CN102844649B - 具有受控温度响应的冷冻指示剂 - Google Patents

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Abstract

冷冻指示剂，其可包括具有含水液体介质和在所述含水液体介质中分散的有机材料指示剂颗粒的指示剂分散体。所述指示剂分散体在冷冻之前可具有初始外观，在冷冻之后具有不可逆的不同的外观，并且可呈现约-1.9℃或更高的冷冻-开始温度。有助于提供相对高的冷冻开始温度的一些因素为，采用蛋白质冰-成核剂、控制pH、使用蛋白稳定剂和控制蛋白稳定剂与冰-成核剂的比率。

Description

具有受控温度响应的冷冻指示剂
本申请要求2009年8月31日提交的临时专利申请号61/238,403的权益，该临时申请的内容通过引用结合到本文中。
本发明涉及包含有机材料指示剂颗粒在含水液体介质中的分散体的冷冻指示剂等。更具体地，但非排他地，本发明涉及冷冻指示剂，所述冷冻指示剂可提供主体(host)产品过去暴露于接近或低于水或另一种液体的凝固点的温度的可靠的指示。本发明包括一种冷冻-敏感的主体产品，其具有与主体产品联合的本发明的冷冻指示剂实施方案，以监测可能的冷冻暴露。
发明背景
许多商业产品为温度敏感的，并且如果经受即使短暂的暴露于接近或低于冷冻的温度，就可能损坏、劣化或损失品质。例如，水果可能变为褐色，花、色拉用蔬菜和一些草药可能枯萎，并且疫苗可能失去效力。一些其他冷冻-敏感的产品包括药用产品、药物、血液产品和含有冷冻-敏感的产品比如天然、合成或重组蛋白和多肽的健康护理产品，以及食品、饮料和一些工业产品，例如乳液和乳胶漆。一些产品由于暴露于过冷的温度可能经受品质损失，而不呈现任何明显的外观变化。
为了帮助监测这种看不见的或隐藏的品质损失的可能存在，可采用低成本冷冻指示剂。一种有用的冷冻指示剂可提供对主体产品过去暴露于冷冻或接近冷冻温度不可逆的指示，并且可与冷冻-敏感的主体产品联合，例如通过将冷冻指示剂与主体产品连接。
这种冷冻指示剂的多种提议为已知的。例如，发明人均为Taylor等人的美国专利号7,343,872和7,490,575和美国专利申请公布号2008/0110391和2008/0257251公开了多种冷冻指示剂和冷冻指示剂技术。本文中提及这些专利和专利申请公布时称为“Taylor等人专利公布”。Lentz等人的美国专利申请公布号US 2010/0162941也公开了多种冷冻指示剂和冷冻指示剂技术。Taylor等人专利公布和Lentz等人申请各自通过引用结合到本文中。
如在它们的说明书中所描述的，Taylor等人专利公布和Lentz等人申请公开了采用包含固体颗粒在液体介质中的分散体的指示剂元件的冷冻指示剂。当暴露于冷冻温度后，例如由于已分散的固体颗粒凝结，该指示剂元件能不可逆地改变外观，提供冷冻指示剂已暴露于冷冻温度的信号。
此外，Guisinger的美国专利6,957,623描述了临界温度指示剂，该指示剂产生视觉的、不可逆的指示，表明指示剂已暴露于临界温度，比如接近水的凝固点的温度。如在其说明书中所描述的，Guisinger的临界温度指示剂包括一种可转化的材料，该材料包含水、成核剂、胶乳和用于成核剂的稳定剂的混合物。同样如所描述的，胶乳可为蜡，成核剂可为冰成核剂活性(INA)微生物，水可包含氧化氘。
尽管有冷冻指示剂的以上提议，仍期望具有增强的响应特性的冷冻指示剂。
发明概述
其响应涉及含水介质的冷冻的冷冻指示剂的难点在于，通过过冷或其他现象，可能过度降低含水介质的凝固点。克服该问题的经济的冷冻指示剂对于一些目的会是有用的。
本发明尤其提供了一种具有新的或改进的温度响应特性的冷冻指示剂。
本发明还可提供一种具有含水液体介质的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂呈现相对高的冷冻开始温度。
此外，本发明可提供一种具有含水液体介质的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂在室温下一周或更长储存后呈现相对高的冷冻开始温度。
此外，本发明的冷冻指示剂可采用相对低成本的成分，从而有助于制造的经济性。
因此，在一方面，本发明提供了一种包含指示剂分散体的冷冻指示剂，所述分散体包含含水液体介质和在所述含水液体介质中分散的有机指示剂颗粒。所述含水液体介质具有熔融温度和冷冻温度，所述冷冻温度低于所述熔融温度。另外，所述指示剂分散体在冷冻之前具有初始外观，在冷冻之后具有不可逆的不同的外观。冷冻指示剂可呈现改进的冷冻-开始温度，例如约-1.9℃或更高的冷冻开始温度。
所述冷冻-相关的响应温度可为冷冻开始温度。有用地，冷冻指示剂可呈现不同的外观变化，指示在冷冻开始温度下液体介质的冷冻。
本发明包括其中所述冷冻指示剂在至少-1℃或至少-0.5℃的温度下可呈现冷冻-相关的响应的实施方案。例如，冷冻指示剂的一些实施方案可在约0.0℃的温度下呈现冷冻-相关的响应。
在另一方面，本发明提供了一种冷冻指示剂，在约20℃-约25℃的室温下储存至少4周后，所述冷冻指示剂可呈现至少约-2.0℃、至少约-1.5℃的冷冻-开始温度。或者，在这种储存后的冷冻开始温度可比当分散体新制备时冷冻指示剂的冷冻开始温度低不超过0.5℃。
再一方面，本发明提供了一种包含指示剂分散体的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含含水液体介质和在所述含水液体介质中分散的有机指示剂颗粒。所述含水液体介质具有熔融温度和冷冻温度，所述冷冻温度低于所述熔融温度。在该方面，冷冻指示剂可进一步包含蛋白质冰-成核剂以升高冷冻温度。冷冻指示剂还可包含成核剂稳定剂，以稳定成核剂，例如防备通过所述冷冻指示剂可能暴露的升高的温度所诱导的热降解。期望地，所述指示剂分散体在冷冻之前可具有初始外观，在冷冻之后具有不可逆的不同的外观。
冷冻指示剂可包含任何合适量的蛋白质冰-成核剂，例如约1μg-约2mg的重量。如果期望，冷冻指示剂还可包含合适浓度的用于所述冰-成核剂的稳定剂，例如，约0.05％-约5％重量，基于所述指示剂分散体的重量。
此外，含水液体介质的pH可在约pH 4-约pH 11范围内。例如，含水液体介质的pH可在约pH 7.5-约pH 8.5范围内。
又一方面，本发明提供了一种包含指示剂分散体的冷冻指示剂，所述指示剂分散体包含含水液体介质和在所述含水液体介质中分散的有机指示剂颗粒。所述含水液体介质具有熔融温度和冷冻温度，所述冷冻温度低于所述熔融温度。期望地，所述指示剂分散体在冷冻之前可具有初始外观，在冷冻之后具有不可逆的不同的外观。并且液体介质的pH可在约pH 7-约pH 9范围内。
本发明可包括包含本发明的冷冻指示剂的主体产品，其中所述冷冻指示剂与主体产品联合，例如通过与主体产品或主体产品的容器或包装连接。
附图简述
本文中详细描述并参考附图(关于所示的任何内部或外部结构，不一定按比例绘制)，通过举例的方式来描述本发明的一些实施方案以及制备和使用本发明的一个或多个实施方案的方式，其中在全部的几个图中，相同的附图标记指定相同的元件，其中：
图1为本发明的冷冻指示剂的一个示例性实施方案的平面图；和
图2为图1在线2-2上的截面。
发明详述
对于一些目的，期望采用含水冷冻指示剂介质的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂呈现相对升高的冷冻开始温度。
此外，在一些情况下，期望在一定时期的储存之后能呈现相对升高的冷冻开始温度的冷冻指示剂。
采用指示剂颗粒在含水介质中的分散体并且响应含水介质的冷冻的已知的冷冻指示剂通常具有冷冻开始温度，所述冷冻开始温度向上受到过冷、指示剂分散体的组成和其他因素的限制。当冷冻时，冷冻开始温度可能稍微或显著低于液体介质的熔点，因此可能显著低于某些商业应用所需的。
除非上下文明确说明另外的情况，否则在本说明书中使用的术语“水”和“含水”不仅包括其中存在的主要氢同位素为氕的水，而且还包括氧化氘、D2O或重水、部分氘化的水、DHO和这些形式的水的混合物。当期望区分不同形式的水时，术语“轻水”用于指其中存在的占优势的氢同位素为氕的常见的普通的水。痕量的氘可能存在于轻水中，这一点是众所周知的。
虽然冷冻的轻水(冰)在0℃下熔融，就像多种液体一样，相对纯的轻水可在显著低于其熔融温度的温度下冷冻，例如在低至-10℃的温度下，或甚至更低，该现象称为过冷。同样，虽然冷冻的氧化氘在比轻水更高的温度下熔融，即，在约3.8℃下，与轻水一样，由于过冷，氧化氘在比其熔融温度显著更低的温度下冷冻。
可将冰成核剂加入到含水分散体中，以降低过冷的程度、升高冷冻温度和使熔点和凝固点之间的范围变窄。然而，即使使用成核剂也不能提供期望的高冷冻开始温度。
因此，提供采用指示剂颗粒在水中的分散体的冷冻指示剂，可能出现困难，其具有足够高的冷冻或冷冻开始温度。本发明提供了可克服或减轻这些困难的冷冻指示剂。
为此，本发明尤其提供了一种包含指示剂颗粒在含水介质中的分散体的冷冻指示剂，其响应含水介质的冷冻而不可逆地改变外观，可能是在冷冻的含水介质融化之后，并且其呈现超过-2℃的冷冻开始温度。例如，冷冻开始温度可为约-1.9℃或更高，或约-1℃或更高，或约-0.5℃或更高，或约0.5℃或更高。有用地，冷冻开始温度可在约-0.9℃至约0℃范围内。
本文使用的术语“冷冻开始温度”是指冷冻指示剂分散体呈现可察觉的冷冻-诱导的外观变化时的最高温度，该变化可通过视觉观察无误地确定。该外观变化可为从澄清到不透明、形成冰晶或浑浊的变化。
本发明的冷冻指示剂的一些实施方案可在相对短的时间段内呈现无误的冷冻-诱导的外观变化，例如在暴露于冷冻开始温度或更低的温度1小时内。本发明还包括大量生产的冷冻指示剂，在暴露较短的时间段(例如，15分钟或5分钟或小于约30分钟的另一时间段)后，从一个样品到下一个样品，一致和可靠地得到无误的冷冻-诱导的外观变化。
本发明还提供了具有升高的冷冻开始温度或一种或多种其他期望的特性的冷冻指示剂，如本文所述，其能可靠地响应冷冻暴露。在上下文中采用的术语“可靠地”是指一批类似的冷冻指示剂在经受类似的条件时，显著比例在大致相同的时间以相同的方式响应。所述显著比例可为任何适当的比例，例如，一批冷冻指示剂的70％、90％、95％或甚至100％。
意外地，已发现，按照本发明，包含指示剂颗粒的含水分散体的冷冻指示剂的冷冻开始温度可对制剂pH敏感。
按照本发明，还尤其发现，关于液体介质的pH，当以8.0或接近8.0的pH配制时，例如在约7.8-8.2范围内，包含指示剂颗粒的含水分散体的冷冻指示剂可呈现意外高的冷冻开始温度。
除非上下文明确说明另外的情况，否则本文中对pH值的提及应理解为是指冷冻指示剂分散体(有时是“制剂”)的pH，根据冷冻指示剂分散体中的液体介质而确定。例如，还可提及本发明的冷冻指示剂实施方案中可用的蜡分散体的pH。
并且，本发明的一方面提供了一种包含指示剂颗粒的含水分散体的冷冻指示剂，其具有近似或接近0℃的冷冻开始温度，与采用的含水介质的pH无关。
另一方面，本发明提供了一种可用的冷冻指示剂的实施方案，该冷冻指示剂采用在约4-约9.5范围内的pH与冷冻指示剂分散体的制剂的组合，在对多个样品进行测试时，可呈现可靠地在-1℃的温度以上的冷冻开始。另一种制剂可呈现可靠地在0℃或接近0℃的温度以上的冷冻开始。
除非上下文说明另外的情况，否则本文使用的术语“固体”包括“半固体”。
在本说明书中使用的术语“凝结”包括当冷冻时或当冷冻和融化时，指示剂颗粒的液体分散体可呈现的聚集、附聚、絮凝和其他外观-变化现象。
为了对过去的暴露于冷冻温度发信号，根据本发明有用的冷冻指示剂可在冷冻之前具有一个视觉外观，在指示剂已冷冻之后具有不同的视觉外观。该外观变化可通过指示剂颗粒在分散体中的凝结来提供，并且理想地是不可逆的。
按照本发明，可理解的是，当将其冷冻时，在液体介质中分散的固体颗粒通常不能在结构上掺入到液体介质的生长晶体内，因此，随着晶体生长，固体在残余的液体中的浓度增加，并且未冷冻的液体的体积下降，引起凝结。
在实践本发明中采用的冷冻指示剂颗粒可包含有机材料的固体或液体颗粒，例如不溶于水的疏水性有机材料。如本文中进一步描述的，所述有机材料可包含一种或多种蜡和任选的与一种或多种蜡共混以软化蜡质材料的蜡软化剂。
因此，本发明的冷冻指示剂的一些有用的实例包含在含水液体介质中分散的有机指示剂颗粒，以提供指示剂分散体，其中已分散的指示剂颗粒可凝结，以响应所述指示剂分散体的冷冻，提供在视觉外观上不可逆的变化。
有用地，蛋白质颗粒成核剂可包含在所述指示剂分散体中。蛋白质颗粒成核剂可帮助升高冷冻响应温度。如果期望，冷冻指示剂分散体可包括稳定剂以稳定所述冰-成核剂。
有利地，在本发明的冷冻指示剂中，如果期望，含水液体介质的pH可在选择的范围内，以帮助提供升高的冷冻响应温度。例如，pH范围可选自约pH 4-约pH 11；约pH 4-约pH 9.5；约pH 7.5-约pH 8.5；和约pH 7.8-约pH 8.2。
并且，如果期望，本发明的冷冻指示剂可包含指示剂体积，所述指示剂体积含有指示剂分散体和限定指示剂体积的聚合膜构件(一或多个)。所述聚合膜构件可设置为与所述指示剂分散体相邻，并且可具有暴露于所述冷冻指示剂的周围环境的外表面。
此外，如果期望，本发明的冷冻指示剂可包含观察窗口和连接装置，所述观察窗口用于观察所述指示剂分散体，所述连接装置用于将所述指示剂固定于待监测可能的冷冻暴露的主体产品。任选地，这种冷冻指示剂可包含包括所述连接装置的基底层、包括所述观察窗口的观察层和在所述基底层和所述观察层之间的湿气气密密封，其中在所述基底层和所述观察层之间限定所述指示剂体积，并且其中所述气密密封在完全围绕所述指示剂体积的封闭回路中延伸。
此外，如果期望，本发明的冷冻指示剂可包含与所述指示剂体积邻近的参比区域，并且参比区域可具有与冷冻指示剂的终点的外观类似的外观。
如所述的，对过去的暴露于冷冻的指示可为不可逆的，因此使得通过冷冻指示剂提供的冷冻暴露信号具有一些永久性。例如，视觉外观的变化可能无法通过摇动、融化或加热至正常的室温或另一非破坏性温度而消除。这种特性可使得本发明的冷冻指示剂有用地用于广泛的产品，包括药用产品、医疗产品、食品和某些工业产品。
期望地，本发明的冷冻指示剂实施方案可具有与冷冻指示剂的初始未冷冻的外观不同的冷冻后视觉外观，并且该外观差别是不可逆的。例如，在一旦已冷冻后，冷冻指示剂的外观可与初始外观永久地不同，而无论冷冻指示剂是否已融化。可能地，冷冻和融化的外观可彼此不同。优选冷冻和融化的外观均与初始外观截然不同。然而，本发明还包括其中冷冻外观与初始外观类似，并且融化的外观与初始外观或冷冻外观不可逆地不同的实施方案。
本发明的冷冻指示剂的外观可提供查看冷冻指示剂的观察器或光学装置，具有对过去的冷冻暴露的不可逆的指示或者信号。信号的不可逆性可使观察器能确定冷冻指示剂是否曾经暴露于冷冻事件，尽管冷冻指示剂介质可能随后已融化并恢复液态。如果期望，冷冻指示剂信号可被光学装置(例如照相机)读取或捕获。
如果期望，通过提供一个或多个与冷冻指示剂的活性区域相邻的参比区域，可辅助观察器对指示剂信号的判读，使用该参比区域，观察器可比较冷冻指示剂的外观。参比区域可帮助观察器判断冷冻指示剂的外观的意义，例如用于确定该外观说明“从未冷冻”或“已经过冷冻”。
本发明的冷冻指示剂可与主体产品联合，例如冷冻-敏感的或冷冻-易坏的产品，以监测主体产品，和任选地提出主体产品还可能已经受潜在有害的冷冻暴露。
液体介质。本文使用的术语“液体介质”是指本发明的冷冻指示剂分散体的成分，其在20℃的室温下为液体。所述液体介质可为任何合适的液体介质，其与有机指示剂颗粒不混溶，并且不是有机指示剂颗粒的溶剂，例如，含水液体介质。
期望地，基于所述液体介质的重量，所述含水液体介质可包含至少约10％的氧化氘、氘化的水或氧化氘和氘化的水的混合物。可采用较高比例的氧化氘，例如至少约50％、至少约90％、至少约95％、至少约98％、至少约99％，或者如果期望，大致100％重量氧化氘。氧化氕/氧化氘混合物的凝固点和熔点通常与两种化合物的相对比例相关，氧化氕的熔点为0.0℃，而氧化氘的熔点为3.8℃。
如果期望，所述液体介质可基本上由水组成，或完全由水组成，例如，所述液体介质可完全由氧化氘组成，即，为100％氧化氘，或者可为氧化氘和轻水的混合物。
如果期望，含水液体介质可全无或不含任何在所述冷冻指示剂预期暴露的可能环境温度范围内的温度(例如，在约-10℃至约-50℃范围内的温度)下能与液体介质分离的有机液体。
蛋白质冰成核剂。如果期望，在本发明的冷冻指示剂的实施方案中可采用任何合适的蛋白质冰成核剂。
例如，所述蛋白质冰-成核剂(如果采用)可包含不含细胞的蛋白质冰成核剂或由选自以下的微生物得到的全-细胞蛋白质冰成核剂：假单胞菌属物种、丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae，P.syringae)、丁香假单胞菌的菌株、So等人的美国专利号5,489,521中所述的丁香假单胞菌的菌株、萤光假单胞菌、晕斑假单胞菌、豌豆假单胞菌(Pseudomonas pisi)、欧文氏菌属物种、菠萝欧文氏菌、草生欧文氏菌、大肠杆菌、黄单胞菌(Xanthomonas)、冰-成核真菌和冰-成核原生动物。用于本发明的实践的不含细胞的蛋白质冰成核剂可由合适的冰-成核微生物通过任何合适的方法来制备，例如在Wight等人的美国专利号5,223,412中所述的。
适用于本发明的实践的一种微生物-衍生的冰-成核材料为SNOMAX(商标)雪诱导剂，为可得自Johnson Controls Inc.，MilwaukeeWisconsin，www.johnsoncontrols.com的蛋白质材料。如供应商所描述的，SNOMAX雪诱导剂的平均组成包含约54％重量的蛋白，包括冰-成核蛋白，其中蛋白材料衍生自细菌丁香假单胞菌。关于SNOMAX雪诱导剂的其他信息可在“Snomax FAQ′s”中找到，该文件可得自www.johnsoncontrols.com，并且通过引用结合到本文中。
虽然本发明不束缚于任何具体的理论，在本申请的年代，看起来本领域应理解的是，细菌丁香假单胞菌或在商标SNOMAX下供应的商用冷冻-干燥形式的细菌的冰成核性质可归因于特定的冰-成核蛋白。称为“冰-成核蛋白InaZ”的该蛋白在本领域描述为丁香假单胞菌的InaZ基因表达产物，并且认为位于细菌的外细胞膜上。认为冰-成核蛋白具有以多个在冰中水分子具有的间距而间隔的水-结合官能团，并且提供一些天生的成核能力。还认为，通过冰-成核蛋白分子以对齐的阵列(有时称为“微晶”)聚集，大致在膜表面的平面中，周围水的凝固点升高。认为分子阵列的破坏或降解导致失去成核有效性。
冰-成核蛋白InaZ在本领域中显然应理解为具有约118kDa的推断分子量的由多于1200个氨基酸残基组成的单体蛋白。认为N-末端区域的氨基酸残基与在细菌细胞的外膜中的磷脂部分相互作用。认为冰-成核蛋白的中心区域包含长度为8、16和48个残基的重复的氨基酸序列的串联，这些残基起冰晶形成模板的作用。C-末端区域为亲水性的，并且在最外面的细胞表面处暴露。冰成核蛋白的这种结构进一步描述于Jung，H-C等人，Enzyme Microb.Technol.1998，22：348-354，其所公开的内容通过引用结合到本文中。
可用于本发明的实践的蛋白质冰-成核剂包括具有氨基酸序列的天然、合成和重组多肽，该氨基酸序列包括与冰-成核蛋白InaZ的冰晶模板区域同源或类似的区域或由这样的区域组成，并且提供冰-成核功能。
蛋白稳定剂。蛋白质材料可对在可监测冷冻暴露的一些主体产品的储存和分布中遇到的通常的环境温度敏感，和受到不利的影响。温暖的夏季天气、热气候和其他环境条件可引起蛋白降解，并且可引起蛋白质冰-成核剂失去一些或全部效力。
此外，含有蛋白质材料并且未灭菌的混合物可允许微生物活性，所述微生物活性也可不利地降低蛋白质冰-成核材料的效力。
因此，如果期望，采用蛋白质冰-成核剂的本发明的冷冻指示剂分散体还可包括稳定剂以稳定所述冰-成核剂免受热降解或其他降解。
可用于本发明的实践的合适的稳定剂的一些实例包括甲醛、二醛、具有不多于10个碳原子的二醛、乙二醛、戊二醛(CHO.CH2CH2CH2.CHO)、己二醛、盐酸胍、丙二醛、丁二醛和对苯二甲醛。一些其他合适的稳定剂包括各种交联剂，例如，硫醇-特异性交联剂比如二溴丙酮或双马来酰亚胺基己烷，以及氨基-特异性交联剂比如异氰酸酯和异硫氰酸酯。
可用于本发明的实践的其他合适的稳定剂为本领域普通技术人员鉴于本公开已知或显而易见的，或者随着技术的发展，在将来将变得已知或显而易见。例如，还可采用化学保持或固定冰-成核蛋白的三维分子结构的材料，使得随着时间的过去和/或在升高的温度下，蛋白可更好地保持其构象。一些这样的材料包括交联剂、多官能和双官能的试剂，其中戊二醛仅是一个实例。交联可稳定三级结构和任何聚集体。还可采用任何前述稳定剂的相互相容的混合物。期望地，所选的稳定剂和采用的浓度可达到避免干扰蛋白质材料的冰-成核功能或冷冻指示剂的任何其他功能方面。
可任选包含在冷冻指示剂分散体中的其他成分为本领域普通技术人员鉴于本公开已知或显而易见的，或者随着技术的发展，在将来将变得已知或显而易见，并且包括例如杀生物剂。在一些情况下，杀生物剂(如果采用)可控制可不利地影响冰-成核蛋白的性能的潜在的微生物活性。一些合适的蛋白稳定剂也可用作杀生物剂，例如乙二醛和戊二醛。
指示剂颗粒。用于本发明的冷冻指示剂实施方案的冷冻指示剂分散体可包含任何合适的冷冻指示剂颗粒，以提供冷冻开始的视觉信号。期望地，响应冷冻，例如通过凝结，冷冻指示剂颗粒可提供不同的外观变化或其他视觉信号。
还期望，冷冻指示剂颗粒可由无毒、生物相容和经济的材料形成。一些有用的冷冻指示剂颗粒包含不溶于水的固体、半固体或液体有机材料(例如疏水性有机材料)的颗粒。
合适的有机指示剂材料包括某些蜡、一些聚合材料和用于胶乳中的微粒材料以及对于本领域普通技术人员显而易见的其他有机材料。合适的有机微粒材料的一些实例包括天然和合成橡胶、合成聚合物比如苯乙烯、乙烯基和亚乙烯基聚合物和共聚物以及蜡。本文使用的术语“胶乳”包括固体有机颗粒在含水或其他液体介质中的分散体，所述介质任选通过乳化制备。一些有用的胶乳为具有乳状外观的透明的或半透明的以及其他。可用于本发明的实践的一些胶乳可包括表面-活性试剂或表面活性剂以稳定分散体。
本发明可采用开始时为半透明的并且在冷冻之后变得不透明或显示另一种不同的外观变化的胶乳指示剂分散体。或者，有用的胶乳指示剂分散体在开始时可为不透明的，并且当冷冻后可凝结，以提供(可能在融化后)分散体的透明的区域，通过该区域可观察到有色的或其他不同的背景。
在本发明的冷冻指示剂中适合用作有机指示剂颗粒材料的蜡或蜡质材料的一些实例包括蜡质材料，比如石蜡、微晶蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、白蜡、紫胶蜡、鲸蜡、牛油、棕榈蜡、大豆蜡、羊毛脂(lanolin)、羊毛脂(wool grease)、蜡质聚合物、蜡质共聚物、聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯、乙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯基酯聚合物、乙酸乙烯酯聚合物、乙烯与丙烯酸类化合物的共聚物、乙烯与丙烯酸的共聚物、以及任何两种或更多种前述蜡质材料的混合物，包括乙烯基酯和丙烯酸类材料的混合物。其他合适的蜡或蜡质材料为本领域普通技术人员鉴于本公开已知或显而易见的，或者随着技术的发展，在将来将变得已知或显而易见。
如果期望，可采用熔点在合适的范围内的蜡作为有机指示剂材料，例如在约40℃-约80℃范围内，或在另一合适的范围，例如约0℃-约100℃。期望地，蜡在液体介质的冷冻状态下为固体，或者在室温和环境温度下以及在介质的冷冻状态中为固体。或者，或另外，合适的蜡可具有通过穿透数据特性说明的柔软度。例如，由有机材料形成的指示剂颗粒的柔软度可为至少约20dmm或至少约30dmm。可采用具有其他适当的柔软度(例如至少约10dmm的柔软度)或通过另一种测试确定的适当的柔软度的材料，这对于本领域普通技术人员是显而易见的。本文描述的柔软度旨在根据ASTM D1321 NeedlePenetration Test(针穿透测试)在25℃下测定。
本文使用的术语“蜡”包括石蜡，有时称为“链烷烃”。适用于本发明的实践的蜡包括但不限于在室温下为固体的单独的、混合的和共混的烃，这种蜡可为晶体或微晶。
虽然本发明不旨在局限于任何具体的理论，但是我们认为，蜡、蜡共混物和可能的蜡共混比率的适当选择可帮助提供期望的外观变化。柔软的蜡和蜡共混物可比硬的蜡或蜡共混物更容易凝结。另外，认为具有一些极性官能团的蜡或其他有机材料促进指示剂颗粒凝结成块，该块保持水并具有良好的不透明特性。应理解的是，在本发明的冷冻指示剂的冷冻后条件下，具有良好不透明性的指示剂颗粒的大块、主体或附聚的存在可帮助提供指示剂的冷冻后外观，该冷冻后外观与冷冻前外观明显不同。冷冻前和冷冻后外观之间的明显的差别可帮助观察器或观察装置准确地辨认指示剂。
采用相对简单的、充分定义的、经济的和容易得到的有机微粒材料，比如例如蜡和本文所述的某些疏水性聚合物，可有助于大量生产本发明的冷冻指示剂实施方案。使用这种蜡和聚合物可促进产品的品质控制、一致性和经济性。
如果期望，可将用于有机微粒材料的软化剂与有机材料共混，以增强冷冻指示剂外观变化，或用于另一个有用的目的。如在US2010/0162941中描述和要求保护的，如果期望，软化剂可与有机材料共混或以另外的方式密切混合，以提供在液体介质中分散的固体材料的均质颗粒。冷冻后，相对柔软的颗粒能不可逆地凝结成为团或聚集体，可提供指示剂分散体在冷冻之后与在冷冻之前的初始外观截然不同的外观。
使用本发明的软化剂能得到增强的指示剂外观。例如，与在冷冻之前指示剂分散体的不透明性相比，在冷冻之后，软化的固体有机颗粒的一些实施方案可凝结成为数个具有相对高不透明性的大块或单个的块。通过使合适的背景模糊，这种凝结颗粒的高不透明性块或多个块可提供强视觉信号，所述背景例如白色或浅色的反射背景，或带有图案、图像或图形、核查标记或文字或其他期望的外观的背景。
采用蜡软化剂或增塑剂等，按照本发明能得到增强的指示剂外观，而无需采用可浸出进入分散介质并干扰对冷冻的视觉响应的染料或颜料。然而，如果期望，本发明的一些实施方案可采用一种或多种染料和/或颜料或其他着色剂。
用于蜡指示剂材料的软化剂(如果采用)可选自乙烯共聚物、微晶蜡、聚乙烯、胆固醇、短链烷烃、石蜡油、环烷油、芳族油、甘油、矿物油、脂肪酸、脂肪酸衍生物、脂肪醇、脂肪酸酯、氢化和部分氢化脂肪酸、包含至少一个酯基的亲水性软化剂和亲水性长链烃。软化剂还可为合适的增塑剂。
本发明的冷冻指示剂可包含约5-约50％重量或约20-约30％重量比例的软化剂，软化剂的两个比例范围均基于软化剂和有机材料的总重量。
各种其他有机材料可用于指示剂材料，作为本文已描述的有机材料的备选或与之混合。例如，有机指示剂材料可包含选自以下的柔软的固体或半固体材料：橡胶状聚合物、苯乙烯-丁二烯胶乳、天然橡胶胶乳、橡胶状聚氨酯、橡胶状丙烯酸类聚合物和共聚物、橡胶状腈聚合物和共聚物、橡胶状聚氯丁烯、橡胶状乙烯基吡啶聚合物、橡胶状苯乙烯聚合物、橡胶状苯乙烯/丁二烯共聚物、橡胶状苯乙烯/丙烯酸共聚物、橡胶状乙烯基甲苯/叔丁基苯乙烯共聚物、橡胶状偏二氯乙烯/氯乙烯共聚物和两种或更多种前述聚合材料的混合物。
本文使用的术语“橡胶状”包括像天然橡胶的材料、弹性材料和弹性体材料。
如果期望，有机指示剂材料的玻璃化转变温度可低于约20℃或低于液体介质冷冻状态的熔点。
或者，有机指示剂材料的玻璃化转变温度可超过约20℃。如果期望，有机材料软化剂可包含增塑剂。
有机指示剂材料还可包含晶体和非晶体材料的混合物，例如合适的蜡和合适的橡胶状聚合物的混合物，比如本文所述的。
另外，如果期望，有机指示剂材料颗粒可为液体，例如石蜡油。这种液体有机指示剂材料颗粒可由在普通的环境温度下、在室温下和/或在冷冻温度下为液体的材料形成，由固体有机材料在有机溶剂中的溶液(例如溶解于石蜡油中的石蜡)形成，或者采用另一种合适的方式形成。
有机指示剂材料可包括少量的无机材料，如果期望，条件是无机材料不能干扰本文所述的本发明的目标。本发明的冷冻指示剂的一些实施方案采用包含不大于约10％重量的无机材料的有机材料指示剂颗粒，基于所述指示剂颗粒的重量。
有机指示剂材料可具有任何合适的粒径和浓度。例如，可选择有机指示剂材料的粒径和浓度，以帮助提供在冷冻之前相对澄清的和在冷冻之后或在冷冻和融化之后相对不透明的冷冻指示剂分散体。通过在指示剂分散体中采用相对较大的颗粒，在本发明的一些实施方案中，可得到更加不透明的冷冻后外观。含有过大颗粒的指示剂分散体可能不稳定，并且在冷冻之前易于沉降或凝结，或者在冷冻之前可缺乏澄清度或具有不期望的不透明性。
广泛的有机指示剂材料粒径可用于实践本发明。可根据指示剂分散体的期望的初始外观来选择有机指示剂材料的平均粒径。因此，开始时为透明的并且在冷冻后变得不透明的指示剂分散体可采用平均粒径小于约400nm的有机指示剂颗粒，期望小于约300nm，例如，平均粒径在约10nm-约100nm或约20nm-约60nm范围内。
另一方面，开始时为不透明的并且在冷冻后呈现透明度的指示剂分散体可采用平均粒径大于约400nm，例如平均粒径大于约600nm的有机指示剂颗粒。
量和比例。本发明的有用的冷冻指示剂分散体可采用任何合适的成分比例。
例如，基于所述冷冻指示剂分散体的重量，可利用在选自以下的范围内的重量比例的冷冻指示剂颗粒：约1％-约50％；约5％-约30％；和约13％-约22％。
另外，基于所述冷冻指示剂分散体的重量，可采用在选自以下的范围内的重量比例的含水液体介质：约50％-约99％；约70％-约95％；和约77％-约85％。
此外，任何合适量的蛋白质冰-成核剂可用于给定体积的冷冻指示剂分散体，例如，约1μg-约2mg；或约20μg-约500μg；或约100μg-约250μg的重量。
在本发明的冷冻指示剂的一些实施方案中，采用的蛋白质冰-成核剂的量与在冷冻指示剂中所用的指示剂分散体的体积无关。我们认为这是由于在某一体积的过冷液体中，在该体积的任何地方形成单个晶种可引起结晶快速蔓延整个体积。因此，在这样的实施方案中，冷冻指示剂分散体可包含足够量的冰成核剂，以在许多冷冻指示剂的每一个的冷冻指示剂体积中，提供一致和可靠地产生至少一个冰成核部位的合理的预期。例如，可采用足够量的冰-成核剂，以提供在每一个冷冻指示剂中产生多个(比如至少3、至少6或至少10个)冰-成核部位的合理的预期。
基于所述指示剂分散体的重量，在本发明的冷冻指示剂中，还可采用选自以下重量比例的冰-成核剂稳定剂：约0.01％-约5％；约0.05％-约1％；和约0.1％-约0.5％。
此外，如果采用稳定剂，可利用以下稳定剂比率中的一种：小于20；10以下的比率；4以下的比率；2以下的比率；或约0.2-约1.5的比率。本文使用的“稳定剂比率”为在所述指示剂分散体中冰-成核剂稳定剂的重量比例与蛋白质冰-成核剂的重量比例的比率，所述重量比例基于所述分散体的重量。
如果期望，与本发明的目标一致的其他材料也可包含在用于本发明的冷冻指示剂的冷冻指示剂分散体中。本发明还包括排他地由所描述的成分组成或基本上由所描述的成分组成的冷冻指示剂的实施方案。
冷冻指示剂包封。本发明的冷冻指示剂还可包括包封或其他密闭(containment)装置，以容纳和显示合适体积的冷冻指示剂分散体，用于通过人观察者、光学装置或通过另一种装置来观察。一些合适的包封和其他密闭装置描述于Taylor等人专利公布，其他的为本领域普通技术人员鉴于本公开已知或显而易见的，或者随着技术的发展，在将来将变得已知或显而易见。
用于容纳和显示冷冻指示剂分散体的合适的密闭装置在本文中称为“包封”，并且可理解为包含由任何合适的一种或多种材料形成的一个、两个或多个部件。
例如，有用的冷冻指示剂包封可包含含有冷冻指示剂分散体的封闭的和密封的冷冻指示剂体积。冷冻指示剂包封可包含柔性聚合膜材料或大部分或完全由柔性聚合膜材料组成。冷冻指示剂包封可完全由柔性聚合膜材料的单个片或构件形成。冷冻指示剂包封的另一个实施方案包含结合在一起并密封的柔性聚合膜材料的两个片或构件。可采用任何合适的方式实现密封，例如通过在接合点的面对的表面处采用可热密封的材料。该密封方法的实例和一些其他合适的密封方法公开于Taylor等人US 2008/0110391。如果期望，聚合膜构件(一个或多个)可设置为与所述指示剂分散体相邻，并且可具有暴露于所述冷冻指示剂的周围环境的外表面。
有用地，冷冻指示剂包封的内表面的实质部分(例如主要部分)与包含在包封中的冷冻指示剂分散体接触，并且冷冻指示剂包封的外表面的实质部分(例如至少20％的外包封表面的面积)旨在在使用时暴露于环境条件。例如，冷冻指示剂分散体可填充或几乎填充包封，在后一种情况下，在包封中留下小气泡，任选空气的小气泡，这可帮助对冷冻暴露发信号。
为了使观察者能够观察或察看冷冻指示剂分散体和读取指示剂信号，冷冻指示剂包封期望地包含具有足够透明度的窗口，使得能读取指示剂信号。如果期望，通过使整个冷冻指示剂包封透明，可提供窗口。当冷冻指示剂包封包含两片密封在一起的柔性聚合膜材料时，有用地，至少一片可为透明的，以提供观察窗口。
冷冻指示剂的一个示例性实施方案示于图1和2。参考图1和2，用标记为10的所显示的冷冻指示剂包括支撑包封14的基底12，包封14含有一定体积的冷冻指示剂分散体10。
如所示的，包封14可大致为圆形。或者，包封14可具有任何其他期望的形状，例如，椭圆形、六边形、正方形、长方形、条状或环状。如所示的，包封14包括通过粘合剂20的环结合在一起的内壁16和外壁18，或者以另一种合适的方式，例如通过熔化结合在一起。或者，包封14可为单片密封的囊。包封14的内壁16可粘附于基底12、沉积在基底12上或以另外的方式与基底12连接，使得将包封与基底连接。或者，基底12可提供内壁16作为基底的整体部件。例如，内壁16可包括对水蒸汽和含水液体实质不渗透的铝或其他材料的层或插入物，与基底12整体形成。
如果期望，包封14的外壁18包括透明的区域(未标记)，其可占据包封14在基底12上的大致整个覆盖区。或者，外壁18的透明的区域可占据较小的面积。透明的区域能够使通过冷冻指示剂10产生的光学信号(例如，颜色的变化)通过合适的仪器、通过人观察者或以另一种合适的方式在外部被接收。
包封14可完全填充有冷冻指示剂分散体15。或者，如果期望，空气或气泡22可包含在容纳的体积内，以提供所容纳的分散体为液态或固态的视觉指示。如果分散体被冷冻，当倾斜或摇动冷冻指示剂时，气泡不能移动。
如所示的，冷冻指示剂10围绕着水平延伸横过纸平面的轴弯曲，并例如通过粘合剂(未示出)与主体产品24的凸的外表面连接。在图1中，弯曲的轴在纸平面下面，而在图2中，弯曲的轴在纸平面中。该描述仅是示例性的，并且如本文中的其他地方描述的，各种其他的冷冻指示剂10的构造、主体产品24的形状和连接模式是可能的。这种弯曲的冷冻指示剂可为刚性的或者可为柔性，并且能采用平面构造。
如果期望冷冻指示剂具有延长的保存期限，则冷冻指示剂包封可构造为限制从冷冻指示剂分散体失去湿气，例如如在Taylor等人专利公布中所描述和要求保护的，或采用另一种合适的方式，该方式为本领域普通技术人员鉴于本公开已知或显而易见的，或者随着技术的发展，在将来将变得已知或显而易见。在储存期间从指示剂分散体过度失去水蒸汽可导致指示剂干燥，不利地影响指示剂对暴露于寒冷温度发信号的能力。
例如，冷冻指示剂包封可包含湿气阻挡材料层或由湿气阻挡材料层组成，该湿气阻挡材料完全围绕容纳的体积延伸以控制从冷冻指示剂分散体失去水分。如果期望，冷冻指示剂包封可包含多层材料，其中通过蒸汽阻挡材料提供一个或多个层。
如果期望，合适的湿气阻挡材料或包括蒸汽阻挡层的包封材料可为具有低水蒸汽透过率的材料，例如水蒸汽透过率不多于约1.0g/m2/天或0.50g/m2/天的较低的透过率。为了更长的保存期限，或出于其他原因，可采用不多于约0.1g/m2/天的水蒸汽透过率。水蒸汽透过率值应理解为是指在38℃(100℉)温度和90％相对湿度下的测量值。
注意到，具有相对低的湿气透过率的透明的材料可能更昂贵，当不需要长保存期限，例如用于监测旨在立即或急迫使用的主体产品时，具有相对较高的湿气透过率的材料可用于冷冻指示剂。
合适的蒸汽阻挡材料包括具有适当厚度的铝箔、片材或涂层，例如，厚度为约0.01mm-约0.1mm。可采用铝的合金或其他金属，并且在有用的厚度中通常为不透明的。
当以透明形式提供时可允许观察指示剂分散体的有用的蒸汽-阻挡材料的一些实例包括聚氯三氟乙烯、氯三氟乙烯-偏二氟乙烯共聚物、乙烯-氯三氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯-丙烯共聚物、全氟烷基-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯三元共聚物、聚氯三氟乙烯、六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物、四氟乙烯-丙烯共聚物和四氟乙烯-全氟甲基醚共聚物。
如果期望用于结构或其他目的，可将一种或多种这样的蒸汽阻挡材料的膜或片材掺入到多层层压材料中，该层压材料具有一种或多种其他片材或膜材料，例如，聚氯乙烯、聚乙烯、乙二醇化(glycolised)的聚对苯二甲酸乙二酯或乙烯-乙烯醇共聚物。
这种多层层压材料的一些实例包括：刚性和柔性泡罩(blister)包装水分阻挡膜；聚氯乙烯和聚氯三氟乙烯的双层层压材料，比如由Honeywell International Inc.供应，商标为ACLAR22的材料；包含0.2mm(7.5mil)聚氯乙烯层和0.015mm(0.6mil)PCTFE层的两层层压材料，比如由Tekni-Plex，Somerville，NJ供应，商标为TEKNIFLEXVA 760的材料，和包含0.25mm(10mil)聚氯乙烯层、0.05mm(2mil)聚乙烯层和0.08mm(3mil)聚氯三氟乙烯层的三层层压材料，也由Tekni-Plex供应，商标为TEKNIFLEX VPA 10300的材料。
具有有用的湿气阻挡性质的另一种合适的多层膜层压材料包含可印刷的聚酯/聚偏二氯乙烯/聚乙烯层压材料。这种层压材料的一个实例为可得自Prairie State Group(Chicago，IL)的产品，其包含相对薄的层压材料，例如配备聚偏二氯乙烯薄涂层的约0.012mm(约50gauge)的聚对苯二甲酸乙二酯。期望的标记(如果有的话)可为在聚对苯二甲酸乙二酯表面上印刷的油墨。另外，如果期望，可使用粘合剂将相对厚的(例如约0.062mm(约250gauge)厚度)的线性低密度聚乙烯共混物层与聚偏二氯乙烯表面粘合。
用于冷冻指示剂包封的蒸汽阻挡材料可包含任何一种或多种前述蒸汽阻挡材料或多层层压材料或由它们组成。
冷冻指示剂包封可具有任何合适的体积，以容纳冷冻指示剂分散体。对于一些目的，相对小的体积(比如小于约2mL)是有用的并且可采用。合适的体积的一些实例包括在约20μL(微升)-约2mL范围的体积；在约20μL-约150μL范围内的体积；在约40μL-约80μL范围内的体积；和至高达约50μL的体积。
基底。如果期望，本发明的冷冻指示剂可包含支撑冷冻指示剂包封的基底。所述基底可例如为标签或标牌，并且可配备一部分冷冻指示剂包封或由冷冻指示剂包封构成。
这种基底可用于将冷冻指示剂与待监测的主体产品或与主体产品的散装容器或包装固定。基底可携带粘合剂层，或者可具有其他合适的手段将冷冻指示剂与主体产品连接或与散装容器或包装连接。如果期望，连接前粘合剂可被脱模衬里保护。另外，如果期望，包括所述基底(如果存在)的冷冻指示剂可为柔性，以与主体产品、散装容器或包装的弯曲的外表面一致。
任选地，基底可包含光-反射背景，以帮助给予指示剂分散体在冷冻之前和之后的视觉外观的期望的组合。例如，冷冻指示剂分散体在冷冻之前可为透明的并且在已冷冻或冷冻和融化后为不透明的，并且光-反射背景可为明亮着色的，以呈现在冷冻之前的不同的外观，该外观在冷冻或冷冻和融化之后被掩蔽。因此，背景和冷冻指示剂在开始时可为绿色的，或者具有另一种合适的颜色，并且在冷冻之后，当背景被凝结的分散体掩蔽时，可变为白色或另一种截然不同的颜色或外观。
如果期望，冷冻指示剂可包含与冷冻指示剂包封邻近的参比区域，该参比区域具有与冷冻指示剂的终点类似的外观或具有另外的适当的图形字符，其可促进读取冷冻指示剂信号。任选地，如果采用，可将这种参比区域在冷冻指示剂基底上印刷。
如果期望，包含基底(如果采用)的大量冷冻指示剂可在片材原料或连续的网上排列。
冷冻指示剂的制造。本发明的等份的冷冻指示剂分散体可通过任何合适的方法制造成为单个的冷冻指示剂。合适的方法包括将等份的冷冻指示剂分散体装入可大量生产的包装(例如在片材中或在合适的包装材料的一个或多个连续的膜中预制的凹座样泡罩的阵列)中，关闭泡罩并切割或另外将阵列分成单个的冷冻指示剂。一些合适的方法描述于Taylor等人专利公布，其他为本领域普通技术人员鉴于本公开已知或显而易见的，或者随着技术的发展，在将来将变得已知或显而易见。
现在将描述本发明的一些方面实践的一些示例性和非限制性实施例以及一个或多个对比实施例。
实施例1-7pH对冷冻指示剂分散体的影响
如表1A所示的具有从4.0的酸性pH到11.0的碱性pH范围的不同的pH值和其他特性的7种蜡分散体得自供应商Michelman Inc.，Cincinnati，Ohio，并且配制成为实施例1-7，如以下所描述的。在表1A中，“蜡pH”是指蜡分散体的pH，用于蜡分散体的蜡为石蜡/合成蜡共混物，并且蜡分散体的供应商产品代码如表中所述。
Figure BPA00001516352400241
采用的蜡分散体均具有小于100cps的粘度。使用示于表1B的成分和比例，将这七种蜡分散体配制成为用于实施例1-7的冷冻指示剂分散体。该比例以重量计，基于对每一个实施例的冷冻指示剂分散体和成分的总重量为100，因此比例也是百分数。在约20℃-25℃的环境室温下配制各实施例。关于制剂中的液体介质，通过实验确定每个制剂的pH值，并且通常稍微小于从供应商得到的蜡分散体的pH值，如表1B中标题“制剂pH”下所示。
Figure BPA00001516352400242
对于实施例1-7中的每一个，将示于表1B的标题“D2O”下的相应的重量比例的氧化氘加入到适当的蜡分散体中，以提供液体分散介质。将所得到的制剂搅拌1小时。将含有平均约54％重量源自细菌丁香假单胞菌并包含冰-成核蛋白的蛋白(在表1B中标记为“蛋白”)的冰-成核剂SNOMAX(商标)雪诱导剂研磨成细粉末，如表1B所述，以0.05％重量的比例，加入到实施例1-7中的每一个的适当稀释的蜡分散体中。
假定指示剂液体的密度为1.0，由指示剂的比例值和体积可计算在每个样品中冰-成核剂的实际重量。因此，在每个泡罩中采用80μL等份的冷冻指示剂分散体，提供40μg/泡罩的冰成核剂的量。
将50％重量/重量的戊二醛稳定剂(Sigma-Aldrich)在“轻”水(与氧化氘相对)中的含水溶液加入到每个含有冰-成核剂的稀释的蜡分散体中，其重量比例如表1B所述，将每个分散体搅拌2小时，以提供实施例1-7的冷冻指示剂分散体。蛋白和稳定剂的相对比例提供稳定剂比率为20，如表1B所示。
在表1B中标记为(C)的实施例1为对比实施例。
测试程序。使实施例1-7的每个冷冻指示剂分散体经受简单的测试，以确定制剂呈现的冷冻开始温度。为了该目的，在分散体配制不超过两天内，通过将80μL等份的分散体移液至澄清的聚丙烯小瓶中，制备每个分散体的20个样品。将小瓶加盖并浸渍在水浴中，在+2℃的温度下保持1小时。1小时后，以0.5℃增量/15分钟降低温度。
仔细观察样品，当出现从在冷冻之前初始澄清的或稍微浑浊的外观到在冷冻之后不透明的白色或具有轻微着色的不透明的带白色外观的明显的外观变化时，确定冷冻响应开始的温度。通过该程序可由实施例1-7得到的一些冷冻开始温度描述于表1B，在标题“初始”冷冻开始温度下。在每一种情况下，冷冻开始温度为所有的20个样品呈现不同的外观变化的温度，指示采用的液体介质的冷冻。例如，如果12个样品在-1.0℃下响应，而其余的8个在-1.5℃下响应，则冷冻开始温度记录为-1.5℃。
实施例1-7中的每一个在融化后保持不透明的外观，并且从澄清或稍微浑浊到至少稍微不透明外观的该外观变化是不可逆的。
将每个分散体的二十多个样品在约20℃-约25℃的室温下储存至少4周，使用以上描述的程序再次确定冷冻开始温度，以提供老化的冷冻开始温度，如表1B中标题“老化的”下所描述的。在整个本文出现的数据表中，类似的标题具有类似的含义。
对于实施例1-7，示于表1B的结果说明所描述的指示剂分散体的pH调节如何可用于控制冷冻开始温度并提供相对高的冷冻开始温度。具有适当的pH水平，可得到改进的初始和老化的冷冻开始温度，尽管在一些情况下20的稳定剂比率可能不是最优的，如表2中的数据(待描述)显示。
在测试样品中，实施例4的指示剂分散体呈现高的冷冻开始温度，实施例4采用pH为8.5的蜡分散体和8.0的制剂pH。实施例4显示0.0℃的初始冷冻开始温度。
具有高或低pH值的测试样品通常呈现相对低的冷冻开始温度。更期望地，pH可具有中间值，例如，在约4-约11范围内。
于室温下老化至少4周后，所有测试的实施例呈现在各实施例初始冷冻开始温度的约0.5℃内的冷冻开始温度。pH值在约4-约9.5范围内的实施例2-6均呈现-1.0℃或更高的有用的老化的冷冻开始温度。
实施例8-27：冰成核剂和稳定剂浓度对冷冻指示剂分散体的影响
使用示于表2的成分比例，重复在实施例1-7中采用的程序，以提供实施例8-27的冷冻指示剂分散体。与表1B的情况相同，在表2中，比例基于重量给出，并且对于每一个实施例总成分为100，因此比例也是百分数。
与实施例1-7一样，假定指示剂液体的密度为1.0，由指示剂的比例值和体积可计算在每个样品中冰成核剂的实际重量。因此，在每个泡罩中采用80μL等份的冷冻指示剂分散体提供了40μg(实施例8-10和17-19)、120μg(实施例11-13和20-23)和200μg(实施例14-16和24-27)的相应量的冰成核剂。
根据采用的蜡分散体的pH，将实施例8-27安排成两组。一组，实施例8-16采用pH为11的在实施例1中使用的蜡分散体。在实施例1中，pH为11的蜡分散体、制剂pH为10.7与不太期望的冷冻开始温度关联，如实施例1的测试结果所示。其他组，实施例17-27采用pH为8.5的在实施例4中使用的蜡分散体。在实施例4中，pH为8.5的蜡分散体、制剂pH为7.7与在表1B中描述的最佳冷冻开始温度关联，如实施例4的测试结果所示。每组实施例包括一个对照实施例，分别为实施例8或实施例17。
使用实施例1-7所描述的测试程序，测试实施例8-27的每个冷冻指示剂分散体，以确定冷冻开始温度。可由实施例8-27得到的一些冷冻开始温度描述于表2。
标记为“(C)”的实施例8和17为在制剂中未采用稳定剂的对照。
基于冷冻指示剂分散体的重量，由表1A、1B和2的数据可计算在实施例1-27中的每一个中使用的蜡指示剂固体的重量比例，该重量比例在约14.5-约17.5％的范围内。类似地，基于冷冻指示剂分散体的重量，由表1A、1B和2的数据可计算在实施例1-27中的每一个中使用的液体介质的重量比例，该重量比例在约82.5-约85％范围内。
采用pH为约11的蜡分散体的实施例9-16和采用pH为约8.5的蜡分散体的实施例18-27说明冰成核剂的比例、稳定剂溶液的比例和稳定剂比率对冷冻开始温度的影响。
稳定剂比率为稳定剂溶液与冰成核剂的重量比率。注意到，采用的稳定剂溶液含有50％重量稳定剂，而冰-成核剂含有平均约54％重量蛋白，稳定剂化合物与蛋白化合物的比率稍微低于在表中给出的数字。这是由于表中的稳定剂比率涉及稳定剂溶液(而不是稳定剂)与冰成核剂(而不是蛋白)的重量比率。
冰-成核剂的量。假定样品具有类似的体积(80μL)，在每个样品中冰成核剂的量与浓度直接相关，如表2所示。参考表2，实施例9和11-16均显示-0.5℃的相对高的初始冷冻开始温度，虽然采用不同量的冰-成核剂，显著地为0.05％、0.15％或0.25％重量，如表中所示。
采用具有8.5的更有利的pH的蜡分散体，高编号实施例，实施例17(对照)、20、21、24和25显示0.0℃的良好的初始冷冻开始温度，该初始冷冻开始温度高于任何使用pH 11蜡分散体的实施例8-16。再一次，采用不同的量的冰-成核剂。这些结果与冰-成核现象不仅仅取决于冰-成核剂浓度的假设一致。
含有较高浓度的冰-成核剂溶液或分散体的指示剂分散体的散装(bulk)制剂可呈现显著的浑浊并且可具有轻微桃红色或其他着色。在一些情况下，在最终产品冷冻指示剂中可见的浑浊可能是不期望的，并且可混淆指示剂发送给观察者的可见的信号。
然而，意外地，在将冰-成核剂的浓度提高至约3-5倍的制剂中，例如提高至超过0.05或0.15％或超过0.25％的浓度的水平，当在用于测试的单个80μL样品中测量制剂时，如本文所述，样品的澄清度看来未受到不利影响。测试后，实施例1-7中的每一个呈现从稍微浑浊到不透明的白色的明显的变化。可观察到的轻微浑浊看起来不足以混淆指示剂信号。
稳定剂的浓度。再次参考表2，实施例10、23和27提示较高比例的稳定剂(在各实施例中，为戊二醛)可能不利地影响新制备的制剂的冷冻响应温度。因此，采用约3％重量的稳定剂溶液比例的实施例10和采用约5％重量的稳定剂溶液比例的实施例27均呈现约-1.5℃的相对低的冷冻开始温度。
与实施例10相反，采用相同量的冰-成核剂(0.05％重量)但是较少戊二醛稳定剂溶液(0.075％重量)的实施例9呈现约-0.5℃的相对高的冷冻开始温度。比起实施例27，采用相同量的冰-成核剂(0.25％重量)和较少戊二醛稳定剂溶液(0.99％重量)的实施例26也呈现约-0.5℃的相对高的冷冻开始温度。
稳定剂比率。表2中描述的一些结果支持相对低的稳定剂比率可有助于提供相对高的冷冻开始温度的假设。因此，实施例9、10-16、18-22和24-26具有远低于20的相对低的稳定剂比率，并且呈现-0.5℃或0.0℃的冷冻-开始温度。与此相反，实施例10、23和27采用20或更高的稳定剂比率，并且显示约-1.5℃(实施例10和27)或约-1.0℃(实施例23)的相对低的初始的冷冻-开始温度。由这些数据看来，低于20的稳定剂比率可有助于提供超过-1.0℃的冷冻开始温度，例如-0.9℃或更高。
此外，采用约0.5％的稳定剂浓度的实施例15可看到在老化后对可观察到的冷冻开始温度呈现不利的影响。如表2所示，于室温下老化4周后，实施例15的冷冻开始温度从-0.5℃的初始值下降至-2.5℃。
将实施例15与实施例14进行比较，显示稳定剂比率的反-直观下降，在本情况下，稳定剂比率从2降至0.8，这通过将稳定剂的比例从0.5降至0.2得到(而不是想象中为了提高稳定性而提高稳定剂的比例)，将老化后的冷冻开始温度从-2.5℃升高至-0.5℃。该冷冻开始温度升高是显著不同的。
与此相反，将实施例16与实施例15进行比较，显示将稳定剂的比例从0.5提高至约1，同时将稳定剂比率从2提高至4，得到为-1.5℃的稍微改进的老化的冷冻开始温度，但是不如实施例14中通过降低稳定剂比率和稳定剂的量所得的高。
采用约4或以下的稳定剂比率的实施例通常显示良好的结果，并且可用于本发明的一个或多个方面的实践中。
此外，采用约2或以下的稳定剂比率的实施例，即实施例9、13、15、18、20、24和25，各自呈现-0.5℃或0.0℃的高的冷冻-开始温度。这种实施例可具有另外的用途，例如用于期望-0.9℃或更高的冷冻-开始温度的应用。
采用在7.9-8.1范围内的制剂pH的第二组实施例均显示在它们的初始冷冻开始温度的0.5℃范围内的老化的冷冻开始温度。对照实施例17(C)显示老化的冷冻开始温度不下降。可能的解释包括，在起始成分中存在少量的杀生物剂可防止蛋白质冰-成核剂的微生物降解，和用于其他实施例中对于热稳定性有用的稳定剂有时可降低冰成核剂的效率。在本发明的一些冷冻指示剂实施方案中，期望使用稳定剂来保护蛋白质冰-成核剂免受由升高的环境温度偶然引起的可能的热降解。
实施例28-32：机器原型
使用示于表3的成分比例，重复在实施例1-7中采用的程序，以提供实施例28-32的冷冻指示剂分散体。与表1的情况相同，在表3中，给出的比例基于重量，并且对于每一个实施例，总成分为100，因此比例也是百分数。
基于在实施例28-32中的每一个中采用的冷冻指示剂分散体的重量，由表1A和表3中的数据可计算蜡指示剂固体的重量比例，在约14.85％-约20.95％范围内。类似地，基于在实施例28-32中的每一个中采用的冷冻指示剂分散体的重量，由表1A和表3中的数据可计算液体介质的重量比例，在约78.8％-约84.1％范围内。
在实施例28-32中，不是像实施例1-7中所描述的使用聚丙烯小瓶，而是使用液体泵送系统，将等份的约80μL各自充分混合的实施例递送至预制的泡罩包装凹座中，用作基于机器的大量生产的实验室原型。泡罩包装凹座以聚乙烯/聚酯层压材料膜预制，并且具有热密封粘合剂涂层。装入等份的冷冻指示剂分散体后，随后，使用泡罩热密封机器将泡罩包装凹座热密封并冲切成单个的泡罩。
Figure BPA00001516352400321
参考表3，实施例28具有与实施例1相同的组成，并且散装制剂看起来是稍微浑浊的分散体。实施例29的散装制剂比实施例28更浑浊，并且颜色带粉色。实施例30、31和32的散装制剂比实施例28的散装制剂稍微更浑浊，并且稍微带桃红色。然而，在泡罩包装凹座中，每个制剂为澄清的或仅稍微浑浊。
使用实施例1-7所描述的测试程序，测试实施例28-32的冷冻指示剂分散体中的每一个，以确定冷冻开始温度。对于每一个实施例，测试100个机器原型样品。
如果需要，例如，由于可能已出现冰-成核剂沉降，可将分散体充分混合，随后分配至泡罩中。总的来说，冰-成核剂在泡罩中的一些沉降是可接受的，并且不大可能不利地影响冷冻指示剂的外观或性能。如果在冷冻指示剂分散体的散装制剂中出现冰-成核剂沉降，充分混合可确保将适当的等份的冰-成核剂递送至每个泡罩。通常，在冷冻指示剂的寿命期间，期望已分散的蜡颗粒不明显沉降。
通过本文所述的测试，由在制造几天内的实施例28-32可得到的一些初始冷冻开始温度示于表4。
Figure BPA00001516352400331
对基于实施例28-32制剂的机器原型测试，在表4中的实验数据证明，调节冰成核剂、稳定剂溶液的量以及稳定剂与冰成核剂的比率，可影响冷冻-开始温度。因此，实施例29-32各自采用为对比制剂283-11倍之多的冰成核蛋白，而稳定剂比率为实施例28的1/10-1/20之低。此外，对于实施例29-32中的每一个，100个测试样品各自呈现比实施例28的样品呈现的冷冻开始温度高95％的冷冻开始温度。
意外地，与实施例28相比，在实施例29的情况中提高冰成核剂的量至几乎11倍，看来未对机器原型泡罩的制造或对泡罩的外观具有不利的影响。尽管由蛋白质冰成核剂和稳定剂的凝胶化效应引起粘度增加，通过对系统进行少量调节，新的制剂通常可足够适应在生产设备中采用的液体泵送系统。
在实施例29的情况下，沉降产生粉色沉积物。在测试中，所有的样品泡罩给出为从稍微浑浊到不透明的白色的明显变化的冷冻开始响应。在分散体中相对高比例的蜡指示剂颗粒有助于促进已冷冻指示剂材料的不透明性。
尽管当散装配制时，与实施例28相比，实施例29的制剂有增加的浑浊和带粉色的色调，但是当冷冻时，实施例28和29的小体积机器原型样品之间的差别可忽略不计。在未冷冻状态下，封闭检查后，实施例28和29的机器原型之间的小的差别显而易见，为在实施例29样品的泡罩内部存在暗淡的带粉色的凝胶。这种少量着色未显著损害冷冻指示剂的外观，并且不干扰指示剂对冷冻事件发信号的能力，具有从澄清到不透明的强的明确的视觉变化。
在融化后，所有的样品呈现不透明的外观，与冷冻时几乎相同。已融化的指示剂样品可能看起来比冷冻的指示剂样品稍微更白。
于室温下储存至少4周后，再次测试实施例30、31和32的机器原型样品，可得到的一些冷冻开始温度描述于表5。
Figure BPA00001516352400341
参考表5，可见，在每一种情况下，初始冷冻响应温度非常接近地保持在约0.5℃内。
由表4和表5中的数据可看到，实施例30和32得到至少约-0.5℃的相对高的冷冻开始温度，并且随着时间的过去行为一致。显著地，在储存4周后没有明显的冷冻开始温度显著下降。另外，对于实施例29-32中的每一个，100个样品中的100个在不低于约-0.5℃的温度下得到明显的冷冻信号，证明制剂的商业上有用的一致性和可靠性。
本发明包括一种冷冻-敏感的主体产品，例如疫苗、药物或食品，具有与主体产品联合的本发明的冷冻指示剂实施方案，以指示主体产品可能暴露于液体介质冷冻状态熔点的温度或接近该温度。所述主体产品可为任何冷冻-敏感的产品，包括本文所述的冷冻-敏感的产品、在Taylor等人专利公布中描述的其他冷冻-敏感的产品或本领域普通技术人员鉴于本公开已知或显而易见的或在将来是已知或显而易见的任何其他冷冻-敏感的产品。
合适的主体产品的一些实例包括：冷冻-易坏的健康护理产品例如疫苗、药物、药剂、药物制剂、医疗装置、预防药、疫苗小瓶、含有易坏的生物制剂的注射器，或其他冷冻-敏感的健康护理产品、具有治疗用途的生物材料、培养物、器官和其他人或动物身体部件、血液和易坏的血液产品；诊断装置、含有冷冻-易坏物的试剂盒和成分；用于工业用途的冷冻-敏感的生物材料；冷冻-敏感的工业产品，包括乳胶漆等；和冷冻-敏感的食品、水果、块菌、美食肉、鱼和其感官性能品质可受到冷冻削弱的其他食品。
合适的主体产品的其他实例为本领域普通技术人员鉴于本公开已知或显而易见的，或在将来变得已知或显而易见的。
通过举例的方式，冷冻指示剂可通过涂布粘合剂的基底与主体产品连接，该基底支撑冷冻指示剂。这种结构和其他结构的冷冻指示剂，包括柔性冷冻指示剂，和用于将冷冻指示剂与主体产品联合或连接的装置，以及多种主体产品均描述于Taylor等人专利公布。如果期望，这些结构、设置和方法可用于实践本发明。
可得到的益处。本发明的不同的有用的冷冻指示剂实施方案可提供不同的益处，例如：相对高的初始冷冻开始温度；约-1℃的初始冷冻开始温度；接近或为0℃或在-1℃到0℃之间的初始冷冻开始温度；约0.5℃的初始冷冻开始温度；在例如储存4周或更长后相对高的冷冻开始温度；和可靠和一致的指示剂响应。
本发明的冷冻指示剂的实施方案可得到的另外的益处包括：响应冷冻的不可逆的外观变化；适于低成本大量生产；对于过去暴露于冷冻条件的明显的容易读取的信号或指示；和指示剂分散体在冷冻之前具有光-透过外观，使得通过观察器能察觉在指示剂分散体后面的任选的反射背景，并且在冷冻之后通过凝结的指示剂分散体变得模糊。
概括地说，本发明尤其提供了可在相对高的温度下响应的冷冻指示剂实施方案，以提供冷冻暴露的可靠的和可重现的信号，可提供具有良好的视觉强度的过去的冷冻暴露的视觉信号，并且可提供低比率的假阳性和/或假阴性。
结合的公开。在本说明书中具体涉及的每个和每一个美国专利和专利申请、每个外国的和国际专利公布、每个其他公布和每个未公布的专利申请的全部公开内容通过全文引用结合到本文中。如果在本说明书中在本发明的描述中采用的术语的含义看来与另一个文件通过引用结合的材料中的用法冲突，则以本文使用的含义为准。
关于描述。前述详细描述应鉴于和结合前述背景和发明概述进行阅读，背景和发明概述中也可能描述或建议了关于实践本发明的最佳方式或关于本发明的变体、备选或有用的实施方案的部分或全部信息，这一点对本领域技术人员来说是显而易见的。
术语“包括”、“具有”和“含有”和它们的语法上的不同的形式应理解为是开放式的，并且不排除另外的、未引用的要素或方法步骤。
除非上下文指出另外的情况，否则本文中单数形式的使用旨在包括复数形式(反之亦然)。此外，除非明确说明另外的情况，否则当在数量值前使用术语“约”时，旨在包括该具体的数量值本身。
在整个说明书中，当将组合物仪器、装置设备、系统或工艺描述为具有、包括或包含具体的部件或要素时，或者在工艺的情况下为具体的步骤时，预期本发明的组合物仪器、装置设备、系统或工艺还可基本上由引用的部件、要素或步骤组成或仅由其组成。
在本说明书中，当将要素或部件说成包括在和/或选自引用的要素或部件的列举或组时，所述要素或部件可为引用的要素或部件中的任何一种，或者可选自两种或更多种引用的要素或部件。
关于工艺，应理解的是，步骤的顺序或进行某些行动的次序不重要，只要所描述的工艺保持可操作即可。此外，除非上下文指出另外的情况，否则两个或更多个步骤或行动可同时进行。此外，除非上下文指出另外的情况，否则本文引用的任何比例应理解为重量比例，基于相关组合物的重量。
本发明的描述应理解为包括本发明的各种要素的组合，和所公开的或提出的备选，包括在说明书或附图中描述的不同的方法、产品、组合物、系统、设备、仪器、方面、实施方案、实施例中的任何一个或多个中公开的、暗示的或提出的备选(如果有的话)，并且包括本发明的要素或本发明的可能的实践的任何其他成文的或说明的组合或集合，除了与本发明的目的不相容的或相反的要素的集合或组合，这些对普通技术人员是显而易见的或会变得显而易见。
本文中背景技术的描述可包括洞察、发现、理解或公开，或与公开一起的联想，这些在本发明之前对于相关领域不是已知的，而由本发明提供。本发明的一些这样的贡献可能已在本文中具体指出，而本发明的其他这种贡献从上下文显而易见。仅由于本文中已引用了某一文件，并不是承认该文件的领域与本发明的一个或多个领域类似，其可能与本发明的领域非常不同。
本发明的范围。本发明包括本文描述的实施例和实施方案和体现本发明或相应描述的实施例或实施方案的精神或基本特征的本发明的其他具体的形式。前述实施例和实施方案在所有方面旨在举例说明本文描述的本发明。应理解的是，本发明的或本文描述的本发明的实施例或实施方案的许多和不同的变体对于相关领域普通技术人员是显而易见的，或者鉴于前述描述，随着技术的发展，将变得显而易见。这些变体预期包含在本发明或本文公开的本发明的精神和范围内。

Claims (48)

1.一种冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包括指示剂分散体，所述指示剂分散体包含：
含水液体介质，所述含水液体介质具有熔融温度和冷冻温度，所述冷冻温度低于所述熔融温度；和
有机材料指示剂颗粒，所述有机材料指示剂颗粒在所述含水液体介质中分散；和
蛋白质冰-成核剂；
其中所述指示剂分散体在冷冻之前具有初始外观，在冷冻之后具有不可逆的不同的外观；
其中所述含水液体介质的pH在4-9.5的范围内；且
其中所述冷冻指示剂在暴露于冷冻-开始温度1小时内可呈现在-1℃的冷冻-开始温度。
2.权利要求1的冷冻指示剂，其中所述蛋白质冰-成核剂获得自选自以下的微生物：假单胞菌属物种、丁香假单胞菌、丁香假单胞菌的菌株、萤光假单胞菌、晕斑假单胞菌、豌豆假单胞菌、欧文氏菌属物种、菠萝欧文氏菌、草生欧文氏菌、大肠杆菌、黄单胞菌、冰-成核真菌和冰-成核原生动物。
3.权利要求1的冷冻指示剂，其中所述含水液体介质包含至少90％重量的氧化氘，基于所述液体介质的重量。
4.权利要求3的冷冻指示剂，其中所述冷冻指示剂在-0.9℃至0℃范围内的温度下在暴露于该冷冻-开始温度15分钟内可呈现冷冻-开始。
5.权利要求3的冷冻指示剂，其中所述冷冻指示剂在0℃的温度下可呈现冷冻-开始。
6.权利要求1的冷冻指示剂，其中所述冷冻指示剂在至少-0.5℃的温度下可呈现冷冻-开始。
7.权利要求1的冷冻指示剂，其中在20℃-25℃的室温下储存至少4周后，所述冷冻指示剂在至少-1℃的温度下可呈现冷冻-开始。
8.权利要求1的冷冻指示剂，其中在20℃-25℃的室温下储存至少4周后，所述冷冻指示剂在比新鲜时的冷冻-开始温度低不超过0.5℃的温度下可呈现冷冻-开始。
9.权利要求1的冷冻指示剂，其中所述含水液体介质的pH在7.8-8.2的范围内。
10.权利要求1的冷冻指示剂，其中，基于指示剂分散体的重量，所述有机材料指示剂颗粒以5％-30％重量的比例包含疏水性有机材料的固体颗粒，并且所述冷冻指示剂在暴露于冷冻-开始温度15分钟内可呈现冷冻-开始。
11.权利要求10的冷冻指示剂，其中所述疏水有机材料包含一种或多种蜡质材料，或与蜡软化剂共混的一种或多种蜡质材料。
12.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含1μg-2mg的蛋白质冰-成核剂。
13.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含20μg-500μg的蛋白质冰-成核剂。
14.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含100μg-250μg的蛋白质冰-成核剂。
15.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含稳定剂以稳定所述蛋白质冰-成核剂。
16.权利要求15的冷冻指示剂，基于所述指示剂分散体的重量，所述冷冻指示剂包含重量比例为0.01％-5％的冰-成核剂稳定剂。
17.权利要求15的冷冻指示剂，基于所述指示剂分散体的重量，所述冷冻指示剂包含重量比例为0.05％-1％的冰-成核剂稳定剂。
18.权利要求15的冷冻指示剂，基于所述指示剂分散体的重量，所述冷冻指示剂包含重量比例为0.1％-0.5％的冰-成核剂稳定剂。
19.权利要求15的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含比率小于20的稳定剂比率：所述稳定剂比率为在所述指示剂分散体中冰-成核剂稳定剂的重量比例与蛋白质冰-成核剂的重量比例的比率，所述重量比例基于所述指示剂分散体的重量。
20.权利要求15的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含比率为10以下的稳定剂比率：所述稳定剂比率为在所述指示剂分散体中冰-成核剂稳定剂的重量比例与蛋白质冰-成核剂的重量比例的比率，所述重量比例基于所述指示剂分散体的重量。
21.权利要求15的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含比率为4以下的稳定剂比率：所述稳定剂比率为在所述指示剂分散体中冰-成核剂稳定剂的重量比例与蛋白质冰-成核剂的重量比例的比率，所述重量比例基于所述指示剂分散体的重量。
22.权利要求15的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含比率为2以下的稳定剂比率：所述稳定剂比率为在所述指示剂分散体中冰-成核剂稳定剂的重量比例与蛋白质冰-成核剂的重量比例的比率，所述重量比例基于所述指示剂分散体的重量。
23.权利要求15的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含比率0.2-1.5的稳定剂比率：所述稳定剂比率为在所述指示剂分散体中冰-成核剂稳定剂的重量比例与蛋白质冰-成核剂的重量比例的比率，所述重量比例基于所述指示剂分散体的重量。
24.权利要求1的冷冻指示剂，基于所述冷冻指示剂分散体的重量，所述冷冻指示剂包含1％-50％的重量比例的有机材料指示剂颗粒。
25.权利要求1的冷冻指示剂，基于所述冷冻指示剂分散体的重量，所述冷冻指示剂包含5％-30％的重量比例的有机材料指示剂颗粒。
26.权利要求1的冷冻指示剂，基于所述冷冻指示剂分散体的重量，所述冷冻指示剂包含13％-22％的重量比例的有机材料指示剂颗粒。
27.权利要求1的冷冻指示剂，基于所述冷冻指示剂分散体的重量，所述冷冻指示剂包含14.5％-17.5％的重量比例的有机材料指示剂颗粒。
28.权利要求1的冷冻指示剂，基于所述指示剂分散体的重量，所述冷冻指示剂包含50％-99％的重量比例的含水液体介质。
29.权利要求1的冷冻指示剂，基于所述指示剂分散体的重量，所述冷冻指示剂包含70％-95％的重量比例的含水液体介质。
30.权利要求1的冷冻指示剂，基于所述指示剂分散体的重量，所述冷冻指示剂包含77％-85％的重量比例的含水液体介质。
31.权利要求1的冷冻指示剂，基于所述指示剂分散体的重量，所述冷冻指示剂包含82.5％-85％的重量比例的含水液体介质。
32.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含含有所述指示剂分散体的指示剂体积，其中所述指示剂体积的容量为至高达2mL。
33.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含含有所述指示剂分散体的指示剂体积，其中所述指示剂体积的容量为20μL至2mL。
34.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含含有所述指示剂分散体的指示剂体积，其中所述指示剂体积的容量为20μL至150μL。
35.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含含有所述指示剂分散体的指示剂体积，其中所述指示剂体积的容量为40μL至80μL。
36.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含含有所述指示剂分散体的指示剂体积，其中所述指示剂体积的容量为至高达50μL。
37.权利要求1的冷冻指示剂，其中所述有机材料指示剂颗粒冷冻后可凝结以提供不可逆的不同的外观，所述冷冻指示剂包含：
指示剂体积，所述指示剂体积含有所述指示剂分散体；
至少一个聚合膜构件，所述聚合膜构件限定所述指示剂体积，所述聚合膜构件设置为与所述指示剂分散体相邻，并且具有暴露于所述冷冻指示剂的周围环境的外表面；
观察窗口，所述观察窗口用于观察所述指示剂分散体；和
连接装置，所述连接装置用于将所述冷冻指示剂固定于待监测可能的冷冻暴露的主体产品。
38.权利要求37的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含：
包含所述连接装置的基底层；
包含所述观察窗口的观察层；和
在所述基底层和所述观察层之间的气密密封，
其中该至少一个聚合膜构件包含湿气阻挡材料，
其中所述指示剂体积至高达50μL，并在所述基底层和所述观察层之间限定，并且其中所述气密密封在完全围绕所述指示剂体积的封闭回路中延伸。
39.权利要求37的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含与所述指示剂体积邻近的参比区域，其中所述参比区域具有与所述冷冻指示剂冷冻后的不可逆的不同的外观类似的外观。
40.权利要求37的冷冻指示剂，其中所述冷冻指示剂为柔性的。
41.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含：
重量比例为5％-30％的有机材料指示剂颗粒，基于所述指示剂分散体的重量；
稳定剂，以稳定蛋白质冰-成核剂；和
10以下的稳定剂比率，该稳定剂比率为稳定剂在指示剂分散体中的重量比例与蛋白质冰-成核剂在指示剂分散体中的重量比例的比率；
其中含水液体介质的pH在7-9的范围内。
42.权利要求41的冷冻指示剂，其中：
指示剂分散体具有的体积小于2mL；
含水液体介质包含至少50％重量的氧化氘，基于所述液体介质的重量；
蛋白质冰-成核剂包含衍生自细菌丁香假单胞菌的蛋白材料，和
所述冷冻指示剂在-0.9℃至0℃范围内的温度下、在暴露于该冷冻-开始温度15分钟内可呈现冷冻-开始。
43.权利要求42的冷冻指示剂，其中所述有机材料指示剂颗粒的柔软度为至少20dmm，并包含一种或多种与蜡软化剂共混的蜡质材料。
44.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂在暴露于冷冻-开始温度的小于30分钟内可呈现冷冻-开始。
45.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂在暴露于冷冻-开始温度的小于15分钟内可呈现冷冻-开始。
46.权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂在暴露于冷冻-开始温度的小于5分钟内可呈现冷冻-开始。
47.一种主体产品，所述主体产品包含权利要求1的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂与所述主体产品联合，以监测所述主体产品的冷冻暴露。
48.权利要求9的冷冻指示剂，所述冷冻指示剂包含10以下的稳定剂比率，所述稳定剂比率为在所述指示剂分散体中冰-成核剂稳定剂的重量比例与蛋白质冰-成核剂的重量比例的比率，所述重量比例基于所述指示剂分散体的重量，其中蛋白质冰-成核剂获得自丁香假单胞菌微生物。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8430053B2 (en) * 2010-09-30 2013-04-30 Temptime Corporation Color-changing emulsions for freeze indicators
JP2015520850A (ja) 2012-05-11 2015-07-23 テンプタイム コーポレーション デュアル機能ヒートインジケータ及び製造方法
US10060893B2 (en) 2012-05-11 2018-08-28 Temptime Corporation Dual-function heat indicator and method of manufacture
US8654503B2 (en) * 2012-06-29 2014-02-18 Zoll Medical Corporation Humidity resistant electronic components
CN104583741B (zh) * 2012-08-16 2017-10-31 泰坦公司 应用光散射的冷冻指示器及其制造方法
KR20140126552A (ko) 2013-04-23 2014-10-31 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 동결 표시기
US9914574B2 (en) 2013-10-01 2018-03-13 Temptime Corporation Temperature condition indicators for perishable product containers
US9739757B2 (en) 2013-12-04 2017-08-22 Temptime Corporation Condition change labels
WO2017015529A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 The University Of North Carolina At Chapel Hill Fluidic devices with freeze-thaw valves with ice-nucleating agents and related methods of operation and analysis
US10001415B2 (en) 2015-08-11 2018-06-19 General Electric Company Multifunctional sensor
DE102016005070A1 (de) 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen Probe
DE102016005075A1 (de) 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen Probe
DE102016005078A1 (de) * 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen Probe
DE102016005133A1 (de) 2016-04-27 2017-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturüberwachung einer kryokonservierten biologischen Probe
JP2019527050A (ja) * 2016-06-29 2019-09-26 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション 生物学的物質の凍結保存および安定化のための氷核形成調合物
US10487252B2 (en) * 2018-01-24 2019-11-26 Microtek Laboratories, Inc. Water based thermal cooling gels comprising a viscosity modifier and ice nucleating protein
AU2019234578A1 (en) * 2018-03-14 2020-11-05 Temptime Corporation Descending and ascending temperature indicators utilizing deep eutectics
JP7194133B2 (ja) 2020-02-27 2022-12-21 株式会社ホンダロック 車両のリッド開閉装置
CN111366256B (zh) * 2020-03-20 2021-11-19 深圳九星印刷包装集团有限公司 一种低阈值温度指示装置及其制备方法
US11241902B1 (en) 2020-09-17 2022-02-08 Temptime Corporation Environmental history monitor with positional displacement and security features
US11951761B2 (en) 2020-09-17 2024-04-09 Temptime Corporation Environmental history monitor with security features
US20220178761A1 (en) * 2020-12-08 2022-06-09 Temptime Corporation Time-temperature exposure indicator with delayed threshold response

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4148748A (en) * 1976-11-02 1979-04-10 The Dow Chemical Company Nonreversible freeze-thaw indicator
CN1419512A (zh) * 2000-03-27 2003-05-21 亨利·诺比 降温保存状态下的存放物品的包装盒及其温度指示器
CN1554016A (zh) * 2001-08-10 2004-12-08 伊萨多・库珀曼 状态变化指示器
US20050199179A1 (en) * 2004-03-09 2005-09-15 Guisinger Robert E. Critical temperature indicator
US20080110391A1 (en) * 2006-11-06 2008-05-15 Taylor Dene H Freeze indicators, flexible freeze indicators and manufacturing methods
CN101326429A (zh) * 2005-11-07 2008-12-17 坦普泰姆公司 适用于大量制备的冷冻指示器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4191125A (en) * 1978-07-03 1980-03-04 Akzona Incorporated Freeze indicator
US5137815A (en) * 1986-09-23 1992-08-11 Genencor International Production of microorganisms having ice nucleating activity
US5223412A (en) 1991-02-21 1993-06-29 Genencor International, Inc. Cell-free and whole cell ice nucleators and process for their production
US5239942A (en) * 1992-05-11 1993-08-31 Pymah Corporation Freeze indicator
KR960014623B1 (ko) 1993-07-27 1996-10-19 주식회사 태평양 신규의 빙핵형성 미생물 변이주 및 이를 이용한 눈 또는 얼음의 제조방법
US5964181A (en) * 1995-11-16 1999-10-12 3M Innovative Properties Company Temperature indicating device
US6472214B2 (en) * 1999-05-26 2002-10-29 Jp Labs, Inc. Freeze monitoring device
US6612739B2 (en) * 2001-12-05 2003-09-02 Mohsen Shahinpoor Shape memory alloy temperature sensor
US20070020451A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 3M Innovative Properties Company Moisture barrier coatings
WO2007056752A2 (en) 2005-11-08 2007-05-18 Temptime Corporation Combination freeze indicators
JP2007277212A (ja) * 2006-04-04 2007-10-25 Kotaro Yanagi 外用組成物
US20100020846A1 (en) * 2006-06-19 2010-01-28 Michael Kagan Irreversible Coolness Indicator
US8128872B2 (en) 2008-07-30 2012-03-06 Temptime Corporation Freeze indicators, components therefor and preparative processes

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4148748A (en) * 1976-11-02 1979-04-10 The Dow Chemical Company Nonreversible freeze-thaw indicator
CN1419512A (zh) * 2000-03-27 2003-05-21 亨利·诺比 降温保存状态下的存放物品的包装盒及其温度指示器
CN1554016A (zh) * 2001-08-10 2004-12-08 伊萨多・库珀曼 状态变化指示器
US20050199179A1 (en) * 2004-03-09 2005-09-15 Guisinger Robert E. Critical temperature indicator
CN101326429A (zh) * 2005-11-07 2008-12-17 坦普泰姆公司 适用于大量制备的冷冻指示器
US20080110391A1 (en) * 2006-11-06 2008-05-15 Taylor Dene H Freeze indicators, flexible freeze indicators and manufacturing methods

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
视频冷藏链中时间-温度指示器的意义及现状;谷雪莲等;《食品科技》;20021231(第12期);43-45 *
谷雪莲等.视频冷藏链中时间-温度指示器的意义及现状.《食品科技》.2002,(第12期),43-45.

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