DE69924749T2

DE69924749T2 - Generisch integrierte implantierbare Potentiostatfernmeßanordnung für elektrochemische Fühler

Info

Publication number: DE69924749T2
Application number: DE69924749T
Authority: DE
Inventors: Francis Moussy; D. Richard BEACH; W. Robert CONLAN; C. Markham GODWIN
Original assignee: Precision Control Design Inc Fort Walton Beach; University of Connecticut; Precision Control Design Inc
Current assignee: Precision Control Design Inc Fort Walton Beach; University of Connecticut; Precision Control Design Inc
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2019-11-20
Also published as: EP1131114B1; EP1130996A1; ATE292931T1; US6497729B1; EP1131114A1; WO2000030698A1; EP1130996B1; DE69918159T2; US6366794B1; CA2351734A1; CA2354060A1; DE69918159D1; WO2000030532A1; DE69924749D1; ATE269114T1; CA2354060C

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein teilweise in einen Körper implantierbares elektrochemisches System zur Erfassung von dessen Glukosekonzentrationen und in einer ähnlichen Weise anderer Elemente, Verbindungen oder Analyten.
Hintergrund der Erfindung
Es besteht ein Bedarf nach einer implantierbaren generischen Vorrichtung, welche mit unterschiedlichen Arten elektrochemischer Sensoren verwendet werden kann, um eine Echtzeitanzeige während der Entwicklung des Sensors zu vereinfachen. Eine derartige Vorrichtung würde eine integrierte Potentiostattelemetrie übermittelnde Einheit sein, welche Forschern ermöglicht, verschiedene Konfigurationen von Biosensoren für zahlreiche mögliche Verwendungen zu testen. In dem Bestreben, ihre Glukosewerte zu regulieren, zeigen Diabetispatienten ihren Blutzucker durch wiederholte Beschaffung einer Kapillarblutprobe durch Stechen des Fingers an. Da diese Tests häufig, schmerzhaft und zeitraubend sind, widerstrebt es Diabetispatienten, eine geeignete Anzahl dieser täglichen Glukosemessungen durchzuführen. Diese geringe Zustimmung zusammen mit der eigentlichen diskontinuierlichen Natur der Technik führt zu der bei Diabetispatienten beobachteten häufigen Symptomatik. Es wird daher umfangreich an der Entwicklung eines neuen Glukosesensors geforscht, welcher dazu geeignet ist, das Stechen des Fingers zu ersetzen. Derartige Glukosesensoren sind idealerweise in den Patienten implantierbar, daher schmerzfrei, ebenso wie klein, leicht gewichtig und für einen zuverlässigen und kontinuierlichen Betrieb über ausgedehnte Zeiträume geeignet. Es ist zusätzlich erwünscht, daß derartige Sensoren ein Teil eines Systems sind, welches für eine kontinuierliche und Echtzeitverarbeitung der Daten des Sensors zur Diagnose und Patientenbehandlung geeignet ist. Es ist ebenfalls wünschenswert, daß das System einfach an eine Verwendung mit verschiedenen amperometrischen Glukosesensoren ohne den Bedarf nach einer Überarbeitung des Systems für jeden neuen Sensor anpaßbar ist. Ein derartiges System sollte flexibel, verläßlich, stabil und in einem Telemetriesystem verläßlich zu gebrauchen sein.
Bekannte Telemetriesysteme erfordern die Entwicklung von Ausgestaltungen, die auf eine spezifische Verwendung und Anforderungssätze zugeschnitten sind. Typische Telemetriesysteme verwenden eine Umwandlung von Spannung zu Frequenz, um die Frequenzstabilität während einer Frequenzmodulation eines Trägersignals zu verbessern. Dieses Verfahren verbraucht beanstandenswerte Energiemengen, wodurch die Lebensdauer von Batterien begrenzt wird. Der übermittelte Radiofrequenzträger und dessen Modulation sind Prozesse, die die Batterie kontinuierlich verbrauchen. Allerdings erfordert dies den zusätzlichen Schritt einer Demodulation und zusätzliche Signalformen der Schaltungen, um die Daten zurückzugewinnen. Dieses verursacht einen zusätzlichen Energieverbrauch und vergrößert die Packungsgröße. Zusätzlich kann eine Datengenauigkeit durch eine Drift des Transmitters und der Verstärkerkomponenten verfälscht werden. Typische Telemetriesysteme erfordern zur Lieferung von Energie ebenfalls eine doppelte Batteriekonfiguration, wodurch die Größe vergrößert wird.
In einem Telemetriesystem ist es erwünscht, die Glukosesensordaten in digitale Werte in Vivo umzuwandeln, um Umwandlungs- und Modulationsfehler zu vermeiden. Einmal im digitalen Format kann ein Funksender ein serielles Datenübertragungsprotokoll zu einem Empfänger und daher direkt an einen Computer zur Verarbeitung verwenden. Ein trägergetastetes (OOK) asynchrones serielle binäre Charakterdaten übertragendes Verfahren verbraucht die Batterie der Energie nur für die kurze Dauer jedes digitalen „1" Bits. Es verbraucht keine Energie für jedes digitale „0" Bit. Zusätzlich zu den Glukosesensordaten sind ein individueller Sensoridentifikationscode und fehlerverhindernde Codes in jeder Übermittlung be inhaltet und werden als ein „Paket" bezeichnet. Diese Datenpakete identifizieren einzigartig einen von zahlreichen Sensoren und bieten ein Mittel, um die Genauigkeit der erhaltenen Daten zu verifizieren. Gespeicherte Programme können eine direkte Umwandlung der Glukosekonzentrationen zum sofortigen Auslesen ermöglichen.
Die Anzeige von Glukosekonzentrationen bei Diabetispatienten wird im US-Patent Nr. 4,633,878 beobachtet, welches selbsttätig geregelte oder „closed-loop" gesteuerte Insulinpumpen betrifft, welche ebenfalls als „künstliche Pankreas" bekannt sind. Diese Vorrichtungen ermöglichen eine kontinuierliche Bestimmung der Glukose beim Diabetispatienten. Von einem Glukosesensor werden Daten zu einer Mikroprozessoreinheit übertragen, welche eine Pumpe für eine Insulin- oder Glukoseinfusion steuert, um den Blutzuckergehalt innerhalb des physiologischen Bereiches zu halten. Im US-Patent Nr. 4,703,756 beinhaltet ein elektrochemisches System ein Sensormodul, welches für eine Implantation in den Körper zur Anzeige von dessen Glukose- und Sauerstoffwerten geeignet ist. Das US-Patent Nr. 5,914,026 sieht einen implantierbaren Sensor vor, welcher ein biokompatibles elektrisch leitendes Gehäuse aufweist. Dieses umschließt eine Meßelektrode, eine Referenzelektrode, eine Hilfselektrode und eine elektrische Schaltung zur Messung der Antwort der Meßelektrode, wobei die Meßelektrode, die Referenzelektrode und die Hilfselektrode miteinander nicht elektrisch verbunden sind.
Die WO 97/19344 offenbart ein elektrochemisches Sensorsystem zum Messen von Analytkonzentrationen in einer Flüssigkeitsprobe. Die Erfindung ist insbesondere zum Messen von Analyten wie Glukose in einem Patienten verwendbar. Ein implantierbarer Glukosesensor beinhaltet einen scheibenförmigen Körper, welcher zahlreiche Anoden auf gegenüberliegenden Seiten des Körpers enthält. Die Elektroden sind mit einem Sensor verbunden, welcher ein Funksignal an einen äußeren Empfänger und Computer sendet, wo die Daten verarbeitet werden, um Glukosekonzentrationswerte zu erhalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung wird in den unabhängigen Ansprüchen 2 und 40 beschrieben. Sie beschreibt einen generischen implantierbaren Puck, welcher mit einer Anzahl von Biosensorenzusammenstellungen verwendet werden kann. Diese generische implantierbare Potentiostattelemetrieeinheit (der Puck) kann ebenfalls Teil eines Systems zum Erfassen von Glukosekonzentrationen sein. Es wird ein elektrochemisches System zur Erfassung von Glukosekonzentrationen vorgestellt, welches teilweise in einen Körper implantierbar ist. Das System weist einen elektrochemischen Sensor und einen Übertragungspuck auf, welcher eine mit dem elektrochemischen Sensor zum Übermitteln eines die Glukosekonzentrationen in dem Körper anzeigenden Signals verbundene elektrische Schaltung beinhaltet. Es gibt wenigstens einen Empfänger zum Empfangen des Signals vom Übertragungspuck und ein mit dem wenigstens einen Empfänger verbundenes Computersystem zum Verarbeiten der Signale zur Patientendiagnose und -behandlung.
Erklärung der Zeichnungen
In den Zeichnungen sind gleiche Elemente und Merkmale in den unterschiedlichen Figuren gleich numeriert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen elektrochemischen Systems, welches im allgemeinen einen elektrochemischen Sensor, einen Übertragungspuck, wenigstens einen Empfänger und ein Computersystem aufweist,
2 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung des Übertragungspucks,
3 eine erste schematische Darstellung der Potentiostatschaltung des Übertragungspucks,
4 eine schematische Darstellung der elektrischen Filterschaltung der elektrischen Schaltung im Übertragungspuck und
5 eine zweite schematische Darstellung der Potentiostatschaltung des Übertragungspucks.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Es folgt nun eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels eines nicht beschränkenden Beispiels und mit Bezug auf die 1, 2, 3, 4 und 5 der Zeichnung. 1 ist eine schematische Darstellung des elektrochemischen Systems 100 der vorliegenden Erfindung, welches im allgemeinen einen elektrochemischen Sensor 200 aufweist. Dieser beinhaltet wenigstens eine Elektrode 202, 204, 206, die mit einem Übertragungspuck 300 verbunden ist. Der elektrochemische Sensor 200 und der Übertragungspuck 300 sind in einen Körper implantierbar. Der Übertragungspuck 300 wird betrieben, um einen Sensorstrom I_s, welcher proportional zu den Glukosekonzentrationen im Körper ist, durch den elektrochemischen Sensor 200 zu erzeugen. Der Übertragungspuck 300 übermittelt somit ein serielles digitales Signal V_T, welches auf dem Sensorstrom I_s basiert und die Glukosekonzentrationen anzeigt. Das elektrochemische System 100 beinhaltet des weiteren einen Empfänger 800 zum Empfangen des Signals V_T. Der wenigstens eine Empfänger 800 kann einen tragbaren Empfänger 800 aufweisen, welcher von einem Patienten getragen wird und in welchen der elektrochemische Sensor 200 und der Übertragungspuck 300 implantiert sind. Ein derartiger tragbarer Empfänger 800 würde einen Onboard-Mikroprozessor enthalten, welcher für ein kontinuierliches oder, falls gewünscht, periodisches Auslesen der Glukosekonzentrationen der Patienten geeignet ist und ebenso in der Lage ist, derartige Informationen zu speichern und den Patienten zu warnen, wenn die Glukosekonzentrationen zu niedrig oder zu hoch sind. Der wenigstens eine Empfänger 800 kann ebenfalls eine größere Officeversion aufweisen, die mit einem Computersystem 1000 zum Verarbeiten des seriellen digitalen Signals V_T zur Patientendiagnose und -behandlung verbunden ist.
Es wird nun auf 2 Bezug genommen. Dort ist eine schematische Darstellung des Übertragungspucks 300 gezeigt, welcher eine elektrische Schaltung beinhaltet, die mit dem elektrochemischen Sensor 200 verbunden ist. Der elektrochemische Sensor 200 beinhaltet wenigstens eine Elektrode 202, 204, 206. Die erste Elektrode 202 der wenigstens einen Elektrode wird im allgemeinen als die Hilfselektrode bezeichnet und liefert eine Antriebsspannung an den elektrochemischen Sensor 200. Die zweite Elektrode 204 wird im allgemeinen als Referenzelektrode bezeichnet und ermöglicht eine Kompensation der Schaltung und Lösungsverluste. Die dritte Elektrode 206 wird im allgemeinen als Arbeitselektrode bezeichnet, an welcher die elektrochemische Reaktion auftritt.
Die elektrische Schaltung des Übertragungspucks 300 beinhaltet eine Energieversorgung 680 zum Versorgen der Elemente der elektrischen Schaltung mit Energie. Eine Potentiostatschaltung 400 ist mit der wenigstens einen Elektrode 202, 204, 206 des elektrochemischen Sensors 200 verbunden. Die Elektrostatschaltung 400 ist des weiteren mit einem ersten Digital/Analogwandler 610, einem zweiten Digital/Analogwandler 620, einem Mikroprozessor 600 und wenigstens einer Filterschaltung 500 verbunden. Der erste Digital/Analogwandler 610 liefert eine Erregungsspannung V_i an den elektrochemischen Sensor 200. Die Natur der Erregungsspannung V_i wird mittels des Mikroprozessors 600 über den ersten Analog/Digitalwandler 610 gesteuert und kann beispielsweise eine konstante Spannung, eine rampenförmige Spannung, eine sinusförmige Spannung oder ein sägezahnförmiges Spannungssignal sein. Eine derartig zyklische Voltametrie ermöglicht die Charakterisierung und den Test des elektrochemischen Sensors 200. Der zweite Digital/Analogwandler 620 liefert eine justierbare Referenzspannung V_g an die Potentiostatschaltung 400, um ein bipolares Funktionieren des elektrochemischen Sensors 200 zu ermöglichen. Der Mikroprozessor 600 ist direkt mit der Potentiostatschaltung 400 zum Ermöglichen einer Verstärkungseinstellung der Potentiostatschaltung 400 und ebenfalls mit der wenigstens einen Filterschaltung 500 verbunden, um Einstellungen der Filtercharakteristika zu ermöglichen.
Fortführend in 2 wird die Potentiostatschaltung 400 betätigt, um den Sensorstrom I_s durch den elektrochemischen Sensor 200 zu erzeugen und dann I_s in einer Ausgangsspannung von V₀ umzuwandeln, welche proportional zu den Glukosekonzentrationen ist. Die Ausgangsspannung V₀ wird dann durch die wenigstens eine Filterschaltung 500 geleitet, um unerwünschte Signale auszufiltern. Ein gefiltertes Signal V_f wird dann mittels eines Analog/Digitalwandlers 640 in eine digitale Form umgewandelt und nachfolgend an den Mikroprozessor 600 geliefert, woraufhin ein serielles Datensignal V_T an den Transmitter 700 geliefert wird.
Es wird nun Bezug genommen auf 3. Dort ist eine schematische Darstellung der Potentiostatschaltung 400 des Übertragungspucks 300 gezeigt. Die Potentiostatschaltung 400 weist einen ersten Operationsverstärker 402 auf, welcher einen mit einer ersten Elektrode 202 der wenigstens einen Elektrode 202, 204, 206 verbundenen ersten Ausgangsanschluß 404 besitzt. Der erste Operationsverstär ker 402 beinhaltet ebenfalls einen ersten Eingangsanschluß 406, der mit einem einpoligen zweifach schaltbaren ersten Schalter 414 verbunden ist, und einen zweiten Eingangsanschluß 408. Der erste Operationsverstärker 402 beinhaltet eine erste Rückführungsschaltung 410, welche zunächst mit einer ausgewählten Elektrode der wenigstens einen Elektrode 202, 204, 206 und zweitens mit dem zweiten Eingangsanschluß 408 und einem einpoligen einfach schaltbarem zweiten Schalter 416 verbunden ist. Die ersten und zweiten Schalter 414, 416 werden simultan geschaltet und durch einen Mikroprozessor 600 mittels der Signalbahn 660 gesteuert. Die erste Rückführungsschaltung 410 weist eine direkte Verbindung zwischen der ausgewählten einen Elektrode und dem zweiten Eingangsanschluß 408 und einen ersten Widerstand 412. (R₁) zwischen dem zweiten Eingangsanschluß 408 und dem zweiten Schalter 416 auf. Die direkte Verbindung zwischen dem zweiten Eingangsanschluß 408 und der ausgewählten einen Elektrode kann aus einer der mittels der Bezugsnummern 410a, 410b und 410c bezeichneten drei Konfigurationen bestehen. In einer ersten Konfiguration 410a ist die erste Rückführungsschaltung 410 mit der Hilfselektrode 202 verbunden und liefert daher eine Antriebsspannung an die Hilfselektrode 202. In einer zweiten Konfiguration 410b ist die erste Rückführungschaltung 410 mit der Referenzelektrode 204 verbunden und liefert daher eine Kompensation für Schaltungs- und Lösungsverluste. In einer dritten Konfiguration 410c ist die erste Rückführungsschaltung 410 mit der Arbeitselektrode 206 verbunden. Die Potentiostatschaltung 400 weist des weiteren einen zweiten Operationsverstärker 418 auf, welcher ein mit einer dritten Elektrode 206 der wenigstens einen Elektrode 202, 204, 206 verbundenen Eingangsanschluß 420, einen vierten, mit dem zweiten Digital/Analogwandler 620 des ersten wenigstens einen Signalwandlers verbundenen Eingangsanschluß 422, einen zweiten Ausgangsanschluß 424 und eine zweite mit dem zweiten Ausgangsanschluß 424, dem dritten Eingangsanschluß 420 und dem Mikroprozessor 600 verbundene Rückführungsschaltung 426 auf. Die zweite Rückführungsschaltung 426 weist einen zweiten Widerstand R₂ auf, welcher ein durch den Mikroprozessor 600 gesteuerter digitaler Widerstand sein kann.
In 3 fortführend ist die Potentiostatschaltung 400 mit dem ersten Digital/Analogwandler 610 und einem zweiten Digital/Analogwandler 620 verbunden, welche durch eine erste Bezugsspannung V_r 630 vorgespannt sind.
Der erste Digital/Analogwandler 610 ist mit dem Mikroprozessor 600 verbunden und durch diesen betätigbar, um als Eingang von diesem ein digitales Signal zu akzeptieren. Der erste Digital/Analogwandler 610 liefert dabei als Ausgabe eine analoge Erregungsspannung V_i an dem Knoten 612, welche beispielsweise eine konstante Spannung, eine rampenförmige Spannung, eine sägezahnförmige Spannung oder eine sinusförmige Spannung sein kann. Der zweite Digital/Analogwandler 620 ist mit dem Mikroprozessor 600 verbunden und durch diesen betätigbar, um als Eingang von diesem ein digitales Signal zu akzeptieren. Der zweite Digital/Analogwandler 620 liefert dabei als Ausgang eine zweite Referenzspannung V_g an den vierten Eingangsanschluß 422, wodurch die bipolare Funktion des elektrochemischen Sensors 200 ermöglicht wird.
Die Funktion der Potentiostatschaltung 400 kann in einem von mehreren Modi erreicht werden, d. h. durch die zuvor erwähnte Selektion der Konfiguration der ersten Rückführungsschaltung 410 verbunden mit dem simultanen Schalten des ersten Schalters 414 und des zweiten Schalters 416 in eine erste Position „A" (wie in 3 dargestellt ist) oder in eine zweite Position „B". Falls der erste Schalter 414 und der zweite Schalter 416 sich in Stellung „A" befinden und die erste Rückführungsschaltung 410 mit der Hilfselektrode 202 verbunden ist, funktioniert die Potentiostatschaltung 400 beispielsweise als ein Zweidraht-Potentiostat. Falls der erste Schalter 414 und der zweite Schalter 416 sich in der Stellung „A" befinden und die erste Rückführungsschaltung 410 mit der Referenzelektrode 204 verbunden ist, funktioniert die Potentiostatschaltung 400 als ein Dreidraht-Potentiostat. Falls der erste Schalter 414 und der zweite Schalter 416 sich in Stellung „B" befinden und die erste Rückführungsschaltung 410 mit der Arbeitselektrode 206 verbunden ist, funktioniert die Potentiostatschaltung 400 als ein Zweidraht-Galvanostat. Es wird bevorzugt, daß der dritte Eingangsanschluß 420 von der Arbeitselektrode 206 getrennt wird, falls sie als ein derartiges Zweidraht-Galvanostat funktioniert.
Es wird nun Bezug genommen auf 4. Dort ist eine verallgemeinerte schematische Darstellung der Filterschaltung 500 gezeigt. Die Filterschaltung 500 weist einen dritten Operationsverstärker 502 mit einem dritten Ausgangsanschluß 504, einem fünften Eingangsanschluß 506 und einem sechsten Eingangsanschluß 508 auf. Der dritte Operationsverstärker 502 beinhaltet des weiteren eine dritte Rückführungsschaltung 510, welche mit dem dritten Eingangsanschluß 504 und dem fünften Eingangsanschluß 506 verbunden ist. Der dritte Operationsverstärker 502 beinhaltet eine vierte Rückführungsschaltung 510a. In dieser ist der sechste Eingangsanschluß 508 mit einer dritten Referenzspannung 520 mittels eines ersten Kondensators 516 verbunden. Ein dritter Widerstand 512 und ein vierter Widerstand 514 sind mit dem sechsten Eingangsanschluß 508 verbunden. Der dritte Ausgangsanschluß 504 ist mit einem Knotenpunkt 522 zwischen dem dritten Widerstand 512 und dem vierten Widerstand 514 mittels eines zweiten Kondensators 518 verbunden. Eine derartige Filterschaltung 500 ist ein zweitrangiger Filter, dessen Filterfähigkeiten mittels einer wertenden Auswahl der Werte des dritten Widerstands 512, eines vierten Widerstandes 514, eines ersten Kondensators 516 und eines zweiten Kondensators 518 eingerichtet werden. Zusätzlich kann die operative Natur der Filterschaltung 500 durch Plazieren der Filterschaltung 500 entweder in Reihe oder parallel mit gleichen oder ähnlichen Filtern verbessert werden. Derartige Filter können ebenfalls mittels des Mikroprozessors 600 gesteuert werden. Die Filterschaltung 500 wird daher betrieben, um als Eingabe die Ausgangsspannung V₀ der Potentiostatschaltung 400 zu akzeptieren und als Ausgabe ein geeignet gefiltertes Signal V_f zu liefern. Das gefilterte Signal V_f zeigt die Glukosekonzentrationen an und wird an einen ersten Analog/Digitalwandler 640 geliefert, wo es in eine digitale Form umgewandelt wird und dann an den Mikroprozessor 600 geliefert wird, woraufhin ein serielles digitales Signal V_T an den Transmitter 700 geliefert wird. Der Transmitter 700 liefert dann wiederum V_T an den zuvor erwähnten wenigstens einen Empfänger 800.
Es wird nun Bezug auf 5 genommen. Dort ist eine schematische Darstellung einer Alternative zur Potentiostatschaltung 400 aus 3 gezeigt, welche mit einem zwei Elektroden elektrochemischen Sensor 200 verbunden ist. Der positive Anschluß einer Batterie 604 ist mit einem dritten Schalter 602 und deren negativer Anschluß mit einer elektrischen Erdung 606 verbunden. Die Energiequelle 600F wird dabei betrieben, um den ersten Operationsverstärker 402 und den zweiten Operationsverstärker 418 mit der Versorgungsspannung +V_cc zu versorgen, wenn sich der dritte Schalter 602 in der geschlossenen Stellung (wie dargestellt) befindet. Ein Spannungswandler 608 liefert –V_cc an den zweiten Operationsverstärker 418. Es ist beabsichtigt, daß +/–V_cc ungefähr +/–3,7 Volt betragen. Wenn sich der dritte Schalter 602 in der geöffneten Stellung befindet, werden der erste Operationsverstärker 402 und der zweite Operationsverstärker 418 entenergetisiert. Der erste Eingangsanschluß 408 des ersten Operationsverstärkers 402 ist ein invertierender Anschluß und der zweite Eingangsanschluß 406 ein nicht invertierender Anschluß. Die erste Rückführungsschaltung 410 ist eine erste Verbindung zwischen dem ersten Ausgangsanschluß 404 und dem ersten Eingangsanschluß 408. Ein Potentiometer 438 weist einen Spannungsteiler 436 auf, der mit einer vierten Referenzspannung 442, welche auf einem Potential von + V_r1 Volt gehalten wird, und einer fünften Bezugsspanung 440, welche an der elektrischen Erdung gehalten wird, verbunden. Der Spannungsteiler 436 ist ebenfalls mit dem nicht invertierenden Anschluß 406 verbunden. Der erste Operationsverstärker 402 wird daher betrieben, um den ersten Ausgangsanschluß 404 und daher die erste Elektrode 202 des elektrochemischen Sensors 200 auf der im wesentlichen konstanten Erregungsspannung V_i zu halten. Durch Einstellung des Spannungsteilers 436 kann insbesondere die Erregungsspannung V_i von 0 Volt bis V_r1 Volt variiert werden. Der erste Operationsverstärker 402 agiert daher beispielsweise in einer Weise, welche im allgemeinen als Spannungsfolger bezeichnet wird. Es ist beabsichtigt, daß V_r1 ungefähr +1,2 V beträgt und das Potentiometer 436 derart eingestellt ist, daß es die Erregungsspannung V_i auf nährungsweise + 0,7 Volt einstellt, um die auf die Glukosekonzentration bezogenen Daten zu ermöglichen.
In 5 fortführend ist der dritte Eingangsanschluß 420 des zweiten Operationsverstärkers 418 ein invertierender Anschluß und der vierte Eingangsanschluß 422 ein nicht invertierender Anschluß, der mit der elektrischen Erdung 444 verbunden ist. Ein dritter Schalter 446 ist ein Doppelstellungsschalter, welcher die zweite Elektrode 206 des elektrochemischen Sensors 200 mit dem dritten Eingangsanschluß 420 verbindet und den elektrochemischen Sensor 200 ein- oder ausschaltet. Die Spannung einer zweiten Elektrode 206 V_W variiert mit der Glukosekonzentration, was zu einem Spannungsverlust ΔV = V_i – V_W über der ersten Elektrode 202 und der zweiten Elektrode 206 führt. Der Spannungsabfall ΔV erzeugt verbunden mit der Impedanz der Glukose Z_g, den zuvor erwähnten Sensorstrom I_s. Die zweite Rückführungsschaltung 426 weist einen Kondensator 426a auf, welcher parallel mit einem Widerstand 426b geschaltet ist. Der Widerstand 426b agiert, um den Verstärkungsfaktor einzustellen und agiert in Verbindung mit dem Kondensator 426a als Tiefenpaßfilter, um hohe Frequenzgeräusche zu dämpfen. Eine Versatzstromkompensierungsschaltung 428 weist einen variablen Widerstand 428a auf, welcher mit einem vierten Schalter 432 und der auf einem Potential von V_r2 Volt gehaltenen sechsten Bezugsspannung 430 verbunden ist. Der vierte Schalter 432 ist ein Zweistellungsschalter, welcher die Versatzstromkompensierungsschaltung 428 einschaltet oder ausschaltet. Durch Schalten des vierten Schalters 432 in die geschlossene Stellung (wie dargestellt) und durch Einstellen des variablen Widerstandes 428a wird ein Versatzvorspannungsstrom I_b an dem dritten Eingangsanschluß 420 eingerichtet. In 5 fortführend ist ein fünfter Schalter 434 ein Zweistellungsschalter, welcher einen Optokoppler 900 ein- oder ausschaltet. Der zweite Operationsverstärker 418 wird dabei betätigt, um den Sensorstrom I_s + I_B in eine Ausgangsspannung V₀ am zweiten Ausgangsanschluß 424 umzuwandeln und agiert daher beispielsweise in einer Weise, welche als Transimpedanzverstärkung bezeichnet wird.
In 5 fortführend ist der zweite Operationsverstärker 418 mit dem Optokoppler 900 mittels des fünften Schalters 434 verbunden. Der Optokoppler 900 weist eine erste optische Vorrichtung 902, wie beispielsweise eine lichtemittierende Diode auf. Die erste optische Vorrichtung 902 ist optisch mit einer zweiten optischen Vorrichtung 904 wie beispielsweise einer Photozelle, einem photosensitiven Widerstand oder einem Phototransistor verbunden. Die Kathode der ersten optischen Vorrichtung 902 ist mit dem fünften Schalter 434 und die Anode mit der elektrischen Erdung 906 verbunden. Falls die Ausgangsspannung von V₀ am zweiten Ausgangsanschluß 424 oder am fünften Schalter 434 negativ ist, imitiert daher die erste optische Vorrichtung 902 ein optisches Signal 908, auf welches die zweite optische Vorrichtung 904 reagiert. Die operative Natur der ersten optischen Vorrichtung 902 ist derart, daß das von dieser ausgesendete optische Signal 908 der Ausgangsspannung V₀ am zweiten Ausgangsanschluß 424 entspricht, wenn der dritte Schalter 434 geschlossen ist (wie dargestellt). Der Optokoppler 900 ist über die zweite optische Vorrichtung 904 mit dem Mikroprozessor 600 verbunden. Die Natur der Verbindung der ersten optischen Vorrichtung 902 und der zweiten optischen Vorrichtung 904 über das optische Signal ist allerdings derart, daß eine elektrische Isolierung des Mikroprozessors 600 von der Potentiostatschaltung 400 erzielt wird. Als ein Ergebnis der zuvor erwähnten Reaktion der zweiten optischen Vorrichtung 904 auf das optische Signal 908 wird ein Widerstandswechsel ΔR über der zweiten optischen Vorrichtung 904 entwickelt. Die Ausgabe ΔR der zweiten optischen Vorrichtung 904 wird an den Mikroprozessor 600 geliefert, um dort in ein digitales serielles Datensignal V_T umgewandelt zu werden, welches dann an den Transmitter 700 geliefert wird. Der Transmitter 700 wird betrieben, um ein digitales serielles Datensignal V_T, welches die Widerstandsänderung ΔR im Oktokoppler 900 anzeigt, an den wenigstens einen Empfänger 800 zu übermitteln. V_T wird dann in dem Computersystem 1000 zu dessen Verarbeitung mittels einer geeigneten Steuerungssoftware umgewandelt, beispielsweise in eine Bildschirmausgabe oder eine Datenspeicherung auf einer Speicherdisk. Es ist beabsichtigt, daß die zuvor erwähnte Übertragung des seriellen Datensignals V_T mittels einer Funkfrequenz elektromagnetischen Welle bei einer Trägerfrequenz von ungefähr 303,85 MHz stattfindet. Insbesondere liegt V_T in Form von digitalen Zählern vor, wobei ein digitaler Zähler 10 ΔR Ohm entspricht. Das serielle Datensignal V_T beinhaltet beispielsweise die Übertragungsseriennummer, den Widerstandswert in der Anzahl der digitalen Zähler und ein Datenemissionsraten bestimmendes Zeitschema, Datenerfassungsraten und erhaltene Daten mit Fehlerverhinderungsinformationen. V_T wird von dem wenigstens einen Empfänger 800 an das Computersystem 1000 übermittelt, an welchem aktuelle Glukosekonzentrationswerte auf einem Computerbildschirm zum sofortigen Auslesen dargestellt werden, welches durch die Echtzeitübertragung der digitalen Zähler basierend auf der früheren Kalibrierung, Kurveneinstellung und Tabellen ermöglicht wird. Das Computersystem 1000 wird betrieben, um den Status des Übertragungspucks 300 zu starten, den Übertragungspuck 300 zu deaktivieren, eine Fehlerüberprüfung von V_T durchzuführen, V_T zur Darstellung auf einen Bildschirm zu verarbeiten, V_T auf einer Diskdatei aufzuzeichnen und den Übertragungspuck 300 anzuweisen, Übertragungsintervalle innerhalb eines Bereiches von 5 Sekunden bis 10 Minuten einzustellen.
Es wird daher begrüßt, daß das elektrochemische System kontinuierliche und verläßliche Echtzeitdaten bezüglich der Glukosekonzentrationen in einem Körper liefert. Der Mikroprozessor 600 steuert den Status der Potentiostatschaltung 400 durch Steuerung der ersten und zweiten Schalter 414, 416, steuert die Vorspannungsspannung V_g, die Erregungsspannung V_i, legt Alarmlevel fest und leitet die Übertragung von V_T. Der Transmitter 700 einschließlich eines Nahbereichsempfängers akzeptiert den seriellen Datenwert V_T als Eingabe von dem Mikroprozessor 600 in einem seriellen Datenprotokoll und wandelt V_T durch eine digitale Signalverarbeitung in einen binären Stream um, um an den wenigstens einen Empfänger 800 weitergeleitet zu werden. Der wenigstens eine Empfänger 800 akzeptiert als Eingang den binären Stream und gewinnt aus diesem das serielle Datensignal V_T wieder, um es entweder an das Computersystem 1000 zu dessen Weiterverarbeitung zu übermitteln oder es unmittelbar einem Patienten anzuzeigen. Der wenigstens eine Empfänger 800 beinhaltet einen Nahbereichssender, welcher betrieben wird, um den Übertragungspuck 300 zu starten und den Übertragungspuck 300 in einen Standbymodus zu schalten.
Während bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, können verschiedene Änderungen und Auswechslungen durchgeführt werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Es ist folglich zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung mittels der Darstellungen und nicht beschränkend beschrieben wurde.

Claims

Elektrochemisches System zur Erfassung von Glukosekonzentrationen in einem Körper, aufweisend: einen elektrochemischen Sensor (200) zur Einpflanzung in den Körper, der wenigstens eine Elektrode (202, 204, 206) beinhaltet; eine telemetrische Einheit (300) zur Einpflanzung in den Körper, die eine zwischen einer Potentiostatschaltung und einer Galvanostatschaltung umwandelbare elektrische Schaltung (400) beinhaltet, die mit dem elektrochemischen Sensor zum Vorsehen einer Erregungsspannung an einer ersten Elektrode der wenigstens einen Elektrode des elektrochemischen Sensors und zum Erzeugen eines ersten, Glukosekonzentrationen anzeigenden Signals verbunden ist; wenigstens einen Signalumwandler (610, 620), welcher mit der umwandelbaren elektrischen Schaltung (400) verbunden ist; einen Mikroprozessor (600), welcher mit der umwandelbaren elektrischen Schaltung (400) und dem wenigstens einen Signalumwandler verbunden ist; wenigstens einen Empfänger (800) zum Empfang des Signals von der telemetrischen Einheit (300) und einer Energieversorgung (680), um die umwandelbare elektrische Schaltung (400) mit Energie zu versehen.
Elektrochemisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umwandelbare elektrische Schaltung aufweist: einen ersten Operationsverstärker (402) aufweisend einen ersten Ausgangsanschluß (404), welcher mit einer ersten Elektrode (202) der wenigstens einen Elektrode verbunden ist, einen ersten Schalter (414), der wenigstens eine Stellung verbunden mit dem wenigstens einen Signalumwandler aufweist, einen zweiten Schalter (416), welcher wenigstens eine Position verbunden mit dem wenigstens einen Signalumwandler aufweist, einen ersten Eingangsanschluß (406), der mit dem ersten Schalter verbunden ist, einen zweiten Eingangsanschluß (408), einer ersten Rückführungsschaltung (410), welche darin wenigstens eine elektrische Einheit aufweist, die mit einer zweiten Elektrode (204) der wenigstens einen Elektrode, dem zweiten Eingangsanschluß (408) und dem zweiten Schalter (416) verbunden ist; und einen zweiten Operationsverstärker (418) aufweisend einen dritten Eingangsanschluß (420), welcher mit einer dritten Elektrode (206) der wenigstens einen Elektrode verbunden ist, einen vierten Eingangsanschluß (422), welcher mit dem wenigstens einen Signalumwandler verbunden ist, einen zweiten Ausgangsanschluß (424) und eine zweite Rückführungsschaltung (426), welche wenigstens eine elektrische Einheit darin aufweist, die mit dem zweiten Ausgangsanschluß (424), dem dritten Eingangsanschluß (420) und dem Mikroprozessor (600) verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rückführungsschaltung (410) eine negative Rückführungsschaltung ist, welche eine direkte Verbindung von dem ersten Ausgangsanschluß (404) mit dem zweiten Eingangsanschluß (408) beinhaltet.
Elektrochemisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rückführungsschaltung (410) eine negative Rückführungsschaltung ist, welche einen ersten Widerstand (412) aufweist, der mit dem zweiten Eingangsanschluß (408) und dem zweiten Schalter (416) verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rückführungsschaltung eine negative Rückführungsschaltung ist, welche einen zweiten Widerstand (426) beinhaltet, der mit dem zweiten Ausgangsanschluß (424) und dem dritten Eingangsanschluß (420) verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (426) durch den Mikroprozessor (600) gesteuert wird.
Elektrochemisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (204) der wenigstens einen Elektrode eine Hilfselektrode ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (204) der wenigstens einen Elektrode eine Bezugselektrode ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (204) der wenigstens einen Elektrode eine Arbeitselektrode ist und der dritte Eingangsanschluß (420) von der dritten Elektrode (206) getrennt ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung des weiteren eine Filterschaltung (500) aufweist, die mit der umkehrbaren elektrischen Schaltung (400) und einem Analog/Digitalwandler (640) verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung (400) des weiteren einen Transmitter (700) aufweist, welcher dem Mikroprozessor (600) zur Übermittlung eines Glukosekonzentrationen anzeigenden Signals verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 11, welches weiterhin ein Computersystem (1000) aufweist, welches mit dem wenigstens einen Empfänger (800) zur Verarbeitung des Glukosekonzentrationen anzeigenden Signals verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung (500) eine Tiefpaß-Filterschaltung ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung aufweist: einen dritten Operationsverstärker (502) aufweisend einen dritten Ausgangsanschluß (504), der mit dem Analog/Digitalumwandler (640) verbunden ist; einen fünften Eingangsanschluß (506), einen sechsten Eingangsanschluß (508), eine dritte Rückführungsschaltung (510), welche wenigstens eine elektrische Einheit darin aufweist, welche mit dem dritten Ausgangsanschluß (504) und dem fünften Eingangsanschluß (506) verbunden ist, eine vierte Rückführungsschaltung (510a), welche wenigstens eine elektrische Einheit (518) darin aufweist, welche mit dem dritten Ausgangsanschluß (504) und dem sechsten Eingangsanschluß (508) verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Rückführungsschaltung (510) eine negative Rückführungsschaltung ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Rückführungsschaltung (510) eine direkte Verbindung aufweist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Rückführungsschaltung (510a) eine positive Rückführungsschaltung ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Rückführungsschaltung aufweist: einen ersten Kondensator (516), der mit dem sechsten Eingangsanschluß (508) und einer dritten Bezugsspannung (520) verbunden ist; einem vierten Widerstand (514), welcher mit dem sechsten Eingangsanschluß (508); einem zweiten Kondensator (518), welcher mit dem dritten Ausgangsanschluß (504) und dem vierten Widerstand (514) verbunden ist; einem dritten Widerstand (512), welcher mit dem ersten Widerstand und dem zweiten Kondensator (518) verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umwandelbare elektrische Schaltung aufweist: eine Energieversorgung (650) zur Versorgung der elektrischen Schaltung mit Energie; einen ersten Operationsverstärker (402), welcher mit der Energieversorgung (650) und dem elektrochemischen Sensor (200) verbunden ist, um die erste Elektrode (202) des elektrochemischen Sensors auf einer im wesentlichen konstanten Erregungsspannung zu halten; einem zweiten Betriebsverstärker (418), welcher mit der Energieversorgung (650) und dem elektrochemischen Sensor (200) verbunden ist, um den Sensorstrom in eine Ausgangsspannung umzuwandeln und einen Optokoppler (900), welcher mit dem zweiten Operationsverstärker (418) und einem Transmitter zur Umwandlung der Ausgangsspannung in einen veränderbaren Widerstand verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung aufweist: einen dritten Schalter (602), welcher eine geöffnete und geschlossene Stellung aufweist; eine Batterie (604), welche mit dem dritten Schalter (602) und einer ersten Bezugsspannung (606) verbunden ist und einem Spannungsumwandler (608), welcher mit einer ersten und zweiten Bezugsspannung (602a, 652) verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Operationsverstärker aufweist: eine erste Eingangsleitung (408), eine zweite Eingangsleitung (406), eine erste Ausgangsleitung (404), die mit einer ersten Elektrode (202) des elektrochemischen Sensors verbunden ist, eine erste Rückführungsschaltung (410), die mit der ersten Eingangsleitung (408) und der ersten Ausgangsleitung (404) verbunden ist und ein erstes Potentiometer (438), welches mit einer vierten Referenzspannung (442), der zweiten Eingangsleitung (406) und einer fünften Bezugsspannung (440) verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rückführungsschaltung (410) eine direkte Verbindung aufweist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Potentiometer (438) einen Spannungsteiler (436) aufweist, welcher mit der vierten Referenzspannung (442), der zweiten Eingangsleitung (406) und der fünften Referenzspannung (440) verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Referenzspannung (442) ungefähr 1,2 Volt beträgt und die fünfte Referenzspannung (440) die elektrische Masse ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Eingangsleitung (408) eine invertierende Eingangsleitung und die zweite Eingangsleitung (406) eine nichtinvertierende Eingangsleitung ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Operationsverstärker (418) aufweist: eine dritte Eingangsleitung (420), eine vierte Eingangsleitung (422), die mit einer vierten Referenzspannung (444) verbunden ist, eine zweite Ausgangsleitung (424), einen dritten Schalter (446), der mit der dritten Eingangsleitung (420) und einer zweiten Elektrode (206) des elektrochemischen Sensors (200) verbunden ist, wobei der dritte Schalter (446) eine geöffnete und geschlossene Stellung aufweist, einen fünften Schalter (434), welcher mit der zweiten Ausgangsleitung (424) und dem Optokoppler (900) verbunden ist, wobei der fünfte Schalter (434) eine geöffnete und geschlossene Stellung aufweist, eine zweite Rückführungsschaltung (426), die mit der zweiten Ausgangsleitung (424) und der dritten Eingangsleitung (420) verbunden ist, eine Offsetspannung-Kompensationsschaltung (428), welche mit der dritten Eingangsleitung (420) verbunden ist und eine sechste Referenzspannung (430).
Elektrochemisches System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rückführungsschaltung (426) eine feste elektrische Einheit (426a) aufweist, die mit einer zweiten elektrischen Einheit (426b) parallelgeschaltet ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektrische Einheit ein Kondensator (426a) ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite elektrische Einheit ein Widerstand (426b) ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Offsetspannung-Kompensationsschaltung (428) aufweist: einen vierten Schalter (432), der mit der dritten Eingangsleitung (420) verbunden ist, und einen variablen Widerstand (428a), der mit dem vierten Schalter (432) und der sechsten Bezugsspannung (430) verbunden ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Eingangsleitung (420) eine invertierende Eingangsleitung und die vierte Eingangsleitung (422) eine nichtinvertierende Eingangsleitung ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Eingangsanschluß an der elektrischen Masse ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die sechste Bezugsspannung (430) ungefähr 1,2 Volt beträgt.
Elektrochemisches System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Optokoppler aufweist: eine erste optische Einheit (902) zum Erzeugen eines optischen Signals, eine zweite optische Einheit (904), welche für das mit dem Transmitter (700) verbundene optische Signal verantwortlich ist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Transmitter (700) einen Funkfrequenztransmitter zur Übermittlung eines seriellen Datensignals aufweist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Empfänger (800) einen Funkfrequenzempfänger zum Empfang eines seriellen Datensignals aufweist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Computersystem (1000) ein Computernetzwerk zur Verarbeitung des seriellen Datensignals aufweist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Elektrode (202, 204, 206) des elektrochemischen Sensors eine Platinelektrode aufweist.
Elektrochemisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Elektrode (202, 204, 206) des elektrochemischen Sensors eine Silber/Silberchloridelektrode ist.
Telemetrieeinheit zum Einpflanzen in einen Körper, welche mit einem elektrochemischen Sensor verbindbar ist, welcher wenigstens eine Elektrode zum Erfassen analytischer Konzentrationen besitzt, wobei die Telemetrieeinheit aufweist: eine elektrische Schaltung (400), die zwischen einer Potentiostatschaltung und einer Galvanostatschaltung umwandelbar ist, die mit dem elektrochemischen Sensor zum Vorsehen einer Erregungsspannung an einer ersten Elektrode der wenigstens einen Elektrode des elektrochemischen Sensors und dadurch zum Erzeugen eines ersten analytische Konzentrationen anzeigenden Signals verbunden ist, wenigstens einen Signalumwandler (610, 620) der mit der umwandelbaren elektrischen Schaltung verbunden ist, einen Mikroprozessor (600), der mit der umwandelbaren elektrischen Schaltung (400) und dem wenigstens einen Signalumwandler (610, 620) verbunden ist und eine Energieversorgung (680), um die umwandelbare elektrische Schaltung mit Energie zu versorgen.
Telemetrieeinheit nach Anspruch 40, wobei die umwandelbare elektrische Schaltung aufweist: einen ersten Operationsverstärker (402) aufweisend: einen ersten (404), der mit einer ersten Elektrode (202) der wenigstens einen Elektrode verbunden ist, einen ersten Schalter (414), welcher wenigstens eine Stellung besitzt, die mit dem wenigstens einen Signalumwandler verbunden ist, einen zweiten Schalter (416), welcher wenigstens eine Stellung aufweist, die mit dem wenigstens einen Signalumwandler verbunden ist, einen ersten Eingangsanschluß (406), der mit dem ersten Schalter verbunden ist, einen zweiten Eingangsanschluß (408), eine erste Rückführungsschaltung (410), welche wenigstens eine elektrische Einheit darin besitzt, die mit einer zweiten Elektrode (204) der wenigstens einen Elektrode, dem zweiten Eingangsanschluß (408) und dem zweiten Schalter (416) verbunden ist, und einen zweiten Operationsverstärker (418), aufweisend: einen dritten Eingangsanschluß (420), der mit einer dritten Elektrode (206) der wenigstens einen Elektrode verbunden ist, einen vierten Eingangsanschluß (422), der mit dem wenigstens einen Signalumwandler verbunden ist, einen zweiten Ausgangsanschluß (424) und eine zweite Rückführungsschaltung (426), welche darin wenigstens elektrische Einheit besitzt, die mit dem zweiten Ausgangsanschluß (424), dem dritten Eingangsanschluß (420) und dem Mikroprozessor (600) verbunden ist, wobei die umwandelbare elektrische Schaltung (400) mit dem elektrochemischen Sensor verbunden ist, um eine Erregungsspannung an einer ersten Elektrode der wenigstens einen Elektrode (202) des elektrochemischen Sensors vorzusehen und dadurch ein erstes analytische Konzentrationen anzeigendes Signal zu erzeugen, wenigstens einen Signalumwandler (610, 620, welcher mit der umwandelbaren elektrischen Schaltung (400) verbunden ist, einen Mikroprozessor (600), welcher mit der umwandelbaren elektrischen Schaltung (400) und dem wenigstens einen Signalumwandler (610, 620) verbunden ist und eine Energieversorgung (680), um die elektrische Schaltung mit Energie zu versorgen.
Telemetrieeinheit nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rückführungsschaltung (410) eine negative Rückführungsschaltung ist, welche eine direkte Verbindung vom ersten Ausgangsanschluß (404) zum zweiten Eingangsanschluß (408) beinhaltet.
Telemetrieeinheit nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rückführungsschaltung (410) eine negative Rückführungsschaltung ist, welche einen ersten Widerstand (402) beinhaltet, der mit dem zweiten Eingangsanschluß (408) und dem zweiten Schalter (416) verbunden ist.
Telemetrieeinheit nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rückführungsschaltung eine negative Rückführungsschaltung ist, welche einen zweiten Widerstand (426) beinhaltet, welcher mit dem zweiten Ausgangsanschluß (424) und dem dritten Eingangsanschluß (420) verbunden ist.
Telemetrieeinheit nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Widerstand (426) durch den Mikroprozessor (600) gesteuert wird.
Telemetrieeinheit nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (204) der wenigstens einen Elektrode eine Hilfselektrode ist.
Telemetrieeinheit nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (204) der wenigstens einen Elektrode eine Bezugselektrode ist.
Telemetrieeinheit nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (204) der wenigstens einen Elektrode eine Arbeitselektrode ist und der dritte Eingangsanschluß (420) nicht mit der dritten Elektrode (206) verbunden ist.
Telemetrieeinheit nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung des weiteren eine Filterschaltung (500) aufweist, die mit der umwandelbaren elektrischen Schaltung (400) und einem Analog/Digitalumwandler (640) verbunden ist.
Telemetrieeinheit nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung des weiteren einen Transmitter (700) aufweist, der mit dem Mikroprozessor (600) zum Übertragen eines analytische Konzentration anzeigenden Signals verbunden ist.