JP2013527927A - 交換式プローブヘッド - Google Patents

Abstract

プローブヘッドは電子部品を内蔵するプローブ本体から脱着自在である。プローブヘッドは、センサーと、センサーに電気的に接続される電気コネクタの少なくとも一部を収納するハウジングを有する。ハウジングはプローブ本体に脱着自在に接続されるよう配置されたカップリング部材を備え、プローブ及びプローブ本体が接続された際に、電気コネクタは、プローブ本体内において電子部品にセンサーを接続する。

Description

本発明は、交換式プローブヘッドに関するものであり、特に、電極のようなセンサーを備え、プローブ本体にプローブヘッドを密閉的に接続するコネクタを備えた交換式プローブヘッドに関するものである。

センサーを備えたプローブが知られているが、従来から、センサーが一旦使用不能になると、特に、電極タイプセンサーの流体リザーバが消費された場合に、プローブ全体が廃棄される。これは、従来の「スマートプローブ」であれば高価すぎることはないが、メモリーを備えたオンボード回路基板及び他の多くの機能性を搭載したここに開示されたような現在のプローブでは、プローブ全体を廃棄するには高価である。

この問題を解決し、この長きにわたる必要性を処理するために、出願人は、回路基板を収容するプローブの本体を再利用し得る交換式プローブヘッドを開発した。ここに開示された実施形態においては、プローブヘッドのみを廃棄する。

米国特許第６，７７９，３８３号 米国特許出願第１２／７７３，９９５号

本発明の一態様は、電子部品を内蔵するプローブ本体と共に使用する交換式及び／又は使い捨てプローブヘッドである。プローブヘッドは、センサーと、センサーに電気的に接続された電気コネクタの少なくとも一部とが内蔵されるハウジングを備える。プローブヘッドが脱着自在にプローブ本体に接続されると、電気コネクタは、プローブ本体内の電子部品にセンサーを電気的に接続する。脱着自在な接続を形成するために、ハウジングには、プローブ本体にハウジングを脱着自在に接続するよう配置されたカップリング部材が備えられている。カップリング部材は、例えば、プローブ本体にプローブヘッドを接続するオープンリングの外面から突出した環状隆起のような、スナップフィット形状の柔軟なオープンリングである。オープンリングは、プローブ本体にプローブヘッドを接続する閉鎖位置の方向に圧縮され、両者を相互接続し、プローブヘッドを切り離すよう再び圧縮される。

本発明の他の態様は、交換式プローブヘッドを備える、環境のパラメータを少なくとも１つモニターするプローブである。プローブは、電気的に接続され、少なくとも部分的にプローブ本体に内蔵される第１電気コネクタを備える電子部品を内蔵するプローブ本体と、センサー及びセンサーに電気的に接続される第２電気コネクタの少なくとも一部を内蔵するプローブヘッドとを備える。プローブヘッド又はプローブ本体のいずれかには、プローブヘッド及びプローブ本体を脱着自在に接続するよう配置されたカップリング部材が備えられる。カップリング部材は、プローブヘッド及びプローブ本体を、プローブ本体の電子部品にプローブヘッドのセンサーを電気的に接続する第２電気コネクタに接続された第１電気コネクタに脱着自在に接続する。

一実施形態においては、プローブ本体は、プローブ本体の電子部品に電気的に接続された第３電気コネクタも備える。第３電気コネクタは、例えば、プローブ、特に、プローブ本体の電子部品及びプローブヘッド内のセンサーを操作及び／又は通信することができるゾンデのようなモニター装置に接続される。第３電気コネクタは湿式係合コネクタであってもよい。

交換式プローブヘッドを備えたプローブの一実施形態の側面図である。

図１のプローブの拡大組立図である。

保持クリップを用いない交換式プローブヘッドの側面図である。

４−４線に沿った図３の交換式プローブヘッドの断面図である。

交換式プローブヘッドの他の実施形態の接続端の図である。

交換式プローブヘッドの他の実施形態の接続端の図である。

交換式プローブヘッドの保持クリップの上面図である。

図７の保持クリップの前面図である。

プローブ本体の断面図である。

図１のプローブの断面図である。

プローブ本体の他の実施形態の遠位端の図である。

プローブ本体の他の実施形態の遠位端の図である。

交換式プローブヘッドの他の実施形態の前面図である。

図１のプローブを備えたゾンデの上斜視図である。

プローブの一実施形態の拡大組立図である。

以下の詳細な記載により本発明の一般原則を説明し、さらに、付随の図面により実施例を説明する。図面においては、同一又は機能的に類似のエレメントに同様な符号を付した。

図１を参照すると、一般的に符号１００で示されたプローブは、遠位端１３０及び近位端１３１を有し、カップリング部材１１０によりプローブ本体に取り外し自在に接続された取り外し式プローブヘッド１０２と、コネクタ１０６と、接続カラー１０８と、一つ以上の窓１１３を有するガード１１２とを備える。プローブ１００は、プローブ本体に内蔵されたセンサー１１４を用いて、コネクタ１０６及び任意に接続カラー１０８により他の装置に接続された際の環境、一般的にはプローブ、すなわちプローブヘッドの遠位端１３０周辺の環境のパラメータをモニターすることができる。接続カラー１０８は、装置のポートにプローブを接続するために入れられる。コネクタ１０６は、カラー１０８を保持、すなわちカラーの滑り落ちを防ぐために、ストップリング２２８を備える。

図１４を参照すると、一実施形態においては、プローブ１００は、ここに開示されたプローブを備えるよう改良された特許文献１に開示されたゾンデのようなゾンデ５００に接続される。ゾンデ５００は、様々な検出能を有する複数のプローブを備える。例えば、ゾンデ５００は、濁度センサー５１０、溶存酸素センサー５１２、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５１６、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５１８を備える交換式プローブヘッドを有するプローブ１００を備えてもよい。また、ゾンデ５００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、載置されるセンサーの直径を超えて延在するワイパーエレメント５２０を備えてもよく、図１４における濁度センサー５１０はセンサー表面のクリーニング用ブラシ５２４である。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、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携帯式または固定式データ収集プラットフォームに接続されてもよい。

プローブ１００は、交換式プローブヘッド１０２の少なくとも一部を定義するハウジング１１８内に収容されるセンサー１１４を備える。センサー１１４は、プローブ１００の遠位端１３０周囲の環境にアクセスする。一実施形態においては、図１に示されているように、センサー１１４は、ハウジング１１８から突出してもよく、ガード１１２により取り囲まれていてもよい。交換式プローブヘッド１０２は、その一端部に固定的に取り付けられたスリーブ１１７を有する中空、一般的には円筒のハウジング１１８を備えてもよい。また、交換式プローブ１０２は、遠位端１３０とは反対のスリーブ上に配置されたカップリング部材１１０を備えてもよい。カップリング部材は、プローブ本体１０４、特に第２ハウジング１１９に交換式プローブ１０２を取り外し自在に接続する。

交換式プローブ１０２、特にそのハウジング１１８、スリーブ１１７及びガード１１２は、下記窓１１３、タブ１２９，１２９’、スロット１８２，１８２’、及び／または環状溝１１６，１２０，１２２を形成させ得る良好な材料強度を有する適切な工学熱可塑性材料のようなプラスチック材料でもよい。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。プラスチック材料は、耐水ハウジング、特に隣接部材間の耐水バンドを形成するのに適切である。交換式プローブヘッド１０２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、耐水バンドは重要である。隙間が発生すると、交換式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。

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。

図２の組立図に示されたように耐水シールにより交換式プローブヘッド１０２をプローブ本体４０４に接続するために、好ましくは直線力を用いて、交換式プローブヘッド１０２をプローブ本体４０４に挿入してもよい。プローブ本体１０４に交換式プローブヘッド１０２を押し込む力をさらに付加する前の適切な接続のために、交換式プローブヘッド１０２を、プローブ本体１０４内に部分的に挿入し、プローブ本体１０４に交換式プローブヘッド１０２を合わせる整列手段に回転する必要がある。交換式プローブヘッド１０２は、カップリング部材１１０によりプローブ本体１０４に取り外し自在に接続され、カップリング部材１１０を作動（例えば圧縮）し、交換式プローブヘッド１０２の挿入に用いられる力とは反対の直線力で引き抜くことにより取り外される。

図１〜４を参照すると、交換式プローブヘッド１０２は、第１端部１８４及び第２端部１８６、センサー１１４及びセンサー１１４に電気的に接続された電気コネクタ１７１の少なくとも一部を収納するハウジング１１８、プローブ本体１０４にハウジング１１８を脱着自在に接続するよう配置されたカップリング部材１１０、及び、センサー１１４の一部が配置される第１端部１８４を保護するガード１１２を備えている。一実施形態においては、ハウジング１１８は、それと一体的に形成されたまたは分離型コンポーネントとしたカップリング部材１１０を備える単一体を備えてもよい。他の実施形態においては、ハウジング１１８は、それと一体的に形成されまたは分離型コンポーネントとしてカップリング部材を備えたスリーブ１１７を備えてもよい。

図３〜４に最適な形態が示されたハウジング１１８は、第１端部１５０及び第２端部１５８を備え、一般的に円筒状の中空ハウジングであってもよい。第１端部１５０は、１つ以上のポート１９９（図１０）を備える第１開口１５２を定義し、第１開口に近接する外表面上に第１接続手段１５６を備える。第１接続手段１５６は、ハウジング１１８にガード１１２を固定的に取り付けることが可能なクリップ、スナップフィット形態、スレッディング、または他の接続形態のような連続的または非連続的な突起であってもよい。第１端部１５０は、第１端部１５０上にガード１１２を容易に嵌合されるハウジングの中央部１５３より小さな外径を有する。他の実施形態においては、突起は、ガード１１２の内側上にあってもよく、第１端部１５０は第１開口１５２に近接した位置に適切に配置され、凹部を形成する。第１端部１５０は、環状ショルダー１５４が形成されるように、ハウジング１１８の中央部よりも小さな内径を有してもよく、これにより、第１端部１５０がハウジングの中央部に移行する。環状ショルダー１５４は、ハウジングの第１端部内に１つ以上のセンサー１１４を取り付けるために用いるられてもよい。他の実施形態においては、ガード１１２は、第１端部１５０の上ではなく、その内部に嵌合し、両コンポーネントが形成され、構成される。

上記のように、ガード１１２は、交換式プローブヘッドのハウジング１１８の第１端部１５０に固定的に取り付けられる。ガードは、ガード１１２の遠位端内に１つ以上の窓１１３を備える。ガード１１２は、交換式プローブヘッド１０２のセンサー１１４または電極１１４’をガード１１２周囲の環境にアクセスする１つ以上の窓１１３を配置するように、ハウジング１１８の第１端部１５０上に少なくとも部分的に嵌合する一般に円筒の中空スリーブであってもよい。

第１ハウジング１１８の第２端部１５８は、第２端部内の開口１５９を定義し、開口１５９に近接する外表面上に第２接続手段１６０を備える。第２接続手段１６０は、上記と同じ第１接続手段１５６用の接続手段のいずれかであってもよく、ハウジング１１８上の第１接続手段１５６と同じでも異なっていてもよい。第２端部１５８は、スリーブ１１７に第２端部１５８を容易に受け入れるハウジング１１８の中央部より小さい外径を有してもよい。第２端部１５８の外径は、ハウジングの第１端部１５０の外径と同じであってもよいが、これに限定されるものではない。他の実施形態においては、スリーブ１１７は、第２端部１５８の内部に嵌合し、両コンポーネントが形成され、構成される。

スリーブ１１７は、遠位端１６２及び近位端１６４を備える。遠位端１６２は、スリーブ１１７の中央部１７６より大きな内径を有する第１開口１６６を定義する。第１環状ステップ１７８は、スリーブ１１７の内側に形成され、遠位端１６２が中央部１７６に移行する。第１環状ステップ１７８は、スリーブ１１７の開放第１端部１６６内に挿入される際に、ハウジング１１８の第２端部１５８用の停止または固定部材として作用する。遠位端１６２は、その壁内に凹まされた第１端部１６６の内部に、環状溝または適切な形状及び配置の凹所を備えてもよい。溝または凹所は、耐水接続用の第１ハウジング１１８の第２端部１５８の接続手段１６０を受け入れるためのものである。スリーブ１１７及びハウジング１１８は、ともに固定的に取り付けられることが好ましい。他の実施形態においては、スリーブ１１７は、ハウジング１１８と一体化されていてもよい。もしそうであるならば、第２接続手段１６０は不要となるであろう。

スリーブ１１７の外側は、そこに凹まされた１つ以上の環状溝１１６，１２０，１２２を備えてもよい。第１環状溝１１６は、ハウジング１１８に最も近接して配置され、カップリング部材１１０を受け入れるのに十分な幅であってもよい。スリーブ１１７は、第１環状溝１１６とスリーブの近位端１６４との間に第２環状溝１２０を備えてもよい。第２環状溝１２０は、第１シーリング部材１２４、例えばＯリング等を受け入れる形状としてもよい。他の実施形態においては、第２環状溝１２０とスリーブ１１７の近位端１６４との間に、第２シーリング部材１２６を受け入れるように形成された第３環状溝１２２を有してもよい。ここに開示された実施形態は、３本の環状溝とシーリング部材を受け入れる２本の溝とを備えているが、多くの溝及びシーリング部材が用いられることを当業者は認識するであろう。シーリング部材１２４，１２６（図２）は、交換式プローブヘッド１０２とプローブ本体１０４との間に耐水性をもたらす。

スリーブ１１７の近位端１６４は、スリーブ１１７の中央部１７６より小さい内径を有する第２開口１６８を定義する。第２環状ステップ１７９は、中央部１７６の第２開口１６８への移行でスリーブ１１７の内部に形成される。第２環状ステップ１７９は、第２開口１６８内にまたはを通して回路基板１７０から延在する電気コネクタ１７１を備えるプリント基板のような回路基板１７０をその上で固定する。電気コネクタ１７１は、プローブ本体１０４内に収納された回路または回路基板１７０にセンサー１１４または電極１１４’を接続し得る、第２開口１６８から延在するピンまたはソケットを有するヘッダー、カード端コネクタ、プリント基板コネクタ、ＵＳＢコネクタ、または他の公地、または後に開発されるコネクタであってもよい。図３〜６に示された実施形態においては、電気コネクタ１７１は、少なくとも１本の有効なピンを有するオス型ヘッダーである。ヘッダー上のピンの全てがヘッダーの反対側上の回路基板１７０に接続される必要はないことを当業者は認識するであろう。示されたヘッダーは６本のピンを有しているが、電気コネクタはこれに限定されるものではない。

回路基板１７０は、その場所に固定し、耐水シールを形成するために、スリーブ１１７に貼着されてもよい。フィラー１８０は、電気コネクタ１７１と第２開口１６８との間に存在させてもよい。適切なフィラー１８０は、水がコネクタ１７１、回路基板１７０またはセンサー１１４のコンポーネントに浸入し、破損しないように、スリーブ１１７の第２開口１６８を密閉する。フィラー１８０は、開放第２端部１６８の耐水保護シールを提供する接着剤、ポリマーまたは他の樹脂であってもよい。例えば、フィラー１８０は、エポキシ樹脂、シリコンＲＴＶ、埋込用樹脂、または耐水シール形成用の他の適切なフィラーであってもよい。ハウジング１１８内のスリーブ１１７を通して延在し、センサー１１４及び／またはそのコンポーネントを電気コネクタ１７１に接続する少なくとも１つのリード１７４は、電気コネクタ１７１とは反対の回路基板１７０に接続する。

スリーブ１１７の近位端１６４は、交換式プローブヘッド１０２をプローブ本体１０４に取り付ける手段を備えてもよい。図３〜５の実施形態においては、交換式プローブヘッド１０２を取り付ける手段は、スリーブ１１７の近位端１６４から長さ方向に延在する１つ以上のタブ１２９，１２９’である。プローブ本体１０４内の回路基板１７０に電気コネクタ１７１を正しく接続するために、プローブ本体１０４内への交換式プローブヘッド１０２の挿入が一方向のみであるように、第１タブ１２９及び第２タブ１２９’は図５に示されたような異なる形状を有してもよい。したがって、図１１に示されたように、電気コネクタ１７１を受け入れるプローブ本体１０４の第１開口１３６は、第１タブ１２９を受け入れる形体の第１スロット２１４と、第２タブ１２９’を受け入れる形体の第２スロット２１５とを備えている。図６の実施形態においては、交換式プローブヘッド１０２を係合する手段は、好ましくは異なる形状を有するスロットを備えたスリーブ１１７の近位端１６４’に切り込まれた１つ以上のスロット１８２，１８２’であってもよい。したがって、図１２に示されたように、電気コネクタ１７１を受け入れるプローブ本体１０４の第１開口１３６は、それぞれ交換式プローブヘッド１０２のスロット１８２，１８２’に受け入れられる形状の第１タブ２１６及び第２タブ２１７を備えている。２つの部分を互いに係合する他の多くの手段は、公知であり、等しく応用可能である。例えば、スリーブ１１７の近位端１６４は、凹まされ、スリーブ１１７を受け入れるプローブ本体１０４の端部の内壁を長さ方向に下方に延在するスロットに嵌合する外表面上の突出を有してもよい。

交換式プローブヘッド１０２内に収納されたセンサー１１４は、電極１１４’（図１０）、窓、膜、またはハウジング１１８の第１端部１５０に配置されまたはそこから延在する、好ましくは第１端部１５０内のポート１９９に配置されまたはそこから延在する他の表面を有する複数のコンポーネントを備えていてもよい。電極１１４’はイオン選択電極であってもよい。いずれかの適切なイオン選択電極またはこのような電極の組み合わせは、プローブヘッド１０２により収納されてもよい。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）イオンの選択電極である。他の実施形態においては、プローブヘッド１０２はｐＨ電極を収納している。他の実施形態においては、プローブヘッド１０２は酸化還元電位電極を収納している。さらに他の実施形態においては、プローブヘッド１０２はｐＨ電極と酸化還元電位電極の両方を収納している。

２つのセンサー、特にハウジング１１８の第１端部１５０から延在する２つの電極１１４’を備えたプローブ１００の実施形態が図１０に示されている。電極１１４’は、ハウジング１１８内に収納され、センサーコネクタ２００、例えば電気リードにより電気リード１７４に接続されたセンサーコンポーネント１９８を備えている。センサーコンポーネント１９８は、検出すべきパラメータを選択された特異なセンサーまたは電極を必要とするものである。ｐＨ電極用のセンサーコンポーネント１９８は、センサーによる測定において消費される試薬、例えばＫＣＬのような電解質充填溶液を含有するセンサーリザーバと、リザーバとの流体通信に用いられるｐＨガラス電極と、溶液からセンサーコネクタ２００に信号を送信するために塩化銀に浸漬された純銀ワイヤのようなワイヤと、ｐＨ電極から分離されまたはｐＨ電極内に埋め込まれた参照電極とを備えてもよい。酸化還元電位電極用のセンサーコンポーネント１９８は、測定エレメントとして、ｐＨガラスではなく、白金、金または銀のような貴金属を用いる以外は、ＫＣＬのような電解質充填溶液を含有するリザーバにより取り囲まれた塩化銀に浸漬された純銀ワイヤのようなｐＨ電極と類似のコンポーネントを備えてもよい。他のタイプの電極またはセンサー用のセンサーコンポーネント１９８は、公知であり、ハウジング１１８内に収納されていてもよい。

カップリング部材１１０は、プローブヘッド１０２とプローブ本体１０４とを係合し得、及び、脱着自在な耐水接続による各電器コネクタ１７１，２１２を係合し得るいずれかの接続態様であってもよい。

図７〜８を参照すると、カップリング部材１１０は、スロット１１１を有する柔軟なオープンリング１１０である。一実施形態においては、オープンリング１１０は一般にＣ型である。リング１１０及びスロット１１１の柔軟性は、少なくとも圧力がスロット１１１の両側のリング１１０に付加されると、スロット１１１が閉じ、圧力が取り除かれると、元の位置に戻る程度にオープンリング１１０を圧縮または挟むものである。したがって、オープンリング１１０は、図７の矢印Ａにより示されたような閉リング位置に圧縮または挟まれる。オープンリング１１０が拡大スロット１１１に拡張されるように、特にオープンリング１１０がスリーブ１１７上及び第１環状溝１１６内にスライドされるように、オープンリング１１０は拡張自在であってもよい。

図８に最良の形態が示されているように、カップリング部材１１０の外側は、開放遠位端１９０を定義する上位置１９２と、開放近位端１９１を定義する下位置１９３とを備えている。上位置１９２は、下位置１９３に比べて大きい外径を全体にわたって有する。環状ストップ１９６は、上位置１９２の下位置１９３への移行を定義する。下位置１９３は、スナップフィット形状１２８を有している。スナップフィット形状１２８は、オープンリング１１０の外周に沿って延在するため、一般に環状スナップフィット形状である。スナップフィット形状１２８の先端１９４は、プローブ本体１０４内にスナップフィット形状１２８を押し込む際の助けとなるように、９０度未満の角度で面取りされていてもよい。スナップフィット形状１２８は、図８に示されたように環状突出であることが好ましいが、これに限定されるものではない。スナップフィット形状及び／または他の片持ちスナップフィット形状の内側及び外側は、全て公知であり、ここで応用可能である。

オープンリング１１０の利点は、誰でも交換式プローブヘッド１０２を取り除き、容易に交換することができることである。このようなコンポーネントは、プローブ本体の交換のメーカーにプローブの配送を省く「現場交換式」としばしば呼ばれる。

柔軟なオープンリング１１０は、プローブヘッド１０２とプローブ本体１０４とを挿入により脱着自在に固定する。オープンリング１１０は、プローブ本体１０４への挿入の間に圧縮され、柔軟性により一端挿入されたプローブ本体１０４に係合するように外側に拡張する。図１０の実施形態においては、オープンリング１１０のスナップフィット形状１２８は、例えばプローブ本体１０４内の環状溝に係合するように拡張される。ユーザーは、プローブ本体１０４内にプローブヘッド１０２を挿入または挿入し始める際に、オープンリング１１０を閉リング位置Ａに挟むことによりプローブヘッド１０２をより容易に挿入することができる。

プローブヘッド１０２がすでに交換された場合（すなわち、オンボードリザーバーが使い果たされ、プローブヘッドがもはや作動していない場合等）、柔軟なオープンリング１１０は、オープンリング１１０をプローブ本体１０４から解放するユーザーにより閉リング位置Ａに挟まれる。ユーザーは、親指と同じ手の少なくとも１本の他の指との間でオープンリング１１０を挟んでもよい。ユーザーは、オープンリング１１０を挟みつつそれぞれの電気コネクタ１７１，２１２を解放することにより、プローブヘッド１０２及びプローブ本体１０４を引き離す。これにより、使用済みプローブヘッド１０２は廃棄され、新たなプローブヘッドに交換される。

カップリング部材１１０の他の実施形態は、図１３における交換式プローブヘッド３０２上に示される。交換式プローブヘッド３０２は、第１開口３５２を定義する遠位端３８４と、第２開口３６８を定義する近位端３８６とを有する一体式ハウジング３１８を備えている。ここで、環状スナップフィット形状３２８は、ハウジング３１８のカップリング部材３１９上に一体的に形成される。カップリング部材３１９は、環状ステップ３７８がカップリング部材３１９からハウジング３１８の本体への移行において定義されるように、全体にわたってハウジング３１８の残りよりも小さな外径を有する。カップリング部材３１９の外側は、そこで凹まされた１つ以上の環状溝を備えてもよい。第１環状溝３２０は、スナップフィット形状３２８と近位端３８６との間にあってもよい。第１環状溝３２０は、シーリング部材、例えばＯリング等を受け入れるよう形成されていてもよい。カップリング部材３１９は、第１環状溝３２０と近位端３８６との間に、シーリング部材を受け入れるよう形成された第２環状溝３２２を備えてもよい。図１３は接続部３１９における２本の環状溝を示しているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。本実施形態は効果的な接続機構を有するが、プローブヘッド３０２がメーカーまたは訓練された技術者により交換される必要があってもよい。

他の実施形態においては、カップリング部材１１０は、プローブヘッド１０２とプローブ本体１０４との脱着自在な接続を促進するクリップ、押しボタン−受け開口接続、スレッド、他の接続形態であってもよい。これらのカップリング部材は、単独または上記のオープンリング１１０とともにまたは互いに組み合わせて用いてもよい。これらの実施形態のいずれかは、プローブヘッド１０２とプローブ本体１０４との間の耐水シールを供給するために、Ｏリングまたは他のシーリング部材を備えてもよい。

図９を参照すると、プローブ本体１０４は、好ましくは遠位端１３２と近位端１３４とを有する中空な円筒管である第２ハウジング１１９を備えている。遠位端１３２は第１開口１３６を定義し、近位端１３４は第２開口１３７を定義する。ハウジング１１９は本質的に均一な外径を有するが、異なる内径を有する内側の３区部を備えている。ハウジング１１９の内側は、遠位端１３２における空洞１３８と、近位端１３４における拡張開口１４６と、それらの間のチャンバー１４４とを備えている。

空洞１３８は、環状ショルダー１４２が空洞１３８とチャンバー１４４との間の移行において定義されるように、チャンバー１４４よりも小さい内径を有している。空洞１３８は、一般にカップリング部材１１０のスナップフィット形状１２８を備える交換式プローブヘッド１０２の第２端部１８６を受け入れるよう設計されている。第１開口１３６の内側は、空洞の壁内に凹まされ、その端縁に沿って延在する環状溝１４０である。環状溝１４０は、交換式プローブヘッド１０２がプローブ本体１０４に接続された際に、カップリング部材１１０から突出するスナップフィット形状１２８を受け入れるように形成及び位置決めされる。環状溝が好ましいが、他の凹ませ手段を利用できることを理解される。例えば、他の凹ませ手段は、交換式プローブヘッド１０２の第２端部１８６上に複数の突起と一列になって合致するよう配置された空洞の壁に形成された複数の凹所を備えてもよい。

第２ハウジング１１９の近位端１３４の拡大開口１４６は、ハウジング１１９の内側に均一に延在し、近位端１３４により定義された第２開口１３７に隣接する。拡大開口１４６は、チャンバー１４４と比べて大きな内径を有し、空洞１３８と比べて大きな内径を有してもよい。特にアッセンブリの組み立て及び溶接における拡大開口１４６の利点は、本願と同日に提出され、全体に引例として内包された特許文献２に説明されている。

第２ハウジング１１９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い。例えば、第２ハウジング１１９は、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、銅及びこれらの合金であってもよい。一実施形態においては、第２ハウジング１１９はチタンである。他の実施形態においては、第２ハウジング１１９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。

図１における実施形態の断面である図１０を参照すると、プローブ１００は、カップリング部材１１０であるオープンリングと、プリント回路基板のような回路基板２２０を収納するハウジング１１９を有するプローブ本体１０４とを備える上記交換式プローブヘッド１０２の形態を有する。回路基板２２０は、主にチャンバー１４４内に収納され、そこを通して延在する第２電気コネクタ２１２を備えたプラットフォーム２１０に接続される。プラットフォーム２１０は環状ショルダー１４２上に固定され、好ましくは、プラットフォーム２１０は、例えばエポキシ接着剤のような耐水シールによりそこに取り付けられる。プラットフォーム２１０及び第２コネクタ２１２は、第１開口１３６から第２ハウジング１１９の空洞１３８内を見下ろす図１１〜１２の端部図に示される。

第２電気コネクタ２１２は、上記の第１電気コネクタ１７１と同じでもよいが、第１電気コネクタ１７１と係合する形態であってもよい。図１０に示されたように、第１電気コネクタ１７１は６ピンのオス型ヘッダーであり、第２電気コネクタ２１２はピンを受け入れる６ソケットのメス型ヘッダーである。

コネクタ１０６は、リード２２２によりプラットフォーム２１０の反対の端部で回路基板２２０に接続される。コネクタ１０６は、少なくとも１つのオス型ピン２２４と、少なくとも１つのメス型ソケット２２５とを備える。オス型ピン２２４及びメス型ソケット２２５は、湿式係合コネクタであることが好ましい。コネクタ１０６は、耐水シールにより近位端１３４にコネクタ１０６を固定する表面を提供するために、その少なくとも一部、好ましくは第２ハウジング１１９の近位端１３４に隣接する一部を取り囲むケース２２６を備えてもよい。ケース２２６は、上記の第２ハウジング１１９のような金属及び／または生物付着防止材料であってもよい。一実施形態においては、第２ハウジング１１９及びケース２２６は、同材料からなり、例えばWeld Methodに開示されたようなレーザ溶接により互いに固定的に取り付けられてもよい。第２ハウジング１１９とケース２２６との間の取り付けを促進するための溶接用の表面積を増大させるために、第２ハウジング１１９の拡大開口１４６内に縮小リング１４８を挿入してもよい。

コネクタ１０６は、第２ハウジング１１９とは反対のケース２２６の端部状に凹ませた環状溝内に嵌合するストップリング２２８によりケース２２６上に保持されたケース２２６上のカラー１０８を備える。

図１５を参照すると、他の実施形態においては、符号４００を付されたプローブは、第１電気コネクタを備えた挿入可能なオス端部４０８を備えるプローブ本体４０４と、プローブヘッド４０２にプローブ本体４０４を脱着自在に接続するよう配置されたカップリング部材４１０とを有する。第１電気コネクタは、上の図３〜６のプローブ本体用のものと類似したものであってもよい。挿入可能なオス端部４０８は、プローブ本体第２ハウジング４１９’の一部であってもよく、一実施形態においては、第２ハウジング４１９と一体化されてもよい。他の実施形態においては、挿入可能なオス端部４０８は、ハウジング４１９に取り付けられた分離型コンポーネントである。また、挿入可能なオス端部４０８は、Ｏリング４２４や整列タブ４２９のようなひとつ以上のシーリング部材を備えてもよい。図示されているように、カップリング部材は、スロット４１１及びスナップフィット形状４２８を有する柔軟なオープンリングである。柔軟なオープンリング４１０は、上記形態のいずれかを備えてもよい。また、プローブ４００は、上記のものに類似するコネクタ１０６及びネジ状カラー１０８を備えてもよい。プローブ本体４０４は、電子部品、例えばプローブヘッド４０２内のセンサーと通信するための第２ハウジング４１９内に収納された回路基板を備えている。

プローブヘッド４０２は、センサー及び第２電気コネクタを収納する第１ハウジング４１８を有する。第１ハウジング４１８は、プローブ本体４０４のオス端部４０８を受け入れるメス端部４５９を備えている。第２電気コネクタは、プローブヘッド４０２内のセンサーがプローブ本体４０４内の電子部品に電気的に接続されるように、メス端部４５９内に配置されることが好ましい。メス端部４５９及び第２電気コネクタは、上記の図１０〜１２のプローブ本体用のものと類似したものであってもよい。

図２及び１５の実施形態を比較すると、プローブ本体上のＯリングの交換よりも、カップリング部材及びＯリングを備えたプローブヘッドの交換を容易にできるため、、図２の実施形態が好ましい。Ｏリングは、複数の使用の後、摩耗しても破損してもよい。Ｏリングの摩耗は、Ｏリングに耐水シールの提供を妨げる。したがって、図１５の実施形態においては、プローブヘッドが交換された際に、Ｏリングを交換してもよい。

他の実施形態においては、プローブは、多プローブアッセンブリまたは特許文献１に示されたようなゾンデ内に取り付けられ、本発明のプローブ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拭き取られる。

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。

Claims (23)

1. センサーと、上記センサーに電気的に接続される電気コネクタの少なくとも一部とを収納し、プローブ本体に脱着自在に接続されるよう配置されたカップリング部材を備えたハウジングを有し、
   上記電気コネクタは、プローブ本体の電子部品にセンサーを電気的に接続するように、プローブ本体内において、電子部品に電気的に接続し得ることを特徴とする、
   電子部品を内蔵するプローブ本体から脱着自在なプローブヘッド。
2. 前記プローブヘッドは、使い捨てであることを特徴とする請求項１に記載のプローブヘッド。
3. 前記カップリング部材は、柔軟なオープンリングを備えることを特徴とする請求項１に記載のプローブヘッド。
4. 前記柔軟なオープンリングは、スナップフィット形状を有することを特徴とする請求項３に記載のプローブヘッド。
5. 前記スナップフィット形状は、前記オープンリングの外面から突出した環状隆起を備えることを特徴とする請求項４に記載のプローブヘッド。
6. 前記柔軟なオープンリングは、前記プローブ本体から前記カップリング部材を外し、前記プローブヘッドが前記プローブ本体から脱着自在となるように、圧縮されることを特徴とする請求項３に記載のプローブヘッド。
7. 前記柔軟なオープンリングの圧縮は、リングの直径を縮小することを特徴とする請求項５に記載のプローブヘッド。
8. 前記ハウジングは、前記柔軟なオープンリングを固定する第１シートを有するスリーブをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のプローブヘッド。
9. 前記スリーブは、シーリングリングを固定する第２シートを備えることを特徴とする請求項８に記載のプローブヘッド。
10. 前記カップリング部材は、前記ハウジングと一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブヘッド。
11. 電気的に接続する第１コネクタを備え、電子部品を少なくとも部分的に内蔵するプローブ本体と、
    センサーと、前記センサーに電気的に接続された第２電気コネクタの少なくとも一部とを内蔵するプローブヘッドとを備え、
    前記プローブヘッドまたはプローブ本体は、前記プローブヘッド及びプローブ本体を互いに脱着自在に接続するよう配置されたカップリング部材を備え、
    前記カップリング部材は、前記プローブヘッドの前記センサーを前記プローブ本体の電子部品に電気的に接続するように、前記第２電気コネクタに接続された前記第１電気コネクタを有する前記プローブヘッド及びプローブ本体を脱着自在に接続することを特徴とする環境パラメータ検出用プローブ。
12. 前記プローブヘッドは、使い捨てであることを特徴とする請求項１１に記載のプローブ。
13. 前記プローブヘッド及びプローブ本体は、耐水シールで脱着自在に接続されることを特徴とする請求項１１に記載のプローブ。
14. 前記カップリング部材は、スナップフィット形状を有する柔軟なオープンリングを備えることを特徴とする請求項１１に記載のプローブ。
15. 前記スナップフィット形状は、前記オープンリングの外面から突出した環状隆起を備えることを特徴とする請求項１４に記載のプローブ。
16. 前記柔軟なオープンリングは、前記カップリング部材を外し、前記プローブヘッドが前記プローブ本体から脱着自在となるように、閉位置に縮小自在であることを特徴とする請求項１４に記載のプローブ。
17. 前記プローブヘッドは、前記柔軟なオープンリングを備え、前記プローブ本体は、前記柔軟なオープンリングのスナップフィット形状をその中に収容する環状溝を備えることを特徴とする請求項１４に記載のプローブ。
18. 前記プローブヘッドは、前記柔軟なオープンリングを固定する第１シートを有するスリーブをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載のプローブ。
19. 前記スリーブは、シーリングリングを固定する第２シートを備えることを特徴とする請求項１８に記載のプローブ。
20. 前記プローブ本体は、前記柔軟なオープンリングを備え、前記プローブヘッドは、前記柔軟なオープンリングのスナップフィット形状をその中に収容する環状溝を備えることを特徴とする請求項１４に記載のプローブ。
21. 前記プローブ本体の電子部品は、電気的に接続される第３電気コネクタを備えることを特徴とする請求項１１に記載のプローブ。
22. 前記第３電気コネクタは、検出装置に接続可能な湿式コネクタであることを特徴とする請求項２０に記載のプローブ。
23. 前記プローブヘッドまたはプローブ本体は、前記第２電気コネクタとの前記第１電気コネクタの一方向性接続用の整列部材を備えることを特徴とする請求項１１に記載のプローブ。

Images