【技术实现步骤摘要】
传感器可以用于测量过程介质中的物质。这样的传感器可以是电化学传感器，其包括生成取决于待测物质的电信号的电极。电信号可以是电压或电流。如果目标物质是气体，则电极通常通过膜与过程介质分离，所述膜允许待测物质扩散通过它。对于在过程和生物过程工业中的使用，过程介质是液体，并且膜被强制对于所述用途足够稳定。通常，这样的传感器在膜与电极之间需要电解质。电极通常布置在传感器轴中。根据传感器的类型，传感器轴可以包括等于或大于两个的不同数量的电极。传感器轴可以包括金属电极，所述金属电极位于传感器轴外部、或者如果所述轴提供了用于从金属电极和到金属电极的离子导电性的装置则位于传感器轴内部。为此目的，终止于传感器轴内部的金属电极可以至少部分地被内部电解质包围。由于膜在传感器的使用期间与过程介质接触，因此其通常需要比传感器轴更频繁地更换。此外，膜与传感器轴之间的电解质需要比传感器轴更频繁地更换，以确保可靠的测量结果。因此，传感器通常包括与传感器轴不同并且包括电解质的装置。
技术介绍
1、用于测量过程介质中的物质的传感器的示例是mettler toledo的inpro5000i：它包括内体ph电极和膜体。在本文件的措辞中，内体ph电极是传感器轴的实施例。膜体包括涂覆有ptfe的co2可渗透的硅树脂膜，并且在操作之前填充有液体电解质。在本文件的措辞中，膜体是支撑帽。
2、该传感器可以承受过程和生物过程工业的环境，但是需要以接近垂直的取向组装并且以相对于水平方向至少15°的角度使用，否则电解质将从传感器轴的端部流走，在膜与传感器轴之间留下空气填充的
3、例如从us20 190 011 393a1或ep 0 740 149 b1已知将电解质增稠。在一些文献中，这种增稠的电解质被命名为“凝胶”，然而从上下文中显而易见的是，电解质仍然是可流动的，如在us 3 666 650 a中的情况，其中水溶液作为“凝胶”的示例给出。虽然这种增稠的电解质由于如所引用的文献中所公开的不同原因可以是有用的，但是它没有给予用户更多的自由来选择能够使用传感器的取向。
4、凝胶电解质还已知用于固态传感器，例如在jp 2 512 843 b2及其引用文献中公开的。这样的传感器在电解质的量、它们的形状和它们的使用领域方面与包括包含电极的传感器轴的传感器明显不同。特别地，使用者通常不可能更换传感器的膜和电解质。
5、因此，要解决的技术问题是提供一种具有可更换的膜和电解质的传感器，其可以以任何期望的取向组装，以及提供用于这种传感器的装置。
技术实现思路
1、这通过根据独立权利要求的装置和传感器来实现。
2、根据本专利技术的用于传感器的装置包括预设置的凝胶电解质。使用这种装置的传感器包括位于增强膜与传感器轴之间的电解质。传感器轴包括电极。这种传感器优选地适合于测量过程介质中的物质。
3、增强膜与传感器轴之间的电解质由装置以预设置的凝胶的形式提供。
4、在本专利技术的意义上，凝胶不能流动：如果局部施加增加的压力，它将变形并最终破裂。从凝胶的第二部分切下的凝胶的第一部分将保持为单独的部分，即使第一部分和第二部分彼此靠近布置，也是如此。这些性质优选地适用于传感器或装置在储存期间和在常规使用期间能够暴露于它的温度范围。优选地，本专利技术意义上的凝胶不能在低于40℃的温度下流动，最优选地，它不能在低于90℃的温度下、在大气压和更低的压力下流动。优选地，如果根据本专利技术的凝胶在高于阈值温度的温度下液化，则一旦将其冷却至低于该阈值温度，其就会再次胶凝。
5、由于其不流动的特性，根据本专利技术的凝胶电解质保持在增强膜与传感器轴之间的期望的位置，而与传感器的取向无关。此外，它使得预设置有电解质的装置的处理和运输更容易：如果电解质能够流动，则必须确保装置从生产到安装的正确取向。由于这通常是不可行的，因此在现有技术中，用户自己被指示将在瓶中运输的电解质填充到膜与传感器轴之间的体积区域中。这使得传统的组装具有挑战性。此外，使用具有预设置的凝胶电解质的装置允许在每个取向上组装传感器。
6、已经发现，由于使用了增强膜，通过在增强膜与传感器轴之间布置有凝胶电解质的情况下在增强膜的方向上推动传感器轴，凝胶电解质获得了期望的形状，而不会以降低其寿命或传感器灵敏度的方式使膜弱化或变形。
7、在一个优选实施例中，凝胶电解质是非流体胶体或聚合物网络，其通过具有所需电解性质的流体而在其整个体积区域上均扩展。这具有的优点是，使用者可以确定用于所讨论的传感器的电解质的合适组成，其中电解质是液体。这使得实验更快。
8、优选地，凝胶电解质具有剪切稀化和/或触变特性。当施加剪切应变时，剪切稀化的凝胶的粘度降低。具有触变特性的凝胶在施加剪切应变的时间内降低其粘度。在插入传感器轴期间挤压增强膜与传感器轴之间的凝胶电解质导致剪切应变的施加。在所述插入期间粘度的降低允许凝胶电解质与膜和传感器轴紧密接触并相应地调整其形状。这提高了传感器的灵敏度及其寿命，因为与具有粘度不受剪切应变影响或随剪切应变增加的凝胶的实施例相比，增强膜上的压力更低。
9、在一个实施例中，所述装置对于灭菌程序是稳定的。灭菌程序可以是以下之一：蒸汽灭菌、高压灭菌、γ灭菌、x射线灭菌或电子束灭菌。通过选择对所需灭菌程序稳定的胶凝剂来获得对灭菌程序的稳定性。优选地，使用多糖(最优选琼脂糖)作为胶凝剂或通过使用基于吸附或基于聚合物的胶凝剂来产生凝胶电解质。
10、多糖胶凝剂的示例是琼脂糖、纤维素及其衍生物。
11、基于吸附的胶凝剂是具有大比表面积的物质，其通过吸附储存每质量单位大体积的液体。气相二氧化硅和硅胶是基于吸附的胶凝剂的示例。
12、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰氨基乙氧基乙醇和聚乙二醇是基于聚合物的胶凝剂的示例。
13、在一组实验中，发现基于吸附的胶凝剂对γ辐射是稳定的，而基于聚合物的胶凝剂和多糖胶凝剂适用于热灭菌程序。
14、进一步发现，在多糖中，特别是琼脂糖是也对γ灭菌稳定的胶凝剂。
15、γ灭菌是对一次性生物反应器、袋和生物过程设备进行灭菌的一个优选方法，其中可以安装形成一次性传感器适配器的根据本专利技术的装置。通过将用琼脂糖作为胶凝剂产生的凝胶电解质预分配给所述装置，一次性袋可以与安装的一次性传感器适配器一起灭菌。
16、蒸汽灭菌是对多用途过程工业设备进行灭菌的一个优选方法。因此，具有用多糖或合成聚合物作为胶凝剂生产的凝胶电解质的根据本专利技术的装置优选用于待插入多用途过程工业设备中的传感器。
17、此外，发现一些胶凝剂在灭菌程序期间产生凝胶ph值的变化。如果传感器使用塞弗林豪斯(severinghaus)测量原理，则可以在灭菌程序之后通过适当的校准来补偿这种ph漂移。然而，优选地，使用当经受给定灭菌程序时不引起ph值变化的胶凝剂。发现琼脂糖是一种在经受γ灭菌时不会显著改变凝胶的ph值的多糖胶凝剂。优选地，选择胶凝剂而使得由于灭菌程序本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于传感器(2)的装置(1)，所述传感器(2)包括位于增强膜(3)与传感器轴(21)之间的电解质，所述传感器轴(21)包括电极(212)，优选地，所述传感器(2)适合于测量过程介质(6)中的物质，其中，所述装置(1)包括预设置的凝胶电解质(4)。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，所述凝胶电解质(4)是通过具有期望的电解性质的流体而在其整个体积区域上均扩展的非流体胶体或聚合物网络，其中，所述凝胶电解质(4)优选地具有剪切稀化和/或触变特性。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中，通过选择对灭菌程序稳定的胶凝剂，优选地通过使用多糖、最优选琼脂糖作为胶凝剂产生凝胶电解质(4)，或通过使用基于吸附的或基于聚合物的胶凝剂，所述装置(1)对灭菌程序稳定，优选地对蒸汽灭菌、高压灭菌、γ灭菌、X射线灭菌或电子束灭菌稳定。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置(1)，其中，所述凝胶电解质(4)包括用于待测物质的缓冲液。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置(1)，其中，所述装置(1)包括具有开口(114)的支撑帽(1
6.根据权利要求5所述的装置(1)，其中，所述增强膜在一侧与所述凝胶电解质(4)接触并且在另一侧涂覆有可溶性涂层(118)，所述可溶性涂层(118)优选为聚合物，所述可溶性涂层(118)在与流体接触时溶解、优选地在与所述过程介质(6)接触时溶解。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的装置(1)，其中，所述装置(1)是盒(12)，所述盒(12)包括柱形支撑结构(121)，所述柱形支撑结构(121)至少部分地填充有凝胶电解质，并且其中，所述装置(1)和所述柱形支撑结构的内围使得所述传感器轴(21)的至少一部分沿着柱形支撑结构(121)的纵向轴线完全穿过所述盒(12)。
8.根据权利要求7所述的装置(1)，其中，所述柱形支撑结构(121)的形状和壁厚对应于形成在空支撑帽(11e)的内侧上的台阶(111)，使得柱形支撑结构(121)的外侧对应于台阶(112)上方的空支撑帽(11e)的内壁，并且优选地，柱形支撑结构(121)的内侧对应于台阶(113)下方的空支撑帽(11e)的内壁。
9.一种传感器(2)，优选为塞弗林豪斯型或克拉克型传感器(2)，所述传感器(2)包括增强膜(3)和传感器轴(21)，其中，传感器轴(21)包括电极(212)，并且其中，所述膜以待测物质能够通过的方式将过程介质(6)与传感器轴(21)分离，其中，电解质填充所述膜与所述传感器轴(21)之间的体积区域，其特征在于，所述电解质是凝胶电解质(4)。
10.一种一次性袋(5)，其包括根据权利要求5-6中任一项所述的一次性传感器适配器(7)，其中，所述一次性袋(5)优选地被灭菌。
11.一种用于测量过程介质(6)中的物质的传感器(2)的组件，所述组件包括：
12.根据权利要求11所述的组件，其中，
13.根据权利要求12所述的组件，其中，所述组件还包括：
14.根据权利要求11-13中任一项所述的组件，其中，
15.一种生产根据权利要求1-8中任一项所述的装置(1)的方法，所述方法包括以下步骤：用胶凝剂制备电解质，将所述电解质分配到所述空支撑帽(11e)或柱形支撑结构(121)中以原位胶凝；或者通过将液体电解质分配到所述空支撑帽(11e)或柱形支撑结构(121)中，随后添加胶凝剂以使电解质原位胶凝。
...【技术特征摘要】
1.一种用于传感器(2)的装置(1)，所述传感器(2)包括位于增强膜(3)与传感器轴(21)之间的电解质，所述传感器轴(21)包括电极(212)，优选地，所述传感器(2)适合于测量过程介质(6)中的物质，其中，所述装置(1)包括预设置的凝胶电解质(4)。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，所述凝胶电解质(4)是通过具有期望的电解性质的流体而在其整个体积区域上均扩展的非流体胶体或聚合物网络，其中，所述凝胶电解质(4)优选地具有剪切稀化和/或触变特性。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中，通过选择对灭菌程序稳定的胶凝剂，优选地通过使用多糖、最优选琼脂糖作为胶凝剂产生凝胶电解质(4)，或通过使用基于吸附的或基于聚合物的胶凝剂，所述装置(1)对灭菌程序稳定，优选地对蒸汽灭菌、高压灭菌、γ灭菌、x射线灭菌或电子束灭菌稳定。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置(1)，其中，所述凝胶电解质(4)包括用于待测物质的缓冲液。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置(1)，其中，所述装置(1)包括具有开口(114)的支撑帽(11)，所述开口(114)允许在准备使用时插入传感器轴(21)，并且所述支撑帽(11)承载在过程介质(6)与传感器轴(21)之间形成屏障的增强膜，在传感器(2)的使用期间所述物质能够通过所述增强膜，其中，凝胶电解质(4)在增强膜(3)的面向开口(114)的一侧上预设置在支撑帽(11)中，
6.根据权利要求5所述的装置(1)，其中，所述增强膜在一侧与所述凝胶电解质(4)接触并且在另一侧涂覆有可溶性涂层(118)，所述可溶性涂层(118)优选为聚合物，所述可溶性涂层(118)在与流体接触时溶解、优选地在与所述过程介质(6)接触时溶解。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的装置(1)，其中，所述装置(1)是盒(12)，所述盒(...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·施密特，D·阿尔托利，
申请(专利权)人：梅特勒托莱多有限公司，
类型：发明
国别省市：
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