DE102017110671A1

DE102017110671A1 - Sensor carrier and method using this

Info

Publication number: DE102017110671A1
Application number: DE102017110671.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Riechers
Original assignee: Presens Precision Sensing GmbH
Current assignee: Presens Precision Sensing GmbH
Priority date: 2017-05-17
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2018-11-22

Abstract

Ein Sensorträger (1) umfasst eine Sensoraufnahme (11), einen Membranhalter (13) und eine daran angebrachte Membran (12). Zwischen Membran (12) und Membranhalter (13) ist ein Volumen (14) eingeschlossen. Die Membran (12) ist derart dehnbar, dass bei gedehnter Membran (12) die Sensoraufnahme (11) von der Membran (12) bedeckt wird. Die Dehnung der Membran (12) kann durch Einleiten eines Fluids (6) in das Volumen (14) zwischen Membran (12) und Membranhalter (13) erfolgen. Die Membran (12) kann für bestimmte Moleküle oder Ionen durchlässig sein. Stoffaustausch zwischen einem Fluid (6) in dem Volumen (14) und dem Sensor (2) kann zur Regenerierung, Kalibrierung oder Feuchthaltung des Sensors (2) während seiner Lagerung verwendet werden. Die Bedeckung des Sensors (2) durch die Membran (12) kann den Sensor (2) in einem Sterilisationsprozess schützen, oder den Sensor (2) gegen eine Probe (7) abschirmen, wenn gerade keine Messung durchgeführt wird.A sensor carrier (1) comprises a sensor receptacle (11), a membrane holder (13) and a membrane (12) attached thereto. Between membrane (12) and membrane holder (13) a volume (14) is included. The membrane (12) is stretchable such that when the membrane (12) is stretched, the sensor receptacle (11) is covered by the membrane (12). The expansion of the membrane (12) can be effected by introducing a fluid (6) into the volume (14) between the membrane (12) and the membrane holder (13). The membrane (12) may be permeable to certain molecules or ions. Mass transfer between a fluid (6) in the volume (14) and the sensor (2) may be used to regenerate, calibrate or humect the sensor (2) during its storage. The covering of the sensor (2) by the membrane (12) can protect the sensor (2) in a sterilization process, or shield the sensor (2) against a sample (7) when no measurement is being made.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet chemischer Sensorik und spezieller einen Sensorträger mit einer Aufnahme für einen Sensor, sowie Verfahren, welche diesen Sensorträger verwenden.The invention relates generally to the field of chemical sensor technology, and more particularly to a sensor carrier having a receptacle for a sensor, and to methods using this sensor carrier.

Der Einsatz von Sensoren zum Nachweis eines Analyten in einer Probe ist bekannt, siehe beispielsweise die deutschen Patentanmeldungen DE 10 2010 061 182 A1 , DE 10 2011 055 272 A1 , DE 10 2014 107 837 A1 oder das deutsche Patent 10 2013 108 659 B3, sowie die darin zitierten Dokumente aus dem Stand der Technik.The use of sensors to detect an analyte in a sample is known, see, for example, the German patent applications DE 10 2010 061 182 A1 . DE 10 2011 055 272 A1 . DE 10 2014 107 837 A1 or that German Patent 10 2013 108 659 B3, and the documents cited therein from the prior art.

Bei den verwendeten Sensoren handelt es sich beispielsweise um optische Sensoren, d.h. Sensoren, bei denen die Wechselwirkung mit dem Analyten in direkter oder indirekter Weise ein optisches Verhalten des Sensors ändert, so dass aus dem optischen Verhalten quantitativ auf den Analyten geschlossen werden kann, oder um elektrische Sensoren, bei denen über den Analyten eine Spannungs-, Stromfluss- oder Widerstandsänderung bewirkt wird, welche quantitative Rückschlüsse auf den Analyten erlaubt.The sensors used are, for example, optical sensors, i. Sensors in which the interaction with the analyte directly or indirectly alters an optical behavior of the sensor, so that the optical behavior can be quantitatively inferred to the analyte, or electrical sensors in which a voltage, current flow through the analyte - or resistance change is effected, which allows quantitative conclusions about the analyte.

Sensoren der genannten Art haben ein weites Einsatzspektrum. Sie finden beispielsweise Anwendung im medizinischen Bereich oder zur Untersuchung biologischer Proben, etwa Zellkulturen, zur Umweltanalytik, zur Überwachung von industriellen Prozessen, zur Laboranalytik von Proben, teils in hochparallelisierter Form. In den diversen Einsatzgebieten ist man häufig nicht nur an einer einmaligen Messung interessiert, sondern an der Veränderung der interessierenden Messgröße, etwa der Konzentration eines Analyten, über einen Zeitraum von Minuten bis zu Tagen oder darüber hinaus, so dass Messreihen durchgeführt werden.Sensors of the type mentioned have a wide range of applications. They are used, for example, in the medical field or for the examination of biological samples, such as cell cultures, for environmental analysis, for the monitoring of industrial processes, for the laboratory analysis of samples, partly in highly parallelized form. In the various fields of application, one is often not only interested in a single measurement, but in the change in the measurement of interest, such as the concentration of an analyte, over a period of minutes to days or beyond, so that series of measurements are performed.

Aus diesen Einsatzbeispielen ergeben sich bestimmte Anforderungen an die Sensoren, sowie Voraussetzungen für ihren Einsatz. Bei Verwendung im Bereich medizinischer Untersuchungen oder biologischer Proben sollte der Sensor, ebenso wie weitere Komponenten einer Messapparatur, steril sein, um die Probe, etwa eine zu überwachende Zellkultur, nicht mit Fremdorganismen zu kontaminieren. Beispielsweise können ein oder mehrere Sensoren in einem Sterilbehälter, etwa einem Einweg-Bioreaktor, eingesetzt werden. Bei wiederholten Messungen über einen langen Zeitraum kann sich eine Drift des Sensors zeigen, welche eine Nachkalibrierung des Sensors erforderlich macht. Ebenso werden manche Sensorarten durch den langen Kontakt mit einer Probe beeinträchtigt, was für längere Messreihen offensichtlich ein Problem darstellt. Eine einfache Nachkalibrierung des Sensors oder eine vorübergehende Entfernung des Sensors aus der Probe ist nicht immer möglich, da dadurch, je nach Einsatz, beispielsweise eine Sterilbarriere durchbrochen werden müsste. Eine Nachkalibrierung in der Probe ist praktisch nicht machbar, oder lediglich unter Beeinträchtigung der eigentlichen Messung. So müsste man in einem Bio-Reaktor zur Nachkalibrierung eines pH-Sensors den pH-Wert im gesamten Bio-Reaktor auf definierte Werte einstellen; diesen pH-Werten wären auch im Bio-Reaktor befindliche Zellen ausgesetzt, was im Sinne der eigentlichen Prozessführung unerwünscht bzw. auch nicht unbedingt möglich ist. Falls ein Sauerstoffsensor nachkalibriert werden soll, so müsste man, um den Nullpunkt (0% Sauerstoff) einzustellen, das gesamte Zellkulturmedium im Bio-Reaktor, und gegebenenfalls auch darin bereits befindliche Zellen, mit Stickstoff begasen, um den Sauerstoff auszutreiben. Zur Einstellung des Luftsättigungswertes müsste der Reaktorinhalt mit Luft begast werden. Abgesehen davon, dass etliche Zellkulturmedien zum Schäumen neigen, was das Begasen an sich schon ungünstig erscheinen lässt, kann eine solche Begasung auch die Zellkultur im Bio-Reaktor schädigen. Auch eine neuerliche Sterilisation des Sensors ist problematisch, da der Sterilisationsprozess den Sensor beeinträchtigen kann, womit die zuvor erfolgte Nachkalibrierung wieder gestört wird. Schließlich ist es auch problematisch, dass Sensoren häufig vor dem Einsatz länger gelagert werden müssen. Manche Sensoren erfordern zum Erhalt der Funktionalität oder zum Zwecke einer schnellen Einsatzbereitschaft einen gewissen Gehalt an Wasser; Beispiele sind etwa enzymbasierte Sensoren wie Glucosesensoren oder optische Kohlendioxidsensoren. Während einer solchen Lagerung trocknet ein solcher Sensor gemeinhin aus und muss vor dem Einsatz längere Zeit, etwa 24 Stunden, gewässert werden. Dies ist unpraktisch, wenn kurzfristig Messungen durchgeführt werden sollen, oder in Bereichen, in denen kurze Rüstzeiten anwenderseitig erwünscht sind.These application examples result in certain requirements for the sensors, as well as requirements for their use. When used in the field of medical examinations or biological samples, the sensor, as well as other components of a measuring apparatus, should be sterile in order not to contaminate the sample, such as a cell culture to be monitored, with foreign organisms. For example, one or more sensors may be used in a sterile container, such as a disposable bioreactor. Repeated measurements over a long period of time may reveal a drift in the sensor which requires recalibration of the sensor. Likewise, some sensor types are affected by the long contact with a sample, which is obviously a problem for longer series of measurements. A simple recalibration of the sensor or a temporary removal of the sensor from the sample is not always possible, as this, depending on the application, for example, a sterile barrier would have to be broken. A recalibration in the sample is practically not feasible, or only to the detriment of the actual measurement. For example, in a bio-reactor for the recalibration of a pH sensor, the pH value in the entire bio-reactor would have to be set to defined values; These pH values would also be exposed to cells in the bio-reactor, which is undesirable or not necessarily possible in the sense of the actual process control. If an oxygen sensor is to be recalibrated, in order to set the zero point (0% oxygen), all the cell culture medium in the bio-reactor, and possibly also cells already inside it, would have to be gasified with nitrogen in order to expel the oxygen. To adjust the air saturation value, the reactor contents would have to be gassed with air. Apart from the fact that quite a few cell culture media tend to foam, which makes gassing itself unfavorable, such fumigation can also damage the cell culture in the bio-reactor. Also, a renewed sterilization of the sensor is problematic because the sterilization process can affect the sensor, which the previous recalibration is disturbed again. Finally, it is also problematic that sensors often have to be stored longer before use. Some sensors require a certain amount of water to maintain functionality or for rapid readiness; Examples include enzyme-based sensors such as glucose sensors or optical carbon dioxide sensors. During such storage, such a sensor commonly dries out and needs to be watered for a longer time, about 24 hours, before use. This is impractical when measurements are to be taken at short notice or in areas where short set-up times are desired by the user.

Das deutsche Gebrauchsmuster DE 20 2010 006 207 U1 offenbart eine Sensorvorrichtung, bei der ein den Sensor enthaltender Teilbereich eines Behälters vorübergehend vom übrigen Behälter abgetrennt wird.The German utility model DE 20 2010 006 207 U1 discloses a sensor device in which a portion of a container containing the sensor is temporarily separated from the remainder of the container.

Die US-Patentanmeldung US 2012/0097557 A1 betrifft einen Behälter mit einem Sensoradapter, in welchen ein Sensor zur Messung wenigstens einer Messgröße eines im Behälter befindlichen Mediums eingesetzt werden kann. Der Sensor ist dabei durch eine Membran von dem Behälter getrennt, das Medium kann durch die Membran zum Sensor gelangen.The US patent application US 2012/0097557 A1 relates to a container with a sensor adapter, in which a sensor for measuring at least one measured variable of a medium in the container can be used. The sensor is separated by a membrane from the container, the medium can pass through the membrane to the sensor.

Das US-Patent US 9,400,243 B2 zeigt einen Sensorhalter für einen optischen Sensor. Der Sensorhalter weist ein Sichtfenster und eine diesem gegenüberliegende Reflektorscheibe auf. Eine Probe kann zwischen Sichtfenster und Reflektorscheibe durch den Sensorhalter strömen.The US patent US 9,400,243 B2 shows a sensor holder for an optical sensor. The sensor holder has a viewing window and a reflector disc opposite thereto. A Sample can flow through the sensor holder between the viewing window and the reflector disc.

Die US-Patentanmeldung US 2012/0267518 A1 offenbart eine Schutzeinrichtung für optische Sensoren. Dabei kann die Schutzeinrichtung den optischen Sensor vorübergehend bedecken, etwa während einer Sterilisation.The US patent application US 2012/0267518 A1 discloses a protective device for optical sensors. The protective device can temporarily cover the optical sensor, for example during sterilization.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Sensorträger anzugeben, der es erlaubt, die vorgenannten Nachteile bei Einsatz eines Sensors zu überwinden.It is an object of the invention to provide a sensor carrier, which allows to overcome the aforementioned disadvantages when using a sensor.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Sensorträger nach Anspruch 1.This object is achieved by a sensor carrier according to claim 1.

Ebenso ist es Aufgabe der Erfindung, Verfahren anzugeben, die auf der Verwendung eines erfindungsgemäßen Sensorträgers basieren und die vorstehend genannten Nachteile bei Einsatz eines Sensors nicht zeigen.It is also an object of the invention to provide methods based on the use of a sensor carrier according to the invention and not show the above-mentioned disadvantages when using a sensor.

Diese Aufgabe wird gelöst durch Verfahren gemäß Anspruch 11 und Anspruch 15.This object is achieved by methods according to claim 11 and claim 15.

Der erfindungsgemäße Sensorträger umfasst eine Sensoraufnahme für mindestens einen Sensor, eine Membran und einen Membranhalter, an welchem die Membran angebracht ist. Die Sensoraufnahme kann unterschiedlich ausgestaltet sein, es kann sich beispielsweise um ein einfaches Klebefeld handeln, auf welches der Sensor aufgeklebt wird, oder um eine in einem Material des Sensorträgers für den Sensor vorgesehene Aussparung. Es ist möglich, dass die Sensoraufnahme eine Vielzahl von Sensoren gleichzeitig aufnehmen kann, beispielsweise durch eine entsprechende Anzahl nebeneinander angeordneter Aussparungen. Erfindungsgemäß ist zwischen der Membran und dem Membranhalter ein Volumen eingeschlossen. Insbesondere kann hierzu ein Rand der Membran fest mit dem Membranhalter verbunden, z.B. mit diesem verklebt oder verschweißt oder am Membranhalter festgeklemmt sein, während ein Zentralbereich der Membran nicht am Membranhalter fixiert ist. Die Membran ist dehnbar, spezieller derart dehnbar, dass bei hinreichend gedehnter Membran die Sensoraufnahme durch die Membran bedeckt wird. Im Einsatz für eine Messung befindet sich mindestens ein Sensor in der Sensoraufnahme, und kann in diesem Fall durch die gedehnte Membran bedeckt werden.The sensor carrier according to the invention comprises a sensor receptacle for at least one sensor, a membrane and a membrane holder to which the membrane is attached. The sensor receptacle can be designed differently, it can be, for example, a simple adhesive field, to which the sensor is adhered, or to a provided in a material of the sensor carrier for the sensor recess. It is possible that the sensor receptacle can accommodate a plurality of sensors at the same time, for example by a corresponding number of recesses arranged side by side. According to the invention, a volume is enclosed between the membrane and the membrane holder. In particular, for this purpose an edge of the membrane can be fixedly connected to the membrane holder, e.g. glued or welded to this or be clamped to the membrane holder, while a central region of the membrane is not fixed to the membrane holder. The membrane is expandable, more particularly so extensible that, when the membrane is sufficiently stretched, the sensor receptacle is covered by the membrane. When used for a measurement, at least one sensor is located in the sensor receptacle, and in this case can be covered by the stretched membrane.

Wird ein erfindungsgemäßer Sensorträger verwendet, so kann ein darin aufgenommener Sensor zumindest zeitweilig durch die Membran bedeckt werden. Auf diese Weise kann der Sensor zum Beispiel während einer Sterilisation geschützt werden. Es können außerdem alternativ oder zusätzlich durch Diffusion durch die Membran hindurch Substanzen zwischen dem Sensor und dem zwischen Membran und Membranhalter eingeschlossenen Volumen ausgetauscht werden, was zur Kalibrierung oder Regeneration eines Sensors benutzt werden kann, ohne dabei eine Sterilbarriere zu durchbrechen oder das gesamte Probenvolumen zu beeinflussen. Ferner erlaubt der erfindungsgemäße Sensorträger auch, einen Sensor während seiner Lagerung feucht zu halten oder einen Sensor während einer Messreihe vor der Probe zu schützen, indem die Membran den Sensor nur für eine jeweilige Messung für die Probe zugänglich macht. Somit ist ein erfindungsgemäßer Sensorträger ersichtlich in der Lage, die für den Stand der Technik genannten Nachteile zu überwinden.If a sensor carrier according to the invention is used, then a sensor accommodated therein can be covered by the membrane at least temporarily. In this way, the sensor can be protected, for example, during sterilization. Also, alternatively or additionally, by diffusion through the membrane, substances may be exchanged between the sensor and the volume trapped between the membrane and membrane holder, which may be used to calibrate or regenerate a sensor without breaking a sterile barrier or affecting the entire sample volume , Furthermore, the sensor carrier according to the invention also allows to keep a sensor moist during its storage or to protect a sensor during a series of measurements in front of the sample in that the membrane makes the sensor accessible only for a respective measurement for the sample. Thus, a sensor carrier according to the invention is clearly able to overcome the disadvantages mentioned for the prior art.

Die Membran kann aus einem Elastomer, etwa Silikon, Latex, Naturgummi oder Polyurethan, bestehen, oder solch ein Elastomer zumindest enthalten.The membrane may be made of an elastomer such as silicone, latex, natural rubber or polyurethane, or at least contain such an elastomer.

In einer Ausführungsform des Sensorträgers ist ein Kanal vorgesehen, der in das zwischen der Membran und dem Membranhalter eingeschlossene Volumen mündet. Durch den Kanal kann insbesondere ein Fluid in dieses Volumen zugeführt werden, und so die Membran dehnen, bis sie die Sensoraufnahme bedeckt. Das Fluid kann auch Stoffe enthalten, welche zu Feuchthaltung, Kalibrierung oder Regeneration eines Sensors erforderlich sind. Der Kanal kann durch den Membranhalter verlaufen.In one embodiment of the sensor carrier, a channel is provided which opens into the volume enclosed between the membrane and the membrane holder. In particular, a fluid can be supplied into this volume through the channel, thus stretching the membrane until it covers the sensor receptacle. The fluid may also contain substances that are required to moisturize, calibrate, or regenerate a sensor. The channel can run through the membrane holder.

In einer Weiterbildung ist mindestens ein zweiter Kanal vorgesehen, der ebenfalls in das zwischen der Membran und dem Membranhalter eingeschlossene Volumen mündet. Ein solcher Kanal kann ebenfalls zur Zuführung eines Fluids in das Volumen genutzt werden, ist aber besonders vorteilhaft, wenn das Volumen gespült werden soll, da dabei durch einen ersten Kanal zugeführte Spülflüssigkeit durch einen zweiten Kanal aus dem Volumen abfließen kann. Der mindestens eine zweite Kanal kann durch den Membranhalter verlaufen.In a further development, at least one second channel is provided which also opens into the volume enclosed between the membrane and the membrane holder. Such a channel can also be used for supplying a fluid into the volume, but is particularly advantageous if the volume is to be rinsed, since in this case rinsing liquid supplied through a first channel can flow out of the volume through a second channel. The at least one second channel may pass through the membrane holder.

In einer Ausführungsform ist die Membran gegenüber der Sensoraufnahme angeordnet. Dies gilt insbesondere für die ungedehnte, also elastisch entspannte Membran. Hierzu ist es möglich, den Membranhalter entsprechend relativ zur Sensoraufnahme zu positionieren. Dabei können die Sensoraufnahme und der Membranhalter separate, nicht miteinander verbundene Komponenten des Sensorträgers sein, welche etwa an einer Wandung eines Probenbehälters angeordnet werden. Es ist aber ebenso möglich, dass Sensoraufnahme und Membranhalter mechanisch miteinander verbunden sind, insbesondere kann der Sensorträger auch einstückig ausgebildet sein, etwa durch Spritzguss aus einem Kunststoff geformt.In one embodiment, the membrane is arranged opposite the sensor receptacle. This applies in particular to the unstretched, ie elastically relaxed membrane. For this purpose, it is possible to position the diaphragm holder relative to the sensor receptacle. In this case, the sensor receptacle and the membrane holder may be separate, non-interconnected components of the sensor carrier, which are arranged approximately on a wall of a sample container. But it is also possible that the sensor holder and membrane holder are mechanically connected to each other, in particular, the sensor carrier may also be integrally formed, such as molded by injection molding of a plastic.

In Ausführungsformen ist die Membran durchlässig für mindestens eine Molekülart oder mindestens eine Ionenart. Diese Moleküle oder Ionen können die Membran durch Diffusionsprozesse durchqueren. Auf diese Weise ist insbesondere ein Austausch von Molekülen bzw. Ionen zwischen einem in der Sensoraufnahme befindlichen Sensor und dem zwischen Membran und Membranhalter eingeschlossenen Volumen möglich, wenn die Membran den Sensor bedeckt. In embodiments, the membrane is permeable to at least one type of molecule or at least one type of ion. These molecules or ions can traverse the membrane by diffusion processes. In this way, it is possible, in particular, to exchange molecules or ions between a sensor located in the sensor receptacle and the volume enclosed between membrane and membrane holder when the membrane covers the sensor.

In einer Weiterbildung solcher Ausführungsformen ist ein erster Bereich der Membran für eine erste Molekülart oder eine erste lonenart durchlässig, und ein zweiter Bereich der Membran ist für eine zweite Molekülart oder eine zweite lonenart durchlässig. Insbesondere kann zumindest ein Bereich der Membran als Dialysemembran ausgebildet sein. Diese Dialysemembran kann beispielsweise aus Celluloseacetat, Polysulfon oder Polyethersulfon bestehen. Die Dialysemembran kann hierbei eine adäquat gewählte Durchlassobergrenze, etwa 1-100 kDa, aufweisen. Ein Sensorträger mit einer teils als Dialysemembran ausgebildeten Membran eignet sich für die Verwendung zusammen mit Sensoren, die auf Moleküle wie Glucose oder Lactat in der Probe sensitiv sind; die Durchlassobergrenze ist dem Molekülgewicht der nachzuweisenden Moleküle entsprechend zu wählen, so dass die jeweiligen Moleküle, hier beispielsweise Glucose oder Lactat, zu Kalibrierzwecken durch die Membran in den Sensor diffundieren können.In a further development of such embodiments, a first region of the membrane is permeable to a first type of molecule or a first type of ion, and a second region of the membrane is permeable to a second type of molecule or a second type of ion. In particular, at least a portion of the membrane may be formed as a dialysis membrane. This dialysis membrane may consist, for example, of cellulose acetate, polysulfone or polyethersulfone. In this case, the dialysis membrane can have an adequately selected upper passage limit, about 1-100 kDa. A sensor carrier having a membrane partly designed as a dialysis membrane is suitable for use in conjunction with sensors which are sensitive to molecules such as glucose or lactate in the sample; the passage upper limit is to be selected according to the molecular weight of the molecules to be detected, so that the respective molecules, here for example glucose or lactate, can diffuse through the membrane into the sensor for calibration purposes.

Als nichteinschränkende Beispiele kann zumindest ein Bereich der Membran für wenigstens eine der folgenden Molekül- oder lonenarten durchlässig sein: Wasser, Sauerstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Glucose, Lactat, Schwefeldioxid, Hydronium, Hydroxid, Puffersubstanzen zur pH-Kalibration, anorganische oder organische Salze bzw. deren Ionen, Proteasen. Puffersubstanzen zur pH-Kalibration sind dem Fachmann in großer Zahl bekannt.As non-limiting examples, at least a portion of the membrane may be permeable to at least one of the following types of molecules or ions: water, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, glucose, lactate, sulfur dioxide, hydronium, hydroxide, buffering agents for pH calibration, inorganic or organic salts, or the like their ions, proteases. Buffer substances for pH calibration are known in the art in large numbers.

Um Anhaftungen von Bestandteilen der Probe an der Membran zu vermeiden, kann eine Seite der Membran, welche dem zwischen Membran und Membranhalter eingeschlossenem Volumen abgewandt, und also im Messeinsatz einer Probe zugewandt, ist, mit einer adhäsionsvermindernden Beschichtung versehen sein. Insbesondere kann die Anhaftung von Zellen aus Zellkulturen an der Membran beispielsweise durch eine Beschichtung mit Heparin oder Trypsin, oder durch die Einführung fluorierter Polymere in die Oberfläche der dem eingeschlossenen Volumen abgewandten Seite der Membran, vermieden werden.In order to avoid adhesions of constituents of the sample to the membrane, one side of the membrane which faces away from the volume enclosed between membrane and membrane holder and thus faces a sample in the measuring insert may be provided with an adhesion-reducing coating. In particular, the adhesion of cells from cell cultures to the membrane can be avoided, for example by coating with heparin or trypsin, or by introducing fluorinated polymers into the surface of the membrane away from the enclosed volume.

Der Sensorträger kann als Teil eines Durchflusselementes oder als Teil eines Behälter-Ports für einen Probenbehälter ausgebildet sein.The sensor carrier may be formed as part of a flow element or as part of a container port for a sample container.

Bei Verfahren, in denen die Konzentration oder der Partialdruck eines Analyten in einer Probe mittels eines Sensors, der auf den Analyten sensitiv ist, gemessen wird, kann der erfindungsgemäße Sensorträger auf verschiedene Weisen vorteilhaft eingesetzt werden. Hierbei wird zunächst, in Vorbereitung der Messung, ein jeweiliger Sensor in die Sensoraufnahme des erfindungsgemäßen Sensorträgers eingesetzt. Den vorteilhaften Verwendungen des erfindungsgemäßen Sensorträgers bei den genannten Verfahren ist gemein, dass der Sensor vorübergehend durch die Membran bedeckt wird, wozu die Membran entsprechend gedehnt wird. Um die Membran zu dehnen kann insbesondere ein Fluid in das Volumen zwischen Membran und Membranhalter eingebracht werden. Soll die Membran zumindest teilweise entspannt und der Sensor wieder freigegeben werden, so wird das Fluid aus dem Volumen zumindest teilweise entfernt. Hierzu kann eine elastische Spannung der gedehnten Membran beitragen.In methods in which the concentration or the partial pressure of an analyte in a sample is measured by means of a sensor which is sensitive to the analyte, the sensor carrier according to the invention can be advantageously used in various ways. In this case, first, in preparation for the measurement, a respective sensor is inserted into the sensor receptacle of the sensor carrier according to the invention. The advantageous uses of the sensor carrier according to the invention in the said method has in common that the sensor is temporarily covered by the membrane, to which the membrane is stretched accordingly. In particular, a fluid can be introduced into the volume between membrane and membrane holder in order to stretch the membrane. If the membrane is at least partially relaxed and the sensor is released again, the fluid is at least partially removed from the volume. For this purpose, an elastic tension of the stretched membrane contribute.

Die Bedeckung des Sensors durch die Membran kann dazu verwendet werden, um die Probe (allgemein etwa eine den nachzuweisenden Analyten enthaltende Lösung oder ein Gas bzw. Gasgemisch, in dem der Analyt enthalten ist) von dem Sensor zu verdrängen. Wird etwa eine Messreihe durchgeführt, bei der eine Konzentration des Analyten in bestimmten Zeitabständen wiederholt ermittelt wird, so kann die Verdrängung der Probe von dem Sensor dazu dienen, den Sensor vor der Probe zu schützen, außer in den Zeiten, in denen gerade eine Messung der Konzentration des Analyten durchgeführt wird, wozu ein Kontakt zwischen Sensor und Probe erforderlich ist.The coverage of the sensor by the membrane can be used to displace the sample (generally, for example, a solution containing the analyte to be detected or a gas or gas mixture in which the analyte is contained) from the sensor. If, for example, a series of measurements is carried out in which a concentration of the analyte is determined repeatedly at specific time intervals, the displacement of the sample from the sensor can serve to protect the sensor from the sample, except during the times in which a measurement of the Concentration of the analyte is carried out, for which a contact between sensor and sample is required.

Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, den Sensor während der Phasen, in denen er von der Membran bedeckt ist, zu regenerieren. Hierzu findet ein Stoffaustausch zwischen dem Sensor und einem in dem Volumen zwischen Membran und Membranhalter befindlichen Fluid durch die Membran hindurch statt.It is alternatively or additionally possible to regenerate the sensor during the phases in which it is covered by the membrane. For this purpose, a mass transfer takes place between the sensor and a fluid located in the volume between membrane and membrane holder through the membrane.

So ist es zum Beispiel möglich, einen Sensor, der durch Zellbewuchs in seiner Funktion eingeschränkt wurde, durch Einsatz einer Trypsin-haltigen Lösung, welche durch eine Dialysemembran zum zellbewachsenen Sensor diffundiert, vom Bewuchs zu befreien, so dass der Sensor wieder in direkten Kontakt mit der Probe gelangen kann. Das Trypsin kann beispielsweise durch Hinterspülung der Dialysemembran mit isotonischer Kochsalzlösung entfernt werden.For example, by using a trypsin-containing solution which diffuses through a dialysis membrane to the cell-grown sensor, a sensor which has been restricted in function by cell growth can be freed from fouling so that the sensor again comes into direct contact with the cell the sample can get. The trypsin can be removed, for example, by backwashing the dialysis membrane with isotonic saline.

Eine weitere Möglichkeit der Sensor-Regeneration findet sich im Zusammenhang mit Sensoren, welche als Sensormatrix Hydrogele einsetzen, z.B. bei chemo-optischen pH-Sensoren. Werden diese in Prozessen eingesetzt, in denen über den Prozessverlauf eine Osmolalität ansteigt, so können diese Sensoren störende Stoffe akkumulieren. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Sensorträgers können die störenden Stoffe aus der Sensormatrix herausgelöst werden. Dazu wird der Sensor mit der Membran bedeckt, indem das zwischen Membran und Membranhalter eingeschlossene Volumen mit einer niederosmolaren Lösung gefüllt wird. Durch Diffusion aus der Sensormatrix durch die Membran in das eingeschlossene Volumen können die störenden Stoffe aus der Sensormatrix entfernt werden.Another possibility of sensor regeneration is found in connection with sensors which use hydrogels as the sensor matrix, eg in the case of chemo-optical pH sensors. These are used in processes in which over the As the process progress increases in osmolality, these sensors can accumulate interfering substances. Using the sensor carrier according to the invention, the interfering substances can be removed from the sensor matrix. For this purpose, the sensor is covered with the membrane by filling the volume enclosed between the membrane and the membrane holder with a low osmolar solution. By diffusion from the sensor matrix through the membrane into the enclosed volume, the interfering substances can be removed from the sensor matrix.

Ebenso ist es möglich, den Sensor, gegebenenfalls, etwa im Falle einer Langzeitmessung, erneut, zu kalibrieren. Der Sensor wird mit der Membran bedeckt und so von der Probe abgeschirmt. In das Volumen zwischen Membran und Membranhalter wird hierzu ein Fluid eingebracht, das einen Kalibrierstandard für den Sensor darstellt. Durch diffusiven Stoffaustausch zwischen dem Sensor und dem in dem Volumen zwischen Membran und Membranhalter befindlichen Kalibrierstandard durch die Membran hindurch stellen sich in dem Sensor definierte Bedingungen ein, welche für eine Kalibrierung verwendet werden können.It is also possible to calibrate the sensor again, if necessary, for example in the case of a long-term measurement. The sensor is covered with the membrane and thus shielded from the sample. For this purpose, a fluid is introduced into the volume between the membrane and the membrane holder, which represents a calibration standard for the sensor. By diffusive mass transfer between the sensor and the calibration standard in the volume between the membrane and the membrane holder through the membrane, defined conditions are set in the sensor which can be used for a calibration.

Soll etwa ein Gassensor kalibriert werden, so ist die Membran so zu wählen, dass das mit dem Sensor nachzuweisende Gas leicht durch die Membran hindurchtreten kann. Im Fall eines Sauerstoffsensors kann die Membran beispielsweise aus dem Elastomer Silikon (Polydimethylsiloxan, PDMS) gebildet sein. Als Kalibrierstandard für den Nullpunkt (0% Sauerstoff) kann etwa gasförmiger Stickstoff gewählt werden. Alternativ kann beispielsweise eine 1%-ige Natriumsulfit-Lösung in einem 10 mmol/l Phosphatpuffer mit einem pH-Wert von 8,0 mit 1 µmol/l Cobaltnitrat gewählt werden. In beiden Fällen diffundiert Sauerstoff aus dem Sensor durch die Membran in das zwischen Membran und Membranhalter eingeschlossene Volumen, so dass die Sauerstoffkonzentration im Sensor letztlich auf null sinkt. Im Falle der Natriumsulfit-Lösung wird die Diffusion dadurch befördert, dass der Sauerstoff das Sulfit zu Sulfat oxidiert, und somit der Sauerstoff aus der Lösung entfernt wird, so dass sich kein Diffusionsgleichgewicht für den Sauerstoff einstellen kann. Als Kalibrierstandard für den Luftsättigungswert des Sauerstoffs kann luftgesättigtes doppelt-destilliertes Wasser verwendet werden. Alternativ kann auch Luft direkt eingesetzt werden, hierbei muss jedoch aufgrund des zum Dehnen der Membran notwendigen Überdrucks der Druck in dem zwischen Membran und Membranhalter eingeschlossenen Volumen gemessen und bei der Kalibrierung berücksichtigt werden. Auch im Falle des Kalibrierstandards für den Luftsättigungswert stellt sich durch Diffusion von Sauerstoff durch die Membran hindurch im Sensor letztlich der Luftsättigungswert für die Sauerstoffkonzentration ein.If, for example, a gas sensor is to be calibrated, the membrane should be selected such that the gas to be detected by the sensor can easily pass through the membrane. For example, in the case of an oxygen sensor, the membrane may be formed of the elastomer silicone (polydimethylsiloxane, PDMS). As calibration standard for the zero point (0% oxygen) can be selected about gaseous nitrogen. Alternatively, for example, a 1% sodium sulfite solution in a 10 mmol / l phosphate buffer having a pH of 8.0 with 1 μmol / l cobalt nitrate can be selected. In both cases, oxygen from the sensor diffuses through the membrane into the volume trapped between the membrane and the membrane holder, so that the oxygen concentration in the sensor ultimately drops to zero. In the case of the sodium sulfite solution, the diffusion is promoted by the oxygen oxidizing the sulfite to sulfate, thus removing the oxygen from the solution so that no diffusion equilibrium for the oxygen can be established. As the calibration standard for the air saturation value of the oxygen, air-saturated double-distilled water may be used. Alternatively, air can be used directly, but in this case, due to the pressure required to stretch the membrane, the pressure in the volume enclosed between membrane and membrane holder must be measured and taken into account in the calibration. Also in the case of the calibration standard for the air saturation value, the air saturation value for the oxygen concentration finally sets in the sensor as a result of diffusion of oxygen through the membrane.

In analoger Weise kann auch die Kalibrierung anderer Gassensoren durchgeführt werden. Die Membran muss für das jeweils durch den Sensor nachzuweisende Gas durchlässig sein. Bei Dehnung der Membran durch Einleiten eines Kalibrierstandards in das zwischen Membran und Membranhalter eingeschlossene Volumen wird der Sensor von der Probe abgeschirmt und tritt in diffusiven Kontakt mit dem Kalibrierstandard, so dass sich in dem Sensor letztlich eine dem Kalibrierstandard entsprechende Gaskonzentration einstellt. So ergeben sich jeweils definierte Zustände des Sensors für Kalibriermessungen.In an analogous manner, the calibration of other gas sensors can be performed. The membrane must be permeable to the gas to be detected by the sensor. Upon expansion of the membrane by introducing a calibration standard into the volume trapped between the membrane and the membrane holder, the sensor is shielded from the sample and enters into diffusive contact with the calibration standard so that ultimately a gas concentration corresponding to the calibration standard is established in the sensor. This results in defined states of the sensor for calibration measurements.

Ähnlich können auch Sensoren kalibriert werden, die andere Moleküle als Gase nachweisen sollen. Sollen insbesondere Sensoren kalibriert werden, die zur Messung der Konzentration von Molekülen wie Glucose oder Lactat dienen, so kann ein Teilbereich der Membran, welche im gedehnten Zustand den Sensor bedeckt, als Dialysemembran ausgestaltet werden. Wieder wird ein Kalibrierstandard, der hier Glucose bzw. Lactat in definierter Konzentration enthält, in das zwischen Membran und Membranhalter eingeschlossene Volumen gefüllt und die Membran dadurch so gedehnt, dass sie den Sensor bedeckt und ihn von der Probe abschirmt. Durch Diffusion durch die Dialysemembran stellt sich im Sensor eine dem Kalibrierstandard entsprechende Konzentration an Glucose bzw. Lactat ein. Für die Dialysemembran, etwa aus Celluloseacetat, Polysulfon oder Polyethersulfon, ist eine den diffundierenden Molekülen entsprechende Durchlässigkeitsgrenze, etwa 1-100 kDa zu wählen. Der Kalibrierstandard kann auch alle für die jeweilige Detektionsreaktion notwendigen KoFaktoren, etwa Sauerstoff, enthalten, so dass beispielsweise Glucosesensoren basierend auf der enzymatischen Reaktion der Glucoseoxidase mit Glucose und Sauerstoff kalibriert werden können.Similarly, sensors can be calibrated to detect other molecules than gases. If, in particular, sensors are to be calibrated which serve to measure the concentration of molecules such as glucose or lactate, then a partial region of the membrane which covers the sensor in the stretched state can be configured as a dialysis membrane. Again, a calibration standard containing here glucose or lactate in defined concentration is filled into the volume trapped between membrane and membrane holder and the membrane is thereby stretched to cover the sensor and shield it from the sample. Through diffusion through the dialysis membrane, a concentration of glucose or lactate corresponding to the calibration standard is established in the sensor. For the dialysis membrane, for example of cellulose acetate, polysulfone or polyethersulfone, a permeability limit corresponding to the diffusing molecules, about 1-100 kDa, must be selected. The calibration standard can also contain all co-factors necessary for the respective detection reaction, for example oxygen, so that, for example, glucose sensors based on the enzymatic reaction of the glucose oxidase with glucose and oxygen can be calibrated.

Als eine direkte Weiterbildung des vorstehenden Beispiels können auch Referenzsensoren, welche bei Messungen mit einem genannten Glucosesensor verwendet werden, etwa ein Sauerstoffsensor, mit Hilfe einer Glucose/Sauerstoff-Lösung als Kalibrierstandard zugleich mit dem Glucosesensor kalibriert werden. Hierbei ist die Membran so zu wählen, dass beim Dehnen der Membran der Glucosesensor durch den als Dialysemembran ausgebildeten Teilbereich der Membran bedeckt wird, während der Sauerstoffsensor durch das sauerstoffdurchlässige Elastomer der Membran außerhalb des als Dialysemembran ausgebildeten Teilbereichs bedeckt wird.As a direct development of the above example, reference sensors which are used in measurements with a cited glucose sensor, such as an oxygen sensor, can be calibrated simultaneously with the glucose sensor with the aid of a glucose / oxygen solution as a calibration standard. In this case, the membrane is to be selected such that, during stretching of the membrane, the glucose sensor is covered by the partial region of the membrane formed as a dialysis membrane, while the oxygen sensor is covered by the oxygen-permeable elastomer of the membrane outside the partial area formed as a dialysis membrane.

Nach einer Kalibriermessung kann der jeweils im zwischen Membran und Membranhalter eingeschlossenen Volumen befindliche Kalibrierstandard aus diesem Volumen entfernt und so der Sensor wieder durch die Membran freigegeben werden, so dass die Probe wieder in Kontakt mit dem Sensor treten kann. Das Entfernen des Kalibrierstandards kann beispielsweise durch Spülen des Volumens mit Wasser oder Luft und Absaugen aus dem Volumen erfolgen.After a calibration measurement, the calibration standard located in each case in the volume enclosed between the membrane and the membrane holder can be removed from this volume, thus releasing the sensor again through the membrane, so that the sample again comes into contact with the sensor can occur. The calibration standard can be removed, for example, by flushing the volume with water or air and aspirating from the volume.

Die Bedeckung des Sensors durch die Membran kann auch dazu verwendet werden, um den Sensor zu schützen, wenn in Vorbereitung einer Messung ein Teilbereich einer Messvorrichtung, in welchem sich der Sensor befindet, sterilisiert wird. Bei der Sterilisation mit ionisierender Strahlung entstehen in der dabei normalerweise in der Umgebung des Sensors vorliegenden Luft Radikale und andere chemisch aggressive Verbindungen. Diese können den Sensor schädigen. Wird nun der Sensor während der Bestrahlung durch die Membran bedeckt, so befindet sich in der von der Membran bedeckten Umgebung des Sensors keine, oder allenfalls sehr wenig Luft in Kontakt mit dem Sensor, und es können daher in der von der Membran bedeckten Umgebung des Sensors keine, oder nur relativ wenige Radikale oder andere chemisch aggressive Verbindungen mit direktem Zugang zum Sensor gebildet werden. Hierdurch ist der Sensor geschützt.The coverage of the sensor by the membrane can also be used to protect the sensor when a portion of a measuring device in which the sensor is located is sterilized in preparation for a measurement. Sterilization with ionizing radiation produces radicals and other chemically aggressive compounds in the air normally present in the vicinity of the sensor. These can damage the sensor. If the sensor is covered by the membrane during the irradiation, no or at most very little air is in contact with the sensor in the area of the sensor covered by the membrane, and it can therefore be located in the membrane-covered environment of the sensor no, or only relatively few radicals or other chemically aggressive compounds are formed with direct access to the sensor. This protects the sensor.

Der erfindungsgemäße Sensorträger kann auch eingesetzt werden, um einen darin aufgenommenen Sensor vorteilhaft zu lagern. Auch hierzu wird die Membran durch Einleiten eines Fluids in das zwischen Membran und Membranhalter eingeschlossene Volumen derart gedehnt, dass die Membran die Sensoraufnahme und damit den Sensor bedeckt. Das Fluid umfasst ein Feuchthaltemittel für den Sensor, welches durch die Membran in den Sensor diffundieren kann. Bei dem Feuchthaltemittel kann es sich insbesondere um Wasser handeln.The sensor carrier according to the invention can also be used to advantageously store a sensor received therein. For this purpose too, the membrane is expanded by introducing a fluid into the volume enclosed between the membrane and the membrane holder in such a way that the membrane covers the sensor receptacle and thus the sensor. The fluid includes a humectant for the sensor which can diffuse through the membrane into the sensor. The humectant may in particular be water.

Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Vorteile an Hand der beigefügten Figuren näher erläutert. Die Figuren stellen lediglich Beispiele dar, wie Ausführungsformen der Erfindung ausgestaltet sein können, und stellen keine Beschränkung der Erfindung auf die gezeigten Ausführungsbeispiele dar.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Sensorträger, angeordnet in einem Behälter.
2 zeigt den Sensorträger aus 1, mit gedehnter Membran.
3 zeigt einen erfindungsgemäßen Sensorträger in einem Durchflusselement.
4 zeigt den Sensorträger aus 3 mit gedehnter Membran.
5 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensorträgers.
6 zeigt eine Draufsicht auf eine Membran.
7 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensorträgers.
8 zeigt den Sensorträger aus 8 mit gedehnter Membran.
9 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Sensorträgers.
10 zeigt den Sensorträger aus 9 mit gedehnter Membran

In the following the invention and its advantages with reference to the accompanying figures will be explained in more detail. The figures are merely examples of how embodiments of the invention may be embodied and do not limit the invention to the embodiments shown.

1 shows a sensor carrier according to the invention, arranged in a container.
2 shows the sensor carrier 1 , with stretched membrane.
3 shows a sensor carrier according to the invention in a flow element.
4 shows the sensor carrier 3 with stretched membrane.
5 shows a further example of a sensor carrier according to the invention.
6 shows a plan view of a membrane.
7 shows a further example of a sensor carrier according to the invention.
8th shows the sensor carrier 8th with stretched membrane.
9 shows a further example of a sensor carrier according to the invention.
10 shows the sensor carrier 9 with stretched membrane

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Sensorträger 1, welcher hier in einem Behälter 8 angeordnet ist. In dem gezeigten Beispiel ist in dem Behälter 8 ein Rührwerk 81 vorgesehen, welches eine Strömung 71 einer flüssigen Probe 7 bewirkt, welche die Probe 7 auch durch den Sensorträger 1 und dort an einem Sensor 2 vorbei führt, welcher in einer Sensoraufnahme 11 des Sensorträgers 1 angeordnet ist. Die Sensoraufnahme 11 ist in dem gezeigten Beispiel eine Aussparung, welche durch ein Fenster 17 einseitig verschlossen ist. Bei dem gezeigten Sensor 2 handelt es sich um einen optischen Sensor, zur Durchführung von Messungen mit dem Sensor 2 sind eine Auswerteeinheit 3 und ein zugehöriger Lichtleiter 31 vorgesehen. Das Fenster 17 ist vorgesehen, um Licht zwischen Lichtleiter 31 und Sensor 2 passieren zu lassen. In dem dargestellten Beispiel ist nur ein Sensor 2 gezeigt, es ist jedoch ausdrücklich ebenso möglich, dass die Sensoraufnahme mehr als einen Sensor aufnimmt. 1 shows a sensor carrier according to the invention 1 which is here in a container 8th is arranged. In the example shown is in the container 8th a stirrer 81 provided, which is a flow 71 a liquid sample 7 causes which the sample 7 also through the sensor carrier 1 and there on a sensor 2 passes, which in a sensor recording 11 of the sensor carrier 1 is arranged. The sensor holder 11 is in the example shown a recess which through a window 17 closed on one side. In the sensor shown 2 it is an optical sensor for taking measurements with the sensor 2 are an evaluation unit 3 and an associated optical fiber 31 intended. The window 17 is intended to light between light guides 31 and sensor 2 to let happen. In the example shown, there is only one sensor 2 however, it is expressly possible for the sensor receptacle to accommodate more than one sensor.

Eine elastische Membran 12 ist an einem Membranhalter 13 befestigt. Zwischen Membranhalter 13 und Membran 12 ist ein Volumen 14 eingeschlossen. Die dehnbare Membran 12 ist in elastisch entspanntem Zustand gezeigt, sie berührt insbesondere weder Sensor 2 noch Sensoraufnahme 11. Es ist im Grunde denkbar und von der Erfindung mit umfasst, dass bei entspannter Membran 12 diese ganz oder teilweise am Membranhalter 13 anliegt.An elastic membrane 12 is on a membrane holder 13 attached. Between membrane holder 13 and membrane 12 is a volume 14 locked in. The stretchable membrane 12 is shown in elastically relaxed state, it touches in particular neither sensor 2 still sensor recording 11 , It is basically conceivable and encompassed by the invention that when the membrane is relaxed 12 this in whole or in part on the membrane holder 13 is applied.

Der Sensorträger 1 weist ferner einen Kanal 15 sowie einen weiteren Kanal 16 auf, welche jeweils in das Volumen 14 münden. Die Kanäle 15 und 16 sind mit Leitungen 41 bzw. 42 verbunden, welche noch weitere Elemente wie Sterilfilter 43, Manometer 44, Absperrhahn 45 und Anschlussadapter (z.B. Luer) 46 aufweisen.The sensor carrier 1 also has a channel 15 as well as another channel 16 on, each in the volume 14 lead. The channels 15 and 16 are with wires 41 respectively. 42 connected, which has other elements such as sterile filters 43 , Manometer 44 , Stopcock 45 and connection adapter (eg Luer) 46 exhibit.

Der Sensorträger 1 bildet in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Teil eines Behälter-Ports 82.The sensor carrier 1 forms part of a container port in the embodiment shown 82 ,

2 zeigt den erfindungsgemäßen Sensorträger 1 aus 1, in der etliche dargestellte Elemente bereits beschrieben worden sind. Auf die Darstellung des Behälters 8 wurde verzichtet, jedoch befindet sich der Sensorträger 1 auch in der in 2 gezeigten Situation in dem mit Probe 7 gefüllten Behälter 8. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Situation ist in der 2 die Membran 12 gedehnt, so dass sie den Sensor 2 und die Sensoraufnahme 11 bedeckt. Die Dehnung der Membran 12 ergibt sich, da ein Fluid 6, in 2 konkret, aber die Erfindung nicht einschränkend, mittels einer Spritze 61, über Anschlussadapter 46, Leitung 41 und Kanal 15 in das zwischen Membran 12 und Membranhalter 13 eingeschlossene Volumen 14 eingebracht ist. Der Sterilfilter 43 in der Leitung 41 verhindert hierbei vorteilhafterweise eine Kontamination des Volumens 14. Aufgrund der Dehnung der Membran 12 wird die Probe 7 von dem Sensor 2 verdrängt, und die Membran 12 tritt in Kontakt mit dem Sensor 2. Je nach Art des Fluids 6 kann so der Sensor 2 nachkalibriert, sterilisiert oder regeneriert werden, wie oben beschrieben. Ebenso kann der Sensor 2 auf diese Weise vor der Probe 7 geschützt werden, wenn keine Messung vorgenommen wird, etwa zwischen den einzelnen Messungen einer Messreihe. Auch zur Feuchthaltung des Sensors 2 wird in gleicher Weise ein Fluid in das Volumen 14 eingebracht, nur befindet sich dabei der Sensor 2 mit dem Sensorträger 1 üblicherweise nicht in einem mit Probe 7 gefüllten Behälter 8. 2 shows the sensor carrier according to the invention 1 out 1 in which several illustrated elements have already been described. On the representation of the container 8th was waived, however, is the sensor carrier 1 also in the 2 shown situation in the with sample 7 filled containers 8th , Unlike the in 1 shown situation is in the 2 the membrane 12 stretched, so they the sensor 2 and the sensor receptacle 11 covered. The elongation of the membrane 12 arises as a fluid 6 , in 2 specifically, but not limiting the invention, by means of a syringe 61 , via connection adapter 46 , Management 41 and channel 15 in the between membrane 12 and membrane holder 13 enclosed volumes 14 is introduced. The sterile filter 43 in the pipe 41 this advantageously prevents contamination of the volume 14 , Due to the elongation of the membrane 12 will be the sample 7 from the sensor 2 displaced, and the membrane 12 comes in contact with the sensor 2 , Depending on the type of fluid 6 so can the sensor 2 recalibrated, sterilized or regenerated as described above. Likewise, the sensor 2 that way before the rehearsal 7 be protected if no measurement is made, such as between the individual measurements of a series of measurements. Also for moisturizing the sensor 2 In the same way a fluid enters the volume 14 only the sensor is located 2 with the sensor carrier 1 usually not in one with sample 7 filled containers 8th ,

3 zeigt einen erfindungsgemäßen Sensorträger 1 bei Anwendung in einem Durchflusselement 83. In dem gezeigten Beispiel bildet der erfindungsgemäße Sensorträger 1 einen integralen Bestandteil des Durchflusselements 83. Über Schläuche 84 wird eine Probe 7 durch das Durchflusselement 83 geleitet, und damit auch vorbei an einem in einer Sensoraufnahme 11 des Sensorträgers 1 angebrachten Sensor 2. Die Sensoraufnahme 11 ist in dem gezeigten Beispiel eine Aussparung, welche durch ein Fenster 17 verschlossen ist. Bei dem gezeigten Sensor 2 handelt es sich um einen optischen Sensor, zur Durchführung von Messungen mit dem Sensor sind eine Auswerteeinheit 3 und ein zugehöriger Lichtleiter 31 vorgesehen. Das Fenster 17 ist vorgesehen, um Licht zwischen Lichtleiter 31 und Sensor 2 passieren zu lassen. In dem dargestellten Beispiel ist nur ein Sensor gezeigt, es ist jedoch ausdrücklich ebenso möglich, dass die Sensoraufnahme mehr als einen Sensor aufnimmt. 3 shows a sensor carrier according to the invention 1 when used in a flow element 83 , In the example shown, the sensor carrier according to the invention forms 1 an integral part of the flow element 83 , About hoses 84 becomes a sample 7 through the flow element 83 passed, and thus past one in a sensor recording 11 of the sensor carrier 1 attached sensor 2 , The sensor holder 11 is in the example shown a recess which through a window 17 is closed. In the sensor shown 2 it is an optical sensor, to carry out measurements with the sensor are an evaluation unit 3 and an associated optical fiber 31 intended. The window 17 is intended to light between light guides 31 and sensor 2 to let happen. In the illustrated example, only one sensor is shown, but it is expressly also possible for the sensor receptacle to accommodate more than one sensor.

Eine elastische Membran 12 ist an einem Membranhalter 13 befestigt. Zwischen Membranhalter 13 und Membran 12 ist ein Volumen 14 eingeschlossen. Die dehnbare Membran 12 ist in entspanntem Zustand gezeigt, sie berührt insbesondere weder Sensor 2 noch Sensoraufnahme 11.An elastic membrane 12 is on a membrane holder 13 attached. Between membrane holder 13 and membrane 12 is a volume 14 locked in. The stretchable membrane 12 is shown in a relaxed state, in particular it touches neither sensor 2 still sensor recording 11 ,

4 zeigt den erfindungsgemäßen Sensorträger 1 aus 3, in der etliche dargestellte Elemente bereits beschrieben worden sind. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Situation ist in der 4 die Membran 12 gedehnt, so dass sie den Sensor 2 und die Sensoraufnahme 11 bedeckt. Die Dehnung der Membran 12 ergibt sich, da ein Fluid 6, in 4 konkret, aber die Erfindung nicht einschränkend, mittels einer Spritze 61, über Anschlussadapter 46, Leitung 41 und Kanal 15 in das zwischen Membran 12 und Membranhalter 13 eingeschlossene Volumen 14 eingebracht ist. Der Sterilfilter 46 in der Leitung 41 verhindert hierbei vorteilhafterweise eine Kontamination des Volumens 14. Aufgrund der Dehnung der Membran 12 wird die Probe 7 von dem Sensor 2 verdrängt, und die Membran 12 tritt in Kontakt mit dem Sensor 2. Je nach Art des Fluids 6 kann so der Sensor 2 nachkalibriert, sterilisiert oder regeneriert werden, wie oben beschrieben. Ebenso kann der Sensor 2 auf diese Weise vor der Probe 7 geschützt werden, wenn keine Messung vorgenommen wird, etwa zwischen den einzelnen Messungen einer Messreihe. Auch zur Feuchthaltung des Sensors 2 wird in gleicher Weise ein Fluid in das Volumen 14 eingebracht, nur wird dabei das Durchflusselement 83 üblicherweise nicht von einer Probe 7 durchströmt. 4 shows the sensor carrier according to the invention 1 out 3 in which several illustrated elements have already been described. Unlike the in 3 shown situation is in the 4 the membrane 12 stretched, so they the sensor 2 and the sensor receptacle 11 covered. The elongation of the membrane 12 arises as a fluid 6 , in 4 specifically, but not limiting the invention, by means of a syringe 61 , via connection adapter 46 , Management 41 and channel 15 in the between membrane 12 and membrane holder 13 enclosed volumes 14 is introduced. The sterile filter 46 in the pipe 41 this advantageously prevents contamination of the volume 14 , Due to the elongation of the membrane 12 will be the sample 7 from the sensor 2 displaced, and the membrane 12 comes in contact with the sensor 2 , Depending on the type of fluid 6 so can the sensor 2 recalibrated, sterilized or regenerated as described above. Likewise, the sensor 2 that way before the rehearsal 7 be protected if no measurement is made, such as between the individual measurements of a series of measurements. Also for moisturizing the sensor 2 In the same way a fluid enters the volume 14 only the flow element is introduced 83 usually not from a sample 7 flows through.

Es sei noch angemerkt, dass bei wie in 4 gedehnter Membran 12 das Durchflusselement 83 nicht vollständig durch die Membran 12 blockiert sein muss. Es ist für die Erfindung ausreichend, dass die Membran 12 die Sensoraufnahme 11 und damit hier auch den Sensor 2 bedeckt und dabei die Probe 7 von dem Sensor 2 verdrängt. Dies kann auch dann erreicht werden, wenn das Durchflusselement 83 und die gedehnte Membran 12 so dimensioniert sind, dass die Probe 7 an der gedehnten Membran 12 vorbei (also vor oder hinter der Zeichenebene der 4) durch das Durchflusselement 83 fließen kann.It should be noted that as in 4 stretched membrane 12 the flow element 83 not completely through the membrane 12 must be blocked. It is sufficient for the invention that the membrane 12 the sensor receptacle 11 and therefore also the sensor here 2 covered and while the sample 7 from the sensor 2 repressed. This can also be achieved if the flow element 83 and the stretched membrane 12 are dimensioned so that the sample 7 on the stretched membrane 12 past (ie in front of or behind the plane of the drawing) 4 ) through the flow element 83 can flow.

5 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sensorträgers 1 in Schnittansicht. Der gezeigte Sensorträger 1 weist eine Sensoraufnahme 11 für insgesamt drei Sensoren auf; gezeigt sind zwei in der Sensoraufnahme 11 angeordnete Sensoren 2. Auf die Darstellung etwaiger Auslesevorrichtungen für die Sensoren 2 wurde verzichtet. Die Auslesung kann beispielsweise wie in den 1 bis 4 über ein Fenster auf optischem Wege erfolgen, falls der jeweilige Sensor 2 ein optischer Sensor ist. Falls der jeweilige Sensor 2 elektrochemisch arbeitet, so können im Bereich der Sensoraufnahme 11 entsprechende elektrische Kontakte und davon wegführende Leiter vorgesehen sein, um den Sensor 2 an geeignete Auswerteeinrichtungen anzuschließen. Entsprechendes gilt auch für die Auswertung in den weiteren dargestellten Ausführungsformen. Die Membran 12 schließt mit dem Membranhalter 13 ein Volumen 14 ein und ist in gedehntem Zustand gezeigt. Die Membran 12 ist an ihrem Rand durch ein Befestigungsmittel 18 an dem Membranhalter 13 befestigt. Das Befestigungsmittel 18 kann beispielsweise eine umlaufende Schweißnaht oder umlaufende Klebestelle sein. Ebenso kann es sich bei dem Befestigungsmittel 18 um eine Klemmvorrichtung handeln. In dem Membranhalter 13 ist ein Kanal 15 ausgebildet, durch welchen ein hier nicht gezeigtes Fluid in das Volumen 14 eingeleitet werden kann, um die Membran 12 zu dehnen, so dass die Membran 12 die Sensoraufnahme 11 bedeckt und dabei mit den darin befindlichen Sensoren 2 in Kontakt kommt. Aus dem Kontakt zwischen der Membran 12 und den Sensoren 2 ergeben sich je nach Ausgestaltung eine oder mehrere der oben bereits erläuterten Wirkungen. Insbesondere ist es möglich, durch geeignete Wahl des Fluids etwa als Kalibrierstandard, unterschiedliche Sensoren 2 (hier zwei Sensoren) gleichzeitig zu kalibrieren oder zumindest definierte Bedingungen in jedem der Sensoren 2 für eine Kalibrierung zu schaffen. Hierbei kann es ja nach Art der Sensoren 2 erforderlich sein, Teilbereiche der Membran 12 geeignet auszugestalten, wozu 6 ein Beispiel zeigt. 5 shows a further schematic representation of a sensor carrier according to the invention 1 in sectional view. The sensor carrier shown 1 has a sensor receptacle 11 for a total of three sensors; Two are shown in the sensor holder 11 arranged sensors 2 , On the representation of any readout devices for the sensors 2 was waived. The reading can, for example, as in the 1 to 4 via a window by optical means, if the respective sensor 2 an optical sensor. If the respective sensor 2 works electrochemically, so in the field of sensor recording 11 corresponding electrical contacts and conductors leading away from it to be provided to the sensor 2 to connect to suitable evaluation devices. The same applies to the evaluation in the further illustrated embodiments. The membrane 12 closes with the membrane holder 13 a volume 14 and is shown in a stretched state. The membrane 12 is at its edge by a fastener 18 on the membrane holder 13 attached. The fastener 18 can For example, be a circumferential weld or circumferential splice. Similarly, it may be in the fastener 18 to act a clamping device. In the membrane holder 13 is a channel 15 formed, through which a fluid, not shown here, into the volume 14 can be initiated to the membrane 12 to stretch, leaving the membrane 12 the sensor receptacle 11 covered and with the sensors in it 2 comes into contact. From the contact between the membrane 12 and the sensors 2 Depending on the embodiment, one or more of the effects already explained above arise. In particular, it is possible by suitable choice of the fluid as calibration standard, different sensors 2 (here two sensors) at the same time to calibrate or at least defined conditions in each of the sensors 2 to create for a calibration. This may be the type of sensors 2 be required, portions of the membrane 12 suitable to design, for what 6 an example shows.

6 zeigt eine Draufsicht auf den Bereich einer gedehnten Membran 12, welcher in einem erfindungsgemäßen Sensorträger 1 (siehe 5) die Sensoraufnahme 11 (siehe 5) bzw. den einen oder die mehreren darin angeordneten Sensoren 2 (siehe 5) bedeckt. In dem gezeigten Beispiel ist ein Teilbereich der Membran 12 als Dialysemembran 121 ausgebildet. Die Dialysemembran 121 ist dazu vorgesehen, einen Sensor 2 zu bedecken, welcher beispielsweise auf Glucose oder Lactat empfindlich ist, und kann eine entsprechende Durchlässigkeitsobergrenze für Moleküle aufweisen. In dem entsprechenden Sensor 2 kann durch Diffusion durch die Dialysemembran 121 eine bestimmte Konzentration, etwa von Glucose oder Lactat, eingestellt werden. Bereiche der Membran 12 außerhalb der Dialysemembran 121 können gegebenenfalls mit weiteren Sensoren 2 in Kontakt treten. Durch Diffusion durch das Material der Membran 12 in diesen Bereichen abseits der Dialysemembran 121 kann sich in einem weiteren Sensor beispielsweise eine definierte Sauerstoffkonzentration einstellen. 6 shows a plan view of the area of a stretched membrane 12 , which in a sensor carrier according to the invention 1 (please refer 5 ) the sensor holder 11 (please refer 5 ) or the one or more sensors arranged therein 2 (please refer 5 ) covered. In the example shown, a portion of the membrane 12 as a dialysis membrane 121 educated. The dialysis membrane 121 is meant to be a sensor 2 which is sensitive to, for example, glucose or lactate, and may have a corresponding upper permeability limit for molecules. In the corresponding sensor 2 can be due to diffusion through the dialysis membrane 121 a certain concentration, such as glucose or lactate, are set. Areas of the membrane 12 outside the dialysis membrane 121 can optionally with other sensors 2 contact. By diffusion through the material of the membrane 12 in these areas away from the dialysis membrane 121 For example, a defined oxygen concentration can be set in a further sensor.

7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorträgers 1 in einer schematischen Schnittansicht. Eine Ausführungsform wie in 7 und 8 gezeigt eignet sich besonders für den Einsatz in einem Durchflusselement; dementsprechend ist eine Strömung 71 einer Probe 7 gezeigt. Ein Sensorträger 1 wie hier dargestellt kann insbesondere in das Durchflusselement integriert sein, analog zu dem Sensorträger der in 3 und 4 gezeigten Ausführungsform. In einer Sensoraufnahme 11 befindet sich ein Sensor 2. Der Membranhalter 13 ist von einer Wandung 19 des Sensorträgers 1 beabstandet angeordnet, es kann sich bei der Wandung 19 um eine Wandung eines Durchflusselements handeln. Der Membranhalter 13 kann beispielsweise mittig innerhalb eines Querschnitts des von der Probe 7 durchströmten Bereichs angeordnet sein. Die Membran 12 und das zwischen der Membran 12 und dem Membranhalter 13 eingegrenzte Volumen 14 umgeben einen Abschnitt des Membranhalters 13, welcher dem Sensor 2 gegenüberliegt, konzentrisch. In 7 ist die Membran 12 in entspanntem Zustand gezeigt. In 8 ist die Membran 12 in gedehntem Zustand gezeigt, und befindet sich in Kontakt mit dem Sensor 2. Die Dehnung kann durch Einleiten eines Fluids in das Volumen 14 erfolgen, eine entsprechende Zuleitung (nicht gezeigt) kann im Membranhalter 13 ausgebildet sein. 7 and 8th show a further embodiment of a sensor carrier according to the invention 1 in a schematic sectional view. An embodiment as in 7 and 8th shown is particularly suitable for use in a flow element; accordingly, there is a flow 71 a sample 7 shown. A sensor carrier 1 As shown here can be integrated in particular in the flow element, analogous to the sensor carrier in 3 and 4 shown embodiment. In a sensor holder 11 there is a sensor 2 , The membrane holder 13 is from a wall 19 of the sensor carrier 1 spaced apart, it can be at the wall 19 to a wall of a flow element. The membrane holder 13 For example, it may be centered within a cross-section of that of the sample 7 be flowed through area. The membrane 12 and that between the membrane 12 and the membrane holder 13 limited volume 14 surround a portion of the membrane holder 13 which is the sensor 2 opposite, concentric. In 7 is the membrane 12 shown in a relaxed state. In 8th is the membrane 12 shown in a stretched state, and is in contact with the sensor 2 , The stretching can be done by introducing a fluid into the volume 14 take place, a corresponding supply line (not shown) may be in the membrane holder 13 be educated.

9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorträgers 1 in einer schematischen Schnittansicht. 9 zeigt den Sensorträger 1 mit entspannter Membran 12, 10 zeigt den Sensorträger 1 mit gedehnter Membran 12. Die Dehnung der Membran 12 kann dadurch erfolgen, dass durch einen Kanal 15 in dem Membranhalter 13 ein Fluid (hier nicht gezeigt) in das Volumen 14 eingeleitet wird. In einer Sensoraufnahme 11 befindet sich ein Sensor 2. Bei Dehnung der Membran 12 wird eine Probe 7 von dem Sensor 2 verdrängt und der Sensor 2 durch die Membran 12 bedeckt. In der in 9 und 10 gezeigten Ausführungsform ist, zumindest bei ungedehnter, d.h. entspannter Membran 12, die Membran 12 nicht gegenüber dem Sensor 2 angeordnet. Man beachte, dass auch in dieser Ausführungsform das Volumen 14 nicht vollständig von der Membran 12 allein begrenzt wird; schon allein aufgrund des in das Volumen 14 führenden Kanals 15 ist zumindest ein kleiner Bereich der Begrenzung des Volumens 14 durch den Membranhalter 13 bewirkt. Dementsprechend sind in 9 und 10 auch Befestigungsmittel 18 für die Membran 12 gezeigt. 9 and 10 show a further embodiment of a sensor carrier according to the invention 1 in a schematic sectional view. 9 shows the sensor carrier 1 with a relaxed membrane 12 . 10 shows the sensor carrier 1 with stretched membrane 12 , The elongation of the membrane 12 can be done by passing through a channel 15 in the membrane holder 13 a fluid (not shown) in the volume 14 is initiated. In a sensor holder 11 there is a sensor 2 , When stretching the membrane 12 becomes a sample 7 from the sensor 2 displaced and the sensor 2 through the membrane 12 covered. In the in 9 and 10 shown embodiment, at least in unstretched, ie relaxed membrane 12 , the membrane 12 not opposite the sensor 2 arranged. Note that also in this embodiment, the volume 14 not completely from the membrane 12 is limited only; Alone due to the volume 14 leading channel 15 is at least a small area of the volume limit 14 through the membrane holder 13 causes. Accordingly, in 9 and 10 also fasteners 18 for the membrane 12 shown.

Die in 9 und 10 gezeigte Ausführungsform kann insbesondere zylindrisch ausgebildet und dazu vorgesehen sein, an dem dem Membranhalter 13 gegenüberliegenden Ende mit der Probe 7 in Kontakt gebracht zu werden, etwa indem der Sensorträger 1 an einer geeignete Anschlussstelle an einem Probenbehälter angebracht wird.In the 9 and 10 In particular, the embodiment shown can be cylindrically shaped and provided at the membrane holder 13 opposite end with the sample 7 to be brought into contact, such as the sensor carrier 1 is attached to a suitable connection point on a sample container.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Sensorträgersensor support
22: Sensorsensor
33: Auswerteeinheitevaluation
66: Fluidfluid
77: Probesample
88th: Behältercontainer
1111: Sensoraufnahmesensor recording
1212: Membranmembrane
13 13: Membranhaltermembrane holder
1414: Volumenvolume
1515: Kanalchannel
1616: Kanalchannel
1717: Fensterwindow
1818: Befestigungsmittelfastener
3131: Lichtleiteroptical fiber
4141: Zuleitungsupply
4242: Zuleitungsupply
4343: Sterilfiltersterile filter
4444: Manometermanometer
4545: Absperrhahnstopcock
4646: Adapteradapter
6161: Spritzesyringe
7171: Strömungflow
8181: Rührwerkagitator
8282: Behälterportcontainer port
8383: DurchflusselementFlow Element
8484: Schlauchtube
121121: Dialysemembrandialysis membrane

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010061182 A1 [0002]
DE 102011055272 A1 [0002]
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US 2012/0097557 A1 [0007]
US 9400243 B2 [0008]
US 2012/0267518 A1 [0009]

Claims

Sensor carrier (1) comprising a sensor receptacle (11) for at least one sensor (2); a membrane (12); a membrane holder (13) to which the membrane (12) is attached; characterized in that a volume (14) is enclosed between the membrane (12) and the membrane holder (13); the membrane (12) can be stretched such that, when the membrane (12) is stretched, the sensor receptacle (11) is covered by the membrane (12).

Sensor carrier (1) after Claim 1 in which a channel (15) for a fluid (6) opens into the volume (14) enclosed between the membrane (12) and the membrane holder (13).

Sensor carrier (1) after Claim 2 wherein at least one second channel (16) opens into the volume (14) enclosed between the membrane (12) and the membrane holder (13).

Sensor carrier (1) according to one of the preceding claims, wherein the membrane (12) opposite the sensor receptacle (11) is arranged.

Sensor carrier (1) according to one of the preceding claims, wherein the membrane (12) is permeable to at least one type of molecule or at least one type of ion.

Sensor carrier (1) after Claim 5 wherein a first region of the membrane (12) is permeable to a first type of molecule or a first type of ion, and wherein a second region of the membrane (12) is permeable to a second type of molecule or a second type of ion.

Sensor carrier (1) after Claim 5 or 6 wherein at least a portion of the membrane (12) is formed as a dialysis membrane (121).

Sensor carrier (1) according to one of Claims 5 to 7 wherein at least a portion of the membrane (12) is permeable to at least one of the following types of molecules or ions: water, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, glucose, lactate, sulfur dioxide, hydronium, hydroxide, pH buffering substances, proteases, ions inorganic salts, ions of organic salts.

Sensor carrier (1) according to one of the preceding claims, wherein a side of the membrane (12) facing away from the volume (14) enclosed between membrane (12) and membrane holder (13) is provided with an adhesion-reducing coating.

Sensor carrier (1) according to one of the preceding claims, wherein the sensor carrier (1) as part of a flow element (83) or as part of a container port (82) is formed.

Method for measuring an analyte in a sample (7) by means of a sensor (2) which is sensitive to the analyte, the method comprising at least the following steps: a) Inserting the sensor (2) into the sensor receptacle (11) of a sensor carrier (1) according to one of Claims 1 to 10 ; b) temporarily covering the sensor (2) by the membrane (12) by stretching the membrane (12).

Method according to Claim 11 in that, by stretching the membrane (12) in step b, the sample (7) is displaced from the sensor (2) and the sensor (2) is regenerated, while the membrane (12) in step b releases the sensor (2 ) by exchanging material between the sensor (2) and a fluid (6) located in the volume (14) between the membrane (12) and membrane holder (13) through the membrane (12).

Method according to Claim 11 wherein the sensor (2) is calibrated while the membrane (12) covers the sensor (2) in step b, wherein a mass transfer between the sensor (2) and one in the volume (14) between the membrane (12) and membrane holder (13) fluid (6) through the membrane (12) takes place therethrough.

Method according to Claim 11 wherein during step b at least a portion of a measuring device in which the sensor (2) is sterilized.

Method for mounting a sensor (2), characterized in that the sensor (2) into the sensor receptacle (11) of a sensor carrier (1) according to one of Claims 1 to 10 is used; the membrane (12) is expanded by introducing a fluid (6) into the volume (14) enclosed between the membrane (12) and membrane holder (13) such that the membrane (12) covers the sensor (2); wherein the fluid (6) comprises a humectant for the sensor (2), which can diffuse through the membrane (12) in the sensor (2).