[发明专利]监测热敏感物品累计受热量的方法及其使用的指示器

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及使用热敏感材料来监测热敏感物品累计受热量的方法。具体地说，本发明涉及利用材料的挥发性质制作时间-温度指示器，通过受热-挥发-吸附的材料转移过程，实现指示器功能部位颜色的变化，显示使用该时间-温度指示器的物品特别是热敏感物品是否因受热过度而变质或失效。

背景技术

一些稳定性对温度非常敏感的物品或产品需要在低温下储存或运输，如大部分疫苗、生物制品、生物活性样品和一部分药品等，以及如鲜奶、奶制品、鲜肉、鲜鱼等新鲜食品等。长期以来，标注有效期或保鲜期是保证这些物品/产品特别是药品或食品安全使用的主要方法，但这些方法往往无法反映那些需要在低温条件下储存和运输的药品或食品是否在超过安全储运温度下暴露过长的时间。采用简单廉价的方法准确指示各种热敏感物品例如需要低温储存的新鲜食品、疫苗(多在2℃～8℃之间)、生物活性样品等是否在储存或运输过程中因为超过安全储运温度而变质、失效或失活，可以使其使用安全和效果得到更好的保证。

上世纪九十年代，世界卫生组织(WHO)开始关注疫苗在冷链储运过程中受热过度问题，因为这会导致疫苗的免疫效果下降，从而降低疫苗的保护作用。随后，WHO呼吁开发一种使用方便、成本低廉的标签，以准确反映疫苗从制造出厂后经运输和储存到达终端用户过程中累计受热的历史。对该标签的基本要求如下：1、能准确指示疫苗是否受热过度从而限制使用受热过度的疫苗；2、体积小，能粘贴到疫苗瓶、安瓿瓶、注射器上；3、从生产到实际使用的整个过程中稳定可靠；4、适合规模生产，成本低廉，能满足联合国儿童基金会(UNICEF)全球疫苗需求。

1996年，美国一家名为TempTime的公司(前身为Lifelines)首先开发出能满足WHO要求的标签，并应用于GlaxoSmithKline、Sanofi-Pasteur和Novartis三家疫苗制造商生产的小儿麻痹症疫苗。Temptime公司供应的标签按照使用功能主要有三类。第一类是临界温度指示器(Critical Temperature Indicator，CTI)，这类标签在温度一旦超过设定值就立即变色。第二类是所谓临界温度-时间指示器(Critical Temperature-Time Indicator，CTTI)，这种标签的变色速度有所延迟，暴露在设定的温度以上数分钟或数十分钟后变色。第三类标签的响应时间需要更长一些，称为时间-温度指示器(Time-Temperature Indicator，TTI)，是感温材料接受特定量的热量后才变色，这类标签才是适合指示疫苗的受热历史的标签。

目前，国际上有关这种时间-温度指示器的专利已经有上百个。这些专利技术按照产品的工作原理，可以分为机械型、化学型、酶反应型、微生物型，聚合物型、电子化学型和扩散型等。这些技术主要是基于材料的机械性质、电性质、扩散性质、生物酶反应、聚合反应等，比较成熟并已商品化的TTI标签主要有三类：聚合物型、酶反应型和扩散型。

聚合物型是由美国TempTime公司开发的，主要是基于取代丁二炔衍生物通过固态1，4-加成聚合反应，生成有颜色的聚合物。该聚合反应的速率随温度的升高而加快，生成的聚合物使颜色不断加深，通过与周边颜色对比，可以指示疫苗是否受热过度。这种标签需要筛选合成合适的聚合单体，且标签制成后需要在-18℃甚至更低的温度下保存。

早期的酶反应型指示器实质上是一类pH值指示器，它通过测量酶催化的脂类底物水解释放质子H+，导致介质的pH值改变，从而引起颜色的变化，指示温度或受热历史。酶促水解反应随温度升高而加快，质子的释放速率也因此加快。具有代表性的是瑞典一家公司研制的Vitsab环形指示器。

更早期的扩散型时间-温度指示器的代表性产品是美国3M公司生产的3M Monitor Mark牌指示器，它基于染料在细绳上的扩散，温度指示范围和响应期取决于染料的类型。另一种形式的扩散型指示器是将特定熔点的材料涂布到多孔基质上，二者的光折射率接近。当涂布的材料在特定的温度以上熔化并扩散到多孔基质中，排出基质孔中的空气后，基质的透光率增加，因而也可实现颜色的变化，显示受热过程。