印刷氣體傳感器及其數字到期日期的制作方法

印刷氣體傳感器及其數字到期日期的制作方法
【專利摘要】本發明披露了一種印刷氣體傳感器，所述印刷氣體傳感器包括金屬卟啉染料和納米多孔載體材料，所述金屬卟啉染料具有第一模式和第二模式，并且所述納米多孔載體材料包括具有小于5μm的粒徑的多個粒子，所述多個粒子具有孔徑在5nm?50nm范圍內的多個小孔，其中，所述金屬卟啉染料結合至所述納米多孔載體材料。本發明進一步披露了一種制備用于檢測食物狀態的氣體感測組合物的方法以及一種數字到期日期設備系統。該數字到期日期設備系統包括：具有內表面和外表面的包裝材料；布置于所述內表面上的第一轉發器和布置于所述外表面上的第二轉發器；傳感器部分，所述傳感器部分電連接至所述第一轉發器用于檢測食物狀態并將所述狀態傳達給所述第二轉發器，其中，所述傳感器部分包括金屬卟啉染料以便針對在將氣態分析物結合至所述金屬卟啉染料時的阻抗變化來配置所述傳感器部分；以及印刷數值陣列。
【專利說明】印刷氣體傳感器及其數字到期曰期
[0001 ]優先權要求
[0002] 本申請要求于2014年2月24提交的瑞典專利申請號1430023-0的優先權，該專利申 請以其全部內容通過引用結合。
技術領域
[0003] 本發明總體上涉及轉發器到轉發器通信領域。更確切地，本發明總體上涉及具有 金屬卟啉染料顏色變化的印刷氣體傳感器以及其機器到機器的設備，在某些實施例中具體 為食物狀態傳感器。
【背景技術】
[0004] 本部分旨在向讀者介紹下文所描述和/或要求的本披露的各個方面可能涉及的各 個方面技術。這種討論被認為有助于向讀者提供背景信息以便于更好地理解本披露的各個 方面。相應地，應當理解的是，這些陳述應該以此角度被解讀，而并非承認其為現有技術。最 佳使用日期是并非描述食品可食用的時間的日期，而是期望食品保持其質量（如味道、顏 色、松脆度、彈力和咀嚼）的日期。當食品已超過最佳使用日期時，食物的質量逐漸地變差， 但食物仍然完全可食用。如果產品一直被正確地儲存，最佳使用日期是適用的。一般在容器 上包括有關于正確儲存的信息。到期日期適用于未打開的包裝，但打開的包裝也可以保持 到到期日期以后。到期日期用于制造商認為會快速變質并且變得有害健康的食品。到期日 期是制造商可以保證食品可以在不給健康造成任何危險的情況下被消費的最后一天。用于 標記到期日期和最佳使用日期的方法是常規的黑色印刷油墨一一通常用小字體印刷油墨 供消費者辨別這些日期。
[0005] 由于不確定食物是否變質，包裝的食品經常變得浪費。在食物鏈中，沒有定量手段 來確定包裝的食物是否變質。人類最大的問題之一是用地球上有限的供應來養活漸增的人 口。在二十世紀后半葉，取得了農業生產力的巨大進步，尤其在第三世界中。現在，發展已經 停滯并且注意力被轉向食物鏈后期階段中的損失。在發達國家，據估計有多達30%的食物 被浪費掉，或者由于我們不能吃完或者由于不適合吃或出售。全球食物浪費造成全球空氣 量的碳排放加倍。
[0006] 下面，將對用于緩解上述問題的已知方式進行描述。
[0007] EP1901925B1描述了一種被配置為條形碼的時間-溫度指示器(Tempix AB)。
[0008] 3M公司的MonitorMark是使用擴散來提供時間-溫度指示器的指示器。
[0009] VITSAB的時間溫度指示器基于來自脂肪基層的酶水解的色移。
[0010] Lifelines股份有限公司的顏色指示器FreshCheck基于產生有顏色的聚合物的聚 合反應。
[0011] TimeStrip公司的指示器通過按壓按鈕來顯示時間推移的著色效果。
[0012] 影雅科技(Insignia Technologies)的指示器表明了暴露至紫外光和打開包裝時 棕色、橙色、紫色的較大顏色間隔上的著色效果。
[0013] FreshController一一是在包裝被打開之后顯示包裝的新鮮程度的視覺指示器。 這是通過借助擴散機制的時間推移效應來實現的。
[0014] 即使所有這些技術在其各自領域內已經成功，與利益相比它們太過昂貴并且會增 加它們所應用至的產品的成本。因此，將用于較大食品細分的這些指示器或傳感器以低成 本用于具有低利潤的食品和一般食品存在限制。此外，這些指示器與最佳使用日期之間存 在競爭。
[0015] W003087955中披露了一種新鮮度指示器，其中，該指示器提供對自包裝首次被打 開和/或開封的日期經過一定時間之后食品是否仍然適用于安全消費的簡單確定。該指示 器包括可編程控制器，該可編程控制器具有單獨的電源結合至少一個顯示裝置和/或至少 一個音頻元件。針對該指示器，存在至少一個傳感器和計時器。該文件還披露了該傳感器由 外部裝置觸發。該發明可以用于包裝。
[0016] 專利申請FR2809519A披露了一種用于打開包裝之后控制易腐壞產品的新鮮度的 方法和裝置。該設備由具有條形碼光學閱讀器的殼體、存儲器、內部時鐘、計數器、顯示器和 按鍵組成。該設備可以相對于存儲條件標識產品，關于包裝的開封向消費者計算和推薦新 的更早的到期日期。
[0017] 在申請W02001082006A1中，披露了一種用于可消費的到期日期指示器的技術，其 特征在于，該指示器包括由用于可視化地并且自動地指示預定到期日期的電路或集成電路 的控制的熱感紙或虹彩溫度敏感材料。該發明主要包括薄貼片，該薄貼片可以被固定或附 接至清楚地改變顏色的區域的包裝。該文件還描述了當達到預定到期日期時可以使用LED 來改變亮度。
[0018] 申請W02006032834A1描述了一個用于監測與食物以及其他具有(在這些物質適合 使用時的）有限時間的物質相關聯的時間段的計時器單元。該計時器單元由可用戶編程以 用于監測多個時間段，其中，每個時間段由唯一代碼標識為字母數字碼。可以將標簽貼在產 品上，如食品罐的蓋子，并且可以在計時器單元上在鍵盤上輸入可標識的碼，從而使得貼標 簽的時間段可以被控制并且可以在默認時間段期間的任何時間被讀取，在該默認時間段期 間罐頭內的產品是可食用的。該設備有助于保證食品的安全使用并減少食品浪費。
[0019] 此外，專利申請US5802015A描述了一種用于指示與特定物品相關聯的周期結束的 電子計時器標簽。該標簽包括脈沖發生器和二進制計數器。該脈沖發生器被配置成用于以 預定脈沖生成一系列脈沖，并且該計數器被配置成用于響應于這一系列脈沖從初始計數開 始計數并且用于在達到最終計數時生成輸出信號。該標簽還包括:指示時間段結束的顯示 器、用于控制到達該計數器的編程脈沖的編程端口、以及用于將該標簽附粘在產品表面的 機構。
[0020] 專利申請W02007/064541描述了一種電子印刷的易染色的經過時間指示器設備， 包括:開關、電源和電壓驅動式經過時間顯示裝置，該電壓驅動式經過時間顯示裝置用于顯 示激活開關時的經過時間并且不管其實際激活日期。這些部件彼此功能性連接并且被印刷 在至少一個基底上。
[0021] 專利申請US2004/156418A1描述了一種可以出現在標簽中的電子時間-溫度指示 器，該指示器指示已經達到了時間或溫度水平（這可能危害物品（該標簽被安排在該物品 上）的質量、耐久性、或安全性）。該標簽可以用于各種在達到溫度和/或使用前的經過時間 時需要小心處理的物品上。該標簽可以采用一般由小型電池供電的靈活的、一次性標簽的 形式。
[0022] 專利申請GB2344101A披露了一種計時器設備，該計時器設備包括提供對經過時間 的可視化指示的電化學結構。
[0023]專利申請GB2443486披露了一種對易腐壞貨物的存儲天數進行計數的可附接、可 重新使用的電子設備。該設備在打開或損壞包裝時測量從新鮮產品暴露至空氣起的時間。 它還可以包括用于指示剩下一天的閃爍警告燈。該單元可以與貨物本身連接。該單元由用 戶編程或者具有預設時間。專利EP2390203B1描述了具有壁的包裝，該壁具有位于包裝的內 側的傳感器以及位于包裝的外側上用于與包裝外側上的天線交流關于包裝內容的信息的 天線。該包裝壁是在內側和外側之間延伸的導電層，用于將關于包裝外側上的轉發器的內 容的信息傳達給外部轉發器閱讀器。這種技術的問題在于，包裝內側與外側之間的電連接 在實踐中非常難以實現用于大多數食品包裝。
[0024] 如果可以提供對包裝的常規到期日期以及最佳使用日期的替代以減少食物浪費， 這對本領域來說將是非常有用的。為了滿足用于增加食品安全性并減少食品浪費的包裝指 示器的需要，將期望提供一種具有相對廉價部件的食物狀態指示器。指示器的顏色改變同 樣將需要是可靠的，從而代替常規的最佳使用日期，否則存在顧客被混合消息所困惑的風 險。
[0025] 本發明消除、防止或克服了現有技術的上述問題，這將是邁向將具有所附權利要 求書中的特征的食物狀態傳感器應用于食物供應鏈中的一步。本技術解決了常規最佳使用 日期的問題，后者的缺陷已經導致了顏色指示器技術。此外，本技術尋求解決使用包裝內側 上的傳感器到外側的電連接來檢測包裝內部食物的狀態的問題。

【發明內容】

[0026] 本發明總體上涉及機器到機器的傳感器通信。在某些情況下，本發明的實施例具 體涉及通過氣體感測化學傳感器來提供食物狀態指示。
[0027] 相應地，在某些實施例中，發明的目的是提供一種可以代替常規印刷的到期日期 的數字到期日期。本發明的目的還在于:提供數字到期日期設備以使得更容易確定食品是 否仍然可食用并為食物消費者增加食物安全性。為了實現這些和其他優點并根據本發明的 目的，如在此所實施并廣泛描述的，提供了一種如權利要求5中所限定的化學氣體傳感器。 在此還披露了本披露的進一步示例，這些示例均涉及化學氣體傳感器，用于提供例如感測 信息的機器到機器的通信。
[0028] 根據第一方面，提供了一種制備氣體感測組合物的方法，包括:在溶劑中將金屬卟 啉染料稀釋至2mg/mL-20mg/mL的濃度;將納米多孔載體材料溶解在所述溶劑中；將所述稀 釋過的金屬卟啉染料與所述溶解過的納米多孔載體材料混合，其中，所述納米多孔載體材 料具有在范圍5nm-50nm內的孔徑以及小于5μηι的粒徑;并且從所述納米多孔載體材料中蒸 發所述溶劑，以便將所述金屬卟啉染料結合至所述納米多孔載體材料。
[0029] 在第二方面，提供了一種印刷氣體傳感器，包括:金屬卟啉染料，所述金屬卟啉染 料具有第一和第二模式，所述第一模式具有化學式I;
[0030]
[0031] 其中，Μ是金屬離子，并且R是烷基或芳基，并且其中，所述金屬離子選自下組:Sc3+、 Zr4+、Lu3+、Cr3+、Mn3+、Fe 3+、Co3+、Mo5+、Ru2+和Mg2+;納米多孔載體材料，所述納米多孔載體材料 包括具有小于5μπι的粒徑的多個粒子，所述多個粒子具有孔徑在5nm-50nm范圍內的多個小 孔，其中，所述金屬卟啉染料結合至所述納米多孔載體材料，在分析物連接時所述納米多孔 載體材料在所述第一模式下具有第一顏色并且在所述第二模式下具有第二顏色，優選地其 中，所述金屬離子具有鹵化物反離子，如氯化物。
[0032]在第三方面，提供了一種數字到期日期設備系統，包括:具有內表面和外表面的包 裝材料;布置于所述內表面上的第一轉發器和布置于所述外表面上的第二轉發器;傳感器 部分（155)，所述傳感器部分電連接至所述第一轉發器用于檢測食物狀態并將所述狀態傳 達給所述第二轉發器（130)，其中，所述傳感器部分（155)包括金屬卟啉染料以便針對在將 氣態分析物結合至所述金屬卟啉染料時的阻抗變化來配置所述傳感器部分，其中，所述第 二轉發器（130)包括用于存儲所述數值段中的哪些數值段有待被配置成所述第一模式 (112a)和所述第二模式（112b)的數據的可讀寫數字介質；其中，所述第二轉發器被安排在 所述基底（101)上電耦合至所述集成顯示驅動器電路（120)，其中，所述多個數字段通過所 述轉發器（130)被配置用于所述可讀寫數字介質；印刷數值陣列（102)，所述印刷數值陣列 包括布置于所述基底（101)上用于提供可變到期的多個所述數字段（112a，112b)，其中，所 述多個數字段（112a，112b)具有對應的第一點亮或有色模式和第二無色模式;集成顯示驅 動電路（120)，所述集成顯示驅動電路布置于所述基底上電連接至所述多個數字段用于邏 輯切換至所述第一模式或所述第二模式，其中，所述多個數字段被配置成用于易腐產品的 到期，并且其中，所述第二轉發器（130)測量大于可食用食物的閾值的阻抗，包括所述第一 模式的所述多個數字段中的2到7個數字段的所述至少一個數字被顯示，優選地其中，所述 基底（101)包括用于附裝在包裝的外側上的粘接表面。
[0033]下面將對本發明的優點進行描述。
[0034]該技術可以代替或補充最佳使用日期并提供關于食物狀態的實時信息。如果傳感 器被集成在印刷電子裝置的平臺上，我們得到具有處理大量信息的潛力以及在整個價值鏈 (從生產到消費）中對食物的可追蹤性的產品
[0035] 本發明的另一優點是，關于食物狀態以及可追蹤性的信息減少了整個價值鏈中的 大量食物浪費，從而實現更加持久的食物處理以及增加成本效益。
[0036] 該技術的一種有利特征是它提供了一種用于檢測和量化食物的分解過程的方法， 這不受食物處理時歷史的影響:運輸、儲存、冷藏鏈、溫度變化等;沒有直接和不可逆地測量 微生物活動以及實時分解程度。顧客得益于這種產品的使用，是對食物質量和狀態隨著時 間的直接、可靠且成本有效地測量，其中，傳感器可以是對狀態的簡單的、可視化的指示，例 如在購買或消費之前。不同的行動者可以從生產到消費量化這個狀態作為行動的基礎。現 有方案（除了建立的關于最佳使用日期的規則之外）主要基于通過在食物冷藏鏈中通過溫 度變化進行的間接測量，這僅給出對食物狀態的估計(等同于"最佳使用日期"）。這個估計 基于將間接相關的溫度歷史與細菌生長關聯的預測模型，這可能將不會造成更好的控制以 減少食物浪費。
[0037] 本發明對于食物供應鏈中的最終使用者(顧客)的有利特征是:更早處理冰箱中的 食物和損壞的容器，比最佳使用狀態更好地控制食物狀態，安全購買食物以及用與移動電 話的集成功能。
[0038] 本發明在食物供應鏈中對于生產商、經銷商(其銷售物和零售物是食物)的有利特 征是:改善物流以及高效管理生產、運輸、庫存、存貨、和定價。
[0039] 本發明在食物供應鏈中對于食物和包裝工業的有利特征是:減少包裝的負面環境 危害，對圍繞食物浪費為題的前瞻性管理從而避免管制要求。
[0040] 應當強調的是，當在本說明書中使用術語"包括(comprises/comprising)"時，它 們用來限定敘述的特征、整體、步驟或部件的存在，但是不排除一個或多個其他特征、整體、 步驟、組件和/或它們的組的存在或添加。
【附圖說明】
[0041]被包括以提供對發明的進一步理解并結合在本說明書內并且是其一部分的附圖 展示了本發明的實施例并且與說明書一起用于解釋本發明的原理。
[0042]圖1是從上面觀看的具有無色數值陣列102的數字到期日期設備100的示意圖； [0043]圖2A示出了 7位段組中用于提供數字數的多個數字段（112a，112b)的示意圖；
[0044]圖2B示出了處于點亮或有色狀態的多個數字段（112a，112b)的示意圖；
[0045] 圖3示出了從上面觀看的具有無色數值陣列202的數字到期日期設備200的示意 圖，該數字到期日期設備包括用于檢測易腐壞的食品的到期日期的印刷氣體傳感器。
[0046] 圖4示出了用于在食物包裝上提供數字到期日期設備的發明實施例的示意圖；
[0047] 圖5以橫截面示出了具有轉發器到轉發器的通信的包裝(140)的壁的示意圖；
[0048] 圖6A示出了處于被點亮或有色狀態的數字到期日期設備100;
[0049] 圖6B示出了處于被點亮或有色狀態的數字到期日期設備100' ；
[0050] 圖7A是在包裝的外側具有集成數字到期日期設備100的包裝140的示意圖；
[0051 ] 圖7B示出了圖6A的包裝140的示意圖；
[0052]圖7C示出了在包裝的外側上包括到期日期設備100的包裝140的示意圖，該到期日 期設備提供數字到期日期。
【具體實施方式】
[0053]現在將參考附圖對特定示例進行描述。然而，本發明可以被實施為許多不同的形 式并且不應被解釋為限于在此提出的這些實施例；相反，提供這些實施例從而使得本披露 將是徹底和完整的，并且將向本領域技術人員充分地傳達本發明的范圍。在附圖中，相同的 數字指代相同的元件。在下文中將參考附圖通過對實施例的展示來更詳細地說明本發明， 在附圖中：
[0054] 圖1A是從上面觀看的具有無色數值陣列102的數字到期日期設備100的示意圖。進 一步可能的是，顯示裝置可以包括具有耦合至轉發器的紅色顏料的電致變色電池，其中，第 二轉發器具有綠色像素，并且可能的是，該顯示裝置包括具有電耦合至第三轉發器的藍色 顏料的電致變色電池，其中，所述第一、第二和第三轉發器中的每一個接收二進制矩陣形式 的代碼，用于所述電致變色電池中的哪一個應當針對顯示設備100上處于RGB顏色級別的圖 像被配置為第二有色狀態。
[0055] 圖2A示出了7位段組中的用于提供數字的多個數字段(112a，112b)的示意圖。數字 段以有色112b模式顯示。
[0056]圖2B示出了處于點亮或有色位置的多個數字段（112a，112b)的示意圖，其中，5個 數字段是點亮的或有色的用于將數字3提供給用戶。
[0057]圖3示出了從上面觀看的具有無色數值陣列202的數字到期日期設備200的示意 圖，該數字到期日期設備包括用于檢測易腐壞貨物的到期的傳感器。具有金屬卟啉染料的 印刷化學氣體傳感器的有利特征是，該技術可以用于處于各個溫度的各種食物，包括用于 食物包裝的房間。另一個有利特征是對食物生長的細菌的批量檢測。
[0058] 圖4示出了本發明的一個實施例的示意圖
[0059] 該實施例在包裝上提供數字到期日期，用于將感測信息從包裝的內部通過包裝 140的壁傳遞至包裝140外側上的轉發器。
[0060] 圖5以橫截面示出了包裝140的壁的示意圖，其中，第一轉發器130被安排在包裝的 外側141以被顯示給用戶，并且第二轉發器150被安排在包裝的內側142,具有轉發器150到 用于檢測包裝內部的食物狀態的傳感器部分155的電連接151。優選的是，傳感器部分155包 括鐵（III)撲啉和具有高表面的納米結構材料，例如其中，面積是例如2000m 2/g。在取決于 時間類型和環境條件的時間之后，細菌開始在富含碳水化合物的食物中生長。當食物包裝 中所封閉的食物的氧含量減少，細菌產生大量不同的細菌代謝物。來自變質食物的所述各 種細菌代謝物可以被化學地檢測，因為它們具有相當高的蒸汽壓。來自細菌的蒸汽分子化 學地結合至傳感器中的染料分子。當菌落在食物表面上生長時，反應的染料分子的數量隨 著時間增長直到指示器飽和。色移發生于比通過嗅覺可檢測的濃度更低的濃度。根據化學 印制傳感器的實施例，以化學的方式用鐵卟啉檢測來自腐爛食物中細菌的各種酸是優選 的。例如，乳酸在25°C具有0.01499mm Hg的蒸汽壓。來自細菌的酸在傳感器層化學地結合至 鐵卟啉。當菌落在食物表面上生長時，增大了反應的金屬卟啉的比例，直到傳感器部分155 飽和。傳感器的阻抗由轉發器150測量。當菌落生長至閾值水平時，在一定的羧酸濃度檢測 到傳感器部分155的可測量的阻抗變化，其中，羧酸結合至金屬卟啉染料導致阻抗變化。優 選的是，在包裝140的內側142上印制了一層油墨以用于提供與密封包裝內的食物氣氛接觸 的電信號。傳感器部分150的阻抗是由于高電負性和鐵卟啉的表面積導致的，其中，反應速 度隨著更高的表面積而增大。優選檢測用于檢測食物狀態的這兩個生物標記物之一:對食 物狀態的檢測生物新陳代謝中形成的羧酸以及在肉和魚中脂肪氧化過程中形成的烷基胺。 鐵卟啉中的鐵位于卟啉環中。鐵具有軌道結構ls 22s22p63s23p64s 23d6。鐵具有5個d軌道dxy、 心2、4 2、(1^2和(122。配體的結合通過垂直于卟啉環平面的(12 2軌道來發生。卟啉的色移是由 于當用d軌道與π對稱物種配體時的索雷譜帶（Soret band)光躍迀的變化造成的。配體變成 軸向配體的。羧酸鹽用氫離子作為反離子結合至鐵離子。索雷譜帶受配體結合的影響，即影 響卟啉的JT-JT'這導致色移。吸收波長在400-440nm范圍內具有波峰，但所見的顏色是由于 反射光。
[0061] 可以通過電致變色電池的切換將數字到期日期實施為QR碼，該QR碼包括到期日期 的信息。電致變色電池可以通過二進制消息來改變顏色，其中，這些電致變色電池被印刷在 基底上。電致變色電池可以覆蓋基底的更大面積并且可以被預先配置為圖像。當轉發器被 激活時，電壓在電致變色電池上增大，從而使得這些電致變色電池改變顏色。電致變色染料 可以用于可以改變顏色(例如從白到藍)的電致變色電池，其中，該染料是甲基紫精，但僅是 許多電致變色染料中的一種。該實施例的一個優點是，可以用來自轉發器的電壓水平配置 細微差別。此外，根據本披露的多個方面，沒有任何限制意圖，用代碼A將向轉發器發送消 息，從而根據消息X配置顯示裝置，這樣激活該顯示裝置或像素以用于根據消息X顯示圖像。 消息X優選地是對應于圖像B的矩陣的代碼。根據對應于圖像的二進制矩陣的消息配置顯示 裝置的顏色是優選的，其中，根據RGB系統逐像素偏移每個顯示裝置的顏色用于增加顏色混 合，并且其中，轉發器將場效應晶體管的電氣模式配置為使得它們作為數字0:對應的數字1 被打開或關閉用于控制每個像素的顏色。二進制矩陣可以包括3D立體圖形數據。
[0062] 圖6A示出了處于被點亮或有色狀態的數字到期日期設備100,其中，到期日期設備 上設置著數字日期2014-10-03。到期日期是最佳使用日期，并且計數器顯示在沒有用戶干 涉的情況下達到到期日期之前還剩3天。優選的是，藻類電池可以為有源轉發器和數值陣列 的驅動電路120兩者供電，但優選的是外側上的轉發器130是無源的并且不由電池驅動。圖 6B示出了處于被點亮或有色狀態的數字到期日期設備100，其中，日期2014-10-06是到期日 期。計數器顯示在到達到期日期之前還剩"0"天。
[0063] 無源轉發器可以被印刷和配置成具有電極配置，從而使得依據以下公式通過阻抗 變化導致的諧振頻率不匹配反映來自轉發器的電力。
[0068] 所反映的頻率的電極配置是由印刷RLC電路通過電極極化i(g卩，物理編
[0064]
[0065]
[0066]
[0067] 碼)所確定的。所反映的電力在頻率ω = { ωι，ω2, · · · ·，ωη}提供電力減小，該電力減小被 包裝外側上的轉發器檢測到。
[0069] 圖7Α是具有在包裝的外側可見的集成數字到期日期設備100的包裝140的示意圖。 該圖顯示價格"10"kr，其中，數字"10"是通過數字到期日期設備中的轉發器之間的無線通 信配置的。
[0070] 圖7B示出了圖6A的包裝140的示意圖，其中，當在最佳使用日期之前剩"3"天時，通 過外部轉發器閱讀器與數字到期日期設備的轉發器之間的無線通信減小價格。
[0071] 進一步，根據在其范圍內實施發明的方面，沒有任何限制性意圖，兩個轉發器通過 包裝壁通過內側142和外側142通信，或反之亦然。印刷轉發器150可以是電路，該電路點連 接至偶極天線，其中，印刷傳感器部分155的阻抗用于檢測包裝內側142的消耗狀況并將其 傳遞給包裝141外側上的轉發器130。轉發器150可以被印刷成具有與包裝140內側142上的 傳感器部分155的電連接151。該傳感器可以被配置成用于結合來自食物生長的細菌代謝物 的氣態代謝物，即代謝物羧酸;如乙酸或乳酸;或者在食物分解過程可以用作生物標記物的 烷基胺。可以制備卟啉-二氧化硅材料作為液體或膠體懸浮形式的油墨。指示食物的狀態由 顏色改變完成，其中，代謝物結合至卟啉用于改變油墨吸收光譜。優選的是，顏色改變可以 通過測光法可視化地或光學地讀取。油墨電氣特性在結合時被改變，這與阻抗變化成正比。
[0072] 圖7C示出了在包裝的外側上包括集成的到期日期設備100的包裝140的示意圖，該 集成的到期日期設備提供最佳使用日期"2014-10-06"。當計數器顯示在最佳使用日期 "2014-10-06"之前還剩天數' 0 '時，包裝140顯示產品的降低價格。
[0073] 根據本發明的方法是一種提供分析物感測油墨配方的方法，包括:將在溶液中稀 釋過的金屬卟啉染料與納米多孔二氧化娃載體材料混合，該納米多孔二氧化娃載體材料具 有在范圍5-50nm內的孔徑以及小于5μπι的粒徑;蒸發該溶液，優選地在室溫下。在存在鋁箱 的情況下和/或在被鋁覆蓋的容器中執行所述金屬卟啉染料與所述納米多孔材料的混合。
[0074] 在某些實施例中，可以向轉發器發送二進制消息從而配置到期日期。可以使用印 刷氣體傳感器的阻抗作為細菌生長的信號通過食物的細菌生長時間提供數字到期。
[0075]在某些實施例中，該納米多孔二氧化硅材料是使用氣相二氧化硅Cab-0-Sil合成 的。該金屬離子是用于結合來自細菌的羧酸和/或來自脂肪氧化的烷基胺以用于檢測食物 狀態和/或用于檢測來自受感染傷口的細菌的離子。在某些情況下，該金屬離子可以是用于 檢測酒精蒸汽的鎂，用于提供水果成熟信息和/或用于通過檢測來自駕駛員呼吸的酒精來 提供對汽車操作的物理約束。在某些實施例中，該納米多孔材料是具有MCM-41結構并且具 有3 · 5nm的孔徑的二氧化娃。
[0076]在某些實施例中，到期日期設備與包裝內部的轉發器傳感器通信。可以借助用于 可寫且可讀數字介質的轉發器將用于包裝類型的標識碼存儲在到期日期單元中。用戶可以 用其移動電話中的轉發器閱讀器讀取轉發器，從而在他或她的手機中自動地生成購物清 單。在用戶讀取過包裝的轉發器之后，包裝上的信息可以顯示在移動電話屏幕上，它們以從 最便宜到最貴的層次顯示在移動電話的顯示屏上。在某些示例中，關于存儲中可用的每個 相應的包裝的信息可以被顯示在屏幕上的地圖上以供用戶定位提到類型的包裝。
[0077]上述描述提供了到期日期設備100怎樣在基底上提供數字日期的示例，它可以是 可安裝在包裝140上的標簽101。此類標簽或基底的優選制造過程是使用柔性基底101的卷 式過程，該柔性基底可以在多個機器或卷式過程中重新使用，其中，基底可以是包裝材料， 但不應該被視為限制性的。
[0078]包括內部或外部轉發器閱讀器的冰箱可以與觸摸屏一起使用，從而在觸摸屏上顯 示截至日期。計數器可以顯示剩余零使用天數或顯示紅色。數字到期日期可以被顯示為綠 色，并且截至剩余天數計數器可以顯示產品可食用的剩余天數。計數器可以由電致變色電 池的電壓水平來配置。
[0079]在某些實施例中，氣態傳感器（155)可以包括鐵（III)卟啉，用于對前述傳感器部 分配置在氣態細菌代謝物結合時的阻抗變化。在某些情況下，數值陣列可以被安排成用于 顯示數字計數器，優選地，食品或藥物的剩余消費天數。可以用多個數字段配置價格或到期 日期。第二轉發器(150)可以包括印刷天線。
[0080] 在某些實施例中，數值陣列被制造為印刷發光二極管陣列或者電致變色電池陣 列，該電致變色電池陣列被安排成7位數字，因為轉發器具有有限的可寫且可讀存儲器用于 控制顯示器。在某些實施例中，電化學數字段被制造為標簽101上的印記。
[0081] 在數字根據被發送至轉發器130的消息變為點亮時，轉發器130被用于電致變色電 池的數字驅動電路120上的電壓所激活。電致變色染料可以用于可以改變顏色(例如從白到 藍)的電致變色電池，其中，該染料是甲基紫精，但是許多電致變色染料中的一種。
[0082] 在下文中將描述制備氣體感測油墨的方法和配方。
[0083] 示例1氣體感測金屬卟啉油墨成分的制備一一最佳模式
[0084] 具有六邊形空結構和3.5nm孔尺寸的納米多空二氧化硅MCM-41是以148美元2 X 50g以集裝箱從中國廈門后埭溪路106號瑞士綠石有限公司（GREEN STONE SWISS C0.， LIMITED)購買的。所有其他化學物質是從Ramidus AB公司購買的。所使用的鐵卟啉以100mg 的量從西格瑪奧德里奇公司（Sigma-Aldrich)購買的5，10，15,20-四（五氟苯基1)-21!1， 23H-卟啉鐵（III)氯化物[4]。鐵卟啉溶解在分在兩個瓶子中的總共500ml甲苯中，其中，一 個瓶子與另一瓶子相比具有更低濃度的鐵卟啉。從Ramidus AB公司以233微克/mL的濃度獲 得金屬卟啉作為黑色溶液。活性物質是作為甲苯、鐵卟啉和納米多孔材料M CM- 41的混合制 備的。在鋁箱容器中制備一批糊狀金屬卟啉溶液和納米多孔二氧化硅。將10g左右白色MCM-41 粉末倒入鋁箱容器中 。鐵卟啉甲苯溶液被用定量吸球 (peleus ball) 標準吸管吸取。用藥 匙手動混合該共混物。該共混物沒有因為混合而改變粘性。混合的活性物質由于大量二氧 化硅而被添加糊狀物。當被甲苯潤濕并在室溫干燥1天時，該糊狀物是黑色的。通過將干燥 的綠色粉末溶解在一點水中并將膠態溶液沉積在紙基底上來制備傳感器。傳感器區域被從 紙上切下并且被賦予三個字母前綴和一個數字后綴的名稱。制備的傳感器被儲存在室溫并 且儲存在冰箱中并在被儲存時一直保持綠色。制備lcm 2的傳感器區域，或者是通過直接在 紙上吸取鐵卟啉溶液制備的，或者是通過用藥匙沉積溶解的綠色粉末制備的。讓制備的傳 感器在鋁箱容器中風干。具有在紙上吸取鐵卟啉/甲苯溶液并制備傳感器的預備試驗并未 給出任何裸眼可察覺的顏色改變。第一組傳感器TK-1是以比例5g MCM-41Si0x/50ml Fe (TPP)Cl弱濃溶液制備的。第二組傳感器TK-2是以10g MCM-41/500ml Fe (TPP)Cl溶液制備 的。清潔、漂洗并且然后用大約5cl如購買濃度的乙酸填滿燒瓶。來自裝滿的瓶子的酸蒸汽 是通過嗅覺可輕易察覺的。清潔并漂洗蓋子，并且帶子被作為粘接劑向具有沉積的傳感器 的切割紙基底折疊和滾動。在暴露之前和之后拍攝照片。具有傳感器蓋的瓶子被儲存在8C 的冰箱中一天，沒有中途檢查色移。在暴露至乙酸1天的存儲時間，對比之前和之后的圖片。 傳感器在試驗后被存儲在冰箱中2個月，并且在那個階段不經歷顏色改變，即傳感器仍然是 綠色，然而，并沒有進行存儲在冰箱或冷凍機之后的試驗。在暴露至乙酸時傳感器經歷顏色 改變。可見，用于TK-1傳感器的粒子改變顏色，但紙的一部分保持綠色。在進行試驗的同時 伴隨著難以在紙上沉積材料的困難，這解釋了低產。這些粒子經歷從暗綠到暗紅的顏色改 變。假設在暴露在乙酸1天之后傳感器是完全飽和的，這時色移呈現從淡綠到紅色。在金屬 卟啉吸附或結合至納米多孔材料或二氧化硅粒子時，直接實現甲苯蒸發所導致的色移。鐵 卟啉必須被加入二氧化硅，以便不是有毒的。生物標記物的部分壓力有望在更低溫度下降， 這樣使得傳感器切換之間的時間可以稍微更長。優選的是，油墨配方不具有可以影響結合 酸(細菌代謝物)的親合性的帶電荷基團是優選的。可以通過流變學考慮來調節活性物質作 為傳感器油墨的均勻涂覆。在此用化學式I描述金屬卟啉染料。
[0085] 可以通過改變π共輒環尺寸來修改傳感器的顏色。在卟啉環上一共存在8個替代位 置可以用于用芳基基團R替代。
[0086] 示例2氣體感測金屬卟啉油墨成分的制備一一較差模式
[0087]卟啉鐵5,10,15,20-四（五氟苯基)-21H，23H-卟啉鐵(III)氯化物用于制備對乙酸 起反應的感測油墨。試驗是在潔凈室類別1 〇中在室溫進行的。所有的液體和MCM-41粉末是 在通風櫥中處理的。在20mL玻璃瓶中加重0.2克的量的MCM-41，取了三個樣品，其中之一還 包含鋁箱。l〇ml的量的卟啉-甲苯溶液被添加至玻璃瓶。該溶液然后在機械振動器中被劇烈 地搖動并且然后（用超聲）以最大的效果超聲處理5分鐘。為了得到均勻的溶液。40微升的量 的MCM-卟啉-甲苯被添加至10 X 10mm塑料正方形井，一共六個樣品。將這些樣品留在通風櫥 晾干，三個命名為51、52、53。當干燥時，這些樣品是棕色的。對于另外3個樣品，多加40微升 至相同的命名為46、47、50的井中。這些樣品當干燥時是棕色。化學傳感器47、50、51、52被添 加至包含3mL(覆蓋瓶子幾毫米）的99%乙酸的60ml塑料瓶的蓋。傳感器53和46作為參考保 留。19小時之后，將整個乙酸中的樣品與這些參考進行比較，顯示出不明顯的可視化色差。 兩個傳感器是用1X40微升的MCM-41-卟啉-甲苯按照與前述樣品相同的方式制作的。當干 燥時，所有樣品都是棕色的。讓Ca 800微升混合物在鋁箱上干燥，當在加熱板(~50°C)上快 速干燥時不與參考相比它看起來是綠色的。用鋁箱覆蓋近似l〇cm寬的玻璃容器，并且里面 帶有鋁的剩余混合物被倒入該玻璃容器中并在通風櫥中隔夜干燥。15到16小時的時間之 后，將該粉末與參考進行比較，并且然后肯定是棕色。從晚上，（沒有箱)MCM-卟啉-甲苯溶液 的一部分被添加在鋁箱(在有光澤面和沒有光澤面兩者），處于或多或少隨意不同的分布并 且風干。結果是棕色-帶黑色的顏色。然后用鋁箱覆蓋兩個小培養皿(5cm直徑），并且然后添 加 MCM-41-卟啉甲苯溶液，分別為lmL和0.5mL。讓包含更少溶液的那個培養皿在室溫風干， 并且另一個在加熱板(~50°C)晾干。當干燥后，兩者與兩個綠色和棕色參考相比都是棕色。 [0088]
[0089]示例3氣體感測油墨的濃度
[0090] 將0.2073g的量的MCM-41溶解在10mL卟啉-甲苯混合物中，與較早批的10g MCM-41 每500ml的卟啉-甲苯錐體MCM-41，20mg/mL相比產生20.73mg/mL的MCM-41濃度。當干燥時新 的薄膜(粉末)變成棕色，并且不見綠色。更多甲苯中的卟啉濃度被降低，但保持相同的二氧 化娃濃度正在產生淡綠色印記。氣體感測油墨的最佳模式在范圍0. lmg/mL到20mg/mL內。更 加優選的濃度范圍是O.lmg/mL到5mg/mL。另外，當使用鋁箱時，可以看到綠色提示，但其他 情況下不能。
[0091]示例4氣體感測活性粉末的干燥
[0092]已經制備的用于制備氣體感測油墨粉末的粉末可以是噴灑干燥，噴灑干燥一直被 認為是自頂向上方式，因為它導致設計功能性材料具有來自納米粒子的微米尺寸結構的納 米級特性的可能性。噴灑干燥是一種已經使用的為食品工業制備大量干燥粉末的方法，例 如用于化學工業和制藥工業的粉末。該方法已經被越來越多得用于為藥品輸送中的控制釋 放制備材料。噴灑干燥已經顯示出生產微米尺寸的粒子，這些微米尺寸的粒子是二氧化硅 中折疊式、環形形狀的、分散球形殼體、分散且凝聚的球形固體。噴灑干燥一直被用于使用 表面活性劑將介孔二氧化硅成功地噴灑干燥至微球體中。具有將近10M1尺寸的納米晶體的 微球體已經表明具有560m 2/g的表面積，即使沒有任何針對介孔性的模板。由于水分含量， 合成條件需要高溫，即，出口溫度需要至少為100°C。期望更低的溫度來改善粒子的形態。環 形形狀形式由于水滴中心更高的蒸發速度，這是由于水滴中心更高的溫度。氣體供應被附 接至N2入口，并且被電加熱器加熱。栗送進料溶液并通過噴嘴對其進行噴灑。
[0093] 示例5修改金屬卟啉染料中的金屬原子
[0094]
_5]~示例6油墨配方和活性成分的老化。
[0096]合成的淡綠色粉末在室溫下儲存1年之后是綠色。在這段儲存之后包括至乙酸時， 指示器變成藍色而不是紅色。
[0097]應當清楚，在此所描述的特定實施例并不打算限制本文將描述的發明整個范圍。 [0098]在某些示例中，用戶可以使用他們的具有Μ-RFID閱讀器的手機在移動電話顯示器 上獲得關于食物包裝中食物的常量營養元素和成分的信息。
[0099] 在某些示例中，包裝系統檢測食品包含食物生長的細菌，通過轉發器到轉發器通 信對其進行傳達。
[0100] 在某些示例中，如果食品包含食物生長的細菌，自動向食物制造商發送信息，從而 使得食物供應商可以相同的食品的所有包裝在哪里被賣出、它們被賣出的價格、銷售日期、 到期日期、存貨冷卻以及食物供應鏈上游的路線。
[0101] 在氣體傳感器的某些實施例中，傳感器被整合在與用于確定冰箱中食物的可食用 性的RFID冰箱系統通信的食物包裝中。例如，該RFID冰箱系統可以在觸摸屏上提供指示食 物包裝是否可食用的顯示對象。用戶還可以按到期日期順序安排觸摸屏上的顯示對象。用 戶可以重新安排冰箱里的食物用于不同餐，并且冰箱里的食物包裝可以照亮以用于根據食 譜取回配料。
[0102] 在某些實施例中，印刷氣體傳感器包括用于檢測食物生長的病菌的鐵卟啉染料。 可以被檢測到的病菌是單核細胞增多性李斯特氏菌、大腸桿菌或沙門氏菌。在某些示例中， 檢測被通過冰箱或手機顯示并傳達給用戶。
[0103] 在某些示例中，印刷化學傳感器被設置為用于確定包裝成分的可食用性的視覺指 示器，被作為單個印記層印刷在紙或塑料上。
[0104] 在某些實施例中，印刷氣體傳感器設置在用于傷口感染診斷或為用戶提供傷口健 康的貼片中，這樣使得傷口狀態的信息被提供給病人或用戶。
[0105] 在某些實施例中，印刷氣體傳感器與多個轉發器配置的顯示裝置、遠程通信裝置、 云服務和多個服務器集成在一起，以便基于對印刷氣體傳感器被配置用于的分析物的檢測 通過金屬離子中心提供服務。該云服務將感測數據傳達至用戶的轉發器，所述轉發器連接 至包括至少一種金屬卟啉染料的化學傳感器。
[0106] 在某些情況下，通過借助無線通信掃描具有到期日期設備的包裹根據來自其手機 上的清單中的單元的到期日期的信息，用戶可以對不同食品進行排列。
[0107] 在某些示例中，具有集成的到期日期設備的包裝是用于出現在包裝上的自動價格 變化的系統的一部分。可以將預先編程的到期日期發送至到期日期設備的轉發器。在某些 示例中，用戶可以通過讀取超過用戶的冰箱的到期日期的食物重新整理到期的食物。在某 些示例中，藥物包裝上的數字到期日期用于驗證藥物包裝的真實性。
[0108] 在某些示例中，血袋上的數字到期日期檢測血液的狀態，如保持的冷卻溫度。
[0109] 在某些情況下，自服務系統用于以下情況，通過用轉發器閱讀器讀取針對其價格 的包裝到期日期來支付包裝的費用，其中，價格是針對離到期日期的天數針對每個對應包 裝配置的。
[0110] 在某些示例中，數字到期日期設備上的數字陣列是能夠通過調節電致變色電池上 的電壓而改變顏色的預先印刷的電致變色電池。
[0111] 在于本披露的多個方面相關的示例中，藥物包裝可以包括血液樣品單元，該血液 樣品單元包括基底，該基底包括垂直在所述基底上的固態銳介觀毛細管。壓力傳感器可以 被設置于所述介觀毛細管的下部部分并且與用手指上的毛細管按壓設備的用戶相關聯，使 用LED或至少一個電致變色電池的變色被作為信號提供給單元正進行血液測試的用戶。當 該單元被壓入皮膚中的毛細血管中時，血液被通過毛細作用吸入毛細管并且可以通過微流 體管道行進至基底上的分析區。一種為最少血液樣本在基底上制備毛細管的方式可以包括 如平板印刷工藝中所定義的那樣將聚合物按壓在所述基底上。在所述介觀毛細管的一個實 施例中，使用了半導體晶片上聚合物旋涂。此外，平版工藝（如NIL)用于在所述聚合物層中 生產多個介觀孔，沉積具有所述聚合物層的上表面和下表面的可蝕刻結構從而在所述可蝕 刻層力平版地定義狹長介觀管，該介觀管在所述上表面具有入口并且在所述聚合物層中在 所述多個介觀孔處具有出口。聚合物層可以從所述晶片分離并切入網格。還可以在塑料基 底上蝕刻介觀毛細管。
[0112] 在某些實施例中，印刷氣體傳感器用于檢測允許駕駛的酒精水平，在檢測到從人 呼出來的酒精時提供對所述汽車的物理限制。
[0113] 在某些實施例中，印刷氣體傳感器集成在用于呼吸酒精測量的一次性吹口中。吹 口的RFID標簽由來自駕駛員呼吸的酒精程度配置并被外部RFID閱讀器讀取。優選的是，化 學傳感器包括鎂卟啉。
[0114] 在某些實施例中，化學傳感器被配置成用于用鐵卟啉結合來自細菌的羧酸或來自 脂肪氧化的烷基胺。該金屬原子可以是鎂用于供成熟水果傳感器進行酒精檢測。
[0115] 優選實施方式
[0116]發明的優選實施例是用于確定冰箱里的食物的可食用性的RFID冰箱系統，包括： 冰箱，該冰箱包括:至少一個冰箱門和內部空間；至少一個觸摸屏;至少一個RFID閱讀器;所 述內部空間中的至少一個食物包裝，包括內側和外側;RFID標簽，包括包裝外側的所述食物 以及包裝內側的所述食物的傳感器表面，其中，所述RFID標簽包括所述傳感器表面與所述 RFID標簽之間的電連接，其中，所述傳感器表面具有編碼所述食物包裝中的可食用和/或可 飲用成分的第一電氣位置、以及顯示該至少一個食物包裝中的不可使用和/或可飲用成分 的第二電氣模式，并且其中，所述RFID標簽被配置成用通過用所述RFID閱讀器讀取所述 RFID標簽來檢測該至少一個食物包裝中閾值以上的細菌代物蒸汽水平;并且其中，所述觸 摸屏被安排成用于在該觸摸屏上提供在處于所述第一電氣狀態的所述至少一個食物包裝 上顯示的顯示區域，并且其中，所述觸摸屏被安排成用于在該觸摸屏上提供顯示上述至少 一個食物包裝處于所述第二電氣模式的顯示區域。例如，該RFID冰箱系統可以在所述觸摸 屏上提供指示處于所述第一電氣狀態的該至少一個食物包裝的所述顯示對象，并且在顯示 屏上提供所述第二顯示對象，所述第二顯示對象顯示于處于所述第二電氣模式的該至少一 個食物包裝上用于以所述觸摸面板在到期日期之后的順序安排所述顯示對象，并由此用戶 可以按順序配置前述顯示對象。所述觸摸屏可以粘附在所述冰箱門上，優選地，磁性地。傳 感器部分可以在食物包裝內側包括至少一個油墨層。傳感器部分可以是包括金屬卟啉和具 有基本上高表面積的納米多孔二氧化硅的印刷油墨。至少一種有機酸配體可以基本上變成 結合中所示金屬卟啉染料，導致從傳感器位置到第一電氣狀態或第二電氣狀態的改變。用 戶可以重新安排冰箱里的食物用于不同餐，并且冰箱里的食物包裝可以照亮以用于根據食 譜取回配料。
[0117] 披露了本發明的另一優選實施例，食物狀態感測設備。該電化學食物狀態傳感器 包括:第一電極片;包括納米多孔材料的印刷油墨，該納米多孔材料包括用于感測細菌代謝 物的金屬卟啉；聚合物電解質；第二電極片，其中，所述第一電極片是納米多孔的以便具有 對細菌代謝物蒸汽暴露的穿透性；印刷電池，用于提供所述電化學食物狀態傳感器上的電 壓；用于基于所述集訓代謝物暴露提供食物狀態的可視化信號的印刷顯示裝置;與所述印 刷顯示裝置電接觸的電路，被配置成用于當所述代謝物蒸汽暴露超過閾值2ppm-100ppm時 點亮所述印刷顯示裝置。
[0118] 本發明的優選實施例是一種噴霧器，包括:包括金屬原子的金屬卟啉染料，所述金 屬卟啉染料具有第一和第二模式，并且所述第二模式用于提供對食物狀態的指示;包括在 尺寸范圍50nm-l微米內的粒子的氣溶膠分散體，其中，所述粒子具有用烷基基團進行官能 化的表面并且所述金屬卟啉染料結合至所述表面，其中，所述金屬卟啉染料優選地包括未 被鹵素取代的芳基取代基，以便在極性溶劑中的高溶解度。該金屬原子可以是鎂用于檢測 來自呼吸的酒精和/或用于檢測成熟水果。
[0119] 根據本發明的另一優選方法是一種生產電化學食物狀態傳感器的方法，包括:提 供第一電極片;在所述第一電極片上印刷固體聚合物電解質；印刷油墨，該油墨包括用于感 測所述聚合物電解質上的細菌代謝物的納米多孔材料或金屬卟啉;并且在所述電解質之上 提供第二納米多孔電極片。
[0120] 披露了本發明的另一優選實施例，機器到機器食物狀態感測系統，該系統包括:電 化學食物狀態傳感器，該電化學食物狀態傳感器包括:第一電極片;包括納米多孔材料的印 刷油墨，該納米多孔材料包括用于感測細菌代謝物的金屬卟啉；聚合物電解質；第二電極 片，其中，所述第一電極片是納米多孔以便具有對細菌代謝物蒸汽暴露的穿透性;與所述電 化學食物狀態傳感器處于電連接的電壓探測器，用于提供所述電化學食物狀態傳感器上的 電壓；用于提供所述電化學食物狀態傳感器和所述電壓探測器上的基線電壓的印刷電池； 與所述電化學食物狀態傳感器電接觸的轉發器，用于讀取所述轉發器的RFID閱讀器，所述 轉發器用于讀取所述電化學食物狀態傳感器上的所述點哈，所述電化學食物狀態傳感器用 于提供對食物項的食物狀態的測量。
[0121] 發明的另一優選實施例是披露了一種感測冰箱里的食物包裝的用于提供對食物 腐敗的食物腐敗警告的食物腐敗感測冰箱，包括:冰箱，該冰箱包括封閉內部空間的門；轉 發器閱讀器，用于讀取食物包裝中的轉發器;微型控制器，電連接至所述轉發器閱讀器和所 述顯示器;觸摸屏，用于通過讀取該轉發器在所述觸摸屏上顯示所述冰箱內的食物包裝的 食物狀態。該微型控制器可以被配置成用于通過所述觸摸屏上的腐敗程度顯示多個食物包 裝的食物狀態。該微型控制器可以被配置成用于在檢測到食物生長的病菌時顯示警告。至 少一種病菌是可以被冰箱檢測的單核細胞增多性李斯特氏菌、大腸桿菌或沙門氏菌。
[0122] 發明的另一優選實施例是用于確定包裝成分的可食用性的可視化指示器，包括： 至少一個油墨層，其中，該油墨層是用包含卟啉的油墨印刷的;進一步包括至少一種金屬構 件，并且其中，該金屬成分包括至少一個結合軌道，在該至少一個結合軌道中所示包裝指示 器具有表示可食用和/或可飲用物質的第一顏色模式以及指示不可食用和/或可飲用成分 的第二顏色模式;并且包括具有基本上大表面的至少一種納米結構材料，其中，至少一個配 體基本上軸向地結合至該金屬構件的該至少一個結合軌道，從而導致該指示器從第一模式 改變到第二有色模式。該指示器可以被安排在至少一個表面上，并且其中，該表面是塑料 蓋、袋和/或塑料袋的一部分。
[0123] 根據本發明的另一優選方法是一種用于診斷傷口感染的方法，包括:提供具有近 端和遠端表面的機器到機器貼片，包括對所述近端表面上的細菌代謝物有反應的傳感器； 通過切換所述遠端表面上的顯示元件向用戶提供可視化信號;將所述顯示元件電力地配置 成用于向用戶提供傷口感染的可視化狀態和/或傷口健康。
[0124] 在發明的優選實施例中，化學傳感器被設置成是通過噴霧器制備的，包括:包括金 屬原子的金屬卟啉染料，所述金屬卟啉染料具有第一和第二模式，用于提供對食物狀態的 指示；以及包括在尺寸范圍50nm-l微米內的粒子的氣溶膠分散體，其中，所述粒子具有用烷 基基團進行官能化的表面并且所述金屬卟啉染料結合至所述表面。
[0125] 根據發明的另一優選實施例，提供了一種機器到機器用戶的系統，包括:多個轉發 器配置的顯示裝置、遠程通信裝置、云服務，所述云服務包括多個服務器、本地瀏覽設備、月艮 務提供商通路，其中，所述云服務通過所述轉發器將感測數據傳達給所述用戶，其中，傳感 器包括:包括金屬卟啉染料的傳感器部分。
[0126] 根據本發明的另一優選方法是一種針對汽車使用提供酒精安全測試的方法，包 括:提供包括第一轉發器的吹口；提供具有第二轉發器的汽車，通過所述第一轉發器與所述 第二轉發器之間的無線通信針對來自所述傳感器部分的電信號配置所述汽車，用于在從人 的互信中檢測到酒精時提供對所述汽車的物理限制。
[0127] 發明的另一優選實施例是用于呼吸酒精測量的一次性吹口，包括:一次性吹口，包 括對酒精起反應的傳感器;第一轉發器，包括用于存儲來自用戶呼吸的酒精成分的數據的 可寫且可讀數字介質，其中，所述轉發器測量比酒后駕車使用閾值更大的阻抗，所述電信號 被無線地傳達至外部轉發器用于提供對汽車操作的物理限制。該傳感器可以是包括金屬卟 啉染料的印刷油墨。該金屬卟啉染料可以包括任何金屬離子鎂。
[0128] 本發明的另一優選實施例是一種機器到機器的貼片，包括:塑料片，具有近端表面 和遠端表面;傳感器部分，對布置于所述用于覆蓋傷口的近端表面上的細菌代謝物蒸汽起 反應，其中，所述傳感器部分包括金屬卟啉染料，該金屬卟啉染料包括金屬原子，優選地，具 有部分占滿的d軌道;至少一個布置在所述遠端表面上的顯示元件，其中，所述顯示元件包 括至少一個印刷發光二極管或印刷電致發光電池;布置于所述塑料片上的顯示驅動電路， 電連接至所述至少一個顯示元件用于切換所述顯示元件;從所述遠端和近端表面穿透所述 貼片的導電連接，用于通過所述至少一個顯示元件向用戶提供傷口感染和/或傷口健康的 可視化指示。該近端表面可以包括用于通過所述貼片配置細菌代謝物的不可穿透性的納米 多孔聚合物。該機器到機器的貼片可以包括電連接至所述傳感器部分的轉發器，用于與轉 發器閱讀器無線通信。
[0129] 發明的另一優選實施例是用于確定冰箱里的食物的可食用性的RFID冰箱系統，包 括:冰箱，該冰箱包括:至少一個冰箱門和內部空間；至少一個觸摸屏；至少一個RFID閱讀 器;所述內部空間中的至少一個食物包裝，包括內側和外側;RFID標簽，包括包裝外側的所 述食物以及包裝內側的所述食物的傳感器表面，其中，所述RFID標簽包括所述傳感器表面 與所述RFID標簽之間的電連接，其中，所述傳感器表面具有編碼所述食物包裝中的可食用 和/或可飲用成分的第一電氣位置、以及顯示該至少一個食物包裝中的不可使用和/或可飲 用成分的第二電氣模式，并且其中，所述RFID標簽被配置成用通過用所述RFID閱讀器讀取 所述RFID標簽來檢測該至少一個食物包裝中閾值以上的細菌代物蒸汽水平；并且其中，所 述觸摸屏被安排成用于在該觸摸屏上提供在處于所述第一電氣狀態的所述至少一個食物 包裝上顯示的顯示區域，并且其中，所述觸摸屏被安排成用于在該觸摸屏上提供顯示上述 至少一個食物包裝處于所述第二電氣位置的顯示區域。
[0130] 該轉發器冰箱系統可以在所述觸摸屏上提供指示處于所述第一電氣狀態的該至 少一個食物包裝的所述顯示對象，并且在顯示屏上提供所述第二顯示對象，所述第二顯示 對象顯示于處于所述第二電氣模式的該至少一個食物包裝上用于以所述觸摸面板在到期 日期之后的順序安排所述顯示對象，并由此用戶可以按順序配置前述顯示對象。所述觸摸 屏可以粘附在所述冰箱門上，優選地，磁性地。傳感器部分可以在食物包裝內側包括至少一 個油墨層。傳感器部分可以是包括金屬卟啉和具有基本上高表面積的納米多孔二氧化硅的 印刷油墨。至少一種有機酸配體可以基本上變成結合中所示金屬卟啉染料，導致從傳感器 位置到第一電氣狀態或第二電氣狀態的改變。用戶可以重新安排冰箱里的食物用于不同 餐，并且冰箱里的食物包裝可以照亮以用于根據食譜取回配料。
[0131] 根據本披露的另一優選實施例是一種機器到機器用戶的顯示系統，包括：多個轉 發器配置的顯示裝置、遠程通信裝置、云服務，所述云服務包括多個服務器、本地瀏覽設備、 服務提供商通路，其中，所述云服務基于用戶配置通過所述轉發器將感測數據傳達給所述 用戶，優選地，其中，所述顯示裝置是在卷式過程中制造的。該機器到機器用戶的交互式系 統可以是網絡價格標簽系統。該機器到機器用戶的交互式系統可以是醫療點系統。該機器 到機器用戶的交互式系統可以是網絡包裝系統。該機器到機器用戶的交互式系統可以包括 用于向用戶提供診斷數據的接觸鏡片。該機器到機器用戶的交互式系統可以包括向用戶提 供顯示數據的零售購物系統。該機器到機器用戶的交互式系統是通過觸摸屏向用戶提供顯 示數據的轉發器-冰箱。
[0132] 根據本披露的另一實施例是纖維素定價設備，包括:纖維素基底，具有用于提供顯 示價格的頂側、以及底側，由所述基底支撐的轉發器，包括多個顯示數字位的電耦合至所述 轉發器的位數字陣列，其中，所述多個顯示位包括：印刷透明聚合物電極，電耦合至被吸入 離子液體的所述纖維素部分并與所述纖維素基底的底側上的印刷聚合物電極處于電接觸， 優選地，其中，所述頂部聚合物電極是聚(磺苯乙烯），其中，所述纖維素部分包括室溫離子 液體，并且其中，所述透明聚合物電極對所述離子液體的氧化太敏感用于改變所述頂部電 極的顏色，其中，一組所述顯示位是通過從外部轉發器閱讀器向所述轉發器傳輸二進制消 息可配置為數字的。
[0133] 本發明的優選方法是一種制備氣體感測油墨配方的方法，包括:在溶劑中將金屬 卟啉染料稀釋（1101)至〇. lmg/mL-5mg/mL的濃度；（1102)將納米多孔載體材料溶解在所述 溶劑中；（1103)將所述稀釋的金屬卟啉染料與所述溶解的納米多孔載體材料混合，其中，所 述納米多孔載體材料具有在范圍5nm-50nm內的孔徑以及小于5μηι的粒徑；（1104)從所述納 米多孔載體材料中蒸發所述溶劑，以便將所述金屬卟啉染料結合至所述納米多孔載體材 料。該納米多孔材料可以是具有MCM-41結構并且具有3.5nm的孔徑的二氧化硅。該溶劑可以 在噴霧干燥的過程中被蒸發。
[0134] 本發明的另一優選實施例是一種印刷氣體傳感器，包括:金屬卟啉染料，所述金屬 卟啉染料具有第一和第二模式，所述第一模式具有化學式I;其中，Μ是金屬離子，并且R是烷 基或芳基，并且其中，所述金屬離子選自下組:Sc 3+、Zr4+、Lu3+、Cr3+、Mn3+、Fe 3+、Co3+、Mo5+、Ru2+ 和Mg2+;納米多孔載體材料，所述納米多孔載體材料包括具有小于5μηι的粒徑的多個粒子，所 述多個粒子具有孔徑在5nm-50nm范圍內的多個小孔，其中，所述金屬卟啉染料結合至所述 納米多孔載體材料，在分析物連接時所述納米多孔載體材料在所述第一模式下具有第一顏 色并且在所述第二模式下具有第二顏色，優選地其中，所述金屬離子具有鹵化物反離子，如 氯化物。該納米多孔二氧化娃材料可以是使用氣相二氧化娃Cab-0-Sil合成的。該金屬離子 可以是用于結合來自細菌的羧酸和/或來自脂肪氧化的烷基胺以用于檢測食物狀態和/或 用于檢測來自受感染傷口的細菌的離子。該金屬原子或離子可以是用于檢測酒精蒸汽的 鎂，用于提供水果成熟信息和/或用于通過檢測來自駕駛員呼吸的酒精來提供對汽車操作 的物理約束。
[0135] 根據本發明的另一優選方法（1100)是一種制備氣體感測組合物的方法，包括： (1101)在溶劑中將金屬卟啉染料稀釋至0.1mg/mL-20mg/mL的濃度；（1102)將納米多孔載體 材料溶解在所述溶劑中；（1103)將所述稀釋的金屬卟啉染料與所述溶解的納米多孔載體材 料混合，其中，所述納米多孔載體材料具有在范圍5nm-50nm內的孔徑以及小于5μηι的粒徑； (1104)從所述納米多孔載體材料中蒸發所述溶劑，以便將所述金屬卟啉染料結合至所述納 米多孔載體材料。該納米多孔材料可以是具有MCM-41結構并且具有3.5nm的孔徑的二氧化 硅。該溶劑可以在噴霧干燥的過程中被蒸發，以用于增大所述組合物的表面積。
[0136] 本發明的另一優選實施例是一種印刷氣體傳感器，包括:金屬卟啉染料，所述金屬 卟啉染料具有第一和第二模式，所述第一模式具有化學式I;
[0137]
[0138] 其中，Μ是金屬離子，并且R是烷基或芳基;納米多孔載體材料，所述納米多孔載體 材料包括具有小于5μπι的粒徑的多個粒子，所述多個粒子具有孔徑在5nm-50nm范圍內的多 個小孔，其中，所述金屬卟啉染料結合至所述納米多孔載體材料，在分析物連接時所述納米 多孔載體材料在所述第一模式下具有第一顏色并且在所述第二模式下具有第二顏色，優選 地其中，所述金屬離子具有鹵化物反離子，如氯化物。該納米多孔二氧化硅材料是使用氣相 二氧化硅Cab-0-Sil合成的。該金屬離子可以是用于結合來自細菌的羧酸和/或來自脂肪氧 化的烷基胺以用于檢測食物狀態和/或用于檢測來自受感染傷口的細菌的離子。該金屬離 子可以是用于檢測酒精蒸汽的鎂，用于提供水果成熟信息和/或用于通過檢測來自駕駛員 呼吸的酒精來提供對汽車操作的物理約束。
[0139] 本發明的另一優選實施例是數字到期日期設備系統，包括:具有內表面和外表面 的包裝材料;布置于所述內表面上的第一轉發器和布置于所述外表面上的第二轉發器;傳 感器部分（155)，所述傳感器部分電連接至所述第一轉發器用于檢測食物狀態并將所述狀 態傳達給所述第二轉發器（130)，其中，所述傳感器部分（155)包括金屬卟啉染料以便針對 在將氣態分析物結合至所述金屬卟啉染料時的阻抗變化來配置所述傳感器部分，其中，所 述第二轉發器(130)包括用于存儲所述數值段中的哪些數值段有待被配置成所述第一模式 (112a)和所述第二模式（112b)的數據的可讀寫數字介質；其中，所述第二轉發器被安排在 所述基底（101)上電耦合至所述集成顯示驅動器電路（120)，其中，所述多個數字段通過所 述轉發器（130)被配置用于所述可讀寫數字介質；印刷數值陣列（102)，所述印刷數值陣列 包括布置于所述基底（101)上用于提供可變到期的多個所述數字段（112a，112b)，其中，所 述多個數字段(112a，112b)具有對應的第一點亮或有色模式和第二無色模式；
[0140]集成顯示驅動電路（120)，所述集成顯示驅動電路布置于所述基底上電連接至所 述多個數字段用于邏輯切換至所述第一模式或所述第二模式，其中，所述多個數字段被配 置成用于易腐產品的到期，并且其中，所述第二轉發器(130)測量大于可食用食物的閾值的 阻抗，包括所述第一模式的所述多個數字段中的2到7個數字段的所述至少一個數字被顯 示，優選地其中，所述基底（101)包括用于附裝在包裝的外側上的粘接表面。所述集成顯示 驅動電路(220)可以被配置成用于提供數字計數器(205)，該數字計數器用于對食品的剩余 消費日期進行倒計時。
[0141]前述實施例和優點僅是示例性的并且將不被解釋為顯示本披露。感測油墨的現有 教導可以輕而易舉地應用于其他類型的機器到機器的通信或物聯網系統。本說明書旨在是 示意性的，并且不限制權利要求書的范圍。對本技術領域的技術人員而言許多替代、修改和 變化將是明顯的。在此所描述的示例性實施例的特征、結構、方法、和其他特性可以通過各 種方式結合從而獲得附加和/或替代性示例性實施例。由于當前特征可以在不背離其特性 的情況下以若干種形式實施，還應當理解的是，除非另外說明，上述實施例不受前述說明的 任何細節的限制，而是應當被概括地解釋為在如所附權利要求書中所定義的范圍內。即使 技術人員可以提出修改和改變，發明人的意圖是發明范圍包括合理地落在對技術狀態有貢 獻的范圍內的所有改變和修改。加上必要的變更，不同實施例的特征可以與在此所描述的 其他實施例結合。本發明的范圍僅受到所附權利要求書的限制。
【主權項】
1. 一種制備氣體感測組合物的方法(1100)，所述方法包括： (1101) 在溶劑中將金屬化嘟染料稀釋至0. lmg/mL-5mg/mL的濃度； (1102) 將納米多孔載體材料溶解在所述溶劑中； (1103) 將所述稀釋的金屬化嘟染料與所述溶解的納米多孔載體材料混合，其中，所述 納米多孔載體材料具有在范圍5nm-50nm內的孔徑W及小于如m的粒徑； (1104) 從所述納米多孔載體材料中蒸發所述溶劑，W便將所述金屬化嘟染料結合至所 述納米多孔載體材料。2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述納米多孔材料是具有MCM-41結構并且具有 3.5nm的孔徑的二氧化娃。3. 根據權利要求1和2所述的方法，其中，在噴霧干燥過程中蒸發所述溶劑，W便增大所 述組合物的表面積。4. 一種印刷氣體傳感器，包括： 金屬化嘟染料，所述金屬化嘟染料具有第一和第二模式，所述第一模式具有化學式I;其中，Μ是金屬離子，并且R是烷基或芳基； 納米多孔載體材料，所述納米多孔載體材料包括具有小于扣m的粒徑的多個粒子，所述 多個粒子具有孔徑在5nm-50nm范圍內的多個小孔，其中，所述金屬化嘟染料結合至所述納 米多孔載體材料，在分析物連接時所述納米多孔載體材料在所述第一模式下具有第一顏色 并且在所述第二模式下具有第二顏色，優選地其中，所述金屬離子具有面化物反離子，如氯 化物。5. 根據權利要求4所述的印刷氣體傳感器，其中，所述納米多孔二氧化娃材料是使用氣 相二氧化娃化b-0-Sil合成的。6. 根據權利要求4和5所述的印刷氣體傳感器，其中，所述金屬離子是用于結合來自細 菌的簇酸和/或來自脂肪氧化的烷基胺W便檢測食物狀態和/或檢測來自受感染傷口的細 菌的離子。7. 根據權利要求4和5所述的印刷氣體傳感器，其中，所述金屬離子是用于檢測酒精蒸 汽W便提供水果成熟的信息和/或W便通過檢測來自駕駛員呼吸的酒精來提供對汽車操作 的物理約束的儀。8. -種數字到期日期設備系統，包括： 具有內表面和外表面的包裝材料;布置于所述內表面上的第一轉發器和布置于所述外 表面上的第二轉發器； 傳感器部分（155)，所述傳感器部分電連接至所述第一轉發器用于檢測食物狀態并將 所述狀態傳達給所述第二轉發器（130)，其中，所述傳感器部分（155)包括金屬化嘟染料W 便針對在將氣態分析物結合至所述金屬化嘟染料時的阻抗變化來配置所述傳感器部分，其 中，所述第二轉發器（130)包括用于存儲所述數值段中的哪些數值段有待被配置成所述第 一模式（112a)和所述第二模式（112b)的數據的可讀寫數字介質；其中，所述第二轉發器被 安排在所述基底（101)上電禪合至所述集成顯示驅動器電路（120)，其中，所述多個數字段 通過所述轉發器(130)被配置用于所述可讀寫數字介質； 印刷數值陣列（102)，所述印刷數值陣列包括布置于所述基底（101)上用于提供可變到 期的多個所述數字段（112日，11化），其中，所述多個數字段（112日，112b)具有對應的第一點 亮或有色模式和第二無色模式;集成顯示驅動電路(120)，所述集成顯示驅動電路布置于所 述基底上電連接至所述多個數字段用于邏輯切換至所述第一模式或所述第二模式， 其中，所述多個數字段被配置成用于易腐產品的到期，并且其中，所述第二轉發器 (130)測量大于可食用食物的闊值的阻抗，包括所述第一模式的所述多個數字段中的2到7 個數字段的所述至少一個數字被顯示，優選地其中，所述基底（101)包括用于附裝在包裝的 外側上的粘接表面。9.根據權利要求8所述的數字到期日期設備系統，其中，所述集成顯示驅動器電路 (220)被配置成用于提供數字計數器(205)，所述數字計數器用于對食品的剩余消費日期進 行倒計時。
【文檔編號】G01K3/04GK105980849SQ201580008080
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月24日
【發明人】馬丁·安德烈亞斯·奧爾松
【申請人】英諾斯森提亞公司