JPH09508205A - 電気化学センサの電気接続装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 不慣れなセンサの挿入または取外しに耐えられる取外可能なセンサの頑丈な接点装置を提供し、静電放電（ＥＳＤ）損傷に対する高インピーダンス入力電子回路の保護を提供し、センサの取外しの際の診断回路への自動的な接続を提供する電気化学／ガス分析器を開発した。この接点装置には、診断信号の供給源、および地面通路を含む診断回路を分析器信号処理回路に電気的に接続する複数のスタンプ接点がある。この装置からセンサを取り外すと、センサの信号処理電子回路が診断回路に電気的に接続される。センサを挿入すると診断回路とスタンプ接点との間の電気的接続が遮断され、これによって、センサ終端が信号処理回路に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】 電気化学センサの電気接続装置 発明の属する技術分野 本発明は、電気化学／ガス分析器の分野に関し、より詳しくは、電気化学／ガ ス分析器において診断を実施することに関するものである。 発明の背景 マルチチャンネル分析装置内に選択的に設置できる、特定の分析検査用のセン サ装置を備えた電気化学／ガス分析装置が知られている。個々のセンサの接点と この分析装置の接点との間が電気的に接続されている。 分析装置に対する従来のセンサ電極の接点は非常に壊れやすく、その手作業に よる組立てには費用と時間がかかっていた。これらのコネクタ中にセンサを不注 意に挿入したり、そこから取り外したりすると、コネクタは容易に壊れてしまう 。挿入−取外サイクルの予想寿命が短いことに加えて、これらのコネクタのため にしばしば、装置の信号信頼性にとってセンサが決して最適なものとなっていな かった。 従来技術の分析装置の主な問題は、数億オームの入力インピーダンスを有する 前端電子回路（front-end electronics）が、電位センサを挿入する際に時折生 じる静電放電（ＥＳＤ）により容易に損傷し得ることである。あるセンサは、特 に低湿度の環境で用いるときに静電荷が蓄積する傾向にあるプラスチック製の本 体を有している。分析装置の接点と接触した帯電したセンサは高インピーダンス の前端電子回路に、蓄積した電位を加えることがあり、これによりそれら電子回 路に損傷を与えてしまう。 高インピーダンスの前端前置増幅回路および低インピーダンスの後端信号処理 回路を備えた分析装置電子回路の簡単で正確な診断検査が必要とされている。 これらの要素を検査するために、ある従来技術のガス分析装置は、電極シミュ レータと称される診断器具を備えている。この従来技術の分析装置において、セ ンサかまたはマルチチャンネル装置の１つのチャンネルのいずれかが機能障害を 起こしている疑いのあるときには、この装置から全てのセンサを取り外す必要が ある。電池式の電極シミュレータが、センサの代わりに取り付けられ、センサ接 点に電気接続されて、前端電子回路と後端電子回路を接続する同一の接点を介し て検査信号を分析装置に送っている。 電極シミュレータを取り付けるためには、全ての電極を取り外さなければなら ないので、時間がかかり、疑いのないセンサもこれによって、異質の物質の導入 、損傷または損失を受けてしまう。さらに、取外−挿入サイクルが増大すること により、センサと装置の接点の両方の予想寿命が減少してしまう。結局、電極シ ミュレータのような個別の検査機器は、少量で製造するには高価であり、個別の メインテナンスを必要とし、サービスマンに分析装置の部位まで配置し移送して もらわなければならない。 電気化学／ガス分析装置の検査を向上させた別の従来技術の手法には、センサ 信号の代わりに高インピーダンスの前端電子回路に検査信号を選択的に送るリー ド継電器を提供することが含まれている。この手法においては、接点検査を行な うことはできず、リード継電器を取り付けるには、前端電子回路に近接した空間 がさらに必要となる。 発明の概要 未熟なセンサの挿入または取外しに耐えられる取外しできるセンサの頑丈な接 点装置を提供し、静電放電（ＥＳＤ）損傷に対する高インピーダンスの入力電子 回路の保護を提供し、センサを取り外す際にセンサの前端電子回路の診断回路に 自動的に接続する電気化学／ガス分析器を発明した。 本発明の電気化学／ガス分析器は、センサの挿入または取外しに応じた柔軟性 を有するセンサ結合ハウジングと印刷回路板との間に捕捉された細長い接触スタ ンピング部材として弾性電気接点を提供する。ハウジングと印刷回路板との間に 捕捉された関連接点に関するセンサの位置合せは厳密ではない。接点のスタンピ ング部材は、既知のスタンピング方法により容易に製造され、本発明の分析器の ハウジングと印刷回路板との間で簡単に完全に自動的に取り付けて維持できる。 印刷回路板とハウジングの組立てにおいて、各々の接点のスタンピング部材に は、地面または診断回路に通じる印刷回路板の接点へのスプリング装填接続を有 する遠隔部分がある。センサの取付けの最中に、各々のセンサの接点はスタンピ ング部材の弓状（曲がった）部分との最初の物理的電気的接点を形成し、一方、 遠隔部分は印刷回路板接点と接触したままである。その結果、診断回路は遠隔部 分の端部を介してセンサに、そしてさらに信号処理電子回路に接続される、この 診断回路は回路板上に配置されていてもよい。診断回路には、発電機の出力を介 する電気的地面への通路を設けても、スイッチを介した地面への通路を設けても よい。いずれの形状においても、センサ本体に蓄積した静電圧が地面に流れ、高 インピーダンスの前端電子回路がＥＳＤ損傷から保護される。 センサが完全に取り付けられたときに、接点スタンピング部材の遠隔部分が印 刷回路板から取り外され、次いで、電気接続を診断回路により遮断し、センサを 前端に接続したままにする。 単に１つのセンサを分析器から取り外すことにより、遠隔部分が診断回路を信 号処理電子回路に電気的に接続し、他のセンサを完全に取り付けたままで、高イ ンピーダンス前端電子回路の接点、および低インピーダンスの後端回路の接点を 完全に自動的に診断検査できる。 図面の簡単な説明 本発明の、これらおよび他の特徴、目的並びに利点を、実施の形態の詳細な記 載および添付した図面において、以下により完全に述べる。 第１Ａ図は、内部にセンサが取り付けられた本発明による電気化学／ガス分析 器の概略図である。 第１Ｂ図は、センサが取り外されている第１Ａ図の概略図である。 第２図は、第１Ａ図の電気化学／ガス分析器の測定モジュール部分の斜視図で ある。 第３図は、第２図の分析器のハウジング内部の斜視図である。 第４図は、内部に印刷回路板が取り付けられた第３図のハウジングの斜視図で ある。 第５図は、第４図の印刷回路板の底面の平面図である。 第６図は、第４図の印刷回路板の上面の平面図である。 第７Ａ図は、本発明による分析診断回路の概略図である。 第７Ｂ図は、本発明による分析診断回路の別の実施の形態の概略図である。 第８Ａ図は、センサが取り付けられた様子を示す第２図の分析器の側面断面図 である。 第８Ｂ図は、センサが取り外された第８Ａ図の側面断面図である。 第８Ｃ図は、センサが部分的に取り付けられた第８Ａ図の側面断面図である。 実施の形態の詳細な説明 広範囲の診断検査を行なうことができ、高インピーダンスの前端電子回路を静 電放電損傷から保護できる分析器を提供する新しい電気化学／ガス分析器形態を 開示する。 ここで第１Ａ図を参照する。接触スタンピング部材20、高インピーダンス前端 電子回路22、および低インピーダンス後端信号処理回路24の全てが検査されるよ うに、点Ａで検査信号を与えることにより、本発明において、従来の分析器より 改良された診断検査が可能になる。検査信号を、任意のＤＣ電圧または電流、一 連の繰り返しＤＣステップ電圧または電流（センサの応答出力信号に似せた）の 形態で診断回路26から提供しても差支えないが、他の種類を用いてもよい。ある 実施の形態において、検査信号の供給源はデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）で あっても差支えない。他の実施の形態では、ＤＣ電圧供給源または電流源の出力 を用いても差支えない。 上述したように検査のための地点Ａで検査信号を提供できるようにするために 、好ましくは、遠隔部分30を有する本発明の接点スタンピング部材20を用いる。 この遠隔部分30は弓状部分32、および遠隔部分端部34から構成されている。弓状 部分32はハウジング開口部を通って延び、取り付けられたセンサ40の１つ以上の センサ接点41がこの弓状部分32に対して押し付けられている。第１Ａ図において 、このようなセンサ40が分析器内に取り付けられ、センサ接点41が接点スタンピ ング部材20と電気的に接続され、このように弓状部分32を持ち上げている。次い で、これにより、遠隔部分端部34が持ち上げられて、診断回路26と分析器の残り の部分との間の電気接続が遮断されている。第１Ｂ図において、センサ40が取り 外され、遠隔部分端部34により、診断回路26が分析器の残りの部分に電気的に接 続されている。 ここに記載されている各々接点20は、弾性材料から製造され、センサ40の取付 けおよび取外しの結果として、制限された動きを経験する。その結果、不適切な センサ40の挿入に耐えることができ、従来技術のセンサコネクタ装置と比較して 挿入−取外し寿命が長い、頑丈な接点スタンピング部材20を提供する。 上述したような接点スタンピング遠隔部分30を使用することにより、別の重要 な利点が得られる。同様の電気化学／ガス分析器に用いられるセンサ40は一般的 に、シェル材料にプラスチックを使用しているので、センサ40に静電電圧が蓄積 しやすい。センサ40を最初にこれらの分析器内に取り付けるときに、蓄積静電荷 が、静電放電（ＥＳＤ）の損傷を受けやすい高インピーダンスの前端電子回路22 に放電され得る。しかしながら、本発明においては、診断回路26が、検査信号を 提供することに加え、電気的地面への直接の通路または低インピーダンスの通路 を提供する。静荷電したセンサ40のセンサの接点41が最初に接点スタンピング遠 隔部分30と接触すると、静電位が診断回路26を通って地面に分散する。 第２図には、遠隔部分30を備えた、本発明による電気化学／ガス分析器の測定 モジュールが示されている。典型的に、本発明の分析器は、連続して配置された センサ40a-40gを通して導入される血液のような媒質のいくつかの特徴を同時に 検査する。また、測定モジュール内には、測定される媒質およびセンサに電気的 に接続されて検査される媒質の温度を測定する少なくとも１つの構成部材42（そ のような構成部材の１つのみをこの図に示す）が設けられている。 分析器の前面パネル10内に取り付けられたセンサ40a-40gにアクセスするため には、図示したように断熱カバー48を持ち上げる。カバー48には好ましくは、ガ ラスまたはプラスチックのような断熱材料の不透明な窓50がある。カバーが持ち 上げられた状態で、取り付けられたセンサ40a-40g が露出される。圧縮部材52を センサ40a-40g （第２図の右側）から離すことにより、どのセンサも分析器のハ ウジング60から取り外すことができる。このハウジング60を第３図および第４図 により詳しく示す。 検査中の媒質の供給源51および検査された物質がその中を流動する受口53が第 ２図に示されており、これらはこの業界で知られている。この供給源51は、分析 されている媒質の特徴に依存して、多数の参照物質と置き換えても差支えない。 そのような物質の例として、参照ガス、検量物質等を挙げてもよい。 測定ハウジングの内部には、第３図に示す接点ハウジング60がある。接点スタ ンピング部材20を横切って保持部材64を配置することにより、接点スタンピング 部材20をスタンピング部材保持面62に固定し、次いで、保持部材64をスタンピン グ部材保持面62に超音波溶接する。接着、スナップ嵌め、およびスクリュー等を 用いる手段のような、この業界で知られている、保持部材64を保持面62に付着さ せる他の手段を用いてもよい。 一度接点スタンピング部材20が適所に配置されると、第４図に示したように、 印刷回路板70をハウジング60内に取り付ける。この印刷回路板70自体は第５図お よび第６図に詳しく示されている。そこでは、明瞭にするために、印刷回路トレ ースおよび個別の部材は省略されている。最初に第５図を参照する。印刷回路板 の底面72には、ハウジング60内に配置された接点スタンピング部材20（第３図参 照）に対応する入力信号接点74がある。印刷回路板70がハウジング60内に取り付 けられると、接点スタンピング部材20の持ち上げられた部分78が印刷回路板の入 力信号接点74と電気的に機械的に接触し、次いで、これらがゾーン71内のような 板70（第６図参照）に取り付けられていてもよい高インピーダンス前端回路22に 入力を電気的に接続する。これには、コンピュータを介してのアクセスを伴って もよい。 印刷回路板70には、この印刷回路板70がハウジング60内に取り付けられたとき に、接点スタンピング部材遠隔部分30の遠隔部分終端34が通る終端開口部76があ る。回路板の上面75を示す第６図に示したように、各々の終端開口部76には、診 断回路26と電気的に接続され、また一般的に板70上か、または外部にあるそれぞ れの診断信号接点80が近接している。 第７Ａ図に示したように、診断信号接点80は、検査信号および地面への通路の 両方を提供する検査信号発生器82の出力84と直接つながっていてもよい。別の実 施の形態においては、第７Ｂ図に示したように、診断信号接点80は、スイッチ90 の出力とつながって、このスイッチ90が検査信号発生器82および地面への通路86 からの入力92,94を有していてもよい。 入力信号接点74および診断信号接点80は一般的に金から形成されている。接点 スタンピング部材20は一般的に金メッキされたリン／青銅から製造される。同一 または類似の材料のスタンピング部材または接点を設けることにより、異なる材 料に関して存在するかもしれない熱電対効果を最小にする。 分析器部材と、取り付けられるセンサ40および取り外されるセンサ40との相対 的な位置の最も好ましい例を第８Ａ図、第８Ｂ図および第８Ｃ図に示す。第８Ａ 図においては、カバー100が適所にあるのが示されており、スクリュー102により 印刷回路板70がハウジング60内に固定されているが、カバーを取り付ける他の手 段を用いてもよい。カバー100には突起104があり、各々の突起は終端開口部76、 診断信号パッド80、および遠隔部分終端34に近接して配置されている。センサ40 が取り付けられた状態で、遠隔部分30の弓状部分32に対してセンサ接点41により 圧力が加えられ、関連する遠隔部分終端34を診断信号接点80から離して、突起10 4 に押し付けて、診断回路26との電気的な接続を遮断している。 カバーの突起104 がない場合には、遠隔部分30がセンサ接点41により上方に持 ち上げられ、センサ接点41が外されるときに、遠隔部分終端34が弧を描く。その 結果、カバーの突起104 がない場合、センサ40が取り外されると、遠隔部分終端 34は診断信号接点80に戻らずに、終端開口部76の縁にとどまってしまう。カバー 100 が適所にある場合、遠隔部分終端34がカバーの突起104 に対して上方に案内 される。カバー100 にはまた、遠隔部分30の上方への動きを制限して、接点20が 曲り過ぎるのを防ぐ停止部分106 がある。 第８Ｂ図において、センサ40が取り外されて、遠隔部分終端34が、診断信号接 点80と物理的および電気的に接続される。この位置において、診断信号を接点ス タンピング20を介して分析器処理電極に送ることができる。 第８Ｃ図に示したように、センサ接点41が接点スタンピング遠隔部分30の弓状 部分32と最初に接触するときに、センサ接点41、接点スタンピング20、および診 断回路26との間に診断信号接点80を介して電気接続が生じる。第７Ａ図および第 ７Ｂ図に関して記載したように、地面への通路を、診断信号発生器82として機能 する低インピーダンスの電圧源の出力を介してか、または地面への個別の通路86 を介して提供しても差支えない。 第８Ａ図、第８Ｂ図および第８Ｃ図にも、接点スタンピング部材20の持ち上が った部分78と、印刷回路板70の底面72に配置された入力信号接点との間の電気的 および物理的接続が示されている。 本発明を図示した実施の形態に関して説明したが、発明の精神および範囲から 逸脱しない限り、様々な変更や省略や追加を行なってもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 複数の取付容易な成分センサを有し、診断能力および静電放電の保護を提 供する電気化学／ガス分析器であって、 ハウジングと、 該ハウジング内に配置された取付板と、 該取付板とハウジングと電気接点入力信号回路との間に捕捉される複数の接 点スタンピング部材とからなり、 前記複数の接点スタンピング部材の各々が、診断回路と遮断可能に電気的に つながっている第１の部分およびセンサの取付中にセンサ接点を受容して前記診 断回路と接続しながら前記センサと前記入力信号回路との間とを電気的に接続し て、前記センサが完全に取付けられると前記遮断可能な接続を処断する第２の部 分を有することを特徴とする電気化学／ガス分析器。 ２． 前記ハウジングが第１の表面を有し、該第１の表面が、センサ合せ面およ び接点スタンピング部材保持面からなり、前記第２の部分がその中を通って突出 する、その中に配置された複数のハウジング開口部を有することを特徴とする請 求の範囲第１項記載の電気化学／ガス分析器。 ３． 前記複数の接点スタンピング部材が前記接点スタンピング部材保持面に対 して固定されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の電気化学／ガス分 析器。 ４． 少なくとも１つの保持部材が前記複数の接点スタンピング部材を前記接点 スタンピング部材保持面に対して保持することを特徴とする請求の範囲第３項記 載の電気化学／ガス分析器。 ５． 前記少なくとも１つの保持部材が前記接点スタンピング部材保持面に超音 波溶接されていることを特徴とする請求の範囲第４項記載の電気化学／ガス分析 器。 ６． 前記第２の部分が弓状部分からなり、該弓状部分が前記複数のハウジング 開口部のそれぞれ１つを通して配置されることを特徴とする請求の範囲第２項記 載の電気化学／ガス分析器。 ７． 前記取付板が、 第１の表面、 対向する第２の表面、 該取付板を通して配置される少なくとも１つの終端開口部、および 複数の診断信号接点であって、各々が前記複数の終端開口部のそれぞれの１ つに近接し、該診断信号接点が前記診断回路と電気的につながっている診断信号 接点、 からなることを特徴とする請求の範囲第６項記載の電気化学／ガス分析器。 ８． 前記入力信号回路と電気的に接続された複数の入力信号接点が前記取付板 の第１の表面に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の電気化 学／ガス分析器。 ９． 前記複数の入力信号接点が、前記取付板の遮断不能な接点を介して前記複 数の接点スタンピング部材と電気的につながっていることを特徴とする請求の範 囲第８項記載の電気化学／ガス分析器。 10． 前記第１の部分が遠隔部分終端からなり、該遠隔部分終端が、前記複数の 終端開口部のそれぞれを通って突出し、前記取付板上の複数の診断信号接点のそ れぞれと遮断可能に電気的に接続された状態で配置されていることを特徴とする 請求の範囲第２項記載の電気化学／ガス分析器。 11． センサ接点を前記弓状部分に電気的に接続する第１の部分的挿入位置を提 供し、前記診断信号接点と遮断可能に電気的に接続された状態に前記遠隔部分終 端を維持し、それによって、前記診断回路、前記センサ、および前記入力信号回 路を電気的に接続するセンサ取付維持表面を備えていることを特徴とする請求の 範囲第10項記載の電気化学／ガス分析器。 12． 前記取付維持表面が、前記センサ接点が前記遠隔部分終端を前記診断信号 接点から離して、それによって前記センサおよび前記入力信号回路を電気的に接 続して、前記診断接点から解除するセンサの完全に取り付けられる位置を提供す ることを特徴とする請求の範囲第11項記載の電気化学／ガス分析器。 13． 前記診断回路が、電圧または電流診断信号発生手段、地面通路、および診 断選択スイッチを備えていることを特徴とする請求の範囲第７項記載の電気化 学／ガス分析器。 14． 前記診断選択スイッチが、前記電圧または電流診断信号発生手段に電気的 に接続された第１の入力部、前記地面通路に電気的に接続された第２の入力部、 および前記診断信号接点に電気的に接続された出力部を有することを特徴とする 請求の範囲第13項記載の電気化学／ガス分析器。 15． 前記取付板がその上に、前記入力信号回路および前記診断回路を配置して いることを特徴とする請求の範囲第１項記載の電気化学／ガス分析器。 16． 複数の取付容易な成分センサを有し、診断能力および静電放電保護を提供 する血液ガス分析器であって、 ハウジングと、 該ハウジング内に配置され、複数の入力信号接点からの入力を受容する信号 処理回路および複数の診断信号接点に入力を提供する診断回路を備えた取付板と 、 各々が、前記複数の入力信号接点のそれぞれに電気的に接続された入力イン ターフェース部分、および前記複数の診断信号接点のそれぞれと遮断可能に電気 的に接続された遠隔部分を有する複数の接点スタンピング部材と、 からなることを特徴とする分析器。 17． 第１の分析モードが前記ハウジングに対して完全に取り付けられたセンサ を含み、該センサが、それぞれの遠隔部分と前記診断回路との間の電気的接続を 遮断し、該センサと前記信号診断回路を電気的に接続することを特徴とする請求 の範囲第16項記載の分析器。 18． 第２の分析モードが前記ハウジングに対して部分的に取り付けられたセン サを含み、センサ接点が前記接点スタンピング遠隔部分のそれぞれに電気的に接 続され、前記それぞれの遠隔部分が前記診断回路に電気的に接続され、該接点ス タンピング部材が前記センサ、前記診断回路、および前記信号処理回路を電気的 に接続していることを特徴とする請求の範囲第16項記載の分析器。 19． 第３の分析モードが前記ハウジングから取り外されたセンサを含み、前記 遠隔部分のそれぞれが前記診断回路に電気的に接続され、前記接点スタンピング 部材が該診断回路および前記信号処理回路を電気的に接続していることを特 徴とする請求の範囲第16項記載の分析器。 20． 前記診断回路が電圧または電流診断信号発生手段、地面通路、および検査 スイッチを備え、該検査スイッチが前記複数の診断信号接点の各々に診断回路出 力信号を提供することを特徴とする請求の範囲第16項記載の分析器。 21． 前記検査スイッチが、前記電圧または電流検査信号発生手段に電気的に接 続された第１の入力部、前記地面通路に電気的に接続された第２の入力部、およ び前記複数の診断信号接点に電気的に接続された出力部からなることを特徴とす る請求の範囲第20項記載の分析器。