[发明专利]指示时间经过的装置及其方法和制品

说明书

本发明涉及一种为观察者指示时间经过(time passage)的装置，其方法及其制品或容器，例如与时间敏感性的产品或装置连接使用的标记(badge)和容器。

发明背景

目前用户可以获得的很多产品或装置是“时间敏感性的”，在这一意义上指在其新鲜性、效能和/或安全性具有有限的持续时间或“保存期”。为了提供一种能够使用户追踪该产品不能使用之前的时间的时间指示装置，进行了各种尝试。

时间指示装置依赖于物质颜色从最初感知颜色到最终感知颜色的变化。物质从最初到最终感知颜色的变化期间的时间间隔定义为“颜色转变时间间隔”。在该应用的过程中，该间隔从物质最初感知颜色的色调开始转变时开始测量，当达到最终色调时结束。预先的“延迟时间间隔”可以定义为直到颜色转变时间间隔开始之前的一些最初时间转折点。时间指示装置操作的总“耗用时间(elapsed time)”是延迟时间间隔和颜色转变时间间隔两者之和。

时间指示装置可以以染料的扩散或者还原染料和氧气在封闭接收器中进行的反应为基础。例如参见美国专利4903254、5633835和3480402以及WO 02/46741。

为了制造基于还原染料和氧气之间反应的时间指示装置，该染料在接收器外部被还原，然后沉积到滤纸基体上。在将其插入到接收器中之前将该基体漂洗。这种方法非常耗时而且提高了制造该装置的过程成本。此外，由于染料和还原剂在滤纸上的吸收无法控制，因此很难精确控制接收器中包装的还原染料和剩余还原剂的量。这就使得颜色转变时间间隔和耗用时间的长度难以控制。

基于氧气和还原态的氧化还原染料之间反应的时间指示技术也可以用于监控包装的时间温度历史，其中根据溶液中锌的浓度确定预设的时间-温度组合。参见例如US3768976，其包括一层压步骤，在囊袋外部发生染料还原。这些步骤尤其可能使制造这种系统的费用提高。此外，该时间指示方法使用了相当量的包含反应性试剂的液体，并且囊袋的破裂会产生安全危险。

因此，由于如前所述的问题，需要提供一种经济的指示时间经过的装置以及该装置的制造方法，而且认为提供其中延迟时间和颜色转变时间都能够精确调节的时间指示装置是有利的。认为提供一种包含时间指示装置的制品是更加有利地，例如可与时间敏感性的产品或装置一起使用的容器或标记。

认为这种时间指示装置及其制造和使用方法与现有技术中可得到的那些相比，为用户提供了显著的成本和性能优势。

发明概述

本发明涉及一种时间指示装置及其制备和使用方法。依照本发明的时间指示装置是以在氧气存在下还原态的氧化还原染料的颜色改变性质为基础的。

本发明的特征在于首先在接收器中引入预设计量的氧化形式的氧化还原染料以及预设有效量的在碱性介质中的还原剂。然后将该接收器密封。氧化形式的氧化还原染料在原位(即在接收器内部)转变为其还原形式。该接收器由一种或多种材料制成，使得氧气能够以0.1cc-密耳/100英寸²-天-大气压～350cc-密耳/100英寸²-天-大气压的氧气传输速率进入接收器的内部容积。

精确控制引入接收器中的氧化染料和还原剂的量，确保在接收器中仅能够形成预设量的还原形式的氧化还原染料。通过控制在接收器中能够形成的还原染料的量，以及控制氧气能够进入接收器的速率(通过选择用于制造接收器的材料和接收器的表面积)，能够精确控制氧化还原染料的颜色转变时间间隔。

引入到接收器中的还原剂的量可以正好为所有量的氧化形式的氧化还原染料转变为还原形式所需的量。可选择地，也可以将多于或少于该量的还原剂引入接收器中。还原剂是包含连二亚硫酸钠(sodiumhydrosulfite(“hydro”))和氢氧化钠(NaOH)的水溶液。在该溶液中也可以包含水分保持剂，例如甘油。

在接收器中也可以引入比氧化还原染料更快和氧气发生反应的氧气清除材料。该氧气清除材料在接收器中的含量是根据进入接收器的氧气传输速率和接收器的表面积确定的，使得在颜色转变时间开始之前限定预设的延迟时间。延迟时间的长度可根据氧气清除材料的量而可调选择。

由于还原剂本身也是氧气清除材料，因此当使用过量的还原剂时，在将氧化染料转变为还原形式所需之外的那部分用于控制延迟时间。在另一些实例中，当使用精确量或更少量的还原剂时(或者如果使用的还原剂不能充当氧气清除剂)，可以在接收器中放置其它氧气清除材料。