[发明专利]被检体的使用无线能量传递的温度监测

说明书

技术领域

本公开总体上涉及一种用于感测和监测被检体的温度的电子方法和系统，尤其涉及一种用于感测和监测疫苗温度的温度监测设备和系统。

背景技术

使用疫苗来控制和预防疾病是现代人类生活的重要部分。然而，由于储存和运输效率低下，使得这些有价值的疫苗中相当大百分比的疫苗无效，因此导致人类健康和金钱方面的巨大损失。

根据最近发表在疫苗杂志上的、包括在20多个国家发表的研究的元分析，估计高达14％到35％的疫苗由于运输或存储期间温度偏移超过建议极限而受到损害。由于无效治疗和相应的医疗费用，这种损失可以轻易地转化成数以千计人类生命的失去和数亿美元的损失。

通常，目前已知的时间温度指示器的检测技术可以分为三种类型。其第一类型(类型1)使用基于化学性质的视觉指示器，该化学性质与给定材料的阿伦尼乌斯(Arrhenius)退化性质紧密匹配。无需设备来处理该指示器。用户不需要高度熟练。

另一方面，第二类型(类型2)依赖于电子电路来监视并记录感兴趣材料的时间-温度历史。在这种情况下，需要专业的读取设备，这意味着该设备的尺寸比类型1的设备尺寸大，并且需要对该设备的使用者进行针对解释、监测和分析的专门培训。

第三类型(类型3)，虽然电子器件本质上不能保持跟踪温度变化的全部历史。在这种类型的设备中，该设备指示有限数量的预定温度偏移(例如，时间T1的最低温度、时间T2的介质温度等)的发生。

根据类型1的简单材料的劣化可以用公知的阿伦尼乌斯方程：

K＝C.e^(-E/(RT))来近似。这里K＝劣化速率，C是常数，E是反应的活化能，R是通用气体常数，T是开尔文温度。但是，存在显著的局限性。复合材料(如疫苗)通常没有被以上方程充分表征。

近年来已经开发了一些用于监测被检体或测试材料的温度的解决方案。例如，在授权专利号6249212的美国专利中，描述了由各种技术构成的温度感测系统，该各种技术即双极结型晶体管和齐纳二极管(用于电压调整)和互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)电路(用于数据处理和存储、以及RF)。然而，这些技术很麻烦，而最重要的是，这些嵌入式技术不能集成在单个芯片上。所引用专利中描述的电子系统由于其复杂性而需要大量的动力源。或者，由于使用了技术的混合，这些电子系统将使用不能集成在单个芯片上的可见光或红外光能源(太阳能电池)；因此电子标签的尺寸较大，成本较高。

此外，在授权专利号为6798219的美国专利中，描述了基于热敏金属机械开关(悬臂或双金属)或温度记忆合金的温度监测系统。当达到对象或目标体的预建立温度时，系统永久地设置其状态。使用浮动雪崩MOS(floating-avalanche MOS，FAMOS)晶体管来存储系统的状态。然而，这种系统不存储温度偏移的历史。该系统的潜在缺点包括，由于金属(由铝和硅、或温度记忆合金制成)和电子器件(硅)的组合而导致的高制造成本。所公开的系统可能需要特殊的套管来将温度感测机构与其浸入的液体隔离。这是显著的限制，特别是在被检体是疫苗的情况下。

此外，在公开号为2010/0170352的美国专利申请中，公开了一种基于热敏电阻的温度感测系统。使用RF技术从传感器读取温度。传感器只发送电阻值，因此使用诸如个人计算机(personal computer，PC)的外部系统完成用于确定温度的计算。传感器本身由诸如热敏电阻、相关电子器件、天线和外壳的分立元件组成。再者，感测系统需要外部电源。如果要测量液体的温度，则传感器需要放置在一外壳内。用于绝缘传感器的所需外壳增加了制造成本。另一方面，温度读数可能会由于外壳而不准确。

此外，在专利号为6950028的美国专利中，描述了一种电子性质的温度监测器。与其它依赖于简单的指数阿伦尼乌斯衰变曲线的监测器相比，该温度监测器允许用户对正被监测的材料的精确热特性进行预先编程。简单的视觉指示允许用户快速确定被监测材料的健康状况。该专利包括授权专利号为7564364B2的美国专利中公开的时间-温度方案中的RFID设备。

此外，在公开号为2005/106813的PCT申请中，描述了由易腐传感器和RFID应答器组成的温度监测系统，以确定被监测材料状态的当前状态。材料的时间-温度特性存储在模块的存储器中。存储器用于查找材料的新鲜状态。

此外，在公开号为2008/137409的PCT申请中，描述了一种装有RFID装置的绝缘容器，该绝缘容器需要温度传感器和电池。