(57)【要約】電子アセンブリは、ラベルが貼り付けられた品目の品質、保存寿命、または安全性を損なう可能性のある時間温度レベルに達したかを、検査するラベルに含めることができる。ラベルは、温度および／または使用前の経過時間に関して慎重な取扱いを必要とする広範囲の多様な物体上で使用することができる。ラベル付けシステムは、測定および計算を行う回路と、安売りする時間になったことを示し、その後、販売ではなく処分する時間になったことを示すインジケータを含む。ラベルは通常、小形電池を動力とする、可動性の、使い捨てラベルの形状であってよい。方法は、温度可変発振器またはタイムベースを提供する段階と、論理回路内の該発振器のサイクルを計数して、事前に設定された1つまたは複数の総サイクル数にいつ達するかを判定する段階と、総サイクル数に達した際に信号を発する段階を含む。
2006522933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐敗しやすい製品の腐敗を監視し、人に警戒させる電子機器アセンブリであって、
1つまたは複数の発振器またはタイムベースと
1つまたは複数の電池またはエネルギー・セルと、
電子タイミング回路と、
1つまたは複数のインジケータとを含み、
各々の該発振器またはタイムベースおよび各々の該タイミング回路は、1つまたは複数の電池またはエネルギー・セルを動力とし、各々の該インジケータは、該電子タイミング回路に接続され、したがって、該アセンブリは、時間測定を実行し、算出された警告事象時間が生じたときに該1つまたは複数のインジケータに警告ステータスを与えるように機能する、アセンブリ。
【請求項２】
ラベルに組み込まれる、請求項1記載のアセンブリ。
【請求項３】
発振器またはタイムベースは温度可変であり、アセンブリは、時間−温度測定を実行し、算出された警告事象時間が生じたときに1つまたは複数のインジケータに警告ステータスを与えるようになっている、請求項1記載のアセンブリ。
【請求項４】
発振器またはタイムベースは固定周波数である、請求項1記載のアセンブリ。
【請求項５】
発振器またはタイムベースは、製造時に較正することができる、請求項1記載のアセンブリ。
【請求項６】
較正は、メモリ・レジスタおよびコンデンサ加算技術(capacitor summing technique)により達成される、請求項5記載のアセンブリ。
【請求項７】
発振器またはタイムベースが、リング型共振回路、シリコン・ベースの共振回路、および共振結晶から成る群より選択された装置を含む、請求項1記載のアセンブリ。
【請求項８】
1つまたは複数の可聴警告装置をさらに含む、請求項1記載のアセンブリ。
【請求項９】
電子タイミング回路は温度を測定することができる、請求項4記載のアセンブリ。
【請求項１０】
電子タイミング回路は、マイクロコントローラおよび記憶されたプログラム・コードを含む、請求項1記載のアセンブリ。
【請求項１１】
温度センサである環境センサを含む、請求項10記載のアセンブリ。
【請求項１２】
1つまたは複数の環境センサと、該1つまたは複数の環境センサとのインタフェースとをさらに含む、請求項10記載のアセンブリ。
【請求項１３】
環境センサの1つまたは複数は、湿度センサ、物理的な向きを検出するセンサ、加速度センサ、気圧のセンサ、分子化合物のセンサ、およびそれらの組合せから成る群より選択される、請求項12記載のアセンブリ。
【請求項１４】
1方向または2方向シリアル・インタフェースを介してマイクロコントローラと通信する1つまたは複数の集積回路装置をさらに含む、請求項10記載のアセンブリ。
【請求項１５】
装置の1つはリアルタイム・クロックである、請求項14記載のアセンブリ。
【請求項１６】
1方向または2方向シリアル・インタフェースを介したマイクロコントローラとのデータの相互通信を容易にする回路をさらに含む、請求項10記載のアセンブリ。
【請求項１７】
回路がデータのワイヤレス無線周波数通信を容易にする、請求項16記載のアセンブリ。
【請求項１８】
回路がデータのワイヤレス赤外線通信を容易にする、請求項16記載のアセンブリ。
【請求項１９】
電子監視および／またはタイミング回路が1つまたは複数の集積回路に組み込まれる、請求項1記載のアセンブリ。
【請求項２０】
1つまたは複数のインジケータがLEDである、請求項1記載のアセンブリ。
【請求項２１】
1つまたは複数のインジケータがLCDである、請求項1記載のアセンブリ。
【請求項２２】
腐敗しやすい製品の腐敗を監視し、人に警戒させるラベルであって、ラベルは電子機器アセンブリと外側ラベル・カバーとを含み、電子機器アセンブリは、
1つまたは複数の発振器またはタイムベースと
1つまたは複数の測温体と、
1つまたは複数の電池またはエネルギー・セルと、
電子タイミング回路と、
1つまたは複数のインジケータとを含み、
各々の該発振器またはタイムベースおよび各々の該タイミング回路は、1つまたは複数の電池またはエネルギー・セルを動力とし、各々の該インジケータは、該電子タイミング回路に接続され、したがって、該アセンブリが、時間測定を実行し、算出された警告事象時間が生じたときに該1つまたは複数のインジケータに警告ステータスを与えるように機能する、ラベル。
【請求項２３】
発振器またはタイムベースは温度可変であり、電子機器アセンブリは、時間−温度測定を実行するように適合され、算出された警告事象時間が生じたときに1つまたは複数のインジケータに警告ステータスを与えるようになっている、請求項22記載のラベル。
【請求項２４】
発振器またはタイムベースは固定周波数である、請求項22記載のラベル。
【請求項２５】
発振器またはタイムベースは、製造時に較正することができる、請求項22記載のラベル。
【請求項２６】
較正がメモリ・レジスタおよびコンデンサ加算技術により達成される、請求項25記載のラベル。
【請求項２７】
発振器またはタイムベースは、リング型共振回路、シリコン・ベースの共振回路、および共振結晶から成る群より選択された装置を含む、請求項22記載のラベル。
【請求項２８】
1つまたは複数の可聴警告装置をさらに含む、請求項22記載のラベル。
【請求項２９】
電子タイミング回路は温度を測定することができる、請求項22記載のラベル。
【請求項３０】
電子タイミング回路は、マイクロコントローラおよび記憶されたプログラム・コードを含む、請求項22記載のラベル。
【請求項３１】
温度センサである環境センサを含む、請求項30記載のラベル。
【請求項３２】
1つまたは複数の環境センサと、該1つまたは複数の環境センサとのインタフェースとをさらに含む、請求項30記載のラベル。
【請求項３３】
1つまたは複数の環境センサが、湿度センサ、物理的な向きを検出するセンサ、加速度センサ、気圧のセンサ、分子化合物のセンサ、およびそれらの組合せから成る群より選択される、請求項32記載のラベル。
【請求項３４】
1方向または2方向シリアル・インタフェースを介して該マイクロコントローラと通信する1つまたは複数の集積回路装置をさらに含む、請求項30記載のアセンブリ。
【請求項３５】
装置の1つはリアルタイム・クロックである、請求項34記載のアセンブリ。
【請求項３６】
1方向または2方向シリアル・インタフェースを介したマイクロコントローラとのデータの相互通信を容易にする回路をさらに含む、請求項30記載のアセンブリ。
【請求項３７】
回路がデータのワイヤレス無線周波数通信を容易にする、請求項36記載のアセンブリ。
【請求項３８】
回路がデータのワイヤレス赤外線通信を容易にする、請求項36記載のアセンブリ。
【請求項３９】
電子タイミング回路が1つまたは複数の集積回路中に組み込まれる、請求項22記載のアセンブリ。
【請求項４０】
1つまたは複数の視覚インジケータがLEDである、請求項22記載のラベル。
【請求項４１】
1つまたは複数の視覚インジケータがLCDである、請求項22記載のラベル。
【請求項４２】
電子機器回路アセンブリを含む時間−温度積分器であって、該回路アセンブリは、
1つまたは複数の発振器またはタイムベースと
1つまたは複数の測温体と、
1つまたは複数の電池またはエネルギー・セルと、
電子監視および／またはタイミング回路と、
1つまたは複数のインジケータとを含み、
各々の該発振器またはタイムベースならびに各々の該監視および／またはタイミング回路は、1つまたは複数の電池またはエネルギー・セルを動力とし、各々の該インジケータは、該電子監視および／またはタイミング回路に接続され、したがって、該アセンブリは、時間および／または時間−温度測定を実行し、算出された事象時間が生じたときに該1つまたは複数のインジケータに警告ステータスを与えるように機能する、積分器。
【請求項４３】
時間−温度測定が、温度可変である発振器またはタイムベースを含む手段によって行われる、請求項42記載のアセンブリ。
【請求項４４】
発振器またはタイムベースが、製造時に較正されることができる、請求項42記載のアセンブリ。
【請求項４５】
較正が、メモリ・レジスタおよびコンデンサ加算技術により達成される、請求項44記載のアセンブリ。
【請求項４６】
発振器またはタイムベースは、リング型共振回路、シリコン・ベースの共振回路、および共振結晶から成る装置を含む、請求項42記載の積分器。
【請求項４７】
1つまたは複数の可聴警告装置をさらに含む、請求項42記載の積分器。
【請求項４８】
電子監視および／またはタイミング回路が温度を測定することができる、請求項42記載の積分器。
【請求項４９】
電子監視および／またはタイミング回路がマイクロコントローラおよび記憶されたプログラム・コードを含む、請求項42記載の積分器。
【請求項５０】
温度センサである環境センサを含む、請求項42記載の積分器。
【請求項５１】
1つまたは複数の環境センサと、該1つまたは複数の環境センサとのインタフェースをさらに含む、請求項42記載の積分器。
【請求項５２】
1つまたは複数の環境センサが、湿度センサ、物理的な向きを検出するセンサ、加速度センサ、気圧のセンサ、分子化合物のセンサ、およびそれらの組合せから成る群より選択される、請求項51記載の積分器。
【請求項５３】
1方向または2方向シリアル・インタフェースを介してマイクロコントローラと通信する1つまたは複数の集積回路装置をさらに含む、請求項42記載の積分器。
【請求項５４】
装置の1つはリアルタイム・クロックである、請求項53記載の積分器。
【請求項５５】
1方向または2方向シリアル・インタフェースを介したマイクロコントローラとのデータの相互通信を容易にする回路をさらに含む、請求項42記載の積分器。
【請求項５６】
回路がデータのワイヤレス無線周波数通信を容易にする、請求項55記載の積分器。
【請求項５７】
回路がデータのワイヤレス赤外線通信を容易にする、請求項55記載の積分器。
【請求項５８】
電子タイミング回路は1つまたは複数の集積回路に組み込まれる、請求項42記載の積分器。
【請求項５９】
1つまたは複数の視覚インジケータがLEDである、請求項42記載の積分器。
【請求項６０】
1つまたは複数の視覚インジケータがLCDである、請求項42記載の積分器。
【請求項６１】
時間−温度積分を完全に集積回路内で実行する方法であって、
温度可変発振器またはタイムベースを提供する段階と、
論理回路内の該発振器のサイクルを計数して、事前に設定された1つまたは複数の総サイクル数にいつ達するかを判定する段階と、
該総サイクル数に達した際に信号を発する段階
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明の態様は概して、腐敗しやすい商品の腐敗条件を検出する方法および装置に関する。特に、これらの態様は肉などの冷凍食品の腐敗を検出に関するが、それに限らない。
【背景技術】
【０００２】
冷凍および冷蔵によってより長いが無限ではない保存寿命が与えられている生鮮食品の状態の監視および管理は、社会における大きな問題である。したがって、消費者は、生鮮食品に好都合な包装が施され、商店やスーパーマーケットで１年中購入可能であり、同時に、見た目や風味を損なう腐敗の恐れがなく、さらに重要なことであるが、購入した製品に健康上の危険性がないことを望んでいる。
【０００３】
内在性酵素による酸化および劣化と、炭化水素およびアミノ酸を含む広範囲の食品成分の代謝に関連する細菌成長プロセスはすべて、食品の感覚的な品質および／または衛生面の品質を損ない、最終的に消費者に食品の購入を拒ませる可能性がある。これらの様々な腐敗プロセスの相対的な重要性は、プロセスごとに変わり、輸送および保管の条件、所望の用途などに応じて変わるが、細菌の成長の結果は一般に、重要な寄与因子である。このことは、肉などの冷凍生鮮食品に当てはまる。
【０００４】
関連技術
特許の内容および商業的な製品を検討したところ、発明者には腐敗の条件を監視する化学的手段および視覚的手段しか見つからなかった。発明者の知る先行技術のうちで、本発明の機能を実現する同様の方法を示したものはなく、かつ電子的および算術的な装置および方法を用いて腐敗しやすい商品の腐敗を示す手段を組み入れているものはない。本発明は、好ましくは化学的手段ではなく電子的手段を利用してタイミングを実現する。
【発明の開示】
【０００５】
発明の概要
本発明は、時間−温度積分（ＴＴＩ）を実行する手段と、ラベルが貼り付けられた品目の品質または保存寿命を損なう可能性のある時間および／または温度レベルに達したことを示す手段とを含む電子回路を含む、腐敗しやすい品目用のラベルの改良を含む。ラベルは、温度および／または使用前の経過時間に関して慎重な取扱いを必要とする様々な物体上で使用することができる。これには、冷凍食品、肉、場合によっては薬剤、血液、および臓器移植用の臓器が含まれることがある。好ましくは、食品の場合、ラベル付けシステムは、測定および計算を行う回路と、安売りする時間になったことを示し、その後、食品を販売ではなく処分する時間になったことを示すインジケータとを含む。選択的に、回路は、「温度過昇警告」システムなどの手段を含み、品目が損傷しているかまたは腐敗しているとただちにみなされるような程度のワンタイム温度違反が起こったときにそれを示すことができる。
【０００６】
本発明によって解決される問題の導入として、製造および包装の時点から小売位置への流通を経てレジでの購入時点までの、腐敗しやすい食品産業の供給チェーンについて考える。腐敗しやすい食品は、供給チェーンに沿って、様々な温度環境を通じて、様々な程度の輸送、保管、および保存寿命にわたって取り扱われる。腐敗しやすい食品の腐敗は、様々な取扱い因子のために購入の前に起こる可能性があり、すなわち、このような腐敗しやすい食品の温度が不適切な温度になり、かつ／または包装から購入時点までの経過時間が安全限界を超える恐れがある。
【０００７】
腐敗情報を腐敗しやすい製品の船積み業者、倉庫業者、運送業者（handler）、小売業者、および消費者に伝達することができ、したがって、情報に基づいて供給チェーンにおける製品の鮮度に関する決定を下せるようにする手段が必要である。本発明は、1つまたはいくつかの電子タイマおよび／あるいは1つまたはいくつかの温度検知・TTI計算手段を、特定の製品用途に適切な携帯使い捨てラベルまたは同様の包装タイプに組み込むことによって腐敗を検出するそのような手段を提供する。
【０００８】
他の態様では、腐敗を判定しかつ／または割合を示して、たとえば、事前の警告を与えるためのより簡単またはより複雑な計算を行うことができる。様々な態様における腐敗の判定は、タイマのみに基づいて厳密に行うことも、TTI技術を用いて行うこともできる。たとえば、タイマのみによる判定とTTI機能のいずれかが望ましい本発明の例では、電子タイミング・制御集積回路にモード選択入力ピンを組み込むことができる。LEDや液晶ディスプレイ（LCD）を利用することなどの視覚手段、または圧電音声素子を利用することなどの音響手段によって、所定の限界を超えたことを示すことができる。
【０００９】
本発明は、通常、小形電池を動力とする、好ましくは可動性の使い捨てラベルの形をとってよい。ラベルは、通常、適切な接着剤を用いて腐敗しやすい製品の包装の外面に取り付けられる、ラベル・カバー／ケーシングを含んでよく、または可視パウチに入れるかもしくは監視すべき目標製品に何らかの他の手段によって取り付けてよい。頂面上に印刷された画像は、単位価格、重量、商標、ロゴ、その他の情報などの情報を伝える。
【００１０】
本発明の有利な局面は、すべての回路をカスタム集積回路に組み込み、動作に必要なエネルギーが他の方法で可能なよりも少なくなる小形でより簡単な回路構成が得られることである。エネルギー消費量が減ることによって、電池のサイズを小さくし、コストおよび重量を少なくすることができる。
【００１１】
本発明の一局面は、集積回路内で時間−温度積分全体を実行する方法を含んでよい。このような方法の態様は、温度可変発振器またはこの発振器のタイムベース計数サイクルを論理回路内に設け、事前に設定された1つまたは複数の総サイクル数にいつ達するかを判定する段階と、総サイクル数に達した際、信号を発する段階を含んでよい。このような事前に設定された総サイクル数は、回路内に固定しても、入出力制御を介して1組の定数から選択しても、製造時にプログラム制御を介して調整してもよい。たとえば、製品の寿命の75%が生じたことを示す事前に設定された数の計数があっても、寿命の100%（腐敗）が生じたことを示す第2のより多い事前に設定された数の計数があってもよい。または、機械もしくは機器の動作に使用される方法の態様では、長時間の高温動作の危険な条件の様々なレベルを示す事前に設定された数の計数があってもよい。
【００１２】
したがって、本発明において可能になる改良は数多く、それぞれの改良が、本発明の利益、特徴、および有用性に対する寄与に関して高い価値を有する。人間に対する本発明の全利益をただちに理解することはできないが、本発明を適用できる産業には、船積みおよび製品流通、医薬品、パン・生鮮食品、肉、乳製品、鶏肉、魚肉が含まれる。これらの産業のそれぞれでは、人間の健康および経済面の利益を、製品の腐敗を防止することによって直接得ることができる。同様に、機械または機器がある温度限界内のままであることを必要とする産業は、本発明の装置および方法から利益を得ることができる。
【００１３】
ある態様では、同じ装置内に1つまたは複数の特別のセンサを組み込むことによって同時に他の環境条件を検知しながら本発明の時間−温度監視を行うことができる。たとえば、湿度センサは、生鮮製品を含む包装内の有害な湿度レベルを検出することができ、それによって警告状態が使用可能にされ、小売業者または顧客に警告することができる。他のそのようなセンサは、物理的な向きまたは傾き、加速度または衝撃、気圧または高度を検出することができる。腐敗した食品によって発生した気体または液体サイン化合物の存在を検出するセンサを同様に組み込んでもよい。
【００１４】
本発明は、リアルタイム・クロック、測定データを記憶するメモリを含み、かつ／またはハード配線接続、赤外線、もしくは無線周波数変調を介してデータを交換してもよい。このような検知要素、メモリ要素、および通信回路要素は、Dallas Semiconductor/Maximum, National Semiconductor, SensirionやJaztekなどの会社から容易に入手できる構成要素から構成することができる。
【００１５】
回路は、プリント基板上の表面実装構成要素の集合として組み立てても、シリコン基板上の回路として集積してもよい。現在の半導体設計、構成、および製造技術を用いて顕著な小形化の利点を実現することができ、それによって、本発明の電子回路をシリコンまたはその他の適切な基板上に作製することができる。
【００１６】
本発明のこれらの局面、関連する態様、利点、および特徴は、その一部が説明に記載されており、一部は、本発明の詳細な説明および参考図面を参照するか、または本発明を実施することによって当業者に明らかになろう。
【００１７】
発明の詳細な説明
各図を参照すると、本発明のいくつかの態様が示されているが、本発明はこれらに限らない。本発明の一態様によるラベルは、印刷された情報だけでなく、電子回路、およびラベルが視界内にある人にステータス条件を示すためのインジケータも含む。
【００１８】
図1は、製品包装（図示せず）に適用される概ね平坦なラベルである本発明の一態様の平面図である。表面23は、内容の説明、価格、バーコード、他の重要な情報のような本質的な製品情報に必要なテキストおよび画像が事前に印刷されると共に事後に印刷されるものである。表面23は、紙、プラスチック、または他の印刷可能な材料で構成され、開口部1および2を有しており、これらの開口部を通して、表面の下に取り付けられた発光ダイオード（LED）が発光して、ラベルが視界内にある人に特定のステータス条件の発生を示すことができる。本発明では、ステータス条件は通常、複数の考えられるステータス条件のうちの1つである。
【００１９】
他の態様では、このようなLEDおよび開口部の数は上記より少なくても多くてもよく、拡散フィルタおよび／またはカラー・フィルタを開口部の裏側に積層してもよい。作動タブ5は、引かれたときにラベルの積層間から出て、回路に電池を接触させるのを可能にするプラスチック絶縁体ストリップの先端である。
【００２０】
図2は、識別のために各層が分離された状態で示されている、腐敗しやすい製品のラベルに実現された本発明の好ましい態様の構成要素の斜視図である。頂部印刷可能カバー23には、その開口部1および2が示されている。接触接着剤22は、カバー23をプリント基板6に接着する。同様に、底部層9上の接着剤面21は、プリント基板6の底部に付着する。取外し可能なカバー・ストリップ10は、底部層9から部分的に剥離された状態で示されている。基板6には、集積回路7、2つのLED 3および4、電池8、および作動ストリップ5が示されている。図2には、集積回路7や電池8のようなより厚い構成要素が、ラベルの頂面または底面上の目障りなこぶとして突き出るのを防止できる方法は示されていない。接着剤21および／または22の代わりに3M4432または4416両面接着剤発泡テープなどのダイカット発泡接着剤材料を挿入することによって解決することができる。発泡材料に「井戸」をダイカットしてより厚い構成要素を収容することによって、ラベル全体が、頂面および底面上により一定の厚さを有する。
【００２１】
図3aは、時間−温度積分計算法を用いて動作する本発明の好ましい態様の動作のフローチャートである。プログラム・フローチャートの開始11では、段階12で電池作動タブが引かれるまで動作は実行されず、電池作動タブが引かれると、段階13でカウンタが計数を開始する。条件14でカウンタが最終数TC1に達すると、段階15でインジケータAが1Hzで点滅を開始する。インジケータAは、条件16でカウンタが最終数2に達するまで点滅し続ける。最終数TC2に達すると、インジケータAは点滅を停止し、インジケータBが点滅を開始する（17）。インジケータBは次いで、最終数TC3に達する（18、19）まで点滅し続け、フローチャートの段階20でプログラムが停止する。
【００２２】
図3bは、タイマのみによって動作する本発明の他の態様の動作のフローチャートである。プログラム・フローチャートの開始110では、段階120で電池作動タブが引かれるまで動作は実行されず、電池作動タブが引かれると、段階130でカウンタが計数を開始する。条件140でカウンタがその設定値に達すると、段階150でインジケータAが1Hzで点滅を開始する。インジケータAは、条件170でカウンタが限界Bに達するまで点滅し続ける。限界Bに達すると、インジケータAは点滅を停止し、段階180でインジケータBが点滅を開始する。インジケータBは次いで、段階200で電池のエネルギーが切れ、フローチャート段階210でプログラムが停止する。LEDのデューティ・サイクルまたはオンタイムを変更することができ、LEDデューティ・サイクルを数分の1%に短くすれば電池寿命を延ばすことができる。電池寿命と光振幅の兼ね合せは、主観的なものであり、回路に使用されるLEDの種類および電池の種類に依存する。
【００２３】
LEDの点滅がそれぞれの異なるシーケンスで行われるように他のプログラム・フロー段階を含めることが本発明の範囲内であることは明らかである。LEDのデューティ・サイクルまたはオンタイムを変更することができ、LEDデューティ・サイクルを短くすれば電池寿命を延ばすことができる。LCDタイプのような他のインジケータ・タイプでLEDを置き換えてもよい。可聴圧電ビーパ要素を組み込んでもよい。本発明の複数の態様による1つのラベルで複数のタイマおよび複数の温度センサを監視することができる。
【００２４】
本発明における低エネルギー要件を実現するには、LEDのパルスのオン・オフを約25Hzよりも速い速度で切り換えることによって目の視覚特性の持続性を活用することができ、同じ所望の視認期間にわたってLEDを連続的にオンに維持する場合と比べて、同じ見掛け上の明るさでより低い総電流ドレーンが得られる。電池寿命と光振幅の兼ね合せは、やはり主観的なものであり、回路の電流制限特性ならびに回路に使用されるLEDおよび電池構成要素の種類に依存する。
【００２５】
図4は、本発明の好ましい態様の回路の概略図である。図4は、回路にVbat電圧を供給する作動スイッチ5に接続された電池8を示している。発振器30は、非安定性で自走し、カウンタ31にクロック信号を供給する。カウンタ31の論理レベル出力には、最終数1、TC1（信号32）、最終数2、TC2（信号33）、および最終数3、TC3（信号34）、ならびに低デューティ・サイクル、1Hzクロック・カウント、CNT（信号35）が含まれる。2つの"D"型ラッチ36および37の機能は、LED 3および4が使用可能にされ点滅するようにTC1（信号32）およびTC2（信号33）の最終数を記録することである。
【００２６】
ANDゲート38および39は、どんな最終数が記録されたかに応じて、点滅使用可能、かつ点滅使用不可能にする。TC2（信号33）が緑LED 3を使用不可能にし、同様にTC3（信号34）が赤LED 4を使用不可能とすることに留意されたい。したがって、TC1に達するまで、どのインジケータも点滅しない。TC1が発生してからTC2が発生するまでの間、緑LED3が点滅し、TC2が発生してからTC3が発生するまでの間、赤LED4が点滅する。この好ましい態様では、TC3が発生した後、どのLEDも点滅しなくなる。しかし、赤LEDは、電池寿命が切れるまで点滅することができる。
【００２７】
本発明の目的は、同調回路80の機能によって基本周波数を設定する手段として発振器を制御することである。インタフェース79を用いて同調回路80の値を消去し新しい値を書き込むことができる。さらに、発振器は、温度センサ72の機能によって局部温度に対して周波数を同調させることができる。これらの制御手段について以下に詳しく説明する。
【００２８】
図5は、本発明の他の態様の回路の概略図である。絶縁プル・ストリップ47を取り外すことによって作動スイッチ5を閉じると、電池8が、バイパス・コンデンサ46によってフィルタリングされた電力をマイクロコントローラ41に供給する。マイクロコントローラ41は、電力投入時に、プログラム・メモリ40に記憶されているプログラムを実行する。マイクロコントローラの命令実行速度は、結晶45を介して設定するか、Microchip、Philips、Hitachiなどの会社による多数の現代のマイクロコントローラ製品に見られるように、内部RC発振器を用いることによって結晶を無くすことができる。緑LED3および赤LED4は、マイクロコントローラ41上の出力ポート・ピンによって駆動される。
【００２９】
温度検知手段については、サーミスタ・センサ・ブリッジ43が計器増幅器44によって増幅され、計器増幅器44からの出力信号がマイクロコンピュータ41のアナログ出力に供給される。上述の要素を用いた場合、温度を変化がイベントのタイミングに影響を及ぼす。多数の温度処理アルゴリズムを実現し、マイクロコントローラ41によって実行されるプログラム・メモリ40に記憶することができる。
【００３０】
図5の回路は、プログラム・メモリ40に記憶されているアルゴリズムの実行によって、図4の回路のような、図3のフローチャートによる離散した論理によって実現される同様の機能を実施することができる。図5の回路は、クロック周波数の温度補償、同調回路80のエミュレーション、または他の動作モードに必要とされる他の適切なアルゴリズムを実施することもできる。後述のように、腐敗しやすい製品を腐敗させる病原体の成長を詳しくモデル化する特定の公式がある。
【００３１】
図6に示されているようなリング発振器は、閉ループ構成内にリンクされた3段のシングル・エンド移相器50、51、および52を通常含む線形電子回路を例示している。これらの段はそれぞれ、信号の位相を1200ずらす。各段の位相遅延は、回路負荷を通じてそれぞれの段における抵抗器53、54、および55ならびにコンデンサ56、57、および58の影響を受ける。
【００３２】
好ましい種類のリング発振器も3段であるが、図7に示されているように微分移相回路を備えている。各移相増幅器59、60、および61は、相互に接続された正の入力および負の入力と、図6に示されている回路への同様のフィードバックとを有している。周波数制御入力66を調整し、すべての3つの段で並行して位相を線形調整することができる。周波数シフトは、周波数制御入力66での微分電圧レベルに比例して行われる。このため、この種の発振器は電圧制御発振器（VCO）になる。
【００３３】
図8の概略図には、このようなVCOの単一の微分段が示されており、この微分段は、2つの相補CMOSドライバ・トランジスタ対62、63および64、65を含んでいる。この回路において、周波数制御入力（Vcont）66は電流制限回路67を制御し、電流制限回路67はVcont信号66のレベルに比例する段のテール電流を制限する。
【００３４】
本発明の目的は、温度が高くなるにつれて製品の腐敗率に対する（図4のカウンタ31の最終数の）タイムアウト周期を短くすることである。病原体の成長をミラーリングするために、好ましい態様の発振器周波数は[fOSC=ne-(Ea/RT)]に応じて変化する。これは、反応またはアレニウス・エネルギーの速度をモデル化したものであり、この場合、nは定数、Eaは作動エネルギー、Rは汎用気体定数、Tはケルビン温度単位の温度である。本発明のタイミングを変化させ、nの様々な値を用いることによって所望の数式を実現するには、a)プログラム・メモリ40に含まれ、図5に示されている回路のマイクロコントローラ41によって実行されるタイミング・アルゴリズムおよび／またはテーブルを用いるか、またはb)VCOの制御電圧を変化させることによってクロック周波数を温度に対して変化させ、それによって最終数に達する速度を影響を及ぼすことができる。
【００３５】
図9は、本発明の好ましい態様のVCOの制御に適した遅延同調回路の概略図を示している。電流制限回路67が図9にも示されており、この場合、MOSトランジスタ80が各リング発振器段の電流および位相を調整する。各段の周波数制御66は電流ノード81に並列に接続することができ、電流ノード81は増幅器70の出力に応じて発振器テール電流を吸い込む。ノード66が増幅器70の出力として示されていることに留意されたい。このノードは図8のVcontに接続するのに適している。
【００３６】
ノード69は、増幅器71およびデジタル・アナログ変換器（DAC）71からの信号の和をとる加算ノードである。温度センサ72は増幅器71の出力電圧に影響を与える。FLASHメモリ73は、インタフェース79を通してプログラミング装置に接続することができるプログラミング・ポート75を介して上書きすることができる。メモリ73はDAC74にバイナリ値を出力し、DAC74は、比例アナログ信号レベルを出力する。
【００３７】
図9に示されている回路の機能は2つある。第1に、温度センサ72は、発振器の各段のテール電流を変化させることによって発振器周波数を比例変化させる。第2に、FLASHメモリ・レジスタ73は発振器の周波数に同調する手段を構成する。
【００３８】
図10に示されている他の態様は、発振器周波数に同調する手段を構成する。この回路は、FLASHメモリ・レジスタ73を利用して一定の1組のコンデンサ91の極性を交替させ、これらのコンデンサ91はまとまって、その和容量に比例する周波数制御信号66と回路グランドとの間の容量結合を変化させ、それによって製造時に較正周波数が得られるように発振器周波数を変化させる。
【００３９】
メモリ・レジスタ73の代表的な信号線（Q0-3）の出力がハイ状態であるとき（論理レベル"1"）、そのそれぞれのコンデンサ上に蓄積されている電荷は、逆のロー状態（論理レベル"0"）のときと比べて低い。
【００４０】
すべてのコンデンサ91の和容量電荷は、テール電流を変化させることによって発振器30の負荷を増減する働きをする。Rextは、ノード66における負荷として加算される他の負荷設定構成要素であり、回路のテール電流の粗設定を構成する。
【００４１】
周波数制御信号66にはCMOSトランジスタ80も接続されており、CMOSトランジスタ80は負荷電流を伝導させるように駆動され、それによって発振器周波数を変化させる。温度センサ72は増幅器段71によって増幅され、増幅器段71はCMOSトランジスタ80を駆動する。
【００４２】
本発明の上記の説明は網羅的なものでも、開示された厳密な形態に本発明を制限するものでもない。たとえば、以下の要素を同じ発明を実現するように修正することができる。図9の増幅器70および71を様々な増幅器構成で置き換えてよい。FLASHメモリ・レジスタ73を無くし、その代わりに入出力ピンを直接駆動して発振器周波数を直接同調させてよい。発振器は、たとえば結晶であっても、シリコン・ベースであっても、リング型発振器のような、当技術分野で一般的に知られている他の多数の基本的な種類の発振器であってもよい。温度センサは、様々な変換関数を用いて目標製品における様々な反応速度に適合させることによって実施することができる。
【００４３】
図5の回路に関して、マイクロコントローラ41は、中心的な機能としてカスタム集積回路の回路に組み込むことができる。これによって、基板の面積が狭くなるためサイズが小さくなると共にコストが安くなり、それによって、このような回路の構成に組み込まれるのは、用途の特定のアルゴリズムおよび入出力要件に適合させるのに必要な特徴だけになる。
【００４４】
温度センサは、サーミスタ、RTD、半導体接合タイプのような他の検知技術を用いて実施してよい。LCD、eインク、同様の表示製品のような様々なインジケータを用いてよい。当業者には、与えられた例以外の多数の修正態様および変形態様が明らかになろう。
【００４５】
本発明の他の態様では、上述の時間・温度測定・計算装置が図11〜15に示されており、装置は他の様々な検知、データ・メモリ記憶装置、および通信周辺回路と組み合わされている。
【００４６】
アナログ・センサ99および第2の計装増幅器100を含む特別の検知回路101を組み込んだ構成が図11に示されている。センサ信号は、計装増幅器100によって増幅され、結果として得られた信号はマイクロコントローラ・アナログ入力ANI2に入力される。図11の回路は、使用されるセンサ99の種類に応じて様々な環境パラメータを測定することができる。検知タイプの例は以下のとおりである。
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複数のこのようなセンサ信号を入力するのはマイクロコントローラ41の機能の範囲内である。
【００４７】
シリアル周辺インタフェース（SPI）または他の同期シリアル・データ交換型の装置110を組み込んだ構成が図12に示されている。装置タイプの例は以下のとおりである。
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【００４８】
これらの装置のうちの複数とのインタフェースをとることもマイクロコントローラ41の機能の範囲内である。同一の機能を実現する非同期インタフェース装置は、信号リードおよびグランド接続部のみを接続することによって実現することができる。このような装置は、Dallas SemiconductorやAnalog Devices, Inc.などの会社から市販されている。
【００４９】
図13は、インタフェース受信器112およびインタフェース・ドライバ114を用いて実施できる簡単なハード配線外部データ交換インタフェースを追加した構成を示している。これらのインタフェース装置のいずれかまたは両方を選択的にマイクロコントローラ41に組み込んでよい。
【００５０】
図14には、無線手段による外部インタフェースが無線トランシーバ120およびアンテナ121を介して実現される態様が示されている。別々の送信器要素と受信器要素の一方または両方をトランシーバ120のアンテナとして組み込み、1方向または2方向データ通信を行うことも可能である。
【００５１】
同様に、図15は、通信用の赤外線（IR）インタフェースを示しており、IR放出器／検出器装置135は、インタフェース・ドライバ140からのIR信号を放出し、インタフェース・ドライバ130へのIR信号を検出する。インタフェース・ドライバ140およびインタフェース受信器130を選択的にマイクロコントローラ41に組み込んでよい。IR放出器／検出器装置135は選択的に2つの別々の要素であってもよい。
【００５２】
図11〜15の回路が図5に示されている回路に基づくものであるが、これらの図がそれぞれ、上記に説明し以下に「特別周辺回路（EPC）」として参照される他の周辺回路を組み込んでいることに留意されたい。図5のマイクロコントローラ41は、その柔軟な機能によって、EPCを組み込むのを可能にしている。EPCを、時間・温度機能を実行する半カスタムまたは全カスタム集積回路に組み込むことも可能である。
【００５３】
したがって、図11〜15の回路は、時間および温度の計算を含む図5に関連する上述の機能を実行することができる。さらに、図11は、上記に図11〜15に関して説明したように、本発明に組み込まれる1つまたは複数の種類のEPCへのデータおよびEPCからのデータの処理、相互通信、および／または記憶と同時にこれらの機能を実行することができる。
【００５４】
本発明について上記に特定の手段材料および態様を参照して説明したが、本発明が、開示されたこれらの事項に限らず、この説明、図面、および特許請求の範囲の広い範囲内のすべての均等物に拡張されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一態様の平面図である。
【図２】識別のために各層が分離された状態で示されている、本発明の好ましい態様の構成要素の斜視図である。
【図３ａ】本発明の好ましい態様の動作のフローチャートである。
【図３ｂ】本発明の他の態様の動作のフローチャートである。
【図４】本発明の好ましい態様の回路の概略図である。
【図５】本発明の他の態様の回路の概略図である。
【図６】シングル・エンド3段リング発振器回路の概略図である。
【図７】微分3段リング発振器回路の概略図である。
【図８】図7の微分リング発振器回路の単一段の概略図である。
【図９】温度検知手段を利用した遅延同調回路の概略図である。
【図１０】遅延同調回路の他の態様の概略図である。
【図１１】特別の検知回路を組み込んだ本発明の他の態様の回路の概略図である。
【図１２】シリアル周辺装置を組み込んだ本発明の他の態様の回路の概略図である。
【図１３】ハード配線インタフェースを組み込んだ本発明の他の態様の回路の概略図である。
【図１４】無線周波数インタフェースを組み込んだ本発明の他の態様の回路の概略図である。
【図１５】赤外線インタフェースを組み込んだ本発明の他の態様の回路の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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