CN106999347A

CN106999347A - 在感测装有生物物质的包袋的生理和/或物理参数中使用的智能包袋

Info

Publication number: CN106999347A
Application number: CN201580054905.XA
Authority: CN
Inventors: M.沙维特
Original assignee: Fremont Science Co
Current assignee: Fremont Science Co
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2017-08-01
Also published as: US20210146026A1; US10576190B2; WO2016023034A1; US20190151519A1; EP3177258A1; US20170239404A1; CA2957526C; EP3177258A4; CA2957526A1; CA3187726A1; US10722623B2

Abstract

本技术公开一种用于存储生物物质的成本有效的单次使用的包袋或容器，所述包袋或容器在其内壁上安装有电子设备，其被配置成测量被密闭的生物物质的生理和/或物理参数，诸如来源历史、标识、人口统计、时间戳记、温度、pH、电导率、葡萄糖、O₂、CO₂水平、等等。所公开的包袋的电子设备包括：传感器，其被配置成测量包袋内密闭的生物物质的生理和/或物理参数；和射频（RF）设备，其被通信耦合到传感器并且配置成：（a）从传感器获取与被测量参数相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中，和（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

Description

在感测装有生物物质的包袋的生理和/或物理参数中使用的智能包袋

相关申请

本专利申请要求2014年8月8日提交的标题为“SMART BAG USED IN SENSINGPHYSIOLOGICAL AND/OR PHYSICAL PARAMETERS OF BAGS CONTAINING BIOLOGICALSUBSTANCE”的美国临时申请号62/035,128的优先权；要求2014年8月8日提交的标题为“SMART LABEL OR ENCAPSULATED THIN CONTAINER USED IN SENSING PHYSIOLOGICALAND/OR PHYSICAL PARAMETERS OF BAGS CONTAINING BIOLOGICAL SUBSTANCES”的美国临时申请号62/035,152的优先权；并且要求2014年8月8日提交的标题为“DEVICES ANDMETHODS FOR THAWING FROZEN BAGS CONTAINING BIOLOGICAL SUBSTANCES USINGCONTROLLED HIGH DENSITY DRY HEATING”的美国临时申请号 62/035,162的优先权。以上提到的申请中的每一个都被转让给其受让人并且由此通过引用被明确并入在本文中。

技术领域

本技术一般涉及在检测或监测装有生物物质的包袋的生理和/或物理参数中使用的设备和方法的领域。

背景技术

每天，数百万计的血浆、血液、血液制品和药物包袋被供应给许多医疗机构来输液。在到达时这些包袋被冷冻并存储到库存中并且在输液之前需要被解冻到不超过36.6C（97.99F）。目前，未单独监测这些包袋以用于质量控制。最多，以采样数量来离线进行对它们的内含物的评估。因此，不存在可以提供关于这些存储的生物物质从冷冻到静脉输液的生理和/或物理参数的实时信息的适当的例行程序，所述生理和/或物理参数包括来源历史、标识、人口统计特征、时间戳记、温度、pH、电导率、葡萄糖、O₂、CO₂水平、等等。这种情况是有问题的，因为它创建可能对患者有害的差错的机会。

冷冻的被输材料的质量取决于对解冻过程维持控制。对物质加热不足可能使患者经历低温，而多度加热可能引起对蛋白质和其他成分的严重损坏（变性），由此降低被输流体的质量并危及患者。就血浆和甘油血液（glycerolized blood）来说，目前的解冻设备基于通过水浴或水囊的热传递而不能够准确地检测或监测血浆和甘油血液的真实温度。替代地，这些解冻设备仅可以提供解冻环境温度（即，水浴或水囊温度）并依赖于时间维度来确保解冻包袋的内含物在期望温度范围内。因此，在没有对血浆、全血、甘油血液或红血球的准确温度感测的情况下不能实现可复制且一致的解冻结果。因此，存在对监测在冷冻到静脉输液生命周期期间的药物和生物物质的质量的程序的需要。

发明内容

在一个方面中，本技术提供一种用于存储生物物质的包壳，包括：包袋，其包括内壁和外壁，该内壁与生物物质接触；以及附接到该包袋的内壁的电子设备，所述电子设备包括：传感器，其被配置成测量在包袋内密闭的生物物质的生理和/或物理参数；和射频（RF）设备，其被通信耦合到传感器并被配置成：（a）从传感器获取与被测量参数相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中，和（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，该生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和红血球（RBC）。

在一些实施例中，该生物物质的物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。在一些实施例中，该生物物质的生理参数包括温度、pH、电导率、葡萄糖、O₂、CO₂水平、等等。

在一些实施例中，该RF设备是射频识别（RFID）标签。在一些实施例中，该RF设备包括被配置成从RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈。在一些实施例中，该RF设备包括被配置成存储与装有生物物质的密闭包袋相关联的参数的非易失性存储器。在一些实施例中，该RF设备包括被配置成从传感器获取与被测量参数相关联的数据的获取电路。在一些实施例中，该RFID标签是无源的。

在一些实施例中，该传感器是测量在包袋内密闭的生物物质的温度的温度传感器。在一些实施例中，该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。在一些实施例中，该温度传感器是热敏电阻。在一些实施例中，该热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。在一些实施例中，该生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

在另一方面中，本技术公开一种用于检测或监测在解冻过程期间在包袋内密闭的生物物质的生理和/或物理参数的方法，包括：（a）使用传感器获取与在包袋内密闭的生物物质的物理和/或生理参数相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在RFID标签上，以及（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，该生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

在一些实施例中，该RFID标签由印刷电路板、集成电路（IC）芯片、从RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈、被配置成存储与在包袋内密闭的生物物质相关联的参数的非易失性存储器和获取电路组成。在一些实施例中，该RFID标签是无源的。

在另一方面中，本技术公开一种用于监测在冷冻到静脉输液生命循环期间在包袋内密闭的生物物质的质量的方法，包括：（a）使用传感器获取与在包袋内密闭的生物物质的物理和/或生理参数相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在RFID标签上，以及（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，该RFID标签由印刷电路板、IC芯片、从RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈、被配置成存储与在包袋内密闭的生物物质相关联的参数的非易失性存储器和获取电路组成。在一些实施例中，该RFID标签是无源的。

在一个方面中，本技术提供一种附接到装有生物物质的包袋的外壁并配置成测量包袋的生理和/或物理参数的设备，包括：传感器，其被配置成测量装有生物物质的包袋的生理和/或物理参数；以及射频（RF）设备，其被通信耦合到该传感器并被配置成：（a）从传感器获取与被测量参数相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中，和（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，装有生物物质的包袋的物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。在一些实施例中，装有生物物质的包袋的生理参数包括温度。

在一些实施例中，该传感器是测量装有生物物质的包袋的温度的温度传感器。在一些实施例中，该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。在一些实施例中，该温度传感器是热敏电阻。在一些实施例中，该热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。在一些实施例中，该生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

在另一方面中，本技术公开一种用于检测或监测在解冻过程期间装有生物物质的包袋的生理和/或物理参数的方法，包括：（a）使用传感器获取与装有生物物质的包袋的物理和/或生理参数相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在RFID标签上，以及（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，该RFID标签由印刷电路板、集成电路（IC）芯片、从RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈、被配置成存储与装有生物物质的包袋相关联的参数的非易失性存储器和获取电路组成。在一些实施例中，该RFID标签是无源的。

在另一方面中，本技术公开一种用于监测在冷冻到静脉输液生命周期期间生物物质的质量的方法，包括：（a）使用传感器获取与装有生物物质的包袋的物理和/或生理参数相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在RFID标签上，以及（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，该RFID标签由印刷电路板、IC芯片、从RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈、被配置成存储与装有生物物质的包袋相关联的参数的非易失性存储器和获取电路组成。在一些实施例中，该RFID标签是无源的。

在一个方面中，本技术提供一种用于解冻装有生物物质的包袋的包壳，所述包袋包括：具有高热导率包括内壁和外壁的外包装包袋；以及附接到该外包装包袋的内壁的电子设备，该电子设备被配置成与装有生物物质的密闭包袋接触，包括：传感器，其被配置成测量装有生物物质的密闭包袋的生理和/或物理参数；以及射频（RF）设备，其被通信耦合到传感器并且配置成：（a）从传感器获取与被测量参数相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中，和（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，该生物物质的物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。在一些实施例中，该生物物质的生理参数包括温度。

在一些实施例中，该传感器是测量装有生物物质的密闭包袋的温度的温度传感器。在一些实施例中，该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。在一些实施例中，该温度传感器是热敏电阻。在一些实施例中，该热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。在一些实施例中，该生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

在另一方面中，本技术公开一种用于检测或监测在解冻过程期间装有生物物质的密闭包袋的生理和/或物理参数的方法，包括：（a）使用传感器获取与装有生物物质的密闭包袋的物理和/或生理参数相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在RFID标签上，以及（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，装有生物物质的密闭包袋的物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。在一些实施例中，装有生物物质的密闭包袋的生理参数包括温度。

在一些实施例中，该RFID标签由印刷电路板、集成电路（IC）芯片、从RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈、被配置成存储与装有生物物质的密闭包袋相关联的参数的非易失性存储器和获取电路组成。在一些实施例中，该RFID标签是无源的。

在一个方面中，本技术提供一种用于干式解冻装有生物物质的包袋的装置，包括第一缓冲设备和第二缓冲设备，其均包括：（a）柔性导热片，其被配置成接触装有生物物质的包袋；（b）高密度加热元件，其被配置成向柔性导热片供应热能；（c）温度传感器，其被配置成接触包袋并测量包袋的温度；（d）声振动器组件，其被配置成利用声波搅动包袋；以及（e）柔性不导热层，其被配置成促进朝向装有生物物质的包袋的单向热传递，并且使声振动器组件和温度传感器与高密度加热元件绝缘；以及（f）绝热屏障，其被配置成使温度传感器与柔性导热片和高密度加热元件热隔离，其中第一缓冲设备的柔性导热片面向第二缓冲设备的柔性导热片。

在一些实施例中，本技术的装置还包括电子连接器，其被配置成将电流供应给温度传感器和高密度加热元件。

在一些实施例中，该生物物质选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

在一些实施例中，该绝热屏障由选自由以下各项组成的组的材料组成：聚苯乙烯泡沫、淀粉基泡沫、纤维素、纸、橡胶、无纺材料、木材、塑料和锡箔。

在一些实施例中，该柔性导热片由硅组成。在一些实施例中，该柔性导热片的周长比装有生物物质的包袋的周长更大。在一些实施例中，该柔性导热片的周长与装有生物物质的包袋的周长相同。

在一些实施例中，该柔性不导热层由选自由以下各项组成的组的材料组成：聚苯乙烯泡沫、淀粉基泡沫、纤维素、纸、橡胶、无纺材料、和塑料。

在一些实施例中，该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。在一些实施例中，该温度传感器是热敏电阻。在其他实施例中，该温度传感器是负温度系数（NTC）热敏电阻。在一些实施例中，该温度传感器在解冻过程期间经由电子连接器传达包袋的测得温度。

在一些实施例中，该高密度加热元件被配置成当被用电流供电时将热能供应给柔性导热片。在一些实施例中，该高密度加热元件被配置成供应足以在10分钟内将250-500ml生物物质的包袋以-40℃起始温度加热到36.6℃的热能。在其他实施例中，该高密度加热元件被配置成供应足以在5分钟内将250-500ml生物物质的包袋以-40℃起始温度加热到36.6℃的热能。

在另一方面中，本技术提供一种用于干式解冻装有生物物质的包袋的方法，包括：（a）经由电子连接器驱动电流通过高密度加热元件，（b）将由高密度加热元件生成的热能传递给柔性导热片，其中该柔性导热片被配置成将热能扩散到装有生物物质的包袋，（c）使用低频声振动来搅动包袋以实现均匀解冻，（d）使用温度传感器来测量包袋的温度，以及（e）经由电子连接器传达测量结果。

在一些实施例中，该柔性导热片由硅组成。

在一些实施例中，该高密度加热元件被配置成供应足以在10分钟内将250-500ml生物物质的包袋以-40℃起始温度加热到36.6℃的热能。在其他实施例中，该高密度加热元件被配置成供应足以在5分钟内将250-500ml生物物质的包袋以-40℃起始温度加热到36.6℃的热能。

在一些实施例中，该低频声振动在10Hz到50Hz之间变化。

在一个方面中，本技术提供一种用于干式解冻装有生物物质的包袋的计算机控制的装置，包括：（a）第一解冻腔，其包括：（i）第一缓冲设备和第二缓冲设备，其均包括：（A）柔性导热片，其被配置成接触装有生物物质的包袋；（B）高密度加热元件，其被配置成向柔性导热片供应热能；（C）温度传感器，其被配置成接触包袋并测量包袋的温度；（D）声振动器组件，其被配置成利用声波搅动包袋；以及（E）柔性不导热层，其被配置成促进朝向装有生物物质的包袋的单向热传递，并且使声振动器组件和温度传感器与高密度加热元件绝缘；以及（F）绝热屏障，其被配置成使温度传感器与柔性导热片和高密度加热元件热隔离，其中第一缓冲设备的柔性导热片面向第二缓冲设备的柔性导热片；以及（ii）射频（RF）读取器，其被配置成与包袋上的射频识别设备（RFID）标签无线通信；（b）中央控制器，其被配置成从温度传感器和RF读取器数据接收温度数据，并基于所接收到的温度数据来控制高密度加热元件；以及（c）电源，其被配置成基于从中央控制器接收到的控制信号来将电流供应给高密度加热元件。

在一些实施例中，本技术的计算机控制的装置还包括与第一解冻腔相同的多个解冻腔，其中该多个解冻腔通信耦合到中央控制器。在一些实施例中，该多个解冻腔是计算机化的闭环干式解冻系统的主模块的部分。在一些实施例中，该计算机化的闭环干式解冻系统的主模块具有两腔配置。在其他实施例中，该计算机化的闭环干式解冻系统的主模块具有四腔配置。在另一实施例中，该计算机化的闭环干式解冻系统的主模块具有八腔配置。

在一些实施例中，该中央控制器包括扩展端口，其被配置成与多个辅助解冻腔通信耦合。在一些实施例中，该辅助解冻腔的数目是二、四、六、八、十或十二。

在一些实施例中，该包袋是外包装包袋，其包括：内壁和外壁；以及附接到该外包装包袋的内壁的电子设备。在一些实施例中，该电子设备被配置成与装有生物物质的密闭包袋接触，并且包括：（a）传感器，其被配置成测量装有生物物质的密闭包袋的生理和/或物理参数；以及（b）射频（RF）设备，其被通信耦合到该传感器并被配置成：（i）从该传感器获取与被测量参数相关联的数据；（ii）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中；和（iii）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，该包袋是容器，其包括：内壁和外壁，该内壁与生物物质接触；以及附接到该容器的外壁的电子设备，其包括：（a）传感器，其被配置成测量密闭生物物质的容器的生理和/或物理参数；以及（b）射频（RF）设备，其被通信耦合到该传感器并被配置成：（i）从该传感器获取与被测量参数相关联的数据；（ii）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中；和（iii）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，该物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。在一些实施例中，该生物物质的生理参数包括温度。

在一些实施例中，该RF设备是射频识别（RFID）标签。在一些实施例中，该RF设备包括被配置成从RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈。在一些实施例中，该RF设备包括被配置成存储与包袋相关联的参数的非易失性存储器。在一些实施例中，该RF设备包括被配置成从传感器获取与被测量参数相关联的数据的获取电路。在一些实施例中，该RFID标签是无源的。

在一些实施例中，该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。在一些实施例中，该温度传感器是热敏电阻。在其他实施例中，该温度传感器是负温度系数（NTC）热敏电阻。

在另一方面中，本技术公开一种用于干式解冻生物物质的计算机控制的过程，包括：（a）经由高密度加热元件生成热量，（b）经由柔性导热片将由高密度加热元件生成的热量扩散到装有生物物质的包袋，（c）使用低频声振动来搅动包袋以实现均匀解冻，（d）使用温度传感器来测量包袋的温度，（e）经由电气连接器将与测得温度相关联的数据传送给中央控制器，以及（f）响应于（e）接收用于调节高密度加热元件的热量生成的控制信号。

在一些实施例中，本技术的计算机控制的过程还包括（a）使用加接（affix）到包袋的射频识别设备（RFID）标签来测量包袋的温度，（b）从被配置成与RFID标签无线通信的RF读取器接收温度数据，以及（c）响应于（b）从中央控制器接收用于调节高密度加热元件的控制信号。

在一些实施例中，该低频声振动在10Hz到50Hz之间变化。

附图说明

图1示出智能包袋/容器组件。

图2示出示例智能包袋电子电路层（或PCB）。

图3示出智能标记横截面装配。

图4示出包括RFID标签的示例智能标记印刷电路板（PCB）的横截面视图。

图5示出示例智能外包装包袋。

图6示出可以被包括在重叠包袋（诸如图5中示出的那个）中的示例温度感测模块。

图7示出示例解冻缓冲设备的侧视图。

图8示出示例缓冲设备80的另一视图。

图9A示出示例声振动器组件的径向视图。

图9B示出示例声振动器组件的横截面视图。

图10示出干热解冻腔的顶视图。

图11图示干热解冻腔的侧视图。

图12示出其中解冻腔被用来解冻没有集成的传感器或RF设备的包袋的实施方式。

图13是包括两个典型干热解冻腔的设备的框图（俯视图）。

图14是从两个解冻腔到四个解冻腔的扩展设备的框图（俯视图）。

图15示出示例电阻温度检测器（RTD）的简图。

图16示出示例非色散红外气体传感器的简图。

图17示出示例基于化学的二氧化碳传感器的简图。

图18示出示例闭环系统的框图。

具体实施方式

下面的描述讨论用于干式解冻装有生物物质的包袋的装置和方法。部分A讨论用于装有生物物质的智能包袋。部分B讨论可以被加接到装有生物物质的包袋的智能标记。部分C讨论可以被利用来密闭装有生物物质的其他包袋的外包装包袋。部分C还讨论用于解冻包袋的干式解冻腔，和包括多个解冻腔的模块化干式解冻系统。

A．智能包袋

射频识别（RFID）

射频识别（RFID）是射频电磁场用以传递数据的无线非接触使用，以便自动识别和跟踪附接到对象的标签。

RFID系统使用附接到待识别对象的标签或标记。这些标签包含被存储在存储器中的信息。被称为询问器或读取器的双向无线电发射器-接收器向标签发送信号并且读取其响应。RFID标签可以是无源的、有源的或电池辅助无源的。有源标签具有板载（on-board）电池并且周期性地发射其ID信号。电池辅助无源（BAP）载有小电池并且当存在RF读取器时被激活。无源标签没有电池并且必须由外部源（即RF读取器天线）供电，并且经由来自所述外部源的磁场（电磁感应）在短距离处读取。这些标签然后充当用以发出微波或UHF无线电波（即高频处的电磁辐射）的无源应答器，RF读取器拾取它们并将它们解译为有意义的数据。必须用大约是用于信号传输的功率电平的三个数量级的功率电平来照亮无源标签。

在一些实施方式中，RFID标签可以包括：集成电路（IC），其用于存储和处理信息、调制和解调射频（RF）信号，从入射的读取器信号收集DC功率，以及其他专门的功能；以及天线，其用于接收和发射信号。标签的部件被密闭在塑料、硅或玻璃内。RFID标签包括有线芯片逻辑或者经编程或可编程数据处理器用于分别处理传输和传感器数据。标签可以是只读的（具有被用作进入数据库中的密钥的工厂分配的序列号），或者可以是读/写的，在这种情况下特定对象数据可以由系统用户写入到标签中。现场可编程标签可以是单次写入，多次读取的。存储在RFID标签上的数据可以被改变、更新和锁定。

RFID读取器发射经编码的无线电信号来询问标签。RFID标签接收消息然后报以其标识和其他信息。取决于标签所使用的频带，以若干种方式来完成读取器和标签之间的信令。就无线电波长来说，在LF和HF频带上操作的标签非常靠近读取器天线，因为它们只是离波长的小的百分比。在该近场区中，标签与读取器中的发射器紧密电气耦合。标签可以通过改变标签表示的电气载荷来调制读取器所产生的场。通过在相对较低和较高载荷之间切换，标签产生读取器可以检测到的改变。

RFID标签可以被加接到对象并且如果在读取器附近通过则可以被读取，即使它被对象覆盖或者不可见。标签可以在箱、纸板盒、盒子或其他容器内部被读取，并且与条形码不同，RFID标签一次可以被读取数百个。此外，无源标签具有低生产成本并且被制造成可任意处理的，连同它们被放置在其上的可任意处理的消费类物品一起。

温度传感器

温度传感器是用来通过评估作为温度的函数而改变的某一物理特性（例如，液体的体积、通过引线的电流）来测量介质的温度的设备。常用的温度传感器是电阻温度检测器（RTD）。RTD提供电气方法的温度测量，并且利用电阻和温度之间的关系，其可以是线性的或非线性的。

图15示出示例电阻温度检测器的简图。如图19中示出的，RTD包含外护套来防止来自周围介质的污染。该护套可以由将热量高效传导给电阻器但是耐由于热量或周围介质引起的降级的材料组成。存在若干类RTD传感器，诸如但不限于：碳电阻器、膜温度计、绕线式温度计和线圈元件。传感器最通常地是由诸如铂、镍或铜之类的金属组成。被选择用于传感器的材料确定其中可以使用RTD的温度范围。例如，铂传感器——最常见的电阻器类型，具有近似-200℃到800℃的范围。被连接到传感器的是两根绝缘连接引线。这些引线继续完成电阻器电路。

在一些实施方式中，热敏电阻可以被利用作为温度传感器。热敏电阻可以使用半导体、陶瓷或聚合物传感器，并且可以基于电阻或这些材料与温度之间的关系来操作。在一些实施方式中，热敏电阻可以展示高的热灵敏度。热敏电阻可以被分成两种类型：正温度系数（PTC）热敏电阻（其中电阻随着增加温度而增加），以及负温度系数（NTC）热敏电阻，其中电阻随着增加温度而减小。

NTC热敏电阻主要被用于温度感测中，并且由半导体的压片、杆、板、珠或铸屑诸如烧结金属氧化物制成。它们工作，因为提高半导体的温度增加导带中有源电荷载流子的数目。可用的电荷载流子越多，材料就可以传导的电流越多。可以经由传感器接口电路将可测量电流发送到微控制器。微控制器可以将所接收的温度读数处理成数字信号或值。微控制器可以存储和/或发射这些数字信号或值。

pH传感器

pH传感器是一种测量水溶液中的氢离子的浓度的设备。根据其pH值，液体将被分为酸性的、碱性的或中性的。pH测量回路由三个部件构成：pH传感器；前置放大器；和分析器或发射器。pH传感器是一种电位测定或电化学传感器，其具有电压输出并由测量（玻璃）电极、参考电极和温度传感器组成。测量电极，其对氢离子的存在敏感，产生与溶液的氢离子浓度直接有关的电位（电压）。参考电极提供稳定电位，可以对照该稳定电位来比较测量电极。当被浸没在溶液中时，参考电极电位不随着改变氢离子浓度而改变。参考电极中的溶液还通过接合点接触测量电极以及样本溶液，由此完成该电路。在玻璃电极和参考电极之间创建的电位是被测溶液的pH值的函数。因此，pH测量回路本质上是电池，其中正极端子是测量电极并且负极端子是参考电极。

pH传感器部件经常被组合到一个被称为组合pH电极的设备中。测量电极经常是玻璃。最近的开发已经用更耐用的固态传感器取代了玻璃。另外，测量电极的输出随着温度改变，即使该过程保持在恒定pH处。因此，温度传感器有必要针对输出中的该改变进行校正，并且经由分析器或发射器软件来完成这样的校准。前置放大器是一种信号调节设备，其采用高阻抗pH电极信号并且将其改变成分析器或发射器可以接受的低阻抗信号。前置放大器还强化和稳定信号，使它对电气噪声不太敏感。然后经由分析器或发射器来显示传感器的电气信号。可以经由传感器接口电路将可测量电流发送到微控制器。该微控制器可以将所接收的pH读数处理成数字信号或值。该微控制器可以存储和/或传送这些数字信号或值。另外，分析器或发射器可以包括用于校准传感器并配置输出和警报的人机接口，如果pH正被调节的话。

葡萄糖传感器

葡萄糖传感器是一种测量血液样本中的葡萄糖的近似浓度的设备。含有与血糖起反应的化学物质的消耗元件被用于每个测量。在一些实施方式中，该元件是具有浸渍葡萄糖氧化酶的（一个或多个）小点的塑料测试条，该葡萄糖氧化酶将葡萄糖的氧化催化成葡萄糖酸内酯。在其他实施方式中，消耗元件是具有浸渍葡萄糖脱氢酶（GDH）的（一个或多个）小点的塑料测试条，该葡萄糖脱氢酶（GDH）将D-葡萄糖氧化成D-葡萄糖酸-1,5-内酯（D-glucono-1,5-lactone）。

在一些实施方式中，葡萄糖传感器使用电化学方法。测试条包含取回可再生血液量的毛细管。血液中的葡萄糖与含有葡萄糖氧化酶（或葡萄糖脱氢酶）的酶电极起反应。用过量的介体试剂诸如铁氰化物离子（ferricyanide ion）、二茂铁衍生物（ferrocenederivative）或联吡啶锇络合物（osmium bipyridyl complex）来使酶再氧化。在电极处又通过反应使介体再氧化，这生成电流。通过电极的总电荷与血液中已同酶起反应的葡萄糖的量成比例。一些传感器采用库伦分析方法，其测量由葡萄糖氧化反应在时间段内生成的电荷的总量，其他葡萄糖传感器使用测量电流的方法，其测量在特定时间点处由葡萄糖反应生成的电流。这两种方法都给出初始血液样本中的葡萄糖的浓度的估计。可以经由传感器接口电路将可测量电流发送到微控制器。该微控制器可以将所接收的葡萄糖水平处理成数字信号或值。该微控制器可以存储和/或传送这些数字信号或值。

CO₂传感器

CO₂传感器是一种测量二氧化碳气体的浓度的设备。大多数CO₂传感器落入以下两类中的一类中：非色散红外气体传感器（NDIR）和基于化学的气体传感器。

图16示出示例非色散红外气体传感器的简图。NDIR传感器是用于检测气体环境中的CO₂的光谱传感器。这些类型的传感器由管或腔组成，在该管或腔中红外光源被放置在一端处并且检测器被放置在另一端处。CO₂气体被灌注或扩散到管中，并且源在填充有气体的管中引导红外光波。二氧化碳分子吸收特定波长的光。直接在检测器前面放置的滤光器吸收除了被二氧化碳分子吸收的光波长之外的光。用电子器件测量源和检测器处的红外光的量之间的差。该差与气体中存在的二氧化碳分子的数目成正比。微控制器可以将所接收的CO₂水平处理成数字信号或值。微控制器可以存储和/或传送这些数字信号或值。通过将NDIR CO₂传感器耦合到ATR（衰减全反射）光学镜片并在原位测量气体，所述NDIR CO₂传感器还可以被用于检测溶解的CO₂。

图17示出示例基于化学的二氧化碳传感器的简图。基于化学的二氧化碳传感器的基本原理是测量由CO₂的水解引起的电解质溶液的pH改变。基于化学的传感器由氧化物电极、参考电极、基于碳酸氢根的内电解质溶液和传感器底部处的气体可渗透膜组成。溶液中存在的CO₂分子通过气体可渗透膜扩散并且进入到内电解质溶液中。二氧化碳分子与水起反应以形成碳酸，其再次分成碳酸氢根和质子离子（bicarbonate and proton ion）：

。

这些质子离子减小电解质溶液的pH，其由内部电极检测。质子离子的数目与存在的二氧化碳分子的数目成正比。可以经由传感器接口电路将可测量电流发送到微控制器。该微控制器可以将所接收的CO₂水平处理成数字信号或值。该微控制器可以存储和/或传送这些数字信号或值。

O₂传感器

O₂传感器是一种测量正被分析的气体或液体中的氧气的浓度的设备。Clark型电极是用于测量液体中溶解的氧气的大部分使用的氧气传感器。基本原理是：存在沉没在电解质中的阴极和阳极。氧气通过扩散经过渗透膜（例如，Teflon）进入传感器，并且在阴极处减少，从而创建可测量电流。氧气浓度和电流之间的关系是线性的。可以经由传感器接口电路将可测量电流发送到微控制器。该微控制器可以将所接收的O₂水平处理成数字信号或值。该微控制器可以存储和/或传送这些数字信号或值。

电导率传感器

电导率传感器是一种测量溶液传递（传导）电流的能力的设备。电导率是电阻率（欧姆）的倒数并且因此被用来测量已经在极性溶液中电离的溶解固体的浓度。

在一些实施方式中，电导率传感器采用基于感应的电位测定方法。该电位测定方法采用四个同中心布置的电极：两个外环施加交流电压并且在溶液中感应电流回路，而内环测量由电流回路感应的电压降。该测量结果直接依赖于溶液的电导率。环周围的屏蔽物通过固定环周围的溶液体积来维持恒定场。在一些实施例中，电极是圆柱形的并且由铂系金属制成。在其他实施例中，电极由不锈钢制成。虽然理论上可以使用欧姆定律使用电极之间的距离与它们的表面积来确定电导率，但是经常执行使用公知电导率的电解质进行的校准。

电导率测量的另一方法使用感应方法，有时被称为环形传感器。该传感器看起来像杆子上的环形室（环形线圈）并且使用两个环形变压器，它们被并排感应耦合且包装在塑料护套中。控制器将高频参考电压供应给第一环形线圈或激励线圈，其生成强磁场。在含有导电离子的液体通过传感器的孔时，所述液体充当单匝二次绕组。该流体的通过然后感应与由磁场感应的电压成比例的电流。根据欧姆定律来测量单匝绕组的电导。该电导与流体的比电导率以及由传感器的几何形状和安装确定的常数因子成比例。第二环形线圈或接收线圈也以类似的方式受流体的通过影响。通过第二环形线圈的液体也充当第二环形变压器中的液体匝或初级绕组。由流体生成的电流在第二环形线圈中创建磁场。来自接收线圈的感应电流被测量作为传感器的输出。控制器将来自传感器的信号转换成处理液体的比电导率。可以经由传感器接口电路将可测量电流发送到微控制器。该微控制器可以将所接收的电导率处理成数字信号或值。该微控制器可以存储和/或传送这些数字信号或值。

气密封接

气密性是通过其保护关键部件的内部环境不受来自外部环境的入侵和污染的过程，并且是所选材料的体渗透性和封接质量二者的函数。气密性的程度和度量是材料选择、最终封接设计、制造过程和实践以及使用环境的函数。

包壳的选择可以跨大范围的材料并且涉及许多接合过程。材料包括金属诸如镍钛诺、铂或MP35N或者其他不锈钢，以及诸如镍、金和铝的金属的薄层。其他材料可以包括玻璃、陶瓷（Al₂O₃）、导电环氧树脂、保形涂层、硅酮、Teflon和许多塑料——例如聚氨酯、硅酮和氟化聚合物（perfluorinated polymer）。类似地，接合过程从粘合密封剂和密封物的使用到融合方法诸如激光束熔接或回流焊接或者固态过程诸如扩散接合而不等。可以通过各种方法来接合塑料和层压件，所述各种方法包括但不限于脉冲、加热压板、射频（RF）、电介质和超声封接。

智能包袋

图1示出智能包袋/容器组件10。该智能包袋1包括智能包袋本体1、智能包袋盖子2、智能包袋进口2a、电子电路层4和不导电隔热层5。在一些实施例中，本技术的智能包袋或容器1可以是软的、半刚性的或刚性的，并且可以由材料诸如塑料、金属薄片或其他材料和/或其组合制成。在一些实施例中，智能包袋或容器的盖子2被气密地封接以保护其内含物3。在一些实施例中，气密封接部由生物惰性材料（例如，环氧树脂）组成。在一些实施例中，智能包袋或容器的气密封接盖子2包含进口2a，其中该进口可以是阀、机械挡块、龙头或塞子。图1示出其中智能包袋10的盖子2包含进口2a的实施方式。进口2a确保生物物质到智能包袋10中和离开智能包袋10的无菌转移。在一些实施例中，智能包袋或容器10是低成本的且是在单次使用之后可任意处理的。

智能包袋10可以容纳任何体积的生物物质并且可以在宽的环境温度范围（-196℃到 +40℃）中起作用。在一些实施例中，生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。图1示出其中隔热不导电层5可以被印刷在智能包袋10的内壁的特定区域上的实施方式。如图1中示出的，包含电子电路层4（也被称为印刷电路板（PCB））的RFID标签被印刷或胶粘在隔热不导电层5的内侧上，使得附接的传感器（例如，温度传感器、pH传感器、葡萄糖传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、电导率传感器）将面向相反的方向并且与装在包袋10内的新鲜、冷冻、存储或解冻的生物物质3直接接触。生物物质可以选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。除了用作附着部位之外，隔热不导电层5还帮助减少环境温度对RFID标签的读数的影响。由来自RF读取器天线的电磁感应来为PCB的板载电子器件供电。

图2示出示例智能包袋电子电路层（或PCB）20。如图2中示出的，PCB层20包括通信耦合到传感器组件25的RFID标签21，该传感器组件25可以测量装在图1中示出的智能包袋10内的生物物质的生理和/或物理参数。通过将诸如通用信号获取电路（其读取和获取传感器数据）之类的电子部件集成在PCB层20上来实现RFID标签-传感器耦合。

PCB层20还可以包括用于从RFID读取器接收功率的电源接口电路22a。在一些实施方式中，电源接口电路可以被耦合到RF读取器天线22并且收获来自由于从RF读取器接收的RF信号而在天线22中感应的电压的功率。在一些实施方式中，电源接口电路22a可以包括用于将跨天线出现的A/C电压整流成D/C电压的整流器。在一些实施方式中，电源接口电路22a还可以包括用于向PCB层20上的各种部件提供期望电压的电压升高和电压降低电路。电源接口电路22a可以被用来向包括在RFID标签21中的所有其他电路例如传感器、微控制器、存储器、任何接口电路等等提供功率。在一些实施方式中，PCB 20除了接收作为从RF读取器接收到的RF信号的结果的功率之外或者代替这，还可以被耦合到电池以接收功率。

PCB 20还可以包括微控制器或微处理器23，其用于接收和处理从传感器25（例如，以上讨论的温度传感器、pH传感器、葡萄糖传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、电导率传感器等等）接收到的传感器数据。此外，微控制器23还可以被利用来实施与外部RFID读取器的通信。在一些实施方式中，微控制器23可以包括存储器，其用于存储用来处理和存储传感器数据、用来与外部RF读取器进行通信等等的可执行指令。在一些实施方式中，存储器可以包括：非易失性存储器，其被配置成存储与在智能包袋内密闭的生物物质相关联的被感测参数；以及获取电路。例如，生理参数可以包括温度、pH、电导率、葡萄糖、O₂和CO₂水平，并且物理参数可以包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。在一些实施方式中，可以使用FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（专用集成电路）来实施微控制器或微处理器23。

传感器接口电路24可以被提供用于微控制器23与传感器25对接。在一些实施方式中，传感器接口电路24可以包括模拟到数字转换器（ADC），其用于将由传感器25输出的模拟电压/电流（表示被测量参数）转换成数字数据。然后可以由微控制器23来处理、存储和/或传送这样的数字数据。在一些实施方式中，传感器接口电路24可以被包括在微控制器23其自身内。

在其操作期间，RFID标签21将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中并且将所存储的数据无线传达给RF读取器。例如，在一个实施例中，智能包袋的电子设备可以包括热敏电阻和/或其他温度传感器（例如，传统的RTD），其在解冻过程期间接触在包袋内密闭的生物物质并测量其温度。智能包袋的RFID标签21然后将把与密闭生物物质相关联的温度数据存储在非易失性存储器中并且将所存储的数据无线传达给RF读取器。此外，因为RFID标签21促进密闭生物物质的准确温度感测，所以在解冻过程期间过度加热和/或加热不足的危险被最小化。在一些实施例中，温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。在一些实施例中，温度传感器是热敏电阻。在一些实施例中，热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。

在一些实施例中，传感器组件25可以包括pH传感器，其测量在包袋内密闭的生物物质的pH。在一些实施例中，传感器组件25可以包括葡萄糖传感器，其测量在包袋内密闭的生物物质的葡萄糖水平。在一些实施例中，葡萄糖传感器使用葡萄糖氧化酶作为用于每次测量的消耗元素。在一些实施例中，葡萄糖传感器使用葡萄糖脱氢酶作为用于每次测量的消耗元素。在一些实施例中，葡萄糖传感器采用库伦分析方法。在其他实施例中，葡萄糖传感器采用测量电流的方法。

在一些实施例中，传感器组件25可以包括CO₂传感器，其测量在包袋内密闭的生物物质的CO₂水平。在一些实施例中，CO₂传感器组件25可以包括非色散红外气体传感器（NDIR）。在一些实施例中，CO₂传感器是基于化学的气体传感器。在一些实施例中，传感器是O₂传感器，其测量在包袋内密闭的生物物质的O₂水平。在一些实施例中，O₂传感器是Clark型电极。

在一些实施例中，传感器组件25可以包括电导率传感器，其测量在包袋内密闭的生物物质传递（传导）电流的能力。在一些实施例中，电导率传感器采用电位测定方法。在其他实施例中，电导率传感器是环形传感器。

B.用于智能包袋的智能标记和密封的薄容器

智能标记

如本文所使用的，术语智能标记指的是一种设备，所述设备包括：一个或多个传感器，其被配置成测量装有生物物质的包袋的参数；以及射频（RF）设备（即RFID标签），其被通信耦合到传感器并被配置成：（a）从传感器获取与装有生物物质的包袋相关联的参数，（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中，以及（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，本技术的标记或密闭薄容器可以是软的、半刚性的或刚性的，并且可以由材料诸如塑料、金属薄片或其他材料和/或其组合制成。在一些实施例中，该标记被气密封接。在一些实施例中，气密封接部可以由生物惰性材料（例如，环氧树脂）组成。在一些实施例中，该标记可以是低成本的且是在单次使用之后可任意处理的。

包壳的选择可以跨大范围的材料并且涉及许多接合过程。材料包括金属诸如镍钛诺、铂或MP35N或者其他不锈钢，以及诸如镍、金和铝的金属的薄层。其他材料可以包括玻璃、陶瓷（Al₂O₃）、导电环氧树脂、保形涂层、硅酮、Teflon和许多塑料——例如，聚氨酯、硅酮和氟化聚合物。类似地，接合过程从粘合密封剂和密封物的使用到融合方法诸如激光束熔接或回流焊接或者固态过程诸如扩散接合而不等。可以通过各种方法来接合塑料和层压件，所述各种方法包括但不限于脉冲、加热压板、射频（RF）、电介质和超声封接。

智能标记可以在宽的环境温度范围（-196℃ 到 +40℃）中起作用。图3示出其中智能标记30可以被加接到装有生物物质的包袋（未示出）的外壁的实施方式的横截面视图。如图3中示出的，粘合层36位于与温度传感器35相同的侧上。粘合层36允许智能标记36被加接到包袋的外壁。在其他实施方式中，粘合层36和温度传感器35位于相对侧上，因此允许智能标记30被加接到装有生物物质的包袋的内壁。装有生物物质的包袋可以具有任何尺寸。在一些实施例中，生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

图3示出其中与周围环境交界的智能标记30的侧面被隔热不导电层32覆盖的实施方式。隔热不导电层32帮助减少环境温度对智能标记30的读数的影响。如图3中示出的，智能标记30可以包括由印刷电路板（PCB）34组成的RFID标签，该印刷电路板（PCB）34被印刷或胶粘在隔热不导电层32的内侧上使得附接的传感器（例如，温度传感器）35将面向相对方向并且与装有新鲜、冷冻、存储或解冻的生物物质的包袋或包壳接触。该生物物质可以选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。由来自RF读取器天线的电磁感应来为PCB 34的板载电子器件33供电。

图4示出包括RFID标签41的示例智能标记印刷电路板（PCB）40的横截面视图。PCB40可以被用来实施图3中示出的PCB 34。PCB 40可以被加接到装有生物物质的包袋的外壁46。在一些实施方式中，替代地，PCB 40可以被加接到包袋的内壁。如图4中示出的，RFID标签41被通信耦合到传感器35（也在图3中示出），其可以测量装有生物物质的包袋的生理和/或物理参数。通过将诸如通用信号获取电路（其读取和获取传感器数据）之类的电子部件集成在PCB层40上来实现RFID标签-传感器耦合。

PCB 40还可以包括用于从RFID读取器接收功率的电源接口电路42。在一些实施方式中，电源接口电路42可以被耦合到RF读取器天线43并且收获来自由于从RF读取器接收的RF信号而在天线中感应的电压的功率。在一些实施方式中，电源接口电路42可以包括用于将跨天线出现的A/C电压整流成D/C电压的整流器。在一些实施方式中，电源接口电路42还可以包括用于向PCB 40上的各种部件提供期望电压的电压升高和电压降低电路。电源电路可以被用来向包括在RFID标签41中的所有其他电路例如传感器、微控制器、存储器、任何接口电路等等提供功率。在一些实施方式中，PCB 40除了接收作为从RF读取器接收到的RF信号的结果的功率之外或者代替这，还可以被耦合到电池以接收功率。

PCB 40还可以包括微控制器或微处理器44，其用于接收和处理从传感器35（例如，温度传感器）接收到的传感器数据。此外，微控制器44还可以被利用来实施与外部RFID读取器的通信。在一些实施方式中，微控制器44可以包括存储器，其用于存储用来处理和存储传感器数据、用来与外部RF读取器进行通信等等的可执行指令。在一些实施方式中，存储器可以包括：非易失性存储器，其被配置成存储与装有生物物质的包袋相关联的被感测参数；以及获取电路。例如，生理参数可以包括温度，并且物理参数可以包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。在一些实施方式中，可以使用FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（专用集成电路）来实施微控制器或微处理器44。

传感器接口电路44a可以被提供用于微控制器44与传感器35对接。在一些实施方式中，传感器接口电路44a可以包括模拟到数字转换器（ADC），其用于将由传感器35输出的模拟电压/电流（表示被测量参数）转换成数字数据。然后可以由微控制器44来处理、存储和/或传送这样的数字数据。在一些实施方式中，传感器接口电路44a可以被包括在微控制器44其自身内。

在其操作期间，RFID标签41将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中并且将所存储的数据无线传达给RF读取器。例如，在一个实施例中，智能标记包括热敏电阻和/或其他温度传感器（例如，传统的RTD），其在解冻过程期间接触装有生物物质的包袋并测量其温度。智能标记的RFID标签41然后将把与装有生物物质的包袋相关联的温度数据存储在非易失性存储器中并且将把所存储的数据无线传达给RF读取器。因为智能标记的RFID标签促进装有生物物质的包袋的准确温度感测，所以在解冻过程期间过度加热和/或加热不足的危险被最小化。在一些实施例中，温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。在一些实施例中，温度传感器是热敏电阻。在一些实施例中，热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。

C.用于使用干热解冻装有生物物质的冷冻包袋的设备和方法

智能外包装包袋

图5示出一种示例智能外包装包袋50。该智能外包装包袋50可以由具有高热导率的材料诸如塑料、金属薄片、其他已知导热体和/或其组合组成，并且可以在宽的环境温度范围（-196℃ 到 +40℃）中起作用。智能外包装包袋50可以常规地被用来密闭和保护装有生物物质的包袋53在解冻过程期间免受微生物污染。即使装有生物物质的包袋53在解冻过程期间漏泄或破损，外包装包袋50也隔离生物内含物，由此防止它们污染解冻设备或系统。

外包装包袋50可以密闭任何尺寸（例如，250-500ml）的装有生物物质的包袋。在一些实施例中，外包装包袋50可以是软的、半刚性的或刚性的，并且其盖子可以被气密封接以保护其内含物。在一些实施例中，气密封接部由生物惰性材料（例如，环氧树脂）组成。在一些实施例中，外包装包袋50的开口处的接合机构可以被用来在解冻过程完成之后移除装有生物物质的包袋。图5示出其中外包装包袋的开口处的接合机构是拉链（ziplock）52的实施方式。在一些实施例中，外包装包袋50可以是低成本的且可以是在单次使用之后可任意处理的。

在一些实施例中，重叠包袋50可以具有高热导率。外包装包袋50的高热导率可以促进装有生物物质的密闭包袋53的快速解冻。在一些实施例中，干式解冻法可以被用来解冻密闭包袋53。在其他实施例中，还可以使用常规水浴或水囊法。在一些实施例中，可以在解冻方法期间使用机械搅动来实现装有生物物质的密闭包袋53内的均匀温度分布并防止对生物物质的损坏。在一些实施例中，该生物物质可以是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且可以包括药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。在一些实施例中，重叠包袋50可以包括用于感测密闭包袋53的温度的一个或多个温度感测模块54。

图6示出可以被包括在重叠包袋（诸如图5中示出的那个）中的示例温度感测模块54。在一些实施方式中，温度感测模块54可以类似于以上关于图3讨论的智能标记30。温度感测模块54可以包括导热层56、电子电路57和温度传感器58。如图6中示出的，不导热层56可以被印刷或设置在外包装包袋的内壁59的特定区域上。重叠包袋的内壁59还可以与装有生物物质的密闭包袋（诸如图5中示出的密闭包袋53）的外壁接触。根据图6和7，包含电子电路层（或印刷电路板（PCB））的RFID标签被印刷或胶粘在不导热层的内侧上，使得附接的传感器（例如，温度传感器）将面向相反的方向并且与装有新鲜、冷冻、存储或解冻的生物物质的包袋接触。生物物质可以选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。除了用作附着部位之外，不导热层还帮助减少环境温度对RFID标签的读数的影响。由来自RF读取器天线的电磁感应来为PCB的板载电子器件供电。如图7中示出的，RFID标签通信耦合到传感器，其将测量装有生物物质的密闭包袋的生理和/或物理参数。通过将诸如通用信号获取（其读取和获取传感器数据）之类的电子部件集成在PCB层上来实现RFID标签-传感器耦合。

PCB还可以包括用于从RFID读取器接收功率的电源接口电路。在一些实施方式中，电源接口电路可以被耦合到RF读取器天线并且收获来自由于从RF读取器接收的RF信号而在天线中感应的电压的功率。在一些实施方式中，电源电路可以包括用于将跨天线出现的A/C电压整流成D/C电压的整流器。在一些实施方式中，电源电路还可以包括用于向PCB上的各种部件提供期望电压的电压升高和电压降低电路。电源接口电路可以被用来向包括在RFID标签中的所有其他电路例如传感器、微控制器、存储器、任何接口电路等等提供功率。在一些实施方式中，PCB除了接收作为从RF读取器接收到的RF信号的结果的功率之外或者代替这，还可以被耦合到电池以接收功率。

PCB还可以包括微控制器或微处理器，其用于接收和处理从传感器（例如，温度传感器）接收到的传感器数据。此外，微控制器还可以被利用来实施与外部RFID读取器的通信。在一些实施方式中，微控制器可以包括存储器，其用于存储用来处理和存储传感器数据、用来与外部RF读取器进行通信等等的可执行指令。在一些实施方式中，存储器可以包括：非易失性存储器，其被配置成存储在解冻过程期间与装有生物物质的密闭包袋相关联的被感测参数；以及获取电路。例如，生理参数可以包括温度，并且物理参数可以包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。在一些实施方式中，可以使用FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（专用集成电路）来实施微控制器或微处理器。

传感器接口电路可以被提供用于微控制器与传感器对接。在一些实施方式中，传感器接口电路可以包括模拟到数字转换器（ADC），其用于将由传感器输出的模拟电压/电流（表示被测量参数）转换成数字数据。然后可以由微控制器来处理、存储和/或传送这样的数字数据。在一些实施方式中，传感器接口电路可以被包括在微控制器其自身内。

在其操作期间，RFID标签将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中并且将所存储的数据无线传达给RF读取器。例如，在一个实施例中，外包装包袋的电子设备包括热敏电阻和/或其他温度传感器（例如，传统的RTD），其在解冻过程期间接触装有生物物质的密闭包袋并测量其温度。外包装包袋的RFID标签然后将把与装有生物物质的密闭包袋相关联的温度数据存储在非易失性存储器中并且将把所存储的数据无线传达给RF读取器。因为RFID标签促进装有生物物质的密闭包袋的准确温度感测，所以在解冻过程期间过度加热和/或加热不足的危险被最小化。在一些实施例中，温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。在一些实施例中，温度传感器是热敏电阻。在一些实施例中，热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。

在一些实施方式中，RFID标签可以被实施在片上系统（SOC）上。在一些其他实施方式中，可以使用分立部件来实施RFID标签。

在一些实施例中，智能标记（类似于以上关于图3讨论的智能标记30）可以被利用作为图5中示出的重叠包袋50内的感测模块。

缓冲设备

本技术提供一种用于在不使用水浴或水囊的情况下解冻生物物质的包袋的设备和方法。图7示出示例干式解冻缓冲设备70的侧视图。特别地，缓冲设备包括柔性不导热层，即缓冲部71，其在其外侧上被加接到声振动器组件76并且在其内侧上被加接到印刷电路板（未示出）。缓冲部的内侧上的印刷电路板与加热元件72以及一个或多个温度传感器75交界。如图10中示出的，加热元件72被附接到柔性导热片73，该柔性导热片73被配置成与装有生物物质的包袋接触。另外，图10示出被放置在缓冲部内侧上的中心中或周围的一个或多个温度传感器75，其被配置成（a）在包袋需要解冻时与该包袋接触以及（b）在解冻过程期间周期性地测量包袋的温度。在一些实施例中，温度传感器75可以是传统的电阻温度检测器（RTD）。在一些实施例中，该温度传感器可以是热敏电阻。在一些实施例中，该热敏电阻可以是负温度系数（NTC）热敏电阻。

在一些实施例中，缓冲设备70可以包括面向彼此的两个缓冲设备，使得两个缓冲设备可以解冻装有生物物质的包袋。两个缓冲设备可以具有被配置成接触装有药物、血浆、全血、甘油血液包袋、RBC和/或其他生物物质的标准250ml-500ml包袋的尺度。另外，缓冲材料的柔性性质确保更大尺寸的用于生物物质的包袋或容器可以被容纳在第一和第二缓冲设备的两个柔性导热片之间的空间内。

在一些实施例中，缓冲部71可以由材料组成，所述材料具有低热导率并且可以包括但不限于诸如聚苯乙烯泡沫、淀粉基泡沫、纤维素、纸、橡胶、无纺材料、和塑料之类的材料。如图7和14中看到的，缓冲部71使声振动器76组件和温度传感器75与由加热元件72生成的热能绝缘。缓冲部71因此达到双重目的：保护声振动器组件76和温度传感器75免受热损坏，以及促进从加热元件72到柔性导热片73到需要解冻的生物物质的包袋的高效单向热传递。

在一些实施例中，位于缓冲部71和柔性导热片73之间的加热元件72是高密度、低功率加热元件。

在一些实施例中，柔性导热片73是薄的并且由硅或具有类似热导率性质的其他材料组成。图16示出其中柔性导热片为透明的实施方式。在其他实施方式中，柔性导热片是不透明或半透明的。

如图7和14中示出的，温度传感器75被放置在侧面加热元件72和柔性导热片73的空隙中以便防止对传感器75的热损坏。如图7中示出的，温度传感器75还可以被安装在具有以上空隙尺度的绝热屏障74上并且被其围绕。绝热屏障74的存在可以最小化加热元件72和柔性导热片73对温度传感器75读数的影响。在一些实施例中，绝热屏障74由包括但不限于以下各项的材料组成：聚苯乙烯泡沫、淀粉基泡沫、纤维素、纸、橡胶、无纺材料、木材、塑料和锡箔。

虽然机械搅动被常规地用来加快解冻，但是采用该技术的常规解冻设备常常由生成不想要的噪声的运动部件组成。以下讨论的声振动器组件76生成低频（10Hz-50Hz）振动以实现装有生物物质的包袋内的均匀解冻。这些低频振动是人耳几乎觉察不到的，由此绕过使用引起噪声的可听机械运动机构的需要。如图7中示出的，声振动器组件76被加接到缓冲部71的外侧。声振动器组件76尤其包括以下部件：两个电极、压电陶瓷盘和引线。

压电材料（诸如例如压电陶瓷盘）具有响应于所施加的机械应力而生成电压或者相反地响应于所施加的电压而改变形状的能力。在一些实施方式中，压电陶瓷盘可以由高功率“硬”材料、高灵敏度“软”材料、或高性能压电晶体组成。在一些实施方式中，在图9A和9B中示出其中的一个示例，压电陶瓷盘92被夹在两个电极（91和93）中间，并且引线94被附接到每个电极（91和93）。在一些实施方式中，电极91和93由金属组成。在另外的实施例中，声振动组件76的电极91和93包括银电极和黄铜板。图9A和9B示出其中压电陶瓷盘92的一侧被粘附到黄铜板电极93，而压电陶瓷盘92的相对侧被粘附到银电极91。如图9B中示出的，黄铜板电极93被加接到柔性不导热层，即缓冲部95。在一些实施方式中，如图9A中示出的，黄铜板电极93的半径比压电陶瓷盘92和银电极91的半径更大。

当具有某一频率的交流电压信号被施加于引线94时，两个电极（即银电极91和黄铜板电极93）之间的交变电位差使压电陶瓷盘92以与所施加的交流电压信号的频率基本相同的频率在径向方向上机械地扩展或收缩。该结果得到的压电陶瓷盘92的径向扩展和收缩使黄铜板电极93与压电陶瓷盘92一起振动。黄铜板电极93中的这些振动可以又被传递给该黄铜板电极93所粘附到的缓冲部。因此，低频交变信号（例如，10Hz）到压电陶瓷盘92的施加实际上可以使黄铜板电极93以基本相同的低频振动，由此允许低频振动传播通过缓冲部95并创建搅动效果。在一些实施方式中，与缓冲部95接触的电极（例如，图9B中的黄铜板电极93）的厚度可以部分影响被传递到缓冲部的振动的幅度。在一些实施方式中，图9B中的黄铜板电极93的厚度在约0.5mm与约1mm之间变化。在一些实施方式中，图9B中的黄铜板电极93是0.5mm厚。在一些实施方式中，图9B中的黄铜板电极93是1mm厚。

可以经由电子连接器来供应加热元件和（一个或多个）温度传感器的电功率需求。例如，图8示出示例缓冲设备80的另一视图。缓冲设备80包括缓冲部81、高密度加热元件82、设置在绝热屏障84之间的温度传感器85。来自高密度加热元件82和温度传感器95的电线被加接到电子连接器87中，该电子连接器87配置成连接到电源（未示出）和控制器（未示出）。

使用缓冲设备的干式解冻

图10和11分别示出干热解冻腔100的俯视图和侧视图。干热解冻腔100包括第一侧腔101和可调整第二侧腔101a。该第一侧腔101包括第一缓冲设备103、第一温度传感器104、第一声振动器组件105、第一绝热屏障107、第一导热片108和第一射频（RF）读取器106。该可调整第二侧腔101a包括第二缓冲设备103a、第二温度传感器104a、第二声振动器组件105a、第二绝热屏障107a、第一导热片108a和第二RF读取器106a。解冻腔100还包括前端控制（FEC）板。图10和11还示出包含密闭包袋111的重叠包袋110。

如图10和11中示出的，装有药物、血浆、全血、甘油血液、RBC或任何其他生物物质的包袋111被放置在第一和第二缓冲设备103和103a的两个柔性导热片108和108a之间的空间中。当用电流供电时，高密度加热元件产生扩散到柔性导热片108和108a中的热能。在解冻过程的开始处，通过传导使热量从柔性导热片108和108a传递到需要解冻的包袋111。热对流可能随着包袋111的加热壁附近的生物物质变成液化的而变得突出。由声振动器组件105和105a产生的低频振动防止浓度梯度在解冻过程期间形成并且帮助实现包袋内几乎均匀的温度分布。另外，在解冻过程期间，温度传感器104和104a测量包袋111的温度并且经由电子连接器将测量结果传达给控制器。装有生物物质的包袋111一达到期望温度，干式解冻过程就可以被终止，由此减少过度加热、解冻不足和变性的风险，并且增加解冻过程的效率。在一些实施例中，当用电流为缓冲设备供电时，装有血浆、全血、甘油血液包袋、和/或其他生物物质的标准250ml-500ml包袋可以在10分钟内以-40℃起始温度被解冻到36.6℃。在一些实施例中，当用电流为缓冲设备供电时，装有血浆、全血、甘油血液包袋、和/或其他生物物质的标准250ml-500ml包袋可以在5分钟内以-40℃起始温度被解冻到36.6℃。

所公开的干式解冻设备给与若干优点：（1）与涉及水浴的解冻方法相比减少的微生物污染的风险，（2）生物物质的均匀解冻，从而导致减少的过度加热、解冻不足或变性的风险，（3）与常规水浴和水囊相比的低维护。

如图10和11中示出的，柔性导热片108和108a的周长大于装有生物物质的包袋111的周长。在其他实施例中，柔性导热片108和108a的周长与装有生物物质的包袋111的周长相同。

干热解冻腔

本技术公开一种装置，其实施模块化、计算机化、闭环干式解冻过程并且被配置成具有至少两个分离的解冻腔。每个解冻腔都是自包含（self-contained）单元，其可以在不影响系统的剩余部分的情况下被更改或替换。图13示出示例模块化干式解冻装置130的简图。特别地，图13示出包括两个分离的解冻腔133的主模块132。可以使用以上关于图10和11讨论的干热解冻腔100来实施每个解冻腔133。主模块132还包括中央控制器135、通用电源136、和图形用户接口或显示器137。该中央控制器135可以包括用于控制解冻腔133的控制程序。该中央控制器可以接收从RF读取器接收到的数据并且将控制信号提供给解冻腔133。该中央控制器135还可以包括用于连接辅助模块的扩展端口138，并且包括用于向外部设备提供通信的通信端口139。电源136可以接收AC功率136并且将一个或多个AC或DC电压和电流提供给主模块132（以及任何辅助模块）的各种部件。

图14示出另一模块化干式解冻装置140的简图，其包括至少两个模块：主模块132和辅助模块132a。该辅助模块132a可以被用作扩展模块并且连接到主模块132中且被主模块132控制。辅助模块132a可以允许向模块化干式解冻装置140添加容量。

如图13和14中示出的，主模块132或辅助模块134的各个解冻腔133可以被包含在它们相应外部包壳内。在一些实施例中，计算机化的闭环干式解冻系统130的主模块132具有两腔配置。在其他实施例中，计算机化的闭环干式解冻系统的主模块132具有四腔配置。在另一实施例中，计算机化的闭环干式解冻系统的主模块132具有八腔配置。一般地，主模块132可以包括任何数目的干热解冻腔133。

如图14中看到的，解冻腔133是密闭两个干式解冻缓冲设备的三维矩形隔室。在一些实施例中，解冻腔的外部由塑料、金属或金属合金（例如，不锈钢）组成。在其他实施例中，解冻腔具有抗菌粉涂布的外部。如以上所讨论的，关于图10和11，干式解冻设备包括两个缓冲设备，其中第一缓冲设备的导热部分面向第二缓冲设备的导热部分。图14示出其中解冻腔133的细长侧壁之一为可调整的实施方式。在这样的实施方式中，邻近可调整侧壁的缓冲设备的部件（即，柔性不导热层、柔性导热片、加热元件、温度传感器、声振动器组件和绝热屏障）也是可调整的。该特征允许解冻设备的柔性导热片适当地接触装有生物物质的包袋的壁，无论包袋的体积如何。以上讨论关于缓冲设备以及其操作的结构部件的详细描述。

在一些实施例中，RF读取器被嵌入在解冻腔133的内部壁中。固定的RF读取器被建立以创建可以被紧密控制的特定询问区。在这里，询问区将是第一和第二缓冲设备的两个柔性导热片之间的空间。该指定空间充当针对包袋的储存库，所述包袋合安装有RFID标签并且被用于存储生物物质。这允许用于当RFID标签进入和离开询问区时的高度限定的读取区域。嵌入在每个解冻腔的内部壁中的RF读取器用于（a）通过来自RF读取器天线的电磁感应为（i）外包装包袋和（ii）具有加接到其外壁的智能标记的装有生物物质的包袋的板载RFID标签供电，以及（b）无线检测由这些RFID标签发出的电磁辐射并且将这些信号解译为有意义的数据。在一些实施例中，解冻腔133可以被用于解冻包袋诸如图1中示出的智能包袋10、图5中示出的外包装包袋50以及具有以上关于图6讨论的智能标记的包袋。

在一些实施例中，解冻腔133还可以被用于解冻没有集成的传感器和/或RF设备的包袋。例如，图12示出其中解冻腔120被用来解冻没有集成的传感器或RF设备的包袋121的实施方式。包袋120被放置在包括高密度加热元件123的缓冲部122上。缓冲部122可以类似于以上关于图8讨论的缓冲设备80。即，缓冲部122可以包括用于感测包袋120的温度的温度传感器，和用于向RF读取器发射所感测到的温度的RFID。在一些实施例中，该包袋120也可以被密闭在重叠包袋中，诸如以上关于图5所讨论的那个。

在其他实施方式中，腔133可以被用于解冻安装有以下各项的包袋：传感器，其被配置成测量包袋的温度；和射频（RF）设备，其被通信耦合到传感器并被配置成：（a）从传感器获取与被测量参数相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中，和（c）将所存储的温度数据无线传达给RF读取器（即，智能标记）。以上关于图1讨论了这样的包袋的一个示例。在一些实施例中，传感器和RF设备被加接到包袋的外壁。在一些实施例中，传感器和RF设备被加接到包袋的内壁。在一些实施例中，被加接到包袋的内壁的传感器和RF设备感测和存储附加的物理和生理参数，其包括来源历史、标识、人口统计、时间戳记、温度、pH、电导率、葡萄糖、O₂、CO₂水平，随后可以将其无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，解冻腔133可以被用来解冻被外包装包袋密闭和保护的装有生物物质的包袋，以上关于图5讨论了所述包袋的一个示例。这些外包装包袋安装有：传感器，其被配置成测量装有生物物质的密闭包袋的温度；和射频设备，其被通信耦合到传感器并且配置成：（a）从传感器获取与被测量参数相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中，和（c）将所存储的温度数据无线传达给RF读取器。

在一些实施例中，每个解冻腔133可以包括前端控制板134，其允许与解冻腔133的直接用户交互。在一些实施例中，该前端控制板134包括腔温度显示器、包袋温度显示器、一个或多个计时器显示器、用于设置或调整腔温度的控制器、加热状态视觉指示器、用于设置或调整声振动参数的控制器、和电源开关。在一些实施方式中，声振动控制允许用户手动输入声振动器组件的期望频率（Hz）和定时。在一些实施方式中，前端控制板134包含允许用户设置用于声振动和/或温度调制的程序序列的控制器。在一些实施方式中，前端控制板134包含允许用户在解冻过程期间的任何点处手动开始或停止声振动和/或加热的控制器。在一些实施方式中，前端控制板134包含指示包袋温度何时达到期望温度（例如，36.6℃）的视听报警。

图18示出示例闭环系统的框图。闭环系统指的是一种将系统的输出变量与某一参考值相比较并且操纵系统的输入来获得对系统的输出的期望作用的系统。

图13中示出的模块化干式解冻装置130以及特别地中央控制器135可以利用闭环干式解冻方法。例如，闭环干式解冻方法可以利用图18中示出的示例闭环系统。首先，温度传感器监测每个解冻腔133中的装有生物物质的包袋的系统输出（温度）并将数据传送给中央控制器135。中央控制器135然后变换该数据并将其余预设值（例如，期望温度）相比较，并且随后按照需要调整系统输入（电流）以解冻包袋和实现期望温度。中央控制器影响包袋的温度，该温度又被测量和循环回去以更改控制。

如图13和14中示出的，通用电源136将电流驱动到干式解冻装置的所有电气部件，其包括声振动器组件、高密度加热丝、和缓冲设备的内置温度传感器、解冻腔133的RF读取器、中央控制器、和分等级的AC/DC电源。在一些实施方式中，通用电源136将电流驱动到图形用户接口137。

如图13和14中示出的，中央控制器135控制所公开的干式解冻装置130和140的所有功能方面。中央控制器135从缓冲设备的温度传感器获取与循环的测得温度相关联的数据，变换所获取的数据并将其与预设温度值相比较；以及通过从预设温度值减去感测的值来生成误差信号。中央控制器135然后通过调节供应给特定解冻腔133中的高密度加热元件的电流来对所生成的误差信号做出响应，直到包袋实现预设温度值为止。中央控制器135还可以基于被用户手动填入的输入来调整供应到给定解冻腔133中的高密度加热元件的电流。在一些实施方式中，用户输入可以直接被填入到中央控制器135中。在其他实施方式中，可以经由LAN/WAN WiFi网络通过链接到中央控制器135的远程设备来填入用户输入。在一些实施方式中，中央控制器135与分等级的AC/DC电源136通信以调节供应给解冻腔133的电流。在一些实施方式中，一旦装有生物物质的包袋达到期望温度，中央控制器135就将自动切断到特定解冻腔133内的柔性导热片的电力。在一些实施方式中，一旦装有生物物质的包袋达到期望温度，中央控制器135就将触发听觉和/或视觉报警腔。

中央控制器135还通信耦合到嵌入在解冻腔133的内部壁中的RF读取器。该特征允许中央控制器135读取并解译从RFID标签获取的任何数据，所述RFID标签加接到解冻腔133中装有生物物质的包袋或外包装包袋（即，包括智能标记的包袋）。该中央控制器从RF读取器获取与循环的测得温度相关联的数据，变换所获取的数据并将其与预设温度值相比较；以及通过从预设温度减去感测的值来生成误差信号。中央控制器然后通过调节供应给特定解冻腔133中的高密度加热元件的电流来对所生成的误差信号做出响应，直到包袋实现预设温度值为止。中央控制器135还可以基于被用户手动填入的输入来调整供应给给定解冻腔133中的高密度加热元件的电流。在一些实施方式中，用户输入可以直接被填入到中央控制器135中。在其他实施方式中，可以经由LAN/WAN WiFi网络通过链接到中央控制器的远程设备来填入用户输入。在一些实施方式中，中央控制器135与分等级的AC/DC电源136通信以调节供应给解冻腔的电流。在一些实施方式中，一旦装有生物物质的包袋达到期望温度，中央控制器135就将自动切断到特定解冻腔内的柔性导热片的电力。

中央控制器135还在图形用户接口（GUI）137上显示传感器输出。在一些实施例中，GUI 137是智能电话、个人数字助理、膝上型LCD监视器或桌上型LCD监视器。可替代地，中央控制器135可以使用LAN/WAN WiFi网络将传感器输出无线传达给远程设备。

扩展端口138经由引线和协议的集合将功能添加给计算机系统。如图14中示出的，计算机化的闭环系统利用扩展端口138，其促进信息在中央控制器135和辅助模块132a中的辅助解冻腔133之间的移动，其与干式解冻装置140的主模块132分离且不同。因此，中央控制器135可以以与干式解冻装置的主模块132内的解冻腔133的方式相同的方式来监测并调节辅助解冻腔133。在一些实施例中，扩展端口138是串行端口。在一些实施例中，扩展端口138选自由以下各项组成的组：串行端口、并行端口、USB端口和多I/O卡。在一些实施例中，计算机化的闭环干式解冻系统140的辅助模块132a具有两腔配置。在一些实施例中，计算机化的闭环干式解冻系统的辅助模块132a具有四腔配置。在一些实施例中，计算机化的闭环干式解冻系统的辅助模块132a具有六腔配置。在一些实施例中，计算机化的闭环干式解冻系统的辅助模块132a具有八腔配置。在一些实施例中，计算机化的闭环干式解冻系统的辅助模块132a具有十腔配置。在一些实施例中，计算机化的闭环干式解冻系统的辅助模块132a具有十二腔配置。一般来说，辅助模块132a可以包括任何数目的干热解冻腔133。

如本文中使用的，一般采用关于数字的术语“约”来包括在该数字的任一方向上（大于或小于该数字）落在5%、10%、15%或20%的范围内的数字，除非以其他方式说明或以其他方式从上下文显然的。

如本文中使用的，遍及说明书可互换地使用术语“缓冲部”和“柔性不导热层”。

术语“温度感测模块”指的是被配置成与装有生物物质的包袋接触的电子设备，所述电子设备包括：传感器，其被配置成测量装有生物物质的包袋的温度；和射频（RF）设备，其被通信耦合到温度传感器并且配置成：（a）从传感器获取与测得温度相关联的数据，（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中，和（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

不按照本申请中描述的特定实施例来限制本技术，所述特定实施例意图作为本技术的各个方面的纯粹的说明。如对本领域技术人员来说将显而易见的，可以在不脱离此本技术的精神和范围的情况下做出对其的许多修改和变化。除了本文中列举的那些之外，根据前面的描述在本技术的范围内的功能上等同的方法和装置将对本领域技术人员而言是显而易见的。这样的修改和变化意图落在所附权利要求的范围内。仅按照所附权利要求连同这样的权利要求所给予的等同物的全范围来限制本技术。要理解，此本技术不限于特定方法、试剂、复合成分组成或生物系统，当然其可以变化。还要理解，本文中使用的术语仅为了描述特定实施例，而不意图是限制性的。

Claims

1.一种用于存储生物物质的包壳，包括：

包袋，其包括内壁和外壁，该内壁与生物物质接触；以及

附接到该包袋的内壁的电子设备，其包括：

（i）传感器，其被配置成测量在该包袋内密闭的该生物物质的生理和/或物理参数；以及

（ii）射频（RF）设备，其被通信耦合到该传感器并被配置成：

（a）从该传感器获取与被测量参数相关联的数据；

（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中；以及

（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

2.权利要求1所述的包壳，其中该生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

3.权利要求1所述的包壳，其中该生物物质的物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。

4.权利要求1所述的包壳，其中该生物物质的生理参数包括温度、pH、电导率、葡萄糖、O₂和CO₂水平。

5.权利要求1所述的包壳，其中该RF设备是射频识别（RFID）标签。

6.权利要求1所述的包壳，其中该RF设备包括被配置成从该RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈。

7.权利要求1所述的包壳，其中该RF设备包括被配置成从传感器获取与被测量参数相关联的数据的获取电路。

8.权利要求5所述的包壳，其中该RFID标签是无源的。

9.权利要求1所述的包壳，其中该传感器是测量在该包袋内密闭的该生物物质的温度的温度传感器。

10.权利要求9所述的包壳，其中该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。

11.权利要求9所述的包壳，其中该温度传感器是热敏电阻。

12.权利要求11所述的包壳，其中该热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。

13.一种用于检测或监测在解冻过程期间在包袋内密闭的生物物质的生理和/或物理参数的方法，包括：

（a）使用传感器获取与在包袋内密闭的生物物质的物理和/或生理参数相关联的数据；

（b）将所获取的传感器数据存储在RFID标签上；以及

（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

14.权利要求13所述的方法，其中该生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

15.权利要求13所述的方法，其中该生物物质的物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。

16.权利要求13所述的方法，其中该生物物质的生理参数包括温度、pH、电导率、葡萄糖、O₂和CO₂水平。

17.权利要求13所述的方法，其中该传感器是测量在该包袋内密闭的该生物物质的温度的温度传感器。

18.权利要求17所述的方法，其中该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。

19.权利要求17所述的方法，其中该温度传感器是热敏电阻。

20.权利要求19所述的方法，其中该热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。

21.权利要求13所述的方法，其中该RFID标签由印刷电路板、IC芯片、从RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈、被配置成存储与在该包袋内密闭的该生物物质相关联的参数的非易失性存储器和获取电路组成。

22.权利要求13所述的方法，其中该RFID标签是无源的。

23.一种附接到装有生物物质的包袋的外壁并配置成测量该包袋的生理和/或物理参数的设备，包括：

（iii）传感器，其被配置成测量装有生物物质的包袋的生理和/或物理参数；以及

（iv）射频（RF）设备，其被通信耦合到该传感器并被配置成：

（a）从该传感器获取与被测量参数相关联的数据；

（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中；以及

（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

24.权利要求23所述的设备，其中该生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

25.权利要求23所述的设备，其中装有生物物质的包袋的物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。

26.权利要求23所述的设备，其中装有生物物质的包袋的生理参数包括温度。

27.权利要求23所述的设备，其中该RF设备是射频识别（RFID）标签。

28.权利要求23所述的设备，其中该RF设备包括被配置成从该RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈。

29.权利要求23所述的设备，其中该RF设备包括被配置成从传感器获取与被测量参数相关联的数据的获取电路。

30.权利要求27所述的设备，其中该RFID标签是无源的。

31.权利要求23所述的设备，其中该传感器是测量装有生物物质的包袋的温度的温度传感器。

32.权利要求31所述的设备，其中该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。

33.权利要求31所述的设备，其中该温度传感器是热敏电阻。

34.权利要求33所述的设备，其中该热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。

35.一种用于检测或监测在解冻过程期间装有生物物质的包袋的生理和/或物理参数的方法，包括：

（d）使用传感器获取与装有生物物质的包袋的物理和/或生理参数相关联的数据；

（e）将所获取的传感器数据存储在RFID标签上；以及

（f）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

36.权利要求35所述的方法，其中该生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

37.权利要求35所述的方法，其中装有生物物质的包袋的物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。

38.权利要求35所述的方法，其中装有生物物质的包袋的生理参数包括温度。

39.权利要求35所述的方法，其中该传感器是测量装有生物物质的包袋的温度的温度传感器。

40.权利要求39所述的方法，其中该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。

41.权利要求39所述的方法，其中该温度传感器是热敏电阻。

42.权利要求41所述的方法，其中该热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。

43.权利要求35所述的方法，其中该RFID标签由印刷电路板、IC芯片、从RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈、被配置成存储与装有生物物质的包袋相关联的参数的非易失性存储器和获取电路组成。

44.权利要求35所述的方法，其中该RFID标签是无源的。

45.一种用于解冻装有生物物质的包袋的包壳，其包括：具有高热导率包括内壁和外壁的外包装包袋；以及附接到该外包装包袋的内壁的电子设备，该电子设备被配置成与装有生物物质的密闭包袋接触，包括：

（i）传感器，其被配置成测量装有生物物质的密闭包袋的生理和/或物理参数；以及

（ii）射频（RF）设备，其被通信耦合到传感器并且配置成：

（a）从该传感器获取与被测量参数相关联的数据；

（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中；以及

（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

46.权利要求45所述的包壳，其中该生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

47.权利要求45所述的包壳，其中该生物物质的物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。

48.权利要求45所述的包壳，其中该生物物质的生理参数包括温度。

49.权利要求45所述的包壳，其中该RF设备是射频识别（RFID）标签。

50.权利要求45所述的包壳，其中该RF设备包括被配置成从RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线或线圈。

51.权利要求45所述的包壳，其中该RF设备包括被配置成从传感器获取与被测量参数相关联的数据的获取电路。

52.权利要求49所述的包壳，其中该RFID标签是无源的。

53.权利要求45所述的包壳，其中该传感器是测量装有生物物质的密闭包袋的温度的温度传感器。

54.权利要求53所述的包壳，其中该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。

55.权利要求53所述的包壳，其中该温度传感器是热敏电阻。

56.权利要求55所述的包壳，其中该热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。

57.一种用于检测或监测在解冻过程期间装有生物物质的密闭包袋的生理和/或物理参数的方法，包括：

（i）使用传感器获取与装有生物物质的密闭包袋的物理和/或生理参数相关联的数据；

（ii）将所获取的传感器数据存储在RFID标签上；以及

（iii）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

58.权利要求57所述的方法，其中该生物物质是新鲜的、冷冻的、存储的或解冻的，并且选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

59.权利要求57所述的方法，其中装有生物物质的密闭包袋的物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。

60.权利要求57所述的方法，其中装有生物物质的密闭包袋的生理参数包括温度。

61.权利要求57所述的方法，其中该传感器是测量装有生物物质的密闭包袋的温度的温度传感器。

62.权利要求61所述的方法，其中该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。

63.权利要求61所述的方法，其中该温度传感器是热敏电阻。

64.权利要求63所述的方法，其中该热敏电阻是负温度系数（NTC）热敏电阻。

65.权利要求57所述的方法，其中该RFID标签由印刷电路板、IC芯片、被配置成从RF读取器接收功率并与该RF读取器通信的无线天线/线圈、被配置成存储与装有生物物质的密闭包袋相关联的参数的非易失性存储器和获取电路组成。

66.权利要求57所述的方法，其中该RFID标签是无源的。

67.一种用于干式解冻装有生物物质的包袋的装置，包括：第一缓冲设备和第二缓冲设备，其均包括：

（i）柔性导热片，其被配置成接触装有生物物质的包袋；

（ii）高密度加热元件，其被配置成向柔性导热片供应热能；

（iii）温度传感器，其被配置成接触包袋并测量包袋的温度；

（iv）声振动器组件，其被配置成利用声波搅动包袋；以及

（v）柔性不导热层，其被配置成促进朝向装有生物物质的包袋的单向热传递，并且使声振动器组件和温度传感器与高密度加热元件绝缘；以及

（vi）绝热屏障，其被配置成使温度传感器与柔性导热片和高密度加热元件热隔离，

其中第一缓冲设备的柔性导热片面向第二缓冲设备的柔性导热片。

68.权利要求67所述的装置，其中该生物物质选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

69.权利要求67所述的装置，其中该柔性导热片由硅组成。

70.权利要求67所述的装置，其中该高密度加热元件被配置成当被用电流供电时将热能供应给柔性导热片。

71.权利要求67所述的装置，其中该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。

72.权利要求67所述的装置，其中该温度传感器是负温度系数（NTC）热敏电阻。

73.权利要求67所述的装置，其中该柔性不导热层由选自由以下各项组成的组的材料组成：聚苯乙烯泡沫、淀粉基泡沫、纤维素、纸、橡胶、无纺材料、和塑料。

74.权利要求67所述的装置，还包括电子连接器，其被配置成将电流供应给温度传感器和高密度加热元件。

75.权利要求67所述的装置，其中该高密度加热元件被配置成供应足以在10分钟内将250-500ml生物物质的包袋以-40℃起始温度加热到36.6℃的热能。

76.权利要求67所述的装置，其中该柔性导热片的周长比包袋的周长更大。

77.一种用于干式解冻装有生物物质的包袋的方法，包括：

（i）经由电子连接器驱动电流通过高密度加热元件；

（ii）将由高密度加热元件生成的热能传递给柔性导热片，该柔性导热片被配置成将热能扩散到装有生物物质的包袋；

（iii）使用低频声振动来搅动包袋以实现均匀解冻；

（iv）使用温度传感器来测量包袋的温度；以及

（v）经由电子连接器传达测量结果。

78.权利要求77所述的方法，其中该生物物质选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

79.权利要求77所述的方法，其中该柔性导热片由硅组成。

80.权利要求77所述的方法，其中该温度传感器是传统的电阻温度检测器（RTD）。

81.权利要求77所述的方法，其中该温度传感器是负温度系数（NTC）热敏电阻。

82.权利要求77所述的方法，其中该高密度加热元件被配置成供应足以在10分钟内将250-500ml生物物质的包袋以-40℃起始温度加热到36.6℃的热能。

83.权利要求77所述的方法，其中该低频声振动在10Hz到50Hz之间变化。

84.一种用于干式解冻装有生物物质的包袋的计算机控制的装置，包括：

（i）第一解冻腔，其包括：

（a）第一缓冲设备和第二缓冲设备，其均包括：

（1）柔性导热片，其被配置成接触装有生物物质的包袋；

（2）高密度加热元件，其被配置成向柔性导热片供应热能；

（3）温度传感器，其被配置成接触包袋并测量包袋的温度；

（4）声振动器组件，其被配置成利用声波搅动包袋；

（5）柔性不导热层，其被配置成促进朝向装有生物物质的包袋的单向热传递，并且使声振动器组件和温度传感器与高密度加热元件绝缘；以及

（6）绝热屏障，其被配置成使温度传感器与柔性导热片和高密度加热元件热隔离，

其中第一缓冲设备的柔性导热片面向第二缓冲设备的柔性导热片；以及

（b）射频（RF）读取器，其被配置成与包袋上的射频识别设备（RFID）标签无线通信；

（ii）中央控制器，其被配置成从温度传感器和RF读取器数据接收温度数据，并基于所接收到的温度数据来控制高密度加热元件；以及

（iii）电源，其被配置成基于从中央控制器接收到的控制信号来将电流供应给高密度加热元件。

85.权利要求84所述的计算机控制的装置，其中该计算机控制的装置还包括与第一解冻腔相同的多个解冻腔，其中该多个解冻腔通信耦合到中央控制器。

86.权利要求84所述的计算机控制的装置，其中该中央控制器包括扩展端口，其被配置成与多个辅助解冻腔通信耦合。

87.权利要求86所述的计算机控制的装置，其中该辅助解冻腔的数目是二、四、六、八、十或十二。

88.权利要求84所述的计算机控制的装置，其中该包袋是外包装包袋，其包括：内壁和外壁；以及附接到该外包装包袋的内壁的电子设备，该电子设备被配置成与装有生物物质的密闭包袋接触。

89.权利要求88所述的计算机控制的装置，其中该电子设备包括：

（a）从该传感器获取与被测量参数相关联的数据；

（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中；以及

（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

90.权利要求84所述的计算机控制的装置，其中该包袋是容器，其包括：内壁和外壁，该内壁与生物物质接触；以及附接到该容器的外壁的电子设备，其包括：

（i）传感器，其被配置成测量密闭生物物质的容器的生理和/或物理参数；以及

（a）从该传感器获取与被测量参数相关联的数据；

（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中；以及

（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

91.权利要求89或90所述的计算机控制的装置，其中该生物物质选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

92.权利要求89或90所述的计算机控制的装置，其中该物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。

93.权利要求89或90所述的计算机控制的装置，其中该生理参数包括温度。

94.权利要求89或90所述的计算机控制的装置，其中该RF设备是射频识别（RFID）标签。

95.一种用于干式解冻生物物质的计算机控制的过程，包括：

（i）经由高密度加热元件生成热量；

（ii）经由柔性导热片将由高密度加热元件生成的热量扩散到装有生物物质的包袋；

（iii）使用低频声振动来搅动包袋以实现均匀解冻；

（iv）使用温度传感器来测量包袋的温度；

（v）经由电气连接器将与测得温度相关联的数据传送给中央控制器；以及

（vi）响应于（v）接收用于由高密度加热元件来调节热量的生成的控制信号。

96.权利要求95所述的计算机控制的过程，其中该低频声振动在10Hz到50Hz之间变化。

97.权利要求95所述的计算机控制的过程，还包括：

（i）使用加接到包袋的射频识别设备（RFID）标签来测量包袋的温度；

（ii）从被配置成与RFID标签无线通信的RF读取器接收温度数据；以及

（iii）响应于（ii）而从中央控制器接收用于调节高密度加热元件的控制信号。

98.权利要求95所述的计算机控制的过程，其中该生物物质选自由以下各项组成的组：药物、血浆、全血、甘油血液和RBC。

99.权利要求97所述的计算机控制的过程，其中该包袋是外包装包袋，其包括：内壁和外壁；以及附接到该外包装包袋的内壁的电子设备，该电子设备被配置成与装有生物物质的密闭包袋接触。

100.权利要求99所述的计算机控制的过程，其中该电子设备包括：

（a）从该传感器获取与被测量参数相关联的数据；

（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中；以及

（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

101.权利要求97所述的计算机控制的过程，其中该包袋是容器，其包括：内壁和外壁，该内壁与生物物质接触；以及附接到该容器的外壁的电子设备，其包括：

（a）从该传感器获取与被测量参数相关联的数据；

（b）将所获取的传感器数据存储在非易失性存储器中；以及

（c）将所存储的数据无线传达给RF读取器。

102.权利要求100或101所述的计算机控制的过程，其中该物理参数包括标识、来源历史、人口统计数据和时间戳记。

103.权利要求100或101所述的计算机控制的装置，其中该生理参数包括温度。

104.权利要求100或101所述的计算机控制的装置，其中该RF设备是射频识别（RFID）标签。