RU2822482C2 - Colorimetric sensor composition and use thereof - Google Patents
Colorimetric sensor composition and use thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822482C2 RU2822482C2 RU2021108668A RU2021108668A RU2822482C2 RU 2822482 C2 RU2822482 C2 RU 2822482C2 RU 2021108668 A RU2021108668 A RU 2021108668A RU 2021108668 A RU2021108668 A RU 2021108668A RU 2822482 C2 RU2822482 C2 RU 2822482C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phosphor
- luminophore
- platinum
- coumarin
- composition
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 125
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 142
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 118
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 117
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims abstract description 58
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 56
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N coumarin Chemical compound C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 37
- VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N chembl402140 Chemical compound Cl.C1=2C=C(C)C(NCC)=CC=2OC2=C\C(=N/CC)C(C)=CC2=C1C1=CC=CC=C1C(=O)OCC VYXSBFYARXAAKO-WTKGSRSZSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 claims abstract description 31
- 229960000956 coumarin Drugs 0.000 claims abstract description 27
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 claims abstract description 27
- VBVAVBCYMYWNOU-UHFFFAOYSA-N coumarin 6 Chemical compound C1=CC=C2SC(C3=CC4=CC=C(C=C4OC3=O)N(CC)CC)=NC2=C1 VBVAVBCYMYWNOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- VFMUXPQZKOKPOF-UHFFFAOYSA-N 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethyl-21,23-dihydroporphyrin platinum Chemical compound [Pt].CCc1c(CC)c2cc3[nH]c(cc4nc(cc5[nH]c(cc1n2)c(CC)c5CC)c(CC)c4CC)c(CC)c3CC VFMUXPQZKOKPOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 192
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 67
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 18
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 16
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 13
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 11
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 11
- 229920002678 cellulose Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000001913 cellulose Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 5
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 5
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 claims description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 4
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 3
- 229920001800 Shellac Polymers 0.000 claims description 2
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000004208 shellac Substances 0.000 claims description 2
- ZLGIYFNHBLSMPS-ATJNOEHPSA-N shellac Chemical compound OCCCCCC(O)C(O)CCCCCCCC(O)=O.C1C23[C@H](C(O)=O)CCC2[C@](C)(CO)[C@@H]1C(C(O)=O)=C[C@@H]3O ZLGIYFNHBLSMPS-ATJNOEHPSA-N 0.000 claims description 2
- 229940113147 shellac Drugs 0.000 claims description 2
- 235000013874 shellac Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 78
- 238000009448 modified atmosphere packaging Methods 0.000 description 57
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 28
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 28
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 27
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 23
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 22
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 21
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 15
- 235000019688 fish Nutrition 0.000 description 15
- 235000015278 beef Nutrition 0.000 description 14
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 14
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 13
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 12
- 235000014571 nuts Nutrition 0.000 description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 11
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 11
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 11
- -1 2,3,4,5,6-pentafluorophenyl Chemical group 0.000 description 10
- 239000013039 cover film Substances 0.000 description 10
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 9
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 9
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 9
- 235000013594 poultry meat Nutrition 0.000 description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 9
- 239000005092 [Ru (Bpy)3]2+ Substances 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 235000013622 meat product Nutrition 0.000 description 8
- 238000002640 oxygen therapy Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 229920008347 Cellulose acetate propionate Polymers 0.000 description 7
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 7
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 7
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 6
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 102100039856 Histone H1.1 Human genes 0.000 description 6
- 101001035402 Homo sapiens Histone H1.1 Proteins 0.000 description 6
- HKQOBOMRSSHSTC-UHFFFAOYSA-N cellulose acetate Chemical compound OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OC1C(CO)OC(O)C(O)C1O.CC(=O)OCC1OC(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C1OC1C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(COC(C)=O)O1.CCC(=O)OCC1OC(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C1OC1C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(OC(=O)CC)C(COC(=O)CC)O1 HKQOBOMRSSHSTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920006217 cellulose acetate butyrate Polymers 0.000 description 6
- VSSSHNJONFTXHS-UHFFFAOYSA-N coumarin 153 Chemical compound C12=C3CCCN2CCCC1=CC1=C3OC(=O)C=C1C(F)(F)F VSSSHNJONFTXHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 6
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 6
- 238000007646 gravure printing Methods 0.000 description 6
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 6
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N pyrene Chemical compound C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000013580 sausages Nutrition 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WDVSHHCDHLJJJR-UHFFFAOYSA-N Proflavine Chemical compound C1=CC(N)=CC2=NC3=CC(N)=CC=C3C=C21 WDVSHHCDHLJJJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVMHUALAQYRRBM-UHFFFAOYSA-N [P].[P] Chemical compound [P].[P] QVMHUALAQYRRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JBPCDMSEJVCNGV-UHFFFAOYSA-N coumarin 334 Chemical compound C1CCC2=C(OC(C(C(=O)C)=C3)=O)C3=CC3=C2N1CCC3 JBPCDMSEJVCNGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KCDCNGXPPGQERR-UHFFFAOYSA-N coumarin 343 Chemical compound C1CCC2=C(OC(C(C(=O)O)=C3)=O)C3=CC3=C2N1CCC3 KCDCNGXPPGQERR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- MLEBFEHOJICQQS-UHFFFAOYSA-N monodansylcadaverine Chemical compound C1=CC=C2C(N(C)C)=CC=CC2=C1S(=O)(=O)NCCCCCN MLEBFEHOJICQQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- 235000020995 raw meat Nutrition 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- YNHJECZULSZAQK-UHFFFAOYSA-N tetraphenylporphyrin Chemical compound C1=CC(C(=C2C=CC(N2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3N2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 YNHJECZULSZAQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- AKYHKWQPZHDOBW-UHFFFAOYSA-N (5-ethenyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-7-yl)-(6-methoxyquinolin-4-yl)methanol Chemical compound OS(O)(=O)=O.C1C(C(C2)C=C)CCN2C1C(O)C1=CC=NC2=CC=C(OC)C=C21 AKYHKWQPZHDOBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DOIVPHUVGVJOMX-UHFFFAOYSA-N 1,10-phenanthroline;ruthenium Chemical compound [Ru].C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1.C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1.C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DOIVPHUVGVJOMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ILSUYOUUVVHDQQ-UHFFFAOYSA-N 1,10-phenanthroline;ruthenium(2+) Chemical compound [Ru+2].C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 ILSUYOUUVVHDQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KETXQNLMOUVTQB-UHFFFAOYSA-N 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethylporphyrin;platinum Chemical compound [Pt].C=1C(C(=C2CC)CC)=NC2=CC(C(=C2CC)CC)=NC2=CC(C(=C2CC)CC)=NC2=CC2=NC=1C(CC)=C2CC KETXQNLMOUVTQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KKAJSJJFBSOMGS-UHFFFAOYSA-N 3,6-diamino-10-methylacridinium chloride Chemical group [Cl-].C1=C(N)C=C2[N+](C)=C(C=C(N)C=C3)C3=CC2=C1 KKAJSJJFBSOMGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001576 FEMA 2977 Substances 0.000 description 3
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N Phenanthrene Natural products C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 229920003174 cellulose-based polymer Polymers 0.000 description 3
- LOUPRKONTZGTKE-UHFFFAOYSA-N cinchonine Natural products C1C(C(C2)C=C)CCN2C1C(O)C1=CC=NC2=CC=C(OC)C=C21 LOUPRKONTZGTKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 3
- RAGZEDHHTPQLAI-UHFFFAOYSA-L disodium;2',4',5',7'-tetraiodo-3-oxospiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-3',6'-diolate Chemical compound [Na+].[Na+].O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(I)=C([O-])C(I)=C1OC1=C(I)C([O-])=C(I)C=C21 RAGZEDHHTPQLAI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000004715 ethylene vinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N fluoranthrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=C22)=C3C2=CC=CC3=C1 GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- KMBYAVGHQGSVSD-UHFFFAOYSA-N osmium(2+) 1,10-phenanthroline Chemical compound [Os+2].N1=CC=CC2=CC=C3C=CC=NC3=C12 KMBYAVGHQGSVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000021485 packed food Nutrition 0.000 description 3
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 3
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 3
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 3
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 3
- 229960003110 quinine sulfate Drugs 0.000 description 3
- MYIOYATURDILJN-UHFFFAOYSA-N rhodamine 110 Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(N)=CC2=[O+]C2=CC(N)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O MYIOYATURDILJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O thiamine pyrophosphate Chemical compound CC1=C(CCOP(O)(=O)OP(O)(O)=O)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N AYEKOFBPNLCAJY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 238000009461 vacuum packaging Methods 0.000 description 3
- WCZXPQZPDFKPGH-UHFFFAOYSA-N 2-pyridin-2-ylpyridine;ruthenium(2+) Chemical compound [Ru+2].N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 WCZXPQZPDFKPGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ONTCUDVUGYVDSS-UHFFFAOYSA-N 4-(3-amino-6-iminoxanthen-9-yl)benzene-1,3-dicarboxylic acid Chemical compound C=12C=CC(=N)C=C2OC2=CC(N)=CC=C2C=1C1=CC=C(C(O)=O)C=C1C(O)=O ONTCUDVUGYVDSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PGZIDERTDJHJFY-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC=C(F)C2=NON=C12 PGZIDERTDJHJFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NJYVEMPWNAYQQN-UHFFFAOYSA-N 5-carboxyfluorescein Chemical compound C12=CC=C(O)C=C2OC2=CC(O)=CC=C2C21OC(=O)C1=CC(C(=O)O)=CC=C21 NJYVEMPWNAYQQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FWEOQOXTVHGIFQ-UHFFFAOYSA-N 8-anilinonaphthalene-1-sulfonic acid Chemical compound C=12C(S(=O)(=O)O)=CC=CC2=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 FWEOQOXTVHGIFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000972773 Aulopiformes Species 0.000 description 2
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- MFFFJAZPLWHLCA-UHFFFAOYSA-N FC(C=1C=C(C=C(C=1)C(F)(F)F)C1=C2NC(=C1)C=C1C=CC(=N1)C=C1C=CC(N1)=CC=1C=CC(N=1)=C2)(F)F Chemical compound FC(C=1C=C(C=C(C=1)C(F)(F)F)C1=C2NC(=C1)C=C1C=CC(=N1)C=C1C=CC(N1)=CC=1C=CC(N=1)=C2)(F)F MFFFJAZPLWHLCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- 235000014443 Pyrus communis Nutrition 0.000 description 2
- 229940023020 acriflavine Drugs 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- SEACYXSIPDVVMV-UHFFFAOYSA-L eosin Y Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C([O-])=C(Br)C=C21 SEACYXSIPDVVMV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 235000012055 fruits and vegetables Nutrition 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- RZXDTJIXPSCHCI-UHFFFAOYSA-N hexa-1,5-diene-2,5-diol Chemical compound OC(=C)CCC(O)=C RZXDTJIXPSCHCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 2
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 2
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229960000286 proflavine Drugs 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019515 salmon Nutrition 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- HHDUMDVQUCBCEY-UHFFFAOYSA-N 4-[10,15,20-tris(4-carboxyphenyl)-21,23-dihydroporphyrin-5-yl]benzoic acid Chemical compound OC(=O)c1ccc(cc1)-c1c2ccc(n2)c(-c2ccc(cc2)C(O)=O)c2ccc([nH]2)c(-c2ccc(cc2)C(O)=O)c2ccc(n2)c(-c2ccc(cc2)C(O)=O)c2ccc1[nH]2 HHDUMDVQUCBCEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000006108 Allium ampeloprasum Species 0.000 description 1
- 235000005254 Allium ampeloprasum Nutrition 0.000 description 1
- 244000144730 Amygdalus persica Species 0.000 description 1
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 101100494448 Caenorhabditis elegans cab-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 101001018064 Homo sapiens Lysosomal-trafficking regulator Proteins 0.000 description 1
- 102100033472 Lysosomal-trafficking regulator Human genes 0.000 description 1
- 241001609028 Micromesistius poutassou Species 0.000 description 1
- 244000038561 Modiola caroliniana Species 0.000 description 1
- 235000010703 Modiola caroliniana Nutrition 0.000 description 1
- 235000006040 Prunus persica var persica Nutrition 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 235000005811 Viola adunca Nutrition 0.000 description 1
- 240000009038 Viola odorata Species 0.000 description 1
- 235000013487 Viola odorata Nutrition 0.000 description 1
- 235000002254 Viola papilionacea Nutrition 0.000 description 1
- 244000172533 Viola sororia Species 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000004099 anaerobic respiration Effects 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 238000007774 anilox coating Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- VMJKUPWQKZFFCX-UHFFFAOYSA-N coumarin 504 Chemical compound C1CCC2=C(OC(C(C(=O)OCC)=C3)=O)C3=CC3=C2N1CCC3 VMJKUPWQKZFFCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011496 digital image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 235000007057 food packaging gas Nutrition 0.000 description 1
- 235000021022 fresh fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000007644 letterpress printing Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 1
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229920006281 multilayer packaging film Polymers 0.000 description 1
- HCIIFBHDBOCSAF-UHFFFAOYSA-N octaethylporphyrin Chemical class N1C(C=C2C(=C(CC)C(C=C3C(=C(CC)C(=C4)N3)CC)=N2)CC)=C(CC)C(CC)=C1C=C1C(CC)=C(CC)C4=N1 HCIIFBHDBOCSAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MQZFZDIZKWNWFX-UHFFFAOYSA-N osmium(2+) Chemical compound [Os+2] MQZFZDIZKWNWFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 description 1
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 235000015277 pork Nutrition 0.000 description 1
- 235000013613 poultry product Nutrition 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000012372 quality testing Methods 0.000 description 1
- 238000010223 real-time analysis Methods 0.000 description 1
- 235000020989 red meat Nutrition 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 description 1
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000012764 semi-quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- SWGJCIMEBVHMTA-UHFFFAOYSA-K trisodium;6-oxido-4-sulfo-5-[(4-sulfonatonaphthalen-1-yl)diazenyl]naphthalene-2-sulfonate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].C1=CC=C2C(N=NC3=C4C(=CC(=CC4=CC=C3O)S([O-])(=O)=O)S([O-])(=O)=O)=CC=C(S([O-])(=O)=O)C2=C1 SWGJCIMEBVHMTA-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010981 turquoise Substances 0.000 description 1
- 239000011345 viscous material Substances 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к составу колориметрического датчика на основе люминесценции, чернилам для печати, его содержащим, и способам их использования. Колориметрический датчик можно использовать для определения концентрации кислорода, в частности в регулируемых газовых средах, содержащих кислород, таких как при упаковывании пищевых продуктов, медицинских изделий и электронных компонентов. В вариантах осуществления изобретение также относится к многослойным пленкам, содержащим напечатанные колориметрические датчики, и способам их получения.The present invention relates to a luminescence-based colorimetric sensor composition, a printing ink containing the same, and methods for using the same. The colorimetric sensor can be used to determine oxygen concentration, particularly in controlled gas environments containing oxygen, such as in food packaging, medical devices and electronic components. In embodiments, the invention also relates to multilayer films containing printed colorimetric sensors and methods for producing them.
Уровень техникиState of the art
Упаковывание в защитной газовой среде, как правило, включает в себя упаковывание в безгазовой (т.е. вакуумной) среде и в модифицированной газовой среде (MAP). Безгазовая среда создается путем вытеснения всего воздуха и, следовательно, кислорода из упаковки под вакуумом. Безгазовые среды предпочтительны для упаковки продуктов, подверженных окислительному разрушению, в том числе электронных компонентов, фармацевтических препаратов и продуктов питания. MAP создается путем изменения нормального газового состава воздуха (78% азота, 21% кислорода, 1% следовых газов) внутри упаковки. Эти процессы создают газовую среду, которая препятствует первичным процессам порчи пищевых продуктов, тем самым продлевая срок хранения продуктов и повышая качество и безопасность пищевых продуктов.Protective gas packaging generally includes gasless (i.e. vacuum) and modified atmosphere packaging (MAP). A gas-free environment is created by displacing all air and therefore oxygen from the packaging under vacuum. Gas-free environments are preferred for packaging products susceptible to oxidative degradation, including electronic components, pharmaceuticals and food. MAP is created by changing the normal gas composition of the air (78% nitrogen, 21% oxygen, 1% trace gases) inside the package. These processes create a gaseous environment that inhibits the primary processes of food spoilage, thereby extending the shelf life of products and increasing food quality and safety.
Кислород (O2) и углекислый газ (CO2) являются наиболее часто используемыми газами для MAP. Как правило, модифицированная газовая среда подбирается к подлежащему упаковке продукту, при этом фрукты и овощи, а также колбасные изделия обычно хранятся в газовой среде с низким содержанием кислорода (0-20%), а например сырое красное мясо и продукция из птицы хранятся в газовой среде с повышенным содержанием кислорода (20-80%). Парциальные давления этих газов (pCO2, pO2) в свободном пространстве упаковки могут колебаться во времени и зависят от таких факторов, как тип продукта, микробная деятельность, условия хранения, а также упаковочный материал и целостность. Поскольку любые вытекания или повреждение упаковки ведут к нарушению модифицированной газовой среды и возврат к условиям окружающего воздуха, а неправильное наполнение газом может привести к созданию ненадлежащей газовой среды внутри упаковки, состав газа в свободном пространстве упаковки может служить полезным индикатором целостности упаковки и надежности процесса наполнения, а также свежести и безопасности упакованных пищевых продуктов.Oxygen (O 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) are the most commonly used gases for MAP. As a rule, the modified atmosphere is matched to the product to be packaged, with fruits and vegetables, as well as sausages, usually stored in a gas environment with a low oxygen content (0-20%), and for example, raw red meat and poultry products are stored in gas environment with high oxygen content (20-80%). The partial pressures of these gases (pCO 2 , pO 2 ) in the headspace of packaging can fluctuate over time and depend on factors such as product type, microbial activity, storage conditions, and packaging material and integrity. Since any leakage or damage to the package will result in a loss of the modified atmosphere and return to ambient air conditions, and improper gas filling may result in an improper gas environment within the package, the composition of the gas in the headspace of the package can serve as a useful indicator of the integrity of the package and the reliability of the filling process. and the freshness and safety of packaged foods.
Известны тонкопленочные кислородные датчики для оценки содержания кислорода при упаковывании пищевых продуктов. В этих известных датчиках реакция датчика обычно основана на изменении оптических свойств, таких как спектральная поглощательная способность или люминесценция, в зависимости от концентрации кислорода. Датчики на основе спектральной поглощательной способности обычно предпочтительны для этих применений, поскольку реакция датчика - обычно изменение цвета - позволяет проводить качественное, а иногда и полуколичественное определение содержания кислорода, не требующее дорогостоящих приборов для обнаружения или специальных знаний. Однако чувствительность датчиков на основе спектральной поглощательной способности низкая, и для полностью количественных измерений требуются внешние измерительные приборы. Датчики на основе спектральной поглощательной способности также необратимы и не могут давать реакцию в реальном масштабе времени. Они также не могут обеспечить прямое измерение концентрации O2 во время запечатывания упаковок и, следовательно, не могут использоваться для контроля качества в исходной точке выполнения работ по упаковке товаров.Thin film oxygen sensors are known for assessing the oxygen content in food packaging. In these known sensors, the sensor response is typically based on a change in optical properties, such as spectral absorptivity or luminescence, depending on the oxygen concentration. Absorbance-based sensors are generally preferred for these applications because the sensor's response—usually a color change—allows for qualitative and sometimes semi-quantitative oxygen determinations without requiring expensive detection instrumentation or specialized knowledge. However, the sensitivity of spectral absorptivity-based sensors is low and external measurement instruments are required for fully quantitative measurements. Sensors based on spectral absorptivity are also irreversible and cannot respond in real time. They also cannot provide a direct measurement of O 2 concentrations during package sealing and therefore cannot be used for quality control at the point of origin of packaging operations.
Датчики на основе люминесценции являются альтернативой датчикам на основе спектральной поглощательной способности и предоставляют неразрушающие средства количественного обнаружения. Известны датчики на основе люминесценции, такие как те, что описаны в WO2004/077035 A1 и US2014/179019 A1. Однако, поскольку эти датчики регистрируют излучение со сдвигом фазы (на основе времени жизни или затухания) и/или интенсивность излучения, результирующая реакция датчика визуально не воспринимается, а это означает, что требуется спектроскопическая аппаратура и соответствующий опыт для работы с этой аппаратурой. Эти факторы влекут за собой значительные затраты, делая такие известные методы неудобными для выхода на коммерческие масштабы.Luminescence-based sensors are an alternative to spectral absorptivity-based sensors and provide a non-destructive means of quantitative detection. Luminescence-based sensors are known, such as those described in WO2004/077035 A1 and US2014/179019 A1. However, because these sensors detect phase-shifted radiation (based on lifetime or decay) and/or radiation intensity, the resulting sensor response is not visually perceptible, meaning that spectroscopic instrumentation and appropriate experience to operate this instrumentation are required. These factors entail significant costs, making such known methods unsuitable for commercial scale-up.
Целью изобретения является устранение или смягчение одного или нескольких недостатков, связанных с предшествующим уровнем техники. В идеале было бы выгодно предоставить настраиваемый состав колориметрического датчика, который мог бы обеспечивать строго определенное изменение цвета в соответствующем диапазоне концентраций кислорода. Состав, который может быть предоставлен в виде чернил для печати на подложках, таких как пленки для многослойной упаковки, был бы предпочтительным, особенно для индустрии упаковывания пищевых продуктов. Датчик, который можно было бы использовать с минимальным количеством внешних инструментов, и который мог бы обеспечить такие преимущества, как экономичное и/или неразрушающее определение концентрации кислорода на месте, был бы очень полезным. Наконец, высокопроизводительный способ, позволяющий определять концентрацию кислорода в упакованных изделиях, таких как продукты питания, а также для проверки качества или в качестве индикатора целостности упаковки пищевых продуктов или их свежести, или безопасности, имел бы явное преимущество.The purpose of the invention is to eliminate or mitigate one or more disadvantages associated with the prior art. Ideally, it would be advantageous to provide a tunable colorimetric sensor composition that could provide a well-defined color change over a relevant range of oxygen concentrations. A composition that can be provided as an ink for printing on substrates such as multilayer packaging films would be advantageous, especially for the food packaging industry. A sensor that could be used with a minimum amount of external instrumentation and that could provide benefits such as cost-effective and/or non-destructive in situ determination of oxygen concentration would be very useful. Finally, a high-throughput method capable of determining the oxygen concentration in packaged products such as food, but also for quality testing or as an indicator of food packaging integrity or freshness or safety, would be a clear advantage.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
В соответствии с настоящим изобретением предлагается состав колориметрического датчика кислорода, содержащий первый люминофор и второй люминофор, диспергированные в полимерной матрице, причем:The present invention provides a colorimetric oxygen sensor composition comprising a first phosphor and a second phosphor dispersed in a polymer matrix, wherein:
(i) первым люминофором является платина-5,10,15,20-тетракис (2,3,4,5,6- пентафторфенил)порфирин (PtTFPP), а вторым люминофором является 3-(2- бензотиазолил)-7-(диэтиламино) кумарин (C6);(i) the first phosphor is platinum-5,10,15,20-tetrakis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PtTFPP) and the second phosphor is 3-(2-benzothiazolyl)-7-( diethylamino) coumarin (C6);
(ii) первым люминофором является платина-5,10,15,20-тетракис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)порфирин (PtTFPP), а вторым люминофором является 2,3,6,7- тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H- хинолизин (9,1-gh) кумарин (C153);(ii) the first phosphor is platinum-5,10,15,20-tetrakis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PtTFPP) and the second phosphor is 2,3,6,7-tetrahydro-9 -trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine (9,1-gh) coumarin (C153);
(iii) первым люминофором является платина-октаэтилпорфирин (PtOEP), а вторым люминофором является 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин (9,1-gh) кумарин (C153);(iii) the first phosphor is platinum octaethyl porphyrin (PtOEP) and the second phosphor is 2,3,6,7-tetrahydro-9-trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine (9,1-gh) coumarin (C153);
(iv) первым люминофором является платина-октаэтилпорфирин (PtOEP), а вторым люминофором является 7-бензиламино-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазол (BBD);(iv) the first phosphor is platinum octaethyl porphyrin (PtOEP) and the second phosphor is 7-benzylamino-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (BBD);
(v) первым люминофором является платина-октаэтилпорфирин (PtOEP), а вторым люминофором является родамин 6G (R6G);(v) the first phosphor is platinum octaethyl porphyrin (PtOEP) and the second phosphor is rhodamine 6G (R6G);
(vi) первым люминофором является рутений (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин [Ru(dpp)3]2+, а вторым люминофором является 3-(2-бензотиазолил)-7-(диэтиламино) кумарин (C6);(vi) the first phosphor is ruthenium (II)-4,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline [Ru(dpp) 3 ] 2+ and the second phosphor is 3-(2-benzothiazolyl)-7-(diethylamino) coumarin (C6);
(vii) первым люминофором является рутений (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин [Ru(dpp)3]2+, а вторым люминофором является 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин (C153);(vii) the first phosphor is ruthenium (II)-4,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline [Ru(dpp) 3 ] 2+ and the second phosphor is 2,3,6,7-tetrahydro-9-trifluoromethyl -1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin (C153);
(viii) первым люминофором является рутений (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин [Ru(dpp)3]2+, а вторым люминофором является родамин 6G (R6G);(viii) the first phosphor is ruthenium (II)-4,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline [Ru(dpp) 3 ] 2+ and the second phosphor is rhodamine 6G (R6G);
(ix) первым люминофором является платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), а вторым люминофором является 3-(2-бензотиазолил)-7-(диэтиламино) кумарин (C6);(ix) the first phosphor is platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), and the second phosphor is 3-(2-benzothiazolyl)-7-(diethylamino)coumarin (C6);
(x) первым люминофором является платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), а вторым люминофором является 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин (C153);(x) the first phosphor is platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), and the second phosphor is 2,3,6,7-tetrahydro-9-trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin (C153);
(xi) первым люминофором является платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), а вторым люминофором является 7-бензиламино-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазол (BBD);(xi) the first phosphor is platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), and the second phosphor is 7-benzylamino-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (BBD);
(xii) первым люминофором является платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), а вторым люминофором является родамин 6G (R6G);(xii) the first phosphor is platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), and the second phosphor is rhodamine 6G (R6G);
(xiii) первым люминофором является палладий-5,10,15,20-тетракис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)порфирин (PdTFPP), а вторым люминофором является 3-(2-бензотиазолил)-7-(диэтиламино) кумарин (C6);(xiii) the first phosphor is palladium-5,10,15,20-tetrakis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PdTFPP), and the second phosphor is 3-(2-benzothiazolyl)-7-( diethylamino) coumarin (C6);
(xiv) первым люминофором является палладий-5,10,15,20-тетракис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)порфирин (PdTFPP), а вторым люминофором является 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин (9,1-gh) кумарин (C153);(xiv) the first phosphor is palladium-5,10,15,20-tetrakis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PdTFPP), and the second phosphor is 2,3,6,7-tetrahydro-9 -trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine (9,1-gh) coumarin (C153);
Или где первый люминофор выбирается из следующего: пирен, эритрозин B, рутений (II)-1,10-фенантролин ([Ru(phen)3]2+), осмий (II)-1,10-фенантролин ([Os(phen)3]2+), рутений (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин ([Ru(dpp)3]2+), осмий (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин ([Os(dpp)3]2+), мезо-тетрафенилпорфирин (TPP), платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), платина-5,10,15,20-тетракис(4-карбоксифенил)порфирин (PtTCPP), платина-5,10,15,20-тетракис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)порфирин (PtTFPP), платина-копропорфирин (PtCP), платина-копропорфирина тетраэтиловый сложный эфир (PtCPTEE), платина-мезо- тетра (2,6-дихлорфенил)порфирин (PtTDCPP), платина-мезо-тетра (3,5-бис (трифторметил) фенил)порфирин (PtTFMPP), платина-мезо-тетракис(4-N- метилпиридил)порфирин (PtTMPyP4+), палладий-мезо- тетрафенилтетрабензопорфирин (PdTPTBP), палладий-5,10,15,20-тетракис(4-карбоксифенил)порфирин (PdTCPP), палладий-мезо-тетрафенилпорфирин (PdTPP), 5,10,15,20-тетракис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)порфирин (PdTFPP)];Or where the first phosphor is selected from the following: pyrene, erythrosine B, ruthenium (II)-1,10-phenanthroline ([Ru(phen) 3 ] 2+ ), osmium (II)-1,10-phenanthroline ([Os(phen ) 3 ] 2+ ), ruthenium (II)-4,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline ([Ru(dpp) 3 ] 2+ ), osmium (II)-4,7-diphenyl-1,10 '-phenanthroline ([Os(dpp) 3 ] 2+ ), meso-tetraphenylporphyrin (TPP), platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), platinum-5,10,15,20-tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin (PtTCPP ), platinum-5,10,15,20-tetrakis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PtTFPP), platinum-coproporphyrin (PtCP), platinum-coproporphyrin tetraethyl ester (PtCPTEE), platinum- meso-tetra(2,6-dichlorophenyl)porphyrin (PtTDCPP), platinum-meso-tetra(3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)porphyrin (PtTFMPP), platinum-meso-tetrakis(4-N-methylpyridyl)porphyrin ( PtTMPyP 4+ ), palladium-meso-tetraphenyltetrabenzoporphyrin (PdTPTBP), palladium-5,10,15,20-tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin (PdTCPP), palladium-meso-tetraphenylporphyrin (PdTPP), 5,10,15, 20-tetrakis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PdTFPP)];
Или второй люминофор выбирают из акрифлавина, профлавина, родамина 110, родамина зеленого (5(6)-карбоксиродамина 110), 5- карбоксифлуоресцеина, эозина Y, 8-(фениламино-1- нафталинсульфоновой кислоты (1,8-ANS), N-(5-аминопентил)-5-(диметиламино) нафталин-1-сульфонамид (дансилкадаверин); 2,3,5,6-1H,4H-тетрагидро-9- карбэтоксихинолизин-[9,9a,1-gh]кумарин (более известный как кумарин 314), 10-Ацетил-2,3,6,7-тетрагидро-1H,5H,11H-пирано [2,3-f]пиридо[3,2,1-ij]хинолин-11-он (более известный как кумарин 334), 11-оксо-2,3,6,7-тетрагидро-1H,5H,11H- пирано [2,3-f]пиридо[3,2,1-ij]хинолин-10-карбоновая кислота (более известная как кумарин 343), сульфат хинина, 7-бензиламино-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазол (BBD) и 7-фтор-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазол. Or the second phosphor is selected from acriflavine, proflavin, rhodamine 110, rhodamine green (5(6)-carboxyrhodamine 110), 5-carboxyfluorescein, eosin Y, 8-(phenylamino-1-naphthalenesulfonic acid (1,8-ANS), N- (5-aminopentyl)-5-(dimethylamino)naphthalene-1-sulfonamide (dansylcadaverine); 2,3,5,6-1H,4H-tetrahydro-9-carbethoxyquinolysine-[9,9a,1-gh]coumarin (more known as coumarin 314), 10-Acetyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-pyrano[2,3-f]pyrido[3,2,1-ij]quinolin-11-one ( better known as coumarin 334), 11-oxo-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-pyrano[2,3-f]pyrido[3,2,1-ij]quinoline-10-carboxylic acid (better known as coumarin 343), quinine sulfate, 7-benzylamino-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (BBD) and 7-fluoro-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole .
В другом аспекте настоящего изобретения предоставляется способ определения содержания кислорода в газовой среде, при этом способ включает в себя воздействие газовой среды на состав колориметрического датчика кислорода, описанного выше; воздействие источника УФ/УФ излучения видимой области спектра на состав; и наблюдение за цветом состава. In another aspect of the present invention, there is provided a method for determining the oxygen content of a gaseous environment, the method comprising exposing the gaseous environment to the composition of a colorimetric oxygen sensor described above; the impact of a UV/UV visible radiation source on the composition; and observing the color of the composition.
Газовая среда может быть газовой средой упаковки пищевых продуктов. Альтернативно, газовая среда может быть любой средой, причем предпочтительными являются вакуумная среда или среда с регулируемой концентрацией кислорода; такой как при упаковке фармацевтических препаратов, одноразовых медицинских изделий или электронных компонентов; или при упаковывании или хранении в зонах сохранения/консервации (например, произведений искусства, предметов старины и т. д.).The gaseous environment may be the gaseous environment of food packaging. Alternatively, the gaseous environment may be any environment, with vacuum or controlled oxygen concentration environments being preferred; such as when packaging pharmaceuticals, disposable medical devices or electronic components; or when packaging or storing in preservation/conservation areas (e.g., works of art, antiques, etc.).
В дополнительном аспекте настоящего изобретения предлагается способ изготовления многослойной пленки или этикетки, содержащей колориметрический датчик кислорода, при этом способ включает в себя печать описанным выше составом на пленке подложки. Изобретение также относится к многослойной пленке или этикетке, содержащей напечатанный колориметрический датчик кислорода, и к использованию таких многослойных пленок и этикеток при применениях для упаковки. In a further aspect of the present invention, there is provided a method of making a multilayer film or label containing a colorimetric oxygen sensor, the method comprising printing the composition described above onto a substrate film. The invention also relates to a multilayer film or label containing a printed colorimetric oxygen sensor, and to the use of such multilayer films and labels in packaging applications.
Различные дополнительные признаки и аспекты изобретения определены в формуле изобретения.Various additional features and aspects of the invention are defined in the claims.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
Варианты осуществления настоящего изобретения теперь будут описаны только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые части снабжены соответствующими ссылочными позициями, где:Embodiments of the present invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawings, in which like parts are provided with respective reference numerals, wherein:
На Фиг. 1 показан способ изготовления многослойной покрывной пленки, содержащей встроенный колориметрический датчик кислорода.In FIG. 1 shows a method for producing a multilayer coating film containing an integrated colorimetric oxygen sensor.
На Фиг. 2 показана цветовая реакция составов датчика для (i) PtTFPP:C6 (1:1); (ii) PtTFPP:BBD (1:3); (iii) PtOEP:C153 (1:1); (iv) PtOEP:C153 (1,25:1), (v) PtOEP:BBD (1:3); (vi) [Ru(dpp)3]2+:C153 (1:1); (vii) [Ru(dpp)3]2+:BBD (1:3); и (viii) PtOEP:C6:[Ru(bpy)3]2+ (1:3:6). In FIG. Figure 2 shows the color response of the sensor compositions for (i) PtTFPP:C6 (1:1); (ii) PtTFPP:BBD (1:3); (iii) PtOEP:C153 (1:1); (iv) PtOEP:C153 (1.25:1), (v) PtOEP:BBD (1:3); (vi) [Ru(dpp) 3 ] 2+ :C153 (1:1); (vii) [Ru(dpp) 3 ] 2+ :BBD (1:3); and (viii) PtOEP:C6:[Ru(bpy) 3 ] 2+ (1:3:6).
На Фиг. 3 показана цветовая реакция состава PtOEP:C153 (1:1) датчика в исследовании упаковки по технологии MAP сырой говядины.In FIG. Figure 3 shows the color response of the PtOEP:C153 (1:1) sensor composition in a raw beef MAP packaging study.
Подробное описаниеDetailed description
Настоящее изобретение относится к составу колориметрического датчика кислорода, содержащему первый люминофор и второй люминофор, диспергированные в полимерной матрице, причем:The present invention relates to a colorimetric oxygen sensor composition comprising a first phosphor and a second phosphor dispersed in a polymer matrix, wherein:
(i) первым люминофором является платина-5,10,15,20-тетракис (2,3,4,5,6- пентафторфенил)порфирин (PtTFPP), а вторым люминофором является 3-(2- бензотиазолил)-7-(диэтиламино) кумарин (C6);(i) the first phosphor is platinum-5,10,15,20-tetrakis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PtTFPP) and the second phosphor is 3-(2-benzothiazolyl)-7-( diethylamino) coumarin (C6);
(ii) первым люминофором является платина-5,10,15,20-тетракис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)порфирин (PtTFPP), а вторым люминофором является 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин (C153);(ii) the first phosphor is platinum-5,10,15,20-tetrakis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PtTFPP) and the second phosphor is 2,3,6,7-tetrahydro-9 -trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin (C153);
(iii) первым люминофором является платина-октаэтилпорфирин (PtOEP), а вторым люминофором является 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин (C153);(iii) the first phosphor is platinum octaethyl porphyrin (PtOEP) and the second phosphor is 2,3,6,7-tetrahydro-9-trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin (C153);
(iv) первым люминофором является платина-октаэтилпорфирин (PtOEP), а вторым люминофором является 7-бензиламино-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазол (BBD);(iv) the first phosphor is platinum octaethyl porphyrin (PtOEP) and the second phosphor is 7-benzylamino-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (BBD);
(v) первым люминофором является платина-октаэтилпорфирин (PtOEP), а вторым люминофором является родамин 6G (R6G);(v) the first phosphor is platinum octaethyl porphyrin (PtOEP) and the second phosphor is rhodamine 6G (R6G);
(vi) первым люминофором является рутений (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин [Ru(dpp)3]2+, а вторым люминофором является 3-(2-бензотиазолил)-7-(диэтиламино) кумарин (C6); (vi) the first phosphor is ruthenium (II)-4,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline [Ru(dpp) 3 ] 2+ and the second phosphor is 3-(2-benzothiazolyl)-7-(diethylamino) coumarin (C6);
(vii) первым люминофором является рутений (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин [Ru(dpp)3]2+, а вторым люминофором является 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин (C153);(vii) the first phosphor is ruthenium (II)-4,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline [Ru(dpp) 3 ] 2+ and the second phosphor is 2,3,6,7-tetrahydro-9-trifluoromethyl -1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin (C153);
(viii) первым люминофором является рутений (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин [Ru(dpp)3]2+, а вторым люминофором является родамин 6G (R6G);(viii) the first phosphor is ruthenium (II)-4,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline [Ru(dpp) 3 ]2+, and the second phosphor is rhodamine 6G (R6G);
(ix) первым люминофором является платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), а вторым люминофором является 3-(2-бензотиазолил)-7-(диэтиламино) кумарин (C6);(ix) the first phosphor is platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), and the second phosphor is 3-(2-benzothiazolyl)-7-(diethylamino)coumarin (C6);
(x) первым люминофором является платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), а вторым люминофором является 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин (C153);(x) the first phosphor is platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), and the second phosphor is 2,3,6,7-tetrahydro-9-trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin (C153);
(xi) первым люминофором является платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), а вторым люминофором является 7-бензиламино-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазол (BBD);(xi) the first phosphor is platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), and the second phosphor is 7-benzylamino-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (BBD);
(xii) первым люминофором является платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), а вторым люминофором является родамин 6G (R6G);(xii) the first phosphor is platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), and the second phosphor is rhodamine 6G (R6G);
(xiii) первым люминофором является палладий-5,10,15,20-тетракис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)порфирин (PdTFPP), а вторым люминофором является 3-(2-бензотиазолил)-7-(диэтиламино) кумарин (C6);(xiii) the first phosphor is palladium-5,10,15,20-tetrakis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PdTFPP), and the second phosphor is 3-(2-benzothiazolyl)-7-( diethylamino) coumarin (C6);
(xiv) первым люминофором является палладий-5,10,15,20-тетракис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)порфирин (PdTFPP), а вторым люминофором является 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин (C153);(xiv) the first phosphor is palladium-5,10,15,20-tetrakis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PdTFPP), and the second phosphor is 2,3,6,7-tetrahydro-9 -trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin (C153);
Или, где первый люминофор выбирается из следующего: пирен, эритрозин B; рутений (II)-1,10-фенантролин ([Ru(phen)3]2+), осмий (II)-1,10-фенантролин ([Os(phen)3]2+), рутений (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин ([Ru(dpp)3]2+), осмий (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин ([Os(dpp)3]2+), мезо-тетрафенилпорфирин (TPP), платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), платина 5,10,15,20-тетракис(4-карбоксифенил)порфирин (PtTCPP), платина-5,10,15,20-тетракис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)порфирин (PtTFPP), платина-копропорфирин (PtCP), платина-копропорфирина тетраэтиловый сложный эфир) (PtCPTEE), платина-мезо-тетра (2,6-дихлорфенил)порфирин (PtTDCPP), платина-мезо-тетра (3,5-бис (трифторметил) фенил)порфирин (PtTFMPP), платина мезо-тетракис(4-N-метилпиридил)порфирин (PtTMPyP4+), палладий-мезо-тетрафенилтетрабензопорфирин (PdTPTBP), палладий-5,10,15,20-тетракис(4-карбоксифенил)порфирин) (PdTCPP), палладий-мезо-тетрафенилпорфирин (PdTPP), палладий-5,10,15,20-тетракис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)порфирин (PdTFPP)];Or, where the first phosphor is selected from the following: pyrene, erythrosine B; ruthenium (II)-1,10-phenanthroline ([Ru(phen) 3 ] 2+ ), osmium (II)-1,10-phenanthroline ([Os(phen) 3 ] 2+ ), ruthenium (II)-4 ,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline ([Ru(dpp) 3 ] 2+ ), osmium (II)-4,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline ([Os(dpp) 3 ] 2+ ), meso-tetraphenylporphyrin (TPP), platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), platinum 5,10,15,20-tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin (PtTCPP), platinum-5,10,15,20-tetrakis( 2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PtTFPP), platinum-coproporphyrin (PtCP), platinum-coproporphyrin tetraethyl ester (PtCPTEE), platinum-meso-tetra(2,6-dichlorophenyl)porphyrin (PtTDCPP ), platinum-meso-tetra (3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)porphyrin (PtTFMPP), platinum meso-tetrakis(4-N-methylpyridyl)porphyrin (PtTMPyP 4+ ), palladium-meso-tetraphenyltetrabenzoporphyrin (PdTPTBP), palladium-5,10,15,20-tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin) (PdTCPP), palladium-meso-tetraphenylporphyrin (PdTPP), palladium-5,10,15,20-tetrakis(2,3,4,5 ,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PdTFPP)];
Или второй люминофор выбирается из акрифлавина (3,6-диамино -10- метилакридиния хлорид 3,6-акридиндиамин (1:1:1), профлавина (3,6- акридиндиамин), родамина 110 (3,6-диамино-9-(2-карбоксифенил)ксантений хлорид), родамина зеленого (5(6)-карбоксиродамин 110), 5- карбоксифлуоресцеина, эозина Y, 8-(фениламино-1- нафталинсульфоновой кислоты (1,8-ANS), N-(5-аминопентил)-5-(диметиламино) нафталин-1-сульфонамид (дансилкадаверин); 2,3,5,6-1H,4H- тетрагидро-9- карбэтоксихинолизин-[9,9a,1-gh]кумарин (более известный как кумарин 314), 10-Ацетил-2,3,6,7-тетрагидро-1H,5H,11H-пирано [2,3-f]пиридо[3,2,1-ij]хинолин-11-он (более известный как кумарин 334), 11-оксо-2,3,6,7-тетрагидро-1H,5H,11H- пирано [2,3-f]пиридо[3,2,1-ij]хинолин-10-карбоновая кислота (более известная как кумарин 343), сульфат хинина, 7-бензиламино-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазола (BBD) и 7-фтор-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазола.Or the second phosphor is selected from acriflavine (3,6-diamino-10-methylacridinium chloride 3,6-acridine diamine (1:1:1), proflavin (3,6-acridine diamine), rhodamine 110 (3,6-diamino-9- (2-carboxyphenyl)xanthenium chloride), rhodamine green (5(6)-carboxyrhodamine 110), 5-carboxyfluorescein, eosin Y, 8-(phenylamino-1-naphthalenesulfonic acid (1,8-ANS), N-(5- aminopentyl)-5-(dimethylamino)naphthalene-1-sulfonamide (dansylcadaverine); 314), 10-Acetyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-pyrano[2,3-f]pyrido[3,2,1-ij]quinolin-11-one (better known as coumarin 334), 11-oxo-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-pyrano[2,3-f]pyrido[3,2,1-ij]quinoline-10-carboxylic acid (more known as coumarin 343), quinine sulfate, 7-benzylamino-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (BBD) and 7-fluoro-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole.
На всем протяжении данного описания, термин «люмофор» используется как синоним «люминофора» для обозначения химического вещества, которое спонтанно излучает свет при излучательной релаксации (люминесценции) из возбужденного электронного состояния с более высокой энергией (нестабильное) в основное состояние с самой низкой энергией (стабильное). Электронное состояние с более высокой энергией формируется, когда люминофор поглощает излучение, которое обычно, но не всегда, имеет энергию, большую, чем у излучаемого затем света. Состав колориметрического датчика чувствителен к кислороду, то есть демонстрирует наблюдаемое изменение цвета в ответ на изменение концентрации кислорода в газовой среде или ближайшей окружающей среде, воздействию которой он подвергается. Throughout this specification, the term "luminophore" is used interchangeably with "luminophore" to refer to a chemical substance that spontaneously emits light by radiative relaxation (luminescence) from a higher energy excited electronic state (unstable) to the lowest energy ground state ( stable). A higher energy electronic state is formed when the phosphor absorbs radiation that is usually, but not always, of higher energy than the light then emitted. The composition of a colorimetric sensor is oxygen sensitive, meaning it exhibits an observable change in color in response to changes in oxygen concentration in the gaseous environment or surrounding environment to which it is exposed.
Состав колориметрического датчика основывается на люминесценции. Изменение цвета возникает благодаря избирательному гашению света, излучаемого, по меньшей мере, одним из люминофоров в составе. Изменение цвета видно невооруженным глазом только при воздействии УФ-излучения на состав. Это может иметь преимущества с точки зрения контроля потребительских товаров, поскольку датчики при желании могут быть скрыты от общего обзора.The composition of the colorimetric sensor is based on luminescence. The color change occurs due to the selective quenching of light emitted by at least one of the phosphors in the composition. The color change is visible to the naked eye only when the composition is exposed to UV radiation. This may have advantages from a consumer product monitoring perspective, as the sensors can be hidden from public view if desired.
Состав колориметрического датчика - это состав датчика кислорода. На всем протяжении данного описания «датчик кислорода» означает датчик с одним параметром, чувствительным к кислороду как аналиту.The composition of a colorimetric sensor is the composition of an oxygen sensor. Throughout this description, "oxygen sensor" means a sensor with a single parameter sensitive to oxygen as an analyte.
Первым люмофором (люминофором) является люминофор, чувствительный к кислороду, т.е. его излучение гасится, преимущественно значительно, в присутствии кислорода. Излучение первого люминофора нечувствительно к pH и температуре. Подходящие чувствительные к кислороду люминофоры для применения в качестве первого люминофора в настоящем изобретении содержат платину-октаэтилпорфирин (PtOEP), рутений (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин ([Ru(dpp)3]2+), платину-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), пирен, эритрозин B; рутений (II)-1,10-фенантролин ([Ru(phen)3]2+), осмий (II)-1,10-фенантролин ([Os(phen)3]2+), рутений (II)-4,7-дифенил-1,10'-фенантролин ([Ru(dpp)3]2+), комплекс осмия (II) и 4,7-дифенил-1,10'-фенантролина ([Os(dpp)3]2+), мезо-тетрафенилпорфирин (TPP), платину-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP), платину-5,10,15,20-тетракис(4-карбоксифенил)порфирин (PtTCPP), платину-5,10,15,20-тетракис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)порфирин (PtTFPP), платину-копропорфирин (PtCP), платина-копропорфирина тетраэтиловый сложный эфир) (PtCPTEE), платина-мезо-тетра (2,6-дихлорфенил)порфирин (PtTDCPP), платина мезо- тетра (3,5-бис(трифторметил) фенил)-порфирин (PtTFMPP), платина мезо-тетракис(4-N-метилпиридил)порфирин (PtTMPyP4+), палладий-мезо-тетрафенилтетрабензопорфирин (PdTPTBP), палладий-5,10,15,20-тетракис(4-карбоксифенил)порфирин) (PdTCPP), и палладий-мезо-тетрафенилпорфирин (PdTPP).The first phosphor (luminophore) is a phosphor that is sensitive to oxygen, i.e. its radiation is quenched, mainly significantly, in the presence of oxygen. The emission of the first phosphor is insensitive to pH and temperature. Suitable oxygen-sensitive phosphors for use as the first phosphor in the present invention include platinum-octaethylporphyrin (PtOEP), ruthenium (II)-4,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline ([Ru(dpp) 3 ] 2+ ) , platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), pyrene, erythrosine B; ruthenium (II)-1,10-phenanthroline ([Ru(phen) 3 ] 2+ ), osmium (II)-1,10-phenanthroline ([Os(phen) 3 ] 2+ ), ruthenium (II)-4 ,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline ([Ru(dpp) 3 ] 2+ ), complex of osmium (II) and 4,7-diphenyl-1,10'-phenanthroline ([Os(dpp) 3 ] 2 + ), meso-tetraphenylporphyrin (TPP), platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP), platinum-5,10,15,20-tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin (PtTCPP), platinum-5,10,15,20- tetrakis(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)porphyrin (PtTFPP), platinum-coproporphyrin (PtCP), platinum-coproporphyrin tetraethyl ester (PtCPTEE), platinum-meso-tetra(2,6-dichlorophenyl)porphyrin (PtTDCPP), platinum meso-tetra (3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)-porphyrin (PtTFMPP), platinum meso-tetrakis(4-N-methylpyridyl)porphyrin (PtTMPyP 4+ ), palladium-meso-tetraphenyltetrabenzoporphyrin (PdTPTBP ), palladium-5,10,15,20-tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin) (PdTCPP), and palladium-meso-tetraphenylporphyrin (PdTPP).
В одном из вариантов осуществления, первый люминофор выбирается из следующего: PtOEP, [Ru(dpp)3]2+, PtTPP, рутений (II) 2,2'- бипиридин ([Ru(bpy)3]2+), PtTFPP и PdTFPP.In one embodiment, the first phosphor is selected from the following: PtOEP, [Ru(dpp) 3 ] 2+ , PtTPP, ruthenium (II) 2,2'-bipyridine ([Ru(bpy) 3 ] 2+ ), PtTFPP, and PdTFPP.
Второй люминофор является нечувствительным к кислороду люминофором, т.е. его излучение не гасится существенно в присутствии кислорода. Второй люминофор обычно поглощает УФ и/или УФ-излучение в видимой области спектра главным образом в той же области спектра, что и первый люминофор. Это выгодно, поскольку позволяет использовать один источник возбуждения. Однако, если первый и второй люминофоры не поглощают главным образом в одной и той области спектра, можно использовать несколько источников возбуждения. Второй люминофор излучает по существу в другой, чем первый люминофор, области спектра. Под «главным образом» подразумевается, что максимальное излучение каждого люминофора должно отличаться, по меньшей мере, на ~ 20 нм, чтобы можно было наблюдать изменение цвета. Излучение второго люминофора также нечувствительно к pH и температуре.The second phosphor is an oxygen-insensitive phosphor, i.e. its emission is not significantly quenched in the presence of oxygen. The second phosphor typically absorbs UV and/or UV-visible radiation primarily in the same spectral region as the first phosphor. This is advantageous because it allows the use of a single source of excitation. However, if the first and second phosphors do not absorb primarily in the same region of the spectrum, multiple excitation sources can be used. The second phosphor emits a substantially different spectral region than the first phosphor. By "mainly" it is meant that the maximum emission of each phosphor must differ by at least ~20 nm for the color change to be observed. The emission of the second phosphor is also insensitive to pH and temperature.
В одном из вариантов осуществления второй люминофор выбирается из кумарина 6, кумарина 153, родамина 6G, 7-бензиламино-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазола (BBD), и сульфата хинина.In one embodiment, the second phosphor is selected from coumarin 6, coumarin 153, rhodamine 6G, 7-benzylamino-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (BBD), and quinine sulfate.
Состав датчика меняет цвет в ответ на изменение концентрации кислорода в газовой среде или ближайшей окружающей среде, воздействию которой он подвергается, из-за избирательного и количественного снижения (гашения) люминесценции чувствительного к кислороду люминофора. Преимущественно изменение цвета является обратимым, позволяя изменениям цвета происходить в прямом и обратном направлениях диапазона чувствительности в соответствии с увеличением или уменьшением локальной концентрации кислорода. Это служит основанием для широкой применимости состава датчика в коммерческих применениях.The sensor composition changes color in response to changes in oxygen concentration in the gaseous environment or the immediate environment to which it is exposed, due to the selective and quantitative reduction (quenching) of the luminescence of the oxygen-sensitive phosphor. Advantageously, the color change is reversible, allowing color changes to occur in the forward and reverse directions of the sensitivity range in accordance with an increase or decrease in local oxygen concentration. This provides the basis for the wide applicability of the sensor composition in commercial applications.
В вариантах осуществления изобретения первым люминофором является люминофор с красным излучением, а вторым люминофором является люминофор с синим, зеленым или оранжевым излучением. Подходящие примеры включают в себя: PtTFPP (излучающий красный) в качестве первого люминофора и кумарин 6 (излучающий зеленый) в качестве второго люминофора; PtTFPP (излучающий красный) в качестве первого люминофора и 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин (кумарин 153, C153) (излучающий синий/зеленый) в качестве второго люминофора; PtOEP (излучающий красный) в качестве первого люминофора и 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин (кумарин 153, C153) (излучающий синий/зеленый) в качестве второго люминофора; PtOEP (излучающий красный) в качестве первого люминофора и 7-бензиламино-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазол (BBD) (излучающий зеленый) в качестве второго люминофора; PtOEP (излучающий красный) в качестве первого люминофора и родамин 6G (излучающий оранжевый) в качестве второго люминофора; [Ru(dpp)3]2+ (излучающий оранжевый-красный) в качестве первого люминофора и кумарин 6 (излучающий зеленый) в качестве второго люминофора; [Ru(dpp)3]2+ (излучающий оранжевый-красный) в качестве первого люминофора и кумарин 153 (излучающий синий/зеленый) в качестве второго люминофора; [Ru(dpp)3]2+ (излучающий оранжевый-красный) в качестве первого люминофора и родамин 6G (излучающий оранжевый) в качестве второго люминофора; платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP) (излучающий красный) в качестве первого люминофора и кумарин 6 (излучающий зеленый) в качестве второго люминофора; платина мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP) (излучающий красный) в качестве первого люминофора и кумарин 153 (излучающий синий/зеленый) в качестве второго люминофора; платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP) (излучающий красный) в качестве первого люминофора и BBD (излучающий зеленый) в качестве второго люминофора; платина-мезо-тетрафенилпорфирин (PtTPP) (излучающий красный) в качестве первого люминофора и родамин 6G (излучающий оранжевый) в качестве второго люминофора; PdTFPP (излучающий красный) в качестве первого люминофора и кумарин 6 (излучающий зеленый) в качестве второго люминофора; PdTFPP (излучающий красный) в качестве первого люминофора и 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин (кумарин 153, C153) (излучающий синий/зеленый) в качестве второго люминофора; [Ru(dpp)3]2+ (излучающий оранжевый-красный) в качестве первого люминофора и 7-бензиламино-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазол (BBD) (излучающий зеленый) в качестве второго люминофора; PtTFPP (излучающий красный) в качестве первого люминофора и 7-бензиламино-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазол (BBD) (излучающий зеленый) в качестве второго люминофора; PdTFPP (излучающий красный) в качестве первого люминофора и 7-бензиламино-4-нитробензо-2-окса-1,3-диазол (BBD) (излучающий зеленый) в качестве второго люминофора.In embodiments of the invention, the first phosphor is a red emitting phosphor and the second phosphor is a blue, green or orange emitting phosphor. Suitable examples include: PtTFPP (red emitting) as the first phosphor and coumarin 6 (green emitting) as the second phosphor; PtTFPP (red emitting) as the first phosphor and 2,3,6,7-tetrahydro-9-trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin (coumarin 153, C153) (blue/green emitting) in as a second phosphor; PtOEP (red emitting) as the first phosphor and 2,3,6,7-tetrahydro-9-trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin (coumarin 153, C153) (blue/green emitting) in as a second phosphor; PtOEP (red emitting) as the first phosphor and 7-benzylamino-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (BBD) (green emitting) as the second phosphor; PtOEP (red emitting) as the first phosphor and Rhodamine 6G (orange emitting) as the second phosphor; [Ru(dpp) 3 ] 2+ (orange-red emitting) as the first phosphor and coumarin 6 (green emitting) as the second phosphor; [Ru(dpp) 3 ] 2+ (orange-red emitting) as the first phosphor and coumarin 153 (blue/green emitting) as the second phosphor; [Ru(dpp) 3 ] 2+ (orange-red emitting) as the first phosphor and rhodamine 6G (orange emitting) as the second phosphor; platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP) (emitting red) as the first phosphor and coumarin 6 (emitting green) as the second phosphor; platinum meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP) (red emitting) as the first phosphor and coumarin 153 (blue/green emitting) as the second phosphor; platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP) (emitting red) as the first phosphor and BBD (emitting green) as the second phosphor; platinum-meso-tetraphenylporphyrin (PtTPP) (emitting red) as the first phosphor and rhodamine 6G (emitting orange) as the second phosphor; PdTFPP (red emitting) as the first phosphor and coumarin 6 (green emitting) as the second phosphor; PdTFPP (red emitting) as the first phosphor and 2,3,6,7-tetrahydro-9-trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin (coumarin 153, C153) (blue/green emitting) in as a second phosphor; [Ru(dpp) 3 ] 2+ (orange-red emitting) as the first phosphor and 7-benzylamino-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (BBD) (green emitting) as the second phosphor; PtTFPP (red emitting) as the first phosphor and 7-benzylamino-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (BBD) (green emitting) as the second phosphor; PdTFPP (red emitting) as the first phosphor and 7-benzylamino-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole (BBD) (green emitting) as the second phosphor.
В одном из вариантов осуществления изобретения первым люминофором является [Ru(dpp)3]2+, а вторым люминофором является C153. Когда первым люминофором является [Ru(dpp)3]2+, а вторым люминофором является C153, отношение первого люминофора (т.е. люминофора 1) ко второму люминофору, (т.е. люминофору 2) в определенных вариантах осуществления может составлять от 0,6:1 до 1:1.In one embodiment, the first phosphor is [Ru(dpp) 3 ] 2+ and the second phosphor is C153. When the first phosphor is [Ru(dpp) 3 ] 2+ and the second phosphor is C153, the ratio of the first phosphor (i.e., phosphor 1) to the second phosphor, (i.e., phosphor 2) in certain embodiments may be between 0.6:1 to 1:1.
В одном из вариантов осуществления изобретения первым люмофором (люминофором) является PtTFPP, а вторым люминофором является C6. Когда первым люминофором является PtTFPP, а вторым люмофором (люминофором) является C6, отношение первого люминофора (т.е. люминофора 1) ко второму люминофору, (т.е. люминофору 2) в определенных вариантах осуществления может составлять от 1:1 до 0,5:1.In one embodiment of the invention, the first phosphor (phosphor) is PtTFPP and the second phosphor is C6. When the first phosphor is PtTFPP and the second phosphor (phosphor) is C6, the ratio of the first phosphor (i.e., phosphor 1) to the second phosphor (i.e., phosphor 2) in certain embodiments may be from 1:1 to 0 ,5:1.
Для отображения изменения цвета в интересующем диапазоне концентрации кислорода можно выбрать пару люмофоров (люминофоров), как более подробно изложено ниже. Это позволяет настроить колориметрический датчик в соответствии с нужным применением.A pair of phosphors (phosphors) can be selected to display color changes over a range of oxygen concentrations of interest, as discussed in more detail below. This allows the colorimetric sensor to be customized to suit the desired application.
Излучение каждого из люминофоров обычно нечувствительно к pH и температуре, что позволяет применять состав датчика непосредственно в самых разных средах и гарантирует, что колориметрическое изменение напрямую связано с изменением концентрации кислорода.The emission from each phosphor is typically insensitive to pH and temperature, allowing the sensor formulation to be applied directly in a wide variety of environments and ensuring that the colorimetric change is directly related to the change in oxygen concentration.
Первый люмофором (люминофор) и второй люмофором (люминофор) входят в состав полимерной матрицы в определенном стехиометрическом соотношении. В одном из вариантов осуществления соотношение люминофор 1: люминофор 2 составляет от 1:4 до 2:1.The first phosphor (luminophore) and the second phosphor (luminophore) are included in the polymer matrix in a certain stoichiometric ratio. In one embodiment, the ratio of phosphor 1:
В одном из вариантов осуществления изобретения состав дополнительно содержит третий люмофор (люминофор). Включение в состав третьего люминофора позволяет дополнительно настраивать спектральную чувствительность. Например, когда состав датчика содержит два люминофора с частично перекрывающимися излучениями в одной и той же области, цвет излучения может поддерживаться в более широком диапазоне концентраций O2, что означает, что изменение цвета проявляется только в более узких диапазонах концентраций O2. Это позволяет более конкретно нацеливать датчик на интересующие диапазоны концентраций O2.In one embodiment of the invention, the composition further comprises a third phosphor (luminophore). The inclusion of a third phosphor allows additional adjustment of the spectral sensitivity. For example, when the sensor composition contains two phosphors with partially overlapping emissions in the same region, the emission color can be maintained over a wider range of O 2 concentrations, meaning that the color change only appears over narrower ranges of O 2 concentrations. This allows the sensor to be more specifically targeted to O 2 concentration ranges of interest.
Включение в состав третьего (или дополнительного) люминофора также может позволить люминофору действовать светособирающее, т.е. сильно поглощать УФ и/или УФ-излучение в видимой области спектра, а затем передавать избыточную энергию излучательным или неизлучательным образом в направлении одного или обоих других люминофоров.The inclusion of a third (or additional) phosphor may also allow the phosphor to act as a light harvester, i.e. absorb strongly UV and/or UV radiation in the visible region of the spectrum, and then transfer the excess energy radiatively or non-radiatively towards one or both of the other phosphors.
В одном из вариантов осуществления, в котором третий люминофор включен в состав датчика, стехиометрическое соотношение люминофор 1: люминофор 2: люминофор 3 может находиться в диапазоне от 1:2-3:6-20.In one embodiment, in which a third phosphor is included in the sensor, the stoichiometric ratio of phosphor 1: phosphor 2:
В колориметрическом составе по изобретению, по меньшей мере, два люминофора диспергированы в полимерной матрице. В колориметрическом составе по изобретению люминофоры диспергированы непосредственно в полимерной матрице и не инкапсулируются или иным образом не встраиваются (например, в гель) перед диспергированием в полимерную матрицу. Люминофоры не встраиваются в поверхность микрогранул. Люминофоры не встраиваются в мезопористые структуры. Таким образом, при встраивании, например, в этикетку датчика или многослойную пленку люминофоры диспергируются в одном слое люминофор содержащего полимера. Преимущественно эта конфигурация устраняет проблемы с невоспроизводимостью, связанные с получением многослойных покрытий, в которых люминофоры диспергированы в отдельных полимерных слоях, которые могут возникать из-за ряда факторов, таких как гашение излучения, перенос энергии и повторное растворение ранее отлитых слоев. Таким образом, предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, два люминофора были однородно диспергированы в полимерной матрице.In the colorimetric composition of the invention, at least two phosphors are dispersed in a polymer matrix. In the colorimetric composition of the invention, the phosphors are dispersed directly into the polymer matrix and are not encapsulated or otherwise incorporated (eg, into a gel) prior to dispersion into the polymer matrix. Phosphors are not embedded into the surface of microbeads. Phosphors are not integrated into mesoporous structures. Thus, when embedded, for example, in a sensor label or multilayer film, the phosphors are dispersed in a single layer of phosphor-containing polymer. Advantageously, this configuration eliminates the reproducibility problems associated with the production of multilayer coatings in which phosphors are dispersed in separate polymer layers, which can arise due to a number of factors such as radiation extinction, energy transfer, and re-dissolution of previously cast layers. Thus, it is preferable that at least two phosphors are uniformly dispersed in the polymer matrix.
Полимер можно выбрать из полистиролов, поливинилов, полиамидов, полиуретанов, акрилатов, шеллака, канифоли, сложных эфиров канифоли, целлюлозы и производных целлюлозы; и их смесей.The polymer can be selected from polystyrenes, polyvinyls, polyamides, polyurethanes, acrylates, shellac, rosin, rosin esters, cellulose and cellulose derivatives; and their mixtures.
Полимер может быть, например, полимером или полимерами на основе целлюлозы. Подходящие полимеры на основе целлюлозы включают в качестве неограничивающих примеров этил целлюлозу (EC), целлюлозу ацетат (CA), целлюлозу ацетат пропионат (CAP), целлюлозу ацетат бутират (CAB), нитроцеллюлозу (NC), гидроксипропил целлюлозу (HPC), гидроксипропил метил целлюлозу (HPMC) или карбоксиметил целлюлозу (CMC).The polymer may be, for example, a cellulose-based polymer or polymers. Suitable cellulose-based polymers include, but are not limited to, ethyl cellulose (EC), cellulose acetate (CA), cellulose acetate propionate (CAP), cellulose acetate butyrate (CAB), nitrocellulose (NC), hydroxypropyl cellulose (HPC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) or carboxymethyl cellulose (CMC).
В одном из вариантов осуществления полимер представляет собой один или несколько из следующего: EC, CAP или CAB. In one embodiment, the polymer is one or more of the following: EC, CAP or CAB.
Колориметрический состав может быть в форме чернил, в частности чернил для печати.The colorimetric composition may be in the form of an ink, particularly a printing ink.
На всем протяжении данного описания термин «чернила» означает текучую среду или вязкое вещество, которым можно печатать с использованием подходящей технологии печати. Подходящие технологии печати включают в себя, например, струйную печать, такую как струйная пьезоэлектрическая или термоструйная печать, флексографическая печать, глубокая печать, офсетная литография, трафаретная печать и высокая печать. В одном из вариантов осуществления печать выполняется посредством струйной печати, флексографической печати или глубокой печати.Throughout this description, the term “ink” means a fluid or viscous substance that can be printed using suitable printing technology. Suitable printing technologies include, for example, inkjet printing such as piezoelectric or thermal inkjet printing, flexographic printing, gravure printing, offset lithography, screen printing and letterpress printing. In one embodiment, printing is done via inkjet printing, flexographic printing or gravure printing.
Чернила могут состоять из первого люмофора (люминофора) и второго люмофора (люминофора), диспергированных в полимерной матрице, необязательно вместе с любыми растворителями, используемыми в процессе изготовления. Альтернативно, чернила могут содержать дополнительные люминофоры и/или дополнительные компоненты. Таким образом, полимер и любые растворители действуют как носители для люминофоров, облегчая печать.The ink may consist of a first phosphor (phosphor) and a second phosphor (phosphor) dispersed in a polymer matrix, optionally together with any solvents used in the manufacturing process. Alternatively, the ink may contain additional phosphors and/or additional components. Thus, the polymer and any solvents act as carriers for the phosphors, making printing easier.
Состав чернил может дополнительно содержать одну или несколько добавок для печати. Такие добавки включают в себя, например, реологические модификаторы, дисперсанты, смачивающие реагенты, пластификаторы и т.д., которые хорошо известны специалисту в данной области.The ink composition may further contain one or more printing additives. Such additives include, for example, rheology modifiers, dispersants, wetting agents, plasticizers, etc., which are well known to one skilled in the art.
Реологические свойства чернил можно регулировать для обеспечения совместимости с применяемым процессом печати, т.е. для обеспечения высокой производительности печати и минимизации расплывания чернил, а в случае струйной печати - для минимизации засорения сопел. Для флексографической и глубокой печати обычно обеспечивается вязкость чернил в диапазоне от 20 до 80 МПа·с, тогда как для струйной печати обычно обеспечивается вязкость чернил в диапазоне от 2 до 10 МПа·с. Другие свойства состава чернил можно регулировать так, чтобы получить составы, показывающие числа Рейнольдса (Re), Вебера (We) и Онезорге (Oh=We1/2/Re), которые находятся в подходящем диапазоне для обеспечения идеального состава капель и непрерывного распыления (50 ≤Re≤500; 20≤We≤300; 0,1≤Oh≤1) и для предотвращения засорения сопла и эффекта «образования пленки», каждое из этих явлений приводит к некачественной печати и/или прерыванию струи.The rheological properties of the ink can be adjusted to ensure compatibility with the printing process used, i.e. to ensure high print productivity and minimize ink bleed, and in the case of inkjet printing, to minimize nozzle clogging. Flexographic and gravure printing typically provide ink viscosities ranging from 20 to 80 MPa s, while inkjet printing typically provides ink viscosity ranging from 2 to 10 MPa s. Other properties of the ink composition can be adjusted to obtain formulations exhibiting Reynolds (Re), Weber (We) and Ohnesorge (Oh=We 1/2 /Re) numbers that are in the appropriate range to provide ideal droplet composition and continuous atomization ( 50 ≤Re≤500; 20≤We≤300; 0.1≤Oh≤1) and to prevent nozzle clogging and “film formation” effect, each of these phenomena leads to poor print quality and/or jet interruption.
Изобретение также относится к способу определения содержания кислорода в газовой среде. Этот способ включает в себя этапы воздействия на состав колориметрического датчика, описанный выше, в газовой среде; применение источника УФ излучения или УФ- излучения видимой области спектра к составу; и наблюдение за цветом состава. The invention also relates to a method for determining the oxygen content in a gaseous medium. This method includes the steps of exposing the composition of the colorimetric sensor described above to a gaseous environment; applying a source of UV radiation or UV-visible radiation to the composition; and observing the color of the composition.
Специалисту в общем понятно, что УФ-область составляет от 190 до 400 нм, а видимая область - от 400 до 700 нм.One skilled in the art will generally understand that the UV region is from 190 to 400 nm and the visible region is from 400 to 700 nm.
В одном из вариантов осуществления длина волны возбуждения составляет от 340 нм до 465 нм.In one embodiment, the excitation wavelength is between 340 nm and 465 nm.
Преимущественно изменение цвета видно невооруженным глазом только при воздействии источника УФ/УФ-видимой области спектра на состав. Это означает, что состав датчика можно скрыть, например, в упаковке пищевых продуктов, что может быть полезно при поставке потребительских товаров.Mostly, the color change is visible to the naked eye only when the composition is exposed to a UV/UV-visible source. This means that the sensor's composition can be hidden in food packaging, for example, which could be useful in the supply of consumer goods.
Еще одно преимущество заключается в том, что изменение цвета происходит очень быстро и обычно в течение нескольких секунд после воздействия при MAP. Это позволяет использовать состав датчика для контроля в реальном времени.Another advantage is that the color change occurs very quickly and usually within a few seconds of exposure with MAP. This allows the sensor composition to be used for real-time monitoring.
Для определения содержания кислорода цвет состава можно сравнить эталонным цветом. Например, цвет состава можно визуально наблюдать и сравнивать с калиброванной цветовой картой для конкретного состава датчика, которая может дать быстрый полуколичественный ответ о концентрации кислорода в газовой среде. To determine the oxygen content, the color of the composition can be compared with a reference color. For example, the color of a composition can be visually observed and compared to a calibrated color map for a specific sensor composition, which can provide a quick semi-quantitative answer about the oxygen concentration in the gas environment.
Альтернативно, полностью количественный анализ может быть проведен с помощью флуоресцентной спектроскопии.Alternatively, fully quantitative analysis can be performed using fluorescence spectroscopy.
Изобретение также относится к автоматизированным способам оценки концентрации кислорода в газовой среде с использованием состава датчика, описанного выше. Например, в одном из вариантов осуществления изобретения для получения цифрового изображения цветового признака состава датчика можно использовать камеру. Затем цифровое изображение может быть обработано, а цвет преобразован в числовое значение, которое можно автоматически сопоставить с предварительно откалиброванной цветовой картой, чтобы получить значение содержания кислорода. Программное обеспечение может быть разработано для определения местоположения датчика (например, на упаковке изделия или пищевого продукта), а также для выявления и устранения оптических отклонений (например, отражения, рассеяния и т.д.) в изображении до обработки изображения, посредством сопоставления с файлом эмпирической калибровки для конкретного состава датчика и присвоения ему процентного содержания кислорода. Такой подход может обеспечить высокую производительность и удаленный анализ в реальном времени нескольких образцов, например, каждого упакованного продукта на сборочной линии. Затем процентное содержание кислорода, определенное в соответствии с этим подходом, можно использовать для исключения упаковок, которые не подпадают под предписанные требования. Например, сборочная линия может включать в себя связанный механизм отбраковки, который может удалять такие исключенные упаковки с линии, тем самым предотвращая движение этих продуктов вниз по цепочке поставок.The invention also relates to automated methods for estimating the oxygen concentration in a gaseous environment using the sensor composition described above. For example, in one embodiment of the invention, a camera may be used to obtain a digital image of the color signature of the sensor composition. The digital image can then be processed and the color converted into a numerical value that can be automatically matched to a pre-calibrated color map to produce an oxygen content value. Software can be developed to locate a sensor (e.g. on a product or food package) and to identify and eliminate optical anomalies (e.g. reflection, scattering, etc.) in an image prior to image processing by matching it to a file empirical calibration for a specific sensor composition and assigning it a percentage of oxygen. This approach can provide high throughput and remote, real-time analysis of multiple samples, such as each packaged product on an assembly line. The percentage of oxygen determined according to this approach can then be used to eliminate packages that do not meet the prescribed requirements. For example, an assembly line may include an associated reject mechanism that can remove such excluded packages from the line, thereby preventing these products from moving down the supply chain.
Преимущественно состав датчика по настоящему изобретению позволяет визуально наблюдать изменение цвета, т.е. изменение цвета видно невооруженным глазом после воздействия УФ/УФ-излучения в видимой области спектра. Это устраняет необходимость в дорогостоящем внешнем оборудовании для обнаружения (например, спектрометре), а также позволяет выполнять обнаружение неспециалистом (т.е. не требуются специальные технические навыки). Еще одним преимуществом является то, что обнаружение может выполняться с использованием стандартных систем технического зрения. Во многих случаях они уже присутствуют на производственных линиях, например, для использования при проверке этикеток, проверке на повреждения, цвета продукта и т.д., что позволяет избежать в этих случаях необходимости устанавливать дорогостоящие системы обнаружения. Сравнение цвета с базой данных калибровочных кривых или цветовых карт, характерных для используемой пары люминофоров (или трех люминофоров и т.д.) позволяет произвести количественное определение.Advantageously, the sensor composition of the present invention allows the color change to be visually observed, i.e. The color change is visible to the naked eye after exposure to UV/UV light in the visible region of the spectrum. This eliminates the need for expensive external detection equipment (such as a spectrometer) and also allows detection to be performed by a non-expert (i.e. no special technical skills required). Another advantage is that detection can be performed using standard vision systems. In many cases they are already present on production lines, for example for use in checking labels, checking for damage, product color, etc., thereby avoiding the need to install expensive detection systems in these cases. Comparison of color with a database of calibration curves or color maps specific to the phosphor pair (or three phosphors, etc.) used allows quantitative determination.
Однако при необходимости изменение цвета можно отслеживать с помощью спектрометрии и проводить полный количественный анализ. Варианты осуществления изобретения также относятся к электронным средствам обнаружения изменения цвета, то есть с помощью программного обеспечения, которое можно закодировать в «приложение» и которое может обнаруживать цвет газовой среды и сравнивать его с заранее подготовленной базой данных, для получения результата в отношении свежести или безопасности упакованного предмета или целостности упаковки. Такой результат может быть двояким (т.е. свежий=да/нет; безопасный=да/нет) или это может быть количественное значение, указывающее степень свежести упакованного продукта (например, чтобы указать продавцу, что «содержать запасы как обычно», «снизить цену», «выбросить товар» и т. д.).However, if necessary, the color change can be monitored using spectrometry and a full quantitative analysis can be carried out. Embodiments of the invention also relate to electronic means of detecting color changes, that is, using software that can be coded into an "application" and which can detect the color of the gaseous environment and compare it with a pre-prepared database, to obtain a result regarding freshness or safety the packaged item or the integrity of the packaging. This result may be twofold (i.e. fresh=yes/no; safe=yes/no) or it may be a quantitative value indicating the degree of freshness of the packaged product (for example, to indicate to the retailer to “keep stock as usual”, “ reduce the price”, “throw away the product”, etc.).
Как указано выше, датчик особенно подходит для использования в случае газовых сред для упаковки пищевых продуктов, хотя специально он этим не ограничен, и ему можно найти применение в других областях, в которых контролируется концентрация кислорода, как например, при хранении фармацевтической продукции, упаковке одноразовых стерильных медицинских изделий, произведений искусства и культурных ценностей или упаковке электронных компонентов. Для всех этих применений может быть предпочтительна (т.е. 0% O2) бескислородная или среда с регулируемой концентрацией кислорода. Кроме того, составы колориметрических датчиков на основе люминесценции по могут найти применение при контроле продуктов, относящихся к поставкам газа, например, баллонам с предварительно смешанным газом, где требуется регулируемая концентрация кислорода (~0-100%).As stated above, the sensor is particularly suitable for use in food packaging gas environments, although it is not specifically limited to this, and may find use in other applications where oxygen concentration is monitored, such as pharmaceutical storage, disposable packaging sterile medical devices, works of art and cultural property or packaging of electronic components. For all of these applications, an oxygen-free or oxygen-controlled environment (ie, 0% O 2 ) may be preferred. Additionally, luminescence-based colorimetric sensor formulations may find application in the monitoring of gas supply related products, such as pre-mixed gas cylinders, where a controlled oxygen concentration (~0-100%) is required.
Как указано выше, колориметрический датчик может быть настроен на интересующее применение т.е. управляя выбором люмофора(люминофора) можно получить колориметрический отклик в пределах интересующих диапазонов концентраций O2. В одном из вариантов осуществления состав колориметрического датчика задается так, чтобы обеспечить изменение цвета в диапазоне концентраций O2 от 0 до 20% (применимо к фруктам, овощам и чувствительным к кислороду продуктам питания, таким как вареное мясо, орехи, рыба и сыр) или от 20 до 80% (применимо к мясным продуктам и другим продуктам питания, требующим высокого содержания O2 в MAP). Другие определенные диапазоны концентраций можно подобрать в зависимости от интересующей области применения.As stated above, the colorimetric sensor can be customized to the application of interest i.e. by controlling the choice of phosphor(s), a colorimetric response can be obtained within the O 2 concentration ranges of interest. In one embodiment, the composition of the colorimetric sensor is set to provide color change over a range of O 2 concentrations from 0 to 20% (applicable to fruits, vegetables and oxygen-sensitive foods such as cooked meats, nuts, fish and cheese) or from 20 to 80% (applicable to meat products and other food products requiring high O 2 content in MAP). Other specific concentration ranges may be selected depending on the application of interest.
Согласно одному из аспектов изобретения предлагается способ изготовления многослойной пленки или этикетки, содержащей колориметрический датчик, причем способ включает в себя печать составом датчика на пленке подложки. В одном из вариантов осуществления пленка подложки является полимерной пленкой подложки.According to one aspect of the invention, there is provided a method of making a multilayer film or label containing a colorimetric sensor, the method including printing the sensor composition onto a substrate film. In one embodiment, the support film is a polymer support film.
Пленка подложки сама может быть многослойной пленкой и может состоять из множества слоев или может быть однослойной пленкой, на которой печатается состав датчика для формирования многослойной или однослойной пленки с отпечатанным датчиком. The substrate film may itself be a multilayer film and may be composed of multiple layers, or may be a single-layer film on which the sensor composition is printed to form a multilayer or single-layer sensor-printed film.
Чтобы улучшить смачивающую способность чернил датчика на пленке перед печатью можно провести поверхностную обработку полимерной подложки. Такие этапы поверхностной обработки включают в себя, например, обработку коронным разрядом, активацию пламенем, обработку кислородной плазмой низкого давления, лазерным лучом, сфокусированным ионным пучком или электронным пучком, а также а также химическую обработку посредством нанесения органического или неорганического покрытия.To improve the wettability of the sensor ink on the film, a surface treatment of the polymer substrate can be performed before printing. Such surface treatment steps include, for example, corona treatment, flame activation, low pressure oxygen plasma treatment, laser beam, focused ion beam or electron beam treatment, as well as chemical treatment by organic or inorganic coating.
Внедрение состава чернил датчика в упаковочный материал является ключевым компонентом изобретения и позволяет размещать датчик в упаковке с регулируемой газовой средой для обнаружения/или контроля концентрации кислорода в регулируемой или модифицированной газовой среде. Таким образом, полимерная подложка должна быть совместима с обычными/имеющимися в продаже многослойными полимерными пленками, используемыми для герметизации лотков с пищевыми продуктами, упакованными по технологии MAP, или с покрытиями из пластиковой пленки, обычно применяемыми в лотках для пищевых продуктов в вакуумной упаковке или при упаковке электронных/медицинских изделий. Датчик может быть напечатан на любой стороне многослойной полимерной пленки или покрытия из пластиковой пленки.The incorporation of the sensor ink composition into the packaging material is a key component of the invention and allows the sensor to be placed in a controlled atmosphere package to detect/or monitor oxygen concentrations in a controlled or modified atmosphere environment. Therefore, the polymer substrate must be compatible with conventional/commercially available multi-layer polymer films used to seal MAP food trays or with plastic film liners commonly used in vacuum-packed or vacuum-packed food trays. packaging of electronic/medical products. The sensor can be printed on either side of a multilayer polymer film or plastic film covering.
Полимерная пленка подложки может быть слоем многослойной пленки. В одном из вариантов осуществления полимерная пленка подложки имеет высокую скорость пропускания O2. Подходящие примеры включают в качестве неограничивающих примеров, полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полистирол (PS) и поликарбонат (PC). The base resin film may be a layer of a multilayer film. In one embodiment, the polymer substrate film has a high O 2 transmission rate. Suitable examples include, but are not limited to, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS) and polycarbonate (PC).
Альтернативно, составом чернил датчика можно осуществить реверсивное печатание полимерной пленочной подложки, которая имеет низкую или очень низкую скорость пропускания O2. Подходящие полимерные пленочные подложки с низкой или очень низкой скоростью пропускания O2 включают в себя полиамид (PA), который включает в себя тот же нейлон, литой нейлон и т.д., поливинилиденхлорид (PVDC), полиэфир (PET) и ориентированный полиэфир (OPET). Слой с низким или очень низким пропусканием O2 может сохранять модифицированную газовую среду внутри упаковки.Alternatively, the sensor ink composition can be used to reverse print a polymer film substrate that has a low or very low O 2 transmission rate. Suitable polymer film substrates with low or very low O 2 transmission rates include polyamide (PA), which includes nylon, cast nylon, etc., polyvinylidene chloride (PVDC), polyester (PET), and oriented polyester ( OPET). A layer with low or very low O 2 transmission can maintain a modified atmosphere within the package.
После того, как полимерная пленка подложки с высокой скоростью пропускания O2 была напечатана с помощью состава чернил датчика, напечатанная полимерная пленка подложки затем приклеивается к покрывной пленке, которая предпочтительно является газонепроницаемой пленкой, такой как PA или PET, так что чернила датчика задерживаются между полимерной пленкой подложки и покрывной пленкой. Полимерную пленку подложки можно приклеить к покрывной пленке с помощью подходящего клея, такого как двухкомпонентный клей на акриловой основе или полиуретановый клей, который может приклеивать пластик с низкой поверхностной энергией, но, когда клей служит для склеивания поверхностей и совместим с пищевыми продуктами, он не имеет особых ограничений. Клей можно нанести по краям ламинируемых слоев, чтобы закрепить его на месте, т.е., чтобы он не покрывал напечатанный датчик или большую часть поверхности раздела между слоем 1 и слоем 2. Альтернативно, клей можно нанести поперек слоя, то есть покрыть напечатанный датчик и полимерную пленку подложки. В этом случае клей должен быть газопроницаемым.After the high O 2 transmittance polymer film of the substrate has been printed with the sensor ink composition, the printed polymer substrate film is then adhered to a coating film, which is preferably a gas-impermeable film such as PA or PET, so that the sensor ink is trapped between the polymer backing film and coating film. The backing polymer film can be bonded to the cover film using a suitable adhesive, such as a two-part acrylic-based adhesive or polyurethane adhesive, which can bond low surface energy plastics, but when the adhesive is used for surface bonding and is food compatible, it does not have special restrictions. The adhesive can be applied to the edges of the laminated layers to secure it in place, i.e. so that it does not cover the printed sensor or most of the interface between
По выбору, напечатанная полимерная пленка подложки может дополнительно удерживаться на месте или поддерживаться дополнительным полимерным слоем.Optionally, the printed polymer substrate film may be further held in place or supported by an additional polymer layer.
Подходящие коммерческие покрывные пленки, с которыми можно использовать этот способ включают в себя, например, пленки из полиамида (PA)/полиэтилена (PE), пленки из полиэфира (PET)/полиэтилена (PE), пленки из полиэфира (ПЭТ)/этиленвинилового спирта (EVOH)/полиэтилена (PE), пленки из полипропилена (PP)/этиленвинилового спирта (EVOH)/полиэтилена (PE) и пленки из полипропилена (PP)/ полиамида (PA)/ полиэтилена (PE).Suitable commercial coating films with which this method can be used include, for example, polyamide (PA)/polyethylene (PE) films, polyester (PET)/polyethylene (PE) films, polyester (PET)/ethylene vinyl alcohol films (EVOH)/polyethylene (PE), polypropylene (PP)/ethylene vinyl alcohol (EVOH)/polyethylene (PE) film and polypropylene (PP)/polyamide (PA)/polyethylene (PE) film.
Этот процесс схематически показан на Фиг. 1, на которой показана имеющаяся в продаже газонепроницаемая покрывная пленка (1), к которой приложена напечатанная полимерная пленка (2) подложки, лицевой стороной внутрь, т.е. так, чтобы напечатанный датчик (2a) задержался между покрывной пленкой (1) и полимерной пленкой (2) подложки. В показанном варианте осуществления напечатанная полимерная пленка (2) подложки приклеивается к пленке (1) посредством слоя клея (3), нанесенного по краям слоя.This process is shown schematically in FIG. 1, which shows a commercially available gas-impermeable cover film (1) to which a printed polymer backing film (2) is applied, face inward, i.e. so that the printed sensor (2a) is trapped between the coating film (1) and the polymer film (2) of the substrate. In the embodiment shown, the printed polymer film (2) of the substrate is adhered to the film (1) by means of a layer of adhesive (3) applied along the edges of the layer.
Альтернативно, после того как полимерная пленка подложки (имеющая либо высокую, либо низкую скорость пропускания O2) была напечатана посредством состава чернил датчика, напечатанная полимерная пленка подложки затем ламинируется вторым полимерным слоем, так что чернила датчика задерживаются между слоями. Затем слоистую структуру можно при необходимости применить при упаковывании в модифицированной газовой среде, например, путем термосваривания. В одном из вариантов осуществления второй полимерный слой имеет дополнительные характеристики пропускания O2 для напечатанной полимерной пленки подложки (т.е. проницаемый для O2 слой/полимер с высокой скоростью пропускания O2 составляет пару с барьерным слоем для O2/низкой скоростью пропускания O2, и наоборот, если выполнялось реверсивное печатание). На месте, полимерный слой с высокой скоростью пропускания граничит с модифицированной газовой средой, причем газонепроницаемый слой действует как барьер, предотвращающий обмен O2 между внутренней частью упаковки (т.е. модифицированной газовой средой) и внешней средой (т.е. внешними условиями снаружи упаковки). Этап ламинирования может включать в себя нанесение тонкого слоя клея (на основе растворителя или без растворителя) на один из слоев, формирующих слоистый материал (в одном из вариантов осуществления слой без напечатанного датчика). Затем слоистый материал выдерживают при комнатной температуре (~ 20°C) в течение 8-30 дней для полного отверждения клея. Обычно предпочтительным является диапазон от 14 до 21 дня, чтобы гарантировать полное отверждение и ограничить возможность миграции каких-либо компонентов клея или растворителей в пищевые продукты. В одном из вариантов осуществления время отверждения можно сократить, если слоистый материал находится в нагретой среде (например, если слоистый материал хранится при температуре ~35-50°C, время отверждения можно сократить до диапазона от 5 до 7 дней).Alternatively, after a polymer substrate film (having either a high or low O 2 transmission rate) has been printed with the sensor ink composition, the printed polymer substrate film is then laminated to a second polymer layer such that the sensor ink is retained between the layers. The layered structure can then be used, if necessary, for modified atmosphere packaging, for example by heat sealing. In one embodiment, the second polymer layer has additional O 2 transmission characteristics for the printed polymer substrate film (i.e., the O 2 permeable layer/high O 2 transmission rate polymer is paired with the O 2 barrier layer/
Альтернативно, этап ламинирования может выполняться посредством применения тепловой обработки вместо или одновременно с использованием клея.Alternatively, the lamination step may be performed by applying a heat treatment instead of or simultaneously with the use of an adhesive.
В одном из вариантов осуществления изобретения состав датчика печатается на газопроницаемой подложке, образуя этикетку. Этикетка может быть самоклеящейся или может быть прикреплена с помощью клея (например, к нижней стороне соответствующей покрывной пленки). Подложка может быть, например, прозрачной этикеткой из PE или PP. In one embodiment of the invention, the sensor composition is printed on a gas-permeable substrate to form a label. The label may be self-adhesive or may be attached with an adhesive (eg to the underside of a suitable covering film). The substrate can be, for example, a transparent label made of PE or PP.
В одном из вариантов осуществления изобретения этикетка, напечатанная с помощью состава датчика по изобретению, может быть заключена внутри упаковки продукта, например под коммерческую покрывную пленку, и приложена, например, с помощью промышленного аппликатора этикеток.In one embodiment of the invention, a label printed with the sensor composition of the invention may be enclosed within a product package, for example under a commercial cover film, and applied, for example, using a commercial label applicator.
Изобретение также относится к слоистому материалу или многослойной пленке, изготовленной в соответствии с описанным выше способом, причем пленка содержит колориметрический датчик кислорода.The invention also relates to a laminate or multilayer film produced in accordance with the method described above, the film comprising a colorimetric oxygen sensor.
В одном из вариантов осуществления изобретение относится к многослойной пленке, содержащей колориметрический датчик кислорода как подробно описано выше.In one embodiment, the invention relates to a multilayer film containing a colorimetric oxygen sensor as described in detail above.
Преимущественно состав датчика не виден невооруженным глазом при печати на многослойных пленках или этикетках. Это означает, что внедренные или встроенные датчики, используемые, например, для контроля целостности упаковки на сборочной линии, не видны потребителям.Mostly, the composition of the sensor is not visible to the naked eye when printing on multilayer films or labels. This means that embedded or built-in sensors used, for example, to monitor the integrity of packaging on an assembly line, are not visible to consumers.
Настоящее изобретение также относится к системе для контроля содержания кислорода в упаковке с регулируемой газовой средой. Система может содержать упаковочную пленку из слоистого материала или этикетку, содержащую колориметрический датчик кислорода, как подробно описано выше, источник УФ излучения или источник УФ излучения видимой области спектра и считыватель изображений.The present invention also relates to a system for monitoring the oxygen content of a controlled atmosphere package. The system may comprise a packaging film laminate or label containing a colorimetric oxygen sensor as detailed above, a UV light source or a UV visible light source, and an image reader.
Теперь изобретение будет описано со ссылкой на следующие примеры, которые предназначены только для иллюстрации.The invention will now be described with reference to the following examples, which are intended for illustration purposes only.
ПримерыExamples
Пример 1. Приготовление составов датчика Example 1: Preparation of sensor compositions
1.1 Платина(II)-октаэтилпорфирин: 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин 1.1 Platinum(II)-octaethylporphyrin: 2,3,6,7-tetrahydro-9-trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin
PtOEP:C153 (1:1 стехиометрическое соотношение)PtOEP:C153 (1:1 stoichiometric ratio)
10 г сухого полимера этилцеллюлозы добавляли к смеси 80:20 (v/v) толуола:этанола (84,7 мл толуола; 21,2 мл этанола) и перемешивали в течение ночи для обеспечения полного растворения полимера. 36,90 мг платина(II)-октаэтилпорфирина (PtOEP, Люминофор 1) и 14,97 мг 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарина (C153, Люминофор 2) затем последовательно добавляли к раствору в виде порошка и раствор перемешивали до тех пор, пока не достигалась полная гомогенизация и не наблюдалось осаждения люминофоров. Затем измеряли ответное изменение цвета состава датчика, как описано в Примере 2 ниже.10 g of dry ethylcellulose polymer was added to an 80:20 (v/v) toluene:ethanol mixture (84.7 ml toluene; 21.2 ml ethanol) and stirred overnight to ensure complete dissolution of the polymer. 36.90 mg platinum(II)-octaethylporphyrin (PtOEP, Phosphor 1) and 14.97
Хотя люминофоры были добавлены к раствору в виде сухого порошка в описанном выше протоколе, люминофоры альтернативно можно растворить в растворителе (тетрагидрофуране, толуоле или этаноле для PtOEP, [Ru(dpp)3]2+, [Ru(bpy)3]2+, PtTFPP и PdTFPP, тетрагидрофуране или этаноле для C6, C153, R6G и BBD) перед добавлением к раствору полимера микропипеткой. В этом варианте осуществления высокие концентрации люминофора (>2 мМ) в растворах гарантируют, что не произойдет дальнейшего или минимального (≤2%) разбавления раствора полимера. Этот способ приготовления подходит для составов с суммарной массой ≤ 20 г.Although the phosphors were added to the solution as a dry powder in the protocol described above, the phosphors can alternatively be dissolved in a solvent (tetrahydrofuran, toluene or ethanol for PtOEP, [Ru(dpp) 3 ] 2+ , [Ru(bpy) 3 ] 2+ , PtTFPP and PdTFPP, tetrahydrofuran or ethanol for C6, C153, R6G and BBD) before adding to the polymer solution with a micropipette. In this embodiment, high phosphor concentrations (>2 mM) in the solutions ensure that no further or minimal (≤2%) dilution of the polymer solution occurs. This preparation method is suitable for formulations with a total mass of ≤ 20 g.
1.2. Дополнительные составы 1.2. Additional compounds
Дополнительные составы, содержащие PtTFPP:C6 (1:1 стехиометрическое соотношение); PtTFPP:BBD (1:3 стехиометрическое соотношение); PtOEP:C153 (1,25:1 стехиометрическое соотношение); PtOEP:BBD (1:3 стехиометрическое соотношение); [Ru(dpp)3]2+:C153 (1:1); [Ru(dpp)3]2+:BBD (1:3 стехиометрическое соотношение); PdTFPP:BBD (1:1 стехиометрическое соотношение); PtTPP:C6 (1:1 стехиометрическое соотношение) и PtOEP:R6G (1:1) были приготовлены с использованием методологии, описанной в Примере 1.1. Кроме того, состав, содержащий два чувствительных к кислороду люминофора, излучающих красный цвет, PtOEP и рутений(II)-2,2'- бипиридиновый комплекс [Ru(bpy)3]2+; и один нечувствительный к кислороду люминофор, излучающий зеленый цвет, C6, был приготовлен в соответствии с процедурой, описанной выше, причем люминофоры были смешаны в соотношении 1:3:6 (PtOEP:C6:[Ru(bpy)3]2+).Additional formulations containing PtTFPP:C6 (1:1 stoichiometric ratio); PtTFPP:BBD (1:3 stoichiometric ratio); PtOEP:C153 (1.25:1 stoichiometric ratio); PtOEP:BBD (1:3 stoichiometric ratio); [Ru(dpp) 3 ] 2+ :C153 (1:1); [Ru(dpp) 3 ] 2+ :BBD (1:3 stoichiometric ratio); PdTFPP:BBD (1:1 stoichiometric ratio); PtTPP:C6 (1:1 stoichiometric ratio) and PtOEP:R6G (1:1) were prepared using the methodology described in Example 1.1. In addition, a composition containing two red-emitting oxygen-sensitive phosphors, PtOEP and a ruthenium(II)-2,2'-bipyridine complex [Ru(bpy) 3 ] 2+ ; and one oxygen-insensitive green-emitting phosphor, C6, was prepared according to the procedure described above, the phosphors being mixed in a ratio of 1:3:6 (PtOEP:C6:[Ru(bpy) 3 ] 2+ ).
1.3 Платина(II)-октаэтилпорфирин: 2,3,6,7-тетрагидро-9-трифторметил-1H,5H-хинолизин(9,1-gh) кумарин PtOEP: C153 (1:1 стехиометрическое соотношение) в ацетопропионате целлюлозы целлюлозы (CAP) и в ацетобутирате целлюлозы (CAB)1.3 Platinum(II)-octaethylporphyrin: 2,3,6,7-tetrahydro-9-trifluoromethyl-1H,5H-quinolysine(9,1-gh) coumarin PtOEP: C153 (1:1 stoichiometric ratio) in cellulose acetopropionate cellulose ( CAP) and in cellulose acetobutyrate (CAB)
Чтобы оценить влияние полимерной матрицы на реакцию датчика, состав датчика PtOEP:C153 (1:1) готовили в CAP и в CAB, следуя процедуре, описанной в примере 1.1, с поправкой на 1 г полимера.To evaluate the effect of the polymer matrix on sensor response, a PtOEP:C153 (1:1) sensor composition was prepared in CAP and CAB following the procedure described in Example 1.1, adjusted for 1 g of polymer.
Пример 2. Измерение цветовой реакцииExample 2: Measuring color response
Цветовую реакцию состава датчика на изменение концентрации кислорода определяли следующим образом:The color response of the sensor composition to changes in oxygen concentration was determined as follows:
Датчики были приготовлены путем ротационного отложения различных составов на предварительно вырезанные предметные стекла. Измеренная толщина нанесенного слоя составляла от 1,1 до 1,6 мкм. Затем стекло с покрытием, представляющим собой датчик, помещали в одноразовую кювету или ячейку из поли(метилметакрилата) (PMMA) в регулируемую газовую среду. Держатель образца на основе тефлона использовался для удерживания стекла с покрытием, представляющим собой датчик, на пути возбуждающего света СИД 365 нм под фиксированным углом 45°, таким образом гарантируя, что положение образца было одинаковым для каждого измеряющего датчика. Изменение газовой среды в кювете достигалось путем смешивания газов O2 и N2 в требуемых соотношениях (0-100% O2, что соответствует 100-0% N2) с использованием управляемого компьютером газового смесителя. Два отверстия в верхней части держателя образца делали возможным приток и отток газовой смеси. Фотографии были сделаны с помощью компактной цифровой камеры с выдержкой 1-4 с, прикрепленного к штативу для устранения размытости.The sensors were prepared by rotary deposition of different formulations onto pre-cut glass slides. The measured thickness of the applied layer was from 1.1 to 1.6 μm. The coated glass containing the sensor was then placed in a disposable cuvette or poly(methyl methacrylate) (PMMA) cell in a controlled gas environment. A Teflon-based sample holder was used to hold the sensor-coated glass in the path of the 365 nm LED excitation light at a fixed angle of 45°, thus ensuring that the sample position was the same for each measuring sensor. Changing the gas environment in the cuvette was achieved by mixing O 2 and N 2 gases in the required ratios (0-100% O 2 , which corresponds to 100-0% N 2 ) using a computer-controlled gas mixer. Two holes in the upper part of the sample holder allowed the inflow and outflow of the gas mixture. Photographs were taken using a compact digital camera with shutter speeds of 1–4 s attached to a tripod to eliminate blur.
Результаты этих измерений показаны на Фиг. 2, соответственно (i) PtTFPP:C6 (1:1); (ii) PtTFPP:BBD (1:3); (iii) PtOEP:C153 (1:1); (iv) PtOEP:C153 (1,25:1), (v) PtOEP:BBD (1:3), (vi) [Ru(dpp)3]2+:C153 (1:1), (vii) [Ru(dpp)3]2+:BBD (1:3); и (viii) PtOEP:C6:[Ru(bpy)3]2+ (1:3:6). The results of these measurements are shown in Fig. 2, respectively (i) PtTFPP:C6 (1:1); (ii) PtTFPP:BBD (1:3); (iii) PtOEP:C153 (1:1); (iv) PtOEP:C153 (1.25:1), (v) PtOEP:BBD (1:3), (vi) [Ru(dpp) 3 ] 2+ :C153 (1:1), (vii) [ Ru(dpp) 3 ] 2+ :BBD (1:3); and (viii) PtOEP:C6:[Ru(bpy) 3 ] 2+ (1:3:6).
По этим результатам было определено, что первая пара люминофоров PtTFPP:C6 (1:1) дает изменение цвета с красновато-розового на зеленый в модифицированной газовой среде, содержащей 0-21% O2 при комнатной температуре. Существенное изменение цвета от розовато-лилового до зеленого, видимое невооруженным глазом, наблюдалось между 2 и 10%, что идентифицирует этот конкретный датчик как кандидата для MAP свежих фруктов и овощей, которые обычно упаковываются в модифицированных газовых средах с ≤ 5% O2.From these results, it was determined that the first pair of PtTFPP:C6 (1:1) phosphors produced a color change from reddish pink to green in a modified atmosphere containing 0-21% O 2 at room temperature. A significant color change from mauve to green, visible to the naked eye, was observed between 2 and 10%, identifying this particular sensor as a candidate for MAP of fresh fruits and vegetables that are typically packaged in modified atmospheres with ≤ 5% O 2 .
Состав PtTFPP:BBD (1:3) датчика дает четырехступенчатое изменение цвета от красновато-оранжевого до желтого, от грушевого до зеленого в модифицированных газовых средах, содержащих 0-80% O2 при комнатной температуре. Заметные изменения цвета, видимые невооруженным глазом, можно наблюдать при низком pO2 (например, от 0 до 5% (от красновато-оранжевого до лососевого); и от 5 до 21% (от лососевого до грушево-зеленого), что делает эту конкретную комбинацию люминофоров подходящей в качестве показателей целостности упаковки при вакуумной упаковке продуктов (т.е. 0% O2), а также свежих продуктов.The PtTFPP:BBD (1:3) composition of the sensor produces a four-step color change from reddish-orange to yellow to pear to green in modified atmospheres containing 0-80% O 2 at room temperature. Noticeable color changes visible to the naked eye can be observed at low pO2 (e.g. 0 to 5% (reddish orange to salmon); and 5 to 21% (salmon to pear green), making this particular a combination of phosphors suitable as indicators of package integrity for vacuum packaging of products (i.e. 0% O 2 ), as well as fresh products.
Состав PtOEP:C153 (1:1) датчика дает изменение цвета на красный-пурпурный-фиолетовый-синий в модифицированных газовых средах, содержащих 0-80% O2 при комнатной температуре. Заметное изменение цвета с пурпурного на синий наблюдается между 20 и 80% O2. Этот диапазон кислорода имеет значение для MAP таких продуктов, как сырое мясо (например, говядина), которое упаковано в богатой O2 газовой среде (70-80% O2), чтобы сохранить свой аппетитный цвет для потребителей.The PtOEP:C153 (1:1) composition of the sensor produces a red-magenta-violet-blue color change in modified gas environments containing 0-80% O 2 at room temperature. A noticeable color change from purple to blue is observed between 20 and 80% O 2 . This oxygen range is important for the MAP of products such as raw meat (eg beef), which is packaged in an O 2 -rich gas environment (70-80% O 2 ) to maintain its appetizing color for consumers.
Состав PtOEP:C153 (1,25:1) датчика демонстрирует изменение цвета: красный-пурпурный-синий при 20, 40 и 80% O2. Этот состав имеет преимущество из-за своей быстрой реакции, что позволяет визуально обнаруживать потенциальные вытекания при MAP за более короткий период времени по сравнению с другими составами.The PtOEP:C153 (1.25:1) sensor composition exhibits a red-magenta-blue color change at 20, 40, and 80% O 2 . This formulation is advantageous due to its rapid response, allowing potential MAP leaks to be visually detected in a shorter period of time compared to other formulations.
Состав PtOEP:BBD (1:3) датчика показывает изменение цвета от красного до оранжевого в диапазоне 0-10% O2, прежде чем пожелтеть при уровне (21% O2) в газовой среде и затем позеленеть при более высоком pO2 (> 21%). Этот диапазон содержания кислорода имеет значение при контроле целостности свежих продуктов или чувствительных к кислороду пищевых продуктов при MAP, таких как колбасные изделия.The PtOEP:BBD (1:3) composition of the sensor shows a color change from red to orange in the range of 0-10% O 2 before turning yellow at (21% O 2 ) in the gas environment and then greening at higher pO 2 (> 21%). This range of oxygen content is important when monitoring the integrity of fresh produce or oxygen-sensitive food products under MAP, such as sausages.
Состав PtOEP:C6:[Ru(bpy)3]2+ (1:3:6) датчика дает изменение цвета: красный-оранжевый-бледно желто-зеленый в модифицированной газовой среде, содержащей 0-80% O2 при комнатной температуре. Значительное изменение цвета с красного на оранжевый, видимое невооруженным глазом, можно наблюдать между 0 и 5% O2, прежде чем снова изменить цвет на бледно-желтый с некоторым оттенком зеленого при 21% O2. Затем изменение цвета завершается увеличением уровня кислорода до 80%, при этом датчик становится зеленым. Диапазон изменений цвета, возможно, определяет этот конкретный состав датчика как потенциального кандидата для MAP пищевых продуктов, упакованных в газовой среде без или с низким содержанием O2, а также для MAP пищевых продуктов, где требуется высокий уровень O2 внутри упаковки, таких как свежие сырые мясные продукты.The composition of the PtOEP:C6:[Ru(bpy) 3 ] 2+ (1:3:6) sensor gives a color change of red-orange-pale yellow-green in a modified atmosphere containing 0-80% O 2 at room temperature. A significant color change from red to orange, visible to the naked eye, can be observed between 0 and 5% O2 , before changing back to pale yellow with some tinge of green at 21% O2 . The color change is then completed by an increase in oxygen levels to 80% and the sensor turns green. The range of color changes may make this particular sensor composition a potential candidate for MAP of foods packaged in a gas atmosphere with no or low O2 content, as well as for MAP of foods where high levels of O2 are required within the package, such as fresh raw meat products.
Состав [Ru(dpp)3]2+:C153 (1:1) датчика дает изменение цвета от бледно-оранжевого до голубовато-серого в модифицированных газовых средах, содержащих 0-80% O2 при комнатной температуре. Более низкую чувствительность [Ru(dpp)3]2+ к кислороду можно использовать для приготовления составов, подходящих для MAP пищевых продуктов, для которых требуются высокие уровни O2 в упаковке, например, для свежих сырых мясных продуктов.The composition of the [Ru(dpp) 3 ] 2+ :C153 (1:1) sensor produces a color change from pale orange to bluish gray in modified gas environments containing 0-80% O 2 at room temperature. The lower sensitivity of [Ru(dpp) 3 ] 2+ to oxygen can be used to prepare formulations suitable for MAP of foods that require high levels of O 2 in the package, such as fresh raw meat products.
Состав [Ru(dpp)3]2+: BBD (1:3) датчика дает изменение цвета от ярко-оранжевого до желтого в диапазоне 0-21% O2. При более высоком pO2, цвет меняется на бледно-зеленовато-желтый. Этот диапазон содержания кислорода имеет значение при контроле целостности при вакуумной упаковке продуктов (0-20% O2) или чувствительных к кислороду пищевых продуктов при MAP. The composition of the [Ru(dpp) 3 ] 2+ : BBD (1:3) sensor gives a color change from bright orange to yellow in the range of 0-21% O 2 . At higher pO2 , the color changes to pale greenish yellow. This range of oxygen content is important when monitoring the integrity of vacuum packaged foods (0-20% O 2 ) or oxygen-sensitive foods under MAP.
Состав PdTFPP:BBD (1:1) датчика показывает изменение цвета от слабого красного до бледно-желтого. Несмотря на относительно низкую яркость изменения цвета, состав очень чувствителен к кислороду и реагирует на содержание кислорода всего лишь 1-2%. Высокая чувствительность особенно подходит как для чувствительных к кислороду продуктов, упакованных в вакууме, так и для пищевых продуктов при MAP, таких как вареное мясо.The PdTFPP:BBD (1:1) composition of the sensor shows a color change from faint red to pale yellow. Despite the relatively low brightness of the color change, the composition is very sensitive to oxygen and reacts to an oxygen content of only 1-2%. High sensitivity is particularly suitable for both oxygen-sensitive vacuum-packed foods and MAP foods such as cooked meats.
Состав PtTPP:C6 (1:1) датчика показывает изменение цвета от ярко-оранжевого до зеленого в диапазоне 0-20% O2. Трехцветный переход от оранжевого к желтому и зеленому в этом конкретном диапазоне содержания кислорода имеет значение при контроле целостности при вакуумной упаковке продуктов (0 до 20% O2), чувствительных к кислороду пищевых продуктов при MAP, а также MAP свежих продуктов.The PtTPP:C6 (1:1) composition of the sensor shows a color change from bright orange to green in the range of 0-20% O 2 . The tricolor transition from orange to yellow to green in this particular oxygen range is important in integrity monitoring of vacuum-packed foods (0 to 20% O2), oxygen-sensitive foods in MAP, and MAP of fresh produce.
Состав PtOEP:R6G (1:1) датчика показывает изменение цвета от ярко-красного до темно-оранжевого в диапазоне 0-20% O2, прежде чем оранжевый цвет станет бледнее. Этот диапазон содержания кислорода имеет значение при контроле целостности при вакуумной упаковке продуктов (0-20% O2) или чувствительных к кислороду пищевых продуктов при MAP. The PtOEP:R6G (1:1) composition of the sensor shows a color change from bright red to dark orange in the range of 0-20% O 2 before the orange color becomes paler. This range of oxygen content is important when monitoring the integrity of vacuum packaged foods (0-20% O 2 ) or oxygen-sensitive foods under MAP.
Состав PtOEP:C153 (1:1) CAP датчика дает изменение цвета: красный-розовый- пурпурный-фиолетовый в модифицированных газовых средах, содержащих 0-80% O2 при комнатной температуре, и состав PtOEP:C153 (1:1) CAB датчика дает изменение цвета: розовый-пурпурный-фиолетовый-бирюзовый при тех же условиях (не показаны). Заметное изменение цвета наблюдается между 20 и 80% O2 для обоих составов. Эти результаты приведены в Таблице 1 ниже.The PtOEP:C153 (1:1) CAP composition of the sensor produces a color change: red-pink-magenta-violet in modified gas environments containing 0-80% O 2 at room temperature, and the PtOEP:C153 (1:1) CAB composition of the sensor gives a color change: pink-magenta-violet-turquoise under the same conditions (not shown). A noticeable color change is observed between 20 and 80% O 2 for both formulations. These results are shown in Table 1 below.
Таблица 1. Концентрации O2, при которых наблюдается изменение цветаTable 1. O 2 concentrations at which color change is observed
Пример 3. Воспроизводимость, стабильность и временная характеристикаExample 3: Reproducibility, stability and timing
Воспроизводимость, стабильность и временная характеристика чернил PtOEP:C153 (1:1) датчика, приготовленных в Примере 1, были подробно исследованы. Воспроизводимость методики осаждения, измерения данных и приготовления состава оценивали путем определения чувствительности к кислороду. Чувствительность к кислороду определяли путем измерения излучения составов датчиков при возбуждении светодиодами с 365 или 385 нм при 298 K в зависимости от концентрации pO2 с использованием спектрофотометра, который дает полный спектр видимой и ближней инфракрасной областей (420-850 нм). Чувствительность пленки (выраженная как 1/S50) соответствует величине, обратной pO2, что приводит к гашению 50% начальной интенсивности люминесценции пленок датчика (численность выборки > 10).The reproducibility, stability and timing performance of the PtOEP:C153 (1:1) sensor ink prepared in Example 1 were investigated in detail. The reproducibility of the deposition technique, data measurement, and formulation preparation was assessed by determining oxygen sensitivity. Oxygen sensitivity was determined by measuring the emission of the sensor formulations when excited by 365 or 385 nm LEDs at 298 K as a function of pO 2 concentration using a spectrophotometer that provides a full spectrum of visible and near-infrared regions (420-850 nm). Film sensitivity (expressed as 1/S 50 ) corresponds to the reciprocal of pO 2 , resulting in quenching of 50% of the initial luminescence intensity of sensor films (sample size > 10).
Была получена хорошая воспроизводимость, при этом все датчики показали чувствительность в пределах ожидаемого диапазона чувствительности (от 0,082 до 0,144 Торр-1 для влажных и сухих датчиков PtOEP/EC соответственно, по определению Douglas и Eaton (P. Douglas and K. Eaton «Response characteristics of thin film oxygen sensors, Pt and Pd octaethylporphyrins in polymer films», Sensors & Actuators B 2002, 82, 200-208).Good repeatability was obtained, with all sensors exhibiting sensitivities within the expected sensitivity range (0.082 to 0.144 Torr -1 for wet and dry PtOEP/EC sensors, respectively, as defined by P. Douglas and K. Eaton "Response characteristics of thin film oxygen sensors, Pt and Pd octaethylporphyrins in polymer films", Sensors & Actuators B 2002, 82, 200-208).
Составы датчиков также продемонстрировали превосходную долгосрочную стабильность как состава, так и напечатанной пленки. Четыре датчика PtOEP:C153 (1:1) EC, нанесенных (1,1-1,6 мкм) на стекло, измерялись через равные промежутки времени в течение 5 месяцев. Средняя чувствительность, определенная для каждого образца за 5-месячный период (0,096-0,106±0,015 Торр-1), находилась в диапазоне ожидаемой чувствительности.The sensor formulations also demonstrated excellent long-term stability of both the formulation and the printed film. Four PtOEP:C153 (1:1) EC sensors deposited (1.1-1.6 µm) on glass were measured at regular intervals over a period of 5 months. The average sensitivity determined for each sample over a 5-month period (0.096-0.106±0.015 Torr -1 ) was within the range of expected sensitivity.
Ожидается, что разработанные датчики, которые будут применяться в качестве индикаторов целостности, будут практически немедленно реагировать на изменения уровня кислорода в упаковке и, таким образом, обеспечивать контроль качества в режиме реального времени, а также идентификацию поврежденных/протекающих упаковок или потенциальных проблем с используемыми газовыми смесями для заполнения упаковок. Время ответного изменения цвета датчиков на модификацию локальной газовой среды, независимо от того, встроены они или нет в пластиковые пленки, имеющие разную проницаемость кислорода, все укладывалось во временные рамки от секунд до минут. Хотя эти эксперименты проводились на меньших объемах (ячейка 4,5 cm3 против примерно 1365 cm3 для типичной упаковки сырого мяса по технологии MAP), датчики по изобретению должны по-прежнему позволять визуально обнаруживать потенциальные вытекания из упаковки в реалистичные сроки для предполагаемого коммерческого использования.It is expected that the developed sensors, which will be used as integrity indicators, will respond almost immediately to changes in oxygen levels in the package and thus provide real-time quality control, as well as identification of damaged/leaking packages or potential problems with the gases used. mixtures for filling packages. The response time of the sensors to change color to a modification of the local gaseous environment, regardless of whether they were embedded or not in plastic films having different oxygen permeability, all fell within a time frame of seconds to minutes. Although these experiments were conducted on smaller volumes (4.5 cm 3 cell versus approximately 1365 cm 3 for a typical MAP raw meat package), the sensors of the invention should still be able to visually detect potential packaging leaks within a realistic time frame for intended commercial use .
Пример 4. Осаждение чернил датчика на подложку из полимерной пленкиExample 4: Deposition of sensor ink onto a polymer film substrate
Составы колориметрических датчиков, приготовленные согласно Примеру 1, были напечатаны на различных полимерных подложках (PE, PET и PA) с использованием струйной, флексографической и глубокой печати, и их реакции на содержание кислорода исследовали таким же образом, как в Примере 2. Для струйной печати вязкости составов датчиков доводили до уровня ниже 10 мПа·с за счет уменьшения мас.% полимера с 10% до ~1-2,5 мас.%). Для флексографической и глубокой печати можно использовать более высокие вязкости. На вязкость состава в основном влияет вес используемой полимерной матрицы; с ~ 10-12 мас.% полимера, пригодного для флексографской печати, и ~ 9-10 мас.%, используемого для глубокой печати.The colorimetric sensor formulations prepared according to Example 1 were printed on various polymer substrates (PE, PET and PA) using inkjet, flexographic and gravure printing, and their responses to oxygen content were examined in the same manner as in Example 2. For inkjet printing The viscosity of the sensor compositions was brought to a level below 10 mPa s by reducing the wt.% of the polymer from 10% to ~1-2.5 wt.%). Higher viscosities can be used for flexographic and gravure printing. The viscosity of the composition is mainly affected by the weight of the polymer matrix used; with ~10-12 wt.% polymer suitable for flexographic printing, and ~9-10 wt.% used for gravure printing.
Все напечатанные составы датчиков показали ожидаемое изменение цвета в зависимости от концентрации кислорода, демонстрируя, что составы датчиков могут быть успешно напечатаны на полимерных пленках без потери функциональности.All printed sensor formulations showed the expected color change with oxygen concentration, demonstrating that sensor formulations can be successfully printed on polymer films without loss of functionality.
Пример 5. Приготовление многослойной пленки, содержащей встроенный колориметрический датчикExample 5: Preparation of a Multilayer Film Containing an Integrated Colorimetric Sensor
Состав PtOEP:C153 (1:1) чернил колориметрического датчика был напечатан на коммерчески доступной PET-пленке (размером A4) с использованием флексографического ручного пробопечатного устройства, оснащенного анилоксовым валиком 200/12. Поверхностно-обработанные (например, коронным или плазменным разрядом, посредством химического покрытия) и необработанные PET-подложки были протестированы, и не было обнаружено разницы ни в реакции датчика, ни в адгезии чернил.The PtOEP:C153 (1:1) colorimetric sensor ink formulation was printed on commercially available PET film (A4 size) using a flexographic hand proofer equipped with a 200/12 anilox roller. Surface-treated (e.g., corona, plasma, chemical coating) and untreated PET substrates were tested and found no difference in either sensor response or ink adhesion.
Отдельно на PE-пленку напыляли клей на основе изоцианата без использования растворителей. Затем PET-лист ламинировали с PE-пленкой, используя процесс без применения растворителя. В кратком изложении, напечатанный PET вошел в контакт с PE-пленкой, которая была покрыта тонким слоем (~ 2 мкм) двухкомпонентного изоцианат/полиолового (полиуретанового) клея. Затем образцы слоистого материала оставляли при комнатной температуре на 8 дней до полного (или близкого к завершению) отверждение клея. Затем реакцию слоистого материала в зависимости от концентрации кислорода оценивали следующим образом: Емкость в форме чашки Петри помещали поверх слоистого материала так, чтобы газопроницаемый слой слоистого материала (т.е. PE-слой) был обращен вверх. Затем концентрация кислорода внутри емкости, и только в пределах емкости, менялась от 0 до 100% с использованием газового смесителя (смесь O2, N2). В такой установке слоистый материал, который не был закрыт емкостью, находился под воздействием обычных внешних условий, т.е. 21% O2. Изображения были записаны при УФ-освещении с использованием системы контроля или HD-камеры, как описано ранее.Separately, an isocyanate-based adhesive was sprayed onto the PE film without the use of solvents. The PET sheet was then laminated to PE film using a solvent-free process. Briefly, the printed PET came into contact with a PE film that was coated with a thin layer (~2 µm) of a two-component isocyanate/polyol (polyurethane) adhesive. The laminate samples were then left at room temperature for 8 days until the adhesive was completely (or nearly complete) cured. The response of the laminate as a function of oxygen concentration was then assessed as follows: A Petri dish shaped container was placed on top of the laminate with the gas permeable layer of the laminate (ie the PE layer) facing upward. Then the oxygen concentration inside the container, and only within the container, was changed from 0 to 100% using a gas mixer (mixture of O 2 , N 2 ). In such an installation, the layered material, which was not covered by a container, was exposed to normal external conditions, i.e. 21% O2 . Images were recorded under UV illumination using a monitoring system or HD camera as previously described.
Цветовая реакция на изменения pO2 показала хорошую корреляцию с таковыми, наблюдаемыми для образцов без слоистого материала.The color response to changes in pO 2 showed good correlation with those observed for samples without layered material.
Пример 6Example 6
Составы PtOEP:C153 (1:1) и PtOEP:BBD (1:1, 1:2 и 1:3) чернил для колориметрического датчика, приготовленные в Примере 1, были каждый нанесены путем ротационного отложения на неклейкую сторону коммерчески доступной самоклеящейся PE- подложки (пленка EZ-PierceTM, EZP-100, Excel Scientific) толщиной 70 мкм для формирования самоклеящейся сенсорной этикетки. Этикетка была приклеена к внутренней стороне (т.е. стороне контакта с пищевыми продуктами) коммерческой покрывной пленки из слоистого материала.The PtOEP:C153 (1:1) and PtOEP:BBD (1:1, 1:2 and 1:3) colorimetric sensor ink compositions prepared in Example 1 were each applied by rotary deposition to the non-adhesive side of a commercially available self-adhesive PE- substrates (EZ-Pierce TM , EZP-100, Excel Scientific film) with a thickness of 70 microns to form a self-adhesive sensor label. The label was adhered to the inside (ie, food contact side) of a commercial laminate coating film.
Пример 7. Применение колориметрического датчика к MAP (сырая говядина)Example 7: Application of a colorimetric sensor to MAP (raw beef)
Состав PtOEP:C153 (1:1) колориметрического датчика был приготовлен, как описано в Примере 1, и напечатан на PE-пленке, как описано ранее. В кратком изложении, двухкомпонентный клей на основе акрила был распределен вокруг датчика до того, как напечатанная PE- пленка была герметично присоединена к газопроницаемой стороне коммерческого слоистого материала покрывной пленки из PA/PE путем применения дополнительного PE-слоя. Такой подход гарантировал, что датчик удерживался на месте и не входил в прямой контакт с упакованным мясом в любой момент во время испытания. Затем многослойную пленку, содержащую встроенный колориметрический датчик, использовали для запечатывания сырой говядины по технологии MAP, упакованной при 80% O2 и 20% CO2. The PtOEP:C153 (1:1) colorimetric sensor composition was prepared as described in Example 1 and printed on PE film as described previously. Briefly, a two-part acrylic-based adhesive was spread around the sensor before the printed PE film was sealed to the gas-permeable side of a commercial PA/PE cover film laminate by applying an additional PE layer. This approach ensured that the sensor was held in place and did not come into direct contact with the packaged meat at any point during the test. A multilayer film containing an integrated colorimetric sensor was then used to seal raw beef using MAP technology, packaged at 80% O 2 and 20% CO 2 .
Два испытания срока годности были проведены при 4°C в течение 12 дней, в ходе которых упаковка намеренно повреждалась различными способами, чтобы имитировать случайное повреждение во время транспортировки пищевых продуктов или вытекание при MAP из-за неправильной герметизации во время процесса упаковки. Контрольные образцы, упаковка которых не была повреждена, использовались в качестве эталонов для всех тестов. В каждом случае реакцию датчика контролировали как функцию времени, используя как качественные (фотографии), так и полуколичественные способы (цветовые координаты RGB/CIE (x, y)).Two shelf life tests were conducted at 4°C for 12 days in which packaging was intentionally damaged in a variety of ways to simulate accidental damage during food transport or MAP leakage due to improper sealing during the packaging process. Control samples, the packaging of which was not damaged, were used as references for all tests. In each case, the sensor response was monitored as a function of time, using both qualitative (photographs) and semi-quantitative methods (RGB/CIE color coordinates (x, y)).
По технологии MAP было подготовлено 16 упаковок. Из них 4 остались неповрежденными в качестве контрольных или эталонных образцов (R1-R4), 4 с нанесенными повреждениями в виде 5 отверстий диаметром 0,8 мм (от H1-1 до H1-4), 4 с нанесенными повреждениями в виде 10 отверстий диаметром 0,8 мм (от H2-1 до H2-4) и 4 использовались для имитации плохой герметизации (от L1 до L4), что является одной из основных причин вытекания в технологии MAP. Чтобы имитировать плохую герметизацию, перед этапом упаковки между лотком из полистирола и покрывной пленкой вставляли кусок сложенной ленты шириной 1 см. Это привело к образованию пространства в 1 см по периметру лотка, где PE не запаивалось должным образом, что обеспечивало медленное вытекание/газообмен из свободного пространства упаковки. Вставленная лента складывалась (не липкой стороной, крепче бумаги), чтобы потом ее можно было легко удалить. В Таблице 2 приведены смоделированные повреждения упаковки для каждого образца.16 packages were prepared using MAP technology. Of these, 4 remained intact as control or reference samples (R1-R4), 4 with damage in the form of 5 holes with a diameter of 0.8 mm (from H1-1 to H1-4), 4 with damage in the form of 10 holes with a diameter 0.8 mm (H2-1 to H2-4) and 4 were used to simulate poor sealing (L1 to L4), which is one of the main causes of leakage in MAP technology. To simulate a poor seal, a 1cm wide piece of folded tape was inserted between the polystyrene tray and the covering film prior to the packaging step. This resulted in a 1cm space around the perimeter of the tray where the PE was not sealed properly, allowing for slow leakage/gas exchange from the free space. packaging space. The inserted tape was folded (not the sticky side, stronger than paper) so that it could be easily removed later. Table 2 shows the simulated packaging damage for each sample.
Таблица 2. Смоделированные повреждения упаковки для образцов, исследованных во время испытания на хранение мясаTable 2. Simulated packaging damage for samples examined during the meat storage test.
Сначала упаковки хранились в неприкосновенности при 4°C в течение 4 дней, чтобы убедиться, что датчики работают должным образом, т.е. путем проверки того, не было ли изменений цвета в течение этого периода наблюдения. Все упаковки объемом 4 л, которые использовались для имитации плохой герметичности, уже имели другой цвет в этот период времени, что свидетельствует о немедленной реакции. Остальные неповрежденные 12 упаковок показали сине-фиолетовый цвет, что указывало на отсутствие изменений в концентрации кислорода.The packages were initially stored undisturbed at 4°C for 4 days to ensure that the sensors were working properly, i.e. by checking whether there were any color changes during this observation period. All 4L packages used to simulate poor sealing were already a different color during this time period, indicating an immediate response. The remaining intact 12 packs showed a blue-violet color, indicating no change in oxygen concentration.
На 4-й день испытания упаковки H1 и H2 были повреждены путем продырявливания с помощью иглы 5 отверстий диаметром 0,80 мм и 10 диаметром 0,80 мм в покрывных пленках, соответственно. Пакеты H2 (10 отверстий) показали четкое изменение цвета менее чем за 3 часа, после чего цветовая реакция датчика со временем усилилась, прежде чем остаться неизменной в течение оставшейся части испытания (7 дней). Для упаковок H1 меньшее количество отверстий привело к потере MAP в течение более длительного периода, при этом цветовую реакцию четко можно было идентифицировать между 8 и 24 часами после повреждения. Цветовая реакция достигала своего максимального изменения через 31 час, указывая, что это была та самая точка, в которой MAP была потеряна и полностью замещена обычной газовой средой (~ 21% O2, 79% N2). В течение того же периода не наблюдалось ответного изменения цвета неповрежденных контрольных упаковок R1-R4. Чтобы убедиться, что все датчики, использованные для испытания, работали должным образом, в конце 10-го дня все упаковки, включая эталонные упаковки, были значительно повреждены. Все датчики, как и ожидалось, имели одинаковый пурпурно-красный цвет, характерный для уровней кислорода в атмосфере.On day 4 of the test, packages H1 and H2 were damaged by using a needle to perforate 5 holes of 0.80 mm diameter and 10 holes of 0.80 mm diameter in the coating films, respectively. The H2 packs (10 holes) showed a clear color change in less than 3 hours, after which the color response of the sensor increased over time before remaining unchanged for the remainder of the test (7 days). For H1 packages, fewer holes resulted in MAP loss over a longer period, with a color response clearly identifiable between 8 and 24 hours post-damage. The color response reached its maximum change at 31 hours, indicating that this was the point at which MAP was lost and completely replaced by the normal atmosphere (~21% O 2 , 79% N 2 ). During the same period, no response color change was observed in the undamaged control packages R1-R4. To ensure that all sensors used for testing were functioning properly, at the end of
Результаты этого эксперимента показаны на Фиг. 3. The results of this experiment are shown in Fig. 3.
Чтобы оценить пригодность датчиков для оценки качества продукта, таким же образом, как описано выше, по технологии MAP была упакована сырая говядина при 80% O2 и 20% N2, т.е. CO2 в газовой смеси для MAP был заменен на N2. Было замечено, что при замене CO2 на N2, подавляющее действие CO2 на размножение бактерий пропадало, и наблюдалось значительное ответное изменение цвета датчика в результате роста бактерий. По мере увеличения популяции аэробных бактерий потребляется больше кислорода, что приводит к его истощению в упаковке, вызывая реакцию датчика.To evaluate the suitability of the sensors for assessing product quality, raw beef was packaged at 80% O2 and 20% N2 using MAP technology in the same manner as described above, i.e. CO 2 in the gas mixture for MAP was replaced by N 2 . It was observed that when CO 2 was replaced by N 2 , the inhibitory effect of CO 2 on bacterial growth was lost, and a significant response change in the color of the sensor was observed as a result of bacterial growth. As the population of aerobic bacteria increases, more oxygen is consumed, depleting it in the package, causing the sensor to respond.
Пример 8. Применение колориметрического датчика в газовых средах с нулевым и низким содержанием кислородаExample 8. Application of a colorimetric sensor in gas environments with zero and low oxygen content
Покрывные PE-пленки, содержащие (i) PtTFPP: C6 (1: 1); (ii) PtTFPP: BBD (1: 3) и iii) PtOEP: C153 (1: 1), как готовили в Примере 1, изготовили, как описано в Примере 6 выше. Эти покрывные пленки использовались для герметизации трех пустых упаковок в газовой среде со 100% N2 для имитации условий газовой среды для пищевых продуктов, упакованных в вакууме или чувствительных к кислороду.PE coating films containing (i) PtTFPP:C6 (1:1); (ii) PtTFPP:BBD (1:3) and iii) PtOEP:C153 (1:1) as prepared in Example 1 was prepared as described in Example 6 above. These coating films were used to seal three empty packages in a 100% N 2 gas environment to simulate gas conditions for vacuum-packed or oxygen-sensitive food products.
Пакеты оставляли нетронутыми в течение первых 4 дней при комнатной температуре, после чего покрывные пленки прокалывали 5 раз иглой диаметром 0,80 мм. Перед повреждением датчик имел либо оранжевый/темно-персиковый цвет для обоих датчиков на основе PtTFPP (т.е. PtTFPP:C6 (1:1) и PtTFPP:BBD (1:3)), либо интенсивный розово-красный цвет для Pt:C153 1:1. Эти начальные цвета все еще наблюдались через 4 дня, что указывает на отсутствие вытекания при MAP. Однако после прокалывания отверстий, наблюдались быстрые и значительные изменения цвета (<3 часов), при этом составы датчиков на основе C6- и BBD стали зелеными и зеленовато-желтыми соответственно, в то время как составы датчиков на основе C153 изменились с розового на фиолетово-малиновый. Цветовая реакция датчика появилась почти мгновенно, и после первоначальной реакции, наблюдаемой в течение первых 3 часов, никаких дальнейших изменений цвета, кроме усиления цветов, не наблюдалось в течение всего оставшегося периода испытания.The bags were left untouched for the first 4 days at room temperature, after which the coating films were pierced 5 times with a 0.80 mm needle. Before damage, the sensor was either an orange/dark peach color for both PtTFPP based sensors (i.e. PtTFPP:C6 (1:1) and PtTFPP:BBD (1:3)) or an intense pink-red color for Pt: C153 1:1. These initial colors were still observed after 4 days, indicating no leakage with MAP. However, after the holes were pierced, rapid and significant color changes were observed (<3 hours), with the C6- and BBD-based sensor formulations turning green and chartreuse, respectively, while the C153-based sensor formulations changed from pink to violet. crimson. The sensor's color response appeared almost instantly, and after the initial response observed during the first 3 hours, no further color changes other than intensifying colors were observed for the remainder of the test period.
Эти результаты показывают, что датчики PtTFPP:C6, PtTFPP:BBD и PtOEP:C153 можно использовать в качестве индикаторов целостности для MAP для пищевых продуктов, для которых требуется низкий или очень низкий уровень кислорода и/или вакуумная упаковка. Действительно, изменение цвета от красного до пурпурного или от оранжевого до зеленого или зеленовато-желтого происходит для системы на основе PtOEP:C153 и PtTFPP в модифицированных газовых средах, содержащих менее чем 20% O2 при комнатной температуре, что делает этот состав пригодным для использования при упаковке фруктов и овощей, а также для пищевых продуктов, упаковываемых в вакуум или чувствительных к кислороду, таких как орехи, рыба, сыр и готовые мясные изделия.These results indicate that the PtTFPP:C6, PtTFPP:BBD, and PtOEP:C153 sensors can be used as integrity indicators for MAPs for food products that require low or very low oxygen levels and/or vacuum packaging. Indeed, a color change from red to purple or from orange to green or greenish-yellow occurs for the PtOEP:C153 and PtTFPP based system in modified gas environments containing less than 20% O 2 at room temperature, making this composition suitable for use for packaging fruits and vegetables, and for vacuum-packed or oxygen-sensitive foods such as nuts, fish, cheese and prepared meats.
Пример 9. Применение колориметрического датчика для MAP (колбасные изделия)Example 9: Application of a colorimetric sensor for MAP (sausage)
Состав PtOEP:C153 (1:1) датчика был приготовлен, как описано в Примере 1, и напечатан на PE-пленке, как описано Примере 7. Покрывную PE-пленку использовали для запечатывания колбасных изделий по технологии MAP (свинина и лук-порей) при 70% N2 и 30% CO2 в полистироловом лотке. Затем упаковку подвергали испытанию на срок годности, которое включало в себя прокалывание покрывной пленки части упаковки для имитации случайной потери MAP, которая может произойти либо в процессе производства или упаковки пищевых продуктов, либо во время транспортировки и раскладки.The PtOEP:C153 (1:1) sensor composition was prepared as described in Example 1 and printed on PE film as described in Example 7. The PE coating film was used to seal MAP (pork and leek) sausages. at 70% N 2 and 30% CO 2 in a polystyrene tray. The package was then subjected to a shelf life test that involved piercing the coating film of a portion of the package to simulate accidental loss of MAP, which can occur either during food production or packaging, or during transportation and distribution.
Было подготовлено 16 упаковок по технологии MAP, которые подверглись испытанию на срок годности, в ходе которого упаковки хранили при 4°C в течение 21 дня (за исключением T1-T4, которые хранили при 20°C для имитации неправильного управления температурой, как описывается ниже). Из 16 упаковок 4 остались неповрежденными в качестве контрольных или эталонных образцов (R1-R4), 4 с нанесенными на 6-й день (от H1-1 до H1-4) повреждениями в виде 5 игольных отверстий диаметром 0,8 мм, 4 с нанесенными на 7-й день (от H2-1 до H2-4) повреждениями в виде 2 игольных отверстий диаметром 0,8 мм, а 4 пострадали от нарушения температурного режима при хранении их при 20°C с 1-го дня испытания (от T-1 до T-4). 16 MAP packages were prepared and subjected to a shelf life test in which the packages were stored at 4°C for 21 days (except T1-T4 which were stored at 20°C to simulate temperature mismanagement as described below ). Of the 16 packages, 4 remained intact as control or reference samples (R1-R4), 4 with damage caused on day 6 (from H1-1 to H1-4) in the form of 5 needle holes with a diameter of 0.8 mm, 4 s caused on the 7th day (from H2-1 to H2-4) damage in the form of 2 needle holes with a diameter of 0.8 mm, and 4 suffered from temperature violations when stored at 20°C from the 1st day of testing (from T-1 to T-4).
Таблица 3. Смоделированные повреждения упаковки для образцов, исследованных во время испытания на хранение колбасных изделийTable 3. Modeled packaging damage for samples examined during the sausage storage test
На фотографиях, сделанных для всех 16 упаковок в течение первых 6 дней, видны датчики, излучающие ярко-красный цвет, типичные для реакции, ожидаемой в отсутствие кислорода, и продемонстрировано, что датчики работают идеально и что потери MAP из-за непреднамеренных повреждений или неправильной герметизации не произошло. На 6-й день испытания упаковки H1 были повреждены путем продырявливания в покрывных пленках 5 отверстий диаметром 0,80 мм. Затем каждые 20 минут в течение следующих 4 часов получали изображение упаковок H1. Упаковки R использовались в качестве эталонов, в течение этого периода их изображение получали каждый час, чтобы убедиться, что за это время не произошло никаких изменений цвета. Из этих изображений было ясно видно, что поврежденные упаковки начали показывать небольшое изменение цвета в течение часа после повреждения, причем отчетливое изменение цвета наблюдалось между 1 и 2 часами. Спустя 3 часа никаких дальнейших изменений цвета не наблюдалось, что указывает на то, что MAP была полностью утрачена в течение этого короткого периода времени и что концентрация кислорода в это время была такая же, какая была в обычных внешних условиях. Аналогичная методика была повторена с упаковками H2, но в покрывных пленках было проделано только 2 игольных отверстия вместо 5, как в прошлый раз. Как и ожидалось, изменение цвета происходило медленнее, но отчетливо заметное изменение наблюдалось менее чем через 4 часа, что указывает на то, что концентрация кислорода в упаковках возрастала. Дальнейшие изменения цвета наблюдались вплоть до 24 часов после повреждения, после чего дальнейших изменений цвета не наблюдалось.Photographs taken of all 16 packages over the first 6 days show the sensors emitting a bright red color, typical of the reaction expected in the absence of oxygen, and demonstrate that the sensors are working perfectly and that MAP losses are due to unintentional damage or incorrect sealing did not occur. On day 6 of the test, the H1 packages were damaged by perforating 5 holes of 0.80 mm diameter in the coating films. H1 packages were then imaged every 20 minutes for the next 4 hours. The R packs were used as references and were imaged every hour during this period to ensure that no color changes had occurred during this time. From these images, it was clearly evident that the damaged packages began to show a slight color change within an hour of damage, with a clear color change observed between 1 and 2 hours. After 3 hours, no further color changes were observed, indicating that MAP was completely lost during this short period of time and that the oxygen concentration at this time was the same as it was under normal environmental conditions. A similar technique was repeated with the H2 packages, but only 2 needle holes were made in the cover films instead of 5 as last time. As expected, the color change occurred more slowly, but a clearly visible change was observed after less than 4 hours, indicating that the oxygen concentration in the packages was increasing. Further color changes were observed up to 24 hours after injury, after which no further color changes were observed.
Никакого ответного изменения цвета не наблюдалось для упаковок от Т-1 до Т-4 в течение первых 7 дней несмотря на то, что визуальный осмотр упаковки показал, что колбасные изделия испортились. Это произошло потому, что кислород не участвует в росте микробов в анаэробных условиях. Повышение давления внутри упаковок T из-за выделения CO2 в результате анаэробного дыхания не позволило получить надежные изображения после 7-го дня.No reactive color change was observed for packages T-1 to T-4 during the first 7 days despite visual inspection of the package indicating that the sausages had deteriorated. This happened because oxygen is not involved in microbial growth under anaerobic conditions. Increasing pressure inside the T packs due to CO2 release from anaerobic respiration did not allow reliable images to be obtained after the 7th day.
Пример 10. Применение колориметрического датчика для вакуумной упаковки в облегающую пленку рыбного филе (путассу)Example 10. Use of a colorimetric sensor for vacuum packaging of fish fillets (blue whiting) in tight-fitting film
Датчик PtOEP:C153 (1:1) был нанесен на дно лотка с пищевым продуктом, упакованным в облегающую пленку, следующим образом. Состав датчика был нанесен путем ротационного отложения на самоклеящуюся этикетку на основе PE (пленка EZ-PierceTM, EZP-100, Excel Scientific). Затем этикетку помещали на нижний лоток из термоформованного PET/PE как можно ближе к пищевым продуктам, подлежащим упаковке, прежде чем использовать коммерческую верхнюю пленочную ленту/пленку для запечатывания рыбного филе в анаэробных условиях путем нагревания верхней пленочной ленты/пленки для ее размягчения перед вакуумной герметизацией упаковки, формируя запечатывание продукта, облегающее его форму.The PtOEP:C153 (1:1) sensor was applied to the bottom of a tray containing a food product packaged in a form-fitting film as follows. The sensor composition was applied by rotary deposition onto a self-adhesive PE-based label (EZ-Pierce ™ film, EZP-100, Excel Scientific). The label was then placed on a bottom thermoformed PET/PE tray as close as possible to the food to be packaged before using a commercial top film strip/film to seal the fish fillets under anaerobic conditions by heating the top film strip/film to soften it before vacuum sealing packaging, forming a seal around the product that fits its shape.
С использованием этого процесса были подготовлены 18 упаковок. Еще 6 упаковок были приготовлены без включения состава датчика для использования в микробиологических исследованиях в ходе испытания.18 packages were prepared using this process. An additional 6 packages were prepared without including the sensor formulation for use in microbiological studies during the trial.
Из 18 упаковок 10 оставались неповрежденными в качестве контрольных или эталонных образцов (RB1-RB6 с черными лотками и RT1-RT4 с прозрачными лотками). На 5-й день испытания 4 упаковки были повреждены путем продырявливания 5 игольных отверстий (от H1-1 до H1-4) диаметром 0,8 мм в верхней пленочной ленте/пленке, а 4 упаковки были повреждены путем продырявливания 10 игольных отверстий (от H2-1 до H2-4) диаметром 0,8 мм в верхней пленочной ленте/пленке, причем, по меньшей мере, одно из отверстий было выполнено в непосредственной близости от датчика. Затем в течение испытания (15 дней) получали изображение упаковок.Of the 18 packages, 10 remained intact as control or reference samples (RB1-RB6 with black trays and RT1-RT4 with clear trays). On
Таблица 4. Смоделированные повреждения упаковки для вакуумной упаковки рыбы в облегающую пленкуTable 4. Modeled packaging damage for vacuum sealed fish packaging
На фотографиях, сделанных для всех 18 упаковок в течение первых 4 дней, видны датчики, излучающие ярко-красный цвет, типичный для реакции, ожидаемой в отсутствие кислорода, и продемонстрировано, что датчики работают идеально и что кислород не проникает через облегающую пленку упаковки из-за непреднамеренных повреждений или неправильной герметизации. На 5-й день испытания 8 упаковок были повреждены, как указано выше. Затем в оставшееся время испытания получали изображения поврежденных упаковок, а неповрежденные упаковки использовались в качестве эталонных или контрольных, чтобы гарантировать отсутствие изменений цвета в течение этого времени. Несмотря на то, что прозрачные нижние лотки кажутся слегка флуоресцентными при УФ-освещении, что влияет на общий цвет, регистрируемый датчиками, изменения цвета по-прежнему четко обнаруживались для поврежденных упаковок. Как и ожидалось для таких типов упаковки (т.е. с минимальным свободным пространством или без него), реакция датчика была медленнее, чем для образцов по технологии MAP, с изменением цвета, которое можно измерить, и появляющимся только через 6 часов. Однако, результаты показывают очевидную применимость составов датчика при вакуумной упаковке в облегающую пленку.Photographs taken of all 18 packages over the first 4 days show the sensors emitting a bright red color, typical of the reaction expected in the absence of oxygen, and demonstrate that the sensors are working perfectly and that oxygen does not penetrate the sealed film of the packaging due to for unintentional damage or improper sealing. On
Колориметрические датчики на основе люминесценции по изобретению сочетают в себе высокую чувствительность к кислороду и могут быть настроены на конкретные концентрации кислорода через изменение цвета, вызванное гашением люминесценции. Датчики позволяют проводить полуколичественный анализ, основанный исключительно на индуцированных колориметрических изменениях, в то время как радиометрические измерения можно использовать, если требуется, для выполнения полностью количественных измерений. Датчики можно использовать вместе с анализом цифровых изображений, выполняемым с помощью программного обеспечения или приложения, запрограммированного вместе с внутренней калибровкой датчика, для обеспечения визуализации с высокой пропускной способностью и оценки реакции датчика. Неразрушающий характер датчика обеспечивает непрерывный контроль качества, например, когда каждый упакованный продукт на сборочной линии анализируется на месте и по всей цепочке поставок.The luminescence-based colorimetric sensors of the invention combine high oxygen sensitivity and can be tuned to specific oxygen concentrations through color changes caused by luminescence quenching. Sensors allow semi-quantitative analysis based solely on induced colorimetric changes, while radiometric measurements can be used, if required, to make fully quantitative measurements. The sensors can be used in conjunction with digital image analysis performed by software or an application programmed with internal sensor calibration to provide high-throughput imaging and evaluate sensor response. The non-destructive nature of the sensor allows for continuous quality control, such as when every packaged product on an assembly line is analyzed on site and throughout the supply chain.
Все признаки, раскрытые в этом описании (в том числе вся прилагаемая формула изобретения, реферат и чертежи), и/или все этапы любого раскрытого таким образом способа или процесса, можно объединить в любой комбинации, кроме комбинаций, где, по меньшей мере, некоторые из таких признаков и/или этапов являются взаимоисключающими. Каждый признак, раскрытый в этом описании (в том числе вся прилагаемая формула изобретения, реферат и чертежи), можно заменить альтернативными признаками, служащими той же, эквивалентной или аналогичной цели, если явно не указано иное. Таким образом, если явно не указано иное, каждый раскрытый признак является лишь одним примером общей серии эквивалентных или подобных признаков. Изобретение не ограничивается деталями вышеприведенного варианта(ов) осуществления. Изобретение распространяется на любой новый признак или любую новую комбинацию признаков, раскрытых в этом описании (в том числе всю прилагаемую формулу изобретения, реферат и чертежи), или на любой новый этап или любую новую комбинацию этапов любого способа или процесса, раскрытых таким образом.All features disclosed in this specification (including all appended claims, abstract and drawings), and/or all steps of any method or process so disclosed, can be combined in any combination, except combinations where at least some of such signs and/or stages are mutually exclusive. Each feature disclosed in this specification (including all accompanying claims, abstract and drawings) may be replaced by alternative features serving the same, equivalent or similar purpose, unless expressly stated otherwise. Thus, unless expressly stated otherwise, each feature disclosed is only one example of a general series of equivalent or similar features. The invention is not limited to the details of the above embodiment(s). The invention covers any new feature or any new combination of features disclosed in this specification (including all appended claims, abstract and drawings), or any new step or any new combination of steps of any method or process so disclosed.
Что касается использования в настоящем документе практически любых терминов во множественном и/или единственном числе, специалисты в данной области техники смогут перевести из множественного числа в единственное и/или из единственного числа во множественное, в зависимости от контекста и/или применения. Различные перестановки единственного/множественного числа могут быть для ясности явно изложены в настоящем документе.With respect to the use of virtually any plural and/or singular terms herein, those skilled in the art will be able to translate from plural to singular and/or from singular to plural, depending on the context and/or application. Various singular/plural permutations may be explicitly set forth herein for clarity.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что в термины, используемые в данном документе, и особенно в прилагаемой формуле изобретения как правило подразумеваются как «открытые» термины (например, термин «включая» следует интерпретировать как «включая в качестве неограничивающих примеров», «имеющий» следует интерпретировать как «имеющий, по меньшей мере», термин «включает» следует интерпретировать как «включает в качестве неограничивающих примеров» и т.д.). Кроме того, специалистам в данной области техники будет понятно, что если в предлагаемой формуле предполагается изложение определенного числа пунктов, то такое намерение будет явно выражено в формуле, а в отсутствие такого изложения отсутствует и соответствующее намерение. Например, в качестве помощи для понимания нижеследующая прилагаемая формула изобретения может содержать использование вводных фраз «по меньшей мере один» и «один или несколько» для введения пунктов формулы изобретения. Однако использование таких фраз не должно толковаться как предположение, что введение пунктов формулы изобретения через неопределенные артикли ограничивает любой конкретный пункт формулы, содержащий так введенный пункт формулы в вариантах осуществления, содержащих только одно такое упоминание, даже если тот же пункт формулы содержит вводные фразы «один или несколько» или «по меньшей мере один» и неопределенные артикли (их следует интерпретировать как «по меньшей мере один» или «один или несколько»); то же самое верно и в отношении использования определенных артиклей, используемых для введения пунктов формулы изобретения. Кроме того, даже если определенное число пунктов предлагаемой формулы указано явно, специалистам в данной области понятно, что такое перечисление следует интерпретировать как означающее, по меньшей мере, указанное число (например, простое перечисление «двух перечислений» без других модификаторов, означает, по меньшей мере, два перечисления, или два или более перечислений).Those skilled in the art will appreciate that terms used herein, and especially in the appended claims, are generally intended to be “open” terms (e.g., the term “including” should be interpreted as “including, by way of non-limiting examples,” “ having" should be interpreted as "having at least", the term "includes" should be interpreted as "includes by way of non-limiting examples", etc.). In addition, those skilled in the art will appreciate that if a claimed number of claims is intended to be stated, then such intent will be expressly stated in the claim, and in the absence of such statement, there is no corresponding intent. For example, as an aid to understanding, the following appended claims may contain the use of the introductory phrases “at least one” and “one or more” to introduce the claims. However, the use of such phrases should not be construed as suggesting that the introduction of claims through indefinite articles limits any particular claim containing the so introduced claim in embodiments containing only one such reference, even if the same claim contains the introductory phrases “one or several" or "at least one" and indefinite articles (these should be interpreted as "at least one" or "one or more"); the same is true with respect to the use of definite articles used to introduce claims. Moreover, even if a certain number of claims are explicitly stated, those skilled in the art will understand that such enumeration should be interpreted to mean at least the stated number (e.g., simply listing "two enumerations" without other modifiers means at least at least two enumerations, or two or more enumerations).
Следует иметь в виду, что различные варианты осуществления настоящего раскрытия были описаны в настоящем документе для целей иллюстрации и что различные модификации могут быть осуществлены, не выходя за объем настоящего раскрытия. Таким образом, различные варианты осуществления, описываемые в настоящем документе, не предназначены для ограничения, истинный объем которых указан в следующей формуле изобретения.It should be understood that various embodiments of the present disclosure have been described herein for purposes of illustration and that various modifications may be made without departing from the scope of the present disclosure. Thus, the various embodiments described herein are not intended to be limiting, the true scope of which is indicated in the following claims.
Claims (29)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP18192329.3 | 2018-09-03 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021108668A RU2021108668A (en) | 2022-10-05 |
RU2822482C2 true RU2822482C2 (en) | 2024-07-08 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004077035A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Gas Sensors Solutions Limited | Optical co2 and combined 02/co2 sensors |
WO2005015181A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-17 | Genpharmtox Biotech Ag | Method and kit for determining the metabolic stability of test substances |
RU2405141C2 (en) * | 2005-08-02 | 2010-11-27 | Бакстер Интернэшнл Инк. | Oxygen indicator applied in medical devices |
US20140179019A1 (en) * | 2012-11-19 | 2014-06-26 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | Simultaneous Global Thermometry, Barometry, and Velocimetry Systems and Methods |
WO2014195451A1 (en) * | 2013-06-06 | 2014-12-11 | Koninklijke Philips N.V. | Use of a barrier contact medium for chemo-chemo-optical sensors in transcutaneous applications |
CN108084366A (en) * | 2017-12-18 | 2018-05-29 | 哈尔滨工业大学 | Colorimetric fluorescent microsphere emulsion preparation method based on octaethylporphyrin platinum and the application in optical oxygen sensing micro-fluidic detection chip |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004077035A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Gas Sensors Solutions Limited | Optical co2 and combined 02/co2 sensors |
WO2005015181A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-17 | Genpharmtox Biotech Ag | Method and kit for determining the metabolic stability of test substances |
RU2405141C2 (en) * | 2005-08-02 | 2010-11-27 | Бакстер Интернэшнл Инк. | Oxygen indicator applied in medical devices |
US20140179019A1 (en) * | 2012-11-19 | 2014-06-26 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | Simultaneous Global Thermometry, Barometry, and Velocimetry Systems and Methods |
WO2014195451A1 (en) * | 2013-06-06 | 2014-12-11 | Koninklijke Philips N.V. | Use of a barrier contact medium for chemo-chemo-optical sensors in transcutaneous applications |
CN108084366A (en) * | 2017-12-18 | 2018-05-29 | 哈尔滨工业大学 | Colorimetric fluorescent microsphere emulsion preparation method based on octaethylporphyrin platinum and the application in optical oxygen sensing micro-fluidic detection chip |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Banerjee et al. | High throughput non-destructive assessment of quality and safety of packaged food products using phosphorescent oxygen sensors | |
Schaude et al. | Developing a sensor layer for the optical detection of amines during food spoilage | |
JP4187643B2 (en) | Multi-layer oxygen detection system for solid articles | |
AU774875B2 (en) | Ink composition for detecting carbon dioxide and carbon dioxide indicator using the same, and package having carbon dioxide indicator therein | |
Borchert et al. | A CO2 sensor based on Pt-porphyrin dye and FRET scheme for food packaging applications | |
US20060057022A1 (en) | Food quality indicator | |
EP2097493A2 (en) | Inks and coatings for the production of oxygen sensitive elements with improved photostability | |
WO2013138637A1 (en) | Robust, ultraviolet-protected ambient condition history indicator and method of making same | |
CN110945346B (en) | AIE active chemical sensor for amine detection and related food safety monitoring | |
Liu et al. | On-package ratiometric fluorescent sensing label based on AIE polymers for real-time and visual detection of fish freshness | |
Xu et al. | Inkjet-printed pH-sensitive QR code labels for real-time food freshness monitoring | |
JP2008069278A (en) | Ink composition | |
JP7444476B2 (en) | Colorimetric sensor agent and its use | |
US20070272582A1 (en) | Packaging | |
US9188536B2 (en) | Photoluminescent pressure probe | |
RU2822482C2 (en) | Colorimetric sensor composition and use thereof | |
Wen et al. | Development, Characterization and Application of a three-layer intelligent ph-sensing indicator based on Bromocresol Green (BCG) for monitoring fish freshness | |
US20170361589A1 (en) | Packaging foil comprising a luminescent compound | |
EP4121757A1 (en) | Indicator film | |
Kelly | Novel luminescent oxygen sensor systems for smart food packaging | |
Ameri et al. | Characterization of a Food‐Safe Colorimetric Indicator Based on Black Rice Anthocyanin/PET Films for Visual Analysis of Fish Spoilage | |
Borchert | Development and assessment of new sensor systems in food packaging applications | |
Dold et al. | Integration of fluorophore-based sensor spots into food packaging systems for the non-destructive real-time determination of oxygen | |
CZ307128B6 (en) | Transparent packaging film with an optical oxygen indicator and a method of its production |