DE3635150A1 - Medizinisches analysegeraet mit ionen-selektiver/enzymatischer elektrode und verfahren zur benutzung desselben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Blut-Analysevorrichtung für klinische Zwecke und im speziellen ein automatisches, modulares, medizinisches Analysegerät in Multi-Kanaltechnik, das sich auszeichnet durch die Verwendung einer ionen-selektiven Elektrode und/oder eines Systems von enzymatischen Elektroden/Wasch-Zellen, welches eine schnelle Analyse von Kalium, Natrium, Lithium, Calcium-Glukose, Triglyceriden, Cholesterol, Kreatininen und anderen, interessierenden Substanzen in unverdünnten Körperflüssigkeiten, wie beispielsweise Blut insgesamt, Serum und/oder Plasma erlaubt.

Wie in der professionellen, klinischen Behandlung von Patienten gut bekannt ist, besteht oft die Notwendigkeit, die Konzentration von verschiedenen metallischen und nicht-metallischen, interessierenden Substanzen in Körperflüssigkeiten festzustellen (beispielsweise in Blut, Serum oder Plasma); so beispielsweise Natrium, Kalium sowie Glukose. Natrium, das hauptsächliche Kation in der extrazellularen Flüssigkeit, ist eine kritische Substanz, weil sie dem menschlichen Körper erlaubt, das richtige Maß an Hydratation und osmotischen Drücken aufrechtzuerhalten; und physische Bedingungen, welche den Natriumspiegel im Blut verändern, führen zu Dehydratation, Diarrhö sowie Nieren-Fehlfunktion. Ebenso ist Kalium, das hauptsächliche Kation in intrazellularer Flüssigkeit, ein kritischer Indikator des elektrolytischen Gleichgewichts innerhalb des menschlichen Körpers, wobei Veränderungen im Kaliumspiegel Störungen in der Herztätigkeit und des neuromuskularen Systems mit sich bringen. Zusätzlich ist Glukose eine kritische Substanz bei der Aufrechterhaltung von Metabolismus im Körper und abnormaler Glukose-Spiegel innerhalb des Bluts ist Indikator für Hyperglykemie oder so ernsthafte Erkrankungen wie Diabetes, welche schnell erkannt werden müssen. Deshalb ist die schnelle und zuverlässige Analyse dieser Substanzen, ebenso wie von anderen Substanzen, in Körperflüssigkeiten absolut notwendig für eine einwandfreie und effektive, professionelle medizinische Behandlung.

Bisher war es übliche Praxis im medizinischen Bereich, Analysen von Blut und/oder Serum dadurch zu erhalten, daß eine Probe desselben zu einem klinischen Labor geschickt wurde, welches die notwendige technische Ausrüstung und geübte Labortechniker besaß, welche für eine genaue Analyse erforderlich sind. Was nun spezifisch die Bestimmung der Höhe der Konzentrationen von Natrium oder Kalium betrifft, so wurden herkömmliche Messungen mittels der Technik der Flammenfotometrie erhalten, während die Glukosebestimmung typischerweise mittels komplizierter und zeitaufwendiger Präparation von Proben und Analyse-Techniken durchgeführt wurde.

Bekanntlich erfordert die Flammenfotometrie zunächst die Verdünnung der Blutprobe, welche atomisiert und dann in einer Luft/Gas-Umgebung verbrannt wird, wobei die interessierenden angeregten Moleküle ein Licht aussenden, welches detektiert werden, anschließend weiterverarbeitet und verglichen werden kann, um als Resultat die Konzentration von Natrium oder Kalium zu erhalten. In ähnlicher Weise umfassen die verschiedenen vorbekannten Techniken der Labor-Präparation und Analyse zur Bestimmung der Konzentrationen von Glukose und verwandter Substanzen ausgeklügelte, komplizierte Testprozeduren. Obwohl sich derartige aus dem Stand der Technik bekannte Labors, klinische Analysen und Meßtechniken als äußerst zuverlässig erwiesen haben, haben sich solche klinischen Labor-Bestimmungen im Hinblick auf die Überalles-Kosten des dafür notwendigen Test-Apparats ebenso wie wegen des Erfordernisses von fachlich geschultem, technischem Personal zur Ausführung der Test-Prozeduren als äußerst kostspielig herausgestellt. Im Hinblick auf die typische Zeitverzögerung beim Erhalten einer Probe von Körperflüssigkeit vom Patienten, Übersendung desselben in ein klinisches Laboratorium zur Analyse und anschließenden Übermittlung der Ergebnisse der Auswertung zurück zu den medizinischen Praktikern wurden ferner extrem lange Zeitverzögerungen allgemein üblich, welche sich in bestimmten Situationen als völlig unbefriedigend erwiesen haben.

Indem man diese, den aus dem Stand der Technik bekannten klinischen Labor-Analyse-Techniken anhaftenden Unzulänglichkeiten erkannt hat, wurden bereits eine Vielzahl von vorgeschlagenen Analyse-Systemen in jüngerer Zeit auf dem Markt eingeführt. Die meisten dieser jüngeren Systeme sind möglich geworden durch die erst in neuerer Zeit erfolgte Einführung einer speziellen Klasse von ionenselektiven Ionophor-Materialien, welche "neutrale Träger-Ionophoren" genannt werden, und welche in ionenselektive Elektroden eingesetzt worden sind. Im Grunde enthalten derartige ionenselektive Elektroden eine elektro-chemische Vorrichtung, welche, wenn sie mit einer ein aufgespürtes Ion enthaltenden Lösung in Kontakt gebracht wird, ein elektrisches Potential abgibt, welches logarithmisch von der Konzentration des Ions in der Lösung abhängt. Durch Messung dieses elektrischen Potentials kann die genaue Bestimmung eines Ions in der Flüssigkeit mathematisch abgeleitet werden. Zusätzlich wurden in jüngster Zeit enzymatische Elektroden-Systeme eingeführt, bei denen etwa ein organischer Katalysator dazu verwendet wird, um eine Anzahl von bestimmten, zu messenden Substanzen in polarografisches Material, wie beispielsweise Hydrogen-Peroxide oder ähnliches, umzuwandeln, welche in Peroxide oder ähnliches umgewandelte Substanzen anschließend gemessen werden können, indem man eine Stromstärke-Meßtechnik mittels Elektroden einsetzt.

Die in jüngster Zeit aufgekommenen Analyse-Systeme, welche sowohl ionenselektive als auch enzymatische Elektroden verwendende Technologien aufweisen, können heute in breitem Maße in zwei Klassen eingeteilt werden; bei der ersten handelt es sich um manuelle Meßfühler-Systeme, und bei der zweiten um Durchfluß-Systeme. Bei den manuellen, ionenselektiven Meßfühler-Systemen wird eine ionenselektive Elektrode von Hand in einem Zweipunkt-Referenz-Lösungssystem kalibriert und anschließend in ein Testrohr oder niedriges Gefäß von Hand plaziert bzw. eingetaucht, welches eine zu analysierende Probe einer Körperflüssigkeit enthält. Zur Vollendung der Analyse muß der Meßfühler von Hand gewaschen werden und anschließend von Hand wiederum rekalibriert werden, um eine wiederholte Analyse zu erlauben. Ein Beispiel für ein derartiges, manuelles Meßfühler-System aus dem Stand der Technik ist der Calcium- und Kalium-Analysierer, der von Ionetics, Inc. in Costa Mesa, California, hergestellt wird.

Die ionenselektive Elektroden benutzenden Durchfluß-Systeme des Standes der Technik enthalten im Grunde genommen eine ionenselektive Elektrode, welche innerhalb einer Durchfluß-Elektrodenkammer gehalten wird, durch welche zwei Lösungen mit Referenz-Konzentrationen abschnittsweise über ein kompliziertes System aus Flüssigkeitsleitungen, Ventilen und Pumpen gepumpt wird, um eine Kalibrierung der Elektrode zu erlauben. Anschließend wird eine Probe der Körperflüssigkeit im Inneren durch das System von Flüssigkeitsleitungen, Ventilen und Pumpen ab- und in die Elektrodenkammer zur Messung mittels der ionenselektiven Elektrode gezogen. Nach der Messung müssen die Elektrodenkammer und die Führungsleitungen vollkommen gereinigt und durchgespült werden, um die nächste Analyse durchführen zu können. Ein beispielhaftes System aus dem Stand der Technik für diese Kategorie von Durchflußvorrichtungen sind das Modell 1020 zur Analyse von Natrium/Kalium, hergestellt von Orion Research, Inc. in Cambridge, Massachusetts und der Analysierer Nova 1, der von Nova Biomedical in Newton, Massachusetts, hergestellt wird. Überdies wurden ähnliche Typen von Durchfluß-Analysiergeräten für enzymatische Elektroden eingesetzt, wie beispielsweise der Glukose-Analysierer, der von YSI Scientific of Yellow Springs, Ohio, hergestellt wird. Obwohl sowohl die manuellen wie auch die durchfluß-ionen-selektiven Systeme und die Systeme mit enzymatischer Elektrode herkömmlicher Art eine signifikante Verbesserung der klinischen Laboratoriums-Technik mit sich brachten, sind diese zusätzlich mit ihnen innewohnenden Nachteile behaftet, welche sie davon abgehalten haben, überall im medizinischen Bereich akzeptiert zu werden.

Was die manuellen Meßfühler-Systeme gemäß dem Stand der Technik anbetrifft, so liegt ihr hauptsächlicher Nachteil darin, daß die Elektroden zu Beschädigungen infolge des manuellen Einsetzens und Entfernens der Meßfühler in die Röhre sowie während der Reinigungsprozeduren neigen, so daß sie auf diese Weise Analyseergebnisse mit ungenauen Daten ausgeben oder ferner ein wiederholtes Entfernen der ionenselektiven Elektrode erforderlich machen. Zusätzlich liegt der Hauptnachteil der Durchfluß-Systeme in ihren relativ komplizierten und ausgeklügelten Pump- und Ventilanordnungen, welche zur Reinigung und zum Abziehen der Probe in der Vorrichtung notwendig sind, welche sich aber auch als verantwortlich für die aufzubringenden, extrem hohen Kosten für Herstellung und Betrieb herausgestellt haben. Infolgedessen, daß die ionenselektiven Meßeinrichtungen extrem temperaturabhängig sind, haben ferner sowohl die manuellen Meßfühler-Systeme als auch die früheren Durchfluß-Systeme bis jetzt eine teure thermostatische Instrumentierung für Referenzlösungen und Körperflüssigkeitsproben mit sich gebracht, welche die Unterhaltskosten weiter erhöhen.

Aus diesen Gründen besteht ein substantielles Bedürfnis in der Branche für ein verbessertes, ökonomisches Analysiergerät für Körperflüssigkeiten, welches automatisch und ohne komplizierte Ventil- und Pump-Systeme betrieben werden kann, und welches auch von ungeübten Benutzern eingesetzt werden kann, um genaue Analysedaten zu bekommen.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf die Beseitigung der oben erwähnten Unzulänglichkeiten, die mit dem Stand der Technik verbunden sind, gerichtet, und zwar durch Vorsehen eines modularen, in Multikanal-Technik ausgeführten, automatischen medizinischen Analysiergeräts, welches eine ionenselektive Elektrode und ein System einer Waschzelle mit enzymatischer Elektrode bzw. mit offenem Ende benutzt, und welches eine schnelle Analyse von interessierenden Substanzen erlaubt, insbesondere Kalium, Natrium und Glukose, ebenso wie verwandte Metalle und Substanzen, wie beispielsweise Calcium, Lithium, Tri-Glyceride, Cholesterol, Creatinine und Harnsäure in unverdünnten Körperflüssigkeiten, wie Blut insgesamt, Serum und/oder Plasma.

Bezüglich der ionen-selektiven Elektrode umfaßt die vorliegende Erfindung die Verwendung eines neutralen ionophoren Trägermaterials, welches in einer Membranschicht aufgelöst ist und auf einem Meßfühler positioniert wird, der zusätzlich eine Referenz-Zellenelektrode umfaßt, welche koaxial im Inneren des Meßfühlers angeordnet ist. Der Meßfühler ist automatisch axial hin- und herbewegt von einem hohlen Behälter mit offenem Ende, genannt eine "Waschzelle" in einen Probenbecher, welche die Probe bzw. das Muster der zu analysierenden Körperflüssigkeit trägt. Eine wäßrige Lösung, welche eine bekannte Konzentration der zu messenden Substanz hat, zirkuliert periodisch durch die Waschzelle; es sind mehrere Saugöffnungen an gegenüberliegenden Enden der Waschzelle vorgesehen, um eine Menge der wäßrigen Lösung in bestimmten Zeitabschnitten aus der Waschzelle periodisch zu entfernen. Diese wäßrige Lösung stellt ein Referenz-Medium zur Kalibrierung dar, und gleichzeitig ein Waschmedium für die ionenselektive Elektrode. Zusätzlich ist die Anordnung aus Waschzelle/Meßfühler spezifisch so ausgelegt, daß jede Undichtigkeit bzw. ein Durchsickern von wäßriger Lösung von der am Ende offenen Waschzelle in den Probenbecher während des Manipulierens des Meßfühlers verhindert wird.

Während des Betriebs wird der Meßfühler typischerweise auf der Basis einer Einpunkt-Kalibrierung innerhalb der Waschzelle kalibriert und der Meßfühler wird anschließend automatisch, axial und direkt in eine Menge bzw. eine Probe einer unverdünnten Körperflüssigkeit hinabgesenkt, welche in dem Probenbecher enthalten ist. Wenn die Probe in den Probenbecher eingetaucht ist, entfernt die im tiefsten Teil der Waschzelle angeordnete Absaugöffnung alle am Meßfühler zurückbleibende wäßrige Lösung und trocknet so den Meßfühler vor seiner Einführung in den Probenbecher. Der Meßfühler ist so ausgestaltet, daß er eine äußere Metallhülse aufweist, deren thermische Masse größer ist und deren thermische Leitfähigkeit wesentlich höher ist als die entsprechenden Eigenschaften der relativ kleinen Menge von Körperflüssigkeit, welche in der Probenschale enthalten ist, so daß die Probe und der Meßfühler sehr schnell die gleiche Temperatur annehmen, was zur Ausführung einer korrekten Analyse ohne die Notwendigkeit von unterstützenden thermostatischen Temperaturkontrollen notwendig ist.

Die Analyse selbst wird dann vollständig ausgeführt durch Messung des Spannungspotentials, welches von der ionenselektiven Elektrode in der Probe abgegeben wird; dieses Spannungspotential wird dann mittels eines Mikroprozessors weiterverarbeitet, um schließlich die Konzentration des gemessenen Ions innerhalb der Probe zu erhalten. Das Konzentrationsniveau wird dann auf einem herkömmlichen Flüssigkeitskristall-Anzeigeelement angezeigt. Im Anschluß an die Analyse wird der Meßfühler axial nach oben zurück in die Waschzelle angehoben, wo die tiefste Vakuumöffnung der Waschzelle jedweden, auf dem Meßfühler zurückbleibenden Teil der Probe von Körperflüssigkeit schnell abstreift. Der Meßfühler setzt seine axiale Aufwärtsbewegung innerhalb der Waschzelle fort, in der der Fluß von wäßriger Lösung den Meßfühler auswäscht bzw. reinigt und gleichzeitig ein nächstfolgendes Kalibriermedium bereitstellt. Das Gerät kann dann wieder für weitere, wiederholte Analyseanwendungen benutzt werden.

In der vorzugten Ausführungsform sind die ionen-selektiven Elektroden für zwei separate Metallionen, wie beispielsweise Kalium und Natrium, auf einem einzigen Meßfühler angeordnet und enthält die wäßrige Lösung innerhalb der Waschzelle eine bekannte Konzentration sowohl von Natrium- wie auch von Kalium-Ionen, wodurch die genauen Konzentrationsniveaus von Natrium und Kalium innerhalb der Probe gleichzeitig bestimmt werden können. In gleicher Weise können auch andere ionen-selektive Elektroden für die Konzentrationen von verwandten Metallionen, wie Lithium, Calcium usw., eingesetzt werden, zusammen mit analogen wäßrigen Lösungen bekannter Konzentration, welche in der Waschzelle zirkulieren.

Für die Messung nicht-metallischer Ionen-Substanzen, wie Glukose, Creatinine, Tri-Glyceride, Cholesterol, Aminosäure, Laktose, Galaktose, Ascorbinsäure und Harnsäure, verwendet die vorliegende Erfindung eine enzymische oder enzymatische Elektrode, die auf dem Meßfühler angeordnet ist, und in analoger Weise zwischen der Waschzelle und den Probenbecher in axialer Richtung auf- und abbewegt wird. Im wesentlichen enthält die enzymatische Elektrode eine stabförmige Sensorelektrode aus Glas oder Kunststoff sowie ein Referenz-Elektrodensystem. Die Referenzelektrode ist innerhalb eines flüssigen, gelartigen Mediums oder einem Elektrolyten angeordnet und ist von der Sensorelektrode getrennt. Eine Membran ist so angeordnet, daß sie sich über das Ende der Sensorelektrode hinaus erstreckt. Ein organischer Katalysator ist innerhalb der Membran verteilt und wird von dieser getragen; dieser Katalysator wandelt Glukose und andere, verwandte nicht-metallische Substanzen, die gemessen werden sollen, mittels einer chemischen Reaktion um in polarografische, detektierbare Materialien, wie z.B. Hydrogen-Peroxide, welche dann mittels herkömmlicher Techniken zur Stromstärke-Messung ausgemessen werden können. Die so gemessenen Werte des elektrischen Stroms, welche von der enzymatischen Elektrode erzeugt wurden, werden anschließend umgewandelt in entsprechende Spannungssignale, die nachfolgend in einem Mikroprozessor verarbeitet werden, um das Konzentrationsniveau von Glukose oder einer anderen nicht-metallischen Ionen-Substanz daraus abzuleiten; die Anzeige erfolgt auf einem Flüssigkeitskristall-Display.

Da bei der vorliegenden Erfindung, sei es mit ionen-selektiven oder mit enzymatischen Elektroden, der Meßfühler direkt in eine Probe von unverdünnter Körperflüssigkeit in simpler manipulativer Weise eingetaucht wird, was im Gegensatz zum sonstigen Erfordernis des Einbringens der Probe ins Innere einer Durchfluß-Zelle steht, werden umständliche Ventilvorgänge und ein Transportieren der Probe innerhalb des Systems vermieden. Überdies schafft die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, sehr kleine Mengen von unverdünnter Körperflüssigkeit, beispielsweise 50 Mikroliter, zu messen, wohingegen ein typisches Elektroden-System des Durchflußzellen-Typs minimal 150 Mikroliter von Serum erfordert, welches typischerweise verdünnt ist. Da der erfindungsgemäße Meßfühler so ausgebildet ist, daß er eine äußere metallische Hülse umfaßt, welche eine gute thermische Leitfähigkeit und eine wesentlich größere thermische Masse als die relativ kleine Menge von in den Probenbecher enthaltenen Körperflüssigkeit aufweist, sorgt der Meßfühler zusätzlich für einen schnellen Temperaturausgleich zwischen dem Meßfühler, der wäßrigen Lösung und der Probe von Körperflüssigkeit, so daß genaue Messungen ohne daß teure, thermostatische Temperatursteuerungen notwendig wären, vorgenommen werden.

Bei der augenblicklich bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß bei dem Analysierer Mehrfach-Kanal- bzw. Meßfühler-Systeme verwendet werden, z.B. mehrfache ionen-selektive und/oder enzymatische Elektroden-Meßfühler. Zur Erzielung einer wirtschaftlichen Herstellung weist so die vorliegende Erfindung eine einmalige konstruktive Auslegung der Analyse-Modul-/Multiplex-Verarbeitungs-Elektronik auf, wobei nur eine einzige zentrale Prozessoreinheit eingesetzt wird, um die Operationen zu steuern und die Daten für jeden der vielen Meßfühler-Kanäle bzw. -Module zu verarbeiten, wobei eine Analyse nur bei einem einzigen Meßfühler zur gleichen Zeit zugelassen wird. Überdies erlaubt eine derartige modulare Konstruktionsweise eine Erhöhung der Test-Kapazität des Analysierers entsprechend den erweiterten Anforderungen eines medizinischen Praktikers, ebenso wie sie eine schnelle Wartung und/oder einen Austausch von Modulen des Analysierers erlaubt.

Das medizinische Analysiergerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere dafür ausgelegt, eine preiswerte und zuverlässige Analysiereinrichtung darzustellen, welche direkt in der Praxis eines praktische Medizin ausführenden Arztes eingesetzt werden kann, im Gegensatz zum ausschließlichen Einsatz in klinischen Laboratorien. Zusätzlich ermöglicht seine automatische Arbeitsweise auch ungeübten Benutzern den Umgang mit demselben, wobei zuverlässige Meßergebnisse gewährleistet sind.

Diese wie auch andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch die Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei ist:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, welche den erfindungsgemäß ausgebildeten medizinischen Analysierer zeigt, der auf ihm angeordnete mehrfache Meßfühler aufweist;

Fig. 2 eine explosionsartige perspektivische Ansicht des Analysierers gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei dessen Gehäuse und eines der analytischen Module bzw. Testeinheiten, welche in das Gehäuse eingesetzt werden können, dargestellt ist;

Fig. 2A eine Seitenansicht von einem der analytischen Module der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2B eine vergrößerte, teilweise perspektivische Ansicht des Speicherreservoirs, welches im erfindungsgemäß vorgesehenen Flüssigkeitspump- und Vakuum-System Verwendung findet;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Meßfühler-Anordnung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine explosionsartige, perspektivische Ansicht der Meßfühler-Anordnung in axialer Ausrichtung, mit der Waschzellen-Anordnung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, welche die Meßfühler-Anordnung in der Waschzelle der vorliegenden Erfindung montiert zeigt;

Fig. 5A eine vergrößerte perspektivische Ansicht der von der Waschzelle entfernten Stern-Führungs-Laufbüchse;

Fig. 6 einen Querschnitt der zweikanaligen ionenselektiven Elektrode der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 einen Querschnitt durch die enzymatische Elektrode der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine explosionsartige perspektivische Darstellung, welche die Probenbecher/Halterungsanordnung, die Montageplatte der Waschzelle sowie den Meßfühler-Fahrschlitten der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 8A eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht des Probenbechers der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht, welche die Probenbecher-Halteranordnung sowie den auf die Montageplatte der Waschzelle montierten Meßfühler-Fahrschlitten zeigt;

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung, welche die zusammenmontierte Ausrichtung der Probenbecher-Anordnung sowie die Waschzelle und den Meßfühler-Fahrschlitten auf der Montageplatte der Waschzelle zeigt;

Fig. 11 einen Querschnitt entlang den Linien 11-11 von Fig. 10;

Fig. 12 einen Querschnitt entlang den Linien 12-12 von Fig. 11;

Fig. 13 ein elektrisches Schaltschema der Verarbeitungs- und Steuerungselektronik der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14A ein elektrisches Schaltschema eines Verstärkers für einen Meßfühler mit einzelner ionenselektiver Elektrode;

Fig. 14B ein elektrisches Schaltschema eines Verstärkers für einen Meßfühler mit zweifacher ionenselektiver Elektrode;

Fig. 14C ein elektrisches Schaltschema eines Verstärkers für einen enzymatischen Meßfühler;

Fig. 15 ein Flußdiagramm des Programms des Hauptcomputers der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 bis 25 schematische Ansichten, welche die aufeinanderfolgenden Schritte des Meßfühlers während der Kalibrier- und/oder Test-Routine verdeutlichen;

Fig. 26 die Darstellung einer zusätzlichen Ausführungsform der Waschzelle der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 27 einen Querschnitt der Ausführung der Waschzelle von Fig. 26.

In den Fig. 1 und 2 ist ein medizinisches Analysegerät 10 gemäß der vorliegenden Erfindung mit ionen-selektiver/ enzymatischer Elektrode dargestellt, welches im allgemeinen zusammengesetzt ist aus einem Gehäuse 12, das eines odere mehrere Test-Stationen, auch als analytische Module bezeichnet, 33 a, 33 b und 33 c trägt bzw. einschiebbar aufnimmt. Jedes dieser analytischen Module 33 a, 33 b und 33 c trägt die hauptsächlichen Unteranordnungen und Subkomponenten des Analysierers 10, nämlich eine Meßfühler-Anordnung 14, einen Mechanismus 16 zum Verfahren des Meßfühlers, eine Waschzellen-Anordnung 18, eine Probenbecher-/Halte-Anordnung 20 und schließlich ein Fluid-Pump- und Vakuum-System 22. Die Funktionen eines jeden der Module 33 a, b und c und ebenso ihrer entsprechenden Unteranordnungen und Subkomponenten 14, 16, 18, 20 und 22 wird gesteuert von einer gemeinsamen Verarbeitungs- und Steuerelektronik, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 24 versehen ist, und welche von einer Haupt-Schaltkreis-Platine 25 getragen ist, welche im Bereich der Rückseite des Gehäuses 12 angeordnet ist. Jedes der Module 33 a, b und c ist mittels herkömmlicher Steckverbinder in Multiplex-Technik mit einer gemeinsamen Verarbeitungs- und Steuer-Elektronik 24 elektrisch verbunden, so daß die Funktionen aller Module 33 a, b und c in vorteilhafter Weise durch Einsatz lediglich eines einzigen Mikroprozessors ausgeführt werden können. Dieses modulare Design erlaubt zusätzlich die Verwendung von Meßfühlern in Mehrfach-Kanaltechnik bzw. mehrfachen Meßfühlern bei dem Analysiergerät 10, so daß Messungen mit mehrfachen ionenselektiven Elektroden und/oder enzymatischen Elektroden ausgeführt werden können; ferner gestattet dies eine schnelle Hinzufügung von Modulen 33 zum Analysiergerät 10 zwecks Austausch oder periodischer Ausdehnung der Kapazität des Analysiergeräts 10 je nach Wunsch.

Obwohl das in Fig. 1 dargestellte Gehäuse 12 lediglich drei Module 33 a, b und c besitzt, ist es zum gegenwärtigen Zeitpunkt beabsichtigt, daß die gemeinsame Auswert- und Steuerelektronik 24 die Steuerung von bis zu acht separaten Modulen bewerkstelligen kann. In einem solchen Fall wird man ein zusätzliches Gehäuse 12 verwenden, welches Seite an Seite angrenzend ausgerichtet ist und mit der Haupt-Schaltungsplatine 25 mittels weiterer, herkömmlicher Mehrfachstecker-Verbinder bzw. Datenschnittstellen 27 (schematisch in Fig. 2 dargestellt) elektrisch verbunden bzw. "daisy chained" ist.

Wie am besten aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, umfaßt das Gehäuse 12 eine Flüssigkristall-Anzeige 26 sowie einen Knebelschalter 28 zur Kalibrierung, welche in einer schräg geneigten Anzeigetafel 30 angeordnet sind. Zusätzlich ist ein Ein/Aus-Netzschalter 29 auf der Haupt-Schaltplatine 25 angeordnet, welcher von der Rückseite des Gehäuses 12 zugänglich ist. Eine entfernbare Abdeckplatte 32 ist auf dem Gehäuse 12 vorgesehen, um selektiven Zugang in das Innere derselben zu gestatten, und ferner ist eine schwenkbare Zugangsklappe 34 anschließend an die Frontfläche des Gehäuses 12 vorgesehen. Bei dieser bevorzugten Ausführung weist das Gehäuse ungefähr die Abmessungen 23 × 38 × 30,5 cm auf; es enthält eine Gleichstrom-Quelle, bestehend aus einem Paar von 6-Volt-Batterien 31, so daß es leicht tragbar ist und somit ein ansprechendes, von oben bedienbares Tisch-Analysiergerät darstellt, welches sowohl in klinischen Labors als auch in der Praxis eines praktischen Arztes oder ähnlichem eingesetzt werden kann.

Wie weiter unten noch ausführlicher erläutert werden wird, dient das Zusammenwirken der verschiedenen Unteranordnungen und Subkomponenten, welche oben mit 14, 16, 18, 20, 22 und 24 bezeichnet sind, dazu, daß die Analysiervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt, automatisch, zuverlässig und genau die Konzentrationen von interessierenden Substanzen zu bestimmen, nämlich Natrium, Kalium sowie verwandte Metallionen, wie beispielsweise Calcium, Lithium usw., ebenso wie Glukose und verwandte nicht-metallische Substanzen wie Creatinine, Tri-Glyceride, Cholesterol, Arscorbinsäure, Aminosäure, Lactose, Galactose und Harnsäure, welche in einer Probe von unverdünnter Körperflüssigkeit, wie Blut insgesamt, Serum oder Plasma enthalten sind.

Im Sinne eines grundsätzlichen Überblicks dargestellt, wird die Analyse der Probe durchgeführt mittels einer Meßfühler-Anordnung 14, eines ausgewählten Moduls 33 a, welche entweder eine ionen-selektive Elektrode oder eine enzymatische Elektrode auf derselben trägt, und welche in axialer Richtung auf- und abbewegt wird mittels eines Verfahr-Mechanismus 16 für den Meßfühler, und zwar zwischen der Waschzellen-Anordnung 18 und der Probenbecher-/Halterungs-Anordnung 20. Diese axiale Auf- und Abbewegung des Mechanismus 16 zum Verfahren des Meßfühlers wird gesteuert von der Auswert- und Steuerungselektronik 24, welche zusätzlich auch die elektrischen Signale verarbeitet, die von der Elektrode abgegeben werden, welche in der Meßfühler-Anordnung 14 enthalten ist, und zwar nach Eintauchen des Meßfühlers in die Waschzelle wie auch die Probe; das Konzentrationsniveau der gewünschten, zu messenden Substanz wird mittels der Anzeige 26 ausgegeben. Eine wäßrige Lösung mit einer bekannten Konzentration der Substanz wird periodisch bereitgestellt bzw. zirkuliert von der Waschzelle über das Fluid-Pump- und Vakuum-System 22; diese Lösung stellt ein Medium für die Kalibrierung ebenso wie zum Waschen der Meßfühler-Anordnung 14 dar. Nachdem nun ein breiter Überblick über die Funktionsweise gegeben wurde, folgt eine detaillierte Beschreibung der Konstruktion einer jeden der Haupt-Unteranordnungen und Subkomponenten des Analysiergeräts 10.

Meßfühler-Anordnung

Es wird auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Die Konstruktion der insgesamt mit dem Bezugszeichen 14 versehenen Meßfühler-Anordnung ist im Detail dargestellt; wie bereits früher erwähnt, ist diese an jedem der Analyse-Module 33 a, b, c usw. angeordnet. Im wesentlichen umfaßt die Meßfühler-Anordnung 14 einen langgestreckten, hohlen röhrenförmigen Schaft bzw. einen Meßfühler 40, der vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt ist und eine ungefähre Länge von 12,7 cm und einen Außendurchmesser zwischen 0,4 und 0,6 cm, vorzugsweise 0,5 cm, aufweist. Das oberste Ende des Meßfühlers 40 ist mit einer elektrischen Steckverbindung 42 ausgestattet, welche eine Verbindungs-Ausnehmung 44 hat, in welche die Enden eines herkömmlichen elektrischen Dreistift-Steckers 46 a, 46 b und 46 c einmünden. Der Steckverbinder 42 umfaßt einen zylindrischen schaftartigen Abschnitt 48 mit einer zylindrischen Bohrung 52 (in Fig. 11 dargestellt), welcher sich in die Verbindungs-Ausnehmung 44 hineinerstreckt, sowie einen als Griff ausgebildeten Abschnitt 50, welcher sich im wesentlichen rechtwinklig von der Achse des schaftartigen Abschnitts 48 nach außen erstreckt. Dieser als Griff ausgebildete Abschnitt 50 ist so ausgestaltet, daß er eine interne Ausnehmung 54 (in Fig. 11 dargestellt) aufweist, in welche die gegenüberliegenden Enden 56 a, 56 b und 56 c des Dreistift-Steckverbinders 46 a, b und c eingreifen. Der Durchmesser der zylindrischen Bohrung 52 ist so bemessen, daß er im wesentlichen gleich oder geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Meßfühlers 40, so daß das oberste Ende des Meßfühlers 40 in die zylindrische Bohrung 52 eingesetzt werden kann und mittels reibschlüssiger Verbindung und/oder ausreichender Haftung fest mit dem Meßfühler-Element 40 verbunden werden kann.

Die Wanddicke des Meßfühlers 40 beträgt vorzugsweise ungefähr 0,13 cm, so daß die sich hieraus ergebende, thermisch wirksame Masse des Meßfühlers 40 wesentlich größer ist als die thermische Masse der zu untersuchenden Probe von Körperflüssigkeit. Infolge der großen Ungleichheit zwischen der thermischen Masse des Meßfühlers 40 und derjenigen der Probe, die ausgemessen werden soll, ebenso wie auch infolge der guten thermischen Leitfähigkeitseigenschaften von Edelstahl, wird, nach Einführung des Meßfühlers 40 in die Probe, jede Temperaturdifferenz zwischen Probe und Meßfühler 40 schnell beseitigt, indem die Temperatur der Probe schnell an die Temperatur des Meßfühlers 40 angeglichen wird, ohne daß hierfür die Hilfe einer thermostatischen Temperatursteuerung notwendig wäre.

Am tiefsten Ende des Meßfühlers 40 sind eine oder mehrere, insgesamt mit dem Bezugszeichen 70 versehene Elektroden angeordnet, welche - je nach der jeweils gewünschten, zu messenden Substanz - entweder eine ionen-selektive Elektrode 70 a oder eine enzymatische Elektrode 70 b (in den Fig. 6 und 7 entsprechend dargestellt) enthalten. Die ionen-selektive Elektrode 70 a wird dabei dann verwendet, wenn die Messung der Konzentrationen von Metallionen gewünscht wird, wie beispielsweise Kalium, Natrium oder verwandte Metalle einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Konzentrationen von Lithium und Calcium; hingegen findet die enzymatische Elektrode 70 b Verwendung, wenn die Konzentrationen eines nicht-metallischen Ions, wie beispielsweise Glukose, Cholesterol, Harnsäure, Tri-Glyceride, Ascorbinsäure, Aminosäure, Lactose, Galactose und Creatinine zur Messung gewünscht wird.

Unter Bezugnahme insbesondere auf Fig. 6 wird nun die ionen-selektive Elektrode 70 a, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beschrieben. Im Grunde enthält die ionen-selektive Elektrode 70 a eine elektro-chemische Vorrichtung, welche, einmal in Kontakt mit der ein aufgespürtes metallisches Ion enthaltenden Lösung, ein elektrisches Potential abgibt, welches in logarithmischer Beziehung zu der Konzentration des Ions in der Lösung steht. Diese logarithmische Beziehung wird in idealer Weise durch die Nernst-Gleichung ausgedrückt:

E = E° + 2.3 RT/nF log (pC)

Darin bedeuten: E entspricht dem von der ionenselektiven Elektrode in der Lösung abgegebenen elektrischen Potential; E° entspricht dem von der ionenselektiven Elektrode abgegebenen elektrischen Potential unter Standard-Kalibrier-Bedingungen (beispielsweise eine Konstante);

RF/nF entspricht der "Steigung", welche die absolute Temperatur T sowie die Ladung mit Zeichen auf dem Ion (n), wobei R und F thermodynamische Konstanten sind; p entspricht dem Aktivitätskoeffizienten des Ions in der Lösung und schließlich C entspricht der Konzentration dieses Ions.

Hierauf folgt, daß bei Kenntnis der verschiedenen Konstanten und des Konstantenpotentials E° gemäß der Nernst-Gleichung die Konzentration des Metallions in der Lösung durch Messung des elektrischen Potentials E, welches von der ionenselektiven Elektrode 70 a in der Lösung abgegeben wird, durch Messung bestimmt werden kann.

In der bevorzugten Ausführung wird bei der vorliegenden Erfindung ein Paar von ionenselektiven Elektroden 70 a auf einem einzigen Meßfühler 40 verwendet, um so die gleichzeitige Messung der Konzentrationen von zwei Metallionen, beispielsweise Natrium und Kalium innerhalb einer Probe messen zu können. Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, umfaßt die ionenselektive Elektrode 70 a einen zylindrischen Einsatz 80 aus Polyvinylchlorid (PVC) mit einem Endabschnitt 82 von reduziertem Durchmesser, der so bemessen ist, daß er straff im Inneren des Meßfühlers 40 aufgenommen wird und dort durch Reibungsverbindung oder Klemmung ausreichend gesichert ist. Das untere vordere Ende des Einsatzes 80 ist mit einer umlaufenden, kegelstumpfartigen Abfasung 87 versehen, welche den Eintritt der Elektrode 70 a in die Probenschale 244 unterstützt, wobei der zentrale Abschnitt des Einsatzes 80 einen Abschnitt 81 mit verringertem Durchmesser einschließt. Ein Paar von ringförmigen Nuten 84 und 86 ist entlang des Umfangs des zentralen Abschnitts 81 ausgebildet, welche in axialer Richtung voneinander beabstandet sind. Eine axiale Bohrung 88 erstreckt sich über die gesamte Länge des Einsatzes 80 und ist so bemessen, daß sie straffsitzend einen langgestreckten röhrenförmigen Einsatz 90 aufnimmt, welcher vorzugsweise aus PVC gefertigt ist und welcher sich axial nach oben über die gesamte Länge des Einsatzes 80 und in den Meßfühler 40 hinein erstreckt. Ein Paar von Öffnungen 92 und 94 erstrecken sich radial nach innen, ausgehend von den ringförmigen Nuten 84 und 86; diese verlaufen in axialer Richtung nach oben und erstrecken sich durch das obere Ende des Einsatzes 80.

Ein neutrales, ionophores Trägermaterial mit einer hohen Empfindlichkeit für ein bestimmtes Metallion, wie beispielsweise das Natriumion, ist in einer entsprechend ausgebildeten Membran 100 angeordnet und ist fest innerhalb der ringförmigen Nut 84 angebracht. In gleicher Weise ist ein entsprechendes, neutrales ionophores Trägermaterial mit einer hohen Empfindlichkeit für ein zusätzliches Metallion, wie beispielsweise das Kaliumion, in einer Membran 102 angeordnet, welche starr montiert ist, so daß sie innerhalb der ringförmigen Nut 86 des Einsatzes 80 ruht. Beispiele für derartige, geeignete ionophore Materialien und Membrankonstruktionen, welche bei der Membran 100 und 102 für Natrium, Kalium und andere verwandte Metalle, wie beispielsweise Calcium und Lithium, verwendet werden können, sind aus dem Stand der Technik gut bekannt; ein solches Beispiel ist in den US-amerikanischen Patentschriften 35 62 129 und 39 57 607 offenbart, welche beide im Namen von Simon ausgegeben wurden, und deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme ausdrücklich hier eingeschlossen werden soll.

Geeignete Drahtleiter bzw. Leitungen 104 und 106 sind mit den entsprechenden Membranen 100 und 102 elektrisch verbunden und erstrecken sich durch die entsprechenden Öffnungen 84 und 86 sowie durch das Innere des Meßfühlers 40. Eine Referenz-Elektrode 110, die einen Draht aus Silber-Silberchlorid enthält, ist innerhalb der axialen Öffnung 89 angeordnet, die in dem langgestreckten röhrenförmigen Einsatz 90 ausgebildet ist, welcher zusätzlich eine Drahtleitung 112 einschließt, welche sich nach oben innerhalb des Inneren des Meßfühlers 40 erstreckt. Die Referenz-Elektrode 110 ist vorzugsweise in einer gelartigen Substanz, beispielsweise Agar-Agar, eingeschlossen, welche innerhalb des Inneren des röhrenförmigen Einsatzes 90 angeordnet ist. Die drei elektrischen Leitungen 104, 106 und 112 erstrecken sich in das Innere des Steckverbinders 42 und sind an die entsprechenden Anschlußstifte 46 a, 46 b und 46 c angepreßt und angelötet. Wie unten noch ausführlich erläutert werden wird, erzeugen die neutralen ionophoren Trägermembranen 100 und 102 bei ihrem Eintauchen in die wäßrige Lösung, welche in der Waschzellen-Anordnung 18 enthalten ist, und in die Probe von Körperflüssigkeit, welche in der Probenbecher-Anordnung 20 enthalten ist, ein elektrisches Potential, welches proportional zur Konzentration des bestimmten aufgespürten Ions in der Lösung (beispielsweise der wäßrigen Lösung und der Probe von Körperflüssigkeit) ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird nun die enzymatische Elektrode 70 b der vorliegenden Erfindung beschrieben, wie sie für die Messung von verschiedenen, interessierenden nicht-metallischen Substanzen, wie beispielsweise Glukose, Creatininen, Tri-Glyceriden, Cholesterin, Harnsäure, Ascorbinsäure, Aminosäure, Lactose, Galactose usw. Verwendung findet. Alle diese Substanzen können mittels einer enzymischen Reaktion in polarografische detektierbare Stoffe umgewandelt werden, wie beispielsweise Hydrogenperoxid, welches dann anschließend mittels herkömmlicher Strommeß-Techniken gemessen werden kann. Ebenso wie die ionenselektive Elektrode 70 a ist die enzymatische Elektrode 70 b vorzugsweise ausgebildet als zylindrischer Einsatz 120 mit einem maximalen Außendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Meßfühlers 40 entspricht und beispielsweise 0,4 bis 0,6 cm beträgt. Die Elektrode weist ferner einen Endabschnitt 121 mit verringertem Durchmesser auf, der so dimensioniert ist, daß er einen Durchmesser besitzt, der gleich oder geringfügig geringer ist als der Innendurchmesser des Meßfühlers 40, so daß derselbe reibschlüssig oder klemmend darin gehalten werden kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Einsatz 120 aus PVC-Material gefertigt und hat eine innere axiale Bohrung 122, welche sich über seine gesamte Länge ersteckt. Ebenso wie der Einsatz 80 der ionenselektiven Elektrode ist das untere Ende des Einsatzes 120 mit einer ringförmigen Abfasung 123 versehen, welche das Einschieben der Elektrode in den Probenbecher 244 erleichtert, indem der zentrale Abschnitt des Einsatzes einen Abschnitt 125 mit verringertem Durchmesser umfaßt.

Koaxial innerhalb der zentralen Öffnung 122 ist ein hohles Rohr 130 aus Glas oder PVC angeordnet; dieses ist abdichtend an einer Endkappe 129 des Einsatzes 120 befestigt und erstreckt sich in axialer Richtung durch das untere Ende des Einsatzes 120. Eine Platinelektrode, beispielsweise Sensorelektrode 132, wird von einem hohlen Glasrohr 130 getragen und ein geeigneter elektrischer Leiter bzw. eine Drahtleitung 127, welche mit der Sensorelektrode 132 verbunden ist, erstreckt sich aufwärts durch diese Endkappe 129. Eine Referenz-Elektrode 124 aus Silber-Silberchlorid ist innerhalb der ringförmigen Kammer 138 angeordnet, welche zwischen dem Rohr 130 und der zentralen Öffnung 123 ausgebildet ist; diese umfaßt in ähnlicher Weise eine Drahtleitung 131, welche sich in axialer Richtung aufwärts durch die Endkappe 129 erstreckt. Die Drahtleitungen 127 und 131 erstrecken sich in das Innere des Steckverbinders 42 des Meßsensors 40 und sind an die Enden von zwei entsprechenden elektrischen Anschlußstiften 46 a, 46 b und 46 c angeklemmt und angelötet.

Das untere Ende des Einsatzes 120 ist mit einer ringförmigen Nut 133 versehen und eine dünne Membran 140 erstreckt sich über das untere Ende des Einsatzes 120, welche auf diesem mittels eines O-Rings oder ähnlichem 142 festgelegt ist, wobei der O-Ring innerhalb der Ausnehmung 133 angeordnet ist. Wie im einzelnen noch weiter unten ausgeführt werden wird, ist die Membran 140 flüssigkeitsdurchlässig und läßt nur Stoffe mit relativ niedrigem Molekulargewicht durch sich hindurch. Der ringförmige Zwischenraum, der von dem Äußeren des Rohres 130 und der Öffnung 123 begrenzt ist, ist mit einem geeigneten Elektrolyten gefüllt, welcher die beiden Elektroden 124 und 132 kontaktiert, welche eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden 124 und 132 bilden. Typische Elektrolyten enthalten Natrium- oder Kaliumchlorid-Puffer, welche Carbonat, Phosphat, Bicarbonat, Acetate oder Alkali oder Salze von seltenen Erden oder andere organische Puffersubstanzen bzw. Mischungen enthalten. Als Lösung für derartige Elektrolyte kommt Wasser, Glykol, Glycerin und Mischungen von diesen in Betracht. Die Membran 140 trägt eine oder mehrere Enzyme zur Umwandlung der gewünschten, zu messenden Substanzen mittels einer chemischen Reaktion in eine Substanz, welche polargrafisch aktiv ist. So kann die Membran 140 beispielsweise mit einem Glukose-Oxidase-Enzym versehen sein, welches Glukose in Glukonsäure und Hydrogen-Peroxid umwandelt, wobei das Hydrogen-Peroxid mittels polargrafischer Techniken detektiert werden kann. Dabei ist Glukose ein Stoff mit niedrigem Molekulargewicht, der durch die Membran 140 hindurchgeht und mit der Enzym-Glukose-Oxidase, welche von der Membran 140 getragen ist, unter Anwesenheit von Sauerstoff reagiert, um dabei Gluconolacton und Hydrogen-Peroxid zu bilden. Gluconolacton wird sich unter Anwesenheit von Wasser spontan hydrolisieren, so daß Glukonsäure gebildet wird und sich für alle praktischen Anwendungen die Reaktion ergibt: Glukose + O₂, Glukose-Oxidase, Glukonsäure + H₂O₂.

Glukonsäure und Hydro 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002003635150 00004 99880genperoxid sind Stoffe mit relativ niedrigem Molekulargewicht im Vergleich zu Enzym-Glukose-Oxidase; sie wandern durch die Membran hindurch, während größere Enzym-Moleküle auf der tiefsten Seite der Membran zurückgehalten werden. Nach einer bestimmten Zeit ist ein statischer Gleichgewichtszustand erreicht, wenn die Konzentration von H₂O₂ auf der einen Seite der Membran direkt proportional zu der Konzentration von Glukose auf der anderen Seite der Membran ist. Die Zeit zum Erreichen dieses stabilen Zustands wird auf einem Minimum gehalten, indem das Volumen der beteiligten Flüssigkeiten auf jeder Seite der Membran auf einem Minimum gehalten wird.

Das gebildete Hydrogen-Peroxid ist direkt proportional dem Betrag der Konzentration von Glukose, welche in der Meßprobe enthalten ist. Zusätzlich depolarisiert das Hydrogen-Peroxid schnell die polargrafische Anode, beispielsweise die Sensorelektrode 132, und es fließt ein Strom; bei einer vorgegebenen angelegten Spannung (gewöhnlich ungefähr 0,6 Volt), welche über die Sensorelektrode 132 und die Referenz-Elektrode 122 angelegt ist, ist dieser Stromfluß direkt proportional zu der Konzentration von Hydrogen-Peroxid, welche durch die im Bereich der Membran 140 stattfindende, enzymatische chemische Reaktion entsteht. Im Grunde genommen handelt es sich bei dieser Proportionalität um eine lineare Abhängigkeit, welche durch die Gleichung (sog. Enzym-Gleichung) y = mx + b definiert ist. Darin bedeutet y der Wert des elektrischen Stroms, der von der Elektrode in der Lösung abgegeben wird; x steht für den Wert des elektrischen Stroms, der von der Elektrode unter Standard-Kalibrier-Bedingungen abgegeben wird; m entspricht einem Steigungsterm und b ist eine Konstante. Durch die Messung des elektrischen Stromflusses zwischen den Elektroden 132 und 122, abgegeben in einer wäßrigen Lösung mit bekannter Glukose-Konzentration, und die Messung des Stromflusses, welcher zwischen den Elektroden 132 und 122 in der gewünschten, zu messenden Probe fließt, kann so eine genaue Bestimmung der Glukose-Konzentration erhalten werden.

Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die durch den enzymatischen Meßfühler 70 b erzeugten Stromsignale in Spannungssignale mittels wohlbekannter, herkömmlicher Techniken umgewandelt. Diese Spannungssignale werden anschließend von der Auswert- und Steuerungselektronik 24 weiterverarbeitet. Beispiele für verschiedene konstruktive Ausführungen der Membran 140, für Enzyme und für Konstruktionen von enzymatischen Elektroden ebenso wie für meßbare Substanzen sind im Stand der Technik gut bekannt; beispielsweise solche, wie sie in der US-amerikanischen Patentschrift 35 39 455 (Clark, Jr.) dargestellt sind, deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich durch Bezugnahme hier eingeschlossen werden soll.

Wie erkannt werden wird, kann die enzymatische Elektrode 70 b dazu verwendet werden, verschiedene interessierende Substanzen in einer Probe von Körperflüssigkeit zu messen; und zwar lediglich durch Modifizierung der Membran mit dem richtigen Katalysator, um die Erzeugung von Hydrogen-Peroxid oder anderen polarografisch detektierbaren Substanzen aus den interessierenden Substanzen zu bewirken. Letztere sind beispielsweise Triglyceride, Cholesterol, Creatine, Ascorbinsäure, Aminosäure, Lactose, Galactose und Harnsäure. Ebenso kann eine entsprechende wäßrige Lösung Verwendung finden, welche eine bekannte Konzentration solcher Substanzen zur Kalibrierung der Elektrode 70 b enthält.

Waschzellen-Anordnung

Es wird auf die Fig. 4, 5, 8, 10 und 11 Bezug genommen; es wird die insgesamt mit dem Bezugszeichen 18 versehene Waschzellen-Anordnung beschrieben. Überdies ist die Meßfühler-Anordnung 14 mit dem Analysiergerät 10 zusammenmontiert und diese bildet die Schnittstelle zu dem Fluidpump- und Vakuum-System 22. Die Waschzellen-Anordnung 18 ist zusammengesetzt aus einem Waschzellen-Element 150, einem Rückhalteklip 152 für den Meßfühler, einem Röllchenverschluß 154 für den Meßfühler sowie einer Montageplatte 156 für die Waschzelle. Wie noch weiter unten mehr verdeutlicht werden wird, halten das Waschzellen-Element 150 und der Rückhalteklip 152 den Meßfühler 40 und den Meßfühler-Rollverschluß 154 so, daß eine axiale Auf- und Abbewegung innerhalb des Inneren des Waschzellen-Elements 150 möglich ist, wohingegen die Montageplatte 156 der Waschzelle fest an der frontalen Oberfläche eines jeden der analytischen Module 33 a, b, c usw. montiert ist.

Das Waschzellen-Element 150 ist vorzugsweise aus einem transparenten Acryl-Kunststoffmaterial gefertigt. Es besitzt eine ebene Basisplatte 160 und ein im wesentlichen halbkreisförmig geformtes Gehäuse bzw. Behälter 162, der einstückig an diese angeformt ist. Der Behälter 162 besitzt eine axiale Bohrung 164, welche sich nach oben von seinem tiefsten Ende aus erstreckt; deren Durchmesser ist etwas größer (das bedeutet ungefähr 0,0025 bis 0,025 und vorzugsweise 0,005 cm), als der Außendurchmesser des Meßfühlers 40 bemessen ist. Eine größere axiale Bohrung 166, deren Durchmesser ungefähr doppelt so groß ist wie derjenige der Öffnung 164, begrenzt eine Wasch- und Kalibrier-Kammer, welche sich in axialer Richtung über die verbleibende Länge des Behälters 162 ausdehnt, welcher mit der Öffnung 164 koaxial angeordnet ist.

Eine Führungshülse 168 für den Meßfühler (am besten erkennbar in Fig. 5A) ist im Inneren der größeren Öffnung 166 angeordnet und ist vorzugsweise aus spritzgegossenem Kunststoffmaterial gefertigt. Die Hülse 168 umfaßt einen unteren zylindrischen Endring 169, der eine zentrale Öffnung 170 aufweist, welche, ebenso wie die Öffnung 164, einen etwas größeren Durchmesser als der Außendurchmesser des Meßfühlers 40 aufweist, um dadurch eine geführte axiale Auf- und Abbewegung des Meßfühlers 40 zu erlauben. Mehrere Verstrebungen 171 und 173, vorzugsweise einstückig an den Endring 169 angeformt, sind symmetrisch entlang der Länge des Endringes 169 angeordnet, wobei sich die Verstrebungen 173 in axialer Richtung aufwärts über dem Endring 169 erstrecken und in krummlinig geformte Flansche 175 auslaufen. Der effektive Durchmesser über die Verstrebungen 171 und 173 ist so bemessen, daß er gleich oder etwas geringer ist als der Durchmesser der größeren axialen Bohrung 166, so daß die Hülse 168 innerhalb des Behälters 162 durch reibschlüssige Verbindung festgehalten wird. Die axiale Lage der Hülse 168 innerhalb der axialen Öffnung 166 wird fixiert durch Abstützung des unteren Endes des Endringes 169 gegen eine ringförmig umlaufende Schulter 177, welche innerhalb der axialen Bohrung 166 ausgeformt ist.

Eine ringförmige Kammer 165, welche eine Vakuumkammer (in den Fig. 11 und 12 dargestellt) bildet, ist zusätzlich innerhalb des Behälters 162 vorgesehen; diese ist koaxial über der Bohrung 164 angeordnet. Eine Endkappe 167 mit einer zentralen Bohrung, deren Abmessung ungefähr derjenigen der Bohrung 164 entspricht, ist fest mit dem unteren Gehäuse 162 verbunden und bildet die untere Grenze der ringförmigen Kammer 165.

Das oberste Ende der größeren Bohrung 166 weist eine ringförmige Ausnehmung 172 auf, welche so dimensioniert ist, daß sie einen Montageflansch 174 aufnehmen kann, welcher am unteren Ende des Rollverschlusses 154 für den Meßfühler ausgebildet ist. Wie dargestellt, umfaßt der Rollverschluß 154, der vorzugsweise aus einem flexiblen, nachgiebigen, elastomeren oder polymeren Material gefertigt ist, einen dünnwandigen, kegelstumpfförmigen zentralen Abschnitt 155, welcher sich von dem Flansch 174 aus erstreckt und in einen zylindrisch geformten Abschnitt 176 mit verringertem Durchmesser übergeht. Dieser zylindrisch geformte Abschnitt 176 ist so bemessen, daß er einen etwas geringeren Innendurchmesser hat als der Durchmesser des Meßfühlers 40, so daß der zylindrische Abschnitt 176 reibschlüssig oder haftend mit dem Meßfühler 40 verbunden ist und gegenüber diesem eine fluiddichte Abdichtung bildet. Der ringförmige Flansch 174, welcher an dem Rollverschluß ausgebildet ist, besitzt eine axiale Dicke, welche geringfügig größer ist als die Tiefe der ringförmigen Ausnehmung 172, welche in dem Behälter 162 ausgebildet ist, so daß dann, wenn der Flansch 174 innerhalb der Ausnehmung 172 angeordnet ist, ein kleiner Abschnitt des Flansches 174 geringfügig über den oberen Rand 178 des Behälters 162 übersteht. Das obere Ende des Behälters 162 ist zusätzlich versehen mit einem rechteckig geformten Flansch 180, welcher sich von diesem nach außen erstreckt und so ein Paar von Versteifungsschultern 182 bildet.

Der Rückhalteklip 152 für den Meßfühler besitzt eine zu dem rechteckigen Flansch 180 komplementäre Gestalt und umfaßt einen plattenartigen oberen Teil 184 und ein Paar von beinartigen Vorsprüngen 186, welche sich senkrecht davon nach unten erstrecken. Eine zentrale Bohrung 188 ersteckt sich durch den plattenartigen Teil 184, dessen Durchmesser etwas größer als der Durchmesser des Meßfühlers 40 gewählt ist, um eine axiale Auf- und Abbewegung des Meßfühlers 40 durch diese zu ermöglichen; der Durchmesser ist jedoch kleiner als der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 176 des Rollverschlusses 154, um zu verhindern, daß sich der Rollverschluß durch die Bohrung 188 erstreckt. Jeder der beinartigen Vorsprünge 186 umfaßt einen kantenartigen Teil bzw. einen Streifen 190, welcher von der Unterfläche des plattenartigen Teils 184 in vertikaler Richtung beabstandet ist, wobei dieser Abstand geringfügig größer als die Höhe des rechteckigen Flansches 180 ist.

Wie am besten aus den Fig. 4 und 11 ersichtlich, erstrecken sich drei axial voneinander beabstandete Öffnungen 192, 194 und 196 durch die Basisplatte 160 des Waschzellen-Elements 150 und sind so angeordnet, daß sich die Öffnung 192 in die ringförmige Kammer 165 hineinerstreckt, wohingegen sich die Öffnungen 194 und 196 in die größere Öffnung bzw. die Waschzelle 166 erstrecken. Jede dieser Öffnungen 192, 194 und 196 umfaßt einen runden Vorsprung 198 mit größerem Durchmesser, welcher so dimensioniert ist, daß er eine herkömmliche Druckdichtung in Form eines O-Ringes zusammenpreßt (weiter unten beschrieben). Die Basisplatte 160 weist ferner ein Paar Montageohren 200 auf, welche jeweils eine darin eingeformte zentrale Öffnung 202 aufweisen, die, wie aus den Erläuterungen weiter unten verständlich wird, eine getrennte Montage des Waschzellen-Elements 150 an die Waschzellen-Montageplatte 156 gestattet.

Im folgenden wird nun insbesondere auf die Fig. 8 und 9 Bezug genommen. Die Waschzellen-Montageplatte 156 ist insgesamt in Form eines umgekehrten L ausgebildet und weist einen Frontabschnitt 204 auf, welcher fest mit dem entsprechenden Analysemodul 33 a, 33 b, 33 c usw. (s. Fig. 2) zusammenmontiert ist, und ferner ein Paar von beinartigen Vorsprüngen 206, welche sich im wesentlichen rechtwinklig dazu erstrecken. Der Frontabschnitt 204 weist einen erhöhten Vorsprung 208 auf, dessen Gestalt im wesentlichen komplementär zum äußeren Umriß der Basisplatte 160 des Waschzellen-Elements 150 ist. Drei Öffnungen 210, 212 und 214 gehen von der Kante der Montageplatte 156 aus und erstrecken sich durch den Frontteil 204 der Waschzellen-Montageplatte 156; deren relativer Abstand zueinander und deren Lage am Schnittpunkt mit dem erhabenen Vorsprung 208 sind so ausgerichtet, daß sie mit den Öffnungen 192, 194 und 196 entsprechend fluchten, welche in die Basisplatte 160 des Waschzellen-Elements 150 eingebracht sind. Eine Nut 222 für einen O-Ring ist zusätzlich bei jeder der Öffnungen 210, 212 und 214 auf dem Vorsprung 208 vorgesehen. Ein Paar von Montageöffnungen 224 erstreckt sich durch den Vorsprung 208, ebenso wie durch den Frontabschnitt 204. Dabei sind die Öffnungen 224 so angeordnet, daß sie in die Öffnungen 202 passen, welche in der Waschzellen-Basisplatte 160 ausgebildet sind.

Die Meßfühler-Anordnung 14 wird mit der Waschzellen-Anordnung 18 zusammengefügt, indem das untere Ende des Meßfühlers 40 (der eine Elektrode 70 darauf hat) so ausgerichtet wird, daß sie sich durch die Führungshülse 168 hindurch erstreckt, welche innerhalb der zentralen Öffnung 164 angeordnet ist, welche in dem Behälter 162 ausgeformt ist, und indem der Flansch 174 des Rollverschlusses 154 innerhalb der ringförmigen Nut 172, die im Behälter 162 ausgebildet ist, zu sitzen kommt. Eine axiale Bewegung des Meßfühlers 40 nach unten innerhalb des Behälters 162 führt dazu, daß sich der zentrale kegelstumpfförmige Abschnitt 175 des Rollverschlusses 154 umstülpt, wobei sich der zylindrische Abschnitt 176 zum Flansch 174 hin bewegt (vgl. Fig. 3).

Der Meßfühler-Halteklip 152 kann dann in axialer Richtung nach unten auf den rechteckigen Flansch 180 bewegt werden, wobei die an den beinartigen Vorsprüngen 182 ausgebildeten Streifen sich mäßig nach außen biegen, so daß sich die Streifen 190 über den Flansch 180 erstrecken können. Die beinartigen Vorsprünge 186 des Halteklips 152 sind so ausgebildet, daß sie eine genügende Nachgiebigkeit besitzen, so daß sie dann, wenn die Streifen 190 über die Abstützschultern 182, die an dem Flansch 180 ausgebildet sind, gleiten, automatisch nach innen springen, um so den Halteklip 152 auf dem Gehäuseelement 162 zu haltern. Infolgedessen, daß der Flansch 174 des Rollverschlusses 154 so dimensioniert ist, daß er eine etwas größere Höhe hat als die Tiefe der in dem Behälter 162 ausgebildeten Ausnehmung 172, falls der Halteklip auf dem rechteckigen Flansch 182 sitzt, bewirkt die untere Fläche des Plattenelements 184 des Halteklips eine leichte Pressung des Flansches 174 gegen die Ausnehmung 172, so daß dadurch ein flüßigkeitsdichter Verschluß zwischen dem Flansch 174 und der Ausnehmung 172 gebildet wird. In zusammenmontiertem Zustand stößt das untere Ende des Flansches 174 des Rollverschlusses an die krummlinig geformten Flansche, welche an den Verstrebungen 173 der Meßfühler-Hülse 168 ausgebildet sind, was zur Folge hat, daß die Hülse 168 axial in ihrer Lage innerhalb des Behälters 162 zwischen dem Flansch 174 des Rollverschlusses 154 und der ringförmigen Schulter 177, welche in der axialen Öffnung 166 ausgebildet ist, fixiert wird. Auf diese Weise bildet der Rollverschluß eine dynamische flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Meßfühler und der Waschzelle, welche eine axiale Auf- und Abbewegung des Meßfühlers innerhalb der Waschzelle gestattet. Obwohl auch alternative Dichtungen, wie beispielsweise ein O-Ring, anstelle des Rollverschlusses 154 Verwendung finden können, wird der Rollverschluß 154 bevorzugt angesichts seiner guten Eigenschaften hinsichtlich eines geringen Reibungswiderstands, wodurch sich der Aufwand der motorgetriebenen Ladeeinrichtungen verringert, welche zur Auf- und Abbewegung des Meßfühlers durch die Waschzelle 18 notwendig sind.

Wenn die Meßfühler-Anordnung auf dem Waschzellen-Element 150 angeordnet ist, ist das Waschzellen-Element mit der Waschzellen-Montageplatte 156 dadurch verbunden, daß sich die Basisplatte 160 gegen den erhabenen Vorsprung 208 abstützt, welcher auf der Waschzellen-Montageplatte 156 ausgebildet ist. Infolgedessen fluchten die Montageöffnungen 202, die auf der Basisplatte 160 ausgebildet sind, mit den Montageöffnungen 224, die an der Waschzellen-Montageplatte 156 ausgebildet sind und ein Paar von Schnellverbindungs-Feststeller vom Ring-Typ 230 können sich durch die aufeinander ausgerichteten Öffnungen 202 und 208 hindurcherstrecken und ineinandergreifen, so daß die Basisplatte 160 dicht gegen den erhabenen Vorsprung 208 gepreßt wird. Derartige Schnellverbindungs-Feststeller vom Ring-Typ 230 sind im Stand der Technik gut bekannt, so daß eine detailliertere Beschreibung derselben nicht erfolgen wird. Es ist ersichtlich, daß dann, wenn sich die Basisplatte 160 des Gehäuses 162 gegen den erhabenen Vorsprung 208 abstützt, eine leichte Pressung des O-Rings 161 (dargestellt in Fig. 11., welcher innerhalb der Nut 222 angeordnet ist, eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den Öffnungen 192, 194 und 196, die in der Basisplatte 160 ausgebildet sind, und den entsprechenden Öffnungen 210, 212 und 214, die in der Waschzellen-Montageplatte 156 ausgebildet sind, bildet.

Probenbecher/Halterungsanordnung

Die Probenbecher/Halterungsanordnung 20 ist in den Fig. 8 bis 11 dargestellt. Sie besteht aus einem Trägersockel-Element 140, einem Sperr- bzw. Vorspannungsklip 242 sowie einem Becher 244 für die Probe bzw. das Meßexemplar; alle diese Teile sind vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Der Trägersockel 240 ist so ausgebildet, daß er ein im wesentlichen rechteckig geformtes Basiselement 246 aufweist sowie eine einstückig angeformte Sockelplatte 248, welche rechtwinklig davon vorspringt. Eine Öffnung 250 ist im zentralen Abschnitt der Sockelplatte 248 vorgesehen, während im unteren Abschnitt des Basisteils 246 eine Montageöffnung 252 zusätzlich vorgesehen ist. Ein Paar von Einschubnuten 254 ist ferner an der Oberkante des Basiselements 246 ausgebildet. Eine kleine halbkreisförmige Ausnehmung 257 ist am Übergang zwischen Basiselement 246 und Sockelplatte 248 im Basiselement 246 vorgesehen.

Der Sperr- bzw. Federklip 242 ist so ausgebildet, daß er insgesamt die Querschnittsform eines großen C besitzt und einen zentralen, zylindrisch geformten Stift bzw. Bolzen 260 aufweist, welcher sich senkrecht nach oben von seiner unteren Oberfläche aus erstreckt. Jeder der Schenkel des Sperrklips 242 weist einen vergrößerten Kopfabschnitt 262 auf, welcher einen nutartigen Kanal 264 umfaßt, der sich über seine gesamte Länge erstreckt, sowie eine Abstützfläche 266, die an seine tiefste Fläche angrenzend ausgebildet ist. Der Sperrklip 242 ist vorzugsweise aus Kunststoffmaterial gefertigt, das eine ausreichende Elastizität besitzt, so daß der Klip 242 auf die Sockelplatte 248 montiert werden kann, indem die tiefere Abstützfläche 266 in Kontakt mit der oberen Fläche der Sockelplatte 248 kommt und der zylindrische Stift 260 nach oben in die zentrale Öffnung 250 eingreift, welche in der Sockelplatte 248 ausgebildet ist, wie am besten in Fig. 9 zu sehen ist.

Der Probenbecher 244 besitzt insgesamt eine faßähnliche Gestalt, mit einem größeren zylindrischen Basisteil 270, dessen Durchmesser gleich oder geringfügig kleiner ist als der Abstand zwischen den nutartigen Kanälen 264 des Verriegelungsklips 242. Wie am besten in Fig. 8A zu sehen ist, erstreckt sich eine zentrale Öffnung 274 axial nach unten in das Innere des Bechers 244. Ein kleiner Zylinder 275 ist koaxial innerhalb der Öffnung 274 angeordnet und umfaßt eine zentrale Öffnung 277, welche eine geringfügig konische Gestalt aufweist und so dimensioniert ist, daß sie geringfügig größer ist (0,005 bis 0,0025 und vorzugsweise 0,0075 cm) als der Durchmesser des Meßfühlers 40, um als Reservoir für die zu messende Probe von Körperflüssigkeit dienen zu können. Das obere Ende der Öffnung 277 endet axial unterhalb des Endes der Öffnung 274 und weist eine winklig geneigte Oberfläche auf, während das untere Ende der Öffnung 277 einen abgefasten Ring 271 aufweist, der komplementär kegelstumpfförmig bezüglich der abgefasten Enden 87 und 123 der entsprechenden Elektroden 70 a und 70 b ausgebildet ist. Eine axiale Nut 279 ist in der Öffnung 277 ausgebildet, welche sich von ihrem abgeschrägten Ende aus erstreckt und an ihrem tiefsten Ende aufhört. Die Tiefe der Öffnung 277 ist vorzugsweise so dimensioniert, daß eine relativ kleine Menge von Körperflüssigkeit aufgenommen werden kann (ungefähr 40 bis 75 Mikroliter und vorzugsweise 50 Mikroliter).

Wenn der Meßfühler 40 mit seiner darauf angeordneten Elektrode 70 a bzw. 70 b in die Öffnung 277 eingeführt wird, so bewirkt die damit verbundene Verdrängung der Körperflüssigkeits-Probe nach oben innerhalb der Öffnung 277 ein Überfließen über das winklig geneigte Ende des Zylinders 275 und in die größere Öffnung 274. Infolgedessen ist gewährleistet, daß die Elektrode 70 a bzw. 70 b vollständig innerhalb der Probe von Körperflüssigkeit eintaucht. Überdies bewirkt das abgeschrägte obere Ende des Zylinders 274 ein Überfließen der verdrängten Probenflüssigkeit heraus aus der Öffnung 277 lediglich an einer Seite, die zusätzlich die axiale Nut 279 aufweist, welche hierbei unmöglich macht, daß zwischen der Elektrode 70 a bzw. 70 b ein Luftverschluß gebildet wird, und dafür sorgt, daß alle evtl. Luftblasen, welche sich an dem Meßfühler angelagert haben, über die Nut 279 an die Atmosphäre geleitet werden. Auf diese Weise bleibt ein dünner Film der Probenflüssigkeit (von ungefähr 0,0075 cm) auf den Elektroden 70 a und 70 b nach dem Eintauchen des Meßfühlers in den Probenbecher zurück. Überdies sorgt das geneigte obere Ende der Öffnung 277 dafür, daß die Probenflüssigkeit nicht entlang der Länge des Meßfühlers 40 infolge einer Dochtwirkung aufsteigen kann.

Die Montageplatte/Sockel 240 ist an die Waschzellen-Montageplatte 156 anmontiert und ist gegenüber dem Behälter 162 der Waschzelle verschiebbar, indem die rechteckigen Ausnehmungen 254, welche auf ihrer oberen Kante ausgebildet sind, mit einem Paar von Schiebestreifen 280 in Eingriff kommen, welche sich von der Kante des Montagevorsprungs 208 nach unten erstrecken. Sobald die Streifen 280 in die Ausnehmungen 254 eingeschoben sind, kann anschließend ein gleicher Schnellbefestiger 230 zum Verbinden/Lösen durch die Montageöffnung 252 eingeschoben werden, welche in der Basis 246 ausgebildet ist, und mit einer komplementär geformten Öffnung 243 in Eingriff kommen, welche sich durch die Montageplatte 156 erstreckt, um so den Montageplatte-Sockel 240 und Verriegelungsklip-Anordnung 242 fest mit der Waschzellen-Montageplatte 156 zu verbinden.

Es wird insbesondere auf Fig. 11 Bezug genommen. Der zylindrische Stift 260 des Verriegelungsklips 242 erstreckt sich senkrecht durch die zentrale Öffnung 250, welche in der Sockelplatte 248 ausgebildet ist, und ist so positioniert, daß er geringfügig über die obere Fläche der Sockelplatte 248 übersteht. Das Aufsetzen des Probenbechers 244 auf die Sockelplatte 248 kann auf einfache Weise und schnell dadurch bewerkstelligt werden, daß der Flansch 270 des Probenbechers zwischen die Ausnehmungskanäle 264, welche an dem Sperrklip 242 ausgebildet sind, eingeschoben wird, wodurch die Unterseite der Flanke 270 in Kontakt mit dem Stift 260 kommt und bewirkt, daß der Stift 260 sich augenblicklich nach unten verbiegt, wodurch der Probenbecher 244 von Hand nach innen geschoben werden kann, und zwar entlang der Sockelplatte 248, bis der periphere Randabschnitt seines Flansches 270 vollständig in die halbkreisförmige Ausnehmung 257, welche in dem Basiselement 246 ausgeformt ist, eingeschoben ist. Auf diese Weise positioniert befindet sich der Flansch 270 geringfügig nach innen gegenüber der Öffnung 250 beabstandet, so daß der Stift 260 frei ist, um sich nach oben durch die Öffnung 250 nachgiebig zu bewegen, um so eine konstante Vorspannung bzw. Sperrkräfte auszuüben, welche eine ungenaue Lage des Probenbechers 244 auf dem Trägersockel 240 verhindert und eine korrekte Position gewährleistet. Daraus kann erkannt werden, daß ein schnelles Positionieren, Einsetzen und Halten des Probenbechers innerhalb der Probenhalterung gewährleistet ist.

Meßfühler-Mechanismus

Das Meßfühlerelement 40 ist in axialer Richtung zwischen der Waschzelle 18 und dem Probenbecher 244 eines jeden analytischen Moduls 33 a, b, c usw. auf- und abbewegt; dies geschieht mittels eines Mechanismus 60 zum Verfahren des Meßfühlers, welcher in Fig. 2A und den Fig. 8 bis 11 dargestellt ist. Der Probenverfahrmechanismus umfaßt einen Schlitten 300, der ein größeres, rechteckiges zentrales Teil 302 aufweist, das eine rechteckig geformte Tasche bzw. eine Ausnehmung 304 umfaßt, welche eine Verstärkerschaltung 450 (weiter unten beschrieben) für den Meßfühler aufnimmt, der als Schaltplatine mittels gestrichelter Linien in Fig. 11 angedeutet ist. Das frontale Ende des Schlittens 300 ist mit einem rechteckigen Vorsprung 306 versehen, welcher eine Verbindungsbuchse bzw. eine Öffnung 308 aufnimmt; diese besitzt eine komplementäre passende Gestalt, um den Mitnehmerteil 50 des Meßfühler-Anschlusses 42 in sich aufzunehmen. Drei Öffnungen für Anschlußstife 310 a, 310 b und 310 c sind im Inneren der vertieften Öffnung 308 vorgesehen, welche bei eingesetztem Mitnehmerteil 50 des Meßfühler-Anschlusses 42 die Anschlußstife 46 a, 46 b und 46 c des Meßfühlers 40 mit dem entsprechenden Meßfühler-Verstärker 450 elektrisch verbinden.

Am gegenüberliegenden Ende des Schlittens 300 ist ein Montagebalken 312 angeordnet; dieser umfaßt einen rechteckigen Schlitz 314 an seinem distalen Ende. Ein rechteckiges Teil 316 ist in den Schlitz 312 mittels eines Befestigers 318 eingesetzt; dieser bildet einen sich vertikal nach unten erstreckenden Streifen. Ein Führungsstift 320 steht von der Unterseite des Schlittens 300 vor und eine Führungsschraube 322 ist an der untersten Seite des Schlittens 300 drehbar montiert und erstreckt sich in ähnlicher Weise von diesem nach unten.

Wie am besten aus den Fig. 10 und 11 ersichtlich, ist der Schlitten 300 mit der Waschzellen-Befestigungsplatte 156 verschieblich zusammengefügt, indem der Führungsstift 320 in eine axiale Öffnung 324 eingreift, welche in die Waschzellen-Befestigungsplatte 156 eingeformt ist und sich durch diese erstreckt. In zusammengefügtem Zustand wirkt die Führungsschraube mit einem linearen Antriebs- bzw. Schrittmotor 321 (in Fig. 2A dargestellt) zusammen (greift also ein); dieser dient dazu, daß sich die Führungsschraube 322 selektiv entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn dreht bzw. angetrieben ist. Während der Drehung bzw. Bewegung der Führungsschraube 322 durch den Schrittmotor bewegt sich der Schlitten 300 in vertikaler Richtung auf und ab, und zwar entweder in Richtung der Montageplatte 156 oder von dieser weg, wobei eine derartige Auf- und Abbewegung durch den Führungsstift 320 in der Öffnung 324 geführt ist. In der augenblicklich bevorzugten Ausführung wird als Schrittmotor 321 ein Modell LP 221-P 2 verwendet, ein Vier-Phasen-Schrittmotor, hergestellt von Airpax, einer Tochter der Nordamerikanischen Phillips Gesellschaft; es können jedoch geeignete analoge oder verwandte Ausführungen hier in Betracht kommen.

Wie in den Fig. 2A und 10 dargestellt, ist ein herkömmliches optisches Sensor-System, bestehend aus optischem Sender 311 und Empfänger 313, an jedes der analytischen Module 33 a, b und c, usw. anmontiert und diese sind auf den beiden gegenüberliegenden Seiten einer Signalplatte 316 angeordnet, welche dazu dient, die korrekte axiale Ausrichtung des Schlittens 300 in seiner obersten und untersten Stellung der Auf- und Abbewegung zu identifizieren (d.h. bestätigen), welche durch das Ende 330 der Signalplatte 316 und eine Öffnung 332, welche entlang der Länge des Signalelements 316 entsprechend angeordnet ist, angezeigt werden. Wie allgemein bekannt, wird ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, welches jeweils die gewünschte oberste und unterste Position des Schlittens anzeigt, wenn der optische Empfänger 313 einen optischen Lichtstrahl empfängt, der vom optischen Sender 311 ausgesandt wird (dann nämlich, wenn der Strahl sowohl mit der Öffnung 332 wie auch mit dem distalen Ende 330 der Signalplatte fluchtet).

Wie zu erkennen ist, ist dann, wenn der Schlitten 300 an die Waschzellen-Befestigungsplatte 256 montiert ist, der Meßfühler 40 mit dem Schlitten durch Einstecken des Mitnehmerteils 50 des Meßfühler-Anschlußteils 42 in die buchsenartige Öffnung 308 zusammengesetzt. Auf diese Weise bilden der Meßfühler-Anschluß 42 und die Buchse 308 eine Anschlußstelle, sowohl in elektrischer Hinsicht als auch bezüglich des mechanischen Antriebs, zwischen der Meßfühler-Anordnung 14 und dem Verfahrmechanismus 16 für den Meßfühler; auf diese Weise wird der Meßfühler 40 in axialer Richtung zwischen der Waschzelle 18 und dem Probenbecher 244 auf- und abbewegt, während sich der Schlitten 300 in vertikaler Richtung verschiebt.

Während der axialen Auf- und Abbewegung des Meßfühlers 40 zwischen der Waschzelle 18 und dem Probenbecher 244 rollt bzw. stülpt sich der Rollverschluß 154 kontinuierlich über seine Länge um und bildet dabei eine dynamische flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Meßfühler 40 und dem oberen Ende der Waschzellen-Kammer 166. Dieser dynamische Verschluß hat sich als äußerst vorteilhaft gegenüber einer Abdichtung mittels eines herkömmlichen O-Rings, was seine Verschleißfestigkeit anbetrifft, herausgestellt; diese Abdichtung vermindert überdies wesentlich die auf den Meßfühler 40 während dessen Auf- und Abbewegung einwirkenden Reibungskräfte im Vergleich mit einer dynamischen Dichtung mittels herkömmlichen O-Rings.

Flüssigkeitspump- und Vakuum-System

Das Flüssigkeitspump- und Vakuum-System (insgesamt mit der Bezugsziffer 22 versehen) ist in den Fig. 2, 2A und 2B dargestellt. Das Flüssigkeitspump- und Vakuum-System ist bei jedem der analytischen Module 33 a, b, c, usw. vorhanden; es ist zusammengesetzt aus einem Reservoir 350 für die Speicherung von Flüssigkeit, einem Reservoir 351 für verbrauchte Flüssigkeit, einer Pumpe 352 sowie flexiblen Leitungen 216, 218 und 222, welche sich von der Pumpe 352 aus durch die Öffnungen 210, 212 und 214 erstrecken, welche sich durch die Rückwand der Waschzellen-Befestigungsplatte 156 erstrecken. Die Pumpe 352, welche schematisch in den Fig. dargestellt ist, kann in vorteilhafter Ausgestaltung zusammengesetzt sein aus einer peristaltischen Pumpeneinheit in Mehrkanal-Technik, welche dafür ausgelegt ist, einen Unterdruck durch die Leitungen 216 und 222 bereitzustellen, wobei ein positiver Transport von Flüssigkeit durch die Leitungen 218 bewirkt wird; jedoch können zusätzlich auch analoge Pumpen als Ersatz Verwendung finden.

Vorzugsweise umfassen das Reservoir 350 für den Flüssigkeitsvorrat und das Reservoir 351 zur Speicherung von Abfallflüssigkeit jeweils ein wegwerfbares, flexibles, als Tasche ausgebildetes Reservoir, deren Abmessungen so gewählt sind, daß sie in einer Ausrichtung Seite an Seite positioniert werden können und innerhalb eines Reservoir-Gehäuses 354 aufgenommen werden können, welches an den Rückteilen eines jeden der analytischen Module 33 a, b, c, usw. ausgebildet ist. Das Reservoir 350 für den Flüssigkeitsvorrat ist mit einer wäßrigen Lösung gefüllt, welche typischerweise aus destilliertem Wasser mit einer bekannten Konzentration der Substanz ist, welche mittels des entsprechenden Meßfühlers 40 gemessen werden soll, welcher auf dem analytischen Modul 33 a, b oder c angeordnet ist; das Reservoir 351 zur Speicherung des Abfalls wird dagegen anfänglich ungefüllt gelassen, um ein Reservoir für verbrauchte wäßrige Lösung, die im Analysiergerät 10 benutzt wurde, bereitzustellen. Was dies anbetrifft, so wird die im Reservoir 350 für den Flüssigkeitsvorrat enthaltene wäßrige Lösung dann, wenn ein Natrium-Test mittels des analytischen Moduls 33 a auszuführen gewünscht wird, eine wäßrige Lösung enthalten, welche eine bekannte Konzentration von Natrium in sich trägt; hingegen dann, wenn ein Kalium-Test mittels des Moduls 33 b ausgeführt werden soll, wird die wäßrige Lösung eine bekannte Konzentration von Kalium enthalten, usw. Ferner, wenn eine Elektrode 70 a in Multikanal-Technik verwendet wird, dann wird die wäßrige Lösung eine bekannte Konzentration von zwei zu messenden Substanzen, beispielsweise Natrium und Kalium, enthalten. Zusätzlich können geeignete anti-bakterielle Mittel der wäßrigen Lösung zugesetzt werden, um die Haltbarkeit der wäßrigen Lösung im Reservoir 350 zur Flüssigkeitsspeicherung zu erhöhen; jedoch müssen derartige Mittel so ausgewählt sein, daß sie nicht die Oberflächenspannung der wäßrigen Lösung herabsetzen.

Bei der augenblicklich bevorzugten Ausführungsform wird das Reservoir 350 zur Flüssigkeitsspeicherung (und vorzugsweise ebenso das Reservoir für die Aufbewahrung des Abfalls) von einem mehrschichtigen, wegwerfbaren, geklebten flexiblen Beutel gebildet. Wie am besten aus Fig. 2B ersichtlich, werden die Außenwandungen des Reservoirs 350 vorzugsweise gebildet von einer dünnen Lage bzw. Folie 353 aus Polyäthylen, die bezüglich der wäßrigen Flüssigkeit, welche im Reservoir 350 gespeichert werden soll, inert ist. Eine dünne Schicht 354 aus metallischer Folie ist auf die Polyäthylen-Lage 353 aufgeklebt; diese dient dazu, die gespeicherte Lösung gegen Licht und den schädlichen Einfluß von Hitze zu schützen, welcher die Konzentration der innerhalb des Reservoirs enthaltenen wäßrigen Flüssigkeit verändern könnte. Da Plastikmaterial allgemein und insbesondere Polyäthylen für Wasser durchlässig ist, verhindert die Aufklebung der Folienschicht 354 auf die Polyäthylen-Lage 354 jede Verdünnung der Konzentration der im Reservoir 350 enthaltenen wäßrigen Lösung. Vorzugsweise ist eine dünne Lage von Papier 357 auf der Außenseite der Folienschicht 354 aufgeklebt, um eine leichte Etikettierung bzw. das Aufdrucken von Symbolen (nicht dargestellt) auf dem Behälter 350 zur Identifizierung des Inhalts, Lagerungsbedingungen usw. des Reservoirs 350 zu identifizieren.

Der Flüssigkeitsbehälter wird typischerweise dadurch gebildet, daß gegenüberliegende Seiten der äußeren Wand des Behälters zusammengefaltet werden und ein erster Falz 341 (beispielsweise mittels Heißfalz-Technik) am oberen Ende des Behälters 350 gebildet wird, um so eine innere Kammer 345 abzuschließen, welche unterhalb dieses ersten Falzes 341 liegt. Um einen Austritt und/oder Eintritt in die Kammer 345 zu gestatten, ist eine flexible Leitung 347 vorgesehen, welche sich durch den ersten Falz 341 hindurch und nach unten in das Innere der Kammer 345 erstreckt. Die Leitung 347 führt durch einen Plastikeinsatz 349, welcher am ersten Falz 341 angeordnet ist und der dazu dient, zu verhindern, daß sich der Einlaß 347 während der Bildung des ersten Falzes zusammendrückt oder dieser blockiert wird. Die Länge des Einlasses 347 ist vorzugsweise so bemessen, daß er sich nach dem Einsatz ungefähr 15 bis 20 cm nach oben erstreckt, so daß sie in Berührung mit der Pumpe 352 eines entsprechenden analytischen Moduls 33 a, b, c, usw. gelangen kann. Um jedoch jede Durchlässigkeit der Leitung infolge von Hitze oder Licht zu vermeiden, ist die freie obere Länge der Leitung 347 mit einer Endkappe versehen und vorzugsweise innerhalb eines abgeschlossenen Bereichs 358 angeordnet, welcher vom ersten Falz 341 und einem zweiten, an der Oberkante des Behälters 350 angeordneten zweiten Falzes 359 umgrenzt ist. Genauso wie der erste Falz 341 ist auch der zweite Falz vorzugsweise mittels der Technik des Heißversiegelns ausgebildet, was bewirkt, daß die gegenüberliegenden Seiten der Außenwand des Behälters zu einer vertikalen Erhöhung über dem ersten Falz 341 zusammengelegt werden. Auf diese Weise ist die Leitung in einem abgeschlossenen Vorraum (das ist der Bereich bzw. die Region, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Falz 341, 359 angeordnet ist) eingeschlossen, welcher auf diese Weise jede Diffusion von Wasser vom Behälter durch die Leitung 347 während der Lagerung des Behälters verhindert.

Um den Flüssigkeitsbehälter 350 in ein entsprechendes analytisches Modul 33 a, b, c, usw. einzusetzen, plaziert ein Benutzer den Behälter 350 in das Behältergehäuse des Analysemoduls und zerreißt bzw. zerschneidet anschließend den oberen Falz 349 des Behälters, während der zweite Falz 341 unbeschädigt gelassen wird. Durch diesen Schneidvorgang wird ein manueller Zugang zu dem abgeschlossenen Vorraum des Behälters 350 geschaffen und das freie Endstück der Leitung 347 kann von Hand erfaßt werden. Die Endkappe der Leitung 347 kann dann entfernt werden und die Leitung 347 kann herausgezogen und mit der Einlaßöffnung der Pumpe 352 verbunden werden, so daß auf die Inbetriebnahme der Pumpe 352 hin eine Menge von Lösung von der Kammer 345 des Flüssigkeitsreservoirs 350 durch die Leitung 347, die Pumpe 352, die flexible Leitung 260 und in die Waschzelle 18 abgegeben wird. In ähnlicher Weise kann die Leitung 347 des Behälters 341 für verbrauchte bzw. schmutzige Flüssigkeit mit dem Auslaß der Pumpe 352 verbunden werden, um einen Ausfluß der verbrauchten Lösung zu gestatten, indem diese durch Vakuum von den Leitungen 216 und 222 von der Waschzelle 18 in die Kammer 345 für verbrauchte Flüssigkeit des Behälters 351 für verbrauchte Flüssigkeit gedrückt wird. Im Hinblick darauf, daß die verbrauchte Lösung, die über die Leitungen 216 und 222 zurückfließt, typischerweise eine relativ große Menge von Luft mit sich führt, welche von der ringförmigen Kammer 165 und dem oberen Teil der Waschzellen-Kammer der Durchflußzelle 18 stammt, ist vorzugsweise eine herkömmliche Vorrichtung 365 zum Entfernen von Luftblasen (in den Fig. 2 und 2A dargestellt) zwischen der Leitung 347 und der Ausflußöffnung der Pumpe 352 vorgesehen, welche das Durchlassen bzw. Führen von Luft in die Umgebung erlaubt, bevor die verbrauchte Flüssigkeit in dem Behälter 351 abgelagert wird.

Im Hinblick auf biologische Überlegungen wird man den ganzen Behälter 351 für verbrauchte Flüssigkeit (ebenso wie den Behälter 350 für den Flüssigkeitsvorrat) schnell aus dem Gehäuse 12 entfernen, indem man den Zugangsdeckel 32 vom Gehäuse 12 entfernt, und wird diesen in einem System von sanitärem Abfall unterbringen sowie ferner in entsprechender Art und Weise schnell austauschen.

Auswert- und Steuerungselektronik

Die Fig. 13, 14a, 14b und 14c sind schematische Wiedergaben der Schaltung, welche dazu verwandt wird, die Funktion des Analysiergeräts 10 und insbesondere der Analysemodule 33 a, 33 b usw. zu steuern und zu kontrollieren. Fig. 15 illustriert den grundsätzlichen Ablauf des gegenwärtig bevorzugten Funktionsprogramms, welches im Mikroprozessor 390 abgespeichert ist. Die in Fig. 13 dargestellte Steuerschaltung ist vorzugsweise in der Verarbeitungs- und Steuerelektronik 24, welche in Fig. 2 dargestellt ist, ausgeführt und ist vorzugsweise auf einer Haupt-Schaltplatine 25 aufgebaut, die vertikal im rückwärtigen Teil des Gehäuses 25 montiert ist. Die Verstärker 450 für die Meßfühler, dargestellt in den Fig. 14a, 14b und 14c, sind vorzugsweise auf einer Schaltungsplatine 450 untergebracht, die in der rechteckigen Aussparung 304 an jedem der Meßfühler-Schlitten 300 angeordnet ist (dies zeigen die gestrichelten Linien in Fig. 11); diese Verstärker dienen dazu, die Signale zwischen den Elektroden 70 a bzw. 70 b (das sind Sensorelemente) an den Meßfühlern 40 und der Steuerungselektronik, welche in Fig. 13 dargestellt ist, zu übertragen.

Es soll verstanden werden, daß die Verstärkerschaltungen, welche in den Fig. 14a, 14b und 14c dargestellt sind, alternativ auch dazu verwendet werden können, Signale zur dargestellten Steuerungselektronik zu übertragen. Wie unten beschrieben, ist die Auswahl eines bestimmten Meßfühler-Verstärkers 450 abhängig von der Arbeitscharakteristik der einzelnen Elektrode/Meßfühler 40, die in einem bestimmten analytischen Modul 33 a, b, c, usw. Verwendung findet. Andere Ausführungen der Verstärkerschaltung 450 für den Meßfühler können ebenso innerhalb des Bereichs der Erfindung eingesetzt werden, je nach Charakteristik der jeweiligen, einzelnen oder doppelten, ionenselektiven bzw. enzymatischen Elektroden 70 a und 70 b am Meßfühler 40, welcher gerade im Einsatz ist.

Es wird auf Fig. 13 Bezug genommen. Jeder Meßfühler 40 ist mit einem bestimmten Meßfühler-Verstärker 450 a-h verbunden, was dazu dient, die von der entsprechenden Meßfühler-Elektrode erzeugten Signale auf ein standardisiertes bzw. genormtes Spannungsniveau zu bringen, vorzugsweise zwischen plus oder minus 4 Volt. Die Meßfühler-Verstärker 450 sind jeweils dazu vorgesehen, ein Signal zu einem Multiplexer 370 zu übertragen, im Ansprechen auf ihre Arbeitscharakteristiken und die Testbedingungen des jeweiligen Meßfühlers. Der Multiplexer 370 wird vorzugsweise eingesetzt in Form eines Paares von Multiplexern, beispielsweise solche des Modells MM 74 HC 401 und MMC 4051, welche von National Semiconductor Corporation hergestellt werden. Der Multiplexer 370 steht mit einem Mikroprozessor 390 in Verbindung, bei dem es sich bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführung um einen Mikroprozessor vom Modell 8751, hergestellt von Intel Corporation, handelt.

Das Ausgangssignal vom Multiplexer 370 ist mittels eines Analog/Digital-Wandlers 380 digitalisiert; die resultierende Digitalinformation wird zu dem Mikroprozessor 390 über einen Datenbus zwecks Speicherung und Interpretation übertragen. Als Analog/Digital-Wandler 380 kann ein Wandler des Modells TSC 7109, hergestellt von Teledyne, verwendet werden. Der Mikroprozessor 390 überträgt Kontrollsignale zum Wandler 380, um den Informationsfluß zwischen dem Wandler und dem Mikroprozessor zu regulieren. Der Mikroprozessor 390 bewirkt auch eine Steuerung und Übertragung von Informationen zu einem herkömmlichen Flüssigkristall-Display 400 für die Anzeige. Die Anzeigeinformation umfaßt typischerweise eine Identifikation des gerade ausgeführten Tests, die Testresultate sowie eine Statusinformation bezüglich der Zustände des Analysiersystems.

Der Mikroprozessor 390 steuert ein Dreistufentor 375, bei welchem es sich vorzugsweise um ein Dreistufentor (Tri-State Gate) des Modells MM 70 C 95, hergestellt von National Semiconductor Corporation, handelt; dieses steht mit jedem der mehreren analytischen Module 33 a, b, c, usw. in Verbindung. Jedes der Module 33 a, b, c, usw. ist mit einem Schalter 377 a-h (T.I.S.) zur Modul-Test-Identifikation versehen, welcher vorzugsweise auf einer Schaltungsplatine 401 (dargestellt in Fig. 2) montiert ist und an jedem der analytischen Module 33 a, b, c, usw. angeordnet ist. Die Schalter 377 a-h zur Test-Identifikation sind vorzugsweise Modelle mit der Nr. MHS-222, hergestellt von ALCO Switch Company; diese gestatten dem Mikroprozessor 390, eine bestimmte Testanalyse zu initialisieren oder zu identifizieren, d.h. Funktions- und Arbeitscharakteristiken der Meßfühler-Elektroden 70 a bzw. 70 b, welche an jedem der analytischen Module 33 a, b, c, usw. angeordnet sind. Dies wird durch eine Programmierung des Mikroprozessors 390 ausgeführt (das sog. Initialisier-Programm), welches zu Beginn die mehreren Test-Identifikations-Schalter 377 über die Dreistufentore 375 sequentiell abtastet, um die jeweilige Test-Nummer von dem jeweiligen Test-Identifikationsschalter 377 abzulesen, welche Information anschließend zum Mikroprozessor über einen Rückführungs-Datenbus rückgeführt wird, um zu identifizieren, daß der jeweilige Test bei jedem analytischen Modul verfügbar ist. Jeder verfügbare Test wird durch eine Nummer identifiziert, beispielsweise ist Kalium die Test-Nr. 1, Natrium die Test-Nr. 2, usw. Diese Test-Nummern werden anschließend in dem Speicher des Mikroprozessors 390 abgespeichert.

Der Mikroprozessor 390 adressiert in ähnlicher Weise einen Multiplexer 385, bei dem es sich vorzugsweise um einen Multiplexer des Modells MM 74 HC 4051, hergestellt von National Semiconductor Corporation, handelt; dieser wandelt die durch Aktivierung der mehreren Test-Anforderungsschalter 440 a bis 440 h (T.R.S.), welcher an dem entsprechenden analytischen Modul 33 a, b, c, usw. angeordnet sind, erzeugten Signale, in ein entsprechendes Multiplex-Signal um. Nach seiner Initialisierungs-Abfrage der Test-Identifikations-Schalter über das Dreifach-Tor 375 ist der Mikroprozessor 390 so programmiert (dies wird als Hintergrund-Programm bezeichnet), daß er normalerweise kontinuierlich die Multiplexer 385 abtastet, zwecks Aktivierung eines der Test-Anforderungs-Schalter 440 a bis 440 h. Wenn ein Test-Anforderungs-Schalter 440 a bis 440 h aktiviert ist, d.h. umgelegt, erkennt der Mikroprozessor denselben und es wird ein Signal direkt zum Mikroprozessor 390 übertragen, welches dazu dient, das jeweilige Modul 33 a, b, c, usw. zu identifizieren, dasches für eine Test-Anforderungs-Prozedur ausgewählt wurde; ebenso veranlaßt dies den Mikroprozessor 390, eine Rückleitung von der jeweiligen Pumpe 352 a-h und dem Motor 321 a-h des jeweils ausgewählten Moduls bereitzustellen (dies wird weiter unten noch detaillierter erläutert).

Das Manipulieren der Meßfühler 40 mittels deren individueller Schrittmotoren 321 a-h und der Betrieb der zugeordneten Pumpen 352 a-h an jedem der analytischen Module 33 a, b, c, usw. wird mittels gemeinsamer Signale für den Motor- und Pumpenantrieb bewirkt, welche von dem Mikroprozessor 390 über einen Multiplexer 360, welcher mit jeder der Pumpen 352 a-h und Motoren 321 a-h an den Modulen verbunden ist, übertragen werden. Bei dem Multiplexer 360 handelt es sich vorzugsweise um einen Multiplexer des Modells Nr. MM 74 C 906, hergestellt von National Semiconductor Corporation. Der Mikroprozessor 390 löst ein vorbestimmtes Muster von Bewegungen für die Motoren 321 und Pumpen 352 aus, um eine programmierte Sequenz zur Kalibrierung und Testausführung der Meßfühler zu ermöglichen. Das jeweilige Bewegungsmuster wird bestimmt von einer Subroutine, welche im Mikroprozessor 390 zugänglich ist und gemeinsam an alle Motoren 321 und Pumpen 352 über den Multiplexer 360 übertragen wird. Bei den Motoren 321 a-h handelt es sich vorzugsweise um Vier-Phasen-Schrittmotoren, wie beispielsweise das Modell LP 221-P 2, welches von Airpax hergestellt wird, während es sich bei den Pumpen vorzugsweise um eine Kombination von peristaltischen Förder- und Vakuumpumpen handelt.

Bei der gegenwärtig bevorzugten Ausführung empfangen alle Pumpen 352 und Motoren 321 eines jeden der analytischen Module gemeinsam die Steuersignale vom Mikroprozessor 390.

Jedoch ist nur dasjenige bestimmte Modul 33, dessen Rückleitung für die Pumpe und den Motor vom Mikroprozessor 390 bereitgestellt worden ist, über den Multiplexer 385 (beispielsweise im Ansprechen auf die Aktivierung eines Test-Anforderungs-Schalters 440) in der Lage, auf die Signale vom Mikroprozessor 390 zu antworten. Was dies anbetrifft, so erkennt der Mikroprozessor im Anschluß an die Aktivierung eines der Test-Anforderungs-Schalter 440 a-h das jeweils ausgewählte Modul und stellt gleichzeitig eine Rückleitung von dem Motor und der Pumpe dieses ausgewählten Moduls bereit, um die Manipulation des Meßfühlers und der Pumpe lediglich bei diesem ausgewählten Modul zu bewirken. Dieses spezielle Design der Ermächtigung einer Teilnehmer-Leitung erlaubt Ökonomie bei der Auslegung der elektronischen Komponenten und Schaltungen im Analysiergerät. Es soll zusätzlich darauf hingewiesen werden, daß es die vorliegende Erfindung auch ermöglicht, verschiedene Folgen von Motor- und Pumpenfunktionen durch Variieren der im Mikroprozessor 390 abgespeicherten Subroutinen anzupassen. Auf diese Weise besitzt das Gesamtsystem eine ihm eigene Flexibilität bei der Anpassung verschiedener Testroutinen und verschiedener Typen von Analysemodulen.

Das Umlegen eines der mehreren Test-Anforderungs-Schalter 440 veranlaßt zusätzlich den Mikroprozessor 390, das gerade ausgewählte Modul zu erkennen und Signale von den individuellen Meßfühler-Verstärkern 450 a bis 450 h über den Multiplexer 370, welcher zu dem ausgewählten Modul gehört, zu empfangen. Wie leicht erkannt werden wird, erkennt der Mikroprozessor 390 die Quelle eines jeden Meßfühler-Signals an dessen Relation zu einer Zeitsequenz, in welcher Information vom Meßfühler-Verstärker 450 in Multiplex-Technik ausgesandt wird. Nachfolgend initiiert der Mikroprozessor 390 die gewünschte Test-Sequenz bei diesem ausgewählten Modul. Nach einer Überprüfung der Status-Bedingungen, welche mit der Anforderung eines Meßfühlers verbunden sind (beispielsweise im Hinblick auf Kalibrierung usw.), wird die Information vom zugeordneten ausgewählten Meßfühler-Verstärker 450 entsprechend den jeweiligen Test-Erfordernissen gespeichert, analysiert und zur Anzeige gebracht.

Der Kalibrier-Schalter 28 ist derart wirksam, daß er ein Unterbrechungssignal für den Mikroprozessor 390 erzeugt und ferner so wirkt, daß er eine Kalibrier-Routine innerhalb des Mikroprozessors 390 auslöst. Wie unten noch vollständiger beschrieben wird, ermöglicht die Kalibrier-Routine eine Vielzahl von Funktionen, welche es gestatten, daß ein ausgewählter Meßfühler 40 mittels seines entsprechenden Schrittmotors 321 in seine korrekte axiale Test-Position bewegt wird, und daß gleichzeitig elektrische Messungen ausgeführt werden können. Genauer gesagt, löst die Kalibrier-Routine eine bestimmte Folge von Signalen vom Mikroprozessor zu den Pumpen und Motoren eines Moduls 33 aus, um so das gewünschte Muster von Bewegungen des Meßfühlers bei einem bestimmten Modul 33 a zu bewirken. Die Kalibrier-Routine verursacht auch die Messung der Ausgangssignale vom Meßfühler-Verstärker 450 an einer Vielzahl von Punkten während der Folge von Bewegungen des Meßfühlers. Diese Messungen werden anschließend durch den Mikroprozessor verglichen, um die Arbeitscharakteristiken des Meßfühlers zu bestimmen und sicherzustellen, daß diese Charakteristiken innerhalb vorbestimmter Grenzen liegen, und ferner die Steigungskonstanten für die Meßfühler zu bestimmen, deren Steigungswerte im Speicher für spätere Berechnungen abgespeichert werden.

Der optische Sensor 460 ist vorzugsweise als Acht-Redundanz-Sensor ausgeführt, wobei an jedem der analytischen Module genau einer angeordnet ist. Jeder Sensor 460 ist mit dem Mikroprozessor verbunden und wirkt derart, daß er Signale zu dem Mikroprozessor 390 abgibt, welche die korrekte Lage des Meßfühlers bestätigen, d.h. also, daß die Lage des Meßfühlers nicht von den vorbestimmten Grenzen seiner Bewegung abweicht. Ein Ausbleiben des optischen Sensors zur Bestätigung der korrekten Lage des Meßfühlers bei irgendeinem bestimmten analytischen Modul hat die Folge, daß der Mikroprozessor jede Test-Sequenz, die gerade bei diesem Modul ausgeführt wird, abbricht.

In bezug auf die Fig. 14a, 14b und 14c sind andere Verstärker-Schaltungen zur Anpassung von Signalen von verschiedenen Typen von Meßfühlern dargestellt. Die in Fig. 14a dargestellte Meßfühler-Verstärkungsschaltung 450 a arbeitet derart, daß sie die Schnittstelle zwischen einem Meßfühler mit einer einzelnen ionenselektiven Elektrode und dem Multiplexer 370 darstellt. Der Ausgang des Verstärkers 450 a ist, ebenso wie bei den Verstärkern 450 b, c, usw., standardisiert, so daß die Spannung zwischen bestimmten Pegeln variiert, vorzugsweise zwischen plus 4 und minus 4 Volt, abhängig vom Analog-Eingang vom Meßfühler. Wie vorher beschrieben, bewirkt die Ausführung einer Verbindung zwischen einem bestimmten Verstärker-Ausgang und dem Multiplexer 370 ein entsprechendes Ausgangssignal am Verstärker, das vom Mikroprozessor 390 erkannt werden kann.

Der in Fig. 14b dargestellte Meßfühler-Verstärker 450 b arbeitet derart, daß er die Schnittstelle zwischen einem Meßfühler mit doppelter ionenselektiver Elektrode und dem Multiplexer 370 darstellt. Der Meßfühler-Verstärker 450 b arbeitet in einer derjenigen des Meßfühler-Verstärkers 450 a sehr ähnlichen Weise, mit Ausnahme dessen, daß nur einer der beiden, in Fig. 14 dargestellten Meßfühler-Verstärker seinen Ausgang mit dem digitalen Multiplexer 360 verbunden hat.

Der in Fig. 15c dargestellte Meßfühler-Verstärker 450 c illustriert eine Ausführung, bei der der Meßfühler-Verstärker die Schnittstelle zum Multiplexer 370 für einen Meßfühler mit enzymatischer Elektrode bildet. Wie vorher bereits erwähnt, werden die analogen Stromwerte, welche von der enzymatischen Elektrode 70 b erhalten werden, im Hinblick darauf, daß die enzymatische Elektrode 70 b bei der vorliegenden Erfindung mit herkömmlichen Strommeßtechniken zusammenwirkt, mittels herkömmlicher Mittel in entsprechende Spannungssignale umgewandelt und anschließend werden diese umgewandelten Spannungssignale mittels des Verstärkers 450 c standardisiert und zum Multiplexer 370 übertragen.

Wie vorher bereits festgestellt, wird die Arbeitsweise des Mikroprozessors 390 von einer Reihe von Computerprogrammen, wie sie schematisch in Fig. 15 angedeutet sind, gesteuert. Grundsätzlich enthalten diese Programme ein Initialisier-Programm 500, ein Hintergrund-Programm 502, ein Lese-Programm 508 und ein Berechnungs-Programm 510. Allgemein gesprochen, findet in dem Analysiergerät 10 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Programmlogik in C-Mos-Technik Verwendung, welche wegen ihres geringen Energiebedarfs vorteilhaft ist. Das Analysiergerät 10 ist dafür ausgelegt, aktiviert zu werden, d.h. also angeschaltet zu werden; und bleibt aktiviert, d.h. bleibt angeschaltet; in kontinuierlicher Weise so, daß Information in dem Speicher des Mikroprozessors 390 eingespeichert und fortlaufend wieder aufgefrischt werden kann. Im Grunde besteht die im Mikroprozessor 390 abgespeicherte Information aus einem Test- bzw. Meßfühler-Verzeichnis, welches die Nummer und den Typ des Tests, der an jedem der analytischen Module 33 a, b, usw. verfügbar ist, angibt; ein Byte zur Anzeige der Notwendigkeit eines Kalibrierens, welches anzeigt, ob jedes der analytischen Module während einer vorbestimmten Zeitdauer rekalibriert worden ist, wobei diese Zeitdauer in der bevorzugten Ausführung eine Periode von 24 Stunden ist; acht Kalibrier-Zähler, welche kontinuierlich für jedes der analytischen Module 33 a, b, c, usw. läuft; diese dekrementieren automatisch, um die noch bis zum Setzen des Signals zur Anforderung einer Kalibrierung verbleibende Zeitdauer zu verfolgen bzw. zurückzulegen; ein Byte als Zeichen zur Notwendigkeit eines Reinigungsvorgangs, welches angibt, ob jedes der analytischen Module innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer gereinigt worden ist, wobei in der bevorzugten Ausführungsform diese Zeitdauer 60 min beträgt; und acht Zähler für den Reinigungsvorgang, welche automatisch dekrementieren, um die noch bis zum Setzen des Zeichens zur Notwendigkeit einer Reinigung verbleibende Zeit zurückzulegen bzw. diese verfolgt zu halten.

Wenn nun das Analysiergerät 10 am Anfang in Betrieb gesetzt wird, indem der Haupt-Netzschalter 29 aktiviert wird, was die Folge hat, daß die Batterie-Spannungsquelle 31 mit der Auswert- und Steuer-Elektronik 24 verbunden wird, so wird hierdurch das Initialisier-Programm 500 initiiert. Bei dem Initialisier-Programm initialisiert der Mikroprozessor 390 die Anzeige-Bytes für die Fälligkeit sowohl des Reinigungs- wie auch des Kalibriervorgangs dadurch, daß das Byte zur Anzeige der Fälligkeit gesetzt wird. Zusätzlich werden die Ausgänge des Mikroprozessors 390, das Tor 375 mit drei Zuständen und die Multiplexer 370, 385 und 360 initialisiert, wodurch die Plätze jedes verfügbaren Tests, welcher durch eine Zahl und eine Tabelle von Test-Namen für jedes der analytischen Module 33 a, b, und c identifiziert ist, bestimmt und im Tabellenspeicher für den Testablauf des Mikroprozessors 390 abgespeichert werden. Wie obenstehend erläutert, wird dieser Initialisiervorgang von einem Mikroprozessor 390 ausgeführt, welcher die Multiplexer 385 und die Tore 375 mit Dreifachzustand abtasten und die Identifikationsschalter 377 für Modultests, welche an jedem der analytischen Module 33 a, b und c angeordnet sind, der Reihe nach abfragen. Der Modultest-Schalter 377 identifiziert den verfügbaren Test an dem entsprechenden analytischen Modul mittels einer Zahl, welche anschließend im Mikroprozessor 390 abgespeichert wird. Es ist zu erkennen, daß durch diese Abspeicherung der Mikroprozessor 390 zusätzlich den Ort des entsprechenden Meßfühler-Verstärkers 450 bestimmt, der jedem analytischen Modul 33 a, b und c usw. zugeordnet ist.

Der Mikroprozessor 390 enthält in vorteilhafter Weise einen internen Zeitunterbrecher, welcher alle 30 min ein Signal erzeugt, welches automatisch jeden der Reinigungs- und Kalibrierzähler für die analytischen Module 33 a, b, c usw. dekrementiert. Wenn ein bestimmter Zähler für die Fälligkeit der Kalibrierung bzw. Reinigung den Nullwert erreicht, setzt dieser automatisch die entsprechenden Anzeige-Bytes für die Fälligkeit der Reinigung bzw. Fälligkeit der Kalibrierung.

Nach vollständigem Ablauf des Initialisierprogramms wird automatisch das Hintergrundprogramm 502 initiiert, welches die Routine für den normalen Betrieb für den Mikroprozessor 390 enthält. In diesem Hintergrundprogramm 502 sind alle Unterbrechungen möglich, so beispielsweise die Unterbrechung durch Uhr, die Unterbrechung durch den Kalibrierschalter 28, die Unterbrechung durch die Test-Anforderungsschalter 440 a bis 440 h; diese werden alle weiter unten noch näher beschrieben. In diesem Zusammenhang ist noch zu erwähnen, daß eine Unterbrechung eine Anforderung für den Mikroprozessor 390 bedeutet, das Hintergrundprogramm 502 aufzugeben.

Bei dem Hintergrundprogramm 502 tastet der Mikroprozessor 390 fortlaufend jedes der analytischen Module 33 a, b, usw. über die Multiplexer 385 ab, um entweder das Setzen eines Reinigungs-Fälligkeits-Zeichens festzustellen, oder ein Unterbrechungssignal, und macht der Reihe nach die Rückmeldeleitungen für die gemeinsamen Signale für den Motor- und Pumpenantrieb für jedes der Module 33 a, b, c, usw. verfügbar. Wenn nun ein Reinigungs-Fälligkeits-Zeichen für ein bestimmtes Modul gesetzt ist, so schaltet der Mikroprozessor 390 automatisch die Pumpe 252 des betreffenden Moduls an, wodurch eine Reinigung der Waschzelle 18 bei diesem betreffenden Modul ausgeführt wird. Was dies anbetrifft, so bewirkt ein Reinigungsvorgang der Waschzelle 18 eine Ausgabe einer neuen Menge von wäßriger Lösung in die Waschzelle 18 über das betreffende Flüssigkeits-Pump- und Vakuum-System 22 des Moduls 33. Anschließend setzt der Mikroprozessor automatisch das Zeichen für die Fälligkeit des Reinigungsvorgangs und den Reinigungs-Zähler für das betreffende Modul zurück und initiiert aufs neue seine Abtast-Prozedur.

Wie vorher bereits erwähnt, werden verschiedene Unterbrechungen in der Software der vorliegenden Erfindung verwendet. Im Grunde sind hier zwei Ebenen von Unterbrechungen vorhanden, die höchste (das ist Ebene 1) dieser Unterbrechungen unterbricht jede Routine, welche von einer Unterbrechung einer niederen Ebene initialisiert wurde, sowie eine niedrigere Ebene, das ist eine Unterbrechung auf Ebene 2, welche nur dann dazu in der Lage ist, eine Operation des Mikroprozessors zu unterbrechen, wenn sich der Mikroprozessor 390 in einem Arbeitszustand befindet, bei dem sein Hintergrundprogramm 502 abläuft. Bei der vorliegenden Erfindung umfaßt die höchste Unterbrechungsebene die Unterbrechung durch Zeit und die Unterbrechung durch Kalibrier-Schalter. Wie zuvor erwähnt, geschieht die Unterbrechung durch Zeit intern im Mikroprozessor 390 und dekrementiert automatisch die Reinigungs- und Kalibrier-Zähler. Die Unterbrechung durch Kalibrier-Schalter wird immer dann ausgelöst, wenn der Kalibrier-Schalter 28 manuell betätigt wird. Die Funktion der Unterbrechung mittels Kalibrierschalter variiert in Abhängigkeit von dem gerade im Mikroprozessor 390 ablaufenden aktuellen Programm. Wenn sich der Mikroprozessor 390 im Hintergrundprogramm 502 befindet, so setzt die Aktivierung der Unterbrechung durch Kalibrier-Schalter das Kalibrier-Fälligkeitszeichen für ein bestimmtes Modul 33 a, b, c, usw. und gibt eine Nachricht "Kalibrierfälligkeit" auf der Anzeige aus. Wenn jedoch bei einem bestimmten analytischen Modul 33 a, b, c, usw. ein Meßtest abläuft, d.h. also, daß der Mikroprozessor 390 sich im Leseprogramm 508, im Test-Subroutine-Programm oder im Berechnungsprogramm 510 befindet, dann dient die Aktivierung der Kalibrier-Schalter-Unterbrechung 28 als ein "Panik-Knopf", welche automatisch den gerade ablaufenden Test ungültig macht und den Mikroprozessor dazu bringt, den betreffenden Meßfühler 40 an dem aktivierten analytischen Modul 33 a, b, c, usw. in die Waschzelle 18 zurückzukehren, und ferner bewirkt, daß eine "Fertig"-Nachricht auf der Anzeige ausgegeben wird.

Die zweite bzw. niedrigere Ebene von Unterbrechungen enthält die Unterbrechung durch Test-Schalter. Die Unterbrechung durch Test-Schalter wird durch manuelle Betätigung eines der Test-Anforderungs-Schalter 440 a bis 440 h ausgelöst. Wenn eine Aktivierung eines der Test-Anforderungs-Schalter während der Ausführung eines anderen Tests auftritt, so wird der Mikroprozessor 390 dieselbe ignorieren, da der Mikroprozessor 390 während eines Tests nicht die Module 33 a über die Multiplexer 385 abtastet. Wenn der Mikroprozessor 390 jedoch in seinem Hintergrundprogramm 502 arbeitet, so wird die Aktivierung eines der Testanforderungsschalter 440 a bis 440 h eine Unterbrechung auslösen, welche vom Mikroprozessor 390 erkannt werden wird, und wird den Mikroprozessor 390 dazu bringen, das Hintergrundprogramm 502 zu verlassen und ein Test-Subroutine-Programm zu initiieren.

Bei diesem Test-Subroutine-Programm prüft der Mikroprozessor 390 die abgespeicherten Test-Durchführungs-Tabellen, welche vorher mittels seines Initialisier-Programms abgeleitet wurden, und setzt die Test-Nr. in das aktive Treiber-Register seines Speichers. Zusätzlich gibt der Mikroprozessor 390 eine Nachricht zum Anzeigeelement aus, welche angibt, welcher spezielle Test ausgewählt wurde, beispielsweise also "Kalium", "Natrium", "Calcium", "Glukose", usw., und ob der initiierte Test dazu dient, die Konzentration einer solchen Substanz in einer unbekannten Probe zu bestimmen oder es sich um einen Kalibriertest handelt. Anschließend reinigt der Mikroprozessor 390 die Waschzelle 18 des betreffenden Moduls 33 a, b, c, usw. in der zuvor beschriebenen Weise, um sicherzustellen, daß sich die wäßrige Lösung (d.h. die Kalibrierlösung) innerhalb der Waschzelle des Moduls nicht infolge Verdunstung konzentriert hat. Nach dem Abschluß der Reinigung der Waschzelle 18 des betreffenden analytischen Moduls 33 a, b, c, usw. verläßt der Mikroprozessor 290 augenblicklich das Test-Subroutine-Programm und ruft auf bzw. initiiert das Leseprogramm (welches an späterer Stelle beschrieben wird), wobei Signale, welche von dem betreffenden Meßfühler-Verstärker 450 des analytischen Moduls 33 erzeugt wurden, erhalten und verarbeitet werden.

Bei Rückkehr des Mikroprozessors 390 aus dem Leseprogramm 508 zu dem Test-Subroutine-Programm aktiviert der Mikroprozessor die Pumpe 321 am analytischen Modul, ebenso wie den Motor 352 beim selben analytischen Modul, was zur Folge hat, daß sich der Meßfühler 40 von der Waschzelle in den Probenbecher begibt. Der Mikroprozessor 390 führt zusätzlich eine Überprüfung aus, um zu sehen, daß der Meßfühler die Waschzelle verläßt (als Ausgangsstellung bezeichnet), und auch in seiner korrekten Position innerhalb des Probenbechers ankommt (als "Proben-Position" bezeichnet). Diese Überprüfung der Ausgangs- und Proben-Positionen wird mittels eines entsprechenden optischen Sensors 460 a bis 460 h ausgeführt; wenn der optische Sensor 460 die korrekte Lage in der Ausgangs- und Proben-Position des Meßfühlers dicht bestätigt, indem er ein Signal zum Mikroprozessor 390 überträgt, so gibt der Mikroprozessor 390 eine Fehlermeldung "Meßfühler-Fehler" auf dem Anzeigeelement ab und aktiviert anschließend den Motor 352 an dem analytischen Modul 33 und führt den Meßfühler in die Ausgangs-Position zurück. Im anderen Fall, wenn der optische Sensor die korrekte Position des Meßfühlers bestätigt, manipuliert der Mikroprozessor 390 den Meßfühler, indem er den Schrittmotor 352 bei dem ausgewählten analytischen Modul 33 aktiviert, um den Meßfühler 40 innerhalb des Probenbechers auf- und niederzubewegen, um die Probe 244 durchzumischen, jedwede Luftblasen, welche sich an dem Meßfühler gesammelt haben, zu entfernen und dazu beizutragen, daß sich ein Temperatur-Gleichgewicht zwischen dem Meßfühler und der in dem Probenbecher enthaltenen Probe einstellt.

Anschließend ruft die Test-Subroutine wiederum das Leseprogramm 508 auf, um Signale von den Meßfühler-Elektroden 70 a bzw. 70 b innerhalb des Probenbechers zu erhalten; und nach Beendigung des Leseprogramms ruft sie ferner das Berechnungsprogramm 510, welches an späterer Stelle noch beschrieben wird, auf. Nach der Beendigung des Leseprogramms 508 und des Berechnungsprogramms 510 veranlaßt das Test-Subroutine-Programm den Mikroprozessor 390 dazu, wiederum die Flüssigkeitspumpe 352 des Moduls 33 zu aktivieren, um die Waschzelle zu reinigen, und zusätzlich den Motor 321 an dem Modul 33 a zu aktivieren, damit der Meßfühler in seine Ausgangs-Position zurückkehrt. Ebenso wie in der Position in dem Probenbecher oszilliert der Meßfühler 40 vorzugsweise - gesteuert durch den Mikroprozessor 390 - innerhalb der Waschzelle, um die Test-Subroutine zu vervollständigen.

Das Leseprogramm 508 veranlaßt den Mikroprozessor 390, eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Mikroprozessor 390 und dem betreffenden Meßfühler-Verstärker 450 a bis 450 h des ausgewählten analytischen Moduls 33 a, b, usw. über den Multiplexer 370 herzustellen. Genauer, der Multiplexer 390 nimmt während des Leseprogramms Proben von mehrfachen Signalen, welche von dem Verstärker 450 in mehreren Zeitabschnitten erzeugt wurden. Im Grunde genommen geschieht dieses mehrfache Aufnehmen bzw. Probenehmen von Signalen in Abständen von mehreren Sekunden, wobei jede Signalaufnahme mit einer durchschnittlichen Aufnahme verglichen wird. Wenn die Aufnahme innerhalb vorherbestimmter Toleranzen liegt, welche für das betreffende analytische Modul 33 a, b, c, usw. im Mikroprozessor 390 einprogrammiert sind, so wird ein Aufnahme-Zähler inkrementiert und ein neuer Aufnahmevorgang dient zur Durchschnittsbildung mit dem vorigen Durchschnitt. Wenn die Aufnahme nicht innerhalb der Toleranzen liegt, so wird die neue Aufnahme in einem Durchschnitts-Register plaziert und der Aufnahme-Zähler wird auf Null zurückgestellt. Wenn der Aufnahme-Zähler einen bestimmten Wert erreicht, welcher bei der bevorzugten Ausführung vier Aufnahmezyklen umfaßt, wodurch angezeigt wird, daß die vier vorangegangenen Lesezyklen innerhalb der Toleranzen liegen, so bewahrt bzw. speichert das Leseprogramm die durchschnittliche Signalaufnahme im Speicher des Mikroprozessors 390. Was dies anbetrifft, so wurde vom Anmelder herausgefunden, daß der Erhalt von vier durchschnittlichen Aufnahmezyklen innerhalb der Toleranz anzeigen, daß sich der Meßfühler in seiner Umgebung stabilisiert hat und die Aufnahmen deshalb gültig sind. Wenn jedoch der Meßfühler nach einer vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgenden durchschnittlichen Aufnahmezyklen keine Stabilität erreicht hat, so gibt der Mikroprozessor 390 eine Nachricht "Aufnahme-Fehler" an die Anzeige 400 aus und der Test wird als ungültig angesehen. In den Fällen, in denen ein Zweikanal-Meßfühler Verwendung findet, werden zwei analoge Aufnahme-Sequenzen für jeden Kanal der Meßfühler-Elektrode durchgeführt und im Speicher abgespeichert. Wie ersichtlich, wird das Leseprogramm 508 durch das Test-Subroutine-Programm aufgerufen, wenn der Meßfühler 40 sich innerhalb der Waschzelle 18 befindet, also in "Ausgangsposition", ebenso wie innerhalb des Probenbechers, also in "Probenposition"; dabei ist die Arbeitsweise des Leseprogramms in beiden Positionen im wesentlichen identisch. In der Position in der Waschzelle 18 bzw. in Ausgangsposition ist der Mikroprozessor 390 jedoch so programmiert, daß er eine zusätzliche Überprüfung ausführt, um die Genauigkeit des Analysiergeräts 10 sicherzustellen. Dieser zusätzliche Prüfvorgang veranlaßt den Mikroprozessor 390, die neuen durchschnittlichen Aufnahmen mit dem vorhergehenden, in der Waschzelle 18 bei dem vorangegangenen Test erhaltenen Durchschnitt zu vergleichen. Wenn der neue Durchschnitt nicht innerhalb einer vorbestimmten Toleranz um den alten Durchschnitt liegt, so wird eine Nachricht "Wasch-Fehler" auf dem Anzeigeelement durch den Mikroprozessor 390 ausgegeben. Unzulässige Toleranzen in den neuen und alten Durchschnitten zeigen typischerweise eine Erschöpfung der wäßrigen Lösung innerhalb der Waschzelle an; jedoch kann jede Form von Meßfühler-Instabilität diesen Fehler verursachen. Tritt ein solcher Fehler auf, so setzt der Mikroprozessor 390 zusätzlich automatisch das Zeichen für Kalibrierfälligkeit, so daß keine Ergebnisse vom analytischen Modul 33 erhalten werden, bis das Fehlerproblem beseitigt ist.

Nach Beendigung des während der Proben-Position verwendeten Aufnahmeprogramms 508 wird das Kalkulationsprogramm 510 initiiert. Bei dieser Programmroutine zur Berechnung verwendet der Mikroprozessor 390 die während der Initiierung des Leseprogramms 508 aufgenommenen und im Mikroprozessor 390 abgespeicherten Aufnahmen, ebenso wie die aktiven Testnummern, welche von dem Initialisierprogramm 500 in dem Mikroprozessor 390 abgespeichert sind, um die Konzentration der in dem Probenbecher enthaltenen Substanz zu berechnen. In der gegenwärtig bevorzugten Ausführung enthält das Kalkulationsprogramm 510 mathematische Manipulationen der im Mikroprozessor 390 abgespeicherten Daten, welche während des Aufnahmeprogramms 508 erhalten und im Speicher abgespeichert wurden, um das Konzentrationsniveau der an der jeweils ausgewählten Meßfühler-Station gemessenen Substanz abzuleiten.

Je nachdem, ob eine ionenselektive Elektrode 70 a oder eine enzymatische Elektrode 70 b bei den verschiedenen Meßfühler-Stationen verwendet wird oder nicht, wird das Berechnungsprogramm die Daten verarbeiten, entweder unter Ausnutzung der physikalischen Beziehung, welche bei einer ionenselektiven Elektrode 70 a in Form der bekannten Nerst-Gleichung notwendigerweise gilt, oder, im Falle der enzymatischen Elektrode 70 b, unter Verwendung der bekannten Enzym-Gleichung, welche beide vorstehend erläutert wurden. Der Mikroprozessor 390 arbeitet so, daß er die Daten interpretiert, um den gerade verwendeten Typ von Elektrode festzustellen, d.h. also entweder ionenselektive 70 a, enzymatische 70 b oder ionenselektive Elektrode in Zweikanaltechnik, und die entsprechende Kalkulations-Routine auszulösen. Nach Abschluß der Auswertung wird das Meßergebnis vom Mikroprozessor 290 zu der Anzeige 401 ausgegeben, von welcher es zum Benutzer auf visuellem Wege übertragen wird. Wenn innerhalb des Berechnungsprogramms das Byte zur Anzeige der Fälligkeit der Kalibrierung gesetzt wird, so wird vorzugsweise eine spezielle Subroutine eingesetzt, welche die Steigung der Nerst- und Enzym-Gleichungen berechnet, unter Berücksichtigung der Konzentrationen der Waschzelle und des Kalibriermediums, welche innerhalb des Mikroprozessors 390 in Steigungs-Tabellen abgespeichert sind. Diese neu hergeleitete Steigung wird vorzugsweise anschließend zusätzlich in dem Speicher des Mikroprozessors 390 für die Steigungs-Tabelle gespeichert und im nachfolgenden Berechnungsprogramm 510 verwendet. Zusätzlich wird die neue Steigung bevorzugtermaßen angezeigt. Vorzugsweise wird eine Warnung über das Anzeigeelement ausgegeben, wenn derartige Steigungen marginal sind. Liegen diese außerhalb der Toleranzen, so gibt der Mikroprozessor 390 automatisch eine Nachricht "schlechter Meßfühler" an die Anzeige ab; und es können keine berichtbaren Ergebnisse mehr von dem betreffenden analytischen Modul erhalten werden, bis eine erfolgreiche Kalibrierung ausgeführt worden ist. Im Anschluß an die Beendigung des Berechnungsprogramms 510 wird automatisch wieder das Hintergrundprogramm 502 initiiert, so daß der Mikroprozessor 390 damit fortfährt, den Multiplexer 385 abzutasten, um die Aktivierung einer anderen Unterbrechung mittels Testauswahl 440 oder eine andere Programmunterbrechung zu detektieren.

Detaillierte Funktionsweise des medizinischen Analysiergeräts

Mit der definierten Struktur kann die Überalles-Funktion des Analysiergeräts 10 der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Es soll von einem grundsätzlichen Überblick ausgegangen werden. Jede der Meßfühler-Stationen, d.h. jedes der analytischen Module 33 a, b, c, usw. muß anfänglich (d.h. im Anschluß an das erste Einschalten des Analysierers) kalibriert werden, und zwar mittels einer Zweipunkt-Kalibrier-Prozedur, wobei diese Kalibrierwerte im Mikroprozessor 390 abgespeichert werden. Im Anschluß daran wird eine wiederholte Test-Analyse ausgeführt, und zwar mittels einer Einpunkt-Kalibrier-Prozedur, die durch das Test-Subroutine-Programm initiiert wird, welches eine schnelle Antwort und genaue Ergebnisse bis zu der Zeit erlaubt, wenn von den oben erläuterten Software-Operationen eine Kalibrierung gefordert wird. Die Folge von Bewegungen des Meßfühlers ist sowohl für den Kalibriervorgang als auch für die darauffolgende Testroutine bei jeder Station bei dem Analysiergerät 10 im wesentlichen die gleiche; diese ist schematisch in den Fig. 16 bis 25 einschließlich dargestellt.

Zur Initiierung der anfänglichen Zweipunkt-Kalibrier-Sequenz wird ein Probenbecher 244 von Hand mit einer Menge von Lösung gefüllt, welche eine bekannte Konzentration der betreffenden Substanz, deren Messung bei der Meßfühler-Station gewünscht wird, also beispielsweise Kalium, Natrium, Glukose usw., hat. Vorzugsweise ist die Konzentration dieser Kalibrierlösung nahezu gleich wie, aber abweichend von der gleichen Konzentration der Substanz in der wäßrigen Lösung, welche im Vorratsbehälter 350 des entsprechenden analytischen Moduls 33 a der Meßfühlerstation gespeichert ist. Der Füllvorgang wird abgeschlossen durch das Einbringen von ungefähr 40 bis 75 Mikroliter der Kalibrierlösung in die zentrale Öffnung 277 des Probenbechers 244. Der gefüllte Probenbecher 244 kann dann auf die entsprechende bestimmte Meßfühlerstation-Probenbecher-Vorrichtung 20 in der zuvor beschriebenen Weise aufgesetzt werden, um den Becher 244 mit dem Meßfühler 40 der entsprechenden Meßfühlerstation zu verschieben. Nachfolgend schaltet ein Benutzer das Analysiergerät 10 mittels eines handbetätigten Netzschalters 29 an, was die Auswert- und Steuerelektronik 24 veranlaßt, durch ihr Initialisier-500- und Hintergrund-502-Programm in zuvor beschriebener Weise zu laufen. Wenn bei anfänglicher Aktivierung des Analysiergeräts sämtliche Zeichen für Kalibrierfälligkeit gesetzt werden, und auf die Aktivierung der entsprechenden Test-Anforderungs-Schalter 440 für die betreffende gewünschte Meßfühler-Station an einem analytischen Modul 33 a, 33 b usw. hin, wird automatisch eine Nachricht "Kalibrier-Fälligkeit" auf der Flüssigkeitsanzeige 400 zur Darstellung gebracht; und der Mikroprozessor veranlaßt, daß der entsprechende Schrittmotor 321 der ausgewählten Meßfühlerstation aktiviert wird, und veranlaßt eine axiale Aufwärtsbewegung des Meßfühler-Schlittens 300 und, insbesondere, des Meßfühlers 40 nach oben in die Ausgangsstellung, wie in Fig. 16 dargestellt; insbesondere wird dabei das untere Ende des Meßfühlers 40 beim Übergang zwischen der Waschkammer 166 und der Vakuumkammer 165 der Waschzelle 18 angeordnet.

Um die Kalibrier-Prozedur zu initiieren, betätigt der Benutzer den Kalibrierschalter 28 auf der geneigten Anzeige-Platte des Gehäuses des Analysiergeräts 10 von Hand in der Art eines Knebels, was den Mikroprozessor 390 veranlaßt, eine Nachricht "Kalibrierung" an das Anzeigeelement 400 auszugeben. Der entsprechende Test-Anforderungsschalter 440 der betreffenden gewünschten Meßfühler-Station bzw. analytischen Moduls 33 muß dann erneut von Hand betätigt werden. Die Waschkammer 166 wird dann unverzüglich mit einer Menge von wäßriger Lösung gewaschen, welche eine bekannte Konzentration der bei dem betreffenden Modul 33 a, b, c, usw. zu messenden Substanz aufweist, also insbesondere Natrium, Kalium, Glukose usw.; dies geschieht durch Aktivierung der Pumpe 352 der Meßfühlerstation über den gemeinsamen Pumpenantrieb 420, welcher veranlaßt, daß die wäßrige Lösung aus dem entsprechenden Flüssigkeits-Speicherbehälter 350 an dem Modul gelassen wird und zu der Einlaßöffnung 194 der Waschkammer 166 über die Pumpenleitung 280 und Öffnung 212, welche in der Montageplatte 146 der Waschzelle gebildet ist, geleitet wird. Gleichzeitig zieht die Pumpe 352 einen Unterdruck durch das Paar von Leitungen 216 und 222, welche mit den entsprechenden Öffnungen 210 und 214 in Verbindung stehen, die in der Montageplatte 156 der Waschzelle ausgebildet sind, welche mit den Vakuumöffnungen 192 und 196 der Waschzelle in Verbindung steht. Dieser Unterdruck dient dazu, die verbrauchte wäßrige Lösung zu entfernen, die sich in der ringförmigen Vakuum-Kammer 165 befindet, wodurch sie in den Abfallbehälter 351 des betreffenden Moduls 33 über die Leitungen 216 und 222 und die Vorrichtung 365 zur Blasenentfernung zurückgeleitet wird. Auf diese Weise wird die Waschzelle 18 mit der Menge von wäßriger Lösung mit bekannter Konzentration gereinigt, welche durch die Waschkammer 166 zirkuliert, und zwar abwärts durch die Öffnung 164 und anschließend durch die Vakuumkammer 165. Der Reinigungsvorgang stellt dabei sicher, daß nach Abschluß des Reinigungszyklus die Waschzelle 18 eine genügende Menge bzw. Säule von wäßriger Lösung zurückbehält bzw. bewahrt.

Die obere Vakuumöffnung 196 der Waschzelle 18 entfernt hauptsächlich jede eingeschleppte Luft, welche sich innerhalb des oberen Bereichs der Waschkammer 166 anlagert, und beinahe die gesamte wäßrige Lösung, welche in die Waschkammer 166 eindringt, wandert aufgrund der Schwerkraft in einem Fluß durch die Öffnung 164 nach unten in Richtung der Öffnung der Vakuumkammer 165, wo sie ringsherum nach außen und durch die Vakuumöffnung 192 abgesaugt wird. Was dies anbetrifft, so ist die Vakuumkammer 165 so ausgelegt, daß die nach unten in die Öffnung 164 der Waschzelle wandernde wäßrige Lösung in gleicher Menge entfernt wird, wie Lösung in die Waschkammer 166 zugeführt wird, so daß verhindert wird, daß Lösung durch die unterste Öffnung 167 der Waschzelle dringt. Obwohl in der bevorzugten Ausführung ein Paar von Vakuumöffnungen bei der Waschzelle Verwendung finden, werden Fachleute ferner erkennen, daß für diesen Zweck nur eine einzige Vakuum-Öffnung notwendig ist.

Zusätzlich ist es ein äußerst wichtiges und neues Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß es, um den Meßfühler 40 schnell zwischen der Waschzelle 18 und der innerhalb des Probenbechers enthaltenen Probenflüssigkeit bewegen zu können, es bei der gegenwärtig bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung notwendig ist, eine Waschzelle bzw. einen Behälter zu haben, der ein geschlossenes oberes Ende und ein offenes unteres Ende besitzt, und welcher die wäßrige Lösung nicht in den Probenflüssigkeits-Becher überträufeln oder tröpfeln läßt. Dies wird bei der vorliegenden Erfindung erreicht durch die neuartige Ausgestaltung der Waschzelle 18 und der Meßfühler-Anordnung 14 in Kombination mit dem Flüssigkeits-Pumpen- und Vakuum-System 18 an jedem Modul 33, um aus den natürlichen Gegebenheiten der Oberflächenspannung der wäßrigen Lösung Nutzen zu ziehen. Insbesondere haben die Anmelder herausgefunden, daß dann, wenn die Abmessung der Öffnung 164 auf ein Maß zwischen 0,125 und 0,675 cm begrenzt wird, die Eigenschaften der wäßrigen Lösung hinsichtlich ihrer Oberflächenspannung so ausgenutzt werden können, daß die wäßrige Lösung die Gestalt eines umgekehrten Meniskus am unteren Ende bzw. der Öffnung 167 der Waschzelle 18 annimmt, sobald der Meßfühler sich in der Waschzelle befindet. Dieser Meniskus wird gebildet durch die Eigenschaften der wäßrigen Lösung, namlich deren Oberflächenspannung; wenn die Lösung in der Waschzelle, welche ein geschlossenes oberes Ende und ein offenes unteres Ende aufweist, gehalten wird, so wirkt der atmosphärische Druck aufwärts auf die Lösung durch das untere Ende ein, so daß er die Ausbildung des umgekehrten Flüssigkeits-Meniskus unterstützt. Zusätzlich wird jedes Herabträufeln von wäßriger Lösung während der Auf- und Abbewegung des Meßfühlers durch den Meniskus aufgrund der Längentoleranzen des Durchmessers des Meßfühlers 40 mit der Öffnung 167 verhindert, wobei dies bei der bevorzugten Ausführung einen Durchmesser des Meßfühlers von 0,47 cm bedeutet bei einem Durchmesser der Öffnung 167 von 0,51 cm. Um die Ausbildung und die Aufrechterhaltung des umgekehrten Meniskus nicht zu stören, wenn der Meßfühler sich innerhalb der Waschzelle befindet, dient die ringförmige Ausgestaltung der Vakuum-Kammer 165 dazu, Lösung von der Öffnung 164 in der Nähe der Öffnung 167 radial nach außen hin zu entfernen.

Anschließend wird die Arbeit der Pumpe 352 und des Schrittmotors 321 unterbrochen und es werden Spannungssignale vom Meßfühler-Verstärker 450 aufgenommen, welche von der Meßfühler-Elektrode 70 innerhalb der wäßrigen Kalibrierlösung, welche in der Waschzelle enthalten ist, erzeugt wurden. Die Unterbrechung des Betriebs des Motors 321 und der Pumpe 352 verhindert, daß irgendwelche Übertragungsstörungen in die Aufnahme vom Meßfühler einstreuen. Wie im einzelnen oben beschrieben, werden gemäß den Steuersignalen des Leseprogramms vier aufeinanderfolgende Aufnahmen durchgeführt, wobei die sich durch eine Durchschnittsbildung ergebende Aufnahme in dem Speicher des Mikroprozessors 390 festgehalten wird. Nach Beendigung der Aufnahmesequenz von der Meßfühler-Elektrode werden die Pumpe 352 und der Motor 321 wiederum aktiviert und der Meßfühler 40 wird von der Waschkammer 166 nach unten und durch die Vakuumkammer 165 bewegt, wie in Fig. 17 dargestellt. Die Fortsetzung der Abwärtsbewegung des Meßfühlers 40 in axialer Richtung bewirkt, daß das Ende des Meßfühlers sich durch den umgekehrten Meniskus M erstreckt und sich zusätzlich hinter die rings um die Vakuumkammer 165 angeordnete Öffnung begibt, wobei alle an dem Meßfühler 40 anhaftende Lösung vollständig abgestreift und durch die Auslaßöffnung 192 abgesaugt wird, wie in Fig. 18 dargestellt. Infolge der Geschwindigkeit der durch die Auslaßöffnung gesaugten Luft ist das Ende des Meßfühlers 40 überdies vollkommen luftgetrocknet, sobald er die Öffnung 167 passiert hat. Eine Fortsetzung der axialen Bewegung bewirkt, daß das Ende des Meßfühlers 40 in die zweite Kalibrierlösung eintaucht, welche innerhalb des Probenbechers 244 enthalten ist, wie in Fig. 19 dargestellt.

Wie schematisch in Fig. 19 dargestellt, wird das Eindringen des Endes des Meßfühlers 40 in die zentrale Ausnehmung 277 des Probenbechers 244 unterstützt durch die kegelstumpfartig geformte Schräge 87 bzw. 123 (in den Fig. 6 und 7 dargestellt) der ionenselektiven Elektrode 70 a und/oder enzymatischen Elektrode 70 b. Fortgesetzte Abwärtsbewegung des Meßfühlers 40 führt dazu, daß die Kalibrierlösung innerhalb der Öffnung 277 verdrängt wird und nach oben über den winkelgeneigten Rand der Öffnung 277 über und in den Ringspalt fließt, welcher zwischen der äußeren zylindrischen Wand 275 und der inneren zylindrischen Wand des Probenbechers 244 ausgebildet ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser der Öffnung 277 ungefähr um 0,005 bis 0,025, vorzugsweise 0,0075 cm größer als der Außendurchmesser des Meßfühlers, so daß die innerhalb der Öffnung 277 enthaltene Kalibrierlösung einen dünnen filmartigen Überzug über die gesamte Länge der Elektrode bildet, wodurch gewährleistet ist, daß die Elektrode 70 vollständig in die Lösung eingetaucht ist. Es kann ferner erkannt werden, daß infolge der Konfiguration der Meßfühler 70 a und 70 b der vorliegenden Erfindung, und insbesondere dadurch, daß die Elektrodenmembranen auf einem Abschnitt der Elektrodeneinsätze mit verringertem Durchmesser gehalten werden, ein direkter Kontakt der Membranen 100, 102 und 140 mit den Seitenwänden der Öffnung 277 des Probenbechers 244 vermieden wird, was, wie sich herausgestellt hat, die Lebensdauer der Elektrode wesentlich erhöht.

Um sicherzustellen, daß sich keine Luftblasen auf der Elektrode 70 innerhalb des Probenbechers 244 befinden, wird der Meßfühler 40 oszillierend in vertikaler Richtung auf- und abbewegt, insbesondere wird er ruckweise über eine kurze Distanz innerhalb des Probenbechers auf- und abbewegt, indem der Meßfühler-Motor 321 abschnittsweise in Aufwärts- und Abwärtsrichtung aktiviert wird (wie in den Fig. 20 und 21 dargestellt) und anschließend in seiner tiefsten Lage, wie in Fig. 21 gezeigt, stehenbleibt, wobei die Arbeit der Pumpe 352 und des Schrittmotors 321 erneut unterbrochen wird. Während dieses Oszillierens ziehen alle an dem Meßfühler vorhandenen Luftblasen in Richtung des axialen Kanals 279, welcher in der Öffnung 277 des Probenbechers 244 ausgebildet ist, werden so befreit und in die Umgebungsluft abgeführt. Sobald die Elektrode 70 in dem Probenbecher angeordnet ist, werden zusätzliche vier Aufnahmen vom Verstärker 450 des Meßfühlers 40 erhalten, welche verarbeitet und im Speicher des Mikroprozessors 390 abgespeichert werden.

Die Arbeit der Pumpe 352 und des Schrittmotors 321 werden dann erneut initiiert, was zur Folge hat, daß der Meßfühler 40 i 14980 00070 552 001000280000000200012000285911486900040 0002003635150 00004 14861n axialer Richtung vom Probenbecher 244 nach oben und zurück in die Waschzelle 18 bewegt wird, also in Ausgangsstellung. Sobald das untere Ende des Meßfühlers 40 durch die Öffnung der Vakuumkammer 165 dringt, wird der umgekehrte Meniskus automatisch infolge der Oberflächenspannung der Lösung wiederhergestellt und der überwiegende Teil der evtl. vorhandenen, an dem Meßfühler 40 verbleibenden Menge von Probenflüssigkeit wird vom Meßfühler 40 abgestreift und durch die Vakuum-Öffnung 192 abgesaugt, wie in Fig. 22 dargestellt. Der Meßfühler 40 setzt anschließend seine Aufwärtsbewegung bis in die in Fig. 23 gezeigte Position fort, in welcher er innerhalb der Waschkammer 166 positioniert ist. Um eine vollständige Reinigung des Meßfühlers 40 sicherzustellen, wird der Meßfühler 40 dann in eine axiale oszillierende Bewegung versetzt, bzw. ruckweise auf- und abbewegt (wie in den Fig. 24 und 25 dargestellt), wodurch eine vollständige Waschung der Elektrode 70 ausgeführt wird; jedweder auf dem Meßfühler zurückbleibende Teil der Probe wird dabei von der wäßrigen Lösung fortgenommen, welche dabei gleichzeitig durch die Waschkammer 166 zirkuliert. Wie hieraus erkennbar ist, dient die wäßrige Lösung in der Waschzelle 18 sowohl zum Kalibrieren wie auch als Medium zum Waschen des Meßfühlers.

Gemäß den Steuersignalen des Berechnungsprogramms werden die eingelesenen Werte bzw. während dieser anfänglichen Zweipunktkalibrierung (also in der Waschzelle 18 und dem Probenbecher 244) erhaltenen und im Speicher des Mikroprozessors abgespeicherten Signale anschließend vom Mikroprozessor 390 ausgewertet, um einen Steigungsterm entweder für die Nertz- oder Enzym-Gleichung zu erhalten (je nachdem, ob in der betreffenden Meßfühler-Station eine ionenselektive Elektrode 70 a oder eine enzymatische Elektrode 70 b eingesetzt ist); dieser Steigungsterm wird dann im Speicher des Mikroprozessors 390 zwecks späterem Vergleich der Steigungen und zu Test-Berechnungen abgespeichert. Auf diese Weise ist anfänglich eine Zweipunkt-Kalibrierung mit zwei Kalibrierlösungen bekannter Konzentration vorgesehen; d.h. also, daß der erste Punkt der innerhalb der Waschzellen-Kammer und der zweite Punkt der in dem Probenbecher ist. Sobald die Zweipunkt-Kalibrierung für die Meßfühler-Station abgeschlossen ist, (und in gleicher Weise für die anderen übrigen Meßfühler-Stationen) kann eine sukzessive bzw. wiederholte, aktuelle Test-Sequenz selektiv bei der kalibrierten Meßfühler-Station initiiert werden, welche, wie nachstehend erklärt, lediglich ein Einpunkt-Kalibriersystem benutzt.

Um auf dem Analysiergerät 10 eine gewünschte Test- bzw. Meß-Prozedur zu initiieren, muß zunächst eine Probe von Körperflüssigkeit, beispielsweise von Blut, Serum oder eine Plasmaprobe in herkömmlicher Weise von einem Patienten genommen und in einen zusätzlichen Probenbecher 244 in der zuvor beschriebenen Weise eingesetzt werden. Der Probenbecher wird auf der Probenbecher-Vorrichtung 20 der gewünschten Meßfühler-Station (d.h. analytische Module 33 a, b, c, usw.), welche verwendet werden sollen, aufgesetzt und mit dieser mittels des Probenbecher-Verriegelungsmechanismus gleichzeitig verschieblich befestigt. Dann wird der Test-Anforderungs-Schalter 440 für die betreffende Meßfühler-Station manuell in der Art eines Knebels betätigt, um die Initiierung der Test-Subroutine auf dem Mikroprozessor 390 auszulösen. Genau die gleichen manipulativen Schritte des Meßfühlers 40, der Pumpe 352 und des Schrittmotors 321, welche zuvor in bezug auf die Kalibrier-Prozedur beschrieben und in den Fig. 16 bis 26 dargestellt wurden, werden anschließend der Reihe nach ausgeführt, um die Aufnahmesignale der Elektrode zu erhalten, welche in der Waschzelle 166 gewonnen wurden (das sind einzelne Kalibrier-Werte), die in dem Speicher des Mikroprozessors abgespeichert werden, ebenso wie die Aufnahmesignale der Elektrode, welche im Probenbecher 244 gewonnen und im Speicher des Mikroprozessors abgespeichert werden. Die in der Waschzelle 166 gewonnenen Aufnahmesignale stellen eine Einpunktkalibrierung für relative Messung dar, welche im Probenbecher erhalten wurde, wobei der Mikroprozessor 390 die aufgenommenen Werte mit den zuvor zur Durchschnittsbildung herangezogenen Aufnahmewerten vergleicht, welche im Speicher zwecks Korrektur des Kalibriersignals festgehalten wurden. Anschließend verarbeitet der Mikroprozessor die erhaltenen und abgespeicherten Werte, um daraus einen Konzentrationswert für die gemessene Substanz abzuleiten, welcher von dem Mikroprozessor auf dem digitalen Anzeigedisplay 400 ausgegeben wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung eine automatische Bestimmung der Konzentration von innerhalb einer Probe enthaltenen Substanzen in einer schnellen und effizienten Weise gestattet, ohne den Einsatz von komplizierten Ventilen, wie sie bis dahin beim Stand der Technik benutzt werden mußten. Überdies ist es ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß genaue Messungen ausgeführt werden können, ohne die Verwendung von komplizierten thermostatischen Systemen zur Temperaturkontrolle. Dies wird möglich durch die schnelle und einfache Manipulation des Meßfühlers zwischen der Waschzelle und der Probe von unbekannter Körperflüssigkeit in einer einzigen, vertikalen axialen Bewegung, welche es gestattet, daß Meßwerte von der Waschzelle und der Körperflüssigkeit in eng aufeinanderfolgenden Zeitabständen aufgenommen werden. Wegen der relativ großen thermischen Masse des Meßfühlers 40 im Vergleich zum extrem kleinen Volumen der Probe von Körperflüssigkeit (beispielsweise ungefähr 50 Mikroliter), und deshalb, weil der Meßfühler 40 normalerweise in der wäßrigen Lösung in der Waschzelle mit Umgebungstemperatur aufbewahrt wird, dient der Meßfühler nach schnellem Eintauchen innerhalb des Probenbechers dazu, augenblicklich die Temperatur der Probe von Körperflüssigkeit derjenigen Temperatur des Meßfühlers anzugleichen, wobei diese Temperatur im wesentlichen gleich ist mit der Temperatur der wäßrigen Lösung innerhalb der Waschzelle. Weil die Temperatur der Kalibrierlösung innerhalb der Waschzelle gleich ist mit der Temperatur der Probe von Körperflüssigkeit, wenn der Meßfühler schnell in die Probe eingetaucht wird, werden Meßungenauigkeit, welche durch eine Temperaturdifferenz zwischen der Kalibrierlösung und der Probe verursacht werden, ausgeschaltet. Auf diese Weise bewirkt die vorliegende Erfindung eine große Vereinfachung bei aus dem Stand der Technik bekannten Instrumentierungen, wobei die hohe thermische Masse und die ausgezeichneten Eigenschaften des Meßfühlers hinsichtlich thermischer Leitfähigkeit eine einfache Einrichtung zur thermischen Kopplung der wäßrigen Lösung der Waschzelle mit der innerhalb des Probenbechers enthaltenen Probenlösung darstellen.

Zusätzlich sollte erkannt werden, daß die einzigen beweglichen Teile des Analysiergeräts 10 der vorliegenden Erfindung der Schrittmotor 321 für den Meßfühler und die Fluidpumpen 352 sind, welche an jedem der analytischen Module 33 a, b, c, usw. angeordnet sind. Ferner erlaubt die vorliegende Erfindung die Verwendung sowohl von ionenselektiven als auch von enzymatischen Elektroden innerhalb des gleichen Analysiersystems, wobei der einzige hauptsächliche Unterschied bei der Benutzung derselben auf dem Analysierer im Kalkulationsprogramm 510 als Software für den Computer liegt. Daher bietet die vorliegende Erfindung ein extrem weites Anwendungsfeld, um genaue Analysen von verschiedenen, interessierenden Substanzen auszuführen. In gleicher Weise werden die mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleute erkennen, daß die Einbeziehung der neuen ionophoren Materialien und die entwickelten Enzym-Membranen mit in die ionenselektiven und enzymatischen Elektroden 70 a und 70 b in entsprechender Weise schnell durchgeführt werden kann, um so die meßtechnischen Anwendungsbereiche des Analysiergeräts 10 der vorliegenden Erfindung noch weiter auszudehnen.

In den Fig. 26 und 27 ist eine zusätzliche Ausführung der Waschzelle 18 mit offenem Ende gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Bei dieser zusätzlichen Ausführungsform umfaßt die Waschzelle 18 a eine Basisplatte 150 a sowie ein Paar von Montageöffnungen 202a, welche die Befestigung der Waschzelle 18 a an das analytische Modul 33 in analoger Weise, wie sie zuvor beschrieben wurde, gestatten. In gleicher Weise wird der Meßfühler 40 in axialer Richtung über die Länge der Waschzelle 18 a auf- und abbewegt, so daß er sich abwechselnd innerhalb der Waschzelle 18 a und dem Probenbecher befindet. Bei dieser Ausführung umfaßt der Waschzellen-Behälter 600 jedoch vorzugsweise einen zylindrischen röhrenförmigen Behälter, welcher - wie in Fig. 27 gezeigt - vorzugsweise mittels sich radial nach außen erstreckenden Trennwänden 602 und 604 aufgeteilt ist, so daß drei ringförmige Kammern 606, 608 und 610 gebildet werden. Jede der Kammern 606, 608 und 610 enthält einen netzartigen Schaumkern 612, 614 und 616. Jeder dieser Schaumkerne 612, 614 und 616 weist eine zentrale Öffnung auf, welche sich axial durch diesen hindurch erstreckt, und welcher vorzugsweise so geformt ist, daß er geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des Meßfühlers 40, so daß während der axialen Auf- und Abbewegung des Meßfühlers innerhalb der Waschzelle 18 a die netzartigen Schaumkerne 612, 614 und 616 leicht in Kontakt mit der Oberfläche des Meßfühlers kommen bzw. darauf gleiten. Die Unterteilungen 602 und 604 und die Endkappen 618 und 620 umfassen zusätzlich eine zentrale Öffnung, welche sich axial durch diese hindurch erstreckt und vorzugsweise so bemessen ist, daß sie geringfügig größer ist als der Durchmesser des Meßfühlers 40, und welche in Kombination miteinander in analoger Weise wie die sternförmige Lagerschale 168 bei der anderen Ausführungsform der Waschzelle 18 dazu dienen, den Meßfühler 40 während seiner axialen Auf- und Abbewegung durch die Waschzelle 18 a zu führen.

Die Kammern 606 und 608 sind vorzugsweise mit einer Öffnung 626 und 628 versehen, welche mit einem analogen Fluid-Pump- und Versorgungssystem verbunden ist, wie es vorher beschrieben wurde, um wäßrige Lösung, welche eine bekannte Konzentration der gewünschten, zu messenden Substanz in die Kammern 606 und 608 einbringt. In gleicher Weise sind alle drei der Kammern 606, 608 und 610 vorzugsweise mit je einer Öffnung 630, 632 und 634 ausgestattet, welche mit einem Fluid-Pump- und Vakuumsystem verbunden sind, um so Flüssigkeit von der jeweiligen Kammer 606, 608 und 610 zu entfernen.

Bei dieser alternativen Ausführungsform wird vorzugsweise eine separate wäßrige Lösung zu jeder der Kammern 606 und 608 gebracht, so daß die Kammer 606 als eine erste Kalibrierzone bzw. -medium dienen kann, während die Kammer 608 als eine zweite Kalibrierzone dienen kann. Auf diese Weise kann der Meßfühler 40 in axialer Richtung nach unten von der ersten Kammer 606 zur zweiten Kammer 608 bewegt werden, wobei Meßwertaufnahmen in der zuvor beschriebenen Weise in jeder der Kammern 68 genommen werden, um konstant und schnell eine Zwei-Pump-Kalibrierung des Meßfühlers zu erreichen. Die unterste Kammer 610 wird vorzugsweise als Trockenkammer benutzt, um jedweden Anteil von auf dem Meßfühler zurückbleibender wäßriger Lösung zu entfernen, bevor der Meßfühler aus der Zelle heraus und zum Probenbecher geführt wird.

Wie ersichtlich, dienen bei dieser zweiten Ausführungsform der Waschzelle 18 a die netzartigen Schaumeinsätze 612, 614 und 616 als Substrat bzw. Träger für wäßrige Lösung, welche durch die Durchflußzelle zirkuliert; hierdurch wird das Heraustropfen von wäßriger Lösung aus der Waschzelle 18 a verhindert. Zusätzlich kann erkannt werden, daß - wenn gewünscht - dieser selbe Typ von Waschzelle mit netzartigem Schaum auch in einer Konfiguration mit nur zwei Zellen Verwendung finden kann, im Gegensatz zu der beschriebenen Konfiguration mit drei Zellen; dabei wird nur eine einzige Kalibrier-Waschzelle und Trockenkammer eingesetzt. Bei einer solchen Ausführungsform mit zwei Zellen könnte die Kalibrierung des Meßfühlers selbstverständlich in der zuvor im Hinblick auf die in Fig. 4 beschriebene Ausführungsform der Waschzelle ausgeführt werden. Ferner wird der mit dem Stand der Technik vertraute Fachmann erkennen, daß bei der zusätzlichen Ausführungsform 18 a der Waschzelle das zuvor beschriebene Fluidpumpen- und Vakuumsystem notwendigerweise entsprechend modifiziert werden muß, um die separate Speicherung und das Entfernen von zwei getrennten wäßrigen Lösungen an jedem Modul zu ermöglichen.

Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform bestimmte Strukturen, Komponenten und Materialien definiert worden sind, werden die mit dem Stand der Technik vertrauten Personen erkennen, daß verschiedene Modifikationen und ähnliche Strukturen verwendet werden können und daß solche Modifikationen und äquivalenten Strukturen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegen und ausdrücklich hier mit eingeschlossen sein sollen.

Claims (125)

1. Meßvorrichtung zum Messen der Konzentration einer gewünschten Substanz, welche innerhalb einer Probe von Körperflüssigkeit enthalten ist, gekennzeichnet durch:

• - einen Meßfühler (40), der eine Elektrode (70 a, 70 b) trägt, zum Erzeugen eines elektrischen Signals im Ansprechen auf die Detektion der gewünschten Substanz;
• - einen Probenbecher (244), der so bemessen ist, daß er in sich eine Probe von Körperflüssigkeit aufnehmen kann;
• - einen Behälter (162), der so ausgebildet ist, daß er den Meßfühler aufnehmen und eine Menge von Lösung speichern kann, welche eine bestimmte Konzentration der gewünschten, zu messenden Substanz enthält;
• - eine Einrichtung (16) zur Auf- und Abbewegung des Meßfühlers zwischen diesem Behälter und diesem Probenbecher, um ein elektrisches Signal von den Elektroden zu erhalten, wenn sich diese entweder in der Menge von Lösung oder der Probe von Körperflüssigkeit befinden;
• - eine Einrichtung (24) zur Auswertung dieser elektrischen Signale, um ein resultierendes Konzentrationsniveau der gewünschten Substanz innerhalb der Probe von Körperflüssigkeit zu erhalten; und
• - eine Einrichtung (26) zur Anzeige dieses erhaltenen Konzentrationsniveaus.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (162) an einer Erhöhung oberhalb des Probenbechers (244) angeordnet ist und eine Öffnung an seinem unteren distalen Ende aufweist, durch welche der Meßfühler auf- und abbewegt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel, welche mit dem Behälter (162) zusammenwirken, um den Durchtritt von innerhalb des Behälters gespeicherter Lösung durch die Öffnung im Behälter zu verhindern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Verhinderungs-Mittel eine Einrichtung zur Ausbildung eines umgekehrten Flüssigkeits-Meniskus umfassen, welcher sich über diese Öffnung erstreckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhinderungs-Mittel einen Schaumeinsatz umfassen, welcher innerhalb des Behälters angeordnet ist, und der dafür vorgesehen ist, die abgespeicherte Menge von Lösung innerhalb des Behälters zu tragen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche eine Menge der Lösung durch den Behälter periodisch zirkulieren läßt, ohne daß Lösung durch die Öffnung im Behälter hindurchtritt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zirkulieren der Lösung umfaßt:

• - eine Auslaßöffnung, welche in dem Behälter ausgebildet und in der Nähe der Öffnung angeordnet ist,
• - eine Einlaßöffnung, welche in dem Behälter ausgebildet und an einer Erhöhung oberhalb der Auslaßöffnung angeordnet ist;
• - eine Einrichtung zur Versorgung dieser Einlaßöffnung mit einer Menge von Lösung; und
• - eine Einrichtung zum gleichzeitigen Entfernen dieser Menge von Lösung von der Auslaßöffnung.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Auslaßöffnung in dem Behälter an einer Erhöhung oberhalb der Einlaßöffnung ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (40) so ausgebildet ist, daß er eine thermische Masse besitzt, welche wesentlich größer ist als die thermische Masse der innerhalb des Probenbechers (244) aufgenommenen Körperflüssigkeit, so daß die Temperatur der Körperflüssigkeit der Temperatur des Meßfühlers angeglichen wird, sobald der Meßfühler in die Körperflüssigkeit eintaucht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode an dem Meßfühler eine ionenselektive Elektrode (70 a) umfaßt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode an dem Meßfühler eine enzymatische Elektrode (70 b) umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode an dem Meßfühler ein Paar Elektroden aufweist.

13. Verfahren zur Messung der Konzentration einer interessierenden Substanz, welche innerhalb einer Probe von Körperflüssigkeit enthalten ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Kalibrierung einer Elektrode innerhalb eines Behälters, der ein unteres offenes Ende aufweist und der eine Säule von Lösung enthält, welche eine bekannte Konzentration einer interessierenden Substanz, welche gemessen werden soll, trägt;
• - Transport der Elektrode in axialer Richtung durch das offene Ende dieses Behälters in einen Probenbecher, der eine Menge von in dieser enthaltenen Körperflüssigkeit aufweist;
• - Erzeugen eines elektrischen Signals von der Elektrode im Ansprechen auf das Erfühlen der interessierenden Substanz innerhalb der Menge von Körperflüssigkeit;
• - Auswertung dieses elektrischen Signals, um ein Konzentrationsniveau für die interessierende Substanz innerhalb der Menge von Körperflüssigkeit abzuleiten; und
• - Anzeigen dieses Konzentrationsniveaus.

14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt der Verhinderung des Durchtritts der Säule von Lösung durch das offene Ende des Behälters.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Verhinderns die Ausbildung eines umgekehrten Flüssigkeits-Meniskus im Bereich des offenen Endes des Behälters umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des Trocknens der Elektrode, um jedweden Teil der Säule von Lösung von der Elektrode abzustreifen, bevor die Elektrode die in dem Probenbecher enthaltene Körperflüssigkeit kontaktiert.

17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des Transports der Elektrode in axialer Richtung von dem Probenbecher zurück in den Behälter im Anschluß an den Verfahrensschritt des Erzeugens.

18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des Trocknens der Elektrode, bevor die Elektrode zurück in den Behälter transportiert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Kalibrierens folgende Schritte umfaßt:

• - Erzeugung eines elektrischen Signals von der Elektrode im Ansprechen auf die Abtastung der interessierenden Substanz durch die Säule von Lösung, welche im Behälter enthalten ist;
• - Verarbeitung dieses elektrischen Signals, um einen Kalibrier-Steigungs-Wert für die Elektrode abzuleiten; und
• - Einspeicherung dieses Kalibrier-Steigungs-Wertes zur Verwendung bei der Verarbeitung des elektrischen Signals, welches von der Elektrode in jener Körperflüssigkeit erzeugt wurde.

20. Verfahren zur Messung der Konzentration einer Substanz, welche innerhalb einer Probe von Körperflüssigkeit enthalten ist, unter Verwendung einer Elektrode, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

• - Einbringen einer Menge von Körperflüssigkeit in einen Probenbecher;
• - Festhalten eines Meßfühlers, der eine daran montierte Elektrode aufweist, um ein elektrisches Signal proportional zu der Konzentration der gewünschten, zu messenden Substanz zu erzeugen, wobei diese Elektrode in Kontakt mit einer Lösung mit im wesentlichen Umgebungstemperatur gebracht wird, welche eine bekannte Konzentration der gewünschten, zu messenden Substanz trägt, wobei dieser Meßfühler eine thermische Masse aufweist, welche wesentlich größer ist als die thermische Masse der Menge von Körperflüssigkeit;
• - Erzeugen eines ersten elektrischen Signals von der Elektrode innerhalb der Flüssigkeit mit Umgebungstemperatur;
• - Transportieren des Meßfühlers von der Lösung mit Umgebungstemperatur zu der Menge von Körperflüssigkeit innerhalb des Probenbechers, um die Temperatur der Menge von Körperflüssigkeit im wesentlichen der Temperatur der Lösung mit Umgebungstemperatur mittels thermischer Leitfähigkeit zwischen dem Meßfühler und der Körperflüssigkeit anzugleichen;
• - Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals von der Elektrode innerhalb der Menge von Körperflüssigkeit in kurzem Zeitabstand zum ersten elektrischen Signal;
• - Auswertung des ersten und des zweiten elektrischen Signals, um einen Wert für die Konzentration der zu messenden Substanz zu erhalten, welche sich innerhalb der Menge von Körperflüssigkeit befindet; und
• - Anzeigen des so erhaltenen Konzentrationswertes.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Festhaltens des Meßfühlers einen Schritt der Anordnung des Meßfühlers in einem Behälter mit offenem Ende umfaßt, um so eine Menge von darin enthaltener Lösung mit Umgebungstemperatur zu speichern.

22. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Verfahrensschritt des Transportierens des Meßfühlers von dem Probenbecher zurück in den Behälter im Anschluß an den Verfahrensschritt des Erzeugens des zweiten elektrischen Signals.

23. Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des Waschens des Meßfühlers und der Elektrode innerhalb des Behälters im Anschluß an den Transport des Meßfühlers von dem Probenbecher zurück in den Behälter.

24. Verfahren nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des Kalibrierens der Elektrode in dem Behälter, bevor der Meßfühler von dem Behälter zu dem Probenbecher transportiert wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Verfahrensschritte des Transports eine axiale Auf- und Abbewegung des Meßfühlers zwischen dem Behälter und dem Probenbecher umfassen.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Verfahrensschritt des Transportierens und dem Verfahrensschritt des Erzeugens des zweiten elektrischen Signals ein weiterer Verfahrensschritt des Trocknens des Meßfühlers und der Elektrode vorgesehen ist, bevor die Elektrode mit der Menge von Körperflüssigkeit in Kontakt gebracht wird.

27. Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des periodischen Reinigens der Lösung mit Umgebungstemperatur von dem Behälter und des Zuführens einer zusätzlichen Menge der Lösung mit Umgebungstemperatur in den Behälter.

28. Waschzelle (18) für einen Elektroden-Meßfühler (40), gekennzeichnet durch:

• - einen Behälter (162), der eine Öffnung (166) aufweist, welche sich durch diesen hindurch erstreckt und eine erste und eine zweite Kammer abteilt, durch welche sich ein Elektroden-Meßfühler (40) auf- und abbewegt, wobei die zweite Kammer in vertikaler Richtung unter der ersten Kammer angeordnet ist und in eine Öffnung an dem oberen Ende des Behälters ausläuft;
• - einen Einlaß, welcher mit der ersten Kammer in Verbindung steht und dazu vorgesehen ist, die erste Kammer mit einer Menge von Flüssigkeit zu versorgen, wobei diese Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft fließt, um die erste und die zweite Kammer zu füllen;
• - einen Auslaß, welcher mit der zweiten Kammer in Verbindung steht, und der dafür vorgesehen ist, Flüssigkeit von der zweiten Kammer im Bereich ihrer Öffnung zu entfernen;
• - wobei die Öffnung (166) solche Abmessungen in bezug auf die Öffnung und die Menge von in der ersten und der zweiten Kammer eingefüllte Flüssigkeit besitzt, daß ein umgekehrter Flüssigkeits-Meniskus an der Öffnung ausgebildet wird, um so die Flüssigkeit davon abzuhalten, während des Einbringens und Auf- und Abbewegens des Elektroden-Meßfühlers durch den Behälter durch die Öffnung zu dringen.

29. Waschzelle nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen zweiten Auslaß enthält, der an dem oberen Ende der ersten Kammer angeordnet ist und dazu dient, ein Vakuum auf die Menge von innerhalb der ersten und der zweiten Kammer angeordneten Flüssigkeit aufzubringen.

30. Waschzelle nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung, welche mit der zweiten Kammer in Verbindung steht, eine umlaufende Kammer enthält, welche koaxial im Bereich der Öffnung am unteren Ende des Behälters angeordnet ist.

31. Waschzelle nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Einrichtung umfaßt, welche mit dem Meßfühler zusammenwirkt zwecks Ausbildung einer dynamischen Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Elektroden-Meßfühler und der Waschzelle im Bereich des oberen Endes des Behälters.

32. Waschzelle nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bildung einer dynamischen Flüssigkeitsdichtung einen Rollverschluß umfaßt, welcher mit seinem einen Ende in den Elektroden-Meßfühler eingreift und der mit seinem gegenüberliegenden Ende am oberen Ende des Behälters angreift.

33. Waschzelle nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung ein Paar von unterschiedlich dimensionierten, koaxial angeordneten Öffnungen umfaßt. wobei die größere dieser Öffnungen eine erste Kammer abteilt und die kleinere dieser Öffnungen eine zweite Kammer abteilt.

34. Verfahren zur Handhabung einer Elektrode, welche einen Meßfühler trägt, zwischen einem Behälter mit einem offenen unteren Ende und einem Probenbecher, der eine Probe von Körperflüssigkeit enthält und in vertikaler Richtung unter dem Behälter angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

• - Einbringen eines Meßfühlers, der eine Elektrode trägt, in einen Behälter, der eine Flüssigkeitskammer mit einem offenen unteren Ende bildet;
• - Versorgung mit einer Menge von Flüssigkeit, um diese Flüssigkeitskammer zu füllen, wobei das Durchdringen von Flüssigkeit durch das offene Ende der Kammer verhindert wird;
• - Auf- und Abbewegen des Meßfühlers in axialer Richtung durch das offene Ende des Behälters und in den Probenbecher, um den Elektroden-Meßfühler in eine Probe von Körperflüssigkeit einzutauchen, welche in dem Probenbecher enthalten ist, während ein Vakuum im Bereich des offenen Endes der Kammer angelegt wird, um jedweden Anteil der Flüssigkeit von dem Meßfühler zu entfernen; und
• - Auf- und Abbewegen des Meßfühlers in axialer Richtung von dem Probenbecher in den Behälter, wobei ein Vakuum im Bereich des offenen Endes der Kammer angelegt wird, um jedweden Anteil der Probe von Körperflüssigkeit zu entfernen, welche auf dem Meßfühler von dem Meßfühler zurückbleibt.

35. Verfahren nach Anspruch 34, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des Auf- und Abbewegens des die Elektrode tragenden Meßfühlers innerhalb der Probe von Körperflüssigkeit, um alle Luftblasen zu entfernen, welche sich an dem Meßfühler mit der Probe von Körperflüssigkeit angesammelt hat.

36. Verfahren nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des vertikalen Auf- und Abbewegens des die Elektrode tragenden Meßfühlers innerhalb der Flüssigkeitskammer, um den Meßfühler innerhalb des Behälters zu waschen.

37. Probenhalter für die Verwendung in einer Analysiervorrichtung für Körperflüssigkeit, mit einem Meßfühler, welcher dafür vorgesehen ist, in den Probenhalter eingesetzt zu werden, gekennzeichnet durch:

• - ein becherartiges Element mit einem offenen oberen und einem geschlossenen unteren Ende;
• - eine Öffnung, welche in dem becherartigen Element ausgebildet ist und welche sich in axialer Richtung nach unten im Bereich des oberen Endes zum unteren Ende hin erstreckt, wobei diese Öffnung so dimensioniert ist, daß sie den Meßfühler aufnimmt, und dafür vorgesehen ist, eine Probe von Körperflüssigkeit darin zu speichern; und
• - ein Reservoir, welches über dieser Öffnung ausgebildet ist und solche Abmessungen aufweist, daß es jedes Überfließen der Probe von Körperflüssigkeit von dieser Öffnung möglich macht, wenn der Meßfühler in die Öffnung eingebracht wird.

38. Probenhalter nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung in zylindrischer Konfiguration ausgebildet ist und einen Durchmesser aufweist, welcher größer ist als der Durchmesser des Meßfühlers.

39. Probenhalter nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Öffnung in einer winklig geneigten Konfiguration ausgebildet ist.

40. Probenhalter nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir eine ringförmige Kammer umfaßt, welche sich um die Öffnung erstreckt.

41. Probenhalter nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung und die ringförmige Kammer koaxial innerhalb des becherartigen Elements angeordnet sind.

42. Probenhalter nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung einen sich in axialer Richtung erstreckenden Kanal auf seiner Peripherie aufweist.

43. Probenhalter nach Anspruch 42, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen ringförmigen Flansch, welcher im Bereich des bodenseitigen Endes des becherartigen Elements ausgebildet ist.

44. Probenhalter nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Öffnung eine Konfiguration komplementär zum Ende des Meßfühlers, welcher innerhalb der Öffnung eingesetzt ist, aufweist.

45. Elektroden-Meßfühler-Anordnung, gekennzeichnet durch:

• - ein Meßfühler-Element, welches mit langgestreckter röhrenförmiger Gestalt ausgebildet ist;
• - einen Einsatz, welcher dazu vorgesehen ist, auf einem Ende des Meßfühler-Elements gehaltert zu werden, wobei dieser Einsatz aus elektrisch isolierendem Material gefertigt ist und einen Durchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich demjenigen des Meßfühler-Elements ist;
• - einen ringförmigen Abschnitt, welcher entlang der Länge dieses Einsatzes ausgebildet ist und einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als der Durchmesser des Einsatzes;
• - eine Sensorelektrode, welche an den Einsatz anmontiert ist und innerhalb der Ausnehmung angeordnet ist;
• - eine Öffnung, welche in dem Einsatz ausgebildet ist und sich in Richtung der äußeren Oberfläche des Einsatzes erstreckt; und
• - eine Referenzelektrode, welche innerhalb der Öffnung angeordnet ist.

46. Elektroden-Meßfühler-Anordnung nach Anspruch 45, gekennzeichnet durch eine zusätzliche zweite Sensorelektrode, welche an den Einsatz anmontiert und innerhalb der Ausnehmung angeordnet ist.

47. Elektroden-Meßfühler-Anordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelektrode eine ionenselektive Membranelektrode umfaßt.

48. Elektroden-Meßfühler-Anordnung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Sensorelektrode jeweils eine ionenselektive Membranelektrode umfassen.

49. Elektroden-Meßfühler-Anordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelektrode eine enzymatische Membranelektrode umfaßt.

50. Elektroden-Meßfühler-Anordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß das distale Ende des Einsatzes eine ringförmige Abfasung aufweist.

51. Elektroden-Meßfühler-Anordnung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die ionenselektive Membranelektrode mit ringförmiger Gestalt ausgebildet ist und sich um die ringförmige Position des Einsatzes erstreckt.

52. Elektroden-Meßfühler-Anordnung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite ionenselektive Membranelektrode jeweils mit ringförmiger Gestalt ausgebildet ist und sich um den ringförmigen Abschnitt des Einsatzes erstreckt.

53. Elektroden-Meßfühler-Anordnung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung ein elektrolytisches Gel aufweist, welches die Referenzelektrode innerhalb der Öffnung einschließt.

54. Analysiervorrichtung zum Messen der Konzentration einer gewünschten Substanz, welche innerhalb einer Probe von Körperflüssigkeit enthalten ist, gekennzeichnet durch:

• - einen Meßfühler;
• - eine Sensor-Einrichtung, welche von dem Meßfühler getragen wird, zur Erzeugung eines Signals im Ansprechen auf die Detektion der gewünschten Substanz;
• - einen Probenbecher, der so bemessen ist, daß er eine Probe von Körperflüssigkeit in sich aufnehmen kann;
• - einen Behälter, welcher so ausgebildet ist, daß er den Meßfühler aufnehmen und eine Menge von Flüssigkeit speichern kann, welche eine bekannte Konzentration der gewünschten, zu messenden Flüssigkeit trägt;
• - eine Einrichtung zum Auf- und Abbewegen des Meßfühlers zwischen dem Behälter und dem Probenbecher, um ein Signal von der Sensoreinrichtung sowohl in der Menge von Flüssigkeit als auch in der Probe von Körperflüssigkeit zu erzeugen;
• - eine Einrichtung zur Auswertung dieser Signale, um einen resultierenden Wert für die Konzentration der gewünschten Substanz innerhalb der Körperflüssigkeit abzuleiten; und
• - eine Einrichtung zur Anzeige dieses resultierenden Wertes für die Konzentration.

55. Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung eine ionenselektive Elektrode umfaßt.

56. Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung ein Paar von ionenselektiven Elektroden umfaßt.

57. Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung eine enzymatische Elektrode umfaßt.

58. Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter so ausgebildet ist, daß er das Waschen und Kalibrieren des Sensors innerhalb der Menge von Flüssigkeit gestattet.

59. Flüssigkeitsreservoir zur Verwendung in einer medizinischen Analysevorrichtung, gekennzeichnet durch:

• - einen flexiblen Behälter (350, 351);
• - ein Paar von im Abstand voneinander angeordneten Falzen (341, 359), welche im Bereich des einen Endes des Behälters ausgebildet sind und das Innere dieses Behälters in eine erste und eine zweite Kammer unterteilen;
• - eine Menge von wäßriger Flüssigkeit, welche eine bekannte Konzentration der gewünschten Substanz trägt und innerhalb der ersten Kammer angeordnet ist; und
• - eine Leitung (216), deren eines Ende mit der ersten Kammer in Verbindung steht und deren anderes Ende in der zweiten Kammer angeordnet ist;
• - wobei der flexible Behälter (350, 351) so ausgebildet ist, daß ein Aufbrechen des einen des Paars von Falzen (341, 359) möglich ist, um so Zugang zu dem einen Ende der Leitung (216) zu erhalten, so daß eine Verbindung zu der medizinischen Analysevorrichtung geschaffen wird, während das andere Ende dieses Paars von Falzen (341, 359) intakt bleibt.

60. Flüssigkeitsreservoir nach Anspruch 59, gekennzeichnet durch ein Einsatzelement, welches um die Leitung (216) angeordnet ist und sich innerhalb des einen Paars von Falzen befindet, um ein Knicken der Leitung innerhalb des flexiblen Behälters (350, 351) zu verhindern.

61. Flüssigkeitsreservoir nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Behälter (350, 351) aus einem gegenüber in der ersten Kammer gespeicherten wäßrigen Flüssigkeit inerten Material gefertigt ist.

62. Flüssigkeitsreservoir nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Behälter aus Polyäthylen-Material gefertigt ist.

63. Flüssigkeitsreservoir nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Behälter aus einem Polyäthylen-Folien/Metallfolien-Laminat gefertigt ist.

64. Flüssigkeitsreservoir nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Behälter aus einem Polyäthylen-Folien/Metallfolien/Papierblatt-Laminat gefertigt ist.

65. Verfahren zur Bestimmung der Konzentration einer gewünschten Substanz, welche innerhalb einer Probe von Körperflüssigkeit enthalten ist, gekennzeichnet durch:

• - Übertragung gemeinsamer Motor-Versorgungssignale zu jedem einer Vielzahl von Motor-Antriebsmechanismen, wobei jeder dieser Motorantriebsmechanismen einen Abschnitt eines zugehörigen Testmoduls (33 a, b und c) darstellt;
• - Übertragung gemeinsamer Pumpen-Versorgungssignale zu jedem einer Vielzahl von Pumpen-Antriebsmechanismen, welche einen Abschnitt eines zugehörigen Testmoduls bilden;
• - Betätigung eines Test-Auswahlschalters, welcher an einem ausgewählten Testmodul angeordnet ist;
• - Erzeugen eines Test-Anforderungssignals im Ansprechen auf die Betätigung des Test-Auswahlschalters;
• - Übertragung des Test-Anforderungssignals an eine Mikroprozessor-Kontrolleinheit, welche gemeinsam mit jedem der Module (33 a, b, c) verbunden ist, wobei diese Mikroprozessor-Kontrolleinheit an jeder der Vielzahl von Modulen angeordnet sein kann;
• - Vorsehen einer Rückleitung zu ausgewählten Motor- und Pumpen-Antriebsmechanismen, welche mit dem ausgewählten Testmodul verbunden sind, im Ansprechen auf Kontrollsignale vom Mikroprozessor, wobei diese Rückleitung bewirkt, es einem entsprechenden Motorantriebsmechanismus zu erlauben, einen Sensor-Meßfühler zwischen einer Waschzelle und einem Probenbecher in axialer Richtung zu verschieben;
• - wobei diese Rückleitung ebenso dafür ausgelegt ist, es einem entsprechenden Pumpenantriebsmechanismus zu erlauben, einen Flüssigkeitsstrom um diesen Meßfühler in der Waschzelle kommunizieren zu lassen;
• - Bestimmen der Arbeitscharakteristiken dieses Meßfühlers durch aufeinanderfolgendes Messen des Ausgangspegels des Meßfühlers, wenn er in zwei voneinander getrennten Lösungen angeordnet ist, wobei jede dieser Lösungen eine bestimmte Konzentration der zu detektierenden Substanz enthält;
• - Erzeugen einer Reihe von Antriebssignalen im Ansprechen auf das Testanforderungssignal, wobei diese Antriebssignale bewirken, daß die entsprechenden Motorantriebsmechanismen und entsprechenden Pumpenantriebsmechanismen gemäß einer vorbestimmten Sequenz angetrieben werden, wobei diese Sequenz dem gewünschten Bewegungsmuster für den Meßfühler entspricht;
• - Überwachen des Ausgangspegels des Meßfühlers, wenn der Meßfühler in axialer Richtung zwischen der Waschzelle und dem Probenbecher hin- und herbewegt wird, wobei der Probenbecher eine unbestimmte Konzentration der zu detektierenden Substanz enthält; und
• - Bestimmen der Konzentration der zu detektierenden Substanz in dem Probenbecher im Ansprechen auf den überwachten Ausgangspegel, wenn der Meßfühler in dem Probenbecher angeordnet ist, und im Ansprechen auf die Arbeitscharakteristiken des Meßfühlers.

66. Verfahren nach Anspruch 65, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des Anzeigens der bestimmten Konzentration der zu detektierenden Substanz.

67. Verfahren zur Messung der Konzentration einer gewünschten Substanz, welche innerhalb einer Probe von Körperflüssigkeit enthalten ist, gekennzeichnet durch:

• - Bestimmen der Arbeitscharakteristiken eines fühlenden Meßfühlers durch Vergleich des Ausgangs des Meßfühlers, während dieser Meßfühler in zwei Lösungen eingetaucht ist, wobei jede dieser zwei Lösungen ungefähr dieselbe Temperatur und eine bekannte Konzentration einer gewünschten, zu messenden Substanz aufweisen;
• - Auf- und Abbewegen des Meßfühlers in einen Probenbecher, um den Meßfühler in eine Probe von Körperflüssigkeit einzutauchen, welche eine unbekannte Konzentration der gewünschten, zu messenden Substanz hat;
• - Angleichen der Temperatur der Probe von Körperflüssigkeit im wesentlichen an die Temperatur des Meßfühlers;
• - Messen des Ausgangssignals des Meßfühlers, während dieser Meßfühler in die Probe von Körperflüssigkeit eingetaucht ist; und
• - Bestimmen der Konzentration der gewünschten zu messenden Substanz im Ansprechen auf das gemessene Ausgangssignal des Meßfühlers und die Arbeitscharakteristiken des Meßfühlers.

68. Verfahren nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler eine thermische Masse besitzt, welche wesentlich größer ist als die thermische Masse der Probe von Körperflüssigkeit, und dadurch, daß der Verfahrensschritt des Temperaturangleichens das thermische Leiten von Wärme von dem Meßfühler zu der Probe von Körperflüssigkeit umfaßt.

69. Verfahren gemäß Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Bestimmens der Arbeitscharakteristiken des Detektor-Meßfühlers folgende Verfahrensschritte umfaßt:

• - Messen eines ersten Ausgangssignals des Meßfühlers, wenn der Meßfühler in einer Waschlösung angeordnet ist, welche einen ersten Betrag der zu messenden Substanz aufweist;
• - Messen eines zweiten Ausgangssignals des Meßfühlers, wenn der Meßfühler in einer Kalibrierlösung angeordnet ist, welche einen zweiten bekannten Betrag der zu messenden Substanz aufweist;
• - Bestimmen der Antwort-Charakteristiken auf vorbestimmte Meßfühler-Antwort-Toleranzen, um zu bestimmen, ob die Antwort des Meßfühlers innerhalb akzeptabler Parameter liegt.

70. Verfahren gemäß Anspruch 69, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des Haltens der Kalibrierlösung bei näherungsweise der gleichen Temperatur wie die Waschlösung.

71. Vorrichtung zum Messen der Anwesenheit einer Vielzahl von Substanzen in Proben von Körperflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung umfaßt:

• - eine Anzahl von im wesentlichen identischen Testmodulen (33 a, 33 b, 33 c) wobei jedes dieser Module umfaßt:
• a) einen Test-Meßfühler, der auf die Anwesenheit von zumindest einer Substanz in einer Probe von Körperflüssigkeit anspricht;
• b) einen Behälter, der so ausgebildet ist, daß er den Meßfühler aufnehmen kann und eine Menge von Lösung speichern kann, welche eine bekannte Konzentration der zu messenden Substanz in der Probe von Körperflüssigkeit enthält;
• c) einen Motor-Antriebsmechanismus, der dazu vorgesehen ist, den Meßfühler zwischen dem Behälter und dem Probenbecher in axialer Richtung auf- und abzubewegen, wobei der Probenbecher eine Probe von Körperflüssigkeit enthält, welche eine unbekannte Konzentration der zu messenden Substanz aufweist;
• d) einen Pumpen-Antriebsmechanismus, der dazu vorgesehen ist, die Lösung mit bekannter Konzentration innerhalb des Behälters durchzuspülen und wieder aufzufrischen; und
• e) eine Mikroprozessor-Kontrolleinheit, die so arbeitet, daß sie nacheinander die Bewegung des Motorantriebsmechanismus und des Pumpenantriebsmechanismus durchführt, welche an jedem Modul in Abhängigkeit der gewünschten Test-Prozedur vorgesehen ist, welche an dem Modul der Reihe nach durchgeführt werden soll, wobei diese Mikroprozessor-Kontrolleinheit ferner so arbeitet, daß sie Proben des elektrischen Ausgangssignals von dem Meßfühler während axialer Auf- und Abbewegung des Meßfühlers nimmt, und ferner diese Meßfühler-Ausgangssignale interpretiert, um die Messung der Anwesenheit der bestimmten, interessierenden Substanz auszuführen.

72. Verfahren zur Gewährleistung der Genauigkeit von Aufnahmen, die von einer Elektrode erhalten werden, welche innerhalb einer Lösung angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

• - Abtastung von Mehrfachsignalen, welche von einer Elektrode mit einer Lösung in diskreten Zeitintervallen erzeugt wurde;
• - Vergleichen des Wertes von jedem der abgetasteten Signale mit dem Durchschnittswert von zwei vorausgehenden abgetasteten Signalwerten, um festzustellen, ob die nachfolgend abgetasteten Signalwerte innerhalb vorbestimmter Toleranzen liegen, welche für diese Elektrode eingerichtet worden sind;
• - Inkrementieren eines Zählers, wenn diese verglichenen nachfolgenden abgetasteten Signalwerte innerhalb der vorbestimmten Toleranzen liegen; und
• - Abspeichern des Durchschnittswertes für alle diese mehrfach abgetasteten Signalwerte, wenn der Zähler in einer bestimmten Anzahl inkrementiert worden ist.

73. Verfahren nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastschritt das Abtasten von vier Signalen, welche von der Elektrode erzeugt wurden, umfaßt.

74. Verfahren nach Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Signalabtastungen im zeitlichen Abstand von ungefähr 2 Sekunden durchgeführt werden.

75. Verfahren nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Abspeicherns durchgeführt wird, wenn der Zähler viermal inkrementiert worden ist.

76. Medizinische Analysiervorrichtung zum Messen der Konzentration einer gewünschten Substanz innerhalb einer Probe von Körperflüssigkeit, gekennzeichnet durch:

• - ein Gehäuse (12);
• - wenigstens ein in dieses Gehäuse einsetzbares Modul (33 a, b, c) mit einer Teststation;
• - einen Meßfühler (40), der von der Teststation aufgenommen wird und der auf das Vorhandensein der gewünschten Substanz innerhalb der Probe von Körperflüssigkeit anspricht;
• - einen Behälter (162), der von dem Modul mit der Teststation aufgenommen wird, und der so ausgebildet ist, daß er den Meßfühler aufnimmt und eine Menge von Flüssigkeit darin speichert;
• - einen Probenbecher (244), der auf dem Modul mit der Teststation an einer Erhöhung oberhalb des Behälters und koaxial zum Meßfühler angeordnet ist, wobei dieser Probenbecher so dimensioniert ist, daß er eine Probe von Körperflüssigkeit in sich aufnehmen kann;
• - eine von dem Teststations-Modul getragene Einrichtung zum periodischen Zirkulieren einer Wasch- und Kalibrierlösung durch den Behälter;
• - eine an dem Test-Stations-Modul befestigte Einrichtung zum Auf- und Abbewegen des Meßfühlers in axialer Richtung zwischen dem Behälter und dem Probenbecher;
• - eine an das Gehäuse anmontierte Einrichtung zur Steuerung der Operation dieser Einrichtungen zum Zirkulieren und Auf- und Abbewegen sowie zur Verarbeitung der von dem Meßfühler empfangenen Informationen; und
• - eine Anzeigeeinrichtung (26), welche an dem Gehäuse angeordnet ist und welche die verarbeiteten Informationen anzeigt, welche die Konzentration der innerhalb der Probe von Körperflüssigkeit enthaltenen Substanz repräsentiert.

77. Vorrichtung nach Anspruch 76, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zirkulieren umfaßt:

• - ein erstes Reservoir (350) zur Speicherung einer Menge von Wasch- und Kalibrierlösung;
• - eine Pumpe zur Zuführung einer Menge dieser Lösung aus dem ersten Reservoir und in den Behälter sowie zum Entfernen dieser Lösung von dem Behälter mit einer Durchflußrate, welche gleich ist der Durchflußrate der Lösung, die dem Behälter zugeführt wird; und
• - ein zweites Reservoir (351) zur Aufnahme der aus dem Behälter entfernten Lösung.

78. Vorrichtung nach Anspruch 77, gekennzeichnet durch eine weitere Einrichtung, welche zwischen der Pumpe und dem zweiten Reservoir angeordnet ist und dazu dient, Luft aus der Lösung zu entfernen, bevor die Lösung in das zweite Reservoir gegeben wird.

79. Vorrichtung nach Anspruch 78, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Auf- und Abbewegung in axialer Richtung umfaßt:

• - einen Schlitten, welcher an den Meßfühler anmontiert ist und für eine Auf- und Abbewegung innerhalb des Teststationsmoduls vorgesehen ist; und
• - einen mit dem Schlitten zusammenwirkenden Motor, um den Wagen in einer Richtung parallel zur Achse des Meßfühlers auf- und abzubewegen.

80. Vorrichtung nach Anspruch 79, gekennzeichnet durch eine mit dem Wagen zusammenwirkende Sensoreinrichtung zur Bestätigung der Länge der Verschiebung des Wagens nach oben und nach unten.

81. Vorrichtung nach Anspruch 79, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Einrichtung, welche an einem Ende des Meßfühlers ausgebildet ist und zur Montage des Meßfühlers an den Schlitten dient, wobei dieser Einrichtung eine Schnittstelle sowohl in mechanischer als auch in elektrischer Hinsicht zwischen dem Meßfühler und dem Schlitten darstellt.

82. Vorrichtung nach Anspruch 78, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine peristaltische Pumpe in Mehrkanaltechnik umfaßt.

83. Vorrichtung nach Anspruch 79, gekennzeichnet durch eine weitere Einrichtung, die an dem Teststations-Modul befestigt ist und zur lösbaren Befestigung des Probenbechers an das Teststations-Modul dient.

84. Vorrichtung nach Anspruch 83, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Befestigung des Probenbechers zusätzlich eine Einrichtung zur koaxialen Verschiebung des Probenbechers gegenüber dem Meßfühler umfaßt.

85. Vorrichtung nach Anspruch 84, gekennzeichnet durch eine weitere Einrichtung, welche an der Einrichtung zur Befestigung des Probenbechers ausgebildet ist, und die einen Sperrmechanismus darstellt, um die korrekte Ausrichtung des Probenbechers auf der Einrichtung zur Befestigung des Probenbechers sicherzustellen.

86. Vorrichtung nach Anspruch 85, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter und die Einrichtung zur Befestigung des Probenbechers lösbar an das Teststationsmodul befestigt sind.

87. Waschzelle für einen Elektroden-Meßfühler, gekennzeichnet durch:

• - einen Behälter, der eine Öffnung aufweist, durch welche sich ein Elektroden-Meßfühler auf- und abbewegt;
• - einen Einlaß, der mit dem Behälter in Verbindung steht und der so dimensioniert ist, daß er eine Menge von Flüssigkeit in das Innere des Behälters zuführt;
• - einen Auslaß, der mit dem Behälter in Verbindung steht und der so bemessen ist, daß er eine Menge von Flüssigkeit vom Inneren des Behälters entfernt; und
• - eine Einrichtung, welche im Inneren des Behälters angeordnet ist und dazu dient, die Menge von Flüssigkeit im Inneren des Behälters zu tragen und die Flüssigkeit vom Durchtritt durch die Öffnung abzuhalten, während der Elektroden-Meßfühler eingebracht und durch den Behälter auf- und abbewegt wird.

88. Waschzelle nach Anspruch 87, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Tragen der Flüssigkeit ein Schaumelement umfaßt, welches innerhalb des Behälters angeordnet ist.

89. Waschzelle nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Behälters in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt ist, wobei jede dieser Kammern dazu vorgesehen ist, eine Menge von Flüssigkeit darin zu speichern.

90. Waschzelle nach Anspruch 89, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer eine Kalibrierzone für den Elektroden-Meßfühler umfaßt, und dadurch, daß die zweite Kammer eine Waschzone für den Elektroden-Meßfühler enthält.

91. Waschzelle nach Anspruch 89, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer in ein Paar von Kalibrierzonen für den Elektroden-Meßfühler unterteilt ist.

92. Elektrische Meßfühler-Anordnung zur Verwendung an einer medizinischen Analysiervorrichtung, gekennzeichnet durch:

• - ein Meßfühler-Element, welches mit langgestreckter röhrenförmiger Gestalt ausgebildet ist;
• - eine Sensor-Elektrode, welche von dem Meßfühler-Element im Bereich des einen Endes des Meßfühler-Elements getragen wird;
• - eine Referenzelektrode, welche von dem Meßfühler-Element im Bereich des einen Endes des Meßfühler-Elements getragen wird;
• - eine Einrichtung, welche von dem Meßfühler-Element im Bereich des gegenüberliegenden Endes des Meßfühler-Elements getragen wird und eine mechanische und elektrische Schnittstelle für das Meßfühler-Element gegenüber der medizinischen Analysevorrichtung darstellt; und
• - eine Einrichtung, welche von dem Meßfühler-Element getragen wird, und die der elektrischen Verbindung der Referenz- und Sensor-Elektroden mit der Schnittstellen-Einrichtung dient.

93. Elektrische Meßfühleranordnung nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz- und Sensorelektroden auf einem elektrisch isolierten Abschnitt des Meßfühlerelements im Bereich des einen Endes des Meßfühler-Elements angeordnet sind.

94. Elektrische Meßfühleranordnung nach Anspruch 93, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelektrode ein ringförmig geformtes Element umfaßt, welches sich um die Peripherie dieses isolierten Abschnitts erstreckt.

95. Elektrische Meßfühleranordnung nach Anspruch 94, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierte Abschnitt eine sich in axialer Richtung erstreckende Öffnung umfaßt und die Referenzelektrode innerhalb dieser Öffnung angeordnet ist.

96. Elektrische Meßfühleranordnung nach Anspruch 95, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelektrode eine ionenselektive Membranelektrode umfaßt.

97. Elektrische Meßfühleranordnung nach Anspruch 95, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelektrode eine enzymatische Membranelektrode umfaßt.

98. Elektrische Meßfühleranordnung nach Anspruch 95, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßfühler-Element aus Edelstahl gefertigt ist.

99. Elektrische Meßfühleranordnung nach Anspruch 98, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierte Abschnitt einen Einsatz aufweist, welcher an dem einen Ende des Meßfühler-Elements befestigt ist.

100. Analysiervorrichtung zum Messen der Konzentration einer interessierenden Substanz, welche innerhalb einer Probe von Körperflüssigkeit enthalten ist, gekennzeichnet durch:

• - einen eine Elektrode tragenden Meßfühler (40) zur Erzeugung eines elektrischen Signals im Ansprechen auf die Detektion der interessierenden Substanz;
• - einen Probenbecher (244), der so dimensioniert ist, daß er eine Probe von Körperflüssigkeit in sich aufnehmen kann;
• - einen Behälter (162), der so ausgebildet ist, daß er den Meßfühler aufnehmen und eine Menge von Lösung, welche eine bestimmte Konzentration der interessierenden, zu messenden Substanz trägt, speichern kann;
• - eine Einrichtung zum Auf- und Abbewegen des Meßfühlers zwischen dem Behälter und dem Probenbecher, um ein elektrisches Signal von der Elektrode sowohl in der Menge von Lösung als auch in der Probe von Körperflüssigkeit zu erzeugen; und
• - eine Einrichtung zum Auswerten der elektrischen Signale, um als Resultat einen Wert für die Konzentration der interessierenden Substanz innerhalb der Probe von Körperflüssigkeit abzuleiten; dabei ist der Meßfühler so ausgebildet, daß er eine thermische Masse und thermische Leitfähigkeit besitzt, welche dazu ausreichend ist, die Temperatur der Probe von Körperflüssigkeit im wesentlichen auf die Temperatur der Menge von Lösung einzustellen, wenn der Meßfühler in den Probenbecher eingeführt wird.

101. Vorrichtung nach Anspruch 100, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler aus Edelstahl gefertigt ist.

102. Vorrichtung nach Anspruch 101, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter an einer Erhöhung oberhalb des Probenbechers angeordnet ist und eine Öffnung an seinem unteren Ende aufweist, durch welche der Meßfühler auf- und abbewegt wird.

103. Vorrichtung nach Anspruch 102, gekennzeichnet durch eine weitere Einrichtung, welche mit dem Behälter zusammenwirkt, und welche das Durchtreten von innerhalb des Behälters gespeicherter Lösung durch die Öffnung im Behälter verhindert.

104. Vorrichtung nach Anspruch 103, dadurch gekennzeichnet, daß diese Verhinderungs-Einrichtung eine Einrichtung zur Ausbildung eines umgekehrten Flüssigkeits-Meniskus umfaßt, welcher sich über die Öffnung erstreckt.

105. Vorrichtung nach Anspruch 103, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhinderungs-Einrichtung einen Schaum-Einsatz umfaßt, welcher innerhalb des Behälters angeordnet und dafür vorgesehen ist, die gespeicherte Menge von Flüssigkeit innerhalb des Behälters aufzunehmen.

106. Flüssigkeits-Reservoir zur Verwendung in einer medizinischen Analysiervorrichtung, gekennzeichnet durch:

• - einen flexiblen Container (350, 351), der aus einer dünnen Folie von Plastikmaterial gefertigt ist;
• - eine Menge von wäßriger Lösung, welche eine bestimmte Konzentration einer gewünschten Substanz trägt und welche im Inneren des Behälters angeordnet ist;
• - Leitungseinrichtungen, welche sich durch den Container erstrecken und den Ausfluß der Flüssigkeit aus dem Inneren des Behälters gestatten; und
• - eine dünne metallische Folie, welche um das Äußere des Behälters angeordnet ist und ein Diffundieren der Flüssigkeit durch den flexiblen Behälter verhindert.

107. Reservoir nach Anspruch 106, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Folie auf das Äußere des Behälters aufgeklebt ist.

108. Reservoir nach Anspruch 107, gekennzeichnet durch ein Paar von im Abstand voneinander angeordneten Falzen, welche im Bereich des einen Endes des Behälters ausgebildet sind und das Innere dieses Behälters in eine erste und eine zweite Kammer unterteilen.

109. Reservoir nach Anspruch 108, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungseinrichtungen eine Leitung umfassen, welche mit ihrem einen Ende mit der ersten Kammer in Verbindung steht und mit ihrem anderen Ende innerhalb der zweiten Kammer angeordnet ist.

110. Reservoir nach Anspruch 109, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement um die Leitung herum angeordnet und innerhalb des einen des Paars von Falzen vorgesehen ist, um ein Knicken der Leitung innerhalb des Behälters zu verhindern.

111. Analysiervorrichtung zum Messen der Konzentration einer gewünschten Substanz, welche innerhalb einer Probe von Körperflüssigkeit enthalten ist, gekennzeichnet durch:

• - einen eine Elektrode tragenden Meßfühler (40) zur Erzeugung eines elektrischen Signals im Ansprechen auf die Detektion der gewünschten Substanz;
• - eine Einrichtung zum Tragen eines Probenbechers (244), der so dimensioniert ist, daß er eine Probe von Körperflüssigkeit in sich aufnehmen kann;
• - einen Behälter (162), der so ausgebildet ist, daß er den Meßfühler aufnehmen und eine Menge von Lösung speichern kann, welche eine bekannte Konzentration der gewünschten, zu messenden Substanz enthält;
• - eine Einrichtung zum Auf- und Abbewegen des Meßfühlers von dem Behälter in Richtung der Trägereinrichtung, um den Meßfühler in der Probe von Körperflüssigkeit zu positionieren und ein elektrisches Signal in der Probe von Körperflüssigkeit zu erzeugen; und
• - eine Einrichtung zum Auswerten des elektrischen Signals, um einen Wert für die Konzentration der gewünschten Substanz, welche innerhalb der Probe von Körperflüssigkeit enthalten ist, abzuleiten.

112. Vorrichtung nach Anspruch 111, gekennzeichnet durch einen Probenbecher (244), der so ausgebildet ist, daß er sich auf der Trägereinrichtung abstützt.

113. Vorrichtung nach Anspruch 111, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Anzeigen des resultierenden Konzentrationsniveaus.

114. Vorrichtung nach Anspruch 112, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter an einer Erhöhung oberhalb des Probenbechers angeordnet ist und eine Öffnung im Bereich seines unteren distalen Endes aufweist, durch welche der Meßfühler auf- und abbewegt wird.

115. Vorrichtung nach Anspruch 114, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche mit dem Behälter zusammenwirkt, und die verhindert, daß innerhalb des Behälters gespeicherte Lösung durch die Öffnung im Behälter austritt.

116. Verfahren zum Messen der Konzentration einer interessierenden Substanz, welche innerhalb einer Probe von Körperflüssigkeit enthalten ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Kalibrieren einer Elektrode in einem Behälter, welche eine Säule von Lösung enthält, welche eine bekannte Konzentration der interessierenden Substanz trägt, welche ausgemessen werden soll;
• - Transport der Elektrode in axialer Richtung von einer ersten Position in der Waschzelle in eine zweite Position außerhalb der Waschzelle, um die Elektrode in eine Probe von Körperflüssigkeit zu bringen;
• - Erzeugen eines elektrischen Signals von der Elektrode im Ansprechen auf die Berührung der interessierenden Substanz innerhalb der Probe von Körperflüssigkeit; und
• - Auswerten dieses elektrischen Signals, um einen Wert für die Konzentration der interessierenden Substanz innerhalb der Probe von Körperflüssigkeit abzuleiten.

117. Verfahren nach Anspruch 116, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des axialen Transports der Elektrode von der Probe von Körperflüssigkeit zurück in den Behälter.

118. Verfahren nach Anspruch 117, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt des Waschens der Elektrode in dem Behälter.

119. Verfahren nach Anspruch 118, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Waschens das Zirkulieren einer Menge der Lösung, die eine bekannte Konzentration der interessierenden Substanz, welche ausgemessen werden soll, trägt, durch den Behälter umfaßt.

120. Verfahren nach Anspruch 119, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verfahrensschritt des Kalibrierens und dem Verfahrensschritt des Transports in axialer Richtung ein weiterer Verfahrensschritt des Trocknens der Elektrode vorgesehen ist.

121. Verfahren nach Anspruch 120, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verfahrensschritt des Waschens ein weiterer Verfahrensschritt des Entfernens des hauptsächlichen Anteils von jedweder Probe von Körperflüssigkeit, welcher auf dem Meßfühler zurückgeblieben ist, vorgesehen ist.

122. Waschzelle für einen Elektroden-Meßfühler, gekennzeichnet durch:

• - einen Behälter mit einer Öffnung, die sich durch ihn hindurcherstreckt, der eine Flüssigkeitskammer bildet, durch welche sich ein Elektroden-Meßfühler auf- und abbewegt;
• - einen Einlaß, welcher mit der Kammer in Verbindung steht und dafür vorgesehen ist, eine Menge von Flüssigkeit zur Kammer zuzuführen;
• - einen Auslaß, welcher mit der Kammer in Verbindung steht und der dafür vorgesehen ist, Flüssigkeit von der Kammer im Bereich des einen Endes des Behälters zu entfernen;
• - wobei die Öffnung im Vergleich zu dem Elektroden-Meßfühler und der Menge von innerhalb der Kammer enthaltenen Flüssigkeit so dimensioniert ist, daß sie einen umgekehrten Flüssigkeits-Meniskus im Bereich des einen Endes des Behälters ausbildet, um die Menge von Flüssigkeit davon abzuhalten, hinter das eine Ende des Behälters zu dringen, während der Elektroden-Meßfühler eingebracht und durch den Behälter auf- und abbewegt wird.

123. Waschzelle nach Anspruch 122, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskammer in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt ist, wobei die zweite Kammer in vertikaler Richtung über der ersten Kammer angeordnet ist und in einer Öffnung am einen Ende des Behälters ausläuft.

124. Waschzelle nach Anspruch 123, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß so angeordnet ist, daß er in Verbindung mit der ersten Kammer steht, und daß der Auslaß so angeordnet ist, daß er mit der zweiten Kammer kommuniziert.

125. Waschzelle nach Anspruch 124, gekennzeichnet durch einen zweiten Auslaß, welcher so angeordnet ist, daß er mit der ersten Kammer an einer Erhöhung über dem Einlaß in Verbindung steht.