(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液内の分析対象の濃度を測定するセンサであって、
測定すべき分析対象が拡散可能なセンサ膜と；
前記センサ膜においてウェルを規定する凹みと；
前記ウェルに位置しかつ色素層を規定する感光色素溶液と；
前記色素溶液を保持するために前記ウェル全体に位置するカバー膜と；を備えたセンサ。
【請求項２】
前記センサ膜を支持する薄い穴あき要素を含み、前記薄い穴あき要素が前記分析対象の前記センサ膜への通過用の拡散経路を規定する請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
ハウジングと挿入部材とを含み、前記カバー膜とセンサ膜と色素層と薄い穴あき要素とが前記ハウジング内に位置しかつ前記挿入部材と前記ハウジングとの間に挟まれている請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記ハウジング内に前記挿入部材を保持するために、前記挿入部材がはまった状態で前記ハウジングと協働する請求項３に記載のセンサ。
【請求項５】
前記挿入部材がファイバ光学プローブの先端を受けるアパーチャを含んだ請求項３に記載のセンサ。
【請求項６】
前記薄い穴あき要素が複数の穿孔を有するステンレス鋼部材を備えた請求項２に記載のセンサ。
【請求項７】
前記センサ膜がシリコーンを含んだ請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】
前記カバー膜がテフロン（登録商標）を含んだ請求項１に記載のセンサ。
【請求項９】
前記色素溶液が感光ＨＰＴＳ色素を含んだ請求項１に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体中の気体濃度を測定する装置に関するもので、特に、光ファイバプローブの端部に分析対象感受要素を位置決めするのを容易にするセンサカプセルを含む改良されたセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
多くの医療及び工業製品において使用する様々なタイプの分析対象測定装置が設計され開発されてきた。これらの装置は、特定の分析対象に応答する色素を含むセンサー要素の光学特性に依存するものである。色素が分析対象と相互作用するとき、色素は、測定可能でかつサンプリングされる媒体に含まれる分析対象の濃度に直接関係する蛍光の変化のような光学変化を受ける。
【０００３】
分析対象感受物質又はインジケータは、分析対象がインジケータに入り込み相互作用するのを可能にする透過膜を通常含むセンサ要素に設置される。従来技術では、インジケータ、通常色素溶液は、透過膜と光学センサ面例えばプローブの端面との間に収容されて保持し、色素保持メッシュを必要とする。これらのセンサの使用の際に必要と認識されているのは、インジケータを含む要素を交換する能力である。様々な理由のため、すなわち、センサプローブが異なるセンシング位置に適用されるときにコンタミネーションの移動を避けるため、又は、センサからしみ出る色素のため、又は、センサ要素を交換することを望ましくする他の理由のため、インジケータを含む要素を変えることが望ましい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ファイバ光学センサと組み合わせて使用するセンサカプセルを提供する。特に、本発明は二酸化酸素センサに使用するように特別に設計されている。
【０００５】
センサカプセルは、外側ハウジング部とそのハウジング内に填る内側ハウジング部とを含む二片の填りキャップを備える。ハウジングと挿入部とは協働して、センサカプセル内の予め決めた位置に、穴あき金属ディスク、センサ膜、カバー膜、サンドイッチ色素層を保持する。
【０００６】
センサ膜は、穴あき金属ディスクと係合して位置付けられたシリコーン膜を備え、インジケータ色素溶液を収容する色素井戸を規定する凹みを含む。カバー膜は、色素井戸内に色素溶液を保持するために、シリコーン膜全体にわたって位置づけられたテフロン（登録商標）膜を含んでいる。
【０００７】
センサカプセルアセンブリの填りデザインは、色素層を保護する間、センサプローブへの取付け及びセンサプローブからの着脱を容易にする剛性構造にサンドイッチされた（挟まれた）色素層を保持する。
【０００８】
従って、本発明の目的は、センサプローブにインジケータ要素を据え付けるのを容易にするセンサカプセルを提供することである。
【０００９】
本発明の別な目的は、色素溶液を保持するサンドイッチ層を含むセンサカプセルを提供することである。
【００１０】
本発明の別な目的は、サンドイッチ色素層を囲繞する剛性ハウジングを提供するセンサカプセルを提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的及び利点は、以下の記載、添付の図面及び添付の請求項からあきらかであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
最初に図１を参照すると、本発明はプローブハウジング１２上にはまるように適合されたセンサカプセル１０を備えており、ここで、センサカプセル１０は、、センサカプセル１０上に位置しかつハウジング１２に取付けたプローブキャップ１４によって適所に位置する。プローブハウジング１２はファイバ光学センサシステムと共に使用されるタイプのもので、ここで、ファイバ光学要素が、二酸化酸素のような分析対象の濃度を測定する蛍光色素インジケータへ又はインジケータからの光を送り・方向付けするのに用いられる。
【００１３】
図２及び図３を参照すると、本発明はセンサカプセル１０によって規定された自己完備型を特に指向しており、これによって、インジケータ又はセンサ色素は、従来プローブハウジング１２に関連するようになっているか、又は、異なるセンサカプセル１０で交換される。センサカプセル１０は、ベースアパーチャ１９を規定する環状ベース部１８を有して形成された外側ハウジング１６と、スロット２２によって分離された４つの延伸側壁２０とを備えている。各側壁２０の末端部は、側壁２０の基部に近接する環状べース部１８上で規定された環状棚２８に対して軸方向に離間して配置された下部２６を有する径方向内側延伸移動止め部２４を含んでいる。
【００１４】
センサカプセル１０は円筒型内部挿入部材３０を含み、該円筒型内部挿入部材３０は該部材を貫く３２を規定する。さらに、環状溝領域又は環状凹み領域３４は挿入部材３０の一端に規定され、その挿入部材３０は該部材３０の外側面３６から径方向内側に延伸している。挿入部材３０は、外側ハウジング１６内に位置するように適合され、棚２８近傍に位置する挿入部材３０の環状下面３８と移動止め部２４の下面２６が係合する凹み部３４とを備えている。さらに、外側ハウジング１６は、挿入部材３０が挿入されるときに側壁２０が外側に曲がるように形成されていること、及び、移動止め部２４が、挿入部材３０が最終位置に届いてそれによって外側ハウジング１６内に挿入部材３０を積極的に保持するときに、凹み部３４の回りにはまることに注目されたい。挿入部材３０の挿入を容易にするために、移動止め部２４の上面は、側壁２０の外側への曲がりを容易にする内側及び外側への曲がり部４０を備えている。
【００１５】
外側ハウジング１６と挿入部材３０とは、穴あき金属ディスク４４とシリコーンセンサ膜４６とテフロンカバー膜４８とを備えたサンドイッチされたセンサ構造４２を保持するように協働する。穴あき金属ディスク４は、外側ハウジング１６内の棚５０上に支持され、シリコーン膜４６は穴あき金属ディスク４４上に支持される。シリコーン膜４６は蛍光色素溶液５４を含む色素井戸５２を含んでいる。テフロン膜４８は色素井戸５２内の色素溶液５４を保持するように作用する。
【００１６】
穴あき金属ディスク４４とシリコーン膜４６と色素溶液５４とテフロン膜４８とは外側ハウジング１６内に位置する。挿入部材３０はその位置にはまる。挿入部材３０の下部５６はテフロン膜４８に係合し、外側ハウジング１６の下部に正しい位置にサンドイッチされたセンサ構造４２を保持する。それによって、色素溶液５４は、外側ハウジング１６と挿入部材３０との協働を介してシリコーン膜４６とテフロン膜４８との間に物理的に保持される。
【００１７】
プローブハウジング１２上に配置するとき、プローブハウジング１２の先端５８は挿入部材３０のアパーチャ３２を介してテフロン膜４８に延び、色素井戸５２はセンサの光の経路を規定する。この光経路構造は、色素保持メッシュを通常必要とする典型的な従来型センサとは対照的なものであって、色素溶液が膜と光学センサ面との間にトラップされてもよい。さらに、本発明は、色素溶液５４が先端５８においてセンサ面に近接して位置し、又、異なるプローブハウジング１２と結合して使用の際に容易に除去され、又、異なるセンサカプセル１０によって置換されるように色素溶液５４を保持する。シリコーン膜４６の圧縮はプローブハウジング１２とプローブキャップ１４との間のフィット（はまり具合）の許容度（許容量）に依存しないし、かつ、色素井戸５２内で色素溶液５４によって形成された色素層の境界は、穴あき金属ディスク４４とテフロン膜４８に位置したプローブ先端５８との間に規定される。このようにして、シリコーン膜４６の圧縮が互いにセンサ間で一貫するようにセンサカプセル１０を構成することが可能である。
【００１８】
本発明の特定の実施形態では、外側ハウジング１６と挿入部材３０とは蒸気滅菌ＵＳＰクラスＶＩプラスチックであるＰＥＥＫから成る。穴あき金属ディスクは、直径０．０１０インチでかつ中心間距離で０．０１５インチ離間した穿孔６０を有する０．００５インチ厚の３１６ステンレススチールから成る。シリコーン膜４６は、壁厚０．０２５インチでかつ井戸厚あるいは井戸深さ０．０１０インチの射出成形され、光の透過が防止されるように黒いことが好ましい。テフロン膜４８は０．００２インチ厚であり、テフロン膜４８とシリコーン膜４６との間に閉じこめられた色素溶液は緩衝溶液における感光ＨＰＴＳ色素の測定量である。穴あき金属ディスク４４は、色素層５４を膨らましかつ分解されたＣＯ2が透過する短い拡散経路を備えるための機械的束縛として作用する。さらに、本設計では、拡散経路の長さを従来型センサに比較して８０％だけ低減する。この特徴はセンサの応答時間を低減するのに役立つ。
【００１９】
上述から、本発明は以下のような要素を含む従来のセンサに対して利点を有することは明らかである：
１．色素井戸にサンドイッチされた色素層と；
２．センサの光学経路を規定しかつ色素保持メッシュの必要性を排除する色素井戸と；
３．外側又はシリコーン膜に対する穴あき金属支持部であって、ここで、穴あき金属及びプローブ先端がサンドイッチされた色素層の境界を閉じこめる２つの固体面を備えるものである穴あき金属支持部と；
４．組立を容易にしかつ従来のセンサが有するＯリングシールの必要性を排除する填りキャップデザインであって、剛性構造におけるサンドイッチされた色素アセンブリを保持する填りキャップデザインと；
５．プローブ先端とプローブキャップとを収容するプローブハウジングの幾何学的許容度に依存しない膜圧縮を供給する構造であって、ここで、センサカプセルの外側ハウジングがプローブ先端のショルダーで静止するものである構造と；
６．多重プローブハウジング上に取り付けるために交換可能なセンサカプセルと。
【００２０】
ここに記載された装置の形式は本発明の好適な実施形態を構成するが、装置の精密な形式には限定されないこと、及び、添付のクレームに規定された本発明の範囲から逸脱することなく変更されてもよいことは理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明のセンサカプセルを組み込んだプローブアセンブリを示す分解斜視図である。
【図２】   センサカプセルの分解斜視図である。
【図３】   組み立てたセンサカプセルの断面立面図である。
【符号の説明】
１０  センサカプセル
１６  外側ハウジング
１９  アパーチャ
３０  挿入部材
４４  穴あき金属ディスク
４６  シリコーンセンサ膜
４８  シリコーン膜
５２  色素井戸
５４  蛍光色素溶液
【図１】
0004246396.tif 000002
【図２】
0004246396.tif 000003
【図３】
0004246396.tif 000004