DK142511B - Termografisk plade til maaling af temperaturfordelinger - Google Patents

Description

(11) FREMLÆG GELSESSKRIFT 14251 1 DANMARK (61) Int. Cl.3 G 01 K I I /16 // B 41 M 5/°0 §(21) Ansøgning nr. 3732/76 (22) Indleveret den 18. 8US* 1 976 (24) Løbedag 18. aug. 1976 (44) Ansøgningen fremlagt og iqQa fremlseggelsesskriftet offentliggjort den 1 u · n0 v *

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30> Prioritet begæret frs den

19. aug. 1975a 2536773a DE

(71) TROPONWERKE DINKLAGE & CO., Berliner Strasse 220-232, Koeln 80, ΊΕ.

(72) Opfinder: Friedrich Jennen, Friedrich-Westphal Weg 5a Bergisch-Glad® bach, BE: Jean Tricolre, 84, Rue de Longchamp, Paris l6e, FR.

(74) Fuldmegtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Buddea Schou & Co,__ (54) Termografisk plade til måling af t emper aturf or delinger.

Opfindelsen angår en termografisk plade, der består af en bærefolie, et derpå påsprøjtet sort lag på latexbasis med en samlet tykkelse på mindre end 200 μ og et lag, der indeholder flydende krystaller.

Sådanne plader anvendes til visuel gengivelse af temperaturfordelinger på overfladen af faste legemer. Et vigtigt anvendelsesområde er den medicinske diagnostik. Med termografiske plader eller folier er det muligt at identificere ondartede tumorer, tilstoppede blodkar eller andre termiske anomalier.

Det temperaturfølsomme lag består af en dispersion af choleste-rinestere i et egnet bindemiddel. Cholesterinestere udviser ved en 2 142511 bestemt temperatur karakteristiske farvefænomener. Egenskaberne af denne forbindelsesklasse er beskrevet udførligt i litteraturen. Der skal derfor ikke her gås nærmere ind på dette. De flydende krystaller er meget følsomme over for forureninger og oxidation af luftoxygen.

Af denne grund omgives de små dråber af cholesterinester med et hylster af gelatine eller gummi arabicum (mikroindkapslingsteknik, se f.eks. tysk patentskrift nr. 1.648.266).

Laget af flydende krystaller anbringes på et sort lag. Det sorte lag har til opgave at absorbere det lys, som de flydende krystaller lader slippe gennem, og det lys, der reflekteres af den underliggende bærefolie. Laget af flydende krystaller betragtes altså mod en sort baggrund. Ved et for tyndt sort lag kan de flydende krystallers farvespil gå næsten fuldstændigt tabt. Som bærelag anvendes der i almindelighed termoplastfolier (f.eks. polyethylenglycolterephthalat).

Ved medicinsk diagnostik drejer det sig om at kunne gøre de ringest mulige temperaturforskelle - ofte mindre end 0,5°C - synlige ved hjælp af den termografiske plade. Den termografiske plade skal altså ved disse anvendelser gengive temperaturfordelingen på overfladen med en opløsning på mindre end 0,5°C så sandfærdigt som muligt. Afbildningsskarpheden af en termografisk plade er på den ene side betinget af dens varmeledningsegenskaber og på den anden side af dens optiske egenskaber. Varmeledningsegenskaberne har en stærk indflydelse, da den termografiske plade lægges med sin ubelagte folieside mod legemsdelene, der skal undersøges. Varmen skal diffundere fra hudoverfladen gennem bærefolien og det sorte lag til laget af flydende krystaller. Det er let at indse, at en varmediffusion i sideretningen - dvs. parallelt med laget - fører til en formindskelse af aftegningsskarpheden. I ugunstige tilfælde fås der mere eller mindre udflydende farve-strukturer, ved hvilke det ikke mere er muligt at lokalisere små anomaliområder. Af denne grund skal varmeledningen til siden holdes så lille som muligt. I tysk fremlæggelsesskrift nr. 2.152.277 er der beskrevet en termografisk plade, ved hvilken det sorte lag har en "gitteragtig opbygning". Ved en "gitteragtig opbygning" forstås der i det væsentlige en struktur, der optisk kan betragtes som et lag med statistisk varierende transparens. Denne struktur skal begunstige varmeledningen vinkelret på laget i forhold til varmeledningen til siden.

Dette sorte lag fremstilles ved påsprøjtning af flere lag af en sort indfarvet latex.

Den termografiske plade ifølge tysk fremlæggelsesskrift nr. 2.152.277 har allerede vist sig egnet inden for medicinsk diagno- 3 142511 stik. Yderligere undersøgelser har imidlertid vist, at billedkvaliteten i mange tilfælde trods en tilstrækkelig aftegningsskarphed endnu lader noget tilbage at ønske. Forklaringen skal søges deri, at ved siden af varmeledningsegenskaberne har også de optiske egenskaber en afgørende indflydelse på billedkvaliteten. De optiske egenskaber af den termografiske plade angives kvantitativt ved de ko1orimetriske størrelser, farvetone, mætning og lyshed.

Endvidere beskrives der i tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.014.909 en til medicinsk-diagnostiske formål egnet termografisk folie eller plade. Den består af et sort bæremateriale med en tykkelse på ca. 0,015 til 0,025 mm, på hvilket der er anbragt et lag af flydende krystaller. I modsætning til den ovenfor beskrevne termografiske plade danner det sorte lag og bærefolien altså her en enhed. Der er derfor risiko for, at der på overfladen af den sorte folie eller plade kan optræde forstyrrende refleksioner, der forringer billedkvaliteten.

Til grund for opfindelsen ligger den opgave at forbedre den ovenfor beskrevne termografiske plade med hensyn til dens optiske egenskaber. De hidtil opnåede, gode termiske egenskaber skal forblive bibeholdt derved. Denne opgave løses ifølge opfindelsen med en termografisk plade af den i indledningen nævnte art, der er ejendommelig ved, at det sorte lag danner et usammenhængende pigmentlag, idet det består af enkelte Øer på et ellers transparent underlag, og dets tykkelse ligger i området 4-18 μ.

Fortrinsvis er det sorte lag opbygget af 4-6 latexlag, der hver især har en tykkelse i området 1-3 p. Det sorte lag består fordelagtigt af en latex, der dannes af et blandingspolymerisat af methacryl-syre, methylester og acrylsyreethylester.

En videreudvikling af den termografiske plade ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at tykkelsen af laget af flydende krystaller er en faktor 2 til 6 gange større end tykkelsen af det sorte lag.

Det kunne ikke forventes, at der ved en formindskelse af det sorte lags tykkelse opnås en forbedring af de optiske egenskaber. Absorptionen og dermed undertrykkelsen af forstyrrende reflektioner fra bærefolien er normalt bedre, jo større det sorte lags tykkelse er. De forbedrede egenskaber af den her omhandlede termografiske plade med hensyn til farvetone, farvemætning og lyshed er overraskende, når man 142511 4 tænker på, at et så tyndt sort lag på latexbasis ikke mere danner et sammenhængende pigmentlag, men derimod består af enkelte øer på et ellers transparent underlag. Den statistisk varierende optiske transparens af dette lag kan uden videre ses i et mikroskop ved en forstørrelse på 40-60 gange.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af tegningen og udførelseseksempler. Tegningen viser et forstørret tværsnit af den termografiske plades lagopbygning. Lagbæreren består af en polyethylenglycolterephthalatfolie 1 med en lagtykkelse på 6 μ. Derpå findes et sort lag 2, der ligeledes har en gennemsnitlig tykkelse på 6 ji. Det består af et copolymerisat af methacrylsyre med methylester og acrylsyreethylester med ca. 2-3% sod som sort pigment og ca. 2-3% siliciumdioxid. På det sorte lag er der anbragt et lag af flydende krystaller 3. Dette lag består af mikroindkapslede flydende cholesteriniske krystaller, der er dispergeret i en bindemiddel. Tykkelsen af laget af flydende krystaller er her 30 ji. Det sorte lags tykkelse måles makroskopisk. Hertil anvendes en hvirvelstrøms-lag-tykkelsesmåler med en anlægsflade på nogle mm . Den målte lagtykkelse er da en art middelværdi over denne flade.

Ved andre udførelseseksempler varierer tykkelsen af bærefolien fra 5,8 til 10 μ, tykkelsen af det sorte lag fra 4 til 12 μ og tykkelsen af laget af flydende krystaller fra 20 til 40 μ.

Som allerede nævnt ovenfor og også vist skematisk på tegningen danner det sorte lag ikke mere et sammenhængende lag, men består af enkelte øer på et ellers transparent underlag. På dette mikro-porøse underlag er laget af flydende krystaller 3 anbragt. Derved indlejres laget af flydende krystaller delvis i det sorte lag. Det sorte lag danner altså en matrix for de flydende krystaller. Denne struktur fører overraskende til en forbedret tegningsskarphed og brillans af den termografiske plade.

5 142511

Fremstillingen af en sådan termografisk plade går for sig på følgende måde: På den godt rensede polyethylenglycolterephthalatfolie 1 sprøjtes med en sprøjtepistol indtil 6 latexlag efter hinanden med mellemliggende tørring. Tykkelsen af et latexlag er gennemsnitlig 1-3 u. Latexen har den ovenfor angivne sammensætning og er opløst (dispergeret) i toluen. Efter tørringen af det sorte latexlag 2 påføres laget af flydende krystaller ved hjælp af en trækkelineal. Belægningen ved hjælp af en trækkelineal er velkendt fra tyndtlags-chromatografi. Tykkelsen i våd tilstand af laget af flydende krystaller ligger ved 200-250 u. Ved tørringen kan tykkelsen af laget af flydende krystaller formindskes med en faktor 5-10. Tørringen gennemføres på gængs måde ved stuetemperatur. En fremskyndelse af tørringen ved anvendelse af højere temperaturer (30-40°C) er dog uden videre mulig.