CN108603795A - 基于凝胶的温度指示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于凝胶的温度指示器，其包括具有相对的第一面和第二面的第一吸收性基板和耦合到所述第一面的第一凝胶。在一些实施方式中，所述第一凝胶在第一温度下为凝胶，所述第一凝胶在第二温度下变成液体。在一些实施方式中，所述第一吸收性基板被配置为允许所述第一凝胶在变成液体时通过所述第一面向所述第二面扩散。

Description

基于凝胶的温度指示器
优先权要求
本申请要求2016年1月15日提交的美国临时专利申请No.62/279,529的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
背景技术
许多商业产品对温度条件敏感，例如冷冻、解冻、高温或低温，和/或在高温下延长的时间段，并且在任何这些条件下都可能失去功效或质量。温度敏感的商业产品的实例包括某些药物、医疗产品和食品以及一些工业产品。一直需要各种有效的温度条件指示器。
发明内容
本发明公开了基于凝胶的温度指示器，其包括具有相对的第一面和第二面的第一吸收性基板和耦合(coupled to)到所述第一面的第一凝胶。在一些实施方式中，所述第一凝胶在第一温度下为凝胶，所述第一凝胶在第二温度下变成液体。在一些实施方式中，所述第一吸收性基板被配置为允许所述第一凝胶在变成液体时通过所述第一面向所述第二面扩散。在一些实施方式中，第二面的面积(mm2)与所述第一吸收性基板的厚度(mm)之比为至少10mm。
根据基于凝胶的温度指示器的一些实施方式，所述第一吸收性基板和所述第一凝胶包含在壳体内。在一些实施方式中，如果满足温度条件，则发生所述第一吸收性基板的外观的可检测变化。在一些实施方式中，所述壳体被配置为使得通过视觉检查或通过光学仪器在温度条件指示器的外部检测所述第一吸收性基板的外观的可检测变化。
根据一些实施方式，易腐物品的标签可包括根据本发明的基于凝胶的温度指示器。
本发明还公开了保护易腐物品的方法。在一些方法中，所述易腐物品与基于凝胶的温度指示器耦合，使得温度条件指示器经受与易腐物品基本相同的温度条件。
在附图和以下详细描述中更详细地公开了这些和其它特征。
附图说明
图1为温度指示器的一个实施方式的平面图。
图2为图1所示的温度指示器沿线2-2的剖视图。
图3为温度指示器的另一个实施方式的类似于图1的视图。
图4A和4B为根据本发明的基于凝胶的温度指示器的一个实施方式的示意图。
图5A和5B为根据本发明的基于凝胶的温度指示器的一个实施方式的示意图。
图6A和6B为根据本发明的基于凝胶的温度指示器的一个实施方式的示意图。
图7A和7B为根据本发明的基于凝胶的温度指示器的一个实施方式的示意图。
图8A和8B为根据本发明的基于凝胶的温度指示器的一个实施方式的示意图。
图9A-9D为根据本发明的基于凝胶的温度指示器的一个实施方式的示意图。
图10A-10C为根据本发明的基于凝胶的温度指示器的一个实施方式的示意图。
图11A和11B为根据本发明的基于凝胶的温度指示器的一个实施方式的示意图。
图12为根据本发明的基于凝胶的温度指示器的一个实施方式的示意图。
图13为根据本发明的基于凝胶的温度指示器的一个实施方式的示意图。
下面更详细地讨论这些图中所示的实施方式。
详细描述
疫苗管理提供了一种可以挽救或改善全球数百万人生命的具有成本效益的卫生干预措施。疫苗的生物活性归因于复杂的有机大分子，例如蛋白质，具有特定的三维构象。当暴露于极端温度，包括冰冻温度或接近冰点的温度、高温或较长时间的温暖温度时，疫苗可能失去效力。如果施用于受试者，则低效力疫苗可能无法使受试者免于严重或致命的疾病。
温暖的温度也会对疫苗质量产生不利影响。因此，疫苗通常在储存和分配给最终用户期间冷藏或通过其它合适的方式冷却。这种冷却装置可能带来这样的风险：一批样品中的一些或所有疫苗样品可能由于容器内的冷点、不良的冷藏控制或其它因素而暴露于冷冻或接近冰点的温度。类似的考虑适用于各种其它商业产品，例如一些基因工程药物中的生物药物，以及食品和其它商业产品，其中一些在本文其它地方描述。
为了帮助减轻与不希望的温度条件相关的问题，温度条件指示器可以与疫苗或其它宿主产品相关联，以提供警告卫生工作者或其它最终用户的光学信号，即该疫苗可能已失去效力并且可能不应该被使用。
需要记录相对较小的环境温度偏离的温度指示器。例如，如果受控室温(CRT)为25℃，那么记录与CRT偏离的上下偏差可能很重要。合适的偏差可以为5度、10度或15度。
本发明的公开内容涵盖升高(或增加)温度指示器和下降(或降低)温度指示器，其具有满足上述目标的灵敏度和可编程性，并且能够被用作更传统的冷冻指示器。
本发明涉及基于凝胶的温度指示器，其中使用一种或多种凝胶。在温度升高或降低时，本发明公开的指示器被配置为允许一种或多种凝胶通过一个或多个吸收性基板扩散，从而提供温度升高或降低的指示。在一些实施方式中，基于凝胶的温度指示器能够提供温度增加和温度降低的指示，但是一些实施方式被配置为仅提供温度增加的指示或仅提供温度降低的指示。
本发明公开的基于凝胶的温度指示器利用一些凝胶在某些温度下液化或表现得更像液体的能力。当温度升高时，一些凝胶表现得更像液体而不是固体，而当温度降低时，一些凝胶表现得更像液体而不是固体。本文考虑的凝胶包括反应性改性的凝胶。
根据本发明，术语“凝胶”包括其在本领域中通常可接受的含义以及其中分散相与分散介质组合以产生半固体材料的胶体的含义。通常理解的是，凝胶为固体的胶状材料，其具有从柔软和弱到坚硬和坚韧的性质。凝胶可包括基本上稀释的交联体系，其在稳态时不显示流动。按重量计，许多凝胶大多是液体，但由于液体中的三维交联网络，它们可能表现得像固体。在流体内的交联可以使凝胶具有其结构(即硬度)并有助于粘合剂粘合(即粘性)。以这种方式，凝胶可以为液体分子在固体内的分散体，其中固体是连续相，液体是不连续相。
根据一些实施方式，凝胶为在某一温度或温度范围内充当固体但在暴露于超过允许偏差的温度时充当液体的物质。例如，在一些实施方式中，凝胶为在25℃下充当固体但在5℃、10℃、高于15℃或低于25℃的温度下充当液体的物质。
在一些实施方式中，凝胶在温度升高时或在高温阈值下经历从凝胶到液体的转变，例如当温度升高到例如0-2℃，2-4℃，4-6℃，6-8℃，8-10℃，10-12℃，12-14℃，14-16℃，16-18℃，18-20℃，20-22℃，22-24℃，24-26℃，26-28℃，28-30℃，30-32℃，32-34℃，34-36℃，36-38℃，38-40℃，40-42℃，42-44℃，44-46℃，46-48℃，48-50℃，50-52℃，52-54℃，54-56℃，56-58℃，58-60℃，0-5℃，5-10℃，10-15℃，15-20℃，20-25℃，25-30℃，30-35℃，35-40℃，45-50℃，50-55℃，55-60℃，0-10℃，10-20℃，20-30℃，30-40℃，40-50℃，50-60℃，0-20℃，20-40℃，40-60℃的温度范围时，或由这些值中的任意值限定的范围内的任意温度。
在一些实施方式中，凝胶在温度降低时或在低温阈值下经历从凝胶到液体的转变，例如当温度降低至例如0-2℃，2-4℃，4-6℃，6-8℃，8-10℃，10-12℃，12-14℃，14-16℃，16-18℃，18-20℃，20-22℃，22-24℃，24-26℃，26-28℃，28-30℃，30-32℃，32-34℃，34-36℃，36-38℃，38-40℃，40-42℃，42-44℃，44-46℃，46-48℃，48-50℃，50-52℃，52-54℃，54-56℃，56-58℃，58-60℃，0-5℃，5-10℃，10-15℃，15-20℃，20-25℃，25-30℃，30-35℃，35-40℃，45-50℃，50-55℃，55-60℃，0-10℃，10-20℃，20-30℃，30-40℃，40-50℃，50-60℃，0-20℃，20-40℃，40-60℃的温度范围时，或由这些值中的任意值限定的范围内的任意温度。
本发明的温度指示器被配置为当凝胶充当液体时允许凝胶流过或通过多孔或吸收性材料或基板扩散。此外，温度指示器被配置为使得这种扩散到吸收性材料中和/或通过吸收性材料的扩散实现温度指示器的变化。
在一些实施方式中，温度指示器中的该变化包含视觉变化。视觉变化可能是凝胶具有固有颜色的结果，当凝胶扩散到吸收性材料中时影响该材料的视觉外观，颜色，亮度等。视觉变化可能是凝胶具有添加剂的结果，所述添加剂具有固有颜色，当添加剂扩散到吸收性材料中时影响该材料的视觉外观，颜色，亮度等。视觉变化可能是凝胶与材料中的第二凝胶相互作用的结果。第二凝胶也可以具有固有颜色或可以包含具有颜色的添加剂。在一些实施方式中，两种凝胶的相应添加剂能够与其它添加剂反应，从而影响吸收性材料的视觉外观的变化。可以使用任何类型的两种(或多种)组分化学反应，条件是反应带来颜色变化。例如，一些变色化学反应，例如酸碱反应，受pH影响。一些变色化学反应为氧化还原反应。
在一些实施方式中，温度指示剂的变化包括电化学变化。例如，在吸收性材料中存在凝胶-其可包括导电添加剂-可允许电流通过吸收性材料。在这样的实施方式中，时间温度指示器可以被配置为使得电流使信号通过有线或无线方式发送到监测装置。在一些实施方式中，吸收性材料本身不是导电的或仅具有最低导电性，使得导电颗粒或导电液体的添加影响吸收性基板的导电性或电阻。
在温度降低时变成液体的凝胶的实例包括聚环氧乙烷/聚环氧丙烷嵌段共聚物，例如以PluronicsTM商购的那些和以Poloxomers商购的PPO/PEO/PPO三嵌段聚合物。这类聚合物还有许多其它实例，包括但不限于羟丙基纤维素，聚(N-乙基丙烯酰胺)，聚(N,N’-二乙基丙烯酰胺)，聚(N-正丙基丙烯酰胺)，聚(N-正丙基甲基丙烯酰胺)，聚(N-异丙基丙烯酰胺)，聚(N-异丙基甲基丙烯酰胺)，聚(N-环丙基丙烯酰胺)，聚(N-(L)-(1-羟甲基丙基甲基丙烯酰胺)，聚(N-丙烯酰基吡咯烷酮)，聚(N-丙烯酰基哌啶)，聚(N-乙烯基己内酰胺)，聚(N-乙烯基丙基乙酰胺)，聚(N-乙烯基-5-甲基-2-恶唑烷酮)，聚(N-乙烯基异丁酰胺)，聚(L-脯氨酸)，聚(N-丙烯酰基-4-反式羟基-L-脯氨酸甲酯)，聚(2-异丁酸甲酯)，聚(2-乙基-2-恶唑烷酮)，聚(2-正丙基-2-恶唑烷酮)，聚(2-异丙基-2-恶唑烷酮)，聚乙烯基甲基醚，聚环氧乙烷(也称为聚乙二醇)，聚(环氧丙烷)(又称聚(丙二醇))，聚(环氧乙烷)和聚(环氧丙烷)共聚物，聚(甲基乙烯基醚)，聚(2-乙氧基乙基乙烯基醚)，聚(2-(2-乙氧基)乙氧基乙基乙烯基醚)，聚(4-羟基丁基乙烯基醚)，聚(甲基缩水甘油醚)，聚(乙基缩水甘油醚)，聚(2-乙氧基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷)，聚(2-异丙氧基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷)和某些合成多肽。
除了作为给定溶剂体系中的材料特性之外，这种类型的凝胶从凝胶变成液体的温度可以用合适的佐剂或保湿剂向上或向下调节。因此，水性PEO/PPO聚合物凝胶的转变温度以及许多其它聚合物凝胶可以用多元醇如甘油，甘露醇，山梨糖醇，蔗糖，三乙醇胺，三(羟甲基)甲烷等以及离液剂(chaotropes)如硫酸铵等向下调节。相反，转变温度可以用简单的醇如乙醇，丙醇以及一些表面活性剂和kosmotropes等向上调节。这提供了广泛的配制能力和转变温度的控制。
随着温度升高变成液体的凝胶的实例包括明胶(其在35℃下液化)和琼脂糖(其在60℃下液化)。还有水性和非水性凝胶，其可以通过增稠具有高表面积颗粒如二氧化硅和其它微米和纳米颗粒的液体体系来制备。其它实例包括角叉菜胶，琼脂和果胶。
一些实施方式使用聚环氧乙烷(“PEO”)/聚环氧丙烷(“PPO”)嵌段共聚物凝胶，其基于PEO/PPO与其中溶解嵌段共聚物的液体组合物的比例在可编程的较低温度下转化为液体。如前所述，这种液体组合物可包含水和保湿剂，例如甘油，山梨糖醇，甘露糖醇，糖等。这些可用于降低凝胶变成液体的温度。醇可用于提高凝胶变成液体的温度。虽然一般概念可以应用于任何可被反应性改性的凝胶。
如果将简单的着色剂溶解在两种或多种凝胶中并且将凝胶并排放置或一种放在另一种上面，则随着时间的推移，着色剂可以扩散到邻接的凝胶中。这倾向于排除使用诸如上升或下降温度指示器之类的系统，因为保质期将受到限制或者可能发生温度事件的错误指示。这个潜在的问题可以通过将一种或多种凝胶扩散到吸收性基板中，通过在凝胶之间放置屏障，通过将凝胶分层放置在吸收性基板的相对侧上，或通过其它类似的配置来解决。
这个潜在的问题也可以通过改变凝胶中的聚合物来包括具有天然着色、或者可以反应变成有色或变色的着色组分来解决。例如，聚合物，例如具有可以与适当的部分反应的末端羟基的PEO/PPO聚合物。实例包括反应性染料，例如最初为纤维素纤维开发的那些，其含有乙烯基砜或卤代三嗪基团，其易于与聚合物羟基反应。许多这些染料是可商购的，例如普施安(Procion)染料。美国专利No.5,770,557描述了用作织物柔软剂的反应性染色的PEO/PPO聚合物的制备。通常，诸如PEO/PPO共聚物的聚合物具有数千至数万道尔顿的分子量。虽然这些染料反应的聚合物可以相互扩散，但是高分子量可以排除本发明所关注的时间尺度中的任何显著的相互扩散，从而允许制造商业上可行的下降温度指示剂。
不是将生色团连接到PEO/PPO聚合物的末端羟基上，而是可以连接酸或碱基团。如果一种凝胶具有酸基团和其它碱基团，则在液化时，它们可以相互作用以形成不透明的固体。或者，当它们液化时，酸或碱改性的凝胶可用于引起pH试纸等的颜色变化(在这种情况下，应该可以仅使用单一凝胶而不是如本文某些地方所描述的多种凝胶)。本领域技术人员可以想到其它可能性。
在一些实施方式中，从改性的凝胶中除去未反应的物质，使得它们不干扰对感兴趣的温度事件的检测。
在本发明中使用的基板或垫，例如吸收性基板，可以为纤维垫或由任何其它材料组成，使得毛细管或细通道形成在基板的空隙内。基板可以包括多层，其中这些层具有不同的表面自由能，使得当凝胶在所需温度下转化为或表现得更像液体时，它会深入渗透到基板中，从而露出基板表面上的标记。这些标记用于表示发生了高(或低)温度事件。当温度降低(或根据具体情况可能增加)并且液体转变回凝胶或表现得更像固体时，它将被捕获在多孔基板内。确保深度渗透的一种方法是使基板的表层比基板的内部更加疏水。由于毛细作用力，当凝胶转变成液体时，凝胶将渗透到基板中，而不管基板的取向如何。
单个基板或垫可以是印刷电路板或包含嵌入式布线或分立电子元件，例如电阻器，热敏电阻，晶闸管，电容器，电感器，线圈，可控硅整流器，二极管，齐纳二极管，晶体管，场效应晶体管，集成电路如运算放大器，定时器，发射器，接收器，逻辑门-如AND，NAND，OR，NOR等-微处理器，水分激活开关，天线等。
在一些实施方式中，垫可以包括电池或元件，当感兴趣的温度事件发生时，如下面更详细描述的，所述电池或元件可被激活以形成功能电池。
在垫内，可以布置不同孔隙率的区域。如果需要，其部分或全部区域可以完全不透水。单独的垫本身可以由不同的材料组装而成。
单个垫而不是均匀多孔可以被设计成包含任何所需复杂程度的微流体通道。这样的通道可以在垫内或相邻和邻接的垫之间横向地缓和液体的转移。
单个垫可以包含多种凝胶或凝胶图案，其中各个凝胶相同或不同，并且可以具有或不具有不同的热，pH，水或其它液体，电或其它类型的响应。
图1-3示出了包含壳体和基板的温度条件指示器的实施例。在这些图中，壳体可以包括图中不是基板的任何或所有特征。现在参考附图中的图1和2，标记为50的温度条件指示器包括支撑封套14的基板12，封套14包含一定体积的指示器分散体15，其可以是本文所述的任何指示器分散体。如图所示，封套14可以是近似圆形的。或者，封套14可具有另外的所需形状，例如椭圆形，六边形，正方形，矩形，条状或环状。如图所示，封套14包括内壁16和外壁18，内壁16和外壁18通过粘合剂环60连接在一起，或者以另一种合适的方式连接，例如通过熔合。而且，内壁16和外壁18之间的接头或密封可以具有低的水蒸气渗透性。或者，封套14可以为单件式密封囊。
封套14的内壁16可以粘附到基板12上，沉积在基板12上或以其它方式附着到基板12上，以便将封套14连接到基板12上。或者，基板12可以提供内壁16作为基板的整体部件。例如，内壁16可以包括铝或其它基本上不透水蒸气和含水液体的材料的层或插入物，与基板12一体形成或作为单独的元件。
封套14的外壁18包括透明窗口(未标记)，如果需要，该窗口可占据基板12上的封套14的大致整个覆盖区。或者，透明窗口可以占据较小的区域，或者整个封套14可以是透明的。透明窗口使得由温度条件指示器50产生的光学信号(例如，颜色的变化)能够通过合适的仪器，通过人类观察者，通过相机，通过光学检测器或以其它合适的方式外部读取。如果需要，封套14可以由对水蒸气具有低渗透性的材料形成，以使指示器分散体15免于干燥。如果需要，封套14的内壁16和外壁18之间的任何接头也可具有低水蒸气渗透性。
可选地，封套14的外壁18可以设置有滤光片22，例如，作为外壁18上的墨水，漆，涂料或其它合适涂层材料的光调制涂层。或者，滤光片22可以是单独的元件，例如单独的层。滤色片22可以是透明的，以使得能够通过过滤器观察指示器分散体的外观。在一个实施方式中，滤色片22具有透明的绿色，指示器分散体15在满足温度条件之前是浅色的，并且在满足温度条件之后是深色或黑色的，因此温度条件指示器显示出从在满足温度条件之前的绿色到在满足温度条件之后的深色或黑色的变化。
图3中所示的标记为24的温度条件指示器可以为大致类似于图1和2中所示的标记，区别从以下描述中明显看出。温度条件指示器24可包括上泡罩部分(upper blisterportion)25和下基板部分26，在它们之间限定指示器容积27，指示器容积27可包含如本文所述的指示器分散体。上泡罩部分25可以由合成聚合物膜材料例如聚氯乙烯预成型。而且，基板部分26可以与上泡罩部分25一体形成，并且可以以任何合适的方式密封到基板部分26，例如，通过热密封或通过使用粘合剂。或者，泡罩部分25和基板部分26可以形成为一体。如果需要，温度条件指示器24可以是柔性的，例如足够柔韧，使得基板部分25可以弯曲成半圆形或圆形。
温度条件指示器24可以以各种配置实施，包括相对小的配置。温度条件指示器24的小的实施方式的一个说明性实施例具有不大于约4mm的泡罩直径(或等效尺寸)，泡罩高度(图3中的垂直尺寸)不大于约0.6mm，并且指示器体积不超过约5μL。温度条件指示器24的较大的实施方式的另一个实施例具有约12mm的泡罩直径(或等效尺寸)，约1.2mm的泡罩高度(图2中的垂直尺寸)和约80μL的指示器体积。这些尺寸仅仅是示例性的，温度条件指示器24可以具有更小或更大的配置。
本文描述的温度条件指示器可以在光学读取的方向上具有任何合适的厚度，例如，在图1和2中所示的温度条件指示器的情况下，在内壁16和外壁18之间穿过封套14的厚度达到约1mm，其中容纳有指示器分散体15。然而，出于某些目的，温度条件指示器实施方式可以具有薄或低轮廓，例如，指示器分散体的厚度为约10μm(微米)至约0.3mm。
温度条件指示器可具有各种其它结构特征，包括美国专利No.8,430,053中描述的冷冻指示器的任何结构特征。与冷冻指示器的结构特征有关的’053专利的公开内容在此作为参考引入。
图4A和4B示出了基于凝胶的温度指示器100的一个实施方式，其包括第一吸收性基板110。第一吸收性基板110包括第一面120和第二面130。在图4A中耦合到第一面120的是第一凝胶140的层。选择和/或配置第一凝胶140以在第一温度下显示固体的性质并在第二温度下显示液体的性质。第一吸收性基板110被配置为允许或引导第一凝胶140从第一面120流向第二面130。这样做会影响第一吸收性基板的变化。
这代表了对需要重力诱导分离的包含在一个在另一个之上的两个凝胶中的颜料的装置的显著改进。这些类型的装置可能需要下部凝胶中的低密度颜料上升，而当所述凝胶转变成液态时，上部凝胶中包含的高密度颜料可能需要下沉。这意味着指示器可能仅在一个方向上起作用，这极大地限制了其效用。
本发明内容考虑了许多不同类型的纤维垫。它们可以是由合成纤维或天然纤维制成的织造或非织造纤维组件。合成纤维可以通过溶剂纺丝，熔融纺丝，静电纺丝等任何技术制造。典型的纤维可以是聚酯，尼龙，聚烯烃等。用于过滤的垫或基板可以容易地适用于本文公开的实施方式。纸和纸板也可以有利地使用。
可以处于或接近目标温度的第一温度与可以处于或接近阈值温度的第二温度之间的差可以为约5℃，约10℃，约15℃，约20℃，约25℃，约30℃，约1℃至约35℃，约3℃至约20℃，约5℃至约15℃，或约5℃至约10℃之间。
第一吸收性基板110或本文公开的任何其它实施方式的吸收性基板可包括任何数量的形状和厚度，但是在所示实施方式中，第一吸收性基板110与第二面130的表面区域相比相对较薄。在一些实施方式中，吸收性基板的尺寸和配置可以根据基板的一个表面的面积与基板的厚度之比来描述。在一些实施方式中，以mm为单位的第一面或第二面的面积与以mm为单位的厚度(即，从第一面到第二面的距离)之比为至少约5mm，至少约10mm，至少约20mm，至少约40mm，至少约80mm，或至少约100mm。在一些实施方式中，以mm为单位的第一面或第二面的面积与以mm为单位的厚度之比在约10-5000mm，约20-2000mm，约30-1000mm或约40-1000mm之间。
如图4B所示，基于凝胶的温度指示器100包括标记或视觉指示150，其在第一凝胶140向第二面130迁移或扩散从而暴露第一面120时显露。标记150可包括图案，至少一个字母，至少一个数字，至少一个符号等。标记150可以比第一面120更暗或更浅。代替标记，基于凝胶的温度指示器100的第一面120本身可以用作温度变化的视觉指示。例如，第一凝胶140-当在所选择的第一温度下充当固体时-可以被配置为遮盖第一面120的颜色或外观。如下面更详细讨论的，第一凝胶140可以被配置为在其固态时散射光。第一凝胶140可以附加地或替代地被配置为呈现模糊的颜色，使得当第一凝胶140向第二面130迁移时，颜色不再可见或者使第一面140遮挡到较小程度。
本发明中使用的凝胶可以被配置为呈现任何数量的颜色，实现特定的视觉外观，和/或包括任何数量的添加剂。凝胶可以是天然不透明的和/或可以包括可溶性染料和反应性染料。如上所述，一些凝胶的视觉外观可用于遮盖表面或图案，并且凝胶的视觉外观可用于影响粘附凝胶的基板或凝胶扩散或迁移所通过的基板的视觉外观。如上所述，第一凝胶140可以被配置为遮盖第一面120，这可以通过散射光来实现。这可以通过凝胶本身或通过包含在扩散到整个凝胶中时散射光的颗粒来实现。当凝胶在温度偏离第一温度时表现得更像液体时，颗粒随着凝胶移动，从而不再遮盖下面的表面或图案，或者颗粒可能聚结，从而减少或消除它们的光散射影响。
制造指示器100的方法包括提供第一基板110；可选地应用于或打印在第一面120上的视觉标记150，其可以包括图案，信息等；通过印刷，喷涂或其它涂覆方法将第一凝胶140施加到第一面120上；将涂覆的第一基板110封闭在密封外壳内，该密封外壳内具有与第一面120相邻的观察窗和在不同表面上的可选的粘合剂。
图5A和5B示出了基于凝胶的温度指示器200的另一实施方式。图5A示出指示器200包括具有第一面220和第二面230的第一吸收性基板210。指示器200还包括具有第一面270和第二面280的第二吸收性基板260。在该实施方式中，第二吸收性基板260的第二面280邻近或固定到第一吸收性基板210的第一面220。在一些实施方式中，两个基板的相应面彼此直接接触而没有任何中间层，膜或屏障。第二吸收性基板260包含第一凝胶240，第一凝胶240包括添加剂290，在该实施方式中，添加剂290被配置为赋予第一凝胶240颜色，使得当指示器210暴露于大于与第一温度的某一偏差的温度时，第一凝胶240向第一基板210的第一面220迁移或扩散，并进一步沿第二面230的方向进入第一基板210，从而影响或改变如图5B所示的第一基板210的视觉外观。在一些实施方式中，结果是第一基板210和第二基板260都具有相同的视觉外观。
如图5A和5B所示，第一凝胶240预加载在第二基板260中，或者第二基板260浸渍有第一凝胶240。这可以通过吸收液体状态的凝胶来实现，也就是说在低于(或高于)特定阈值的温度下，然后升高(或降低)温度使得液体凝胶化或形成更坚固的态。可以将液体凝胶印刷或喷涂到基板上或基板中。或者，可以在压力下将凝胶(处于其凝胶状态)泵入基材中。当温度事件发生时(即，环境温度超过可接受的偏差)，凝胶将液化，然后可以通过毛细管力进入相邻的未改性纤维垫或基板，从而提供相邻基板的视觉事件或变化。或者，可以将非相互作用的液体置于凝胶注入的基板顶上，当凝胶液化物然后可以进入或通过纤维基板时。
在一些实施方式中，指示器200不包括第二基板260，而是仅将第一凝胶240的层设置在第一基板210的第一面220上。可以认为这种配置与图4A和4B中所示的配置相反。第一凝胶240停留在第一面220上，同时指示器暴露于给定范围内的温度，并且当温度超过允许范围时，第一凝胶240向第二面230迁移或扩散到第一基板210中。
尽管未按比例绘制，但是第一基板210被示出为比第二基板260更厚。在一些实施方式中，第二基板260预加载有浓缩量的第一凝胶240，使得当第一凝胶240扩散或迁移到第一基板210中时，存在足够的着色剂或添加剂以影响第一基板210的视觉外观的期望变化。在一些实施方式中，通过使第二基板260比第一基板210更厚来实现该结果，使得仅少量的第一凝胶240需要扩散或迁移到第一基板210中以实现视觉外观的期望变化。
第一基板210和第二基板260的相对厚度可以通过比较第一面或第二面的面积(mm)与厚度(mm)的相应比例来描述。这种比较本身可以是一个比例。例如，如果第一面220具有10mm的面积与厚度比，并且第二面230具有100mm的面积与厚度比，则两个基板一起可以描述为具有1:10的相对厚度。在一些实施方式中，两个基板的相对厚度为约1:10至约10:1。在一些实施方式中，两个基板的相对厚度为约1:1，约1:2，约1:3，约1:5，约1:8，约8:1，约5:1，约3:1，或约2:1。
在一些实施方式中，第一基板210的第二面230包括标记，当在第一基板210中扩散时，该标记可被第一凝胶240的存在遮盖。换句话说，在指示器200暴露于超过一定偏差的温度之前，标记是可见的并且指示温度尚未超过允许偏差。但是在暴露于超过偏差的温度之后，第一凝胶240向第二面230的迁移使标记变得模糊。或者，第二面230可以被配置为使第一凝胶240难以遮盖或使得难以读取标记，例如仅第一凝胶240到第一基板210的扩散显露标记。例如，标记和第二面230具有相同或相似的颜色，并且第一凝胶240包括改变第一基板210颜色并与标记的颜色形成对比的着色剂。
制造指示器200的方法包括提供第一基板210；可选地在第二面230上应用或打印视觉标记，图案，信息等；或者，通过印刷，喷涂或其它涂覆方法，提供浸渍有包括添加剂290的第一凝胶240的第二基板260，或者将具有添加剂290的第一凝胶240施用到第一面220；将涂覆的第一基板200或第一基板210和第二基板260封闭在密封外壳内，该密封外壳具有与第二面230相邻的观察窗和在不同表面上的可选的粘合剂。
图6A和6B示出了基于凝胶的温度指示器300的另一实施方式。类似于图5A和5B所示的实施方式，指示器300包括第一基板310和第二基板360，每个基板具有相应的第一面320、370和相应的第二面330、380。然而，在该实施方式中，第一基板310包括反应性物质395，并且第一凝胶340包括与反应性物质395反应的添加剂390。添加剂390和反应性物质395之间的反应产生影响第一基板310的视觉外观的产品397，如图6B所示。如图5A和5B的实施方式，视觉外观的这种变化可以与位于第一基板310的第二面330上的标记耦合。
在一些实施方式中，指示器300不包括第二基板360，而是仅将第一凝胶340的层位于第一基板310的第一面320上。第一凝胶340停留在第一面320上，同时指示器暴露于给定范围内的温度，并且第一凝胶340朝向第二面330迁移或扩散到第一基板310中，允许添加剂390在温度超过给定范围时与反应性物质395反应。
反应性物质395和添加剂390可以以任何数量的方式反应。例如，反应可以形成新的化合物397或可以影响第一凝胶340的pH。当反应影响凝胶的pH时，第一基板310可以包含pH纸或其它pH反应性材料，以便在视觉上指示pH值变化。
制造指示器300的方法包括提供浸渍有反应性物质395的第一基板310；可选地在第二面330上应用或打印视觉标记，图案，信息等；提供用第一凝胶340浸渍的第二基板360，所述第一凝胶包括添加剂390或通过印刷，喷涂或其它涂覆方法将第一凝胶340与添加剂390一起施加到第一面320；将涂覆的第一基板310或第一基板310和第二基板360封闭在密封外壳内，该密封外壳具有与第二面330相邻的观察窗和在不同表面上的可选的粘合剂。
图7A和7B示出了基于凝胶的温度指示器400的另一个实施方式，其包括在使用之前已形成或定位凝胶的两个区域。如果需要，在替代实施方式中可以使用多于两个区域和多于两个凝胶。该实施方式能够用作高温和低温指示器。
第一凝胶440和第二凝胶445位于第一基板410的分离区域或部分中。一些实施方式包括两个区域之间的物理屏障。指示器包括最初没有第一凝胶440和第二凝胶445的第三区域。如图7A所示，第一凝胶440和第二凝胶445在它们各自的区域内保持不动，而指示器400暴露于不超过与所需温度(例如室温或其它合适温度)的某一偏差的温度。但是当环境温度超过与所需温度的可接受偏差时，第一凝胶440和第二凝胶445液化或表现得更像液体并且流动，迁移或扩散到第二面430并进入第三区域并且彼此相互作用。这在图7B中示出。在一些实施方式中，两个凝胶是不同的颜色，并且当混合时，产生第三种颜色。所得到的第三颜色带的宽度可以指示指示器已经暴露于超过可接受偏差的温度多长时间。在一些实施方式中，两个凝胶各自包含彼此发生化学反应的添加剂，以产生视觉指示。
在一些实施方式中，通过使用两个或更多个单独的吸收性基板来实现三个不同的区域。例如，第二基板可以最初包含第一凝胶440和第二凝胶445，而第三区域通过将单独的吸收性基板(例如，第一基板410)固定或定位在第二基板旁边来实现。在另一个实施例中，可以使用三种不同的基板，一种最初用第一凝胶440浸渍，一种最初用第二种凝胶445浸渍，一种与另外两种基板相邻，并且当发生温度或触发事件时准备接收第一凝胶440和第二凝胶445。凝胶可以以任何种类和形状的有序和印刷图案包封在一个基板(或多个基板)内。
在一些实施方式中，第一凝胶440仅位于第一基板410的一侧的一部分上，第二凝胶445位于第一基板410的同一侧的不同部分上。在一些实施方式中，两种凝胶在物理上彼此分开。暴露于超过允许偏差的温度导致两种凝胶扩散到第一基板410中，其中两种凝胶彼此相互作用以产生第一基板410的外观的视觉变化。
根据本发明的一些实施方式包括温度指示器，除了提供温度事件的视觉指示之外或代替提供温度事件的视觉指示，温度指示器可以电子地询问来确定温度事件是否已经发生。这可以通过将电子电路印刷或以其它方式连接到多孔基板的下侧来实现。一个例子是印刷用作电容，电阻，电感或其组合或其多种性，或者替代的或另外的半导体器件或其多种性的元件。这种印刷可以用本领域公知的导电油墨完成，包括含有金属颗粒如银，碳，石墨，石墨烯或其它导电材料的(可固化的)流体。因此，当温度事件发生时，液体流过多孔基板，与印刷电子电路接触并改变其电特性。然后可以通过接触式或非接触式外部电子设备检测这些变化。
一些实施方式包括两个导电条，最初并未彼此接触，使得当含有导电颗粒的液化凝胶穿透基板时，它桥接两个条，增加它们之间的导电性。通过使可溶性材料分散在纤维或多孔基板中，当凝胶液化并进入基板时溶解，可以进一步改变变化程度。这种材料的实例包括离子盐或与液化凝胶接触变为酸性或碱性的化合物，例如溶解导电条。
类似但替代的选择是将作为温度指示装置的一部分的天线的特性从能够不发送或接收，即无功能模式改变为其可以发送或接收的状态。例如，功能模式由液化凝胶的温度事件激活。这些实施方式可以应用于上升和下降温度指示器。
在一些实施方式中，使用由温度事件释放的电解质产生电磁场，从而当电解质溶液接触不同金属(例如Cu和Zn)的条带时产生电场，然后该条带触发固态开关。
考虑到这一点，图8A和8B示出了基于凝胶的温度指示器500的实施方式，其利用导电颗粒590以在暴露于超过允许偏差的温度时允许电流流过第一基板510。第一电极502和第二电极504与第一基板510的一部分电连通，第一基板510的一部分最初没有导电颗粒590。包括导电颗粒590的第一凝胶540最初位于第一基板510的不同部分中，位于第一基板510的表面上，或者位于固定到或定位在与第一基板510相邻的单独基板中。当指示器500暴露于所需温度的可允许偏差内的温度时，第一凝胶540和导电颗粒590保持不动。当环境温度超过允许偏差时，第一凝胶540液化并流入或迁移到第一电极502和携带导电颗粒590的第二电极504之间的第一基板510的区域中。在第一电极502和第二电极504之间的第一基板510的区域中导电颗粒590的存在允许电流在两个电极之间流动，从而通过有线或无线方式将信号发送到监测装置。
在一些实施方式中，通过建立或断开第一电极502和第二电极504之间的电连接或通过改变两者之间的连接性或电阻率来指示温度事件的发生。在一些实施方式中，不存在导电颗粒590或第一凝胶540的第一基板510不导电，基本上不导电或表现出降低的导电性。第一凝胶540在第一电极502和第二电极504之间进入或离开第一基板510的部分的扩散影响或改变(例如，降低或增加)该部分的导电性或电阻率。
在一些实施方式中，第一电极502是正电极，第二电极504是负电极。在这些实施方式中，电极之间的电流是直流电流。在一些实施方式中，第一电极502和第二电极504均为正极或两者均为负极。在这些实施方式中，电极之间的电流是交流电，例如射频电流。在一些实施方式中，温度事件的发生影响指示器500周围或附近或第一电极502和第二电极504之间的磁场的变化。
根据一些实施方式，温度事件(即，温度的充分降低或升高)的发生导致电极之间的电流损失。例如，在温度事件之前，可以在电极之间存在导电颗粒或导电介质。这可能是因为第一凝胶540最初位于电极之间的第一基板510的部分中。还可以或替代地，除了第一凝胶540之外的物质、材料或液体允许电流在电极之间流动。温度事件的发生可能导致第一凝胶540向远离电极之间的区域迁移，从而阻碍或阻止电流流动，或者第一凝胶540可能迁移到电极之间的区域并通过与允许电流流动的材料相互作用或通过带有主动阻断电流的部件来破坏电流流动。
在一些实施方式中，第一凝胶510还包含着色剂，使得除了电信号之外，第一凝胶540的迁移实现第一基板510的视觉变化。
可以使用任何数量的导电颗粒。合适的实例包括碳和银。通过使不同的印刷基板彼此堆叠在一起，可以产生更复杂的电路，从而可以发生横向和z轴相互作用。各个层可以单独或组合地具有凝胶和电路组件。多叠层中的各个垫可以由相同或不同的材料制成。
制造指示器500的方法包括(1)提供第一基板510；(2)用包含导电颗粒590的第一凝胶540浸渍第一基板510的一部分，或者提供用包含导电颗粒590的第一凝胶540浸渍的单独基板，或者将包含导电颗粒590的第一凝胶540施加到第一基板510的表面；(3)将第一电极502和第二电极504连接到第一基板510的最初没有导电颗粒590的部分；(4)将指示器500封闭在密封外壳中。制造指示器500的另一种方法包括(1)提供第一基板510；(2)用含有导电颗粒590的第一凝胶540浸渍第一基板510的一部分，提供用含有导电颗粒590的第一凝胶540浸渍的单独基板，或者将包含导电颗粒590的第一凝胶540施加到第一基板510的表面；(3)将指示器500封闭在密封外壳中，同时允许通过外壳进行电连通；(4)将第一电极502和第二电极504连接到封闭指示器的一部分，该部分与最初没有导电颗粒590的第一基板510的一部分电连通。
图9A-9D示出了根据本发明的基于凝胶的温度指示器600的又一实施方式。图9A示出了指示器600包括浸渍有第一凝胶640的初始浸渍的基板660。将基板640切割成条带，任选地具有不同的宽度，如图9B所示。图9C示出了条带以间隔开的布置组装在第一吸收性基板610的一侧上。与第一侧相对的第二侧用作指示器600的观察表面。图9C还示出了使用未浸渍的不可渗透的间隔条665，其防止或限制第一凝胶640在各种基板660条带之间的扩散。
第一凝胶640被配置为只要指示器不暴露于超过与期望温度的指定偏差的温度，则其在基板660内保持不动。当发生温度事件时(即，指示器600暴露于超过允许偏差的温度)，第一凝胶640液化或迁移到第一基板610中以产生图9D中所示的图案。由于基板660的条带的间隔图案，第一凝胶640将在第一基板610上产生条形码。
在一些实施方式中，各个凝胶浸渍条带可以在其中具有响应一系列温度事件的不同凝胶，使得指示器可以产生指示器所附着的产品所见的完整热历史-所有记录在所生成的条形码中。在一些实施方式中，可以横向切割重新组装的条带以产生单独的热历史指示器。
在一些实施方式中，使用两组条带，每组条带用不同的凝胶浸渍。两组条带一起布置在第一基板610的一侧上，使得每组条带能够产生其自己的条形码。当温度升高超过某一阈值时，一种凝胶液化，而当温度降低至某一阈值以下时，第二种凝胶液化。以这种方式，低于所需温度的不允许偏差将产生一个条形码，而高于所需温度的不允许偏差将产生不同的条形码。
在一些实施方式中，基板660不被切割成条带，而是将第一基板610切割成不同宽度的条带并使用非吸收性间隔条带间隔开。当温度超过与所需温度的允许偏差时，第一凝胶640从基板660扩散到各种基板610中，从而露出基板610的条形码图案。
在一些实施方式中，基板610上已经印有条形码，只要凝胶640不扩散到基板610中，条形码就是可读的。在一些实施方式中，条形码由不可渗透的间隔条组成，以至于凝胶640的迁移使得条形码不可读。
彩色凝胶可用于生成条形码图案。为了确保由有色凝胶的横向扩散引起的条形码线中没有模糊，顶片(即原始背衬)本身可以是透水和不透水部分的复合物。例如，它可以由不同的材料构成，或者，例如，它可以是多孔的，并且可以用适当的树脂等在其上印刷不透水的部分。或者，可以使用含有酸，或碱或其它基团的凝胶，并且用染料前体印刷顶片，使得当凝胶液化并移动到顶片中时仅显示印刷区域。
图10A-10C示出了双重的基于凝胶的温度指示器700，其利用第一凝胶740和第二凝胶745的对比特性，其中当温度升高超过某一阈值时其中一个凝胶液化(如图10B所示)，当温度降低到某一阈值以下时，另一个凝胶液化(如图10C所示)。指示器700包括具有第一面720和第二面730的第一吸收性基板710。固定或邻近第一面720的是第一凝胶740和第二凝胶745，其可以涂覆，喷涂，涂漆或以其它方式施加到第一面720或可以位于第二吸收性基板760内。
一些实施方式还包括在两种凝胶之间的屏障，以防止或减少两种凝胶的任何混合。在一些实施方式中，第一基板710包含两个单独的组件，每个组件与另一个组件物理地分离。此外，第二基板760本身可以包括两个单独的组件，每个组件与另一个组件物理地分离，使得两个凝胶中的每一个物理地分离并且可以仅迁移到其自身的第一基板710的组件中。
图11A和11B示出了基于凝胶的温度指示器800的另一个实施方式，其包括最初浸渍有第一凝胶840的第一吸收性基板810和最初浸渍有第二凝胶845的第二吸收性基板860。第一基板810和第二基板860彼此稳固或固定或者接触(直接或间接)放置。当指示器800暴露于允许偏差内的温度或所需温度时，第一凝胶840和第二凝胶845在它们各自的基板中保持不动。当温度超过允许偏差时，第一凝胶840液化并迁移到第二基板860中。同样地，第二凝胶845液化并迁移到第一基板810中。在一些实施方式中，当达到高温阈值时第一凝胶液化，而当达到低温阈值时第二凝胶液化。在一些实施方式中，两种凝胶的相应颜色(通过着色剂或有色添加剂固有地实现)组合形成第三颜色。在一些实施方式中，第一凝胶840和第二凝胶845与其它化学物质发生化学反应(通过其固有性质或通过添加的反应性物质)，以影响第一基板810和第二基板860的外观的视觉变化。
在一些实施方式中，第一凝胶840和第二凝胶845中的一者或两者最初未浸渍到基板中。例如，第一基板810可以用第一凝胶840浸渍，第二凝胶845涂覆，涂漆，喷涂或以其它方式施加到第一基板810的至少一个表面上。超过允许偏差的温度的出现使两种凝胶液化并使它们混合，从而影响第一基板810的外观。在一些实施方式中，凝胶均未浸渍在基板中。两种凝胶简单地彼此层叠，并且通过将温度保持在允许偏差内而简单地防止混合。在一些实施方式中，两种凝胶最初通过非吸收性但可渗透的层彼此分离。在一些实施方式中，两种凝胶各自分别施加到单个基板的相对表面上。
制造指示器800的方法包括(1)提供第一基板810和第二基板860；(2)将第一凝胶840施加到第一基板810上并将第二凝胶845施加到第二基板860上，这可以通过涂漆，喷涂，浸泡，涂覆等来实现；(3)将第一基板810的一面与第二吸收性基板的一面接触；(4)将两个基板封闭在包括至少一个观察窗的密封外壳中。另一种方法包括(1)提供第一基板810；(2)将第一凝胶840施加到第一基板810；(3)将第二凝胶845施加到第一基板810的表面；(4)将涂覆的基板封闭在包括至少一个观察窗的密封外壳中。另一种替代方法包括(1)提供第一凝胶840层和第二凝胶845层；(2)在有或没有分离层或基板下，将第一凝胶840层施加到第二凝胶845层上；(3)将两层封闭在包括至少一个观察窗的密封外壳中。
图12示出了利用可以根据需要进行染色的pH敏感基板910的基于凝胶的温度指示器900的实施方式。施加到基板的一个表面上的是具有基础功能的第一凝胶940。在第一凝胶940的顶部进一步施加具有酸官能度的第二凝胶945。在一些实施方式中，两种凝胶由非吸收性可渗透层分开。选择pH敏感基板910，使其在暴露于碱时具有第一颜色。只要凝胶层是固体，它就会呈现这种颜色，因为它与基础环境接触。
或者，第一凝胶940可以具有酸官能度，第二凝胶945具有碱官能度。在这种情况下，当暴露于酸时，选择基板910以具有第一颜色。只要凝胶层是固体的，它就会呈现这种颜色，因为它与酸性环境接触。
当凝胶响应于超过与所需温度的允许偏差的温度而熔化时，它们开始混合并且酸基团在边界处被中和。然而，在足够的酸官能凝胶扩散消耗碱基团之前，pH纸不会改变颜色。在达到温度阈值和颜色变化之间存在滞后时间。时间滞后取决于扩散速率和第一凝胶940的厚度。在这种情况下，提供过量的第二凝胶945。
图13示出了基于凝胶的温度指示器1000的另一个实施方式，其使用pH敏感基板1010，其可以根据需要染色。基板1010包括第一面1020和第二面1030。施加到第一面1020的是第一凝胶1040，其是透明或半透明的并且具有酸(或碱)官能度。第一凝胶1040进一步被配置为在加热时液化。施加到第二面1030的是第二凝胶1045，其被配置为在冷却时液化并具有酸(或碱)官能度。
因为第一凝胶1040是透明或半透明的，所以基板1010始终是可见的。虽然第一凝胶1040是固定的或者表现得像固体一样，但是即使基板1010的颜色或外观受到第二凝胶1045的液化的影响，也可以通过第一凝胶1040看到基板1010。
制造指示器1000的方法包括：(1)提供pH敏感基板1010；(2)将第一凝胶1040施加到基板1010的第一面1020；(3)将第二凝胶1045施加到基板1010的第二面1030；(4)将指示器1000封闭在密封外壳中，该密封外壳具有与第一面1020对齐的观察窗。
实施方式
本公开的作者特别考虑了以下实施方式：
实施方式1
一种基于凝胶的温度指示器，包含：具有相对的第一面和第二面的第一吸收性基板；耦合到所述第一面的第一凝胶；其中，所述第一凝胶为在第一温度下的凝胶；其中，所述第一凝胶在第二温度下变成液体；其中，所述第一吸收性基板被配置为允许第一凝胶在变成液体时通过所述第一面向所述第二面扩散；其中，以mm2计的所述第二面的面积与以mm计的所述第一吸收性基板的厚度之比至少为10mm。
实施方式2
根据实施方式1所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一面包括当所述第一凝胶通过所述第一面扩散时显示的标记。
实施方式3
根据实施方式1或2所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一凝胶直接接触所述第一面；所述第一凝胶包含第一添加剂，当所述第一凝胶向所述第二面扩散时，所述第一添加剂影响所述第一吸收性基板的视觉外观。
实施方式4
根据实施方式3所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一吸收性基板包含第二添加剂，并且包含第一添加剂的所述第一凝胶的扩散允许所述第一和第二添加剂以影响所述第一吸收性基板的视觉外观的方式相互反应。
实施方式5
根据实施方式1、2、3或4所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一凝胶包含在与所述第一吸收性基板的第一面耦合的第二吸收性基板中；
其中，所述第一凝胶包含第一添加剂，当所述第一凝胶从所述第二吸收性基板扩散到所述第一吸收性基板的第一面并进一步向第二面扩散时，所述第一添加剂影响所述第一吸收性基板的视觉外观。
实施方式6
根据实施方式5所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一吸收性基板包含第二添加剂，包含第一添加剂的所述第一凝胶的扩散允许所述第一和第二添加剂以影响所述第一吸收性基板的视觉外观的方式相互反应。
实施方式7
根据实施方式1、2、3、4、5或6所述的基于凝胶的温度指示器，还包含耦合到所述第一面的第二凝胶；
其中，所述第二凝胶在所述第一温度下为凝胶；
其中，所述第二凝胶在所述第二温度下变成液体；
其中，所述第一吸收性基板被配置为允许所述第二凝胶在变成液体时通过所述第一面向所述第二面扩散；
其中，所述第一凝胶和第二凝胶在所述第一吸收性基板中相互作用，以实现所述第一吸收性基板的视觉外观的变化。
实施方式8.根据实施方式7所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一吸收性基板的视觉外观的变化程度提供所述指示器已经暴露于大于或等于所述第二温度的时间的量的指示。
实施方式9.根据实施方式1、2、3、4、5、6、7或8所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一凝胶包含在具有与所述第一吸收性基板的第一面相邻的第三面的第二吸收性基板中；
其中，第一电极和第二电极与所述第一吸收性基板物理接触，以便不相互接触；
其中，所述第一凝胶包含导电颗粒，使得所述第一凝胶向所述第二面的扩散允许电流流过所述第一吸收性基板。
实施方式10
根据实施方式9所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一电极和第二电极之间的电流流动使得信号被发送到远程监测装置。
实施方式11
根据实施方式9所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一电极是正电极，所述第二电极是负电极，并且在电极之间流动的电流是直流电。
实施方式12
据实施方式9所述的基于凝胶的温度指示器，其中，在电极之间流动的电流是交流电。
实施方式13
根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一凝胶包含在依大小排列且位于所述第一吸收性基板的第一面上以形成图案的多个吸收性基板中；
其中，所述第一凝胶向所述第二面的扩散允许所述图案由数字代码读取装置读取。
实施方式14
根据实施方式1、2、3、4、5、6、9、10、11、12或13所述的基于凝胶的温度指示器，还包含位于所述第一面的第二凝胶；
其中，所述第二凝胶在所述第一温度下为凝胶；
其中，所述第二凝胶在第三温度下变成液体；
其中，所述第一吸收性基板被配置为允许所述第二凝胶在变成液体时通过所述第一面向所述第二面扩散。
实施方式15
根据实施方式14所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一吸收性基板被配置为当所述第一凝胶和第二凝胶向所述第二面扩散时阻止所述第一凝胶和第二凝胶混合。
实施方式16
根据实施方式15所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一凝胶和第二凝胶在所述第一面上通过屏障彼此分离。
实施方式17
根据实施方式16所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一凝胶和第二凝胶分别位于耦合到所述第一吸收性基板的第一面的第二吸收性基板和第三吸收性基板中。
实施方式18
根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或17所述的基于凝胶的温度指示器，还包含：耦合到所述第二面的第二凝胶；
其中，所述第二凝胶在所述第一温度下为凝胶，在所述第二温度下变成液体；
其中，所述第一吸收性基板被配置为允许所述第二凝胶在变成液体时通过所述第二面向所述第一面扩散；
其中，所述第一凝胶和第二凝胶相互作用以实现所述第一吸收性基板的视觉外观的变化。
实施方式19
根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或17所述的基于凝胶的温度指示器，其中所述第一吸收性基板为pH敏感的，并且包含酸或碱的所述第一凝胶被配置为当所述第一凝胶迁移到所述第一吸收性基板中时影响所述第一吸收性基板的视觉外观。
实施方式20
一种基于凝胶的温度指示器，包含：
pH敏感基板；
包含酸的第一凝胶；
包含位于所述第一凝胶和所述pH敏感基板之间并与所述pH敏感基板接触的碱的第二凝胶；
其中，所述第一凝胶和所述第二凝胶在第一温度下为凝胶，在第二温度下变成液体；
其中，存在相对于碱过量的酸。
实施方式21
一种基于凝胶的温度指示器，包含：
具有第一面和第二面的pH敏感基板；
包含位于所述pH敏感基板的第一面上的酸或碱的第一凝胶；
包含位于所述pH敏感基板的第二面上的酸或碱的第二凝胶；
其中，所述第一凝胶在第一温度和第二温度下为凝胶，在第三温度下变成液体；
其中，所述第二凝胶在第一温度和第三温度下为凝胶，在第二温度下变成液体；
其中，如果所述第二凝胶包含酸，则所述第一凝胶包含酸，或者如果所述第二凝胶包含碱，则所述第一凝胶包含碱。
实施方式22
根据实施方式21所述的温度指示器，其中，所述第一凝胶为透明或半透明的。
实施方式23
根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21或22所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一凝胶随着温度升高从凝胶变成液体。
实施方式24
根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21或22所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一凝胶随着温度降低从凝胶变成液体，并且所述基于凝胶的温度指示器具有低于约30℃的低温阈值。
实施方式25
根据实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24所述的基于凝胶的温度指示器，其中，所述第一吸收性基板和所述第一凝胶包含在壳体内；其中，如果满足温度条件，则发生所述第一吸收性基板外观的可检测变化；其中，所述壳体被配置为使得通过视觉检查、通过光学仪器或通过电子仪器在温度条件指示器的外部检测所述第一吸收性基板的外观的可检测变化。
实施方式26
根据实施方式25所述的温度条件指示器，其中，所述壳体和所述基板是柔性的。
实施方式27
根据实施方式25所述的温度条件指示器，还包含主产品；其中，所述温度条件指示器监测所述主产品的冷冻暴露。
实施方式28
根据实施方式25所述的温度条件指示器，其中，普通人可以通过视觉检查来感知外观的变化。
实施方式29
一种易腐物品的标签，其包含实施方式1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27或28所述的基于凝胶的温度指示器。
实施方式30
一种保护易腐物品的方法，其包含将易腐物品与权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27或28所述的基于凝胶的温度指示器或实施方式29所述的标签耦合，使得温度条件指示器经受与易腐物品基本相同的温度条件。
除非另有说明，否则在说明书和权利要求中使用的表示成分的量，性质如分子量，反应条件等的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则说明书和权利要求书中列出的数值参数是近似值，其可以根据寻求通过本发明的实施方式获得的所需性质而变化。至少，并不是试图将等同原则的应用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。尽管阐述本发明的宽范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含必然由其各自的测试测量中发现的标准偏差引起的某些误差。在一个实施方式中，术语“约”和“大约”是指在指定范围的10％以内的数值参数。
在描述本发明的实施方式的上下文中使用的术语“一”，“一个”，“该”和类似的指示物(特别是在权利要求的上下文中)应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。本文中对数值范围的描述仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法。除非本文另有说明，否则将各个单独的值并入本说明书中，如同其在本文中单独引用一样。除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法均可以任何合适的顺序进行。本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明的实施方式，而不是对本发明的范围构成限制。说明书中的语言不应被解释为表示对于本发明的实施方式的实践必不可少的任何未要求保护的元素。
本发明公开的替代元件或实施方案的分组不应解释为限制。每个组成员可以单独地或与该组中的其它成员或本文中找到的其它元素任意组合地提及和要求保护。出于方便和/或可专利性的原因，预期组中的一个或多个成员可以被包括在组中或从组中删除。当发生任何这样的包含或删除时，该说明书被认为包含经修改的组，从而满足权利要求中使用的所有马库什组的书面描述。
本发明描述了某些实施方式，包括发明人已知的用于执行本发明的实施方式的最佳模式。当然，在阅读前面的描述后，对这些描述的实施方式的变化对于本领域普通技术人员将变得显而易见。发明人期望熟练技术人员适当地采用这些变型，并且发明人希望以不同于本文具体描述的方式实施本方面的实施方式。因此，本发明包括适用法律所允许的权利要求中所述主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元件的所有可能变型的任何组合。
本发明公开的具体实施方式可以使用由......组成或基本上由语言组成的权利要求进一步限制。当在权利要求中使用时，无论是提交还是按照修改添加，过渡术语“由......组成”不包括权利要求中未指定的任何要素，步骤或成分。过渡术语“基本上由......组成”将权利要求的范围限制在指定的材料或步骤以及不会对基本和新颖特征产生实质性影响的那些。如此要求保护的本发明的实施方式在本文中固有地或明确地描述和实现。
此外，如果在整个本发明内容中对专利和印刷出版物进行了任何参考，则这些参考文献和印刷出版物中的每一个均通过引用整体并入本文。
最后，应当理解，本发明公开的实施方式是对本发明的原理的说明。可以采用在本发明的范围内的其它修改。因此，作为示例而非限制，可以根据本发明的教导利用本发明的实施方式的替代配置。因此，本发明不限于精确地如所示和所述的那些。

Claims (27)

1.一种基于凝胶的温度指示器，其包含：
第一吸收性基板，所述第一吸收性基板具有相对的第一面和第二面；
第一凝胶，所述第一凝胶耦合到所述第一面；
其中，所述第一凝胶在第一温度下为凝胶；
其中，所述第一凝胶在第二温度下变成液体；
其中，所述第一吸收性基板被配置为允许所述第一凝胶在变成液体时通过所述第一面向所述第二面扩散；
其中，以mm2计的所述第二面的面积与以mm计的所述第一吸收性基板的厚度的比至少为10mm。
2.根据权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一面包含当所述第一凝胶通过所述第一面扩散时显示的标记。
3.根据权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一凝胶直接接触所述第一面；所述第一凝胶包含第一添加剂，当所述第一凝胶向所述第二面扩散时，所述第一添加剂影响所述第一吸收性基板的视觉外观。
4.根据权利要求3所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一吸收性基板包含第二添加剂，并且包含第一添加剂的所述第一凝胶的扩散允许第一和第二添加剂以影响所述第一吸收性基板的视觉外观的方式相互反应。
5.根据权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一凝胶包含在与所述第一吸收性基板的第一面耦合的第二吸收性基板中；
其中，所述第一凝胶包含第一添加剂，当所述第一凝胶从所述第二吸收性基板扩散到所述第一吸收性基板的第一面并进一步向第二面扩散时，所述第一添加剂影响所述第一吸收性基板的视觉外观。
6.根据权利要求5所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一吸收性基板包含第二添加剂，并且包含第一添加剂的所述第一凝胶的扩散允许所述第一和第二添加剂以影响所述第一吸收性基板的视觉外观的方式相互反应。
7.根据权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器，还包含耦合到所述第一面的第二凝胶；
其中，所述第二凝胶在所述第一温度下为凝胶；
其中，所述第二凝胶在所述第二温度下变成液体；
其中，所述第一吸收性基板被配置为允许所述第二凝胶在变成液体时通过所述第一面向所述第二面扩散；
其中，所述第一和第二凝胶在所述第一吸收性基板中相互作用，以实现所述第一吸收性基板的视觉外观的变化。
8.根据权利要求7所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一吸收性基板的视觉外观的变化的程度提供所述指示器已经暴露于大于或等于所述第二温度的时间的量的指示。
9.根据权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一凝胶包含在具有与所述第一吸收性基板的第一面相邻的第三面的第二吸收性基板中；
其中，第一电极和第二电极与所述第一吸收性基板物理接触，以便不相互接触；
其中，所述第一凝胶包含导电颗粒，使得所述第一凝胶向所述第二面的扩散允许电流流过所述第一吸收性基板。
10.根据权利要求9所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一电极和第二电极之间的电流流动使得信号被发送到远程监测装置。
11.根据权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一凝胶包含在依大小排列且位于所述第一吸收性基板的第一面上以形成图案的多个吸收性基板中；
其中，所述第一凝胶向所述第二面的扩散允许所述图案由数字代码读取装置读取。
12.根据权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器，还包含位于所述第一面的第二凝胶；
其中，所述第二凝胶在所述第一温度下为凝胶；
其中，所述第二凝胶在第三温度下变成液体；
其中，所述第一吸收性基板被配置为允许所述第二凝胶在变成液体时通过所述第一面向所述第二面扩散。
13.根据权利要求12所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一吸收性基板被配置为当所述第一和第二凝胶向所述第二面扩散时阻止所述第一凝胶和第二凝胶混合。
14.根据权利要求13所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一和第二凝胶在所述第一面上通过屏障彼此分离。
15.根据权利要求14所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一和第二凝胶分别位于耦合到所述第一吸收性基板的第一面的第二和第三吸收性基板中。
16.根据权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器，还包含：耦合到所述第二面的第二凝胶；
其中，所述第二凝胶在所述第一温度下为凝胶，在所述第二温度下变成液体；
其中，所述第一吸收性基板被配置为允许所述第二凝胶在变成液体时通过所述第二面向所述第一面扩散；
其中，所述第一和第二凝胶相互作用以实现所述第一吸收性基板的视觉外观的变化。
17.一种基于凝胶的温度指示器，其包含：
pH敏感基板；
第一凝胶，其包含酸；
第二凝胶，其包含碱，所述碱位于所述第一凝胶和所述pH敏感基板之间并与所述pH敏感基板接触；
其中，所述第一和第二凝胶在第一温度下为凝胶，在第二温度下变成液体；
其中，相对于碱，酸过量。
18.一种基于凝胶的温度指示器，其包含：
pH敏感基板，其具有第一面和第二面；
第一凝胶，其包含位于所述pH敏感基板的第一面上的酸或碱；
第二凝胶，其包含位于所述pH敏感基板的第二面上的酸或碱；
其中，所述第一凝胶在第一温度和第二温度下为凝胶，在第三温度下变成液体；
其中，所述第二凝胶在第一温度和第三温度下为凝胶，在第二温度下变成液体；
其中，如果所述第二凝胶包含酸，则所述第一凝胶包含酸，或者如果所述第二凝胶包含碱，则所述第一凝胶包含碱。
19.根据权利要求18所述的温度指示器，其特征在于，所述第一凝胶为透明或半透明的。
20.根据权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一凝胶随着温度升高从凝胶变成液体。
21.根据权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一凝胶随着温度降低从凝胶变成液体，并且所述基于凝胶的温度指示器具有低于约30℃的低温阈值。
22.根据权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器，其特征在于，所述第一吸收性基板和所述第一凝胶包含在壳体内；其中，如果满足温度条件，则发生所述第一吸收性基板的外观的可检测变化；其中，所述壳体被配置为使得通过视觉检查、通过光学仪器或通过电子仪器在温度条件指示器的外部检测所述第一吸收性基板的外观的可检测变化。
23.根据权利要求22所述的温度条件指示器，其特征在于，所述壳体和所述基板是柔性的。
24.根据权利要求22所述的温度条件指示器，还包含主产品；其中，所述温度条件指示器监测所述主产品的冷冻暴露。
25.根据权利要求22所述的温度条件指示器，其特征在于，普通人可以通过视觉检查来感知外观的变化。
26.一种易腐物品的标签，其包含权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器。
27.一种保护易腐物品的方法，其包含将易腐物品与权利要求1所述的基于凝胶的温度指示器耦合，使得温度条件指示器经受与易腐物品基本相同的温度条件。
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