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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung einer auf einen
Gegenstand einfallenden Strahlungsdosis.
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Verschiedenartigste
Gegenstände
oder Produkte wie beispielsweise Lebensmittel oder Medikamente haben
häufig
eine zeitlich begrenzte Haltbarkeit bzw. sind vor bestimmten Umwelteinflüssen besonders
zu schützen.
So dürfen
manche Waren oder Transportgüter
einer Licht- oder unmittelbaren Sonneneinstrahlung wenn überhaupt
nur bedingt ausgesetzt werden, da die dabei von dem Produkt aufgenommene
Strahlungsdosis für
das Produkt schädigend
sein kann, so dass dieses in seiner Eigenschaft und Wirksamkeit
beeinträchtigt
werden kann. Zu nennen sind beispielsweise Medikamente, die bei
zu hoher Strahlungsdosis, also zu starker Sonneneinstrahlung etc.
sich verändern
bzw. ihre Wirksubstanzen zersetzt werden etc. Solche Produkte sind
also unbedingt vor einer Licht- oder Sonneneinstrahlung zu schützen.
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Nachdem
die in Rede stehenden Gegenstände
oder Produkte vom Hersteller zum Zwischenlager bis zum Endabnehmer
zu transportieren sind und häufig
mehrere Transportunternehmen beteiligt sind, ist es für den Endanwender
wichtig zu erkennen, ob ein Produkt stets den Anforderungen entsprechend
gelagert und transportiert wurde, oder ob sich die Lagerungs- oder
Transportbedingungen so geändert
haben, dass das Produkt einer Licht- oder Sonneneinstrahlung ausgesetzt
war, die ausreichend, mithin also unzulässig hoch war, so dass die Eigenschaften
des Produktes, beispielsweise des Medikaments oder eines Lebensmittels,
nachhaltig beeinträchtigt
werden konnten.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Erfassungseinrichtung
anzugeben, die es ermöglicht,
produktindivi duell eine unzulässig hohe
Strahlungsbelastung, die produktschädigend sein kann, auf sichere
Weise zu erfassen und erkennen zu können.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einer Einrichtung der beschriebenen Art
erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die am Gegenstand anzubringende Einrichtung ein elektronisch
auslesbares Speicherelement, insbesondere einen RFID-Chip, mit wenigstens
einer Speicherzelle sowie einen der Speicherzelle zugeordneten strahlungssensitiven
Sensor, der in Abhängigkeit
der einfallenden Strahlungsdosis eine Zustandsänderung erfährt, umfasst, wobei der auslesbare
Speicherzelleninhalt in Abhängigkeit
des Sensorzustands variiert.
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Die
Erfindung beruht auf dem Gedanken, ein auslesbares Speicherelement,
vorzugsweise einen RFID-Chip, mit einem geeigneten Strahlungssensor zu
verbinden. Der Sensor selbst ist strahlungssensitiv, er wird also über einfallende
Lichtstrahlung beeinflusst bzw. reagiert auf diese derart, dass
sich sein Zustand, also die Sensoreigenschaften, in Abhängigkeit
der einfallenden Strahlungsdosis verändert. Der Sensorzustand wiederum
ist das Maß dafür, welcher Speicherzelleninhalt
in der dem Sensor zugeordneten wenigstens einen Speicherzelle des
Speicherelements, also beispielsweise des RFID-Chips, eingeschrieben
beziehungsweise ausgelesen beziehungsweise beim Auslesen eingeordnet
wird. Die Sensorzustandsänderung
kann also z.B. über
den RFID-Chip als Änderung
eines Speicherbits erfasst werden.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
wird zunächst
an dem Gegenstand, beispielsweise einer Medikamentendose oder -flasche
etc. angebracht, bevor diese erstmals transportiert wird. Jedes
Mal, wenn der Gegenstand einer Strahlung, für die der Sensor sensitiv ist,
ausgesetzt wird, nimmt der Sensor eine bestimmte Strahlungsdosis
auf, die umso größer ist,
je länger
beziehungsweise öfter
er der Strahlung ausgesetzt ist. Mit zunehmender aufgenommener Strahlungsdosis
verändert
sich sein Zustand, bis irgendwann nach Erreichen einer entsprechenden
Strahlungsdosis, die infolge der Auslegung des Sensors als unzulässig hoch,
weil Produkt schädigend,
definiert ist, sich sein Zustand soweit geändert hat, dass der Speicherzelleninhalt
derart geändert
oder als geändert
erfasst wird, dass beim Auslesen dieser Speicherzelle erfasst wird,
dass eben eine unzulässig
hohe Strahlungsdosis aufgenommen wurde.
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Bei
einem RFID-Chip handelt es sich um ein bekanntes Element, es ist
ein Informationsträger, dessen
gespeicherte Informationen im Bedarfsfall über ein Lesegerät ausgelesen
werden kann. Dabei sind RFID-Chips mit einer eigenen integrierten
Leistungsversorgung bekannt, die den Sendebetrieb im Lesefall ermöglicht.
Alternativ sind auch RFID-Chips bekannt, die einen entsprechenden
Schwingkreis aufweisen, in den von außen über das Lesegerät Energie
induziert werden kann, die dem Übertragungsbetrieb
dient. Auch andere Speicherelemente sind grundsätzlich verwendbar, wenngleich
im Folgenden exemplarisch primär
ein RFID-Chip beschrieben wird.
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Ein
solcher RFID-Chip weist üblicherweise einen
Speicher mit einer Vielzahl separater Speicherzellen auf, in die
unterschiedlichste Produktinformationen wie Seriennummer, Herstellungsdatum,
Hersteller etc. eingespeichert sind. Wenigstens eine solche Speicherzelle
wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung
nun als Informationszelle betreffend den bezogen auf die strahlungstechnische
Vergangenheit des Produktes gegebenen Produktzustand verwendet.
Dieser Speicherzelle wiederum ist wie beschrieben der Sensor zugeordnet,
der in Abhängigkeit
der aufgenommenen Strahlungsdosis seinen Zustand ändert, wenn
eine definierte maximale Strahlungsdosis aufgenommen wurde. Der
Sensorzustand ist das definierende Kriterium für den Speicherzelleninhalt, also
die Information in der einen zugeordneten Speicherzelle oder dem
gegebenenfalls mehreren Zellen bestehenden Speicherabschnitt. Wird
beispielsweise überhaupt
keine oder nur eine geringe Strahlungsdosis vom Sensor aufgenommen,
so wurde das Produkt keiner unzulässigen hohen Strahlung ausgesetzt.
In diesem Fall ist in der Spei cherzelle beispielsweise eine „0" eingeschrieben,
was beim Auslesen über
ein Lesegerät,
bei dem sämtliche
Speicherzelleninhalte, unter anderem auch der der dem Sensor zugeordnete
Speicherzelle, übertragen
wird. Das Produkt ist also "strahlungstechnisch
einwandfrei". Bei
einer Überschreitung
und einer Sensorzustandsänderung ist
in der Speicherzelle beispielsweise eine „1" eingeschrieben beziehungsweise wird
in Folge der Sensorzustandsänderung
eine entsprechende Speicherbitänderung
aus dieser Speicherzelle ausgelesen. Einem physikalischen Ändern der
Speicherzelleninhalte steht es gleich, wenn im Rahmen des Auslesens
der Speicherzelle der Sensorzustand z.B. über eine Funktionsprüfung abgefragt
beziehungsweise geprüft
wird. In Abhängigkeit
des Prüfungsergebnisses
kann dann der Speicherzelle die entsprechende Information beim Auslesen
zugeordnet werden, ohne dass tatsächlich physikalisch der Speicherzelleninhalt
verändert
wird. Je nach Funktionszustand des Sensors wird also z.B. eine logische „0" oder eine logische „1" ausgelesen beziehungsweise
zur Datenübertragung
zugeordnet.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung
lässt damit
auf einfache Weise eine sichere Erfassung einer unzulässig hohen
aufgenommenen Strahlungsdosis, die produktschädigend sein kann, zu. Hierüber kann auch
in einer Logistikkette, bei der mehrere Transportunternehmen eingebunden
sind, ohne weiteres erfasst werden, in welchem Transportkettenabschnitt der
Transportfehler erfolgt ist. Denn wenn mit jeder Übergabe
von einem zum anderen Transportunternehmen die Einrichtung jeweils
ausgelesen und damit der Produktzustand erfasst wird, kann sofort
erkannt werden, wo es zu einem Transportfehler gekommen ist.
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Zentrales
Element ist wie oben ausgeführt der
strahlungssensitive Sensor. Dieser kann nun erfindungsgemäß entweder
mit zunehmender Strahlungsdosis irreversibel zerstört werden
oder seine Leitfähigkeit
entsprechend geändert
werden. Im ersten Fall, wenn also der Sensor nach Aufnahme einer unzulässig hohen
Strahlungsdosis irreversibel zerstört wird, wird ein Sensorelement
derart über
die Strahlung geschädigt,
dass es seine Funktion nicht mehr ausüben kann und auch nicht wieder
restauriert werden kann. Hierzu kann der Sensor beispielsweise einen
Leiterabschnitt aufweisen, der aus einem elektrisch leitfähigen, jedoch
strahlungssensitiven Material besteht, das sich mit zunehmender
Strahlungsdosis unter Änderung
seiner elektrischen Leitfähigkeit verändert. Beispielsweise
kann hierzu ein leitfähiger Kunststoff
oder ein entsprechendes leitfähiges
biologisches Material verwendet werden, die beide aber über die
aufgenommene Strahlung derart geschädigt werden beziehungsweise
denaturieren, dass sie zerstört
werden, woraus die Unterbrechung der Leitungsverbindung resultiert.
Letztlich nimmt in diesem Fall der Widerstand derart zu, dass die
vormals leitende Masse kaum noch leitfähig ist oder vollständig isoliert.
Diese Zustandsänderung,
also die irreversible Zerstörung
und damit Unterbrechung der Leitungsverbindung, kann nun, nachdem
der Sensor elektrisch mit dem RFID-Chip beziehungsweise der dortigen
zugeordneten Speicherquelle verbunden ist, sofort erkannt werden.
Denn diese elektrische Verbindung beziehungsweise deren Funktionszustand
ist das ausschlaggebende Kriterium dafür, was letztendlich aus der
zugeordneten Speicherzelle ausgelesen wird. Wird beispielsweise
bei einem RFID-Chip ohne eigener Leistungsversorgung zum Auslesen
die Energie in den RFID-Chip eingekoppelt, und die entsprechenden
Speicherzelleninhalte abgefragt, so ist hierbei beispielsweise die
Leitungsverbindung zu der so genannten Speicherzelle, die über den
Sensor geführt
ist, unterbrochen, so dass dies beim Senden quasi als – dem vorher
beschriebenen Ausführungsbeispiel
folgend – logische „1" erfasst wird und
vom RFID-Chip als solche Information übertragen wird. Bei einem funktionsfähigen Sensor
ist die Leitung noch geschlossen, beim Auslesen wird also die Sensorzelle
erkannt beziehungsweise der eingeschriebene Speicherzelleninhalt
kann entsprechend übertragen
werden. Denkbar ist natürlich
jedwede Kopplung des Sensors mit dem RFID-Chip, die ein sicheres
Erfassens des Sensorzustands und damit eine entsprechende Veränderung
des Speicherzelleninhalts ermöglicht.
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Eine
Alternative zur irreversiblen Zerstörung in Verbindung mit einer
Unterbrechung der Leitungsverbindung sieht vor, den Sensor lediglich
in seiner Leitfähigkeit
zu ändern,
ohne ihn irreversibel zu zerstören.
Dies ist beispielsweise dann möglich,
wenn der Sensor ein EPROM umfassend wenigstens eine Ladungsspeicherzelle
ist beziehungsweise umfasst. Bei einem EPROM handelt es sich um
ein elektronisch programmierbares Speicherzellenelement, dessen
Speicherzelle durch eine Bestrahlung gelöscht und anschließend erneut
elektrisch durch Spannungsimpulse programmiert werden kann. Es handelt
sich dabei um ein Halbleiterelement, dessen Funktion grundsätzlich bekannt
ist. Bei dem erfindungsgemäßen Sensor
kommt nun ein EPROM mit wenigstens einer Ladungsspeicherzelle zum
Einsatz. Im Ausgangszustand ist durch Gabe eines entsprechenden
Spannungsimpulses eine definierte Ladungsverteilung in der Speicherzelle
eingeschrieben, die – dem
vorherigen Beispiel folgend – beispielsweise
eine logische „0" in der zugeordneten
Speicherzelle definiert. Wird nun das EPROM beim Transport einer
Strahlung ausgesetzt, die über
ein geeignetes Eintrittfenster auf das in einem Gehäuse befindlichen Halbleiterbauteil
trifft, so kommt es zu einem Ladungsausgleich infolge der aufgenommenen
Strahlungsenergie, das heißt,
mit zunehmender aufgenommener Strahlungsdosis verändern sich
die vormals über
den Schreibimpuls eingestellten Ladungsverhältnisse. Mit Erreichen einer
definierten Strahlungsdosis, die die unzulässig hohe Strahlungsdosis bezogen
auf das Produkt definiert, erfolgte nun ein derart weitgehender
Ladungsausgleich, dass beim Auslesen hierüber in der zugeordneten Speicherzelle quasi
eine logische „1" ausgelesen wird.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass
sich hier die elektrische Leitfähigkeit über die
Ladungsverschiebung geändert hat.
Während
nach der Gabe des Einschreibe-Spannungsimpulses die Ladungen im
Halbleiterbauteil getrennt waren, mithin also das EPROM beziehungsweise
die Ladungsspeicherzelle einen großen elektrischen Widerstand
aufwies und kein Strom über
den Chip im Auslesefall fließen
kann, führt
die Ladungsverschiebung dazu, dass sich der elektrische Widerstand
verändert,
er nimmt ab, das EPROM wird über die
Ladungsspeicherzelle leitfähig.
Hier er folgt also eine umgekehrte Zustandsänderung, verglichen mit den
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen,
wo im unbeeinträchtigten
Zustand eine intakte Leitungsverbindung gegeben war, die irreversibel
zerstört wurde,
wenn eine unzulässige
hohe Strahlungsdosis aufgenommen wurde, während im beschriebenen EPROM-Ausführungsbeispiel
die Zustandsänderung von
nicht leitend zu leitend erfolgt.
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Mitunter
ist ein Produkt nicht für
eine beliebige Strahlung, also Strahlung einer beliebigen Wellenlänge sensitiv,
sondern nur für
Strahlung aus einer bestimmten Wellenlänge im Bereich. Zu diesem Zweck
kann dem Sensor eine Strahlungsfiltereinrichtung zugeordnet sein,
die nur solche Strahlung unmittelbar auf den Sensor eindringen lässt, die
in einem definierten Wellenlängenbereich
liegt. Dies kann beispielsweise UV-Strahlung oder Röntgenstrahlung sein,
wobei diese Aufstellung natürlich
nicht abschließend
ist. Alternativ zur Verwendung einer Strahlungsfiltereinrichtung
besteht grundsätzlich
die Möglichkeit,
durch entsprechende Materialauswahl hinsichtlich der verwendeten
Sensormaterialien eine bestimmte Wellenlängensensitivität einzustellen,
indem Materialien verwendet werden beziehungsweise Materialien mit
entsprechenden Zusätzen „gedopt" werden, die nur
eine bestimmte Wellenlängensensitivität aufweisen
beziehungsweise definieren.
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In
entsprechender Weise kann auch die benötigte Strahlungsdosis für eine eine Änderung
des Speicherzelleninhalts des Speicherelement erwirkende Zustandsänderung
des Sensors variierbar sein. Dies kann im Falle eines EPROM's dadurch erfolgen,
dass die anfängliche, über den
Schreibe-Spannungsimpuls einprogrammierte Ladung in der Ladungsspeicherzelle
entsprechend hoch oder niedrig eingestellt wird. Bei einer niedrigen
Speicherzellenladung reicht eine geringere Strahlungsdosis aus,
um eine hinreichende Widerstandsänderung, die
zu einer ausreichenden Leitfähigkeit über die EPROM-Ladungsspeicherzelle
führt,
zu erwirken, als bei einer sehr hohen Zellenladung.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung eines eine erfindungsgemäße Einrichtung aufweisenden
Gegenstandes nebst Leseeinrichtung für die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung,
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2 eine
vergrößerte Prinzipdarstellung der
zentralen Komponenten der erfindungsgemäßen Einrichtung,
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3 eine
erste erfindungsgemäße Ausführungsform
eines strahlungssensitiven Sensors, und
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4 eine
zweite Ausführungsform
eines strahlungssensitiven Sensors.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Einrichtung 1,
die an einem Gegenstand 2, hier beispielsweise einem ein
flüssiges
Medikament enthaltenden Behälter,
das vor Lichtstrahlung zu schützen
ist, angeordnet ist. Bei der Einrichtung 1 handelt es sich
um ein Speicherelement in Form eines RFID-Chips, der über eine
Leseeinrichtung 3 elektronisch auslesbare Informationen
eingespeichert hat, die unterschiedlichster Natur sein können. Bei
diesen kann es sich um Produktinformationen wie beispielsweise eine Seriennummer,
eine Herstellerinformation, ein Herstellungsdatum, eine Chargennummer
etc. handeln. Eben diese Eigenschaften kann der RFID-Chip der erfindungsgemäßen Einrichtung
gleichermaßen
aufweisen, zentral ist jedoch, dass der RFID-Chip Teil einer Strahlungserfassungseinrichtung
ist, worauf nachfolgend noch in Verbindung mit 2 eingegangen
wird.
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2 zeigt
die erfindungsgemäße Einrichtung 1 in
Form einer detaillierteren Prinzipdarstellung, wobei hier selbstverständlich nur
die wesentlichen Komponenten dargestellt sind. Gezeigt ist zum einen
der RFID-Chip 4, bestehend aus dem Steuer- und Speicherteil 5,
einem zugeordneten elektromagnetischen Schwingkreis 6 sowie
einer Antenne 7. Der Steuer- und Speicherabschnitt weist
im gezeigten Beispiel eine Vielzahl separater Speicherzellen auf, von
denen hier exemplarisch nur einige wenige dargestellt sind. In diesen
ist beispielsweise die Seriennummer oder eine sonstige zu übertragende
Information eingespeichert. Ferner ist eine weitere Speicherzelle 9 vorgesehen,
deren Speicherinhalt ausschließlich
dazu dient, anzugeben, ob die Einrichtung 1 und ihr zugeordneter
Gegenstand, an dem sie unmittelbar angeordnet ist, hier also beispielsweise
das Medikament 2, einer unzulässig hohen Strahlungsbelastung
ausgesetzt wurde, so dass die Gefahr einer strahlungsbedingten Eigenschaft-
oder Qualitätsbeeinflussung
des Produkts gegeben sein kann. Der Schwingkreis 6 dient
zur Energieerzeugung, die benötigt
wird, um die gewünschten
Informationen aus den Speicherzellen 8, 9 auszulesen
und über
die Antenne 7 auszusenden. Über ein äußeres elektromagnetisches Wechselfeld,
das über
die Leseeinrichtung 3 erzeugt wird, wird der Schwingkreis 6 in
Resonanz gebracht. Die dabei aufgenommene beziehungsweise erzeugte
Energie wird benutzt, um einen mit dem Inhalt der Speicherzellen 8 und 9 modulierten HF-Puls über die
Antenne 7 auszusenden und so die Speicherzelleninhalte
zu übertragen.
Dieses Wechselfeld kann wie beschrieben über die Leseeinrichtung 3 erzeugt
werden, die gleichzeitig zum Empfang der ausgesendeten Speicherinformationen
dient und die diese Speicherinformation an eine Auswerteeinrichtung
weiterleitet. Der grundsätzliche
Aufbau eines solchen RFID-Chipses ist hinlänglich bekannt.
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Wie
beschrieben ist bei dem RFID-Chip 4 wenigstens eine gesonderte
weitere Speicherzelle 9 vorgesehen, deren Inhalt dazu dient,
anzugeben, ob eine unzulässig
hohe Strahlungsbelastung erfolgt ist oder nicht. Um die Strahlungsdosiserfassung
zu ermöglichen
und gleichzeitig erfassungsbedingt den Speicherzelleninhalt der
Speicherzelle entsprechend einzustellen, ist ein strahlungssensitiver
Sensor 10 vorgesehen, der in dem zweiten gestrichelten
Kästchen
mit dem exemplarisch als Schalter 11 dargestellten Teil
gezeigt ist. Der Sensor 10 ist mit dem Steuer- und Speicherteil 5 gekoppelt,
gegebenenfalls direkt mit der Strahlungsdosis-Speicherzelle 9.
Der Sensor 10 ist strahlungssensitiv, er ist derart ausgelegt,
dass er, wenn er eine hinreichend hohe Strahlungsdosis, die eine
unzulässig
hohe Strahlungsbelastung des Produktes definiert, aufgenommen hat, eine
Zustandsänderung
erfährt,
welche das ausschlaggebende Kriterium dafür ist, welcher Inhalt in der
Speicherzelle 9 einprogrammiert ist beziehungsweise welcher
Inhalt beim Auslesen der Speicherzelle 9 zugeordnet wird.
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Die
Funktionsweise des Sensors 10 ist derart, dass er – nachdem
er in gleicher Weise der etwaigen Umgebungsstrahlung ausgesetzt
ist wie allen anderen Komponenten beziehungsweise das Produkt selbst – in Abhängigkeit
der einfallenden Strahlung und der über die Zeit aufgenommenen
Strahlungsdosis und einem im Beispielsfall angenommenen Überschreiten
der sensorspezifischen Soll-Strahlungsdosis eine Zustandsänderung
erfährt. Diese
Zustandsänderung
ist das auslösende
Moment für
die Änderung
des Speicherzelleninhalts der Speicherzelle 9 beziehungsweise
wird die Zustandsänderung
als eine Änderung
des Speicherzelleninhalts im Rahmen der Speicherzellenauslesung
ausgelesen beziehungsweise gewertet. Denn die Zustandsänderung
zeigt an, dass eine unzulässig
hohe Strahlungsbelastung gegeben ist, die sich nachteilig auf das
Produkt auswirken kann. Infolgedessen muss eine entsprechende Information
in die Speicherzelle 9 eingeschrieben werden, beziehungsweise
während
des Auslesens eine entsprechende Information dieser Speicherzelle
zugeordnet werden können.
Beispielsweise sei angenommen, dass bei einer Strahlungsbelastung
unterhalb der sensorspezifischen Soll-Strahlungsdosis, die mit der
definierten unzulässigen
Strahlungsbelastung korreliert ist, in der Speicherzelle eine logische „0" eingeschrieben ist
beziehungsweise ihr eine solche beim Auslesen zugeordnet wird, das
Produkt ist also strahlungstechnisch gesehen „unbelastet", was in 1 mit
dem „+"-Symbol dargestellt
ist. Erfährt
der Sensor 10 eine strahlungsbedingte Zustandsänderung,
so wird eine logische „1" in die Speicherzelle
eingeschrieben bezie hungsweise ist eine solche dieser Speicherzelle zugeordnete
Information auslesbar, das Produkt ist strahlungstechnisch belastet
wie in 1 durch das zugeordnete Symbol „–„ dargestellt
ist. Der Anwender kann anhand der Speicherzelleninformation also sofort
erkennen, ob das Produkt strahlungsmäßig belastet ist, mithin also
qualitativ also möglicherweise beeinflusst
und minderwertig ist, und folglich auszusortieren oder für den menschlichen
Verzehr nicht mehr geeignet ist oder nicht.
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Die
Zustandsänderung
des Sensors 10 ist derart, dass sie entweder vollständig irreversibel
ist, mithin also der Sensor eine tatsächliche Zerstörung erfährt, oder
derart, dass sie nur unter Verwendung geeigneter Hilfsmittel wieder
rückgängig gemacht werden
kann. Hierüber
ist ausgeschlossen, dass eine einmal erfasste unzulässig hohe
Strahlungsbelastung im Rahmen einer Manipulation wieder zurückgesetzt
werden kann, indem der Sensor 10 wieder zurückgestellt
wird. Daraus resultiert zwangsläufig
auch, dass der Speicherzelleninhalt der Speicherzelle 9 beziehungsweise
der ihr beim Auslesen zugeordnete Informationsgehalt, einmal infolge
der unzulässig
hohen Strahlungsbelastung auf „1" gesetzt, auch remanent
gespeichert bleibt, mithin also ebenfalls irreversibel und damit
unmanipulierbar ist. Für den
Anwender bedeutet dies folglich ein Höchstmaß an Sicherheit, da er auf
diese Weise exakt und unmanipulierbar Kenntnis darüber erhält, ob während des Transports
zu ihm – unabhängig davon,
welches Glied er in der Transportkette bildet – zu irgend einem Zeitpunkt
die Einrichtung 1 und damit das Produkt einer zu hohen
Strahlung ausgesetzt wurde oder nicht. Dabei ist der Steuer- und
Speicherteil 5 des in 2 gezeigten
RFID-Chips sehr einfach konzipiert, es ist lediglich eine Speicherzelle 9 hierfür vorgesehen. Selbstverständlich wäre es auch
denkbar, zwei oder mehr Speicherzellen als Redundanzen vorzusehen. Auf
eine Speicherung des Erfassungszeitpunkts der unzulässig hohen
Strahlungsbelastungserkennung kommt es nicht zwingend an, nachdem
diese Information für
den Anwender, der letztlich nur Sicherheit über die Produktqualität haben
möchte,
nicht von allzu hoher Bedeutung ist. Selbstverständlich wäre es aber auch denkbar, dem
RFID-Chip 4 ein entsprechendes Zeitglied zuzuordnen, das
auch die Erfassung und Abspeicherung des Zeitpunkts, zu dem der Sensor 10 eine
unzulässige
Strahlungsbelastung sensiert, in einem entsprechenden Speicherbereich im
Steuer- und Speicherteil 5 einspeichert.
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Wie
beschrieben ist der Sensor strahlungssensitiv und vollzieht im Bereich
der zugeordneten Soll-Strahlungsbelastung eine Zustandsänderung. Diese
Zustandsänderung
kann unterschiedlicher Natur sein, sie kann einerseits reversibel
sein und eine reine elektrische Zustandsänderung sein, alternativ kann
sie auch irreversibel sein, jedoch gleichermaßen eine elektrische Zustandsänderung
darstellen.
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In
den 3 und 4 sind verschiedene Ausgestaltungen
eines Sensors als Prinzipskizzen dargestellt.
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3 zeigt
den Sensor 10, der hier in Form eines EPROMs 11 ausgeführt ist.
Bei einem EPROM handelt es sich bekanntlich um ein Halbleiterspeicherelement,
in dem über
einen elektrischen Spannungspuls Ladungen in einer Ladungsspeicherzelle 12 eingeschrieben
und dort remanent getrennt gespeichert werden können. 3 zeigt
eine Ladungsspeicherzelle 12 als Prinzipdarstellung, wobei
hier die positiven und negativen Ladungen getrennt dargestellt sind,
nachdem hier bereits der Schreib-Spannungspuls gegeben wurde. Der
EPROM-Chip wird beispielsweise werksseitig bereits geladen ausgeliefert,
die Ladung kann über
sehr lange Zeit remanent eingespeichert bleiben. Die Ladungsspeicherzelle 12 ist über geeignete
Leitungsverbindungen 13 in der in 2 gezeigten
Weise mit dem RFID-Chip 4 verbunden.
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Infolge
der Ladungstrennung ist die Ladungsspeicherzelle 12 sehr
hochohmig, weist also einen großen
elektrischen Widerstand auf, das heißt, über die Ladungsspeicherzelle 12 und
damit das EPROM 11 fließt kein Strom. Wird also beispielsweise
in diesem Zustand über
das Lesegerät 3 Energie einge koppelt
und vom Schwingkreis 6 eine Spannung erzeugt und auch an
den Sensor 10 angelegt, so fließt über den Sensor 10 infolge
der Hochohmigkeit der Ladungsspeicherzelle 12 kein Strom.
Beim Auslesen der Speicherzellen 8 und 9 wird
dies dahingehend als Speicherzelleninformation der Speicherzelle 9 erkannt,
dass ihr eine logische „0" zugeordnet wird,
dass mithin also keine unzulässig
hohe Strahlungsbelastung bis dato aufgetreten ist. Das heißt, der
elektrische Widerstand der Ladungsspeicherzelle 12 beziehungsweise
des EPROMs 11 ist indizierend dafür, welche Speicherzelleninformation
in der Speicherzelle 9 einprogrammiert ist beziehungsweise
der Speicherzelle 9 beim Auslesen zugeordnet wird.
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Fällt nun
während
des Transports eine Strahlung 14 auf den Sensor 10 ein,
wie in 3 dargestellt ist, so tritt diese über ein
geeignetes Strahlungsfenster auf den EPROM-Halbleiterchip. Die Strahlung
führt dazu,
dass es aufgrund der aufgenommenen Strahlungsenergie zu einem Ladungsausgleich in
der Ladungsspeicherzelle 12 kommt, dass also mithin die über den
Schreibe-Spannungsimpuls eingeprägte
Ladungstrennung mit zunehmender aufgenommener Strahlungsdosis aufgehoben
wird. Das heißt,
mit zunehmender Bestrahlung ändert
sich der Zustand des EPROMs, seine Leitfähigkeit nimmt zu. Ist eine
gewisse Mindeststrahlungsdosis, die als unzulässig hohe Strahlungsdosis bezogen
auf das Produkt definiert ist, erreicht, so weist das EPROM 11 eine
Mindestleitfähigkeit
auf, resultierend aus der Ladungsverschiebung, wie in 3 rechts
dargestellt ist. Diese Leitfähigkeitsänderung
führt nun
dazu, dass während
des Auslesens ein Strom über
den Sensor 10 fließen
kann, was dazu führt,
dass in der Speicherzelle 9 eine andere Information, ausgehend vom
einleitenden Beispiel eine logische „1" eingeschrieben wird beziehungsweise
während
des Auslesens infolge des Stromflusses und damit der erfassten leitfähigen Verbindung über den
Sensor 10 eine solche Speicherinformation der Speicherzelle 9 zugeordnet
wird.
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Diese
Ladungsverschiebung ist insoweit irreversibel, als sie während des
nachfolgenden Transports nur unter Verwendung ei nes besonderen Hilfsmittels, über das
ein geeigneter Spannungsimpuls wiedergegeben werden kann, zurückgesetzt
werden kann. Infolgedessen bleibt es bei der remanenten Erfassung
der unzulässigen
Strahlungsbelastung.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Sensors 10, wobei auch dieser – natürlich auch der Sensor 10 aus 3 – in einem
entsprechenden Gehäuse
oder dergleichen angeordnet ist. Der Sensor 10 umfasst
hier einen Leiterabschnitt 15, der aus einem elektrisch
leitfähigen,
jedoch strahlungssensitiven Material besteht, beispielsweise einem
leitfähigen
Kunststoff oder einem leitfähigen
biologischen Material, wobei beide jedoch in Abhängigkeit der einfallenden Strahlung
denaturieren beziehungsweise ihre Leitfähigkeitseigenschaften ändern. Ausgehend vom
unbestrahlten Zustand, wie in 4 links
dargestellt, ist bei dieser Ausgestaltung eine leitfähige Verbindung
von Haus aus gegeben. Würde
also zum Auslesen über
den Schwingkreis 6 eine entsprechende Auslesespannung an
den Sensor 10 angelegt, so kann Strom über den Sensor 10 fließen, da
der Leiterabschnitt 15 intakt ist. Bei dieser Ausgestaltung würde also
die den Gut-Zustand definierende „0" der Speicherzelle 9 dann beim
Auslesen zugeordnet beziehungsweise in der Speicherzelle 9 eingeschrieben werden,
wenn die leitfähige
Verbindung gegeben ist. Fällt
nun Strahlung 14 über
ein geeignetes Strahlungsfenster oder dergleichen auf den Leiterabschnitt 15 ein,
so beginnt dieser sich zu verändern.
Die einfallende Strahlung wird vom Leitermaterial absorbiert, was
dazu führt,
dass sie das Leitermaterial insgesamt oder seine leitfähigen Bestandteile
im Laufe der Zeit und in Abhängigkeit
der aufgenommenen Strahlungsdosis verändern oder zersetzen etc. In
jedem Fall verschlechtert sich seine Leitfähigkeit in Abhängigkeit
seiner aufgenommenen Strahlungsdosis. Wird eine unausreichend hohe
Strahlungsdosis absorbiert, so hat sich das Leitermaterial derart
stark verändert,
dass es einen sehr hohen Widerstand aufweist, mithin also kaum oder
nicht mehr leitend ist, wie in 4 rechts
stehend durch die gepunktete Darstellung des Leiterabschnitts 15 wiedergegeben wird.
Wird nun eine Auslesespannung über
den Schwing kreis 6 an den Sensor 10 gelegt, so
fließt zwangsläufig kein
Strom, nachdem der Sensor 10 nunmehr extrem hochohmig ist.
Dies führt
nun dazu, dass in der Speicherzelle 9 eine logische „1" eingeschrieben wird
beziehungsweise ihr beim Auslesen infolge des nicht erfassten Stromflusses über den Sensor 10 eine
logische „1" zugeordnet und diese übertragen
wird.
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Bei
dieser Erfindungsausgestaltung wird der Sensor 10 beziehungsweise
der Leiterabschnitt irreversibel zerstört, nachdem das Leitermaterial
irreversibel verändert
wird.
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Der
Zeitpunkt, zu dem eine unzulässig
hohe Strahlungsbelastung erfasst wird, korreliert also mit der Zustandsänderung
des Sensors, hier also einer Zunahme oder Abnahme der elektrischen
Leitfähigkeit.
Der Schwellwert, ab wann eine solche Leitfähigkeitsänderung als ausreichend beurteilt
wird, dass eine Speicherzelleninformationsänderung angezeigt ist, kann
beliebig eingestellt werden beziehungsweise über den RFID-Chip entsprechend
festgelegt werden. So kann im Falle der Ausgestaltung aus 3 ein
Mindeststromfluss definiert werden, der gegeben sein muss, damit
eine ausreichende Zustandsänderung
gegeben ist. Im Falle der Ausgestaltung nach 4 kann ein
maximaler Stromfluss definiert werden, der nicht überschritten
werden darf, um eine Zustandsänderung
zu definieren, oder eine vollständige Leitungsunterbrechung.
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Abschließend ist
darauf hinzuweisen, dass dem jeweiligen Sensor eine hier nicht näher gezeigte Strahlungsfilterungseinrichtung
zugeordnet sein kann, beispielsweise der Gestalt, dass das strahlungstransparente
Eintrittsfenster bereits von Haus aus so ausgelegt ist, dass nur
Strahlung aus einem bestimmten Wellenlängenbereich, für den das
Produkt selbst sensitiv ist, durchdringen und auf die strahlungssensitiven
Komponenten des Sensors 10 treffen kann, alle anderen Wellenlängenbereiche werden
herausgefiltert.
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Die
obigen Ausführungsbeispiele
des Sensors 10 wie auch des verwendeten RFID-Chips sind hier
nur exemplarischer Natur.
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Selbstverständlich können beliebig
andere Sensorausgestaltungen verwendet werden, so lange sie sicherstellen,
dass eine irreversible Zustandsänderung
in Abhängigkeit
der Strahlungsbelastung des Gegenstands beziehungsweise des Sensors
durchlaufen wird, die zu einer entsprechenden Belegung einer Speicherzelle
im RFID-Chip führt.
Der in 2 gezeigte RFID-Chip ist ebenfalls lediglich exemplarischer
Natur. Selbstverständlich
wäre es
auch denkbar, einen Chip mit einer von Haus aus integrierten Leistungsversorgung
oder dergleichen zu verwenden.