DE102021124022A1

DE102021124022A1 - Umgebungshistorienwächter mit positionsverschiebung und sicherheitsfunktionen

Info

Publication number: DE102021124022A1
Application number: DE102021124022.0A
Authority: DE
Inventors: Marielle K. Smith; Mohannad Abdo; Thi N. No; Brian S. Huffmann
Original assignee: Temptime Corp
Current assignee: Lifelines Technology Inc
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2022-03-31
Also published as: US20220161591A1; GB2601221A; BE1028580A1; US11241902B1; US20230398806A1; US11738587B2; BE1028580B1; GB202113157D0

Abstract

Umgebungswächter zum Überwachen einer vorbestimmten Umgebungsaussetzung, beispielsweise einer historischen Wärmeaussetzung, wie einer kumulativen Umgebungswärmeaussetzung und/oder einer Spitzenaussetzung der Umgebungswärme, können ein Umgebungsindikatormaterial und ein Sicherheitsmaterial umfassen. Der Umgebungswächter kann so konfiguriert sein, dass er an einem Wirtsprodukt befestigt wird, um die vorbestimmte Umgebungsaussetzung des Wirtsprodukts zu überwachen, und zusätzlich als ein Fälschungsschutzindikator dienen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Offenbarung ist im Allgemeinen auf das Gebiet von Umgebungswächtern gerichtet, einschließlich Wächtern für die historische Temperaturaussetzung, wie beispielsweise eine vorbestimmte kumulative Umgebungswärmeaussetzung und/oder eine vorbestimmte Spitzenumgebungswärmeaussetzung. Die offenbarten Wächter können ein Sicherheitsmaterial enthalten, das für andere Zwecke verwendet werden kann, wie zum Beispiel zum Schutz vor Fälschungen.
HINTERGRUND
Viele Handelsprodukte sind temperaturempfindlich oder verderblich und können an Wirksamkeit oder Qualität verlieren, wenn sie vor ihrer Verwendung übermäßiger Umgebungswärme ausgesetzt werden. Beispiele für wärmeempfindliche Handelsprodukte sind bestimmte Pharmazeutika, Medizinprodukte und Lebensmittel sowie einige Industrieprodukte. Es sind Temperaturwächter bekannt, die eine einfache visuelle Anzeige der historischen Aussetzung eines Wirtsprodukts gegenüber Wärme liefern können, z. B. kumulative oder maximale Wärmeaussetzung. Ein in der Nähe oder auf der Produktverpackung angebrachter Indikator wird im Laufe der Zeit Temperaturen ausgesetzt, die denen des Produkts selbst nahe kommen. Die visuelle Anzeige kann verwendet werden, um zu signalisieren, ob ein Produkt an Qualität oder Frische verloren hat. Einige Temperaturwächter können die historische Temperaturaussetzung gegenüber verschiedenen Bedingungen im Laufe der Zeit in einer vorhersagbaren, quantitativen Weise integrieren und können verwendet werden, um die kumulative Wärmeaussetzung zu überwachen, um die nützliche Haltbarkeit von temperaturempfindlichen oder verderblichen Wirtsprodukten anzuzeigen, oder für andere Zwecke. Das Produkt kann auch als Reaktion auf andere Umgebungsfaktoren wie Feuchtigkeit, Strahlung, Sauerstoffaussetzung, Aussetzung gegenüber biologischen Materialien bestimmter Arten usw. empfindlich oder verderblich sein.
Bekannte Temperaturwächter, die auf chemischen oder elektrochemischen oder anderen physikalischen Veränderungen in einem Wächtermaterial basieren, können billiger sein und können eine Farbänderung an einem vorbestimmten Endpunkt bereitstellen, um einen möglichen Qualitäts- oder Frischeverlust des Wirtsprodukts anzuzeigen. Der Farbwechsel kann in einem geeigneten Etikett oder dergleichen angezeigt werden, um optisch, beispielsweise visuell, von einem menschlichen Betrachter oder von einem elektronischen Gerät wie einem Strichcodescanner oder Mobiltelefon gelesen zu werden. Die Farbänderung kann chromatisch oder achromatisch sein oder durch eine andere visuell erfassbare optische Parameteränderung bereitgestellt werden. Die Temperaturreaktionsparameter des Temperaturwächters über die Zeit können so konfiguriert sein, dass sie mit einer Verschlechterungscharakteristik des Wirtsprodukts korrelieren, um die Farbänderung geeignet mit dem wahrscheinlichen Zustand des Wirtsprodukts zu koordinieren. Andere Arten von Umgebungseinflüssen können sich als Reaktion auf die Aussetzung gegenüber Feuchtigkeit, Sauerstoff, Strahlung, Biologika oder anderen Arten von Umgebungsfaktoren, die die Akzeptanz des Wirtsprodukts beeinflussen können, in ähnlicher Weise verhalten.
Einige bekannte Temperaturwächter verwenden diacetylenische Monomerverbindungen, die als Reaktion auf Umgebungsbedingungen wie Temperaturaussetzung polymerisieren, um eine Farbänderung bereitzustellen. Siehe zum Beispiel die US-Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 2009/0131718; 2011/0086995 ; und 2008/0004372 ; und US-Patent Nr. 4,789,637; 4,788,151; 5,254,473; 5,053,339; 5,045,283; 4,189,399; 4,384,980 ; und 3,999,946 .
Einige andere Temperaturwächter verwenden eine Diffusionstechnologie, zum Beispiel die US-Patente Nr. 6,741,523 ; 6,614,728 ; und 5,667,303 ; und US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2003/0053377. Neben der Diffusion beruhen andere Arten von Temperatur- oder Wärmeaussetzungswächtern auch auf anderen Arten der Bewegung eines Indikatormaterials als Reaktion auf eine Umgebungsaussetzung, zum Beispiel Gefrierindikatoren, bei denen das Gefrieren einer Flüssigkeit einen Behälter zerbricht, ein Färbemittel freisetzt, oder Spitzentemperaturindikatoren, die eine Flüssigkeit freisetzen, die fließt, wenn ein schmelzbarer Feststoff schmilzt.
Darüber hinaus kann die Qualität oder Sicherheit bestimmter temperaturempfindlicher oder verderblicher Produkte, beispielsweise Impfstoffe und empfindliche Medikamente, sowie einiger Lebensmittel und anderer Produkte, einschließlich einiger Industrieprodukte, beeinträchtigt werden, wenn sie relativ kurzzeitig einer Temperatur ausgesetzt werden, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Es sind verschiedene Vorrichtungen zum Überwachen solcher Temperaturaussetzungen bekannt, einschließlich jener in den US-Patenten Nr. 7,517,146; 5,709,472 ; und 6,042,264 .
Weiterhin bezieht sich das US-Patent Nr. 5,057,434 von Prusik et al. (hierin „Prusik et al. '434“) auf eine verbesserte Temperaturwächtervorrichtung, die beim Überwachen der Umgebungsaussetzung von Produkten nützlich ist, die als Reaktion auf solche Belastungen progressiven Qualitätsänderungen unterliegen. Siehe z. B. Spalte 1, Zeilen 5-8 von Prusik et al. '434. Wie beschrieben, können ein kumulativer Temperaturwächter und ein Schwellenwertindikator in ein einzelnes Gerät integriert werden. Ferner kann die Vorrichtung als Funktion von Zeit und Temperatur allmählich und irreversibel Farbe entwickeln und den tatsächlichen Zustand eines sich verschlechternden Produkts genauer überwachen als dies ein einzelner Indikator tut, siehe z. B. Zusammenfassung von Prusik '434. Die Fähigkeiten des Systems können durch eine Sperrschicht verbessert werden, die den Farbentwicklungsvorgang verzögert. Siehe z. B. Spalte 9, Zeilen 25-33.
Alle der obigen Typen von Umgebungsindikatoren können beispielsweise durch Hinzufügen anderer Merkmale, z. B. Fälschungsschutzmerkmale, unter Verwendung von in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen beispielhaften Ansätzen verbessert werden.
KURZDARSTELLUNG
Hierin offenbart sind Umgebungswächter zum Überwachen einer vorbestimmten Umgebungswärmebelastung, wie beispielsweise einer vorbestimmten kumulativen Umgebungswärmebelastung und/oder einer vorbestimmten Spitzenumgebungswärmebelastung; und für andere Zwecke, wie zum Beispiel das sichere Überwachen der Authentizität des Umgebungswächters oder eines Wirtsprodukts, mit dem der Umgebungswächter verbunden ist.
Aspekte des hierin beschriebenen Gegenstands können allein oder in Kombination mit einem oder mehreren anderen hierin beschriebenen Aspekten nützlich sein. In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Wächter für die historische Temperaturaussetzung ein Substrat. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung umfasst auch ein optisch lesbares, wärmeempfindliches Indikatorelement, das vom Substrat getragen wird. Darüber hinaus umfasst das Indikatorelement ferner ein Indikatormaterial, das so konfiguriert ist, dass es sich als Reaktion auf eine vorbestimmte Temperaturaussetzung bewegt. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung umfasst auch ein vom Substrat getragenes Sicherheitsmaterial. Das Sicherheitsmaterial umfasst ferner ein lumineszierendes Material, das dazu konfiguriert ist, ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe zu ergeben, wenn es spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, oder ein photochromes Material, das dazu konfiguriert ist, den Farbzustand zu ändern, wenn es spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist die vorbestimmte Temperaturaussetzung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gefrieraussetzung, Auftauaussetzung, Spitzentemperaturaussetzung, kumulative Wärmeaussetzung, und Kombinationen davon.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Sicherheitsmaterial das lumineszierende Material, das vor der Lichtaussetzung mit den spezifischen Lichtwellenlängen für das bloße Auge unter normalen Lichtverhältnissen nicht erkennbar ist, oder das Sicherheitsmaterial enthält das photochrome Material, das unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge nicht erkennbar ist, bevor es seinen Farbzustand ändert, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Sicherheitsmaterial das lumineszierende Material und das helle Erscheinungsbild einer vorbestimmten Farbe ist mit bloßem Auge nicht erkennbar, oder das Sicherheitsmaterial umfasst das photochrome Material, das mit bloßem Auge nicht erkennbar ist, nachdem es seinen Farbzustand ändert, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, liegen die spezifischen Lichtwellenlängen in einem Bereich ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus etwa 10-400 nm, etwa 10-380 nm, etwa 10-100 nm, etwa 100-280 nm, etwa 280-315 nm, etwa 315-400 nm, etwa 180-380 nm, etwa 180-400 nm, etwa 100-400 nm, etwa 100-315 nm, etwa 280-400 nm, etwa 400-500 nm, etwa 700 nm-1 mm, etwa 700 nm-1,1 µm, etwa 780 nm-1,4 µm, etwa 1,4-3 µm und etwa 3 µm-1 mm.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Sicherheitsmaterial das lumineszierende Material, das mindestens eine Komponente umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem phosphoreszierenden Material, einem fluoreszierenden Material, einem phosphoreszierenden Farbstoff, einer phosphoreszierender Tinte, einem fluoreszierenden Farbstoff, einer fluoreszierender Tinte, einem photochromen Material, einem irreversibel photochromen Material, einer photochromer Tinte, einem photochromen Farbstoff, einem Infrarot-reflektierenden Material, einem Ultraviolett-reflektierenden Material, einem Infrarotabsorbierenden Material, einem Ultraviolett-absorbierenden Material, einem optisch refraktiven Material, einem optisch diffraktiven Material, einem holographischen Material, Strontiumaluminat, CaS, ZnS, SiO₂ und einem phosphoreszierenden Pigmentpulver.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Sicherheitsmaterial das photochrome Material, das mindestens eine Komponente umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer organischen Metallverbindung einschließlich Triarylmethane, Stilbene, Azastilbene, Nitrone, Fulgide, Spiropyrane, Naphthopyrane, Spirooxazine, Chinone, photochrome Chinone, Phenoxynaphthacenchinon, Diarylethene, Azobenzole und Dithizonate von Metallen; eine anorganische photochrome Verbindung, einschließlich Silberchlorid, Silberhalogenide, Zinkhalogenide, Yttriumoxyhydrid, photochrome Silikatgläser, die Silberhalogenidmikrokristalle enthalten, einschließlich AgBr oder AgCl, aktivierte Kristalle von Alkalimetallhalogenidverbindungen, einschließlich KC1, KBr oder NaF, und dotierte Salze oder Oxide von Erdalkalimetalle einschließlich CaF₂/La, Ce oder SrTiO₃/Fe+Mo; eine photochrome Koordinationsverbindung, einschließlich einer Natriumnitroprussidverbindung oder einer Rutheniumsulfoxidverbindung; und Kombinationen davon.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Sicherheitsmaterial das photochrome Material, das mindestens eine Komponente umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Spiropyranen, Naphthopyranen und Spirooxazinen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das lumineszierende Material derart konfiguriert, dass es das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe ergibt, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, und die helle Erscheinung der vorbestimmten Farbe bleibt für mindestens ein vorbestimmtes Intervall nach Beendigung der Beleuchtung mit den spezifischen Lichtwellenlängen bestehen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, beträgt das vorbestimmte Intervall etwa 0,1-60 Sekunden.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, beträgt das vorbestimmte Intervall etwa 1-15 Sekunden.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das lumineszierende Material eine UV-Tinte ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer grünen UV-Tinte, einer blauen UV-Tinte, einer rosa UV-Tinte, einer gelben UV-Tinte, einer roten UV-Tinte, einer klaren UV-Tinte und Kombinationen davon.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das lumineszierende Material eine phosphoreszierende Komponente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus grünem phosphoreszierendem Pigmentpulver, rotem phosphoreszierendem ZnS-Pigmentpulver, Rot CaS phosphoreszierendem Pigmentpulver, Strontiumaluminat, CaS, ZnS, SiO₂, Calciumsulfid, Strontiumaluminat Euporium Dysprosium, Yttirium Oxid, ZnS:Cu und Kombinationen davon.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das Indikatorelement unterhalb einer Basistemperatur inaktiv und reagiert bei oder oberhalb einer Aktivierungstemperatur thermisch, um irreversibel in Bezug auf zeitliche kumulative Umgebungstemperaturaussetzung oberhalb der Aktivierungstemperatur aufzuzeichnen, wobei die Aktivierungstemperatur gleich oder größer als die Basistemperatur ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das Indikatormaterial ein schmelzbarer Feststoff bei oder unterhalb der Basistemperatur in seinem Anfangszustand und schmilzt zu einer viskosen Flüssigkeit bei oder über einer bestimmten Temperatur und beginnt zu fließen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Indikatorelement ein Transportelement, das das Indikatormaterial trägt, eine Verschiebung des Indikatormaterials ist eine Verschiebung in Bezug auf das Transportelement, und eine Verschiebung des Sicherheitsmaterials ist eine Verschiebung in Bezug auf das Transportelement.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, wird das Sicherheitsmaterial in das Indikatormaterial eingemischt und ist ein Teil davon, so dass das Sicherheitsmaterial zusammen mit dem Indikatormaterial in Bezug auf das Transportelement verschoben wird, und die Verschiebung des Sicherheitsmaterials dieselbe wie die Verschiebung des Indikatormaterials ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das Sicherheitsmaterial kein Teil des Indikatormaterials und die Verschiebung des Indikatormaterials verdeckt oder enthüllt das Sicherheitsmaterial.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist die Änderung des Farbzustands des photochromen Materials eine Änderung des Reflexionsvermögens, eine Änderung der Transparenz, eine Änderung des Farbtons, und/oder eine Änderung der scheinbaren Farbe, wenn sie den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird.
Aspekte des hierin beschriebenen Gegenstands können allein oder in Kombination mit einem oder mehreren anderen hierin beschriebenen Aspekten nützlich sein. In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Umgebungswächter ein Substrat und ein Umgebungsindikatormaterial, das von dem Substrat getragen wird. Das Umgebungsindikatormaterial ist so konfiguriert, dass es seinen Farbzustand als Reaktion auf eine vorbestimmte Umgebungsaussetzung anders als Lichtaussetzung ändert. Der Umgebungswächter umfasst auch ein Sicherheitsmaterial, das von dem Substrat getragen wird, wobei das Sicherheitsmaterial entweder ein photochromes Material ist, das so konfiguriert ist, dass es seinen Farbzustand ändert, wenn es bestimmten Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, oder ein lumineszierendes Material, das dazu konfiguriert ist, ein helles Erscheinungsbild einer vorbestimmten Farbe zu ergeben, wenn es spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das Umgebungsindikatormaterial dazu konfiguriert, seinen Farbzustand als Reaktion auf die vorbestimmte Umgebungsaussetzung irreversibel zu ändern.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das Umgebungsindikatormaterial derart konfiguriert, dass es seinen Farbzustand als Reaktion auf die vorbestimmte Umgebungsaussetzung halbreversibel ändert, und den geänderten Farbzustand beibehält, bis die Umgebungsaussetzung unter einen zweiten unteren Lichtaussetzungsschwellenwert fällt.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist der Umgebungswächter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Strahlenaussetzungswächter, einem Feuchtigkeitsaussetzungswächter, einem Sauerstoffaussetzungswächter, einem Gefrierwächter, einem Auftauwächter, einem Wächter für die maximale Wärmeaussetzung und einem Wächter für die kumulative Wärmeaussetzung, einem Indikator für die aktuelle Temperatur, einem pH-Indikator und Kombinationen davon.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, wird das Sicherheitsmaterial mit dem Umgebungsindikatormaterial vermischt, darunter positioniert oder darüber positioniert.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, befindet sich das Sicherheitsmaterial in der Nähe des Umgebungsindikatormaterials auf dem Substrat.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, wird die Änderung des Farbzustands des Umgebungsindikatormaterials aus der Gruppe ausgewählt, die aus einer Änderung des Reflexionsvermögens, einer Änderung der Transparenz, einer Änderung des Farbtons, einer Änderung der scheinbaren Farbe, Verdunkelung, Aufhellung und Kombinationen davon besteht.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist der Umgebungswächter so konfiguriert, dass die Änderung des Farbzustands des Umgebungsindikatormaterials als Reaktion auf die vorbestimmte Umgebungsaussetzung nicht mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung erkennbar ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist die Änderung des Farbzustands des Umgebungsindikatormaterials eine Änderung der Transparenz.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist die Änderung des Farbzustands des Umgebungsindikatormaterials eine Änderung der Transparenz, die das Sicherheitsmaterial enthüllt oder verbirgt.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand opak und weist eine erste Farbe vor der vorbestimmten Umgebungsaussetzung auf, und ein Hintergrund unter dem Umgebungsindikatormaterial weist eine Hintergrundfarbe auf.Die erste Farbe und die Hintergrundfarbe sind gleich oder ähnlich, so dass unter normalen Lichtverhältnissen zwischen der ersten Farbe und der Hintergrundfarbe kein Farbkontrast mit bloßem Auge erkennbar ist. Wenn das Umgebungsindikatormaterial der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wurde und seinen Farbzustand ändert, um transparent zu werden, werden der Hintergrund und das Sicherheitsmaterial freigelegt, so dass der Umgebungswächter die mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen erkennbare Farbe nicht ändert und so ist das Sicherheitsmaterial nur sichtbar, wenn sowohl das Umgebungsindikatormaterial transparent ist als auch das Sicherheitsmaterial den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wurde.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, liegen die spezifischen Lichtwellenlängen in einem Bereich ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus etwa 10-400 nm, etwa 10-380 nm, etwa 10-100 nm, etwa 100-280 nm, etwa 280-315 nm, etwa 315-400 nm, etwa 180-380 nm, etwa 180-400 nm, etwa 100-400 nm, etwa 100-315 nm, etwa 280-400 nm, etwa 400-500 nm, etwa 700 nm-1 mm, etwa 700 nm-1,1 µm, etwa 780 nm-1,4 µm, etwa 1,4-3 µm und etwa 3 µm-1 mm.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das Sicherheitsmaterial das lumineszierende Material und das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe ist unter normalen Lichtverhältnissen für das bloße Auge unsichtbar / nicht erkennbar.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ändert das Umgebungsindikatormaterial den Farbzustand als Reaktion auf die Temperatur.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Umgebungsindikatormaterial einen schmelzbaren Feststoff und ist dazu konfiguriert, den Farbzustand als Reaktion auf das Schmelzen des schmelzbaren Feststoffs bei einer vorbestimmten Temperatur zu ändern, wobei die Farbzustandsänderung bestehen bleibt, nachdem sich der schmelzbare Feststoff wieder verfestigt hat.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst der schmelzbare Feststoff ein Polymer mit Seitenkettenkristallinität (SCC).
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst der schmelzbare Feststoff ein Alkan, einen Alkylester und/oder ein Wachs.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Umgebungsindikatormaterial eine aktive diacetylenische Verbindung, die dazu konfiguriert ist, ihren Farbzustand als Reaktion auf kumulative Wärmeaussetzung im Zeitverlauf zu ändern.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand opak und wird über dem Sicherheitsmaterial positioniert, so dass das Sicherheitsmaterial und das Substrat durch das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand verdeckt wird und freigelegt wird, sobald das Umgebungsindikatormaterial der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wurde und seinen Farbzustand ändert, um transparent zu werden.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst der Umgebungswächter ferner eine Referenzkomponente, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration getragen wird, als Referenzschicht mit einem Referenzring mit eine undurchsichtige Farbe und ein Sichtfenster, das transparent ist, oder ein Loch. Die Referenzschicht wird über dem Umgebungsindikatormaterial positioniert, und der Referenzring weist eine dritte Farbe auf, die in Farbe oder Farbton einer zweiten Farbe des Substrats ähnlich ist oder dunkler aussieht als die zweite Farbe des Substrats. Das Substrat ist nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung durch das Sichtfenster der Referenzschicht sichtbar.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist die vorbestimmte Umgebungsaussetzung eine vorbestimmte Wärmeaussetzung.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist die vorbestimmte Wärmeaussetzung eine vorbestimmte kumulative Umgebungswärmeaussetzung.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist die vorbestimmte Wärmeaussetzung eine vorbestimmte Spitzenumgebungswärmeaussetzung.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist der Umgebungswächter dazu konfiguriert, die Farbe zu ändern, die mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung erkennbar ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, weist das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand eine erste Farbe auf, das Substrat weist eine zweite Farbe auf und die erste Farbe unterscheidet sich von der zweiten Farbe, so dass unter normalen Lichtverhältnissen ein Farbkontrast zwischen der ersten und der zweiten Farbe mit bloßem Auge erkannt werden kann. Wenn das Umgebungsindikatormaterial der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wurde und seinen Farbzustand ändert, um transparent zu werden, werden das Substrat und das lumineszierende Material freigelegt, und der Umgebungswächter ändert die Farbe, die mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen erkennbar ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist die erste Farbe weiß oder hell und die zweite Farbe ist eine dunkle Farbe, die dunkler als die erste Farbe ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst der Umgebungswächter ferner eine Referenzkomponente, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration getragen wird, als Referenzschicht mit einem Referenzring mit eine undurchsichtige Farbe und ein Sichtfenster, das transparent ist, oder ein Loch. Die Referenzschicht wird über dem Umgebungsindikatormaterial positioniert. Darüber hinaus weist das Substrat eine dunkle Farbe auf, die in Farbe oder Farbton dem Referenzring ähnlich ist oder dunkler aussieht als der Referenzring, und das Substrat ist nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung durch das Sichtfenster der Referenzschicht sichtbar.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Umgebungsindikatormaterial einen schmelzbaren Feststoff und ist dazu konfiguriert, eine erste Schicht zu bilden. Das Sicherheitsmaterial wird mit demselben schmelzbaren Feststoff vermischt und zur Bildung einer zweiten Schicht konfiguriert. Die zweite Schicht ist zwischen der ersten Schicht und dem Substrat positioniert. Der schmelzbare Feststoff ist in seinem anfänglichen Farbzustand opak, so dass das Sicherheitsmaterial und das Substrat verdeckt werden. Darüber hinaus schmilzt der schmelzbare Feststoff und ändert seinen Farbzustand irreversibel von opak zu transparent als Reaktion auf die vorbestimmte Wärmeaussetzung, um das lumineszierende Material und das Substrat freizulegen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, weist das Umgebungsindikatormaterial eine erste Farbe auf, die eine weiße oder helle Farbe ist, das Substrat weist eine zweite Farbe auf, die gleich oder ähnlich wie die erste Farbe ist, so dass unter normalen Lichtverhältnissen kein Farbkontrast zwischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe mit bloßem Auge erkennbar ist und der Umgebungswächter ändert seine für das bloße Auge sichtbare Farbe unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung nicht.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst der Umgebungswächter ferner eine Referenzkomponente, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration getragen wird, als Referenzschicht mit einem Referenzring mit eine undurchsichtige Farbe und ein Sichtfenster, das transparent ist, oder ein Loch. Die Referenzschicht ist über der ersten Schicht positioniert, und der Referenzring weist eine dritte Farbe auf, die in Farbe oder Farbton der zweiten Farbe des Substrats ähnlich ist oder dunkler aussieht als die zweite Farbe des Substrats. Das Substrat ist nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung durch das Sichtfenster der Referenzschicht sichtbar.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, weist das Umgebungsindikatormaterial eine erste Farbe auf, die weiß oder hell ist. Das Substrat weist eine zweite Farbe auf, die dunkler als die erste Farbe ist, so dass unter normalen Lichtverhältnissen ein Farbkontrast zwischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe mit bloßem Auge erkennbar ist. Darüber hinaus ändert der Umgebungswächter die Farbe nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst der Umgebungswächter ferner eine Referenzkomponente, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration getragen wird, als Referenzschicht mit einem Referenzring mit eine undurchsichtige Farbe und ein Sichtfenster, das transparent ist, oder ein Loch. Die Referenzschicht ist über der ersten Schicht positioniert, und der Referenzring weist eine dritte Farbe auf, die in Farbe oder Farbton der zweiten Farbe des Substrats ähnlich ist oder dunkler aussieht als die zweite Farbe des Substrats. Das Substrat ist nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung durch das Sichtfenster der Referenzschicht sichtbar.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand transparent und befindet sich über dem Sicherheitsmaterial, so dass das Sicherheitsmaterial durch das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand sichtbar ist und verdeckt ist, sobald das Umgebungsindikatormaterial seinen Farbzustand irreversibel ändert, so dass er nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung opak wird. Das Umgebungsindikatormaterial wird von dem Substrat in einer Schichtkonfiguration als eine erste Schicht getragen, und das Sicherheitsmaterial wird durch das Substrat in einer Schichtkonfiguration als eine zweite Schicht getragen, die zwischen der ersten Schicht und dem Substrat positioniert ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, weist das Umgebungsindikatormaterial nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung eine erste Farbe auf. Darüber hinaus weist das Substrat eine zweite Farbe auf, und die erste Farbe und die zweite Farbe sind gleich oder ähnlich, so dass unter normalen Lichtverhältnissen zwischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe kein Farbkontrast mit bloßem Auge erkennbar ist. Darüber hinaus ändert der Umgebungswächter unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung die für das bloße Auge sichtbare Farbe nicht.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, weist das Umgebungsindikatormaterial nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung eine erste Farbe auf, und das Substrat weist eine zweite Farbe auf. Die erste Farbe unterscheidet sich von der zweiten Farbe, so dass ein Farbkontrast zwischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen erkennbar ist, und der Umgebungswächter ändert die Farbe nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das Sicherheitsmaterial ein lumineszierendes Material und der Umgebungswächter ist so konfiguriert, dass das lumineszierende Material immer sichtbar ist und das helle Aussehen der vorbestimmten Farbe verleiht, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, ungeachtet des Farbzustands des Umgebungsindikatormaterials, jedoch unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge nicht erkennbar ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, beinhaltet der Umgebungswächter ferner eine Referenzkomponente, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration als Referenzschicht mit einem Referenzring getragen wird, und wobei das Sicherheitsmaterial innerhalb des Referenzrings positioniert ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Sicherheitsmaterial ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem phosphoreszierenden Material, einem fluoreszierenden Material, einer phosphoreszierenden Tinte, eine fluoreszierende Tinte, einem phosphoreszierenden Farbstoff, einem fluoreszierenden Farbstoff, einem photochromen Material, einem irreversibel photochromem Material, einer photochromen Tinte, einem photochromen Farbstoff, einem Infrarot-reflektierenden Material, einem Ultraviolett-reflektierenden Material, einem Infrarotabsorbierenden Material, einem Ultraviolett-absorbierenden Material, einem optisch refraktiven Material, einem optisch diffraktiven Material, einem holographischen Material, Strontiumaluminat, CaS, ZnS, SiO₂, grünem phosphoreszierenden Pigmentpulver, rotem phosphoreszierenden ZnS-Pigmentpulver, rotem phosphoreszierenden CaS-Pigmentpulver und Kombinationen davon.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Umgebungsindikatormaterial das lumineszierende Material, das unter normalen Lichtverhältnissen schwach gefärbt, farblos oder transparent erscheint und ein helles Erscheinungsbild einer vorbestimmten Farbe ergibt, wenn sie den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird. Darüber hinaus verleiht das lumineszierende Material nach Beendigung der Aussetzung gegenüber den spezifischen Lichtwellenlängen für mindestens ein vorbestimmtes Intervall weiterhin das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, liegt das mindestens eine vorbestimmte Intervall im Bereich von etwa 0,1-60 Sekunden.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, liegt das mindestens eine vorbestimmte Intervall im Bereich von etwa 1 bis 15 Sekunden.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Umgebungsindikatormaterial das lumineszierende Material, das unter normalen Lichtverhältnissen mit einer ersten Farbe gefärbt erscheint und ein helles Erscheinungsbild einer zweiten vorbestimmten Farbe ergibt, wenn sie den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird. Das lumineszierende Material ergibt weiterhin das helle Erscheinungsbild der zweiten vorbestimmten Farbe für mindestens ein vorbestimmtes Intervall nach Beendigung der Lichtaussetzung mit den spezifischen Lichtwellenlängen.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit jedem anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist die erste Farbe rosa, rot, lila, blau, gelb oder grün.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, wird die Änderung des Farbzustands des photochromen Materials aus der Gruppe ausgewählt, die aus einer Änderung des Reflexionsvermögens, einer Änderung der Transparenz, einer Änderung des Farbtons, einer Änderung der scheinbaren Farbe, einer Änderung der Farbintensität, einer Änderung der Helligkeit und Kombinationen davon besteht, wenn sie den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt werden.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst das Sicherheitsmaterial das photochrome Material, das mindestens eine Komponente umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer organischen Metallverbindung besteht, einschließlich Triarylmethane, Stilbene, Azastilbene, Nitrone, Fulgide, Spiropyrane, Naphthopyrane, Spirooxazine, Chinone, photochrome Chinone, Phenoxynaphthacenchinon, Qiarylethene, Azobenzole und Dithizonate von Metallen; eine anorganische photochrome Verbindung, einschließlich Silberchlorid, Silberhalogenide, Zinkhalogenide, Yttriumoxyhydrid, photochrome Silikatgläser, die Silberhalogenidmikrokristalle enthalten, einschließlich AgBr oder AgCl, aktivierte Kristalle von Alkalimetallhalogenidverbindungen, einschließlich KC1, KBr oder NaF, und dotierte Salze oder Oxide von Erdalkalimetalle einschließlich CaF₂/La, Ce oder SrTiO₃/Fe+Mo; eine photochrome Koordinationsverbindung, einschließlich einer Natriumnitroprussidverbindung oder einer Rutheniumsulfoxidverbindung; und Kombinationen davon.
Aspekte des hierin beschriebenen Gegenstands können allein oder in Kombination mit einem oder mehreren anderen hierin beschriebenen Aspekten nützlich sein. In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Umgebungsaussetzungsindikator ein Substrat und ein Umgebungsindikatormaterial, das von dem Substrat getragen wird, das in einem anfänglichen Farbzustand opak ist und konfiguriert ist, seinen Farbzustand als Reaktion auf eine andere vorbestimmte Umgebungsaussetzung als Lichtaussetzung in transparent zu ändern. Der Umgebungsaussetzungsindikator umfasst auch einen Hintergrund, der von dem Substrat getragen wird und unter dem Umgebungsindikatormaterial liegt. Der Hintergrund hat unter normalen Lichtverhältnissen für das bloße Auge eine scheinbare Farbe, die gleich oder ähnlich der scheinbaren Farbe des Umgebungsindikatormaterials in seinem anfänglichen Farbzustand ist, so dass unter normalen Lichtverhältnissen die Änderung des Farbzustands des Umgebungsindikatormaterials unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge nicht erkennbar ist.Darüber hinaus umfasst der Umgebungsaussetzungsindikator ein Sicherheitsmaterial, das von dem Substrat und unter dem Umgebungsindikatormaterial getragen wird, wobei das Sicherheitsmaterial entweder ein photochromes Material ist, das dazu konfiguriert ist, seinen Farbzustand zu ändern, wenn es bestimmten Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, oder ein lumineszierendes Material, das dazu konfiguriert ist, ein helles Erscheinen einer vorbestimmten Farbe zu verleihen, wenn sie den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, ist das Umgebungsindikatormaterial ein erstes Umgebungsindikatormaterial und der Umgebungsaussetzungsindikator umfasst ferner ein zweites Umgebungsindikatormaterial, das dazu konfiguriert ist, seinen Farbzustand als Reaktion auf eine zweite vorbestimmte Umgebungsaussetzung anders als Lichtbelastung zu ändern, so dass die Änderung des Farbzustands des zweiten Umgebungsindikatormaterials unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge sichtbar ist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, umfasst der Hintergrund das zweite Umgebungsaussetzungsmaterial.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, reagieren das erste und das zweite Umgebungsindikatormaterial beide auf dieselbe Art von Umgebungsaussetzung, und das zweite Umgebungsindikatormaterial ist weniger empfindlicher als das erste Umgebungsindikatormaterial.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, reagieren das erste und das zweite Umgebungsindikatormaterial auf eine maximale Wärmeaussetzung und das erste Umgebungsindikatormaterial ändert seinen Farbzustand bei einer niedrigeren Temperatur als das zweite Umgebungsaussetzungsindikatormaterial.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, reagieren das erste und das zweite Umgebungsindikatormaterial auf kumulative Wärmeaussetzung.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung, der in Kombination mit einem beliebigen anderen Aspekt oder einer Kombination von hier aufgeführten Aspekten verwendet werden kann, reagiert eines der ersten und zweiten Umgebungsindikatormaterialien auf eine Spitzentemperaturbelastung und das andere reagiert auf eine kumulative Wärmeaussetzung.
Diese und andere Charakteristika sind in den beigefügten Figuren und der nachstehenden ausführlichen Beschreibung näher beschrieben.
Figurenliste
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und Möglichkeiten zum Herstellen und Verwenden einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hierin ausführlich und beispielhaft unter Bezugnahme auf die verschiedenen Ansichten der beigefügten Zeichnungen (die nicht notwendigerweise in Bezug auf alle gezeigten internen oder externen Strukturen maßstabsgetreu gezeichnet sind) beschrieben und in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Elemente bezeichnen und in denen:

1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Wächters für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist.
2 eine weitere Draufsicht des in 1 gezeigten Wächters für die historische Temperaturaussetzung ist, wobei eine Oberschicht des Wächters für die historische Temperaturaussetzung entfernt worden ist, wobei der Wächter für die historische Temperaturaussetzung an einem Wirtsprodukt angebracht gezeigt ist, nachdem eine Schutzauskleidung entfernt wurde.
3 eine Schnittansicht auf der Linie 3-3 von 2 ist.
4 eine Draufsicht von oben auf eine andere Ausführungsform des Wächters für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, der zwei Reservoirs mit Indikatormaterial verwendet.
5 eine Draufsicht von oben auf eine weitere Ausführungsform des Wächters für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, der einen Ring aus Indikatormaterial verwendet.
6 eine Draufsicht von oben auf noch eine weitere Ausführungsform des Wächters für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, der einen abgestuften Fluss von Indikatormaterial verwendet.
7 eine Draufsicht von oben auf eine noch weitere Ausführungsform des Wächters für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, der einen abgestuften Fluss von Indikatormaterial mit drei sichtbaren Fenstern verwendet.
8 eine Schnittansicht einer noch weiteren Ausführungsform des Umgebungswächters gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, in der ein Umgebungsindikatormaterial und ein Sicherheitsmaterial gemischt sind, um eine einzelne Schicht zu bilden, und unter einer zusätzlichen Schicht des Umgebungsindikatormaterials positioniert ist.
9 eine Draufsicht auf noch einen weiteren Umgebungswächter gemäß der vorliegenden Offenbarung in vier verschiedenen Zuständen vor und nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung sowohl unter normalen Lichtverhältnissen als auch nach Aktivierung durch spezifische Lichtwellenlängen ist.
10 eine Draufsicht auf noch einen weiteren Umgebungswächter gemäß der vorliegenden Offenbarung in vier verschiedenen Zuständen vor und nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung sowohl unter normalen Lichtverhältnissen als auch nach Aktivierung durch spezifische Lichtwellenlängen ist.
11 eine Schnittansicht noch einer weiteren Ausführungsform des Umgebungswächters gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, bei der ein Umgebungsindikatormaterial und ein Sicherheitsmaterial gemischt sind, um eine einzelne Schicht zu bilden.
12 eine Draufsicht auf noch einen weiteren Umgebungswächter gemäß der vorliegenden Erfindung in vier verschiedenen Zuständen vor und nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung unter normalen Lichtverhältnissen und nach Aktivierung durch spezifische Lichtwellenlängen ist.
13 ein Beispiel für 40 °C SCC Emulsion Polymer Umgebungswächterprototypen mit UV-Tinte, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in Beispiel 1 der vorliegenden Offenbarung ist.
14 ein Beispiel für 40 °C SCC-Emulsionspolymer Umgebungswächterprototypen mit phosphoreszierendem Pigment, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in Beispiel 2 der vorliegenden Offenbarung, ist.
15 ein Beispiel für Kumulative VVM Active Ink (HM02)-Umgebungsprototypen mit phosphoreszierendem Pigment, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in Beispiel 3 der vorliegenden Offenbarung, ist.
16A und 16B Beispiele für 9 °C Alkanwachs-SCC Polymermischungsumgebungswächterprototypen mit phosphoreszierendem Pigment, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in Beispiel 4 der vorliegenden Offenbarung, sind.
17 ein Beispiel für 9 °C Alkanwachsumgebungswächterprototypen mit rot phosphoreszierendem Pigment, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in Beispiel 5 der vorliegenden Offenbarung ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es besteht ein Bedarf an einem Umgebungswächter, der einen oder mehrere Modi der Umgebungsaussetzung überwachen kann, wie beispielsweise die kumulative Umgebungswärmeaussetzung und die maximale Umgebungswärmeaussetzung, und der verbesserte Eigenschaften und/oder neue Eigenschaften aufweist. Die vorliegende Offenbarung ist im Allgemeinen auf Umgebungswächter gerichtet, die mit lumineszierenden (z. B. phosphoreszierenden oder fluoreszierenden) und/oder photochromen Elementen ausgestattet sind, die verwendet werden können (a) um Umgebungsaussetzungsinformationen bereitzustellen, die unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge nicht sichtbar oder erkennbar sind, (b) um Fälschungsschutz zu bieten und/oder (c) für andere Zwecke. Wie hierin verwendet, bedeutet das „bloße Auge“ die Sicht einer Person oder das, was ohne die Hilfe von Geräten wie einem Teleskop, Mikroskopprisma, Filter, Kamera und dergleichen gesehen werden kann.
Bestimmte Moleküle können in einem als Lumineszenz bekannten Prozess Licht emittieren. Wenn lumineszierende Moleküle Licht (Photonen) einer geeigneten Wellenlänge ausgesetzt werden, absorbiert ein Elektron des Moleküls die Energie des Photons und bewegt sich auf eine höhere Umlaufbahn. Wenn das Elektron auf eine niedrigere Umlaufbahn zurückkehrt, sendet es Licht aus. Lumineszierende Materialien bestehen aus lumineszierenden Molekülen, die durch Aktivierungslicht mit einer Aktivierungswellenlänge aktiviert werden und Emissionslicht mit einer Emissionswellenlänge emittieren. Im Allgemeinen ändert das Elektron in fluoreszierenden Materialien seine Spinrichtung nicht und kehrt fast sofort in einen angeregten Singulettzustand zurück, während das Elektron in phosphoreszierenden Materialien (Phosphoren) in einen angeregten Triplettzustand übergeht und etwas länger braucht, um in den niederenergetischen Zustand zurückzukehren. Fluoreszierende Materialien oder phosphoreszierende Materialien können Licht mit einer niedrigeren Energie als das absorbierte Photon emittieren, so dass jede Art von lumineszierendem Material Licht (Photonen) mit einer Emissionswellenlänge emittieren würde, die länger als die Aktivierungswellenlänge ist. Im Allgemeinen ist die Emissionswellenlänge eines phosphoreszierenden Materials länger als die Emissionswellenlänge eines fluoreszierenden Materials.
Lumineszierende Materialien können mit einer Lichtquelle einer geeigneten Aktivierungswellenlänge aktiviert werden. Emissionslicht von dem lumineszierenden Material kann mit einem Sensor erfasst werden, der dazu konfiguriert ist, Licht einer geeigneten Emissionswellenlänge zu empfangen. Das Zeitintervall von dem Moment, in dem die Lichtquelle dem lumineszierenden Material ausgesetzt wird, bis der Sensor kein Emissionslicht des lumineszierenden Materials mehr erkennen kann, wird als Strahlungsperiode bezeichnet. Wie hierin verwendet, kann „aktiviert“ oder im aktivierten Zustand sein, wenn das Sicherheitsmaterial Licht ausreichender Intensität bei einer geeigneten Wellenlänge empfangen hat. Darüber hinaus kann „aktiviert“ sein, wenn das Sicherheitsmaterial ausreichend Licht empfangen hat, um zu leuchten.
Sichtbare Farbe(n) bezieht sich im Allgemeinen auf den Teil des elektromagnetischen Spektrums, der für ein menschliches Auge sichtbar ist und typischerweise aus Licht (Photonen) mit Wellenlängen von 380 bis 740 Nanometer besteht. Weiß beschreibt eine Mischung dieser Farben, während Schwarz das Fehlen dieser Farben beschreibt. Infrarotlicht, der Teil des elektromagnetischen Spektrums mit Wellenlängen über diesem Bereich, ist für den Menschen normalerweise nicht sichtbar. Ultraviolettes Licht, ein Teil des elektromagnetischen Spektrums mit Wellenlängen, die kürzer als dieser Bereich sind, ist auch für den Menschen typischerweise nicht sichtbar, z. B. für das bloße Auge unsichtbar. Das menschliche Auge nimmt Farbe aus einer Mischung von Licht (Photonen) verschiedener Wellenlängen und Intensitäten wahr. Zum Beispiel kann oranges Licht (600 nm Wellenlängenphotonen) als orange gesehen werden, oder eine Mischung aus rotem Licht (700 nm Wellenlängenphotonen) und gelbem Licht (570 nm Wellenlängenphotonen) kann als orange gesehen werden. Rotes Licht hoher Intensität gemischt mit gelbem Licht geringer Intensität kann basierend auf den relativen Intensitäten als rot, orange oder zinnoberrot gesehen werden. Ein Fehlen von Licht kann als schwarz gesehen werden, während eine Kombination aus Infrarot- und Ultraviolettlicht ebenfalls als schwarz gesehen werden kann, da das empfangene Licht (Photonen) im sichtbaren Bereich von geringer Intensität ist.
Umgebungswächter können als Etiketten konfiguriert sein, die auf einem Substrat mit fluoreszierenden Eigenschaften bereitgestellt (z. B. gedruckt) werden. Beispielsweise können die hierin offenbarten Umgebungswächter auf ein Papiersubstrat gedruckt werden, das fluoreszierende Eigenschaften aufweist, so dass ein hoher Kontrast zwischen den dunkleren Elementen des Wächters und den helleren Abschnitten des Substrats besteht. Es sollte beachtet werden, dass die fluoreszierenden Eigenschaften des Substrats, wie z. B. eines Papiers mit fluoreszierenden Eigenschaften, um einen hervorragenden Kontrast und eine hervorragende Druckqualität bereitzustellen, von den lumineszierenden Eigenschaften (oder insbesondere den phosphoreszierenden Eigenschaften der fluoreszierenden Eigenschaften) getrennt sind, die von den Komponenten der hierin offenbarte Umgebungswächter gezeigt werden.
Die vorliegende Offenbarung umfasst einen Umgebungswächter zum Überwachen einer vorbestimmten Umgebungsaussetzung, z. B. einer vorbestimmten Wärmeaussetzung wie etwa einer vorbestimmten kumulativen Umgebungswärmeaussetzung und/oder einer vorbestimmten Spitzenumgebungswärmeaussetzung, und für andere Zwecke wie die sichere Überwachung der Authentizität des Umgebungswächters zum Schutz vor Fälschungen. Die Umgebungswächter können ein Sicherheitsmaterial wie ein lumineszierendes Material (z. B. ein phosphoreszierendes Material oder ein fluoreszierendes Material), ein phosphoreszierendes Material und/oder ein photochromes Material verwenden, um eine Anzeige bereitzustellen, die eine reversible Anzeige sein kann, ein halbreversibler Indikator oder eine irreversible Anzeige für den einen oder die mehreren Modi der vorbestimmten Umgebungsaussetzung. Das Sicherheitsmaterial kann auch als Fälschungsschutzindikator oder Teil eines Fälschungsschutzindikators verwendet werden, um eine Authentifizierung des Umgebungswächters und/oder eines Wirtsprodukts bereitzustellen, dem der Umgebungswächter zugeordnet ist, wodurch die Sicherheit des Produkts und/oder des Umweltindikators erhöht wird. In bestimmten Konfigurationen kann das Sicherheitsmaterial auch verwendet werden, um einen Umgebungswächter bereitzustellen, der einen Hinweis auf eine Umgebungsaussetzung liefert, die erst nach Aussetzung gegenüber unterschiedlicher externer Strahlung oder Strahlungsquellen (z. B. unterschiedliche Anregungswellenlängen) oder unterschiedliche Umgebungsbedingungen wie zum Beispiel bestimmten Lichtwellenlängen erkennbar sind und in einigen Fällen sogar nach einer solchen Aussetzung mit bloßem menschlichen Auge nicht erkennbar. Dieses Merkmal kann auf einige oder alle Anzeigen angewendet werden, die von dem Umgebungswächter bereitgestellt werden, oder kann verwendet werden, um einen gesamten Umgebungswächter bereitzustellen, der unter normalen Lichtverhältnissen für das bloße Auge vollständig unsichtbar ist.
Der Umgebungswächter kann auf eine vorbestimmte Umgebungsaussetzung reagieren, zum Beispiel eine vorbestimmte Wärmeaussetzung, wie eine vorbestimmte kumulative Umgebungswärmebelastung und/oder eine vorbestimmte Umgebungstemperaturhöchstbelastung, eine vorbestimmte Strahlenbelastung, eine vorbestimmte Feuchtigkeitsbelastung, eine vorbestimmte Sauerstoffbelastung, eine vorbestimmte Gefrieraussetzung, eine vorbestimmte Auftauaussetzung, das Vorhandensein bestimmter Chemikalien oder biologischer Substanzen, Toxine oder andere Formen der Umgebungsaussetzung. Es versteht sich, dass auch Kombinationsindikatoren mit mehreren Typen von Indikatoren bereitgestellt werden können.
Sicherheitsmaterialien
Die verschiedenen in der vorliegenden Offenbarung präsentierten Beispiele können Sicherheitsindikatoren verwenden, die auf Beleuchtung bei bestimmten Lichtwellenlängen oder Aktivierungswellenlängen reagieren, einschließlich Sicherheitsmaterialien, die lumineszierend sind, einschließlich entweder fluoreszierender oder phosphoreszierender Materialien, die ein vorübergehend helles Aussehen haben, wenn sie bestimmten Lichtwellenlängen ausgesetzt werden, oder photochrom sind, die Farbe ändern, wenn sie bestimmten Lichtwellenlängen ausgesetzt werden, entweder vorübergehend oder dauerhaft, oder die bestimmte Lichtwellenlängen reflektieren oder absorbieren, um ihr Aussehen zu verändern, wenn sie mit solchen Wellenlängen beleuchtet werden. Wie hierin verwendet, können die Sicherheitsindikatoren ein Material beinhalten, das als ein lumineszierendes Material oder eine Verbindung (wie eine phosphoreszierende Verbindung oder eine fluoreszierende Verbindung), eine photochrome Verbindung, eine Tinte, einen Toner, einen Farbstoff, eine Farbe oder ein Wachs mit lumineszierenden oder photochromen Pigmenten oder ein Material, das bestimmte Lichtwellenlängen reflektiert oder absorbiert, die jeweils allgemein als „Sicherheitsmaterial“ bezeichnet werden können, bereitgestellt ist.Es versteht sich, dass diese Materialien ausgewählt werden können, um auf bestimmte vorbestimmte Lichtwellenlängen zu reagieren, z. B. spezifische UV-Wellenlängen, spezifische IR-Wellenlängen oder andere Wellenlängenbereiche. Verschiedene Arten von Sicherheitsmaterialien können in einem einzigen Sicherheitsindikator kombiniert werden oder sogar in einem einzigen Material gemischt werden, so dass es unterschiedlich auf verschiedene Aktivierungswellenlängen reagiert.
Ein geeignetes Sicherheitsmaterial kann ein lumineszierendes Material oder eine lumineszierende Verbindung (z. B. eine phosphoreszierende Verbindung oder eine fluoreszierende Verbindung) oder ein photochromes Material oder eine photochrome Verbindung umfassen. Fluoreszierende Materialien emittieren Licht, während sie mit Licht einer bestimmten Wellenlänge beleuchtet werden. Phosphoreszierende Materialien emittieren weiterhin Licht, nachdem die Beleuchtung bei der bestimmten Aktivierungswellenlänge für eine Zeitdauer unterbrochen wurde; gewöhnlich nimmt die Helligkeit des phosphoreszierenden Materials allmählich mit einer von dem jeweiligen Material abhängigen Geschwindigkeit ab. Photochrome Materialien ändern ihre tatsächliche oder scheinbare Farbe, wenn sie mit Licht bestimmter Wellenlängen beleuchtet werden. Die verschiedenen Sicherheitsmaterialien können als Tinte, Farbstoff, Wachs, Farbe, Toner, Beschichtung oder in anderen Formen formuliert werden. Häufig sind solche Materialien als Pigmentpulver erhältlich. Das Sicherheitsmaterial kann in seinem Anfangszustand, bevor es mit der geeigneten Lichtwellenlänge beleuchtet wird, opak, halbopak oder transluzent oder transparent sein.
Aktivierung von Sicherheitsmaterial
Das Sicherheitsmaterial kann unter Verwendung einer Strahlungsquelle oder einer Lichtquelle, die Licht einer geeigneten Wellenlänge emittiert, aktiviert werden, z. B. eines Lasers oder einer LED, die in einem tragbaren Abtastgerät oder einem anderen Lesegerät enthalten sein kann, einer UV-Taschenlampe oder einer anderen speziellen Wellenlänge oder einer anderen Strahlungsquelle mit einer geeigneten Wellenlänge. Das Sicherheitsmaterial kann eine bestimmte Aktivierungs- oder Anregungswellenlänge oder einen Wellenlängenbereich aufweisen. In einigen Fällen bewirken diese, dass das Sicherheitsmaterial luminesziert, in anderen Fällen kann das Sicherheitsmaterial eine Chemie aufweisen, die konfiguriert ist, als Reaktion auf die Beleuchtung durch ultraviolettes Licht mit (einer) Anregungswellenlänge(n) des Sicherheitsmaterials einer chemischen oder physikalischen Zustandsänderung zwischen einem Anfangszustand und einem Endzustand durchzumachen, was eine Änderung des Farbzustands des Sicherheitsmaterials bewirkt.
Nach der Aktivierung kann das Sicherheitsmaterial bei einer bestimmten Lichtwellenlänge gelesen werden. In einigen Fällen können diese Wellenlängen im sichtbaren Spektrum liegen; in anderen Fällen können sie außerhalb des sichtbaren Spektrums liegen und müssen möglicherweise von einem Scanner, z. B. einem UV- oder IR-Scanner, erfasst werden, während sie unter normalen Lichtverhältnissen, möglicherweise sogar in einem aktivierten Zustand, unsichtbar / nicht erkennbar sind. Das Sicherheitsmaterial kann aktiviert werden, indem es für eine kurze Aktivierungszeit einer externen Lichtquelle (z. B. UV-Licht oder einem speziellen Kamerablitz oder einer Scannerlichtquelle einer geeigneten Wellenlänge) ausgesetzt wird.
Abhängig von der Art des für eine bestimmte Anwendung gewünschten Sicherheitsindikators kann das Sicherheitsmaterial so gewählt werden, dass es für das bloße Auge sichtbar oder unsichtbar ist, bevor es mit den spezifischen Lichtwellenlängen beleuchtet wird. Beispielsweise kann ein lumineszierendes Material verwendet werden, das in seinem voraktivierten Zustand transparent ist oder die gleiche scheinbare Farbe wie ein umgebender Hintergrund hat. In ähnlicher Weise kann ein photochromes Material in seinem anfänglichen Farbzustand transparent sein oder dieselbe Farbe wie ein umgebender Hintergrund haben, so dass das Material unsichtbar erscheint. In ähnlicher Weise kann das Sicherheitsmaterial so gewählt werden, dass das helle Erscheinungsbild (in einem lumineszierenden Indikatormaterial) oder ein veränderter Farbzustand (in einem photochromen Indikator) nach Aktivierung mit den spezifischen Lichtwellenlängen für das bloße Auge entweder sichtbar oder unsichtbar ist.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen liegen die spezifischen Lichtwellenlängen in einem Bereich ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus etwa 10-400 nm, etwa 10-380 nm, etwa 10-100 nm, etwa 100-280 nm, etwa 280-315 nm, etwa 315-400 nm, etwa 180-380 nm, etwa 180-400 nm, etwa 100-400 nm, etwa 100-315 nm, etwa 280-400 nm, etwa 400-500 nm, etwa 700 nm-1 mm, etwa 700 nm-1,1 µm, etwa 780 nm-1,4 µm, etwa 1,4-3 µm und etwa 3 µm-1 mm. Beispielsweise können die spezifischen Lichtwellenlängen ultraviolettes (UV) Licht oder infrarotes (IR) Licht sein. Es versteht sich, dass unterschiedliche Materialien in Kombination verwendet werden können, so dass das Sicherheitsmaterial auf unterschiedliche Wellenlängen auf unterschiedliche Weise anspricht oder dass die Zunahme der Fluoreszenz oder das Abklingen der Phosphoreszenz, wenn die Beleuchtung aufhört, eine gewünschte Geschwindigkeit hat.
Die Änderung des Farbzustands des Sicherheitsmaterials kann für ein Intervall oder eine endliche Dauer erfolgen, nachdem die Anregung durch eine Lichtquelle aufhört. Das Intervall oder die endliche Dauer nach Beendigung der Anregung durch eine Lichtquelle kann im Bereich von etwa 0,01 Sekunden bis etwa 30 Minuten, etwa 0,01-10 Minuten, etwa 0,1-60 Sekunden, etwa 0,1-30 Sekunden, etwa 0,5-20 Sekunden oder etwa 1-15 Sekunden liegen. Die Farbänderung oder Helligkeit kann mit der Zeit abnehmen. Unterschiedliche Materialien können gemischt werden, um unterschiedliche Profile des Abfalls der Helligkeit oder der Farbänderung im Laufe der Zeit zu erzeugen.
Das Sicherheitsmaterial kann eine Partikelgröße von etwa 100 nm bis etwa 1000 µm, etwa 100 nm bis etwa 500 µm, etwa 500 nm bis etwa 100 µm, etwa 500 nm bis etwa 50 µm, etwa 500 nm bis etwa 10 µm, etwa 500 nm bis etwa 5 µm, etwa 500 nm bis etwa 1 µm, etwa 1 µm bis etwa 2 µm, etwa 2 µm bis etwa 3 µm, etwa 3 µm bis etwa 4 µm, etwa 4 µm bis etwa 5 µm, etwa 1 µm bis etwa 15 µm, etwa 10 µm bis etwa 40 µm, etwa 1 µm bis etwa 1000 µm, etwa 10 µm bis etwa 500 µm, etwa 20 µm bis etwa 200 µm, etwa 25 µm bis etwa 100 µm, etwa 30 µm bis etwa 50 µm, etwa 35 µm bis etwa 40 µm oder etwa 40 µm aufweisen. Typischerweise kann ein photochromes Sicherheitsmaterial eine Partikelgröße von weniger als 10 µm aufweisen, ein phosphoreszierendes Sicherheitsmaterial kann eine Partikelgröße zwischen 10 µm und 85 µm aufweisen und ein fluoreszierendes UV-Sicherheitsmaterial kann eine Partikelgröße zwischen 3 µm und 7 µm aufweisen. In einigen Fällen kann das phosphoreszierende Sicherheitsmaterial jedoch Partikelgrößen von weniger als 2 µm oder bis zu 160 µm aufweisen. Darüber hinaus kann das fluoreszierende UV-Sicherheitsmaterial in einigen Fällen Partikelgrößen von nur 500 nm und bis zu 15 µm aufweisen.
Die Veränderungen der Merkmale oder Eigenschaften des Sicherheitsmaterials können ein Zustand oder ein Wert sein, der sich auf Farbe, durchschnittliche Farbe, Lumineszenz oder durchschnittliche Lumineszenz (z. B. Phosphoreszenz, durchschnittliche Phosphoreszenz, Fluoreszenz und durchschnittliche Fluoreszenz), Emissionswert, durchschnittlicher Emissionswert, Absorptionswert oder durchschnittlicher Absorptionswert bezieht. Ein Lumineszenzwert kann ein Intensitätswert, ein Emissionswellenlängenwert (λ), ein Abklingwert, ein Absorptionswert oder ein Wert sein, der der spektralen Signatur der Lumineszenz zugeordnet ist. Der Lumineszenz(z. B. Phosphoreszenz)-Abklingwert kann von einem nichtstrahlenden Abfall durch Schwingungsrelaxation oder von einem strahlenden Abfall stammen, bei dem Energie als elektromagnetische Strahlung oder Photonen emittiert wird. Beispielsweise führen unterschiedliche Leuchtstoffe zu unterschiedlichen Farb- und Spektralemissionen. Die Zustandsänderung des Sicherheitsmaterials kann für ein Intervall oder eine endliche Dauer erfolgen, nachdem die Anregung durch eine Strahlungs- oder Bestrahlungsquelle aufhört.
Eigenschaften oder Eigenschaften des Sicherheitsmaterials können auf einem Momentanwert oder einem Durchschnittswert einer oder mehrerer der folgenden Eigenschaften basieren: Farbe, Lumineszenz (z. B. Phosphoreszenz oder Fluoreszenz), Emission, Absorption, Intensität, Reflexion, Farbdichte und RGB-Wert. In einem spezifischen Beispiel kann eine Eigenschaft des Sicherheitsmaterials auf einer Zunahme, Zunahmerate, Abnahme oder Abnahmerate der Lumineszenz des Sicherheitsmaterials zwischen einem ersten und zweiten Zeitpunkt basieren. Die Raten können konstante Raten oder variable Raten sein.
Lumineszierende Sicherheitsmaterialien
In einigen Beispielen kann ein lumineszierendes Material als oder als Teil des Sicherheitsmaterials verwendet werden. Das lumineszierende Material kann entweder fluoreszierend oder phosphoreszierend sein. Zum Beispiel kann das lumineszierende Material eine phosphoreszierende Komponente umfassen, wie Luminova grün phosphoreszierendes Pigmentpulver, rotes ZnS phosphoreszierendes Pigmentpulver, rotes CaS phosphoreszierendes Pigmentpulver, Strontiumaluminat, CaS, ZnS, SiO₂ und Kombinationen davon. Darüber hinaus kann das lumineszierende Material Aktivatoren oder Dotierstoffe, wie beispielsweise Eu, Dy und Cu, enthalten. Eu und Dy können beispielsweise verwendet werden, um ein codotiertes Strontiumoxidaluminat zu bilden. Die lumineszierenden oder phosphoreszierenden Materialien können organische Leuchtstoffe oder anorganische Leuchtstoffe sein, die die Aktivatoren oder Dotierstoffe enthalten. Anorganische Leuchtstoffe können aus einem Wirtsmaterial (z. B. einem Oxid, Nitrid, Oxynitrid, Silikat, Sulfid, Selenid, Halogenid oder Oxyhalogenid) bestehen, das mit kleinen Mengen an Aktivatorionen (z. B. Seltenerdionen und/oder Übergangsmetallionen) dotiert ist. Materialien, die Phosphoreszenz erzeugen können, enthalten häufig Zinksulfid, Natriumfluorescein, Rhodamin oder Strontium.
Einige Beispiele von TechnoGlow beinhalten Calciumsulfid (hellrot), Strontiumaluminat Euporium Dysprosium (unsichtbar-grün, unsichtbar-aqua, unsichtbar-blau), Yttiriumoxid (unsichtbar-rot, unsichtbar-orange), Zinksulfid (unsichtbar-grün, unsichtbar-orange, unsichtbar-gelb). Andere Beispiele von UMC Luminova sind Strontiumaluminat-Euporium-Dysprosium (grünes, blaugrünes Pigmentpulver) und ZnS:Cu-Pigmentpulver (grün, gelb, orange, rosa, blau) mit Emissionspeaks bei 520 nm, 529 nm und 570 nm. Beispiele von MaxMax beinhalten darüber hinaus photolumineszierende Leuchtstoffe (blau-grünes Nachleuchten) mit einem Emissionspeak bei 498 nm (himmelblaues Nachleuchten) mit einem Emissionspeak bei 474 nm (orange-rotes Nachleuchten) mit einem Emissionspeak bei 627 nm (violettes Nachleuchten) mit einem Emissionspeak bei 627 nm (weißes Nachleuchten) mit einem Emissionspeak bei 497 nm und (gelb-grünem Nachleuchten) mit einem Emissionspeak bei 515 nm. Andere Beispiele von iSuo Chem Color sind Strontiumaluminat-Euporium-Dysprosium (orange, grün, blaugrün, lila, himmelblau) und ZnS (rot).
Das lumineszierende Material kann auch als kommerziell erhältliche Tinte, Pigment oder Farbstoff bereitgestellt werden, wie beispielsweise eine UV-Tinte, z. B. Opticz Green Lumi-UV-Tinte, eine Direct Glow Red UV-Tinte und Kombinationen davon. Einige Beispiele im Handel erhältlicher lumineszierender Sicherheitsmaterialien umfassen:

a. MaxMax UV-Tinten, die lösungsmittelbasierte Tinten, wasserbasierte Tinte oder UV-Pulver sein können, die entweder wasser- oder lösungsmittellöslich sind. Die lösemittelbasierten UV-Tinten von MaxMax können in verschiedenen Farben leuchten, darunter blau, lila, pink, rot und gelb. Darüber hinaus können die MaxMax UV-Tinten auf Wasserbasis in verschiedenen Farben leuchten, z. B. blau. Andere Beispiele umfassen UV-Pulver, die entweder wasser- oder lösungsmittellöslich sind und die in verschiedenen Farben wie blau, grün oder rot leuchten.
b. Direct Glow-Tinten, einschließlich Opticz Invisible Blue IV-Tinte, Opticz Green Lumi-UV-Tinte, Opticz Pink Lumi-UV-Tinte, Opticz Yellow Lumi-UV-Tinte, Bright Red UV-Tinte und Bright Green UV-Tinte.
c. Technoglow-Tinten einschließlich Invisible-Violet UV-Glow, Invisible-Red UV-Glow, Green Glow, Aqua Glow, White Glow und Blue Glow.
d. Hitachi-Leuchtstoff namens JP-F92 Invisible blue ink.
e. Risk Reactor-Tinten beinhalten IF2-C0 Clear UV Blue, IF2-C7 Clear UV Red und IFP Clear Black Fluorescent ink.
f. Luminochem-Pigmente und -Pulver, einschließlich UV-Pigmentpulver, die Grünblau (LUGB, LUGBZ 360 nm-488 nm), Grün (LUCG2 340 nm-495 nm) und Gelbgrün (LUCYG, LUNSAB2 365 nm-529 nm) sind.
g. Rutland Plastics-Tinten, wie NPT Blacklight Clear (ES0620), die, sobald sie UV-Licht ausgesetzt wurden, mit einem blau-weißlichen Schimmern leuchten.
h. Magna Colors UV Reactive Invisible ink.
i. Smarol Technology-Pigmente, einschließlich UV-Fluoreszenzpigment (365 nm, 254 nm), die in rot, violett, grün-gelb, gelb, blau, blaugrün, orange fluoreszieren.

Typische Partikelgrößen für lumineszierende Materialien können wie folgt sein. Strontiumaluminat kann eine Teilchengröße von etwa 0,1 µm bis etwa 100 µm, wie etwa 1 µm bis etwa 40 µm oder etwa 1 µm bis etwa 15 µm aufweisen. Das CaS kann eine Teilchengröße von etwa 0,1 µm bis etwa 100 µm, wie etwa 1 µm bis etwa 50 µm, etwa 10 µm bis etwa 40 µm oder etwa 35 µm aufweisen. Das ZnS kann eine Teilchengröße von etwa 0,1 µm bis etwa 100 µm, wie etwa 1 µm bis etwa 50 µm oder etwa 10 µm bis etwa 45 µm aufweisen. Das SiO₂ weist eine Teilchengröße von etwa 0,1 µm bis etwa 100 µm, wie etwa 1 µm bis etwa 60 µm oder etwa 30 µm bis etwa 50 µm, auf.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann das lumineszierende Material unter normalen Lichtverhältnissen farblos erscheinen, dieselbe Farbe wie der umgebende Hintergrund oder transparent sein und ist so konfiguriert, dass es das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe ergibt, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, und das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe bleibt auch nach Beendigung der Beleuchtung mit den spezifischen Lichtwellenlängen für mindestens ein vorbestimmtes Intervall bestehen (Phosphoreszenz). In anderen Beispielen kann das lumineszierende Material eine gewisse Restfarbe aufweisen und kann unter normalen Lichtverhältnissen leicht oder schwach gefärbt erscheinen. Zum Beispiel kann das vorbestimmte Intervall im Bereich von etwa 0,01 Sekunden bis etwa 30 Minuten, etwa 0,01-10 Minuten, etwa 0,1-60 Sekunden, etwa 0,1-30 Sekunden, etwa 0,5-20 Sekunden oder etwa 1-15 Sekunden liegen. Das Material kann auch so gewählt oder abgestimmt werden, dass es innerhalb eines bestimmten Zeitraums unter einen bestimmten Helligkeitsschwellenwert abfällt, z. B. hat das helle Erscheinungsbild innerhalb von 1 Sekunde nach Beendigung der Beleuchtung weniger als eine bestimmte Helligkeit. Es versteht sich, dass das phosphoreszierende Material abgestimmt werden kann, z. B. durch Auswählen bestimmter Materialvarianten oder durch Zusammenmischen verschiedener Materialien, um ein unterschiedliches Ansprechprofil zu erzeugen.
Optional kann das lumineszierende Material so gewählt werden, dass es im sichtbaren Spektrum keine helle Farbe ergibt und somit auch nach Aktivierung mit bloßem Auge unsichtbar / nicht erkennbar ist. In seinem voraktivierten Zustand vor der Beleuchtung kann das lumineszierende Material opak sein, z. B. in einer weißen oder hellen Farbe, halbopak, transparent oder transluzent. Ein Leuchtindikator kann in seinem voraktivierten Zustand für das bloße Auge unsichtbar gemacht werden, indem er transparent ist oder seine Farbe dem umgebenden Hintergrund entspricht.
Photochrome Sicherheitsmaterialien
In einigen beispielhaften Ausführungsformen ist das photochrome Material dazu konfiguriert, seinen Farbzustand zu ändern, wenn es bestimmten spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, und die Änderung des Farbzustands des photochromen Materials kann eine Änderung des Reflexionsvermögens, eine Änderung der Transparenz, eine Änderung des Farbtons, eine Änderung der scheinbaren Farbe, eine Änderung der Farbintensität, eine Änderung der Helligkeit oder Kombinationen davon, beinhalten. Während die meisten photochromen Materialien im Allgemeinen keine signifikanten Lichtmengen emittieren, wenn sie aktiviert werden, können einige photochrome Materialien sowohl photochrom als auch lumineszierend sein, z. B. durch Mischen von zwei Pigmenten mit unterschiedlichen Eigenschaften.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen, in denen das Sicherheitsmaterial das photochrome Material umfasst, kann das Material eine organische Metallverbindung umfassen, einschließlich Triarylmethane, Stilbene, Azastilbene, Nitrone, Fulgide, Spiropyrane, Naphthopyrane, Spirooxazine, Chinone, photochrome Chinone, Phenoxynaphthacenchinone, Diarylethene, Azobenzole und Dithizonate von Metallen; eine anorganische photochrome Verbindung, einschließlich Silberchlorid, Silberhalogenide, Zinkhalogenide, Yttriumoxyhydrid, photochrome Silikatgläser, die Silberhalogenidmikrokristalle enthalten, einschließlich AgBr oder AgCl, aktivierte Kristalle von Alkalimetallhalogenidverbindungen, einschließlich KC1, KBr oder NaF, und dotierte Salze oder Oxide von Erdalkalimetallen einschließlich CaF₂/La, Ce oder SrTiO₃/Fe+Mo; eine photochrome Koordinationsverbindung, einschließlich einer Natriumnitroprussidverbindung oder einer Rutheniumsulfoxidverbindung; und Kombinationen davon.Es versteht sich, dass auch andere photochrome Materialien verwendet werden können.
Ein photochromes Material kann ein Farbpigment enthalten, das unter normalen Lichtverhältnissen farblos erscheint und seine Farbe ändert (z. B. dunkel zu hell, hell zu dunkel, weiß zu rot usw.), wenn es bestimmten Lichtwellenlängen, z. B. UV-Licht, ausgesetzt wird. Nach Entfernung der jeweiligen Lichtwellenlängen oder Entfernung der photochromen Tinte aus der Aktivierungslichtbelichtung erscheint das Farbpigment teils dauerhaft, teils für eine Zeitdauer, z. B. einen Tag, eine Stunde, oder für eine kürzere Zeit (z. B. eine Minute oder weniger) weiter farbig, wie im Bereich von etwa 0,01 Sekunden bis etwa 30 Minuten, etwa 0,01-10 Minuten, etwa 0,1-60 Sekunden, etwa 0,1-30 Sekunden, etwa 0,5-20 Sekunden oder etwa 1-15 Sekunden.Photochromes Material kann sich auch von einer Farbe in eine andere Farbe ändern (z. B. eine erste Farbe in eine zweite Farbe). Pigmente, die von Solar Color Dust bereitgestellt werden, können sich beispielsweise von gelb zu violett, blau zu grün, grün zu rot, orange zu blau usw. ändern.
Andere Sicherheitsmaterialien
Darüber hinaus können Materialien, die ein anorganisches Pigment enthalten, so konfiguriert sein, dass sie Licht einer bestimmten Wellenlänge, wie beispielsweise ein spezielles Kamerablitzlicht, während der Bildaufnahme zurück zu einem Bildsensor reflektieren, aber ansonsten ohne Beleuchtung mit der richtigen Wellenlänge unsichtbar erscheinen. Es versteht sich, dass auch andere Materialien verwendet werden können, die auf andere spezifische Lichtwellenlängen reagieren oder diese reflektieren, z. B. ein Infrarot-reflektierendes Material, ein Ultraviolett-reflektierendes Material, ein Infrarot-absorbierendes Material, ein Ultraviolettabsorbierendes Material, ein optisch refraktives Material, ein optisch diffraktives Material, ein holographisches Material usw.
Einige kommerzielle Beispiele umfassen Materialien aus (1) Solar Color Dust: Solar Pearls, bei denen es sich um perlmuttartige (lichtreflektierende) Pigmente auf Glimmerbasis handelt, die ihre Farbe mit UV-Licht ändern (z. B. Silber zu Magenta, Silber zu Gold, Gold zu Grün, Orange zu Violett, Blau zu Grün); (2) Luminochem: Nahinfrarot(„NIR“)-Pigment oder - Farbstoff, der mit einer IR-Kamera schwarz oder grau erscheint (z. B. LUWSIR4 dunkelgrünes Pulver IR absorbiert bei Wellenlängen von 865 nm bis 1025 nm, LUNIR5 Pulver IR absorbiert bei Wellenlängen von 800 nm bis 1100 nm, LUNIR17 Pulver IR absorbiert bei Wellenlängen von 700 nm bis 840 nm); (3) Isuo Chemical, Farbreflektierende Glasperlen: Aluminiumbeschichtete hochreflektierende Glasperlen (Materialien - TiO₂, SiO₂, CaO, Na₂O, BaO), die bei Beleuchtung hell gefärbt erscheinen (Silber, Weiß, Pink, Orange, Gelb, Grün, Blau); (4) MaxMax, Kamerablitztinte und Kamerablitzpigment; (5) MaxMax, IR-Tinten, die bei Wellenlängen über 800 nm klar sind und von Schwarz (sichtbar) zu klar (IR), Blau (sichtbar) zu klar (IR), Magenta (sichtbar) zu klar (IR), Gelb (sichtbar) zu klar (IR) und Schwarz (sichtbar) zu schwarz (IR) wechseln; (6) MaxMax, IR-Tinte 1, die von unsichtbar zu Grün wechselt (IR-Absorption bei 793 nm, Emission bei 840 nm) eine IR-Tinte 2, die von unsichtbar zu Blau wechselt (IR-Absorption bei 824 nm, Emission bei 880 nm); und (7) LCR Hallcrest: WB Flasher Ink.
Umgebungswächter mit Stillstandsanzeige
Die vorliegende Offenbarung stellt einen Umgebungswächter zum Überwachen einer vorbestimmten Umgebungsaussetzung und für andere Zwecke wie einen Fälschungsschutz bereit. Der Umgebungswächter kann ein Umgebungsindikatormaterial und ein Sicherheitsmaterial umfassen, die sich in einer festen Position befinden und sich im Allgemeinen nicht merklich als Reaktion auf eine Umgebungsaussetzung des Typs bewegen, den der Wächter erkennen soll. Der Umgebungswächter kann dazu konfiguriert sein, an einem Wirtsprodukt befestigt zu werden, um die vorbestimmte Umgebungsaussetzung des Wirtsprodukts zu überwachen, und kann ferner als Fälschungsschutzindikator oder Teil eines Fälschungsschutzindikators dienen, um eine Anzeige bereitzustellen, die a reversibler Hinweis oder irreversibler Hinweis auf die Authentizität des Wirtsprodukts. Einige alternative Beispiele können auch für Anwendungen verwendet werden, bei denen es wünschenswert ist, dass der Zustand des Umgebungswächters unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge nicht sichtbar ist.
Der Umgebungswächter kann einen Umgebungsaussetzungsindikator umfassen, der seinen Zustand ändert, z. B. den Farbzustand, wenn er einer vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wird, beispielsweise einer bestimmten Art von Umgebungsaussetzung über einen bestimmten Schwellenwert hinaus. Der Umgebungsaussetzungsindikator kann z. B. ein Wärmeaussetzungsindikator sein, wie beispielsweise ein Indikator für die maximale Wärmeaussetzung oder ein kumulativer Wärmeaussetzungsindikator (Zeit-Temperatur), ein Strahlungsaussetzungsindikator, ein Feuchtigkeitsaussetzungsindikator, ein Sauerstoffaussetzungsindikator, ein Gefrierindikator, ein Auftauindikator, eine aktueller Temperaturindikator, ein Bluttemperaturindikator, ein pH-Indikator usw. Die vorbestimmte Umgebungsaussetzung kann z. B. eine vorbestimmte Strahlenbelastung, eine vorbestimmte Feuchtigkeitsbelastung, eine vorbestimmte Sauerstoffbelastung, eine vorbestimmte Gefrierbelastung, eine vorbestimmte Auftauaussetzung, eine vorbestimmte Spitzenwärmeaussetzung, eine vorbestimmte kumulative Wärmeaussetzung und Kombinationen davon sein. Der Umgebungsindikator kann dazu konfiguriert sein, seinen Farbzustand als Reaktion auf die vorbestimmte Umgebungsaussetzung irreversibel zu ändern. Wie hierin verwendet, bezieht sich „der Zustand des Umgebungswächters“ darauf, ob der Umgebungswächter die vorbestimmte Umgebungsaussetzung erfahren hat, wodurch er eine andere Anzeige erzeugt. Dies wird im Allgemeinen durch eine Änderung des Aussehens, z. B. des Farbzustands, des Umgebungsindikatormaterials angezeigt.
Der Umgebungswächter umfasst auch Sicherheitsmaterial an einer Stelle in oder in der Nähe des Umgebungswächters, um zu helfen, die Authentizität der Authentizität des Umgebungswächters oder seines Wirtsprodukts sicherzustellen, z. B. zum Schutz vor Fälschungen. Beispielsweise kann sich der Sicherheitsindikator in einem Farbreferenzbereich für den Umgebungsindikator oder an anderen Orten befinden, die sich nicht am gleichen Ort wie ein Umgebungsaussetzungsindikatormaterial befinden. In anderen Beispielen kann sich der Sicherheitsindikator in unterschiedlichen Konfigurationen in derselben Region wie das Umgebungsaussetzungsindikatormaterial befinden. Das Sicherheitsmaterial kann mit dem Umgebungsindikatormaterial vermischt oder unter oder über dem Umgebungsindikatormaterial angeordnet werden; oder es kann sich neben oder in der Nähe des Umgebungsindikatormaterials auf dem Substrat befinden, so dass sich das Sicherheitsmaterial innerhalb des Umgebungsindikatormaterials oder in einem Bereich außerhalb des Umgebungsindikatormaterials, aber in der Nähe des Umgebungsindikatormaterials befindet. Die Nähe des Sicherheitsmaterials zu dem Umgebungsindikatormaterial oder dem Umgebungswächter kann so sein, dass das Sicherheitsmaterial entweder vom Umgebungsindikatormaterial oder dem Umgebungswächter beabstandet ist. Zum Beispiel kann das Sicherheitsmaterial etwa die halbe Breite des Umgebungswächters von einer Außenkante des Umgebungswächters beabstandet sein. In einigen Beispielen kann das Sicherheitsmaterial den Umgebungswächter teilweise oder vollständig umgeben. Durch Bereitstellen des Sicherheitsmaterials in einem Bereich außerhalb des Umgebungswächters kann mehr Sicherheitsmaterial von einem Benutzer wahrgenommen oder von einem Leser gelesen werden, um die Eigenschaften des Sicherheitsmaterials zu bestimmen. Da darüber hinaus jeder Abschnitt des Sicherheitsmaterials gelesen und zur Analyse verwendet werden kann, kann für die gleiche Messgenauigkeit weniger Sicherheitsmaterial benötigt werden wie bei Umgebungswächtern mit über- oder unterdruckten Sicherheitsmaterialien, wodurch Abfall und Kosten weiter reduziert werden.
Die Änderung des Farbzustands des Umgebungsindikators kann eine Änderung des Reflexionsvermögens, eine Änderung der Transparenz, eine Änderung des Farbtons, eine Änderung der scheinbaren Farbe und Kombinationen davon umfassen. In einer Ausführungsform ist die Änderung des Farbzustands des Umgebungsindikatormaterials eine Änderung der Transparenz. In einer anderen Ausführungsform ist die Änderung des Farbzustands des Umgebungsindikatormaterials eine Änderung der Transparenz, die das Sicherheitsmaterial enthüllt oder verbirgt. In einer Alternative ist die Änderung des Farbzustands des Umgebungsindikatormaterials als Reaktion auf die vorbestimmte Umgebungsaussetzung durch das bloße Auge unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung nicht erkennbar. In einem solchen Beispiel kann die Zustandsänderung des Umgebungsindikators durch eine Bildgebungsvorrichtung gelesen werden, die dazu konfiguriert ist, außerhalb des sichtbaren Spektrums zu lesen, und/oder durch die Verwendung einer speziellen Beleuchtung, die bewirkt, dass der Umgebungsindikator (oder ein Sicherheitsmaterial, das durch eine Änderung des Umweltindikators) sichtbar werden.
In einer Ausführungsform ist das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand opak und weist eine erste Farbe auf, das Substrat weist eine zweite Farbe auf, die erste Farbe und die zweite Farbe sind gleich oder ähnlich, so dass mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen zwischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe kein Farbkontrast erkennbar ist, und wenn das Umgebungsindikatormaterial der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wurde und seinen Farbzustand ändert, um transparent zu werden, werden das Substrat und das Sicherheitsmaterial freigelegt, und der Umgebungswächter bewirkt unter normalen Lichtverhältnissen keine mit bloßem Auge erkennbare Farbänderung. In diesem Fall ist der Zustand des Umgebungswächters nur unter den spezifischen Lichtwellenlängen erkennbar. Die spezifischen Lichtwellenlängen können in verschiedenen vorbestimmten Bereichen liegen, z. B. in einem Bereich von etwa 10-400 nm, etwa 10-380 nm, etwa 10-100 nm, etwa 100-280 nm, etwa 280-315 nm, etwa 315-400 nm, etwa 180-380 nm, etwa 180-400 nm, etwa 100-400 nm, etwa 100-315 nm, etwa 280-400 nm, etwa 400-500 nm, etwa 700 nm-1 mm, etwa 700 nm-1,1 µm, etwa 780 nm-1,4 µm, etwa 1,4-3 µm oder etwa 3 µm-1 mm. In einem Beispiel können die spezifischen Lichtwellenlängen ultraviolettes (UV) Licht oder infrarotes (IR) Licht sein.
Das Sicherheitsmaterial kann das lumineszierende Material sein, und das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe, das durch das lumineszierende Material erzeugt wird, wenn es aktiviert wird, kann im sichtbaren Spektrum liegen oder alternativ für das bloße Auge unter normalen Lichtverhältnissen unsichtbar / nicht erkennbar sein.
In einigen Beispielen ändert das Umgebungsindikatormaterial den Farbzustand als Reaktion auf die Temperatur. Zum Beispiel kann die vorgegebene Umgebungswärmebelastung eine vorgegebene Wärmeaussetzung sein, wie beispielsweise eine vorgegebene kumulative Umgebungswärmebelastung und/oder eine vorgegebene Spitzenumgebungswärmebelastung. Zum Anzeigen von Wärmeaussetzung kann das Umgebungsindikatormaterial ein schmelzbarer Feststoff sein, der dazu konfiguriert ist, den Farbzustand oder die Opazität (z. B. opak weiß zu transparent) als Reaktion auf das Schmelzen des schmelzbaren Feststoffs bei einer vorbestimmten Temperatur zu ändern, wobei die Änderung des Farbzustands andauert nachdem der schmelzbare Feststoff wieder erstarrt ist. Ein Beispiel für ein solches Material ist ein kristallines Seitenketten(SCC)-Polymer mit einer Seitenkettenkristallinität. Zur Anzeige der kumulativen Wärmeaussetzung können auch SCCs verwendet werden. Alternativ umfasst das Umgebungsindikatormaterial eine aktive diacetylenische Verbindung, die dazu konfiguriert ist, ihren Farbzustand als Reaktion auf kumulative Wärmeaussetzung im Laufe der Zeit zu ändern.
In einigen Beispielen ist das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand opak und wird über dem Sicherheitsmaterial positioniert, so dass das Sicherheitsmaterial und das Substrat durch das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand verdeckt werden und freigelegt werden, sobald das Umgebungsindikatormaterial der vorbestimmten Umweltaussetzung ausgesetzt wurde und seinen Farbzustand ändert, um transparent zu werden.
In einer Ausführungsform kann der Umgebungswächter ferner eine Referenzkomponente umfassen, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration getragen wird, als Referenzschicht mit einem Referenzring mit einer undurchsichtigen Farbe und einem Sichtfenster, das transparent oder ein Loch ist, wobei die Referenzschicht über dem Umgebungsindikatormaterial positioniert ist, wobei der Referenzring eine dritte Farbe hat, die in Farbe oder Farbton der zweiten Farbe des Substrats ähnlich ist oder dunkler aussieht als die zweite Farbe des Substrats, wobei das Substrat nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzungszeit durch das Sichtfenster sichtbar ist.Es versteht sich, dass neben Referenzringen auch andere Formen von Farben oder andere Arten von Referenzen für optische Eigenschaften bereitgestellt werden können, wo immer sie in der vorliegenden Offenbarung erörtert werden.
In einer Ausführungsform ist der Umgebungswächter so konfiguriert, dass er die Farbe ändert, die mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung erkennbar ist.
In einer Ausführungsform weist das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand eine erste Farbe auf, das Substrat weist eine zweite Farbe auf, die erste Farbe unterscheidet sich von der zweiten Farbe, so dass ein Farbkontrast mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen zwischen der ersten und der zweiten Farbe erkennbar ist, wenn das Umgebungsindikatormaterial der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wurde und seinen Farbzustand ändert, um transparent zu werden, das Substrat und das lumineszierende Material freigelegt werden und der Umgebungswächter die Farbe, die unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge erkennbar ist, ändert. In dieser Ausführungsform ist der Zustand des Umgebungswächters sowohl unter normalen Lichtverhältnissen als auch unter den spezifischen Lichtwellenlängen erkennbar.
In einer Ausführungsform ist die erste Farbe weiß oder eine helle Farbe und die zweite Farbe ist schwarz oder eine dunkle Farbe, die dunkler als die erste Farbe ist.
In einer Ausführungsform kann der Umgebungswächter ferner eine Referenzkomponente umfassen, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration getragen wird, als Referenzschicht mit einem Referenzring mit einer opaken Farbe und einem Sichtfenster, das transparent oder ein Loch ist, wobei die Referenzschicht über dem Umgebungsindikatormaterial positioniert ist, wobei das Substrat eine dunkle Farbe hat, die in Farbe oder Farbton dem Referenzring ähnlich ist oder dunkler aussieht als der Referenzring, und das Substrat nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung durch das Sichtfenster der Referenzschicht sichtbar ist.
In einer Ausführungsform umfasst das Umgebungsindikatormaterial einen schmelzbaren Feststoff und ist dazu konfiguriert, eine erste Schicht zu bilden, und das Sicherheitsmaterial ist mit demselben schmelzbaren Feststoff gemischt und dazu konfiguriert, eine zweite Schicht zu bilden, wobei die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und dem Substrat positioniert ist, wobei der schmelzbare Feststoff in seinem anfänglichen Farbzustand opak ist, so dass das Sicherheitsmaterial und das Substrat verdeckt sind, und der schmelzbare Feststoff schmilzt, um seinen Farbzustand als Reaktion auf die vorbestimmte Wärmeaussetzung irreversibel von opak zu transparent zu ändern, um das lumineszierende Material und das Substrat zu enthüllen.
In einer Ausführungsform weist das Umgebungsindikatormaterial eine erste Farbe auf, die eine weiße oder helle Farbe ist, das Substrat weist eine zweite Farbe auf, die der ersten Farbe gleich oder ähnlich ist, so dass unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge kein Farbkontrast zwischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe erkennbar ist, und der Umgebungswächter ändert die Farbe nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung nicht. In dieser Ausführungsform ändert der Umgebungswächter seine Farbe unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung nicht; und ergibt das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird.
In einer Ausführungsform kann der Umgebungswächter ferner eine Referenzkomponente umfassen, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration getragen wird, als Referenzschicht mit einem Referenzring mit einer opaken Farbe und einem Sichtfenster, das transparent oder ein Loch ist, wobei die Referenzschicht über der ersten Schicht angeordnet ist, wobei der Referenzring eine dritte Farbe hat, die in Farbe oder Farbton der zweiten Farbe des Substrats ähnlich ist oder dunkler aussieht als die zweite Farbe des Substrats, und das Substrat nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung durch das Sichtfenster der Referenzschicht sichtbar ist. Bei dieser Ausführungsform ändert der Umgebungswächter seine Farbe unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung nicht und ergibt das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe, wenn er den spezifischen Lichtwellenlängen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird.
In einer Ausführungsform weist das Umgebungsindikatormaterial eine erste Farbe auf, die eine weiße oder helle Farbe ist, das Substrat weist eine zweite Farbe auf, die dunkler als die erste Farbe ist, so dass ein Farbkontrast zwischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe mit bloßem Auge erkennbar ist, und der Umgebungswächter ändert die Farbe nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung. In dieser Ausführungsform ändert der Umgebungswächter seine Farbe von weiß oder hell zu einer dunkleren Farbe unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung; und ergibt das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird.
In einer Ausführungsform kann der Umgebungswächter ferner eine Referenzkomponente umfassen, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration getragen wird, als Referenzschicht mit einem Referenzring mit einer opaken Farbe und einem Sichtfenster, das transparent oder ein Loch ist, wobei die Referenzschicht über der ersten Schicht angeordnet ist, wobei der Referenzring eine dritte Farbe hat, die in Farbe oder Farbton der zweiten Farbe des Substrats ähnlich ist oder dunkler aussieht als die zweite Farbe des Substrats, und das Substrat nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung durch das Sichtfenster der Referenzschicht sichtbar ist. In dieser Ausführungsform ändert der Umgebungswächter seine Farbe unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung; und ergibt das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird.
Beispiel für einen Umgebungswächter, bei dem Sicherheitsmaterialien durch die Materialfarbzustandsänderung des Umgebungsindikators angezeigt werden
8 veranschaulicht ein Beispiel eines Umgebungswächters 120 in einer Schnittansicht. Das Sicherheitsmaterial ist durch die schwarzen Punkte 114 in 8 dargestellt. Der Umgebungswächter 120 beinhaltet ein Substrat 112. Das Substrat trägt eine Schicht, die ein Sicherheitsmaterial 114 und ein Material 116 enthält, wie beispielsweise ein SCC-Polymer in diesem Beispiel. Der Umgebungswächter 120 umfasst ferner ein Umgebungsindikatormaterial 118, das das gleiche SCC-Polymer wie das Material 116 in diesem Beispiel ist. Wie in 8 gezeigt, ist die Schicht, die das Sicherheitsmaterial 114 und das Material 116 enthält, zwischen dem Substrat und der Schicht, die das Umgebungsindikatormaterial 118 enthält, positioniert. Wenn die SCC-Polymere in 116 und 118 nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung schmelzen, gibt es das Sicherheitsmaterial 114 frei, das ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe ergibt oder seinen Farbzustand ändert, sichtbar/erkennbar unter UV-Licht, während es unter normalen Lichtverhältnissen unsichtbar / nicht erkennbar ist; und legt weiter das Substrat frei.
In einer Ausführungsform kann das Substrat 112 die gleiche oder eine ähnliche Farbe des Umgebungsindikatormaterials 118 in seinem Anfangszustand vor der vorbestimmten Umgebungsaussetzung aufweisen, so dass der Umgebungswächter unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung die Farbe nicht ändert. Der Umgebungswächter kann somit unter normalen Lichtverhältnissen für das bloße Auge als unsichtbarer Umgebungswächter funktionieren. Alternativ kann das Substrat 112 eine kontrastierende Farbe zu der des Umgebungsindikatormaterials 118 in seinem Anfangszustand vor der vorbestimmten Umgebungsaussetzung aufweisen, so dass der Umgebungswächter die Farbe ändert, die mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung erkennbar ist. Der Zustand des Umgebungswächters kann sowohl unter normalen Lichtverhältnissen als auch unter den spezifischen Lichtwellenlängen erfasst werden.
9 veranschaulicht ein Beispiel eines Umgebungswächters 200 in Draufsicht mit einer zusätzlichen Referenzkomponente über der Schicht des Umgebungsindikatormaterials 118 desselben Umgebungswächters 120, der in 8 gezeigt ist. In diesem Beispiel ist das Sicherheitsmaterial 114 (in 9 nicht gezeigt) in seinem Anfangszustand durch das Umgebungsindikatormaterial 118 verdeckt und wird sichtbar, wenn das Umgebungsindikatormaterial 118 der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wurde und seinen Farbzustand ändert. Der Umgebungswächter 200 weist die Referenzkomponente auf, die das Sichtfenster 210 und den Referenzring 220 umfasst. Der Umgebungswächter 200 ist so konfiguriert, dass sowohl das Umgebungsindikatormaterial 118 als auch das Sicherheitsmaterial 114 in dem Bereich unterhalb des Sichtfensters 210 positioniert sind. Das Umgebungsindikatormaterial 118 ist opak, beispielsweise in einer weißen oder hellen Farbe, die heller ist als die Farbe des Referenzrings 220 in seinem Anfangszustand, wie in 9A und 9B unter normalen Lichtverhältnissen und spezifischen Lichtwellenlängen gezeigt, und ist dazu konfiguriert, seinen Farbzustand nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung transparent zu ändern, um alles zu enthüllen, was sich hinter dem Umgebungsindikatormaterial 118 befindet, z. B. das Sicherheitsmaterial 114 und das Substrat 112. In diesem Fall wird das Sicherheitsmaterial 114 hinter dem Umgebungsindikatormaterial 118 bereitgestellt und ist nur lesbar, wenn das Umgebungsindikatormaterial 118 nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung transparent wird. Die sichtbare Farbe des Substrats 112 und des Sicherheitsmaterials 114 unterscheidet sich nicht von der anfänglichen Farbe des Umgebungsindikatormaterials 118, der Umgebungswächter 200 ändert die sichtbare Farbe nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung nicht, wie in 9C gezeigt. Dies ermöglicht eine Konfiguration, bei der der einzige Weg, um festzustellen, ob der Umgebungswächter 200 seinen Zustand geändert hat, darin besteht, ihn mit den spezifischen Lichtwellenlängen (d. h. UV-Licht in diesem Beispiel) zu beleuchten, wodurch bewirkt wird, dass das Sicherheitsmaterial 114 luminesziert (d. h. das helle Aussehen der vorbestimmten grünen Farbe in der „X“-Markierung in dem Sichtfenster 210 in diesem Beispiel), wie in 9D gezeigt. Auf diese Weise muss die Zustandsänderung des Umgebungsindikators 200 unter normalen Lichtverhältnissen nicht mit bloßem Auge sichtbar sein, sondern kann durch die gezielte Beleuchtung des Sicherheitsmaterials erkannt werden.
In einigen Ausführungsformen ist es wünschenswert, dass der Zustand des Umgebungswächters unter normalen Lichtverhältnissen für das bloße Auge unsichtbar / nicht erkennbar ist, aber unter bestimmten Lichtwellenlängen erkannt werden kann. Indem der Umgebungsindikator in seinem Anfangszustand mit der Farbe des Substrats und des Sicherheitsmaterials in seinem voraktivierten Zustand übereinstimmt, wird, wenn der Umgebungsindikator transparent wird, unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge keine sichtbare Veränderung auftreten. Wenn das Sicherheitsmaterial jedoch aktiviert wird, wird es unter bestimmten Lichtwellenlängen erkennbar. Alternativ kann das Substrat eine schwarze oder dunkle Farbe haben, die dunkler als die weiße oder helle Farbe des Umgebungsindikatormaterials in seinem Anfangszustand ist, so dass das Sichtfenster vor der vorbestimmten Umgebungsaussetzung gegenüber der schwarzen oder dunklen Farbe nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung von der weißen oder hellen Farbe wechselt.
In einer Ausführungsform ist das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand transparent und befindet sich über dem Sicherheitsmaterial, so dass das Sicherheitsmaterial durch das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand sichtbar ist und verdeckt wird, sobald das Umgebungsindikatormaterial seinen Farbzustand nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung irreversibel ändert und opak wird, wobei das Umgebungsindikatormaterial, das von dem Substrat in einer Schichtkonfiguration als eine erste Schicht getragen wird, und das Sicherheitsmaterial, das von dem Substrat in einer Schichtkonfiguration als eine zweite Schicht getragen wird, zwischen den ersten Schicht und dem Substrat angeordnet ist.In dieser Ausführungsform ergibt der Umgebungswächter das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe, wenn er den spezifischen Lichtwellenlängen vor der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird, und ergibt nicht das helle Aussehen der vorbestimmten Farbe, wenn er den spezifischen Lichtwellenlängen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird.
In einer Ausführungsform weist das Umgebungsindikatormaterial nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung eine erste Farbe auf, das Substrat weist eine zweite Farbe auf, die erste Farbe und die zweite Farbe sind gleich oder ähnlich, so dass unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge kein Farbkontrast zwischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe erkennbar ist, und der Umgebungswächter ändert die Farbe nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung nicht. In dieser Ausführungsform ergibt der Umgebungswächter das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe, wenn er den spezifischen Lichtwellenlängen vor der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird, und ergibt nicht das helle Aussehen der vorbestimmten Farbe, wenn er den spezifischen Lichtwellenlängen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird. Der Umgebungswächter ändert die Farbe unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung nicht.
In einer Ausführungsform weist das Umgebungsindikatormaterial nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung eine erste Farbe auf, das Substrat weist eine zweite Farbe auf, die erste Farbe unterscheidet sich von der zweiten Farbe, so dass ein Farbkontrast zwischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen erkennbar ist, und der Umgebungswächter ändert die Farbe nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung. In dieser Ausführungsform ergibt der Umgebungswächter das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe, wenn er den spezifischen Lichtwellenlängen vor der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird, und ergibt nicht das helle Aussehen der vorbestimmten Farbe, wenn er den spezifischen Lichtwellenlängen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird. Der Umgebungswächter ändert die Farbe unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung.
Beispiel für einen Umgebungswächter, bei dem Sicherheitsmaterialien durch das Umgebungsindikatormaterial nach Farbzustandsänderung verdeckt werden
10 veranschaulicht ein Beispiel eines Umgebungswächters 300 in Draufsicht, wobei das Sicherheitsmaterial vor der vorbestimmten Umgebungsaussetzung sichtbar ist, aber nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung verdeckt ist. Der Umgebungswächter 300 weist eine Referenzkomponente auf, die ein Sichtfenster 310 und einen Referenzring 320 umfasst. Der Umgebungswächter 300 ist so konfiguriert, dass das Umgebungsindikatormaterial (wie in diesem Beispiel ein SCC-Polymer) über dem Sicherheitsmaterial und sowohl im Bereich unter dem Sichtfenster 310 positioniert ist. In diesem Beispiel ist das Umgebungsindikatormaterial in seinem Anfangszustand transparent und zeigt alles, was sich hinter dem Umgebungsindikatormaterial befindet, wie beispielsweise das Substrat in schwarzer oder dunkler Farbe und das Sicherheitsmaterial in diesem Beispiel vor der vorbestimmten Umgebungsaussetzung. Das Sichtfenster 310 zeigt die schwarze oder dunkle Farbe des Substrats unter normalen Bedingungen, wie in 10A gezeigt, weil das Sicherheitsmaterial unter normalen Bedingungen nicht luminesziert; und das Sichtfenster 310 zeigt die schwarze oder dunkle Farbe des Hintergrunds, wobei das Sicherheitsmaterial in der vorbestimmten hellgrünen Farbe luminesziert, die als Häkchen „√“ in 10B gezeigt ist.Der Umgebungswächter 300 ist ferner so konfiguriert, dass das Umgebungsindikatormaterial seinen Farbzustand in opak ändert, z. B. opak weiß oder helle Farbe, wodurch das kontrastierende schwarze oder dunkle Farbsubstrat und das Sicherheitsmaterial nach der vorbestimmten Umweltbelastung verdeckt werden, wie in 10C und 10D gezeigt. In diesem Fall wird der Sicherheitsindikatormaterial unterhalb dem Umgebungsindikatoren angeordnet ist, so dass es nur bei Beleuchtung (wie in einem hellen Grün Häkchen „V“ in diesem Beispiel in 10B gezeigt) mit der bestimmten Lichtwellenlänge vor der Umgebungsaussetzung erkannt wird. Dies kann besonders geeignet sein, wenn das Lesen des Sicherheitsmaterials den Hinweis liefert, dass das Produkt akzeptabel ist.
Diese Konfiguration kann auch nützlich sein, wenn zwei unterschiedliche Sicherheitsmaterialien verwendet werden, eines, das durch die Änderung des Farbzustands des Umgebungsmaterials verdeckt wird und eines, das dies nicht ist. Bei diesem Ansatz kann die Vorrichtung immer ein helles Erscheinungsbild abgeben, wenn sie mit bestimmten Lichtwellenlängen beleuchtet wird, aber die ansprechende Beleuchtung kann unterschiedliche Farben und/oder unterschiedliche Abklingeigenschaften aufweisen. Das Gerät kann unabhängig vom Status der Umgebungsanzeige immer mit den Sicherheitsmaterialien authentifiziert werden. Wenn keine gewöhnliche Farbänderung des Indikators auftritt, kann dieser Ansatz verwendet werden, um einen Umgebungsindikator bereitzustellen, der immer durch spezielle Beleuchtung authentifiziert werden kann, dessen Zustandsänderung als Reaktion auf die vorbestimmte Umgebungsaussetzung jedoch nur unter besonderer Beleuchtung sichtbar ist.
In einigen Ausführungsformen befindet sich das Umgebungsindikatormaterial neben oder in der Nähe, gemischt mit oder positioniert unter dem Sicherheitsmaterial, um eine Mischung zu bilden, die durch das Substrat in einer Schicht, die als Mischungsschicht konfiguriert ist, getragen wird, so dass das Sicherheitsmaterial immer sichtbar ist.
In einer Ausführungsform ist das Sicherheitsmaterial das lumineszierende Material, das ungeachtet des Farbzustands des Umgebungsindikatormaterials das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe ergibt, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, aber unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge unsichtbar / nicht erkennbar ist. In dieser Ausführungsform kann der Wächter für die historische Temperaturaussetzung verwendet werden, um die Authentizität des Wächters für die historische Temperaturaussetzung zum Schutz vor Fälschungen sicher zu überwachen.
In einer Ausführungsform ist das Umgebungsindikatormaterial ein undurchsichtiger schmelzbarer Feststoff mit einer ersten Farbe in seinem Anfangszustand, das Sicherheitsmaterial ist mit demselben schmelzbaren Feststoff vermischt, das Substrat wird vor der vorbestimmten Umgebungsaussetzung verdeckt, das Substrat weist eine zweite Farbe auf, der schmelzbare Feststoff schmilzt und ändert seinen Farbzustand von opak zu transparent nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung, so dass das Substrat nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung freigelegt wird.
In einer Ausführungsform sind die erste Farbe und die zweite Farbe gleich oder ähnlich, so dass unter normalen Lichtverhältnissen kein Farbkontrast mit bloßem Auge erkennbar ist, so dass der Umgebungswächter nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung die Farbe nicht ändert. In dieser Ausführungsform kann der Umgebungswächter zum Fälschungsschutz verwendet werden.
In einer Ausführungsform unterscheidet sich die erste Farbe von der zweiten Farbe, so dass unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge ein Farbkontrast zwischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe erkennbar ist und der Umgebungswächter die Farbe nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung von der ersten Farbe in die zweite Farbe ändert, die mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen erkennbar ist. In dieser Ausführungsform kann der Umgebungswächter zum Fälschungsschutz und zum Überwachen der vorbestimmten Umgebungsaussetzung verwendet werden.
Das Umgebungsindikatormaterial ändert seinen Farbzustand als Reaktion auf eine Spitzentemperatur in einem Bereich von etwa 20-70 °C und vorzugsweise etwa 30-60 °C. Andere Temperaturbereiche können erhalten werden, indem die Chemie des Indikatormaterials so abgestimmt wird, dass das Temperaturansprechverhalten des Indikators ähnlich der zulässigen Wärmeaussetzung eines Wirtsprodukts ist, für das der Indikator verwendet werden soll.
Das Umgebungsindikatormaterial kann ein schmelzbarer Feststoff sein, der so konfiguriert ist, dass er als Reaktion auf das Schmelzen des schmelzbaren Feststoffs seine Farbe oder Transparenz ändert, wobei die Farb- oder Transparenzänderung nach dem Wiedererstarren des schmelzbaren Feststoffs bestehen bleibt. Der schmelzbare Feststoff kann ein kristallines Seitenketten(SCC)-Polymer sein.
In einer Ausführungsform hat der schmelzbare Feststoff einen Schmelzpunkt unter etwa 80 °C, vorzugsweise unter etwa 70 °C und stärker bevorzugt unter etwa 60 °C. In einer Ausführungsform hat der schmelzbare Feststoff einen Schmelzpunkt über etwa 20 °C, vorzugsweise über etwa 20 °C und stärker bevorzugt über etwa 30 °C. In einer Ausführungsform hat der schmelzbare Feststoff einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 20-70 °C und vorzugsweise im Bereich von etwa 30-60 °C.
Das Umgebungsindikatormaterial kann als Reaktion auf eine Spitzentemperatur in einem Bereich von etwa 20-70 °C und vorzugsweise etwa 30-60 °C farbveränderbar sein. Das Umgebungsindikatormaterial kann ein schmelzbarer Feststoff sein, der so konfiguriert ist, dass er als Reaktion auf das Schmelzen des schmelzbaren Feststoffs seine Farbe oder Transparenz ändert, wobei die Farb- oder Transparenzänderung nach dem Wiedererstarren des schmelzbaren Feststoffs bestehen bleibt. In einer Ausführungsform hat der schmelzbare Feststoff einen Schmelzpunkt unter etwa 70 °C und vorzugsweise unter 60 °C; und über etwa 20 °C und vorzugsweise etwa 30 °C. In einer Ausführungsform hat der schmelzbare Feststoff einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 20-70 °C und vorzugsweise im Bereich von etwa 30-60 °C.
In einem nicht einschränkenden Beispiel ist das Umgebungsindikatormaterial in seinem Anfangszustand opak und befindet sich über dem Sicherheitsmaterial, das Sicherheitsmaterial befindet sich zwischen dem Umgebungsindikatormaterial und dem Substrat, so dass das Sicherheitsmaterial und das Substrat durch das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen undurchsichtigen Farbzustand verdeckt werden, und werden freigelegt, sobald das Umgebungsindikatormaterial der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wurde und seinen Farbzustand zu transparent ändert.
In einigen Ausführungsformen ist der Umgebungswächter derart konfiguriert, dass er die Farbe unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung nicht ändert. Das Sicherheitsmaterial ist beispielsweise ein lumineszierendes Material. Der Umgebungswächter ergibt kein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe, wenn er den spezifischen Lichtwellenlängen vor der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wird (weil das Sicherheitsmaterial durch das opake Umgebungsindikatormaterial verdeckt ist) und ergibt das helle Aussehen einer vorbestimmten Farbe, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wird. Der Zustand des Umgebungswächters ist somit unter normalen Lichtverhältnissen für das bloße Auge unsichtbar / nicht erkennbar, kann jedoch bei bestimmten Lichtwellenlängen erkannt werden. Der Umgebungswächter kann somit unter normalen Lichtverhältnissen für das bloße Auge als unsichtbarer Umgebungswächter fungieren.
In einigen Ausführungsformen weist das Umgebungsindikatormaterial in seinem Anfangszustand eine erste Farbe auf, und das Substrat ist opak und weist eine zweite Farbe auf. Die erste Farbe des Umgebungsindikatormaterials ist die gleiche oder eine ähnliche Farbe wie die zweite Farbe des Substrats ohne einen mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen erkennbaren Farbkontrast, so dass, wenn das Umgebungsindikatormaterial der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wurde und seinen Farbzustand von opak zu transparent ändert, das Sicherheitsmaterial und das Substrat freigelegt werden. Der Umgebungswächter ändert somit die Farbe nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung nicht, da das Substrat in seinem Anfangszustand die gleiche oder eine ähnliche Farbe wie das Umgebungsindikatormaterial hat.
In einigen Ausführungsformen ist der Umgebungswächter dazu konfiguriert, die Farbe nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung zu ändern, die unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge erkennbar ist. Beispielsweise weist das Umgebungsindikatormaterial in seinem Ausgangszustand eine erste Farbe auf und das Substrat weist eine zweite Farbe auf. Die erste Farbe unterscheidet sich deutlich von der zweiten Farbe mit einem mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen erkennbaren Farbkontrast, so dass, wenn das Umgebungsindikatormaterial der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wurde und seinen Farbzustand von opak zu transparent ändert, das Sicherheitsmaterial und das Substrat freigelegt werden. Der Umgebungswächter ändert somit nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung die Farbe von der ersten Farbe zur zweiten Farbe.
In einigen Ausführungsformen ist das Umgebungsindikatormaterial in seinem Anfangszustand opak und befindet sich über dem Sicherheitsmaterial, und das Sicherheitsmaterial befindet sich zwischen dem Umgebungsindikatormaterial und dem Substrat, so dass das Sicherheitsmaterial und das Substrat durch das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand verdeckt werden und enthüllt werden, sobald das Umgebungsindikatormaterial der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ausgesetzt wurde und seinen Farbzustand zu transparent ändert, wobei das Umgebungsindikatormaterial von dem Substrat in einer Schichtkonfiguration als eine erste Schicht getragen wird, und das von dem Substrat getragene Sicherheitsmaterial in einer Schichtkonfiguration als eine zweite Schicht, die zwischen der ersten Schicht und dem Substrat positioniert ist, getragen wird. In dieser Ausführungsform ändert der Umgebungswächter die Farbe unter normalen Lichtverhältnissen nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung.
In einigen Ausführungsformen ist das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand transparent und befindet sich über dem Sicherheitsmaterial, so dass das Sicherheitsmaterial durch das Umgebungsindikatormaterial in seinem anfänglichen Farbzustand sichtbar ist und verdeckt wird, sobald das Umgebungsindikatormaterial seinen Farbzustand nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung irreversibel zu opak ändert, wobei das Umgebungsindikatormaterial, das von dem Substrat in einer Schichtkonfiguration als eine erste Schicht getragen wird, und das Sicherheitsmaterial, das von dem Substrat in einer Schichtkonfiguration als eine zweite Schicht getragen wird, zwischen der ersten Schicht und dem Substrat positioniert ist.In dieser Ausführungsform ergibt der Umgebungswächter das helle Aussehen der vorbestimmten Farbe (lumineszierendes Material) oder ändert seinen Farbzustand (photochromes Material), wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen vor der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird, und ergibt nicht das helle Aussehen der vorbestimmten Farbe oder ändert seinen Farbzustand, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung ausgesetzt wird. Der Umgebungswächter kann die Farbe ändern, die mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen erkennbar ist, nach der vorbestimmten Wärmeaussetzung.
In einigen Beispielen umfasst der Umgebungswächter ferner eine Referenzkomponente, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration getragen wird, als Referenzschicht mit einem Referenzring mit einer opaken Farbe und einem Sichtfenster, das transparent oder ein Loch ist, wobei die Referenzschicht über der Mischungsschicht positioniert ist und das Substrat, wobei das Substrat eine dunkle Farbe hat, die dem Referenzring ähnlich ist oder dunkler aussieht als der Referenzring, die undurchsichtige Farbe des Referenzrings dunkler ist als die weiße oder helle Farbe des Umgebungsindikatormaterials nach dem vorbestimmter Wärmeaussetzung, und das Substrat ist durch das Sichtfenster der Referenzschicht sichtbar.
In einigen Fällen kann das Umgebungsindikatormaterial ein schmelzbarer Feststoff sein oder einschließen. Der schmelzbare Feststoff erscheint in seinem anfänglichen Farbzustand in der weißen oder hellen Farbe opak und ist so konfiguriert, dass er schmilzt, um seinen Farbzustand irreversibel zu ändern, um als Reaktion auf die vorbestimmte Wärmeaussetzung transparent zu werden. Alternativ ist der schmelzbare Feststoff in seinem anfänglichen Farbzustand transparent und so konfiguriert, dass er schmilzt, um seinen Farbzustand als Reaktion auf die vorbestimmte Wärmeaussetzung irreversibel in opak zu ändern. In einigen Fällen kann der schmelzbare Feststoff ein kristallines Seitenketten(SCC)-Polymer sein oder einschließen. Vorteilhafterweise kann das SCC-Polymer einen relativ scharfen Übergang vom festen in den flüssigen Zustand bereitstellen. Ein scharfer Übergang kann beim Korrelieren der Temperaturansprecheigenschaften des Polymers mit denen des Wirtsprodukts nützlich sein, um die Überwachung der Temperaturaussetzung des Wirtsprodukts zu erleichtern.
Das SCC-Polymer und das Sicherheitsmaterial liegen zusammen als Mischung oder Blend in einer einzigen Schicht vor. In einigen Fällen liegen das Umgebungsindikatormaterial und das Sicherheitsmaterial als einschichtiger Film vor, der von dem Substrat getragen wird. In einigen Fällen hat der Film eine Dicke von weniger als etwa 5 mil (wobei ein mil 0,001 Zoll, ~25,4 Mikrometer ist), wie etwa 1 mil bis etwa 4 mil, etwa 2 mil bis etwa 3 mil oder etwa 3 mil. Geeignete SCC-Polymere sind hierin oben oder an anderer Stelle in der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
In einer Ausführungsform umfasst der Umgebungswächter ferner eine Klebeschicht, die das Substrat auf einer dem Umgebungsindikatormaterial und dem Sicherheitsmaterial gegenüberliegenden Seite kontaktiert; und optional eine Trennschicht, die auf einer dem Substrat gegenüberliegenden Seite gegen die Klebeschicht positioniert ist.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform befindet sich das Umgebungsindikatormaterial neben oder in der Nähe, gemischt mit oder unter dem Sicherheitsmaterial, so dass das Sicherheitsmaterial sichtbar ist und das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe ergibt oder seinen Farbzustand ändert, wenn es der spezifischen Lichtwellenlängen unabhängig vom Farbzustand des Umgebungsindikatormaterials ausgesetzt wird.
Das Umgebungsindikatormaterial kann mit dem Sicherheitsmaterial gemischt werden, um eine Mischung zu bilden, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration als eine einzelne Mischungsschicht getragen wird, so dass das Sicherheitsmaterial erkennbar ist, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, unabhängig vom Farbzustand von das Umgebungsindikatormaterial zum Bereitstellen der Authentizität des Umgebungswächters zum Schutz vor Fälschungen, wobei das Umgebungsindikatormaterial dazu konfiguriert ist, seine Farbzustandsreaktion auf die vorbestimmte Wärmeaussetzung irreversibel zu ändern. Die Änderung des Farbzustands des Umgebungsindikatormaterials kann eine Änderung des Reflexionsvermögens, eine Änderung der Transparenz, eine Änderung des Farbtons oder eine Änderung der scheinbaren Farbe sein.
In einer Ausführungsform umfasst der Umgebungswächter ferner eine Referenzkomponente, die von dem Substrat in einer geschichteten Konfiguration getragen wird, als Referenzschicht mit einem Referenzring mit einer opaken Farbe und einem Sichtfenster, das transparent oder ein Loch ist, wobei die Referenzschicht über der Mischungsschicht und dem Substrat positioniert ist, wobei das Substrat eine dunkle Farbe hat, die dem Referenzring ähnlich ist oder dunkler aussieht als der Referenzring, die undurchsichtige Farbe des Referenzrings dunkler ist als eine weiße oder helle Farbe des Umgebungsindikatormaterials in seiner Anfangszustand, und das Substrat durch das Sichtfenster der Referenzschicht sichtbar ist.
Bei einem alternativen Ansatz kann das Sicherheitsmaterial auf dem Umgebungswächter an einer anderen Position als das Umgebungsindikatormaterial bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Sicherheitsmaterial an einer Referenzstelle bereitgestellt werden, wie beispielsweise einem Referenzring. Das Sicherheitsmaterial kann auch das Umgebungsindikatormaterial umgeben, kann in der Nähe des Umgebungsindikatormaterials positioniert sein oder kann benachbart zu dem Umgebungsindikatormaterial sein. Auf diese Weise kann das Sicherheitsmaterial bequem beobachtet und bewertet werden, entweder durch einen menschlichen Benutzer, wenn er den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, oder durch eine Vorrichtung, die dazu konfiguriert ist, das Umgebungsindikatormaterial zu bewerten, z. B. durch Aufnehmen eines Bildes des Umgebungswächters. Insbesondere wenn sich das Material in einem Referenzbereich befindet, der bereits vorhanden ist, um eine Farbreferenz für das Umgebungsindikatormaterial bereitzustellen, versteht es sich, dass das vom Wächter aufzunehmende Bild nicht verändert werden muss, wenn das Sicherheitsmaterial eingeführt wird, da das herkömmliche Ablesen von Umgebungswächtern immer noch eine Bildgebung oder eine anderweitige Bewertung des Referenzbereichs erfordern würde.
Beispielhafter Umgebungswächter mit immer lesbarem Sicherheitsmaterial
11 veranschaulicht ein Beispiel eines Umgebungswächters 350 in einer Schnittansicht. Das Sicherheitsmaterial ist in 11 durch die schwarzen Punkte 354 dargestellt. Der Umgebungswächter 350 beinhaltet ein Substrat 352. Das Substrat 352 trägt eine Schicht, die eine Mischung aus Sicherheitsmaterial 354 enthält, gemischt mit Umgebungsindikatormaterial 356 (in diesem Beispiel ein SCC-Polymer). Das SCC-Polymer ist ein schmelzbarer Feststoff und weist in seinem Anfangszustand vor der vorbestimmten Umgebungsaussetzung eine weiße oder leicht opake Farbe auf und wird transparent, wenn sie nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung schmilzt. Das SCC-Polymer bleibt transparent, wenn es sich wieder verfestigt. Das Substrat 352 weist eine dunkle Farbe auf, die dunkler als die weiße oder helle Farbe des Umgebungsindikatormaterials 356 in seinem Anfangszustand vor der vorbestimmten Umgebungsaussetzung ist. Das Sicherheitsmaterial 354 wird verwendet, um die Authentizität des Umgebungswächters 350 sicher zu überwachen, indem es ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe verleiht oder seinen Farbzustand ändert, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird. Andere Konfigurationen des Umgebungswächters sind möglich. Das Umgebungsindikatormaterial kann auch über dem Sicherheitsmaterial bereitgestellt werden und dennoch die gleiche Funktionalität ermöglichen, wenn das Umgebungsindikatormaterial in allen Zuständen ausreichend transparent ist, um immer eine Betrachtung des Sicherheitsmaterials zu ermöglichen. Eine weitere beispielhafte Konfiguration des Umgebungswächters, bei dem das Sicherheitsmaterial immer sichtbar ist, ist in 12 gezeigt.
12 veranschaulicht ein Beispiel eines Umgebungswächters 400 in Draufsicht mit einer Konfiguration, bei der das Sicherheitsmaterial auf dem Referenzring 420 einer Referenzkomponente eines herkömmlichen Umgebungswächters bereitgestellt ist. Der Umgebungswächter 400 weist eine Referenzkomponente auf, die ein Sichtfenster 410 umfasst, wobei das Umgebungsindikatormaterial (in 12 nicht gezeigt) durch das Sichtfenster 410 sichtbar ist, und einen Referenzring 420, der das Sicherheitsmaterial (in 12 nicht gezeigt) umfasst. Der Referenzring 420 ist immer sichtbar und das Sicherheitsmaterial auf dem Referenzring 420 ergibt immer ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe (d. h. in diesem Beispiel der hellgrüne Halo-Ring „O“), wenn er den spezifischen Lichtwellenlängen (d. h. UV-Licht in diesem Beispiel), wie in 12B und 12D ausgesetzt wird, so dass der Umgebungswächter 400 verwendet werden kann, um den Umgebungswächter 400 oder ein Wirtsprodukt, dem der Umgebungswächter 400 zugeordnet ist, für den Anti-Fälschungsschutz zu Authentifizieren. Der Umgebungswächter 400 ist ferner so konfiguriert, dass das Sichtfenster 410 in undurchsichtigem weiß oder in einer opaken Lichtfarbe heller ist als die Farbe des Referenzrings 420 in seinem Anfangszustand vor der vorbestimmten Umgebungsaussetzung, wie in 12A gezeigt, und das Sichtfenster 410 die Farbe in Schwarz oder eine dunkle Farbe ändert, die dunkler als die Farbe des Referenzrings 420 ist, nach der vorbestimmten Umgebungsaussetzung, wie in 12C und 12D gezeigt.
Es versteht sich, dass diese Ausführungsform verwendet werden kann, um die Authentifizierung des Umgebungswächters für den Fälschungsschutz zu unterstützen und auch die vorbestimmte Umgebungsaussetzung zu überwachen, die mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen erkennbar ist. Andere Konfigurationen des Umgebungswächters sind möglich. Das Umgebungsindikatormaterial kann auch über dem Sicherheitsmaterial bereitgestellt werden und dennoch die gleiche Funktionalität ermöglichen, wenn das Umgebungsindikatormaterial in allen Zuständen ausreichend transparent ist, um immer eine Betrachtung des Sicherheitsmaterials zu ermöglichen.
Umgebungswächter mit Doppelfunktion
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung einen Umgebungswächter mit Doppelfunktion zum Überwachen sowohl einer vorbestimmten kumulativen Umgebungswärmebelastung als auch einer vorbestimmten Spitzenumgebungswärmebelastung und für andere Zwecke bereit, wie zum Beispiel die sichere Überwachung der Authentizität des Umgebungswächters zum Schutz vor Fälschungen.
Verschiedene geeignete Strukturkonfigurationen für die Doppelfunktionsumgebungswächter sind im US-Patent 10,514,340 beschrieben, auf das hier für alle Zwecke vollinhaltlich Bezug genommen wird; diese Vorrichtungen können Sicherheitsmaterialien der vorliegenden Offenbarung aufweisen, die in verschiedenen vorteilhaften Konfigurationen hinzugefügt werden.
In einer Ausführungsform umfasst der Umgebungswächter mit Doppelfunktion: ein Substrat; einen kumulativen Aussetzungsindikator, der von dem Substrat in einer sichtbaren, geschichteten Konfiguration getragen wird, wobei der kumulative Aussetzungsindikator dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf die vorbestimmte kumulative Wärmeaussetzung unter normalen Lichtverhältnissen eine optische Änderung des Aussehens zu erfahren; einen Spitzenaussetzungsindikator, der von dem Substrat in der sichtbaren, geschichteten Konfiguration getragen wird, wobei der Spitzenaussetzungsindikator einen schmelzbaren Feststoff umfasst, der dazu konfiguriert ist, bei Aussetzung gegenüber einer vorbestimmten Spitzenwärmeaussetzung zu schmelzen, wobei der schmelzbare Feststoff dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf das Schmelzen des schmelzbaren Feststoffs die Farbe oder Transparenz zu ändern, wobei die Farb- oder Transparenzänderung bestehen bleibt, nachdem der schmelzbare Feststoff wieder verfestigt ist; und einen farbigen Hintergrund unter dem schmelzbaren Feststoff, der relativ zu dem schmelzbaren Feststoff dunkel ist, wobei der schmelzbare Feststoff anfangs opak ist, den Hintergrund verdeckt und dazu konfiguriert ist, nach dem Schmelzen transparent zu werden und nach dem Wiedererstarren transparent zu bleiben, wodurch der Hintergrund freigelegt wird; wobei der kumulative Aussetzungsindikator und der Spitzenaussetzungsindikator funktionell getrennt sind, wobei die visuellen Ausgaben des kumulativen Aussetzungsindikators und des Spitzenaussetzungsindikators in einer einzigen überlappenden Anzeige integriert sind.
In einer Ausführungsform liegt der kumulative Lichtaussetzungsindikator über dem Spitzenbelichtungsindikator und umfasst der kumulative Lichtaussetzungsindikator ein Sicherheitsmaterial, wie zuvor in dieser Offenbarung beschrieben, konfiguriert, ungeachtet der optischen Änderung des Erscheinungsbilds des kumulativen Lichtaussetzungsindikators unter normalen Lichtverhältnissen, um sichtbar zu sein und ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe zu ergeben oder seinen Farbzustand zu ändern, wenn es bestimmten Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, während es unter normalen Lichtverhältnissen unsichtbar ist. Dies kann die sichere Überwachung der Authentizität des Doppelfunktionsumgebungswächters zum Schutz vor Fälschungen erleichtern.
Bei einem alternativen Ansatz kann das Sicherheitsmaterial unter der Spitzenbelichtungsschicht positioniert sein, z. B. gemischt mit nahe oder angrenzend an den kumulativen Lichtaussetzungsindikator. In diesem Fall ist das Sicherheitsmaterial möglicherweise nur lesbar, wenn sowohl der Spitzenbelichtungsindikator transparent geworden ist als auch der Sicherheitsindikator den spezifischen Wellenlängen ausgesetzt wurde, um ihn zu aktivieren.
In einer Ausführungsform ist der Spitzenaussetzungsindikator als Reaktion auf das Schmelzen des schmelzbaren Feststoffs farbveränderbar. Zum Beispiel ist der Spitzenbelichtungsindikator als Reaktion auf eine Spitzentemperatur in einem Bereich von etwa 20-70 °C, vorzugsweise etwa 30-60 °C, farbveränderbar. Der schmelzbare Feststoff kann einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 20-70 °C aufweisen.
In einer Ausführungsform umfasst der Umgebungswächter mit Doppelfunktion ferner einen Referenzring, der ein Aussehen hat, das dem Aussehen des kumulativen Lichtaussetzungsindikators ähnlich ist, der der optischen Änderung seines Aussehens unterzogen wurde, oder alternativ das Aussehen des Spitzenbelichtungsindikators. Im Referenzring kann Sicherheitsmaterial bereitgestellt werden, im Allgemeinen als Fälschungsschutz- oder Sicherheitsmaßnahme, da sich das Aussehen des Sicherheitsmaterials im Referenzring aufgrund der Temperaturaussetzung nicht ändert. In dem Referenzring könnte auch Sicherheitsmaterial zum Vergleich mit Sicherheitsmaterialien vorgesehen sein, die unter oder als Teil der Temperaturindikator- und kumulativen Lichtaussetzungsschichten bereitgestellt werden, in der gleichen Weise wie der herkömmliche Referenzring mit den Temperaturindikatormaterialien verwendet wird.
In einer Ausführungsform wird der kumulative Aussetzungsindikator durch eine Temperatur beeinflusst, die unter einer Spitzentemperatur des Spitzenaussetzungsindikators liegt.
In einer Ausführungsform verdunkelt sich der kumulative Lichtaussetzungsindikator als Reaktion auf die kumulative Wärmeaussetzung. Zum Beispiel umfasst der kumulative Aussetzungsindikator ein wärmeempfindliches Mittel, wie beispielsweise eine polymerisierbare diacetylenische Verbindung, die sich als Reaktion auf die kumulative Wärmeaussetzung verdunkelt.
In einer Ausführungsform zeigt das Schmelzen des schmelzbaren Feststoffs einen Hintergrund, wobei der Hintergrund sichtbar bleibt, nachdem der schmelzbare Feststoff wieder erstarrt ist. In einer Ausführungsform umfasst der schmelzbare Feststoff ein Polymer, wie beispielsweise ein SCC-Polymer. Der schmelzbare Feststoff kann ferner ein Alkan, einen Alkylester oder ein Wachs umfassen.
In einer Ausführungsform liegt der Spitzenbelichtungsindikator über dem kumulativen Lichtaussetzungsindikator, und der Spitzenbelichtungsindikator umfasst ein Sicherheitsmaterial, das unabhängig von der Änderung der Farbe oder Transparenz des schmelzbaren Feststoffs so konfiguriert ist, dass es sichtbar ist und ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe ergibt oder seinen Farbzustand ändert, wenn er bestimmten Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, während er unter normalen Lichtverhältnissen unsichtbar ist, um die Authentizität des Doppelfunktionsumgebungswächters zum Schutz vor Fälschungen zu gewährleisten.
In einer Ausführungsform umfasst die optische Änderung des Aussehens eine Verringerung der Opazität des kumulativen Lichtaussetzungsindikators. Die optische Änderung des Aussehens kann einen Hintergrund, wie beispielsweise das Substrat, offenbaren, wodurch das Lesen des Hintergrunds ermöglicht wird.
Umgebungswächter basierend auf Positionsverschiebung
In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung einen Umgebungswächter zum Überwachen einer vorbestimmten Umgebungsaussetzung und für andere Zwecke bereit, wie zum Beispiel zum sicheren Überwachen der Authentizität des Umgebungswächters basierend auf dem Mechanismus einer Positionsverschiebung eines oder mehrerer Indikatormaterialien. Die Indikatormaterialien können ein Sicherheitsmaterial umfassen (wie im vorherigen Abschnitt beschrieben), oder diese Indikatormaterialien können sich bewegen, um das Sicherheitsmaterial zu verdecken oder zu enthüllen. Diese Verschiebung kann das Ergebnis einer temperaturabhängigen Diffusion, des Schmelzens eines festen Indikatormaterials oder seiner Vorstufe, das es fließen lässt, das Schmelzen eines schmelzbaren festen Pfropfens, das das Freisetzen einer Flüssigkeit ermöglicht, das Zerbrechen eines Behälters durch Gefrieren seines Inhalts, oder andere Ansätze, sein. Einige spezifische Beispiele sind unten aufgeführt.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Umgebungswächter ein Wächter für die historische Temperaturaussetzung, umfassend: ein Substrat; ein optisch lesbares, wärmeempfindliches, sich bewegendes Indikatorelement, das von dem Substrat getragen wird, wobei das sich bewegende Indikatorelement ein Indikatormaterial umfasst, vorzugsweise ein farbiges Material, das mit bloßem Auge leicht sichtbar ist, das dazu konfiguriert ist, sich als Reaktion auf eine vorbestimmte Temperaturaussetzung zu bewegen; und ein Sicherheitsmaterial, das von dem Substrat getragen wird und ein lumineszierendes Material umfasst, das dazu konfiguriert ist, ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe zu ergeben, wenn es spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, oder ein photochromes Material, das dazu konfiguriert ist, den Farbzustand zu ändern, wenn es spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird.
Die vorgegebene Umgebungsaussetzung kann eine vorgegebene Gefrierbelastung oder eine vorgegebene Auftaubelastung sein und vorzugsweise eine vorgegebene Wärmeaussetzung, wie eine vorgegebene kumulative Umgebungswärmebelastung und/oder eine vorgegebene Spitzenumgebungswärmebelastung.
Das sich bewegende Anzeigeelement kann unterhalb einer Basistemperatur inaktiv sein und bei oder oberhalb einer Aktivierungstemperatur thermisch ansprechen, um irreversibel in Bezug auf die zeitliche kumulative Umgebungstemperaturaussetzung oberhalb der Aktivierungstemperatur aufzuzeichnen, wobei die Aktivierungstemperatur gleich oder größer als die Basistemperatur ist.
Das Indikatormaterial kann in seinem Anfangszustand ein schmelzbarer Feststoff bei oder unterhalb der Basistemperatur sein und schmilzt bei oder oberhalb einer bestimmten Temperatur zu einer viskosen Flüssigkeit und beginnt zu fließen. Die ermittelte Temperatur ist beispielsweise die Aktivierungstemperatur.
Das sich bewegende Indikatorelement kann ein Transportelement umfassen, das das Indikatormaterial trägt, wie in den 2 und 3 gezeigt, eine Verschiebung des Indikatormaterials ist eine Verschiebung in Bezug auf das Transportelement, und die Verschiebung des Sicherheitsmaterials ist eine Verschiebung in Bezug auf das Transportelement. Das Transportelement kann absorbierend sein und das Indikatormaterial ist durch das Transportelement absorbierbar. Das Indikatormaterial kann das Sicherheitsmaterial in einer Menge von etwa 0,01-50 Gew.-%, in einer Menge von etwa 0,1-10 Gew.-%, in einer Menge von etwa 0,1-5 Gew.-%, in einer Menge von etwa 1-10 Gew.-%, in einer Menge von etwa 10-20 Gew.-% oder in einer Menge von etwa 10-40 Gew.-% des Indikatormaterials umfassen.
Das Indikatormaterial kann eine Viskosität im Bereich von etwa 100 bis 100.000 cP aufweisen. Die Viskosität des Indikatormaterials nimmt mit steigender Temperatur über einen Temperaturbereich von etwa 20 °C bis etwa 70 °C oder von etwa 30 °C bis etwa 60 °C ab. Das Indikatormaterial kann eine Viskositätsaktivierungsenergie von über 10 kcal/mol aufweisen. Die Aktivierungstemperatur kann in einem Bereich von etwa -60 °C bis etwa 70 °C, von etwa - 20 °C bis etwa 60 °C und vorzugsweise von etwa 10 °C bis etwa 25 °C liegen. Die Aktivierungstemperatur kann die Basistemperatur um eine Temperatur im Bereich von etwa 1 °C bis etwa 50 °C überschreiten. Die Basistemperatur kann in einem Bereich von etwa 0 °C bis etwa 30 °C liegen.
Das Indikatormaterial umfasst ein synthetisches Polymer mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 1.000 Da. Vorzugsweise umfasst das Indikatormaterial ein synthetisches Polymer mit Seitenkettenkristallinität (SCC). In einem Beispiel ist das Transportmaterial das synthetische Polymer mit Seitenkettenkristallinität (SCC). Das Indikatormaterial umfasst weiterhin ein Alkan, einen Alkylester, ein Wachs oder ein Alkanwachs. In einer Ausführungsform umfasst das Indikatormaterial ein Undecan, ein Dodecan, ein Tridecan, ein Tetradecan, ein Pentadecan, ein Hexadecan, ein Heptadecan, ein Octadecan, ein Nonadecan, ein Eicosan, ein Heneicosan, eine Hexansäure, ein Hexadecan oder Ethyllactat. In einer Ausführungsform umfasst das Wachs ein Paraffinwachs, ein mikrokristallines Wachs, Carnaubawachs, Bienenwachs, Chinawachs, Schellackwachs, Walrat, Talg, Palmwachs, Sojawachs, 15-Lanolin, Wollfett, ein wachsartiges Polymer, ein wachsartiges Copolymer, ein Polyolefin, Polyethylen, Polypropylen, ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, ein Ethylen-Acrylsäure-Copolymer.
Das Indikatormaterial kann ein Pentadecan und ein Hexadecan in einem Verhältnis von etwa 10 : 90 bis 90 : 10 umfassen, wie etwa 20 : 80, etwa 30 : 70, etwa 40 : 60, etwa 50 : 50, etwa 60 : 40, etwa 70 : 30 oder etwa 80 : 20. Das Indikatormaterial kann eine Mischung aus dem synthetischen Polymer mit Seitenkettenkristallinität (SCC) und einem Alkanwachs umfassen. In einer Ausführungsform ist das synthetische Polymer mit Seitenkettenkristallinität (SCC) ein SCC-Polymer auf Lösungsmittelbasis.
Das Indikatormaterial kann das Sicherheitsmaterial in einer Menge von etwa 0,1-50 Gew.-%, wie etwa 5-50 Gew.-%, etwa 10-40 Gew.-%, etwa 15-35 Gew.-%, etwa 20-30 % Gew.-%, etwa 2-15 Gew.-% oder etwa 1-10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Indikatormaterials, umfassen.
Das Sicherheitsmaterial kann in das Indikatormaterial eingemischt werden und ist ein Teil davon, so dass das Sicherheitsmaterial zusammen mit dem Indikatormaterial in Bezug auf das Transportelement verschoben wird und somit die Verschiebung des Sicherheitsmaterials die gleiche ist wie die Verschiebung des Indikatormaterials. Alternativ ist das Sicherheitsmaterial nicht Teil des Indikatormaterials und die Verschiebung des Indikatormaterials verdeckt oder legt das Sicherheitsmaterial frei.
Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann eine runde, knopfartige Form haben. Das sich bewegende Anzeigeelement umfasst einen Ring aus Anzeigematerial, das Transportelement umfasst einen scheibenförmigen Docht, wobei sich der Ring aus Anzeigematerial um den Umfang des scheibenförmigen Dochts an oder nahe der äußeren Umfangskante des Dochts erstreckt, und der Umgebungswächter ein Sichtfenster umfasst, das etwa mittig des Rings aus Indikatormaterial angeordnet ist, wobei das Indikatormaterial, wenn es flüssig ist, innerhalb des Rings in Richtung des Sichtfensters fließen kann.
Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann ferner eine Klebeschicht umfassen, die das Substrat auf einer dem Umgebungsindikatormaterial und dem Sicherheitsmaterial gegenüberliegenden Seite kontaktiert; und optional eine Trennschicht, die auf einer dem Substrat gegenüberliegenden Seite gegen die Klebeschicht positioniert ist.
Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann ein optisch lesbares, wärmeempfindliches Temperaturaussetzungsanzeigeelement umfassen. Das Temperaturaussetzungsindikatorelement kann unterhalb einer Basistemperatur inaktiv sein und kann bei oder oberhalb einer Aktivierungstemperatur thermisch ansprechen. Nach der Aktivierung kann der Umgebungswächter die kumulative Umgebungstemperaturbelastung über der Aktivierungstemperatur reversibel oder irreversibel in Bezug auf die Zeit aufzeichnen. Die Aktivierungstemperatur kann gleich oder größer als die Basistemperatur sein.
Das Temperaturaussetzungsindikatorelement kann ein optisch erkennbares Indikatormaterial umfassen. Die thermische Reaktion des Indikatorelements auf die Temperatur kann eine optisch lesbare Positionsverschiebung des Indikatormaterials oder eine andere geeignete thermische Reaktion sein, die eine reversible, halbreversible oder irreversible Aufzeichnung der Umgebungstemperaturaussetzung liefert. Die Positionsverschiebung kann mit der kumulativen Umgebungstemperaturbelastung des Umgebungswächters oberhalb der Aktivierungstemperatur korrelieren, wahlweise mit einer qualitativen, halb quantitativen oder quantitativen Beziehung. In einem Beispiel kann der Temperaturaussetzungsindikator umfassen (a) ein irreversibles thermochromes Indikatormaterial, das so konfiguriert ist, dass es den Farbzustand als Reaktion auf eine Temperatur über einer Aktivierungs- oder Schwellentemperatur ändert; (b) ein reversibles thermochromes Indikatormaterial, das so konfiguriert ist, dass es den Farbzustand als Reaktion auf eine Temperatur über der Aktivierungs- oder Schwellentemperatur ändert, (c) ein reversibles thermochromes Indikatormaterial, das so konfiguriert ist, dass es den Farbzustand als Reaktion auf eine Temperatur unterhalb der Aktivierungs- oder Schwellentemperatur ändert, (d) ein semireversibles thermochromes Indikatormaterial, das so konfiguriert ist, dass es den Farbzustand als Reaktion auf eine Temperatur über der Aktivierungs- oder Schwellentemperatur ändert und den geänderten Farbzustand beibehält, bis die Temperatur unter einen zweiten unteren Temperaturschwellenwert fällt, oder (e) ein irreversibles thermochromes Indikatormaterial, das so konfiguriert ist, dass es den Farbzustand als Reaktion auf die kumulative Wärmeaussetzung im Laufe der Zeit ändert.
In anderen Beispielen kann der Aussetzungsindikator andere Bedingungen als die Temperatur überwachen, wie beispielsweise andere Umgebungsbedingungen. Zum Beispiel kann der Aussetzungsindikator umfassen (f) ein Indikatormaterial, das dazu konfiguriert ist, den Farbzustand als Reaktion auf die Strahlungsaussetzung zu ändern; (g) ein Indikatormaterial, das so konfiguriert ist, dass es den Farbzustand als Reaktion auf die Lichtaussetzung mit Licht einer vorbestimmten Wellenlänge ändert; oder (h) ein Indikatormaterial, das so konfiguriert ist, dass es den Farbzustand als Reaktion auf die Einwirkung von Feuchtigkeit ändert.
Beispiele für solche Temperaturwächter, die auf dem Mechanismus der Positionsverschiebung eines Indikatormaterials basieren, sind in den US-Patenten Nr. 9,546,911 und 8,671,871 zu finden, die hier für alle Zwecke durch Bezugnahme vollständig aufgenommen sind.
Einige nützliche Indikatormaterialien können als Reaktion auf Temperaturen oberhalb der Aktivierungstemperatur eine Positionsverschiebung bereitstellen, die während eines interessierenden Zeitraums progressiv, messbar und konsistent ist.
Geeignete Indikatormaterialien können synthetische Polymermaterialien umfassen, die unterhalb der Basistemperatur fest sind und bei oder oberhalb der Aktivierungstemperatur eine viskose Flüssigkeit sind oder werden können. Solche synthetischen Polymermaterialien sind schmelzbar. Nützliche synthetische Polymere können auch hydrophob sein, wenn dies gewünscht ist.
Gegebenenfalls kann ein regulärer Farbstoff in solchen hydrophoben Polymeren gelöst werden, um unter normalen Lichtverhältnissen eine intensive Farbe bereitzustellen. Eine intensive Farbe kann dazu beitragen, ein starkes Endpunktsignal mit gutem Kontrast zwischen einem Endpunktzustand und einem vorherigen Zustand des Indikators bereitzustellen. Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eines Wächters für die historische Temperaturaussetzung, die ein solches Indikatormaterial verwendet, kann ein nützliches Warnsignal oder Warnsignal bereitstellen. In einer Ausführungsform umfasst das Indikatormaterial einen regulären Farbstoff, der unter normalen Lichtverhältnissen ohne Sicherheitsmaterial eine intensive Farbe bereitstellen kann. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Indikatormaterial ein Sicherheitsmaterial ohne einen regulären Farbstoff. In noch einer anderen Ausführungsform umfasst das Indikatormaterial sowohl ein Sicherheitsmaterial als auch einen regulären Farbstoff.
Beispiele für ein solches synthetisches Polymermaterial sind in den US-Patenten Nr. 9,546,911 und 8,671,871 zu finden, die hier für alle Zwecke durch Bezugnahme vollständig aufgenommen sind.
Die vorliegende Offenbarung stellt unter anderem einen Wächter für die historische Temperaturaussetzung bereit, der ein optisch lesbares, wärmeempfindliches Indikatorelement verwendet, das unterhalb einer Basistemperatur inaktiv sein kann und bei oder über einer Aktivierungstemperatur wärmeempfindlich sein kann. Die Aktivierungstemperatur kann gleich oder höher als die Basistemperatur sein. Das Indikatorelement kann ein optisch erkennbares Indikatormaterial umfassen.
Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann eine optische Leserichtung für einen Betrachter oder eine optische Vorrichtung aufweisen, um den Zustand des Wächters für die historische Temperaturaussetzung zu lesen. Der Zustand des Wächters für die historische Temperaturaussetzung kann gelesen werden, indem eine Positionsverschiebung des Indikatormaterials erfasst wird, die als Reaktion darauf auftritt, dass es einer Temperatur bei oder über der Aktivierungstemperatur ausgesetzt wird. Die Positionsverschiebung kann vorhersagbar und/oder messbar sein. Die Positionsverschiebung kann sich quantitativ auf die kumulative Temperaturaussetzung oberhalb einer Schwellentemperatur beziehen, beispielsweise der Aktivierungstemperatur oder einer anderen geeigneten Temperatur. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können mehrere Positionsverschiebungen des Indikatormaterials eines bestimmten Wächters für die historische Temperaturaussetzung, die zu unterschiedlichen Zeiten als Ergebnis einer anhaltenden oder kontinuierlichen Einwirkung einer Temperatur oder Temperaturen oberhalb der Aktivierungstemperatur auftreten, optisch abgelesen werden.
Die Positionsverschiebung kann ein Fluss von flüssigem Indikatormaterial sein, das durch Schmelzen des Indikatormaterials als Reaktion auf eine Temperaturänderung induziert wird. Die Positionsverschiebung kann jede gewünschte Positionsform annehmen, die eine räumliche Verschiebung einiger oder des gesamten Indikatormaterials bereitstellt, die von einem optischen Lesegerät oder einem menschlichen Betrachter gelesen oder beobachtet und als eine Verschiebung erfasst werden kann, die eine Zustandsänderung des Wächters für die historische Temperaturaussetzung anzeigt. Die Positionsverschiebung kann beispielsweise ein Fluss von flüssigem Indikatormaterial sein. Der Fluss des flüssigen Indikatormaterials kann linear oder zweidimensional sein. Die Strömung kann quer zur optischen Leserichtung oder entgegen der optischen Leserichtung oder in mehrere Richtungen verlaufen. Alternativ kann sich die Strömung von einer Quelle aus über ein Gebiet ausbreiten. Zum Beispiel kann der Fluss entlang eines langgestreckten Transportelements erfolgen, das das Indikatormaterial trägt. Alternativ kann die Strömung durch ein poröses Material erfolgen und ein Volumen einnehmen, das ein Sichtfenster quer zur Strömungsrichtung bietet.
Das Indikatormaterial kann auch ein Sicherheitsmaterial mit oder ohne einen regulären Farbstoff umfassen, und das Sicherheitsmaterial (und der reguläre Farbstoff, falls vorhanden) fließt mit dem Indikatormaterial zusammen. Die Positionsverschiebung des regulären Farbstoffs ist die gleiche wie die des Indikatormaterials und kann unter normalen Lichtverhältnissen festgestellt werden. Die Positionsverschiebung des Sicherheitsmaterials ist die gleiche wie die des Indikatormaterials und kann unter den spezifischen Lichtwellenlängen wie UV-Licht erkannt werden, ist jedoch unter normalen Lichtverhältnissen für das menschliche Auge unsichtbar / nicht erkennbar. Die Positionsverschiebung des Sicherheitsmaterials bezieht sich quantitativ auf die kumulative Wärmeaussetzung des Wächters für die historische Temperaturaussetzung oberhalb einer Schwellentemperatur. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann daher unter normalen Lichtverhältnissen als unsichtbarer Temperaturwächter für das menschliche Auge fungieren.
In einem Beispiel ist der Wächter für die historische Temperaturaussetzung derart konfiguriert, dass das Sicherheitsmaterial immer sichtbar ist und immer ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe (lumineszierendes Material) ergibt oder den Farbzustand (photochromes Material) ändert, wenn es spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, während das Sicherheitsmaterial unter normalen Lichtverhältnissen unabhängig von der Wärmeaussetzung unsichtbar / nicht erkennbar ist. Somit kann der Wächter für die historische Temperaturaussetzung verwendet werden, um zum Fälschungsschutz die Authentizität des Wächters für die historische Temperaturaussetzung oder eines Wirtsprodukts, mit dem die historische Temperaturaussetzung verbunden ist, anzuzeigen.
In einem nicht einschränkenden Beispiel fließen sowohl das Indikatormaterial, das ein Sicherheitsmaterial und einen regulären Farbstoff umfasst, als auch das Sicherheitsmaterial und der reguläre Farbstoff zusammen mit dem Indikatormaterial zusammen. Die Positionsverschiebung des Sicherheitsmaterials und des regulären Farbstoffs ist die gleiche wie die des Indikatormaterials. Die Positionsverschiebung des Sicherheitsmaterials kann unter den spezifischen Lichtwellenlängen erfasst werden und die Positionsverschiebung des regulären Farbstoffs kann unter normalen Lichtverhältnissen erfasst werden. Während die Materialien zusammenfließen, versteht es sich, dass in einem alternativen Ansatz auch Materialien verwendet werden könnten, die mit unterschiedlichen Raten diffundieren.
In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Wächter für die historische Temperaturaussetzung ein Reservoir des Indikatormaterials umfassen. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann eine Maske umfassen, um das Reservoir des Indikatormaterials zu verbergen und kann verhindern, dass das Indikatormaterial in der optischen Leserichtung gelesen oder betrachtet wird. Die Maske kann durch eine opake Schicht oder einen lichtundurchlässigen Bereich des Wächters für die historische Temperaturaussetzung bereitgestellt werden, der das Reservoir in Blickrichtung bedeckt. In einigen Ausführungsformen ist keine Maske vorhanden. Ein Transportelement kann sich von dem Reservoir weg erstrecken. Optional kann der Wächter für die historische Temperaturaussetzung eine Skala umfassen, um den Fortschritt des Indikatormaterials in Bezug auf das Transportelement zu markieren.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung fließt das Indikatormaterial in eine erste Richtung zu einer Betrachtungsoberfläche des Wächters für die historische Temperaturaussetzung. Das Transportelement weist in der ersten Richtung ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung umfasst ein Reservoir des Indikatormaterials, das am ersten Ende des Transportelements in der ersten Richtung positioniert ist, und Markierungen, um die Position des Reservoirs in der optischen Leserichtung zu markieren. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung enthält keine Maske, um das Reservoir des Indikatormaterials zu verbergen, um sicherzustellen, dass die sichtbare Oberfläche das gesamte Transportelement vom ersten Ende bis zum zweiten Ende des Transportelements in der ersten Richtung bedeckt, so dass die Verschiebung des Sicherheitsmaterials im Indikatormaterial entlang des gesamten Transportelements sichtbar ist und das helle Aussehen der vorbestimmten Farbe ergibt oder seinen Farbzustand unter den spezifischen Lichtwellenlängen ändert, während es unter normalen Lichtverhältnissen unsichtbar ist, zur Überwachung der kumulativen Umgebungstemperaturbelastung und zur sicheren Überwachung der Authentizität des Wächters für die historische Temperaturaussetzung zum Schutz vor Fälschungen.
Das Indikatormaterial kann ein synthetisches Polymermaterial sein oder einschließen. Das synthetische Polymermaterial kann bei oder unterhalb der Basistemperatur fest sein und kann bei oder oberhalb der Aktivierungstemperatur eine viskose Flüssigkeit sein. Die viskose Flüssigkeit kann einen weiten Viskositätsbereich aufweisen. Ein solches synthetisches Polymermaterial ist im Detail in den US-Patenten Nr. 9,546,911 und 8,671,871 beschrieben, auf die hier für alle Zwecke vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Das Indikatormaterial kann ein Alkan, ein Alkylester, ein Wachs oder ein Alkanwachs sein oder einschließen. Das Alkan, Alkylester, Wachs oder Alkanwachs kann bei oder unterhalb der Basistemperatur fest sein und kann bei oder oberhalb der Aktivierungstemperatur eine viskose Flüssigkeit sein. Die viskose Flüssigkeit kann einen weiten Viskositätsbereich aufweisen.
Im festen Zustand kann das synthetische Polymermaterial kristallin oder teilkristallin sein. Kristalline oder teilkristalline synthetische Polymermaterialien können erwünschte scharfe Übergänge von einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand aufweisen. Im flüssigen Zustand kann sich das synthetische Polymermaterial selbst in Kontakt mit, auf oder durch ein Transportelement transportieren. Der Transport des flüssigen synthetischen Polymermaterials kann durch Materialfluss oder auf andere geeignete Weise erfolgen. Das Transportelement kann so konfiguriert sein, dass es einen Selbsttransport oder einen Selbstfluss des flüssigen synthetischen Polymermaterials ermöglicht, beispielsweise indem es porös ist oder durch das synthetische Polymermaterial benetzbar ist oder beides.
In den US-Patenten Nr. 9,546,911 und 8,671,871 sind verschiedene strukturelle Konfigurationen von Wächtern für die historische Temperaturaussetzung beschrieben und dargestellt, auf die hierin für alle Zwecke vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Ein Beispiel für eine mögliche Konstruktion einer Ausführungsform eines Wächters für die historische Temperaturaussetzung für die historische Temperaturaussetzung der vorliegenden Offenbarung ist in den 1 bis 3 der beigefügten Zeichnungen gezeigt.Andere mögliche Konstruktionen werden einem Durchschnittsfachmann im Lichte dieser Offenbarung bekannt oder offensichtlich sein oder werden in der Zukunft bekannt oder offensichtlich, wenn sich die Technik entwickelt.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 der Zeichnungen ist der dargestellte Wächter für die historische Temperaturaussetzung, mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet, als dünnes Etikett konfiguriert, das zum Aufbringen auf ein Wirtsprodukt oder eine Wirtsproduktverpackung oder einen Wirtsproduktbehälter geeignet ist. Der Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung enthält eine obere Schicht 12, die klar oder opak sein kann. Die obere Schicht 12 kann beispielsweise eine bedruckbare Folie oder ein bedruckbarer Film aus Kunststoffmaterial sein, auf dem gedruckte Informationen aufgebracht sind, die mit 13 bezeichnet sind, beispielsweise eine Gebrauchsanweisung des Wächters 11 für die historische Temperaturaussetzung. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zur Überwachung einer historischen Temperaturaussetzung können, falls gewünscht, ohne eine solche obere Schicht konfiguriert werden.
Wie hierin verwendet, werden „über“, „überlagernd“, „unter“ und „darunter“ und ähnliche Richtungsbezeichnungen verwendet, um die Orientierung eines Wächters für die historische Temperaturaussetzung zu erleichtern, wie in den Zeichnungen gezeigt. Ein Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass ein Wächter für die historische Temperaturaussetzung in der Praxis jede gewünschte Ausrichtung haben kann und sich während seiner Lebensdauer durch eine Vielzahl unterschiedlicher Ausrichtungen bewegen kann. Im Allgemeinen, sofern der Kontext nichts anderes angibt, können sich „über“ und „überlagernd“ auf eine Richtung zu einem fiktiven Betrachter oder einem optischen Lesegerät beziehen, und „unter“ oder „unterhalb“ kann sich auf eine dem optischen Lesen oder Betrachten entgegengesetzte Richtung beziehen.
Wie gezeigt, weist der Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung eine im Allgemeinen rechteckige Form mit abgerundeten Ecken auf. Es versteht sich, dass der Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung andere geeignete Formen aufweisen kann, beispielsweise kreisförmig, oval, eckig, quadratisch, dreieckig, polygonal, sechseckig und streifenförmig.
Die obere Schicht 12 weist ein Fenster 15 mit Blick auf ein Dochtelement 17 an einer Zwischenstelle entlang der Länge des Dochtelements 17 oder auf Wunsch an einer anderen Stelle auf, beispielsweise an einem Ende des Dochtelements 17. Das Dochtelement 17 ist ein Beispiel für ein Indikatortransportelement, das in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung für Wächter für die historische Temperaturaussetzung verwendet werden kann. Das Fenster 15 kann als Sichtfenster zum optischen Lesen oder Anzeigen des Indikatorsignals fungieren, das von dem historischen Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung erzeugt wird, in einer optischen Leserichtung, die im Allgemeinen nach unten gerichtet sein kann, oder in einem nach unten gerichteten Winkel, wie in 3 in Richtung der oberen Schicht 12 dargestellt.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, kann die obere Schicht 12 jede gewünschte Struktur und Konfiguration aufweisen. Beispielsweise kann die obere Schicht 12 eine Folie oder ein Film aus einem flexiblen, bedruckbaren Kunststoffmaterial sein. Geeignete Materialien für die obere Schicht 12 umfassen Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polyester, Polyamid, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Zellulose, Zellophan und andere Kunststoffmaterialien. Falls gewünscht, kann die obere Schicht 12 ein Laminat aus zwei oder mehr Materialien sein, beispielsweise eine Deckelfolie. Um das Anbringen der oberen Schicht 12 an anderen Komponenten des Wächters für die historische Temperaturaussetzung 11 zu erleichtern, kann die obere Schicht 12 auf Wunsch aus einem Material gebildet sein, das zum Heißsiegeln mit der unteren Schicht 20 geeignet ist. Wahlweise kann die obere Schicht 12 auf ihrer Unterseite eine wärmeempfindliche Beschichtung tragen, um das Heißsiegeln zu erleichtern. Darüber hinaus kann die obere Schicht 12 unbehandelt sein oder sie kann, falls gewünscht, auf einer oder beiden Oberflächen behandelt werden, um die Bedruckbarkeit zu erhöhen.
Der Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung erzeugt ein Indikatorsignal von einem Indikatorelement, das ein Dochtelement 17 und ein Indikatormaterial enthält. Das Indikatormaterial kann fest und nicht reagierend sein, wenn es unter einer Basistemperatur liegt, und flüssig bei oder über einer Aktivierungstemperatur, wobei die Aktivierungstemperatur über der Basistemperatur liegt. Im flüssigen Zustand kann sich das Indikatormaterial vorwärts bewegen oder sich entlang des Dochtelements 17 bewegen, das als Transportelement für das flüssige Indikatormaterial dient.
Bei der Ausführung der vorliegenden Offenbarung kann das Indikatormaterial eine Viskosität aufweisen, die in geeigneter Weise temperaturabhängig ist, so dass die Positionsverschiebung oder der Transport des Indikatormaterials entlang eines Transportelements, wie zum Beispiel des Dochtelements 17, sich auf ein gewünschtes Integral der Temperatur im Zeitverlauf im flüssigen Zustand bezieht.Die Beziehung kann quantitativ und vorhersagbar sein und kann optional auf dem Wächter für die historische Temperaturaussetzung messbar und/oder quantitativ abgegrenzt sein, beispielsweise durch eine Skala. Beispielsweise kann die Viskosität des Indikatormaterials eine einfache mathematische Beziehung zur Temperatur haben. Wie bereits ausgeführt, kann die Viskosität des Indikatormaterials mit steigender Temperatur abnehmen.
Die Beziehung der Viskosität des Indikatormaterials zur Temperatur kann in einem interessierenden Temperaturbereich eine glatte Kurve liefern, wenn sie als Graph aufgetragen wird, wobei die Kurve wünschenswerterweise frei von Biegungen und Diskontinuitäten ist. Der interessierende Temperaturbereich kann vom Schmelzpunkt des Indikatormaterials bis zu einer willkürlichen Maximaltemperatur reichen, die die höchste Temperatur sein kann, der der Wächter für die historische Temperaturaussetzung bei normalem Gebrauch wahrscheinlich begegnet, zum Beispiel etwa 50 °C, etwa 60 °C oder etwa 70 °C oder eine andere geeignete Temperatur.
Das Indikatormaterial kann ein temperaturbezogenes Viskositätsprofil oder einen Algorithmus aufweisen, der eine Transportgeschwindigkeit bei einer Temperatur oder innerhalb eines Temperaturbereichs bereitstellt, die zum Überwachen des beabsichtigten Wirtsprodukts nützlich ist. Die Transportgeschwindigkeit kann mit der Temperatur variieren.
Zum Beispiel kann das Indikatormaterial temperaturbezogene Viskositätseigenschaften aufweisen, die eine Transportgeschwindigkeit bei einer Temperatur von Interesse oder einem Temperaturbereich von Interesse ergeben, d. h. um eine zweckmäßige erfassbare Verschiebung des Indikatormaterials im Ende einer bestimmten kumulativen Aussetzung bei der Temperatur von Interesse oder im Temperaturbereich von Interesse bereitzustellen. Die kumulative Temperaturaussetzung kann ausreichend sein, um eine Veränderung des zu überwachenden Wirtsprodukts, beispielsweise einen Qualitätsverlust, herbeizuführen. Der Temperaturbereich kann ein Bereich sein, in dem das Wirtsprodukt unter normalen kommerziellen Umständen, beispielsweise beim Vertrieb eines Wirtsprodukts von einem Lieferanten an Endverbraucher, einen Qualitätsverlust oder andere nachteilige Wirkungen erleiden kann. Die kommerziellen Umstände können manchmal Lagerungsbedingungen durch die Endverbraucher vor dem Verzehr oder der Verwendung des Wirtsprodukts umfassen.
Das Indikatormaterial kann eine Viskosität oder ein Viskositätsprofil bei einer bestimmten Temperatur oder einem Temperaturbereich aufweisen, das eine Transportgeschwindigkeit des Indikatormaterials bereitstellt, die für den Nachweis über einen für das Wirtsprodukt relevanten Zeitraum geeignet ist, zum Beispiel eine Stunde, einen Tag, eine Woche, einen Monat oder mehr. Der Zeitraum kann sich auf die Zeit von der Herstellung des Wirtsprodukts bis zu seiner Endverwendung einschließlich einer eventuellen Lagerdauer oder - zeiten während des Vertriebs beziehen oder auf andere geeignete Weise bestimmt werden.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, weist das Dochtelement 17 eine „Hundsgifts-“ oder Hantelform auf und ist in der optischen Leserichtung unter der oberen Schicht 12 befestigt. Das Dochtelement 17 kann jede geeignete Konfiguration aufweisen, die einen Strömungsweg oder Strömungswege für das Indikatormaterial bereitstellt. Zum Beispiel kann das Dochtelement eine längliche Form haben, wie gezeigt, oder
bogenförmig oder ringförmig oder als Längsstreifen ausgebildet sein. Das Dochtelement 17 kann auf beliebige geeignete Weise an der Unterseite der oberen Schicht 12 befestigt werden, beispielsweise durch Klebekontaktflächen 19 (von denen in 2 nur die rechte gezeigt ist), die sich an den Enden des Dochtelements 17 befinden. Alternativ kann das Dochtelement 17 durch Anbringen an oder Kontakt mit einer anderen Struktur in dem Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung gesichert oder angeordnet werden.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, befindet sich ein Reservoir 18 aus anfänglich festem Indikatormaterial in Kontakt mit dem Dochtelement 17 am linken Ende des Dochtelements 17, wie in den 2 und 3 zu sehen. Alternativ kann das Reservoir 18 an einer anderen geeigneten Stelle angeordnet werden. Das Reservoir 18 kann beispielsweise eine wulstartige Masse aus festem Indikatormaterial sein, das auf dem Dochtelement 17 in Kontakt mit dem Dochtmaterial aufgebracht ist. Andere Konfigurationen des Dochtelements 17 und Anordnungen eines oder mehrerer Reservoirs 18 sind möglich, von denen einige hierin beschrieben werden. Das Reservoir 18 muss jedoch nicht in physischem Kontakt mit dem Dochtelement 17 stehen, vorausgesetzt, dass das Indikatormaterial das Dochtelement 17 kontaktieren kann, wenn es flüssig ist. Zum Beispiel kann das Reservoir 18 eine feste Masse von Indikatormaterial bilden, die sich verformt, tropft oder herabfällt, um das Dochtelement 17 falls gewünscht zu kontaktieren, wenn das Indikatormaterial schmilzt.
Das Dochtelement 17 ist so konstruiert, dass es eine Bewegung oder Positionsverschiebung des flüssigen Indikatormaterials entlang des Dochtelements 17 in Richtung des Fensters 15 zur optischen Erfassung des Indikatormaterials am Fenster 15 oder in optischer Ausrichtung mit dem Fenster 15 ermöglicht. Zum Beispiel kann das Dochtelement 17 aus einem porösen und absorbierenden Material wie Filterpapier gebildet sein, das es dem Indikatormaterial ermöglicht, wenn es flüssig ist, entlang des Dochtelements 17 zu dringen.
In einer Ausführungsform wird das Sicherheitsmaterial in das Indikatormaterial im Reservoir 18 eingemischt und ist ein Teil davon, so dass das Sicherheitsmaterial zusammen mit dem Indikatormaterial entlang des Dochtelements 17 fließt. Alternativ ist das Sicherheitsmaterial kein Teil des Indikatormaterials im Reservoir 18, und wird an anderer Stelle verteilt, z. B. gleichmäßig auf Dochtelement 17. Wenn das Indikatormaterial opak ist, könnte es alternativ das Sicherheitsmaterial während des Fließens bedecken, so dass nur der Teil, der nicht von dem Indikatormaterial bedeckt ist, sichtbar ist und erkannt werden kann, wenn er den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird.
Geeignete Dochtelementmaterialien umfassen: verschiedene opake oder transparente Papiere, wie unterschiedliche Qualitäten von Filterpapier, einschließlich feinporiger und grobporiger Papiere, nicht gewebte faserige Materialien aus natürlichen oder synthetischen Fasern; pulverisiertes Filterpapier; feines Kieselgel; poröse Filme, die Polytetrafluorethylenharz oder Silicagel enthalten; TESLIN® mikroporöse synthetische Folie (PPG Industries, Pittsburgh, PA); nichtgewebte, spinngebundene Materialien, einschließlich nichtgewebter, spinngebundener Polyethylene mit hoher Dichte, Polypropylen und Polyester; andere nichtgewebte, spinngebundene synthetische Polymere; und nicht gewebte, spinngebundene Mischungen von beliebigen zwei oder mehr solcher Polymere.
Zwischen dem Reservoir 18 und dem Fenster 15 kann jeder geeignete Abstand verwendet werden, beispielsweise ein Abstand von etwa 1 mm bis etwa 50 mm oder von etwa 3 mm bis etwa 25 mm oder von etwa 5 mm bis etwa 15 mm. Solche Abstände veranschaulichen Abstände, die in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung für Wächter für die historische Temperaturaussetzung zwischen einem Reservoir von Indikatormaterial und einer optischen Lesestelle, beispielsweise dem Fenster 15, bereitgestellt werden können. Der Abstand kann eine Strecke darstellen, die von Indikatormaterial zurückgelegt werden muss, um ein Indikatorsignal bereitzustellen. Der Abstand kann basierend auf verschiedenen Parametern bestimmt werden, beispielsweise der Bewegungsgeschwindigkeit des Indikatormaterials, dem Zeit-Temperatur-Reaktionsprofil des Wirtsprodukts, den erwarteten Umgebungstemperaturbedingungen und dergleichen.
In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung für Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann sich die Zeit, in der Indikatormaterial von einem Reservoir wie etwa dem Reservoir 18 zu einem Fenster wie etwa dem Fenster 15 durchdringt, auf die Viskosität des Indikatormaterials beziehen, wenn es flüssig ist. Die Permeationszeit kann sich auch auf die kumulative Umgebungsbelastung des Indikatormaterials gegenüber Temperaturen über dem Schmelzpunkt des Indikatormaterials beziehen.
Wie bereits erwähnt, umfassen einige andere mögliche Anordnungen zum Konfigurieren des Indikatormaterials mit einem Transportelement das Bereitstellen einer Vielzahl von Reservoirs 18, von denen jedes festes Indikatormaterial enthält. Zum Beispiel kann ein Reservoir 18 an jedem Ende des Dochtelements 17 in gleichem Abstand vom Fenster 15 bereitgestellt werden. Eine solche Konfiguration von zwei oder mehr Reservoirs kann flüssiges Indikatormaterial in zwei Strömen liefern, um nahezu gleichzeitig an einem Sichtfenster wie dem Fenster 15 anzukommen, wodurch das Fenster schneller gefüllt wird, als dies ein einzelner Strom tun würde. Ein solcher Indikator kann einen schärferen Endpunkt haben, wobei die Zeit vom Beginn eines Indikatorsignals, wenn Indikatormaterial zum ersten Mal im Sichtfenster erscheint, bis zur Anzeige eines vollständigen oder vollständigen Signals, wenn das Sichtfenster mit Indikatormaterial gefüllt ist, kürzer ist.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, wenn sie zusammen gelesen werden, um das Lesen eines klaren Indikatorsignals in Fenster 15 durch Verbergen unnötiger Informationen, die obere Schicht 12 in einem Bereich, der sich über dem Reservoir 18 erstreckt, oder über dem Reservoir 18 und dem Abschnitt des Dochtelementes 17, entlang dem sich das Indikatormaterial bewegt, um das Fenster 15 zu erreichen, opak sein, falls gewünscht. Die gesamte obere Schicht 12 kann mit Ausnahme des Fensters 15, falls gewünscht, opak sein.
Die Klarheit des Indikatorsignals kann verbessert werden, indem optisch kontrastierende Materialien für das Dochtelement 17 und das Indikatormaterial verwendet werden. Zum Beispiel kann das Dochtelement 17 weiß oder eine andere helle Farbe sein, und das Indikatormaterial kann eine dunkle oder eine intensive Farbe haben, zum Beispiel schwarz, rot oder blau. Falls gewünscht, können beliebige andere geeignete Farbkombinationen verwendet werden. Zum Beispiel kann das Dochtelement dunkel gefärbt sein und das Indikatormaterial kann hell sein. Ein von hell nach dunkel wechselndes Anzeigesignal kann jedoch eher als Hinweis auf einen möglichen Qualitätsverlust verstanden werden. Falls gewünscht, können am Betrachtungsort eine oder mehrere Hintergrundkomponenten bereitgestellt werden, die optisch mit dem Indikatormaterial kontrastieren.
Da das Indikatormaterial in einigen Ausführungsformen ein Sicherheitsmaterial umfasst, kann das Indikatormaterial ferner eine andere Art von optischem Signal erzeugen, wie beispielsweise ein helles Erscheinungsbild einer vorbestimmten Farbe, wenn es bestimmten Lichtwellenlängen wie UV-Licht und speziellen Kamerablitzen oder Scannerlichtquellen ausgesetzt wird, während sie unter normalen Lichtverhältnissen unsichtbar / nicht erkennbar sind.
Wieder Bezug nehmend auf die 2 und 3 enthält der Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung auch eine untere Schicht 20, die in verschiedenen Ausführungsformen eine Folie oder ein Film sein kann, die aus einem Kunststoffmaterial gebildet sind, beispielsweise aus einem der Materialien, die für die obere Schicht 12 beschrieben wurden. Die untere Schicht 20 kann aus dem gleichen Material wie die obere Schicht 12 oder aus einem anderen Material oder anderen Materialien gebildet sein. Die untere Schicht 20 kann, falls gewünscht, opak sein, um die inneren Komponenten der Anzeigevorrichtung zu verbergen. Die untere Schicht 20 kann mit der oberen Schicht 12 in einem geeigneten Muster versiegelt werden, das das Dochtelement 17 und das Indikatormaterial im Reservoir 18 umgibt. Beispielsweise kann die untere Schicht 20 mit Klebstoff oder durch Heißsiegeln an der oberen Schicht 12 befestigt werden, um eine Umfangsversiegelung zu bilden, die sich um das Dochtelement 17 und das Reservoir 18 herum erstreckt. Falls gewünscht, kann die untere Schicht 20 einen Beutel bilden, der scheinbar die Betriebselemente der Anzeigevorrichtung umschließt.
Wie in 3 gezeigt, kann die äußere Oberfläche der unteren Schicht 20 mit einer Klebeschicht 24 aus druckempfindlichem Klebstoff oder einem anderen geeigneten Klebstoff beschichtet sein, um die Anbringung des Wächters 11 für die historische Temperaturaussetzung an einem Wirtsprodukt oder einem Wirtsproduktbehälter oder einer zugehörigen Verpackung oder dergleichen (von denen keines gezeigt wird) zu ermöglichen. Eine entfernbare Abziehfolie 25 kann die Klebeschicht 24 bedecken und schützen, bevor der Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung an einem Wirtsprodukt oder einer zugehörigen Verpackung oder dergleichen befestigt wird.
2 zeigt einen Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung, der mittels einer Klebeschicht 24 (in 2 nicht sichtbar) an einer Außenfläche eines Wirtsprodukts 26 haftet, nachdem die Trennschicht 25 (ebenfalls in 2 nicht sichtbar) entfernt wurde. Struktur 26 kann alternativ ein Paket anzeigen, das ein Wirtsprodukt enthält.
Das Indikatorelement kann einen thermischen Ansprechalgorithmus aufweisen, der sich quantitativ auf ein Zeit-Temperatur-Qualitätsmerkmal des beabsichtigten Wirtsprodukts bezieht. Der thermische Reaktionsalgorithmus kann durch die Reaktion des Indikatormaterials auf die Temperaturbedingungen, denen es im flüssigen Zustand begegnet, bestimmt und/oder definiert werden. Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen ein Wirtsprodukt und einen Wächter für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung, wie zum Beispiel den Wächter für die historische Temperaturaussetzung 11, der mit dem Wirtsprodukt assoziiert ist und der einen zeitbezogenen thermischen Reaktionsalgorithmus aufweist, der in Beziehung zur Zeit-Temperatur-Qualitätseigenschaft des Wirtsprodukts steht.
Eine Verwendung des in den Zeichnungen gezeigten Wächters für die historische Temperaturaussetzung 11 wird nun zu Veranschaulichungszwecken beschrieben. Die beispielhafte Ausführungsform des Wächters 11 für die historische Temperaturaussetzung verwendet ein weißes Dochtelement 17 und ein rot gefärbtes Indikatormaterial, das ein lumineszierendes Material (z. B. 18 % Lumina Green Phosphorescent Pigment Powder) enthält, wobei das Indikatormaterial eine Basistemperatur von 20 °C und eine Aktivierungstemperatur von 30 °C aufweist. Diese Parameter sollen lediglich veranschaulichend sein und Indikatormaterialien mit anderen Farben, anderem lumineszierendem Material oder Sicherheitsmaterial und anderen Temperatureigenschaften können gemäß dieser Beschreibung verwendet werden.
In diesem Beispiel wird das lumineszierende Material (18 % Lumina Green Phosphorescent Pigment Powder) in das Indikatormaterial eingemischt und ist ein Teil davon und fließt somit mit dem Indikatormaterial entlang des Dochtelements 17 zusammen. Die Positionsverschiebung des lumineszierenden Materials ist die gleiche wie die des Indikatormaterials. Das rot eingefärbte Indikatormaterial mit dem lumineszierenden Material wird zunächst in das Reservoir 18 gegeben.
Während die Umgebungstemperatur des Wächters für die historische Temperaturaussetzung unter der Basistemperatur des Indikatormaterials bleibt, bleibt das Indikatormaterial fest und bewegt sich nicht entlang des Dochtelements 17. Das transparente Fenster 15, das eine Sicht auf das Dochtelement 17 ermöglicht, weist dementsprechend ein weißes Aussehen auf, das durch das weiße Dochtelement 17 bereitgestellt wird. Das Aussehen kann visuell oder durch eine Kamera oder auf andere geeignete Weise durch optisches Lesen des Dochtelements 17 durch das Sichtfenster 15 in der optischen Leserichtung bestimmt werden.
Bei Umgebungstemperaturen oberhalb der Aktivierungstemperatur wird das Indikatormaterial mit dem lumineszierenden Material zu einer viskosen Flüssigkeit, die entlang des Dochtelements 17 wandert oder fließt und die kumulative Zeit-Temperatur-Aussetzung oberhalb der Aktivierungstemperatur quantitativ aufzeichnen kann. Wenn eine Temperatur über der Aktivierungstemperatur auftritt, aktiviert sich der Wächter für die historische Temperaturaussetzung daher selbst, da das Indikatormaterial zu einer fließfähigen viskosen Flüssigkeit wird, die zu wandern oder zu fließen beginnt.
Abhängig von dem verwendeten Indikatormaterial kann das Indikatormaterial bei Zwischentemperaturen zwischen der Basistemperatur und der Aktivierungstemperatur in einigen Ausführungsformen langsam entlang des Dochtelements 17 vorrücken. Die Vorschubgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten bei mittleren Temperaturen können langsamer sein als bei Temperaturen bei oder über der Aktivierungstemperatur. Beispielsweise kann der Vorschub bei Zwischentemperaturen so langsam sein, dass er für die Überwachung der Temperaturaussetzung oberhalb der Aktivierungstemperatur unerheblich ist. Alternativ kann der Vorschub bei Zwischentemperaturen zum Überwachen eines Wirtsproduktparameters nützlich sein, der bei Zwischentemperaturen einer langsamen Änderung und bei höheren Temperaturen oberhalb der Aktivierungstemperatur einer schnelleren Änderung unterliegt.
Das flüssige Indikatormaterial weist eine Viskosität auf, die die Transportgeschwindigkeit des Indikatormaterials entlang des Dochtelements 17 bestimmt. Die Transportgeschwindigkeit von flüssigem Indikatormaterial auf einem Dochtelement kann auch als „Dochtwirkungsrate“ bezeichnet werden. Die Viskosität kann mit der Temperatur variieren. Beispielsweise kann die Viskosität mit der Temperatur abnehmen, so dass sich das Indikatormaterial bei höheren Temperaturen in Bezug auf das Dochtelement 17 oder ein anderes geeignetes Transportelement schneller bewegt. Bei niedrigeren Temperaturen ist die Viskosität höher und das Indikatormaterial bewegt sich langsamer. Somit kann die Verschiebung des Indikatormaterials ein Hinweis auf die Dauer der Einwirkung unterschiedlicher Temperaturen sein, und die Anzeige ist kumulativ, da sich das Indikatormaterial nicht zurückziehen kann. Sinkt die Umgebungstemperatur unter die Schmelztemperatur des Indikatormaterials, verfestigt sich das Indikatormaterial und bleibt stehen, bis die Temperatur wieder ansteigt.
Das temperaturbezogene Viskositätsprofil des Indikatormaterials kann die gesamte Positionsverschiebung oder den Vorschubgrad des Indikatormaterials in Bezug auf das Dochtelement 17 oder ein anderes geeignetes Transportelement unter einem gegebenen Muster zeitbezogener Temperaturbedingungen bestimmen. Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung für Wächter für die historische Temperaturaussetzung können Indikatormaterialien mit einem temperaturbezogenen Viskositätsprofil verwenden, die eine vorhersagbare Verschiebung als Reaktion auf eine gewünschte kumulative Temperaturaussetzung im Laufe der Zeit bereitstellen. Die Viskosität des Indikatormaterials und die vom Indikatormaterial in Bezug auf das Transportelement zurückgelegte Strecke können sich mit der Temperatur auf konsistente Weise ändern, um eine quantitative Aufzeichnung der kumulativen Zeit-Temperatur-Aussetzung entsprechend der Art des verwendeten Indikatormaterials bereitzustellen.
Das flüssige Indikatormaterial kann als Reaktion auf eine bestimmte kumulative Zeit-Temperatur-Aussetzung über die Aktivierungstemperatur des Wächters 11 für die historische Temperaturaussetzung um eine feste Distanz vorrücken. Der feste Abstand kann der Abstand vom Reservoir 18 zum Fenster 15 sein, ein bestimmter Abstand entlang einer abgestuften Verschiebungsskala (nicht gezeigt), der auf dem Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung markiert werden kann, oder ein anderer fester Abstand.
Der bestimmte kumulative Zeit-Temperatur-Aussetzungswert, für den eine Ausführungsform eines Wächters für die historische Temperaturaussetzung kalibriert oder auf andere Weise bereitgestellt werden kann, kann durch die Wärmereaktionseigenschaften des Wirtsprodukts bestimmt werden. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann signalisieren, wenn der Aussetzungswert aufgrund von Umgebungsbedingungen erreicht wurde, denen der Wächter für die historische Temperaturaussetzung ausgesetzt ist. Die Umgebungsbedingungen können unvorhersehbar sein und können einen längeren Zeitraum bei einer konstanten Temperatur etwas oberhalb der Aktivierungstemperatur, einen kürzeren Zeitraum bei einer höheren Temperatur oder verschiedene Zeiträume bei unterschiedlichen Temperaturen bei oder über der Aktivierungstemperatur umfassen. Das Indikatormaterial kann vorrücken, um eine bestimmte Verschiebung bereitzustellen, die die Summe der Umgebungstemperaturbedingungen über die Zeit anzeigt, denen der Wächter für die historische Temperaturaussetzung und das Indikatormaterial ausgesetzt sind.
Das Indikatormaterial kann gemäß den Temperaturreaktionseigenschaften eines zu überwachenden Wirtsprodukts ausgewählt werden, so dass das Indikatormaterial das Fenster 15 im Wesentlichen oder vollständig nach einer kumulativen Zeit-Temperatur-Aussetzung füllen kann, die wahrscheinlich einen Verlust der Wirtsproduktqualität verursacht.
Umgebungstemperaturen oberhalb der Aktivierungstemperatur führen dazu, dass das Indikatormaterial weiterhin entlang des Dochtelements 17 wandert, bis es das Fenster 15 erreicht, wodurch das Erscheinungsbild des Fensters 15 unter normalen Lichtverhältnissen von weiß nach rot verändert wird und darüber hinaus ein helles Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe von Grün ergibt, wenn UV-Licht ausgesetzt, während es unter normalen Lichtverhältnissen unsichtbar ist und signalisiert, dass ein Endpunkt erreicht wurde. Bei einer Temperatur knapp über der Aktivierungstemperatur kann sich das Indikatormaterial relativ langsam bewegen und bei höheren Temperaturen kann sich das Indikatormaterial schneller bewegen, da die Viskosität des Indikatormaterials mit steigender Temperatur abnimmt. Somit kann die Verschiebung des geschmolzenen Indikatormaterials entlang des Dochtelements 17 vom Reservoir 18 zum Fenster 15 ein Maß für die kumulative Temperaturaussetzung über der Aktivierungstemperatur im Laufe der Zeit sein. Die Änderung des Aussehens des Fensters 15 von Weiß zu Rot und das Erscheinen des hellen Aussehens der vorbestimmten Farbe von Grün, wenn es UV-Licht ausgesetzt wird, können darauf hinweisen, dass die historischen Temperaturbedingungen, denen ein Wirtsprodukt ausgesetzt war, mit dem der Indikator verbunden ist, die Qualität des Wirtsprodukts beeinträchtigt haben könnten.
Sobald sich das Aussehen des Dochtelements 17 am Fenster 15 geändert hat, kehrt das Abkühlen des Wächters 11 für die historische Temperaturaussetzung unter die Aktivierungstemperatur oder die Basistemperatur die Änderung des Aussehens nicht um. Der beispielhafte Indikator kann nicht von Rot auf Weiß zurückwechseln und das helle Erscheinen der vorbestimmten Farbe von Grün unter UV-Licht wird nicht verschwinden. Vielmehr bewirkt das Abkühlen, dass sich das Indikatormaterial an Ort und Stelle verfestigt, zum Beispiel entlang des Dochtelements 17 ausgebreitet wird, wodurch die historische Aufzeichnung der Temperaturaussetzung „eingeschlossen“ wird. Wenn das Dochtelement 17 porös ist, kann das Indikatormaterial effektiv dauerhaft in die Poren imprägniert werden.
Wenn die Temperatur des Indikatormaterials unter die Aktivierungstemperatur fällt, bevor das Indikatormaterial zum Sichtfenster gelangt, kann sich das Indikatormaterial verfestigen und aufhören, entlang des Dochtelements 17 oder eines anderen Transportelements zu fließen. Wenn die Umgebungstemperatur dann auf ein Niveau über der Aktivierungstemperatur zurückkehrt, kann das Indikatormaterial wieder schmelzen und sich weiter entlang des Dochtelements 17 oder eines anderen Transportelements fortbewegen, wobei die neue zeitbezogene Aussetzung gegenüber einer erhöhten Temperatur oder Temperaturen aufgezeichnet wird. Auf diese Weise kann der Wächter für die historische Temperaturaussetzung Schwankungen der Umgebungstemperatur überwachen und die kumulative Zeit-Temperatur-Aussetzung aufzeichnen.
Es sind viele Variationen der Struktur einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung für Wächter für die historische Temperaturaussetzung möglich, von denen hier nur einige beschrieben werden. Beispielsweise kann ein Transportelement, falls verwendet, eine bogenförmige Konfiguration, eine gewundene Konfiguration oder eine andere Form aufweisen. Es können zwei oder mehr als zwei Indikatormaterialreservoirs verwendet werden, beispielsweise drei oder vier Indikatormaterialreservoirs. Darüber hinaus können mehrere Indikatormaterialreservoirs, falls verwendet, das Indikatormaterial, wenn es flüssig ist, einer einzelnen optischen Lesestelle zuführen. Zu diesem oder anderen Zwecken können das Transportelement oder die Transportelemente mehrere Pfade bereitstellen, entlang derer das Indikatormaterial vorrücken kann, beispielsweise mehrere Pfade entlang der Radien eines Kreises oder eines Rings oder Polygons, die sich zu einem Betrachtungsort in der Mitte des Kreises oder des Rings oder dergleichen hin erstrecken. Solche Ausführungsformen können einen scharfen Endpunkt am Betrachtungsort bereitstellen, wenn mehrere Indikatorflüsse konvergieren und das Fenster füllen.
4 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Wächters für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung, der in 4 mit 40 bezeichnet ist, die zwei Indikatormaterialreservoirs 42 verwendet. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung 40 umfasst ein Indikatorelement, das zwei Reservoirs 42 von Indikatormaterial 44 umfasst. Reservoirs 42 befinden sich an den gegenüberliegenden Enden eines hellen, hundsgiftförmigen Dochtelements 46, das unter einer opaken oberen Schicht 48 des Indikators angeordnet ist. Das Indikatormaterial 44 wird von dem Dochtelement 46 getragen und steht damit in Kontakt. In einer Ausführungsform umfasst das Indikatormaterial 44 ein lumineszierendes Material, das gleichmäßig in das Indikatormaterial 44 eingemischt ist.
Ein Fenster 49 ist in der oberen Schicht 48 ausgebildet und befindet sich etwa in gleichem Abstand zwischen den Reservoirs 42, um die Betrachtung einer zentralen Zone des Dochtelements 46 zu ermöglichen. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung 40 weist eine Basistemperatur und eine Aktivierungstemperatur auf, die durch die Natur des Indikatormaterials 44 bestimmt werden. Im Gebrauch schmilzt das Indikatormaterial 44, wenn der Wächter 40 für die historische Temperaturaussetzung einer Umgebungstemperatur über seiner Aktivierungstemperatur ausgesetzt ist, und fließt von den Reservoirs 42 in Richtung des Fensters 49 in zwei gegenüberliegenden, konvergenten Strömen, die sich in Richtung der in der Mitte von 4 gezeigten Pfeile bewegen. Kurz nachdem sie den Umfang des Fensters 49 erreicht haben, können die beiden Ströme von Indikatormaterial 44 das Fenster 49 schnell mit Indikatormaterial 44 füllen, wodurch ein scharfer Endpunkt bereitgestellt wird. Zum Beispiel können alle oder einige der Ströme etwa zur gleichen Zeit am Fenster ankommen, das Fenster schnell füllen und einen scharfen Endpunkt bereitstellen, bei dem die Zeit vom ersten Auftreten von Indikatormaterial am Sichtfenster bis zum Füllen des Fensterbereichs ist kurz ist.
Anstelle von zwei Reservoirs 42 können andere Ausführungsformen des Wächters 40 für die historische Temperaturaussetzung drei oder vier oder mehr Reservoirs mit Indikatormaterial aufweisen, jedes mit seinem eigenen Strömungsweg zu einem Sichtfenster, das von einem Dochtelement oder einem anderen geeigneten Transportelement bereitgestellt wird. Jeder der Strömungswege kann im Wesentlichen gerade sein, wie in 4 gezeigt, falls gewünscht. Alternativ können die Strömungswege gekrümmt oder anderweitig dazu konfiguriert sein, den Abstand zwischen jedem jeweiligen Reservoir und dem Sichtfenster zu verlängern, wodurch die Ankunft des Indikatormaterials am Sichtfenster verzögert wird. Die Strömungswege können gleiche Strömungslängen aufweisen, so dass jede Strömung etwa zur gleichen Zeit am Sichtfenster ankommt.
Der Wächter 40 für die historische Temperaturaussetzung veranschaulicht einige der Variationen, die an dem in den 1 bis 3 gezeigten Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung und in den verschiedenen Elementen des Wächters 11 für die historischen Temperaturaussetzung vorgenommen werden können. Solche Variationen können, falls gewünscht, auch an anderen Ausführungsformen des Wächters für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden, es sei denn, sie erscheinen unpraktisch.
5 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Wächters für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung, die in 5 mit 50 bezeichnet ist, und die dazu konfiguriert ist, die Anzeige eines scharfen Endpunktsignals zu fördern. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung 50 weist ein Indikatorelement auf, das einen Ring aus farbigem Indikatormaterial 52 umfasst, das sich um den Umfang eines scheibenförmigen Dochtelements 54 an oder nahe dem äußeren Umfangsrand des Dochtelements 54 erstreckt.
Das Dochtelement 54 trägt das Indikatormaterial 52 in Kontakt mit dem Dochtmaterial und ist unter einer opaken oberen Schicht 56 des Wächters 50 für die historische Temperaturaussetzung angeordnet. Ein Fenster 58 ist in der oberen Schicht 56 etwa in der Mitte des Dochtelements 54 vorgesehen. Das Fenster 58 ist etwa mittig des Rings aus Indikatormaterial 52 angeordnet. Das Fenster 58 kann ermöglichen, dass eine zentrale Zone des Dochtelements 54 optisch außerhalb des Wächters 50 für die historische Temperaturaussetzung zur Betrachtung durch einen menschlichen Beobachter oder durch eine Betrachtungsvorrichtung angezeigt wird. Die obere Schicht 56 kann einen Referenzring 59 tragen, der das Aussehen des Endpunkts des Indikatormaterials zeigt, um das Ablesen des Signals zu erleichtern, das von dem Wächter 50 für die historische Temperaturaussetzung ausgegeben wird, falls gewünscht.
Bei Temperaturen oberhalb der Aktivierungstemperatur schmilzt das Indikatormaterial 52 und fließt nach innen in Richtung des Fensters 58, wie durch die Pfeile in 5 gezeigt. Die Konfiguration des Indikatormaterials 52 in einem Ring um das Dochtelement 54 kann bewirken, dass eine Vorderseite des geschmolzenen Indikatormaterials 52, die etwa ringförmig sein kann, in der Mitte des Dochtelements 54 konvergiert, wodurch ein scharfer Endpunkt als Indikatormaterial 52 bereitgestellt wird, der das Fenster 58 aus mehreren Richtungen oder als kontinuierlicher Ring erreicht und den durch das Fenster 58 bereitgestellten Betrachtungsbereich schnell ausfüllt.
Durch Anordnen des Rings aus Indikatormaterial 52 an oder nahe dem Außenumfang der Scheibe, der durch das Dochtelement 54 bereitgestellt wird, kann das geschmolzene Indikatormaterial 52 nicht nach außen fließen und wird daher gezwungen, nach innen zur Mitte der Scheibe hin zur Mitte des Dochtes 54, also bei einem Kreisring aus Indikatormaterial 52 etwa radial, zu fließen.
Das Indikatormaterial 52 kann wie gezeigt als kreisförmiger Ring konfiguriert sein oder kann eine andere Form aufweisen, die einen konvergenten Fluss des Indikatormaterials 52 zu einer zentralen Stelle auf dem Dochtelement 54 fördert, beispielsweise ein Dreieck, ein Quadrat, ein Sechseck oder ein anderes regelmäßiges Polygon. Der Ring kann durchgehend sein oder kann durch eine Anzahl von durch Zwischenräume getrennten Ringabschnitten, beispielsweise diskrete Punkte und/oder Striche, gebildet sein.
Das Dochtelement 54 kann, falls gewünscht, einen Außenumfang aufweisen, der etwa dem Außenumfang des Indikatormaterials entspricht. Modifizierte Dochtformen sind möglich. Zum Beispiel kann das Dochtelement 54 einem Speichenrad ähneln und eine Anzahl von Speichen umfassen, um die Bewegung des flüssigen Indikatormaterials vom Ring 52 zu einem durch das Fenster 58 sichtbaren zentralen Bereich zu unterstützen.
Der Wächter 50 für die historische Temperaturaussetzung veranschaulicht auch Variationen, die an dem in den 1 bis 3 gezeigten Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung und in den verschiedenen Elementen des Wächters für die historische Temperaturaussetzung 11 vorgenommen werden können. Solche Variationen können, falls gewünscht, an anderen Ausführungsformen des Wächters für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden, es sei denn, sie erscheinen unpraktisch.
Einige Ausführungsformen des Wächters für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung können ein nuanciertes Signal liefern, das eine Anzahl von Stufen der kumulativen Temperaturaussetzung im Laufe der Zeit anzeigt. Die Anzeigen der mehreren Stufen können zum Lesen durch einen menschlichen Betrachter oder ein optisches Gerät angezeigt werden. Beispielsweise können solche Ausführungsformen anstelle oder zusätzlich zu einem Fenster zum Betrachten eines Endpunktereignisses ein längliches Transportelement umfassen, entlang dem ein Indikatormaterial fließen kann, und optional können Abstufungen neben dem Transportelement markiert werden, um den Vorschub des Indikatormaterials entlang des Transportelements und den Bezug spezifischer Verschiebungen des Indikatormaterials entlang des Transportelements auf den wahrscheinlichen Zustand eines Wirtsprodukts, das der Temperaturaussetzung ausgesetzt ist, zu quantifizieren. In solchen Ausführungsformen kann eine obere Schicht des Wächters für die historische Temperaturaussetzung in einem Bereich oder in Bereichen, die mit dem Transportelement ausgerichtet sind, ausreichend transparent sein, um das Fortschreiten des Indikatormaterials entlang des Transportelements optisch durch die obere Schicht abzulesen.
Ein solcher mehrstufiger Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann quantitativ mit den Temperaturansprecheigenschaften des Wirtsprodukts korreliert werden, um eine geeignete Beziehung zwischen der Verschiebung des Indikatormaterials und dem wahrscheinlichen Zustand des Wirtsprodukts bereitzustellen. Eine geeignete Beziehung kann durch geeignete Auswahl von Indikatormaterial, Transportelement und Indikatorgeometrie bereitgestellt werden, einschließlich der Entfernungen, die das Indikatormaterial entlang der Skala zurückzulegen hat, oder anderer Markierungen, unter Bezugnahme auf die hierin relevanten Lehren.
In einer Ausführungsform umfasst das Indikatormaterial ein Sicherheitsmaterial, wie beispielsweise ein lumineszierendes Material oder ein photochromes Material, und umfasst optional einen regulären Farbstoff. Zur Veranschaulichung in diesem Beispiel ist das Sicherheitsmaterial ein lumineszierendes Material und die spezifischen Lichtwellenlängen sind UV-Licht. Das lumineszierende Material fließt zusammen mit dem Indikatormaterial entlang des Transportelements.
Zum Beispiel veranschaulicht 6 einen weiteren Aufbau eines Wächters für die historische Temperaturaussetzung, in 6 mit 80 bezeichnet, der eine Anzahl von Stadien des Zustands eines Wirtsprodukts anzeigen kann. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung 80 weist ein Indikatorelement auf, das einen ausgedehnten Fluss eines Indikatormaterials entlang eines linearen Strömungswegs, beispielsweise eines geradlinigen oder gekrümmten Strömungswegs, als Reaktion auf eine geeignete Temperaturaussetzung im Laufe der Zeit anzeigen kann. Das Indikatorelement kann mehrere entlang des Strömungswegs beabstandete Markierungen umfassen, um den Fortschritt des Indikatormaterials entlang des Strömungswegs anzuzeigen. Zum Beispiel kann ein linearer Fluss gegen eine abgestufte Skala betrachtet werden. Das Indikatormaterial kann ein Sicherheitsmaterial ohne herkömmliches Pigment oder regulären Farbstoff umfassen; oder alternativ kann das Indikatormaterial sowohl ein Sicherheitsmaterial als auch ein herkömmliches Pigment oder einen regulären Farbstoff umfassen. Das Sicherheitsmaterial fließt zusammen mit dem Indikatormaterial entlang des Transportelements.
Zu diesem und anderen Zwecken umfasst der Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung eine obere Schicht 82, ein Reservoir 84 aus festem Indikatormaterial und ein längliches Transportelement 86, das über einen wesentlichen Teil seiner Länge oder über seine gesamte Länge von außen sichtbar ist.
Wie gezeigt ist die obere Schicht 82 opak und verbirgt das Reservoir 84 vor der Sicht. Ein längliches Fenster 88 ermöglicht das Betrachten des Transportelements 86. Die obere Schicht 82 kann jedoch transparent oder in einem geeigneten Bereich des Transportelements 86 transparent sein, so dass das Transportelement 86 von außen sichtbar oder optisch lesbar ist und kein Fenster 88 erforderlich ist. Auch Reservoir 84 kann zur Ansicht freigelegt werden, falls gewünscht, indem die obere Schicht 82 transparent über dem Reservoir 84 konfiguriert ist, oder sich das Konfigurationsfenster 88 über das Reservoir 84 erstreckt, falls gewünscht.
Die obere Schicht 82 trägt Markierungen, die in 6 allgemein durch den Pfeil 90 gekennzeichnet sind, neben dem Transportelement 86, um den Fortschritt des Indikatormaterials entlang des Transportelementes 86 abzugrenzen.Die Markierungen 90 sind in abgestuften Intervallen entlang des Transportelements 86 beabstandet, die bestimmten Stadien der kumulativen Temperaturaussetzung entsprechen, und jede Markierung ist mit einer wahrscheinlichen Bedingung gekennzeichnet, die ein Wirtsprodukt, mit dem der Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung verwendet werden soll, als Ergebnis der angegebenen kumulativen Temperaturaussetzung haben wird. Vier beispielhafte Bedingungsbeschreibungen sind in 6 gezeigt, nämlich „frisch“, „noch frisch“, „verwendbar“ und „NICHT SICHER“, deren Zustandsbeschreibungen selbsterklärend sind. Falls gewünscht, können andere Bedingungen und/oder andere Markierungen verwendet werden.
Das Fenster 88 kann so konfiguriert sein, dass es sich bei Bedarf nur über den Bereich des Transportelements 86 erstreckt, der benachbart zu den Markierungen 90 ist, oder kann jede andere geeignete Konfiguration aufweisen. Anstatt beispielsweise eine durchgehende Ansicht eines erweiterten Bereichs des Transportelements 86 in der Nähe der Markierungen 90 bereitzustellen, wie in 6 gezeigt und hierein beschrieben, kann das Fenster 88 mit mehreren Anschlüssen konfiguriert sein, einen für jede Markierung 90, um eine „Ein/Aus“-Anzeige für die Temperaturaussetzungsstufe bereitzustellen, die durch jede Markierung dargestellt wird.
Unter Verwendung eines Indikatormaterials, das vorhersagbare Temperatur-Viskositäts-Eigenschaften aufweist, wie hierin beschrieben, können die Abstände der Markierungen 90 entlang des Transportelements 86 bestimmt werden, um etwa bestimmten kumulativen Zeit-Temperatur-Werten zu entsprechen. Die Markierungen 90 sind mit in etwa regelmäßigen Abständen in 6 gezeigt, jedoch können, falls gewünscht, andere Abstände verwendet werden.
Indikatormaterialien mit verschiedenen Temperaturansprecheigenschaften können verwendet werden, um mit unterschiedlichen Wirtsprodukten mit unterschiedlichen Temperaturansprecheigenschaften zu korrelieren oder abzugleichen, um zu ermöglichen, dass die gleiche Konfiguration des Wächters für die historische Temperaturaussetzung 80 mit dem gleichen Satz von Markierungen 90 mit dem verschiedenen Wirtsprodukten verwendet wird. Alternativ können unterschiedliche Indikatormaterialien mit unterschiedlichen Indikatorkonfigurationen mit Sätzen von Markierungen 90 mit unterschiedlichen Geometrien verwendet werden, um eine Vielfalt von Indikatoren bereitzustellen, die zum Überwachen des gleichen Wirtsprodukts nützlich sind, während unterschiedliche Informationen bereitgestellt werden.
Im Gebrauch kann der Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung einem Wirtsprodukt zugeordnet werden, beispielsweise indem er in ein Etikett eingearbeitet wird, das an dem Wirtsprodukt oder an der Wirtsproduktverpackung haftet. Wenn das Wirtsprodukt einer längeren Aussetzung oder wiederholten Aussetzungen gegenüber einer Temperatur oder Temperaturen oberhalb der jeweiligen Aktivierungstemperatur für den Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung ausgesetzt ist, bewegt sich das Indikatormaterial entlang des Transportelements 86 weiter, was die kumulative Temperaturaussetzung anzeigt. Ein Streifen 92 aus Indikatormaterial ist in 6 als zwischen der Markierung „noch frisch“ und der Markierung „verwendbar“ vorgerückt gezeigt.
Der Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung veranschaulicht auch Variationen, die an dem in den 1 bis 3 gezeigten Wächter 11 für die historische Temperaturaussetzung und in den verschiedenen Elementen des Wächters 11 für die historische Temperaturaussetzung vorgenommen werden können. Solche Variationen können, falls gewünscht, auch an anderen Ausführungsformen des Wächters für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden, es sei denn, sie erscheinen unpraktisch.
Falls gewünscht, kann eine Referenzmarkierung bereitgestellt werden, die ein ähnliches Aussehen wie das Aussehen des Endpunkts des Indikators hat, um das Ablesen des Indikatorsignals zu erleichtern. Die Referenzmarkierung kann beispielsweise ein Ring um die optische Lesestelle oder eine andere geformte Markierung auf dem Indikator sein, die rot gefärbt ist oder einen anderen optischen Charakter hat, der den optischen Eigenschaften ähnlich ist, die der Indikator zur Signalisierung verwendet.
Unter weiterer Bezugnahme auf 6, ist der Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung so konfiguriert, dass er ein Sichtfenster 88 aufweist, das sich von dem Reservoir 84 über den Bereich des Transportelements 86, der an die Markierungen 90 angrenzt, bis zu dem sichtbaren Endpunkt „NICHT SICHER“ erstreckt. Das Indikatormaterial ist modifiziert, um ein hierin oben beschriebenes SCC-Polymer und ein lumineszierendes Material ohne ein herkömmliches Pigment oder einen regulären Farbstoff einzuschließen. Das SCC-Polymer weist in seinem Anfangszustand eine weiße Farbe auf und wird transparent, wenn es schmilzt, wenn es einer Temperatur oberhalb der Aktivierungstemperatur ausgesetzt wird. Der Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung ist so konfiguriert, dass er ein weißes Transportelement 86 aufweist, so dass der Wächter für die Aussetzung gegenüber der historischen Temperatur unter normalen Lichtverhältnissen die Farbe nicht ändert und entlang des sichtbaren Fensters 88 in weißer Farbe bleibt. Obwohl der Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung seine Farbe nicht ändert und unter normalen Lichtverhältnissen weiß bleibt, selbst wenn das Indikatormaterial entlang des sichtbaren Fensters 88 fließt, ergibt das sichtbare Fenster 88, das mit dem Indikatormaterial gefüllt ist, ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe wenn es UV-Licht ausgesetzt wird, während es unter normalen Lichtverhältnissen unsichtbar ist.
Dieser Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung ist für bestimmte Einzelhändler und Lieferanten wünschenswert, um ihn an einem Wirtsprodukt anzubringen, um die Frische oder Qualität des Wirtsprodukts kontinuierlich zu überwachen, indem die Position des hellen Aussehens der vorbestimmten Farbe entlang des Sichtfensters 88 unter Verwendung von UV-Licht überprüft wird während es unter normalen Lichtverhältnissen für die Kunden unsichtbar / nicht erkennbar ist. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann daher unter normalen Lichtverhältnissen als für das menschliche Auge unsichtbarer Wächter für die historische Temperaturaussetzung verwendet werden. Darüber hinaus ergibt der Wächter für die historische Temperaturaussetzung das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe, die verwendet werden kann, um die Authentizität des Wächters 80 für die historische Temperaturaussetzung und somit des Wirtsprodukts für den Fälschungsschutz sicher zu überwachen.
Der Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung kann weiter modifiziert werden, um einen separaten Wächter für die Aussetzung gegenüber der kumulativen historischen Temperatur in einer kleinen runden Knopfform an dem sichtbaren „NICHT SICHER“-Endpunkt zu installieren. Der separate Wächter für die kumulative historische Temperaturaussetzung ist dazu konfiguriert, bei der vorbestimmten kumulativen Wärmeaussetzung die Farbe von weiß zu einer dunklen Farbe zu ändern, die unter normalen Lichtverhältnissen sichtbar ist. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung ist ferner so konfiguriert, dass die Zeit, die benötigt wird, bis das Indikatormaterial, den sichtbaren „NICHT SICHER“-Endpunkt erreicht, gleich der Zeit ist, die benötigt wird, bis der separate Wächter für die kumulative historische Temperaturaussetzung die Farbe von weiß auf die dunkle Farbe ändert, mit welcher die vorbestimmte kumulative Wärmeaussetzung anzeigt, dass das Wirtsprodukt verdorben und nicht sicher zu verwenden ist. Dieser modifizierte Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung ist für bestimmte Einzelhändler und Lieferanten von Vorteil, um ihn an einem Wirtsprodukt zu befestigen und die Frische oder Qualität des Wirtsprodukts kontinuierlich zu überwachen, indem die Position des hellen Erscheinungsbilds der vorbestimmten Farbe entlang des Sichtfensters 88 unter Verwendung von UV-Licht überprüft wird, während sie unter normalen Lichtverhältnissen für die Kunden unsichtbar / nicht erkennbar sind. Die Kunden können einen Farbwechsel von Weiß zu einer dunklen Farbe nur am sichtbaren „NICHT SICHER“-Endpunkt sehen, wenn das Wirtsprodukt nicht sicher zu verwenden ist.
Bezugnehmend auf 7 wird ein Beispiel für einen Wächter 100 für die historische Temperaturaussetzung bereitgestellt, der eine ähnliche Struktur wie der Wächter 80 für die historische Temperaturaussetzung in 6 aufweist, außer dass er drei sichtbare Fenster 102, 104 und 106, die von außen sichtbar sind, wie in 7 gezeigt, anstelle eines großen länglichen Sichtfensters 88, wie in 6 gezeigt, aufweist. Der Betriebsmechanismus des Wächters für die historische Temperaturaussetzung 100 ist der gleiche wie der des Wächters für die historische Temperaturaussetzung 80 in 6.
Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung 100 ist so modifiziert, dass er eine opake obere Schicht 82 aufweist, die das Reservoir 84 und das längliche Transportelement 86 außer den drei sichtbaren Fenstern 102, 104 und 106 vor dem Blick verbirgt. Die drei sichtbaren Fenster 102, 104 und 106 können so konfiguriert sein, dass sie mit unterschiedlichen Status des Wirtsprodukts korrelieren, wie beispielsweise „frisch“, gut „verwendbar“ bzw. „nicht sicher“ zur Verwendung. Das Indikatormaterial umfasst ein Transportmaterial, wie beispielsweise ein hierin oben beschriebenes SCC-Polymer. Das Indikatormaterial umfasst ferner ein lumineszierendes Material ohne ein herkömmliches Pigment oder einen regulären Farbstoff. Das Indikatormaterial verwandelt sich beim Schmelzen von einem weißen Feststoff in eine transparente viskose Flüssigkeit und fließt in der Reihenfolge der Sichtfenster 102, 104 und 106 entlang des Transportelements 86 vom Reservoir 84 zu den drei Sichtfenstern. Das sichtbare Fenster 106 ist der „NICHT SICHER“-Endpunkt. Die sichtbaren Fenster 102, 104 und 106 ändern ihre Farbe unter normalen Lichtverhältnissen nicht, selbst wenn das Indikatormaterial diese drei sichtbaren Fenster ausfüllt, aber die sichtbaren Fenster 102, 104 und 106 geben ein helles Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe, wenn sie dem UV-Licht ausgesetzt werden, wenn das Indikatormaterial diese drei sichtbaren Fenster ausfüllt. Wenn das Indikatormaterial zum letzten sichtbaren Fenster 106 fließt, ändert das sichtbare Fenster 106 unter normalen Lichtverhältnissen nicht die Farbe, sondern gibt ein helles Aussehen der vorbestimmten Farbe, wenn es UV-Licht ausgesetzt wird, was anzeigt, dass das Wirtsprodukt verdorben oder nicht sicher zu verwenden ist. Dieser Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann somit für Kunden unter normalen Lichtverhältnissen als unsichtbarer Wächter für die für die historische Temperaturaussetzung fungieren, kann es jedoch bestimmten Einzelhändlern oder Lieferanten ermöglichen, den Wächter 100 für die historische Temperaturaussetzung an einem Wirtsprodukt anzubringen, um die Frische des Wirtsprodukts kontinuierlich durch Prüfen der Position des hellen Aussehens der vorbestimmten Farbe entlang der drei sichtbaren Fenster 102, 104 und 106 unter Verwendung von UV-Licht zu überwachen.
Bezugnehmend auf 7 kann der Wächter für die historische Temperaturaussetzung 100 weiter modifiziert werden, um einen separaten kumulativen Temperaturindikator in einer kleinen runden Knopfform am letzten sichtbaren Fenster 106 einzuschließen. Der separate kumulative Temperaturindikator ist dazu konfiguriert, bei einer vorbestimmten kumulativen Wärmeaussetzung die Farbe von weiß zu einer dunklen Farbe zu ändern, die unter normalen Lichtverhältnissen sichtbar ist. Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung ist ferner so konfiguriert, dass die Zeit, die auf dieselbe vorbestimmte kumulative Wärmeaussetzung benötigt wird, bis das Indikatormaterial das sichtbare Fenster 106 erreicht, die gleiche ist wie die Zeit, die benötigt wird, bis der separate kumulative Temperaturindikator die Farbe von weiß in die dunkle Farbe ändert, um anzuzeigen, dass das Wirtsprodukt ist verdorben ist und nicht verwendet werden kann. Die Sichtfenster 102 und 104 ändern ihre Farbe nicht und bleiben unter normalen Lichtverhältnissen weiß, selbst wenn das Indikatormaterial zu diesen beiden Sichtfenstern 102 und 104 fließt, sondern ergeben ein helles Erscheinungsbild einer vorbestimmten Farbe, wenn sie UV-Licht ausgesetzt werden. Das Sichtfenster 106 ändert die Farbe unter normalen Lichtverhältnissen von weiß zu einer dunkleren Farbe und ergibt ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe unter UV-Licht, wenn das Indikatormaterial zum Sichtfenster 106 fließt. Dieser Wächter 100 für die historische Temperaturaussetzung ist für bestimmte Einzelhändler und Lieferanten wünschenswert, um den Wächter 100 für die historische Temperaturaussetzung an einem Wirtsprodukt zu befestigen, um kontinuierlich die Frische des Wirtsprodukts zu überwachen, indem die Position des hellen Aussehens der vorbestimmten Farbe entlang der sichtbaren Fenster 102, 104 und 106 unter Verwendung von UV-Licht geprüft wird, während der Kunde nur die Farbänderung des letzten Fensters 106 sehen kann, die anzeigt, dass das Wirtsprodukt verdorben ist oder nicht sicher verwendet werden kann.
Bezugnehmend noch einmal auf 7 kann das Indikatormaterial des Wächters 100 für die historische Temperaturaussetzung weiter modifiziert werden, um sowohl ein lumineszierendes Material als auch ein herkömmliches Pigment oder einen regulären Farbstoff zu umfassen. Die sichtbaren Fenster 102, 104 und 106 ändern ihre Farbe unter normalen Lichtverhältnissen und weiter ergeben das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe unter UV-Licht, wenn das Indikatormaterial diese drei sichtbaren Fenster 102, 104 und 106 ausfüllt.
Der Wächter für die historische Temperaturaussetzung kann während einer oder mehrerer Perioden der Aussetzung gegenüber Temperaturen oberhalb der Aktivierungstemperatur kontinuierlich reagieren, beispielsweise mit einer fortlaufenden Verschiebung eines Indikatormaterials in Bezug auf ein Transportelement, die quantitativ mit der kumulativen Zeit-Temperatur-Aussetzung in Beziehung steht, und läuft je nach Temperatur unterschiedlich schnell ab.
Aktivierungstemperatur. Ein Wächter für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann so konfiguriert sein, dass er eine Aktivierungstemperatur aufweist, die für die Temperaturreaktionseigenschaften des Wirtsprodukts relevant ist, beispielsweise durch Auswahl eines geeigneten Indikatormaterials. Die Aktivierungstemperatur kann einer Schwellentemperatur entsprechen, bei der oder über der sich das Wirtsprodukt verschlechtern kann oder die eine Verschlechterung riskiert, oder einer anderen geeigneten Temperatur.
Einige Beispiele für Aktivierungstemperaturen, für die ein Wächter für die Aussetzung gegenüber historischen Temperaturen gemäß der vorliegenden Offenbarung konfiguriert werden kann, umfassen eine Aktivierungstemperatur in einem Bereich von etwa - 20 °C bis etwa 70 °C und von etwa -10 °C bis etwa 60 °C, von etwa -10 °C bis etwa 5 °C, von etwa -3 °C bis etwa 5 °C, von etwa 5 °C bis etwa 50 °C, von etwa 10 °C bis etwa 40 °C, oder von etwa 20 °C bis etwa 30 °C. Falls gewünscht, können andere Aktivierungstemperaturen bereitgestellt werden. Zum Beispiel können niedrigere Aktivierungstemperaturen, einschließlich Temperaturen unter Null bis zu etwa -34 °C, unter Verwendung eines geeigneten Indikatormaterials erreicht werden, von dem ein Beispiel ein kristallisierbares Seitenkettenpolymer wie zum Beispiel Poly(dodecylmethacrylat) ist.
Darüber hinaus kann die Aktivierungstemperatur nahe der Basistemperatur liegen oder, falls gewünscht, etwas über der Basistemperatur liegen, abhängig von dem speziellen verwendeten Indikatormaterial. Beispielsweise kann die Aktivierungstemperatur die Basistemperatur um eine Temperatur in einem Bereich von etwa 1 °C bis etwa 60 °C übersteigen; in einem Bereich von etwa 1 °C bis etwa 50 °C; einen Bereich von etwa 3 °C bis etwa 20 °C; oder einen Bereich von etwa 5 °C bis etwa 15 °C. In einigen Fällen kann die Aktivierungstemperatur gleich der Basistemperatur sein.
Basistemperatur. Ein Wächter für die historische Temperaturaussetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann so konfiguriert sein, dass er eine Basistemperatur aufweist, die für die Temperaturreaktionseigenschaften des Wirtsprodukts relevant ist, beispielsweise durch Auswahl eines geeigneten Indikatormaterials. Die Basistemperatur kann eine Temperatur sein, unter der es unwahrscheinlich ist, dass sich das Wirtsprodukt während eines Zeitraums der möglichen Nützlichkeit des Wächters für die historische Temperaturaussetzung verschlechtert, oder eine andere geeignete Temperatur. Der Zeitraum der möglichen Nützlichkeit des Wächters für die historische Temperaturaussetzung kann etwa eine Woche, etwa einen Monat, etwa ein Jahr, etwa zwei Jahre bis etwa fünf Jahre oder mehr oder ein anderer geeigneter Zeitraum betragen. Einige Beispiele für Basistemperaturen können eine Basistemperatur in einem Bereich von etwa -10 °C bis etwa 50 °C umfassen; von etwa -5 °C bis etwa 40 °C; von etwa 0 °C bis etwa 30 °C; und von etwa 10 °C bis etwa 20 °C.
Einige Wirtsprodukte können bei kühlen Temperaturen, beispielsweise bei einer kühlen Temperatur unterhalb eines Bereichs von etwa 10 °C bis etwa 15 °C, über längere Zeiträume, beispielsweise 20 Tage bis 100 Tage oder mehr, stabil sein. Das Wirtsprodukt kann sich jedoch bei Raumtemperaturen von etwa 25 °C oder höher, beispielsweise in einem Zeitraum von etwa 12 Stunden bis etwa 72 Std. oder weniger schnell verschlechtern und kann sich bei höheren Temperaturen von etwa 35 °C oder höher, beispielsweise in etwa 0,5 bis etwa 5 Stunden oder weniger, noch schneller verschlechtern. Bei Zwischentemperaturen im Bereich von etwa 15 °C bis etwa 25 °C kann sich das Wirtsprodukt langsam zersetzen, beispielsweise in etwa 3 Tagen bis etwa 20 Tagen oder mehr.
Unter Verwendung eines geeigneten Indikatormaterials kann eine Ausführungsform eines Wächters für die historische Temperaturaussetzung der vorliegenden Offenbarung so gestaltet werden, dass sie mit solchen Temperaturreaktionscharakteristiken des Wirtsprodukts korreliert, indem der Wächter für die historische Temperaturaussetzung mit einer Basistemperatur im Bereich von etwa 15 °C bis etwa 20 °C und einer Aktivierungstemperatur von etwa 25 °C konfiguriert wird. Zum Beispiel kann der Wächter für die historische Temperaturaussetzung ein Indikatormaterial mit einer Schmelzbeginntemperatur von etwa 15 °C bis etwa 20 °C, einer Schmelztemperatur von etwa 25 °C und einer Viskosität verwenden, wenn sie flüssig ist, die mit steigender Temperatur abnimmt.
Unterhalb der Basistemperatur fließt das Indikatormaterial nicht wesentlich. Bei Zwischentemperaturen oberhalb der Schmelzbeginntemperatur kann das Indikatormaterial langsam fließen und nach einer geeigneten Anzahl von Tagen, beispielsweise nach etwa 3 Tagen bis etwa 20 Tagen, einen Endpunkt bereitstellen. Bei etwa 25 °C kann das Indikatormaterial schmelzen, und während die Temperatur über 25 °C bleibt, kann es schneller auf oder durch das Transportelement fließen, wodurch in etwa 12 Stunden bis etwa 72 Std. oder weniger, abhängig von den Umgebungstemperaturen, ein Endpunktsignal erzeugt wird. Wenn die Temperatur lange genug über etwa 35 °C ansteigt, sinkt die Viskosität des Indikatormaterials und ein Endpunktsignal kann in etwa 0,5 bis etwa 5 Stunden oder weniger schneller erzeugt werden.
Transportelement. Das Transportelement kann porös und/oder absorbierend sein und das Indikatormaterial kann durch das Transportelement resorbierbar sein, beispielsweise durch Kapillaranziehung des Transportelementmaterials für das flüssige Indikatormaterial. Das Indikatormaterial kann im flüssigen Zustand das Transportelement kontaktieren. Wünschenswerterweise weist das Transportelement eine Affinität für das Indikatormaterial auf. Zum Beispiel können einige nützliche Transportelementmaterialien durch das Indikatormaterial benetzt werden. Einige Beispiele geeigneter Materialien, die für das Transportelement als alleinige oder teilweise Komponenten des Transportelements verwendet werden können, umfassen: Ahlstrom 601 und 631 Papier (Ahlstrom Corp. unter www.ahlstrom.com), Whatman Grade 1 qualitatives Papier und Chromatographiepapier 1 Chr, 2 Chr und 3 Chr (Whatman Inc. of Clifton, NJ und www.whatman.com.) Andere gewebte, nicht gewebte, faserige, nicht faserige retikulierte oder nicht retikulierte, poröse Materialien können verwendet werden, wenn gewünscht.
Alternativ kann das Transportelement ein nicht poröses Material umfassen oder daraus bestehen. Beispielsweise kann das Indikatormaterial hydrophob sein, so dass das flüssige Indikatormaterial durch hydrophob-hydrophob-Anziehung an einer Oberfläche des Transportelements haften und über die Transportelementoberfläche zu einem Betrachtungsort fließen kann. Einige Beispiele für geeignete hydrophobe Transportelementmaterialien umfassen hydrophobe Polymere und Copolymere von Olefinen, Ethylen, Propylen, Vinylchlorid, Carbonaten, Urethanen, Acrylen, Vinylen, Vinylchloriden, Vinylidenchloriden, Styrolen, Amiden, Imiden, Estern, Ethern und Fluorkohlenstoffen. Falls gewünscht, kann das Transportelement hydrophil sein, beispielsweise zur Verwendung mit einem hydrophilen Transportmaterial.
Das Transportelement kann mit Strukturen zum Leiten und Erleichtern des Indikatormaterialflusses konfiguriert sein, falls gewünscht, zum Beispiel matte Oberflächengestaltung, Oberflächenstrukturierung oder Aufrauen, eine oder mehrere Oberflächenrillen und/oder Kapillarkanäle, die sich zum Betrachtungsort hin erstrecken oder Kombinationen von zwei oder mehr der vorstehenden strukturellen Merkmale. Optional kann das Transportelement dazu konfiguriert sein, mehrere Materialströmungswege bereitzustellen. Falls gewünscht, können mehrere Transportelemente in einem einzigen Wächter für die historische Temperaturaussetzung verwendet werden.
Indikatormaterial. Das Indikatormaterial kann ein einzelnes Material oder eine Zusammensetzung oder eine Kombination von zwei oder mehr Materialien sein. Zum Beispiel kann das Indikatormaterial ein Transportmaterial und optional ein optisch unterscheidbares Material wie ein Sicherheitsmaterial oder einen regulären Farbstoff umfassen. Das Indikatormaterial kann ausschließlich aus dem Transportmaterial oder ausschließlich aus dem Transportmaterial und dem optisch markanten Material bestehen. Ein Transportmaterial mit einer eigenen optisch unterscheidbaren Eigenschaft, beispielsweise einer intensiven Farbe unter normalen Lichtverhältnissen im Vergleich zu der Indikatorkomponente, die einen Betrachtungshintergrund bietet, wie beispielsweise einem Transportelement, kann, wenn gewünscht, ohne ein zusätzliches optisch unterscheidbares Material verwendet werden.Ein normaler Farbstoff kann auch unter normalen Lichtverhältnissen eine intensive Farbe im Vergleich zum Betrachtungshintergrund haben, wie beispielsweise ein Transportelement. Sowohl das Transportmaterial als auch das optisch unterscheidbare Material können aus einem oder mehreren Bestandteilen bestehen.
Das optisch unterscheidbare Material kann ein Sicherheitsmaterial umfassen, wie beispielsweise ein lumineszierendes Material oder ein photochromes Material, wie zuvor in der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Das optisch unterscheidbare Material kann auch einen regulären Farbstoff enthalten. Das optisch unterscheidbare Material kann ein kontrastierendes Erscheinungsbild zu dem der umgebenden Struktur bereitstellen, wahlweise durch Bereitstellen einer hellen Kontrastfarbe (regulärer Farbstoff) unter normalen Lichtverhältnissen; oder ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe (lumineszierendes Material) oder eine Änderung des Farbzustands (photochromes Material), wenn es bestimmten Lichtwellenlängen ausgesetzt wird. Für ein Indikatorsignal mit guter Farbintensität kann der Farbstoff bis zur Sättigung im Polymer gelöst werden. Der Farbstoff kann jeden geeigneten Farbton aufweisen, beispielsweise Rot oder Orange, oder einen anderen Farbton, von denen einige an anderer Stelle hierin beschrieben sind.
Das Transportmaterial kann dem Indikatormaterial die gewünschten mechanischen Eigenschaften verleihen, wie beispielsweise, dass es unterhalb der Basistemperatur fest bleibt und oberhalb der Aktivierungstemperatur schmilzt oder sich anderweitig in eine fließfähige Phase mit geeigneter Viskosität ändert. Die Viskosität des flüssigen Indikatormaterials kann mit der Temperatur variieren und mit steigender Temperatur abnehmen, falls gewünscht. Das optisch unterscheidbare Material kann, falls verwendet, eine oder mehrere nützliche optische Eigenschaften bereitstellen, die dem Wächter für die historische Temperaturaussetzung helfen, ein eindeutiges Endpunktsignal zu erzeugen.
Indikatormaterialien, die in der Praxis der vorliegenden Offenbarung nützlich sind, in der mehrere Inhaltsstoffe verwendet werden, können mit einem breiten Bereich von Anteilen dieser Inhaltsstoffe formuliert werden. Das Indikatormaterial kann einen Hauptanteil an Transportmaterial beinhalten, beispielsweise einen Anteil an Transportmaterial von mindestens etwa 60 Gew.-%, mindestens etwa 80 Gew.-%, mindestens etwa 90 Gew.-%, mindestens etwa 95 Gew.-% oder mindestens etwa 98 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Indikatormaterials.
Optional kann das Indikatormaterial etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%, etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% oder von etwa 10 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-% des Sicherheitsmaterials, bezogen auf das Gewicht des Indikatormaterials, beinhalten. Falls gewünscht, kann der Anteil des Sicherheitsmaterials etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% oder etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% betragen, bezogen auf das Gewicht des Indikatormaterials.
Beispiele für die Eigenschaften der Indikatormaterialien sind in den US-Patenten Nr. 9,546,911 und 8,671,871 zu finden, auf die hierin für alle Zwecke vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Transportmaterial. Als Transportmaterial können verschiedene Materialien verwendet werden. Optional kann das Transportmaterial hydrophob sein. Wie bereits erwähnt, kann das Transportmaterial eine Affinität zu dem Transportelement aufweisen. Beispielsweise können sowohl das Transportmaterial als auch das Transportelement hydrophob sein. In diesem Fall kann das Transportmaterial, wenn es flüssig ist, das Transportelement, falls gewünscht, benetzen. Das Transportmaterial kann mit dem Transportelement einen geeigneten Kontaktwinkel bilden, beispielsweise einen Kontaktwinkel von weniger als 90°, weniger als 45° oder weniger als 30°. In einigen Ausführungsformen können das Transportelement und das Transportmaterial hydrophil sein oder einen gewissen hydrophilen Charakter haben.
Das Transportmaterial kann, falls gewünscht, ein geeignetes synthetisches Polymermaterial sein oder beinhalten. Das synthetische Polymermaterial kann bei oder unterhalb der Basistemperatur fest sein und kann bei oder oberhalb der Aktivierungstemperatur eine viskose Flüssigkeit sein. Das synthetische Polymermaterial kann ein oder mehrere Polymere, ein oder mehrere Copolymere oder eine Mischung aus einem oder mehreren Polymeren mit einem oder mehreren Copolymeren beinhalten. Darüber hinaus kann das synthetische Polymermaterial, falls gewünscht, eine oder mehrere der hierin beschriebenen Transportmaterialeigenschaften bereitstellen. Zum Beispiel kann das synthetische Polymermaterial ein kristallisierbares Seitenketten(SCC)-Polymer umfassen.
Verschiedene geeignete synthetische Polymermaterialien, geeignete SCC-Polymere oder andere geeignete Transportmaterialien, die für die Durchführung der vorliegenden Offenbarung nützlich sind, und die Eigenschaften dieser Materialien sind in den US-Patenten Nr. 9,546,911 und 8,671,871 zu finden, auf die hierin für alle vollinhaltich Bezug genommen wird.
Einige kristallisierbare Seitenketten(SCC)-Polymere, die allein oder in Kombination in der Praxis der vorliegenden Offenbarung nützlich sind, und Verfahren, die zu ihrer Herstellung verwendet werden können, sind in O'Leary et al. „Copolymers of poly(n-alkyl acrylates): synthesis, characterization, and monomer reactivity ratios“ in Polymer 2004 45, S. 6575-6585 („O'Leary et al.“ hierin) und in Greenberg et al. „Side Chain Crystallization of n-Alkyl Polymethacrylates and Polyacrylates“ J. Am. Chem.-Nr. Soc., 1954, 76 (24), S. 6280-6285 („Greenberg et al.“ hierin) beschrieben. Die Offenbarungen von O'Leary et al. und von Greenberg et al. werden hier für alle Zwecke durch Bezugnahme aufgenommen.
Geeignete Seitenketten-kristallisierbare(SCC)-Polymere, die in der Praxis der vorliegenden Offenbarung nützlich sind, sind auch in US-Pat. Nr. 5,156,911 in Spalte 5, Zeilen 67 bis Spalte 7, Zeile 13 beschrieben, auf deren Offenbarung hierin für alle Zwecke vollinhaltlich Bezug genommen wird. Einige nützliche kristallisierbare Seitenkettenpolymere und Monomere zur Herstellung von kristallisierbaren Seitenkettenpolymeren sind auch von kommerziellen Lieferanten erhältlich, zum Beispiel Scientific Polymer Products, Inc., Ontario, N.Y., Sigma-Aldrich, Saint Louis, Mo., TCI America, Portland Oreg., Monomer-Polymer & Dajac Labs, Inc., Trevose, Pa., San Esters Corp., New York, N.Y., Sartomer USA, LLC, Exton Pa., und Polysciences, Inc.
BEISPIELE
Beispiel 1
Experimentelle Details
Ein anfängliches Experiment wurde unter Verwendung von Materialien durchgeführt, die identisch mit einem VVM2 waren, erhältlich von Temptime Corporation, ansässig in 116 The American Road, Morris Plains, NJ 07950.
HEATmarker^® VVM Zeit-Temperatur-Indikatoren warnen visuell vor potenziell schädlichen kumulativen Wärmeaussetzungen und zeigen dem Gesundheitspersonal an, ob ein Impfstoff verwendet werden kann. Entscheidend für die Qualität eines Impfstoffs ist die kumulative Temperaturaussetzung über die Zeit, gemessen anhand der mittleren kinetischen Temperatur (MKT). HEATmarker^® VVM ist ein Etikett, das ein wärmeempfindliches Material enthält, das vom Arzneimittelhersteller auf eine Impfstoffdurchstechflasche geklebt wird, um eine Überwachung der Wärme während der gesamten Lebensdauer zu ermöglichen. Da der HEATmarker^® VVM und der Impfstoff gemeinsam die Lieferkette durchlaufen, sind sie denselben Bedingungen und MKT ausgesetzt. Auf diese Weise kann der HEATmarker^® VVM dem Gesundheitspersonal einen Überblick über die kumulative Wärmeaussetzung des Impfstoffs und einen klaren Hinweis geben, wann er seinen Zeit-Temperatur-Endpunkt erreicht hat.
VVM2-ähnliche kumulative Wärmeindikatoren sind prototypische kumulative Wärmeindikatoren, die so formuliert sind, dass sie auf etwa 2 Tage bei 37 °C reagieren und ähnlich dem kommerziell erhältlichen HEATmarker^® VVM2, erhältlich von Temptime Corporation, sein sollen. VVM2 hat ein gut charakterisiertes Temperaturreaktionsprofil und wird hergestellt, um die Anforderungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zu erfüllen, die in der PQS-Leistungsspezifikation, Vaccine Vial Monitor WHO/PQS/E06/IN05.2, 26. Juli 2011, enthalten sind. Es reagiert in 2 Tagen bei 37 °C und in 225 Tagen bei 5 °C.
Die folgenden UV-lumineszierenden Tinten und Pigmente wurden entweder in eine kumulative VVM2-ähnliche Aktivtinte, eine 40 °C SCC Emulsion Threshold Tinte, ein 9 °C SCC lösungsmittelbasiertes Polymer oder eine 9 °C Alkanwachsmischung (40 % Hexadecan/60 Pentadecan): Opticz Green Luminescent-UV-Tinte; Direct Glow Red UV-Tinte; UMC Luminova Green Phosphorescent-Pigmentpulver (G-300 STM); und Red ZnS-Pigmentpulver eingearbeitet.
Handprototyp(Tropfendrucke)-Umgebungswächter der HM-02 (VVM)-ähnlichen aktiven Tinte und der auf SCC-Emulsion basierenden Tinte, die die UV-responsiven und phosphoreszierenden Pigmente enthält, wurden unter Verwendung von 2 mil PET-Klarfilm mit VVM-Referenzring hergestellt. Die HM-02 (VVM)-ähnliche aktive Tinte wurde auf ein Papiersubstrat aufgebracht und mit der VVM-Referenzring-PET-Folie bedeckt. Die auf SCC-Emulsion basierenden Tinten wurden auf eine separate Filmschicht aufgebracht, die nur mit einer Schicht aus SCC-Emulsion bedeckt war, um die Opazität zu erhöhen, wobei die UVreaktive Schicht vor dem Schmelzen maskiert wurde. Die Tinten wurden getrocknet und dann entweder auf eine klare PET-Filmschicht oder ein Substrat mit dunklem Hintergrund laminiert. Das Aussehen jedes Prototypumgebungswächters wurde bei Raumtemperatur und nach Erwärmen über 40 °C sowohl mit als auch ohne UV-Licht-Aussetzung notiert.
Handprototypumgebungswächter der SCC-Lösungsmittel-basierten Polymere und Alkanwachse, die die phosphoreszierenden Pigmente enthielten, wurden durch Auftragen von Tinte auf leere LM-F-Indikatoren (Chromatographiepapier) und STV-Schalen (Porex-Scheiben, PTFE) hergestellt. Das Aussehen jedes Prototypumgebungswächters wurde unter und über der Schmelztemperatur sowohl unter normalen als auch unter UV-Lichtverhältnissen (z. B. unter Verwendung einer 365-nm-Taschenlampe) beobachtet.
Ergebnisse und Beobachtungen
Tinten, die UV-responsive oder phosphoreszierende Pigmente enthielten, wurden formuliert und in einer dünnen Schicht auf ein Substrat (z. B. ein LM-F-Dochtpapier oder eine 2 mil PET-Klarfolie) aufgetragen, wie in Tabelle 3 gezeigt. Zum Beispiel wurde die aktive Tintenprobe HM-02 (VVM) mit einem phosphoreszierenden Pigment formuliert und in einer dünnen Schicht auf einen 2 mil PET-Klarfilm aufgetragen, der dann mit einem VVM-Referenzring-PET-Film bedeckt wurde. Alle Beschichtungen wurden bei Raumtemperaturbedingungen auf die Prototypen aufgetragen. Das Aussehen jedes Prototyps wurde vor und nach dem Erwärmen sowohl unter normalen Lichtverhältnissen als auch mit einer UV-Taschenlampe (365 nm Wellenlänge) notiert. Die in diesem Beispiel verwendeten phosphoreszierenden Pigmente verschiedener Anbieter sind in Tabelle 4 zusammengefasst.

Tabelle 3. Zusammenfassung der Zusammensetzungen verschiedener UV-reaktiver Tintenproben und phosphoreszierender Tintenproben.

Temperaturempfindliche Tinte	Probennr.	UV-lumineszierende Komponente	Prototyp-Konstruktion
HM02 (VVM aktive) Tinte	1253-35A	26,5 % Luminova Green phosphoreszierendes Pigmentpulver	VVM Referenz-PET-Folie
40 °C SCC Emulsionstinte	1253-32 A1	15 % Opticz Green Lumi - UV-Tinte	VVM Referenz-PET-Folie
40 °C SCC Emulsionstinte	1253-32 B	28 % Direct Glow Red UV-Tinte	VVM Referenz-PET-Folie
	1253-32 C	27 % Luminova Green phosphoreszierendes Pigmentpulver	VVM Referenz-PET-Folie
9 °C SCC Lösungsmittelbasierendes Polymer	1253-32 D	37,5 % Luminova Green phosphoreszierendes Pigmentpulver	LM-F Dochtpapier
9 °C SCC Lösungsmittelbasierendes Polymer + Alkanwachsmischung	1253-32 E1	18 % Luminova Green phosphoreszierendes Pigmentpulver	LM-F Dochtpapier STV Porex-Scheiben
9 °C SCC Lösungsmittelbasierendes Polymer + Pentadekan	1253-32 F	19% Red ZnS phosphoreszierendes Pigmentpulver	LM-F Dochtpapier STV Porex-Scheiben

Tabelle 4. Zusammenfassung der phosphoreszierenden Tintenproben

Lieferant	Probennr.	Chemische Zusammensetzung	PartikelGröße	Erscheinungs -bild unter normalem Licht	Erscheinungsbild unter UV-Licht (365 nm)
UMC, Luminova	1253-20 A	Strontiumaluminat	10-40 µm	Weiß / Gelb	Leuchtend Grün
TechnoGlow	1253-20 C	Strontiumaluminat	< 15 µm	Weiß	Leuchtend Grün
	1253-20 E	CaS	35 µm	Weiß	Leuchtend Rot
	1253-16 B	ZnS	<50 µm	Hellrosa	Leuchtend Rot
Isuo Chemical	1253-20 D	ZnS	10-45 µm	Weiß	Leuchtend Rot
LDP LLC, Kamerablitzpigment	1253-20B	SiO₂-Kügelchen	30-50 µm	Farblos	n. a.¹

In Tabelle 4 oben erscheint die Pigmenttinte des Kamerablitzes unter normalen Lichtverhältnissen unsichtbar, und während der Blitzfotografie wird ein helles weißes Bild aufgenommen.
13 zeigt die Ergebnisse des gleichen Satzes von 40 °C SCC-Emulsionspolymerprototypen mit oder ohne UV-Tinte unter verschiedenen Testbedingungen: SCC-Emulsion mit grüner UV-Tinte (links), SCC-Emulsion ohne UV-Tinte (Mitte) und SCC-Emulsion mit roter UV-Tinte (rechts).
Die in 13 gezeigten Prototypbilder stellen eine zweischichtige PET-Filmkonstruktion mit Tropfendrucktinte dar, wobei die obere Filmschicht nur eine SCC-Emulsionsschwellentinte ist und die untere Filmschicht eine SCC-Emulsionsschwellentinte mit UV-Tinte (entweder 15 % grüne UV-Tinte oder 28 % rote UV-Tinte).
Wie in 13A gezeigt, erscheint vor dem Schmelzen des SCC-Polymers in den Prototypen oberhalb der Schwellentemperatur (z. B. bei Raumtemperaturbedingungen) das aktive Quadrat jeder Probe weiß und zeigt unter normalen Lichtverhältnissen keine Unterschiede. Wie jedoch in 13B gezeigt, treten Farbunterschiede auf, wenn die Prototypen einer UV-Beleuchtung ausgesetzt wurden, da die Tinten, die UV-Komponenten enthalten, entweder hellgrün oder rot/rosa leuchten, während sich nur das Erscheinungsbild des SCC nicht ändert.
Wie in 13C gezeigt, ändert sich das opake weiße SCC-Polymer nach dem Erhitzen der Prototypen über die Schwellentemperatur (z. B. > 40 °C) zu klar und erscheint unter normalen Lichtverhältnissen transparent/farblos, während wie in 13D gezeigt, der Prototyp mit den UV-Tinten ergibt unter UV-Lichtaussetzung ein leuchtend farbiges aktives Zentrum.
Beispiel 2
14 veranschaulicht die Testergebnisse des gleichen Satzes von 40 °C SCC-Emulsionspolymerprototypen mit einem phosphoreszierenden Pigment. Alle in 14 gezeigten Prototypen stellen ein40 °C SCC-Emulsionspolymer mit 27 Gew.-% Luminova grün phosphoreszierendem Pigment dar. Unter normalen Lichtverhältnissen erscheinen die Proben vor dem Erwärmen opak weiß, wie in 14A gezeigt, und ändern die Farbe zu farblos/transparent, wobei der dunkle Hintergrund des Substrats nach dem Erhitzen über 40 °C gezeigt wird, wie in 14C gezeigt. Die hellgrüne Farbe kann jedoch vor und nach dem Erwärmen beobachtet werden, wenn die Proben UV-Licht ausgesetzt wurden, wie in den 14B und 14D gezeigt. Darüber hinaus zeigt das phosphoreszierende Pigment auch für kurze Zeit „Nachleuchten“-Effekte und bleibt auch Sekunden nach dem Entfernen der UV-Lichtquelle leuchtend gefärbt.
Beispiel 3
15 veranschaulicht die Testergebnisse des gleichen Satzes von kumulativen VVM-Aktivtinten (HM02)-Prototypen mit phosphoreszierendem Pigment unter verschiedenen Testbedingungen.
Die Prototypproben in 15 stellen 26,5 Gew.-% Luminova grünes phosphoreszierendes Pigment dar, das in die kumulative aktive VVM-Tinte (rechts) und die kumulative VVM-aktive Tinte ohne Pigment (links) eingemischt ist, wie in 15A vor der Wärmeaussetzung gezeigt. Vor dem Erwärmen, wie in 15B gezeigt, VVM-Tinte mit dem Luminova-Grün phosphoreszierenden Pigment leuchtete hell, wenn sie UV ausgesetzt wurde (und Sekunden nachdem die UV-Lichtquelle entfernt wurde), während VVM-Tinte ohne phosphoreszierendes Pigment keine Farbänderung zeigte, wenn sie UV-Licht ausgesetzt wurde. Nach dem Erwärmen änderten sich beide VVM-Prototypen unter normalen Lichtverhältnissen dunkel, wie in 15C gezeigt. Nach der Bestrahlung mit UV-Licht wurden jedoch deutliche Farbunterschiede beobachtet, und die VVM-Tinte mit dem Luminova grünen phosphoreszierenden Pigment leuchtete hell, wenn sie UV-Licht ausgesetzt wurde, wie in 15D gezeigt.
Beispiel 4
16A veranschaulicht die Testergebnisse des gleichen Satzes von 9 °C Alkanwachs-SCC-Polymermischungsprototypen mit phosphoreszierendem Pigment
Prototypenmuster in 16A stellen 18 Gew.-% Luminova grünes phosphoreszierendes Pigment dar, das in eine Alkanwachs-SCC-Polymermischungstintenformulierung eingemischt ist. Nach dem Auftragen einer kleinen Menge auf ein poröses Substrat wird die Farbe unter normalen Lichtverhältnissen nicht erkannt, erscheint jedoch bei UV-Bestrahlung hellgrün. Solange die Probe unterhalb der Schwellentemperatur gehalten wird (z. B. bei 5 °C), ist die Wachsmischung unbeweglich und bewegt sich nicht. Nach dem Erwärmen über die Schwellentemperatur (z. B. bei Raumtemperatur) wandert die Wachsmischung in xy-Richtung des porösen Substrats. Diese Alkanwachsbewegung wird jedoch visuell beobachtet, wenn sie UV-Licht ausgesetzt wird.
16B veranschaulicht ein Beispiel der Verwendung einer blauen Flutbeschichtung, um die temperaturempfindliche Tinte mit dem phosphoreszierenden Pigment auf dem porösen Substrat des in 16A gezeigten Prototyps zu bedecken, so dass die hellgrüne Farbe nur an den drei sichtbaren Fenstern unter UV-Licht gesehen werden kann.
Beispiel 5
17 zeigt das Testergebnis des gleichen Satzes von 9 °C Alkanwachs unter verschiedenen Testbedingungen. Jedes Bild in 17 zeigt den gleichen Satz von Prototypproben unter verschiedenen Bedingungen: Alkanwachs mit 19 Gew.-% roter phosphoreszierender ZnS-Pigmenttinte (links) und Kontrollprobe ohne Pigment (rechts).
Wie in 13 vor dem Erwärmen wurden die Bilder der Prototypen für Alkanwachs mit dem roten ZnS-Pigment aufgenommen, das 5 Minuten lang eingefroren wurde, und dann nach der Aktivierung durch Erwärmen der Prototypen über die Aktivierungstemperatur wurden die Bilder der Prototypen sofort nach der Aktivierung aufgenommen.
Phosphoreszierendes Pigment, das in Alkanwachs dispergiert ist, das auf Porex-Scheiben verteilt ist, demonstriert die mögliche Verwendung in einer aktivierbaren Indikatorplattform.
Nach Aktivierung des Indikators und vor dem Erwärmen über die Schwellentemperatur erscheint das Sichtfenster jeder Probe weiß, wie in 17A gezeigt. Darüber hinaus wird bei der UV-Lichtaussetzung keine Farbe beobachtet, wie in 17B gezeigt.
Nach dem Schmelzen (d. h. Erwärmen bei Raumtemperaturbedingungen) wird unter normalen Lichtverhältnissen keine Farbänderung beobachtet, wie in 17C gezeigt, jedoch ist nach Sekunden nach der UV-Lichtaussetzung eine hellrote Farbe deutlich zu sehen, wie in 17D gezeigt.
* * *
Die Umgebungswächter der vorliegenden Offenbarung können nützlicherweise verwendet werden, um den Zustand eines beliebigen einer breiten Palette von wärmeempfindlichen Wirtsprodukten zu überwachen. Wirtsprodukte, die überwacht werden können, umfassen neben Impfstoffen: temperaturempfindliche Gesundheitsprodukte, zum Beispiel Arzneimittel, Medikamente, Pharmazeutika, Pharmazeutika, die ein Polypeptid, eine Nukleinsäure oder ein Zellmaterial enthalten, temperaturempfindliche medizinische Vorrichtungen, temperaturempfindliche Prophylaktika und dergleichen; biologische Materialien für industrielle oder therapeutische Zwecke, zum Beispiel Kulturen, Organe und andere menschliche oder tierische Körperteile, Blut und verderbliche Blutprodukte; Diagnosegeräte, Diagnosekits mit verderblichen Produkten und verderblichen diagnostischen Zutaten; Batterien, batteriehaltige Vorrichtungen, batteriehaltige Geräte; frische oder zubereitete Nahrungsmittel, einschließlich Fisch, Fleisch, Molkereiprodukte, Obst, Gemüse, Backwaren, Desserts und dergleichen; Nahrungsmittelserviceprodukte, einschließlich Nahrungsmittel für den Restaurantservice; Gourmetnahrungsmittel; verderbliche Tiernahrung; geschnittene und ungeschnittene Blumen; Pflanzen; Kosmetika, beispielsweise Kosmetika mit Biologika oder anderen labilen oder verderblichen Inhaltsstoffen; Schönheitshilfen; verderbliche Industrieprodukte; Farbe; Lot; verderbliche Munition und Geschütze; und verderbliche Dekontaminationspackungen und Produkte.
Die Umgebungswächter der vorliegenden Offenbarung können ein kleiner, flexibler, kostengünstiger Temperaturereignisaufzeichner sein, der einfach hergestellt werden kann, beispielsweise durch Bedrucken, und zum Anbringen an kleinen Gegenständen, wie beispielsweise Impfstofffläschchen oder -flaschen, geeignet ist. Der Umgebungswächter kann beispielsweise direkt auf Produktetiketten oder Verpackungen gedruckt werden. Umgebungswächter der vorliegenden Offenbarung können auf verschiedene Weise mit einem Wirtsprodukt in Verbindung gebracht werden, zum Beispiel durch Ankleben, Binden, Umschlingung, Heften oder anderweitiges Anbringen des Doppelfunktionsaussetzungsindikators oder eines Etiketts oder Aufklebers, das den Doppelfunktionssussetzungsindikator verkörpert, zu einem gewünschten Wirtsprodukt, entweder direkt zu einem Wirtsprodukt oder zu einer Packung, die das Wirtsprodukt enthält, oder zu einer Packung, einem Karton, einer Schachtel oder einem anderen Behälter, der eine Anzahl von Wirtsproduktartikeln enthält. Darüber hinaus kann der Doppelfunktionsumgebungswächter, das Etikett oder der Aufkleber in eine Wirtsproduktverpackung, einen Karton oder einen anderen Behälter für einen oder mehrere Wirtsproduktartikel eingefügt werden.
Der Begriff „eine Änderung des Farbzustands“ eines Materials, wie er hier verwendet wird, bedeutet, dass das Material eine Änderung des Reflexionsvermögens, eine Änderung der Transparenz, eine Änderung des Farbtons, eine Änderung der scheinbaren Farbe und Kombinationen davon aufweist.
Sofern nicht anders angegeben, sind alle Zahlen, die Mengen an Bestandteilen, Eigenschaften wie Molekulargewicht, Reaktionsbedingungen usw. ausdrücken, die in der Patentschrift und in den Ansprüchen verwendet werden, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „etwa“ modifiziert sind. Dementsprechend sind die in der Patentschrift und den beigefügten Ansprüchen angegebenen numerischen Parameter, sofern nicht anders vorgegeben, Näherungswerte, die in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften variieren können, die durch die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erhalten werden sollen. Zumindest, und nicht als Versuch, die Anwendung der Äquivalenzdoktrin auf den Rahmen der Ansprüche einzuschränken, ist jeder numerische Parameter wenigstens unter Berücksichtigung der Anzahl angegebener signifikanter Stellen und unter Anwendung gewöhnlicher Rundungsverfahren auszulegen. Ungeachtet dessen, dass die numerischen Bereiche und Parameter, die den breiten Rahmen der vorliegenden Offenbarung darstellen, Näherungswerte sind, sind die in den spezifischen Beispielen angegebenen numerischen Werte so genau wie möglich angegeben. Jeder numerische Wert enthält jedoch von Natur aus bestimmte Fehler, die notwendigerweise aus der Standardabweichung resultieren, die in ihren jeweiligen Testmessungen begründet sind. In einer Ausführungsform beziehen sich die Begriffe „etwa“ und „ungefähr“ auf numerische Parameter innerhalb von 10 % des angegebenen Bereichs.
Die Verwendung der Begriffe „ein“ und „eine“ und „der“, „die“ und „das“ und ähnliche Referenten im Kontext mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung (insbesondere im Kontext der folgenden Ansprüche) sollen zur Deckung von sowohl Singular als auch Plural ausgelegt werden, sofern hier nicht anders angegeben oder deutlich zum Kontext im Widerspruch stehend. Die Angabe von Wertebereichen in diesem Dokument soll lediglich als Kurzform dienen, um sich individuell auf jeden einzelnen Wert zu beziehen, der in den Bereich fällt. Sofern hierin nicht anders angegeben, ist jeder einzelne Wert so in die Patentschrift aufgenommen, als ob er hier einzeln angegeben wäre. Alle hier beschriebenen Verfahren können in jeder geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, sofern hierin nichts anderes angegeben ist oder der Kontext anderweitig eindeutig widerspricht. Die Verwendung sämtlicher hierin bereitgestellter Beispiele oder beispielhafter Sprachen (z. B. „wie“) soll lediglich die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung besser beleuchten und schränkt den Rahmen der vorliegenden Offenbarung nicht ein. Keine Sprache in der Patentschrift sollte so ausgelegt werden, dass sie ein nicht beanspruchtes Element anzeigt, das für die Ausübung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wesentlich ist.
Gruppierungen alternativer Elemente oder Ausführungsformen, die hier offenbart sind, sind nicht als Einschränkungen zu verstehen. Jedes Gruppenmitglied kann einzeln oder in beliebiger Kombination mit anderen Mitgliedern der Gruppe oder anderen hierin enthaltenen Elementen bezeichnet und beansprucht werden. Es wird erwartet, dass ein oder mehrere Mitglieder einer Gruppe aus Gründen der Zweckmäßigkeit und/oder Patentierbarkeit in eine Gruppe aufgenommen oder aus dieser gelöscht werden können. Wenn eine solche Aufnahme oder Löschung erfolgt, wird davon ausgegangen, dass die Patentschrift die geänderte Gruppe enthält, wodurch die schriftliche Beschreibung aller in den beigefügten Ansprüchen verwendeten Markush-Gruppen erfüllt wird.
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hierin beschrieben, einschließlich des besten dem Erfinder bekannten Modus zum Ausführen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Natürlich werden Variationen dieser beschriebenen Ausführungsformen für den Durchschnittsfachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung offensichtlich. Der Erfinder erwartet, dass erfahrene Fachmänner solche Variationen nach Bedarf anwenden, und der Erfinder beabsichtigt, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung anders als hierin speziell beschrieben ausgeübt werden. Dementsprechend beinhaltet diese Offenbarung alle Änderungen und Äquivalente des Gegenstands, die in den hier beigefügten Ansprüchen aufgeführt sind, soweit dies nach geltendem Recht zulässig ist. Darüber hinaus ist jede Kombination der oben beschriebenen Elemente in allen möglichen Variationen davon von der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen, sofern hierin nichts anderes angegeben ist oder der Kontext anderweitig eindeutig widerspricht.
Spezifische erfindungsgemäße Ausführungsformen, die hierin offenbart sind, können in den Ansprüchen weiter eingeschränkt sein, unter Anwendung von Sprache, aus dieser bestehend oder im Wesentlichen aus dieser bestehend. Bei Verwendung in den Ansprüchen, unabhängig davon, ob sie gemäß Änderung eingereicht oder hinzugefügt wurden, schließt der Übergangsbegriff „bestehend aus“ alle Elemente, Schritte oder Bestandteile aus, die nicht in den Ansprüchen angegeben sind. Der Übergangsbegriff „im Wesentlichen bestehend aus“ beschränkt den Rahmen eines Anspruchs auf die angegebenen Materialien oder Schritte und diejenigen, die die grundlegenden und neuartigen Merkmale nicht wesentlich beeinflussen. Ausführungsformen dieser Offenbarung, die so beansprucht werden, werden hierin inhärent oder ausdrücklich beschrieben und ermöglicht.
Wenn in dieser Offenbarung auf Patente und gedruckte Veröffentlichungen Bezug genommen wird, so wird auf jede dieser Referenzschriften und gedruckten Veröffentlichungen hierein für alle Zwecke vollinhaltlich Bezug genommen.
Abschließend versteht es sich, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Andere Modifikationen, die verwendet werden können, fallen in den Rahmen dieser Offenbarung. Somit können als Beispiel, aber nicht zur Einschränkung, alternative Konfigurationen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gemäß den hierin enthaltenen Lehren verwendet werden. Dementsprechend ist die vorliegende Offenbarung nicht genau auf das Gezeigte und Beschriebene beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

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US 2011/0086995 [0004]
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US 8671871 [0194, 0198, 0207, 0210, 0299, 0302]
US 5156911 [0304]

Claims

Wächter für die historische Temperaturaussetzung, umfassend: ein Substrat; ein optisch lesbares, wärmeempfindliches Indikatorelement, das von dem Substrat getragen wird, wobei das Indikatorelement ferner ein Indikatormaterial umfasst, das dazu konfiguriert ist, sich als Reaktion auf eine vorbestimmte Temperaturaussetzung zu bewegen; und ein Sicherheitsmaterial, das von dem Substrat getragen wird und ferner ein lumineszierendes Material umfasst, das dazu konfiguriert ist, ein helles Aussehen einer vorbestimmten Farbe zu ergeben, wenn es spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, oder ein photochromes Material, das dazu konfiguriert ist, den Farbzustand zu ändern, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Temperaturaussetzung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Gefrieraussetzung, Auftauaussetzung, Spitzentemperaturaussetzung, kumulativer Wärmeaussetzung und Kombinationen davon.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 1, wobei das Sicherheitsmaterial das lumineszierende Material enthält, das vor der Lichtaussetzung mit den spezifischen Lichtwellenlängen unter normalen Lichtverhältnissen mit bloßem Auge nicht erkennbar ist, oder das Sicherheitsmaterial das photochrome Material enthält, das mit bloßem Auge unter normalen Lichtverhältnissen nicht erkennbar ist, bevor es seinen Farbzustand ändert, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 1, wobei das Sicherheitsmaterial das lumineszierende Material enthält und das helle Erscheinungsbild einer vorbestimmten Farbe für das bloße Auge nicht erkennbar ist, oder das Sicherheitsmaterial das photochrome Material enthält, das für das bloße Auge nicht erkennbar ist, nachdem es den Farbzustand ändert, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird.
Umgebungswächter nach Anspruch 1, wobei die spezifischen Lichtwellenlängen in einem Bereich liegen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus etwa 10-400 nm, etwa 10-380 nm, etwa 10-100 nm, etwa 100-280 nm, etwa 280-315 nm, etwa 315-400 nm, etwa 180-380 nm, etwa 180-400 nm, etwa 100-400 nm, etwa 100-315 nm, etwa 280-400 nm, etwa 400-500 nm, etwa 700 nm-1 mm, etwa 700 nm-1,1 µm, etwa 780 nm-1,4 µm, etwa 1,4-3 µm und etwa 3 µm-1 mm.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 1, wobei das Sicherheitsmaterial das lumineszierende Material umfasst, das mindestens eine Komponente umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: einem phosphoreszierenden Material, einem fluoreszierenden Material, einem phosphoreszierenden Farbstoff, einer phosphoreszierenden Tinte, einem fluoreszierenden Farbstoff, einer fluoreszierenden Tinte, einem photochromen Material, einem irreversibel photochromen Material, einer photochromen Tinte, einem photochromen Farbstoff, einem Infrarot-reflektierenden Material, einem Ultraviolettreflektierenden Material, einem Infrarot-absorbierenden Material, einem Ultraviolettabsorbierenden Material, einem optisch refraktiven Material, einem optisch diffraktiven Material, einem holographischen Material, Strontiumaluminat, CaS, ZnS und SiO₂ und einem phosphoreszierenden Pigmentpulver.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 1, wobei das Sicherheitsmaterial das photochrome Material umfasst, das mindestens eine Komponente umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer organischen Metallverbindung einschließlich Triarylmethanen, Stilbenen, Azastilbenen, Nitronen, Fulgiden, Spiropyranen, Naphthopyranen, Spirooxazinen, Chinonen, photochromen Chinonen, Phenoxynaphthacenchinon, Diarylethenen, Azobenzolen und Dithizonaten von Metallen; eine anorganische photochrome Verbindung, einschließlich Silberchlorid, Silberhalogeniden, Zinkhalogeniden, Yttriumoxyhydrid, photochrome Silikatgläser, die Silberhalogenidmikrokristalle enthalten, einschließlich AgBr oder AgCl, aktivierte Kristalle von Alkalimetallhalogenidverbindungen, einschließlich KC1, KBr oder NaF, und dotierte Salze oder Oxide von Erdalkalimetallen einschließlich CaF₂/La, Ce oder SrTiO3/Fe+Mo; eine photochrome Koordinationsverbindung, einschließlich einer Natriumnitroprussidverbindung oder einer Rutheniumsulfoxidverbindung; und Kombinationen davon.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 7, wobei das Sicherheitsmaterial das photochrome Material umfasst, das mindestens eine Komponente umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Spiropyranen, Naphthopyranen und SpiroOxazinen besteht.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 1, wobei das lumineszierende Material dazu konfiguriert ist, das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe zu ergeben, wenn es den spezifischen Lichtwellenlängen ausgesetzt wird, und das helle Erscheinungsbild der vorbestimmten Farbe nach dem Aufhören der Beleuchtung mit den spezifischen Lichtwellenlängen für mindestens ein vorbestimmtes Intervall erhalten bleibt.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 9, wobei das vorbestimmte Intervall etwa 0,1-60 Sekunden beträgt.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 9, wobei das vorbestimmte Intervall etwa 1-15 Sekunden beträgt.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 11, wobei das lumineszierende Material eine UV-Tinte enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer grünen UV-Tinte, einer blauen UV-Tinte, einer rosa UV-Tinte, einer gelben UV-Tinte, einer roten UV-Tinte, einer klaren UV-Tinte und Kombinationen davon.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 1, wobei das lumineszierende Material eine phosphoreszierende Komponente ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus grünem phosphoreszierendem Pigmentpulver, rotem phosphoreszierendem ZnS-Pigmentpulver, rotem phosphoreszierendem CaS-Pigmentpulver, Strontiumaluminat, CaS, ZnS, SiO₂, Calciumsulfid, Strontiumaluminat-Euporium-Dysprosium, Yttiriumoxid, ZnS:Cu und Kombinationen davon.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 1, wobei das Indikatorelement unterhalb einer Basistemperatur inaktiv ist und bei oder über einer Aktivierungstemperatur thermisch anspricht, um irreversibel in Bezug auf die zeitliche kumulative Umgebungstemperaturaussetzung oberhalb der Aktivierungstemperatur aufzuzeichnen, wobei die Aktivierungstemperatur gleich oder größer als die Basistemperatur ist.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 13, wobei das Indikatormaterial ein schmelzbarer Feststoff bei oder unterhalb der Basistemperatur in seinem Anfangszustand ist und bei oder oberhalb einer bestimmten Temperatur zu einer viskosen Flüssigkeit schmilzt und zu fließen beginnt.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 14, wobei das Indikatorelement ein Transportelement umfasst, das das Indikatormaterial trägt, eine Verschiebung des Indikatormaterials eine Verschiebung in Bezug auf das Transportelement ist und eine Verschiebung des Sicherheitsmaterials eine Verschiebung in Bezug auf das Transportelement ist.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 15, wobei das Sicherheitsmaterial in das Indikatormaterial eingemischt ist und ein Teil davon ist, so dass das Sicherheitsmaterial in Bezug auf das Transportelement zusammen mit dem Indikatormaterial verschoben wird und die Verschiebung des Sicherheitsmaterials das gleiche wie die Verschiebung des Indikatormaterials ist.
Wächter für die historische Temperaturaussetzung nach Anspruch 15, wobei das Sicherheitsmaterial kein Teil des Indikatormaterials ist und die Verschiebung des Indikatormaterials das Sicherheitsmaterial verdeckt oder enthüllt.
Umgebungswächter nach Anspruch 1, wobei die Änderung des Farbzustands des photochromen Materials eine Änderung des Reflexionsvermögens, eine Änderung der Transparenz, eine Änderung des Farbtons und/oder eine Änderung der scheinbaren Farbe bei Lichtaussetzung mit den spezifischen Lichtwellenlängen ist.