带有识别装置的无菌管道清管器的制造方法
【专利摘要】公开了一种用于清洁管道(6)和/或用于从管道回收产品的管道清管器(5)。管道清管器(5)包括至少一个射频识别标签(4a，4b)作为用于识别和用于发送、接收和存储数据的装置。管道清管器(5)可用在用于生产无菌食品或医药制品的管道系统中。
【专利说明】带有识别装置的无菌管道清管器
【背景技术】
[0001] 用于清洁、勘察和检查管道系统的管道清管器普遍应用在多种不同工业领域。在 食品和制药工业中，清管器(也称为管道刮刀或莫尔式管道计(mole))通常用于管道清洗并 用作推进或刮落或输送在管道内的剩余产品或残余物料的辅助件或装置。这有助于显著减 少诸如在随后的制造工序之前清洗和冲洗残余物质排出管道系统外所需的清洁流体的量。 在某些情况下，清管器也可以被用于从管道回收有价值的制品。无菌处理通常是用于食品 工业以及特别是制药工业的标准要求，导致在其中清管器通常不被从系统中物理拆卸以用 于检查或用于清管器清洗这样的清管系统的发展。
[0002] 因此，用于检测、监控在管道系统内清管器及其状态和/或定位的一个可靠方法是 用于实现无菌清管系统(特别是对于那些没有任何用于可视检查的装置的设计）的基本特 征。
[0003]要找到它们，在本领域中已知的管线清管器通常设计有一个或多个永久磁铁部 件。此类清管器在它们触发沿管道嵌合的磁场传感器时被检测到。例如，美国专利 US5400456描述了包括位于中央的圆筒状的永磁体的一种清管器/管道刮刀的一个实施方 式和在其中有多个围绕刮刀的环状槽部周向隔开的永磁体的另一实施方式。由这些产生的 磁场用于激励位于管道壁的指示刮刀存在的检测器。用于检测嵌合磁铁的清管器在管道中 移动的位置检测器和系统的一个例子在EP1950525B1中被描述。
[0004] 这种基于磁场的定位和检测系统能够提供与在固定时间点（即检测时刻）的清管 器的位置有关的信息。然而，诸如清管器的识别及其状态信息（例如其首次启动的时间）之 类的关于清管器的其它重要数据并没有信息可由这些系统提供。用于提供关于清管器的位 置和状态的数据的其它方法在本领域中已有描述。比如，具有基于声波或电磁场的通信系 统的管道清管器已被公开。这些清管器通常用于检测、分离或清洗大的管道，例如水管、污 水管或油管且通常还包括用于测量管道和管道环境的物理性能的传感器。
[0005] 例如，W0 2010/120189描述了一种高摩擦的清管器，如构造成用于密封关闭和分 离海底石油管道的选定部分的清管器，具有用于跟踪和实时监测的收发器。清管器在整个 清管器有足够高的压差的情况下移动;它在基于清管器材料和管道壁之间的摩擦而停止在 管道内时形成密封。该系统允许安装在清管器上的收发器和管道外的收发器之间的双向电 磁通信。每个收发器被赋予一个唯一标识号，该标识号被传递到收发器;能够使操作者使用 收发器来跟踪清管器通过管道的行进，并且例如确定何时清管器已经到达管道内的预定位 置。此外，在这种清管器的收发器被配置成接收来自监控和获取管道的物理属性方面的数 据(如清管器的上游和下游的压力或温度)的装在清管器的一或多个传感器，例如以确保清 管器正确就位并适当地密封管道。
[0006] DE 102005059023公开了一种设置有用于在管道内传输介质(特别是流体介质）的 信号接收器/发送器设备的管道清管器。信号接收器/发送器设备提供了用于识别清管器的 装置;然而，仅当清管器是用于掺入具有由对于电磁场信号（例如无线电波)可渗透或穿透 的如玻璃之类的材料制成的"窗口或端口"的至少一个特殊管道部分的管道系统中时，这种 功能才起作用。换句话说，清管器识别仅在清管器通过或停止在外部具有询问信号发送单 元的这个特定管道部分处时是可行的。因此，这样的管道清管器受到严重的限制，因为它不 能在不具有这样的窗口的任何预先存在的管道设置中使用，至少不能没有所需的显著管道 的重新设计和额外费用。此外，如清管器在管道内的任何其它位置处的信息不能被容易地 确定。
[0007] 此外，DE 102005059023没有具体公开使用无菌处理的这样的清管器，也没有公开 装有通信设备的这样的清管器是否可以能够承受苛刻的处理或灭菌条件，例如，能够经受 蒸汽高压灭菌一段时间的能力。
[0008] 适合于在无菌处理中使用并且包含至少一个收发器或无线电发送/接收设备作为 用于定位清管器在管道内的控制装置的管道清管器尚未市售。来自DE 102005059023的申 请人的一种具有有限技术信息的销售小册子描述了用于产品回收和分离结合的具有被进 一步配备有只读(R0)收发器的永久磁体的清管器。但是该管道清管器依赖于磁体存在以用 于定位。收发器设备仅用于识别目的；如在小册子中所指出，它没有公开只读收发器可以如 何被用来提供"完整的配置信息(complete documentat ion)"，如收集、传输或保留如关于 清管器的位置或清管器周围环境之类的数据。它也没有公开收发器可以如何进行结合以避 免在收发器上清管器内也存在的磁体的潜在干扰影响。
[0009] W02005/100733描述了用于识别目的的用于输油管道的具有一个或多个射频识别 (RFID)标签（只读或读写）的打水泥塞（或管道清管器hRFID标签可以被嵌入在塞的凹部 和/或表面固定到该塞。为了保护一或多个RFID标签免受冲击(压力、冲击、热）--如可在 井眼或在钻孔期间遇到的并且这可能导致一或多个RFID标签失效一一标签通过耐热胶水 或粘合剂和包裹在该耐热胶水或粘合剂(例如环氧材料)被保持在适当位置。此外，它们还 都覆盖有进一步的耐热和/或抗冲击的材料，这些材料围绕打水泥塞主体的周围进行包裹 (例如，Rn〇N>包裹)或以盖环(例如，由磁性或非磁性金属、耐磨材料、塑料、复合材料、聚 四氟乙烯、玻璃纤维、陶瓷和/或金属陶瓷制成）的形式，对应于凹部且封闭该凹部。可替代 地，RFID标签可以包裹在保护性材料(其形状和构造对应于凹部形状)的环中。
[0010] 无论RFID标签如何被固定到清管器，该固定都将不可避免地造成表面缺陷（如脊 或皱折），在该表面缺陷处清管器的不同材料和热保护性材料相接。虽然这可能不会导致在 石油管道的许多问题，但此类表面缺陷对于无菌工作条件是非常不希望的；它们更难清理 且促进微生物的生长。相同情况适用于例如在W02005/100733中的打水泥塞的扫刀的非常 常见的形状;使得大多数输油管道清管器不适合无菌的工作环境。
[0011] 不像在DE 102005059023中的信号接收器/发送器设备，RFID标签不要求透明的或 可渗透的窗口以允许清管器的识别。然而，食品或制药管道清管器远比输油管道清管器(诸 如在W0 2005/100733中所描述的那些）小。结果，相比于其在大型输油管道清管器的情况， 永磁体(如目前用于食品和医药工业中清管器的定位)将更接近于RFID芯片，并因此越来越 多干涉RFID的功能。由于这个问题，对于食品或制药的管道清管器而言，RFID标签通常被忽 视。
[0012] 因此，本发明的目的在于提供用于清洁管道或用于管道产品回收的包括至少一个 射频识别标签的管道清管器，其克服了与现有技术清管器有关的问题或限制中的至少一 个，特别是没有永磁体的管道清管器包含至少一个射频识别标签作为用于在管道内的清管 器的定位和监控装置且还作为可以经受无菌条件和其他高温和高压处理条件的识别和/或 数据收集装置。另一个目的在于，提供一种用于识别、监测和/或定位用于无菌处理的管道 清管器的方法。其它目的将在说明书和权利要求书的基础上变得明显。
【发明内容】
[0013] 本发明提供了一种用于清洗管道或用于从管道回收产品的管道清管器，其包括成 形为具有至少两个轴向间隔开的密封表面的轴向对称的、细长的实心材料主体，该至少两 个轴向间隔开的密封表面用于对着管道的内表面密封清管器，所述清管器的特征在于，包 含至少一个射频识别标签。在一个方面，所述管道清管器不包含永久磁性材料。
[0014] 在另一方面，本发明提供了一种用于识别、监控和/或定位用于清洁管道或用于产 品回收的管道清管器的方法。包括在管道清管器内的射频识别标签包括非易失性存储器， 在所述存储器上可存储例如关于清管器的识别及其在管道内的使用的信息。标签还使得能 够确定管道内的清管器的位置。
[0015] 在另一方面，所述管道清管器包括两个或更多个射频识别标签。
[0016] 在又一个方面，本发明的管道清管器是高压灭菌的并且对于无菌清洁管道或从管 道无菌回收产品是有用的。
[0017] 进一步的方面和实施例将在具体描述、附图和权利要求书的基础上变得明显。
【附图说明】
[0018] 图1示出了具有两个视频识别标签的管道清管器的一个优选实施方式的纵向横截 面部分。
[0019] 图2描绘了具有在管道内包含两个射频识别标签(均在纵向横截面示出）的管道清 管器和射频识别读取器的管道系统。
[0020]图3描绘了包含带有螺旋定向天线的至少一个射频识别标签的管道清管器的另一 优选实施方式的纵向横截面。
[0021] 图4示出了用于在包含外部螺旋天线的管道清管器内使用的射频识别标签。
[0022] 图5描绘了具有包含与射频识别读取器交互的外部螺旋天线的射频识别标签的管 道清管器。
【具体实施方式】
[0023] 在第一方面，本发明提供了用于清洁或用于产品回收的新的管道清管器，其特征 在于，所述清管器包含完全包裹在所述清管器的主体材料的至少一个射频识别（RFID)标 签。特别是，管道清管器包括成形为具有至少两个轴向间隔开的密封表面的轴向对称的、细 长的实心材料主体，该至少两个轴向间隔开的密封表面用于相对于管道的内表面密封所述 清管器。
[0024] 如本文所述的包含射频识别标签的用于清洗和产品回收的管道清管器便于管道 内的管道清管器的识别和定位，并提供用于数据(例如与用于确定管道清管器的寿命状态 相关的数据)的收集和监测的方法。
[0025] 射频识别标签提供了一种装置，该装置用于识别管道系统内的清管器并且在存在 一个以上的清管器布置在管道系统内的情况下是特别有用的。用于清洗管道和用于产品回 收的管道清管器还由于暴露于加工条件且由于对残余物材料和管道的壁的摩擦和磨损而 随着时间的推移趋于恶化。正因为如此，能够监测它们随时间的使用是非常有利的，例如以 便确定它们在管道系统内的适当的寿命。这在无菌处理的背景下尤为重要，因为从无菌系 统中检索清管器例如目测来评价其状态是不切实际的，并可能导致污染发生。对比而言，包 括含有非易失性存储器存储的至少一个射频识别标签的本发明的管道清管器将不需要从 管道系统检索或者被移动到提供视觉访问的特定位置。相反，可以在沿管的任何给定位置 处使用射频识别标签读取器远程地进行检索关于管道清管器的标识，即信息（例如但不限 于其制造日期、首次启用的时间等）。
[0026] 已经令人惊讶地发现，本发明的管道清管器可经受苛刻的条件，如高压和高温而 不恶化射频识别标签的功能或其存储器存储的损失。特别是，该管道清管器是适合于用于 无菌清洁或产品回收处理的管道清管器所需要的杀菌条件且可在高温(如i2rc或甚至更 尚）下尚压灭菌。
[0027] 如本文所使用的，管道清管器是一种适于沿管道的内部移动的设备，以促进物质 在管道内的运输或回收、检查管道、清洁管道或暂时密封管道的部件。管道清管器有时也被 称为管道计、刮刀或莫尔式管道计，并且可以对应于各种类型的管道和管道直径。内管直径 可以位于针对食品和/或制药工业中常用管道的约1.5cm至35cm的范围内。典型地，清管器 的最大直径只比相应管道的内径稍小，这样允许清管器移动但也使清管器能够推送材料通 过管道或能够将材料从内侧管道壁的表面刮落。清管器通过流体压力（即，气态或液态或两 者的组合)被推进或驱动通过管道。
[0028] 在本发明的主要实施方式中，用于清洁管道或用于产品回收的管道清管器包括： 轴向对称的、细长形的实心材料主体，该主体被成形为具有至少两个轴向间隔开的用于相 对于管道内表面密封清管器的密封表面；以及至少一个射频识别标签，其完全包裹在所述 主体的实心材料内。这意味着，实心材料包围或者吞没整个射频识别标签；g卩，标签的所有 侧面是由主体的实心材料覆盖。
[0029] 用于管道清管器的主体或至少其表面的实心材料优选选自硅橡胶或聚氨酯材料； 例如基于反应性硅基聚合物和填料添加剂的双组分硅生橡胶系统。在一个特别优选的实施 方案中，管道清管器包括轴向对称的细长的硅橡胶主体，其中，在存在至少一种填料添加剂 和至少一种固化剂的情况下，硅橡胶是通过交联至少一种有机硅聚合物或弹性前体来制备 的。特别优选的是在其中没有分解或裂解产物形成的情况下附加交联有机硅聚合物或弹性 体前体。硅橡胶是生理无害材料，并且是耐温度和化学惰性的。
[0030]硅橡胶或聚氨酯材料具有足够的弹性和伸缩性以使管道清管器的主体能提供用 于从管道壁刮落或推进产品残留物(无论是用于清洁目的或产品回收目的）的足够程度的 密封，但不到会阻止或减缓沿管道的移动的程度。在其中可使用清管器的管道可以具有在 直径、表面材料和纹理和几何形状方面变化，即管道无需是定向线性的且可经受定向改变 (如折弯或弯曲）。清管器的主体材料具有足够的柔性，并且此外优选成形为容纳或克服此 类偏向。
[0031]在本发明的主要实施方式中，管道清管器的轴向对称的、细长的主体被成形为具 有至少两个轴向间隔开的密封表面，以用于相对于管道的内表面密封清管器。如本文所理 解的，轴向对称是指清管器在形状上沿其纵向中心轴线的对称性，所述轴线平行于在其中 放置了清管器的管道。为免生疑问，对称性不包括清管器内的部件的空间排列，仅仅其外表 面的形状。管道清管器的主体也是细长的，或如在本发明的上下文中所理解，具有至少比其 横截面宽度或直径大的长度。
[0032] 密封表面指的是清管器的与管道壁的内表面接触的表面区域。密封表面被间隔 开，彼此相对，沿清管器的纵向轴线轴向移动。密封表面周向地形成细长主体的具有最大横 截面直径的部分。密封表面相对于管道内壁是恒定接触的或接近恒定接触并提供相对于管 壁的内表面的密封。这允许在管道清管器沿管道移动时刮削或推压残留在管道壁上的产品 或材料，致使清洗管道或从管道回收产品。
[0033] 在本发明的一个优选实施方式中，管道清管器的轴向对称的、细长的主体被成形 为包括两个轴向间隔开的用于相对于管道的内表面密封清管器的密封表面。优选地，两个 轴向间隔开的密封表面是等距离地从清管器的细长主体的水平(参照图1中所示的方位)的 中心轴线(或平面）（即，垂直于纵向中心轴线的轴线(或平面））间隔开;一个位于或接近清 管器的上游端，一个位于或接近清管器的下游端。可替代地，清管器主体可以成形为具有两 个以上的轴向间隔开的密封表面。在一个可选的实施方案中，清管器主体可被成形为具有 至少三个或至少四个或至少六个轴向间隔开的密封表面。优选地，轴向间隔开的密封表面 相对于清管器的中心轴线对称地进行分组;例如，成形有四个轴向间隔开的密封表面的清 管器主体可以具有在清管器的中心的任一侧上的两个轴向隔开的密封表面。在进一步的可 选实施方式中，轴向间隔开的密封表面可包括不同于主体的实心材料。为了允许无菌工作 条件以及足够易于清洗和高压加热，密封表面的数目和形状应仔细选择。众多且窄间隔开 的小的密封表面(如石油管道清管器中常见的所谓的"扫刀"）通常比例如根据本发明的如 在图1中所描述的仅具有两个间隔地相当宽的密封表面的清管器更难清理。优选地，本发明 的清管器不含这样的"扫刀"和任何窄间隔的表面结构和/或多个与清管器主体的外表面形 成小的角度(例如低于60°C)的结构。这对于无菌工作条件是优选的，以减少产品残余物和/ 或微生物物质在这些表面结构之间或下方被困住或卡住的风险。
[0034] 本发明的管道清管器可以经历灭菌;例如在无菌管道内或者管道系统内引入或使 用之前。特别是，本发明的包括至少一个射频识别标签的管道清管器的进一步特征在于，其 可在121°C下高温高压灭菌至少20分钟。高温高压灭菌包括使清管器经受高压蒸汽一段时 间。在其他实施方式中，根据本发明的管道清管器可在115°C下高温高压灭菌至少40分钟、 或在132°C下高温高压灭菌至少5分钟。这样，本发明的包括至少一个射频识别标签的管道 清管器可用于无菌清洗管道和/或用于从管道无菌地回收产品。
[0035] 管道清管器的主体的外表面优选地是无缝的和平滑的；具有低摩擦系数和良好的 耐磨损性能。此类无缝的、光滑的表面降低管道产品附着和/或减少微生物附着；因此被优 选用于无菌工作条件。在一个优选的实施方式中，本发明的包括至少一个射频识别标签的 管道清管器包括轴向对称的、细长的实心材料主体，其中主体的外表面显示出小于2微米的 平均粗糙度。进一步优选的实施方式是管道清管器具有小于1.5微米、或小于1.0微米、或小 于0.5微米的平均外表面粗糙度。在特别优选的实施方式的其中之一，平均表面粗糙度小于 0.1微米。还优选的是清管器具有轴向对称的、细长的硅橡胶或聚氨酯主体具有小于1.5微 米、或小于1.0微米、或小于0.5微米、或小于0.1微米的平均外表面粗糙度。
[0036] 本发明的管道清管器可以适于不同直径的管道。在一个优选的实施方式中，本发 明的包括至少一个射频识别标签的管道清管器具有范围从lcm到30cm的最大横截面直径。 进一步优选的是具有范围从4cm至25cm或5cm至20cm的最大横截面直径的管道清管器。还优 选的是具有小于约20cm、或小于约18cm、或小于约16cm、或小于约14cm的最大横截面直径的 管道清管器。
[0037] 如上所述，管道清管器包括至少一个射频识别标签。更具体地，所述至少一个射频 标签完全包裹在管道清管器的主体内；即，主体的实心材料包围或者吞没整个射频识别标 签，使得标签的所有侧面由主体的实心材料覆盖。通常情况下，没有任何RFID标签的部件与 清管器的外表面接触，或破坏该表面，导致针对所述RFID标签以及在清管器的无缝和光滑 的表面内的最可能的冲击和温度保护，作为优选用于无菌的工作条件。在一个实施方式中， 包括轴向对称的细长的实心材料主体的管道清管器通过例如注射成型直接形成或成形在 至少一个射频标签上。对于管道清管器的实心材料(例如，橡胶有机硅或聚氨酯)而言，液态 或熔融的前体组合物被直接加入到包括至少一个射频识别标签的模具中，并进行硫化或固 化，以形成管道清管器的主体。在一个优选的实施方式中，硫化步骤是在真空下进行以减少 在模制材料中的气泡量到最低限度，从而获得清管器的最佳光滑表面。所得主体是无缝的， 具有完全包裹在主体的实心材料内的至少一个射频识别标签;实心材料形成连续的单相 (其中RFID标签被完全包裹），具有光滑的、无缝的外表面。在一个实施方式中，至少一个 RFID标签被定位在或接近于清管器的纵向中心轴线;如在图1至3中所描述。
[0038] 优选地，本发明的管道清管器包括两个或多个射频识别标签。在一个特别优选的 实施方案中，管道清管器包括两个射频识别标签。该两个射频识别标签可被定位在或接近 于清管器的纵向中心轴线。该两个射频识别标签还可以被定位成距离清管器的细长主体的 水平(参照图1中所示的方位）的中心轴线（或平面）（即，垂直于纵向中心轴线的轴线（或平 面））等距离，其中标签定位在清管器主体的每个端部或在该每个端部内；例如，如例如在图 1和2中所描述的。存在至少两个射频识别标签提供了用于识别和区分管道清管器的其他的 可能纵向对称和中心对称的"前"端和"后"端的装置。这可能对于例如用于移动清管器到管 道内的限定静止位置是特别有用的。
[0039]根据另一个实施方式，本发明的管道清管器不包括永磁材料。在管道清管器使用 永磁体是用于在管道系统内检测和定位清管器的常规技术，然而，不是没有缺点。例如，制 造磁性清管器，特别是那些有多个磁体的清管器，在磁体的布置及其磁极的正确配置方面 可能需要更高的精度。包括永磁材料的清管器也不提供用于其识别的任何实用装置。视觉 识别将是可能的，但这就需要从管道系统进行检索，如果它是无菌的管道系统，这种检索是 不理想的。本发明的不包含永磁材料的管道清管器避免了这些限制。永磁材料的存在可能 会导致在任何情况下干扰射频识别标签的功能。对比于磁性清管器，本发明的包含至少一 种射频识别标签的管道清管器提供用于管道清管器的识别装置。射频识别标签不仅用于识 别清管器(例如，通过唯一标识符(UID))，也能在沿管道的任何给定位置经由一个或多个射 频识别读取器远程判定管道内的清管器的位置。这进一步使得能有意在管道或管路系统内 定位清管器;例如将清管器定位在清管器清洁和/或高温高压灭菌处理站、清管器启动器或 定位在管道中的限定的静止位置。在一个具体的实施方式中，清洁和/或高温高压灭菌处理 站可以与清管器启动器相同。
[0040] 在另一个实施方式中，管道清管器包括至少一个射频识别标签，其中至少一个射 频标签发送定向射频信号。射频标签在单一方向上或单向地发送和/或接收信号，而不是在 所有方向上或无方向地发射和/或接收信号。已发现，在管道清管器掺入至少一个定向射频 识别标签使得在管道内定位所述清管器方面的控制和精确度改进。相比之下，非定向射频 识别标签不允许这样的精度。令人惊奇的是，定向射频识别标签允许管道清管器的定位精 度达到与掺入磁性材料的常规清管器至少相同/相似的程度或甚至更好，却没有常规磁性 清管器的局限性。
[0041] 被完全包裹在本发明的管道清管器的主体内的射频识别标签是包括集成电路 (1C)、非易失性存储器、用于往来于射频识别读取器和壳体接收和/或发射射频信号或通信 的装置的独立单元。射频识别标签也可以被称为收发器。在射频识别标签的非易失性存储 器中存储的是唯一标识符(UID)，即被发送到射频识别读取器的唯一识别信息。在一个实施 方式中，传送给射频识别标签或由射频识别标签接收到的射频信号是在HF(高频)范围内。
[0042] 在进一步的实施方案中，射频识别标签包括用于往来于包括外部螺旋天线的射频 识别读取器接收和/或发送射频信号或者通信的装置。天线位于射频识别标签的壳体外部。 包括这种天线的射频识别标签仍完全包裹在管道清管器的主体内。在另一个实施方式中， 天线可以位于壳体外部。
[0043]如前面提到的，至少一个RFID标签可以设置在清管器主体的纵向中心轴线或接近 于该纵向中心轴线。可选地，射频识别标签可被定位在清管器的细长主体的水平(参照在图 1中示出的方位)的中心轴线(或平面)的一侧，例如，位于如在图3中所描绘的清管器的端部 中的一个处或在该端部中的一个内。
[0044]射频识别标签的天线可以是在单一方向或单向上发送或接收信号的定向天线。优 选地，该天线是能够发送和接收射频信号。在一个实施方式中，天线被成形为位于RFID标签 的壳体外部的线圈，但并不限于此;替代线圈相对于射频识别标签壳体的形状和位置也在 本发明的范围之内。
[0045] 根据本发明，射频识别标签的壳体具有耐高温性能。除了清管器主体的实心材料， 壳体可保护射频识别标签的部件免于极端温度和潜在的外部污染物(例如在清管器的注射 成型期间）。优选地，射频识别标签包括壳体，该壳体耐热高达至少125°C。在其他实施方式 中，该壳体耐热高达至少250 °C。在一个可选的实施方式中，壳体也耐寒高达至少_25°C或甚 至-4(TC〇
[0046] 壳体可以由如金属(例如激光焊接的不锈钢)或合成塑料(例如液晶聚合物(LCP)) 之类的材料来构造。在一个实施方式中，壳体具有圆筒形盘的形状，具有在1.5厘米到5.5厘 米范围内的直径。
[0047] 在进一步优选的实施方案中，射频识别标签是无源的，即，不掺入电池。无源的射 频识别标签可以依赖于由通过射频识别读取器所产生的交变磁场附近产生的能量。在其它 可选实施方式中，射频识别标签包括可以是恒定有效的本地电源（如电池），导致到读取器 的信号的周期性传输或在通过射频识别读取器进行通信时可被激活的信号的周期性传输。
[0048] 可选地，管道清管器可以包括用于测量温度的传感器和/或用于测量压力的传感 器，在这种情况下，传感器被连接到射频识别标签。可选地，这些传感器也可以位于清管器 外部，例如在管道壁内或接近该管道壁。无关于传感器的位置，射频识别标签从传感器接收 数据，并且可以将数据存储在其非易失性存储器中。该数据以信号形式被发送到射频识别 读取器。例如，在清管器的高温高压灭菌期间清管器的内部和/或外部的温度可以被记录并 被发送。
[0049] 在本发明的上下文中，射频识别读取器是能够读取由包括在管道清管器内的射频 识别标签发送的至少一个信号的装置。有可能沿管道或管道系统存在一个以上的射频识别 读取器，即，多个读取器。如本文所使用的，多个是指一个以上或至少两个。射频识别读取器 包括射频收发器单元，该射频收发器单元能够发送信号到包括在管道清管器中的射频识别 标签并从该射频识别标签接收信号，包括提供管道清管器的唯一识别信息的信号。
[0050] 在一个实施方式中，射频识别读取器包括射频收发器单元，其中，射频收发器单元 定向发送信号。射频收发器机单元在单一方向上或单向地发送信号，而不是在所有方向上 或者非定向地发射信号，和/或从单一方向接收信号，而不是从所有方向接收信号。在又一 个实施方式中，射频识别读取器包括射频收发器单元，其中所述单元能够接收来自至少一 个射频标签的信号和发送定向射频信号。
[0051] 根据另一个实施方式，射频识别读取器包括非易失性的可读写存储器。在另一个 方面，射频识别读取器可以包含数据处理单元或者可以被连接到数据处理单元。利用在清 管器掺入这类读写RFID标签，在位于管道内的同时，清管器（除了其清洁和/或产品回收动 作)可以进一步被用来监控测或存储如压力和/或温度值之类的处理数据;例如在高压灭菌 期间。
[0052] 射频识别读取器被放置在管道外壁附近，并可以放置在管道系统内的沿管道的任 何位置。射频识别读取器的收发器单元和管道外壁之间的工作距离将取决于管材和管壁厚 度。在一个实施方式中，在射频识别读取器的位置没有使用与管道的其余部分不同材料的 特殊窗口或管道部分。在一个实施方式中，射频识别读取器放置成与管道的外壁直接接触， 或者被定位在距离管道的外壁1-3厘米远的范围内。
[0053] 本发明进一步提供了用于识别、监测和/或定位用于清洁管道或用于产品回收的 管道清管器的方法，其包括：（a)提供具有存储器的至少一个射频识别标签，在该存储器上 可存储有关清管器识别的信息和/或进一步的信息（例如，其首次启动的时间和/或温度数 据）；（b)提供多个能够在沿管道的多个位置处读取来自射频识别标签的存储器的存储信息 的射频识别读取器；（c)掺入射频识别标签在管道清管器内；（d)允许多个射频识别标签读 取器在射频识别标签读取器的多个位置处读取来自射频识别标签的存储器中的唯一标识 信息，以及(e)使用由此确定的数据来监测清管器的使用和/或在管道内的至少一个目标位 置定位清管器。
[0054]清管器的目标位置可以例如是清管器清洁和/或高温高压灭菌处理站、清管器启 动器、管道或管道系统内的静止位置或感兴趣的任何其他位置。在一个具体的实施方式中， 清洁和/或高温高压灭菌处理站可以与清管器启动器相同。
[0055]包括在管道清管器中的射频识别标签包括非易失性存储器，在该非易失性存储器 上可存储关于清管器的识别和/或进一步的信息（例如，其首次启动的时间和/或温度数 据）。在一般情况下，可被存储在非易失性存储器中且其可在问询时被传达到射频识别读取 器的信息包括清管器的识别信息，例如唯一标识符(UID)或者例如管道清管器的制造日期 (即在第一次使用清管器之前通常已经存储在存储器中的数据）以及进一步的信息(例如首 次启动的时间、在管道中的运行周期数量、由传感器测量的处理或操作数据(例如，在管道 内和/或在清管器内的压力和/或温度等（即，在使用清管器时或期间存储在存储器上的数 据）。如这种与清管器及其使用相关的有价值的信息可被记录和监测;例如在高温高压灭菌 期间。
[0056]如前所述，管道清管器可以进一步包括连接到射频识别标签的用于测量温度和/ 或压力的一个或多个传感器。可选地，一个或多个这样的传感器也可以位于清管器的外部， 例如在管道壁的内部或接近该管道壁。无关于传感器的位置，从一个或多个这样的传感器 接收到的数据可存储在RFID标签的非易失性存储器中并被传送到射频识别读取器。这提供 了在清管器的高温高压灭菌循环期间记录和监测例如清管器的内部和/或外部温度的装置 和方法。
[0057]包括在管道清管器的射频识别标签还能确定清管器在管道内的位置，并且由此提 供将清管器定位在管道内的任何期望目标位置处的方法。例如，通过读取器使包括射频识 别标签的管道清管器在给定位置通过可以提供记录:时间，在该时间期间清管器到达或通 过所述位置；以及它到达或通过所述位置的频率。从而，包括在管道清管器中的至少一个射 频识别标签提供了一种用于监测清管器的状态并且能确定其它参数的方法，该其它参数如 运行时间（例如，其在管道系统中使用的寿命和/或给定运行期间）、休息时间、在给定管道 长度上的行进速度或其加速度。
[0058] 一个以上的射频识别读取器可以被包括在管道系统和/或沿管道定位。如上所述， 本发明的管道清管器优选包括两个或更多个射频识别标签，特别是在清管器的每个端部或 在该每个端部内的两个标签，如在图1和2中所描绘的。至少两个射频识别标签的存在提供 了识别和区分管道清管器的其他的可能纵向对称和中心对称的"前"端和"后"端的方法。这 对于例如用于移动清管器到管道内的给定静止位置可能是特别有用的。
[0059] 如上所述，本发明的管道清管器可以经受灭菌;例如在引入到无菌管道或管道系 统之前，并且还同时位于管道的高温高压灭菌处理站内。因此，本发明还包括使用本发明的 管道清管器以用于无菌清洗管道和/或从管道无菌回收产品。
[0060] 对于实施本发明有用的管道系统特别是那些在食品和制药工业中使用的用于传 输如原料、或中间产品、或最终产品之类的介质的管道系统。原料或产品可以是流体形式， 例如液态或气态或它们的组合，或者甚至可以是半固态或高粘度液体。在一个实施方式中， 管道系统是内部无菌的，并且用于无菌地输送食品或药品材料。
[0061] 在本发明的上下文中，术语"管道系统"是指包含管道的任何组件，并且包括位于 管道内的组件(例如，管道清管器）以及可位于管道外部但功能上连接至该管道的多个组件 (例如，传感器、仪表或数据读取器）。因此，在本发明的范围内是管道系统，包括：（a)管道， (b)本发明的管道清管器，和(c)能够读取由射频识别标签发送的至少一个信号的包括在管 道清管器内的射频识别读取器。
[0062] 如本文中所使用的术语"一(个)"并不限于单数，也可以指多个部件或组件，例如， 一(个)管道清管器也可以指多个管道清管器。
[0063] 本发明的进一步可选的实施方式和可选特征在附图中被公开。
[0064] 图1示出了根据本发明的一个优选实施方式的管道清管器的纵向横截面。管道清 管器具有轴向对称的细长主体(1)和具有收缩直径的中心区域(2)。收缩直径被选择以便容 纳清管器运行通过管道弯曲部。管道清管器的细长主体的面朝管道的两端稍稍凸起。管道 清管器具有两个密封表面(3a，3b)周向地形成细长主体的具有最大横截面直径的部分。所 述密封表面(3a)和(3b)的直径被选择以使清管器接触到管道的内表面，使得包括密封表面 的该部分的横截面直径仅比管道的内表面的直径略微小。管道清管器包括完全包裹在主体 (1)内的两个射频识别标签(4a)和(4b)。射频识别标签(4a)和(4b)中的每一个可包括唯一 的识别信息。它们在清管器的端部被定位成距离细长主体的水平(参照图1中所示的方位） 的中心轴线（或平面）等距离，该中心轴线（或平面）即垂直于清管器的纵向中心轴线的轴 线。
[0065] 图2示出了同一管道清管器(5)，但在管道(6)中，并在位于射频识别读取器(8)外 部附近。射频识别读取器定位成靠近管道，以便在管道清管器穿过管道的操作范围和距离 内，以便允许在读取器和包裹在清管器主体内的射频识别标签之间的双向通信(7)。包括两 个射频识别标签的管道清管器能够接收从射频识别读取器(8)发送的询问信号，并通过发 送应答信号进行响应，该应答信号由读取器接收。
[0066] 图3示出了根据本发明的另一优选实施方式的管道清管器的纵向横截面，其包括 完全包裹在管道清管器的主体(9)内的至少一个射频识别标签（10)。射频识别标签（10)包 括螺旋定向天线（11)。
[0067] 图4示出了用于在包括外部线圈天线（12)的管道清管器中使用的射频识别标签。
[0068] 图5示出了本发明的管道清管器(13)和射频识别读取器(14)之间在彼此接近时的 相互作用，该管道清管器包括包含外部螺旋天线的射频识别标签。射频识别读取器还配备 有螺旋天线（15)，其可以定向或在所有方向上接收和发送信号。射频识别读取器产生交变 磁场(16)，其可以传输数据和功率到包括外部螺旋天线的射频识别标签。
【主权项】
1. 一种用于清洁管道或用于产品回收的管道清管器，其包括轴向对称的、细长的实心 材料主体，该实心材料主体被成形为具有至少两个轴向间隔开的密封表面，以用于相对于 所述管道的内表面密封所述清管器，其特征在于，所述清管器包括完全包裹在所述实心材 料主体内的至少一个射频识别标签。2. 根据权利要求1所述的管道清管器，其不包含永久磁性材料。3. 根据权利要求1所述的管道清管器，其中所述主体的所述实心材料形成具有平滑的、 无缝的外表面的连续单相。4. 根据前述权利要求中任一项所述的管道清管器，其中所述射频识别标签包括非易失 性存储器，在所述非易失性存储器上可存储关于所述清管器的识别信息和/或进一步的信 息，诸如其首次启动的时间和/或温度数据。5. 根据前述权利要求中任一项所述的管道清管器，其中所述射频识别标签包括耐热高 达至少125°C的壳体。6. 根据前述权利要求中任一项所述的管道清管器，其中所述射频识别标签能够确定所 述清管器在所述管道内的位置。7. 根据前述权利要求中任一项所述的管道清管器，其中所述射频识别标签发送定向射 频信号。8. 根据前述权利要求中任一项所述的管道清管器，其包括两个或更多个射频识别标 签。9. 根据前述权利要求中任一项所述的管道清管器，其中所述主体的所述外表面呈现出 小于0.1微米的平均粗糙度。10. 根据前述权利要求中任一项所述的管道清管器，其中所述主体包括硅橡胶或聚氨 酯材料。11. 根据前述权利要求中任一项所述的管道清管器，其具有在从1厘米至30厘米范围内 的最大横截面直径。12. 根据前述权利要求中任一项所述的管道清管器，其特征还在于，可在121°C下高温 高压灭菌至少20分钟。13. -种用于识别、监测和/或定位用于清洁管道或用于产品回收的管道清管器的方 法，所述方法包括： (a) 提供具有存储器的至少一个射频识别标签，在所述存储器上可存储关于所述清管 器的识别信息和/或进一步的信息，诸如其首次启动的时间和/或温度数据； (b) 在沿所述管道的多个位置处提供能够读取来自所述射频识别标签的所述存储器的 唯一识别信息的多个射频识别读取器； (c) 在所述管道内加入所述射频识别标签； (d) 使得所述多个射频识别读取器能够在所述射频识别读取器的多个位置处读取来自 所述射频识别标签的所述存储器的存储信息；以及 (e) 使用由此确定的数据来监测所述清管器的使用和/或在所述管道内的至少一个目 标位置处定位所述清管器。14. 一种根据权利要求1至12所述的管道清管器的应用，其用于无菌清洁管道和/或用 于从管道回收产品。15.-种管道系统，其包括： (a) 管道， (b) 根据权利要求1至12所述的管道清管器，和 (c) 射频识别读取器，其能够读取由包含在所述管道清管器内的射频识别标签发送的 至少一个信号。
【文档编号】B08B9/02GK105899305SQ201580003863
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月6日
【发明人】乌尔斯·霍弗, 安德烈斯·胡贝尔
【申请人】乌雷什股份公司