本發(fā)明涉及一種用于確定或監(jiān)視存在于介質(zhì)中的至少一種分析物的光化學(xué)傳感器的傳感器蓋，以及一種配備有根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的電化學(xué)傳感器。

背景技術(shù)：

諸如氧傳感器的光化學(xué)分析物傳感器是基于通常引入聚合物基質(zhì)中的有機染料的分析物誘導(dǎo)的熒光或發(fā)光猝滅(luminescencequenching)的原理。特別地，為給定分析物定制的聚合物/染料混合物作為固體膜施加到例如玻璃板或光波導(dǎo)管的襯底。

在wo2005/100957a1中公開了用于確定和/或監(jiān)視包含在流體過程介質(zhì)中的分析物的裝置。已知的裝置具有帶測量膜的傳感器，該測量膜具有多孔的支撐結(jié)構(gòu)。發(fā)光物質(zhì)嵌入在支撐結(jié)構(gòu)中并且與過程介質(zhì)形成接觸。此外，提供了發(fā)送單元和接收單元，其中發(fā)送單元發(fā)送測量輻射，并且發(fā)光物質(zhì)被激發(fā)以發(fā)出發(fā)光輻射，并且其中接收單元檢測相應(yīng)產(chǎn)生的發(fā)光輻射。控制/評估單元基于發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光輻射的猝滅來檢測過程介質(zhì)中的分析物的濃度或部分壓力/壓力。順便提及，發(fā)光是用于隨著從激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷發(fā)生的在物質(zhì)中產(chǎn)生光輻射的通用術(shù)語。

由申請人提供和銷售的氧傳感器在附圖的如下描述的圖1中示出。給定傳感器外殼和傳感器膜之間的無間隙密封，當(dāng)傳感器用于例如食品工業(yè)中時，該傳感器滿足對傳感器設(shè)置的要求多的衛(wèi)生要求。然而，如果已知的氧傳感器在管道中，含有分析物的介質(zhì)流過該管道，則在面向介質(zhì)的膜的表面上可能發(fā)生氣泡形成。當(dāng)然，由于在膜的表面上形成氣泡，所以作為在流動介質(zhì)中待確定的分析物的氧的被測量值顯著失真。

在de102011088012a1中公開了傳感器蓋，其具有面向介質(zhì)的凸形形狀。感測元件緊固到面向介質(zhì)的凸形表面。在該專利申請中既沒有提出這種凸形形狀的優(yōu)點，也沒有談到滿足衛(wèi)生要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出用于衛(wèi)生應(yīng)用的流動優(yōu)化的傳感器蓋和相應(yīng)的傳感器。

該目的通過光化學(xué)傳感器的傳感器蓋來實現(xiàn)，該傳感器蓋用于確定或監(jiān)視存在于介質(zhì)中的至少一種分析物并且具有基本上圓柱形的插入部件和套筒形外部部件。在面向介質(zhì)的端部區(qū)域中，插入部件具有光學(xué)部件，該光學(xué)部件具有成形用于最佳流動的表面區(qū)域。該表面區(qū)域優(yōu)選地是凸形的。在成形用于優(yōu)化流動的表面區(qū)域的-優(yōu)選地凸形-區(qū)域中，光學(xué)部件至少部分地由對測量輻射透明的材料構(gòu)成。在光學(xué)部件的凸形表面區(qū)域上設(shè)置有基質(zhì)，該基質(zhì)具有至少一個分析物敏感功能層，該功能層具有對分析物敏感的物質(zhì)。插入部件和套筒形部件被設(shè)計成使得與介質(zhì)形成接觸的連接區(qū)域在插入部件和套筒形外部部件之間，具體地在用于優(yōu)化光學(xué)部件的流動的凸形表面區(qū)域的邊緣區(qū)域中，或者在離光學(xué)部件的凸形表面區(qū)域的邊緣區(qū)域一定的徑向距離處，并且面向介質(zhì)無間隙地被密封。

待確定或監(jiān)視的分析物是存在于介質(zhì)中的任何離子或氣體，例如氧、氯等。具有分析物敏感功能層的基質(zhì)優(yōu)選由幾個功能層構(gòu)成。在本發(fā)明的幾個實施例中，基質(zhì)或基質(zhì)的功能層中的至少一個能夠布置在由塑料或金屬網(wǎng)構(gòu)成的襯底膜之內(nèi)或之上。在本發(fā)明中，將具有至少一個功能層的基質(zhì)和載體介質(zhì)的這種組合稱為膜。下面描述不限制本發(fā)明的實例。

根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋尤其具有以下優(yōu)點：

-與分析物敏感的基質(zhì)或膜的氣泡粘附被流動優(yōu)化的表面區(qū)域防止。

-傳感器蓋的設(shè)計滿足了特別是在食品工業(yè)中的非常重要的要求多的衛(wèi)生要求。

-傳感器蓋的設(shè)計是耐應(yīng)力的。

根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的優(yōu)選實施例，如上所述，敏感基質(zhì)是由至少兩個功能層構(gòu)成的多層系統(tǒng)，其中功能層中的一個包含分析物敏感物質(zhì)或由分析物敏感物質(zhì)構(gòu)成。已知的傳感器經(jīng)常具有三個功能層，例如分析物可選擇性滲透的第一功能層，用于化學(xué)和/或機械穩(wěn)定性的第二功能層，以及包含分析物敏感的、并且因此傳感器特定的物質(zhì)的第三功能層。當(dāng)相應(yīng)地被光源激發(fā)時，該第三功能層以特定波長和/或分析物特定相位角發(fā)送發(fā)光或熒光或磷光信號，或者它吸收特定波長的輻射光。測量輻射的相應(yīng)變化被檢測到，并且測量輻射的相應(yīng)變化是介質(zhì)中的分析物的濃度的測量結(jié)果。

膜必須是分析物能夠擴散通過的膜。然而，膜也可能具有透明的、非擴散的襯底膜。這阻擋了分析物。兩種相應(yīng)的膜設(shè)計在圖4和圖6中示出。

在根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的一個有利的實施例中，分析物敏感的基質(zhì)被布置在分析物能夠擴散通過的膜之上或之中，該膜連接到凸形表面區(qū)域。表面區(qū)域與膜或基質(zhì)之間的連接被設(shè)計為可分開的或不可分開的。如果膜由幾個功能層構(gòu)成，則單獨的功能層之間的連接必須設(shè)計成使得即使在高溫和高壓下它也是化學(xué)上和物理上惰性的。

根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的優(yōu)選實施例，插入部件被設(shè)計為單件。分析物敏感的基質(zhì)和/或膜被設(shè)計為柔性的并且另外用作用于插入部件和套筒形外部部件之間的無間隙密封的密封的裝置。

在根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的第一變型中，插入部件也被設(shè)計為單件。在凸形表面區(qū)域的邊緣區(qū)域中設(shè)置有用于接收密封環(huán)的環(huán)形凹部。凹部和密封環(huán)定位和設(shè)計成使得與介質(zhì)形成接觸并且在插入部件和套筒形外部部件之間的連接區(qū)域抵靠介質(zhì)無間隙地密封。

在根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的有利的第二變型中，在與套筒形外部部件的軸向重疊區(qū)域中，插入部件在由兩個部件構(gòu)成：具有臺階狀內(nèi)輪廓的外環(huán)，以及具有與所述內(nèi)輪廓對應(yīng)的外輪廓的內(nèi)環(huán)。光學(xué)部件在凸形表面區(qū)域的邊緣區(qū)域中連接到內(nèi)環(huán)。

特別地，對于根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的上述第二變型，具有敏感基質(zhì)的膜被尺寸設(shè)定為大于光學(xué)部件的凸形表面區(qū)域。突出超過凸形表面區(qū)域的膜的邊緣區(qū)域固附在插入部件的內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間。固定優(yōu)選借助于按壓外環(huán)和內(nèi)環(huán)來發(fā)生。

根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的第二變型的修改，具有外輪廓的內(nèi)環(huán)是插入部件的整體部分。

根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的有利演變，并且特別是根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的第二變型提供了用于將密封環(huán)容納在面向介質(zhì)的外環(huán)的邊緣區(qū)域中的環(huán)形凹部。凹部和密封環(huán)定位和設(shè)計成使得與介質(zhì)形成接觸并且在插入部件的外環(huán)和套筒形外部部件之間的連接區(qū)域抵靠介質(zhì)無間隙地密封。

此外，與上述傳感器蓋一起提出，外環(huán)的面向凸形表面區(qū)域的內(nèi)邊緣被設(shè)計成使得其與被設(shè)計為柔性膜的柔性敏感基質(zhì)或敏感基質(zhì)形成無間隙的環(huán)形接觸區(qū)域。因此，膜或基質(zhì)另外呈現(xiàn)(takeon)用于該過程的傳感器蓋的內(nèi)腔室的密封。由于該密封是無間隙的，所以其滿足在自動化工程的一些領(lǐng)域中施加在傳感器上的要求多的衛(wèi)生要求。

上面已經(jīng)提到，傳感器蓋的單獨部件借助于按壓連接。或者，外環(huán)的內(nèi)輪廓和內(nèi)環(huán)的外輪廓具有相應(yīng)的螺旋螺紋并且螺接在一起。該設(shè)計的優(yōu)點是外環(huán)和內(nèi)環(huán)能夠使用特定的力矩彼此連接。

為了特別地限制插入部件和套筒形外部部件在軸向方向上的位置，相應(yīng)地，在套筒形外部部件的內(nèi)表面和插入部件的外表面上設(shè)置優(yōu)選環(huán)形的止擋邊緣。

該目的進一步通過用于確定或監(jiān)視存在于介質(zhì)中的至少一種分析物的光化學(xué)傳感器來實現(xiàn)。這包括如上文在各種實施例中描述的根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋，具有光源、檢測單元和控制/評估單元的電子部件。

優(yōu)選地，光學(xué)部件被設(shè)計為使得其允許至少一個特定波長的光通過，而特定波長之外的波長被濾出。為此目的，膜或基質(zhì)的功能層中的一個被設(shè)計為具有過濾功能的層。

光化學(xué)傳感器的一個有利的實施例提出，光源和檢測器單元直接布置在光學(xué)部件的背離介質(zhì)的區(qū)域處。測量輻射或光直接朝向光學(xué)部件輻射，或者檢測器單元直接從光學(xué)部件接收光。在這方面，“直接”意味著沒有中間光波導(dǎo)管。

光化學(xué)傳感器的替代實施例提供至少一個光波導(dǎo)管，借助于所述至少一個光波導(dǎo)管將光從光源引導(dǎo)到光學(xué)部件的背離介質(zhì)的區(qū)域以及從光學(xué)部件的背離介質(zhì)的區(qū)域引導(dǎo)到檢測器單元。

根據(jù)本發(fā)明的具有傳感器蓋的傳感器的優(yōu)選實施例提供，光波導(dǎo)管被設(shè)計為尺寸上穩(wěn)定的桿形部件，在該桿形部件上，光學(xué)部件形成在面向介質(zhì)的端部區(qū)域上。因此，光波導(dǎo)管和光學(xué)部件形成整體單元。

優(yōu)選地，光學(xué)部件由諸如玻璃的固體構(gòu)成。然而，在本申請中描述的一些實施例中，光學(xué)部件能夠由至少一種彈性材料制成。此外，光學(xué)部件能夠由實心材料和彈性材料構(gòu)造。取決于傳感器設(shè)計，光學(xué)部件的與套筒形部件形成接觸的區(qū)域例如由彈性材料構(gòu)成，而其余部分由固體制成。

附圖說明

參照下面的附圖更詳細地解釋本發(fā)明。示出的是：

圖1：從現(xiàn)有技術(shù)中已知的傳感器蓋的縱向截面，

圖1a：來自圖1的被指定為a的截面的放大圖，

圖2：根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的第一變型的縱向截面，

圖2a：來自圖2的被指定為a的截面的放大圖，

圖3：根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的第二變型的縱向截面，

圖3a：來自圖3的被指定為a的截面的放大圖，

圖4：與根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋一起使用的分析物敏感膜的第一變型的橫截面，

圖5：與根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋一起使用的分析物敏感膜的第二變型的橫截面，

圖6：根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的第三變型的縱向截面，

圖6a：來自圖6的被指定為a的截面的放大圖，

圖7：根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋的第四變型的縱向截面，

圖7a：來自圖7的被指定為a的截面的放大圖。

具體實施方式

圖1示出從現(xiàn)有技術(shù)已知的光化學(xué)傳感器蓋2的縱向截面。圖1a示出來自圖1的被指定為a的截面的放大圖。傳感器蓋2由經(jīng)常也稱為圓點殼體(spothousing)的圓柱形殼體構(gòu)成，其由套筒形外部部件6和插入部件5構(gòu)成。部件5、6、7在傳感器軸的區(qū)域中借助于螺紋接頭35相互連接。

面向介質(zhì)3的圓柱形殼體的端部區(qū)域由用于確定分析物4的基質(zhì)11封閉。待確定或監(jiān)視的分析物4是存在于介質(zhì)3中的任何離子或氣體。分析物敏感的基質(zhì)11優(yōu)選由幾個功能層構(gòu)成。功能層12中的一個包含分析物敏感物質(zhì)。

在已知的解決方案中，圓形的、平坦的、透明的玻璃基板被用作光學(xué)部件7或光學(xué)零件，其中在面向介質(zhì)3的表面上施加有分析物敏感的基質(zhì)11。套筒形外部部件6的面向介質(zhì)3的端部區(qū)域具有環(huán)形凹部38，o形環(huán)16作為密封件插入該環(huán)形凹部38中。借助于o形環(huán)16，在連接區(qū)域10中的套筒形外部部件6抵靠分析物敏感的基質(zhì)11或膜軸向地且無間隙地密封。

已知的設(shè)計滿足施加在光化學(xué)傳感器1或光化學(xué)傳感器蓋2上的所有必需的敏感、衛(wèi)生和負載特定的要求。然而，在某些應(yīng)用中，在朝向內(nèi)部凹進的膜11的邊緣區(qū)域中的連接是不利的。如果已知的傳感器1基本上垂直地安裝在容器或管道中，則存在氣泡聚集在分析物敏感膜11上的危險，這通常在確定分析物4中引起測量誤差。當(dāng)然，該影響對于氧傳感器1是特別有問題的。

此外，已經(jīng)公開了傳感器1，其具有也被稱為圓點的敏感部件的稍微凸形變形。一方面，通過將經(jīng)涂覆的玻璃基板7膠合到外部部件6(也稱為圓點套筒)，另一方面，通過直接按壓敏感基質(zhì)11或膜的圓點套筒6來提供密封。兩種已知的密封變型不像根據(jù)本發(fā)明的本解決方案一樣有效地滿足要求多的衛(wèi)生要求或者防止氣泡附著到分析物敏感膜11上。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2的第一變型的縱向截面。圖2a示出來自圖2的被指定為a的截面的放大圖。在該變型中，光學(xué)部件7同時被設(shè)計為插入部件5。就生產(chǎn)工程而言，該解決方案是特別有用的，因為插入部件5和光學(xué)部件7形成整體單元。光學(xué)部件5優(yōu)選地由透明塑料制成，或者替代地由石英玻璃制成。為了滿足光學(xué)要求，當(dāng)凸形成形或成形為優(yōu)化光學(xué)部件7的流動的表面區(qū)域8的至少一部分由對光源的測量輻射透明的材料構(gòu)成時也是足夠的，該光源在圖1中未單獨示出。

分析物敏感的基質(zhì)11直接施加到面向介質(zhì)3的表面區(qū)域8。這優(yōu)選由具有不同功能層12、13、14的多層系統(tǒng)構(gòu)成。多層系統(tǒng)的兩個示例在圖4和圖5中進一步描述。

在根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2的所有設(shè)計中，多層系統(tǒng)還優(yōu)選地使用噴涂方法或使用另一種已知的施加方法來施加。基質(zhì)11的功能層12、13、14或者直接施加到表面區(qū)域8上，或者它們被施加在襯底膜41或網(wǎng)42上，其中以這種方式形成的膜43然后與表面區(qū)域8形成接觸。基質(zhì)11或膜43覆蓋形成為優(yōu)化流動的表面區(qū)域8的至少一部分。為了確保基質(zhì)11或膜43與表面區(qū)域8之間的物理上和化學(xué)上可靠的結(jié)合，光學(xué)部件7的材料在至少表面區(qū)域8中是強粘合劑，或者它能夠通過相應(yīng)的表面激活方法粘附地激活。這也又適用于根據(jù)本申請中描述的本發(fā)明的傳感器蓋2的所有實施例。

插入部件5在所描繪的情況下對應(yīng)于光學(xué)部件7。插入部件5和套筒形部件6設(shè)計成使得，與插入部件5；7和套筒形外部部件6之間的介質(zhì)3形成接觸的連接區(qū)域10位于光學(xué)部件7的凸形表面區(qū)域8的邊緣區(qū)域9內(nèi)，并且抵靠介質(zhì)5無間隙地密封。為此目的，插入部件5或光學(xué)部件7具有環(huán)形凹部15，該環(huán)形凹部15用于將密封環(huán)16、特別是o形環(huán)容納在優(yōu)選為凸形表面區(qū)域8的邊緣區(qū)域9中。當(dāng)然，也能夠使用其它密封件，例如模制密封件。o形環(huán)溝槽15因此被直接引入到光學(xué)部件中。密封環(huán)16以徑向和無間隙的方式密封連接區(qū)域10。在根據(jù)本發(fā)明的解決方案的上下文中，“無間隙”意味著在與介質(zhì)形成接觸的連接區(qū)域10中不會出現(xiàn)以下空腔：介質(zhì)顆粒可能在該空腔中累積，使得不能使用在自動化工程中常見的清潔過程來消除它們。

為了插入部件5或光學(xué)部件7在套筒形外部部件6中的特定軸向定位的目的，在傳感器軸的區(qū)域中，在插入部件5和套筒形外部部件6的重疊區(qū)域處設(shè)置相應(yīng)的止擋邊緣28、29。優(yōu)選地，兩個部件5、6借助于壓配合彼此連接。

在所描繪的實施例中，防止了敏感基質(zhì)11上的機械應(yīng)力，因為在密封環(huán)16與分析物敏感的基質(zhì)11或膜之間沒有接觸。光學(xué)部件7聯(lián)接到一個或多個光波導(dǎo)管34。或者，光源31和檢測器單元32也能夠與光學(xué)部件7直接相互作用，即，而不介入至少一個光波導(dǎo)管34。給定材料的適當(dāng)選擇和適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，光學(xué)部件7也能夠呈現(xiàn)附加的功能。因此，光學(xué)部件7還能夠被設(shè)計為用于不同光譜的單側(cè)或雙側(cè)濾光器元件，作為用于光束偏轉(zhuǎn)和/或光束分割的棱鏡元件，或者被設(shè)計為單側(cè)、雙側(cè)、全反射或半反射元件。這種可能性也適用于根據(jù)本申請中描述的本發(fā)明的所有解決方案。

用于光學(xué)部件7的合適的材料例如是對于所選擇的波長范圍透明的。其在熱、氣密、非膨脹或僅輕微膨脹(水吸收劑)和/或耐化學(xué)的情況下是尺寸穩(wěn)定的。例如，石英玻璃具有所有這些性質(zhì)；然而，也存在完全滿足上述性質(zhì)的合適的塑料。

為了防止插入部件5或光學(xué)部件(例如由于來自介質(zhì)的壓力)的軸向移位，插入部件5由位于中心軸的區(qū)域中的固定部件阻滯(arrest)。在所描繪的情況下，該可固定安裝的部件是光波導(dǎo)管34的套筒。

未單獨描繪的、在圖2中描述的變型的優(yōu)選實施例，提供的是，光學(xué)部件7至少在表面區(qū)域8的邊緣區(qū)域9中被彈性地設(shè)計。在這種情況下，能夠省略密封環(huán)16。能夠通過在套筒形外部部件6的合適地設(shè)計的邊緣區(qū)域和光學(xué)部件7的表面區(qū)域8的彈性設(shè)計的邊緣區(qū)域9之間的夾緊連接部來實現(xiàn)無間隙密封。

根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2的第一變型的主要優(yōu)點是，由于相應(yīng)的設(shè)計，僅使用單個部件作為插入部件5，所述部件呈現(xiàn)各種不同的機械和光學(xué)功能。這些功能具體地是：

-用于分析物敏感的基質(zhì)的支撐元件，

-避免由于光學(xué)部件7的凸形或流動優(yōu)化的形狀而在基質(zhì)11上的氣泡形成，

-作為用于將插入部件5；7緊固在套筒形外部部件6中的機械緊固元件的光學(xué)部件7的設(shè)計，

-在光波導(dǎo)管34和敏感基質(zhì)11之間的光學(xué)連接元件，

-支撐用于無間隙密封的密封環(huán)16。

已經(jīng)結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2的第一變型描述了光學(xué)部件7的其它有利實施例。

進一步的優(yōu)點是：

-只有一個與介質(zhì)3形成接觸的、可能可更換的密封環(huán)16。

-連接部滿足要求多的衛(wèi)生要求，例如用于食品工業(yè)或制藥工業(yè)。

-分析物敏感的基質(zhì)11具有流動優(yōu)化的、特別是凸形或平坦形狀。

-分析物敏感的基質(zhì)11不經(jīng)受機械負荷。

-圓點套筒或套筒形外部部件是可重復(fù)使用的。

-安裝或更換點易于執(zhí)行。

大部分上述優(yōu)點也適用于下面描述的解決方案。這些解決方案在在每個單獨情況中都容易能夠由有專業(yè)資格的人辨別。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2的第二變型的縱向截面。圖3a示出來自圖3的被指定為a的截面的放大圖。盡管在上述實施例中光學(xué)部件7同時被設(shè)計為插入部件5，但是這兩個功能在圖3中所示的實施例中是分開的。

插入部件5在套筒形外部部件6中的機械緊固通過外環(huán)18和內(nèi)環(huán)20實現(xiàn)，其中外部部件6具有內(nèi)輪廓19，該內(nèi)輪廓19對應(yīng)于內(nèi)環(huán)20的外輪廓21。光學(xué)部件7借助于相應(yīng)的止擋邊緣連接到插入部件5。這些是光學(xué)部件7和內(nèi)環(huán)20上的止擋邊緣36、37。在所描繪的情況下，在背離介質(zhì)3的方向上的軸向固定在另一方面由光波導(dǎo)管34的套筒實現(xiàn)。有專業(yè)資格的人熟悉其它緊固選項。

內(nèi)環(huán)20的面向介質(zhì)3的、擱靠(lieagainst)光學(xué)部件7的凸形表面區(qū)域8的端部區(qū)域被成形為使得在兩個部件之間存在平滑過渡。表面區(qū)域8的曲率因此在內(nèi)環(huán)20的面向介質(zhì)3的端部區(qū)域中連續(xù)。

分析物敏感膜11優(yōu)選地設(shè)計成使得其邊緣區(qū)域突出超過凸形表面區(qū)域8和內(nèi)環(huán)20的面向介質(zhì)3的鄰接端部區(qū)域。當(dāng)兩個環(huán)18、20擠壓在一起時，分析物敏感膜11的突出邊緣區(qū)域夾緊在外環(huán)18和內(nèi)環(huán)20之間。當(dāng)然，當(dāng)僅在光學(xué)部件7的流動優(yōu)化的成形的表面區(qū)域8的區(qū)域中施加單獨的功能層12、13、14是足夠的。

外環(huán)18的面向介質(zhì)3的端部區(qū)域的內(nèi)邊緣25被成形為使得其與柔性設(shè)計的膜11一起形成無間隙連接部10。連接區(qū)域10優(yōu)選地毗連膜11的分析物敏感涂層的外部。在分析物敏感涂層的區(qū)域中避免了膜11上的機械負荷。由于膜11被優(yōu)選不可逆地壓緊在外環(huán)18和內(nèi)環(huán)20之間，所以膜11同時實現(xiàn)衛(wèi)生密封的功能。

在面向介質(zhì)3的端部區(qū)域處，外環(huán)18在外邊緣24的區(qū)域中具有環(huán)形凹部23，用于容納密封環(huán)16。環(huán)形凹部15和密封環(huán)16布置和設(shè)計成使得，在插入部件5-這里具體地是外環(huán)18的外邊緣-和套筒形外部部件6之間產(chǎn)生無間隙連接部10。在該實施例中，在插入部件5與套筒形外部部件6之間的無間隙衛(wèi)生連接部10因此在離光學(xué)部件7的凸形表面區(qū)域8的邊緣區(qū)域9一定的徑向距離處。

光波導(dǎo)管34到敏感膜11或基質(zhì)的光學(xué)鏈路通過光學(xué)部件7來實現(xiàn)，光學(xué)部件7被設(shè)計為實心模制部件或彈性模制部件，這取決于根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2的變型。光學(xué)部件7與分析物敏感膜11以及由內(nèi)環(huán)20和外環(huán)18組成的插入部件5一起提供能夠根據(jù)需要更換的可靠連接部。

如在根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2的第一變型的描述的上下文中已經(jīng)提到的，給定相應(yīng)的設(shè)計，光學(xué)部件7能夠呈現(xiàn)各種功能。除了在期望的光譜范圍內(nèi)對光的高滲透率的要求之外，光學(xué)部件7還能夠呈現(xiàn)成形功能。膜11的無論什么性質(zhì)的形狀由光學(xué)部件7的幾何形狀提供。已經(jīng)結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2的第一變型描述了另外的選項，并且所述另外的選項當(dāng)然也能夠用于這個和下面描述的本發(fā)明的實施例。

根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2的第二變型的優(yōu)點具體地是：

-光學(xué)部件7的面向介質(zhì)3的表面區(qū)域8借助于分析物敏感的基質(zhì)11與介質(zhì)3分開。因此，任何基質(zhì)后處理方法，例如清潔過程，只對分析物敏感的基質(zhì)11或者膜施加應(yīng)力，而不對光學(xué)部件7施加應(yīng)力。

-只有一個與介質(zhì)3形成接觸的、可能可更換的密封環(huán)16。

-插入部件5和外部部件6之間的連接，其滿足例如在食品工業(yè)或制藥工業(yè)中的使用的要求多的衛(wèi)生要求。

-分析物敏感的基質(zhì)11具有流動優(yōu)化的、特別是凸形或平坦形狀。

-在分析物敏感表面區(qū)域8中，基質(zhì)是機械無應(yīng)力的。

-圓點套筒或套筒形外部部件6是可重復(fù)使用的。

-安裝或更換圓點易于執(zhí)行。

-具有流動優(yōu)化的形狀的光學(xué)部件7具有簡單的設(shè)計。

在這種情況下，以下也保持正確：大多數(shù)上述優(yōu)點也適用于根據(jù)本發(fā)明的解決方案的其它變型。這些解決方案的其它變型在在每個單獨的情況中都容易能夠由有專業(yè)資格的人辨別。

圖4示出與根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2一起使用的分析物敏感膜11的第一變型的橫截面。優(yōu)選地，介質(zhì)和分析物不可滲透的膜41用作支撐元件，該支撐元件被施加有由三個功能層12、13、14構(gòu)成并且形成層結(jié)構(gòu)的基質(zhì)11。功能層12、13、14中的一個包含分析物敏感物質(zhì)。這提供了選擇性分析物滲透性，并且當(dāng)被適當(dāng)激發(fā)時，以特定波長和/或分析物特定相位角發(fā)出發(fā)光或熒光或磷光信號，或者其吸收光。

附加的功能層確保來自環(huán)境的入射干擾輻射至少部分地被吸收。另一層確保例如物理和/或化學(xué)穩(wěn)定性。取決于應(yīng)用，功能層的組成能夠變化。

圖5示出與根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2一起使用的膜43的第二變型的橫截面。基質(zhì)11施加到作為支撐元件的、可滲透分析物4的網(wǎng)42，例如金屬網(wǎng)。膜43的這個實施例區(qū)別在于高的靈活性，其特別地簡化了其與光學(xué)部件7的連接。關(guān)于基質(zhì)11的層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，參考圖4的示例性描述。不言而喻，基質(zhì)11的層結(jié)構(gòu)能夠設(shè)計成非常靈活。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2的第三變型的縱向截面，其相對于在圖3中所示的第二變型僅具有結(jié)構(gòu)的修改。圖6a示出來自圖6的被標記為a的截面的放大圖。在該變型中，在圖4中描述的并且形成插入部件5的元件的內(nèi)環(huán)20是光學(xué)部件7的整體部分。因此，光學(xué)部件7呈現(xiàn)形狀形成和結(jié)構(gòu)上密封以及光學(xué)的任務(wù)。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的傳感器蓋2的第四變型的縱向截面。另一方面，圖7a示出來自圖7的被標記為a的截面的放大圖。

第四變型非常類似于根據(jù)在圖3中所示的本發(fā)明的傳感器蓋2的第二變型。然而，其與第二變型的不同在于，敏感膜11不固定在外環(huán)18和內(nèi)環(huán)20之間。在所描繪的情況下，內(nèi)環(huán)20被設(shè)計為壓環(huán)。壓環(huán)在軸向方向上固定光學(xué)部件7。壓環(huán)20的接觸壓力例如借助于螺接到外環(huán)18或通過按壓來提供。

在該變型中，光學(xué)部件7再次被非常簡單地設(shè)計。如在圖3中所示的變型中，通過外環(huán)18的內(nèi)邊緣25的特定形狀，實現(xiàn)了到光學(xué)部件7的無間隙連接部10。彈性設(shè)計的基質(zhì)11的對應(yīng)的邊緣區(qū)域9被用作密封部，或者光學(xué)部件7被設(shè)計為至少在相應(yīng)的接觸區(qū)域26內(nèi)是柔性的，并且呈現(xiàn)密封功能。

外環(huán)18和套筒形外部部件6或圓點套筒之間的無間隙連接部10由定位于外環(huán)18的外邊緣24中的環(huán)形凹部23中的密封環(huán)16提供。為了進一步細節(jié)參見圖3的描述。

附圖標記列表

1光化學(xué)傳感器

2光化學(xué)傳感器蓋

3介質(zhì)

4分析物、諸如氧

5插入部件

6套筒形外部部件

7光學(xué)部件

8表面區(qū)域

9邊緣區(qū)域

10無間隙連接區(qū)域

11基質(zhì)

12具有傳感器特定物質(zhì)的分析物敏感功能層

13功能層

14功能層

15環(huán)形凹部

16密封環(huán)

17連接區(qū)域

18外環(huán)

19內(nèi)輪廓

20內(nèi)環(huán)

21外輪廓

22邊緣區(qū)域

23環(huán)形凹部

24外環(huán)的外邊緣

25外環(huán)的內(nèi)邊緣

26接觸區(qū)域

27螺旋螺紋

28止擋邊緣

29止擋邊緣

30電子部件

31光源

32檢測單元

33控制/評估單元

34光波導(dǎo)管

35螺紋接頭

36止擋邊緣

37止擋邊緣

38環(huán)形凹部

41襯底膜或阻擋層

42材料網(wǎng)或可滲透層

43膜