專利名稱：用于生物工藝環(huán)境中的小功率傳感器的無接觸電力方案的制作方法
用于生物工藝環(huán)境中的小功率傳感器的無接觸電力方案本申請(qǐng)要求2008年3月26日提交的美國專利申請(qǐng)No.12/079,396的優(yōu)先權(quán)，在 此以參見的方式引入其公開內(nèi)容。
背景技術(shù)：
RFID標(biāo)簽和其它電子設(shè)備例如Bluetooth和Sgbee設(shè)備的使用已經(jīng)變得非常流
行，特別是用于管理器材，尤其是用于庫存管理。例如，RFID標(biāo)簽的使用允許監(jiān)測生產(chǎn) 線和通過供應(yīng)鏈的器材和零件的移動(dòng)。為了進(jìn)一步說明該概念，生產(chǎn)實(shí)體可以在零件進(jìn)入生產(chǎn)設(shè)備時(shí)將RFID標(biāo)簽粘附 于零件。這些零件隨后被插入生產(chǎn)流程中，與其它零件一起形成子組件，并最終形成成 品。RFID標(biāo)簽的使用允許生產(chǎn)實(shí)體內(nèi)的人員跟蹤特定零件在整個(gè)生產(chǎn)過程中的移動(dòng)。它 還允許該實(shí)體能夠識(shí)別包括任何具體組件或成品的特定零件。另外，RFID標(biāo)簽的使用也已在醫(yī)藥行業(yè)中被提倡。在2004年2月，美國聯(lián)邦 藥物管理局發(fā)出了一份報(bào)告來提倡使用RFID標(biāo)簽以標(biāo)識(shí)和監(jiān)測藥物。這是一種嘗試以提 供來源并限制假冒處方藥物流入市場并供給消費(fèi)者。自其引入到現(xiàn)在，RFID標(biāo)簽已經(jīng)用于許多應(yīng)用，例如識(shí)別和提供用于過濾器 產(chǎn)品中的過程控制的信息。1997年授予Den Dekker的美國專利5,674,381 (美國再版專 利39,361E)公開了使用“電子標(biāo)簽”來用于過濾設(shè)備和可更換的過濾器組件。具體來 說，該專利公開了具有電子標(biāo)簽的過濾器，該電子標(biāo)簽具有讀/寫存儲(chǔ)器和相關(guān)的過濾 設(shè)備，該過濾設(shè)備具有響應(yīng)于標(biāo)簽的讀出裝置。電子標(biāo)簽適于計(jì)算和存儲(chǔ)可更換過濾器 的實(shí)際操作時(shí)間。過濾設(shè)備適于基于該實(shí)時(shí)數(shù)而允許使用或拒絕過濾器。該專利還公開 了可以使用電子標(biāo)簽來存儲(chǔ)關(guān)于可更換過濾器的識(shí)別信息。授予的Baker等的美國專利No.7,259,675公開了過程裝備跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括 使RFID標(biāo)簽用于過程裝備。描述的RFID標(biāo)簽?zāi)軌虼鎯?chǔ)“至少一個(gè)可跟蹤事件”。該 可跟蹤事件被列舉為清潔日期和批量處理日期。該公開物還公開了可以連接于PC或互聯(lián) 網(wǎng)的RFID讀出器，這里存在過程裝備數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫包含多個(gè)可跟蹤事件并能夠供給 信息以可用來確定“基于累積數(shù)據(jù)的過程裝備的服務(wù)壽命”。該申請(qǐng)包括使用這種類型 的系統(tǒng)具有多種過程裝備，例如閥、泵、過濾器和紫外線燈。除了 RFID標(biāo)簽，過濾元件中也可以包含其它電子設(shè)備。授予Jornitz的美國專 利No.7,048,775公開了用于監(jiān)測過濾裝置的完整性的設(shè)備和方法。該專利描述了使用含有在線存儲(chǔ)芯片和通訊設(shè)備的過濾器，與過濾器的殼體一 起使用。過濾器殼體用作監(jiān)測和完整性測試器。該申請(qǐng)還公開使用一系列步驟來確保用 于多圈殼體的過濾元件的完整性。這些步驟包括詢問存儲(chǔ)元件以驗(yàn)證正在使用的過濾器 的類型、其極限數(shù)據(jù)和其生產(chǎn)發(fā)放數(shù)據(jù)。越來越多的其它電子設(shè)備例如傳感器，包括壓力傳感器、溫度傳感器和濃度傳 感器，已經(jīng)添加到過濾元件中以進(jìn)一步擴(kuò)展這些設(shè)備的性能。共同待決的美國專利申請(qǐng) 公開物No.2007/0240578、2007/0243113和2007/0240492都描述了另外的電子設(shè)備，其能夠添加到過濾元件中來改善系統(tǒng)性能和實(shí)用性。但是，盡管添加先進(jìn)的電子設(shè)備到過濾元件的能力和愿望在快速增加，仍然存 在有顯著的缺陷。例如，對(duì)不銹鋼(或其它金屬)殼體內(nèi)的電子設(shè)備發(fā)出有效通訊仍然 存在問題。類似地，一次性生物工藝系統(tǒng)也可以具有無線電力和通訊困難。在這種環(huán)境 中，一次性零件經(jīng)常與一個(gè)或多個(gè)無線電子設(shè)備例如RFID標(biāo)簽、溫度或壓力傳感器或其 它合適的零件相匹配。雖然這些一次性系統(tǒng)沒有包含在金屬殼體中，但是它們的環(huán)境在 電氣方面仍然是復(fù)雜的。例如，典型的生物工藝系統(tǒng)要通過流體。已知流體或其它水性 環(huán)境扭曲或削弱無線信號(hào)，并因此對(duì)任何無線電力或通訊有負(fù)面影響。另外，這些一次 性系統(tǒng)雖然主要由塑料構(gòu)成，但經(jīng)常由金屬結(jié)構(gòu)或定位器支撐。這些金屬結(jié)構(gòu)如同流體 那樣會(huì)降低或扭曲它們附近的無線信號(hào)。此外，一次性生物工藝裝備的尺寸會(huì)足夠大以 使一次性零件內(nèi)的從天線到傳感器的距離成為問題。因此，一次性系統(tǒng)會(huì)遇到與無線通 訊和電力相同的問題，其影響包含在傳統(tǒng)的殼體環(huán)境中的生物工藝系統(tǒng)。因此，需要一種對(duì)電氣復(fù)雜的生物工藝環(huán)境中的設(shè)備進(jìn)行通訊和無線供電的更 加可靠的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明最小化了現(xiàn)有技術(shù)的問題，其公開了對(duì)電氣復(fù)雜的生物工藝環(huán)境中的傳 感器提供更加可靠的無線通訊和供電的方法和設(shè)備。不相連的天線位于生物工藝環(huán)境中。實(shí)際上，該不相連的天線是未充電的電磁 諧振電路，設(shè)計(jì)成與充電的天線諧振，發(fā)出特定頻率。該不相連的天線也稱作反射天 線，加強(qiáng)并控制由充電的天線所產(chǎn)生的電磁場。該反射天線集成于或鄰近于包含傳感器 的設(shè)備或通訊設(shè)備中。由于電磁感應(yīng)取決于天線的設(shè)計(jì)或形狀，反射天線可以是磁環(huán)或 電偶極。在一個(gè)實(shí)施例中，感應(yīng)場由環(huán)天線產(chǎn)生。該環(huán)天線的位置可以由生物工藝環(huán)境 內(nèi)的條件所限制。例如，將環(huán)過于靠近過濾元件中的通訊設(shè)備是不可行的。這有多種原 因，包括環(huán)可以對(duì)溫度分布或流體流的影響方面的考慮。因此，感應(yīng)環(huán)的功效被損害。 這個(gè)事實(shí)加上環(huán)境中的流體和金屬量，會(huì)極大地降低感應(yīng)環(huán)的性能。通過在系統(tǒng)中的電子零件中或附近放置反射天線，電磁場可以得到加強(qiáng)并且受 到正確的限制。在一個(gè)實(shí)施例中，反射天線集成在過濾殼體中。在另一個(gè)實(shí)施例中，它 被集成在過濾器元件自身中。在又一個(gè)實(shí)施例中，它被集成在一次性生物工藝零件例如 生物反應(yīng)袋和管中。


圖1示出了本發(fā)明的主要零件的簡化示意圖；圖2示出了可以用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的代表性不銹鋼殼體；圖3示出了用于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的感應(yīng)環(huán)；圖4示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例；以及圖5示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式眾所周知，可以利用感應(yīng)來給沒有物理連接的設(shè)備提供電力。通常，線圈被纏 繞數(shù)次并且其中通過交流。這種交流產(chǎn)生圍繞線圈變化的磁場。隨后可以使用與第一線 圈物理隔開且遠(yuǎn)離的第二線圈來將該變化的磁場轉(zhuǎn)換回交流。設(shè)備隨后可使用該交流來 為其集成電子部件供電。圖1示出了用于本發(fā)明的主要零件的簡化示意圖。充電回路200連接于優(yōu)選供 應(yīng)交流的電源210。電流振蕩的頻率對(duì)于本發(fā)明并不重要，所有的頻率都是可行的。在 某些實(shí)施例中，由于電磁場與可能存在的任何其它無線活動(dòng)的相互作用，特定的頻率或 頻率范圍會(huì)是優(yōu)選的。例如，在特定的實(shí)施例中，無線通訊可以發(fā)生在2.4GHz。在這 種情況下，充電回路的頻率可以優(yōu)選在兆赫范圍，例如13.56MHz或950MHz。電路200 之上示出有相關(guān)的電子設(shè)備220。該設(shè)備220可以是傳感器、RFID標(biāo)簽或任何其它合適 的電子零件或零件組。因?yàn)殡娮硬考稍谠O(shè)備中，它還已知為小型設(shè)備。另外，該設(shè) 備通常還具有通訊零件，例如無線發(fā)送器。該設(shè)備還可以包括存儲(chǔ)元件，例如RAM或 ROM。設(shè)備220內(nèi)是小環(huán)天線，適于接收電路200產(chǎn)生的電磁場并將其轉(zhuǎn)換成交流。設(shè) 備220內(nèi)產(chǎn)生的電能隨后用于對(duì)該小型設(shè)備內(nèi)的其余電子部件供電。供給設(shè)備的能量的 數(shù)量取決于設(shè)備附近的電磁場的強(qiáng)度以及與設(shè)備內(nèi)的線圈尺寸和繞組數(shù)量相關(guān)的磁通量 密度。所示反射天線230在充電回路200和電子設(shè)備220之上。如上所述，反射天線是 未供電的電磁諧振回路或電路，用于與供電的天線諧振，發(fā)出預(yù)定頻率。在該位置，反 射天線230具有以該預(yù)定頻率加強(qiáng)和限制其與充電回路200之間的電磁場的能力。因此， 電子設(shè)備220經(jīng)歷了加強(qiáng)的電磁通量，允許在設(shè)備220內(nèi)感應(yīng)更多的電能。這允許在充 電回路200自身不足以供應(yīng)所需場的環(huán)境中操作設(shè)備220。圖2示出了用于過濾藥品和其它流體的傳統(tǒng)的不銹鋼殼體組件100。在傳統(tǒng)的系 統(tǒng)中，殼體組件100被分成兩部分上部殼體110和下部殼體120。下部殼體120通常 被固定到位，因?yàn)樗羻卧墓苈泛碗娺B接。未過濾的流體通過入口管道130進(jìn)入 下部殼體120，過濾后的材料通過出口管道140離開下部殼體120。傳統(tǒng)上使用不銹鋼制造這些殼體。但是，也可以使用其它金屬。在另一個(gè)實(shí)施 例中，也可以模制塑料材料來形成殼體零件。一個(gè)或多個(gè)過濾器元件可以安裝在下部殼體中。在安裝這些元件以后，上部殼 體110定位在下部殼體之上并被固定就位。傳統(tǒng)上使用緊固件150例如金屬夾、Tri夾、 Laddish夾或管箍將這兩部分保持在一起。為了確保上下殼體之間的正確密封，通常使用墊圈160例如O形環(huán)。在多數(shù)情 況下，該墊圈160為環(huán)形或環(huán)狀的。該墊圈160由生物兼容材料構(gòu)成，其能夠容忍殼體 內(nèi)達(dá)到的溫度。另外，該材料也必須有足夠的彈性以形成空氣和流體密封。在優(yōu)選實(shí) 施例中，硅基材料被模制成所需形狀。該墊圈160隨后被置于上部殼體110和下部殼體 120之間，優(yōu)選在上部和下部殼體之一或二者中形成的槽中以確保在組裝過程中的正確對(duì) 準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電纜(未示出)，例如導(dǎo)線，被模制進(jìn)墊圈160 中。墊圈160優(yōu)選使用雙模制工藝制造以確保電纜被完全包封在墊圈材料中。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，沿環(huán)狀墊圈的內(nèi)圓周設(shè)有一個(gè)大的充電感應(yīng) 環(huán)。電路圍繞墊圈300多次，更多數(shù)量的繞組感應(yīng)更大的磁場。該實(shí)施例對(duì)殼體組件內(nèi) 的正常流體流提供最小的妨礙。注意在圖3中示出了三個(gè)過濾器元件310。本發(fā)明不受 該實(shí)施例限制；可以使用更多或更少的過濾元件。通常，這種系統(tǒng)在殼體中使用1、3、 5、10、12、24或30個(gè)過濾元件。為了加強(qiáng)或限制磁場，不相連的或反射天線(未示出)插入該環(huán)境。該反射天線 的設(shè)置對(duì)于實(shí)現(xiàn)所需效果至為重要。在一個(gè)實(shí)施例中，反射天線位于過濾元件自身內(nèi)。圖4示出了傳統(tǒng)的過濾元件400。該過濾元件400由第一端帽420和第二端帽 415、多孔芯450和膜430形成。如圖所示，出口 410從第二端帽415延伸。邊緣密封 件(未示出)粘附于第一和第二端帽以形成膜的邊緣和端帽之間的一體的流體密封件，使 得筒體外側(cè)上的所有流體必須在到達(dá)筒體內(nèi)部或出口 410之前通過膜430。膜的外側(cè)是多 孔的外罩440。罩440優(yōu)選是能夠忍受殼體內(nèi)的高溫的塑料。所產(chǎn)生的過濾元件400因 此具有一端開放而另一端閉合的中空內(nèi)筒，并具有外筒。這兩個(gè)筒之間的區(qū)域限定了元 件的框架以及膜或過濾材料的位置。未過濾的材料出現(xiàn)在過濾元件的外表面上，通過過 濾器材料并通過筒的開放端離開。過濾器可以由常用于過濾的任何種類的一個(gè)或多個(gè)膜制成，包括但不限于微孔 性膜、超濾膜、納米過濾膜或反滲透膜。優(yōu)選使用微孔性膜。代表性的合適的微孔性 膜包括硝化纖維、乙酸纖維、聚砜包括聚醚砜和聚芳基砜、聚偏氟乙烯、聚烯烴例如超 高分子量聚乙烯、低密度聚乙烯和聚丙烯、尼龍和其它聚酰胺、PTFE、熱塑性氟化聚合 物例如聚(TFE-co-PFAVE)如PFA、聚碳酸酯或顆粒填充膜例如可自Minneapolis，Minn 的3M購得的EMPORE.RTM膜。這些膜是本領(lǐng)域眾所周知的，可以是對(duì)稱的或不對(duì) 稱的或者是二者的組合，并且可從多個(gè)渠道商購，包括購自Bedford，Mass的Millipore Corporation 的 Millipore Express 膜禾口Durapore 膜。代表性超濾或納米過濾膜包括聚砜，包括聚醚砜和聚芳基砜；聚偏氟乙烯和 纖維。這些膜通常包括由高孔結(jié)構(gòu)大致形成的支撐層。用于這些支撐層的典型材料包括 各種非紡織材料例如旋轉(zhuǎn)界定的聚乙烯或聚丙烯或由與膜本身相同或不同聚合物形成的 微孔性材料。這些膜是本領(lǐng)域眾所周知的，并且可從多個(gè)渠道商購，例如Bedford，Mass 的 Millipore Corporation。許多專利申請(qǐng)包括共同未決的專利申請(qǐng)出版物No.2007/0240578、2007/0243113 和2007/0240492都描述了可以添加至過濾元件來改善系統(tǒng)性能和實(shí)用性的另外的電子部 件。許多這些電子設(shè)備470最有利地位于過濾元件的中空內(nèi)筒內(nèi)。采用這種方式，可以 測量所過濾材料的溫度、壓力、濃度和其它參數(shù)。此外，通常希望將電子設(shè)備470放置 在過濾元件的閉合端420上或固定于過濾元件的閉合端420。這些過濾元件的尺寸通常指在過濾元件的基部(即開放端)和通常放置電子設(shè) 備的相反封閉端之間可以有數(shù)英寸，有時(shí)為數(shù)英尺。當(dāng)充電感應(yīng)環(huán)300位于開放端附近 時(shí)，如圖2和3所示，該距離就會(huì)存在問題了。另外，電子設(shè)備通常在流路中，因此還 損害了電磁場。此外，圍繞過濾元件的不銹鋼殼體還降低了無線性能。因?yàn)檫@些因素， 就會(huì)需要加強(qiáng)或限制電磁場以最大化其在電子設(shè)備附近的效果。在一個(gè)實(shí)施例中，反射天線480位于過濾元件400的中空內(nèi)筒中。環(huán)480可以位于封閉端420附近以鄰近電子設(shè)備470。或者，它可以位于任何合適的位置。優(yōu)選反 射天線480沿其內(nèi)表面455模制入框440中以不暴露于流路。因此，反射天線480必須 位于中空內(nèi)筒和過濾器材料之間。在另一個(gè)實(shí)施例中，反射天線480位于過濾元件的封閉端420內(nèi)。同樣，反射 天線優(yōu)選模制在塑料中以不暴露于流體流。在另一個(gè)實(shí)施例中，反射天線480位于框440中，沿著過濾設(shè)備400的外表面 460。同樣，環(huán)優(yōu)選模制入塑料中以不暴露于流體流。由于反射天線480未被連接，就沒有必要向環(huán)供應(yīng)任何電纜。因此，通過將環(huán) 模制入塑料殼體中來實(shí)現(xiàn)其在過濾元件400中的集成性。如上所述，環(huán)480在過濾元件 內(nèi)的準(zhǔn)確位置取決于具體的實(shí)施并且不受本發(fā)明限制。以使的說明提到了過濾元件中包含單個(gè)反射天線。本發(fā)明不受到如此限制。例 如，根據(jù)需要反射天線可以有多匝。類似地，可以在單個(gè)過濾元件中集成入多個(gè)反射天 線。此外，可以想到，在單個(gè)殼體內(nèi)具有多個(gè)過濾元件的環(huán)境中，每個(gè)過濾元件可以設(shè) 有與其自身相關(guān)的反射天線?；蛘撸⒎菤んw內(nèi)的所有過濾元件需要設(shè)有反射天線。以上的說明提到了在殼體組件中的上下殼體之間存在墊圈，但本發(fā)明并不受到 如此限制。例如，所描述類型的墊圈可以被引入在殼體的任何兩個(gè)可分離部分之間。例 如，在某些實(shí)施例中，墊圈在頂部排氣口和頂部排氣管之間。在該實(shí)施例中，可以將本 發(fā)明的墊圈插在這兩個(gè)可分離部分之間。殼體的兩個(gè)可分離部分會(huì)合的任何位置可以用 于插入該墊圈。在殼體環(huán)境中，反射天線可以被放置在其它位置。例如，對(duì)準(zhǔn)盤通常放置在過 濾元件頂部以將其保持就位。圖3示出了使用對(duì)準(zhǔn)盤330來將多個(gè)過濾元件330保持就 位。該對(duì)準(zhǔn)盤通常由不銹鋼或耐腐蝕且在過程中保持結(jié)構(gòu)支撐的其它剛性材料構(gòu)成。由 于該對(duì)準(zhǔn)盤位于過濾元件310的封閉端附近，其可以積極地影響嵌置的電子設(shè)備附近的 電磁場。反射天線能夠以多種方式嵌置在該盤中。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)盤構(gòu)造成其 功能是保持過濾器以及控制電磁場。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以選擇防止殼體環(huán)境退化的 材料，其在結(jié)構(gòu)上是完美的并且保持電中性，例如高溫?zé)崴苄曰驘峁绦跃酆衔铩Ｔ诘谝?實(shí)施例中，單個(gè)反射天線嵌置在對(duì)準(zhǔn)盤內(nèi)以使其包圍所有三個(gè)過濾元件。在第二實(shí)施例 中，嵌置多個(gè)反射天線，優(yōu)選每個(gè)相關(guān)的過濾元件具有一個(gè)。在這種情況下，各反射天 線僅包圍其相關(guān)的過濾元件。通過將對(duì)準(zhǔn)盤簡單地放置在過濾元件頂部，反射天線容易 被集成在環(huán)境中。但是，反射天線無需嵌置在對(duì)準(zhǔn)盤330中。在其它實(shí)施例中，其通過 使用任何合適的方法被模制就位、粘結(jié)、熱接合以及固定。此外，對(duì)準(zhǔn)盤可以是不銹鋼 盤，包含一個(gè)或多個(gè)反射天線的塑料材料固定于該不銹鋼盤。除了過濾器殼體中使用的小型設(shè)備以外，本發(fā)明還利用一次性生物工藝方案。 一次性生物工藝方案通過將可重復(fù)使用的永久性零件替換為一次性零件而復(fù)制制造過程 的基本單元操作。雖然一次性生物工藝方案有很多好處，其中最重要的還是成本節(jié)約， 消除了來自清潔和測試的維修。一次性生物工藝方案通常由置入可重復(fù)使用的支撐結(jié)構(gòu) 中的低成本物理柔性零件制成?？蓮腗illipore Corporation商購的系統(tǒng)例如MobiusTM Disposable Solution包含一次性零件。一次性零件包括管、連接器、袋，例如用于存儲(chǔ)、 混合、細(xì)胞生長(生物反應(yīng)器)、引導(dǎo)反應(yīng)等，過濾器和其它類似零件。生物工藝環(huán)境可以在平的表面例如桌面上產(chǎn)生，或可以累積在框上。根據(jù)具體任務(wù)的要求來設(shè)置各種零 件。通常，電子部件或小型設(shè)備設(shè)有許多這種零件。這些小型設(shè)備可以用于測量溫度、 壓力、PH、濃度或其它信息。定位器或結(jié)構(gòu)通常由金屬制成以加強(qiáng)、支撐該生物工藝裝備中的各種零件。為 了對(duì)這些小型設(shè)備供電，可以鄰近生物工藝裝備來放置充電感應(yīng)環(huán)。在一個(gè)實(shí)施例中， 充電環(huán)位于平的表面上，包圍生物工藝裝備的一個(gè)或多個(gè)元件。利用上述技術(shù)，由該環(huán) 產(chǎn)生的電磁場于是由小型設(shè)備之一或每一個(gè)使用。根據(jù)需要，另外的充電環(huán)也可以用于 元件組或用于每個(gè)獨(dú)立的元件。但是，之前提到的許多難題，例如距離、水性環(huán)境和高金屬密度也會(huì)存在于一 次性生物工藝裝備中。因此，為了最大化電磁能從充電環(huán)到小型設(shè)備的傳遞，可以在一 些或所有的一次性醫(yī)藥零件中安裝反射天線。在生物反應(yīng)袋的情況下，如果需要，反射天線可以嵌置在用于形成袋的至少一 部分或整個(gè)袋的材料中，或可以固定于袋的外表面的至少一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，電 子設(shè)備固定于袋的外表面，反射天線也圍繞設(shè)備固定于袋。圖5示出了用于一次性生物工藝方案的本發(fā)明的實(shí)施例。生物反應(yīng)袋500具有 入口管道510和出口管道520，任選設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)530中。充電感應(yīng)環(huán)540優(yōu)選位于平 的支撐表面上。在圖5中，環(huán)540直接位于支撐結(jié)構(gòu)530之下，但本發(fā)明不限于該實(shí)施 例。環(huán)540可以具有較大的直徑并包圍多個(gè)零件。此外，感應(yīng)環(huán)540可以嵌置在其上放 置了一次性零件的墊或其它表面中。在這種情況下，模仿作業(yè)流程的布局的一系列環(huán)可 以嵌置在墊中，以使環(huán)位于將要放置設(shè)備的位置。生物反應(yīng)袋500上設(shè)置有電子零件或小型設(shè)備550。為了改善該小型設(shè)備附近的 電磁場，反射天線560圍繞生物反應(yīng)袋500放置。雖然圖5中的反射天線560位于充電 感應(yīng)環(huán)540和小型設(shè)備550之間，但是本發(fā)明不受到如此限制。還可以想到，小型設(shè)備 位于反射天線560和充電感應(yīng)環(huán)500之間。在一個(gè)實(shí)施例中，反射天線560例如通過加熱固定于生物反應(yīng)袋500。在另一個(gè) 實(shí)施例中，反射天線560嵌置在生物反應(yīng)袋500中。在另一個(gè)實(shí)施例中，反射天線560 固定于支撐結(jié)構(gòu)530，支撐結(jié)構(gòu)530又來保持生物反應(yīng)袋500。在另一個(gè)實(shí)施例中，反射 天線560嵌置在支撐結(jié)構(gòu)530中。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到許多技術(shù)可以用于將反射天 線560固定于生物反應(yīng)袋500或支撐結(jié)構(gòu)530。雖然以上的說明使用了術(shù)語“生物反應(yīng)袋”，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以用 于任何容器。此外，類似的手段可以用于其它一次性零件例如管。反射天線可以嵌置在 塑料管中，或者可以優(yōu)選固定于管的外表面。雖然感應(yīng)天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠通過優(yōu)化電源和接收器線圈來最大化感 應(yīng)電流，但仍然會(huì)有接收器線圈尺寸或成本方面的限制。通過改善相對(duì)于設(shè)備的電磁通 量，設(shè)備中集成反射天線潛在地降低了成本和裝備的復(fù)雜性。這對(duì)于一次性生物工藝方 案來說會(huì)尤其理想，其中用戶而非設(shè)備的制造商會(huì)確定設(shè)備的物理設(shè)置。本發(fā)明在用戶 方面改進(jìn)了物理設(shè)置的適應(yīng)性。已知使用反射天線來改善電能的感應(yīng)也能用于改善與終端設(shè)備進(jìn)行無線通訊的 能力。充電的天線能夠用作收發(fā)器天線，具有調(diào)制的電信號(hào)，其將電能和雙向通訊供給終端設(shè)備。這是RFID讀出器天線的典型功能。類似于圖5，生物制藥生物反應(yīng)袋500可 以具有電子標(biāo)簽，該電子標(biāo)簽在袋的頂部對(duì)于用戶來說必須是可見的。增加生物反應(yīng)袋 的高度會(huì)損害電氣標(biāo)簽與充電的通訊環(huán)通訊的能力。合適放置的反射天線560在電侵性 環(huán)境中將通訊良好。單個(gè)反射天線可以用于對(duì)讀出器供電并使電子標(biāo)簽與讀出器通訊。
雖然本申請(qǐng)中的實(shí)施例主要描述了磁性感應(yīng)環(huán)，但本發(fā)明不受到如此限制。反 射天線也可以是不同形狀，例如更常用于通訊的偶極形狀。
權(quán)利要求
1.一種過濾元件，包括a.筒體，具有內(nèi)表面和暴露于未過濾材料的外表面；b.封閉端；c.開放端，過濾材料通過該開放端；d.無線電子設(shè)備，固定于所述過濾元件；和e.未充電的電磁諧振天線，鄰近所述電子設(shè)備固定于所述過濾元件。
2.權(quán)利要求1的過濾元件，其中所述未充電的天線固定于所述筒體的所述內(nèi)表面。
3.權(quán)利要求1的過濾元件，其中所述未充電的天線固定于所述筒體的所述外表面。
4.權(quán)利要求1的過濾元件，其中所述未充電的天線固定于所述封閉端。
5.權(quán)利要求1的過濾元件，其中所述電子設(shè)備固定于所述封閉端。
6.權(quán)利要求1的過濾元件，其中所述未充電的天線是環(huán)形。
7.—種過濾系統(tǒng)，包括a.殼體；b.在所述殼體內(nèi)的充電的感應(yīng)環(huán)；c.過濾元件，包括無線電子設(shè)備；和d.鄰近所述電子設(shè)備的未充電的電磁諧振天線。
8.權(quán)利要求7的過濾系統(tǒng)，還包括在所述殼體內(nèi)的對(duì)準(zhǔn)盤，其中所述未充電的天線固 定于所述對(duì)準(zhǔn)盤。
9.權(quán)利要求7的過濾系統(tǒng)，還包括在所述殼體內(nèi)的對(duì)準(zhǔn)盤，其中所述未充電的天線嵌 置在所述對(duì)準(zhǔn)盤中。
10.權(quán)利要求7的過濾系統(tǒng)，其中所述未充電的天線固定于所述殼體。
11.權(quán)利要求7的過濾系統(tǒng)，其中所述未充電的天線固定于所述過濾元件。
12.權(quán)利要求7的過濾系統(tǒng)，其中所述未充電的天線是環(huán)形。
13.—種用于生產(chǎn)藥品的一次性系統(tǒng)，包括a.電感應(yīng)環(huán)；b.用于容納藥品材料的容器，包括電子設(shè)備；和c.鄰近所述電子設(shè)備的未充電的電磁諧振天線。
14.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述未充電的天線固定于所述容器。
15.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述未充電的天線嵌置在所述容器中。
16.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述電子設(shè)備包括傳感器。
17.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述電子設(shè)備包括無線通訊設(shè)備。
18.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述電子設(shè)備包括存儲(chǔ)元件。
19.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述容器包括生物反應(yīng)袋。
20.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述容器包括管。
21.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括支撐所述容器的支撐結(jié)構(gòu)，其中所述未充電的天線固 定于所述支撐結(jié)構(gòu)。
22.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括支撐所述容器的支撐結(jié)構(gòu)，其中所述未充電的天線嵌 置在所述支撐結(jié)構(gòu)中。
全文摘要
公開了對(duì)電氣復(fù)雜的生物工藝環(huán)境中的傳感器提供更加可靠的無線通訊和供電的方法和設(shè)備。不相連的天線位于生物工藝環(huán)境中，優(yōu)選在與主充電天線相同的平面內(nèi)。該不相連的天線也稱作反射天線，加強(qiáng)并限制由充電的天線所產(chǎn)生的電磁場。該反射天線集成于或鄰近于包含傳感器的設(shè)備或通訊設(shè)備中。在一個(gè)實(shí)施例中，反射天線集成在過濾器殼體中。在另一個(gè)實(shí)施例中，它被集成在過濾元件自身中。在另一個(gè)實(shí)施例中，它被集成入或固定于一次性生物工藝零件例如袋和管。
文檔編號(hào)G08B13/14GK102016940SQ200980110733
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者A·布爾克, J·阿德希卡里 申請(qǐng)人:米利波爾有限公司