DE3801541A1

DE3801541A1 - Indikator zur ueberwachung der temperatur von gekuehlten produkten

Info

Publication number: DE3801541A1
Application number: DE19883801541
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Holzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-11-19
Filing date: 1988-01-20
Publication date: 1989-06-01

Description

Die Überwachung der Temperatur von gekühlten und tiefgekühlten Produkten gewinnt immer mehr an Bedeutung, da man im zunehmenden Maße die negativen Folgen einer Unterbrechung der Kühlkette erkennt und damit zur Verbesserung der bestehenden Überwachungsverfahren gezwungen ist.

Besondere Bedeutung kommt der Überwachung von hochwertigen Produkten, wie z.B. Pharmazeutika oder von Impfstoffen, zu, wo selbst eine kurzfristige Unterbrechung der Kühlkette, die gesamte Wirkung der Produkte in Frage stellt.

Dabei ist es nicht nur notwendig bei bestimmten Präparaten, die Über schreitung von Temperaturen erkennen zu können, sondern auch evtl. die Dauer solcher Unterbrechungen.

Bisher waren lediglich sogenannte Schlepp-Zeiger-Thermometer und Indikatoren auf chemischer Basis mit Farb-Umschlag auf dem Markt bekannt, die eine Überschreitung der Überwachungstemperatur von gekühlten Produkten anzeigten. Derartige Indikatoren sind jedoch relativ unzuverlässig und im übrigen leicht manipulierbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Indikator zu beschreiben, welcher die bisher unzureichend erfaßten Daten meldet, aber auch im Gebrauch einfach und kostengünstig darzustellen ist. Ein solcher Indikator soll vor allem auch den Zustand von gekühlten Produkten in thermisch isolierenden Verpackungen von außen erkennen lassen, um z.B. Unterbrechungen während des Transportes lokalisieren zu können.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß die Temperaturmeßsonde mit einem Temperaturwächter verbunden ist, der Schaltmittel aufweist, welche die elektronische Anzeige erst bei fallender Temperatur und dann beim Erreichen oder Unterschreiten der kritischen Temperatur einschaltet und damit Anzeigemittel aktiviert, die bei steigender Temperatur ansprechen, sobald die kritische Temperatur erreicht oder überschritten wird.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß statt einer mechanischen Temperaturanzeige eine elektronische Temperatur-Anzeige und -Überwachung vorgesehen ist, wobei die Anzeige nur dann aktiviert sein soll, das heißt eingeschaltet wird, wenn bei fallender Temperatur die kritische Temperatur erreicht oder unterschritten wurde.

Damit ist der wesentliche Vorteil verbunden, daß die - notwendigerweise - batteriebetriebene elektronische Anzeige nur dann die Batterie beansprucht, wenn die Temperatur-Meßsonde sich im Bereich der zu überwachenden Temperatur befindet.

Damit wird gewährleistet, daß ein Batterieverbrauch, der im wesentlichen durch die Ansteuerung der Anzeige bedingt ist, nur dann stattfindet, wenn auch tatsächlich der Indikator bestimmungsgemäß die Temperatur des gekühlten Produktes überwacht.

Außerhalb des Überwachungsbereiches, z.B. im Bereich der Umgebungstemperatur, wenn also die Meßsonde noch nicht in die Verpackung des zu überwachenden gekühlten Produktes gebracht wurde, erfolgt keine Aktivierung der Anzeige und damit kein oder nur ein minimaler Batterieverbrauch.

Ein minimaler Batterieverbrauch erfolgt nämlich deshalb, weil der Anzeige ein elektrischer Temperaturwächter vorgeschaltet ist, der mit minimalen Strömen arbeitet. Erst wenn der Temperaturwächter die Anzeige eingeschaltet hat, fließt ein nennenswerter Strom.

Ohne weitere Betätigung von Bedienungselementen erreicht man somit eine automatische Einschaltung der Überwachung nach dem Einbringen der Temperatur-Meßsonde in die isolierende Verpackung. Da die Einschalttemperatur im Kühlbereich des zu überwachenden Produktes gewählt wird, vermeidet man unnützen Stromverbrauch nach der Fertigung und Lagerung des Indikators.

Die Einschaltvorrichtung des Temperaturwächters ist irreversibel, d.h. sie muß auch später nach Überschreitung der kritischen Temperatur eingeschaltet bleiben. Um trotzdem im Bedarfsfall den Indikator abschalten zu können, wird vorgeschlagen, die temperaturabhängige Einschaltvorrichtung des Temperaturwächters zusätzlich zu dem Einschaltpunkt und mit einem Ausschaltpunkt (Flip-Flop) auszustatten, der bei weiter steigender Temperatur, die über den zu erwartenden Umgebungstemperaturen liegt, z.B. bei 70°C, die Anzeige ausschaltet.

Als einfache Anzeige wird vorgeschlagen, eine oder mehrere Leuchtdioden oder ähnliche optische Signalelemente vorzusehen. Da alle derartigen Elemente Strom verbrauchen, wird weiter empfohlen, solche Leuchtdioden zu pulsen, um den Stromverbrauch herabzusetzen und damit die Lebensdauer der Batterie zu erhöhen. So wäre es beispielsweise möglich, eine grüne Leuchtdiode blinken zu lassen, um anzuzeigen, daß der Indikator arbeitet und die Batterie in Ordnung ist, aber nach Erreichen einer kritischen Überwachungstemperatur umzuschalten auf eine rote Leuchtdiode, welche dann möglichst ebenfalls gepulst anzeigt, daß eine kritische Temperatur überschritten ist.

Eine weitere Vereinfachung besteht darin, nur eine Leuchtdiode vorzusehen, die wahlweise von zwei Taktgebern verschiedener Frequenz oder von einem Taktgeber mit umschaltbarer Frequenz angesteuert wird. So könnte ein langsames Blinken der Diode, z.B. im 2-Sekunden-Rhythmus, anzeigen, daß der Indikator in Betrieb und die Batterie in Ordnung ist, aber nach Überschreiten der kritischen Temperatur schaltet die Anzeige auf einen schnelleren Blinktakt, z.B. von 1/2 Sekunde Rhythmus um. Mit einer derartigen, vereinfachten Anordnung wird die Aufgabe der Erfindung am rationellsten gelöst.

Um auch höheren Ansprüchen gerecht zu werden, wird erfindungsgemäß empfohlen, eine digitale Temperaturanzeige, z.B. eine LCD-Anzeige vorzusehen. Damit kann man direkt die maximalen Temperaturen in Grad Celsius anzeigen, die nach der Aktivierung aufgetreten sind.

Eine weitere Information kann durch eine getaktete Umschaltung des LCD, zur abwechselnden Anzeige von maximal erreichter und aktueller Temperatur erhalten werden.

Da bei elektronischer Taktung ohne weiteres auch mehrere zyklische Umschaltungen möglich sind, wird empfohlen, abwechselnd auch die Dauer der Überschreitung einer kritischen Temperatur anzuzeigen. Das ist vor allem dann von großer Bedeutung, wenn im Wechsel auch die summierte Dauer der Überschreitung einer kritischen Temperatur angezeigt wird.

Da die Haltbarkeit oder Wirksamkeit z.B. von Impfstoffen häufig als eine Funktion der Überschreitungstemperatur und deren Dauer zu betrachten ist, wird erfindungsgemäß empfohlen, getaktet die Summe von mehreren Überschreitungszeiten von mehreren Grenztemperaturen anzuzeigen.

Da Transportbehälter für gekühlte Produkte oft eine eigene Kühleinrichtung besitzen, kann es geschehen, daß die Temperatur auf unzulässig niedrige Werte absinkt. Da auch in einem solchen Fall die Brauchbarkeit der Produkte gestört werden kann, wird erfindungsgemäß in solchen Fällen empfohlen, auch eine Anzeige einer kritischen Temperaturunterschreitung vorzusehen.

Thermisch isolierende Verpackungen bestehen häufig aus porösen oder weichen Schaumstoffen, die leicht durchbohrt werden können. Für solche Isolierverpackungen wird erfindungsgemäß empfohlen, die Temperatur-Meß sonde an der Spitze einer Hülse unterzubringen, die in die isolierende Verpackung einsteckbar ist und an deren anderem Ende die Anzeige angeordnet ist.

Für eine mehrmalige Verwendung, eines erfindungsgemäßen Indikators, ist es zweckmäßig , eine Rückstelleinrichtung vorzusehen, welche die Anzeige auf den Ausgangszustand bringt. Dabei ist es vorteilhaft, die Rückstelleinrichtung im Innern der thermisch isolierenden Verpackung, also z.B. an der Meßsonde anzubringen, um eine Beeinflussung von außen oder eine Manipulation der angezeigten Werte zu verhindern.

Für den Fall, daß man einen solchen Indikator mehrfach verwenden möchte, ist es zweckmäßig eine wiederaufladbare Batterie vorzusehen.

Ebenso ist es empfohlen, die Meßsonde und auch die Anzeige, dicht zu vergießen, um sie gegen Feuchtigkeit und Einflüsse von außen unempfindlich zu machen, aber auch um Manipulationen zu verhindern.

Da alle Funktionen, wie Einschalten der Anzeige (Aktivieren), Anzeige der Temperaturüberschreitung, aber auch Rückstellen des Indikators (z.B. bei 70°C) thermisch gesteuert werden kann, kann ein solcher Indikator ohne jedes Betätigungsorgan aufgebaut werden.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung weitere erfindungs wesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisiert einen Indikator in der Seitenansicht;

Fig. 2 bis 4 Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Anzeige in drei verschiedenen Funktionszuständen;

Fig. 5 schematisiert der Schnitt durch eine isolierende Verpackung mit Darstellung der Einbaulage von zwei verschiedenen Indikatoren;

Fig. 6 Seitenansicht und Draufsicht auf einen Indikator nach Fig. 5;

Fig. 7 schematisiert das elektrische Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung eines Indikators;

Fig. 8 schematisiert das Temperatur-Zeitdiagramm für die Ein- und Ausschaltpunkte des Temperaturwächters.

Fig. 1 zeigt eine beispielsweise Ausführung eines erfindungsgemäßen Indikators, wo eine Temperaturmeßsonde 1 mit Anschlüssen 2 über die Leitung 4 mit der Anzeige 3 verbunden ist, wobei die Verbindung 4 eine flexible Draht- oder eine sonstige elektrische Leitungsverbindung sein kann.

In Fig. 2, 3 und 4 sind drei Zustände einer Anzeige mit Liquid-Cristal- Display (LCD) 7 und zusätzlichen Leuchtdioden 5 und 6 dargestellt.

Durch eine getaktete Umschaltung des LCD 7 werden abwechselnd die maximal erreichte Temperatur (z.B. +4°C wie in Fig. 2 dargestellt) angezeigt oder die aktuelle Temperatur (z.B. 2°C wie in Fig. 3 dargestellt) oder eine evtl. Überschreitungsdauer (z.B. 215 Std. wie in Fig. 4 dargestellt). Diese drei Anzeigen können, wie von elektronischen Digitaluhren bekannt, im Wechsel ausgegeben werden. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, weitere Informationen, z.B. auch die Anzeige der tiefsten Temperatur oder einer Zeitsummen-Anzeige darzustellen.

Fig. 5 zeigt die Anbringung eines derartigen Indikators mit seiner Verbindungsleitung 4 und seiner Temperatur-Meßsonde 1 in einer thermisch isolierenden Verpackung 8 mit ihrem Deckel 9.

Das Kühlgut 10 wird in die Verpackung 8 eingelegt, sodann die Temperatur-Meßsonde 1 dem Kühlgut beigefügt und der Deckel 9 aufgesetzt, wobei die Verbindungsleitung 4 entsprechend eingelegt ist.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführung eines extrem einfachen Indikators ist noch praktischer und preiswerter in der Anwendung.

Die Temperatur-Meßsonde 1 ist in diesem Fall am Ende eines Hohlrohres 11 angeordnet und direkt mit der Basis 12 verbunden, auf der die Anzeige 3 befestigt ist. Sie trägt beispielsweise eine getaktete Leuchtdiode 5, die bei Temperaturen innerhalb des zulässigen Bereiches mit einer bestimmten langsamen Frequenz blinkt, die aber von einer temperaturabhängigen irreversiblen Umschalteinrichtung auf eine zweite Frequenz höherer Impulszahl geschaltet wird, sobald eine vorbestimmte kritische Temperatur überschritten wird. Ein solcher Indikator kann, wie in Fig. 5 gezeigt, einfach durch die Isolierung der Verpackung 8 eingesteckt werden und zeigt außen die im Innenraum eingehaltene oder überschrittene Temperatur an.

Zur Lagensicherung des Indikators an der Verpackung 8 ist vorgesehen, die Anzeige 3 mit einem Bund 31 größeren Durchmessers zu versehen. Der Karton 29 hat eine Sichtöffnung 32 mit einem Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Bundes 31, so daß der Bund zwischen der Isolierung 30 und dem Kasten 29 liegt und den Indikator vor dem Herausfallen sichert.

Die Fig. 7 zeigt grob schematisiert ein elektrisches Blockschaltbild eines Indikators nach der vorliegenden Erfindung.

Die Temperatur-Meßsonde 1 ist über Leitungen 4 mit einem Temperaturwächter 13 verbunden, der im wesentlichen einen (mechanischen oder elektronischen) Schalter 15 enthält, der dann die Batterie 14 auf die Anzeige 3 schaltet.

Nur grob schematisiert ist dargestellt, daß der Schalter 15 von einer Schaltmittel 17 geschlossen wird und von einer Rückstelleinrichtung 16 geöffnet wird.

Beide Einrichtungen 16,17 sind temperaturabhängig gesteuert in Abhängigkeit von dem Meßsignal der Temperatur-Meßsonde 1 oder auch - wahlweise in einer nicht näher dargestellten Ausführungsform - von einem zweiten Temperaturfühler.

Wichtig bei dem Ausführungsbeispiel ist lediglich darzustellen, daß der elektronische oder mechanische Schalter 15 durch das Schaltmittel 17 dann geschlossen wird, wenn die Temperatur-Meßsonde 1 im Überwachungs-Temperaturbereich (Kurve 21, 23, 25 nach Fig. 8) liegt.

Ein Abschalten der Anzeige 3 mit Hilfe der Rückstelleinrichtung 16 ist jedoch erst im Bereich der Kurve 27 nach Fig. 8 möglich, wenn beispielsweise die Temperatur-Meßsonde 1 die Position 26 (entsprechend etwa 70°C) erreicht hat.

In der Darstellung nach Fig. 7 ist nicht weiter dargestellt, daß die Ansteuerung des Schalters 15 über die Rückstelleinrichtung 16 und das Schaltmittel 17 ebenfalls von der Batterie 14 aus erfolgt.

Die Fig. 8 zeigt schematisiert einen möglichen Funktionsablauf zur Aktivierung und Rückstellung eines Indikators nach der Erfindung.

Vor dem Einbringen der Meßsonde 1 in die Verpackung 8 hat diese etwa eine Umgebungstemperatur gemäß Position 18 und der Temperatur 13 hat die Anzeige 3 noch nicht eingeschaltet.

Die Temperatur-Meßsonde 1 wird nun in die Nähe des zu überwachenden, gekühlten Produktes (Kühlgut 10) gebracht, wodurch die Temperatur der Meßsonde 1 entsprechend der Kurve 19 fällt und bei Position 20 die kritische Temperatur von z.B. +4°C erreicht. Sobald diese kritische Temperatur erreicht oder unterschritten wird, schaltet der Temperaturwächter 13 die Anzeige 3 ein, die dann längs der weiteren Kurve 21 eingeschaltet bleibt und bei Position 22 die Kühlgut-Temperatur von z.B. +2°C erreicht hat. Die Anzeige ist dann im Kurvenbereich der Kurven 21, 23, 25, 27 ständig eingeschaltet.

Wenn jetzt unzulässigerweise das Kühlgut 10 erwärmt wird, erfolgt ab Position 24 eine Erwärmung etwa im Bereich der Kurve 25, wodurch jetzt die Anzeige bei Pos. 28 (z.B. bei +4°C) in ihren Alarmzustand übergeht. Der Alarmzustand wird entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen entweder durch eine schnellere Pulsfrequenz von einer oder zwei Leuchtdioden angezeigt oder auch durch andere Anzeige- oder Alarmmittel.

Gleichzeitig kann die Dauer der Überschreitung der kritischen Temperatur (z.B. +4°C) als Zeitintegral entsprechend der obigen Beschreibung ermittelt und digital angezeigt werden. In dem Alarmzustand des Indikators entsprechend der Kurve 27 kann der Indikator erst dann wieder durch Betätigung der Rückstelleinrichtung 16 zurückgestellt werden. Eine Rückstellung kann beispielsweise dadurch erfolgten, daß bei Meßsonde 1 bei Position 26 einer (in der natürlichen Umgebung nicht erreichbare) Temperatur von +70° ausgesetzt wird und elektronisch den Schalter 15 öffnet, wodurch der Indikator in Pfeilrichtung 33 längs der Kurve 34 zyklisch wieder in seine deaktivierte Wächterfunktion gebracht wird. Das heißt, die Anzeige 3 ist abgeschaltet und es fließt nur ein minimaler Überwachungsstrom. Das Rückstellen kann beispielsweise nur dadurch erfolgen, daß der Indikator mit seiner Temperatur-Meßsonde 1 in ein Gefäß mit heißem Wasser eingetaucht wird.

Mit der beschriebenen Ausführung von Indikatoren ist es demzufolge möglich, auf einfache Weise die Temperatur von Kühlgut zu überprüfen, welches in einer isolierenden Verpackung gelagert ist. Der Indikator ist relativ kostengünstig herzustellen und zeichnet sich durch einen niedrigen Batterieverbrauch und durch eine lange Lebensdauer aus.

Bezugszeichenliste

1 Temperaturmeßsonde
2 Anschluß
3 Anzeige
4 Leitung
5 Leuchtdioden
6 Leuchtdioden
7 LCD
8 Verpackung
9 Deckel
10 Kühlgut
11 Hohlrohr
12 Basis
13 Temperaturwächter
14 Batterie
15 Schalter
16 Rückstelleinrichtung
17 Schaltmittel
18 Position
19 Kurve
20 Position
21 Kurve
22 Position
23 Kurve
24 Position
25 Kurve
26 Position
27 Kurve
28 Position
29 Karton
30 Isolierung
31 Bund
32 Sichtöffnung
33 Pfeilrichtung
34 Kurven

Claims

1. Indikator zur thermischen Überwachung von gekühlten Produkten, in thermisch isolierenden Verpackungen unterhalb einer kritischen Temperatur, wobei eine Temperaturmeßsonde (1) im Innern der Verpackung (8) angeordnet ist und mit einer - bei geschlossener Verpackung - von außen ablesbaren Anzeige verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßsonde (1) mit einem Temperaturwächter (13) verbunden ist, der Schaltmittel (15, 16, 17) aufweist, welche die elektronische Anzeige (3-7) erst bei fallender Temperatur und dann beim Erreichen oder Unterschreiten der kritischen Temperatur (21, 23) einschaltet und damit Anzeigemittel aktiviert, die bei steigender Temperatur ansprechen, sobald die kritische Temperatur erreicht oder überschritten wird.

2. Indikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (15, 16, 17) des Temperaturwächters die elektronische Anzeige bei weiter ansteigender Temperatur weit oberhalb der Umgebungstemperatur, etwa bei 70°C ausschalten.

3. Indikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeige (3) eine oder mehrere Leuchtdioden (5, 6) vorhanden sind.

4. Indikator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden (5, 6) gepulst werden.

5. Indikator nach Anspruch 3-4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Taktgeber oder ein umschaltbarer Taktgeber mit verschiedenen Pulsfrequenzen zur Umschaltung der Anzeige (3) vorhanden sind.

6. Indikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeige (3) eine LCD (7) vorhanden ist.

7. Indikator nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher zur Speicherung der maximal erreichten Temperatur und eine getaktete Umschaltung der Anzeige (3) zur abwechselnden digitalen Anzeige von maximal erreichter und aktueller Temperatur vorhanden ist.

8. Indikator nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine getaktete Umschaltung vorhanden ist, die abwechselnd auch die Dauer einer Überschreitung einer kritischen Temperatur anzeigt.

9. Indikator nach einem der Ansprüche 1-8 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher zur Summierung der Überschreitungszeiten der kritischen Temperatur und eine getaktete Umschaltung vorhanden ist, welche die summierte Zeit der Überschreitungen einer kritischen Temperatur anzeigt.

10. Indikator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine getaktete Umschaltung für mehrere Zeitsummen, verschiedener Temperaturüberschreitungen vorhanden ist.

11. Indikator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine getaktete Anzeige einer kritischen Temperaturunterschreitung vorhanden ist.

12. Indikator nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur-Meßsonde (1) in einer in die isolierende Verpackung (8) einsteckbaren Hülse untergebracht ist, an deren anderem Ende die Anzeige (3) angeordnet ist.

13. Indikator nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstell einrichtung (16) der Anzeige (3) auf den Ausgangszustand vorhanden ist.

14. Indikator nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (16) an einem Bauteil des Indikators (1-3) angebracht ist, welcher sich im Innern der thermisch isolierenden Verpackung (8) befindet.

15. Indikator nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1-15 , dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Meßsonde (1) als auch die Anzeige (3) dicht vergossen sind und keinerlei Bedienungselemente vorhanden sind.