JP2001066196A - 温度管理部材 - Google Patents

温度管理部材

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JP2001066196A
JP2001066196A JP24283199A JP24283199A JP2001066196A JP 2001066196 A JP2001066196 A JP 2001066196A JP 24283199 A JP24283199 A JP 24283199A JP 24283199 A JP24283199 A JP 24283199A JP 2001066196 A JP2001066196 A JP 2001066196A
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color
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JP24283199A
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English (en)
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Toshiyuki Tamura
敏行 田村
Takayuki Hiyoshi
隆之 日吉
Yuichiro Hatanaka
雄一郎 畠中
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Toshiba TEC Corp
Original Assignee
Toshiba TEC Corp
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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Heat Sensitive Colour Forming Recording (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 示温部材の初期化を均一に行わせることであ
る。 【解決手段】 温度に反応して色が変化する示温部材2
が部分的に設けられた温度管理部材1において、前記示
温部材2は、環境温度下では不可逆性であり、加熱急冷
により初期化された後、放置雰囲気中の温度および時間
に応じて、初期化部分の発色濃度が変化するものであ
り、前記示温部材2の周りに、所定厚さのブランク層3
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度により色変化
する示温部材を用いて青果物や生鮮品等の温度管理を行
うことができるように形成した温度管理部材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来用いられている示温部材のうち、温
度に反応して色が変化する示温材料としては、例えば、
スピロピラン類、ビアントロンやジキサンチレン等の縮
合芳香環を置換したエチレン誘導体などのサーモクロミ
ック有機色素やCoCl2・2(CH2)6N4・10
H2O等の金属錯塩結晶や電子供与性化合物と電子受容
性化合物と有極性有機化合物の組合せ等からなるものが
ある。これらの示温材料を用いた温度管理用ラベル等
は、温度により色が変化する様子を視覚で観察して放置
された環境の温度判断が行われている。
【0003】また、示温材料は大別すると可逆式と不可
逆式とがあり、可逆式は温度が上下するとそれに応じて
何回でも色が変化するタイプであり、不可逆式はある温
度で色が変化すると元に戻らないタイプである。
【0004】可逆式の場合、ビール等の飲み物の飲み頃
サインのために使用されたり、視覚的に注意を促す場合
等に使用されている。
【0005】不可逆式の場合(低温)は、青果物や生鮮
食料品等の温度管理用として用いられるもので、特公昭
58−10709号公報等に温度履歴の残るものとして
記載されている。すなわち、浸透材中を温度により粘性
が変化するインク(例えば、オレイルアルコールに染料
が溶けているインク)が浸透するようになっており、そ
の浸透長さにより、設定温度以上の温度にどのくらいの
時間曝されたかを確認できる。
【0006】また、ラベル上にインク層、セパレート
層、多孔質層、表示部から構成される複数の層を形成し
ている。ここで、セパレート層は、温度管理を開始する
際に除去し、多孔質層は浸透時間をコントロールする層
である。このいずれも低温不可逆性を実現するために
(室温より設定温度が低い場合)、温度管理を開始しな
い時の保存方法及びその手段が必要であり、高価で複雑
な構造をしていた。
【0007】また、特開平8−197853号公報に
は、ガラス転移温度を設定温度にして、ガラス転移温度
を越えると分子の拡散速度が急激に変化することを利用
して警告を知らしめる方法が記載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】サーマルヘッド等を用
いて加熱急冷することにより初期化した後、設定温度よ
りも高温に曝されて初期化された部分が温度と時間によ
り発色濃度が変化する示温部材を用いて温度管理部材が
形成される。このような温度管理部材において、部分的
に設けられた示温部材は、その厚さのために周囲に段差
があり、この段差があるために、サーマルヘッドで初期
化する時に、全体を均一に初期化することができなかっ
た。この示温部材を均一に初期化できないため、部分的
に初期化のエネルギーが異なり、高温暴露の発色速度が
変化して安定した示温特性を示さなかった。
【0009】
【課題を解決するための手段】温度に反応して色が変化
する示温部材が部分的に設けられた温度管理部材におい
て、前記示温部材は、環境温度下では不可逆性であり、
加熱急冷により初期化された後、放置雰囲気中の温度お
よび時間に応じて、初期化部分の発色濃度が変化するも
のであり、前記示温部材の周りに、所定厚さのブランク
層を設けた。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図1
乃至図6に基づいて説明する。まず、図1に温度管理部
材1を示す。温度で感応する示温部材2が部分的に設け
られた温度管理部材1であり、示温部材2が加熱急冷に
より、初期化後に温度と時間により発色の濃度が変化す
る。示温部材2の周りには示温部材2とほぼ同じ厚さの
ブランク層3が設けられており、示温部材2付近での段
差を緩和している。ブランク層3は透明インクで形成さ
れている。
【0011】温度管理部材1には、初期化後に温度と時
間により発色が進行する示温部材2と有色インクで示温
部材2の発色の進行度合いを示す濃度パターン4が設け
てあり、示温部材2が前記濃度パターン4と同程度の濃
度になった場合、濃度パターン4の下に暴露情報5が設
けられ、その暴露情報5を認識することにより前記温度
管理部材1が貼付された物品の状態を知ることが可能に
なる。
【0012】ここで、用いる示温部材2は加熱急冷によ
る初期化後に温度と時間の関数で発色が進行する。
【0013】ここで用いる示温部材2は、初期化後に温
度と時間の関数で発色が進行する部材である。本実施の
形態の示温部材2はリライタブル材料が使用可能であ
り、下記のような構成が可能である。
【0014】・電子供与性呈色性化合物(ロイコ染料) フェニルメタン系化合物(各種フルオラン、フェニルフ
タリド類等)、各種インドリルフタリド、スピロピラ
ン、ロイコオーラミン類、アシルまたはアリールオーラ
ミン類など ・電子受容性化合物(顕色剤) フェノール性水酸基を有する化合物、フェノール性水酸
基を有する化合物の金属塩、各種トリアゾール類、カル
ボン酸類、カルボン酸の金属塩など ・可逆材 ステロイド系の材料で、例えば、プレグネノロンやメチ
ルアンドロスタンジオール、コレステロール等が使用可
能である。
【0015】・示温特性制御剤(場合によっては必要な
い) 常温で結晶状態が安定なシクロアルカノール類が使用可
能である。例えば、シクロドデカノールである。
【0016】上述の示温特性制御剤を含まない3成分ま
たは示温特性制御剤を含む4成分系をバインダー樹脂に
分散させた状態で塗工する。
【0017】・樹脂としては、スチレン樹脂、スチレン
メタクリル酸、アクリル樹脂等が使用可能である。
【0018】より具体的に示すと、示温部材2の組成
は、次の通りである。 <示温部材> ロイコ染料:H3035(山田化学社製)・・・・・1重量部 顕色剤 :没食子酸プロピル(PG)・・・・・・1重量部 可逆剤 :プレグネノロン(PRN)・・・・・10重量部 示温特性制御剤:シクロドデカノール(CD)・・・5重量部 バインダー樹脂:スチレンメタクリル酸(A−91:大日本インキ社製)・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5重量部 <製法>トルエンとシクロヘキサノンの混合溶媒(4:
1)84重量部にバインダー樹脂を溶解し、ロイコ染
料、顕色剤、可逆剤、示温特性制御剤を添加して、ペイ
ントシェーカーで2時間攪拌後塗工液を得る。
【0019】上述のように得られた塗工液をグラビア印
刷で基材6上(上質紙にPET7がコートされ、さら
に、密着性が良くなるように表面処理された合成紙)に
示温部材2の乾燥膜厚が10μmになるように塗工乾燥
した(部分的に塗工)。さらに、前記示温部材2の発色
濃度に応じてオフセット印刷により濃度a、b、cのH
3035と同じシアン色で濃度を変化させた濃度パター
ン4を3種類印刷する。濃度パターン4はaからb、c
と順に濃度が濃く印刷され、濃度パターン4の下にはそ
の濃度パターン4と一致した場合の示温部材2が発色す
る条件で、貼付された物品が高温に曝された場合の状態
を示す内容が暴露情報5に記載されている。ここでは、
aの下には保存状況「鮮度良」、bの下には保存状況
「お早めに」、cの下には保存状況「注意要」と印刷さ
れている。
【0020】示温部材2の上には、サーマルヘッドによ
り初期化するために保護層8(OPニス)をオフセット
印刷により設けてある。必要に応じて、UV硬化樹脂に
より硬い保護層を設け、この上に前記保護層8を形成す
る。このようにして設けられた温度管理部材1は示温部
材2の発色の進行を濃度パターン4と比較しながら温度
管理部材1の保存環境状況を知ることが容易になる。
【0021】図2に温度管理部材1の断面図を示す。基
材6上に示温部材2および透明インクのブランク層3を
グラビア印刷で10μm形成した後、濃度パターン4お
よび商品情報9をオフセット印刷により印刷し、保護層
8をオフセット印刷で1μm形成して完成する。
【0022】示温部材2の原理および特性を図3乃至図
6に基づいて説明する。示温部材2は電子供与性呈色性
化合物と電子受容性化合物、可逆材、示温特性制御剤お
よびバインダー樹脂からなっている。一般に、電子供与
性呈色性化合物は、発色する前駆体化合物をいい、電子
受容性化合物は顕色剤を意味しており、この電子供与性
呈色性化合物と電子受容性化合物の相互作用が強くなる
と発色し、その作用が弱いと消色する。本実施例で使用
される可逆材は、この電子供与性呈色性化合物または電
子受容性化合物との相互作用を強めたり弱めたりするこ
とにより、間接的に電子供与性呈色性化合物と電子受容
性化合物の相互作用を可逆的に変化させることが可能な
材料を言う。示温特性制御剤は発色時間や温度をコント
ロールする材料で可逆材と顕色剤に関与する材料であ
る。
【0023】図3にその原理を簡単に示す。ロイコ染料
(A)にCVL、顕色剤(B)に没食子酸プロピル、可
逆材(C)にPRN、示温特性制御剤(D)を用いた場
合を示す。
【0024】消色モードでは、ロイコ染料(A)と顕色
剤(B)の相互作用が弱く、顕色剤(B)は可逆材
(C)、示温特性制御剤(D)との相互作用を強めてい
る。また、発色モードでは、ロイコ染料(A)と顕色剤
(B)との相互作用が強く、顕色剤(B)は可逆材
(C)と示温特性制御剤(D)の相互作用は弱い。
【0025】図4を参照しながら、この系の熱力学的可
逆性を説明する。発色状態ではロイコ染料(A)と顕色
剤(B)との相互作用が強く、可逆材(C)、示温特性
制御剤(D)は結晶状態で単独に存在している。この状
態からこの示温部材2の融点Tmよりも高い温度に加熱
すると流動状態になり、ロイコ染料(A)と顕色剤
(B)とは相互作用を弱め、顕色剤(B)と可逆材
(C)と示温特性制御剤(D)の相互作用が強まる。こ
の状態から急冷すると、可逆材(C)と示温特性制御剤
(D)は顕色剤(B)を取り込んだまま固化(アモルフ
ァス状態)し、消色状態が保持される。その状態から、
ガラス転移温度Tg以上に加熱すると顕色剤(B)の分
子は拡散するので、発色が開始する。このガラス転移温
度Tg(系全体のガラス転移温度)の温度前後で飛躍的
に顕色剤(B)の拡散速度が変化する。さらに、結晶化
温度(Tc)以上融点(Tm)未満までの範囲に加熱す
るとさらに拡散速度が早まり、瞬時に発色する。
【0026】特開平8−197853号公報に記載され
た発明では、このガラス転移温度Tgを利用して、温度
管理部材に使用可能であると述べられているが、これは
この顕色剤(B)の拡散速度を利用した方法である。す
なわち、図4のとの境界を検出する方法である。
【0027】これに対して、本実施の形態においては、
図4の原理図において、とのエリアを用いるもので
ある。は実施に際して後述するように温度の特定に利
用し、は警告として使用可能である。
【0028】示温部材2は加熱急冷により初期化して使
用する。初期化は例えばサーマルヘッドを用いて行う。
【0029】図5に初期化特性を示す。サーマルヘッド
の印加エネルギーを増すと反射率が増す(消色する)。
サーマルヘッドは、京セラ社製のKBE−56−8MG
K1−MGを用いて印加パワーが0.3W、印字周期4
ms/lineで行った。印加エネルギーはパルス幅を
制御することで行った。可逆材(C)にPRNを用いた
示温部材2では、0.82mJ/dotのエネルギーで
ほぼ最大の反射率になる(消去される)。
【0030】また、反射率の測定はミノルタ社製の測色
計を用い、反射率は波長が620nmのポイントを用い
た。
【0031】図6に0.82mJ/dot印加して初期
化したサンプルの15℃、20℃、25℃における時間
と反射率の関係を示す。15℃ではかなり緩やかな発色
であるが、20℃、25℃では発色が時間と共に進行し
ている。すなわち温度と時間の関数になっていることが
わかる。
【0032】保存する物品が温度と時間により保存状態
が変化する場合、その物品の状態の高温暴露の状態を知
らせるために、示温部材2が初期化後、高温暴露により
発色したときの発色と同じ状態を濃度パターン4に印刷
しておく。また、濃度パターン4の下には保存する物品
の示温部材2がその濃度に達したときの保存状態の警告
が行えるようにする。例えば、示温部材2と同じ色調で
反射率(620nm)が0.5の濃度パターン4と保存
状況「鮮度良」の暴露情報5、0.4の濃度パターン4
と保存状態「お早めに」の暴露情報5、0.3の濃度パ
ターン4と保存状態「注意要」の暴露情報5を設ける。
これは、保存する物品が20℃で保管された場合、反射
率が0.5以下になる時間は約9時間、0.4は14時
間、0.3は19時間の間この環境下に曝されていたこ
とがわかると同時に、その物品の暴露情報5を読めばそ
の危険性を簡易的に知ることが可能である。また、示温
部材2の反射率がその中間等にあり一致しない場合は、
その中間状態にあることがわかる。例えば、示温部材2
の反射率が0.6であった場合、保存状態「鮮度良」よ
りもさらに良い状態で保存されていたことになる。ま
た。反射率が0.45の場合、保存状態「鮮度良」と
「お早めに」の間の保存であったことになる。このよう
に、濃度パターン4と比較しながら保存状態の判断が可
能である。ここでは20℃の場合の例を示したが各温度
においても同じである。20℃より高い温度の保存であ
れば、各反射率に達する時間が速くなる。また、低温の
場合は発色の進行が遅いので、長時間保存状態「鮮度
良」の状態より良い状態を維持することになる。
【0033】すなわち、示温部材2の発色の進行度合い
を濃度パターン4と比較しながら温度管理を行い、示温
部材2と濃度パターン4の一致または近い場合、その状
況を暴露情報5により確認しながら管理することができ
る。ここでは濃度パターン4が3種類の場合を説明した
が、これをさらに多数の種類をもって示すとより厳密な
管理が可能である。複数の示温部材2を設ける場合、複
数の透明インクで形成されたブランク層3を同様に示温
部材2の周囲に設けることにより、それぞれの示温部材
2の周りの段差が吸収でき、サーマルヘッドによる良好
な初期化が可能になる。また、複数の示温部材2を設け
ることによりより細かい管理が可能になる。
【0034】本発明の第二の実施の形態を図7に基づい
て説明する。前述の場合には、示温部材2の周囲全体に
ブランク層3を設けたがこれとは異なり、サーマルヘッ
ドで初期化する際に段差の影響がないように、初期化す
る示温部材2の手前に透明インクで示温部材2とほぼ同
じ膜厚のブランク層3を設けたものである。また、ここ
では、透明インクでブランク層3を形成した例を示した
がこれに限るものではなく、有色インクでもよい。ま
た、ほぼ同等の膜厚の例を示したがサーマルヘッドで示
温部材2を初期化する時に良好に初期化できる程度の膜
厚ならばよい。このように段差がないので、均一なエネ
ルギーにより初期化されるので安定した示温特性を示す
(初期化エネルギーが均一でないと高温暴露時の発色速
度が異なる)。
【0035】前記実施の形態の示温部材2に限ることが
なく、例えば電子供与性呈色性化合物として、ロイコオ
ーラミン類、ジアリールフタリド類、ポリアリールカル
ビノール類、アシルオーラミン類、アリールオーラミン
類、ローダミンBラクタム類、インドリン類、スピロピ
ラン類、フルオラン類、シアニン色素類、クリスタルバ
イオレット等の電子供与性有機物等が上げられる。
【0036】より具体的には、光源に赤色の光源を使用
する場合、青または黒色、青緑色に発色するロイコ染料
が使用可能である。
【0037】<黒系>は下記のようなロイコ染料等が使
用可能である(これに限るものでない)。PSD−15
0、PSD−184、PSD−300、PSD−80
2、PSD−290(日本曹達製)、CP−101、B
LACK−15、ODB(山本化成社製)、ETAC、
ATP、BLACK−100、S−205、BLACK
−305、BLACK−500(山田化学社製)、TH
−107(保土ヶ谷化学社製)<青系>は下記のような
ロイコ染料が使用可能である(これに限るものでな
い)。CVL、BLMB(日本曹達社製)、BLUE−
63、BLUE−502(山本化成社製)、BLUE−
220(山田化学社製)、BLUE−3(保土ヶ谷化学
社製) <青緑系>は、下記のような材料が使用可能である(こ
れに限るものでない)。GN−169、GN−2、Gr
een−40(山本化成社製)、Green−300
(山田化学社製)このほかにも赤系や黄色系の染料でも
よく、また、1種類の材料でなく混合してもよい。
【0038】電子受容性化合物は、本実施例の顕色剤で
は、PGについて記載したが、これに限るものでなくフ
ェノール類、フェノール金属塩類、カルボン酸金属塩
類、スルホン酸、スルホン酸塩、リン酸類、リン酸金属
塩類、酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステル金属塩
類、亜リン酸類、亜リン酸金属塩類等の酸化物等が使用
可能である。例えば、2,4−ジヒドロキシアセトフェ
ノン(2,4−HAP)、2,5−HAP、2,6−H
AP、3,5−HAP、2,3,4−HAP、2,4−
ジヒドロキシベンゾフェノン(2,4−HBP)、4,
4’−HBP、2,3,4−HBP、2,4,4’−H
BP、2,2’,4,4’−HBP、2,3−ジヒドロ
安息香酸、3、5−ジヒドロ安息香酸メチル、4,4’
−ビフェノール、2,3,4,4’−テトラヒドロキシ
ベンゾフェノン等が使用可能である。
【0039】電子受容性化合物は発色速度に大きく起因
し(電子受容性化合物が可逆材と分離した後、電子供与
性化合物に会合し発色するまでの時間がこの材料により
大きく変わる)、その材料を選定することにより、温度
管理時間をいろいろ変えることができる。
【0040】また、可逆材により、温度管理したい温度
領域を変化させることが可能である。本実施の形態で示
したプレグネノロンを用いた場合の3成分のガラス転移
温度が44℃で、この温度で発色速度が大きく変化する
が、ガラス転移温度以下でも発色は開始する。他のステ
ロイド類の可逆材を用いれば、その反応する温度を変更
することが可能である。例えば、コレステロール,スチ
グマスチロール等が使用可能である。
【0041】また複数の可逆材を用いたり混合して用い
ることによりより、望みの温度管理部材を得ることがで
きる。
【0042】また、バインダー樹脂としては、発色の速
度と測定温度範囲を考慮して適度なガラス転移温度(ま
たは軟化温度)を有するものが使用可能である。
【0043】このような樹脂としては、ポリエチレン
類、塩素化ポリエチレン類、エチレン・酢酸ビニル共重
合物、エチレン・アクリル酸・無水マレイン酸共重合物
などのエチレン共重合物、ポリブタジエン類、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリブチレンテレフテレート、ポ
リエチレンナフタレートなどのポリエステル類、ポリプ
ロピレン類、ポリイソブチレン類、ポリ塩化ビニル類、
ポリ塩化ビニリデン類、ポリ酢酸ビニル類、ポリビニル
アルコール類、ポリビニルアセタール類、ポリビニルブ
チラール類、フッ素樹脂類、アクリル樹脂類、メタクリ
ル樹脂類、アクリロニトリル共重合体類、ポリスチレ
ン、ハロゲン化ポリスチレン、スチレンメタクリル酸共
重合体等のスチレン共重合体類、アセタール樹脂類、ナ
イロン66(商品名)などのポリアミド類、ポリカーボ
ネート類、セルロース系樹脂類、フェノール樹脂類、ユ
リア樹脂類、エポキシ樹脂類、ポリウレタン樹脂類、ジ
アリールフタレート樹脂類、シリコーン樹脂類、ポリイ
ミドアミド類、ポリエーテルスルホン類、ポリメチルペ
ンテン類、ポリエーテルイミド類、ポリビニルカルバゾ
ール類、非晶質系ポリオレフィン等が上げられる。これ
ら樹脂を1つまたは複数の樹脂を混合して用いる。
【0044】各実施の形態では、基材6に上質紙上にP
ETの塗工されたものを使用されたがこれに限るもので
ない。また、基材6が感熱紙等でもよい。
【0045】また、ここでは発色の濃度が変化するタイ
プのリライタブル材料を用いたがこれに限るものではな
く、加熱急冷により初期化後温度と時間の関数で色変化
をおこすような材料も使用可能である。
【0046】また、発色状態が安定で、初期化時にサー
マルヘッドにより消去し、温度と時間による関数で発色
が進行するリライタブルを用いたがこれに限ることな
く、初期化時に発色させ温度と時間により消色するタイ
プの材料を用いてもよいことは言うまでもない。
【0047】また、グラビア印刷により示温部材2とブ
ランク層3を設けたがスクリーン印刷等の印刷法により
作製してもよい。このようにして得られた温度管理部材
1は、安価であり、確実に一様な初期化可能な温度管理
部材1を得ることが可能になった。
【0048】
【発明の効果】本発明は上述のように、温度に反応して
色が変化する示温部材が部分的に設けられた温度管理部
材において、前記示温部材は、環境温度下では不可逆性
であり、加熱急冷により初期化された後、放置雰囲気中
の温度および時間に応じて、初期化部分の発色濃度が変
化するものであり、前記示温部材の周りに、所定厚さの
ブランク層を設けたので、示温部材の段差を緩和してサ
ーマルヘッドによる初期化を確実に行えるようになっ
た。
【0049】また、サーマルヘッドのあたりにより初期
化エネルギーが変化して温度による発色速度が変化する
問題があったが、均等に初期化できるので安定した示温
特性を示すようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施の形態における温度管理部材の平面
図である。
【図2】温度管理部材の断面図である。
【図3】示温部材の発色・消色の原理を示す説明図であ
る。
【図4】示温部材の熱力学的原理図である。
【図5】示温部材の消去特性を示すグラフである。
【図6】示温部材の示温特性を示すグラフである。
【図7】第二の実施の形態における温度管理部材の平面
図である。
【符号の説明】
1 温度管理部材 2 示温部材 3 ブランク層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠中 雄一郎 静岡県三島市南町6番78号 東芝テック株 式会社技術研究所内 Fターム(参考) 2F056 VA01 VA02 VA05 VA10 2G066 BA60 BB11 CA20 2H026 AA07 AA09 AA28 BB01 DD56 2H111 HA12 HA18 HA34

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温度に反応して色が変化する示温部材が
    部分的に設けられた温度管理部材において、前記示温部
    材は、環境温度下では不可逆性であり、加熱急冷により
    初期化された後、放置雰囲気中の温度および時間に応じ
    て、初期化部分の発色濃度が変化するものであり、前記
    示温部材の周りに、所定厚さのブランク層を設けたこと
    を特徴とする温度管理部材。
  2. 【請求項2】 示温部材の初期化をサーマルヘッドによ
    り行うことを特徴とする請求項1記載の温度管理部材。
JP24283199A 1999-08-30 1999-08-30 温度管理部材 Pending JP2001066196A (ja)

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