DE3888577T2

DE3888577T2 - Gerät zur Messung von Elektrolyten.

Info

Publication number: DE3888577T2
Application number: DE3888577T
Authority: DE
Inventors: Frederic L Clark; Charles L Davis; Benton A Durley; Paul E Garrett; Edward G Pumphrey; John G Pumphrey; Lawrence Spritzer
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1987-06-01
Filing date: 1988-06-01
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2008-06-02
Also published as: AU1679688A; EP0293858B1; DE3888577D1; EP0293858A3; JPS6488147A; US5001417A; AU602581B2; CA1297946C; ES2053622T3; EP0293858A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein ein Gerät zum Messen der Konzentrationen von Elektrolyt-Komponenten, wie beispielsweise Natrium, Kalium und anderen, in Mediums- oder Flüssigkeitsproben, wie biologischen Medien bzw. Flüssigkeiten. Spezieller betrifft die Erfindung ein Gerät für das elektrische Messen der Konzentrationen ausgewählter Elektrolyte in solchen Proben und zum Erzeugen von optischen Signalen, die repräsentativ für die gemessenen Konzentrationen der ausgewählten Elektrolyte sind. Ein Gerät, welches die vorliegende Erfindung verwendet, ist speziell vorteilhaft für die Verwendung in Verbindung mit bestehenden automatisierten Prüf- oder Kontrollinstrumenten, die optische Quellen und Detektoren verwenden, um Proben und optisch kodierte Daten zu lesen.

2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik

Bei der Bestimmung und Auswertung des Zustandes eines Patienten ist es oft nötig und wünschenswert, die Konzentration bestimmter Elektrolyte in dem System des Patienten zu bestimmen. Typischerweise wird das Vorhandensein und die Konzentration von Elektrolyten durch Analysieren einer Probe des gesamten Blutes oder Blutserums bestimmt, welches dem Patienten abgenommen wurde. Allgemeine Elektrolytkomponenten, die von Interesse sind, enthalten Kalium, Natrium, Chlorid, Kohlendioxid, Lithium, Ammonium und PH, um nur einige zu nennen.
Traditionsgemäß wurden solche Elektrolyte unter Anwendung von flammen-spektrophotometrischen Techniken festgestellt und gemessen. Allgemein wird bei der Flammen-Spektrophotometrie eine chemische Zusammensetzung aus einer Probe hergestellt, welche den interessierenden Elektrolyt oder die interessierenden Elektrolyte enthält. Die Zusammensetzung wird dann verbrannt und es werden optische Messungen der resultierenden Flamme gemacht. Die spektralen Eigenschaften der Flamme werden dann analysiert, um den Prozentsatz und die Konzentration der interessierenden Elektrolyte in der Probe zu bestimmen. Der Wert der Flammen-Spektrophotometrie-Techniken ist begrenzt, und zwar aufgrund deren Möglichkeit, nur bei einem Serum angewandt werden zu können oder zu funktionieren und nicht bei dem Gesamtblut. Darüber hinaus ist es bei der Flammen-Spektrophotometrie kritisch und sehr schwierig, präzise die Verbrennung der hergestellten Zusammensetzung oder Verbindung zu steuern. Es ist somit konsequenterweise bei dieser Technik typischerweise nicht möglich, einen hohen Grad an Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu erhalten, wobei beide hochwünschenswerte Eigenschaften sind.
Um die Nachteile und Einschränkungen zu überwinden, die den traditionsgemäßen Flammen-Spektrophotometrie-Techniken zugeordnet sind, wurden ionenselektive Elektrodengeräte und Meßtechniken entwickelt. Eine ionenselektive Elektrode enthält typischerweise eine speziell zusammengesetzte chemische Membran, die mit einer von einem Paar Elektroden verbunden ist. Die andere Elektrode dient typischerweise als Bezugsgröße. Die Membran ist speziell so zusammengesetzt, daß sie eine Affinität für einen ausgewählten interessierenden Elektrolyten hat. Wenn die Membran einer Flüssigkeitsprobe ausgesetzt wird, welche den interessierenden ausgewählten Elektrolyten enthält, so zieht sie den Elektrolyten an und baut eine Ionenladung auf, die zu einem meßbaren Spannungsdifferential zwischen den zwei Elektroden führt. Die Elektroden können mit einer elektrischen Schaltungsanordnung verbunden sein, die das Spannungsdifferential bzw. Spannungsunterschied in ein elektrisches Signal umwandelt, welches repräsentativ für die Konzentration des ausgewählten Elektrolyten ist. Ionenselektive Elektroden mit einer Affinität für die meisten, wenn nicht alle, der herkömmlichen bekannten Elektrolyte wurden bereits entwickelt. Ionenselektive Elektroden haben die Fähigkeit, die Elektrolytkonzentrationen direkt aus den Gesamtblutproben zu messen, ohne die Notwendigkeit, zunächst die Blutprobe zu filtern, um das Serum zu erhalten. Darüber hinaus führt die ionenselektive Elektroden- Technologie zu hochempfindlichen, genauen und wiederholbaren Elektrolyt- Messungen.
Ähnlich den ionenselektiven Elektroden wurden chemische Feldeffekt- Transistoren (Chem FET's) ebenfalls entwickelt und wurden auch erfolgreich bei der Messung von Elektrolyten in flüssigen biologischen Proben verwendet. Wie die ionenselektiven Elektroden verwenden die Chem FET's speziell zusammengesetzte chemische Membranen, die Affinitäten für bestimmte interessierende Elektrolyte haben. Im Gegensatz zu ionenselektiven Elektroden, die vollständig passive Vorrichtungen sind, enthalten Chem FET's einen Feldeffekt-Transistor (FET), der durch die Ionenladung an einer Membran gesteuert wird, um einen Stromfluß zwischen Source und Drain des FET zu ermöglichen. Dieser Stromfluß ist meßbar und kann auf die Konzentration des interessierenden Elektrolyten in der Probe bezogen werden. Alternativ wurden Chem FET's in einer Spannungs-Betriebsart verwendet, indem der Drain- Source-Strom rückgekoppelt wurde, um die Gate-Spannung zu verändern und um den Drain-Source-Strom konstant zu halten. In dieser Betriebsart verändert sich die Gate-Spannung meßbar mit der Elektrolytkonzentration. Wie die ionenselektiven Elektroden führen die Chem FET's typischerweise zu genaueren Elektrolytmessungen als die herkömmlichen flammen-spektrophotometrischen Techniken.
Es ist vorteilhaft, ionenselektive Elektroden- oder ähnliche Chem FET's- Technologie in bestehende automatisierte Prüfinstrumente mit einzubeziehen, um den Bereich der Proben, welche solche Instrumente hinsichtlich der Elektrolyte durchführen können, zu erweitern. Jedoch sind solche Instrumente typischerweise so ausgelegt, um Proben optisch zu messen und sie sind daher grundlegend unvereinbar mit der ionenselektiven Elektroden- und verwandten Chem FET's-Technologie, die auf der elektrischen Messung von Proben basiert. Um die zwei Technologien zu realisieren oder mit einzubeziehen, war es in der Vergangenheit daher in typischer Weise erforderlich, bestehende Instrumente umfangreich abzuwandeln, und zwar durch Hinzufügung von spezieller Elektronik, um den Vorteil der ionenselektiven Elektroden- oder Chem FET's-Technologie zu erhalten. Einhergehend mit der Anforderung solcher Abwandlungen, wurden die Kosten, die Unannehmlichkeiten und manchmal die Unzuverlässigkeit erhöht.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die zuvor erläuterten Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik durch Vorsehen eines Gerätes zum Messen der Elektrolytkonzentrationen in biologischen Proben zu überwinden, welches den Vorteil der bevorzugten ionenselektiven Elektrodentechnologie und -techniken nutzt und welches gleichzeitig kompatibel mit bestehenden automatisierten Prüfinstrumenten desjenigen Typs ist, bei dem eine herkömmliche optische Leser-Technologie zur Anwendung gelangt. Es ist ein bedeutendes Merkmal der Erfindung, daß das Gerät eine geringfügige, wenn überhaupt, eine Abänderung von bestehenden automatisierten Prüfinstrumenten erfordert, bei denen sie verwendet wird. In vorteilhafter Weise sorgt das Gerät für eine Flexibilität, Empfindlichkeit, Genauigkeit und Verläßlichkeit, die der ionenselektiven Elektrodentechnologie zueigen ist. Gleichzeitig vermindert das Gerät Kosten, indem die Fähigkeit realisiert wird, ein optisches Probenlese- oder optisches Kodelesegerät zu verwenden, welches bei bestehenden automatisierten Prüfinstrumenten ohne Modifikation verwendet wird. Ein weiteres bedeutendes Merkmal der Erfindung liegt in den relativ niedrigen Kosten begründet, mit denen das Gerät hergestellt und verwendet werden kann. Noch weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung von momentan bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die nunmehr folgt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorangegangen erläuterten Merkmale und Vorteile werden durch ein Gerät zum Messen der Konzentration von Elektrolyten in flüssigen Proben erreicht, welches enthält: eine Behältereinrichtung zur Aufnahme einer zu messenden Probe, eine Sensorvorrichtung, die betrieben werden kann, wenn sie in Mediumsberührung mit der Probe gelangt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches eine Größe hat, die auf die Konzentration des Elektrolyten in der Probe bezogen ist; eine Wandlereinrichtung, die in kommunikativer Verbindung mit der Sensoreinrichtung steht und auf das elektrische Signal anspricht, um wenigstens ein zweites Signal mit einem Parameter zu erzeugen, der auf die Größe des elektrischen Signals bezogen ist, eine optische Einrichtung, die auf das wenigstens eine zweite Signal anspricht, um wenigstens ein optisches Signal zu generieren, welches dem zweiten Signal entspricht und welches die Konzentration von wenigstens einem vorgewählten Elektrolyten in der Probe wiedergibt, und eine optische Leseeinrichtung, die mit der optischen Einrichtung zusammenarbeitet, um das optische Signal zu detektieren, um eine Ausgangsgröße vorzusehen, welche die Konzentration von wenigstens einem vorgewählten Elektrolyten anzeigt.

HAUPTBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die neuartigen Merkmale, von denen angenommen wird, daß sie charakteristisch für die Erfindung sind, ergeben sich aus den anhängenden Ansprüchen. Die Erfindung an sich zusammen mit den vorangegangen erläuterten Merkmalen und begleitenden Vorteilen derselben, kann am besten unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung von momentan bevorzugten Ausführungsformen verstanden werden, und zwar in Verbindung mit den Zeichnungen, in welchen:
Fig. 1 eine Draufsicht einer ionenselektiven Elektrode ist, die einen Abschnitt einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufweist;
Fig. 2 eine Seitenansicht der ionenselektiven Elektrode ist, die in Fig. 1 veranschaulicht ist;
Fig. 3 eine Bodendraufsicht oder Ansicht entlang einer Linie 3-3 der in Fig. 2 veranschaulichten bevorzugten ionenselektiven Elektrode ist;
Fig. 4 eine Seitenansicht von rechts der ionenselektiven Elektrode ist, wie sie in den Fig. 1-3 veranschaulicht ist;
Fig. 5 eine Draufsicht einer Probenbehältereinrichtung ist, die einen Abschnitt einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufweist;
Fig. 6 eine Seitenansicht im Schnitt der Probenbehältereinrichtung der Fig. 5 ist, und zwar entlang einer Linie 6-6, wobei Probenbehältnisse und Kopplungseinrichtungen gezeigt sind;
Fig. 7 eine Aufrißdarstellung im Schnitt der Probenbehältereinrichtung ist, die in Fig. 6 veranschaulicht ist, und zwar gemäß einer Linie 7-7;
Fig. 8 eine teilweise Aufrißdarstellung im Schnitt der Probenbehältereinrichtung ist, die in Fig. 6 veranschaulicht ist, und zwar entlang einer Linie 8-8;
Fig. 9 eine im Schnitt gehaltene Draufsicht auf die Probenbehältereinrichtung ist, welche in Fig. 7 veranschaulicht ist, und zwar entlang einer Linie 9-9;
Fig. 10 eine Bodendraufsicht der Probenbehältereinrichtung ist, welche Probenbehältnisse und Kopplungseinrichtungen enthält;
Fig. 11 eine Seitenaufrißdarstellung ist, und zwar teilweise im Schnitt gehalten, wobei eine teilmechanische Zwischenverbindung der ionenselektiven Elektrode und der Probenbehältereinrichtung einer ersten bevorzugten Ausführungsform veranschaulicht ist;
Fig. 12 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenaufrißansicht der vollständigen mechanischen Verbindung zwischen der ionenselektiven Elektrode und der Probenbehältereinrichtung einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist;
Fig. 13 eine Schnittdarstellung der miteinander verbundenen ionenselektiven Elektrode und Probenbehältereinrichtung ist, wobei die flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen diesen veranschaulicht ist;
Fig. 14 eine Draufsicht auf die ionenselektive Elektrode ist, wobei Positionen der ionenselektiven Detektionsstandorte und der Bezugselektrode derselben relativ zu der Position der flüssigkeitsdichten Dichtung der Probenbehältereinrichtung gezeigt sind, die darüber gesetzt angeordnet ist;
Fig. 15 und 15a schematische elektrische Schaltungspläne sind, welche Einzelheiten der optischen Ausgabeeinrichtung und der Wandlerschaltung veranschaulichen, um Spannungspotentiale an den ionenselektiven Elektroden in optische Ausgangssignale umzuwandeln, was einen Abschnitt einer ersten bevorzugten Ausführungsform bildet;
Fig. 16 eine perspektivische teilweise Explosionsdarstellung der Sensoreinheit einer erste bevorzugten Ausführungsform ist, und zwar mit einer Adaptereinrichtung, einem Verbindungsstecker und einem Probenübergabe- Karussellwagen zur Verwendung mit einem automatisierten Prüfinstrument;
Fig. 16a eine perspektivische Teilansicht der Sensoreinheit, der Adaptereinrichtung, der Steckverbindung und des Karussellwagens ist, die in Fig. 16 veranschaulicht sind, wobei die Komponenten in dem Karussellwagen montiert gezeigt sind;
Fig. 16b und 16c perspektivische Teilansichten sind, die jeweils eine alternative Ausführungsform der elektrisch leitenden Sockel- oder Fassungseinrichtung 150, die in Fig. 16 veranschaulicht ist, und der LED 70 und eines Abstandhalters 170, der in Fig. 18 veranschaulicht ist, für eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen;
Fig. 17 eine Draufsicht auf den Probeübergabe-Karussellwagen ist, der in geeigneter Weise die erste bevorzugte Ausführungsform enthält, und zwar montiert in einem Beschickungspack;
Fig. 17a eine Teil-Draufsicht des Probeübergabe-Karussellwagens der Fig. 17 ist, wobei eine alternative Anordnung einer LED 70a in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform veranschaulicht ist;
Fig. 18 eine im Schnitt gehaltene Seitenaufrißansicht des Karussellwagens und des Beschickungspacks ist, die in Fig. 17 veranschaulicht sind, und zwar entlang einer Linie 18-18, wobei die Anpassung des Karussellwagens für die Verwendung mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform veranschaulicht ist;
Fig. 18a eine im Schnitt gehaltene teilweise Seitenaufrißansicht ist, und zwar des Karussellwagens und des Beschickungspacks, die in Fig. 18 veranschaulicht sind, wobei die Anpassung des Karussellwagens für die Verwendung mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform veranschaulicht ist;
Fig. 19 und 19a schematische elektrische Schaltdiagramme sind, welche Einzelheiten einer alternativen optischen Ausgabeeinrichtung und Wandlerschaltung zum Umwandeln von Spannungspotentialen an den ionenselektiven Elektroden in optische Ausgangssignale veranschaulichen, wobei ein Abschnitt einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Elektrolytmeßgerätes der Erfindung realisiert ist;
Fig. 20 ein schematischer elektrischer Schaltplan ist, welcher Einzelheiten einer optischen Ausgabeeinrichtung und einer Wandlerschaltung zum Umwandeln von Spannungspotentialen an den ionenselektiven Elektroden in optische Ausgangssignale veranschaulicht, wobei ein Abschnitt einer dritten bevorzugten Ausführungsform des Elektrolytmeßgerätes der Erfindung realisiert ist;
Fig. 21 eine Draufsicht auf die Probenseite einer Zentrifugen- Testpatrone des Typs ist, die mit einem herkömmlichen automatisierten Zentrifugen-Prüfinstrument verwendet wird und die geeignet für die Verwendung mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 22 eine Draufsicht auf die elektronische Seite der Testpatrone ist, die in Fig. 21 veranschaulicht ist;
Fig. 23 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer ionenselektiven Elektrode, einer Elektrodenmontagedichtung und einer Elektrodenabdeckung ist, die in geeigneter Weise an der Testpatrone montiert wird, die in den Fig. 20 und 21 veranschaulicht ist; und
Fig. 24 eine Draufsicht auf die Probenseite einer alternativen Zentrifugen-Testpatrone ist, die in geeigneter Weise mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER MOMENTAN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Allgemein gesprochen umfassen die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ein Gerät, welches betrieben werden kann, um elektrisch die Konzentrationen von ausgewählten Elektrolyten in einer biologischen Probe zu messen und um optische Signale zu erzeugen, welche die gemessenen Konzentrationen wiedergeben und welche durch eine herkömmliche optische Detektoreinrichtung oder -ausrüstung gelesen werden können. Eine erste bevorzugte Ausführungsform wird vorteilhaft in Verbindung mit bestehenden automatisierten Prüfinstrumenten desjenigen Typs verwendet, die Probe- Übergabekarussellwagen verwenden und ein herkömmliches optisches Detektorgerät, wie beispielsweise Photovervielfacherröhren (PMT's), zum Lesen von Proben. Eine zweite bevorzugte Ausführungsform wird vorteilhaft in Verbindung mit solchen Instrumenten verwendet, die ein herkömmliches optisches Detektorgerät aufweisen, um optisch kodierte Daten, wie beispielsweise Strichkodes, zu lesen. Beispielhafte Anwendungen der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform auf ein typisches automatisiertes Prüfinstrument des erläuterten Typs, werden im folgenden im Detail beschrieben.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform wird vorteilhaft in Verbindung mit bekannten automatisierten Zentrifugal-Prüfinstrumenten des Typs verwendet, welches Vielfachkammer-Testpatronen verwendet und ein herkömmliches optisches Quellen- und Detektorgerät, wie PMT's. Eine beispielhafte Anwendung der dritten bevorzugten Ausführungsform auf ein typisches Instrument dieses Typs wird im Detail ebenfalls im weiteren Verlauf der Beschreibung beschrieben.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Prinzipien der Erfindung im weitestens Sinn nicht eingeschränkt werden durch die speziellen vorteilhaften Anwendungsfälle der bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr sind die Prinzipien nach der Erfindung im weitesten Sinne auch auf andere Typen bestehender automatisierter Instrumente anwendbar, ebenso auf selbständig, nicht automatisierte Anwendungsfälle mit einer optischen Lesevorrichtung und auf viele weitere Anwendungsmöglichkeiten, bei denen es erforderlich ist oder wünschenswert ist, Proben elektrisch zu messen und die Meßergebnisse optisch zu lesen. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf die Verwendung von biologischen Flüssigkeiten beschränkt ist, sondern ebenso anwendbar ist bei irgendeiner Flüssigkeit oder Medium, bei welchem es wünscheswert ist, die Elektrolytkomponenten zu messen.
Unter diesem Aspekt soll nun auf die Fig. 1-4 und 15 eingegangen werden, wonach eine erste bevorzugte Ausführungsbeispiel allgemein eine Elektrodeneinrichtung aufweist, die dann, wenn sie in Flüssigkeitsberührung oder Mediumsberührung mit einer flüssigen Probe gebracht wird, dafür geeignet ist, eine Vielzahl von Spannungspotentialen zu generieren, mit einer Größe, die auf die Konzentrationen der entsprechenden Vielzahl der ausgewählten Elektrolyte in der Probe bezogen ist; umfaßt ferner einer Wandlerschaltungseinrichtung, die dafür geeignet ist, die Spannungspotentiale in elektrische Signale umzuwandeln, die jeweils einen Parameter, wie ein Tastverhältnis, aufweisen, der auf die Größe des entsprechenden Spannungspotentials bezogen ist; und eine optische Ausgabeeinrichtung aufweist, welche durch die elektrischen Signale angetrieben wird, um optische Ausgangssignale zu erzeugen, welche die Konzentrationen der ausgewählten Elektrolyte in der Probe wiedergeben und die durch eine herkömmliche optische Detektorvorrichtung lesbar sind.
Die Elektrodeneinrichtung umfaßt in bevorzugter Weise eine vielkanal-ionenselektive Elektrode 10. Die ionenselektive Elektrode 10 umfaßt in bevorzugter Weise ein ebenes Substrat 11 mit einer ausgewählten Anzahl von ionenselektiven Detektionsstellen bzw. -standorten 12a, 12b und 12c, die auf einer ersten Fläche 13 desselben ausgebildet sind und mehrere elektrisch leitende Stifte 14a, 14b, 14c und 14d, die von einer zweiten gegenüberliegenden Fläche 15 desselben abstehen. Jeder Detektionsstandort 12a-12c enthält eine ausgewählte ionenselektive Membran (nicht gezeigt). Zusätzlich ist auf der ersten Fläche 13 des Substrates 11 eine Bezugselektrode 16 ausgebildet. Einer der elektrisch leitenden Stifte 14a ist elektrisch leitend mit der Bezugselektrode 16 verbunden. Jeder der verbleibenden Stifte 14b-14d ist elektrisch leitend mit einem der ionenselektiven Detektionsstandorte 12a-c verbunden. Die Stellen oder Lagen der leitenden Stifte 14a-14d relativ zu der Bezugselektrode 16 und den Detektionsstandorten 12a-12c ist nicht kritisch und wird in erster Linie durch Eignung vorgeschrieben. Es wird jedoch bevorzugt, daß die Bezugselektrode 16 und die Detektionsstandorte 12a-c entlang einer Längsmittellinie des Substrats 11 ausgerichtet sind, und zwar aus Gründen, die noch hervorgehen werden. Obwohl die bevorzugte ionenselektive Elektrode 10 drei ionenselektive Detektionsstandorte 12a, 12b und 12c aufweist, sei darauf hingewiesen, daß weniger oder auch mehr Standorte bzw.
Stellen und entsprechende leitende Stifte vorgesehen werden können, was von dem Anwendungsfall und den Größeneinschränkungen oder Größenbedingungen abhängig ist.
Die ionenselektive Elektrode ist in bevorzugter Weise so konstruiert oder ausgeführt, wie dies in der schwebenden Patentanmeldung von J. Geist, S. Messner und T. Schapira mit der Nr. 053 446, eingereicht am 22. Mai 1987, gelehrt wird, welche den Titel trägt "Ionenselektive Elektrode mit einem Nichtmetall-Fühlelement", welche allgemein in die vorliegende Anmeldung mit einbezogen wird bzw. dieser zugeordnet ist. Die Offenbarung dieser schwebenden Anmeldung wird hier durch Bezugnahme mit einbezogen. Darüber hinaus sind die ionenselektiven Membranen an den Detektionsstandorten oder -stellen 12a-c in geeigneter Weise gemäß bekannter ionenselektiver chemischer Zusammensetzungen ausgeführt, wie denjenigen, die in der schwebenden bzw. zugeordneten Anmeldung offenbart sind. Es sei darauf hingewiesen, daß die exakten Zusammensetzungen und Kombinationen von Zusammensetzungen der ionenselektiven Membranen abhängig sind von den bestimmten Elektrolyten, die man zu messen wünscht. Es sind eine Reihe geeigneter Zusammensetzungen dem Fachmann bekannt und brauchen daher hier nicht näher erläutert zu werden.
Das Substrat 11 ist in bevorzugter Weise derart geformt, daß ein oberer Abschnitt 18 desselben etwas weiter oder breiter ist als ein unterer Abschnitt 20 und diesen überragt, um dadurch Montageschultern 21 und 22 an sich gegenüberliegenden Längsseiten auszubilden. Zusätzlich sind an einem Längsende des Substrates 11 Nuten 23 und 24 in bevorzugter Weise ausgeformt, um eine Ausrichtfahne 25 vorzusehen, deren Funktion weiter unten im einzelnen beschrieben werden soll. An dem gegenüberliegenden Längsende sind in bevorzugter Weise L-gestaltete Nuten 23a und 24a ausgebildet. Die Funktion dieser Nuten wird auch im folgenden im Detail beschrieben.
In Verbindung mit einer vorteilhaften Anwendung der ersten bevorzugten Ausführungsform bei automatisierten, einen Karussellwagen enthaltenden Prüfinstrumenten, kann die erste bevorzugte Ausführungsform auch mit einer Probenbehältnisvorrichtung versehen sein, in welche und aus welcher die zu messenden Proben eingeführt und entfernt werden können und die bei der Verwendung in einer flüssigkeitsdichten Strömungsverbindung mit der Elektrodeneinrichtung gehalten werden kann. Gemäß den Fig. 5 bis 10 wird die Probenbehältereinrichtung der ersten bevorzugten Ausführungsform in bevorzugter Weise vorgesehen durch eine Sensortassenvorrichtung 30, die eine Elektroden-Kopplungseinrichtung bzw. -Interface 32 und Behältereinrichtung 33 aufweist. Die Kopplungseinrichtung oder Interfaceeinrichtung 32 ist in bevorzugter Weise aus einem relativ steifen Kunststoff, wie einem ABS, SAN oder Polysulfon-Kunststoff hergestellt, und zwar durch herkömmliche Kunststoff-Gußtechniken. Die bevorzugte Kopplungseinrichtung 32 besitzt eine längliche ebene obere Fläche 34, die einstückig bzw. zusammenhängend mit sich gegenüberliegenden Seitenflächen 35 und 36 ausgebildet ist. Die Längsabmaße der oberen Fläche 34 und der Seitenflächen 35 und 36 sind in bevorzugter Weise gleich dem Längenabmaß der ionenselektiven Elektrode 10. Die obere Fläche 34 und die Seitenflächen 35 und 36 bilden zusammen einen Montageschlitz 37, der in bevorzugter Weise eine Abmessung der inneren Weite oder Breite hat, die der Abmessung der äußeren Weite oder Breite der ionenselektiven Elektrode 10 entspricht und der in geeigneter Weise die ionenselektive Elektrode 10 aufnehmen und in Lage halten kann. Die Seitenflächen 35 und 36 haben je untergreifende Lippen 38 und 39, welche Längs-Montageschultern 40 und 41 formen, die den Montageschultern 21 und 22 des Substrats 11 der ionenselektiven Elektrode 10 entsprechen und welche die ionenselektive Elektrode 10 in dem Montageschlitz 37 haltern.
Nahe einem Längsende der bevorzugten Kopplungseinrichtung 32 ragen horizontale Vorsprünge 42 und 43 von den sich gegenüberliegenden untergreifenden Lippen 38 und 39 in den Montageschlitz 37, um eine Ausricht- oder Befestigungsnut 45 zu bilden, die in bevorzugter Weise Abmessungen besitzt, welche der Fahne 25 entsprechen, die an dem Substrat 11 ausgeformt ist, wie oben erläutert wurde. Die Montagenut 45 stellt ein richtiges Ausrichten und Orientierung der ionenselektiven Elektrode 10 sicher, indem die entsprechende Fahne 25 des Substrats 11 dort eingreift, wenn die ionenselektive Elektrode 10 vollständig in den Montageschlitz 37 montiert ist. Die Breitenabmessung der Nut 45 ist schmaler als die Breite oder Weite des Bereiches zwischen den L-förmigen Nuten 23a und 24a der Elektrode 10 und verhindert somit eine Montage der Elektrode 10 in der Kopplungseinrichtung 32 mit einer falschen Orientierung. Nahe dem gegenüberliegenden Längsende der Kopplungseinrichtung 32 ragt ein zweites Paar horizontaler Vorsprünge 42a und 43a von den sich gegenüberliegenden untergreifenden Lippen 38 und 39 nach innen. Diese Vorsprünge sind so bemessen und positioniert, daß sie in vertikale Abschnitte der L-förmigen Nuten 23a und 24a der Elektrode 10 eingreifen und in diesen verriegelt werden, wenn die Elektrode in dem Montageschlitz 37 in einer Lagerposition montiert wird, was im folgenden noch im einzelnen beschrieben werden soll. Die Vorsprünge 42a und 43a gleiten in den horizontalen Abschnitten der L-förmigen Nuten 23a und 24a jeweils, wenn die Elektrode 10 aus der Lagerstellung in eine Betriebsstellung gestoßen wird. Die untergreifenden Lippen 38 und 39 sind mit länglichen Substratkontaktflächen 46 und 47 versehen und sind derart bemessen, daß diese Flächen bündig mit den gegenüberliegenden Seitenflächen des unteren Abschnitts 20 des Substrats 11 abschließen, wenn die Elektrode 10 in den Montageschlitz 37 gesetzt wird. Der Kontakt zwischen den Flächen 46 und 47 und den Flächen des Substrats 11 sorgen für einen Reibsitz, der dazu beiträgt, die ionenselektive Elektrode 10 in der richtigen Lage in dem Montageschlitz 37 zu halten.
Ein Paar zylindrischer Öffnungen 48 und 49, die jeweils kegelstumpfförmige obere Enden 50 und 51 besitzen, sind in Längsausrichtung in der oberen Fläche 34 der Kopplungseinrichtung 32 ausgebildet. Die Öffnungen 48 und 49 sind in der oberen Fläche 34 so gelegen, daß dann, wenn die ionenselektive Elektrode 10 vollständig in dem Montageschlitz 37 montiert ist, die Öffnungen 48 und 49 unmittelbar über der Bezugselektrode 16 und die Außenseitendetektionsstelle 12c auf der ersten Fläche 13 der ionenselektiven Elektrode 10 zentriert werden. Eine Teilungswand 52a ist in bevorzugter Weise einstückig mit und senkrecht zur oberen Fläche 34 zwischen den Öffnungen 48 und 49 ausgebildet, um eine Isolation und Abstützung dazwischen vorzusehen und ebenso Mittel zum Ausrichten der Behältereinrichtung 33 und der Kopplungseinrichtung 32 vorzusehen.
Die Behältereinrichtung 33 ist in bevorzugter Weise als eine integrierte Einheit aus einem relativ weichen Kunststoff durch herkömmliche Kunststoffguß-Techniken ausgebildet. Die Behältereinrichtung 33 ist in bevorzugter Weise um die Kopplungseinrichtung 32 herum ausgeformt, um ein zusammengesetztes Teil zu formen, und zwar bevor die ionenselektive Elektrode 10 in dem Montageschlitz 37 der Kopplungseinrichtung 32 montiert wird. Die Behältereinrichtung 33 umfaßt ein Paar von Flüssigkeitsbehältern 52 und 53 und eine horizontale verbindende Festplatte 54. Jeder Behälter 52, 53 besitzt eine Bodenöffnung 55, 55a, die konzentrisch mit der entsprechenden Öffnung 48, 49 in der oberen Fläche 34 der Kopplungseinrichtung 32 ausgerichtet ist. Die Behältereinrichtung 33 ist in bevorzugter Weise gußtechnisch so ausgeformt, daß ein Abschnitt der Seitenwände der Flüssigkeitsbehälter 52 und 53 sich durch die Öffnungen 48 und 49 in der oberen Fläche 34 der Kopplungseinrichtung 32 erstreckt, um die Behältereinrichtung 33 an der Kopplungseinrichtung 32 zu verankern, um eine einzige zusammengesetzte Einheit zu formen und um eine flüssigkeitsdichte Verbindung der ionenselektiven Elektrode 10 und der Sensortasseneinrichtung 30 zu vereinfachen.
Der Kunststoff, der sich unter die Öffnungen 48 und 49 erstreckt, ist in bevorzugter Weise gußtechnisch in der Form einer im wesentlichen elliptischen Dichtung 56 ausgebildet, die sich um die Öffnungen 48 und 49 erstreckt und die Bezugselektrode 16 und die Detektionsstellen 12a-c der ionenselektiven Elektrode 10, wenn die ionenselektive Elektrode 10 vollständig in dem Montageschlitz 37 montiert ist. Wie am besten in den Fig. 11-14 gezeigt ist, sorgt die relative Weichheit des Kunststoffs, aus welchem die Behältereinrichtung 33 konstruiert ist, für einen flüssigkeitsdichten Sitz mit der ersten Fläche 13 der ionenselektiven Elektrode 10. Die elliptische Dichtung 56 bildet somit einen flüssigkeitsdichten Kanal, der sich über die gesamte Linie der ionenselektiven Detektionsstellen 12a-c erstreckt, die in der ersten Fläche 13 der ionenselektiven Elektrode 10 ausgebildet wird, wenn sie in Verwendung ist.
Zusätzlich zu der elliptischen Dichtung 56 ist eine im wesentlichen kreisförmige Dichtung 57 ausgebildet und berührt die erste Fläche 13 des Substrats 11 in einem Reibungssitz, um dazu beizutragen, die ionenselektive Elektrode 10 in Lage zu halten, wenn sie verwendet wird. Während der Lagerung und vor der anfänglichen Verwendung wird die ionenselektive Elektrode 10 in bevorzugter Weise in den Montageschlitz 37 in einer Lagerposition positioniert, die weniger als einem vollständigen Einschieben der Elektrode in den Schlitz entspricht. In der Lagerposition ist die Behältereinrichtung 33 in bevorzugter Weise relativ zu der ionenselektiven Elektrode 10 derart positioniert, daß die kreisförmige Dichtung 57 eine flüssigkeitsdichte Kammer mit der ersten Fläche 13 des Substrats 11 formt, und zwar um die Bezugselektrode 16 herum. Ebenfalls in der Lagerstellung formt die elliptische Dichtung 56 eine Kammer um die Detektionsstellen 12- c. Wie am besten in den Fig. 8-10 gezeigt ist, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Schlitz 58 in der Kopplungseinrichtung 32 ausgeformt, um einen Flüssigkeitsdurchgang zu der flüssigkeitsdichten Kammer vorzusehen, die durch die kreisförmige Dichtung 57 um die Bezugselektrode 16 in der Lagerposition geformt wird. Eine Feder oder eine andere geeignete Vorrichtung kann in den Schlitz 58 eingeschoben werden, und zwar durch den weichen Kunststoff der Behältereinrichtung 33 entlang einer Linie 58a, um Flüssigkeit in die flüssigkeitsdichte Kammer einzuleiten, um die Bezugselektrode 16 während der Verfrachtung und Lagerung feucht zu halten. Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist der Hohlraum, der zwischen der ersten Fläche 13 der ionenselektiven Elektrode und der Fläche der Behältereinrichtung 33 durch die Dichtung 57 gebildet ist, vergrößert. Bei dieser Ausführungsform kann die Behältereinrichtung 33 umgekehrt werden und es kann eine Zweigader verwendet werden, um Flüssigkeit in den Hohlraum abzuzweigen. Die ionenselektive Elektrode kann dann in die Lagerstellung gebracht werden, während man die gesamte Anordnung in einer umgekehrten Position hält. Bei dieser Ausführungsform kann ein größeres Flüssigkeitsvolumen um die Bezugselektrode herum vorgesehen werden, um darüber hinaus ein Feuchtsein bzw. Feuchtnis sicherzustellen.
Um die leitenden Stifte 14a-d gegen eine Zerstörung zu schützen, wenn die ionenselektive Elektrode 10 in den Schlitz 37 montiert wird, sind ein Paar Einfassungen 26 und 27 in bevorzugter Weise einstückig mit der Kopplungseinrichtung 32 ausgebildet, und zwar an gegenüberliegenden Seiten der Stifte 14a-d. Die Einfassungen 26 und 27 erstrecken sich von den Bodenbereichen der jeweiligen Seitenwände 35 und 36 nach unten, und zwar in bevorzugter Weise unter die Stifte 14a-d. Zusätzlich erstrecken sich die Einfassungen 26 und 27 entlang der gesamten Längenabmessung der Kopplungseinrichtung 32.
Wenn die ionenselektive Elektrode 10 in den Montageschlitz 37 der Kopplungseinrichtung 32 montiert wird, umfassen die Elektrode 10, die Kopplungseinrichtung 32 und die Behältereinrichtung 34 in vorteilhafter Weise eine einzige Sensoreinheit 60, die dazu verwendet werden kann, um eine oder um mehrere Elektrolytmessungen durchzuführen, die anschließend als eine Einheit weggelegt werden kann. Alternativ kann der ionenselektive Elektrodenabschnitt 10 der Sensoreinheit 60 von der Kopplungseinheit 32 getrennt werden und festgehalten werden für eine weitere Verwendung, während die Sensortasseneinrichtung 30 als eine getrennte Einheit weggelegt oder verworfen wird.
In den Fig. 15 und 15a sind Einzelheiten der Wandlerschaltungsanordnung 65 und der optischen Ausgabeeinrichtung 70 der ersten bevorzugten Ausführungsform veranschaulicht. Die bevorzugte Wandlerschaltungsanordnung 65 enthält allgemein eine Gleichstrom-Stromversorgung 68, eine Eingangs- Puffereinrichtung 72, eine Offset-Einstelleinrichtung 74, eine analoge Schaltereinrichtung 76 und eine Probenrate-Zählvorrichtung 78. Zusätzlich enthält die bevorzugte Schaltung eine Integriereinrichtung 82 und eine Impulserzeugungsschaltung 84, die zusammen als eine Spannungs-/Tastverhältnis-Wandlereinrichtung, optische Treiberschaltungsanordnung 85 und Synchronisationsschaltungsanordnung 105 arbeiten.
Die leitenden Stifte 14-d der ionenselektiven Elektrode 10 sind mit Eingängen der Eingangspuffereinrichtung 72 über 1M Ohm Widerstände 76 über eine Vielzahl geerdeter Abschirmleiter 88 verbunden. Die Bezugselektrode 16 der ionenselektiven Elektrode 10 ist ebenfalls über einen geerdeten Abschirmleiter 88 mit einer Bezugs-Gleichspannung verbunden, die bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ca. 1,24 Volt hat und die durch die Stromversorgungseinrichtung 68 erzeugt wird, wie dies im folgenden beschrieben wird.
Die Ausgänge der Eingangspuffereinrichtung 72 sind mit einem ersten Satz von Eingängen (IN A) der analogen Schaltervorrichtung 76 verbunden, die in bevorzugter Weise aus einem dualen Vierkanal-Analog-Multiplexer (MUX), wie einem CMOS MUX Geräteteil Nr. HC4052 oder einem Äquivalent davon besteht. Ein zweiter Satz von Eingängen (IN B) der analogen Schaltereinrichtung 76 ist mit den Ausgängen der Offset-Einstelleinrichtung 74 verbunden, die einen dreikanaligen variablen Spannungsteiler aufweist, der zwischen die 1,24 Volt Bezugsgleichspannung und Masse oder Erde geschaltet ist. Die Offset-Einstelleinrichtung 74 erzeugt eine variable Offset-Spannung für jede Eingangsgröße der ionenselektiven Elektrode, die in die Schaltung eingeschaltet wird, und zwar zusammen mit dem Spannungsdifferential der entsprechenden Eingangsgröße durch die analoge Schaltereinrichtung 76, was im folgenden im einzelnen beschrieben werden soll.
Die Ausgänge (OUT A, OUT B) der analogen Schaltereinrichtung 76 entsprechend dem ersten und zweiten Satz der Eingänge sind parallel zu dem invertierenden Anschluß der Integriereinrichtung 82 geschaltet. Der nichtinvertierende Anschluß der Integriereinrichtung 82 ist mit einer Bezugsgleichspannung von 0,92 V verbunden, welche durch die Stromversorgungsquelle 68 erzeugt wird, was im einzelnen im folgenden beschrieben werden soll. Die Integriereinrichtung 82 und die Eingangspuffereinrichtung 72 umfassen in bevorzugter Weise Operationsverstärker, die in der dargestellten Weise konfiguriert bzw. gestaltet sind. Die drei Operationsverstärker mit der Eingangspuffereinrichtung 72 und der Operationsverstärker mit der Integriereinrichtung 82 werden in geeigneter Weise durch einen einzigen als integrierter Schaltungsteil ausgeführten CMOS Quad Operationsverstärker gemäß der Nr. TLC25L4C oder einem Äquivalent hiervon vorgesehen.
Die Ausgangsgröße der Integriereinrichtung 82 ist mit einem Triggeranschluß (TRG) der Impulse erzeugenden Schaltungsanordnung 84 verbunden, die in bevorzugter Weise aus einer herkömmlichen monostabilen Multivibratorschaltung besteht und die in geeigneter Weise durch einen MOS-Zeitgeber vorgesehen wird, wie einem Teil mit der Nr. TLC555C oder einem Äquivalent davon. Die Impulse erzeugende Schaltungsanordnung 84 ist so ausgeführt, wie dies veranschaulicht ist, um einen Ausgangsimpuls mit einer großen Zeitdauer von ca. 50 Mikrosekunden jedesmal dann vorzusehen, wenn sie durch ein negativ erlaufendes Signal vom Ausgang der Integriereinrichtung 82 getriggert wird, wie dies im einzelnen noch beschrieben werden soll.
Der Ausgang der Impulse erzeugenden Schaltungsanordnung 84 ist mit dem Eingang der optischen Treiberschaltungsanordnung 85 verbunden. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die optische Treiberschaltungsanordnung 85 einen Spannungsverdoppler, bestehend aus Widerständen 90 und 91, Kondensatoren 92 und 93, einem PNP-Transistor 94 und Dioden 95 und 96, die in der gezeigten Weise geschaltet sind. Das an den Ausgangsanschlüssen 97 und 98 erzeugte Signal der optischen Treiberschaltungsanordnung 85 besitzt etwa das doppelte des Potentials des Ausgangssignals der Impulse erzeugenden Schaltungsanordnung 84.
Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die optische Ausgabeeinrichtung 70 in bevorzugter Weise eine grünes Licht emittierende Diode (LED) mit einer Ausgangswellenlänge von ca. 565 Nanometer (nm). Die bevorzugte Ausgangswellenlänge entspricht der Emissionswellenlänge, für die das bestehende optische Detektorgerät von dem Abbott TDx® Analyser ausgelegt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß andere optische Quellen mit unterschiedlichen Ausgangswellenlängen in der erforderlichen Weise verwendet werden können, um eine Kopplung mit unterschiedlichen optischen Detektorgeräten zu erreichen. Die LED ist über den Ausgangsanschlüssen 97 und 98 der optischen Treiberschaltungsanordnung 85 angeschaltet, wobei die Anode der LED mit dem Anschluß 97 verbunden ist und die Kathode derselben mit dem Anschluß 98 verbunden ist. Die Spannungsverdopplerschaltung, die oben beschrieben wurde, erlaubt einer breiten Vielfalt von LED's mit vorwärts gerichteten Spannungsabfällen bis zu ca. 2,2 Volt in der Schaltung verwendet zu werden, und zwar bei einer minimalen Versorgungsspannung bis herab auf 2,0 Volt. Es sei darauf hingewiesen, daß alternativ eine nicht verdoppelnde Treiberschaltung verwendet werden kann, wenn es nicht erforderlich ist, die LED's mit relativ großen Vorwärtsspannungsabfällen mit einer niedrigen Versorgungsspannung anzutreiben.
Die Eingangswählanschlüsse S0 und S1 der analogen Schalteranordnung 76 sind mit den Ausgängen Q13 und Q14 jeweils der Probenrate-Zähleinrichtung 78 verbunden. Die Zähleinrichtung 78 umfaßt in bevorzugter Weise einen 14-Stufen-Binärzähler/Oszillator, wie einen HC4060 CMOS-Zähler oder einem Äquivalent hierzu. Die Q13 und Q14 Ausgänge der Zählereinrichtung 78 umfassen die Ausgänge der 13. und 14. Zählerstufe, welche jeweils die Zählwerte 2¹³ und 2¹&sup4; wiedergeben. Die Zählereinrichtung 78 ist so ausgelegt, daß sie durch die Schaltung 100 schwingt, die besteht aus Widerständen 101 und 102, einem variablen Widerstand 103, einem Kondensator 104, die in der gezeigten Weise geschaltet sind. Die Schaltung 100 liefert dann, wenn sie in der gezeigten Weise geschaltet ist, eine Zählfrequenz von ca. 8 KHz, die ihrerseits für eine Probenrate von ca. einer Probe pro Sekunde sorgt, d. h. die Kombination der Q13 und Q14 Ausgangszustände ändert sich jede Sekunde, um die analoge Schaltereinrichtung 76 zu veranlassen, aufeinanderfolgend jeden ionenselektiven Elektrodenstift 14b-d seinerseits auszuwählen. Die Probenfolge bzw. Probeentnahmefolge kann in gewünschter Weise dadurch eingestellt werden, indem der Wert des veränderlichen Widerstandes 103 verändert wird.
Ferner sind an die Q13 und Q14 Ausgänge der Zählereinrichtung 78 auch Eingänge einer Synchronisations-Schaltungsanordnung 105 angeschlossen, welche Dioden 106 und 107, Widerstände 108, 109 und 111, eine Vergleichsstufe 110, einen Kondensator 113 und eine LED 116 aufweist, die in der veranschaulichten Weise zusammengeschaltet sind. Die Dioden 106 und 107 sind an den invertierenden Anschluß der Vergleichsstufe 110 in einer ODER-Konfiguration angeschlossen. Der nicht invertierende Anschluß der Vergleichsstufe 110 ist mit einer Bezugsgleichspannung von 0,92 Volt verbunden, die durch die Stromversorgungsquelle 68 erzeugt wird und die als Inverterstufe arbeitet. Das von der Vergleichsstufe 110 erzeugte Ausgangssignal treibt die LED 116, um diese zu veranlassen, mit einem vorbestimmten Intensitätswert zu leuchten, der durch die Werte der Widerstände 109, 111 und des Kondensators 113 eingestellt wird, um ein optisches Synchronisationssignal vorzusehen, was im folgenden noch im einzelnen beschrieben werden soll.
Fig. 15a veranschaulicht Einzelheiten der Stromversorgungsquelle 68. Die Stromversorgungsquelle 68 enthält in bevorzugter Weise eine kleine Lichtquelle mit einer Gleichspannung. Bei der bevorzugten Ausführungsform wurde eine Dreizellen-Nickel-Kadmium-Batterie 120 als für die Verwendung geeignet festgestellt. Die Batterie 120 erzeugt eine Nenn- Versorgungsspannung von ca. 4,3 V Gleichspannung und liefert einen angemessenen Strom für den Betrieb der bevorzugten CMOS-Komponenten der Wandlerschaltungsanordnung, die oben angegeben wurde. Die Stromversorgungsquelle 68 enthält in bevorzugter Weise auch eine Präzisions-Bezugsspannungsdiode 122, die zwischen dem positiven Anschluß und Masse- oder Erdanschluß der Batterie 120 angeschaltet ist, wie dies gezeigt ist, um eine Bezugsgleichspannung von 1,24 Volt vorzusehen, die in der Wandlerschaltungsanordnung 65, wie oben beschrieben, verwendet wird. Die Spannungsbezugsgröße 122 ist in bevorzugter Weise eine LM 385 Spannungsbezugsgröße oder ein Äquivalent davon. Ein Spannungsteiler umfaßt Widerstände 123 und 124 und ist in bevorzugter Weise über die Bezugsspannung 122 angeschaltet und erzeugt eine Bezugsgleichspannung von 1,02 Volt an dem Verbindungspunkt der Widerstände und wird in der Wandlerschaltung 65 als Kanaleingang 1 des zweiten Satzes der Eingänge (IN B) der analogen Schaltereinrichtung 76 verwendet. Ein zweiter Spannungsteiler umfaßt Widerstände 123a und 124a und ist in bevorzugter Weise über bzw. an die Bezugsspannung 122 angeschaltet, und zwar parallel zum ersten Spannungsteiler und erzeugt an der Verbindungsstelle der Widerstände eine Bezugsgleichspannung von 0,92 Volt, die in der bevorzugten Wandlerschaltung 65, wie oben beschrieben, verwendet wird.
Bei einer speziellen, vorteilhaften Anwendung der ersten bevorzugten Ausführungsform des Elektrolytmeßgerätes wird das Gerät angekoppelt mit und verwendet in Verbindung mit einem bestehenden automatisierten Prüfinstrument des Typs, welches eine Karussellwagentyp- Probenübergabeeinrichtung aufweist und auch eine herkömmliche optische Leseeinrichtung aufweist, wie eine Photovervielfacherröhre (PMT), Photodiode, Phototransistoreinrichtung oder ähnliches, um die Proben zu lesen. Ein repräsentatives Beispiel für solche Instrumente ist die gut bekannte TDx®-Analysiervorrrichtung, die hergestellt und vertrieben wird von Abbott Laboratories of North Chicago, Illinois. Die Kopplung und Verwendung der ersten bevorzugten Ausführungsform mit der TDx®-Analysiervorrichtung soll nun beschrieben werden, wobei darauf hingewiesen sei, daß die TDx®- Analysiervorrichtung lediglich zu Veranschaulichungszwecken verwendet ist und daß die erste bevorzugte Ausführungsform auch vorteilhaft in Verbindung mit anderen automatisierten Prüfinstrumenten verwendet werden kann, die die allgemein oben identifizierten Merkmale aufweisen, also auch in Verbindung mit nicht automatisierten, unabhängigen oder alleinstehenden optischen Meßgeräten verwendet werden kann.
Allgemein ist der herkömmliche "Beschickungs"-Karussellwagen, der normalerweise mit der TDx®-Analysiervorrichtung verwendet wird, für die Verwendung mit einem bevorzugten Elektrolytmeßgerät geeignet, indem verschiedene unbedeutende Abwandlungen vorgenommen werden, die im folgenden im einzelnen beschrieben werden, um die Komponenten des bevorzugten Elektrolytmeßgerätes aufzunehmen. Jedoch ist keine mechanische oder elektronische Abänderung des Instruments selbst erforderlich. Somit sorgt das bevorzugte Gerät für einen erhöhten oder erweiterten Bereich von Elektrolyttests, der früher bei dem existierenden Instrument nicht möglich war, und zwar bei minimalem Kostenaufwand und Unbequemlichkeit.
Gemäß den Fig. 16-18 umfaßt der herkömmliche Beschickungs-Karussellwagen 125 einen oberen Karussellwagenabschnitt 128, der einundzwanzig Positionen enthält, von denen zwanzig dafür ausgelegt oder ausgebildet sind, Probenbehälter zu haltern und umfaßt einen unteren Karussellwagenabschnitt 130, der damit verbunden ist, und einen zentralen, spindelaufnehmenden Schacht oder Kanal 131 enthält, um den Karussellwagen 125 in dem Instrument zu montieren. Um die erste bevorzugte Ausführungsform des Elektrolytmeßgerätes aufzunehmen, ist der obere Karussellwagen 128 abgewandelt, um einen Adapter aufnehmenden Schacht oder Kanal 136 in der einundzwanzigsten Position in Lage zu bringen. Der Schacht oder Kanal 136 umfaßt eine Öffnung 137, die in der oberen Fläche des oberen Karussellwagenabschnitts 128 ausgebildet ist und eine Kammer 138, die an drei Seiten und dem Boden eingeschlossen ist. Die Kammer 138 besitzt eine offene Seite 139, die einen Zugang zum Zentrum des oberen Karussellwagenabschnitts 128 ermöglicht. Vier kleine, einen Sockel oder Fuß aufnehmende Öffnungen 140a-d, die entsprechend den Positionen der leitenden Stifte 14a-d der ionenselektiven Elektrode positioniert sind, sind in der Bodenfläche der Kammer 138 ausgebildet. Eine zylinderförmige Nabe 141a-d erstreckt sich von der Bodenfläche der Kammer 138 unter jede Öffnung 140a-d. Der Boden jeder Nabe besitzt in bevorzugter Weise eine kleine Drainageöffnung, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist.
In dem oberen Karussellwagenabschnitt 128 ist in einem erhabenen oder angehobenen Abschnitt 144 der oberen Fläche eine keilförmig gestaltete, mit Ausbuchtungen versehene Fläche oder Bereich 143 ausgebildet, wobei sich diese obere Fläche von der Öffnung aus nach innen zum Zentrum des Karussellwagens 125 erstreckt. Der mit Ausbuchtungen versehene Bereich 143 ist so geformt, daß die innere Wand 145, die mit dem angehobenen oder erhabenen Abschnitt ausgebildet ist, eine bogenförmige Gestalt hat und die zwei Seitenwände 146 und 147 allgemein divergierende Abmaße besitzen. Auch sind in der oberen Fläche des oberen Karussellwagenabschnitts Montageöffnungen 126a-c ausgeformt, deren Funktion im einzelnen im folgenden beschrieben werden soll.
Eine elektrisch leitende Fassungsvorrichtung 150, in bevorzugter Weise in Form einer flexiblen gedruckten Verdrahtungs-Leiterplatte, besitzt vier elektrisch leitende Fassungen oder Buchsen 142a-d, die in Positionen angeordnet sind, welche den Öffnungen 140a-d in der Bodenfläche der Kammer 138 entsprechen. Die Fassungsvorrichtung 150 ist im Boden der Kammer 138 montiert, wobei die Buchsen oder Fassungen 142a-d in den entsprechenden Öffnungen 140a-d positioniert sind und durch die entsprechenden Fassungen 141a-d gehaltert sind. Jede Fassung ist in bevorzugter Weise am Boden offen, um eine Flüssigkeitsdrainage durch die Öffnungen 140a-d und aus dem Karussellwagen 125 heraus zu erlauben. In bevorzugter Weise verhindern die Fassungen oder Buchsen 141a-d jeglichen elektrisch leitenden Abschnitt der Buchsen oder Fassungen 142a-d, sich nach außen vom Boden der Kammer 138 zu erstrecken. Gedruckte Leiter 142f-142i auf der flexiblen Buchse oder Buchsenplatte 150 verbinden elektrisch die Anschlüsse oder Buchsen 142a-d jeweils mit einem abgeschirmten vieladrigen Stecker 151. Der Stecker 151 erstreckt sich durch die offene Seite 139 der Kammer 138 in das Zentrum des oberen Karussellwagenabschnitts 128 und ist mit der Wandlerschaltungsanordnung 65, die oben beschrieben wurde, verbunden, die in der oben beschriebenen bevorzugten Weise in dem Karussellwagen 125 montiert ist.
Eine Adaptereinrichtung 152, welche eine im wesentlichen keilförmige Gestalt hat und so bemessen ist, entsprechend den Abmaßen der Öffnung 137 und des mit Ausbuchtungen versehenen Bereiches 143 in der oberen Fläche des oberen Karussellwagenabschnitts 128, ist in der Öffnung 137 der Kammer 138 gehaltert. Die Adaptereinrichtung 152 besitzt einen inneren bogenförmigen Rand oder Kante 153, der der bogenförmigen Wand 145 entspricht und gegen diese anstößt, welche durch den mit Ausbuchtungen versehenen Bereich 143 gebildet ist, wenn die Adaptereinrichtung 152 an dem Karussellwagen 125 montiert ist. Ferner besitzt die Adaptereinrichtung 152 divergierende seitliche Kanten oder Ränder 154 und 155, die bündig mit den Seitenwänden 146 und 147 abschließen, welche an den mit Ausbuchtungen versehenen Bereich 143 angrenzen, und besitzt eine allgemein bogenförmig verlaufende vertikale Festhaltewand 156, die sich von der Bodenfläche der Adaptervorrichtung 152 nahe dem Außenumfang desselben nach unten erstreckt und an die Innenseitenfläche der Außenwand 157 der Kammer 138 anstößt, so daß dann, wenn die Adaptervorrichtung 152 in der Öffnung 137 und der Kammer 138 montiert ist, er sicher gegen eine seitliche und radiale Bewegung festgehalten ist. Darüber hinaus enthält die Adaptereinrichtung 152 in bevorzugter Weise kegelförmige oder konisch verlaufende Stifte 135a-c, die entsprechend der Position der Montageöffnungen 126a-c in dem oberen Karussellwagenabschnitt 128 positioniert sind. Die kegelförmigen Stifte besitzen in bevorzugter Weise einen maximalen Durchmesser, der geringfügig größer ist als der Durchmesser der Öffnungen 126a-c, so daß dann, wenn die Adaptereinrichtung 152 in der Kammer 138 montiert wird, die Stifte 135a-c und die Öffnungen 126a-c in einem sicheren Reibsitz zusammenpassen, um die Adaptereinrichtung 152 in Lage zu halten. In bevorzugter Weise wird ein dauerhafter Leim oder ein anderes Klebemittel auf die Stifte 135-c aufgebracht, so daß die Adaptereinrichtung 152 dauerhaft an dem Karussellwagen 125 montiert ist.
Eine Öffnung 158 mit einer Gestalt und mit Abmaßen entsprechend den Gestalten und Abmaßen der ionenselektiven Elektrode 10 und der Elektrodenkopplungseinrichtung 32, die oben im einzelnen beschrieben wurden, ist in der Adaptereinrichtung 152 ausgebildet, um die Sensoreinheit 60 aufzunehmen und zu halten, die aus der Sensortassenvorrichtung 30 und der ionenselektiven Elektrode 10 besteht. Eine mit Ausbuchtungen versehene Festplatte 159 mit einer Gestalt, welche der Gestalt der Festplatte 54 der Sensortassenvorrichtung 30 entspricht, ist um die Öffnung 158 in der oberen Fläche der Adaptereinrichtung 152 ausgebildet, um die Sensoreinheit 60 zu haltern, wenn sie in der Adaptereinrichtung 152 montiert wird. Eine Schlüsseleinrichtung ist in bevorzugter Weise in der Adaptereinrichtung vorgesehen, und zwar in Form ungewöhnlich gestalteter und positionierter Nuten 160, die als ein Teil der Öffnung 158 ausgeformt sind und die so ausgelegt sind, um entsprechend gestaltete Vorsprünge 160a an der Kopplungseinrichtung 32 der Sensortassenvorrichtung 30 aufzunehmen. Die Schlüsseleinrichtung wird in bevorzugter Weise dazu verwendet, um die Sensoreinheit 60 in der Adaptereinrichtung 152 auszurichten, und zwar mit der richtigen Orientierung, und um eine ausgewählte Adaptereinrichtung 152 und Sensoreinheiten 60 einander zuzuordnen, um dadurch die Identifizierung und Verwendung der richtigen Sensoreinheit 60 für die gewünschten Elektrolytmessungen zu vereinfachen. Alternativ können zusätzliche Vorsprünge und Nuten oder eine oder mehrere andere entsprechende Schlüsselkonstruktionen zu diesem Zweck vorgesehen werden.
Ein mit Ausbuchtungen versehener Bereich 161 ist ebenfalls in der oberen Fläche der Adaptereinrichtung 152 ausgeformt, der in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden kann, um eine kodierte Aufschrift 162 aufzunehmen und in Lage zu bringen. Die Aufschrift 162 kann durch ein herkömmliches optisches Lesegerät gelesen werden, wie beispielsweise durch einen Strichkodeleser und kann dazu verwendet werden, die bestimmte Elektrolytmessung oder -messungen zu identifizieren, für die die Sensoreinheit 60, die in der Adaptereinrichtung 152 montiert ist, ausgelegt und konstruiert ist. Es können auch weitere Informationen von Interesse enthalten sein.
Wenn die Sensoreinheit 60 in der Adaptereinrichtung 152 montiert ist, erstrecken sich die elektrisch leitenden Stifte 14-d der ionenselektiven Elektrode 10 nach unten durch den offenen Boden der Adaptereinrichtung 152. Wenn die Adaptereinrichtung 152 in der Öffnung 137 und der Kammer 138 des Karussellwagens 125 montiert ist, so sind diese Stifte 14a-d mit den entsprechenden Fassungen 142a-d ausgerichtet und passen mit diesen zusammen, welche in den Öffnungen 140a-d im Boden der Kammer 138 montiert sind. Eine elektrische Verbindung zwischen den Stiften 14a-d und der bevorzugten Wandlerschaltungsanordnung 65, die oben im einzelnen beschrieben wurde, wird dadurch über den flexiblen gedruckten Stecker 150 und den abgeschirmten Stecker 151 erhalten.
Die bevorzugte Wandlerschaltungsanordnung 65 ist auf einer allgemein kreisförmigen gedruckten Leiterplatte oder Schaltungsplatte 165 montiert, die in bevorzugter Weise horizontal zwischen dem oberen Karussellwagenabschnitt 128 und dem unteren Karussellwagenabschnitt 130 im Zentrum des Karussellwagens 125 montiert ist. Die gedruckte Leiterplatte oder Schaltungsplatte 165 ist in bevorzugter Weise mit Ankern verbunden, die einstückig mit der Innenfläche der kreisförmigen Wand 166 ausgebildet sind, die einen Abschnitt des oberen Karussellwagenabschnitts 128 bilden, und zwar mit Hilfe von Schrauben oder anderen geeigneten Befestigungsmitteln, bevor der obere und der untere Karussellwagenabschnitt 128 und 130 verbunden werden. In bevorzugter Weise besitzt die gedruckte Leiterplatte oder Schaltungsplatte 165 einen fächerförmig gestalteten Abschnitt 167, der sich nach außen erstreckt, und zwar zu einer Stelle nahe der Bodenfläche der Kammer 138 des den Adapter aufnehmenden Kanals oder Schachtes 136. Dieser Abschnitt enthält in bevorzugter Weise ein Paar von gedruckten, elektrisch leitenden Kontaktflächen (nicht gezeigt), die mit den positiven und negativen Anschlüssen der Batterie 120 verbunden sind, die oben beschrieben wurde, um Ladestrom vom Ladungsabschnitt 132 zur Batterie 120 zu leiten. Zusätzlich besitzt die gedruckte Leiterplatte 165 in bevorzugter Weise einen kleinen Abschnitt 168, der sich nach außen erstreckt, und zwar zwischen dem oberen und unteren Karussellwagenabschnitt 128 und 130 auf der Seite des Karussellwagens, direkt gegenüber dem den Adapter aufnehmenden Schacht oder Kanal 136, um die optische Ausgabeeinrichtung 70 zu montieren. Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform ist die LED, welche die optische Ausgabeeinrichtung 70 aufweist, auf einem isolierenden Abstandshalter 170 montiert, der seinerseits auf der gedruckten Leiterplatte 165 montiert ist. Der Abstandshalter 170 ist in bevorzugter Weise so bemessen, daß die LED mit dem optischen sensitiven Abschnitt des optischen Lesegerätes des automatisierten Instruments ausgerichtet wird. Im Falle des als Beispiel gewählten TDx®-Analysierers, ist der Abstandhalter 170 so bemessen, um die LED direkt mit der Fläche der Photovervielfacherröhre (PMT) des Lesegerätes auszurichten. Auf ähnliche Weise ist die LED 116, welche den Ausgang der Synchronisationsschaltungsanordnung 105 umfaßt, in bevorzugter Weise auf der Leiterplatte 165 ausgerichtet mit dem optischen Detektionsgerät montiert und wird dazu verwendet, den Betrieb des Detektionsgerätes und der Wandlerschaltungsanordnung zu synchronisieren. Im Falle des TDx®- Analysiergerätes ist die LED 116 beispielsweise in bevorzugter Weise mit dem optischen Infrarot-Detektor ausgerichtet, der dazu verwendet wird, das Vorhandensein von Cuvetten in dem Karussellwagen 125 zu detektieren.
Es ist wünschenswert, die Forderung nach einem Zerlegen des Karussellwagens 125 minimal zu halten, um die Batterie 120 der Stromversorgungseinrichtung 68 zu ersetzen, die auf der gedruckten Leiterplatte 165 montiert ist. Ein Ladeabschnitt 162 wird daher vorteilhafterweise vorgesehen, um die Batterie 120 zwischen den Anwendungen wieder aufzuladen. Der Ladungsabschnitt 132 umfaßt in bevorzugter Weise eine Gehäuse 172 mit einem einen Karussellwagen aufnehmenden Schacht oder Kanal 174 und einer angelenkten Sensorabdeckung 175. Der den Karussellwagen aufnehmende Schacht oder Kanal 174 enthält eine erste vertikale zylindrische Wand 176 mit einem Innendurchmesser, welcher dem Außendurchmesser des unteren Karussellwagenabschnitts 130 entspricht, und eine zweite vertikale zylindrische Wand 177, die konzentrisch zur ersten Wand 176 ist und auf einer größeren Höhe liegt und die einen Innendurchmesser hat, welcher dem Außendurchmesser des oberen Karussellwagenabschnitts 128 entspricht. Die erste und die zweite zylindrische Wand 176 und 177 sind mit einer kegelstumpfförmigen Wand 178 verbunden. Darüber hinaus erstreckt sich eine zylindrische Montagespindel 179 in vertikaler Richtung von dem Boden des den Karussellwagen aufnehmenden Schachtes oder Kanals 174, und zwar konzentrisch zu der ersten und zweiten vertikalen Wand 176 und 177. Die Montagespindel 179 besitzt einen Außendurchmesser, welcher dem Innendurchmesser des die Spindel aufnehmenden Schachtes 131 des unteren Karussellwagenabschnitts 130 entspricht, und welche den Karussellwagen 125 in dem den Karussellwagen aufnehmenden Kanal 174 haltert.
In einem Abschnitt der Verbindungswand 178 nahe der Sensorabdeckung 175 ist eine angehobene Plattform 180 ausgeformt. Ein Paar von parallelen vertikalen Festhaltewänden (nicht gezeigt) sind oben auf der Plattform 175 ausgebildet, wobei der Abstand zwischen den Festhaltewänden der Weite oder Breite der Kammer 138 des oberen Karussellwagenabschnitts 128 entspricht. Die Plattform 180 und die Festhaltewände bilden zusammen eine Einrichtung, welche den den Adapter aufnehmenden Schacht oder Kanal 136 des Karussellwagens 125 haltert und ausrichtet, wenn der Karussellwagen 125 in dem Ladeabschnitt 132 montiert wird.
Ein Paar von elektrisch leitenden Federkontakten 181 sind oben auf der ersten zylindrischen Wand 176 montiert, und zwar nahe bei und an gegenüberliegenden Ecken der Plattform 180. Diese Kontakte 181 umfassen in bevorzugter Weise die Ausgangselektroden einer herkömmlichen Ladeschaltung 182, die in dem Ladeabschnitt 132 montiert ist. Wenn der Karussellwagen 125 in dem Ladeabschnitt 132 montiert ist, kontaktieren die ebenen Kontaktflächen auf der Unterseite der gedruckten Leiterplatte 165 nahe des den Adapter aufnehmenden Schachtes 136 des Karussellwagens 125 diese Elektroden 181 und leiten Ladestrom von der Ladeschaltung 182 zur Batterie 120. Zusätzlich kann ein Magnet (nicht gezeigt) in dem Ladeabschnitt 132, ausgerichtet mit einem normalerweise geschlossenen Zungenschalter 127 der Stromversorgungsquelle 68 montiert sein, um den Schalter 127 automatisch zu öffnen und um die Versorgungsspannung von der Wandlerschaltungsanordnung 65 zu entfernen, wenn der Karussellwagen 125 in den Ladungsabschnitt 132 eingesetzt bzw. montiert wird.
Wenn die Sensoreinheit 60 nicht in Betrieb ist, ist es wünschenswert, daß die ionenselektiven Membrane, welche den Detektions-Lageplätzen 12a-c der ionenselektiven Elektrode 10 zugeordnet sind, gegen eine Verschmutzung und Verdampfung geschützt werden. Es ist daher wünschenswert, eine ausreichende Menge einer herkömmlichen Pufferlösung in der Sensortassenvorrichtung 30 zu halten, um die Membranen zu bedecken. Die angelenkte Sensorabdeckung 175 kann in geeigneter Weise nach unten gedreht werden, um die Sensortassenvorrichtung 30 zu bedecken und um eine Verschmutzung der Membranen oder ein Verdampfen der Pufferlösung zu verhindern, wenn der Karussellwagen 125 in den Ladeabschnitt oder Ladepack 132 eingesetzt bzw. montiert wird.
Es soll nun die Betriebsweise der ersten bevorzugten Ausführungsform des Elektrolytmeßgerätes beschrieben werden. Im allgemeinen wird ein kleines Volumen einer zu messenden Probe, die aus Gesamtblut, einem Serum oder Plasma bestehen kann, in den Flüssigkeitsbehälter 52 der Sensortasseneinrichtung 30 eingeführt. Die Probe fließt nach unten durch die Bodenöffnung 55 des Behälters 52 und gelangt in den flüssigkeitsdichten Kanal, der durch die elliptische Dichtung 56 der Behältereinrichtung 33 gebildet ist, und zwar mit der ersten Fläche 13 der ionenselektiven Elektrode 10. Die Probe fließt über jede der Detektionsstellen 12a-c und auch über die Bezugselektrode 16. Ein Übermaß der Probe betritt den Flüssigkeitsbehälter 53 durch die Bodenöffnung 55a desselben. Um eine exakte Ablesung der Konzentration der ausgewählten Elektrolyte zu erhalten, muß ein ausreichendes Volumen der Probe eingeleitet werden, um vollständig jede der Ionendetektionsstellen 12a-c und auch die Bezugselektrode 16 zu bedecken. Darüber hinaus wird für jede zu messende Probe ein ausreichendes Volumen bzw. Menge eingeleitet, um alte Pufferlösung, Eichlösung oder die Probe aus dem Kanal, der durch die Dichtung 56 geformt ist, auszuspülen. Außer diesen Einschränkungen ist das tatsächliche Volumen der Probe, welches in die Sensortassenvorrichtung 30 eingeleitet wird, nicht kritisch, da die ionenselektive Elektrode 10 inhärent Spannungspotentiale an den leitenden Stiften 14b-d erzeugt, die mit den entsprechenden Detektionsstellen 12a-c verbunden sind, die unabhängig vom Probenvolumen sind. Es sei darauf hingewiesen, daß die spezifische Sensortassenvorrichtung 30, wie sie beschrieben wurde, für die Verwendung bei bestehenden Prüfgeräten des an früherer Stelle beschriebenen Typs vorteilhaft ist. Andere Mittel, um Proben in Flüssigkontakt mit den Detektionsstellen und der Bezugselektrode zu bringen, können ebenfalls angewandt werden, was von dem gewünschten Anwendungsfall des Elektrolytmeßgerätes abhängig ist.
Um eine genaue und stabile Messung zu erhalten, wird bevorzugt, daß die Probe die Möglichkeit erhält, in Berührung mit den Detektionsstellen 12-c und der Bezugselektrode 16 für eine minimale Zeitdauer von ca. 15 Sekunden zu bleiben. Während dieser Zeit werden Ionen der Elektrolyte, die für eine Messung in der Probe ausgewählt wurden, an die spezifischen ionenselektiven Membrane angezogen, die eine Affinität für diese Elektrolyten haben, wodurch dann Spannungsdifferentiale an den entsprechenden leitenden Stiften 14-d relativ zur Bezugsspannung am Stift 14a verursacht werden oder hervorgerufen werden, und zwar aufgrund der Ansammlung von ionischen Ladungen an den Membranen. Die Eingangspuffereinrichtung 72 der Wandlerschaltungsanordnung 65 sieht eine hohe Isolationsimpedanz zwischen den leitenden Stiften und der Wandlerschaltungsanordnung vor, um einen Stromfluß durch die ionenselektiven Membranen der Detektionsstellen zu verhindern. Die Offset-Einstelleinrichtung 74 stellt ein Mittel zur Verfügung, um das Ansprechverhalten der Wandlerschaltungsanordnung 65 einzustellen, um eine Anpassung an die ionenselektiven Elektroden 10 zu erreichen, die einen Bereich von Ausgangssignalpegeln haben, während sie ein lineares Ansprechverhalten zeigen. Die veränderbaren Widerstände 74-c jedes Kanals der Offset-Einstelleinrichtung 74 werden in bevorzugter Weise so eingestellt, daß das Ansprechverhalten der Wandlerschaltungsanordnung 65 über den erwarteten Signalpegelbereich der ionenselektiven Elektrode 10 für jeden Kanal linear bleibt. Wenn alternativ der Bereich der Signalpegel einer ausgewählten ionenselektiven Elektrode 10 bekannt ist, können die variablen Widerstände 74-c der Offset-Einstelleinrichtung 74 durch feste Widerstandswerte ersetzt werden.
Die Probenrate-Zähleinrichtung 78 zählt aufeinanderfolgend durch vier Ausgangszustandskombinationen von "00" bis "11", und zwar synchron und fortlaufend in der Rate oder Folge von ca. einer Kombinationsprobe pro Sekunde. Die Nenn-Zeitperiode jedes Zustands ist somit bekannt und definiert in vorteilhafter Weise eine optische Integrationsperiode, während welcher das optische Detektionsgerät die optischen Signale integriert, welche durch die optische Ausgabeeinrichtung 70 für jeden ausgewählten Elektrodenstift erzeugt wurden. Bei dem TC®-Analysiergerät arbeitet beispielsweise die PMT inhärent dergestalt, um die detektierten optischen Signale so lange zu integrieren, bis am Ende der Integrationsperiode eine Entladung erfolgt. Bei anderen optischen Detektorvorrichtungen, wie beispielsweise Photodioden und Phototransistoren, können Integrier- Kondensatoren in einer Weise benutzt werden, wie sie dem Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet gut bekannt sind, um die Signale zu integrieren, die durch den Detektor während jeder Integrationsperiode erzeugt werden.
Jedesmal, wenn der Zählerausgang gleich ist "00", d. h. während des Zustands 1, wird ein Synchronisationszustand festgelegt. Während des Synchronisationszustands treibt die Vergleichsstufe 110 die LED 116 auf einen festen Wert oder Pegel, so daß diese veranlaßt wird, zu leuchten. Das Leuchten der LED 116 wird von dem optischen Infrarot-Detektor des TD®- Geräts detektiert, welches oben beschrieben wurde, wodurch ein Synchronisationssignal vorgesehen wird, um das TDx® mit dem Betrieb der Wandlerschaltungsanordnung 65 zu synchronisieren.
Während des Zustandes 1 legt auch die analoge Schaltervorrichtung 76 die Bezugsgleichspannung von 0,92 Volt und von 1,02 Volt an den invertierenden Anschluß der Integriereinrichtung 82 parallel an. Die Ausgangsspannung der Integriereinrichtung 82 fällt somit sägezahnförmig in einer vorbestimmten Rate ab und triggert die Impulse erzeugende Schaltungsanordnung 84, wenn die Ausgangsspannung nahezu gleich wird einem Drittel der Versorgungsspannung. Die Impulse erzeugende Schaltungsanordnung 84 erzeugt einen rechteckförmigen Impuls mit einer Dauer von ca. 50 Mikrosekunden. Die Größe oder Höhe des Impulses relativ zu Masse oder Erde ist nahezu durch die optische Treiberschaltungsanordnung 85 verdoppelt und wird an die Ausgangsanschlüsse 97 und 98 angelegt, um die LED 70 zu treiben, die dann mit einem vorbestimmten Intensitätswert leuchtet und dadurch ein optisches Signal erzeugt, welches von dem PMT des TDx®-Analysiergerät detektierbar ist. Da die gleiche feste Bezugsspannung auch der Integriereinrichtung 82 während der Integrationsperiode gemäß jedem Zustand 1 zugeführt wird, integriert die PMT die gleiche feste Zahl von optischen Impulsen während dieser Periode, jedesmal bei Auftreten. Die gesamte integrierte Intensität der optischen Impulse, die während der Integrationsperiode gemäß dem Zustand 1 auftreten, wird in vorteilhafter Weise als eine Verstärkungs-Bezugsgröße für die PMT verwendet, und zwar für die drei nachfolgenden Integrationsperioden, d. h. die Zustände 2-4.
Wenn jeder leitende Stift der ionenselektiven Elektrode 10, die an einen Eingang der analogen Schaltervorrichtung 76 angeschlossen ist, aufeinanderfolgend durch die Probenrate/Zähleinrichtung 78 ausgewählt wird, werden die Spannungsdifferentiale an diesen durch die Integriereinrichtung 82 integriert. Die Integriereinrichtung 82 zusammen mit der Impulse erzeugenden Schaltungsanordnung 84 arbeitet als eine Spannungs-zu-Tastverhältnis- Wandlereinrichtung. Jeder von der Impulse erzeugenden Schaltung 84 erzeugte Impulse wird durch den PNP-Transistor 94 invertiert, der die Diode 96a rückwärts vorspannt, und bewirkt, daß eine Diode 96b leitend wird, so daß Strom von dem invertierenden Anschluß der Integriereinrichtung 82 gezogen wird und bewirkt wird, daß die Ausgangsspannung derselben rampenförmig oder sägezahnförmig ansteigt. Wenn der Impuls endet, fällt die Ausgangsgröße der Integriereinrichtung 82 erneut rampenförmig oder sägezahnförmig mit einer Rate oder Geschwindigkeit ab, welche durch die Größe der Spannung an dessen invertierendem Anschluß bestimmt ist, bis die Impulse erzeugende Schaltungsanordnung 84 erneut getriggert wird. Die Zeit zwischen optischen Ausgangsimpulsen und somit dem Tastverhältnis des optischen Signals und der Zahl der optischen Impulse, die während einer Integrationsperiode auftreten, hängt linear von der Größe des Spannungsdifferentials an den Eingangsanschlüssen der Integriereinrichtung 82 ab. Somit ist die gesamte integrierte Intensität der optischen Ausgangsimpulse, die während einer Integrationsperiode auftreten, linear auf die Konzentration des ausgewählten Elektrolyten bezogen und zeigt diesen an, und zwar entsprechend dem ausgewählten Elektrodenstift. Es sei darauf hingewiesen, daß, obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Tastverhältnis des optischen Signals als Parameter gewählt wurde, welcher die Konzentration des ausgewählten Elektrolyten wiedergibt, andere Parameter, wie beispielsweise die Frequenz, die Impulsbreite oder die Größe des optischen Signals, ebenfalls durch die Wandlerschaltungsanordnung moduliert werden können und dazu verwendet werden können, um die Elektrolytkonzentration wiederzugeben.
Die Konzentration des ausgewählten Elektrolyten kann aus der gesamten integrierten Intensität der optischen Impulse durch herkömmliche lineare Interpolationstechniken bestimmt werden, und zwar unter Verwendung eines herkömmlichen Zweipunkt-Eichprozesses. Hauptsächlich wird vor dem Messen einer unbekannten Probe eine erste Eichprobe mit bekannten relativ niedrigen Konzentrationen von den interessierenden Elektrolyten gemessen und es wird die integrierte Intensität des resultierenden optischen Signals bestimmt. Als nächstes wird eine zweite Eichprobe mit bekannten, relativ hohen Konzentrationen der interessierenden Elektrolyte gemessen und es wird die integrierte Intensität des optischen Signals bestimmt. Da das Ansprechverhalten der Wandlerschaltungsanordnung 65 linear ist, kann die integrierte Intensität für das optische Signal, die für die tatsächliche oder aktuelle Probe gemessen wurde, linear interpoliert werden, um die Konzentration der Elektrolyte in der Probe aus den integrierten Intensitäten und den bekannten Konzentrationen, welche den Eich-Proben entsprechen, bestimmt werden.
Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform, die ebenfalls in vorteilhafter Weise für die Verwendung mit dem TDx®-Gerät und ähnlichen Analysiergeräten geeignet ist, wird die Wandlerschaltungsanordnung 65 der Fig. 15 und 15a ersetzt durch eine alternative Wandlerschaltungsanordnung 65a, die in den Fig. 19 und 19a veranschaulicht ist. Auch wird, wie dies in den Fig. 16b, 16c, 17a und 18a veranschaulicht ist, die elektrisch leitende Fassungseinrichtung 150 der ersten Ausführungsform ersetzt durch eine T-gestaltete steife gedruckte Verdrahtungsplatine oder Leiterplatte 150a mit elektrisch leitenden Buchsen 142j-m, die über gedruckte Leiter 142n-q mit steifen elektrisch leitenden Verbindungsstiften 151-d verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform sitzt die Leiterplatte 150a am Boden der Kammer 138, wobei die Buchsen 142j-m in Öffnungen 140-d gelegen sind. Die Stifte 151a-d erstrecken sich nach unten durch Öffnungen 139 der Kammer 138 in den oberen Karussellwagen 128 und sind durch herkömmliche Mittel mit Punkten der Wandlerschaltung 65a verbunden, die auf einer gedruckten Schaltungsplatine oder Leiterplatte 165 montiert ist. Darüber hinaus ist bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform die LED 70a, welche die optische Ausgabeeinrichtung bildet, an einem isolierenden Abstandshalter 170a montiert, der seinerseits an der gedruckten Schaltungsplatine oder -platte 165 montiert ist, so daß sich die LED 70a in bevorzugter Weise durch eine Öffnung in der oberen Fläche 128 des Karussellwagens 125 nahe der elften Probenöffnung erstreckt. In dieser Lage ist die LED 70a optimal mit dem Photodetektor des optischen Standardkodelesers des TDx®-Analysiergerätes gekoppelt. In anderen Hinsichten betreffend die Anpassung des TDx®-Karussellwagen, der Adaptereinrichtung 152 und der Sensoreinheit 60 sind die erste und die zweite bevorzugte Ausführungsform im wesentlichen identisch.
Im Gegensatz zu der Wandlerschaltungsanordnung 65, wandelt die Wandlerschaltungsanordnung 65a das Spannungsdifferential, welches zwischen den Stiften 14-d jeder ionenselektiven Elektrode und der Bezugsspannung am Stift 14a erzeugt wird, in ein digital kodiertes optisches Signal um, welches einen Wert hat, der die Konzentration des von der Elektrode detektierten Elektrolyten anzeigt. Das optische Signal ist dabei geeignet für das Lesen durch den bestehenden, herkömmlichen optischen Strichkodeleser des TDx®-Analysiergerätes oder einem ähnlichen Instrument und dessen Wert kann unter Verwendung herkömmlicher linearer Interpolationstechniken verarbeitet werden, wie dies in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, um die exakte Konzentration jedes Elektrolyten zu bestimmen.
Die Wandlerschaltungsanordnung 65a enthält eine Eingangspuffereinrichtung 72, eine Offset-Einstelleinrichtung 74, eine analoge Schaltereinrichtung 76, eine Integriereinrichtung 82 und eine Impulse erzeugende Schaltungsanordnung 84, die der mit ähnlichen Bezugszeichen versehenen Elementen der Wandlerschaltungsanordnung 65 entsprechen. Jedoch enthält bei der Wandlerschaltungsanordnung 65a die Offset-Einstelleinrichtung 1M Ohm Potentiometer anstelle der 200K Ohm Potentiometer, die bei der Wandlerschaltungsanordnung 65 verwendet werden. Darüber hinaus ist die Bezugsspannung von 1,02 V, die dem ersten Eingangsanschluß B der analogen Schaltereinrichtung 76 in der Wandlerschaltungsanordnung 64 zugeführt wird, ersetzt durch eine Strombezugsgröße, bestehend aus einer 1,235 Bezugsspannung in Reihe mit einem 294K Ohm Widerstand in der Wandlerschaltungsanordnung 65a. Auch verwendete die Integriereinrichtung 82 in der Wandlerschaltungsanordnung 65a einen 330 pF-Rückkopplungskondensator, einen 100K Ohm Eingangswiderstand und einen 47K Ohm Absenkwiderstand anstelle des 1000 pF-Rückkopplungskondensators, 48,7K Ohm Eingangswiderstandes und des 75K Ohm Absenkwiderstandes, die bei der Wandlerschaltungsanordnung 65 verwendet werden. Auch ist bei der Wandlerschaltungsanordnung 65a der Rücksetzanschluß LRST der Impulse erzeugenden Schaltung 84 so geschaltet, um ein COUNT-Signal zu empfangen, was im einzelnen im folgenden beschrieben werden soll, und zwar anstelle der Batteriespannung VBATT, wie in der Wandlerschaltungsanordnung 65. Auch die Schwellenwert THRESH- und Entlade- DISH-Anschlüsse der Impulse erzeugenden Schaltung 84 sind mit dem Verbindungspunkt zwischen dem 16,5K Ohm Widerstand und dem 1000 pF-Kondensator in der Wandlerschaltungsanordnung 65a verbunden, während in der Wandlerschaltungsanordnung 65 ein 75K Ohm Widerstand statt dessen verwendet ist. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß, obwohl die angegebenen Abwandlungen die zur Zeit bekannten besten Möglichkeiten darstellen, die Wandlerschaltungsanordnung 65a der zweiten bevorzugten Ausführungsform zu konstruieren, werden durch diese Abwandlungen die grundlegende Betriebsweise der Eingangspuffereinrichtung 72, der Offset- Einstelleinrichtung 74, der analogen Schaltereinrichtung 76, der Integriereinrichtung 82 oder der Impulse erzeugenden Schaltung 84, die oben beschrieben wurden, nicht wesentlich gegenüber der Wandlerschaltungsanordnung 65 der ersten bevorzugten Ausführungsform geändert.
Bei der Wandlerschaltungsanordnung 65a werden die Impulse, welche von der Impulse erzeugenden Schaltungsanordnung 84 ausgegeben werden, an einen Eingangsanschluß eines NAND-Gatters 79 eingegeben. Der andere Eingangsanschluß des NAND-Gatters 79 empfängt ein STOP-Signal von der bevorzugten Stromversorgungseinrichtung 68a der Wandlerschaltungsanordnung, die in Fig. 19a veranschaulicht ist und im folgenden im einzelnen beschrieben werden soll. Die Stromversorgungseinrichtung 68a erzeugt ein niedriges STOP-Signal, wenn die von der Batterie-Stromversorgungsquelle erzeugte Gleichspannung unter einen verbestimmten Wert abfällt. Das niedrige STOP-Signal klemmt die Ausgangsgröße des NAND-Gatters 79 auf einen spannungsmäßig hohen Wert, der die Diode 96a vorwärts vorspannt und verhindert, daß der Rückkopplungskondensator der Integriereinrichtung 82 entladen wird. Demzufolge wird die Integriereinrichtung 82 daran gehindert, die Impulse erzeugende Schaltungsanordnung 84 zu triggern und die Wandlerschaltungsanordnung 65a wird demzufolge hinsichtlich einer Erregung der optischen Ausgabeeinrichtung 70a außer Bereitschaft gesetzt, um Elektrolyt- Konzentrationsdaten zu dem TDx®-Analysegerät oder anderem Instrument zu übertragen. Dieser datenlose Zustand sorgt somit für eine "Niedrigbatterie"-Anzeige für das Instrument.
Die von der Impulse erzeugenden Schaltungsanordnung 84 erzeugten Ausgangsimpulse werden auch als Taktsignale zu einer Zähleinrichtung 99 eingegeben, die aus einem 12-Bit-Zähler 99a und aus zwei D-Flip-Flops 99b und 99c besteht, die als ein 2-Bit-Zähler konfiguriert sind. Der 12-Bit- Zähler 99a besteht in bevorzugter Weise aus einem 74HC4040-Zähler oder einem Äquivalent davon und die D-Flip-Flops bestehen in bevorzugter Weise aus 74HC4013-Flip-Flops oder Äquivalenten zu diesen. Die Zählereinrichtung 99 zählt die von der Impulse erzeugenden Schaltung 84 erzeugten Impulse während eines vorbestimmten Zeitintervalls und gibt ein digitales Signal ab, welches einen 14-Bit-Zählwert hat.
Der 14-Bit-Zählwert wird in paralleler Form einer 16-Bit-Datenwähleinrichtung 112 eingegeben, die aus zwei in Kaskade geschalteten 8-Bit-Datenwählvorrichtungen 112a und 112b besteht. Die Datenwähleinrichtungen 112a und 112b bestehen in bevorzugter Weise aus 74HC4512B-Datenwählvorrichtungen oder Äquivalenten von diesen. Die Datenwählvorrichtung 112a empfängt die sieben niedrigstwertigen Bits des Zählwertes an den Eingängen D0-D6, wobei das niedrigstwertige Bit dieser Gruppe von Bits dem Eingang D6 entspricht und das höchstwertige dieser Gruppe dem Eingang D0 entspricht. Der Eingang D7 der Datenwählvorrichtung 112a empfängt ein SYNC- oder Kanalanzeigebit. Die Datenwählvorrichtung 112b empfängt die sieben höchstwertigen Zählwertbits an den Eingängen D1-D7, wobei das höchstwertige Bit dieser Gruppe dem Eingang D1 und das niedrigstwertige Bit dieser Gruppe dem Eingang D7 entspricht. Der Eingang D0 ist mit der geregelten Batteriespannung Vdd verbunden, die durch die Stromversorgungsquelle 68a erzeugt wird und stellt ein Startbit dar.
Die Start-, Zähl- und SYNC-Bits, die an die Datenwählvorrichtungen 112a und 112b angelegt werden, werden durch die Kombination der Bits einzeln ausgewählt, welche den Wähleingängen A, B und C der Datenwählvorrichtungen 112a und 112b zugeführt wird. Das ausgewählte Bit wird auf den Ausgang SEL, dessen entsprechender Wählvorrichtung 112a oder 112b geschaltet. Wie nunmehr hervorgeht, enthält die Datenwähleinrichtung 112 Mittel, um den 14-Bit- Zählwert, der von der Zähleinrichtung 99 erzeugt worden ist, in ein Bit-serielles, digital kodiertes Signal umzusetzen.
Die Ausgänge SEL der Datenwählvorrichtungen 112a und 112b sind parallel mit einer optischen Ausgabeeinrichtung verbunden, die aus einem 300 Ohm Strombegrenzungswiderstand und Reihen-LED 70a besteht. Wenn das ausgewählte Start-, Zähl- oder SYNC-Bit hoch ist, wird die LED 70a erregt. Wenn das ausgewählte Start-, Zähl- oder SYNC-Bit niedrig ist, wird die LED 70a nicht erregt. Die optische Ausgabeeinrichtung spricht somit auf das Bit-serielle digital kodierte Signal an, welches von der Datenwähleinrichtung 112 erzeugt wurde, um ein entsprechendes digital kodiertes optisches Signal zu erzeugen, welches eine optische Anzeige der Konzentration eines vorgewählten Elektrolyten in einer im Test befindlichen Probe vorsieht. Da das optische Signal digital kodiert ist, ist es gut für das Lesen und Verarbeiten durch das vorhandene herkömmliche optische Kodelesegerät des TDx®-Analysiergerätes oder ähnlichen Instrumentes geeignet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht die LED 70a in bevorzugter Weise aus einer Infrarot-LED, wie einer OP 297-B oder einem Äquivalent hierzu. Eine Infrarot-LED wird deshalb bevorzugt, um die Kopplung mit dem Photodetektor des optischen Kodelesers des TDx®-Analysiergerätes maximal zu gestalten. Es sei darauf hingewiesen, daß unterschiedliche Typen von LED's sich als geeigneter herausstellen können in Verbindung mit verschiedenen anderen Instrumenten, die unterschiedliche optische Kodeleseeinrichtungen enthalten.
In der Wandlerschaltungsanordnung 65a wird eine Bit-Selektion und werden Zeitsteuersignale erzeugt, und zwar durch eine Zeitsteuereinrichtung, die in bevorzugter Weise aus einem 2,4576 MHz-Oszillator 114 und Zählern 115 und 117 besteht. Zusammen führen der Oszillator 114 und die Zähler 115 und 117 die gleiche Funktion aus wie die Zähleinrichtung 78 der ersten bevorzugten Ausführungsform, jedoch mit einer höheren Auflösung und höheren Genauigkeit. Der Oszillator 114 besteht in bevorzugter Weise aus einem HC18 gekapselten "AT"-Schnitt-Quarzoszillator und die Zähler 115 und 117 sind jeweils in bevorzugter Weise 74HC4060- und 74HC4020-Zähler. Die Zähler 115 und 117 teilen das 2,4576 MHz-Signal, welches von dem Oszillator 114 erzeugt wird, um Kanal-Selektionssignale Q13 und Q14, ein Datenwähl-Auswählsignal Q9, welches auch als CL16 bezeichnet wird, und Bit-Selektionssignale Q6, Q7 und Q8 am Ausgang des Zählers 117 vorzusehen. Ferner wird auch ein Zähler-Bereitschaftssignal COUNT erzeugt, welches das Ergebnis der logischen NAND-Funktion mit den Signalen Q11 und Q12 ist, die von dem Zähler 117 ausgegeben werden und dem SYNC-Bit, welches das Ergebnis der logischen NAND-Funktion der Kanalwählsignale Q13 und Q14 ist.
Die Kanalwählsignale Q13 und Q14 werden den S0 und S1 Kanalwähleingängen der analogen Schaltereinrichtung 76 eingegeben und wählen somit jeden der Kanäle 0-3 aufeinanderfolgend aus. Wie an früherer Stelle beschrieben worden ist, ist der Kanal 0 mit der Bezugsgleichspannung von 0,92 V verbunden, die von der Stromversorgungsquelle 68a erzeugt wird. Die Kanäle 1-3 sind mit den Ausgängen der Eingangspufferstufen 72 verbunden, die den Stiften 14-d der ionenselektiven Elektrodenvorrichtung 10 entsprechen, die Spannungen vorsehen, welche der Konzentration von vorgewählten Elektrolyten in der unter Test stehenden Probe entsprechen. Das Oszillator- Teilungsverhältnis, welches durch die Zähler 115 und 117 vorgesehen wird, wird so ausgewählt, um eine gewünschte Verweilzeit für jeden ausgewählten Kanal vorzusehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Teilungsverhältnis so gewählt, um eine Verweilzeit von ca. 0,853 Sekunden für jede Kanalwählkombination von Q13 und Q14 vorzusehen. Somit wird bei der bevorzugten Ausführungsform jeder Kanal 0-3 aufeinanderfolgend für eine Periode von 0,853 Sekunden ausgewählt.
Die Verweilzeit für jeden Kanal wird in bevorzugter Weise weiter geteilt in eine gewünschte Zählperiode und eine Zählübertragungsperiode. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Zählperiode so gewählt, daß sie drei Viertel der Verweilzeit oder 0,64 Sekunden beträgt und die Zählübertragungsperiode die verbleibende Verweilzeit belegt oder 0,213 Sekunden aufweist. Während der Zählperiode liegt das COUNT-Signal niedrig. In diesem Zustand setzt das COUNT-Signal die Impulse erzeugende Schaltungsanordnung 84 in Bereitschaft, um Ausgangsimpulse mit einem Tastverhältnis und einer Folge zu erzeugen, die auf die Spannung an dem Kanal bezogen ist, der durch die Signale Q13 und Q14 ausgewählt wurde, und setzt die Impulszähleinrichtung 99 in Bereitschaft, um die Impulse zu zählen, welche durch die Impulse erzeugende Schaltungsanordnung erzeugt worden ist und um den an früherer Stelle beschriebenen 14-Bit-Zählwert zu generieren. In diesem Zustand verhindert das COUNT-Signal, welches den Sperr-INH-Eingängen der Datenwähleinrichtungen 112a und 112b eingegeben wird, die Datenwähleinrichtung 112 daran, Bits an die optische Ausgabeeinrichtung auszugeben.
Wenn die Zählperiode zu Ende geht, nimmt das COUNT-Signal einen hohen Wert an und bleibt auf dem hohen Wert für den Rest der Verweilzeit, d. h. die Zählübertragungsperiode. In diesem Zustand setzt das COUNT-Signal die Impulse erzeugende Schaltungsanordnung 84 und die Impulszähleinrichtung 99 außer Bereitschaft hinsichtlich der Generierung und Zählung irgendwelcher weiterer Impulse. Dieses Signal setzt auch die Datenwählvorrichtungen 112a und 112b in Bereitschaft, um die Bit-Wählsignale Q6-Q8 zu empfangen und um das Datenwähler-Wählsignal CL16 von dem Zähler 117 zu empfangen, um die ausgewählten Start-, Zähl- und SYNC-Bits an die LED 70a auszugeben. Während dieser Zeitdauer zählt der Zähler 117 durch alle acht Bitwählkombinationen von Q6, Q8 viermal. Bei dem ersten und dem dritten Mal liegt das Datenwähler-Wählsignal CL16 niedrig und die Datenwählvorrichtung 112b ist ausgewählt. Bei dem zweiten und vierten Mal ist das Datenwähler-Wählsignal CL16 hoch und die Datenwählvorrichtung 112a ist ausgewählt. Es werden somit die Start-, Zähl- und SYNC-Bits für den ausgewählten Kanal aufeinanderfolgend an die LED 70a ausgegeben, und zwar zweimal während der Zählübertragungsperiode und auch in der Reihenfolge von Startbit, Zählbits von dem höchstwertigen zum niedrigstwertigen Wert und SYNC-Bit.
Die Datenübertragungsrate, die in bevorzugter Weise mit dem TDx®-Instrument verwendet wird, beträgt ca. 150 Baud. Der Fachmann erkennt jedoch hierbei, daß höhere oder niedrigere Raten oder Geschwindigkeiten bei Wunsch erhalten werden können, indem die Frequenz des Oszillators 114 und/oder das Teilungsverhältnis der Zähler 115 und 117 verändert.
Am Ende der Zählübertragungsperiode ändert sich die Kombination der Kanalwählsignale Q13 und Q14, um den nächsten nachfolgenden Kanal auszuwählen. Die vorangegangene Zähl- und Übertragungsoperation wird dann für den neu gewählten Kanal wiederholt. Am Ende der Zählübertragungsperiode, wenn Q13 und Q14 beide hoch liegen und der Kanal 3 gewählt ist, läuft der Zähler 117 über und wählt den Kanal 0. Auf diese Weise führt die Wandlerschaltungsanordnung 65a fortwährend Zyklen durch, wobei jeder Kanal aufeinanderfolgend gewählt wird, die auf die Spannung des ausgewählten Kanals bezogenen Impulse gezählt werden und ein Zählwert erzeugt wird, der auf die Konzentration des Elektrolyten in der Probe bezogen ist, welcher dem ausgewählten Kanal entspricht, wobei ferner der Zählwert in ein Bit-serielles digital kodiertes Signal umgesetzt wird und das Signal als digital kodierte optische Signale für die Detektion durch das optische Kodelesegerät eines Diagnoseinstruments übertragen wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform stellt das SYNC-Signal das Ergebnis der logischen NAND-Funktion der Kanalwählsignale Q13 und Q14 dar. Das SYNC-Signal wird durch das NAND-Gatter 105a erzeugt, welches die gleiche Funktion wie die Synchronisationsschaltung 105 der ersten bevorzugten Ausführungsform durchführt. Das SYNC-Signal wird auf einem hohen Wert gehalten, wenn die Kanäle 0-2 ausgewählt werden und geht auf einen niedrigen Wert, wenn der Kanal 3 ausgewählt wird, um eine Synchronisation oder ein Kanalanzeigesignal für die Verwendung durch ein TDx®-Analysiergerät oder ähnliches Instrument vorzusehen.
Zusätzlich zu den Unterschieden zwischen der Wandlerschaltungsanordnung 65 und der Wandlerschaltungsanordnung 65a, die nunmehr für den Fachmann aus der vorangehenden Beschreibung deutlich geworden sein dürften, unterscheidet sich die Betriebsweise der Wandlerschaltungsanordnung 65a auch von der Betriebsweise der Wandlerschaltungsanordnung 65, wenn der Bezugskanal O ausgewählt wird. Wenn bei der Wandlerschaltungsanordnung 65a der Bezugskanal O gewählt wird, wird der Bezugsstrom, der durch die Bezugsspannung von 1,235 V gebildet wird, zusammen mit dem Reihenwiderstand mit 294K Ohm, die an den Eingang des Kanals O-B der analogen Schaltervorrichtung 76 geschaltet sind, an den nicht intervertierenden Eingang der Integriereinrichtung 82 angeschaltet. Der Strombezugswert ist so ausgewählt, um zu bewirken, daß die Integriereinrichtung 82 und die Impulse erzeugende Schaltung 84 eine ausgewählte Zahl von Impulsen während der Zählperiode des Kanals O erzeugt, um einen Bezugszählwert zu generieren. Der Bezugszählwert wird mit den Zählwerten für die ionenselektiven Elektroden-Kanäle übertragen und ist in Korrelation zu den Elektrolytkonzentrationsdaten nützlich, die durch eine Wandlerschaltungsanordnung erzeugt worden sind, wobei die Elektrolytkonzentrationsdaten durch andere oder in Korrelation zu den Elektrolytkonzentrationsdaten erzeugt werden, die durch die gleiche Wandlerschaltungsanordnung zu verschiedenen Zeitpunkten erzeugt worden sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform erzeugt der ausgewählte Strombezugswert eine Bezugszählung von ca. 2500-3500.
Die Fig. 19a veranschaulicht die Einzelheiten der bevorzugten Stromversorgungsquelle 68a der Wandlerschaltungsanordnung 65a. Die Stromversorgungseinrichtung 68a enthält eine Batterie 120, eine Spannungsbezugsdiode 122 und einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 123 und 124, der Gleichspannungsbezugsgrößen von 1,235 V und 0,92 V erzeugt und die den mit ähnlichen Bezugszeichen versehenen Stromversorgungseinrichtungen 68, die in Fig. 15a gezeigt sind, entsprechen. Zusätzlich ist zwischen die Anschlüsse der Batterie 120 und die Spannungsbezugsdiode 122 eine Spannungsregeleinrichtung 121 geschaltet. Die Spannungsregeleinrichtung 121, die in bevorzugter Weise aus einer LP2951 oder einem äquivalenten Spannungsregler besteht, ist in bevorzugter Weise so ausgelegt, wie dies in Fig. 19a veranschaulicht ist, um eine geregelte Ausgangsspannung Vdd gemäß einer Gleichspannung von ca. 3,6 V zu erzeugen, die die Betriebsenergie für die elektrischen Komponenten der Wandlerschaltungsanordnung 65a vorsieht. Wenn die Batteriespannung einen Wert erreicht, bei welchem der Regler 121 nicht länger die geregelte Spannung Vdd auf dem gewünschten Gleichspannungswert von 3,6 V halten kann, nimmt das STOP-Signal, welches von dem Regler 121 ausgegeben wird, einen niedrigen Wert an, wodurch dann bewirkt wird, daß die Wandlerschaltungsanordnung 65a in den an früherer Stelle beschriebenen "datenlosen" Zustand eintritt und eine Anzeige vorsieht, daß die Batterie erneuert bzw. ersetzt werden muß.
Im Betrieb kann die zweite bevorzugte Ausführungsform dazu verwendet werden, um die Konzentration von vorgewählten Elektrolyten in unbekannten Proben zu bestimmen, und zwar auf exakt die gleiche Weise, wie dies an früherer Stelle in Verbindung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, indem also bekannte Hoch- und Niedrig-Konzentrationselektrolyt-Eichproben verwendet werden, um einen Maßstab und einen linearen Interpolationsprozeß zu erzeugen, um die Konzentration von vorgewählten Elektrolyten in der unbekannten Probe zu bestimmen. Der primäre Unterschied zwischen den zwei Ausführungsformen besteht darin, daß die zweite bevorzugte Ausführungsform digitale Kodewerte generiert, die auf die Konzentrationen der vorgewählten Elektrolyte bezogen sind, während die erste bevorzugte Ausführungsform ein analoges Signal generiert, mit einem Wert, der auf die Elektrolytkonzentrationen bezogen ist.
Bei dem ersten und dem zweiten bevorzugten Ausführungsform, die beide bevorzugter Weise für die Verwendung mit dem TDx®-Analysiergerät geeignet sind, wurde festgestellt, daß es 45 Minuten bis eine Stunde dauern kann, um alle Proben auf dem TD®-Karussellwagen vorbereitet und getestet sind. Es wurde festgestellt, daß während dieser Zeit ein Verdampfen der Probe auftreten kann und daß fehlerhafte hohe Elektrolytkonzentrations-Ablesungen erzeugt werden können. Um eine Konzentration der Verdampfung vorzusehen, ist es vorzuziehen, an wenigstens einer stelle des Karussellwagen, beispielsweise der Stelle 20, wie dies in Fig. 17 veranschaulicht ist, mit einer Natriumlösung zu belegen mit einer Konzentration in einem mittleren Bereich, wie beispielsweise einer Pufferlösung, die dazu verwendet wird, um die ionenselektiven Elektroden vorzubereiten und zu lagern. Es ist nicht erforderlich, daß diese Lösung eine hochgenaue Konzentration hat. Sowohl vor als auch nach dem Testen der weiteren Proben auf dem Karussellwagen wird die Konzentration der Natriumlösung getestet und aufgezeichnet. Die Änderungsrate der gegesteten Natriumkonzentration, die mit der Zeit auftritt, aufgrund eines Verdampfens, kann so angenommen werden, daß sie linear verläuft und daß sie direkt der Änderung in der Elektrolytkonzentration entspricht, die für weitere Proben über die Zeit hinweg aufgrund einer Verdampfung festgestellt wurde. Indem man also die Start- und Endzeitpunkte des Testes aufzeichnet und auch die Zeit, zu der jede Probe getestet wurde, kann die Steigung oder Neigung der Änderung in der Konzentration der Natriumlösung dazu verwendet werden, die Konzentration zu korrigieren, die für jede Probe für das Verdampfen gefunden worden ist.
Die Fig. 20-23 veranschaulichen eine dritte und in gleicher Weise bevorzugte Ausführungsform des Elektrolytmeßgerätes der Erfindung. Die dritte bevorzugte Ausführungsform umfaßt allgemein, ähnlich der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform, eine ionenselektive Elektrodeneinrichtung 200 für das Erzeugen einer Vielzahl von Spannungsdifferentialen, die den Konzentrationen einer entsprechenden Anzahl von vorgewählten Elektrolytkonzentrationen in einer Probe entsprechen, enthält ferner eine Wandlerschaltungsanordnung 210 zum Umsetzen der Spannungsdifferentiale in elektrische Signale mit Parametern, die auf die Größen der Spannungsdifferentiale bezogen sind, und eine optische Ausgabeeinrichtung 220, die auf die elektrischen Signale anspricht, um optische Signale zu erzeugen mit Parametern, die auf die Parameter der elektrischen Signale bezogen sind und repräsentativ für die Konzentrationen der vorgewählten Elektrolyte in der Probe sind. Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform ist ähnlich der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform die ionenselektive Elektrode 200 in bevorzugter Weise gemäß der Lehre der parallel laufenden Patentanmeldung, die an früherer Stelle angegeben worden ist und hier vollständig durch Bezugnahme mit einbezogen wird, konstruiert. Im Gegensatz zu der ersten bevorzugten Ausführungsform sind die Größen der elektrischen Signale und die optischen Dichten der optischen Ausgangssignale bezogen auf und sind repräsentativ für die Konzentrationen der ausgewählten Elektrolyte in der Probe anstelle der Tastverhältnisse und Intensitäten der Signale,. Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform arbeitet die optische Ausgabeeinrichtung 220 abhängig von den elektrischen Signalen, um selektiv Licht von einer optischen Quelle 225 zu absorbieren, um optische Signale zu erzeugen, die von einem optischen Detektor 230, wie einem PMT, lesbar sind, und zwar anstelle der Erzeugung von optischen Lichtsignalen in direkter Weise, wie bei der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform.
Gemäß Fig. 20 ist ein schematischer elektrischer Schaltplan gezeigt, der Einzelheiten der Wandlerschaltungsanordnung 210 und der optischen Ausgabeeinrichtung 220 veranschaulicht. Der Einfachheit halber ist die Wandlerschaltungsanordnung 210 so veranschaulicht, daß sie nur eine Eingangsgröße von der ionenselektiven Elektrode 200 empfängt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Wandlerschaltungsanordnung 210 so betrieben werden kann, um aufeinanderfolgend eine Vielzahl von Spannungsdifferentialen zu verarbeiten, die durch die ionenselektive Elektrode 200 erzeugt worden sind, indem die Spannungen in der gleichen Weise gemultiplext werden, wie dies unter Hinweis auf die erste und die zweite bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist. Die Wandlerschaltungsanordnung 210 umfaßt allgemein eine Hochimpedanz-Eingangspufferstufe 232, einen linearen Verstärker 234, eine bilaterale Schaltervorrichtung 234, eine Bezugsspannungseinrichtung 236, eine Offset-Einstelleinrichtung 240, einen Oszillator 242 und eine invertierende Treibereinrichtung 244. Die Eingangspufferstufe 232 ist in geeigneter Weise zusammengesetzt aus einem Operationsverstärker, der als ein Quellenfolger ausgelegt ist, wie dies gezeigt ist, dessen nicht invertierender Anschluß mit der ionenselektiven Elektrode 200 verbunden ist, um ein Spannungsdifferential zu empfangen, welches durch diese erzeugt worden ist, und zwar über einen 1M Ohm Widerstand 245. Die Eingangspufferstufe 232 sieht eine hochimpedante Isolation zwischen ionenselektiven Elektrode 200 und der Wandlerschaltungsanordnung 210 vor, um einen Stromfluß durch die Detektionsstellen der ionenselektiven Elektrode 200 zu verhindern.
Der Ausgang der Eingangspufferstufe 232 ist mit einem Eingang des linearen Verstärkers 234 verbunden. Der lineare Verstärker 234 besteht in bevorzugter Weise aus einem operationsverstärker, dessen invertierender Eingangsanschluß mit dem Ausgang der Eingangspufferstufe 232 über einen Widerstand 246 verbunden ist. Die Verstärkung des linearen Verstärkers 234 wird durch die Werte des Widerstandes 246 und eines Rückkopplungswiderstandes 247 bestimmt, wobei deren Werte in bevorzugter Weise so ausgewählt werden, um das Ansprechverhalten der Wandlerschaltungsanordnung 210 innerhalb des linearen Betriebsbereiches der optischen Ausgabeeinrichtung 220 zu halten, was im folgenden noch im Detail beschrieben werden soll. Die Werte, wie sie für die Widerstände 246 und 247 veranschaulicht sind, wurden zum Vorsehen einer angemessenen Linearität in Verbindung mit der bevorzugten ionenselektiven Elektrode 200 und der optischen Ausgabeeinrichtung 220 festgestellt, was noch im folgenden im Detail beschrieben werden soll.
An den invertierenden Anschluß des Operationsverstärkers 234 ist auch der Ausgang der Offset-Einstelleinrichtung 240 angeschlossen, die einen veränderbaren Widerstand 248 enthält. Ähnlich der Offset-Einstelleinrichtung in der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform, erzeugt die Offset- Einstelleinrichtung 240 eine variable Spannung an den invertierenden Anschluß des linearen Verstärkers 234, um das Ansprechverhalten des Verstärkers 234 für einen Bereich der Ausgangssignalwerte der ionenselektiven Elektrode einzustellen. Der veränderbare Widerstand 248 der Offset- Einstelleinrichtung 240 wird in bevorzugter Weise so eingestellt, um das Ansprechverhalten des linearen Verstärkers 234 innerhalb des linearen Betriebsbereiches der optischen Ausgabeeinrichtung 220 zu halten. Wie oben bereits in Verbindung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, kann der veränderbare Widerstand 248 der Offset- Einstelleinrichtung 240 durch feste Widerstandswerte ersetzt werden, wenn eine ionenselektive Elektrode 200 mit bekannten Ausgangssignalwerten verwendet wird.
Der Ausgang des linearen Verstärkers 234 ist parallel mit den zwei Eingängen der bilateralen Schaltervorrichtung 236 verbunden. Die bilaterale Schaltervorrichtung 236 umfaßt in bevorzugter Weise vier parallele Festkörper-Schalter 250, 252, 254 und 256. Die Schalter sind in bevorzugter Weise in einem einzigen integrierten Schaltungsteil Nr. HEF4066 oder einem Äquivalent dazu zusammengefaßt. Die Schalter werden in bevorzugter Weise in Paaren gesteuert, wobei die Schalter 250 und 252 ein Paar bilden und die Schalter 254 und 256 ein zweites Paar bilden. Die Eingänge des einen Schalters von jedem Paar, d. h. die Schalter 250 und 254, sind parallel an den Ausgang des linearen Verstärkers 234 geschaltet. Die Eingänge des verbleibenden Schalters jedes Paares, d. h. der Schalter 252 und 256, sind mit Masse oder Erde verbunden. Die Ausgänge der Schalter 250 und 256 sind parallel mit einem Anschluß der optischen Ausgabeeinrichtung 220 verbunden und die Ausgänge der Schalter 252 und 254 sind parallel an einen zweiten Anschluß der optischen Ausgabeeinrichtung 220 angeschaltet. Die Steueranschlüsse des ersten Paares der Schalter 250 und 252 sind mit dem Signaleingang des invertierenden Treibers 244 verbunden und die Steueranschlüsse des zweiten Paares der Schalter 254 und 256 sind mit dem Ausgang des invertierenden Treibers 244 verbunden, so daß nur ein Paar der Schalter zu einem Zeitpunkt betätigt werden kann.
Die optische Ausgabeeinrichtung 220 besteht in bevorzugter Weise aus einem Flüssigkristall-Lichtventil oder Lichtsteuerrelais desjenigen Typs, wie er dem Fachmann gut bekannt ist. Ein geeignetes Lichtventil oder Lichtsteuerrelais mit der gewünschten hohen Impedanz, niedrigen Spannung und den großen linearen dynamischen Bereichseigenschaften ist von UCE, Inc. of Norwalk, Connecticut, beziehbar. Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform hat das ausgewählte Lichtventil oder Lichtsteuerrelais in bevorzugter Weise einen lichtdurchlässigen oder lichtundurchlässigen Bereich oberhalb von drei optischen Dichteeinheiten. Das Flüssigkristall-Lichtventil oder Lichtsteuerrelais wird in bevorzugter Weise durch eine Wechselstromquelle angetrieben, bevorzugt durch eine Rechteckwelle, um die Neigung des Lichtventils zurück in den ruhenden lichtdurchlässigen Zustand zu driften, und zwar nach einer kurzen Zeit, wenn ein Gleichstromtreibersignal verwendet wird.
Die Oszillatoreinrichtung 242 umfaßt in bevorzugter Weise einen über einen Operationsverstärker rückgekoppelten Oszillator, der in der gezeigten Weise ausgeführt ist, um ein Rechteckwellensignal mit 60 Hz vorzusehen. Der Ausgang des Oszillators 242 ist mit dem Signaleingang des invertierenden Treibers 244 verbunden, der in bevorzugter Weise aus einem Operationsverstärker besteht, der in der gezeigten Weise ausgelegt ist, und ist mit den Steueranschlüssen des ersten Paares der bilateralen Schalter 250 und 252 verbunden. Die Operationsverstärker des Oszillators 242, des Treibers 244, der Eingangspufferstufe 232 und des linearen Verstärkers 234 werden in bevorzugter Weise in einem einzigen integrierten Schaltungsteil, dem Teil Nr. TLC25L4 oder einem Äquivalent hierzu, vorgesehen. Der Oszillator 242 und der invertierende Treiber 244 betätigen abwechselnd das erste und das zweite Paar der bilateralen Schalter in einer Folge von 60 Hz, um das Flüssigkristall-Lichtventil 220 mit abwechselnden Polaritäten des elektrischen Signals anzutreiben, welches am Ausgang des linearen Verstärkers 234 erscheint. Die Ansprechzeit des bevorzugten Flüssigkristall- Lichtventils ist derart, daß es nicht auf die wechselnde Polarität des Treibersignals mit der 60 Hz-Folge ansprechen kann, sondern statt dessen einen im wesentlichen festgelegten Grad oder Ausmaß von Lichtundurchlässigkeit beibehält, der linear bezogen ist auf die absolute Größe des Treibersignals mit wechselnder Polarität.
Die Wandlerschaltungsanordnung 210 der dritten bevorzugten Ausführungsform wird in geeigneter Weise durch eine einzelne Lithiumbatteriezelle versorgt, die eine Ausgangsspannung von ca. +3 Volt hat. Die Wandlerschaltungsanordnung 210 der dritten bevorzugten Ausführungsform erzeugt eine Bezugsspannung von ca. 1,2 Volt aus der Versorgungsspannung und legt die Bezugsspannung an die Bezugselektrode der ionenselektiven Elektrode 200 an. Bei der dritten bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Bezugsspannungseinrichtung 230 ein Paar von in Reihe liegenden Dioden 238a und 238b, die in Reihe zwischen der Versorgungsspannung und Masse oder Erde geschaltet sind, und zwar in Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand 239 mit 10K Ohm. Die Bezugsspannung wird zwischen der Kathode der ersten Diode 238a und Masse oder Erde abgegriffen.
Die dritte bevorzugte Ausführungsform ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit bestehenden automatisierten Zentrifugal-Prüfinstrumenten desjenigen Typs anwendbar, bei dem ein Vielfachkammer-Testpack und eine herkömmliche Quelle und Detektorgerät verwendet werden. Ein Beispiel für dieses Instrument des genannten Typs ist das Vision®, (eingetragenes Warenzeichen) automatisierte Zentrifugal-Prüfinstrument, welches hergestellt und vertrieben wird von Abbott Laboratories of North Chicago, Illinois. Die Ankopplung und Verwendung der dritten bevorzugten Ausführungsform mit dem Vision®-Instrument soll nun beschrieben werden, wobei darauf hingewiesen sei, daß das Vision®-Instrument nur zur Veranschaulichung gewählt wurde und daß die dritte bevorzugte Ausführungsform ebenso vorteilhaft verwendet werden kann in Verbindung mit anderen automatisierten Prüfinstrumenten, welche die allgemein aufgeführten Eigenschaften besitzen, als auch mit nicht-automatisierten, unabhängigen optischen Meßgeräten verwendet werden kann.
Die Fig. 21 und 22 veranschaulichen eine Vielkanal-Testpack 300 des Typs, der in typischer Weise bei dem Vision,-Instrument verwendet wird und welches für die Verwendung mit der dritten bevorzugten Ausführungsform angepaßt worden ist. Das Testpack 300 besitzt eine Probenseite 302 und eine elektronische Seite 304, die durch eine feste Wand (nicht gezeigt) getrennt sind. Auf der Probenseite 302 sind Probenkammern 304, 306 und 308 vorgesehen, um eine erste bekannte Eich-Probe aufzunehmen und zu halten, ebenso, um eine zu testende unbekannte Probe aufzunehmen und zu halten, und um eine zweite bekannte Eich-Probe aufzunehmen und zu halten. Jede der Probenkammern 304, 306 und 308 besitzt eine kleine Probeneinsetzöffnung 309, in die ein Volumen der Probe durch eine Spritze oder eine andere herkömmliche Einrichtung eingeführt werden kann. Nachdem eine Probe dort eingeführt worden ist, können die Öffnungen 309 geschlossen werden, beispielsweise durch ein Klebeband oder eine andere ähnliche Einrichtung, um ein Entweichen zu verhindern. Die Haltekammern 310, 312 und 314, die jeweils den Probekammern 304, 306 und 308 entsprechen, sind auf der Probenseite der Testkassette oder Patrone 300 ausgebildet. Jede Probenkammer und entsprechende Haltekammer ist durch einen engen Flüssigkeitsströmungskanal 315 verbunden. Zusätzlich sind die Haltekammern 312 und 314 mit benachbarten Probekammern 304 und 306 jeweils durch enge Flüssigkeitsströmungskanäle 317 und 319 verbunden. Die Haltekammer 310 ist mit einer Abgabekammer 320 durch einen engen Flüssigkeitsströmungskanal 322 verbunden. Die Abgabekammer 320 ist über einen engen Flüssigkeitsströmungskanal 324 mit einer Öffnung 325 verbunden, die sich durch die feste Wand der Testkassette oder Patrone 300 erstreckt, welche die Probenseite 302 und elektronische Seite 304 in einen Elektrodenhalterungsschacht oder Kanal 330 trennt, der im folgenden im einzelnen beschrieben werden soll. Die Öffnung 325 ist in bevorzugter Weise nahe dem ersten Längsende des Elektrodenhalterungsschachtes oder Kanals 330 gelegen. Eine zweite Öffnung 326 erstreckt sich durch die feste Wand in den Elektrodenhalterungsschacht oder Kanal 330 nahe dem gegenüberliegenden Längsende desselben und ist über einen engen Flüssigkeitsströmungskanal 327 mit einer Abfallkammer 328 verbunden, die auf der Probenseite der Testkassette oder Patrone ausgebildet ist.
Gemäß Fig. 22 besitzt die Elektronikseite 304 der Testkassette 300 ein elektronisches Abteil oder Raumabschnitt 332, der in dieser ausgebildet ist. Die elektronischen Komponenten, welche die bevorzugte Wandlerschaltungsanordnung 210 der zweiten bevorzugten Ausführungsform ausmachen, sind in dem Elektronik-Raumabschnitt 332 montiert und sind in bevorzugter Weise durch ein Epoxy-Material oder einem anderen flüssigkeitsdichten Dichtmittel abgedichtet. In der besonders bevorzugten Form ist die Wandlerschaltungsanordnung 210 in einem einzigen hybrid-integrierten Schaltungschip integriert. Alternativ ist aber ausreichend Raum in dem Raumabschnitt 332 vorhanden, um eine diskrete Ausführungsform der Wandlerschaltungsanordnung 210 ebenfalls aufzunehmen. Ein Fenster 335, welches aus einer Öffnung in der Fläche der elektronischen Seite 304 der Testkassette 300 besteht, ist unmittelbar über der Befestigungsstelle des Flüssigkristall-Lichtventils ausgebildet, welches die optische Ausgabeeinrichtung 220 der bevorzugten Ausführungsform bildet. In der am meisten bevorzugten Ausführung besitzen das Flüssigkristall-Lichtventil 220 und das Fenster 335 eine entsprechende Abmessung von ca. 3/8 Quadratinch. Alternativ können Mehrfachfenster und Lichtventile in der Kassette oder Patrone 300 vorgesehen sein, um Vielfach- Elektrolytmessungen gleichzeitig ausführen zu können. In diesem Fall würde die bevorzugten Wandlerschaltungsanordnung 210 für jedes Lichtventil verdoppelt vorliegen und die Schaltungsanordnungen würden ihre Eingangsgrößen von den leitenden Bereichen der Elektrode 200 parallel empfangen. Eine Ausrichtöffnung 337 ist ebenfalls in bevorzugter Weise in der Testkassette 300 ausgebildet, um die Montage der Kassette in dem Vision®-Instrument in der richtigen Orientierung zu vereinfachen.
Gemäß den Fig. 22 und 23 umfaßt der Elektroden-Montageschacht oder Kanal 330 einen elliptischen Kanalabschnitt 350, der sich in Längsrichtung erstreckt, um einen Bereich zu umschließen, der beide Öffnungen 325 und 326 von der Probenseite 302 der Testkassette 300 enthält. Der elliptische Kanalabschnitt 350 bildet einen abgesenkten Kanal in einem im wesentlichen rechteckförmigen Antisenk- und Elektroden aufnehmenden Bereich 352 des Elektroden-Montageschachtes 330. Der die Elektrode aufnehmende Bereich 352 ist in einem eine Abdeckung aufnehmenden Bereich 354 ausgebildet, der geringfügig mit Einbuchtungen von der Fläche der Elektronikseite 304 der Testkassette 300 her versehen ist. Der die Abdeckung aufnehmende Bereich 354 besitzt Schrauben aufnehmende Öffnungen, die in diesem ausgebildet sind, und zwar in der Nähe der vier Ecken desselben. Eine in bevorzugter Weise aus Siliziumgummi oder einem ähnlichen Material hergestellte Dichtung 360, die geeignet ist, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung mit der ionenselektiven Elektrode 200 herzustellen, ist in der Gestalt der Elektronen aufnehmenden Fläche 352 ausgebildet und besitzt eine elliptische Öffnung 361, die in dieser ausgebildet ist und die dem elliptischen Kanal 350 entspricht. Die Dichtung 360 ist flach oder eben in der die Elektrode aufnehmenden Fläche 352 montiert. Die ionenselektive Elektrode 200 besitzt eine ausgewählte Vielzahl von ionenselektiven Detektionsstellen 370 und ferner ist eine Bezugselektrode 371 auf einer ersten Fläche 372 derselben montiert, wobei die Detektionsstellen 370 und die Bezugselektrode 371 nach unten zeigen, oben auf die Dichtung 360, so daß die Detektionsstellen 370 und die Bezugselektrode 371 in der elliptischen Öffnung 361 der Dichtung ausgerichtet sind. Die Abdeckung 365 ist auf der die Abdeckung aufnehmenden Fläche 354 montiert, so daß die obere Fläche der Abdeckung 365 eben mit der Oberfläche der Testkassette 300 abschließt. Die Abdeckung 365 ist mit Hilfe von Schrauben (nicht gezeigt) oder anderen herkömmlichen Befestigungsmitteln an Ort und Stelle befestigt. Alternativ kann die Abdeckung 365 auch durch Ultraschallschweißen oder auf andere Weise dauerhaft an diese Stelle gebunden werden. Die Dichtung 360 und die erste Fläche 372 der ionenselektiven Elektrode 200 passen zusammen, um einen elliptischen flüssigkeitsdichten Kanal um die Detektionsstellen 370 und die Bezugselektrode 371 in dem Kanal 350 zu formen. Eine Vielzahl von ebenen leitenden Flächenbereichen 362 auf der ionenselektiven Elektrode 200, die den leitenden Stiften 40-d der Elektrode 10 der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform entsprechen, sind leitend mit jeder der Detektionsstellen 370 und der Bezugselektrode 371 verbunden, und zwar in der gleichen Weise wie die leitenden Stifte bei der ersten bevorzugten Ausführungsform. Die leitenden Flächenbereiche 362 sind in bevorzugter Weise mit Eingängen der Wandlerschaltungsanordnung 210 durch herkömmliche elektrische Leichtbau-Verdrahtung (nicht gezeigt) verbunden.
Eine alternative Ausführungsform zu der einstückigen Testkassette oder Patrone 300 ist in Fig. 24 veranschaulicht. Bei dieser alternativen Ausführungsform besitzt die Kassette 300a getrennte Proben- und Elektronikabschnitte. Bei dieser Ausführungsform ist der erste Abschnitt der Kassette 300a, der die Proben- und Abfallkammern enthält, verwerfbar und der zweite Abschnitt, der die elektronische Ausrüstung enthält, ist erneut verwendbar. Die zwei Abschnitte sind in vorteilhafter Weise entlang einer horizontalen Linie 313 aufgeteilt, die sich von der Kante oder Rand der Kassette 300a zwischen den Kammern 310, 312, 314 und dem Elektrodenmontageschacht 330 erstreckt, und sind entlang einer vertikalen Linie 313a aufgeteilt zwischen dem Elektrodenmontageschacht 330 und der Abfallkammer 328, und sind entlang einer horizontalen Linie 313b aufgeteilt, die sich vom Rand oder Kante der Kassette 300a unter die Abfallkammer 328 erstreckt. Die zwei Abschnitte sind in bevorzugter Weise durch eine Gleitmontagevorrichtung oder ein anderes geeignetes Mittel verbunden. Bei der vorteilhaften Anwendung der dritten bevorzugten Ausführungsform in einem Zentrifugal-Prüfgerät, was im einzelnen im folgenden beschrieben wird, kann die Zentrifugalkraft, die auf die zwei Abschnitte aufgebracht wird, typischerweise in dem Bereich von 500 g's liegen und trägt dazu bei, die zwei Abschnitte in einer flüssigkeitsdichten Verbindung zu halten. "O"-Ringe 321a, 321b und/oder ein klebriges Klebemittel, wie beispielsweise Bienenwachs und Kolophonium, Paraphin oder ein piezoelastisches Material können vorgesehen werden, um die getrennten Abschnitte an den Flüssigkeitskanaldurchgängen 324 und 327 abzudichten. Darüber hinaus können Verbindungsmittel, wie beispielsweise Verriegelungsnasen oder ähnliche Einrichtungen (nicht gezeigt) ebenso vorgesehen werden, wenn dies gewünscht wird oder erforderlich ist, und zwar in Verbindung mit Nicht-Zentrifugalanwendungen.
Es soll nun die Betriebsweise der dritten bevorzugten Ausführungsform unter Hinweis auf deren spezieller vorteilhafter Verwendung in Verbindung mit dem als Beispiel gewählten Vision®-Zentrifugalprüfgerät, welches an früherer Stelle beschrieben worden ist, erläutert werden. In einer bevorzugten Betriebsart wird eine erste Eich-Probe mit einer bekannten, relativ niedrigwertigen Konzentration von einem oder mehreren ausgewählten interessierenden Elektrolyten in die Probenkammer 304 durch geeignete Mittel, wie beispielsweise eine Spritze, eingeführt. Eine zweite Eich-Probe mit einer bekannten, relativ hohen Konzentration der gleichen Elektrolyte wird durch geeignete Mittel in die Probenkammer 308 eingeführt. Die Probe, welche unbekannte Konzentrationen der interessierenden Elektrolyten aufweist, die zu messen sind, wird in die Probenkammer 306 eingeführt. Es wird das Testpack oder Kassette 300 in einem Testpack-Halter in der Zentrifuge des Prüfgerätes montiert und wird mit einer hohen Drehzahl gedreht, die typischerweise in der Größenordnung von 1800 Umdrehungen gelegen ist. Das gesamte Testpack oder Kassette 300 wird dann um 90º gedreht, wodurch bewirkt wird, daß die Eich-Proben und die unbekannte Probe aus den jeweiligen Probenschächten 304, 306 und 308 in die entsprechenden Haltekammern 310, 312 und 314 jeweils geleitet werden. Das Testpack oder Kassette 300 wird dann zurück in seine originale Lage gedreht, wodurch bewirkt wird, daß die zweite Eich-Probe in die Probenkammer 306, die unbekannte Probe in die Probenkammer 304 und die erste Eich-Probe in die Abgabekammer 320 übergeben wird. Als nächstes wird die Testkassette 300 erneut um 900 gedreht, wodurch bewirkt wird, daß die unbekannte Probe in die Haltekammer 310 geleitet wird, die zweite Eich-Probe in die Haltekammer 312 geleitet wird und die erste Eich-Probe aus der Übergabekammer 320 in den flüssigkeitsdichten elliptischen Kanal 350 geleitet wird, in welchem sie in eine Flüssigkeitsberührung mit den Detektionsstellen 370 und der Bezugselektrode 371 der ionenselektiven Elektrode 200 gelangt. Ein Übermaß der Probe wird durch den Flüssigkeitskanal 327 in die Abfallkammer 328 geleitet. Um eine genaue und wiederholbare Messung der ausgewählten Elektrolyte sicherzustellen, für die jeder der Detektionsstellen 370 eine Affinität hat, wird die Testkassette 300 in der verdrehten Stellung für einen minimalen Zeitraum von ca. 15 Sekunden gehalten, wobei während dieser Zeit die erste Eich-Probe in Berührung mit den Detektionsstellen 370 und der Bezugselektrode 371 verbleibt.
Wie bei der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform, bewirkt jede Detektionsstelle 370 ein Spannungsdifferential mit einer Größe, die auf die Konzentration des Elektrolyten bezogen ist, für den die bestimmte Stelle eine Affinität hat und welches zwischen der Bezugselektrode und dem leitenden Bereich, der dieser Stelle entspricht, erzeugt wird. Jede Spannung wird in die Wandlerschaltungsanordnung 210 durch die Eingangspufferstufe 232 eingekoppelt, wird hinsichtlich ihres Wertes oder Pegels durch die Offset-Einstelleinrichtung 248 eingestellt und wird durch den linearen Verstärker 234 verstärkt. Die Größe des elektrischen Signals, welches am Ausgang des linearen Verstärkers 234 erscheint, ist linear bezogen auf die Konzentration des ausgewählten Elektrolyten. Die Oszillatoreinrichtung 242 und die invertierende Treibereinrichtung 244 betätigen abwechselnd das erste und zweite Paar der bilateralen Schalter 236, um das elektrische Signal und Masse oder Erde an die Kontakte des Flüssigkristall- Lichtventils 220 anzulegen, und zwar mit wechselnder Polarität. Das Flüssigkristall-Lichtventil oder Lichtsteuerrelais 220 spricht auf das Treibersignal mit wechselnder Polarität an, indem es lichtundurchlässig wird bis zu einem Grad, der linear bezogen ist auf die Größe des elektrischen Signals am Ausgang der linearen Verstärkereinrichtung 234, d. h. die optische Dichte des Lichtventils ist linear bezogen auf die Größe des elektrischen Signals. Die optische Quelle 225 des Prüfgerätes ist so positioniert, um das Flüssigkristall-Lichtventil 220 auf einer Seite zu beleuchten. Das Flüssigkristall-Lichtventil 220 absorbiert einen Teil des Lichtes, welches von der optischen Quelle 225 erzeugt wurde, der linear bezogen ist auf die Größe des Treibersignals mit wechselnder Polarität. Das auf der gegenüberliegenden Seite des Lichtventils 220 erzeugte optische Signal besitzt eine Intensität, die linear bezogen ist auf die Größe des Treibersignals und auf die optische Dichte des Lichtventils 220. Die optische Dichte des Lichtventils 220, die angegeben wird durch das erzeugte optische Signal, gibt die Konzentration des ausgewählten Elektrolyten in der Probe wieder. Das optische Signal wird durch das optische Detektionsgerät 230 des Prüfgerätes detektiert.
Daran anschließend wird das Testpack oder Kassette 300 zwischen seiner Originallage und der 90º-Stellung gedreht, um aufeinanderfolgend zuerst die unbekannte Probe und dann die bekannte zweite Eich-Probe in den flüssigkeitsdichten Kanal 350 zu leiten und in Flüssigkeitsberührung mit den Detektionsstellen 370 und der Bezugselektrode 371 der ionenselektiven Elektrode 200 zu bringen, und zwar für Meßzwecke in der gleichen Weise, wie oben beschrieben wurde. Das Testpack oder Kassette 300 wird bevorzugt nicht gedreht, nachdem die zweite Eich-Probe in eine Flüssigberührung bzw. Flüssigkontakt mit der ionenselektiven Elektrode 200 gebracht worden ist, so daß die Flüssigkeit mit einer Höhe oder Pegel immer die ionenselektiven Membranen bedeckt, um eine Lufttaschenbildung oder Verunreinigung zu verhindern.
Da der Pegel des Eingangsspannungsdifferentials durch die Offset- Einstelleinrichtung 240 eingestellt wird und die Verstärkung der linearen Verstärkereinrichtung 234 durch die Widerstände 246 und 247 so eingestellt wird, daß die Wandlerschaltungsanordnung 210 innerhalb des linearen Ansprechbereiches des Flüssigkristall-Lichtventils 220 arbeitet, können die Konzentrationen der interessierenden Elektrolyten in der unbekannten Probe einfach durch lineare Interpolation aus den optischen Absorptions- oder Dichtewerten bestimmt werden, die für die zwei bekannten Eich-Proben in der gleichen Weise abgeleitet werden, wie dies oben unter Hinweis auf die erste bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde. Somit werden im Gegensatz zur ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform bei der dritten bevorzugten Ausführungsform die optische Absorption oder Dichten, die durch die optischen Signale wiedergegeben werden, welche der ersten und der zweiten Eich- Probe entsprechen und der unbekannten Probe entsprechen, linear interpoliert, um die Konzentrationen der Elektrolyten in der Probe zu erhalten, also anders als aus den integrierten Intensitäten oder Zählwerten der optischen Signale.
Die Anwendung der dritten bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit bestehenden automatisierten Zentrifugal-Meßinstrumenten, wie sie oben beschrieben wurden, bietet mehrere Vorteile, insbesondere hinsichtlich eines Elektrolytmeßgerätes vom Zentrifugaltyp. Beispielsweise erlaubt die Verwendung einer ionenselektiven Elektrodenvorrichtung als ein Elektrolytsensor die Verwendung stark reduzierter Volumina der Probe und der Eichgrößen, wodurch die Kosten reduziert werden. Die Verwendung kleinerer Volumina vereinfacht auch das Testen oder Untersuchen von Säuglingen, bei denen es in der Vergangenheit schwierig war, ausreichende Volumina der Probe für ein angemessenes Testen zu erhalten. Darüber hinaus vereinfacht die Möglichkeit, kleinere Volumina zu verwenden, die Testkassetten- Konstruktion, da Oberflächeneffekte der Proben- und Eich-Flüssigkeiten minimal gehalten werden und nicht zu einem Leiten der Flüssigkeiten in der Testkassette oder Patrone führen, wie dies jedoch die Neigung bei großen Voluminas ist. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß sie dafür eingesetzt werden kann, um eine Bluthemolyse durchzuführen.
Es wurden somit bestimmte Aspekte des Gerätes zur Messung von Elektrolytkonzentrationen in flüssigen biologischen Proben beschrieben, welche momentan die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Es sei darauf hingewiesen, daß die vorangegangene Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen nur als Beispiel und durch diese der Rahmen der Erfindung in keiner Weise eingeschränkt wird, die ausschließlich durch die anhängenden Patentansprüche und deren Äquivalente festgelegt ist. Es sind eine Reihe von Änderungen und Abwandlungen bei den bevorzugten Ausführungsformen für einen Fachmann offensichtlich. Beispielsweise kann die bevorzugte ionenselektive Elektrodenvorrichtung, die bei den bevorzugten Ausführungsformen verwendet wird, ersetzt werden durch chemische Feldeffekttransistorvorrichtungen, die Strom als elektrische Komponente erzeugen, der eine Elektrolytkonzentration anzeigt anstelle einer Spannung. Derartige Änderungen und Abwandlungen können vorgenommen werden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es ist ergibt sich demzufolge, daß alle derartigen Änderungen und Abwandlungen durch die anhängenden Ansprüche und deren Äquivalente voll miterfaßt sind.
Dort, wo Bezugszeichen auf technische Merkmale folgen, die in irgendeinem Anspruch erwähnt sind, so dienen diese Bezugszeichen lediglich dazu, das Verständnis der Ansprüche zu erhöhen und demzufolge haben solche Bezugszeichen keine einschränkende Wirkung hinsichtlich des Rahmens jedes Elements, welches durch solche Bezugszeichen als Beispiel identifiziert wird.

Claims

1. Gerät zur Messung der Konzentration von Elektrolyten in einer flüssigen Probe, mit

- einer Behältereinrichtung (30, 32, 33) zur Aufnahme einer zu messenden Probe;

- einer Sensoreinrichtung (10), die dann, wenn sie in Flüssigkeitsberührung mit der Probe gelangt, betriebsbereit ist, um ein elektrisches Signal mit einer Größe zu erzeugen, die auf die Konzentration des Elektrolyten in der Probe bezogen ist;

- mit einer Wandlereinrichtung (65), die mit der Sensoreinrichtung (10) in Verbindung steht und auf das elektrische Signal anspricht, um wenigstens ein zweites Signal mit einem Parameter zu erzeugen, der auf die Größe des elektrischen Signals bezogen ist;

- mit einer optischen Einrichtung (70, 116, 220, 225), die auf das wenigstens eine zweite Signal anspricht, um wenigstens ein optisches Signal zu erzeugen, welches dem zweiten Signal entspricht und welches die Konzentration von wenigstens einem vorgewählten Elektrolyten in der Probe wiedergibt; und

- mit einer optischen Leseeinrichtung, die mit der optischen Einrichtung (70, 116, 220, 225) zusammenarbeitet, um das optische Signal zu detektieren und um eine Ausgangsgröße vorzusehen, welche die Konzentration von wenigstens einem vorgewählten Elektrolyten anzeigt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältereinrichtung (30, 32, 33) in Strömungsverbindung mit der Sensoreinrichtung (10) montiert ist, um die Probe in Flüssigkeitsberührung mit der Sensoreinrichtung (10) zu halten.

3. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung (70, 116, 220, 225) folgendes enthält:

- eine optische Quellenvorrichtung (116, 225) zum Erzeugen von Licht; und

- eine Lichtventileinrichtung (70, 220), die auf das zweite Signal anspricht, um einen Teil des Lichtes zu absorbieren und um optische Signale mit einem Parameter zu erzeugen, der auf die Konzentration des vorgewählten Elektrolyten in der Probe bezogen ist.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (65) Mittel (82, 84) enthält, um das wenigstens eine elektrische Signal in das wenigstens eine zweite Signal mit einem Tastverhältnis umzusetzen, welches auf die Größe des elektrischen Signals bezogen ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (65) Mittel (82, 84) aufweist, um das wenigstens eine elektrische Signal in das wenigstens eine zweite Signal mit einer Frequenz umzusetzen, die auf die Größe des elektrischen Signals bezogen ist.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (65) Mittel (82, 84) enthält, um das wenigstens eine elektrische Signal in das wenigstens eine zweite Signal mit einer Impulsbreite umzusetzen, die auf die Größe des elektrischen Signals bezogen ist.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (10) eine Vielzahl an Elektroden (12a, 12b, 12c, 16) aufweist, von denen wenigstens eine eine gemeinsame Bezugselektrode (16) ist und von denen wenigstens eine eine Elektrolyt- Detektionselektrode (12a, 12b, 12c) ist, die Mittel enthält, welche eine Affinität für einen vorgewählten Elektrolyten haben, um ein oder mehrere Spannungsdifferentiale zu erzeugen, von denen jedes eine auf die Konzentration eines vorgewählten Elektrolyten bezogene Größe hat.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Vielzahl der Elektroden (12a, 12b, 12c, 16), ausgenommen die Bezugselektrode (16), Mittel enthält, die eine Affinität zu unterschiedlichen vorgewählten Elektrolyten haben.

9. Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (65) folgendes enthält:

- eine Einrichtung (78), um aufeinanderfolgend jede der Elektrolyt- Detektionselektroden (12a, 12b, 12c) auszuwählen, um aufeinanderfolgend eine Vielzahl der zweiten Signale zu generieren, von denen jedes einen Parameter aufweist, der auf die Größe des Spannungsdifferentials zwischen den Elektrolyt-Detektionselektroden (12a, 12b, 12c) und der gemeinsamen Bezugselektrode (16) bezogen ist; und

- eine Einrichtung (76) enthält, die auf die Einrichtung (78) zum Auswählen anspricht, um aufeinanderfolgend die optische Einrichtung (70, 116, 220, 225) mit jedem der Vielzahl der zweiten Signale anzutreiben, um aufeinanderfolgend eine Vielzahl von optischen Signalen zu generieren, von denen jedes die Konzentration eines vorgewählten Elektrolyten in der Probe wiedergibt.

10. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (10) in flüssigkeitsdichter Anlage oder Eingriff zu der Behältereinrichtung (30, 32, 33) montiert ist.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Montagemittel (125, 150, 152) enthält, die für eine Verwendung in einem automatischen Prüfinstrument geeignet sind, um die Sensoreinrichtung (10), die Behältereinrichtung (30, 32, 33), die Wandlereinrichtung (65) und die optische Einrichtung (70, 116, 220, 225) zu montieren.

12. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältereinrichtung (30, 32, 33) eine Flüssigkeits- Behältervorrichtung (52, 53) umfaßt, um die Probe und eine Kopplungseinrichtung (32) aufzunehmen, die mit der Flüssigkeits- Behältervorrichtung (52, 53) verbunden ist, um abnehmbar die Elektrodeneinrichtung (12a, 12b, 16) in Flüssigkeits-Strömungsverbindung mit der Behältervorrichtung (52, 53) zu montieren.

13. Gerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageeinrichtung (125, 150, 152) folgendes enthält:

- eine Adaptervorrichtung (152) zur Montage der Behältereinrichtung (30, 32, 33) und der Elektrodeneinrichtung (12-12c, 16) in Form einer einzelnen Einheit;

- eine drehbare Karussellwageneinrichtung (125) mit einer Vielzahl von Probenhalterungsstellen, wobei wenigstens eine der Halterungsstellen dafür ausgebildet ist, um die Adaptervorrichtung (152) zu haltern,

- eine elektrische Befestigungseinrichtung (150), die an der Karussellwagenvorrichtung (125) montiert ist, um die Wandlereinrichtung (65) und die optische Einrichtung (70, 116, 220, 225) zu haltern; und

- eine elektrische Steckereinrichtung (142-142d), um die Elektrodeneinrichtung (12-12c, 16) und die Wandlereinrichtung (65) elektrisch zu verbinden.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Kassettenvorrichtung (300) aufweist, die für die Verwendung in einem Zentrifugengerät ausgebildet ist, um die Sensoreinrichtung (10), die Behältereinrichtung (30, 32, 33), die Wandlereinrichtung (65) und die optische Einrichtung (70, 116, 220, 225) zu haltern bzw. zu montieren.

15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältereinrichtung (30, 32, 33) folgendes enthält:

- eine Vielzahl von Probenkammern (302, 304, 308), die in der Kassettenvorrichtung (300) ausgebildet sind und aufeinanderfolgend in Strömungsverbindung stehen, um eine Vielzahl von zu testenden Proben aufzunehmen, wobei die Kammern (302, 304, 308) so angeordnet sind, daß dann, wenn die Kassette (300) in einem Analysiergerät vom Zentrifugentyp in Drehung versetzt wird, die Vielzahl der Proben aufeinanderfolgend in Flüssigkeitsberührung mit der Sensoreinrichtung (10) geleitet werden;

- einen flüssigkeitsdichten Sensorhalterungsschacht oder -kanal (330) für die Aufnahme der Sensoreinrichtung (10), wobei wenigstens eine der Probenkammern in Strömungsverbindung mit dem Montageschacht (330) steht; und

- eine Abfallkammer (328), die in Strömungsverbindung mit dem Montageschacht (330) steht.

16. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung (70, 116, 220, 225) eine Flüssigkristall- Ventileinrichtung (220) mit einer Kristallausrichtung oder Polarisation aufweist, die auf das wenigstens eine zweite Signal anspricht, um einen Teil des von der optischen Quellenvorrichtung (116, 225) erzeugten Lichtes zu absorbieren, wobei die Absorption bei dieser Vorrichtung derart auf das zweite Signal bezogen ist, daß das wenigstens eine optische Signal mit einer Intensität generiert wird, die auf die Konzentration des vorgewählten Elektrolyten in der Probe bezogen ist.

17. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Sensoreinrichtung (10) erzeugte elektrische Signal aus einem analogen Signal besteht und daß das wenigstens eine zweite, von der Wandlereinrichtung (65) erzeugte Signal aus einem digitalen Signal besteht.

18. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung (65) folgendes enthält:

- eine Impulsgeneratoreinrichtung (84), die auf das analoge Signal anspricht, um eine Vielzahl von Impulsen zu erzeugen; und

- eine Zählereinrichtung (99) zum Zählen der Impulse, um das digitale Signal zu erzeugen, welches einen Zählwert aufweist, der auf die Konzentration des Elektrolyten in der Probe bezogen ist.

19. Die Verwendung des Gerätes nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit einem Proben-Analysiergerät vom Zentrifugentyp.