JPH03502733A - センサーのキャリブレーション用キャリブレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 センサーのキャリブレーション用キャリブレーション装置本発明は、キャリブレ ーションチャンバーを有するキャリブレーションハウジングからなり、該キャリ ブレーションチャンバーがキャリブレーション処理に用いる流体を収容し、かつ 、キャリブレーション処理中にセンサーとキャリブレーションチャンバー内に収 容される流体の間で必要な接触が得られるようにセンサーと協同するのに適した 壁部分を有することを特徴とするタイプのセンサーのキャリブＬ／−シ＝７用キ ャリブレーション装置（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅ）に関する。

センサーは、与えられた流体中の少なくとも１種以上の成分の含量の測定が度々 必要とされる場合、または、例えば、流体のｐＨ値により表される流体の状態の 測定を行うことが望まれる場合等、広範囲の用途に利用される。

当該成分は気体状態または非気体状態で存在し、また、液体または気体で存在す る。

以下の成分は、その含量をしばしば記録することが望まれる非気体成分の例とし て挙げられる：イオン（例えば、Ｈ゛、Ｋ゛、Ｎａ’、Ｃａ″＋、Ｃｕ″′、Ｃ １−等）および有機分子（例えば、グルコース、代謝産物、ホルモン、酵素等） 。気体成分としては、例えば、Ｏｌ、ＮＨ，、ＣＯ２等の種々の気体が挙げられ る。これらの気体はそれら各々の気体分圧（ｐ　Ｏｔ、　　ｐ　Ｎ　Ｈｓおよび ｐｃＯｔ）の形態で典型的に示される。前記成分が存在する流体としては、例え ば、種々の生理液体（例えば、血液）、種々のタイプの水（例えば、清浄水、海 水、下水等）、栄養媒体、あらゆる種類の実験室サンプル、煙道ガス、空気等が 挙げられる。

典型的なセンサーとしては、例えば、電位差測定、電流測定、ポーラログラフイ ー等の電気化学的測定原理に基づくセンサー、および光学センサー、すなわち、 光学的応答現象を利用するセンサーが挙げられる。

これらのセンサーの大部分に共通することは、連続測定前にセンサーを装置と共 に校正しなければならないことである。

かかるキャリブレーションとして、典型的には、それに対してセンサーが感受性 を有する公知の量の成分を含有する流体とセンサーを接触させることが挙げられ る。

従って、キャリブレーション処理を行う際、公知の組成物からなる半ヤリブレー ション流体を得る必要がある。また、キャリブレーション流体が、必要なセンサ ーとの接触が容易に得られる形態で入手可能であれば有利である。

キャリブレーション処理の直前に実際のキャリブレーション流体を調製すること がしばしば必要であるまたは好ましいが、予め調製したキャリブレーション流体 を用いることが好ましい。かかる予め調製したキャリブレーション流体の場合、 元の組成が経時変化して他の物質または周囲と混合または反応しないような条件 下で貯蔵することが極めて重要であることはいうまでもない。

この点で、キャリブレーション気体センサー、特にＩ）　Ｏｔやｐｃｔ、用セン サーに用いるキャリブレーション流体の取り扱いにより、含有される成分が周囲 と相互作用を生じやすいということによる特別な問題が引き起こされることに注 目すべきである。結局、かかる望ましくないいずれの相互作用をも最小にするま たは除去するため、かかる流体の貯蔵および使用中に特別な注意を払うことが必 要である。この問題の最適な解決は、勿論、当該流体を使用時まで密閉チャンバ ー内に貯蔵することである。キャリブレーション処理に関し、最良の溶液は、キ ャリブレーション流体と周囲が予め接触することを積極的に排除するようにセン サーとキャリブレーション流体を接触させることを保証するものである。携帯用 の測定装置の開発に関して話題になっている他の要求は、携帯用測定装置に関連 して用いられる補助装置が、実質的に、その大きさまたは重量によって全装置の 可搬性を減少するまたはその使用を複雑にしてはならないことである。

牛ヤリブレーション装置は全測定装置の中枢部品であるため、該キャリブレーシ コン装置が可能な最大限度まで前述の要求に応じるべきであることはいうまでも ない。

この市販のキャリブレーション装置は、最新の極めてコンパクトな測定ユニット によりもたらされる可能な限りの可搬性を、ある重要な程度まで有しない。

ある種の極めてコンパクトな測定ユニットは、血液中の０．および／またはｃｏ 、含量の経皮的測定用ＴＣ３モニターであり、該ユニットはオランダ国現地法人 であるラジオメーター・エイ・ニス（ＲＡＤＩＯＭＥＴＥＲＡ／Ｓ）により開発 され市販されている。外径約２４Ｘ８ｘ２３ｃｍＳ重量２．７ｋｇを有するこの ユニットは実にポータプルである。しかし、この可搬性は、キャリブレーション 中、ユニットが各々分離したかさばったキャリブレーション装置を必要とするこ とによってかなり損なわれる。

主に加圧キャリブレーション気体（０，および／またはＣＯ，）を収容するボト ルからなる該キャリブレーション装置は、柔軟なホースを介してモニター上のキ ャリブレーションハウスに連結され、また、該キャリブレーションハウスはセン サーを収容するのに適している。該キャリブレーション装置はモニターに永久固 定するように設計されておらず、従って、２個のユニットは１個の自蔵式ユニッ トとして取り扱うことができない。このような状況において、かかる結合ユニッ トは、キャリブレーシコン装置の大きさおよび重量（例えば、１２Ｘ８Ｘ２３ｃ ｍ、１．９ｋｇ）によりＴＣＭ３モニターに比べてかなり低い可搬性を有する。

米国特許第４６３５４６７号〔ホッファら（Ｈｏｆｆａ　ｅｔ　ａｌ、　））ら は本明細書の冒頭部分に記載したキャリブレーシコン装置を開示している。該キ ャリブレーション装置は、その片端または両端が流体漏れのない（ｆｌｕｉｄ− ｔｉｇｈｔ）気体透過性膜により規定された液体充填チューブからなる。また、 流体漏れがなく、気体に対して透過性である該膜は、キャリブレーション中にセ ンサーの測定面と隣接するのに適した壁部分を形成する。使用する時まで、３個 のすべての膜は分離された手動で着脱可能な蓋により覆われる。

気体成分の牛ヤリブレーションでは、半ヤリブレーション気体の外部源を得る必 要がある。この分離ユニットの形態であることが必要な源は、装置の蓋を取り外 してセンサーに固定する時に装置の気体入口に連結される。キャリブレーション 処理が完了すると、気体源は該装置から取り外される。

従って、米国特許第４６３５４６７号のキャリブレーション装置は使用時に不便 である。また、分離気体源には、携帯用装置と連結されるのに用いるのには余り 適さない装置を必然的に必要とする。

従って、携帯用測定装置と連結するのに用いるのに適し、取り扱いのに有利であ り、貯蔵または使用に関する注意を特に必要とせず、また、キャリブレーション 中に最適条件を達成する可能性を提供するコンパクトなキャリブレーション装置 が必要である。

前述の必要性は本発明のキャリブレーション装置により満たされ、該装置は、閉 じた流体漏れのないチャンバーからなり、その壁部分が流体漏れのない破壊可能 な、好ましくは非弾性の遮断層であってセンサーとの接触により破壊される遮断 層からなり、キャリプレーン５ンチヤンバー内の流体が牛ヤリブレーシクン処理 に必要な成分をすべて含有するキャリブレーション流体であることを特徴とする 。

かかるキャリブレーション装置は極めて単純に設計できるため、使い捨てユニッ トの形態での大量生産に特に適しており、それにより、効率に関連する種々の利 点が得られる。キャリブレーション装置の物理的形状は、それと共に用いるセン サーの形状のみに依存し、該装置は気体および非気体成分の両方を記録するセン サーのキャリブレーションと連結して使用できる。

その上、かかる使い捨て可能な装置またはユニットにより、連続的に牛ヤリプレ ーシ９ン流体を消費せずに、長時間用のすぐに使用できる状態にセンサーを維持 できることを可能となる。

かかるキャリブレーション装置の他の利点は、所定の組成を有する流体で充填さ れた場合、それを品質管理装置として利用することである。品質管理装置は測定 装置の信頼性を測定または試験するのに用いられる。この点で、本発明のキャリ ブレーション装置が、とにかく前述の２つの用途に限定されないが、センサーを 所定の流体と接触させる広範囲の用途に適用されることを理解すべきである。

キャリブレーションチャンバーが破壊可能な遮断層により規定されるということ は、ユーザーにとってかなり有利であり、キャリブレーション流体とセンサーの 間の必要な接触が単にセンサーを遮断層中に押し入れることにより得られる。

また、前動のキャリブレーション流体の「汚染」の危険性（この危険性は気体状 キャリブレーション流体に関して特有である）は、キャリブレーション流体がキ ャリブレーション処理前またはキヤリプレーシフン処理中に周囲と相互作用しな いように防止される。キャリブレーションが完了すると、キャリブレーション装 置は分離され、捨てられる。

原則として、牛ヤリブレーション処理は、キャリブレーションに適した成分のみ がキャリブレーションチャンバー内に存在することを必要する。また、センサー に接触するキャリブレーション［雰囲気Ｊによって当該測定位置での実際の条件 をシミュレートされるため、補助流体をキャリブレーションチャンバーに供給で きることが望ましい。

例えば、液体中の気体成分（例えば、ｏｐ）の存在を記録する場合、測定の精度 を最適化する点で、いわゆる「湿式」キャリブレーション処理、すなわち、「湿 式」キャリブレーション気体を利用する牛ヤリプレーシ１ンを行うことが有利で ある。これは、キャリブレーションチャンバー内で湿式キャリブレーション気体 を用いて容易に行うことができる。しかし、かかるアプローチはしばしば不正確 なキャリブレーションの形態の問題を引き起こし、従って、化学的に事実上活性 なＯｆと、キャリブレーションチャンバー内に存在し得る不純物または他の異成 分との予期しない相互作用による誤った測定を引き起こす。いずれのかかる相互 作用も、０．値がその基本的な所定値からゆっくりと離脱することを意味する。

従って、湿式キャリブレーションを行う場合、キャリブレーション処理が実際に 起こるまでキャリブレーション気体を「乾燥」状態で貯蔵することが有利である 。

結局、開示したキャリブレーション装置の好ましい具体例は、そのハウジングが 、該ハウジングにより規定され、かつ、遮断層の片側がキャリブレーションチャ ンバーから離れて対向する第２のチャンバーと、該遮断層に対して略平行に伸び る蓋とからなり、該第２のチャンハーカ、遮断層の破断時にキャリブレーション チャンバーのキャリブレーション流体と接触する第２の流体を収容することを特 徴とする。

それにより、キャリブレーション流体および湿潤剤を積極的に分離する単純な方 法が提供される。かくして得られた第２のチャンバーとキャリプレーシコンチャ ンバーの連結によってセンサーが遮断層を破壊すると、湿潤が自動的に生じる。

ハウジングと共に第２のチャンバーを規定する蓋は有利には手動で着脱可能であ るが、遮断層と同様にセンサーにより破壊される破壊可能な蓋の形態を取っても よい。センサーの種々のタイプの幾つか、特に気体センサーは、有効成分を通過 させ、ついで記録する一方、他の成分を排除する半透過性膜を用いる。

膜の種類およびその用途に応じ、膜は一定の間隔で交換されねばならない。交換 の最適間隔は各々の新しい測定サイクル、すなわち、各々の牛ヤリプレーシ旨ン と関係する。しかし、実際には、かかる度々の交換は、膜交換が用いる技術に依 存し、かつ、多かれ少なかれ複雑な性質であるおよび／または時間を浪費すると いうことにより、めったに起こらない。容易に操作でき、使い捨て可能な手段に より交換が行われる場合、膜を度々交換しな（てもよい理由は、かかる使い捨て 可能な装置のコストにおいて見られる。

かかる状況に鑑みて、本発明のキャリブレーション装置の他の具体例は、キャリ ブレーシジン処理に適した成分に対して透過性である膜がキャリブレーションチ ャンバーから離れて対向する遮断層の片側に配置され、該膜が該遮断層に対して 略平行に伸び、該装置が、センサーと膜が互いに膜面に略垂直な方向に移動する 時、膜が伸びた状態でセンサーに固定されるように膜とセンサーが協同するのに 適した固定手段からなることを特徴とする。

本発明のキャリブレーション装置に一体化膜等を加えることにより、単一の方法 で膜を交換しかつセンサーを校正することが容易にできる。それにより、ユーザ ーにとってかなり有利となる。

膜は、それ自体公知の高分子膜からなり、センサーに対向する面上では、センサ ー上の補助凹所と嵌合するのに適した環状突起を有するリングの形態の締結また は固定手段を有する。その他に、センサーの膜への固定は、センサーに対向する 膜の片側に配置された「〇膜リング」等の形態の分離した弾性変形可能な固定リ ングにより行われ。キャリブレーション装置をセンサーに対して押すと、該リン グは膜をセンサーに対して「曲げ」、「外側」からセンサーに固定された膜を保 持する。

使い捨てタイプの先行技術出願から公知の該原理は、膜とセンサーの測定面の間 に電解液を有するセンサーと比較すると、気泡が電解液中でトラップされないと いう非常に高程度の確実性なる利点を有し、これは測定精度にとって重要である 。

後者の固定原理に関し、固定リングの適用を助けるある種の支持面が必要である 。この面は）＼ウジングと一体である隣接面の一部分を形成し、該隣接面は、そ れに対してセンサーがノ＼ウジングまで伸びることができる距離を決定するが、 分離支持面の形態を取ってもよい。

以下、添付図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。

図１は本発明のキャリブレーション装置の第１の具体例を示す断面図、 図２は本発明のキャリブレーション装置の第２の具体例を示す断面図、 図３は本発明のキャリブレーション装置の第３の具体例を示す断面図、 図４は組合された膜交換およびセンサーキャリブレーション処理の開始時での図 ３のキャリブレーション装置を示す概略図、図５は「下」から見た膜リングの一 部分の拡大図、図６は膜交換後およびキャリブレーション処理中の図４のキャリ ブレーション装置の拡大部分断面図、 図７は本発明のキャリブレーション装置の第４の具体例および他の膜配置の拡大 部分断面図、 図８は本発明の牛ヤリブレーション装置の第５の具体例を示す拡大部分断面図、 図９は膜リングの他の具体例を示す拡大斜視図、図１０は図９の膜リングを組み 込み、キャリブレーションおよび膜交換を行う前のエレメントを示すキャリブレ ーション装置の拡大部分断面図、 図１１はかかる処理中のエレメントを示す、図９と同様の部分断面図である。

図１に示すキャリブレーション装置は、遮断層３を収容するキヤリプレーシゴン ハウジング２からなる。遮断層３はハウジング２と共に閉じた牛ヤリブレーショ ンチャンバー４を規定し、該キャリブレーションチャンバー内には有効キャリブ レーション流体５が入れられる。該ハウジングは略円筒形であり、有効流体５が 透過できない材料から作製され、この流体と相互作用しないと同時にハウジング に必要な強度を与える。ハウジング用に好適な材料としては、例えば、アルミニ ウム、銅、黄銅等、種々の金属が挙げられるが、ガラスおよび種々のタイプのプ ラスチックも使用できる。しかし、後者の場合、ハウジングの気密度の点で、例 えば電気化学的に設けられた金属材料の内部被覆を有するハウジングを設けるこ とが必要である。該ハウジングは任意の有利な方法、例えば、鋳造、機械加工ま たは深絞り等により製造してもよい。現在は、厚さ約０．１５ｍｍのアルミニウ ム箔を深絞りすることによりハウジングを製造するのが好ましい。

また、遮断層は有効流体に対して漏れがなく、好ましくは、厚さ約０．０２〜０ ．０４ｍｍのアルミニウム箔から作製される。

用いる両方のアルミニウム箔は、少なくともその片側に薄い高分子箔の被覆を有 し、それにより、溶接のような単純な方法で遮断層をハウジングに結合すること を可能にする。

図示するように、ハウジング２はチャンバー４の底部から一定の距離を設けた環 状の肩部６を有する。この肩部は、センサーがチャンバー４に挿入される深さを 制限する役目をする。該遮断層はこの肩部６の上に一定の距離を設けて配置され る。

図２は、図１と同じキャリブレーション装置を示すが、ノ＼ウジングのリムに沿 って伸びる環状フランジ９に固定されたＭ８が補足されている。蓋８は遮断層３ およびハウジング２と共に第２のチャンバー１０を規定する。該第２のチャンバ ー１０は第２の流体１１を収容するのに適し、キャリブレーション処理に関係す る該流体はチャンバー４内のキャリブレーション流体５と接触する。一般に蓋８ はキャリブレーション装置の他の部分と同じ材料で作製され、好ましくは、該装 置に着脱可能に固定される。蓋８はハウジング２にロウ接または溶接される。

さらに、図２は遮断層３の有利な形態を示す。ここで、遮断層３は一種の「ポッ ト状」インサートを示し、該遮断層はフランジ９に沿ってハウジング２に固定さ れ、その底部は肩部６から所定の距離だけ伸びる。

図２に示す具体例は、例えば、キャリブレーションが湿潤気体により行われる場 合に有利である。この場合、キャリブレーションチャンバーは電解液または電解 液を組み合わせた形態の適当な湿潤剤を含有する。

良好な順序のため、湿潤剤自体は、キャリブレーションチャンバー内の濃度にあ る種の僅かな変化を与えることに注目すべきである。

しかし、キャリブレーション中の所望の濃度の点で、キャリブレーション流体の 基本濃度を単純に調整することにより、それを補うことができる。

図３では、さらに、キャリブレーション装置は遮断層３および蓋８間の第２のチ ャンバー内に収容された膜１２が補足される。

該膜はその外端に沿った薄い円形の高分子箔からなる、それ自体公知のタイプの ものであり、該膜は環状の内方に向かった突起を有する比較的剛性のプラスチッ クリングに固定される。プラスチックリングの外径は第２のチャンバー１０の内 径より僅かに小さく、該リングの内径はキャリブレーションチャンバー４の外径 より僅かに大きい。ついで、センサーにより加えられた力により、該リングは肩 部６に嵌合し、それにより、該リングを固定する間に膜リング用の止りとしての 役目を果たし、また、膜−センサーの止り（ｒｅｓｔ）としての役目を果たす。

図４は膜交換およびキャリブレーション処理の開始時でのキャリブレーション装 置を示す。該キャリブレーション装置は蓋８を取り外すことにより開放され、第 ２のチャンバー１０は湿潤剤／電解液１１の内容物および膜が露出している。測 定正面１５を有するセンサー１４は、すでに第２のチャンバー内に矢印で示す方 向に挿入される準備ができている。

ある一定距離だけ前進した後、センサーはリングに固定された膜リングおよび膜 ３に隣接する。矢印の方向にセンサーをさらにすすめると、遮断層に面する嗅リ ングの面は該層を破壊する。本明細書で重要な点は、破壊された層が、次のキャ リブレーション処理の間にセンサーの測定面に接触（例えば、付着）してはなら ないことである。換言すれば、遮断層の破壊は、該層がセンサーの測定面を覆う 膜とキャリブレーション流体間の自由な接近を邪魔したり妨げたりしないことを 保証する制御または管理された方法で行わねばならない。

かかる管理された破壊は遮断層に面する膜リングの側面の適当なデザインにより 達成される。例えば、リングの半径方向外端がリングの円周に沿った約３／４が 切断端の形態を取り、残り１／４が滑らかな円い輪郭を有する場合、遮断層の円 周の約３／４はハウジングの内壁に沿って破壊し、残りの１／４は破壊しない。

それにより、遮断層は、カンの蓋に非常に似た幾分平面状態で曲げられる。

図５は膜リングを示し、該膜リングは、単純な手段によって前述の切断特性が得 られる。図示するように、該リングはその外端に沿って比較的多数の隣接した、 リングに先端部１９を有する鋸歯状の輪郭を与えるくぼみ８を有する。これらの 先端部は遮断層を円周の所望の部分に沿って破壊または切断する役目を果たす。

その他に、遮断層の所望の管理された破壊は遮断層に適当な切り込み線を設ける ことにより行われる。

遮断層の破壊時および一定の移動後、リングは肩部６に嵌合する結果、さらにセ ンサーは前進し、該リングは積極的にセンサーに嵌合する。ハウジング２の内側 に対する嵌合により得られた外方に向かって変形した膜リングは、キャリブレー ションチャンバー４とその周囲の間に所望の必要なシールを設けることを保証す る。

図６はキャリブレーション中のセンサーとキャリブレーション装置の間の相互連 結の詳細を示す拡大図であり。この場合、センサーは血液中のＣＯ含量を経皮的 に記録するためのセンサー、いわゆるセベリングハウス（Ｓｅｖｅｒｉｎｇｂａ ｕｓ）電極からなる。該電極の作用は、そのｐＨ感受性ガラス部分が適当な電解 液、すなわち、重炭酸塩溶液を介して電極の参照部分に電気的に連結されること に依存している。従って、第２の流体は重炭酸塩溶液からなり、キャリブレーシ ョン流体は適当な含量のＣｏ１との気体混合物、例えば、５％ＣＯ２，２０，９ ％Ｏ２および７４．１８％Ｎ、の混合物からなる。

センサーの安定化時間を最小限にするため、例えば、４０〜８０ｍｍＨｇ、好ま しくは約５０ｍｍＨｇの気体分圧値（ｐｃｏ、）に相当するＣＯ２含量を有する 重炭酸塩溶液を用いることが有利である。この値はセンサーが連続した経皮的測 定中に記録するｐｃｏ、値に略相当するため、センサーの安定化時間は最小とな る。０．センサーの場合、当該電極液中の適当な０．含量は４０〜１７０ｍｍＨ ｇの気体分圧（ｐｃｏ、）に相当する量である。

図示するように、膜リング１６はセンサー１４に嵌合するため、膜１２はセンサ ーの測定面１５上に伸びた状態で保持される。遮断層３は破壊され、前述のよう にセンサーから曲げられてキャリブレーションチャンバーに入るため、キャリブ レーションチャンバー内のキャリプレーン１ン気体はセンサー１４に自由に接近 できる。電解液の形態の湿潤液は、最初は第２のチャンバー内に収容されるが、 遮断層が破壊すると、キャリブレーション気体に接触し所望の湿潤化を行う。所 望により、液体１１はセンサー１４の測定面１５と膜１２の間で閉じ込められる 。

前述のように、センサー１４の半径方向外側と膜リング１６の裏側または外側は 、ここに存在する電解液の皮膜と連絡するハウジング２の内側に対してしっかり と押し込まれ、キャリブレーション中に周囲とキャリブレーションチャンバーの 間で流体交換が起こらない。

気体状キャリブレーション流体の場合でも、閉じ込められた気体の圧力が周囲の 圧力に有利に一致することにより、このシールは通常十分である。

しかし、これは、その他にセンサーとキャリブレーション装置の間に補助シール 手段を用いることが望ましいまたは有利であることを排除するものではない。か かる手段としては、例えば、適当な分離Ｏリングが挙げられる。

いずれの状況においても、キャリブレーション完了および／または膜交換時にセ ンサーをキャリブレーション装置から取り外す場合にハウジング内での膜リング の「粘着」の危険性がないように、膜リングのセンサーへの固定および膜リング の外側とハウジングの内側の間の嵌合が相互に適合する。

前述のように、この具体例におけるセンサーとキャリブレーシぢン装置の間の相 互連結は、センサーの外側とキャリプレーシロン装置の間の摩擦嵌合にのみに依 存する。

さらに相互連結を確実にするため、ハウジングおよび／またはセンサーには、突 起、くびれ、ばねロック等の種々の連結補助手段を設けることができる。しかし 、分離型または当該測定装置と一体化した形態の特別の目的のための装備品によ り行われる必要な連結を予想することもできる。

図７は固定リングを有する膜１２の他の具体例を示す。この具体例は、膜リング １６が膜に固定されていない点で前記具体例と異なり、該リングは膜の他面、す なわち、膜と遮断層の間に配置されることを特徴とする。膜リング１６は変更で きないが、任意の適当な断面、例えば、円形断面を有することができる。膜１２ はノ１ウジングのフランジ９に付着させることによりハウジング内に配置される 。

その際、当該センサーは、その測定面と膜の間に電解液が存在することを必要と し、自由膜面はチャンバー１０に対して一定の距離だけ下に偏位しており、それ により、電解液の溜め（ｒｅｓｏｒｖｏｉｒ）が膜と蓋８の間に形成される。湿 式キャリブレーション処理が行われると、膜と遮断層の間の溜めは適当な湿潤剤 、できれば同じ電解液を収容する。

この点で、湿式気体キャリブレーションおよび膜組込みのための装置に関して、 該装置の製造中、膜と遮断層の間に湿潤液の均質分散層の存在を確実にするのが 有利であることに注目すべきである。

図８に示す具体例では、ハウジング２にはハウジング２と肩部６の間に補助肩部 ２２が設けられる。該肩部２２は遮断層の破壊中に膜リングの切断端が遮断層３ に関して移動する距離を増大させる役目を果たす。これは、部分的に切断された 遮断層の「蓋」がセンサーの測定面から折れ曲がる程度に関して重要である。見 やすくするため、膜リングおよび膜は両方とも図８では省略しである。

図８に示すように遮断層３を配置することにより効果が得られる。

図示するように、断面に見られる層３の一部分は直角三角形の斜辺を形成し、そ の他の２辺は各々、肩部およびハウジング２の内側により形成される。線２４で 示すセンサーを、矢印２３の方向でハウジングに挿入すると、遮断層は前述の三 角形の２辺に向かって軸および半径方向に押し込まれる結果、遮断層は矢印２５ の方向に引っ込む。得られた効果は、その前方向の測定面のみがセンサーの前部 分の残りの部分の僅か「上方」に突出するセンサーの使用と関係する点で主に重 要である。しかし、この技術をキャリブレーション装置の他の具体例に関して適 用してもよい。

異なった方法、例えば、肩部６とハウジングの開口端の間に伸びるハウジングの 軸方向の長さを増大させることにより、得られる前述の効果を予想することもで きる。補助的に形成された、このセンサー内の環状の軸方向の凹所により、同じ 効果が得られる。

キャリブレーション装置の大きさを明らかにするため、図３のキャリプレーシコ ン装置の寸法を以下に示す。軸方向高さ約１０＋ａｍ、キャリブレーションチャ ンバー４の径約１０＋ａ＋、第２のチャンバーの径約１０＋Ｉｍ、肩部６と蓋８ の内側の間の距離は約４■であり、遮断層３と肩部の間の距離は約２關である 図９は膜リングの他の具体例の斜視図を示す。その実際の寿命が図示するものよ りｄ：ｈ比が幾分大きい膜リング３０は、スロット付絞りリング３１と、該絞り リングの周囲に配置された比較的剛性の締付リング３２とからなる。両方のリン グは、好ましくはプラスチック、例えば、ＰＯＭ（ポリアセチル）から作製され る。締付リング３２は、該絞りリングに面する内側に、該絞りリングに隣接する 環状突起３３を有する。後述するように、該締付リングは絞りすングの外面に沿 って軸方向にスライドできる。

絞りリング３１は、スムーズに円錐状の末広がりの部分３５に移行する略円筒状 の部分３４を有する。図示するように、円錐状部分３５は（−７７）周囲に沿っ て等距離に配置された複数のスプリングアーム３６を有する。該スプリングアー ム３６は円筒状部分３４から分枝し、この片側の付着により、それらは半径方向 にあちこちへ弾性的に変位できる。偏りがないと、該アームは図９に示す僅かに 外方に向かって傾斜する位置にある。

各スプリングアーム３６はその遠位端近傍の外側に凹所３８を有し、その内側に 内方に向かう突起を有する。スプリングアーム３６を絞りソングの中心線に向か って半径方向内方に押し込むと、絞りリングの外側に環状溝ができ、該リングの 内側には略連続した環状の突起が形成される。

絞りリング３１の内側には、スプリングアーム３６のベースに環状の張出４１が ある。スプリングアーム３６の外方に向かった傾斜は、突起４０の半径方向拡張 部について、該突起４０の最内端の軸平行突起が張出４１とスプリングアーム３ ６の間の遷移域と一致するように調整される。

また、膜リング３０は、膜リングをセンサーに固定すると同時に、ぴんと張られ た伸びた状態でセンサーの測定面を横切って付着される膜を有する。この膜は見 やすくするために図９では省略してしているが、図１０および図１１では示され ており、最初は絞りリングの円筒状端部にある中央開口を横切って固定される。

これは、絞りリングの全外周端部の周囲に膜を掛けることにより得られ、該周囲 の膜部分は該りング３１と締りリング３２との間で保持される。

図１０および図１１は、組合わされたキャリブレーションと膜交換の間に２個の 膜リング３０がいかにしてキャリブレーション装置１およびセンサー４２と協同 するかを図示する。

図１０は組合されたキャリブレーションおよび膜交換前のキャリブレーション装 置１１膜リング３０およびセンサー４２を示す。該キャリブレーション装置の蓋 を取り外し、センサー４２を矢印４４により示される方向に移動することにより 、センサーの測定面を第２のチャンバー１０に部分的に挿入する。また、図示す るように、第２のチャンバー１０は適当な量の湿潤剤／電解液１１を収容する。

前述のように、膜１２は絞りリング３１と締付リング３２の間で保持される。

かかる状況において、図示するセンサー４２は、ここでは環状肩部４５を有し、 該肩部の前面が絞りリング３１上で張出４１に接触するまでキャリブレーション 装置に挿入される。図１０から明らかなように、この挿入が可能であるのは、偏 りのない休止位置でのスプリングアーム３６が、肩部４５が分離スプリングアー ム上の突起４０を通過するのに必要な程度まで外方に向かって傾斜しているから である。図示する状況では、遮断層３はまだ破壊されておらず、従って、キャリ ブレーションチャンバー４内のキャリブレーション流体、例えば、気体はセンサ ーの測定面に接触していない。

また、センサー４２をキャリブレーション装置に挿入すると、図１１に示す状態 になる。この図に示すように、遮断層３は破壊され、膜リング３０は、該センサ ーの測定面を横切ってぴんと張った伸びた状態で膜が保持されるようにセンサー ４２に固定される。

センサーへの膜リングの固定は以下のようにして行う。前述のように管理された 方法で、締りリング３２の下側が遮断層３を破壊した後、締付リング３２はキャ リブレーション装置の肩部６に嵌合する。さらにセンサーを下方に向かって進め る結果、スプリングアームの遠位端近傍の溝３８と嵌合するまで、締付リング３ ２を絞りリングの外側に沿って上方に向かって移動させる。この締付リング３２ が移動する間、スプリングアームは次第に半径方向に押し込まれる結果、その突 起４０はセンサーの肩部４５の後方に嵌合する。突起４０と張出４１の間の軸方 向の距離は、固定される膜リング３０がセンサー４２に対して軸方向に移動でき ない肩部４５の高さに適合される。締付リング３２とロック溝３８の間の嵌合に より、キャリプレーシコン完了時にキャリブレーション装置をセンサーから取り 外した後に膜リングとセンサーの間の嵌合が維持される。同時に、締りリング３ ２と絞りリングの間の相対変位により、膜が緊張し、伸ばされる。結局、系はす でにキャリブレーションの準備ができている。

この状態で締付リング３２がセンサー４２と肩部４５の間でしっかりと保持され ていることに注目すべきである。それにより、センサーがさらにキャリブレーシ ョン装置に挿入されるのが防がれ、キャリブレーシコンチャンバー４がキャリブ レーション中に周囲に対シてシールされる。締付リング３２とセンサー４２の間 の相互嵌合は、センサーおよびキャリブレーション装置を分離した後も維持され 、これは、その周囲と、センサーと膜の間でトラップされた一定量の電解液の間 で望ましくない相互作用が起こらないことを意味する。

キャリブレーションが完了すると、センサーをキャリプレー／コン装置から分離 し、すでに使用の準備ができている。

その後、例えば、新たなキャリブレーションのために、センサーから膜リングお よび膜を取り外すことが望ましく、これは、最初の移動、すなわち絞りリング３ １の円筒状部分３４に向かう方向と反対の方向に締付リング３２を単純に移動す ることにより行える。締すリングがこの部分に接近するつれて、スプリングアー ム３６は次第に最初の僅かに傾斜した休止位置に戻り、このことは、突起４０が センサー４２の張出４５から離脱することを意味する。その結果、膜リング３０ は全体にセンサーから離れ、ついで、新たなキャリブレーションの準備を行う。

÷ 国際調青報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．キヤリブレーションチャンバー（４）を有するキヤリブレーションハウジン グ（２）からなり、該キヤリブレーションチャンバー（４）がキャリブレーショ ン処理に用いる流体を収容し、かつ、キャリブレーション処理中にセンサーとキ ヤリブレーションチャンバー（４）に収容された流体の間で必要な接触が得られ るようにセンサーと協同するのに適した壁部分（３）を有するタイプのセンサー のキャリブレーション用キャリブレーション装置であって、該キャリブレーショ ンチャンバー（４）が閉じた流体漏れのないチャンバーからなり、該壁部分（３ ）が流体漏れのない、破壊可能な、好ましくは非弾性の遮断層からなり、かつ、 センサーとの接触により破壊するのに適し、キャリブレーションチャンバー（４ ）内の流体（５）がキャリブレーション処理に必要なすべての成分を含有するこ とを特徴とするキャリブレーション装置。
2. ２．ハウジング（２）が第２のチャンバー（１０）を有し、該第２のチャバー（ １０）がハウジング（２）、キヤリブレーションチャンバー（４）から離れて対 向する遮断層（３）の側面および遮断層に略平行に伸びる蓋（８）により規定さ れ、第２のチャンバー（１０）が、遮断層（３）の破壊時にキャリブレーション チャンバー（４）のキャリブレーション流体（５）と接触する第２の流体（１１ ）を収容する請求項１記載のキヤリブレーション装置。
3. ３．キャリブレーション流体（５）がキャリブレーシヨン処理に適した所定量の 成分を有する乾燥気体からなり、該成分が好ましくはＯ２および／またはＣＯ２ である請求項１または２記載のキャリブレーション装置。
4. ４．第２の流体（１１）が液体、好ましくは重炭酸塩含有液体であり、乾燥気体 との接触時に該乾燥気体を湿潤させる請求項２に従属する請求項３記載のキヤリ ブレーション装置。
5. ５．第２の流体が４０〜８ｍｍＨｇの二酸化炭素の気体分圧（ｐＣＯ２）に相当 する量のＣＯ２を含有するおよび／または４０〜１７０ｍｍＨｇの気体分圧（ｐ ＣＯ２）に相当する量のＯ２を含有する請求項４記載のキャリブレーション装置 。
6. ６．キャリブレーション処理に適した成分に対して透過性である膜（１２）がキ ャリブレーションチャンバー（４）から離れて対向する遮断層（３）の片側に配 置され、該膜（１２）が遮断層に略平行に伸び、センサーと膜を互いに該膜（１ ２）の面に略垂直な方向に移動させる時に膜（１２）を伸びた状態でセンサーに 固定するように膜（１２）とセンサーを協同するのに適した固定手段を有する請 求項１〜５いずれか１項記載のキャリブレーション装置。
7. ７．固定手段が遮断層（３）から離れて対向する膜（１２）の片側に固定された 弾性変形可能な固定リング（１６）からなり、該固定リング（１６）がセンサー と積極的に嵌合するのに適する請求項６記載のキャリブレーション装置。
8. ８．固定手段が遮断層（３）と膜（１２）の間に配置された分離した弾性変形可 能な固定リング（１６）からなり、センサーと積極的に嵌合するのに適する請求 項６記載のキャリブレーション装置。
9. ９．固定手段が管状絞りリング（３１）と締付リング（３２）とからなる膜リン グ（３０）から構成され、締付リングが該絞りリング（３１）の外側に沿って軸 方向に変位可能なように絞りリングの周囲で半径方向に配置され、締付リング（ ３２）が遮断層（３）と対向する絞りリング（３１）の端部の中央開口を横切っ て伸びた状態で膜（１２）を維持する役目を果たし、絞りリング（３１）が複数 の軸方向に伸びるスプリングアーム（３６）を有し、該スプリングアームの遠位 端がロック位置と、スプリングアーム（３６）がロック位置に比べて僅かに外方 に向かって傾斜した位置を占める休止位置との間で弾性的に移動可能であり、 スプリングアーム（３６）が、それらの外側、好ましくはそれらの遠位端で（３ ６）が締付リング（３２）と嵌合するのに適した、それによってスプリングアー ムをロック位置にロックするロック手段（３８）を有し、スプリングアーム（３ ６）が、それらの内側でアーム（３６）のロック位置でセンサー（４２）と嵌合 して膜リング（３０）をセンサー（４２）に対して軸方向に変位できないように 固定する嵌合手段（４０）を有する請求項６記載のキャリブレーション装置。