DE2234793C3

DE2234793C3 - Temperaturanzeiger

Info

Publication number: DE2234793C3
Application number: DE2234793A
Authority: DE
Inventors: Frank W. St. Petersburg Fla. Godsey Jun. (V.St.A.)
Original assignee: Bio-Medical Sciences Inc Fairfield Nj (vsta)
Current assignee: Bio-Medical Sciences Inc Fairfield Nj (vsta)
Priority date: 1971-07-15
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1978-10-05
Also published as: NL7209188A; GB1402601A; DE2234793B2; JPS5318906B1; DE2234793A1; FR2145547B1; BE786088A; FR2145547A1; CA959673A; US3774450A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Temperaturanzeiger nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem derartigen, aus der US-PS 34 65 590 so bekannten Temperaturanzeiger füllte die temperaturempfindliche Substanz als homogene Masse die einzelnen Vertiefungen oder Bereiche aus und ist am Boden der Vertiefung eine Spitze vorgesehen, mittels der die Trennschicht durch Druck zerbrochen werden kann. Die Spitze muß eine gewisse Starrheit besitzen, um die Trennschicht zerbrechen zu können, ohne selbst umzuknicken. Bei dieser Bauart müssen die einzelnen Bereiche eine bestimmte Mindestgröße haben und ist daher die Anzahl der Bereiche und damit die Genauigkeit der Temperaturbestimmung beschränkt. Aus dieser Druckschrift ist es ferner bekannt, daß der Indikator einen Farbstoff enthält

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Temperaturbestimmung zu erhöhen μ und die Abmessungen des Temperaturanzeigers zu verkleinern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Temperaturanzeiger vor dem Zerbrechen der Trennschicht nicht auf die Umgebungstemperatur anspricht

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind i,; der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in Draufsicht ein Thermometer gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Vertikalschnitt längs der Linie H-II der F' g. 1.

F i g. 3 in Vergrößerung ein Teilchen der Temperaturanzeigemasse,

Fig.4 in Vergrößerung eine andere Ausführungsform eines Einzelteilchens der verkapselten Temperaturanzeigemasse, wobei die Wandsubstanz mit einem Farbstoffüberzug versehen ist und

F i g. 5 eine Ausführungsform, bei der die Temperaturanzeigemasse und der Farbstoff oder das Pigment gesondert von Schutzwänden umgeben sind (in dieser Abbildung sind mehrere, derartig überzogene Teilchen in einem Hohlraum in übertrieben großen Abmessungen dargestellt, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern).

Der Temperaturanzeiger 1 in F i g. 1 und 2 hat einen Handgriffteil 3 und einen Anzeigeteil 5 zum Einführen in den menschlichen Mund zwecks Temperaturmessung. Der Anzeigeteil weist ein Raster von Bereichen in Form von Vertiefungen 7 auf, wie es in F i g. 1 dargestellt ist. Jede Vertiefung ist mit einer beschichteten Temperaturanzeigemasse T (wärmeempfindliche Substanz) gefüllt deren Kernsubstanz bei einer genau bestimmten Temperatur schmilzt die sich von den Temperaturen unterscheidet, bei denen die Kernsubstanzen in den übrigen Vertiefungen schmelzen. Dje Schmelzpunkte dieser Substanzen liegen wesentlich tiefer als der Schmelzpunkt der Wandsubstanz. Im Falle eines klinischen Wegwerfthermometers unterscheidet sich der Schmelzpunkt einer jeden Temperaturanzeigemasse um '/10⁰C von dem Schmelzpunkt der Temperaturanzeigemasse in der benachbarten Vertiefung.

In Fig. 1 sind zwar mehrere derartige Vertiefungen dargestellt; der Temperaturanzeiger braucht aber nur eine solche Vertiefung aufzuweisen, wenn er nur zum Anzeigen einer einzigen bestimmten Temperatur oder eines thermischen Zustandes der Umgebung oder des zu untersuchenden Gegenstandes bestimmt ist

Wie Fig.2 zeigt, besteht der Temperaturanzeiger 1 aus der Trägerfolie 9, die die oben beschriebenen Vertiefungen 7 aufweist. Dabei sind zum leichteren Verständnis nur zwei solche Vertiefungen in sehr starker Vergrößerung abgebildet

Die Trägerfolie 9 ist eine biegsame Folie aus wärmeleitendem Werkstoff, z.B. eine Aluminiumfolie. Hierdurch wird ein schneller Wärmeübergang von dem Meßobjekt zu den Temperaturanzeigemassen in den Vertiefungen gewährleistet. Aluminiumfolie eignet sich zwar besonders für diesen Zweck; man kann jedoch mit gleichem Wirkungsgrad auch biegsame, wärmeleitende Folien aus anderen Werkstoffen, wie Kupfer, Silber, Gold, rostfreiem Stahl oder anderen, wärmeleitenden, biegsamen Werkstoffen, verwenden. Die wärmeleitende Trägerfolie 9 muß natürlich aus einem Werkstoff gefertigt sein, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit und

eine verhältnismäßig große Oberfläche für die Berührung mit dem Meßobjekt aufweist, und sie muß eine möglichst geringe Dicke haben, dabei aber doch ihre bauliche Einheit bewahren, um eine schnelle Wärmeleitung zu den wärmeempfindlichen Substanzen in den Vertiefungen zu gewährleisten. Wenn man Aluminiumfolie als Trägerfolie verwendet, kann ihre Dicke 0,025 bis 0,10 μ betragen. Die Auswahl derartiger wärmeleitender Trägerfolien ist dem Fachmann geläufig.

Über der Temperaturanzeigemasse und in enger Berührung mit derselben befinden sich die Indikatorschicht U und über der letzteren eine Abdeckschicht 13. Die Kombination aus Indikatorschicht und Abdeckschicht wird nachstehend einfach als »Indikator« bezeichnet is

Eine durchsichtige Schicht 15, z. B. aus Polypropylen, Polyester, Nitrocellulose, Polyvinylchlorid usw., bildet eine Deckfolie, die die gleiche Ausdehnung hat wie die Trägerfolie 9 und an der letzteren angeklebt oder anderweitig befestigt ist Um dem Thermometer bauliche Einheit zu verleihen und die Berührung zwischen dem menschlichen Mund und der Aluminiumfolie zu verhindern, ist die Trägerfolie 9 auf ihrer Unterseite mit einer Unterschicht 17 (die gewöhnlich aus einem ähnlichen Werkstoff besteht wie die Schicht 15) versehen, die die gleiche Ausdehnung hat wie die Trägerfolie und sich dem Umriß der Hohlräume anpaßt Diese Unterschicht ist gewöhnlich auf die Trägerfolie aufgeklebt

Die Dicke der Unterschicht liegt im Bereich von etwa 0,025 bis 0,075 μπι, um einen schnellen Wärmeübergang von dem Meßobjekt zur Trägerfolie 9 und mithin zu den wärmeempfindiichen Substanzen in den Vertiefungen zu erleichtern.

Gegebenenfalls kann die Unterschicht ein wärmeleitendes Metallpulver enthalten, um ihr Wärmeleitvermögen zu verbessern. Aluminiumpulver hat sich als besonders geeignet für diesen Zweck erwiesen.

Die beschichtete oder verkapselte Temperaturanzeigemasse ist >n F i g. 3 dargestellt; die Kernsubstanz M kann eine feste Lösung der untengenannten Art oder ein ein Eutektikum bildender Stoff sein. Die Kernsubstanz M ist mit einer zerbrechbaren Wandsubstanz W überzogen oder verkapselt die aus Gelatine, Äthylcellulose, Polyvinylidenchlorid oder irgendeinem anderen zerbrechbaren Stoff, wie dünnem Metall, besteht, der sich unter mildem Druck leicht zerbrechen läßt. Die Dicke der Überzugsschicht (Wandsubstanz W) kann etwa 0,005 bis 038 mm betragen. Die Dicke muß ausreichen, um einen vollständigen Schutzüberzug für so die Kernsubstanz M zur Verfügung zu stellen, damit die letztere nicht vorzeitig der Einwirkung ungünstiger Umgebungsbedingungen ausgesetzt wird, bevor der Temperaturanzeiger verwendet werden soll. Da die Wandsubstanz W aber auch leicht zerbrechbar sein ss muß, braucht sie nicht so dick zu sein, daß man eine sehr hohe Kraft oder einen sehr hohen Druck aufwenden muß, um sie zu zerbrechen. Das Verfahren, nach dem die Kernsubstanz M mit einem solchen Schutzüberzug versehen wird, ist nachstehend im einzelnen beschrieben.

Der Indikator kann einen Farbstoff oder ein Pigment enthalten, um die visuelle Temperaturmessung zu erleichtern. Wenn der Farbstoff oder das Pigment mit den Temperaturanr.eigemassen nicht reagiert, können diese Bestandteile unmittelbar miteinander gemischt werden. Wenn der Farbstoff oder das Pigment mit den Temperaturanzeigemassen reagiert, kann man den Farbstoff in die Wandsubstanz einlagern (F i g. 3) oder von der äußeren Oberfläche der Wandsubstanz absorbieren lassen (Fig,4), Andernfalls kann der Farbstoff oder das Pigment selbst gesondert verkapselt sein, wie es in F i g, 5 dargestellt ist Im letzteren Falle sind der verkapselte Farbstoff bzw, das verkapselte Pigment und die verkapselte Temperaturanzeigemasse beide in den Vertiefungen 7 des Thermometers untergebracht

Die zerbrechbaren Überzüge auf den wärmeempfindlichen Substanzen können zwar leicht durch Fingerdruck zerbrochen werden; man kann aber auch zwei einander gegenüberliegende rotierende Walzen, durch die das Thermometer hindurchgeleitet wird, verwenden, um die zerbrechbaren Überzüge gleichmäßiger und vollständiger über das ganze Thermometerraster hinweg zu zerbrechen.

Beim Verkapseln dispergiert man die Kernsubstanz als pulverförmigen Stoff in einer nicht reaktionsfähigen Flüssigkeit, setzt zu der Dispersion die Wand- oder Überzugssubstanz, gewöhnlich in flüüiger Form, zu und scheidet den flüssigen Überzug auf der Kernsubstanz ab, wobei man die flüssige Überzugssubstanz und die Kernsubstanz in der genannten Flüssigkeit unter gesteuerten Bedingungen bei der günstigsten Temperatur und dem günstigsten pH-Wert mischt Nachdem sich aus dem flüssigen Überzugsmaterial eine gleichmäßige und anhaftende Wand um die Kernsubstanz herum gebildet hat, bringt man den Überzug durch Wärmeeinwirkung, Vernetzung oder Entfernen des Lösungsmittels zum Erstarren. Wenn der Überzug durch Vernetzen zum Erstarren gebracht wird, verwendet man als Vernetzungsmittel Aldehyde von der gleichen Art wie sie herkömmlicherweise zum Vernetzen von Proteinen verwendet werden.

Je nach der Teilchengröße der Kernsubstanz kann man dieses Verfahren als Verkapselung oder Mikroverkapselung bezeichnen. Bei der Mikroverkapselung beträgt die Teilchengröße der Kernsubstanz mehrere Zehntel μπι bis 5 mm, während die Teilchengröße bei den bisher bekannten Verkapselungsverfahren gewöhnlich mehr als 5 mm beträgt.

Der Schutzüberzug (Wandsubstanz W) kann auf die Kernsubstanz auch nach anderen bekannten Verfahren aufgebracht werden, z. B. durch Pfanncnbeschiohtung, Gerinnenlassen eines Sprühüberzuges, Beschichtung in der Wirbelschicht, mechanische Beschichtung, elektrostatische Beschichtung, Vakuumbedampfung usw. Jedenfalls muß die Wandsubstanz Weinen gleichmäßigen, anhaftenden Überzug um die Kernsubstanz herum bilden, um sie gegeil die nachteiligen Umwelteinflüsse zu schützen. Dabei muß die Wandsubstanz zerbrechbar sein, damit sie sich leicht zerbrechen läßt, bevor die Kernsubstanz ihrem Verwendungszweck zugeführt wird.

Die Herstellung eines Überzuges oder einer Wandsubstanz W für die Kernsubstanzen muß unter solchen Bedingungen erfolgen, daß die Dicke des Schutzüberzuges etwa 2,5 μπι b>3 0,38 mm beträgt. Natürlich ändern sich diese Bedingungen je nach der Kernsubstanz, der Wandsubstanz, der Flüssigkeit, der Temperatur, der Teilchengröße der Kernsubstanz, dem pH-Wert der Flüssigkeit und dergleichen.

Für die Zwecke der Erfindung verwendet man als Überzugssubstanzer, gewöhnlich Polymerisate, die die entgegengesetzte Löslichkeit aufweisen wie die Kernsubstanzen. Mit anderen Worten: Wenn die Kernsubstanzen in Wasser oder in der Flüssigkeit, in der sie

überzogen werden, unlöslich sind, muß die Wandsubstanz darin löslich sein. Wenn also die Kernsubstanz in Wasser unlöslich ist, verwendet man als Wandsubstanz vorzugsweise ein wasserlösliches Polymerisat, wie Polyvinylalkohol, Athylcellulose oder Gelatine.

Man kann auch andere Überzugssubstanzen verwenden, sofern sie nur einen gleichmäßigen und anhaftenden Oberzug auf der Kernsubstanz bilden und zerbrechlich genug sind, um sich unter der Einwirkung eines milden Druckes zerbrechen zu lassen. So kann man das Kernmaterial z. B. mit einer dünnen Metallschicht, wie Aluminiumfolie mit einer Dicke von etwa 7.5 μΐπ, umhüllen oder verkapseln. Die Verkapselung der Kernteilchen in einem Polymerisat ist jedoch vorteilhafter und wirtschaftlicher als die Verwendung von Metallüberzügen.

Gegebenenfalls kann man die Wandsubstanz in rrjAKrAi-An Schichten, vorzu⁰!;^?!?? in z>u£! Schichten, aufbringen, wobei die innere Schicht aus Gelatine oder einem gelatineähnlichen Stoff und die äußere Schicht aus einem anderen Polymerisat, wie Polyvinylalkohol, besteht.

Die Flüssigkeiten, in denen die Wandsubstanz Wund die Kernsubstanz M miteinander gemischt werden, dürfen mit diesen beiden Substanzen nicht reagieren und keine Lösungsmittel für dieselben sein. Solche Flüssigkeiten sind z. B. Wasser und andere Flüssigkeiten, wie sie in den obengenannten Veröffentlichungen beschrieben sind.

Wie Fig. 5 /eigt. kann der Farbstoff oder das Pigment zur Erleichterung der sichtbaren Beobachtung der Temperaturmessungen selbst verkapselt sein und einen eigenen Schutzüberzug (Wandsubstanz W aufweisen. Dies kann man erreichen, indem man der Farbstoff oder das Pigment einfach in einer nich reaktionsfähigen Flüssigkeit dispergiert und, wie ober beschrieben, mit der Wandsubstanz überzieht. Wenn die temperaturanzeigende Substanz mit einem Schutzüber zug versehen ist, braucht der Farbstoff oder da! Pigment nicht mit einem Schutzüberzug versehen Zi werden, weil in diesem Falle keine Wahrscheinlichkeil dafür besteht, daß der Farbstoff oder das Pigment mil der Temperaturanzeigemasse reagiert, bevor die Wane Wzerbrochen wird.

Die Erfindung ist allgemein auf andere wärmeempfindliche Substanzen anwendbar.

Wenn man feste Lösungen als Kernsubstanzer verwendet, so können diese aus den folgender Komponenten bestehen:

A) o-Chlornitrobenzol + o-Bromnitrobenzol;

B) I-Menthol + dl-Menthol;

C) Acetophenon + Benzophenon;

D) Bemsteinsäuredimethylester + Oxalsäuredime thylester;

2=, E) 4-Chlorpropiophenon + 4-Brompropiophenon;

F) 4-Ch!or-2-metnylanilin + 4-Brom-2-methylanilin;

G) 4-Chlr*acetophenon + 4-Bromacetophenon;

H) n-Butyisulfoxid + n-Butylsulfon;
I) n-Hexan + 2-Nonadecan:
I) Cyclohexan + 2-Nonadecan;

K) \- Chlommtaldehyd + t-Brormimtaldehyd.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunecn

Claims

Patentansprüche:

1. Temperaturanzeiger mit einem wärmeleitenden Träger, der mehrere voneinander entfernte Bereiche aufweist, wobei sich in jedem Bereich eine Substanz befindet, die eine feste Lösung der gleichen 2 oder mehr organischen Verbindungen in unterschiedlichen Zusammensetzungsanteilen ist, und diese festen Lösungen eine im wesentlichen lineare ι ο Schmelzpunkt/Zusammensetzung-Beziehung innerhalb des Zusammensetzungsbereiches der Mehrzahl von festen Lösungen besitzen, sowie mit einem Indikator und einer unter gelindem Druck zerbrechenden Trennschicht zwischen dem Indikator und der wärmeempfindlichen Substanz, wobei. die Trennschicht einen höheren Schmelzpunkt besitzt als die Substanz und sich in unmittelbarem Kontakt mit dieser befindet und der Indikator nach Zerbrechen Δζτ Trennschicht in jedem Bereich durch einen Farbstoff oder ein Pigment das Schmelzen der wärmeempfindlichen Substanz anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz (Kernsubstanz M) in Form einer Vielzahl diskreter Teilchen durch die Trennschicht (Wandsubstanz W) verkapselt ist und daß die Teilchengröße der Kernsubstanz im Bereich von mehreren Zehntel Mikrometer bis 5 mm liegt

2. Temperaturanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator (11, 13) den Farbstoff oder das Pigment (D) enthält

3. Temperaturanzeiger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß def Farbstoff oder das Pigment (D) in Form diskrttec Teilchen durch einen unter gelindem Druck zerbreci enden Überzug (Wandsubstanz W) verkapselt ist

4. Temperaturanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Indikator (11, 13) eine Verbindung enthält die mit der Kernsubstanz (M) ein eutektisches Gemisch bildet und einen höheren Schmelzpunkt besitzt als die am höchsten schmelzende Kernsubstanz in den Bereichen (7).