Uprawniony z patentu: EJ. Du Pont de Nemours & Co. Wilmington, (Stany Zjednoczone Ameryki) Przyrzad do mierzenia temperatury Przedmiotem wynalazku jest przyrzad do mierze¬ nia temperatury w okreslonych zakresach. Tego ro¬ dzaju przyrzady maja szerokie zastosowanie, zwlasz" cza jako termometry lekarskie zarówno typu doust¬ nego jak i doodbytniczego, a korzystnie w postaci wymiennego, sterylnego termometru lekarskiego do jednorazowego uzytku.Wada znanych i powszechnie stosowanych szkla¬ nych termometrów lekarskich rteciowych jest ich stosunkowo wysoka cena, co jest przyczyna koniecz¬ nosci ich wielokrotnego uzycia, dzieki-czemu ko¬ nieczne jest „strzasanie" termometru i jego ste¬ rylizacja, 20 jest czynnoscia zarówno czasochlonna jak i pracochlonna. Ponadto szklane termometry latwo sie tluka tak, ze dodatkowy wydatek stanowi kupowanie nowych.Produkcja szklanych lekarskich termometrów rte¬ ciowych opisana np. w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3183 721 jest skompli¬ kowana i kosztowna ze wzgledu na charakterystycz¬ ne wlasciwosci rteci lub innego rozszerzalnego ply¬ nu i szkla, dlatego ze rtec lub inna ciecz rozszerzal¬ na maja. stosunkowo mala wartosc wspólczynnika rozszerzalnosci cieplnej, co powoduje stosowanie, bardzo malych tolerancji wymiarów zarówno banki jak i rurki wloskowatej, ponadto, pomimo ze rtec rozrzesza sie równomiernie od temperatury wyjscio¬ wej, na przyklad temperatury pokojowej do tem¬ peratury odczytu, lecz to nie daje korzysci, gdyz za* kres temperatur majacy znaczenie dla lecznictwa jest 10 15 stosunkowo niewielki, wynoszacy 35,6 — 41°C, a po wyjeciu termometru rtec ma tendencje do szybkie¬ go kurczenia sie pod wplywem spadku temperatury.Dla zapobiegania temu zjawisku stosuje sie ewen¬ tualne przewezenie swiatla rurki wloskowatej, co zapewnia utrzymanie „odczytu maksymalnego" az do „strzasniecia" termometru przed jego powtór¬ nym uzyciem. Ponadto szklana obudowe poddaje sie koniecznemu odpuszczaniu w celu wyeliminowa¬ nia z niej w czasie produkcji naprezen wewnetrz¬ nych i kazdy termometr trzeba kalibrowac i skalo¬ wac indywidualnie, a skala temperatur musi byc przylozona we wlasciwym miejscu.W opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 350 490 i nr 2 795 140 przedstawiono termometry lekarskie, w których rozszerzajaca sie pod wplywem ciepla ciecz jest zamknieta w pojem¬ niku z tworzywa sztucznego, lecz nie pojawily sie one na rynku. Prawdopodobnie przyczyna ograni¬ czonych mozliwosci zastosowania termometrów tego typu jest to, ze wspólczynnik rozszerzalnosci ciepl¬ nej wiekszosci tworzyw sztucznych ma wartosc zbli¬ zona do wartosci wspólczynnika rozszerzalnosci cieplnej stosowanych cieczy. Termometr, w którym rozszerzalna ciecz wskaznikowa wspóldziala z roz¬ szerzalna obudowa z tworzywa sztucznego wyka¬ zuje znaczne bledy odczytu.Ponadto znane jest równiez zastosowanie termo¬ metrów, w których temperature pokazuje sie za pomoca topnienia ciala stalego. Termometryte jed- 7314073 140 3 nak zawieraja szereg oddzielnych kompozycji top¬ niejacych przy scisle okreslonych temperaturach.Przyrzad do mierzenia temperatur w okreslonym zakresie wedlug wynalazku zawiera material staly, rozszerzajacy kie pod wplywem ciepla. Material ten topnieje w zakresie temperatur, obejmujacym wy¬ mieniony powyzej zakres pomiaru temperatur, przy czym przy wzroscie temperatury w obrebie tego za¬ kresu material rozszerza sie w sposób ciagly. Przy¬ rzad wedlug wynalazku ma tak dobrana obudowe, ze wskaznik temperatury materialu umieszczonego w tej obudowie i rozszerzajacego sie pod wplywem ciepla rozszerza sie wewnatrz tej obudowy pod wplywem podgrzania do temperatury zawartej w dobranym zakresie, co powoduje ruch wskaznika, który to ruch jest ewentualnie w korelacji z tempe¬ raturami, przy których rozszerzalny pod wplywem ciepla material jest najpierw cialem stalym, które topnieje w obrebie temperatur obejmujacym prze¬ widziany z góry zakres pomiarowy oraz rozszerza sie w sposób ciagly ze wzrostem temperatury w ob¬ rebie tego zakresu i ma w tym zakresie wspólczyn¬ nik co najmniej trzy razy wiekszy od wspólczynnika rozszerzalnosci obudowy.Korzystnie rozszerzalny pod wplywem ciepla ma¬ terial ma w pomiarowym zakresie temperatur wspólczynnik rozszerzalnosci co najmniej 10 razy wiekszy niz wspólczynnik rozszerzalnosci obudowy.Wskaznik zawiera ewentualnie skladn.k nadajacy mu barwe. Wskaznik jest ewentualnie w postaci papki lub pasty otrzymanej z rozszerzalnego pod wplywem ciepla materialu, zmieszanego z ciecza obojetna, badz tez warstwa materialu rozszerzalnego, pod warstwa cieczy obojetnej. W odmianie przyrzadu wedlug wynalazku wskaznik temperatury zawiera material staly, rozszerzajacy sie pod wplywem cie¬ pla. Przyrzad taki korzystnie zaopatrzony jest w ka¬ librowana skale, przystosowana do wzajemnego skoordynowania ruchu wskaznika temperatury z temperaturami zawartymi w ustalonym zakresie, do którego zostaje rozgrzany material rozszerzalny pod wplywem ciepla.Wymieniony material rozszerzajacy sie pod wply¬ wem ciepla roztapia sie w zakresie temperatur, który obejmuje, a korzystnie pokrywa sie z zakre¬ sem pomiarowym, to jest z zalozonym zakresem, przy czym w obrebie tego-zakresu musi on rozszerzac sie ze wzrostem temperatury w sposób ciagly,naj- korzystniej liniowy. Material jest chemicznie obo¬ jetny wzgledem materialu obudowy. Ponadto ma¬ terial ten korzystnie jest nietoksyczny wobec orga¬ nizmu ludzkiego, zwlaszcza w przypadku zastosowa¬ nia w termometrze lekarskim i odznacza sie niskim cisnieniem pary.Odpowiednim materialem rozszerzalnym pod wplywem ciepla, a przeznaczonym do zastosowania w termometrach lekarskich jest dwuskladnikowa mieszanina zawierajaca 60 czesci wagowych n-tri- kozanu (C23H48) i 40 czesci wagowych n-rc/rv& niny dodaje sie ewentualnie 0,2 czesci wagowych oleistego barwnika czerwonego dla ulatwienia od¬ czytów. Kazdy ze skladników mieszaniny poddaje sie oczyszczaniu za pomoca krystalizacji frakcyjnej w celu uzyskania okreslonej wartosci temperatury 10 15 20 25 30 85 40 45 50 55 60 65 topnienia oraz jednakowego wzrostu objetosci mie¬ szaniny ze wzrostem temperatury.Zaleznosc pomiedzy skladem podwójnej miesza¬ niny trikozanu i nonadekanu, a zwiazana z tym skladem charakterystyka topnienia i rozszerzalnosci, zilustrowano na wykresie fazowym, uwidocznionym na fig. 5 zalaczonych rysunków. Dla danego skladu mieszaniny, poczatek topnienia i rozszerzania sie na¬ stepuje, przy okreslonej temperaturze, na linii soli- dusa E, calkowite zas stopnienie sie i pelne rozsze¬ rzanie nastepuje w wyzszej temperaturze na linii likwidusu D. W obszarze B ma miejsce równowaga miedzy stanem stalym i cieklym. Zarówno faza stala reprezentowana rejonem C, jak i faza ciekla uwi¬ doczniona jako rejon A równiez rozszerzaja sie pod wplywem wzrostu temperatury, lecz z punktu wi¬ dzenia celu jakiemu ma sluzyc wynalazek, rozsze¬ rzenie to mozna pominac z uwagi na duzo wieksze rozszerzenie wystepujace w fazie stalo-cieklej.Jak to uwidoczniono na fig. 5, mieszanina o sto¬ sunku 60 : 40 trikozanu i nonadekanu pozostaje cialem stalym w temperaturze ponizej okolo 35,6°C (punkt a), przy której to temperaturze obserwuje sie poczatek wzrostu objetosci mieszaniny. W miare dalszego wzrostu temperatury ma miejsce dalsze topnienie, a zarazem wzrost objetosci mieszaniny, az do jej calkowitego stopienia w temperaturze okclo 41°C (punkt b). Wzrost objetosci mieszaniny trikozanu i nonadekanu o stosunku 60 : 40 w miare wzrostu temperatury w okreslonym zakresie poka¬ zano na fig. 6, na której widac, ze dopóki tempera¬ tura nie osiagnie wartosci 35,6°C, nie zachodzi prak¬ tycznie zaden wzrost objetosci, natomiast od tem¬ peratury 35,6°C az do temperatury 41°C ma miejsce prostoliniowy wzrost objetosci, który praktycznie ustaje powyzej górnej granicznej temperatury.Aczkolwiek mieszaniny trikozanu z nonadekanem odznaczaja sie charakterystyka niemal idealna w zakresie wykorzystywanych temperatur, mozna za¬ stosowac tez szereg innych materialów. Tablica 1 zawiera wykaz rozszerzalnych pod wplywem ciepla materialów.Tablica 1 Materialy reagujace na zmiany temperatury Materialy Organiczne, dwusklad¬ nikowe n-Trikozan n-Nonadekan n-Dokozan n-Nonadekan n-Tetrakoza n-Nonadekan p-Dwuchlorobenzen n-Tetrakozan Naftalen — Naftol Heptadekan Tetrade?ian Eter dwutetradecylowy n-Nonadekan Wzór C23H48 CiftH-io C22H16 C10H40 C24H50 C19H10 CBH4CI2 C-mHbo CinH8 C10H7 . OH C17H36 CnHao (C14H21O2O C10H4O Temperatura | topnienia i skladników 47,7°C 32 44,5°C 32 51,1°C I 32 53,0°C 51,1 80,2°C 122 22,5°C | 0,0 1 40,0°C S-273140 6 c. d. tabeli 1 Eter dwudodecylowy n-Nonadekan n-Ejkozan n-Nonadekan Nieorganiczne dwuskladnikowe Jodek rteci Bromek rteci Lutowie: olów cyna Organiczne, wieloskladnikowe n-Dokozan n-Ejkozan n-Nonadekan n-Dokozan n-Heneikozan n-Ejkozan n-Nonadekan n-Dokozan n-Ejkozan n-Nonadekan (Cl2H2520 C19H10 C20H42 Ci»H4o HgJ2 HgBr* Pb Sn C22H4S C20H42 Ci»H4o C22H4S C21H44 C20H42 C19H40 C22H18 CroH42 C19H40 33,o°c ; 32 36,5°C | 32 255,4°C 236 327,5°C ^31,9 44,5°C 36,5 32 44,5°C 40,4 36,5 | 32 44,5°C 3645 32 Z tablicy wynika, ze przedstawione materialy obejmuja mieszaniny zwiazków organicznych, na przyklad parafin, zwiazków aromatycznych, eterów, fenoli i zwiazków chlorowcoweglowych, zwiazków nieorganicznych oraz materialów elementarnych, ta¬ kich jak stopy. Ewentualnie stosuje sie mieszaniny stereoizomerów, a takze topliwych polimerów o cza¬ steczkach majacych rózne dlugosci lancuchów. Nie jest przy tym rzecza konieczna, aby poszczególne mieszaniny mialy wykresy fazowe tak bliskie idealu, jak to ma miejsce w przypadku trikozanu-nonade- kanu przedstawionego na fig. 5. Mozna stosowac mieszaniny o wykresach fazowych podobnych do wykresów pokazanych na fig. 8A — 8C, przy czym proporcje odbiera sie tak, aby umozliwily otrzyma- niematerialu topniejacego w okreslonym zakresie temperatur i rozszerzajacego sie w sposób ciagly ze wzrostem temperatury w zakresie bedacym przy¬ najmniej czescia zakresu topnienia. Ewentualnie material nie jest mieszanina, na przyklad stanowi go pojedyncza substancja, podlegajaca podczas top¬ nienia fazowym przemianom krystalicznym lub kon¬ stytucjonalnym, dzieki którym topnieje w pewnym zakresie temperatur.Ponadto, rozszerzalny pod wplywem ciepla mate¬ rial ewentualnie nie wykazuje liniowej zaleznosci rozszerzalnosci cieplnej od temperatury. Material wykazujacy omawiana zaleznosc w postaci krzywej o ksztalcie litery S moze byc stosowany do sporza¬ dzenia termometru, przy czym dla zapewnienia do¬ kladnosci odczytu zamocowuje sie na termometrze odpowiednia nieliniowo wycechowana podzialke.Material majacy scharakteryzowana krzywa o ksztalcie nieregularnym, taka jalf pokazano na fig. 15, nadaje sie do pomiaru temperatur, przy czym wykorzystuje sie ten odcinek zakresu temperatur topnienia, wzdluz którego wraz ze wzrostem tem¬ peratury odbywa sie w sposób ciagly wzrost obje¬ tosci materialu.Do materialu wskaznikowego stosowanego do 10 15 20 25 W 85 50 55 60 65 otrzymywania przyrzadu wedlug wynalazku korzy¬ stnie dodaje sie dodatki, na przyklad mala ilosc od¬ powiednio dobranego barwnika w celu zwiekszenia widocznosci wskaznika temperatury. Najkorzystniej do rozszerzalnego pod wplywem ciepla materialu pa¬ rafinowego, przed wprowadzeniem go do przyrzadu, dodaje sie 0,1— 0,5°/o rozpuszczalnego w oleju bar¬ wnika dwuazowego. Ewentualnie do rozszerzalnego pod wplywem ciepla materialu dodaje sie material przewodzacy cieplo, na przyklad mala ilosc rozdro¬ bnionego materialu stalego, w celu zwiekszenia czu¬ losci przyrzadu. W celu poprawienia widocznosci i/lub przewodnosci cieplnej mieszaniny, do materia-, lu rozszerzalnego pod wplywem ciepla ewentualnie dodaje sie bardzo drobno sproszkowana sadze, poli¬ mery, takie jak polietylen lub metale.Mieszanina .w postaci papki lub pasty, zlozona z drobnych1 kuleczek stalego, rozszerzalnego pod wplywem ciepla materialu, na przyklad parafiny, z obojetna i stosunkowo nierozszerzalna ciecza, taka jak zabarwiona woda, stanowi wskaznik tempera¬ tury. (Ciecz obojetna jest to taka ciecz, która nie reaguje chemicznie i nie powoduje zniszczenia ma¬ terialu rozszerzalnego pod wplywem ciepla lub obu¬ dowy i która nie rozpuszcza w sobie ani nie ma wplywu w zauwazalny sposób na zakres tempera¬ tur topnienia lub na charakterystyke rozszerzania sie materialu). Wymienione wyzej mieszaniny zaczy¬ naja sie rozszerzac z chwila osiagniecia tempera¬ tury poczatku topnienia.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przy¬ kladach wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia korzystna odmiane przyrzadu stosowa¬ nego jako termometr lekarski, fig. 2, 3 i 4 przed-^ stawia przekroje przyrzadu wedlug linii A-A, B-B i C-C na fig. 1, fig. 5 i 6 przedstawia wykresy omó¬ wione powyzej, fig. 7 przedstawia krzywa cechowa¬ nia termometru pokazanego na fig. 1, w którym zastosowano jako wskaznik temperatury mieszanine trikozanu z nonadekanem o stosunku 60 : 40, fig. lOa — lOf ilustruje niektóre odmiany przyrzadu sto¬ sowanego jako termometr lekarski do jednorazo¬ wego uzytku wykonanego z tworzywa sztucznego, a fig 11 — 15 ilustruje krzywe cechowania innych, rozszerzalnych pod wplywem ciepla materialów sto¬ sowanych w przyrzadach opisanych szczególowo w podanych nizej przykladach.Budowa korzystnej odmiany wykonania przed¬ miotu wedlug wynalazku opisana jest w odniesieniu do fig. 1 — 4.Z fig. 1 wynika, ze przyrzad ma postac podobna do konwencjonalnego termometru lekarskiego wy¬ konanego ze szkla, ze slupkiem rteci jako wskazni¬ kiem temperatury. Posiada on przezroczysta, sztyw¬ na obudowe, tak zwana skorupe 1 z polichlorku wi¬ nylu o wymiarach 2 X 7 X 100 mm, majaca we¬ wnatrz wloskowaty kanalik 2, pojemnik w postaci banki 3, mieszczacej sie na jednym koncu kanalika i polaczonej z nim, oraz staly rozszerzalny pod wplywem ciepla material 4 wypelniajacy banke, a takze wloskowata rurke. Termometr w obudowie, w sasiedztwie rurki wloskowatej zawiera wycecho¬ wana podzialke 5 temperatur. W podanym nizej przykladzie I opisano ten typ termometru., Przyrzady do pomiaru temperatury wedlug wy-73140 nalazku otrzymuje sie za pomoca. okreslonych oper racji technologicznych. Ponizej opisano typowe za¬ biegi technologiczne stosowane do produkcji termo¬ metrów lekarskich przedstawionych na fig. 1 — 4.Stalowa rurka od strzykawki, o zewnetrznej sred¬ nicy 0,71 mm oraz wsuniete w te rurke i wysta¬ jace z niej pojedyncze wlókno nylonowe uklada sie miedzy dwoma paskami przezroczystego polichlorku winylu, tak zwanego PCW i grubosci 0,64 mm. Na¬ stepnie sprasowuje w temperaturze 130°C. Po ochlo¬ dzeniu usuwa sie rurke stalowa i wlókno, otrzymu¬ jac kanalik wloskowaty i banke..Nastepnie tak utworzona obudowe termometru ksztaltuje sie, przy czym dolna banke zamyka sie za pomoca ogrzewanego zacisku tak, ze dlugosc jej wnetrza wynosi dokladnie 14 mm, po czym wypel¬ nia sie przyrzad stopiona mieszanina trikozanu z no- nadekanem w temperaturze 43°C, przy zastosowa¬ niu konwencjonalnej metody prózniowej, przy któ- . rej otwarty koniec rurki wloskowatej zostaje zanu¬ rzony do roztopionego materialu, ponad zwierciad¬ lem którego zostaje wytworzona próznia dla stwo¬ rzenia takiejze prózni wewnatrz banki i rurki wlos¬ kowatej, nastepnie do przestrzeni nad stopniowym materialem wpuszcza sie powietrze, wskutek czego wplywa do banki i do rurki.Napelniony przyrzad wyjmuje sie ze stopionego materialu i mieszanine sciaga sie ku bance za po¬ moca chlodzenia banki przy równoczesnym utrzy¬ mywaniu w górnej czesci rurki wloskowatej tempe¬ ratury wynoszacej okolo 43°C. Nastepnie po jednej plaskiej stronie przyrzadu umieszcza sie liniowa podzialke temperaturowa o zakresie temperatur 35,6 — 41°C, przy czym kreska odpowiadajaca tem¬ peraturze 35;6CC zostaje ustawiona na wysokosci konca slupka mieszaniny parafinowej w stanie sta¬ lym, w rurce wloskowatej, a kreska wskazujaca temperature 41CC znajduje sie na górnym koncu kanalika wloskowatego.Przyrzady z tworzywa sztucznego, wykonane opi¬ sanym wyzej sposobem wypróbowano na ludziach, przy czym wyniki tych prób umieszczono w tab¬ licy 2.Tablica 2 podaje wyniki badania dokladnosci ter¬ mometrów z tworzywa sztucznego za pomoca prób doustnych.Warunki próby: gleboko pod jezykiem, w ciagu 3 minut. Wymiary termometru z tworzywa sztucz¬ nego wedlug fig. 1 — 4. Banka 3 ma wewnetrzna srednice wynoszaca 0,71 mm i wewnetrzna dlugosc wynoszaca 14 mm.Rurka wloskowa ma wewnetrzna srednice wyno¬ szaca 0,137 mm i wewnetrzna dlugosc wynoszaca 50,8 mm.Z tablicy 2 Wynika, ze odczyty uzyskane na przy¬ rzadach z tworzywa sztucznego sa zgodne w grani- cacn ± 0,1°C z odczytami uzyskanymi na wysokiej jakosci lekarskim termometrze rteciowym wykona¬ nym ze szkla, przy czym próby z obydwu rodzajami termometrów przeprowadzono równoczesnie. Odczy¬ ty uzyskane po ochlodzeniu przyrzadów do tempera¬ tury pokojowej byly takie same jak odczyty uzys¬ kane bezposrednio po wyjeciu przyrzadów z ust pacjenta. Stanowi to dodatkowa zalete odmiany wy¬ konania przedmiotu wynalazku. Czesc rozszerzal- 3 Tablica 2 Termometry z tworzywa sztucznego 10 15 16 86 40 45 60 66 60 65 Numer | 258 256 308 318 315 316 319 320 321 Temperatura (ninhBumal- na* 36,85 36,95 36.5 86.6 86,6 36,55 36,8- 36.95 37.0 Temperaumi (pokojowa)** 36,8 36.8 36,45 86,55 36,55 36,5 ! 36,7 86,9 36,9 Temperatura kliniczna (szkla) 36,8 86.85 36.4 36.5 36,5 36.55 36,9 36,9 36,95 Blqd (temperatura pokojom < temperatura klinicznn) 0.0 -0,05 1 0.05 0.05 0,05 ' -0,05 -0,2 0,0 0,05 I Pora dnia i na) j 2,12 2,52 9,21 9,27 9,32 9,37 2,57 1 3,02] 3,07 | i *) Temperatura maksymalna, jest to maksymalny odczyt bezposrednio po wyjeciu termometru z ust. «q **) Temperatura pokojowa. Jest to odczyt po ochlodzeniu termometru do temperatury pokojowej. nego pod wplywem ciepla materialu po zetknieciu sie z chlodniejszymi sciankami kanalika wloskowa- tego chlodzi sie i scianki powleka sie, utrwalajac w ten sposób odczyt maksymalnej temperatury. W korzystnej odmianie przyrzadu wedlug wynalazku jest termometr przystosowany do odczytów maksy¬ malnych. „Blad skurczu", to znaczy róznica po¬ miedzy odczytem temperatury dokonanym bezpo¬ srednio po wyjeciu plastikowego termometru z ust pacjenta a temperatura odczytana po ochlodzeniu termometru wynosi 0,1 °C, co dla wiekszosci uzyt¬ kowników jest wartoscia dopuszczalna.Przyrost objetosciowy wynoszacy okolo 12°/« mie¬ szaniny trikozanu z nonadekanem o stosunku 60 : 40, przedstawiony na fig. 6, jest korzystny zwlaszcza w odniesieniu do przyrzadów wedlug wynalazku, gdyz .pozwala na zastosowanie stosunkowo duzej srednicy kanalika wloskowatego dla danej objetosci banki.W przypadku zastosowania rteci, przyrost objetos¬ ciowy wynosi 1/100 tej wartosci w tym samym za¬ kresie temperatur, co powoduje koniecznosc zasto¬ sowania rurki wloskowatej o objetosci 100 razy mniejszej, przy tych samych wymiarach banki.Typ przyrzadu pokazany na fig. 1 — 4 opisany powyzej jest wytwarzany z odpowiednia dokladnos¬ cia w sposób jednolity i niezawodny a zarazem tani, dzieki czemu wyrzuca sie go ewentualnie po jedno¬ razowym uzyciu, eliminujac tym samym wszelkie niebezpieczenstwo przeniesienia zarazków chorobo¬ twórczych z jednego uzytkownika na drugiego. W przyrzadzie wedlug wynalazku ewentualnie stosuje sie rurke wloskowata o stosunkowo duzej srednicy ze wzgledu na to, ze trudnosci i koszt wykonania jego obudowy wzrasta odwrotnie proporcjonalnie do rozmiaru srednicy kanalika rurki wloskowatej.W przypadku przyrzadów wedlug wynalazku nie stosuje sie przewezania rurki wloskowatej dla za¬ pewnienia mozliwosci dokonania odczytu maksymal¬ nej temperatury oraz termiczne uodpornianie obu¬ dowy y/ colu zapobiezenia jej peknieciu, co jest konieczne w przypadku konwencjonalnych szkla¬ nych termometrów rteciowych.Ponadto zaleta i zarazem czynnikiem wplywajacym na redukcje kosztów wlasnych wytwarzania przy-73 140 9 10 rzadów wedlug wynalazku jest wyeliminowanie po¬ trzeby kontrolowania wzglednie kalibrowania kaz¬ dego pojedynczego termometru w trakcie produkcji.Ta ostatnia cecha wynika z faktu, ze roztapiamy, rozszerzalny material kurczy sie w kanaliku rurki » wloskowatej podczas produkcji az do osiagniecia najnizszej temperatury swego zakresu, na przyklad 35,6°C, a rozszerzy sie tylko do maksymalnej tem¬ peratury zakresu, na przyklad 41°C w momencie napelniania. Dzieki powyzszemu, zastosowanie jed- l0 nostajnej podzialki obejmujacej wymagany zakres * temperatur, na przyklad 35,6 — 41°C automatycznie zapewnia dokladna kalibracje, przy zastosowaniu materialu rozszerzalnego pod wplywem ciepla, roz¬ szerzajacego sie liniowo podczas topnienia. 15 Odmiany ksztaltu i ukladu przyrzadu wedlug wy¬ nalazku przedstawiono na fig. lOa — 10 h. Liczby 1 — 5 na tych figurach oznaczaja te same elementy, które pokazano na fig. 1 — 4.Fig. lOa przedstawia przyrzad zawierajacy obu- 20 dowe 1 z otworkiem 6 do napelniania banki 3 i rurki wloskowatej 2, rozszerzalnym pod wplywem ciepla materialem 4, az do miejsca ponizej górnego konce rurki. Uklad ten pozwala na umieszczenie podzialki 5 w nizszym polozeniu na trzonku przyrzadu. 25 Na fig. lOb pokazano inny uklad pozwalajacy na umieszczenie otworka 6 do napelniania, ponizej gór¬ nego konca rurki wloskowatej. Uklad ten uzyskano za pomoca sprasowania na goraco dluzszego paska z krótszym paskiem koncowym w czasie produkcji. 30 Fig. lOc przedstawia plastikowa rurke o jednoli¬ tym przekroju, zawierajaca rozszerzalny pod wply¬ wem ciepla material 4. Górna czesc rurki odpo¬ wiada kanalikowi 2, dolna zas odpowiada bance 3.Scianki rurki stanowia zarazem obudowe 1 przy- 85 rzadu. Ewentualnie rurka o cienkim kanaliku slu¬ zaca jako wloskowata rurka 2 jest polaczona z rurka o wiekszej srednicy wewnetrznej, stosowanej jako banka 3. Podzialka 5 jest ewentualnie osadzona na rurce, a ta jest umieszczona w sasiedztwie osobnej 40 podzialki.Fig. lOd przedstawia przyrzad zaopatrzony w ban¬ ke 3 i rurke wloskowata 2, przy czym banka tylko czesciowo napelniona jest rozszerzalnym pod wply¬ wem ciepla cialem stalym 4, czesciowo zas zabar- 45 wiona ciecza 7, umieszczona ponad cialem stalym i dzialajaca jako plyn wskaznikowy.Na fig. lOe pokazana jest odmiana przyrzadu we¬ dlug fig. lOd, przy czym jako wskaznik stosuje sie warstwe 9 kolorowej czeczy lub rteci. Warstwa ta 50 oddzielona jest od rozszerzalnego ciala stalego 4 po¬ wietrznym slupkiem 8.Fig. lOf i 10 h przedstawiaja przyrzad w postaci zwartej i plaskiej, stosowany zwlaszcza do pomiaru temperatury malych, plaskich powierzchni, takich 55 jak skóra ludzka lub plytka metalowa.Na fig. 10 g przedstawiono podobny do fig 4 prze¬ krój, na którym uwidoczniona jest soczewka powiek¬ szajaca 10 uformowana jako jedna calosc z obudo¬ wa 1 przyrzadu.. 60 Korzystnie, stosunek powierzchni do objetosci banki ma maksymalna wartosc w celu zapewnienia dobrego przeplywu ciepla zmniejszajacego „czas reakcji" przyrzadu. Banki w postaci walcowej o malym przekroju i odpowiednio wiekszej dlugosci m sa korzystniejszo od baniek kulistych ze wzgledu na szybkosc przekazywania ciepla. Ewentualnie sto¬ suje sie inne przekroje dajace korzystniejsze sto¬ sunki powierzchni do objetosci, stanowiace na przy¬ klad przekrój plaski prostoliniowy, owalny i peche- rzykowaty.Korzystne przewodzenie ciepla zapewnia przekrój w ksztalcie gwiazdy.Inne sposoby stosowane w celu poprawienia prze¬ wodzenia ciepla polegaja na dodawaniu do komory banki proszku weglowego i metalicznego do mate¬ rialu rozszerzalnego pod wplywem ciepla oraz prze¬ wodzacych cieplo porowatych materialów, takich jak siatka druciana.Termin „kanalik*' oznacza wydluzona komore .we¬ wnatrz' której podnosi sie wskaznik temperatury.Nazwa ta sugeruje przekrój okragly, lecz w danym przypadku przekrój ten nie jest ograniczony do ko¬ lowego, lecz stanowi on przekrój w ksztalcie trój¬ kata, prostokata lub inny praktycznie dowolny. Tym niemniej, przekroje w ksztalcie kola sa korzystne z uwagi na latwiejsze ksztaltowanie. Kanalik ma korzystnie jdnolita powierzchnie wzdluz swej dlu¬ gosci ze wzgledu zarówno na jego ksztaltowanie jak i kalibrowanie.Ponizej opisano rózne sposoby wytwarzania obu¬ dowy przyrzadów.Sposób za pomoca prasowania opisany jest powy¬ zej w zwiazku z odmiana przyrzadu przedstawiona na fig. 1 — 4. Sposób ten polega na sprasowaniu na goraco dwóch pasków termoplastycznej zywicy wokól rurki i wlókna lub drucika w celu otrzyma¬ nia miedzy tymi paskami komór banki i kanalika wloskowatego.Sposób ksztaltowania pasków na goraco polega na tym, ze pasek termoplastyczny formowany jest pod cisnieniem przy równoczesnym ogrzewaniu wokól formy odpowiadajacej bance i kanalikowi wlosko- watemu. Tak uksztaltowany pasek zostaje nastep¬ nie polaczony z drugim plaskim paskiem z materialu termoplastycznego za pomoca zgrzewania lub spa¬ jania tak, aby utworzyc razem z wymieniona banka i rurka wloskowata calosc stanowiaca obudowe.Sposób formowania za pomoca dmuchania polega na tym, ze plastikowa rurke wloskowata, zam¬ knieta na jednym koncu, wsuwa sie w ksztaltke zawierajaca komore odpowiadajaca bance termo¬ metru. Za pomoca wdmuchiwania do wloskowatego kanalika rozgrzanej wymienionej rurki powietrza pod cisnieniem otrzymuje sie banke.Sposób ksztaltowania formy za pomoca tloczenia polga na tym, ze foremnik typu „meskiego", za¬ wierajacy wypuklosci odpowiadajace zarówno bance jak i kanalikowi wloskowatemu zostaje wtloczony w rozgrzany pasek z polichlorku winylu, tworzac w ten sposób wytloczke zlozona z wglebien odpo¬ wiadajacych bance i kanalikowi wloskowatemu. Na¬ stepnie foremnik usuwa sie, a otwarte wglebienie w pasku plastikowym zostaje zamkniete na calej swej dlugosci innym paskiem plastikowym droga spawania ponaddzwiekowego, spajania lub tez tylko laczenia ksztaltowego.Przyrzady wedlug wynalazku maja zastosowanie w wielu przypadkach, w których jest pozadane do¬ konywanie pomiaru temperatur w pewnym ograni¬ czonym zakresie, np. wprzypadku paczki z mrozon-73 1 11 kami, w celu uwidocznienia na jaka maksymalna temperature paczka ze srodkiem spozywczym byla wystawiona; powierzchni czesci maszyn, lozysk, ru¬ rociagów i tym podobnych elementów maksymal¬ nych temperatur; ukladów elektronicznych dla » stwierdzenia, czy nie zostala przekroczona maksy¬ malna temperatura robocza; ustalenia szczytowych temperatur niedostepnych wyrobów transportowa¬ nych przy pomocy przenosników tasmowych i ruro¬ ciagów; ukladów zwielokrotnionych sluzacych do 1( okreslania krzywych temperatury powierzchniowej, takich jak lokalizacja guzów nowotworów umiesz¬ czony pod skóra w ludzkim ciele.Przyrzady przeznaczone do uzytku lekarskiego sterylizuje sie za pomoca znanych sposobów, takich is jak dzialanie atmosfera tlenku etylenu.Przyklad I. W celu otrzymania przyrzadui ' stosowanego jako termometr lekarski o zakresie temperatur 35,6 — 41°C, obudowe wykonuje sie po¬ stepujac w sposób analogiczny do opisanego w od- 20 niesieniu do fig 1 — 4. Wymiary banki wynosza 0,45 mm srednicy na 31 mm dlugosci, zas kanalika wloskowatego wynosza 0,137 mm srednicy na 45 mm dlugosci. Mieszanine dwóch gramów n-nonadekanu oczyszczonego uprzednio i i izopentanu droga rekry- 25 stalizacji stapia sie z trzema gramami n-trikozanu i miesza dla polepszenia widocznosci z 0,01 grama oleistego barwnika czerwonego. Dawke tej miesza¬ niny wprowadza sie do obudowy przyrzadu i pod¬ daje skurczowi polaczonemu z zestaleniem w bance Jtt i nizszej partii rurki wloskowatej, postepujac w spo¬ sób opisany powyzej. Nastepnie do przyrzadu przy¬ mocowuje sie podzialke milimetrowa, przy czym kreska zerowa jest ustawiona na wysokosci górnego konca skurczonej mieszaniny. Otrzymany przyrzad 85 cechuje sie nastepnie w kapieli wodnej porównujac z termometrem laboratoryjnym umieszczonym w tejze kapieli. Wyniki przedstawiono na fig. 7. W celu ponownego uzycia przyrzadu, doprowadza sie mieszanine do zestalenia i skurczenia sie, az do 40 odcinka odpowiadajacego bance, a nastepnie zaste¬ puje podzialke milimetrowa podzialka temperatu¬ rowa. W celu otrzymania wiekszej liczby przyrza¬ dów stosuje sie analogiczne obudowy o identycz¬ nych wymiarach, wypelnione tym samym rozsze- 45 rzalnym pod wplywem ciepla materialem.Przyklad II. Przyklad ten dotyczy przyrzadu do mierzenia temperatury, wykonanego z plastiku, o zakresie temperatur 2 — 12°C.W przykladzie tym stosuje sie dwie parafiny do- »o brane na podstawie ich temperatur topnienia. Dwie równe wagowo czesci n-tetradekanu o temperaturze topnienia 5,5°C i heptadekanu o temperaturze top¬ nienia 22°C miesza sie, dodaje 0,2% barwnika czer¬ wonego w postaci oleju dla lepszej widocznosci mie- s» szaniny w cienkiej rurce wloskowatej.Obudowe przyrzadu wykonuje sie z tworzywa sztucznego w postaci przezroczystego sztywnego po¬ lichlorku winylu, przy czym srednica banki wynosi 0,46 mm, a jej dlugosc 31 mm. Srednica kanalika w wloskowatego wynosi 0,137 mm, a jego dlugosc 45 mm. Nastepnie plastikowa obudowe napelnia sie metoda prózniowa w temperaturze pokojowej opi¬ sana powyzej mieszanina w stanie cieklym. Wzdluz rurki wloskowatej umieszcza sie podzialke milimet- 65 12 rowa o skali 0 — 45 mm. Po odstaniu poziom cie¬ czy spadl z 45 do 41 mm, a po ochlodzeniu banki w wodzie z lodem odczyt wynosil 7 mm. Nastepnie dokonuje sie zapisów wskazan podzialki i tempera¬ tur wody podczas podgrzewania kapieli wodnej od 0°G do 22°C w czasie 105 minut. Wyniki tego cecho¬ wania pokazane sa na fig. 11.Przyklad III. Przyklad ten dotyczy plastiko¬ wego przyrzadu do mierzenia temperatur o malym zakresie temperatur, wynoszacym 32,5 — 33°C, przy czym podzialka jest. wydluzona w celu otrzymania termometru bardzo doklaldnego.Jako skladniki mieszaniny stosuje sie dwie parafi¬ ny o zblizonych temperaturach topnienia, w celu zmniejszenia rozpietosci temperatur topnienia. Od¬ powiednia mieszanine otrzymuje sie z 0,70 g n-no¬ nadekanu o temperaturze topnienia 32,0°C i 0,30 g n-ejkozanu o temperaturze topnienia 36,5°C. Sklad¬ niki mieszaniny uprzednio dokladnie oczyszcza sie na drodze krystalizacji frakcyjnej. Obudowe termo¬ metru wykonuje sie z tworzywa sztucznego stano¬ wiacego przezroczysty sztywny polichlorek winylu, przy czym komora banki ma 0,46 mm srednicy i 31 mm dlugosci, a kanalik rurki wloskowatej ma 0,137 mm srednicy i 45 mm dlugosci. Przyrzad z tworzywa sztucznego napelnia sie calkowicie mie¬ szanina w stanie cieklym o temperaturze 43°C za pomoca metody prózniowej. Nastepnie banke chlo¬ dzi sie powietrzem tak, ze zawarta w nie miesza¬ nina zestala sie, podczas gdy rurka wloskowata przetrzymywana jest w kapieli z zabarwionej wody o temperaturze 43°C. Wzdluz rurki wloskowatej umieszcza sie podzialke o skali od 0 do 45 mm. Od¬ czyt na skali wynosi w temperaturze pokojowej otoczenia 5,8 mm. Nastepnie dokonano cechowania przyrzadu w kapieli wodnej o dokladnie prowadzo¬ nych zmianach temperatury 31 — 34°C. Co piec minut notowano odczyty podzialki i temperature wedy (te ostatnia za pomoca termometru ze szkla kwarcowego). Wyniki cechowania uwidocznione sa na fig. 12.Przyklad IV. Przyklad ten dotyczy przyrzadu szklanego, w którym jako material rozszerzalny pod wplywem ciepla zastosowano mieszanine zwiazków nieorganicznych o rozszerzalnosci temperatur 215 — 235°C. Nastepnie stopiono i zestalono mieszanine zlozona z 25 czesci bromku rteci o temperaturze topnienia 236°C i 75 czesci jodu o temperaturze top¬ nienia 255,4°C. 5,6 g tego materialu umieszcza sie w bance rozdzielnego przyrzadu do pomiaru tempe¬ ratur wykonanego ze szkla borokrzemowego. Przy¬ nalezna do banki czesc przyrzadu ma oszlifowana Et:zkowa koncówke typu zenskiego dla polaczenia jej z czc/scia górna zaopatrzona w wystajaca rurke wloskowata o wewnetrznej srednicy wynoszacej 1,1 mm. Banka jest zamocowana na czesci górnej, przy czym zawartosc banki zalewa sie olejem obo¬ jetnym az do poziomu podstawy rurki wloskowatej, do której zamocowana jest podzialka milimetrowa.Tak zmontowany przyrzad ogrzewa sie w zasolo¬ nej kapieli razem z termometrem rteciowym, przy czym zapisuje sie polozenia wierzcholka kolumny olejowej wraz ze wzrostem temperatury z szybkos¬ cia okolo 1/3°C na minute. Krzywa cechowania przedstawiono na fig. 13.73 140 13 14 25 30 Przyklad V. W przykladzie tym zilustrowano przyrzad szklany do pomiaru temperatur, w którym jako material rozszerzalny pod wplywem ciepla za¬ stosowano mieszanine weglowodoru aromatycznego i fenolu o rozszerzalnosci w temperaturze okolo » 80 — 95°C.Rurke ze szkla borokrzemowego o srednicy wew¬ netrznej wynoszacej 1,1 mm zamyka sie na jednym koncu ; koniec ten rozdmuchuje sie w ksztalcie ku¬ listej banki o pojemnosci 0,4 cmS. W bance umiesz- io cza sie zestalona mieszanine stopionych 60 czesci naftalenu i 4o czesci beta-naftolu, po czym do rurki ponad banka zamocowuje sie podzialke o kreskach naniesionych w odleglosci 1,6 mm.Otrzymany przyrzad ogrzewa sie w kapieli wod- 15 nej wraz z termometrem wzorcowym, przy czym polozenie cieczy w rurce zapisuje sie porównujac z termometrem wzorcowym w trakcie wzrostu tem¬ peratury z szybkoscia okolo 1/3°C na minute. Krzy¬ wa cechowania przedstawiono na fig. 14. 20 Przyklad VI. Przyklad ten dotyczy przyrzadu szklanego, w którym jako material rozszerzalny pod wplywem ciepla zastosowano stop metalowy o ro¬ boczej rozpietosci temperatur wynoszacej okolo 319 — 322°C.Stop olowiu z dodatkiem 3% wagowych cyny topi sie i wlewa do banki termometru, wykonanej ze szkla borokrzemowego. Calkowity ciezar zastosowa¬ nego stopu wynosi 11,06 g. Ilosc ta w stanie zestalo¬ nym wypelnia okolo 90°/o pojemnosci banki. Reszta pojemnosci banki jest wypelniona obojetnym ole¬ jem. Wewnetrzna srednica rurki wloskowatej wy¬ nosi 1,1 mm. Calosc zanurza sie na glebokosc ponad banka w zasolonej kapieli, po czym dokonuje sie zapisu poziomu oleju w rurce wloskowatej bedacego funkcja mierzonej w sposób ciagly temperatury ka¬ pieli, która podgrzewa sie z szybkoscia 1/3°C na minute. Krzywa cechowania pokazana jest na fig. 15* Przyklad VII. Przedmiotem tego przykladu 40 jest przyrzad plastikowy stosowany jako termometr lekarski o zakresie temperatur nieco wiekszym niz przyrzad otrzymany w przykladzie I.Przyrzad o budowie wykonanej ze sztywnego przezroczystego polichlorku winylu ma banke o 45 srednicy 0,71 mm i dlugosci 14 mm oraz rurke wlos- kowata o srednicy wewnetrznej 0,137-mm i dlugosci 50,8 mm. Przy zastosowaniu techniki prózniowej zarówno banke jak i kanalik napelnia sie w tempe¬ raturze okolo 44°C roztopiona mieszanina zlozona &o z róznych czesci wagowych n-nonadekanu i n-te- trakozanu. Nastepnie obudowe wyjmuje sie ze sto¬ pionej mieszaniny i banke chlodzi sie w wodzie z lodem przy równoczesnym utrzymywaniu za po¬ moca lampy podczerwonej temperatury rurki wlos- r» kowatej wynoszacej okolo 44°C, powodujac w ten sposób ostudzanie i skurczanie sie mieszaniny. Do obudowy zamocowuje sie podzialke milimetrowa w taki sposób, aby jej punk zerowy odpowiadal pozio¬ mowi zestalonej mieszaniny w kanaliku. W Nastepnie zanurza sie banke w kapieli wodnej razem z porównawczym termometrem rteciowym, po czym temperature kapieli zwieksza sie o 0,1°C na minute. Cechowanie termometru przedstawiono ponizej. 65 35 Temperatura w °C 32,8 33,35 33,9 34,45 35,0 35,55 36,1 36,65 37,2 37,75 38,3 38,85 39,4 , 40,0 40,55 41,1 41,65 42,2 Odczyty na podzialce w mm 0 0 0 1 5 9 12,5 16,2 19,1 2fc 24 26 28 30 31,5 33 34 34,5 PL PL PL PL PL PL PL PL