JP2016050936A - 化学センシングを基礎とするタイマ - Google Patents

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Abstract

【課題】経過時間インジケータを含むタイマデバイスにおいて、バッテリまたは他の電源への接続が不要であるパッシブな経過時間インジケータを提供する。【解決手段】経時タイマデバイス100は、タイマチャンバ111と、タイマチャンバ内に配置されるタイマチャンバ調整材120と、タイマチャンバ内のタイマ化学物質を検出するように配置されるセンサ130とを備えるタイマエレメント110を含む。センサは、タイマチャンバ内に存在している化学物質のしきい値レベルに応じて経過時間を指示する。タイマチャンバ、タイマチャンバ調整材のタイマ化学物質吸着/脱着特性、およびセンサは、タイマチャンバ内のタイマ化学物質の量がタイマエレメント初期化後の既定時間内にしきい値レベルへ達するように構成される。【選択図】図1

Description

本出願は、概して、タイマデバイスに関する。また、本出願は、このようなデバイスに関連するコンポーネント、システムおよび方法にも関する。
経過時間インジケータを含むタイマデバイスは、医薬品、食品および使用期限を有する他のアイテムを監視するために特に有益である可能性がある。多くのアプリケーションでは、バッテリまたは他の電源への接続が不要であるパッシブな経過時間インジケータを用いることが望ましい。
本明細書に記述する様々な実施形態は、経時タイマデバイスを包含する。幾つかの実施形態によれば、経時タイマデバイスは、タイマチャンバと、タイマチャンバ内に配置されるタイマチャンバ調整材と、タイマチャンバ内のタイマ化学物質を検出するように配置されるセンサとを備える少なくとも1つのタイマエレメントを含む。センサは、タイマチャンバ内に存在しているタイマ化学物質のしきい値レベルに応じて経過時間を指示する。タイマチャンバ、タイマチャンバ調整材のタイマ化学物質吸着/脱着特性、およびセンサは、タイマチャンバ内のタイマ化学物質の量がタイマエレメント初期化後の既定時間内にしきい値レベルへ達するように構成される。
幾つかの態様によれば、少なくとも1つのタイマエレメントは、複数のタイマエレメントを含む。タイマエレメントは各々、異なる経過時間を計時するように構成される。タイマエレメントのセンサは、異なる経過時間を順次指示するように構成される。
幾つかの態様によれば、本デバイスは、第1の層上に配置される、または第1の層内に少なくとも部分的に埋め込まれるタイマチャンバ調整材を有する第1の層と、センサを含む第2の層と、第1の層と第2の層との間に配置されるスペーサとを含み、前記タイマチャンバは、第1の層と第2の層との間に配置される。本デバイスは、第3の層を含んでもよく、第3の層と第1の層との間に初期化チャンバが形成される。第3の層は、第3の層上に配置される、または第3の層内に少なくとも部分的に埋め込まれるタイマチャンバ調整材を有する。
様々な態様によれば、経時タイマデバイスは、軟質であってもよい。例えば、経時タイマデバイスは、軟質ポリマーで製造されてもよい。幾つかの実装によれば、経時タイマデバイスは、ラベルの少なくとも一部を形成する。実装によっては、経時タイマデバイスは、製品ディスペンサの使用からの、例えば最後の使用からの経過時間を測定するように配置されてもよい。例えば、インスリンペンまたはピルボトル等の製品ディスペンサは、医薬品、薬剤または他の製品を計量分配するように構成されることが可能である。製品ディスペンサは、計量分配されるべき製品が入っている複数のセルを備えるブリスタパックであってもよく、経時タイマは、複数のセルのうちの何れかから製品が計量分配された後の経過時間を測定するように構成される。
幾つかの実施形態は、タイマチャンバと、タイマチャンバ内に配置される湿度調整材と、タイマチャンバ内の湿度を検出しかつタイマチャンバ内に存在するしきい値湿度レベルに応じて経過時間を指示するように配置される湿度センサとを含む少なくとも1つのタイマエレメントを備える経時タイマデバイスを包含する。タイマチャンバ、湿度調整材の吸着/脱着特性、および湿度センサは、タイマチャンバ内の湿度量がタイマエレメント初期化後の既定時間内にしきい値湿度レベルへ達するように構成される。
幾つかの態様によれば、タイマチャンバは、タイマチャンバ初期化構造体を含み、タイマエレメントの初期化は、初期化構造体の作動を含む。例えば、初期化構造体は、穴、多孔質材料、ガス交換膜およびバルブのうちの少なくとも1つを備えてもよい。
経時タイマデバイスは、初期化チャンバを含んでもよく、タイマチャンバ初期化構造体は、タイマチャンバ初期化構造体が開くと、タイマチャンバが初期化チャンバへ流体結合されるように配置される。実装によっては、湿度調整材は、初期化チャンバ内に配置される。定常状態において、初期化チャンバ内の湿度調整材は、初期化チャンバ内で既定の湿度を保持する。
初期化チャンバは、初期化チャンバ初期化構造体を含んでもよく、初期化チャンバ初期化構造体は、初期化チャンバ初期化構造体が開くと、初期化チャンバが経時タイマデバイス外部の環境へ流体結合されるように配置される。
少なくとも1つの経時タイマデバイスは、複数のタイマエレメントを含んでもよい。開放されると、タイマチャンバの初期化構造体は、タイマチャンバを初期化チャンバへ流体結合する。幾つかの実装によれば、各タイマチャンバは、空気交換を促進するように構成されるベントを含む。
幾つかの態様によれば、経時タイマデバイスは、複数のタイマエレメントを含み、各タイマエレメントは、異なる経過時間を計時するように構成される。タイマエレメントの湿度センサは、タイマエレメントにより計時される経過時間を順次指示する。例えば、湿度センサは各々、既定の湿度で色が変わる感湿性化学物質を備えてもよい。
幾つかの実施形態は、少なくとも1つのタイマエレメントを初期化することを含む方法に関する。タイマエレメントのタイマチャンバ内の湿度は、湿度調整材を用いて吸着または脱着される。タイマチャンバ内の湿度は、湿度センサを用いて検出される。経過時間は、タイマチャンバ内に存在しているしきい値湿度レベルに応じて指示される。タイマチャンバ、湿度調整材の吸着/脱着特性、および湿度センサは、タイマチャンバ内の湿度量がタイマエレメント初期化後の既定時間内にしきい値湿度レベルへ達するように構成される。
少なくとも1つのタイマエレメントを初期化することは、タイマチャンバ初期化構造体を起動することを含み、タイマチャンバ初期化構造体の起動は、既定の湿度を有する空気を初期化チャンバからタイマチャンバへ至らせる。
少なくとも1つのタイマエレメントを初期化することは、複数のタイマエレメントを初期化することを含んでもよい。タイマエレメントは各々、異なる経過時間を指示するように構成されてもよい。例えば、実施形態によっては、経過時間は、視覚的に示されてもよい。
幾つかの態様によれば、本方法は、製品を計量分配することを含み、製品の計量分配は、少なくとも1つのタイマエレメントの初期化をトリガする。
幾つかの実施形態は、経過時間を計時するための方法に関する。本方法は、少なくとも1つのタイマエレメントを初期化することを含み、初期化は、タイマ化学物質を生成するタイマエレメントのタイマチャンバ内で化学反応を開始する。タイマ化学物質は、タイマチャンバ内でタイマチャンバ調整材により吸着または脱着される。タイマチャンバ内のタイマ化学物質は、センサを用いて検出される。経過時間は、タイマチャンバ内に存在しているタイマ化学物質のしきい値レベルに応じて指示される。タイマチャンバ、タイマチャンバ調整材のタイマ化学物質吸着/脱着特性、およびセンサは、タイマチャンバ内のタイマ化学物質の量がタイマエレメント初期化後の既定時間内にしきい値レベルへ達するように構成される。
図1は、幾つかの実施形態による経時タイマデバイスを示す。 図2Aは、経時タイマデバイスの動作を示す。 図2Bは、経時タイマデバイスの動作を示す。 図2Cは、経時タイマデバイスの動作を示す。 図2Dは、経時タイマデバイスの動作を示す。 図2Eは、経時タイマデバイスの動作を示す。 図3は、複数のタイマチャンバを有する経時タイマデバイスを示す。 図4は、幾つかの実施形態による、容器上へ配置されたラベルの一部である経時タイマデバイスを示す。 図5Aは、初期化チャンバを含む経時タイマデバイスの動作を示す。 図5Bは、初期化チャンバを含む経時タイマデバイスの動作を示す。 図5Cは、初期化チャンバを含む経時タイマデバイスの動作を示す。 図5Dは、初期化チャンバを含む経時タイマデバイスの動作を示す。 図5Eは、初期化チャンバを含む経時タイマデバイスの動作を示す。 図5Fは、初期化チャンバを含む経時タイマデバイスの動作を示す。 図5Gは、初期化チャンバを含む経時タイマデバイスの動作を示す。 図6は、4つのタイマチャンバを有する経時タイマデバイスの一実施形態を示す側面断面図である。 図7は、湿度調整材を内部に配置しているチャンバ内の約4年にわたる相対湿度の安定性を示すグラフである。 図8は、任意選択の電源および任意選択の通信回路を含む、幾つかの任意選択のコンポーネントを含む経時タイマデバイスを示すブロック図である。
図面は、必ずしも縮尺通りではない。諸図を通じて使用される類似の番号は、類似のコンポーネントを指す。しかしながら、ある所定の図面における一コンポーネントを指すための番号の使用に、別の図面における同じ番号が付されたコンポーネントを限定する意図のないことは理解されるであろう。
本明細書に記述する実施形態は、化学センシングを基礎として経過時間を指示する計時デバイスに関する。図1は、幾つかの実施形態による経時タイマデバイス100を示す。デバイス100は、1つまたは複数の室壁112によって囲まれるタイマチャンバ111を含む少なくとも1つのタイマエレメント110を含む。このデバイス100は、既定の容積を有する単一のタイマエレメント110を例示しているが、後に詳述するように、複数のタイマエレメントが使用される可能性もある。タイマエレメント110は、タイマチャンバ111内に配置されるタイマチャンバ調整材(TCCM)120を含む。TCCMは、タイマ化学物質に対して既定の吸着/脱着特性を有する。
初期化構造体150は、タイマエレメントを初期化するように配置され、初期化により、タイマチャンバ内で一定量のタイマ化学物質が増加または減少される。TCCMは、タイマ化学物質をしきい値レベルへと吸着または脱着するように動作する。
タイマエレメント110は、さらに、タイマチャンバ111内のタイマ化学物質を検出しかつタイマチャンバ111内に存在しているタイマ化学物質のしきい値レベルに応じて経過時間を指示するように配置されるセンサ130を含む。タイマチャンバ111のジオメトリ(例えば、容積および/または形状)、TCCM120の吸着/脱着特性、およびセンサ130の化学物質検出特性は、タイマチャンバ111内のタイマ化学物質の量がタイマエレメント110の初期化後の既定時間内にセンサのしきい値レベルへ達するように較正される。
実施形態によっては、初期化は、タイマ化学物質をタイマチャンバ内へ放ち、これにより、タイマチャンバ内のタイマ化学物質量を増やすことを含む。様々な実施形態において、タイマエレメントの初期化は、例えば、タイマチャンバ内へ第2の反応物質と反応する第1の反応物質を放ってタイマチャンバ内のタイマ化学物質の量を増やす、または減らすことにより、タイマチャンバを初期化することを含む。実施形態によっては、初期化は、タイマチャンバ内へ空気(または他の初期化物質)を放つことを含み、初期化物質の放出は、タイマチャンバ内で第1の反応物質と反応するか、第1の反応物質と第2の反応物質との化学反応を開始させ、タイマ化学物質の量が増加または減少する。
TCCMは、タイマチャンバ内に既定量のタイマ化学物質を保持するために、タイマ化学物質を吸着かつ/または脱着するように構成される。実施形態によっては、タイマ化学物質は、TCCMによるタイマ化学物質の吸着または脱着の間および/または後に、ある状態から別の状態へと変わる。例えば、タイマ化学物質は、液体から気体へ変わってもよい。他の実施形態では、タイマ化学物質に状態変化は生じない。
センサのしきい値レベルは、TCCMがタイマ化学物質を吸着してタイマチャンバ内のタイマ化学物質量をしきい値レベルより下げた場合に到達されてもよい。実施形態によっては、タイマ化学物質のしきい値レベルは、TCCMがタイマ化学物質を脱着してタイマチャンバ内のタイマ化学物質量をしきい値レベルより増やした場合に到達されてもよい。
実施形態によっては、経時タイマデバイスは、湿度を基礎とし、例えば、タイマ化学物質は、タイマチャンバ内の水蒸気である。タイマエレメント110は、TCCM120として、既定の湿気吸着/脱着特性を有する、既定の容積を有してタイマチャンバ111内に配置される湿度調整材を含む。初期化構造体150は、タイマエレメントを初期化するように配置され、初期化は、経過時間の測定を開始する。タイマエレメント110は、さらに、タイマチャンバ111内の湿度を検出しかつタイマチャンバ111内に存在しているしきい値湿度レベルに応じて経過時間を指示するように配置されるセンサ130を含む。タイマチャンバ111のジオメトリ(例えば、容積および/または形状)、TCCM120の吸着/脱着特性、およびセンサ130の湿度検出特性は、タイマチャンバ111内の湿度がタイマエレメント110の初期化後の既定時間内に湿度センサのしきい値湿度レベルへ達するように較正される。
実施形態によっては、経時タイマデバイスは、樟脳を基礎とし、例えば、タイマ化学物質は、タイマチャンバ内の樟脳蒸気である。タイマエレメント110は、TCCM120として、既定の昇華特性を有する、既定の容積を有してタイマチャンバ111内に配置される樟脳調整材を含む。初期化構造体150は、タイマエレメントを初期化するように配置され、初期化は、経過時間の測定を開始する。タイマエレメント110は、さらに、タイマチャンバ111内の樟脳蒸気を検出しかつタイマチャンバ111内に存在しているしきい値樟脳蒸気レベルに応じて経過時間を指示するように配置されるセンサ130を含む。タイマチャンバ111のジオメトリ(例えば、容積および/または形状)、樟脳調整材120の昇華特性、およびセンサ130の樟脳蒸気検出特性は、タイマチャンバ111内の樟脳蒸気量がタイマエレメント110の初期化後の既定時間内に樟脳蒸気センサのしきい値樟脳蒸気レベルへ達するように較正される。
実施形態によっては、経時タイマデバイスは、二酸化炭素を基礎とし、例えば、タイマ化学物質は、タイマチャンバ内の二酸化炭素蒸気である。タイマエレメント110は、TCCM120として、既定の吸着/脱着/昇華特性を有する、既定の容積を有してタイマチャンバ111内に配置される二酸化炭素調整材(例えば、ドライアイス)を含む。初期化構造体150は、タイマエレメントを初期化するように配置され、初期化は、経過時間の測定を開始する。タイマエレメント110は、さらに、タイマチャンバ111内の二酸化炭素蒸気を検出しかつタイマチャンバ111内に存在しているしきい値二酸化炭素蒸気レベルに応じて経過時間を指示するように配置されるセンサ130を含む。タイマチャンバ111のジオメトリ(例えば、容積および/または形状)、二酸化炭素調整材120の吸着/脱着/昇華特性、および二酸化炭素蒸気センサ130の二酸化炭素蒸気検出特性は、タイマチャンバ111内の二酸化炭素蒸気量がタイマエレメント110の初期化後の既定時間内に二酸化炭素蒸気センサのしきい値二酸化炭素蒸気レベルへ達するように較正される。
以下、湿度検出を例として、タイマの構造および方法について論じる。これらの例を用いて記述する概念を、概して、図1に関連して論じたような化学物質による経時タイマデバイスにも適用できることは、認識されるであろう。
図2Aから図2Eまでは、様々な実施形態による経時タイマデバイス200の動作を示す。経時タイマデバイス200のタイマエレメント210は、時間tで初期化され、かつ時間tにおいて、経過時間の経過量Δteを示している。本例において、湿度センサ230は、相対湿度(RH)のセンサおよびインジケータを備える。湿度センサ/インジケータ230は、タイマチャンバ211内の湿度がしきい値湿度に達すると色を変える。タイマチャンバ211、湿度調整材(HCM)220および湿度センサ/インジケータ230は、タイマエレメント210の初期化から湿度センサ/インジケータ230の変色までに既定の時間期間Δteが経つように較正される。本例において、タイマチャンバ211は、長方形の断面を有するが、別の断面形状、例えば、円形、正方形、六角形の断面を有するタイマチャンバが代替的に使用される可能性もある。
図2Aは、時間t=0におけるタイマエレメント210を備える経時タイマデバイス200を示す。時間t=0では、タイマチャンバ211は、まだ初期化されておらず、タイマエレメント210は、定常状態にある。タイマチャンバ211内部の相対湿度(RH)は、タイマチャンバ211内に配置された湿度調整材(HCM)220の吸着/脱着特性によって制御されている。適切な湿度調整材には、シリカゲル、および/またはFuji Silysia Chemical社(http://www.fuji−silysia.co.jp/english/index.html)が製造し、ノースカロライナ州ローリー所在のCreative Humidityが販売するArt Sorb等の湿度調整製品が含まれる。湿度調整材の吸着/脱着特性は、所定のRH初期化に対して、HCMがタイマチャンバ211内のRHを既定時間内に湿度センサのしきい値に至らせるように、タイマチャンバ内の湿気を吸着または脱着すべく設計されることが可能である。図2の例におけるHCM220のRH設定値は、Shcである。本例において、HCM220は、湿度調整材付近のRHが設定値Shcに略等しくなるまで湿気を吸着するように構成されている。t=0において、タイマチャンバ211は、定常状態にあり、タイマチャンバ211内の相対湿度Hは、HCMの設定値Shcに略等しい。タイマチャンバ211より外部における相対湿度Hは、Shcより高い。
実装によっては、湿度センサ230は、湿度指示カード(HIC)であるが、湿度の検出および指示に他のタイプの湿度センサおよびインジケータが使用されてもよい。HIC230は、タイマチャンバ211内のRHに感応し、かつ本例では、湿度が、図2Aから図2EまでにおいてThで示されているHIC230のしきい値より下がる時点を指示する。例えば、HIC230は、タイマチャンバ211内のRHがThより下がると色を変える感湿性化学物質であってもよい。このようなHICは、塩化コバルト(II)または塩化銅(II)基剤で含浸される吸取り紙で製造されてもよい。図2Aから図2Eまでの例では、H>Th>Shcである。t=0において、HIC230の色(図2Aでは陰影が付されている)は、タイマチャンバ内のRHがThより少ないことを示している。HICの変色は、計時デバイスの再使用を可能にする可逆性であってもよい。
図2Bは、タイマエレメント210が初期化された直後の時間t=tにおけるタイマエレメント210を示す。初期化は、初期化構造体250を、例えばバルブの開放、カバーリングの穿刺または他の動作等によって動作させることを含む。初期化は、例えば、タイマチャンバ211の外部からタイマチャンバ211の内部へ空気が入れるようにすることによって、タイマチャンバ211内部のRHを変える。実施形態によっては、初期化構造体250は、タイマチャンバ211内へ空気が入り込めるようにする小さい穴または多孔質膜を備えてもよい。実施形態によっては、初期化構造体250は、ピストン(図2Aには示されていない)によって動作され、よって、ピストンが押し下げられると、空気が初期化構造体250を介してタイマチャンバ内へ入り込む。タイマチャンバ211は、さらに、初期化の間の空気変位を促進するためにベント251を含んでもよい。
初期化直後の時間tにおいて、タイマチャンバ211内のRHは、外気のRHに略等しく、Hc≒Hであり、かつタイマチャンバ211内のRHは、HCM220の設定値Shcを超過し、かつHIC230のしきい値Thも超過している。湿度センサ/インジケータ230の色(図2Bでは陰影が付されていない)は、タイマチャンバ211内のRHが湿度センサ/インジケータ230のThより高いことを示している。
初期化の後、初期化構造体250は、空気がタイマチャンバ外部からさらに導入されることを事実上阻止するように閉止または配置されてもよい。HCM220は、タイマチャンバ211内の空気から湿気を吸着し、これにより、タイマチャンバ211内のRHが下がる。図2Cは、時間t=t2におけるタイマエレメント210を示し、この時点で、タイマチャンバ211内の湿度Hは、湿度センサ230のしきい値およびHCM220の設定値の双方より高い。H>Thであることから、図2Cにおいて、湿度センサ/インジケータ230の色は、陰影が付されていないままである。
図2Dに示されているように、HCM220は、湿気を吸着し続け、よってタイマチャンバ211内のRHは、Hが湿度センサ230のしきい値より下がるまで降下し続ける。時間t=tにおいて、RHは、湿度センサ/インジケータ230のしきい値より下がり、湿度センサ/インジケータ230の色が変わる(図2Dでは陰影が付されている)。HCM220は、タイマチャンバ内のRHがHCM220の設定値に略等しくなるまで、タイマチャンバ211内の湿気を吸着し続ける(図2E)。実施形態によっては、タイマデバイスは、経時タイマを再起動するために再初期化されることが可能な繰返し使用のデバイスであってもよい。実施形態によっては、タイマデバイスは、一回使用の使い捨て経時タイマであってもよい。
図2Aから図2Eまでは、単一のタイマエレメントを備える経時タイマデバイスの動作を示す。実施形態によっては、経時タイマデバイスは、複数のタイマエレメントを備えてもよく、各タイマエレメントは、異なる量の経過時間を測定して指示するように構成される。図3は、タイマエレメント391−394を備えるマルチタイマエレメント経時タイマデバイス300を描いたものである。タイマエレメント391−394は各々、時間t=tにおいて、例えば初期化構造体351−354を略同時に動作させることにより初期化される。タイマエレメント391−394は各々、他のタイマエレメントからの異なる量の経過時間を指示するように設計されてもよい。
図3に示されているように、タイマエレメント391は、タイマチャンバ311と、タイマチャンバ311内に配置されるHCM321と、湿度センサ/インジケータ331とを含み、タイマエレメント392は、タイマチャンバ312と、タイマチャンバ312内に配置されるHCM322と、湿度センサ/インジケータ332とを含み、タイマエレメント393は、タイマチャンバ313と、タイマチャンバ313内に配置されるHCM323と、湿度センサ/インジケータ333とを含み、かつタイマエレメント394は、タイマチャンバ314と、タイマチャンバ314内に配置されるHCM324と、湿度センサ/インジケータ334とを含む。第1のタイマエレメント391のタイマチャンバ311、HCM321および湿度センサ331は、経過時間Δte1の経過を示すように設計される。第2のタイマエレメント392のタイマチャンバ312、HCM322および湿度センサ332は、経過時間Δte2>Δte1の経過を示すように設計される。第2のタイマエレメント393のタイマチャンバ313、HCM323および湿度センサ333は、経過時間Δte3>Δte2の経過を示すように設計される。第2のタイマエレメント394のタイマチャンバ314、HCM324および湿度センサ334は、経過時間Δte4>Δte3の経過を示すように設計される。この構成において、初期化の後、湿度センサ/インジケータ331、332、333、334は、順次色を変えて経過時間Δte1、Δte2、Δte3、Δte4を指示する。
実施形態によっては、本明細書に開示する経時タイマデバイスは、軟質材料から製造されることが可能であって、タイマデバイスがラベルまたは他の、容器または他のパッケージングへ粘着する、または他の方法で取り付けることができる柔軟なインジケータとして特に有益にされる。図4は、容器499上へ配置されるラベル401の一部である経時タイマデバイス400を示す。ラベル401は、内部に入れられる製品を識別するマーキング402、例えばテキストまたはグラフィックスも含んでもよい。容器499は、経時タイマデバイス400の初期化構造体450を動作させるアクチュエータ491を含むことが可能である。図4に示されているように、アクチュエータ491は、ユーザが操作できるボタン492を含んでもよい。ボタン492は、シリンダ494内のピストン493を動かすように結合される。この例において、ボタン492が押し込まれると、ピストン493はシリンダ494内へ入り、空気が外部環境から初期化構造体(穴450)を介して経時タイマデバイス400のタイマチャンバ内へ入り込み、タイマエレメントが初期化される。ベント451は、タイマデバイス400のタイマエレメント内の空気変位を促進する。アクチュエータ491が初期化構造体を動作させてタイマチャンバを初期化した後、タイマデバイス400は、初期化以後の経過時間を指示する。
実施形態によっては、初期化チャンバは、初期化において経時タイマデバイスの1つまたは複数のタイマチャンバ内へ導入される空気のRHを制御するために使用されてもよい。A−図5Gは、初期化チャンバを含む経時タイマデバイス500の動作を示す。本例において、経時タイマデバイス500は、インスリンペン599のラベル501の一部として実装されている。本例における経時タイマデバイス500は、最後のインスリン注入からの経過時間を示すように構成されている。本例および本例において使用される特有の値は、例示を目的として提示されるものであり、他の構成の経時タイマデバイスおよび/または他の経時タイマ値が使用される可能性もあることは認識されるであろう。
図5の例において、経時タイマデバイス500は、初期化チャンバ505と、4つのタイマエレメント591、592、593、594とを含む。各タイマエレメント591、592、593、594は、内部にHCM521、522、523、524が配置されたタイマチャンバ511、512、513、514を含む。HICを備える湿度センサ/インジケータ531、532、533、534は、各々、タイマチャンバ511、512、513、514内のRHに感応し、タイマチャンバ511、512、513、514内のRHがHIC531、532、533、534のしきい値より少ないと色を変える。図5の例において、HIC531のしきい値Thは、30%RHであり、HIC532のしきい値Thは、40%RHであり、HIC533のしきい値Thは、50%RHであり、HIC534のしきい値Thは、60%RHである。本例において使用されるしきい値は、例示を目的として提示されるものであり、HICに関して他のしきい値が使用される可能性もあることは認識されるであろう。
初期化チャンバ505は、初期化チャンバ505内のRHを、本例では100%である設定湿度Shciに保持する吸着/脱着特性を有するHCM506を含む。図5Aは、インスリンペン599のラベル501上へ見えるように配置されている経時タイマデバイス500のHIC531、532、533、534を示す。タイマエレメントの初期化前である時間tでは、全てのHIC531、532、533、534に陰影が付され、チャンバ511、512、513、514内のRHがHIC531、532、533、534のしきい値Th、Th、Th、Thより低いことを示している。図5A下側のグラフ580は、初期化チャンバ505および4つのタイマチャンバ511、512、513、514内のRHを示す。本例において、初期化チャンバ505のHCM506の設定値Shciは、100%であり、第1のタイマチャンバ511のHCM521の設定値Shc1は、20%であり、第2のタイマチャンバ512のHCM522の設定値Shc2は、30%であり、第3のタイマチャンバ513のHCM523の設定値Shc3は、40%であり、第4のタイマチャンバ514のHCMの設定値Shc4は、50%である。図5Aにおいて、各チャンバ505、511、512、513、514のRHは、図5A下部のグラフ580によって示されているように、個々のチャンバ505、511、512、513、514の設定値Shci、Shc1、Shc2、Shc3、Shc4で定常状態にある。HIC531、532、533、534の色(図5Aでは陰影が付されている)は、各タイマチャンバ511、512、513、514内のRHがHIC531、532、533、534のしきい値Th、Th、Th、Thより低いことを示している。
図5Bは、初期化直後の時間tにおける、経時タイマデバイス500をラベル501内に組み込んでいるインスリンペン599を示す。初期化チャンバ505は、選択的に、第1の初期化構造体551を介して外部環境へ流体結合される。各タイマチャンバは、選択的に、第2の初期化構造体552を介して初期化チャンバ505へ流体結合される。経時タイマデバイス500の初期化は、第1および第2の初期化構造体551および552を動作させて、空気が経時タイマデバイス500の外部から初期化チャンバへ入れるようにし、かつ空気が初期化チャンバ505から計時チャンバ511、512、513、514へ入れるようにする。実装によっては、初期化構造体551、552のうちの一方または双方は、小さい開口であってもよく、または、しきい値圧力が超過された後に、十分な空気が初期化構造体551、552を介して流れることを可能にするガス交換膜等の多孔質膜であってもよい。実装によっては、初期化構造体551、552の一方または双方は、開閉可能なバルブであってもよい。これらの初期化構造体は、ユーザがインスリンペン599上のボタン502を押すと動作されることが可能であって、これにより、投与量のインスリンが患者へ計量分配されると同時に、初期化構造体が動作される。
例えば、実装によっては、インスリン計量分配の持続時間は、おおよそ約1−2分間であり、この時間期間は、タイマチャンバを初期化するに足りる。ボタンを放すと、初期化構造体551、552は閉鎖し、タイマチャンバが初期化される。初期化構造体551、552は、後続の初期化が発生するまで、初期化チャンバおよび/またはタイマチャンバ505、511、512、513、514への空気の進入を阻止または略阻止する。
初期化の間、本例では約45%のRHを有する初期化チャンバ505の外部からの空気は、初期化構造体551を介して初期化チャンバ505へ入る。初期化チャンバ505の外部からの空気は、時間tにおいて、グラフ581に示されているように、初期化チャンバ505内のRHを約45%に下げる。初期化の間、初期化チャンバ505からの空気は、第2の初期化構造体552を介してタイマチャンバ511、512、513、514の各々へ導入され、各タイマチャンバ511、512、513、514内のRHは、時間tにおいて、グラフ581に示されているように、約100%になる。HIC531、532、533、534の最初の色(図5Bでは陰影を付さずに示されている)は、タイマチャンバ511、512、513、514内のRHがHIC531、532、533、534のしきい値Th、Th、Th、Thより高いことを示している。
第1のタイマエレメント591のタイマチャンバ511、HCM521およびHIC531は、第1のタイマエレメント591の初期化から測定される既定の第1の経過時間期間Δte1以内に、第1のタイマチャンバ511内のRHを初期化RHからHIC531のRHしきい値Thに至らせるように構成される。第2のタイマエレメント592のタイマチャンバ512、HCM522およびHIC532は、第2のタイマエレメント592の初期化から測定される既定の第2の経過時間期間Δte2以内に、第2のタイマチャンバ512内のRHを初期化RHからHIC532のRHしきい値Thに至らせるように構成される。第3のタイマエレメント593のタイマチャンバ513、HCM523およびHIC533は、第3のタイマエレメント593の初期化から測定される既定の第3の経過時間期間Δte3以内に、第3のタイマチャンバ513内のRHを初期化RHからHIC533のRHしきい値Thに至らせるように構成される。第4のタイマエレメント594のタイマチャンバ514、HCM524およびHIC534は、第4のタイマエレメント594の初期化から測定される既定の第4の経過時間期間Δte4以内に、第4のタイマチャンバ514内のRHを初期化RHからHIC534のRHしきい値Thに至らせるように構成される。実装によっては、全てのタイマエレメントは、略同時に初期化され、第1のHIC531は、初期化から測定される時間Δte1で色が変わり、第2のHIC532は、Δte2で色が変わり、第3のHIC533は、Δte3で色が変わり、かつ第4のHIC534は、Δte4で色が変わる。実施形態によっては、Δte1=1時間、Δte2=2時間、Δte3=3時間およびΔte4=4時間である。
図5Cは、初期化完了後の時間tにおける、ラベル501内に組み込まれた経時タイマデバイス500を示す。時間tでは、グラフ582に示されているように、初期化チャンバ505内のRHが約45%から60%まで増加している。時間tでは、第1のタイマチャンバ511内のRHが、HIC531のしきい値Thより低い25%まで下がっている。第2のタイマチャンバ512内のRHは、HIC532のしきい値Thより高い50%まで下がり、第3のタイマチャンバ513内のRHは、HIC533のしきい値Thより高い60%まで下がり、第4のタイマチャンバ514内のRHは、HIC534のしきい値Thより高い70%まで下がっている。
第1のタイマチャンバ511のRH(25%)は、第1のタイマチャンバ511のHIC531のしきい値Th(図5の例では、Th=30%)より低いことから、HIC531は、最初の色(図5Bでは、陰影を付さずに示されている)から色を変えて(図5Cでは陰影を付して示されている)、RHがHICしきい値Thより下がったことを示している。タイマチャンバ511、HCM521およびHIC531は、HIC531の変色(陰影なしから影付きにして示される)が第1の経過時間Δte1の経過を示すように設計される。
第2、第3および第4のタイマチャンバ512、513、514のRHは、第2、第3および第4のタイマチャンバ512、513、514のHIC532、533、534のしきい値より高い。したがって、HIC532、533、534の色は、最初の色(陰影が付されていない)から変わっておらず、RHが各々HICしきい値Th、Th、Thより高いことを示している。
図5Dには、時間tにおける経時タイマデバイス500が示されている。時間tでは、グラフ583に示されているように、初期化チャンバ505内のRHが70%まで増加している。時間tでは、第1のタイマチャンバ511内のRHが、HCM521の設定値Shc1でありかつHIC531のしきい値Thより低い20%まで下がっている。第2のタイマチャンバ512内のRHは、HIC532のしきい値Thより低い35%まで下がっている。第3のタイマチャンバ513内のRHは、HIC533のしきい値Thより高い55%まで下がり、第4のタイマチャンバ514内のRHは、HIC534のしきい値Thより高い65%まで下がっている。
時間tでは、第1のタイマチャンバ511のRHが第1のタイマチャンバ511のHIC531のしきい値Th(図5の例では30%)より低いままであることから、HIC531は、最初の色(陰影が付されていない)からの変色(陰影付き)を保持し、RHがHICしきい値Thより低いことを示している。さらに、第2のタイマチャンバ512のRHは、第2のタイマチャンバ512のHIC532のしきい値Th(図5の例では、RHのTh=40%)より低い35%まで下がっていることから、HIC532は、最初の色(陰影が付されていない)から変色(陰影付き)している。タイマチャンバ512、HCM522およびHIC532は、第2のHIC532による陰影なしから陰影付きへの変色が第2の経過時間Δte2の経過を示すように設計される。
図5Dにおいて、第3および第4のタイマチャンバ513、514のRHは、第3および第4のタイマチャンバ513、514のHIC533、534のしきい値より高い。したがって、HIC533、534の色は、最初の色(陰影が付されていない)から変わっていない。
図5Eには、時間tにおける経時タイマデバイス500が示されている。時間tでは、グラフ584に示されているように、初期化チャンバ505内のRHが80%まで増加している。時間tでは、第1のタイマチャンバ511内のRHが、HCM521の設定値Shc1でありかつHIC531のしきい値Thより低い20%のままである。第2のタイマチャンバ512内のRHは、HCM522の設定値Shc2でありかつHIC532のしきい値Thより低い30%まで下がっている。第3のタイマチャンバ513内のRHは、HIC533のしきい値Thより低い45%まで下がっている。第4のタイマチャンバ514内のRHは、HIC534のしきい値Thより高い62%まで下がっている。
時間tでは、第1のタイマチャンバ511のRHが第1のタイマチャンバ511のHIC531のしきい値Th(図5の例ではTh=30%)より低いままであることから、HIC531は、最初の色(陰影が付されていない)からの変色(陰影付き)を保持し、RHがHICしきい値Thより低いことを示している。さらに、第2のタイマチャンバ512のRHは、第2のタイマチャンバ512のHIC532のしきい値Thより低いままであることから、HIC532は、最初の色(陰影が付されていない)からの変色(陰影付き)を保持している。さらに、第3のタイマチャンバ513のRHは、第3のタイマチャンバ513のHIC533のしきい値Th(図5の例では、RHのTh=50%)より低い45%まで下がっていることから、HIC533は、最初の色(陰影が付されていない)から変色(陰影付き)している。タイマチャンバ513、HCM523およびHIC533は、HIC533の陰影なしから陰影付きへの変色が第3の経過時間Δte3の経過を示すように設計される。
図5Eでは、第4のタイマチャンバ514のRHが第4のタイマチャンバ514のHIC534のしきい値より高い。したがって、HIC534の色は、最初の色(陰影が付されていない)から変わっていない。
図5Fには、時間tにおける経時タイマデバイス500が示されている。時間tでは、グラフ585に示されているように、初期化チャンバ505内のRHが95%まで増加している。時間tでは、第1のタイマチャンバ511内のRHが、HCM521の設定値Shc1でありかつHIC531のしきい値Thより低い20%のままである。第2のタイマチャンバ512内のRHは、HCM522の設定値Shc2でありかつHIC532のしきい値Thより低い30%のままである。第3のタイマチャンバ513内のRHは、HCM523の設定値Shc3でありかつHIC533のしきい値Thより低い40%まで下がっている。第4のタイマチャンバ514内のRHは、HIC534のしきい値Thより低い55%まで下がっている。
時間tでは、第1、第2および第3のタイマチャンバ511、512、513のRHがHIC531、532、533の各しきい値Th、Th、Thより低いままであることから、HIC531、532、533は、最初の色(陰影が付されていない)からの変色(陰影付き)を保持している。さらに、第4のタイマチャンバ514のRHは、第4のタイマチャンバ514のHIC534のしきい値Th(図5の例では、RHのTh=60%)より低い55%まで下がっていることから、HIC534は、最初の色(陰影が付されていない)から変色(陰影付き)している。タイマチャンバ514、HCM524およびHIC534は、HIC534の陰影なしから陰影付きへの変色が第4の経過時間Δte4の経過を示すように設計される。
図5Gは、経時タイマデバイスが再び定常状態となった時間t>tにおける経時タイマデバイス500を示す。各計時チャンバ511、512、513、514内のRHは、各タイマチャンバのHCM521、522、523、524の設定値に存在する。初期化チャンバのRHは、100%である。時間tでは、第1、第2、第3および第4のタイマチャンバ511、512、513、514のRHがHIC531、532、533、534の各しきい値Th、Th、Th、Thより低いままであることから、HIC531、532、533、534は、最初の色(陰影が付されていない)からの変色(陰影付き)を保持している。実施形態によっては、初期化チャンバは、約1時間以内に、例えばRH100%へと調整されるように構成されることが可能である。タイマエレメントは、初期化チャンバが調整され次第、例えば約1時間が経たないうちにリセットされかつ再起動されることが可能である。
図5の例は、インスリンペンに関するものであるが、経時タイマデバイスは、医薬品容器を含む他のタイプの容器使用に伴う経過時間を示す場合もあることは認識されるであろう。例えば、実施形態によっては、計量分配されるべき製品が入っている複数のセルを備えるブリスタパックは、複数のセルのうちの何れかから最後に製品が計量分配された時点からの経過時間を指示するように構成される経時タイマデバイスを含んでもよい。
図6は、4つのタイマチャンバ611、612、613、614と初期化チャンバ610とを有する経時タイマデバイス600の一実施形態を示す側面断面図である。経時タイマデバイス600は、スペーサ604、605で分離される層601、602、603から形成される。スペーサ604は、層601と層602とを分離し、スペーサ605は、層602と層603とを分離する。層602および層603内の、例えば小さい穴である初期化構造体650、651、652、653、654は、初期化の間に空気が外部環境と初期化チャンバ610との間(初期化構造体650)、および初期化チャンバ610とタイマチャンバ611、612、613、614との間(各々、初期化構造体651、652、653、654)を流れることができるように配置される。層603は、初期化の間のタイマチャンバ611、612、613、614への空気の流れを促進するために、小さいベント穴656、657、658、659を含む。初期化チャンバ610のためのHCM670は、層601上へ配置され、かつ/または少なくとも部分的に層601内へ埋め込まれる。各タイマチャンバ611、612、613、614のためのHCM671、672、673、674は、層602上へ配置され、かつ/または少なくとも部分的に層602内へ埋め込まれる。タイマチャンバのための湿度センサ/インジケータ681、682、683、684は、層603上へ配置されるか、少なくとも部分的に層603内へ埋め込まれる。層601、602、603および/またはスペーサ604、605は、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)等の軟質材料で製造されてもよい。実施形態によっては、層601、602、603のうちの少なくとも1つは、光透過性である。
既定の経過時間用に較正されるHCMおよびタイマチャンバの使用は、経時タイマデバイスの精度を高める内蔵温度補償(HCMの材料特性)を提供することができる。図7は、Art−Sorbの製造業者であるFuji Silysia Chemical社(http://www.fuji−silysia.co.jp/english/index.html)により提供された、内部にHCMを配置しているチャンバ内のRHの約4年間にわたる安定性を示すグラフである。この期間中、チャンバ外部のRH、室温およびチャンバが位置決めされた建物の温度は、著しく変動しているが、チャンバ内のRHは、57%±1%で安定したままであった。
図8は、任意選択の電源840および任意選択の通信回路845を含む、幾つかの任意選択のコンポーネントを含む経時タイマデバイス800を示すブロック図である。経時タイマデバイス800の湿度センサ/インジケータ830は、様々な例において先に論じたような湿度指示カード(HIC)であってもよい。HICを用いる経時タイマデバイスは、動作エネルギーを必要としない受動デバイスが有効であるアプリケーションに有益である。実施形態によっては、経時タイマデバイスは、湿度センサおよび/または初期化構造体850等の様々なコンポーネントを動作させるために、例えばバッテリ、キャパシタまたは他のエネルギー蓄積デバイスからの電力を必要とする技術に依存するものであってもよい。ベント851は、タイマチャンバ内外間の空気交換を促進する。アプリケーションに依存して、湿度センサ/インジケータ830には、動作用電力を必要とするものもあるHIC以外の技術が使用されてもよい。例えば、適切なセンサ/インジケータには、容量または抵抗湿度センサが含まれてもよい。容量および/または抵抗湿度センサは、湿度を検出しかつチャンバ内の湿度量を示す電気信号を発生するように構成されることが可能である。ある湿度範囲内の複数の離散値または連続値を検出することができる湿度センサを含む実装は、単一のタイマエレメントを、タイマチャンバ内の湿度をタイマチャンバ内の湿度の初期値からの上昇または下降に伴って追跡する信号を発生する湿度センサ/インジケータと共に用いてもよい。タイマチャンバ811、タイマチャンバ811内に配置されるHCM820および湿度センサ/インジケータ830は、タイマチャンバ811内のRH値が経過時間と相関されるように較正される。
動力または非動力バージョンの経時タイマデバイスには、経過時間にリモートアクセスすべく他のデバイスと無線通信するための通信回路が含まれてもよい。例えば、経時タイマデバイスの非動力式実装用の無線通信は、無線周波識別(RFID)技術によって有効化されてもよい。ある実施形態において、湿度センサ/インジケータは、共振回路内に配置される容量または抵抗センサを備えてもよく、この場合、湿度センサのキャパシタンスまたは抵抗が変化すると、共振回路の共振が変わる。共振の変化は、RFIDインテロゲータによって検出可能である。キャパシタンスまたは抵抗の変化に対応する共振の変化量は、次には、ある湿度範囲にわたる湿度量に対応する。湿度の変化は、経過時間と相関されることが可能である。
本明細書に開示する手法は、(視覚的または遠隔からの)読み取りが容易でありかつ起動および/またはリセットが簡単である、ロバストな経時タイマを提供する。経時タイマは、安価な材料で製造されることが可能であり、かつ柔軟にされることが可能である。実装によっては、経時タイマは、再使用が可能であって、例えば約100回まで、または約2週間までの使用が可能である。他の実装においては、経時タイマは、使い捨てデバイスであるように構成される。これは、約1時間から約8時間までの範囲内の経過時間を、約+/−20分未満の分解能で計時することができる。本経時タイマは、相対湿度の検出を基礎とし、よって特に温度変化に感応するものではない。

Claims (10)

  1. 経時タイマデバイスであって、
    少なくとも1つのタイマエレメントを備え、前記少なくとも1つのタイマエレメントは、
    タイマチャンバと、
    前記タイマチャンバ内に配置されるタイマチャンバ調整材と、
    前記タイマチャンバ内のタイマ化学物質を検出し、かつ前記タイマチャンバ内に存在している前記タイマ化学物質のしきい値レベルに応じて経過時間を指示するように配置されるセンサとを備え、前記タイマチャンバ、前記タイマチャンバ調整材のタイマ化学物質吸着/脱着特性および前記センサは、前記タイマチャンバ内の前記タイマ化学物質の量が、前記タイマエレメント初期化後の既定時間内に前記しきい値レベルに達するように構成される、経時タイマデバイス。
  2. 前記少なくとも1つのタイマエレメントは、複数のタイマエレメントを備える、請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記複数のタイマエレメントの各タイマチャンバは、異なる経過時間を計時するように構成され、かつ、
    前記タイマエレメントの前記センサは、前記異なる経過時間を順次指示するように構成される、請求項2に記載のデバイス。
  4. 経時タイマデバイスであって、
    少なくとも1つのタイマエレメントを備え、前記少なくとも1つのタイマエレメントは、
    タイマチャンバと、
    前記タイマチャンバ内に配置される湿度調整材と、
    前記タイマチャンバ内の湿度を検出し、かつ前記タイマチャンバ内に存在しているしきい値湿度レベルに応じて経過時間を指示するように配置される湿度センサとを備え、前記タイマチャンバ、湿度調整材の吸着/脱着特性および前記湿度センサは、前記タイマチャンバ内の湿度量が、前記タイマエレメント初期化後の既定時間内に前記しきい値湿度レベルに達するように構成される、経時タイマデバイス。
  5. 前記タイマチャンバは、タイマチャンバ初期化構造体を含み、かつ前記タイマエレメントの初期化は、前記タイマチャンバ初期化構造体の作動を含む、請求項4に記載のデバイス。
  6. 前記初期化構造体は、穴、多孔質材料、ガス交換膜およびバルブのうちの少なくとも1つを備える、請求項5に記載のデバイス。
  7. 少なくとも1つのタイマエレメントを初期化することと、
    前記タイマエレメントのタイマチャンバ内の湿気を、湿度調整材を用いて吸着または脱着することと、
    前記タイマチャンバ内の湿度を、湿度センサを用いて検出することと、
    前記タイマチャンバ内に存在しているしきい値湿度レベルに応じて経過時間を指示すること、を含む方法であって、前記タイマチャンバ、前記湿度調整材の吸着/脱着特性および前記湿度センサは、前記タイマチャンバ内の湿度が、前記タイマエレメント初期化後の既定時間内に前記しきい値湿度レベルに達するように構成される、方法。
  8. 前記タイマエレメントを初期化することは、タイマチャンバ初期化構造体を開放することを含み、前記タイマチャンバ初期化構造体の前記開放は、既定の湿度を有する空気を初期化チャンバから前記タイマチャンバへ至らせる、請求項7に記載の方法。
  9. 前記少なくとも1つのタイマエレメントは、複数のタイマエレメントを備え、かつ、
    前記経過時間を指示することは、前記複数のタイマエレメントの各々の異なる経過時間を指示することを含む、請求項7に記載の方法。
  10. 少なくとも1つのタイマエレメントを初期化することであって、前記初期化することは、タイマ化学物質を生成する化学反応を開始させる、初期化することと、
    前記タイマエレメントのタイマチャンバ内の前記タイマ化学物質を、タイマチャンバ調整材を用いて吸着または脱着することと、
    前記タイマチャンバ内の前記タイマ化学物質を、センサを用いて検出することと、
    前記タイマチャンバ内に存在している前記タイマ化学物質のしきい値レベルに応じて経過時間を指示すること、を含む方法であって、前記タイマチャンバ、前記タイマチャンバ調整材のタイマ化学物質吸着/脱着特性および前記センサは、前記タイマチャンバ内の前記タイマ化学物質の量が、前記タイマエレメント初期化後の既定時間内に前記しきい値レベルに達するように構成される、方法。
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