋子50内或刚从可再密封的袋子50中移出时。参照图6B，生物指示物部件20显示为处于第二状态，这可以是生物指示物部件20已经经受第一外部环境，该第一外部环境可以由第一水平的CO₂或另一种类型的刺激物限定。此外，在一些实施方案中，第二状态可以在生物指示物部件20从袋子50移出之后几乎立即实现。参照图6C，生物指示物部件20显示为处于第三状态，这可以在生物指示物部件20长时间暴露于周围大气之后实现，或者可以在生物指示物部件20已经经受第二外部环境时实现，第二外部环境可以由第二水平的CO₂或另一种类型的刺激物限定。通过将生物指示物部件20返回到可再密封的袋字中一段确定的时间(例如60分钟)，可以使生物指示物部件20返回到第一状态。

图6A-图6C之间显示的不同状态总体上说明生物指示物部件20从第一颜色转换到第二颜色再转换到第三颜色。如上所述，设想了颜色的其他变化，从而存在第四状态、第五状态、第六状态等。然而，生物指示物部件20不需要改变颜色，而可以改变形式。图7A-图7C显示了生物指示物部件20从第一状态转换到第二状态再转换到第三状态的附加示意图。图7A显示了例如处于第一状态的生物指示物部件20，一旦生物指示物部件20从可再密封的袋子50中移出，就可以实现第一状态。图7B显示了处于第二状态的生物指示物部件20，其中生物指示物材料26已经从第一尺寸生长到大于第一尺寸的第二尺寸。图7C显示了处于第三状态的生物指示物部件20，其中生物指示物材料26已经从第二尺寸收缩到小于第二尺寸的第三尺寸。一旦生物指示物部件20被放回到可再密封的袋子50中，生物指示物部件20可以转变回第一尺寸，如图7A所示。虽然上述尺寸差异是生物指示物如何可以改变形状的非限制性实例，但是在第一、第二和第三状态之间可以设想任何数量的不同尺寸/形状的转变。此外，还设想了其他状态。

参照图8，显示了从物品(即服装物品60，在本实施方案中是t-恤衫)上分解的生物指示物部件20的详细正视图。该图显示了生物指示物部件20与服装物品60分离，然而，却清楚地显示了沿着服装物品60的正面64的放置位置62。生物指示物部件20可以沿着服装物品60的任何部分放置，然而，沿着服装物品60的正面64居中放置生物指示物部件20是有利的，这使得穿着者可以容易地观察和使用生物指示物部件20。在这个意义上，服装物品60可以被定义为具有左侧部分70、中央部分72和右侧部分74，以及下部部分76、中间部分78和上部部分80。部分70、72、74、76、78、80总体上可以包括相同面积的服装物品60，并且旨在将服装物品60分成特定区域。在本实施方案中，生物指示物部件20设置在中央部分72和上部部分80内。生物指示物部件20沿着服装物品60的中央和上部位置可以允许穿着者更容易地观察生物指示物部件20，以确定穿着者是否处于具有高水平或不希望水平的某种类型的气体、污染物或杂质的地区。然而，生物指示物部件20可以设置在部分70、72、74、76、78、80中的任何一个内。

现在参照图9，显示了人穿着的服装物品60上的生物指示物部件20。虽然生物指示物部件20显示为通常位于人穿着的服装物品60(在本实施方案中是背心)的左侧部分70和上部部分80，但是生物指示物部件20可以位于服装物品60的其他部分。生物指示物部件20可以在人进行体育活动(例如户外跑步)之前施加于服装物品60上。生物指示物部件20可以对人有帮助，以便提供外部环境54对体育活动安全的指示，或者可以改变颜色、形状、质地或形式，以便向人指示从进行体育活动可能是不期望的。

图10A-图10C分别显示了与处于第一状态、第二状态或雾霾环境以及第三状态或局部晴朗的环境的服装物品连接的生物指示物部件20的视图。参照图10A，显示了沿着服装物品60，以及从服装物品60分解的生物指示物部件20。在图10A中，在从袋子50中移出后，立即显示出生物指示物部件20，使得周围环境54影响其中的生物指示物材料26的颜色、形式、形状或质地的时间最短。图10B和10C显示了基于周围环境54的情况，生物指示物部件20可以转换成的不同状态。图10B显示了可以指示雾霾环境的第二状态。在雾霾环境中，生物指示物部件20可以转换成具有指示雾霾环境的颜色、形状、形式或质地的状态，这个状态可以基于大气中的CO₂水平。在一些实施方案中，CO₂的水平可以用作指示周围环境中是否存在其他污染物(例如臭氧或颗粒物)的替代物。图10C显示了，可以指示晴朗或局部晴朗的环境的第三状态。在第三状态中，生物指示物部件20可以转换成具有指示干净的或未污染的环境的颜色、形状、形式或质地的状态。

现在参照图11，显示了施加于鞋类物品90的生物指示物部件20。在本实施方案中，生物指示物部件20总体上具有如上文描述的相同的形态；然而，生物指示物部件20的某些方面，例如尺寸、形状或附着机构40可以改变，以便与鞋类物品90一起使用。鞋类物品90可以是任何类型的鞋类物品90，并且生物指示物部件20可以沿着鞋类物品90的任何部分放置。在一些实施方案中，生物指示物部件20沿着鞋类物品90的脚跟区域92放置。然而，在一些实施方案中，生物指示物部件20可以沿着鞋类物品90的脚中部区域94、脚前部区域96和/或舌部区域98放置。在一些实施方案中，并且如下所述，生物指示物部件20可以沿着鞋类物品90的鞋底结构100设置。

图12显示了沿着鞋类物品90的鞋底结构100设置的生物指示物部件120的另一个实施方案的视图。在本实施方案中，生物指示物部件120不是圆形的，而是沿着鞋底结构100纵向延伸。生物指示物部件120可以与鞋类物品90的鞋底结构100一体形成，或者可以与其分离。在一些实施方案中，通过剥离生物指示物部件120，生物指示物部件120可与鞋底结构100分离。在这种意义上，沿着生物指示物部件120下侧，可以形成附着机构(未示出)，以允许其从鞋底结构100拆卸和附着于鞋底结构100。

图13显示了沿着腕带122设置的生物指示物部件20的又一实施方案。生物指示物部件20沿着腕带122可附着到基座124上并且从基座124上可拆卸。在一些实施方案中，腕带122可以包括诸如手表头(未示出)或夹紧机构126之类的部件，该夹紧机构126允许腕带122从用户的手腕上移除。在一些实施方案中，生物指示物部件20具有较小的轮廓，但仍能保持类似于上文描述的生物指示物部件的圆形形状。生物指示物部件20可以沿着腕带122的任何部分放置。

图14A-图14C显示了具有施加于其上的生物指示物部件20的便帽或礼帽130的示意图，其中生物指示物部件20以与图6A-图6C所示的类似的方式从第一或零状态转换到第二状态再转换到第三状态。如上所述，设想了其他状态，使得生物指示物部件20可以在四、五、六、七、八或更多种不同状态之间呈现不同的颜色、形式、形状或质地。具体参照图14A，生物指示物部件20显示为处于第一状态，这可以是生物指示物部件20在可再密封的袋子50内或刚从可再密封的袋子50中移出并被施加到礼帽130上。参照图14B，生物指示物部件20显示为处于第二状态，这可能会发生于当生物指示物部件20已经经受第一外部环境时，第一外部环境可以由第一水平的CO₂或另一种类型的刺激物限定。此外，在一些实施方案中，第二状态可以在生物指示物部件20从袋子50移出之后几乎立即实现。参照图14C，生物指示物部件20显示为处于第三状态，这可以在生物指示物部件20长时间暴露于周围大气之后实现，或者可以在生物指示物部件20已经经受第二外部环境时实现，第二外部环境可以由第二水平的CO₂或另一种类型的刺激物限定。通过将生物指示物部件20返回到可再密封的袋子中一段确定的时间(例如60分钟)，可以使生物指示物部件20返回到第一状态。

参照图15，通过流程图描绘了使用生物指示物部件20的方法140。在步骤142，该方法包括从袋子50中移出生物指示物部件20的步骤。在步骤144，该方法包括通过沿着生物指示物部件20的附着机构40将生物指示物部件施加到物品(例如服装物品60)上的步骤。在步骤146，方法140还包括将生物指示物部件从第一环境转移到第二环境的步骤，其中第二环境中的CO₂水平高于第一环境。最后，在步骤148，方法140包括将生物指示物部件20放回袋子50中的步骤。

本文描述的任何实施方案都可以被修改以包括结合不同实施方案公开的任何结构或方法。此外，本申请不限于具体所示出的类型的鞋类物品。此外，本文公开的任何实施方案的鞋类物品的方面可以被修改以与任何类型的鞋类、服装或其他运动设备一起使用。

如前所述，本领域的技术人员将会理解，虽然上文已经结合特定的实施方案和实例描述了本发明，但是本发明不一定受限于此，并且许多其他实施方案、实例、用途、对实施方案、实例和用途的修改和偏离都旨在包含于所附的权利要求中。本文引用的每篇专利和出版物的全部公开内容通过引用并入，就像每篇这样的专利或出版物通过引用单独并入本文一样。本发明的各种特征和优点在以下权利要求中阐述。

工业适用性

根据上述描述，本发明的许多修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本说明书应被解释为仅是说明性的，并且是为了使本领域技术人员能够制造和使用本发明以及教导实现本发明的最佳模式而呈现。保留了在所附权利要求范围内的所有修改的专有权。

Claims

1.用于确定周围环境中的CO₂水平的生物指示物部件，包括：

复合织物，其包括基底，其中可生物降解的材料施加于所述基底上；

膜，其与所述复合织物连接以限定内部空腔，所述膜是半渗透性的；

生物指示物，当暴露于CO₂时，所述生物指示物会改变颜色、尺寸、形状或质地，其中，所述生物指示物设置在复合织物上方，且位于由膜形成的内部空腔内；和

附着机构，其连接到所述复合织物的后侧。

2.根据权利要求1所述的生物指示物部件，其中所述基底的形状呈圆形。

3.根据权利要求2所述的生物指示物部件，其中所述附着机构包括挂钩。

4.根据权利要求1所述的生物指示物部件，其中所述生物指示物包括藻类。

5.根据权利要求4所述的生物指示物部件，其中所述藻类的类型是颤藻属。

6.根据权利要求4所述的生物指示物部件，其中当所述生物指示物部件暴露于CO₂的阈值水平时，所述生物指示物部件变成紫色。

7. 用于确定周围环境中的CO₂水平的生物指示物组件，包括：

物品；和

施加于所述物品上的生物指示物部件，所述生物指示物部件包括：

复合织物，其包括基底，其中可生物降解的材料施加于所述基底上，

膜，其与所述复合织物连接以限定内部空腔，所述膜是半渗透性的，

生物指示物，当暴露于CO₂时，所述生物指示物改变颜色、尺寸、形状或质地，其中，所述生物指示物设置在复合织物上方，且位于由膜形成的内部空腔内，和

附着机构，其连接到所述复合织物的侧面。

8.根据权利要求7所述的生物指示物组件，其中所述物品是服装物品。

9.根据权利要求7所述的生物指示物组件，其中所述物品是鞋类物品。

10.根据权利要求7所述的生物指示物组件，其中所述生物指示物包括当暴露于CO₂时改变颜色的藻类。

11.根据权利要求10所述的生物指示物组件，其中所述藻类的类型是颤藻属。

12.根据权利要求11所述的生物指示物组件，其中当所述生物指示物部件暴露于CO₂的阈值水平时，所述生物指示物部件变成不同的颜色。

13.根据权利要求7所述的生物指示物组件，其中所述生物指示物组件包括两个或多个生物指示物部件。

14.利用生物指示物组件的方法，所述生物指示物组件可以确定周围环境中的CO₂的阈值水平，所述方法包括：

从袋子中移出生物指示物部件，所述生物指示物部件包括：

生物指示物，当暴露于CO₂时，所述生物指示物改变颜色、尺寸、形状或质地，其中，所述生物指示物设置在复合织物上方，且位于由膜形成的内部空腔内；和

附着机构，其连接到所述复合织物的后侧；和

通过沿着所述生物指示物部件的所述附着机构，将所述生物指示物部件施加于物品上。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述物品是服装物品。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述物品是鞋类物品。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述生物指示物包括当暴露于CO₂时改变颜色的藻类。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述藻类的类型是颤藻属。

19.根据权利要求14所述的方法，其中当所述生物指示物部件暴露于CO₂的阈值水平时，所述生物指示物部件变成不同的颜色。

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述附着机构包括钩环结构。