专利名称：用于易腐烂消费品剩余使用期的指示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于估算温度变化对易腐烂产品影响的系统，具体涉 及到一种用于易腐烂消费品特别是食品剩余使用期的指示器。
背景技术：
大部分的工业产品，特别是食品、农产品和制药工业的产品，具有在 给定时间期限内发生腐烂直至消失的特性，该期限通常显示为产品的有效 期或终止期。然而，应该说明的是，如通常在所述产品包装上的所表示的 日期，该日期参考以最佳状态存储的完好产品而设定，但是对于消费者而 言，并不总能确定产品在购买之前是否以最佳方式存储。
根据文献US-A-5531180， 一种现有装置能够记录产品特别是速冻食品 所经历的温度变化，并且通过合适的装置指示其范围。然而，这种装置不 能对该产品的剩余使用期提供任何估算，而且由于其记录的信息难以传递 给消费者，他们既没有相关知识也没有技术设备进行这种类型的估算。
在文献W0-A-99/44021中，描述了一个时间-温度指示器，其中一个给 定材料的小杆受到牵引荷载的作用，例如通过弹簧的作用，并且给定材料能够根据温度对牵引作用作出不同反应。通过这种方式，通过适当地选择 可延展的材料和使材料受到牵引荷载的设备就可以得到一个装置，该装置 能为与其相连的产品提供关于产品的剩余使用期的信息。然而，对于实际 应用时，这种类型的方案主要在选择材料的问题上存在一系列的困难；首 先，校准指示器也会出现很大的困难。此外，许多材料会转变成有毒或者 存在一定程度的危害，并且这种事实会使得该装置不能适用在食品或药品 上。最后，这种装置为了得到产品的一个不可逆的剩余使用期而使得其构 造十分复杂。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种装置，该装置能够提供一种为消费者所 易读的表示产品到终止期的剩余使用期的指示，其适用于性质变化的产 品，能够提供可靠且不可逆的指示，产品成本低廉，并且该装置必须由无 毒材料制成，尺寸恰当而且难以损坏。
因此，本发明的目的是一种用于易腐烂消费品剩余使用期的指示器，
包括一种根据所给定函数(function)随温度变化显示可变特性的材料、 作用在所述材料上使其展示上述特性的操纵装置、及连接(linked)到所 述材料/操纵装置组合的指示器装置，所述指示器装置指示相对于产品的有 效期限的剩余使用期，所述材料为一种粘度变量为温度函数的流体，该流体在具有给定截面的管路中流动，操纵装置包括一个能够向所述流体施加
基本上恒压的设备，所述流体的流动连接(linked)到所述指示器装置。
所述能够对所述流体施加恒压的设备包括一种渗透性的溶剂/溶液耦合 剂，其由一个半渗透性的隔膜分隔开并且通过位于其端部的两个可移动的 分隔装置连接到粘度可变的流体的所位于的管路的两个端部上。
在一个实施方式中，所述指示器装置包括一个腔室，该腔室包含通
过一个半渗透性的隔膜与溶剂分隔开并且通过一个不能渗透的可移动的隔
板连接到所述粘度可变的流体的盐溶液；能够造成局部压降的装置，该装 置朝向一个管路打开，该管路连接到溶剂所位于的所述腔室的端部， 一个 可移动的且不能渗透的隔板设置在所述粘度可变的流体和所述溶剂之间； 设置在盐溶液与粘度可变的流体之间的可移动的隔板可以用作一个指示器 装置。
优选的，所述粘度可变的流体是粘度在数千厘泊等级的高粘度流体。 在本发明的一个实施例中，粘度可变的流体与渗透性的耦合剂不相互溶， 并且不互溶的相之间的界面可以构成指示器装置。
通过下面根据附图所进行的相同的、示例性的和非限制性的一个实施 例的详细描述，本发明装置的进一步的优点和特性将变得清晰。其中
图1是本发明指示器装置的第一实施例的平面示意图2是本发明装置的第二实施例的平面视及 图3是图2所示装置的立体图。
具体实施例方式
在图1中，图示根据本发明的装置的第一实施例1为一个容器，其 端部设置有两个连接到管路2的孔101和201。容器1分成一系列腔室
半渗透性膜601将腔室301与容纳在腔室401中的盐溶液411分隔，腔室 301容纳纯溶剂311，腔室401容纳盐溶液411。隔板302设置在腔室301 的另一个端部，其可以移动并且它的另一面朝向腔室211，该腔室211连 接到朝向管路2的孔201。限定腔室401的隔板701也是可以移动的并且 作为腔室501的边界，该腔室501容纳粘性流体102并通过隔片202连接 腔室lll，并且通过孔101连接到管路2。
图1中所示装置的功能根据下面的描述清楚的显示出来。如上所述， 本发明指示器装置的目的是提供一种时间经过(passage of time)的测 量，该测量对经过装置所依附的产品的不同储存温度的时间段分配不同的 评价。为了达到该目的，位于腔室401与腔室501之间的可移动的隔板 701通过渗透压力朝向该后一个腔室移动，该渗透压力由溶剂311朝向盐 溶液411的通道造成。可移动的隔板701的位移也是流体102的粘度的函 数，该流体借助可移动的隔板701的推动通过隔板202的通道212进入管 路2中。随着温度的变化，流体的粘度呈现明显的变化，这样即使很微小的变化也能明显影响到流体的流动；温度升高粘度必然下降，因此当温度 升高时，指示器即可移动的隔板701的移动更快。而且，所述流体在任何 情况下必须具有非常高的粘度，在数千厘泊的等级，这样指示器的向前移 动才十分缓慢。
有利的是，显示出较高的粘度值的流体也会受到温度升高到更高程度 的影响；在这里所描述的情况下，优选使用甘油，其显示的粘度值处于 0° C吋的11000厘泊和25° C时的950厘泊之间。
为了保证渗透效果不会减少，需要选择一种盐，该盐可以在饱和状态 下且存在未溶解的固体时用于装置中。在这种方式下，溶剂尤其是水，通 过半渗透性的隔膜会溶化一部分盐，从而保持溶液浓度基本不变。
在这里，确定那些参数影响可移动的隔板701的向前移动的速度是非 常重要的，如上所述，可移动的隔板受到溶剂/溶液耦合剂(couple)的渗 透压力和流体102的粘度的双重影响。假设只有一个微通道212通过隔板 202，那么移动隔板701向前移动的速度Vp以下列公式计算
<formula>complex formula see original document page 10</formula> (1)其中
v=存在于溶液中溶质溶解的化学物种类的数目
R=一般气体常数
A=取决于隔膜性质的参数Cs=溶液的浓度
Vw=溶剂的具体摩尔体积
T=温度
L=隔板202的微通道212的长度 r=微通道212的半径
S=半渗透性膜601的横截面，相当于容器l的内横截面，及 u(T)=流体的粘度，作为温度的函数，其是可变的。 根据这个公式(1)，很明显溶液的浓度和流体102的粘度对向前移动 的速度Vp同时具有相当大的影响，然而溶液浓度对于温度是常数，而流体 102的粘度以一致的方式随着温度变化。关于浓度的影响，可以认为公式 (1)设计用于那些不是高浓度的溶液，但是其可以用于其他情形而不改变 基本性质。以下面的参考参数作为一个例子 v二2
a二O. 05M S=lcm2 L=lcm r=0.005cm
A=l. 3 x 10—bmol. sec""1, cm—2, atm—1
并且使用甘油作为粘性流体，其有可能从温度为4° C时的VP=0. 58cm/ 每天到温度为10° C时的Vp二0.984cm/每天。这种向前速度的非常明显的变
化使得能够通过合适的方式利用装置的参数在在指示器的向前速度与存储 温度变化的产品的有效使用期之间构建一个适合的关联式。在实践中，对 于每个产品，其"消耗使用期限"是公知的，并且定义了其与存储温度相 关的性质的递减速度，制造考虑这些性质的指示器是一个问题。
上面所述装置的实施方式实际上存在许多缺点首先，作为指示器的 可移动的隔板在移动中要受到摩擦，因此提供的指示要比理论预测的精确 值低。此外，发现对于每个具体产品的持续时间适合的处于饱和状态下的 盐溶液是困难的，并且还要记住装置所必须满足的无毒要求。
图2中，图示根据本发明的指示器装置的第二实施例在一个优选为
可压材料的支撑板10中形成一个腔室103，该腔室103容纳盐溶液113， 并通过一个半渗透性的隔膜203与一个腔室303相连，该腔室303容纳同 一溶液的溶剂313，在该实施例中为水。腔室303通过一个孔323与管路 403相连，在管路中设置有可移动的指示器413，在该实施例中为一个气 泡。在腔室103的与设置隔膜203的相对端部设置一个柔性隔膜204，其 将腔室103中的压力变化传递到粘性流体104，该流体从腔室103的部件 144通过孔104和隔板124上的毛细管134流到管路4中。管路4的相对 端部设置一个膨胀腔室404，该膨胀腔室通过柔性隔膜304分为两个部 分，该隔膜304实际上将粘性流体114与容纳在管路403中的溶剂313分 隔开，该管路通过孔423连通腔室404。
根据该后一个实施例的指示器的操作如下。在该实施例中，压力从渗 透性的耦合剂传递到粘性流体上并且从该粘性流体再传递到渗透性的耦合
剂的溶剂，但是这次要经过柔性隔膜。这些隔膜，例如隔膜204和304， 必须能够对施加在其上的压力产生最小的阻力，并因此必须显示出几乎为 零的张力。
从腔室303经过半渗透性的隔膜203的通路会造成隔膜204的位移， 从而对粘性流体114施加压力，后者经过隔板124上的毛细管134并进入 到管路4中，通过管路其到达腔室404和柔性隔膜304。在这一点的压力 被传递到管路403内的溶剂313的溶剂柱上，进入到指示器部件413插入 的地方。在该实施例中，粘性流体也为甘油，其受到周边环境的温度变化 的影响，并且其通过毛细管134的流动受到该温度变化的影响。
指示器413可以制成如上所述的插入到溶剂中的气泡，可为其合适地 配色以提供适合的对比装置。供选择地，腔室404可以从面向管路403的 部分注满一种与水不相溶的液体，并且最好是着色的流体，在这种方式 中，两种流体的分界面可作为本发明当前实施例装置的指示器。
管路403中的指示器的移动速度可根据下面的公式计算 <formula>complex formula see original document page 13</formula> (2)
这与前面所述的实施例提供的公式a)基本相似，除了在分母上出现
的与管路403相关的尺寸项，即其半径r2，如此命名是为了将其与毛细管的半径n区分开，除此之外，横截面S指的是半渗透性的隔膜203的横截 面，长度L是毛细管134的长度。总体上，管路中指示器的移动速度与本 发明第一实施例装置的指示器的移动速度具有可比性。
从上面所描述的实施例可以看到其优点十分清楚，首先指示器存在这 样的事实，通过与从将压力变化从一种流体传递到另一种流体的装置的物 理分离，指示器不存在摩擦的风险，该摩擦可以使指示器的反应能力不真 实。此外，采用柔性隔膜替代可移动的隔板使得装置设计更加简单并且功 能上更加可靠。
还应该注意的是，在这实施例中应用的几何形状使得可以获得到几乎 不变的渗透效果，而不需要使用处于饱和状态下的盐溶液。实际上，盐溶 液的初始体积比置换到指示器的全部移动行程的水的体积要大的多，该水 的体积大约为初始溶液体积的3-8%。因此，由于盐溶液的稀释造成的渗透 压力的下降值相对于开始时可测量的渗透压力大约为3-8%。这个影响基本 上可确定为忽略不计，因此，任何盐溶液可以在所需的浓度下使用这使 得装置更容易操纵和具有更宽的标定范围。
通常，可以认为在定义用于给定产品的装置的性质时，需要对盐的浓 度进行计算以反映产品的标准使用期，换言之，就是处于基本不变的储存温度下的商业有效期限在温度升高造成的产品使用期下降方面，粘性液体的选择十分关键。
在图3中，图示根据上面描述的实施例而制的指示器装置，相同的数字对应相同的部件。可以看到，用于溶剂的腔室303、用于溶液的腔室 103、补偿腔室404以及管路4和403以一单一工序压入到由可压材料制成 的板10中。腔室303是半圆柱形，如同腔室103为半圆柱形一样，腔室 103在其一个端部具有半球形区段；腔室404是半球形并且管路4和403 是半圆柱形。半渗透性的隔膜203以及柔性隔膜204和304插入到合适的 位置。类似的，半圆柱形的隔板124设置在管路4的入口处，隔板124中 偏心地设置毛细管134。在板10的平面上靠近管路403的边缘，在板10 的片材上或者在设置在相同部位的一个片材上制成一个分度的参考刻度 11，从而提高指示器的可读性。在所述适当地的装入溶剂、盐溶液和粘性 流体的装置的上面，设置一个透明材料的刚性层12，其提供保护和使得所 述装置几乎不会受到损害。
在本发明的进一步的实施例中，可以提供与溶剂和本发明的装置中所 用的溶剂和溶液均不互溶的粘性流体；在这种情况下，从而可以不需安装 用于将粘性流体与溶剂/溶液的耦合剂分隔开可移动的不可渗透的隔板。此 外，粘性流体和溶剂之间的分界面自身可以构成指示器装置，并且为了达 到这个目的，可为粘性流体或溶剂着适当的颜色，从而使得指示器明显可 视。
权利要求
1.一种用于易腐烂消费品剩余使用期的指示器，包括一种根据所给定函数随温度变化显示可变特性的材料、作用在所述材料上使其展示上述特性的操纵装置、及连接到所述材料/操纵装置组合的指示器装置，所述指示器装置指示相对于产品的有效期限的剩余使用期，其特征在于所述材料为一种粘度变量为温度函数的流体(102、114)，该流体在具有给定截面的管路(2、212、4、134)中流动，操纵装置包括一个能够向所述流体(102、114)施加基本上恒压的设备(311、601、411、701、313、203、113、204)，所述流体的流动连接到所述指示器装置(701、413)。
2. 如权利要求1所述的装置，其中，所述能够对所述流体 (102、 114)施加恒压的设备包括一种渗透性的溶剂/溶液耦合剂 (311、 411、 313、 113)，其由一个半渗透性的隔膜(601、 203)分隔 开并且通过位于容纳所述渗透性的耦合剂(311、 411、 313、 113)的 装置(301、 401、 403、 303、 103)的端部的可移动的分隔装置(302、 701、 204、 304)连接到粘度可变的流体(102、 104)所位于的管路(2、 4)的两个端部上。
3. 如权利要求2所述的装置，其包括一个容器(l、 10)，该容 器中限定一个容纳溶液(411、 113)的第一腔室(401、 103)，溶液 (411、 113)通过一个半渗透性的隔膜(601、 203)与安置在一个第二 腔室(301、 303)中的溶剂(311、 313)分隔开并且通过可移动的分隔 装置(701、 204)连接到一个其内设置有粘度可变的流体(102、 114) 的第三腔室(501、 144)，所述第三腔室(501、 144)通过能够造成局 部压降的装置(202、 212、 124、 134)连接到一个管路(2、 4)，该管 路在其相对端部连接到其内设有溶剂.(311、 313)的所述第二腔室 (301、 403、 303)，所述粘度可变的流体(102、 114)与所述溶剂 (311、 313)之间设置有可移动的分隔装置(302、 304)。
4. 如权利要求3所述的装置，其中，设置在所述粘度可变的流 体(114)与所述溶剂(313)之间的所述可移动的分隔装置(304)定位在 一个补偿腔室(404)中，该补偿腔室(404)位于充满所述流体 (114)的所述管路(4)的下游和给定长度和横截面的管路(403)的上 游，管路(403)连接到容纳所述溶剂(313)的所述第二腔室(303)，所 述指示器装置(413)位于所述管路(403)的内部。
5. 如权利要求2至4中任一项所述的装置，其中，其可变的粘 度作为温度的函数的所述流体(102、 114)与溶剂(311、 313)和溶液 (411、 113)均不互溶，所述分隔装置由彼此不互溶的相之间的分界 面构成。
6. 如权利要求3所述的装置，其中，所述可移动的分隔装置是 能够在所述容器(l)内部密封地滑动的刚性隔板(302、 701)。
7. 如权利要求3或6所述的装置，其中，所述溶液(411)是一 种溶质的饱和水溶液，存在着未溶解的固体。
8. 如权利要求2至7中任一项所述的装置，其中，设置在溶液 (411)与粘度可变的流体(102)之间的可移动的分隔装置(701)用作指 示器装置。
9. 如权利要求4所述的指示器，其中，所述可移动的分隔装置 是柔性隔膜(204、 304)。
10. 如权利要求9所述的装置，其中，所述指示器装置包括一 个气泡(413)。
11. 如权利要求9所述的装置，其中，所述指示器装置包括一 种与溶剂不相溶的液体，所述不相溶的液体和/或所述溶剂着有适当 颜色。
12. 如权利要求9至11中任一项所述的装置，其中，所述盐溶 液是给定盐浓度的盐溶液，其中盐是可食用的或者至少是无害的。
13. 如权利要求3至12中任一项所述的装置，其中，所述能够 造成局部压降的装置包括一个设置有一个或多个微通道(212)的隔膜 (202)。
14. 如权利要求1至13中任一项所述的装置，其中所述溶剂是水。
15.如权利要求1至14中任一项所述的装置，其中，所述粘度 可变的流体是粘度在数千厘泊等级的高粘度流体。
16.如权利要求15的装置，其中所述粘度可变的流体是甘油。
全文摘要
一种用于易腐烂消费品剩余使用期的指示器，包括一种根据所给定函数随温度变化显示可变特性的材料、作用在所述材料上使其展示上述特性的操纵装置、及连接到所述材料/操纵装置组合的指示器装置，所述指示器装置指示相对于产品的有效期限的剩余使用期；根据本发明，所述材料为一种粘度变量为温度函数的流体(102、114)，该流体在具有给定截面的管路(2、212、4、134)中流动，操纵装置包括一个能够向所述流体(102、114)施加基本上恒压的设备(311、601、411、701、313、203、113、204)，所述流体的流动连接到所述指示器装置(701、413)。
文档编号G01K3/00GK101203736SQ200680019586
公开日2008年6月18日 申请日期2006年3月21日 优先权日2005年6月3日
发明者马尔科·比安基尼, 马尔科·马斯基耶蒂 申请人:蒙塔尔巴诺工农业食品公司