CH650860A5

CH650860A5 - Analysengeraet fuer die messung von parametern einer fluidprobe.

Info

Publication number: CH650860A5
Application number: CH2886/81A
Authority: CH
Inventors: Melvin S Weinberg; D Cormier Alan D Alan
Original assignee: Allied Corp
Priority date: 1980-05-05
Filing date: 1981-05-04
Publication date: 1985-08-15
Also published as: DE3116321C2; DK157046B; US4361539A; GB2076969A; IT1144332B; FR2481805A1; IT8167606A0; GB2076969B; CA1154092A; FR2481805B1; DK157046C; DE3116321A1; DK197981A

Description

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Blutgas-Analysengeräts;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Rückseite des Geräts gemäss Figur 1;

Figur 3 eine auseinandergezogene Vorderansicht von Teilen des Geräts gemäss Figur 1;

Figur 4 eine perspektivische Vorderansicht einer Unteranordnung von Zellenkörper und Elektordenbuchsen;

Figur 5A eine Seitenansicht des Zellenkörpers;

Figur 5B einen schematischen Schnitt durch den Zellenkörper unter Darstellung des Probenströmungspfades;

Figur 6 einen Schnitt durch einen Drehschieber in Eichstellung;

Figur 7A eine auseinandergezogene Rückansicht von Heizblöcken und von einer Montageplatte;

Figur 7B ein Schaltbild für eine Heizung;

Figur 8 einen Schnitt durch einen Heizblock unter Darstellung von Einzelheiten eines Probenvorwärmers;

Figur 9 eine auseinandergezogene Vorderansicht von Teilen des Gerätes gemäss Figur 1, bei dem der Zellenkörper und die Heizblöcke zusammengesetzt sind;

Figur 10A einen Schnitt durch den Zellenkörper unter Darstellung des Probenströmungspfades;

5 Figur 10B einen vergrösserten Schnitt durch einen Teil des Probenströmungspfades gemäss Figur 10A;

Figur 11 eine Schemaansicht zur Darstellung der Anbringungsorte von Ortsfühlern am Probenströmungspfad des Geräts gemäss Figur 1;

10 Figuren 12 und 13 Schemaansichten ähnlich wie Figur 11, die zwei Wege für eine kleinere Analysenprobe erkennen lässt;

Figur 14 eine Schemaansicht gemäss Figur 11 zur Darstellung des Spülfluid-Strömungspfades; und

Figur 15 eine Schemaansicht ähnlich wie Figur 11, die den 15 Strömungspfad des Eichfluids in einem der Eichzustände verdeutlicht.

Figur 1 zeigt ein Blutgasanalysengerät mit einem Gehäuse 10, das ein vorderes Sichtfenster 12 aufweist und in dessen einem Ende eine p02-Elektrodenanordnung 14 sowie eine pH-20 Elektrodenanordnung 16 steckt. Wie in der Rückansicht des Gerätes gemäss Figur 2 dargestellt, stecken im anderen Ende des Gehäuses 12 einepC02-Elektrodenanordnung 18 und eine Bezugselektrodenanordnung 20. Das Gerät weist eine Probeneinlassöffnung 22 in einer Endfläche unter den Koh-25 lendioxid-Elektrodenanordnung 18 und eine Auslassöffnung 24 in seiner Rückwand auf. Ferner ragt eine Ventilachse 26 aus der Rückwand des Gerätes. In der Deckfläche des Gerätes ist ein Fenster 28 vorgesehen, durch welches Licht in eine im Gehäuse 10 vorgesehene Durchström-Probenzelle 30 fällt. 30 An jeder Seite des Sichtfensters 12 ist eine Kammer vorgesehen, die durch eine Füllkappe 32 verschlossen ist und die Wasser zur Befeuchtung der Eichgase sowie für die Eichung jeder Gaselektrode enthalten. An der linken Seite des Gerätes sind Öffnungen 34,35,36 und 37 zum Anschliessen der Eich-35 fluidquellen vorgesehen.

Weitere Einzelheiten des Analysengeräts sind anhand von Figur 3 erkennbar. Die Durchströmzelle 30 ist aus einem durchsichtigen, farblosen Stoff, beispielsweise Acrylglas, hergestellt und weist vier Buchsen 40,42,44 und 46 auf, die alle 4o aus dem gleichen Material bestehen und leckdicht mit dem Körper der Durchströmzelle 30 verbunden sind. Die Rückwand 48 der Durchströmzelle 30 ist mit einer reflektierenden Beschichtung versehen, die in Verbindung mit dem lichtdurchlässigen Fenster 28 die zu analysierende Probe besser 45 sichtbar machen, welche sich in dem durch die Durchströmzelle 30 verlaufenden Strömungspfad 50 befindet. Man erkennt anhand der perspektivischen Darstellung von Figur 4, sowie anhand der Seitenansicht von Figur 5A und der schematischen Schnittansicht gemäss Figur 5B, dass sich der Strö-50 mungspfad von einer Einlassöffnung 52 mit einem Durchmesser von etwa 0,7 mm als erster Kanalabschnitt 54 unter einem Winkel von etwa 50° nach oben zu einem Fühlerraum 56 erstreckt, der einen Einlassdurchmesser von etwa 2,8 mm und eine Tiefe von etwa 1,3 mm aufweist. Der Strömungspfad 55 verläuft weiter durch einen zweiten Kanalabschnitt 58, der nach oben unter einem Winkel von etwa 30° geneigt ist und in einen zweiten Fühlerraum 60 mit einem Öffnungsdurchmesser von etwa 4 mm und einer Tiefe von etwa 2,3 mm führt. Der Strömungspfad verläuft weiter durch einen dritten 60 Kanalabschnitt 62, der unter einem Winkel von etwa 50° nach oben in eine Zylinderkammer 64 führt, in der ein Strömungssteuerventilkörper 66 mit einer Durchgangsbohrung 68 sitzt. Danach verläuft der Strömungspfad durch einen Kanalabschnitt 70 in einen dritten Fühlerraum 72, der eine Öffnung 65 von etwa 3,5 mm Durchmesser und eine Tiefe von etwa 2,5 mm besitzt. Ferner verläuft der Strömungsweg durch Kanalabschnitte 74 und 76, die an ihrer Übergangsstelle eine Spitze 77 aufweisen und in eine Bezugselektrodenöffnung 78

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von 0,8 mm Länge münden. Die Spitze 77 liegt am Übergang tung 148 dar, die alle ein Teil der elektrischen Leitfähigkeits-der Kanalabschnitte 74 und 76 etwa 1 mm über der Bezugs- Probenort-Messung darstellen.

elektrodenöffnung 78. Durch Kanalabschnitte 80 und 82 ver- Man erkennt in Figur 3 ferner die Vorderwand des Gerä-läuft der Strömungspfad schliesslich zu einer in der Rück- tes, die ein durchsichtiges Kunststoffteil 150 (aus Acrylglas) wand 48 der Durchströmzelle 30 vorgesehenen Auslassöff- 5 aufweist, in der ein Sichtfenster 12 gebildet ist. An beiden Sei-nung 83. Die Einlässe der Fühlerräume 56 und 72 münden in ten des Sichtfensters 12 sind Befeuchtungskammern 152 bzw. der ebenen Zellenfläche 84, während die Einlässe der Fühler- 154 vorgesehen, die jeweils durch eine Füllkappe 32 ver-räume 60 und 70 in der gegenüberliegenden, ebenen Zellenflä- schlössen sind. Von der Öffnung 37 einströmendes Eichgas ge-che 86 angeordnet sind. Der Durchmesser jedes Kanalab- langt durch eine Leitung 156 in die Befeuchtungskammer 152 schnitts beträgt etwa 0,7 mm. Der Abstand der beiden Zellen- 10 und strömt weiter durch eine Leitung 158, die durch eine Boh-flächen 84 und 86 beträgt etwa 13 mm. Das Innenvolumen rung 160 im Heizblock 100 führt. Von der Öffnung 36 strömt des Probenströmungspfades von der Einlassöffnung 52 zur ein zweites Eichgas durch eine Leitung 162 in die Befeuch-Auslassöffnung 83 in der Rückwand der Durchströmzelle 30 tungskammer 154 und von dieser durch eine in einer Bohrung beträgt etwa 55 jxl. 166 im Heizblock 102 liegende Leitung 164. Die Temperatur

15 des Befeuchtungswassers in jeder der Befeuchtungskammern Es sind zwar die verschiedensten Fluidsteuerungen ver- 152 und 154 wird genau auf der stabilen Gerätetemperatur gewendbar, als besonders zweckmässig hat sich jedoch ein halten, die durch die Temperatur der Heizblöcke 100 und 102 Drehschieber gemäss US-Patentanmeldung 104 296 erwiesen, bestimmt wird, da das Acrylglasteil 150 an den Vorderflächen Gemäss Figur 4 weist der Absperrkörper 66 eine Durchgangs- der Heizblöcke anliegt. Die Gasströmungsgeschwindigkeit bohrung 68 auf. Ausserdem sind in dem Absperrkörper 66 20 durch jede Kammer lässt sich durch Beobachtung der Blasen vier Eichkanäle 88 vorgesehen, von denen Figur 6 zwei im in den Befeuchtungskammern 152 und 154 steuern.

Schnitt zeigt. Jeder Eichkanal 88 erstreckt sich bis zu einer Gemäss Figur 9 sind die Buchsen 40 und 42 durch die

Öffnung 90 in der Zylinderfläche des Absperrkörpers 66. Jede Elektrodenbohrungen 120 und 122 im Heizblock 100 und die Öffnung 90 ist durch einen eingeschlossenen O-Ring 92 sowie Buchsen 44 und 46 durch die Bohrungen 116 und 118 im eine Halteplatte 94 abgedichtet, die mit Hilfe eines Befesti- 25 Heizblock 102 eingesetzt. Gemäss Figur 10A sind die 02-gungselements 96, vorzugsweise einer Schraube, befestigt ist. Elektrodenanordnung 14, ein Halteelement 170 und eine Ela-Figur 3 zeigt an jeder Seite der Zelle 30 einen Heizblock stomerdichtung 172 durch die Buchse 40 gesteckt und in dem 100 bzw. 102 aus Aluminium, von denen jeder eine ebene Flä- Fühlerraum 56 der Durchströmzelle 30 in Stellung gebracht, che 104 aufweist, die zur Wärmeübertragung an die entspre- In ähnlicher Weise sind die C02-Elektrodenanordnung 18, chende ebene Fläche 84 bzw. der 86 der Zelle 30 geklemmt ist. 30 die pH-Elektrodenanordnung 16 und die Bezugselektrode 20 An die Vorderseite jedes Heizblocks ist eine Heizungsplatte in den Fühlerräumen 60,72 und 78 installiert. Jeder kugelför-106 mit Anschlussverbindungen 108 angebracht. Eine ge- mige Fortsatz 174 einer Elektrodenanordnung liegt dabei in meinsame Montageplatte 110 gemäss Figur 7 ist mit der seinem zugehörigen Fühlerraum, wobei die Elastomerdich-

Rückseite der Heizblöcke 100 bzw. 102 verschraubt. Eine tung 172 den Fühlerraum abdichtet. Eine Druckfeder drückt Temperatursteuersonde 112 sitzt in einer Vertiefung 114 des 35 jede der Elektroden in axialer Richtung gegen die Dichtung. Heizblocks 102 zwischen Elektrodenbuchsenbohrungen 116 Jeder Einlasskapillarkanalabschnitt erstreckt sich gemäss den und 118. Ähnliche Elektrodenbuchsenbohrungen 120 und Figuren 10A und 10B unter einer Neigung nach oben und 122 sind in dem Heizblock 100 vorgesehen. mündet in einer Einlassöffnung 173, die am Übergang von

Gemäss Figur 7B ist der die Temperatursteuersäule 112 der Hohlraumfläche 176 und der ebenen Wandfläche liegt, an bildende Messthermistor in eine Brückenschaltung 113 ge- 40 der die Elastomerdichtung 172 angeordnet wird. Jeder Ausschaltet, die eine geregelte Spannung von einer Bezugspan- lasskapillarkanal verläuft von einer Auslassöffnung 175, die nungsquelle 111 erhält. Abgeglichene Spannungsverstärker in der Oberseite des Fühlerraums vorgesehen ist, schräg nach 115 A und 115B speisen eine Stromverstärkerschaltung 117, oben. Jeder Fühlerraum ist so bemessen, dass der gesamte die einen Leistungstransistor 119 steuert, der seinerseits den pH-empfindliche Teil 177 des kugelförmigen Fortsatzes 174 Stromfluss durch die Heizplatten 106 steuert. Über einen Wi- 45 in dem Fühlerraum liegt und zur Gänze einer auf dem Strö-derstand 121 wird eine Rückkopplungsschleife gebildet und mungspfad befindlichen Probe ausgesetzt wird, wobei der durch ein Grobeinstellungspotentiometer 123 sowie ein Fein- Umfang des kugelförmigen Fortsatzes 174 einen Abstand von einstellungspotentiometer 125 wird eine Bezugsspannung er- etwa 0,5 mm zur Hohlraumwand 176 aufweist, während die zeugt. Ein Temperaturanzeiger 127 ist über einen elektroni- Spitze des kugelförmigen Fortsatzes 174 einen Abstand von sehen Schalter 129 an die Schaltung angeschlossen. Die Heiz- so etwa 1,5 mm zur Basis des Hohlraums hat. Probenflüssigkeit platten 106 sind parallel an eine Proporitonalsteuerung ver- strömt von unten nach oben durch den Strömungspfad und drahtet, welche die Temperatur der Heizblöcke 100 und 102 damit um und über die gesamte Messfläche 177 der Messelek-regelt. Ein Ausschnitt 124 bildet eine Sicherung vor Über- trode, wobei die Analysenkammer ein minimales Volumen hitzung. aufweist, was zusammen mit dem geneigten Kapillarkanal-

In der in Figur 8 erkennbaren Bohrung 126 des Heiz- ss Durchströmpfad das Festhalten von Spüllösung oder Problocks 102 ist ein Probenvorwärmer 130 untergebracht, der benflüssigkeit in dem Fühlerraum reduziert. Die an der Obereine Aluminiumbuchse 132, einen konischen Fitting 134 aus seite jedes Fühlerraums vorgesehene Auslassöffnung 175 ist rostfreiem Stahl und ein ebenfalls aus rostfreiem Stahl beste- in einer Ausführung durch eine Nut 178 erweitert, um mögli-hendes Durchgangsrohr 136 aufweist. Eine auf der Aussenflä- cherweise eingeschlossenes Gas zusätzlich abzuleiten.

che der Aluminiumbuchse 132 vorgesehene Epoxidharzbe- «> Auf der Oberseite der Heizblöcke 100 und 102 ist auf einer Schichtung mit hohem elektrischen Widerstand isoliert die elektrischen Isolierplatte 190 ein Reinigungslösungs-Vorwär-Buchse 132 vom Heizblock 102. Eine Elastomerdichtung 138 mer 192 montiert. Ahnliche Pufferlösungs-Vorwärmer 194 sitzt im Heizblock 102 und dichtet das konische Ende des Fit- und 196 sind an den Bodenflächen der Blöcke 100 bzw. 102 tings 134 ab. An der Aussenfläche des Heizblocks 102 ist eine montiert. Eine glasfaserisolierte Muffe 198 liegt über der Isolierplatte 140 angeschraubt. Eine Klemmplatte 142 be- 65 Oberwand, der Rückwand und der Bodenwand und ist im rührt eine unbeschichtete Fläche 144 der Aluminiumbuchse Gehäuse 10 untergebracht. Auf diese Weise stabilisieren die 132 und stellt über ein Befestigungselement 146, vorzugsweise auf37 °C gehaltenen Aluminium-Heizblöcke 100 und 102 die eine Schraube, eine elektrische Verbindung zu einer Fühlerlei- Temperatur der Durchströmzelle 30, der zur Gasaufbereitung

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dienenden Befeuchtungskammern 152 und 154 und der Vor- 120 |il Blut zum Vorwärmer 130 saugt. Die Leitfähigkeit der wärmer 192,194 und 196 in einem Gerät, das etwa 15 cm Blutprobe geht als Widerstand eines Schaltkreises ein, der dei lang, etwa 8 cm hoch und etwa 6 cm breit ist. Die Heizblöcke Vorwärmer 130 und den Positionsfühler 206 umfasst, die die 100 und 102 sind elektrisch geerdet und liefern eine Abschir- Einführung einer Probe anzeigen und die Pumpe anhalten, mung für die Elektroden 14,16,18 und 20. 5 wodurch die Probennadel 202 aus dem Probengefass 200 zuFigur 11 zeigt den Probenströmungspfad durch das Ge- rückziehbar ist. Hierauf fördert die Pumpe die Probe zum rät. Die zu analysierende Probe wird von einem Probengefass Drehschieber 66 und wird wieder angehalten, um ein Gleich-200 durch eine Probennadel 202 entnommen und strömt gewicht zwischen der Sauerstoffelektrodenanordnung 14 und durch einen ersten Positionsfühler 204 zur Probeneinlassöff- der Kohlendioxid-Elektrodenanordnung 18 auszubilden. An-nung 22 des Probenvorwärmers 130. Die Probe tritt an der i0 schliessend fördert die Pumpe die 120 |il Probe zum Positions konischen Spitze des Fittings 134 aus dem Vorwärmer 130 fühler 210. Die Spitze 77 liefert eine Elektrolyttrennung zwi-aus und strömt auf einem schlangenförmigen Pfad in der sehen der Bezugselektrode 20 und der pH-Elektrode 16. Durchströmzelle 30 von der Einlassöffnung 52 nacheinander- Nachdem die zu analysierende Blutprobe derart gefördert zum Fühlerraum 56, zum Fühlerraum 60, durch den Dreh- wurde und aufeinanderfolgend an drei Fühleröffnungen so-schieber 66, zum Fühlerraum 72 und schliesslich zur Bezugs- 15 wie an der Bezugsöffnung festgestellt worden ist, werden da-elektrodenöffnung 78, worauf die Probe durch einen zweiten tenübertragende Schaltkreise freigegeben und es werden Positionsfühler 206, durch einen dritten Positionsfühler 208 gleichzeitig die pH, pC02 und p02-Werte gemessen, und durch einen vierten Positionsfühler 210 in den Reini- Soll eine kleinere Analysenprobe von beispielsweise 65 nl gungslösungs-Vorwärmer 192 strömt, der an der Oberseite untersucht werden, dann wird die Probe lediglich bis zum Po-des Heizblocks hegt. Von dort gelangt die Probe zur Auslass- 20 sitionsfuhler 204 gefördert und anschliessend wird die Proöffnung 24 in der Rückseite des Geräts. Die Positionsfühler bennadel aus dem Probengefass zurückgezogen. Die Probe 204,206,208 und 210 arbeiten auf dem Prinzip der elektri- wird wiederum zunächst durch den Vorwärmer 130 zum Posischen Leitfähigkeitsmessung, wobei der Widerstand der tionsfühler 206 gemäss Figur 12 gefördert, worauf der TransProbe eine elektrische Schaltung komplettiert. Zu der Posi- portvorgang unterbrochen wird, um einen Gleichgewichtszu-tionsmessanordnung gehören ausserdem der Probenvorwär- 25 stand an den Kohlendioxid- und pH-Elektroden herzustellen, mer 130 und der Drehschieber 66. An den Probenvorwärmer Dann wird die Datenübertragungsschaltung für die Sauer-130 und an den Drehschieber 66 wird zur Probenortbestim- Stoffelektrode 14 freigegeben und es erfolgt eine p02-Messunj mung ein 210 Hz-Signal gelegt. der Mikroprobe. Die Probe wird dann weiter zum Positions-Der Strömungssteuerschieber 66 hat drei Funktionsstel- fühler 208 gemäss Figur 13 gefördert und es erfolgt die Mes-lungen: Eine Analysenstellung, bei der die Durchgangsboh- 30 sung des pH- und des Kohlendioxid-Wertes. Nach dem Abrang 68 mit den Kanalabschnitten 62 und 70 fluchtet; eine er- schluss dieser Messungen wird die Probe aus dem Gerät ste Eichstellung gemäss Figur 6, bei der das Eichgas von der gespült.

Öffnung 37 durch die Befeuchtungskammer 152 perlt und an- Figur 14 zeigt den Spülungspfad, wobei der Steuerschie-

schliessend zum Schieberkanal 88a im Schieberkörper strömt, ber 66 in der Probenstellung verbleibt. Die Reinigung erfolgt der an den Kanalabschnitt 62 angeschlossen ist, während eine 35 durch Rückwärtsströmung unter Druck, wobei Spüllösung

Pufferflüssigkeit von der Öffnung 35 durch den Vorwärmer durch den Reinigungslösungs-Vorwärmer 192 und durch den

194 und den oberen Einlass 88b in den Kanalabschnitt 70 ge- schlangenförmigen Pfad in der Durchströmzelle 30 bis durch langt; und eine zweite Eichstellung, in der der Absperrschie- den Vorwärmer 130 und die Probennadel 202 gepumpt wird,

ber 66 um 60° weitergedreht ist, so dass Eichgas von der Zelle Anschliessend wird die verbrauchte Reinigungslösung abge-

30 durch die Befeuchtungskammer 154 und die Öffnung 88c 40 lassen.

des Absperrschiebers in den Kanalabschnitt 62 gelangt, wäh- Figur 15 zeigt den Strömungspfad im Eichzustand, wobei rend eine Pufferlösung von der Öffnung 34 durch den Vor- der Drehschieber 66 zunächst in eine erste Eichstellung um wärmer 196 über den Schieberkanal 88d in den Kanalab- 60° und schliesslich um weitere 60° in eine zweite Eichstellung schnitt 70 strömt. verdreht wird. In jeder Eichstellung wird eine Gasblasen-

Das Messgerät hat fünf Funktionszustände: Zwei Eichzu- 45 Eichkammer an den Einlass des Drehschiebers 66 angeschlos-

stände, zwei Probenanalysenzustände, nämlich für 65 nl Pro- sen und das Eichgas wird beim Perlen durch die Blasenkam-

ben und für 120 |xl Proben, sowie einen Spülzustand. Eine ex- mer befeuchtet. Anschliessend strömt es durch den Drehschie terne Mikroprozessorsteuerung wählt den jeweiligen Fluid- ber in den Kanalabschnitt 62 und an den Fühlerräumen 60

strömungsverlauf für jede der Funktionen aus. und 56 vorbei und verlässt das Gerät durch den Vorwärmer

Im 120 |il Probenanalysenzustand wird der Drehschieber 50 130. Zur gleichen Zeit wird Pufferlösung durch die an die

66 in die in Figur 11 erkennbare Stellung gebracht. Die Pro- Auslassöffnung 24 angeschlossene Pumpe über den gewähl-

bennadel 202 wird in das Probengefass 200 gesteckt und eine ten Puffervorwärmer und den Schieberkanal zum Kanalab-

an die Auslassöffnung 24 angeschlossene, nicht dargestellte schnitt 70 gefördert und strömt an dem Fühlerraum 72 und peristaltische Pumpe wird derart angesteuert, dass sie etwa an der Bezugselektrodenöffnung 78 vorbei.

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10 Blatt Zeichnung®

Claims

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PATENTANSPRÜCHE 8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge-

1. Analysengerät für die Messung von Parametern einer kennzeichnet, dass die Durchströmzelle (30) aus durchsichti-Fluidprobe, gekennzeichnet durch: _ gern Material besteht, so dass die auf dem Strömungspfad be-

- eine Durchströmzelle (30) mit einer Öffnung zu einem in fmdliche Probe optisch beobachtbar ist.

der Zelle angeordneten, halbkugelförmigen Fühlerraum (56), 5 9. Gerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine und die zwischen Wärmesenken (100,102) angeordnet ist. durchsichtige Vorderwand (150) mit einem Sichtfenster (12),

- eine in die Öffnung eingesetzte Messelektrode (16) mit wobei die durchsichtige Vorderwand (150) Kammern (152, kugelförmigem Fortsatz (174), der durch die Öffnung in den 154) zur Aufnahme von Behandlungsflüssigkeit aufweist, halbkugelförmigen Fühlerraum (56) ragt und eine Analysen- durch die ein Fühlereichgas leitbar ist.

kammer bildet, wobei die Durchströmzelle (30) eine im we- 10 10. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeich-

sentlichen vertikale Zellenfläche (84) aufweist, in der die Öff- net durch einen in dem schlangenförmigen Strömungspfad nung liegt; der Durchströmzelle (30) vorgesehenen Drehschieber (66),

- eine Einlassöffnung (173) am Boden der Analysenkam- der in einer ersten Stellung die Fühlerräume (56,60,72) seriell mer, die über einen in der Durchströmzelle (30) schräg nach mit der Einlassöffnung (52) verbindet und in einer zweiten unten verlaufenden Kanalabschnitt mit einer Zellen-Einlass- 15 Stellung eine erste Messöffnung an einen ersten Eichfluidein-öffnung (52) in Verbindung steht; und lass und eine zweite Messöffnung an einen zweiten Eichfluid-

- eine Auslassöffnung (175) in der Oberseite des Fühler- einlass anschliesst, wobei die beiden Messöffnungen strö-raums (56), an die ein sich von der Analysenkammer schräg mungsmässig voneinander derart getrennt sind, dass sich die nach oben erstreckender Auslasskanal angeschlossen ist. Fühler gleichzeitig und unabhängig voneinander eichen
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 20 lassen.

die Durchströmzelle (30) gegenüberliegende Flächen (84,86) 11. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch geaufweist, dass in jeder der Flächen (84 bzw. 86) mindestens kennzeichnet, dass ein erster Fühler zur Messung von Gaspa-ein Fühlerraum (56,60,72) vorgesehen ist, und dass die Füh- rametern der Fluidprobe in einer ersten Messöffnung und ein lerräume (56,60,72) durch einen schlangenförmigen Strö- zweiter Fühler zur Messung von Ionenparametern der Fluid-mungspfad durch die Durchströmzelle (30) seriell miteinan- 25 probe in einer zweiten Messöffnung vorgesehen ist. der verbunden sind, wobei von einem Fühlerraum (56; 72) in 12. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 11, gekenn-einer Fläche (84) ein geradliniger Strömungskanalabschnitt zeichnet durch eine Bezugsöffnung in einer der Zellenflächen (58,70) zu einem Fühlerraum (60) in der gegenüberliegenden (86), die strömungsmässig an den schlangenförmigen Strö-Fläche (86) verläuft. mungspfad angeschlossen ist und eine Falle (77) zur Verhin-
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 30 derung der Strömung von Bezugselektrolyt von der Bezugs-der schlangenförmige Durchströmpfad eine Anzahl gerader Öffnung zu einer Messöffnung aufweist.

Kanalabschnitte (54,58,62,68,70) aufweist, die sich jeweils 13. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 12, gekenn-

unter einer Neigung von einem Fühlerraum (56,72) in einer zeichnet durch eine Anzahl von entlang dem Strömungspfad

Fläche (84) zu einem Fühlerraum (60) in der gegenüberliegen- verteilten Positionsfühlern (204,206,208,210) zur Feststel-

den Fläche (86) erstrecken. 35 lung der jeweiligen Position der Fluidprobe im Strö-
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeich- mungspfad.

net durch eine Ausbildung der Wärmesenken als Heizung 14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge-

(100,102) zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Tempera- kennzeichnet, dass die Durchströmzelle (30) eine ringförmige tur in der Durchströmzelle (30). Dichtfläche um jede der Messöffnungen aufweist und dass
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass 40 eine Fläche des Strömungspfades die ringförmige Dichtfläche die Heizung einen an jeder Seite der Durchströmzelle (30) an- schneidet.

geordneten Heizblock (100,102) aus Metall aufweist, der in 15. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gewärmetauschendem Kontakt mit der gegenüberliegenden kennzeichnet, dass der Kanalabschnitt kapillare Abmessun-Zellenfläche (84,86) liegt, und dass jeder Heizblock (100,102) gen hat, nämlich im Durchmesser kleiner als 1 mm ist, und Durchgangsbohrungen (116,118,120,122) aufweist, die mit 45 dass die gegenüberliegenden Zellenflächen (84,86) eben sind einem entsprechenden Fühlerraum (56,60,72) fluchten. und einen Abstand von weniger als 5 cm haben.
6. Gerätnach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass 16. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge-einer der Heizblöcke (102) eine Bohrung (126) aufweist, die kennzeichnet, dass das Volumen des Strömungspfades zwi-mit einer Einlassöffnung (52) der Durchströmzelle (30) fluch- sehen Zelleneinlass (52) und Auslass weniger als 200 nl tet, und dass ein Probenvorwärmer (130) in die Bohrung (126) so beträgt.

eingesetzt ist und zum Einleiten der Probe durch den Vorwär- 17. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gemer (130) in die Einlassöffnung (52) dient. kennzeichnet dass der schlangenförmige Strömungspfad in
7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch der Durchströmzelle (30) im wesentlichen in vertikaler Rich-einen Temperaturfühler zur Messung der Temperatur des me- tung verläuft und dass Einrichtungen vorgesehen sind, die die tallischen Heizblocks (100,102); durch eine von dem Tempe- 55 zu analysierende Probe aufwärts durch den schlangenförmi-raturfühler angesteuerte Steuerschaltung zur Aktivierung der gen Strömungspfad fördern.

Heizung für die Aufrechterhaltung einer bestimmten Tempe- 18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, ratur im metallischen Heizblock (100,102) und in der Durch- dass an den Zellenauslass eine Pumpe angeschlossen ist und strömzelle (30); und durch eine Durchström-Wärmeaus- dass Einrichtungen vorgesehen sind, um eine Spüllösung ab-tauscheinrichtung, die die metallischen Heizblöcke (100,102) 60 wärts durch den schlangenförmigen Strömungspfad zu leiten, berührt und an die Auslassöffnung des Strömungspfades an- 19. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gegeschlossen ist, um die Temperatur einer durch den Proben- kennzeichnet, dass der halbkugelförmige Fühlerraum (56,60, durchströmpfad durchzuleitenden Spülungslösung zu stabili- 72) eine Tiefe von weniger als 5 mm und einen Durchmesser sieren,wobei eine Vorwärmer-Durchströmeinrichtung in ei- von weniger als 5 mm hat, und dass die Spitze des kugelförmi-nem der metallischen Heizblöcke (100 bzw. 102) vorgesehen 65 gen Fortsatzes (174) in einem Abstand von weniger als 2 mm und an den Zelleneinlass (52) angeschlossen ist, um die durch von der Wand (176) des halbkugelförmigen Fühlerraums (56) die Durchströmzelle (30) zu Analysezwecken zu leitende liegt.

Probe zu erwärmen. 20. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch ge-

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kennzeichnet, dass die Einlassöffnung (173) für den Fühler- tung auf die Einlassöffnung geneigt, während eine Auslassöff-raum (56) unmittelbar an der Fläche (84) der Durchström- nung in der Oberseite der Kammer einen Auslasskanal auf-zelle (30) mündet und einen Durchmesser von weniger als weist, der sich von der Auslassöffnung nach oben neigt. Diese 1 mm hat. Probenkammeranordnung bringt die gesamte empfindliche

5 Fläche der Messelektrode, beispielsweise einen pH-empfmdli- chen Glasbereich in die Kammer und setzt sie der ein minimales Probenvolumen aufweisenden Probe in einer Anordnung Die Erfindung betrifft ein Analysengerät für die Messung aus, die die Neigung zum Einfangen von Blasen äusserst ge-von Parametern einer Fluidprobe, insbesondere einer ring hält. Der Einlasskanal und der Auslasskanal können ei-Blutprobe. io nen Durchmesser von etwa 0,7 mm, während der halbkugel-Häufig ist eine genaue Messung von zwei oder mehreren förmige Raum einen Durchmesser von weniger als 5 mm und Bestandteilen einer kleinen Fluidprobe erwünscht. Bei einer eine Tiefe von weniger als 5 mm besitzt, wobei die Endfläche Blutprobe sind diese Messwerte der einzelnen Bestandteile zu des kugelförmigen Fortsatzes in einem Abstand von weniger Diagnosezwecken sowie für die Steuerung von medizinischen als 2 mm von der Endwand des Raumes entfernt liegt. Die Geräten äusserst wertvoll. Insbesondere liefern der pH, der 15 Auslassöffnung des Hohlraumes ist in einer zweckmässigen pC02 und der p02-Wert der Blutproben wichtige klinische In- Ausführung etwas vergrössert, um optimale Strömungseigenformationen, so dass Analysengeräte hierfür entwickelt wur- Schäften sowie den Zusammenhalt der Probe in der Analysenden, die elektrochemische Elektroden aufweisen. Ein derarti- kammer zu fördern.

ges Blutanalysengerät ist beispielsweise aus den US-Patent- Beispielsweise ist die Durchströmzelle aus durchsichtigem

Schriften 3 658 478 und 3 961 498 bekannt. Dabei muss das 20 Material hergestellt, so dass die auf dem schlangenförmigen analysierende Fluid auf eine stabile Messtemperatur gebracht Pfad strömende Fluidprobe optisch beobachtbar ist. Der und auf dieser Temperatur gehalten werden, da die Messelek- schlangenförmige Strömungspfad weist eine Anzahl von ge-troden sehr temperaturempfindlich sind. Zu analysierende raden Strömungsabschnitten auf, von denen sich jeder von ei-Blutproben werden beispielsweise häufig gekühlt. Wenn die nem halbkugelförmigen Messraum in einer Fläche zu einem Elektrodenanordnungen unterschiedlichen Eichmedien, un- 25 halbkugelförmigen Messraum in der gegenüberhegenden Flä-terschiedlichen Temperaturen oder Bezugselektrolyten ausge- che erstreckt und wobei sich jeder Kanalabschnitt von der setzt werden, dann verschlechtert dies die Messgenauigkeit Oberseite des Raums in einer Fläche zum Boden des Raums der Elektroden. in der gegenüberliegenden Fläche erstreckt. Die Kanalab-

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Fluidana- schnitte sind unter einem Winkel von mindestens 15° zur Ho-lysengerät zu schaffen, das in bezug auf Probengrösse, Ge- 30 rizontalen geneigt. Jeder Kanalabschnitt ist kapillarförmig, nauigkeit und Präzision eine konstante Umgebungstempera- d.h. er hat einen Innendurchmesser von weniger als 1 mm. tur für die Messelektroden, die Probenküvette und Zusatz- Die gegenüberliegenden Zellenflächen sind eben und haben komponenten aufrecht erhält. einen Abstand voneinander von weniger als 1,5 cm. Das Vo-

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Analysengerät für lumen des schlangenförmigen Strömungspfades in der Strö-die Messung von Parametern einer Fluidprobe, gekennzeich- 35 mungszelle beträgt zwischen der Einlassöffnung und der Ausnet durch die im Anspruch 1 angegebene Kombination von lassöffnung etwa 55 jil, wobei ein Fluidsteueraufbau einge-Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus schlössen ist, der eine wahlweise Einführung von Eichfluid in den abhängigen Ansprüchen. Beispielsweise ist in der Durch- den Strömungspfad gestattet. Diese Fluidsteuerung kann in strömzelle der Probenströmungspfad schlangenförmig durch einen ersten Zustand gebracht werden, wobei die Messöff-die Durchströmzelle gelegt, so dass die Messräume hinterein- 40 nungen in Reihe mit der Einlassöffnung geschaltet ist, so dass ander berührt werden. Der Durchströmpfad verläuft von ei- Fluid von der gleichen Probe hintereinander von der Einlassner Einlassöffnung zu einem Hohlraum in einer Fläche und Öffnung zu den Messöffnungen für gleichzeitige Messung anschliessend zu einem Messraum in der gegenliegenden Flä- durch die Fühler geleitet wird. In einem zweiten Zustand ist che, von wo er zu einer Auslassöffnung weiterführt. Der die eine erste Messöffnung strömungsmässig an einen ersten Kabeiden Messräume verbindende Strömungspfad ist geradlinig 45 librierfluideinlass angeschlossen, während eine zweite Mess-und erstreckt sich von der Oberseite eines Messraumes zum Öffnung an einen zweiten Kalibrierfluideinlass angeschlossen Boden des in der gegenüberliegenden Fläche vorgesehenen ist. Dabei sind die Messöffnungen fluidmässig voneinander anderen Messraumes. In jeder Fläche ist ein Fühler unter Ab- getrennt, so dass die Fühler gleichzeitig und unabhängig von-dichtung eingeschlossen, wobei ein kugelförmiger Fortsatz in einander geeicht werden können.

den Messraum ragt und eine Analysenkammer bildet, in der so in der zuvor beschriebenen Ausführung verläuft der Strö-die zu analysierende Fluidprobe über den kugelförmigen mungspfad im wesentlichen senkrecht und die zu analysie-Fortsatz strömt. Beispielsweise sind die gegenüberliegenden rende Probe wird durch eine an die Auslassöffnung ange-Zellenflächen eben und haben einen Abstand von weniger als schlossene Pumpe aufwärts gefördert. Eine Spüllösung wird 5 cm, während das Volumen des schlangenförmigen Strö- nach unten und damit in entgegengesetztem Strömungssinn mungspfades von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung we- ss durch den Strömungspfad geleitet. Eine Bezugsöffnung in einiger als 200 (il beträgt. Das Gerät ist für kleine Probenvolu- ner der Zellenflächen ist an den Strömungspfad angeschlos-men ausgelegt und gestattet eine genaue Messung von zwei sen und eine schleifenartige Falle verhindert, dass Bezugselek-oder mehreren Bestandteilen der zu analysierenden Probe. trolyt von der Bezugsöffnung zu einer Messöffnung strömt.

Gemäss einer beispielsweisen Ausführung der Erfindung Das Analysengerät weist zwei Wärmesenken bzw. Kühl weist das Analysengerät zum Messen der Parameter einer so bleche auf, zwischen denen sich eine Durchströmzelle befin-Fluidprobe eine Durchströmzelle auf, die eine im wesent- det. Die Durchströmzelle hat gegenüberliegende Flächen und liehen senkrecht verlaufende Fläche besitzt. Ein Messraum jede Wärmesenke weist eine Oberfläche auf, die in Wärme-von im wesentlichen halbkugelförmiger Gestalt hat eine Öff- Übertragungskontakt mit einer entsprechenden Fläche der nung in dieser Fläche und eine Messelektrode ist gegen diese Zelle steht. Der Durchströmkanal durch die Zelle weist eine Fläche der Durchströmzelle gelegt, wobei ein kugelförmiger 65 Einlassöffnung, eine Auslassöffnung und mindestens einen Messfortsatz im halbkugelförmigen Messraum liegt und eine Messraum auf. Jede der Wärmesenken weist eine Heizung zur Messkammer bildet. Die Messkammer hat eine Einlassöff- Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur für die Wär-nung am Boden und ein Einlasskanal ist nach oben in Rieh- mesenken und die Durchströmzelle auf. Eine Probenanaly-

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senelektrode erstreckt sich durch eine Bohrung in einer Wär-mesenke, wobei ihre Messspitze unter Abdichtung in den Messraum ragt und einen Teil des Strömungspfades bildet, so dass die zu analysierende Fluidprobe die Oberfläche der Fühlerspitze berührt. Die Wärmesenken sind vorzugsweise elektrisch geerdete Metallblöcke mit ebenen Flächen, die in wärmeaustauschendem Kontakt mit entsprechenden ebenen, gegenüberliegenden Zellenflächen sandwichartig in Berührung stehen.

Beispielsweise ist die Durchströmzelle aus durchsichtigem Material hergestellt und eine durchsichtige Vorderwand liegt an der Vorderfläche der Wärmesenken. Zwei Kammern in der Vorderwand schliessen Eichgas-Vorbereitungsflüssig-keiten ein, so dass die Temperatur der Vorbereitungsflüssigkeiten auf im wesentlichen der Temperatur des Gerätes gehalten wird, die von den beiden Wärmesenken erzeugt wird, und wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Eichgase durch Beobachtung der Blasengeschwindigkeit in den Kammern einstellbar ist. In der Deckfläche und der Bodenfläche jeder der Wärmesenken sind Durchström-Wärmetauscher für Eichflüssigkeit und Spülfluid montiert, um diese Fluide während der Durchströmung durch das Gerät auf die Gerätetemperatur zu bringen. In dieser Ausführung wird die zu analysierende Probe durch einen Vorwärmer und durch einen Kanal in einer der Wärmesenken eingeleitet, der mit der Einlassöffnung in der Durchströmzelle fluchtet. Ein erster Fühler dient zur Messung eines Gas-Parameters der Fluidprobe in einem ersten Messraum. Ein zweiter Fühler dient zur Messung eines Ionen-Parameters der Fluidprobe in einem zweiten Messraum. Eine Fluidsteuerung ist zwischen den ersten und den zweiten Messraum geschaltet.

Das Gerät weist ferner eine Reihe von Probendetektoren auf, die an im Abstand zueinander hegenden Stellen über die Länge des Probenpfades verteilt sind, um die Anwesenheit von Probenfluid an verschiedenen Stellen des Pfades festzustellen. Die Probendetektoren sind Proben-Lagefühler, die auf dem Prinzip der elektrischen Leitfähigkeit arbeiten. In einer Betriebsweise werden drei Parameter einer 120 jil Probe gleichzeitig gemessen, während in einer zweiten Betriebsweise Parameter einer 65 jxl Probe nacheinander gemessen werden, wobei der Probenort von den Probenlagedetektoren aufgezeichnet wird.

Obgleich das nachfolgende Ausführungsbeispiel die Messung eines Ionen-Parameters sowie die Messung von Partial-drücken für Blutgase und Blut-Derivate betrifft, ist die Erfindung nicht auf derartige Messungen beschränkt, sondern lässt sich auch auf andere Messungen anwenden.