CN112469980B - 具有时间延迟的可激活温度指示器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开的是一种延迟反应型阈值温度指示器，以及制备和激活这种温度指示器的方法。该延迟反应型阈值温度指示器包括第一衬底、第一层和第二层、固定于衬底的壳体。第一层包括第一反应物和可任选的可熔融聚合物，第二层包括可熔融聚合物和第二反应物。可熔融聚合物被配置为防止第一、第二反应物彼此接触。当暴露于等于和/或高于期望阈值的温度达一时间长度时，可熔融聚合物允许第一、第二反应物变为彼此接触，由此产生外观视觉变化。

Description

具有时间延迟的可激活温度指示器
背景技术
许多疫苗、药品、食品和其他产品对温度敏感，或者容易变质，可能随着时间的流逝而丧失品质，品质丧失的快慢受环境温度的影响。时间-温度指示器已知可以对主体产品暴露于热的累计历史情况，或者对暴露于峰值温度即使很短时期的情况，提供简单的视觉指示。视觉指示可用于提供产品何时可能丧失品质或新鲜的信号。
已知的时间-温度指示器可以在预定的阈值或端点处提供颜色变化，以指示主体产品可能丧失品质或新鲜。这种颜色变化可以在合适的标签等中显示出来，以光学方式进行读取，例如由人类观察者通过视觉读取。颜色变化可以是彩色的，或者非彩色的，或者由另一种可通过视觉检测到的光学参数变化提供。可以将时间-温度指示器的温度响应参数与主体产品的劣化特性相关联，使颜色变化与主体产品的可能状况适当地协调。
此外，某些易变质产品，例如疫苗和敏感药物以及一些食品和其他产品，包括一些工业产品，其质量或安全性可能会因相当短暂地暴露于超过预定阈值的温度而受损。
一些已知的时间-温度和阈值指示器采用了染料纯化技术(美国公布第2014/0119402号)、金属蚀刻(美国专利第9,448,182号)、基于凝胶的技术(美国专利第7,940,605、8,562,208和9,182,292号)、螺吡喃和UV能量(国际公公布第WO 2005/075978号)、可熔颗粒(美国专利第6,602,594号)和线性扩散(美国专利第9,234,806号)。
尽管针对累积温度和阈值温度指示器提出了前述建议，但仍希望提出一种相对简单的阈值指示器，其具有诸如延迟响应等增强的响应特性、简单的制造方法和最小的空间需求。
发明内容
这里公开的是延迟反应型阈值温度指示器及其制造和激活方法。根据一些实施例，延迟反应型阈值温度指示器包括第一衬底、第一层和第二层以及固定至该衬底的壳体。第一层包括第一反应物和任选的可熔融聚合物，第二层包括可熔融聚合物和第二反应物。第二层的可熔融聚合物和(在适用情形下)第一层的可熔融聚合物被配置为防止第一和第二反应物彼此相互作用。此外，对可熔融聚合物进行选择和配置，使其在阈值温度和/或阈值温度之上并暴露于该温度达一段时间后熔融。可熔融聚合物的熔融使第一和第二反应物能彼此接触，从而在外观上产生视觉指示或视觉变化(例如，颜色形成反应)，表明指示器已经暴露于等于和/或高于期望阈值温度的温度至少与预定时间长度那样长。壳体可包括观察窗，使视觉指示易于可视化。
在一些实施例中，壳体完全包围或包裹第一衬底以及第一和第二层。这可以通过提供顶层和底层来实现，顶层和底层在周边或边缘上彼此密封或固定在一起。在一些实施例中，壳体仅完全包裹第一和第二层。这可以通过提供顶层来实现，顶层固定于第一衬底，使得第一和第二层被密封或容纳在壳体和第一衬底之间。
一些实施例包括在壳体的观察窗周围或附近的对照区域。对照区域可以被印刷到壳体上，或者对照区域可以由粘附到壳体的外表面或内表面的附加层或衬底组成。在一些实施例中，构成壳体的材料被配置为通过不透明、着色或图案化而用作对照区域，而壳体的用作观察窗的部分保持透光或半透明。
在一些实施例中，外观视觉变化是颜色的变化，其可以是通过观察窗可见的第一和第二层变暗，通过观察窗可见的第一和第二层的变亮，或改变为初始颜色的不同色调。
在一些实施例中，第一层包括注入、浸入或以其他方式包含有第一反应物的第二衬底。在一些实施例中，第一层包括含有第一反应物的可熔融聚合物。在一些实施例中，第一衬底包含第一反应物，使得第一层和第一衬底相同。第一和/或第二衬底可包括背景，该背景包括图案、标记或比第一和第二反应物彼此接触之前的初始颜色深的颜色。这样的背景可以最初通过观察窗可见，并且可以至少部分地被第一和第二反应物之间的可观察到的反应所遮掩。
在一些实施例中，第二层的可熔融聚合物和第一层的任选的可熔融材料是相同的可熔融聚合物。在一些实施例中，使用了不同的可熔融聚合物。第一层的可熔融聚合物，以及第二层的可熔融聚合物(如果有的话)，可相互独立地具有如下的熔点：约-10℃至约50℃，约-5℃至约40℃，约0℃至约30℃，约10℃至约25℃，或者，约15℃至约25℃。在一些实施例中，可熔融聚合物的熔点为：约0℃，约5℃，约10℃，约15℃，约20℃，约25℃，约30℃，或者，约40℃。
根据一些实施例，在达到或观察到外观视觉变化之前所需的时间长度为：约5分钟至约60分钟，约10分钟至约50分钟，约15分钟至约40分钟，或者，约20分钟到约30分钟。在一些实施例中，该时间长度为：至少约10分钟，至少约15分钟，至少约20分钟，至少约25分钟，至少约30分钟，至少约35分钟，至少约40分钟，或者，至少约45分钟。该时间长度可以发生在单次暴露于等于可熔融聚合物的熔点和/或高于该熔点的温度期间，或者该时间长度可以发生在两次以上暴露于等于可熔融聚合物的熔点和/或高于该熔点的温度期间。在一些实施例中，当暴露于低于可熔融聚合物熔点的温度时，可熔融聚合物快速地再固化。再固化可以包括再结晶，并且再固化可以抑制第一和/或第二反应物通过第一和/或第二层迁移。
根据一些实施例，可熔融聚合物的分子量为：约1,000Da至约400,000Da，约2,000Da至约300,000Da，约3,000Da至约200,000Da，约5,000Da至约30,000Da，或者，约8,000Da至约24,000Da。
在一些实施例中，第一反应物是溴百里香酚蓝或间苯二酚，并且第一反应物在第一层中的重量百分比可以为：约0.1％至约10％，约0.2％至约5％，约0.5％至约3％，或者，约1％至约2％。在一些实施例中，该重量百分比为：约0.5％，约0.7％，约1％，约1.2％，约1.5％，约2％，或者，约4％。
在一些实施例中，第二反应物是丁胺或5-(羟甲基)糠醛(HMF)，并且第二反应物在第二层中的重量百分比可以为：约0.5％至约20％，约1％至约15％，约1.5％至约10％，或约2％至约5％。在一些实施例中，第二层中第二反应物的重量百分比为：约1％，约1.5％，约2％，约2.5％，约3％，约4％，或者，约5％。
根据一些实施例，第二反应物的量以摩尔计或以重量计或以体积计超过第一反应物的量。在一些实施例中，第二反应物的量足以与基本上所有的第一反应物反应，或者，足以与下面部分的第一反应物反应：至少约60％，至少约65％，至少约70％，至少约75％，至少约80％，至少约85％，至少约90％，或者，至少约95％。在一些实施例中，第一反应物与第二反应物的重量比或摩尔比为：至少约1:1，至少约1:1.2，至少约1:1.4，至少约1:1.5，至少约1:1.6，至少约1:1.8，或者，至少约1:2。
一些实施例还包括在第一层和第二层之间的阻挡层。当可熔融聚合物至少部分为液体或至少部分为无定形态时，任选的阻挡层可以对可熔融聚合物、第一反应物和第二反应物中的至少一个是可渗透的。在一些实施例中，阻挡层包括与第一和/或第二层中使用的可熔融材料相同或不同的可熔融材料。
这里还公开了组合指示器，其包括这里所讨论的延迟反应型阈值温度指示器，这种阈值指示器与冷冻指示器、第二阈值指示器和累积指示器中的至少一种结合使用。第二阈值指示器可以被配置为监视温度、pH、湿度或辐射的变化或暴露于温度、pH、湿度或辐射的时间长度中的至少一个。
根据一些实施例，这里讨论的指示器和/或组合指示器被附接于产品、容器，或者诸如主包装等产品包装。产品、容器或产品包装可能包含易变质的物质，例如食品或药物制品，例如疫苗或药。
根据一些实施例，激活这里讨论的指示器和组合指示器的方法包括：将第一层施加到衬底的第一面，使得第一层粘附于衬底；将第二层施加到壳体的第一面，使第二层粘附于壳体；将壳体附接于衬底，使第一层与第二层接触。在第一层和第二层之间包括阻挡层的一些实施例中，激活这种指示器的方法包括：将第一层施加到衬底的第一面，使得第一层粘附于衬底；将阻挡层施加到第一层；将第二层施加到壳体的第一面，使得第二层粘附于壳体；将壳体附接于衬底，使第一层与阻挡层接触。一些实施例还包括在将壳体附接于衬底之后去除可选的阻挡层，从而允许第一可熔融聚合物层与第二可熔融聚合物层接触。一些实施例还包括对壳体施加压力，以使第二可熔融聚合物层与第一可熔融聚合物层接触，如果去除阻挡层在第一层和第二层之间留有空间或部分间隙，则这样做可能是必需的或期望的。
根据一些实施例，一种制备延迟反应型阈值温度指示器的方法包括：将第一混合物施加到第一衬底，生成第一指示器元件，第一混合物包括第一反应物；将第二混合物施加到第二衬底，生成第二指示器元件，第二混合物包括可熔融聚合物和第二反应物；将第一指示器元件和第二指示器元件彼此固定到一起，使得第二混合物的至少一部分与第一混合物接触，并且第一和第二混合物被第一和第二衬底包围。可熔融聚合物的熔融使第一和第二反应物彼此接触而产生外观视觉变化。在一些实施例中，第一混合物还包括可熔融聚合物。
这些和其他特征更详细地公开于附图和下面的具体实施方式部分中。
附图说明
图1是根据本公开内容的一个示例实施例，两个示例阈值温度指示器的平面图，这两个示例阈值温度指示器并排布置在支撑衬里上。
图2A是图1所示示例阈值温度指示器之一的一个示例实施例沿线2-2截取的剖视图。
图2B是图2A中一部分的放大图。
图3A和图3B示出了固定到药瓶的一个示例阈值温度指示器在暴露于阈值温度之前和之后的两种情况。
图4示出了两个指示器组件在组装为阈值指示器之前的一个实施例。
图5示出了图3的指示器组件正在准备组装。
图6示出了图3的指示器组件以三明治结构固定在一起。
图7-图16示出了随着图6的阈值指示器暴露于稳定增加的温度而发生的视觉变化。
图17是图1中所示示例阈值温度指示器之一的另一示例实施例沿线2-2截取的剖视图。
图18A-图18B是图17一部分的放大图。
图19示出了两个指示器组件在组装为阈值指示器之前的另一实施例。
图20示出了图19的指示器组件以三明治结构固定在一起。
图21示出了图20的指示器暴露于高于阈值温度的温度时呈现出来的颜色变化。
具体实施方式
为了克服已知阈值指示器的一个以上缺点，本公开内容讨论了任选可激活的阈值指示器，其计划与主体产品相关联以监视主体产品暴露于环境温度的历史情况。
这里讨论的阈值指示器一般利用包含一种以上第一反应组分的可熔融材料，使得当这种材料响应于温度等于和/或高于其熔点而熔融时，该一种以上反应组分能够通过这种可熔融固体进行迁移或扩散，并与最初包含在某一单独层中的一种以上其他反应组分发生反应。单独层本身可以是可熔融材料层，或者，单独层可以是注入或涂覆有所述一种以上第二反应组分的衬底。这些不同的层可以在指示器的制造和组装期间固定到一起，阻挡层可以在组装期间插入在诸层之间，或者，使用者可以将这些层在制造之后相互组装或固定到一起。当所述组分迁移通过(该或诸)可熔融材料层时，它们彼此相互作用，从而产生能够通过视觉观察到的外观变化，例如颜色变化。所述组分通过(该或诸)可熔融材料层进行迁移直到它们彼此相互作用为止，这有利地延迟了指示器对短时上升越过阈值温度进行响应，使得指示器仅在暴露于超过阈值温度达到规定时间长度之后才发出信号。
术语“外观视觉变化”可以表示颜色、色调的变化，从暗外观到亮外观的变化，或者，从亮外观到暗外观的变化。这里使用术语“颜色”来包括例如黑色、灰色和白色等非彩色视觉外观，以及基色、次要色和其他颜色，例如但不限于红色、黄色、绿色、蓝色、紫色、橙色、棕色，以及其他色调。
本公开内容的一个目的是开发一种指示器，该指示器将仅在其(言外之意还有主体产品)已经暴露于阈值温度以上的温度达规定时间长度之后，才对短时上升越过阈值温度做出响应。在一些实施例中，这样的指示器无论在横向上还是在竖向上尺寸都不很大。换句话说，这种指示器可以被制造成“点”标签，这种“点”标签是柔性的(以顺应弯曲的表面并且适合于高速标签施用)并且不显眼(例如，尺寸为例如直径约10mm)。
这里讨论并且本公开内容的作者想到的阈值指示器利用可以配置为对阈值温度比较快速地起反应的可熔融材料。这是因为一些实施例的可熔融材料经配置或选择而具有尖锐的熔点，这意味着从固体到液体的转变在很小的温度范围上非常迅速地发生。因此，暴露于超过可熔融材料熔点的阈值或峰值温度导致快速转变。然而，尽管可熔融材料对热的响应较快，但这里讨论的一些指示器仍显示出与随时间变化的响应，这种响应在阈值温度以下停止，并以累加方式再次恢复。再一次指出，在一些实施例中，这是由于可熔融材料在固体和液体之间或液体和固体之间具有急剧的转变。
换句话说，在指示器配置为在等于阈值温度和/或高于阈值温度时暴露约30分钟后发出响应信号的情况下，暴露20分钟将不会触发响应；但是，如果指示器再次暴露于等于阈值温度和/或高于阈值温度的温度，只要再暴露十分钟就会导致视觉响应。在上面提到的一些实施例中，这种行为的实现是因为可熔融固体(例如侧链结晶聚合物)在狭窄的温度范围内大量地结晶。一旦超过了阈值温度，温度下降到阈值以下将立即停止这种随时间变化的响应。一旦再次超过阈值温度，响应将恢复。
这里所用的术语“阈值”和“阈值温度”采用它们在本领域中的通常含义，包括对可能需要冷藏以长期避免腐败或保持功效的产品(例如食品或疫苗)可引起损坏或伤害的温度，通常是高于0℃的温度(但也能想到低于0℃的温度)。因此，术语“阈值温度”可以包括高于易变质产品的期望存储温度的任何预定温度，尽管在某些情况下短期暴露可能不会损坏或伤害特定产品。所以，这里公开的一些实施例被配置为仅仅在规定长度的时间之后才提供暴露于等于阈值温度和/或高于阈值温度的温度的信号，即使暴露发生在不同的时间。
这里讨论的一些实施例利用两种以上能够彼此反应以引起颜色变化的化合物。该两种以上反应物被一层可熔融材料隔开，当可熔融材料为固体形式时，其对迁移产生明显的阻挡。可熔融材料在其熔融形式时对迁移具有小得多(可控制)的阻挡。指示器可以以在制造过程期间以防止反应化合物之间接触的方式组装。在一些实施例中，将指示器组分保持在可熔融材料的熔融温度以下，使得阻挡层保持为固体，没有明显或者没有颜色变化。这使指示器暂时无响应。当指示器被加热到高于可熔融材料的熔融温度时，这种阻挡变得可渗透的，并且反应化合物的迁移可以开始。然而，在一些实施例中，在观察到颜色变化之前存在时间延迟。指示器仅仅在规定的时间延迟之后才显示响应，规定的时间延迟可以通过调整多个参数进行控制，这些参数例如其中包括：对可熔融固体的选择，可熔融固体的厚度，可熔融固体的分子量，存在或不存在阻挡层，阻挡层厚度，阻挡层的实际样貌，对阻挡材料的选择，反应物浓度，催化剂的存在，以及对反应物的选择。
这种方法的新颖之处在于，可熔融材料不仅用作触发对高于阈值温度的响应的手段，而且还利用可熔融材料在高于和低于其熔点时的阻挡性能差异将故意的、受控延迟引入响应时间。
在一些实施例中，必须防止反应化合物在制造过程期间彼此接触，这个问题可以用如下所述的各种方式克服。
合适的可熔融材料包括合成聚合物材料，这种材料在低于阈值温度时为固体，在等于阈值温度和/或高于阈值温度时为无定形固体或粘性液体。这样的合成聚合物材料是可熔融的。如果需要的话，有用的合成聚合物也可以是疏水的。合适的可熔融材料包括侧链可结晶聚合物(例如，聚(甲基丙烯酸十六烷基酯))。
这里所用的术语“聚合物”及其语言变型是指共聚物、高有序性聚合物以及均聚物，除非上下文另有说明，例如，通过描述或提及一种以上特定的均聚物。
当为固体时，合成聚合物材料可以是结晶的或部分结晶的。结晶或部分结晶的合成聚合物材料可以具有从固态到液态的理想的急剧转变。
侧链(液体)结晶聚合物(以下简称为SCC)是特别合适的可熔融材料，不过也可以毫无困难地使用其他合适的材料例如蜡。SCC聚合物具有常规的可以共结晶的侧链和聚合物主链。通常，它们是具有六个以上碳的链，结晶温度因此是可调节的。在一些实施例中，侧链独立于主聚合物链“熔融”，使得该现象可用于释放已被封装在整个聚合物结构内的其他材料。SCC聚合物的另一个优点是可以调节其分子量和交联度，以控制其包括渗透性在内的物理性能，进而提供一种调整时间延迟的方法。
在一些实施例中，可熔融固体具有“尖锐的”熔点，这意味着从固体到液体的转变在非常小的温度范围内非常迅速地发生。在一些实施例中，可熔融固体的熔融温度和凝固温度相同。在一些实施例中，熔融温度和凝固温度在相互温度的：约0.1℃之内，在约0.5℃之内，在约1.0℃之内，在约1.5℃之内，在约2℃之内，在约2.5℃之内，在约3.0℃之内，在约3.5℃之内，在约4.0℃之内，在约4.5℃之内，在约5℃之内，或者，在约10℃之内。
一些实施例采用两层设计，其中，两层分别进行涂覆并干燥，然后在其干燥形式下层压在一起。在这种构造中，墨水可以是不同类型的：它们都可以是基于溶剂的，都可以是水性的，或者可以是一种水性的，而另一种是基于溶剂的。可以理解的是，在将墨水合并在一起之前，应将其完全干燥。优选的是，这个例子利用了本身就发粘的可熔融固体(或添加了增粘剂)，使得两层中的至少一层在其干燥形式下是发粘的，并且会顺利地粘附至另一层而没有气泡或其他缺陷。
一些实施例采用改进的两层设计，其中，阻挡层被放置在两个可熔融层之间。阻挡层可以是发粘的，并且/或者用作两个可熔融层之间的粘合剂。在一些实施例中，这样的阻挡层与两个可熔融层一起熔融。阻挡层可以包括与两个可熔融层之一或这两层都相同的材料。在一些实施例中，阻挡层对于颜色形成反应物和/或构成两个可熔融层之一或这两层的材料可以是可渗透的。
一些实施例采用单层设计，其中，仅一层可熔融固体被固定至衬底。一种以上第一反应化合物包含在可熔融固体层中，一种以上第二反应化合物包含在或涂覆在衬底上。当可熔融层熔融时，第一组分向衬底迁移，引发与第二组分发生颜色形成反应。在一些实施例中，可熔融固体的熔融允许至少一些第二组分离开衬底并迁移通过可熔融固体。
在一些实施例中，与可熔融材料结合使用的是颜色反应材料，例如在低于阈值温度时被可熔融材料保持分开但在等于和/或高于阈值温度时允许彼此反应的两个反应物。也可以将染料溶解在这些可熔融材料中以提供非常浓的颜色。在一些实施例中，颜色反应材料或颜色形成反应物彼此接触时产生明显的颜色变化或不透明度变化。
当反应物接触时，指示器的外观变化可能是：从透光变为黑色，从透光变为深色，从浅色变为深色，从浅色变为黑色，等等。在一些实施例中，背景在反应之前能够透过可熔融层看见，从而指示尚未满足预定温度阈值和所需暴露时间。背景可以包括文字、数字或图案，或者可以仅包含容易被反应物的颜色形成反应遮掩的颜色。在一些实施例中，背景上的图案至少部分地被(该或诸)可熔融层的浅色所遮掩，而在颜色形成反应之后变得更加清楚可见。例如，如果图案用颜色与反应前的反应物颜色相似的墨水形成，则由于颜色形成反应物的相互作用产生的颜色变化可以使图案更加清楚可见。
这里讨论的一些实施例的一个优点是，与电子指示器相比显著降低了成本。一些实施例的另一个优点是，它们可以比许多现有技术更小并且更具柔性，因为可熔融聚合物可以容易地进行染色，以相对少量即可获得强烈的颜色，从而仅需要一薄层可熔融聚合物层即可实现所需的视觉响应。因为仅需要少量，所以可以加工出更薄的指示器以及具有更小直径的指示器。还有，这里讨论的设计就像在标签备料上的印刷墨水一样简单，可以包含也可以不包含覆膜。
可熔融材料
适用于这里讨论的阈值指示器的可熔融材料可以具有与温度相关的粘度特性，提供两种以上反应物之间在高于阈值温度的目标温度下的适当反应速率。具体地说，可熔融材料可以具有与依赖于温度的粘度曲线或算法，提供了在某一温度处或某一温度范围内可熔融材料内的两种以上反应物依赖于温度的输送速率，这对于监视预定主体产品是有用的。例如，高于阈值温度时，可熔融材料的粘度会随着温度的升高而降低。
可熔融材料可以在特定温度处或温度范围内具有粘度或粘度曲线，该粘度或粘度曲线提供了材料内的输送速率，该速率便于细调或定制给定产品的反应时段，该产品的存活能力或新鲜度可能不会因为短期暴露于等于或略高于阈值温度的温度而受到实质性影响。该时间长度可能涉及从主体产品的制造到其最终使用的时间，包括可能的配送期间的一个或若干存储时段，或者可以以其他合适的方式确定。例如，在一些实施例中，粘度配置为使得在等于和/或高于阈值温度的温度下30分钟的累积暴露将允许两种以上反应物产生外观视觉变化。但是，少于30分钟(例如20分钟)的曝光将不会产生相同的视觉外观变化。为了获得相同的外观视觉变化，需要额外的10分钟，这10分钟可能是以后发生的。
在一些实施例中使用的可熔融材料可具有如下的平均分子量：至少约1,000Da，至少约3,000Da，约8,000Da至约24,000Da之间，或者，至多200,000Da。适用作可熔融材料的合成聚合物材料的分子量可在如下范围内：在约1,000Da至约300,000Da范围内，或者，在约1,500Da至约200,000Da范围内，或者，在约5,000Da至约100,000Da范围内，或者，在约5,000Da至约20,000Da范围内。
举一个进一步的例子，合成聚合物材料的分子量可以是：至少约1000Da，至少约1500Da，至少约2000Da，或者，至少约5000Da。作为替换方式，或者另外，如果需要，合成聚合物材料的分子量可以：不大于约50,000Da，不大于约100,000Da，或者，不大于约300,000Da。此外，如果需要，合成聚合物材料的分子量可以在从所述低分子量极限中的任何一个至所述高分子量极限中的任何一个的范围内。
总体上说，高分子量的合成聚合物材料在接近其熔点的温度处处于液态时，其粘度比低分子量的相应合成聚合物材料高。因此，被配置为允许两种以上反应物彼此接触、包括合适的合成聚合物材料的阈值指示器的响应参数，可以通过改变合成聚合物材料的分子量进行调节或调整。
合成聚合物材料或其他可熔融材料的熔融温度可以选择为与阈值温度相同或接近，或者可以具有另一合适的熔融温度。因此，合成聚合物材料的熔融温度可以落在或接近这里所述任一阈值温度范围，例如在约10℃至约60℃的温度范围内，或者，在另一合适的温度范围内。
这里所用的术语“熔融温度”或“熔点”是指材料表现出峰值单位热吸收每摄氏度的温度，这是通过差示扫描量热法确定的。高于其熔融温度，输送材料可表现出液体性质并可以运动，例如流动或扩散。
合成聚合物材料或其他可熔融材料的熔融开始温度可以选择为与根据本公开内容的指示器的期望阈值温度相同或接近，或者可以具有另一合适的熔融开始温度。因此，合成聚合物材料或其他可熔融材料的熔融开始温度可以落在或接近这里所述的任一阈值温度范围，例如，在约-5℃至约60℃的温度范围内，或者，在其他合适的温度范围内。
这里所用的术语“熔融开始温度”是指可熔融材料开始表现出单位热吸收每摄氏度增加的温度，这是通过差示扫描量热法确定的。低于其熔融开始温度，可熔融材料可以是固体。
这里所用的术语“熔融温度范围”是指从材料的熔融开始温度到熔融温度的温度范围。
在熔融温度范围内的诸温度下，取决于具体合成聚合物材料的性质，合成聚合物材料可以比低于熔融开始温度时软，并且在相关时间尺度内可以或者可以不发生可感知到的运动。在将这里讨论的实施例付诸实践中有用的一些合成聚合物材料，可在熔融温度范围内表现出低流速，该流速是如此缓慢以至于对于实现本发明目的而言无关紧要。
在一些实施例中，合成聚合物材料或其他可熔融材料可具有较窄的熔融温度范围，例如，熔融温度范围不大于约30℃，熔融温度范围不大于约10℃，熔融温度范围不大于约5℃，熔融温度范围不大于约2℃，或者，熔融温度范围为约0℃至约30℃。
在这里讨论的阈值指示器中采用的一种合成聚合物材料，可以具有使合成聚合物材料满足这里所述阈值指示器的一个以上目标或要求的任何合适的化学物质。例如，合成聚合物材料可包括侧链可结晶聚合物。
在固态中具有有序区域的聚合物，其中其分子链是部分对齐的，这样的聚合物在这里被描述为“结晶”聚合物。在高于其熔融温度时，此类聚合物是“可结晶的”。术语“结晶”和“可结晶的”在这里与某些聚合物相关地进行使用，应理解为相应的聚合物在低于其熔融温度时可以是“结晶的”，而在高于其熔融温度时可以是“可结晶的”。尽管可以包括百分之一百的结晶度，但是这里使用的术语“结晶”不一定意味着百分之一百的结晶度，并且还包括“半结晶”概念。换句话说，“结晶的”或“可结晶的”聚合物可以是这样的聚合物：其包括的一个区域是结晶的或可结晶的，而另一个区域或另一些区域是非结晶的或不可结晶的。
结晶度可以位于给定聚合物的特定区域中，或者可以与聚合物的特定化学结构特征相关联。已知多种测量聚合物结晶度程度的方法，包括密度测量法、差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射法(XRD)、红外光谱法和核磁共振法(NMR)。测量值可能会根据所使用的方法而不同。
结晶聚合物的性质可以不同于无定形聚合物的性质。例如，某些结晶聚合物可以高于其玻璃转变温度时抵抗软化，比无定形聚合物硬、脆，并且对可见光来说是不透明的。
在这里讨论的阈值指示器中有用的聚合物中的侧链可结晶性，可以提供从固态到液态的比较急剧的转变。急剧转变可用于使聚合物的温度响应特性与主体产品的温度响应特性相关联，以利于监视主体产品的暴露于温度的情况。聚合物的熔融范围通常指示从固态到液态转变的急剧度。取决于期望的主体产品的性质，比较窄的熔融范围可能是有用的，例如，约10℃或者约5℃或者约2℃的熔融范围。
一些侧链可结晶聚合物具有与温度相关的熔融和粘度特性，这些特性使其可用作这里讨论的阈值指示器中使用的可熔融材料。因此，一些有用的侧链可结晶聚合物具有比较低的熔融温度，例如低于约60℃。此外，一些侧链可结晶聚合物在熔融时从软固体转变为高粘度熔融材料，该软固体随着熔融而进一步软化，高粘度熔融材料的粘度随温度升高而缓慢降低。
有用的侧链可结晶聚合物包括在聚合物分子的侧链中具有可结晶性能或形成微晶能力的区域的聚合物。一些有用的侧链可结晶聚合物在聚合物分子的主链中缺乏结晶度，但是在其他情况下可以存在主链结晶度。
有用的侧链可结晶聚合物可具有烷基侧链，或者，侧链可具有另一种合适的化学结构。主链可以由烃基构成，或者可以具有其他合适的化学结构。各种取代基是可能的。一些有用的侧链可结晶聚合物在这里其他地方更详细地描述。
合适的侧链可结晶聚合物的结晶度程度可以以重量百分比结晶度表示。例如，该聚合物可以具有通过差示扫描量热法测定的百分比结晶度，该百分比结晶度选自下列百分百构成的组：基于聚合物的重量，按重量计约5％至约85％，按重量计约10％至约55％，按重量计约20％至约40％重量。
一些结晶度程度高的侧链可结晶聚合物，与结晶度低的聚合物相比，结晶时更高程度的结晶度可以允许反应物通过聚合物进行更强的迁移。因此，可以通过采用具有合适结晶度的侧链可结晶聚合物，选择或调节反应物通过侧链可结晶聚合物的迁移速率。
O'Leary等在POLYMER第45卷第6675期(2004)(45POLYMER 6675(2004))发表的Copolymers of poly(n-alkyl acrylates):synthesis,characterization,and monomerreactivity ratios中(这里称为“O'Leary等”)，以及Greenberg等在J.AM.CHEM第76(24)卷第6675期(1954)(76(24)J.AM.CHEM.SOC.6280(1954))发表的Side ChainCrystallization of n-Alkyl Polymethacrylates and Polyacrylates中(这里称为“Greenberg等”)，描述了一些有用的单独或组合使用的侧链可结晶聚合物，以及可用于制备它们的方法。O'Leary等和Greenberg等的公开内容都在这里为了所有目的通过引用并入其中。
O'Leary等和Greenberg等中描述的聚合物包括甲基丙烯酸酯的均聚物、丙烯酸酯的均聚物以及甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的各种共聚物。所述聚合物还包括具有带12至18个碳原子的n-烷基的聚合物。此外，在O'Leary等中描述的聚合物包括聚(n-烷基丙烯酸酯)的各种共聚物。
Greenberg等和O'Leary等中描述的可以用在这里的阈值指示器实施例中的一些聚合物，示出于下表1中。表1中的各列从左到右显示了侧链可结晶聚合物的化学名称，以及单体单元侧链中的碳原子数(如果该聚合物是均聚物)或者第一单体单元侧链中的碳原子数(如果该聚合物是共聚物)。下一列以摩尔百分比显示了第一单体单元在聚合物中的比例，对于均聚物，比例为100。随后的列显示了第二单体单元侧链中的碳原子数(如果聚合物是共聚物)以及聚合物的熔点。侧链均为具有表1中所示碳原子数的直链n-烷基。
表1
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表1中的数据表明，可以获得或可以制备多种侧链可结晶聚合物，这些聚合物具有很宽范围的熔点，可以从这些聚合物中进行选择，并用作具有对应于所选聚合物熔点的所需阈值温度的阈值指示器中的可熔融材料。
因此，表1中的聚合物表现出的熔点范围从对于聚(甲基丙烯酸十二烷基酯)的低至-34℃到对于丙烯酸十二烷基酯和丙烯酸二十二烷基酯共聚物的高达56.0℃。具有中等熔点的聚合物示例在很好地分别在整个范围内。在用于监视希望维持在零度或零度以下温度的主体产品的阈值指示器中，可以采用具有零度和零度以下熔点的聚合物。
表1中的数据还说明了如何通过以多种不同方式调整可熔融材料的熔点来实现具有所需阈值温度的阈值指示器。例如，可以改变(该或诸)聚合烷基侧链的链长。短烷基链提供低熔点，而长链提供高熔点。
如果需要，可熔融材料可以包含两种以上单体的共聚物，并且可以改变共聚物中单体单元的(诸)相对比例以及聚合物侧链的链长，以提供合适的熔点。如表1中丙烯酸癸基酯和丙烯酸十四烷基酯共聚物的几个示例所示，具有长烷基链的单体比例高可以提供高熔点，而具有短烷基链的单体比例高可以提供低熔点。
此外，在制备聚合物时，可以控制所使用的单体或诸单体的聚合度，从而控制所得聚合物的分子量。另外，可以限制单体向聚合物的转化程度，例如，如O'Leary等中所述，通过中断聚合反应进行限制。转化程度可以计算为聚合物质量与单体起始材料总质量之比。作为一个示例，可以将转化程度限制为小于百分之一百，以得到熔点与完全转化的聚合物不同的聚合物。表1通过丙烯酸己酯和丙烯酸十二烷基酯共聚物说明了这种可能性。在100％转化时，基于所用单体的组合质量，获得熔点为7.6℃的产物。转化率为10％时，产物的熔点为-6.2℃。
调节侧链可结晶聚合物特性的另一种选择是，通过在聚合过程中加入一种以上链转移剂或其他有用的支化剂，将支链引入聚合物结构中。一个合适链转移剂的示例是巯基乙醇，其可以以任何合适的比例使用，例如，基于聚合过程中使用的一种以上单体的重量，比例可高至约5重量％。带支链聚合物比相应的不带支链聚合物可具有更高的熔点。另外，某些带支链聚合物的熔点没有相应的不带支链聚合物的熔点尖锐，即，带支链聚合物的熔点范围可以比不带支链聚合物的熔点范围长。
调节侧链可结晶聚合物特性的再一种选择是，通过在聚合过程中加入一种以上交联剂，将交联引入聚合物结构中。双官能丙烯酸或甲基丙烯酸酯或其他合适的化合物可以被加入到聚合过程中，用作交联剂，产生交联的聚合物产物。
举例来说，可将侧链可结晶聚合物交联以降低聚合物的熔体流动速率或扩散速率。可以采用比较低的交联密度，例如每条聚合物链约0.01至约0.09的分子间交联或重均分子量。
交联或支化的存在可降低侧链可结晶聚合物的结晶度。这种结构可以增加材料的熔点。交联可以增加侧链可结晶聚合物的分子量，并且高分子量的材料可具有窄的熔点峰，这是通过差示扫描量热法测量的。分子量越高，侧链可结晶聚合物可更粘。
前述可能性说明了如何将侧链可结晶聚合物的特性“调节”到特定应用。可以改变侧链或诸侧链中的碳原子数。可以使用共聚物，并且可以改变共聚物中单体单元的长度和比例。可以改变聚合过程中单体单元的转化程度，以改变分子量或用于其他目的。而且，可以修改聚合过程以产生具有受控的支化和/或交联程度的聚合物产物。
合适的共聚物可以是无规或嵌段的，例如二嵌段和三嵌段。聚合物可以通过任何已知的合适聚合方法来制备，这种方法可以包括链增长聚合，其示例为自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合和配位聚合。
美国专利第5,156,911和8,671,871号中也描述了将本发明付诸实践时有用的侧链可结晶聚合物，这些公开内容出于所有目的通过引入并入此处。一些有用的侧链可结晶聚合物和用于制备侧链可结晶聚合物的单体，也可以从商业供应商处获得，例如，纽约州安大略的Scientific Polymer Products，Inc.；密苏里州圣路易斯的Sigma-Aldrich；俄勒冈州波特兰市的TCI America；宾夕法尼亚州Trevose的Monomer-Polymer&Dajac Labs,Inc.；纽约州纽约市的San Esters Corp.；宾夕法尼亚州埃克斯顿的Sartomer USA,LLC；以及Polysciences,Inc.
合适的侧链可结晶聚合物包括具有直线脂肪族侧链的甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯的聚合物和共聚物，这种聚合物和共聚物能够在感兴趣的温度下结晶以实现这里讨论的目的，例如熔融温度落在约-5℃到约60℃的范围内。这些侧链可具有至少10个碳原子，例如约10至约22个碳原子。在一些实施例中，侧链可具有多至约30个以上碳原子。这种聚合物的一些例子包括：诸如聚(甲基丙烯酸十六烷基酯)和聚(甲基丙烯酸十八烷基酯)等聚(甲基丙烯酸烷基酯)，诸如聚(丙烯酸十六烷基酯)和聚(丙烯酸十二烷基酯)等聚(丙烯酸烷基酯)，诸如丙烯酸十六烷基酯和甲基丙烯酸十八烷基酯共聚物、聚(己基-co-丙烯酸十二烷基酯)、丙烯酸十四烷基酯和丙烯酸十八烷基酯共聚物、甲基丙烯酸十六烷基酯和甲基丙烯酸十八烷基酯共聚物、丙烯酸十四烷基酯和丙烯酸十六烷基酯共聚物等共聚物。也可以使用这里所述的任何侧链可结晶聚合物中两种以上的混合物。
可用于实施本发明的其他聚合物的一些示例具有下式的互连单体单元X的链：
其中：
Cb是主链碳原子；
R1为氢，具有多至约六个碳原子的取代或未取代的烃基；
R2是可选的间隔单元；
R3是可结晶的基团。
R2和R3一起构成了单体单元的侧链。
间隔单元R2(如果存在的话)可以是任何合适的有机或无机基团，例如酯、酰胺、烃、苯基或醚基。可任选的是，间隔单元R2可以为O、CH2、(CO)、O(CO)或NR4，其中R4是氢，或者具有1至约6个碳原子的低级烷基。
可结晶基团R3可以是或可以包括：具有4至约30个碳原子的脂族基团，具有6至约30个碳原子的芳族基团，具有至少10个碳原子的直链脂族基团，至少一个脂族基团和至少一个芳族基团的组合，这种组合具有7至约30个碳原子，C14-C22丙烯酸酯，C14-C22甲基丙烯酸酯，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，乙烯基醚，乙烯基酯，或者，具有至少6个碳原子的氟化脂肪族基团，或者，对烷基苯乙烯基，其中烷基具有约8至约24个碳原子。
R3可以是可结晶的或可以包括可结晶的区域。如果需要的话，如这里所述，R3是可以充分结晶的，为聚合物提供所需的结晶程度。
用于实施本发明的侧链可结晶聚合物分子中的侧链可以全部相同，或者某些侧链可以与聚合物分子中的其他侧链不同。例如，根据形成聚合物的单体性质，侧链可以是两种以上不同的类型。作为替换方式，在侧链不同的情况下，间隔单元可以不同，或者可结晶基团可以不同，或者间隔单元和可结晶基团都可以不同。
侧链可结晶聚合物的聚合物主链可以具有包括一系列主链碳原子Cb的有机结构。主链碳原子Cb可以直接彼此连接。作为替换方式，一对以上相邻的主链碳原子Cb可以通过一个或诸居间原子相互连接，例如一个、两个或三个亚甲基中的氧原子或碳原子。
聚合物主链可以是取代的或未取代的，并且可以使用或由饱和或不饱和的脂族烃基、芳族烃基、酯基、醚基、酰胺基或其他合适的有机基组成。侧链可以是这些基团中任何含有主链碳原子Cb的取代基。
在实施本发明时使用的侧链可结晶聚合物可以全部或部分地由单体单元X组成。例如，聚合物可以包含约50摩尔％至约100摩尔％的单体单元X。
如果侧链可结晶聚合物包含的X单体单元少于100％，则其余部分可由Y单体单元或Z单体单元，或Y单体单元和Z单体单元组成，其中，Y为极性或非极性单体单元，或极性和非极性单体单元的混合物，其中，Z是极性单体单元或极性单体单元的混合物。极性Y或Z单体单元，如果存在的话，可包括任何合适的极性基团，例如，氧基、羟基、羧基、酯基、胺基或酰胺基。一些合适的极性单体单元的示例包括：聚氧化烯，丙烯酸酯，丙烯酸羟乙酯，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺。
一些合适的非极性Y单元的示例包括：直链和带支链的烷基和芳基丙烯酸脂和甲基丙烯酸酯，α-烯烃，直链和带支链的烷基乙烯基醚和乙烯基酯，马来酸酯，衣康酸酯，丙烯酰胺，苯乙烯和取代的苯乙烯，丙烯酸，甲基丙烯酸和亲水性单体。
在本发明的实践中，如果含极性基团的侧链可结晶聚合物用于或用作受到支撑与输送构件的输送材料，则其可以表现出对输送构件的粘附。如果需要的话，表现出有限粘附性的侧链可结晶聚合物可用于在高于激活温度时提供可熔融材料沿输送构件的更慢的位移速率。
合适的侧链可结晶聚合物可具有任何合适的熔化热，例如熔化热为：至少约20焦耳/克，至少约20焦耳/克，或者，至少约40焦耳/克。
一些其他的有用聚合物示例包括：氟化丙烯酸酯聚合物，乙烯基酯聚合物，丙烯酰胺聚合物，取代的丙烯酰胺聚合物，马来酰亚胺聚合物，聚烷基乙烯醚聚合物，聚烷基环氧乙烷聚合物，聚氨基酸，聚异氰酸酯，聚氨酯，聚酯，聚醚，对烷基苯乙烯聚合物。
如果需要的话，在这里所讨论的阈值指示器中使用的均聚物侧链可结晶聚合物的单体单元可以包括侧链，这种侧链是直链烷基，即n-烷基。可任选的是，侧链可具有偶数个碳原子。聚合物单体单元可以仅由合适的主链单元和单个直链烷基组成。另外，主链单元可以仅由单个丙烯酸酯基团，或单个甲基丙烯酸酯基团或其他合适基团组成。
除了单个烷基以外，单体单元可包括一个以上基团，例如，另一个烷基，可任选的是，烷基是直链烷基，该基团对聚合物的可结晶性没有不利影响。
可任选的是，单体单元可包含位于单体单元的侧链和/或主链上的一个以上官能团，例如，一个以上羟基、卤素、氨基、硝基、苯基或不饱和基团。
一种合适的共聚物侧链可结晶聚合物可包括与这里所述的均聚物单体单元相似的第一单体单元。共聚物还可包含与这里所述的不同均聚物单元相似或与这里所述的均聚物单体单元不同的第二单体单元。
作为替换方式，第二单体单元可具有与这里所述的均聚物单体单元相比一个以上的结构差异，例如，不同的链长、支化、取代基、不饱和度，或一个以上其他结构差异。所有第二单体单元可以彼此相似。作为替换方式，可以采用两种类型以上的第二单体单元。不同类型的第二单体单元的区别可以在于：链长，支化特性，饱和，取代，或者，一种以上其他结构特性。
可熔融材料可具有在阈值温度处或附近(例如阈值温度的2℃以内)的粘度，这有助于监视暴露于阈值温度的情况。例如，可熔融材料在阈值温度的粘度可以是：在约20cP或25cP至约100,000cP的范围内；在约50cP至约5,000cP的范围内；或者，在约100cP至约500cP的范围内，或者，在约40cP至约1,000cP的范围内。
进一步举例而言，可熔融材料的粘度可以为：至少20cP，至少25cP，至少约50cP，或者，至少约100cP。在一些实施例中，可熔融材料的粘度可以是：不大于约500cP，不大于约5,000cP，或者，不大于约100,000cP。此外，可熔融材料的粘度可以在从任何一个所述低粘度极限到任何一个所述高粘度极限的范围内。
取决于应用场合，即，要监视的主体产品的性质，可熔融材料在室温时可以是固体，或者可以是粘性液体。例如，在20℃的室温，可熔融材料如果是液体，则可以是粘度为至少约20cP或至少约100cP的材料。一旦液化，甚至在完全液化之前，两种以上反应物就能够迁移通过可熔融材料而彼此反应。
如果可熔融材料的粘度太低，则该两种以上反应物之间的反应速率可能太快而不能令人满意地与特定主体产品的温度响应特性相关。如果液体可熔融材料的粘度太高，则该两种以上反应物之间的反应速率可能太慢而不能令人满意地与特定主体产品的温度响应特性相关。
可以将一种以上性能改性剂添加到可熔融材料中，以改变可熔融材料的一种以上物理特性。此类性能改性剂可增强可熔融材料的温度响应特性，以更好地将温度响应特性与预期主体产品的温度敏感性特性相关联，或执行某些其他有用的功能。一种或若干性能改性剂，如果使用的话，按重量计通常可占可熔融材料的较小比例。例如，基于可熔融材料的重量，可熔融材料所包含的性能改性剂或诸性能改性剂的比例可以是：按重量计从0％至约20％，或按重量计从0％至约10％，或按重量计从约0.5％至约5％。
如果可熔融材料包含一种以上性能改进剂，则可熔融材料的余量可由一种以上输送材料构成。可熔融材料余量任选的是可以按这里所述的比例包括光学上截然不同的材料。可熔融材料的余量，如果存在的话，可以完全由输送材料和光学上不同的材料组成，或者，基于可熔融材料的重量，可以包括最多约10重量％或最多约5重量％的不会对可熔融材料性能产生不利影响的一种以上其他成分。有用的性能改进剂的一些例子包括：粘度改性剂，增塑剂，稀释剂。
可以单独或组合使用的粘度改性剂的示例包括：聚异丁烯；烯烃共聚物；丙烯酸树脂；醋酸乙烯酯树脂；ELVAXTM乙烯-乙酸乙烯酯/酸共聚物树脂(特拉华州威尔明顿的E.I.duPont de Nemours and Company)，例如，ELVAX产品编号210、410、40W、150、350和4310；PARALOID丙烯酸树脂(The Dow Chemical Company(密歇根州米德兰市))；VANTACKTM粘度改性剂，例如，来自R.T.Vanderbilt Company Inc.(康涅狄格州诺沃克)的产品编号105和85；聚异丁烯产品编号PIB85MM和PIB100MM(得克萨斯州的Soltex Houston)；聚(α-烯烃)，包括来自Soltex的产品编号PAO 2至PAO 100中一种以上。
可以单独或组合使用的增塑剂的示例包括：甘油酯，邻苯二甲酸烷基酯，聚乙二醇，聚乙二醇，分子量为约2,000至约20,000。其他例子包括：EASTMAN的增塑剂(ADMEX 523、6696、770)，BASF的/>和/>增塑剂，以及EXXON Mobile的JayflexTM。
可以单独或组合使用的稀释剂的例子包括：多元醇，丙三醇油，POLYALDOTM聚甘油酯稀释剂(瑞士巴塞尔Lonza Group Ltd.)。
颜色反应物
根据一些实施例，这里讨论的阈值指示器可以利用两种以上反应物，这些反应物能够在化学上共同反应，提供外观颜色变化或视觉变化，其中视觉变化是化学反应。当该两种以上反应物中的至少一种能够向着其他(诸)反应物迁移通过可熔融材料时，就可以发生这种化学反应。响应于超过可熔融材料熔点的阈值或峰值温度，可熔融材料软化或变为无定形态或液体，从而使该两种以上反应物相向迁移。在一些实施例中，该两种以上反应物中的一种以上最初是无色的或表现出浅色，而最终的反应产生了不同的颜色，更深的颜色，或者，初始颜色的不同色调。这里公开的一些指示器利用了在Seliwanoff反应或测试中产生的有时很浓的颜色，Seliwanoff反应或测试是一种众所周知的颜色形成反应，用于鉴定酮糖。这种和类似测试(例如针对碳水化合物的Molisch、Bial和Tollen测试)一般而言都利用了苯酚、醛和酸之间的相互作用来产生显色反应。通常，在这些反应中产生的醛是糠醛或其衍生物，例如取代的糠醛。所有这些不同化学方法可以利用来制备这里公开的指示器。
根据一些实施例，所述两种以上反应物包括：溴百里酚蓝和丁胺，间苯二酚和5-(羟甲基)糠醛(HMF)(可以伴随催化剂，例如盐酸或十二烷基苯磺酸(DSA))，花色素苷，隐色结晶染料，甲基红，甲基橙，其他pH指示剂和诸如磷酸或对甲苯磺酸或磺酸等酸。可以不用间苯二酚，而代以使用其他芳族羟基化合物，例如苯酚(已知会与羟甲基糠醛产生绿色)，邻苯二酚(5-甲基-1,3-苯二醇)或α萘酚。可以使用其他取代的酚和间苯二酚。同样，除了5-(羟甲基)糠醛以外，还可以使用其他取代的糠醛和醛。类似地，各种各样的其他酸催化剂都可获得应用，例如通常由式RSO3H表示的烷基或烷基芳基磺酸，其中，R是烷基或烷基芳基；或者，通常由式(R1O)(R2O)P(O)OH表示的烷基和二烷基以及烷基芳基和二烷基芳基磷酸，其中，R1是H、烷基或烷基芳基，R2是烷基或烷基芳基；通常由式R1P(O)(OR2)(OR3)表示的烷基膦酸或烷基芳基膦酸，其中，R1是烷基或烷基芳基，R2和R3是H、烷基、芳基或烷基芳基，其中，R2和R3中的至少一个是H和通常由式R1R2P(O)OH表示的次膦酸，其中，R1和R2是烷基或烷基芳基。在某些情况下，选择实际的基团以实现或维持SCC聚合物侧链中的溶解度。在一些实施例中，可以使用这些组分的混合物，使得糠醛的混合物、酚的混合物和酸的混合物可以用于制备这里公开的指示器。
在一些实施例中，反应物之一选自由下列物质构成的组：油溶性还原剂，草酸，亚磷酸酯，羟基苯甲酸酯，氢氢醌，诸如二甲基氢醌、二叔丁基氢醌、二烷基氢醌等氢醌衍生物，3-乙氧基苯酚，1,2-二乙基-3-羟基苯，1,3-二乙基-2-羟基苯，2,2′-亚甲基双(3,4,6三氯苯酚)；具有低水溶性的可熔融的或易溶于敏化剂的伯胺和仲胺，例如4-丁基-苯胺，苯酚衍生物，有机酸，酸性粘土，活性酸锂蒙脱石粘土，酚醛树脂，苯酚-乙炔树脂，多价金属盐酚醛树脂，含锌的改性烷基酚醛树脂，水杨酸锌，水杨酸锌树脂，4,4'-异亚丙基双酚(也称为双酚A)，1,7-二(羟基苯硫基)-3,5-二氧杂庚烷，4-苯甲酸羟基乙酯，邻苯二甲酸4-羟基二甲基酯，邻苯二甲酸单苄基酯，双(4-羟基-2-甲基-5-乙基苯基)硫醚，4-羟基-4'-异丙氧基二苯砜，4-羟基苯基苯磺酸酯，4-羟基苯甲酰氧基苄基苯甲酸酯，双-(3-1-丁基-4-羟基-6-甲基苯基)砜，对叔丁基苯酚，或者，基于双酚A的聚合物。
在一些实施例中，反应物之一选自包括下列物质的组：3,3-双(对二甲基氨基苯基)-四氯苯酞，3,3-双(对二甲基氨基苯基)-6-二甲基氨基四氯苯酞(晶体紫内酯)，3,3-双(对-二甲基氨基苯基)-6-二乙基氨基四氯苯酞，3,3-双(对二甲基氨基苯基)-6-氯四氯苯酞，3,3-双(对二丁基氨基苯基)-四氯苯酞，3-(N—N-二乙基氨基)-5-甲基-7-(N,N-二苄基氨基)荧烷，3-二甲基氨基-5,7-二甲基荧烷，3-二乙基氨基-7-甲基荧烷，3-(2'-羟基-4'-二甲基氨基苯基)-3-(2'[-甲氧基-5'-氯苯基)四氯苯酞，3-(2'-羟基-4'-二甲基氨基苯基)-3-(2'-甲氧基-5'-硝基苯基-四氯苯酞)，3-(2'-羟基-4'-二乙基氨基苯基)-3-(2'-甲氧基-5'-甲基苯基)四氯苯酞，3-(2'-甲氧基-4'-二甲基氨基苯基)-3-(2'-羟基-4'-氯-5'-甲基苯基)-四氯苯酞，苯甲酰基隐色亚甲基蓝，孔雀石绿内酯，N-2,4,5-三氯苯基隐色金胺，3-二乙基氨基-6-甲基-7-氯荧烷，3,6-双(二乙基氨基)荧烷-Y-(4'-硝基)-苯胺内酰胺，3-二乙基氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-(N-乙基-N-异戊基氨基)-6-甲基-7-苯胺基荧烷，3-环己基氨基-6-氯荧烷，或者，3-二乙基氨基-6,8-二甲基荧烷。
阈值指示器
根据本公开内容的阈值指示器可以包括支撑指示器元件的衬底，该元件包括第一可熔融层和第二可熔融层，每一层都包括至少一种反应物。阈值指示器可以配置为标签、柔性标签、吊签、包装插件，或者包装组件。
阈值指示器的实施例可以与主体产品相关联，该阈值指示器计划要监视暴露于环境温度的情况，例如通过附接到主体产品，或者与主体产品关联，或者与主体产品的包装相关联。一些实施例包括附接到主体产品或其包装或者与主体产品或其包装相关联的阈值指示器。
在一些实施例中采用的衬底可以被配置为与主体产品或主体产品的包装(例如含有疫苗的疫苗药瓶)相吻合。衬底可以是平坦的以与主体产品的平坦表面(或容纳主体产品的包装)相吻合。作为替代方式，衬底可以一维或二维弯曲，以与主体产品(或包含主体产品的包装)的曲面，例如圆柱形疫苗药瓶的曲面相吻合。另外，衬底可以例如通过承载压敏粘合剂层而使双功能热指示器能够附接到主体产品。粘合剂附接是双功能热指示器可以与主体产品相关联以监视主体产品暴露于热的若干不同方式中的一个示例。例如，可能的不同连接方式包括直接粘、绑、套、装订到主体产品或包含主体产品的包装或包含多件主体产品的包装、纸箱、盒或其他容器。此外，可以将以标签或吊签形式实施的双功能热指示器插入主体产品包装、纸箱或用于一件以上主体产品的其他容器中。
对于某些阈值指示器应用，希望避免在使用前对指示器标签进行冷藏。由于这个和其他原因，这里想出了当与主体产品相关联时可以被激活的阈值指示器。一些可激活的阈值指示器需要干预以去除两个指示器组件之间的分隔件，从而使得两个指示器组件之间的接触能够在阈值温度事件发生时引起或允许指示器反应发生。已知其他指示器激活技术也需要干预来实现激活，例如将两个指示器组件实实在在固定在一起。
根据本公开内容的阈值指示器的一些实施例可以在相对短的时间长度内，例如在暴露于等于和/或高于阈值温度的温度或更高温度几分钟内，就能显示出清楚无误的热致外观变化。在一些实施例中，热致外观变化被延迟，该延迟可以使用这里讨论的技术和材料进行控制。所想到的实施例包括批量生产的阈值指示器，其从一个样品到下一个样品一致且可靠地产生清楚无误的热致外观变化。
为了发出过去暴露于阈值温度的信号，根据本发明的阈值指示器表现出不可逆的外观变化。换句话说，由于颜色形成反应物彼此接触而导致的颜色变化或不透明度变化，不会随着时间的流逝而减少或反转，即使指示器现在暴露于低于阈值温度的温度。
根据一些实施方式，延迟反应型阈值温度指示器包括衬底和附接或固定到衬底的壳体，并且在衬底和壳体之间产生的空间中是两层可熔融固体。每一层都可包含相同或不同的可熔融固体。图1示出了指示器100的一个这样的实施例，其位于支撑衬底110上。指示器100包括观察窗105和可任选的对照区域115，在该实施例中，对照区域115围绕观察窗105。图2A示出了沿线2-2截取的指示器100的剖视图。该视图突出了各种层，包括衬底110和壳体160，在它们之间的是第一可熔融固体层130和第二可熔融固体层150。
第一可熔融固体层130包括第一可熔融固体和至少一种可以是这里讨论的颜色形成反应物的反应物。第二可熔融固体层150包括第二可熔融固体和至少一种反应物。第一和第二可熔融固体可以由相同或不同的可熔融聚合物构成。
在低于第一和/或第二可熔融固体的熔点的温度，各反应物分别保留在第一可熔融固体层130和第二可熔融固体层150内。图2B示出了图2A指示器100一部分的放大图，其展示了在温度接近和/或高于第一和/或第二可熔融固体的熔点时，反应物能够迁移通过可熔融固体层，然后彼此相互作用，从而引起化学反应，这种化学反应的结果是其外观与未反应的反应物不同。对(诸)可熔融材料进行选择，使得暴露于材料熔点或接近材料熔点的温度引起的形态变化允许反应物迁移穿过各层，但迁移是按照取决于时间和温度的速率进行的。这样不仅是只产生了暴露于阈值温度的指示，而且还产生了指示器已经暴露于阈值温度多长时间的指示。在一些实施例中，第一可熔融固体层130中的反应物将朝着第二可熔融固体层150中的反应物迁移，反之亦然，或者它们都将彼此相向迁移。
在一些实施例中，(诸)可熔融固体的熔点为：约-20℃至约80℃，约-10℃至约50℃，约-5℃至约40℃，约0℃至约30℃，约10℃至约25℃，约15℃至约25℃，约17℃至约23℃，或者，(诸)可熔融固体熔点是在这些范围中任一范围的边界值或边界值之间的任何值，例如：约-10℃，约-5℃，约0℃，约5℃，约10℃，约15℃，约20℃，约25℃，或者，约30℃。
在一些实施例中，暴露于阈值温度与观察到外观变化之间的时间长度为：约2分钟至约120分钟，约5分钟至约60分钟，约10分钟至约50分钟，约15分钟至约40分钟，约20分钟至约30分钟，约21分钟至约26分钟，或者，该时间长度是这些范围中任何一个范围的边界值或边界值之间的任何值。
(诸)可熔融固体的熔点以及暴露于阈值温度与观察到外观变化之间的时间长度，两者都可以是可熔融固体分子量的函数。在一些实施例中，(诸)可熔融固体的分子量为：约1,000Da至约400,000Da，约2,000Da至约300,000Da，约3,000Da至约200,000Da，约5,000Da至约30,000Da，约8,000Da到约24,000Da，或者，是这些范围中任何一个范围的边界值或边界值之间的任何值。在一些实施例中，(诸)可熔融固体是聚合物。在一些实施例中，该聚合物是侧链结晶聚合物。
第一可熔融固体层130中包含的反应物可以任何合适的量存在。在一些实施例中，第一可熔融固体层130中的反应物的重量百分比为：约0.05％至约20％，约0.1％至约10％，约0.2％至约5％，约0.5％至约3％，1％到约2％，或者，是这些范围中任何一个范围的边界值或边界值之间的任何值。
包含在第二可熔融固体层150中的反应物可以任何合适的量存在。在一些实施例中，第二可熔融固体层150中的反应物的重量百分比为：约0.1％至约40％，约0.5％至约20％，约1％至约15％，约1.5％至约10％，约2％到约5％，或者，是这些范围中任何一个范围的边界值或边界值之间的任何值。在一些实施例中，第二可熔融固体层150中的反应物就摩尔或重量而言的量，大于第一可熔融固体层130中反应物的量，反之亦可。在一些实施例中，该量足以使第一可熔融固体层130中的基本上所有反应物或第二可熔融固体层150中的基本上所有反应物反应。在一些实施例中，该量足以使第一可熔融固体层130中的反应物或第二可熔融固体层150中的反应物的如下部分发生反应：至少约50％，至少约60％，至少约70％，至少约80％，至少约90％，至少约95％，或者，至少约97％。在一些实施例中，第一反应物与第二反应物或第二反应物与第一反应物的重量比为：至少约1:1，至少约1:1.2，至少约1:1.4，至少约1:1.5，至少约1:1.6，至少约1:1.8，至少约1:2，或者，至少约1:3。在一些实施例中，第一反应物与第二反应物或第二反应物与第一反应物的摩尔比为：至少约1:1，至少约1:1.2，至少约1:1.4，至少约1:1.5，至少约1:1.6，至少约1:1.8，至少约1:2，或者，至少约1:3。
可能影响各反应物迁移通过可熔融固体层所需时间的另一个因素是层的厚度。每层的厚度可以相同或不同，厚度可以为：约0.1mm至约10mm，约0.5mm至约5mm，约1mm至约4mm，或者，这些范围的端点值或端点值之间的任何值，例如：约1mm，约2mm，或者，约3mm。
壳体160包括观察窗105，通过观察窗105能够看到第一和第二可熔融固体层130、150，使得当反应物产生视觉上可观察到的反应或反应产物时，这种外观变化能够通过观察窗看到。指示器100还可以包括衬底110上的背景110，该背景可以是颜色、图案或标记，可以与图1所示的对照区域115分开，或者是对照区域115的延伸。在一些实施例中，观察窗105包括对照区域115的切口。背景110可以是单独的层或在衬底110上印刷的颜色或图案。背景110的存在可以便于观察可熔融固体层中的外观变化。例如，如果反应产物是深色或不透明度增加，则它可至少部分遮掩背景110。作为替换方式，在反应物彼此反应之前，透过可熔融固体层的颜色观察时，背景110可以呈现出不容易看到的颜色。在这样的配置中，由反应物的反应产生的外观变化可以使背景110更容易看见或在视觉上更容易辨别。
图2A和图2B还示出了指示器100可以包括位于第一和第二可熔融固体层130、150之间的阻挡层140。阻挡层140可以是多孔的或微孔的或可渗透的，以允许各反应物中的一种或两种都迁移通过。在一些实施例中，对阻挡层进行选择，以进一步控制在反应产物能够看见之前所经过的时间量。例如，如果在暴露于阈值温度约10分钟之后反应产物能够被正常看见，则阻挡层140的存在可将该延迟增加约10分钟，达到20分钟的总延迟。在一些实施例中，总延迟是：至少约10分钟，至少约20分钟，至少约30分钟，至少约40分钟，至少约60分钟，或者，至少约120分钟。
在一些实施例中，阻挡层140包括可熔融材料，其可以与第一和第二可熔融固体层130、150中使用的(诸)可熔融固体相同或不同。在这样的配置中，阻挡层140可以被配置成为允许反应物彼此相互作用而发生熔融，并且阻挡层140可以是可渗透的或不可渗透的。
在一些实施例中，阻挡层140是基本上不可渗透的，以防止各反应物接触，直到阻挡层140从指示器100移除之后，阻挡层的移除可以刚好发生在将其他层固定在一起之前或将所有层固定到一起之后。在一些实施例中，在移除阻挡层140之后，可能有必要向壳体160施加压力，以使第二可熔融固体层150与第一可熔融固体层130接触。
与各个可熔融固体层130和150一样，阻挡层140的厚度可以影响或控制阈值指示器对暴露于等于和/或高于阈值温度的温度提供视觉指示所需的时间长度。阻挡层140的厚度可以为：约0.01mm至约10mm，约0.1mm至约5mm，约0.5mm至约2mm，或者，这些范围的端点值或端点值之间的任何值。
图2A示出了壳体160可以围绕第一和第二可熔融固体层130、150的周边固定到衬底110。指示器100还可包括邻近或围绕第一和第二可熔融固体层130、150的周边定位的对照区域或环115。在一些实施例中，对照环115围绕观察窗105定位或形成观察窗105。在一些实施例中，观察窗105形成在壳体160中或作为壳体160的一部分。如果存在，则对照环115被配置为帮助确定是否实际上发生了变色反应或外观变化。对照环115的颜色可以对应于反应之前任何一种反应物的颜色或反应产物的颜色。在一些实施例中，对照环115与未反应的反应物之一或两者都具有相同的颜色，或与反应产物具有相同的颜色。在一些实施例中，对照环115是与未反应的反应物之一或两者的颜色或反应产物的颜色形成鲜明对比的颜色。
按照这里所讨论的那样，对过去暴露于阈值温度的指示可以是不可逆的，以使阈值指示器提供的阈值暴露信号具有一定的持久性。例如，视觉外观变化可能无法通过摇动或冷却至正常冷藏温度或另一非破坏性温度而消除。这种特性可以使阈值指示器可以有效地用于包括药物制品、医疗产品、食品和某些工业产品在内的多种多样的产品。
在一些实施例中，这里讨论的阈值指示器可以向数字监视设备提供视觉信息。例如，由两种以上反应物之间的反应产生的颜色变化可以是使其可以由数字设备进行监视。在一些实施例中，背景120可以具有由颜色形成反应进行遮掩或显露的条形码或其他可扫描图案。
在一些实施例中，衬底110本身可以粘附到可包括背衬层的粘结剂层。(尽管未示出，但对指示器300的衬底310的确如此。)然后，移除背衬层允许指示器100粘附到诸如图3A和3B所示的疫苗药瓶等物体上。指示器100所粘附的表面可以是圆形的(例如圆柱形的)或平坦的。例如，尽管图3示出了指示器100被固定到药瓶200的圆柱形表面上，但是，作为替换方式，其可以被固定到药瓶200的盖的顶部，或者药瓶200的底部表面。
图3A示出了指示器100在暴露于阈值温度达要求时间长度之前的一种可能外观。作为对比，图3B示出了指示器100暴露于阈值温度达要求时间长度之后的一种可能外观。
图17、18A和18B示出了根据本公开内容的指示器的另一实施例。指示器300包括衬底310、第一层330、可熔融固体层350、外壳360和围绕或创建观察窗305的对照区域315。在一些实施例中，观察窗305形成在壳体360中或作为壳体360的一部分。一些实施例可以在第一层330和可熔融固体层350之间包括如图1和图2所示的阻挡层。壳体360可以在由第一层330和可熔融固体层350形成的堆叠部分的周边固定至衬底110。
可熔融固体层350包括至少一种反应物，第二反应物被涂覆到第一层330上面，或者被注入到第一层330中。其中一层或这两层都可包括另外的反应物或反应催化剂。当第一反应物和第二反应物彼此接触时，它们的反应产物是能够通过视觉观察到的。只要可熔融固体层350保持固体，第一反应物就不会向着第二反应物迁移或扩散。然而，如果指示器300暴露于等于和/或高于可熔融固体熔点的温度，则第一反应物和/或第二反应物如图18B所示能够运动并相互作用，从而产生外观视觉变化。壳体360包括观察窗305，通过观察窗305可以观察到这种外观变化。
在一些实施例中，第一层330包括图案或一些其他印刷标记，图案或标记因为第一和第二反应物之间反应引起的外观变化而被遮掩或显露，或者变得能看见得更清楚。这样的图案或印刷标记可以帮助指明指示器300是否实际上已经暴露于阈值温度达要求时间长度。
根据一些实施例，本公开内容的阈值指示器可以与一个以上其他状态变化指示器组合使用。由可任选的附加指示器监视的状态可以包括多种环境影响，例如累积温度、pH、湿度、时间、辐射，等等。根据本公开内容的指示器和该一个以上其他状态变化指示器可以分开提供或作为单个指示器提供。
在这里讨论的一些实施例中，每种反应物可与可熔融固体通过在高温下将它们混合起来产生均匀或半均匀的混合物而组合在一起。为每种反应物都制备混合物，以产生分开的混合物，然后将这些分开的混合物在固态下放到一起，实现这里所讨论的合适的延迟反应型阈值指示器。然而，在一些实施例中，反应物可以被包封在可熔融固体内。在这种配置中，于是，可以将分开封装的反应物混合成单层，而不是将反应物保持在分开的可熔融固体层中。
示例
示例1
实验目的是确定将反应性材料溶解在单独的侧链结晶(“SCC”)聚合物制剂中的可行性，这样，当反应性材料被涂覆到合适的衬底上并接着被放到一起时，它们将在当达到熔融温度时发生有颜色变化的反应。所采用的方法是在一种SCC制剂中使用pH指示剂染料。第二制剂将包括酸或碱，酸或碱被设计用来在与含染料的制剂混合时与之反应并引起颜色变化。
研究了若干种指示剂染料，结果溴百里酚蓝(BTB)获得成功，这是由于其在SCC聚合物中的溶解度好。BTB在SCC中的浓度为1.5％wt/wt(重量百分比)。BTB/SCC混合物的颜色为黄色。为了与BTB配对，将丁胺混入同一SCC聚合物的另一份样品中(2.5％wt/wt)。本实验中使用的SCC聚合物是标称熔点为25℃的溶剂型聚合物。
每种制剂都使用热刮涂(drawdown)技术涂布到透明的Leneta片材上。这些制剂是温热的，高于SCC聚合物的熔点，Leneta片材被固定在加热板上。用于刮涂的刮涂杆(birdbar)也是温热的。将温热的液体刮涂膜(drawdown)迅速从加热板上移除，然后该刮涂膜快速结晶。每次刮涂的结果是厚度为3mm的湿膜。见图4。
制剂的测试通过以下方式完成：从每个刮涂膜切若干部分(图5)，然后将这些部分面对面地配对(图6)。将聚合物层放在一起构成阈值系统的“激活”。将激活的指示器放置在设定为21.5℃的TECA冷/热板上，并且温度进行监视，同时温度以0.5℃的增量增加，直到达到响应转变温度为止(图7-12)。当每一半的聚合物层熔融时，诸层混合并且丁胺反应物使BTB指示剂从黄色变为蓝色(图13-16)。
在对响应测试之前，此原型指示器的一个样品已被激活并被存储在CRT24小时。通过这种方式进行测试，指示器改变颜色的方式与制造后直接测试的样品相同。
这个早期审定实验表明，反应化合物可以分散在分开的SCC聚合物层中，这些层在固定时被放在一起，不会发生任何反应，而接下来当达到聚合物熔点时，可以轻松观察到层混合和响应反应。
示例2
为了验证有关在温度指示器中使用SCC聚合物的一些初步想法，开发了一种原型反应化学系统。
对于指示器的活性响应成分，选择了Seliwanoff反应(一种众所周知的酮糖颜色反应)，因为其终产物会产生亮红色。这里所述的系统使用间苯二酚和5-(羟甲基)糠醛(HMF)，并用十二烷基苯磺酸(DSA)作为催化剂，如以下反应序列所示：
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发现间苯二酚和HMF都可以在高达3％wt/wt的浓度下溶于SCC聚合物中，而DSA也可在若干适于催化反应的浓度下溶解。这些实验中使用的SCC聚合物的熔点为25℃。
系统的反应响应是通过若干种组件相互作用的模式进行探究的。
·由间苯二酚和DSA配制的SCC层与由HMF配制的SCC层接触。
ο超过熔融温度时，随着组分的混合，红色迅速出现。由于液态SCC聚合物的粘度，组分SCC制剂的完全混合，如果发生了，也是缓慢进行。
·由间苯二酚和DSA配制的SCC层与注入有HMF的纸质衬底接触。
ο首先将HMF溶解在丙酮中，然后将HMF/丙酮溶液施加到纸质衬底上。
经HMF处理的纸，其外观非常黄。
ο一旦SCC层在SCC的熔融温度熔融时，红色响应颜色迅速出现，并散布到整个纸质衬底上。
·由间苯二酚和HMF配制的SCC层与注入有DSA的纸质衬底接触。
ο首先将DSA溶解在丙酮中，然后将HMF/丙酮溶液施加到纸质衬底上。
ο一旦SCC层在SCC的熔融温度熔融时，红色响应颜色迅速出现，并散布到整个纸质衬底上。
由SCC/间苯二酚/HMF制剂进行接触的注入有DSA的衬底，对其进行选择以进行制备和进一步测试。每种成分制剂均附着于分开的矩形PET部分。这些部分通过胶带以铰链状的方式结合起来，使得当将PET部分放在一起时，反应成分(A和B)可以面对面放置(图19)。通过对“A”侧施压使其铺盖到“B”侧上面，组合件就被结合在一起了(即被激活)(图20)。
激活的指示器在2℃时保持16小时以上不变。然后将激活的指示器放置在高于25℃的加热板上，就可以观察到阈值温度响应，如图21所示。
实施例
以下的具体实施例是本公开内容的作者想到的，但是，本领域技术人员将认识到，下列内容并没有穷尽与本公开内容的范围相一致的实施例。
实施例1.一种延迟反应型阈值温度指示器，包括：
第一衬底；
第一层，还包括第一反应物，第一层位于衬底的顶部；
第二层，还包括可熔融聚合物和第二反应物，第二层位于第一层的顶部；
壳体，固定于衬底，壳体包括观察窗，通过观察窗能够看到第一层和第二层，
其中，暴露于等于可熔融聚合物的熔点和/或高于可熔融聚合物的熔点的温度达一时间长度，使第一反应物和/或第二反应物朝彼此迁移，
其中，第一反应物和第二反应物在彼此接触后产生外观视觉变化。
实施例2.根据实施例1的指示器，其中，外观视觉变化是颜色变化。
实施例3.根据实施例2的指示器，其中，颜色变化是能够通过观察窗看到的第一层和第二层变暗。
实施例4.根据实施例1、2或3的指示器，其中，第一层包括注入或浸入有第一反应物的第二衬底。
实施例5.根据实施例1、2或3的指示器，其中，第一层包括第一反应物最初包含在其中的可熔融聚合物。
实施例6.根据实施例1、2、3、4或5的指示器，其中，第一衬底或第二衬底包括背景，背景包括比第一反应物和第二反应物接触之前的初始颜色深的图案、标记或颜色。
实施例7.根据实施例6的指示器，其中，背景最初能够通过观察窗看到，并且至少部分地被外观视觉变化所遮掩。
实施例8.根据实施例1、2、3、4、5、6或7的指示器，其中，可熔融聚合物的熔点为：约-10℃至约50℃，约-5℃至约40℃，约0℃至约30℃，约10℃至约25℃，或者，约15℃至约25℃。
实施例9.根据实施例1、2、3、4、5、6、7或8的指示器，其中，可熔融聚合物的熔点为：约0℃，约5℃，约10℃，约15℃，约20℃，约25℃，或者，约30℃。
实施例10.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8或9的指示器，其中，时间长度为：约5分钟至约60分钟，约10分钟至约50分钟，约15分钟至约40分钟，或者，约20分钟到约30分钟。
实施例11.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9或10的指示器，其中，时间长度为：至少约10分钟，至少约15分钟，至少约20分钟，至少约25分钟，至少约30分钟，至少约35分钟，或者，至少约40分钟。
实施例12.根据实施例10或11的指示器，其中，时间长度发生在单次暴露于等于可熔融聚合物的熔点和/或高于可熔融聚合物的熔点的温度期间。
实施例13.根据实施例10或11的指示器，其中，时间长度发生在两次以上暴露于等于可熔融聚合物的熔点和/或高于可熔融聚合物的熔点的温度期间。
实施例14.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13的指示器，其中，当暴露于低于可熔融聚合物熔点的温度时，可熔融聚合物快速地再固化。
实施例15.根据实施例14的指示器，其中，可熔融聚合物的再固化包括再结晶。
实施例16.根据实施例14或15的指示器，其中，可熔融聚合物的再固化抑制第一和/或第二反应物通过第一和/或第二层迁移。
实施例17.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16的指示器，其中，可熔融聚合物的分子量为：约1,000Da至约400,000Da，约2,000Da至约300,000Da，约3,000Da至约200,000Da，约5,000Da至约30,000Da，或者，约8,000Da至约24,000Da。
实施例18.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或17的指示器，其中，第一反应物是溴百里酚蓝或间苯二酚。
实施例19.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17或18的指示器，其中，第一反应物在第一层中的重量百分比为：约0.1％至约10％，约0.2％至约5％，约0.5％至约3％，或者，约1％至约2％。
实施例20.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17或18的指示器，其中，第一反应物在第一层中的重量百分比为：约0.5％，约0.7％，约1％，约1.2％，约1.5％，约2％，约3％，或者，约4％。
实施例21.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20的指示器，其中，第二反应物是丁胺或5-(羟甲基)糠醛(HMF)。
实施例22.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21的指示器，其中，第二反应物在第二层中的重量百分比为：约0.5％至约20％，约1％至约15％，约1.5％至约10％，或约2％至约5％。
实施例23.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21的指示器，其中，第二反应物在第二层中的重量百分比为：约1％，约1.5％，约2％，约2.5％，约3％，约3.5％，约4％，约4.5％，约5％，或者，约5.5％。
实施例24.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22或23的指示器，其中，第一和/或第二层包括被配置为影响第一和第二反应物之间反应的添加剂或催化剂。
实施例25.根据实施例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的指示器，其中，第二反应物的量以摩尔计超过第一反应物的量。
实施例26.根据实施例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的指示器，其中，第二反应物的量足以与基本上所有第一反应物反应。
实施例27.根据实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25的指示器，其中，第二反应物的量足以与下面部分的第一反应物反应：至少约60％，至少约70％，至少约80％，至少约90％，或者，至少约95％。
实施例28.根据实施例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或27的指示器，其中，第一反应物与第二反应物的重量比为：至少约1:1，至少约1:1.2，至少约1:1.4，至少约1:1.5，至少约1:1.6，至少约1:1.8，或者，至少约1:2。
实施例29.根据实施例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的指示器，还包括在第一层和第二层之间的阻挡层。
实施例30.根据实施例29的指示器，其中，当可熔融聚合物至少部分为液体或至少部分为无定形态时，阻挡层对可熔融聚合物、第一反应物和第二反应物中的至少一个是可渗透的。
实施例31.根据实施例29或30的指示器，其中，阻挡层包括可熔融材料。
实施例32.根据实施例31的指示器，其中，可熔融材料包括可熔融聚合物。
实施例33.根据实施例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、28、29、30、31或32的指示器，还包括围绕或在观察窗周围的对照区域。
实施例34.根据实施例33的指示器，其中，对照区域包括图案、颜色或印刷标记，所述图案、颜色或印刷标记与由第一反应物和第二反应物之间的反应引起的外观视觉变化形成对比或相对应。
实施例35.一种组合指示器，包括：
根据实施例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、28、29、30、31、32、33或34的指示器；和
冷冻指示器、第二阈值指示器和累积指示器中的至少一个。
实施例36.根据实施例35的组合指示器，其中，阈值指示器和/或累积指示器被配置为监视温度、pH、湿度或辐射的变化或暴露于温度、pH、湿度或辐射的时间长度中的至少一个。
实施例37.根据实施例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、28、29、30、31、32、33或34的指示器或实施例35或36的组合指示器，附接于产品、容器或产品包装。
实施例38.根据实施例37的指示器或组合指示器，其中，产品、容器或产品包装包含易变质物质。
实施例39.根据实施例38的指示器或组合指示器，其中，易变质物质是食品或药物制品，例如疫苗或药。
实施例40.一种激活根据实施例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、28、29或30的指示器的方法，该方法包括：
将第一层施加到第一衬底的第一面上，使得第一层粘附于第一衬底；
将第二层施加到壳体的第一面上，使得第二层粘附于壳体；
将壳体附接于第一衬底，以使第一层与第二层接触。
实施例41.一种激活根据实施例31、32、33或34的指示器的方法，该方法包括：
将第一层施加到第一衬底的第一面上，使得第一层粘附于第一衬底；
将阻挡层施加到第一层；
将第二层施加到壳体的第一面上，使得第二层粘附于壳体；
将壳体附接于第一衬底，以使第一层与阻挡层接触。
实施例42.根据实施例41的方法，还包括在将壳体附接于第一衬底之后去除任选的阻挡层，以允许第一可熔融聚合物层与第二可熔融聚合物层接触。
实施例43.根据实施例42的方法，还包括对壳体施加压力，以使第二可熔融聚合物层与第一可熔融聚合物层接触。
实施例44.一种制备延迟反应型阈值温度指示器的方法，该方法包括：
将第一混合物施加到第一衬底，生成第一指示器元件，第一混合物包括第一反应物；
将第二混合物施加到第二衬底，生成第二指示器元件，第二混合物包括可熔融聚合物和第二反应物；
将第一指示器元件和第二指示器元件彼此固定到一起，使得第二混合物的至少一部分与第一混合物接触，并且第一和第二混合物被第一和第二衬底包围，
其中，可熔融聚合物的熔融使第一和第二反应物彼此接触而产生外观视觉变化。
实施例45.根据实施例44的方法，其中，第一混合物还包括可熔融聚合物。。
除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中使用的所有表示成分数量、分子量等性质、反应条件等等的数字，均应理解为在所有情况下均受到术语“约”的修饰。因此，除非有相反指示，否则说明书和所附权利要求书中提及的数字参数是近似值，其可以根据本公开内容的实施例试图获得的期望特性进行变化。至少，并且不试图限制等同原则应用于权利要求的范围，每个数字参数都至少应根据所报告的有效数字的位数并通过应用普通的舍入技术进行解释。尽管阐述本公开内容广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体示例中提及的数值是尽可能精确地进行了报告。不过，任何数值都固有地包含某些误差，这些误差必定是由它们各自的测试测量结果中的标准偏差引起的。在一个实施例中，术语“约”和“近似”是指落在指示范围10％以内的数值参数。
在描述本公开内容的实施例的语境中，使用的术语本身、“一”、“某个”、“该”以及类似说法(尤其是在所附权利要求的语境中)，应被解释为涵盖单数形式和单数形式，除非这里另有说明，或与上下文明显矛盾。这里对数值范围的叙述仅是想要用作一个个谈到落在该范围内各个单独值的一种简略方法。除非这里另有说明，否则每个单独值都被并入说明书中，就好像在这里被单独列举了一样。除非这里另有说明，或与上下文明显矛盾，否则本申请描述的所有方法都可以以任何合适的顺序执行。这里提供的任何和所有示例的使用或示例性语言(例如，“诸如”)，仅仅是想更好地阐明本公开内容的实施例，不是对本公开内容的保护范围构成限制。说明书中的所有语言都不应被解释为指出没有要求保护的内容对于实施本公开内容的实施例是必不可少的。
对这里申请公开的替换性内容或实施例的分组不应解释为限制。每个组中的成员可以单独引用或要求保护，也可以与该组的其他成员或这里找到的其他内容组合使用。可以想到的是，出于方便和/或可专利性的原因，某个组中的一个以上成员可能被包括在某个组中或从某个组中删除。当发生任何这样的包括或删除时，说明书被认为包含经修改后的组，从而满足所附权利要求中使用的所有马库什组的书面描述。
这里描述了某些实施例，包括发明人已知的用于执行本公开内容的实施例的最佳模式。当然，在阅读了前面的描述之后，这些所描述实施例的变型对于本领域普通技术人员将变得显而易见。发明人期望本领域技术人员适当地采用这样的变型，并且发明人希望以不同于这里具体描述的方式来实践本公开内容的实施例。因此，本公开内容包括所附权利要求中列举的主题的所有为适用法律所允许的修改和等同物。此外，除非这里另有说明或与上下文明显矛盾，否则本公开内容涵盖上述内容按其所有可能变型进行的任何组合。
这里本申请所公开的具体实施例在权利要求中可能使用由“由……构成”或“基本上由……构成”等语言作进一步限制。过渡术语“由……构成”在用于权利要求中时，无论是在提交时还是根据修改添加的，排除没有在权利要求中具体指出的所有元件、步骤或成分。过渡术语“基本上由……构成”将权利要求的保护范围限制为具体指出的材料或步骤，这些材料或步骤不会实质性地影响根本的(诸)新颖性特征。如此要求保护的本公开内容的实施例在这里按固有方式进行描述，或者明确地进行描述，并使其能够实现。
此外，如果在整个本公开内容中已经对专利和印刷出版物进行了参考，则这些参考文献和印制出版物中每一个其全部内容均一个个地通过引用并入这里。
最后，应当理解，这里公开的实施例是对本公开内容原理的说明。可以采用的其他修改落在本公开内容的保护范围内。因此，以举例的方式，而不是作为限制，本公开内容的实施例的替换配置可以根据这里的教导进行使用。因此，本公开内容不限于精确图示和描述的那样。

Claims (46)

1.一种延迟反应型阈值温度指示器，其特征在于，包括：
第一衬底；
第一层，还包括第一反应物，第一层位于衬底的顶部；
第二层，还包括可熔融聚合物和第二反应物，第二层位于第一层的顶部；
壳体，固定于衬底，壳体包括观察窗，通过观察窗能够看到第一层和第二层，
其中，暴露于等于可熔融聚合物的熔点和/或高于可熔融聚合物的熔点的温度允许第一反应物和/或第二反应物朝彼此迁移，以使得在暴露于等于可熔融聚合物的熔点和/或高于可熔融聚合物的熔点的温度达规定时间长度之后，所述第一反应物和所述第二反应物彼此接触并且彼此发生化学反应；
其中，第一反应物和第二反应物在彼此接触后通过彼此发生化学反应产生外观视觉变化，如果在第一反应物和第二反应物彼此接触之前温度返回到低于可熔融聚合物的熔点，所述第一反应物和所述第二反应物彼此不发生化学反应，且不产生外观视觉变化，如果在第一反应物和第二反应物彼此接触之后温度返回到低于可熔融聚合物的熔点，所述第一反应物和第二反应物彼此保持发生化学反应并产生外观视觉变化的状态。
2.根据权利要求1的指示器，其特征在于，外观视觉变化是颜色变化。
3.根据权利要求2的指示器，其特征在于，颜色变化是能够通过观察窗看到的第一层和第二层变暗。
4.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第一层包括注入或浸入有第一反应物的第二衬底。
5.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第一层包括第一反应物最初包含在其中的可熔融聚合物。
6.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第一衬底或第二衬底包括背景，背景包括比第一反应物和第二反应物接触之前的初始颜色深的图案、标记或颜色。
7.根据权利要求6的指示器，其特征在于，背景最初能够通过观察窗看到，并且至少部分地被外观视觉变化所遮掩。
8.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，可熔融聚合物的熔点为： -10℃至50℃， -5℃至40℃， 0℃至30℃， 10℃至25℃，或者，15℃至25℃。
9.根据权利要求8的指示器，其特征在于，可熔融聚合物的熔点为： 0℃，5℃，10℃，15℃，20℃，25℃，或者，30℃。
10.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，规定时间长度为： 5分钟至60分钟，10分钟至50分钟，15分钟至40分钟，或者，20分钟到30分钟。
11.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，规定时间长度为：至少10分钟，至少15分钟，至少20分钟，至少25分钟，至少30分钟，至少35分钟，或者，至少40分钟。
12.根据权利要求10的指示器，其特征在于，暴露规定时间长度发生在单次暴露于等于可熔融聚合物的熔点和/或高于可熔融聚合物的熔点的温度期间。
13.根据权利要求10的指示器，其特征在于，暴露规定时间长度发生在两次以上暴露于等于可熔融聚合物的熔点和/或高于可熔融聚合物的熔点的温度期间。
14.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，当暴露于低于可熔融聚合物熔点的温度时，可熔融聚合物快速地再固化。
15.根据权利要求14的指示器，其特征在于，可熔融聚合物的再固化包括再结晶。
16.根据权利要求14的指示器，其特征在于，可熔融聚合物的再固化抑制第一和/或第二反应物通过第一和/或第二层迁移。
17.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，可熔融聚合物的分子量为：1,000Da至400,000Da，2,000Da至300,000Da，3,000Da至200,000Da，5,000Da至30,000Da，或者，8,000Da至24,000Da。
18.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第一反应物是溴百里酚蓝或间苯二酚。
19.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第一反应物在第一层中的重量百分比为：0.1％至10％，0.2％至5％，0.5％至3％，或者，1％至2％。
20.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第一反应物在第一层中的重量百分比为：0.5％，0.7％，1％，1.2％，1.5％，2％，3％，或者，4％。
21.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第二反应物是丁胺或5-（羟甲基）糠醛（HMF）。
22.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第二反应物在第二层中的重量百分比为：0.5％至20％，1％至15％，1.5％至10％，或2％至5％。
23.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第二反应物在第二层中的重量百分比为：1％，1.5％，2％，2.5％，3％，3.5％，4%，4.5％，5％，或者，5.5％。
24.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第一和/或第二层包括被配置为影响第一和第二反应物之间反应的添加剂或催化剂。
25.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第二反应物的量以摩尔计超过第一反应物的量。
26.根据权利要求24的指示器，其特征在于，第二反应物的量足以与基本上所有第一反应物反应。
27.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第二反应物的量足以与下面部分的第一反应物反应：至少60％，至少70％，至少80％，至少90％，或者，至少95％。
28.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，第一反应物与第二反应物的重量比为：至少1:1，至少1:1.2，至少1:1.4，至少1:1.5，至少1:1.6，至少1:1.8，或者，至少1:2。
29.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，还包括在第一层和第二层之间的阻挡层。
30.根据权利要求29的指示器，其特征在于，当可熔融聚合物至少部分为液体或至少部分为无定形态时，阻挡层对可熔融聚合物、第一反应物和第二反应物中的至少一个是可渗透的。
31.根据权利要求29的指示器，其特征在于，阻挡层包括可熔融材料。
32.根据权利要求31的指示器，其特征在于，可熔融材料包括可熔融聚合物。
33.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，还包括围绕或在观察窗附近的对照区域。
34.根据权利要求33的指示器，其特征在于，对照区域包括图案、颜色或印刷标记，所述图案、颜色或印刷标记与由第一反应物和第二反应物之间的反应引起的外观视觉变化形成对比或相对应。
35.根据权利要求1、2或3的指示器，其特征在于，附接于产品、容器或产品包装。
36.根据权利要求35的指示器或组合指示器，其特征在于，产品、容器或产品包装包含易变质物质。
37.根据权利要求36的指示器或组合指示器，其特征在于，易变质物质是食品或药物制品。
38. 一种组合指示器，其特征在于，包括：
根据权利要求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、28、29、30、31、32、33或34的指示器；和
冷冻指示器、第二阈值指示器和累积指示器中的至少一个。
39.根据权利要求38的组合指示器，其中，阈值指示器和/或累积指示器被配置为监视温度、pH、湿度或辐射的变化或暴露于温度、pH、湿度或辐射的时间长度中的至少一个。
40.根据权利要求38的组合指示器，其特征在于，附接于产品、容器或产品包装。
41.根据权利要求40的指示器或组合指示器，其特征在于，产品、容器或产品包装包含易变质物质。
42.根据权利要求41的指示器或组合指示器，其特征在于，易变质物质是食品或药物制品。
43.一种激活根据权利要求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、28、29或30的指示器的方法，其特征在于，该方法包括：
将第一层施加到第一衬底的第一面上，使得第一层粘附于第一衬底；
将第二层施加到壳体的第一面上，使得第二层粘附于壳体；
将壳体附接于第一衬底，以使第一层与第二层接触。
44.一种激活根据权利要求31、32、33或34的指示器的方法，其特征在于，该方法包括：
将第一层施加到第一衬底的第一面上，使得第一层粘附于第一衬底；
将阻挡层施加到第一层；
将第二层施加到壳体的第一面上，使得第二层粘附于壳体；
将壳体附接于第一衬底，以使第一层与阻挡层接触。
45.根据权利要求44的方法，其特征在于，还包括在将壳体附接于第一衬底之后去除任选的阻挡层，以允许第一可熔融聚合物层与第二可熔融聚合物层接触。
46.根据权利要求45的方法，其特征在于，还包括对壳体施加压力，以使第二可熔融聚合物层与第一可熔融聚合物层接触。
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