(57)【要約】  本開示のいくつかの態様は、環境の変化を感知するための、ＭＭＲセンサ及びリーダを備えるシステムを特徴とする。ＭＭＲセンサは、環境中に配置されるように構成される。ＭＭＲセンサは、磁気バイアス層、共振器、スペーサ、及び環境変化レセプタを含む。リーダは、環境変数が変化した後のＭＭＲセンサの周波数特性を測定するように構成され、環境変数の変化がその周波数特性に基づいて評価される。
2017527800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境の変化を感知するシステムであって、
前記環境中に配置されるように構成されたＭＭＲセンサであって、前記ＭＭＲセンサが、
第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の電磁材料を含む磁気バイアス層、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、前記第２の共振器主面が前記第１の磁性面と向き合う共振器、
前記磁気バイアス層と前記共振器との間に配置されたスペーサ、及び
前記第１の共振器主面に近接して配置された環境変化レセプタを含み、
前記環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによって前記ＭＭＲセンサの共振周波数が変化する、ＭＭＲセンサと、
前記環境変数が変化した後の前記ＭＭＲセンサの変化後周波数特性を測定するように構成されたリーダであって、前記環境変数の前記変化が前記変化後周波数特性に基づいて評価される、リーダとを備える、システム。
【請求項２】
前記リーダが更に、前記環境変数が変化する前に前記ＭＭＲセンサの変化前周波数特性を測定するように構成され、前記環境変数の変化が、前記変化前周波数特性及び前記変化後周波数特性に基づいて評価される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記リーダが、音響検出デバイス及び掃引周波数発振器のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の共振器主面が予め規定されたチャネルを有し、前記環境変化レセプタが前記環境の変化前に環境応答性材料を含み、前記環境応答性材料が、前記環境変数が変化したときに前記予め規定されたチャネルの少なくとも一部分に沿って分散する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記環境変化レセプタが、前記環境変数が変化する前に前記第１の共振器主面の少なくとも一部分の上に配置され、前記第１の共振器主面に配置された前記環境変化レセプタの質量が、前記環境変数の変化に応答して変化する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記環境変化レセプタが複数のレセプタ要素を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
環境の変化を感知するシステムであって、
前記環境中に配置された第１のＭＭＲセンサ及び第２のＭＭＲセンサであって、前記第１及び第２のＭＭＲセンサのそれぞれが、
第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の電磁材料を含む磁気バイアス層、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、前記第２の共振器主面が前記第１の磁性面と向き合う共振器、
前記磁気バイアス層と前記共振器との間に配置されたスペーサ、及び
前記第１の共振器主面に近接して配置された環境変化レセプタを含み、
前記環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによって前記それぞれのＭＭＲセンサの共振周波数が変化する、第１のＭＭＲセンサ及び第２のＭＭＲセンサと、
前記システムが、前記環境変数の変化後の前記第１及び第２のＭＭＲセンサのそれぞれの変化後周波数特性を測定するように構成されたリーダであって、前記環境変数の前記変化が前記変化後周波数特性に基づいて評価されるリーダとを備える、システム。
【請求項８】
前記第１のＭＭＲセンサの前記共振器の寸法が前記第２のＭＭＲセンサの前記共振器と異なる、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のＭＭＲセンサ及び前記第２のＭＭＲセンサのそれぞれが、それぞれの第１の共振器主面上に予め規定されたチャネルを有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
環境の変化を検出する方法であって、
前記環境中にＭＭＲセンサを配置する工程を備え、
前記ＭＭＲセンサが、
第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の電磁材料を含む磁気バイアス層、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、前記第２の共振器主面が前記第１の磁性面と向き合う共振器、
前記磁気バイアス層と前記共振器との間に配置されたスペーサ、及び
前記第１の共振器主面に近接して配置された環境変化レセプタを含み、
前記環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによって前記ＭＭＲセンサの共振周波数が変化するようになっており、
前記方法は、
前記ＭＭＲセンサを環境変数の変化にさらす工程と、
前記ＭＭＲセンサの変化後周波数特性を測定する工程と、
前記変化後周波数特性に基づいて前記環境変数の変化を評価する工程とを更に含む、方法。
【請求項１１】
前記環境変数の変化の前に前記ＭＭＲセンサの変化前周波数特性を測定する工程と、
前記環境変数の変化を、前記変化前周波数特性及び前記変化後周波数特性に基づいて評価する工程とを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の共振器主面が予め規定されたチャネルを有し、前記環境変化レセプタが前記環境の変化前に環境応答性材料を含み、前記環境応答性材料が、前記環境変数が変化したときに前記予め規定されたチャネルの少なくとも一部分に沿って分散する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記環境変化レセプタが、前記環境変数が変化する前に、前記第１の共振器主面の少なくとも一部分の上に配置され、前記第１の共振器主面に配置された前記環境変化レセプタの質量が、前記環境変数の変化に応答して変化する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記環境変化レセプタが複数のレセプタ要素を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のレセプタ要素のうちの少なくとも１つが前記共振器の縁部に近接して配置される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、環境変数及び生物学的変数を監視するように設計された磁気機械共振器センサと、このセンサを使用するシステムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気機械共振器（ＭＭＲ）は、磁界を発生する高周波源を使用して励振される。ＭＭＲセンサは、磁気歪み及び磁気弾性結合の原理に基づいている。磁気歪みには、磁界にさらされたときに強磁性体材料の形状を変えることが関与する。磁気弾性結合には、磁界にさらされたときの材料の応力と歪みの間の関係が関与する。
【０００３】
通常、ＭＭＲセンサは外部磁界に結合され、その磁界から磁気エネルギーを受け取る。ＭＭＲセンサは、磁気エネルギーを機械的振動に変換する。磁界が取り除かれると、機械的振動が磁気エネルギーに変換され、センサは共振周波数の磁界を放射する。そのとき、検出器がセンサからの放射磁気エネルギーを測定することができる。ＭＭＲを使用して、環境変数及び生物学的変数を監視するための無線センサを構築することができる。
【発明の概要】
【０００４】
本開示のいくつかの態様は、環境の変化を感知するための、ＭＭＲセンサ及びリーダを備えるシステムを特徴とする。ＭＭＲセンサは、環境中に配置されるように構成される。ＭＭＲセンサは、磁気バイアス層、共振器、スペーサ、及び環境変化レセプタを含む。磁気バイアス層は、第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有し、また第１の磁性材料を有する。共振器は、第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する。共振器は、第２の磁性材料を使用する。第２の共振器主面は第１の磁性面と向き合う。スペーサは、磁気バイアス層と共振器との間に配置される。環境変化レセプタは、第１の共振器主面に近接して配置される。環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによってＭＭＲセンサの共振周波数が変化する。リーダは、環境変数が変化した後のＭＭＲセンサの変化後周波数特性を測定するように構成され、環境変数の変化が変化後周波数特性に基づいて評価される。
【０００５】
１つの例では、環境の変化を感知するシステムが、第１及び第２のＭＭＲセンサと、リーダとを備える。第１及び第２のＭＭＲセンサは環境中に配置される。各ＭＭＲセンサは、磁気バイアス層、共振器、スペーサ、及び環境変化レセプタを含む。磁気バイアス層は、第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有し、また第１の磁性材料を有する。共振器は、第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する。共振器は、第２の磁性材料を使用する。第２の共振器主面は第１の磁性面と向き合う。スペーサは、磁気バイアス層と共振器との間に配置される。環境変化レセプタは、第１の共振器主面に近接して配置される。環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによってＭＭＲセンサの共振周波数が変化する。リーダは、環境変数が変化した後のＭＭＲセンサのそれぞれの変化後周波数特性を測定するように構成され、環境変数の変化が変化後周波数特性に基づいて評価される。
【０００６】
別の例では、環境の変化を感知するシステムが、複数の容器と、これら複数の容器内に配置された複数のＭＭＲセンサと、リーダとを備える。複数の容器は環境中に配置される。各容器は、１つ以上の物品を格納するように構成される。各ＭＭＲセンサは、磁気バイアス層、共振器、スペーサ、及び環境変化レセプタを含む。磁気バイアス層は、第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有し、また第１の磁性材料を有する。共振器は、第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する。共振器は、第２の磁性材料を使用する。第２の共振器主面は第１の磁性面と向き合う。スペーサは、磁気バイアス層と共振器との間に配置される。環境変化レセプタは、第１の共振器主面に近接して配置される。環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによってＭＭＲセンサの共振周波数が変化する。リーダは、環境変数が変化した後の複数のＭＭＲセンサのうちの少なくともいくつかの変化後周波数特性を測定するように構成される。
【０００７】
別の例では、環境の変化を検出する方法が説明される。この方法は、ＭＭＲセンサを環境中に配置する工程と、ＭＭＲセンサを環境変数の変化にさらす工程と、ＭＭＲセンサの変化後周波数特性を測定する工程と、環境変数の変化を変化後周波数特性に基づいて評価する工程とを含む。ＭＭＲセンサは、環境中に配置されるように構成される。ＭＭＲセンサは、磁気バイアス層、共振器、スペーサ、及び環境変化レセプタを含む。磁気バイアス層は、第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有し、また第１の磁性材料を有する。共振器は、第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する。共振器は、第２の磁性材料を使用する。第２の共振器主面は第１の磁性面と向き合う。スペーサは、磁気バイアス層と共振器との間に配置される。環境変化レセプタは、第１の共振器主面に近接して配置される。環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによってＭＭＲセンサの共振周波数が変化する。リーダは、環境変数が変化した後のＭＭＲセンサの変化後周波数特性を測定するように構成され、環境変数の変化が変化後周波数特性に基づいて評価される。
【０００８】
添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、その記述と併せて本発明の利点及び原理を説明するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】ＭＭＲセンサの一実施形態の側面図である。
【図１Ｂ】カバーが取り外されている、図１Ａに示されたＭＭＲセンサの上面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示されたＭＭＲセンサの分解組立図である。
【図１Ｄ】環境が変化した後の、図１Ａに示されたＭＭＲセンサの一例を示す側面図である。
【図１Ｅ】カバーが取り外されている、図１Ｄに示された例の上面図である。
【図２Ａ】センサの概略物理モデル図である。
【図２Ｂ】質量位置による周波数シフトを示す。
【図２Ｃ】質量分散による周波数シフトを示す。
【図３Ａ】ＭＭＲセンサの一実施形態の側面図である。
【図３Ｂ】カバーが取り外されている、図３Ａに示されたＭＭＲセンサの上面図である。
【図３Ｃ】図３Ａに示されたＭＭＲセンサの分解組立図である。
【図３Ｄ】環境が変化した後の、図３Ａに示されたＭＭＲセンサの一例を示す側面図である。
【図４Ａ】予め規定されたチャネル構成の例を示す。
【図４Ｂ】予め規定されたチャネル構成の例を示す。
【図４Ｃ】予め規定されたチャネル構成の例を示す。
【図４Ｄ】予め規定されたチャネル構成の例を示す。
【図４Ｅ】予め規定されたチャネル構成の例を示す。
【図４Ｆ】予め規定されたチャネル構成の例を示す。
【図５Ａ】環境が変化中及び変化後の共振器上のチャネル構成及び質量分散の例を示す。
【図５Ｂ】環境が変化中及び変化後の共振器上のチャネル構成及び質量分散の例を示す。
【図５Ｃ】環境が変化中及び変化後の共振器上のチャネル構成及び質量分散の例を示す。
【図５Ｄ】環境が変化中及び変化後の共振器上のチャネル構成及び質量分散の例を示す。
【図５Ｅ】環境が変化中及び変化後の共振器上のチャネル構成及び質量分散の例を示す。
【図５Ｆ】環境が変化中及び変化後の共振器上のチャネル構成及び質量分散の例を示す。
【図５Ｇ】環境が変化中及び変化後の共振器上のチャネル構成及び質量分散の例を示す。
【図６Ａ】共振器上に環境変化レセプタを予め配置している例を示す。
【図６Ｂ】共振器上に環境変化レセプタを予め配置している例を示す。
【図６Ｃ】共振器上に環境変化レセプタを予め配置している例を示す。
【図６Ｄ】共振器上に環境変化レセプタを予め配置している例を示す。
【図７Ａ】ＭＭＲセンサの一実施形態の断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示されたＭＭＲセンサの、流体と相互作用した後の一例の断面図である。
【図７Ｃ】ＭＭＲセンサの別の実施形態の断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｃに示されたＭＭＲセンサの、流体と相互作用した後の一例の断面図である。
【図８Ａ】ハウジング構造が異なるＭＭＲセンサの例を示す。
【図８Ｂ】ハウジング構造が異なるＭＭＲセンサの例を示す。
【図８Ｃ】ハウジング構造が異なるＭＭＲセンサの例を示す。
【図８Ｄ】ハウジング構造が異なるＭＭＲセンサの例を示す。
【図８Ｅ】ハウジング構造が異なるＭＭＲセンサの例を示す。
【図８Ｆ】ハウジング構造が異なるＭＭＲセンサの例を示す。
【図８Ｇ】ハウジング構造が異なるＭＭＲセンサの例を示す。
【図８Ｈ】ハウジング構造が異なるＭＭＲセンサの例を示す。
【図９Ａ】１つ以上のＭＭＲセンサを使用する感知システムの一実施形態を示す。
【図９Ｂ】容器内に配置された１つ以上のＭＭＲセンサを使用する感知システムの別の実施形態を示す。
【図９Ｃ】容器内に配置された１つ以上のＭＭＲセンサを使用する感知システムの別の実施形態を示す。
【図９Ｄ】容器内に配置された１つ以上のＭＭＲセンサを使用する感知システムの別の実施形態を示す。
【図１０】ＭＭＲセンサの共振信号の一例のグラフである。
【図１１Ａ】ＭＭＲ感知システムの一実施形態の流れ図である。
【図１１Ｂ】滅菌処置の有効性を監視するＭＭＲ感知システムの一実施形態の流れ図である。
【図１２Ａ】洗浄監視に使用されるＭＭＲセンサの、構造が異なる例示的な実施形態のインピーダンス対周波数グラフである。
【図１２Ｂ】洗浄監視に使用されるＭＭＲセンサの、構造が異なる例示的な実施形態のインピーダンス対周波数グラフである。
【図１２Ｃ】洗浄監視に使用されるＭＭＲセンサの、構造が異なる例示的な実施形態のインピーダンス対周波数グラフである。
【図１２Ｄ】洗浄監視に使用されるＭＭＲセンサの、構造が異なる例示的な実施形態のインピーダンス対周波数グラフである。
【図１３Ａ】滅菌監視に使用されるＭＭＲセンサの、構造が異なる例示的な実施形態のインピーダンス対周波数グラフである。
【図１３Ｂ】滅菌監視に使用されるＭＭＲセンサの、構造が異なる例示的な実施形態のインピーダンス対周波数グラフである。
【図１３Ｃ】滅菌監視に使用されるＭＭＲセンサの、構造が異なる例示的な実施形態のインピーダンス対周波数グラフである。
【図１３Ｄ】滅菌監視に使用されるＭＭＲセンサの、構造が異なる例示的な実施形態のインピーダンス対周波数グラフである。
【図１４Ａ】湿り気監視に使用されるＭＭＲセンサの、構造が異なる例示的な実施形態のインピーダンス対周波数グラフである。
【図１４Ｂ】湿り気監視に使用されるＭＭＲセンサの、構造が異なる例示的な実施形態のインピーダンス対周波数グラフである。
【図１５】ガス検出に使用されるＭＭＲセンサの、構造が異なる例示的実施形態のインピーダンス対周波数グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ＭＭＲセンサは、これらに限定されないが、温度、湿度、生物学的、物理的及び／又は化学的物質の存在若しくは不在、又はこれらの任意の組合せを含む環境変数を監視するのに使用することができる。ＭＭＲセンサはまた、環境変数の変化を経時的に監視又は測定するのに使用することもできる。通常、環境中に配置された１つ以上のＭＭＲセンサは、環境変数の変更及び／又は変化に応答して磁気弾性ストリップ（すなわち共振器）上で質量及び／又は弾性率が変化する。質量変化は、共振器の材料組成の量及び／又は共振器上に配置された材料の分散の変化を含み得る。質量変化が、対応するＭＭＲセンサの共振周波数の検出可能な周波数シフトを引き起こし得る。測定デバイスを使用して周波数シフトを測定することができ、その測定値を使用して環境変数の変化を評価又は決定することができる。
【００１１】
本開示の少なくともいくつかの態様は、環境変化に応答して周波数シフトするＭＭＲセンサの設計及び構築を対象としている。いくつかの実施形態では、ＭＭＲセンサは、環境応答性材料が環境変化に応答してＭＭＲセンサの磁気弾性ストリップ上の特定の経路又はパターンに沿って分散するように設計されて、構築される。この特定の経路又はパターンは、ＭＭＲセンサが、均一に分散した質量又は制御されていない質量の周波数シフトの増幅信号よりも大きい周波数シフトの増幅信号を発生できるように選択される。いくつかの別の実施形態では、環境応答性材料がＭＭＲセンサの磁気弾性ストリップ上に予め配置され、環境変化に応答して環境応答性材料の質量が変わるか又は配置が変わる。場合によっては、環境応答性材料は、磁気弾性ストリップの１つ以上の特定の部分、たとえばストリップの一端に近接して予め配置される。いくつか別の場合では、環境応答性材料は、磁気弾性ストリップ上の特定の経路に沿って、又は特定のパターンに一致して予め配置される。いくつかの実施形態では、ＭＭＲセンサは、環境変化に応答して膨張することにより共振器の振動に検出可能な変化をもたらす環境応答性材料を含むように構築される。
【００１２】
本開示の少なくともいくつかの態様は、ＭＭＲセンサを使用して環境変化を検出するシステム及び方法を対象としている。いくつかの実施形態では、感知システムが、ＭＭＲセンサの周波数シフトを監視する測定デバイスを含むことができる。たとえば測定デバイスは、共振周波数の短い正弦波パルスを生成するコイルを含むゲート発振器とすることができ、このコイルがＭＭＲセンサと磁気結合し、センサを励振する。励振パルスが終わるときに、コイルは、ＭＭＲセンサの減衰する振動を監視する受信器として使用される。別の例として、測定デバイスは、センサの機械的振動を利用することができ、振動磁界の一部が音響エネルギーに変換される。センサによって生成された音は、次に、適切な周波数応答性を有するマイクロフォンによって検出される。音響方法の利点は、センサが励振されている間にセンサを測定できることである。
【００１３】
図１Ａは、ＭＭＲセンサ１００の一実施形態の側面図である。図１Ｂは、カバーが取り外されているＭＭＲセンサ１００の上面図であり、図１Ｃは、ＭＭＲセンサ１００の分解組立図である。図示の実施形態では、センサ１００は、磁気バイアス層１１０、スペーサ１２０、共振器１３０、環境変化レセプタ１４０、及び任意選択のハウジング１５０を含む。磁気バイアス層１１０、スペーサ１２０、共振器１３０、及び環境変化レセプタ１４０は、ハウジング１５０の中に収容される。
【００１４】
環境変化レセプタ１４０は、感知の要求に応じて選択される１つ以上の環境応答性又は感応性材料を含むことができる。環境応答性材料は、その溶解性、沸点、融点、気体若しくは液体を吸収する能力、細菌増殖を促進する能力、軟化点、又は流れ特性に基づき、特定の環境条件に応答して性質を変化させる（センサストリップ上で気化する、又は再分散する）ように選択することができる。場合によっては、環境変化レセプタ１４０は、２つ以上の部分を含むことができ、各部分は、類似している又は異なる環境応答性材料を含むことができ、異なる位置に配置することができる。
【００１５】
温度を監視又は測定するためのいくつかの実施形態では、環境変化レセプタ１４０は、溶融性又は流動性材料の一種、たとえば、結晶質又は半結晶質の材料、熱可塑性材料、ポリマー、ワックス、サリチルアミド、ポリエチレン・コ・アクリル酸、スクロースなどの有機化合物を含むことができる。場合によっては、環境応答性材料は、温度と湿度の、又は温度と湿度と時間の組合せ条件に対するその応答性に基づいて選択される。材料は、特定の用途に適応するように選択することができる。化学物質の存在を監視するためのいくつかの実施形態では、環境変化レセプタ１４０は、化学物質を吸収する、又はそれと反応する材料の一種を含むことができる。ガスを検出する一例では、環境変化レセプタ１４０は、イリノイ州デスプレーンズのＵＯＰ  ＬＬＣのＺｅｏｌｉｔｅ  ＨｉＳｉｖ  ３０００粉末を含むことができる。
【００１６】
磁気バイアス層１１０は、第１の磁性面１１２、及び反対側の第２の磁性面１１４を有する。スペーサ１２０は、磁気バイアス層１１０と共振器１３０との間に配置される。スペーサ１２０は、第１のスペーサ面１２２、及び反対側の第２のスペーサ面１２４を有する。第２のスペーサ面１２４は、第１の磁性面１１２と隣接している。共振器１３０は、第１の共振器主面１３２、及び反対側の第２の共振器主面１３４を有する。第２の共振器主面１３４は、第１のスペーサ面１２２と隣接している。いくつかの実施形態では、第１の共振器主面は予め規定されたチャネル１６０を有する。場合によっては、予め規定されたチャネル１６０は、機械的又は化学的に構築することができる。環境変化レセプタ１４０は、予め規定されたチャネル１６０に近接して配置される。場合によっては、環境変化レセプタ１４０中の材料は、熱、湿度の増加などの環境変化に応答して、予め規定されたチャネル１６０に沿って分散する。
【００１７】
磁気バイアス層１１０及び共振器１３０は、電磁材料又は強磁性体材料とも呼ばれる磁気材料から作られる。たとえば、磁気バイアス層１１０には、磁石又は磁気的に硬質又は半硬質の金属、たとえばニューヨーク州ロチェスターに本部が置かれたＡｒｎｏｌｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓの磁石を使用することができる。磁気バイアス層１１０は、共振器１３０に適切にバイアスをかけるように磁化されたときの十分な残留磁気と、通常の動作条件で磁気的に変わらないような十分な磁気保磁力とを有する任意の磁性材料から作ることができる。たとえば、イリノイ州マレンゴのＴｈｅ  Ａｒｎｏｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＣｏｍｐａｎｙのＡｒｎｏＫｒｏｍｅＴＭＩＩＩなどの、市販の磁気材料を磁気バイアス層１１０に使用することができる。磁気バイアス層１１０は、共振器１３０と同様の寸法を有することができる。
【００１８】
共振器１３０には、高い磁歪結合係数及び／又は高い磁気弾性結合係数を有する合金材料を使用することができる。いくつかの実施形態では、共振器１３０には、高い磁歪結合係数及び／又は高い磁気弾性結合係数を有する磁性の非晶質合金材料又は結晶質材料、たとえば、サウスカロライナ州コンウェイのＭｅｔｇｌａｓ（商標）製Ｍｅｔｇｌａｓ（商標）２８２６ＭＢ、２６０５ＳＡ１又は２６０５Ｓ３Ａを使用することができる。場合によっては、共振器１３０には、１０×１０−５以上の磁歪結合係数を有する電磁材料を使用する。共振器１３０は、１つ以上の単一共振器部片を含むことができる。共振器１３０は、主としてその長さ、バイアス磁界の強度、材料密度、及び材料ヤング率によって決まる周波数で共振する。共振器１３０は、広い範囲の周波数で共振するように物理的に設計することができるが、共振器１３０を特定の周波数に調整することが望ましい場合がある。たとえば、共振器１３０は、約２５ｋＨｚ〜４５ｋＨｚの範囲内、又は約４５ｋＨｚ〜７５ｋＨｚの範囲内の目標周波数で共振するように設計することができる。いくつかの実施形態では、共振器１３０は多数の共振器部片を含むことができ、この場合、各共振器部片は、類似又は相違する目標周波数で共振するように設計される。このような実施形態では、各目標周波数は、監視される環境変数を符号化するのに使用することができる。たとえば、目標周波数は、４６ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、５４ｋＨｚ、５８ｋＨｚ、６２ｋＨｚなど、４ｋＨｚの間隔を空けることができる。たとえば、共振器１３０の製造過程及び／又は材料のばらつきの故に、検出周波数は通常、目標周波数から変異したある範囲内にある。たとえば、５８ｋＨｚの目標周波数に対し、検出周波数は５７ｋＨｚ〜５９ｋＨｚの範囲内にあり得る。
【００１９】
スペーサ１２０は、１つ以上の誘電材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、共振器１３０は、それが自由に動くことができるように、スペーサ１２０によって磁気バイアス層１１０から分離されている。場合によっては、スペーサ１２０は、スペーサ１２０と磁気バイアス層１１０が一緒になって共振器１３０に約５エルステッド〜９エルステッドのバイアス磁界強度を与えることができるように、適切な厚さを有する。スペーサ１２０の厚さは、０．００２５４ｃｍ（０．００１インチ）〜０．６３５ｃｍ（０．２５インチ）の範囲、たとえば０．１５２ｃｍ（０．０６インチ）とすることができる。場合によっては、スペーサ１２０は主として空気である。いくつか別の場合では、スペーサはポリマーフィルムを含むことができる。スペーサ１２０の別の例には、非金属材料（たとえば、ポリカーボネート）があり得る。いくつかの構成では、スペーサ１２０は、ハウジングの一体化部分とすることができる。たとえば、スペーサ１２０は、共振器１３０を磁気バイアス層１１０から分離するためのハウジングの支持構造体を含むことができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、予め規定されたチャネル１６０は、経路及び／又はパターンを含むことができる。いくつかの実施態様では、予め規定されたチャネル１６０は、機械的及び／又は化学的手法によって構築することができる。たとえば、第１の共振器主面１３２は、レーザエッチングによって処理して予め規定されたチャネル１６０を作り出すことができる。別の例では、予め規定されたチャネル１６０は、第１の共振器主面１３２からへこませてある。いくつかの実施形態では、紙又は紐など、吸収する、又は吸い取る材料を使用して、予め規定されたチャネル１６０を作り出すことができる。いくつかの実施形態では、吸取り材料は、予め規定されたチャネル内の第１の共振器主面１３２に付着させてある。いくつかの実施形態では、吸取り材料は、環境応答性材料の流れを可能にする、又は案内する特定のパターン又は構成で配置することができる。いくつかの実施形態では、予め規定されたチャネルは、マイクロ複製面構造又はマイクロ複製毛管構造を持つポリマーフィルムとすることができる。予め規定されたチャネルとして使用されるマイクロ複製フィルムは、接着剤を用いて共振器表面に付着させることができる。マイクロ複製フィルムのいくつかの例が、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５，７１６，６８１号及び米国特許第５，７７１，３２８号に記載されている。マイクロ複製チャネルの最高部は、たとえば１０マイクロメートル、４００マイクロメートル、又はそれ以上の高さを有することができる。
【００２１】
場合によっては、第１の共振器主面１３２は、優先的な流れパターンを生じさせる予め規定されたチャネル１６０を作り出すように処理される。これは、特定の経路に沿った流れを助けるか又は阻止するように共振器を選択領域又は特定パターンで化学的に処理又はコーティングすることによって実現することができる。たとえば、環境応答性材料と親和性である又は相互作用する材料でチャネル又はパターンをコーティングすると、これらの領域に沿った流れが助けられることになる。別の例として、ワックスの形の環境応答性材料に対して、予め規定されたチャネルの面を親油性にしてチャネル内の流れを促進することができる。別の例では、ナノシリカなどの機械的耐久性のある焼結コーティングを使用して予め規定されたチャネル１６０を化学的に生成することができる。コーティング粒子を水溶性分散により加えた後、加熱によって焼結することができる。その全体が本明細書に参考として組み込まれる米国特許公開第２０１１００３３６９４号に記載されているように、酸焼結法を使用して予め規定されたチャネル１６０を生成することもできる。
【００２２】
いくつか別の場合では、環境応答性材料が特定の流れ方をすることになる可能性がないように第１の共振器主面１３２が処理されて予め規定されたチャネル１６０が作り出される。これらの場合では、環境応答性材料に対して親和性のないコーティングを用いた処理により、特定の処理領域において流れが抑制される。たとえば、第１の共振器主面は、縁部に向かう環境応答性材料の流れを抑制する処理剤又はコーティングを用いて、面の周辺部を処理することができる。いくつかの実施形態では、第１の共振器主面は、流れが特定の領域で助けられ、他の領域では助けられないように、２つの異なる処理剤を用いて処理される。いくつかの実施形態では、化学処理又はコーティングは、所与のセンサ用途における親水性、疎水性、親油性、又は疎油性のチャネルの特定の必要に基づいて選択される。たとえば、ワックスの形の環境応答性材料は、その表面を疎油性にして、チャネル内又はその周辺部の流れを抑制することができる。
【００２３】
ハウジング１５０に剛性材料を使用して、共振器１３０が共振又は振動するのに十分な空間を設けることができる。ハウジング１５０は、プラスチック又は他の任意の非導電材料とすることができる。ハウジングは、共振器１３０がバイアス磁石１１０から過度に遠くへ動かないように制限するために、又は、たとえば共振器とハウジングとの間の摩擦又は粘性の相互作用の可能性を低減させるために、支持構造体又は突起を含むことができる。ハウジング１５０は、磁気バイアス層１１０、スペーサ１２０、及び共振器１３０を封止及び固定することができる。ハウジング１５０は、たとえば、接着剤、熱溶着、超音波溶接などによって固定することができる。場合によっては、スペーサ１２０は、様々な構成要素が載っている面を画定するハウジング１５０の支持構造体（たとえば突起）とすることができる。ハウジング１５０は、共振器が外部環境と相互作用できるように開口、通気孔、孔、又は透過性材料を有することができる。共振器と相互作用する環境要素には、たとえば、空気、水、蒸気、液体、気体、生物学的物質、化学物質、胞子などが含まれる。
【００２４】
図１Ｄは、環境が変化した後のＭＭＲセンサ１００の一例を示す側面図であり、図１Ｅは、カバーが取り外されている、図１Ｄに示された例の上面図である。環境変化レセプタ１４０は、温度上昇などの環境変数の変化に応答して、その形態を変化させている。図示のように、環境変化レセプタ１４０は、共振器１３０の第１の共振器主面１３２に取り付けられた予め規定されたチャネル１６０に沿って分散する。共振器１３０の質量は、共振器１３０の上に環境変化レセプタ１４０をこのように配置するので変化する。
【００２５】
ＭＭＲセンサの場合、その動作原理は、共振器の質量及び／又は共振器上の質量の分散の変化（たとえば材料の結合、材料の除去、材料の流れ）の結果としての共振周波数の変化を利用することである。通常、薄い磁気弾性ストリップ（すなわち共振器）がセンサ構造体の中で使用される。独立ストリップにおける長手方向モードの１次共振周波数ｆ０は次式となる。
【数１】
2017527800.tif 000003
ここで、Ｌは共振器の長さであり、パラメータＥ及びρはそれぞれ、有効ヤング率及びセンサの質量密度である。
【００２６】
厚さと幅が同程度であるが、全長よりもかなり小さい場合、ストリップは平面歪みの状態にあるとみなされる。このような場合、平面歪みヤング率は次式で表すことができる。
【数２】
2017527800.tif 000004
ここで、ｖは材料のポアソン比である。
【００２７】
細長い独立ストリップでは、固有周波数関係は、平面応力又は二軸係数を次式のように使用して修正しなければならない。
【数３】
2017527800.tif 000005
【００２８】
その場合、１次周波数は次式となる。
【数４】
2017527800.tif 000006
【００２９】
磁気弾性ストリップの面に均一配置された固体の連続した質量があると仮定すると、共振周波数の変化は次式で近似される。
【数５】
2017527800.tif 000007
ここで、Δｆ、ΔＥ、及びΔｍはそれぞれ、共振周波数の変化、有効ヤング率の変化、及び材料堆積による共振器の質量の変化である。
【００３０】
物理学及び力学では、質量分散は、固体中の質量の空間分散である。質量が共振器表面に連続して、たとえば均一な薄膜コーティングとして配置されている場合、質量は、磁気機械系において分散質量とみなされる。均一分散質量を有する磁気弾性ストリップの１次定常縦振動では、ストリップの振動は次式のように仮定することができる。
【数６】
2017527800.tif 000008
ここで、ｕ（ｘ，ｔ）は位置ｘにおける変位であり、ｔは時間変数である。原点は、ストリップの長軸の中心に仮定され、ｌはストリップ長Ｌの半分であり、Ａ（ｔ）は、特定の時間ｔにおいて仮定される振動振幅変数である。中心は固定ノードであり、２つの端部は最大振動振幅を有する。その場合、均一分散質量による運動エネルギーＴｄは次式となる。
【数７】
2017527800.tif 000009
ここで、Ｍｏは初期ストリップ質量である。
【数８】
2017527800.tif 000010
【００３１】
理論上、集中質量は点質量とみなされる。図２Ａは、共振器の概略物理モデル図である。幅及び厚さの横断寸法における寸法は、長手方向寸法よりも相対的に小さく、たとえば、幅は長さの１／５である。長手方向長さはＬである。長さｌは長手方向長さＬの半分である。共振器の中心は振動ノードであり、長手方向軸の原点Ｏと仮定される。センサ応答性への集中質量の影響を示すために、集中質量Ｍｃは、原点Ｏから距離ｌｃの位置のセンサ表面に位置すると仮定される。
【００３２】
実際の実施態様では、集中質量は質量の集まったもの又は集合体であり、その寸法は共振器表面よりも著しく小さい。たとえば、集中質量は、生物検出システムの共振器に付けられた生物細胞の少ない量になる。集中質量が共振器に付けられると、次式が得られる。
【数９】
2017527800.tif 000011
ここで、Ｍｃは環境応答性材料の集中質量であり、ｌｃは共振器１３０上の集中質量の位置である。長手方向軸に沿って様々な位置に配置された集中質量による周波数シフトが図２Ｂに示されている。周波数シフトは、センサの端部側に位置する集中質量Ｍｃの周波数シフトで基準化されている。図示のように、周波数シフトは集中質量の位置と関連づけられる。集中質量の位置（中心からの距離）は、共振器の長さで基準化されており、距離０及び１はそれぞれ、中心及び遠端部に位置する集中質量を表す。
【００３３】
図２Ｂに示されるように、集中質量が共振器の中心から離れるにつれて周波数のシフトが大きくなることが明らかである。停滞ノードでは動きがないが（すなわち、ゼロの運動エネルギー）、位置が共振器の中心から端部に向かって動くにつれて運動エネルギーが次第に得られるようになる。したがって、共振器端部に付けられた所与の集中質量が、共振器の周波数応答性により大きい影響を及ぼし得る。
【００３４】
中心から流れる材料などの分散質量堆積では、流動中の仮定される一定材料密度、有効堆積質量は次式となる。
【数１０】
2017527800.tif 000012
ここで、ｌｔ、ρ２、及びＳ２はそれぞれ、流れ質量の流れ距離、質量密度及び断面積である。有効堆積質量は、質量が長手方向に沿って均一に流れるという仮定に基づいて計算される。集中質量がセンサの中心に配置される場合は、周波数シフトが明らかでない。しかし、質量がセンサの端部へ流れるときには、相対的に大きい周波数シフトが起こる。
【数１１】
2017527800.tif 000013
【００３５】
分散質量堆積では、周波数シフトは次式となる。
【数１２】
2017527800.tif 000014
【００３６】
分散質量堆積に関して、質量流れによる周波数シフトが図２Ｃに示されている。流れ距離はセンサ長で基準化されており、流れ距離０はセンサ中心の質量を表す。質量がセンサ端部まで流れると、流れ距離は１になる。周波数シフトは、センサの端部側に達した流れ質量の周波数シフトで基準化されている。周波数シフトは、初期周波数、流れる質量の密度、コーティング厚さ、及び流れ距離と直接関連づけられる。
【００３７】
これらの原理によれば、共振器共振周波数を変えるのは質量の追加又は取り去りだけでなく、質量分散を変えることもまたその周波数を変化させる。質量を共振器の中心から端部へ再分散させると、共振周波数が低下し、反対に、質量を共振器の端部から中心に移動すると、共振周波数が増大する。
【００３８】
図３Ａは、ＭＭＲセンサ２００の一実施形態の側面図である。図３Ｂは、カバーが取り外されているＭＭＲセンサ２００の上面図であり、図３Ｃは、ＭＭＲセンサ２００の分解組立図である。図示の実施形態では、センサ２００は、磁気バイアス層２１０、スペーサ２２０、共振器２３０、環境変化レセプタ２４０、及び任意選択のハウジング２５０を含む。磁気バイアス層２１０、スペーサ２２０、共振器２３０、及び環境変化レセプタ２４０は、ハウジング２５０に収容される。磁気バイアス層２１０、スペーサ２２０、共振器２３０、及び環境変化レセプタ２４０は、図１Ａ〜１Ｃに示された対応する構成要素と同じか又は類似の構成物を有することができる。
【００３９】
磁気バイアス層２１０は、第１の磁性面２１２、及び反対側の第２の磁性面２１４を有する。スペーサ２２０は、磁気バイアス層２１０と共振器２３０との間に配置される。スペーサ２２０は、第１のスペーサ面２２２、及び反対側の第２のスペーサ面２２４を有している。第２のスペーサ面２２４は、第１の磁性面２１２と隣接している。共振器２３０は、第１の共振器主面２３２、及び反対側の第２の共振器主面２３４を有する。第２の共振器主面２３４は、第１の磁性面２１２と向かい合っている。図示のように、環境変化レセプタ２４０は、第１の共振器主面の一端に近接して配置される。通常、環境変化レセプタ２４０は、水流又はガス流などの環境変化に応答してその体積又は配置を変化させることができる。場合によっては、第１の共振器表面２１２は、環境変化レセプタ２４０が環境変化に応答して予め規定されたチャネルの少なくとも一部分に沿って流れることができるようにする予め規定されたチャネル（図示せず）を有することができる。
【００４０】
図３Ｄは、環境が変化した後のＭＭＲセンサ２００の一例を示す側面図である。環境変化レセプタ２４０は、洗浄サイクルを通過するなどの環境変数の変化に応答して、その体積を低減させる。共振器２３０の質量は、共振器２３０上の環境変化レセプタ２４０の体積が低減するので変化する。
【００４１】
図４Ａ〜４Ｆは、共振器４００上の予め規定されたチャネルのいくつかの例を示す。図４Ａは、楕円形の予め規定されたチャネル４１０Ａを示す。図４Ｂは、楕円形の中心部４３０Ｂ、２つの端部４２０Ｂ、及び中心部４３０Ｂと端部４２０Ｂの間の経路４２５Ｂを有する予め規定されたチャネル４１０Ｂを示す。端部４２０Ｂの幅は、経路４２５Ｂの幅と大体同じである。図４Ｃは、楕円形の中心部４３０Ｃ、２つの端部４２０Ｃ、及び中心部分４３０Ｃと端部４２０Ｃの間の経路４２５Ｃを有する予め規定されたチャネル４１０Ｃを示す。端部４２０Ｃは、端に向かって広くなる三角形状をしている。
【００４２】
図４Ｄは、それぞれが長方形状である２つの端部４２０Ｄを有する予め規定されたチャネル４１０Ｄを示す。図４Ｅは、中心部４３０Ｅ、２つの端部４２０Ｅ、及び中心部４３０Ｅと端部４２０Ｅの間の経路４２５Ｅを有する予め規定されたチャネル４１０Ｅを示す。端部４２０Ｅの幅は、経路４２５Ｅの幅よりも広い。図４Ｆは、中心部４３０Ｆ、２つの端部４２０Ｆ、及び中心部４３０Ｆと端部４２０Ｆの間の経路４２５Ｆを有する予め規定されたチャネル４１０Ｆを示す。端部４２０Ｆは、端に向かって広くなる三角形状をしている。
【００４３】
図５Ａ〜５Ｇは、環境の変化中及び変化後の共振器５００上のチャネル形状及び質量分散のいくつかの例を示す。図５Ａは、中心部５３０Ａ、２つの端部５２０Ａ、及び中心部５３０Ａと端部５２０Ａを接続する経路５２５Ａを有するチャネル５１０Ａを示す。端部５２０Ａは、概ね長方形状をしている。環境変化レセプタ５４０Ａは両端部５２０Ａに配置され、環境変化に応答して、経路５２５Ａに沿って中心部５３０Ａの方に分散する。
【００４４】
図５Ｂは、中心部５３０Ｂ、２つの端部５２０Ｂ、及び中心部５３０Ｂと端部５２０Ｂを接続する経路５２５Ｂを有するチャネル５１０Ｂを示す。端部５２０Ｂは、概ね長方形状をしている。経路５２５Ｂは、端部５２０Ｂの近くで次第に幅が広くなる。環境変化レセプタ５４０Ｂは両端部５２０Ｂに配置され、環境変化に応答して、経路５２５Ｂに沿って中心部５３０Ｂの方に分散する。図５Ｃは、中心部５３０Ｃ、２つの端部５２０Ｃ、及び中心部５３０Ｃと端部５２０Ｃを接続する経路５２５Ｃを有するチャネル５１０Ｃを示す。中心部５３０Ｃは、概ね楕円形状をしている。端部５２０Ｃと経路５２５Ｃは幅が同じである。環境変化レセプタ５４０Ｃは中心部５３０Ｃに配置され、環境変化に応答して、経路５２５Ｃに沿って端部５２０Ｃの方に分散する。
【００４５】
図５Ｄは、中心部５３０Ｄ、２つの端部５２０Ｄ、及び中心部５３０Ｄと端部５２０Ｄを接続する経路５２５Ｄを有するチャネル５１０Ｄを示す。中心部５３０Ｄは、概ね円形状をしている。端部５２０Ｄは、概ね長方形状をしている。環境変化レセプタ５４０Ｄは中心部５３０Ｄに配置され、環境変化に応答して、経路５２５Ｄに沿って端部５２０Ｄの方に分散する。
【００４６】
図５Ｅは、中心部５３０Ｅ、２つの端部５２０Ｅ、及び中心部５３０Ｅと端部５２０Ｅを接続する経路５２４Ｅを有するチャネル５１０Ｅを示す。中心部５３０Ｅは、概ね楕円形状をしている。端部５２０Ｅは、縁部の近くで幅が広くなる三角形状をしている。環境変化レセプタ５４０Ｅは端部５２０Ｅに配置され、環境変化に応答して、経路５２４Ｅに沿って中心部５３０Ｅの方に分散する。
【００４７】
図５Ｆは、中心部５３０Ｆ、２つの端部５２０Ｆ、及び中心部５３０Ｆと端部５２０Ｆを接続する経路５２５Ｆを有するチャネル５１０Ｆを示す。中心部５３０Ｆは、概ね楕円形状をしている。端部５２０Ｆは、縁部の近くで幅が広くなる三角形状をしている。環境変化レセプタ５４０Ｆは中心部５３０Ｆに配置され、環境変化に応答して、経路５２５Ｆに沿って端部５２０Ｆの方に分散する。
【００４８】
図５Ｇは、中心部５３０Ｇ、１つの端部５２０Ｇ、１つの端部５２１Ｇ、中心部５３０Ｇと端部５２０Ｇを接続する流れ親和性経路５２５Ｇ、及び中心部５３０Ｇと端部５２１Ｇを接続する流れ非親和性経路５２７Ｇを有するチャネル５１０Ｇを示す。中心部５３０Ｇは、概ね楕円形状をしている。環境変化レセプタ５４０Ｇは中心部５３０Ｇに配置され、経路５２５Ｇに沿って、しかし経路５２７Ｇには沿わずに、端部５２０Ｇの方に分散する。
【００４９】
図６Ａ〜６Ｄは、流体と相互作用すると性質が一般に変化する、共振器５５０上の予め配置された環境変化レセプタのいくつかの例を示す。いくつかの実施形態では、環境変化レセプタの重量が環境変化に応答して低減する。たとえば、センサが洗浄機内に配置される場合、環境変化レセプタの少なくとも一部が洗い流される。別のいくつかの実施形態では、環境変化レセプタは、環境変化に応答して流体を吸収し、重量が増加する。たとえば、環境変化レセプタは、気体及び／又は液体を吸収して重くなる。図６Ａは、共振器５５０の縁部に近接してそれぞれが配置されている２つのレセプタ要素を備える、環境変化レセプタ５６０Ａを示す。図６Ｂは、共振器５５０の側部に近接して配置された１つのレセプタ要素を備える、環境変化レセプタ５６０Ｂを示す。図６Ｃは、共振器５５０の縁部に近接してそれぞれが配置されている２つのレセプタ部分を含む、環境変化レセプタ５６０Ｃを示す。レセプタ５６０Ｃの各部分は、レセプタ要素が分散しているドットパターンを含む。図６Ｄは、共振器５５０の縁部に近接してそれぞれが配置されている２つの部分を含む、環境変化レセプタ５６０Ｄを示す。レセプタ５６０Ｄの各部分は、レセプタ要素が分散しているラインパターンを含む。
【００５０】
図７Ａは、ＭＭＲセンサ６５０Ａの一実施形態の断面図を示す。図示の実施形態では、センサ６５０Ａは、磁気バイアス層６６０Ａ、スペーサ６７０Ａ、共振器６８０Ａ、及び任意選択のハウジング６９０Ａを含む。磁気バイアス層６６０Ａ、スペーサ６７０Ａ、及び共振器６８０Ａは、ハウジング６９０Ａ内に配置される。磁気バイアス層６６０Ａ、スペーサ６７０Ａ、及び共振器６８０Ａは、図１Ａ〜１Ｃに示された対応する構成要素と同じか又は類似の構成物を有し得る。磁気バイアス層６６０Ａは、第１の磁性面６６２Ａ、及び反対側の第２の磁性面６６４Ａを有する。スペーサ６７０Ａは、磁気バイアス層６６０Ａと共振器６８０Ａの間に配置される。共振器６８０Ａは、第１の共振器主面６８２Ａ、及び反対側の第２の共振器主面６８４Ａを有する。第２の共振器主面６８４Ａは、第１の磁性面６６２Ａと向かい合っている。図示の実施形態では、スペーサ６７０Ａは、流体を吸収すると急速に膨張するように構成されている環境変化レセプタ６７５Ａを含む。いくつかの実施形態では、環境変化レセプタ６７５Ａは、天然若しくは合成のスポンジ、水吸収ゲル、又は超吸収剤などの多孔質材料を含むことができる。スポンジは、セルロース、ポリエステル又は他のポリマーから作ることができる。超吸収性ポリマーには、たとえば、ポリアクリレート／ポリアクリアミドコポリマー、ポリビニルアルコールコポリマーが含まれ得る。図７Ｂは、流体と相互作用した後のＭＭＲセンサ６５０Ａの一例の断面図を示す。スペーサ６７０Ａの厚さが増加した後、共振器６８０Ａが制動され、その共振周波数がシフトするか又は消滅する。
【００５１】
図７Ｃは、ＭＭＲセンサ６５０Ｃの別の実施形態の断面図を示す。図示の実施形態では、センサ６５０Ｃは、磁気バイアス層６６０Ｃ、スペーサ６７０Ｃ、共振器６８０Ｃ、及び任意選択のハウジング６９０Ｃを含む。磁気バイアス層６６０Ｃ、スペーサ６７０Ｃ、及び共振器６８０Ｃは、ハウジング６９０Ｃ内に収容される。この構成では、スペーサ６７０Ｃは２つの部分を含む。スペーサ６７０Ｃの一方の部分６７１Ｃは、磁気バイアス層６６０Ｃと共振器６８０Ｃとの間に配置され、もう一方の部分６７２Ｃは、共振器６８０Ｃとハウジング６９０Ｃとの間に配置される。磁気バイアス層６６０Ｃ、スペーサ６７０Ｃ、及び共振器６８０Ｃは、図１Ａ〜１Ｃに示された対応する構成要素と同じか又は類似の構成物を有し得る。磁気バイアス層６６０Ｃは、第１の磁性面６６２Ｃ、及び反対側の第２の磁性面６６４Ｃを有する。共振器６８０Ｃは、第１の共振器主面６８２Ｃ、及び反対側の第２の共振器主面６８４Ｃを有する。第２の共振器主面６８４Ｃは、第１の磁性面６６２Ｃと向かい合っている。図示の実施形態では、スペーサ部６７２Ｃは、流体を吸収すると急速に膨張するように構成されている環境変化レセプタ６７５Ｃを含む。いくつかの実施形態では、環境変化レセプタ６７５Ｃは、多孔質材料などを含むことができる。スポンジは、セルロース、ポリエステル又は他のポリマーから作ることができる。超吸収性ポリマーには、たとえばポリアクリレート／ポリアクリアミドコポリマー、ポリビニルアルコールコポリマーが含まれ得る。図７Ｄは、流体と相互作用した後のＭＭＲセンサ６５０Ｃの一例の断面図を示す。スペーサ６７０Ｃの厚さが増加した後、共振器６８０Ｃが制動され、その共振周波数がシフトするか又は消滅する。
【００５２】
図８Ａ〜８Ｈは、ハウジング構造が異なるＭＭＲセンサ８００のいくつかの例を示す。図８Ａは、ＭＭＲセンサ８００の一実施形態の断面図であり、図８Ｂは、カバーが取り外されている、図８Ａに示されたＭＭＲセンサ８００の上面図である。ＭＭＲセンサ８００は、ハウジング８５０、磁気バイアス層８１０、スペーサ８２０、共振器８３０を含む。ハウジング８５０は、ケース８５５及びカバー８６０を含む。カバーは、図８Ｇに示されたハウジングの例のように、共振器が環境要素と相互作用できるようにするための開口８６２を有することができる。開口８６２は、任意の形状、たとえば長方形、楕円形、円、波形、不規則な形などを有することができる。
【００５３】
図８Ｃは、ＭＭＲセンサ８００の一実施形態の断面図であり、図８Ｄは、カバーが取り外されている、図８Ｃに示されたＭＭＲセンサ８００の上面図である。図示の実施形態では、ハウジング８５０は、共振器８３０を支持するための先の尖った支持構造体８４３、並びに、ハウジング８５０と共振器８３０の間の相互作用を低減させるためにハウジング８５０と共振器８３０の間に空間を作り出す点構造体８４０を含む。カバー８６０はまた、ハウジング８５０と共振器８３０の間の相互作用を低減させるために共振器８３０を支持又は制限する、先が尖った構造体を有することもできる。ハウジング８５０は、別々の２つのチャンバ８５２及び８５４を含むことができる。磁気バイアス層８１０はチャンバ８５２内に配置され、共振器８３０はチャンバ８５４内に配置される。場合によっては、チャンバ８５４は、共振器８３０が環境要素と相互作用することを可能にする開口を有する。
【００５４】
図８Ｅは、ＭＭＲセンサ８００の一実施形態の断面図であり、図８Ｆは、カバーが取り外されている、図８Ｅに示されたＭＭＲセンサ８００の上面図である。図示の実施形態では、ハウジング８５０は、共振器８３０を支持するための支持構造体８４４を含む。ハウジング８５０は、別々の２つのチャンバ８５２及び８５４を含むことができる。磁気バイアス層８１０はチャンバ８５２内に配置され、共振器８３０はチャンバ８５４内に配置される。場合によっては、チャンバ８５４は、共振器８３０が環境要素と相互作用することを可能にする開口を有する。
【００５５】
いくつかの実施形態では、図８Ｈに示されるように、ＭＭＲセンサ８００は、２つ以上の共振器８３０及び８３２と、１つの磁気バイアス層８１０とを有することができる。ハウジング８５０は、別々の２つのチャンバ８５２及び８５４を含むことができる。磁気バイアス層８１０及び共振器８３２は、スペーサ（図示せず）と共にチャンバ８５２内に配置され、共振器８３０はチャンバ８５４内に配置される。場合によっては、チャンバ８５４は、共振器８３０が環境要素と相互作用することを可能にする開口を有する。場合によっては、共振器８３２は、環境変化の測定の間中その周波数が変化しない制御部として機能することができる。
【００５６】
図９Ａは、１つ以上のＭＭＲセンサを使用する感知システム６００の一実施形態を示す。図示の実施形態では、感知システム６００は、環境６２０の中に配置されるＭＭＲセンサ６１０を含む。環境６２０は、密閉環境（たとえば、洗浄機、滅菌器など）としても、開放環境（たとえば、土壌、水、空気など）としてもよい。ＭＭＲセンサ６１０は、本開示に記載のＭＭＲセンサのうちの任意の１つとすることができる。感知システム６００は、リーダ６３０を含む。リーダ６３０は、ＭＭＲセンサ６１０の周波数特性を測定するように構成される。場合によっては、リーダ６３０は、環境変数が変化した後にＭＭＲセンサ６１０の周波数特性の１つの測定値を採用する。リーダ６３０又は何らか他の計算デバイスは、その周波数測定値に基づいて、環境変数が所定の閾値を超えて変化したか、それとも所定の閾値未満で変化したかどうかを判定することができる。いくつか別の場合では、リーダ６３０は、環境変数が変化した前のＭＭＲセンサの変化前周波数特性と、環境変数が変化した後のＭＭＲセンサの変化後周波数特性とを測定することができる。このような場合には、リーダ６３０又は何らか他の計算デバイスは、変化前周波数特性及び変化後周波数特性に基づく周波数測定値に基づいて、環境変数が所定の閾値を超えて変化したか、それとも所定の閾値未満で変化したかどうかを判定することができる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、リーダ６３０は電磁励起回路制御部を含み、電磁波を発生及び発射してＭＭＲセンサ６１０を励起する。この励起により、振動運動として変換及び保存される動力がＭＭＲセンサ６１０に供給され、その保存エネルギーは運動エネルギーと位置エネルギーの間で周期的に変化している。励起が取り除かれると、ＭＭＲセンサ６１０は、運動、放射音響、及び電磁エネルギーの形で保存エネルギーを消散し、それがリーダ６３０によって検出される。いくつかの実施形態では、リーダ６３０は、ＭＭＲセンサの一連の周波数特性を測定して環境変数の変化を監視することができる。場合によっては、リーダ６３０は、共振器応答が最大になる周波数を決定するように構成される。
【００５８】
いくつかの実施形態では、リーダ６３０は、ある範囲の周波数にわたって掃引できる発振器、及び励振されている間にセンサの応答を音響学的に検出するマイクロフォンである。センサ応答は、励振周波数が共振周波数と一致するときに最大となり、それにより環境変数の変化によるいかなる共振周波数シフトも測定が可能になる。
【００５９】
周波数の変化をＭＭＲセンサパラメータの変化と関係付ける以前の式のいずれも、センサパラメータ変化を周波数変化の関数として計算するように再構成することができる。たとえば、式（５）は次式に再構成することができる。
【数１３】
2017527800.tif 000015
いくつかの実施形態では、リーダは、ある範囲の周波数にわたって掃引して、何らかの環境変化が起きた前後のＭＭＲセンサの共振周波数を決定し、それによってセンサパラメータの変化による相対的周波数シフトを測定するように設計される。そして、そのセンサパラメータ（たとえば質量分散の変化）は、たとえば、センサ上のワックスペレットの溶解及び流動（制御チャネルに沿った）など何らかの物理的プロセスによる環境変化と関係付けられる。
【００６０】
リーダ６３０は、いくつかの検出方法を用いることができる。たとえば、リーダ６３０は、インピーダンスアナライザを含むことができる。ＭＭＲセンサ６１０のインピーダンスは、掃引周波数がその共振周波数に向かって動くときにその透磁率が増加すると増大し、掃引周波数が共振周波数のときにその最大値となる。別の例として、リーダ６３０はスペクトルアナライザ（たとえば、超音波マイクロフォンなど）を含むことができ、ＭＭＲセンサの共振運動をたとえば３０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲の音波として検出することができる。更に別の例として、リーダ６３０は、センサ変位を観測するための動き検出デバイスを含むことができる。場合によっては、リーダ６３０は、図１０に示されるように、ＭＭＲセンサの共振信号が所定のレベルまで減衰（リングダウン）する継続時間（Ｔ）を測定することができる。
【００６１】
図９Ｂ〜９Ｄは、容器内に配置された１つ以上のＭＭＲセンサを使用する感知システム６００の別の実施形態を示す。ＭＭＲセンサ６１０Ｂは、容器６４０、たとえば滅菌容器内に配置される。ＭＭＲセンサ６１０Ｂは、本開示に記載されたＭＭＲセンサのうちの任意の１つとすることができる。図９Ｃに示された例として、容器６４０は、滅菌処置時に１つ以上の手術器具又は医療器具９１１０を封入するのに使用される。容器６４０はまた、医療処置に使用する前に滅菌されるべき他の任意の物品、流体などを保持するのに使用することもできる。滅菌容器を構築するのに使用される材料は通常、金属又は金属合金であるが、滅菌処置に耐えることができる任意の材料が容器６４０を構築するのに利用されてよい。この材料は剛性でも可撓性でもよい。いくつかの実施形態では、容器材料は、電磁波の周波数を少なくとも部分的に通過させるものである。導電材料（アルミニウムなど）で作られた容器は、電磁波に対する遮蔽体として機能するが、その遮蔽は完全ではない。本開示における対象の周波数、たとえば約５０ｋＨｚにおいて、またアルミニウム（抵抗率ρ＝２．６５４８μΩ・ｃｍ、比透磁率μｒ＝１．００００２２）で作られた容器では、進入度δ＝３６６．７３μｍになる。容器壁による減衰は、たとえば壁厚ｄ＝２ｍｍで、ｅ−ｄ／δ＝４．２８×１０−３になる。このレベルの減衰では、ＭＭＲセンサの共振を励起するのに十分な電磁波の伝達が可能である。いくつかの実施形態では、スロット、孔又は他の開口を容器６４０の壁に切開して、容器６４０の内外へ電磁波が伝達することを可能にすることができる。容器６４０は、その内容物を密閉するのに適している任意の形状及びサイズとすることができる。いくつかの実施形態では、材料の組成、又は材料の厚さ、又は他の理由のために、材料が電磁波に対して透過性ではない場合、スロット又は孔又は他の開口を容器６４０の壁に切開して、容器６４０の内外へ電磁波が伝達できるようにすることができる。容器６４０は、その内容物を密閉するのに適している任意の形状及びサイズとすることができる。
【００６２】
図９Ｃは、ＭＭＲセンサ６１０Ｂ及びいくつかの手術器具９１１０が中に入れられる開放形の容器６４０の図である。いくつかの実施形態では、１つ以上のＭＭＲセンサを容器６４０の内側の任意の位置に設置することができる。２つ以上のＭＭＲを同一の滅菌容器の内側に設置することができる。本明細書に記載の任意のＭＭＲセンサを容器６４０の内側に設置することができる。２つ以上のＭＭＲセンサが使用される場合、それらのＭＭＲセンサは同一の構造でも異なる構造でもよい。
【００６３】
図９Ｄは、１つ以上の容器６４０が環境６２０の中に配置されている感知システム６００を示す。各容器６４０は１つ以上のＭＭＲセンサ６１０Ｂを有し得る。上述のように、感知システム６００はリーダ６３０を含む。一例として、リーダ６３０は周波数アナライザとすることができる。
【００６４】
図１１Ａは、ＭＭＲ感知システムの一実施形態の流れ図を示す。最初に、ＭＭＲセンサが環境中に配置される（工程７１０）。ＭＭＲセンサは、本明細書に記載のＭＭＲセンサのうちの任意の１つとすることができる。次に、ＭＭＲリーダが、環境変数が変化した後のＭＭＲセンサの周波数特性を測定する（工程７２０）。システムは、測定された周波数特性に基づいて環境変数の変化を評価する（工程７３０）。
【００６５】
図１１Ｂは、滅菌処置の有効性を監視するＭＭＲ感知システムの一実施形態の流れ図を示す。１つ以上のＭＭＲセンサが滅菌容器の内側に配置される（工程１１１０）。本明細書に記載の任意のＭＭＲセンサを滅菌容器の内側に配置することができ、２つ以上のＭＭＲセンサを同一の滅菌容器内に設置することができる。２つ以上のＭＭＲセンサが使用される場合、それらのＭＭＲセンサは同一の構造でも異なる構造でもよい。任意選択で、リーダがＭＭＲセンサの共振周波数を測定し、この測定値がベースライン共振周波数としての役割を果たすことができる（工程１１２０）。工程１１２０は、滅菌容器が閉じた形でも開いた形でも実行することができる。たとえば、ＭＭＲセンサのベースライン共振周波数が分かっている状況では、工程１１２０を省略することができる。しかし、工程１１２０を実行すると、ＭＭＲセンサが実際に滅菌容器の内側に設置されていることが確認される。次に、滅菌容器がその内容物と共に滅菌処置にかけられる（工程１１３０）。滅菌処置の後に、リーダがＭＭＲセンサの共振周波数を測定する（工程１１４０）。工程１１４０は、滅菌容器が閉じた形でも開いた形でも実行することができる。次に、ＭＭＲセンサのベースライン共振周波数と滅菌後共振周波数との間で比較が行われる（工程１１４０）。いくつかの実施形態では、閾値を超える滅菌処置後の共振周波数の変化を用いて、滅菌処置が有効であったことを示すことができる。
【００６６】
実施例
ＭＭＲセンサアセンブリ−パターン化した吸取り紐
【００６７】
図１Ａ、及び環境変化レセプタ１４０位置の修正に関連して、ＭＭＲセンサ１００が下記のようにして組み立てられた。チャネル１６０が、共振器１３０の第１の共振器主面１３２上に物理的技法を用いて作り出された。長さ３．５ｃｍ（１．４インチ）、ノースカロライナ州マウントホーリーのＥｘｃｅｌｌ  Ｍｉｌｌｓ，Ｉｎｃ．から得た、直径０．０４７ｃｍ（０．０１９インチ）の吸取り紐を使用してチャネル１６０が作り出された。吸取り紐は、ミネソタ州セントポールの３Ｍ  ＣｏｍｐａｎｙのＳｃｏｔｃｈ  ４６７ＭＰ接着剤によって、第１の共振器主面１３２の長軸に、図４Ｂに示されたパターンで付着させた。サウスカロライナ州コンウェイのＭｅｔｇｌａｓ（登録商標）から得られた、寸法が３．７ｃｍ（１．５インチ）×０．６２ｃｍ（０．２４インチ）×０．００３０ｃｍ（０．００１２インチ）のＭｅｔｇｌａｓ（登録商標）２８２６ＭＢ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ａｌｌｏｙが共振器１３０用に選択された。寸法が３．７ｃｍ（１．５インチ）×０．６２ｃｍ（０．２４インチ）×０．０１０ｃｍ（０．００３９インチ）のスペーサ１２０が、ミネソタ州エデンプレイリーのＰｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから得られたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）で構築された。イリノイ州マレンゴのＴｈｅ  Ａｒｎｏｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＣｏｍｐａｎｙからＡｒｎｏＫｒｏｍｅ（商標）ＩＩＩとして市販されている、寸法が２．７７ｃｍ（１．０９インチ）×０．６ｃｍ（０．２４インチ）×０．００６ｃｍ（０．００２４インチ）の磁気バイアス層１１０がスペーサ１２０を受け入れられた。３つの層、すなわち磁気バイアス１１０、スペーサ１２０、及び共振器１３０を封入するハウジング１５０が、ミネソタ州エデンプレイリーのＰｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから得られたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）で構築された。環境変化レセプタ１４０は、カンザス州カンザスシティのＬａｎｇｌｅｙ／Ｅｍｐｉｒｅ  Ｃａｎｄｌｅ  ＬＬＣから得られたワックスを含んでいた。環境変化レセプタ１４０は、質量５．０ｍｇの固体ペレットの形をしていた。
【００６８】
比較例１及び実施例２
ＭＭＲセンサ−パターン化した吸取り紐
【００６９】
実施例１で組み立てられたＭＭＲセンサの共振周波数が、共にカリフォルニア州サンタクララのＡｇｉｌｅｎｔから得られたモデル４２９４Ａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒデバイスとモデル１６０４７コネクタアクセサリとによって測定された。デバイスは、Ａｇｉｌｅｎｔによって２０１３年１１月１５日に較正されていた。高絶縁ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）管のまわりにエナメル線の密着巻線を成す、カスタムＭＭＲ励起／検出コイルアセンブリが構築された。管は、ＭＭＲセンサを受け入れるためのスロットを付けて構築された。２４番ゲージエナメル線を直径２．２ｃｍ（０．８６インチ）の絶縁管のまわりに１００回巻き付け、巻線の長さは５．７ｃｍ（２．２インチ）で、測定インダクタンスは７０．６μＨであった。コイルは、１６０４７コネクタアクセサリのＨＩＧＨポート及びＬＯＷポートに接続され、ＭＭＲセンサがカスタムコイルアセンブリの中に入れられた。５７．３ｋＨｚ〜５９．３ｋＨｚで掃引された２ｍＡ振動電流により、ＭＭＲセンサの実インピーダンス成分及び無効インピーダンス成分を測定した。共振周波数が測定され（Ｅ２）、ベースライン（ＣＥ１）と比較された。表１は、環境変化にさらされたときのＭＭＲセンサ周波数シフトの概要を提示する。
【表１】
2017527800.tif 000016
【００７０】
実施例３
ＭＭＲセンサアセンブリ−パターン化した吸取り紙
【００７１】
図１Ａ、及び環境変化レセプタ１４０位置の修正に関連して、ＭＭＲセンサ１００が下記のようにして組み立てられた。チャネル１６０が、共振器１３０の第１の共振器主面１３２上に物理的技法を用いて作り出された。ミネソタ州セントポールの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから得られたＮｅｘｃａｒｅ  Ｆｉｒｓｔ  Ａｉｄ  Ｇｅｎｔｉｌｅ  Ｐａｐｅｒ  Ｔａｐｅの、３．７ｃｍ（１．５インチ）×０．３６〜０．４１ｃｍ（０．１４〜０．１６インチ）×０．０２ｃｍ（０．００７９インチ）の複数の部片を使用してチャネル１６０が作り出された。吸取り紙は、第１の共振器主面１３２の長軸に、図４Ｂに示されたパターンで付着させた。サウスカロライナ州コンウェイのＭｅｔｇｌａｓ（商標）から得られた、寸法が３．７ｃｍ（１．５インチ）×０．６２ｃｍ（０．２４インチ）×０．００３０ｃｍ（０．００１２インチ）のＭｅｔｇｌａｓ（登録商標）２８２６ＭＢ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ａｌｌｏｙが共振器１３０用に選択された。寸法が３．７ｃｍ（１．５インチ）×０．６２ｃｍ（０．２４インチ）×０．０１０ｃｍ（０．００３９インチ）のスペーサ１２０が、ミネソタ州エデンプレイリーのＰｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから得られたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）で構築された。イリノイ州マレンゴのＴｈｅ  Ａｒｎｏｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＣｏｍｐａｎｙからＡｒｎｏＫｒｏｍｅ（商標）ＩＩＩとして市販されている、寸法が２．７７ｃｍ（１．０９インチ）×０．６０ｃｍ（０．２４インチ）×０．００６０ｃｍ（０．００２４インチ）の磁気バイアス層１１０がスペーサ１２０を受けた。３つの層である、磁気バイアス１１０、スペーサ１２０及び共振器１３０を封入するハウジング１５０が、ミネソタ州エデンプレイリーのＰｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから得られたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）で構築された。環境変化レセプタ１４０は、カンザス州カンザスシティのＬａｎｇｌｅｙ／Ｅｍｐｉｒｅ  Ｃａｎｄｌｅ  ＬＬＣから得られたワックスを含んでいた。環境変化レセプタ１４０は、質量３．０〜７．０ｍｇの固体ペレットの形をしていた。
【００７２】
比較例２〜３及び実施例４〜５
ＭＭＲセンサ−パターン化した吸取り紙
【００７３】
実施例３で組み立てられたＭＭＲセンサの共振周波数が、共にカリフォルニア州サンタクララのＡｇｉｌｅｎｔから得られたモデル４２９４Ａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒデバイスとモデル１６０４７コネクタアクセサリとによって測定された。デバイスは、Ａｇｉｌｅｎｔによって２０１３年１１月１５日に較正されていた。高絶縁ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）管のまわりにエナメル線の密着巻線を成して、カスタムＭＭＲ励起／検出コイルアセンブリが構築された。管は、ＭＭＲセンサを受け入れるためのスロットを付けて構築された。２４番ゲージエナメル線を直径２．２ｃｍ（０．７９インチ）の絶縁管のまわりに１００回巻き付け、巻線の長さは５．７ｃｍ（２．２インチ）で、測定インダクタンスが７０．６μＨであった。コイルは、１６０４７コネクタアクセサリのＨＩＧＨポート及びＬＯＷポートに接続され、ＭＭＲセンサがカスタムコイルアセンブリの中に入れられた。４５ｋＨｚ〜５５ｋＨｚで掃引された２ｍＡ振動電流により、ＭＭＲセンサの実インピーダンス成分及び無効インピーダンス成分を測定した。共振周波数が測定され（Ｅ４及びＥ５）、共振器及び接着テープの２つのベースライン（ＣＥ２及びＣＥ３）と比較された。表２は、環境変化にさらされたときのＭＭＲセンサ周波数シフトの概要を提示する。
【表２】
2017527800.tif 000017
【００７４】
実施例６
ＭＭＲセンサアセンブリ−デジタル洗浄
【００７５】
図１Ａ、及び環境変化レセプタ１４０位置の修正に関連して、ＭＭＲセンサ１００が下記のようにして組み立てられた。サウスカロライナ州コンウェイのＭｅｔｇｌａｓ（登録商標）２８２６  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ａｌｌｏｙとして市販されている寸法が３．７ｃｍ（１．５インチ）×０．６２ｃｍ（０．２４インチ）×０．００３０ｃｍ（０．００１２インチ）の共振器１３０。寸法が３．７ｃｍ（１．５インチ）×０．６２ｃｍ（０．２４インチ）×０．０１０ｃｍ（０．００３９インチ）のスペーサ１２０が、ミネソタ州エデンプレイリーのＰｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから得られたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）で構築された。イリノイ州マレンゴのＴｈｅ  Ａｒｎｏｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＣｏｍｐａｎｙからＡｒｎｏＫｒｏｍｅ（商標）ＩＩＩとして市販されている、寸法が２．７７ｃｍ（１．０９インチ）×０．６０ｃｍ（０．２４インチ）×０．００６０ｃｍ（０．００２４インチ）の磁気バイアス層１１０がスペーサ１２０を受け入れた。３つの層、すなわち磁気バイアス１１０、スペーサ１２０、及び共振器１３０を封入するハウジング１５０が、ミネソタ州エデンプレイリーのＰｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから得られたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）で構築された。環境変化レセプタ１４０は、ミネソタ州セントポールの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている、質量が３．０〜３２ｍｇの範囲の固形の３Ｍ  Ｓｏｉｌで構成された。環境変化レセプタ１４０は、第１の共振器主面１３２の長軸に、図４Ｄに示されたパターンで付着された。
【００７６】
比較例４及び実施例７〜９
ＭＭＲセンサ−デジタル洗浄
【００７７】
実施例６で説明されたように組み立てられた追加のＭＭＲセンサが、マサチューセッツ州ノーウッドのＡｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓから得られたＡｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓデバイスのインピーダンスアナライザ評価ボードＡＤ５９３３ＥＢＺと、ベースライン共振周波数を記録するための巻線コイルとによって測定された。２４番ゲージエナメル線を直径２．２ｃｍ（０．７９インチ）のＰＶＣ絶縁管のまわりに１００回巻き付け、巻線の長さは４．０ｃｍで、測定インダクタンスが１５６．０μＨであった。ミネソタ州セントポールの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから供給される様々な質量の３Ｍ  Ｓｏｉｌを共振器の端部上に堆積させ、乾燥させた（図８Ａ及び図８Ｂ）。ＭＭＲセンサは、ホットプレート上のビーカの水の中に磁気撹拌器と共に入れられた。ＭＭＲセンサがチャンバから取り出され、ＭＭＲセンサの共振周波数（Ｅ１０〜Ｅ１２）が測定され、ベースライン（ＣＥ４）と比較された。表３は、ベースライン及び測定された共振周波数を表す。共振周波数のシフトが成功すると、機器デジタル洗浄の検出が成功した。図１２Ａは、３Ｍ  Ｓｏｉｌがないインピーダンス対周波数のベースライン図（ＣＥ４）である。図１２Ｂは、３Ｍ  Ｓｏｉｌが共振器の１つの端部上にある共振器のインピーダンス対周波数応答を示す（Ｅ７）。図１２Ｃは、３Ｍ  Ｓｏｉｌが共振器の両端部上にある共振器のインピーダンス対周波数応答を示す（Ｅ８）。図１２Ｄは、３Ｍ  Ｓｏｉｌが共振器の表面全体に付けられている共振器のインピーダンス対周波数応答を示す（Ｅ９）。
【表３】
2017527800.tif 000018
【００７８】
実施例１０
ＭＭＲセンサアセンブリ−滅菌
【００７９】
図１Ａ、及び環境変化レセプタ１４０位置の修正に関連して、ＭＭＲセンサ１００が下記のようにして組み立てられた。チャネル１６０が共振器１３０の第１の共振器主面１３２の上に、機械的耐久性のある焼結ナノシリカコーティングを使用して化学的にコーティングされた。ナノシリカ粒子が水性分散液により塗布され、加熱によって焼結された。２．７ｃｍ（１．１インチ）×０．３０ｃｍ（０．１２インチ）のチャネルパターンが、サウスカロライナ州コンウェイのＭｅｔｇｌａｓ（登録商標）２８２６  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ａｌｌｏｙとして市販されている、寸法が３．７ｃｍ（１．５インチ）×０．６２ｃｍ（０．２４インチ）×０．００３０ｃｍ（０．００１２インチ）の共振器１３０上に形成された。コーティングは、第１の共振器主面１３２の長軸に、図４Ｂに示されたパターンで付着された。寸法が３．７ｃｍ（１．５インチ）×０．６２ｃｍ（０．２４インチ）×０．０１０ｃｍ（０．００３９インチ）のスペーサ１２０が、ミネソタ州エデンプレイリーのＰｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから得られたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）で構築された。イリノイ州マレンゴのＴｈｅ  Ａｒｎｏｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＣｏｍｐａｎｙからＡｒｎｏＫｒｏｍｅＴＭ  ＩＩＩとして市販されている、寸法が２．７７ｃｍ（１．０９インチ）×０．６０ｃｍ（０．２４インチ）×０．００６０ｃｍ（０．００２４インチ）の磁気バイアス層１１０がスペーサ１２０を受けた。３つの層、すなわち磁気バイアス１１０、スペーサ１２０、及び共振器１３０を封入するハウジング１５０が、ミネソタ州エデンプレイリーのＰｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから得られたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）で構築された。環境変化レセプタ１４０は、ミズーリ州セントルイスのＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏ．ＬＬＣから市販されているポリエチレン・コ・アクリル酸（ＰＥＡＡ）を、質量が６．０〜１２ｍｇの範囲のビーズの形で含んだ。
【００８０】
比較例５及び実施例１１〜１３
ＭＭＲセンサ−滅菌
【００８１】
実施例１０で組み立てられたＭＭＲセンサの共振周波数が、共にカリフォルニア州サンタクララのＡｇｉｌｅｎｔから得られたモデル４２９４Ａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒデバイスとモデル１６０４７コネクタアクセサリとによって測定された。デバイスは、Ａｇｉｌｅｎｔによって２０１３年１１月１５日に較正されていた。カスタムＭＭＲ励起／検出コイルアセンブリが、高絶縁ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）管のまわりにエナメル線の密着巻線を成して構築された。管は、ＭＭＲセンサを受け入れるためのスロットを付けて構築された。２４番ゲージエナメル線を直径２．２ｃｍ（０．７９インチ）の絶縁管のまわりに１００回巻き付け、巻線の長さは５．７ｃｍ（２．２インチ）で、測定インダクタンスは７０．６μＨであった。コイルは、１６０４７コネクタアクセサリのＨＩＧＨポート及びＬＯＷポートに接続され、ＭＭＲセンサがカスタムコイルアセンブリの中に入れられた。５７．３ｋＨｚ〜５９．３ｋＨｚで掃引された２ｍＡ振動電流により、ＭＭＲセンサの実インピーダンス成分及び無効インピーダンス成分を測定した。表４は、環境変化にさらされたときのＭＭＲセンサ周波数シフトの概要を提示する。共振周波数のシフトが成功すると、機器滅菌の検出が成功した。図１３Ａは、環境変化レセプタがないセンサのインピーダンス対周波数のベースライン図（ＣＥ５）である。図１３Ｂは、ＰＥＡＡが共振器の中心にある共振器のインピーダンス対周波数応答を示す（Ｅ１１）。図１３Ｃ及び図１３Ｄは、ＰＥＡＡが共振器の両端部上に設置されている共振器のインピーダンス対周波数応答を示す（Ｅ１２及びＥ１３）。
【表４】
2017527800.tif 000019
【００８２】
ＭＭＲセンサが、ニューヨーク州ロチェスターのＧｅｔｉｎｇｅ  Ｇｒｏｕｐから得られたＧｅｔｉｎｇｅ  Ｓｔｅａｍ  Ｓｔｅｒｉｌｉｚｅｒ，Ｍｏｄｅｌ  ６６６ＡＣ１に入れられ、５回循環させてハウススチームで１３０℃にした。共振周波数が測定され（Ｅ１４）、ベースライン（ＣＥ６）と比較された。表５は、滅菌前に中心にあるＰＥＡＡ環境変化レセプタ質量（ＣＥ６）、及び滅菌後の共振器の応答（Ｅ１４）により、ＭＭＲセンサ周波数シフトの概要を提示する。ＰＥＡＡが中心から所定の経路に沿って端部へと流れ出るのに従って、１．４ｋＨｚ周波数シフトが確認される。
【表５】
2017527800.tif 000020
【００８３】
実施例１５
ＭＭＲセンサ−湿り気の検出
【００８４】
実施例１０で説明されたように組み立てられた追加のＭＭＲセンサが、マサチューセッツ州ノーウッドのＡｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓから得られたＡｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓデバイスのインピーダンスアナライザ評価ボードＡＤ５９３３ＥＢＺと、ベースライン共振周波数を記録するための巻線コイルとによって測定された。２４番ゲージエナメル線を直径２．２ｃｍ（０．７９インチ）のＰＶＣ絶縁管のまわりに１００回巻き付け、巻線の長さは４．０ｃｍ（１．６インチ）で、測定インダクタンスが１５６．０μＨであった。図７Ａの二チャンバパッケージ設計が、取り外し可能プラスチックカバーに２組の換気スロット付きで使用された。バイアス磁石が下部チャンバの上面に接着剤で付けられ、存在を示すためのＭｅｔｇｌａｓ（登録商標）２８２６ＭＢの第２の共振器が、自由に振動するように下部チャンバの中に入れられ、チャンバが恒久的なフィルムシールで封止された。上部チャンバでは、伸張可能３Ｍ  Ｓｃｏｔｃｈ−Ｂｒｉｔｅ（商標）Ｇｒｅｅｎｅｒ  Ｃｌｅａｎの生分解性伸張ソフトスポンジがチャンバに入れられ、Ｍｅｔｇｌａｓ（登録商標）２８２６ＭＢ共振器がスポンジの上面に設置された。図１４Ａのインピーダンス対周波数関係に示されるように、ベースライン周波数ｆｄｒｙが測定された。次に、ツベルクリンシリンジを使用して、各組の通気孔に０．０５ｍＬの水が加えられた。０．１ｍＬの水を加えた後に、共振周波数シフトの第２の測定が行われた。図１４Ａ及び図１４ＢのＦｐｒｅｓｅｎｃｅは、共振周波数のシフトを表す。
【００８５】
実施例１６
ＭＭＲセンサアセンブリ−ガスの検出
【００８６】
天然ガスを検出できるＭＭＲセンサが、図１Ａに従って、環境変化レセプタ１４０の位置の修正と合わせて組み立てられた。図示の実施形態では、ＭＭＲセンサは、イリノイ州マレンゴのＴｈｅ  Ａｒｎｏｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙから得られたＡｒｎｏＫｒｏｍｅＴＭＩＩＩの磁気バイアス層１１０、スペーサ１２０、共振器１３０、環境変化レセプタ１４０、及び任意選択のハウジング１５０を含む。共振器１３０は、ドイツ、ハーナウのＶａｃｕｕｍｓｃｈｍｅｌｚｅ  ＧＭＢＨのＶｉｔｒｏｖａｃ  ４６１３磁性合金であった。環境変化レセプタ１４０は、イリノイ州デスプレーンズのＵＯＰ  ＬＬＣのＺｅｏｌｉｔｅ  ＨｉＳｉｖ  ３０００粉末であり、これは、ミネソタ州セントポールの３Ｍ  ＣｏｍｐａｎｙのＳｃｏｔｃｈ  ４６７ＭＰ接着剤によって共振器に付けられた。環境変化レセプタは、第１の共振器主面１３２の長軸に、図４Ｄに示されたパターンで付着された。磁気バイアス層１１０は３．９ｃｍ（１．５インチ）×１．２ｃｍ（０．４７インチ）×０．００６０ｃｍ（０．００２３インチ）であり、スペーサ１２０は３．９ｃｍ（１．５インチ）×１．２ｃｍ（０．４７インチ）×０．２０ｃｍ（０．０７９インチ）であり、共振器１３０は４．４ｃｍ（１．７インチ）×１．２ｃｍ（０．４７インチ）×０．００２５ｃｍ（０．０００９８インチ）であった。
【００８７】
ＭＭＲセンサは、マサチューセッツ州ノーウッドのＡｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓのインピーダンスアナライザ評価ボードＡＤ５９３３ＥＢＺによって駆動された、１００ターン、５．３ｃｍ（２．１インチ）の円筒形ソレノイドの中に入れられた。共振は、インピーダンスが最大になる、あるいはインピーダンスの位相がゼロを通過する周波数と定義することができる。次に、ＭＭＲセンサ及び測定ソレノイドが、天然ガスが流れることができるチャンバの内側に設置された。図１５は、チャンバが様々な条件、すなわち、（１）実験室環境（約２０℃及び相対湿度３０％）に対して開放、（２）一定流量の１００％天然ガスと共に閉鎖、（３）再び実験室環境に対して開放、で循環されたときのインピーダンス対周波数を表す。データは、ＭＭＲセンサが天然ガス中の浸漬に対し、共振周波数の５０Ｈｚのシフトで可逆的に応答することを示した。
【００８８】
実施例１７
ＭＭＲセンサアセンブリ−共振器上のマイクロ複製フィルムチャネルによる滅菌
【００８９】
図１Ａ、及び環境変化レセプタ１４０位置の修正に関連して、ＭＭＲセンサ１００が下記のようにして組み立てられた。チャネル１６０が共振器１３０の第１の共振器主面１３２の上に、３Ｍから得られるマイクロ複製フィルム（これらの例では１８マイクロメートルのチャネル間隔）の部片を付着させることによって物理的に作り出された。２．７ｃｍ（１．１インチ）×０．３０ｃｍ（０．１２インチ）の一片のフィルムが、サウスカロライナ州コンウェイのＭｅｔｇｌａｓ（登録商標）２８２６  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ａｌｌｏｙとして市販されている寸法が３．７ｃｍ（１．５インチ）×０．６２ｃｍ（０．２４インチ）×０．０００３０ｃｍ（０．００１２インチ）の共振器１３０に付着された。フィルムは、第１の共振器主面１３２の長軸にＶＨＢ（商標）接着剤（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ）を使用して接着され、マイクロ複製チャネルが長軸に沿って流れる。寸法が３．７ｃｍ（１．５インチ）×０．６２ｃｍ（０．２４インチ）×０．０１０ｃｍ（０．００３９インチ）のスペーサ１２０が、ミネソタ州エデンプレイリーのＰｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから得られたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）で構築された。イリノイ州マレンゴのＴｈｅ  Ａｒｎｏｌｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ＣｏｍｐａｎｙからＡｒｎｏＫｒｏｍｅ（商標）ＩＩＩとして市販されている、寸法が２．７７ｃｍ（１．０９インチ）×０．６０ｃｍ（０．２４インチ）×０．００６０ｃｍ（０．００２４インチ）の磁気バイアス層１１０がスペーサ１２０を受けた。３つの層である、磁気バイアス１１０、スペーサ１２０及び共振器１３０を封入するハウジング１５０が、ミネソタ州エデンプレイリーのＰｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから得られたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）で構築された。環境変化レセプタ１４０は、ミズーリ州セントルイスのＳｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈなどのいくつかの供給元から市販されているサリチルアミド部片を含んだ。サリチルアミドは、質量が６．０〜３０ｍｇの範囲で加えられた。サリチルアミドは、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから得られるＶＨＢ（商標）接着剤付きのフィルムに付着された。
【００９０】
この例で組み立てられたＭＭＲセンサの共振周波数が、共にカリフォルニア州サンタクララのＡｇｉｌｅｎｔから得られたモデル４２９４Ａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒデバイスとモデル１６０４７コネクタアクセサリとによって測定された。デバイスは、Ａｇｉｌｅｎｔによって２０１３年１１月１５日に較正されていた。カスタムＭＭＲ励起／検出コイルアセンブリが、高絶縁ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）管のまわりにエナメル線の密着巻線を成して構築された。管は、ＭＭＲセンサを受け入れるためのスロットを付けて構築された。２４番ゲージエナメル線を直径２．２ｃｍ（０．７９インチ）の絶縁管のまわりに１００回巻き付け、巻線の長さは５．７ｃｍ（２．２インチ）で、測定インダクタンスは７０．６μＨであった。コイルは、１６０４７コネクタアクセサリのＨＩＧＨポート及びＬＯＷポートに接続され、ＭＭＲセンサがカスタムコイルアセンブリの中に入れられた。２ｍＡ振動電流により、ＭＭＲセンサの実インピーダンス成分及び無効インピーダンス成分を測定した。ＭＭＲセンサが、ニューヨーク州ロチェスターのＧｅｔｉｎｇｅ  Ｇｒｏｕｐから得られたＧｅｔｉｎｇｅ  Ｓｔｅａｍ  Ｓｔｅｒｉｌｉｚｅｒ，Ｍｏｄｅｌ  ６６６ＡＣ１に入れられ、ハウススチームによる１３０℃まで５回の循環がされた。表６は、共振器のマイクロ複製フィルムチャネル上のサリチルアミド環境変化レセプタ質量による、滅菌処理前後のＭＭＲセンサ周波数シフトの概要を提示する。サリチルアミド環境変化レセプタ質量が滅菌の前にフィルム／共振器の両端部に位置する構造の３つの例が示されている。５．３９７、３．２７及び６．０５３ｋＨｚの周波数シフトが、滅菌中の環境変化によりサリチルアミドが中心に向かって流れた後に確認されている。滅菌前にサリチルアミド環境変化レセプタ質量が中心に位置する１つの例が示されている。１．１３１ｋＨｚの周波数シフトが、サリチルアミドが中心から端部へ所定の経路に沿って流れ出るときに確認されている。
【表６】
2017527800.tif 000021
【００９１】
例示的な実施形態
【００９２】
実施形態Ａ１。  第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の磁性材料を含む磁気バイアス層と、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向かい合い、第１の共振器主面が予め規定されたチャネルを有する共振器と、
磁気バイアス層と共振器との間に配置されたスペーサと、
予め規定されたチャネルに近接して配置された環境変化レセプタとを備える、感知デバイス。
【００９３】
実施形態Ａ２。  環境変化レセプタが、環境変化に応答して予め規定されたチャネルの少なくとも一部分に沿って分散する、実施形態Ａ１の感知デバイス。
【００９４】
実施形態Ａ３。  共振器の共振周波数が、環境変化レセプタの分散に応答して予め規定されたチャネルの少なくとも一部分に沿ってシフトする、実施形態Ａ２の感知デバイス。
【００９５】
実施形態Ａ４。  予め規定されたチャネルが、第１の共振器主面に配置された薄い層を成す材料を含む、実施形態Ａ１〜Ａ３の感知デバイス。
【００９６】
実施形態Ａ５。  予め規定されたチャネルが、第１の共振器主面上のパターンを含む、実施形態Ａ１〜Ａ４の感知デバイス。
【００９７】
実施形態Ａ６。  予め規定されたチャネルが、ある経路に従って第１の共振器主面に配置された薄い層を成す材料を含む、実施形態Ａ１〜Ａ５の感知デバイス。
【００９８】
実施形態Ａ７。  予め規定されたチャネルが、ある経路の周辺部に近接して配置された薄い層を成す材料を含む、実施形態Ａ１〜Ａ６の感知デバイス。
【００９９】
実施形態Ａ８。  薄い層を成す材料が、親水性材料、吸取り材料、疎水性材料、疎油性材料、及び親油性材料のうちの少なくとも１つを含む、実施形態Ａ４の感知デバイス。
【０１００】
実施形態Ａ９。  薄い層を成す材料が第２の磁性材料と化学反応する、実施形態Ａ４の感知デバイス。
【０１０１】
実施形態Ａ１０。  予め規定されたチャネルが、第１の共振器主面にわたって細長いチャネルを含む、実施形態Ａ１〜Ａ９の感知デバイス。
【０１０２】
実施形態Ａ１１。  予め規定されたチャネルが１つ以上の区域を含む、実施形態Ａ１〜Ａ１０の感知デバイス。
【０１０３】
実施形態Ａ１２。  １つ以上の区域のうちの少なくとも１つが、第１の共振器主面の縁部に近接して配置される、実施形態Ａ１１の感知デバイス。
【０１０４】
実施形態Ａ１３。  環境変化レセプタが予め規定されたチャネルの中心に近接して配置される、実施形態Ａ１〜Ａ１２の感知デバイス。
【０１０５】
実施形態Ａ１４。  環境変化レセプタが予め規定されたチャネルの端部に近接して配置される、実施形態Ａ１〜Ａ１３の感知デバイス。
【０１０６】
実施形態Ａ１５。  環境変化レセプタが、温度、湿度、液体、気体、生物学的物質、化学物質、又はこれらの組合せに感応する材料を含む、実施形態Ａ１〜Ａ１４の感知デバイス。
【０１０７】
実施形態Ａ１６。  ハウジングを更に備え、磁気バイアス層、共振器、及びスペーサがこのハウジング内に配置される、実施形態Ａ１〜Ａ１５の感知デバイス。
【０１０８】
実施形態Ａ１７  ハウジングが、ハウジングの中への流体分散を可能にするための１つ以上の開口を備える、実施形態Ａ１６の感知デバイス。
【０１０９】
実施形態Ａ１８。  ハウジングが複数のチャンバを有する、実施形態Ａ１６の感知デバイス。
【０１１０】
実施形態Ａ１９。  磁気バイアス層及び共振器が互いに異なるチャンバ内に配置される、実施形態Ａ１８の感知デバイス。
【０１１１】
実施形態Ａ２０。  磁気バイアス層に隣接して配置された第２の共振器を更に備える、実施形態Ａ１〜Ａ１９の感知デバイス。
【０１１２】
実施形態Ａ２１。  第２の共振器を更に備え、複数のチャンバが第１のチャンバと、第１のチャンバと異なる第２のチャンバとを含み、第２の共振器が第２のチャンバ内に配置され、共振器が第１のチャンバ内に配置される、実施形態Ａ１８の感知デバイス。
【０１１３】
実施形態Ａ２２。  第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の磁性材料を含む磁気バイアス層と、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向かい合い、第１の共振器主面が予め規定されたチャネルを有する共振器と、
磁気バイアス層と共振器との間に配置されたスペーサと、
予め規定されたチャネルに近接して配置された環境変化レセプタと、
磁気バイアス層、共振器、及びスペーサを収容する、１つ以上の開口があるハウジングとを備える、感知デバイス。
【０１１４】
実施形態Ａ２３。  第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の磁性材料を含む磁気バイアス層と、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向かい合い、第１の共振器主面が予め規定されたチャネルを有する共振器と、
予め規定されたチャネルに近接して配置された環境変化レセプタと、
磁気バイアス層、共振器、及び共振器を支持するための支持構造体を収容するハウジングとを備える、感知デバイス。
【０１１５】
実施形態Ｂ１。  第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の電磁材料を含む磁気バイアス層と、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向き合う共振器と、
磁気バイアス層と共振器との間に配置されたスペーサと、
第１の共振器主面に配置された環境変化レセプタとを備える感知デバイスであって、
環境変化レセプタの質量が環境変化に応答して変化し、
感知デバイスの共振周波数が環境変化レセプタの質量変化に応答してシフトする、感知デバイス。
【０１１６】
実施形態Ｂ２。  第１の共振器主面が予め規定されたチャネルを有し、環境変化レセプタが予め規定されたチャネルの少なくとも一部分に配置される、実施形態Ｂ１の感知デバイス。
【０１１７】
実施形態Ｂ３。  予め規定されたチャネルが、第１の共振器主面に配置された薄い層を成す材料を含む、実施形態Ｂ１〜Ｂ２の感知デバイス。
【０１１８】
実施形態Ｂ４。  環境変化レセプタが、温度、湿度、気体、又はこれらの組合せに感応する材料を含む、実施形態Ｂ１〜Ｂ３の感知デバイス。
【０１１９】
実施形態Ｂ５  環境変化レセプタの少なくとも一部分が第１の共振器主面の縁部に近接して配置される、実施形態Ｂ１〜Ｂ４の感知デバイス。
【０１２０】
実施形態Ｂ６。  環境変化レセプタの質量が増大する、実施形態Ｂ１〜Ｂ５の感知デバイス。
【０１２１】
実施形態Ｂ７。  環境変化レセプタの質量が低減する、実施形態Ｂ１〜Ｂ６の感知デバイス。
【０１２２】
実施形態Ｂ８。  環境変化レセプタが複数のレセプタ要素を備える、実施形態Ｂ１〜Ｂ７の感知デバイス。
【０１２３】
実施形態Ｂ９。  複数のレセプタ要素の少なくとも一部分がパターンとして配置される、実施形態Ｂ８の感知デバイス。
【０１２４】
実施形態Ｂ１０。  ハウジングを更に備え、磁気バイアス層、共振器、及びスペーサがこのハウジング内に配置される、実施形態Ｂ１〜Ｂ９の感知デバイス。
【０１２５】
実施形態Ｂ１１。  ハウジングが、ハウジングの中への流体分散を可能にするための１つ以上の開口を備える、実施形態Ｂ１０の感知デバイス。
【０１２６】
実施形態Ｂ１２。  ハウジングが複数のチャンバを有する、実施形態Ｂ１０の感知デバイス。
【０１２７】
実施形態Ｂ１３。  磁気バイアス層及び共振器が互いに異なるチャンバ内に配置される、実施形態Ｂ１２の感知デバイス。
【０１２８】
実施形態Ｂ１４。  磁気バイアス層に隣接して配置された第２の共振器を更に備える、実施形態Ｂ１〜Ｂ１３の感知デバイス。
【０１２９】
実施形態Ｂ１５。  第２の共振器を更に備え、複数のチャンバが第１のチャンバと、第１のチャンバと異なる第２のチャンバとを含み、第２の共振器が第２のチャンバ内に配置され、共振器が第１のチャンバ内に配置される、実施形態Ｂ１２の感知デバイス。
【０１３０】
実施形態Ｂ１６。  第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の磁性材料を含む磁気バイアス層と、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向き合う共振器と、
磁気バイアス層と共振器との間に配置されたスペーサと、
第１の共振器表面に配置された環境変化レセプタと、
１つ以上の開口があるハウジングとを備える感知デバイスであって、磁気バイアス層、共振器、及びスペーサがハウジング内に配置される、感知デバイス。
【０１３１】
実施形態Ｂ１７。  環境変化レセプタの質量が環境変化に応答して変化し、感知デバイスの共振周波数が環境変化レセプタの質量変化に応答してシフトする、実施形態Ｂ１６の感知デバイス。
【０１３２】
実施形態Ｂ１８。  環境変化レセプタが複数のレセプタ要素を備え、複数のレセプタ要素のうちの少なくとも１つが共振器の端部に近接して配置される、実施形態Ｂ１６の感知デバイス。
【０１３３】
実施形態Ｂ１９。  第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の磁性材料を含む磁気バイアス層と、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向き合う共振器と、
第１の磁性面上に配置された環境変化レセプタと、
共振器を支持するための支持構造体を含むハウジングとを備える感知デバイスであって、磁気バイアス層及び共振器がハウジング内に配置される、感知デバイス。
【０１３４】
実施形態Ｂ２０。  環境変化レセプタが複数のレセプタ要素を備え、複数のレセプタ要素のうちの少なくとも１つが共振器の端部に近接して配置される、実施形態Ｂ１９の感知デバイス。
【０１３５】
実施形態Ｃ１。  環境の変化を感知するシステムであって、
環境中に配置されるように構成されたＭＭＲセンサであって、
第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の電磁材料を含む磁気バイアス層、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向き合う共振器、
磁気バイアス層と共振器との間に配置されたスペーサ、及び
第１の共振器主面に近接して配置された環境変化レセプタを含み、
環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによってＭＭＲセンサの共振周波数が変化する、ＭＭＲセンサと、
環境変数が変化した後のＭＭＲセンサの変化後周波数特性を測定するように構成されたリーダであって、環境変数の変化が変化後周波数特性に基づいて評価される、リーダとを備える、システム。
【０１３６】
実施形態Ｃ２。  リーダが更に、環境変数が変化する前にＭＭＲセンサの変化前周波数特性を測定するように構成され、環境変数の変化が、変化前周波数特性及び変化後周波数特性に基づいて評価される、実施形態Ｃ１のシステム。
【０１３７】
実施形態Ｃ３。  リーダが、音響検出デバイス及び掃引周波数発振器のうちの少なくとも１つを備える、実施形態Ｃ１〜Ｃ２のシステム。
【０１３８】
実施形態Ｃ４。  第１の共振器主面が予め規定されたチャネルを有し、環境変化レセプタが環境の変化前に環境応答性材料を含み、環境応答性材料が、環境変数が変化したときに予め規定されたチャネルの少なくとも一部分に沿って分散する、実施形態Ｃ１〜Ｃ３のシステム。
【０１３９】
実施形態Ｃ５。  環境変化レセプタが、環境変数が変化する前に第１の共振器主面の少なくとも一部分の上に配置され、第１の共振器主面に配置された環境変化レセプタの質量が、環境変数の変化に応答して変化する、実施形態Ｃ１〜Ｃ４のシステム。
【０１４０】
実施形態Ｃ６。  環境変化レセプタが複数のレセプタ要素を備える、実施形態Ｃ５のシステム。
【０１４１】
実施形態Ｃ７。  環境変数が温度である、実施形態Ｃ１〜Ｃ６のシステム。
【０１４２】
実施形態Ｃ８。  環境変化レセプタが溶融性材料を含む、実施形態Ｃ７のシステム。
【０１４３】
実施形態Ｃ９。  環境要素が湿度である、実施形態Ｃ１〜Ｃ８のシステム。
【０１４４】
実施形態Ｃ１０。  環境変化レセプタが多孔質材料を含む、実施形態Ｃ９のシステム。
【０１４５】
実施形態Ｃ１１。  環境の変化を感知するシステムであって、
環境中に配置された第１のＭＭＲセンサ及び第２のＭＭＲセンサであって、第１及び第２のＭＭＲセンサのそれぞれが、
第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の電磁材料を含む磁気バイアス層、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向き合う共振器、
磁気バイアス層と共振器との間に配置されたスペーサ、及び
第１の共振器主面に近接して配置された環境変化レセプタを含み、
環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによってそれぞれのＭＭＲセンサの共振周波数が変化する、第１のＭＭＲセンサ及び第２のＭＭＲセンサと、
環境変数の変化後のＭＭＲセンサの変化後周波数特性を測定するように構成されたリーダであって、環境変数の変化が変化後周波数特性に基づいて評価される、リーダとを備える、システム。
【０１４６】
実施形態Ｃ１２。  第１のＭＭＲセンサの共振器の寸法が第２のＭＭＲセンサの共振器と異なる、実施形態Ｃ１１のシステム。
【０１４７】
実施形態Ｃ１３。  第１のＭＭＲセンサ及び第２のＭＭＲセンサのそれぞれが、そのそれぞれの第１の共振器主面上に予め規定されたチャネルを有する、実施形態Ｃ１１〜Ｃ１２のシステム。
【０１４８】
実施形態Ｃ１４。  環境の変化を感知するシステムであって、
１つ以上の物品を格納するように構成された、環境中に配置される容器と、
容器内に配置されたＭＭＲセンサであって、
ハウジング、
第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の電磁材料を含む磁気バイアス層、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向き合う共振器、
磁気バイアス層と共振器との間に配置されたスペーサ、及び
第１の共振器主面に近接して配置された環境変化レセプタを含み、
磁気バイアス層、共振器、スペーサ、及び環境変化レセプタがハウジング内に配置され、
環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによってＭＭＲセンサの共振周波数が変化する、ＭＭＲセンサと、
環境変数の変化後のＭＭＲセンサの変化後周波数特性を測定するように構成されたリーダであって、環境変数の変化が変化後周波数特性に基づいて評価される、リーダとを備える、システム。
【０１４９】
実施形態Ｃ１５。  ＭＭＲセンサが更に、第１の共振器主面に配置された予め規定されたチャネルを含む、実施形態Ｃ１４のシステム。
【０１５０】
実施形態Ｃ１６。  環境変化レセプタが、環境変数の変化に応答して予め規定されたチャネルの少なくとも一部分に沿って分散する、実施形態Ｃ１５のシステム。
【０１５１】
実施形態Ｃ１７。  環境変化レセプタがスペーサの一体化部分である、実施形態Ｃ１４〜Ｃ１６のシステム。
【０１５２】
実施形態Ｃ１８。  リーダが更に、環境変数が変化する前にＭＭＲセンサの変化前周波数特性を測定するように構成されたリーダであって、環境変数の変化が変化前周波数特性及び変化後周波数特性に基づいて評価される、実施形態Ｃ１４〜Ｃ１７のシステム。
【０１５３】
実施形態Ｃ１９。  環境の変化を感知するシステムであって、
１つ以上の物品を格納するようにそれぞれが構成された、環境中に配置される複数の容器と、
これら複数の容器内に配置された複数のＭＭＲセンサであって、それぞれのＭＭＲセンサが、
ハウジング、
第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の電磁材料を含む磁気バイアス層、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向き合う共振器、
磁気バイアス層と共振器との間に配置されたスペーサ、及び
第１の共振器主面に近接して配置された環境変化レセプタを含み、
磁気バイアス層、共振器、スペーサ、及び環境変化レセプタがハウジング内に配置され、
環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによってＭＭＲセンサの共振周波数が変化する、複数のＭＭＲセンサと、
環境変数の変化後の複数のセンサのうちの少なくともいくつかの変化後周波数特性を測定するように構成されたリーダとを備える、システム。
【０１５４】
実施形態Ｃ２０。  リーダが更に、環境変数が変化する前に複数のＭＭＲセンサのうちの少なくとも１つの変化前周波数特性を測定するように構成される、実施形態Ｃ１９のシステム。
【０１５５】
実施形態Ｃ２１。  複数のＭＭＲセンサのそれぞれが更に、第１の共振器主面に配置された予め規定されたチャネルを含む、実施形態Ｃ１９〜Ｃ２０のシステム。
【０１５６】
実施形態Ｃ２２。  環境変化レセプタが、環境変数の変化に応答して予め規定されたチャネルの少なくとも一部分に沿って分散する、実施形態Ｃ２１のシステム。
【０１５７】
実施形態Ｃ２３。  複数のＭＭＲセンサのうちの少なくとも２つの共振器が異なる寸法を有する、実施形態Ｃ１９〜Ｃ２２のシステム。
【０１５８】
実施形態Ｃ２４。  環境の変化を検出する方法であって、
環境中にＭＭＲセンサを配置する工程を備え、このＭＭＲセンサが、
第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の電磁材料を含む磁気バイアス層、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向き合う共振器、
磁気バイアス層と共振器との間に配置されたスペーサ、及び
第１の共振器主面に近接して配置された環境変化レセプタを含み、
環境変化レセプタの性質が環境変数の変化に応答して変化し、それによってＭＭＲセンサの共振周波数が変化するようになっており、
上記方法は、ＭＭＲセンサを環境変数の変化にさらす工程と、
ＭＭＲセンサの変化後周波数特性を測定する工程と、
変化後周波数特性に基づいて環境変数の変化を評価する工程とを更に含む、方法。
【０１５９】
実施形態Ｃ２５。  環境変数が変化する前のＭＭＲセンサの変化前周波数特性を測定する工程と、
環境変数の変化を変化前周波数特性及び変化後周波数特性に基づいて評価する工程とを更に含む、実施形態Ｃ２４の方法。
【０１６０】
実施形態Ｃ２６。  第１の共振器主面が予め規定されたチャネルを有し、環境変化レセプタが環境の変化前に環境応答性材料を含み、環境応答性材料が、環境変数が変化したときに予め規定されたチャネルの少なくとも一部分に沿って分散する、実施形態Ｃ２４〜Ｃ２５の方法。
【０１６１】
実施形態Ｃ２７。  環境変化レセプタが、環境変数が変化する前に、第１の共振器主面の少なくとも一部分の上に配置され、第１の共振器主面に配置された環境変化レセプタの質量が環境変数の変化に応答して変化する、実施形態Ｃ２４〜Ｃ２６の方法。
【０１６２】
実施形態Ｃ２８。  環境変化レセプタが複数のレセプタ要素を備える、実施形態Ｃ２７の方法。
【０１６３】
実施形態Ｃ２９。  複数のレセプタ要素のうちの少なくとも１つが共振器の縁部に近接して配置される、実施形態Ｃ２８の方法。
【０１６４】
実施形態Ｃ３０。  環境変化レセプタが溶融性材料を含む、実施形態Ｃ２４〜Ｃ２９の方法。
【０１６５】
実施形態Ｃ３１。  環境変化レセプタが多孔質材料を含む、実施形態Ｃ２４〜Ｃ３０の方法。
【０１６６】
実施形態Ｄ１。  第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の電磁材料を含む磁気バイアス層と、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向き合う共振器と、
スペーサと、
磁気バイアス層、共振器、及びスペーサを収容するハウジングとを備える感知デバイスであって、
スペーサが環境変化レセプタを含み、
環境変化レセプタの厚さが環境変数の変化に応答して急速に増大する、感知デバイス。
【０１６７】
実施形態Ｄ２。  スペーサの少なくとも一部分が共振器と磁気バイアス層の間に配置される、実施形態Ｄ１の感知デバイス。
【０１６８】
実施形態Ｄ３。  スペーサの少なくとも一部分が共振器の上面に配置される、実施形態Ｄ１〜Ｄ２の感知デバイス。
【０１６９】
実施形態Ｄ４。  共振器の共振周波数が環境変化レセプタの厚さの変化に応答してシフトする、実施形態Ｄ１〜Ｄ３の感知デバイス。
【０１７０】
実施形態Ｄ５。  共振器が環境変化レセプタの厚さの変化に応答して制動される、実施形態Ｄ１〜Ｄ４の感知デバイス。
【０１７１】
実施形態Ｄ６。  環境変化レセプタが多孔質材料を含む、実施形態Ｄ１〜Ｄ５の感知デバイス。
【０１７２】
実施形態Ｄ７。  環境変化レセプタが吸収性材料を含む、実施形態Ｄ１〜Ｄ６の感知デバイス。
【０１７３】
実施形態Ｄ８。  環境変化レセプタが複数のレセプタ要素を備える、実施形態Ｄ１〜Ｄ７の感知デバイス。
【０１７４】
実施形態Ｄ９。  複数のレセプタ要素のうちの少なくとも１つが共振器と磁気バイアス層との間に配置される、実施形態Ｄ８の感知デバイス。
【０１７５】
実施形態Ｄ１０。  ハウジングを更に備え、磁気バイアス層、共振器、及びスペーサがこのハウジング内に配置される、実施形態Ｄ１〜Ｄ９の感知デバイス。
【０１７６】
実施形態Ｄ１１。  ハウジングが、ハウジングの中への流体分散を可能にするための１つ以上の開口を備える、実施形態Ｄ１０の感知デバイス。
【０１７７】
実施形態Ｄ１２。  ハウジングが複数のチャンバを有する、実施形態Ｄ１０〜Ｄ１１の感知デバイス。
【０１７８】
実施形態Ｄ１３。  磁気バイアス層及び共振器が互いに異なるチャンバ内に配置される、実施形態Ｄ１２の感知デバイス。
【０１７９】
実施形態Ｄ１４。  磁気バイアス層に隣接して配置された第２の共振器を更に備える、実施形態Ｄ１〜Ｄ１３の感知デバイス。
【０１８０】
実施形態Ｄ１５。  第２の共振器を更に備え、複数のチャンバが第１のチャンバと、第１のチャンバと異なる第２のチャンバとを含み、第２の共振器が第２のチャンバ内に配置され、共振器が第１のチャンバ内に配置される、実施形態Ｄ１２の感知デバイス。
【０１８１】
実施形態Ｄ１６。  第１の磁性面及び反対側の第２の磁性面を有する磁気バイアス層であって、第１の磁性材料を含む磁気バイアス層と、
第１の共振器主面及び反対側の第２の共振器主面を有する共振器であって、第２の磁性材料を含み、第２の共振器主面が第１の磁性面と向き合う共振器と、
磁気バイアス層と共振器との間に配置されたスペーサであって、環境変化レセプタを含むスペーサと、
１つ以上の開口があるハウジングとを備える感知デバイスであって、磁気バイアス層、共振器、及びスペーサがハウジング内に配置され、
環境変化レセプタの厚さが環境変数の変化に応答して急速に増大する、感知デバイス。
【０１８２】
実施形態Ｄ１７。  スペーサの少なくとも一部分が共振器と磁気バイアス層との間に配置される、実施形態Ｄ１６の感知デバイス。
【０１８３】
実施形態Ｄ１８。  スペーサの少なくとも一部分が共振器の上面に配置される、実施形態Ｄ１６〜Ｄ１７の感知デバイス。
【０１８４】
実施形態Ｄ１９。  共振器の共振周波数が環境変化レセプタの厚さの変化に応答してシフトする、実施形態Ｄ１６〜Ｄ１８の感知デバイス。
【０１８５】
実施形態Ｄ２０。  共振器が環境変化レセプタの厚さの変化に応答して制動される、実施形態Ｄ１６〜Ｄ１９の感知デバイス。
【０１８６】
上述の実施形態は本発明の様々な態様の説明を容易にするように詳細に記載されているため、本発明は、上述の特定の実施例及び実施形態に限定されるとみなされるべきではない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定義される本発明の趣旨及び範囲に収まる様々な修正、均等のプロセス、及び代替のデバイスを含む、本発明の全ての態様を扱うことが理解されるべきである。
【図１Ａ】
2017527800.tif 000022
【図１Ｂ】
2017527800.tif 000023
【図１Ｃ】
2017527800.tif 000024
【図１Ｄ】
2017527800.tif 000025
【図１Ｅ】
2017527800.tif 000026
【図２Ａ】
2017527800.tif 000027
【図２Ｂ】
2017527800.tif 000028
【図２Ｃ】
2017527800.tif 000029
【図３Ａ】
2017527800.tif 000030
【図３Ｂ】
2017527800.tif 000031
【図３Ｃ】
2017527800.tif 000032
【図３Ｄ】
2017527800.tif 000033
【図４Ａ】
2017527800.tif 000034
【図４Ｂ】
2017527800.tif 000035
【図４Ｃ】
2017527800.tif 000036
【図４Ｄ】
2017527800.tif 000037
【図４Ｅ】
2017527800.tif 000038
【図４Ｆ】
2017527800.tif 000039
【図５Ａ】
2017527800.tif 000040
【図５Ｂ】
2017527800.tif 000041
【図５Ｃ】
2017527800.tif 000042
【図５Ｄ】
2017527800.tif 000043
【図５Ｅ】
2017527800.tif 000044
【図５Ｆ】
2017527800.tif 000045
【図５Ｇ】
2017527800.tif 000046
【図６Ａ】
2017527800.tif 000047
【図６Ｂ】
2017527800.tif 000048
【図６Ｃ】
2017527800.tif 000049
【図６Ｄ】
2017527800.tif 000050
【図７Ａ】
2017527800.tif 000051
【図７Ｂ】
2017527800.tif 000052
【図７Ｃ】
2017527800.tif 000053
【図７Ｄ】
2017527800.tif 000054
【図８Ａ】
2017527800.tif 000055
【図８Ｂ】
2017527800.tif 000056
【図８Ｃ】
2017527800.tif 000057
【図８Ｄ】
2017527800.tif 000058
【図８Ｅ】
2017527800.tif 000059
【図８Ｆ】
2017527800.tif 000060
【図８Ｇ】
2017527800.tif 000061
【図８Ｈ】
2017527800.tif 000062
【図９Ａ】
2017527800.tif 000063
【図９Ｂ】
2017527800.tif 000064
【図９Ｃ】
2017527800.tif 000065
【図９Ｄ】
2017527800.tif 000066
【図１０】
2017527800.tif 000067
【図１１Ａ】
2017527800.tif 000068
【図１１Ｂ】
2017527800.tif 000069
【図１２Ａ】
2017527800.tif 000070
【図１２Ｂ】
2017527800.tif 000071
【図１２Ｃ】
2017527800.tif 000072
【図１２Ｄ】
2017527800.tif 000073
【図１３Ａ】
2017527800.tif 000074
【図１３Ｂ】
2017527800.tif 000075
【図１３Ｃ】
2017527800.tif 000076
【図１３Ｄ】
2017527800.tif 000077
【図１４Ａ】
2017527800.tif 000078
【図１４Ｂ】
2017527800.tif 000079
【図１５】
2017527800.tif 000080
【国際調査報告】
2017527800.tif 000081
2017527800.tif 000082
2017527800.tif 000083