DE2210350C3 - Temperaturanzeiger - Google Patents

Description

Viele jähre lang war das herkömmliche Quecksilberthermometer die einzige Temperaturanzeigevorrichtung, die sich weiter Verbreitung für klinische Anwendungszwecke zum Messen der Temperatur des menschlichen Körpers und für andere remperaturbestimmungen erfreute. Thermometer dieser Art haben jedoch /.ahlreiche Nachteile, die auf ihrer Bauart beruhen und sich aus ihrer Verwendung ergeben, und wohl jeder, der ein solches Thermometer verwendet hat, kennt diese Nachteile. Es dauert z. B. mindestens 3 Minuten, bis man eine bedeutungsvolle Temperaturablcsiing erhält, und wenn man das Thermometer einmal verwendet hat, muß es für die nächste klinische Anwendung sterilisiert werden. Die Zerbrechlichkeit dieses Thermometers, die Giftigkeit des Quecksilbers, die hohen Stückkosten und die Sorgfalt, die beim Verpacken, beim Versand und bei der Lagerung dieser Thermometer aufgewandt werden muß, sind nur einige der Nachteile.

Es sind auch schon verschiedene andere Arten von Thermometern zum Ersatz für das herkömmliche Quecksilberthermometer vorgeschlagen worden. Ein solches Thermometer ist das sogenannte Wegwerfthermometcr, in dem als wärmeempfindlicher Stoff kci.i Quecksilber, sondern Gemische aus gesättigten Fettsäuren, wie Myristinsäure, Palmitiiisäure und Laurinsäure, verwendet werden. Obwohl bei Verwendung solcher Thermometer einige der Nachteile der herkömmlichen Quecksilberthermometer vermieden werden, ist ihre Anwendbarkeit auf Temperaturmessungen im Bereich von 35,56 bis 38,3.3"C begrenzt, und die Genauigkeit beträgt nur 0,3°C, so daß diese Thermometer nicht für genauere Temperaturmessungen verwendet werden können und keine genaue Information über die Temperatur des menschlichen Körpers während eines Fiebers liefern, wenn die Temperatur häufig mehr als 38¹C und mitunter sogar 39.5 oder sogar 40,5"C beträgt. Eine andere Schwierigkeit, die bei diesem Thermometer auftritt, ist die, daß die genaue Temperaturbestimmung von einer vollständigen Änderung des Aggregatzustandes der in dem Thermometer verwendeten wrirmeempfindlichen Sioffe abhängt. Eine vollständige Zustandsänderung, d. h. der Übergang von einem undurchsichtigen festen Stoff

ίο zu einer durchscheinenden Flüssigkeit, ist bei diesen Thermometern erforderlich, um eine bedeutungsvolle Temperaturablesung zu erhalten.

Es ist noch eine andere Art von Temperaturanzeigevorrichtungen bekannt, bei denen das Thermometer mit mehreren Vertiefungen versehen ist, von denen jede einen anderen wärmeempfindlichen Stoff enthält, der in einem anderen Temperaturbereich schmilzt als die übrigen wärmeempfindlichen Stoffe. Jeder dieser wärmeempfindlichen Stoffe ist normalerweise unier einer bestimmten Temperatur undurchsichtig und wird oberhalb einer bestimmten Temperatur durchsichtig. Auch in diesem Falle erhält man jedoch die Temperaturanzeige nur durch eine vollständige Änderung des Aggregatzustandes des wärmeempfindlichen Stoffs in einer jeden Vertiefung. Ferner sind für den gewünschten klinischen Temperaturbereich 40 bis 50 verschiedene chemische Verbindungen erforderlich.

Es gibt auch noch andere Arten von Thermometern, die zum Ersatz für das herkömmliche Quecksilberthermometer vorgeschlagen worden sind. Zum Beispiel kennt man für diesen Zweck elektronische Thermometer. Bei diesen Thermometern bestehen die Temperaturabtastorgane aus Drahtsonden, die von nur zum einmaligen Gebrauch bestimmten Mänteln umgeben sind. Diese elektronischen Thermometer sind aber im allgemeinen sperrig und sehr kostspielig in der Herstellung und müssen von Zeit zu Zeit wieder aufgeladen, geeicht, gewartet und häufig sterilisiert werden.
Trotz aller Bemühungen, ein geeigneteres Thermometer zur Verfügung zu stellen, beherrscht daher nach wie vor das herkömmliche Quecksilberthermometer den Markt und ist immer noch die vorherrschende und am weitesten verbreitele Temperaturanzeigevorrichtung im Heim und in verschiedenen Anstalten, wie Krankenhäusern sowie medizinischen und technnischen Laboratorien.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Temperaturanzeiger für schnelle und genaue Temperaturmessung zur Verfugung zu stellen. Insbesondere besteht die Aufgäbe der Erfindung darin, das beginnende Schmelzen einer in dem Temperaturanzeiger bei einer bestimmten Temperatur schmelzenden Substanz genau und besser feststellbar zu machen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Temperaturanzeiger, der einen Träger mit einem temperaturanzeigenden Teil aufweist, der mindestens einen Bereich hat, welcher einen bei einer bestimmten Temperatur schmelzenden, wärmeempfindlichen Stolf und einen diesem Stoff innig zugeordneten Indikator zur Erleich terung der visuellen Feststellung des Schmelzens des wärmeempfindlichen Stoffes enthalt, der dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator eine Verbindung enthält, die mit dem wärmeempfindlichen Stoff bei der Schmelzung ein eutektisches Gemisch bildet, und die einen höheren Schmelzpunkt hat als der am höchsten schmelzende wärmeempfindliche Stoff.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Teile

durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

F i g. 1 ist eine Draufsicht auf ein Thermometer gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ist ein Vertikalsehnitt nach der L inie 11-11 d°r Fig. 1.

F i g. 1 zeigt ein Thermometer I mit einem Handgriff 3 und einem Indikatorteil 5, der z. Ö. zum Einführen in den menschlichen Mund zwecks oraler Temperaturmessung ausgebildet sein kann.

Der Indikatorteil 5 enthält eine Anzanl von Venie- to fungen oder Bereichen 7, die in diesem Teil in angemessenen Abständen voneinander angeordnet sind, wie es F i g. 1 zeigt. Jede Vertiefung 7 ist mit einem teniperaturanzeigenden Stoff 9 gefüllt, der eine andere thermische Charakteristik aufweist als der Stoff in irgendeinem anderen Bereich, jeder Bereich enthält also einen tempcrauiranzeigenden Stoff mit einer Temperatur des beginnenden Schmelzens, die sich von der Temperatur des beginnenden Schmelzens der Stoffe in allen anderen Bereichen unterscheidet. F i g. 1 zeigt zwar mehrere Bereiche 7: das Thermometer braucht jedoch nur mit einem einzigen derartigen Bereich ausgestattet /u sein, wenn es nur die Aufgabe hat, eine einzige, bestimmte Temperatur oder einen einzigen, bestimmten Wärmezustand des Meßobjekts festzustellen.

Wie F i g. 2 zeigt, besteht das Thermometer 1 aus einer Trägerfolie 11, in der die oben beschriebenen Vertiefungen 7 angebracht sind. Zwei solche Vertiefungen sind zum besseren Verständnis in vergrößertem Maßstab dargestellt.

Die Trägerfolie U besteht aus einem biegsamen, wärmeleitenden Stoff, wie Aluminium. Hierdurch wird ein schneller Wärmeübergang von dem zu messenden Objekt zu den temperaturanzeigenden Stoffen in den Vertiefungen gewährleistet. Während sich Aluminiumfolie für den vorliegenden Zweck sehr gut eignet, kann man in gleicher Weise auch biegsame, wärmeleitende Folien aus anderen Stoffen, 7. B aus Kupfer, Silber, Gold, rostfreiem Stahl oder anderen, wärmeleitenden, biegsamen Werkstoffen, verwenden. Natürlich muß die wärmeleitende Trägerfolie Il aus einem Werkstoff bestehen, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine verhältnismäßig große Kontaktoberfläche /ur Berührung mit dem zu messenden Objekt aufweist, und sie muß bei einstückiger Ausbildung möglichst dünn sein, damit die Wärme schnell zu den wärmeempfindlichen Stoffen in den Vertiefungen geleitet wird. Wenn man Aluminiumfolie als Trägerfolie verwendet, so kann diese 0,025 bis 0,1 μ dick sein. Jedenfalls liegt die Auswahl einer geeigneten wärmeleitenden Trägerfolie im Konnen des Fachmanns und braucht nicht weiter erörtert zu werden.

Über und in engem Kontakt mit dem ttmperaturanzeigenden Stoff befindet sich eine Indikatorschicht 13, die von einer Abdeckschicht 15 bedeckt wird. Der aus der Indikatorschicht und der Abdeckschicht bestehende Schichtstoff wird nachstehend als »Indikatorsystem« oder einfach als »Indikator« bezeichnet.

Als Deckfolie, die die gleiche Ausdehnung wie die Trägerfolie U hat und an derselben befestigt ist, ist eine durchsichtige Schicht 17 aus beispielsweise Polypropylen, einem Polyester, wie Polyäthylenteieph thalat, Nitrocellulose, Polyvinylchlorid od. dgl. vorgesehen. Um dem Thermometer bauliche Einheit zu verleihen und den Kontakt zwischen dem menschlichen '»5 Mund und der Aluminiumfolie /u verhindern, ist die Trägerfolie 11 mit einer unteren Deckschicht 19 (gewöhnlich aus einem ähnlichen Werkstoff wie die Schicht 17) versehen, die die gleiche Ausdehnung hat wie die Trägerfolie, deren untere Oberfläche bedeckt und sich in ihrem Umriß den oben beschriebenen Vertiefungen anpaßt. Diese untere Deckschicht ist gewöhnlich an die Trägerfolie angeklebt.

Im allgemeinen ist diese untere Deckschicht ungeiahr 0,025 bis 0,075 μ dick, urn der. schnellen Wärmeübergang von dem Mcßobjekt zu der Trägerfolie und mithin zu den wärmeempfindlichen Stoffen in den Vertiefungen zu erleichtern.

Gegebenenfalls kann man in die untere Deckschicht ein wärmeleitendes Metallpulver einlagern, um deren Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. Aluminiumpulver hat sich für diesen Zweck als besonders geeignet erwiesen.

Die Schmelze, die sich beim Schmelzen des wärmeempfindlichen Stoffs in einer jeden Vertiefung bildet, wird von dem Indikatorsystem absorbiert und bei dieser Absorption bildet sich ein euteklisches Gemisch aus dem wärmcempindlichen Stoff und der Verbindung in dem Indikator. Dadurch wird die Schmelztemperatur des Beschleunigers beträchtlich herabgesetzt, wodurch zusätzliche Schmeizflüsssigkeit entsteht, die die visuelle Feststellung der der anfänglichen Zustandsänderung des wärmeempfindlichen Stoffs entsprechenden Temperatur, d. h. der Temperatur des anfänglichen Schmelzens, erleichtert.

Als »eutektisches Gemisch« wird hier ein Gemisch aus Beschleuniger und wärmeempfindlichen Stoff bezeichnet, das einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als irgendeiner seiner Bestandteile.

Verbindungen, die sich als Beschleuniger für die Zwecke der Erfindung als besonders geeignet erwiesen haben, sind diejenigen, die eutektische Gemische bilden, welche niedrigere Schmelzpunkte haben als die Gemischbestandteile. Die im Sinne der Erfindung verwendeten wärmeempfindlichen Stoffe liegen in Form einer festen Lösung vor (wie es in der DT C)S 21 34 314 beschrieben ist) oder sie liegen als einzelne Komponenten mit unterschiedlichen thermischen charakteristischen Eigenschaften vor.

Außerdem muß der Schmelzpunkt des Beschleunigers höher liegen als der höchste Schmelzpunkt eines der lemperaturanzeigenden Stoffe, und zwar muß der Schmelzpunkt der Beschleuniger um 2,2 bis 8,3 C höher sein als derjenige des am höchsten schmelzenden lemperaturanzeigenden Stoffs.

Die Auswahl des Beschleunigers richtet sich daher weitgehend nach dem jeweiligen temperaturanzeigenden Stoff. Wenn man z. B. als teniperaturanzeigenden Stoff eine feste Lösung von ο ■ Chlornitrobenzol und ü-Bromnitrobenzol verwendet, .;ind Bernsteinsäuredibenzylester, Salicylsäurephenylestcr und Dibenzyl besonders wirksame Beschleuniger.

Wenn man also Bernsteinsäuredibenzylester als Beschleuniger zusammen mit einer festen Lösung von ο Chlornitrobenzol und o-Bromnitrobenzol verwendet, vereinigt sich die Flüssigkeit, die sich bei der Zustandsänderung der festen Lösung bildet und von dem Indikatorsystem absorbiert wird, mit dem Bernsteinsäurcdihcnzylester zu einem ternären eutcktischcn Ge misch. Da der Schmelzpunkt dieses eutektischen Gemisches niedriger ist als derjenige irgendeines der drei Bestandteile bildet sich zusätzliche Flüssigkeit in dem Indikalorsystem, wodurch die visuelle Feststellung dieser Zustandsänderung erleichtert wird.

Der Beschleuniger kann zwar in die Indikalorsehichi oder in die Abdeckschicht eingebracht werden; beson-

ders vorteilhaft ist es jedoch, wenn er in die Abdeckschicht eingebracht wird. Hierdurch lassen sich Temperaturenim klinischen Bereich mit hochgradiger Genauigkeit, d. h. mit einer Genauigkeit von 0,1⁰C oder weniger, messen.

Wie der Beschleuniger zu der Abdeckschicht zugesetzt wird, wird nachstehend für ein System beschrieben, bei dem der wärmeempfindliche Stoff eine feste Lösung von o-Chlornitrobenzoi und o-Bromnitrobenzol und der Beschleuniger Bernsteinsäuredibenzylester ist.

Eine Lösung von 4 Gewichtsprozent Bernsteinsäuredibenzylester in Methanol wird durch einfaches Lösen hergestellt. Die Abdeckschicht (ein poröses Papier von der Art des Zigaretteripapiers) wird mehrere Sekunden in diese Lösung getaucht, bis sie mit der Lösung gesättigt ist. worauf man das Lösungsmittel vollständig verdampfen läßt. Nunmehr beträgt die Menge an Beschleuniger, die in der Abdeckschicht enthalten ist, ¹Zm der Menge der festen Lösung in einer jeden Vertiefung.

Die Vorteile gemäß der Erfindung werden also bereits erzielt, wenn man die obengenannten Beschleuniger zusammen mit nur einem einzigen wärmeempfindlichen Stoff anwendet Die organischen Verbindungen, die man bisher als lemperaturanzeigende Stoffe verwendet hat, schmelzen häufig in einem verhältnismäßig großen Temperaturbereich von beispielsweise 1^CC oder mehr. Durch Einlagerung des Beschleunigers in die Abdeckschicht gemäß der Erfindung wird in der Abdeckschicht genügend Flüssigkeit bei derjenigen Temperatur erzeugt, die der Temperatur des beginnenden Schmelzens des wärmeempfindlic!.,-n Stoffs in einer jeden Vertiefung entspricht Hierdurch wird die visuelle Feststellung der Temperatur ermöglicht, bevor der wärmeempfindliche Stoff eine vollständige Änderung seines Aggregatzustandes erleidet.

Das Indikatorsystem ist ein Schichtstoff aus einer Indikatorschicht und einer Abdeckschicht. Die Indikatorschicht besteht gewöhnlich aus einem hochgradig absorptionsfähigen Papier von hoher Porosität und Saugkran, das bei der Zustandsänderung der wämieempfindlicheri Stoffe in den Vertiefungen leicht von der Flüssigkeit benetzt wird. Diese Schicht kann mit einem Farbstoff oder Pigment getränkt werden, um die Zustandsänderung durch eine Farbe anzuzeigen.

Die Abdeckschicht besteht gewöhnlich aus einem Papier, das die gleichen Eigenschaften aufweist wie das Papier der Indikatorschichi. jedoch eine davon abstechende Farbe hat. Wenn dann der wärmeempfindliche Stoff in den einzelnen Vertiefungen seinen Aggregatzustand ändert, wird die Flüssigkeit schnell von der Indikatorschicht absorbiert und löst den darin befindlichen Farbstoff bzw. das darin befindliehe Pigment Die so gebildete Farbstoff· oder Pigmentlösung (oder -dispersion) wandert durch die Indikatorschicht in die Abdeckschicht und erleichtert dadurch die visuelle Feststellung der Farbänderung in der Abdeckschicht

Wie F i g. 1 zeigt, erleiden, wenn die Temperatur der Versuchsperson 37.0⁰C (98.6F) beträgt, alle diejenigen Bereiche, die Temperaturen von 35.6 bis 37,0" C (96,0 bis 98.6"F) entsprechen, eine bleibende Farbänderung, während diejenigen Bereiche, die Temperaturen obcrhalb 37.0⁰C (98,6°F) entsprechen, keine Farbänderung erleiden. Daher können die Temperaturmessungen irreversibel durchgeführt werden, und das Thermometer kann nach einmaligem Gebrauch weggeworfen werden. Bei nicht klinischen Verwendungszwecken kann

ίο das Thermometer anschließend noch zur Messung höherer Temperaluren als der zuvor angezeigten Temperatur verwendet werden.

Der Farbstoff oder das Pigment kann in die Indikatorschicht 15 eingelagert oder unmittelbar zu der festen Lösung zugesetzt werden. Wenn der Farbstoff oder das Pigment in die Indikatorschicht eingelagert wird, braucht man die letztere nur einfach in die Farbstofflösung oder Pigmentdispersion zu tauchen oder mit einer derartigen Lösung oder Dispersion zu besprühen oder beschichten. Die Menge an Farbstoff oder Pigment muß natürlich ausreichen, um die schnelle visuelle Feststellung der Farbänderung zu erleichtern.

Auch dann, wenn der Farbstoff oder das Pigment unmittelbar zu der festen Lösung zugesetzt wird, muß die Menge ausreichen, um die schnelle visuelle Feststellung der Farbänderung zu ermöglichen. Der unmittelbare Zusatz von Farbstoff oder Pigment zu den festen Lösungen kann jedoch unter Umständen die Schmelzbereiche dieser Lösungen ungünstig beeinflussen. Wenn sehr genaue Temperaturmessungen im Bereich von 0.1 °C erforderlich sind, ist daher die erstgenannte Methode zu bevorzugen, es sei denn, daß man weiß, daß das für den vorliegenden Zweck ausgewählte Pigment keine nachteilige Wirkung auf die Genauigkeit der

Schmelzpunktbereiche der festen Lösungen hat.

Gleich ob man den Farbstoff oder das Pigment unmittelbar zu der festen Lösung zusetzt oder in den Indikator einlagen, ist es ratsam, eine Berührung zwischen der festen Lösung in den Vertiefungen und dem Indikator so lange zu verhindern, bis das Thermometer verwendet wird. Hierdurch wird die Verunreinigung der festen Lösungen mit Farbstoff oder Pigment vermieden. Deshalb kann man eine (nicht dargestellte) Trennschicht vorsehen, um eine derartige Berührung und

Verunreinigung zu verhindern.

Im allgemeinen haben sich ollosVhc Farbstoffe, die mit der sich bei der Zustandsänderung der festen Lösungen in den Vertiefungen bildenden Hüsxigkcit verträglich sind, als besonders geeignet für die Einlage

rung in den Indikator erwiesen.

Im Falle von Pigmenten kann man cmc verbesserte Flüssigkeitsabsorption und Farban/eige dadurch crrci chen, daß man Pigmente mit TeilchcngriSßen von 0.; bis 0.5u verwendet Die Vorteile der Erfindung lassci

sich jedoch grundsätzlich mit jedem beliebigen Färb stoff oder Pigment erzielen, mit dessen Hilfe die \isuel Ie Feststellung der Zustandsänderung der festen Lei sung in einer jeden Vertiefung erleichten w ird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Temperaturanzeiger, der einen Träger mit einem temperaturanzeigenden Teil aufweist, der mindestens einen Bereich hat, welcher einen bei einer bestimmten Temperatur schmelzenden, wärmeempfindlichen Stoff und einen diesem Stoff innig zugeordneten Indikator zur Erleichterung der visuellen Feststellung des Schmelzens des wärmeempfindlichen Stoffs enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator eine Verbindung enthält, die mit dem wärnieempfindlichen Stoff bei der Schmelzung ein eutektisches Gemisch bildet, und die einen höheren Schmelzpunkt hat als der am höchsten schmelzende wärmeempfindliche Stoff.

2. Temperaturanzeiger nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator außerdem einen Farbstoff oder ein Pigment enthält.

j. Temperaturanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeempfindliche Stoff in jedem der Bereiche in Form einer festen Lösung vorliegt.

4. Temperaturanzeiger nach Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeempfindliche Stoff eine feste Lösung von o-Chlornitrobenzol und o-Bromnitrobenzol und die Verbindung in dem Indikator Bernstcinsäuredibenzylester ist.