SE504069C2 - Kolorimetrisk anordning för att indikera koldioxid - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 504 069 2 normala koncentrationen av C02 i atmosfärsluften. Indikatorn ändrar således färg fram och tillbaka med andningen med omkring 10 gånger i minuten.

Den väsentligaste nackdelen med detta kända system är att det är kraftigt hygroskopiskt och följaktligen kommer indikatorn att absorbera vattenånga från gasen som undersöks vilket slutligen leder till att systemet upphör att svara på C02.

Mot bakgrund av det faktum att utandad luft är mättad med vattenånga vid omkring 30°C kommer denna indikator endast att kunna övervaka en patients andning under några få minuter.

En annan nackdel som uppvisas av denna anordning enligt tidigare teknik är att indikatorn måste lagras i en herme- tiskt tillsluten, absolut torr omgivning fri från koldioxid före användning.

En annan typ av reversibel kolorimetrisk anordning uppenbaras av US-A-5005572 och WO91/05252 och en artikel i Analytical Chemistry, vol 64, sid 1383 (1992).

Dessa system är baserade på pH-känsliga indikatorfärgämnen, vattenolösliga organiska kvartära (t ex ammonium- eller fosfonium-) hydroxider som en basisk substans och ytterligare substanser för att underlätta absorptionen/desorptionen av C02 .

Dessa kända indikatoranordningar synes fungera reversibelt under flera dagar och de indikerar tillfredsställande både i fuktiga och torra omgivningar.

Den väsentligaste nackdelen hos dessa anordningar är att den starka basen sönderdelas med tiden så att indikatorn långsamt blir permanent "sur" och följaktligen oanvändbar. Den upp- visar då den "sura" färgen hela tiden som om den vore ex- ponerad för en konstant hög koncentration C02. 10 15 20 25 30 35 504 069 3 Dessutom frambringar alkalisk hydrolys av fosfatestrar etc som används som mjukningsmedel i närvaro av spår av fukt sura material som förbrukar den starka basen.

Denna sönderdelning av basen är kraftigt beroende på omgiv- ningens temperatur och följaktligen är den användbara livs- längden för en indikatoranordning som har lagrats medan den väntar på användning svår att förutsäga och kontrollera.

Det är ett ändamål för föreliggande uppfinning att åstadkomma en reversibel kolorimetrisk anordning för att indikera kol- dioxid, vilken inte behöver lagras i en hermetiskt till- sluten, absolut torr omgivning fri från koldioxid före an- vändning.

Det är ett annat ändamål för föreliggande uppfinning att åstadkomma en reversibel kolorimetrisk anordning för att indikera koldioxid med ökad hållbarhetstid för att uppfylla de krav som bör ställas på en massproducerad produkt, t ex för användning i medicinsk tjänst.

Uppfinningen Föreliggande uppfinning åstadkommer en kolorimetrisk anord- ning för att indikera koldioxid, vilken anordning innehåller a) minst ett pH-känsligt indikatorfärgämne, b) minst en basisk substans vald ur den grupp som består av kvartära ammoniumsalter, fosfoniumsalter och sulfoniumsalter, och c) minst en medlem vald ur den grupp som består av vatten- olösliga, organiska substanser med låg flyktighet, vilka inte är känsliga för alkalisk hydrolys och är flytande vid en temperatur företrädesvis under 100°C. 10 15 20 25 30 35 504 069 4 I enlighet med en föredragen utföringsform av den kolorimet- riska anordningen enligt uppfinningen innehåller nämnda anordning även å d) en inert, till c). porös gaspermeabel bärare för komponenterna a) Denna komponent d) kan vara vilken konventionell bärare som helst som används i samband med de konventionella kolori- metriska anordningarna såsom ett pappersark men är före- trädesvis ett tunt cellulosaskikt anbringat på en transparent tunn plastfolie, i vilket senare fall observation av anord- ningen från båda sidor möjliggörs.

I enlighet med uppfinningen kan det pH-känsliga indikator- färgämne som skall användas i anordningen enligt uppfinningen vara vilket färgämne som helst som har använts i de tidigare kända, reversibla kolorimetriska anordningar som diskuterats ovan, såsom tymolblått, m-kresolpurpur och kresolrött.

Substanser som skall användas som komponent b) i den kolori- metriska anordningen enligt uppfinningen kan sammanfattas av den allmänna formeln (1): R2 RI - >I<+ - 113 Y' (I) å4 där X representerar N, P eller S; RI, R2, R3 och R4, vilka kan vara lika eller olika, vardera representerar (Cl-C20)-alkyl; (Cl-C4)-alkyl som är substi- tuerad med en (Cl-C4)-alkyl eller en fenylgrupp; naftyl; bensyl; eller pyridin; Y' är en anjon vald ur den grupp som består av hydroxid, fluorid, klorid, bromid, jodid, karbonat och tetrafluoro- borat.

Y-sal' fr!! 10 15 20 25 30 35 504 069 5 Ett annat exempel på substanser, vilka kan användas som komponent b) i den kolorimetriska anordningen enligt upp- finningen, är pyridiniumföreningar med den allmänna formeln (II): N* - R5 Y' (n) där RS är vald ur den grupp som består av (Cl-C20)-alkyl och bensyl och Y'är en anjon vald ur den grupp som består av hydroxid, fluorid, klorid, bromid, jodid, karbonat och tetrafluoro- borat. Ännu ett exempel på substanser, vilka kan användas som kompo- nenten b) i den kolorimetriska anordningen enligt uppfin- ningen, är imidazoliniumföreningar med den allmänna formeln (III) RÖ _, | R Hzc --N/\ | /c - R* Hzc --N (III) där Rfi representerar (Cl-Cap-alkyl, R7 representerar (Cl-C20)-alkyl, som eventuellt är substitue- rad med hydroxyl- eller aminogrupper, och R8 representerar H eller (Cl-Cflp-alkyl, som är linjär eller grenad, mättad eller omättad eller innehåller ringstruktur.

Componenten c) i den kolorimetriska anordningen enligt före- liggande uppfinning är åtminstone en medlem vald ur den grupp som består av vattenolösliga, organiska substanser med låg 10 15 20 25 30 35 504 069 6 flyktighet, vilka inte är känsliga för alkalisk hydrolys och är flytande vid rumstemperatur eller måttligt förhöjda tempe- raturer, företrädesvis under 100°C.

Utöver att den är icke-toxisk bör komponenten c) även före- trädesvis vara icke-irriterande i de koncentrationer som används i den kolorimetriska anordningen enligt uppfinningen.

Uttrycket "inte känslig för alkalisk hydrolys" avses här och i kraven utesluta bl a föreningar innehållande estergrupper, vilka utsätts för alkalisk hydrolys i närvaro av den basiska komponenten b).

Komponenten c) är mest företrädesvis en eller flera substan- ser, som är flytande vid rumstemperatur (omkring 25°C) eller är halvfast, t ex av vaxartad struktur, vid rumstemperatur men blir flytande vid måttligt förhöjda temperaturer, före- trädesvis under 100°C.

I enlighet med en aspekt av föreliggande uppfinning kommer komponenten c) att vara en eller flera substanser som har en molekylvikt (viktsmedelmolekylvikt = MW) under 15000, före- trädesvis under 10000.

I enlighet med en annan aspekt av föreliggande uppfinning är komponenten c) åtminstone en medlem i den grupp som består av alkoholer, fenoler och alkoxylerade derivat av sådana sub- stanser, med fördel minst en linjär eller grenad polyeter.

I enlighet med en föredragen utföringsform av denna aspekt av uppfinningen omfattar komponenten c) minst en förening som har en av följande strukturer: R9- (o-RIO) m- (o-RWn-o-RÛ (Iv) R9-(cH2-(o-RIÛ)m-(o-RIUH-o-Rläp (v) 129-s-RI3-(Q-RIÛ)m-(o-Rll)n-o-Rlz (V1) (Rg)q-ruRß-(o-Rlfßm-(o-RU)n-o-R12)r (v11) 10 15 20 25 30 35 504 D69 7 där R9 och RÄ2 vardera representerar H eller en linjär eller grenad kolväterest med 1 till 50 kolatomer, eventuellt in- nehållande en eller flera dubbelbindningar, trippelbindningar och/eller ringstrukturer, R10, R11 och R13 vardera representerar en linjär eller grenad kolväterest med 1 till 10 kolatomer. m och n är lika eller olika heltal från 0 till 100, p är ett heltal från 1 till 6 och q och r är lika eller olika heltal från 0 till 4.

Exempel på föreningar som har ovanstående strukturer (IV) till (VII) är följande: Polyalkylenglykoler, såsom polymetylenglykoler, polyetylen- glykoler, polypropylenglykoler, polybutylenglykoler och sampolymerer av etylenoxid, propylenoxid och/eller butylen- oxid.

Andra linjära polyetrar såsom polytetrahydrofuraner.

Alkoxylerade alkoholer eller fenoler, såsom etoxylerade, propoxylerade eller butoxylerade alkoholer härledda från fettalkoholer (raka eller grenade, mättade eller omättade, etc), alkylfenoler, dialkylfenoler, alkylnaftalener, bisfenol A, alkyndioler, lanolin, kolesterol, fytosterol, sitosterol, glukosetrar och silikoner och blandade etoxylerade/propoxyle- rade alkoholer.

Grenade polyetrar, ex.vis produkter erhållna genom etoxyle- ring och/eller propoxylering av trimetylolpropan eller penta- erytritol. 10 15 20 25 30 35 504 069 8 Alkoxylerade aminer, såsom etoxylerade och/eller propoxylera- de primära eller sekundära aminer eller diaminer.

Alkoxylerade (etyloxylerade och/eller propoxylerade) tioler.

Dialkyletrar, t ex dioktyleter.

Den kolorimetriska anordningen enligt uppfinningen framställs på konventionellt sätt genom att blanda komponenterna a), b) och c) i ett flyktigt organiskt lösningsmedel såsom en lägre alifatisk alkohol, t ex metanol och anbringa lösningen på en bärare, t ex ett pappersark, varefter lösningsmedlet av- dunstas.

Bifogade ritning (figur 1) visar en jämförelse mellan en tidigare känd kolorimetrisk anordning (A) och en kolori- metrisk anordning enligt uppfinningen (B) beträffande håll- barhetstid i luft vid konstant relativ fuktighet av 50 volym%.

Sammansättningen av den tidigare kända kolorimetriska anord- ningen (A) var: tetraoktylammoniumhydroxid som bas, tymol- blått som det pH-känsliga färgämnet och 70 vikt% (beräknat på blandningens totala vikt) av tributylfosfat som ytterligare komponent.

Den kolorimetriska anordningen enligt uppfinningen (B) skilde sig i sammansättning från den enligt teknikens ståndpunkt endast genom att tributylfosfatet ersatts av samma mängd av en alkylarylpolyeteralkohol som har formeln C8H]7-( (ÛC2H4) lo-ÛH (writonk x-1oo från Room and Haag Nordiska AB, stockholm, Sverige). 10 504 069 9 Figur 1 visar hållbarhetstiden (i logaritmisk skala) som funktion av temperaturen för de båda anordningarna.

Hållbarhetstiden definíerades som den tid som erfordras för indikatorn (utan att vara i kontakt med C02) att bli åldrad i sådan utsträckning att den "basiska" färgen förändras i riktning mot den "sura" färgen motsvarande en exponering för omkring 1 volym% C02.

Av figur 1 framgår att hållbarhetstiden vid 25°C ökades från omkring 16 dagar för den tidigare kända anordningen (A) till mer än 30 månader för anordningen enligt uppfinningen (B) .

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 504 069 10 PÄTENTKRAV

1. Kolorimetrisk anordning för att indikera koldioxid, vilken anordning innehåller a) minst ett pH-känsligt indikatorfärgämne, b) minst en basisk substans vald ur den grupp som består av kvartära ammoniumsalter, fosfoniumsalter och sulfoniumsalter, och c) minst en medlem vald ur den grupp som består av vatten- olösliga organiska substanser med låg flyktighet, vilka inte är känsliga för alkalisk hydrolys och är flytande vid rums- temperatur eller måttligt förhöjda temperaturer, företrädes- vis under 100°C.

2. Kolorimetrisk anordning enligt krav 1, vilken även innehåller d) en inert, porös, gaspermeabel bärare för komponenterna a) till c), företrädesvis ett tunt cellulosaskíkt anbringat på en tunn plastfolie.

3. Kolorimetrisk anordning enligt något av kraven 1 och 2, där den organiska substansen eller substanserna c) har en molekylvikt (MW) under 15000, företrädesvis under 10000.

4. Kolorimetrisk anordning enligt något av kraven 1 till 3, där komponenten c) är minst en medlem ur den grupp som består av alkoholer, fenoler och alkoxylerade derivat av sådana substanser.

5. Kolorimetrisk anordning enligt något av kraven 1 till 4, där komponenten c) omfattar minst en linjär eller grenad polyeter. 10 15 20 594 069 ll

6. Kolorimetrisk anordning enligt något av kraven 1 till 5, där komponenten c) omfattar minst en förening som har en av följande strukturer: 129- (o-RIO) m- (o-Rl 1 ) n-o-RÛ (Iv) R9-(cflz-(o-Rlohn-(o-Rlhn-o-Rläp (v) 129-s-R13-(o-RHBm-(o-Rlhn-o-RÛ (VI) (R9)q-N(R13-(o-R1°)m-(o-R11)n-o-R12)r (VII) där R9 och R12 vardera representerar H eller en linjär eller grenad kolväterest med 1 till 50 kolatomer, eventuellt in- nehållande en eller flera dubbelbindningar, trippelbindningar och/eller ringstrukturer, Rlo, R11 och RJ3 vardera representerar en linjär eller grenad kolväterest med 1 till 10 kolatomer. m och n är lika eller olika heltal från 0 till 100, p är ett heltal från 1 till 6 och q och r är lika eller olika heltal från 0 till 4.