JP2009520987A - 浸潤された発光式溶存酸素センサの輸送のためのシステムと方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】発光物質（５１２）が既に安定している発光式溶存酸素センサを配備する方法と装置とを開示する。センサの発光物質（５１２）は、流体に浸されて輸送される。センサの発光物質（５１２）は、輸送前に予め浸潤されるか、或いは、輸送中に浸潤されることが許される。
【選択図】図２

Description

本発明は、センサの分野、特に、発光式溶存酸素センサ（luminescent dissolved oxygen sensor）のための交換部品の浸潤状態での発送のためのシステムと方法とに関する。

水中の酸素の濃度は、ある種のプローブを使って測定することができる。水中の酸素は、プローブの外側の発光物質と相互作用を及ぼし合う。酸素と発光物質との間でこの相互作用が起こる結果、発光の低下という公知の現象が引き起こされる。従って、発光の低下量は、水中の酸素の濃度を示す。

動作中において、プローブは、単一の波長を中心とした光源を発光物質（luminescent material）の上に向けさせる。光は発光物質に当たって、異なる波長を中心とする発光光を発生させる。発光の低下は、発光物質が発光を継続する時間量に影響する。従って、仮に光源の信号が正弦波状に変化するなら、発光の低下は励起光と発光光との間の位相の変化に影響する。プローブは、励起光と発光光との間の位相の変化を測定するために光センサを使用して、発光の低下量を評価する。その結果、プローブは、位相の変化を処理して、水中の酸素の濃度を決定する。そのようなプローブに関する例が、２００３年２月３日に出願された「発光光のための位相変化測定」と題する米国特許第６，９１２，０５０号に開示されている。これを、ここに参照として織り込むこととする。

発光物質の発光の低下は、発光物質が水に浸かっていた時間に依存して変化する。乾燥したセンサが最初に水に浸かるとき、短い時間で、一般的には最大で２時間で、水中の酸素の濃度のための安定した反応をするだろう。発光物質がゆっくりと水に浸潤するにつれて、所定の酸素濃度に対する発光の反応はゆっくりと変化する。発光物質が一旦充分に水に浸潤すれば、一般的には約３日の後、発光物質は安定する。現場において発光式酸素センサを乾燥したセンサで置き換えるユーザは、最大３日間はそのセンサから正確な読み取りを得られないであろう。プローブが安定した後、読み取りの正確性を確実にするために、そのユーザはそれでも装置の再校正を必要とするだろう。たいていのユーザは、センサが配備されると直ぐに水中の酸素濃度の正確な測定が開始できることを希望する。

それゆえに、既に安定している発光式溶存酸素センサを配備するためのシステムと方法に対する要求がある。

米国特許第６，９１２，０５０号

（発明の概要）
発光物質が既に安定している発光式溶存酸素センサを配備する方法と装置とを開示する。センサの発光物質は、流体に浸されて輸送されるか、或いは、水飽和空気（water saturated air）と共に容器の中に閉じ込められる。センサの発光物質は、輸送前に予め浸潤されるか、或いは、輸送中に浸潤されることが許される。

本発明の１つの特徴は、発光式溶存酸素センサの現場で交換可能な部品（field replaceable part）のための輸送容器（shipping container）であって、空洞（cavity）を有し、空洞は流体を保持するように構成された本体と、本体に取り付けられて空洞を密閉するように構成され、これによって、本体と共に水不浸透性の区画室（water tight component）を作り出す蓋と、現場で交換可能な部品の上であって空洞内に、発光物質（luminescent material）を保持するように構成された取付システムとを有する輸送容器を含む。

好ましくは、取付システムは、空洞内にある。
好ましくは、取付システムは、蓋の底側面（bottom side）にある。
好ましくは、取付システムは、発光式溶存酸素センサの現場で交換可能な部品のための取付システムを複製する（replicate）。
好ましくは、取付システムはスタッドねじ（threaded stud）であり、現場で交換可能な部品をスタッドねじに螺合してその蓋が本体に取り付けられることによって現場で交換可能な部品を空洞内に保持する。

好ましくは、空洞にうまく入り込んで（fit）、現場で交換可能な部品の上の発光物質に接触するように構成された海綿状物質（sponge）を有する。
好ましくは、取付システムは、現場で交換可能な部品の少なくとも１つの領域に接触して（against）水不浸透性シール（water tight seal）を形成する。
好ましくは、現場で交換可能な部品はキャップの形状を有しており、水不浸透性シールは流体がそのキャップの内側に入り込むことを防ぐ。

好ましくは、現場で交換可能な部品は本質的には平坦であり、水不浸透性シールは流体が現場で交換可能な部品の第１の側の領域に到達することを防ぐ。
好ましくは、蓋と本体との周りにおいて収縮するように構成された熱収縮スリーブ（heat shrink sleeve）を有し、これによって蓋を本体の上に保持する。

本発明の他の特徴は、発光式溶存酸素センサの現場で交換可能な部品を輸送容器の空洞に挿入し、輸送容器の空洞に流体を加え、空洞を密閉する方法を有する。

好ましくは、更に、現場で交換可能な部品を密閉された空洞に入れて輸送する。

好ましくは、更に、現場で交換可能な部品を挿入する前に、海綿状物質（sponge）を空洞に挿入する。

好ましくは、更に、輸送容器へ挿入される前に、予め定めた時間だけその発光物質は流体に浸される。

好ましくは、更に、その予め定めた時間は、少なくとも３日間である。

好ましくは、更に、輸送容器が輸送される前に、発光物質は輸送容器内で浸潤されることが許される。

好ましくは、更に、その空洞は密閉可能な袋（sealable bag）によって形成される。

好ましくは、更に、その空洞は本体によって形成され、その空洞は蓋で密閉される。

好ましくは、更に、現場で交換可能な部品は取付システムによって空洞内に保持される。

好ましくは、更に、その取付システムは蓋の底側面に形成される。

好ましくは、更に、現場で交換可能な部品が空洞内に挿入される前に、現場で交換可能な部品の領域の周りに密閉を形成して、流体がその領域に接触することを防ぐ。

本発明の他の特徴は、流体を保持するように構成され、発光式溶存酸素センサのための発光物質を受け入れるだけの大きさを有する袋であって、水不浸透性の空洞（water tight cavity）が形成されるようにその袋の中の発光物質と流体とで密閉されるように構成された袋と、その水不浸透性シールを破ることなく、その袋を保持するように構成された輸送容器とを有する装置を有することである。

本発明の他の特徴は、発光式溶存酸素センサの現場で交換可能な部品の上の発光物質を所定時間だけ流体で浸潤させ、その現場で交換可能な部品を継続して浸潤させてその発光物質と共に輸送する方法を有することである。

本発明の他の特徴は、発光式溶存酸素センサのための、流体に浸された発光物質を保持する手段と、輸送の間、保持手段を損傷から防ぐための手段とを有する輸送容器を有することである。

図１乃至図８及び以下の記載は、本発明の最良の形態の作り方と使い方を当業者に教示するための特定の例を記述する。本発明の原則を教示する目的のために、いくつかのありきたりの（conventional）面を簡素化または省略した。当業者は、本発明の範囲の中にあるこれらの例からの変形例を評価するであろう。当業者は、本発明の複数の変形例を形成するために、以下に述べる特徴が種々の方法で結合され得ること評価するであろう。その結果、本発明は、以下に述べる特定の例に限定されるのではなく、特許請求の範囲とその同等物によってだけ限定される。

発光式溶存酸素センサ（プローブとも呼ぶ）（luminescent dissolved oxygen sensor）は、使用時に水に浸される。発光物質（luminescent material）は、センサが適切に動作するために、水に晒されなければならない。水に晒されたセンサの表面は、時間と共に生物学的成長または沈殿物によって汚れるかもしれない。汚れたセンサは、応答時間の低下や不正確な性能、またはその両方を有するかもしれない。その成長や沈殿物を除去すれば、発光物質に損傷を与えるかもしれないし、センサの性能または正確性に影響を与えるかもしれない。発光物質を含む現場で交換可能な部品を使ってこの問題を解決するセンサもある。

図１は、発光式溶存酸素センサ１００の分解図である。発光式溶存酸素センサ１００は、プローブ本体１０２と、キャップ１０８と、Ｏリング１０６と、シール１０４とを有する。キャップ１０８は、表面１１０の上に配置された発光物質を有する。発光物質１１２は、一般的には、ポリスチレン（Polystyrene）と白金・ポルフィニン（Platinum Porphynin）との混合物である。発光物質は、水が発光物質へと透過するのを許すが光が発光物質へと透過するのを妨げる不透光性且つ透水性材料（optically opaque hydrostatically transparent material）によって覆われる。不透光性且つ透水性材料の一例は、カーボンランプブラック（carbon lamp black）とポリブチル・メタクリレート（Polybutyl Methacrylate）の混合物である。キャップ１０８は、プローブ本体１０２の上のねじ山（threads）１１２に螺合するように構成される。Ｏリング１０６とシール１０４とは、キャップ１０８と本体１０２との間に水不浸透性シールが形成されるのを助ける。キャップ１０８は、現場で交換可能なように設計される。ユーザは、水からプローブを取り、プローブから汚れたキャップを取り外し、それを新しいキャップに交換し、それから、プローブを水の中へ再据え付けすることができる。残念なことに、現場で交換可能なキャップが乾燥していれば、新しいキャップの上の発光物質はゆっくりと水に浸潤するので、プローブの読み取りは最大３日間安定しないかもしれない。

図２は、本発明の一実施形態における輸送容器２００の分解図である。輸送容器２００は、本体２２０と蓋２２２とを有する。本体２２０は、液体を保持するために形成された空洞を有する。蓋２２２は、本体２２０に取り付いて空洞を密閉するように構成され、水不浸透性容器（water tight container）を形成する。蓋２２２は、本体２２０に取り付けられるためのたくさんの異なる固定方法を使用することができる。例えば、蓋は本体に螺合される、蓋は留め具を使って本体に取り付けられる、などである。Ｏリング又はガスケット（図示せず）は、蓋２２２と本体２２０の間にシールを形成するのを助けるのに使用されるかもしれない。現場で交換可能なキャップ２０８を保持するように構成された蓋２２２の底面には取り付け構造がある。蓋２２２の底面の取り付け構造は、多くの形状を取り得る。本発明の一実施形態では、その取り付け構造は、プローブ本体のねじ山の端を複製している。現場で交換可能なキャップは、プローブのねじ山の端を複製する蓋２２２の底に螺合される。代わりに、取り付け構造は、蓋の底ではなく輸送容器の本体の中の空洞の内部に形成されるかもしれない。

動作において、現場で交換可能なキャップ２０８は、蓋２２２の底に取り付けられる。流体が本体２２０の中の空洞に加えられる。蓋２２２が本体２２０に取り付けられてその空洞をシールし、現場で交換可能なキャップ２０８を空洞の中に保持する。本発明の一実施形態では、蓋２２２が本体２２０に取り付けられるとき、現場で交換可能なキャップ２０８の端は流体の中に保持される。本発明の他の実施形態では、現場で交換可能なキャップ２０８の端は流体の液面の上に保持されて、流体には接触しない。この実施形態では、密閉された空洞内の流体が、空洞内の空気を液体で飽和された状態に保っている。その結果、発光物質を浸潤させる。本発明の一実施形態において、海綿状物質（図示省略）が空洞内に据え付けられるかもしれない。海綿状物質は、現場で交換可能なキャップ２０８の底を流体で浸潤された状態に保つために空洞内に必要とされる流体の量を減じる。熱収縮性のバンド（図示省略）は、蓋２２２の本体２２０からの不必要な分離を防ぐのを助けるために、輸送容器の蓋２２２の周りに据え付けられるかもしれない。

本発明の一実施形態において、水不浸透性シール（water tight seal）が、現場で交換可能なキャップ２０８と蓋２２２との間に形成される。Ｏリング又はガスケットが、現場で交換可能なキャップ２０８と蓋２２２との間の水不浸透性シールを形成するのを助けるのに使われる。水不浸透性シールは、輸送容器内の流体が、現場で交換可能なキャップ２０８の内側表面に入ることを防止する。現場で交換可能なキャップ２０８の内側表面に水がついた状態で現場で交換可能なキャップ２０８をプローブに据え付けることは、不正確なセンサの測定を引き起こすかもしれない。現場で交換可能なキャップ２０８の内側表面を乾燥させることは、現場では困難であるかもしれない。現場で交換可能なキャップ２０８と蓋２２２との間の水不浸透性シールをもってしても、ユーザは、本体から蓋をただ取り除き、蓋２２２からキャップ２０８を取り除き、プローブ本体１０２にそのキャップ２０８を取り付けることはできる。

現場で交換可能な部品（field replaceable part）の上の発光物質は、流体に浸された後、充分に浸潤するためにはかなりの時間を要する。浸潤されるための時間は、発光物質の厚さ、発光物質を覆う不透光性且つ透水性材料の厚さ、その部品の外形等に依存する。浸潤時間は容易に決定され得る。場合によっては、現場で交換可能な部品をその目的地まで輸送するのに必要とされる時間は、浸潤時間よりも短い。本発明の一実施形態では、交換部品上の発光物質は、輸送容器に挿入される前に予め浸潤状態にされる。本発明の他の実施形態では、交換部品は輸送容器に据え付けられ、輸送前に輸送容器内にて浸潤状態にすることを許される。予め浸潤状態にされる場合の時間と輸送時間とを組み合わせて、交換部品が目的地に到着する時に交換部品上の発光物質が充分に浸潤していることを確実にするかもしれない。

発光物質を含んだ現場で交換可能な部品は、キャップの形である必要はない。図３は、横方向に窓部を有する（side viewing）発光式溶存酸素センサ３００の断面図である。センサ３００は現場で交換可能なセンサ部品３３０を有する。現場で交換可能なセンサ部品３３０は、水圧防壁（hydrostatic barrier）３１０と、発光物質３１２と、発光物質３１２を覆う不透光性且つ透水性材料３１４とを有する。図４は、端部にて検知する（end sensing）発光式溶存酸素センサ４００の断面図である。センサ４００も現場で交換可能な部品を有する。現場で交換可能な部品は、水圧防壁４１０と、発光物質４１２と、不透光性且つ透水性材料４１４とを有する。図５は、水圧防壁５１０と、発光物質５１２と、不透光性且つ透水性材料５１４とを有する、現場で交換可能な部品５３０の等角図である。添付図面は尺度に拠っておらず、いくつかの厚さは本発明の説明における明確さのために増やされており、例えば、実際には、不透光性且つ透水性材料は、他の層の上に配置された薄い層（１０乃至２０ミクロン・メートル）にすぎないかもしれない。

図６は、本発明の一実施形態における輸送容器のための蓋の断面図である。蓋６２２は、輸送容器の本体（図示省略）に取り付けられるように構成される。蓋６２２は、図５に示された部品と同様に、発光物質を含む現場で交換可能な部品６３０を保持するために使われる蓋の底の側面において形成された取り付け形状を有する。現場で交換可能な部品６３０は、水圧防壁６１０と、発光物質６１２と、その発光物質６１２を覆う不透光性且つ透水性材料６１４とを有する。現場で交換可能な部品６３０は、保持リング６０８を備えた取り付け構造の上に保持される。現場で交換可能な部品６３０の一方の面が輸送の間乾燥状態を保つことができるように、水不浸透性シールが、取り付け構造と現場で交換可能な部品６３０との間に形成される。蓋６２２は、輸送容器の本体（図示省略）の上へと取り付けられる。これにより、現場で交換可能な部品は流体に浸される。現場で交換可能な部品６３０は、基本的に平坦であるので、現場において一方の面を乾燥させることは難しいかもしれない。このことは、輸送容器の設計において、より柔軟性を許容する。

図７は、本発明の他の実施形態における輸送容器７００の分解図である。輸送容器７００は、密閉可能な袋７３２と、輸送用函（shipping box）７３４とを有する。動作において、現場で交換可能な部品７３０は、密閉可能な袋７３２に挿入される。流体が密閉可能な袋に加えられて、それから、その袋は密閉される。密閉可能な袋は輸送用函７３４に挿入される。輸送用函７３４は、密閉可能な袋７３２が輸送中に破裂するのを防ぐように構成されている。ユーザが現場で交換可能な部品７３０を受け取るとき、ユーザは輸送用函から袋を取り、その袋から部品を取り除き、その部品の水圧防壁の面を乾燥させ、それからその部品をプローブに据え付ける。

図８は、本発明の他の実施形態における輸送容器８００の分解図である。輸送容器８００は、本体８２０と蓋８２２とを有する。本体８２０は、流体を保持するように構成された空洞を有する。溝穴（slot）８３６が、その空洞の内側側面に形成されている。蓋８２２は本体８２０に取り付けられ空洞を密閉するように構成されており、輸送容器内に水不浸透性の区画室（water tight compartment）を形成している。動作において、現場で交換可能な部品８３０は、溝穴８３６に挿入される。流体がその空洞に加えられ、現場で交換可能な部品８３０を浸す。蓋が本体８２０に取り付けられ、それによって空洞を密閉する。蓋はまた、現場で交換可能な部品を溝穴８３６に保持するように構成されている。

発光式溶存酸素センサ１００の分解図である。 本発明の一実施形態における輸送容器２００の分解図である。 横方向にて検知する（side sensing）発光式溶存酸素センサ３００の断面図である。 端部にて検知する（end sensing）発光式溶存酸素センサ４００の断面図である。 現場で交換可能な部品５３０の等角図である。 本発明の一実施形態における輸送容器のための蓋の断面図である。 本発明の他の実施形態における輸送容器７００の分解図である。 本発明の他の実施形態における輸送容器８００の分解図である。

Claims (24)

1. 発光式溶存酸素センサの現場で交換可能な部品のための輸送容器であって、
   空洞を有し、当該空洞は流体を保持するように構成された本体（２２０）と、
   前記本体（２２０）に取り付けられて前記空洞を密閉するように構成され、それにより、前記本体（２２０）と共に水不浸透性の区画室を作り出す蓋（２２２）と
   を有する輸送容器において、
   前記現場で交換可能な部品の上であって、前記空洞内に発光物質を保持するように構成された取付システムを有することを特徴とする輸送容器。
2. 請求項１に記載の輸送容器において、前記取付システムは、前記空洞内にあることを特徴とする輸送容器。
3. 請求項１に記載の輸送容器において、前記取付システム（２２４）は、前記蓋（２２２）の底側面にあることを特徴とする輸送容器。
4. 請求項３に記載の輸送容器において、前記取付システムは、前記発光式溶存酸素センサ上の前記現場で交換可能な部品のための取付システムを複製することを特徴とする輸送容器。
5. 請求項３に記載の輸送容器において、
   前記取付システムは、スタッドねじであり、
   前記現場で交換可能な部品を前記スタッドねじに螺合して前記蓋を前記本体に取り付けることにより、当該現場で交換可能な部品は前記空洞内に保持されることを特徴とする輸送容器。
6. 請求項１に記載の輸送容器において、
   前記空洞にうまく入り込んで、前記現場で交換可能な部品の上の前記発光物質に接触するように構成された海綿状物質を有することを特徴とする輸送容器。
7. 請求項１に記載の輸送容器において、前記取付システムは、前記現場で交換可能な部品の少なくとも１つの領域に接触して水不浸透性シールを形成することを特徴とする輸送容器。
8. 請求項７に記載の輸送容器において、
   前記現場で交換可能な部品は、キャップの形状を有しており、
   前記水不浸透性シールは、流体が前記キャップの内側に入り込むことを防ぐことを特徴とする輸送容器。
9. 請求項７に記載の輸送容器において、
   前記現場で交換可能な部品（５３０）は、本質的には平坦であり、
   前記水不浸透性シールは、流体が前記現場で交換可能な部品の第１の側の領域に到達することを防ぐことを特徴とする輸送容器。
10. 請求項１に記載の輸送容器において、前記蓋と前記本体との周りにおいて収縮するように構成された熱収縮スリーブを有し、これによって当該蓋を当該本体の上に保持することを特徴付けられた輸送容器。
11. 発光式溶存酸素センサの現場で交換可能な部品を輸送容器（２００）の空洞に挿入する方法において、
    流体を前記輸送容器の前記空洞に加え、
    前記空洞を密閉することを特徴とする方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、更に、前記現場で交換可能な部品を密閉された前記空洞に入れて輸送することを特徴とする方法。
13. 請求項１１に記載の方法において、更に、前記現場で交換可能な部品を挿入する前に、海綿状物質を前記空洞に挿入することを特徴とする方法。
14. 請求項１１に記載の方法において、前記発光物質は、前記輸送容器に挿入される前に、予め定めた時間流体に浸されることを特徴とする方法。
15. 請求項１４に記載の方法において、前記予め定めた時間は、少なくとも３日間であることを特徴とする方法。
16. 請求項１１に記載の方法において、前記輸送容器が輸送される前に、前記発光物質は当該輸送容器内で浸潤されることが許されることを特徴とする方法。
17. 請求項１１に記載の方法において、前記空洞は密閉可能な袋（７３２）によって形成されることを特徴とする方法。
18. 請求項１１に記載の方法において、前記空洞は本体によって形成され、当該空洞は蓋で密閉されることを特徴とする方法。
19. 請求項１１に記載の方法において、前記現場で交換可能な部品は、取付システムによって前記空洞内に保持されることを特徴とする方法。
20. 請求項１９に記載の方法において、前記取付システムは蓋の底側面に形成されることを特徴とする方法。
21. 請求項１１の方法において、前記現場で交換可能な部品が前記空洞に挿入される前に、当該現場で交換可能な部品の領域の周りに密閉を形成して、流体が当該領域に接触することを防ぐことを特徴とする方法。
22. 流体を保持するように構成され、発光式溶存酸素センサのための発光物質を受け入れるだけの大きさを有する袋であって、水不浸透性の空洞が形成されるように当該袋の内側の当該発光物質と流体とで密閉されるように構成された袋（７３２）と、
    前記水不浸透性シールを破ることなく、前記袋（７３２）を保持するように構成された輸送容器（７３４）と
    を有することを特徴とする装置。
23. 発光式溶存酸素センサの現場で交換可能な部品の上の発光物質を所定時間流体に浸潤させ、
    前記発光物質を継続して浸潤させた状態で、前記現場で交換可能な部品を輸送することを特徴とする方法。
24. 発光式溶存酸素センサのための発光物質を流体に浸して保持する手段と、
    輸送の間、前記保持手段を損傷から防ぐ手段と
    を有することを特徴とする輸送容器。

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