KR20200032666A - 스마트 패키징, 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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그레고리 엘. 클라크
데이비드 더블유. 바르만
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인덕티브 인텔리전스, 엘엘씨
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Abstract

다양한 스마트 패키지 구성들은 스마트 가열 기기들 및 사용자들과 지능적으로 상호작용하는 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈(PICM)을 포함할 수 있다. 열역학적 부하 프로파일은 패키지의 열역학적 반응 특성들을 상관시킬 수 있고 PICM에 저장되거나 PICM에서의 고유 식별자와 연관될 수 있다. TLP는 스마트 기기 상의 패키지들의 효율적이고 안전한 가열은 물론 패키지 검증 및 인증을 가능하게 해준다. 패키지 구성들은 식품, 음료, 화장품 및 개인 위생 제품들의 효율적인 가열을 위한 구조적 요소들을 또한 포함한다.

Description

스마트 패키징, 시스템들 및 방법들
우선권 주장 및 관련 출원들의 참조
본 출원은 2017년 3월 28일자로 출원된, 발명의 명칭이 “SMART PACKAGES AND SMART PACKAGE APPLIANCES”인 미국 가출원 번호 제62/478,000호에 대해 모든 적용가능한 법률들, 조약들 및 규정들에 따라 우선권 및 이익을 주장하며, 이 미국 가출원의 주제(subject matter)는 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다. 본 출원의 요소 또는 주제 또는 전술한 가출원의 설명, 청구범위 또는 도면의 일부가 본 출원에 달리 포함되지 않는 경우, 그 요소, 주제 또는 일부는 임의의 및 모든 적용가능한 규칙들, 절차들 또는 법률들의 목적들을 위해 본 출원에 참고로 포함된다.
1. 기술 분야
본 개시내용은 패키징된 내용물을 포함하는 스마트 또는 지능형 패키지들에 관한 것이다. 그러한 내용물은, 식품 제품들, 음료들, 액체들 또는 액화성(liquefiable) 재료들, 화장품 제품들 및 개인 위생(personal care) 제품들과 같은, 소모성 제품들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어들 "스마트" 또는 "지능형"은 동작을 향상시키고 사용자들과 그리고, 스마트폰들 또는 외부 컴퓨터들과 같은, 다른 디바이스들과 인터페이싱하는 것을 가능하게 해주는 정보 저장, 프로세싱 및 통신 특징들 및 능력들을 지칭할 수 있다. 본 개시내용은 또한 정보 저장, 프로세싱 및 통신을 지원하는 요소들 및 특징들을 포함할 수 있는 스마트 패키징에 관한 것이다. 본 개시내용은 또한 스마트 패키지들을 가열하기 위한 스마트 기기들, 시스템들 및 동작 방법들에 관한 것이다. 그러한 기기들은 유도 가열 스토브들(stoves), 쿡탑들(cooktops), 쿠커들(cookers) 및 레인지들(ranges)을 포함할 수 있다.
본 개시내용은 또한 패키지 및/또는 그 내용물의 가열 경험을 모니터링 및 제어하기 위한 디바이스들, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 가열 "경험"은 가열 동작 동안 패키지 및/또는 패키지 내용물이 거치는 가열 프로세스를 지칭한다. 본 개시내용은 또한 가열 프로세스 동안 안전 표준들이 준수되고 가열후 소비(post-heating consumption)에 관련된 안전 조치들이 준수된다는 것(즉, 소비자에 상해를 가할 수 있는 식품, 음료, 화장품 또는 개인 위생 제품들의 고온을 피하는 것)을 보장하기 위한 제어 시스템들에 관한 것이다. 본 개시내용은 추가로 패키지 가열에 관련되고 사용 전에, 사용 동안 그리고 사용 후에 및/또는 가열 동안 생성된 데이터 및 다른 정보를 통신 및 분석하기 위한 시스템들에 관한 것이다.
본 개시내용은 또한, 가열 동작 전에 또는 가열 동작 동안 패키지가 적절하게 구성되고 적절한 양의 제품을 포함하는 것을 검증하는 것(validating)과 같은, 패키지들 및 패키징된 내용물의 무결성을 검증하기 위한 디바이스들, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 본 개시내용은 또한, 패키지 및 패키징된 내용물이 진품이고 알려진 소스 또는 제공자로부터 진정으로 유래한다는 것을 보장하는 것과 같은, 패키지들 및 패키징된 내용물을 인증하기 위한 디바이스들, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
2. 종래 기술
인덕션 조리 기기들과 같은, 에너지 전달 및 가열 또는 조리 기기들은 종래 기술에 일반적으로 잘 알려져 있다. 그러한 시스템들은 에너지를, 전형적으로 유도에 의해, 리셉터(receptor) 또는 조리 용기로 전달하여 궁극적으로 패키지 내용물의 가열을 결과하는 가열 요소를 포함한다. 더욱이, 내부 가열 요소를 갖는 전자레인지용 팝콘 패키징과 같은, 에너지 전달 컴포넌트들을 이용하는 자동 조리 시스템들 및 패키징 시스템들이 일반적으로 알려져 있다. 그렇지만, 그러한 시스템들과 함께 이용되는 알려진 에너지 전달 기기들, 시스템들, 패키징 시스템들 및 자동 제어 시스템들은 다수의 단점들을 겪는다.
예를 들어, 과거에는 자동 조리 기기들이 패키지 내용물의 요구사항들에 맞게 기기 가열 기능을 적절히 커스터마이즈하지 않는다. 알려진 해결책들은, 내용물의 양, 수분 함량, 원하는 조리 온도, 시작 온도 등과 같은, 무엇이 가열되어야 하는지에 대한 지식에 기초하여 가열 기기에 대한 프로그래밍을 설정하기 위해 인간 조작자 입력에 의존한다. 이러한 인자들 및 다른 것들 전부는 조리 프로세스 및 패키지 내용물에 전달될 에너지에 영향을 미친다. 예를 들어, 인덕션 조리에서의 현재의 문제점은, 패키지 내용물 또는 조리 용기 내의 내용물 내의 특정 가열 요구사항들에 관계없이, 인덕션 레인지가 전도성이고 전도성 표면 상에 있는 임의의 객체를 가열하기 위해 동일한 에너지 전달 프로세스를 적용할 것이라는 점이다. 환언하면, 유도적으로 가열될 수 있는 임의의 디바이스가 가열될 것이다. 예를 들어, 과거에는 전자레인지들이 작은 팝콘 봉지를 가열하기 위해 전자레인지 1500 와트를 사용할 수 있는 반면, 내용물을 올바르게 조리하기 위한 실제 에너지 요구사항들은 60 와트에 불과하다. 따라서, 특정 내용물에 맞게 조정된(tailored), 에너지 전달의 정확한 제어는 극적인 에너지 절감을 위한 기회를 제공한다. 종래 기술의 부가의 단점은 알려진 전자레인지용 패키징이 가열 현장(heating field)에 있는 이물질들(foreign objects)을 보상하기 위해 에너지를 제한 또는 조정하거나, 현장에 있는 원하지 않는 객체들을 가열함으로써 발생할 수 있는 안전 이슈들을 예견하기 위한 제어를 용이하게 하지 않는다는 것이다.
이전의 해결책들에서의 다른 알려진 이슈들은 이 해결책들이 특정 내용물에 기초하여 자동화 및 제어되지 않으며, 이 해결책들이 무인 사용(unattended usage)의 위험을 적절하게 제한하지 않는다는 것이다. 패키지 안전 한계들, 경험치 설정점들, 사용자 설정점들의 기기에 의한 부가의 이해를 가능하게 하는 것 및 패키지들 및 내용물에 대한 제어된 조리 경험을 전달하는 것은 알려진 기기들을 크게 개선시킬 것이다. 이것의 예는 인덕션 레인지를 사용하여 금속 팬에서 조리하는 것이다. 사용된 원재료들(ingredients)의 유형, 양 및 상태는 원재료들이 거치는 조리 프로세스 - 조리 경험 - 에 대한 변수들을 생성한다. 그것들이 정확하게 측정되고 정확히 동일하지 않으면, 조리 경험이 어느 정도 변할 것이다. 따라서, 특정의 제품 패키지 및 패키지 내용물의 에너지 요구사항들을 결정하고 이해하며 조리 에너지를 효율적으로 제어하는 것이 과제였다.
종래 기술 해결책들에서의 다른 이슈는 적절한 패키지/제품 검증 - 패키지 및 내용물이 가정된 레벨의 무결성을 갖는지 여부를 결정하는 능력 - 의 부재에 관한 것이다. 그리고 또 다른 이슈는 적절한 패키지/제품 인증 - 패키지 및 내용물이 적법하고 알려진 소스로부터 진정으로 유래한 것인지 여부를 결정하는 능력 - 의 부재에 관한 것이다. 패키지 검증 및 인증이 가열될 패키지의 동작 및 기능 특성들을 검증하는(verifying) 데 필수적일 수 있다. 패키지를 가열하기 위한 가열 기기의 무인 또는 원격 작동에 대한 지원과 같은, 개선된 작동이 제공되어야 한다면 그러한 검증이 중요할 수 있다. 일부 종래 기술의 해결책들은 감지 파라미터들에 기초하여 가열을 제어한다. 예를 들어, 일부 종래 기술의 해결책들은 가열된 재료들의 임피던스 변화에 기초하여 가열을 제어할 수 있다. 추가의 예를 들면, Hestan Cue에 의해 제공된 것들과 같은, 다른 해결책들은 조리 팬의 온도 및 시간이 자동으로 설정될 수 있는 스마트 조리 시스템들을 포함한다. 그렇지만, 그러한 시스템들은 가열된 패키지의 미리 정의된 또는 미리 모델링된 열역학적 부하(thermodynamic load)에 기초하여 제어하지 않으며, 다수의 다른 결점들 및 단점들을 겪는다.
게다가, 종래 기술의 패키지들은 효율적이고 효과적인 가열을 제공하고 대량 생산에 비용 효과적인 구조들을 결여하고 있다.
본 개시내용의 양태들은 패키지 내용물에 전달되는 에너지의 개선된 제어와 패키지 및 패키지 내용물에 의해 경험되는 가열 동작의 개선된 효율 및 안전성을 용이하게 하기 위한 스마트 패키징을 제공한다. 스마트 패키징은 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈(package intelligence and communication module, PICM)을 포함할 수 있으며, 이 PICM은 특정의 스마트 패키지 및 내용물, 및/또는 그 인스턴스(즉, 한 유형의 스마트 패키지의 특정한 것)와 미리 연관될 수 있는, ESN(electronic serial number)과 같은, 고유 식별자를 저장 및 전송할 수 있는, 광 에너지 기반 마이크로트랜스폰더(light-energized microtransponder)를 포함한, RFID 태그 또는 다른 NFC(near field communication) 요소와 같은, 머신 판독가능 요소를 포함한다. 패키지의 열역학적 반응 특성들은 제조 프로세스의 일부로서 테스팅/캘리브레이션 동작 동안 모델링될 수 있다. 패키지 사이즈 및 중량, 조성 및 함유량은 제조된 제품 및 패키징 로트에 걸쳐 예측가능하고 반복가능한 열역학적 반응을 유지하기 위해 표준화될 수 있다. 패키지의 열역학적 반응 특성들을 나타내는 파라미터들의 상관관계들을 나타내는 데이터는 PICM 내에 저장되거나 원격 데이터베이스들에 저장될 수 있고, 패키지가 스마트 기기 상에서 가열 동작을 거칠 때 패키지 고유 식별자에 기초하여 검색될 수 있다. 스마트 기기는 패키지 내용물에 에너지를 인가하기 위한 에너지 공급 유닛(energizing unit); 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈과 상호작용하기 위한 패키지 인터페이스를 포함하고, 패키지 인터페이스는: 신호를 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈로 전송하기 위한 송신기; 및 패키지 내용물 관련 데이터를 수신하기 위한 수신기를 포함하며; 에너지 공급 유닛은, 내용물 관련 데이터에 기초하여 패키지 내용물에 인가되는 에너지를 제어하기 위한 프로세서를 포함하는, 제어 서브시스템을 포함한다. 이러한 특징들은 효율적인 패키지 가열뿐만 아니라 패키지 검증, 인증 및 안전성을 가능하게 해준다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 스마트 패키지는, 미국 뉴저지주 몬머스 정션 소재의 Pharmaseq Corporation에 의해 P-CHIP®이라는 이름으로 제조된 마이크로트랜스폰더들과 같은 LEM(light-energized microtransponder)을 포함할 수 있다. LEM들은 RFID 태그들에 비해 작은 사이즈이며 따라서 패키지 구조의 상당한 수정 없이 패키지 상에의 배치는 물론, 다른 장점들을 가능하게 해준다. 본 기기는 통합된 P-CHIP® 판독기를 포함할 수 있으며, 이 판독기는 스마트 패키징으로부터 정보를 판독하고 제어 시스템이 조리 프로세스의 적절한 제어를 제공하여 안전하고 효율적인 가열을 제공할 수 있게 해준다. 본 개시내용의 양태들은, 식품, 음료, 또는 화장품 또는 개인 위생 제품들과 같은, 내용물에 전달되는 에너지의 새로운 레벨의 제어와 패키지 및 내용물에 전달되는 그리고 사용자에 대한 개선된 가열 경험을 가능하게 해준다.
다른 양태에 따르면, 예시적인 패키지들은, 패키지 가열 동작들을 제어하고 패키지들을 검증 및 인증하기 위해, 고유한 제품 식별자, 따라서 스마트 패키지 및 내용물과 연관된 데이터 세트들을 이용할 수 있다. 데이터 세트들은 PICM에 저장되어 있거나 기기 상의 판독기로부터 획득된 고유한 패키지 식별자에 기초하여 광역 네트워크(즉, 클라우드) 내의 로컬 또는 원격 데이터베이스들로부터 검색될 수 있다. 데이터 세트들은 가열될 상이한 패키지들에 대한 각자의 열역학적 부하 프로파일들(thermodynamic load profiles, "TLP들")을 포함할 수 있다. TLP들은 이전의 제조, 캘리브레이션 또는 테스팅 단계 동안 확립된 열역학적 및 다른 파라미터들의 상관관계들을 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. TLP는, 예를 들어, 상호 인덕턴스에 관련된 주파수 및 필드 전압(field voltage), 특정 시간 시퀀스에 걸쳐 패키지에 의해 제공되고 패키지로부터 판독된 예상 정보에 관련된 주파수에서의 전압 및 전류와 같은 전력에 관련된 전류를 나타내는 데이터를 상관시킬 수 있다. 패키지 내용물이 높은 레벨의 정확도로 제조업체에 의해 반복해서 패키지에 채워질 수 있고, 패키지의 파라미터들이 또한 알려져 있기 때문에, 이 정보는 특정 및 반복가능한 경험들을 전달하도록 미리 정의되고, 미리 구성되며 특성화될 수 있다. 검색된 정보는 본 개시내용의 다른 양태들에 따라, 패키지 내용물에 대한 개선된 조리/가열 프로세스를 제공하기 위해 기기 상의 제어 시스템들에 통보하는 데 사용될 수 있다. 조리 동작들의 보다 효율적이고 정확한 제어를 통해 가열 기기들의 전력 소비이 감소될 수 있다. 광역 네트워크를 통해 또는 로컬적으로 본 기기에 의해 검색된 데이터 세트들은 에너지 전달 동작들을 효율적으로 제어 또는 검증하는 데 이용될 수 있다. 데이터 세트들은, 패키지 또는 용기 내의 내용물이 시간에 따라 그리고 일정 범위의 주변 온도들에 대해 에너지에 어떻게 반응하는지를 포함하여, 내용물의 에너지 반응(energy response)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 물과 같은, 액체의 첨가를 요구하는, 오트밀과 같은, 식품 내용물의 경우, 가열되는 패키지의 에너지 반응이 주어진 주변 온도에 대한 저장된 정상 반응(normal response)과 비교될 수 있다. 예를 들어, 패키지 온도가 정상 반응보다 빠르게 증가하면, 불충분한 물이 패키지에 첨가되었다는 결정이 이루어질 수 있고, 사용자는, 기기 상의 디스플레이와 같은, 사용자 인터페이스를 통해 통지받을 수 있다. 그에 부가하여, 패키지에 인가되는 에너지는, 패키지 또는 내용물 온도들이 안전하지 않은 레벨으로 증가하는 것과 같은, 안전하지 않은 조건들을 방지하기 위해 제한될 수 있다. 패키징 제조업체의 한계들 및 변동들이 또한 이러한 파라미터들의 일부가 되는 것에 또한 유의해야 한다. 패키징 제조업체가 최상의 경우(best case) 7% 충전 정확도(fill accuracy)를 가진다면, 그것이 에러 퍼센티지로서 열역학적 프로파일에 구축될 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태에 따르면, 제품 식별 데이터는, 제품 패키징 및 내용물을 인증하고 제품 및 가열 안전성을 개선시키기 위해, 스마트 패키징 상에서 이용될 수 있다. 제품 패키지로부터 획득된 제품 식별 데이터를 미리 저장된 실제 성능 기준들 및 동작 데이터 프로파일들을 결합하는 것에 의해 인증이 개선될 수 있다. 정품 식품, 식품 패키지, 다른 제품의 제조업체는 그 특정 제품에 대한 정확한 가열/에너지 반응 프로파일을 결정할 수 있다. 검증 또는 인증 동작 동안의 스마트 기기로부터의 응답은 정품 식품 제품의 정확한 조성에 의존할 것이다. 데이터베이스들은 스마트 패키지 식별 정보를, 에너지 반응을 포함한, 진위성에 관련된 파라미터들은 물론, 다양한 주변 조건들에 대한 프로파일들을 포함한, 제품 신선도 및 가열 프로파일들에 관련된 파라미터들과 연관시킬 수 있다. 스마트 가열 기기는 특정의 패키지 일련 번호 또는 다른 식별 정보에 대한 이 정보를 네트워크를 통해 검색할 수 있다. 기기에 의해 판독된 스마트 패키지 식별 정보는 제품의 적법성 및 품질을 인증하고, 위조(counterfeit) 또는 표준 이하(sub-standard) 제품들로부터 보호하며, 리콜의 일부인 제품들을 식별하고, 임의의 만료 일자가 경과하지 않도록 보장하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, RFID 태그와 같은, 머신 판독가능 태그가 위조 또는 표준 이하 제품 상에 배치되어 있다면, 본 개시내용의 양태에 따른 기기들은 적법한 제품 및/또는 패키지와 연관된 것으로 알려진 프로파일과 비교한 위조 제품의 가열 프로파일의 편차들에 기초하여 이것을 검출할 수 있다.
안전성을 개선시키기 위해, 제어 시스템은 임의의 편차, 작은 편차라도 감지할 수 있고, 그에 응답하여 특정된 동작 파라미터들과 비교하여 결함 조건(fault condition)을 야기할 수 있으며, 이는 차례로, 가열 전력의 차단(shutting off)과 같은, 적당한 제어 단계들을 개시할 것이다. 온도들을 측정 및 확인하고, 전력 레벨들 및 오프셋들을 측정하며, 사용에 걸쳐 패키지 동작 특성들을 기록 및 테스팅하는 데 패키지 설계 시스템이 이용된다. 경험 기준들을 설정하고 동작 변환들(operating transforms) 및 안전 한계들을 로깅하는 것은 패키지 제조업체에 의해 사용되는 이 테스트 시스템이다. 전달된 가열 에너지를 매우 면밀하게 모니터링 및 제어하는 것에 의해, 본 개시내용의 양태들에 따른 시스템 및 패키징은 안전하고, 미리 구성되며 제어된 조리/가열 프로세스들 및 조리 경험들을 사용자에게 제공할 수 있다. 저장된 프로파일들은 온도 프로파일들(시간에 따른 온도)을 포함할 수 있고, 최소 액체 온도, 최대 액체 온도, 이상적 프로파일, 최대 재료 안전 프로파일(표면 및 패키지) 시간 및 온도, 교반 시간들(stir times), 고도 오프셋들 및 주변 온도 오프셋들을 포함할 수 있다. 재료 안전 속성들은 시간에 따라 변할 수 있으며, 재료들 데이터베이스에 기초하여, 부가의 지식이 얻어질 때 이러한 파라미터들이 바뀔(shift) 수 있다.
본 개시내용의 양태들에 따르면, 개인 위생, 가정 위생(home care), 화장품, 식품 및 음료 제품들에 대한 개선된 가열을 용이하게 하기 위해 다양한 스마트 패키지 구조물들이 제공된다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 스마트 패키징은 유도성 요소를 위한 절연 층 또는 스페이서를 구비하고 있다. 이것은 더 높은 온도의 가열 및 재료들이 사용될 수 있게 해주고 증가된 안전성을 가능하게 해준다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 스마트 패키징 구조물들은 유도성 리셉터를 절연시키기 위해 식품 제품의 액체 성분들 또는 가열/스티밍 재료(물)를 이용할 수 있다.
양태에 따르면, 스마트 패키징은 물 또는 다른 증기를 사용하여 식품 제품들 또는 다른 제품들의 개선된 준비를 위해 스티머 패키지(steamer package)에서 제어된 스티밍을 이용할 수 있다.
본 발명의 위의 및 다른 부수적인 장점들 및 특징들은 첨부 도면과 함께 이하의 상세한 설명으로부터 명백할 것이며, 도면 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호들은 유사한 요소를 나타낸다. 설명 및 실시예들이 예시적인 예들로서 의도되고 본 명세서에 첨부된 청구범위에 기재된 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않음이 이해될 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 이하의 도면들은 본 개시내용의 양태들에 따른 예시적인 디바이스들을 묘사하고 있다.
도 1은 스마트 기기 및 스마트 패키지에 대한 컴포넌트들 및 이들의 기능적 관계들(functional relationships)의 블록 다이어그램이다.
도 2는 스마트 기기에 의해 사용될 수 있는 데이터 세트들 및 데이터 아키텍처의 블록 다이어그램이다.
도 3은 예시적인 스마트 기기를 제어하기 위한 열역학적 부하 프로파일에서의 데이터 상관관계들을 예시하고 있다.
도 4는 스마트 패키지의 가열을 제어하기 위한 스마트 기기에 대한 로직 흐름 다이어그램이다.
도 5는 차(tea)를 우려내고(brewing) 가열하기 위한 스마트 패키지 및 스마트 기기이다.
도 6은 차 우려내기 및 가열 동작에서 스마트 기기를 작동시키기 위한 로직 흐름 다이어그램이다.
도 7은 광 전력 기반 마이크로트랜스폰더(light powered microtransponder) 및 판독기를 이용하는 스마트 패키지 및 스마트 기기의 개략 다이어그램이다.
도 8은 광 전력 기반 마이크로트랜스폰더 및 판독기를 이용하는 다른 예시적인 스마트 패키지 및 스마트 기기의 개략 다이어그램이다.
도 9는 패키지들에 대한 표면들을 통한 전력 공급(powering) 또는 가열 거리를 가능하게 해주는 예시적인 가열 코일 구성을 예시하고 있다.
도 10은 코일과 리셉터 사이에 여분의(extra) 가열 거리를 가능하게 해주는 가열 코일 구성의 다른 예를 예시하고 있다.
도 11은 패키지, 온도 센서를 갖는 NFC 칩, 금속 재료의 리셉터 및 패키지 내의 유체들이 간단한 절연체로서 동작할 수 있게 해주는 스페이서를 포함한 스마트 패키지 시스템의 예시적인 요소들을 예시하고 있다.
도 12는 태그의 가열 및 판독 둘 다를 가능하게 해주는 실딩된(shielded) NFC 태그를 갖는 금속 캔 형태의 예시적인 스마트 패키지를 예시하고 있다.
도 13은 금속 캔일 수 있는, 패키지 주위를 완전히(all the way) 감쌀 수 있는 측면 장착(side mounted) NFC 태그를 갖는 예시적인 스마트 패키지를 예시하고 있다.
도 14는 용기에 내장된 리셉터 및 스마트 센서를 갖는 예시적인 스마트 패키지를 예시하고 있다.
도 15는 절연 및/또는 가열을 위한 스마트 컵 슬리브(smart cup sleeve)를 포함할 수 있는 예시적인 재사용가능 스마트 패키지를 예시하고 있다.
도 16은 지능적 가열을 위해 패키지의 내용물에 드롭될 수 있는 가열 퍽(heating puck)을 이용하는 예시적인 스마트 패키지를 예시하고 있다.
도 17은 컨테이너의 측면에의 접속을 위한 클립을 갖는 다른 예시적인 가열 퍽을 예시하고 있다.
도 18은 벤토 박스(Bento box) 또는 구획화된 트레이(compartmentalized tray) 형태의 다른 예시적인 스마트 패키지를 예시하고 있다.
도 19은 구획화된 트레이 형태의 다른 예시적인 스마트 패키지를 예시하고 있다.
도 20은 필오프 뚜껑(peel-off lid) 및 보조 필오프 벤트(secondary peel-off vent)를 갖는 팝콘 컵(popcorn cup) 형태의 예시적인 스마트 패키지를 예시하고 있다.
도 21은 팝콘 백(popcorn bag) 및 개인화된 컵(personalized cup) 형태의 스마트 패키지의 분해도들을 포함한다.
도 22는 커피 또는 티 메이커(coffee or tea maker) 형태의 예시적인 스마트 패키지를 예시하고 있다.
도 23은 양초 또는 왁스 패키지 형태의 예시적인 스마트 패키지는 물론 양초를 시뮬레이트하기 위한 기기를 예시하고 있다.
도 24는 2개의 부가의 예시적인 왁스 패키지 구성 및 기기를 예시하고 있다.
도 25는 단일 스마트 가열 기기와 함께 사용될 수 있는 4개의 상이한 스마트 패키지 구성을 예시하고 있다.
도 26은 다수의 상이한 스마트 패키지들의 가열을 모니터링 및 제어하기 위한 모바일 디바이스 및 예시적인 모바일 애플리케이션 및 사용자 인터페이스를 예시하고 있다.
도 27은 스마트 패키지들과 함께 사용하기 위한 예시적인 정보 교환 스킴을 예시하고 있다.
도 28은 스마트 패키지 구성에서 유체를 안내하고 유체 내용물을 교반하기 위한 예시적인 코팅된 금속 스탬핑을 예시하고 있다.
도 29는 유체를 안내하기 위한 침니(chimney) 또는 내부 튜브(internal tube)를 포함하는 금속 스탬핑의 다른 예를 예시하고 있다.
도 30은 NFC 태그가 보다 저주파 유도성 소스로 가열될 리셉터 내의 하부 측면으로부터 판독될 수 있게 해주는, 튜닝된 재료들을 갖는 예시적인 스마트 패키지를 예시하고 있다.
도 31은 급속 가열 응용분야를 위해 다중 코일 기기와 함께 사용될 수 있는 금속 조성을 갖는 스마트 패키지를 예시하고 있다.
도 32는 조리 표면을 절연시키기 위한 내부 공기 또는 진공 갭을 정의하는 2-파트 어셈블리(two-part assembly)를 포함하는 패키지의 예시이다.
도 33은 병에 분리가능하게(removably) 부착될 수 있는 가열 캡을 포함하는 패키지의 조립 및 분해도를 예시하고 있다.
도 34는 병에 분리가능하게 부착될 수 있는 가열 캡을 포함하는 대안의 패키지를 예시하고 있다.
도 35는 P-chip을 포함하는 대안의 패키지의 분해도를 예시하고 있다.
도 36은 장식 조명 피처를 갖는 스마트 패키지 및 기기를 예시하고 있다.
도 37은 도 5 및 도 6을 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 차/커피 텀블러(tea/coffee tumbler)의 추가 세부사항들을 예시하고 있다.
도 38은 커피 푸어 오버 키트(coffee pour over kit)를 갖는 유도 가열 용기(inductively heated vessel)를 예시하고 있다.
도 39는 자체 완비된(self-contained) 유도 가열 커피 푸어 오버 키트 형태의 예시적인 패키지 구성을 예시하고 있다.
도 40은 에어 보이드(air void)에 의해 외부 셸(outer shell)로부터 절연된 전도성 내부 용기를 갖는 컨테이너 형태의 예시적인 패키지 구성을 예시하고 있다.
도 41은 식품 제품을 스티밍하기 위한 패키지 구성을 예시하고 있다.
도 42는 나사 넥(threaded neck)을 갖는 뒤집힌 유리 또는 플라스틱 자(inverted glass or plastic jar)를 가지는 유도성 팝콘 팝퍼(inductive popcorn popper)를 예시하고 있다.
도 43은 본 명세서에 설명된 패키징과 함께 사용하기에 적당한 광 전력 기반 마이크로트랜스폰더의 컴포넌트들을 개략적으로 예시하고 있다.
도 44는 본 개시내용의 양태들에 따른 PICM을 지원하기에 적당한 광 또는 광 전력 기반(photo- or light-powered) 마이크로트랜스폰더의 컴포넌트들을 예시하고 있다.
도 45는 검증, 인증 및 안전성을 달성하기 위한 예시적인 시스템 컴포넌트들 사이의 상호작용을 도시하는 개략 다이어그램이다.
도 46은 검증 및 인증 데이터에 적용가능한 예시적인 보안 솔루션 및 통신 체인을 도시하고 있다.
도 47은 예시적인 기기에 의한 검증 및 인증을 위한 예시적인 로직 흐름이다.
도 1은 예시적인 스마트 기기 및 스마트 패키지에 대한 예시적인 컴포넌트들 및 이들의 기능적 관계들의 블록 다이어그램이다. 스마트 패키지(100)는 변조 방지 뚜껑(tamper-proof lid)을 갖는, 실링된 패키지일 수 있다. 스마트 패키지(100)는 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈(PICM)(106)을 포함할 수 있으며, 이 PICM은, 설명될 것인 바와 같이, ESN(electronic serial number)과 같은, 저장된 고유 식별자, 및 패키지 제조, 테스트, 캘리브레이션 또는 초기화 동작 동안 이전에 저장된 다른 데이터를 포함하는 스토리지 또는 메모리(112)를 갖는 트랜스폰더(110)를 포함할 수 있다. 온도 센서(120)는 스마트 패키지(100) 상에 또는 스마트 패키지(100) 내에 배치될 수 있다. 스마트 패키지(100)는 그 내에 배치된 유도성 리셉터(inductive receptor)(130) 및 절연 스페이서(insulating spacer)(140)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 트랜스폰더(110)는 근접장 통신(near-field communication) 태그일 수 있거나, 보다 상세하게는, EME(electromagnetic energy) 에너지 기반 RFID 태그일 수 있거나, 또는 뉴저지주 프린스턴 소재의 Pharmaseq, Inc.에 의해 P-CHIP (R)이라는 이름으로 시판되는 반도체 제품과 같은, "LEM"(light-energized microtransponder)일 수 있다. 그러한 마이크로트랜스폰더들은, 전형적으로 500 x 500 마이크로미터 그리고 공칭적으로 100 마이크로미터 두께의 작은 크기를 갖는다 - 그리고 펄스 레이저 광(pulsed laser light)과 같은, 수신된 광에 의한 마이크로트랜스폰더 상의 광전지들(photocells)에 대한 에너지 공급(energization)에 응답하여 전송되는 고유한 일련 번호(ID)를 저장할 수 있다. 광 에너지 기반 마이크로트랜스폰더들은 EME(electromagnetic energy) 전력 기반 RFID 태그들에 비해, 보다 낮은 비용 및, 패키징 재료들(즉, 금속 캔들(metal cans))과 같은, 주변 금속으로부터의 간섭의 제거를 포함한, 장점들을 제공한다. 그러한 LEM들은 전력을 생성하기 위한 코일을 요구하지 않기 때문에, 이들의 크기가 RFID 태그들에 비해 극적으로 감소되고, 컨테이너 캡들(container caps) 및 패키지 바닥들(package bottoms)과 같은, 패키징 요소들 내에 마이크로트랜스폰더를 임베딩하는 것을 가능하게 해준다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 판독기로부터 수신된 전자기 펄스 에너지로부터와 같이, 외부 소스로부터의 에너지를 하베스팅하고(harvest), 이 에너지를 트랜스폰더에 전력을 공급할 뿐만 아니라 시스템 내의 다른 컴포넌트들에 전력을 공급하는 데 사용하기 위해, RFID 또는 NFC 태그들, 또는 전류를 생성하는 유도 안테나(inductive antenna)를 갖는 임의의 유사한 디바이스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 유도 안테나로부터 이용가능한 임의의 잉여 전력은 압력, 온도에 대한 센서들, 탬퍼 실들(tamper seals), 및 습기 센서들와 같은, 시스템 내의 다른 센서들에 부가적으로 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다. RFID 또는 NFC 칩은 전력을 하베스팅하고, 하베스팅된 잉여 전력을 부가의 센서들에 전달하기 위해, 다른 컴포넌트들과 통신하여 이들을 제어할 수 있는 소형 마이크로프로세서와 협력하게 구성된다. 에너지는 PICM(106)에 통합된 소형 저장 디바이스에 저장될 수 있다. RFID 또는 NFC 컴포넌트들로부터 하베스팅된 여분의(extra) 가용 전력의 사용은, PICM(106)의 온도 센서(120)와 같은, 센서들, 또는 패키지에 포함될 수 있고 전력을 요구하는 압력 센서들과 같은, 다른 센서들과 같은, 다른 컴포넌트들이 센서들에게 이용가능한 전력이 공급 부족(in short supply)이거나 중단된 경우들에서보다 더 의지할 수 있게(dependably) 그리고 전체적인 시스템이 더 많은 안정성을 갖게 동작할 수 있도록 보장하는 데 사용될 수 있다. 온도 센서들은, 예를 들어, 미리 설정된 임계값들에 따라 패키지 가열을 제어하는 데 사용될 수 있다. 압력 센서들은 스티밍(steaming)을 수반하는 가열 동작 및 내부 패키지 압력을 제어하는 데 사용될 수 있다. 컴포넌트들은 알려진 프로토콜들을 사용하여 통신할 수 있거나, "I Squared C"라고도 알려진, I2C와 같은, 인터페이스가 요구된 경험에 기초하여 하나의 또는 다수의 센서와 인터페이싱하는 데 사용된다.
도 1을 여전히 참조하면, 예시적인 SPHCA(smart package heating and charging appliance)(200)는 스마트 패키지(100)와 협력하여 그 내용물을 가열할 수 있다. SPHCA(200)는 라디오 주파수를 통해 트랜스폰더(110)와 통신하기 위한 판독기(210)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 추가로 설명될 것인 바와 같이, 판독기(210)는 트랜스폰더(110)에 에너지를 공급하기 위해 광학 시뮬레이터(펄스 레이저) 또는 RF 시뮬레이터를 통합할 수 있다. 트랜스폰더(110)는 스토리지(112)에 저장된 고유 식별자 및 다른 저장된 정보를 나타내는 RF 신호로 응답할 수 있다. SPHCA는 (I2C) 인터페이스 및 가열 표면 온도를 감지하기 위한 I2C 온도 센서(220)를 사용하는 통합 광 하베스팅 회로(integrated light harvesting circuit)를 추가로 포함할 수 있다. SPHCA는 가열/충전 서브시스템(240) 및 제어 서브시스템(280)을 포함할 수 있다. 레이저와 같은, 광 소스 및 P-CHIP 구현이 사용되는 경우들에서, 추가로 상술될 것인 바와 같이, 광 소스에 대한 SPHCA의 정렬은 패키지를 SPHCA(200) 상에 보유하기 위해 레이저를 원형 리세스의 중심에 위치시키는 것 및 P-CHIP를 패키지(100)의 원형 바닥의 중심에 배치하는 것에 의해 용이하게 될 수 있다.
가열/충전 서브시스템(240)은 하나 이상의 유도 가열 코일(242) 및 유도 충전 코일(244)을 포함할 수 있다. 이 코일들은 단일 유닛으로 통합되거나 분리될 수 있고, 각자의 스위치들(248 및 249)에 의해 선택적으로 에너지를 공급받고 전원(246)으로부터 정류된 고전압 전력을 수신할 수 있는 고전압 구동기(247)에 의해 구동된다. SPHCA가 핫 푸드 자동 판매기(hot food vending machine)일 수 있는 경우에서와 같이, 신속한 조리 시간들을 제공하기 위해, 유도 가열 코일들(242)이 스마트 패키지(100)의 바닥 및 측면들에 에너지를 제공하도록 위치될 수 있다. 가열 코일은 층당 13 턴수(turns)를 갖는 약 0.131 옴의 보다 낮은 ESR을 위한 Litz 와이어 및 6.19uf 코일에 대해 0.002”의 피치의 0.251”와이어에 대한 5/40/42의 Litz 구성으로 설계된다. 코일들 구성을 구동하기 위해 하프 또는 풀 브리지(half or full bridge) 구동기들이 사용된다. 고전압 및 저전압 코일들은 자동차 및 AC 기반 시스템들을 위해 설계되어 있다. 초기 시스템은 19VDC를 위해 설계되어 있다. 이 코일 구성이 보다 낮은 및 보다 높은 전압들로 그리고 또한 추가된 소비자 안전(added consumer safety)을 위해 스위치드 외부 전원(switched external power supply)을 사용하여 작동하도록 조정될 수 있음에 유의해야 한다.
가열/충전 서브시스템(240) 및 판독기(210)는 제어 서브시스템(280)에 의해 제어되며, 제어 서브시스템(280)은 저전압 전원(286)에 의해 전력을 공급받는, 마이크로프로세서를 갖는 마이크로컨트롤러(282)를 포함할 수 있다. 무선 전력 제어기(288)는 무선 디바이스가 가열되는 스마트 패키지가 아니라 충전되어야 할 때 무선 디바이스와 통신하기 위해 마이크로프로세서 및 통신 회로를 이용한다. bq501210 bqTESLA(tm) 무선 전력 송신기 또는 유사한 제품과 같은, Texas Instruments "Bq" 시리즈 무선 전력 송신기가 무선 전력 제어기에 사용될 수 있다. 무선 전력 제어기는 무선 충전을 위한 Qi 표준을 이용할 수 있다. 이는 디바이스가 등록된 제품인지 여부 및 기기가 승인된 제품인지 여부를 결정하기 위한 인증을 또한 포함할 수 있다. 추가로 설명될 것인 바와 같이, 제어 서브시스템(280) 및 마이크로컨트롤러(282)는 재충전가능 디바이스가 존재하는지 또는 패키지가 존재하는지를 결정할 수 있다. “핑(ping)"은 임피던스 변화들을 검출하고 시스템을 깨워서(wake) 기기 상에 또는 기기 내에 배치된 객체에 대한 식별 프로세스를 시작하는 데 사용될 수 있다. 무선 전력 프로세스는 먼저 적정한 임피던스(proper impedance)를 체크하기 시작한다. 이것이 적정한 임피던스 기준들을 충족시키면, 디지털 핑(digital ping)은 충전될 디바이스의 요구들을 식별하기 시작한다. 이어서 충전 프로세스는, 디바이스가 목표 제어점을 제공하고 송신기가 디바이스 수요들을 충족시키기 위해 요구되는 바에 따라 전달 및 조정하는, Qi 표준을 사용하기 시작한다.
본 개시내용의 양태들에 따르면, 전력은 RFID/NFC 안테나를 사용하여 하베스팅될 수 있다. 마이크로프로세서 및 스위치 커패시터 네트워크에 전력을 공급하기 위해, 정류기, 어쩌면 비동기 정류기 및 튜닝된 공진 주파수를 사용하여, 에너지가 RFID 태그로부터 하베스팅되어 저장될 수 있다. 마이크로컨트롤러(282)는 마이크로프로세서를 포함하고 이용가능한 전력에 기초하여 I2C 인터페이스 및 액세서리에 언제 전력을 공급할지를 결정하는 로직을 포함한다.
전용 사용자 인터페이스(250)가 SPHCA(200)에 포함될 수 있으며 마이크로컨트롤러(282)에 의해 지원될 수 있다. 사용자 인터페이스(250)는, 기기(200) 상의 시각적 상태 바일 수 있는, 시각적 출력 디바이스, 및 기기에 통합된 또는 독립형인, 시뮬레이트된 인간 음성 응답들을 렌더링하기 위한 스피커일 수 있는, 오디오 출력 디바이스를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스는 기기 내에 또는 WAN을 통해 통신하는 독립형 컴포넌트에 통합될 수 있는, 터치스크린 인터페이스, 마이크로폰 및 음성 인식 지원을 포함한, 사용자로부터의 입력을 수신하기 위한 하나 이상의 입력 디바이스, 및 하나 이상의 포인팅 디바이스 또는 푸시버튼을 또한 포함할 수 있다.
통신 회로(284)는 보안/인증 및 IOT(Internet of Things)와의 통신 및 인터페이싱은 물론, 광역 네트워크(10)를 통해 액세스되는 다른 능력들을 제공한다. 이 접속은 기기, 패키지 및 디바이스 인증에 이용될 수 있다. 이것은, 설명될 것인 바와 같이, 위조 제품들을 제거하려는 시도에서 부가의 안전 계층(layer of safety)을 추가한다. 다수의 데이터베이스 또는 웹 서비스 서버들(예를 들어, 12.1 및 12.2)은 WAN(10)을 통해 액세스될 수 있다. 이러한 서버들은 패키지 또는 패키지 내용물 관련 정보를 포함하는 임의의 수의 데이터 세트들 - 예로서 4개가 도시됨 - (50.1, 50.1, 50.3 및 50.4)을 저장할 수 있다. 다수의 사용자 디바이스들(예를 들어, 14.1 및 14.2)은 WAN(10)을 통해 데이터베이스 또는 웹 서비스 서버들 및 SPHCA(200)에 액세스할 수 있다. 그에 부가하여, 사용자 디바이스들(14.1 및 14.2)은, WAN(10)을 통하는 것 또는, 블루투스와 같은, 근접장 통신(NFC) 기술들을 통하는 것 중 어느 하나에 의해, 사용자에 의한 SPHCA(200)와의 상호작용을 가능하게 해주기 위해 하나 이상의 애플리케이션을 저장 및 실행할 수 있다.
본 개시내용의 양태에 따르면, PICM(106) 내의 스토리지(112)(도 1)는 패키지(100)의 내용물에 대해 최적의 조리 동작을 수행하기 위해 제어 서브시스템(280)에 의해 이용되는 파라미터들을 포함하는 제품 조리 데이터 세트를 포함할 수 있다. 예시적인 제품 조리 데이터 세트는: 주변 온도에서의 시작, 제1 온도 설정점 및 유지 온도(holding temperature), 이어서, 팝콘을 팝핑할 시간과 같은, 제품을 가열하는 데 요구된 시간, 이어서 "오프" 상태에 대응하는 온도를 포함할 수 있다. 주변에서의 시작은 제1 온도 설정점 및 사용될 요구된/예상된 에너지이다. 유지 온도는 유지 시간(hold time) 내에 콘을 팝핑할 것으로 예상하는 온도 설정점 및 요구된/예상된 에너지일 수 있다. 패키지의 실제 체적 및 인가되는 주어진 열에 기초하여 시간에 따른 열역학적 질량 냉각(thermodynamic mass cooling)을 나타내는 데이터가 동작들을 제어하는 데 사용될 수 있고, 가열 경험을 최대화하기 위해 동작 동안 에너지가 보충될 수 있다. 오프 사이클(off cycle)에서도, 적정한 냉각(cool down)이 패키지 제약조건으로 지정될 수 있다. 예를 들어, 패키징된 식품 품목은 그 패키지의 내용물이 식품 준비 프로세스 동안 소비를 위한 원하는 또는 지정된 온도 초과의 온도까지 가열될 것을 요구할 수 있다. 패키지는, 가열 프로세스가 완료된 후에도, 패키지가 접촉하기에 안전하거나 내용물이 소비를 위한 원하는/미리 결정된 온도까지 냉각되었을 때를 나타내는 온도 데이터를 소비자에게 계속 제공할 것이다. 제품 조리 데이터 세트는 최적의 유도성 리셉터 온도 - 이에 따라 가열 동작이 제어됨 - 를 또한 포함할 수 있고, 리셉터 온도는 PCIM 온도 및 리셉터 참조들을 위해 주변 센서들(292)에 의해 오프셋된 표면 온도(220) 둘 다를 사용하여 그 패키지에 대한 미리 결정되고 측정된 오프셋으로서 트래킹되며, 다른 파라미터들은 스토리지(112)(도 1)에서 파라미터들로서 표현될 수 있고, 기기 상에서의 가열 동작 이전에 행해진 패키지 제조 동작 동안 캘리브레이션 및 테스팅 시스템에서 결정될 수 있다.
본 개시내용의 양태들에 따르면, 제품의 고유 식별자에 기초하여 스토리지(112)에 저장되거나 원격 데이터베이스 서버(12.1)로부터 검색된 데이터는 SKU(stock-keeping unit) ID, 제품 데이터(이름, 점도, 비중, 액체의 %), 패키지 데이터(충전 정확도, 시간에 따른 변화, 고도 오프셋들, 한계들, 기저 압력(base pressure)), 목표 조리 온도, 인증 단계의 암호화 코드들, 사용/미사용 상태 지시자(used/not used status indicator), 생산 일자, 생산 배치 및 로트(production batch and lot), 권장 교반 간격들을 정의하는 데이터, 최대 패키지 온도, 만료 일자, 조리 설명서(cooking instructions), 원하는 가열 코일 주파수, 진폭, 온도들에 따른 전력 프로파일(표면 및 RFID 태그), 주변 동작 오프셋들, 시간에 따른 변환 함수로 저장되는 패키지 및 리셉터 온도 대 시간 대 온도 기기 대 시간, 제한 없이, 포함할 수 있다. 고도 및 주변 온도는 표 A에 보이는 바와 같이 변환 함수에 대한 오프셋들로서 저장된다. 리셉터 온도는 동작 특성들을 측정하는 것 및 표면 온도 및 패키지 온도의 오프셋들을 저장하는 것에 기초하여 가정된다.
위의 동작 데이터는 제조 단계 동안 개발될 수 있으며, 여기서 주어진 경험의 최적의 조리 동작을 위해 패키지가 테스팅 및 캘리브레이션될 수 있다. 제조업체는 열역학적 반응 특성들을 결정하기 위해 주어진 패키지에 대해 일련의 미리 결정된 가열 또는 가열 관련 동작들을 수행하는 데 테스트 플랫폼을 사용할 수 있다. 이 동작 동안 트래킹된, 로깅된 및/또는 취득된 데이터는, 0.1" 증분들의 물리적 오프셋들일 수 있는 다양한 오프셋들에서의, 기기 상에서 가열될 패키지의 배치를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 이 오프셋들 각각에서의 패키지 응답 특성들이 결정될 수 있다. 이 데이터는 특정의 패키지와 연관되어 저장될 수 있으며 패키지 오프셋들, 온도 및 전력 조정들, 예상된 동작 범위들 및 변동들로서 저장될 수 있다. 이러한 오프셋들, 조정들 및 변동들은 패키지 열역학적 반응 특성들을 나타내는 동작 곡선들 또는 상관된 데이터에 적당한 수정자들(modifiers)이다. 상관된 데이터 또는 동작 곡선의 특정의 세트가 시스템에 의해 감지되면, 기기 상의 패키지의 배치(즉, 중심에 있음 또는 오프셋됨)가 결정되고 제어 파라미터들이 그에 따라 조정될 수 있다. 이 데이터는 테스트 장비에 기록 및 저장되며 RFID 태그에 저장하기 위해 또는 패키지의 고유 식별자와 연관되어 서버 상에 저장하기 위해 보다 간단한 데이터 곡선들 또는 상관관계들(즉, 테이블 데이터를 갖는 플랫 파일들(flat files))로 될 수 있다. 본 개시내용의 양태들에 따르면, 그 패키지에 대한 이러한 동작 파라미터들 및 제어 곡선들/상관관계들은 조리 동작을 제어하기 위해 제어 서브시스템(280)(도 1)에 의해 이용될 수 있다. 따라서 이 데이터의 사용은 사용자 및 기기(200) 둘 다의 부분에서 종래 기술에 비해 개선된 레벨의 인식(awareness) 및 인텔리전스(intelligence)를 제공할 수 있다.
도 2는 본 개시내용의 양태들에 따른 예시적인 기기들에 의해 이용될 수 있는 예시적인 데이터 아키텍처를 보여주는 블록 다이어그램이다. 패키지 제조 데이터 세트(50.1)는 톱 셀러들(top sellers)을 식별해주는 데이터, 제조부터 사용까지의 평균 시간(average manufacturing to use time), 사용된 시각(time of day used), 제품별 사용자 정보, 판매 장소(where sold), 사용 장소(where used), 충성도 프로그램 정보(loyalty program information)를 포함할 수 있다. 디바이스 제조 데이터 세트(50.2)는 기기가 사용될 장소(where the appliance will be used), 기기가 판매된 장소(where it was sold), 사용자 유형들, 시각(time of day), 장소(place), 사용 시간(hours used), 사용된 상위 100개의 제품, 부문별 사용자 정보, 부문 및 유형별 제품, 그리고 충성도 프로그램 정보에 관한 데이터를 포함할 수 있다. 최종 사용자 데이터 세트(50.3)는 사용자의 소비, 사용된 제품들, 누산기 정보, 좋아하는 것(favorites), 사용자에 대한 영양 정보 및 충성도 정보에 관련된 정보를 포함할 수 있고; 최종 사용자 데이터 세트(50.3)는 사용자 소비 데이터, 사용된 또는 연구된 제품들의 식별기호(identification), 소비된 양들의 누적된 값들, 좋아하는 제품들, 사용자 영양 정보 및 사용자 충성도 데이터를 포함할 수 있다. 패키지 제조 데이터 세트(50.1), 디바이스 제조 데이터 세트(50.2) 및 최종 사용자 데이터 세트(50.3)는 WAN(10)(도 1)을 통해 클라우드 서비스를 통해 액세스가능할 수 있다.
도 2를 여전히 참조하면, 예시적인 데이터 아키텍처에서의 다른 데이터 세트들은 디바이스 ID, 디바이스 위치, 다양한 통지들, 감지된 로컬 온도 또는 다른 환경 조건들, 제품이 준비된(즉, 조리가 완료된) 때를 나타내는 시간, 준비 상태 지시자 또는 플래그 및 주어진 제품과의 모바일 디바이스 상호작용에 관련된 제품 인터페이스 데이터를 포함할 수 있는 모바일 디바이스 프로파일(50.4)로부터의 데이터를 포함할 수 있다. 모바일 디바이스 프로파일 데이터(50.4)는 클라우드 서비스들에 대한 WiFi 또는 셀룰러 데이터 접속을 통해 전달 및 수신될 수 있다. 사용자 프로파일 데이터 세트(50.5)는 모바일 디바이스 프로파일(50.4)과 연관된 모바일 디바이스 상에 상주할 수 있다. 사용자 프로파일 데이터 세트는 고객 식별자, 배송 주소, 빌링 정보, 주문 SKU 기본설정, 과거 주문 SKU 이력, 고객 식별자에 의한 디바이스의 부가의 사용자들, 좋아하는 SKU의 리스트, 및 충성도 정보를 포함할 수 있다. 디바이스(기기) 데이터 세트(50.6)는 디바이스 ID, 제조 일자, 제품 SKU 사용 리스트, SKU에 의한 누적 사용, 누적 설치 시간(accumulated time of install), 상위 10개의 제품 SKU들 누산기, 상위 10 시각 SKU 사용 누산기, 통지들을 포함할 수 있다. 디바이스(기기) 데이터 세트(50.6)는 BLE(Bluetooth low energy link)를 통해 모바일 디바이스 프로파일(50.4)에 링크될 수 있다.
도 2를 여전히 참조하면, 제품 데이터 세트(50.7)는 제품 식별자, SKU, 가격 정보, 조리 시간, 조리 온도, 교반 시간 및 간격들, 요청된 종료 시간과 같은, 레시피 정보, 고도, 위치, 목표 조리 온도, 목표 서빙 온도, 날짜별 만료 또는 사용, 제조 일자, 충성도 프로그램 데이터 및 판촉 제안들 데이터(promotional offers data)를 포함할 수 있다. 제품 데이터 세트(50.7)는 주어진 제품 패키지 SKU에 대한 하나 이상의 열역학적 부하 프로파일(TLP)을 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 설명될 것인 바와 같이, TLP는 패키지가 스마트 가열 기기와 상호작용할 때 가열 동작 및 안전 또는 다른 기능들에 관련된 다른 동작들을 제어하는 데 사용될 수 있다.
도 3은 본 개시내용의 양태들에 따른 특정의 스마트 패키지에 대한 스마트 기기를 제어하는 데 사용하기 위한, 이 예에서, 가열 및 안전 프로파일이라고도 하는, 열역학적 부하 프로파일(TLP)을 나타내는 표를 예시하고 있다. 이 예에서, 전자레인지 팝콘 스마트 패키지에 대한 TLP가 사용된다. TLP(300) 내의 데이터는 많은 수의 패키지들의 생산 및 소비자들로의 배송 전에 발생할 수 있는 패키지 테스트 및 캘리브레이션 동작 동안 생성될 수 있다. 패키지 테스팅 및 캘리브레이션은 도 1의 SPHCA의 컴포넌트들은 물론, 예를 들어, 환경 조건들에 대한 부가의 센서들을 갖는 데이터 로깅 및 테스트 기기 상에서 발생할 수 있다. TLP 내의 데이터는 주변 온도(302)(즉, 70 °F), 고도(1222 피트)(304)와 같은 환경 파라미터들을 나타낼 수 있다. 테스트 또는 캘리브레이션 데이터가, 상이한 주변 시작 온도들 및 상이한 고도들과 같은, 다수의 상이한 환경 파라미터들에 대해 생성될 수 있음이 이해될 것이다. 데이터는 식품 또는 제품 유형 식별자(팝콘)(306) 및 알려진 유도 가열 코일 주파수(55,660 KHz)(307)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 양태들에 따르면, TLP는 다수의 상이한 단계들에 대한 패키지의 열역학적 반응을 나타내는 파라미터들을 또한 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 패키징 테스팅 및 캘리브레이션 동작 동안 6개의 단계에 대한 데이터가 취득되고 로깅될 수 있다. 각각의 단계에 대해, 열역학적 반응 데이터 상관관계들이 획득되고 기기 및 패키지 가열 제어 및 안전 동작들에서의 나중의 사용을 위해 저장된다. 데이터 상관관계들은 가열 코일 전력 및 듀티 사이클, 가열 표면 온도, 패키지 내부 온도, 시간 및 상관관계가 패키지의 열역학적 부하 또는 반응을 나타낼 수 있는 임의의 다른 파라미터들의 상관관계들을 포함할 수 있다.
TLP는, 도 3에서 열 (1) 내지 열 (8) - 목표 온도(Target Temperature), 목표까지의 시간(Time to Target), 충전 표면 온도(Charge Surface Temperature), 태그(센서) 온도(Tag (sensor) Temperature), 전압(Voltage), 주파수(Frequency), 듀티 사이클(Duty Cycle) 및 측정된 전력(Measured Power) - 에 있는 데이터에 의해 표현되는, 테스팅 및 캘리브레이션 입력들 또는 "기능 측정들"을 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 그에 부가하여, 직접 측정들을 나타내는 데이터는 열 (9) 내지 열 (11) - 패키지 재료들 및 내용물에 대해 이루어진 직접 온도 측정들을 나타낼 수 있는, 재료 프로브 저온(Material Probe Low Temp), 재료 프로브 고온(Material Probe High), 패키지 프로브 온도(Package Probe Temp) - 에 보여진 바와 같이 로깅될 수 있다.
테스팅/캘리브레이션 및 TLP 데이터의 취득 및 로깅을 위한 예시적인 프로세스가 이제 설명될 것이다. TLP 데이터는 PTACS(packaging test and calibration system)에서 개발될 수 있다. 단계 1에서, 테스트 시스템 커맨드 기능은 패키지 내용물을 5.5초 기간 내에 90 °F 목표 온도까지 가져가기 위해 실행될 수 있다. PTACS는 패키징 회사들 및 연구 인력이 커스텀 경험들을 테스트 및 설계할 수 있게 해준다. PTACS는 패키지로부터의 데이터를 기록하는 제어 단계들을 갖는 컴퓨터 및 도 3에 보이는 바와 같은 출력을 갖는 전형적인 송신기 또는 트랜스폰더를 포함할 수 있다. 경험 설계자는 목표 온도들을 설정하고 패키지가 어떤 실제 온도들을 어떤 시간 프레임들에서 달성하는지를 측정하기 위해 캘리브레이션 및 테스트 시스템을 사용할 수 있다. 패키지 충전 제법(package fill formula)이 로깅되고 패키지 및 재료들의 열역학(thermodynamics)이 몇 개의 온도 프로브는 물론 패키지 LEM 또는 패키지 정보 시스템을 사용하여 기록된다. 이 시스템은 패키지 센서의 캘리브레이션 및 패키지의 몇 개의 측정된 지점에 대한 다양한 안전 오프셋들을 제공한다. 송신기의 온도 센서가 또한 측정되고 원하는 경험이 설계될 때 그 데이터가 도 3에 표현된 것과 같은 데이터 파일로 출력된다. 이 TLP 데이터는 송신기가 실시간 데이터를 프로세싱하는 동안 측정된 값들을 외삽할 수 있게 해줄 수 있다. 이 시스템은 패키지를 다양한 열역학적 속성들로 캘리브레이션하고 다양한 온도 감지에 관련된 다양한 오프셋들을 사용하여 열역학적 프로파일을 구축한다. 이것은 경험이 트래킹될 수 있게 해주고, 가열의 효율적인 제어를 가능하게 해줄 뿐만 아니라 패키지가 송신기에 의해 판독된 패키지 데이터와 비교하여 그의 열역학적 속성들에 의해 인증될 수 있게 해주고 고도 및 고온 및 저온 동작 및 안전 고려사항들을 보장할 수 있게 해주는 패키지 열역학적 반응 특성들의 상세한 모델링을 가능하게 해준다. 열전쌍들(thermocouples)을 판독하고 송신기 디바이스와 통신하여 송신기 데이터를 얻고 원격으로 패키지 날짜를 판독하기 위해 National Instruments Lab View 제어 시스템이 사용될 수 있다. 이 시스템은 주어진 패키지에 대한 경험을 적정하고 안전하게 특성화하기 위해 설계자들 및 패키지 공급자들에 의해 사용될 수 있다. 도 3에 관련된 동작은 이하의 방식으로 작동할 수 있다. 프로브들은 목표 패키지 상에서 패키지의 상부(재료 프로브 고온, 열 (10))에 그리고 패키지의 바닥(재료 프로브 저온, 열 (9))에 배치될 수 있으며, 이들은 전형적으로 리셉터 위치들일 수 있고 테스트 인력이 이 온도를 외부 패키지로부터 격리(insulate)시키려고 할 때 오프셋들 및 차이들에 관련된 이 온도를 보는 것이 바람직할 수 있다. 리셉터 온도(열 (9))가 직접 측정된다. 패키지 프로브 데이터(열 (11))는 태그 온도 판독을 위한 캘리브레이터 및 그 태그 센서와 가깝게 근접한 장소들로부터의 데이터이다. 이 시스템은 알려진 주파수(308), 전력(열 (8)), 듀티 사이클(열 (7)) 및 레일의 전압(구동기들로의 DC)(열 (5))은 물론 표면 온도(열 (3)) 및 주변 온도들에서 동작하는 테스트 송신기에 접속될 수 있다. 이 시스템은 특정 패키지 내용물에 대한 열역학적 부하를 트래킹한다. 이 시스템은 패키지의 최소 충전(minimum fill) 및 최대 충전(maximum fill) 조건들에 대한 열역학적 반응들을 테스트하여 열역학적 패키지의 통계적 뷰를 얻을 수 있으며, 그 제조업체가 충전후 레벨들(post fill levels)을 보고자 한다면 각각의 곡선이 송신기에 의한 사용을 위해 태그 상의 메모리에 로딩될 수 있다. 시스템 커맨드들이 이어서 로딩되고 테스트 시스템은 경험의 에너지, 주파수 및 궤적을 미리 정의한다. 이러한 사전 특성화(pre-characterization)는 경험 및 적정하게 가열하기 위한 동작 단계들을 정의하는 데 중요하다. 주파수 및 전력은 리셉터의 재료, 재료 사이즈 및 근접성에 맞게 튜닝될 수 있다. 듀티 사이클은 보다 나은 제어를 위해 공진을 막 벗어나(just off resonance), 전형적으로 공진 바로 아래 또는 바로 위에서, 최상의 전력을 전달하도록 설계될 수 있다. 온도 설정점은 실제로 리셉터(열 (9)) 및 패키지 프로브(열 (11)) 및 가열될 재료가 또한 측정되는 경우 상부 재료 프로브의 조합일 수 있다. 부가의 균일한 가열을 촉진하기 위해 특정 지점들에서 교반(stirring), 진탕(shaking) 및 반죽(kneading)이 필요하게 될 수 있다. 경험이 반복가능하게 될 때 경험 단계들 및 타이밍이 기록된다. 특정 시간들에 걸쳐 주어진 열역학적 부하를 갖는 이 패키지에 대한 평균 온도를 계산하기 위해, 태그 온도(열 (4))가 관련된 부가의 캘리브레이션 프로브들(열 (9), 열 (10), 열 (11) 및 열 (3))에 대한 오프셋들과 함께 기록된다. 최상의 궤적 및 타이밍이 사용자에 의해 결정되고, 그 경험이 그 패키지에 대한 경험으로서 로딩되고 그 태그에 대한 이미지로서 저장될 수 있다. 그 제제 또는 패키지가 변할 때까지 생산을 위해 그 태그가 이어서 복제되어, 기기에 의해 복제 및 인증될 수 있는 굉장한 경험을 보장한다.
도 3을 여전히 참조하면, 가열 동작을 제어할 시의 TLP의 사용이 이제 설명될 것이다. 팝콘을 만들기 위한 것일 수 있는, 이 예에서, 프로세스는 패키지를 체크하는 것으로 시작될 수 있다. 이 시스템은 목표 값보다 높은 주파수 범위 및 목표 값보다 낮은 주파수 범위 둘 다에 걸쳐, 측정된 유도 코일 전력 대 유도 코일 주파수를 모니터링하는 것에 의해 패키지의 유형을 결정할 수 있다. 이 시스템은 패키지 테스팅 및 배치 동작에서 결정된 전형적인 오프셋들을 또한 이용할 수 있다. 따라서, 이 데이터는 패키지 식별, 검증 및 배치 결정의 한 형태일 수 있다. 테스트 주파수들은 배치 조정을 결정하는 데 또한 사용될 수 있다. 실제 가열 프로세스가 일단 시작되면 주파수 선택이 제어 시스템에 의해 결정될 수 있다. 기기에 배치된 실제 패키지 유형이 예상된 패키지 유형인지를 확인하기 위해, 이러한 초기 검증 단계들이 이 시스템에 의해 사용될 수 있다. 따라서, TLP는 패키지 검증을 위한 초기 동작들에서 사용될 수 있다. 패키지 검증(및 설명될 것인 바와 같은, 인증)이 일단 발생하면, 설명될 것인 바와 같이, 패키지 가열 동작들이 그 동작의 이전에 결정된 가열 궤적들 및 범위들을 사용하여 시스템에 의해 수행될 수 있다.
도 3을 여전히 참조하면, TLP는, 표면 온도와 같은, 시스템 파라미터들을 가열 동작에서의 다른 단계들과 상관시키는 정보를 포함한다. 모니터링된 파라미터들이 선형적으로 변하기 때문에, TLP를 나타내는 표에서의 데이터 점들은 연속적인 제어 곡선을 나타낼 수 있고 이 시스템은 TLP에 저장된 데이터 세트를 사용하여 시간에 따른 주어진 파라미터의 예상된 변화를 계산할 수 있다.
본 개시내용의 양태들에 따르면, 온도와 같은, 감지된 값들이 에러 임계값을 초과하는 양만큼 규정된 곡선(데이터 상관관계)으로부터 벗어날 때, 이 시스템이 결함을 나타내고 가열 동작이 중단 또는 종료될 수 있도록, 감지된 파라미터들 각각은 에러 임계값을 포함할 수 있다. 이것은 단일 고장점도 갖지 않는 매우 안전한 동작 시스템을 제공한다. 종래 기술의 시스템들에서, 이것은, 특히 무인 또는 원격 가열/조리를 가능하게 해주는 것과 관련하여, 이슈가 되었다.
도 3을 여전히 참조하면, 각각이 가열 프로세스 또는 가열 프로세스 관련 동작을 나타내는, 다양한 커맨드들이 TLP에 표현될 수 있다. 예를 들어, 단계 2는 목표까지 가열(heat to target) 동작을 나타낸다. 단계 3는 가열 유지(hold heat) 및 가열 종결(finish heat) 동작을 나타낸다. 단계 4는 조리 일시정지(pause cook) 동작일 수 있다. 단계 5는 가열 유지(hold heat) 동작일 수 있다. 6 단계는 "오프(off)" 상태 동작일 수 있다. 이 동작들 각각 동안, 기기는 전력, 표면, 패키지 및 시간을 트래킹하면서 패키지 가열을 제어할 수 있다. 시간 및 온도 곡선들의 선형 성능(linear performance)을 오프셋시키는 주변 온도 및 고도에 대한 오프셋들이 조정될 수 있다. 전력을 오프셋시키고 보다 나은 패키지 전력에 맞게 튜닝하기 위해 듀티 사이클 또는 주파수가 사용될 수 있다. 알려진 주파수 상호작용들을 사용하여 테스트들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 패키지에 이상적인 것이 55.56KHz이면, 50KHz와 60KHz에서 상이한 반응이 있을 것이고 이 주파수들은 검증을 위한 안내점들(guide points)을 제공한다. 시작 에러에 대한 안전한 가이드라인은 각각의 모니터링된 관심 영역마다 목표의 약 7%일 수 있다. 패키지 또는 최종 제조업체가, 테스트 또는 캘리브레이션 플랫폼을 사용하여, 주어진 패키지 유형에 대한 최적의 가열 경험 단계들을 결정하고, 데이터가 그 특정의 패키지에 대응하는 TLP에 저장되면, 본 개시내용의 양태들에 따른 가열 기기는 그 패키지에 대응하는 TLP를 검색할 수 있고, 초기에 결정된 테스트/캘리브레이션 단계들에 따른 가열 경험을 되풀이(replicate)하기 위해 동일한 제어 파라미터들에 따라 동일한 동작들을 수행할 수 있다.
본 개시내용의 양태들에 따른 TLP들은 전력 기대치(power expectation) 정보를 포함할 수 있으며, 이 전력 기대치 정보는 아래의 예시적인 표 A에 기재된 바와 같이 시간을 패키지 온도, 리셉터 주파수, 리셉터 온도, 표면 온도, 전류, 전압 및 전력과 상관시키는 데이터를 포함할 수 있다:
[표 A]
Figure pct00001
본 개시내용의 양태들에 따르면, TLP에 저장될 수 있는 다른 데이터는 (만료) 일자까지의 사용; 주변 오프셋들을 갖는 최소 및 최대 전력 프로파일들, 프로파일 시간 및 온도 오프셋들에 대한 주변 온도 측정; 온도 프로파일들; 최소 액체, 최대 액체, 이상적 프로파일, 시간 및 온도, 위치 및 가열 방법들별 고도 오프셋들을 포함할 수 있다. 패키지를 가열하는 데 요구된 에너지는 프로파일들에 대한 몇몇 주요 수정자들을 가질 수 있다. 첫째는 시작 또는 주변 온도이다. 이것은 시작점으로서의 프로파일들에 대한 시간 및 에너지 오프셋이다. 이는 새로운 조리 시간을 결정하고 요구된 에너지 및 조리 시간에 더하거나 뺄 수 있다. 다른 파라미터는 고도에 대한 압력을 포함할 수 있으며 고도에 대한 상이한 온도들을 요구하는 오프셋을 또한 갖는다. 이러한 고도 오프셋들은 테이블로서 저장될 수 있고 사용자가 고도를 입력할 때 이 시스템은 오프셋들을 이용할 수 있다. 만약 그렇지 않으면, 프로파일이 매칭하지 않을 것이며, 패키지 프로파일을 충족시키려고 시도할 때 이 시스템은 정지(shut off)될 것이다. 이러한 파라미터들은 안전 관련 수정자들이기도 하고 동작 수정자들이기도 하다.
도 4는 가열될 스마트 패키지를 검출하고 스마트 패키지에 대한 가열 동작을 개시하기 위해 SPHCA 마이크로컨트롤러(282)(도 1)에 의해 수행될 수 있는 로직을 도시하는 예시적인 로직 흐름 다이어그램이다. 402에서, 패키지가 검출되는지 여부에 관한 결정이 이루어진다. 이것은 트랜스폰더 또는 디바이스 아날로그 및 디지털 인증 핑을 사용하여, 예를 들어, 무선 전력 Qi 표준을 사용하여 행해질 수 있다. 402에서 패키지가 검출되지 않으면, 이 로직은, 본 명세서에 설명될 것인, 504에서의 충전기 루틴으로 진행한다. 402에서 패키지가 검출되면, 이 로직은, 단계(406)에서, SPHCA 판독기로 하여금 마이크로트랜스폰더로부터 판독된 바와 같은 고유 식별자를 획득하게 하고, 전력 요구사항들, 제품 정보, 프로파일 정보, 시간 정보, 전력 기대치 정보와 같은, 동작 파라미터들을 WAN 10(도 1)을 통해 적절한 데이터베이스들로부터 검색하고, 제어 유형을 결정한다. 전력 기대치는 앞서 논의된 바와 같이 주어진 오프셋으로 예상되는 전력일 수 있다. 제어 시스템은 전력 전달 효율에 기초한 시간에 따른 가열 곡선과 매칭할 수 있다. 이상적인 매치는 패키지 배치 및 동작 곡선에 기초하여 결정될 수 있다. 이 시스템은 매치를 발견하기 위해 단계들을 수행할 것이다. 매치가 발견되지 않으면, 이 시스템은 패키지가 검증될 수 없다는 것과 패키지가 변조되었다는 것을 지시할 수 있다. 적정한 곡선에 대한 시작 매치를 신속하게 발견하기 위해 테스트 스테이지(도 3, 단계 1)가 사용될 수 있다. 적정한 곡선을 식별하는 것은 필요에 따라 부가의 조정들이 적용될 수 있게 해준다. 패키지가 0.5” 이상만큼 오프셋된 것으로 식별되면, 이 시스템은 일 예로서 부가의 공진 효율을 위해 주파수 및 전력을 조정하기로 선택할 수 있다.
도 4를 여전히 참조하면, 결정 단계(408)에서, 이 로직은 패키지가 존재하고 동작 온도가 도 3 및 표 A에서 식별된 프로파일에서 예상되는 바와 같은지를 결정한다. 전류 대 주파수가 또한 범위 한계들을 사용하여 트래킹되고 표면 온도 대 전력이 또한 범위 한계들을 사용하여 체크된다. 단계(410)에서, 전력 제어 시스템이 프로파일 및 시간별로 개시된다. 파워 업(power-up) 단계 동안의 매우 짧은 시간 내에, 이 시스템은 주어진 패키지가 적절한 TLP에 따라 수행하는지 여부를 결정할 수 있다. 만약 그렇지 않다면, 동작들이 중지된다. 제어 시스템은 RFID 데이터 및 기대치들과 대조하여 검증할 시간 및 온도에 따른 현재 파라미터들 및 동작 범위들을 식별하기 위해 모든 입력들 및 프로파일 설정들을 사용할 수 있다. 단계(412)에서, 에러 체크가 이루어진다. 에러가 검출되면, 단계(414)에서 제어가 정지(shut off)되고 428에서의 클라우드와 인터페이싱하는(interface to cloud) 단계가 수행된다. EEPROM 누산기들에 대한 새로운 값들이 426에서 업데이트되고 이 로직은 단계(402)로 되돌아간다. 단계(412)에서 에러가 검출되지 않으면, 416에서 목표 온도에 도달했는지에 대한 결정이 이루어진다. 만약 그렇지 않다면, 이 로직은 단계(410)로 되돌아간다. 만약 그렇다면, 이 로직은 단계(418)에서 데이터 및 경보(alarm)를 디스플레이하고 이어서 420에서 온도가 유지되어야 하는지를 결정한다. 만약 그렇다면, 이 시스템은 424에서 클라우드와 인터페이싱하고 단계(410)로 진행한다. 만약 그렇지 않다면, 이 시스템은 428에서 클라우드와 인터페이싱하고 이전에 설명된 바와 같은 단계들(426 및 402)로 진행한다.
인식될 것인 바와 같이, 패키징에서 사용된 재료들, 제품 어트리뷰트들 및 다른 파라미터들에 기초하여 특정 동작 임계값들이 TLP에 저장될 수 있다. 패키징 제조업체는 재료들 및 프로파일들에 대한 한계들을 설정하는 데 매우 보수적일 수 있다. 각각의 재료는 패키지 테스트 시스템에 기초하여 프로그래밍될 수 있는 특정 동작 임계값들 및 미리 테스트된 한계들을 가질 것이다. 사용자가 없는 상태에서 사용자가 가열하고자 하는 무인 모드들에 대해 인증 프로세스가 요구된다. 이것은 업데이트된 제어 데이터베이스로부터 패키지 및 제어 시스템 임계값들을 인증하는 데 요구된다. 패키지가 RFID 프로파일이 지시하는 대로 거동할 때 부가의 인증이 또한 발생한다. 재료가 업데이트된 임계값을 갖거나 리콜되었다면(recalled), 성능을 트래킹할 수 있도록 각각의 패키지 구성을 식별하기를 원한다. 패키지 데이터가 판독되고 고유 ID가 획득될 때, 그 데이터가 고유 기기 ID와 함께 클라우드와 공유된다. 이 시스템은 승인된 테스트 및 검증 질문에 기초하여 이 시스템을 작동시키는 데 사용하기 위한 토큰을 제공한다. 업데이트된 정보는 온 더 플라이로(on the fly) 동작 정보를 재호출(recall) 또는 업데이트하는 데 사용될 수 있다. 제품이 디스에이블되어 있거나 제품이 새로운 프로파일들 하에서 기능한다.
본 개시내용의 양태들에 따른 스마트 패키지를 가열하기 위한 예시적인 스마트 패키지 구성 및 프로세스가 도 5 및 도 6을 참조하여 이제 설명될 것이다. 차를 우려내기 위한 예시적인 스마트 패키지(500)는 컨테이너 베이스(container base)(504) 및 반대쪽 단부에 있는 분리가능한(즉, 스크루-온(screw-on)) 캡(506)을 갖는 원통형 컨테이너 본체(502)를 갖는 차 텀블러(tea tumbler)를 포함할 수 있다. 컨테이너(500)는 베이스(504) 근방에 위치된 제1 유도성 리셉터(530.1) 및 제1 절연 스페이서(540.1)를 포함할 수 있다. 제2 유도성 리셉터(530.2) 및 제2 절연 스페이서(540.2)는 캡 근방에 위치된다. 제1 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈(506.1)은 베이스 근방에 위치된다. 제2 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈(506.2)은 컨테이너(500) 내에 고정된, 예를 들어, 캡(506)과 연관된 차 바스켓(tea basket) 내의 차 패키지(150)와 연관되어 있다. 컨테이너(500)는 일정 공급량의 우려내기 액체(brewing liquid), 즉 그 안에 들어 있는 물을 포함할 수 있다. 절연 스페이서는 뜨거운 커피 한 잔을 보호하는 링들(rings)에 사용되는 것과 같은 종이 또는 플라스틱 골판 절연체들(plastic corrugated insulators)과 같은 재료일 수 있다. 스마트 패키지(500)는 먼저 차 컨테이너(150)가 물 공급량(water supply) 위에 배향되고 기기(200)가 물을 우려내기 온도까지 가열하기 위해 리셉터(530.2)에 에너지를 제공하는 도 5에 도시된 가열 위치에서 기기(200) 상에 위치될 수 있다. 물이 PICM(106.2) 내의 온도 센서에 의해 감지되는 바와 같은 원하는 우려내기 온도에 도달할 때. 텀블러(500)는 뒤집히고(inverted) 따라서 차를 우려내기 위한 우려내기 위치로 배향될 수 있다. 컨테이너의 각각의 단부 상의 유도성 리셉터들의 존재는 컨테이너가 물 가열 배향에서 가열되고 차 담그기/우려내기 배향(tea steeping/brewing orientation)을 취하도록 플리핑되는(flipped) 것을 가능하게 해준다. 기기(200)와의 사용자 상호작용을 위한 애플리케이션을 실행하는 모바일 디바이스(14.1)는 차 선택(다즐링); 우려내기 온도(185 F); 담그기 시간(3 분); 담그기 경보 상태 설정(통지) 및 설명서(담그기)를 포함한, 관련 정보의 사용자에의 디스플레이(530)를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스는 차 선택(530.1); 담그기 온도(530.2) 및 담그기 시간(530.3)에 대한 디스플레이들 및 사용자 입력 프롬프트들을 또한 포함할 수 있다.
본 개시내용의 양태들에 따르면, 기기(200)와 인터페이싱하는 모바일 디바이스(14.1)와의 사용자 상호작용에 기초하여 물에 대한 원하는 담그기 온도를 나타내는 데이터 세트가 검색될 수 있다. 데이터 세트는, 예를 들어, 아래의 표 B에 나타낸 바와 같이, 상이한 유형들의 차에 대한 우려내기 온도들 및 시간들을 나타내는 정보를 포함할 수 있다:
[표 B]
Figure pct00002
도 6을 부가적으로 참조하면, 위에서 설명된, 차 텀블러와 같은, 스마트 패키지에서 차를 우려내기 위한 본 개시내용의 양태에 따른 스마트 기기(200)를 작동시키는 방법이 추가로 상술된다. 단계(602)에서, 사용자는 스마트 차 패키지를 컨테이너 캡 내의 바스켓 내에 삽입하고, 적당한 양의 물로 컨테이너를 채우며, 유도 가열 에너지를 물에 인가하기 위해 컨테이너를 도 5에 도시된 가열 배향으로 가열 기기(200) 상에 배치할 수 있다. 단계(603)에서, 설명될 시스템들 및 방법들에 따라 차 패키지, 컨테이너 및 심지어 기기에 대한 인증 단계가 발생할 수 있다. 단계(604)에서, 스마트 기기 판독기(210)(도 1)는 차 패키지에 대한 식별 정보를 수신할 수 있다. 그에 부가하여, 우려내기 컨테이너에 대한 식별 정보가 PCIM(506.2)(도 1)로부터 또한 수신될 수 있다. 식별 정보는 차 패킷(tea packet)에 대한 및 컨테이너에 대한 고유 일련 번호를 포함할 수 있다. 이 식별 정보는 우려내기 동작을 자동으로 제어하기 위해, 우려내기 시간들 및 온도들과 같은, 부가 정보를 검색하는 데 사용될 수 있다. 606에서, 가열 기기(200)와 통신할 수 있는, 사용자 디바이스는 우려내기되는 차의 유형을 디스플레이하고 차 유형의 선택에 대해 사용자를 프롬프트할 수 있다. 608에서, 선택된 차의 유형에 관한 정보가 기기(200)에 의해 수신된다. 610에서, 차 패키지 정보, 컨테이너 정보 및 사용자에 의한 입력에 기초하여, 우려내기 동작에 대한 하나 이상의 데이터 세트가 검색된다. 검색된 데이터 세트는 선택된 차 유형에 대한 이상적인 우려내기 온도 및 시간을 포함할 수 있다. 612에서, 가열 기기(200)는, 온도 임계값들, 컨테이너에 인가되는 에너지의 레이트, 이물질들 또는 결함있는 패키징(faulty packaging)의 검출에 대한 임계값들 및 위에 설명된 바와 같은 다른 것들을 포함한, 검색된 데이터 세트들에 기초하여 동작 파라미터들을 설정할 수 있다. 614에서, 물이 제어 서브시스템(280)(도 1)의 제어 하에서 가열 기기(200)에 의해 원하는 우려내기 온도까지 가열된다. 차 패킷과 연관된 고유 식별자에 기초하여, 데이터베이스로부터 이상적인 물 온도가 검색될 수 있다. 물의 온도는 PICM(506.2)와 연관된 온도 센서에 의해 모니터링되어 가열 기기(200)에 전달될 수 있다. 정보는 사용자 디바이스 상에서 또는 기기(200)의 사용자 인터페이스(250)(도 1) 상에서 사용자에게 실시간으로 디스플레이될 수 있다. 616에서, 원하는 우려내기 온도에 도달한 후에, 사용자는 텀블러를 우려내기 방향으로 플리핑하거나 뒤집도록 사용자 인터페이스를 통해 프롬프트된다. 컨테이너 내의 물은 이어서 PCIM(506.1)을 둘러싸고 유도성 리셉터(130.1)을 사용하여 계속 가열되거나 원하는 온도에 유지될 수 있다. 618에서, 우려내기하기 위한 남은 시간을 지시하기 위해 원하는 우려내기 시간이 사용자에게 디스플레이된다. 620에서, 원하는 우려내기 시간이 경과한 후에, 사용자는 우려내기가 완료되었음을 통보받고 텀블러를 다시 가열 위치로 플리핑하도록 프롬프트된다. 622에서, 사용자는 원하는 음용(drinking) 온도에 대해 프롬프트될 수 있고 선택에 대응하는 사용자에 의해 입력된 데이터가 기기(200)에 전달된다. 624에서, 기기는 사용자가 차를 마실 때까지 원하는 음용 온도를 유지한다.
도 7은 패키지가 실링된 뚜껑(702)을 갖는 컵 형상의 패키지(700)일 수 있고 온도 센서를 갖는 PICM(106)이 패키지(700)의 측면으로부터 판독하도록 배치되는, 스마트 기기(750) 상의 정보 판독기(754)에 의한 판독을 가능하게 해주기 위해 패키지(700) 내의 위치에 배치되는 예시적인 패키지 구성의 예시이다. 충전 코일(752)은 그 위에 배치될 수 있는 충전가능 객체들을 무선으로 충전하기 위해 기기(750) 상에 위치될 수 있다. 유도성 리셉터(730)는 절연 스페이서(740) 상에 지지될 수 있으며, 절연 스페이서(740)는 또한 패키지 벽들과의 직접적인 접촉을 하지 않고 절연 및 열 전달 능력들을 제공하는 내용물의 액체 또는 다른 성분들에 의해 둘러싸일 수 있는 위치에 리셉터(730)를 유지한다.
도 8은 패키지가 실링된 뚜껑을 갖는 컵 형상의 패키지일 수 있고 PICM(106)이 패키지 아래에 배치된 정보 판독기에 의한 판독을 가능하게 해주기 위해 패키지 내의 위치에 배치되는 예시적인 패키지 구성의 예시이다. 패키지는 실링된 뚜껑(802)을 갖는 컵 형상의 패키지(800)일 수 있고 온도 센서를 갖는 PICM(106)은 패키지(800)의 바닥으로부터 판독하도록 배치되는, 스마트 기기(850) 상의 정보 판독기(860)에 의한 판독을 가능하게 해주기 위해 패키지(800) 내의 위치에 배치된다. 충전 코일 및 정보 판독기는 그 위에 배치될 수 있는 충전가능 객체들을 가열하고 무선으로 충전하기 위해 단일 유닛(860)에 통합될 수 있다. 유도성 리셉터(830)는 절연 스페이서(840) 상에 지지될 수 있으며, 절연 스페이서(840)는 또한 패키지 벽들과의 직접적인 접촉을 하지 않고 절연 및 열 전달 능력들을 제공하는 내용물의 액체 또는 다른 성분들에 의해 둘러싸일 수 있는 위치에 리셉터(830)를 유지한다.
도 9는 유도 코일과 리셉터 사이에 여분의 가열 거리를 가능하게 해줄 수 있는 고 공진(highly resonant) 스마트 패키지(900) 및 유도 가열 코일 구성의 예를 예시하고 있다. 구동기(950)에 의해 구동될 수 있는 제1 유도 코일(L1)은 제2 유도 회로(L2)를 유도할 수 있고, 제2 유도 회로(L2)는, 조리대(countertop)(952)를 통해, 패키지(900) 내에 위치된 제2 유도 코일(L3)을 유도할 수 있다. 유도 가열이 최대화되고 종래 기술에서 달성가능한 것보다 상대적으로 더 긴 거리들에 걸쳐 발생될 수 있도록, 패키지(900)는 제4 인덕터(L4)로서 기능할 수 있고, 유도성 리셉터(930)를 포함한, 유도성 컴포넌트들의 위치 및 형상과 사용된 재료들과 같은, 그의 구성으로 튜닝될 수 있다. 패키지 코일(960)은 미국 뉴저지주 마운틴사이드 소재의 The A.K. Stamping Company에 의해 판매된 것들과 같은 상업적으로 이용가능한 스탬핑된 전도성 코일(stamped conductive coil)일 수 있다. 이 구성은 가열 기기가 실질적인 두께를 갖는 조리대(즉, 화강암) 아래에 배치될 수 있게 해줄 수 있다.
도 10은 유도 코일과 리셉터 사이에 여분의 가열 거리를 가능하게 해주는 고 공진 스마트 패키지(1000) 및 유도 가열 코일 구성의 다른 예의 예시이며, 여기서 패키지는 패키지의 중앙에 위치된 리셉터(1060)를 가질 수 있다. 유도 코일이 상대적으로 긴 거리에 걸쳐 에너지를 전달할 수 있기 때문에, 패키지는 패키지 바닥으로부터 수직으로 변위된 위치에 배치된 유도성 리셉터(1060)로 구성될 수 있다. 이것은 패키지 내용물을 보다 균등한 가열을 제공할 수 있다. PICM(106)은 패키지의 바닥 또는 측면에 배치될 수 있다.
도 11은 실링된 가열된 패키지(1100), PICM(106)을 포함하는 다른 예시적인 패키지 구성의 예시이며, PICM(106)은 광 에너지 기반 마이크로트랜스폰더(110) 및 온도 센서(120)를 포함할 수 있다. 유도성 리셉터(1130) 및 절연 스페이서(1140)는 패키지 내의 바닥 위치에 배치된다. 스페이서(140)는 패키지 내의 유체들이 리셉터를 위한 간단한 절연체로서 동작할 수 있게 해주고 유도성 리셉터(1130)가 패키지 재료들을 과도하게 또는 직접 가열하는 것을 방지한다. 가열 재료가 주름지거나 열 접촉을 외부 패키징 또는 절연 재료로 제한하는 패싯들(facets) 또는 지지 레그들(support legs)을 가질 수 있음에 유의해야 한다.
도 12는 태그를 가열하는 것 및 판독하는 것 둘 다를 가능하게 해주는 실딩된 NFC(near field communication) 태그를 갖는 예시적인 패키지 구성을 예시하고 있다. 패키지(1200)는 금속 캔(1202) 또는 금속화된 표면들을 갖는 다른 컨테이너를 포함할 수 있다. NFC 태그(1204)는 RFID 태그 또는 LEM과 같은 하베스팅 코일을 포함할 수 있다. 온도 센서(1206)가 또한 제공될 수 있다. 근접장 통신 태그는 패키지의 바닥 근방에 위치될 수 있다. P-chip 또는 LEM의 경우에, 요소는 온도 센서(1206)와 함께 금속 캔(1202)의 외부 표면(1210)에 부착될 수 있다.
도 13은 금속 캔(1302) 및 패키지의 일부로서 포함된 금속 캔(1302) 주위를 완전히 감쌀 수 있는 라벨 또는 다른 요소로서 제공될 수 있는 측면 장착 NFC 태그(1304)를 포함할 수 있는 예시적인 패키지 구성(1300)의 예시이다. 이해될 것인 바와 같이, 인쇄 동작 동안 NFC 태그 코일이 패키지 라벨 상에 인쇄될 수 있다. LEM의 경우에, LEM은 접착제로 라벨에 부착되거나 인쇄 또는 제조 동작 동안 그 내에 임베딩될 수 있다. 온도 센서(1306)가 포함될 수 있다.
도 14는 용기 내에 내장된 리셉터(1430), 스마트 센서(1404) 및 온도 센서(1406)를 가질 수 있는 커피 잔(coffee cup), 젖병(baby bottle) 또는 사발(bowl)과 같은 예시적인 스마트 용기(1400)를 예시하고 있다. 용기는 컵, 사발, 젖병 또는 다른 조리 또는 가열 용기일 수 있다. 리셉터(1430)는 개별 컴포넌트일 수 있거나 용기(1400)상의 은 박막 층 또는 포일 라미네이트일 수 있다.
도 15는 정보 칩(1504) 및 온도 센서(1506)를 포함하는 PCIM(106)을 구비할 수 있는 재사용가능한 절연성 가열 슬리브(reusable insulating heating sleeve)(1502) 형태의 다른 패키지 구성의 예시이다. 슬리브는 열을 제공하기 위해, 금속 또는 포일 요소와 같은, 유도성 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 컵(1510)의 하부 영역은 유도 가열 능력을 가질 수 있는 외부 랩(outer wrap)을 포함할 수 있다. 절연성 외부 슬리브는 그립(grip)으로서 그리고 휴대용 가열 슬리브에 대한 외부 표면으로서 역할한다.
도 16은 스마트 가열 동작들을 위한 임의의 유형의 패키지에서 이용될 수 있는 퍽(puck)의 형태일 수 있는 스마트 독립형 유도성 리셉터(1600)의 예시이다. 퍽은 유도성 리셉터(1630), 오염 또는 가열된 제품과의 접촉을 피하기 위해 모두가 퍽 내부에 실링되어 있는 정보 칩(1604) 및 온도 센서(1606)를 갖는 PICM(106)을 포함할 수 있다. 리셉터(1630)는 주변 액체 또는 제품으로의 열 전달을 개선시키기 위해 퍽의 외부 표면들 근방에 위치된다. 퍽은 가열될 패키지에 들어 있는 액체에 직접 삽입될 수 있다. 퍽은 환형 구조 또는 패키지에 들어 있는 액체에 대한 표면 노출을 최대화하는 임의의 구성을 가질 수 있다. 리셉터는 NFC 태그 및 온도 센서 및 다른 전자기기들을 포함하는 실링된 패키지에 컴포넌트들을 함께 실링하고 본딩하기 위해 실리콘을 포함할 수 있다.
도 17은 도 16의 독립형 퍽의 추가적 적응을 예시하고 있다. 퍽(1700)은 컨테이너에 들어있는 액체 또는 제품 내의 적절한 위치에 컨테이너의 측면으로부터 퍽(1700)을 매달기 위한 클립(1760)을 포함할 수 있다. 클립(1760) 및 퍽(1700)은, 실리콘과 같은, 식품 등급(food grade) 고온 내성 재료로 일체로 몰딩될 수 있다.
도 18은 구획화된 또는 벤토 박스(1800)의 몇 개의 상이한 섹션들을 가열하는 데 사용될 수 있는 드롭인 휴대용 리셉터(1810)를 포함하는 스마트 패키지 구성의 예시이다. 드롭인 휴대용 리셉터(1810)는 LEM 또는 NFC 태그 및 그 내에 몰딩된 온도 센서를 포함할 수 있고 실리콘과 같은 식품 등급 고온 재료로 이루어질 수 있으며 박스 상의 상이한 구획들의 선택가능한 가열을 위해 사용될 수 있다. 리셉터(1810)는 상이한 식품 부분들을 상이하게 가열하기 위해 박스의 상이한 섹션들에 삽입될 수 있는 독립형 리셉터일 수 있다.
도 19는 구획화된 또는 벤토 박스(1900)를 포함하는 다른 스마트 패키지 구성의 예시이다. 이 예에서, 하나 이상의 구획이 원하는 대로 가열될 수 있다. 리셉터(1930) 및 PICM(106)은 하나 이상의 구획에서 박스의 바닥에 부착될 수 있다. 대안적으로, 각각의 섹션에서 개별 리셉터들(1930)이 사용될 수 있다.
도 20은 스마트 팝콘 패키지(2000) 형태의 예시적인 스마트 패키지 구성의 예시이다. 패키지(2000)는 종이 재료로 이루어져 있는 컵 컨테이너 또는 버킷 컨테이너(2002)를 포함할 수 있다. 컵(2002)은 포일 필오프 실링된 뚜껑(foil peel off sealed lid)(2020)은 물론 보조 실링된 필오프 접착 벤트 층(secondary sealed peel off adhesive vent layer)(2030)을 구비할 수 있으며, 이들 둘 다는 사용자가 이들을 잡을 수 있게 해주기 위한 탭을 포함하고 있다. 컵은 오일 및/또는 버터는 물론 팝콘 커널들(popcorn kernels)을 넣어두기 위해 컵(2002)의 바닥에 배치된 포일 가열 컨테이너(2010)를 포함할 수 있다. PICM(106)은 컨테이너의 내부에 배치될 수 있고 컨테이너의 스마트 가열을 지원하고 팝콘이 준비될 때 가열 동작을 제어 및 모니터링하기 위한 온도 센서를 포함할 수 있다.
도 21은 도 20의 스마트 팝콘 패키지 구성에 포함될 수 있는 내부 컴포넌트들 및 원재료들(ingredients)의 분해도이다. 이들은 버터 또는 오일 에멀션 또는 페이스트 중에 상부 층의 팝콘 커널들(2110)을 포함할 수 있고, 팝콘 커널들(2110)은 포일 리테이닝 및 가열 컵(foil retaining and heating cup)(2120) 위에 또는 그 내부에 배치되며, 포일 리테이닝 및 가열 컵(2120)은 열 절연체 또는 전도체 층(2130) 위에 또는 그 내에 배치된다. 가열 재료가 주름지거나 열 접촉을 도 21에 도시된 외부 패키징 또는 절연 재료로 제한하는 패싯들 또는 지지 레그들을 가질 수 있고, 이들 층이 폴딩된 팝콘 백(2150)에 또는 개인화된 컵 또는 버킷 컨테이너(2100)에 제공될 수 있으며, 그 각각이 패키지의 스마트 가열 동작을 용이하게 하기 위해 PICM을 구비하고 있음에 유의해야 한다.
도 22는 도 5 및 도 6과 관련하여 위에서 설명된 스마트 텀블러(2200)의 추가 세부사항들을 도시하고 있다. 이것은 PICM이 장착된 커스텀 차/커피 패키지(2210)를 갖는 2 개의 스마트 가열된 단부를 갖는 스마트 커피/차 메이커일 수 있다. 이 도면은 통잎 차(loose-leaf tea) 또는 분쇄 커피(ground coffee)를 위한 패키지 스트레이너(package strainer)(2210), 및 미리 만들어진(premade) 커피/차를 위한 차/커피 패키지를 도시하고 있다. 모바일 디바이스는 스마트 패키지 기기와 통신할 수 있고 미리 결정된 파라미터들 및/또는 사용자 기본설정에 기초하여 가열을 위한 파라미터들을 설정할 수 있다. NFC 태그 및 온도 센서 가능 커피/차 패키지를 사용하는 경우에, 패키지는 특정 가열 파라미터들을 개시 및 제어하기 위해 자동으로 스마트 패키지 기기 및 모바일 디바이스와 통신하여 참여시킬 것이다. 모바일 디바이스(2270)는 가열된 물로부터 커피 또는 차를 제거하기 위해 디바이스를 거꾸로 뒤집을 때를 사용자에게 지시하는 컨트롤들을 포함하고, 병의 다른 가열된 단부는 내용물을 마시는 동안 원하는, 사용자 지정 온도를 유지할 것이다. 데이터(2220)는 선택된 제품에 기초하여 준비 및 가열 파라미터들을 자동으로 선택하기 위해 가열 동작에서 이용될 수 있다.
도 23은 방향용 왁스들(scented waxes) 및 아로마 제품들(aromatic products)을 가열하기 위한 양초를 시뮬레이트할 수 있는 다른 기기 구성을 예시하고 있다. 이 경우에, 스마트 패키지(2300)는 기기로부터 투영되는 시각적 효과(2372)를 수용하기 위해 중심 구멍(2301)을 갖는 환형 형상을 갖는 원형 또는 디스크 형상의 포일 향 패킷 또는 왁스 멜트 패키지의 형태일 수 있다. 내용물은 필오프 톱(peel off top)(2303)으로 실링될 수 있다. PICM은, P-chip과 같은, 정보 태그, 및 패키지(2300) 내의 온도 센서(2305)는 물론, 유도성 리셉터(2302)를 포함할 수 있다. 기기(2350)는 패키지(2300)의 형태를 수용하도록 셰이핑된 패키지 수용 리세스 또는 포켓(2352)을 포함할 수 있다. P-chip 판독기일 수 있는, 태그 판독기(2354) 및 온도 센서(2356)는 패키지 태그를 판독하고 기기의 온도를 감지하기 위해 포켓(2352) 근방에 배치될 수 있다. 절연 스페이서(2368) 및 유도 코일(2369)은 도 1에서의 것들과 유사한 컴포넌트들을 사용하여 제어될 수 있다. 시각적 효과를 위해 다중 컬러 LED 조명(2370)이 포함될 수 있으며 반투명 외부 패키지 케이싱(2376)은 내부 조명 효과들의 뷰잉(viewing)을 가능하게 해준다. 광 파이프들(2372)은 LED 조명(2370)으로부터의 광을 외부 패키지 케이싱(2376)에 전달할 수 있다. 모바일 디바이스(2380)는 제품의 제어 및 재주문을 위해 사용하도록 구성될 수 있다. 애플리케이션은 기기(2350) 상의 제어 컴포넌트들과 인터페이싱할 수 있고, 특정의 방(거실), 기기 상태(라이트향 ON(LightScent ON)); 향의 유형(소나무 숲); 가열 온도(145 F); 간격 파라미터; 향 레벨 지시자; 조명 스킴 지시자(깜박거리는 양초들); 강도 레벨(50%); 자동 재주문에 대한 한계(20%); 및 에러들을 나타내기 위한 에러 필드(즉, 뚜껑/탭 제거)를 나타내는 시각적 디스플레이(2382)를 제공할 수 있다.
도 24는 본 개시내용의 양태에 따른 부가의 기기 구성들(2400 및 2450)을 예시하고 있다. 이 구성들에서, 왁스 멜트 패키지들(2470 및 2472)은 이산 유도성 리셉터 없이 이루어져 있을 수 있고, 그 대신에 패키지 상의 금속 컴포넌트들은 내용물을 유도적으로 가열하도록 기능할 수 있다. 비록 이 도면에 예시되어 있지는 않지만, NFC 태그들 및 온도 센서들이 패키지들에 포함되고 가열 및 안전 동작들의 증가된 제어를 위해 기기 판독기와 통신할 수 있다. 패키지들은 종이 또는 플라스틱 컴포넌트들로 이루어져 있고 금속화된 라이너 또는 포일이 유도성 리셉터로서 기능하기 위해 패키지 구조에 추가될 수 있다. 기기(2400)는 단일 패키지를 수용하여 가열하도록 구성된다. 기기(2450)는 어댑터 내의 각자의 리세스들에 다수의 패키지들(2460 및 2462)을 수용하도록 어댑터(2452)로 구성된다. 어댑터(2452)는 양초 또는 다른 품목의 외관을 시뮬레이트하기 위한 심미적 특징들을 포함할 수 있다. 인식될 것인 바와 같이, 패키지 구성(2450)에서, 왁스 멜트 패키지들(2460 및 1262)이 반드시 유도 가열 컴포넌트들로서 기능할 필요는 없는 저비용 재료들로 이루어질 수 있도록, 어댑터가 비용을 절감하기 위해 각각의 패키지에 대한 유도 가열 리셉터들을 포함할 수 있다. 또한 인식될 것인 바와 같이, 다수의 패키지들 각각은 도 1과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 스마트 패키지 기기(2450) 상의 정보 판독기 및 제어 요소들과의 개별적인 상호작용을 위한 PICM을 포함할 수 있다. 모바일 디바이스는 제어 및 재주문에 사용될 수 있다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 왁스 함유 패키지들은 종래 기술에서 달성가능한 것보다 더 높은 융점을 갖는 왁스들을 포함할 수 있다. 스마트 멜트 패키지로 안내되는 가열의 레벨을 제어하는 것 - 이 패키지는 초기 용융을 시작하기 위해 보다 많은 열을 받고 이어서 액체 상태를 유지하기 위해 열을 감소시킴 - 은 보다 높은 융점 왁스의 사용을 가능하게 해주고 전체 가열 주기에 걸쳐 안전한 동작을 유지하면서 온도 제어 배송의 필요성을 제거할 수 있다.
도 25는 다수의 제품들을 가열하기 위한 3개의 스폿을 갖는 기기와 함께 이용될 수 있는 상이한 패키지 구성들을 예시하고 있다. 이 패키지 구성들은 오일 디퓨저 패키지(2502), 제1 가열가능 향 패키지(2504), 제2 가열가능 향 패키지(2506) 및, 색다른 선물(novelty gift) 또는 커피 잔과 같은, 가열되는 용기(2508)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 태그 판독기가 기기(2550)에서의 베이스에 배치될 수 있고 패키지 구성들 각각에서 PICM 요소들(도시되지 않음)과 상호작용할 수 있음이 이해될 것이다.
도 26은 사용자가 기기(2550) 및 기기(2550)와 함께 사용되는 스마트 패키지들과 인터페이싱할 수 있게 해주기 위한 디스플레이(2650)를 포함하는 모바일 애플리케이션 및 인터페이스를 갖는 예시적인 스마트 디바이스(2600)를 도시하고 있다. 사용자 인터페이스는 제품 및 사용 시간들(2610)을 스케줄링하기 위한 컨트롤들, 남은 유효 수명을 위한 지시자들(2620) 및 제어할 하나 이상의 베이스(2630)를 선택하기 위한 컨트롤을 포함할 수 있다. 애플리케이션 및 스마트 디바이스는 상이한 제품들 또는 패키지들을 가열하기 위한 시간들을 제어하는 것, 및 제어할 다수의 스마트 패키징 기기들로부터 선택하는 능력을 제공할 수 있다.
도 27은 본 개시내용의 양태들에 따른 P-chip 또는 LEM 장착 패키지(2702)는 물론 예시적인 정보 교환 구성들을 예시하고 있다. 기기(2750)는 원형 컵(2702) 또는 다른 원형 컨테이너를 수용하는 원형 리세스(2752)를 포함할 수 있다. P-chip 트랜스폰더(2704)는 컵(2702)의 베이스 내에서 중앙에 위치될 수 있다. 레이저와 같은, 광 소스가 기기(2750) 내에 위치되고 광을 중앙에 위치된 P-chip에 전달하여 그에 전력을 공급하도록 배치될 수 있다. 제품, 패키징 및 다른 관련 정보를 식별하기 위해 트랜스폰더로부터 데이터가 판독될 수 있다. P-chip은 따라서 정보를 기기(2750)에 전달할 수 있고, 기기(2750)는 차례로 정보를 무선 링크(2762)를 통해 모바일 디바이스(2760)에 전달할 수 있다. 패키지는, 대안적으로 또는 그에 부가하여, 클라우드 데이터베이스에 저장되어 검색될 수 있는 제품의 고유 ID를 식별하기 위해 모바일 디바이스(2760) 상의 카메라에 의해 판독될 수 있는 2차원 코드(2708)를 구비할 수 있다. 모바일 디바이스(2760)는 원격 서버(2770)로부터 정보를 검색하고 정보를 원격 서버(2770)로 송신할 수 있다. 이 정보 교환 구성은 제품들 및 사용자들에 대한 저스트 인 타임 등록(just-in-time registration) 서비스들을 제공할 수 있다. 모바일 디바이스 애플리케이션은 사용자 프로파일 및 제품 정보를 클라우드로 전송할 수 있다. 사용 정보가 또한 클라우드로 전송될 수 있다. 사용자 기본설정(user preferences)이 또한 클라우드로 전송될 수 있다. 요구된 정보는 애플리케이션과 그리고 기기(2750)와 다시 공유될 수 있다. 설명될 것인 바와 같이, 이러한 정보 교환 구성을 사용하여 패키지들의 식별 및 검증이 또한 제공될 수 있다. 클라우드 기반 CRM(customer relationship management) 시스템들은 충성도 정보를 사용자들로 송신할 수 있고 주문 또는 재주문 정보를 전달할 수 있다.
도 28은 본 개시내용의 양태들에 따른 패키지 구성들로 사용될 수 있는 예시적인 코팅된 터빈형 금속 스탬핑 유도성 리셉터(2802)의 평면도 및 측면도를 예시하고 있다. 스탬핑은 유도성 리셉터 자체로서 기능할 수 있다. 스탬핑은 유도성 베이스 디스크 부분(2804)을 추가로 포함할 수 있다. 스탬핑은 개선된 혼합 및 열 분포를 용이하게 하기 위해 가열된 유체가 스탬핑을 통해 상승할 때 가열된 유체에 회전 운동을 부여할 수 있는 하나 이상의 슬롯을 구비할 수 있다. 유도성 리셉터(2802)는 고정식일 수 있거나, 원추형 패키지 바닥 벽의 정점과 같은, 패키지의 바닥의 중심 피벗 또는 상승된 부분 상에서의 회전 운동을 위해 장착될 수 있다. 하부 유체 이동 공간(2812)은 리셉터(2802)와 컨테이너 바닥 벽(2810) 사이에 정의될 수 있다. 리셉터 외경은 디스크 형상의 리셉터의 외경과 리셉터가 위치되는 패키지 컨테이너의 직경 사이에 환형 절연 및/또는 유체 이동 공간(2814)을 정의하도록 선택될 수 있다.
도 29는 본 개시내용의 양태들에 따른 패키징 구성들로 사용될 수 있는 유도성 리셉터에 대한 다른 구성의 평면도 및 측면도를 예시하고 있다. 리셉터(2902)는 유체/액체를 상방으로 안내하거나 유체/액체 내에서 전도성 및 대류성 열 전달을 유발하기 위해 내부 튜브 또는 침니 부분(2904)을 갖는 일반적인 디스크 형상을 가질 수 있다. 돌출부들(protrusions) 또는 핀들(fins)과 같은, 피처들이 배치되어 흐름을 제어/안내하거나 튜브 또는 침니 부분(2904) 내에 난류를 생성할 수 있다. 외부 환형 통로 또는 절연 공간(2914)은 디스크 형상의 리셉터의 외경과 패키지 컨테이너 벽 사이에 정의될 수 있다. 바닥 절연 공간(2912)이 리셉터의 하부 표면과 컨테이너 하부 벽 사이에 정의될 수 있다.
도 30은 NFC 태그(106)가 바닥 측면으로부터 판독될 수 있게 해주고 리셉터가 저주파 유도성 소스를 갖는 바닥으로부터 가열될 수 있게 해주면서 이 동일한 재료들을 위로부터의 마이크로파들로부터 마스킹하는 튜닝된 재료들을 갖는 예시적인 스마트 패키지(3000)의 예시이다. 판독기가, 예를 들어, 패키지를 지지하는 캐로셀(carousel)에 위치될 수 있도록 NFC 태그는 바닥에 있다. NFC 태그가 판독될 수 있도록 태그는 전도성 재료들로 실딩되어 있다. 경화되고 코팅된 은 잉크가 사용될 수 있다.
도 31은 캔 또는 용기의 본체의 대부분을 커버할 수 있는 다수의 가열 코일들 또는 단일 코일을 갖는 기기와 함께 이용될 수 있는 금속 캔 또는 용기 형태의 예시적인 패키지를 도시하고 있다. 소산(dissipation)의 물리학이 보다 많은 표면적에 걸쳐 보다 크기 때문에, 보다 낮은 전체 표면 온도들을 갖는 보다 높은 표면적을 이용하여 보다 빠른 가열이 달성될 수 있다.
도 32는 조리 표면(3252)을 절연시키기 위한 내부 공기 또는 진공 갭(3204)을 정의하는 2-파트 어셈블리를 포함하는 패키지의 예시이다. 이 구조는 패키지의 중심에 있는 유도성 리셉터의 열로부터 사용자 및 기기를 보호하는 데 유리할 수 있다. 이것은 기기 및 사용자에 대한 동일한 노출 없이 조리 시에 보다 높은 온도 재료들이 사용될 수 있게 해줄 수 있다. 그러한 재료들은 PYREX (R), 유리, 종이, 플라스틱, PTFE, PET 또는 다른 재료들을 포함할 수 있다. 외부 컨테이너(3202)는 외부 컨테이너(3202) 내에 피팅하는 내부 컨테이너(3250) 상의 유사한 컴포넌트와 협력하는 외부 표면 및 실링 에지 또는 립(lip) 또는 인터로킹 리지(interlocking ridge)(3208)를 포함할 수 있다. 내부 컨테이너(3250) 상의 금속 인서트(3260) 또는 금속화된 표면은 유도성 리셉터로서 동작하고 패키지가 조립될 때 공기 또는 진공 갭(3204)을 점유할 수 있다. 가열 재료가 주름지거나 접촉을 외부 패키징 재료로 제한하는 패싯들(facets)을 가질 수 있고 열 전도 그리스 등으로 내부 표면에 열적으로 연결되어 내부 표면으로 전도할 수 있음에 유의해야 한다. 조리 표면(3252)은 갭(3204) 내의 공기 또는 공간으로 금속 인서트(3260)와의 직접 접촉으로부터 절연될 수 있다. 금속화된 표면은 은 잉크, 포일 또는 스티커 또는 플레이트 형태의 주석 플레이트일 수 있다. 플레이트는 또한 내부 표면 내부에 있어 내부 제품, 유체 또는 식품에 훨씬 더 나은 열 전도를 제공할 수 있다. 라이너 또는 갭은 또한 열에 대해 내성이 있는 섬유 유리, 발포체들 또는 섬유들과 같은 절연 재료일 수 있다. 저항의 레벨들은 종종 상부 레벨들에 대한 제어 한계들로서 사용된다.
본 개시내용의 양태들에 따르면, 패키징은 패키지의 소비자 취급과 연관된 안전 위험들 없이 내용물 및 가열 요소들의 보다 높은 온도를 가능하게 해주기 위해 열 절연을 위한 공기 공간을 포함할 수 있다. 외부 패키지 표면들을 가열 요소 및 내용물로부터 절연시키기 위해 패키지의 내부에 골판지 또는 보다 더 고온 내성의 재료들이 사용될 수 있다.
도 33은 스냅 핏(snap fit)과 같은 나사형 또는 다른 체결 수단에 의해 병(3302)에 분리가능하게(removably) 부착될 수 있는 가열 캡을 포함하는 패키지(3300)의 조립 및 분해도를 예시하고 있다. 병 뚜껑(3304)은 그의 바닥 부분에 P-chip(3310) 또는 NFC 태그를 포함할 수 있다. 유도성 리셉터(3320)는 병 뚜껑으로부터 돌출하고 그 내에 일체로 형성될 수 있는 포스트(post) 또는 스테이크(stake)(3312)에 삽입되어 고정될 수 있게 해주는 내향 돌출 탭들(3322)을 갖는 대체로 원형 디스크 형상일 수 있다. 포스트(3312)는 유도성 리셉터(3320)와 상보적으로 피팅하도록 단면이 별 형상일 수 있다. 기기(3370)는 임베딩된 P-chip 또는 NFC 태그를 판독하기 위한 패키지 판독기 및 패키지를 가열하기 위한 유도 코일을 포함할 수 있다. 병(3302)의 단부와의 실링 맞물림을 위해 라이너 또는 실(3322)이 캡에 포함될 수 있다.
도 34는 임베딩된 NFC 또는 LEM(3410)을 갖는 스크루 또는 스냅 온 가열 캡(3404)을 포함하는 대안의 패키지(3400)의 분해도를 예시하고 있다. 가열 컵(3430)은 캡 바닥으로부터 돌출된 포스트 또는 스테이크(3412)에 고정될 수 있다.
도 35는 가열 병 또는 자(jar) 캡(3504) 상의 중앙 위치에 위치된 P-chip(3510)을 포함하는 대안의 패키지(3500)의 분해도를 예시하고 있다. 기기 내의 패키지 판독기는 패키지 P-chip(3510) 및, 병 뚜껑(3504) 내에 들어 있는 센서들과 같은, 잠재적으로 다른 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위한 광 소스를 포함한다. P-chip은, 레이저일 수 있는, 패키지 판독기 광 소스에 의한 에너지 공급에 응답하여 변조된 데이터 신호(3520)를 생성할 수 있다. 패키지 칩 또는 P-chip(3510)은 용융 프로세스를 사용하여 또는 접착제를 사용하여 병 뚜껑(3504)에 부착될 수 있다. 광 에너지 공급 및 가시선을 제공하기 위해, 오버 라벨(over label)이 캡 상에 제공될 수 있고 광 소스를 사용하여 P-chip 또는 LEM의 에너지 공급을 가능하게 해주기 위해 투명, 반투명 또는 클리어(clear) 영역, 또는 컷아웃 또는 리세스를 포함할 수 있다. 기기 베이스는 P-chip(3510)과 판독기 광 소스의 정렬을 보장하기 위해 병 뚜껑을 수용하기 위한 리세스를 포함할 수 있다.
도 36은 장식 조명 피처를 갖는 스마트 패키지 및 기기를 예시하고 있다. 스마트 패키지(3670)는 위에서 설명된 바와 같이 왁스 멜트 또는 아로마 패키지일 수 있다. 장식 패키지 홀더(3620)는 기기(3650)에 포함될 수 있다. 유도 전력 기반 LED 발광체(3630)가 패키지에 포함될 수 있으며, 이는 장식 효과를 생성하기 위한 영역들(3622)을 통한 광 통과를 갖는 불투명 코팅을 가질 수 있다. 기기(3650)는 판독기 및 유도 충전기/가열 요소(3658)를 포함할 수 있다. 기기(3650)는 사용자가 온도 또는 조명 효과들과 같은 설정들을 조정할 수 있게 해주기 위한 터치 스크린 컨트롤(3652)을 또한 포함할 수 있다. 터치 스크린 컨트롤은 현재 설정의 디스플레이 및 조정 컨트롤들의 디스플레이(3654)를 포함할 수 있다.
도 37은 도 5 및 도 6을 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 차/커피 텀블러의 추가 세부사항들을 예시하고 있다.
도 38은 커피 푸어 오버 키트(3820)를 갖는 유도 가열 용기(3800)를 예시하고 있다. 가열 용기는 온도 센서, 유도성 리셉터 및 절연 스페이서를 포함하는 PICM(106)을 구비할 수 있다. 스마트 패키지 기기(3850)는 스마트 가열을 제공할 수 있다.
도 39는 스테인리스 스틸 유도성 용기(3902), 뚜껑(3904) 및 마이크로필터 스크린(3906)은 물론 기기(3950)에 의한 키트(3900)의 스마트 가열을 위한 PICM(106)을 포함할 수 있는, 자체 완비된 유도 가열 커피 푸어 오버 키트(3900) 형태의 예시적인 패키지 구성을 예시하고 있다. 표준 용기(즉, 비가열)가 키트(3920)와 함께 사용될 수 있다.
도 40은 에어 보이드(4030)에 의해 외부 셸(4020)로부터 절연된 전도성 내부 용기(4010)를 갖는 컨테이너(4000) 형태의 예시적인 패키지 구성을 예시하고 있다. 외부 셸(4020)은 비전도성 재료로 이루어져 있을 수 있다. PICM(106)은 내부 용기(4010)와 접촉하게 제공될 수 있다.
도 41은 식품 제품을 스티밍하기 위한 패키지 구성을 예시하고 있다. 패키지(4100)는 액체 공간을 유지하는 패키지에서 보다 나은 열역학을 위한 오프셋 금속 인서트(offset metal insert)를 포함할 수 있다. 인서트는 패키지 바닥의 바닥 패널 또는 표면 위의 그리고 리셉터(4130) 및 절연 스페이서(4140) 위의 위치에 인서트를 지지하기 위한 측면으로부터 돌출된 탭들을 갖는 스탬핑된 요소일 수 있다. 인서트 지지부들(insert supports)(푸트들(feet))은 식품과의 제한된 접촉을 갖고 액체에 잠기며, 이는 패키지의 열 특성들 및 노출을 제한하고 안정화시킨다. 인서트는 유도적으로 에너지를 공급받을 때 열 소스로서 기능하고, 가열 동작 동안 액체와 접촉하거나 액체에 잠긴 채로 있다. 더욱이, 인서트는 대부분 패키징 재료들로부터 격리되어 패키징 재료들과 열 접촉하지 않으며, 이는 가열 동작 동안 패키지 재료들의 과열을 방지한다. 벤티드 뚜껑(4040)은 사용자의 물 첨가를 위한 측정 컵으로서 또한 역할할 수 있다.
도 42는 나사 넥(4202)을 갖는 뒤집힌 유리 또는 플라스틱 자를 가지는 유도성 팝콘 팝퍼(4200)를 예시하고 있다. 알루미늄 팝콘 커널 컵(4210)은 나사 캡(4220)에 제공될 수 있고 캡과 컵(4210) 사이에 에어 갭(4230)을 제공하도록 구성될 수 있다. 컵(4210)은 컵의 스마트 가열을 위한 PICM(106)을 구비할 수 있다.
도 43은 본 명세서에 설명된 패키징과 함께 사용하기에 적당한 광 전력 기반 마이크로트랜스폰더의 컴포넌트들을 개략적으로 예시하고 있다. 레이저 LED 광(4301)이 판독기로부터 메모리(4304)와 통신하는 광 전력 기반 어레이(4302)로 전송될 수 있다. RF 송신기(4306)는 메모리(2020)에 저장된 정보에 기초하여 신호들을 판독기로 송신할 수 있다. 신호들의 전송은 또한 가시선 응용분야들에서 적외선에 의한 것일 수 있는데, 도 21의 하부 도면에 예시된 바와 같이, 적외선 광(4350)은 메모리(4354)와 통신하는 광 전력 및 클록 컴포넌트(4352)에 에너지를 공급할 수 있다. 적외선 송신기(4356)는 인코딩된 적외선 데이터 신호들을 적외선 디코더(4358)로 송신한다.
도 44는 본 개시내용의 양태들에 따른 PICM을 지원하기에 적당한 광 또는 광 전력 기반 마이크로트랜스폰더(2000)의 컴포넌트들을 예시하고 있다. 광 전력 기반 어레이(light powered array)(2002)는 수신된 광으로부터 전력을 생성한다. 조절 및 전원(regulation and power supply)(2008)은 광 전력 기반 어레이(2002)에 의해 생성된 전기 에너지의 저장은 물론 다른 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위한 전압 조절을 포함할 수 있다. 변조된 광 클록 소스(2010)는 클로킹 신호를 분할된 클록 기반 어드레싱 루프(divided clock-based addressing loop)(2012)에 제공할 수 있으며, 분할된 클록 기반 어드레싱 루프(2012)는 조절 및 전원(2008)으로부터 전력을 또한 수신한다. 어드레싱 루프(210)는 정보를 판독기로 통신하기 위해 적외선 또는 라디오 주파수 출력 어레이 안테나를 구동하는 신호를 출력 구동기(2006)에 제공한다. 스토리지(2020)는 암호화 식별자, 온도 및 전력 정보 및 다른 정보를 포함하는 데이터를 저장할 수 있는 어드레싱가능 메모리 계층들을 포함한다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 예시적인 기기들은 기기와 패키징 사이의 상호작용에 기초하여 패키징에 대한 인증, 검증 및 안전 동작들을 제공할 수 있다. 검증은 패키지 및 그 내용물의 무결성과, 안전 관련 특성들을 보장하는 것, 예를 들어, 제품 또는 제품 패키지와 관련하여 변조 또는 제조 결함들이 존재하지 않도록 보장하는 것을 지칭한다. 패키지의 인증은 패키지가 위조 제품이 아니라 신뢰된 소스로부터 유래된 정품 제품이라는 것 또는 제품이 주어진 기기와 함께 사용될 수 있다는 것을 보장하는 동작을 지칭한다. 인증 및 검증은 데이터 무결성을 보장하고 안전 위험들을 완화시키기 위해 암호화된 정보의 사용을 수반할 수 있다. 안전 동작들은 조리 동작들 동안 또는 소비 또는 취급 동안 패키지 또는 제품 온도 임계값들이 초과되지 않도록 보장하는 것을 포함할 수 있다.
도 45는 검증, 인증 및 안전성을 달성하기 위한 예시적인 시스템 컴포넌트들 사이의 상호작용을 도시하는 개략 다이어그램이다. 위에 설명된 바와 같이, 도 1을 참조하면, 패키지(100)는, P-chip, 즉 고유 식별자 및 다른 정보를 기기(200)에 통신하기 위한 광 전력 기반 마이크로트랜스폰더 또는 RFID 태그를 포함할 수 있는, PCIM(106)에 저장된 고유 식별 정보를 가질 수 있다. 기기(200)는 기기 제조업체에 관한 정보, 미리 프로그래밍된 검증 코드, 기기 고유 식별자, 및 데이터를 암호화하기 위한 암호화 알고리즘을 포함할 수 있다. 스마트폰 또는 다른 모바일 디바이스는 디바이스 및/또는 사용자를 식별해주는 고유 식별자를 또한 이용할 수 있는 애플리케이션 및 인터페이스를 가질 수 있다. 암호화된 테스트 인증 요청들을 클라우드를 통해 검증 데이터베이스(1400)로 송신하기 위해 이 고유 식별자들이 암호화 알고리즘과 함께 이용될 수 있다. 기기 제어 시스템은 검증 데이터베이스(1400)에 승인 토큰들을 요청하고 그로부터 수신하기 위해 고유 식별자들 또는 그의 일 부분을 이용할 수 있다. 검증 데이터베이스로부터 긍정적인 응답이 반환되면, 기기는 유효한 패키지가 존재한다는 것을 확인할 수 있다. 핵심 요소는 고유 식별자들을 미러링하는 인증된 데이터베이스이다. 기기 제조사는 마이크로컨트롤러의 동작을 관리하는 운영 체제 하에서 적당한 함수 호출들을 통해 패키지 검증 및 인증을 구현한다. 예를 들어, 암호화 알고리즘에 대한 함수 호출은 패키지 암호화 코드 및 가열 기기(조리 디바이스) 암호화 코드를 포함할 수 있다. 알고리즘에서의 로직 명령문들(logic statements)은 패키지 인증 및 유효성에 기초하여 동작들을 조건부로 하기(condition) 위해 함수 호출 결과들(즉, if valid_phone then; if valid_package then)을 포함할 수 있다. 검증 프로세스들은 미리 결정된 패키지들만이 주어진 기기와 함께 사용될 수 있다고 또한 규정할 수 있다. 이러한 검증 스킴은 승인된 패키징만이 승인된 기기들과 함께 사용되고 그로써 안전성을 증가시키는 것을 보장한다.
본 개시내용의 양태에 따르면, 패키지 검증 프로세스들은 패키지 무결성 및 안전성을 검증하기 위해, 도 3 또는 위의 표 A의 것과 같은, TLP 데이터를 이용할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 표 A에 사용된 프로파일은 패키지 개발자, 제조업체 또는 패키징 제공자에 의해 사용되는 캘리브레이션된 테스트 시스템에 의해 사전에 생성될 수 있다. 재료들이 테스팅될 수 있고 결과적인 파라미터들이, 현장 내에서 허용가능한 변동들을 결정하기 위해, 측정된 현장 데이터(field data)와 함께 데이터베이스에 저장될 수 있다. 안전 임계값들은 사용된 각각의 재료에 대한 안전 마진들(safety margins)과 함께 테스팅 및 인화점(flash point) 데이터에 기초하여 저장될 수 있다. 테스트 및 캘리브레이션 정보의 보다 큰 데이터베이스는 안전 및 동작 성능 트래킹을 위해 현장 데이터에 기초하여 재료 임계값들이 수정될 수 있게 해주도록 설계되어 있다. 표면 온도, 패키지 온도 및 전력과 같은 다수의 데이터 점들을 갖는 것은 현장에서의 이물질들 및 사용자 유발(user induced) 고장들의 트래킹을 지원할 수 있다. 이 데이터는 이어서 임계값들을 수정하여 안전하지 않은 조건들이 향상된 안전성을 위해 훨씬 더 정확하게 인식될 수 있게 해주는 데 사용될 수 있다. 패키지 만료 일자들 및 다른 정보에 대해 이 동일한 검증 및 인증 방법이 사용될 수 있다.
도 46은, 위조 방지 및 보안을 포함한, 검증 및 인증 데이터에 적용가능한 예시적인 보안 솔루션 및 통신 체인(chain of communication)은 물론, IOT(Internet-of-things) 지원 보안 솔루션을 지원하는 예시적인 하드웨어를 도시하고 있다. 패키지(100), 기기(200), 스마트 디바이스(14.1) 및 클라우드 또는 WAN(10)을 포함하는 통신 체인에서의 각각의 컴포넌트 사이에서 보안 챌린지들 및 응답들이 구현될 수 있다. 스마트 디바이스(14.1)는, 도 1에서의 마이크로컨트롤러(282)의 컴포넌트일 수 있는, 마이크로프로세서(1502)가, 기기 인터페이스 및 센서들(1510)을 지원하는 것에 부가하여, 보안 부트-로더 플래시 메모리 트랜시버(1504) 및 암호 보안(crypto security)을 구현하는 IOT 보안 및 암호 칩(1506)과 전자적으로 통신할 수 있는 암호 규격 구현을 포함할 수 있다. 인증은 디바이스들이 서로에 대해 자신의 아이덴티티들(identities)을 증명하는 것에 기초할 수 있다. 각각의 디바이스는 48-비트 숫자일 수 있는 UID(unique device identity)를 포함할 수 있다. 인증 증명(authentication proof)은 UID와 연관된 비밀 코드(secret code)에 대한 지식의 입증(demonstration)에 기초하고 있다. 그 정보를 비밀로 유지하지만 코드 내에서 검증가능하게 유지하기 위해 암호화 기술들이 사용된다. AKB 기반 인증 프로토콜은 키들의 신뢰된 관리 소스를 이용하는 브로드캐스트 암호화(broadcast encryption)라고 불리는 기술들을 사용한다. 이것은 패키지 공급업체들 및 디바이스 공급업체들에게 제품들의 포함 또는 배제를 제공한다. 해킹당하는 것 또는 기기 펌웨어를 업데이트하는 것에 의한 적시의 업데이트들에 기초하여 암호화가 업데이트되거나 변경될 수 있다. 디바이스들 및 패키지들은 UID 및 AKB 및 비밀 키들을 결합하여 2개의 공유 비밀 키를 제공한다. 디바이스들은 네트워크 챌린지/응답 프로토콜을 사용하여 공유 키들을 검증한다. AKB 인코딩은 버전, AKB의 유형, EAK 리스트 시작 - 첫 번째 암호화된 AK가 저장되는 AKB에서의 바이트 번호 -, AK 검증 데이터 - AKB에 인코딩된 인증 키로 암호화된 128-비트 값 0x3212445F AF345622BF 44xxxxxx xxxxxxxx - 를 포함한다. 트리를 정의하는 태그 데이터 스트림(Tag Data Stream) 태그들이 저장되고 인증 키들을 포함하는 EAK 리스트(EAK List)가 AKB 트리에 포함된다. 칩 내에 코딩되거나 마이크로프로세서의 코드 내에 암호화된 고유 식별자들은 테스트 질문을 생성하는 데 사용되고 TRUE 또는 FALSE 응답은 인증을 검증하는 데 사용된다. DeriveKey는 TRUE/FALSE 응답을 위해 고유 키 및 타깃 키 참조를 사용하는 암호화 인증 프로세스를 보여준다.
스마트 디바이스(14.1) 및, 기기(200) 및 패키지(100)를 포함한, 다른 디바이스들은 네트워크에 대한 각각의 인터페이스에 대해 MAC(Media Access Controller) 어드레스들을 이용할 수 있다. 이들은, 마스터 키, 패스워드(password), 또는 패스프레이즈(passphrase)와 같은 비밀 값으로부터 하나 이상의 비밀 키를 도출할 수 있는, 예시된 키 도출 호출 "DeriveKey"와 같은, 함수 호출들을 사용한 검증에서 이용될 수 있다. CheckMAC 함수 호출은 암호화된 MAC 어드레스를 검증하는데 사용될 수 있다. 도 15를 여전히 참조하면, Atmel AT88SA102S 칩은 암호 생성 및 고유 기기 식별자에 대해 사용될 수 있다. 스마트 기기는 이 디바이스를 고유 식별자로서 사용하고 응답을 위해 암호화된 인증 요청을 생성한다.
도 47은 예시적인 기기에 의한 검증 및 인증을 위한 예시적인 로직 흐름이다. 본 개시내용의 양태들에 따르면, 패키지를 식별하고 패키지를 검증하기 위한 예시적인 프로세스는 인증을 위해 패키지 칩, 패키지 및 잠재적으로 기기 및/또는 패키지의 공장 설정들을 이용할 수 있다. 예시적인 프로세스는 패키지가 존재하는 것으로 검출되고, NFC 태그가 판독되며 타이머가 시작되는 단계(1602)에서 시작될 수 있다. 단계(1604)에서, 이 시스템은 패키지가 이전에 가열되었는지, 예를 들어, 가열된 패키지에 대해 교반 동작이 수행되었는지를 알아보기 위해 체크한다. 패키지가 반환된 것으로 검출되면, 이 프로세스는 단계(1606)에서 재프로세싱 단계가 필요한지를 결정할 수 있다. 만약 그렇다면, 1608에서 온도 유지(hold temperature)가 지정되었는지에 대한 결정이 이루어진다. 만약 그렇다면, 단계(1612)에서의 프로세스는 유지 곡선(hold curve)을 계산하고 유지 온도 플래그를 세트시키고 이어서 단계(1618)로 진행한다. 단계(1606)에서 재프로세싱이 필요하지 않다는 결정이 이루어지면, 단계(1610)에서, 이 시스템은 프로세스 시간을 재계산하고 프로세스 타이머를 재설정하며, 이어서 PICM이 판독되고 전력이 조정되며 전력 데이터가 로깅되는 단계(1618)로 진행한다.
단계(1604)에서 패키지가 반환된 패키지가 아니라는 결정이 이루어지면, 이 시스템은 암호화 챌린지(cryptographic challenge)가 수행되는 단계(1614)로 진행한다. 패키지가 이 테스트에 실패하면, 단계(1640)에서 유효하지 않은 패키지 지시자가 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 표현된다. 단계(1614)에서, 암호화 챌린지가 통과되면, 이 프로세스는 패키지에 관련된 만료 데이터가 현재 일자와 비교되는 만료 일자 체크(1616)로 진행할 수 있다. 패키지가 이 테스트에 실패하면, 단계(1642)에서 만료된 패키지 지시자가 사용자 인터페이스를 통해 표현된다. 단계(1616)에서 패키지가 만료 일자 테스트를 통과하면, 단계(1618)에서 PICM이 판독되고 가열 전력 요구사항들이 결정되는 가열 동작이 개시된다. 단계(1620)에서, 가열 동작이 개시될 때, 이 시스템은, 위에서 설명된 바와 같이, 패키지에 대한 TLP에 저장된 캘리브레이션된 데이터와 대조하여 실제 모니터링되는 전력 및 시간을 체크한다. 단계(1620)에서 패키지 전력 대 시간 상관관계가 TLP 내에 저장된 것과 상이하여, 예를 들어, 오프셋들에 대한 변동들을 허용하면, 이 프로세스는 패키지가 변조되었거나 예상된 무결성을 다른 방식으로 결여하고 있음을 지시하는 단계(1644)로 간다. 이 지시는 사용자 인터페이스를 통해 이루어질 수 있다. 단계(1620)에서, 패키지 전력 대 시간 상관관계가 TLP 데이터와 비교하여 용인가능하면, 이 프로세스는 온도 대 시간 데이터가 모니터링되는 단계(1622)로 간다. 이 데이터가 TLP에 표현된 온도 대 시간 데이터와 부합하지 않으면, 이 프로세스는 패키지 변조 또는 구조적 무결성 결여를 지시하기 위해 단계(1646)로 간다.
단계(1622)에서 패키지 온도 대 시간 실제 데이터가, 예상 변동들 내에서, TLP와 매칭하면, 가열 동작 시퀀스가 실행된다. 단계(1624)에서, 가열 시간이 업데이트되고 단계(1626)에서 유지 온도 결정이 이루어진다. 동작 파라미터들에 대한 UI/UX는 온도 유지 또는 종료(exit)(1626)로서, 패키지가 제거되지 않은 것(1628)에, 그리고 온도 조정들 및 커맨드들을 탐색하는 것(1630)에 보여지고, 패키지 온도의 판독(1618)으로 다시 순환한다. 완료 또는 중지를 위한 UI/UX 업데이트는 1648에 보이고, 패키지를 제거하기 위한 UI/UX 업데이트는 1650에 보이며, 로깅된 정보는 패키지가 반환될 때 1612에 대한 플래그를 세트시키는 데 사용된다. 1652는 온도에 도달할 수 없는 것과 같은 에러 모드 또는 프로세스의 끝에서와 같은 종료 모드 중 어느 하나를 지시하고 UI/UX를 업데이트한다.
본 발명이 상세하게 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 제한으로서가 아니라 단지 예로서 취해져야 한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 도시된 실시예들에 대해 많은 변경들이 이루어질 수 있다. 본 발명은 본 개시내용의 사상 및 범위 내에서 추가로 수정될 수 있다. 따라서, 본 출원은 그의 일반 원리들을 사용하여 본 발명의 임의의 변형들, 사용들, 또는 적응들(adaptations)을 커버하는 것으로 의도된다. 게다가, 본 출원은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려진 또는 통상적인 관례 내에 있는 바와 같은 본 개시내용으로부터의 그러한 벗어남들(departures)을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (24)

  1. 스마트 패키지의 가열을 지능적으로 제어하기 위해 상기 스마트 기기와 함께 사용하기 위한 스마트 패키지로서,
    가열될 알려진 열역학적 내용물을 넣어두기 위한 컨테이너;
    패키지 관련 미리 측정된 열역학(thermodynamics) 및 패키지 내용물 관련 데이터를 저장 및 통신하기 위한 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈 - 상기 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈은:
    (a) 상기 패키지에 고유한 식별자를 저장하기 위한 스토리지; 및
    (b) 상기 식별자를 상기 스마트 기기 상의 판독기로 통신하기 위한 트랜스폰더를 포함하고;
    상기 패키지 및 패키지 내용물 관련 데이터는 가열 에너지에 대한 상기 패키지 및 내용물의 열역학적 반응을 나타내는 열역학적 부하 프로파일(thermodynamic load profile)을 포함함 -;
    가열 동작 동안 상기 제품의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 포함하는, 스마트 패키지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열역학적 부하 프로파일은 예상 내부 온도를 스마트 기기로부터 전송된 전력과 상관시키는 데이터를 포함하는, 스마트 패키지.
  3. 제1항에 있어서, 스마트 기기 가열 용량 및 내용물이 상기 패키지 관련 열역학에 포함되는, 스마트 패키지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가열 리셉터는 상기 패키지를 직접 가열로부터 절연시켜 절연체 속성들이 과도한 열로부터 소비자를 보호할 수 있게 해주도록 구성되는, 스마트 패키지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 패키지 정보는 캘리브레이션되고 측정되었으며 상기 열역학적 성능 정보는 상기 패키지 상에 전자적으로 포함되어 있는, 스마트 패키지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 리셉터는 상기 패키지와의 접촉을 상기 접촉 영역 및 접촉점들의 일부를 사용하여 제한하는 것에 의해 절연되거나 절연 재료로 절연되는, 스마트 패키지.
  7. 제1항에 있어서, 상기 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈은 상기 패키지의 외부 표면 상에 위치된 광 전력 기반 마이크로트랜스폰더(light-powered microstransponder)를 포함하는, 스마트 패키지.
  8. 제1항에 있어서, 상기 패키지 관련 데이터는 상기 패키지를 인증하기 위한 암호화된 데이터를 추가로 포함하는, 스마트 패키지.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제품 관련 데이터는 제품 수명/만료 데이터를 포함하는, 스마트 패키지.
  10. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 차 텀블러(tea tumbler)인, 스마트 패키지.
  11. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 유도성 리셉터를 갖는 스마트 가열 퍽을 포함하고 상기 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈 및 온도 센서는 상기 가열 퍽 상에 배치되는, 스마트 패키지.
  12. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 베이스 및 상기 베이스에 배치된 금속 유도성 커널 컵, 및 팝핑된 콘을 넣어두기 위한 상기 베이스와 나사식으로 맞물리는 플라스틱 컨테이너를 갖는 팝콘 패키지인, 스마트 패키지.
  13. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 그 바닥에 배치된 포일 가열 컵, 벤티드 뚜껑(vented lid) 및 필오프 캡(peel off cap)을 갖는 팝콘 패키지인, 스마트 패키지.
  14. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 방향용 제품(scented product)을 포함하는, 스마트 패키지.
  15. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 포일 패키지인, 스마트 패키지.
  16. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 스팀이 상기 패키지의 바닥으로부터 스티밍될 제품이 들어 있는 상기 패키지의 상부 섹션으로 상기 제품이 상기 리셉터를 터치하지 않으면서 통과할 수 있게 해주기 위해 벤티드 인서트(vented insert) 아래의 상기 패키지의 바닥에 배치된 유도성 리셉터를 갖는 스티머 패키지인, 스마트 패키지.
  17. 제1항에 있어서, 상기 패키지는 유도 가열 플레이트를 지지하기 위한 지지부를 갖는 베이스를 포함하고, 상기 베이스는 내부에 상기 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈을 포함하며, 상기 베이스는 나사 부분(threaded portion) 및 상기 베이스 나사 부분과 맞물리기 위한 나사 넥(threaded neck)을 갖는 병을 포함하는, 스마트 패키지.
  18. 제17항에 있어서, 상기 베이스는 원형이고, 상기 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈은 상기 원형 베이스의 중심에 배치된 광 전력 기반 마이크로트랜스폰더를 포함하는, 스마트 패키지.
  19. 가열 동작에서 스마트 패키지를 사용하는 방법으로서, 상기 스마트 패키지는 가열될 내용물을 넣어두기 위한 컨테이너; 패키지 관련 및 패키지 내용물 관련 데이터를 저장 및 통신하기 위한 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈 - 상기 패키지 인텔리전스 및 통신 모듈은 (a) 상기 패키지에 고유한 식별자를 저장하기 위한 스토리지; 및 (b) 상기 식별자를 상기 스마트 기기 상의 판독기로 통신하기 위한 트랜스폰더를 포함하고; 상기 패키지 및 패키지 내용물 관련 데이터는 가열 에너지에 대한 상기 패키지 및 내용물의 열역학적 반응을 나타내는 열역학적 부하 프로파일(thermodynamic load profile)을 포함함 -; 및 가열 동작 동안 상기 제품의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 포함하며, 상기 방법은:
    스마트 기기 상의 판독기로부터 상기 트랜스폰더를 사용하여 에너지를 수신하는 단계;
    상기 에너지를 수신한 것에 응답하여 상기 열역학적 부하 프로파일을 검색하는 단계; 및
    상기 열역학적 부하 프로파일에 기초하여 상기 패키지의 가열 동작을 제어하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 검색된 열역학적 부하 프로파일에 기초하여 상기 패키지 내용물을 검증하는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제품 패키지를 인증하는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
  22. 제19항에 있어서, 에너지를 수신하는 단계는 광 에너지를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 제19항에 있어서, 원격 데이터 스토리지로부터 상기 패키지 내용물에 관한 정보를 수신하는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
  24. 제19항에 있어서, 패키지 관련 정보를 상기 패키지에 링크된 사용자 디바이스로 송신하는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
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