CH425276A

CH425276A - Indikatoranordnung

Info

Publication number: CH425276A
Application number: CH1449662A
Authority: CH
Inventors: Morison Ayers
Original assignee: Miles Lab
Priority date: 1961-12-18
Filing date: 1962-12-11
Publication date: 1966-11-30
Also published as: GB1026452A; GB1026451A; NL286850A; US3620677A; CH445158A; DE1498875A1; CA952000A; GB1026950A; CH445154A; US3399284A; DE1498875B2

Description

Indikatoranordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Indikator anordnung enthaltend einen oder mehrere Absorptionskörper für ein zu untersuchendes flüssiges oder gasförmiges Medium und eine Schutzhülle die den oder die Absorptionskörper einschliesst, wobei die Szhutzhülle im wesentlichen für das zu untersuchende Mittel undurchlässig und vorzugsweise aus übereinander geschichteten und miteinander verschweissten Folien von synthetischen Kunststoffen hergestellt ist.

Imprägniertes kapillares Material, beispielsweise mit Lackmus imprägniertes Papier, ist seit langem für einfache Prüfresultate, beispielsweise ob eine Flüs sigkeit alkalisch oder sauer ist, bekannt. Solche Prüfanordnungen sind aber nicht geeignet zur Verwendung in solchen Fällen, wo das Imprägniermittel die Anwesenheit von sehr geringen Spuren einer bestimmten Komponente in einer Flüssigkeit zeigen soll oder wo im Gegensatz zu einfachen qualitativen Resultaten quantitative Resultate gefordert sind.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Absorptionskörper aus einem, mit einem Reagenz imprägnierten, saugfähigen, kapillaren Material hergestellt sind, und die Hülle in direktem Kontakt mit der äusseren Oberfläche des kapillaren Materials ist und entweder teilweise offen ist oder Mittel aufweist um das zu prüfende Medium mit dem kapillaren Material in Verbindung zu bringen.

Das kapillare Material ist mit einer Schutzhülle z. B. aus synthetischem Harz versehen. Auf diese Weise wird mindestens der überwiegende Teil der Oberfläche des kapillaren Materiales durch die Hülle aus synthetischem Harz gegen Verunreinigung geschützt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass nur eine geringe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass die empfindlichen Reagenzien unbrauchbar werden, weshalb die Vorrichtung für das Feststellen der Anwesenheit geringer Spuren einer Vergiftung in einer Flüssigkeit brauchbar ist. Da weiter der grössere Teil des kapillaren Materiales nur durch Absorption von einer freigelegten Kante des kapillaren Materiales aus von einer Flüssigkeit erreicht werden kann, sind die Bedingungen des Prüfkontaktes mit der Flüssigkeit in genügendem Ausmass kontrolliert, um genaue quantitative Resultate zu erhalten.

Wenn das zum Imprägnieren des Materials verwendete Reagenz bei der Absorption der Flüssigkeit einen Farbwechsel aufweist, kann dieser als quantitative Messung für den Anteil eines bestimmten Bestandteiles in einer zu prüfenden Flüssigkeit dienen. Bei Verwendung eines geeigneten Reagenzes ist es beispielsweise möglich, eine Anzeige des pH-Wertes einer flüssigen Lösung zu erhalten.

Wenn zwei oder mehr voneinander getrennte Streifen des kapillaren Materiales, die mit unterschiedlichen Reagenzien imprägniert sind, zwischen die Schichten aus synthetischem Harz eingeschlossen sind, kann eine Indikatoranordnung verwendet werden, um gleichzeitig zwei oder mehr Eigenschaften der zu prüfenden Flüssigkeit zu untersuchen. Um die Verwendung der Vorrichtung zu erleichtern, können Vergleichskarten mit dem kapillaren Material zwischen die Schichten aus synthetischem Harz eingeschlossen werden. Solche Karten sind nützlich, um die Feststellung der Wirkung der zu prüfenden Flüssigkeit auf das imprägnierte, kapillare Material zu erleichtern.

Die Indikatoranordnung ist mit einer undurchlässigen Schutzhülle die in direkten Kontakt mit der äusseren Oberfläche des kapillaren Materiales steht, versehen. Diese Hülle dient dazu die Wirkung der Schwerkraft auf die Absorptionsrate der Flüssigkeit längs des kapillaren Materiales und den ssOberflä- cheneffekt , der in einer zunehmenden Verkleinerung der Dicke einer Flüssigkeitsschicht längs der äusseren Oberfläche eines kapillaren Materiales besteht, und der durch die Anordnung des Materiales bewirkt wird und dessen gleichmässiges Benetzen beeinflusst zu verringern. Ausserdem soll die unkontrollierte Kapillarwirkung längs des Materials und ebenfalls eine unkontrollierte Ausdehnung des Materials in der Folge der Befeuchtung und der Absorption von Flüssigkeit in dessen poröser Struktur verhindern.

Sie schliesst auch die Vergiftung und Verfärbung des Reagenz in den Material und die Vergiftung und Verdampfung der von dem Material absorbierten Flüssigkeit aus und ermöglicht eine gleichmässige Verteilung der absorbierten Flüssigkeit, die in eine bestimmte Richtung gelenkt und begrenzt wird, was auch bei Verwendung einer kleinen Probe der zu untersuchenden Flüssigkeit genaue Messungen und Analysen erlaubt.

Wird eine Flüssigkeit mit einem bestimmten Punkt des kapillaren Materiales in Verbindung gebracht, kann die Absorption der Flüssigkeit längs des Materials als Anzeige für die Eigenschaften der Flüssigkeit angesehen werden. Die von dem kapillaren Material absorbierte Flüssigkeit kann durch Eintauchen in die zu prüfende Flüssigkeit entnommen werden. Das kapillare Material kann mit entsprechenden additiven Reagenzien, die geeignet sind, sich in der Flüssigkeit zu lösen oder von ihr chemisch verändert zu werden, wenn diese längs des kapillaren Materials vordringt, imprägniert sein, die entweder eine Farb änderung oder eine Farbwanderung oder eine Änderung in den physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit bewirken können.

Das verwendete kapillare Material, im folgenden auch als Docht bezeichnet, kann irgendein poröses Material sein, das eine Flüssigkeit oder einen festen Stoff aufzunehmen vermag. Dabei ist es ohne Bedeutung, ob die Flüssigkeit oder der feste Stoff durch Lösung oder Diffusion oder Sublimation oder Kapillarwirkung aufgenommen wird. Die Kapillareigenschaften des Dochtes sind vorteilhafterweise durch eine fadenförmig kapillare, poröse Zellenstruktur, die miteinander verbundene Hohlräume von ausreichend kleiner Abmessung besitzt, um die schrittweise Aufnahme einer Flüssigkeit durch Absorption zu ermöglichen, bedingt. Brauchbare, kapillare Materialien schliessen feinzerteilte, granulare, schwammförmige oder zellulare und faserige Materialien ein.

Beispielsweise können Zellulose und synthetische Fasergewebe, wie Tuch und Papier mit einer, gemessen an ihrem Volumen, grossen inneren zusammenhängenden Fläche verwendet werden. Das kapillare Material besteht vorzugsweise aus einem Papier mit bekannten physikalischen und chemischen Eigenschaften mit aus Zellulose bestehenden oder synthetischen oder gläsernen Fasern, das bezüglich seiner Porosität und Dichte und chemischen Zusammensetzung ausreichend gleichmässig und homogen ist, um kommerziell reproduzierbar zu sein. Die spezifische Dichte, Härte, Oberflächeneigenschaften, Dicke, Gewicht, Zusammensetzung, Füllstoffgehalt und chemische Natur können, um optimale Absorptionsfähigkeit für jede spezifische Messung zu erreichen, verändert werden.

Das Material kann mit geeigneten Additiven oder Chemikalien, wie sie im folgenden noch zu beschreiben sind, imprägniert sein. Diese erzeugen vorzugsweise eine Farbänderung bei der Reaktion mit der absorbierten Flüssigkeit oder mit einer oder mehreren ihrer Komponenten und liefern damit eine Anzeige betreffend die von dem Material absorbierten Flüssigkeiten oder die in der Flüssigkeit gelösten Imprägnationsmittel.

Der Werkstoff, aus dem die Schutzhülle besteht, ist nicht kritisch, vorausgesetzt, dass er nicht porös und für die Flüssigkeit praktisch undurchlässig ist.

Die Festigkeit des Werkstoffs der Hülle kann den speziellen Eigenschaften, die für das eingehüllte Material verlangt werden angepasst werden. Wenn beispielsweise ein körniges, poröses Mittel als absorbierendes Material verwendet wird, ist es vorzuziehen, eine im wesentlichen steife Schutzhülle zu verwenden, um die gleichmässige Verbindung der Körner zu gewährleisten, weil jede Störung des körnigen Mittels eine merkliche Anderung in der Kapillarwirkung und Absorptionsrate der Flüssigkeit bewirkt.

Da faserige absorbierende Materialien, beispielsweise Papier, eine dauerhaftere und elastischere physikalische Struktur besitzen, können weniger feste bis weiche Hüllmaterialien mit Vorteil verwendet werden.

Zu diesem Zwecke kann irgendeines aus einer grossen Anzahl von Kunststoffasermaterialien, beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinyl-Polymere oder Copolymere wie Polyvinyl-Chlorid, Polyvinyl Acetat, Polyvinyliden-Chlorid, Polyäthylen und zusammengesetzte Schichten wie Polyäthylen-Terephthalat und Polyäthylen mit Vorteil verwendet werden.

Von den genannten Kunststoffen ist eine zusammengesetzte Schicht, bestehend aus Polyäthylenterephthalat und Polyäthylen ein bevorzugter Werkstoff um das absorbierende Material einzuhüllen.

Vorteilhafterweise ist die Schutzhülle ausreichend durchscheinend oder transparent, um eine visuelle Prüfung des Vordringens der Flüssigkeit, der flüssigen Komponente oder des Indikators durch das absorbierende Material zu erlauben.

Es können verschiedene Arbeitsverfahren verwendet werden, um das absorbierende Material zu umhüllen, wobei die Hülle in innigem Kontakt mit den seitlichen Oberflächen des absorbierenden Materiales gebracht wird. Wenn eine thermoplastische Folie, beispielsweise eine homogene, transparente Polyvinylchloridfolie verwendet wird, um ein faserförmiges absorbierendes Material beispielsweise aus zellulosehaltigem oder acrylfaserhaltigem Papier einzuhüllen, wird das Material vorzugsweise unter Hitze und Druck zwischen einem Paar Kunststoffilmen eingepresst, wobei eine Verschmelzung und Verbindung der beiden Filme mit der Oberfläche des Materiales auftritt.

Die Verwendung von Druck während des Walzens ist vorzuziehen, weil auf diese Weise ein grosser Anteil der Luft, die in den Poren des faserigen Materiales eingeschlossen ist, während des Einhüllens ausgetrieben werden kann.

Die äussere Oberfläche des Materiales kann mit einer der bekannten Aufrollb eschichtungstechniken, die dem Fachmann zur Herstellung undurchlässiger Schichten auf äusseren Oberflächen gut bekannt ist, beschichtet werden, Klebstoffe, die auf der inneren Fläche des beschichtenden Materiales angebracht sind, können ebenfalls verwendet werden. Brauchbare Klebstoffe sind druckempfindliche Klebstoffe, beispielsweise solche, die natürlichen und synthetischen Gummi enthalten und eine festhaftende Bindung der bedeckenden Hüllen mit der Oberfläche absorbierenden Materials und untereinander bilden.

Bei der Herstellung von Indikatoranordnungen bei denen das absorbierende Material auf einer Unterlage angebracht ist, beispielsweise einem Karton, wird die Oberfläche des Kartons vorteilhafterweise mit einer Schicht aus einem undurchlässigen Material, beispielsweise aus einem synthetischen Kunststoff versehen, auf dem das absorbierende Material und ein darüber liegender Kunststoffilm angebracht sind, wobei ein aus mehreren Schichten bestehender Aufbau entsteht. Andererseits können Indikatoranordnungen auch durch direktes Aufwalzen von zwei Kunststoffschichten, wobei die Eichtabellen direkt auf diesen Schichten oder auf getrennten Vergleichstafeln, die in geeigneter Weise neben dem porösen Dochtmaterial angeordnet und die zwischen die Kunststoffolien angepresst werden, angebracht sind, hergestellt werden.

Die Erfindung soll nun mit Hilfe der Zeichnungen an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 die Ansicht eines umhüllten Dochtes gemäss der Erfindung, wobei ein Kapillarmaterial von genau definierter geometrischer Abmessung zwischen zwei durchsichtigen Plastikfolien eingelegt ist,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Docht nach der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles eines umhüllten Dochtes, bei dem das Kapillarmaterial sich über das eine Ende der Hülle hinaus erstreckt,
Fig. 4 einen umhüllten Docht, bei dem am oberen Ende der Hülle eine Belüftungsöffnung vorgesehen ist,
Fig.

5 die Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles, bei dem eine Belüftungsleitung vorgesehen ist, die mit dem oberen Ende des Dochtes in Verbindung steht und sich zwischen den Plastikfolien bis zum gegenüberliegenden Ende der Hülle erstreckt,
Fig. 6 einen Querschnitt des umhüllten Dochtes nach Fig. 5 entlang der Linie 6-6 der Fig. 5,
Fig. 7 die Ansicht eines zusammenhängenden Streifens aus Kapillarmaterial, das zwischen zwei Plastikfolien eingeschlossen und so eingerichtet ist, dass es durch Zerschneiden quer zu seiner Längsrichtung in eine Vielzahl von umhüllten Dochten gewünschter Länge zerschnitten werden kann,
Fig. 8 die Vorderansicht eines umhüllten Dochtes dessen beide Enden aus der Hülle herausragen;

ein solcher Docht ergibt sich beim Abschneiden eines Stückes bestimmter Länge vom zusammenhängenden Streifen nach Fig. 7,
Fig. 9 eine Ansicht eines zusammenhängenden unhüllten Dochtes, bei dem sich der Entlüftungskanal parallel zum Kapillarmaterial erstreckt,
Fig. 10 einen Querschnitt des Streifens nach Fig. 9 entlang der Linie 10-10 der Fig. 9,
Fig. 11 eine Ansicht eines zusammengesetzten Dochtes der zwei übereinanderliegende Streifen aus Kapillarmaterial enthält, wobei die Streifen durch eine dazwischen befindliche undurchlässige Folie getrennt sind,
Fig. 12 einen Längsschnitt durch einen zusammengesetzten Docht nach Fig. 11 entlang der Linie 12-12 der Fig. 11.

Anhand der Zeichnungen kann am besten aus den Fig. 1 bis 10 der typische Aufbau eines umhüllten Dochtes ersehen werden, der ein poröses kapillares Dochtmaterial 50 enthält, das von einer undurchlässigen Schutzhülle 52 umgeben ist, die in innigem Kontakt mit der Aussenfläche des Dochtmaterials 50 steht. In den Fig. 1 und 2 ist ein umhüllter für die Anzeige verwendbarer Docht 54 dargestellt, bei dem das Kapillar- oder Dochtmaterial 50 zwischen der Schutzhülle 52 eingeschlossen ist, so dass ein umhüllter Docht entsteht, dessen beide Enden von der Hülle umschlossen sind. Dieser Aufbau verhindert vor der Benutzung jede Verschmutzung oder unbeabsichtigte Absorption von Flüssigkeit durch das Dochtmaterial.

Wenn der umhüllte Docht 54 zur Ausführung einer Messung benutzt werden soll, wird sein unteres Ende oder, falls gewünscht, auch das obere Ende, einfach mit Hilfe einer Schere entlang der gestrichelt angedeuteten Schneidlinie 56 abgeschnitten, wodurch der umhüllte Docht bei Eintauchen oder anderem Kontakt mit einer zu absorbierenden Flüssigkeit funktionsfähig ist. Bei dieser Funktion wird die absorbierte Flüssigkeit entlang dem Docht absorbiert.

Bei einer anderen, in Fig. 3 dargestellten zweckmässigen Ausführungsform des umhüllten Dochtes 58 erstreckt sich das Dochtmaterial 50 über das untere Ende der Schutzhülle 52 hinaus. Der Docht 58 ist ausserdem mit geeigneten, entlang dem Docht angeordneten Markierungen 60 versehen, die eine einfache optische Feststellung der Eindringtiefe einer Flüssigkeit, eines Indikators oder einer Flüssigkeitskomponente entlang dem Dochtmaterial in geeigneten Messeinheiten ermöglichen. Da die umhüllten Dochte nach den Fig. 1 bis 3 mit jeder gewünschten Empfindlichkeit hergestellt werden können und demgemäss bei einer Vielzahl verschiedener Flüssigkeiten anwendbar sind, können die Markierungen 60 auch auf dem Dochtmaterial aufgebracht sein oder auf der Hülle, die sich längs des Dochtmaterials erstreckt.

Die Skala kann auch unabhängig vom Docht sein und zwischen den die Hülle bildenden Filmen eingelegt sein. Die Dochtlänge kann in hundert Teile eingeteilt sein, wobei jeder Teil ein Prozent der Länge des Dochtmaterials bedeutet. Auf diese Weise kann die Eindringtiefe einer Flüssigkeit oder einer Flüssigkeitskomponente oder eines Indikators mittels einer geeigneten Eichkarte gedeutet werden, die das Verhalten einer bestimmten Flüssigkeit durch Angabe der Prozentanzeige graphisch wiedergibt.

Der umhüllte Docht 54 nach den Fig. 1 und 2 und der umhüllte Docht 58 nach Fig. 3 kann, falls gewünscht, mit einer Belüftungsöffnung 62 versehen sein, wie es beim umhüllten Docht 64 nach Fig. 4 dargestellt ist. Die Belüftungsöffnung 62 steht einerseits mit dem oberen Ende des Dochtmaterials 50 und andererseits mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung und ermöglicht das Entweichen eingeschlossener Luft und/oder Dämpfen, die von der Verdampfung der absorbierten Flüssigkeit herrühren, in die Atmosphäre. Eine andere zweckmässige Belüftungsöffnung 66 ist beim umhüllten Docht 68 nach den Fig. 5 und 6 dargestellt.

In diesem Fall erstreckt sich die Belüftungsöffnung 66 längs des Dochtmaterials 50, wobei ihr oberes Ende, wie in Fig. 5 dargestellt, in Verbindung mit dem oberen Ende des Dochtmaterials und ihr unteres Ende, das dem offenen Ende des Dochtes benachbart ist, in Verbindung mit der Atmosphäre steht. Der Durchmesser der Belüftungsöffnung 66 ist so gewählt, dass er eine relativ geringe Kapillarwirkung entfaltet. Die Bemessung des Querschnittes ist andererseits so, dass eingeschlossene Luft oder Dämpfe infolge des auf sie ausgeübten Druckes durch das untere Ende der Entlüftungsöffnung 66 ausgetrieben werden. Der Druck auf die Luft oder Dämpfe entsteht dadurch, dass die eindringende Flüssigkeitsfront die Gase nach oben drückt. Auch bei Eintauchen des Dochtes in eine zu prüfende Lösung wird ein Einfliessen von Flüssigkeit in die Belüftungsöffnung 66 sicher vermieden.

Die Frage, ob ein belüfteter oder nicht belüfteter umhüllter Docht angewendet werden soll, hängt von dem speziellen Zweck ab, für den der umhüllte Docht verwendet wird, von dem besonderen Verfahren für das Umhüllen des Dochtes, wobei unterschiedliche Luftmengen aus den Poren ausgetrieben werden können, ferner von der Flüchtigkeit der zu absorbierenden Flüssigkeiten und schliesslich auch von den spezifischen Eigenschaften und Verhaltensweisen des Dochtmaterials. In jedem Falle ist, um ein genaues Ergebnis zu erhalten, die Kapillar- oder Saugwirkung des umhüllten Dochtes für jeden speziellen Typ und Aufbau konstant und sie kann in eine genaue Beziehung zu irgendeinem besonderen zu messenden Parameter gebracht werden.

Die Dochtkonstruktionen nach den Fig. 1 bis 6 sind speziell für eine Herstellungsmethode geeignet, bei der einzelne Dochtmaterialstreifen 50 von der Schutzhülle 52 umschlossen werden. Der umhüllte Docht kann auch in Form eines zusammenhängenden Streifens hergestellt werden, wie z. B. einem umhüllten Streifen 70 nach Fig. 7, der einen Streifen aus Dochtmaterial 50 enthält, der von einer Schutzhülle
52 überzogen ist. Der umhüllte Streifen 70 kann später entlang gestrichelt angedeuteter Linie 72 abgeschnitten werden. Die Linien 72 können in jedem gewünschten Abstand angeordnet sein, so dass ein Docht 74, wie in Fig. 8 dargestellt, entsteht, der jede gewünschte Länge besitzen kann und oben und unten offene Enden hat.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, kann auch ein umhüllter Streifen 76 beliebiger Länge hergestellt werden, bei dem ein Streifen aus Dochtmaterial 50 von einer Schutzhülle 52 umschlossen ist, die so ausgebildet ist, dass ein sich längs des Dochtes erstrekkender Kanal 78 entsteht. Der umhüllte Streifen 76 kann entlang den gestrichelt eingezeichneten Schneidlinien 80 abgeschnitten werden, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Es kann dadurch jede beliebige Länge gewonnen und daraus eine belüftete Dochtund Indikator anordnung hergestellt werden, die ein Flüssigkeitsreservoir einschliesst, wie dies im folgenden noch genauer beschrieben werden wird. Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl von Dochten gleichzeitig umhüllt werden, wobei diese Seite an Seite liegen.

Eine weitere zweckmässige Ausführungsform eines Dochtes ist in den Fig. 11 und 12 dargestellt. Es ist dort ein zusammengesetzter umhüllter Docht 82 gezeigt, bei dem zwei im Abstand übereinanderlie- gende Streifen aus Dochtmaterial 50 durch eine zwischengelegte Plastikfolie 84 voneinander getrennt sind, über der sich die Schutzhülle 52 befindet. Bei Verwendung von zwei oder mehreren verschiedenen Dochtmaterialien 50 mit verschiedenen genau definierten Absorptionscharakteristiken kann der Docht 82 dazu benützt werden, um gleichzeitig zwei oder mehr Eigenschaften einer zu analysierenden Testflüssigkeit zu untersuchen oder aber zur Ermittlung eines genauen Analysenergebnisses, wenn eine spezielle Eigenschaft einer Flüssigkeit mit unbekannter Konzentration oder Eigenschaft festzustellen ist.

Zum Beispiel kann eines der Dochtmaterialien 50 des zusammengesetzten umhüllten Dochtes 82 mit einem geeigneten Anionenaustauscherharz und einem geeigneten Farbindikator und das andere Dochtmaterial mit einem geeigneten Kationenaustauscherharz und einem geeigneten Farbindikator imprägniert sein, wodurch die Alkalität oder Azidität einer unbekannten Testlösung genau bestimmbar ist.

Umhüllte Dochtindikatoren der allgemeinen Art, wie sie in den Figuren gezeigt sind, können mit einem Dochtmaterial, das eine rechteckige oder unregelmässige Form besitzt, zur Ausführung einer Vielzahl verschiedener analytischer Messungen benutzt werden. Durch die praktische Anwendung der vorliegenden Erfindung können mit Hilfe eines umhüllten Dochtes, wie er vorstehend beschrieben ist, Analysen ausgeführt werden, bei denen es auch ungelernten Personen möglich ist, genaue Analysen einer Vielzahl verschiedener Flüssigkeiten durchzu führen, für die bisher nur verhältnismässig komplizierte und mühsame Analysenmethoden zur Verfügung standen.

Das poröse Dochtmaterial kann mit geeigneten umsetzbaren Reagenzien imprägniert sein, um eine kontrollierte bestimmte Reaktion mit einer oder mehreren ausgewählten Komponenten einer Flüssigkeit herbeizuführen. Auch können geeignete Indikatoren einverleibt sein, um die Menge des umsetzbaren Imprägnierungsmittels, das mit einer Flüssigkeitskomponente reagiert hat, oder den Anteil des nicht umgesetzten Imprägnierungsmittels, das übrig bleibt, wenn die Flüssigkeit das Ende des Dochtes erreicht hat, optisch anzuzeigen. Dadurch wird eine unmittelbare quantitative Anzeige der in der Flüssigkeit vorhandenen Menge der betreffenden Komponente erhalten.

Die reagierenden Imprägnierungsmittel können unbeweglich auf der Oberfläche des porösen Dochtmaterials fixiert sein, wo bei einer Reaktion mit einer speziellen Komponente oder mehreren Komponenten der absorbierten Flüssigkeit das Reaktionsprodukt ebenfalls räumlich an die Stelle gebunden bleibt, an der die Reaktion im Docht stattgefunden hat. Auch kann das reagierende Imprägnierungsmittel innerhalb des Dochtmaterials beweglich sein, wonach bei einer Reaktion mit einer oder mehreren Komponenten der absorbierten Flüssigkeit das Reaktionsprodukt mit der Flüssigkeit im Docht weiter bewegt wird.

Ein ortsgebundener umsetzbares Imprägnierungsmittel erhält man beispielsweise dann, wenn ein Teil des Dochtmaterials selbst, z. B. durch chemische Abwandlung seiner Eigenschaft, behandelt wird. So kann man z. B. ein Kapillarmaterial auf Zellulosebasis so präparieren, dass seine Oberflächen an bestimmten Stellen mit Komponenten der absorbierten Flüssigkeit reagieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass geeignete Ionenaustauschharze in die Oberflächen des Dochtmaterials eingearbeitet werden oder durch Verwendung eines Ionenaustauschharzes selbst als poröses Kapillarmaterial (z. B. Ionenaustauschpapier). Bei einer solchen Beschaffenheit des Dochtes finden die Reaktionen mit den Komponenten an einer festen Stelle des Dochtes statt, wenn die Flüssigkeit vorbeizieht.

Geeignete Indikatoren, die in das poröse Dochtmaterial eingearbeitet sind und ausgewählte Farbeigenschaften haben, können dazu die Äen, den reagierenden oder nicht umgesetzten Anteil des Dochtmaterials visuell anzuzeigen. Diese Anzeige kann bequem als Mass für die Menge der Komponente oder Komponenten der absorbierten Flüssigkeit dienen.

Bei Bestimmungen der Konzentration einer in einem Lösungsmittel vorliegenden Substanz kann z. B. ein umhüllter Docht des Normaltyps nach den Figuren verwendet werden, wobei ein offenes Ende des Dochtmaterials 50 in die Testflüssigkeit eingetaucht wird, und die aufgelöste Substanz und das Lösungsmittel vom Docht aufgesaugt werden. Das Verhältnis der Absorptionsstrecken des gelösten Stoffes und des Lösungsmittels ist der Menge oder Konzentration der in der Lösung aufgelösten Substanz proportional. Das Verhältnis bleibt im wesentlichen unabhängig von der aufgesaugten Flüssigkeitsmenge konstant, so dass die Länge des Dochtes keinen Einfluss in Beziehung auf die Anzeige der Konzentration hat und eine grössere Länge lediglich deshalb von Nutzen ist, weil die gewünschte Genauigkeit bei der Ablesung grösser wird.

Bei Fällen, in denen ein hohes Mass an Genauigkeit erstrebt wird, wird ein verhältnismässig langer Docht verwendet, weil dann eine grössere Flüssigkeitsmenge über eine grössere Fläche oder eine grössere Strecke aufgesaugt wird. Um eine einfache Umwandlung in übliche Masseinheiten zu ermöglichen, kann das Dochtmaterial oder die am Docht anliegende Hülle mit einer geeigneten Eichung in dem jeweils gewünschten Masssystem versehen sein, so dass der Prozentsatz oder die Molarität eines in einem Lösungsmittel oder einer Lösung vorhandenen gelösten Stoffes unmittelbar angezeigt wird.

Um die Konzentration eines gelösten Stoffes in einer Lösung zu messen, in welcher der gelöste Stoff oder die den gelösten Stoff enthaltende Mischung der Komponenten, die den gelösten Stoff enthalten, farblos sind, wird das Dochtmaterial vorzugsweise mit einem Imprägnierungsmittel behandelt, das auf die Komponente bzw. Komponenten des zu bestimmenden gelösten Stoffes anspricht. Bei der Messung der Konzentration einer farblosen sauren oder basischen Lösung, z. B. Salzsäure oder Natriumhydroxyd, wird ein geeigneter Säure-Base-Indikator, z. B. Methylrot oder Phenolphthalein, zur Imprägnierung des Dochtes verwendet, wodurch das Verhältnis der Eindring- tiefen (Eindringstrecken) von Gelöstem und Lösungsmittel durch die Änderung der Farbe des Indikators sichtbar gemacht wird.

In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, das poröse Dochtmaterial mit zwei oder mehreren Imprägnierungsmitteln zu behandeln. Zum Beispiel kann bei der Messung der Konzentration einer Salzlösung, z. B. einer Kochsalzlösung, das Dochtmaterial mit einer umsetzbaren Substanz, z. B. Silbernitrat, in Verbindung mit einem Indikator, z. B. Dichlorfluorescin imprägniert werden. Wenn die Testlösung im porösen Dochtmaterial aufgesaugt ist, findet eine chemische Reaktion zwischen dem Kochsalz und den Imprägnierungsmitteln statt. Diese Reaktion hat einen Farbwechsel des Indikators zur Folge und zwar bis zu einer Höhe des Dochtmaterials, die der Konzentration der Salzlösung entspricht. Der Docht selbst kann in irgendeinem geeigneten Massystem geeicht sein.

Für Analysezwecke bestimmte umhüllte Dochte können auch ein poröses Dochtmaterial enthalten, von dem nur ein Teil imprägniert ist, vorzugsweise ist dasjenige Ende des Dochtmaterials, das zuerst mit der Testflüssigkeit zusammengebracht wird, mit einem nicht ortsfest gebundenen Imprägnierungsmittel oder einer Gruppe derartiger Imprägnierungsmit tel behandelt. Diese Imprägnierungsmittel wandern durch die Poren des Dochtmaterials entsprechend dem Vordringen der Flüssigkeit im Dochtmaterial, wobei die vom Imprägnierungsmittel zurückgelegte Strecke den spezifischen Eigenschaften der zu untersuchenden Flüssigkeit entspricht. So kann z. B. die Konzentration verdünnter Salzsäure durch die
Anwendung eines Dochtmaterials aus Whatman-No. 100-Papier , das an der Eintrittsstelle mit einer Indikatorfarbe, wie z. B. Bromthymolblau, imprägniert ist gemessen werden.

Durch Eintauchen des umhüllten Dochtes derart, dass sich sein behandeltes Ende in der sauren Lösung befindet, wird die Weiterbewegung des Indikators durch das Dochtmaterial bewirkt und die Wegstrecke vom Ende des Dochtes aus gerechnet kann unmittelbar geeicht werden, um den spezifischen Säuregehalt der Lösung anzuzeigen.

Wie bereits erwähnt, kann das poröse Dochtmaterial auch mit geeigneten umsetzbarenStoffen behan delt oder imprägniert werden, die mit einer oder mehreren Komponenten einer durch den Docht hindurch absorbierten Flüssigkeit selektiv reagieren, jedoch entlang des Weges der Flüssigkeit festgehalten sind.

Dadurch wird bewirkt, dass die mit dem Imprägnierungsmittel reagierende Komponente oder Komponenten an dem Ort des stationären Imprägnierungsmittels oder in der Nähe desselben festgehalten werden. Beispiele solcher unbeweglicher oder stationärer Imprägnierungsmittel sind Ionenaustauschharze, die in ein poröses kapillares Dochtmaterial, z. B. Reeve Angel SB-2s Anionenaustauschpapier und Reeve Angel SA-2 Kationenpapier oder Whatman -Ami- noäthylzellulose-Anionenaustauschpapier eingebettet sind. Im eeWhatman -Anionenaustauschp apier sind die Zellulosemoleküle selbst so verändert, dass sie als Ionenaustauscher wirken. Bei dieser Technik werden die Anionen oder Kationen der im Docht aufgesaugten Flüssigkeit durch den Ionenaustauschmechanismus fortlaufend verdrängt.

Die Eindringtiefe und die Reaktion der Anionen in dem Zeitpunkt, in dem die Flüssigkeit in das poröse Dochtmaterial vollständig eingedrungen ist oder einen vorher bestimmten Punkt am Docht erreicht hat, ist der Konzentration der Anionen in der Testflüssigkeit proportional.

Eine spezielle Ausführung eines für Analysenzwecke bestimmten umhüllten Dochtes, wie er oben beschrieben wurde, der ein Dochtmaterial mit Austauscheigenschaften für Anionen aufweist, wird aus einem Streifen aus Reeve Angel-SB-2 Anionenpapier erhalten, das nach Überführung in die Hydr oxydform mit einer Schutzhülle versehen wird. Das nicht umhüllte Ende des Dochtes kann danach in eine geeignete Säurelösung getaucht werden,

Eine weitere spezielle Anwendung eines umhüllten Dochtes ergibt sich bei der Bestimmung des Frischheitsgrades von Milch im Zeitpunkt der Lieferung vom Erzeuger. Wegen der für eine richtige Untersuchung des Frischezustandes der Milch bisher nötigen komplizierten Analyseverfahren und der hierfür erforderlichen Ausrüstung, musste jede Milchlieferung auf dem Transportweg solange abgesondert werden, bis geeignete Analysen im Milchlaboratorium durchgeführt werden konnten. Andernfalls hatte das Zusammenschütten einerMilchlieferung auf der Sammelroute bisher die Verunreinigung des Inhalts eines gesamten Tankwagens zur Folge, wenn eine Lieferung sauerer oder verdünnter Milch wegen der Undurchführbarkeit einer Analyse während des Einsammelns der Milch zugemischt wurde.

Bei der Prüfung der Frischheit der Milch spiegelt sich der Stand der bakteriologischen Entwicklung in der Milch im Säuregehalt der Milch wieder, weil eine fortschreitende Verschlechterung der Milch ein entsprechendes progressives Anwachsen des Säuregehaltes der Milch zur Folge hat. Ein umhüllter Docht des Normaltyps gemäss den Figuren kann zur genauen Analyse jeder einzelnen Milchlieferung verwendet werden. Infolge der einfachen Anwendung kann der die Milch einsammelnde Lastwagenfahrer die Prüfung selbst ausführen bevor die Milch in den gemeinsamen Tank geschüttet wird.

Ein typisches Beispiel eines Indikators zur Anzeige des Frischzustandes der Milch hat eine Form wie sie in Fig. 1 dargestellt ist und enthält ein Kapillarpapier, das zweckmässigerweise in Streifen von ca. 90 mm Länge und 32 mm Breite geschnitten ist.

Zur Vorbehandlung wird dieses Papier mit einer 10 0/obigen Lösung aus Ätznatron behandelt, um die dem Papier einverleibten Zusätze, wie Amberlit Harz, in die Hydroxydform überzuführen, das später mit reinem klaren Wasser ausgewaschen und dann getrocknet wird. Das getrocknete Papier wird daraufhin mit einer 10 0/obigen Lösung eines Methylrotindikators in einem alkoholischen Lösungsmittel imprägniert und getrocknet. Der Papierstreifen wird dann zwischen zwei Lagen aus 8 mil Polyvinylchloridfolie eingeschlossen, die eine undurchlässige Schutzschicht um den Papierstreifen bildet.

Bei der Prüfung einer Milchlieferung wird die Schutzhülle entlang der gestrichelten Linie 56 des in Fig. 1 dargestellten umhüllten Dochtes 54 abgeschnitten und in die Milch getaucht. Die Nettolänge des Dochtes beträgt ungefähr 75 mm. Die Höhe bis zu der der rosa Bereich des Dochtmaterials ansteigt, wenn das geschlossene Ende des Dochtes von der Flüssigkeit erreicht ist, zeigt den Säureanteil und damit den Frischheitsgrad der Milch an. Die Eichung eines speziellen Dochtmaterials mit Säurelösungen von bekanntem und progressiv ansteigendem Säuregehalt ermöglicht eine Eichung des Dochtes, wobei der Abstand des Randes des gefärbten Bereiches vom Dochtende als ein Mass für den Frischezustand oder das bakteriologische Wachstum in der Milch ist. Dadurch ist eine schnelle, einfache und genaue Analyse der Milch möglich.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann zur Analyse jeder speziellen Flüssigkeit angewendet werden, indem eine Reihe von Testlösungen mit verschiedener Konzentration des Säuregehaltes hergestellt werden und dann die Beziehung zwischen der Höhe des gefärbten Bereiches (in bezug auf das Dochtende) und den Testlösungen für jede Tesfiösung hergestellt wird.

Eine Serie umhüllter Dochte kann danach in Übereinstimmung mit den festgestellten Beziehungen geeicht werden, wobei die Eichstriche in einer ähnlichen Weise wie die Eichstriche 60 auf dem umhüllten Docht 58 nach Fig. 3 aufgedruckt werden. Der Docht kann danach im Einzelfall für genaue Analysen der Konzentration oder des Säuregehaltes einer Reihe von Flüssigkeiten verwendet werden.

Um die Ablesbarkeit einer Indikatoranordnung mit einem umhüllten Kapillarmaterial zu verbessern, kann das poröse Dochtmaterial vorher mit geeigneten Farbreagenzien oder Stoffen, die bei Berührung mit der absorbierten Flüssigkeit Farbkörper bilden, imprägniert werden, wodurch eine einfache visuelle Bestimmung der Eindringlänge der Flüssigkeit möglich ist. Ein solches Färbungssystem besteht z. B. aus einem porösen Docht, der mit Kaliumthiocyanat imprägniert ist und einer Flüssigkeit, die entweder von einem unabhängigen oder einem mit dem Docht verbundenen Reservoir zugeführt wird, das eine wässrige Lösung von Ferrichlorid enthält. Wenn die Flüssigkeit durch den Docht aufgesaugt wird, reagiert das Ferriion mit dem Thiocyanat und erzeugt eine tief rote Verbindung mit einem komplexen Ion.

Die unterscheidungskräftige rote Farbe bewegt sich mit der Flüssigkeitsfront weiter und gibt eine gut unterscheidbare visuelle Anzeige des Fortschreitens der Flüssigkeit und der eingedrungenen Flüssigkeitsmenge. Weitere geeignete Farbimprägnierungsmittel sind die üblichen löslichen Farben, die sich in der Flüssigkeit lösen, wenn diese durch den Docht fortschreitet. Geeignete Farben dieses Typs sind z. B. technisches Patent-Blau VS , technisches Wasser Violett 4BN und technisches Mittel-Grün N . Die Lösung von Patent-Blau-Farbe in Wasser z. B. erzeugt eine starke blaue unterscheidungskräftige Farbe, die sich hauptsächlich an der Grenzfläche oder Flüssigkeitsfront konzentriert, was eine intensiv blaue unterscheidungskräftige Markierung ergibt.

Es können andererseits auch geeignete Anzeigefarben verwendet werden, die in gewöhnlichem Licht unsichtbar sind, die aber eine unterscheidbare Farbanzeige bilden, wenn sie ultraviolettem Licht ausgesetzt werden. Es entsteht dadurch eine unsichtbare nur im Bedarfsfall ablesbare Anzeige.

Claims

PATENTANSPRUCH Indikator-Anordnung enthaltend einen oder mehrere Absorptionskörper für ein zu untersuchendes flüssiges oder gasförmiges Medium und eine Schutz hülle, die den oder die Absorptionskörper einschliesst, wobei die Schutzhülle im wesentlichen für das zu untersuchende Mittel undurchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Absorptionskörper aus einem mit einem Reagenz imprä gnierten saugfähigen, kapillaren Material hergestellt sind, und die Hülle in direktem Kontakt mit der äusseren Oberfläche des kapillaren Materials ist und entweder teilweise offen ist oder Mittel aufweist um das zu prüfende Medium mit dem kapillaren Material in Verbindung zu bringen.

UNTERANSPRÜCHE 1. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das kapillare Material die Form von Streifen besitzt.

2. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle aus übereinander geschichteten und miteinander verschweissten Folien aus synthetischen Kunststoffen hergestellt ist.

3. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der das kapillare Material bedeckenden äusseren Folien durchschei nend oder transparent ist.

4. Anordnungen nach Patentanspruch oder Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle eine Mehrzahl von Streifen des kapillaren Materials einschliesst, wobei jeder Streifen vorzugsweise mit einem anderen Reagenz imprägniert ist und die verschiedenen Streifen vorneinander entfernt und getrennt und in verschiedenen Abteilungen der Hülle untergebracht sind.

5. Anordnung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Schichten des kapillaren Materiales durch undurchlässiges Hüllenmaterial, das zwischen benachbarten Schichten angeordnet ist, voneinander getrennt sind.

6. Anordnung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von kapillaren Streifen aneinanderliegend eingehüllt sind.

7. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anzeige der Eindringtiefe einer Flüssigkeit in das Kapillarmaterial eine geteilte Skala mit dem Hüllenmaterial angeordnet und vorzugsweise derart auf der Hülle angeordnet ist, dass die Teilung der Skala in der Richtung der Absorption verläuft.

8. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch ge ikennzeichnet, dass zum Lüften des Innenraumes eine Lüftungsöffnung (62) vorgesehen ist, um das Kapillarmaterial (50) mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung zu bringen.

9. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das aus einer Folie aus synthetischem Harz bestehende Hüllenmaterial (52) mit einer Leitung (66), die sich in Längsrichtung und von dem kapillaren Material (50) getrennt erstreckt, versehen ist.

10. Anordnung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Leitung (66) in Verbindung mit einem Punkt des kapillaren Materiales (50) angeordnet ist, der von dem Punkt bei dem die zu prüfende Flüssigkeit eintritt entfernt ist und das andere Ende der Leitung in einem Punkt, der dem Punkt benachbart ist, wo die zu prüfende Flüs sigkeit in das kapillare Material eintritt in Verbindung mit der Atmosphäre ist.

11. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie des synthetischen Kunststoffes mit einer, mit dem kapillaren Material in Verbindung stehenden und zur Verbindung mit einer Saugleitung geeigneten Eintrittsöffnung verse hen ist, um eine Flüssigkeit von einer Einlassöffnung, die von der Öffnung entfernt liegt, durch das kapil lare Material zu saugen.

12. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Reagenz, mit dem das kapil lare Material imprägniert ist, einen Farbstoff enthält, der mit der Prüfflüssigkeit unter Farbwechsel reagiert und dadurch zum Anzeigen der Eindringungstiefe der Flüssigkeit in das kapillare Material verwendbar ist.

13. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarmaterial selektiv absorbiert und farbwechselnde Reagenzien enthält, die die reIativen Anteile der Komponenten der ab sorbierten Flüssigkeit entsprechend der am Farb wechsel sichtbaren Eindringtiefe anzeigen.

14. Anordnung nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Reagenz einen Indikator auf Säurebasis enthält.

15. Anordnung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das kapillare Material ein hygroskopisches Reagenz enthält.