JP2527827B2 - センサ―のキャリブレ―ション用キャリブレ―ション装置 - Google Patents

センサ―のキャリブレ―ション用キャリブレ―ション装置

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JP2527827B2
JP2527827B2 JP1505415A JP50541589A JP2527827B2 JP 2527827 B2 JP2527827 B2 JP 2527827B2 JP 1505415 A JP1505415 A JP 1505415A JP 50541589 A JP50541589 A JP 50541589A JP 2527827 B2 JP2527827 B2 JP 2527827B2
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ハンセン，ステファン・トーマス
ソレンセン，ポール・ラウン
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ラジオメータ・アクチセルスカベット
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、キャリブレーションチャンバーを有するキャ
リブレーションハウジングからなり、該キャリブレーシ
ョンチャンバーがキャリブレーション処理に用いる流体
を収容し、かつ、キャリブレーション処理中にセンサー
とキャリブレーションチャンバー内に収容される流体の
間で必要な接触が得られるようにセンサーと協同するの
に適した壁部分を有することを特徴とするタイプのセン
サーのキャリブレーション用キャリブレーション装置
（calibration device）に関する。
センサーは、与えられた流体中の少なくとも１種以上
の成分の含量の測定が度々必要とされる場合、または、
例えば、流体のpH値により表される流体の状態の測定を
行うことが望まれる場合等、広範囲の用途に利用され
る。
当該成分は気体状態または非気体状態で存在し、ま
た、液体または気体で存在する。
以下の成分は、その含量をしばしば記録することが望
まれる非気体成分の例として挙げられる：イオン（例え
ば、H+、K+、Na+、Ca2+、Cu2+、C1-等）および有機分子
（例えば、グルコース、代謝産物、ホルモン、酸素
等）。気体成分としては、例えば、O2、NH3、CO2等の種
々の気体が挙げられる。これらの気体はそれら各々の気
体分圧（pO2,pNH3およびpCO2）の形態で典型的に示され
る。前記成分が存在する流体としては、例えば、種々の
生理液体（例えば、血液）、種々のタイプの水（例え
ば、清浄水、海水、下水等）、栄養媒体、あらゆる種類
の実験室サンプル、煙道ガス、空気等が挙げられる。
典型的なセンサーとしては、例えば、電位差測定、電
流測定、ポーラログラフィー等の電気化学的測定原理に
基づくセンサー、および光学センサー、すなわち、光学
的応答現象を利用するセンサーが挙げられる。
これらのセンサーの大部分に共通することは、連続測
定前にセンサーを装置と共に校正しなければならないこ
とである。
かかるキャリブレーションとして、典型的には、それ
に対してセンサーが感受性を有する公知の量の成分を含
有する流体とセンサーを接触させることが挙げられる。
従って、キャリブレーション処理を行う際、公知の組
成物からなるキャリブレーション流体を得る必要があ
る。また、キャリブレーション流体が、必要なセンサー
との接触が容易に得られる形態で入手可能であれば有利
である。
キャリブレーション処理の直前に実際のキャリブレー
ション流体を調製することがしばしば必要であるまたは
好ましいが、予め調製したキャリブレーション流体を用
いることが好ましい。かかる予め調製したキャリブレー
ション流体の場合、元の組成が経時変化して他の物質ま
たは周囲と混合または反応しないような条件下で貯蔵す
ることが極めて重要であることはいうまでもない。
この点で、キャリブレーション気体センサー、特にpO
2やpCO2用センサーに用いるキャリブレーション流体の
取り扱いにより、含有される成分が周囲と相互作用を生
じやすいということによる特別な問題が引き起こされる
ことに注目すべきである。結局、かかる望ましくないい
ずれかの相互作用をも最小にするまたは除去するため、
かかる流体の貯蔵および使用中に特別な注意を払うこと
が必要である。この問題の最適な解決は、勿論、当該流
体を使用時まで密閉チャンバー内に貯蔵することであ
る。キャリブレーション処理に関し、最良の溶液は、キ
ャリブレーション流体と周囲が予め接触することを積極
的に排除するようにセンサーとキャリブレーション流体
を接触させることを保証するものである。携帯用の測定
装置の開発に関して話題になっている他の要求は、携帯
用測定装置に関連して用いられる補助装置が、実質的
に、その大きさまたは重量によって全装置の可搬性を減
少するまたはその使用を複雑にしてはならないことであ
る。
キャリブレーション装置は全測定装置の中枢部品であ
るため、該キャリブレーション装置が可能な最大限度ま
で前述の要求に応じるべきであることはいうまでもな
い。
この市販のキャリブレーション装置は、最新の極めて
コンパクトな測定ユニットによりもたらされる可能な限
りの可搬性を、ある重要な程度まで有しない。
ある種の極めてコンパクトな測定ユニットは、血液中
のO2および／またはCo2含量の経皮的測定用TCM3モニタ
ーであり、該ユニットはオランダ国現地法人であるラジ
オメーター・アクチセルスカベット（RADIOMETER A/S）
により開発された市販されている。外径約24×８×23c
m、重量2.7kgを有するこのユニットは実にポータブルで
ある。しかし、この可搬性は、キャリブレーション中、
ユニットが各々分離したかさばったキャリブレーション
装置を必要とすることによってかなり損なわれる。
主に加圧キャリブレーション気体（O2および／または
CO2）を収容するボトルからなる該キャリブレーション
装置は、柔軟なホースを介してモニター上のキャリブレ
ーションハウスに連結され、また、該キャリブレーショ
ンハウスはセンサーを収容するのに適している。該キャ
リブレーション装置はモニターに永久固定するように設
計されておらず、従って、２個のユニットは１個の自蔵
式ユニットとして取り扱うことができない。このような
状況において、かかる結合ユニットは、キャリブレーシ
ョン装置の大きさおよび重量（例えば、12×８×23cm、
1.9kg）によりTCM3モニターに比べてかなり低い可搬性
を有する。
米国特許第4635467号〔ホッファら（Hoffa et a
l.）〕らは本明細書の冒頭部分に記載したキャリブレー
ション装置を開示している。該キャリブレーション装置
は、その片端または両端が流体漏れのない（fluid-tigh
t）気体透過性膜により規定された液体充填チューブか
らなる。また、流体漏れがなく、気体に対して透過性で
ある該膜は、キャリブレーション中にセンサーの測定面
と隣接するのに適した壁部分を形成する。使用する時ま
で、３個のすべての膜は分離された手動で着脱可能な蓋
により覆われる。
気体成分のキャリブレーションでは、キャリブレーシ
ョン気体の外部源を得る必要がある。この分離ユニット
の形態であることが必要な源は、装置の蓋を取り外して
センサーに固定する時に装置の気体入口に連結される。
キャリブレーション処理が完了すると、気体源は該装置
から取り外される。
従って、米国特許第4635467号のキャリブレーション
装置は使用時に不便である。また、分離気体源には、携
帯用装置と連結されるのに用いるのには余り適さない装
置を必然的に必要とする。
従って、携帯用測定装置と連結するのに用いるのに適
し、取り扱いのに有利であり、貯蔵または使用に関する
注意を特に必要とせず、また、キャリブレーション中に
最適条件を達成する可能性を提供するコンパクトなキャ
リブレーション装置が必要である。
前述の必要性は本発明のキャリブレーション装置によ
り満たされ、該装置は、閉じた流体漏れのないチャンバ
ーからなり、その壁部分が流体漏れのない破壊可能な、
好ましくは非弾性の遮断層であってセンサーとの接触に
より破壊される遮断層からなり、キャリブレーションチ
ャンバー内の流体がキャリブレーション処理に必要な成
分をすべて含有するキャリブレーション流体であること
を特徴とする。
かかるキャリブレーション装置は極めて単純に設計で
きるため、使い捨てユニットの形態での大量生産に特に
適しており、それにより、効率に関連する種々の利点が
得られる。キャリブレーション装置の物理的形状は、そ
れと共に用いるセンサーの形状のみに依存し、該装置は
気体および非気体成分の両方を記録するセンサーのキャ
リブレーションと連結して使用できる。
その上、かかる使い捨て可能な装置またはユニットに
より、連続的にキャリブレーション流体を消費せずに、
長時間用のすぐに使用できる状態にセンサーを維持でき
ることを可能となる。
かかるキャリブレーション装置の他の利点は、所定の
組成を有する流体で充填された場合、それを品質管理装
置として利用することである。品質管理装置は測定装置
の信頼性を測定または試験するのに用いられる。この点
で、本発明のキャリブレーション装置が、とにかく前述
の２つの用途に限定されないが、センサーを所定の流体
と接触させる広範囲の用途に適用されることを理解すべ
きである。
キャリブレーションチャンバーが破壊可能な遮断層に
より規定されるということは、ユーザーにとってかなり
有利であり、キャリブレーション流体とセンサーの間の
必要な接触が単にセンサーを遮断層中に押し入れること
により得られる。
また、前述のキャリブレーション流体の「汚染」の危
険性（この危険性は気体状キャリブレーション流体に関
して特有である）は、キャリブレーション流体がキャリ
ブレーション処理前またはキャリブレーション処理中に
周囲と相互作用しないように防止される。キャリブレー
ションが完了すると、キャリブレーション装置は分離さ
れ、捨てられる。
原則として、キャリブレーション処理は、キャリブレ
ーションに適した成分のみがキャリブレーションチャン
バー内に存在することを必要する。また、センサーに接
触するキャリブレーション「雰囲気」によって当該測定
位置での実際の条件をシミュレートされるため、補助流
体をキャリブレーションチャンバーに供給できることが
望ましい。
例えば、液体中の気体成分（例えば、O2）の存在を記
録する場合、測定の精度を最適化する点で、いわゆる
「湿式」キャリブレーション処理、すなわち、「湿式」
キャリブレーション気体を利用するキャリブレーション
を行うことが有利である。これは、キャリブレーション
チャンバー内で湿式キャリブレーション気体を用いて容
易に行うことができる。しかし、かかるアプローチはし
ばしば不正確なキャリブレーションの形態の問題を引き
起こし、従って、化学的に事実上活性なO2と、キャリブ
レーションチャンバー内に存在し得る不純物または他の
異成分との予期しない相互作用による誤った測定を引き
起こす。いずれかのかかる相互作用も、O2値がその基本
的な所定値からゆっくりと離脱することを意味する。
従って、湿式キャリブレーションを行う場合、キャリ
ブレーション処理が実際に起こるまでキャリブレーショ
ン気体を「乾燥」状態で貯蔵することが有利である。
結局、開示したキャリブレーション装置の好ましい具
体例は、そのハウジングは第２のチャンバーからなり、
該第２のチャンバーは、該ハウジング、遮断層のキャリ
ブレーションチャンバーとは反対の側および該遮断層に
対して略平行に伸びる蓋によって規定され、該第２のチ
ャンバーが、遮断層の破断時にキャリブレーションチャ
ンバーのキャリブレーション流体と接触する第２の流体
を収容することを特徴とする。
それにより、キャリブレーション流体および湿潤剤を
積極的に分離する単純な方法が提供される。かくして得
られた第２のチャンバーとキャリブレーションチャンバ
ーの連結によってセンサーが遮断層を破壊すると、湿潤
が自動的に生じる。ハウジングと共に第２のチャンバー
を規定する蓋は有利には手動で着脱可能であるが、遮断
層と同様にセンサーにより破壊される破壊可能な蓋の形
態を取ってもよい。センサーの種々のタイプの幾つか、
特に気体センサーは、有効成分を通過させ、ついで記録
する一方、他の成分を排除する半透過性膜を用いる。
膜の種類およびその用途に応じ、膜は一定の間隔で交
換されねばならない。交換の最適間隔は各々の新しい測
定サイクル、すなわち、各々のキャリブレーションと関
係する。しかし、実際には、かかる度々の交換は、膜交
換が用いる技術に依存し、かつ、多かれ少なかれ複雑な
性質であるおよび／または時間を浪費するということに
より、めったに起こらない。容易に操作でき、使い捨て
可能な手段により交換が行われる場合、膜を度々交換し
なくてもよい理由は、かかる使い捨て可能な装置のコス
トにおいて見られる。
かかる状況に鑑みて、本発明のキャリブレーション装
置の他の具体例は、キャリブレーション処理に適した成
分に対して透過性である膜が遮断層のキャリブレーショ
ンチャンバーとは反対の側に配置され、該膜が該遮断層
に対して略平行に伸び、該装置が、センサーと膜が互い
に膜面に略垂直な方向に移動する時、膜が伸びた状態で
センサーに固定されるように膜とセンサーが協同するの
に適した固定手段からなることを特徴とする。
本発明のキャリブレーション装置に一体化膜等を加え
ることにより、単一の方法で膜を交換しかつセンサーを
校正することが容易にできる。それにより、ユーザーに
とってかなり有利となる。
膜は、それ自体公知の高分子膜からなり、センサーに
対向する面上では、センサー上の補助凹所と嵌合するの
に適した環状突起を有するリングの形態の締結または固
定手段を有する。その他に、センサーの膜への固定は、
センサーに対向する膜の片側に配置された「Ｏ−リン
グ」等の形態の分離した弾性変形可能な固定リングによ
り行われ。キャリブレーション装置をセンサーに対して
押すと、該リングは膜をセンサーに対して「曲げ」、
「外側」からセンサーに固定された膜を保持する。
使い捨てタイプの先行技術出願から公知の該原理は、
膜とセンサーの測定面の間に電解液を有するセンサーと
比較すると、気泡が電解液中でトラップされないという
非常に高程度の確実性なる利点を有し、これは測定精度
にとって重要である。
後者の固定原理に関し、固定リングの適用を助けるあ
る種の支持面が必要である。この面はハウジングと一体
である隣接面の一部分を形成し、該隣接面は、それに対
してセンサーがハウジングまで伸びることができる距離
を決定するが、分離支持面の形態を取ってもよい。
以下、添付図面を参照して本発明をさらに詳しく説明
する。
図１は本発明のキャリブレーション装置の第１の具体
例を示す断面図、 図２は本発明のキャリブレーション装置の第２の具体
例を示す断面図、 図３は本発明のキャリブレーション装置の第３の具体
例を示す断面図、 図４は組合された膜交換およびセンサーキャリブレー
ション処理の開始時での図３のキャリブレーション装置
を示す概略図、 図５は「下」から見た膜リングの一部分の拡大図、 図６は膜交換後およびキャリブレーション処理中の図
４のキャリブレーション装置の拡大部分断面図、 図７は本発明のキャリブレーション装置の第４の具体
例および他の膜配置の拡大部分断面図、 図８は本発明のキャリブレーション装置の第５の具体
例を示す拡大部分断面図、 図９は膜リングの他の具体例を示す拡大斜視図、 図10は図９の膜リングを組み込み、キャリブレーショ
ンおよび膜交換を行う前のエレメントを示すキャリブレ
ーション装置の拡大部分断面図、 図11はかかる処理中のエレメントを示す、図９と同様
の部分断面図である。
図１に示すキャリブレーション装置は、遮断層３を収
容するキャリブレーションハウジング２からなる。遮断
層３はハウジング２と共に閉じたキャリブレーションチ
ャンバー４を規定し、該キャリブレーションチャンバー
内には有効キャリブレーション流体５が入れられる。該
ハウジングは略円筒形であり、有効流体５が透過できな
い材料から作製され、この流体と相互作用しないと同時
にハウジングに必要な強度を与える。ハウジング用に好
適な材料としては、例えば、アルミニウム、銅、黄銅
等、種々の金属が挙げられるが、ガラスおよび種々のタ
イプのプラスチックも使用できる。しかし、後者の場
合、ハウジングの気密度の点で、例えば電気化学的に設
けられた金属材料の内部被覆を有するハウジングを設け
ることが必要である。該ハウジングは任意の有利な方
法、例えば、鋳造、機械加工または深絞り等により製造
してもよい。現在は、厚さ約0.15mmのアルミニウム箔を
深絞りすることによりハウジングを製造するのが好まし
い。
また、遮断層は有効流体に対して漏れがなく、好まし
くは、厚さ約0.02〜0.04mmのアルミニウム箔から作製さ
れる。
用いる両方のアルミニウム箔は、少なくともその片側
に薄い高分子箔の被覆を有し、それにより、溶接のよう
な単純な方法で遮断層をハウジングに結合することを可
能にする。
図示するように、ハウジング２はチャンバー４の底部
から一定の距離を設けた環状の肩部６を有する。この肩
部は、センサーがチャンバー４に挿入される深さを制限
する役目をする。該遮断層はこの肩部６の上に一定の距
離を設けて配置される。
図２は、図１と同じキャリブレーション装置を示す
が、ハウジングのリムに沿って伸びる環状フランジ９に
固定された蓋８が補足されている。蓋８は遮断層３およ
びハウジング２と共に第２のチャンバー10を規定する。
該第２のチャンバー10は第２の流体11を収容するのに適
し、キャリブレーション処理に関係する該流体はチャン
バー４内のキャリブレーション流体５と接触する。一般
に蓋８はキャリブレーション装置の他の部分と同じ材料
で作製され、好ましくは、該装置に着脱可能に固定され
る。蓋８はハウジング２にロウ接または溶接される。
さらに、図２は遮断層３の有利な形態を示す。ここ
で、遮断層３は一種の「ポット状」インサートを示し、
該遮断層はフランジ９に沿ってハウジング２に固定さ
れ、その底部は肩部６から所定の距離だけ伸びる。
図２に示す具体例は、例えば、キャリブレーションが
湿潤気体により行われる場合に有利である。この場合、
キャリブレーションチャンバーは電解液または電解液を
組み合わせた形態の適当な湿潤剤を含有する。
良好な順序のため、湿潤剤自体は、キャリブレーショ
ンチャンバー内の濃度にある種の僅かな変化を与えるこ
とに注目すべきである。しかし、キャリブレーション中
の所望の濃度の点で、キャリブレーション流体の基本濃
度を単純に調整することにより、それを補うことができ
る。
図３では、さらに、キャリブレーション装置は遮断層
３および蓋８間の第２のチャンバー内に収容された膜12
が補足される。
該膜はその外端に沿った薄い円形の高分子箔からな
る、それ自体公知のタイプのものであり、該膜は環状の
内方に向かった突起を有する比較的剛性のプラスチック
リングに固定される。プラスチックリングの外径は第２
のチャンバー10の内径より僅かに小さく、該リングの内
径はキャリブレーションチャンバー４の外径より僅かに
大きい。ついで、センサーにより加えられた力により、
該リングは肩部６に嵌合し、それにより、該リングを固
定する間に膜リング用の止りとしての役目を果たし、ま
た、膜−センサーの止り（rest）としての役目を果た
す。
図４は膜交換およびキャリブレーション処理の開始時
でのキャリブレーション装置を示す。該キャリブレーシ
ョン装置は蓋８を取り外すことにより開放され、第２の
チャンバー10は湿潤剤／電解液11の内容物および膜が露
出している。測定正面15を有するセンサー14は、すでに
第２のチャンバー内に矢印で示す方向に挿入される準備
ができている。
ある一定距離だけ前進した後、センサーはリングに固
定された膜リングおよび膜３に隣接する。矢印の方向に
センサーをさらにすすめると、遮断層に面する膜リング
の面は該層を破壊する。本明細書で重要な点は、破壊さ
れた層が、次のキャリブレーション処理の間にセンサー
の測定面に接触（例えば、付着）してはならないことで
ある。換言すれば、遮断層の破壊は、該層がセンサーの
測定面を覆う膜とキャリブレーション流体間の自由な接
近を邪魔したり妨げたりしないことを保証する制御また
は管理された方法で行わねばならない。
かかる管理された破壊は遮断層に面する膜リングの側
面の適当なデザインにより達成される。例えば、リング
の半径方向外端がリングの円周に沿った約3/4が切断端
の形態を取り、残り1/4が滑らかな円い輪郭を有する場
合、遮断層の円周の約3/4はハウジングの内壁に沿って
破壊し、残りの1/4は破壊しない。それにより、遮断層
は、カンの蓋に非常に似た幾分平面状態で曲げられる。
図５は膜リングを示し、該膜リングは、単純な手段に
よって前述の切断特性が得られる。図示するように、該
リングはその外端に沿って比較的多数の隣接した、リン
グに先端部19を有する鋸歯状の輪郭を与えるくぼみ８を
有する。これらの先端部は遮断層を円周の所望の部分に
沿って破壊または切断する役目を果たす。
その他に、遮断層の所望の管理された破壊は遮断層に
適当な切り込み線を設けることにより行われる。
遮断層の破壊時および一定の移動後、リングは肩部６
に嵌合する結果、さらにセンサーは前進し、該リングは
積極的にセンサーに嵌合する。ハウジング２の内側に対
する嵌合により得られた外方に向かって変形した膜リン
グは、キャリブレーションチャンバー４とその周囲の間
に所望の必要なシールを設けることを保証する。
図６はキャリブレーション中のセンサーとキャリブレ
ーション装置の間の相互連結の詳細を示す拡大図であ
り。この場合、センサーは血液中のCO2含量を経皮的に
記録するためのセンサー、いわゆるセベリングハウス
（Severinghaus）電極からなる。該電極の作用は、その
pH感受性ガラス部分が適当な電解液、すなわち、重炭酸
塩溶液を介して電極の参照部分に電気的に連結されるこ
とに依存している。従って、第２の流体は重炭酸塩溶液
からなり、キャリブレーション流体は適当な含量のCO2
との気体混合物、例えば、５％CO2、20.9％O2および74.
1％N2の混合物からなる。
センサーの安定化時間を最小限にするため、例えば、
40〜80mmHg、好ましくは約60mmHgの気体分圧値（pCO2）
に相当するCO2含量を有する重炭酸塩溶液を用いること
が有利である。この値はセンサーが連続した経皮的測定
中に記録するpCO2値に略相当するため、センサーの安定
化時間は最小となる。O2センサーの場合、当該電極液中
の適当なO2含量は40〜170mmHgの気体分圧（pO2）に相当
する量である。
図示するように、膜リング16はセンサー14に嵌合する
ため、膜12はセンサーの測定面15上に伸びた状態で保持
される。遮断層３は破壊され、前述のようにセンサーか
ら曲げられてキャリブレーションチャンバーに入るた
め、キャリブレーションチャンバー内のキャリブレーシ
ョン気体はセンサー14に自由に接近できる。電解液の形
態の湿潤液は、最初は第２のチャンバー内に収容される
が、遮断層が破壊すると、キャリブレーション気体に接
触し所望の湿潤化を行う。所望により、液体11はセンサ
ー14の測定面15と膜12の間で閉じ込められる。
前述のように、センサー14の半径方向外側と膜リング
16の裏側または外側は、ここに存在する電解液の皮膜と
連絡するハウジング２の内側に対してしっかりと押し込
まれ、キャリブレーション中に周囲とキャリブレーショ
ンチャンバーの間で流体交換が起こらない。
気体状キャリブレーション流体の場合でも、閉じ込め
られた気体の圧力が周囲の圧力に有利に一致することに
より、このシールは通常十分である。
しかし、これは、その他にセンサーとキャリブレーシ
ョン装置の間に補助シール手段を用いることが望ましい
または有利であることを排除するものではない。かかる
手段としては、例えば、適当な分離Ｏリングが挙げられ
る。
いずれの状況においても、キャリブレーション完了お
よび／または膜交換時にセンサーをキャリブレーション
装置から取り外す場合にハウジング内での膜リングの
「粘着」の危険性がないように、膜リングのセンサーへ
の固定および膜リングの外側とハウジングの内側の間の
嵌合が相互に適合する。
前述のように、この具体例におけるセンサーとキャリ
ブレーション装置の間の相互連結は、センサーの外側と
キャリブレーション装置の間の摩擦嵌合にのみに依存す
る。
さらに相互連結を確実にするため、ハウジングおよび
／またはセンサーには、突起、くびれ、ばねロック等の
種々の連結補助手段を設けることができる。しかし、分
離型または当該測定装置と一体化した形態の特別の目的
のための装備品により行われる必要な連結を予想するこ
ともできる。
図７は固定リングを有する膜12の他の具体例を示す。
この具体例は、膜リング16が膜に固定されていない点で
前記具体例と異なり、該リングは膜の他面、すなわち、
膜と遮断層の間に配置されることを特徴とする。膜リン
グ16は変更できないが、任意の適当な断面、例えば、円
形断面を有することができる。膜12はハウジングのフラ
ンジ９に付着させることによりハウジング内に配置され
る。その際、当該センサーは、その測定面と膜の間に電
解液が存在することを必要とし、自由膜面はチャンバー
10に対して一定の距離だけ下に偏位しており、それによ
り、電解液の溜め（resorvoir）が膜と蓋８の間に形成
される。湿式キャリブレーション処理が行われると、膜
と遮断層の間の溜めは適当な湿潤剤、できれば同じ電解
液を収容する。
この点で、湿式気体キャリブレーションおよび膜組込
みのための装置に関して、該装置の製造中、膜と遮断層
の間に湿潤液の均質分散層の存在を確実にするのが有利
であることに注目すべきである。
図８に示す具体例では、ハウジング２にはハウジング
２と肩部６の間に補助肩部22が設けられる。該肩部22は
遮断層の破壊中に膜リングの切断端が遮断層３に関して
移動する距離を増大させる役目を果たす。これは、部分
的に切断された遮断層の「蓋」がセンサーの測定面から
折れ曲がる程度に関して重要である。見やすくするた
め、膜リングおよび膜は両方とも図８では省略してあ
る。
図８に示すように遮断層３を配置することにより効果
が得られる。図示するように、断面に見られる層３の一
部分は直角三角形の斜辺を形成し、その他の２辺は各
々、肩部およびハウジング２の内側により形成される。
線24で示すセンサーを、矢印23の方向でハウジングに挿
入すると、遮断層は前述の三角形の２辺に向かって軸お
よび半径方向に押し込まれる結果、遮断層は矢印25の方
向に引っ込む。得られた効果は、その前方向の測定面の
みがセンサーの前部分の残りの部分の僅か「上方」に突
出するセンサーの使用と関係する点で主に重要である。
しかし、この技術をキャリブレーション装置の他の具体
例に関して適用してもよい。
異なった方法、例えば、肩部６とハウジングの開口端
の間に伸びるハウジングの軸方向の長さを増大させるこ
とにより、得られる前述の効果を予想することもでき
る。補助的に形成された、このセンサー内の環状の軸方
向の凹所により、同じ効果が得られる。
キャリブレーション装置の大きさを明らかにするた
め、図３のキャリブレーション装置の寸法を以下に示
す。軸方向高さ約10mm、キャリブレーションチャンバー
４の径約10mm、第２のチャンバーの径約12mm。肩部６と
蓋８の内側の間の距離は約4mmであり、遮断層３と肩部
の間の距離は約2mmである 図９は膜リングの他の具体例の斜視図を示す。その実
際の寿命が図示するものよりd:h比が幾分大きい膜リン
グ30は、スロット付絞りリング31と、該絞りリングの周
囲に配置された比較的剛性の締付リング32とからなる。
両方のリングは、好ましくはプラスチック、例えば、PO
M（ポリアセチル）から作製される。締付リング32は、
該絞りリングに面する内側に、該絞りリングに隣接する
環状突起33を有する。後述するように、該締付リングは
絞りリングの外面に沿って軸方向にスライドできる。
絞りリング31は、スムーズに円錐状の末広がりの部分
35に移行する略円筒状の部分34を有する。図示するよう
に、円錐状部分35はその周囲に沿って等距離に配置され
た複数のスプリングアーム36を有する。該スプリングア
ーム36は円筒状部分34から分枝し、この片側の付着によ
り、それらは半径方向にあちこちへ弾性的に変位でき
る。偏りがないと、該アームは図９に示す僅かに外方に
向かって傾斜する位置にある。
各スプリングアーム36はその遠位端近傍の外側に凹所
38を有し、その内側に内方に向かう突起を有する。スプ
リングアーム36を絞りリングの中心線に向かって半径方
向内方に押し込むと、絞りリングの外側に環状溝がで
き、該リングの内側には略連続した環状の突起が形成さ
れる。
絞りリング31の内側には、スプリングアーム36のベー
スに環状の張出41がある。スプリングアーム36の外方に
向かった傾斜は、突起40の半径方向拡張部について、該
突起40の最内端の軸平行突起が張出41とスプリングアー
ム36の間の遷移域と一致するように調整される。
また、膜リング30は、膜リングをセンサーに固定する
と同時に、ぴんと張られた伸びた状態でセンサーの測定
面を横切って付着される膜を有する。この膜は見やすく
するために図９では省略してしているが、図10および図
11では示されており、最初は絞りリングの円筒状端部に
ある中央開口を横切って固定される。これは、絞りリン
グの全外周端部の周囲に膜を掛けることにより得られ、
該周囲の膜部分は該リング31と絞りリング32との間で保
持される。
図10および図11は、組合わされたキャリブレーション
と膜交換の間に２個の膜リング30がいかにしてキャリブ
レーション装置１およびセンサー42と協同するかを図示
する。
図10は組合されたキャリブレーションおよび膜交換前
のキャリブレーション装置１、膜リング30およびセンサ
ー42を示す。該キャリブレーション装置の蓋を取り外
し、センサー42を矢印44により示される方向に移動する
ことにより、センサーの測定面を第２のチャンバー10に
部分的に挿入する。また、図示するように、第２のチャ
ンバー10は適当な量の湿潤剤／電解液11を収容する。前
述のように、膜12は絞りリング31と締付リング32の間で
保持される。
かかる状況において、図示するセンサー42は、ここで
は環状肩部45を有し、該肩部の前面が絞りリング31上で
張出41に接触するまでキャリブレーション装置に挿入さ
れる。図10から明らかなように、この挿入が可能である
のは、偏りのない休止位置でのスプリングアーム36が、
肩部45が分離スプリングアーム上の突起40を通過するの
に必要な程度まで外方に向かって傾斜しているからであ
る。図示する状況では、遮断層３はまだ破壊されておら
ず、従って、キャリブレーションチャンバー４内のキャ
リブレーション流体、例えば、気体はセンサーの測定面
に接触していない。
また、センサー42をキャリブレーション装置に挿入す
ると、図11に示す状態になる。この図に示すように、遮
断層３は破壊され、膜リング30は、該センサーの測定面
を横切ってぴんと張った伸びた状態で膜が保持されるよ
うにセンサー42に固定される。
センサーへの膜リングの固定は以下のようにして行
う。前述のように管理された方法で、締りリング32の下
側が遮断層３を破壊した後、締付リング32はキャリブレ
ーション装置の肩部６に嵌合する。さらにセンサーを下
方に向かって進める結果、スプリングアームの遠位端近
傍の溝38と嵌合するまで、締付リング32を絞りリングの
外側に沿って上方に向かって移動させる。この締付リン
グ32が移動する間、スプリングアームは次第に半径方向
に押し込まれる結果、その突起40はセンサーの肩部45の
後方に嵌合する。突起40の張出41の間の軸方向の距離
は、固定される膜リング30がセンサー42に対して軸方向
に移動できない肩部45の高さに適合される。締付リング
32とロック溝38の間の嵌合により、キャリブレーション
完了時にキャリブレーション装置をセンサーから取り外
した後に膜リングとセンサーの間の嵌合が維持される。
同時に、締りリング32と絞りリングの間の相対変位によ
り、膜が緊張し、伸ばされる。結局、系はすでにキャリ
ブレーションの準備ができている。
この状態で締付リング32がセンサー42と肩部45の間で
しっかりと保持されていることに注目すべきである。そ
れにより、センサーがさらにキャリブレーション装置に
挿入されるのが防がれ、キャリブレーションチャンバー
４がキャリブレーション中に周囲に対してシールされ
る。締付リング32とセンサー42の間の相互嵌合は、セン
サーおよびキャリブレーション装置を分離した後も維持
され、これは、その周囲と、センサーと膜の間でトラッ
プされた一定量の電解液の間で望ましくない相互作用が
起こらないことを意味する。キャリブレーションが完了
すると、センサーをキャリブレーション装置から分離
し、すでに使用の準備ができている。
その後、例えば、新たなキャリブレーションのため
に、センサーから膜リングおよび膜を取り外すことが望
ましく、これは、最初の移動、すなわち絞りリング31の
円筒状部分34に向かう方向と反対の方向に締付リング32
を単純に移動することにより行える。締りリングがこの
部分に接近するつれて、スプリングアーム36は次第に最
初の僅かに傾斜した休止位置に戻り、このことは、突起
40がセンサー42の張出45から離脱することを意味する。
その結果、膜リング30は全体にセンサーから離れ、つい
で、新たなキャリブレーションの準備を行う。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−13951（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−200259（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】キャリブレーションチャンバー（４）を有
    するキャリブレーションハウジング（２）からなり、該
    キャリブレーションチャンバー（４）はキャリブレーシ
    ョン処理に用いる流体（５）を収容し、かつ、キャリブ
    レーション処理中にセンサーとキャリブレーションチャ
    ンバー（４）に収容された流体（５）の間で必要な接触
    が得られるようにセンサーと協同するのに適した壁部分
    （３）を有し、 該キャリブレーションチャンバー（４）は閉じた流体漏
    れのないチャンバーからなり、該壁部分（３）は流体漏
    れのない、破壊可能な、好ましくは非弾性の遮断層から
    なり、かつ、センサーとの接触により破壊するのに適
    し、キャリブレーションチャンバー（４）内の流体
    （５）はキャリブレーション処理に必要なすべての成分
    を含有するタイプの、センサーに取り付けられる交換可
    能な膜（12）を用いて該センサーのキャリブレーション
    を行うためのキャリブレーション装置であって、 該膜（12）は遮断層（３）のキャリブレーションチャン
    バー（４）とは反対の側に配置され、該膜（12）は遮断
    層に略平行に伸び、センサーと膜を互いに該膜（12）の
    面に略垂直な方向に移動させる時に膜（12）を伸びた状
    態でセンサーに固定するように膜（12）とセンサーを協
    同するのに適した固定手段を有するキャリブレーション
    装置。
  2. 【請求項２】ハウジング（２）が第２のチャンバー（1
    0）よりなり、該第２のチャンバー（10）がハウジング
    （２）、遮断層（３）のキャリブレーションチャンバー
    （４）とは反対の側および遮断層に略平行に伸びる蓋
    （８）により規定され、第２のチャンバー（10）が、遮
    断層（３）の破壊時にキャリブレーションチャンバー
    （４）のキャリブレーション流体（５）と接触する第２
    の流体（11）を収容する請求項１記載のキャリブレーシ
    ョン装置。
  3. 【請求項３】キャリブレーション流体（５）がキャリブ
    レーション処理に適した所定量の成分を有する乾燥気体
    からなり、該成分が好ましくはO2および／またはCO2で
    ある請求項１または２記載のキャリブレーション装置。
  4. 【請求項４】キャリブレーション流体（５）がキャリブ
    レーション処理に適した所定量の成分を有する乾燥気体
    からなり、該成分が好ましくはO2および／またはCO2で
    あり、かつ第２の流体（11）が液体、好ましくは重炭酸
    塩含有液体であり、乾燥気体との接触時に該乾燥気体を
    湿潤させる請求項２に記載のキャリブレーション装置。
  5. 【請求項５】第２の流体が40〜80mmHgの二酸化炭素の気
    体分圧（pCO2）に相当する量のCO2を含有するおよび／
    または40〜170mmHgの酸素の気体分圧（pO2）に相当する
    量のO2を含有する請求項４記載のキャリブレーション装
    置。
  6. 【請求項６】固定手段が膜（12）の遮断層（３）とは反
    対の側に固定された弾性変形可能な固定リング（16）か
    らなり、該固定リング（16）がセンサーと積極的に嵌合
    するのに適する請求項１記載のキャリブレーション装
    置。
  7. 【請求項７】固定手段が遮断層（３）と膜（12）の間に
    配置された分離した弾性変形可能な固定リング（16）か
    らなり、センサーと積極的に嵌合するのに適する請求項
    １記載のキャリブレーション装置。
  8. 【請求項８】固定手段が管状絞りリング（31）と締付リ
    ング（32）とからなる膜リング（30）から構成され、締
    付リングが該絞りリング（31）の外側に沿って軸方向に
    変位可能なように絞りリングの周囲で半径方向に配置さ
    れ、締付リングが遮断層（３）と対向する絞りリング
    （31）の端部の中央開口を横切って伸びた状態で膜（1
    2）を維持する役目を果たし、絞りリング（31）が複数
    の軸方向に伸びるスプリングアーム（36）を有し、該ス
    プリングアームの遠位端がロック位置と、スプリングア
    ーム（36）がロック位置に比べて僅かに外方に向かって
    傾斜した位置を占める休止位置との間で弾性的に移動可
    能であり、 スプリングアーム（36）が、それらの外側、好ましくは
    それらの遠位端で締付リング（32）と嵌合するのに適し
    た、それによってスプリングアームをロック位置にロッ
    クするロック手段（38）を有し、スプリングアーム（3
    6）が、それらの内側でアーム（36）のロック位置でセ
    ンサー（42）と嵌合して膜リング（30）をセンサー（4
    2）に対して軸方向に変位できないように固定する嵌合
    手段（40）を有する請求項１記載のキャリブレーション
    装置。
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