DE69727499T2

DE69727499T2 - Verbesserungen an thermometern

Info

Publication number: DE69727499T2
Application number: DE69727499T
Authority: DE
Inventors: Ramesh Jayesh BELLARE; Mukund Vijay NAIK; Jayaraman Sambamurthy SURESH; Balasubramanian Adyar VAIDYANATHAN
Original assignee: Unilever NV
Current assignee: Unilever NV
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2017-11-22
Also published as: EP0960322B1; DE69727499D1; BR9714212B1; ES2214647T3; CA2278524C; EP0960322A1; TR199902187T2; WO1998033048A1; AR009659A1; AU732262B2; ZA9710920B; AU5558898A; GB9701588D0; CA2278524A1; BR9714212A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bezüglich Thermometer, insbesondere „Flüssigkeitsstiel"thermometer, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Hintergrund der Erfindung
Flüssigkeitsstielthermometer wurden seit mehr als dreihundert Jahren als vielseitige Instrumente zum Messen der Temperatur von verschiedenen Systemen verwendet. Sie werden zum Messen von Temperaturen von sowohl Materialien als auch Ausrüstungen bei industriellen, labormäßigen, klinischen und pharmazeutischen Anwendungen eingesetzt.
Das Flüssigkeitsstielthermometer in seiner einfachsten Form besteht aus einem transparenten röhrenförmigen Stiel mit einer Kapillarbohrung, einem an den Stiel geschmolzenen Kolben und einer thermometrischen flüssigen Füllung in dem Kolben. Typischerweise ist eine graduierte Skale eingraviert oder an einem Teil des Stiels angebracht. Bekanntlich zwingen Ausdehnung oder Zusammenziehen der Flüssigkeit in dem Kolben, verursacht durch Änderungen in der Temperatur der Flüssigkeit, die Flüssigkeit die Kapillare des Stiels in oder aus dem Kolben zu durchlaufen. Vorausgesetzt, dass das Thermometer richtig geeicht wurde, zeigt die Position des Meniskus des Flüssigkeitsfadens in der Kapillare an der graduierten Skale die zu messende Temperatur an.
Wenn Thermometer zur Verwendung in klinischen Anwendungen aufgebaut sind, hat die Kapillare in dem Stiel in der Nähe des Kolbens eine Verengung. Wenn der Kolben mit einem warmen Körper in Wärmekontakt gebracht wird, steigt der Faden der thermometrischen Flüssigkeit in der Kapillare des Stiels zwanglos an und wenn der Kolben von der Wärmequelle entfernt wird, zieht sich die thermometrische Flüssigkeit in dem Kolben zusammen, jedoch wird der Flüssigkeitsfaden in der Kapillare oberhalb der Verengung nicht in den Kolben zurückgezogen, wodurch somit eine Maximumregistrierungswirkung erfolgt. Solche Thermometer werden durch Zentrifugierung oder Herunterschütteln wieder zurückgesetzt.
Trotz der Vorteile der Technologie zum Messen der Temperatur und der Verfügbarkeit von elektronischen, elektrischen, mechanischen, optischen Thermometern und so weiter sind Flüssigkeitsstielthermometer sehr populär, weil sie kostengünstig, genau, nahezu störungsfrei sind und reproduzierbare Ergebnisse ergeben.
Quecksilber ist bekanntlich eine der am üblichsten angewendeten thermometrischen Flüssigkeiten und Glas das am üblichsten angewendete Material zum Aufbau des Stiels in solchen Thermometern.
Untersuchungen haben gezeigt, dass eine genaue Temperaturablesungen von menschlicher Körpertemperatur nicht erhalten werden, sofern nicht ein Thermometer im Mund des Patienten für mindestens 7 Minuten belassen wird. Wie bei diesen langen Aufenthaltszeiten zu erwarten, sind Fälle von Thermometerbruch während das Thermometer im Mund des Patienten ist, nicht unbekannt. Verschiedene potenzielle Probleme erwachsen aus Thermometerbruch.
Die Verwendung von Quecksilber als Flüssigkeit in solchen thermometrischen Flüssigkeitsglasstielthermometern wurde Anlass zur Besorgnis, insbesondere aufgrund der starken Toxizität von Quecksilber, sollte das Thermometer während der Verwendung zerbrochen werden. Um dieses Problem zu überwinden, wurden zwei Hauptansätze betrachtet (1) das Quecksilber im Glasthermometer bruchsicherer zu machen und (2) die ther mometrische Flüssigkeit zu weniger toxischen oder nicht toxischen Flüssigkeiten abzuändern.
US 4512668 offenbart ein Thermometer, das eine durch Wärme ausdehnbare Flüssigkeit in einem Glasrohr enthält, welches auch Stützen gegen Bruch aufweist. Der Kolben ist mit einem ausdehnbaren Fluid, wie Quecksilber oder gefärbtem Alkohol, gefüllt. Das Quecksilber oder der gefärbte Alkohol werden in dem Glaskolben/Glasrohr verschlossen und steigt an und fällt mit den Änderungen der Temperatur.
JP 2118423 offenbart ein Glasthermometer, worin die äußere Oberfläche des Glasrohrs mit einem Schutzfilm, der aus einem Gemisch von 5-60 Gewichtsteilen von einer oder mehreren Verstärkungen aus Li-Al-Silicat, kristallinem Glas, Zirconiumsilicat, Aluminiumhydroxid, Hydroxyapatit, Siliziumdioxidglas, Borsilicatglas, Siliziumdioxidgestein, Feldspat und Bauxit, in Form eines Pulvers, Faser oder Kugel und 100 Gewichtsteilen einer Polymerverbindung hergestellt ist.
US 5508003 offenbart ein metallisches Material mit einer Verfestigungstemperatur unter 0°C als ein Substitut für Quecksilber. Das Material umfasst eine Legierung von Gallium, Indium, Zink und Kupfer.
EP 657023 B offenbart ein klinisches Thermometer, das die maximale Temperatur registriert, die mit einem Kolben und einem Messrohr erreicht wird, welches eine Flüssigkeit enthält, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Flüssigkeit eine eutektische Legierung darstellt, die Gallium in einer Konzentration von 65-95 Gewichtsprozent, Indium in einer Konzentration von 5-22 Gewichtsprozent und Zinn in einer Konzentration von 0-11 Gewichtsprozent enthält.
Wie angemerkt, sind die in den vorstehend erwähnten Offenbarungen vorgeschlagenen Alternativen zu Quecksilber entweder flüssige Schwermetalle, die toxische Wirkungen auf Menschen ausüben können, oder Alkohole, die schlechte Genauigkeit bezüglich des Maximums der Ablesung ergeben.
US Patent 3469452 offenbart ein klinisches Thermometer des Typs mit Verengungsmaximumablesung mit einer nichtmetallischen thermometrischen Flüssigkeit, wie Glycerin, mit einer Oberflächenspannung, die niedriger als jene von Wasser ist. Es wird darin ausgewiesen, dass die Oberflächenspannung der thermometrischen Flüssigkeit höher als die Oberflächenenergie der Bohrungsoberfläche sein sollte. Es wird erwartet, dass die Probleme des Fadenabriss und der Verlust von maximaler Registrierungsgenauigkeit mit diesem Thermometer noch auftreten würden.
Somit offenbart der Stand der Technik Alternativen zu Quecksilber in Glasthermometern, die entweder (i) toxische Metallflüssigkeiten als thermometrische Flüssigkeiten anwenden oder (ii) man steht dem Problem des Benetzens der Kapillaroberfläche gegenüber, was zu Fadenabriss und Verlust an maximaler Registrierungsgenauigkeit während der klinischen Anwendung führt.
Es gibt einen Bedarf, Flüssigkeitsstielthermometer mit nicht toxischen thermometrischen Flüssigkeiten mit guter Leistung bezüglich minimaler Kapillarbenetzung und Fadenabriss bereitzustellen und die in der Lage sind, genau die maximal beobachtete Temperatur zu registrieren.
Kurzdarstellung der Erfindung
Wir haben nun festgestellt, dass verbesserte Thermometer mit einer wässrigen, Elektrolyt enthaltenden thermometrischen Flüssigkeit hergestellt werden können, unter der Voraussetzung, dass mindestens die innere Oberfläche der Bohrung aus einem Material ist, das eine Oberflächenenergie aufweist, die die Hälfte oder weniger als die Oberflächenspannung der thermometrischen Flüssigkeit beträgt.
Vorteilhafterweise ist die Oberflächenspannung der thermometrischen Flüssigkeit größer als jene von Wasser.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung ein Thermometer bereit, umfassend ein Kapillarrohr mit einer Bohrung, die sich entlang der Länge des Rohrs erstreckt, einen Kolben, der am Ende des Rohrs und in Flüssigkeitsverbindung mit der Bohrung angebracht ist und eine in dem Kolben bereitgestellte thermometrische Flüssigkeit, wobei die thermometrische Flüssigkeit eine wässrige Lösung von einem oder mehreren Elektrolyten darstellt, die thermometrische Flüssigkeit eine Oberflächenspannung größer als jene von Wasser aufweist und im Wesentlichen frei von gelösten Gasen ist, mindestens die innere Oberfläche der Bohrung des Kapillarrohrs ein Material mit geringer Oberflächenenergie darstellt, wobei die Oberflächenenergie des Materials mit niedriger Oberflächenenergie um einen Faktor, der mindestens zwei ist, niedriger als die Oberflächenspannung der thermometrischen Flüssigkeit ist.
In den erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann das ganze Kapillarrohr aus dem Material mit niedriger Oberflächenenergie hergestellt sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass die innere Fläche der Kapillare mit solchem Material beschichtet ist. Die Verwendung eines geeigneten Materials mit niedriger Oberflächenenergie, ermöglicht Thermometer aus einem Material, das von Glas verschieden ist, herzustellen. Es wird angenommen, dass die Verwendung von Materialien, die von Glas verschieden sind, für den Aufbau des Thermometers wesentlich das Auftreten von Bruch vermindern können.
Im Fall von Thermometern, die erfindungsgemäß zur klinischen Verwendung hergestellt wurden, wird ein Aufbau in der Bohrung des Kapillarrohrs nahe dem Kolben bereitgestellt, um die Registrierung der maximalen Temperatur zu unterstützen.
Es ist bevorzugt, dass die Oberflächenenergie des zum Herstellen des klinischen Thermometers angewendeten „Materials mit niedriger Oberflächenenergie" um einen Faktor von mindestens 4 niedriger als die Oberflächenspannung der thermometrischen Flüssigkeit ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen von Thermometern vom beschichtetem Typ, wie vorstehend gemäß der Erfindung beschrieben, worin die Beschichtung mit niedriger Oberflächenenergie anstatt dessen auf der Innenfläche der Kapillare gebildet wird.
Das Verfahren umfasst im Wesentlichen die Schritte der Bildung der Beschichtung niedriger Oberflächenenergie auf der Innenfläche des Kapillarrohrs und das Füllen des Thermometers mit der thermometrischen Flüssigkeit, die im Wesentlichen frei von gelösten Gasen ist und Verschließen desselben. Wenn jedoch ein selbsttragendes Material mit niedriger Oberflächenenergie im Aufbau des Kapillarrohrs verwendet wird, ist der Beschichtungsschritt nicht notwendig und der vorher hergestellte Thermometerkörper wird vor dem Verschließen mit dem thermometrischen Fluid gefüllt.
Die Sicherstellung, dass die thermometrische Flüssigkeit im Wesentlichen frei von gelösten Gasen ist, erfolgt vorteilhaft durch Entgasen des Thermometers und der thermometrischen Flüssigkeit, um im Wesentlichen die freien, adsorbierten und gelösten Gase vor und während des Füllens des Thermometers zu entfernen. Es wird angenommen, dass solche Gase in dem mit Skale versehenen Thermometer freigesetzt werden würden, was eine ungenaue Temperaturmessung und maximales Registrierungsaufzeichnen ergibt.
Wenn die innere Oberfläche der Bohrung Glas ist und mit einem Material mit niedriger Oberflächenenergie beschichtet ist, wird es als vorteilhaft befunden, vor dem Beschichten die innere Oberfläche der Bohrung hydrothermisch zu behandeln. Es wird angenommen, dass dies die Anhaftung des Beschichtungsmaterials an dem Glas verbessert.
Beschreibung der Erfindung im Einzelnen
Um die Erfindung weiterhin verständlich zu machen, werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung nachstehend genauer beschrieben.
Material mit niedriger Oberflächenenergie
Vorzugsweise sind die Materialien mit niedriger Oberflächenenergie, die in der vorliegenden Erfindung angewendet werden, ausgewählt aus Polymeren oder Copolymeren, die auf Fluor, Kohlenstoff oder Silicon basieren.
Gegebenenfalls können auch andere Materialien mit niedriger Energie, wie aliphatische oder aromatische Polyolefine, Polyester, Polycarbonate, angewendet werden, um den Gegenstand zu der in der Erfindung offenbarten Oberflächenenergie/Oberflächenspannung zu zwingen.
Wenn die Innenfläche der Kapillarbohrung eines Glasstielthermometers mit einer Beschichtung von niedriger Oberflächenenergie ausgestattet ist, sind einige der bevorzugten für die Beschichtung anstelle bevorzugt angewendeten Reagenzien Allylalkoxysilane, Fluor aliphatische Alkoxysilane und Fluor aliphatische Silylether, wie Octyltriethoxysilan, Methyltrimethoxysilan und Fluor aliphatisches Trimethoxysilan.
Thermometrische Flüssigkeit und Zusätze
Die in dem erfindungsgemäßen Thermometer verwendete thermometrische Flüssigkeit ist eine wässrige Lösung von einem oder mehreren Elektrolyten, die nicht toxisch sind. Die Elektrolyte werden vorzugsweise aus einem Bereich von Salzen ausgewählt, die negativ an der Luft-Wasser-Grenzfläche adsorbieren.
Beispiele für solche Materialien sind Salze von Lithium, Lanthan, Magnesium, Calcium, Natrium, Kalium, einzeln oder in Kombination. Die bevorzugten Salze sind Halogenide der vorstehend erwähnten Metalle und die besonders bevorzugten sind Chloride von Lithium und Lanthan.
Die Konzentration solcher Zusätze wird in Abhängigkeit von der durch das ausgewählte Material gegebenen Varianz der Oberflächenspannung der thermometrischen Flüssigkeit und anderen physikalischen Zwängen variieren, wie den Löslich keitsgrenzen, Gefrierpunktsgrenzen, Umgebungstemperaturen und so weiter.
Typischerweise liegt die Konzentration im Bereich von 15 bis 40 Gewicht/Gewicht.
Zusätze zum Erhöhen der Sichtbarkeit der thermometrischen Flüssigkeit können zugegeben werden und Beispiele für solche Zusätze sind in Wasser lösliche Farbstoffe, wie Tartrazin, Col sol Bri Blue (TM), Erythrosin, Rhodamin B, FDC-33, Ronceau SX (TM), Anstead Black (TM), Carmoisin und Duasin acid (TM). Typischerweise liegt die Konzentration des Farbstoffs im Bereich von 0 bis 10 000 ppm.
Konstruktionsmerkmale
Die Abmessungen des Thermometers, das heißt Länge, Kapillarbohrungsbreite, Kolbenvolumen und so weiter, hängen von dem Temperaturbereich und der letzten Zählung unter Berücksichtigung ziehen eines gegebenen Maßes ab. Typischerweise kann die Länge des erfindungsgemäßen Thermometers im Bereich von 5 bis 50 cm, insbesondere 10 bis 15 cm, zur klinischen Verwendung von Thermometern liegen. Die Breite der Bohrung der Kapillare ist vorzugsweise 20 bis 200 m. Der bevorzugte Bereich für ein Thermometer zur klinischen Verwendung ist 30 bis 80 m. Das Volumen des Kolbens ist typischerweise 0,01 bis 0,3 ml. Der bevorzugte Bereich für Thermometer zur klinischen Verwendung ist 0,03 bis 0,07 ml.
Der Thermometerstiel wird aus einem beliebigen geeigneten transparenten Röhrenmaterial hergestellt. Die bevorzugten Materialien sind Glas, Quarz, Polyolefine, Polymethylmethacrylat und Polycarbonate und so weiter. Die Kapillarbohrung eines klinischen Thermometers ist typischerweise an einem Ort von 0,5 bis 1,5 cm oberhalb des Kolbens verengt. Das Thermometer wird geeigneterweise zum Ablesen von Temperaturspannen über einen gewissen Bereich zwischen dem Gefrierpunkt und dem Siedepunkt des thermometrischen Fluids geeicht.
Ein klinisches Thermometer wird typischerweise geeicht, um Temperaturen zwischen 32 und 42° abzulesen.
Die typischen Schritte für die Herstellung des erfindungsgemäßen Thermometers:

a) hydrothermische Behandlung des leeren Thermometers,
b) Beschichten der Innenfläche der Kapillarbohrung mit der Beschichtungschemikalie und
c) Füllen des Thermometers mit einer thermometrischen Flüssigkeit und Versiegeln des Stiels.

Um die vorliegende Erfindung weiter verständlich zu machen, wird sie nachstehend mit Hilfe eines Beispiels und mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, wobei:
1 eine schematische Wiedergabe einer Vorrichtung, die zum Beschichten der Innenfläche der Kapillarbohrung des erfindungsgemäßen Thermometers verwendet wird, darstellt und
2 eine schematische Wiedergabe einer für das Füllen des erfindungsgemäßen Thermometers mit der thermometrischen Flüssigkeit verwendeten Vorrichtung darstellt.
Beispiel
Die 1 und 2, die dem Text beigefügt sind, zeigen die schematischen Wiedergaben von einer zum Beschichten der Innenfläche der Kapillarbohrungsvorrichtung verwendeten Vorrichtung, die zum Füllen des Thermometers mit der thermometrischen Flüssigkeit verwendet wird:
Wasser wurde vor der Verwendung dreifach destilliert. Lithiumchlorid mit Laborqualität wurde zweimal umkristallisiert, um kristallines, festes Lithiumchlorid zu erhalten. Reagenz „L-12833" (TM), welche ein Fluor aliphatischer (Trimethoxy) Silylether ist, wurde wie von 3M bezogen, verwendet. Glycerin von analytischer Qualität wurde von Merck beschafft und wurde wie bezogen verwendet. Leere klinische Thermometer mit Standardabmessungen und beiden Enden (Kolbenseite sowie die Spitze der Stielseite) offen, wurden von Ponds Factory, Kodaikanal, Indien beschafft.
Wie vorstehend ausgewiesen, sind die typischen Schritte für die Herstellung des erfindungsgemäßen Thermometers die Nachstehenden:

1. Hydrothermische Behandlung von leerem Thermometer und
2. Herstellung der thermometrischen Flüssigkeit,
3. Vorbehandlung eines Beschichtungsreagenz mit niedriger Energie,
4. Beschichtung der Innenfläche der Kapillarbohrung mit dem Beschichtungsreagenz,
5. Füllen des Thermometers mit der thermometrischen Flüssigkeit und Verschließen des Stiels.

Diese Schritte werden nachstehend genauer beschrieben:

1. Hydrothermische Behandlung des leeren Thermometers: Das leere Thermometer wurde mit Wasser unter Verwendung der Vorrichtung von 1 gefüllt. Das Thermometer wurde über ein Siliconrohr an den Filter „F" angeschlossen, wobei sein Stielende zu dem Filter zeigt. Wasser wurde durch Einlass „A" eingeführt, bis es den Spiegel „L" erreicht. Einlass „A" wurde dann mit einer Stickstoffdruckflasche verbunden und Stickstoffgas wurde in das System gespeist, bis der Innendruck der Vorrichtung 0,5 Atmosphären absolut (1 Atmosphäre = 101,32^.10³ Pa). Der Stickstoffdruck zwang die Flüssigkeit, durch das Thermometer zu gelangen. Das mit Wasser gefüllte Thermometer wurde aus der Vorrichtung entfernt. Es wurde anschließend in ein Wasserbad gestellt, das bei 100°C für einen Zeitraum von 12 Stunden gehalten wurde. Das Thermometer wurde dann aus dem Wasserbad entfernt, erneut mit der Vorrichtung in 1 verbunden und das Wasser in dem Thermometer wurde mit Hilfe einer Stickstoffgasspülung ausgespült.
2. Herstellung der thermometrischen Flüssigkeit: 250 ml einer wässrigen Lösung, die 39 Gewichtsprozent Lithiumchlorid enthält, wurden hergestellt. 1000 ppm Duasin acid (TM) wurden zu diesem Gemisch gegeben und gut vermischt. Die erhaltene Einphasen-Lösung wurde später durch 0,45 μm Filter filtriert.
3. Herstellung des Beschichtungsreagenz: 94,08 g Ethanol wurden zu 4,92 g Wasser gegeben. Der pH-Wert des Gemisches wurde durch Zugabe von 15%iger Schwefelsäure auf 2,0 eingestellt. 1 g L-12833 wurde zu diesem Gemisch gegeben und die Lösung 5 Minuten gerührt, unter Gewinnung der Beschichtungschemikalie.
4. Beschichtung der Innenfläche der Kapillarbohrung der Thermometer mit dem Beschichtungsreagenz: Die in 1 beschriebene Vorrichtung wurde mit der Beschichtungschemikalie gefüllt und das früher ausgewiesene Verfahren wurde zum Füllen des leeren, hydrothermisch behandelten Thermometers wiederholt. Der Stickstoffdruck wurde einmal entlastet, wobei die Flüssigkeit das Ende des Stielteils erreichte und gerade begann, in den Kolbenteil zu gelangen. Das Thermometer wurde dann aus der Vorrichtung entfernt und in einen Ofen bei 110°C für eine Stunde gestellt. Die Behandlung wurde zweimal wiederholt, um eine fehlerlose Beschichtung zu erhalten. Der Kolben des Thermometers wurde dann unter Verwendung einer Hochtemperaturflamme verschlossen.
5. Füllen des Thermometers mit der thermometrischen Flüssigkeit und Verschließen des Stiels: Die zum Füllen der Thermometer mit Thermometerflüssigkeit verwendete Glasvorrichtung ist wie in 2 gezeigt. Kammer „A" enthielt das leere Thermometer, um mit der thermometrischen Flüssigkeit gefüllt zu werden. Kammer „B" enthielt Wasser und Kammer „C" enthielt die thermometrische Flüssigkeit. Die Ventile werden durch das Symbol „V" ausgewiesen. Quecksilber wurde vollständig in den Teil zwischen Ventilen „V8" und „V10" gefüllt. Glycerin wurde vollständig in den Teil zwischen Ventilen „V4" und „V5" gefüllt. Vor dem Beginn des Verfahrens wurden die Ventile „V6", „V7" und „V9" zu einem Vakuum von etwa 0,3 Torr, 1 Torr = 133,32 Pa, geöffnet. Nach 30 Minuten wurden Ventile „V6" und „V7" geschlossen und Ventil „V8" wurde geöffnet. Die Kammern „A" und „B" wurden in Wasserbäder getaucht, die bei 95°C bzw. 70°C gehalten wurden. Nach 7 Stunden wurden Ventile „V2" und „V3" geöffnet, bis das flüssige Wasser in Kammer „B" die Vorrichtung „A" gefüllt hatte. Ventil „V1" wurde geöffnet. Wasser wurde einfließen lassen, bis der Wasserspiegel Ventil „V9" kreuzte. Anschließend wurde Ventil „V9" geschlossen. Ventil „V2" wurde auch geschlossen. Ventil „V10" wurde zu Atmosphärendruck geöffnet. Das Quecksilber setzte Wasser in Kammer „A" unter Druck, wodurch das Wasser in das Thermometer gedrückt wurde. Nachdem man das Thermometer für etwa 4 Stunden füllen ließ, wurde Ventil „V1" geschlossen. Ein Vakuum von 0,4 Torr wurde an Kammer „B" durch Öffnen von Ventil „V7" zum Vakuum angelegt. Das gesamte Wasser in Vorrichtung „A" wurde in Vorrichtung „B" durch Öffnen von Ventil „V2" gesaugt. Anschließend wurde Ventil „V3" verschlossen. Ventil „V4" wurde geöffnet, damit das Glycerin in den Boden von Kammer „A" fließen konnte. Kammer „A" wurde in ein Wasserbad getaucht, dessen Temperatur vorher auf 95°C eingestellt war. Ventil „V9" wurde geöffnet und mit einem Vakuum von 0,4 Torr verbunden. Ventil „V3" wurde teilweise geöffnet, um dem Wasser zu erlauben, aus Kammer „B" zu Kammer „A" mit einer Geschwindigkeit von 1 Tropfen in 30 Sekunden zu tropfen. Wenn der Kolben der Thermometer vollständig leer war (das gesamte Wasser war verdampft), wurde Ventil „V3" geschlossen und Ventil „V5" wurde geöffnet, um die thermometrische Flüssigkeit in Kammer „A" zu lassen. Die thermometrische Flüssigkeit wurde füllen lassen, bis der Flüssigkeitsspiegel Ventil „V9" kreuzte. Anschließend wurde Ventil „V9" geschlossen. Ventil „V2" wurde auch geschlossen. Ventil „V10" wurde zu Atmosphärendruck geöffnet. Das Quecksilber setzte die thermometrische Flüssigkeit zum Füllen der Thermometer in etwa vier Stunden unter Druck. Anschließend wurden alle Ventile geschlossen. Die Vorrichtung wurde in ein Wasserbad, das auf einem vorher eingestellten Wert von 42°C gehalten wurde, getaucht. Das Thermometer wurde unter Wasser (durch Öffnen von Ventilen „V1" und „V9") entfernt und an einem Stiel mit seinem Stiel in der Atmosphäre und seinem Kolben innerhalb des Wasserbades angeordnet. Eine Gasflamme wurde mit einem Abstand von 2 cm von der Spitze des Stiels auf den Stiel gerichtet. Wenn der erhitzte Teil des Stiels rot-heiß wurde, wurde er mechanisch gequetscht und der Teil des Stiels oberhalb des Quetschpunktes wurde verworfen.

Es war deshalb möglich, Thermometer unter Verwendung von nicht toxischen thermometrischen Flüssigkeiten zu erhalten, die in der Lage sind, die maximale Temperatur zu registrieren und minimalen Fadenabriss zeigen.

Claims

Thermometer, umfassend ein Kapillarrohr mit einer Bohrung, die sich entlang der Länge des Rohrs erstreckt, einen Kolben, der am Ende des Rohrs und in Flüssigkeitsverbindung mit der Bohrung angebracht ist und eine in dem Kolben bereitgestellte thermometrische Flüssigkeit, wobei die thermometrische Flüssigkeit eine wässrige Lösung von einem oder mehreren Elektrolyten darstellt, die thermometrische Flüssigkeit eine Oberflächenspannung größer als jene von Wasser aufweist und im Wesentlichen frei von gelösten Gasen ist, mindestens die innere Oberfläche der Bohrung des Kapillarrohrs ein Material mit geringer Oberflächenenergie darstellt, wobei die Oberflächenenergie des Materials mit niedriger Oberflächenenergie um einen Faktor, der mindestens zwei ist, niedriger als die Oberflächenspannung der thermometrischen Flüssigkeit ist.
Thermometer nach Anspruch 1, wobei das Kapillarrohr aus dem Material mit niedriger Oberflächenenergie gebildet wird.
Thermometer nach Anspruch 1, wobei die innere Fläche des Kapillarrohrs mit dem Material mit niedriger Oberflächenenergie beschichtet ist.
Thermometer nach Anspruch 1, wobei das Material mit niedriger Oberflächenenergie eine Oberflächenenergie aufweist, die um einen Faktor, der mindestens vier ist, niedriger als die Oberflächenspannung der thermometrischen Flüssigkeit ist.
Thermometer nach Anspruch 1, wobei die in der vorliegenden Erfindung angewendeten Materialien mit niedriger Oberflächen energie aus Polymeren oder Copolymeren davon, die auf Fluorkohlenstoff oder Silicon basieren, aliphatischen oder aromatischen Polyolefinen, Polyestern oder Polycarbonaten ausgewählt sind.
Thermometer nach Anspruch 1, wobei der thermometrische Stoff ein Salz von Lithium, Lanthan, Magnesium, Calcium, Natrium, Kalium entweder einzeln oder in Kombination davon ist.
Verfahren zur Herstellung eines Thermometers nach einem der Ansprüche 1–6, das die Schritte umfasst von: a) Bilden einer Beschichtung mit niedriger Oberflächenenergie auf der inneren Oberfläche des Kapillarrohrs, b) Füllen des Thermometers mit der thermometrischen Flüssigkeit, die im Wesentlichen frei von gelösten Gasen ist und c) Verschließen des Thermometers.
Verfahren nach Anspruch 7, das weiterhin den Schritt des hydrothermischen Behandelns der inneren Oberfläche der Kapillarbohrung vor dem Beschichtungsschritt (a) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Beschichten durch Behandeln der inneren Oberfläche des Kapillarrohrs mit mindestens einem Allylalkoxysilan, fluoraliphatischen Alkoxysilan und fluoraliphatischen Silylether ausgeführt wird.