DE3784106T2 - Temperatursensible vorrichtungen. - Google Patents
Temperatursensible vorrichtungen.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft temperatursensitive Vorrichtungen und insbesondere Vorrichtungen zum Überwachen der Temperatur eines Artikels, um zu bestimmen, ob die gesamte Zeitdauer, während der der Artikel einer einen vorbestimmten Temperaturwert übersteigenden Temperatur ausgesetzt war, größer als eine akzeptable Dauer ist.
- Temperaturempfindliche Vorrichtungen sind beispielsweise zum Überwachen der Lagerung von Artikeln wie Arzneimitteln, Lebensmitteln und Chemikalien erforderlich. In einer derartigen Anwendung wird die Vorrichtung typischerweise am gelagerten Artikel befestigt und soll anzeigen, ob die Temperatur des Artikels zu irgendeinem Zeitpunkt, seit die Vorrichtung am Artikel befestigt wurde, über eine vorbestimmte Temperatur angestiegen ist.
- In unserer mitanhängigen Britischen Patentanmeldung Nr. 8526680 ist eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Anstiegs der Temperatur über einen vorbestimmten Wert offenbart, die eine Menge eines Materials umfaßt, das beim vorbestimmten Temperaturwert vom festen in den flüssigen Zustand wechselt, wobei das Material in einer aufbrechbaren Umhüllung enthalten ist. Im Einsatz wird die Vorrichtung am Artikel befestigt, dessen Temperatur unter dem vorbestimmten Temperaturwert gehalten werden muß, und wird aktiviert, indem mittels von außerhalb der Umhüllung ausgeübtem Druck die Umhüllung aufgebrochen wird, nachdem die Vorrichtung eine Temperatur unterhalb des vorbestimmten Temperaturwerts erreicht hat. Jedweder folgende Temperaturanstieg über den vorbestimmten Temperaturwert wird dazu führen, daß das Material flüssig wird, so daß es aus der zuvor aufgebrochenen Umhüllung herausfließt und eine detektierbare Änderung in der Vorrichtung hervorruft, die durch folgende Temperaturreduktion der Vorrichtung unter den vorbestimmten Wert nicht rückgängig gemacht wird.
- Eine solche Vorrichtung und ein die Vorrichtung verwendendes Verfahren unterliegen ledoch dem Nachteil, daß die Umhüllung aufgebrochen werden muß, nachdem die Vorrichtung eine Temperatur unterhalb der vorbestimmten Temperatur erreicht hat. Wenn die Vorrichtung in einer typischen Anwendung an einem Artikel wie gefrorenem Fleisch zum Verkauf in einem Supermarkt befestigt wird, wird das Fleisch in einem typischen Verpackungsverfahren vor dem Gefrieren in einem geeigneten Verpackungsmaterial eingepackt und mit einem Schild versehen, das Information wie das Gewicht, den Preis und das Verfallsdatum des Fleisches enthält. Es wäre besonders praktisch, wenn ein Material zur Anzeige eines Temperaturanstiegs über einen vorbestimmten Wert, bei dem das gefrorene Material verderben würde, in eine solches Schild aufgenommen werden könnte und falls das Material aktiviert würde, wenn das Schild ausgegeben würde. Es ist klar, daß eine Vorricbtung der in der Britischen Patentanmeldung Nr. 8526680 beschriebenen Art nicht auf diese Weise verwendet werden könnte. Darüberhinaus tritt auch das Problem auf, daß typischerweise eine Verzögerung von bis zu zwei Stunden vorliegt, bevor das verpackte und beschilderte Fleisch in eine Tiefgefriereinrichtung gebracht wird, um seine Temperatur zu erniedrigen.
- Die DE-A-1941187 offenbart einen Temperaturindikator, der ein Trägerteil umfaßt, auf dem Microkapseln abgesetzt sind, die zwei unterschiedliche Materialien enthalten, die bei Mischung eine Farbe liefern, welche anzeigt, daß die Temperatur eines gefrorenen Produkts angestiegen ist.
- Die Vorrichtung beruht auf dem Vorsehen zweier Materialien zur Lieferung einer Farbe und zeigt nicht die Zeitlänge an, während der das Produkt über der vorbestimmten Temperatur geblieben ist.
- Die FR-A-2 349 824 offenbart eine temperaturempfindliche Vorrichtung, die eine aufbrechbare Kapsel umfaßt, die mit einer gefärbten Substanz gefüllt ist, deren Schmelzpunkt einem Schwellwert entspricht. Diese Kapsel ist von einem porösen Material umgeben. Um die Vorrichtung zu aktivieren, wird die Kapsel gebrochen. Die gefärbte Substanz fließt heraus in das poröse Material, wenn sie flüssig ist, und das Fließen bricht ab, wenn die Substanz fest wird.
- Gemäß der Erfindung ist eine temperaturempfindliche Vorrichtung vorgesehen zum Überwachen der Temperatur eines Artikels, welche Vorrichtung ein Trägerteil umfaßt auf dem mehrere Microkapseln abgesetzt sind, die Indikatormaterial enthalten, wobei die Microkapseln durch Ausübung äußeren Drucks auf sie so aufbrechbar sind, daß das Indikatormaterial zur Lieferung einer Anzeige einer überhöhten Temperatur auf dem Trägerteil fließen kann; worin die Microkapseln an einer ersten Position auf dem Trägermaterial durch ein Druckverfahren abgesetzt sind; das Indikatormaterial ein gefärbtes erstes Medium ist, das oberhalb eines vorbestimmten Temperaturwerts einen flüssigen Zustand aufweist und bei diesem vorbestimmten Temperaturwert auf einen festen Zustand wechselt; die microkapseln brechbar sind, während das Medium auf einer Temperatur über der vorbestimmten Temperatur liegt um die Vorrichtung so zu aktivieren, daß das gefärbte erste Medium über eine erste Distanz unter Ausbildung einer gefärbten Region über den Träger fließt, deren Ausdehnung von der Viskosität des ersten Mediums in seinem flüssigen Zustand, einer Eigenschaft des Trägerteils und der zwischen der Aktivierung der Vorrichtung und einer Abnahme der Temperatur des Artikels unter den vorbestimmten Wert verstreichenden Zeitdauer abhängt; und das erste Medium auf jedweden folgenden Temperaturanstieg des Artikels über den vorbestiumten Temperaturwert dadurch an spricht, daß es weiter über das Trägerteil fließt, wodurch es die gefärbte Region vergrößert, wobei eine permanente irreversible Anzeige dahingehend geliefert wird, ob die gesamte Zeitdauer, während der der Artikel einer den vorbestimmten Temperaturwert übersteigenden Temperatur ausgesetzt war, größer als eine akzeptable Dauer ist.
- Das Trägerteil kann ein poröses Material umfassen oder alternativ ein lasiertes bzw. glattes Material sein.
- Die Vorrichtung kann ein zweites Medium umfassen, das an einer zweiten Position des Trägerteils, von der ersten Position um eine größere Distanz als eine akzeptable Größe der ersten Distanz beabstandet, abgesetzt ist, so daß das zweite Medium sich mit dem gefärbten ersten Medium in seinem flüssigem Zustand mischt, um die Anzeige hervorzuheben. Das zweite Medium kann einen Feststoff enthalten, der sich im ersten Medium zur Ausbildung einer eutektischen Mischung löst, die einen Schmelzpunkt unter dem vorbestimmten Wert aufweist.
- Das zweite Medium ist vorzugsweise in Microkapseln eingeschlossen, die durch Ausübung eines äußeren Drucks auf sie während der Aktivierung der Vorrichtung gebrochen werden.
- Das erste Medium kann einen ersten Farbstoff einer ersten Farbe und das zweite Medium kann einen zweiten Farbstoff einer zweiten Farbe enthalten, wobei der erste und zweite Farbstoff sich unter Hervorrufung einer dritten Farbe mischen.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun lediglich beispielhalber unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen:
- Figur 1 eine schematische Ansicht von oben auf eine erste temperatursensitive Vorrichtung vor der Aktivierung ist;
- Figur 2 eine schematische Ansicht von oben auf die Vorrichtung der Figur 1 nach der Aktivierung ist;
- Figur 3 eine schematische Ansicht von oben auf eine zweite Vorrichtung vor der Aktivierung ist;
- Figur 4 eine schematische Ansicht von oben auf eine dritte Vorrichtung vor der Aktivierung ist;
- Figur 5 eine schematische Ansicht von oben auf eine vierte Vorrichtung vor der Aktivierung ist; und
- Figur 6 eine schematische Ansicht von oben auf eine fünfte Vorrichtung vor der Aktivierung ist.
- In Figur 1 umfaßt eine erste Vorrichtung eine große Anzahl von Microkapseln 1, die in Form eines Flecks auf einem porösen Material, beispielsweise einem Stück Papier 3, unter Verwendung geeigneter Techniken wie Farbstrahldrucken abgesetzt oder abgeschieden sind. Der Durchmesser jeder Microkapsel liegt innerhalb eines Bereichs von beispielsweise 1 bis 50 um, wobei der bevorzugte Bereich 5 bis 10 um ist. Jede Microkapsel enthält ein temperatursensitives Material, das eine Mischung aus Dodecan und einer geringen Menge, beispielsweise 0,5 %, eines Farbstoff umfaßt, wobei das Dodecan einen Schmelzpunkt von -10 ºC aufweist und infolgedessen bei Zimmertemperatur flüssig ist. Die Microkapseln sind geeigneterweise aus Gelatine oder anderem Microeinkapselungsmaterial gefertigt. Das Papierstück 3 wird im allgemeinen Teil eines am Artikel anzubringenden Schildes bilden, wie an einem eingepackten Fleischstück, das zu gefrieren ist und anschließend im gefrorenen Zustand zu lagern ist.
- Im Einsatz der Vorrichtung wird das Schild am Fleischstück (nicht dargestellt) befestigt, wobei während dieses Verfahrens auf die Microkapseln derart Druck ausgeübt wird, daß sie unter Freisetzen ihres Inhalts aufreißen bzw. aufbrechen. Die Dodecan/Farbstoffmischung wird dann beginnen, durch das Papier 3 zu fließen, das Papier färben und anzeigen, daß die Vorrichtung aktiviert worden ist.
- Dieses Fließen wird fortdauern, bis das das Schild tragende Fleischstück in ein Kühlsystem gebracht wird und die Temperatur der Vorrichtung unter -10 ºC abgesenkt worden ist, wobei an diesem Punkt das Dodecan erstarren und aufhören wird, zu fließen. Die Viskosität des Inhalts der Micsrokapseln 1 und die Art des Papiers 3 sind so gewählt, daß in der Zeitperiode, die zwischen dem Aufreißen der Microkapseln und dem Punkt vergeht, bei dem die Temperatur der Vorrichtung unter -10 ºC geht, der Inhalt der Microkapseln sich nicht über das gesamte Papier 3 ausgebreitet hat. In dieser Periode wird er sich jedoch über einen im wesentlichen kreisförmigen Bereich 5 mit Radius d&sub1; und Mittelpunkt im ursprünglich aufgedruckten Fleck, wie in Figur 2 angedeutet, ausgebreitet haben, wobei der Radius d&sub1; aus der Viskosität des Inhalts und der Art des Papiers vorhersagbar ist. Sollte irgendein darauffolgender Temperaturanstieg der Vorrichtung über -10 ºC stattfinden, beispielsweise infolge eines Stromausfalls in der elektrischen Versorgung des Kühlsystems, wird der Inhalt der Microkapseln erneut beginnen, unter weiterer Färbung des Papiers 3 durch das Papier zu fließen. Folglich wird durch das Vorliegen eines größeren gefärbten Bereichs auf dem Papier 3 als dem Kreis mit Radius d&sub1; eine Anzeige darüber gegeben, daß ein solcher Temperaturanstieg stattgefunden hat. Ein durch einen Kreis mit Radius d&sub2; definierter Bereich der in Figur 2 gezeigten Art kann als Schwellwertkriterium für zulässige Kombinationen von Temperaturanstiegen und Zeitperioden vorgegeben werden, während derer derartige Anstiege stattfinden, bevor das Fleisch als "verdorben" und für den Verzehr ungeeignet angesehen werden muß.
- In Figur 3 können in einer Anpassung der oben beschriebenen Vorrichtung die die Dodecan/Farbstoffmischung enthaltenden Microkapseln in Form eines Streifens 9 auf einem Stück porösen Papiers 8 aufgedruckt sein. Eine vom Streifen 9 um eine Distanz d&sub3; beabstandete Linie 11 kann entsprechend der Distanz eingerichtet werden, über die das in den Microkapseln enthaltene Material in der Zeitperiode fließen wird, die zwischen dem Aufreißen der Microkapseln und der Absenkung der Temperatur der Vorrichtung auf -10 ºC vergeht. Eine weitere Linie 13, die vom Streifen 9 um eine größere Distanz d&sub4; getrennt ist, kann ebenfalls eingerichtet werden und analog zur ersten Vorrichtung den Schwellwert für ein "Verderben" des die Vorrichtung tragenden Artikels definieren.
- Gemäß Figur 4 umfaßt die dritte zu beschreibende Vorrichtung zwei Microkapselsätze, wobei der erste Satz 15 wie zuvor eine Mischung aus Dodecan und einer geringen Menge eines Farbstoffs enthält, wobei der Farbstoff z.B. gelb ist. Der zweite Satz von Microkapseln 17 enthält Eicosan, das einen Schmelzpunkt von etwa 37 ºC aufweist und infolgedessen bei Raumtemperaturen fest ist, sowie eine geringe Menge eines Farbstoffs einer anderen Farbe als die im ersten Microkapselsatz enthaltene, beispielsweise cyan. Der erste Satz Microkapseln 15 ist wie zuvor in Form eines Flecks auf ein Stück porösen Materials 16 gedruckt, während der zweite Satz Microkapseln 17 in Form eines um den Fleck zentrierten Rings aufgedruckt ist. Wie zuvor wird das Material 16 typischerweise Teil eines am Artikel wie zu gefrierendem und dann im gefrorenen Zustand zu lagernden Fleisch anzubringenden Schildes bilden.
- Beim Anbringen des Schildes am Fleisch werden beide Sätze Microkapseln 15 und 17 zerreißen. Da dieser Prozeß bei Zimmertemperatur durchgeführt wird, wird der Inhalt des ersten Microkapselsatzes 15 beginnen, unter Anzeigen der Aktivierung der Vorrichtung durch das Material 16 zu fließen, während das im zweiten Satz Microkapseln 17 enthaltene Eicosan fest sein wird und folglich nicht fließen wird. Der Abstand der Microkapseln 17 von den Microkapseln 15 ist so gewählt, daß das Fleisch normalerweise in ein Kühlsystem eingebracht und auf unter -10 ºC abgekühlt worden ist, bevor der Inhalt der Microkapseln 15 die Microkapseln 17 erreicht. Wird jedoch das Fleisch nicht rechtzeitig unter diese Temperatur abgekühlt oder wird nach dem Gefrieren zugelassen, daß es auf über -10 ºC ansteigt, so wird der Inhalt der Microkapseln 15 den Inhalt der Microkapseln 17 erreichen und beginnen, das Eicosan zu lösen. Es wird so eine eutektische Mischung gebildet, die nicht erneut gefriert. Gleichzeitig wird sich der gelbe in den Kapseln 15 enthaltene Farbstoff mit dem in den Kapseln 17 enthaltenen Cyan-Farbstoff vermischen und einen grünen Farbstoff bilden. Dieser wird sich über das Material 16 ausbreiten und anzeigen, daß das Fleisch verdorben ist.
- Die Figur 5, auf die nun Bezug genommen wird, zeigt eine Anpassung der Vorrichtung der Figur 4, wobei Streifen 19 von Microkapseln auf einem porösen Stück Papier 20 gedruckt sind und diese Microkapseln ein Farbmaterial enthalten, das eine Mischung aus Dodecan und einem Farbstoff einer ersten Farbe umfaßt. Zwischen den Streifen 19 und hiervon um eine Distanz d&sub6; beabstandet, sind Streifen 21 aus Microkapseln aufgedruckt, die ein Farbmaterial enthalten, das eine Mischung aus Eicosan und einem Farbstoff einer zweiten Farbe umfaßt. Der Einsatz dieser Vorrichtung ist analog zu dem der unter Bezug auf Figur 4 beschriebenen Vorrichtung.
- Die Figur 6 zeigt Teil eines Schildes 22, das einen Barcode 23 einer Art enthält, die sehr weit verbreitet auf Lebensmitteln und anderen Artikeln insbesondere zur Verwendung bei automatischen Kassen von Supermärkten angebracht wird. Ein Codeleser an der Kasse liest automatisch den Code, wenn die Waren über eine Leseposition geführt werden, und leitet hieraus solche Details wie Preis und Beschreibung der Waren ab, die dann auf dem Kassenbeleg ausgedruckt werden, der darauffolgend dem Kunden ausgehändigt wird. Falls der Codeleser den Barcode nicht korrekt entschlüsseln kann, betätigt er eine Anzeige und es muß von der die Kasse bedienenden Person eine bestimmte Maßnahme ergriffen werden. Wenn ein solcher Barcode unter Verwendung von Microkapselmaterial gemäß obiger Beschreibung gedruckt ist und das Schild auf eine Packung eines darauffolgend gefrorenen Lebensmittels angebracht wird, wird jedweder danach auftretender signifikanter Temperaturanstieg dem Farbstoff ermöglichen, zu fließen, wodurch der Barcode zerstört wird und für den Codeleser nicht entschlüsselbar gemacht wird.
- Es ist zu beachten, daß während in sämtlichen oben beispielhalber beschriebenen Vorrichtungen das Material , auf dem das Aufdrucken des Microkapselmaterials vorgenommen wird, eine poröses Material ist, in alternativen Vorrichtungen gemäß der Erfindung die Microkapseln auf einem glatten, glasierten oder verglasten Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial oder einem Lack aufgedruckt werden können. Beim Aufbrechen wird der Inhalt der Microkapseln dann über die Oberfläche des Materials fließen.
- Es ist auch zu beachten, daß die Wahl der Materialien, die in den Microkapseln eingeschlossen sind, durch die spezielle vorbestimmte Richttemperatur vorgegeben sein wird.
- Während die oben beschriebenen Vorrichtungen die erforderliche "Zeitverzögerung" zeigen, die das Verstreichen einer Periode zwischen der Aktivierung der Vorrichtung und dem Kühlen der Vorrichtung unter die vorbestimmte Temperatur ermöglicht, ist darüberhinaus ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtungen gegenüber den in der Britischen Patentanmeldung Nr. 8526680 beschriebenen, daß eine sichtbare Anzeige der Zeit gewonnen wird, die verstreicht, während die Vorrichtung nach ihrer Aktivierung über der vorbestimmten Temperatur liegt. Dies wird selbst dann zutreffen, wenn die Temperatur der Vorrichtung, nachdem diese zunächst unter diese Temperatur abgekühlt worden ist, nicht über die vorbestimmte Temperatur ansteigt.
Claims (10)
1. Temperaturempfindliche Vorrichtung zum Überwachen der
Temperatur eines Artikels, welche Vorrichtung ein
Trägerteil (3) aufweist, auf dem mehrere Microkapseln (1)
abgesetzt sind, die Indikatormaterial enthalten, wobei die
Microkapseln durch Ausüben eines äußeren Drucks auf sie so
aufbrechbar sind, daß das Indikatormaterial zur Lieferung
einer Anzeige einer überhöhten Temperatur auf dem
Trägerteil fließen kann; worin die Microkapseln an einer ersten
Position auf dem Trägerteil durch ein Druckverfahren
abgesetzt sind; das Indikatormaterial ein gefärbtes erstes
Medium ist, das oberhalb eines vorbestimmten
Temperaturwerts einen flüssigen Zustand aufweist und bei diesem
vorbestimmten Temperaturwert auf einen festen Zustand
wechselt; die Microkapseln brechbar sind, während das Medium
auf einer Temperatur oberhalb der vorbestimmten Temperatur
liegt, um die Vorrichtung so zu aktivieren, daß das
gefärbte erste Medium über eine erste Distanz (d&sub1;) unter
Ausbildung einer gefärbten Region (5) über den Träger fließt,
deren Ausdehnung von der Viskosität des ersten Mediums in
seinem flüssigen Zustand, einer Eigenschaft des Trägerteils
und der zwischen der Aktivierung der Vorrichtung und einer
Abnahme der Temperatur des Artikels unter den vorbestimmten
Wert verstreichenden Zeitdauer abhängt, und das erste
Medium auf jedweden folgenden Temperaturanstieg des Artikels
über den vorbestimmten Temperaturwert dadurch anspricht,
daß es weiter (d&sub2;) über das Trägerteil fließt, wodurch es
die gefärbte Region (7) vergrößert, wobei eine permanente
irreversible Anzeige dahingehend geliefert wird, ob die
gesamte Zeitdauer, während der der Artikel einer den
vorbestimmten
Temperaturwert übersteigenden Temperatur
ausgesetzt war, größer als eine akzeptable Dauer ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägerteil (3) ein poröses Material umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägermaterial (3) ein glattes Material umfaßt.
4. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß ein zweites Medium (17;21) an einer
zweiten Position auf dem Trägerteil (3) abgesetzt ist,
wobei die zweite Position von der ersten Position um eine
größere Distanz (d&sub5;,d&sub6;) als eine akzeptable Größe der
ersten Distanz beabstandet ist; und daß das zweite Medium
sich zur Hervorhebung der Anzeige mit dem gefärbten ersten
Medium im flüssigen Zustand des ersten Mediums mischt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Medium (17;21) eine festen Stoff umfaßt, der
sich im ersten Medium (15;19) in dessen flüssigem Zustand
löst, um eine eutektische Mischung zu bilden, die einen
Schmelzpunkt unterhalb des vorbestimmten Temperaturwerts
aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Medium (17;21) in einer
weiteren Mehrzahl von Microkapseln eingeschlossen ist, die
durch die Ausübung äußeren Drucks auf sie während der
Aktivierung der Vorrichtung aufbrechbar sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das erste Medium (15) einen ersten
Farbstoff einer ersten Farbe enthält; daß das zweite Medium
(21) einen zweiten Farbstoff einer zweiten Farbe enthält;
und daß der erste und zweite Farbstoff bei der
Zusammenmischung eine dritte Farbe hervorrufen.
8. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß das gefärbte erste Mediui (1;15;19)
eine Dodecan/Farbstoff-Mischung enthält; und daß der
vorbestimmte Temperaturwert im Bereich von -10 ºC liegt.
9. Vorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, daß das Material auf dem Trägerteil (22) so
abgesetzt wird, daß das gefärbte erste Medium (1) bei
Freisetzung datenrepräsentative Markierungen (23) auf dem
Trägerteil hervorruft; und daß, falls die gesamte Zeitdauer
größer als die akzeptable Dauer ist, die
datenrepräsentativen Markierungen durch Fließen des ersten Mediums
unleserlich gemacht werden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die datenrepräsentativen Markierungen in der Form eines
Barcodes (23) vorliegen, der Details des Artikels
repräsentiert.
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