サーモクロミックインク

サーモクロミックインク（サーモクロマティックインクとも呼ばれる）は、温度の変化に応じて色が変わる染料の一種です。^{[1] [2] [3]} 1970年代にムードリングなどのノベルティ玩具に初めて使用されましたが、体温計、製品パッケージ、ペンなどの実用的な用途も見つかりました。^[4]このインクは、医療分野でも、医療トレーニングにおける特定の医療シミュレーションに使用されています。 サーモクロミックインクは、熱を加えると透明になることもあります。このタイプのインクの例としては、試験のマークシートの角に使用され、シートが編集またはコピーされていないことが証明されています。

サーモクロミック インクには、ロイコ染料と液晶の 2 種類があります。どちらのインクも、化学物質を 3 ～ 5ミクロン程度のカプセル内に封じ込める必要があります。これにより、染料と液晶が他の化学物質と混ざってインクの機能に影響を及ぼすのを防ぎます。

ロイコ染料の変種は、通常、ロイコ染料にさまざまな効果を加えるための追加の化学物質を加えたものです。製造が容易なため、最も一般的に使用されているタイプです。-15 °C から 60 °C の範囲の温度変化に反応するように設計できます。インクの最も一般的な用途では、活性化温度は -10 °C (低温)、31 °C (体温)、または 43 °C (高温) です。温度が低いと、インクは特定の色に見え、温度が上昇すると、インクは半透明または薄い色になり、隠れたパターンが見えるようになります。これにより、色の変化の効果が得られ、温度を再度下げることで、このプロセスを逆転させることもできます。^{[5] [6] [7]}

液晶は温度の変化に応じて液体から固体に変化します。低温では結晶はほとんど固体で光をほとんど反射しないため黒く見えます。温度が徐々に上昇するにつれて結晶の間隔が広がり、光の反射が変わり、結晶の色が変わります。これらの結晶が特性を変える温度は-30℃から90℃の範囲です。^[5]

2017年6月20日^[8] 、アメリカ合衆国郵政公社は、2017年8月21日の日食を記念して、切手に初めてサーモクロミックインクを使用した「皆既日食フォーエバー」切手^[9]を発売した。指で押すと、体温で切手中央の黒い円が満月の画像に変わる。切手の画像は、2006年3月29日にリビアのジャルで撮影された皆既日食の写真である。この写真は、NASAを退職した天体物理学者フレッド・エスペナック、別名「ミスター・エクリプス」 が撮影した。

医療訓練では、サーモクロミックインクは人間の血液と同じ色変化特性を持つため、人間の血液を模倣するために使用できます。現在、体外式膜型人工肺(ECMO) を含む医療シミュレーションでテストされています。これらの手順では、血液の色が濃い赤と薄い赤の間で変化することで、血液の酸素化と脱酸素化が示され、これは人の血液サンプル内の酸素濃度レベルを表します。ECMO マシンを安全かつ正しく操作するには、この変化を正確に特定することが重要です。このため、シミュレーションベースのトレーニング (SBT) が生まれ、医学生は深刻な状況で使用する前に、実際の ECMO マシンを模倣したシミュレーションを実行できます。これらのシミュレーションでサーモクロミックインクを使用すると、実際の人間の血液やその他の高価な方法を使用せずに、色の変化の効果をリアルにコピーして観察できます。^{[10] [11]}

これらのシミュレーションでは人工血液や動物の血液が一般的に使用されますが、代わりにサーモクロミックインクを使用するといくつかの利点があります。結果のばらつきを最小限に抑えながら複数のシミュレーションに再利用でき、コスト効率も高くなります。インクは血液と他の特性を共有していないため、使用には制限があり、実用的な用途は血液の色の変化を観察することだけです。^[10]

製品のパッケージングは​​、消費財の品質を維持する上で重要な要素です。現代のパッケージングは​​、アクティブパッケージングとスマートパッケージングの2つのカテゴリに分かれています。サーモクロミックインクは、製品の状態を監視するパッケージングの側面であるスマートパッケージングで使用されています。ほとんどの消費財は温度変化の影響を受けるため、サーモクロミックインクを温度変化の指標として使用することで、消費者は製品の品​​質が変化したことを認識できます。また、製品を消費するのに適した温度を消費者に伝えるためにも使用できます。^[12]

2006年、パイロットコーポレーションは、サーモクロミックインクを使用した消せるペンを開発した。このペンは、溶剤、着色剤、樹脂フィルム形成剤から構成されていた。65℃以下の温度では、インクは着色状態のままであった。温度が65℃を超えると、インクは溶け始め、無色になり、消せるインクの効果を生み出した。インクは、温度を-10℃以下に下げることで、着色状態に戻ることができた。^[13]

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