Die Erfindung betrifft eine Biosensorvorrichtung zur Detektion von biologischen Partikeln, die eine Fluidikvorrichtung zur Leitung von Fluiden aufweist sowie eine Detektionseinrichtung zur Detektion der biologischen Partikel hat. Die Fluidikvorrichtung weist mehrere Fluidikelemente auf und die Detektionseinrichtung weist mehrere Detektorelemente auf.

Die Detektion von biologischen Partikeln, insbesondere von lebenden Bakterien, ist früher über eine zeitaufwändige Kultivierung der Mikroorganismen durchgeführt worden. Dazu waren geeignete biologische Laborräume sowie eine gewisse Zeit nötig, um die Detektion durchführen zu können.

Um die Detektion von biologischen Partikeln schneller zu gestalten, wurden neue Methoden entwickelt, mit denen die Detektion schnell und auch ortsunabhängig durchgeführt werden kann.

Ein solches Detektionsverfahren ist beispielsweise in der DE 10 2007 021 387 A1 beschrieben. Hier werden die biologischen Partikel mittels einem Filter aus der zu untersuchenden Probe ausgefiltert. Stoffe und Chemikalien, die für unterschiedliche Detektionsschritte wie beispielsweise Markierungsschritte zum Markieren der Partikel benötigt werden, werden über eine Fluidikvorrichtung zu dem Filter hin und über ihn hinweg geleitet. Mittels einer Detektionseinrichtung wird die Strahlung der Sonden, die die Partikel markieren, erfasst, womit die Partikel detektiert werden können.

Mit einem solchen Verfahren ist eine schnelle und ortsunabhängige Detektion der biologischen Partikel möglich. Vorzugsweise sollte das Detektionsverfahren automatisch durchgeführt werden. Zur automatischen Detektion soll- ten die einzelnen Bauelemente der Biosensorvorrichtung funktionstüchtig sein,

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Biosensorvorrichtung zur Detektion von biologischen Partikeln zur Verfügung zu stellen, mit der eine automatische Detektion zuverlässig durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Aufgrund des Wunsches nach einer automatischen Durchführung der Detektion ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass auch der Funktionstest automatisch durchgeführt werden kann.

Eine solche automatische Testeinrichtung ist im Stand der Technik bislang nicht bekannt. Dies führt dazu, dass die bisher bekannten Biosensorvorrichtungen entweder in regelmäßigen Abständen manuell gewartet werden müssen, oder dass sich die Anwender nicht wirklich sicher sein können, ob die von der Biosensorvorrichtung ausgegebenen Ergebnisse korrekt sind, da Fehlfunktionen in der Biosensorvorrichtung zur Verfälschung der Ergebnisse führen können.

Bei einer Biosensorvorrichtung, vor allem wenn sie zur Untersuchung von Trinkwasser herangezogen wird, ist eine Funktionsüberwachung wünschenswert. Weiter sollte bei einer Fehlfunktion das Trinkwasser nicht verunreinigt werden. Dies wird bei bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung erreicht.

Die erfindungsgemäße Biosensorvorrichtung weist vorzugsweise eine Flui- dikvorrichtung auf, die in der Biosensorvorrichtung Fluide leitet und zu den vorgesehenen Stellen transportiert. Weiter weist die Biosensorvorrichtung vorteilhaft eine Detektionseinrichtung auf, in der die biologischen Partikel detektiert werden. Die Fluidikvorrichtung hat wenigstens ein Fluidikelement, bevorzugt mehrere Fluidikelemente, und die Detektionseinrichtung hat wenigstens ein Detektorelement, bevorzugt mehrere Detektorelemente. Um zu testen, ob die Fluidikelemente und/oder die Detektorelemente korrekt funktionieren, ist eine Selbsttesteinrichtung vorgesehen, die diese Bauelemente automatisch testet. Die Selbsttesteinrichtung verwendet vorzugsweise die in der Biosensorvorrichtung bereits vorhandenen Bauteile, um durch gezielte Ablaufprogramme den Zustand der Bauteile sowie des Gesamtsystems zu überwachen. Damit ist eine Überwachung des Systems möglich, wobei keine wesentliche Erweiterung des Systems durch zusätzliche Überwachungseinrichtungen erforderlich ist.

Vorteilhaft weist die Selbsttesteinrichtung wenigstens eine Testvorrichtung auf, die zum Testen der Fluidikelemente und/oder der Detektorelemente ausgebildet ist. Weiter vorzugsweise ist in der Selbsttesteinrichtung eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, die Testsignale von der Testvorrichtung empfängt und diese auswerten, d. h. beurteilen kann.

Bevorzugt ist wenigstens die Testvorrichtung und/oder wenigstens das Fluidikelement und/oder wenigstens das Detektorelement als USB-Bauelement (USB = universal serial bus) ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die einzelnen Bauelemente im laufenden Betrieb miteinander verbunden werden können. Außerdem können ihre Eigenschaften automatisch erkannt werden.

Vorteilhaft sind die USB-Bauelemente über USB-Verbindungen mit der Auswerteeinrichtung verbunden. Somit kann die Auswerteeinrichtung Testsignale bzw. allgemeine Signale der Testvorrichtung und/oder der Fluidikelemente und/oder der Detektorelemente empfangen und weiterverarbeiten.

Weiter vorzugsweise ist die Auswerteeinrichtung durch eine Software ausgebildet, die in einer Rechnereinheit zu laden oder geladen ist. Die Software kann dann automatisch die Auswertung der von den USB-Bauelementen empfangenen Testsignalen mittels der Auswerteeinrichtung durchführen.

Vorteilhaft wird die Selbsttesteinrichtung durch einen Initialisierungsschritt der Software gestartet. Da die Biosensorvorrichtung vorzugsweise zum eigenständigen Aufnehmen von Proben ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn die Selbsttesteinrichtung vor jeder einer solchen Probenaufnahme initialisiert wird, indem die Software der Rechnereinheit gestartet wird. Das bedeutet, z.B. bevor die Biosensorvorrichtung eine Probe aufnimmt und eine Messung startet, wird das Gesamtsystem über den Initialisierungsschritt der Software getestet. Während des Initialisierungsschrittes können die USB-Bauteile auf ihre Funktionalität getestet werden und ihre Betriebsbereitschaft bestätigen. Neben der Verwendung von USB-Anschlüssen können jedoch auch andere Schnittstellen verwendet werden.

Vorteilhaft ist die Selbsttesteinrichtung dazu ausgebildet, eine Betriebsstörung wenigstens des einen Fluidikelements und/oder wenigstens des einen Detektorelementes feststellen zu können. Hat die Selbsttesteinrichtung eine Betriebsstörung bei einem der Bauelemente der Biosensorvorrichtung festgestellt, ist sie vorteilhaft dazu ausgebildet, die Biosensorvorrichtung abzuschalten. Damit kann eine weitere Beschädigung oder Störung der einzelnen Bauelemente vermieden und die Kontamination der Probenquelle verhindert werden.

Zum Durchführen der Detektion in der Biosensorvorrichtung und/oder zur Reinigung ist wenigstens ein Detektionsfluid und/oder Reinigunsfluid, vorzugsweise aber mehrere Detektions- und/oder Reinigungsfluide vorgesehen. In den Detektionsfluiden können beispielsweise die Sonden zur Markierung der biologischen Partikel vorhanden sein, die sich an den biologischen Partikeln anlagern, wenn das Detektionsfluid über den Filter, auf dem die biologischen Partikel immobilisiert sind, geleitet wird. Reinigungsfluide sind dazu vorgesehen, den Filter nach der Detektion zu reinigen, indem sie die biologischen Partikel, die dort immobilisiert worden sind, aus den Poren entfernen. Welches der Fluide, ob Detetkionsfluid oder Reinigungsfluid, und welches der Detetkionsfluide bzw. welches der Reinigungsfluide gerade benötigt wird, kann vorteilhaft durch ein Anwahlventil ausgewählt werden. Dieses Anwahl- ventil ist vorteilhaft ein Achtwegeventil, mit den wenigstens acht verschiedene Detektions- und/oder Reinigungsfluide angewählt werden können. Durch ein solches Anwahlventil ergibt sich ein großer Spielraum der zur Verfügung stehenden Fluide.

Vorteilhaft werden die Fluide, d. h. die Detektions- und/oder Reinigungsfluide über ein Fluidikelement in der Fluidikvorrichtung transportiert. Dieses Fluidik- element, das vorteilhaft eines von mehreren Fluidikelementen sein kann, ist vorzugsweise eine Pumpe, die die Detektions- und/oder Reinigungsfluide pumpt.

Vorzugsweise ist die Pumpe eine Präzisionsmikropumpe. Eine solche Pumpe ist insbesondere eine Pumpe mit reduzierter Baugröße, die für Mikrosys- teme verwendet wird, aber ähnliche Förderleistungen wie die klassischen Pumpen aufweist. Insbesondere in portablen Geräten kann eine solche Mik- ropumpe bei dem reduzierten Bauraum, der zur Verfügung steht, leicht integriert werden. Da nur sehr geringe Volumina gepumpt werden, ist es vorteilhaft, wenn die Mikropumpe eine Präzisionsmikropumpe ist, um präzise sehr kleine Mengen pumpen zu können.

Vorteilhaft verbindet das Anwahlventil, das vorzugsweise ein Mehrwegeventil, insbesondere ein Achtwegeventil ist, die Pumpe mit den Detektions- und/oder Reinigungsfluiden. Mit einer solchen Verbindung kann von der Pumpe genau das Detektions- und/oder Reinigungsfluid zu dem Filter hingepumpt werden, das gerade benötigt wird, sei es zur Detektion oder zur Reinigung.

Vorteilhaft ist als Testvorrichtung in der Selbsttesteinrichtung oder als eine von mehreren Testvorrichtungen eine Fluididentifikationseinrichtung vorge- sehen. Mit dieser Fluididentifikationseinrichtung ist es möglich, zu detektie- ren, um welches Detektions- und/oder Reinigungsfluid es sich handelt. Dazu weist die Fluididentifikationseinrichtung vorteilhaft z.B. wenigstens eine Leistungsmesseinrichtung auf, die die Leistung der Pumpe messen kann. Wenn die Fluididentifkationseinrichtung weiter vorteilhaft eine Drehgeschwindig- keitsmesseinrichtung der Pumpenmotorachse aufweist, und sie derart ausgebildet ist, dass sie eine Drehgeschwindigkeits-

/Leistungsverbrauchscharakteristik erstellen und auswerten kann, kann sie aus dieser Charakteristik berechnen, welche Viskosität das betreffende Fluid hat. Dadurch kann identifiziert werden, welches Fluid von den Detektions- und/oder Reinigungsfluiden gerade von der Pumpe gepumpt wird.

Bevorzugt verbindet das Anwahlventil, d. h. z.B. das Mehrwegeventil wie z.B. das Achtwegeventil, die unterschiedlichen Prozessfluide mit der Pumpe. Zum Beispiel, je nach dem Schritt, der in der Biosensorvorrichtung gerade durchgeführt wird, wird ein bestimmtes Detektions- und/oder Reinigungsfluid in die Biosensorvorrichtung eingebracht. Dies kann beispielsweise eine Pufferlösung oder eine Reinigungslösung oder ähnliches sein. Wenn das Mehrwegeventil, z.B. das Achtwegeventil, ein USB-Bauelement ist, verursacht es einen Softwarefehler, falls es nicht funktionsbereit ist oder nicht mit Energie versorgt wird. Während der Initialisierung der Software sollte sich das Anwahlventil vorzugsweise erfolgreich sequentiell mit allen (z.B. acht) Eingangskanälen verbinden.

Im Falle eines Stoßes oder eines Stromausfalls kann das Anwahlventil die Information verlieren, welchen Kanal es gerade anwählt, d. h. die Kanalnummer entspricht nicht dem eigentlichen angewählten Kanal. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn festgestellt werden kann, welches Fluid gerade von dem Anwahlventil angewählt worden ist.

Die unterschiedlichen Prozessfluide weisen unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften auf. Daher ist es möglich, den tatsächlich angewählten Kanal über beispielsweise die Viskosität des Prozessfluides zu bestimmen. Wird die Viskosität von zwei oder mehreren Kanälen verglichen, kann die korrekte Information des angewählten Kanals identifiziert werden. Wie oben beschrieben, kann die Viskosität eines Fluides aus der Drehgeschwindigkeit der Pumpe und ihrem Leistungsverbrauch berechnet werden. Das Fördern von Flüssigkeiten mit höheren Viskositäten erfordert einen höheren Leistungsverbrauch bei gleichen Drehgeschwindigkeiten. Für diesen Viskositätstest kann die bereits in der Biosensorvorrichtung vorgesehene Pumpe verwendet werden. Weitere Sensoren werden dafür nicht benötigt.

Zur Identifikation des gepumpten Fluides können auch andere physikalische und chemische Eigenschaften des Prozessfluides herangezogen werden. Vorteilhaft kann die Leitfähigkeit, die eine leicht zu messende Größe ist, zur Identifikation herangezogen werden. Weiter vorteilhaft weist demnach die Fluididentifikationseinrichtung alternativ oder zusätzlich eine Leitfähigkeitsmesseinrichtung auf. Daher kann auch ein Leitfähigkeitstest zur Identifikation des angewählten Ventilkanals verwendet werden, wenn dazu zusätzlich oder alternativ eine Leitfähigkeitsmesseinrichtung vorgesehen ist.

Vorzugsweise weist die Fluididentifikationseinrichtung alternativ oder zusätzlich eine pH-Wertmesseinrichtung zum Messen des pH-Wertes auf. Die pH- Werte der Prozessfluide unterscheiden sich und dadurch, dass eine pH- Wertmesseinrichtung vorgesehen ist, kann der angewählte Ventilkanal bestimmt werden. Dazu muss lediglich der pH-Wert des Detektions- und/oder Reinigungsfluides gemessen werden.

Vorzugsweise ist in der Fluididentifikationseinrichtung alternativ oder zusätzlich eine optische Detektionseinheit vorgesehen. Mit einer solchen optischen Detektionseinheit kann die optische Dichte des Detektions- und/oder Reinigungsfluides gemessen werden. Da die unterschiedlichen Prozessfluide unterschiedliche optische Dichten aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung aufweisen, kann eine optische Detektioneinheit die optische Dichte messen und damit den richtigen angewählten Kanal identifizieren. Weiter vorteilhaft ist als Fluidikelement bzw. als eines von mehreren Fluidike- lementen wenigstens ein Gefäß vorgesehen. In diesem Gefäß oder in diesen Gefäßen können die Detektion- und/oder Reinigungsfluide gelagert werden, damit sie für den Detetkionsprozess und/oder für den Reinigungsprozess jederzeit zur Verfügung stehen.

Wenn vorzugsweise die Fluidikidentifikationseinrichtung wenigstens eine Druck- und/oder Füllstandsmesseinrichtung aufweist, kann der Druck- und/oder Füllstand in dem Gefäß nachgemessen werden. Mit einem solchen Aufbau ist es möglich, den angewählten Kanal zu bestimmen, da die Druck- und/oder Füllstandsmesseinrichtung eine Änderung des Druckes und/oder des Füllstandes aufzeigt, wenn das Anwahlventil das Gefäß mit den Druck- und/oder Füllstandsmesseinrichtung anwählt und so Fluid daraus entnommen wird.

Vorteilhaft ist die Fluididentifikationseinrichtung derart ausgebildet, dass sie das Testsignal der Druck- und/oder Füllstandsmesseinrichtung speichert. Damit kann auch bei mehreren Entnahmeschritten aus den Gefäßen bestimmt werden, wo gerade ein Fluid entnommen wird. Es ist immer genau das Gefäß angewählt, bei dem sich der Druck- und/oder Füllstand verändert. Um eine Änderung detektieren zu können, muss der vorherige Zustand bekannt sein, was über ein Speichern des vorhergegangenen Testsignals möglich ist.

Vorteilhaft ist als Testvorrichtung oder als eine von mehreren Testvorrichtungen eine Pumpenfunktionsüberwachungseinrichtung vorgesehen. Die Präzisionsmikropumpe ist verantwortlich für den Transport der Prozessfluide durch die Biosensorvorrichtung. Sie ist vorzugsweise ein USB-Bauelement und bewirkt dann einen Softwarefehler, wenn ihre Steuerung nicht initialisiert werden kann und gibt nach einer gewissen Zeit ein Signal aus, wenn die Steuerung die Pumpe nicht erkennt. Mögliche Fehler der Präzisionsmikropumpe sind eine unterbrochene Verbindung oder ein verklemmter Rotor bzw. sonstiger Pumpenaktuator. Vorteilhaft weist die Pumpenfunktionsüberwachungseinrichtung die Durchflussmesseinrichtung oder wenigstens eine von mehreren Durchflussmess- einrichtungen auf. Weist die Pumpenfunktionsüberwachungseinrichtung weiter vorzugsweise die Leistungsmesseinrichtung auf, ist es möglich eine Leistungsverbrauch-/ Durchflussmengencharakteristik zu erfassen und auszuwerten. Damit trägt die Präzisionsmikropumpe ihr eigenes Selbsttestverfahren in ihrer Funktionalität.

Weiter vorteilhaft weist die Pumpenfunktionsüberwachungseinrichtung eine Drehgeschwindigkeitsmesseinrichtung der Motorachse auf, so dass sie zum Erfassen und Auswerten einer Drehgeschwindigkeits- /Durchflussmengencharakteristik ausgebildet ist. Alternativ kann sie auch eine Drehgeschwindigkeits- /Leistungsverbrauchscharakteristik auswerten.

Weiter vorteilhaft weist die Pumpenfunktionsüberwachungseinrichtung wenigstens eine Druckmesseinrichtung auf. Damit ist sie dazu ausgebildet, eine Leistungsverbrauchs- /Druckcharakteristik und/oder auch eine Drehgeschwindigkeits- /Druckcharakteristik zu erfassen und auszuwerten. Durch die Beobachtung dieser Charakteristiken ist es möglich, die Funktionalität der Mikropumpe zu überprüfen. Da die Durchflussmengenmesseinrichtung und die Druckmesseinrichtung beide Teil der Biosensorvorrichtung sind, werden keine zusätzlichen Sensoren benötigt. Vorteilhaft kann eine Kombination der Charakteristika, beispielsweise Drehgeschwindigkeit gegen Durchfluss und Druck zur besseren Überwachung der Pumpe verwendet werden.

Die Durchflussmesseinrichtung erzeugt Informationen über die Durchflussrate (Volumen pro Zeit) des Prozessfluides. Während der Initialisierung der Software muss der Wert der Durchflussmesseinrichtung 0 sein. Ist dies nicht der Fall, arbeitet die Durchflussmesseinrichtung nicht korrekt. Mögliche Fehler dafür können ein beschädigtes Kabel oder eine fehlende Stromversorgung sein. Der Durchfluss verändert seinen Wert abhängig von den folgenden Parametern: Drehgeschwindigkeit der Pumpe, Leistungsverbrauch der Pumpe, Viskosität des Prozessfluides bei einer vorbestimmten Pumpendrehgeschwindigkeit, Druck in dem System bei einer vorgegebenen Pumpendrehgeschwindigkeit. Der Funktionalitätstest der Durchflussmesseinrichtung ist vorteilhaft derart ausgestaltet, dass die Abhängigkeit eines der erwähnten Parameter mit dem Signal der Durchflussmesseinrichtung in Abhängigkeit gesetzt wird, d. h. beispielsweise die Drehgeschwindigkeit der Pumpe gegenüber der Durchflussmenge. Die Funktionalität der Durchflussmesseinrichtung kann derart bestimmt werden. Eine Kombination der angesprochenen Testwerte ist dabei vorteilhaft.

Die Detektionseinrichtung weist wenigstens einen Einlasskanal auf, durch den vorteilhaft die Prozessfluide, d. h. die Detektions- und/oder Reini- gungsfluide in die Detektionseinrichtung eingelassen werden können. Besonders vorzugsweise weist die Detektionseinrichtung dazu zwei Einlasskanäle auf. Weiter vorzugsweise ist an der Detektionseinrichtung wenigstens ein Auslasskanal vorgesehen, insbesondere sind mehrere, z.B. vier Auslasskanäle vorgesehen. Vorzugsweise ist dabei als Detektorelement oder als eines von mehreren Detektorelementen ein Anwahlventil zum Verbinden des wenigstens einen Auslasskanals mit dem wenigstens einen Einlasskanal vorgesehen; insbesondere ist eine Mehrwege-Anwahlventil, insbesondere ein Vierwege-Doppelanwahlventil vorgesehen, das zum Verbinden der mehreren, z.B. zwei, Einlasskanälen mit den mehreren, z.b. vier ,Auslasskanälen ausgebildet ist. Je nach Stellung des Anwahlventils wird einer der (z.B. beiden) Einlasskanäle und einer der (z.B. vier) Auslasskanäle angewählt. Je nach der Stellung des Anwahlventils wird das eindringende Fluid auf unterschiedlichen Wegen durch die Detektionseinrichtung geleitet. Das Anwahlventil, z.B. das Vierwege-Doppelanwahlventil ist vorzugsweise ein USB- Bauelement und bewirkt einen Softwarefehler, wenn es nicht funktionsbereit ist oder wenn es keine Stromzufuhr hat. Während der Initialisierung der Software muss sich das Anwahlventil sequentiell erfolgreich mit allen (z.B. vier) Auslasskanälen und allen (z.B. zwei) Einlasskanälen verbinden. Im Falle eines Stoßes oder eines Stromausfalles kann es möglich sein, dass das Anwahlventil seine Kanalinformation verliert, d. h. die Nummer des Einlasskanals bzw. des Auslasskanals stimmt nicht mehr mit der Nummer des Kanals ein, der angewählt ist. Daher ist es vorteilhaft, wenn identifiziert werden kann, in welcher Stellung sich das Anwahlventil, z.B. das Vierwege- Doppelanwahlventil, gerade befindet. Dazu ist vorzugsweise eine Stellungs- identifikationsvorrichtung als Testvorrichtung oder als eine von mehreren Testvorrichtungen vorgesehen. Sie kann die Stellung des Anwahlventils, z.B. des Vierwege-Doppelanwahlventils, identifizieren.

Als Detektorelement oder als eines von mehreren Detektorelementen ist vorzugsweise ein Filter vorgesehen, der die biologischen Partikel aus der Probe zwecks Detektion herausfiltert. So werden die biologischen Partikel immobilisiert und für die Detektion bereitgestellt.

Vorteilhaft weist die Selbsttesteinrichtung eine Filterfunktionsüberwachungseinrichtung auf, die den Filter überwacht. Dazu weist die Selbsttesteinrichtung vorteilhaft wenigstens eine Differenzdruckeinrichtung auf, die den Differenzdruck vor und hinter einem zu überwachenden Element, wie beispielsweise dem Filter, misst.

Durch die Messung des Differenzdruckes zwischen dem Bereich vor dem Filter und dem Bereich hinter dem Filter, die durch den Filter voneinander getrennt sind, kann über die Differenzdruckmesseinrichtung vorteilhaft die Stellung des Anwahlventils identifiziert werden.

Dazu weist die Differenzdruckmesseinrichtung vorzugsweise wenigstens einen ersten Drucksensor auf, der zum Messen eines Druckes P1 über dem Filter ausgebildet ist, noch bevorzugter weist die Differenzdruckmesseinrichtung zwei Drucksensoren auf, wobei der zweite Drucksensor zum Messen eines zweiten Druckes P2 über dem Filter ausgebildet ist. Dabei ist der Drucksensor P1 im Fluidiksystem vor dem Filter angeordnet und der Drucksensor P2 im Fluidiksystem nach dem Filter.

Vorteilhaft umfasst die Stellungsidentifikationsvorrichtung den Druck P1 des ersten Drucksensors und/oder den Druck den zweiten Drucksensors und kann vorteilhaft daraus den Differenzdruck über dem Filter berechnen und diesen Differenzdruck speichern.

Wird das Vierwege-Doppelanwahlventil verwendet, können z.B. folgende vier Wege eines Fluidtransports möglich sein:

1 . Der Transfer des Fluides direkt in einen Abfall, beispielsweise über einen Bypass.

2. Transport des Fluides zu dem Filter über Drucksensor 1 , über den Filter, über Drucksensor 2, in den Abfall.

3. Transport des Fluides zu dem Filter über Drucksensor 1 , tangential zu dem Filter und in den Abfall.

4. Transport des Fluides zu dem Filter über Drucksensor 2, über den Filter in gegenläufiger Richtung wie unter 2. und über Drucksensor 1 in den Abfall.

Abhängig von der ausgewählten Anwahlventilstellung, ergeben sich unterschiedliche Druckwerte an dem ersten und dem zweiten Drucksensor.

Da die Auswerteeinrichtung vorzugsweise zum Erfassen und Auswerten einer Differenzdruck-/ Ventilstellungscharakteristik ausgebildet ist, ist es möglich, aus der Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Drucksensor zu ermitteln, in welcher Stellung sich das Anwahlventil gerade befindet. Damit sich die beiden Drucksensoren besonders nahe an dem Filter befinden, ist es vorteilhaft, wenn sie in eine Detektionskammer integriert sind, in der sich der Filter befindet. Während der Initialisierung der Software sollte der Wert der Drucksensoren 0 sein. Ist dies nicht der Fall, arbeiten sie nicht korrekt. Ein möglicher Fehler könnte eine fehlende Stromversorgung oder ein defektes Kabel sein.

Je nach Stellung des Anwahlventils können an den beiden Drucksensoren unterschiedliche Drücke anliegen. Die Funktionalität der Drucksensoren kann überwacht werden, indem die Werte verglichen werden, während die Stellung des Anwahlventils verändert wird und Fluide durch die Biosensorvorrichtung gepumpt werden. Weiter ist es möglich, die Durchflussrate abhängig vom Druck aufzunehmen, oder auch mit unterschiedlichen Viskositäten und Anwahlventilstellungen in Abhängigkeit zu setzen. Die Ergebnisse zeigen, ob die Drucksensoren korrekt funktionieren.

Vorteilhaft ist als Detektorelement oder als eines von mehreren Detektorelementen wenigstens eine optische Detektionsvorrichtung vorgesehen. Diese weist vorzugsweise eine Lichtquelle, insbesondere eine lichtemittierende Diode (LED) auf. Ein möglicher Fehler der lichtemittierenden Diode kann durch eine fehlende Stromversorgung oder ein defektes Kabel begründet werden. Daher ist als Testvorrichtung oder als eine von mehreren Testvorrichtungen vorzugsweise eine Lichtfunktionsüberwachungseinrichtung zum Testen der Lichtquelle auf Funktion vorgesehen.

Diese Lichtfunktionsüberwachungseinrichtung weist vorteilhaft eine Energieverbrauchsmesseinrichtung auf, die den Energieverbrauch der Lichtquelle misst. Dadurch kann überwacht werden, ob die LED elektrisch funktioniert. Ist die LED ausgeschaltet oder defekt, so ist ihr Energieverbrauch gleich null. Bei funktionierender LED muss der Energieverbrauch in dem vom Hersteller angegebenen Bereich liegen. Es ist jedoch auch von Interesse, wie die Leuchteigenschaften der LED sind. Daher weist die Lichtfunktionsüberwachungseinrichtung vorteilhaft wenigstens eine Lichterfassungseinrichtung auf, die insbesondere als Photomul- tiplier (PMT) ausgestaltet ist.

Die Lichtfunktionsüberwachungseinrichtung ist vorteilhaft derart ausgestaltet, dass sie den Energieverbrauch der Lichtquelle mit einem Testsignal der Lichterfassungseinrichtung in Abhängigkeit setzt und/oder die ermittelten Daten speichern kann.

Bei einem Selbsttest werden z.B. die durch die Lichterfassungseinrichtung detektierten Testsignale bei eingeschalteter und ausgeschalteter LED verglichen. Ist die LED eingeschaltet, sollte die Lichterfassungseinrichtung illuminiert sein, ist sie ausgeschaltet, sollte sie sich im Dunkeln befinden. Diese Werte der Lichtsignale können zur Bestimmung der Funktionalität der LED herangezogen werden. Werden die ermittelten Daten gespeichert und damit eine Historie erstellt, können außerdem die Sensitivitätseigenschaften der Lichterfassungseinrichtung beobachtet werden. Diese Information kann weiter verwendet werden für andere Selbsttests oder für statistische Auswertungen.

Ein Fehler der Lichterfassungseinrichtung, insbesondere des Photomultipliers, kann eine fehlende Stromversorgung oder ein zerstörtes Kabel sein. Seine Funktionalität wird auf die selbe Weise wie die Funktionalität der LED getestet.

Vorteilhaft weist die Biosensorvorrichtung wenigstens eine Probenaufnahmevorrichtung auf, mit der aus Trinkwasserleitungen Proben aufgenommen werden können. Um ein Kontamination des Trinkwassers zu vermeiden, weist diese Probenaufnahmevorrichtung vorteilhaft wenigstens eine Sicherheitseinrichtung auf. Diese Sicherheitseinrichtung ist vorzugsweise ein Rückschlagventil. Damit wird vermieden, dass bereits entnommenes Trinkwasser wieder zurück in die Trinkwasserleitung treten kann und damit das Trinkwasser mit eventuell bereits eingesetzten Prozessfluiden verunreinigt. Weiter vorteilhaft weist die Selbsttesteinrichtung wenigstens eine Temperaturüberwachungseinrichtung auf. Damit kann die Temperatur in der Biosensorvorrichtung überwacht werden. Es ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da die Detektion von biologischen Artikeln in nur einem recht engen Temperaturbereich durchführbar ist. Bei zu niedrigen oder zu hohen Temperaturen können die funktionellen Gruppen, an denen die Sonden sich zur Markierung anlagern, degenerieren und nicht mehr vorhanden sein. Dann ist eine Detektion der biologischen Partikeln nicht mehr möglich.

Daher ist vorzugsweise auch eine Temperaturreguliereinrichtung vorgesehen, die die Temperatur in der Biosensorvorrichtung reguliert. Misst die Temperaturüberwachungseinrichtung eine zu niedrige Temperatur in der Bio- sensorvorrichtung, ist es vorteilhaft, wenn die Temperaturreguliereinrichtung eine Heizeinrichtung aufweist, die die Biosensorvorrichtung auf die gewünschte Temperatur aufheizt. Weist die Biosensorvorrichtung dagegen im umgekehrten Fall eine zu hohe Temperatur auf, ist es vorteilhaft, wenn die Temperaturreguliereinrichtung auch eine Kühleinrichtung aufweist, die die Biosensorvorrichtung auf die gewünschte Temperatur abkühlt.

Weiter vorteilhaft weist die Selbsttesteinrichtung eine Leckerkennungseinrichtung auf. Damit können Beschädigungen in der Fluidikvorrichtung direkt erkannt werden, und die notwendige Reparatur durch ein Signal angezeigt werden. Von Vorteil ist es, wenn die Leckerkennungseinrichtung eine Leitfähigkeitseinrichtung aufweist. Durch die Messung der Leitfähigkeit der austretenden Fluide ist es möglich, zu erkennen, wo genau sich gerade ein Leck befindet.

Die Fluidikvorrichtung insgesamt kann zwei mögliche Fehler aufweisen, entweder hat sie ein Leck oder sie ist verstopft. Hat sie ein Leck, wird Fluid austreten, das durch die Leckerkennungseinrichtung detektiert werden kann. Eine Verstopfung dagegen kann, je nach der Position der Verstopfung in der Fluidikvorrichtung, über die Selbsttests und dem Vergleich aller Selbsttests der einzelnen Bauelemente der Biosensorvorrichtung erkannt werden.

Vorzugsweise weist die Selbsttesteinrichtung eine Datenerfassung auf, insbesondere eine elektronische Datenerfassung, die alle Daten und Testsignale, die in dem Selbsttest regeneriert werden, erfasst. Die Datenerfassung ist das Herz der elektronischen Signalverarbeitung. Sie sammelt vorzugsweise alle Informationen der einzelnen Bauelemente und liefert sie zu einer Prozesseinheit (CPU). Die Datenerfassung ist vorzugsweise ein USB-Bauteil und verursacht einen Softwarefehler, wenn sie nicht bereit ist oder wenn bei der Initialisierung keine Stromversorgung zur Verfügung steht. Wenn die Datenerfassung nicht korrekt arbeitet, ist auch die Biosensorvorrichtung nicht betriebsbereit.

Vor Inbetriebnahme des Septums wird ein Selbsttestlauf durchgeführt. Nachdem alle Testsignale in einer Selbsttestmatrix gesammelt wurden, ist die Biosensorvorrichtung dazu fähig, eine Verstopfung in der Fluidikvorrichtung sowie die Position der Verstopfung eigenständig zu erkennen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer im gesamten mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Biosensorvorrichtung.

Die Biosensorvorrichtung 10 weist eine Fluidikvorrichtung 12 und eine Detektionseinrichtung 14 auf. Die Fluidikvorrichtung 12 ist zum Transport von Fluiden wie beispielsweise Detektionsfluiden und/oder Reinigungsfluiden und/oder einer fluiden Probe durch die Biosensorvorrichtung 10 vorgesehen. In der Detektionseinrichtung 14 werden in der Probe vorhandene biologische Partikel detektiert. Zur Detektion wird zunächst eine Probe aus einer Leitung 16 entnommen. Ein Rückschlagventil 18 verhindert, dass die bereits entnommene Probe wieder zurück in die Leitung fließen kann, und somit den Inhalt der Leitung kontaminieren kann.

Die Probe wird von einer Pumpe 20 über ein hier als Mehrwegeventil, nämlich ein Achtwegeventil 22 ausgebildetes erstes Anwahlventil, in der Fluidikvorrichtung 12 zu der Detektionseinrichtung 4 hingepumpt. Das Achtwegeventil 22 ist weiter dazu ausgelegt, eines von sieben Gefäßen 24 anzuwählen. In diesen Gefäßen sind Detektions- und/oder Reinigungsfluide gelagert. Je nach dem, welches der Fluide benötigt wird, wählt das Achtwegeventil 22 das jeweilige Gefäß 24 an, und da das Achtwegeventil 22 mit der Pumpe 20 verbunden ist, kann das ausgewählte Fluid in der Fluidikvorrichtung 12 ebenfalls in Richtung der Detektionseinrichtung 14 gepumpt werden.

Damit die Erfassung der biologischen Partikel auch quantitativ erfolgen kann, ist in der Fluidikvorrichtung 12 eine Durchflussmesseinrichtung 26 vorgesehen. Mit dieser Durchflussmesseinrichtung 26 ist es möglich, zu bestimmen, welches Probenvolumen bzw. welches Volumen des Detektionsfluides zu der Detektionseinrichtung 14 hin gepumpt worden ist.

Um eine genauere quantitative Analyse sicher zu stellen, ist weiter ein Luftblasensensor 28 vorgesehen, der das Vorhandensein von Luftblasen in der Fluidikvorrichtung 12 detektiert und ein Meldung ausgibt, damit diese Luftblasen entfernt werden, da sie sich störend auf eine quantitative Analyse der Probe auswirken.

Durch die Pumpe 20 werden die Probe und/oder die Detektions- und/oder Reinigungsfluide zu einem zweiten Anwahlventil, das vorteilhaft als Mehrwegeventil ausgebildet ist und hier durch ein Vierwege-Doppelanwahlventil 30 gebildet ist, gepumpt. Hier können die Fluide verschiedene Wege nehmen. Sie können den Weg über eine Differenzdruckmesseinrichtung 32, die zwei Drucksensoren 34, 36 aufweist, zu einem Filter 38 nehmen. Der Filter 38 ist ein mikromechanischer Filter, der zur Detektion von Partikeln, insbesondere von Bakterien verwendet wird. Dieser Mikrofilter hat eine oder besteht aus einer dünnen, z.B. 1 μητι dicken Membran, z.B. aus einkristallinem Silizium oder aus Diamant oder weist eine Diamantschicht auf. Die Membran ist perforiert, die Löcher haben einen Durchmesser von z.B. 450 nm, d.h. die Membran bzw. der Mikrofilter bildet ein Sieb. Pumpt man z.B. eine Wasserprobe durch den Filter, werden Bakterien von beispielsweise ca. 1 pm Durchmesser auf der Filteroberfläche zurückgehalten, wo sie anschließend detek- tiert werden können.

Zur Detektion der biologischen Partikel ist in der Detektionseinrichtung 4 eine optische Detektionsvorrichtung 40 vorgesehen, die eine Lichtquelle 42 und eine Lichterfassungseinrichtung 44 aufweist. Bei einem Partikelnachweis durch Fluoreszenz werden die Partikel, die auf dem Filter 38 immobilisiert sind, markiert. Dadurch, dass die Lichtquelle 42 die markierenden Sonden anstrahlt, werden diese aktiviert, und senden gemäß eines Fluoreszenzprozesses beim Anregungszerfall Photonen aus. Diese Photonen werden von der Lichterfassungseinrichtung 44, die z.B. ein Photomultiplier ist, gezählt.

Die Fluide können in dem Vierwege-Doppelanwahlventil 30 aber auch den Weg zu einem Abfall 46 nehmen.

Da die Reaktion der markierenden Sonde mit den biologischen Partikeln bei einer ganz bestimmten Temperatur bevorzugt stattfindet, weist die Biosensorvorrichtung 10 außerdem eine Temperaturreguliereinrichtung 48 auf. Diese umfasst eine Heizeinrichtung 50 und/oder eine Kühleinrichtung 52, die die Fluide heizen bzw. kühlen können.

Weiter ist in der Biosensorvorrichtung 10 eine Datenerfassung 54 vorgesehen.

Um zu überwachen, ob die einzelnen Bauelemente der Biosensorvorrichtung 10 korrekt funktionieren, weist die Biosensorvorrichtung 10 eine Selbsttest- einrichtung 56 auf. Diese ist zum Testen der verschiedenen Elemente der Fluidikvorrichtung 12 und/oder Detektionseinrichtung 14 ausgebildet. Sie weist eine Auswerteeinrichtung 58 auf, die die verschiedenen Testsignale auswerten kann. Alle Bauelemente der Biosensorvorrichtung 10 sind als USB-Bauelemente ausgestaltet, und über USB-Verbindungen mit der Auswerteeinrichtung 58 verbunden.

Die Auswerteeinrichtung 58 ist durch eine in einer Datenverarbeitungsanlage verarbeiteten Software 60 gebildet, die vor jeder Probenahme initialisiert wird. Bei diesem Initialisierungsschritt werden sämtliche Bauelemente auf Funktionalität getestet. Erkennt der Selbsttesteinrichtung 56 eine Betriebsstörung an einem der Bauelemente, wird die Biosensorvorrichtung 10 abgeschaltet.

Mit einer Fluididentifikationseinrichtung 62 ist die Selbstteseinrichtung 56 in der Lage, zu erkennen, ob das Achtwegeventil 22 das richtige Gefäß 24 angewählt hat. Dazu ist eine Leistungsmesseinrichtung 64 sowie eine Drehge- schwindigkeitsmesseinrichtung 66 an der Pumpe vorgesehen. Aus der Leistung und der Drehgeschwindigkeit der Pumpe 20 kann die Viskosität des gepumpten Fluides ermittelt werden. Da jedes Detektions- und/oder Reini- gungsfluid eine ganz charakteristische Viskosität aufweist, dann kann daraus erkannt werden, welches Gefäß 24 von dem Achtwegeventil 22 angewählt wurde.

Eine Leitfähigkeitsmesseinrichtung 68 misst zusätzlich die Leitfähigkeit des Detektions- und/oder Reinigungsfluids und kann dieses damit identifizieren.

Weiter ist eine pH-Wert-Messeinrichtung 70 vorgesehen, die den pH-Wert des Detektions- und/oder Reinigungsfluids misst. Aufgrund der charakteristischen pH-Werte der Fluide kann auch so identifiziert werden, welches Gefäß 24 gerade angewählt ist. Ein optische Detektionseinheit 72 ermittelt zusätzlich die optische Dichte des gepumpten Fluides, und kann dieses somit identifizieren. Weiter ist in jedem Gefäß 24 eine Druckmesseinrichtung 74 und/oder eine Füllstandsmesseinrichtung 76 vorgesehen, die den Druck bzw. den Füllstand in dem Gefäß 24 misst. Wird nun das entsprechende Gefäß 24 von dem Achtwegeventil 22 angewählt, und die Pumpe 20 pumpt das Fluid aus dem Gefäß 24 heraus, verändert sich der Wert der Druckmesseinrichtung 74 bzw. der Füllstandsmesseinrichtung 76. Da die Fluididentifikationseinrichtung 62 diesen letzten Wert speichert, kann auch bei einer nachfolgenden Entnahme durch die Pumpe 20 darauf geschlossen werden, welches der Gefäße 24 gerade von dem Achtwegeventil 22 angewählt ist.

Über verschiedene Messeinrichtungen, die eine Pumpenfunktionsüberwachungseinrichtung 78 bilden, wird die Pumpe 20 auf ihre Funktion überprüft. Neben der Leistungsmesseinrichtung 64 ist weiter eine Durchflussmessein- richtung 80, die bereits erwähnte Drehgeschwindigkeitmesseinrichtung 66 und eine Druckmesseinrichtung 82 vorgesehen. Diese Messeinrichtungen geben ihre Testsignale an die Pumpenfunktionsüberwachungseinrichtung 78 weiter, die mit der Selbsttesteinrichtung 56 verbunden ist. In der Selbsttesteinrichtung 56 werden über die Auswerteeinrichtung 58 verschiedene Charakteristiken aus den Testsignalen ermittelt, und so darauf geschlossen, ob die Pumpe 20 funktioniert. Gleichzeitig kann aus diesen Daten auch darauf geschlossen werden, ob die Durchflussmesseinrichtung 80 funktionstüchtig ist. Bei einer hohen Drehgeschwindigkeit der Pumpe 20 sollte auch ein hoher Durchfluss gemessen werden. Ist dies nicht der Fall, arbeitet die Durchflussmesseinrichtung 80 nicht korrekt.

Es ist weiter auch möglich, über eine Stellungsidentifikationsvorrichtung 84 die Stellung des Vierwege-Doppelanwahlventil zu identifizieren. Dies kann in der Messung des Differenzdrucks über den Filter 38 geschehen, was gleichzeitig als Filterfunktionsüberwachungseinrichtung 86 wirkt.

Das Testverfahren zu Identifizierung des Stellung des Vierwege- Doppelanwahlventils 30 erfolgt folgendermaßen: Vier mögliche Transportwege für die Fluide sind möglich:

1. Das Fluid wird direkt in den Abfall 46 geleitet.

2. Das Fluid wird über den ersten Drucksensor 34 (P1 ) in eine den Filter 38 und Differenzdruckmesseinrichtung 32 aufweisende Detektionskam- mer 88 geleitet, fließt dann über den Filter 38, und schließlich über den zweiten Drucksensor 36 (P2) in den Abfall 46.

3. Das Fluid wird über den ersten Drucksensor 34 (P1 ) in die Detekti- onskammer 88 geleitet, fließt tangential über den Filter 38 und dann in den Abfall 46.

4. Das Fluid wird über den zweiten Drucksensor 36 (P2) in die Detekti- onskammer 88 geleitet, fließt über den Filter 38 in Gegenrichtung zu 2. und dann über den ersten Drucksensor 34 (P1 ) in den Abfall 46.

Je nach angewählter Stellung des Vierwege-Doppelanwahlventils 30 werden unterschiedliche Drücke an den Drucksensoren 34, 36 gemessen. Die folgende Tabelle zeigt die Drücke an den beiden Drucksensoren 34 und 36 in Abhängigkeit von der Stellung des Vierwege-Doppelanwahlventils 30, wobei der maximale Absolutdruck und der Differenzdruck auf vorgegebenen Grenzen beschränkt sind. Werden diese Grenzen überschritten, wird ein Alarm ausgelöst.

Wird die Stellung des Vierwege-Doppelanwahlventils 30 verändert und die Drücke P1 und P2 des ersten Drucksensors 34 bzw. des zweiten Drucksensors 36 verglichen, während durch die Pumpe 20 Fluide durch das System gepumpt werden, kann die richtige Stellungsinformation des Vierwege- Doppelanwahlventils 30 identifiziert werden.

Gleichzeitig kann über einen solchen Druckvergleich auch die Funktionstüchtigkeit des ersten Drucksensors 34 und des zweiten Drucksensors 36 überprüft werden.

Auch die Lichtquelle 42 wird über eine Lichtfunktionsüberwachungseinrichtung 90 auf ihre Funktionstüchtigkeit überwacht. Dies wird zum einen über eine Energieverbrauchsmesseinrichtung 92 durchgeführt, die anzeigt, ob die Lichtquelle 42 prinzipiell funktioniert. Gleichzeitig gibt die Lichterfassungsein- richtung 44 Daten darüber aus, wie stark sie illuminiert wird. Aus diesen Daten kann zurückgeschlossen werden, wie viele Photonen die Lichtquelle 42 abgibt. Daraus kann auf die Funktionalität der Lichtquelle 42 geschlossen werden. Umgekehrt kann natürlich daraus auch gleichzeitig die Lichterfassungseinrichtung 44 überprüft werden.

Um allgemein die Temperatur in der Biosensorvorrichtung 10 zu überwachen, weist die Selbsttesteinrichtung 56 außerdem eine Temperaturüberwachungseinrichtung 94 auf. Weiter ist eine Leckerkennungseinrichtung 96 vorgesehen, die erkennt, ob es in der Fluidikvorrichtung 12 Defekte gibt, an denen die Fluide austreten.

Die Fluidikvorrichtung 12 im gesamten kann dadurch auf Funktionalität geprüft werden, dass sämtliche andere Daten, die an allen anderen Bauelementen generiert worden sind, verglichen und zu Überprüfung herangezogen werden. Daraus kann geschlossen werden, ob und an welcher Stelle die Fluidikvorrichtung 12 eventuell eine Verstopfung aufweist. Die nachfolgenden beiden Tabellen zeigen zwei Beispiele, wie eine verstopfte Fluidikvorrichtung 12 erkannt werden kann, und dabei die Position der Verstopfung identifiziert werden kann. Tabelle 1 : Fall, bei dem die Fluidikvorrichtung 12 zwischen der Detektionskammer 88 und dem Abfall 46 verstopft ist.

Tabelle 2: Fall, wenn die Fluidikvorrichtung 12 zwischen dem Vierwege- Doppelanwahlventil 30 und der Detektionskammer 88 verstopft ist. Bauelement Test Status

Achtwegeventil 22 Initialisierung OK,

Viskositätsmessung OK

pH-Wert-Messung OK

Druckmessung/ OK

Füllstandsmessung

Pumpe 20 Durchflussmessung/ OK

Druckmessung

Leistungsmessung OK

Durchflussmessein- Flussmessung/ OK

richtung 26 Viskositätsmessung

Flussmessung/Druckmessung Fehler

Vierwege- Initialisierung OK

Doppelanwahlventil 30 Kanal/Druckmessung Fehler

Drucksensoren 34, 36 Druckmessung Fehler, absoluter

Druck P1 zu gering

LeckerkennungseinKein Warnsignal OK

richtung 96

Lichtquelle 42 Photonenzahl bei Dunkelheit OK

LichterfassungseinPhotonenzahl bei Dunkelheit OK

richtung 44

Datenerfassung 54 Initialisierung, Pumpe 20 OK

Bezugszeichenliste

Biosensorvorrichtung

Fluidikvorrichtung

Detektionseinrichtung

Leitung

Rückschlagventil

Pumpe

Achtwegeventil

Gefäße

Durchflussmesseinrichtung

Luftblasensensor

Vierwege-Doppelanwahlventil

Differenzdruckmesseinrichtung

erster Drucksensor

zweiter Drucksensor

Filter

optische Detektionsvorrichtung

Lichtquelle

Lichterfassungseinrichtung

Abfall

Temperaturreguliereinrichtung

Heizeinrichtung

Kühleinrichtung

Datenerfassung

Selbsttesteinrichtung

Auswerteeinrichtung

Software

Fluididentifikationseinrichtung

Leistungsmesseinrichtung

Drehgeschwindigkeitsmesseinrichtung

Leitfähigkeitsmesseinrichtung

pH-Wert-Messeinrichtung optische Detektionseinheit

Druckmesseinrichtung

Füllstandsmesseinrichtung

Pumpenfunktionsüberwachungseinrichtun

Durchflussmesseinrichtung

Druckmesseinrichtung

Stellungsidentifikationseinrichtung

Filterfunktionsüberwachungseinrichtung

Detektionskammer

Lichtfunktionsüberwachungseinrichtung

Energieverbrauchsmesseinrichtung

Temperaturüberwachungseinrichtung

Leckerkennungseinrichtung