在包括一次性部件的制造系統(tǒng)中集成rfid傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于測量制造系統(tǒng)的物理、化學和生物屬性的系統(tǒng)和方法，包括在多個對應一次性部件中嵌入多個RFID傳感器，其中，多個RFID傳感器的每個傳感器配置為提供多個一次性部件中的至少一個一次性部件的多參數(shù)測量，并且多個RFID傳感器的每個傳感器還配置為提供該一次性部件及其相應RFID傳感器的同時數(shù)字標識，并且還包括使用至少一個RFID寫入器/讀取器讀取多個一次性部件的多參數(shù)測量和數(shù)字標識，使用處理器處理測量，以及通過比較至少一個參數(shù)的測量和預確定值，控制隨后的過程步驟。
【專利說明】在包括一次性部件的制造系統(tǒng)中集成RF ID傳感器
[0001]相關(guān)申請交叉引用
[0002]本申請要求2008年2月8日提交的美國專利申請N0.12/028380的優(yōu)先權(quán);該申請的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明一般涉及包括一次性部件(single use component)的制造系統(tǒng)，并且更具體地說，涉及用于將射頻標識(RFID)傳感器集成到制造系統(tǒng)中的系統(tǒng)和方法。
[0004]—次性用后可棄設(shè)備得到了制造團體、特別是生物制藥業(yè)相當大的關(guān)注。一次性部件具有靈活性、移動性、總體過程效率，減少清潔和消毒規(guī)程，降低交叉污染的風險，并且降低制造資本成本。
[0005]用于生物制藥生產(chǎn)的完整范圍的一次性用后可棄技術(shù)在商業(yè)上可獲得以用于諸如緩沖存儲和混合等簡單操作并正迅速擴展到諸如發(fā)酵等復雜應用中。然而，缺少有效的一次性非侵入式監(jiān)測技術(shù)而阻礙了對一次性使用技術(shù)的接受。關(guān)鍵過程參數(shù)的監(jiān)測對于確保安全、過程記錄和生產(chǎn)的化合物的效力及保持過程被控制是至關(guān)重要的。另外，在制造過程中特定位置參數(shù)的監(jiān)測在發(fā)酵和活性生物產(chǎn)品存儲中極其重要，這是因為生物化合物對小的環(huán)境改變十分敏感。
[0006]因此，需要能提供與具有一次性部件的制造系統(tǒng)兼容的非侵入式監(jiān)測技術(shù)的技術(shù)解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在第一方面，本發(fā)明提供一種制造系統(tǒng)，包括嵌在對應多個一次性部件中的多個射頻標識(RFID)傳感器，其中多個RFID傳感器的每個傳感器配置為提供至少一個一次性部件的多參數(shù)測量，并且還配置為提供該一次性部件及其相應RFID傳感器的同時數(shù)字標識。系統(tǒng)還包括RFID寫入器/讀取器和與寫入器/讀取器通信的處理器，其中，處理器配置為控制隨后的制造過程步驟。
[0008]在第二方面，本發(fā)明提供一種用于測量在各個部件中和作為一個整體的制造系統(tǒng)的物理、化學和生物屬性的方法，包括在多個對應一次性部件中嵌入多個RFID傳感器，其中，多個RFID傳感器的每個傳感器配置為提供多個一次性部件的至少一個一次性部件的多參數(shù)測量，并且多個RFID傳感器的每個傳感器還配置為提供該一次性部件及其相應RFID傳感器的同時數(shù)字標識。方法還包括使用至少一個RFID寫入器/讀取器，寫入數(shù)字數(shù)據(jù)，讀取多個一次性部件的多參數(shù)測量和數(shù)字標識，使用處理器處理測量，以及通過比較至少一個參數(shù)的測量與預確定值，控制隨后的過程步驟。
[0009]在第三方面，本發(fā)明提供一種用于組裝生物工藝制造系統(tǒng)的多個一次性部件的方法，這些部件與對應多個集成RFID傳感器嵌在一起，用于測量物理、化學或生物屬性，方法包括使用至少一個RFID寫入器/讀取器讀取多個一次性部件的RFID傳感器的數(shù)字標識，使用處理器處理讀值，以及確認RFID傳感器正確組裝到網(wǎng)絡(luò)中和相應的一次性部件正確組裝到部件的預確定序列中。
【附圖說明】
[0010]參照附圖閱讀以下詳細說明時，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特性、方面和優(yōu)點，附圖中類似的字符在所有圖形中表示類似的部分，其中:
[0011]圖1是帶有嵌入生物處理部件的一次性使用傳感器的一次性使用、快速組裝生物處理工廠的示圖。
[0012]圖2是從RFID傳感器到寫入器/讀取器系統(tǒng)的信號采集的示圖。
[0013]圖3是示范RFID傳感器的示圖。
[0014]圖4是監(jiān)測制造系統(tǒng)的方法的流程圖。
[0015]圖5是用于多變量統(tǒng)計過程控制的RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)的示圖。
[0016]圖6是示出用于多變量統(tǒng)計過程控制的RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)的應用的流程圖。
[0017]圖7示出通過帶有多信道電子信號復用器的一個設(shè)計和構(gòu)建的系統(tǒng)測量的四個RFID溫度傳感器的響應，該復用器和網(wǎng)絡(luò)分析器一起操作以便一次通過多個RFID傳感器進行測量。A-D中的數(shù)字表示攝氏溫度。
[0018]圖8示出RFID讀出的計算機屏幕抓圖。
【具體實施方式】
[0019]本文中公開的實施例通過將新穎的非侵入式RFID監(jiān)測技術(shù)結(jié)合到一次性部件中，有利于監(jiān)測和控制包括一次性部件的制造系統(tǒng)的過程。
[0020]在本文中使用時，“RFID標簽”指使用電子標簽存儲數(shù)據(jù)并且包含至少兩個部件的數(shù)據(jù)收集技術(shù)。第一個部件是用于存儲和處理信息，以及調(diào)制和解調(diào)射頻信號的集成電路(存儲器芯片)。此存儲器芯片也能用于其它專用功能，例如，它能包含電容器。它也能包含用于模塊信號的輸入裝置。第二個部件是用于接收和傳送射頻信號的天線。天線還通過根據(jù)環(huán)境改變而改變其阻抗參數(shù)來執(zhí)行傳感功能。
[0021]在本文中使用時，“傳感材料和傳感膜”指沉積在RFID傳感器上，并在與環(huán)境相互作用時，執(zhí)行可預測、可再現(xiàn)地影響復阻抗傳感器響應的功能的材料。例如，諸如聚苯胺等導電聚合物在暴露在不同PH的溶液下時改變其導電率。此類聚苯胺膜沉積在RFID傳感器上時，復阻抗傳感器響應隨pH而改變。因此，此類RFID傳感器作為pH傳感器工作。通常，典型的傳感器膜是聚合物、有機、無機、生物、復合或納米復合膜，基于它所處的環(huán)境而改變其電氣和/或介電屬性。傳感器膜的非限制性另外示例可以是諸如聚(2-羥乙基)丙烯酸甲酯等水凝膠、諸如Naf 1n等磺化聚合物、諸如娃樹脂等粘結(jié)聚合物、諸如溶膠-凝膠膜等無機膜、諸如碳黑聚異丁稀膜等復合膜、諸如碳納米管-Naf1n膜、金納米粒水凝膠膜、金屬納米粒水凝膠膜、電紡絲聚合物納米纖維、電紡絲無機納米纖維、電紡絲復合納米纖維等納米復合膜及任何其它傳感器材料。為防止傳感器膜中的材料泄漏到液體環(huán)境中，傳感器材料使用標準技術(shù)貼附到傳感器表面，該標準技術(shù)如共價鍵合、靜電鍵合和本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其它標準技術(shù)。
[0022]術(shù)語“保護材料”用于指RFID傳感器上保護傳感器避免意外機械、物理或化學效應，同時仍允許執(zhí)行預期測量的材料。例如，預期測量可包括溶液導電率測量，在該測量中，保護膜將傳感器與液體溶液隔開，但允許電磁場穿透到溶液中。保護材料的一個示例是在傳感器的頂部應用以保護傳感器避免發(fā)生機械損壞和磨損的紙膜。保護材料的另一示例是在傳感器的頂部應用以保護傳感器避免放入液體中進行測量時被腐蝕的聚合物膜。保護材料也可以是在傳感器的頂部應用以防止傳感器的天線電路在放入導電液體中進行測量時發(fā)生短路的聚合物膜。保護膜的非限制性示例是紙膜和聚合物膜，諸如聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚醚、聚碳酸酯及聚對苯二甲酸乙二醇酯等。
[0023]術(shù)語“寫入器/讀取器”在此處用于指寫入和讀取數(shù)字標識數(shù)據(jù)和讀取天線的阻抗的器件的組合。
[0024]術(shù)語“一次性部件”指在使用后可丟棄或重整以便再使用的制造設(shè)備。一次性部件包括但不限于一次性容器、袋、室、管道、連接器及柱。
[0025]圖1示出包含本發(fā)明的幾個方面，在生物處理中使用的制造系統(tǒng)100的一個實施例。與在成批運行之間需要清潔、消毒和驗證的常規(guī)工廠相比，系統(tǒng)為生物制藥廠商提供了一個有吸引力的備選。此一次性使用制造過程具有生物反應器上游和下游部件。制造系統(tǒng)可包括形成一次性使用制造系統(tǒng)100的多個一次性部件，并且在一些示范實施例中包括多個多次性的部件。在所示圖形中，生物反應器102上游部件的示例可包括制備袋103、緩沖/媒體袋104、過濾器105及輸送線106。生物反應器102下游部件可包括中空纖維過濾器107、中間存放容器108、緩沖容器109、普通流過濾器110、色譜柱111、過濾器112及成品容器113?？勺⒁獾剑考?02到113是一次性和多次性部件的非限制性示例。
[0026]圖1所示一次性使用部件通過輸送線106和連接器114連接。連接器114只在圖1中的初始一次性使用部件中示出，但可在整個制造過程的其它部件中采用。圖1中的一次性使用部件集成了一次性使用RFID傳感器115，其中，沿系統(tǒng)的工作流可能需要原地測量。寫入器/讀取器116查詢這些傳感器。
[0027]這在圖2中更詳細示出，圖2示出從嵌在一次性使用部件中的RFID傳感器的信號采集的圖示。在一次性使用部件中的RFID傳感器以無線方式與接收天線集成。接收天線直接或通過電纜連接到寫入器/讀取器系統(tǒng)。
[0028]這些嵌入式一次性使用RFID傳感器為物理、化學和生物參數(shù)的測量提供相同的傳感器平臺。換而言之，多參數(shù)測量表示一次性部件的物理、化學和生物參數(shù)。進一步參照圖1，RFID傳感器115提供在生物制藥期間關(guān)鍵參數(shù)的原位、聯(lián)機、準確、可靠的近距離讀出。每個RFID傳感器115還配置為提供一次性部件(例如，其正確組裝和使用、生產(chǎn)和截止日期等)及相應RFID傳感器(例如，其校準、校正系數(shù)等)的同時數(shù)字標識。RFID傳感器數(shù)據(jù)從寫入器/讀取器116傳送到接收器或工作站處理器117，從中，數(shù)據(jù)可由工廠操作員訪問或進一步處理。本文中所述用于聯(lián)機分析的實施例明顯有助于在圖1所示生物處理系統(tǒng)中顯著地更有效的消毒控制。其它一次性部件的關(guān)鍵操作包括混合、產(chǎn)品輸送、連接、斷開連接、過濾、色譜法、蒸餾、離心過濾、存儲和填充。對于這些各不相同的需要，本文中所述一次性使用RFID傳感器允許對多參數(shù)的聯(lián)機監(jiān)測和控制。RFID傳感器測量的環(huán)境參數(shù)的一些非限制性示例包括溶液導電性、PH、溫度、壓力、流量、溶解氣、代謝產(chǎn)品(葡萄糖、乳酸等)含量、細胞存活度及雜質(zhì)水平。在一些實施例中，RFID傳感器為抗伽碼輻射也可以是有益的。伽瑪輻射可用于部件的伽瑪消毒。
[0029]使用本文中所述實施例的物理、化學和生理數(shù)據(jù)的持續(xù)測量有利于營養(yǎng)的指定供給策略，產(chǎn)生更魯棒的過程性能和增強細胞產(chǎn)率的高概率。相反，當前廣泛用于聯(lián)機測量的傳感器是侵入式的，打破了無菌障礙。與發(fā)酵罐(胺、葡萄糖量)有關(guān)的一些更成熟的測量當前離線執(zhí)行，降低了過程的效率，達不到無菌，并且限制制造便攜性。本文中所述傳感器實施例的一次性使用性質(zhì)提供了完整的無菌障礙，并且消除了清潔和再使用，極具吸引力。
[0030]此外，本文中所述RFID傳感器可防止一次性網(wǎng)絡(luò)的錯誤組裝。在常規(guī)不銹鋼系統(tǒng)中，使用公/母連接防止從系統(tǒng)中一點到另一點的管道系統(tǒng)的錯誤互連。在一次性環(huán)境中，熱塑導管經(jīng)常用于焊接諸如生物反應器等兩個或更多個部件到中空纖維過濾器。因此，操作員極可能能夠進行錯誤的連接和組裝。例如，媒體過濾器可能被連接到生物反應器，這時實際上所需的過濾器是中空過濾器。借助于RFID網(wǎng)絡(luò)，最終用戶能事先指定部件組裝的正確順序。在組裝期間，操作員能夠掃描關(guān)鍵部件，如生物反應器，并且寫入器/讀取器能夠配置為指示或確認要添加到過程鏈的下一部件。
[0031]圖3中更詳細地示出示范RFID傳感器30。本文中所述RFID傳感器包括RFID部件或RFID標簽34、包括開發(fā)用于適當?shù)幕瘜W或生物識別的傳感器涂層的傳感或保護膜36及可選的保護層以避免生物處理流體對RFID電子部件造成的腐蝕和/或電氣短路。在RFID上形成的傳感器材料的沉積可使用陣列排布、噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、氣相沉積、噴涂、拖涂或其它標識并驗證的沉積法來執(zhí)行。示范RFID傳感器已在通過引用結(jié)合于本文中的題為“基于射頻標識的化學和生物傳感器、系統(tǒng)和方法”(Chemical and b1logical sensors，systemsand methods based on rad1 frequency identificat1n)的美國專利申請 11/259710和題為“基于射頻標識的化學和生物傳感器、系統(tǒng)和方法” (Chemical and b1logicalsensors，systems and methods based on rad1 frequency identificat1n)的美國專利申請11/259711中描述。傳感器30可還包括作為RFID寫入器/讀取器39—部分的阻抗分析器。數(shù)據(jù)線38指示在RFID標簽34、傳感與保護層36及帶有RFID寫入器/讀取器39的阻抗分析器之間有數(shù)據(jù)傳輸。例如，來自RFID標簽34和傳感與保護膜36的數(shù)據(jù)可包括特定一次性使用部件的檢測到的阻抗和檢測到的ID(標識)。類似地，來自阻抗分析器和RFID寫入器/讀取器39的數(shù)據(jù)可包括能量分量和時鐘值。最后，方框33表示包括如前面所述檢測到的參數(shù)和傳感器ID的RFID傳感器的輸出。
[0032]本發(fā)明的另一實施例是如圖4的流程圖44中所示監(jiān)測制造系統(tǒng)的方法。方法包括將數(shù)字信息寫入RFID傳感器的存儲器芯片的步驟45和在制造系統(tǒng)中在預定義位置設(shè)置RFID傳感器的步驟46。方法還包括用于經(jīng)多個RFID傳感器聯(lián)機讀取與制造系統(tǒng)的一次性部件有關(guān)的多參數(shù)的步驟48。方法可還包括用于監(jiān)測多參數(shù)并基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)決定任何糾正措施的步驟40。本文中所述多參數(shù)包括一次性部件的物理、化學和生物參數(shù)。方法還包括用于讀出一次性部件和相應RFID傳感器的數(shù)字標識的步驟42。數(shù)字標識包括有關(guān)一次性部件的組裝和使用、生產(chǎn)和到期的信息和有關(guān)相應傳感器的校準和校正系數(shù)的信息。
[0033]在本發(fā)明的一個實施例中，在制造系統(tǒng)操作前，先將關(guān)于傳感器和一次性部件的生產(chǎn)歷史的數(shù)字信息寫入每個RFID傳感器的存儲器芯片。數(shù)據(jù)包括但不限于傳感器的生產(chǎn)日期、批標識、接收的伽瑪輻射劑量和校準參數(shù)。其次，在制造系統(tǒng)操作前，在組裝期間將包含所需相鄰一次性部件的標識符的數(shù)字信息寫入每個RFID傳感器的存儲器芯片。此信息在組裝過程期間讀取以確認系統(tǒng)的正確組裝。第三，在制造系統(tǒng)操作前，從每個RFID傳感器的存儲器芯片讀取對應于傳感器的校準參數(shù)的數(shù)字信息。校準參數(shù)直接存儲在芯片的存儲器中。其它實施例可具有另外的步驟，其中，在制造系統(tǒng)操作期間，將與傳感器的異常和相關(guān)聯(lián)一次性部件及需要記錄的其它過程條件有關(guān)的數(shù)字信息寫入每個RFID傳感器的存儲器芯片。
[0034]—般情況下，諸如流量、壓力、含量和溫度等過程變量受統(tǒng)計過程控制(SPC)策略的影響。SPC統(tǒng)計方法使用單變量控制一次集中在一個單過程變量上，如:Shewhart圖、累積和圖和指數(shù)加權(quán)移動平均控制圖。這些圖用于監(jiān)測隨時間的單個過程的性能，以驗證該過程一直在制造產(chǎn)品的規(guī)范內(nèi)操作。這允許自動或手動控制在制造過程中的隨后步驟，諸如但不限于操作參數(shù)的啟動、終止或改變。然而，隨著影響過程行為的受監(jiān)測過程變量的數(shù)量的增加，單變量SPC分析方法可變得不足以揭示多個過程變量之間的相互作用。另外，單變量技術(shù)的應用能導致向過程操作員顯示誤導信息，并能導致不必要或錯誤的控制動作。
[0035]—個有吸引力的備選方案是采用多變量方法，從測量的數(shù)據(jù)提取使用常規(guī)單變量工具時不可獲得的更多相關(guān)信息。因此，本發(fā)明的另一實施例使用傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)多變量統(tǒng)計過程控制。這在圖5中示出，圖中，多個傳感器(1，2，3，-_，1，」，10布置在一次性部件(lc，2c，…，Ne)中用于沿過程采集來自多個位置的動態(tài)數(shù)據(jù)。信號分析器允許數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)。
[0036]多變量統(tǒng)計方法應用到特征在于大量相關(guān)過程測量的工業(yè)過程數(shù)據(jù)，這是過程化學計量學的領(lǐng)域，并且提供用于制造系統(tǒng)的工程過程控制。方法在圖6示出，并且包括連續(xù)收集傳感器數(shù)據(jù)61，數(shù)據(jù)經(jīng)處理62并與以前寫入存儲器芯片64和65的測量和存儲值進行比較63。存儲的數(shù)據(jù)與連續(xù)的傳感器數(shù)據(jù)進行比較，從而提供測量值66的定量化。過程變量67之間的相關(guān)分析提供各個變量68的故障檢測。
[0037]在過程變量67之間的相關(guān)分析中，使用了諸如多變量控制圖和多變量貢獻圖等幾個統(tǒng)計工具。多變量控制圖使用主成分分析(PCA)模型的兩個統(tǒng)計指示符，如Q和T2值。PCA模型的重要主成分用于形成T2圖，并且剩余主成分(PC)有助于Q圖。Q殘差是平方預測誤差，描述PCA模型擬合每個樣本的好壞度。它是每個樣本中模型中保留的K個主成分未捕捉的變化量的度量。
[0038]Qi = ei eiT=Xi(1-Pk PkT)XiT
[0039]其中，e^E的第i行，x^X中的第i個樣本，Pk是PCA模型中保留的k個載荷向量的矩陣(其中，每個向量是Pk的列)，以及I是適當大小(ηχη)的身份矩陣。Q殘差圖監(jiān)測每個樣本PCA模型的偏差。
[0040]稱為HotelI ing T2統(tǒng)計的歸一化平方分數(shù)之和提供了PCA模型內(nèi)變化的度量，并且從統(tǒng)計上確定反常樣本。T2定義為:
[0041 ] Τ2ι = ??λ-Η?τ=χ? PA^1Pt XiT
[0042]其中，ti是來自PCA模型的k個分數(shù)向量的矩陣Tk的第i行，λ-1是對角矩陣，包含與模型中保留的k個本征向量(主成分)相關(guān)聯(lián)的本征值的逆。Τ2圖監(jiān)測在縮小的PCA空間中來自目標值的新樣本的多變量距離。根據(jù)過程時間變化繪出的多變量Q和T2控制圖是生物制造的多變量統(tǒng)計過程控制中的統(tǒng)計指示符。
[0043]在某些實施例中，RFID網(wǎng)絡(luò)和單變量或多變量SPC提供在一次性使用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各種點調(diào)整參數(shù)的方法。例如，在諸如E Coli發(fā)酵等當前生物過程中，細胞產(chǎn)生后面被凈化的蛋白質(zhì)。在一些制造條件下，蛋白質(zhì)將不折疊成其生物化學功能形式。在生物反應器中在細胞產(chǎn)生過程的某些階段高含量的溶解質(zhì)、pH或溫度的極限值能造成蛋白質(zhì)展開或變性。這些變性的蛋白質(zhì)使下游凈化更困難，并導致低產(chǎn)出。一般情況下，消毒和凈化是成批過程，因此，直至后面的凈化過程前才發(fā)現(xiàn)低產(chǎn)出。借助于集成RFID網(wǎng)絡(luò)，傳感器能檢測溫度、pH和其它關(guān)鍵參數(shù)的偏移，并且借助于過程控制，實時改變生物反應器中的操作條件。在又另一實施例中，可使用連續(xù)而不是成批過程，其中，檢測下游關(guān)鍵參數(shù)的RFID傳感器調(diào)整上游反應器中的條件以增大所需蛋白質(zhì)的產(chǎn)出。
[0044]示例I
[0045]RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)已形成以借助于單個數(shù)據(jù)收集裝置從多個RFID傳感器收集信息。在一個示例中，借助四個RFID溫度傳感器，已執(zhí)行溫度傳感。傳感器及其相關(guān)聯(lián)接收天線定位到環(huán)境室中，在環(huán)境室中，溫度以受控方式以20°C為增量，在O到120°C之間改變。
[0046]在使用Lab VIEW的計算機控制下，借助于網(wǎng)絡(luò)分析器(型號E5062A，加利福尼亞州圣克拉拉Agilent Technologies，Inc.)執(zhí)行RFID傳感器的復阻抗的測量。網(wǎng)絡(luò)分析器用于在關(guān)注范圍內(nèi)掃描頻率，并且從RFID傳感器收集復阻抗響應。建立多通道電子信號復用器用于與網(wǎng)絡(luò)分析器一起操作以通過多個RFID傳感器實現(xiàn)同時測量。
[0047]圖7示出通過帶有多通道電子信號復用器的一個設(shè)計和構(gòu)建的系統(tǒng)測量的四個RFID溫度傳感器的響應，該復用器和網(wǎng)絡(luò)分析器一起操作以便一次通過多個RFID傳感器進行測量。
[0048]示例2
[0049]RFID傳感器系統(tǒng)被開發(fā)用于(I)從RFID傳感器的諧振天線電路接收復阻抗信號和
(2)從RFID傳感器的存儲器芯片收集數(shù)字信息。在使用LabVIEW的計算機控制下，借助于網(wǎng)絡(luò)分析器(型號E5062A，加利福尼亞州圣克拉拉Agilent Technologies，Inc.)執(zhí)行RFID傳感器的復阻抗的測量。網(wǎng)絡(luò)分析器用于在關(guān)注范圍內(nèi)掃描頻率，并且從RFID傳感器收集復阻抗響應。建立多通道電子信號復用器用于與網(wǎng)絡(luò)分析器一起操作以一次通過多個RFID傳感器進行測量。通過分別使用SkyeTek計算機控制(使用LabVIEW)的寫入器/讀取器(型號Μ-? ，SkyeTek，Westminster，CO) ，執(zhí)行從 RFID 傳感器的存儲器微芯片的數(shù)字 ID 讀取。其它 RFID寫入器/讀取器也可用，如手持式SkyeTek寫入器/讀取器和計算機控制的多標準RFID寫入器/讀取器評估模塊(型號TRF7960評估模塊，Texas Instruments) 0
[0050]為進行方案的驗證，使用了Texas Instruments RFID標簽。標簽涂有聚苯胺傳感膜以制成pH傳感器。標簽的數(shù)字ID通過如上定義的寫入器/讀取器讀取為E007 000 02BE960C。隨后，寫入器/讀取器用于將另外的數(shù)字數(shù)據(jù)寫入存儲器芯片。在一個示例中，寫入數(shù)據(jù)是GE GRC RFID Sensor#323 ;在另一示例中，寫入數(shù)據(jù)是AO = 0.256;Al = 33.89; ;A2 =
0.00421 ;A3 = 0.0115。如圖8所示，寫入器/讀取器還在讀取模式中用于從傳感器和模擬部分(復阻抗)讀取數(shù)字部分。其它RFID標簽和寫入器/讀取器能夠被采用。
[0051]可注意到，本文中描述的方法和系統(tǒng)不限于制藥，而是能夠輕松地擴展到其它制造領(lǐng)域，這些領(lǐng)域?qū)⒓性谑褂梦廴緳z測、與唯一標識標簽組合來監(jiān)測運送中的產(chǎn)品存儲容器及其它。制造系統(tǒng)包括用于制作商用產(chǎn)品的那些系統(tǒng)，但也可包括更小規(guī)模的開發(fā)過程和實驗室規(guī)模過程。另外，本文中描述用于一次性使用產(chǎn)品制造的一次性使用RFID傳感器的其它應用能進一步用于在包裝食品、環(huán)境和工業(yè)用水的自報告樣本收集器中檢測病原體種類和其它種類，以及用于對一次性使用傳感器存在強烈的未滿足需要的其它高要求的軍事和民事應用。
[0052]雖然本文中只示出和描述了本發(fā)明的某些特性，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白許多修改和改變。因此，要理解隨附權(quán)利要求旨在涵蓋在本發(fā)明真正精神范圍內(nèi)的所有此類修改和改變。
【主權(quán)項】
1.一種制造系統(tǒng)，包括: 嵌在對應多個一次性部件中的多個集成的一次性使用射頻標識RFID傳感器，其中傳感膜沉積在一次性使用RFID傳感器上并且在與環(huán)境相互作用時執(zhí)行可預測、可再現(xiàn)地影響復阻抗傳感器響應的功能，其中所述一次性使用RFID傳感器以無線方式與接收天線集成以便進行RFID傳感器參數(shù)的無線近距離、無電流接觸測量，其中所述多個一次性使用RFID傳感器的每個傳感器配置為提供所述多個一次性部件中的至少一個一次性部件的多參數(shù)測量，并且所述多個一次性使用RFID傳感器的每個傳感器還配置為提供所述一次性部件及其相應一次性使用RFID傳感器的同時數(shù)字標識； 配置為讀取至少一個一次性使用RFID傳感器的至少一個RFID寫入器/讀取器；以及與所述至少一個RFID寫入器/讀取器通信的處理器，其中所述RFID寫入器/讀取器配置為將數(shù)據(jù)傳遞到所述處理器以便比較至少一個參數(shù)與預確定值，以及其中所述處理器還配置為控制隨后的過程步驟， 其中所述制造系統(tǒng)是生物制造系統(tǒng)。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一次性使用RFID傳感器包括RFID存儲器芯片、天線，并且涂有傳感或保護材料。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多參數(shù)測量表示所述一次性部件的物理、化學和生物參數(shù)，以及其中所述同時數(shù)字標識包括至少以下之一:有關(guān)所述一次性部件的零件標識、組裝、使用、校正系數(shù)、校準、生產(chǎn)歷史、保存期限及到期日期的信息。4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個一次性使用RFID傳感器形成用于統(tǒng)計過程控制的傳感器網(wǎng)絡(luò)。5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計過程控制包括單變量統(tǒng)計過程控制或多變量統(tǒng)計過程控制。6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計過程控制用于確定一個或多個隨后的過程步驟。7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述隨后的過程步驟包括操作參數(shù)的啟動、終止或改變。8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述隨后的過程步驟自動進行或由操作員執(zhí)行。9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于工程過程控制的傳感器網(wǎng)絡(luò)。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述工程過程控制包括所述系統(tǒng)的建模和使用控制理論確定處理參數(shù)。11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)在功能上適用于在微生物量受控或無菌環(huán)境中使用。12.—種用于測量制造系統(tǒng)的物理、化學或生物屬性的方法，包括: 在多個對應一次性部件中嵌入多個集成的一次性使用射頻標識RFID傳感器，其中傳感膜沉積在一次性使用RFID傳感器上并且在與環(huán)境相互作用時執(zhí)行可預測、可再現(xiàn)地影響復阻抗傳感器響應的功能，其中所述一次性使用RFID傳感器以無線方式與接收天線集成以便進行RFID傳感器參數(shù)的無線近距離、無電流接觸測量，其中所述多個一次性使用RFID傳感器的每個傳感器配置為提供所述多個一次性部件中的至少一個一次性部件的多參數(shù)測量，并且所述多個一次性使用RFID傳感器的每個傳感器還配置為提供所述一次性部件及其相應一次性使用RFID傳感器的同時數(shù)字標識； 使用至少一個RFID寫入器/讀取器讀取所述多個一次性部件的多參數(shù)測量和數(shù)字標識； 使用處理器處理所述測量；以及 通過比較至少一個參數(shù)的測量和預確定值，控制隨后的過程步驟， 其中所述制造系統(tǒng)是生物制造系統(tǒng)。13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述一次性使用RFID傳感器包括RFID標簽、天線，并且涂有傳感和保護材料。14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述多參數(shù)測量表示所述一次性部件的物理、化學或生物參數(shù)，以及其中所述同時數(shù)字標識包括至少以下之一:有關(guān)所述一次性部件的零件標識、組裝、使用、校正系數(shù)、校準、生產(chǎn)歷史、保存期限及到期日期的信息。15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述多個一次性使用RFID傳感器形成用于統(tǒng)計過程控制的傳感器網(wǎng)絡(luò)。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述統(tǒng)計過程控制包括單變量統(tǒng)計過程控制或多變量統(tǒng)計過程控制。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述統(tǒng)計過程控制用于確定一個或多個隨后的過程步驟。18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述隨后的過程步驟包括操作參數(shù)的啟動、終止或改變。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述隨后的過程步驟自動進行或由操作員執(zhí)行。20.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括用于工程過程控制的傳感器網(wǎng)絡(luò)。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述工程過程控制包括所述系統(tǒng)的建模和使用控制理論確定處理參數(shù)。22.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述系統(tǒng)在功能上適用于在微生物量受控或無菌環(huán)境中使用。23.—種用于組裝生物工藝制造系統(tǒng)的多個一次性部件的方法，在一次性部件中具有測量生物工藝制造系統(tǒng)的物理、化學或生物屬性的集成的一次性使用RFID傳感器，所述方法包括: 在對應多個一次性部件中嵌入多個集成的一次性使用RFID傳感器，其中傳感膜沉積在一次性使用RFID傳感器上并且在與環(huán)境相互作用時執(zhí)行可預測、可再現(xiàn)地影響復阻抗傳感器響應的功能，其中所述一次性使用RFID傳感器以無線方式與接收天線集成以便進行RFID傳感器參數(shù)的無線近距離、無電流接觸測量，其中所述多個一次性使用RFID傳感器的每個傳感器配置為提供所述多個一次性部件中的至少一個一次性部件的多參數(shù)測量，并且所述多個一次性使用RFID傳感器的每個傳感器還配置為提供所述一次性部件及其相應一次性使用RFID傳感器的同時數(shù)字標識； 使用至少一個RFID寫入器/讀取器讀取所述多個一次性部件的至少一個一次性使用RFID傳感器的數(shù)字標識； 使用處理器處理所述讀值；以及 確認所述RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)的正確組裝， 其中所述制造系統(tǒng)是生物制造系統(tǒng)。
【文檔編號】G06K19/07GK106096696SQ201610423945
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2009年2月5日 公開號201610423945.3, CN 106096696 A, CN 106096696A, CN 201610423945, CN-A-106096696, CN106096696 A, CN106096696A, CN201610423945, CN201610423945.3
【發(fā)明人】R.A.波蒂賴洛, V.F.皮茲, S.克倫斯梅登, R.J.費拉羅
【申請人】通用電氣公司