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Patent Searching and Data


Title:
PACKAGING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/056391
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to packages for materials or the mixture thereof, in particular for perishable products such as food or pharmaceutical products. The aim of said invention is to deliver means to make it possible to check the state of said for materials or the mixture thereof without destroying the package thereof. For this purpose, the inventive packaging comprises an optically sensitive element which is embodied in the form of a sensitive membrane or film or exhibits the properties thereof. As a result, the specific variations of the film thicknesses, scattered light variations, optical refractive index and spectral variations are used.

Inventors:
LAU MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/002733
Publication Date:
June 23, 2005
Filing Date:
December 07, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SENTRONIC GMBH GES FUER OPTISC (DE)
LAU MATTHIAS (DE)
International Classes:
B65D79/02; (IPC1-7): B65D/
Foreign References:
US5096813A1992-03-17
EP0484578A11992-05-13
US4990284A1991-02-05
DE19911709A12000-09-28
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Claims:
Patentansprüche
1. Verpackung für Stoffe oder Stoffgemische, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verpackung ein optisch sensitives Element enthalten ist.
2. Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am sensitiven Ele ment oder das sensitive Element eine sensitive Membran oder Schicht vorhanden ist.
3. Verpackung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran oder Schicht spezifischen Schichtdickenänderungen, Streulichtänderungen, Änderungen der optischen Brechzahl, spektrale Änderungen unterliegt.
4. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdi ckenänderungen über die Methode der Interfero metrie, Oberflächenplasmonenresonanz,'Spektro skopie gemessen werden können.
5. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdi ckenänderung konzentrationsabhängig von der Sau erstoffkonzentration, Kohlenwasserstoffkonzent ration, Wasserstoffkonzentration, H2OAnteil oder temperaturoder druckabhängig erfolgt.
6. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che,. dadurch gekennzeichnet, dass Membran oder Schicht einen oder mehrere Farbstoff (e) oder se lektiven Marker enthält.
7. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass Zustandsände rungen innerhalb der Verpackung durch Oberflä chenplasmonenresonanz, Spektroskopie oder Lumi neszenzänderungen an Membran oder Schicht detek tierbar sind.
8. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass ein Marker oder Farbstoff konzentrationsabhängig (pH, 02,) oder temperaturoder druckabhängig veränderbar ist.
9. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektion ohne Beschädigung der Verpackung durch diese hindurch erfolgt.
10. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran oder Schicht direkt auf der Innenseite der Ver packung aufgebracht ist.
11. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran oder Schicht an einer Klebefolie fixiert ist, die. in die Verpackung einklebbar ist.
12. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran oder Schicht an/in einem transparenten, auch in einem Rahmen fixierbaren, Element mit der Verpa ckung verbunden ist.
13. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass das sensitive Element in die Verpackung eingelegt ist.
14. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrie rung der sensitiven Schicht oder Membran beim Verschließen durch Unteroder Überdruck, Gaszu fuhr, Zufuhr von Kalibrierflüssigkeit und/oder Temperaturänderung durchführbar ist.
15. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrie rung durch externe Kalibrierung vor Einbringen in die Verpackung durchführbar ist.
16. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass ein externes Kalibriermodul durch Druckänderungen kalibrier bar ist.
17. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine sen sitive Membran oder Schicht optische, mechani sche und/oder chemische Schutzschicht (en) aufge bracht ist/sind.
18. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass Schutz schicht (en) aus permeablen Metall, Dielektrika , PTFE oder PTFE basierten Schichten gebildet ist/sind.
19. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass Schutz schicht (en) aus reflektierenden und/oder absor bierenden Lackschichten, insbesondere auf Basis von Kunstharzen und/oder Acryl, gebildet ist/sind.
20. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackung für elektromagnetische Wellen transparent ist oder ein elektromagnetische Wellen transparentes Fenster aufweist.
21. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass eine Memb ran/Schicht durch Farbwechsel ohne zusätzliche Messtechnik einen Fehler oder Undichtheit an zeigt.
22. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che dadurch gekennzeichnet, dass das sensitive Element Multiparameter detektieren kann.
23. Verpackung nach Anspruch 22 dadurch gekennzeich net, dass die Multiparameter konzentrations, druck, feuchteoder temperaturabhängig sind.
24. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine sen sitive Membran oder Schicht mindestens eine In formation aufgebracht ist.
25. Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass auf/an eine sensitive Membran oder Schicht mindestens ein RadioFrequencyIdentificationChip (RFI) aufge bracht ist.
26. Verpackung nach Anspruch 25, dadurch gekenn zeichnet, dass in dem RFI Informationen gespei chert und per elektromagnetischen Wellen abruf bar sind.
27. Verpackung nach einem der Ansprüche 24/25, da durch gekennzeichnet, dass die Informationen Ka librierdaten, Chargeninformationen und Identifi kationen beinhalten.
28. Verpackung nach einen der vorhergehenden Ansprü che dadurch gekennzeichnet, dass an der Memb ran/Schicht eine Signalauswerteeinheit vorhanden ist.
29. Verpackung nach Anspruch 28 dadurch gekennzeich net, dass Messdaten, Steuerinformationen mittels elektromagnetischer Wellen übertragbar sind und/oder und die Energieversorgung so erfolgt.
Description:
Verpackung Die Erfindung betrifft Verpackungen für Stoffe oder Stoffgemische, insbesondere verderbliche Güter wie Lebensmittel oder Pharmaka.

Dabei sollen Möglichkeiten eröffnet werden, den In- halt der Verpackung, ohne deren Zerstörung, prüfen zu können. So soll beispielsweise eine Möglichkeit gege- ben sein, um Lebensmittel, die in Verpackungen ent- halten sind, daraufhin zu überprüfen, ob sie noch verzehrt werden können oder sich ihr Zustand so ver- schlechtert hat, dass sie zu Schädigungen an Organis- men führen können.

Bisher ist es üblich, an Verpackungen Verfallsdaten aufzudrucken oder in bestimmten Stellen Proben der Inhaltstoffe aus einer Verpackung zu entnehmen und diese einer nachfolgenden externen Analyse zu unter- ziehen. Im letztgenannten Fall muss die Verpackung

geöffnet oder zumindest eine kleine Öffnung geschaf- fen werden, die nicht immer vollständig nach der Ent- nahme geschlossen werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit vorzuschlagen, um den Zustand von in Verpackungen enthaltenen Stoffen oder Stoffgemischen ohne Zerstö- rung der Verpackung zu prüfen.

Erfindungsgemäß ist daher innerhalb der Verpackung ein optisch auslesbares sensitives Element enthalten.

Ein optisch sensitives Element kann dabei eine sensi- tive Schicht oder Membran allein sein oder eine sol- che Membran oder Schicht, die auf dem sensitiven Ele- ment angebracht ist.

So kann eine solche Membran oder Schicht durch ent- sprechend physikalische und/oder chemische Zustands- änderungen innerhalb der Verpackung aber auch zeitab- hängig ihre Schichtdicke, Brechzahl, Streulichteigen- schaften sowie spektralen Eigenschaften im UV, VIS, NIR, IR ändern und die jeweilige Änderung dann als Maß für den jeweiligen Zustand benutzt werden.

Auf beispielsweise optischem Wege kann eine oder es können zeitgleich mehrere solcher Änderung mittels Interferometrie, Spektroskopie aber auch durch Oberflächenplasmonenresonanz bestimmt werden.

Schichtdickenänderungen können beispielsweise kon- zentrationsabhängig auftreten. Dabei kann eine Sauer- stoffkonzentration, die Kohlenwasserstoffkonzentrati- on, die Wasserstoffkonzentration oder innerhalb der Verpackung enthaltenes Wasser die Schichtdicke, bei- spielsweise durch reversibles Quellen, beeinflussen.

In einigen Fällen kann aber auch eine temperatur-o- der druckabhängige Änderung zu Schichtdickenänderun- gen führen.

Es können aber auch an sich bekannte Membrane oder Schichten eingesetzt werden, die einen oder mehrere Farbstoffe oder selektive Marker enthalten oder auf- weisen. Solche Farbstoffe oder Marker können bei- spielsweise lumineszieren und eine zustandsabhängig sich ändernde Lumineszenzintensität,-phase oder- abklingzeit kann als Maß für den Zustand von in Ver- packungen enthaltenen Stoffen oder Stoffgemischen be- nutzt werden.

So ist es beispielsweise bekannt, dass bestimmte Lu- mineszenzfarbstoffe unter dem Einfluss von Sauerstoff in Abhängigkeit dessen Konzentration oder des Sauer- stoffpartialdrucks mehr oder weniger lumineszieren bzw. sich das Lumineszenzabklingzeitverhalten ent- sprechend ändert, so dass mit einem optischen Detek- tor von außen bei gleichzeitiger oder sequentieller Bestrahlung mit einer Lichtquelle, die Licht in einem Lumineszenz anregenden Wellenlängenbereich emittiert, ausgenutzt werden kann.

Mit der Erfindung können aber auch sich verändernde pH-Werte innerhalb der Verpackung detektiert werden.

Es besteht die Möglichkeit, eine sensitive Membran oder Schicht unmittelbar auf die innere Wandung der Verpackung zu imobilisieren oder zu fixieren, wobei hierfür beispielsweise eine transparente Klebefolie eingesetzt werden kann, die in die Verpackung einge- klebt werden kann.

Die Membran oder Schicht kann aber auch auf einem ge-

sonderten Element angebracht oder fixiert sein, das beispeilsweise in einem Rahmen fixiert ist und dieser Rahmen wiederum mit der Verpackung verbunden werden kann.

In einigen Fällen und bei hierfür geeigneten in Ver- packungen enthaltenen Stoffen oder Stoffgemischen be- steht aber auch die Möglichkeit sensitive Elemente einfach in die Verpackung einzulegen.

Weiterhin kann das sensitive Element direkt Teil der Verpackung, beispielsweise durch Verkleben oder Ver- schweißen, oder die Verpackung selbst sein.

Für die Detektion auf optischem Wege sollte zumindest ein Teilbereich einer erfindungsgemäßen Verpackung für das Messverfahren, beispielsweise im entsprechen- den Wellenlängenbereich optisch, transparent sein o- der ein transparentes Fenster aufweisen. So kann bei- spielsweise ein infolge eines Fehlers oder einer Un- dichtigkeit an der Verpackung aufgetretenen Farbwech- sel ohne weiteres von außen erkannt werden.

Die Schichten oder Membranen können mit optischen me- chanischen oder chemischen Schutzschichten versehen sein, um unerwünschte Einflüsse auf die Schichten o- der Membranen zu verhindern.

Solche Schutzschichten sollten möglichst für zu de- tektierende Stoffe permeabel sein, was beispielsweise mit entsprechend dünnen Metallschichten erreicht wer- den kann. Solche dünnen Metallschichten, bevorzugt aus Edelmetallen, besonders bevorzugt aus Silber bil- den einen Schutz vor Fremdlicht und Feuchtigkeit, sind aber für viele Gase bei entsprechender Dünne noch in ausreichendem Maße permeabel.

Weiterhin lassen sich Infromationen aufbringen. Diese können beispielsweise Kalibrierdaten, Chargennummern beinhalten.

Diese Informationen können auch durch einen an der Membran/Schicht montierten Radio-Frequency-Identify- Chip (RFI) übertragen werden.

Die Erweiterung der Membran/Schicht durch eine integ- rierte, kompakte Auswerteeinheit ermöglicht die di- rekte Verarbeitung der Messsignale. Diese Auswerte- einheit kann beispielsweise mittels elektromagneti- scher Wellen mit Energie versorgt werden, bzw. die Signale (Messdaten/Steuerbefehle) übertragen.

Bei aggressiven Medien können Schutzschichten aus PTFE oder PTFE basierte Schichten auf Membranen oder Schichten ausgebildet sein.

Weiterhin lassen sich Schutzschichten aus dielektri- schem Material vorteilhaft ausführen. Beispielsweise ein Si02/SolGel ist hier zu nennen.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, Schutzschichten aus optisch reflektierenden oder absorbierenden Lack- schichten, bevorzugt auf Basis von Kunstharz-oder Acryllacken, aufzubauen.

Es besteht aber auch die Möglichkeit mehrere solcher Schichten übereinander anzuordnen.

Eine Kalibrierung der sensitiven Elemente kann beim Verschließen der Verpackung durch Einstellung geziel- ter Drücke erfolgen, wobei ein Unter-und ein ent- sprechender Überdruck einstellbar sind.

Es kann aber auch eine gezielte Gaszufuhr eines Norm- gases bekannter Gaszusammensetzung bzw. Zufuhr von Kalibrierflüssigkeit oder eine Temperaturänderung für die Kalibrierung durchgeführt werden.

Die Kalibrierung kann aber auch bereits vor dem Ein- bringen des sensitiven Elementes in die Verpackung erfolgen. Hierfür kann ein externes Ka-ibriermodul, in dem definierte Änderungen der Messgröße, bei- spielsweise definierte Druckänderungen, eingestellt werden können, eingesetzt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung können mehrfach über größere Zeiträume eine Überwachung der : in Verpackun- gen enthaltenden Stoffe oder Stoffgemische durchge- führt werden, ohne dass eine Beeinflussung aus der Umwelt von außen in die Verpackung erfolgen kann.

Die Überwachung kann dementsprechend über die gesamte Transport-und Lagerungskette bis zum Endverbraucher erfolgen, so das ein erhöhter Verbraucherschutz er- reichbar ist.

Es müssen keine Proben aus der Verpackung entnommen werden und es sind hierfür keine entsprechenden zu- sätzlichen Probenentnahmeelemente erforderlich.

Bei der. Detektion des Zustandes können an sich. be- kannte, vorzugsweise optische, Messtechnik eingesetzt werden, die beispielsweise von außen ah einen trans- parenten Bereich der jeweiligen Verpackung angesetzt werden kann.

So besteht die Möglichkeit, dass ein geeignetes opti- sches System mit einer Lichtquelle, deren Licht bei- spielsweise über einen. flexiblen Lichtwellenleiter

geführt ist, von außen an die jeweilige Verpackung angesetzt und das Licht der Lichtquelle auf eine Membran oder Schicht gerichtet wird und eine an oder in der Schicht auftretende optische Änderung bei- spielsweise über diesen Lichtwellenleiter oder einen weiteren Lichtwellenleiter auf einen optischen Detek- tor gerichtet werden kann.- Ein Messkopf, aus dem Anregungslicht und/oder reflek- tiertes oder emittiertes Licht auf den optischen De- tektor gerichtet werden kann, sollte so ausgebildet sein, dass der Streulichteinfluss zumindest reduziert oder konstant ist.