Brevet FR2197165A1 — publié le 19740322

L'invention concerne des indicateurs de température dans lesquels des substances thermosensibles sont utilisées pour mesurer la température d'un sujet. Plus précisément, l'invention concerne des indicateurs de température contenant ces substances thermosensibles et un produit absorbant conçu pour éviter l'incertitude sur la lecture de la température. Pendant des années le thermomètre au mercure classique a été le seul dispositif indicateur de température utilisé à grande échelle en clinique pour mesurer la température du corps humain et pour d'autres déterminations de température. Cependant, ce type de thermomètre présente de nombreux inconvénients inhérents à la fois à sa construction et flagrants dans leur utilisation, et presque tous ceux qui ont eu l'occasion d'utiliser ce thermomètre sont familiarisés avec ces inconvénients. Par exemple, au moins 3 minutes sont nécessaires pour obtenir une lecture de température significative, et après utilisation, on doit le stériliser avant l'application clinique suivante.Le fait que ce thermomètre soit fragile, que le mercure soit un poison, l'important coût unitaire et le soin requis pour l'emballage, le transport et l'emmagasinage de ces thermomètres ne sont que quelques-uns de leurs inconvénients. Jusqu'à présent divers autres types de thermomètres ont été proposés comme remplaçants du thermomètre à mercure classique. Ces thermomètres de la technique antérieure sont discutés dans le brevet fran çais 2.103.073. Cette demande de brevet décrit aussi l'utilisation de certaines substances thermosensibles sous forme de solutions solides de composés organiques déterminés ayant entre eux des relations chimiques et physiques spécifiques. Le brevet U.S 3.665.770 décrit aussi un indicateur de température utilisant des substances thermosensibles pour des mesures de température réversibles et irréversibles. Dans la demande française nO 72 06 855, on a décrit un indicateur de température dans lequel les substances thermosensibles forment des mélanges du type eutectique avec certains composés organiques déterminés facilitant ainsi une détection visuelle plus rapide de la température du sujet. Bien que l'on puisse utiliser commodément les indicateurs de température décrits dans les brevets mentionnés ci-dessus, dans les thermomètres cliniques et que l'on puisse déterminer visuellement la température du sujet en détectant un changement de couleur de la zone correspondant à la température mesurée, on peut observer relativement souvent une coloration partielle dans une ou plusieurs zones de plus haute température ce qui rend possible une lecture de température incertaine.Par exemple, si la température du sujet est d'environ 37,90, on peut observer une coloration partielle dans les zones supérieures, c'est-à-dire 380, 38,1 , 38,20, ou même plus haut L'invention concerne un indicateur de température du type décrit dans le brevet U.S. NO 3.665.770 et les autres brevets mentionnés cidessus, mais qui comporte certaines améliorations destinées à éliminer ces colorations partielles. Selon la présente invention, l'indicateur de température comporte une ou plusieurs couches de matériau absorbant interposées entre la substance thermosensible et la couche indicatrice de la manière décrite en détail dans ce qui suit. On ne pourra détecter visuellement la température que lorsqu'une quantité suffisante de la substance thermosensible aura fondu et sera complètement absorbée par la couche absorbante permettant ainsi une détection visuelle de la température, puisque le fluide transporté à travers cette couche atteindra la couche indicatrice permettant ainsi cette détection visuelle de la température. Dans toutes les zones dans lesquelles la substance thermosensible a subi un changement d'état moins important, la couche absorbante empêche le fluide d'être transporté dans la couche indicatrice évitant ainsi le changement de coloration de ces zones. Dans les dessins, dans lesquels on utilise des numéros de référence identiques pour désigner des parties identiques - la Fig. 1 représente une vue en plan d'un thermomètre réalisé suivant les principes de la présente invention et gradué en degré Fahrenheit; - la Fig. 2 représente une coupe verticale selon la ligne 2-2 de la Fig. 1; - la Fig. 3 est un graphique représentant les relations qualitatives entre la température de la substance thermosensible se trouvant dans n'importe quelle zone donnée de l'indicateur de température et l'apport de chaleur admise dans cette zone; et - la Fig. 4 est une représentation agrandie d'un segment du graphique représenté Fig. 3 correspondant à la zone de fusion des substances thermosensibles. En se référant aux dessins, il est représenté un thermomètre 1 ayant une partie servant de poignée 3 et une partie indicatrice 5 conçue pour l'introduction dans la bouche pour des mesures de température orale . La partie indicatrice 5 contient plusieurs cavités ou zones 7 espacées ou réparties adéquatement sur la partie indicatrice comme le montre la Fig. 1. Pour mieux comprendre la présente invention, on représente 45 de ces zones, couvrant la gamme de températures de 96,0 à 104,80FC (35,60 à 40,40C) qui est la gamne de température clinique. Chaque cavité est remplie d'une composition 9 indicatrice de la température fondant (changeant d'état) à une température précise et prédéterminée différant de 0,20F (O > 110C) de la température de fusion de la composition se trouvant dans la cavité adjacente suivante. Le thermomètre 1 comprend une feuille de support 11 contenant les cavités mentionnées ci-dessus. On n'a représenté que deux de ces cavités avec des dimensions exagérées de manière à faciliter la compréhension de cette description. La feuille de support 11 est généralement fournie sous forme de feuille de matériau souple, conducteur de la chaleur, telle qu' une feuille d'aluminium. Celle-ci assure un transfert de chaleur rapide du sujet aux compositions indicatrices de la température se trouvant dans ces cavités. Bien que la feuille d'aluminium soit très commode pour cette utilisation, on peut utiliser avec la même efficacité des feuilles souples, conductrices de la chaleur, en autres ma tériaux tels que par exemple, le cuivre, l'argent, l'or, l'acier inoxydable ou tout autre matériau pliable conducteur de chaleur.Il va de soi que la feuille de support 11 conductrice de la chaleur doit être constituée d'un matériau ayant une conductibilité thermique et une surface de contact avec le sujet relativement grandes et doit avoir une épaisseur minimale, tout en conservant son intégrité de structure, de manière à permettre une conduction de chaleur rapide dans les substances se trouvant dens ces cavités. Lorsqu'on utilise la feuille d'aluminium comme feuille de support, son épaisseur peut varier entre 0,0254tout 0,1016P. En tout cas, le choix de ces feuilles de support conductrices de chaleur est tout à fait de la compétence des specialistes et ne nécessite pas une explication supplémentaire. Une couche absorbante 13 est représentée superposée sur la composition indicatrice de la température se trouvant dans chaque cavité et en contact intime avec cette composition. Celle-ci peut être une couche unique d'épaisseur suffisante ou elle peut se composer de deux ou plusieurs couches stratifiées d'un matériau tel que le papier filtre, le Vinyon, un sachet de thé, etc.. Qu'on utilise une couche unique ou des couches multiples, l'épaisseur de la couche absorbante doit entre suffisante pour absorber et transporter complète- ment la substance thermosensible fluide dans sa masse lorsqu'une quantité suffisante de fluide a été produite dans chaque cavité cor respondant à la température du sujet. Par-dessus la couche absorbante 13 se trouve une couche indicatrice 15 et une couche de masquage 17 recouvrant la couche indicatrice 15. La couche indicatrice composite 15 et la couche de masquage 17 seront désignées dans ce qui suit par " dispositif indicateur O Il est prévu une couche transparente 19 telle que par exemple en polyprolylène, en Mylar, en nitrocellulose, en chlorure de polyvinyle, etc., sous forme de pellicule protectrice coextensible avec, et scellée à la feuille de support 11 ou fixée par n'importe quel autre moyen adéquat.En outre pour donner au thermomètre une intégrité de structure et éviter un contact entre la bouche humaine et la feuille d'aluminium, la feuille de support 11 est munie d'une couche de recouvrement inférieure 21 (habituellement du même produit que la couche 19) coextensible avec, et recouvrant, la surface inférieure de la feuille de support et s'adaptant à la forme du contour des cavités mentionnées ci-dessus. Cette couche de recouvrement inférieure est habituellement fixée à la feuille de support par adhérence. L'épaisseur de la couche de recouvrement inférieure est généralement de l'ordre d'environ 0,0254 à 0,0762et de manière à faciliter un transfert de chaleur rapide du sujet à la feuille de support 11 et de là aux substances-thermosensibles se trouvant dans ces cavités0 Si on le désire, on peut ajouter à la couche de recouvrement inférieure une poudre métallique conductrice de la chaleur de manière à améliorer ses caractéristiques de transfert de la chaleur. On a trouve que l'aluminium métallique en poudre était particulièrement satisfaisant à cet effet. Les substances réagissant à la température convenant aux fins de l'invention sont celles décrites dans les brevets précités. Ainsi, les substances thermosensibles peuvent être des solutions solides de 2 composés organiques ou plus (de préférence deux) ayant une composition chimique analogue (par exemple, des analogues, des homologues, et des isomères optiques), peuvent avoir pratiquement le même volume moléculaire ou une structure cristalline semblable (par exemple isomorphe) et sont des substances thermosensibles particulièrement utiles. De plus, les solutions solides doivent avoir une courbe de liquidus température-composition linéaire ou pratiquement linéaire, en particulier sur la gamme de température désirée telle que par exemple, sur la gamme de température clinique. Des exemples de solutions solides de composés organiques dont les constituants satisfont à un ou plusieurs des critères ci-dessus sont les suivants A) Ortho-chloro-nitrobenzène : ortho-bromonitrobenzène B) l-menthol : dl-menthol C) acétophénone : benzophénone D) succinate de diméthyle : oxalate de diméthyle E) 4-chloropropiophénone : 4-bromopropiophénone F) 4-chloro-2-méthyl aniline : 4-bromo-2-méthyl aniline G) 4-chloroacétophénone : 4-bromoacétophénone H) n-butyl sulfoxyde : n-butyl sulfone I) n-hexane : 2-nonodécane J) cyclohexane : 2-nonodécane K) alpha -chlorocinnama ldéhyde alpha -bromocinnama idéhyde L) para-dichlorobenzène : para-bromochlorobenzène : Triphénylméthane M) para-dichlorobenzène : para-bromochlorobenzène : naphtalène. Parmi les solutions solides mentionnées ci-dessus, on a trouvé queues systèmes décrits en A, B, E, F, H et K sont particulièrement utiles dans les thermomètres cliniques pour des mesures de température à 0,20F (0,11 C) près ou même moins. Cependant on a trouvé que les solutions solides préparées à partir de l'ortho-chloronitrobenzène et l'ortho-bromonitrobenzène sont des solutions préférables pour une utilisation dans les mesures de température dans le'gamme clinique avec la précision mentionnée ci-des5us. La couche indicatrice 15 est habituellement un papier fortement absorbant ou un matériau similaire ayant une forte porosité et ayant un fort effet de mèche. On peut imprégner cette couche d'un colorant ou d'un pigment pour fournir un indicateur coloré du changement d'état des substances thermosensibles dans leurs cavités respectives. La couche de masquage 17 est ordinairement un papier ayant les mêmes propriétés générales que la couche indicatrice mais étant d'une couleur contrastante. Lors du changement d'état des substances thermosensibles dans leurs cavités respectives, le fluide produit est donc absorbé par, et est transporté à travers, la couche absorbante 13 jusqu'à ce qu'il atteigne la couche indicatrice 15 ou il dissout le colorant ou le pigment. La solution de colorant ou de pigment obtenue (ou la dispersion) migre à travers la couche indicatrice pour aller dans la couche de masquage, facilitant ainsi une détection visuelle du changement d'état. L'interposition de la couche absorbante 13 entre la substance thermosensible 9 et la couche indicatrice 15 élimine pratiquement la coloration partielle des zones correspondant à des températures plus hautes que la température lue, c'est-à-dire, la température du sujet. Si la température du sujet est par exemple de 99,20F (37,30C), le fluide produit par le changement d'état de la substance thermosensible dans chaque zone correspondant à 99,20F (37,30C) et à une température plus basse est en quantité suffisante pour être absorbé complètement par la couche absorbante 13 et peut traverser celle-ci pour aller dans la couche indicatrice 15 dans laquelle il dissout le colorant ou pigment se trouvant dans celle-ci pour faciliter la lecture de température comme décrit ci-dessus.Cependant on ne pourra discerner aucun changement de couleur dans des zones de température plus élevée, c'est-à-dire supérieure à 99,20F (37,30C) puisque le fluide produit dans ces zones ne sera pas en quantité suffisante pour être absorbé complètement par la couche absorbante et pour être transporté dans la couche indicatrice. Compte tenu des descriptions précédentes il est évident que 1' interposition d'un matériau absorbant adéquat entre les substances thermosensibles et la couche indicatrice est un élément essentiel de l'invention Le matériau absorbant utilisé ici doit avoir une porosité suffisante pour absorber complètement le fluide produit dans les zones de lecture de la température et dans toutes les zones de température inférieure mais non la quantité de fluide produit dans des zones correspondant à des températures supérieures à la température de lecture. Pour une explication plus complète et une meilleure compréhension de ce phénomène on peut se référer aux Fig. 3 et 4. Se référant à la Fig. 3, lorsque l'on chauffe le produit thermosensible de chaque zone, sa température augmente jusqu'à ce qu'il commence à fondre en B. Lorsqu'on continue le chauffage, le matériau thermosensible atteint son point de fusion C puis la température reste pratiquement constante jusqu'à ce que la transition de phase soit pratiquement achevee comme indiqué par la zone CD de la Fig. 3. Dès que le matériau thermosensible atteint la température D (changement d'état complet), la température du matériau thermosensible recommence à monter sous l'effet de l'augmentation de l'apport de chaleur. Se référant à la Fig. 4, le point de fusion de la substance thermosensible est indiqué en C, et X représente le volume de fluide produit dans chaque zone au point de fusion du matériau thermosensible se trouvant dans cette zone. Si le volume de pores de la couche absorbante est égal au volume du fluide produit dans chaque zone au point de fusion, ce fluide sera absorbé par la couche absorbante. Tout fluide supplémentaire produit dans ces zones sera transporté vers la couche indicatrice dans laquelle il dissoudra le coloriant, conduisant ainsi à un changement de couleur dans ces zones. On pour ra donc voir que la température C signale le début de la fusion et par là le début du changement de couleur0 Si le volume de pores du matériau absorbant est inférieur à X, c'est-à-dire inférieur au volume de fluide produit dans cette zone au début de la fusion, le changement de couleur sera plus complet puisque le fluide supplémentaire sera transporté dans la couche indicatrice. Se référant à nouveau à la Fig. 4, on peut déplacer la ligne frontière CC1 correspondant au début de la fusion vers la ligne frontière DD' (transition complète) en choisissant une couche absorbante ayant un volume de pores critique .On peut utiliser une ou plusieurs de ces couches, si on le désire sous réserve que le volume de pores total soit inférieur au volume du fluide produit au point de fusion du matériau thermosensible. On peut incorporer le colorant ou pigment utilisé dans la couche indicatrice 15 ou on peut l'ajouter directement au matériau thermosensible. Lorsqu'on l'incorpore dans la couche indicatrice, on peut simplement tremper cette dernière dans la solution du colorant ou dans une dispersion du pigment, ou la pulvériser ou la recouvrir de cette solution ou dispersion. on doit évidemment incorporer une quantité suffisante de colorant ou de pigment pour faciliter une détection visuelle rapide du changement de couleur dans chaque cavité. Si on l'ajoute directement au matériau thermosensible, la quantité de colorant ou de pigment utilisée doit ici encore être suffi sante pour permettre une détection visuelle rapide du changement de couleur comme il a été indiqué ci-dessus. Cependant, l'addition d'un colorant ou pigment directement au matériau thermosensible peut, dans certains cas, influer défavorablement sur leurs intervalles de fu sinon. Ainsi, dans les cas où l'on a besoin de mesures de température tres précises, c'est-à-dire à 0,20F (0,11 C) près, le premier procédé est donc préférable à moins que le colorant ou le pigment choisi pour cet usage soit connu campe n'ayant pas d'effets défavorables sur l'exactitude des intervalles de points de fusion des solutions solides. Lorsqu'on 11 utilise pour une détermination clinique de température, il est recommandé d'introduire le thermomètre dans la bouche en contact avec la langue pendant une période d'environ 30 à environ 60 secondes. On peut ensuite retirer le thermomètre et déterminer la temperature en observant la dernière région ayant présenté les changements de couleur indiqués ci-dessus (voir Fig. 1). Bien que cet intervalle de temps soit genéralement satisfaisant pour réaliser une mesure de la température avec la précision voulue, c'est-à-dire, à 0,2 F (0,11 C) près (ou moins), on a trouvé qu'une période de 30 secondes convient généralement dans la plupart des cas. - REVENDICATIONS 1 - Indicateur de température caractérisé en ce qu'il comprend un support avec une partie indicatrice de la température ayant plusieurs zones espacées, chaque zone contenant une substance thermosensible qui subit un changement d'etat à une température précise et prédéterminée différente de la température de toute autre région, une couche absorbante recouvrant les substances thermosensibles dans chacune de ces zones en association intime avec ces substances thermosensibles et un dispositif indicateur recouvrant la couche absorbante et intimement associée avec celle-ci pour faciliter la lecture de température. 2 - Indicateur de température suivant la revendication 1 carac terse en ce que la substance thermosensible est une solution solide. 3 - Indicateur de température suivant la revendication 2 carac térise en ce que la solution solide est choisie parmi les mélanges binaires suivants ortho-chloronitrobenzène : orthobromonitrobenzène, l-menthol : dl-menthol succinate de diméthyle : oxalate de diméthyle, 4-chloro-2-methyl aniline : 4-bromo-2-methyl aniline et n-butyl sulfoxyde : n-butyl sulfone. 4 - Indicateur de température suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la solution solide est choisie parmi les mélanges ternaires suivants para-dichlorobenzène : para-bromochlorobenzène : triphénylméthane, et para-dichlorobenzène; para-bromochlorobenzène : naphtalène. 5 - Indicateur de température suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif indicateur comprend un colorant ou pigment.