CN112924049A

CN112924049A - 一种温度下限监控器及其应用

Info

Publication number: CN112924049A
Application number: CN202110238734.3A
Authority: CN
Inventors: 王雪飞
Original assignee: University of Chinese Academy of Sciences
Current assignee: University of Chinese Academy of Sciences
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2021-06-08

Abstract

本发明涉及温度监控技术领域，具体公开了一种不可逆的温度监控器及应用。该温度监控器利用水的凝固膨胀引起显色变化来监控环境温度，原料成本低，制作方法简单，且温度低于阈值引发的变色状态不可逆。所述温度监控器使用前在常温环境下存放即可，无需苛刻的保存条件。利用本发明提供的温度监控器，可制成口服胶囊大小，与疫苗、药品、食物等一起封装，且适用于小包装独立封装，可精确记录单个独立包装在存贮、运输过程中是否有低于温度下限的情况发生，并可长期对目标环境监控，不会失效。

Description

一种温度下限监控器及其应用

技术领域

本发明涉及温度监控技术领域，具体地说，涉及一种不可逆可记录环境温度曾低于某一温度的监控器及应用。

背景技术

一些食物和药物的保存和运输要求温度控制在某一范围，如医学规定疫苗需在2℃-8℃保存，超出这一范围疫苗活性会下降或丧失。因此，为确保疫苗的活性，在建立完备的控温设施的同时，精准的温度监控也必不可少。目前，冷链温度监控主要以电子温度计为主，它可以提供实时、远程的数据。但是，电子温度计依靠电源工作，存在断电失效的风险，且成本较高，无法对独立包装监控。我们曾开发一种不可逆热致变色指示器（专利申请号CN20190513703.7），用于监控环境的上限温度，它的工作原理是基于材料的自然属性对环境温度变化的感应变色，特点是可独立工作，制作成本低。如上所述，疫苗存贮对下限温度也有严格的要求，有必要开发相应的的下限温度监控器，配合上限监控，确保疫苗的安全性。除此之外，下限温度监控器还可对那些不宜冰冻的药品或食品进行有效的温度监控。

发明内容

本发明的目的是提供一种不可逆的下限温度监控器及应用。

为了实现本发明目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，设计一种温度监控器，其外形如图1所示，为中空圆柱体或方柱体，中间有隔膜将内部空腔分为两部分，腔体和隔膜所用材质均为硬质透明材料，如透明玻璃或有机玻璃。在其中一侧（工作腔）充满工作物质，另一侧（显色腔）装有显色物质。

进一步，所用工作物质可以是纯水，或溶有微量食盐的纯水，或溶有微量乙醇的纯水，或溶有微量蔗糖的纯水；所用显色物质可以为变色硅胶、硫酸铜粉末或其它水溶性色素中的一种。

本发明所述的温度监控器的工作原理为：将所述低温记录器置于待监控温度的环境中，如果在监控期内环境温度曾低于工作物质凝固点超过一定时间，工作腔内的工作物质凝固，已知水凝固体积会膨胀约十分之一；显色腔为空气和少量固体粉末，温度降低体积收缩。因此，中间隔膜会被膨胀的工作物质顶破，含水的工作物质进入显色腔，，显色腔中的变色硅胶受潮由粉色变蓝色，或其它显色物质遇水形成有色溶液。由此判断监控期内环境温度曾低于限定温度，且超过一定时间。

由于水或其稀溶液凝固体积会膨胀约十分之一，而显色腔体积不小于工作腔十分之一，所以一旦隔断层破裂显色腔的空间可以保证整个监控器的外壁不会被胀裂。

另外，根据依数性原理，在水中溶解少量其它物质，如食盐、蔗糖、乙醇可降低水的凝固点，以此实现不同下限温度的监控。

第二方面，监控器工作腔的腔壁厚度会影响热传导的速度，从而改变工作物质凝固的速度。可以根据所监控环境对温度低于阈值持续时间长度的容忍程度来设计腔壁厚度，厚度越大容忍时间越长。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的温度监控器，利用水结冰体积膨胀破坏隔膜，同时引发变色来记录环境温度曾低于阈值温度。所用材料廉价，试剂无毒无害，且有效封装。可以真实地记录温度低于下限阈值的历史，且无法人为改变结果。监控器无需特殊保存，只需保证温度不低于零摄氏度，使用前无需做任何启动处理。记录器可制作成口服胶囊大小，与疫苗、药品、食物等一起封装，且适用于小包装独立封装，可精确监控单个独立包装在存贮、运输过程中是否有异常情况发生，并可长期对目标环境监控，不会失效。

附图说明

图1是本发明所述低温监控器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用于对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员在不背离本发明的宗旨和精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1 温度监控器

取一段一侧开口的玻璃管，长20 mm，内径5 mm，壁厚1 mm，将硫酸铜粉末1 mg放入管内；取直径4.9 mm，厚0.2 mm的圆形玻璃片作为隔膜，推入上述玻璃管内距管口12 mm处，并在管壁接缝处抹密封胶固定；再向管内注入纯水；最后管口用直径7 mm，厚1 mm的玻璃片封堵，温度监控器制备完毕。

实施例2 温度监控器

将实验例1中的玻璃管用有机玻璃管代替。

实施例3 温度监控器

将实验例1中的硫酸铜粉末用变色硅胶代替。

实施例4 温度监控器

将实施例1中的纯水用重量比3%的食盐水代替，监控阈值温度-3℃。

实验例1 温度监控器应用

将实施例1的监控器置于要监控的环境中，监控期内温度监控器不要离开所监控的环境。当环境温度低于零度后，工作腔中的水结冰膨胀将中间隔断层撑破，显色腔的硫酸铜接触到冰会导致冰的凝固点降低，形成硫酸铜溶液，呈明显的蓝色。即使后期温度重新回归零度以上，由于两侧腔体连通，蓝色硫酸铜水溶液会充满整个腔体。

实验例2 温度监控器应用

将实施例3的监控器置于要监控的环境中，当环境温度低于零度后，工作腔中的水结冰膨胀将中间隔断层撑破，显色腔中的变色硅胶吸水由蓝色变为粉色。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种温度监控器，其外形如图1所示，为中空圆柱体或方柱，中间有薄层隔膜将内部空腔分为两部分，其中工作腔充满工作物质，显色腔装有显色剂。

2.根据权利要求1所述温度监控器，其特征在于，壳体所用材质为硬质透明玻璃或有机玻璃，隔膜材料为硬质玻璃。

3.根据权利要求1所述温度监控器，其特征在于，隔膜的厚度小于腔体壁厚的五分之一，隔膜的厚度小于工作腔长度的十分之一，显色腔体积不少于工作腔体积的十分之一。

4.根据权利要求1所述温度监控器，其特征在于，所装工作物质为下列中的任意一种：纯水、溶有少量食盐的纯水、溶有少量乙醇的纯水、溶有少量蔗糖的纯水；所用显色剂为下列中的任意一种：变色硅胶、硫酸铜粉末或其它水溶性染料。

5.根据权利要求1所述温度监控器，其制作方法为选用一端开口另一端封堵的玻璃管或有机玻璃管作为腔体，将显色剂沿开口端放入管底；再将直径与管体内径吻合的玻璃隔膜推入，用胶水将其固定于管内适当位置，将显色剂密封在管内；沿管口注满工作物质，再将管口用硬质材料封严。

6.根据权利要求1所述温度监控器，其特征在于，可通过改变壳体的壁厚来调节监控器对环境温度变化的响应速度。

7.根据权利要求1至6所述温度监控器，其特征在于，当温度降至工作物质凝固点以下，工作物质凝固，体积膨胀，将中间隔膜顶破，工作物质进入显色腔，显色腔中的显色物质遇工作物质发生颜色变化或形成有色溶液。

8.权利要求1至6任一项所述的温度监控器在监控环境温度中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，将所述冰点记录器置于待监控温度的环境中，若在监控期内显色腔内变色硅胶变色或出现有色液体，说明环境温度曾低于阈值。