JP2009531663A - 多数の参照室を有する特異なpHプローブ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】特異なpHプローブ(150)の設計は、外側表面と、第1の室と第2の室と第3の室とに分割された内側容積部とを有する収納器(100)を使用する。第1のpH感受性領域(101)は第1の室の外側表面上に配置され、第1のpH感受性領域(101)は試料に露出されるように構成される。第2のpH感受性領域(104)は第2の室の外側表面上に配置され、第2のpH感受性領域(104)は試料から遮蔽されて第1の緩衝溶解液に露出される。第3のpH感受性領域(108)は第3の室の外側表面上に配置され、第3のpH感受性領域(108)は試料から遮蔽されて第2の緩衝に露出される。第1の電極(112)は第1のpH感受性領域(101)を横切って第1の電圧を検知するように構成され、第2の電極(115)は第2のpH感受性領域(104)を横切って第2の電圧を検知するように構成され、第3の電極(114)は第3のpH感受性領域(108)を横切って第3の電圧を検知するように構成される。回路(120)は、試料のpHを測定するために第1の電圧と第2の電圧と第3の電圧とを処理するように構成される。
【選択図】図4
【選択図】図4
Description
本発明は、pH測定の分野に関し、特に、特異なpHプローブに関する。pHプローブは、一般にサンプル内に浸されたpH感受性材料を横切って電圧を測定する活性化された室を使用して動作する。特異なpHセンサはまた、既知のpH、一般にpH7の緩衝溶解液に浸されたpH感受性材料を横切って電圧を測定する参照室を使用する。特異なプローブは、サンプルのpHを測定するために活性化電圧と参照電圧とを使用する。現在のpHプローブは、多くの流体シールを備えた、一般に複雑なデザインで大きく、製造するにはコスト高である。
本発明の1つの特徴は、
外側表面と、第1の室と第2の室と第3の室とに分割された内側容積部とを有する収納器と、
第1の室の外側表面上にあって試料に露出されるように構成された第1のpH感受性領域と、
第2の室の外側表面上にあって試料から遮蔽されて第1の緩衝溶解液に露出された第2のpH感受性領域と、
第3の室の外側表面上にあって試料から遮蔽されて第2の緩衝に露出された第3のpH感受性領域と、
第1のpH感受性領域を横切って第1の電圧を検知するように構成された第1の電極と、
第2のpH感受性領域を横切って第2の電圧を検知するように構成された第2の電極と、
第3のpH感受性領域を横切って第3の電圧を検知するように構成された第3の電極と、
試料のpHを測定するために第1の電圧と第2の電圧と第3の電圧とを処理する回路と
を有する特異な(differential)pHプローブを含むことである。
外側表面と、第1の室と第2の室と第3の室とに分割された内側容積部とを有する収納器と、
第1の室の外側表面上にあって試料に露出されるように構成された第1のpH感受性領域と、
第2の室の外側表面上にあって試料から遮蔽されて第1の緩衝溶解液に露出された第2のpH感受性領域と、
第3の室の外側表面上にあって試料から遮蔽されて第2の緩衝に露出された第3のpH感受性領域と、
第1のpH感受性領域を横切って第1の電圧を検知するように構成された第1の電極と、
第2のpH感受性領域を横切って第2の電圧を検知するように構成された第2の電極と、
第3のpH感受性領域を横切って第3の電圧を検知するように構成された第3の電極と、
試料のpHを測定するために第1の電圧と第2の電圧と第3の電圧とを処理する回路と
を有する特異な(differential)pHプローブを含むことである。
好ましくは、第1の緩衝溶解液は第2の緩衝溶解液とは異なるpHを有する。
好ましくは、収納器の外側表面は隣接する。
好ましくは、収納器は一般化された柱形状を有する。
好ましくは、第1のpH感受性領域は第1の形状を形成し、第2のpH感受性領域は第2の形状を形成し、第3のpH感受性領域は第3の形状を形成し、第1の形状と第2の形状と第3の形状とはすべて同軸上にある。
好ましくは、収納器の外側表面は隣接する。
好ましくは、収納器は一般化された柱形状を有する。
好ましくは、第1のpH感受性領域は第1の形状を形成し、第2のpH感受性領域は第2の形状を形成し、第3のpH感受性領域は第3の形状を形成し、第1の形状と第2の形状と第3の形状とはすべて同軸上にある。
好ましくは、第1のpH感受性領域は一般に半球形状であって、収納器の第1の端に形成される。
好ましくは、第1のpH感受性領域は第1の柱形状を形成し、第2のpH感受性領域は第2の柱形状を形成し、第3のpH感受性領域は第3の柱形状を形成する。
好ましくは、第1の柱形状と第2の柱形状と第3の柱形状とは同じ直径を有する。
好ましくは、第1の柱形状と第2の柱形状と第3の柱形状とは軸方向に整合される。
好ましくは、第1のpH感受性領域は第1の柱形状を形成し、第2のpH感受性領域は第2の柱形状を形成し、第3のpH感受性領域は第3の柱形状を形成する。
好ましくは、第1の柱形状と第2の柱形状と第3の柱形状とは同じ直径を有する。
好ましくは、第1の柱形状と第2の柱形状と第3の柱形状とは軸方向に整合される。
好ましくは、第4の室と第5の室とを更に有し、第4の室は第1の室と第2の室との間にあり、第5の室は第2の室と第3の室との間にあり、第4の室と第5の室の外側表面はpH感受性でない。
好ましくは、導電性筐体を更に有し、導電性筐体は収納器の外側表面の少なくとも一部を囲み、導電性筐体は回路内の接地経路に結合される。
好ましくは、収納器の外側表面と導電性筐体の内側表面とに結合され、第1の緩衝溶解液を保持する第1の区画と第2の緩衝溶解液を保持する第2の区画とを形成する複数のシール部を更に有する。
好ましくは、第1の区画と第2の区画とは軸方向に整合される。
好ましくは、導電性筐体を更に有し、導電性筐体は収納器の外側表面の少なくとも一部を囲み、導電性筐体は回路内の接地経路に結合される。
好ましくは、収納器の外側表面と導電性筐体の内側表面とに結合され、第1の緩衝溶解液を保持する第1の区画と第2の緩衝溶解液を保持する第2の区画とを形成する複数のシール部を更に有する。
好ましくは、第1の区画と第2の区画とは軸方向に整合される。
好ましくは、特異なpHプローブは、
回路に結合されて第1の室内の温度を検知するように構成された第1の温度センサと、
回路に結合されて第2の室内の温度を検知するように構成された第2の温度センサとを更に有し、
回路は第1の室内及び第2の室内で検知された温度において測定されたpHを補償するように構成される。
回路に結合されて第1の室内の温度を検知するように構成された第1の温度センサと、
回路に結合されて第2の室内の温度を検知するように構成された第2の温度センサとを更に有し、
回路は第1の室内及び第2の室内で検知された温度において測定されたpHを補償するように構成される。
本発明の他の特徴は、
外側表面と、第1の複数の室に分割された内側容積部とを有する収納器と、
複数のpH感受性領域であって、複数のpH感受性領域の1つが第1の複数の室の各々の外側表面上にある複数のpH感受性領域と、
試料に露出されるように構成された複数のpH感受性領域の第1の領域と、
異なるpHの範囲を有する複数の緩衝溶解液であって、複数のpH感受性領域の第1の領域を除く複数のpH感受性領域の各々が試料から遮蔽されて複数の緩衝溶解液の1つに露出されるように構成された複数の緩衝溶解液と、
複数の電極であって、複数の電極の各々が第1の複数の室の1つの中で電圧を検知するように構成された複数の電極と、
試料のpHを測定するために複数の電圧を処理する回路と
を有することを特徴とする特異なpHプローブを含むことである。
外側表面と、第1の複数の室に分割された内側容積部とを有する収納器と、
複数のpH感受性領域であって、複数のpH感受性領域の1つが第1の複数の室の各々の外側表面上にある複数のpH感受性領域と、
試料に露出されるように構成された複数のpH感受性領域の第1の領域と、
異なるpHの範囲を有する複数の緩衝溶解液であって、複数のpH感受性領域の第1の領域を除く複数のpH感受性領域の各々が試料から遮蔽されて複数の緩衝溶解液の1つに露出されるように構成された複数の緩衝溶解液と、
複数の電極であって、複数の電極の各々が第1の複数の室の1つの中で電圧を検知するように構成された複数の電極と、
試料のpHを測定するために複数の電圧を処理する回路と
を有することを特徴とする特異なpHプローブを含むことである。
好ましくは、第2の複数の室を更に有し、第2の複数の室の外側表面はpH感受性でなく、第2の複数の室の1つは第1の複数の室の各々の間にある。
好ましくは、室の外側表面上に複数のpH感受性領域の第1の領域を有する室内に配置された温度センサを更に有し、温度センサは回路に結合され、回路は室の外側表面上に複数のpH感受性領域の第1の領域を有する室内にて検知された温度において測定されたpHを補償するように構成される。
好ましくは、複数の緩衝溶解液の各々は異なるpHを有する。
好ましくは、収納器は一般化された柱形状を有し、一般化された柱形状の断面は、円形、正方形、長方形、正多角形、星型多角形、畝のある円形、丸みを帯びた長方形、卵形、スプライン(spline)、楕円形の中から1つ選ばれる。
好ましくは、一般化された柱形状の第1の端は一般に半球形状であって、複数のpH感受性領域の第1の領域を形成する。
好ましくは、室の外側表面上に複数のpH感受性領域の第1の領域を有する室内に配置された温度センサを更に有し、温度センサは回路に結合され、回路は室の外側表面上に複数のpH感受性領域の第1の領域を有する室内にて検知された温度において測定されたpHを補償するように構成される。
好ましくは、複数の緩衝溶解液の各々は異なるpHを有する。
好ましくは、収納器は一般化された柱形状を有し、一般化された柱形状の断面は、円形、正方形、長方形、正多角形、星型多角形、畝のある円形、丸みを帯びた長方形、卵形、スプライン(spline)、楕円形の中から1つ選ばれる。
好ましくは、一般化された柱形状の第1の端は一般に半球形状であって、複数のpH感受性領域の第1の領域を形成する。
好ましくは、導電性筐体を更に有し、導電性筐体は複数のpH感受性領域の第1の領域を除く複数のpH感受性領域を囲み、導電性筐体は回路内の接地経路に結合される。
好ましくは、導電性筐体と収納器の外側表面との間に配置されて複数の緩衝溶解液を含む複数の区画を形成する複数のシール部を更に有する。
好ましくは、複数の区画は軸方向に整合される。
好ましくは、導電性筐体と収納器の外側表面との間に配置されて複数の緩衝溶解液を含む複数の区画を形成する複数のシール部を更に有する。
好ましくは、複数の区画は軸方向に整合される。
好ましくは、回路に結合されて複数のpH感受性領域の第1の領域を外側表面上に有する複数の室の第1の室内の温度を検知するように構成された第1の温度センサと、回路に結合されて複数の室の第2の室内の温度を検知するように構成された第2の温度センサとを更に有し、回路は2つの室内にて検知された温度において測定されたpHを補償するように構成される。
好ましくは、複数の緩衝溶解液のうち第1の緩衝溶解液はpH3を有し、複数の緩衝溶解液のうち第2の緩衝溶解液はpH7を有し、複数の緩衝溶解液のうち第3の緩衝溶解液はpH11を有する。
好ましくは、複数の緩衝溶解液の少なくとも2つは同じpHを有する。
好ましくは、複数の緩衝溶解液のうち第1の緩衝溶解液はpH3を有し、複数の緩衝溶解液のうち第2の緩衝溶解液はpH7を有し、複数の緩衝溶解液のうち第3の緩衝溶解液はpH11を有する。
好ましくは、複数の緩衝溶解液の少なくとも2つは同じpHを有する。
本発明の他の特徴は、
第1の室と第2の室であって、第1の室及び第2の室は一般に管形状であり、第1の室及び第2の室は軸方向に整合されて端と端とが結合され、各室は室の外側表面上にpH感受性領域を有し、各室は室の内側容積部内の電圧を検知するように構成された電極を有し、
pH感受性領域を試料に露出させるように構成された第1の室と、
試料から遮蔽され第1の緩衝溶解液に露出されるように構成された第2の室と、
各々の電極に結合され、試料のpHを測定するために電圧を処理するように構成された回路と
を有することを特徴とする特異なpHプローブを含むことである。
第1の室と第2の室であって、第1の室及び第2の室は一般に管形状であり、第1の室及び第2の室は軸方向に整合されて端と端とが結合され、各室は室の外側表面上にpH感受性領域を有し、各室は室の内側容積部内の電圧を検知するように構成された電極を有し、
pH感受性領域を試料に露出させるように構成された第1の室と、
試料から遮蔽され第1の緩衝溶解液に露出されるように構成された第2の室と、
各々の電極に結合され、試料のpHを測定するために電圧を処理するように構成された回路と
を有することを特徴とする特異なpHプローブを含むことである。
好ましくは、第1の室の半径方向の大きさは第2の室の半径方向の大きさとは異なる。
好ましくは、第1の室の長さは第2の室の長さとは異なる。
好ましくは、第1の室及び第2の室を一緒に固定するように構成されたクランピングシステムを更に有する。
好ましくは、第1の室と第2の室との間に捉えられたスペーサリングを更に有する。
好ましくは、第1の室及び第2の室は永久に結合される。
好ましくは、第1の室の長さは第2の室の長さとは異なる。
好ましくは、第1の室及び第2の室を一緒に固定するように構成されたクランピングシステムを更に有する。
好ましくは、第1の室と第2の室との間に捉えられたスペーサリングを更に有する。
好ましくは、第1の室及び第2の室は永久に結合される。
好ましくは、第2の室を囲み回路内の接地経路に接続された導電性筐体を更に有する。
好ましくは、導電性筐体の内側表面と第1の緩衝溶解液を含む第1の区画を形成する第2の室の外側表面との間に配置された第1のシール部と第2のシール部とを更に有する。
好ましくは、第1の区画は第1の室及び第2の室を軸方向に整合する。
好ましくは、第3の室を更に有し、第3の室は第1の室及び第2の室の間にあり、第3の室の外側表面はpH感受性でない。
好ましくは、複数の室を更に有し、複数の室は一般に管形状であり、複数の室は軸方向に整合されて端と端とが結合され、複数の室の第1の端は第1の室の第1の端に取り付けられ、複数の室は第1の室及び第2の室と軸方向に整合され、複数の室の各々は室の外側表面上にpH感受性領域を有し、複数の室の各々は室の内側容積部内の電圧を検知するように構成された電極を有し、複数の室は試料から遮蔽され複数の緩衝溶解液に露出されるように構成される。
好ましくは、導電性筐体の内側表面と第1の緩衝溶解液を含む第1の区画を形成する第2の室の外側表面との間に配置された第1のシール部と第2のシール部とを更に有する。
好ましくは、第1の区画は第1の室及び第2の室を軸方向に整合する。
好ましくは、第3の室を更に有し、第3の室は第1の室及び第2の室の間にあり、第3の室の外側表面はpH感受性でない。
好ましくは、複数の室を更に有し、複数の室は一般に管形状であり、複数の室は軸方向に整合されて端と端とが結合され、複数の室の第1の端は第1の室の第1の端に取り付けられ、複数の室は第1の室及び第2の室と軸方向に整合され、複数の室の各々は室の外側表面上にpH感受性領域を有し、複数の室の各々は室の内側容積部内の電圧を検知するように構成された電極を有し、複数の室は試料から遮蔽され複数の緩衝溶解液に露出されるように構成される。
図1乃至図8、及び、以下の記述と提示とは、本技術分野における当業者に本発明の最良の形態を製造する方法と使用する方法とを教示するために特別な例を示す。本発明の原理を教示する目的のために、従来のいくつかの局面を簡素化したり省略したりした。本技術分野の当業者は、本発明の範囲内にあるこれらの例から変形例を正しく認識するであろう。本技術分野の当業者は、以下に記述される特徴が様々な方法で結合されて本発明の多数の変形例を形成する場合があることを正しく認識するであろう。その結果、本発明は、以下に記述される特別な例に限定されず、特許請求の範囲とその同等物によってのみ限定される。
図1は、本発明の一実施形態における特異なpHプローブ150に使われるガラス片100を示す。他の好適な形状、例えば一般化された柱も使われ得るが、ガラス片100は管として記述される。一般化された柱は、断面が任意の形状を有する柱である。図1は、ガラス片100の長手方向に沿って一定の直径を有するガラス片100を示す。本発明の他の実施形態では、ガラス片100は長手方向に一様ではなく、例えば、ガラス片100の長手方向に沿って異なる領域が異なる形状と大きさを有するかもしれない。ガラス片100は、活性化領域101,104,108を含み、加えて非活性化領域102,106,110を含む。活性化領域101,104,108はpH感受性ガラスで形成される。pH感受性ガラスの例として、リチウムイオン導電性ガラスが挙げられる。非活性化領域102,106,110は、pH非感受性ガラスで形成される。例えばpH感受性とpH非感受性のポリマー樹脂やプラスチックのようなガラス以外の代替材料が片100に使用され得ることに留意されたい。
活性化領域と非活性化領域とが一体化されて、ガラスの単一の片−−−ガラス片100が形成される点に留意されたい。活性化領域及び非活性化領域を形成するために単一のガラス管を取り扱うことによって、この一体化は達成されることができるだろう。代替的に、活性化領域及び非活性化領域が互いから離れて形成され、それからガラス片100を形成するために溶解されて(fused)一緒に接着される(glued)ことができるだろう。
活性化領域101,104,108は、互いに同軸となるように同じ軸を共有する点に留意されたい。同軸の構成は、プローブ150の全体の大きさを減じる一方で、大きな活性化領域101を考慮する。単一の片の構成は構造的な強度を提供し、多数の片の構成よりも少ないシール部を要求する。
図2は、本発明の一実施形態における、図1からのガラス片100を示す。ガラス片100は、今やシール部103,105,107,109,111を有する。本発明の一実施形態では、シール部103〜111は、ゴム、シリコン(silicon)、他の好適な絶縁材料である。他の実施形態では、シール部はガラス片100の一部としての統合されたガラス又はプラスチックのシール部であるかもしれない。活性化領域101とシール部103とは、活性化された室として参照される第1の室を形成する。活性化領域104とシール部105,107とは、第1の参照室(即ち、参照室1)として参照される第2の室を形成する。活性化領域108とシール部109,111とは、第2の参照室(即ち、参照室2)として参照される第3の室を形成する。本発明の他の実施形態では、複数の参照室があるかもしれない。活性化された室と参照室とは、ガラス片100の長手方向に軸方向に整合されることもある。活性化された室と参照室の両方は、一般に電解質溶液(electrolyte solution)で満たされる。本発明の一実施形態では、ガラス片100は、異なる室に分けられる収納器と呼ばれることもある。
図3は、図2からガラス片100を示し、回路120も示す。ガラス片100は活性化された室内に露出され、それから回路120へ走る活性化電極112を含む。活性化電極112は参照室を通って走るが、参照室内に露出されないように、絶縁管113が使われる点に留意されたい。ガラス片100はまた、参照電極114,115を含む。参照電極115は第1の参照室内に露出され、それから回路120へ走り、参照電極114は第2の参照室内に露出されそれから回路120へ走る。他の実施形態では、回路120へ走る参照電極を有する各参照室を備えた複数の参照室があるかもしれない。
図4は、本発明の一実施形態における特異なpHプローブ150を示す。図1乃至図3にて示されたように、プローブ150はガラス片100と回路120とを含む。プローブ150はまた、導電性筐体130を含む。他の形状が使われることもあるが、導電性筐体130はガラス片100に似た管形状である。本発明の一実施形態では、ガラス片100と回路120とは導電性筐体130内に配置される。ガラス片100はまた、プローブ収納器又はプローブ本体と呼ばれるかもしれない。
導電性筐体130は、シール部131,132,133,134,135を含む。他の実施例では他の形状も使われ得るが、一般に管形状のガラス片100と筐体130とを備えたこの実施例では、シール部131〜135はドーナツ形状の円板である。より良いシール部を提供するために、これらの円板は従来のOリングよりずっと大きい接触領域を有し得る。シール部131〜135は、ゴム、シリコン、又は他の絶縁材料であり得る。シール部131〜132は、緩衝室1と試験される試料との間で導電性を許容するが流体の移動を許容しない接続部を提供する。この接続部を提供するために、シール部131〜132はセラミック製のフリット(管)を備えたシリコン円板である。そこでは、シール部131〜132は、塩の橋部を形成するための塩のゲルによって分離される。他の実施形態では、セラミック製のフリット(frit)はシール部131と132との間の導電性筐体130の中に配置されるかもしれない。シール部133〜134は、緩衝室2と試験される試料との間で導電性を許容するが流体の移動を許容しない接続部を提供する。この接続部を提供するために、シール部133〜134はセラミック製のフリット(管)を備えたシリコン円板である。そこでは、シール部133〜134は、塩の橋部を形成するための塩のゲルによって分離される。他の実施形態では、セラミック製のフリットはシール部133と134との間の導電性筐体130内に配置されるかもしれない。緩衝室1は、緩衝室2と軸方向に整合される。本発明の一実施形態では、塩の橋部は2つの緩衝室の間にある。他の実施形態では、緩衝室は近接するかもしれない。
活性化された室の活性化領域101が外部の試料に露出したままとなるように、しかし、外部の試料が筐体130に入らないように、シール部131は筐体130の端をシールする。筐体130とシール部132〜133と活性化領域104とは、ガラス片100の活性化領域104の周りに第1の緩衝室を形成する。筐体130とシール部134〜135と活性化領域108とは、ガラス片100の活性化領域108の周りに第2の緩衝室を形成する。緩衝室は、プローブの長手方向に沿って軸方向に整合される。緩衝室は、一定のpHを維持する緩衝溶解液(buffer solution)で満たされる。本発明の一実施形態では、2つの参照室内の緩衝溶解液は、異なるpHを有する。例えば、第1の参照室はpH7の緩衝溶解液を有し、第2の参照室はpH5の緩衝溶解液を有する。本発明の他の実施形態では、2つの参照室の緩衝溶解液は同一のpH値を有するかもしれない。本発明の一実施形態では、ガラス片100は、異なるpH値の幅広い範囲を有する緩衝溶解液を含む対応する複数の緩衝室を備えた複数の活性化領域を有する。複数の緩衝室はまた、同一のpH値を備えた緩衝溶解液を有することもある。同一のpH値を備えた緩衝溶解液を含む異なる緩衝室を有することは、参照室の1つが働かなくなり、即ち、汚染されるときを検知することを回路に可能にする。異なるpH値を備えた異なる緩衝溶解液を含む多数の参照室を有することは、測定ドリフトのための補償を回路に可能にし、そして、試料のpH測定の正確性を増す。
回路120は、電気線140で導電性筐体130に接地される。回路120は、電気線141でプラグ155に結合される。この結果、線141とプラグ155とを通じて、回路120は外部システムに連絡する。
動作において、プローブ150の活性化領域101は、pHが測定される試料へ浸される。試料が筐体130に入ることをシール部131が防ぐことに留意されたい。(未知のpHを備える)試料は、活性化領域101を横切って第1の電圧を生ずるために、活性化領域101と相互作用する。この第1の電圧は活性化電圧として参照され、試料の未知のpHに対応する。活性化電極112は活性化電圧を検知し、活性化電圧を回路120に示す。
類似の方法で、(既知のpHを備える)第1の緩衝室内の緩衝溶解液は、活性化領域104を横切って第2の電圧を生ずるために、活性化領域104と相互作用する。この第2の電圧は第1の参照電圧として参照され、第1の緩衝室内の緩衝溶解液の既知のpHに対応する。参照電極115は参照電圧を検知し、参照電圧を回路120に示す。(既知のpHを備える)第2の緩衝室内の緩衝溶解液は、活性化領域108を横切って第3の電圧を生産するために、活性化領域108と相互作用する。この第3の電圧は第2の参照電圧として参照され、第2の緩衝室内の緩衝溶解液の既知のpHに対応する。参照電極114は参照電圧を検知し、参照電圧を回路120に示す。
回路120は、試料のpHを測定するために、活性化電圧と2つの参照電圧とを処理する。回路120は、プラグ155に差し込まれる外部システム(不図示)に試料のpHを示す。本発明の一実施形態では、試料のpHを測定するために、回路は活性化電圧と複数の参照電圧とを処理する。
導電性筐体130は、一般に試験中、手で保持される。導電性筐体130は、プローブ150の内部の構成要素(電極112,114,115と回路120)を手の容量から電気的に遮蔽する点に留意されたい。導電性筐体130はまた、接地を提供する。導電性筐体130は、ステンレス鋼、アルミニウム、又は他の導電性材料であり得る点に留意されたい。本発明の一実施形態では、導電性筐体は、内部の表面が絶縁材料で被覆されるか、又は、内部の表面の内側に配置されたインサートを有し、その導電性筐体を緩衝室1,2と塩の橋部(不図示)とから絶縁する。本発明の一実施形態では、導電性筐体120は、導電性部分と非導電性部分とを有する。導電性部分はシール部135の真下で始まり、回路120を含むプローブの下側部分を覆い、遮蔽する。シール部135の真下から始まる上側部分は非導電性材料で作られるか、或いは、非導電性被覆を有する。2つの部品の筐体を使うとき、分離された接地ロッドは、外部の塩の橋部のシール部121の中に配置されるかもしれない。
図5は、本発明の一実施形態における特異なpHプローブ150を示す。温度センサT1は、活性化電極112近くの温度を検知するために活性化された室に付加された。温度センサT2は、参照電極115近くの温度を検知するために第1の参照室に付加された。温度センサT3は、参照電極114近くの温度を検知するために第2の参照室に付加された。本発明のいくつかの実施形態では、各々の参照室は温度センサを有する。他の実施形態では、温度センサを有しない参照室があることもある。温度センサT1,T2,T3は、シール部103〜111内に統合されることができた。温度センサT1,T2,T3は、回路10に結合される。回路は、pH測定の最中に温度の補償を提供するために、温度センサT1,T2,T3からの温度情報を処理する。本発明の他の実施形態では、温度センサT1は、活性化された室(不図示)の外側に配置され、試料に露出され、試料の温度を検知するために使われるかもしれない。本発明の他の実施形態では、温度センサT2,T3は、緩衝室内に配置されるかもしれない。
図6は、ガラス片100に対する代替例を示す。明確さのためにいくつかの詳細な点が以前の図面から省略されている点に留意されたい。ガラス片137は、ガラス片100に代わって今やプローブ150のために使われる。ガラス片137は、活性化領域101,104,108(不図示)と非活性化領域102,106,110(不図示)とを備えるガラス片100に類似である。ガラス片100からの変更点は、活性化された室の形状の中にある。活性化領域101はガラス片の頂上がもはや半球形状でないが、活性化領域104が第1の参照室を形成するのと同じ方法で、ガラス片137の壁部で今や形成される。このように、活性化された室は参照室と同じ幾何学を有する。望まれるのであれば非活性化ガラス161に代わってシール部が使われるが、非活性化ガラス161は活性化された室の頂上で使われる。活性化された室の頂上は、キャップ160によって保護されるかもしれない。キャップ160は、ガラス片137に付着される、ゴム、金属、他のいくつかの保護的な材料であるだろう。
図7は、導電性筐体130の変形例を示す。明確さのためにいくつかの詳細な点が以前の図面から省略されている点に留意されたい。ガラス片137が使われるが、ガラス片100も同様に使われることができる。保護を提供するために、筐体130はガラス片137の活性化された室の上方に今や延伸する。筐体130の延伸部は、試料が活性化領域101に接触することを未だに許さなければならない。それで、筐体130内の開口部は、この目的のために提供されるべきである。試料は、未だに、シール部131を通過することを許されるべきではない。
上にて議論されたように、プローブの活性化領域及び非活性化領域は別個に形成され、それから、プローブ収納器を形成するために連結される。活性化されたpH感受性材料は、モールド成型され、引き抜かれ、機械加工されて、空洞の管にされる。本発明の一実施形態において、pH感受性材料の空洞の棒(hollow rod)又は管、及び、pH非感受性材料の空洞の棒や管は、複数の区切り(section)に切断される。pH感受性材料の区切りの端は、pH非感受性材料の区切りの端に取り付けられる。図8aは、本発明の一実施形態における管セグメント870の断面図である。管セグメント870は、pH非感受性材料802の管セクションに取り付けられたpH感受性材料801の管セクションを有する。複数の管セグメント870は、pH感受性材料及びpH非感受性材料が交互に来るセクションで管の長さを形成するために、連結されるかもしれない。ガラス片137やガラス片100に類似するガラス片を形成するために、平坦な又は半球形状の端キャップは管の長さの一方の端に取り付けられる。本発明の一実施形態では、管セグメント870は、セグメントの端を溶接(welding)又は接着(gluing)で一緒にすることによって、永久に連結される。本発明の他の実施形態では、管セグメント870は、各管セグメント間をガラス又はプラスチックのシールリングで連結するかもしれない。管セグメントは、例えば方形等の任意の断面形状を有するかもしれないが、円は好適な実施形態のための断面形状である。
図8bは、本発明の一実施形態におけるプローブ収納器875の断面図である。プローブ収納器875は、プローブ本体とも呼ばれる。プローブ収納器875は、2つの管セグメント870と端キャップ872とシール部876とシールリング又はスペーサ874とを有する。2つの管セグメント870は、2つの管セグメント870の間に捉えられたシールリングで連結される。端キャップ872は2つの連結された管セグメントの開口された端に取り付けられ、シール部876は連結された管セグメントの他方の端に挿入されて軸方向に配置された2つの室をプローブ収納器内に形成する。シールリング874と端キャップ872とはガラスやプラスチック等で製作され、管セグメント870に溶接又は接着される。異なる形状のスペーサリングを使って付加的な室がプローブ収納器875に付加されて、複数の室を備えたプローブ収納器が形成される。交互に来るpH感受性材料及びpH非感受性材料を備えプローブ収納器を生成するために使われる管セグメント870は、同じ大きさや形状である必要はない。本発明の一実施形態では、プローブ収納器を有する異なる室は、同じ大きさ又は形状を有しない。
本発明の他の実施形態では、管セグメントは、クランピングシステムで一緒に保持されるかもしれない。図8cは、本発明の一実施形態における、クランピングシステムで一緒に保持されるプローブ収納器885の断面図である。プローブ収納器885は、2つの管セグメント870と端キャップ872と背面板877とシールリング又はスペーサ874とクランピング棒878とナット880とを有する。2つの管セグメント870は、2つの管セグメント870の間に捉えられたシールリング874で連結される。端キャップ872は、2つの連結された管セグメントの開口された端に配置される。背面板877は、端キャップ872から2つの連結された管セグメントの反対側の端に配置される。クランピング棒878は端キャップ872に取り付けられ、プローブ収納器885の中央を通って走る。ナット880は、クランピング棒878に取り付けられ、2つの連結された管セグメント870に反して背面板877を力で押し、部品を一緒に圧縮し、軸方向に整合された2つの室をプローブ収納器内に形成する。付加的な管セグメント870は、プローブ収納器885内の室の数を増加させるために付加されて、複数の室を備えたプローブ収納器を形成するかもしれない。本発明のいくつかの実施形態では、流体のしっかりとしたシール部の形成を助けるために、例えばOリング等のある種類のガスケットが1又は2以上の結合部で使われるかもしれない。
交互に来るpH感受性材料及び非pH感受性材料を備えプローブ収納器を生成するために使われる管セグメントは、同じ大きさ又は形状である必要はない。図8dは、本発明の一実施形態における、異なる大きさの管セグメントを使って生成されたプローブ収納器890の断面図である。プローブ収納器890は、管セグメント870と管セグメント871と端キャップ872と背面板877とシールリング又はスペーサ874とクランピング棒878とナット880と導電性筐体882とを有する。シールリング874は、管セグメント870の端と管セグメント871の端との間に捉えられる。端キャップ872は連結された管セグメントの一方の端に配置され、背面板877は連結された管セグメントの反対側の端に配置される。クランピング棒878は端キャップ872に取り付けられ、2つの管セグメントの中央を通って走る。ナット880はクランピング棒878に取り付けられ、背面板877に反して動作し、背面板877と管セグメント870とシールリング874と管セグメント871と端キャップ872とを一緒に押し、軸方向に整合した2つの室をプローブ収納器内に形成する。導電性筐体882は、シールリング874に取り付けられる。本発明のいくつかの実施形態では、クランピングシステムは導電性筐体(不図示)に統合されるかもしれない。付加的な管セグメント870は、プローブ収納器890内の室の数を増加させるために付加されて、複数の室を備えたプローブ収納器を形成するかもしれない。本発明のいくつかの実施形態では、流体のしっかりとしたシール部の形成を助けるために、例えばOリング等のある種類のガスケットが1又は2以上の結合部で使われるかもしれない。
Claims (37)
- 外側表面と、第1の室と第2の室と第3の室とに分割された内側容積部とを有する収納器(100)と、
前記第1の室の前記外側表面上にあって試料に露出されるように構成された第1のpH感受性領域(101)と、
前記第2の室の前記外側表面上にあって前記試料から遮蔽されて第1の緩衝溶解液に露出された第2のpH感受性領域(104)と、
前記第3の室の前記外側表面上にあって前記試料から遮蔽されて第2の緩衝に露出された第3のpH感受性領域(108)と、
前記第1のpH感受性領域(101)を横切って第1の電圧を検知するように構成された第1の電極(112)と、
前記第2のpH感受性領域(104)を横切って第2の電圧を検知するように構成された第2の電極(115)と、
前記第3のpH感受性領域(108)を横切って第3の電圧を検知するように構成された第3の電極(114)と、
前記試料のpHを測定するために前記第1の電圧と前記第2の電圧と前記第3の電圧とを処理する回路(120)と
を有することを特徴とする特異な(differential)pHプローブ(150)。 - 請求項1に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1の緩衝溶解液は前記第2の緩衝溶解液とは異なるpHを有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項1に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記収納器(100)の前記外側表面は隣接することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項1に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記収納器(100)は一般化された柱形状を有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項1に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1のpH感受性領域(101)は第1の形状を形成し、
前記第2のpH感受性領域(104)は第2の形状を形成し、
前記第3のpH感受性領域(108)は第3の形状を形成し、
前記第1の形状と前記第2の形状と前記第3の形状とはすべて同軸上にあることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項1に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1のpH感受性領域(101)は一般に半球形状であって、前記収納器(100)の第1の端に形成されることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項1に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1のpH感受性領域(101)は第1の柱形状を形成し、
前記第2のpH感受性領域(104)は第2の柱形状を形成し、
前記第3のpH感受性領域(108)は第3の柱形状を形成することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項7に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1の柱形状と前記第2の柱形状と前記第3の柱形状とは同じ直径を有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項8に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1の柱形状と前記第2の柱形状と前記第3の柱形状とは軸方向に整合されることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項1に記載の特異なpHプローブ(150)において、
第4の室と第5の室とを更に有し、
前記第4の室は前記第1の室と前記第2の室との間にあり、
前記第5の室は前記第2の室と前記第3の室との間にあり、
前記第4の室と前記第5の室の前記外側表面はpH感受性でないことを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項1に記載の特異なpHプローブ(150)において、
導電性筐体(130)を更に有し、
前記導電性筐体(130)は前記収納器(100)の前記外側表面の少なくとも一部を囲み、
前記導電性筐体(130)は前記回路(120)内の接地経路に結合されることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項11に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記収納器(100)の前記外側表面と前記導電性筐体(130)の内側表面とに結合され、前記第1の緩衝溶解液を保持する第1の区画と前記第2の緩衝溶解液を保持する第2の区画とを形成する複数のシール部(131,132,133,134,135)を更に有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項1に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1の区画と前記第2の区画とは軸方向に整合されることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項1に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記回路(120)に結合されて前記第1の室内の温度を検知するように構成された第1の温度センサ(T1)と、
前記回路(120)に結合されて前記第2の室内の温度を検知するように構成された第2の温度センサ(T2)と
を更に有し、
前記回路(120)は前記第1の室内及び第2の室内で検知された温度において前記測定されたpHを補償するように構成されることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 外側表面と、第1の複数の室に分割された内側容積部とを有する収納器(100)と、
複数のpH感受性領域(101,104,108)であって、当該複数のpH感受性領域の1つが前記第1の複数の室の各々の前記外側表面上にある複数のpH感受性領域(101,104,108)と、
試料に露出されるように構成された前記複数のpH感受性領域(101,104,108)の第1の領域と、
異なるpHの範囲を有する複数の緩衝溶解液であって、前記複数のpH感受性領域(101,104,108)の前記第1の領域を除く当該複数のpH感受性領域の各々が前記試料から遮蔽されて当該複数の緩衝溶解液の1つに露出されるように構成された複数の緩衝溶解液と、
複数の電極(112,115,114)であって、当該複数の電極の各々が前記第1の複数の室の1つの中で電圧を検知するように構成された複数の電極(112,115,114)と、
前記試料のpHを測定するために前記複数の電圧を処理する回路(120)と
を有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項15に記載の特異なpHプローブ(150)において、
第2の複数の室を更に有し、
前記第2の複数の室の前記外側表面はpH感受性でなく、
前記第2の複数の室の1つは前記第1の複数の室の各々の間にあることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項15に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記室の前記外側表面上に前記複数のpH感受性領域の前記第1の領域を有する当該室内に配置された温度センサ(T1)を更に有し、
前記温度センサ(T1)は前記回路(120)に結合され、
前記回路(120)は前記室の前記外側表面上に前記複数のpH感受性領域の前記第1の領域を有する当該室内にて検知された前記温度において前記測定されたpHを補償するように構成されることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項15に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記複数の緩衝溶解液の各々は異なるpHを有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項15に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記収納器(100)は一般化された柱形状を有し、
前記一般化された柱形状の断面は、円形、正方形、長方形、正多角形、星型多角形、畝のある円形、丸みを帯びた長方形、卵形、スプライン(spline)、楕円形の中から1つ選ばれることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項19に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記一般化された柱形状の第1の端は一般に半球形状であって、前記複数のpH感受性領域の前記第1の領域を形成することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項15に記載の特異なpHプローブ(150)において、
導電性筐体(130)を更に有し、
前記導電性筐体(130)は前記複数のpH感受性領域の前記第1の領域を除く当該複数のpH感受性領域を囲み、
前記導電性筐体(130)は前記回路(120)内の接地経路に結合されることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項21に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記導電性筐体(130)と前記収納器(100)の前記外側表面との間に配置されて前記複数の緩衝溶解液を含む複数の区画を形成する複数のシール部(131,132,133,134,135)を更に有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項22に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記複数の区画は軸方向に整合されることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項15に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記回路(120)に結合されて前記複数のpH感受性領域の前記第1の領域を外側表面上に有する前記複数の室の第1の室内の前記温度を検知するように構成された第1の温度センサ(T1)と、
前記回路(120)に結合されて前記複数の室の第2の室内の前記温度を検知するように構成された第2の温度センサ(T2)と
を更に有し、
前記回路(120)は前記2つの室内にて検知された前記温度において前記測定されたpHを補償するように構成されることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項15に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記複数の緩衝溶解液のうち第1の緩衝溶解液はpH3を有し、
前記複数の緩衝溶解液のうち第2の緩衝溶解液はpH7を有し、
前記複数の緩衝溶解液のうち第3の緩衝溶解液はpH11を有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項15に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記複数の緩衝溶解液の少なくとも2つは同じpHを有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 第1の室と第2の室であって、当該第1の室及び当該第2の室は一般に管形状であり、当該第1の室及び当該第2の室は軸方向に整合されて端と端とが結合され、各室は当該室の外側表面上にpH感受性領域(101,104,108)を有し、各室は当該室の内側容積部内の電圧を検知するように構成された電極(112,115,114)を有し、
pH感受性領域を試料に露出させるように構成された前記第1の室と、
前記試料から遮蔽され第1の緩衝溶解液に露出されるように構成された前記第2の室と、
各々の電極(112,115,114)に結合され、前記試料のpHを測定するために前記電圧を処理するように構成された回路(120)と
を有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項27に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1の室の半径方向の大きさは前記第2の室の半径方向の大きさとは異なることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項27に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1の室の長さは前記第2の室の長さとは異なることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項27に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1の室及び前記第2の室を一緒に固定するように構成されたクランピングシステムを更に有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項30に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1の室と前記第2の室との間に捉えられたスペーサリング(874)を更に有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項27に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1の室及び前記第2の室は永久に結合されることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項27に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第2の室を囲み前記回路(120)内の接地経路に接続された導電性筐体(130)を更に有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項33に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記導電性筐体(130)の内側表面と前記第1の緩衝溶解液を含む第1の区画を形成する前記第2の室の前記外側表面との間に配置された第1のシール部(132)と第2のシール部(133)とを更に有することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項34に記載の特異なpHプローブ(150)において、
前記第1の区画は前記第1の室及び前記第2の室を軸方向に整合することを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項27に記載の特異なpHプローブ(150)において、
第3の室を更に有し、
前記第3の室は前記第1の室及び前記第2の室の間にあり、
前記第3の室の前記外側表面はpH感受性でないことを特徴とする特異なpHプローブ(150)。 - 請求項27に記載の特異なpHプローブ(150)において、
複数の室を更に有し、
前記複数の室は一般に管形状であり、
前記複数の室は軸方向に整合されて端と端とが結合され、
前記複数の室の第1の端は前記第1の室の第1の端に取り付けられ、
前記複数の室は前記第1の室及び前記第2の室と軸方向に整合され、
前記複数の室の各々は当該室の外側表面上にpH感受性領域を有し、
前記複数の室の各々は当該室の内側容積部内の電圧を検知するように構成された電極を有し、
前記複数の室は前記試料から遮蔽され複数の緩衝溶解液に露出されるように構成されることを特徴とする特異なpHプローブ(150)。
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