(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電気コネクタに接続され、センサーに接続可能な回路基板を準備する工程と、
第１端部及び第２端部を備えるハウジングを準備する工程と、
前記ハウジングの前記第１端部に縮小リングを密閉的に接続する工程と、
前記ハウジングを前記回路基板及び前記第１電気コネクタの少なくとも一部の上でスライドする工程と、
前記ハウジングの第１端部を前記第１電気コネクタに耐水シールで連結するために、前記縮小リングと前記第１電気コネクタとをレーザー溶接する工程と、
前記ハウジングの第２端部を前記回路基板に連結された第２電気コネクタ又は前記回路基板に連結されたプローブヘッドに耐水シールで密閉する工程とを備えた、ゾンデに連結可能なプローブの組み立て方法であって、
前記第１電気コネクタの一端は、前記ハウジングの第１端部を超えて延在し、前記第１電気コネクタにより、前記プローブを係合電気コネクタに解除自在に連結できることを特徴とするプローブの組み立て方法。
【請求項２】
前記第１電気コネクタは、湿式係合コネクタであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ハウジングの第２端部は、前記第２電気コネクタに密閉され、前記センサーは、前記プローブヘッド内に収納され、前記プローブヘッドは、前記回路基板に解除自在に接続可能であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２電気コネクタの密閉的な接続は、前記第２電気コネクタと前記ハウジングとの間への密閉剤の塗布を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２電気コネクタは、前記第２端部から前記ハウジング内部に配置されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ハウジングの第２端部は、前記プローブヘッドに密閉され、前記センサーは、プローブヘッド内に収納され、前記方法は、前記回路基板に前記センサを固定的に連結する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ハウジングの前記第２端部の密閉は、レーザー溶接による前記ハウジングの前記第２端部と前記プローブヘッドとの固定的接続を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記プローブヘッドは、前記ハウジングの前記第２端部用のシートを定義するネックを備え、
前記レーザー溶接は、前記ハウジングの前記第２端部と前記プローブヘッドの前記ネックとの溶接を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記回路基板上の前記ハウジングのスライドは、前記プローブヘッドに係合するように、前記第１電気コネクタ上における前記ハウジングの前記第２端部のスライドを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１電気コネクタはケースを備え、前記第１電気コネクタへの前記ハウジングの前記第１端部の接続は、前記ケースへの前記ハウジングの前記第１端部の接続を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ハウジングへの前記縮小リングの密閉的な接続は、前記回路基板上への前記ハウジングのスライド前の、前記縮小リングと前記ハウジングとのレーザー溶接を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記回路基板は、その上における前記ハウジングのスライドの前に、前記センサーを操作することができることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
前記回路基板上における前記ハウジングのスライドの前に、前記センサーをテストする工程または前記センサーを較正する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブ及びそのプローブの組み立て方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センサーを備えたプローブ、特に水量検知装置に接続可能なプローブ、例えばLizotteらの特許文献１、Dickeyらの特許文献２、Saffellの特許文献３、Henryらの特許文献４〜９開示されたゾンデのような装置周囲の環境のパラメータを検知するゾンデは公知である。
【０００３】
出願人のプローブは、プローブ本体が複数のコンポーネントを備えた回路基板を収納する「スマートプローブ」である。回路基板はプローブの最も高価なコンポーネントの１つであり、回路基板を破損することなくプローブを組み立てることが重要である。プローブはしばしば水面下で用いられるため、耐水ハウジング内でプローブを組み立てることも重要である。出願人は、これらの重要な点の両方を処理するプローブを組み立てる新規な方法を開発し、さらに、耐水ハウジング内に組み立てる前に、回路基板を有利に操作できるようにし、基板がプログラムされ、及び／または、最終的な組み立て前に、基板及び／またはセンサーの機能がテストされ及び／または較正されてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，７７９，３８３号
【特許文献２】米国特許第５，８２１，４０５号
【特許文献３】米国特許第５，２３５，５２６号
【特許文献４】米国特許第６，６７７，８６１号
【特許文献５】米国特許第６，７９８，３４７号
【特許文献６】米国特許第６，９２８，８６４号
【特許文献７】米国特許第６，９３８，５０６号
【特許文献８】米国特許第７，００７，５４１号
【特許文献９】米国特許第７，１３８，９２６号
【特許文献１０】米国特許出願第１２／８１４，５２０号
【特許文献１１】米国特許出願第１２／７７４，０８１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態は、第１電気コネクタに接続され、センサーに接続可能な回路基板を準備する工程と、第１端部及び第２端部を備えるハウジングを、前記回路基板上でスライドする工程とを備えるプローブの組み立て方法である。本方法は、前記ハウジングの第１端部と前記第１電気コネクタとを耐水シールで密閉的に接続する工程と、前記ハウジングの第２端部を耐水シールで密閉する工程とを備える。第１電気コネクタにハウジングの第１端部を密閉的に接続する工程はレーザー溶接の併用を含むことが好ましい。
【０００６】
一実施形態においては、第１電気コネクタは、検出装置に回路基板を接続する湿式係合コネクタである。第１電気コネクタは、その一部、好ましくは回路基板の最も近い端部を取り巻くケースを備える。ケースの存在とともに、ハウジングの第１端部と第１電気コネクタとのレーザー溶接は、ケースへのハウジングのレーザー溶接を含む。
【０００７】
他の実施形態においては、ハウジングは、開放第２端部にレーザー溶接された縮小リングをさらに備える。縮小リングの存在とともに、ハウジングの開放第２端部のレーザー溶接は、ケースへの縮小リングのレーザー溶接を含む。
【０００８】
他の実施形態においては、回路基板は、ハウジングが回路基板上にスライドされる前に、センサーを操作自在である。回路基板の組立体は操作自在であるため、本方法は、センサーが機能することを決定するように回路基板の組立体をテストする工程、及び／または、センサーを較正する工程とを備える。これらのテスト及び／または較正工程は、回路基板組立体上にハウジングをスライドする前に行われる。
【０００９】
一態様においては、本方法は、回路基板に接続されたプローブヘッド内に収納されたセンサーを備える。回路基板に接続されたプローブヘッドを備えた第２端部を密閉する工程は、２つのコンポーネントをレーザー溶接することにより好ましく達成される、ハウジングの第２端部とプローブヘッドとを密閉的に接続する工程を備える。一実施形態においては、プローブヘッドは、ハウジングの第２端部用のシートを定義するネックを備える。
【００１０】
本発明の他の態様は、交換式プローブヘッドを備えたプローブ用のプローブ本体を組み立てる方法である。この方法は同じ基本方法を備えるが、センサーを収納するプローブヘッドは回路基板に接続自在であり、第２端部を密閉する工程は、耐水シールを供給するために回路基板に接続された第２電気コネクタをハウジングに密閉的に接続する工程を含む。第２電気コネクタはプローブヘッド内のセンサーに接続可能であり、第２電気コネクタとハウジングとの間の密閉性を付与することによりハウジングに密閉的に接続されてもよい。
【００１１】
本発明の他の態様は、開示された方法のいずれかにより製造されたプローブである。
【００１２】
本発明の他の態様は、開示された方法のいずれかにより製造されたプローブを備えたゾンデである。  
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】新規方法により組み立てられるべきプローブの一実施形態のコンポーネントの前面分解斜視図である。
【００１４】
【図２】（ａ）は濁度ヘッドを備えた組立プローブの側面斜視図である。（ｂ）は（ａ）の濁度プローブのコネクタの末端図である。
【００１５】
【図３】伝導度ヘッドを備えた組立プローブの側面斜視図である。
【００１６】
【図４】溶存酸素ヘッドを備えた組立プローブの側面斜視図である。
【００１７】
【図５】図１のハウジングの断面図である。
【００１８】
【図６】図３の伝導度ヘッドの前面図である。
【００１９】
【図７】図１の縮小リングの前面斜視図である。
【００２０】
【図８】ハウジングの近位端へのコネクタの組立体の部分断面図である。
【００２１】
【図９】（ａ）は交換式プローブヘッドを受け入れる形状のプローブ本体とプローブヘッドの一実施形態の側面斜視図である。（ｂ）は交換式プローブヘッドにプローブ本体を接続する接続用回路コネクタを示す（ａ）のプローブ本体の末端図である。
【００２２】
【図１０】図９（ａ）のプローブ本体の断面図である。
【００２３】
【図１１】センサーアダプタに接続された組立プローブの部分断面を有する側面図である。
【００２４】
【図１２】図１のプローブを組み立てる方法の一実施形態のダイアグラムである。
【００２５】
【図１３】図９（ａ）のプローブ本体を組み立てる方法の一実施形態のダイアグラムである。
【００２６】
【図１４】本発明のプローブの少なくとも１つを備えるゾンデの上部斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下の詳細な記載は、例示が添付図面で付加的に説明された本発明の一般的な原理を説明する。図面において、同様の符号は同一または機能的に類似のエレメントを示す。
【００２８】
図１を参照すると、符号１０１で示されたプローブのコンポーネントは分解された部分的組立形態を示す。プローブのコンポーネントは、プローブヘッド１０２、第１端部１３０及び第２端部１３１を有する回路基板１２０、電気コネクタ１０６、遠位端１３２及び近位端１３４を有するハウジング１１９、及び、縮小リングまたは溶接リング１４８を備える。
【００２９】
プローブヘッド１０２は、環境つのパラメータの少なくとも１つを検知するためのプローブヘッド周囲の環境にアクセスするセンサーを備える。センサーは、プローブヘッド１０２内に配置されまたはプローブヘッド１０２から突出する電極、窓、膜、または他の表面及び／またはこれらの組み合わせから選択された複数のコンポーネントを備えてもよい。プローブヘッド１０２は、センサー用ハウジングを定義し、回路基板１２０の第１端部１３０に隣接するネック１０３を備える（例示として図６参照）。ネック１０３は、プローブヘッド１０２の残りよりも小さい外径を有し、ネックがプローブヘッド１０２の残りに転移する環状シート１１６を定義する。プローブヘッド１０２は、回路基板１２０への接続用のネック１０３から延在する１つ以上のリードを備えてもよい。リードは、回路基板１２０に直接はんだ付けされまたはメス型ヘッダー、カード端コネクタ、プリント回路基板コネクタ、ＵＳＢコネクタ、他の公知または後に開発されたコネクタのような回路基板１２０上のコンポーネントに差し込んでもよい。
【００３０】
プローブヘッド１０２、特にそれが定義するハウジングは、金属及び／または生物汚染防止材料であってもよい。金属は、耐水性及び耐食性であってもよい。適切な金属は、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、銅、グラファイト及びこれらの合金を含む。一実施形態においては、プローブヘッドはチタンである。他の実施形態においては、プローブヘッドは、高銅含有率の汚染防止銅−ニッケル合金である。例えば、汚染防止銅−ニッケル合金は、９０−１０ＣｕＮｉ合金または７０−３０ＣｕＮｉ合金であってもよい。他の実施形態においては、ハウジングは、汚染防止プラスチック、例えばカプサイシン、トウガラシ、フラン化合物、銅化合物、ラクトン、アルキルフェノール、有機スズ化合物、抗生物質またはこれらの混合物のような汚染防止化合物を含むポリエチレン、ポリプロピレンまたはナイロンであってもよい。
【００３１】
図２〜４の実施形態においては、プローブヘッド１０２は、濁度ヘッド１１０（図２（ａ））、伝導度または伝導度と温度との組み合せヘッド１１２（図３）、または溶存酸素ヘッド１１４（図４）、好ましくは光学溶存酸素ヘッドである。しかしながら、プローブヘッド１０２は、これらのセンサータイプに限定されるものではない。他の実施形態においては、プローブヘッド１０２は、イオン感応性電極のような電極を備えてもよい。適切なイオン感応性電極または複数のイオン感応性電極は、プローブヘッド１０２、例えばｐＨ電極、酸化還元電位電極、溶存酸素電極、亜硝酸イオン、硝酸イオン、アンモニア、フッ素イオン、ナトリウムイオン、塩素イオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、臭素イオン、またはマンガン（ＩＩ）イオンに感応性の電極、またはこれらの電極の組み合わせである。これらのプローブヘッド１０２のそれぞれは、その上のハウジング１１９を固定するネック１０３を備えている。
【００３２】
図６を参照すると、伝導性ヘッド１１２は、２０１０年６月１４日に提出され、全体に引例として内包された出願人の特許文献１０に詳細に記載された伝導性ヘッドに類似する各アーム５１６，５１７内の一組の同心電極を備えた分岐電極支持体５１２であることが好ましい。分岐電極支持体は、前もって形成された電極エレメントをプラスチック材料５６２内に内包することにより製造され、その後、それらの間でスロット５１４を定義する第１電極アーム５１６及び第２電極アーム５１７を備えた分岐支持体５１２を形成するために、前もって形成された電極エレメント及びプラスチックの一部を除去する。電極支持体５１２は、スロット５１４内に配置された温度センサー５３０と、第１及び第２電極アーム５１６，５１７内において電極から延在する複数のリード５３１と、温度センサー５３０の温度リード５３２とを備えてもよい。
【００３３】
この実施形態においては、プラスチック材料５６２は、縮小リング５６５上で成型され、好ましくはその上で過剰に成型される。接続リング５６５はネック５６６及び環状シート５６８を備える。接続リング５６５は、上記のような金属及び／または生物汚染防止材料であってもよい。伝導性ヘッド１１２のような他のプローブヘッドは、接続リング上で過剰に成型されたプラスチックハウジングまたはプラスチック本体を備える。
【００３４】
プラスチック材料は、窓、スロット及び／または環状溝、あるいは、そこに形成されたセンサーまたはプローブヘッドの他の形態を備えるために、良好な材料強度を有する適切な工学熱可塑性材料であってもよい。熱可塑性は、耐水性、耐腐食性、及び／または耐化学性、及び電気絶縁性であってもよい。プローブヘッドはかなりの深さ及びそれに伴って増大された圧力の水中でしばしば用いられるので、耐水結合は重要である。隙間が発生すると、プローブヘッドに水が浸入し、そのコンポーネントが破損する。
【００３５】
熱可塑性材料は、アセタール、アクリル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンターポリマー、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレン硫化物、ポリスルフォン、ポリビニルアルコールまたは熱可塑性ポリエステルであってもよい。一実施形態においては、熱可塑性材料は、イミド、好ましくはポリエーテルイミドのような非充填イミドである。ポリエーテルイミドは、SABI Innovative  Plastic社製のブランド名Ultem（登録商標）により商業的に入手可能である。
【００３６】
図１を参照すると、回路基板１２０は、プローブヘッド１０２内のセンサーを電気コネクタ１０６に接続する。回路基板１２０は、センサーを操作、データを収集、データを保存、及び／または、電気コネクタ１０６に接続された装置にデータを送信するために必要なメモリー、コンデンサ、デジタルコンバータの類似物、及び他のコンポーネントのような複数のコンポーネントを備えてもよい。他の実施形態においては、回路基板１２０は、圧力センサー１９０を備えてもよい。圧力センサー１９０は、耐水ハウジング１１９内の漏水または破損を検出する手段を備える。ハウジングを他のコンポーネントに溶接した後の製造の間にプローブをテストするために、または、現場で環境を検知する前、間及び／または後にプローブをテストするために、このセンサーを用いてもよい。
【００３７】
回路基板１２０の第２端部１３１に接続された電気コネクタ１０６は電気コネクタであってもよく、電気コネクタは少なくとも１つのオス型ピン１２２と少なくとも１つのメス型ソケット１２４とを備えることが好ましく、オス型ピン及びメス型ソケットは湿式係合コネクタであることが好ましい。図２〜４の実施形態においては、電気コネクタ１０６は、２つのオス型ピン１２２と２つのメス型ソケット１２４とを有する湿式係合コネクタを備える。電気コネクタ１０６は、少なくともその一部、好ましくは回路基板１２０の第２端部１３１に隣接する部分を取り囲むケース１２６を備える。ケース１２６は、好ましくは耐水シールで電気コネクタ１０６をハウジング１１９に固定する表面を供給し、図１０に示されたストップリング２０４に類似するストップリングを受け入れる反対端部に環状溝１２８を備えてもよい。ケース１２６は、上述のような金属及び／または生物汚染防止材料であってもよい。一実施形態においては、ケース１２６は、ハウジング１２９と同材料である。電気コネクタ１０６は、回路基板１２０に電気コネクタ１０６を接続する電気リード１２９を備えてもよい。リード１２９は、回路基板１２０にはんだ付けされてもよく、回路基板１２０上のメス型ヘッダー、カード端コネクタ、プリント回路基板コネクタ、ＵＳＢコネクタ、あるいは他の公知または後に開発されたコネクタのようなコンポーネントに差し込まれてもよい。
【００３８】
ハウジング１１９は、第１開口端部１３６を定義する遠位端１３２と、第２開口端部１３７を定義する近位端１３４とを備える一般に中空の円筒管である。ハウジング１１９上の回路基板１２０に衝突し、回路基板１２０またはそのコンポーネントの１つを破損するのを避けるために、ハウジング１１９の内径は全体にわたって回路基板１２０よりも大きく、ハウジング１１９が十分な隙間を有して回路基板１２０上で容易にスライドする。ハウジング１１９は実質的に均一な外径を有するが、図５に最良な形態が示されているように、複数の異なる内径を有する。ハウジング１１９の内部は、第１開口端部１３６よりも内側のハウジング１１９の内壁に凹ませた環状リップ１４２と、第２開口端部１３７よりも内側のハウジング１１９の内壁に凹ませた拡大開口１４６と、それらの間のチャンバー１４４とを備える。ハウジング１１９は、上述のように金属及び／または生物汚染防止材料であってもよい。
【００３９】
環状リップ１４２は、チャンバー１４４よりも大きな内径を有し、ハウジング１１９の内部に均一に延在し、第１開口端部１３６に隣接する。環状リップ１４２の幅はプローブヘッド１０２のネック１０３の幅に比例し、ネック１０３の端部が環状リップ１４２上に固定され、第１開口端部１３６がプローブヘッド１０２の環状シート１１６に固定される。
【００４０】
ハウジング１１９の近位端１３４における拡大開口１４６は、ハウジング１１９の内部に均一に延在し、第２開口端部１３７に隣接する。拡大開口１４６は、チャンバー１４４よりも大きな内径を有し、環状リップ１４２よりも大きな内径を有してもよい。拡大開口１４６は、ハウジング１１９を電気コネクタ１０６、特に電気コネクタ１０６上のケース１２６に接続する表面積を増加する縮小リング１４８の受け入れの利点を供給する。増加された表面積は、高強度結合、特にコンポーネントと改良された耐水シールとの間の高強度溶接接続を提供する。
【００４１】
図７〜８を参照すると、縮小リング１４８は、それを貫通する中央孔を有し、ヘッド１５２とネック１５４とを備える。ネック１５４は、ヘッド１５２よりも小さい外径を有し、リング周囲の庇を定義する。縮小リング１４８、特にヘッド１５２は縮小リング１４８の頂部１５８を定義し、ネック１５４は底部１６４を定義する。ヘッド１５２は、外周側壁１６０及び外周側壁１６０と頂部１５８との間のショルダー１６２を備えるリングの外表面を定義する。
【００４２】
図２〜４に示されたようなプローブ１００は、図１２の開示された新規な方法を用いて組み立てられる。本方法は、第１電気コネクタ１０６に接続された回路基板１２０または１２０’を提供する工程６０２を備える。回路基板１２０はセンサーに接続可能である。本方法は、ハウジング１１９または２１９を回路基板１２０または１２０’上にスライドする工程６０４と、ハウジングの第１端部及び第１電気コネクタを耐水シールにより密閉的に接続する工程６０６と、ハウジングの第２端部を耐水シールにより密閉する工程６０８とを備える。
【００４３】
ハウジングの第１端部と第１電気コネクタとを密閉的に接続する工程６０６は、２つのコンポーネントの溶接を含んでもよい。溶接は、公知の技術、好ましくはコンポーネント間の耐水シールを形成し、プローブの一部、特に回路基板を破損しない技術としてもよい。溶接は、アーク溶接、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接、超音波溶接またはプラズマ溶接であってもよい。いくつかの溶接技術は、回路基板への溶接箇所のすぐそばでは極めて高温になる。溶接はレーザー溶接であることが好ましい。
【００４４】
レーザー溶接は、溶接される部分の一側面のみから溶接領域にアクセスすることを要求される非接触方法である。溶接は、強烈なレーザー光により素早く、一般にわずか数ミリ秒材料を加熱して形成される。レーザー溶接が与える１つの利点は、工程の間に加えられる熱量が最小なことである。この利点により、電子機器近くの溶接が要求される薄片または製品にレーザー溶接が理想的となる。光学（電気ではない）工程と組み合わされた低入熱量は、工具設計及び材料がより柔軟であることを意味する。レーザー溶接の他の利点は、一般にフィラー材料が加えられないことである。
【００４５】
部品設計、工具設計、または両者の組み合わせによるものかは分からないが、連続するレーザー溶接用の1つの要素がコンポーネントの溶接領域に沿った密接な接触を保持する。理想的な溶接継ぎ手では、コンポーネント間に隙間をなくすべきである。これは、重ね溶接継ぎ手形態で特にあてはまる。部品間のほんの僅かな隙間でさえも、常に強く溶接される状態と全く溶接されない状態とを分ける。突合わせまたは接合溶接継ぎ手は、僅かながらより寛容である。レーザー溶接は溶加金属の利益なしに行われるため、隅肉を形成する材料は溶接される部分から「取り除かれる」べきである。
【００４６】
図１〜４の実施形態においては、センサーは回路基板１２０に接続されるプローブヘッド１０２内に収納され、ハウジング１１９の第２端部１３１を耐水シールで密閉する工程６０８は、好ましくはレーザー溶接を用いた第２端部１３１とプローブヘッド１０２との密閉的な接続を含む。プローブヘッド１０２は、２つのコンポーネントに対するレーザー溶接がプローブヘッド１０２のネック１０３へのハウジング１１９の第２端部１３１の溶接を含むように、ハウジング１１９の第２端部１３１用の環状シート１１６を定義するネック１０３を備える。
【００４７】
他の実施形態においては、本方法は、縮小リング１４８を用意し、中空のハウジング１１９の開口端１３７に縮小リング１４８を、好ましくはレーザー溶接することにより密閉的に接続する工程を備える。ハウジング１１９に縮小リング１４８を密閉的に接続する工程は、回路基板１２０に挿入する工程の前に行うことが好ましい。その後、開口端１３７を密閉的に接続する工程は、電気コネクタ１０６のケース１２６に縮小リング１４８を、好ましくはレーザー溶接により溶接する工程を含む。縮小リング１４８は、より強い溶接のために、ハウジング１１９の開口端１３７の拡大開口１４６と電気コネクタ１０６との間の隙間を埋めるように設計される。縮小リング１４８は、溶接の「隅肉」を形成するために材料を追加する。
【００４８】
一実施形態においては、ハウジング１１９は、電気コネクタ１０６上及びプローブヘッド１０２との係合内に遠位端１３２をスライドすることにより回路基板１２０上にスライドされる。他の実施形態においては、ハウジング１１９は、回路基板上をプローブヘッド１０２からスライドさせる。
【００４９】
一旦本方法が完了すると、例えば図２（ａ），３及び４のプローブと類似するプローブ１００が形成される。プローブ１００は、縮小リング１４８とハウジング１１９の近位端１３４との間の第１溶接１８０と、プローブヘッド１０２のネック１０３とハウジング１１９の遠位端１３２との間の第２溶接１８２、及び、縮小リング１４８と電気コネクタ１０６のケース１２６との間の第３溶接１８４とを備える。第１溶接１８０及び第２溶接１８２は、図８においてより明確に示されている。拡大開口１４６の内表面に隣接するネック１５４及びハウジング１１９の近位端１３４に対して固定された庇１５６により、縮小リング１４８が拡大開口１４６内に挿入される。これらの表面は、表面積を増大させ、コンポーネント間の隙間を低減し、第１溶接１８０の配置用の材料を追加する。さらに、縮小リング１４８の中央孔１５０は、表面積を増大し、コンポーネント間の隙間を低減し、第３溶接１８４用の材料を追加するために、電気コネクタ１０６のケース１２６に隣接して配置される。ケース１２６の端部は、溶接を促進及び／または溶接工程における熱に曝される状況下で電気コネクタ１０６を保護するために、付加材料により強化された厚くされた部分または端部１２７を備えてもよい。
【００５０】
回路基板１２０は電気コネクタ１０６に接続され、プローブヘッド１０２はハウジング１１９内に挿入される前に操作可能なユニットであることが好ましく、有利である。操作可能なユニットは、センサーを操作し、センサー及び／または回路基板の機能をテストし、センサーを較正し、回路基板をプログラムする性能を備える。したがって、本発明は、ハウジング１１９内に回路基板１２０を挿入する前に、センサーが機能する及び／またはセンサーを較正することを検出するために、回路基板１２０をテストする追加工程を備えてもよい。
【００５１】
本方法は、回路基板１２０の第１端部１３０にプローブヘッド１０２を接続する工程を備えてもよく、この接続工程は、プローブヘッド１０２から回路基板１２０にリード１２９をはんだ付けする工程を備えてもよい。他の実施形態においては、プローブヘッド１０２を接続する工程は、上記のような回路基板１２０の第１端部１３０上のコネクタ内にプローブヘッド１０２を差し込む工程を備えてもよい。
【００５２】
本方法は、回路基板１２０の第２端部１３１に電気コネクタ１０６を接続する工程を備えてもよい。プローブヘッド１０２のような電気コネクタ１０６の接続は、上記のような回路基板１２０への電気コネクタ１０６のリード１２９をはんだ付けする工程または回路基板１２０の第２端部１３１上の電気コネクタ１０６内にプローブヘッド１０２を差し込む工程を備えてもよい。
【００５３】
図１３を参照すると、プローブ１００は、（１）電気コネクタに接続され、プローブヘッド内に収納されたセンサーに接続される回路基板を用意する工程６２２と、（２）第１端部及び第２端部を備えたハウジングを回路基板上にスライドする工程６２４と、（３）ハウジングの第１端部と電気コネクタとを耐水シールで密閉的に接続する工程６２６と、（４）ハウジングの第２端部とプローブヘッドとを耐水シールで密閉的に接続する工程６２８とを備える方法により組み立てられてもよい。回路基板は、センサーを操作するように操作可能であり、回路基板上にハウジングをスライドする前に操作可能であることが好ましい。
【００５４】
組み立ての際に、プローブ１００は、環境、特に電気コネクタ１０６により他の装置に接続された場合にプローブヘッド１０２周囲の環境のパラメータを検知することができる。一実施形態においては、プローブ１００は、ここ（図１４）に開示されたプローブの電気コネクタ１０６を受け入れるよう形成されたゾンデ３００に接続されてもよい。他の実施形態においては、プローブ１００は、センサーアダプタ２９０（図１１）、データロガ、コンピュータ、携帯検知ユニット、または、センサー周囲の環境を検知するために、プローブに接続し、そこに内蔵されたセンサーと通信し得る他の装置に接続されてもよい。
【００５５】
他の実施形態においては、プローブ１００は、特許文献１に示され、開示されたプローブ１００だけでなく、他のプローブ内の他のセンサーをも洗浄するワイパーエレメントにより洗浄される多プローブ組立体またはゾンデ内に取り付けられてもよい。
【００５６】
図９〜１０を参照すると、プローブ本体２００は、開示される。開口２３６を定義する遠位端２３２と、開口２３７を定義する近位端２３４と、縮小リング１４８と、上記のような第１電気コネクタ１０６と、第１電気コネクタ１０６に接続され、電気コネクタ１０６とは反対の端部で第２電気コネクタ２１２に接続されるハウジング２１９内に収納された回路基板１２０’とを備えた中空の円筒管であることが好ましい。
【００５７】
ハウジング２１９は実質的に均一な外径を有するが、複数の異なる内径を有する。ハウジング２１９上の回路基板１２０’に衝突し、回路基板１２０’またはそのコンポーネントの１つを破損するのを避けるために、ハウジング２１９の内径は全体にわたって回路基板１２０’よりも大きく、ハウジング２１９が十分な隙間を有して回路基板１２０’上で容易にスライドする。ハウジング２１９の内部は、図１０に最良な形態が示されているように、遠位端２３２におけるくぼみ２３８と、近位端２３４における拡大開口２４６と、それらの間のチャンバー２４４とを備える。チャンバー２４４からのくぼみ２３８の分離は、その中にまたはそこから延在する第２電気コネクタ２１２を備えたプラットフォーム２１０を固定する環状ショルダー２４２であってもよい。くぼみ２３８は一般に交換式プローブヘッド（図示していない）を受け入れる大きさに形成されるが、本願と同日に提出され、全体に引例として内包された出願人の特許文献１１に詳細に記載されている。くぼみ２３８は、開口２３６の内部において、くぼみの壁内に凹まされ、その周縁に延在する環状溝２４０を備える。環状溝２４０は、交換式プローブヘッドのカップリング部材から突出する、例えばスナップフィット形態のような接続手段を受け入れるように形成され、配置される。環状溝は好ましいが、他の手段も可能であることは理解されるであろう。
【００５８】
ハウジング２１９の近位端２３４における拡大開口２４６は、一般にハウジング２１９の内部に均一に延在し、開口２３７と隣接する。拡大開口２４６は、チャンバー２４４と比べて大きな内径を有し、くぼみ２３８に比べて大きな内径を有してもよい。拡大開口２４６は、コンポーネントの溶接用の表面積を増大させるために、縮小リング１４８のネック１５４を有利に受け入れる。
【００５９】
回路基板１２０’は、主にチャンバー２４４内に収納され、第２電気コネクタ２１２を備えたプラットフォーム２１０に接続される。プラットフォーム２１０は、図９（ｂ）に最良な形態が示されているように、環状ショルダー２４２上に固定され、プラットフォーム２１０は、耐水シール、例えばエポキシ接着剤、シリコーンＲＴＶ、埋込用樹脂化合物、または他の適切な耐水シール形成用フィラーによりそこに接着される。プラットフォーム２１０は、プローブ本体２００に交換式プローブヘッド２５０を係合する手段、例えば第１タブ２１６及び第２タブ２１７は異なる形状である。交換式プローブヘッド２５０がくぼみ２３８内に挿入され、第２電気コネクタ２１２に接続するための方向はたった１つである。特許文献１１において説明されたように、交換式プローブヘッド２５０をプローブヘッド２００に係合する他の手段が適用可能である。
【００６０】
第２電気コネクタ２１２は、電気コネクタ、例えばピンまたはソケットを備え、回路基板１２０’から離間してプラットフォーム２１０から延在するメス型ヘッダー、カード端コネクタ、プリント回路基板コネクタ、ＵＳＢコネクタ、または交換式プローブヘッド２５０内のセンサーをプローブ本体２００内の回路基板１２０’に接続し得る他の公知または後に開発されるコネクタであってもよい。図９（ｂ）に示されたように、第２電気コネクタ２１２は、６つのソケットを備えたメス型ヘッダーである。しかしながら、１つ以上のソケットが回路基板に配線され、例えば未使用ソケットを有することも可能である。
【００６１】
プラットフォーム２１０から回路基板１２０’の反対端部において、回路基板１２０’はリード１２９により電気コネクタに接続される。電気コネクタ１０６は電気コネクタであってもよく、少なくとも１本のオス型ピン１２２及び少なくとも１つのメス型ソケット１２４を備えることが好ましく、オス型ピン１２２及びメス型ソケット１２４は湿式係合コネクタであることが好ましい。電気コネクタ１０６は、耐水シールにより近位端２３４にコネクタを固定する表面を提供するために、少なくともその一部、好ましくはハウジング２１９の近位端２３４に隣接する一部を取り囲むケース１２６を備えてもよい。ケース１２６は、上記のような金属及び／または生物汚染防止材料であってもよい。一実施形態においては、ハウジング２１９及びケース１２６は同じ材料から構成され、例えばレーザー溶接により互いに固定的に取り付けられてもよい。ハウジング２１９とケース１２６との間の取り付けを促進するために、縮小リング１４８は、溶接用表面積が増大するように、ハウジング２１９の拡大開口２４６内に挿入されてもよい。
【００６２】
電気コネクタ１０６は、他の装置、例えばゾンデ内のポートにプローブ本体２００を接続するためにケース１２６上にスライド自在に受け入れられる接続カラー１０８を備えてもよい。カラー１０８はねじ状カラーであってもよい。電気コネクタ１０６は、電気コネクタ１０６上にカラー１０８を保持するハウジング２１９の反対側のケース１２６の端部内に凹まされた環状溝１２８内にストップリング２０４を備えてもよい。
【００６３】
図９〜１０のプローブは、図１２の方法にしたがって組み立ててもよい。図９〜１０のプローブに類似のプローブは、回路基板１２０’に接続可能なプローブヘッド２５０、例えば交換式プローブヘッド２５０内に収納されたセンサーを備える。回路基板１２０’は、プローブヘッド２５０内のセンサーに接続可能であり、そこに接続された第２電気コネクタ２１２を備えてもよい。ここで、ハウジングの第２端部２３２を密閉する工程６０８は、耐水シールにより、例えば第２電気コネクタ２１２とハウジング２１９との間に密閉剤を塗布することにより、第２電気コネクタ２１２をハウジング２１９に密閉的に接続する工程を備えてもよい。上記のように、一実施形態においては、第２電気コネクタ２１２は、ハウジングの第２端部２３２から内部のハウジング２１９内に配置される。電気コネクタ２１２はそれを取り囲むプラットフォーム２１０を備えてもよく、電気コネクタ２１２を密閉的に接続する工程は、耐水シールによりハウジング２１９、例えば環状ショルダー２４２内にプラットフォーム２１０を貼着する工程を備えてもよい。
【００６４】
他の実施形態においては、本発明は、縮小リング１４８を用意し、ハウジング２１９の開口２３７に縮小リング１４８をレーザー溶接する工程を備える。回路基板１２０’を挿入する工程の前に、ハウジング２１９に縮小リング１４８をレーザー溶接する工程を行うことが好ましい。その後、開口２３７をレーザー溶接する工程は、電気コネクタ１０６のケースに縮小リングをレーザー溶接する工程を備える。この実施形態においては、縮小リング１４８は上述されたものと同様な利点を提供する。
【００６５】
本方法は、例えば回路基板１２０’にリード１２９をはんだ付けすることにより、または、メス型ヘッダー、カード端コネクタ、プリント回路基板コネクタ、ＵＳＢコネクタ、または他の公知または後に開発されるコネクタのような、回路基板１２０’の第２端部２３２上の電気コネクタ１０６内にリード１２９を差し込むことにより、回路基板１２０’の第２端部２３２に電気コネクタ１０６を接続する工程を備えてもよい。
【００６６】
一旦プローブ本体２００が組み立てられると、プローブ本体２００は、縮小リング１４８とハウジング２１９の近位端２３４との間の第１溶接２８０及び縮小リング１４８と電気コネクタ１０６のケース１２６との間の第２溶接２８２を備える。図１０は、拡大開口の内表面に隣接するネック１５４と、ハウジングの端部及び電気コネクタ１０６のケース１２６に隣接する中央孔１５０に固定された庇１５６とを備えた拡大開口２４６内に挿入された縮小リング１４８を示す。
【００６７】
ここに開示された組立プローブは、そこに接続された交換式プローブヘッドを備えたプローブ１００またはプローブ本体２００であろうと、環境、一般にプローブヘッド周囲の環境のパラメータを検知することができる。プローブは、環境及び／または水の検知用の電気コネクタ１０６、例えば図１４に示されたようなゾンデ３００により他の装置に接続されてもよい。
【００６８】
図１４を参照すると、一実施形態においては、交換式プローブヘッド１０２を備えたプローブ１００またはプローブ２００は、ここで開示されたプローブを含むために改良された、特許文献１に記載されたゾンデのようなゾンデ３００に接続されてもよい。ゾンデ３００は様々な感知性能を有する複数のプローブを備える。例えば、ゾンデ３００は、濁度センサー３１０、溶存酸素センサー３２１、一実施形態においてはｐＨ電極及び／またはＯＲＰ電極、温度伝導度センサー３１６、及び、クロロフィルまたはローダミンセンサーと成り得るセンサー３１８を備える交換式プローブヘッド１０２を備えたプローブ２００を備えてもよい。また、ゾンデ３００は、発泡ゴムワイパーパッドのようなワイパー手段で覆われ、センサーの直径を超えて延在するワイパーエレメント３２０を備えてもよい。一実施形態においては、例えばワイパーは、濁度センサー３１０上に載置される。ワイパー手段はセンサー表面のクリーニング用ブラシ３２４であってもよい。他の実施形態においては、プローブ１００は、センサー周囲の環境を検出するために、センサーアダプタ２９０、データロガ、コンピュータ、携帯型検出ユニット、プローブに接続し、センサーと通信し得る他の装置に接続されてもよい。センサー周囲の環境は、空気、ガス、真空、水及び／または分析物であってもよいが、これらに限定されるものではない。
【００６９】
プローブ１００及びプローブ本体２００の両者の他の利点は、ハウジング２１９が１つ以上の溶接継ぎ手で切断されてもよいことである。溶接継ぎ手は、このような切断が回路基板１２０’を破損しないように回路基板１２０’から十分離れて配置され、再溶接により再組み立てられてもよい。ハウジング２１９の脱着性により、回路基板１２０’の修理、回路基板１２０’のコンポーネントの交換または電気コネクタ１０６またはプローブヘッド１０２の交換が可能となる。したがって、プローブは単に廃棄されるのではなく、修理できるため、ユーザーはもちろんメーカーにとって費用を抑えられる。また、溶接はレーザー溶接であることが好ましい。
【００７０】
本発明は詳細に及び具体的な実施形態に関しても記載されているが、請求項に定義された本発明の目的及び趣旨に逸脱することない多数の改良及び様々な変更が可能であることを認識されるであろう。
【図１】
0005885737.tif 000002
【図２】
0005885737.tif 000003
【図３】
0005885737.tif 000004
【図４】
0005885737.tif 000005
【図５】
0005885737.tif 000006
【図６】
0005885737.tif 000007
【図７】
0005885737.tif 000008
【図８】
0005885737.tif 000009
【図９】
0005885737.tif 000010
【図１０】
0005885737.tif 000011
【図１１】
0005885737.tif 000012
【図１２】
0005885737.tif 000013
【図１３】
0005885737.tif 000014
【図１４】
0005885737.tif 000015