JP3014729B2

JP3014729B2 - 電極ホルダー

Info

Publication number: JP3014729B2
Application number: JP2216481A
Authority: JP
Inventors: シュテルマッハークラウス; オペルマンハンス―ヨアヒム
Original assignee: エントレスウントハウザーコンダクタゲゼルシャフトフュアメス―ウントレゲルテヒニクミットベシュレンクテルハフツングウントコンパニー
Priority date: 1989-08-18
Filing date: 1990-08-18
Publication date: 2000-02-28
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: DE3927282A1; EP0413232B1; ATE116436T1; DE59008115D1; EP0413232A3; JPH03175349A; US5088690A; EP0413232A2; DE3927282C2

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景本発明は、分析化学における浸漬タイプおよび流動タ
イプの測定系のための、特にpH、レドックス、導電率、
酸素および塩化物等の測定用の測定系のための電極ホル
ダーであり、測定プローブを支持する内管を軸線方向に
スライドする関係で内部に支持している外管と、内管を
測定剤からひっこめるときに測定剤の供給を妨げるスト
ップコックとを含む電極ホルダーに関する。

例えば、液体測定剤の分析パラメーターの対応する測
定により生物学的もしくは化学的プロセスの連続的モニ
タリングのために用いられる浸漬タイプもしくは流れタ
イプの測定系の化学的センサーを検量もしくは洗浄する
ことが、分析化学においてしばしば必要不可欠である。
他方、しかし、これらのプロセスは、かような操作を行
うのを可能にするために、それぞれの測定電極を、例え
ば、pH、導電率、酸素もしくは塩素測定等のための測定
系を、プロセス条件下で測定剤からひっこめなければな
らず、その際には、この目的のためにプロセスを中断し
て、測定剤を排出しまたは測定剤の通路の管路を完全に
ふさぐ可能性が常にないようにしなくてはならないの
で、やっかいで時間を消費する。

従って、センサーを保持しそして操作位置と点検（se
rvicing）位置の間で案内するガイドメカニズムに、測
定系の一部である変換器プローブを設けること、そして
これに加えて、変換器をひっこめたとき、変換器により
前に占められていた領域を測定剤に対してしゃ断するス
トップコックを用意することが公知であった（WO86/071
51）。その結果として、かような変換器プローブの基礎
原理は、どんな必要な検量もしくは洗浄操作でも可能と
するため、または予め決められた時間電極を水で濡らす
ことを可能にするために、例えば、測定剤が入っている
管路中にもしくは反応タンク中に達する電極ホルダーの
設計を、電極を浸漬位置からひっこめたもしくは引出し
た位置に移動することができ、この場合、測定剤に対し
て前から存在する接続を適当な方法で気密状態でしゃ断
するようにして選ぶことである。この点について、スト
ップコックの機能を果し、電極をひっこめたときに電極
を測定剤から切り離すボールバルブ中に電極を組み込
み、こうして洗浄もしくは検量剤を利用できるように、
または他の処理を利用できるようにすることが、公知で
あった（DE−PS2 557 542）。

また、これに関連して、特にpH電極に対して、操作位
置で開き点検位置で閉じる検量スペースを、活性電極領
域のまわりに設けることが公知であった（欧州特許出願
公開第0271764号）。これは、電極ホルダーのスライド
するガイド中で長手方向に移動するために取つけられそ
の内部に電極キャリヤーを収用するスリーブにより達成
され、これにはさらに、操作位置ですべての環状スペー
ス、シール領域およびバルブの開放が内側から外側に働
く圧縮空気でなされる一方で、使用位置では検量スペー
スに水／洗浄剤、緩衝液等の如き各々の薬剤を供給する
ことができるように、長手方向の流路が開いていて、検
量スペースへ通じている継手のコントロールヘッドの接
続弁に接続されている第一のコントロール手段が設けら
れる。

電極ホルダーがストップコックを用いる場合には、バ
ルブのストップコック本体は、円柱形、球形もしくは円
錐形のプラグからなることができ、これらは、これらの
種々のタイプに典型的な利点と欠点をもたらす。

ボールもしくはシリンダーバルブをかようなしゃ断装
置で用いる場合には、どんな場合においても、各々の測
定電極もしくはプローブは、最初に、非常に乱し汚染す
る物質を含んでいることがある測定剤へつなげる前にプ
ラグの回転領域から完全に引出さねばならず、シリンダ
ー（円柱）形もしくはボール形ストップコック要素（プ
ラグ）を回転させることにより中断されかねないという
特に重大な不利益がある。これは、しかし、ストップコ
ック要素の領域中の汚染されたデッドスペース、特に薬
剤が研磨剤物質を含みもしくは付着する傾向がある場合
には、かなりのトラブルを起す事実に帰着する。さら
に、測定電極および特にその敏感な前方円錐部分を、プ
ラグを回転させる前にプラグの回転領域から十分引出
し、すなわち取り出さなくてはならないのが、問題とな
る側面であって、と言うのは、そうしないと、測定電極
を薬剤から分離するプラグが、例えば、敏感な電極先端
をつみ切り（shear off）、そして測定系をことごとく
破壊することがあるからである。この側面を考えて、電
極がストップコックによりつみ切られるのを防ぐよう
に、例えば衝撃−保護ボルトもしくは衝撃−保護ケージ
の形で、適当な衝撃保護具を測定プローブの前方領域に
設けることが知られている。しかし、かような保護具
は、やはり汚物および糸くず（lint）を、最後には系の
完全な閉塞に帰着することがある程度まで集める傾向が
ある。

別の不都合は、プラグの開口部をそのスライドホルダ
ーとともに進む電極を、測定剤およびプラグの回転領域
の両方から十分に取り出すのに、かなりの移動量が必要
とされるという事実にある。このかなり長い移動量は、
測定剤の領域における自由な作業スペースを浪費する
か、または測定プローブはそれが測定剤中に浸る全長を
後方へひっこめられねばならないので、費用のかかる製
作上の対策を施して付加的なスペースを準備するのを必
要とする。

ボールバルブは、特に、多かれ少かれ浮動する関係で
取りつけられ、そしてストップコックのハウジング内に
おいて適当なパッキンにより左右対称にされるという付
加的な問題を提起し、そのためボールバルブは、下記で
説明する発明を特に有利に使用することができる改良に
関してはそれほど適していない。

本発明の目的は、汚染されまたは他のトラブルにみま
われる傾向のある不都合なデッドスペースが一つの位置
から他の位置へのプラグの移動の際つくられないよう
に、電極ホルダーのストップコックの領域を設計するこ
とである。

本発明の説明本発明は、この目的を、ストップコックのプラグの片
側をその通路の領域において開放とすることにより達成
する。そして本発明は、そのように実施することがで
き、また測定剤により必要とされるならば、ストップコ
ックのプラグの片側に備えられた開口が、電極とデッド
スペースの両方を単一の操作でもって洗浄するのを可能
にするという利益を提供する。そうでなければ、デッド
スペースはひっこめられた位置では電極洗浄領域からし
ゃ断されて、そのためその洗浄は別の洗浄工程によって
のみ可能である。どんな繊維質材料（紙もしくは他の繊
維材料）でも、この操作の際簡単に押し出すことがで
き、保護ケージの場合のようにプラグ領域に横断する穴
はない。

別の実益は、これまでに公知の設計の場合において重
要であるほど長く電極をひっこめることはもはや必要で
はないが、電極はストップコックのプラグの領域内に残
ることができ、これは移動する長さをかなり減少させる
けれども、それにもかかわらず、あらゆる条件下で、プ
ラグはその移動動作の際電極に損傷を決して与えず、こ
のことは保護ケージもしくは保護ボルトの存在しないと
きでさえそうであるという事実に見られる。

下記の（ａ）〜（ｅ）で特定される特徴は、上述の電
極ホルダーの開発および改良をさらに有利にする。

（ａ）ストップコックのプラグを球形もしくはシリンダ
ー形とする。

（ｂ）シリンダープラグの場合、通過路の残りの壁が測
定剤の供給用の開口に面する環状シールを有するように
する。

（ｃ）環状シールが楕円形もしくは長円形の形状をなぞ
る環状の溝に収容されるＯリングであり、この環状溝
が、少なくともいくつかの点で、移動に対して適合した
シールを保証するアンダーカットを備えるようにする。

（ｄ）プラグの領域内に残る測定プローブ装置の前方部
分のためのガイドウェブが、プラグの通過路の横の開口
を形成するガイドウェブの領域の上下に設けられてお
り、これらのガイドウェブが、プラグの回転の際測定プ
ローブの前方部分を、測定プローブの先端がどのような
物理的接触および損傷からも保護される位置になるま
で、形を固定する（form−locking）関係で押し戻すよ
うにする。

（ｅ）上下のガイドウェブが曲線をなぞってプラグの外
周囲から通過路にかけて内側に向けテーパーになってお
り、それらの高さが、ガイドウェブの周辺エッジが測定
プローブを収容している内管の前方の環状エッジと接触
をするとき、測定プローブの先端が損傷なくそれらの間
に保持されるようなものにする。

特に有益な特徴によれば、プラグの移動動作の際プラ
グのスペース中に存在する電極は、電極に対するどんな
損傷も確実に排除されるようにプラグによりつくられる
湾曲形状によりその最終位置に自動的に押し込まれる。
これに関連して行なわれる移動は、空気圧、液圧、電気
もしくは他の任意の推進力により生じさせてもよく、ま
たは手操作により生じさせてもよい。特に有益な解決
は、ストップコック本体がシリンダープラグからなると
き達成される。と言うのは、その場合にはシール動作を
より容易に管理することができるからである。かような
解決はまた、シリンダープラグの場合には、プラグ自体
によって支持され、そしてプラグが対応して回転する
と、シリンダープラグの二つの末端部分に設けられた他
の半径方向のシールとともに且つそれらと別に、測定剤
に対して供給用の開口をシールし、それによって外側の
スペースをしゃ断し、測定剤のどのような侵入も防ぐＯ
リングにより向上したシール効果を達成することができ
るという付加的な実益を提供する。加えて、シリンダー
プラグは、ボールバルブに比較して、浮動シートを避け
ることができるという実益を提供する。その上、なかん
ずく、ボールバルブは特定の材料からのみ製造すること
ができ、加えて、球形の製造はかなりコストがかかるの
に対して、シリンダープラグはどんなタイプの適当な半
完成材料からでもより容易に製造することができるとい
うことを考慮しなくてはならない。しかし、一般に、シ
リンダープラグをより大きな実益をもって用いることが
できるとはいえ、球状プラグも本発明を実施するのに適
していることに留意すべきである。

次に、本発明の実施例を図面を参照してより詳しく説
明する。

本発明の基礎的な発想は、好ましくはシリンダー状
の、プラグの片側が開いたままであり、そのためストッ
プコック本体により形成される流動路もしくは通過路
が、測定プローブすなわち例えば電極先端の前方部分が
同じ側の位置に残ることができるように片側で閉じられ
ず、このことからストロークがより短くなり、そしてプ
ラグの他の閉じた側によりしっかりシールされた測定剤
の供給で、デッドスペースと電極を同時に清浄にし、そ
れらに緩衝液もしくは検量溶液を供給し、あるいは単純
にそれらに水を供給し、又は、自由にアクセスできるよ
うになっているこの領域における任意の他の操作を行う
という可能性をもたらす、という事実にある。

第１図および第２図に関して言えば、これらには、電
極ホルダー10、電極ホルダーの、好ましくはシリンダー
状の、外管11、および外管内に長手方向の位置をずらせ
て取り付けられ、同時に適当な測定プローブそのものを
受入れるようにされている内管12が見られる。一般に、
内管と外管のタイプおよび構造、そしてこの態様の場合
にはコントロールされたやり方で行ってもよく、従って
自動的に行ってもよい内管と外管との相対的な軸線方向
の移動のタイプおよび構造は、所望どおりに選ぶことが
でき、本発明は本質的にストップコックの領域における
設計に関連している。しかし、第２図の表示において
は、内管のピストン状の幅の広い部分12aを、好ましく
はバルブで制御するようにして、第１図および第２図に
図示したように下向きの位置へ移動させるため、あるい
は上向きの位置へ移動させるため、圧力剤の作用を受け
させるようにできる圧力剤の入口および出口13a,13bが
見られ、この動きは中空ピストン様の伸長を生じさせ
て、そしてそれはこの動きに従うように両側になされ、
また延長部12aでは単一の部品となるようにされ、内管1
2の中央の内腔14に測定系が収容される。測定系は図面
に示されていないが、pH電極のガラス先端もしくは他の
任意のタイプでよい測定プローブのわずかに突き出た先
端は、第１図に破線により示され、参照番号15により示
されている。第３図は、下記において詳細に説明され
る、本発明の基礎をなすメカニズムを理解することがで
きるように、同じようにしてこの電極先端を示してい
る。

従って、内管12及び外管11は、内管12が測定プローブ
（この語は以下において一貫して測定系を表すために使
用される）と一緒に軸線方向に相対的に動くのを保証す
る種類のピストンとシリンダーのユニットを形成し、そ
の一方で、シリンダーを形成する外管11の下端は、スト
ップコック16を保持し、そしてそれは、図面に単純化し
て示されているように、外側ハウジング17とストップコ
ック18本体とからなる。この図示した態様において、ス
トップコック18は、ここでの事例における理解を簡単に
するため外側のハンドレバー19で作動されるシリンダー
プラグにより形成され、そしてこのレバーは、双方向の
矢印Ａの方向に回されると、シリンダープラグ18を回転
運動させる。

図示した位置において、内管12の下方延長部12aは、
シリンダープラグ18の中央通路の内腔または通過路20を
通り抜けて、その結果、測定プローブがその下方の位置
にある図示された測定系は、図面に見られるように作動
する用意ができている位置を占めている。個々に参照さ
れてはいない複数のシールが、シリンダーおよびピスト
ンの領域ならびに測定プローブの上方の結線が、測定剤
の外側にあるか、または、いずれにせよ、測定剤と接触
しないことを確実にする。

本発明の主要な特徴は、ストップコックの、ここでの
事例ではシリンダー状であるプラグの特別の設計に見ら
れ、第１図の断面図はその関係を説明するのに最も適し
ている。内管の延長部20aが測定プローブのシャフトと
一緒に通り抜ける中央通過路20は、プラグがこの説明図
では大体においてＵ型断面となるように、片側すなわち
21で開いていることがわかる。

次に、開放領域21は、測定プローブが、その先端15と
一緒に、以下一般に点検位置として記述されるそのひっ
こめられた位置においてプラグの領域に残ることがで
き、そしてプラグの回転運動が始まる前に、第３図に示
される初期の位置に対応する長さだけひっこめる必要が
あるという効果をもたらす。しかし、この事例において
留意される付加的特徴は、測定プローブの先端のつみ切
りに対する安全対策として、ならびに測定プローブを自
動的に外方向に十分な長さだけ押す（このメカニズムは
下記において説明される）ための手段として、プラグの
開放領域の両側に備えられた安全ウェブからなる。

例えば、内管12がプラグ18を片側で開いた状態で、第
１図および第２図の上方の方向にひっこめられると、測
定プローブの前方先端は、第３図に図示されるように、
ストップコック本体として働くプラグの領域に申し分な
く残ることができ、プローブ先端もしくは測定プローブ
をつみ切ることがある壁部分はまったくない。

次に、第２図に示されるようなシリンダープラグが、
矢印Ａ′により示される方向に実線で示された位置から
破線により示された位置まで、内管12をひっこめられた
位置にして測定剤の供給を妨げるために回されると、測
定プローブの先端15は、測定プローブの先端が回転する
プラグにより損傷されるどんな危険もなく、第２図の破
線により示されるひっこめられた位置15′にうまくとど
まることができるということが、すぐに認識されよう。

他方、測定剤への通過路は下方方向ではプラグの壁の
残余の部分により効率的にしゃ断され、このときには横
方向に伸びる通過路は、通過路および測定プローブ15′
の先端を任意の所望の方法で洗浄およびすすぎ洗いする
ことができ、測定プローブを再び働かせ、水に浸し、検
量等をすることができる位置20′を占める。もちろん、
この場合には、所望であれば22で示されるように、都合
のよいすすぎ液、緩衝液もしくは検量溶液、または他の
薬剤を供給することができる付加的な横方向の通過路を
有するストップコックのハウジング17を提供することも
可能である。これらの薬液または薬剤は、ずっと長いス
トロークを必要とするストップコックの領域から測定プ
ローブを十分にひっこめる必要なしに、ストップコック
およびまた測定プローブの先端の領域中のすべてのデッ
ドスペースに効率的に到達することができる。

先に簡単に言及した別の好ましい態様によれば、シリ
ンダープラグの取り除かれた壁部分は片側においての
み、すなわち23でのみ通過路20の直径の完全な高さまで
及んでいる（第３図と第４図を対照のこと）が、第３図
の上方左側および上方右側において、距離Ｂだけ縮めら
れ、両側の曲線形状の肩が第６図に最もよく見られるよ
うに消えるまで、25で示されるようにしだいに平らにさ
れた壁部分が、両側の所定の位置に残される。

この構成によりもたらされるメカニズムは同様に第３
図により最もよく示され、第３図は、シリンダープラグ
18の初期の回転位置を、プラグがその封鎖する位置に回
転される前に、プローブの先端15が内管延長部12aと接
続するひっこめられた初期の位置とともに示している。
第３図に示された位置から第４図に示された断面図の位
置へ矢印Ａ′の方向に90゜ほどプラグの回転運動を始め
ることは、内管延長部の前方端もしくは第１図および第
２図における下方端の壁をプラグ18の自由通路における
上方および下方ガイドウェブ27の初期曲線部分26に対し
て接触させる一方で、敏感なプローブ先端15が保護され
るようにして通過路の自由スペース中に突き出すこと
が、容易に認識されよう。プラグが回転されると、ガイ
ドウェブ27は、プラグ自体の回転運動がどんな環境下で
もそしてたとえ誤った移動が起きたとしても測定プロー
ブの先端がどんな損傷も受けることがないのを間違いな
くするのを保証するよう、自動的に測定プローブの先端
をさらに押しもどす。これは、測定プローブが危険にさ
れかねない位置にどうあってもとどまることができない
ように、測定プローブをストップコック本体により強制
的に押しもどすという事実により確かにされる。

この関係において、環状シール28が、プラグの残りの
後面に、すなわちプラグが第２図に示された封鎖する位
置を占めるときに測定剤の供給側に面する面に備えら
れ、このシールは、長円曲線をたどりそして同時にプラ
グのシリンダー状の曲率をたどる溝28′に収容されるこ
とに留意すべきである。この受け溝28′は、第５図に示
されるシリンダー表面上にフライスを、上からすなわち
図の平面に垂直方向に適用し、そしてフライスを長円形
の環状溝28′の楕円形状に沿って動かすことにより作る
ことができる。同時に、プラグ本体は、破線30で示され
たように溝28′の両側にわずかなアンダーカットが得ら
れるように双方向の矢印Ｃにより示された方向に左右に
動くことができ、そのため、その溝に配置されたＯリン
グは、確実に保持されて、封鎖する位置から開放の位置
に移行する間に、そして逆に、Ｏリングが測定剤のため
の供給用の開口を通過しなくてはならないときにも、そ
の溝から抜けるのを防止される。

この明細書と図面に記載されたすべての特徴は、個別
にであれあるいはそれらのいかなる組合せにおいてであ
れ本発明にとって本質的なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ストップコックとしてシリンダープラグを用
いた電極ホルダーの第１の実施例の縦断面図である。第２図は、第１図に示された実施例と同様な縦断面図で
あるが、長手方向の軸線の周りに90゜回転したものの縦
断面図である。第3,4,5および６図はそれぞれ、この順番で、ストップ
コックのシリンダープラグの側面図、第３図の線IV−IV
に沿った断面図、第３図と反対側の側面図、および線VI
−VIに沿った断面図である。 12……内管 15……測定プローブの先端 18……ストップコックのプラグ 20……通過路 21′……通過路 27……ガイドウェブ 28……環状シール 28′……環状溝 30……アンダーカット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ハンス―ヨアヒムオペルマンドイツ連邦共和国，7121 ゲンリヒハイム，シャフベルグベグ 21／１ (56)参考文献実開平２−118862（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−81455（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】分析化学における浸漬タイプおよび流動タ
イプの測定系のための電極ホルダーであり、測定プロー
ブを支持する内管を軸線方向にスライドする関係で内部
に支持している外管と、内管を測定剤からひっこめると
きに測定剤の供給を妨げるストップコックとを含む電極
ホルダーであって、測定のため測定プローブが通過する
ことができるストップコックのプラグ（18）が、内管
（12）を測定プローブとともに測定剤からひっこめたと
きに内管（12）の先端と測定プローブの先端（15）がプ
ラグ（18）内の領域に位置することができるよう、測定
剤の供給を妨げる部分と、その反対側の開放部分（21）
とを有する電極ホルダー。
【請求項２】ストップコックのプラグ（18）が球形もし
くはシリンダー形である、請求項１記載の電極ホルダ
ー。
【請求項３】シリンダープラグ（18）の場合、通過路
（20,20′）の残りの壁が測定剤の供給用の開口に面す
る環状シール（28）を有する、請求項２記載の電極ホル
ダー。
【請求項４】環状シール（28）が楕円形もしくは長円形
の形状をなぞる環状の溝（28′）に収容されるＯリング
であり、前記環状溝（28′）が、少なくともいくつかの
点で、移動に対して適合したシール（28）を保証するア
ンダーカット（30）を備えている、請求項３記載の電極
ホルダー。
【請求項５】プラグの領域内に残る測定プローブ装置の
前方部分のためのガイドウェブ（27）が、プラグ（18）
の通過路（20）の横の開口を形成するガイドウェブ（2
7）の領域の上下に設けられており、これらのガイドウ
ェブ（27）が、プラグの回転の際測定プローブの前方部
分を、測定プローブの先端（15）がどのような物理的接
触および損傷からも保護される位置になるまで、形を固
定する（form−locking）関係で押し戻す、請求項１記
載の電極ホルダー。
【請求項６】上下のガイドウェブ（27）が曲線（24,25,
26）をなぞってプラグの外周囲から通過路（20）にかけ
て内側に向けテーパーになっており、それらの高さが、
ガイドウェブの周辺エッジが測定プローブを収容してい
る内管（12）の前方の環状エッジと接触をするとき、測
定プローブの先端（15）が損傷なくそれらの間に保持さ
れるようなものである、請求項５記載の電極ホルダー。
【請求項７】pH、レドックス、導電率、酸素および塩化
物の測定用の測定系のための、請求項１から６までのい
ずれか一つに記載の電極ホルダー。