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Title:
PH MEASURING DEVICE WITH AN AXIALLY MOVABLE PENETRATING ELECTRODE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/015407
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a measuring device having a penetrating electrode. Said elongated electrode of the measuring device is movably mounted in axial direction thereof. In case of a load or a shock, it can absorb said load to a given degree in the housing of said measuring device. Said shock-absorbing characteristic makes it possible to largely prevent breaking of the first electrode that is preferably configured in the form of a glass electrode. The invention also relates to a measuring device, to a method for the production and the application of said measuring device.

Inventors:
DERR ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/006714
Publication Date:
February 19, 2004
Filing Date:
June 25, 2003
Export Citation:
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Assignee:
TESTO AG (DE)
DERR ANDREAS (DE)
International Classes:
G01N27/28; G01N33/12; G01N27/36; (IPC1-7): G01N27/28; G01N33/12
Foreign References:
EP0753737A21997-01-15
EP0964060A21999-12-15
DE10004583A12001-08-16
EP0399101A11990-11-28
FR2618902A11989-02-03
Attorney, Agent or Firm:
Schmuckermaier, Bernhard (Mussgnug & Partner Mozartstr. 8, München, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Messvorrichtung, insbesondere pHMessvorrichtung, mit ei ner langgestreckten, eine Längsachse (7) aufweisenden ersten Elektrode (2) zum Einstechen in ein Messgut (16) und mit ei nem die erste Elektrode (2) zumindest teilweise umgebenden Gehäuse (3), dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektrode (2) in Axialrichtung (X) ihrer Längsachse (7) beweglich ausgebildet ist.
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahmevorrichtung (17,23, 26) zur Aufnahme eines Endes (13) der ersten Elektrode (2) vorgesehen ist.
3. Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (17,23, 26) aus einem elasti schen Material besteht, welches bei einer Bewegung der ersten Elektrode (2) in Axialrichtung (X) nachgibt.
4. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (17,23, 26) ein Dämpfungsele ment (22,25) aufweist oder mit einem Dämpfungselement ver bunden ist, welches bei einer Bewegung der ersten Elektrode (2) in Axialrichtung (X) nachgibt und dabei eine in entgegen gesetzte Richtung gerichtete Kraft auf das Ende (13) der ers ten Elektrode (2) ausübt.
5. Messvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (22,25) als Gummipuffer (25) aus gebildet ist.
6. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (22,25) als Feder (22) ausgebildet ist.
7. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) auf der Seite der Aufnahmevorrichtung (17,23, 26) eine Bodenplatte (12) aufweist und die Aufnahme vorrichtung (17,23, 26) Bestandteil der Bodenplatte (12) ist.
8. Messvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (12) aus einem elastischen Material be steht.
9. Messvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (12) membranartig ausgebildet ist und Falzabschnitte (21) aufweist.
10. Messvorrichtung nach der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (17,23, 26) eine Aussparung (17,26) zur formschlüssigen Aufnahme des einen Endes (13) der ersten Elektrode (2) aufweist.
11. Messvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichtvorrichtung (28) vorgesehen ist, über welche das eine Ende (13) der ersten Elektrode (2) fest in Anlage mit der Aussparung (17,26) gelangt.
12. Messvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2,15) am Gehäuse (3) angeklebt oder angeschweißt oder umspritzt sind.
13. Messvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktstifte (35,36) vorgesehen sind, die mit den Elektroden (2,15) verbunden sind, die durch die Bodenplatte (12) hindurchragen und die an einer Unterseite (37) der Bo denplatte (12) derart abgebogen sind, dass das abgebogene En de dieser Kontaktstifte (35,36) in eigens dafür vorgesehenen Ösen (38) an der Unterseite (37) der Bodenplatte (12) einge schlauft sind.
14. Messvorrichtung nach der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem Gehäuse (3) umschlossene, nach außen hin dichte Kammer (14) vorgesehen ist, dass zwischen der ersten Elektrode (2) und der Ummantelung (4) zumindest eine zweite Elektrode (15) angeordnet ist und dass die Bodenplatte (12) einen unteren Bereich der Kammer (14) fest verschließt.
15. Messvorrichtung nach der Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer (14) eine PolymerprotolytFlüssigkeit ein gefüllt ist, die die erste und/oder die zweite Elektrode (2, 15) umgibt.
16. Messvorrichtung nach der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (2,47) in einem Röhrchen (32), ins besondere einem Glasröhrchen (32), angeordnet ist, in welchem eine ElektrolytFlüssigkeit eingefüllt ist.
17. Messvorrichtung nach der Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Röhrchen (32) gegen die erste Elektrode (2) in Axi alrichtung (X) verschiebbar ist.
18. Messvorrichtung nach der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) an einer Messspitze (4) verschiebbar ge genüber der ersten Elektrode (2) angeordnet ist.
19. Messvorrichtung nach der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser (dl) des Gehäuses (3) in Richtung zu ei ner Messspitze (4) der ersten Elektrode (2) abnimmt.
20. Messvorrichtung nach der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (2) und/oder eine diese umschließen de Schutzhülse (32) zumindest teilweise aus Glas besteht.
21. Messvorrichtung nach der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (2) schwenkbar gelagert ist.
22. Messvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (2) Schwenkmittel, insbesondere ein Gelenk, aufweist, mittel denen die erste Elektrode (2) im Falle einer Kraftkomponente (Fy) senkrecht zur Axialrichtung (X) von der Axialrichtung (X) weg schwenkbar ist.
23. Messvorrichtung nach der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) zumindest zum Teil einen Werkstoff aus SAN oder ABS enthält.
24. Tragbares pHMessgerät (40) mit einer modularen, auswech selbaren pHMessvorrichtung (1, 10) nach einem der vorstehen den Ansprüche.
25. PHMessgerät nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (41), in dem ein Anzeigenfeld (43) und eine Tas tatur (42) angeordnet sind, und durch eine Platine (44), von der Federkontakte (45) zu an einer Unterseite (37) der Boden platte (12) angeordneten Kontakten (18,19) der ersten und zweiten Elektroden (2,15) wegführen.
26. Verfahren zur Herstellung einer Messvorrichtung nach ei nem der Ansprüche 123, mit den folgenden Montageschritten : (a) Umspritzen von elektrisch leitenden Kontaktstiften (35, 36) zur Bildung einer Bodenplatte (12), aus der die Kontaktstiften (35,36) für eine erste und/oder für ei ne zweite Elektrode (1, 15) herausragen ;, (b) Einfüllen einer Elektrodenflüssigkeit in ein Röhrchen (32) ; (c) Einschieben der ersten Elektrode in das Röhrchen (32) und Verkleben des Röhrchens (32) mit der Bodenplatte (12) ; (d) Verschweißen der Bodenplatte (12) mit einer leeren Um mantelung (11) zur Bildung eines Gehäuses (3), welches eine Kammer (14) aufweist ; (e) Einfüllen einer PolymerprotolytFlüssigkeit der zweiten Elektrode (15) in die Kammer (14).
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Gehäuse (3) herausragenden Kontaktstifte (35,36) zur Bildung von Kontakten an der Außenwand des Ge häuses (3) umgebogen werden.
28. Verwendung einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23 oder eines Messgerätes nach einem der Ansprüche 24 oder 25 zur Messung des pHWertes in Lebensmitteln, von ei weißhaltigen Flüssigkeiten oder Abwässern, wobei die Elektro den (2, 15) von einer PolymerprotolytSubstanz umgeben sind.
Description:
PH-MESSVORRICHTUNG MIT AXIAL BEWEGLICHER EINSTECHELEKTRODE Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung mit Einstechelektrode der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Die Erfindung betrifft ferner ein Messgerät, ein Verfahren zur Herstellung und eine Verwendung einer Mess- vorrichtung.

Eine gattungsgemäße Messvorrichtung ist aus der DE 38 14 634 A1, der US 4,252, 124 und der US 4,218, 299 bekannt.

Derartige Messvorrichtung dienen beispielsweise der Messung des pH-Wertes von Lebensmitteln, wie z. B. von Fleisch. Übli- cherweise ist zwischen der erste Elektrode und der Ummante- lung eine Kammer gebildet, in der eine, beispielsweise aus einem Gel ausgebildete, zweite Elektrode untergebracht ist.

Beide Elektroden sind zur Ermittlung des pH-Wertes einer zwi- schen die Elektroden eingedrungenen Flüssigkeit des Messguts an eine Auswerteschaltung angeschlossen.

Erste Elektroden zur pH-Messung sind üblicherweise aus Glas oder weisen Glas als Ummantelung auf. Zur Messung wird die Messvorrichtung mit der Glaselektrode mit großer Kraft in das Messgut eingetrieben. Dabei wird die Elektrode in axialer Richtung, also der Einstechrichtung, einer erheblichen mecha- nischen Belastung unterworfen, beispielsweise durch einen Stoß der Elektrode auf einen Knochen. Aufgrund der Sprödig- keit von Glas sind diese Glaselektroden nur wenig belastbar, was beispielsweise beim Verkanten, beim Einstechen oder He- rausziehen der Glaselektrode oder beim Herunterfallen, häufig zum Bruch führen kann.

Zur Vermeidung dieses Problems sind Messgeräte bekannt, bei denen die Glaselektrode bzw. das die Glaselektrode umgebende

Gel zunächst von einer Glasummantelung und dann von einer Me- tall-oder Kunststoffhülse umhüllt werden. Dadurch wird zwar die Belastbarkeit der Glaselektrode senkrecht zur Axialrich- tung etwas verbessert, geringste Verbiegungen der Ummante- lung, die direkt auf die Glaselektrode übertragen werden, führen aber dennoch zum Bruch der Glaselektrode und/oder der das Gel umgebenden Glashülle.

Aufgrund dieser doppelten Ummantelung aus Glas und Kunststoff ist das Messgerät im Bereich der Sondenspitze unvorteilhaft dick, wodurch beim Messen größere Löcher in dem Messgut her- vorgerufen werden. Zudem sind solche Messgeräte mit dicken Messsonden für Messungen in Behältern mit kleinen Einfüh- rungsöffnungen, wie zum Beispiel Flaschen, Reagenzgläsern und dergleichen, ungeeignet.

In der DE 100 04 583 AI ist eine weitere gattungsgemäße Mess- vorrichtung mit Einstechelektrode beschrieben. Zur Vermeidung eines Bruchs der Glaselektrode ist die langgestreckte Glas- elektrode schwenkbar gelagert. Dadurch kann die Glaselektrode im Falle einer Querbelastung senkrecht zu deren Axialrichtung dieser Belastung bis zu einem bestimmten Grad ausweichen, wo- durch in diesem Falle ein Bruch der Glaselektrode weitestge- hend vermieden wird. Problematisch ist nach wie vor, wenn die Glaselektrode zusätzlich oder ausschließlich einer Kraft in Axialrichtung der Glaselektrode unterworfen wird, beispiels- weise wenn sie direkt auf einen harten Knochen trifft oder zu Boden fällt. In diesem Falle besteht nach wie vor die Gefahr eines Glasbruches.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber Belastungen in Axialrichtung der Einstech- elektrode robuster ausgebildete Messvorrichtung bereit zu stellen. Ferner soll ein Verfahren und eine Verwendung ange- geben werden.

Die vorrichtungsbezogene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein tragbares Messgerät mit den Merkmalen des Patentan- spruchs 24 gelöst. Die verfahrensbezogene Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruchs 26, die verwendungsbezo- gene Aufgabe durch eine Verwendung gemäß Patentanspruch 28 gelöst.

Danach ist die langgestreckte erste Elektrode der Messvor- richtung in ihrer Axialrichtung beweglich gelagert und kann so bei einer Belastung bzw. einem Stoß in Richtung ihrer Ach- se dieser Belastung bis zu einem bestimmten Grad in das Ge- häuse der Messvorrichtung hinein ausweichen. Durch diese stoßdämpfende Charakteristik kann ein Bruch der vorzugsweise als Glaselektrode ausgebildeten ersten Elektrode, weitestge- hend vermieden werden.

Die erste Elektrode ist vorteilhafterweise formschlüssig in einer Aufnahmevorrichtung eingebettet. Die Aufnahmevorrich- tung kann beispielsweise als Aussparung ausgebildet sein, die an ihren Seitenwänden Dichtvorrichtungen zum Abdichten und Fixieren der ersten Elektrode aufweist.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung besteht die Aufnahmevorrichtung aus einem elastischen Material, bei- spielsweise Gummi, welches bei einem Druck der ersten Elekt- rode auf die Aufnahmevorrichtung in Axialrichtung nachgibt.

Zusätzlich oder alternativ kann die Aufnahmevorrichtung ein Dämpfungselement aufweisen, das bei einem Druck der Elektrode in Axialrichtung nachgibt. Das Dämpfungselement kann vorteil- hafterweise als Gummipuffer oder als mechanische Feder ausge- bildet sein. Es könnte jedoch auch ein pneumatisch oder hyd- raulisch ausgebildetes Dämpfungselement vorgesehen sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Elektrode in eine Aufnahmevorrichtung, die Bestandteil der

vorteilhafterweise elastisch ausgebildeten Bodenplatte des Gehäuses ist, eingesetzt. Zusätzlich oder alternativ kann die Bodenplatte membranartig derart ausgebildet sein, dass sie Falzabschnitte aufweist. Bei einer Belastung der ersten E- lektrode dehnen sich die Falzabschnitte senkrecht zur Axial- richtung aus, wodurch die so ausgebildete Bodenplatte nach- gibt und ebenfalls dämpfend wirkt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Elektroden mit , Kontaktstiften, die durch die Bodenplatte hindurchragen, elektrisch leitend verbunden. An der äußeren Fläche der Bo- denplatte sind ferner Ösen vorgesehen. Die Kontaktstifte sind hier so abgebogen, dass sie in diese Ösen der Bodenplatte eingeschlauft werden können. Die so abgebogenen und in die Ösen eingeschlauften Kontaktstifte bilden den jeweiligen E- lektroden zugeordnete Kontaktflächen, über die die Messvor- richtung von außen kontaktiert werden kann.

Die Elektroden können einerseits fest an der Bodenplatte bzw. dem Gehäuse angeklebt oder dort angeschweißt sein. Alternativ wäre es insbesondere bei Verwendung einer Aufnahmevorrichtung auch von Vorteil, wenn die Elektroden formschlüssig mit ihrem einen Ende in eine Aussparung der Aufnahmevorrichtung einge- bettet sind. Zu diesem Zwecke weist die Aufnahmevorrichtung typischerweise Dicht-und Einrastvorrichtungen zur Fixierung der ersten Elektrode innerhalb der Aufnahmevorrichtung auf.

Das Messmodul besteht aus einem Gehäuse, welches die erste Elektrode fest umschließt und nach außen hin abdichtet. Das Innere des Gehäuses definiert eine Kammer, in der eine Elekt- rodenflüssigkeit, die die erste und/oder die zweite Elektrode umgibt, eingefüllt ist. Als Elektrodenflüssigkeit ist vor- teilhafterweise eine Polymerprotolyt-Flüssigkeit oder-Gel vorgesehen. Ein Messmodul mit Polymerprotolyt-Aufbau hat den Vorteil, dass der Messbereich um problematische Messstellen, beispielsweise stark belastete Abwässer, eiweißhaltige Flüs- sigkeiten, etc., erweitert werden kann. Zudem können Fehlpo-

tentiale und Ausfälle bei Messungen in solchen Flüssigkeiten verhindert werden. Ein Verstopfen oder eine Beschädigung bei solchen Messungen unter Verwendung herkömmlicher pH-Mess- module, die als Elektrolyt eine Silber gesättigte Kaliumchlo- ridlösung enthalten, wird damit verhindert.

Die Messsonde besteht in einer vorteilhaften Ausgestaltung aus einem Glasröhrchen, in dem die erste Elektrode und eine Elektrolytflüssigkeit vorgesehen sind. Bei einer Belastung der Messsonde wird lediglich das Glasröhrchen in Axialrich- tung verschoben, während die erste Elektrode, die beispiels- weise fest an dem Gehäuse befestigt ist, nicht bewegt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Um- mantelung an der Messspitze der Messsonde ebenfalls eine Hül- se auf, die gegen die Messspitze verschiebbar angeordnet ist.

Auf diese Weise kann die Messspitze der Messsonde zusätzlich geschützt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die erfindungsge- mäße Messvorrichtung in Richtung zur Messspitze einen schlan- ken Schaft auf, der gegenüber den übrigen Bereichen des Ge- häuses einen sehr viel geringeren Durchmesser aufweist. Spe- ziell im Laborbereich sind Anwender von Messvorrichtungen schlanke Handhabungsgeräte, wie z. B. Dosierpipetten, ge- wohnt. Aufgrund dieses schlanken Designs der Messvorrichtung ist diese auch für Messungen in Behältern mit kleinen Einfüh- rungsöffnungen, z. B. Flaschen, Reagenzgläsern oder sonstigen Behältern, geeignet. Die kleine Spitze des Messmoduls ermög- licht zudem eine Aufbewahrung der Messsonde in einem Gürtel- halter mit integriertem Behälter, in dem eine Aufbewahrungs- lösung für die Elektroden des pH-Messmoduls eingefüllt ist.

In einer typischen Ausgestaltung besteht die erste Elektrode und/oder deren Schutzhülse zumindest teilweise aus Glas.

In einer weiteren, sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Elektrode schwenkbar gelagert. Die erste Elektrode der

Messvorrichtung kann so bei Belastung senkrecht zur Axial- richtung dieser Belastung bis zu einem bestimmten Grad aus- weichen, wodurch ein Bruch der typischerweise als Glaselekt- rode ausgebildeten ersten Elektrode zusätzlich vermieden wer- den kann. Zu diesem Zweck weist die erste Elektrode Schwenk- mittel, z. B. ein Gelenk, auf. Hinsichtlich der verschiedenar- tigen Ausgestaltung und Funktionsweise dieser Schwenkmittel wird auf die eingangs genannte DE 100 04 583 AI verwiesen, die hiermit vollinhaltlich mit in die vorliegende Patentan- meldung mit einbezogen wird.

Die Ummantelung bzw. das Gehäuse des Messmoduls besteht zu- mindest zum Teil aus einem SAN-oder ABS-enthaltenden Werk- stoff. Es handelt sich dabei nicht um Elastomere, sondern um Kunststoffe, die vorteilhafterweise im bestimmten Bereich e- lastisch sind.

In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist die Messvor- richtung modular ausgebildet. Dieses Messmodul kann somit als Bestandteil eines tragbaren pH-Messgerätes auf dieses aufge- steckt werden. Aufgrund dieser modularen Funktionalität des Messmoduls kann es jederzeit ausgewechselt werden. Bei einem funktionsunfähigen pH-Messmodul muss somit lediglich das Messmodul ausgewechselt werden, während das eigentliche Mess- gerät weiterhin verwendet werden kann.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Messvorrich- tung bzw. das erfindungsgemäße Messgerät bei der Messung des pH-Wertes in Lebensmitteln, von eiweißhaltigen Flüssigkeiten oder Abwässern. Dies ist erst durch die Verwendung einer Po- lymerprotolyt-Lösung in der Kammer der Messvorrichtung mög- lich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung un- ter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt dabei : Figur 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer er- findungsgemäßen Messvorrichtung zur Darstellung des Grundprinzips der Erfindung ; Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä- ßen Messmoduls ; Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsge- mäßen Messmoduls ; Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge- mäßen Messmoduls ; Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge- mäßen Messmoduls im unbelasteten (Fig. 5a) und be- lasteten Zustand (Fig. 5b) ; Figur 6 das Gehäuse eines erfindungsgemäßen Messmoduls ; Figur 7 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge- mäßen Messmoduls ; Figur 8 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge- mäßen Messmoduls ; Figur 9 eine Detaildarstellung einer Bodenplatte ; Figur 10 ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines Messmoduls entsprechend Figur 6 ; Figur 11 eine Querschnittsdarstellung eines Messgeräts mit einem modulartig aufgesteckten, erfindungsgemäßen Messmodul.

In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche beziehungsweise funktionsgleiche Elemente-sofern nichts anderes angegeben ist-mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung, die das Prinzip der vorliegenden Erfindung in allgemeiner Weise darstellt.

In Figur 1 ist mit Bezugszeichen 1 ein Ausschnitt einer er- findungsgemäßen Messvorrichtung bezeichnet. Die Messvorrich- tung 1 weist eine langgestreckte erste Elektrode 2 und ein die erste Elektrode 2 wenigstens teilweise umgebendes Gehäuse 3 auf. Eine Messspitze 4 der ersten Elektrode 2 ragt hier aus einer eigens dafür vorgesehenen Öffnung 5 am oberen Ende 6 des Gehäuses 3 heraus. Die typischerweise zylinderförmig aus- gebildete erste Elektrode 2 besitzt eine Längsachse 7, die eine Axialrichtung X definiert. Erfindungsgemäß ist die erste Elektrode 2 bei einer Beaufschlagung mit einer Kraft Fx in Axialrichtung X in diese Richtung relativ zum Gehäuse 3 be- wegbar.

Anhand der Figuren 2 bis 7 werden nachfolgend fünf Ausfüh- rungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung darge- stellt. Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist hier als auswechselbares Messmodul 10 ausgebildet. Das Messmodul 10 ist als pH-Messmodul zur Messung des pH-Wertes von Flüssig- keiten, Lebensmitteln, Abwässern und dergleichen ausgebildet.

Das Gehäuse 3 weist eine Ummantelung 11 sowie eine Bodenplat- te (Trägerplatte) 12 auf. Die Ummantelung 11 besteht vorzugs- weise aus einem mehr oder weniger elastischen Kunststoff. Die erste Elektrode 2 ist an ihrem einen Ende 13 mit der Boden- platte 12 verbunden, während ihr anderes Ende, d. h. die Mess- spitze 4, aus der Ummantelung 11 bzw. dem Gehäuse 3 heraus- ragt. Die erste Elektrode 2 besteht vorzugsweise aus Glas o-

der weist eine Ummantelung aus Glas auf und dient als Mess- sonde 34 der Bestimmung des pH-Wertes eines Messgutes. Die Bereiche zwischen der ersten Elektrode 2 und dem Gehäuse 3 definieren eine Kammer 14. Die Messvorrichtung weist ferner eine zweite Elektrode 15 auf, die hier als Silberelektrode ausgebildet ist und die von der Bodenplatte 12 in die Kammer 14 hineinragt. Die Kammer 14 ist vorteilhafterweise durch ei- ne Polymerprotolyt-Lösung gefüllt.

Das Gehäuse 3 ist nach außen hin, mit Ausnahme eines Einlas- ses für die Messflüssigkeit, dicht verschlossen. Zu diesem Zwecke ist die Ummantelung 11 beispielsweise mittels einer Dichtvorrichtung, einer Klebeschicht, einer Schweißnaht oder dergleichen nach außen hin dichtend mit der Bodenplatte 12 verbunden.

In Figur 2 besteht die mit der ersten Elektrode 2 verbundene Bodenplatte 12 aus einem elastischen Material. Die Bodenplat- te 12 weist eine Aussparung 17 auf, die der Aufnahme der ers- ten Elektrode 2 dient. Dabei ist das Ende 13 der ersten E- lektrode 2 mehr oder weniger formschlüssig in diese Ausspa- rung 17 eingefügt und durch geeignete Mittel, beispielsweise Dichtringe, Einrastvorrichtungen, Klebstoffe, etc., fixiert.

Die Bodenplatte 12 weist ferner an ihrer Außenseite Kontakt- flächen 18,19, beispielsweise Goldkontakte, auf. Die erste und zweite Elektrode 2,15 sind über geeignete Mittel, die nachfolgend noch anhand von Figur 8 erläutert werden, mit diesen Kontakten 18,19 elektrisch leitend verbunden.

Die erste Elektrode 2 liegt fest auf dem Boden 20 der Ausspa- rung 17 auf und ist somit starr mit der Bodenplatte 12 gekop- pelt. Wird die erste Elektrode 2 mit einer Kraft Fx in Axial- richtung X beaufschlagt, dann gibt die fest mit der ersten Elektrode 2 gekoppelte Bodenplatte 12 aufgrund ihrer Materi- aleigenschaften membranartig nach und dämpft auf diese Weise den durch die Kraft Fx hervorgerufenen Stoß ab. Die Glas- elektrode 2 wird dadurch geringfügig in Axialrichtung X in

das Gehäuse 3 geschoben, wodurch eine Beschädigung bzw. eine Zerstörung der Glaselektrode 2 verhindert wird. Das Ausfüh- rungsbeispiel in Figur 2 zeigt die einfachste Ausführungsva- riante zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Messmoduls 10, welches insbesondere montagetechnisch und aus Kostengrün- den besonders vorteilhaft ist.

Im Unterschied zu der Variante in Figur 2 weist das Messmodul 10 in Figur 3 eine membranartig ausgeformte Bodenplatte 12 auf. Die Bodenplatte 12 weist hier gefalzte Abschnitte 21 auf, die im Falle eines Stoßes Fx in Axialrichtung X durch Ausdehnung senkrecht zur Axialrichtung X, also in Y-Richtung, diesen Stoß dämpfen.

Im Unterschied dazu ist im Ausführungsbeispiel in Figur 4 ei- ne Feder 22 vorgesehen. Diese Feder 22 ist zwischen Glas- elektrode 2 und Bodenplatte 12 angeordnet. Die Feder 22 wird durch eine eigens dafür vorgesehene Aufnahmevorrichtung 23 in der Bodenplatte 12 fixiert und mittels eines Ohrringes 24 nach außen hin abgedichtet.

Im Ausführungsbeispiel der Figuren 5a, 5b ist ein Gummipuffer 25 vorgesehen. Der Gummipuffer 25 besteht aus einem elasti- schen, kompressionsfähigen Material, z. B. aus Gummi oder aus einem schwammartigen Material. Der Gummipuffer 25 ragt durch eine in der Bodenplatte 12 eigens dafür vorgesehene Öffnung in die Kammer 14 hinein. An seinem oberen, in das Kammerinne- re 14 hineinragende Ende 48 weist der Gummipuffer 25 eine Aussparung 26 auf, in die das Ende 13 der Glaselektrode 2 formschlüssig eingefügt ist. Dieses Ende 13 liegt am Boden 27 dieser Aussparung 26 auf und wird mittels umlaufender Dicht- lippen 28, die an den Seitenflächen 29 der Aussparung 26 vor- gesehen sind, in der Aussparung 26 positioniert. An der ande- ren Seite 49 des Gummipuffers 25, an der dieser durch eine Öffnung der Bodenplatte 12 hindurch ragt, ist ein umlaufender O-Ringe 24 zur Abdichtung nach außen vorgesehen.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Messmoduls 10 anhand der Figuren 5a, 5b erläutert : Zur Messung wird die Messsonde 34 des Messmoduls 10 in das Messgut 16 eingebracht, wie dies beispielsweise in Figur 5b dargestellt ist. Mittels geeigneter, hier nicht näher darge- stellter Maßnahmen, beispielsweise einem Diaphragma, gelangt Flüssigkeit des Messguts 16 in den Bereich zwischen die erste Elektrode 2 und die zweite Elektrode 15. Zur Erleichterung des Einbringens in das Messgut 16 weist die Messsonde 34 an ihrem, aus dem Messmodul 10 herausragenden Ende eine Ein- stechspitze 4 auf. Durch das Einstechen in das Messgut 16 wird eine Kraft Fx in Axialrichtung X auf die Glaselektrode 2 ausgeübt. Die Dämpfung des als Gummipuffer 25 ausgebildeten Dämpfungselementes ist so ausgelegt, dass durch das bloße Einstechen in das zu messende Gut 16, beispielsweise Fleisch, die Glaselektrode 2 nicht bzw. nur unwesentlich in Axialrich- tung X in das Gehäuse 3 hinein verschoben wird. Trifft die Glaselektrode 2 hingegen in dem Messgut 16 auf einen harten Gegenstand, beispielsweise einen Knochen, dann ist die von diesem Knochen auf die Glaselektrode 2 ausgeübte axiale Kraft Fx so groß, dass die Glaselektrode 2 in Axialrichtung X in das Gehäuse 3 geringfügig hinein verschoben wird. Die Elasti- zität des Gummipuffers 25 ist so bemessen, dass die Kraft Fx ausreicht, um den Gummipuffer 25 zu verformen bzw. zu kompri- mieren. Auf Grund der Verformung bzw. Kompression des Gummi- puffers 25 wird die Glaselektrode 2 in das Gehäuse 3 gedrückt und auf diese Weise vor einer Beschädigung bzw. Zerstörung geschützt. Der gleiche Effekt tritt ein, wenn das Messmodul 10 mit seiner Messspitze 4 einem plötzlichen Stoß, wie er beispielsweise beim Herunterfallen auf den Boden vorkommt, unterworfen wird.

In den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 2 und 3 ist eine Bodenplatte 12, im Ausführungsbeispiel in Figur 4 eine Feder 22 und im Ausführungsbeispiel in Figur 5 ein Gummipuf- fer 25 als Dämpfungselement vorgesehen. In den Ausführungs-

beispielen gemäß der Figuren 4 bis 5 besteht die Bodenplatte 12 jeweils aus einem formstabilen, festen Material, welches sich bei einem Kraftstoß Fx nicht verformt. Jedoch wäre es auch denkbar für die Bodenplatte 12 zusätzlich ein flexibles, elastisches Material wie im Beispiel in Figur 2 zu verwenden, da dadurch der Dämpfungseffekt weiter verbessert wird.

Figur 6 zeigt ein vollständiges Gehäuse 3 eines modular auf- gebauten Messmoduls 10. Dieses Messmodul 10 kann beispiels- weise entsprechend den Figuren 2 bis 5 ausgestaltet sein. An der Unterseite 37 der Bodenplatte 12 sind Kontaktflächen 18, 19 vorgesehen. An dieser Seite 37 weist die Bodenplatte 12 ferner Steckverbindungen 31 auf, mittels denen das Messmodul 10 auf ein in Figur 6 nicht dargestelltes Messgerät aufsteck- bar ist. Das Messmodul 10 weist eine Messsonde 34 auf. Diese Messsonde 34 verjüngt sich in Richtung zur Messspitze 4, so dass am oberen Ende 6 des Gehäuses 3 die Messsonde 34 einen sehr viel geringeren Durchmesser dl aufweist als im unteren, zur Bodenplatte 12 gewandten Bereich. Auf diese Weise lässt sich die Messsonde 34 auch in Flaschen, Reagenzgläsern oder sonstigen Behältern mit geringerem Öffnungs-Durchmesser ein- führen.

In den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 2 bis 5 ist eine als Glaselektrode ausgebildete erste Elektrode 2 darge- stellt. Alternativ wäre es entsprechend Figur 7 auch denkbar, wenn die Messsonde 34 aus einem Silberstift 47 sowie ein die- sen Silberstift 47 umgebendes Glasröhrchen 32 besteht. Zwi- schen Silberstift 47 und Glasröhrchen 32 ist typischerweise eine Elektrolytflüssigkeit eingefüllt. Zusätzlich oder alter- nativ kann das Gehäuse 3 an seinem oberen Ende 6 eine Schutz- hülle 46 aufweisen, die das Gehäuse 3 des Messmoduls 10 nach außen hin, beispielsweise gegen mechanische Belastung, Feuch- tigkeit oder dergleichen, schützt. Das von oben in das Mess- modul 10 eingeschobene Glasröhrchen 32 ist im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 bis 5 in seiner Ver- ankerung in der Aufnahmevorrichtung 23 angeklebt ist. Zusätz-

lich oder alternativ kann das Gehäuse 3 an seinem oberen Ende 6 Schutzstege 33 aufweisen, die die Messsonde 34 zusätzlich schützt (Figuren 7, 8).

Aufgrund dieser Schutzstege weist die Messsonde 34 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 8 nicht mehr die für ein Einste- chen in das Messgut 16 vorteilhafte, spitz ausgebildete- Messspitze 4 auf, sie ist dafür aber optimal geschützt. Das Messgerät 10 ist hier besonders gut für Messungen in Flüssig- keiten geeignet und findet daher vorteilhaft Verwendung als Labormessgerät. Die Messspitze 4 ist aus diesem Grunde typi- scherweise abgerundet. Zusätzlich ist in Figur 8 ein zur Messspitze hin spitz zulaufendes Röhrchen 50 vorgesehen, wel- ches einerends mit der Bodenplatte 12 fest verbunden ist und andererends aus dem Gehäuse 3 herausragt. Dieses spitze Röhr- chen 50, welches vorteilhafterweise aus rostfreien Stahl be- steht, enthält einen Temperatursensor und dient der Tempera- turbestimmung des Messguts 16.

Figur 9 zeigt in einer Detaildarstellung die Bodenplatten 12 sowie die darin verankerten Elektroden 2,15. Die Elektroden 2,15 sind starr mit der Bodenplatte 12 verbunden, sei es durch Ankleben der Elektrode in die Aufnahmevorrichtung 23 entsprechend der Figuren 7 bis 9 oder sei es durch form- schlüssiges Einstecken in Aufnahmevorrichtungen 23 entspre- chend den Figuren 2 bis 5. Ein jeweils mit den Elektroden 2, 15 verbundener, elektrisch leitender Stift 35,36 ragt durch die Bodenplatte 12 hindurch. An der Unterseite 37 der Boden- platte 12 weist diese spritzgegossene Ösen 38 auf. Um defi- nierte Kontaktflächen 18,19 zu erhalten, wird der eine Stift 36 in eine Öse 38 eingeschlauft, wohingegen der andere Stift 35 geeignet um die in der Bodenplatte 12 vorgesehene Aufnah- mevorrichtung 23 gebogen wird.

Die in der Bodenplatte 12 umspritzte Elektrode 15 bildet mit dem in der Kammer 14 eingefüllten Polymerprotolyt-Gel, wel-

ches sich zwischen dem Gehäuse 3 und der Messsonde 2 befin- det, die zweite Elektrode 15.

Nachfolgend wird anhand von Figur 10 ein vorteilhaftes Ver- fahren zur Herstellung eines Messmoduls 10 beschrieben : (a) Zunächst wird der Stift 35 der Elektrode 1 beispiels- weise mit einem Kunststoffmaterial umspritzt, welches dann die Aufnahmevorrichtung 23 bildet.

(b) Anschließend wird der nach außen ragende Stift 35 in geeigneter Weise umgebogen. Hierzu wird das nach au- ßen ragende Ende des Stiftes 35 um den umspritzten Kunststoffkörper 23 so gebogen bzw. umschlauft, dass der Stift 35 einerseits fest fixiert ist und anderer- seits einen von außen elektrisch gut kontaktierbaren Kontakt ausbildet. Gegebenenfalls überstehende Enden des Kontaktstifts 35 werden abgeschnitten. Das nach innen gerichtete Ende des Stiftes 35 kann bei dieser Gelegenheit ebenfalls geeignet ausgerichtet werden.

(c) Anbringen ein es O-Ringes 24 an die Aufnahmevorrich- tung 23.

(d) Separates Umspritzen der Ummantelung 11 des Messmo- duls 10. Umspritzen des zweiten Stiftes 36 beispiels- weise mit einem Kunststoffmaterial, welches die Bo- denplatte 12 bildet. Der Kontaktstift, der die zweite Elektrode 15 bilden soll, wird an seinem äußeren Ende gebogen und in eine eigens in der Bodenplatte 12 vor- gesehenen Öse 38 eingeschlauft. Mittels Ultraschall- schweißen werden die Bodenplatte 12 und die Ummante- lung 11 zur Bildung des Gehäuses 3 fest miteinander verbunden.

(e) Ein Glasröhrchen 33 wird bereit gestellt, in welches eine Elektrodenflüssigkeit eingefüllt wird. Anschlie-

ßend wird das Glasröhrchen 33 in die Aufnahmevorrich- tung 23 eingeklebt. Das Glasröhrchen 33 mit der darin enthaltenen Elektrodenflüssigkeit sowie der Kontakt- stift 35 bilden die erste Elektrode 2.

(f) Schließlich wird diese erste Elektrode 2 samt Aufnah- mevorrichtung 23 in die noch leere Kammer 14 des Ge- häuses 3 eingeführt und geeignet fixiert. Eine Dicht- vorrichtung (0-Ring 24) dichtet das Gehäuse 2 an der Seite der Bodenplatte 12 nach außen ab.

Figur 11 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines mit Bezugs- zeichen 40 bezeichneten tragbaren Messgerätes. Das Messgerät 40 weist ein Gehäuse 41 auf, auf dem ein pH-Messmodul 10 auf- gesteckt ist. Das pH-Messmodul 10 ist beispielsweise entspre- chend den in den Figuren 2 bis 7 dargestellten Messmodulen ausgebildet und weist an der Unterseite der Bodenplatte 12 Kontaktflächen 18 auf.

Das Messgerät 40 weist eine Tastatur 42 zum Eingeben von Da- ten sowie ein Anzeigenfeld 43 zum Darstellen von Messergeb- nissen und Daten auf. Innerhalb des Gehäuses 41 ist eine Pla- tine 44 angeordnet. Mittels Verbindungsleitungen, die hier als Federkontakte 45 ausgebildet sind, ist die Platine 44 mit den entsprechenden Kontaktflächen 18 des Messmoduls 10 kon- taktierbar. Auf diese Weise ist das pH-Messmodul 10 mit dem Messgerät 40 elektrisch adaptiert.

Vorteilhafterweise ist das das Messmodul 10 aufweisende Mess- gerät 40 aus Stabilitäts-, Dichte-und Hygienegründen mit ei- ner elastischen Schutzhülle 46, die zumindest im Bereich des Anzeigenfeldes 43 transparent oder zumindest teiltransparent ausgebildet ist, ausgestattet.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch eine in ihrer axialen Richtung bewegliche Messelektrode diese auf sehr einfache, jedoch nichts desto Trotz sehr effektive Weise

bei einem in Axialrichtung gerichteten Stoß gegen Zerstörung bzw. Beschädigung geschützt werden kann.

Die vorliegende Erfindung wurde anhand der vorstehenden Aus- führungsbeispiele so dargestellt, um das Prinzip der Erfin- dung und dessen praktische Anwendung bestmöglichst darzule- gen, jedoch lässt sich die Erfindung selbstverständlich bei geeigneter Abwandlung in mannigfaltigen anderen Ausführungs- formen realisieren.

Bezugszeichenliste 1 Messvorrichtung 2 erste Elektrode, Glaselektrode 3 Gehäuse des Messmoduls 4 Messspitze 5 Öffnung 6 oberes Ende des Gehäuses 7 Längsachse 10 (auswechselbares) Messmodul 11 Ummantelung 12 Bodenplatte, Trägerplatte 13 Ende der ersten Elektrode 14 Kammer 15 zweite Elektrode, Silberelektrode 16 Messgut 17 Aussparung 18 Kontaktflächen, Goldkontakte 19 Kontaktflächen, Goldkontakte 20 Boden der Aussparung 21 gefalzte Abschnitte 22 Feder 23 Aufnahmevorrichtung 24 O-Ring 25 Gummipuffer 26 Aussparung 27 Boden der Aussparung 28 umlaufende Dichtlippe 29 Seitenfläche der Aussparung 31 Steckverbindung 32 Glasröhrchen der ersten Elektrode 33 Schutzstege 34 Messsonde 35 (elektrisch leitfähige) Stifte 36 (elektrisch leitfähige) Stifte

37 Unterseite der Bodenplatte 38 Öse 39 Schweißnaht 40 (tragbares) Messgerät 41 Gehäuse des Messgerätes 42 Tastatur 43 Anzeigenfeld, Display 44 Platine 45 Federkontakte 46 Schutzhülle 47 Silberstift 48 oberes Ende der Aufnahmevorrichtung 49 unteres Ende der Aufnahmevorrichtung 50 Röhrchen mit Temperatursensor dl Durchmesser der Messsonde X Axialrichtung Y Richtung senkrecht zur Axialrichtung Fx Kraft in Axialrichtung