CS233272B1 - Způsob výroby teplotně citlivého čidla zařízení pro měření teplot v mikrostrukturách biologických materiálů - Google Patents

Abstract

Účelem teplotněvcitlivého čidla podle vynálezu je zjišíování teploty a jejích změn v mikrostrukturách řádově jednotek mikronů, převodem vlivu teploty působící na čidlo na změny elektrických dále zpracovatelných elektrických veličin. Podle vynálezu způsob výroby a ochrany teplotně citlivého čidla zařízení pro měření teplot v mikrostrukturách biologických materiálů, byl navržen tak, že polotovar tvořený skleněnou kapilárou vytaženou do otevřeného hrotu o průměru 1 mikron a méně, se tímto hrotem opakovaně vtlačuje do teplotně citlivého materiálu změklého vhodným tepelným ohřevem, až tento materiál mechanicky vytvoří y hrotu kapiláry zátku o výšce • alespoň 0,5 jejího průměru, pak se hrot kapiláry i se zátkou z teplotně citlivéř ho materiálu zahřeje na teplotu jeho tání, ale nižší, než je teplota měknutí " skla kapiláry, pro zatavení otevřeného hrotu skleněné kapiláry zátkou z teplotně citlivého materiálu a teplotně citlivý materiál zátky se podrobí rekrystalizaci, načež se vnitřní prostor kapiláry nad zátkou vyplní elektrolytem, do něhož se z horního otevřeného konce kapiláry zasune kovová elektroda a tento konec kapiláry se uzavře například termosetem a na kapiláru se od konce s elektrodou navlékne ochranná trubička například z polyethylenu.

Description

Předmětem vynálezu je způsob výroby teplotně citlivého čidla, zařízeni pro měření teplot v mikrostrukturách biologických materiálů.

Účelem' teplotně citlivého čidla podle vynálezu je zjišťování teploty a jejích změn v mikrostrukturách řádově jednotek mikronů, převodem vlivu teploty působící na čidlo na změny elektrických dále zpracovatelných elektrických veličin.

Při zkoumání charakteristik biologických materiálů, jeví se potřeba například měření vnitrobuněčné teploty, což stávající stav techniky neumožňuje, bez destrukce vedoucí k ukončení životních funkcí měřené buňky. K vyloučení destrukce měřené buňky se užívá techniky měření teploty na povrchu biologických materiálů pomocí termočlánků. Tato technika však získává měřenou teplotu jako zprostředkovanou veličinu, nehledě k tomu, že geometrickými rozměry příslušných čidel, neumožňuje měření teplot jediné buňky.

Technické prostředky k měření vnitrobuněčné teploty mikrostruk tur biologicky aktivních materiálů nebyly dosud známy.

Jsou sice známa zařízení na měření teplot používající čidel, kt.eré převádí změny teploty na vhodné dále zpracovatelná elektrické veličiny. Všechna tato zařízení jsou zcela odlišná a řešení podle DOS 2541578 je tvořeno teplotním čidlem polovodičovým využívajícím rozdílu napětí báze - emitor vzájemně přizpůsobených tranzistorů k získání výstupního napětí přímo úměrného absolutní teplotě. Zařízení podle DOS 7532610 týkající se elektronického lékařského teploměru s teplotně citlivým odporem jako čidlem, přičemž změna odporu je kompenzována otočným potenciometrem v můstkovém zapojení, přičemž úhlové natočení potenciometrů slouží jako ukazatel teploty. Dále DOS 2654078 se týká'vytvoření dotykového teploměru obsahujícího člen k vytvoření referenčního napětí neod- 2 233 272 vislého na teplotě přístroje sestává z teplotně citlivého členu k měření teploty, přívodu ev. ochranného· krytu a Zennerovy diody jako stabilizačního členu k získání referenčního napětí tak, že Zennerova dioda sléužící pro stabilizační člen je věstavěna do členu sloužícího k měření teploty. Dále DOS 2 634 408 se týká elektronického teploměru s teplotním čidlem pro vytvoření analogového signálu odpovídajícího zjištěné teplotě vyznačeným měničem napětí, frekvence, který vytváří z analogového signálu impulsy konstantního trvání o proměnné frekvenci, úměrné zjišťované' teplotě a čítačem k počítání impulsů během· předem stanoveného • ' 1 časového intervalu k udání získání teploty. Dále USP 3 974 696, jehož obsahem je teploměr k měřepí^teploty potravin v mikrovlnné pícce sestávající z jehly na jejímž konci je upraveno tepelně citlivé čidlo umístěné' uvnitř jehly blízko jejího konce, kterážto jehla se zasune do zpracovávaného materiálu v pícce. Toto uspořádání neumožňuje však svými rozměry měření v míkrostrukturách biologických materiálů, přičemž vývody jsou provedeny kovovými vodiči, což omezuje případnou miniaturizaci. Dále USP 4 109 527 popisuje zařízení sestávající z čidla s paměťovým systémem,které je vhodné' pro měření pří a teploty kapaliny, čidlo' pH sestává z kombinace skleněné elektrody a referenční elektrody. Teplotní čidlo je tvořeno termistorem upevněným v obalu u dna. Ani toto uspořádání neumožňuje svými rozměry měření v míkrostrukturách biologických materiálů, přičemž vývody jsou proveďeny kovovými vodiči, což omezuje případnou miniaturizaci provedení čidla, pokud jí vůbec nevylučuje.

Účelem vynálezu tedy způsob výroby teplotně citlivého čidla obsahující teplotně citlivý materiál použitelného pro měření teplot v míkrostrukturách biologických materiálů.

Je , vynálezu že polotovar tvořený skleněnou kapilárou vytaženou d'o otevřeného hrotu o průměru 1 mikronu a méně, se tímto hrotem opakovaně zatlačuje do teplotně citlivého materiálu změklého vhodným tepelným ohřevem, až tento materiál mechanicky vytvoří v hrotu kapiláry zátku o výšce alespoň 0,5 jejího průměru, pak se hrot kapiláry i se zátkou z teplotně citlivého materiálu zahřeje na teplotu jeho tání, ale

- 3 233 272 nižší, než Je teplota měknutí skla kapiláry, pro zatavení otevřeného hrotu) skleněné kapiláry zátkou z teplotně citlivého materiále a teplotně citlivý materiál zátky se podrobí rékrýstalizaci, načež se* vnitřní prostor kapiláry nad zátkou vyplní elektrolytem, do něhož se z horního otevřeného konce kapiláry zasune kovová elektroda a tento konec kapiláry se uzavře například termosetem a na kapiláru se od konce e elektrodou navlékne ochranná trubička například z polyethylenu.

Dále podle vynálezu dávka teplotně citlivého materiálu se mechanicky vpraví širším koncem kapiláry do její dutiny, pak se zahřeje na bod tání a tlakem inertního plynu zavedeného nad zmíněnou dávku se dávka v konzistentním stavu vytlačuje otevřeným koncem kapiláry až do vytvoření' zátky o stanovených rozměrech.

Rovněž podle vynálezu dávka teplotně citlivého materiálu vpravená do kapiláry se odpařuje a tlakem inertního plynu se odpařené částice dopravují do otevřeného hrotu kapiláry kde kon* denzují, načež se zahřátím na teplotuetání teplotně citlivého . materiálu stahují do zátky o stanovených rozměrech.

Pří výrobě teplotně citlivého čidla zařízení pro měření teplot v mlkrostrukturáxh biologických materiálů se postupuje takto t

Nosnou konstrukci čidla podle vvnálezu tvoří výchozí skleněná kapilára o průměru v mezích 1,2 až 3,5 mm, která je známým způsobem upnuta na běžném tažném zařízení a po ohřevu vytažena do tvaru otevřeného hrotu o průměru otevřeného konce v mezích 1 mikron a méně. Tím se získá polotovar o délce asi 5 - 7 cm včetně hrotu pro další úpravu čidla.

Za účelem odstranění případných nečistot uvnitř zmíněného polotovaru se hrot kapiláry naleptá kyselinou fluorovodíkovou prostým ponořením. Pak následuje důkladné vymytí destilovanou vodou, propláchnutí éterem a vysušení, čímž je polotovar připraven pro plnění teplotně citlivým materiálem.

Teplotně citlivý materiál je tvořen například sirníkem talným, případně jiným z řady polovodičů na bázi chalkogenních skel v pevné fázi.

- 4 233 272

Pro vlastní plnění kapiláry je nutno teplotně citlivý materiál změkčit například ohřátím na teplotu Jeho měknutí. V sirníku talného na teplotu v mezích 25 až 28°C.

Dílčí dávka změklého teplotně citlivého materiálu se umístí na konci vhodného nosiče například skleněné kapiláře a udržuje se na teplotě měknutí.

Plnění hrotu čidla se děje pod mikroskopem tak, že polotovar čidla se mikrometrickým posuvem v zorném poli mikroskopu opakovaně vtlačuje do změklého teplotně citlivého materiálu.

Hrot polotovaru: protrhne povrchovou vrstvu teplotně citlivého materiálu ovlivněnou okolním prostředím například ok,veličenou nebo mechanicky znečištěnou a vstoupí hlouběji do dávky teplotně citlivého materiálu.

Po protržení povrchové vrstvy vnikne teplotně citlivý materiál do vnitřku kapiláry, na jejímž konci vytvoří zátku. Po zjištění, že v hrotu polotovaru čidla ulpěla dostatečná zátka teplotně citlivého materiálu o výšce alespoň 0,5 jejího průměru, podrobí se hrot kapiláty tepelnému zpracování při teplotě nad bodem tání teplotně citlivého materiálu a pod bodem měknutí skla. Teplotně citlivý materiál mechanicky přilne ke stěně polotovaru čidla, čímž' se stěnou kapflárv vytvoří přepážku oddělující vnitřní prostor kapiláry od okolního prostředí.

U takto získaného polotovaru je nutno zajistit dalším tepelným zpracováním rekr.ystalizaci teplotně citlivého materiálu a tím jeho použitelnost při teplotách o 2 až 4° vyšších nad teplotou měknutí výchozího tepelně nezpracovaného teplotně citlivého materiálu, což zajišťuje jeho vyšší mechanickou odolnost?¹.·

Dále u takto získaného polotovaru je nutno zajistit elekt» rické spojení s okolním prostředím nebo další částí měřicího zařízení. Spojení kovovým vodičem je vyloučeno z důvodů rozměrových a je proto použito spojení pomocí elektrolytu vpraveného do kapiláry až' do míst, do nichž lze zasunout kovový vodič pro styk s elekt rolytem.Elektrolyt tedy tvoří přechod mezi teplotně citlivým materiálem· a kovovým· vodičem.

- 5 233 272

Elektrolyt se vpraví do skleněné kapiláry pomocnou kapilárou vytvořenou z· umělé hmoty a zasunutou do kapiláry polotovaru, jíž proudí elektrolyt pod tlakem. Případná vzduchové mezera mezi teplotně citlivým materiálem a hladinou elektrolytu, se odstraní působením kapilárních sil, vzlínáním elektrolytu po povrchu skleněného vlákna, které je bučí nedílnounčástí kapiláry polotovaru, nebo je do ní volně zasunuto.

Do takto upraveného polotovaru čidla se zasune kovový vodič, ponoří se do elektrolytu a na horním konci kapiláry se upraví zátka z vhodného termosetu, čímž se zároveň zabrání vypařování elektrolytu z vnitřku čidla jeho vzduchotěsným' uzavřením. Zhotovené čidlo, zejména jeho hřot, se chrání před mechanickým poškozením ohebnou trubičkou z umělé hmoty, která se přetáhne oď konce s kovovou elektrodou přes kapiláru tak, aby spoleh*·* livě překryla její hrot. Opačným pohybem ochranné trubičky je čidlo připraveno k použití.

Zátku z teplotně citlivého materiálu v kapiláře lze vytvořit i jinými způsoby například vpravováním teplotně citlivého materiálu širším koncem kapiláry do jejího vnitřku tím, že dávka teplotně citlivého materiálu se mechanicko vpraví do dutiny kapiláry, načež se zahřeje na bod tání a tlakem inertního plynu zavedeného nad zmíněnou dávku se tato dávka v konzistentním stavu vytlačuje otevřeným hrotem kapiláry až do vytvoření zátky o stanovených rozměrech.

Tento způsob lze pozměnit také tak, že «/vpravená dávka do kapiláry se zahřátím odpaří a tlakem inertního plynu se odpařené částice dopravují ke hrotu kapiláry a jím mimo kapiláry, přičemž uvnitř hrotu kondenzují a vytvoří zátku, která se podrobí rovněž již popsanému zpracování.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   233 272

   1. Způsob výroby ¹ teplotně citlivého čidla zařízení pro měření teplot· v mikrostrukturách biologických materiálů, vyznačený tím, že polotovar tvořený skleněnou kapilárou vytaženou) do otevřeného hrotu, o průměru) 1 mikron se tímto hrotem opakovaně vtlačuje do teplotně citlivého materiálu změklého .i tepelným ohřevem, až tento materiál mechanicky vytvoří v hrotu^kapiláry zátku o výšce alespoň 0,5 jejího průměru, pak se hrot kapiláry i se zátkou z teplotně citlivého materiálu zahřeje na teplotu jfeho tání, ale nižší, než je teplota měknutí skla kapiláry, pro· zatavení otevřeného hrotu skleněné kapiláry zátkou z teplotně citlivého materiálu a teplotně citlivý materiál zátky se podrobí rekrystalizaci, načež se vnitřní prostor kapiláry nad zátkou vyplní elektrolytem, do něhož se z horního otevřeného konce kapiláry zasune kovová elektroda a tento konec kapiláry se uzavře například termosetem a na kapiláru se od konce s elektrodou navlékne ochranná trubička například z polyethylenu.
2. 2. Způsob výroby teplotně citlivého čidla podle bodu 1, vyznačený tím, že dávka teplotně citlivého materiálu se mechanicky vpraví širším koncem kapiláry do její dutiny, pak se zahřeje na bod tání a tlakem inertního plynu zavedeného nad zmíněnou dávku se dávka v konzistentním stavu vytlačuje otevřeným koncem kapiláry ven, až do vytvoření zátky o stanovených rozměrech’.
3. 3. Způsob výroby teplotně citlivého čidla podle bodu 1, vyznačený tím, že dávka teplotně citlivého materiálu vpravená do kapiláry se odpařuje a tlakem inertního plynu se odpařené částice dopravují do otevřeného hrotu’kapiláry kde kondenzují, načež se zahřátím na teplotu tání teplotně citlivého materiálu stahují do zátky o stanovených rozměrech.