CN104583741B - 应用光散射的冷冻指示器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本文中描述了包含指示分散体的冷冻指示器。这种指示分散体可包含：液态介质和分散在所述液态介质中的显色指示剂的颗粒。显色指示剂颗粒具有固有颜色；其中所述指示分散体在冻结之后展示出显色指示剂颗粒的固有颜色并被配置为在冻结之前具有颜色较浅的外观，其中冻结之前光散射掩盖了显色指示剂颗粒的固有颜色。一些指示分散体可不含颜色变化的化学共‑反应物。这些冷冻指示器可很小、具有低成本并具有简单的配置。

Description

应用光散射的冷冻指示器及其制造方法

发明领域

本发明尤其涉及用于监测宿主产品过去是否暴露于冻结温度的冷冻指示器，以及制造这种冷冻指示器的方法。

优先权

本申请要求2012年8月16日提交的题为“应用光散射的冷冻指示器及其制造方法”(“Freeze Indicator Employing Light Scattering and Method of Making Same”)的美国专利申请61/683805的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文用于任何用途。

背景

许多商业产品是冷冻-敏感型的，如果它们在使用前经历了冻结温度则可损失功效或质量。冷冻-敏感型的商业产品的实例包括某些药物、医用品、和食品以及一些工业产品。因此，多种冷冻指示器已被提供，当冻结或接近-冻结事件已发生时，所述冷冻指示器能监测冷冻暴露并发出信号。信号可以是颜色变化，例如指示区域的颜色变化，并且可通过经冻结之后凝结从而提供颜色变化的指示分散体产生信号。Lentz等人的美国专利申请8128872，Smith等人的美国专利申请8122844，Taylor等人的美国专利申请7891310、7624698、7571695、7490575和7343872以及Taylor等人的美国专利申请出版2012/0079980(本文中的Taylor’980)中描述了已知冷冻指示器的一些实例。Taylor’980的公开内容通过引用被并入本文。

虽然已知冷冻指示器在它们的预期目的方面可能是令人满意的，然而，仍然存在对具有新特征的冷冻指示器的需求。

发明概述

提供下述冷冻指示器将是期望的：其类型为应用包含水性液态介质的指示分散体，并且能够在小、低成本的实施方式中提供明显的颜色变化，其中所述指示分散体具有简单的配置。

一些实施方式包括指示分散体，所述指示分散体包含：液态介质；和分散在液态介质中的显色指示剂的颗粒，显色指示剂颗粒具有固有颜色；其中所述指示分散体在冻结之后展示出显色指示剂颗粒的固有颜色并被配置为在冻结之前具有颜色较浅的外观，其中冻结之前光散射掩盖了显色指示剂颗粒的固有颜色；其中所述指示分散体不含颜色变化的化学共-反应物。

一些实施方式包括指示分散体，所述指示分散体包含：液态介质；和分散在液态介质中的显色指示剂的液态颗粒，显色指示剂颗粒具有固有颜色；其中指示分散体在冻结之后展示出显色指示剂颗粒的固有颜色并被配置为在冻结之前具有颜色较浅的外观，其中冻结之前光散射掩盖了显色指示剂颗粒的固有颜色。

至于以上指示分散体，在一些实施方式中，指示分散体不含颜色变化的化学共-反应物。在一些实施方式中，液态介质是疏水性液态介质。在一些实施方式中，液态介质是水性液态介质。

一些实施方式包括冷冻指示器，其具有外壳和布置在外壳内的指示分散体。可配置外壳，以使指示分散体是从冷冻指示器的外部可视觉读取的。

一些实施方式包括冷冻指示器，其具有外壳和布置在外壳内的指示分散体。可配置外壳，以使指示分散体是从冷冻指示器的外部可视觉读取的。指示分散体可包含水性液态介质和分散在水性液态介质中的显色指示剂颗粒。显色指示剂颗粒可具有固有颜色，且指示分散体在冻结之后可展示显色指示剂颗粒的固有颜色。另外，指示分散体可被配置为在冻结之前具有颜色较浅的外观，其中冻结之前光散射掩盖了显色指示剂颗粒的固有颜色。光散射可以是入射光的随机散射。此外，在某些情况下，光散射可给予指示分散体发白的外观。此外，指示分散体响应暴露于冻结温度而能够凝结。

在冷冻指示器的一些实施方式中，显色指示剂颗粒包含溶解在疏水性液体(例如油)中的着色剂。在冷冻指示器的另一个实施方式中，显色指示剂颗粒包含分散在疏水性液体(例如油)中的着色剂的固态颗粒。在其它实施方式中，显色指示剂颗粒可包含溶解或分散在固体材料中的着色剂的固态颗粒。

一些实施方式包括冷冻指示器，其包含外壳和外壳内的指示分散体。可配置外壳，以使指示分散体是从冷冻指示器的外部可视觉读取的。指示分散体包含水性液态介质和分散在水性液态介质中的显色指示剂的液态颗粒。显色指示剂颗粒可包括溶解在疏水性液体中的着色剂并可具有固有颜色。指示分散体在冻结之后可展示显色指示剂颗粒的固有颜色且可被配置为在冻结之前具有颜色较浅的外观。冻结之前，光散射或别的合适现象能掩盖或隐蔽显色指示剂颗粒的固有颜色。

在冷冻指示器的一个实施方式中，着色剂是染料，疏水性液体是油。显色指示剂颗粒可以是同质的，例如所有或本质上所有颗粒可具有与彼此本质上相同的组成。另外，可没有其它指示颗粒存在于指示分散体中或指示分散体中可缺乏能够参与冷冻指示器响应冷冻时的外观变化的其它指示颗粒。此外，如果期望，指示分散体可不含颜色变化的化学共-反应物。

一些实施方式包括制造冷冻指示器的方法，其包括：将显色指示剂颗粒分散在水性液态介质中以提供指示分散体和将指示分散体配置为在冻结之前具有较少颜色。该方法还可包括将指示分散体装载入外壳中，其中外壳允许指示分散体是从冷冻指示器的外部可视觉读取的。显色指示剂颗粒能够赋予指示分散体冻结之后的外观。

在一些冷冻指示器实施方式中，显色指示剂颗粒的平均粒径可为至少约100nm或至少约200nm。或者，或此外，对于任一前述最小部分，显色指示剂颗粒的平均粒径可不大于约2μm，或不大于约1.2μm。任选地，平均粒径可在从约200nm至约500nm的范围内。本发明的方法可包括将指示分散体配置为具有与这些标准中的一个或多个相符的任意平均粒径。

在这个方法中，指示分散体可排除或不含颜色变化的化学共-反应物。另外，指示分散体响应暴露于冻结温度而能够凝结。

冷冻指示器的实施方式能够在小的低成本单元中提供明显的颜色变化，其适用于监测宿主产品可能的冷冻暴露。可应用多种不同的显色指示剂颗粒，其中显色指示剂颗粒可应用多种着色剂，从而为实施本发明提供一系列选项。指示分散体可具有简单的配置，本发明包括制造冷冻指示器的简单方法。

一些实施方式包括用于易腐商品的标签，其包含本文中所述冷冻指示器。

一些实施方式包括用于易腐商品的包裹，其包含本文中所述冷冻指示器。

一些实施方式包括含有易腐商品的包裹，其包含本文中所述冷冻指示器。

一些实施方式包括保护易腐物品的方法，其包含：将易腐物品与本文中所述冷冻指示器连接，以使冷冻指示器经受与易腐物品实质上相同的温度条件。这种方法还可包含：检查冷冻指示器的指示分散体的外观颜色是否发生可检测的不可逆变化。如果期望，如果检测到指示分散体的外观颜色发生可检测的不可逆变化，则可丢弃该物品。

一些实施方式包括本文中所述冷冻指示器在监测易腐商品质量中的用途。

一些实施方式包括检测冻结事件的方法，其包括：使本文中所述冷冻指示器经受可发生冻结事件的条件，然后观察指示分散体的外观颜色是否发生可检测的不可逆变化。

附图简要说明

本文中，通过举例的方式并参考附图(关于所示的任何内部或外部结构，不一定按比例绘制)，来详细描述了本发明的一些实施方式以及制备和使用本发明的一个或多个实施方式的方式，其中在全部的几个视图中相同的附图标记指定相同的元件，其中：

图1根据一个实施方式的应用光散射的冷冻指示器的平面图；

图2是基于图1中所示冷冻指示器的线2-2的截面图。

图3是根据另一个实施方式的应用光散射的冷冻指示器的类似图2的视图；和

图4是展示了若干冷冻指示分散体样品的冻结前外观和冻结后外观的视图。

详细说明

疫苗的施用提供了划算的健康干预，其能在全球挽救或改善成千上万的生命。疫苗的生物学活性归因于复杂的有机大分子，例如，具有特定三维构象的蛋白质。当被暴露于冻结温度，或在某些情况下，被暴露于接近冻结的温度时，疫苗可失去效力，因为低温破坏了疫苗组合物中的一种或多种必需的有机大分子的特定构象。如果给受试者施用失去效力的疫苗，失去效力的疫苗就不能保护受试者免受严重的或致命的疾病。

因为温暖的温度也能不利地影响疫苗质量，因此疫苗在贮存和分配至最终使用者期间通常被冷藏或通过其它手段被冷却。这种冷却手段引入了下述风险：由于容器内部的冷点、控制较差的冷藏或其它因素，一批样品中的某些或所有疫苗样品可遭受暴露于冻结温度或接近冻结的温度。类似考虑适用于多种其它商业产品，例如生物药品和某些基因工程药品，以及某些食品和其它商业产品，它们中的一些在本文中的其它地方被描述。

为了帮助缓解这个难题，可将冷冻指示器与疫苗或其它宿主产品相关联以提供光学信号来警告健康工作者或其它最终使用者：疫苗可能已失去效力且很可能不应该被使用。

Taylor’980描述了多种冷冻指示器，其能被体现在适合批量生产的小的低成本标签类配置中，它能被粘附在宿主产品上或者以其它方式与宿主细胞很靠近地关联，其中所述宿主产品例如疫苗瓶或注射器。

Taylor’980尤其描述了下述冷冻指示器，其包括应用分散在分散介质中的第一和第二反应物相的变色乳液，其中所述分散介质可以是水性液体。第一和第二反应物相可包括第一反应物和第二反应物，所述第一反应物和第二反应物能够响应暴露于冻结温度而共同反应，从而不可逆地改变变色乳液的颜色。如其所述，可应用多种共反应物，它们中的一些能够提供冷冻指示器的冻结后外观与初始外观之间的强烈颜色变化和良好反差。

为了某些目的，提供适合与疫苗和其它宿主产品一起使用的低成本冷冻指示器将是期望的，该冷冻指示器包含具有简单的组成且具有与指示分散体的冻结前外观反差大的冻结后外观的指示分散体。在某些情况下将有益的其它特征包括：具有易于制造的指示分散体，和具有被配置为标签的能力，任选地具有被配置为薄的柔性标签的能力。

为了解决这种需求，一些实施方式包括应用指示分散体的冷冻指示器，其中指示分散体包含显色指示剂颗粒分散于其中的水性液态介质或疏水性液态介质，其中指示分散体可被配置为冻结之前具有颜色较浅的外观且冻结之后具有颜色较深的外观。显色指示剂颗粒可具有提供颜色较深的冻结后外观的固有颜色，为简单起见，指示分散体可排除或不含颜色变化的化学共反应物。这种指示器能够提供下述益处：简单、易于制造和/或冻结后外观与冻结前外观之间的良好颜色反差。

例如，冷冻指示器的一些实施方式可包含具有分散在水性(或疏水性)液态介质中的单相显色指示剂颗粒的指示分散体，其中单相显色指示剂颗粒是指示分散体中的唯一分散相。单相显色指示剂颗粒中的颗粒可以是同质的，彼此具有本质上相似的组分。冷冻指示器的这种实施方式与应用分散在水性液态介质中的两种不同反应相的冷冻指示器不同。一些实施方式包括冷冻指示器，其中显色指示剂颗粒由溶解或分散在单一疏水性液体中的单一显色剂或分散在水性液态介质中的单一固体组成。这种指示分散体可包括成冰核剂(icenucleant)、分散体稳定剂、蛋白质稳定剂、低温去稳定剂和/或杀虫剂作为任选的一种或多种成分。

可从指示分散体中排除以确保指示分散体不包括颜色变化的化学共反应物的材料的一些实例是：能够与显色指示剂颗粒共同反应并化学更改颗粒颜色的化学反应物，例如耗色剂(color-depleting agent)；伴随显色剂(color developer)的颜色前体；能够与冷冻指示器的另一种成分反应以提供颜色的变色化学反应物。这种材料的避免能够简化指示分散体的配置并能够减少可能有时出现的问题，例如，指示分散体的冻结前外观中不期望的背景颜色。

在包含颜色变化的化学反应物的多相体系，例如水包油分散体或油包水分散体中，被包含在油相中的化学反应物可迁移至水相中。颜色变化的化学反应物迁移至水相，并/或穿过水相能够导致变色反应提早发生，在某些情况下，这可使指示信号混乱，例如，通过使指示分散体的初始颜色变暗和减小指示器的冻结前外观与冻结后外观之间的反差

可通过将疏水性材料的平均粒径值调节为有益于光散射来配置冷冻指示器实施方式中所应用的指示分散体以利用光散射来掩盖或隐蔽显色指示剂颗粒的固有颜色。作为不同于光散射的现象的结果(如果这种其它现象提供指示分散体的冻结前外观和冻结后外观之间的明显反差)，粒径可被配置为导致指示分散体具有与显色指示剂颗粒的固有颜色不同的外观。在乳液的情况下，增加制造期间均质化的强度和/或持续时间通常将减小指示分散体的粒径。如本领域普通技术人员会了解的，通常可应用较高的搅拌速度和/或较复杂的设备来增加均质化的强度。可通过可比较的方法制造合适的分散体。

在某些情况下，使用具有相对高的折射率(例如高于约1.45或1.5)的疏水性材料能够有助于提供颜色较浅、更不透明或颜色较亮的分散体。具有有益折射率的疏水性材料的一些实例是植物油，例如橄榄油和葵花油，其折射率为约1.47；和矿物油，其折射率为约1.48。氢化三联苯油具有约1.52的较高折射率，它可提供更多不透明度可亮度，同样可被应用。

分散相的颜色强度(油或水中的着色剂自身)可被改变，以影响冻结前后的指示器状态之间的差别。可利用密度测定法或光谱测定法或通过与视觉标准物进行比较来测量液体的颜色强度。利用1cm厚的液体得到的颜色强度即为其吸光度。当利用光谱测定法测量吸光度时，可选择与颜色相符的波长。例如，如果着色剂为红色，那么可在700nm处测量颜色吸光度；如果着色剂为蓝色，那么可在475nm处测量颜色吸光度。可在可见光谱内的任何波长处测量黑色或灰色，但方便的可在500nm处测量。着色剂溶液或分散体的实际颜色强度取决于着色剂的浓度及其相对强度。黑色液体的吸光度的有益范围是1-30、2-20或3-10。在一些实施方式中，显色指示剂(例如含着色剂的疏水性油)在500nm处的吸光度为约1-约30、约2-约15或约3-约10。

对于具有不同颜色强度、可被用于显色指示剂颗粒中的不同着色剂，可改变着色剂的浓度以提供强烈的冻结后颜色和明显的颜色变化。或者，或此外，对于任一前述最低比例，着色剂的比例可不高于约1.0重量％，不高于约0.1重量％或不高于约0.05重量％。任选地，所述比例可从约0.001％至约0.01％。可降低着色剂的比例以减少冻结前外观中的颜色(如果存在的话)，或者可提高着色剂的比例以增加冻结后外观中的颜色(如果期望的话)。任一这种比例的着色剂可被应用于方法实施方式中。

本发明的冷冻指示器实施方式中所应用的指示分散体可含有多种比例的显色指示剂颗粒，例如，基于指示分散体重量的重量比例为至少约0.0005％，或至少约0.002％，至少约0.01％，至少约0.05％。或者，或此外，对于任一前述最低比例，着色剂的比例可不高于约1.0重量％，不高于约0.1重量％或不高于约0.05重量％。任选地，所述比例可从约0.001重量％到约0.01重量％。可降低着色剂的比例以减少冻结前外观中的颜色(如果存在的话)，或者可提高着色剂的比例以增加冻结后外观中的颜色(如果期望的话)。任一这种比例的着色剂可被应用于本发明的方法实施方式中。冷冻指示器实施方式中所应用的指示分散体可含有各种比例的显色指示剂颗粒，例如基于指示分散体重量的重量比例为至少约50％，或至少约30％，至少约20％，至少约5％。

此外，一些冷冻指示器实施方式中所应用的指示分散体可仅由水性液态介质和显色指示剂颗粒组成，或者可包含一种或多种任选的额外成分，例如分散体稳定剂和成冰核剂。合适的分散体稳定剂(如果使用的话)可使指示分散体在高于冻结温度下稳定并允许指示分散体在冻结温度下或在低于冻结温度下瓦解。合适的成冰核剂能有助于控制过冷并将指示分散体开始冻结的温度提高至更接近水性液态介质的熔点。可被包括在内的一些额外成分是低温去稳定剂、蛋白质稳定剂和杀虫剂，如本文中的其它地方所述。

术语“凝结”及其语法上的变体(包括动名词和名词形式的“凝结”)，在本说明书中用来指一起聚集，或形成团或组，其中各部分保持有区别的。

术语“聚结”及其语法上的变体(包括动名词和名词形式的“聚结”)，在本说明书中用来指一起生长、一起联合或连接成一个主体、产品、团或整合为一个整体。在本文所述的乳液的情况下，聚结通常但并非总是被理解为其之前是凝结。应该理解，进行聚结的冷冻指示器分散体能够聚结成多于一个聚结后的颗粒主体或团。

术语“颜色”在本文中被用来指非彩色视觉外观，例如黑色、灰色和白色；和彩色视觉外观，包括原色相、次生色相和/或其它色相，例如但不限于红色、黄色、绿色、蓝色、紫色、橙色和棕色。术语“颜色变化”及其语法上的变体或等同物被用来指色相、强度或亮度(或暗度)的变化或视觉外观的其它变化。“亮”外观或“暗”外观指的是不参考可能存在或可能不存在的任何色相的灰度模式外观。“颜色更深的”外观指的是与无色或白色的外观相比更易于辨别的颜色。例如，浅黄色或粉红色比白色的颜色更深。

在本文中关于分散体时使用的术语“颗粒”包括固态颗粒和液态颗粒二者。

术语“分散体”在本文中被用来指固态颗粒在液态介质中的分散体，或液态颗粒在液态介质中的分散体。术语“乳液”在本文中被用来指液态颗粒在液态介质中的分散体，例如水包油乳液或油包水乳液。

可通过某些冷冻指示器展示的颜色变化的一些实例包括：白色、灰色、黑色、红色、黄色、蓝色、绿色、紫色、橙色和棕色、以及任何前述颜色的色泽(tints)和阴影(shades)的以上任意两者之间的变化。冷冻指示器的一些实施方式能够展示从冻结前的白色、浅色或无色到冻结后的黄色、橙色、绿色、红色、黑色或紫罗兰色的变化。

术语“冻结温度”在本文中被用来指将引起水性冷冻指示器分散介质(例如本文中所述的)形成冰晶的温度。

术语“冷冻”及其语法上的变体(包括“冻结”)被用来指水的冻结。

本文中所使用的术语“光密度”(OD)指的是从样品反射的入射光的倒数(inverse)的以10为底的对数。OD可以由下式表示：

OD_λ＝log₁₀(I₀/I)

其中I为被样品反射的特定波长λ的光的强度，并且I₀为光进入样品前的强度。

术语“水”在本文中被用来包括氧化氘和氘化水以及普通的“轻”水。

在一些实施方式中，合适的指示分散体可被配制为简单的水包油乳液或油包水乳液。一些实施方式可应用疏水性颗粒在水中的简单分散体。冻结之前，尽管着色剂存在，但这种指示分散体可散射光，从而显示出明亮、颜色较浅或白色的颜色。在某些情况下，指示分散体的外观还可以是不透明的。光散射能够掩盖或隐蔽存在于指示分散体中的显色指示剂颗粒的固有颜色。光散射可随机散射入射光。

冷冻指示器暴露于冻结温度之后，水的冻结可导致乳液中的油颗粒聚结。响应于冻结，乳液有时能分裂成两种相，它们大部分或完全聚结成两种有区别的体积，其中一种体积展示出显色指示剂颗粒的颜色。在其它情况下，油颗粒可在水相融化后聚结成多个较大颗粒、主体或团，它们例如通过反射入射光展示出指示剂的固有颜色。类似地，响应于冻结，固体颗粒分散体可以分裂，从而引起指示分散体中的固体颗粒凝结成团，其中所述团不再强烈散射光，而展示出指示分散体中的显色指示剂颗粒的固有颜色。冻结之后，显色指示剂颗粒可变得不可逆地凝结。

通过利用合适浓度的恰当着色剂，可在应用相对简单指示分散体(如本文所述)的一些冷冻指示器实施方式中获得出乎意料强烈的颜色变化。例如厚度为1mm的指示分散体层的冻结后外观比指示分散体层的冻结前外观暗至少0.4个光密度单位(“OD”)。

在使用相对简单的指示分散体(如本文所述)的冷冻指示器实施方式中，强烈的颜色被光散射有效掩盖也是意料不到的。此外，出乎意料地，冷冻指示器的一些实施方式可应用强烈的着色剂，例如不透明的黑色染料，但其冻结前的外观为白色并在很大程度上或完全不含背景颜色、投影(cast)或色调(tinge)。通过使用不透明的黑色染料，这种实施方式中的冻结前外观不显示为灰色。

由于可使用多种不同的着色剂，包括例如多种油溶性染料和多种水溶性颜料，因此冷冻指示器实施方式可被配制为具有多种颜色选项。此外，可被应用的指示分散体的简单使得可利用一系列选项的指示分散体的配置和所应用材料。例如，多种显色指示剂可被应用，其它成分(如果存在的话，例如疏水性液体、固体材料、分散体稳定剂和成冰核剂)可选自一系列可接受的候选物中。

虽然简单可具有益处，但本发明不局限于简单的实施方式。

冷冻指示器实施方式中所应用的显色指示剂颗粒可具有各种粒径，例如，至少约100nm或至少约200nm的平均粒径。平均粒径可不大于约1.2μm或不大于约2μm。任选地，平均粒径可从约100nm至约400nm。

冷冻指示器实施方式可被配置为与宿主产品相关联以监测宿主产品是否暴露于冻结温度。为了这个目的，冷冻指示器可包括支持外壳的基材，且所述基材可适合附着在宿主产品或者宿主产品的包裹或其它容器上。例如，基材可具有压敏型粘合剂涂层以使冷冻指示器固定于宿主产品或容器。在将冷冻指示器应用于宿主产品或宿主产品的容器之前，可利用防粘衬里(release liner)保护压敏型粘附剂。或者，可通过结或其它手段使冷冻指示器附着在宿主产品上，或者如果使用容器的话，可将冷冻指示器嵌入宿主产品的容器中。

如果期望，基材(如果使用的话)或冷冻指示器的其它元件可具有(例如通过印刷)被着色的参考区域以显示指示器的冻结后外观。此外，基材可具有提供使用说明、产地标记、宿主产品信息、销售信息和/或其它期望材料的印刷标记。

任选地，外壳和基材(如果使用的话)可以是柔性的，以有助于将冷冻指示器连接至宿主产品的弯曲表面并使冷冻指示器能够与弯曲表面一致。

可使用包装机械和包装方法等批量生产冷冻指示器实施方式。在一种制造方法中，冷冻指示器可以以片状或卷曲形式被装在单独冲切物料中，这种单独冲切物料与压敏粘附剂连接于连续长度的防粘衬里上。可以像标签那样调节片状或卷曲的冷冻指示器，并且可以使用适当修改的机械标签机将片状或卷曲的冷冻指示器应用于宿主产品及其容器上。

如前文所述，在一些实施方式中，显示指示剂颗粒可包括溶解或分散在疏水性液体或固体材料中的着色剂。

着色剂。对于疏水性显色指示剂颗粒，着色剂可以是，或者可包括一种或多种油溶性染料或油分散性颜料。可应用一种或多种具有低水溶性的染料。染料的良好油溶性能够增强指示分散体的冻结后外观的颜色强度。低水溶性能够避免或减少可能的染料或颜料迁移至水性液态介质，这种迁移可导致指示分散体的过早着色。例如，染料的水溶解度可不高于约10mg/mL，不高于约1mg/mL或不高于约0.1mg/mL。有益染料的合适油溶解度可发生变化，其可为例如至少约10mg/mL，至少约50mg/mL或至少约100mg/mL。有益地，染料在油中的溶解度大幅度高于在水中的溶解度。例如，染料在油中的溶解度比在水中的溶解度可高至少2倍，至少5倍，至少10倍，至少50倍或至少100倍，其中所述溶解度是以重量计的溶解度。

对于水性显色指示剂颗粒，着色剂可以是，或者可包括一种或多种水溶性染料或水分散性颜料。可应用一种或多种具有低油溶性的染料。染料的良好水溶性能够增强指示分散体的冻结后外观的颜色强度。低水溶性能够避免或减少可能的染料或颜料迁移至水性液态介质，这种迁移可导致指示分散体的过早着色。例如，染料的油溶解度可不高于约10mg/mL，不高于约1mg/mL或不高于约0.1mg/mL。有益染料的合适水溶解度可发生变化，其可为例如至少约10mg/mL，至少约50mg/mL或至少约100mg/mL。有益地，染料在水中的溶解度大幅度高于在油中的溶解度。例如，染料在水中的溶解度比在油中的溶解度可高至少2倍，至少5倍，至少10倍，至少50倍或至少100倍，其中所述溶解度是以重量计的溶解度。

多种颜色可被应用于着色剂。红色、橙色和黑色是能够帮助用信号通知不利条件可能已经出现的颜色的实例，它们由于遵循指示不令人满意或危险条件的常用惯例而是有益的，或者作为警告是有益的。合适染料的一些实例包括：溶剂染料；溶剂蓝35，具有约6mg/mL的低水溶解度的蒽醌溶剂染料；溶剂绿3，仅略溶于水中、水溶解度为约0.9mg/mL的氨基蒽醌溶剂染料；溶剂黑3，也被称为苏丹黑B，具有2个官能偶氮(-N＝N-)基团的双偶氮溶剂染料，其同样仅略溶于水中，水溶解度为约0.1mg/mL；从Sigma-Aldrich(St.Louis,Missouri)可获得的油红O和维多利亚蓝B；和从Keystone Aniline公司可获得的KEYPLAST(商标)液态油红HF(Liquid Oil Red HF)、KEYPLAST黑2B和KEYPLAST黑AN。关于其它有益油溶性染料、有益染料的常用名、化学结构和水溶解度的额外信息可在例如Floyd J.Green"Handbook of Stains,Dyes,and Indicators,"The Aldrich Chemical Company(1991)中找到。

合适颜料的一些实例包括炭黑、氧化铁或群青。如果期望，可处理所用颜料以增加其在疏水性材料中的分散性，例如通过用疏水性涂料涂覆颜料颗粒。如果期望，可处理所用颜料以增加其在水性介质中的分散性，例如通过用亲水性涂料涂覆颜料颗粒。

其它合适的着色剂颜色、染料和颜料对本领域普通技术人员而言将是显而易见的，或者随着技术的发展将变得显而易见。

疏水性液体。作为显色指示剂颗粒的组分，可应用的疏水性液体可以是可分散在水性液态介质中的液体或者无需过度困难即可将水分散于其中的液体。期望地，疏水性液体可以具有采取如下粒径的能力，所述粒径能掩盖显色指示剂颗粒的固有颜色或者能够在其它方面产生合适的冻结后外观差异。一些合适的疏水性液体在冻结温度(和因此也在较高温度)、例如在低至0℃、-5℃或-10℃的温度下为液体。然而，如果已冻结的疏水性液体的固体颗粒可凝结成可见凝聚物或团，还可以使用在普通环境温度下为液体但在0℃或接近0℃时冻结的疏水性液体。这种聚集体可在已冻结的疏水性液体融化之后聚结，并增大冻结和融化后的外观上的差异。

合适疏水性液体的一些实例尤其包括天然油和合成油。一些有益的疏水性液体与水不混溶，或倾向于排斥或不吸引水，和/或缺乏亲水性。有益的疏水性液体可以是下述疏水性液体：其与指示分散体的其它组分不反应，或者与冷冻指示器可采用的用来容纳指示分散体的和接触指示分散体的任何外壳或包含材料不反应。更特别地，但非排外地，疏水性液体可与着色剂不反应。合适疏水性液体的实例包括矿物油、三联苯油、植物油、大豆油、棉籽油、亚麻籽油、菜籽油、蓖麻油、向日葵油、橄榄油、芥花油、花生油、玉米油、和硅油类或硅酮流体，例如硅氧烷、聚硅氧烷、环聚硅氧烷和二甲聚硅氧烷。一种合适的部分氢化的三联苯油是从Solutia,St.Louis,Mo能够获得的，产品货号为MCS 2811。还可以使用两种或多种疏水性液体的混合物。Taylor’980中描述了一些其它合适疏水性液体。

使用油包水乳液作为指示分散体的一个优势在于：油介质的冻结点比水介质的冻结点更为灵活，因为油的熔点范围比水性溶液的熔点范围要大得多。在一些实施方式中，水性介质是疏水性液体，其熔点为约0℃至约100℃，约2℃至约20℃，约5℃至约20℃，约5℃至约10℃，约10℃至约15℃，或约15℃至约20℃。

固体材料。在其它实施方式中，显色指示剂颗粒可包含溶解或分散在固体材料中的着色剂。任选地，合适固体材料的实例可以是柔软的，如本文所述，包括各种疏水性材料，各种蜡质材料，例如固体石蜡、微晶石蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、中国蜡、紫胶蜡、鲸蜡、兽脂、棕榈蜡、大豆蜡和羊毛脂以及两种或多种蜡质材料的混合物。合适的固体材料的其它实例包括多种合成的聚合物和共聚物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚乙二烯和聚氯乙烯以及两种或多种聚合物和/或共聚物的混合物。在其它实施方式中，显色指示剂颗粒可以是分散在疏水性液体或固体材料中的着色剂的固体颗粒。着色剂可以是颜料或水不溶性染料，其在冷冻指示器可被使用的温度(例如高达约50℃)下通常以固态存在。

水性液态介质。水性液态介质可包括任何合适的水性液体(例如水)，或由任何合适的水性液体(例如水)组成。任选地，一种或多种熔点高于水的熔点的可与水混溶的液体可被包括在水性液态介质，例如氧化氘(deuterium oxide)、氘化水(deuterated water)或者氧化氘与氘化水的混合物中。在冷冻指示器的一些实施方式中，基于水性液态介质的重量，水性液态介质可包含至少约90重量％的氧化氘(例如100重量％)或另一种合适重量比的氧化氘。可通过适当选择水性成分和它们的比例来配置水性液态介质，使其具有与待被监测的温度条件相关的熔点。如果期望，水性液态介质可以是无色的、不含除显色指示剂颗粒外的额外着色剂。或者，期望的着色剂可通过溶解或以另一种合适方式被包含在水性液态介质中。一些合适的水性液态介质也被描述在Taylor’980中，例如在0188-0198段。

成冰核剂。冷冻指示器实施方式中所应用的指示分散体还可包含成冰核剂以帮助克服过冷和在下述温度下提供冷冻响应：其中所述温度比如果成冰核剂不存在时将发生冻结反应的温度更接近分散介质的熔点。成冰核剂能够降低过冷的效应；能够提高水性分散介质的冻结温度，从而提高指示分散体的冻结温度；并能够使指示分散体的熔点和冻结点之间的差异变窄。

有益的成冰核剂包括无机成冰核剂和源自微生物的蛋白质成冰核剂。有益的无机成冰核剂的一些实例包括碘化银、冷-沉淀碘化银/溴化银混合物和硫化铜。有益的蛋白质成冰核剂的实例是SNOMAX(商标)雪诱导物，其是从Johnson Controls有限公司,Milwaukee,Wisconsin,www.johnsoncontrols.com可获得的冻干的蛋白质材料。一些合适的成冰核剂也被描述在Taylor’980中，例如在0322-0327段。

蛋白质稳定剂。如果期望，应用蛋白质成冰核剂的冷冻指示器实施方式可在指示分散体中包含蛋白质稳定剂以使成冰核剂对热降解或其它降解稳定。合适蛋白质稳定剂的一些实例包括甲醛、戊二醛(CHO.CH₂CH₂CH₂.CHO)和具有不多于10个碳原子的其它二醛。一些合适的蛋白质稳定剂也被描述在Taylor’980中，例如在0328和0329段。

杀虫剂。如果期望，杀虫剂可被包含在应用蛋白质成冰核剂的冷冻指示器实施方式的指示分散体中以阻止微生物损坏。当以有效的稳定剂浓度使用某些蛋白质稳定剂、例如戊二醛和其它二醛时，它们也可充当杀虫剂。根据本公开，能够利用的其它杀虫剂对本领域普通技术人员将是已知的或显而易见的。

分散体稳定剂。为了帮助维持指示分散体的稳定性，冷冻指示器实施方式可包含分散体稳定剂。任选地，如果分散体稳定剂存在的话，冷冻指示器还可包含去稳定剂以促进指示分散体的低温不稳定。

合适分散体稳定剂的一些实例包括表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、磷酸盐表面活性剂、两性离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、或一种或多种类型相似的表面活性剂的混合物。当在本文中使用时，术语“非离子型表面活性剂”包括在本领域有时被引用为“非极性”的表面活性剂。

在冷冻指示器实施方式中可被用作分散体稳定剂的特定表面活性剂的一些实例包括硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠、磺基琥珀酸二辛酯、十二烷基硫酸铵、卵磷脂、双十二烷基磷酸钠、甜菜碱、十二烷基氨基丙基二甲基甜菜碱、十二烷基三甲基氯化铵、苯扎氯铵、脱水山梨醇单月桂酸酯和油醇。一些其它的合适分散体稳定剂也被描述在Taylor’980中，例如在0275-0301段。

任意合适量的表面活性剂可被用来使分散体稳定，例如基于分散体的重量约0.01重量％至约10质量％，约0.1重量％至约5质量％，约0.1重量％至约1质量％，约0.1重量％至约0.5质量％或约0.3重量％至约0.4质量％。

低温去稳定剂。如果期望，冷冻指示器实施方式中所应用的指示分散体还可包含低温去稳定剂，以促进或增强冷冻指示分散体在冻结温度下凝结，而不会不能接受地损害分散体的温暖温度稳定性能。

低温去稳定剂可以是浓度-敏感型去稳定剂或凝结剂，例如离子型化合物，或其他合适的化合物，例如高分子量化合物。低温去稳定剂的去稳定作用可取决于去稳定剂在水性液态介质中的浓度。通常，虽然非必要，当应用低温去稳定剂时，分散体稳定剂也存在。

多种材料可被用作低温去稳定剂，包括多种盐，例如无机盐、单价盐和多价盐。合适盐的一些实例包括钾、钠、铵、钙和镁的氯化物、硫酸盐、硝酸盐和羧化物以及两种或多种上述盐的混合物。

可被用作低温去稳定剂的其它材料包括高分子量阳离子型、阴离子型、两性离子型和不带电的聚合物，其重均分子量在从约1000Da至约100000Da的范围内。在本发明的实施中可用作低温去稳定剂的聚合物的一些实例包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸。如果期望，合适的聚合物可以是水溶性的，且两种或多种这样的聚合物可被用于给定的指示分散体中。一些合适的去稳定剂也被描述在Taylor’980中，例如在Taylor’980的第0302-0310段。

如果应用低温去稳定剂，则其可被选择为与给定的指示分散体中所应用的特定分散体稳定剂相容。举例而言，与离子稳定指示分散体一起使用的聚合去稳定剂可带有指示分散体所携带电荷的相反电荷。例如，包括季铵片段的阳离子型聚合物可被用来使应用阴离子型稳定剂的稳定指示分散体去稳定。

比例。冷冻指示器实施方式中所应用的光散射冷冻指示分散体可具有任意合适的成分比例，其中所述成分比例与提供颜色较浅的冻结前外观和与冷冻前外观反差充足的颜色较深的冻结后外观相容，以提供良好的冷冻暴露信号。

当应用疏水性液体时，指示分散体可包含至少约5重量％、至少约20重量％、至少约30重量％或至少约40重量％的疏水性液体。任选地，指示分散体可包含不多于约55重量％、不多于约65重量％或不多于约75重量％的疏水性液体。疏水性液体比例的可用变化范围可位于任一上述下限和任一上述上限之间。除非语境另有说明，本文中所述所有比例均以重量计并基于指示分散体的重量。其它成分可以任意合适比例存在。例如，指示分散体可包括重量比在约0.01％至约5％或约0.2％至约2％范围内的成冰核剂。另外，指示分散体可包含重量比在约0.1％至约10％或约0.5％至约5％范围内的分散体稳定剂。此外，指示分散体可包含重量比在约0.01％至约1.0％或约0.05％至约0.5％范围内的蛋白质稳定剂。

水性液态介质可构成指示分散体的剩余部分。例如，取决于其它存在成分的比例，指示分散体可包括约30％至约95％、或约40％至约60％的水性液态介质。

冷冻指示器的一些实施方式仅由水性液态介质、显色指示剂颗粒和任选地，一种或多种疏水性材料、成冰核剂、蛋白质稳定剂、分散体稳定剂、低温去稳定剂和杀虫剂组成。如果期望，每种成分可包括多于一种材料。冷冻指示器的其它实施方式可包含一种或多种额外的成分。

至于油包水乳液形式的指示分散体，在一些实施方式中，水相可包括具有对水相的强亲和力且对油相的低亲和力的着色剂。一种合适的水相可包含炭黑在水中的分散体，例如，打算用于黑色水性墨汁的炭黑分散体。可用蒸馏水稀释炭黑分散体来降低水相的初始颜色强度，以降低与指示乳液的冻结前外观相关的任何过量的颜色。

至于油包水乳液形式的指示分散体，在一些实施方式中，油可以是：C₁₄-C₁₈脂肪族直链或支化型饱和烃，例如，十六烷、异十六烷、十五烷、十七烷、十八烷、十四烷等及其混合物；酯，包括硬脂酸丁酯、肉豆蔻酸丁酯、硬脂酸十三烷酯、八硬脂酸酯、肉豆蔻酸异丙酯、肉豆蔻酸异鲸蜡酯、异硬脂酸异丙酯等及其混合物。

至于油包水乳液形式的指示分散体，在一些实施方式中，可以使用乳化剂和/或表面活性剂。可用的表面活性剂或乳化剂的一些实例包括但不局限于疏水性非离子型表面活性剂，例如脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇三油酸酯和脱水山梨醇三油酸酯。

一些油包水乳液，例如仅含非离子型表面活性剂的油包水乳液，可能不充分(或完全不)聚结而改变指示器在暴露于冻结条件之后的外观。可有意地使这种乳液去稳定，例如通过向混合物中加入多核的、芳族磺酸的盐作为去稳定剂。二甲苯磺酸的钠盐是去稳定剂的一种实例。其它实例可包括十二烷基苯磺酸(DDBSA)，二甲苯磺酸的钠盐(NAXSA)，环氧基化和丙氧基化化合物，阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂，树脂(例如酚醛树脂和环氧树脂)等。

现在谈及附图的图1和图2，其展示冷冻指示器(参照10)包括支持封套14的基材12，封套14含有一定体积的指示分散体15，指示分散体15可以是可在冷冻指示器实施方式中使用的本文所述的任何指示分散体。如图所示，封套14可大致为圆形。或者，封套14可具有另一种期望形状，例如椭圆形、六角形、正方形、矩形、带状或环状。如图所示，封套14包括通过粘附剂40的环连接或以其他合适的方式(例如通过熔融)连接在一起的内壁16和外壁18。另外，内壁16和外壁18之间的节点或封条可对水蒸汽具有低的渗透性。或者，封套14可以是一片式密封囊。

封套14的内壁16可被粘附在、或沉积于、或以其它方式连接到基材12上，从而连接封套14与基材12。或者，基材12可以提供内壁16作为基材的有机组成部分。例如，内壁16可以包含铝或基本不可渗透水蒸汽和水性液体的其他材料的层或插入物，与基材12形成一体或形成单独的元件。

如果期望，封套14的外壁18包括可以大致占据封套14在基材上的整个足迹的透明窗口(未标出)。或者，透明窗口可占据较小面积或者整个封套14可以是透明的。透明区域使得由冷冻指示器10产生的光信号(例如颜色变化)能够被合适的仪器、被人观察者、被摄像头、被光学检测器、或以其它适合的方式在外部被读取。如果期望，封套14可由对水蒸汽具有低的渗透性的材料形成以保护指示分散体15避免干涸。

任选地，封套14的外壁18可装备有滤色器22，例如作为在外壁18上的油墨、清漆、漆料或其他合适涂层材料的光调制涂层。或者，滤色器22可以是单独的元件，例如单独的层。滤色器22可以是透明的以使指示分散体的外观能够透过滤器被看到。在一个实施方式中，滤色器22具有透明的绿色，指示分散体15在冻结前是浅色的，在冻结后是深色或黑色的，以使冷冻指示器显示出从冻结前的绿色到冻结后的深色或黑色的变化。

图3所说明的冷冻指示器(参照24)可通常类似于图1和图2中所示的冷冻指示器，不同之处从下列描述中显而易见。冷冻指示器24可包括上泡罩部分25和下基材部分26，它们之间限定了指示器体积27，其可含有(例如本文所述的)指示分散体。上泡罩部分25可由合成的聚合物膜材料(例如聚氯乙烯)预先制成。另外，基材部分26可与上泡罩部分25形成一体，其可以任意合适方式(例如通过加热密封或通过使用粘合剂)被密封到基材部分26。或者，泡罩部分25可与基材部分26形成一体。如果期望，冷冻指示器24可以是柔性的，例如足够柔性以至于基材部分25能够符合所期望宿主产品的曲面。

冷冻指示器24可以以多种配置来实施，包括相对小的配置。冷冻指示器24的小实施方式的一个说明性实例具有不多于约4mm的泡罩直径(或等效尺寸(equivalentdimension))，不多于约0.6mm的泡罩高度(图3中的垂直尺寸)和不多于约5μL的指示器体积。冷冻指示器24的较大实施方式的另一个实例具有约12mm的泡罩直径(或等效尺寸)，约1.2mm的泡罩高度(图3中的垂直尺寸)和不多于约80μL的指示器体积。这些尺寸仅是示例性的，并且冷冻指示器24可具有更小或更大的配置。

冷冻指示器实施方式在视觉读取方向上可具有任意合适的厚度，例如，在图1和图2所示冷冻指示器的情况下为穿过封套14、容纳指示分散体20的内壁16和外壁18之间的至多约1mm的厚度。然而，为了某些目的，冷冻指示器实施方式可具有薄的或低的轮廓，例如，指示分散体的厚度从约10μm(微米)至约0.3mm。

在一些实施方式中，指示分散体的厚度可以低于约1mm，低于约0.5mm，低于约0.2mm或低于约0.1mm。

冷冻指示器实施方式可具有各种其它结构特征，包括Taylor’980中所描述的创造性冷冻指示器的任何结构特征。

一些说明性且非限制性实施例遵循可在本发明的实施中使用的指示分散体的制备和特征。

实施例1：制备光散射指示分散体

在以下实施例中，所有份(part)都是基于光散射指示分散体的重量以重量计的份。为了制备用于冷冻指示器的光散射指示分散体，向玻璃小瓶中加入1份溶剂黑BS(美国Orient公司,Seaford,DE)，其是油溶性黑色染料，5份非离子型表面活性剂(15-S-15,Dow Chemical,Midland,Michigan)和44份部分氢化的三联苯油(MCS2811Solutia,St.Louis,Mississippi)，并利用水浴加热至80℃。将含50份蒸馏水的第二个小瓶也加热至80℃。将均质器(IKA Ultra-Turrax T-18)插入到热的油包染料(dye-in-oil)溶液中，首先在低搅拌速度设置下操作直至温度达到80℃。然后，将搅拌速度增加至中等速度设置。然后将热的蒸馏水缓慢加入到热的油包染料溶液中。加入30份热的蒸馏水之后，混合物忽然由黑色转变为深灰色且不透明，这指示着乳液的反相(inversion)。在添加期间，混合物忽然由黑色转变为深灰色且不透明，这指示着乳液的反相。加入第二个小瓶中剩余的热水，移除热源，然后在低速度下操作均质器直至混合物已恢复至接近环境的温度(约20℃至约25℃)。

实施例1证明：可通过反相乳液法制备光散射指示分散体，以提供不透明且具有比分散体的黑色油相更浅的外观的产物。然而，之前外观和之后外观之间的差异可能不足以提供令人满意的冷冻指示信号。

实施例2：

如表1中所示，使用较小比例的染料，重复实施例1以制备样品A-F。

*通过外推法得到的吸光度

黑色染料的油溶液的视觉黑度明显与染料浓度相关。尝试使用Schimadzu UV-2700光谱仪直接测量每种溶液和单独的油在500nm处的吸光度，其中路径长度为10mm。样品A、B和C过于强烈而无法直接测量。样品D、E、F和不含染料的油给出了在仪器的可靠范围内的吸光度值—它们还与浓度成线性关系，因此能够被用于通过外推法计算较高浓度的样品A、B和C的吸光度。

图4中示出了样品A-F的冻结前外观和冻结后外观。参照图4，示出了6个样品A-F中的每一个的冻结前小瓶和冻结后小瓶。小瓶被并排成圆形，其中样品A的小瓶在图的顶部。冻结前小瓶比相应的冻结后小瓶的颜色更浅，其中冻结后小瓶在顺时针方向邻近冻结前小瓶。紧挨着每对小瓶的内部末端示出了每个样品的油包染料溶液的重量比。如图4中所示，小瓶从左上方被照亮，以至于一些小瓶的右手端被部分遮蔽，从而使小瓶该端的外观变暗。在每种情况下，指示分散体具有同质、不透明的冷冻前外观，白色样品(样品B-F)具有奶油色外观。另外，每种样品的指示分散体的冷冻后外观比冷冻前外观大幅度变暗，这与指示分散体已凝结而显示被染黑的油的黑色外观一致。

样品A，应用0.75重量％的油包染料溶液，其在冻结前具有深灰色外观，在冻结后具有黑色外观。样品A中的油滴的平均粒径为约1μm。

样品B，应用0.12重量％的油包染料溶液，其在冻结前具有中灰色外观，在冻结后具有黑色外观。样品A中的油滴的平均粒径为约1.6μm。

样品C，应用0.06重量％的油包染料溶液，其在冻结前具有浅灰色外观，在冻结后具有黑色外观。样品C中的油滴的平均粒径为约1.4μm。

样品D，应用0.01重量％的油包染料溶液，其在冻结前具有灰白色外观，在冻结后具有黑色外观。样品A中的油滴的平均粒径为约1.1μm。

样品E，应用0.005重量％的油包染料溶液，其在冻结前具有不透明的灰白色外观，在冻结后具有黑色外观。样品E中的油滴的平均粒径为约700nm。

样品F，应用0.002重量％的油包染料溶液，其在冻结前具有不透明、明亮的白色外观，在冻结后具有黑色外观。样品F中的油滴的平均粒径为约700nm。

样品D、E和F提供冻结前外观和冻结后外观之间的强烈反差。这些样品展示出浅色、明亮、不透明的冻结前外观和强烈的黑色冻结后外观，从而提供将形成良好指示信号的显著颜色变化。样品D、E和F看出去适合用于冷冻指示器中。

实施例2和图4所示结果阐释了如何能够通过简单实验来确定能够提供恰当的浅色冻结前外观和恰当的深色冻结后外观的着色剂(在这种情况下是黑色染料)的合适浓度。样品A、B和C中所使用的油黑BS染料的浓度提供深色的冻结前外观，而样品D、E和F中所使用的比例提供有益的浅色冻结前外观和令人满意的深色冻结后外观。如根据吸光度所测量的，油的实际颜色证明了相同关系。吸光度≥30的油溶液产生显示出深色冻结前外观的乳液，但吸光度≤4.5的那些油溶液产生显示出具有有益的浅色冻结前外观和令人满意的深色冻结后外观的乳液。此外，从样品D(4.5)至样品F(0.8)存在大幅度吸光度范围，从而提供可接受的外观，在该范围内，本领域技术人员能够利用特定着色剂操作以提供期望的冻结前外观和冻结后外观。提供良好的或最佳的冻结前和冻结后外观所需的染料浓度有可能因所用特定着色剂的强度而在着色剂之间广泛变化，但吸光度可能保持在或接近于这些样品所界定的范围。

实施例3：制备光散射指示乳液

在下列实施例中，术语“份”指的是基于光散射指示乳液的重量以重量计的份。为了制备用于冷冻指示器的光散射指示乳液的这种实施例，向带有磁力搅拌棒的玻璃griffin烧杯中加入49.65份部分氢化的三联苯油(MCS 2811 Solutia,St.Louis,MO)并利用搅拌加热板边搅拌边加热至105℃-110℃。然后向其中加入0.025份油溶性黑色染料Nigrosine Black EEL(美国Orient公司,Seaford,DE)和0.325份离子型表面活性剂磺基琥珀酸二辛酯钠(Aerosol OT 100％,Cytec Industries,Inc.,Woodland Park,NJ)。继续搅拌30分钟，然后利用布氏漏斗通过410滤纸真空热过滤。将这种油/染料/表面活性剂溶液转移至干净的玻璃烧杯中，调节温度至70℃，然后将均质器(IKA Ultra-Turrax T-18)插入到热的油包染料溶液中并在低搅拌速度下操作(1)。将50份氧化氘(Cambridge IsotopeLaboratories,Inc.,Andover MA)在单独的烧杯中加热至70℃，然后将其缓慢加入到油/染料/表面活性剂溶液的烧杯中并将均质器的速率增加至4-5。在添加期间，混合物忽然由黑色转变为不透明的浅灰色。将搅拌器从烧杯中移除，烧杯被乳液覆盖，在环境条件下开始反向移动工作台(set on the bench counter)(1-2小时)。在5000psi的操作压力下，在高压均质器(Nano DeBee,Bee International,South Easton,MA)中进一步处理上述乳液。

高压均质作用之后，通过视觉和仪器分析表征乳液：Z-平均粒径为410nm，多分散指数为0.38；pH为7.1。通过利用带有0.007顶板的Pfund遮盖力测定仪(BYK-Gardner USA,Columbia,MD)测定乳液的不透明度，结果产生了标度读数为19mm的黑色/白色边界模糊，其对应于0.13mm的膜厚度。颜色为白色、略微发灰，光密度为0.4。通过利用比重计(X-Rite504,X-Rite,Inc.,Grand Rapids,MI)，透过充满乳液的容器的光学澄清的壁读取来测定乳液的光密度。含有乳液的容器被放置在冰箱(-10℃.15m)中，当被移出冰箱时，其显示出深灰色。当用上述方法分析这种含乳液容器的光密度时，其产生的OD为1.3。冷冻后混合物的光密度减去冻结前的光密度的算术差被称为光密度变化或△OD。在上述实施例中，△OD为0.9。

已观察到：就粒径、pH、不透明度和视觉外观而言，上述光散射乳液在60天内具有持续稳定性。

实施例4

遵循实施例3的程序来制造光散射乳液，其中用十八烷基醚聚丙二醇(Lipocol-15,Lipo Chemicals,Paterson,NJ)代替实施例3中使用的部分氢化的三联苯油。

高压均质作用之后，通过视觉和仪器分析表征乳液：Z-平均粒径为500nm，多分散指数为0.11；pH为7.7。通过利用带有0.007顶板的Pfund遮盖力测定仪(BYK-Gardner USA,Columbia,MD)测定乳液的不透明度，结果产生了标度读数为44mm的黑色/白色边界模糊，其对应于0.32mm的膜厚度。颜色为浅灰色，光密度为0.6。冻结之后，光密度为1.6；提供的△OD为1.0。

实施例5

遵循实施例3的全部程序并如此处所述加入额外组分：将99.5份被高压均质处理过的乳液与0.25份Snomax雪诱导物(Johnson Controls Snow,Centennial,CO)合并，然后搅拌混合物1分钟，随后加入0.25份戊二醛溶液(Grade I,50％,Sigma-Aldrich Corp.,St.Louis,MO)并继续搅拌1分钟。

通过下述方法测定乳液的冻结点：在温度受控的液槽(Fluke Calibration,Everett,WA)中，直接视觉观察带盖的0.2mL聚丙烯PCR管(Fisherbrand,Thermo FisherScientific,Inc.,Waltham,MA)中的25个重复乳液样品。管子被安装在旨在容纳25个PCR管的能沉入水中的托架装置中。每个管中充满测量量的冷冻指示乳液并用盖子密封。将带有样品的托架浸入浴槽介质中，从1.0℃开始以0.1℃的增量降低温度，持续至所有样品都已冻结。如透过透明PCR管所看到的，通过乳液从不透明白色变为黑色可观察到乳液样品冻结。表2中总结了在整个一系列样品体积的冻结点测定的结果。

冷冻指示器实施方式可与多种冷冻-敏感型宿主产品一起使用以指示宿主产品历史上可能暴露于冻结温度。合适的宿主产品包括任何冷冻-敏感型商业产品，例如冷冻-敏感型健康护理产品、疫苗、药品、药剂、药物、生物学药物、冷冻-敏感型食品或冷冻-敏感型工业产品。可通过冷冻指示器实施方式来监测的一些其它冷冻-敏感型宿主产品被描述于本文所引用的Taylor等人的专利出版物中，或者根据本公开将对本领域普通技术人员来说是已知的或显而易见的，或者未来将变得已知或显而易见的。

实施例6

表3

可使用表3中所列出的组分，如下所述制备用作指示分散体的油包水乳液。向油相中加入乳化剂和表面活性剂(脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和脱水山梨醇油三酸酯)，然后利用高速运行的均质器混合约2-3分钟。如果溶解不完全，则可利用加热板将混合物加热至约60-80℃。将水相缓慢加入至油相(热或冷)中，同时利用均质器继续混合。在所有水性混合物已被加入之后，继续混合持续短时间。如果乳液是热的，则允许利用缓慢搅拌使其冷却。

上述这种配方用于意图在低于约18℃(十六烷的冻结点)的温度下响应的指示器。对于常规冷冻指示器，例如，可由冻结点温度为约-2℃的十二烷乙酯制造油相。

期望的结果将是下述体系：其中强烈着色的水相被包含于油包水乳液中，因而乳液在暴露于低于油相或水相的冻结点的温度之前具有显著较浅的颜色。暴露于降低的温度将引起：一旦冻结发生，这种乳液即“破裂”，从而导致外观上永久、明显可见的变化，其可被用于指示器的开发中。

一些实施方式包括与冷冻指示器实施方式相关联的冷冻-敏感型宿主产品。

所包含的公开内容。本说明书中专门引用的每份美国专利、每份美国专利申请、每份国际专利出版物、每份外国专利出版物、任何其它出版物和每份未出版的专利申请的全文，均通过引用整个并入本文用于所有目的。在本说明书中，本发明的描述中所用术语的含义与从其他文件中通过引用并入的材料中所用术语的含义之间有冲突时，以本文中所用含义为准。在任何被并入的公开内容中提到“发明”将被理解为：指的是被并入的公开内容中所述或所声称的发明。

关于本说明书。应根据并结合发明背景和发明概述的说明来阅读本文中的详细描述，其中关于发明的书面说明、实施发明的最佳方式或修改说明、替代选择或其它可用实施方式的说明的信息也可以被明确陈述或暗示，如本领域技术人员将显而易见的。

术语“包括”、“具有”、以及“包含”和它们的各种语法形式，被理解为开放式的，并且不排除额外的、未列举的元素或方法步骤。

在整个描述中，组合物工具、设备、装置、系统或过程被描述为具有、包括、含有或包含具体组分或元件/素，或在过程的情况下为具体的步骤，可以设想根据本发明的组合物仪器、设备、装置、系统、或过程也可以本质上由以下组成、或由以下组成：所述组分、元件或步骤。

在本申请中，元件或组分被认为是包含于和/或被选择自所述元件或组分的表或列中，可理解元件或组分可以是任意一种所述元件或组分，或可以被选自所述元件或组分的两种或多种。

除本文中另有说明外，本文中单数形式的使用意在包括复数形式(并且反之亦然)。

此外，除本文中另有说明外，当术语“约”、“近似”或相似术语被用于定量的值前时，该具体的定量的值本身被理解为包括在内且被明确叙述。

关于过程，可理解为，步骤的顺序或进行某些操作的顺序是无关紧要的，只要所述过程保持可操作性即可。此外，除本文中另有说明外，可以同时进行两个或多个步骤或操作。此外，除本文中另有说明外，本文中所述任何比例可理解为基于相应组合物重量的重量比例。另外，除本文中另有说明或暗示外，可在约20℃-约25℃范围内的室温下实施本文中所述任何方法或方法的一个或多个步骤。

本文中发明背景的描述可包括洞察、发现、理解或公开、或与伴随公开的关联，它们在本发明之前的相关技术中未被了解但由本发明所提供，它们被理解为本发明的元素。本发明的一些这种贡献可能已被特别指明为归因于本发明，本发明的其它这种贡献从它们的语境中显而易见。不应仅仅因为文件可能已被本申请引用而认为承认该文件的领域(可能与本发明的领域相当不同)类似于本发明的领域。

本发明的描述应理解为包括本发明的各种元件/素的组合、以及它们公开或说明的替代品的组合，包括在本说明书或附图(如果有的话)中所述各种方法、产品、组合物、系统、装置、仪器、方面、实施方式、实施例中任何一种或多种公开的、暗示的或说明的替代，并且包括本发明的元素或本发明的可能的实践的任何其他书面或图示的组合或组，除了与本发明的目的不相容或相反的元素的组或组合，这对于普通技术人员将是或变得显而易见的。此外，实施方式可具有本文所述的或任何附图中所示的任何配置，其可利用任何一种相容的本文所述可用材料或结构。

发明范围。本发明包括本文中所述实施例和实施方式以及实施本发明或各个所述实施例或实施方式的精神或必要特征的本发明的其它特定形式。前述实施例和实施方式在所有方面都意图说明本文中所述本发明。应当理解，根据前面的描述，本发明或本文中所述本发明的实施例或实施方式的许多以及各种修改将对相关领域普通技术人员显而易见的，或随着技术发展变得显而易见。所述修改被认为在本发明或本文所公开发明的精神和范围之内。

Claims (34)

1.冷冻指示器， 其包含：

外壳；和

指示分散体，所述指示分散体包括：

液态介质；和

分散在所述液态介质中的显色指示剂的颗粒，其中所述显色指示剂颗粒具有固有颜色；

其中所述指示分散体在冻结之后展示出所述显色指示剂颗粒的固有颜色并被配置为在冻结之前具有颜色较浅的外观，并且

其中冻结之前光散射掩盖了所述显色指示剂颗粒的固有颜色；

其中所述外壳被配置以使所述指示分散体是从所述冷冻指示器的外部可视觉读取的。

2.权利要求1所述的冷冻指示器，其中所述指示分散体不含颜色变化的化学共-反应物。

3.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中所述液态介质是疏水性液态介质。

4.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中所述液态介质是水性液态介质。

5.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中所述显色指示剂颗粒包含溶解或分散在固体材料中的着色剂的固态颗粒。

6.权利要求4所述的冷冻指示器，其中所述显色指示剂颗粒包含溶解或分散在疏水性液体中的着色剂。

7.权利要求6所述的冷冻指示器，其中所述着色剂是染料且所述疏水性液体是油。

8.权利要求6所述的冷冻指示器，其中所述指示分散体响应所述指示分散体暴露于冻结温度而聚结。

9.权利要求6所述的冷冻指示器，其中所述指示分散体响应所述指示分散体暴露于冻结温度而凝结。

10.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中基于所述指示分散体的重量，所述指示分散体包含重量比例为至少0.0005重量%、至少0.002重量 %、至少0.01重量%、至少0.05重量%或不高于1.0重量%、不高于0.1重量%或不高于0.05重量%或不高于0.02重量%的着色剂；或者所述指示分散体包含重量比例从0.001重量%至0.01重量 %的着色剂。

11.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中所述显色指示剂颗粒在500 nm处的吸光度为1至30，2至15或3至10。

12.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中所述显色指示剂颗粒的平均粒径为至少100nm或至少200 nm，和/或不大于2 μm，或不大于1.2μm，或者所述显色指示剂颗粒的平均粒径从200 nm至500 nm。

13.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中所述显色指示剂颗粒在冻结和融化之后不可逆地凝聚或聚结。

14.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中所述分散体的厚度＜1 mm，或＜0.5mm，或＜0.2mm，或＜0.1mm。

15.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中厚度为1 mm的所述指示分散体的层的冻结后外观比所述指示分散体的层的冻结前外观暗至少0.4个光密度单位。

16.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中所述显色指示剂颗粒是同质的，并且在所述指示分散体中不存在其它指示颗粒。

17.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中所述指示分散体包含成冰核剂。

18.权利要求1所述的冷冻指示器，其包含支持所述外壳的基材，其中所述外壳和基材任选地是柔性的。

19.权利要求1所述的冷冻指示器，其中所述冷冻指示器与宿主产品相关联以监测所述宿主产品的冷冻暴露。

20.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中所述显色指示剂颗粒包含溶解或分散在固体材料中的着色剂的固态颗粒，并且其中所述液态介质是疏水性液态介质。

21.权利要求1或2所述的冷冻指示器，其中所述显色指示剂颗粒包含溶解或分散在固体材料中的着色剂的固态颗粒所述液态介质是水性液态介质。

22.权利要求6或7所述的冷冻指示器，其中所述指示分散体响应所述指示分散体暴露于冻结温度而聚结。

23.制造冷冻指示器的方法，其包含：

将显色指示剂颗粒分散在水性液态介质中以提供指示分散体；

将指示分散体配置为在冻结之前具有较少颜色；和

将指示分散体装载入外壳中，其中所述外壳允许所述指示分散体是从所述冷冻指示器的外部可视觉读取的；

其中冻结之后，所述显色指示剂颗粒赋予所述指示分散体颜色更深的外观；并且

其中所述指示分散体不含颜色变化的化学共-反应物。

24.根据权利要求23所述的方法，其包含：配置所述指示分散体以使所述显色指示剂颗粒的平均粒径为至少100 nm或至少200 nm，且不大于2 μm或不大于1.2 μm，或者以使所述显色指示剂颗粒的平均粒径从200 nm至500 nm。

25.根据权利要求23或24所述的方法，其中所述指示分散体不包含颜色变化的化学共-反应物。

26.根据权利要求23或24所述的方法，其中所述指示分散体响应所述指示分散体暴露于冻结温度而能够凝结。

27.根据权利要求23或24所述的方法，其中所述指示分散体响应所述指示分散体暴露于冻结温度而能够聚结。

28.通过根据权利要求23或24所述的方法产生的冷冻指示器。

29.用于易腐商品的标签，其包含权利要求1所述的冷冻指示器。

30.用于易腐商品的包裹，其包含权利要求1所述的冷冻指示器。

31.含有易腐商品的包裹，其包含权利要求1所述的冷冻指示器。

32.保护易腐物品的方法，其包含：

将所述易腐物品与权利要求1所述的冷冻指示器连接，以使所述冷冻指示器经受与所述易腐物品实质上相同的温度条件；

检查所述冷冻指示器的所述指示分散体的外观颜色是否发生可检测的不可逆变化；以及

如果检测到所述指示分散体的外观颜色发生可检测的不可逆变化，则丢弃所述物品。

33.权利要求1所述的冷冻指示器在监测易腐商品质量中的用途。

34.检测冻结事件的方法，其包含：使权利要求1所述的冷冻指示器经受可发生冻结事件的条件，然后观察所述指示分散体的外观颜色是否发生可检测的不可逆变化。