AT528016B1 - Sandwichmesszelle - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sandwichmesszelle (1) zur Vermessung einer Probenflüssigkeit, insbesondere einer Körperflüssigkeit, vorzugsweise Blut, aufweisend: ein erstes Sensorträgerelement (2), an dem zumindest ein erstes Sensorelement (4a, 4b) zur Vermessung der Probenflüssigkeit angeordnet ist, ein zweites Sensorträgerelement (3), an dem zumindest ein zweites Sensorelement (4c-4l) zur Vermessung der Probenflüssigkeit angeordnet ist, ein Sandwichelement (5) zwischen dem ersten Sensorträgerelement (2) und dem zweiten Sensorträgerelement (3), einen Probenflüssigkeitskanal (6), welcher von dem ersten Sensorträgerelement (2), dem zweiten Sensorträgerelement (3) und dem Sandwichelement (5) begrenzt ist, wobei als Sandwichelement (5) ein Zweikomponenten-Spritzgussteil mit einer Weichkomponente (7) und einer die Weichkomponente (7) einfassenden Hartkomponente (8) vorgesehen ist, wobei die Weichkomponente (7) zwei Seitenwände (9a, 9b) aufweist, welche jeweils zwischen dem ersten Sensorträgerelement (2) und dem zweiten Sensorträgerelement (3) angeordnet sind und den Probenflüssigkeitskanal (6) seitlich begrenzen. Die Erfindung betrifft weiters ein Analysegerät (28) zur Analyse einer Probenflüssigkeit und ein Verfahren zur Vermessung einer Probenflüssigkeit.

Description

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Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Sandwichmesszelle zur Vermessung einer Probenflüssigkeit, insbesondere einer Körperflüssigkeit, vorzugsweise Blut, aufweisend:

ein erstes Sensorträgerelement, an dem zumindest ein erstes Sensorelement zur Vermessung der Probenflüssigkeit angeordnet ist,

ein zweites Sensorträgerelement, an dem zumindest ein zweites Sensorelement zur Vermessung der Probenflüssigkeit angeordnet ist,

ein Sandwichelement zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorträgerelement,

einen Probenflüssigkeitskanal, welcher von dem ersten Sensorträgerelement, dem zweiten Sensorträgerelement und dem Sandwichelement begrenzt ist.

[0002] Weiters betrifft die Erfindung ein Analysegerät zur Analyse einer Probenflüssigkeit und ein Verfahren zur Vermessung einer Probenflüssigkeit, insbesondere einer Körperflüssigkeit, vorzugsweise Blut.

[0003] Die Point-of-Care-Diagnostik gewinnt immer mehr an Bedeutung in modernen Gesundheitssystemen. POC-Diagnostik bezeichnet typischerweise medizinische Diagnoseverfahren, die unmittelbar am Patienten oder in der Nähe des Patienten durchgeführt werden. Im Gegensatz zu traditionellen Labortests, die oft mehrere Tage dauern können, erlaubt die POC-Diagnostik eine rasche Erhebung von Diagnosedaten, wodurch eine sofortige medizinische Intervention ermöglicht wird. Aber auch in der klassischen Labordiagnostik gewinnen einfachere und schnellere Messmethoden an Bedeutung.

[0004] In der In-Vitro-Diagnostik (IVD), insbesondere im Bereich von Point-of-Care (POC), werden hohe Anforderungen an die Messgeräte gestellt. Dies betrifft vor allem den fluidischen Weg der Messgeräte. Die Messzellen, welche die Probenflüssigkeiten aufnehmen, sollen mechanisch widerstandsfähig, aber gleichzeitig auch fluidisch dicht sein. Vor allem bei biologischen Proben ist es zudem ein Ziel, ein möglichst geringes Probenvolumen analysieren zu können, ohne jedoch wesentliche Einschränkungen bei der Messgenauigkeit, der Anzahl gemessener Parameter oder der Dauer der Messung hinnehmen zu müssen. Es gibt daher vermehrt Bestrebungen, Fluidkanäle in Messzellen so klein als möglich auszuführen.

[0005] So verfolgt etwa die WO 2008/131767 A1 das Ziel, ein Messsystem mit einer kompakten Sensoranordnung bereitzustellen, das nur eine minimale Menge an Probenflüssigkeit für die Messung mehrerer unterschiedlicher Parameter benötigt, ohne die Anzahl der Sensoren in der Sensoranordnung zu reduzieren. Vorgeschlagen wird ein Sandwichaufbau mit einer Messzelle, die durch zwei Leiterplattensubstrate und einem dazwischen angeordneten Spacer begrenzt ist, und wobei beide Leiterplattensubstrate Sensoren aufweisen. Dadurch, dass Sensoren an gegenüberliegenden Wänden einer Messzelle platziert werden, kann bei gleichbleibendem Probenvolumen eine größere Anzahl Sensoren mit der Probenflüssigkeit in Kontakt gebracht werden.

[0006] Die WO 2008/131767 A1 bietet somit eine wesentliche Verbesserung gegenüber den traditionellen aus dem Stand der Technik bekannten Messzellen und ermöglicht durch die beschriebene Sensoranordnung insbesondere den Einsatz geringerer Probenvolumina. Allerdings bringen diese geringen Probenvolumina Herausforderungen mit sich, die im Stand der Technik noch nicht ausreichend behandelt werden. So bedingt ein geringeres Probenvolumen etwa ein größeres Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen der Probenflüssigkeit in der Messzelle. Gasaustausch, der über die Oberfläche der Probenflüssigkeit stattfindet, führt daher zu einer größeren relativen Veränderung der Gaspartialdrücke in der Probenflüssigkeit. Dies kann Messungen verfälschen, insbesondere wenn die Gaspartialdrücke selbst Gegenstand der Messung sind (etwa bei einer Blutgasanalyse), aber auch indirekt bei der Messung anderer Parameter.

[0007] Die US 2022/196584 A1 beschreibt eine Sensoranordnung für einen IVD-Analysator, umfassend zwei gegenüberliegende Substrate mit mindestens einem fluidischen Kanal zur Aufnahme einer Probe, wobei Elektroden von verschiedenen Arten von elektrochemischen Sensoren auf den beiden gegenüberliegenden Substraten angeordnet sind, um mit der Probe in Kontakt zu

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kommen und Probenparameter zu bestimmen, wobei die Gegenelektroden und die Referenzelektroden auf dem einem Substrat und die Arbeitselektroden auf dem gegenüberliegenden Substrat angeordnet sind. Weitere Messzellen und Sensoranordnungen sind bekannt aus US 11,213,228 B2, US 2009/153851 A1 und US 2006/235335 A1.

[0008] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zumindest einzelne Nachteile des Standes der Technik zu lindern bzw. zu beseitigen. Die Erfindung setzt sich insbesondere zum Ziel, Messzellen bereitzustellen, die den Einsatz eines geringen Probenvolumens bei gleichzeitig hoher Messgenauigkeit und guter Fluidabdichtung ermöglichen.

[0009] Diese Aufgabe wird durch eine Sandwichmesszelle nach Anspruch 1, ein Analysegerät nach Anspruch 13 und ein Verfahren nach Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0010] Bei der erfindungsgemäßen Sandwichmesszelle ist als Sandwichelement ein Zweikomponenten-Spritzgussteil mit einer Weichkomponente und einer die Weichkomponente einfassenden Hartkomponente vorgesehen, wobei die Weichkomponente zwei Seitenwände aufweist, welche jeweils zwischen dem ersten Sensorträgerelement und dem zweiten Sensorträgerelement angeordnet sind und den Probenflüssigkeitskanal seitlich begrenzen.

[0011] Für die Zwecke dieser Offenbarung beziehen sich sämtliche Orts- und Richtungsangaben, wie „horizontal“, „vertikal“, „oben“, „unten“, auf einen bestimmungsgemäßen Gebrauchszustand der Sandwichmesszelle, in dem die Messzelle derart auf einer horizontalen Oberfläche aufliegt, dass die Hauptebene des ersten Sensorträgerelements parallel zu dieser Oberfläche ist. Selbstverständlich kann die Sandwichmesszelle auch anders positioniert werden, wobei dann die Ortsund Richtungsangaben entsprechend zu übertragen sind.

[0012] Die Ausführung des Sandwichelements als Zweikomponenten-Spritzgussteil ermöglicht es, vorteilhafte Eigenschaften unterschiedlicher Materialien in einem Bauteil zu kombinieren. Die Weichkomponente kann insbesondere eine gute Abdichtung des Probenflüssigkeitskanals ermöglichen. Dadurch, dass sie in die Hartkomponente eingefasst ist, wird sie in Form gehalten, was ein präzises Zusammenfügen mit den beiden Sensorträgerelementen und damit eine besonders gute Abdichtung ermöglicht. Durch die Einfassung in die Hartkomponente kann zudem eine gute Gasdichtheit erreicht werden. Weiche Materialien, welche gute Abdichtungseigenschaften haben, weisen im Gegensatz zu härteren Materialien regelmäßig eine hohe Gasdurchlässigkeit auf. Die Ausführung des Sandwichelements als Zweikomponenten-Spritzgussteil ermöglicht es, gute Abdichtungseigenschaften eines weichen Materials mit einer guten Gasdichtung eines harten Materials auf vorteilhafte Weise zu kombinieren. Eine gute Gasabdichtung reduziert den Gasaustausch der Probenflüssigkeit mit der Umgebung und ermöglicht damit genauere Messungen, insbesondere Messungen von Gaspartialdrücken selbst, aber auch Messungen anderer Parameter, die indirekt durch Veränderungen der Gaspartialdrücke in der Probe beeinflusst werden.

[0013] Ein weiterer Vorteil des Zweikomponenten-Spritzgussteils liegt darin, dass eine besonders dünne Ausführung der Weichkomponente ermöglicht wird. Wenn das Sandwichelement nur aus einem weichen Material besteht, etwa in Form einer einfachen Einlegedichtung, sind höhere Wandstärken erforderlich, um einen robusten Probenflüssigkeitskanal zu bilden. Mit dem größeren Volumen des weichen Materials geht allerdings auch eine größere Gasspeicherkapazität einher, sodass Gase aus der Probenflüssigkeit in die Einlegedichtung übergehen können und umgekehrt. Dies kann wiederum zu Verfälschungen im oben beschriebenen Sinne führen.

[0014] In der eingangs erwähnten WO 2008/131767 A1 soll eine Flüssigkeitsabdichtung zwischen dem Spacer und den beiden Substraten entweder dadurch erreicht werden, dass der Spacer aus einem abdichtenden Material gefertigt ist, d.h. als Einlegedichtung ausgeführt ist, oder durch das Vorsehen separater Abdichtungsmittel zwischen dem Spacer und den Substraten. Beides hat wesentliche Nachteile gegenüber dem erfindungsgemäß vorgesehenen Zweikomponenten-Spritzgussteil. Wie oben erläutert, hat der Einsatz einer Einlegedichtung neben der schlechteren Robustheit und Formstabilität den Nachteil von erhöhtem Gasaustausch von der Probenflüssigkeit in und durch die Dichtung. Das Vorsehen separater Abdichtungsmittel ist ebenfalls

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nachteilig, da aufgrund der zusätzlichen Teile die Fertigung aufwendiger wird, die Robustheit reduziert wird und es schwierig ist, die Einzelteile präzise zusammenzufügen und eine gute Abdichtung zu gewährleisten.

[0015] Zweikomponenten-Spritzguss ist aus dem Stand der Technik bekannt und wurde in einem anderen Zusammenhang auch bereits für die Fertigung von Messvorrichtungen beschrieben. Die WO 2019/090370 A1 beschreibt eine in ein Analysemodul einsetzbare Sensorkassette umfassend einen Sensorträger, der im Wesentlichen planar ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Sensorelementen trägt, und einen auf dem Sensorträger angeordneten Abdeckteil, in dem wenigstens ein zum Sensorträger hin offener nutförmiger Messkanal ausgebildet ist. Der Abdeckteil ist als Zweikomponenten-Spritzgussteil umfassend eine Hartkomponente und eine Weichkomponente ausgeführt, wobei der wenigstens eine Messkanal über seine gesamte Länge in der Weichkomponente ausgebildet ist. Laut WO 2019/090370 A1 könne dadurch, dass der wenigstens eine Messkanal zur Gänze in der Weichkomponente eines Zweikomponenten-Spritzgussteils ausgeführt ist, dieser einteilig ausgebildet werden, sodass Toträume und Spalten sowie Verschleppung und Kreuzkontamination zwischen unterschiedlichen Messungen vermieden werden.

[0016] Ein wesentlicher Nachteil der in der WO 2019/090370 A1 beschriebenen Sensorkassette ist jedoch, dass Sensorelemente nur an einer Seite des Messkanals platziert werden können. Die Ausbildung des Messkanals in der Weichkomponente des Zweikomponenten-Spritzgussteils verhindert es, auch die dem Sensorträger gegenüberliegende Wand des Messkanals für Sensorelemente zu nutzen. Dies würde es erfordern, Sensorelemente in die Weichkomponente zu integrieren, was mit der Fertigung durch Zweikomponenten-Spritzguss aber nicht kompatibel wäre. Die Sensorkassette lässt daher keine Ausführung als Sandwichmesszelle mit zwei Sensorträgerelementen zu. Um die gleiche Anzahl von Sensoren zu erreichen, muss die Länge des Messkanals daher effektiv verdoppelt werden, was zwangsläufig zu einem höheren benötigten Probenvolumen führt.

[0017] Die Sandwichmesszelle ist vorzugsweise eine Kassette mit einer Haupterstreckungsebene, wobei die Hauptebene des ersten Sensorträgerelements und/oder des zweiten Sensorträgerelements im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene der Sandwichmesszelle ist.

[0018] Das erste Sensorträgerelement und das zweite Sensorträgerelement sind jeweils vorzugsweise als Sensorträgerplatten ausgestaltet. Die Sensorträgerplatten sind vorzugsweise im Wesentlichen planar. Vorzugsweise ist die Hauptebene des ersten Sensorträgerelement bzw. der ersten Sensorträgerplatte im Wesentlichen parallel zur Hauptebene des zweiten Sensorträgerelement bzw. der zweiten Sensorträgerplatte.

[0019] Die erfindungsgemäße Sandwichmesszelle weist als Sandwichelement ein Zweikomponenten-Spritzgussteil auf, das eine Weichkomponente und eine die Weichkomponente einfassende Hartkomponente umfasst. Unter dem Begriff „einfassend“ wird hierin vorzugsweise verstanden, dass die Hartkomponente die Weichkomponente hält. Vorzugsweise wird die Weichkomponente von der Hartkomponente seitlich eingefasst bzw. gehalten. Dies bedeutet vor zugsweise, dass die Hartkomponente die Weichkomponente seitlich begrenzt, insbesondere dass die Hartkomponente die dynamische Ausdehnung der Weichkomponente seitlich begrenzt.

[0020] Um das Sandwichelement mit den Sensorträgerelementen zu verbinden und einen fluidisch dichten Probenflüssigkeitskanal zu bilden, können Verfahren wie das Vernieten, das Klammern, das Anwenden von Schnapphacken, das Verschweißen, das Verschrauben und/oder das Verkleben angewendet werden.

[0021] Vorzugsweise weisen die zwei Seitenwände jeweils entlang den Seitenwänden verlaufende Dichtlippen auf, welche mit den dem Probenflüssigkeitskanal zugewandten Innenseiten des ersten und zweiten Sensorträgerelements in Kontakt stehen. Dies ermöglicht eine besonders gute Abdichtung des Probenflüssigkeitskanals.

[0022] In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Weichkomponente des Sandwichelements ein Flüssigkeitszulaufteil und ein Flüssigkeitsablaufteil auf, welche jeweils mit dem Pro-

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benflüssigkeitskanal flüssigkeitsleitend verbunden sind. Die Integration der Zu- und Ablaufteile in die Weichkomponente bringt wesentliche Vorteile mit sich, da separate Dichtungen an den Anschlussbereichen vermieden werden können. Dies ermöglicht eine einfachere Fertigung und verbessert gleichzeitig die Abdichtung, die bei Materialübergängen und dem Einsatz separater Dichtungen schwieriger sicherzustellen ist. Vorzugsweise ist das Flüssigkeitszulaufteil und das Flüssigkeitsablaufteil jeweils zur fluidischen Anbindung an ein Analysegerät, vorzugsweise das erfindungsgemäße Analysegerät, eingerichtet.

[0023] In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sandwichmesszelle sind das Flüssigkeitszulaufteil und das Flüssigkeitsablaufteil an verschiedenen, insbesondere an gegenüberliegenden, Seiten der Sandwichmesszelle angeordnet, wobei der Probenflüssigkeitskanal vorzugsweise genau einen vom Flüssigkeitszulaufteil zum Flüssigkeitsablaufteil erstreckten Längsabschnitt aufweist. Dies ermöglicht ein besonders gleichmäßiges Fließverhalten der Probenflüssigkeit und reduziert das Risiko von Ablagerungen oder Verstopfungen.

[0024] In einer alternativen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform sind das Flüssigkeitszulaufteil und das Flüssigkeitsablaufteil an derselben Seite der Sandwichmesszelle angeordnet, wobei der Probenflüssigkeitskanal vorzugsweise zumindest zwei Längsabschnitte und zumindest einen die zwei Längsabschnitte verbindenden Umlenkabschnitt, insbesondere U-Abschnitt, aufweist. Die Anordnung des Zu- und des Ablaufteils auf derselben Seite ermöglicht eine noch einfachere fluidische Anbindung an ein Analysegerät.

[0025] Vorzugsweise haben das Flüssigkeitszulaufteil und das Flüssigkeitsablaufteil jeweils einen Zylinderabschnitt, dessen Mittelachse die Flüssigkeitszulauf- bzw. Flüssigkeitsablaufachse ist. Vorzugsweise weisen das Flüssigkeitszulaufteil und das Flüssigkeitsablaufteil jeweils einem von dem Zylinderabschnitt wegstehenden Ringflansch auf. Vorteilhafterweise ist der Ringflansch zur fluidischen Anbindung an ein Analysegerät eingerichtet.

[0026] In aus dem Stand der Technik bekannten Messzellen sind Zu- und Abläufe oft rechtwinklig zu Probenflüssigkeitskanälen ausgebildet. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Sandwichmesszelle hat sich allerdings herausgestellt, dass sich derartige Umlenkungen der Probenflüssigkeit im Bereich des Flüssigkeitszulaufteils und des Flüssigkeitsablaufteils nachteilig auswirken können. Es hat sich gezeigt, dass ein rechtwinkeliger Zu- bzw. Ablauf zu schlechterem Fließverhalten und Verstopfungen führen kann. Bei biologischen Proben fällt dieser Nachteil besonders stark ins Gewicht, insbesondere bei Blutproben, welche Fibrine enthalten und daher noch stärker zu Verstopfungen neigen.

[0027] Daher ist es bevorzugt, wenn das Flüssigkeitszulaufteil einen Zulaufkanal mit einer Zulaufachse aufweist, wobei die Zulaufachse im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse eines Längsabschnittes des Probenflüssigkeitskanals verläuft.

[0028] Gleichermaßen ist es bevorzugt, wenn das Flüssigkeitsablaufteil einen Ablaufkanal mit einer Ablaufachse aufweist, wobei die Ablaufachse im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse eines Längsabschnittes des Probenflüssigkeitskanals verläuft. Besonders bevorzugt ist es, wenn sowohl die Zulaufachse des Zulaufkanals als auch die Ablaufachse des Ablaufkanals im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse eines Längsabschnittes des Probenflüssigkeitskanals verläuft. Es hat sich gezeigt, dass eine solche Anordnung zu einem besseren Fließverhalten führt und die Gefahr von Verstopfungen erheblich reduziert. Besonders stark ausgeprägt ist dieser Effekt im Bereich des Zulaufs, aber auch im Bereich des Ablaufs hat sich die beschriebene Anordnung als vorteilhaft erwiesen.

[0029] Vorzugsweise sind das erste und das zweite Sensorträgerelement frei von Flüssigkeitsanschlüssen. Anders ausgedrückt ist es bevorzugt, dass die Probenflüssigkeit weder durch das erste Sensorträgerelement noch durch das zweite Sensorträgerelement geleitet wird. Dies erleichtert die Fertigung der Sandwichmesszelle erheblich, insbesondere wenn das Flüssigkeitszulaufteil und das Flüssigkeitsablaufteil in die Weichkomponente integriert sind, wie oben beschrieben.

[0030] In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Flüssigkeitszulaufteil und/oder das Flüs-

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sigkeitsablaufteil jeweils eine Dichtnase auf, welche an einer dem Probenflüssigkeitskanal zugewandten Innenseite des ersten oder des zweiten Sensorträgerelements anliegt, wobei die Zulaufbzw. Ablaufachse in radialer Richtung zur Längsachse des Längsabschnittes des Probenflüssigkeitskanals versetzt ist. Dies ermöglicht eine noch bessere Abdichtung des Probenflüssigkeitskanals und reduziert das Risiko des Auslaufens der Probenflüssigkeit. Gleichzeitig ist keine starke Fluidumlenkung erforderlich, welche das Risiko für Verstopfungen erhöhen würde.

[0031] Wie eingangs dargelegt, ermöglicht die erfindungsgemäße Sandwichmesszelle Messungen besonders kleiner Probenvolumina. Es ist daher bevorzugt, wenn der Probenflüssigkeitskanal ein Volumen von weniger als 100 ul aufweist, bevorzugt weniger als 80 ul, mehr bevorzugt weniger als 60 ul, mehr bevorzugt weniger als 50 ul, insbesondere weniger als 40 ul. Vorzugsweise beträgt das Volumen des Probenflüssigkeitskanals zwischen 10 ul und 100 ul, bevorzugt zwischen 15 ul und 80 ul, mehr bevorzugt zwischen 20 ul und 60 ul, mehr bevorzugt zwischen 25 ul und 50 ul, insbesondere zwischen 30 ul und 40 ul.

[0032] Vorzugsweise hat der Probenflüssigkeitskanal eine Mindestbreite von mehr als 0,1 mm, bevorzugt mehr als 0,2 mm, mehr bevorzugt mehr als 0,3 mm, insbesondere mehr als 0,4 mm. Vorzugsweise beträgt die Mindestbreite von 0,1 mm bis 1,0 mm, mehr bevorzugt von 0,2 mm bis 0,9 mm, mehr bevorzugt von 0,3 mm bis 0,8 mm, insbesondere von 0,4 mm bis 0,7 mm. Vorzugsweise hat der Probenflüssigkeitskanal eine Maximalbreite von weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 4 mm, mehr bevorzugt weniger als 3 mm, insbesondere weniger als 2,5 mm. Vorzugsweise beträgt die Maximalbreite von 1,0 mm bis 5 mm, mehr bevorzugt von 1,5 mm bis 4 mm, mehr bevorzugt von 1,8 mm bis 3 mm, insbesondere von 2 mm, bis 2,5 mm. Die Mindestbreite bezeichnet vorzugsweise die Breite an der schmalsten Stelle des Probenflüssigkeitskanals, die Maximalbreite vorzugsweise die Breite an der breitesten Stelle des Probenflüssigkeitskanals.

[0033] Vorzugsweise hat der Probenflüssigkeitskanal eine Höhe weniger als 3 mm, bevorzugt weniger als 2 mm, mehr bevorzugt weniger als 1,5 mm, mehr bevorzugt weniger als 1 mm, insbesondere weniger als 0,8 mm. Vorzugsweise beträgt die Höhe von 0,1 mm bis 3 mm, bevorzugt von 0,15 mm bis 2 mm, mehr bevorzugt von 0,2 mm bis 1,5 mm, mehr bevorzugt von 0,25 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,3 mm bis 0,8 mm. Vorzugsweise ist die Höhe entlang des gesamten Probenflüssigkeitskanals im Wesentlichen konstant.

[0034] Vorzugsweise hat der Probenflüssigkeitskanal eine Länge von mehr als 24 mm, bevorzugt mehr als 26 mm, mehr bevorzugt mehr als 28 mm, insbesondere mehr als 30 mm. Andererseits ist es bevorzugt, wenn der Probenflüssigkeitskanal eine Länge von weniger als 70 mm, bevorzugt weniger als 60 mm, mehr bevorzugt weniger als 50 mm, insbesondere weniger als 40 mm hat. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Probenflüssigkeitskanal eine Länge von 24 mm bis 70 mm, mehr bevorzugt von 26 mm bis 60 mm, mehr bevorzugt von 28 mm bis 50 mm, insbesondere 30 mm bis 40 mm hat.

[0035] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Probenflüssigkeitskanal im Bereich mindestens eines Sensorelements relativ zu einem Bereich des Probenflüssigkeitskanals ohne Sensorelement verbreitert. Der Probenflüssigkeitskanal kann sich also im Bereich eines Sensorelements erweitern und danach wieder verengen. Eine solche lokale Verbreiterung ermöglicht es, größere Sensorelemente vorzusehen, ohne das Volumen des Probenflüssigkeitskanals und daher das Probenvolumen signifikant zu erhöhen. Dies ist insbesondere bevorzugt, wenn es sich beim dem mindestens einen Sensorelement um ein optisches Sensorelement handelt, da so ein breiteres optisches Fenster gebildet werden kann. Vorzugsweise ist der Probenflüssigkeitskanal im Bereich des mindestens einen Sensorelements an der breitesten Stelle um 20 % bis 200 %, insbesondere von 30 % bis 130 % verbreitert.

[0036] Unter einer Hart- und einer Weichkomponente werden im Rahmen der Erfindung vorzugsweise im Spritzguss verarbeitbare Kunststoffe verstanden, wobei die Hartkomponente eine h6öhere Härte als die Weichkomponente aufweist. Unter der Härte wird vorzugsweise der mechanische Widerstand verstanden, den die jeweilige Komponente der mechanischen Eindringung eines anderen Körpers entgegensetzt. Sofern nicht anders angegeben, bezieht sich die Härte, wie hierin verwendet, auf die Kugeleindruckhärte, vorzugsweise bestimmt nach der Norm DIN EN

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ISO 2039-1:2003-06. Alternativ dazu kann als Härte auch die Shore-Härte, vorzugsweise bestimmt gemäß DIN ISO 48-4:2021-02 oder ASTM D 2240:2015-08, herangezogen werden.

[0037] Geeignete Materialien für die Hartkomponente sind insbesondere jene Kunststoffe, welche im Zuge des Spritzgussverfahrens thermoplastisch verarbeitbar sind, wie z.B. Polycarbonat (PC). Alternativ dazu können auch Kunststoffe oder derer Kombinationen zur Anwendung kommen wie z.B. Polyvinylchlorid (PVC), Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET) Polyoxymethylen (POM), Celluloseacetat (CA), Polystyrol (PS), Polyphenylenether (PPE), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polypropylen (PP), High-Density Polyethylen (HDPE), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVOH), Flüssigkristalline Polymere (LCP) oder auch Polyamide (PA) verschiedener Typen, vorzugsweise Typ 6 (PA6), Typ 11 (PA11) oder Typ 66 (PA66).

[0038] Geeignete Materialien für die Weichkomponente sind insbesondere jene Kunststoffe, welche im Zuge des Spritzgussverfahrens thermoplastisch verarbeitbar sind und zumindest mit einem oder mehreren Kunststoffen der Hartkomponente im Zuge des Spritzgussverfahrens verbunden werden können, wie z.B. Thermoplastische Polyurethane (TPU). Alternativ dazu kann auch Low-Density Polyethylen (LDPE) verwendet werden. Als weitere Alternativen können auch Kunststoffe der Gruppe der Thermoplastische Elastomere (TPE) zur Anwendung kommen, vorzugsweise Thermoplastische Polyamidelastomere (TPA), Thermoplastische Copolyesterelastomere (TPC), Thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis (TPO), Thermoplastische Vulkanisate (TPV) oder Thermoplastische Styrol-Blockcopolymere (TPS).

[0039] Die Sensorträgerelemente weisen vorzugsweise vergleichbare Eigenschaften wie die Hartkomponente auf. Als Materialien können neben den Kunststoffen der Hartkomponente auch Polyethylen (PE), Cycloolefin-Copolymere (COC/COP) oder Polyimid (Pl) verwendet werden. Weiters dienen auch Harze als Sensorträgerelemente, vorzugsweise Polyesterharze (UP) oder Epoxidharze (EP). Alternativ dazu kommen auch Keramiken oder Glas oder eine Verbindung der beschriebenen Materialien in Frage.

[0040] Als besonders gut geeignete Materialien haben sich im Zusammenhang mit der Erfindung Thermoplastisches Polyurethan (TPU) und Polycarbonat (PC) erwiesen. Die Kombination dieser Materialien hat sich als besonders vorteilhaft in Bezug auf die Abdichtung hinsichtlich der Probenflüssigkeit, die Robustheit sowie die Gasabdichtung erwiesen. Zudem eignen sich diese Materialien besonders durch ihre thermischen Eigenschaften für das Zweikomponentenspritzgussverfahren und lassen sich gut miteinander verbinden. Vorzugsweise ist daher die Weichkomponente aus Thermoplastischem Polyurethan (TPU) und/oder die Hartkomponente aus Polycarbonat (PC) gebildet.

[0041] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat die Weichkomponente eine ShoreHärte von weniger als 100 Shore A, bevorzugt weniger als 95 Shore A, mehr bevorzugt weniger als 90 Shore A, insbesondere weniger als 85 Shore A. Vorzugsweise beträgt die Shore-Härte der Weichkomponente von 30 Shore A bis 100 Shore A, bevorzugt von 40 Shore A bis 95 Shore A, mehr bevorzugt von 50 Shore A bis 90 Shore A, insbesondere von 55 Shore A bis 85 Shore A. Vorzugsweise ist die Shore-Härte bestimmt nach der Norm DIN ISO 48-4:2021-02. Alternativ dazu, aber ebenfalls bevorzugt, ist die Shore-Härte bestimmt nach der Norm ASTM D 2240:201508.

[0042] Vorzugsweise hat die Weichkomponente eine Shore-Härte von weniger als 58 Shore D, bevorzugt weniger als 46 Shore D, mehr bevorzugt weniger als 39 Shore D, insbesondere weniger als 33 Shore D. Vorzugsweise beträgt die Shore-Härte der Weichkomponente von 6 Shore D bis 58 Shore D, bevorzugt von 8 Shore D bis 46 Shore D, mehr bevorzugt von 12 Shore D bis 39 Shore D, insbesondere von 14 Shore D bis 33 Shore D. Vorzugsweise weist die Weichkomponente einen geringeren Shore D Härtegrad auf als die Hartkomponente. Vorzugsweise ist die Shore-Härte bestimmt nach der Norm DIN ISO 48-4:2021-02 oder ASTM D 2240:2015-08.

[0043] Vorzugsweise hat die Hartkomponente eine Härte von mehr als 50 MPa H358/30, bevor-

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zugt mehr als 60 MPa H358/30, mehr bevorzugt mehr als 70 MPa H358/30, mehr bevorzugt mehr als 80 MPa H358/30, insbesondere mehr als 90 MPa H358/30. Vorzugsweise beträgt die Härte der Hartkomponente von 50 MPa H358/30 bis 200 MPa H358/30, bevorzugt von 60 MPa H358/30 bis 170 MPa H358/30, mehr bevorzugt von 70 MPa H358/30 bis 140 MPa H358/30, mehr bevorzugt von 80 MPa H358/30 bis 120 MPa H358/30, insbesondere von 90 MPa H358/30 bis 100 MPa H358/30. Vorzugsweise handelt es sich bei den angegebenen Werten um die Kugeleindruckhärte nach DIN EN ISO 2039-1:2003-06. Vorzugsweise ist die Härte bestimmt durch Kugeleindruckversuch nach der Norm DIN EN ISO 2039-1:2003-06.

[0044] Vorzugsweise hat die Hartkomponente eine Shore-Härte von mehr als 39 Shore D, bevorzugt mehr als 46 Shore D, mehr bevorzugt mehr als 58 Shore D, insbesondere mehr als 65 Shore D. Vorzugsweise weist die Hartkomponente einen höheren Shore D Härtegrad auf als die Weichkomponente. Vorzugsweise ist die Shore-Härte bestimmt nach der Norm DIN ISO 484:2021-02 oder ASTM D 2240:2015-08.

[0045] Vorzugsweise weist die Hartkomponente eine größere Härte auf als die Weichkomponente, bevorzugt eine größere Shore-Härte, insbesondere einen größeren Shore D Härtegrad, vorzugsweise bestimmt nach der Norm DIN ISO 48-4:2021-02 oder ASTM D 2240:2015- 08.

[0046] In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein erster thermischer Aktuator an dem ersten Sensorträgerelement und/oder ein zweiter thermischer Aktuator an dem zweiten Sensorträgerelement angeordnet. Dies ermöglicht es, die Probenflüssigkeit sowie auch die Sensorelemente auf eine bestimmte Temperatur zu bringen und/oder bei einer solchen Temperatur zu halten. Besonders bevorzugt ist es, wenn thermische Aktuatoren an beiden Sensorträgerelementen angeordnet sind. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Thermostatisierung beider Sensorträgerelemente und schafft damit besonders reproduzierbarere und einheitliche thermische Bedingungen. Bei den thermischen Aktuatoren kann es sich beispielsweise um Heizwendelsysteme handeln. Vorzugsweise umfassen die thermischen Aktuatoren Temperatursonden. Vorzugsweise ist der erste und/oder der zweite thermische Aktuator dazu eingerichtet, die Probe bei 37 °C zu halten.

[0047] Unter einem Sensorelement wird hierin vorzugsweise eine Messanordnung verstanden, die der Bestimmung von chemischen und/oder physikalischen Parametern der Probenflüssigkeit dienen kann. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Sensorelement um einen ersten Sensor, der zur Messung eines ersten Messparameters eingerichtet ist und beim zweiten Sensorelement um einen zweiten Sensor, der zur Messung eines vom ersten Messparameter verschiedenen zweiten Messparameters eingerichtet ist. Vorzugsweise ist jedes Sensorelement bzw. jeder Sensor genau einem Sensorträgerelement zugeordnet. Es ist daher bevorzugt, dass sich sämtliche Bestandteile eines Sensorelements bzw. eines Sensors auf demselben Sensorträgerelement befinden. Vorzugsweise ist das erste Sensorelement bzw. der erste Sensor daher zur Gänze am ersten Sensorträgerelement angeordnet und es befinden sich keine Bestandteile davon auf dem zweiten Sensorträgerelement. Genauso ist es bevorzugt, dass das zweite Sensorelement bzw. der zweite Sensor zur Gänze am zweiten Sensorträgerelement angeordnet ist und sich keine Bestandteile davon auf dem ersten Sensorträgerelement befinden.

[0048] Vorzugsweise weisen das erste und das zweite Sensorträgerelement jeweils mindestens zwei Sensorelemente auf, bevorzugt jeweils mindestens drei Sensorelemente, mehr bevorzugt jeweils mindestens vier Sensorelemente. Vorzugsweise ist jeweils genau ein Sensorelement zur Messung genau eines Messparameters eingerichtet. Vorzugsweise ist jedes Sensorelement bzw. jeder Sensor genau einem Sensorträgerelement zugeordnet, wie oben beschrieben.

[0049] Die Sensorelemente der erfindungsgemäßen Sandwichmesszelle können für die Messung unterschiedlicher Messparameter eingerichtet sein. Vorzugsweise sind die Messparameter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Blutgasen, insbesondere pO;2 (Sauerstoffpartialdruck), pCO-,2 (Kohlendioxidpartialdruck), pH-Wert, HCOs(Bicarbonat); Elektrolytkonzentrationen, insbesondere Na* (Natrium), K* (Kalium), Ca?* (Kalzium), Cl: (Chlorid), NH4* (Ammonium), Mg?* (Magnesium); Het (Hämatokritwert); Metabolitenkonzentrationen, insbesondere Glu (Glukose), Lac (Laktat), Harnstoff, Kreatinin; Hämoglobinderivate, insbesondere O2Hb (Oxyhämaglobin), HHb (Desoxyhämaglobin), COHb (Carboxyhämaglobin), MetHb (Methämaglobin); Blutgerin-

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nungswerte und Bilirubin.

[0050] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erste Sensorelement und/oder das zweite Sensorelement zur Messung mindestens eines Blutgaswerts eingerichtet, vorzugsweise zur Messung des Sauerstoffpartialdrucks (pO2), des Kohlendioxidpartialdrucks (pCO>»), des pH-Werts und/oder von Bicarbonat (HCOs). Diese Werte können durch Gasaustausch zwischen der Probenflüssigkeit und ihrer Umgebung besonders stark verfälscht werden, was durch die erfindungsgemäße Sandwichmesszelle wie oben dargelegt auf vorteilhafte Art und Weise reduziert wird.

[0051] Es ist besonders bevorzugt, wenn die Sandwichmesszelle Sensorelemente zur Messung von mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei, mehr bevorzugt mindestens vier Blutgaswerte, vorzugsweise ausgewählt aus pO2, pCO>», pH und HCO»s, aufweist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Sandwichmesszelle Sensorelemente zur Messung von pO2, pCO-», pH und HCO>s" auf.

[0052] Vorzugsweise handelt es sich bei den Sensorelementen um elektrische, chemische oder optische Sensoren, oder deren Kombination. Besonders bevorzugt sind mehrere potentiometrische Sensoren mit jonenselektiven Elektroden für die verwendeten Messparameter (z.B. Na*, K*, Ca?*, Cl, H*, Li‘, NHas*, Mg?*, etc., aber auch pCO,2 mit einem Severinghaus-typ Sensor oder Harnstoff mit Urease-Enzym) und mindestens einer Referenzelektrode in Dickschichttechnologie. Die lonenselektiven Elektroden können dabei unter anderem lonophore enthalten, welche die Messionen reversibel binden und so eine Potentialänderung bewirken. Weiters bevorzugt sind amperometrische Sensoren bestehend aus einer Arbeits-, Gegen- und Referenzelektrode (oder auch nur Arbeits- und Gegenreferenzelektrode) für die Bestimmung von Metabolitkonzentrationen oder auch des Sauerstoffpartialdrucks (Clark Sensor). Bei den Metabolitsensoren werden bevorzugt Oxidasen verwendet (z.B. Glukose-Oxidase) die Wasserstoffperoxid bilden, welches dann an der Arbeitselektrode zu Sauerstoff, H* und Elektroden umgewandelt wird. Der dabei entstehende Strom ist dann proportional zur Konzentration des Metaboliten. Damit können z.B. Glukose, Laktat aber auch Kreatinin bestimmt werden. Für die pO2 Messung bevorzugt ist ein optischer Sensor mit einem Farbstoff dessen Fluoreszenz in Abhängigkeit des Sauerstoffparitaldrucks immer mehr unterdrückt wird. Weitere bevorzugte optische Sensoren basieren auf pHFluoreszenzfarbstoffen welche die Intensität proportional zum pH-Wert ändern.

[0053] Bei der Probenflüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um eine Blutprobe (insbesondere Vollblut, Serum oder Plasma), Urin oder Pleuraflüssigkeit.

[0054] Alternativ können auch wässrige Flüssigkeiten zur Kalibration, zum Waschen, zum Reinigen und/oder zur Qualitätskontrolle wie eine Probenflüssigkeit in das Analysegerät eingegeben werden.

[0055] Das erfindungsgemäße Analysegerät zur Analyse einer Probenflüssigkeit weist auf: eine Sandwichmesszelle gemäß der Erfindung, eine Rechen- und Kontrolleinheit zur Analyse der Probenflüssigkeit mit Sensordaten der Sandwichmesszelle.

[0056] Vorzugsweise weist das Analysegerät eine Messzellenaufnahme für die Sandwichmesszelle auf, welche zur Herstellung einer lösbaren fluidischen und elektrischen Verbindung mit der Sandwichmesszelle eingerichtet ist.

[0057] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermessung einer Probenflüssigkeit, insbesondere einer Körperflüssigkeit, vorzugsweise Blut, weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen einer erfindungsgemäßen Sandwichmesszelle, Einleiten der Probenflüssigkeit in den Probenflüssigkeitskanal, und Vermessen der Probenflüssigkeit mit dem ersten und zweiten Sensorelement (bzw. mit den Sensorelementen).

[0058] Sämtliche Merkmale und Ausführungsformen, die hierin in Bezug auf die erfindungsgemäße Sandwichmesszelle beschrieben sind, sind auch für das erfindungsgemäße Analysegerät und das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt.

[0059] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Pro-

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benflüssigkeit vermessen, um mindestens einen, bevorzugt mindestens zwei, mehr bevorzugt mindestens drei, mehr bevorzugt mindestens vier Blutgaswerte zu bestimmen, vorzugsweise ausgewählt aus Sauerstoffpartialdruck (pO2), Kohlendioxidpartialdruck (pCO»), pH-Wert und Bicarbonat (HCOs’).

[0060] Die vorliegende Offenbarung bezieht sich zudem auf ein Verfahren zur Herstellung einer Sandwichmesszelle in einer der oben beschriebenen Ausführungsvarianten, wobei das Sandwichelement durch Zweikomponenten-Spritzguss mit einer Weichkomponente und einer die Weichkomponente einfassenden Hartkomponente gefertigt wird.

[0061] Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert.

[0062] Fig. 1 zeigt eine Explosionsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sandwichmesszelle.

[0063] Fig. 2A zeigt eine Schnittdarstellung der Ausführungsform aus Fig. 1 entlang einer Längsachse des Probenflüssigkeitskanals. Fig. 2B zeigt schematisch einen Längsschnitt derselben Ausführungsform im Bereich des Flüssigkeitszulaufteils.

[0064] Fig. 3 und Fig. 4 zeigen Explosionsansichten alternativer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sandwichmesszelle.

[0065] Fig. 5A und Fig. 5B zeigen schematisch Draufsichten auf das erste bzw. das zweite Sensorträgerelement einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sandwichmesszelle.

[0066] Fig. 6 zeigt schematisch den Aufbau einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Analysegeräts.

[0067] Fig. 1, Fig. 2A und Fig 2B zeigen eine erste Ausführungsform einer Sandwichmesszelle 1 zur Vermessung einer Probenflüssigkeit, insbesondere einer Körperflüssigkeit, vorzugsweise Blut. Die Sandwichmesszelle 1 weist ein erstes Sensorträgerelement 2 und ein zweites Sensorträgerelement 3 auf. Am erstes Sensorträgerelement 2 und am zweiten Sensorträgerelement 3 sind jeweils Sensorelemente 4a-4l zur Vermessung der Probenflüssigkeit angeordnet. Zwischen dem ersten Sensorträgerelement 2 und dem zweiten Sensorträgerelement 3 ist ein Sandwichelement 5 angeordnet. Die Sensorträgerelemente 2, 3 und das Sandwichelement 5 bilden die Wände eines Probenflüssigkeitskanals 6. Als Sandwichelement 5 ist ein ZweikomponentenSpritzgussteil mit einer Weichkomponente 7 und einer die Weichkomponente 7 einfassenden Hartkomponente 8 vorgesehen. Die Weichkomponente 7 weist zwei Seitenwände 9a, 9b auf, welche jeweils zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorträgerelement 2, 3 angeordnet sind und den Probenflüssigkeitskanal 6 seitlich begrenzen. Oben und unten ist der Probenflüssigkeitskanal 6 durch die Innenseiten der Sensorträgerelemente 2, 3 begrenzt. Die zwei Seitenwände 9a, 9b weisen jeweils entlang den Seitenwänden 9a, 9b verlaufende Dichtlippen 10a, 10b auf, welche mit den dem Probenflüssigkeitskanal 6 zugewandten Innenseiten des ersten Sensorträgerelements 2 und des zweiten Sensorträgerelements 3 in Kontakt stehen, um eine gute Abdichtung des Probenflüssigkeitskanals 6 sicherzustellen. Die Sensorelemente 4a-4| sind auf den dem Probenflüssigkeitskanal 6 zugewandten Innenseiten der Sensorträgerelemente 2, 3 angeordnet, sodass sie mit einer in den Probenflüssigkeitskanal 6 eingeleiteten Probenflüssigkeit in Kontakt treten.

[0068] In der gezeigten Ausführungsform weist die Weichkomponente 7 des Sandwichelements 5 ein Flüssigkeitszulaufteil 11 und ein Flüssigkeitsablaufteil 12 auf, welche jeweils mit dem Probenflüssigkeitskanal 6 flüssigkeitsleitend verbunden sind. Das Flüssigkeitszulaufteil 11 und das Flüssigkeitsablaufteil 12 weisen einen Zulaufkanal 13 mit einer Zulaufachse 13a und einen Ablaufkanal 14 mit einer Ablaufachse 14a auf, die jeweils im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse 16c eines Längsabschnittes 16 des Probenflüssigkeitskanals 6 verlaufen. Das Flüssigkeitszulaufteil 11 und das Flüssigkeitsablaufteil 12 haben jeweils einen Zylinderabschnitt 11a, 12a, dessen Mittelachse die Zulaufachse 13a bzw. die Ablaufachse 14a ist und weisen jeweils

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einen von dem Zylinderabschnitt 11a, 12a wegstehenden Ringflansch 15a, 15b auf. Der Probenflüssigkeitskanal 6 ist im Bereich der Sensorelemente 4a, 4b relativ zu einem Bereich des Probenflüssigkeitskanals 6 ohne Sensorelement verbreitert. An den Sensorträgerelementen 2, 3 ist jeweils ein thermischer Aktuator 17, 18 angeordnet.

[0069] Bei der in Fig. 2A gezeigten Ausführungsform weist das Flüssigkeitszulaufteil 11 eine Dichtnase 19 auf, welche im Detail in Fig. 2B dargestellt ist. Die in Fig 2B gezeigte Dichtnase 19 liegt auf einer dem Probenflüssigkeitskanal 6 zugewandten Innenseite des zweiten Sensorträgerelements 3 an, wobei die Zulaufachse 13a in radialer Richtung zur Längsachse 16c des Längsabschnittes 16 des Probenflüssigkeitskanals 6 versetzt ist.

[0070] Die in der Fig. 3 gezeigte Ausführungsform entspricht der Ausführungsform von Fig. 1, wobei der Probenflüssigkeitskanal 6 eine seitliche Ausbuchtung 20 aufweist. Die Ausbuchtung 20 kann für ein zusätzliches Sensor- bzw. Referenzsensorelement genutzt werden. Beispielsweise kann die seitlichen Ausbuchtung 20 mit einem vorzugsweise gelförmigen Referenzelektrolyten gefüllt sein, in dem eine Referenzelektrode angeordnet ist, die für potentiometrische Messungen benutzt werden kann. In der gezeigten Ausführungsform ist der Probenflüssigkeitskanal 6 nur im Bereich des Längsabschnittes 16 sowohl oben als auch unten durch die Innenseiten der Sensorträgerelemente 2, 3 begrenzt. Im Bereich der Ausbuchtung 20 ist der Probenflüssigkeitskanal 6 oben durch die Hartkomponente 8 des Zweikomponenten-Spritzgussteils begrenzt, während er unten durch das zweite Sensorträgerelement 3 begrenzt ist. In der gezeigten Ausführungsform ist im Bereich der Ausbuchtung 20 zudem ein nach oben gerichteter Anschluss 21 vorgesehen, welcher einen Zugang zu einem in der Ausbuchtung vorgesehenen Sensorelement bzw. einer darin vorgesehenen Referenzelektrode ermöglicht.

[0071] In den in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Ausführungsformen sind das Flüssigkeitszulaufteil 11 und das Flüssigkeitsablaufteil 12 an gegenüberliegenden Seiten der Sandwichmesszelle 1 angeordnet, wobei der Probenflüssigkeitskanal 6 genau einen vom Flüssigkeitszulaufteil 11 zum Flüssigkeitsablaufteil 12 erstreckten Längsabschnitt 16 aufweist. In der alternativen, in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform sind das Flüssigkeitszulaufteil 11 und das Flüssigkeitsablaufteil 12 an derselben Seite der Sandwichmesszelle 1 angeordnet. Der Probenflüssigkeitskanal 6 weist dabei zwei Längsabschnitte 16a, 16b und einen die zwei Längsabschnitte 16a, 16b verbindenden Umlenkabschnitt auf, der als U-Abschnitt 22 ausgeführt ist. In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist der Probenflüssigkeitskanal 6 nur im Bereich des ersten Längsabschnittes 16a sowohl oben als auch unten durch die Innenseiten der Sensorträgerelemente 2, 3 begrenzt. Im Bereich des U-Abschnitts 22 und des zweiten Längsabschnittes 16b ist der Probenflüssigkeitskanal 6 oben durch die Hartkomponente 8 des Zweikomponenten-Spritzgussteils begrenzt, während er unten durch das zweite Sensorträgerelement 3 begrenzt ist. Folglich sind die Sensorelemente 4a, 4b des ersten Sensorträgerelements 2 nur im Bereich des ersten Längsabschnittes 16a des Probenflüssigkeitskanals 6 angeordnet, da sie dort mit der in den Probenflüssigkeitskanal 6 eingeleiteten Probenflüssigkeit in Kontakt treten können.

[0072] Aus Fig. 5A und Fig. 5B kann eine beispielhafte Aufteilung von Sensorelementen auf den Sensorträgerelementen 2, 3 entnommen werden. In der in Fig. 5A gezeigten Ausführungsform besteht die Sensorstrecke des ersten Sensorträgerelements 2 aus optischen Sensoren 24a, 24b zur Messung von pO-; (Sauerstoffpartialdruck) oder pCO2 (Kohlendioxidpartialdruck) und Metaboliten-sensitiven Sensoren 25a, 25b zur Messung von Glukose und Laktat. Die Sensorstrecke des zweiten Sensorträgerelements 3, wie in Fig. 5B gezeigt, umfasst lonen-sensitive Sensoren 26a-26f zur Messung von Elektrolytkonzentrationen, insbesondere Na* (Natrium), K" (Kalium), Ca?" (Kalzium), CI: (Chlorid), NH4* (Ammonium), pH-Wert oder Mg?* (Magnesium) und Sensorkontakten zur Leitwertmessung 27a-27d zur Messung von Het (Hämatokritwert).

[0073] Fig. 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Analysegeräts 28 zur Analyse einer Probenflüssigkeit. Das Analysegerät 28 weist die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Sandwichmesszelle 1 auf. Die Sensordaten der Sandwichmesszelle 1 werden an eine Rechen- und Kontrolleinheit 29 zur Analyse der Probenflüssigkeit übertragen. Das Analysegerät 28 weist eine Messzellenaufnahme 30 für die Sandwichmesszelle 1 auf, welche eine lösbare fluidische und elektrische Ver-

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bindung mit der Sandwichmesszelle 1 ermöglicht. Die Bewegung der Flüssigkeiten im Analysegerät 28 erfolgt durch Flüssigkeitspumpen 31a, 31b, welche durch die Rechen- und Kontrolleinheit 29 gesteuert werden. Zur Durchführung einer Messung wird eine zu analysierende Probenflüssigkeit über eine Probeneingabevorrichtung 32 eingeführt. Die Steuerung der Probeneingabevorrichtung erfolgt durch das Benutzerinterface 33 und in weiterer Folge durch die Rechenund Kontrolleinheit 29. Die Probeneingabevorrichtung 32 enthält einen vorzugsweise beweglichen Probenbehälterverbinder 37. Über den Probenbehälterverbinder 37 können beispielsweise Probenflüssigkeiten aus Spritzen, Kapillaren und/oder Blutentnahmeröhrchen aufgenommen und über das Flüssigkeitszulaufteil 11 in den Probenflüssigkeitskanal 6 geleitet werden, wo sie mit den Sensorelementen 4a-4l in Kontakt tritt. Das Signal der Sensorelemente 4a-4l wird auf die Rechen- und Kontrolleinheit 29 übertragen, ausgewertet und über ein Benutzerinterface 33, beispielsweise umfassend ein Display, ausgegeben. Die Probenflüssigkeit wird aus dem Probenflüssigkeitskanal 6 über das Flüssigkeitsablaufteil 12 abtransportiert und in ein Abwurfbehältnis 34 geführt. Gegebenenfalls kann vor, während und/oder nach der Messung eine Kalibrierung und/oder Spülung mit einer internen Betriebslösungen erfolgen, wobei die interne Betriebslösung mit Hilfe eines beweglichen Mehrwegventils 35 aus verschiedenen internen Betriebslösungsbehältnissen 36a-36e ausgewählt werden kann. Im Speziellen richten sich die fluidischen Wege der internen Betriebslösungen der Betriebslösungsbehältnissen 36a-36e anhand des Bedarfs, wonach die Lösungen über das Mehrwegventil 35 und die Flüssigkeitspumpe 31a, 31b direkt in das Abwurfbehältnis 34 und/oder über die Probeneingabevorrichtung 32 und die Sandwichmesszelle 1 in das Abwurfbehältnis 34 und/oder über die Probeneingabevorrichtung 32 in das Abwurfbehältnis geführt werden können. Sofern die internen Betriebslösungen über die Sandwichmesszelle 1 geführt werden, können die internen Betriebslösungen zur Spülung der fluidischen Wege, im Speziellen des Probenflüssigkeitskanals 6 und/oder der Probeneingabevorrichtung 32, vorzugsweise des Probenbehälterverbinders 37 dienen. Weiters können die internen Betriebslösungen zur Kalibration und/oder zur Qualitätskontrolle der Sensorelemente 4a-41l dienen.

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BEZUGSZIFFERNLISTE:

1 Sandwichmesszelle

2 erstes Sensorträgerelement 3 zweites Sensorträgerelement 4a-| Sensorelement

5 Sandwichelement

6 Probenflüssigkeitskanal

7 Weichkomponente

8 Hartkomponente

9a,‚,b Seitenwand

10a,b Dichtlippe

11 Flüssigkeitszulaufteil

11a Zylinderabschnitt des Flüssigkeitszulaufteils 12 Flüssigkeitsablaufteil

12a Zylinderabschnitt des Flüssigkeitsablaufteils 13 Zulaufkanal

13a Zulaufachse

14 Ablaufkanal

14a Ablaufachse

15a,b Ringflansch

16,16a,b Längsabschnitt

16c Längsachse

17 erster thermischer Aktuator 18 zweiter thermischer Aktuator 19 Dichtnase

20 Ausbuchtung

21 Anschluss

22 U-Abschnitt

24a,b optischer Sensor

25a,b Metaboliten-sensitiver Sensor 26a-f lonen-sensitiver Sensor 27a-d Sensorkontakt zur Leitwertmessung 28 Analysegerät

29 Rechen- und Kontrolleinheit 30 Messzellenaufnahme

31a,b Flüssigkeitspumpe

32 Probeneingabevorrichtung 33 Benutzerinterface

34 Abwurfbehältnis

35 Mehrwegventil

36a-e Betriebslösungsbehältnis

37 Probenbehälterverbinder

Claims (15)

A ‚hes AT 528 016 B1 2025-09-15 Ss N Patentansprüche

1. Sandwichmesszelle (1) zur Vermessung einer Probenflüssigkeit, insbesondere einer Körper-

flüssigkeit, vorzugsweise Blut, aufweisend:

ein erstes Sensorträgerelement (2), an dem zumindest ein erstes Sensorelement (4a, 4b) zur Vermessung der Probenflüssigkeit angeordnet ist,

ein zweites Sensorträgerelement (3), an dem zumindest ein zweites Sensorelement (4c4l) zur Vermessung der Probenflüssigkeit angeordnet ist,

ein Sandwichelement (5) zwischen dem ersten Sensorträgerelement (2) und dem zweiten Sensorträgerelement (3),

einen Probenflüssigkeitskanal (6), welcher von dem ersten Sensorträgerelement (2), dem zweiten Sensorträgerelement (3) und dem Sandwichelement (5) begrenzt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

als Sandwichelement (5) ein Zweikomponenten-Spritzgussteil mit einer Weichkomponente (7) und einer die Weichkomponente (7) einfassenden Hartkomponente (8) vorgesehen ist,

wobei die Weichkomponente (7) zwei Seitenwände (9a, 9b) aufweist, welche jeweils zwischen dem ersten Sensorträgerelement (2) und dem zweiten Sensorträgerelement (3) angeordnet sind und den Probenflüssigkeitskanal (6) seitlich begrenzen.

2. Sandwichmesszelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Seitenwände (9a, 9b) jeweils entlang den Seitenwänden (9a, 9b) verlaufende Dichtlippen (10a, 10b) aufweisen, welche mit den dem Probenflüssigkeitskanal (6) zugewandten Innenseiten des ersten Sensorträgerelements (2) und des zweiten Sensorträgerelements (3) in Kontakt stehen.

3. Sandwichmesszelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Weichkomponente (7) des Sandwichelements (5) ein Flüssigkeitszulaufteil (11) und ein Flüssigkeitsablaufteil (12) aufweist, welche jeweils mit dem Probenflüssigkeitskanal (6) flüssigkeitsleitend verbunden sind.

4. Sandwichmesszelle (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitszulaufteil (11) und das Flüssigkeitsablaufteil (12)

i. an verschiedenen, insbesondere an gegenüberliegenden, Seiten der Sandwichmesszelle (1) angeordnet sind, wobei der Probenflüssigkeitskanal (6) vorzugsweise genau einen vom Flüssigkeitszulaufteil (11) zum Flüssigkeitsablaufteil (12) erstreckten Längsabschnitt (16) aufweist, oder

il. an derselben Seite der Sandwichmesszelle (1) angeordnet sind, wobei der Probenflüssigkeitskanal (6) vorzugsweise zumindest zwei Längsabschnitte (16a, 16b) und zumindest einen die zwei Längsabschnitte (16a, 16b) verbindenden Umlenkabschnitt, insbesondere U-Abschnitt (22), aufweist.

5. Sandwichmesszelle (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitszulaufteil (11) einen Zulaufkanal (13) mit einer Zulaufachse (13a) aufweist, wobei die Zulaufachse (13a) im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse (16c) eines Längsabschnittes (16) des Probenflüssigkeitskanals (6) verläuft.

6. Sandwichmesszelle (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitsablaufteil (12) einen Ablaufkanal (14) mit einer Ablaufachse (14a) aufweist, wobei die Ablaufachse (14a) im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse (16c) eines Längsabschnittes (16) des Probenflüssigkeitskanals (6) verläuft.

7. Sandwichmesszelle (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkeitszulaufteil (11) und/oder das Flüssigkeitsablaufteil (12) jeweils eine Dichtnase (20) aufweist, welche an einer dem Probenflüssigkeitskanal (6) zugewandten Innenseite des ersten Sensorträgerelements (2) oder des zweiten Sensorträgerelements (3) anliegt, wobei die Zulauf- (13a) bzw. Ablaufachse (14a) in radialer Richtung zur Längsachse (16c) des Längsabschnittes (16) des Probenflüssigkeitskanals (6) versetzt ist.

8. Sandwichmesszelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenflüssigkeitskanal (6) ein Volumen von weniger als 100 ul aufweist.

9. Sandwichmesszelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenflüssigkeitskanal (6) im Bereich mindestens eines Sensorelements (4a-4l) relativ zu einem Bereich des Probenflüssigkeitskanals (6) ohne Sensorelement verbreitert ist.

10. Sandwichmesszelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Weichkomponente (7) aus Thermoplastischem Polyurethan (TPU) und/oder die Hartkomponente (8) aus Polycarbonat (PC) gebildet ist.

11. Sandwichmesszelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster thermischer Aktuator (17) an dem ersten Sensorträgerelement (2) und/oder ein zweiter thermischer Aktuator (18) an dem zweiten Sensorträgerelement (3) angeordnet ist.

12. Sandwichmesszelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensorelement (4a, 4b) und/oder das zweite Sensorelement (4c-4l) zur Messung mindestens eines Blutgaswerts eingerichtet ist, vorzugsweise zur Messung des Sauerstoffpartialdrucks (pO2), des Kohlendioxidpartialdrucks (pCO>»), des pH-Werts und/oder von Bicarbonat (HCOs).

13. Analysegerät (28) zur Analyse einer Probenflüssigkeit, aufweisend: eine Sandwichmesszelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, eine Rechen- und Kontrolleinheit (29) zur Analyse der Probenflüssigkeit mit Sensordaten der Sandwichmesszelle (1).

14. Verfahren zur Vermessung einer Probenflüssigkeit, insbesondere einer Körperflüssigkeit, vorzugsweise Blut, aufweisend die Schritte: Vorsehen einer Sandwichmesszelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, Einleiten der Probenflüssigkeit in den Probenflüssigkeitskanal (6), und Vermessen der Probenflüssigkeit mit dem ersten und zweiten Sensorelement (4a-4)).

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenflüssigkeit vermessen wird, um mindestens einen Blutgaswert zu bestimmen, vorzugsweise ausgewählt aus Sauerstoffpartialdruck (pO2), Kohlendioxidpartialdruck (pCO2), pH-Wert und Bicarbonat (HCOs)).

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen