JP4344691B2 - 電気化学センサの調製装置及び調製方法 - Google Patents
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はガラスを、またCO2に対してはテフロンを介して行なわれる。このような電気化学セ
ンサによって第一にH+濃度が測定され、またH+濃度の測定を介して間接的に例えばCO2又はO2濃度が決定される。H+の測定はpH電極を用いて実施される。pH電極はガラ
ス電極とも呼ばれている。
pH電極の更なる改良物はpCO2電極である。pCO2電極はセヴェリングハウス電極とも呼ばれており、CO2濃度を測定する。セヴェリングハウス電極では、CO2は膜(テフロン)を貫通してNaHCO3水溶液の電解質まで拡散する。この場合、CO2+H2O
<−>H2CO3<−>H++HCO3と作用する。H+濃度はpH電極によって測定され、
そこからCO2値が導き出される。
スオキシメトリーによって酸素飽和度(SpO2)を測定する装置を含む。
パラメータは電気化学センサによって測定されることから、測定精度の再現性は最重要点である。このパラメータの誤測定は、患者にとって致命的となりかねない。また電気化学センサは病院の集中治療ステーション等、緊急を有する状況で使用されることが頻繁にある。しかしながら、電気化学センサはまた、患者を自宅で監視するために自宅(在宅治療)で使用されることも多くなってきている。
膜供給手段及び膜のセンサヘッドへの配置手段はばねを有する。ばねは、膜が再現可能な押圧力によってセンサヘッドに供給及び固定されるように構成されている。また、膜供給手段は有利には押圧体を有する。押圧体は押圧面を備えており、押圧面は膜が供給される間に膜と面接触して、膜に接続されたセンサが再現可能な電解質層厚さ、特に均一な電解質層厚さをセンサヘッド及び膜の間に備えるように、膜及びセンサヘッド間に配置されている電解質を再現可能に移動させる。本装置は、膜を備えた全てのセンサが本質的に同一の電解質層厚さを備えるという決定的な効果を有する。これにより、測定の信頼性が向上するとともに、誤測定が低減する。本発明の装置によれば、電気化学センサの調製は装置の特性によって本質的に決定されるのであって、専門家の経験及び能力によって決定されるのではない、という効果が得られる。従って、例えば集中治療ステーションにおける結果等の緊急を有する状況であっても、信頼性の高い電気化学センサの調製が確実に行なわれる。また、未経験者であっても例えば自宅内等において確実にセンサを調製することが可能となる。
図1aの縦断面図は電気化学センサ2を示す。センサ2はセンサヘッド2aと、ガラス電極2bと、保持溝2cと、内空間2dと、ケーブル2eとを備える。センサ2の内部に配置されている構成要素については図示されていない。図1bの縦断面図は、図1aに図示するセンサ2において測定のために調製が行なわれた状態を示す。図1bにおいて、センサヘッド2aは電解質3で被覆されているとともに、保持リング4aを備えた膜4がセンサヘッド2aに固定されている。図1bに示す電気化学センサは例えばクラーク電極又はセヴェリングハウス電極を含む。
ね8fにより、膜4は好適には可動ハウジング部5cに作用する力から独立して、或いは殆ど左右させられることなくセンサ2に接続される。ばね8fによって引き起こされる力は再現可能であり、これによりセンサ2は膜4によって均一に被覆される。センサ2は特に、均一且つ再現可能な電解質3の層厚さを備える。
手段11a及び剛性接続手段11bを含む。弾性接続手段11aには手段8及び10が合わせて接続される。剛性接続手段11bには手段7及び9が接続される。キャリヤ11はまた第1接続部11dと、カム11cと、第2接続部11eと、固定部11fとを含む。
示を簡易にするために、装置7及び9のみが明確に図示されている一方で、装置8及び10は図示されていない。しかしながら、図10に配置されているキャリヤ11は図13及び図14に示すキャリヤ11と略同一であることから、装置7、8、9及び10を含む。
・二個の半ハウジング5a、5bのバイオネット接続が開放され、共通キャリヤ11が取り出され、図13及び14に示すような新しい共通キャリヤ11が挿入され、二個の半ハウジング5a、5bのバイオネット接続が再度閉鎖され、駆動手段5cのしるしAが開口5mへ回転させられる。
・膜4を備えた図1bに示すセンサ2はハウジング5の開口5mへ導入され、図8に示す膜4の除去手段10は入口5mの後部に位置させられる。センサ2が手段10へ導入された直後に駆動手段5cが下方へ押圧されて、円柱状突部5dはセンサ2を保持リング4aから解放するとともに、センサ2は図10に示す保持手段6へ供給される。保持リング4aは膜4と共に手段10に残される。そこで、駆動手段5cへの圧力が低減され、或いは駆動手段5cは完全に解放されて、駆動手段5cは図10に示す基本位置まで再度上方へ移動する。
・その結果、センサヘッド2aの洗浄手段9がセンサ2の上方に位置するようになるまで、ハウジングカバー5aは方向Dへ回転させられる。次に図6及び図7について既に記載したように、駆動手段5cが下方へ押圧されて、センサヘッド2aが洗浄される。その結果、センサヘッド2aに最終的に存在していた電解質が除去される。そこで、駆動手段5cは再度解放されて上方へ移動させられる。
・その結果、電解質供給手段7がセンサ2上に位置させられるまで、ハウジングカバー5aは方向Dへ回転させられる。次に駆動手段5cは下方へ押圧され、且つ図4について既に記載したようにセンサヘッド2aに電解質3が供給される。その後、駆動手段5cは再度解放されて上方へ移動させられる。
・その結果、膜4の供給手段8がセンサ2上に位置させられるまで、ハウジングカバー5aは方向Dへ回転させられる。次に駆動手段5cは下方へ押圧されて、図5について既に記載したように膜4がセンサ2に接続される。その後、駆動手段5cは再度解放されて上方へ移動させられる。
・その結果、しるしBが開口5mの前方に位置するようになるまで、ハウジングカバー5aは方向Dに回転させられて、新たに完全調製されたセンサ2はハウジングカバー5aを再押圧及び解放することにより装置1から取りだされる。
・次にしるしCが開口5mの前方に位置するようになるまで、ハウジングカバー5aは更に回転させられる。従って、二個の半ハウジング5a、5bのバイオネット接続ははずされ、共通キャリヤ11が取り出され、図13及び図14に示すような新しい共通キャリヤ11が挿入され、二個の半ハウジング5a、5bのバイオネット接続が再度閉鎖される。・その時、装置1は更に電気化学センサ2を調製する準備が整えられる。
ればならない作用が前もって設定されているように強制的に案内される。ハウジングカバー5aは当接するまで回転方向Dへ回転する。その後、駆動手段5cの移動、及び駆動手段5cの移動に関連する共通キャリヤ11の移動は、必然的に方向sに生じる。ハウジング5が再度図10に示す基本位置に位置させられた後、カバー5aは次に当接するまで再度回転方向Dへ回転させられる。このように強制的に案内されることにより、センサ2を調製する間に作用が忘れられることがない。従って、装置1は例えば集中治療ステーション等の緊急性の高い環境での使用、又は電気化学センサ2の調製経験が殆ど無い在宅治療患者の使用に適している。
図10に示す装置1はまた、最初にセンサ2を膜4で被覆するのに適している。膜4及び保持リング4aを備えていないセンサ2は上記目的を達成するために、図12に示すハウジング位置内においてハウジング5の入口5mに導入されるとともに、駆動手段5cを下方へ押圧することにより、手段10の助力を得て保持手段6に固定される。その後、装置は図10に記載するように更に作動して、センサ2には電解質及び膜が設けられる。しるしBが入口5mに位置するようにハウジング上側部5a及び駆動手段5cが充分遠くへ回転させられた直後に、センサ2は完全に調製される。
駆動手段5cは図示された装置1の配置に対して下方に押圧されると上記に数回記載している。装置1はまた、駆動手段5cがハウジング下側部5bに対して下方に押圧されるように、手中に保持されてもよい。下方という用語は地表に対する垂直方向だけでなく、ハウジング下側部5bへ向かう移動も意味する。
Claims (18)
- 電気化学センサ(2)の調製装置(1)において、装置(1)はセンサヘッド(2a)に電解質(3)及び膜(4)を供給するものであり、装置はセンサ(2)の保持手段(6)と、電解質供給手段(7)と、膜供給手段(8)とを含み、
保持手段(6)、電解質供給手段(7)、膜供給手段(8)は共通のハウジング(5)内に配置されるとともに、電解質供給手段(7)及び膜供給手段(8)は保持手段(6)に対して移動可能に取り付けられ、
電解質供給手段(7)は、その移動に伴い、保持手段(6)に保持されたセンサ(2)へ電解質(3)が供給されるように保持手段(6)に対して配置され、且つ膜供給手段(8)は、その移動に伴い、膜(4)が保持手段(6)に保持されたセンサ(2)に接続されるように保持手段(6)に対して配置され、
ハウジング(5)は駆動手段(5c)を含み、駆動手段(5c)はハウジング(5)に対して移動可能に配置されており、その移動に伴い、駆動手段(5c)は前記手段(7、8、9、10)の少なくとも一つと作用的に接続されて、前記手段(7、8、9、10)を作動させることを特徴とする装置。 - 膜(4)が再現可能な押圧力によってセンサヘッド(2a)に固定されるように膜供給手段(8)は構成されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 膜供給手段(8)は押圧面(8g)を備えた押圧体(8e)を含み、押圧体(8e)は膜(4)を供給する間に押圧面(8g)が膜(4)と面接触するように構成されており、膜(4)に接続されたセンサが再現可能な電解質(3)層厚さをセンサヘッド(2a)及び膜(4)間に備えるように、膜(4)及びセンサヘッド(2a)間に位置する電解質を移動させることを特徴とする請求項1または2に記載の装置。
- センサヘッド洗浄手段(9)を更に含み、洗浄手段(9)は保持手段(6)に対して移動可能に取り付けられており、洗浄手段(9)は保持手段(6)に保持されたセンサ(2)のセンサヘッド(2a)を機械的に洗浄するように、保持手段(6)に対して配置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の装置。
- 膜除去手段(10)を更に含み、膜除去手段(10)は保持手段(6)に対して移動可能に取り付けられており、膜除去手段(10)は、使用後の膜(4)が除去された後にセンサ(2)が保持手段(6)へ供給されるように保持手段(6)に対して配置されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも電解質供給手段(7)及び膜供給手段(8)は共通キャリヤ(11)に固定されており、洗浄手段(9)及び膜除去手段(10)も共通キャリヤ(11)に固定されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の装置。
- ハウジング下部(5b)及びハウジングカバー(5a)を備えたハウジング(5)を含み、センサ(2)の保持手段(6)はハウジング下部(5b)に配置されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の装置。
- ハウジング下部(5b)及びハウジングカバー(5a)各々は半殻として構成されており、少なくとも電解質供給手段(7)及び膜供給手段(8)を収容するための共通の内空間を形成することを特徴とする請求項7に記載の装置。
- ハウジング下部(5b)及びハウジングカバー(5a)は特に相対回転によって相互に解放されるように接続されることを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 駆動手段(5c)はハウジングカバー(5a)に対して垂直方向へ移動可能に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 共通キャリヤ(11)は交換可能な部品として形成されることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 電解質(7e)が充填された少なくとも1個の容器(7d)と膜(4)とを含むことを特徴とする請求項11に記載の装置用の共通キャリヤ(11)。
- 洗浄手段(9)及び膜除去手段(10)を更に含むことを特徴とする請求項12に記載の共通キャリヤ(11)。
- 前記共通キャリヤの回転軸が形成される第1接続部(11d)を有するとともに、容器(7d)、膜(4)、洗浄手段(9)及び膜除去手段(10)は前記回転軸に対して周縁方向に離間するように配置されることを特徴とする請求項12または13に記載の共通キャリヤ(11)。
- 膜除去手段(10)、洗浄手段(9)、電解質供給手段(7)及び膜供給手段(8)は周縁方向に相互に続くように配置されることを特徴とする請求項14に記載の共通キャリヤ(11)。
- 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の装置によって調製される電気化学センサ(2)の調製方法であって、
センサ(2)が保持手段(6)に固定される工程と、
その後に、電解質(3)がセンサヘッド(2a)に適用される工程と、
次にセンサヘッド(2a)に電解質(3)を被覆する膜(4)が供給される工程とを備え、
センサ(2)に対する各工程はハウジング(5)の一部を回転させることにより強制的に実施されることを特徴とする方法。 - ばねによって決められた再現可能な押圧力によって膜(4)がセンサヘッド(2a)に供給されることにより、再現可能な電解質(3)層厚さが膜(4)及びセンサヘッド(2a)間に生じるように、膜(4)及びセンサヘッド(2a)間に存在する電解質(3)を再現可能に移動させることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 先ず元の膜がセンサヘッド(2a)から除去され、その後にセンサヘッド(2a)は洗浄され、その後に電解質(3)がセンサヘッド(2a)に載置され、その後に膜(4)がセンサ(2)に接続されることを特徴とする請求項16または17に記載の方法。
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