技术领域
本说明书涉及一种用于水生动物的跟踪标签，特别是一种能够探测捕食事件的跟踪标签。
背景技术
鱼或其它海生动物可通过跟踪装置标记，以跟踪其运动。跟踪标签发送超声脉冲，超声脉冲可在所研究水体中的不同位置处采用的一个或多个接收器探测。
用于跟踪海生动物的标签常被植入被跟踪动物的体腔内。典型地，跟踪标签周期性地发送超声脉冲以通讯传送标签独特标识以允许跟踪个体动物。此外，跟踪标签还可通讯传送由标签收集的其它数据，例如温度和加速信息。一旦跟踪标签启用，则其典型地将继续发送，直到电池耗尽。
当被标记的海生动物被捕食者吃掉时，跟踪标签常常将继续在捕食者的体内操作。研究者不能确定跟踪标签是在被标记动物体内还是在捕食者体内操作。
希望一种用于海生动物的另外的、可替代的和/或改进的跟踪标签。
发明内容
根据本公开内容，提供一种标签，用于跟踪水生动物，包括：传感器，用于探测所述标签的特性；pH敏感材料，其暴露于所述标签的外部环境，当存在酸性环境时所述pH敏感材料分解(degrade)，所述pH敏感材料的分解使得由所述传感器探测到的所述标签的特性发生能够探测的改变；和变换器(transducer)，用于至少基于所述传感器对所述标签的特性的所述探测而发送超声信号。
在进一步的实施例中，所述酸性环境是捕食性鱼的肠(gut)。
在进一步的实施例中，所述pH敏感材料在中性或碱性环境中不会显著分解。
在进一步的实施例中，所述中性或碱性环境是所述水生动物的体腔(coelomic cavity)。
在进一步的实施例中，用于探测所述标签的特性的所述传感器包括：能够传感是否存在磁体的磁场传感器，其中所述磁体通过所述pH敏感材料紧固到所述标签而使得：当所述pH敏感材料在酸性环境中分解时，所述磁体从所述标签松脱。
在进一步的实施例中，通过使用所述pH敏感材料作为粘接剂而将所述磁体贴附(affix)到所述标签，所述磁体被紧固到所述标签。
在进一步的实施例中，所述磁体至少部分地被装在所述pH敏感材料中以形成塞，所述塞然后使用粘接剂被紧固到所述标签。
在进一步的实施例中，所述磁体完全地或部分地被装在所述pH敏感材料中以形成塞，所述塞通过所述标签的主体的至少一部分以机械方式保持。
在进一步的实施例中，用于探测所述标签的特性的所述传感器包括：被覆盖在所述pH敏感材料中的电极，其中当所述pH敏感材料在酸性环境中分解时，所述电极的阻抗改变。
在进一步的实施例中，用于探测所述标签的特性的所述传感器包括：弹性电极，所述弹性电极通过所述pH敏感材料分离于第二电极，其中当所述pH敏感材料在酸性环境中分解时，所述弹性电极偏置以接触所述第二电极。
在进一步的实施例中，用于探测所述标签的特性的所述传感器包括：被铸造(cast)在所述pH敏感材料内的弹性应变计，使得当所述pH敏感材料在酸性环境中分解时所述弹性应变计改变构造(configuration)。
在进一步的实施例中，用于探测所述标签的特性的所述传感器包括：光发送装置、和与所述光发送装置对准的光接收装置，所述光接收装置通过所述pH敏感材料分离，所述pH敏感材料用以阻挡来自所述光发送装置的光发送到所述光接收装置。
在进一步的实施例中，所述pH敏感材料包括：壳聚糖(chitosan)。
在进一步的实施例中，所述pH敏感材料通过壳聚糖和溶剂的料浆铸成。
在进一步的实施例中，所述溶剂选自：左旋抗坏血酸(L-ascorbic acid)；柠檬酸；醋酸；和盐酸。
在进一步的实施例中，所述溶剂是柠檬酸。
在进一步的实施例中，所述溶剂是醋酸。
在进一步的实施例中，所述pH敏感材料包括：厚度至少为0.05mm的膜。
在进一步的实施例中，所述pH敏感材料包括：厚度至少为0.20mm的膜。
在进一步的实施例中，所述pH敏感材料包括：塑化剂。
在进一步的实施例中，所述塑化剂选自：甘油；乙二醇；聚乙二醇；赤藓糖醇(erythritol)；油酸；丙二醇；双羟基硬脂酸(di-hydroxyl stearic acid)；和山梨醇。
在进一步的实施例中，所述塑化剂是甘油。
在进一步的实施例中，所述pH敏感材料通过交联剂处理。
在进一步的实施例中，所述交联剂选自：柠檬酸钠；硫酸钠；和氯化钙。
在进一步的实施例中，所述标签进一步包括：微处理器，其联接到所述变换器和所述传感器，所述微处理器控制所述变换器进行所述超声信号的所述发送。
在进一步的实施例中，所述微处理器至少基于所述传感器对所述标签的特性的所述探测而以第一模式或第二模式中的至少一种进行操作。
在进一步的实施例中，当由于所述pH敏感材料在存在酸性环境的情况下分解而使得由所述传感器对所述标签的特性的所述探测情况改变时，所述微处理器从以所述第一模式操作切换到以所述第二模式操作。
在进一步的实施例中，所述微处理器从探测到所述特性的改变起保持一定连续量的(a running measure of)逝去时间，并发送在所述超声信号中编码的这种一定连续量。
在进一步的实施例中，通过所述超声信号被发送的所述一定量的逝去时间以非线性方式编码。
在进一步的实施例中，所述微处理器以至少配置模式操作，用于将数据传输到所述标签以配置所述微处理器的操作。
在进一步的实施例中，当所述微处理器处于所述配置模式时使用变化磁场将数据传输到所述标签。
在进一步的实施例中，所述微处理器进一步以至少校准模式操作，用于确定对补偿磁场的值，以允许探测所述变化磁场，用于在存在恒定磁场的情况下传输数据。
在进一步的实施例中，所述微处理器计算所述的对所述补偿磁场的值，并将计算出的所述的对所述补偿磁场的值发送到启用装置。
在进一步的实施例中，所述标签发送探测到的磁场的指示，以允许启用装置计算所述的对所述补偿磁场的值。
根据本公开内容，提供一种启用器，用于启用捕食标签，该捕食标签使用磁场传感器探测磁体以探测捕食事件，所述启用器包括：线圈驱动器，用于在被启用的所述捕食标签的近处生成磁场；变换器，用于探测来自所述捕食标签的信号；和微控制器，用于控制所述线圈驱动器，所述微控制器被配置为：基于由所述变换器探测到的信号，改变由所述线圈驱动器生成的所述磁场，并确定抵消由所述磁体生成的、在所述捕食标签的所述磁传感器处探测到的所述磁场所需的补偿磁场的强度。
在进一步的实施例中，由所述变换器探测到的所述信号包括：基于所述线圈驱动器生成的所述变化磁场而由所述捕食标签计算的所述补偿磁场的指示。
在进一步的实施例中，所述微控制器控制所述线圈驱动器生成按照特定频率的非对称三角波形。
在进一步的实施例中，所述特定频率在10Hz至10kHz之间。
在进一步的实施例中，所述特定频率是100Hz。
在进一步的实施例中，由所述变换器探测到的所述信号包括：关于在所述捕食标签的所述磁场传感器处是否存在(presence or absence)磁场的指示。
在进一步的实施例中，当由所述变换器探测到的所述信号指示出在所述捕食标签的所述磁场传感器处不存在磁场时，所述启用器基于所述变化磁场的强度计算所述补偿磁场。
在进一步的实施例中，所述启用器进一步在所述补偿磁场与第二磁场值之间改变所述磁场，其中，所述补偿磁场使得在所述磁场传感器处探测到不存在所述磁场，而所述第二磁场值使得所述磁场传感器处探测到存在所述磁场，由此允许在所述启用器与所述标签之间通讯。
根据本公开内容，提供一种启用捕食标签的方法，该捕食标签使用磁场传感器探测磁体以探测捕食事件，所述方法包括：改变由启用器生成的磁场的强度；确定用于抵消由所述磁体生成的、在所述捕食标签的所述磁传感器处探测到的所述磁场所需的补偿磁场的强度；和基于所述补偿磁场的强度，改变由所述启用器生成的所述磁场的强度，以与所述捕食标签通讯。
在进一步的实施例中，所述方法进一步包括：在所述启用器处生成唤醒信号以指示出所述标签应进入校准模式；在所述启用器处接收来自所述标签的已进入所述校准模式的信号。
在进一步的实施例中，改变由所述启用器生成的所述磁场的强度包括：设定第一数模转换器(DAC)的值以按照所述补偿磁场的确定的强度生成磁场；设定第二数模转换器(DAC)的值以按照与所述补偿磁场的强度不同的强度生成所述磁场；将线圈驱动器在所述第一DAC与所述第二DAC之间切换以改变所述磁场。
在进一步的实施例中，确定所述补偿磁场的强度包括：改变由所述启用器生成的所述磁场的强度；在所述启用器处接收来自所述标签的信号，所述的来自所述标签的信号指示出由所述标签的磁场传感器探测到的所述磁场；和在所述启用器处确定导致由所述标签的所述磁场传感器探测不到磁场的由所述启用器生成的所述磁场的强度。
在进一步的实施例中，确定所述补偿磁场的强度包括：以非对称波型(wave pattern)改变由所述启用器生成的所述磁场的强度；通过所述标签的所述磁场传感器探测所述磁场；基于所述波型的非对称性，在所述标签处确定导致由所述标签的所述磁场传感器探测不到磁场的由所述启用器生成的所述磁场的强度；和在所述启用器处接收来自所述标签的信号，所述的来自所述标签的信号指示出导致由所述标签的所述磁场传感器探测不到磁场的由所述启用器生成的所述磁场的强度。
根据本公开内容，提供一种通过料浆铸成的pH敏感粘接材料，包括：壳聚糖；溶剂；和塑化剂。
在进一步的实施例中，所述溶剂选自：左旋抗坏血酸；柠檬酸；醋酸；和盐酸。
在进一步的实施例中，所述溶剂是柠檬酸。
在进一步的实施例中，所述溶剂是醋酸。
在进一步的实施例中，所述pH敏感材料被铸造为膜，所述膜的厚度至少为0.05mm。
在进一步的实施例中，所述pH敏感材料被铸造为膜，所述膜的厚度至少为0.20mm。
在进一步的实施例中，所述塑化剂选自：甘油；乙二醇；聚乙二醇；赤藓糖醇；油酸；丙二醇；双羟基硬脂酸；和山梨醇。
在进一步的实施例中，所述塑化剂是甘油。
在进一步的实施例中，所述pH敏感材料通过交联剂处理。
在进一步的实施例中，所述交联剂选自：柠檬酸钠；硫酸钠；和氯化钙。
根据本公开内容，提供一种标签，用于跟踪水生动物，包括：传感器，用于探测所述标签的特性；和变换器，用于至少基于所述传感器对所述标签的特性的所述探测而发送超声信号；其中，所述超声信号包括：从由所述传感器探测到所述标签的特性的改变起的一定量的(a measure of)逝去时间。
在进一步的实施例中，所述标签包括：pH敏感材料，其暴露于所述标签的外部环境，当存在酸性环境时所述pH敏感材料分解，所述pH敏感材料的分解使得由所述传感器探测到的所述标签的特性发生能够探测的改变。
在进一步的实施例中，通过所述超声信号被发送的所述一定量的逝去时间以非线性方式编码。
在进一步的实施例中，所述标签包括：微处理器，其联接到所述变换器和所述传感器，所述微处理器控制所述变换器进行所述超声信号的所述发送。
在进一步的实施例中，所述微处理器至少基于所述传感器对所述标签的特性的所述探测而以第一模式或第二模式中的至少一种进行操作。
在进一步的实施例中，当由所述传感器探测到所述标签的特性改变时，所述微处理器从以所述第一模式操作切换到以所述第二模式操作。
附图说明
通过以下描述和附图，本公开内容的特征、方案和优点将会变得更易于理解，其中：
图1图示出可以使用跟踪标签的环境；
图2A、2B、2C图示出捕食跟踪标签；
图3A、3B图示出进一步的捕食跟踪标签；
图4A、4B图示出进一步的捕食跟踪标签；
图5A、5B图示出进一步的捕食跟踪标签；
图6A、6B图示出进一步的捕食跟踪标签；
图7图示出进一步的捕食跟踪标签；
图8A、8B、8C、8D、8E、8F图示出进一步的捕食跟踪标签；
图9图示出用于启用捕食跟踪标签的启用器；
图10图示出捕食跟踪标签和启用器的部件；
图11图示出进一步的捕食跟踪标签和启用器的部件；
图12图示出图8A-C所示捕食跟踪标签和启用器的部件；
图13图示出启用捕食跟踪标签的方法；
图14图示出与启用标签相关联的信号；
图15图示出与启用标签相关联的进一步的信号；
图16图示出操作跟踪标签的方法；
图17显示出膜厚度对膜膨胀和分解的影响的图线；
图18显示出塑化物对膜膨胀的影响的图线；
图19显示出甘油相对于壳聚糖的含量对膨胀的影响的图线；
图20显示出交联物对膜膨胀和分解的影响的图线；
图21显示出柠檬酸钠含量对膨胀和分解的影响的图线；
图22显示出交联时间对膜膨胀和分解的影响的图线；
图23显示出添加剂对膜的长期稳定性的影响的图线；和
图24显示出加速老化对膜的影响的图线。
具体实施方式
在此进一步描述用于跟踪海生动物的跟踪标签。所述跟踪标签能够探测到被跟踪的鱼是否已被捕食者吃掉，并能够在探测到捕食事件时调节其操作。所述跟踪标签使用pH敏感材料，当捕食者的肠存在酸性环境时，pH敏感材料分解以改变标签的可探测到的特性。当pH敏感材料在捕食者的肠中分解时，可测量的特性改变，且该特性改变被探测。当探测到所述改变时，跟踪标签的操作可被调节以传达捕食事件的发生。
图1图示出跟踪标签可应用的环境100。鱼102以跟踪装置104(被称为跟踪标签，或简称为标签)标记。跟踪标签可植入到动物的体腔(coelomic cavity)内。另外地或可替代地，跟踪标签可附接到动物体外，例如通过粘接或贴附到动物的表皮或鳍实现。标签104周期性地发射超声脉冲，所述超声脉冲由位于所研究水体或区域内的一个或多个接收器106接收。接收器可被锚定108就位，或者可通过浮体110或任意其它适合的将接收器定位在所希望位置处的结构而被悬置。接收器106探测由标签发送的超声脉冲。探测事件通过接收器106被记录和存储。所记录的事件可从各个接收器取回。例如，数据可周期性地下载到计算机，例如笔记本电脑112。虽然所示为在接收器106保持就位时进行，不过，数据也可通过连接到接收器的物理连接部分从接收器106取回，这可能需要检索(retrieve)接收器106。接收器保持就位的时长可以根据研究需要而改变。进一步地，可以实时地跟踪标签；不过，这典型地通过将接收器设置在船上并随被跟踪海生动物四处移动而跟随其后得以实现。
所述标签可使用各种技术进行数据通讯。例如，标签可连续发送信号，或者可周期性地发送信号。标签发送信号的时间间隔可改变并且可以是可调的。例如，标签可以每1秒、5秒、10秒、15秒、30秒、60秒、或以其它间隔发送信号。除了改变何时标签发送信息以外，被发送的信息也可以改变。例如，标签可简单地发送独特的、或者在特定标签组内独特的标识(ID)。接收器可探测独特ID的周期性发送并记录探测事件、以及探测时间。被跟踪的动物的运动可通过具有对应独特ID的多个探测事件而重现。除了独特ID以外，标签也可发送其它信息，例如随每次发送而增大的序列号、或由标签跟踪的其它数据，根据标签中的可用传感器而定。例如，标签也可指示可由标签提供的温度传感器、加速传感器或其他类型传感器的读数。
标签可持续不同时段，根据标签操作特性以及标签动力供应而定。通常，标签启用先于被附接到或植入到被跟踪动物体中。一旦标签启用，其典型地将连续操作，直到其不具有足够动力。如果被跟踪海生动物(例如鱼102)被捕食者(例如鱼114)吃掉，则标签可能继续操作，而捕食者的运动可能与被吃掉的海生动物不正确地相关联。
在此所述的标签可以探测捕食事件并相应地调节其操作。当标签探测到海生动物已被吃掉，则标签可停止发送进一步的信息，或者可继续发送信息但提供一个探测到捕食事件的指示，例如通过发送标签的第二ID实现。标签的第二ID可包括原始独特ID，或者以其他方式关联到原始ID，使得被吃掉的动物能够被确定。例如，用于跟踪被标记活性动物的第一独特ID可为123A，而在已经探测到捕食事件时使用的标签的第二独特ID可为123B。在ID的这种示例中，假定两种ID的123部分相对于其它标签而言是独特的。所述标签不直接探测捕食事件，而是探测与被吃掉动物相关联的变化。标签可使用在捕食者的肠的酸性环境中分解的pH敏感材料。pH敏感材料的分解可通过标签探测，由此标签可相应地调节其操作。
除了提供已发生捕食事件的指示(例如通过在发生捕食事件时发送不同的独特ID而提供)以外，标签还可发送与捕食事件相关联的其它信息。例如，标签可发送从探测到标签特性改变起的一定量的(a measure of)逝去时间，所述改变与捕食事件相关联。所述一定量的逝去时间可通过超声信号发送。逝去时间量可随标签操作寿命中过去的时间而增加。逝去时间量可按照线性或非线性方式或形式编码。将逝去时间以非线性方式编码，在捕食后的早期比晚期可提供更好的分辨率。例如，逝去时间量可在捕食事件之后的短期内可以按15分钟的增量改变，但在其此后的操作寿命中使用1天的增量，并在随时间过去的过渡期/临时期间(interim)中可使用各种其它增量。从探测到标签特性改变起的时间可通过微控制器或其它适合的标签部件跟踪。
图2A、2B、2C图示出捕食跟踪标签。捕食跟踪标签200可以用于跟踪海生动物。标签200探测捕食事件，即，被标记的动物被捕食者吃掉。标签200包括：主体202，其装容主要标签部件。标签200在尺寸上可从几毫米到几厘米或更大进行变化，根据被跟踪动物的尺寸而定。标签200包括传感器204以探测标签200的电特性。传感器200包括衬底206，为两个电极208a或208b提供支撑。所述电极的阻抗或其它电特性可由标签的微控制器探测。
pH敏感材料210a的涂层或膜可形成在电极208a、208b上，如图2B中所示。pH敏感材料被选择为：在捕食者的肠的酸性环境中分解(优选地快速分解)，而同时在中性或碱性环境(例如已植入有标签的动物体腔)中抵制分解。这样，当标签保留在被跟踪动物的体腔中时，pH敏感材料保持完好无损而覆盖电极208a、208b，这样，对于特定的被监测电特性(例如阻抗或电阻)将测量到第一值。
如果被标记动物被吃掉，则该动物将会在捕食者的肠内被消化，这样，标签200将暴露于捕食者的肠的酸性环境。酸性环境将使覆盖各电极的pH敏感材料210b分解，如图2C中所示。随着pH敏感材料分解，电极208a、208b将暴露于环境，先前测量的电特性的值将改变。不同的值被探测到并由标签使用以确定捕食事件已发生。一旦标签(或更特别地为标签的微控制器)已确定捕食事件已发生，则可相应调节操作，例如通过停止进一步的发送、或通过变更所发送的用于指示所述标签已探测到捕食事件的标签ID而调节操作。
可使用各种pH敏感材料，在此进一步描述可用pH敏感材料的选择。pH敏感材料当处于与被跟踪的活性(living)动物相关联的环境中时应抵制分解。pH敏感材料在这种环境中应抵制分解持续相对较长时段，例如持续预计的标签操作寿命。虽然pH敏感材料在正常的操作环境内(例如在体腔内)应抵制分解，不过pH敏感材料应在酸性环境内分解，优选地快速分解。例如，pH敏感材料可快速分解而足以在被捕食者吃掉的被标记动物的60至120分钟内使电极露出。pH敏感材料的组分、以及用于覆盖电极的pH敏感材料的量、和必须分解以露出电极的量可以被调节以满足所需特性。进一步地，所述组分可包括：可影响特性探测并由此有利于确定pH敏感材料是否仍然完好无损或者已显著分解的一种或多种添加剂。一旦pH敏感材料分解而足以使特性改变能够被探测到，则pH敏感材料可以被认为已显著分解，以指示捕食事件的发生。
图3A、3B图示出进一步的捕食跟踪标签。所示标签类似于前述标签200；不过，电极的几何形状是不同的。捕食跟踪标签300包括主体302和与捕食跟踪标签302的电子元件312联接的缩短的和圆角的捕食传感器304。捕食传感器304包括在衬底306上的电极308a、308b。电极308a、308b以pH敏感材料310覆盖，pH敏感材料310在捕食者的消化道的酸性环境中分解。当以捕食跟踪标签302标记的水生动物被捕食者吃掉时，pH敏感材料310溶解在动物的消化道中。一旦pH敏感材料310分解，则电极308a、308b暴露于环境，电子元件312可探测电极的电特性的变化。捕食传感器304的缩短的和圆角的几何形状由于其缩短的长度和无棱角而可适于插入体腔中。
图4A、4B图示出进一步的捕食跟踪标签。标签400类似于前述标签，并且包括主体402和能够测量标签特性的外部传感器部件。传感器404包括两个弹性电极，每个弹性电极包括弹性材料406a、406b和导电材料408a、408b。如图4A中所示，pH敏感材料410a被铸造(cast)以防止弹性电极彼此接触。当酸性环境显著分解pH敏感材料410b(如图4B中所示)时，电极的弹性材料406a、406b使导电材料408a、408b变得彼此接触。标签400(或更具体地为标签的微控制器)能够探测在两个电极之间新建立的电连接，这可用作被跟踪海生动物被捕食者吃掉的指示。一旦标签探测到电极之间的电连接，则标签可从与跟踪原始标记动物相关联的第一操作模式切换到与被捕食者吃掉的原始标记动物相关联的第二操作模式。
图5A、5B图示出进一步的捕食跟踪标签。标签500类似于前述标签，并当标签环境从中性或碱性环境(例如在体腔液中呈现的环境)改变到酸性环境(例如在捕食者的肠中所呈现的环境)时能够探测到标签500的特性的改变。标签500包括主体502和用于测量标签特性的传感器。传感器图示为应变计504a或者基于传感器504a形状而改变其电特性的其它类似传感器。如图5A中所示，应变计504a可在pH敏感材料506a内铸成以将应变计504a保持在第一配置。如图5B中所示，当酸性环境显著分解pH敏感材料506b时，应变计504b改变配置，减小应变，这可被标签探测到并且用作被跟踪动物被捕食者吃掉的指示。
图6A、6B图示出进一步的捕食跟踪标签。标签600类似于前述标签，并当标签环境从中性或碱性环境(例如在体腔液中呈现的环境)改变到酸性环境(例如在捕食者的肠中所呈现的环境)时能够探测到标签600的特性的改变。标签600包括主体602和用于测量标签特性的传感器。传感器图示为成对的红外(IR)发送器和接收器608a、608b。IR发送器608a和IR接收器608b被封装在pH敏感材料610a中，而pH敏感材料610a在酸性环境中分解。pH敏感材料610a不透明，如图6A中所示，因而当存在pH敏感材料610a时，从IR发送器608a发送的红外光不会在接收器608b处接收到。当pH敏感材料608b分解时，如图6B中所示，从IR发送器608a发送的红外光在IR接收器608b处接收，如箭头612所示。在接收器608b处的红外光探测可通过标签的电子元件探测，并用作已发生捕食事件的指示。
图7图示出进一步的捕食跟踪标签。标签700可类似于前述标签，不过标签的主体延伸而为捕食传感器提供物理保护。上述捕食标签可包括：延伸经过标签主体的捕食传感器。由于标签的尺寸小，因而延伸的捕食传感器可易于破损。捕食标签700包括向捕食传感器704提供保护的主体。所述主体包括：封装标签电子元件712的主体部分702a。主体部分702a可通过管或其它类似结构设置。所述主体进一步包括中空延伸部分702b，中空延伸部分702b延伸超过捕食传感器704并向捕食传感器提供物理保护以防其损坏。延伸主体部分702b的中空腔可由pH敏感材料710a填充或部分填充。标签主体的延伸部分702b在一端开放以使pH敏感材料暴露于标签的环境，使得在发生捕食事件时pH敏感材料将会分解。
图8A、8B、8C、8D、8E、8F图示出进一步的捕食跟踪标签。标签800类似于标签200；不过，并非使用电极探测电特性的变化，标签800使用磁传感器810探测是否存在磁体806。如图8A中所示，标签800包括主体802，主体802具有凹形部分804，用于接纳磁体806。虽然所示为位于凹部804内，不过，可想到的是，磁体可贴附到标签，而不是位于凹部内。磁体806通过pH敏感材料808a贴附到标签800，如图8B中所示。磁体806可通过用作粘接剂的pH敏感材料层贴附以将磁体806保持就位，同时使用进一步的pH敏感材料涂层进一步将磁体806贴附到标签802。如前所述，pH敏感材料在捕食者的肠的酸性环境中分解。一旦酸性环境使贴附于磁体806的pH敏感材料808b分解，则磁体806可从标签800分离，并且可通过标签800探测到磁体不存在。一旦通过标签800探测到磁体806不存在，则标签可以切换操作模式以指示已经探测到捕食事件。
磁体和pH敏感材料可以通过与前述不同的其他方式附接到标签主体。例如，进一步的标签800d图示在图8D中。如图所示，磁体806可封装在由pH敏感材料制成的塞808d中，塞808d可通过各种方式附接到主体802d，例如包括：利用粘接材料812附接。
标签的进一步的示例800e图示在图8E中。如图所示，磁体806可被封装在pH敏感材料的塞808e中。塞808e在形状上被设置为允许塞以机械方式保持在标签主体802e的对应形状的腔主体814e内，直到pH敏感材料的至少一部分溶解。标签的更进一步的示例800f图示在图8F中。如图所示，磁体806可被封装在pH敏感材料的塞808f中；不过，并非如前所述地保持在标签的对应腔中，塞808f包括对应的腔而以机械方式保持标签主体802f的对应形状的突出部分814f。
前文已经描述了各种标签，能够用于跟踪海生动物，而且提供动物已被捕食者吃掉的指示。所述标签通过电池操作，并通常在对动物标记之前启用。标签可包括磁传感器以提供启用标签的手段。标签可被插入由启用装置产生的磁场中。标签的磁传感器探测磁场，这可提供用于启用标签的指令。
图9图示出用于启用跟踪标签的启用器。启用器900可为手持式装置，可将待启用的标签902插入其中。启用器900具有可将所述标签置于其中的室904。电磁线圈可围绕室904卷绕，使得当标签被置于室904内时，所述标签处于线圈的磁场内。由线圈产生的磁场可受控于启用器900，并且可将启用命令通讯传送到标签。通过控制由线圈产生的磁场，可以将其它信息从启用器通讯传送到标签。例如，标签的操作模式可被设定，或者，发送频率或其它选项可被控制。启用器也可按照类似方式停用标签。启用器900包括输入和输出部件，用于控制启用器的操作。例如，启用器可具有“开启(On)”钮906，用于启用标签。“关断(Off)”钮908可用于停用已被启用的标签。启用器900可包括：输出部或显示结构，用于提供关于标签的信息。例如，启用器可包括：“关断(Off)”LED 910，其可用于指示标签停用。“繁忙(Busy)”LED 912可指示启用器当前繁忙，例如，其可以尝试启用或停用标签。“开启(On)”LED 914可指示标签已成功启用。为了确定标签是否已成功启用或停用，启用器900可监听标签的超声发送。
图10图示出图2A-C的跟踪标签和启用器的部件。如图所示，启用器可用于启用标签。标签1002可包括：动力源1004(例如电池)，微控制器1006(或其它类型的用于控制标签1002操作的电路)。标签1002还可包括存储器1008，用于存储指令和/或数据。虽然所示为与微处理器1006分离的部件，不过存储器1008或存储器1008的至少一部分可为微控制器1006的一部分。所述标签可进一步包括超声变换器1010，用于当标签启用时发送信息，例如独特ID。标签1000还可包括磁传感器1012，用于从启用器接收指令。进一步地，如前所述，标签1002可包括捕食传感器1014，用于测量在酸性环境中将会变化的标签特性。
启用器1016包括：动力源1018，用于控制启用器操作的微控制器1020，以及用于存储指令和/或由微控制器1020所用数据的存储器1022。微控制器1020可控制电磁线圈1024以产生磁场，用于当标签位于所产生磁场内时将命令通讯传送到标签。所述命令可包括用于启用和/或停用标签以及用于设定标签操作参数的命令。启用器1016可包括麦克风1026，用于当标签启用时探测其发送的超声脉冲。虽然未示出，不过启用器可包括显示器，用于显示标签的独特ID。启用器1016可包括：输入/输出部件1028，以允许用户与启用器1016交互以启用和停用以及可能地配置标签。
图11图示出捕食跟踪标签和启用器的部件。标签1102类似于前文参照图10所述标签1002，因而仅描述不同点。而且，启用器1108类似于启用器1016，因而仅描述不同点。标签1102使用磁传感器1104探测是否存在磁体1106。如前所述，磁体1106可使用pH敏感材料被贴附到标签。虽然磁体1106提供方便的手段探测捕食事件，不过其存在于磁传感器1104近处可能压制由启用器产生的磁场并使启用过程困难。启用器1108可包括磁场补偿功能部分1110，用于克服磁体1106的磁场，以与标签通讯。磁场补偿功能部分1110可产生变化磁场，以确定消除或抵消磁体1106的磁场所需的磁场。一旦启用器确定对存在磁体1106进行补偿所需的磁场，则其可用作改变磁场的基线以允许在启用器1108与标签1102之间的通讯。通过在传感器1104处利用基线磁场补偿而消除磁体1106的磁场，磁传感器1104可以探测到由启用器形成的磁场的变化，这样，启用器可与标签1102通讯。
一旦标签启用，则其可被植入海生动物的体腔中，或者以其它方式附接到动物，动物可被释放并使用标签跟踪。
图12图示出图8A-C所示捕食跟踪标签和启用器的部件。启用器1200包括微控制器1202，以控制多个数字－模拟转换器(DAC)1204a、1204b(统称为DAC 1204)和通用异步收发器(UART)1210。基准电压1206被供应到DAC 1204，而DAC 1204的输出被提供到模拟多路复用器1208。模拟多路复用器1208的输出受控于UART 1210并被供应到线圈驱动器1212以产生磁场1214。为了从标签1230接收信息，启用器包括声能变换器1218以探测来自所述标签的声学信号1216。声能变换器1218的输出被提供到放大器1220，以放大被提供到信号探测器1222的信号和被供应到微控制器的结果。
标签1230包括磁场传感器1234。磁场传感器1234可使用GMR(巨磁电阻)传感器，不过可替代的设计可使用机械簧片开关、霍耳效应传感器或其它类型的传感器。典型地，这些传感器具有的数字输出端在存在外部磁场时将输出“1”并且当不存在磁场时将输出“0”，或者相反。典型地，这些传感器需要最小磁场水平以指示场的存在情况。磁场传感器将其输出提供到UART 1236，而UART 1236将所述输出提供到微控制器1238。可替代地，磁场传感器的输出可被提供到微控制器1238。微控制器处理磁场信息以控制标签的操作。微控制器可将信息输出到信号发生器1240，信号发生器1240生成信号，该信号通过放大器1242放大且被提供到声能变换器1244，声能变换器1244产生声学信号1216。如前所述，声学信号1216可被启用器1200探测。
当捕食探测磁体1232附接到标签1230时，磁传感器1234将会探测到磁体1232的场并将在其输出中指示磁场的存在情况。在没有施加额外磁场的情况下，所述输出将保持相同，直到磁体被移除，无论是手动移除或者是由于捕食事件而移除。不幸的是，这意味着，将数据发送到标签中变得更加困难，这是因为，简单地改变磁场将无法被探测到。为了将数据发送到标签1230中，启用器1200不得不施加具有同等强度和相反极性的磁场，使得磁传感器1234探测到不存在场。也就是说，启用器必须施加相反磁场以抵消磁体的磁场。
启用器可以产生固定磁场以抵消已知的磁体强度。不过，产生固定磁场可能并不可靠，这是因为，将被抵消的磁场可能因标签而异。附接到标签的磁体可按照两个不同的极性贴附，这是因为磁体相对较小(约在1x0.5mm)且不具有标记的极。在组装过程中确定各极的取向将会是困难的。进一步地，由于制造/材料容差，因而磁体的磁场可能在其场强上具有一些变动。此外，当产品组装者将磁体附接到标签时，由于壳体结构上的机械变动、基底pH敏感膜的厚度、和定位变动，因而磁体与磁场传感器之间的距离可能改变。最后，使用标签启用器的客户可按照两种可行的取向将标签插入启用器中。整体效果是：对于将会可靠消除捕食磁体场且允许可靠数据通讯的标签施加固定磁场水平是不切实际的。
如在下文中进一步所述，可以校准启用器以抵消磁体的场并由此允许在启用器与标签之间的通讯。启用器可配置DAC中的一个1204a以提供输出，所述输出将会产生抵消磁场并由此使标签的磁场传感器1234指示没有探测到场。第二个DAC 1204b可被配置为提供输出，所述输出将会产生互补场以使标签的磁场传感器1234指示探测到场。UART可以然后控制模拟多路复用器以选择使用哪个信号驱动线圈1212并由此产生磁场。
图13图示出启用标签的方法。当标签插入启用器中时，标签置于校准模式以确定抵消磁场。一旦执行校准，则数据可从启用器传输到标签。所述方法始于：生成唤醒信号(1302)。唤醒信号可为快速变化磁场。例如，可生成100Hz三角波形。在标签处探测变化磁场(1304)。变化磁场将会在特定部位抵消磁体的场，因而引起所探测磁场的变化。在正常操作时，磁场将不会随时间快速变化，因而当标签探测到变化场时，标签可进入校准模式(1306)。通过从超声变换器发出适合的脉冲系列，标签可向启用器指示出其已进入校准模式(1308)。启用器接收标签已进入校准模式的指示(1310)并开始变化所述磁场(1312)，所述磁场在标签处被探测(1314)。标签向启用器指示是否存在探测到的磁场(1316)。启用器确定使标签探测到没有磁场的抵消磁场(1318)，并设定用于产生磁场的DAC(1320)，代表性地为“0”和“1”。标签进入数据传输模式(1322)，启用器开始传输数据(1324)，所传输数据在标签处接收(1326)。
图14图示出与启用标签相关联的信号。初始，启用器首先通过频率为100Hz的完全的(full-scale)三角波驱动线圈，如图14所示。这引起来自磁场传感器的相当特别的“双脉冲”信号，如图14中所示。所述标签探测到双脉冲信号并进入校准模式。在标签中的波形探测可通过以下方式实现：确定磁场传感器的值是否不同于先前传感到的值，如是则保持磁场传感器开启并对传感到的值观察此后20ms或更长时间。如果磁场传感器的值呈现为快速变化，则对磁场传感器输出观察一固定时段并对所述值的转变(transition)次数计数。如果频率在预计的200Hz范围内(每个100Hz的三角脉冲进行两次转变)，则标签进入校准模式。当探测到变化的信号时，标签发出特别序列的回音探查包进行回音探查(ping)，这些回音探查包不同于其通常的脉冲位置调制(PPM)回音探查系列，从而告知启用器标签已进入校准模式。虽然所示为频率100Hz的三角波形，不过所述波形可具有不同频率或形状。例如，所述信号可具有从约10Hz或更小至约10kHz或更大的范围的频率。在10Hz至10kHz之间的频率范围仅为示例性的，所述频率可大于10kHz或小于10Hz。
一旦标签处于校准模式，则启用器尝试确定抵消磁体磁场所需的DAC设定。在校准模式中，标签保持其磁场传感器开启。如果磁场传感器探测到不存在磁场，则标签将持续进行回音探查，否则标签将保持沉默。为了准确起见，标签可在磁场传感器探测到不存在磁场之后立刻进行回音探查。
如果磁场传感器保持低值持续充分长且不中断的时间，则标签进入数据传输模式。如果磁场传感器在低值并未持续较长时段，则认为在启用过程中发生故障，标签可返回常规操作。
在校准模式中，启用器可搜索“零点”，即，通过下文中的下述伪码的方法在传感器处抵消磁体磁场的DAC设定。在下文中，假定：“DAC0”是用于产生抵消磁场的第一DAC且DAC值可在0至4095之间变化。
开始，此时磁场为零(DAC＝2048)
o如果标签进行回音探查，不存在磁体－将DAC0设定到2048并
返回；
增大DAC设定，直到：
o到达DAC＝4095；
o或者标签进行回音探查；
如果标签进行回音探查：
o记录DAC设定；
o将DAC值设定到4095；
o缓慢减小磁体场(递减DAC设定)，直到标签进行回音探查；
o记录第二DAC设定；
如果DAC达到4095：
o将磁场设定回零(DAC＝2048)；
o减小DAC设定，直到标签进行回音探查；记录DAC值；
o将DAC值设定到0；
o增大DAC值，直到标签进行回音探查；记录DAC值；
将DAC0值设定为两个记录值的平均值。
启用器然后保持“DAC0”值，直到标签停止回音探查。一旦抵消磁场被校准，则标签可置于数据传输模式，其中启用器将第一DAC设定为计算出的“DAC0”值并将第二DAC设定为适合的值“DAC1”，DAC1将确保磁传感器探测磁场。所述值可根据以下方式确定：
If(DACO＜2048)thenDAC1＝4095；
ElseDAC1＝1
一旦DAC被设定，则通过将多路复用器输出切换至选择哪个DAC驱动线圈，数据可被发送到标签。
图15图示出与启用标签相关的进一步的信号。如进一步参照图15所述，可以确定在标签处抵消磁体磁场所需的DAC设定。可以将启用和校准波形组合为单个步骤－标签观察出自磁场传感器的波形、计算校准值、并将计算出的值报告给启用器。
这种方法需要磁场传感器通过标签微控制器中的硬件定时器、或者通过标签微控制器上的快速运行代码进行探测，从而以合理的准确度来测量时间延迟。为了唤醒标签，启用器将非对称的锯齿波形施加于线圈，如图15中所示。线圈驱动信号具有约3.33ms的上升时间、约6.67ms的下降时间、和10ms的周期(100Hz)。虽然所示为频率100Hz的三角波形，不过波形可以具有不同的频率或形状。例如，所述信号可具有从约10Hz或更小至约10kHz或更大的范围的频率。在10Hz至10kHz之间的频率范围仅为示例性的，所述频率可大于10kHz或小于10Hz。进一步地，上升时间和下降时间可以基于波形的非对称性而变化。
结果形成的出自磁场传感器的信号(如图15中所示)类似于前述的“双脉冲”波形，不同之处在于：两个脉冲具有不同长度。首先出现窄脉冲还是宽脉冲取决于消除捕食磁体所需的磁场极性。一旦标签确定唤醒信号出现，则标签测量以下延迟：
·T1第一脉冲宽度
·T2第二脉冲宽度
·T12从第一脉冲末端至第二脉冲始端的时间延迟
根据这些值，标签可通过以下伪码的方法计算所需的校准值：
k1和k2是通过波形频率、波形占空比和T1、T2、T12的测量值(units of measure)得到的常数。
结果形成的“DAC0”值(其例如可在0至4095之间变化)使用特别的PPM序列(不同于通常的PPM回音探查包)通过回音探查发回到启用器。标签然后可进入数据传输模式。
启用器然后将其“DAC0”值设定到所提供的值，并将“DAC1”设定到适合的互补值，并开始数据传输。
图16图示出操作跟踪标签的方法。所述方法1600始于：标签启用(1602)并植入动物体腔中。动物然后可被释放回到水体中，其中标签操作以周期性地发送其独特ID。标签发送其ID和任何其它额外数据(1604)，例如传感器信息，包括温度传感器、加速度传感器或任何其他传感器。一旦ID已被发送，则标签等待一时段(1606)。标签等待的时段可以改变。不过，一旦等待时段结束，则标签确定被探测的特性是否越过捕食阈值(1608)。捕食阈值提供与处于酸性环境中的标签相关联的探测的特性值的指示。如果探测到的值未越过捕食阈值(1608中的No)，则标签再次发送其ID和任何额外数据(1604)。如果探测到的值已越过捕食阈值(1608中的Yes)，则捕食事件已经发生，这样，标签可改变其操作模式。标签可开始发送捕食ID(不同于常规标签ID)(1610)以指示已经探测到捕食事件。标签也可以发送额外数据，例如温度读数或来自其它传感器的值。所述额外数据还可以包括：从探测到标签特性发生与捕食事件相关联的变化起所逝去的时间量的指示。在探测到捕食事件之后，不必再检查是否已经越过捕食阈值，这样，标签可在再次发送捕食ID(1610)之前等待一时段(1612)。
前述的捕食标签利用在酸性环境中分解(优选地快速分解)但在中性或碱性环境中不分解的pH敏感材料。如进一步所述，开发各种pH敏感材料并就其对捕食标签的适用性进行检测。pH敏感材料应具有耐久性而足以在被植入标签的鱼的体腔内存留数个月，而在发生捕食时相对较快地破裂。
壳聚糖用于形成pH敏感材料。壳聚糖pH敏感材料可通过铸造料浆并蒸发料浆溶剂而形成。壳聚糖的膨胀和分解性能可能受到不同添加剂(例如塑化剂和交联物)的影响。对各种壳聚糖料浆进行检测的结果、以及料浆对标签的用途在下文中进一步论述。
中分子量(约750,000道尔顿)的壳聚糖用于制备和检测pH敏感材料。壳聚糖购自Sigma Aid richTM公司。其在88％脱乙酰(如通过核磁共振分析所确定)的情况下具有低成本。壳聚糖可溶解于溶液中，并然后铸造为膜或用作粘接剂。壳聚糖及其膜的性能可基于样品的脱乙酰程度、结晶度、纯度、分子量、环境pH值、是否存在塑化剂、交联、干燥和隔离调节、以及溶剂中所用的酸而调整。检测壳聚糖的各种料浆以确定：在模拟体腔液中的分解速率、在模拟体腔液中的膨胀程度、和在酸溶液中的破坏时间。所希望的是：材料在鱼腹部体腔中稳定，而在捕食者的原胃(primitive stomach)中快速溶解。
壳聚糖可溶解于质子性(protic)溶剂中，以获得能够铸造为膜或用作粘接剂的均匀料浆。在形成膜的情况下，允许溶剂蒸发持续一时段。溶剂的组分、添加剂的存在情况、和蒸发条件均已显示为影响最终产品的性能。
对最终产品性能最具影响的因素是溶剂混合物的选择。对于壳聚糖溶剂而言考虑四种酸性水溶液。溶质包括左旋抗坏血酸、柠檬酸、醋酸和盐酸。溶质检测结果呈现在表1中。
表1：各种溶质对壳聚糖膜成形的影响
如从表1中可见，醋酸和柠檬酸显示出最有利的结果并用于进一步检测。塑化剂的使用可改善采用醋酸铸造的材料的特性，如在下文中进一步所述。柠檬酸材料未显示出通过塑化物改善特性，这样，采用醋酸的料浆是关注的焦点。
膜和料浆对衬底材料(例如环氧树脂和聚对二甲苯)的粘度可能是重要的，以确保膜保持粘接到标签上。对采用醋酸的壳聚糖料浆进行研究，着重于膜粘接到衬底上。在干燥时，膜常常会显示出不佳的粘度并剥落。已发现膜对衬底的粘度可通过以600砂(grit)的砂纸砂磨衬底表面而改善。砂磨使得表面积增大并允许更强的粘接，而不会导致膜边缘处剥离或卷曲。一旦表面完成砂磨，则所有的膜进行刮擦和胶粘检测。刮擦检测是简单地以指甲刮擦膜表面，而胶粘检测通过粘接STAPLESTM品牌透明胶带的1英寸片并快速将其移除而进行。如果膜在检测后保持完好无损，则检测被认为是结果良好(positive)。检测壳聚糖膜，即，其相对于聚对二甲苯涂层表面和环氧树脂基盘(pucks)的粘接。壳聚糖显示出对于聚对二甲苯的良好粘接。在砂磨之后，壳聚糖膜显示出对于环氧树脂基盘的良好粘接。通常，在表面积通过砂磨增大之后观察到良好的粘接，所有膜都通过了刮擦和胶粘检测。
在醋酸中铸成的壳聚糖膜具有良好的柔性和强度。为了检测膜的膨胀和分解特性以及添加剂对膜的影响，膜在模拟体腔液(SCF)中检测。形成SCF以模拟作为典型海生鱼类的鱼的体腔内的条件。SCF包括：0.02mM羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)缓冲溶液(83264-500ML,Sigma Aldrich)；124.1mM的NaCI(Sigma Aldrich)，5.1mM的KCI(Sigma Aldrich)，1.6mM的CaCI2·H2O(Sigma Aldrich)，1.0mM的MgS04·H2O(JT Baker)。使用1M的NaOH将溶液的pH调节至8.20。生物学研究中使用的溶液还常包括葡萄糖和青霉素。这些在此省略，因为其被认为对离子导电性和膜分解几乎没有影响。而且，葡萄糖在长期研究过程中可能使样品上细菌滋生。
使所述的膜静置在5mL的SCF中持续不同时段。在这些时段中，每天搅动溶液，每三天更换流体，以模拟活鱼中的体腔液的自然补给。
在膜静置于SCF中之前对膜称重以得到其初始干态质量(dry mass)。在使膜处于SCF中持续特定量的时间之后，将膜从流体中移出。膜被拍打(pat)干，并立刻称重以得到湿态质量(wet mass)。然后使膜干燥持续一周时段，并然后再次称重以得到测试之后的干态质量(dry mass after trial)。使用这三种不同质量(干态质量、湿态质量、测试之后的干态质量)，膜的膨胀和分解被量化如下：
公式(1)显示出SCF中的膜所经历的膨胀，而公式(2)显示出膜的质量损失，其是指相同膜的分解量。
100％膨胀的值将呈现出质量加倍并因而经历显著膨胀的膜。对于这些薄膜而言，当处于SCF中时吸取大量水并非异常。0％膨胀的值意味着质量变化无法探测到，但0％膨胀并不是这些壳聚糖膜的特性。分解百分比(degradation％)常表达为负值，意味着在研究过程中质量损失。－50％的分解值将表示膜已损失其初始质量的一半。典型值约在－10％分解值。
观察到的是：膜厚度可以显著影响膜的膨胀和分解，如图17的图线中所见。不同厚度的膜(从0.05至0.25mm)置于SCF中持续3或7天。膜的配方是：相对于溶剂的2％(质量百分比)的壳聚糖和在0.2M醋酸中的相对于壳聚糖的20％(质量百分比)的甘油。已经观察到，随着膜厚度增大，膨胀和质量损失减小。
通过纯壳聚糖聚合物制备的膜较脆弱(brittle))，甚至在干燥时碎裂。向成膜料浆添加塑化物可减轻这种问题。这种塑化物添加可改善柔性，并且还可能改善膜的机械性能。不过，添加塑化物也可能对膜性能产生副作用，例如，增大膜在溶液中的膨胀。当塑化物超过特定含量时，还可发生相分离。成膜时所用塑化物的量也应足够小以避免任何生物不相容作用和毒性作用，还应足够大以增大柔性。
在此所关注的塑化物包括：甘油，乙二醇，聚乙二醇，赤藓糖醇，油酸；丙二醇，双羟基硬脂酸，和山梨醇。这些塑化物是基于低成本、低毒性、和体内响应有利性而选择。这些塑化物大多是多羟基化合物，其可降低塑料的玻璃转变温度，使其在将被使用的温度下更具柔性。这意味着耐久性最终应增大。在这些塑化物中，甘油、山梨醇和聚乙二醇易于获取且具有低成本。对于通过这三种塑化物铸成的膜进行检测，结果显示在图18中。
两种形式的壳聚糖用于这种塑化物检测：中、低分子量的壳聚糖聚合物。这些壳聚糖中的每种以三种塑化物检测。相对于壳聚糖的20％(质量百分比)的量的每种塑化物被添加到壳聚糖料浆进行检测。低分子量壳聚糖对于所有塑化物在膨胀(7天和3天检测)、分解(7天检测)方面显示出相似结果。不过，中分子量壳聚糖在不同塑化物情况下更具可调性。甘油样品与山梨醇和聚乙二醇的情况相比显示出更小的膨胀。在使用中分子量壳聚糖时，对于所有塑化物而言，分解基本相同。
由上可知，甘油塑化物给予壳聚糖膜最有利的特性并用于进一步检测。还检测了甘油塑化物的量在壳聚糖料浆中的影响。图19显示出甘油相对于壳聚糖的含量(重量百分比)对膨胀和分解的影响。
甘油的含量越大，则膜在SCF中经历的膨胀越大。更高的甘油含量还导致更强的分解。在甘油含量中存在明显的界限，高于该界限时，膨胀跳至高得多的值。此界限处于甘油质量百分比20－30％之间。所述数据指示：要产生所希望的膜性能，仅需要少量甘油。相应地，当形成pH敏感材料时，使用相对于壳聚糖的3％－20％(质量百分比)的甘油，可提供所希望的低膨胀，而同时仍然保持膜的塑性和柔性。
除了塑化物以外，壳聚糖膜可包括交联物。使用交联物用于在聚合物链之间提供桥或键，以将它们联接到一起。这些键可为共价键或离子键。交联剂能够提高膜密度并当在SCF中润湿时减少水吸收，从而提供较少的膜膨胀以及较少的分解。交联还使柔性减小并使硬度增大。整体而言，加大的相互作用能够强化壳聚糖膜。聚合物壳聚糖可通过例如如下化合物交联：柠檬酸钠、硫酸钠、和氯化钙。为了交联，简单地使膜浸泡在交联溶液(特定质量百分比的交联物混合在水中)中持续固定时段，此后通过足量蒸馏水漂洗膜以对其中和。氢氧化钠被包含在料浆中，其用于碱化由于在配方中使用醋酸而呈酸性的膜；不过，氢氧化钠不参与到交联步骤中且不引起交联。柠檬酸钠和硫酸钠均提供多价阴离子，多价阴离子约束(bind)壳聚糖链使其离子交联。所有膜进行交联持续两个小时的时段，除非另行规定。在交联之后，在进一步检测之前，使膜干燥。
图20显示出膜的膨胀和分解结果，所述膜使用料浆中的2％(质量百分比)的壳聚糖和在0.2M醋酸溶剂中的相对于壳聚糖的20％(质量百分比)的甘油铸成，然后通过不同交联物处理2小时，其中采用特定质量百分比的交联物。与其它情况相比，使用柠檬酸钠作为交联物时膨胀减小，而仅控制NaOH且不采用交联物时显示出膨胀最大。分解并未受到交联的强力影响，因为所有的分解值均相对较低。
还检测交联物的含量以查看其对膜膨胀和分解的影响。对此检测，使用提供低膨胀和分解的柠檬酸钠。使用标准的质量百分比7％的NaOH、以及不同含量的柠檬酸钠。通过在料浆中的2％(质量百分比)壳聚糖和在醋酸和水溶剂中的相对于壳聚糖的20％(质量百分比)的甘油而铸成膜。图21显示出当柠檬酸钠含量从0改变至30％(质量百分比)时的膜膨胀和分解。3天的膨胀随柠檬酸钠交联物的量增大而减小。分解在3天或7天之后均未显示出规律方式，不过在7天之后在低含量时接近于零。所希望的用于交联的柠檬酸钠的含量约为相对于壳聚糖的10％(质量百分比)。
进行另一研究以确定交联时间对膜膨胀和分解的影响。来自这一研究的数据显示在图22中。交联时间从0(快速漂洗)到8小时变化。当交联时间短时，膨胀最大，分解并未受到交联时间的显著影响。对于生产而言，较短的交联时间是更希望的。相应地，30分钟的交联可以提供有利的膜特性，即，减少的膨胀和减少的分解，而同时提供可接受的生产时间。
整体而言，交联在壳聚糖膜成形时是所希望的步骤。通过柠檬酸钠进行交联使膨胀减少并使分解最少化。在相对于壳聚糖的10％(质量百分比)的柠檬酸钠中浸泡半小时足以提供所希望的性能。
进行长期分解研究以评估所述添加剂的用途。目标在于：实现壳聚糖在SCF中的数月的稳定性、以及在鱼肠的低pH中的快速分解。长期研究着眼于浸没在SCF中持续最高90天的时段的膜的稳定性。对于这些检测，通过2％(质量百分比)的中分子量壳聚糖和在醋酸和水溶剂中的相对于壳聚糖的20％(质量百分比)的甘油铸成壳聚糖膜。多种交联物用于这种长期研究，图23显示出结果。
所有的膜经受(stand up to)SCF持续另外的90天的时段。柠檬酸钠交联膜在30天后的膨胀最少(101％)，而在SCF中持续90天并通过柠檬酸钠交联的膜膨胀约112％。柠檬酸钠交联膜在90天之后的分解约为－2％。整体而言，所述膜显示出在SCF中的良好的长期稳定性。
对于通过醋酸和水溶液铸成的采用甘油的中分子量壳聚糖膜进行加速老化研究。加速老化通过将1×1cm的正方形膜置于65℃烤炉中持续0、2、5、24小时而进行。加速老化研究的结果在图24中可见。
随着膜被加热以模拟老化，其略微变色，从几乎无色变为黄色，并且沿边缘卷曲。这也是未经受加速老化的膜(即，留在台上数月的膜)的特性，这指示出：加速老化方法作为伪老化(pseudo-aging)进程是可靠的。65℃以上可见严重变色。研究还显示出：当被加热到高至100℃温度时变为棕色的膜。
在膜被加热以加速老化过程之后，膜在SCF中并然后在HCl酸性溶液中进行分解和膨胀特性的检测。图24显示出膜在被浸入SCF中24小时后的膨胀和分解。
加速老化检测显示出：在更高温度下处理更长时段的膜经历更大膨胀。这可以归因于聚合物结构破坏，这种聚合物结构破坏在24小时65℃的情况下导致极度的300％膨胀。加速老化膜的分解显示出并未随老化过程而改变，因为所有膜仍然与被检测的其它膜的分解情况差不多。应注意，在65℃对膜处理10小时与正常膜老化之间的关系并不清楚；不过，在HCl溶液中模拟捕食事件的检测显示出：膜在升高的温度下经受越久，则其分解越快。所有膜在2小时内分解，不过在65℃处理24小时的膜在1小时内分解。因此，对于使用这些膜用于基于pH的分解而言，老化未显示出不利影响。
基于所进行的研究，对适合在捕食标签中用作pH敏感材料的具有添加剂的壳聚糖料浆的可行配方可总结如下。可添加塑化物(例如甘油)，含量为相对于壳聚糖的3％－20％(质量百分比)。在这种含量情况下，膜获得柔性，而同时避免作为较高含量塑化物特性的极度膨胀。可以通过柠檬酸钠进行交联，这是因为，柠檬酸钠与其它交联物相比使膨胀和分解减小。增大壳聚糖膜强度并同时减少分解的柠檬酸钠的含量为：交联溶液的5％－30％(质量百分比)。与交联物含量相比，交联时间对膜的性能几乎没有影响，因而半小时是足够的。
上述配方可较好地适于在暴露的电极上铸造成膜；不过，其对于将磁体粘接到标签而言过稀(runny)。在料浆中的壳聚糖的可通过磁性搅拌棒搅拌的最大含量是2％(质量百分比)。为了增大壳聚糖含量，不得不手动混合料浆。高至10％(质量百分比)的含量可通过手动混合而实现。壳聚糖含量2－10％(质量百分比)的料浆被检测。
被搅拌的料浆具有滞留气泡，将其静置(sit)和除气一整夜(overnight)。8％和10％(质量百分比)壳聚糖料浆更像是糊状物。除了2％(质量百分比)壳聚糖料浆之外的所有料浆在静置24小时后仍有气泡残留。4％(质量百分比)壳聚糖花费数天除气，这对于生产而言可能过长。高于4％(质量百分比)时存在均匀组织(结块)，即使壳聚糖进入溶液中也是如此。2％(质量百分比)溶液快速除气且均匀，但其粘流性(viscous)不足；而4％(质量百分比)时粘流性足够且均匀，但除气过慢。具有3％(质量百分比)壳聚糖的料浆被证实对于将磁体粘接到标签而言是可接受的。3％(质量百分比)料浆具有足够粘流性、均匀、并隔夜除气。这种3％(质量百分比)壳聚糖料浆被逐滴地置于具有纸夹件(约5mm长)的标签上。纸夹件(paperclip piece)用于模仿最终的稀土小磁体并位于标签上的小井中，如图8A-8C中所示。3％(质量百分比)壳聚糖料浆从纸夹件成珠状鼓出(bead overtop)并且提供有效粘接。在使料浆干燥之后，其形成薄膜以保护所述井中包含的纸夹。
300mL批次的3％(质量百分比)料浆可通过被悬置在150mL蒸馏水中的9g的中分子量壳聚糖(质量百分比3％)制成。一旦悬置，则可添加150mL的0.4M醋酸溶液。这种两步骤处理防止壳聚糖结块。溶液可然后通过搅拌棒手动搅拌。下一步，可逐滴地添加0.9g(27滴)甘油(相对于壳聚糖的质量百分比为10％)，而同时通过玻璃搅拌棒再次搅拌。然后可将料浆静置一整夜，使得可能已形成的任何气泡能够逸出(除气)。
可通过实验确定将被施加于标签的料浆的量。已发现施加料浆的最容易的实现方式是：将单滴滴到标签上，然后添加额外的滴，在各滴之间的时间进行干燥步骤。具有干燥膜的8个标签在SCF中隔夜检测，并然后在HCl溶液中分解。存在两种标签，每种标签具有1、2、3、或4滴料浆。通过使先前滴干燥之后再添加另一滴而施加多滴。1、2、3、4滴的标签中的每一个使用7％的NaOH/10％的柠檬酸钠进行交联，其中使标签浸泡在交联溶液中2小时。交联溶液通过将7g的NaOH颗粒和10g的柠檬酸钠溶解在100mL的蒸馏水中而制成。一旦过去2小时，则标签被移出并以足量的蒸馏水漂洗，直到稀释液呈中性，如通过pH试纸检测所示。标签然后置于SCF中一整夜。具有多于两滴的标签显示出在SCF中过度膨胀。
当标签静置在SCF中一整夜之后，标签被置于弱酸性HCl溶液(pH～3)中以检测分解时间。粘接剂被确定为当所粘接的纸夹件从其井中脱落时分解。每半小时通过摇动容纳标签的小瓶而检查标签。表2根据所施加的滴数和其是否交联而显示出粘接剂分解所花费的时间。
料浆的滴数 交联 分解时间(小时) 1 否 2.5 1 是 3 2 否 5 2 是 6 3 否 7 3 是 8 4 否 11 4 是 12
表2：在不同标签上分解壳聚糖粘接剂的小时数
粘接剂的分解总是在小时的量级。如预计的那样，标签上的料浆滴越多，则分解所花费时间越长。结果还显示：交联步骤通常会使分解时间增加额外1小时。所希望的是：壳聚糖在鱼肠的低pH中相对较快地分解。鱼体中的消化可能花费2小时至一天左右。采用交联步骤的一或两滴中分子量壳聚糖料浆将足以使分解时间保持在约6小时或者更短。应注意的是，在鱼肠中，由于剧烈搅动(churn)动作和更低的pH，因而标签将经受更严酷考验。
检测多个使用稀土磁体的小标签(测量约1mm x 0.5mm)。在检测的标签中，电池紧邻磁体粘接之处。结果，磁体朝向电池的金属部件被吸引，使粘接困难。当壳聚糖粘接剂干燥时磁体必须保持就位，从而使磁体保持在正确位置而不会跳向电池。为避免这种情况发生，初始仅将小滴的料浆施加到磁体下面，而同时不接触粘接剂的塑料件(例如镊子)保持磁体。壳聚糖粘接剂干燥以在磁体与标签之间实现足以防止磁体跳向电池金属部件的初始结合。在干燥完成之后，可移除塑料件，可施加第二滴壳聚糖粘接剂以涂覆磁体其余部分，在磁体和标签被植入时为其提供保护和牢固性(robustness)。所述第二滴可来自相同的料浆或不同的料浆，这意味着：这两滴中的壳聚糖的含量可以不同，例如可为2％、3％或4％(质量百分比)，这是因为其对最终产品的性能几乎没有影响。
所述的粘接有稀土小磁体的标签在SCF中检测。所述装置浸入SCF中7天的时段进行检测，磁体在此时段中保持就位，不过粘接剂的一些膨胀对肉眼可见。在处于SCF中之后，标签被传输到模拟捕食事件的HCl溶液。粘接剂在半小时内快速分解，而磁体从其位置脱落，通常跳向附近的电池。这种分解比使用纸夹检测的常规标签快得多，这可归因于在稀土磁体与附近电池磁性部件之间的吸引力。与此对照，纸夹由于重力将会从其位置脱落。
上文已经描述了各种捕食标签，其利用pH敏感材料以当标签处于酸性环境中时提供可测量的变化。已描述了壳聚糖料浆配方，其可用作pH敏感材料。料浆可用于将稀土磁体粘接到鱼标签上而作为探测捕食事件的方式、或者用于涂覆电极或其它传感器。
虽然已经描述了捕食标签的特定实施例以及适用于捕食标签的pH敏感材料的各种配方，不过也可提供当存在酸性环境时改变可测量的特性的其它实施例。特性的改变可通过标签探测并用于调节标签的操作，以指示探测到捕食事件。本领域技术人员应认识到，可采用其它形式、布置或配置的标签、传感器和相关材料，以提供关于被跟踪动物是否被捕食者吃掉的指示。