[发明专利]用于生物工艺环境中的小功率传感器的无接触电力方案

说明书

本申请要求2008年3月26日提交的美国专利申请No.12/079,396的优先权，在此以参见的方式引入其公开内容。

背景技术

RFID标签和其它电子设备例如Bluetooth和Zigbee设备的使用已经变得非常流行，特别是用于管理器材，尤其是用于库存管理。例如，RFID标签的使用允许监测生产线和通过供应链的器材和零件的移动。

为了进一步说明该概念，生产实体可以在零件进入生产设备时将RFID标签粘附于零件。这些零件随后被插入生产流程中，与其它零件一起形成子组件，并最终形成成品。RFID标签的使用允许生产实体内的人员跟踪特定零件在整个生产过程中的移动。它还允许该实体能够识别包括任何具体组件或成品的特定零件。

另外，RFID标签的使用也已在医药行业中被提倡。在2004年2月，美国联邦药物管理局发出了一份报告来提倡使用RFID标签以标识和监测药物。这是一种尝试以提供来源并限制假冒处方药物流入市场并供给消费者。

自其引入到现在，RFID标签已经用于许多应用，例如识别和提供用于过滤器产品中的过程控制的信息。1997年授予Den Dekker的美国专利5,674,381(美国再版专利39,361E)公开了使用“电子标签”来用于过滤设备和可更换的过滤器组件。具体来说，该专利公开了具有电子标签的过滤器，该电子标签具有读/写存储器和相关的过滤设备，该过滤设备具有响应于标签的读出装置。电子标签适于计算和存储可更换过滤器的实际操作时间。过滤设备适于基于该实时数而允许使用或拒绝过滤器。该专利还公开了可以使用电子标签来存储关于可更换过滤器的识别信息。

授予的Baker等的美国专利No.7,259,675公开了过程装备跟踪系统。该系统包括使RFID标签用于过程装备。描述的RFID标签能够存储“至少一个可跟踪事件”。该可跟踪事件被列举为清洁日期和批量处理日期。该公开物还公开了可以连接于PC或互联网的RFID读出器，这里存在过程装备数据库。该数据库包含多个可跟踪事件并能够供给信息以可用来确定“基于累积数据的过程装备的服务寿命”。该申请包括使用这种类型的系统：具有多种过程装备，例如阀、泵、过滤器和紫外线灯。

除了RFID标签，过滤元件中也可以包含其它电子设备。授予Jornitz的美国专利No.7,048,775公开了用于监测过滤装置的完整性的设备和方法。

该专利描述了使用含有在线存储芯片和通讯设备的过滤器，与过滤器的壳体一起使用。过滤器壳体用作监测和完整性测试器。该申请还公开使用一系列步骤来确保用于多圈壳体的过滤元件的完整性。这些步骤包括询问存储元件以验证正在使用的过滤器的类型、其极限数据和其生产发放数据。

越来越多的其它电子设备例如传感器，包括压力传感器、温度传感器和浓度传感器，已经添加到过滤元件中以进一步扩展这些设备的性能。共同待决的美国专利申请公开物No.2007/0240578、2007/0243113和2007/0240492都描述了另外的电子设备，其能够添加到过滤元件中来改善系统性能和实用性。

但是，尽管添加先进的电子设备到过滤元件的能力和愿望在快速增加，仍然存在有显著的缺陷。例如，对不锈钢(或其它金属)壳体内的电子设备发出有效通讯仍然存在问题。

类似地，一次性生物工艺系统也可以具有无线电力和通讯困难。在这种环境中，一次性零件经常与一个或多个无线电子设备例如RFID标签、温度或压力传感器或其它合适的零件相匹配。虽然这些一次性系统没有包含在金属壳体中，但是它们的环境在电气方面仍然是复杂的。例如，典型的生物工艺系统要通过流体。已知流体或其它水性环境扭曲或削弱无线信号，并因此对任何无线电力或通讯有负面影响。另外，这些一次性系统虽然主要由塑料构成，但经常由金属结构或定位器支撑。这些金属结构如同流体那样会降低或扭曲它们附近的无线信号。此外，一次性生物工艺装备的尺寸会足够大以使一次性零件内的从天线到传感器的距离成为问题。因此，一次性系统会遇到与无线通讯和电力相同的问题，其影响包含在传统的壳体环境中的生物工艺系统。

因此，需要一种对电气复杂的生物工艺环境中的设备进行通讯和无线供电的更加可靠的系统和方法。

发明内容

本发明最小化了现有技术的问题，其公开了对电气复杂的生物工艺环境中的传感器提供更加可靠的无线通讯和供电的方法和设备。