[发明专利]包括射频识别(RFID)传感器的、用于在辐射暴露时进行感测的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及包括一个或多个射频部件的、用于感测的方法和系统。

背景技术

一般来说，制药和生物领域中的制造过程利用各种一次性或单次使用的物品，例如聚合物包或袋子、管、阀，用于在各个阶段保持和转移产品。此类袋子通常用于制作、存储和/或分配单批药物，和/或存储一批药物或其它材料，直到该批量准备好分发到药瓶或瓶子中用于分配或进一步存储，或者可直接分发到进一步制造和处理的设备中。这些袋子和一次性用品在使用之前一般需要消毒，例如使用离子化辐射(如，伽马辐射)。

通常，传感器耦合到此类袋子以获取有关袋子中各种环境参数的信息，例如温度、压力、pH、氧、二氧化碳等。这些传感器还可使用射频识别(RFID)标签。按常规，射频识别(RFID)标签用于资产跟踪。例如，RFID标签可用于跟踪从某个位置移开对象以及在该位置更换对象。RFID标签已经与生物计量读取器组合。这种RFID电路将某些功能块用于处理生物计量信号和RFID信号两者。每个RFID标签具有唯一的工厂编程的芯片识别(ID)号。读取这些唯一的编号以将RFID标签与该标签附连的商品相关联。RFID标签还用于检测集装箱和行李的未经授权开启。RFID标签能够包含在各种商品中，例如邮票和其它邮寄标签、衣服以及许多其它商品。

但是，在某些应用中，例如需要标签受到辐射的应用，环境可破坏或毁灭标签内的存储器中的数字数据内容。虽然已经知道并且已经针对各种用途(例如，存货控制和物品防盗)修改RFID标签，但RFID标签一直不适用于进行伽马辐射以消毒的生物袋子或一次性物品。

在受到辐射时，特别是受到伽马辐射时，RFID标签的存储器元件的内容可能会丢失或被破坏，导致存储其中的关联数据的不合需要的更改。但是，存在许多应用，例如但不限于制药行业，其中系统的照射是提供适当消毒的要求。

在暴露于伽马照射之后，采用RFID标签的器件表面上继续发生作用，但是，在器件的性能中有非预计但显著且不合需要的改变。例如，器件破坏导致数据破坏，其指的是在数据检索期间出现的数据误差或更改，对原始数据引入非预计且不合需要的改变。不利影响可造成电子器件的数据丢失。本文中使用的术语“数据丢失”是指因硬件或软件故障而造成的不可恢复的数据不可用性。在材料层面，FRAM(铁电随机存取存储器)对伽马辐射的抵抗力比EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)更高。但是，FRAM也会受到伽马照射影响。伽马辐射的能量之高足以潜在地导致铁电材料中的位移层错(displacement damage)。例如，在暴露于伽马辐射之后，FRAM因内部场变化导致的铁电体开关特性更改而经历保持的极化电荷的减少。这种辐射造成的铁电体开关特性降级的原因是铁电材料中电极附近辐射造成的电荷的传输和捕获。一旦被捕获，该电荷可更改偶极子周围的局部场，从而更改作为施加的电压函数的开关特性。取决于FRAM的制造方法(例如，溅射、溶胶-凝胶沉积、自旋沉积、金属有机化学汽相沉积、液态源雾化化学沉积)，捕获地点可位于粒边界或铁电材料的分布式瑕疵中。除电荷捕获外，伽马辐射还可直接改变单独偶极子或域的极化度。

在器件层面，RFID标签的FRAM存储器芯片包含标准电气CMOS电路和铁电电容器阵列，其中极化偶极子在FRAM的存储器写操作期间定向。CMOS中的辐射损坏包括但不限于阈值电压漂移、泄漏电流增大、及短路封锁(latchup)。

例如在制药部件中，生物过程行业、及其它应用中，伽马照射的器件无法利用可靠的读写RFID标签，例如EEPROM和FRAM标签。因此，在这些环境中使用的产品必须找到备选解决方案或改进现有的存储器部件。例如，在一些情况下，商品上附带简单的光学条码，并且使用数据库存储和检索与该条码关联的相关信息。虽然这允许检索与商品关联的数据，但新数据无法直接写到条码。取而代之，它需要数据库访问，通常是通过无线网络。在特定而又关键的时刻(例如，在过程启动期间)，网络访问通常是不可能或不可接受的。因此，关键商品制造信息(例如，电子履历)和当前最终用户信息(例如，启动条件)应直接存储在附连到商品的RFID标签的存储器中。此外，在RFID标签附连到商品时，标签的存储器中的此类本地信息提供商品验证的能力。

因此，配备能够耐受辐射而不丢失或破坏数据的传感器是合乎需要的。

发明内容