用于确定密封件被破坏的时间的方法和系统与流程

相关申请(一个或多个)的交叉引用

本申请要求2014年12月12日提交的美国非临时申请序号14/568480的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景

公开领域

本主题涉及用于确定容器或类似物上的密封件(seal)何时被破坏的系统和技术。更具体地，本主题涉及使用环境敏感性材料来确定容器或类似物上的密封件何时被破坏。

相关技术的描述

对于众多应用中的任何一种，保持使用密封容器或环境是常见的。例如，药物经常被提供在密封容器中，如吸塑包装(blisterpack)，其可具有多个单独的密封小室(cell)，必须将所述小室破坏才能获得一定剂量的药物。能够确定小室上的密封件何时被破坏可能是有利的，例如，受试者可以在医生或医疗护理提供者的指令下在特定时间摄取一定剂量的药物。如果受试者不在医生或医疗护理提供者控制下的设施(例如，医院或疗养院)内，医生或医疗护理提供者可能难以知道受试者是否在适当的时间摄取药物。因此，在这种情况下，有利的是，提供可用于确定特定密封件何时被破坏的系统和方法。

概述

本主题的几个方面可以在以下描述和请求保护的装置和系统中单独或一起体现。这些方面可单独或与本文所述的主题的其它方面结合使用，并且这些方面在一起的描述并不意在排除单独使用这些方面或单独地或以不同的组合来请求保护这些方面，如在所附权利要求中所提出的。

一方面，用于确定密封容器的密封件何时被破坏的系统包括密封容器和电路。密封容器包括将容器的内部与外部环境隔开的密封件。电路中的环境敏感性导体被安置在密封容器的内部。导体具有带已知初始值的电学性能，其作为时间和暴露于外部环境的函数以可预测的方式变化。在密封件已被破坏之后，可以利用电学性能的当前值确定密封件被破坏以及导体暴露于外部环境的时间。

另一方面，用于确定密封容器的密封件何时被破坏的系统包括密封容器和电路。密封容器包括将容器的内部与外部环境隔开的密封件。电路中的环境稳定性导体和环境敏感性导体被安置在密封容器的内部。环境敏感性导体具有带已知初始值的电学性能，其作为时间和暴露于外部环境的函数以可预测的方式而变化。在密封件已被破坏之后，可以利用电学性能的当前值确定密封件被破坏以及环境敏感性导体被暴露于外部环境的时间。

又一方面，确定密封容器的密封件何时被破坏的方法包括提供具有将位于容器内部的环境敏感性导体与外部环境隔开的密封件的密封容器。导体具有带已知初始值的电学性能，其作为时间和暴露于外部环境的函数以可预测的方式而变化。密封件被破坏，从而将导体暴露于外部环境，并允许电学性能的值变化。然后根据电学性能的当前值和初始值确定密封件被破坏的时间。

附图简述

图1是根据本公开一方面的具有用于确定密封件被破坏的时间的环境稳定性导体和环境敏感性导体的电路的图解视图；

图2是具有被并入到密封容器或包装的密封件中的环境稳定性导体的图1的电路的图解视图；

图3是示出在环境稳定性导体和密封件被破坏之前和之后的图1的电路电阻的图；

图4是具有用于确定环境敏感性导体的电阻的关联输入/输出端口的图1的电路的图解视图；

图5是具有用于确定环境敏感性导体的电阻的关联模数转换器(analog-to-digitalconverter)的图1的电路的图解视图；

图6是图4的电路电压随时间变化的图；

图7是并入用于确定小室上的密封件何时被破坏的图1的电路的医用容器的含药物小室的平面图；

图8是具有与两部分相关联的环境稳定性导体和与用于确定容器何时打开的一部分相关联的环境敏感性导体的容器的两部分的透视图；

图9是根据本公开一方面的具有用于确定密封件被破坏的时间的单个环境敏感性导体的电路的图解视图；和

图10是并入用于确定小室上的密封件何时被破坏的图9的电路的医用容器的含药物小室的平面图。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的详细实施方式；然而，应理解的是，公开的实施方式仅仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式实施。因此，在此公开的具体细节不应被解释为限制，而仅仅被解释为权利要求的基础以及用于教导本领域技术人员以实际上任何适当的方式来不同地利用本发明的代表性基础。

根据本公开的一方面，用于确定密封容器或包装等的密封件何时被破坏的系统可包括图1所示类型的电路10。图2示出安置在密封容器12内部中、密封件14后面的电路10，将在本文中更详细地描述。

图1和图2的电路10包括两个电连接的并安置在密封环境或容器12内的导体16和18。在所示实施方式中，将导体16和18并联连接，但在不脱离本公开范围的情况下也可使用其它电路排布。第一导体16通常是环境稳定的，以使第一导体16的至少一种电学性能在暴露于密封容器12的外部环境之前和之后通常保持一致。第二导体18是环境敏感的，以使第二导体18的至少一种电学性能在暴露于密封容器12外部环境之后将作为时间的函数而变化。

在一个实施方式中，第一和第二导体16和18为电阻器，其中第一导体16具有在暴露于密封容器12外部环境之前和之后通常保持一致的电阻。对于第二导体18，其具有在暴露于密封容器12外部环境之后作为时间的函数而变化的电阻。第二导体18可以对任何一个或多个环境因素敏感。例如，第二导体18可以被配置以通过一定程度上的腐蚀而与外部环境中的液体或气体反应，从而改变其电阻。由导电金属形成的第二导体18可以至少部分地转化为氧化物或其它非导电化合物作为改变其电阻的机制。有机导体(例如，聚苯胺)可具有其侵袭的结构作为改变其电阻的机制。因此，基于第二导体18将被暴露于的外部环境的性质，可以选择具体的材料用于第二导体18以引起所需反应和可预见的电阻变化。

在一个实施方式中，尽管导体16和18被提供作为电阻器(并且以下讨论是指作为第二导体18的可变的电学性能的电阻)，但应理解，导体可以是其它电组件。例如，导体16和18可以是电容器(例如，包括当暴露于外部环境时随时间干透的湿电介质层的电容器的第二导体18)或电感器或晶体管或二极管，条件是这些导体中的一个具有在某些环境条件的存在下可以可预测的方式变化的电学性能。在另一个实施方式中，第二导体18可以是电池，如锌-空气电池，其仅在暴露于空气时产生电压。在这种实施方式中，如果正通过相关联的电路10引导电流，随后第二导体/电池18的电压将以可预测的方式随时间下降。如果使用除电阻器之外的导体并对除电阻之外的可变电学性能(例如，电容或电感)进行监测，则不同于图1和2所示的电路排布的电路是有利的。

如果两个导体16和18被提供作为电阻器，将它们并联放置使得点a和b之间的电阻等于导体16和18的电阻的组合。具体地，总电阻r0等于两个电阻之积除以两个电阻之和。图3示出由于密封件14和第一导体16在时间t破坏而导致的点a和b之间的电阻如何变化。在密封件14被破坏之前，导体16和18两者是完好的并且促成了点a和b之间的电阻，而产生电阻r0。

当密封14和第一导体16在时间t被破坏时，第一导体16的电阻基本上变为无限大(即开路)，因为没有电流经其中流过。此时，点a和点b之间的所有电流将流过第二导体18，使得点a和点b之间的电阻瞬间变为第二导体18的电阻r2。这在图3中示出，当密封件14和第一导体16破坏时，在时间t从r0到r2的逐步过渡。对于一些实施方式，可能有利的是，第一导体16的电阻远小于第二导体18的电阻以在时间t产生较大阶梯，这可能更容易通过监测装置进行检测。在其它实施方式中，两个导体16和18可以是不同的电路组件，条件是第二导体18具有时间和环境可变的电学性能，并且第一导体16被配置以允许立即开/关检测(其允许关联的监测系统在密封件14已经被破坏时查看第二导体18的变化的电学性能)。

图2示出确保第一导体16在与相关联的密封件14相同的时间被破坏的示例性系统配置。在图2的系统中，将电路10(其包括第一和第二导体16和18)安装在通过密封件或屏障或框架14与外部环境隔开的密封容器或包装等内。除了保护环境敏感性第二导体18免受外部环境外，密封件14还可以是绝缘屏障。将第一导体16并入密封件14中——如通过印压在密封件14上或通过任何其它合适的方式，并定位以便破坏密封件14必然也会破坏第一导体16而不破坏第二导体18。在一个实施方式中，密封件14本身可以构成第一导体16，例如，如果密封件14是具有相对低电阻的易碎金属膜。

当密封件14和第一导体16被破坏时，允许外部环境进入密封容器或包装12的内部并接触第二导体18。当外部环境作用于第二导体18时，第二导体18的电阻(或其它可变电学性能)将随时间变化，如上所述。在图3所示的实施方式中，第二导体18的电阻随着暴露于外部环境的时间线性变化，但是在其它实施方式中，第二导体18的电阻或其它可变电学性能可随时间或根据任何其它曲线呈指数变化。

如果第二导体18的初始电阻(在其被外部环境作用之前)和第二导体18的电阻随时间变化的方式都是已知的，则特定时间的第二导体18的电阻可用于确定密封件14和第一导体16何时被破坏(即，当第二导体18首次暴露于外部环境并且其电阻开始改变时)。例如，假设第二导体18的被测电阻是第二导体18的初始电阻的两倍。而且假设已知在被暴露于密封14和第一导体16被破坏之后的第二导体18被暴露的类型的环境条件后第二导体18的电阻将如何变化。利用这三条信息(即，第二导体18的初始电阻、第二导体18的被测电阻、和第二导体18的电阻作为时间和暴露于环境的函数的变化方式)，可以确定第二导体18已经暴露于外部环境多长时间。据此，可以由当前时间向后计算以确定密封件14和第一导体16被破坏时的时间。

图4和图5分别示出用于确定第二导体18的电阻的两个不同的示例性系统20和22。在图4的实施方式中，系统20包括图1所示类型的电路10，其中第一导体16和第二导体18并联连接。导体16和18另外与电容器24并联连接。导体16和18以及电容器24的一端连接至地26，而另一端连接到监测装置(诸如微控制器或远程频率识别(“fid”)芯片或一些其它监测系统)的输入/输出端口28。

使用时，输入/输出端口28被设置为输出，并且电容器24最初被充电到或接近系统电源电压v0。然后将输入/输出端口28设置为输入，并且确定电容器24上的电压v从v0下降到阈值vt(即，与输入/输出端口28相关联的处理器或控制器读取输入为数字0而不是数字1的值)所需的时间。如果只有第二导体18是起作用的(由于第一导体16被破坏——通常与相关联的密封件一起)，电流将流过第二导体18，其中电容器24上的电压v以取决于第二导体18的电阻的速率下降。已知电容器24上的电压v下降到阈值vt所需的时间以及电容器电压和导体电阻之间的关系，可以导出第二导体18的当前电阻，其可用于确定第一导体16和与其相关联的密封件被破坏的时间，如上所述。

图6示出图4中的电容器24上的电压v的可能的曲线。如上所述，施加输入电压以对电容器24充电直到其达到目标电压v0。然后，将输入/输出端口28设置为输入，并允许电容器24通过第二导体18放电，这使电压下降，如图6所示。虽然穿过电容器24的电压显示为随时间呈指数下降，但第二导体18的电阻将随时间线性增加。具体的，穿过电容器24的电压v可以由以下等式表示：

其中t是电容器24已经放电的时间的量，r是第二导体18的电阻，c是电容器24的电容。

可按如下重新排列等式(1)以分离出电压：

其可以进一步重新排列为：

和

如等式(4)中所示，电阻r与时间t通过乘数成反比，所述乘数可以表示为如下的数值k：

最后，使用k可将等式(4)重写：

rk＝-t(6)，其显示电阻r随时间线性变化，根据图3所示的电阻曲线。

在图5的实施方式中，系统22包括图1中所示类型的电路10，其中第一导体16和第二导体18并联连接。电路10还包括与导体16和18串联的电阻器30，其中电阻器30具有已知电阻。系统22还包括连接到电阻器30的相对端的模数转换器32。使用时，电压被施加到电路10，其中由模数转换器32所查看的电压与电阻器30的电阻与第一和第二导体16和18(如果第一导体16仍然完好无损)或只是第二导体18(如果第一导体16已经被破坏)的电阻的比和施加的电压成比例。如果第一导体16的电阻远小于第二导体18的电阻，则当第一导体16完好时，由模数转换器32查看的电压将非常小(例如，接近于零)。当在实施方式中第一导体16和相关联的密封件已经被破坏时，并联导体排布提供高电阻/开路，电流通过相对高电阻第二导体18(和电阻器30)，其决定了由模数转换器32查看的电压。当已经确定电阻器30和第二导体18的电阻的比时，则可以导出第二导体18的当前电阻——因为电阻器30的电阻是已知的。然后，第二导体18的电阻可用于确定第一导体16和与其相关的密封件被破坏的时间，如上所述。

虽然图4和图5示出可并入根据本公开的电路或与根据本公开的电路相关联的监测装置的两个可能的监测装置或监测装置的组件，但应理解，其它类型的监测装置和电路组件也可以并入电路而不脱离本公开的范围。优选地，监测装置被配置以在不构成连续的功率消耗的情况下通信或以其它方式传输关于电路和/或密封件状态的数据(例如，经蓝牙或wifi或uhf等)。例如，从电路中省略实时时钟可能是有利的，因为这种装置通常需要电池并且构成连续的功率消耗。

在一个实施方式中，将监测装置与负责数据通信的单独处理器或控制器等相关联或并入其中。处理器/控制器可以采取来自相对简单的事物(例如，被配置以使用近场通信兼容的“标签先讲(tagtalksfirst)”协议与电话或其它装置进行通信的印刷电子装置)或可以适应(accommodate)更复杂的数据链(如wifi)的更复杂的事物的各种适合形式中的任一种。在选择配对的监测装置和处理器/控制器时，特别地注意功率消耗是有利的，其中，可优选更简单的选项(例如，运行相对较慢的简单微控制器或由读取装置或处理器或控制器供电的rfid链)

图7示出一个具体应用，其中可以使用根据本公开的系统。图7中，医用容器包括至少一个含药物小室34。每个小室34可以由任意合适的材料形成，但是，在一个实施方式中，每个小室由塑料材料或大体上不导电的另一种材料形成。可能有利的是，小室34由通常为刚性但可足以变形——人可以使用手指或数字力(digitalforce)和操控使单个小室变形——的材料形成。在优选实施方式中，医用容器的主体采用一般形式的吸塑包装，其中薄塑料片材设有多个真空型的凹陷或构造，其均限定用于接收一定剂量药物的小室34。虽然可优选具有多个设有形成以限定所有小室的单个塑料片材的小室的医用容器，但即将单独或非整体地形成的单个医用容器的小室也在本公开的范围内。

每个小室34由盖或密封件36封闭或覆盖，小室34内的药物可通过该盖或密封件36进入。在一个实施方式中，密封件36是薄片材材料，如金属箔等，其可被破坏以允许药物离开小室34。在这种实施方式中，小室34的基底可以由使用者压向易碎密封件36，直到密封件36上的力超过密封件36的强度，此时密封件36损坏并且药物可从小室34移除。可选地，小室34可以保持不动，同时密封件36被直接接合并破坏以从小室34移除药物。如果医用容器设有多个小室，则可以优选单个密封件覆盖所有小室，但设有单独密封件的相同医用容器的两个或多个小室也在本公开的范围内。例如，在一个实施方式中，不同的小室均由单独的非易碎的(例如，铰链式的)盖或密封件覆盖。

在图7的实施方式中，可以将图1所示类型的电路10并入医用容器中。在这种实施方式中，布置电路10以便第一导体16与密封件36一起在小室34上延伸，而第二导体18被安置与小室34相邻而不通过小室34。在具体实施方式中，电路10可以印压在密封件36上或以其它方式集成到密封件36中，但电路10与密封件36分开提供也在本公开的范围内。在另一个实施方式中，第一导体16可以是密封小室34的箔盖，这样的第一导体16提供充当虚拟短路(完好时)的低电阻，并且随后具有有效的无限大的电阻(断开时)，其引导所有电流通过第二导体18，允许监测装置或系统“查看”第二导体18。可以将第二导体18制造为具有在制造期间保护第二导体18的屏障，该屏障被配置以当将密封件36固定到(例如通过热封)医用容器的主体时被突破。尽管图7中未示出，但是电路10也可包括附加组件，如图5所示类型的输入/输出端口和/或图6所示类型的模数转换器或其它合适的监测装置组件。

通过密封件36进入小室34以移除药物破坏小室34位置处的电路10——特别是通过切断或破坏小室34处的第一导体16。将密封件36和第一导体16破坏使第二导体18暴露于外部环境，导致第二导体18的电阻作为时间的函数而变化。如上更详细地描述，可以测得第二导体18在特定时间的电阻，然后用于确定医用容器的密封件36被破坏的时间。如果医用容器包括多个小室，每个均可包括其自身的相关电路，从而允许医生或医疗护理提供者分别监测每个小室的状态。如果各种小室包括在特定时间被受试者摄入的不同药物，这可能是特别有利的。

图8示出根据本公开所述的系统的另一个具体应用。图8中，密封包装或容器包括至少两个部分或柄状物38和40，包装或容器被配置以通过使柄状物38和40分开移动而打开或开封。在一个实施方式中，通过缠绕或以其它方式将第一导体16固定到柄状物38和40两者上，同时通过缠绕或以其它方式将第二导体18固定到仅一个柄状物38将图1所示类型的电路10并入包装或容器中。尽管图8中未示出，但是电路10可包括附加组件，如图5所示类型的输入/输出和/或图6所示类型的模数转换器或其它适合的监测装置组件。

优选地，第一导体16是易碎的并且被配置以使当柄状物38和40分开而破坏包装或容器上的密封件时，第一导体16也将破坏。将密封件和第一导体16破坏使第二导体18暴露于外部环境，导致第二导体18的电阻作为时间的函数而变化。如上更详细地描述，可以测得第二导体18在特定时间的电阻，然后用于确定包装或容器的密封件被破坏的时间。在具体实施方式中，第一导体16与在密封件被破坏时将第二导体18暴露于大气氧的密封通道相关联，但第二导体18可被配置以在不脱离本公开范围的情况下与其它外部环境条件反应。不论具体实施方式如何，当装运在运输过程中解封的包装或容器时，图8所示类型的系统的优点在于，当密封件被破坏时，可以确定包装或容器处于谁的保管中，该信息可用于确定谁承担更换或支付解封物品的责任。

图9示出用于确定密封件何时被破坏的系统的可替代实施方式。在图9的实施方式中，系统包括电路42，其包括与图1的双导体电路10相反的单个导体44。提供仅具有一个导体44的电路42可产生比并入两个导体的系统更便宜的系统。此外，图9所示类型的系统的另一个优点是，导体44的初始校准可以在密封状态下进行，其中信息被存储在电路42本地的装置(例如，rfid芯片)中，或存储在与系统特性(identity)相关联的单独数据库或控制器/处理器中。

导体44是环境敏感的，以便在暴露于密封容器外部环境后，其电学性能中的至少一个将作为时间的函数而变化，类似于图1中的第二导体18。在一个实施方式中，导体44是电阻器，其具有在暴露于密封容器外部环境之后作为时间的函数而变化的电阻，但是，如上关于图1和图2中的第二导体18的更详细地描述，导体44可以是任何其它适合的电路组件。导体44可对任何一个或多个环境因素敏感。例如，导体44可以被配置以通过在一定程度上腐蚀而与外部环境中的液体或气体反应，从而改变其电阻。由导电金属形成的导体44可以至少部分地转化为氧化物或其它非导电化合物作为改变其电阻的机制。有机导体(例如，聚苯胺)可具有作为改变其电阻的机制而侵蚀的其结构。因此，基于导体44将被暴露的外部环境的性质，可以选择具体的材料用于导体44以引起所需的反应和可预测的电阻变化。

导体44的初始电阻是已知的，其中当相关联的密封容器或包装的密封件完好时，导体44的电阻等于该初始电阻。当密封件被破坏并且导体44暴露于外部环境时，导体44的电阻将根据多个可能的曲线中的任一个而增加，如通过随时间和暴露于外部环境线性或指数的增加。尽管图9中未示出，但是电路44可包括附加组件，如与处理器或控制器等配对的用于确定导体44在密封件被破坏之前和之后的电阻的监测装置(例如，具有图4所示类型的输入/输出端口或图5所示类型的模数转换器的装置)。

仅提供环境敏感性导体44(而不是将环境稳定性导体并入电路42)可使得更难以检测导体44的电学性能的变化，因为消除了如图3所示类型的性能的明显阶跃变化。然而，适当选择的监测装置和处理器/控制器将能够测定电学性能的当前值，然后在外部环境的存在下利用对导体44反应的了解来追溯解封事件的时间。优选地，导体44被选择以具有在其初始暴露于外部环境后快速变化的电学性能，以便监测装置和处理器/控制器更易于确定密封件被破坏的时间。可特别优选的是，电学性能的数值最初变化快(为了在更短的时间段内的更好的精确性)，而随着时间变化较慢(导致在更长的时间段内的精确性降低，但改善了系统的寿命)。这样的实施方式可对于临床目的是有利的，其中短期精确性(例如，十分钟前与三十分钟前是否服用药片)比长期准确性(十一个小时前或十二个小时前是否服用药片)更重要。对于并入两个导体而不是单个导体的根据本公开所述的系统也是正确的。

图10示出一个具体应用，其中可以利用图9所示类型的单导体系统。图10中，上述关于图7所述类型的医用容器被提供有至少一个含药物小室34。并不是具有与在小室34上延伸的密封件36相关联的环境稳定性导体和被安置与小室34相邻而不穿过小室34的环境敏感性导体，该所示实施方案仅包括被安置与小室34相邻而不穿过小室34的环境敏感性导体44。类似于图7的实施方式，导体44可以被制造为具有在制造期间保护导体44的屏障，该屏障被配置以当密封件36被固定(例如通过热封)到医用容器的主体时被突破。另外，尽管图10中未示出，但是电路42可包括附加组件，如图5中所示类型的输入/输出端口和/或图6中所示类型的模数转换器或其它适合的监测装置组件。

通过密封件36进入小室34以移除药物使导体44暴露于外部环境，导致导体44的电阻作为时间的函数而变化。如上更详细地描述，可以测得导体44在特定时间的电阻，然后用于确定医用容器的密封件36被破坏的时间。如果医用容器包括多个小室，每个可包括其自身的相关电路，从而允许医生或医疗护理提供者分别监测每个小室的状态。如果各种小室包含在特定时间被受试者摄取的不同药物，这可能是特别有利的。

应理解，上述实施方式是对本主题原理的一些应用的说明。在不脱离所请求保护的主题的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以进行许多修改，包括本文单独公开或要求保护的特征的组合。由于这些原因，本发明的范围不限于上述描述，而是如所附权利要求中所阐述的，并且应理解，权利要求可以涉及其特征，包括作为本文单独公开或要求保护的特征的组合。