DE2210350B2 - Temperaturanzeiger - Google Patents

Description

Viele Jahre lang war das herkömmliche Quecksilberthermometer die einzige Temperaturanzeigevorrichtung, die sich weiter Verbreitung für klinische Anwendungszweckc zum Messen der Temperatur des menschlichen Körpers und für andere Temperaturbestimmungen erfreute. Thermometer dieser Art haben jedoch zahlreiche Nachteile, die auf ihrer Bauart beruhen und sich aus ihrer Verwendung ergeben, und wohl jeder, der ein solches Thermometer verwendet hat, kennt diese Nachteile. Es dauert z. B. mindestens 3 Minuten, bis man eine bedeutungsvolle Tempcraturablesung erhält, und wenn man das Thermometer einmal verwendet hat, muß es für die nächste klinische Anwendung sterilisiert werden. Die Zerbrechlichkeit dieses Thermometers, die Giftigkeit des Quecksilbers, die hohen Stückkosten und die Sorgfalt, die beim Verpacken, beim Versand und bei der Lagerung dieser Thermometer aufgewandt werden muß, sind nur einige der Nachteile.

Es sind auch schon verschiedene andere Arien von Thermometern zum Ersatz für das herkömmliche Quecksilberthermomeier vorgeschlagen worden. Ein solches Thermometer ist das sogenannte Wegwerfthermometer, in dem als wärmeempfindlicher Sloff kein Quecksilber, sondern Gemische aus gesättigten Fettsäuren, wie Myristinsäure, Palmilinsäurc und Laurinsäurc, verwendet werden. Obwohl bei Verwendung solcher Thermometer einige der Nachteile der herkömmlichen Quecksilberthermometer vermieden werden, ist ihre Anwendbarkeit auf Temperaturmessungen im Bereich von 35.56 bis 38,31 C begrenzt, und die Genauigkeit beträgt nur 0,3"C, so daß diese Thermometer nicht für genauere Temperaturmessungen verwendet werden können und keine genaue Information über die Temperatur des menschlichen Körpers während eines Fiebers liefern, wenn die Temperatur häufig mehr.als 38°C und mkunter sogar 39,5 oder sogar 40,5⁰C beträgt. Eine andere Schwierigkeit, die bei diesem Thermometer auftritt, ist die. daß die genaue Temperaturbestimmung von einer vollständigen Änderung des Aggregatzustandes der in dem Thermometer verwendeten wärmeemßfindlichen Siuffe abhängt. Eine vollständige Zustandsänderung, d: h. ■der Übergang von einem undurchsichtigen festen Stoff zu einer durchscheinenden Flüssigkeit, ist bei diesen Thermometern erforderlich, um eine bedeutungsvolk-Tempenfturablesung zu erhalten.

Es ist noch eine andere Art von Temperaturanzeige vorrichtungen bekannt, bei denen das Thermometer mit mehreren Vertiefungen versehen ist, von denen jede einen anderen wärmeempfindlichen Stoff enthäh, der in einem anderen Temperaturbereich schmilzt als die übrigen wärmeempfindlichen Stoffe, jeder dieser wärmeempfindlichen Stoffe ist normalerweise unier einer bestimmten Temperatur undurchsichtig und wird oberhalb einer bestimmten Temperatur durchsichtig. Auch in diesem Falle erhält man jedoch die Temperaturanzeige nur durch eine vollständige Änderung de;, Aggregatzustandes des wärmeempfindlichen Stoffs m

einer jeden Vertiefung. Ferner sind für den gewünschten klinischen Temperaturbereich 40 bis 50 verschiedene chemische Verbindungen erforderlich.

Es gibt auch noch andere Arten von Thermometern, die zum Ersatz für das herkömmliche Quecksilberthermometer vorgeschlagen worden sind. Zum Beispiel kennt man für diesen Zweck elektronische Thermometer. Bei diesen Thermometern bestehen die Temperaturabtastorgane aus Drahtsonden, die von nur zum einmaligen Gebrauch bestimmten Mänteln umgeben sind. Diese elektronischen Thermometer sind aber im allgemeinen sperrig und sehr kostspielig in der Herstellung und müssen von Zeit zu Zeit wieder aufgeladen, geeicht, gewartet und häufig sterilisiert werden.

Trotz aller Bemühungen, ein geeigneteres Thcrmometer zur Verfügung zu stellen, beherrscht daher nach wie vor das herkömmliche Queeksilberthcrmomcter den Markt und ist immer noch die vorherrschende und am weitesten verbreitete Temperaturanzeigevorrichtung im Heim und in verschiedenen Anstalten, wie Krankenhäusern sowie medizinischen und lechnnischen Laboratorien.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Temperaturanzeiger für schnelle und genaue Temperaturmessung zur Verfügung zu stellen. Insbesondere besieht die Aufgäbe der Erfindung darin, das beginnende Schmelzen einer in dem Temperaturanzeiger bei einer bestimmten Temperatur schmelzenden Substanz genau und besser feststellbar zu machen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Temperaluranzeiger, der einen Träger mit einem temperaturanzeigenden Teil aufweist, der mindestens einen Bereich hat, welcher einen bei einer bestimmten Temperatur schmelzenden, wärmeempfindlichen Stoff und einen diesem Stoff innig zugeordneten Indikator zur Erleichterung der visuellen Feststellung des Schmelzens des wärmeempfindlichen Stoffes enthält, der dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator eine Verbindung en;'- hält, die mit dem wärmeempfindlichen Stoff bei der Schmelzung ein eutektisches Gemisch bildet, und die einen höheren Schmelzpunkt hat als der am höchsten schmelzende wärmeempfindliche Stoff.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Teile

durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

pig 1 ist eine Draufsicht auf ein Thermometer gemäß der Erfindung;

pi σ 2 ist ein Vertikalschniu nach der Linie 11-11 der

pig 1.

ρ; α ι zeiet ein Thermometer 1 mit einem Handgriff und^eincnfindikatorteil 5, der z..B. zum Einführen in Jon menschlichen Mund zwecks orale; Temperaturmessung ausgebildet sein kann.

Der Indikatorteil 5 enthält eine Anzahl von Vertiefungen oder Bereichen 7, die in diesem Teil in angemessenen Abständen voneinander angeordnet sind, vie es pig 1 zeigt. Jede Vertiefung 7 ist mit einem temperatui anzeigenden Stoff 9 gefüllt, der eine andere thermische Charakteristik aufweist als der Stoff in ir-

ndeinem _anc|eren Bereich. Jeder Bereich enthält also einen temperatui anzeigenden Stoff mit einer Temperatur des beginnenden Schmelzens, die sich von der Temneratur des beginnenden Schmelzens der Stoffe in allen anderen Bereichen unterscheidet. F i g. 1 zeigt zwar mehrere Bereiche 7; das Thermometer braucht jedoch nur mit einem einzigen derartigen Bere^:-;h ausgestalte! »u sein wenn es nur die Aufgabe hat, eine einzige, be-■timmte Temperatur oder einen einzigen, bestimmten Wärmezustand des Meßobjekts festzustellen.

Wie F i g. 2 zeigt, besteht das Thermometer 1 aus einer Trägerfolie 11, in der die oben beschriebenen Vertiefungen 7 angebracht sind. Zwei solche Vertiefungen sind zum besseren Verständnis in vergrößertem Maßstab dargestellt.

Die Trägerfolie U besteht aus einem biegsamen, wärmeleitenden Stoff, wie Aluminium. Hierdurch wird ein schneller Wärmeübergang von dem zu niesenden Obiekt zu den temperaturanzeigenden Stoffen in den Vertiefungen gewährleistet. Während sich Aluminiumfolie für den vorliegenden Zweck sehr gut eignet, kann min in gleicher Weise auch biegsame, wärmeleitende Sen aus anderen Stoffen. z.B. aus Kupfer. Silber. Gold rostfreiem Stahl oder anderen, wärmeleitenden. biegsamen Werkstoffen, verwenden. Natürlich muli die wärmeleitende Trägerfolie 11 aus einem Werkstoff bestehen der eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine verhältnismäßig große Kontaktoberfläche zur Berührung It dem zu messenden Objekt aufweist, und sie muß bei einstückiger Ausbildung möglichst dünn sein damit die Wärme schnell zu den wärmeempfindlichcn Stoffen in den Vertiefungen geleitet wird. Wenn man Aluminiumfolie als Trägerfolie verwendet, so kann diese 0025 bis 0,1 μ dick sein. Jedenfalls hegt die Auswahl einer geeigneten wärmeleitenden Trägerfolie im Konnen des Fachmanns und braucht nicht weiter erörtert 7Ii werden

Über und in engem Kontakt mit dem temperaturanzeigenden Stoff befindet sich eine !ndikatorschieht B die von einer Abdeckschicht 15 bedeckt wird Der aus der lndikitorschicht und der Abdeckschicht bestehende Schichtstoff wird nachstehend als »lnd.katorsvstem« oder einfach als »Indikator«, bezeichnet.

Als Deckfolie, die die gleiche Ausdehnung wie die Trägerfolie 11 hat und an derselben befestigt ist. ist eine durchsichtige Schicht 17 aus beispielsweise Polypropylen, einem Polyester, wie Polyäthy entcrephihalat Nitrocellulose, Polyvinylchlorid od dgl. vorgesehen Um dem Thermometer bauliche Einheit /u verle.-hen und den Kontakt zwischen dem menscnlichen '. Mund und der Aluminiumfolie /"verhindern is. ^ Träßcrfolic ti mit einer unteren Deckschicht W (^- wohnlich aus einem ähnlichen Werks.oft w,e die Schicht 17) versehen, die die gleiche Ausdehnung hat wie die Trägerfolie, deren untere Oberfläche bedeckt und sich in ihrem Umriß den oben beschriebenen Vertiefungen anpaßt. Diese untere Deckschicht ist gewöhnlich an die Trägerfolie angeklebt.

Im allgemeinen ist diese untere Deckschicht ungefähr 0,025 bis 0,075 μ dick, um den schnellen.Wärmeübergang von dem Meßobjekt zu der Trägerfolie und mithin zu den wärmeempfindhchcn Stoffen in den Vertiefungen zu erleichtern.

Gegebenenfalls kann man in die untere Deckschicht ein wärmeleitendes Metallpulver einlagern, um deren Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. Aluminiumpulver hat sich für diesen Zweck als besonders geeignet erwiesen.

Die Schmelze, die sich beim Schmelzen des wärmeempfindlichen Stoffs in einer jeden Vertiefung bildet, wird von dem Indikatorsystem absorbiert und bei dieser Absorption bildet sich ein eutektisches Gemisch aus dem wärmeempfindlichen Stoff und der Verbindung in dem Indikator. Dadurch wird die Schmelztemperatur des Beschleunigers beträchtlich herabgesetzt, wodurch zusätzliche Schmelzflüsssigkeit entsteht, die die visuelle Feststellung der der anfänglichen Zustandsänderung des wärmeempfindlichen Stoffs entsprechenden Temperatur, d. h. der Temperatur des anfänglichen Schmelzens, erleichtert.

Als »eutektisches Gemisch« wird hier ein Gemisch aus Beschleuniger und wärmeempfindlichen Stoff bezeichnet, das einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als irgendeiner seiner Bestandteile.

Verbindungen, die sich als Beschleuniger für die Zwecke der Erfindung als besonders geeignet erwiesen haben, sind diejenigen, die eutektische Gemische bilden, welche niedrigere Schmelzpunkte haben als dir· Gemischbestandteile. Die im Sinne der Erfindung verwendeten wärmeempfindlichen Stoffe liegen in Form einer festen Lösung vor (wie es in der DT-OS 21 34 314 beschrieben ist) oder sie liegen als einzelne Komponenten mit unterschiedlichen thermischen charakteristischen Eigenschaften vor.

Außerdem mtiR der Schmelzpunkt des Beschleunigers höher liegen als der höchste Schmelzpunkt eines der temperaturanzeigenden Stoffe, und zwar muß der Schmelzpunkt der Beschleuniger um 2,2 bis 8,3^CC höher sein als derjenige des am höchsten schmelzenden temperaturanzeigenden Stoffs.

Die Auswahl des Beschleunigers richtet sich daher weitgehend nach dem jeweiligen lemperaiuranzeigcnden Stoff. Wenn man /.. B. als temperaturanzeigenden Stoff eine feste Lösung von o-Chlornilrobenzol und o-Bromnitrobenzol verwendet, sind Bernsteinsäuredibenzylester, Salicylsäurephenylester und Diben/yl besonders wirksame Beschleuniger.

Wenn man also Bernsteinsäuredibenzylester als Beschleuniger zusammen mit einer festen Lösung von o-Chlornilrobenzol und o-Bromnitrobenzoi verwendet, vereinigt sich die Flüssigkeit, die sich bei der Zustandsänderung der festen Lösung bildet und von dem Indikatorsystem absorbiert wird, mit dem Bernsteinsäuredibenzylester zu einem ternären eutektischcn Gemisch. Da der Schmelzpunkt dieses cutektischen Gemi sches niedriger ist als derjenige irgendeines der drei Bestandteile bildet sich zusätzliche Flüssigkeit in dein Indikalorssstem, wodurch die visuelle Feststellung dieser Zustandsänderung erleichtert wird.

Der BeNOi¹UiUMfKr kann /v. ar in die Indikatorschicht oder in die Abdeckschicht eingebracht werden; heson-

dcrs vorteilhaft ist es jedoch, wenn er in die Abdeckschicht eingebracht wird. Hierdurch lassen sich Temperaturen im klinischen Bereich mit hochgradiger Genauigkeit, d. h. mit einer Genauigkeit von 0.1⁰C oder weniger, messen.

Wie der Beschleuniger zu der Abdeckschicht zugesetzt wird, wird nachstehend für ein System beschrieben, bei dem der wärmeempfindliche Stoff eine feste Lösung von o-Chlornitrobenzol und o-Bromnitrobenzol und der Beschleuniger Bernslcinsäuredibenzylester ist.

Eine Lösung von 4 Gewichtsprozent Bernsteinsäuredibenzylester in Methanol wird durch einfaches Lösen hergestellt. Die Abueckschicht (ein poröses Papier von der Art des Zigarettenpapiers) wird mehrere Sekunden in diese Lösung getaucht, bis sie mit der Lösung gesättigt ist, worauf man das Lösungsmittel vollständig verdampfen läßt. Nunmehr beträgt die Menge an Beschleuniger, die in der Abdeckschicht enthalten ist. V30 der Menge der festen Lösung in einer jeden Vertiefung.

Die Vorteile gemäß der Erfindung werden also bereit« erzielt, wenn man die obengenannten Beschleuniger zusammen mit nur einem einzigen wärmeempfindlichen Stoff anwendet. Die organischen Verbindungen, die man bisher als temperaturanzeigende Stoffe verwendet hat, schmelzen häufig in einem verhältnismäßig großen Temperaturbereich von beispielsweise 1^CC oder mehr. Durch Einlagerung des Beschleunigers in die Abdeckschicht gemäß der Erfindung wird in der Abdeckschicht genügend Flüssigkeit bei derjenigen Temperatur erzeugt, die der Temperatur des beginnenden Schmelzens des wärmeempfindlichen Stoffs, in einer jeden Vertiefung entspricht. Hierdurch wird die visuelle Feststellung der Temperatur ermöglicht, bevor der wärmeempfindliche Stoff eine vollständige Änderung seines Aggregatzustandes erleidet.

Das Indikatorsystem ist ein Schichtstoff aus einer Indikatorschicht und einer Abdeckschicht. Die Indikatorschicht besteht gewöhnlich aus einem hochgradig absorptionsfähigen Papier von hoher Porosität und Saugkraft, das bei der Zustandsänderung der wärmeempfindlichen Stoffe in den Vertiefungen leicht von der Flüssigkeit benetzt wird. Diese Schicht kann mit einem Farbstoff oder Pigment getränkt werden, um die Zustandsänderung durch eine Farbe anzuzeigen.

Die Abdeckschicht besteht gewöhnlich aus einem Papier, das die gleichen Eigenschaften aufweist wie das Papier der Indikatorschicht, jedoch eine davon abstechende Farbe hat. Wenn dann der wärmeempfindliche Stoff in den einzelnen Vertiefungen seinen Aggregatzustand ändert, wird die Flüssigkeit schnell von der Indikatorschicht absorbiert und löst den darin befindlichen Farbstoff bzw. das darin befindliche Pigment. Die so gebildete Farbstoff- oder Pigmentlösnng (oder -dispersion) wandert durch die Indikatorschicht in die Abdeckschicht und erleichtert dadurch die visuelle Feststellung der Farbänderung in der Abdeckschicht.

Wie F i g. 1 zeigt, erleiden, wenn die Temperatur der Versuchsperson 37,O°C (98,6F) beträgt, alle diejenigen Bereiche, die Temperaturen von 35,6 bis 37,0°C (96,0 bis 98,6° F) entsprechen, eine bleibende Farbänderung, während diejenigen Bereiche, die Temperaturen oberhalb 37.0⁰C (98.6°F) entsprechen, keine Farbänderung erleiden. Daher können die Temperaturmessungen irreversibel durchgeführt werden, und das Thermometer kann nach einmaligem Gebrauch weggeworfen werden. Bei nicht klinischen Verwendungszwecken kann das Thermometer anschließend noch zur Messung höherer Temperaturen als der zuvor angezeigten Temperatur verwendet werden.

Der Farbstoff oder das Pigment kann in die Indikatorschicht 15 eingelagert oder unmittelbar zu der festen Lösung zugesetzt werden. Wenn der Farbstoff oder das Pigment in die Indikatorschicht eingelagert wird, braucht man die letztere nur einfach in die Farbstofflösung oder Pigmentdispersion zu tauchen oder mit einer derartigen Lösung oder Dispersion zu besprühen oder beschichter.. Die Menge an Farbstoff oder Pigment muß natürlich ausreichen, um die schnelle visuelle Feststellung der Farbänderung zu erleichtern.

Auch dann, wenn der Farbstoff oder das "igmeiu unmittelbar zu der festen Lösung zugesetzt wird, muß die Menge ausreichen, um die schnelle visuelle Feststellung der Farbänderung zu ermöglichen. Der unmittelbare Zusatz von Farbstoff oder Pigment zu den festen Lösungen kann jedoch unter Umständen die Schmelzbereiche dieser Lösungen ungünstig beeinflussen. Wenn sehr genaue Temperaturmessungen im Bereich von O.rC erforderlich sind, ist daher die erstgenannte Methode zu bevorzugen, es sei denn, daß man weiß, daß das für den vorliegenden Zweck ausgewählte Pigment keine nachteilige Wirkung auf die Genauigkeit der Schmelzpunktbereiche der festen Lösungen hat.

Gleich ob man den Farbstoff oder das Pigment unmittelbar zu der festen Lösung zusetzt oder in den Indikator einlagert, ist es ratsam, eine Berührung zwischen der festen Lösung in den Vertiefungen und dem Indikator so lange zu verhindern, bis das Thermometer verwendet wird. Hierdurch wird die Verunreinigung der festen Lösungen mit Farbstoff oder Pigment vermieden. Deshalb kann man eine (nicht dargestellte) Trennschicht vorsehen, um eine derartige Berührung und Verunreinigung zu verhindern.

Im allgemeinen haben sich öllösliche Farbstoffe, die mit der sich bei der Zustandsänderung der festen Lösungen in den Vertiefungen bildenden Flüssigkeit verträglich sind, als besonders geeignet für die Einlagcrung in den Indikator erwiesen.

Im Falle von Pigmenten kann man eine verbesserte Flüssigkeitsabsorption und Farbanzeige dadurch erreichen, daß man Pigmente mit Teilchengrößen von 0.2 bis 0,5μ verwendet. Die Vorteile der Erfindung lassen sich jedoch grundsätzlich mit jedem beliebigen Farbstoff oder Pigment erzielen, mit dessen Hilfe die visuelle Feststellung der Zustandsänderung der festen Lösung in einer jeden Vertiefung erleichtert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 1 Patentansprüche:

1. Temperaturanzeiger, der einen Träger mit einem temperaturanzeigenden Teil aufweist, der mindestens einen Bereich hat, welcher einen bei einer bestimmten Temperatur schmelzenden, wärmeempfindlichen Stoff und einen diesem Stoff innig zugeordneten Indikator zur Erleichterung der visuellen Feststellung des Schmelzens des wärmeempfindlichen Stoffs enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator eine Verbindung enthält, die mit dem wärmeempfindlichen Sloff bei der Schmelzung ein eutektisches Gemisch bildet, und die einen höheren Schmelzpunkt hat als der am höchsten schmelzende wämieempfindliche Stoff.

2. Temperaturanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Indikator außerdem einen Farbstoff oder ein Pigment enthält.

3. Temperaturanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeempfindliche Stoff in jedem der Bereiche in Form einer festen Lösung vorliegt.

4. Temperaturanzeiger nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeempfindliche Stoff eine feste Lösung von o-Chlornitrobenzol und o-Bromnitrobenzol und die Verbindung in dem Indikator Bernsteinsäuredibenzylester ist.