DE2451502A1 - Verfahren zur temperaturmessung und thermometer zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents
Verfahren zur temperaturmessung und thermometer zur durchfuehrung dieses verfahrensInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperaturmessung
sowie ein Thermometer zur Durchführung dieses Verfahrens.
Eine Temperaturabfühleinrichtung mit einem Streifen eines
porösen Materials, der auf einer Unterlage angeordnet ist, ist in der US-PS 3 324 723 beschrieben. Am einen Ende des
Streifens ist durch Verschmelzen ein Tropfen einer gefärbten Substanz befestigt, die verfestigt ist. Wenn die Vorrichcung
bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Substanz verwendet wird, breitet sich diese entlang
dem Streifen aus. Die Ausbreitung der Substanz ist dann ein
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mm O v
Maß für die Zeit, während derer die Vorrichtung einer Temperatur bei dem oder oberhalb des Schmelzpunktes ausgesetzt
war.
Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik bekommt man gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ein Thermometer,
deren Ablesung derart sind, daß sie mehr als eine spezielle Temperatur angeben, und deren Zweck darin besteht,
die oben erwähnte Zeitabhängigkeit zu vermeiden. Ein anderer
wesentlicher Vorteil des Verfahrens und des Thermometers nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß letzteres
eine praktisch unbegrenzte Lagerfähigkeit besitzt, und somit
auch bei sehr hohen Temperaturen aufbewahrt werden kann, d.h. bei Temperaturen, die den Bereich übersteigen, in welchem
das Thermometer verwendet werden soll, ohne daß die Arbeitsfähigkeit des Thermometers beeinträchtigt wird. Das einzige
Erfordernis besteht darin, daß das Thermometer bei einer Temperatur
gerade unterhalb des Bereichs der beabsichtigten Verwendung einige Minuten vor der Verwendung gelagert wird.
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Messung in der Weise durchgeführt wird, daß man die
Fähigkeit einer Flüssigkeit, eine Substanz, vorzugsweise ein Salz, in Abhängigkeit der Temperatur aufzulösen, beobachtet,
wobei man eine Substanz verwendet, deren Löslichkeit sich mit der Temperatur ändert und die in dem Temperaturbereich, in
welchem die beabsichtigte Messung stattfindet, in einer festen oder flüssigen Phase vorliegt.
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In entsprechender Weise ist das Thermometer nach der Erfindung
durch eine Substanz, vorzugsweise ein Salz, gekennzeichnet, deren Löslichkeit sich mit der Temperatur verändert und
die in dem Temperaturbereich, in welchem das Thermometer verwendet
werden soll, in einer festen oder flüssigen Phase vorliegt, wobei sich diese Substanz in dem Raum des Thermometers
als eine Säule oder dergleichen erstreckt, von der ein Ende
derart angeordnet ist, daß es in Berührung mit einer speziellen Menge eines flüssigen Lösungsmittels für die Substanz gebracht
wird, wobei die Messung in der Weise durchgeführt wird,' daß man beobachtet, wie viel von der Substanz sich vor einer
Sättigung des flüssigen Lösungsmittels auflöst.
Wenn in dem Thermometer nach der Erfindung diese Substanz in einer flüssigen Phase vorliegt, ist mit dieser Substanz vorzugsweise
eine Kapillarröhre oder dergleichen aus Glas, Kunststoff
material oder dergleichen vollständig gefüllt, wobei ein Ende der Kapillarröhre in Verbindung mit einem Behälter
für das flüssige Lösungsmittel steht, wie beispielsweise mit Hilfe einer leicht zerbrechbaren Wand. Statt der Kapillarröhre
kann beispielsweise ein Kapillarspalt zwischen zwei Glasplatten oder dergleichen verwendet werden.
Wenn gewünscht ist, die Substanz stattdessen in einer festen Phase zu verwenden, kann diese Substanz als ein Überzug auf
oder eine Imprägnierung in einem vorzugsweise porösen länglichen Werkstoffkörper, wie einem Filterpapierstreifen, einem
Gewebe aus natürlichen oder synthetischen Fasern oder einer
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porösen Masse eines Kunststoffmaterials, aus Glas oder dergl.,
mit Porosität vorgesehen sein, wobei dieser Körper vorzugsweise auf einer Unterlage befestigt ist.
Somit ist das Thermometer nach der vorliegenden Erfindung so angeordnet, daß das Lösungsmittel und der Streifen oder die
Kapillare oder dergleichen nicht miteinander in Berührung kommen, bevor das Thermometerrerwendet werden soll. Wenn das
Thermometer aktiviert werden soll, wird ein Ende des porösen Streifens oder der Kapillare in Berührung mit dem Lösungsmittel
gebracht. Das Prinzip beruht auf der Tatsache, daß die Löslichkeit von Salzen und ähnlicher Substanzen in bestimmten
Fällen mit der Temperatur variiert. Vorzugsweise wird eine solche Substanz verwendet, in welcher die Löslichkeit mit
steigender Temperatur zunimmt. Je nach der Temperatur des Systems aus Substanz und Lösungsmittel kann das Lösungsmittel
mehr oder weniger von der Substanz lösen, d.h. unter dem Einfluß von Kapillarkräften kann das Lösungsmittel unterschiedlich
tief in das poröse Material oder die Kapillare eindringen. Wenn das Lösungsmittel und die Substanz in Berührung miteinander
gebracht wurden, neigt das System unmittelbar dazu, ein Gleichgewicht bezüglich der Auflösung der zur Gewinnung
einer gesättigten Lösung erforderlichen Menge der Substanz zu erreichen. Man bekommt so eine gesättigte Lösung infolge der
Tatsache, daß das Lösungsmittel in das poröse Material eindringt und in diesem Material die erforderliche Menge der
Substanz auflöst.
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Wenn es erwünscht ist, ein poröses Material als einen Träger für eine Sättigung mit der Substanz auszuwählen, sind Papiere,
wie vom Filterpapiertyp oder Zigarettenpapiertyp bevorzugt. Die Erfindung ist jedoch natürlich nicht auf diese Materialien
beschränkt. Auch andere Materialien, die eine Kapillarwirkung ergeben, sind brauchbar, wie poröse Keramikmaterialien. Das
poröse Material ist vorzugsweise auf einer Unterlage befestigt. Diese Unterlage sollte vorzugsweise eine gute Wärmeleitfähigkeit
besitzen, um schnell ein Temperaturgleichgewicht zu bekommen. Ein geeignetes Material ist eine Metallfolie, doch
ist die Erfindung natürlich nicht auf dieses- Material beschränkt.
Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung schließt
das Lösungsmittel in dem Behälter von Beginn an eine spezielle Menge der löslichen Substanz ein. Dadurch erreicht man, daß
die Geschwindigkeit der Temperaturmessung erhöht wird und daß es nicht erforderlich ist , einen langen Streifen oder eine
lange Kapillare zu verwenden, d.h. das Gleichgewicht wird schneller und auf einen kürzeren Abschnitt des porösen Streifens
oder der Kapillare erreicht. Vor allem wird das Lösungsmittel in dem Behälter bei einer Temperatur unmittelbar unterhalb
des tatsächlichen Temperaturbereiches gesättigt.
Obwohl die oben erwähnte Ausführungsform mit einer speziellen
Menge der Substanz in dem Behälter in den meisten Fällen eine wesentliche Verbesserung gegenüber reinem Lösungsmittel in
dem Behälter ergibt, hat diese Ausführungsform doch eine
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kleine Beschränkung. Im Falle, daß das Thermometer aus irgendeinem Grund bei einer Temperatur gelagert werden muß,
die viel niedriger als der beabsichtigte Temperaturbereich ist, besteht eine Gefahr, daß die Substanz sich als große
Kristalle abscheidet. Wenn dann das Thermometer verwendet werden soll, findet die Auflösung dieser großen Kristalle
so langsam statt, daß das Lösungsmittel beginnt, die Substanz in dem porösen Streifen aufzulösen, bevor die Auflösung
der Kristalle in dem Behälter beendet ist, wodurch man einen falschen Meßwert bekommt.
Bei einer Ausführungsform des Thermometers nach der vorliegenden
Erfindung, die nicht diesen Nachteil hat, ist eine spezielle Menge der Substanz, vorzugsweise die Menge, die
das Lösungsmittel bei einer Temperatur gerade unterhalb des beabsichtigten Temperaturbereiches sättigt, in einem getrennten
Behälter enthalten* für den eine Verbindung mit dem Behälter, der das Lösungsmittel enthält, vorgesehen ist, der
aber von letzterem Behälter getrennt ist. Dadurch werden die Substanz und das Lösungsmittel getrennt voneinander gehalten,
bis das Thermometer verwendet werden soll, wobei der Inhalt der beiden Behälter dann in Berührung miteinander
gebracht wird, um eine Lösung der Substanz zu bekommen, welche dann in Berührung mit dem Streifen und der Kapillare gebracht
wird. In diesem Fall ist es wesentlich, daß man die Substanz in dem Behälter sich vollständig auflösen läßt, bevor
man mit dem Streifen oder der Kapillare in Berührung bringt.
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_ I mm
Stattdessen kann der Teil des Streifens oder der Kapillare,
der zu dem Behälter mit dem Lösungsmittel hin gerichtet ist, mit einer besonders großen Menge der Substanz überzogen sein
oder diese, enthalten, wodurch die Länge vermindert werden
kann.
Die Ausführungsform mit getrennten Behältern für die feste
Substanz und das Lösungsmittel ist nicht auf irgendeine spezielle konstruktive Anordnung der Behälter beschränkt.
So können zwei vollständig getrennte Behälter verwendet werden, die jedoch vorzugsweise nahe beieinander angeordnet
sind und die in Berührung miteinander gebracht werden. Durch Zerbrechen des Behälters, der dem Streifen oder der Kapillare
am nächsten ist, in dem hierzu benachbarten Bereich wird die dann gebildete Lösung in Berührung mit der löslichen Substanz
gebracht. Eine andere Ausführungsform verwendet einen Behälter,
der eine innere dünne, leicht zerbrechliche Trennwand enthält, welche zwei Kammern für die Substanz bzw. das Lösungsmittel
begrenzt, und der eine dünne, leicht zerbrechliche Wand aufweist, welche zu dem Streifen oder der Kapillare hinweist.
Eine weitere mögliche Ausführungsform verwendet zwei
Kapseln, von denen eine in der anderen angeordnet ist.
Die Temperaturanzeige erfolgt nahezu augenblicklich, vorausgesetzt,
daß Substanzen guter Löslichkeit gewählt werden. Um die Auflösungsgeschwindigkeit weiter zu erhöhen, wird vorzugsweise
ein Salz mit sehr kleinen, vorzugsweise fein vermahlenen Kristallen oder mit Kristallen, die beispielsweise
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aus einer Wasserlösung so rasch getrocknet wurden, daß sich kleine Kristalle bildeten, verwendet.
Stattdessen kann auch eine Substanz verwendet werden, die innerhalb oder unmittelbar unterhalb des beabsichtigten Temperaturbereiches
schmilzt. Auch in diesem Fall erhält man natürlich eine rasche Auflösung.
Allgemein kann somit die Temperaturablesung sehr schnell nach der Aktivierung des Thermometers erfolgen, wobei die
Kapillarkräfte, d.h. die Gefahr einer weiteren Eindringung des Lösungsmittels in die Poren des porösen Materials oder
in die Kapillare über den Gleichgewichtspunkt hinaus praktisch vernachlässigbar sind gegenüber der chemischen Triebkraft,
die die Lösung bis zur Sättigung bringt. Nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung kann jedoch die
Eindringung von Flüssigkeit in die Poren des porösen Materials oder in die Kapillare nach Erreichung des Sättigungsgleichgewichtes weiter dadurch verhindert werden, daß man
dem Lösungsmittel in dem Behälter ein das Benetzen verminderndes Mittel, wie beispielsweise Cetyltrimethylammoniumbromid,
zusetzt oder indem man das poröse Material hydrophob macht, wie beispielsweise durch Behandlung dieses Materials
mit der genannten Verbindung oder sogenannten Siliconen.
Die Temperaturablesung bei Verwendung einer porösen Masse, d.h. die Anzeige des Abstandes, über den das Lösungsmittel
in den porösen Streifen eindringt, kann entweder nach der
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Fettfleckmethode erfolgen, d.h. durch Beobachtung der Veränderung
des Durchscheinens des porösen Materials in feuchtem Zustand im Vergleich mit dem trockenen Zustand, oder mit
Hilfe eines Indikators, mit dem der poröse Streifen ebenfalls imprägniert ist und der seine Farbe verändert, wenn Feuchtigkeit
zutritt. Der Indikator hat je nach dem speziellen System von Salz und Lösungsmittel ausgewählt zu werden. In Systemen
auf der Grundlage von Wasser kann der poröse Streifen eine chemische Zusammensetzung enthalten, die beim Trocknen in
eine farblose (oder nur leicht gefärbte) Anhydridform überführt wird, die aber bei der Berührung mit Wasser (d.h., wenn
die Wasserphase in den Streifen eindringt) in eine gefärbte Modifikation mit Kristallwasser überführt wird. Beispiele
solcher Indikatoren sind CuSO4 (hellgrün) - CuSO4*5H2O
(dunkelblau) und NiCl3 (hellgelb) - NiCl2-6H2O (grün). Stattdessen
kann die Rückseite des porösen Streifens auf dessen Oberfläche mit einer dünnen Schicht eines wasserlöslichen
Farbstoffes überzogen werden, der sich löst, wenn die Wasserlösung
aufsteigt, und der den Streifen soweit färbt, bis wohin die Wasserlösung aufgestiegen ist. Der Streifen kann auch
einen pH-Indikator enthalten, der die Farbe verändert, wenn er mit der Wasserlösung in Berührung kommt. Indikatorart und
Indlkatorz-ustand müssen in Abhängigkeit vom pH-Wert der Lösung
ausgewählt werden. Vorzugsweise ist die Unterlage mit
einer Skalaeirateilung für verschiedene Temperaturen versehen.
Als weitere Alternative kann dem Lösungsmittel ein Farbstoff
zugesetzt werden, der sich während der Verwendung über die
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- lc -
gesamte Lösung verteilt, der aber nicht den Teil der Substanz anfärbt, der nicht gelöst ist.
Im wesentlichen ähnliche Prinzipien können natürlich auch angewendet werden, wenn anstelle eines solchen porösen
Streifens eine Kapillarröhre oder dergleichen verwendet wird, um die lösliche Substanz zu enthalten.
Der Streifen kann imprägniert werden, indem man ihn in eine gesättigte Lösung der erwünschten Substanz eintaucht und
anschließend trocknet. Da die erhaltenen Kristalle, wie oben erwähnt wurde, sehr klein sein sollten, erfolgt das
Trocknen vorzugsweise bei einer relativ hohen Temperatur, wie beispielsweise bei 70 bis 100°C, wenn Wasser als Lösungsmittel
verwendet wird. Die Substanz kann auch in der Weise aufgebracht werden, daß man fein gemahlene Kristalle auf dem
Streifen aufbringt und auf dem porösen Streifen mit Hilfe eines Bindemittels bindet, welches in dem verwendeten Lösungsmittel
löslich ist. Gelatine und Carboxyäthy!cellulose
sind Beispiele brauchbarer wasserlöslicher Bindemittel. Um die Geschwindigkeit der Auflösung der Substanz in dem Lösungsmittel
weiter zu steigern, können Teilchen verwendet werden, die durch Vermählen von großen Kristallen oder von Stücken,
die durch Schmelzen der Substanz erhalten wurden, gewonnen wurden. Durch das Vermählen erhält man eine solche Störung
der Kristallstruktur, daß das Lösen in dem Lösungsmittel beschleunigt
wird. Stattdessen kann die Substanz auch auf dem porösen Material aufgebracht oder in die Kapillare eingeführt
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- Il ■·"
werden, indem man die Substanz schmilzt und in die Poren
des Materials bzw. in die Kapillare eindringen läßt.
Das System von Substanz und Lösungsmittel wird so ausgewählt, daß man einen möglichst großen Unterschied in der
Löslichkeit erhält, wenn die Temperatur innerhalb des beabsichtigten Temperaturbereiches verändert wird. Beispiele
von Systemen aus Substanz und Lösungsmittel, die verwendet werden können, sind in der nachfolgenden Tabelle I aufgeführt.
Für Temperaturmessungen im Bereich von 30 bis 50 C, d.h. vor allem bei der Messung der Körpertemperatur, sind
besonders die Salze KAl(SO4J3, KNO3, Mn(NOg)2 und
S-O3 bevorzugt.
Obwohl die Erfindung vorteilhafterweise auf Salze angewendet werden kann, ist sie nicht hierauf beschränkt. Es kann
auch jede andere Substanz verwendet werden, für die ein
Lösungsmittel gefunden werden kann, welches die erforder-
und
liehen Eigenschaften einer Lösungsfähigkeit eines großen
Unterschiedes in der Löslichkeit in dem beabsichtigten Temperaturbereich
besitzt, wie beispielsweise Kohlenhydrate, wie Zucker, und cyclische Kohlenwasserstoffe usw.
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Tabelle I | |
Substanzen | Lösungsmittel |
AlBr3 | Cyclohexan |
KAl(SO4J2 | Wasser- |
CaBr2 | Propylalkohol |
Calciumlactat | Ameisensäure |
CaCl2-3C H5OH | Äthanol |
Cd(HCOO)2 | Wasser |
K Sn Br3 | Wasser |
C10H21SO3Na | Wasser |
Naphthalin | Benzol |
Naphthalin | Dichloräthan |
2,5-Dinitrophenol | Benzol |
O-Acetotoluidid | 2-Propanol |
KNO- | Wasser oder Wasser mit 0,1 g |
ό | NH3/ml |
KNbO3 | Wasser |
LiBO2 | Wasser |
LiBr2 | Aceton |
MgJ2-6CH3COOC3H7 | Propylalkohol |
Na2S2O3 | Was s er |
(CH3J3PbF | Wasser oder Äthanol |
Sb Br3 | Tetrahydrobenzol |
Ein wichtiges Merkmal des Thermometers nach der Erfindung besteht darin, daß das Lösungsmittel nicht in Berührung
mit der löslichen Substanz kommt, wenn das Thermometer in einem inaktiven Zustand sich befindet, d.h. während der
Lagerung. Dadurch erreicht man primär den wesentlichen Vorteil, daß die Funktionsfähigkeit des Thermometers nicht zerstört
wird, wenn das Thermometer höheren Temperaturen als
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jenen ausgesetzt werden sollte, für die es bestimmt ist. Das einzige Erfordernis, damit das Thermometer zufriedenstellend
arbeitet, besteht darin, daß es einige Minuten, bevor es verwendet wird, bei einer Temperatur gelagert wird,
die etwas unterhalb des beabsichtigten Temperaturbereiches liegt, wie etwa einer Temperatur von 35°C, wenn das Thermometer
zur Messung der Körpertemperatur verwendet werden soll.
Das Lösungsmittel in dem Behälter kann daran gehindert werden,
in Berührung mit der löslichen Substanz zu kommen, indem man einen Behälter verwendet, der vollständig geschlossen
ist oder der in einem vorbestimmten Abstand vom Ende des
ist
Streifens angeordnet. Wenn jedoch im letzteren Fall der Behälter
mit einer kleineren Öffnung versehen ist, sind bestimmte Vorkehrungen während der Lagerung des Thermometers
erforderlich, wie beispielsweise, wenn das Thermometer in waagerechter Lage aufbewahrt wird.
Die bevorzugte Ausführungsform verwendet daher einen geschlossenen
Behälter. In diesem Fall solider Behälter aus einem leicht zerbrechlichen Material, vorzugsweise einem
Kunststoffmaterial, bestehen, so daß sein Inhalt einfach durch Zerbrechen des Behälters in Berührung mit der löslichen
Substanz gebracht werden kann. Vorzugsweise besteht nur der Teil des Behälters, der mit dieser Substanz in Berührung
steht, aus einem zerbrechlichen Material, so daß das Lösungsmittel nicht an seinen Seiten ausfließt. Zur Aktivierung
des Thermometers können der Streifen bzw. die Kapillare und
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der Behälter gleitbar zueinander angeordnet sein. Wenn ein starrer Streifen oder ein Streifen, dessen Ende mit
einem scharfen Punkt versehen ist, oder eine entsprechend ausgebildete Kapillare verwendet werden, ist es möglich,
den Behälter durch Verschieben des Streifens oder des Behälters zu zerbrechen. Die bevorzugte Ausführungsform besitzt
einen geschlossenen Behälter, der nahe dem Streifen oder der Kapillare derart angeordnet ist, daß das Lösungsmittel
und der Streifen oder die Kapillare einfach durch Zerbrechen des Behälters in Berührung miteinander gebracht
werden können. Im Falle von zwei Behältern werden vorzugsweise geschlossene Behälter verwendet, wobei die Teile von
ihnen, die aufeinander hingerichtet sind pnd der Teil von
ihnen, der auf den Streifen hin gerichtet ist, aus einem leicht zerbrechlichen Material bestehet} so daß die Behälter
in zwei vollständig getrennten Stufen zerbrochen werden können.
Um die aktiven Komponenten des Thermometers, d.h. den porösen Streifen oder die Kapillare mit einer festen Substanz
und dem Lösungsmittel gegenüber der Umgebung zu schützen, ist vorzugsweise ein äußerer Überzug aus einem transparenten
oder durchscheinenden Material, wie aus Kunststoffmaterial
oder Glas, vorgesehen. Dieser Überzug sollte eng auf seinem Inhalt aufgepaßt sein, so daß das Lösungsmittel nicht
an den Seiten herausfließt. Damit der Überzug die Messung
nicht stört, sollte er aus einem hydrophoben Material, wie Polytetrafluorathylen, oder einem hydrophob gemachten Ma-
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terial, wie einem mit Silicon oder Polytetrafluoräthylen
behandelten Material, bestehen.
Durch die Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert. In ihr bedeutet
Fig.l eine Frontalansicht einer ersten Ausführungsform
eines Thermometers nach der Erdindung,
Fig.2 einen senkrechten Schnitt durch das Thermometer gemäß
Fig.l entlang der Linie 2-2 in Fig.l,
Fig.3 eine Frontalansicht einer zweiten Ausführungsform
eines Thermometers nach der Erfindung,
Fig.4 eine Frontalansicht einer dritten Ausfuhrungsform
und
Fig.5 einen Querschnitt durch eine Kapillare in dem Thermometer
gemäß Fig.4 entlang der Linie 5-5 in Fig.4.
Aus Fig.l ist ersichtlich, daß das dort gezeigte Thermometer eine Unterlage 1 besitzt, auf der ein Streifen 2
eines porösen Materials befestigt ist. Der Streifen 2 wurde mit einer gesättigten Salzlösung imprägniert und dann getrocknet.
An einem Ende des Streifens 2, doch getrenntvon diesem, ist ein geschlossener Behälter oder eine Kapsel 3
vorgesehen, die eine Salzlösung des gleichen Typs enthält,
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und diese Salzlösung wurde bei einer Temperatur unterhalb des Temperaturbereiches gesättigt, der gemessen werden soll.
Auf der Unterlage sind auch Skaleneinteilungen 4 für verschiedene Temperaturen angebracht. Wie aus Fig.2 ersichtlich
ist, ist über der Unterlage 1, dem Streifen 2 und der
Kapsel 3 auch ein transparenter überzug 5 angebracht, der gegenüber dem Lösungsmittel beständig ist.
Im vorliegenden Fall erstreckt sich der zu messende Temperaturbereich
zwischen 35 und 42 C, wie aus der Skala 4 ersichtlich ist. In diesem Fall wird in die Kapsel 3 eine
Salzlösung eingefüllt, die bei 34 C gesättigt wurde. Wenn das Thermometer verwendet werden soll, wird die Kapsel 3
durch leichten Daumendruck zerbrochen. Dabei wird die Salzlösung in der Kapsel 3 in Berührung mit dem Streifen 2 gebracht.
Da der überzug 5 auf die Längskanten des Streifens
2 und die Kapsel 3 aufgesiegelt ist, ist die Verteilung
der Salzlösung im wesentlichen auf den Streifen 2 beschränkt. Solange die Temperatur unterhalb 34°C liegt, sind in der
Kapsel 3 eine gesättigte Lösung plus Salzkristalle, und keine Lösung wird von dem Streifen 2 absorbiert. Wenn die
Temperatur über 34°C steigt, wird die Lösung in der Kapsel
3 ungesättigt und löst daher das Salz auf, mit dem der
Streifen 2 imprägniert ist. Als Folge hiervon wird Lösung von dem Streifen 2 absorbiert, und je höher die Temperatur
ist, desto höher steigt die Lösung. Man bekommt daher eine Grenze 6 der Flüssigkeit, die von der Temperatur abhängig
ist.
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Das in Fig.3 gezeigte Thermometer ist im wesentlichen in
gleicher Weise konstruiert wie das in Fig.l gezeigte, nämlich mit einer Unterlage 7, auf der ein poröser Streifen 8,
imprägniert mit einem Salz, und eine Temperaturskala 9 angebracht sind. Am einen Ende des Streifens ist eine Kapsel 10
vorgesehen, die Salzkristalle enthält, und eine Kapsel 11, die ein Lösungsmittel enthält, wobei beide Kapseln eine gemeinsame
Trennwand 12 besitzen.
Wenn das Thermometer verwendet werden soll, wird die Trennwand
12 anfangs so zerstoßen, daß die Kristalle In der Kapsel 10 in Berührung mit dem Lösungsmittel in der Kapsel
11 gebracht werden. Wenn die Kristalle vollständig in dem Lösungsmittel aufgelöst sind, wird dann die Wand der Kapsel
10, die zu dem Streifen 8 hinweist, derart zerstoßen, daß die Lösung in Berührung mit dem Streifen gebracht wird. Dabei
wird die Salzlösung von dem Streifen 8 absorbiert und löst das Salz, mit dem der Streifen imprägniert ist, in Abhängigkeit
von der Temperatur der Umgebung. Die von der Temperatur abhängende Grenze ist in der Figur mit dem Bezugszeichen 13 gezeigt.
Fig.4 zeigt schließlich eine weitere Ausführungsform der
Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die Streifen 2
und 8 durch eine Kapillarrohre 13 mit einem inneren Kapillarschlitz
14 ersetzt. Die Röhre 13 ist auf der Unterlage 15 in der Richtung des Pfeiles B beweglich angebracht. Dadurch kann
sie dazu gebracht werden, beim Punkt 13' in einen Behälter
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einzudringen, der den Behältern 3 bzw. 10 und 11 entspricht, die oben beschrieben wurden. Im Bereich des Behälters 16 ist
die Unterlage 15 mit einer Bruchkerbe 17 versehen, um entlang der Linie A-A gebrochen zu werden. Wenn somit der Punkt 13'
in den Behälter 16 eingedrungen ist, soll die Unterlage zusammen mit dem Behälter 16 und der Kapillarrohre 17 um die
Linie A-A gebrochen werden. Dadurch wird die Substanz in dem Kapillarschlitz 14 in Kontakt mit dem Lösungsmittel in
dem Behälter 16 gebracht, und dann arbeitet das Thermometer in gleicher Weise wie bei den beiden oben beschriebenen Ausführungsformen.
Auch die Ausführungsform gemäß den Figuren 4 und 5 ist vorzugsweise in einen äußeren überzug aus Kunststoffmaterial
oder dergleichen eingeschlossen, welcher eng seinem Inhalt folgt. Der Einfachheit halber wurde bei dieser
Figur der Überzug weggelassen.
Weiterhin sind aus Gründen der Übersichtlichkeit Führungseinrichtungen für die Kapillarrohre 13 nicht dargestellt.
Für den FAchmann ist es jedoch klar, daß solche Führungseinrichtungen auf verschiedene Weise ausgebildet sein können,
unabhängig vom Gedanken der vorliegenden Erfindung.
Durch die folgenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert.
Seispiel 1
Ein Filterpapier mit einer Breite von 7 mm wurde mit einer gesättigten wässrigen Lösung von KNO_ gesättigt und getrock-
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net. Das Papier enthielt dann 0,0055 g/mm Länge. Das Papier wurde in Berührung mit 1 mi einer bei 21°C gesättigten Lösung
von KNO3 gebracht (mit einem Gehalt von 0,24 g KN03/ml).
Das System wurde auf die beabsichtigte Temperatur gebracht und hatte nach 30 Sekunden sein Gleichgewicht erreicht. Dann
nämlich war die Flüssigkeit in das Papier folgendermaßen eingedrungen: .
, . 35°C 27,5 mm
bei
bei
37°C 30,5 mm
39°C 33,5 mm.
Ein Zigarettenpapier von 7 mm Breite wurde mit einer gesättigten wässrigen Lösung von KNO3 imprägniert, die 0,1 g
NH3/ml enthielt. Nach dem Trocknen enthielt das Papier 0,002 g KN03/mm Länge. Das Papier wurde in Berührung mit
1 ml einer bei 21 C gesättigten Lösung von KNO3 gebracht,
die 0,1 g NH3/ml enthielt (mit einem Gehalt von 0,18 g KN03/ml). Nach 30 Sekunden war bei der beabsichtigten Temperatur
Gleichgewicht erreicht, und die Flüssigkeit war in das Papier folgendermaßen eingedrungen:
bei | 350C | 27 | ,5 mm |
Il | 37°C | 33 | mm |
Il | 39°C | 37 | mm |
- 2o -
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- 2ο -
Eine Polyäthylenröhre mit einem Innendurchmesser von 1,143 mm wurde mit der Substanz Na ε^Ο-'δΗ^Ο gefüllt, die
auf eine Temperatur von etwa 50°C, d.h. über den Schmelzpunkt des Salzes, erhitzt war. Das geschmolzene Material
wurde in die Kapillare eingesaugt, und eine öffnung derselben wurde versiegelt. Das offene Ende der Kapillare
wurde in Berührung mit 0,1 ml einer Lösung von Na2S3O-,
gesättigt bei 30 C, in einer Kammer bei den Temperaturen von 40 und 45°C gebracht. Nach fünf Minuten bei der beabsichtigten
Temperatur wurde die Höhe, bis zu der das Lösungsmittel gestiegen war, beobachtet. Die folgenden Ergebnisse
wurden erhalten:
bei 400C etwa 4,7 mm
" 45°C etwa 8,5 mm.
Obwohl die Erfindung oben unter Bezugnahme auf Systeme beschrieben
wurde, die zur Messung der Körpertemperatur verwendbar sind, ist die Erfindung selbstverständlich nicht
auf solche Systeme beschränkt. So kann die Erfindung auf irgendeinen Temperaturbereich angewendet werden, für den
es ein System von Substanz und Lösungsmittel mit den oben erwähnten Eigenschaften gibt.
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Claims (15)
1.) Verfahren zur Temperaturmessung, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fähigkeit einer Flüssigkeit, eine Substanz,
vorzugsweise ein Salz, deren Löslichkeit sich mit der Temperatur verändert und die in dem Temperaturbereich,
in welchem die Temperaturmessung stattfinden soll, in einer festen oder flüssigen Phase vorliegt, in Abhängigkeit
von der Temperatur aufzulösen, beobachtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man beobachtet, wieviel der Substanz von einer speziellen
Menge des flüssigen Lösungsmittel gelöst werden kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein flüssiges Lösungsmittel verwendet, worin bereits
vor der Messung eine bestimmte Menge der Substanz gelöst wurde.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein flüssiges Lösungsmittel verwendet, das bereits
vor der Messung mit der Substanz bei einer Temperatur . etwas unterhalb des Temperaturbereiches, in dem die Messung
durchgeführt werden soll, gesättigt wurde.
5. Thermometer zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Substanz, vorzugsweise ein Salz, enthält, deren Löslichkeit sich mit
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der Temperatur verändert und die in dem Temperaturbereich, in dem das Thermometer verwendet werden soll, in einer
festen oder flüssigen Phase vorliegt, daß diese Substanz in der Form einer Säule oder dergleichen (2, 8) sich erstreckt,
von der ein Ende so angeordnet ist, daß es in Berührung mit einer bestimmten Menge eines flüssigen Lösungsmittels
für die Substanz bringbar ist.
6. Thermometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz, vorzugsweise vollständig, eine Kapillarröhre' oder
dergleichen aus Glas, Kunststoffmaterial oder dergleichen füllt, von der ein Ende in Verbindung mit einem Behälter
(3, 11) für das flüssige Lösungsmittel bringbar ist, wie beispielsweise über eine leicht zerbrechbare Wand.
7. Thermometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz in der Form eines Überzuges auf oder einer Imprägnierung
in einem vorzugsweise porösen länglichen Werkstoffteil (2, 8), wie einem Filterpapierstreifen, einem Gewebe
aus natürlichen oder synthetischen Fasern oder einer porösen Masse eines Kunststoffmaterials, aus Glas oder dergleichen
mit durchgehenden Poren vorgesehen ist, wobei das Werkstoffteil vorzugsweise auf einem Unterlageteil (1, 7) befestigt
ist.
8. Thermometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der das flüssige Lösungsmittel für die Substanz enthaltende Behälter an einem Ende des Werkstoffteiles befestigt ist,
wobei das Lösungsmittel von dem Werkstoffteil etwa durch eine zerbrechbare Wand getrennt ist. - 23 -
509820/0330
9. Thermometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel in dem Behälter (3) eine bestimmte Menge
der Substanz enthält, mit dem das Werkstoffteil überzogen oder imprägniert ist.
10. Thermometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel mit der Substanz bei einer Temperatur
etwas unterhalb des Temperaturbereiches, in dem das Thermometer verwendet werden soll, gesättigt ist.
11. Thermometer nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß es einen weiteren Behälter (10) aufweist, der eine bestimmte Menge der Substanz, mit welcher das Werkstoffteil
überzogen oder imprägniert ist, enthält, wobei diese Menge vorzugsweise eine gesättigte Lösung bei einer Temperatur
etwas unterhalb des Meßtemperaturberexches liefert, der Behälter in Verbindung mit, aber getrennt von dem Behälter
(11), der das flüssige Lösungsmittel enthält, angeordnet ist, so daß der Inhalt der beiden Behälter in Berührung miteinander
bringbar ist.
12> Thermometer nach Anspruch 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Lösungsmittel ein die Benetzung verminderndes Mittel, wie Cetyltrimethylammoniuinbromid, enthält.
13. Thermometer nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das längliche poröse Werkstoffteil ein hydrophobes Material
umfaßt oder hydrophob gemacht ist.
- 24 509820/03 3 0
14. Thermometer nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Werkstoffteil mit einem Indikator imprägniert ist, der bei Zugabe von Flüssigkeit seine Farbe verändert.
15. Thermometer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator eine chemische'Zusammensetzung ist, die als
getrocknetes Anhydrid farblos oder hell gefijrbt ist, bei Berührung
mit Wasser aber in eine gefärbte kristallwasserhaltige Modifikation überführt wird.
509820/0330
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