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Diese
Erfindung betrifft ein System zum Erfassen einer unbefugten Manipulation
an Verpackungen und Behältern
aus Karton (Pappe).
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Verpackungen
aus gefaltetem Karton (Pappe) (Kisten, Behälter) werden umfangreich verwendet,
um eine Vielfalt von Inhalten zu organisieren und zu versenden.
Viele derartige Inhalte sind durch Manipulation oder Diebstahl gefährdet. In
solchen Szenarios wird die Kartonverpackung durch eine unbefugte
Person geöffnet,
was einen unbefugten Zugang zu den Inhalten der Verpackung gewährt. Die
Inhalte können
gestohlen oder gegen inaktive Versionen der Inhalte ausgetauscht
werden, ein Teil oder alle der Einheiten können einfach aus der Verpackung
entnommen (gestohlen) werden oder die Inhalte können durch die Zugabe von toxischen
Substanzen zu den Inhalten verseucht werden. Die unbefugte Person könnte dann
die Verpackung wieder versiegeln, was ermöglicht, dass sie in der Verteilungskette
weitergeht, wobei ihre geänderten
Inhalte verbreitet werden.
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Es
ist weitgehend bestätigt,
dass es nützlich wäre, ein
Mittel zum Erfassen eines unbefugten Zugangs zu den Inhalten von
Pappverpackungen zu haben, um sie gegen Diebstahl und Veränderung
der Inhalte davon zu schützen.
Obwohl es viele Gebiete gibt, auf denen eine solche Vorrichtung
sich als nützlich
erweisen könnte,
wurde in letzter Zeit eine spezielle Sorge durch die FDA über die
Möglichkeit
einer Manipulation an Pharmazeutika, pharmazeutischen Komponenten
und Nahrungsmittelprodukten ausgedrückt.
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EP 329 960 offenbart einen
Stromkreis, der durch Öffnen
einer Verpackung zerstört
wird, so dass danach festgestellt werden kann, dass sie geöffnet worden
ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung verwendet ein System oder Systeme von elektrisch leitenden
Aufspürmitteln
oder Beschichtungen und/oder elektrisch leitendem Klebstoff, die
mit einer Zentralverarbeitungseinheit (CPU) in der solche Weise
verbunden sind, dass das Öffnen der
oder Eindringen in die Pappverpackung eine Änderung der elektrischen Eigenschaften
des so erzeugten Stromkreises verursacht. Die CPU überwacht
den Stromkreis auf solche Änderungen
und erzeugt Daten über
den Zeit punkt und andere Eigenschaften des Ereignisses, wobei die
Daten in ihrem Datenspeicher gespeichert werden. Auf die Daten kann
später
durch eine interessierte Partei zugegriffen werden, die dann feststellen
kann, ob und an welchem Punkt in der Lieferkette die Manipulation
stattgefunden hat.
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Es
werden zwei allgemeine Manipulationserfassungsverfahren beschrieben.
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Das
erste Verfahren verwendet einen oder eine Vielzahl von einzelnen
Stromkreisen, die jeweils direkt mit der CPU verbunden sind. Die
CPU überwacht
die Kontinuität
des (der) Stromkreise(s). Das Unterbrechen des Stromkreises löst einen
Zeitstempel durch die CPU gemäß ihrem
Takt aus und die Daten werden im Datenspeicher der CPU gespeichert, damit
sie später
durch eine interessierte Partei abgerufen werden. Da dieses Verfahren
auf einem von zwei möglichen
Zuständen
basiert (Stromkreis offen und Stromkreis geschlossen), kann es als "digitales" Verfahren beschrieben
werden.
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Das
zweite Verfahren verwendet eine oder eine Vielzahl von Sensorstromkreisen,
die als Widerstände
parallel in einem primären
Stromkreis angeordnet sind, dessen elektrische Eigenschaften von der
CPU über
einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) überwacht werden. Das Unterbrechen
der Kontinuität der
Sensorstromkreise führt
zu Änderungen
der elektrischen Eigenschaften des primären Stromkreises. Änderungen
werden mit festen (oder dynamischen) Änderungskriterien verglichen,
die im Prozedurspeicher der CPU gespeichert sind (oder berechnet
werden), und diejenigen Änderungen,
die die Kriterien erfüllen,
werden als Manipulations- und/oder Eindringereignisse interpretiert.
Die Kriterien für
eine signifikante Änderung
können
zum Zeitpunkt der Programmierung der CPU festgelegt werden oder
sie könnten dynamisch
sein, wenn der Prozedurspeicher der CPU die Änderungskriterien auf der Basis
ihrer jüngsten
Bestimmungen aktualisiert. Die Verwendung von dynamischen Kriterien
kompensiert eine Verschiebung der elektrischen Eigenschaften des Stromkreises,
wie z.B. diejenigen aufgrund von Änderungen der Temperatur und
Feuchtigkeit, wobei die Änderungen
nicht linear als Funktion der Anzahl von vorher erfassten Ereignissen
variieren. Die Verwendung von dynamischen Kriterien maximiert die Unterscheidbarkeit
der Änderungen
im Widerstand, die durch Unterbrechen der Sensorstromkreise verursacht
werden, was ermöglicht,
dass mehr derartige Sensorstromkreise von einem einzelnen Stromkreis mit
gegebener Spannung überwacht
werden. Die Zeit und andere interessierende Eigenschaften werden
dann im Datenspeicher der CPU für
das spätere Abrufen
durch eine interessierte Partei gespeichert. Da dieses Verfahren
auf einer Anzahl von Werten oder Schritten in den elektrischen Eigenschaften
eines Stromkreises basiert, kann es als "analoges" Verfahren beschrieben werden.
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Abwandlungen
an der Konstruktion der Stromkreise werden ebenfalls beschrieben.
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Die
CPU umfasst einen internen oder externen Takt, einen internen oder
externen ADC, wenn es für
eine analoge Überwachung
erforderlich ist, eine Leistungsquelle und eine Antenne. Sie besitzt
sowohl einen Prozedur- als auch einen Datenspeicher, von denen der
letztere in Abhängigkeit
von der gewünschten
Verwendung flüchtig
oder nichtflüchtig und
innerhalb oder außerhalb
der CPU sein kann. Die CPU hat die Fähigkeit, mit externen Vorrichtungen über Hochfrequenz
(HF), Infrarot (IR) oder direkten Kontakt, wie erwünscht, zu
kommunizieren. Die Daten können
folglich zur Speicherung oder Analyse zu einem späteren Zeitpunkt
von einer Partei abgerufen werden, die an der Integrität der Verpackung
und im Fall einer manipulierten Verpackung am Punkt in der Kette,
an dem die Manipulation stattgefunden hat, interessiert ist. Der
letztere kann aus den Zeitstempeldaten und anderen Informationen über das Ereignis
bestimmt werden.
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Die
Erfindung umfasst eine CPU, die mit einem System von elektrisch
leitenden Aufspürmitteln kommuniziert,
die auf den Karton, der die Verpackung bildet, gedruckt oder anderweitig
daran befestigt sind. Die Verschlusspunkte werden mittels elektrisch
leitendem Klebstoff in einer solchen Weise befestigt, dass sie einen
Teil des (der) Stromkreise(s) bilden. Die CPU überwacht den (die) Stromkreis(e) auf Änderungen
der elektrischen Eigenschaften. Feste (oder dynamische) Kriterien
für Änderungen, die
als ein Öffnen
der oder Eindringen in die Verpackung (Manipulation) darstellend
betrachtet werden, werden im Prozedurspeicher der CPU gespeichert (oder
berechnet). Wenn die Verpackung geöffnet wird oder in diese eingedrungen
wird, wird der Stromkreis unterbrochen. Die resultierende Änderung
der elektrischen Eigenschaften wird von der CPU bemerkt. Wenn die Änderung
die Kriterien erfüllt,
wird der Zeitpunkt des Ereignisses, wie durch den Takt der CPU bestimmt,
im Datenspeicher der CPU gespeichert. Andere interessierende Daten,
wie z.B. Informationen über Änderungen
von Lichtintensität, Feuchtigkeit,
Temperatur, Vibration, Stoß oder
Strahlung, können
auch durch geeignete Umgebungssensoren erfasst und gespeichert werden.
Solche Variablen können
auch verwendet werden, um eine Manipulation in speziellen Anwendungen
zu erfassen.
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In
einer Version der Erfindung (digitales Verfahren) sind die Klappen,
die die Verpackung durch elektrisch leitenden Klebstoff verschließen, als
einzelner geschlossener elektrischer Stromkreis angeordnet, der
an den Eingangsstiften einer CPU endet. Das Öffnen der Verpackung über eine
ihrer Klappen öffnet
den Stromkreis. Die CPU überwacht
den Stromkreis auf Kontinuität
(digitales Verfahren), bestimmt den Zeitpunkt, zu dem die Kontinuität unterbrochen
wird, aus ihrem Takt und zeichnet den Zeitpunkt in ihrem Datenspeicher
auf.
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In
einer Abwandlung der digitalen Version der Erfindung sind Teilmengen
der Klappen als unabhängige
Stromkreise mit verschiedenen Eingangsstiften der CPU und einer
gemeinsamen Erdung verbunden. Jeder Stromkreis erfordert eine Eingangsstiftverbindung
und eine gemeinsame Verbindung. In dieser Abwandlung können mehrere Öffnungspunkte unabhängig überwacht
werden und Daten können hinsichtlich
mehrerer Öffnungsereignisse
erhalten werden, wenn dies von Interesse ist.
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In
einer weiteren Abwandlung der digitalen Version der Erfindung sind
die Klappen, die die Verpackung durch elektrisch leitenden Klebstoff
verschließen,
durch Muster von elektrisch leitenden Aufspürmitteln verbunden, um einen
einzelnen elektrischen Stromkreis zu bilden, dessen Kontinuität von der
CPU überwacht
wird. Eine Unterbrechung der Kontinuität wird als ein Manipulationsereignis
(Öffnen oder
Eindringen) darstellend betrachtet und der Zeitpunkt wird vom Takt
der CPU bestimmt und in ihrem Datenspeicher aufgezeichnet. Die leitenden
Aufspürmittel
können
in einem beliebigen Muster oder willkürlich angeordnet sein, so dass
sie alle Oberflächen der
Verpackung gemäß den Anforderungen
der Anwendung bedecken.
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In
einer weiteren Abwandlung der digitalen Version der Erfindung können Kombinationen
von geklebten Klappen und elektrisch leitenden Aufspürmitteln
so ageordnet sein, dass sie separate elektrisch leitende Stromkreise
bilden, die unabhängig von
der CPU auf Kontinuität überwacht
werden können.
In dieser Version können
mehrere Manipulationsereignisse mit einem Zeitstempel versehen werden
und der Ort der Manipulation bestimmt werden.
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In
einer zweiten Version (analoges Verfahren) der Erfindung sind ein
oder meh rere Sensorstromkreise, die die Verschlussklappen durch
elektrisch leitende Aufspürmittel
verbinden, die auf die Oberfläche
der Verpackung gedruckt sind, als Widerstände parallel zwischen den zwei
Eingangsstiften der CPU angeordnet. Die CPU überwacht über den ADC die elektrischen
Eigenschaften des parallelen Stromkreises und interpretiert Öffnungsereignisse gemäß festen
(oder dynamischen) Änderungskriterien,
die im Prozedurspeicher der CPU gespeichert sind (oder berechnet
werden). Wenn Änderungen
im Widerstand oder in anderen elektrischen Eigenschaften des Stromkreises
die Kriterien erfüllen,
wird der Zeitpunkt des Ereignisses aus dem Takt der CPU bestimmt
und im Datenspeicher aufgezeichnet. Dieses Verfahren ist auf die
Erfassung einer Verpackungsöffnung über die
Verschlussklappen begrenzt.
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In
einigen Situationen kann es erwünscht sein,
die Verpackung sowohl auf Öffnungs-
als auch Eindringmanipulation zu überwachen. In einer Abwandlung
der analogen Version der Erfindung sind ein oder mehrere Sensorstromkreise
mit Verschlussklappen, elektrisch leitenden Aufspürmitteln,
die auf die Oberfläche
der Verpackung gedruckt sind, oder Kombinationen von Klappen und
Aufspürmitteln
als Widerstände
parallel zwischen zwei Eingangsstiften der CPU angeordnet. Die CPU überwacht über den ADC
die elektrischen Eigenschaften des parallelen Stromkreises und interpretiert Öffnungs-
oder Eindringereignisse gemäß festen
(oder dynamischen) Änderungskriterien,
die im Prozedurspeicher der CPU gespeichert sind (oder berechnet
werden). Wenn Änderungen
im Widerstand oder in anderen elektrischen Eigenschaften des Stromkreises
die Kriterien erfüllen,
wird der Zeitpunkt des Ereignisses aus dem Takt der CPU bestimmt
und im Datenspeicher der CPU aufgezeichnet. Die Daten können später von
einer interessierten Partei abgerufen werden, die bestimmen kann,
ob eine Manipulation stattgefunden hat, ob eine solche Manipulation
das Öffnen der
oder Eindringen in die Verpackung beinhaltet hat, und wann es stattgefunden
hat.
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In
einer weiteren Abwandlung der analogen Version der Erfindung ist
die gesamte Oberfläche
der Verpackung mit einem Gitter oder anderen Muster von leitenden
Aufspürmitteln
bedeckt. Der ADC der CPU ist an diesem leitenden Gitter an zwei
getrennten Punkten befestigt, was einen Stromkreis erzeugt. Die
CPU überwacht
die elektrischen Eigenschaften der Oberfläche (Stromkreis) auf feste
(oder dynamische) Änderungskriterien,
die im Prozedurspeicher gespeichert sind (oder berechnet werden).
Eine Änderung,
die die Kriterien erfüllt,
wird als Manipulationsereignis interpretiert, dessen Zeitpunkt aus
dem Takt der CPU bestimmt wird und im Datenspeicher aufgezeichnet
wird.
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In
einer weiteren Abwandlung der vorstehend beschriebenen analogen
Gitterversion ist das Gitter durch eine kontinuierliche Beschichtung
mit elektrisch leitender Tinte oder einem anderen Material, das
die gesamte Oberfläche
der Verpackung bedeckt, ersetzt. Der ADC der CPU ist an dieser kontinuierlichen
Beschichtung an zwei verschiedenen Punkten angebracht, was einen
Stromkreis erzeugt. Die CPU überwacht
die elektrischen Eigenschaften der Oberfläche (Stromkreis) auf feste
(oder dynamische) Änderungskriterien,
die im Prozedurspeicher gespeichert sind (oder berechnet werden).
Eine Änderung,
die die Kriterien erfüllt,
wird als Manipulationsereignis interpretiert, dessen Zeitpunkt aus
dem Takt der CPU bestimmt wird und im Datenspeicher aufgezeichnet
wird.
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In
einer weiteren Abwandlung der obigen Abwandlungen der analogen Version
der Erfindung unter Verwendung einer kontinuierlichen Beschichtung oder
eines Gitters aus elektrisch leitendem Material kann die Beschichtung
oder das Gitter kontinuierlich auf den Papprollenwerkstoff zum Zeitpunkt
seiner Herstellung gedruckt oder anderweitig aufgebracht werden.
Zu einem späteren
Zeitpunkt, wenn die Pappverpackung zertrennt oder anderweitig von
der Rolle geschnitten wird und zu einer Pappverpackung zusammengefügt wird,
wird ihre kontinuierliche elektrisch leitende Beschichtung oder
ihr kontinuierliches elektrisch leitendes Gitter an den Eingangsstiften
einer an der Verpackung befestigten CPU angebracht. Der ADC der
CPU überwacht
die elektrischen Eigenschaften des Stromkreises (kontinuierliche
Beschichtung oder Gitter) auf Änderungen,
die feste (oder dynamische) Änderungskriterien
erfüllen,
die im Prozedurspeicher der CPU gespeichert sind (oder berechnet
werden). Das Eindringen in eine Oberfläche der Verpackung oder das Öffnen einer
Klappe verursacht eine Änderung
des Widerstandes, welche Änderung von
der CPU erfasst wird. Änderungen,
die die Kriterien erfüllen,
werden als Manipulationsereignisse interpretiert und der Zeitpunkt
der Änderung
wird aus dem Takt der CPU bestimmt und im Datenspeicher gespeichert.
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Die
Verwendung einer CPU mit einem ADC ermöglicht die Verwendung anderer
Umgebungssensoren in Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen Überwachungssystem.
Sensoren zum Messen von Änderungen
des Lichts, der Orientierung, der Temperatur, der Strahlung, der
Feuchtigkeit und des Drucks können
verwendet werden, um die Manipulationserfassungsfähigkeit
der vorliegenden Erfin dung zu ergänzen. Dunkle Verpackungen können beispielsweise
durch den ADC auf eine erhöhte
Belichtung überwacht
werden; vakuumversiegelte Verpackungen können auf Druckänderungen überwacht werden;
gekühlte
Verpackungen können
auf Temperaturänderungen
als Mittel zum Erfassen von Manipulation überwacht werden.
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Im
Allgemeinen und als Zusammenfassung des Obigen kann die vorliegende
Erfindung als ein System zum Erfassen einer Manipulation an oder
eines unbefugten Eindringens in eine Verpackung schaffend betrachtet
werden, welche aus einem Zuschnitt mit mindestens einem Paar von
Verschlussklappen, einer inneren Oberfläche und einer äußere Oberfläche gebildet
ist, wobei das System umfasst: einen elektrisch leitenden Klebstoff,
der auf jede der Verschlussklappen aufgebracht ist; einen programmierbaren
Chip, der auf eine der Zuschnittoberflächen aufgebracht ist, wobei
der Chip eine Leistungsquelle, einen Prozedurspeicher, einen Datenspeicher,
ein Taktmittel und Kommunikationsmittel umfasst; und elektrisch
leitende Aufspürmittel,
die auf eine der Zuschnittoberflächen
aufgebracht sind, wobei ein solches Aufspürmittel den Chip mit dem elektrisch
leitenden Klebstoff von einer des Paars von Verschlussklappen verbindet
und ein anderes von solchen Aufspürmitteln den Chip mit dem elektrisch leitenden
Klebstoff der anderen des Paars von Verschlussklappen verbindet;
wobei, wenn der Zuschnitt zu einer geschlossenen Verpackung geformt
wurde, indem die Verschlussklappen durch Kleben miteinander verbunden
wurden, irgendeine Trennung der Klappen einen elektrischen Stromkreis
unterbricht, der die Aufspürmittel,
den elektrisch leitenden Klebstoff und das Chipmittel umfasst, wobei
die Unterbrechung mit einem Zeitstempel im Datenspeicher des Chips
aufgezeichnet wird.
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In
einem weiteren Aspekt kann die vorliegende Erfindung als ein System
zum Erfassen einer Manipulation an oder eines unbefugten Eindringens
in eine Verpackung schaffend betrachtet werden, welche aus einem
Zuschnitt mit mindestens einem Paar von Verschlussklappen, einer
inneren Oberfläche und
einer äußeren Oberfläche gebildet
ist, wobei das System umfasst: einen elektrisch leitenden Klebstoff, der
auf jede der Verschlussklappen aufgebracht ist; einen programmierbaren
Chip, der auf eine der Zuschnittoberflächen aufgebracht ist, wobei
der Chip eine Leistungsquelle, einen Prozedurspeicher, einen Datenspeicher,
ein Taktmittel, einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) und Kommunikationsmittel
umfasst; und mindestens zwei elektrisch leitende Aufspürmittel
mit niedrigem ohmschen Widerstand, die auf eine der Zuschnittoberflächen aufgebracht
sind und an einem Ende davon mit dem Chip verbunden sind, und mindestens
zwei elektrisch leitende Aufspürmittel
mit hohem ohmschen Widerstand, die auf die eine Zuschnittoberfläche aufgebracht
sind, wobei eines von solchen Aufspürmitteln mit hohem ohmschen
Widerstand eines der Aufspürmittel
mit niedrigem ohmschen Widerstand mit dem elektrisch leitenden Klebstoff
von einer des Paars von Verschlussklappen verbindet und ein anderes
von solchen Aufspürmitteln
mit hohem ohmschen Widerstand das andere der Aufspürmittel
mit niedrigem ohmschen Widerstand mit dem elektrisch leitenden Klebstoff
der anderen des Paars von Verschlussklappen verbindet; wobei, wenn
der Zuschnitt zu einer geschlossenen Verpackung geformt wurde, indem
die Verschlussklappen durch Klebstoff miteinander verbunden wurden,
irgendeine Trennung der Klappen einen elektrischen Stromkreis unterbricht,
der die Aufspürmittel,
den elektrisch leitenden Klebstoff und das Chipmittel umfasst, wobei
die Unterbrechung als Änderung
im Systemwiderstand mit einem Zeitstempel im Datenspeicher des Chips
aufgezeichnet wird.
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Weitere
Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind für Fachleute
aus einer Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die
Zeichnungen weiter verstanden, in welchen:
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1 eine
Verpackung darstellt, bei der die drei Paare von Verschlussklappen
in Reihe mit einem einzelnen Überwachungsstromkreis
verbunden sind, um das Öffnen
der Verpackung zu erfassen (digitales Verfahren);
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2 eine
Verpackung darstellt, bei der die drei Paare von Verschlussklappen
einzeln überwacht werden,
um den Zeitpunkt und Ort des Öffnens
der Verpackung zu erfassen (digitales Verfahren);
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3 eine
Verpackung darstellt, bei der die drei Pare von Öffnungsklappen und ein Muster
von leitenden Aufspürmitteln
in Reihe verbunden sind und überwacht
werden, um ein Öffnen
der oder Eindringen in die Verpackung zu erfassen (digitales Verfahren);
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4 eine
Verpackung darstellt, bei der die drei Paare von Verschlussklappen,
jeweils mit einem zugehörigen
Muster von leitenden Aufspürmitteln,
als Widerstände
parallel angeordnet sind, um die Überwachung eines einzelnen
Stromkreises zu ermöglichen,
um drei Öffnungsereignisse
zu erfassen (analoges Verfahren);
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5 ein
analoges Verpackungsöffnungs-Erfassungssystem
mit der Fähigkeit
darstellt, den (die) Punkt(e) der Öffnung zu lokalisieren;
-
6 ein
analoges Öffnungs-
und Eindringerfassungssystem mit drei Sensorstromkreisen, die als
Widerstände
parallel angeordnet sind, darstellt;
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7 eine
Verpackung mit einem kontinuierlichen Gitter von leitenden Aufspürmitteln
darstellt, die durch einen ADC und eine CPU überwacht werden, um mehrere Öffnungs-
und Eindringereignisse zu erfassen und zu lokalisieren (analoges
Verfahren);
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8 eine
schematische Zeichnung des Querschnitts einer Verpackung mit einem
kontinuierlichen Gitter ist, das von einer CPU und ihrem ADC überwacht
wird (analoges Verfahren);
-
9 einen
Papprollenwerkstoff mit einem kontinuierlichen elektrisch leitenden
Gitter zeigt, das auf seine Oberfläche aufgebracht ist; und
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10 einen
Papprollenwerkstoff mit einer kontinuierlichen elektrisch leitenden
Beschichtung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Mit
Bezug auf 1 wird eine digitale Manipulationserfassungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die Vorrichtung in
eine beliebige Verpackung aus Karton (Pappe) während der Herstellung integriert
werden kann. Typischerweise wird die Verpackung aus einem Zuschnitt 10 gebildet,
der mit mindestens einem Paar von Verschlussklappen versehen ist,
die durch Klebstoff aneinander befestigt werden, um den Zuschnitt
zu verschließen,
nachdem er zu einer geschlossenen Verpackung gefaltet wurde. In
den gezeigten Ausführungsformen
umfasst der Zuschnitt Paare von Verschlussklappen A-A; B-B; und
C-C, die miteinander zusammenwirken, um die Verpackung zu verschließen. In
der in 1 dargestellten Anwendung ist die Vorrichtung
dazu beschaffen, ein unbefugtes Öffnen
einer Verpackung (Manipulation) über
die Verschlussklappen der Verpackung zu erfassen.
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Das
Manipulationserfassungssystem erfordert, dass die Verschlussklappen
der Verpackung (A-A, B-B und C-C in 1) mit einem
elektrisch leitenden Klebstoff 12 beschichtet werden. Ein
System von elektrisch leitenden Aufspürmitteln 14, 16, 18 aus Tinte
oder einem anderen Material ist auf die Oberfläche des Zuschnitts gedruckt
oder anderweitig aufgebracht, um die Verschlussklappen zu verbinden,
was einen elektrisch leitenden Stromkreis bildet. Der Stromkreis
ist mit zwei Eingangsstiften (1 und 2) einer Zentralverarbeitungseinheit
(CPU) 20 verbunden, die selbst einen Prozedurspeicher,
eine Leistungsquelle, einen Datenspeicher, einen Takt und Kommunikationsmittel
wie z.B. eine Antenne umfasst. Die Leistungsquelle kann eine herkömmliche Batterie
(wie z.B. eine Lithium- oder Lithiumionenzelle) sein, die auf die
Pappverpackung gedruckt ist oder anderweitig hergestellt ist, und
der Speicher kann gemäß der Anwendung
flüchtig
oder nichtflüchtig
sein.
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In
der Ausführungsform
von 1 verbinden die ersten Aufspürmittel 14 die CPU 20 mit
jeder des ersten Paars von Verschlussklappen A-A; eines der zweiten
Aufspürmittel 18 und
eines der dritten Aufspürmittel 18 verbinden
eine der ersten Verschlussklappen mit jeweiligen der zweiten und
dritten Verschlussklappen B-B und C-C; und das andere der zweiten
Aufspürmittel 16 und
das andere der dritten Aufspürmittel 18 verbinden
die andere der ersten Verschlussklappen A-A mit den anderen der
zweiten bzw. der dritten Verschlussklappen B-B und C-C. Vorzugsweise
werden die Aufspürmittel 14, 16, 18 auf den
Zuschnitt so aufgebracht, dass sie den direktesten Weg nehmen, der
zwischen den Verbindungspunkten davon verfügbar ist. An jeder Verschlussklappe
stellen die jeweiligen Aufspürmittel
natürlich eine
elektrische Verbindung mit dem auf die Klappe aufgebrachten elektrisch
leitenden Klebstoff her.
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Die
CPU 20 überwacht
die Kontinuität
des elektrischen Stromkreises (digitales Verfahren). Wenn die Kontinuität durch Öffnen der
gebildeten Verpackungen über
eine ihrer Verschlussklappen unterbrochen wird, wird der Zeitpunkt
des Ereignis ses aus dem Takt der CPU bestimmt, das Ereignis wird mit
einem Zeitstempel versehen und der Zeitpunkt wird im Datenspeicher
der CPU aufgezeichnet. Zu einem späteren Zeitpunkt kann eine interessierte
Partei die Daten aus dem Speicher der CPU zur Analyse abrufen, um
festzustellen, ob die Verpackung geöffnet (manipuliert) wurde.
Im Fall, dass eine Manipulation erfasst wurde, kann die interessierte
Partei entlang der Lieferkette zurück extrapolieren, um festzustellen,
wo die Manipulation stattgefunden hat. Die Daten können über einen
Fernleser, wie durch Hochfrequenz-Übertragung (HF-Übertragung)
oder Infrarot-Übertragung
(IR-Übertragung),
oder durch direkten Kontakt abgerufen werden. In dieser Anwendung der
Vorrichtung kann ein einzelnes Manipulationsereignis erfasst werden
und die Manipulation muss durch das Öffnen von einer oder mehreren
der Klappen der Verpackung stattfinden.
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In
einigen Anwendungen kann es erwünscht sein
zu wissen, welche von mehreren Verschlussklappen einer Verpackung
geöffnet
wurde. 2 stellt eine Anwendung der Manipulationserfassungsvorrichtung
dar, die die Erfassung von mehreren Öffnungen über die Verschlussklappen ermöglicht.
In dieser Anwendung der Vorrichtung ist jedes Paar von Verschlussklappen
mit der CPU durch sein eigenes elektrisch leitendes Aufspürmittel
verbunden. Für eine
Verpackung mit drei Klappenpaaren sind vier Verbindungen mit den
Eingangsstiften der CPU (1, 2, 3 und
C) erforderlich. Jeder Stromkreis erfordert eine Verbindung mit
der CPU und das System erfordert eine gemeinsame (C) Verbindung.
In dieser Konfiguration ist die CPU 20 mit dem elektrisch
leitenden Klebstoff 12 der Verschlussklappen A-A über die
Aufspürmittel 14, 14 verbunden;
die CPU ist mit jeweils einer der Verschlussklappen B-B und C-C über jeweils
eines der Aufspürmittel 16, 16' und 18', 18' verbunden;
und die anderen der Verschlussklappen B-B und C-C sind mit einem
der Aufspürmittel 14, 14 über die
anderen der Aufspürmittel 16', 16' und 18', 18' verbunden.
Die CPU überwacht
die Stromkreise auf Kontinuität
(digitales Verfahren). Das Öffnen
der Verpackung über
eine Klappe unterbricht die Kontinuität in diesem Stromkreis und
der Zeitpunkt wird zusätzlich
mit der Identität
der Klappe (des Stromkreises) bestimmt und aufgezeichnet. Dies kann
einmal für
jeden Stromkreis stattfinden. In einigen Anwendungen kann der Prozedurspeicher
der CPU so programmiert sein, dass er den Stromkreis zurücksetzt,
wenn die Klappe mit ihrem leitenden Klebstoff wieder versiegelt
wird, was die Kontinuität
des Stromkreises wiederherstellt. In dieser Anwendung können mehrere
Klappenöffnungen
derselben Klappe erfasst und die Zeitpunkte aufgezeichnet werden.
In anderen Details ist die Prozedur zu jener der vorangehenden ausführlichen
Be schreibung in Verbindung mit 1 identisch.
Der Vorteil dieser Anwendung besteht darin, dass die Details der
speziellen Klappenöffnungen und
mehrere solche Öffnungen
erhalten werden können,
wenn dies von Interesse ist. Der Nachteil dieser Anwendung besteht
darin, dass die CPU mehr Eingangsstifte und das System mehr Befestigungen
an der CPU erfordert, was die Herstellungskosten erhöht.
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In
anderen Anwendungen kann es erwünscht
sein, ein Verpackungseindringen durch die Seiten der Verpackung
sowie ein Öffnen über die Verschlussklappen
zu erfassen. In solchen Anwendungen kann ein kontinuierliches Muster
(einschließlich
einer willkürlichen
Anordnung) von elektrisch leitenden Aufspürmitteln verwendet werden,
um die Verschlussklappen einer Verpackung zu verbinden, um einen
einzigen Stromkreis zu bilden. Wie in 3 dargestellt,
endet der Stromkreis an zwei Eingangsstiften (1, 2)
der CPU 20 und die Verbindungsaufspürmittel 22 sind über der
Oberfläche
des Zuschnitts in einem sich schlängelnden Weg angeordnet, der
einen großen
Anteil der Zuschnittoberfläche
bedeckt. Die CPU 20 überwacht
die Kontinuität
des Stromkreises (digitales Verfahren). Das Eindringen in die Verpackung
unterbricht ein oder mehrere der Aufspürmittel und öffnet den
Stromkreis ebenso wie das Öffnen
der Verpackung über
eine ihrer Verschlussklappen. Der Zeitpunkt der Öffnung des Stromkreises wird
aus dem Takt der CPU bestimmt und in ihrem Datenspeicher gespeichert.
Das Muster von Aufspürmitteln
kann in Abhängigkeit
von der Anwendung fein oder grob sein. In anderen Details ist die
Prozedur identisch zu jener der vorangehenden ausführlichen Beschreibung
in Verbindung mit 1. Der Vorteil dieses Verfahrens
besteht darin, dass sowohl Eindring- als auch Öffnungsmanipulationen erfasst
werden können,
und dass nur zwei Befestigungen an der CPU erforderlich sind, was
die Herstellungskosten verringert. Der Nachteil besteht darin, dass
nur ein Manipulationsereignis erfasst und aufgezeichnet werden kann
und dass die Ausführung
und das Aufbringen der Aufspürmittel
komplizierter ist.
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Das
analoge Verfahren eignet sich aufgrund der Anforderung für weniger
Verbindungen mit der CPU und der Fähigkeit, eine einfachere CPU
mit weniger Eingangsstiften zu verwenden, für niedrigere Herstellungskosten.
Es erfordert, dass die CPU einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) aufweist,
der innerhalb oder außerhalb
der CPU liegen kann. Das analoge Verfahren ermöglicht auch mehr Flexibilität hinsichtlich
der Zahlen und Arten von Sensoren, die gleichzeitig überwacht
werden können. 4 zeigt ein
analoges Öffnungsüberwachungssystem
mit drei Stufen (Sensorstromkreisen). Die Paare von Verschlussklappen
(A-A, B-B, C-C) sind als Widerstände parallel
in einem einzigen elektrisch leitenden Stromkreis 24 angeordnet,
der an den Eingangsstiften (1, 2) einer CPU 26 endet.
Der ADC und die CPU überwachen
die elektrischen Eigenschaften des Stromkreises (Widerstand, Spannung,
Strom oder Kombinationen davon) auf feste (oder dynamische) Änderungskriterien,
die im Prozedurspeicher der CPU gespeichert sind (oder berechnet
werden). Eine Änderung,
die die Kriterien erfüllt,
wird als Öffnungsereignis
interpretiert, der Zeitpunkt wird aus dem Takt der CPU bestimmt
und die Informationen werden im Datenspeicher der CPU gespeichert.
Die Daten können später von
einer Partei abgerufen werden, die daran interessiert ist, ob die
Verpackung geöffnet
(manipuliert) wurde oder nicht. Wenn eine Manipulation erfasst wurde,
kann die interessierte Partei entlang der Lieferkette zurück extrapolieren,
um festzustellen, wann die Manipulation stattgefunden hat. Die Daten können über einen
Fernleser, wie durch Hochfrequenz-Übertragung (HF-Übertragung)
oder Infrarot-Übertragung
(IR-Übertragung),
oder durch direkten Kontakt abgerufen werden. In dieser Anwendung der
Vorrichtung können
drei Manipulationsereignisse erfasst werden und die Manipulation
muss durch das Öffnen
der Verschlussklappen der Verpackung stattfinden. Ein Vorteil der
analogen Methodologie besteht darin, dass die Anzahl von "Stufen" oder Sensorstromkreisen,
die überwacht
werden können,
nur durch die Fähigkeit
der CPU, eine Änderung
(Signal) gegenüber
irgendeinem Rauschen (Variabilität
in den elektrischen Eigenschaften des Stromkreises, die nicht an
Manipulationsereignissen liegt) zu erfassen, begrenzt. Wie in 4 gezeigt,
kann die Größe der Änderungen,
die durch das Öffnen
der Klappenstromkreise verursacht werden, unter Verwendung von Wegen
mit niedrigem Widerstand für
den parallelen Stromkreis und Aufspürmitteln mit höherem Widerstand
für die
Aufspürmittel,
die die parallelen Widerstände
umfassen, erhöht
werden.
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Mit
Bezug auf 4 umfasst der Stromkreis 24 ein
Paar von Aufspürmitteln 28 mit
niedrigem Widerstand, die mit zwei Anschlussstiften der CPU 26 verbunden
sind, und drei Paare 30, 30; 32, 32;
und 34, 34 von Aufspürmitteln mit hohem Widerstand,
die die Aufspürmittel
mit niedrigem Widerstand mit dem elektrisch leitenden Klebstoff 12 der
Verschlussklappen verbinden. Folglich verbindet jedes der Paare von
Aufspürmitteln
mit hohem Widerstand eines der Aufspürmittel mit niedrigem Widerstand
mit jeweils einer von jedem Paar von Verschlussklappen A-A; B-B; und C-C;
das andere von jedem Paar von Aufspürmitteln mit hohem Widerstand
verbindet das andere der Aufspürmittel
mit niedrigem Widerstand mit der anderen von jedem Paar von Verschlussklappen.
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In
dem vorher beschriebenen analogen Verfahren kann die CPU nicht bestimmen,
welche Klappe geöffnet
wurde, da die zuverlässig
erfassbaren Änderungen
nicht unterscheidbar sein können.
Um die Unterscheidbarkeit zu erleichtern, können dem Widerstand der leitenden
Aufspürmittel,
die jedes Klappenpaar (A-A, B-B, C-C) mit dem parallelen Stromkreis verbinden,
signifikant unterschiedliche Widerstände gegeben werden. Wie in 5 gezeigt, ist
der Widerstand (R1) des gedruckten Aufspürmittels, das den Klappen C-C
zugeordnet ist, geringer als von jenem, das den Klappen B-B (R2)
zugeordnet ist, indem die Querschnittsfläche des Weges R1 (C-C) größer ist.
Beide Widerstände
R1 und R2 sind größer als
der Widerstand- der Aufspürmittel 30, 30, die
den Klappen A-A zugeordnet sind. Die Größe von Änderungen, die einer Kontinuitätsunterbrechung
in einem Klappenstromkreis zugeordnet sind, im Vergleich zu einer
anderen kann in den Prozedurspeicher der CPU programmiert werden. Änderungen, die
ein gegebenes Kriterium erfüllen,
stellen ein Auseinanderbrechen eines speziellen Klappenpaars dar. In
dieser Weise können
sowohl der geöffnete
Klappenort als auch die Zeit der Öffnung in der vorstehend beschriebenen
Weise bestimmt werden.
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Das
analoge Verfahren kann auch verwendet werden, um das Öffnen einer
und das Eindringen in eine Pappverpackung zu erfassen. Wie in 6 dargestellt,
können
die gedruckten Aufspürmittel,
die die Klappenpaare verbinden, in einem sich schlängelnden
Weg 36 angeordnet sein, der einen großen Anteil der Oberfläche des
Zuschnitts bedeckt. Die Paare von Verschlussklappen (A-A, B-B, C-C)
sind als Widerstände
parallel in einem einzelnen elektrisch leitenden Stromkreis angeordnet,
der an den Eingangsstiften (1, 2) der CPU 38 endet.
Der ADC und die CPU überwachen
die elektrischen Eigenschaften des Stromkreises (Widerstand, Spannung, Strom
oder Kombinationen davon) auf feste (oder dynamische) Änderungskriterien,
die im Prozedurspeicher der CPU gespeichert sind (oder berechnet
werden). Wenn eine Änderung
die Kriterien erfüllt,
wird sie als Öffnungs-
oder Eindringereignis interpretiert, der Zeitpunkt wird aus dem
Takt der CPU bestimmt und die Informationen werden im Datenspeicher
der CPU gespeichert. Die Daten können
später
durch eine Partei abgerufen werden, die daran interessiert ist,
ob die Verpackung geöffnet
oder in diese eingedrungen (manipuliert) wurde oder nicht. In 6 besitzen
die Sensorstromkreis-Aufspürmittel
einen höheren
Widerstand, um die Unterscheidbarkeit von Änderungen in den elektrischen
Eigenschaften, die durch Manipulationsereignisse verursacht werden, zu
maximieren.
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Dieses
analoge Verfahren kann auch das vorher beschriebene Verfahren beinhalten,
in dem jeder Sensorstromkreis einen anderen zugehörigen Widerstand
aufweist, um die Identifikation des Orts der Manipulation zu ermöglichen.
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In
einer weiteren Abwandlung des analogen Verfahrens ist ein kontinuierliches
Gitter 40 aus leitenden Aufspürmitteln auf die gesamte Oberfläche des
Zuschnitts gedruckt oder anderweitig aufgebracht (7).
Die Eingangsanschlüsse
(1, 2) der CPU 42 sind dann mit zwei
verschiedenen Punkten am Gitter über
Aufspürmittel 44, 44 verbunden,
um einen elektrisch leitenden Stromkreis zu bilden. Die Details
dieser Befestigung sind in 8 gegeben. Die
CPU überwacht über ihren
ADC die elektrischen Eigenschaften des Gitters auf Änderungen
mit einer Größe, die
feste (oder dynamische) Änderungskriterien
erfüllt,
die im Prozedurspeicher der CPU gespeichert sind (oder berechnet
werden). Das Öffnen
einer Klappe oder ein Eindringen in das Gitter ändert seinen Widerstand. Wenn Änderungen,
die die Kriterien erfüllen,
erfasst werden, werden sie als Manipulationsereignisse (Öffnen oder
Eindringen) interpretiert. Dieses Verfahren hat die Fähigkeit,
eine Anzahl solcher Ereignisse zu erfassen, kann jedoch nicht ihre Orte
identifizieren. Diese Daten werden dann im Datenspeicher der CPU
zum anschließenden
Herunterladen und zur anschließenden
Interpretation gespeichert, wie vorher beschrieben wurde.
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In
einer weiteren Abwandlung des vorstehend beschriebenen analogen
Gitterverfahrens ist eine kontinuierliche Beschichtung aus elektrisch
leitender Tinte oder einem anderen Material auf die gesamte Oberfläche der
Verpackung gedruckt oder aufgebracht. Die Eingangsanschlüsse der
CPU sind dann mit zwei verschiedenen Punkten auf der Oberfläche verbunden,
um einen elektrisch leitenden Stromkreis zu bilden. Die CPU überwacht über ihren ADC
die elektrischen Eigenschaften der Oberfläche (Stromkreis) auf Änderungen,
die feste (oder dynamische) Änderungskriterien
erfüllen,
die im Prozedurspeicher der CPU gespeichert sind (oder berechnet werden.
Das Öffnen
einer Klappe oder das Eindringen in die Oberfläche ändert ihren Widerstand. Wenn Änderungen,
die die Kriterien erfüllen,
erfasst werden, werden sie als Manipulationsereignisse (Öffnen oder
Eindringen) interpretiert. Dieses Verfahren hat die Fähigkeit,
eine Anzahl solcher Ereignisse zu erfassen, kann jedoch ihre Orte
nicht identifizieren. Die Daten werden dann im Datenspeicher der
CPU zum anschließenden
Herunterladen und zur anschließenden
Interpretation gespeichert, wie vorher beschrieben wurde.
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Um
die Herstellung von eine Manipulation erfassenden Pappbehältern zu
erleichtern, kann ein Papprollenwerkstoff 46 mit einem
kontinuierlichen Gitter 48 aus elektrisch leitenden Aufspürmitteln
entweder durch Drucken oder ein anderes Mittel zum Aufbringen (9)
zum Zeitpunkt seiner Herstellung bedeckt werden. Wenn einzelne Verpackungen
später
zertrennt oder anderweitig vom Rollenwerkstoff geschnitten werden,
weisen sie ein kontinuierliches Gitter auf, das auf ihre Oberfläche aufgebracht
ist. Eine CPU kann dann am Gitter durch zwei Eingangsstifte angebracht
werden, wie in 7 und 8 gezeigt.
Die elektrischen Eigenschaften des Gitterstromkreises können dann
auf Änderungen
durch die CPU über
ihren ADC überwacht
werden. Wenn Änderungen,
die feste (oder dynamische) Änderungskriterien
erfüllen,
die im Prozedurspeicher der CPU gespeichert sind (oder berechnet
werden), erfasst werden, wird der Zeitpunkt aus dem Takt der CPU
bestimmt und im Datenspeicher aufgezeichnet. Die Daten können später abgerufen
und interpretiert werden, wie vorher beschrieben.
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Ebenso
kann eine kontinuierliche elektrisch leitende Beschichtung 50 auf
den Papprollenwerkstoff 46 für die anschließende Integration
in eine Manipulation erfassende Verpackungen aufgebracht werden,
wie für
das obige kontinuierliche Gitter (10) beschrieben.
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Das
Aufbringen von eine Manipulation erfassenden Aufspürmitteln
ist nicht auf die Innenfläche
einer Verpackung begrenzt, sondern kann gleichermaßen auf
die Außenseite
aufgebracht werden oder zwischen die Lagen einer mehrlagigen Pappverpackung
laminiert werden.
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Die
Form der Verpackung ist nicht auf quadratische oder rechteckige
Ausführungen
begrenzt und umfasst eine beliebig geformte Verpackung, die durch
Falten und Kleben hergestellt wird oder anderweitig versiegelt wird.
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Die
Erfindung ist nicht auf Pappverpackungen begrenzt, sondern kann
mit allen Materialien verwendet werden, aus denen gefaltete Verpackungen konstruiert
werden können,
einschließlich,
jedoch nicht begrenzt auf Kunststoffe und andere laminierte Materialien.
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Die
CPU kann sich entweder an der Innenseite oder der Außenseite
der Verpackung befinden und kann in die Pappe dort eingebettet werden,
wo es geeignet ist.
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Die
CPU kann außerdem
andere Umgebungseigenschaften überwachen,
die Informationen über
eine Manipulation an einer Verpackung geben können, wie z.B., jedoch nicht
begrenzt auf Stoß, Temperatur,
Strahlung, Feuchtigkeit und Druck und Licht.
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Die
CPU kann auch programmiert sein, um Warnsignale zu erzeugen, um
anzugeben, wenn eine Manipulation erfasst wurde. Die Warnvorrichtung kann
eine beliebige Vorrichtung sein, die eine Warnung darstellen kann,
wie z.B. Leuchtdioden (LEDs), Flüssigkristallanzeigen
(LCDs) oder andere Arten von Anzeigen, hörbare Vorrichtungen oder beliebige Kombinationen
davon. Die Warnvorrichtung kann auch die Warnung versteckt und fern übertragen,
wie z.B. durch HF oder andere Mittel.