DE69316281T2

DE69316281T2 - Einwegmodul für einen Sensor mit ionenselektiven Elektroden

Info

Publication number: DE69316281T2
Application number: DE69316281T
Authority: DE
Inventors: James David Hamerslag; Salvatore J Pace
Original assignee: Dade Chemistry Systems Inc
Current assignee: Siemens Healthcare Diagnostics Inc
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2013-07-03
Also published as: EP0579997B1; ATE162307T1; CA2100557A1; EP0579997A1; DE69316281D1; US5284568A; JPH06213857A; JP2574631B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wegwerfbare Kassette zur Verwendung mit Sensoren mit ionenselektiven Elektroden, und insbesondere eine in einer leicht austauschbaren Kassette angeordnete ionenselektive Elektrodenanordnung.
Auf dem Gebiet der klinischen Diagnostik besteht ein Bedarf an zuverlässigen, kostengünstigen Vorrichtungen zur routinemäßigen quantitativen Bestimmung von Elektrolyten und bestimmten Metaboliten in physiologischen Fluiden. Zu diesem Zweck wurden ionenselektive Elektroden (ISE) regelmäßig bei der klinischen Messung von Natrium, Kalium, Chlorid und ähnlichen Ionen verwendet. Die meisten ionenselektiven Vorrichtungen, die heute auf dem Markt sind, haben dahingehend eine begrenzte Lebensdauer, daß die Materialien, aus denen sie bestehen, sich durch den Gebrauch und mit der Zeit verschlechtern. Beispielsweise bilden sich Beläge in Durchflußkanälen und diese verstopfen sich durch Verklumpung oder Koagulation von Protein. Auch die Leistung der Ionenerkennungsmembranen nimmt mit der Zeit durch Membranvergiftung durch Probenbestandteile oder durch allgemeinen Verlust and isophorer Leistungsfähigkeit ab. Solche Elektroden erfordern üblicherweise einen hohen Wartungsaufwand. Es ist daher erwünscht, in er Lage zu sein, die ionenselektiven Elektroden, wenn die Gelegenheit oder die Notwendigkeit eintritt, einfach und ohne Aufwand durch eine kostengünstige Anordnung ersetzen zu können, bevor die Leistung abnimmt. Dies ist gegenüber der erheblichen Wartungsarbeit, die ansonsten zum Erreichen hoher Arbeitseffizienz und -effektivität erforderlich ist, zu bevorzugen.
Wegwerfbare Festzustandssensoren weisen gegenüber ionenselektiven Elektroden herkömmlicher Ausbildung erhebliche Vorteile auf. Die Möglichkeit, den Sensor nach jedem oder mehrmaligem Gebrauch wegwerfen zu können, ist sehr erwünscht. Eine Anzahl von im Stand der Technik beschriebenen Sensorausbildungen haben versucht, dieses Endziel zu erreichen.
Das an Schults et al. erteilte US-Patent 4 994 167 offenbart eine Vorrichtung, in der eine entfembare Kassette eine Membran einer Elektrodenanordnung schützt. In dem Design sind jedoch keine Durchflußkanäle ausgebildet, und es weist ferner auch keine besonders gute Dichtung auf, weshalb die Einheit nicht zum Analysieren mehrerer Ionen geeignet ist.
Ein weiteres US-Patent, erteilt an Pfab et al., US 5 018 527, beschreibt eine komplexes Durchflußsystem mit mehreren Festzustandsmembransensoren, jedoch sind die Sensoren kompliziert und schwierig herzustellen.
In dem an Calzi et al. erteilten US-Patent 4 966 670 ist eine Vorrichtung zur differentiellen Messung von Elektrolyten unter Verwendung eines herkömmlichen ISE-Designs beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung verwendet jedoch gebohrte Kanäle, die in einem relativ großen Befestigungsblock ausgebildet sind. Dies macht die Vorrichtung relativ teuer und erfordert relativ große Mengen an Proben- und Kalibrierungslösungen, um arbeiten zu können. Heutige Sensoren sollen mit relativ geringen Reagensmengen effizient arbeiten und kostengünstig sein, so daß sie leicht hergestellt werden können und einfach ersetzbar sind. Das an Enzer et al. erteilte US-Patent 4 871 439 weist mehrere Festkörperelektroden in einer wegwerfbaren Kassette auf. Die Kassette enthält Kalibrierungslösungen in abgeschlossenen Behältern, einen Referenzelektrodenfluidbehälter und einen Behälter für verbrauchte Fluids. Diese Unteranordnungen sind sämtlich in einer einzigen Struktur integriert. Die gesamte Einheit ist wegwerfbar, stellt jedoch eine relativ teure und komplexe Einheit dar, die für das kostengünstige Testen großer Zahlen von Proben nicht geeignet ist.
Das US-Patent 4 786 394, Enzer et al., offenbart ein klinisches Analysegerät, das wegwerfbare Kassette mit Sensoren aufweist, und beschreibt ferner eine in der wegwerfbaren Kassette enthaltene, zuvor beschriebene elektrisch verbundene Einsteckeinrichtung, die Beutel für Reagenzien, Kalibratoren, Abfallentsorgung, etc., aufweist.
WO-A-90-02938 offenbart eine wegwerfbare Kassette, die verschiedene elektrochemische Messungen an Blut oder anderen Fluids durchführen kann. Im Betrieb wird eine Fluidprobe durch Kapillarwirkung über eine Öffnung in die wegwerfbare Kassette gezogen. Die Kassette weist ein Gehäuse mit einem unteren Gehäuseteil auf, das ein Durchflußkanalteil bildet. Das Durchflußkanalteil hat Behälter zur Aufnahme einer Sensorenelemente aufweisenden Sensoranordnung, wobei jedes Sensorelement mit einem elektrischen Kontakt verbunden ist. Eine doppelseitig klebende Lasche ist auf der Oberseite des unteren Gehäuseteils angebracht, wobei die Klebelasche die Sensoranordnungen abdeckt. Ein oberes Gehäuseteil ist zum Abdecken der gesamten Struktur vorgesehen. Die Sensorelemente der Sensoranordnungen sind in einer Reihe angeordnet und eine Nut erstreckt sich entlang der Reihe, um Fluid an die Sensorelemente zu liefern.
EP-A-0 450 473 offenbart eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Messen mehrerer ionischer Konzentrationen. Die Vorrichtung weist ein mit mehreren darauf ausgebildeten Elektroden versehenes isolierendes Substrat auf. Es existieren mehrere ionenselektive Elektroden und eine gemeinsame Referenzelektrode, die auf derselben Bahn ausgebildet sind. Es können mehrere Ionenkonzentrationen gleichzeitig gemessen werden, indem ein Tropfen einer zu untersuchenden Flüssigkeit auf den jeweiligen Elektrodenbereich der Bahn aufgebracht wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine wegwerfbare Sensoranordnung zu schaffen, bei der die Sensorelemente und die entsprechenden Durchflußkanäle in einer spezifischen Weise angeordnet sind.
Die vorliegende Erfindung ist durch den Patentanspruch 1 definiert.
Bei einem verbesserten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Durchflußkanalteil elastomerisch und die zweite Fläche des Durchflußkanalteiles weist Stege auf, die in bezug zu den ausgebildeten Kanälen quer verlaufen, um die Unversehrtheit der Kanäle zu wahren. Ferner weist die Gehäusehalteeinrichtung am Gehäuse Seitenwände auf, wobei die Wände Einschnappeinrichtungen aufweisen, die zum Halten des Substrats angeordnet sind. Bei einem Ausführungsbeispiel bildet die zweite Fläche des Durchflußkanalteils einen Hohlraum und die Gehäusewände sind mit Stegen versehen, die zum Eingreifen in den Hohlraum angeordnet sind, um so das Durchflußkanalteil in dem Gehäuse zu positionieren.
Die beschriebene wegwerfbar Anordnung ist eine kostengünstige Anordnung, die leicht auszutauschen ist. Die Anordnung ist relativ leckfrei.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ein umfassenderes Verständnis ergibt sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen, die Bestandteil der Anmeldung sind und welche zeigen:
Fig. 1 - eine in Draufsicht gesehene Explosionsdarstellung der Sensorkassette mit Fluidanschlüssen und elektrischen Anschlüssen;
Fig. 2 - eine Explosionsdarstellung der Sensorkasseffe in Unteransicht;
Fig. 3 - eine Schnittdarstellung einer zusammengesetzten Sensorkassette entlang der Linie 3-3 in Fig. 1;
Fig. 4 - eine Schnittdarstellung einer zusammengesetzten Sensorkassette entlang der Linie 4-4 in Fig. 1;
Fig. 5 - eine Schnittdarstellung einer zusammengesetzten Sensorkassette entlang der Linie 5-5 in Fig. 1;
Fig. 6 - eine schematische Darstellung des Sensorsubstrats;
Fig. 7 - eine Explosionsdarstellung der Sensorkasseffe und eines Teils der Analysevorrichtung; und
Fig. 8 - eine perspektivische Darstellung der in einem Teil der Analysevorrichtung eingebauten Sensorkassette.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Wie in den Fign. 1, 2 und 7 dargestellt, besteht eine wegwerfbare Sensoranordnung oder-kassette 1 aus einem Gehäuse 10, einem Durchflußkanalteil 30 und einem Sensorsubstrat 50. Die Größe der Sensorkassette 1 ist derart bemessen, daß sie von einem Benutzer leicht zu handhaben ist und in die Sensorkassettenaufnahme 84/Fig. 8) einer Analysevorrichtung herkömmlicher Ausbildung eingesetzt werden kann. Eine solche Analysevorrichtung kann ein Elektrometer zum Verstärken der Differenzsignale (Messen der Potentialdifferenz), die, wie im folgenden beschrieben, aus de Referenz-, Sensor- und Masseelementen des Ionensensorsubstrats abgeleitet werden, aufweisen. Die Struktur und die Montage dieser Elemente werden im folgenden näher beschrieben.
Das Gehäuse 10 ist kastenförmig, hat eine offene Seite, und besteht aus einem Material, das ausreichend mechanische Festigkeit verleiht, um das Durchflußkanalteil 30 und das Sensorsubstrat 50 in Ausrichtung und in Kontakt zu halten. Es muß ferner ausreichend flexibel sein, um ohne Versagen während der Montage der Sensorkassette 1 gebogen werden zu können. Thermoplastische Materialien wie Polyoxymethylen, Polyethylen, Polypropylen, Polykarbonat oder Polystyrol mit Raumtemperatureineschafien des Biegemoduls im Bereich von 650 bis 3500 MPa und einer Zugfestigkeit im Bereich von 14 bis 100 MPa sind bevorzugt.
Die Oberseite 12 des Gehäuses 10 hat die selbe Geometrie wie das Sensorsubstrat 50, das im folgenden beschrieben wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel er Erfindung ist die Geometrie rechteckig. Andere Konfigurationen, beispielsweise kreisrund, sind möglich. Das Sensorsubstrat so ist eine mehrlagige Struktur. Diese Ausbildung wird üblicherweise unter Verwendung von Siebdrucktechniken erreicht, wie durch Pace im US-Patent 4 454 007 beschrieben. Dieses Sensorsubstrat 50 weist ein Substrat 60 (Fig. 5) auf, das aus einem Material besteht, das strukturell steif ist, so daß es vernachlässigbare Verformungen zeigt, wenn durch das Durchflußkanateil Druck auf das Substrat ausgeübt wird, wie im folgenden beschrieben. Das Substrat sollte ein elektrischer Isolator sein und eine Stütze für die Schichten 62, 64, 66 und 68 eines mehrschichtigen Ionensensors bilden. Zulässige Materialien für das Substrat 60 sind Aluminiumoxid, Glas, Glas-Epoxidharz-verbundstoffe, Polyester, Polyethylen, Polyimide, Polystyrol oder Polykarbonat, wobei Aluminiumoxid bevorzugt wird.
Das Sensorsubstrat so ist wie durch Pace und andere beschrieben unter Verwendung jedes geeigneten Verfahrens zur Herstellung mehrschichtiger Ionensensoren hergestellt. Beispielsweise wird zuerst eine Leiterschicht 62, anschließend eine dielektrische Schicht 64, eine Verbindungsschicht 66 und schließlich die Sensormembran 68 aufgebracht. Da diese Elemente im Stand der Technik bekannt sind, bedarf es keiner weiteren Beschreibung derselben, da diese vollständig zum Beispiel in dem Pace-Patent beschrieben sind. Die aus den Schichten 62,64,66 und 68 bestehenden Sensorelemente 52 (Fig. 5) sind allgemein in Bänken oder Reihen linear angeordneter Sensorelemente 52 (Fig. 1) vorgesehen, wobei die eine Referenzfunktion erfüllenden Sensorelemente auf einer Seite oder in einer Reihe und die Sensorelemente, die eine Erkennungs- oder Meßfunktion des Analyten erfüllen, auf der anderen Seite oder in der anderen Reihe angeordnet sind. Ein Masseelement 54, das in Form einer gedruckten Silberschicht oder als eine andere geeignete Metallelektrode vorliegt, ist am Ende der parallelen Bänke der Sensorelemente 52 ausgebildet. In ähnlicher Weise ist ein Blasensensorelement 56, das als elektrisch leitfähige Metallelektrode aus geeignetem Material, beispielsweise Silber, vorliegt, am Beginn oder Eingang jeder Reihe von Sensorelementen 52 angeordnet.
Jedes der Sensorelemente 52, das Masseelement 54 und das Blasensensorelement 56 ist einzeln durch elektrisch leitfähige Pfade die sich über die dielektrische Schicht 64 hinaus erstrecken, mit jeweiligen elektrischen Kontakten 58 verbunden, die an der Oberseite des Substrats 60 ausgebildet sind. Diese Kontakte befinden sich außerhalb des Bereichs, der von dem Durchflußkanalteil 30 eingenommen wird, welches, wie im folgenden beschrieben, Kanäle über den jeweiligen Sensorelementen bildet. Diese Kontakte sind derart positioniert, daß sie durch elektrische Verbinder 82 kontaktiert werden können, wie im folgenden beschrieben.
Das Durchflußkanalteil 30 ist über dem Sensorsubstrat 50 angeordnet. Es hat zwei Flächen (am besten in Fig. 2 zu erkennen) mit einem darin ausgebildeten Rillenpaar 38, wobei die Rillen so voneinander beabstandet sind, daß sie die jeweiligen Elemente 52, 54 und 56 auf dem Substrat 60 bedecken, wodurch Durchflußkanäle 70 gebildet werden. Die Rillen sollten klein sein, um das erforderliche Fluidvolumen zu verringern. Üblicherweise haben sich Rillen von 0,5 mm bis 4 mm im Durchmesser als geeignet erwiesen, jedoch sind diese Zahlen nicht erheblich. Die Enden der Rillen 38 nahe dem Masseelement 54 des Substrats 60 werden zusammengeführt, um einen gemeinsamen Austrittspunkt der durch die Rillen 38 gebildeten Kanäle 70 zu bilden. Öffnungen 32 sind in Querrichtung durch die Dicke des Durchflußkanalteils 30 ausgebildet und derart angeordnet, daß eine Öffnung 32 sich am gemeinsamen Ausgang der Rillen und eine separate Öffnung 32 sich am Eingang jeder der Rillen 38 befindet. Dies ist am besten aus Fig. 1 ersichtlich. Die Oberseite des Durchflußkanalteils ist mit Stützstegen 34 versehen, die das Andrücken des Durchflußkanalteils an die Sensorsubstrate 50 unterstützt, wie im folgenden beschrieben, um so die Kanäle über den Sensorelementen zu bilden, ohne die Kanäle 70 zu beschädigen. Ferner ist eine Stegaufnahme 36 zum Zusammengreifen mit Stegen 16 im Gehäuse 10 vorgesehen. Diese Stege 16 dienen der korrekten Anordnung und Positionierung des Durchflußkanalteils 30 in bezug zu den Sensorelementen 52 und tragen zur Steifigkeit des Gehäuses 1 bei.
Das Durchflußkanalteil 30 besteht aus einem Material, das gegenüber Lösungen, die wahrscheinlich in der Sensorkassette verwendet werden, chemisch inert ist. Seine mechanischen Eigenschafien sind derart, daß es in einem Druckzustand verbleibt, wenn es in der Kassette 1 angeordnet ist und eine leckdichte Dichtung zwischen sich und dem Sensorsubstrat 60 schafft. Es schaft ferner eine leckdichte Dichtung zwischen sich und den Fluidanschlüssen 80. Elastomermaterialien wie Butylkautschuk, Halobutylkautschuk, Brombutylkautschuk, Silikon, Polyurethan oder Polyvinylchlorid mit härteeigneschaften bei Raumtemperatur im Bereich von 40 Shore A (ASTM D-2240) bis 60 Shore A und einem Segmentmodulus bei 10% Belastung im Bereich von 0,7 bis 4,2 MPa werden bevorzugt.
Das Oberteil 12 des Gehäuses 10 weist Öfffiungen oder Löcher 14, um Fluidverbindungen zu ermöglichen, und Öffnungen oder Ausnehmungen 15 auf, die die elektrische Verbindung mit der Sensorkassette 1 ermöglichen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Seitenwände 18 des Gehäuses vorstehende Schnappeinrichtungen 20 zum Halten des Sensorsubstrats 50 in der Sensorkassette 1 auf Die Seitenwände 18 sind voneinander unabhängig, um das Biegen wänrend des Zusammensetzens zu erleichtern. Erforderlichenfalls können Teile der Gehäuseseitenwände ausgeschnitten sein, um den Gießvorgang zu ermöglichen. Ferner können die Öffnungen 15 für die elektrischen Verbinder auf der Unterseite des Gehäuses durch Stege 25 verstärkt sein.
Die elektrischen Verbinder 82 sind mit einer elektronischen Schaltung 96 verbunden, die erforderlichenfalls einen Multiplexer und Elektrometerverstärker aufweisen kann, um wahlweise eine Verbindung mit den verschiedenen Paaren der Sensorelemente 52, der Masseelemente 54 und dem Blasensensorelement 56 herzustellen, und um auf diese Weise die verschiedenen differentiellen und Blase-Masse-Messungen zu erleichtern, die für den Betrieb der Vorrichtung erforderlich sind. Der Auslaß der Durchflußkanäle ist über den Fluidanschluß 80 mit einem Abfallbehälter 94 verbunden. Die Fluidströmung kann mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Fluidpumpe unterstützt werden. Gleichermaßen ist eine Quelle der zu untersuchenden Probenflüssigkeit und/oder des Kalibrators über einen Fluidanschluß 80 und die Öffnung 14 mit der Probenöffnung 32 des Durchfiußkanalteils 30 verbunden, um den Sensorkanal 70 zu speisen. Eine Referenzfluidquelle 90 kann über einen zweiten Fluidanschluß 80 und die referenzöffnung 14 mit dem Durchflußkanalteil 30 zum Speisen des Referenzkanals 70 verbunden sein.
Die Sensorkassette 1 wird zusammengesetzt, indem zuerst die Stegaufnahme 6 des Durchflußkanalteils 30 über dem Steg 16 des Gehäuses 10 angeordnet wird. Dies positioniert und definiert die Position des Durchflußkanalteils 30 in bezug auf das Gehäuse 10. Das Sensorsubstrat wird sodann auf dem sich verjüngenden Bereich 22 der Gehäuseseitenwände 18 plaziert. Dadurch wird die Position des Sensorsubstrats 50 in bezug auf das Gehäuse 10 definiert, wodurch das Durchflußkanalteil 30 an dem Sensorsubstrat 50 angeordnet wird. Es wird entweder manuell oder durch ein Montagewerkzeug eine Kraft auf das Sensorsubstrat 50 aufgebracht, wodurch die Gehäuseseitenwände 18 nach außen gebogen und das Durchflußkanalteil 30 zusammengedrückt wird. Nachdem das Sensorsubstrat 50 an der Schnappeinrichtung 20 vorbei geführt wurde, kehren die Gehäuseseitenwände 18 in ihre Ausgangsposition zurück.
Der Druckzustand des Durchflußkanalteils 30 zwischen dem Sensorsubstrat 50 und dem Gehäuse 10 hält die Sensorkasseffe 1 im zusammengesetzten Zustand. Dieser Druekzuständ des Durchflußkanalteils 30 hält ferner die leckfreie Verbindung zwischen dem Durchflußkanalteil 30 und dem Sensorsubstrat 50 aufrecht. Wie in Fig. 5 dargestellt, bilden die Rille 38 und das Sensorsubstrat 50 im zusammengesetzten Zustand der Sensorkassette 1 die Durchflußkanäle 70.
Die Sensorkassette 1 ist in einer Sensorkassettenaufnahme 84 (Fign 7 und 8) der Analysevorrichtung angeordnet. Die Analysevorrichtung enthält die Quelle der Referenz-Proben- und Kalibratorfluids und weist den Abfallbehälter und die elektronische Schaltung auf, die zum Durchführen der erforderlichen Messungen der Differenzspannungen über die ionensensitiven Elektroden erforderlich sind. Da Reagensbehälter und die Probennahmevorrichtungen zum Liefern der Fluids und das Durchführen der Messungen Standard sind, ist eine Beschreibung hier nicht erforderlich. Die korrekte Ausrichtung der Kassette 1 ist durch den Ausschnitt 24 in der Gehäuseseitenwand (Fig. 2) und den Vorsprung 88 der Sensorkassettenaufnahme 84 gewährleistet. Die bevorzugte Ausrichtung ist derart, daß sich die elektrischen Anschlüsse 82 über den Fluidanschlüssen 80 befinden. Diese Anordnung minimiert den Fluidkontakt mit den elektrischen Anschlüssen 82, wenn ein Leck in den Fluidanschlüssen 80 aufiritt. Die Anschlußplatte 86 der Analysiervorrichtung wird sodann verschoben, um Fluidverbindungen und elektrische Verbindungen mit der Sensorkasseffe 1 herzustellen.
Wie in Figur 3 dargestellt, werden die Öffnungen 32 aufgeweitet, wenn die Fluidanschlüsse 80 in das Durchflußkanalteil 30 geschoben werden, wodurch eine leckfreie Verbindung erzeugt wird. Das zulaufende Ende 81 des Fluidanschlusses 80 erleichtert diese Verbindung, ist jedoch nicht erforderlich. Der elektrische Anschluß 82 (Fig. 4) kontaktiert die elektrischen Kontakte 58 (Fig. 1) des Sensorsubstrats 50.
Der Betrieb der Sensorkassette 1 umfaßt eine Zwei-Punkt-Kalibrierung und anschließende mehrfache Probenmessungen. Sowohl die Zwei-Punkt-Kalibrierung, als auch die Probenmessung umfassen zwei Messungen. Wie in den Fign. 1, 5 und 6 dargestellt, werden sämtliche Fluids über eine (nicht dargestellte) Pumpe in das System gezogen, die vorzugsweise auf der Abflußseite 94 der Sensorkassette 1 angeordnet ist. Die Strömung aus den Öffnungen 90 und 92 ist durch (nicht dargestellte) Klemmventile gesteuert. Referenzfluids sind Lösungen mit bekannten Ionenkonzentrationen im zu messenden Bereich.
Der erste Teil der Zwei-Punkt-Kalibrierung besteht im Ansaugen eines Referenzfluids über die Referenzöffnung 90 in den Durchflußkanal 70 und im anschließenden Ansaugen des gleichen Referenzfluids über die Probenöffnung 92 in den Durchflußkanal 70. Anschließend wird ein Potential E (Fig. 6) von der Elektronik 96 gemessen. Der zweite Teil der Zwei-Punkt-Kalibrierung besteht aus dem Pumpen eines anderen Referenzfluids über die Probenöffnung 92 in den Durchflußkanal 70. Ein Potential E (Fig. 6) wird sodann von der Elektronik 96 gemessen. Die Reaktion oder die Steilheit des Sensors wird aus den gemessenen Potentialen und den zuvor bestimmten Ionenkonzentrationen der Referenzfluids berechnet.
Der erste Teil der Probenmessung besteht aus dem Pumpen eines Referenzfluids über die Referenzöffnung 90 in den Durchflußkanal 70 und Saugen des gleichen Referenzfluids über die Probenöffnung 92 in den Durchflußkanal 70. Ein Potential Ei (Fig. 6) wird sodann von der Elektronik 96 gemessen. Der zweite Teil der Probenmessung besteht aus den Saugen des Probenfiuids über die Probenöfffnung 92 in den Durchflußkanal 70. Ein Potential Ei (Fig. 6) wird sodann von der Elektronik 96 gemessen. Die Konzentration des Ions in der Probe wird aus den gemessenen Potentialen und der bekannten Steilheit des Sensors sowie der lonenkonzentration des Referenzfluids berechnet.
Strömungspotentiale, die durch die Fluidströmung verursacht werden, werden durch das Masseelement 54 minimiert. Das Vorhandensein von Luftblasen im Durchflußkanal 70 zwischen dem Blasensensorelement 56 und dem Masseelement 54 kann durch Messen der Impedanz Z (Fig. 6) des Fluids zwischen diesen Elementen ermittelt werden.
In der vorliegenden Beschreibung umfaßt der Begriff "Fluids" sowohl Flüssigkeiten, als auch Gase, obwohl gegenwärtig vorrangig Flüssigkeiten verwendet werden. Obwohl ferner mehrere Sensorelemente dargestellt sind, kann ein einzelnes Element verwendet werden. Die Sensorelemente können, falls gewünscht, entlang einer gekrümmten Linie angeordnet sein.
Die gerade beschriebene Sensorkassette ist eine kostengunstige, zuverlässige wegwerfbare Einheit, die eine in Gebrauch befindliche Einheit ersetzen kann, wann immer oder bevor diese ausfällt. Die Einheit bietet eine leckfreie Dichtung mit dem Sensorsubstrat und leckfreie Strömungsverhältnisse. Sie ist dazu ausgebildet, Strömungswege in genauer Ausrichtung zu halten, um Kanäle für die Sensorelemente zu bilden.

Claims

1. Wegwerfbare Sensoranordnung zur Verwendung in einer Analysevorrichtung, wobei die Anordnung aufweist:

ein Substrat (50) mit einer Fläche, auf der linear angeordnete Sensorelemente (52) ausgebildet sind,

einen elektrischen Kontakt (58), der auf der Substratfläche für das Sensorelement (52) angeordnet ist,

ein Durchflußkanalteil (30) mit einer ersten und einer zweiten einander gegenüberliegenden Fläche, wobei die erste Fläche eine Rilleneinrichtung (38) bildet, welche über den Sensorelementen (52) angeordnet ist,

wobei das Durchflußkanalteil (3) Öffnungen (32) begrenzt, die die gegenüberliegenden Flächen an der Rilleneinrichtung verbinden, und

ein Gehäuse (10) mit einer Wand (12) und einer Einrichtung (16, 18) zum Halten des Substrats (50) relativ zur Wand (12), wodurch die Durchflußkanäle (70) von Leckstellen frei sind, wobei die Wand (12) Öffnungen (14) aufweist, die einen Zugang zu den Öffnungen (32) der Durchflußkanalteile und den elektrischen Kontakten (58) des Substrats ermöglichen,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Sensorelemente (52) in verschiedenen Reihen angeordnet sind, wobei eine Reihe Sensorelemente (52) aufweist, die als Referenzelemente dienen, und die andere Reihe Sensorelemente (52) aufweist, die als Sensorelemente dienen, die Rilleneinrichtung zwei Rillen (38) aufweist, die jeweils über den Reihen der Referenzelemente (52) und der Sensorelemente (52) angeordnet und an einem Ende jeder Rille (88) miteinander verbunden sind, wodurch miteinander verbundene Flüssigkeitsdurchflußkanäle (70) gebildet sind, und wobei die Öffnungen (32) an den Rillenenden angeordnet sind, die den miteinander verbundenen Enden entgegengesetzt sind, und

wobei die Halteeinrichtung (16, 18) das Substrat (14) und die Wand (12) derart hält, daß das Durchflußkanalteil (30) zwischen diesen zusammengedrückt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Gehäusehalteeinrichtung (16, 18) Seitenwände (18) am Gehäuse (10) aufweist, welche Einschnappvorrichtungen (20) aufweisen, die zum Halten des Substrats (50) angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die zweite Fläche des Durchflußkanalteils Stege (16) aufweist, die in bezug zu den ausgebildeten Kanälen (70) quer verlaufen, um die Unversehrtheit der Kanäle (70) zu wahren.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-3, bei der die zweite Fläche des Durchflußkanalteils einen Hohlraum (36) bildet und die Gehäusewand Stege (16) aufweist, die zum Eingriff in den Durchflußkanalhohlraum (36) angeordnet sind, um so das Durchflußkanalteil (30) im Gehäuse (10) zu positionieren.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-4, bei der das Durchflußkanalteil (30) elastomerisch ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-5, bei der die Substratfläche ein Masseelement (54), das an der Verbindungsstelle der Kanäle (70) in dem Durchflußkanalteil (30) angeordnet ist, und einen elektrischen Kontakt (58) dafür aufweist, der von dem Durchflußkanal (70) entfernt angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-6, bei der die Substratfläche ein Blasensensorelement (56) aufweist, das derart angeordnet ist, daß es sich in einem der Durchflußkanäle (70) befindet.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-7, bei der die Analysevorrichtung eine Einrichtung (90, 92) zum Zuführen von zu analysierenden Flüssigkeiten zu Flüssigkeitsanschlüssen (80) des Gehäuses (10) aufweist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-8, bei der die Analysevorrichtung einen Behälter (84) zum entfernbaren Aufnehmen des Gehäuses (10), elektrische Verbinder (82) zum betriebsmäßigen Anschließen des Substrats, elektrische Kontakte (58) und Flüssigkeitsanschlüsse (80) aufweist, die in der Lage sind, Flüssigkeiten betriebsmäßig aus den Durchflaßkanalteilöffnungen (32) aufzunehmen und an diese auszugeben.