專利名稱：生物傳感器和其顯示產(chǎn)品狀態(tài)的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種生物傳感器。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及一種用于顯示產(chǎn)品狀態(tài)的生物傳感器。本發(fā)明還涉及一種使用所述生物傳感器的方法和一種包括這種生物傳感器的標(biāo)簽，以及一種利用生物傳感器顯示產(chǎn)品狀態(tài)的方法。
所述產(chǎn)品狀態(tài)可能與其使用期限有關(guān)，或者顯示產(chǎn)品已經(jīng)被蒸煮或加熱到什么程度。
背景技術(shù)：
在許多情形下，產(chǎn)品的狀態(tài)在很大程度上是時間和溫度的函數(shù)。
例如，狀態(tài)可能與產(chǎn)品如食品或醫(yī)藥制品的使用期限有關(guān)。產(chǎn)品連續(xù)地改變其狀態(tài)，使得剩余的使用期限不斷減少。通常，如果保持冷藏，產(chǎn)品具有更長的使用期限。不過，不可能僅通過觀察其中包裝有產(chǎn)品的包裝物來檢查產(chǎn)品的使用期限。因而通常在這種產(chǎn)品包裝物上提供有所謂的“保質(zhì)期”(“best before date”)。通常，該“保質(zhì)期”的先決條件是該產(chǎn)品保存在某個溫度下，并且如果超過了該溫度，那么該“保質(zhì)期”自然就靠不住了。為了避免銷售其使用期限已經(jīng)屆滿的產(chǎn)品，需要指示在產(chǎn)品的使用期限屆滿之前一段時間就到期的“保質(zhì)期”。這意味著通常不得不拋棄仍然可用的產(chǎn)品。
該狀態(tài)還可以表示例如產(chǎn)品已經(jīng)被蒸煮或加熱到什么程度。一般隨著時間和溫度的增加產(chǎn)品變得越來越熱。例如通過將產(chǎn)品和其包裝物放在微波爐中可以對食品進(jìn)行加熱。在該情形中，不可能僅通過查看包裝物而檢查是否該食品已經(jīng)被加熱，而是在給定的效果下將該產(chǎn)品加熱一規(guī)定時間。
因而，為了以一種更加精確的方法確定產(chǎn)品的狀態(tài)，已經(jīng)開發(fā)出不同類型的標(biāo)簽，可以將標(biāo)簽應(yīng)用于產(chǎn)品包裝物，監(jiān)視產(chǎn)品已經(jīng)陳列的時間和溫度，從而顯示出在包裝物中所保存的產(chǎn)品的狀態(tài)。
第一種類型的這類標(biāo)簽，所謂的RF標(biāo)簽，包括一具有微處理器的電路。該微處理器適合連續(xù)地檢測并記錄時間和溫度。通過提前確定出作為時間和溫度函數(shù)的產(chǎn)品的狀態(tài)演變，可以使用該標(biāo)簽顯示出產(chǎn)品目前的狀態(tài)。不過，這種標(biāo)簽的缺點在于所述類型的微處理器相當(dāng)昂貴，導(dǎo)致該標(biāo)簽相當(dāng)高的制造成本。實際上，通常從經(jīng)濟(jì)觀點來看將該標(biāo)簽應(yīng)用于產(chǎn)品包裝物是不現(xiàn)實的，這是因為就每個包裝物中產(chǎn)品的價格而言，每個標(biāo)簽的成本太高了。
第二種類型的標(biāo)簽包括一基板，在一定時間和溫度之后，該基板適合提供可光學(xué)讀出的變化，如顏色變化?？梢詫⒃摴鈱W(xué)變化調(diào)節(jié)成與產(chǎn)品的使用期限期滿相一致。當(dāng)加熱一食品時，例如當(dāng)在微波爐中加熱食品或飲料時，當(dāng)產(chǎn)品被制備好時，這種施加給包裝物的標(biāo)簽適合于提供可光學(xué)讀出的變化。這些標(biāo)簽或指示器的優(yōu)點在于可以相當(dāng)廉價地進(jìn)行制造。另一方面，其缺點在于必須人工地讀出標(biāo)簽。如果例如將標(biāo)簽應(yīng)用于牛奶紙盒上，必須檢查每個牛奶紙盒和所施加的標(biāo)簽以確定每個紙盒的狀態(tài)。當(dāng)加熱食品時，在食品被制備好時就得到一種變化。因而，必須連續(xù)地觀察標(biāo)簽以便可能當(dāng)食品準(zhǔn)備好時中斷加熱。因此，這種類型的標(biāo)簽使用起來相當(dāng)復(fù)雜。
可以將上述第二種類型的標(biāo)簽設(shè)計成所謂的生物傳感器，其中酶導(dǎo)致基板產(chǎn)生所需的顏色改變。通過使用酶，可以調(diào)節(jié)該生物傳感器，由生物傳感器顯示產(chǎn)品的狀態(tài)。因此，將可能確保在所需的時間點處發(fā)生顏色變化，同時考慮產(chǎn)品和所施加的生物傳感器暴露之處溫度的變化。不過，對結(jié)果的光學(xué)讀出是尚待解決的問題。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的在于提供一種改進(jìn)的生物傳感器，該生物傳感器可以相對廉價地制造并且可以用于顯示產(chǎn)品的狀態(tài)。該生物傳感器還應(yīng)該允許簡單并合理地表示所述狀態(tài)。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種使用這種生物傳感器的方法，一種包括這種生物傳感器的標(biāo)簽以及一種用該生物傳感器顯示產(chǎn)品狀態(tài)的方法。
為了實現(xiàn)第一個目的，根據(jù)權(quán)利要求1提供了一種生物傳感器。在權(quán)利要求2-7中說明了最佳實施例。
為了實現(xiàn)其他目的，說明了一種根據(jù)權(quán)利要求8的使用所述生物傳感器的方法，根據(jù)權(quán)利要求9的標(biāo)簽，和根據(jù)權(quán)利要求10的方法。在權(quán)利要求11中說明了該方法的最佳實施例。
更準(zhǔn)確地說，根據(jù)本發(fā)明限定了一種用于顯示產(chǎn)品狀態(tài)的生物傳感器，所述生物傳感器的特征在于一單元和一電路，該單元包括一基板和酶，當(dāng)酶與該基板相接觸時適合于影響該基板，使基板的導(dǎo)電率作為時間和溫度的函數(shù)而變化，所述單元作為一個組件被包含在所述電路中，并且通過在電路上施加一電場和/或磁場可激勵所述電路，產(chǎn)生一取決于該電路的總電阻的可測量信號。
按照這種方法，提供一種可以以相對較低的成本制造并且非常適合用于顯示產(chǎn)品狀態(tài)的生物傳感器。根據(jù)該函數(shù)，適合于采用酶來影響基板的導(dǎo)電率，而由此在時間和溫度的影響下影響該產(chǎn)品的狀態(tài)。激勵電路時所產(chǎn)生的信號取決于該電路的總電阻。基板的電傳導(dǎo)性即其作為基板電阻率倒數(shù)的導(dǎo)電率，影響該電路的總電阻。因此，激勵電路時所產(chǎn)生的信號將取決于該電路的總電阻，而電路的總電阻反過來取決于基板的導(dǎo)電率。因而該信號除了表示基板當(dāng)前的導(dǎo)電率以外，還間接地表示與生物傳感器被暴露在相同的時間和溫度條件下的產(chǎn)品的當(dāng)前狀態(tài)。當(dāng)在時間和溫度的影響下已知該產(chǎn)品的狀態(tài)演變時，還可能通過假設(shè)未來溫度條件而預(yù)測該產(chǎn)品的未來狀態(tài)演變。最后，該生物傳感器允許簡單并合理的表示所述狀態(tài)?？梢宰詣訄?zhí)行電路的激勵和所產(chǎn)生信號的讀出，結(jié)果，不必人工地讀出各個生物傳感器，從而有可能例如以一種有效的方法確定大量產(chǎn)品的狀態(tài)。
通過在電路上施加電場和/或磁場而激勵電路。激勵電路時所產(chǎn)生的信號最好是在電路中感應(yīng)的可測量的電流。電路本身最好是所謂的振蕩電路。因而便提供一種生物傳感器，通過在電路上施加例如磁場而激勵其振蕩電路，以便產(chǎn)生一可測量的電流，該電流取決于該電路的總電阻，從而作為傳感器的單元已經(jīng)暴露的時間和溫度的函數(shù)而改變。結(jié)果，可能通過讀出實際的磁場而間接地讀出電路所產(chǎn)生的信號，磁場依賴于在電路中感應(yīng)的電流。電流本身取決于電路的總電阻，而電阻反過來依賴于基板的當(dāng)前導(dǎo)電率。
根據(jù)本發(fā)明生物傳感器的一最佳實施例，采用酶來影響基板，使得基板的導(dǎo)電率作為時間和溫度的函數(shù)而增加。
包括在生物傳感器的單元中的酶最好從下面的酶類中之一選擇轉(zhuǎn)移酶，水解酶和裂合酶。目前最佳的酶是尿素酶，尿素酶屬于水解酶類。
生物傳感器的單元中所包含的基板包括尿素是比較有利的。根據(jù)本發(fā)明，還說明了前面所限定的生物傳感器用于顯示產(chǎn)品狀態(tài)的應(yīng)用，該產(chǎn)品狀態(tài)表現(xiàn)為其受作為時間和溫度的預(yù)定函數(shù)的影響的狀態(tài)演變；該酶適合于按照相同的時間和溫度函數(shù)影響該基板的導(dǎo)電率；該產(chǎn)品和該生物傳感器關(guān)于所述函數(shù)是同步的；當(dāng)將該生物傳感器應(yīng)用于產(chǎn)品時，通過使酶與基板相接觸而激勵該生物傳感器的單元，由此通過在電路上施加電場和/或磁場，結(jié)果產(chǎn)生一取決于電路的總電阻從而表示基板的導(dǎo)電率的信號，可以顯示出產(chǎn)品的當(dāng)前狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，還限定一種應(yīng)用于產(chǎn)品包裝物的標(biāo)簽，所述標(biāo)簽包括一如上所述的生物傳感器。
最后，根據(jù)本發(fā)明限定一種用于顯示諸如食品或藥品的產(chǎn)品狀態(tài)的方法，該產(chǎn)品處于一包裝物中，該方法包括以下步驟(i)確定產(chǎn)品的作為時間和溫度函數(shù)的狀態(tài)，(ii)采用前面所述的生物傳感器的酶，根據(jù)相同的時間和溫度的函數(shù)影響基板的導(dǎo)電率，(iii)將該生物傳感器設(shè)置在所述包裝物上，(iv)當(dāng)將該產(chǎn)品放置在該包裝物中時通過使酶與基板相接觸而激勵該生物傳感器的單元，(v)在檢查產(chǎn)品狀態(tài)時將電場和/或磁場施加在電路上，(vi)測量在這種情況下由生物傳感器的電路所產(chǎn)生的并且取決于基板的當(dāng)前導(dǎo)電率的信號，以及(vii)在所述信號的基礎(chǔ)上確定該產(chǎn)品的當(dāng)前狀態(tài)。
根據(jù)一最佳實施例，該方法包括將所測得的信號與識別其上設(shè)置有生物傳感器的包裝物的數(shù)據(jù)一起存儲在存儲單元中的步驟。這就可能利用所存儲的信息，允許后來通過檢查運送鏈中某個點處產(chǎn)品暴露的時間和溫度條件而保證質(zhì)量。
為了舉例說明，下面將參照附圖描述本發(fā)明。
附圖簡述

圖1示意性地表示根據(jù)本發(fā)明一最佳實施例的生物傳感器。
圖2為產(chǎn)品包裝物的示意性透視圖，其上設(shè)置有本發(fā)明的生物傳感器。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)簽的示意性透視圖。
實施例的描述現(xiàn)在參見圖1，圖1示意性地表示根據(jù)本發(fā)明一最佳實施例的生物傳感器。該生物傳感器包括一單元1和一電路2，該單元1包括酶1a和一基板1b，該電路2受所述單元1的影響，并且在被激勵時適合于產(chǎn)生一信號。由于單元1影響電路2這個事實，單元1也影響激勵電路2時產(chǎn)生的信號。
對本發(fā)明的基本理解在于，可以用某種酶影響相關(guān)的基板，從而其導(dǎo)電率改變。導(dǎo)電率是基板的電傳導(dǎo)性的測量值。所述電傳導(dǎo)性的另一種測量值是基板的電阻率，電阻是導(dǎo)電率的倒數(shù)。
酶是活著的生物體中催化化學(xué)反應(yīng)的蛋白質(zhì)。更具體地說，酶由彼此連接成長鏈的氨基酸組成。這種鏈折疊并形成了復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了酶特性的基礎(chǔ)。酶具有非常具體的反應(yīng)，能夠在無數(shù)個不同但相似的物質(zhì)的混合物中選擇正確的物質(zhì)。利用添加劑可以使酶趨于穩(wěn)定，從而可以被暴露在高溫下。
由酶催化的反應(yīng)速度取決于時間和溫度。
有若干種不同的酶，不過那些與本發(fā)明有關(guān)的酶是可導(dǎo)致基板的導(dǎo)電率改變的酶。催化反應(yīng)的酶最好是由盡可能多的離子組成的酶。其原因在于可以將導(dǎo)電率的相對改變最大化。可以在下面的酶種類中找出具有這種特性的酶轉(zhuǎn)移酶，水解酶和裂合酶。
水解酶是一種目前最優(yōu)先選用的酶，在這類酶中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)尿素酶是最佳的。
尿素酶如下地催化尿素的水解尿素+水→二氧化碳+氨水(通過尿素酶催化的反應(yīng))(自發(fā)反應(yīng))大量的微生物和高等植物包含尿素酶。為了商業(yè)應(yīng)用如火箭上的應(yīng)急通訊裝置可分離出尿素酶。酶對于尿素具有極高的專一性。該酶具有480,000g/mole的克分子重量，并且具有作為輔基的鎳原子(包含在催化劑中)。
尿素是無色的結(jié)晶物質(zhì)，其熔點為132.7℃，并且知道它還叫做脲(carbamide)。尿素存在于哺乳動物的尿中，在肝臟中產(chǎn)生，作為分解蛋白質(zhì)時的最終產(chǎn)物。尿素還可以化學(xué)合成，與其他物質(zhì)一起被用做肥料中氮的來源。
有利地是，圖1中所示生物傳感器的單元1包括處于尿素酶形式的酶1a以及包括尿素的基板1b。為了活化生物傳感器單元1，使酶1a與基板1b接觸，從而如上所述尿素酶催化尿素的水解，因此基板1b的導(dǎo)電率作為時間和溫度的函數(shù)而增加。一旦酶1a已經(jīng)與基板1b接觸，后者的導(dǎo)電率作為時間和溫度的函數(shù)將發(fā)生改變，意味著基板1b的電傳導(dǎo)性將改變。
基板1b還可以包括一種緩沖溶液以補(bǔ)償基板1b中pH值改變。用這種方法，可以避免可能使酶失去活性的極端的pH值。
如從圖1中清楚地看出，單元1構(gòu)成了電路2中的一個組件。另外，電路2是所謂的振蕩電路2，通過在電路上施加電場和/或磁場M而激勵該電路2。從現(xiàn)在開始，描述將針對通過在電路上施加磁場而激勵電路。不過，這無意于限制本發(fā)明的范圍，并且應(yīng)理解為通過施加能量而激勵電路，而且該電路用于產(chǎn)生其幅值和周期取決于電路的總電阻的信號。
所述的振蕩電路2包括一線圈3，一電容器4和一電阻5，將它們以串聯(lián)方式連接成一閉合電路。單元1與其他組件3、4和5串聯(lián)連接。為了激勵該電路2，將磁場M施加在線圈3上以便在電路2中感應(yīng)出電流。
更具體地說，在振蕩電路2上施加磁場M時所感應(yīng)的電流取決于電路2的總電阻。當(dāng)將磁場M施加在線圈3上時，在電路2中還產(chǎn)生一種頻率。該頻率的幅值取決于電流從而也取決于電路2的總電阻。由于酶1a適于作為時間和溫度的函數(shù)改變基板1b的導(dǎo)電率(從而也改變其電阻率)，故所述電流將依賴于基板1b當(dāng)前的導(dǎo)電率，并且因而按照相同的時間和溫度的函數(shù)發(fā)生改變。結(jié)果，將可能通過將磁場M施加在線圈3上，并且通過檢測由此感應(yīng)的電流而確定該生物傳感器已經(jīng)暴露的時間和溫度。還可以通過探測與此同時產(chǎn)生的頻率的幅值而得到該生物傳感器已經(jīng)暴露的時間和溫度。
探測電路2所產(chǎn)生的信號如電流或頻率的幅值的一種最簡單的方法，是間接地測量施加在電路2上的磁場M。正如已經(jīng)提到的那樣，最好采用所述的酶1a使得基板1b的導(dǎo)電率作為時間和溫度的函數(shù)而增加，這意味著基板1b的電阻率減小。結(jié)果，在圖1所示的電路2中，基板1b的導(dǎo)電率越高，磁場M受電路2的影響就越大。
本發(fā)明的生物傳感器非常適用于顯示產(chǎn)品如食品或藥品的狀態(tài)。該生物傳感器的酶1a適合于按照時間和溫度的函數(shù)改變基板1b的導(dǎo)電率，而產(chǎn)品隨時間和溫度而改變其狀態(tài)?？梢杂枚喾N不同的方法來實現(xiàn)這種調(diào)節(jié)。如圖1所示，單元1通過兩個電極2a，2b連接到電路2上。為了使電路2閉合，基板1b必須因此而表現(xiàn)出電流能夠在電極2a，2b之間流動的電傳導(dǎo)性，電流強(qiáng)度越強(qiáng)，導(dǎo)電率越大。為了調(diào)節(jié)該生物傳感器，可以調(diào)節(jié)電極2a，2b之間的距離。而且，可能改變基板1b的截面面積。不用說也可以改變酶1a的濃度以及基板1b。最后，還可以使用各種緩沖劑濃度。
因而基板1b的導(dǎo)電率可以用做產(chǎn)品狀態(tài)的指示符。
在使用時，將本發(fā)明的生物傳感器應(yīng)用于包裝物6，其中產(chǎn)品設(shè)置在該包裝物6中，并且在圖2中表示出該包裝物6。如圖3示意性地所示，該生物傳感器適合設(shè)置在標(biāo)簽7上。例如標(biāo)簽7包括一載體8，在載體8的下側(cè)設(shè)置有一粘合層9。該生物傳感器形成一設(shè)置在載體8上側(cè)的層10。這樣，可以以簡單的方法將生物傳感器應(yīng)用于包裝物6上。
當(dāng)讀出該生物傳感器時，如已經(jīng)敘述的那樣，在電路2上施加一磁場M，并且該磁場M將會或多或少地作為基板1b的導(dǎo)電率當(dāng)前值的函數(shù)而受到影響。生物傳感器基板1b的導(dǎo)電率，將根據(jù)該產(chǎn)品的狀態(tài)演變所根據(jù)的函數(shù)而演變。
下面，將描述向前面所述生物傳感器施加某種交變場。
生物傳感器可以用于監(jiān)視產(chǎn)品已經(jīng)被陳列的時間和溫度，從而間接地顯示出產(chǎn)品的使用期限。通過保證該產(chǎn)品使用期限的屆滿與該基板1b的某個閾值電阻同時發(fā)生，在該閾值電阻下生物傳感器上施加的磁場M會被影響到一預(yù)定程度，很容易顯示出產(chǎn)品的使用期限。
如已經(jīng)描述的那樣，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)生物傳感器的單元1，使酶1a影響基板1b，以便作為時間和溫度的函數(shù)而增加其導(dǎo)電率。從而可以將單元1看作其電阻作為時間和溫度函數(shù)而減小的電阻器。當(dāng)剛激活該生物傳感器的單元1時，基板1b的電阻率處于其最大值，當(dāng)在電路2上施加一磁場時感應(yīng)電流將處于其最小值。因而基板1b的電阻率將作為時間和溫度的函數(shù)而減小，從而當(dāng)在電路2上重復(fù)施加磁場時，感應(yīng)電流將增加。
因此電路2所產(chǎn)生的信號將作為時間和溫度的函數(shù)而改變。有利地是，通過測量磁場M自身受到電路2影響的程度，可以間接地讀出該信號。如果基板1b的電阻隨時間和溫度而減小，電路2對磁場M的影響將增加。從而磁場M的相對變化取決于相對電流改變，而相對電流改變反過來取決于基板1b的電阻變化，而電阻改變?nèi)Q于該生物傳感器已經(jīng)暴露的時間和溫度。
該生物傳感器例如可以與食品如牛奶一起使用。當(dāng)將生物傳感器應(yīng)用于產(chǎn)品包裝物，并在該生物傳感器上施加磁場M時，生物傳感器發(fā)出一顯示產(chǎn)品目前狀態(tài)的信號，例如是否已經(jīng)超過了該產(chǎn)品的使用期限。
也可以涉及諸如胰島素針劑的藥品。胰島素的使用期限極大地取決于其所保存的溫度。即使在室溫下胰島素也迅速地老化。從而，胰島素用戶必須小心保存其胰島素，并確保僅注射有效的針劑，即包含有沒有超過使用期限的胰島素的針劑。當(dāng)管理這種胰島素針劑時為了提高安全度，可以將本發(fā)明的生物傳感器應(yīng)用于每個針劑。被用來將針劑中的胰島素注射到用戶的裝置具有一用于讀出該生物傳感器并且用于表示該各個針劑是否被證實可以使用的裝置。
當(dāng)蒸煮食品或飲料產(chǎn)品尤其是在微波爐中進(jìn)行蒸煮時也可以使用本發(fā)明的生物傳感器。在這種情形中生物傳感器設(shè)置在諸如紙板盒或紙板杯的包裝物上，在包裝物中保存有產(chǎn)品。例如設(shè)計生物傳感器的單元1，使得當(dāng)該生物傳感器從而該產(chǎn)品已經(jīng)在一定溫度下暴露一定時間時，電路2會將施加在該生物傳感器上的磁場M影響到一預(yù)定的程度。在使用微波爐的情形中，可以安裝同一個裝置來施加磁場M和檢測所述磁場M。當(dāng)該磁場M受到電路2充分影響時，可以將該微波爐設(shè)計成被關(guān)閉，并且發(fā)出一聲音信號，顯示產(chǎn)品已經(jīng)準(zhǔn)備好了。
當(dāng)然，該產(chǎn)品和生物傳感器的單元1必須關(guān)于該函數(shù)同步，產(chǎn)品狀態(tài)和基板1b的導(dǎo)電率根據(jù)該函數(shù)發(fā)生變化。
為了形成所述的同步化，確定當(dāng)產(chǎn)品被放入包裝物6中時的基礎(chǔ)信號，如生物傳感器電路2中的基礎(chǔ)電流就足夠了。可以通過測量基板1b的導(dǎo)電率的當(dāng)前狀態(tài)，或者通過激活生物傳感器的電路2來測量所產(chǎn)生的信號可以確定該基礎(chǔ)信號。該基礎(chǔ)信號相當(dāng)于產(chǎn)品即新鮮產(chǎn)品的初始狀態(tài)。
當(dāng)以后要顯示該產(chǎn)品的狀態(tài)時，激勵該生物傳感器的電路2并測量所產(chǎn)生的信號。將該信號與所述的基礎(chǔ)信號進(jìn)行比較，從而可以看出變化。在該信號改變的基礎(chǔ)上，可以例如確定基板1b的導(dǎo)電率改變，借助于有關(guān)酶1a對基板1b的導(dǎo)電率作為時間和溫度的函數(shù)的影響的信息，可能確定該生物傳感器，因此也就是該產(chǎn)品已經(jīng)暴露的時間和溫度，反過來有可能顯示出產(chǎn)品的狀態(tài)。
結(jié)果，在任何需要的時候，通過激勵生物傳感器的電路2并且測量所產(chǎn)生的信號，可以顯示出產(chǎn)品的狀態(tài)。所述信號將作為基板的導(dǎo)電率的函數(shù)而改變，從而也作為產(chǎn)品的狀態(tài)的函數(shù)而間接地變化。
當(dāng)前，可以以較低的成本制造所述類型的酶1a和基板1b。還可能以非常低的成本制造諸如圖1中所示振蕩電路2的電路。因此，可以以極低的成本制造本發(fā)明的生物傳感器，從而從經(jīng)濟(jì)觀點看，這種應(yīng)用于產(chǎn)品包裝物，如牛奶盒或胰島素針劑的生物傳感器的大規(guī)模生產(chǎn)是可行的。
將理解到根據(jù)本發(fā)明的生物傳感器可以被用于合理的并且高效地顯示大量產(chǎn)品的狀態(tài)。例如可以設(shè)計一裝置來激勵生物傳感器的電路2，測量并記錄所產(chǎn)生的信號。通過處理該信號，可以顯示出每個產(chǎn)品的狀態(tài)。而且，有可能通過假設(shè)產(chǎn)品的未來溫度條件而預(yù)測產(chǎn)品剩余的使用期限。
本發(fā)明的生物傳感器還允許在運送，例如運輸敏感性產(chǎn)品時保證質(zhì)量。在完成運輸之后，產(chǎn)品例如通過控制站被搬送到倉庫中。在該控制站，激活每個產(chǎn)品中的生物傳感器，將測得的信號與表示相關(guān)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)一起保存在存儲單元中。還可能將生物傳感器用于一組，例如一包產(chǎn)品，來自生物傳感器的信號與識別所考慮的包裹的數(shù)據(jù)一起被保存。不用說還可能在產(chǎn)品運送鏈中不同位置處設(shè)置幾個這類控制站。通過保存所述信息，以后可能追溯并檢查在所述運送鏈中多個點處某種產(chǎn)品或某種產(chǎn)品組所處的時間和溫度條件。換句話說，將可能檢查在運送敏感性產(chǎn)品時已經(jīng)達(dá)到了所需的質(zhì)量。
將理解到本發(fā)明不限于所示實施例。有可能在本發(fā)明范圍內(nèi)進(jìn)行多種變型和改變。因而本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于顯示產(chǎn)品狀態(tài)的生物傳感器，特征在于一單元(1)，其包括一基板(1b)和酶(1a)，當(dāng)酶與基板(1b)相接觸時適合于影響基板(1b)，使得基板的導(dǎo)電率作為時間和溫度的函數(shù)而改變，以及一電路(2)，所述單元(1)作為一個組件被包含在所述電路(2)中，并且通過在電路上施加電場和/或磁場(M)可激勵所述電路(2)，產(chǎn)生一取決于該電路(2)的總電阻的可測量信號。
2.如權(quán)利要求1所述的生物傳感器，其中該酶(1a)適合于影響該基板(1b)，使得基板的導(dǎo)電率作為時間和溫度的函數(shù)而增加。
3.如權(quán)利要求1或2所述的生物傳感器，其中從下面的酶類之一中選擇該酶(1a)轉(zhuǎn)移酶，水解酶和裂合酶。
4.如權(quán)利要求1或2所述的生物傳感器，其中該酶(1a)為尿素酶。
5.如權(quán)利要求4所述的生物傳感器，其中該基板(1b)包括尿素。
6.如前面任一權(quán)利要求所述的生物傳感器，其中所述信號是在電路(2)中產(chǎn)生的可測量的電流。
7.如前面任一權(quán)利要求所述的生物傳感器，其中所述電路(2)為振蕩電路(2)。
8.權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的生物傳感器用于顯示產(chǎn)品狀態(tài)的應(yīng)用，該產(chǎn)品狀態(tài)表現(xiàn)為其使用期限演變受到作為時間和溫度的預(yù)定函數(shù)的影響，該酶適合于根據(jù)相同的時間和溫度函數(shù)影響該基板(1b)的導(dǎo)電率，該產(chǎn)品和該生物傳感器關(guān)于所述函數(shù)是同步的，當(dāng)將該生物傳感器應(yīng)用于產(chǎn)品時，通過使酶(1a)與基板(1b)相接觸而激勵該生物傳感器的單元(1)，由此通過在電路(2)上施加電場和/或磁場(M)，結(jié)果產(chǎn)生取決于電路(2)的總電阻從而表示基板(1b)的導(dǎo)電率的信號，可以顯示出產(chǎn)品的當(dāng)前狀態(tài)。
9.一種應(yīng)用于產(chǎn)品包裝物(6)的標(biāo)簽(7)，包括如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的生物傳感器。
10.一種用于顯示諸如食品的產(chǎn)品狀態(tài)的方法，該產(chǎn)品處于一包裝物(6)中，其特征在于以下步驟(i)確定產(chǎn)品的作為時間和溫度函數(shù)的狀態(tài)，(ii)采用如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的生物傳感器的酶(1a)根據(jù)相同的時間和溫度的函數(shù)影響基板(1b)的導(dǎo)電率，(iii)將該生物傳感器設(shè)置在所述包裝物(6)上，(iv)當(dāng)將該產(chǎn)品放置在該包裝物(6)中時通過使酶(1a)與基板(1b)相接觸而激勵該生物傳感器的單元(1)，(v)在檢查產(chǎn)品狀態(tài)時將電場和/或磁場(M)施加在電路(2)上，(vi)測量在這種情況下由生物傳感器的電路(2)所產(chǎn)生的并且取決于基板(1b)的當(dāng)前導(dǎo)電率的信號，以及(vii)在所述信號的基礎(chǔ)上顯示出產(chǎn)品的當(dāng)前狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括將所測得的信號與識別其上設(shè)置有生物傳感器的包裝物(6)的數(shù)據(jù)一起存儲在存儲單元中的步驟。
全文摘要
一種生物傳感器,包括一單元和一電路,該單元包括一基板和酶,當(dāng)酶與基板相接觸時適合于影響基板,使基板的導(dǎo)電率作為時間和溫度的函數(shù)而變化。該單元作為一個組件被包含在所述電路中,并且通過在電路上施加一電場和/或磁場可激勵該電路,產(chǎn)生一取決于該電路的總電阻的可測量信號。本發(fā)明還涉及這種生物傳感器的使用,一種具有該生物傳感器的標(biāo)簽以及一種利用這種生物傳感器顯示產(chǎn)品狀態(tài)的方法。
文檔編號G01N33/02GK1378603SQ0081391
公開日2002年11月6日 申請日期2000年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月5日
發(fā)明者約翰·肖霍姆, 珀－奧洛夫·厄蘭森 申請人:比奧特股份公司