Kühlketten-Tracking erhält Hardware-Unterstützung

Die jüngste durch das Covid19-Virus verursachte Pandemie und der anschließende Wettlauf gegen die Zeit bei der Entwicklung von Impfstoffen haben die Bedeutung und die Probleme im Zusammenhang mit der Kühlkette in den Vordergrund gerückt. Einige dieser Impfstoffe reagieren sehr empfindlich auf Temperaturschwankungen und erfordern eine Lagerung bei sehr niedrigen Temperaturen, sogar unter -70 °C. Diese Temperaturniveaus müssen außerdem mit sehr geringen Toleranzen vom Herstellungsort bis zur Einrichtung, in der es dem Patienten verabreicht wird, strikt eingehalten werden.

Der Begriff „Kühlkette“ bezeichnet die Lieferkette für Materialien, die kompromittiert oder irreparabel beschädigt werden können, wenn die Temperatur, bei der sie gelagert werden, nicht in sehr engen Grenzen gehalten wird. Viele pharmazeutische, chemische und Lebensmittelprodukte fallen in diese Kategorie. Damit die Kühlkette unterbrechungsfrei aufrechterhalten wird, ist es notwendig, ein möglichst umfassendes, automatisiertes und fehlerfreies Tracking-System zu entwickeln.

Asset-Tracking mit einem Barcode-Scanner

Asset-Tracking

Das Asset Tracking hat die Aufgabe, Produkte oder Materialien entlang jeder Etappe des Weges, der sie vom Ort der Produktion bis zum Endverbraucher trennt, zu verfolgen, sodass jederzeit festgestellt werden kann, wo sich das Asset befindet. Der einfachste Weg zur Nachverfolgung besteht darin, jedem Asset einen Barcode mit einer eindeutigen Kennung anzubringen. Der Code kann dann mit einem Strichcode-Lesegerät gescannt oder jedes Mal aufgezeichnet werden, wenn er entlang der Kette von einem Punkt zum anderen bewegt wird.

Heute können all diese Schritte und Bewegungen in einer zentralen Tracking-Datenbank zur weiteren Analyse und Abfrage aufgezeichnet werden.

Die Entwicklung der elektronischen Technologie hat zur Einführung innovativer stromsparender elektronischer Geräte zur Verfolgung von Vermögenswerten wie Temperatur-, Feuchtigkeits-, Stoß-/Vibrations- und Schadstoffsensoren sowie GPS-Ortungsgeräten geführt.

Sehr wichtig in diesem Bereich sind auch Datenlogger, Geräte, die die Informationen der Sensoren über den Tracking-Prozess aufzeichnen und speichern können. Die meisten Datenlogger, die in Asset-Tracking-Anwendungen verwendet werden, haben einen geringen Stromverbrauch und können daher batteriebetrieben werden. Das Diagramm auf der linken Seite zeigt einige klassische Asset-Tracking-Anwendungen, die Datenlogger verwenden. Zu diesen Geräten gehören ein Sensor zum Erfassen der zu protokollierenden Daten, ein Prozessor, ein nichtflüchtiger Speicher zur Datenspeicherung und eine Echtzeituhr (RTC).

Einige typische Anwendungen zur Bestandsverfolgung mit Datenloggern

Datenlogger sind in Kühlketten-Tracking-Systemen üblich, da sie nicht auf häufige Verbindungen (normalerweise über das Internet oder ein Mobilfunknetz) mit dem zentralisierten System zurückgreifen müssen.

Cold-Chain-Asset-Tracking-Anwendung

Temperaturüberwachung und -aufzeichnung sind nicht nur zur Sicherstellung der Produktintegrität unerlässlich, sondern stellen auch eine von der Federal Drug Administration (FDA) auferlegte Anforderung zur Überwachung der Qualität von Lebensmitteln, Arzneimitteln und Kosmetika dar.

Es ist daher erforderlich, ein batteriebetriebenes Gerät mit niedrigem Stromverbrauch zu verwenden, das in der Lage ist, die Temperatur in regelmäßigen Zeitintervallen zu erfassen und zu speichern. Zusätzlich zum Datenlogger benötigen wir auch einen stromsparenden Mikrocontroller, das eigentliche Gehirn des Tracking-Systems, der in der Lage ist, Software-Steuerungsalgorithmen auszuführen und mit Sensoren, Displays und seriellen oder USB-Kommunikationskanälen zu kommunizieren.

Ein Beispiel für einen Mikrocontroller, der diese Anforderungen erfüllen kann, ist der ML630Q466/Q464 von Lapis Technology (gehört zur Rohm-Gruppe), ein 32-Bit-Low-Power-Mikrocontroller basierend auf einem Arm Cortex-M0+-Kern mit zwei unterschiedlichen Flash-ROM-Größen (128 KB .). / 64 KB) und unterstützt die USB-Schnittstelle. Diese Mikrocontroller verfügen über verschiedene serielle Ports zum Anschließen mehrerer Sensoren und zum Protokollieren ihrer Ausgabe. Sie verfügen über eingebaute LCD-Treiber, RC-ADC für eine genaue Temperaturmessung, USB 2.0 Full-Speed-Controller und unterstützen mehrere Taktmodi. Dieser Integrationsgrad macht viele externe Komponenten überflüssig und ermöglicht ein kompakteres Design. Wie in der Abbildung unten gezeigt, kann die MCU aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs batteriebetrieben werden, sie kann eine Vielzahl externer Sensoren, ein Display, einen USB-Kommunikationskanal und ein Modul für die drahtlose Konnektivität (optional) verwalten.

Es gibt eine große Auswahl an Sensoren, die die Anforderungen einer Kühlkettenverfolgungsanwendung abdecken können. Zu diesen Sensoren gehören Beschleunigungsmesser, optische Sensoren (Umgebungslicht, RGB), MEMS-basierte Drucksensoren und magnetische Sensoren (Hall-ICs und Magnetometer). Beschleunigungsmesser wie KXTJ3-1057 können verwendet werden, um Bewegungsaufwachen, Winkelerkennung, Aufprall-/Freifallerkennung, Aktivität, Klopferkennung, Motorzustand und Maschinenzustand zu erkennen.

Ein 32-Bit-Mikrocontroller mit geringem Stromverbrauch, der für die Anwendung geeignet ist

Für optische Sensoren eignen sich Umgebungslichtsensoren hervorragend zur Überwachung der Lichtintensität in einer Umgebung oder zur Steuerung der Hintergrundbeleuchtung des Datenloggers. Die RGB-Farbsensoren erkennen Farbänderungen eines Objekts, sortieren Produkte und passen Produkte einer bestimmten Farbe an.

Darüber hinaus können Luftdrucksensoren helfen, Höhenänderungen, Indoor-Navigation, Wetterstationen und Druckänderungen zu erkennen. Schließlich eignen sich Hall-ICs ideal für die Türerkennung, Wake-on-Erkennung, kontaktlose Schalter und die vordere/hintere Position, während Magnetometer sich hervorragend für die Standort-/Positionserkennung eignen und als eKompass für Tracker verwendet werden.

Neben der USB-Konnektivität stellt das Hinzufügen eines Moduls, das die drahtlose Kommunikation unterstützt, eine faszinierende Möglichkeit dar, die den Weg für eine mögliche Integration des Tracking-Systems in das Internet of Things (IoT)-Framework ebnet.

Im vernetzten IoT-Bereich bieten Sensorknoten die Funktionen, die für Asset-Tracking-Datenlogger erforderlich sind. Die gemeinsame Nutzung von Daten mit anderen nahe gelegenen Assets und anderen Teilen der Umgebung ermöglicht es dem Asset-Tracker, ein möglichst umfassendes Bild der Umgebung des Assets zu erhalten. Drahtlose Kommunikationsmodule umfassen Standardprotokolle wie Bluetooth (insbesondere geringer Stromverbrauch), WiFi und andere spezialisiertere IoT-Protokolle.

>> Dieser Artikel wurde ursprünglich auf unserer Schwesterseite EE veröffentlicht Zeiten.

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