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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verschlusskappe für Nahrungs-,
Medikamenten-, Getränkebehälter und
andere verderbliche Dinge. Insbesondere betrifft die Erfindung eine
Schrauben/Henkel- bzw. Ösen-
oder Klappen-Verschlusskappe
zum Anbringen an Flaschen oder andere Behälter, wobei die Verschlusskappe
eine Anzeigevorrichtung der Lebensdauer enthält.
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Das
Bewusstsein der Verbraucher im Hinblick auf die Produktfrische hat
zur weltverbreiteten Praxis geführt,
dieses Thema durch eine angemessene Produktmarkierung zu adressieren.
Die Markierung stellt normalerweise, wo es von Bedeutung ist, Informationen
bezüglich
der Frische und der vorgeschlagenen Lagermethode des Produkts bereit.
Diese Information kann ein Datum der Herstellung, ein "sell by- oder ein "best before"-Datum enthalten.
Ein "sell by"-Datum gibt an, bis
zu welchem Datum das Produkt an den Verbraucher verkauft sein muss.
Ein "best bevor"-Datum gibt an, wann
das Produkt durch den Verkäufer
oder den Verbraucher verworfen werden muss.
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Die
empfohlene Lagermethode gibt normalerweise an, ob das Produkt im
Kühlschrank
oder Gefrierschrank gelagert werden soll und ob diese Lagermethode
vom Zeitpunkt des Erwerbs oder vom Zeitpunkt der ersten Öffnung an
verwendet werden soll. Die erstere Methode wird normalerweise für Molkereiprodukte
verwendet, wohingegen die letztere Methode normalerweise passender
ist für
Marmeladen, Soßenkonserven
und flüssige
Medikamente. Bei einigen Artikeln wird die Markierung auch Angaben darüber machen,
wie lange das Produkt aufgehoben werden kann, nachdem es erstmals
geöffnet
wurde. Die Logik dahinter ist, dass, wenn das Produkt unter sterilen
Bedingungen erzeugt und verpackt wird, erst nach diesem ersten Öffnen eine
Kontamination auftreten kann.
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Es
ist eine Anzahl von Produkten entwickelt und vermarktet worden,
welche das Konzept der aktiven Markierung realisieren. Diese Produkte
enthalten ein geschlossenes chemisches System, welches entweder
als eine Funktion der seit der Aktivierung vergangenen Zeit oder
durch Integration von Zeit und Temperatur seit der Aktivierung die
Farbe verändert. Die
Letztgenannten werden TTIs (Zeit-Temperatur-Anzeigegeräte, "Time-Temperature-Indicators") genannt, wohingegen
die Erstgenannten nur das Verstreichen der Zeit anzeigen. Die technischen
Daten eines TTI können
so eingestellt werden, dass diejenigen des Nahrungsmittels in der
Verpackung emuliert werden. Angenommen, dass das TTI auf der Verpackung
platziert wird und bei der Produktion der Nahrung aktiviert wird,
so gibt das TTI folglich eine genaue Anzeige der Frische der Nahrung
wieder, welche die unvorhersagbaren Veränderungen der Verteilungskette
berücksichtigt.
Insbesondere, wenn das Produkt währen
eines Teils der Verteilungskette nicht bei der entsprechenden Temperatur
gehalten wurde, gibt das TTI dem Verbraucher einen Hinweis darauf.
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Die
U.S. Patente 4,292,916, 5,053,339, 5,446,705 und 5,633,835 beschreiben
die Farbe ändernde
Vorrichtungen zur Kontrolle der Haltbarkeit von verderblichen Produkten.
Diese Vorrichtungen werden ausgelöst durch physikalisches Inkontaktbringen
von reaktiven Schichten, sodass die Reaktion beginnt, und dieser
Vorgang kann nur zum Zeitpunkt der Verpackung bequem durchgeführt werden. Dieser
Ansatz ist geeignet zur Kontrolle der Verschlechterung von Nahrungsmitteln,
welche während der
gesamten Verteilungskette an Frische verlieren. Das U.S. Patent
5,555,223 beschreibt ein Verfahren zum Anbringen von Anzeigegeräten zur
Zeitkontrolle bei der Verpackung, einschließlich des Schritts des Einstellens
der Zeitschaltuhr auf den genauen Herstellungszeitpunkt.
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Jedoch
gibt es einen wesentlichen Anteil an Nahrung und Medikamenten und
anderen verderblichen Dingen, bei welchen eine wesentliche Verschlechterung
erst einzutreten beginnt, wenn die Verpackung geöffnet wird. Für diese
verderblichen Dinge werden die vorhandenen Zeitmessgeräte wahrscheinlich
irreführende
Ergebnisse erzeugen, dadurch, dass sie kein einfaches und idiotensicheres Mittel
zur Aktivierung zum Zeitpunkt der Öffnung der Verpackung aufweisen.
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Es
ist deshalb die Absicht der vorliegenden Erfindung, die Mängel der
oben beschriebenen Lösungen
zu vermeiden durch die Bereitstellung eines einfachen und geeigneten
Mittels zur Aktivierung einer Lebensdaueranzeige für Nahrungs mittel,
Medikamente und andere verderbliche Dinge, welche eine lange Haltbarkeit
besitzen, welche sich aber nach dem Öffnen verschlechtern. Folglich
ist ein Schlüsselelement
der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines Öffnungsverfahrens, welches
die Lebensdaueranzeige aktiviert.
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Im
Fachgebiet sind zahlreiche Beispiele für intelligente Öffnungsmechanismen
bekannt. Die einfachsten sind fälschungssichere
Mechanismen, wobei nach einem ersten Einsatz eine klare Anzeige
bereitgestellt wird, dass die Verpackung geöffnet worden ist. Beispiele
sind in den U.S. Patenten Nr. 4,570,825, 4,572,387, 5,115,929 und
5,829,613 zu finden.
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Im
Fachgebiet sind auch Anzeigenkappen bekannt, welche in erster Linie
für Medizinbehälter vorgesehen
sind, bei welchen der Zeitpunkt der Einnahme der Dosis auf der Kappe
gezeigt wird. Die U.S. Patente 3,960,713 und 4,920,912 verwenden beide
eine Zeitskala in der Kappe, welche gedreht werden kann, um die
gewünschte
Zeit anzuzeigen, normalerweise die Zeit der nächsten Dosis. Die U.S. Patente
Nr. 5,009,338, 5,229,701 und 5,261,548, alle von A. Baker et al.,
beschreiben Kappen mit mechanischen Mechanismen, welche jedes Mal
automatisch die Einstellung auf der Zeitskala zur nächsten Position
vorrücken,
wenn die Kappe wieder angebracht wird. Das U.S. Patent 5,358,117
beschreibt die Verwendung eines Zeigers, welcher in die Kappe montiert
ist, um die Zeit anzuzeigen, wenn die nächste Dosis eingenommen werden
muss. Das U.S. Patent 5,720,392 beschreibt eine Kappe mit einem
eingelassenen Zifferblatt und mit zwei Zeigern, einer zeigt, wenn
die Medikamente zuletzt eingenommen wurden, und der andere zeigt,
wann die nächste
Dosis fällig
ist.
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Im
Fachgebiet sind auch automatische Zeitmessgeräte bekannt, welche in Flaschenkappen
eingebaut sind, aktiviert durch das Ineinandergreifen der Kappe
im Verhältnis
zur Flasche, um an dem Zeitpunkt einen Alarm zu geben, an dem die
nächste
Dosis genommen werden muss. Das U.S. Patent 4,367,955 beschreibt
eine Zeitmessgerätkappe,
welche durch das Ineinandergreifen der Kappe mit dem Behälter aktiviert
wird. Die Zeitmessvorrichtung, die enthalten ist, wird entweder
als eine elektronische Zeitschaltung oder als ein mechanischer Hemmungsmechanismus
beschrieben. Im letzteren Fall zieht das Drehen der Kappe beim Verschließen des Behälters den
Antrieb des Mechanismus auf. In beiden Fällen wird sowohl ein hörbares als
auch ein visuelles Signal an dem Zeitpunkt gegeben, an dem die nächste Dosis
eingenommen werden muss. Ähnliche
elektronische Mechanismen zur Zeitmessung werden in den U.S. Patenten
5,233,571 und 5,313,439 beschrieben. Das U.S. Patent 5,457,665 beschreibt
ein mechanisches Zeitmessgerät
in einer Kappe, eingeführt
mittels einer Kugel, welche langsam durch eine Röhre, welche eine viskose Lösung enthält, aufsteigt,
dieser Mechanismus ist jedoch abhängig von der Schwerkraft und
der Ausrichtung.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nahrungsmittel-
oder Medikamenten-Lebensdaueranzeige für Nahrungsmittel, Medikamente
oder andere verderbliche Dinge bereitzustellen, welche eine lange
Haltbarkeit besitzen, aber welche sofort nach einem ersten Öffnen der
Verpackung beginnen, sich zu verschlechtern. Es ist eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine maximal leichte Handhabung
und idiotensicheren Bedienung sicherzustellen, dadurch dass sichergestellt
wird, dass der Vorgang des Öffnens
der Verpackung das Anzeigegerät
aktiviert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Anzeigegerät in einen Behälter oder
eine Verschlusskappe einer Flasche integriert, sodass das erste Öffnen dieser
Verschlusskappe das Anzeigegerät
aktiviert.
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Erfindungsgemäß wird folglich
nun eine Verschlusskappe für
einen hermetisch verschlossenen Behälter bereitgestellt, wobei
die Verschlusskappe eine visuell beobachtbare Anzeige der seit der Öffnung des
Verschlusses des Behälters
vergangenen Zeit bereitstellt, wobei die Verschlusskappe Mittel zum
Freisetzen einer Chemikalie umfasst, welche eine Farbänderung
in einer darin gebildeten Kammer bewirkt, wobei die Kammer mit einem
durchsichtigen Bereich zur Betrachtung ihrer Inhalte versehen ist, und
wobei die freigesetzte Chemikalie mit der Zeit eine zunehmende Farbänderung
des Bereichs bewirkt, worin die Kammer einen porösen Streifen für eine kontrollierte
Wanderung der Chemikalie enthält, wobei
die Farbänderung
im Laufe der Zeit fortschreitet, um die seit der Öffnung des
Verschlusses vergangene Zeit anzuzeigen, wobei die Anordnung so ist, dass
eine Manipulation der Verschlusskappe zum Öffnen des Behälters und
des Verschlusses eine Aktivierung des Mittels zur Freisetzung bewirkt.
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In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Verschlusskappe für einen
hermetisch verschlossenen Behälter
bereitgestellt, wobei die Verschlusskappe eine visuell beobachtbare
Anzeige der seit der Öffnung
des Verschlusses des Behälters
vergangenen Zeit bereitstellt, wobei die Verschlusskappe Mittel zum
Freisetzen einer Chemikalie umfasst, welche eine Farbänderung
bewirkt, welche eine darin gebildete Kammer durchquert, wobei die
Kammer mit einem durchsichtigen Bereich zur Betrachtung ihrer Inhalte
versehen ist, und wobei die freigesetzte Chemikalie eine mit der
Zeit zunehmende, fortschreitende graphische Farbänderung des Bereichs bewirkt,
wobei die Anordnung so ist, dass eine Manipulation der Verschlusskappe
zum Öffnen
des Behälters
und des Verschlusses eine Aktivierung des Mittels zur Freisetzung
bewirkt.
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In
einer zweiten Art der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wird eine Verschlusskappe für einen hermetisch verschlossenen
Behälter
gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt, wobei die Verschlusskappe eine visuell beobachtbare
Anzeige der seit der Öffnung
des Verschlusses des Behälters
vergangenen Zeit bereitstellt, wobei die Verschlusskappe Mittel
zum Freisetzen einer Chemikalie umfasst, welche eine temperaturabhängige Farbänderung
in einer darin gebildeten Kammer bewirkt, wobei die Kammer mit einem durchsichtigen
Bereich zur Betrachtung ihrer Inhalte versehen ist, und die freigesetzte
Chemikalie mit der Zeit und Temperatur eine Farbänderung des Bereichs bewirkt,
wobei die Anordnung so ist, dass eine Manipulation der Verschlusskappe
zum Öffnen
des Behälters
und des Verschlusses eine Aktivierung des Mittels zur Freisetzung
bewirkt.
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In
WO 99 24329 und
US 5,265,744 sind
zwei Arten von fälschungssicheren
Verschlusskappen für hermetisch
verschlossene Behälter
gezeigt, einschließlich
Mittel zur Freisetzung einer Chemikalie, welche eine Farbänderung
in einer darin gebildeten Kammer bewirkt, wobei die Anordnung so
ist, dass eine Manipulation der Verschlusskappe zum Öffnen des
Behälters
und des Verschlusses eine Aktivierung des Mittels zur Freisetzung
bewirkt.
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Die
Farbänderung
zeigt jedoch einfach nur an, dass der Behälter geöffnet wurde, um einen Verbraucher
zu warnen, dass sich an der Verschlusskappe zu schaffen gemacht
wurde und dass eine Gefahr besteht, dass eine fremde Substanz in
den Behälter hineingelangt
ist und dass die Inhalte beschädigt
sein könnten.
Diese Veröffentlichungen
erwägen
weder ein Mittel zur Bereitstellung einer visuell beobachtbaren
Anzeige der seit der Öffnung
des Verschlusses des Behälters
vergangenen Zeit noch schlagen sie dieses vor, und bestimmt lehren
sie nicht oder schlagen die Verwendung einer Verschlusskappe vor,
einschließlich
Mittel zum Freisetzen einer Chemikalie vor, welche eine Farbänderung
in einer darin gebildeten Kammer bewirkt, wobei die Kammer mit einem durchsichtigen
Bereich zur Betrachtung ihrer Inhalte versehen ist und die freigesetzte
Chemikalie mit der Zeit eine zunehmende Farbänderung des Bereichs bewirkt,
wobei die Kammer einen porösen
Streifen für
eine kontrollierte Wanderung der Chemikalie enthält, wobei die Farbänderung
im Lauf der Zeit fortschreitet, um die seit der Öffnung des Verschlusses vergangene
Zeit anzuzeigen, wobei die Anordnung so ist, dass eine Manipulation
der Verschlusskappe zum Öffnen
des Behälters
und des Verschlusses eine Aktivierung des Mittels zur Freisetzung
bewirkt.
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Im
U.S. Patent 4,292,916 wird ein Einweganzeigegerät für Zeit und Lagerbedingungen
des Produkt beschrieben und beansprucht zum Anzeigen des Zeitverlaufs
alleine oder des Zeitverlaufs abgestimmt mit verschiedenen umgebenden
physikalischen Umweltbedingungen, diese Vorrichtung umfasst jedoch
eine erste Schicht, welche auf den hinsichtlich der Zeitmessung
zu untersuchenden Gegenstand platziert wird, wenn die Zeitmessung
beginnen soll, und deshalb ist das Patent so gestaltet, dass der
Ablauf der Haltbarkeit eines verschlossenen Behälters angezeigt wird, wobei
Lagerbedingungen berücksichtigt
werden, aber das Patent lehrt nicht oder schlägt nicht die Verwendung des
Mittels zur Anzeige vor, um die von der Öffnung des Verschlusses des Behälters vergangene
Zeit anzuzeigen, wobei die Anordnung so ist, dass eine Manipulation
der Verschlusskappe zum Öffnen
des Behälters
und des Verschlusses eine Aktivierung des Mittels zur Freisetzung
bewirkt.
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Weiterhin
wird angemerkt, dass das Patent bereits 1981 veröffentlicht wurde, d.h. mehr
als 20 Jahre zuvor und folglich mehr als 11 Jahre vor dem Einreichen
der Anmeldung, welche das U.S. Patent 5,265,744 ergab, und mehr
als 16 Jahre vor dem Einreichen der Anmeldung, welche die Veröffentlichung von
WO 99/24329 ergab, und nichtsdestotrotz bis jetzt nicht vorgeschlagen
worden ist, ein Mittel zur Anzeige, wie hierin beschrieben, zu verwenden,
welches durch das Öffnen
einer Verschlusskappe aktiviert wird, diese Kombination wird erst
in der vorliegenden Beschreibung zum ersten Mal vorgeschlagen.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung umfasst die Verschlusskappe mindestens
zwei Teile, welche relativ zueinander beweglich sind und dazwischen
die Kammer bilden, wobei mindestens eines der Teile mit dem durchsichtigen
Bereich zur Betrachtung der Kammer versehen ist.
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Bevorzugt
umfasst eines der Teile eine Vertiefung mit einer flüssigkeitshaltigen
Kapsel und das andere Teil ist mit einem Vorsprung versehen, welcher
beim Öffnen
des Behälters
mit der Vertiefung angeglichen wird und so angepasst ist, dass die
flüssigkeitshaltige
Kapsel aufgerissen wird.
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In
besonders bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung enthält
die Kapsel einen porösen
Streifen für
eine kontrollierte Wanderung der Chemikalie und der poröse Streifen
kann bevorzugt aus einem mikroporösen Material hergestellt werden.
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Es
wird klar, dass der Gegenstand der vorliegenden Erfindung auf zahlreiche
Arten ausgeführt werden
kann, wie auch in den hierin folgenden Beispielen beschrieben, durch
Verwendung verschiedener Farbänderungsreaktionen
und/oder Farbstoffe.
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Folglich
ist die Kammer beispielsweise mit einem Streifen versehen, welcher
einen die Farbe ändernden
Indikator in einem porösen
Medium und ein flüssiges
Reagenz enthält,
welches sich langsam entlang des Mediums ausbreitet, um eine Farbänderung
zu bewirken, wobei das Reagenz als ein Ergebnis der Bewegung der
zwei Teile der Verschlusskappe im Verhältnis zueinander freigesetzt
wird.
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Alternativ
ist die Kammer mit einem Streifen versehen, welcher ein Reagenz
in einem porösen Medium
umfasst, und die Kapsel enthält
einen die Farbe ändernden
Indikator, welcher sich langsam entlang des Mediums ausbreitet,
um eine Farbänderung
zu bewirken, wobei der Indikator als ein Ergebnis der Bewe gung der
zwei Teile der Verschlusskappe im Verhältnis zueinander freigesetzt
wird.
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Wie
dargestellt, bewirkt die Chemikalie in bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eine Reaktion, welche eine Farbänderung
in Verbindung mit einem in der Kammer enthaltenen Reagenz betrifft,
beispielsweise worin die Reaktion auf der Wechselwirkung zwischen
einem Chelatbildner und einer Metallionenlösung beruht, oder worin die
Reaktion auf der Wechselwirkung zwischen einem pH-Indikator und
einer Base beruht, oder worin die Reaktion auf der Wechselwirkung
zwischen einem pH-Indikator und einer Säure beruht, oder worin die
Reaktion auf der Wechselwirkung zwischen einem Redoxindikator und
einem Reduktionsmittel beruht, zwischen einem Enzym und einem Substratsystem,
oder wobei die Reaktion auf der Wechselwirkung zwischen einem Redoxindikator
und einem Oxidationsmittel beruht.
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In
einer der bevorzugten Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung ist die Chemikalie ein Farbstoff und der
Farbstoff wandert langsam durch ein poröses Medium, wobei das Medium
zumindest teilweise durch einen durchsichtigen Bereich in der Verschlusskappe
sichtbar ist, wobei sich eine Farbänderungsfront ergibt, welche
entlang des Mediums fortschreitet, wobei graphisch das Verstreichen
der Zeit angezeigt wird.
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Die
Erfindung wird nun im Zusammenhang mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen
unter Verweis auf die folgenden erläuternden Figuren beschrieben,
sodass sie umfassender verstanden werden kann.
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Nun
wird unter besonderem Verweis auf die Figuren im einzelnen betont,
dass die Einzelheiten beispielhaft und ausschließlich zum Zweck einer erläuternden
Erörterung
der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gezeigt sind, und gezeigt werden zur
Bereitstellung dessen, was für
die nützlichste
und am leichtesten verständliche
Beschreibung der Prinzipien und konzeptuellen Aspekte der Erfindung
gehalten wird. Im Hinblick darauf wird kein Versuch unternommen,
strukturelle Einzelheiten der Erfindung ausführlicher zu zeigen, als für ein grundsätzliches
Verständnis
der Erfindung notwendig ist, durch die Beschreibung zusammen mit
den Zeichnungen wird für
Fachleute offen sichtlich, wie die verschiedenen Formen der Erfindung
in der Praxis dargestellt werden können.
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In
den Zeichnungen:
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ist 1a eine
perspektivische Außenansicht
einer erfindungsgemäßen bevorzugten
Ausführungsform
der Lebensdauer-Verschlusskappe, zusammengefügt mit einer Flasche;
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ist 1b eine
Darstellung der 1a in aufgelösten Einzelheiten;
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ist 2 eine
perspektivische Ansicht der gleichen Ausführungsform der Verschlusskappe,
wobei ein Teil der äußeren Verschlusskappe
weggeschnitten ist, um die inneren Einzelheiten zu zeigen;
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ist 3a ein
vergrößerter Ausschnitt
des Höhenquerschnitts,
welcher die Einzelheiten des Anzeigengeräts vor dem Öffnen des Behälters zeigt;
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ist 3b das
gleiche wie 3a, aber nach dem Öffnen des
Behälters;
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ist 4a eine
weiter vergrößerte Ansicht
eines Anzeigengeräts,
welches in einer Schichtverpackung enthalten ist;
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ist 4b das
gleiche wie 4a, aber nach dem Öffnen; und
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ist 5 ein
vergrößerter Ausschnitt
des Höhenquerschnitts,
welcher Einzelheiten eines Zeit-Temperatur- Anzeigengeräts nach
dem Öffnen des
Behälters
zeigt.
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In
den folgenden Figuren werden gleichnamige Zahlen verwendet, um gleichnamige
Teile zu bezeichnen.
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In
den 1a und 1b ist
eine beispielhafte Lebensdauer-Verschlusskappe 18 gemäß der vorliegenden
Erfindung zu sehen. Eine typische Schrauben- oder Henkel- bzw. Ösen-Innenkappe 10 ist
mit einer Flasche 11 und mit einer Außenkappe 12 verbunden,
welche eng über
die Innenkappe 10 passt. Die Außenkappe 12 kann vollständig durchsichtig
sein; aber in der gezeigten Ausführungsform ist
nur ein Fenster 14 durchsichtig. Das Fenster 14 ermöglicht die
Betrachtung einer Anzeigevorrichtung 16, deren Farbe eine
Anzeige der Lebensdauer des Produkts angibt. Verschiedene Ausführungsformen der
Anzeigevorrichtung 16 werden unter Verweis auf die folgenden
Figuren beschrieben.
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Die
zusammengesetzte Verschlusskappe 18 funktioniert wie folgt:
Beim ersten Drehen der Verschlusskappe 18 gegen den Uhrzeigersinn
dreht sich die Außenkappe 12 relativ
zur Innenkappe 10 um einen Teil einer Drehung, von diesem
Punkt an werden die Innenkappe 10 und die Außenkappe 12 zusammengeschlossen
und drehen sich von da an als eine komplette Einheit.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist die Verschlusskappe 18 nun
weiterhin im Detail zu sehen. Die obere Fläche 20 der Innenkappe 10,
gesehen durch den Ausschnitt, weist einen vorstehenden Keil 22 und
einen benachbarten Stoppblock 24 auf. Die Außenkappe 12 besitzt
einen abwärts
gerichteten Reiter (aufgrund des Ausschnitts nicht zu sehen), der,
wenn die Außenkappe 12 gegen
den Uhrzeigersinn gedreht wird, über
den Keil 22 fährt
und sich im Raum zwischen dem Keil 22 und dem Stoppblock 24 setzt,
wobei die zwei Teile 10, 12 der Verschlusskappe 18 zusammengeschlossen
werden. Die Funktion des zusätzlichen
Vorsprungs 26 wird unter Verweis auf 3b erklärt werden.
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Die 3a und 3b veranschaulichen, wie
die Anzeigevorrichtung 16 während der ersten Öffnung der
Verschlusskappe 18, welche in den Figuren zuvor beschrieben
wird, betätigt
wird. Die Außenkappe 12 umfasst
eine Vertiefung 28, in welcher eine Flüssigkeitskapsel 30 lokalisiert
ist, welche ein Teil der Anzeigevorrichtung 16 ist. Wenn
die Außenkappe 12 relativ
zur Innenkappe 10 gedreht wird, kontaktiert der Vorsprung 26 die
Anzeigevorrichtung 16 und presst die Kapsel 30 gegen
eine Fläche 32 der
Außenkappe 12,
wobei die Kapsel 30 zerrissen wird und ihre Flüssigkeit 33 freigesetzt
wird, und die Wirkungsweise des Lebensdauer-Messmechanismus in Gang gesetzt
wird.
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Der
unter der Innenkappe 10 gezeigte Gegenstand ist eine elastische
Dichtungsscheibe 34.
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In
den 4a und 4b ist
ein vergrößerter Ausschnitt
zu sehen, welcher die Arbeitsweise einer bevorzugten Ausführungsform
der Anzeigevorrichtung 16 zeigt. Die zerrissene Kapsel 36 setzt
die Flüssigkeit 33 frei,
welche sie in der Vertiefung 38 enthielt, welche nun als
ein Reservoir für
einen porösen
Streifen 40 fungiert. Die Wanderung der Flüssigkeit 33 entlang
des Streifens 40 verursacht eine Front 42 entlang
des Streifens 40. Solch ein Fortschreiten ist sichtbar
als eine Farbänderung,
und das Ausmaß des
Vorrückens
zeigt das Fortschreiten der Zeit seit dem Zerreißen der Kapsel 30 und
folglich die seit dem ersten Öffnen
der Verschlusskappe vergangene Zeit.
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In
der gezeigten bevorzugten Ausführungsform
ist der poröse
Streifen 40 innen an eine durchsichtige Schichtverpackung 44 montiert,
sodass der Weg der Flüssigkeitswanderung
auf den des porösen Streifens 40 beschränkt ist.
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Es
können
zum Erreichen einer Farbänderungsfront,
welche langsam entlang eines porösen Streifens 40 fortschreitet,
eine Menge von Systemen der Flüssigkeitswanderung
und des Farbwechsels verwendet werden.
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Bei
Verwendung eines porösen
Mediums, wie etwa Papier oder ein anderes auf Cellulose basierendes
Medium, ist die Wanderungsgeschwindigkeit relativ schnell, im Bereich
von Stunden bis Tagen, um einen 2 cm langen Streifen zu durchqueren, solch
eine Wanderung ist hauptsächlich
einer Kapillarwirkung zuzuschreiben. Für eine langsamere Wanderung
kann ein mikroporöses
Material verwendet werden, um zu erreichen, dass die Wanderung Wochen
oder Monate dauert, um einen 2 cm-Streifen zu überqueren. Der Mechanismus
einer solchen Wanderung ist hauptsächlich ein Diffusionsmechanismus.
In einer bevorzugten Ausführungsform
eines Mechanismus zur Flüssigkeitswanderung
durch ein mikroporöses
Medium ist solch ein Medium ein Sol-Gel, dotiert mit einem Reagenz,
und das Reaktionssystem der Farbänderung
ist eine Chelatbildungsreaktion.
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Die
verwendete Flüssigkeit
ist eine Zinklösung,
welche langsam durch den Sol-Gel-Streifen diffundiert, wobei beim
Fortschreiten eine Reaktion mit dem Dotierstoff stattfindet. Ein
geeigneter Chelatbildner ist 4-(2-Pyridylazo)resorcinolmononatriumsalz,
hierin nachfolgend als PAR bezeichnet, welches eine Farbänderung
von gelb nach rot bewirkt. Wenn die Diffusionsfront entlang des
dotierten Sol-Gel-Streifens fortschreitet, kann die sich ergebende
scharfe Farbveränderung
von oben durch einen durchsichtigen Abschnitt, der über dem
Streifen montiert ist, klar gesehen werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
betrifft ein geeignetes Trägermaterial
für das
dotierte Sol-Gel, wie etwa Standardlaserdrucker-Qualitätspapier
(80 g/m2), welches in Streifen von 1 cm
bis 2,5 cm geschnitten wird und mit dem PAR- dotierten Sol-Gel durch Tauchen beschichtet
ist, wobei eine mikroporöse
Verbundmatrix erzeugt wird.
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Die
Herstellung des dotierten Sol-Gel-Fluids wird wie folgt durchgeführt:
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5
ml einer Tetraethyloxysilanlösung
wird zu einer gerührten
Lösung
zugegeben, welche aus 10 ml Ethanol, 1,6 ml dreifach destilliertem
Wasser, 4 Tropfen konzentrierter (33 %) Salzsäure (HCl) und 0,1 g PAR besteht.
Nachdem für
weitere 5 Minuten gerührt
wird, werden 0,3 g Hexadecyltrimethylammoniumbromid zugegeben und
gerührt,
bis die Lösung homogen
wird. Die Lösung
wird für
weitere 2 Stunden gerührt.
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Das
Eintauchen des Papiers in dieses Sol-Gel-Fluid wird wie folgt durchgeführt:
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Der
Papierstreifen wird von einer Tauchmaschine an einem Ende gehalten.
Er wird in die nicht gerührte
Lösung
abgesenkt und wird dann mit einer Geschwindigkeit von 0,08 cm/sec
herausgezogen. Die Trocknung und Härtung wird durch Einlegen des Papiers
in einen Ofen bei 50 °C
für 24
Stunden bewirkt. Das Laminieren wird bei 150 °C mit 250 μm Laminat durchgeführt.
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Für einen
Fachmann ist offensichtlich, dass eine Anzahl von alternativen Flüssigkeitswanderungsmedien,
eine Anzahl von alternativen Reaktionsmechanismen, eine Anzahl von
Verfahren zur Imprägnierung
oder Dotierung eines Trägermaterials und
eine Anzahl von Laminierungsarten durchführbar sind.
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Eine
Anzahl von mikroporösen
Medien ermöglicht,
dass eine langsame Diffusionswirkung realisiert wird. Beispiele
umfassen ein mit Partikel gefülltes
Teflon EmporeTM (erhältlich von der Firma Minnesota
Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota, USA), Silikagel
oder ein mikroporöses polymeres
Material, wie etwa TeslinTM (erhältlich von der
Firma PPG Industries Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, USA).
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Einige
alternative Systeme, welche eine ähnliche Farbänderung
wie die bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform
erzeugen können,
sind unten aufgeführt:
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Um
andere Chelatbildungsreaktionen durchzuführen, können alternative Chelatbildner,
wie etwa 1,10-Phenanthrolin, Zincon oder 2,2'-Bichinolin (Cupron) in das poröse Medium
eingebracht oder dotiert werden. Alternative flüssige Reagenzien, welche in das
poröse
Medium wandern, umfassen Lösungen von
weiteren Ionen, wie etwa von Kupfer, Eisen und von Calcium.
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Um
Säure/Base-Reaktionssysteme
auszuführen,
können
geeignete pH-Indikatoren,
einschließlich
Bromthymolblau, Methylrot, Cresolrot, in das poröse Medium eingebracht oder
dotiert werden. Geeignete saure oder basische flüssige Reagenzien, welche in
das poröse
Medium migrieren, umfassen Salzsäure,
Zitronensäure
und Ascorbinsäure,
und Basen umfassen Lösungen
von Natriumhydroxid und Natriumhydrogenphosphat.
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Um
Redoxreaktionen auszuführen,
können Redoxindikatoren,
wie etwa n-Phenylanthranilsäure, oder
ein bleichbarer Farbstoff in das poröse Medium eingebracht oder
dotiert werden. Alternative flüssige Reagenzien,
welche in das poröse
Medium wandern, umfassen Lösungen
von Bleichpulver oder von Vanadiumsalzen.
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Um
ein nicht reaktives System auszuführen, kann ein poröses Medium
ohne eingebettete Reagenzien von einem Farbstoff langsam durchdrungen werden.
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Um
ein temperatursensitives System auszuführen, kann ein Enzym, wie etwa
Lipase, in das poröse
Medium eingebracht oder dotiert werden, zusammen mit einem geeigneten
Indikator, wie etwa Bromthymolblau, und ein Substrat, wie etwa Tricaproin,
kann durch das poröse
Medium wandern.
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Eine
alternative bevorzugte Ausführungsform,
welche auf dem gleichen physikalischen Design basiert, welches in
den 3a und 3b und den 4a und 4b gezeigt
ist, verwendet ein nicht reaktives System, um die Lebensdaueranzeige auszuführen, wobei
der verwendete Wanderungsmechanismus die langsame Diffusion eines
Farbstoffs durch ein kommerziell erhältliches mikroporöses Medium
ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Diffusionsmedium das stark gefüllte mikroporöse Polyolefin
Teslin, und der Farbstoff ist ein roter Lebensmittelfarbstoff (wie
er von der Firma McCormick & Co.
Inc., Hunt Valley, MD, USA erhältlich
ist). Bei Aktivierung diffundiert der Farbstoff weiter langsam durch
den Teslinstreifen, wobei sich seine Farbe von weiß nach rot ändert. Wenn
die Diffusionsfront entlang des Teslinstreifens fortschreitet, kann
die scharfe Farbveränderung,
welche sich ergibt, durch ein zumindest teilweise durchsichtiges
Fenster, welches oberhalb des Streifens montiert ist, klar gesehen
werden.
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In
einer Modifikation dieses Systems wird ein nicht durchsichtiges
poröses
Medium bei Penetration durch eine Flüssigkeit durchsichtig, wobei
ein farbiger Hintergrund zum Vorschein kommt, welcher sich hinter
dem porösen
Medium befindet.
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In
dem Beispiel oben ist der Fortschritt einer Wanderungsfront von
oben sichtbar als Fortschritt einer Farbänderungslinie. Da die Diffusionsraten
gegenüber
der Temperatur relativ unempfindlich sind, ist diese Ausführung vorteilhaft,
wenn nur die seit der Öffnung
vergangene Zeit angezeigt werden soll.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine größere Temperaturempfindlichkeit
der Diffusionsrate erhalten durch ein mikroporöses Medium, dessen Porengröße eine Funktion
der Temperatur darstellt. In solch einer Ausführungsform ergibt ein Anstieg
der Temperatur einen Anstieg der durchschnittlichen Porengröße des mikroporösen Mediums,
wobei eine größere Mobilität der wandernden
Spezies durch das mikroporöse
Medium ermöglicht
wird.
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Andere
Mittel zum Erreichen einer größeren Temperaturempfindlichkeit
können
das Steigern der Viskosität
der diffundierenden Flüssigkeit
umfassen, wie beispielsweise im U.S. Patent 5,667,303 beschrieben
wird, und dessen relevante Lehren sind hierin durch Verweis enthalten.
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Um
die Temperaturempfindlichkeit zu steigern, betrifft eine alternative
Ausführungsform
Reaktionen, deren Geschwindigkeiten stark temperaturabhängig sind,
wie etwa enyzmatische/Substratreaktionen. In solchen Fällen betrifft
die Ausführungsform die
Wanderung eines Reagenz mit einem anderen Reagenz mit einer Geschwindigkeit,
die wesentlich schneller ist als eine Diffusion, wie etwa das Mischen von
zwei Flüssigkeiten,
um ein homogenisiertes Gemisch zu erzeugen, welches dann fortschreitet
und mit einer Rate reagiert, die im höchsten Maße temperaturabhängig ist.
Die sich ergebenden Farbveränderungen
werden dann von oben durch ein Fenster gesehen.
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Unter
Hinweis auf 5 ist nun eine Ausführung eines
Zeit-Temperatur-Anzeigegeräts der erfindungsgemäßen Verschlusskappe
gezeigt. Wenn die Flüssigkeitsreagenzienkapsel 46 zerrissen
wird, kommt das enthaltene erste flüssige Reagenz 48 mit einem
zweiten Reagenz 50 in Kontakt. Das zweite Reagenz 50 kann
entweder eine Flüssigkeit
oder ein Feststoff sein oder in einem Feststoff eingebettet sein.
Der Kontakt zwischen den zwei Reagenzien 48, 50 erzeugt
eine Farbveränderung.
In einer bevorzugten Ausführungsform
der Zeit-Temperatur-Integrationsausführung der
Lebensdaueranzeige ist das erste flüssige Reagenz 48 eine
wässrige
Lösung
eines Enzyms zusammen mit einem pH-Indikator, und das zweite Reagenz 50 enthält ein Substrat.
Wenn die Verschlusskappe geöffnet
wird, wird des Zeit-Temperatur- Anzeigegerät durch Zerreißen der
Kapsel 46 aktiviert, wodurch ein Kontakt zwischen den zwei
Reagenzien bewirkt wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Enzym eine Lipase, das Substrat ist Tricaproin und der Indikator
ist ein pH-Indikator, wie etwa Bromthymolblau. Das enzymatische
Reaktionsprodukt ist Capronsäure.
Diese Säure
wird allmählich über die
Zeit als eine Funktion sowohl der vergangenen Zeit als auch der
Temperatur erzeugt, und der pH-Indikator zeigt eine Farbänderung,
wenn die Menge der Säure
ansteigt. Die Farbänderung
ist sichtbar durch den zumindest teilweise durchsichtigen Abschnitt 14,
der über
dem Bereich des Streifens montiert ist.
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Es
kann folglich gesehen werden, dass erfindungsgemäß ein einfaches und kostengünstiges
Mittel vorliegt, welches eine Verschlusskappe bereitstellt, welche
eine Lebensdaueranzeige eines Produkts anzeigt, basierend auf der
seit der ersten Öffnung
des Behälters
vergangenen Zeit oder dem Zeit-Temperatur-Integral.