DE112019001331T5

DE112019001331T5 - Sinkende und steigende temperaturindikatoren unter verwendung starker eutektika

Info

Publication number: DE112019001331T5
Application number: DE112019001331.9T
Authority: DE
Inventors: Mohannad Abdo; John Newport; John Olson
Original assignee: Temptime Corp
Current assignee: Lifelines Technology Inc
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2020-12-03
Also published as: GB2586101A; GB202013932D0; US20220244108A1; US20190285482A1; CN116929574A; CN112041648A; AU2019234578A1; WO2019178083A1; US11313730B2; GB2586101B

Abstract

Ein steigender/sinkender Indikator kann ein versiegeltes Gehäuse beinhalten, das ein stark eutektisches Lösungsmittel (DES) im Gehäuse enthält. Das DES kann zwei oder mehr Komponenten beinhalten und ist so konfiguriert, dass es bei einer ersten Temperatur ein erstes Merkmal aufweist, und dass es ein zweites Merkmal annimmt, wenn es einer zweiten Temperatur ausgesetzt wird, und dass es das zweite Merkmal im Wesentlichen beibehält, sogar wenn es der ersten Temperatur erneut ausgesetzt wird.

Description

PRIORITÄTSANSPRUCH
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/642,792 , eingereicht am 14. März 2018, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
STAND DER TECHNIK
Viele kommerzielle Produkte sind temperaturempfindlich und können verderben, sich verschlechtern oder an Qualität verlieren, wenn sie selbst kurzzeitig einer Temperatur nahe oder unter dem Gefrierpunkt oder einer Temperatur über einem gewünschten Grenzwert ausgesetzt werden. Zum Beispiel können Früchte braun werden, Blumen, Salat, einige Kräuter können welken und Impfstoffe können an Wirksamkeit verlieren, wenn sie einer Gefriertemperatur ausgesetzt werden. Einige andere gefrierempfindliche Produkte sind u. a. pharmazeutische Produkte, Medikamente, Blutprodukte und Gesundheitsprodukte, die gefrierempfindliche Produkte wie natürliche, synthetische oder rekombinante Proteine und Polypeptide enthalten, sowie Lebensmittel, Getränke und einige Industrieprodukte, beispielsweise Emulsionen und Latexfarben. Einige Produkte können aufgrund übermäßig kalter Temperaturen einen Qualitätsverlust erleiden, ohne dass sich das Erscheinungsbild deutlich ändert. In ähnlicher Weise können gefrorene oder gekühlte Waren zu schnell verderben oder sich verschlechtern, wenn sie einer Temperatur über einem bestimmten Schwellenwert ausgesetzt werden.
Um das mögliche Vorhandensein solcher unsichtbaren oder verborgenen Qualitätsverluste leichter zu überwachen, können kostengünstige Gefrier- und/oder Schwellenwertindikatoren eingesetzt werden. Ein nützlicher Gefrierindikator kann einen irreversiblen Hinweis auf die frühere Exposition des Wirtsprodukts gegenüber Gefriertemperaturen oder Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt liefern und kann einem gefrierempfindlichen Wirtsprodukt zugeordnet werden, beispielsweise durch Anbringen des Gefrierindikators am Wirtsprodukt. In ähnlicher Weise kann ein nützlicher Schwellenwertindikator einen irreversiblen Hinweis auf die frühere Exposition des Wirtsprodukts gegenüber einer erhöhten Temperatur liefern und kann einem temperaturempfindlichen Wirtsprodukt zugeordnet werden, beispielsweise durch Anbringen des Schwellenwertindikators an dem Wirtsprodukt.
Verschiedene Vorschläge für solche Gefrier- und Schwellenwertindikatoren sind bekannt. Beispielsweise offenbaren die US-Patente Nr. 7,343,872 und 7,490,575 und die US-Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 2008/0110391, 2008/0257251 und 2010/0162941 eine Vielzahl von Gefrierindikatoren und Gefrierindikatortechnologien. Wie auch das US-Patent Nr. 7,517,146 und die US-Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 2016/006981, 2016/0313253 und 2016/0349225 . Jede dieser Patent- und Anmeldungsveröffentlichungen wird hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
Ungeachtet der vorstehenden Vorschläge für Gefrier- und Schwellenwertindikatoren wäre es wünschenswert, einen relativ einfachen Gefrier- oder Schwellenwertindikator mit verbesserten Reaktionseigenschaften zu haben, wie beispielsweise eine beobachtbare Änderung, deren Änderung beibehalten wird, selbst wenn die Temperatur in zulässige Bereiche zurückkehrt.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Temperaturänderungsindikatoren, die ein stark eutektisches Lösungsmittel (DES) als temperaturempfindliche Zusammensetzung verwenden, deren Eigenschaften leicht überwacht werden können. Einige Ausführungsformen von Temperaturänderungsindikatoren beinhalten ein Substrat, ein vom Substrat getragenes Gehäuse und ein DES. In einigen Ausführungsformen ist das Gehäuse versiegelt, um die Übertragung von Flüssigkeiten und/oder Gasen aus dem Gehäuse oder in dieses zu begrenzen oder zu verhindern. In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil des Gehäuses transparent oder durchscheinend, so dass das DES innerhalb des Gehäuses oder eine im DES enthaltene Komponente visuell beobachtet werden kann. Das DES kann eine erste Komponente, eine zweite Komponente und optional zusätzliche Komponenten oder Additive enthalten. Das DES zeigt ein erstes Merkmal, wenn es einer ersten Temperatur ausgesetzt wird, und zeigt ein zweites Merkmal, wenn es einer zweiten Temperatur ausgesetzt wird. Geeignete DESs behalten das zweite Merkmal bei, wenn sie erneut der ersten Temperatur ausgesetzt werden. In einigen Ausführungsformen ist der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal ein beobachtbarer Übergang.
Gemäß einigen Ausführungsformen beträgt der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Temperatur mindestens etwa 10 °C, mindestens etwa 15 °C, mindestens etwa 20 °C, mindestens etwa 25 °C, mindestens etwa 30 °C, mindestens etwa 35 °C, mindestens etwa 40 °C, mindestens etwa 45 °C, mindestens etwa 50 °C, mindestens etwa 55 °C, mindestens etwa 60 °C, mindestens etwa 65 °C, mindestens etwa 70 °C, mindestens etwa 75 °C, mindestens etwa 80 °C, mindestens etwa 85 °C oder mindestens etwa 90 °C.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die erste Komponente einen Wasserstoffbindungsdonor und die zweite Komponente umfasst ein organisches Salz. In einigen Ausführungsformen kann der Wasserstoffbindungsdonor ein substituierter oder unsubstituierter Harnstoff, Thioharnstoff oder Biuret; ein Amid; ein Glycerin; ein Glykol; ein Metallsalzhydrat; eine Carbonsäure; und eine Di-, Tri- oder Polycarbonsäure sein. In einigen Ausführungsformen kann der Wasserstoffbindungsdonor mindestens eines aus 1-Methylharnstoff, 1,1-Dimethylharnstoff, 1,3-Dimethylharnstoff, 1-Phenylharnstoff, Acetamid, Benzamid, Ethylenglykol, Polyethylenglykolen, Zitronensäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure und einer Aminosäure sein. In einigen Ausführungsformen kann das organische Salz mindestens eines aus einem substituierten oder unsubstituierten Cholinhalogenid, Betainmonohydrat, quaternärem Ammonium, einem Salz auf Imidazolium- und Pyridiniumbasis, einem Phosphonium- oder Sulfoniumsalz wie Tetraphenylphosphoniumchlorid, Octyldiphenylphoshoniumbromid, Benzylhexyldiphenylphosphoniumchlorid und dergleichen sein. In einigen Ausführungsformen kann das organische Salz mindestens eines aus Cholinchlorid; Cholinbromid; Acetylcholinchlorid, Betainmonohydrat, quaternärem Ammonium, einem Phosphonium- oder Sulfoniumsalz, dargestellt durch R₄N⁺X^- und R₄P⁺X^-, sein. R kann ein organisches Radikal darstellen und für jedes Molekül gleich oder verschieden sein. X^- kann ein Halogenidion darstellen. In einigen Ausführungsformen ist das organische Radikal ein Alkyl, ein Cycloalkyl oder ein Aryl. In einigen Ausführungsformen ist das Halogenidion Chlorid, Bromid oder lodid. In einigen Ausführungsformen umfasst die erste Komponente Harnstoff und die zweite Komponente Betainmonohydrat.
Gemäß einigen Ausführungsformen beträgt das Molverhältnis der ersten Komponente zur zweiten Komponente etwa 10:1 bis etwa 1:10, etwa 5:1 bis etwa 1:5, etwa 4:2 bis etwa 1:2, etwa 4:2 bis etwa 1:1 oder etwa 3:2.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das DES ferner mindestens ein Additiv. Die Identität und Konzentration des mindestens einen Additivs kann ausgewählt werden, um die erste und/oder die zweite Temperatur zu erhöhen oder zu senken. In einigen Ausführungsformen ist das mindestens eine Additiv ein Wasserstoffbindungsdonor, der jeder geeignete hierin beschriebene Wasserstoffbindungsdonor sein kann, wie mindestens eines aus einem substituierten oder unsubstituierten Harnstoff, Thioharnstoff oder Biuret; einem Amid; einem Glycerin; einem Glykol; einem Metallsalzhydrat; einer Carbonsäure; und einer Di-, Tri- oder Polycarbonsäure. In einigen Ausführungsformen beträgt das Molverhältnis des mindestens einen Additivs zum Rest des DES etwa 3:1 bis etwa 1:40, etwa 2:1 bis etwa 1:30, etwa 1:1 bis etwa 1:20, etwa 1:2 bis etwa 1:15 oder etwa 1:5 bis etwa 1:14.
Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet der beobachtbare Übergang von dem ersten Merkmal zum zweiten Merkmal eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der beobachtbare Übergang eine visuelle Änderung des Erscheinungsbilds.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Temperaturänderungsindikator eine Klebstoffschicht beinhalten, die unter dem Substrat liegt. In einigen Ausführungsformen ist eine Trennschicht beinhaltet, um die Klebstoffschicht zumindest teilweise zu bedecken, bevor der Gefrierindikator auf eine Oberfläche aufgebracht wird.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die erste Temperatur höher als die zweite Temperatur. Die erste Temperatur kann mindestens etwa 10 °C, mindestens etwa 15 °C, mindestens etwa 20 °C, mindestens etwa 25 °C, mindestens etwa 30 °C, mindestens etwa 35 °C, mindestens etwa 40 °C, mindestens etwa 45 °C, mindestens etwa 50 °C, mindestens etwa 55 °C, mindestens etwa 60 °C, mindestens etwa 65 °C, mindestens etwa 70 °C, mindestens etwa 75 °C, mindestens etwa 80 °C, mindestens etwa 85 °C oder mindestens etwa 90 °C betragen. Die zweite Temperatur kann kleiner gleich etwa -15 °C, kleiner gleich etwa -10 °C, kleiner gleich etwa 0 °C, kleiner gleich etwa 5 °C, kleiner gleich etwa 10 °C oder kleiner gleich etwa 15 °C sein. In einigen Ausführungsformen ist das erste Merkmal, dass das DES flüssig ist, und ist das zweite Merkmal, dass das DES fest oder halbfest ist. In einigen Ausführungsformen ist das erste Merkmal, dass das DES klar oder durchscheinend ist, und ist das zweite Merkmal, dass das DES undurchsichtig oder trüb ist. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das DES eine Indikatorkomponente, die im Wesentlichen nicht sichtbar oder weniger sichtbar ist, bis der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal auftritt. In einigen Ausführungsformen tritt der beobachtbare Übergang auf, wenn sich das DES, das ursprünglich flüssig ist, als Reaktion auf Exposition gegenüber einer Temperatur kleiner gleich der ersten Temperatur verfestigt. In solchen Konfigurationen wird die Indikatorkomponente durch Streulicht sichtbar, wenn sich das DES verfestigt. In einigen Ausführungsformen tritt der beobachtbare Übergang auf, wenn sich das DES, das ursprünglich flüssig ist, als Reaktion auf Exposition gegenüber einer Temperatur kleiner gleich der zweiten Temperatur verfestigt. In solchen Fällen wird eine Farbe der Indikatorkomponente sichtbar, wenn sich das DES verfestigt.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat einen Hintergrund, der durch das DES sichtbar ist, bevor das DES den beobachtbaren Übergang durchläuft. Der Hintergrund kann eine Schicht sein, die an dem Substrat haftet, oder der Hintergrund kann eine farbige Oberfläche, eine abgedunkelte Oberfläche oder gedruckte Zeichen auf dem Substrat sein. In solchen Fällen kann es möglich sein, dass der beobachtbare Übergang den Hintergrund verdeckt.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die erste Temperatur geringer als die zweite Temperatur. Die erste Temperatur kann gleich oder weniger als etwa -15 °C, gleich oder weniger als etwa -10 °C, gleich oder weniger als etwa 0 °C, gleich oder weniger als etwa 5 °C, gleich oder weniger als etwa 10 °C oder gleich oder weniger als etwa 15 °C betragen. Die zweite Temperatur kann höher als etwa 10 °C, höher als etwa 15 °C, höher als etwa 20 °C, höher als etwa 25 °C, höher als etwa 30 °C, höher als etwa 35 °C, höher als etwa 40 °C, höher als etwa 45 °C, höher als etwa 50 °C, höher als etwa 55 °C, höher als etwa 60 °C, höher als etwa 65 °C, höher als etwa 70 °C, höher als etwa 75 ° C, höher als etwa 80 °C, höher als etwa 85 °C oder höher als etwa 90 °C sein. In einigen Ausführungsformen ist das erste Merkmal, dass das DES fest oder halbfest ist, und ist das zweite Merkmal, dass das DES flüssig ist. In einigen Ausführungsformen ist das erste Merkmal, dass das DES undurchsichtig oder trüb ist, und das zweite Merkmal ist, dass das DES klar oder durchscheinend ist. In einigen Ausführungsformen kann das DES eine Indikatorkomponente beinhalten, die im Wesentlichen nicht sichtbar oder weniger sichtbar ist, nachdem der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal aufgetreten ist. In einigen Ausführungsformen tritt der beobachtbare Übergang auf, wenn das DES, das ursprünglich fest oder halbfest ist, als Reaktion auf Exposition gegenüber einer Temperatur größer gleich der zweiten Temperatur schmilzt. In solchen Fällen kann die Indikatorkomponente weniger sichtbar oder im Wesentlichen unsichtbar werden, wenn das DES schmilzt. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Substrat einen Hintergrund, der durch das DES nicht wesentlich sichtbar ist, bevor das DES den beobachtbaren Übergang durchläuft. Der Hintergrund kann eine Schicht sein, die an dem Substrat haftet, oder der Hintergrund kann eine farbige Oberfläche, eine abgedunkelte Oberfläche oder gedruckte Zeichen auf dem Substrat sein. Der beobachtbare Übergang kann den Hintergrund freilegen oder eine bessere Beobachtung des Hintergrunds ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann ein Indikator, wie er hier offenbart ist, einen Referenzbereich beinhalten, der dem Gehäuse benachbart ist oder diesen zumindest teilweise umgibt. Der Referenzbereich kann eine Farbe aufweisen, die der Farbe der Indikatorkomponente entspricht.
Einige hierin offenbarte Ausführungsformen beinhalten einen Kombinationsindikator, umfassend enthaltend einen Indikator, wie er hierin anderweitig offenbart ist, in Kombination mit mindestens einem Gefrierindikator, einem Schwellenwertindikator und einem kumulativen Indikator. Der Schwellenwertindikator und/oder der kumulative Indikator können konfiguriert sein, um mindestens eines aus einer Änderung oder einem Zeitraum der Exposition gegenüber Temperatur, pH-Wert, Feuchtigkeit oder Strahlung zu überwachen.
Die hier erörterten Indikatoren können an einem Produkt oder einer Produktverpackung befestigt werden. Das Produkt oder die Produktverpackung kann eine verderbliche Substanz enthalten, die ein Lebensmittelprodukt, ein pharmazeutisches Produkt wie ein Impfstoff oder ein Medikament sein kann.
Hierin werden auch Verfahren zum Herstellen eines Temperaturänderungsindikators offenbart. Beispielhafte Verfahren beinhalten das Bilden eines DES durch Kombinieren mindestens einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente, das Platzieren des DES in einem Gehäuse, das an einem Substrat befestigt ist; und das Verschließen des Gehäuses, um das DES im Gehäuse zu halten. Das DES kann ein erstes Merkmal aufweisen, wenn es einer ersten Temperatur ausgesetzt wird, und ein zweites Merkmal aufweisen, wenn es einer zweiten Temperatur ausgesetzt wird, und das zweite Merkmal beibehalten, wenn es der ersten Temperatur erneut ausgesetzt wird. In einigen Ausführungsformen ist der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal ein beobachtbarer Übergang. Bei der Bildung des DES ist es möglich, die erste und die zweite Komponente ferner einer erhöhten Temperatur auszusetzen, während sie kombiniert werden, und/oder die erste und die zweite Komponente einer erhöhten Temperatur unmittelbar nach ihrer Kombination für einen Zeitraum auszusetzen. In einigen Ausführungsformen ist die erhöhte Temperatur höher als etwa 40 °C, höher als etwa 45 °C, höher als etwa 50 °C, höher als etwa 55 °C, höher als etwa 60 °C, höher als etwa 65 °C, höher als etwa 70 °C, höher als etwa 75 °C, höher als etwa 80 °C oder etwa 85 °C. Das Gehäuse kann nach dem Verschließen am Substrat befestigt werden. In einigen Ausführungsformen wird der Indikator - nach dem Verschließen des Gehäuses, um das DES im Gehäuse zu halten - einer verringerten Temperatur ausgesetzt, um das DES zu verfestigen oder zumindest teilweise zu verfestigen.
Diese und andere Charakteristika sind in den beigefügten Figuren und der nachstehenden ausführlichen Beschreibung näher beschrieben.
Figurenliste

1 zeigt eine Ausführungsform eines steigenden/sinkenden Indikators gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt die Ausführungsform von 1, die an einem Fläschchen angeklebt ist.
Die 3A bis 3B veranschaulichen die in Beispiel 1 erhaltenen Ergebnisse. 3A zeigt ein stark eutektisches Lösungsmittel in einem Fläschchen, wie hergestellt und bei Raumtemperatur. 3B zeigt das stark eutektische Lösungsmittel von 3A bei Raumtemperatur, allerdings nach Exposition gegenüber einer niedrigen oder Gefriertemperatur.
Die 4A bis 4B veranschaulichen die in Beispiel 2 erhaltenen Ergebnisse. 4A zeigt ein stark eutektisches Lösungsmittel mit Polyethylenglykol in einem Fläschchen, wie hergestellt und bei Raumtemperatur. 4B zeigt das stark eutektische Lösungsmittel von 4A bei Raumtemperatur, allerdings nach Exposition gegenüber einer niedrigen oder Gefriertemperatur.
Die 5A bis 5B veranschaulichen die in Beispiel 4 erhaltenen Ergebnisse. 5A zeigt ein stark eutektisches Lösungsmittel mit Polyethylenglykol in einem Fläschchen, wie hergestellt und bei verringerter Raumtemperatur. 5B zeigt das stark eutektische Lösungsmittel von 5A bei Raumtemperatur, allerdings nach Exposition gegenüber einer erhöhten Temperatur größer gleich dem Schmelzpunkt des Lösungsmittels.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung ist auf steigende/sinkende Indikatoren und Indikatorzusammensetzungen gerichtet, die starke Eutektika verwenden, bei denen es sich um eine stark eutektische Flüssigkeit oder ein stark eutektisches Lösungsmittel (DES) mit einer Schmelztemperatur handelt, die sich von deren bzw. dessen Gefriertemperatur unterscheidet, so dass das DES, wenn es einer gewünschten niedrigen Temperatur ausgesetzt wird, auf beobachtbare Weise gefriert, was eine visuelle Änderung des Erscheinungsbildes (zum Beispiel durch Streulicht) oder eine andere beobachtbare Änderung sein kann, wie beispielsweise der elektrischen Leitfähigkeit. Alternativ dazu schmelzen einige hier erörterte DESs bei Exposition gegenüber einer gewünschten Schwellentemperatur auf beobachtbare Weise, was eine visuelle Änderung des Erscheinungsbildes (zum Beispiel werden sie transparent oder durchscheinend) oder eine andere beobachtbare Änderung, wie beispielsweise der elektrischen Leitfähigkeit, sein kann. Aufgrund des Unterschieds zwischen Schmelztemperatur und Gefriertemperatur können die hier erörterten DESs und die Indikatoren, die die hier erörterten DESs verwenden, die beobachtbare Änderung beibehalten, selbst wenn sie anschließend zur Lagerung einer Temperatur innerhalb des gewünschten Bereichs ausgesetzt oder auf diese zurückgeführt werden. Wie hierin verwendet, haben die Begriffe „Gefrieren“ und „Gefriertemperatur“ ihre im Stand der Technik übliche Bedeutung und beinhalten eine Temperatur, üblicherweise eine niedrige Temperatur, die ein Produkt, wie ein Lebensmittel oder einen Impfstoff, beschädigen oder beeinträchtigen kann. Der Begriff „Gefriertemperatur“ kann sodann jede relativ niedrige, vorbestimmte Temperatur sein, selbst wenn es sich nicht um eine Temperatur, bei der Wasser gefriert, oder um eine Temperatur handelt, bei der andere Produkte als die in der vorliegenden Offenbarung vorgesehenen überwachten Produkte beeinträchtigt werden.
Der Begriff „Gefrierbeginn-Temperatur“ wird hier verwendet, um sich auf die höchste Temperatur zu beziehen, bei der eine Gefrierindikatordispersion oder ein stark eutektisches Lösungsmittel eine nachweisbare gefrierinduzierte Änderung des Erscheinungsbildes zeigt, die durch Beobachtung, visuell oder auf andere Weise unverkennbar bestimmt werden kann. Die beobachtbare Änderung kann eine Änderung von klar zu undurchsichtig, die Bildung von Eiskristallen, Trübung, eine Änderung der Farbe, eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit usw. sein.
Wie hierin verwendet, haben die Begriffe „Schwelle“ und „Schwellentemperatur“ ihre im Stand der Technik übliche Bedeutung und beinhalten eine Temperatur, üblicherweise eine Temperatur über 0 °C (obwohl auch Temperaturen unter 0 °C in Betracht gezogen werden), die ein Produkt wie ein Lebensmittel oder einen Impfstoff, das im Allgemeinen gekühlt werden muss, um Verderb zu vermeiden oder die Wirksamkeit über längere Zeiträume aufrechtzuerhalten, beschädigen oder beeinträchtigen kann. Der Begriff „Schwellentemperatur“ kann sodann jede vorbestimmte Temperatur sein, die über einer gewünschten Lagertemperatur eines verderblichen Produkts liegt.
Der Begriff „Schmelzbeginn-Temperatur“ wird hier verwendet, um sich auf die niedrigste Temperatur zu beziehen, bei der eine Schwellenwertindikatordispersion oder ein stark eutektisches Lösungsmittel eine nachweisbare schmelzinduzierte Änderung des Erscheinungsbildes zeigt, die durch Beobachtung, visuell oder auf andere Weise unverkennbar bestimmt werden kann. Die beobachtbare Änderung kann eine Änderung von undurchsichtig zu klar, das Verschwinden von Eiskristallen, eine Klärung, eine Änderung der Farbe, eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit usw. sein.
Sinkende Indikatoren
In der vorliegenden Offenbarung beinhalten beispielhafte sinkende Temperaturindikatoren Gefrierindikatoren, die verwendet werden können, um zu bestimmen, ob ein verderbliches Produkt einer Temperatur unter einer akzeptablen Temperatur oder einem akzeptablen Temperaturbereich ausgesetzt wurde.
Einige Ausführungsformen eines Gefrierindikators gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine unverkennbare gefrierinduzierte Änderung des Erscheinungsbildes in einem relativ kurzen Zeitraum zeigen, beispielsweise innerhalb von 1 Stunde nach Exposition gegenüber der Gefrierbeginn-Temperatur oder einer niedrigeren Temperatur. In Betracht gezogene Ausführungsformen beinhalten massenproduzierte Gefrierindikatoren, die nach Exposition für kürzere Zeiträume, beispielsweise 15 Minuten oder 5 Minuten oder einen anderen Zeitraum unter etwa 30 Minuten, eine unverkennbare gefrierinduzierte Änderung des Erscheinungsbildes von einer Probe zur nächsten einheitlich und zuverlässig ergeben.
Der Begriff „fest“ wird hier verwendet, um „halbfest“ einzuschließen, sofern der Kontext nichts anderes angibt. Die Begriffe „Koagulieren“, „Koagulieren“ und „Koagulation“ werden in dieser Patentschrift verwendet, um aggregierende, agglomerierende, flockende und andere das Erscheinungsbild verändernde Phänomene einzuschließen, die ein stark eutektisches Lösungsmittel zeigen kann, das beim Gefrieren oder beim Gefrieren und Auftauen Indikatorteilchen enthalten kann oder auch nicht.
Um eine erfolgte Exposition gegenüber einer Gefriertemperatur zu signalisieren, können Gefrierindikatoren gemäß der vorliegenden Offenbarung nützlicherweise ein beobachtbares Erscheinungsbild vor dem Gefrieren und ein anderes beobachtbares Erscheinungsbild nach dem Gefrieren des Indikators aufweisen. Diese beobachtbare Änderung kann durch Koagulation von Indikatorteilchen in dem stark eutektischen Lösungsmittel bereitgestellt werden und ist wünschenswerterweise irreversibel oder zumindest über einen gewünschten Temperaturbereich irreversibel.
In Übereinstimmung mit dieser Offenbarung kann verstanden werden, dass feste Teilchen, die in einem stark eutektischen Lösungsmittel dispergiert sind, im Allgemeinen nicht strukturell in die wachsenden Kristalle des stark eutektischen Lösungsmittels eingebaut werden, wenn es gefriert, so dass die Konzentration der Feststoffe in der Restflüssigkeit steigt, während die Kristalle wachsen, und das Volumen der nicht gefrorenen Flüssigkeit abnimmt, was zu einer Koagulation führt.
Gefrierindikatorteilchen können feste oder flüssige Teilchen eines anorganischen oder organischen Materials umfassen, beispielsweise ein hydrophobes organisches Material, das in dem stark eutektischen Lösungsmittel unlöslich ist. Wie hierin näher beschrieben wird, kann das organische Material ein oder mehrere Wachse und optional einen Wachsweichmacher umfassen, der mit dem einen oder den mehreren Wachsen gemischt ist, um das wachsartige Material zu erweichen.
Somit umfassen einige nützliche Beispiele für Gefrierindikatoren gemäß dieser Offenbarung organische Indikatorteilchen, die in einem flüssigen stark eutektischen Lösungsmittel dispergiert sind, wobei die dispergierten Indikatorteilchen als Reaktion auf das Gefrieren des stark eutektischen Lösungsmittels koagulieren können, um eine irreversible Änderung des visuellen Erscheinungsbildes bereitzustellen.
Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet ein Gefrierindikator ein Indikatorvolumen, das das stark eutektische Lösungsmittel und ein oder mehrere Polymerfilmelemente enthält, die das Indikatorvolumen definieren. Das Polymerfilmelement kann sich neben dem stark eutektischen Lösungsmittel befinden und eine äußere Oberfläche aufweisen, die der umliegenden Umgebung des Gefrierindikators ausgesetzt ist.
Außerdem können hierin in Betracht gezogene Gefrierindikatoren ein Sichtfenster zum Betrachten des stark eutektischen Lösungsmittels und eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen des Indikators an einem Wirtsprodukt umfassen, das auf eine mögliche Gefrierexposition überwacht werden soll. Optional kann ein solcher Gefrierindikator eine Substratschicht mit der Befestigungsvorrichtung, eine Betrachtungsschicht mit dem Sichtfenster und eine feuchtigkeitsdampfdichte Versiegelung zwischen der Substratschicht und der Betrachtungsschicht umfassen, wobei das Indikatorvolumen zwischen der Substratschicht und der Betrachtungsschicht definiert ist und wobei sich die dampfdichte Versiegelung in einer geschlossenen Schleife vollständig um das Indikatorvolumen erstreckt.
Ferner können hierin in Betracht gezogene Gefrierindikatoren einen Referenzbereich in der Nähe des Indikatorvolumens und/oder unterhalb des Indikatorvolumens umfassen, und der Referenzbereich kann ein Erscheinungsbild ähnlich dem Erscheinungsbild eines Endpunkts des Gefrierindikators aufweisen oder durch das Erscheinungsbild eines Endpunktes des Gefrierindikators verdeckt werden.
Wie bereits erwähnt, kann der Hinweis auf eine frühere Gefrierexposition irreversibel sein, um dem vom Gefrierindikator bereitgestellten Gefrierexpositionssignal eine gewisse Beständigkeit zu verleihen. Beispielsweise kann die Änderung des visuellen Erscheinungsbilds nicht durch Schütteln, Auftauen oder Erhitzen auf normale Raumtemperatur oder auf eine andere nicht zerstörende Temperatur entfernt werden. Solche Charakteristika können es ermöglichen, die Gefrierindikatoren für eine breite Palette von Produkten, einschließlich pharmazeutischer Produkte, medizinischer Produkte, Lebensmitteln und bestimmter Industrieprodukte, sinnvoll einzusetzen.
Die in Betracht gezogenen Gefrierindikatoren können ein visuelles Erscheinungsbild nach dem Gefrieren aufweisen, das sich vom ursprünglichen, nicht gefrorenen Erscheinungsbild des Gefrierindikators unterscheidet, und der Unterschied im Erscheinungsbild ist irreversibel. Beispielsweise kann das Erscheinungsbild des Gefrierindikators nach dem Gefrieren dauerhaft vom ursprünglichen Erscheinungsbild abweichen, unabhängig davon, ob der Gefrierindikator aufgetaut ist oder nicht.
Das Erscheinungsbild eines Gefrierindikators kann einem Betrachter oder einem optischen Gerät, das auf den Gefrierindikator blickt, oder einer anderen Art von Überwachungsausrüstung einen irreversiblen Hinweis auf oder ein irreversibles Signal für die frühere Gefrierexposition liefern. Durch die Irreversibilität des Signals kann ein Betrachter oder ein Überwachungsgerät feststellen, ob der Gefrierindikator jemals einem Gefrierereignis ausgesetzt war, obwohl der Gefrierindikator anschließend möglicherweise Temperaturen über dem Gefrierpunkt ausgesetzt war. Das Gefrierindikatorsignal kann auf Wunsch von einem optischen Gerät, beispielsweise einer Kamera, gelesen oder erfasst werden. Oder der Gefrierindikator kann mit einem Gerät gelesen oder registriert werden, das die elektrische Leitfähigkeit des stark eutektischen Lösungsmittels im Gefrierindikator testet. In solchen Ausführungsformen hat sich das visuelle Erscheinungsbild des Indikators möglicherweise nicht geändert oder ist möglicherweise nicht einmal sichtbar.
In einigen Ausführungsformen kann die Interpretation des Indikatorsignals durch den Betrachter unterstützt werden, falls dies gewünscht wird, indem ein oder mehrere Referenzbereiche neben dem aktiven Bereich des Gefrierindikators bereitgestellt werden, mit denen der Betrachter das Erscheinungsbild des Gefrierindikators vergleichen kann. Der Referenzbereich kann dem Betrachter helfen, die Bedeutung des Erscheinungsbilds des Gefrierindikators zu beurteilen, um beispielsweise festzustellen, ob das Erscheinungsbild „nie gefroren“ oder „gefroren“ anzeigt.
In einigen Ausführungsformen befindet sich ein Referenzbereich hinter oder unter dem stark eutektischen Lösungsmittel, so dass eine Änderung des visuellen Erscheinungsbilds der Mischung das visuelle Erscheinungsbild des Referenzbereichs beeinflusst, beispielsweise durch Verdecken des Referenzbereichs oder Bewirken, dass ein Zeichen in dem Referenzbereich schwer oder unmöglich zu sehen, zu lesen oder zu scannen ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen können die Gefrierindikatoren einem Wirtsprodukt zugeordnet sein, beispielsweise einem gefrierempfindlichen oder gefrierverderblichen Produkt, um das Wirtsprodukt zu überwachen und optional darauf hinzuweisen, dass das Wirtsprodukt möglicherweise auch potenzielle Schäden durch Gefrierexposition erlitten hat.
Steigende Indikatoren
In der vorliegenden Offenbarung sind beispielhafte steigende Temperaturen u. a. Schwellentemperaturindikatoren, die verwendet werden können, um zu bestimmen, ob ein verderbliches Produkt einer Temperatur über einer akzeptablen Temperatur oder einem akzeptablen Temperaturbereich ausgesetzt wurde.
Einige Ausführungsformen eines Schwellenwertindikators gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine unverkennbare wärmeinduzierte Änderung des Erscheinungsbildes in einem relativ kurzen Zeitraum zeigen, beispielsweise innerhalb von 1 Stunde nach Exposition gegenüber der Schmelzbeginn-Temperatur oder einer höheren Temperatur. In Betracht gezogene Ausführungsformen beinhalten massenproduzierte Schwellenwertindikatoren, die nach Exposition für kürzere Zeiträume, beispielsweise 15 Minuten oder 5 Minuten oder einen anderen Zeitraum unter etwa 30 Minuten, eine unverkennbare wärmeinduzierte Änderung des Erscheinungsbildes von einer Probe zur nächsten einheitlich und zuverlässig ergeben.
Um eine erfolgte Exposition gegenüber einer Schwellentemperatur zu signalisieren, können Schwellenwertindikatoren gemäß der vorliegenden Offenbarung nützlicherweise ein beobachtbares Erscheinungsbild vor Exposition gegenüber einer Temperatur größer gleich dem Schwellenwert und ein anderes beobachtbares Erscheinungsbild nach der Exposition des Indikators aufweisen. Diese beobachtbare Änderung kann durch das Auftreten eines darunter liegenden Substrats oder Musters bereitgestellt werden, das nicht beobachtbar war, bevor der Indikator Temperaturen größer gleich der Schwellentemperatur ausgesetzt wurde. Diese beobachtbare Änderung des Erscheinungsbildes kann irreversibel oder zumindest über einen gewünschten Temperaturbereich irreversibel sein.
Somit umfassen einige nützliche Beispiele von Schwellenwertindikatoren gemäß dieser Offenbarung organische Indikatorteilchen, die ursprünglich koaguliert sind, aber in der Lage sind, in einem flüssigen stark eutektischen Lösungsmittel zu dispergieren oder sich aufzulösen, wenn das Lösungsmittel als Reaktion auf Wärme größer gleich der Schwellentemperatur schmilzt. In einigen Ausführungsformen können die organischen Indikatorpartikel durch Sichtprüfung leichter beobachtet werden, wenn sie koaguliert sind, sind allerdings weniger beobachtbar oder sichtbar, wenn das stark eutektische Lösungsmittel geschmolzen ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet ein Schwellenwertindikator ein Indikatorvolumen, das das stark eutektische Lösungsmittel und ein oder mehrere Polymerfilmelemente enthält, die das Indikatorvolumen definieren. Das Polymerfilmelement kann sich neben dem stark eutektischen Lösungsmittel befinden und eine äußere Oberfläche aufweisen, die der umliegenden Umgebung des Schwellenwertindikators ausgesetzt ist.
Außerdem können hierin in Betracht gezogene Schwellenwertindikatoren ein Sichtfenster zum Betrachten des stark eutektischen Lösungsmittels und eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen des Indikators an einem Wirtsprodukt umfassen, das auf eine mögliche Schwellentemperaturexposition überwacht werden soll. Optional kann ein solcher Schwellenwertindikator eine Substratschicht mit der Befestigungsvorrichtung, eine Betrachtungsschicht mit dem Sichtfenster und eine feuchtigkeitsdampfdichte Versiegelung zwischen der Substratschicht und der Betrachtungsschicht umfassen, wobei das Indikatorvolumen zwischen der Substratschicht und der Betrachtungsschicht definiert ist und wobei sich die dampfdichte Versiegelung in einer geschlossenen Schleife vollständig um das Indikatorvolumen erstreckt.
Ferner können hierin in Betracht gezogene Schwellenwertindikatoren einen Referenzbereich in der Nähe des Indikatorvolumens und/oder unterhalb des Indikatorvolumens umfassen, und der Referenzbereich kann ein Erscheinungsbild ähnlich dem Erscheinungsbild eines Endpunkts des Schwellenwertindikators aufweisen oder Informationen bereitstellen, die zuvor durch die Undurchsichtigkeit des stark eutektischen Lösungsmittels, das in dem Schwellenwertindikator verwendet wurde, verdeckt waren.
Wie angegeben, kann die Anzeige einer früheren Exposition gegenüber einer Schwellentemperatur irreversibel sein, um dem durch den Schwellenwertindikator bereitgestellten Schwellenexpositionssignal eine gewisse Beständigkeit zu verleihen. Beispielsweise kann die Änderung des visuellen Erscheinungsbilds nicht durch Schütteln oder Kühlen auf normale Kühltemperaturen oder auf eine andere nicht zerstörende Temperatur beseitigt werden. Solche Charakteristika können es ermöglichen, die Schwellenwertindikatoren für eine breite Palette von Produkten, einschließlich pharmazeutischer Produkte, medizinischer Produkte, Lebensmitteln und bestimmter Industrieprodukte, sinnvoll einzusetzen.
Die in Betracht gezogenen Schwellenwertindikatoren können ein visuelles Erscheinungsbild nach dem Schmelzen aufweisen, das sich vom ursprünglichen, gefrorenen oder gekühlten Erscheinungsbild des Schwellenwertindikators unterscheidet, und der Unterschied im Erscheinungsbild ist irreversibel. Beispielsweise kann das Erscheinungsbild des Schwellenwertindikators nach erfolgter Exposition gegenüber einer Schwellentemperatur dauerhaft vom ursprünglichen Erscheinungsbild abweichen, unabhängig davon, ob der Schwellenwertindikator gekühlt wurde oder nicht.
Das Erscheinungsbild eines Schwellenwertindikators kann einem Betrachter oder einem optischen Gerät, das auf den Schwellenwertindikator blickt, oder einer anderen Art von Überwachungsausrüstung einen irreversiblen Hinweis auf oder ein irreversibles Signal für die frühere Wärmeexposition liefern. Durch die Irreversibilität des Signals kann ein Betrachter oder ein Überwachungsgerät feststellen, ob der Schwellenwertindikator jemals einem Schwellentemperaturereignis ausgesetzt war, obwohl der Schwellenwertindikator anschließend möglicherweise Temperaturen unter der Schwellentemperatur ausgesetzt war. Das Schwellenwertindikatorsignal kann auf Wunsch von einem optischen Gerät, beispielsweise einer Kamera, gelesen oder erfasst werden. Oder der Schwellenwertindikator kann mit einem Gerät gelesen oder registriert werden, das die elektrische Leitfähigkeit des stark eutektischen Lösungsmittels im Schwellenwertindikator testet. In solchen Ausführungsformen hat sich das visuelle Erscheinungsbild des Indikators möglicherweise nicht geändert oder ist möglicherweise nicht einmal sichtbar.
In einigen Ausführungsformen kann die Interpretation des Indikatorsignals durch den Betrachter unterstützt werden, falls dies gewünscht wird, indem ein oder mehrere Referenzbereiche neben dem aktiven Bereich des Schwellenwertindikators bereitgestellt werden, mit denen der Betrachter das Erscheinungsbild des Schwellenwertindikators vergleichen kann. Der Referenzbereich kann dem Betrachter helfen, die Bedeutung des Erscheinungsbilds des Schwellenwertindikators zu beurteilen, um beispielsweise festzustellen, ob das Erscheinungsbild „frisch“ oder „nicht mehr frisch“ anzeigt.
In einigen Ausführungsformen befindet sich ein Referenzbereich hinter oder unter dem stark eutektischen Lösungsmittel, so dass eine Änderung des visuellen Erscheinungsbilds der Mischung das visuelle Erscheinungsbild des Referenzbereichs beeinflusst, beispielsweise durch Sichtbarmachen des Referenzbereichs oder Preisgeben eines Zeichens in dem Referenzbereich, das zuvor schwer oder unmöglich zu sehen, zu lesen oder zu scannen war. In einigen Ausführungsformen beinhaltet ein Schwellenwertindikator sowohl einen Referenzbereich unter oder hinter dem stark eutektischen Lösungsmittel als auch um oder neben dem Lösungsmittel. In einer solchen Konfiguration wird durch Schmelzen des Lösungsmittels, wodurch das Lösungsmittel transparenter oder durchscheinender als zuvor werden kann, der Hintergrundreferenzbereich preisgegeben oder sichtbarer gemacht, der mit dem angrenzenden oder umgebenden Referenzbereich verglichen werden kann. Eine wesentliche Übereinstimmung zwischen den beiden kann auf eine Exposition gegenüber einer Schwellentemperatur hinweisen.
Gemäß einigen Ausführungsformen können die Schwellenwertindikatoren einem Wirtsprodukt zugeordnet sein, beispielsweise einem temperaturempfindlichen oder -verderblichen Produkt, um das Wirtsprodukt zu überwachen und optional darauf hinzuweisen, dass das Wirtsprodukt möglicherweise auch potenzielle Schäden durch Wärmeexposition erlitten hat.
Stark eutektische Lösungsmittel
Stark eutektische Flüssigkeiten oder Lösungsmittel ähneln ionischen Flüssigkeiten und profitieren von dem überraschenden Verhalten, das beobachtet wird, wenn zwei oder mehr Flüssigkeiten in unterschiedlichen Mengen miteinander gemischt werden. In der internationalen Veröffentlichung WO 2012/145522 sind eutektische Systeme erörtert. Die gesamte Offenbarung ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen. Ein eutektisches System ist eine Mischung aus mindestens zwei Verbindungen, die sich bei niedrigeren Temperaturen als beide im reinen Zustand verfestigen. Ein stark eutektisches Lösungsmittel (DES) ist eine Art ionisches Lösungsmittel mit besonderen Eigenschaften, das aus einer Mischung besteht, die ein Eutektikum mit einem Schmelzpunkt bildet, der viel niedriger als jener der einzelnen Komponenten ist.
In einigen Fällen sind stark eutektische Lösungsmittel Systeme, die aus einer eutektischen Mischung von Lewis- oder Brønsted-Säuren und -Basen gebildet werden und eine Vielzahl anionischer und/oder kationischer Spezies enthalten können. Sie werden als Arten von ionischen Lösungsmitteln mit besonderen Eigenschaften klassifiziert. Sie enthalten eine oder mehrere Verbindungen in einer Mischungsform, um ein Eutektikum mit einem Schmelzpunkt zu ergeben, der viel niedriger als jener der einzelnen Komponenten ist. Ohne auf eine bestimmte Theorie beschränkt zu sein, behaupten die Autoren dieser Offenbarung, dass die Charakteristika eines starken Eutektikums hauptsächlich durch die Abschirmung der Ladung des Anions durch dessen Komplexierung mit Wasserstoffbindungsdonoren verursacht werden.
Eines der bedeutendsten stark eutektischen Phänomene wurde für eine Mischung aus Cholinchlorid und Harnstoff in einem Molverhältnis von 1:2 beobachtet. Die resultierende Mischung hat einen Schmelzpunkt von 12 °C (weit unter dem Schmelzpunkt von Cholin, 302 °C, und Harnstoff, 133 °C), was die Mischung bei Raumtemperatur zu einer Flüssigkeit macht, obwohl jede Komponente bei Zimmertemperatur fest ist.
Die eutektischen Lösungsmittel der ersten Generation basierten auf Mischungen von quaternären Ammoniumsalzen mit Wasserstoffbindungsdonoren wie Aminen und Carbonsäuren. Es gibt vier Arten von eutektischen Lösungsmitteln: Typ I - quarternäres Ammoniumsalz + Metallchlorid; Typ II - quarternäres Ammoniumsalz + Metallchloridhydrat; Typ III - quarternäres Ammoniumsalz + Wasserstoffbindungsdonor; und Typ IV - Metallchloridhydrat + Wasserstoffbindungsdonor.
Im Gegensatz zu gewöhnlichen Lösungsmitteln wie flüchtigen organischen Verbindungen haben DESs einen sehr niedrigen Dampfdruck und sind daher im Allgemeinen nicht brennbar. Einige DESs haben relativ hohe Viskositäten, die einige industrielle Anwendungen behindern können, da sie in Prozessströmen möglicherweise nicht leicht fließen. Einige DESs besitzen günstig niedrige Dichten und können in einem weiten Temperaturbereich von bis zu -50 °C flüssig sein.
Durch Mischen eines quaternären Ammoniumsalzes und eines Metallsalzes (oder Wasserstoffbindungsdonors) kann ein Eutektikum beobachtet werden. Eutektische Systeme können aus den quaternären Ammoniumsalzen Imidazolium oder Pyridiniumchlorid und den Metallsalzen wie SnCh oder ZnCh gebildet werden. Alternativ kann man ein von Cholinchlorid abgeleitetes starkes Eutektikum verwenden.
Es gibt im Allgemeinen zwei verschiedene Ansätze, um mit Cholinchlorid (ChCl) als quaternäres Ammoniumsalz ein DES zu bilden. Erstens bildet die Kombination von Zinn(ll)chlorid oder Zinkchlorid in einem Molverhältnis von 1:2 Lösungsmittel mit Schmelzpunkten von 23 bis 25 °C bzw. 43 bis 45 °C. Ein zweiter Ansatz ist die Kombination verschiedener Harnstoffe oder einer Carbonsäure. Diese Lösungsmittel wie Harnstoff/Cholinchlorid mit einem Molverhältnis von 2:1 haben einen Schmelzpunkt von 12 °C mit einer niedrigeren Viskosität als die Metallcholinchloride.
Tief eutektische Lösungsmittel als sinkende/steigende Indikatoren
Eine Anzahl verschiedener DESs kann zur Verwendung in Gefrier-/Schwellenwertindikatoren geeignet sein, wie hierin erörtert, obwohl die vorliegende Offenbarung nur bestimmte Mischungen erörtert. DESs, die zur Verwendung als Indikator gemäß der vorliegenden Offenbarung geeignet sind, können mit einem geeigneten organischen Salz wie Cholinchlorid und einem Wasserstoffbindungsdonor wie Harnstoff, substituierten Harnstoffen, Glycerin, Glykolen wie Ethylenglykol usw. oder einem Metallsalzhydrat erreicht werden. In einigen Ausführungsformen werden die Komponenten zusammengemischt, erhitzt und gerührt, um eine Flüssigkeit mit einem viel niedrigeren Gefrierpunkt als die einzelnen Komponenten zu ergeben, daher der Begriff starkes Eutektikum. Der tatsächliche Gefrierpunkt kann von den Verhältnissen der zwei (oder möglicherweise mehr) Komponenten abhängen. Es gibt ein bestimmtes Verhältnis, in dem der Gefrierpunkt minimal ist.
In einigen Ausführungsformen ist ein DES ein Eutektikum vom Typ III, das ein organisches Salz und einen Wasserstoffbindungsdonor umfasst, wobei das organische Salz Betainmonohydrat umfassen kann. Der Wasserstoffbindungsdonor kann Harnstoff oder Säuren wie Malonsäure oder Zitronensäure beinhalten. Für das DES Betain-Monohydrat/Harnstoff wurde der Gefrierpunkt als Funktion des Harnstoffs in Mol-% aufgetragen. Diese Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt. Es wurde auch festgestellt, dass es zwischen den Schmelz- und Gefrierpunkten dieses Systems eine Hysterese gibt - das Phänomen, bei dem der Wert einer physikalischen Eigenschaft hinter Änderungen des Effekts zurückbleibt, der sie verursacht.
Typischerweise könnte man erwarten, dass der Gefrierpunkt und der nachfolgende Schmelzpunkt gleich sind. Wenn jedoch eine Hysterese vorliegt und der Gefrierpunkt und der Schmelzpunkt tatsächlich unterschiedlich sind, kann dies die Grundlage für einen Temperaturindikator bilden. Einige anfängliche Experimente mit einem aus Cholinchlorid und Harnstoff hergestellten DES zeigten einen geringfügigen Unterschied im Gefrierpunkt und im Schmelzpunkt, der jedoch nicht ausreichte, um allgemein nützlich zu sein. Anschließend wurde ein System mit signifikanter Hysterese festgestellt, wie in der folgenden Tabelle dargestellt, die in der WO 2012/145522 zu finden ist: Tabelle 1

Mol-% Harnstoff Gefrierpunkt [°C] Schmelzpunkt [°C]

0 241 241

52.6 93 96

55 47 71

60 1 69

67 1 60

70 1 60

75 30 62

80 74 70

100 134 134
Tabelle 1 zeigt, dass eine Mischung aus Harnstoff und Betainmonohydrat eine Hysterese bei einer Vielzahl von Verhältnissen erreicht. Der größte Unterschied zwischen dem Gefrierpunkt und dem Schmelzpunkt - 68 °C - wurde mit Harnstoff zu 60 Mol-% und Betainmonohydrat zu 40 Mol-% erreicht, obwohl anzumerken ist, dass bei vielen verschiedenen Verhältnissen eine signifikante Hysterese beobachtet wurde.
Mit anderen Worten - durch Einstellen des Verhältnisses der Komponenten im DES können der Gefrierpunkt und der Schmelzpunkt so voneinander abweichen, dass das Gefrieren des DES das Absenken auf eine erste Temperatur erfordert, die Mischung jedoch nur schmilzt, wenn sie auf eine zweite Temperatur erhöht wird, wobei die zweite Temperatur über oder weit über der ersten Temperatur liegt.
Obwohl in der WO 2012/145522 nicht berücksichtigt, zeigen diese Daten, dass Kombinationen von Betainhydrat und Harnstoff (oder einem anderen geeigneten DES) in bestimmten Molverhältnissen die Grundlage für brauchbare Temperaturindikatoren bilden können, wenn die Flüssigkeit in einem geeigneten Gehäuse enthalten ist. Diese mögliche Hysterese der DESs, die von den Autoren dieser Offenbarung in Betracht gezogen wird, kann vorteilhafterweise in Zustandsänderungsindikatoren wie Gefrier- und Schwellenwertindikatoren verwendet werden. Die Hysterese der DESs bedeutet, dass die DESs nicht nur bei Exposition gegenüber einer vorbestimmten Temperatur gefrieren, sondern auch in ihrem gefrorenen oder festen Zustand bleiben, nachdem die Temperatur über die Gefriertemperatur gestiegen ist, und die DESs in diesem festen Zustand bleiben, bis die Temperatur auf die Schmelztemperatur angehoben wird, die - wie oben angegeben - deutlich über der Gefriertemperatur liegen kann.
In einigen Fällen liegt die Schmelztemperatur weit über den Temperaturen, die normalerweise unter typischen Lagerbedingungen auftreten. Wenn beispielsweise die Exposition eines Impfstoffs überwacht werden soll, um festzustellen, ob er einer unerwünscht niedrigen Temperatur ausgesetzt war, ist es unwahrscheinlich, dass der Impfstoff Temperaturen ausgesetzt wird, die weit über etwa 60 °C liegen. Wenn das DES bei Temperaturen über etwa 60 °C schmilzt, bleibt es somit effektiv dauerhaft fest. Darüber hinaus ist in einigen Fällen der Festzustand des DES leicht zu beobachten (z. B. weil sich das Erscheinungsbild visuell ändert, wie z. B. Trübung, Änderung der Leitfähigkeit usw.). Somit können Indikatoren, die die hier erörterten DESs verwenden, eine zuverlässige und effektiv dauerhafte Anzeige der Exposition gegenüber einer vorbestimmten Temperatur liefern, unabhängig davon, ob dies eine Gefriertemperatur oder eine Schwellentemperatur ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst ein Indikator der vorliegenden Offenbarung ein DES, das in einem versiegelten Gehäuse wie einem Blister enthalten ist. Eine solche Konfiguration ist in 1 dargestellt. Der Indikator 100 beinhaltet ein Substrat 110, eine Hintergrundschicht 120 und eine Deckschicht 130. Das Zusammenfügen der Hintergrundschicht 120 und der oberen Schicht 130 bildet ein Gehäuse 140, das ein Innenvolumen 150 zum Aufnehmen oder Enthalten eines DES gemäß der vorliegenden Offenbarung umschließt. Das Innenvolumen 150 kann versiegelt werden, um das Eindringen von Flüssigkeit oder Dämpfen von außen oder das Austreten von DES zu verhindern oder zu minimieren. In einigen Ausführungsformen wird das Innenvolumen 150 unter Verwendung nicht durchlässiger Materialien für die Deckschicht 130 und die Hintergrundschicht 120 und/oder das Substrat 110 versiegelt. In einigen Ausführungsformen kann eine zusätzliche nicht durchlässige Schicht anstelle oder auf der Hintergrundschicht 120 verwendet werden. In einer solchen Konfiguration würde das Innenvolumen 150 durch Verbinden der oberen Schicht 130 mit der zusätzlichen nicht durchlässigen Schicht versiegelt.
In einigen Ausführungsformen ist die Hintergrundschicht 120 nicht enthalten, und wenn ein Hintergrund (z. B. ein farbiger Hintergrund oder gedruckte Zeichen) gewünscht wird, kann er direkt auf das Substrat 110 gedruckt werden.
Im Indikator 100 ist ein Referenzbereich 160 dargestellt, der in dieser Ausführungsform einen Ring umfasst, der um das Gehäuse 140 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen kann der Referenzbereich 160 Angaben enthalten, die verwendet werden können, um Änderungen im visuellen Erscheinungsbild des im Gehäuse 140 enthaltenen DES zu bewerten oder zu überwachen. In einigen Ausführungsformen umfasst der Referenzbereich 160 eine Farbe, die konfiguriert ist, um entweder einer im DES beobachteten Farbe oder einer Farbe der Hintergrundschicht 120 zu entsprechen. In einigen Ausführungsformen ist die Farbe des Referenzbereichs 160 so konfiguriert, dass sie einen Kontrast entweder zu einer im DES beobachteten Farbe oder einer Farbe der Hintergrundschicht 120 bildet.
In einigen Ausführungsformen kann das Substrat 110 selbst an einer Klebeschicht haften, die eine Trägerschicht beinhalten kann. Das Entfernen der Trägerschicht ermöglicht dann das Anhaften des Indikators 100 an einem Objekt, wie beispielsweise einem Impfstofffläschchen 200, wie in 2 dargestellt. Die Oberfläche oder das Objekt 200, an der bzw. dem der Indikator 100 haftet, kann abgerundet (z. B. zylindrisch), wie in 2 gezeigt, oder flach sein.
Das Gehäuse kann aus einem transparenten, halbtransparenten oder durchscheinenden Material (z. B. einem Sichtfenster) bestehen oder dieses beinhalten, das eine visuelle Beobachtung des DES ermöglicht, um festzustellen, ob sich das Erscheinungsbild visuell verändert hat. In einigen Ausführungsformen muss das versiegelte Gehäuse kein Sichtfenster enthalten, wenn die physikalische Änderung des DES auf andere Weise beobachtet werden kann, beispielsweise durch Messen der elektrischen Leitfähigkeit des DES. Beispielsweise zeigt in einigen Ausführungsformen das DES im Vergleich zu seinem flüssigen Zustand eine geringere elektrische Leitfähigkeit, wenn es fest ist, obwohl das Gegenteil für andere Ausführungsformen zutreffen kann. Somit kann die Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit des DES einen unabhängigen oder zusätzlichen Indikator dafür liefern, dass die Mischung entweder einer unerwünscht niedrigen Temperatur oder einer unerwünscht hohen Temperatur ausgesetzt wurde.
Gemäß einigen Ausführungsformen beinhalten die hierin offenbarten Indikatoren einen Hintergrund hinter oder unter dem versiegelten Gehäuse, so dass eine Änderung des visuellen Erscheinungsbilds des DES leichter identifiziert werden kann. Beispielsweise ist in einigen Ausführungsformen das DES im Wesentlichen klar oder durchscheinend, wenn es flüssig ist, wodurch ein Hintergrund (der eine Farbe und/oder gedruckte Zeichen beinhalten kann) beobachtet werden kann, und die Mischung wird trüb oder auf andere Weise undurchsichtig, wenn sie sich in Reaktion auf eine niedrige oder Gefriertemperatur verfestigt, wodurch der Hintergrund verdeckt und vollständig blockiert wird. In einigen Ausführungsformen zeigt das DES eine Farbe, wenn es flüssig ist, erscheint jedoch weiß oder trüb, wenn es verfestigt ist. Alternativ kann das DES bei Verwendung als steigender Temperaturindikator zunächst trüb oder undurchsichtig erscheinen und wird dann in Reaktion auf eine Schwellentemperatur, die eine Hintergrundfarbe oder gedruckte Angaben freilegen kann, transparent oder weniger trüb.
In einigen Ausführungsformen beinhalten die gedruckten Zeichen auf dem Hintergrund einen Strichcode oder ein anderes elektronisch scanbares Muster, der bzw. das nur gescannt werden kann, wenn das DES flüssig bleibt. Die Unfähigkeit, das Muster in einem sinkenden Indikator zu scannen, zeigt somit an, dass sich die Mischung in Reaktion auf eine niedrige oder Gefriertemperatur verfestigt hat, während die Fähigkeit, das Muster in einem steigenden Indikator zu scannen, anzeigt, dass die Mischung in Reaktion auf eine Schwellentemperatur geschmolzen ist.
In einigen Ausführungsformen zeigt das DES beim Verfestigen eine Farbe. Die Farbe kann von den eutektischen Komponenten selbst oder von einem farbigen Additiv stammen, die nur sichtbar oder besser sichtbar ist, wenn das DES fest ist, wobei die Farbe jedoch maskiert, verborgen oder auf andere Weise verringert ist, wenn das DES flüssig ist. Somit zeigt die Mischung eine Farbe, die entweder eine Exposition gegenüber einer niedrigen Temperatur dauerhaft anzeigen kann (für einen sinkenden Indikator) oder anzeigen kann, dass die Exposition gegenüber einer Schwellentemperatur noch nicht stattgefunden hat (für einen steigenden Indikator). In einigen Ausführungsformen kann die „Farbe“ des Additivs eher von Lichtstreuung als von irgendeiner inhärenten Farbe des Additivs stammen. Die Lichtstreuung kann ein milchiges, weißes oder anderweitig undurchsichtiges Erscheinungsbild erzeugen, das allein oder zusätzlich zu einem Hintergrund verwendet werden kann, um den Hintergrund zu verdecken oder zu blockieren. Wie oben erwähnt, kann in einigen Ausführungsformen eine Farbe sichtbar sein, wenn das DES flüssig ist. Diese Farbe kann von einem Additiv stammen, das zumindest teilweise sichtbar ist, wenn die Mischung flüssig ist, wobei die die Farbe allerdings nicht sichtbar oder weniger sichtbar ist, wenn sich die Mischung verfestigt. Dies kann daran liegen, dass die Lichtstreuung die Farbe des Additivs maskiert, wobei die Lichtstreuung durch das Additiv selbst und/oder die anderen Komponenten der Mischung im festen Zustand verursacht werden kann.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet ein Indikator einen Referenzbereich neben dem versiegelten Gehäuse. In einigen Fällen umgibt der Referenzbereich das versiegelte Gehäuse zumindest teilweise, wodurch ein Sichtfenster entsteht. Der Referenzbereich kann eine Farbe beinhalten, die der Farbe des DES im festen oder flüssigen Zustand entspricht. Wie oben erörtert, kann die Farbe von den eutektischen Komponenten selbst oder von einem farbigen Additiv stammen, wie zuvor erörtert, das sichtbar wird, wenn sich das DES verfestigt.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann ein Indikator der vorliegenden Offenbarung in Kombination mit einem oder mehreren anderen Zustandsänderungsindikatoren verwendet werden. Wenn ein sinkender Indikator verwendet wird, könnten der eine oder die mehreren zusätzlichen Indikatoren ein Schwellenwertindikator und/oder ein kumulativer Expositionsindikator sein. Wenn ein steigender Indikator verwendet wird, könnten der eine oder die mehreren zusätzlichen Indikatoren ein Gefrierindikator und/oder ein kumulativer Expositionsindikator sein. Die Bedingungen, die von dem einen oder den mehreren optionalen, zusätzlichen Indikatoren überwacht werden sollen, können eine beliebige Anzahl von Umwelteinflüssen beinhalten, wie z. B. Temperatur, pH-Wert, Feuchtigkeit, Zeit, Strahlung usw. Der Indikator gemäß der vorliegenden Offenbarung und die eine oder mehreren anderen Zustandsänderungsindikatoren können separat oder als Einzelindikator bereitgestellt werden.
Die DESs, die in den Indikatoren der vorliegenden Offenbarung nützlich sind, beinhalten mindestens zwei Komponenten: mindestens eine ein organisches Salz und mindestens einen Wasserstoffbindungsdonor. Es können auch andere Komponenten beinhaltet sein, um die Leistung der Mischung zu beeinflussen, beispielsweise durch Absenken oder Erhöhen der Gefriertemperatur und/oder der Schmelztemperatur. Die anderen Komponenten können auch ein organisches Salz oder ein Wasserstoffbindungsdonor sein.
Geeignete organische Salze können ein Cholinhalogenid oder substituiertes Cholinhalogenid wie Cholinchlorid, Cholinbromid, Acetylcholinchlorid, Betainmonohydrat, quaternäre Ammonium-, Phosphonium- und Sulfoniumsalze wie R₄N⁺X^- und R₄P⁺X^- nicht einschränkend beinhalten, wobei R ein organisches Radikal wie Alkyl, Cycloalkyl oder Aryl darstellt und wobei die R-Radikale in einem gegebenen Molekül gleich oder verschieden sein können und X^- ein Halogenidion wie Chlorid, Bromid oder lodid oder ein anderes geeignetes Anion darstellt. Nicht einschränkende Beispiele sind Tetraphenylphosphoniumchlorid, Octyldiphenylphoshoniumbromid, Benzylhexyldiphenylphosphoniumchlorid und dergleichen. Andere Salze wie Salze auf Imidazolium- und Pyridiniumbasis können ebenfalls verwendet werden.
Geeignete Wasserstoffbindungsdonoren können ohne Einschränkung Biuret, Harnstoff, Thioharnstoff, substituierte Biurets, Harnstoffe und Thioharnstoffe beinhalten, wie, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, 1-Methylharnstoff, 1,1-Dimethylharnstoff, 1,3-Dimethylharnstoff, 1-Phenylharnstoff, Amide wie Acetamid, Benzamid, Mono- und Di- und Triamide von Di- und Tricarbonsäuren, Glycerin, Glykole (wie Ethylenglykol und Polyethylenglykole), ein Metallsalzhydrat, Carbonsäuren und Di-, Tri- und Polycarbonsäuren wie Zitronensäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Aminosäuren (für Beispiele für Aminosäuren wird auf http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2015/CP/C5CP 01612F#!divAbstract verwiesen).
Das Molverhältnis des einen oder der mehreren organischen Salze zu dem einen oder den mehreren Wasserstoffbindungsdonoren kann etwa 10:1 bis etwa 1:10 betragen. In einigen Fällen beträgt es etwa 5:1 bis etwa 1:5, etwa 4:2 bis etwa 1:2 oder etwa 4:2 bis etwa 1:1. In einigen Ausführungsformen beträgt das Verhältnis von organischen Salzen zu Wasserstoffbindungsdonoren etwa 3:2.
Gemäß einigen Ausführungsformen wird das Molverhältnis von organischem Salz zu Wasserstoffbindungsdonor so ausgewählt, dass eine minimale Gefriertemperatur erreicht wird, während gleichzeitig ein gewünschtes Maß an Hysterese erzielt wird. Dies macht eine Änderung des DES über einen weiten Temperaturbereich beobachtbar.
Beispielhafte sinkende Temperaturindikatoren (z. B. Gefrierindikatoren) können die folgenden Gefrierbeginn- und Schmelzbeginn-Temperaturen aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist die Gefriertemperatur kleiner gleich etwa 15 °C, kleiner gleich etwa 10 °C, kleiner gleich etwa 5 °C, kleiner gleich etwa 0 °C, kleiner gleich etwa -5 °C, kleiner gleich etwa -10 °C, kleiner gleich etwa -15 °C oder kleiner gleich etwa -20 °C. In einigen Ausführungsformen ist die Schmelztemperatur höher als etwa 10 °C, höher als etwa 15 °C, höher als etwa 20 °C, höher als etwa 25 °C, höher als etwa 30 °C, höher als etwa 35 °C, höher als etwa 40 °C, höher als etwa 45 °C, höher als etwa 50 °C, höher als etwa 55 °C, höher als etwa 60 °C, höher als etwa 65 °C, höher als etwa 70 °C, höher als etwa 75 °C, höher als etwa 80 °C, höher als etwa 85 °C, höher als etwa 90 °C, höher als etwa 95 °C oder höher als etwa 100 °C. Dies bedeutet, dass die Differenz zwischen der Gefriertemperatur (oder der ersten Temperatur) und der Schmelztemperatur (oder der zweiten Temperatur) in einigen Ausführungsformen mindestens etwa 5 °C, mindestens etwa 10 °C, mindestens etwa 15 °C, mindestens etwa 20 °C, mindestens etwa 25 °C, mindestens etwa 30 °C, mindestens etwa 35 °C, mindestens etwa 40 °C, mindestens etwa 45 °C, mindestens etwa 50 °C, mindestens etwa 55 °C, mindestens etwa 60 °C, mindestens etwa 65 °C, mindestens etwa 70 °C, mindestens etwa 75 °C, mindestens etwa 80 °C, mindestens etwa 85 °C, mindestens etwa 90 °C, mindestens etwa 95 °C oder mindestens etwa 100 °C beträgt.
Beispielhafte steigende Temperaturindikatoren (z. B. Schwellenwertindikatoren) können die folgenden Gefrierbeginn- und Schmelzbeginn-Temperaturen aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist die Gefriertemperatur kleiner gleich etwa 5 °C, kleiner gleich etwa 0 °C, kleiner gleich etwa -5 °C, kleiner gleich etwa -10 °C, kleiner gleich etwa -15 °C, kleiner gleich etwa -20 °C, kleiner gleich etwa -25 °C oder kleiner gleich etwa -30 °C. In einigen Ausführungsformen ist die Schmelztemperatur höher als etwa -5 °C, höher als etwa 0 °C, höher als etwa 5 °C, höher als etwa 10 °C, höher als etwa 15 °C, höher als etwa 20 °C, höher als etwa 25 °C, höher als etwa 30 °C, höher als etwa 35 °C, höher als etwa 40 °C oder höher als etwa 45 °C.
Wie oben erwähnt, können die DESs der vorliegenden Offenbarung zusätzlich zu dem organischen Salz und dem Wasserstoffbindungsdonor ein Additiv enthalten. Das Additiv kann beinhaltet sein, um die Gefrier- und/oder Schmelztemperatur des DES zu beeinflussen oder auf diese einzuwirken. In einigen Fällen kann das Additiv selbst ein Wasserstoffdonor sein. In einigen Ausführungsformen beträgt das Molverhältnis des Additivs zu den anderen kombinierten Komponenten des DES etwa 4:1 bis etwa 1:50, etwa 3:1 bis etwa 1:40, etwa 2:1 bis etwa 1:30, etwa 1:1 bis etwa 1:20, etwa 1:2 bis etwa 1:15, etwa 1:5 bis etwa 1:14, etwa 1:7 bis etwa 1:13, von etwa oder etwa 1:9 bis etwa 1:12.
Diese Beispiele dienen dazu, die voraussichtliche Nützlichkeit von steigenden/sinkenden Temperaturindikatoren unter Verwendung eines geeigneten DES anzuzeigen, das eine Schmelz-Gefrier-Hysterese in einem geeigneten Gehäuse anzeigt, um einen Temperaturindikator bereitzustellen. Das Gehäuse kann ein Blistertyp sein, der aus einem transparenten Polymerfilm hergestellt ist, so dass der Übergang von flüssig zu fest oder von fest zu flüssig leicht durch Sichtprüfung bestimmt werden kann. Ein weiterer Vorteil der hier erörterten DESs besteht darin, dass sie im Allgemeinen niedrige Dampfdrücke aufweisen, wodurch jeglicher Verlust der Mischung durch die Indikatorverpackung minimiert oder stark verringert wird, wodurch die Verpackungsanforderungen vereinfacht werden.
Beispiel 1
Um die Art der Hysterese eines beispielhaften DES zu analysieren, wurden 9 g Harnstoff und 13,5 g Betainhydrat in einem 100-ml-Becherglas gemischt und in einen 85 °C warmen Ofen gegeben. Das Molverhältnis dieser Mischung betrug 60 Mol-% Harnstoff. Nach 10 Minuten war sie eine trübe Flüssigkeit mit niedriger Viskosität, die gerührt wurde. Nach weiteren 10 Minuten war die Mischung fast vollständig klar und wurde in eine Flasche dekantiert. Die resultierende Flüssigkeit blieb bei Raumtemperatur klar (siehe 3A).
Etwa 1 ml der Flüssigkeit wurde in jeweils zwei kleine Fläschchen gegeben, von denen eines in einen Gefrierschrank gegeben wurde. Die Temperatur im Gefrierschrank betrug etwa -5 °C. Nach 30 Minuten war sie zu einem weißen Feststoff gefroren und wurde aus dem Gefrierschrank genommen und bei Umgebungstemperatur (etwa 70 °F oder etwa 21 °C) gehalten. Danach blieb sie ein weißer Feststoff (siehe 3B), während die Raumtemperaturkontrolle noch klar und transparent war. Der Schmelzpunkt des im Gefrierschrank gebildeten weißen Feststoffs wurde als über 100 °C bemessen, um ein vollständiges Schmelzen der Probe zu erhalten.
Beispiel 2
Um den Einfluss einer dritten Komponente in einem DES zu analysieren, wurden 0,2 g Ethylenglykol mit 3,8 g des DES aus Beispiel 1 gemischt. Die resultierende Mischung wurde in zwei Portionen aufgeteilt. Eine wurde bei Umgebungstemperatur gehalten (siehe 4A) und die andere wurde in den Gefrierschrank gestellt. Die Temperatur im Gefrierschrank betrug etwa -5 °C. Nach 20 Minuten wurde beobachtet, dass die Gefrierschrankprobe teilweise gefroren war, und als sie einige Stunden später überprüft wurde, war sie vollständig zu einer weißlichen festen Masse gefroren. Beim Erwärmen auf Umgebungstemperatur blieb sie eine feste Masse (siehe 4B) mit einem Schmelzpunkt von etwa 80 °C.
Beispiel 3
Um den Einfluss einer dritten Komponente in einem DES weiter zu analysieren, wurden 0,8 g Ethylenglykol mit 3,2 g des DES aus Beispiel 1 gemischt. Diese Probe gefror weder im Gefrierschrank (d. h. bei einer Temperatur von etwa -5 °C) noch in einer Eis/SalzMischung (d. h. bei einer Temperatur von etwa -10 °C bis etwa -15 °C), was zeigt, dass der Gefrierpunkt des DES weiter gesenkt werden kann. Somit kann der tatsächliche Gefrierpunkt durch Zugabe eines geeigneten Additivs, das ein Wasserstoffbindungsdonor wie Ethylenglykol sein kann, sowie durch Ändern der Verhältnisse von Betainhydrat und Harnstoff programmiert werden.
Beispiel 4
Um die Verwendung eines DES der vorliegenden Offenbarung als steigender oder Schwellenwertindikator zu untersuchen, wurde eine stark eutektische Lösung hergestellt, indem (1) Harnstoff, 60 Mol-%, (12,02 g) und Betainhydrat, 40 %, (18,03 g) in einem Becherglas kombiniert wurden, (2) die Pulver für 2 Minuten vorsichtig vermischt und (3) die Mischung auf 84 °C erhitzt wurde, bis die Mischung eine klare Flüssigkeit (40 m) war. Die Flüssigkeit blieb nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur klar.
Ein Teil dieses Produkts wurde in ein Fläschchen überführt, in einen Gefrierschrank gestellt (d. h. bei einer Temperatur von etwa -5 °C), und nach 20 Minuten war die klare Flüssigkeit undurchsichtig weiß geworden und blieb nach dem Erwärmen auf Raumtemperatur auch so (siehe 5A). Das Fläschchen mit dem undurchsichtigen Feststoff wurde dann in einem Wasserbad auf 82 °C erhitzt, wobei der undurchsichtige Feststoff eine klare Flüssigkeit wurde und auch sogar klar blieb, nachdem das Fläschchen und sein Inhalt wieder Raumtemperatur erreicht hatten (siehe 5B).
Ausführungsformen
Die folgenden spezifischen Ausführungsformen werden von den Autoren der vorliegenden Offenbarung in Betracht gezogen, obwohl der Fachmann erkennen wird, dass diese Liste der Ausführungsformen, die mit dem Rahmen dieser Offenbarung übereinstimmen, nicht erschöpfend ist.
Ausführungsform 1. Ein Temperaturänderungsindikator, umfassend:

ein Substrat;
ein versiegeltes Gehäuse, das von dem Substrat getragen wird, wobei mindestens ein Teil des versiegelten Gehäuses transparent ist; und
ein stark eutektisches Lösungsmittel (DES), das ferner eine erste Komponente und eine zweite Komponente umfasst, wobei das DES in dem Gehäuse enthalten und durch den sichtbaren Teil des Gehäuses sichtbar ist;
wobei das DES ein erstes Merkmal aufweist, wenn es einer ersten Temperatur ausgesetzt wird, und ein zweites Merkmal aufweist, wenn es einer zweiten Temperatur ausgesetzt wird, und das zweite Merkmal beibehält, wenn es der ersten Temperatur erneut ausgesetzt wird; und
wobei der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal ein beobachtbarer Übergang ist.

Ausführungsform 2. Indikator gemäß Ausführungsform 1, wobei der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Temperatur mindestens etwa 10 °C, mindestens etwa 15 °C, mindestens etwa 20 °C, mindestens etwa 25 °C, mindestens etwa 30 °C, mindestens etwa 35 °C, mindestens etwa 40 °C, mindestens etwa 45 °C, mindestens etwa 50 °C, mindestens etwa 55 °C, mindestens etwa 60 °C, mindestens etwa 65 °C. etwa 70 °C, mindestens etwa 75 °C, mindestens etwa 80 °C, mindestens etwa 85 °C oder mindestens etwa 90 °C beträgt.
Ausführungsform 3. Indikator gemäß Ausführungsform 1 oder 2, wobei die erste Komponente einen Wasserstoffbindungsdonor umfasst und die zweite Komponente ein organisches Salz umfasst.
Ausführungsform 4. Indikator gemäß Ausführungsform 3, wobei der Wasserstoffbindungsdonor mindestens eines aus einem substituierten oder unsubstituierten Harnstoff, Thioharnstoff oder Biuret; einem Amid; einem Glycerin; einem Glykol; einem Metallsalzhydrat; einer Carbonsäure; und einer Di-, Tri- oder Polycarbonsäure umfasst. Ausführungsform 5. Indikator gemäß Ausführungsform 3, wobei der Wasserstoffbindungsdonor mindestens eines aus 1-Methylharnstoff, 1,1-Dimethylharnstoff, 1,3-Dimethylharnstoff, 1-Phenylharnstoff, Acetamid, Benzamid, Ethylenglykol, Polyethylenglykolen, Zitronensäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure und einer Aminosäure umfasst.
Ausführungsform 6. Indikator gemäß Ausführungsform 3, 4 oder 5, wobei das organische Salz mindestens eines aus einem substituierten oder unsubstituierten Cholinhalogenid, Betainmonohydrat, quaternärem Ammonium, einem Salz auf Imidazolium- und Pyridiniumbasis, einem Phosphonium- oder Sulfoniumsalz wie Tetraphenylphosphoniumchlorid, Octyldiphenylphoshoniumbromid, Benzylhexyldiphenylphosphoniumchlorid und dergleichen umfasst.
Ausführungsform 7. Indikator gemäß Ausführungsform 3, 4 oder 5, wobei das organische Salz mindestens eines aus Cholinchlorid; Cholinbromid; Acetylcholinchlorid, Betainmonohydrat, quaternärem Ammonium, einem Phosphonium- oder Sulfoniumsalz, dargestellt durch R₄N⁺X^-und R₄P⁺X^-, umfasst, wobei R ein organisches Radikal darstellt und wobei die organischen Radikale in einem gegebenen Molekül gleich oder verschieden sein können und wobei X^- ein Halogenidion darstellt.
Ausführungsform 8. Indikator gemäß Ausführungsform 7, wobei das organische Radikal ein Alkyl, ein Cycloalkyl oder ein Aryl ist.
Ausführungsform 9. Indikator gemäß Ausführungsform 7 oder 8, wobei das Halogenidion Chlorid, Bromid oder lodid ist.
Ausführungsform 10. Indikator gemäß Ausführungsform 1, 2 oder 3, wobei die erste Komponente Harnstoff umfasst und die zweite Komponente Betainmonohydrat umfasst.
Ausführungsform 11. Indikator gemäß Ausführungsform 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, wobei das Molverhältnis der ersten Komponente zur zweiten Komponente etwa 10:1 bis etwa 1:10, etwa 5:1 bis etwa 1:5, etwa 4:2 bis etwa 1:2, etwa 4:2 bis etwa 1:1 oder etwa 3:2 beträgt.
Ausführungsform 12. Indikator gemäß Ausführungsform 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, wobei das DES ferner mindestens ein Additiv umfasst und wobei die Identität und Konzentration des mindestens einen Additivs ausgewählt ist, um eine oder beide der ersten und der zweiten Temperatur zu erhöhen oder zu senken.
Ausführungsform 13. Indikator gemäß Ausführungsform 12, wobei das mindestens eine Additiv ein Wasserstoffbindungsdonor ist.
Ausführungsform 14. Indikator gemäß Ausführungsform 13, wobei der Wasserstoffbindungsdonor mindestens eines aus einem substituierten oder unsubstituierten Harnstoff, Thioharnstoff oder Biuret; einem Amid; einem Glycerin; einem Glykol; einem Metallsalzhydrat; einer Carbonsäure; und einer Di-, Tri- oder Polycarbonsäure umfasst.
Ausführungsform 15. Indikator gemäß Ausführungsform 12, 13 oder 14, wobei das Molverhältnis des mindestens einen Additivs zum Rest des DES etwa 3:1 bis etwa 1:40, etwa 2:1 bis etwa 1:30, etwa 1:1 bis etwa 1:20, etwa 1:2 bis etwa 1:15 oder etwa 1:5 bis etwa 1:14 beträgt.
Ausführungsform 16. Indikator gemäß Ausführungsform 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 oder 15, wobei der beobachtbare Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit umfasst.
Ausführungsform 17. Indikator gemäß Ausführungsform 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 oder 16, wobei der beobachtbare Übergang eine visuelle Änderung des Erscheinungsbildes umfasst.
Ausführungsform 18. Indikator der Ausführungsform 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 oder 17, ferner umfassend eine Klebstoffschicht, die unter dem Substrat liegt.
Ausführungsform 19. Indikator gemäß Ausführungsform 18, der ferner eine Trennschicht umfasst, die die Klebstoffschicht bedeckt, bevor der Gefrierindikator auf eine Oberfläche aufgebracht wird.
Ausführungsform 20. Indikator gemäß Ausführungsform 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 oder 19, wobei die erste Temperatur höher als die zweite Temperatur ist.
Ausführungsform 21. Indikator gemäß Ausführungsform 20, wobei die erste Temperatur mindestens etwa 10 °C, mindestens etwa 15 °C, mindestens etwa 20 °C, mindestens etwa 25 °C, mindestens etwa 30 °C, mindestens etwa 35 °C, mindestens etwa 40 °C, mindestens etwa 45 °C, mindestens etwa 50 °C, mindestens etwa 55 °C, mindestens etwa 60 °C, mindestens etwa 65 °C, mindestens etwa 70 °C, mindestens etwa 75 °C, mindestens etwa 80 °C, mindestens etwa 85 °C oder mindestens etwa 90 °C beträgt.
Ausführungsform 22. Indikator gemäß Ausführungsform 20 oder 21, wobei die zweite Temperatur kleiner gleich etwa -15 °C, kleiner gleich etwa -10 °C, kleiner gleich etwa 0 °C, kleiner gleich etwa 5 °C, kleiner gleich etwa 10 °C oder kleiner gleich etwa 15 °C ist.
Ausführungsform 23. Indikator gemäß Ausführungsform 20, 21 oder 22, wobei das erste Merkmal ist, dass das DES flüssig ist, und das zweite Merkmal ist, dass das DES fest oder halbfest ist.
Ausführungsform 24. Indikator gemäß Ausführungsform 20, 21, 22 oder 23, wobei das erste Merkmal ist, dass das DES klar oder durchscheinend ist, und das zweite Merkmal ist, dass das DES undurchsichtig oder trüb ist.
Ausführungsform 25. Indikator gemäß Ausführungsform 20, 21, 22, 23 oder 24, wobei das DES ferner eine Indikatorkomponente umfasst, die im Wesentlichen nicht sichtbar oder weniger sichtbar ist, bis der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal auftritt.
Ausführungsform 26. Indikator gemäß Ausführungsform 25, wobei der beobachtbare Übergang auftritt, wenn sich das DES, das ursprünglich flüssig ist, in Reaktion auf Exposition gegenüber einer Temperatur kleiner gleich der ersten Temperatur verfestigt; und wobei die Indikatorkomponente durch Streulicht sichtbar wird, wenn sich das DES verfestigt.
Ausführungsform 27. Indikator gemäß Ausführungsform 25, wobei der beobachtbare Übergang auftritt, wenn sich das DES, das ursprünglich flüssig ist, in Reaktion auf Exposition gegenüber einer Temperatur kleiner gleich der zweiten Temperatur verfestigt; und wobei die Farbe der Indikatorkomponente sichtbar wird, wenn sich das DES verfestigt.
Ausführungsform 28. Indikator gemäß Ausführungsform 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 oder 27, wobei das Substrat einen Hintergrund umfasst, der durch das DES sichtbar ist, bevor das DES den beobachtbaren Übergang durchläuft.
Ausführungsform 29. Indikator gemäß Ausführungsform 28, wobei der Hintergrund eine Schicht umfasst, die an dem Substrat oder einer farbigen Oberfläche, einer abgedunkelten Oberfläche oder gedruckten Zeichen haftet.
Ausführungsform 30. Indikator gemäß Ausführungsform 28 oder 29, wobei der beobachtbare Übergang den Hintergrund verdeckt.
Ausführungsform 31. Indikator gemäß Ausführungsform 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 oder 19, wobei die erste Temperatur geringer als die zweite Temperatur ist.
Ausführungsform 32. Indikator gemäß Ausführungsform 31, wobei die erste Temperatur kleiner gleich etwa -15 °C, kleiner gleich etwa -10 °C, kleiner gleich etwa 0 °C, kleiner gleich etwa 5 °C, kleiner gleich etwa 10 °C oder kleiner gleich etwa 15 °C ist.
Ausführungsform 33. Indikator gemäß Ausführungsform 31 oder 32, wobei die zweite Temperatur höher als etwa 10 °C, höher als etwa 15 °C, höher als etwa 20 °C, höher als etwa 25 °C, höher als etwa 30 °C, höher als etwa 35 °C, höher als etwa 40 °C, höher als etwa 45 °C, höher als etwa 50 °C, höher als etwa 55 °C, höher als etwa 60 °C, höher als etwa 65 °C, höher als etwa 70 °C, höher als etwa 75 °C, höher als etwa 80 °C, höher als etwa 85 °C oder höher als etwa 90 °C ist.
Ausführungsform 34. Indikator gemäß Ausführungsform 31, 32 oder 33, wobei das erste Merkmal ist, dass das DES fest oder halbfest ist, und das zweite Merkmal ist, dass das DES flüssig ist.
Ausführungsform 35. Indikator gemäß Ausführungsform 31, 32, 33 oder 34, wobei das DES ferner eine Indikatorkomponente umfasst, die im Wesentlichen nicht sichtbar oder weniger sichtbar ist, nachdem der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal erfolgt ist.
Ausführungsform 36. Indikator gemäß Ausführungsform 31, 32, 33 oder 34, wobei das erste Merkmal ist, dass das DES undurchsichtig oder trüb ist, und das zweite Merkmal ist, dass das DES klar oder durchscheinend ist.
Ausführungsform 37. Indikator gemäß Ausführungsform 36, wobei der beobachtbare Übergang auftritt, wenn das DES, das ursprünglich fest oder halbfest ist, in Reaktion auf Exposition gegenüber einer Temperatur größer gleich der zweiten Temperatur schmilzt; und wobei die Indikatorkomponente weniger sichtbar oder im Wesentlichen unsichtbar wird, wenn das DES schmilzt.
Ausführungsform 38. Indikator gemäß Ausführungsform 31, 32, 33, 34, 35, 36 oder 37, wobei das Substrat einen Hintergrund umfasst, der durch das DES nicht wesentlich sichtbar ist, bevor das DES den beobachtbaren Übergang durchläuft.
Ausführungsform 39. Indikator gemäß Ausführungsform 38, wobei der Hintergrund eine Schicht umfasst, die an dem Substrat oder einer farbigen Oberfläche, einer abgedunkelten Oberfläche oder gedruckten Zeichen haftet.
Ausführungsform 40. Indikator gemäß Ausführungsform 38 oder 39, wobei der beobachtbare Übergang den Hintergrund freilegt oder ermöglicht, dass der Hintergrund besser beobachtbar ist.
Ausführungsform 41. Indikator gemäß Ausführungsform 25 oder 35, wobei der Indikator ferner einen Referenzbereich umfasst, der dem transparenten Teil des versiegelten Gehäuses benachbart ist oder diesen zumindest teilweise umgibt, wobei der Referenzbereich eine Farbe aufweist, die der Farbe der Indikatorkomponente entspricht.
Ausführungsform 42. Indikator gemäß Ausführungsform 29, 30, 40 oder 41, wobei der Indikator ferner eine Referenz umfasst, die dem transparenten Teil des versiegelten Gehäuses benachbart ist oder diesen zumindest teilweise umgibt, wobei der Referenzbereich eine Farbe aufweist, die der Farbe des Hintergrunds entspricht, oder Informationen darstellt, die im Lichte der auf dem Hintergrund gedruckten Zeichen zu interpretieren sind.
Ausführungsform 43. Kombinationsindikator, umfassend:

den Indikator gemäß Ausführungsform 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 oder 42; und
mindestens eines von einem Gefrierindikator, einem Schwellenwertindikator und einem kumulativen Indikator.

Ausführungsform 44. Kombinationsindikator gemäß Ausführungsform 43, wobei der Schwellenwertindikator und/oder der kumulative Indikator konfiguriert sind, um mindestens eines aus einer Änderung oder einem Zeitraum der Exposition gegenüber Temperatur, pH-Wert, Feuchtigkeit oder Strahlung zu überwachen.
Ausführungsform 45. Indikator gemäß Ausführungsform 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 oder 42 oder Kombinationsindikator gemäß Ausführungsform 43 oder 44, wobei der Indikator oder der Kombinationsindikator an einem Produkt oder einer Produktverpackung befestigt ist.
Ausführungsform 46. Indikator oder Kombinationsindikator gemäß Ausführungsform 45, wobei das Produkt oder die Produktverpackung eine verderbliche Substanz enthält. Ausführungsform 47. Indikator oder Kombinationsindikator gemäß Ausführungsform 46, wobei die verderbliche Substanz ein Lebensmittelprodukt oder ein pharmazeutisches Produkt wie ein Impfstoff oder ein Medikament ist.
Ausführungsform 48. Verfahren zum Herstellen eines Temperaturänderungsindikators, wobei das Verfahren umfasst:

Bilden eines DES durch Kombinieren mindestens einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente;
Platzieren des DES in einem Gehäuse, das an einem Substrat befestigt ist; und Verschließen des Gehäuses, um das DES im Gehäuse zu halten;
wobei das DES ein erstes Merkmal aufweist, wenn es einer ersten Temperatur ausgesetzt wird, und ein zweites Merkmal aufweist, wenn es einer zweiten Temperatur ausgesetzt wird, und das zweite Merkmal beibehält, wenn es der ersten Temperatur erneut ausgesetzt wird; und
wobei der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal ein beobachtbarer Übergang ist.

Ausführungsform 49. Verfahren gemäß Ausführungsform 48, wobei das Bilden des DES ferner das Aussetzen der ersten und der zweiten Komponente gegenüber einer erhöhten Temperatur, während sie kombiniert werden, und/oder das Aussetzen der ersten und der zweiten Komponente gegenüber einer erhöhten Temperatur für einen Zeitraum unmittelbar nach deren Kombination umfasst.
Ausführungsform 50. Verfahren nach Ausführungsform 49, wobei die erhöhte Temperatur höher als etwa 40 °C, höher als etwa 45 °C, höher als etwa 50 °C, höher als etwa 55 °C, höher als etwa 60 °C, höher als etwa 65 °C, höher als etwa 70 °C, höher als etwa 75 °C, höher als etwa 80 °C oder etwa 85 °C ist.
Ausführungsform 51. Verfahren nach Ausführungsform 48, 49 oder 50, wobei das Gehäuse nach dem Verschließen am Substrat befestigt wird.
Ausführungsform 52. Verfahren nach Ausführungsform 48, 49, 50 oder 51, wobei der Indikator - nach dem Verschließen des Gehäuses, um das DES im Gehäuse zu halten - einer verringerten Temperatur ausgesetzt wird, um das DES zu verfestigen oder zumindest teilweise zu verfestigen.
Sofern nicht anders angegeben, sind alle Zahlen, die Mengen an Bestandteilen, Eigenschaften wie Molekulargewicht, Reaktionsbedingungen usw. ausdrücken, die in der Patentschrift und in den Ansprüchen verwendet werden, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „etwa“ modifiziert sind. Dementsprechend sind die in der Patentschrift und den beigefügten Ansprüchen angegebenen numerischen Parameter, sofern nicht anders vorgegeben, Näherungswerte, die in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften variieren können, die durch die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erhalten werden sollen. Zumindest, und nicht im Versuch, die Anwendung der Äquivalenzdoktrin auf den Rahmen der Ansprüche einzuschränken, ist jeder numerische Parameter wenigstens unter Berücksichtigung der Anzahl angegebener signifikanter Stellen und unter Anwendung gewöhnlicher Rundungsverfahren auszulegen. Ungeachtet dessen, dass die numerischen Bereiche und Parameter, die den breiten Rahmen der vorliegenden Offenbarung darstellen, Näherungswerte sind, sind die in den spezifischen Beispielen angegebenen numerischen Werte so genau wie möglich angegeben. Jeder numerische Wert enthält jedoch von Natur aus bestimmte Fehler, die notwendigerweise aus der Standardabweichung resultieren, die in ihren jeweiligen Testmessungen begründet sind. In einer Ausführungsform beziehen sich die Begriffe „etwa“ und „ungefähr“ auf numerische Parameter innerhalb von 10 % des angegebenen Bereichs.
Die Verwendung der Begriffe „ein“ und „eine“ und „der“, „die“ und „das“ und ähnliche Referenten im Kontext mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung (insbesondere im Kontext der folgenden Ansprüche) sollen zur Deckung von sowohl Singular als auch Plural ausgelegt werden, sofern hier nicht anders angegeben oder deutlich zum Kontext im Widerspruch stehend. Die Angabe von Wertebereichen in diesem Dokument soll lediglich als Kurzform dienen, um sich individuell auf jeden einzelnen Wert zu beziehen, der in den Bereich fällt. Sofern hierin nicht anders angegeben, ist jeder einzelne Wert so in die Patentschrift aufgenommen, als ob er hier einzeln angegeben wäre. Alle hier beschriebenen Verfahren können in jeder geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, sofern hierin nichts anderes angegeben ist oder der Kontext anderweitig eindeutig widerspricht. Die Verwendung sämtlicher hierin bereitgestellter Beispiele oder beispielhafter Sprachen (z. B. „wie“) soll lediglich die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung besser beleuchten und schränkt den Rahmen der vorliegenden Offenbarung nicht ein. Keine Sprache in der Patentschrift sollte so ausgelegt werden, dass sie ein nicht beanspruchtes Element anzeigt, das für die Ausübung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wesentlich ist.
Gruppierungen alternativer Elemente oder Ausführungsformen, die hier offenbart sind, sind nicht als Einschränkungen zu verstehen. Jedes Gruppenmitglied kann einzeln oder in beliebiger Kombination mit anderen Mitgliedern der Gruppe oder anderen hierin enthaltenen Elementen bezeichnet und beansprucht werden. Es wird erwartet, dass ein oder mehrere Mitglieder einer Gruppe aus Gründen der Zweckmäßigkeit und/oder Patentierbarkeit in eine Gruppe aufgenommen oder aus dieser gelöscht werden können. Wenn eine solche Aufnahme oder Löschung erfolgt, wird davon ausgegangen, dass die Patentschrift die geänderte Gruppe enthält, wodurch die schriftliche Beschreibung aller in den beigefügten Ansprüchen verwendeten Markush-Gruppen erfüllt wird.
Bestimmte Ausführungsformen werden hierin beschrieben, einschließlich des besten dem Erfinder bekannten Modus zum Ausführen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Natürlich werden Variationen dieser beschriebenen Ausführungsformen für den Durchschnittsfachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung offensichtlich. Der Erfinder erwartet, dass erfahrene Fachmänner solche Variationen nach Bedarf anwenden, und der Erfinder beabsichtigt, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anders als hierin speziell beschrieben ausgeübt werden. Dementsprechend beinhaltet diese Offenbarung alle Änderungen und Äquivalente des Gegenstands, die in den hier beigefügten Ansprüchen aufgeführt sind, soweit dies nach geltendem Recht zulässig ist. Darüber hinaus ist jede Kombination der oben beschriebenen Elemente in allen möglichen Variationen davon von der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen, sofern hierin nichts anderes angegeben ist oder der Kontext anderweitig eindeutig widerspricht.
Spezifische Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, können in den Ansprüchen weiter eingeschränkt sein, unter Anwendung von Sprache, aus dieser bestehend oder im Wesentlichen aus dieser bestehend. Bei Verwendung in den Ansprüchen, unabhängig davon, ob sie gemäß Änderung eingereicht oder hinzugefügt wurden, schließt der Übergangsbegriff „bestehend aus“ alle Elemente, Schritte oder Bestandteile aus, die nicht in den Ansprüchen angegeben sind. Der Übergangsbegriff „im Wesentlichen bestehend aus“ beschränkt den Rahmen eines Anspruchs auf die angegebenen Materialien oder Schritte und diejenigen, die die grundlegenden und neuartigen Merkmale nicht wesentlich beeinflussen. Ausführungsformen dieser Offenbarung, die so beansprucht werden, werden hierin inhärent oder ausdrücklich beschrieben und ermöglicht.
Wenn in dieser Offenbarung auf Patente und gedruckte Veröffentlichungen Bezug genommen wird, so ist jede dieser Referenzschriften und gedruckten Veröffentlichungen hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einzeln aufgenommen.
Abschließend versteht es sich, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Andere Modifikationen, die verwendet werden können, fallen in den Rahmen dieser Offenbarung. Somit können als Beispiel, aber nicht zur Einschränkung, alternative Konfigurationen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gemäß den hierin enthaltenen Lehren verwendet werden. Dementsprechend ist die vorliegende Offenbarung nicht genau auf das Gezeigte und Beschriebene beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62642792 [0001]
US 7343872 [0004]
US 7490575 [0004]
US 2008/0110391 [0004]
US 2008/0257251 [0004]
US 2010/0162941 [0004]
US 7517146 [0004]
US 2016/006981 [0004]
US 2016/0313253 [0004]
US 2016/0349225 [0004]
WO 2012/145522 [0053, 0062]
WO 2012145522 [0065]

Claims

Temperaturänderungsindikator, umfassend: ein Substrat; ein versiegeltes Gehäuse, das von dem Substrat getragen wird, wobei mindestens ein Teil des versiegelten Gehäuses transparent ist; und ein stark eutektisches Lösungsmittel (DES), das ferner eine erste Komponente und eine zweite Komponente umfasst, wobei das DES in dem Gehäuse enthalten und durch den sichtbaren Teil des Gehäuses sichtbar ist; wobei das DES ein erstes Merkmal aufweist, wenn es einer ersten Temperatur ausgesetzt wird, und ein zweites Merkmal aufweist, wenn es einer zweiten Temperatur ausgesetzt wird, und das zweite Merkmal beibehält, wenn es der ersten Temperatur erneut ausgesetzt wird; und wobei der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal ein beobachtbarer Übergang ist.
Indikator nach Anspruch 1, wobei der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Temperatur mindestens etwa 10 °C, mindestens etwa 15 °C, mindestens etwa 20 °C, mindestens etwa 25 °C, mindestens etwa 30 °C, mindestens etwa 35 °C, mindestens etwa 40 °C, mindestens etwa 45 °C, mindestens etwa 50 °C, mindestens etwa 55 °C, mindestens etwa 60 °C, mindestens etwa 65 °C, mindestens etwa 70 °C, mindestens etwa 75 °C, mindestens etwa 80 °C, mindestens etwa 85 °C oder mindestens etwa 90 °C beträgt.
Indikator nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Komponente einen Wasserstoffbindungsdonor umfasst und die zweite Komponente ein organisches Salz umfasst.
Indikator nach Anspruch 3, wobei der Wasserstoffbindungsdonor mindestens eines aus einem substituierten oder unsubstituierten Harnstoff, Thioharnstoff oder Biuret; einem Amid; einem Glycerin; einem Glykol; einem Metallsalzhydrat; einer Carbonsäure; und einer Di-, Tri- oder Polycarbonsäure umfasst.
Indikator nach Anspruch 3, wobei der Wasserstoffbindungsdonor mindestens eines aus 1-Methylharnstoff, 1,1-Dimethylharnstoff, 1,3-Dimethylharnstoff, 1-Phenylharnstoff, Acetamid, Benzamid, Ethylenglykol, Polyethylenglykolen, Zitronensäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure und einer Aminosäure umfasst.
Indikator nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei das organische Salz mindestens eines aus einem substituierten oder unsubstituierten Cholinhalogenid, Betainmonohydrat, quaternärem Ammonium, einem Salz auf Imidazolium- und Pyridiniumbasis, einem Phosphonium- oder Sulfoniumsalz wie Tetraphenylphosphoniumchlorid, Octyldiphenylphoshoniumbromid, Benzylhexyldiphenylphosphoniumchlorid und dergleichen umfasst.
Indikator nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei das organische Salz mindestens eines aus Cholinchlorid; Cholinbromid; Acetylcholinchlorid, Betainmonohydrat, quaternärem Ammonium, einem Phosphonium- oder Sulfoniumsalz, dargestellt durch R₄N⁺X^- und R₄P⁺X^-, umfasst, wobei R ein organisches Radikal darstellt und wobei die organischen Radikale in einem gegebenen Molekül gleich oder verschieden sein können und wobei X^- ein Halogenidion darstellt.
Indikator nach Anspruch 7, wobei das organische Radikal ein Alkyl, ein Cycloalkyl oder ein Aryl ist.
Indikator nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Halogenidion Chlorid, Bromid oder lodid ist.
Indikator nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die erste Komponente Harnstoff umfasst und die zweite Komponente Betainmonohydrat umfasst.
Indikator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10, wobei das Molverhältnis der ersten Komponente zur zweiten Komponente etwa 10:1 bis etwa 1:10, etwa 5:1 bis etwa 1:5, etwa 4:2 bis etwa 1:2, etwa 4:2 bis etwa 1:1 oder etwa 3:2 beträgt.
Indikator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, wobei das DES ferner mindestens ein Additiv umfasst und wobei die Identität und Konzentration des mindestens einen Additivs ausgewählt ist, um eine oder beide der ersten und der zweiten Temperatur zu erhöhen oder zu senken.
Indikator nach Anspruch 12, wobei das mindestens eine Additiv ein Wasserstoffbindungsdonor ist.
Indikator nach Anspruch 13, wobei der Wasserstoffbindungsdonor mindestens eines aus einem substituierten oder unsubstituierten Harnstoff, Thioharnstoff oder Biuret; einem Amid; einem Glycerin; einem Glykol; einem Metallsalzhydrat; einer Carbonsäure; und einer Di-, Tri- oder Polycarbonsäure umfasst.
Indikator nach Anspruch 12, 13 oder 14, wobei das Molverhältnis des mindestens einen Additivs zum Rest des DES etwa 3:1 bis etwa 1:40, etwa 2:1 bis etwa 1:30, etwa 1:1 bis etwa 1:20, etwa 1:2 bis etwa 1:15 oder etwa 1:5 bis etwa 1:14 beträgt.
Indikator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 oder 15, wobei der beobachtbare Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit umfasst.
Indikator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 oder 16, wobei der beobachtbare Übergang eine visuelle Änderung des Erscheinungsbildes umfasst.
Indikator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 oder 17, ferner umfassend eine Klebstoffschicht, die unter dem Substrat liegt.
Indikator nach Anspruch 18, der ferner eine Trennschicht umfasst, die die Klebstoffschicht bedeckt, bevor der Gefrierindikator auf eine Oberfläche aufgebracht wird.
Indikator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 oder 19, wobei die erste Temperatur höher als die zweite Temperatur ist.
Indikator nach Anspruch 20, wobei die erste Temperatur mindestens etwa 10 °C, mindestens etwa 15 °C, mindestens etwa 20 °C, mindestens etwa 25 °C, mindestens etwa 30 °C, mindestens etwa 35 °C, mindestens etwa 40 °C, mindestens etwa 45 °C, mindestens etwa 50 °C, mindestens etwa 55 °C, mindestens etwa 60 °C, mindestens etwa 65 °C, mindestens etwa 70 °C, mindestens etwa 75 °C, mindestens etwa 80 °C, mindestens etwa 85 °C oder mindestens etwa 90 °C beträgt.
Indikator nach Anspruch 20 oder 21, wobei die zweite Temperatur kleiner gleich etwa -15 °C, kleiner gleich etwa -10 °C, kleiner gleich etwa 0 °C, kleiner gleich etwa 5 °C, kleiner gleich etwa 10 °C oder kleiner gleich etwa 15 °C ist.
Indikator nach Anspruch 20, 21 oder 22, wobei das erste Merkmal ist, dass das DES flüssig ist, und das zweite Merkmal ist, dass das DES fest oder halbfest ist.
Indikator nach Anspruch 20, 21, 22 oder 23, wobei das erste Merkmal ist, dass das DES klar oder durchscheinend ist, und das zweite Merkmal ist, dass das DES undurchsichtig oder trüb ist.
Indikator nach Anspruch 20, 21, 22, 23 oder 24, wobei das DES ferner eine Indikatorkomponente umfasst, die im Wesentlichen nicht sichtbar oder weniger sichtbar ist, bis der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal auftritt.
Indikator nach Anspruch 25, wobei der beobachtbare Übergang auftritt, wenn sich das DES, das ursprünglich flüssig ist, in Reaktion auf Exposition gegenüber einer Temperatur kleiner gleich der ersten Temperatur verfestigt; und wobei die Indikatorkomponente durch Streulicht sichtbar wird, wenn sich das DES verfestigt.
Indikator nach Anspruch 25, wobei der beobachtbare Übergang auftritt, wenn sich das DES, das ursprünglich flüssig ist, in Reaktion auf Exposition gegenüber einer Temperatur kleiner gleich der zweiten Temperatur verfestigt; und wobei die Farbe der Indikatorkomponente sichtbar wird, wenn sich das DES verfestigt.
Indikator nach Anspruch 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 oder 27, wobei das Substrat einen Hintergrund umfasst, der durch das DES sichtbar ist, bevor das DES den beobachtbaren Übergang durchläuft.
Indikator nach Anspruch 28, wobei der Hintergrund eine Schicht umfasst, die an dem Substrat oder einer farbigen Oberfläche, einer abgedunkelten Oberfläche oder gedruckten Zeichen haftet.
Indikator nach Anspruch 28 oder 29, wobei der beobachtbare Übergang den Hintergrund verdeckt.
Indikator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 oder 19, wobei die erste Temperatur niedriger als die zweite Temperatur ist.
Indikator nach Anspruch 31, wobei die erste Temperatur kleiner gleich etwa - 15 °C, kleiner gleich etwa -10 °C, kleiner gleich etwa 0 °C, kleiner gleich etwa 5 °C, kleiner gleich etwa 10 °C oder kleiner gleich etwa 15 °C ist.
Indikator nach Anspruch 31 oder 32, wobei die zweite Temperatur höher als etwa 10 °C, höher als etwa 15 °C, höher als etwa 20 °C, höher als etwa 25 °C, höher als etwa 30 °C, höher als etwa 35 °C, höher als etwa 40 °C, höher als etwa 45 °C, höher als etwa 50 °C, höher als etwa 55 °C, höher als etwa 60 °C, höher als etwa 65 °C, höher als etwa 70 °C, höher als etwa 75 °C, höher als etwa 80 °C, höher als etwa 85 °C oder höher als etwa 90 °C ist.
Indikator nach Anspruch 31, 32 oder 33, wobei das erste Merkmal ist, dass das DES fest oder halbfest ist, und das zweite Merkmal ist, dass das DES flüssig ist.
Indikator nach Anspruch 31, 32, 33 oder 34, wobei das DES ferner eine Indikatorkomponente umfasst, die im Wesentlichen nicht sichtbar oder weniger sichtbar ist, nachdem der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal erfolgt ist.
Indikator nach Anspruch 31, 32, 33 oder 34, wobei das erste Merkmal ist, dass das DES undurchsichtig oder trüb ist, und das zweite Merkmal ist, dass das DES klar oder durchscheinend ist.
Indikator nach Anspruch 36, wobei der beobachtbare Übergang auftritt, wenn das DES, das ursprünglich fest oder halbfest ist, in Reaktion auf Exposition gegenüber einer Temperatur größer gleich der zweiten Temperatur schmilzt; und wobei die Indikatorkomponente weniger sichtbar oder im Wesentlichen unsichtbar wird, wenn das DES schmilzt.
Indikator nach Anspruch 31, 32, 33, 34, 35, 36 oder 37, wobei das Substrat einen Hintergrund umfasst, der durch das DES nicht wesentlich sichtbar ist, bevor das DES den beobachtbaren Übergang durchläuft.
Indikator nach Anspruch 38, wobei der Hintergrund eine Schicht umfasst, die an dem Substrat oder einer farbigen Oberfläche, einer abgedunkelten Oberfläche oder gedruckten Zeichen haftet.
Indikator nach Anspruch 38 oder 39, wobei der beobachtbare Übergang den Hintergrund freilegt oder ermöglicht, dass der Hintergrund besser beobachtbar ist.
Indikator nach Anspruch 25 oder 35, wobei der Indikator ferner einen Referenzbereich umfasst, der dem transparenten Teil des versiegelten Gehäuses benachbart ist oder diesen zumindest teilweise umgibt, wobei der Referenzbereich eine Farbe aufweist, die der Farbe der Indikatorkomponente entspricht.
Indikator nach Anspruch 29, 30, 40 oder 41, wobei der Indikator ferner eine Referenz umfasst, die dem transparenten Teil des versiegelten Gehäuses benachbart ist oder diesen zumindest teilweise umgibt, wobei der Referenzbereich eine Farbe aufweist, die der Farbe des Hintergrunds entspricht, wobei der Referenzbereich Informationen darstellt, die im Lichte der auf dem Hintergrund gedruckten Zeichen zu interpretieren sind.
Kombinationsindikator, umfassend: den Indikator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 oder 42; und mindestens eines von einem Gefrierindikator, einem Schwellenwertindikator und einem kumulativen Indikator.
Kombinationsindikator nach Anspruch 43, wobei der Schwellenwertindikator und/oder der kumulative Indikator konfiguriert sind, um mindestens eines aus einer Änderung oder einem Zeitraum der Exposition gegenüber Temperatur, pH-Wert, Feuchtigkeit oder Strahlung zu überwachen.
Kombinationsindikator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 oder 42 oder Kombinationsindikator nach Anspruch 43 oder 44, wobei der Indikator oder der Kombinationsindikator an einem Produkt oder einer Produktverpackung befestigt ist.
Indikator oder Kombinationsindikator nach Anspruch 45, wobei das Produkt oder die Produktverpackung eine verderbliche Substanz enthält.
Indikator oder Kombinationsindikator nach Anspruch 46, wobei die verderbliche Substanz ein Lebensmittelprodukt oder ein pharmazeutisches Produkt wie ein Impfstoff oder ein Medikament ist.
Verfahren zum Herstellen eines Temperaturänderungsindikators, wobei das Verfahren umfasst: Bilden eines DES durch Kombinieren mindestens einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente; Platzieren des DES in einem Gehäuse, das an einem Substrat befestigt ist; und Verschließen des Gehäuses, um das DES im Gehäuse zu halten; wobei das DES ein erstes Merkmal aufweist, wenn es einer ersten Temperatur ausgesetzt wird, und ein zweites Merkmal aufweist, wenn es einer zweiten Temperatur ausgesetzt wird, und das zweite Merkmal beibehält, wenn es der ersten Temperatur erneut ausgesetzt wird; und wobei der Übergang vom ersten Merkmal zum zweiten Merkmal ein beobachtbarer Übergang ist.
Verfahren nach Anspruch 48, wobei das Bilden des DES ferner das Aussetzen der ersten und der zweiten Komponente gegenüber einer erhöhten Temperatur, während sie kombiniert werden, und/oder das Aussetzen der ersten und der zweiten Komponente gegenüber einer erhöhten Temperatur für einen Zeitraum unmittelbar nach deren Kombination umfasst.
Verfahren nach Anspruch 49, wobei die erhöhte Temperatur höher als etwa 40 °C, höher als etwa 45 °C, höher als etwa 50 °C, höher als etwa 55 °C, höher als etwa 60 °C, höher als etwa 65 °C, höher als etwa 70 °C, höher als etwa 75 °C, höher als etwa 80 °C, höher als etwa 85 °C oder etwa 85 °C ist.
Verfahren nach Anspruch 48, 49 oder 50, wobei das Gehäuse nach dem Verschließen am Substrat befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 48, 49, 50 oder 51, wobei der Indikator - nach dem Verschließen des Gehäuses, um das DES im Gehäuse zu halten - einer verringerten Temperatur ausgesetzt wird, um das DES zu verfestigen oder zumindest teilweise zu verfestigen.