JPH07502594A - 使い捨て可能な電子監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 い　て　口　な　歌 ｌ１立ｌ１ 本発明は、包装品において使い捨て可能な使用目的に供される電子監視装置に関 する。かかる装置は、温度、湿度、圧力、加速度および輸送される品物に悪影響 を与え得る他のパラメータを監視し得る。

温度監視装置は温度に敏感な製造物を包含するいずれの産業においても重要であ る。これは、食料および飲料、医薬品および薬剤、生化学品、および工業化学品 および接着剤など広範な範鴎のものを含む．製造物の環境を監視することは、こ れら産業分野の範囲内の製造者に加えて、分配業、供給業、貯蔵設備そして病院 、軍隊および大型レストランチェーンなどの大型サービス提供主体にとって重要 である。

これらの産業分野のそれぞれにおいて、環境監視装置を使用するための種々の理 由がある．たとえば、かかる監視装置は、製造物の品質を制御し、輸送者の作業 を監視し、温度暴露による製造物の損失をできるだけ最小限にしそして製造物損 失の場合に信頼できる関係者の識別を助けるのに使用可能である。相当量の生鮮 品が分配の輸送段階において主に輸送中の温度変化により年ごとに浪費されてい ることが知られている。

温度は輸送品に対する損傷の重大な原因であるがそれは損傷の唯一の原因ではな い、他の識別される原因には、包装物に衝撃を招く不適当に積み重ねられた箱、 破損へと導く不適当な包装材料、装填中の製造品の損傷および湿分損失が含まれ る。不適当な取扱いは、食料品などの包装出荷工場から始まった問題をさらに悪 化し得る輸送中の振動を招くことが多い、これらの要因の任意の一つまたは全て を監視し品物に対する輸送損失を制御することが所定の分野において重要である 。

現在まで、商業的に入手可能な製品が品物の輸送のため温度を監視するため開発 されている。これら製品は、ハードコピー出力を発生するストリップレコーダを 含むことが多い、従来のストリップレコーダは、記録の必要とされる時間量に依 存して速度が変化され得る回転ドラム上に温度を記録した。現在のストリップレ コーダは、後の検索のために情報が記録されるので、ディジタルであることが多 くそして情報を記憶する。これらの装置について、特別の読取り装置またはグラ フィック機能プリンタを有するコンピュータが記録情報を読み出すのに必要とさ れる。かかるストリップレコーダを組み込んだ一つの商業入手可能な製品がＷａ ｓｈｉｎｇｔｏｎ州、Ｒｅｄｍｏｎｄ所在の　Ｒｙａｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｓ社により製造されているストリップレコーダである。

Ｒｙａｎ社の監視装置は相当に大型で、輸送車両の環境または温度に敏感な品物 を包含する大型コンテナ内に設置されるよう企図されているａ　Ｒｙａｎ社の監 視装置はメモリに温度を記録しそしてバイメタルコイル記録装置を使用するプリ ントアウトによってまたは視覚的液晶表示装置によってコンピュータなどの外部 アクセス装置によりアクセス可能であるｍ　Ｒｙａｎ社の監視装置の種々のモデ ルが類似形式のデータ出力で湿度を試験する。

（：ｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ州、Ｓｔａ＋ｍｆｏｒｄに所在のＣｏｎｔｒｏｌ　Ｏ ｎｅ社が時間ラインと温度の監視装置を製造する。これらの装置はステンレス鋼 またはテフロン製プローブを使用する内部記録装置を有する。温度の読取りは、 ４秒ごとに一回と同程度頻繁にまたは７２時間ごとに一回と同程度の間隔をおい て行われ得る。これらの装置は選択的にターンオンおよびオフできる閉ざされた ハウジング部に一般に収容される。多（の輸送状況において使用者をして活性化 された装置をターンオフできるようにすることは望ましくない、なぜならそれは 詐欺的な読みを助長するからである。

Ｒｙａｎ社およびＣｏｎｔｒｏｌ　Ｏｎｅ社の装置は、幅広い温度範囲ないしレ ンジまたは最終使用者指定レンジを読み取るよう製造者によってあらかじめプロ グラムが組まれている。両方の製造装置は外部印刷装置に結合可能でありそして い（つかは確実なパラメータ読取りのために製造者へ戻されねばならない。

第３のタイプの装置はＭｉｎｎｅｓｏｔａ州Ｓｔ、　Ｐａｕｌ所在の３Ｍ社によ り製造されている。これらの「製造物暴露指示指示器」は温度暴露について視覚 的な信号を与える。装置は通常、一定の温度にわたり費やされた累積的暴露時間 を記録するタグまたはラベルの形式である。これらの指示器は不可逆的な物理的 変化によって機能する。もし暴露が一定温度レベルを越えて生ずれば、これらの 指示器が拡げられた温度上昇を検出しそしてこれを記録する。

３Ｍ社装置の一例において、それぞれのタグは温度設定点を有し、そして色の変 化または指示器の移動によって温度変化を視覚的に指示する。各タグは、透明な フィルム被覆物により保護される頂面上の一連の視認窓を有する。タグの活性温 度を越えるとき（たとえば１０℃よりも上）、青色が窓に現れ、そして時間と共 に徐々にタグ窓を横切って移動する。もし温度が設定点よりも下に降下すると色 指示器の移動は停止されそして温度の上昇と共に再び開始する。視認窓を通じて 表示される着色場所は時間と温度との関数である。すなわち、相当高い温度で短 い暴露時間が、より低い温度でより長い暴露時間に匹敵し得る着色を招（。

これらのタイプの装置は、使用者により決定される所定パラメータに対し長期間 型パラメータ監視を可能にしない、監視装置は、記録される読みの操作を回避す るために耐変更操作性であることが重要である。最終使用者が、どのような温度 変動の読取りも直ちに行うことができることもまた重要である。極端な温度に対 する短時間型の暴露が薬剤およびその他の生物学的材料など品物にとって有害で あるとき累積的な測定はこれら状況について個別的な事象の検出はど役に立たな い。

したがって、本発明の目的は、製造物が輸送中に課されるところの温度を監視す るために相当に正確で動的かつ廉価な方法を提供することである。

１１立１上 本発明は一般に選択される製造物に温度など外部から与えられるパラメータを監 視するための装置に関するものである。

詳述すると、本発明はセンサ、監視および出力回路網を包含するハウジングを具 備する。センサは監視されるパラメータの変化とともに所定の態様で変化する特 性を有する。たとえば、もし測定されるべきパラメータが温度であれば、センサ は温度の変化に応答して変化する特性を有する。代替え例として、センサは圧力 、加速度、および湿度などのパラメータとともに変化する特性を有してもよい。

監視および出力回路網は監視される特性を表わす信号を発生するセンサを具備す る。たとえば実温度値などの信号に関連付けられる値が、引き続く選択される検 索のためにメモリ装置に記憶される。値は、監視装置に選択的に結合される読み 出し装置により検索されてもよいし、視覚的表示装置に表示されてもよい０回路 網は集積回路とされ得、そしてセンサの出力を監視するようなされている。

装置は数個の異なる値を記憶可能である。たとえば、一つの値が、ある選択され る特性についての最大値とその値が達成された時間との組合せを表わし得る。別 の値が、選択された特性についての最小値とその値に到達した時間とを表わし得 る。別の値が、所定の閾値を越えるまたはそれ以下の選択特性の時間積分に対応 し得る。時間測定は、信号の値が最初に所定の閾値を越えた時間、信号の値が最 も最近、所定閾値を越えた時間、信号の値が最初に所定閾値よりも降下した時間 および／または信号の値が最も最近、所定閾値よりも降下した時間を包含し得る 。

゛　の　な！日 本発明のこれらおよびその他の利益は、添付図面を参照しつつ以下の発明の詳細 な説明を参酌することにより明らかとなろう。

第１図は、本発明を具体化する温度監視装置の斜視図である。

第２図は、第１図の実施例の回路を形成するブロック図である。

第３図は、第１図の監視装置のための探索装置の平面図である。

第３Ａ図は、第３図の探索装置の断面図である。

第４図は、本発明の実施例を使用し監視され得る種々の温度パラメータを図示す るグラフ図である。

々ましい　の・　な：日 本発明は、一般的には、周囲温度および湿度などの選択パラメータを測定するた めのプログラム可能な電子監視装置である。

例示の好ましい実施例は温度監視装置に関し以下で叙述されるけれども、圧力、 湿度および加速度などの他のパラメータを測定するための等価な装置は本発明の 技術思想内に包摂されるべきものである。

一般に、本装置は品物の輸送および／または貯蔵に関連付けられる所定のパラメ ータを監視する。パラメータについて得られる値は所定の一組の閾値と内部的に 比較される。閾値と実際の測定値との間の不連続性および連続性の識別された具 体例が報告される。パラメータおよび値は最終使用者による引き続く探索のため にメモリ装置に記憶可能である。

監視されるパラメータが温度である一実施例において、装置は貯蔵または輸送中 に経験する温度と許容可能な値の予め設定されたレンジないし範囲とを比較する 。

装置は引き続き、（１）許容可能レンジの外側への偏位の発生、（２）許容可能 レンジの外側への偏位について、許容可能値から（許容可能な値のレンジに関し て測定される）過剰および／または不足へ向う最初の交差および最後の交差の時 間、（３）許容可能レンジの外側への偏位中の極限値の大きさおよびその発生の 時間、および（４）レンジ外偏位の数を表わすデータなど選択されたデータを記 憶し得る。一般に、記憶された情報は１）表示装置の使用者による賦活の際の視 覚的表示、または２）外部コンビエータ装置へのダウンロードという２つの方法 で検索され得る。

本発明の好ましい実施例が第１図に示されている。図示の実施例において、装置 １０はハウジング部材１２を具備する。ハウジング部材１２は内部サーミスタ１ ４および関連の回路１４ａ（両方とも第２図に図示されている）および一対の発 光ダイオード　ＬＥＤＩ　（赤）およびＬＥＤ２　（緑）などの光学ボートを囲 包している。第１図の実施例において、装置ｌＯは、データ出力動作を開始する ようになされたデータ出力制御スイッチ１６を具備する。図示の実施例において 、光学ボート１８および出力制御スイッチ１６は（第３図に図示の）出力装置と 接続するために機械的に連結される。出力装置５０は、スイッチ１６の賦活の際 にボート１８を通じて装置１０から人力を受信するためコンピュータ、プリンタ または特別に適合された型の装置とし得る。

図示の装置１０のハウジング部材１２は、従来の成形方法を使用し所望の形状に 形成されるアクリロニトリル・ブタジェン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂を使用し製 造されるのが好ましい。ハウジング部材の形状は円形、長円形、または任意のそ の他の幾何形状とし得る。図示のハウジング部材は、約２．５インチの径と、約 ０．６２５インチの高さと、約４２グラムの重さとを有する。ところで、ハウジ ング部材は内部に包含される個別の構成部品の寸法に応じて種々の寸法を有し得 る。一対の電気絶縁性の可撓性の引張りストリップ部材４０および４２がハウジ ング１２の側壁の開口から延びている。

内部のサーミスタは監視されるべき外部環境に熱力学的に結合されそして温度な どの指定されたパラメータの変化に反応する半導体材料などの任意の材料から構 成される。代替え例として、衝撃、湿度または周囲圧力などの他のパラメータに 選択的に感応する装置が使用可能である。

装置１０は、装置の監視機能を中断することなく、任意の時点で作動するかどう かを示すボート１８での視覚的読出しを起こさせるため指示器試験ボタン２０を 別途具備してもよい。代替え例として、別個の明滅する発光ダイオードが装置の 作動状態を示すのに使用してもよい。他の特徴が、監視活動または読み出し能力 を強化するために装置に付加されてもよい、これら追加の補助的特徴は本発明の 技術思想内に包含されるべきものである。

第２図は、装置１０のためのサーミスタ１４および回路１４ａを示す０回路Ｌ４ ａはサーミスタ１４と出力ボート１８との間に結合されるマイクロプロセッサ制 御回路網である。回路１４ａは、サーミスタ１４とマイクロプロセッサ３２およ び関連のメモリ（蓄積）装置３４との間に直列に接続されたアナログ−ディジタ ル変換器３０を具備する。開始装置３６および停止装置３８が開始信号線３６ａ および停止信号線３８ａを経てマイクロプロセッサ３２に結合される。マイクロ プロセッサ３２は入出力（１１０）バス３９を通じて光学ボート１８に結合され る。回路１４ａは、低コスト、小型および低電力の実施を可能にする単一の集積 回路であるのが好ましい。

かかる実施例において、装置１０は、電池の電力の下で相当に長い時間にわたり 動作せられ得、特に従来の監視装置と比較し、依然としてなお「使い捨て可能」 と考えられるほど十分低コストである。

好ましい実施例において、マイクロプロセッサ３２は（１）スリーブモード、（ ２）監視モードおよび（３）停止モードという３つのモードで動作するようプロ グラムされている。スリーブモードにおいて、装置１０は、許容される温度値の 所定レンジを設定（それゆえ許容されないレンジを固有に画定する）するようプ ログラムされる。このモードにおいて、監視モードの動作に備えプログラム装置 を維持するよう相当に低い電力が電池から引き出される。

監視モードにおいて、回路１４ａの測定および処理機能が賦活され、装置は温度 を能動的に監視し、順次、装置１０の環境に関係する温度データを決定および記 憶する。停止モードにおいて、測定および処理機能は取消し不能に停止されそし て装置１０は低電力消費モードに維持されそしてメモリ３４からの記憶データの 外部トリガ読み出しのために適当なようになされる。

開始装置３６および停止装置３８はマイクロプロセッサ３２の入力ラインに接続 される。装置３６および３８は、装置１０の動作モードの所望される変化を合図 するために使用者によって独立に賦活される１図示の実施例において、装置３６ ．３８は、装置３６について開始信号ライン３６ａの端部の端子３６ｂとアース 接続部との間に、そして装置３８について停止信号ライン３８ａの端部の端子３ ８ｂとアース接続部との間に配置された電気絶縁性「引っ張りストリップ部材」 　（装置３６について引っ張りストリップ部材４０、装置３８について引っ張り ストリップ部材４２）を具備する。引っ張りストリップ部材の遠方の端部はハウ ジング１２の側壁の関連の開口を通じて延びる。端子３６ｂおよび３８ｂは両方 ともそれぞれのアース接続部に対してばね偏倚が与えられ、絶縁性引っ張りスト リップ部材４０および４２のそれぞれが装置から除去され得、ライン３６ａおよ び３８ａのそれぞれに接地電位を確立する。マイクロプロセッサ３２は、引っ張 りストリップ部材４ｏが開始装置３６から除去されるとき、装置１０がその、ス リーブモードからその監視モードへ移るようそして引っ張りストリップ部材４２ が停止装置３８から除去されるとき、装置が監視モードから停止モードへ移るよ うプログラムされている。この構成において、経済的で耐変更操作性である監視 装置が提供される。

光学ボート１８は選択的に動作可能であり、使用者が一定の選択された状態の視 覚的な指示を得るのが可能である。たとえば、好ましい実施例において、光学ボ ートは赤色発光ダイオードおよび緑色発光ダイオードＬＥＤＩ　（赤）およびＬ ＥＤ２　（緑）から構成される。これらの発光ダイオードは、押圧されるとデー タ探索動作がこれに応答して開始されるべきことをマイクロプロセッサに合図す るデータスイッチ１６に動作接続される。

もし、装置１０が（後述するごとく）その監視モードにおいて活性化されてから 何らのレンジ外移行もなければ、マイクロプロセッサ３２は緑色ＬＥＤ２がコー ド化された態様で照射せられるようにし、活性化以来の最も高い温度および最も 低い温度そして（発生時間）を指示するメモリ３４からの記憶データを表わす光 学信号を発生する。

もし活性化してから少くとも一回のレンジ外移行があれば、マイクロプロセッサ ３２は赤色ＬＥＤ　１がコード化された態様で照射せられるようにし、後述する ごと（、レンジ外関係データを指示するメモリ３４からの記憶データを表わす光 学信号を発生する。

こうして、本発明では、装置１０は、（１）（レンジ外移行が発生しなかった（ 緑色）かどうかまたはかかる移行があった（赤色）かどうかを決定するため）使 用者により視覚的に判断され得る光学データをそして（２）監視温度の一定特性 を与λるようコンピュータにダウンロードされ得る光学データを提供する光学ボ ートを具備した。

第３図は、装置１０から記憶データをダウンロード（または読み出す）のに適当 なようになされる読み出し装置５０を示す。読み出し装置５０が、装置ｌＯの上 面と実質的に相補な面を有する接続帯域５０Ａを具備する。一対の光受容部材５ ２および５４および外側に突出する拡張部材５６が、幾何学的な形態をＬＥＤＩ 、ＬＥＤ２およびデータスイッチ１６のそれに対応した状態で帯域５０Ａに配設 される。この構成で、装置１０は、装置１０および５０の相補帯域が隣接しそし て光受容部材５２．５４が光学ボート１８のＬＥＤｌ、　ＬＥＤ２と整列されそ して拡張部材５６がデータスイッチ１６と隣接しそしてこれを押圧するよう配置 され得る。装置５０は、ＬＥＤＩおよびＬＥＤ２により発生される光学信号を受 信しそしてたとえばハードコピー形式のプリントアウトなど使用者により所望さ れる態様でそのデータを処理するようになされる（第３図で参照番号６２ａによ り指示される）マイクロプロセッサ制御回路を具備する。装置５０はある実施例 において、従来のプログラム化ディジタルコンピュータへのインターフェースと して構成され得る。

図示の実施例において、サーミスタ１４は温度の変化を表わす環境からの信号を 受け取る。サーミスタ１４は温度変化を、所定のパラメータを記憶しそしてサー ミスタ１４により検出される温度変化を記憶するためのメモリ装置３４を具備す る回路１４ａに伝達する。

装置１０は、予めプログラムされたパラメータと実際のパラメータの読みとを比 較するようプログラムされ得るのが好ましい、第４図は、後の検索のために装置 １０のメモリに記憶される出力データ例を示す。第４図において、温度対時間の グラフ図が、上限と下限との間の許容される温度レンジに関して図示されている 。グラフ図の点Ａが、最初の過剰温度読みが発生した時間Ｔ１を画定する。点Ｂ が、装置が受けるピーク温度とピーク温度が生じた時間Ｔ２の両方を画定する０ 点Ｃが最後の過剰温度事象発生時間Ｔ３を画定し、そして曲線の下方および上限 よりも上の領域りは時間ＴＩとＴ３との間の偏位についての過剰温度の時間積分 を表わす、過剰温度偏位の連続が生ずる場合、過剰温度偏位の累積的な時間積分 が記憶される。これらの測定は、最終使用者または製造者により装置のメモリに 予めプログラムされるところにしたがって装置の上限に関して行われる。

予めプログラムされた装置の下限に関して行われる測定についてこれらは上限に 関して行われる測定と比較できる。第４図に図示されるごとく、経験する最初の 不足温度の測定時間Ｔ４は点Ｅとして図示されている０点Ｆが、経験する最も低 い温度とその温度を経験する時間Ｔ５を表わす、最後の不足温度読みが発生する 時間Ｔ６は点Ｇで示されている。温度曲線と下限との間の領域は不足温度の偏位 の時間積分を表わす。不足温度偏位の連続がある場合、これらの偏位の累積的な 積分が記憶される。データＡ−Ｈのすべてが、温度のレンジ外偏位の数（すなわ ち２つ）を表わすデータとともに、装置１ｏのメモリ３４に記憶される。これら のパラメータは例であり、他のパラメータおよび動的な測定が本発明の実施例に より実行され得る。

一例として、表１は、２分の温度間隔および２分の始動遅れで８０°Ｆおよび６ ０″Ｆの温度限界に関し設定され、始動引っ張りストリップ部材が９／１９／９ １日の午前８時５０分に引っ張られそして停止引っ張りストリップ部材が１０／ １／９１日の午前１１時１６分に引っ張られた場合の一装置例の読出し値を表わ すデータ組を示す。

読みの記録：午前１１時１６分　温度７６　°Ｆ　（７５，７３）構　成　： 連続番号：１００ 温度限界二８０°Ｆ６０’Ｆ 測定間隔：２分 始動遅れ：２分 オフセット：Ｏ カウンタ閾値：２＠Ｆ 被測定データ： 記録開始：午前８時５０分　１９９１年９月１６日終　了　：午前１１時１６分 　１９９１年１０月　１Ｂ１度極限 ８４°Ｆ　午前８時５６分　１９９１年９月１９日５４°Ｆ　午前７時２６分　 １９９１年９月２９日過剰温度 時間＝７６分　領域１３８°Ｆ×分 最初の時間：午前１０：５０分　１９９１年９月１８日最後の時間：午後０６　 ：　４２分　１９９１年９月２７日事象の数：２ 不足温度 時間：２３４６分　領域：８１９０″Ｆ×分最初の時間：午前０３　：　２０分 　１９９１年９月２８日最後の時間：午前０８：４２分　１９９１年９月３０日 事象の数：３ 本発明は、その本質的特性または精神から逸脱することな（他の所定の形式で具 体化され得る０本実施例はそれゆえ単なる例示でありこれを限定するものではな （、本発明は上記説明によってではなく以下の請求の範囲により示され、そして 言葉の意味において請求の範囲に記載の本発明に等価な範囲における全ての変更 は本発明の技術思想内に包含されるべきものである。

フロントページの続き （７２）発明者　ヌーネス、ピータ−エム。

アメリカ合衆国　０１９５０　マサチューセッツ、ニューベリポート、メリル　 ストリート　１５ （７２）発明者　バンダーポット、ジョン　ダブリュー。

アメリカ合衆国　０１９６６　マサチューセッツ、ロックポート、ウッドバリ　 レイン（７２）発明者　ベリアン、ドナルド　ダブリュー。

アメリカ合衆国　０１９８３　マサチューセッツ、ドブスフイールド、フェザン ト　レイン１７

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．外部的に付加されるパラメータを監視するための装置において、 Ａ．前記パラメータの変化とともに所定の態様で変化する特性を有するセンサと 、 Ｂ．ｉ）前記特性を表わす信号を発生するため前記センサに結合された手段と、 ｉｉ）前記信号の選択された部分に関連付けられる値を記憶するための第１の蓄 積手段と、ｉｉｉ）前記記憶値のうちの選択された値を表わす出力信号を発生す るための選択的動作手段とを具備する監視および出力回路網と、 Ｃ．前記センサおよび前記回路網と動作可能に連絡状態にある電源とを包囲する ハウジング部材から構成される監視装置。
2. ２．前記パラメータは温度、圧力、湿度および加速度から構成される群から選択 される請求の範囲第１項記載の装置。
3. ３．前記監視および出力回路網は集積回路である請求の範囲第１項記載の装置。
4. ４．前記第１の蓄積手段は、 Ａ．前記特性の最大値および前記値の発生時間を表わす前記信号の値と、 Ｂ．前記値の発生時間および特性の最小値を表わす値と、 Ｃ．所定の閾値を越える前記特性の時間積分に対応する値と、 Ｄ．前記信号値が最初に所定の閾値を越えた時間と、Ｅ．前記信号値が最も最近 、所定の閾値を越えた時間と、 Ｆ．前記信等値が最初に所定の閾値よりも降下した時間と、 Ｇ．前記信号の値が最も最近に所定の閾値よりも降下した時間と、 Ｈ．所定の閾値を越える偏位の数とから構成される群の少くとも一つを発生およ び記憶するための手段を含む請求の範囲第１項記載の装置。
5. ５．前記監視および出力回路網を探索しそして前記記憶された値のうちの選択さ れた一つを表わすデータを発生するための選択的な動作手段を具備する請求の範 囲第１項記載の装置。
6. ６．所定の比較値を記憶するための遠隔調整可能な第２の記憶手段と、 前記信号の前記記憶値を前記比較値と比較するための手段であって、前記第１の 蓄積手段からの前記記憶値と前記第２の蓄積手段の前記比較値との間の任意の不 一致を表わす信号を発生するための前記比較手段とを具備する請求の範囲第１項 記載の装置。
7. ７．前記出力手段は、 前記出力信号を発生するための光学信号発生器であって、当該出力信号は視覚的 に知覚可能でありそして前記記憶値のうちの選択された一つを表わすようコード 化されている前記光信号発生器を具備する請求の範囲第１項記載の装置。
8. ８．前記出力信号コードは二者択一性である請求の範囲第７項記載の装置。