Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Bestimmung mehrerer physikalischer und chemischer Parameter von anorganischen, organischen oder b olog schen Lösungen oder Flüssigke ten, aus einem technischen oder biologischen Prozeß zur bedarfsmäßigen oder periodischen Überwachung der zeitlichen Änderung dieser Parameter und auf ein damit durchzuführendes Meßverfahren .

Solche Parameter sind z.B. der pH-Wert, die elektrische Leitfähigkeit, Temperatur, Druck, Konzentrationen von ge¬ lösten Stoffen u.a. Besonders eignet sich die Vorrichtung zur Bestimmung der Parameter von Körperflüssigkeiten - ins^ besondere von Blut. Das Meßsystem ist sowohl für in vitro wie in vivo Anwendungen geeignet.

Die Bestimmung der physikalischen und chemischen Parame¬ ter von Lösungen und Flüssigkeiten (im folgenden als Me߬ flüssigkeit bezeichnet) kann für jeden Parameter separat nach bekannten Meßverfahren durchgeführt werden.

Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr zeitaufwendig und eignet sich nicht für eine regelmäßige Überwachung einer Meßflüssigkeit aus einem technischen oder biologischen Prozeß. Einige Parameter, wie z.B. Druck und Temperatur, lassen sich zwar im Durchfluß direkt an der Meßflüssig¬ keit ermitteln, bei anderen Parametern erfolgt jedoch durch die Messung eine Veränderung der Meßflüssigkeit, so daß ihre Bestimmung nur durch Entnahme kleiner Proben¬ volumina der Meßflüssigkeit möglich ist mit anschließen- dem Verwurf des Probenvolumens. Eine dritte Kategorie von

Parametern, wie z.B. die pH-Wertmessung erfordert eine regelmäßige E chung mit einer Eichlösung, die jedoch un¬ ter keinen Umständen mit der Meßflüssigkeit in Kontakt treten darf.

Analysengeräte, mit deren Hilfe zumindest einige der o.g. Parameter einer Meßflüssigkeit gleichzeitig bestimmt oder überwacht werden können und bei dem Proben aus dem zu untersuchenden Prozeß, z.B. aus der Blutbahn entnommen und dann in das Analysengerät eingebracht werden, sind bekannt .

So beschreibt DE-A-22 12 801 eine Vorrichtung zur Analyse einer Fl üssi gkei ts- oder Gasprobe sowie eine Strömungszelle hierfür. Diese Vorrichtung zeichnet sich durch einen sehr komplizierten Mechanismus für die Einbringung der Meßflüs¬ sigkeit aus einem Probenbehälter, insbesondere aus einer Injektionsspritze, in den die Meßelektroden enthaltenden Probenkanal aus. In der Strömungszelle sind drei Elektroden innerhalb des Probenkanals zusammen mit einer einzigen Be¬ zugselektrode angebracht, die die gleichzeitige Messung dreier Parameter vorzugsweise den pH-Wert PO und PCO -Wert

2 2 der Meßflüssigkeit ermöglichen. Der gesamte Meßvorgang wird durch verschiedene Schaltzustände von Fl üssigkeitsverbin- dungs-, Eich- und Spülleitungen in Bezug auf die eigentli- cne Meßleituπg in die vier Teilvorgänge "Probenentnahme", "Messung", "Spülung" und "Eichung" unterteilt.

In US-A-3,88 ,640 ist ein Analysegerät zur Bestimmung we- nigstens zweier Parameter, z.B. pH-Wert, Partialdruck ge¬ löster Gase, Konzentration anorganischer Ionen, Hämoglobin¬ konzentration oder Temperatur einer Meßflüssigkeit be¬ schrieben. Die Messung der o.g. Parameter erfolgt elektro¬ chemisch durch von einander unabhängige Elektroden, die in- nerhalb eines Strömungskanals angeordnet sind. Der Strö¬ mungskanal ist sowohl mit Einbauten zur Erzeugung einer

turbulenten Strömung als auch mit Wärmeaustauschvorrichtung versehen, um eine effiziente Messung und eine gute Spülung des Strömungskanals bei kleinem durchströmten Volumen zu ermögl chen .

Die Einbringung von Meßflüssigkeit, Eichflüssigkeit, Spül¬ flüssigkeit erfolgt aus dafür vorgesehenen Vorratsbehältern und wird automatisch gesteuert.

Aus EP-A-0 189 316 ist ebenfalls ein Gerät zur Bestimmung von chemischen Meßdaten flüssiger Proben bekannt. Das Gerät ist aus zwei Modulen aufgebaut, wobei ein Modul die elek¬ tronische Datenaufarbei tungs- und -Steuereinheit enthält, während das zweite Modul eine Probendurchflußeinheit mit Probenei nl aßdrehventi 1 , das über Verbi ndungsl ei tungeπ mit zwei Reagenzienbehältern in Verbindung steht, eine Meßzel¬ le, die die Meßelektroden enthält und mit einem zweiten Drehventil , das mit einer Pumpe und über Verbindungsleitun¬ gen mit dem Behälter mit einer Grenzflüssigkeit und dem Auswurfbehälter in Verbindung steht, enthält. Das zweite Modul ist dabei als Ei nmal arti kel konzipiert, mit dem meh¬ rere Proben in Folge vermessen werden können und enthält ein¬ gekapselt alle zur Messung benötigten zusätzlichen Reagen¬ zien. Das zweite Modul wird als Ganzes ausgewechselt und entsorgt.

US-A-3,763,422 beschreibt eine Methode und eine Vorrichtung zur elektrochemischen Analyse einer kleinen Blutmenge, die aus einem Probenbehälter in die Meßkammer der Analysenvor- richtung übertragen wird, worin der pH PCO und PO Wert

2 2 unter anaeroben Bedingungen gemessen wird. Die Vorrichtung enthält eine Meßkammer, eine pH-Elektrode mit Reverenzelek¬ trode, eine PCO und PO -Elektrode, eine perestal ti seh ar-

2 2 beitende Mi kroprobenpumpe, die den Probenfluß durch die Meßkammer bewirkt und mit dem Kammerausgang in Verbindung

steht, ein Vakuumsystem, das ebenfalls mit dem Kammeraus¬ gang in Verbindung steht und eine Spül vorn ^' chtung, die über einen Einlaßkanal mit der Meßkammer verbunden ist und durch das Vakuumsystem aktiviert wird.

Eine Untergruppe der o.g. Analysengeräte stellen Geräte dar, bei denen die Meßkammern in miteinander kombinierbaren Modulen angeordnet sind. Dies ermöglicht die Anpassung des Gerätes an veränderte Überwachungsaufgaben.

So ist aus DE-A-14 98 603 ein Analysegerät zur gleichzeiti¬ gen Durchführung mehrerer Untersuchungen an mindestens ei¬ ner Flüssigkeitsprobe bekannt. Das Analysengerät besteht aus einer Mehrzahl in Serie schaltbarer Meßzellen, wobei jede Meßzelle eine Untersuchungskammer mit einer Meßsonde einem Ein- und einem Auslaßkanal für die in der Untersu¬ chungskammer zu untersuchende Flüssigkeitsprobe besitzt, wobei jeweils der Auslaßkanal der einen Meßzelle mit dem Einlaßkanal, der in der Serienschaltung nächsten Meßzelle verbindbar ist. Zusätzlich weist jede Meßzelle zwei von der Untersuchungskammer und den Ein- und Auslaßkanälen getrenn¬ te Probenkanäle auf, deren eines Ende zum Zu- oder Ablauf einer Probe aus der Meßzelle herausragt und deren anderes Ende am Ein- bzw. Auslaufkanal einer Nachbarzelle derart verbindbar ist, daß neben der Serienschaltung alle auf¬ einanderfolgenden Meßzellen auch eine Unterteilung der Me߬ zellen in zwei oder mehrere voneinander unabhängige Me߬ strecken möglich ist.

Dadurch lassen sich mehrere verschiedene Meßprogramme auf einfache Weise mit einem Meßgerät durchführen.

Aus US-A-4,627,893 und DE-A-35 03 137 ist ein weiteres Ana¬ lysengerät zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter, wie z. B. pH, PO , PCO , Ionenkonzentration, usw. einer Kör-

2 2 perf1 üssigkeit, wie z.B. Blut, bekannt. Die Messung erfolgt el ektro-che i seh in Meßkammern innerhalb von Modulen, die in Reihe geschaltet werden können.

In DE-A-38 18 148 ist ein Analysengerät zur Untersuchung von Körperflüssigkeiten mit einer Beschickungseinrich¬ tung, einer durch über einen Kanal miteinander verbunde¬ nen Meßkammer gebildenten Meßstrecke und einer Entsor- gungsei nri chtung zur Abfuhr der analysierten Proben offenbart. Dabei ist die Meßstrecke ganz oder teilweise aus Modulen aufgebaut, die mit der Beschickungseinrich¬ tung und der Entsorgungseinrichtung ebenfalls über einen separaten Steuerblock direkt kuppelbar sind. Auf diese Weise läßt sich ein Analysengerät entsprechend der vor¬ liegenden Analysenaufgabe einfach und kostengünstig er¬ weitern.

Die bisher beschriebenen Analysengeräte arbeiten nach elek- trochemi sehen Meßverfahren. Darüberhi naus sind auch Systeme bekannt, bei denen eine Enzymreaktion, die im Gerät in ei¬ nem dafür vorgesehenen Reaktionsraum durchgeführt werden kann, verwendet wird, um Konzentrationen vor allem von bio¬ chemischen Verbindungen zu bestimmen. Die Messung kann auch wieder mit selektiven Elektroden oder bei zusätzlicher Ver¬ wendung von Indikatoren spektroskopisch erfolgen.

In DE-A-32 26 552 ist eine elektrochemische Zelle mit zwei zueinander baugleichen Elektroden, die für die gleiche Io- nenart ionenselektiv sind oder für die gleiche Gasart gas¬ selektiv sein können, von denen die eine als Meßelektrode und die andere als Bezugselektrode verwendet wird, be¬ schrieben. Die Zelle verfügt über zwei getrennte interne Strömungsbahnen, durch die flüssige Substanz hi ndurchgel ei - tet werden kann, wobei ein Teil der zu messenden Substanz mit einer Reaktionskammer und der Meßelektrode und der an¬ dere Teil der Substanz nur mit der Bezugselektrode in Ver¬ bindung steht. In der Reaktionskammer wird eine chemische Reaktion durchgeführt, deren Verlauf anhand der Potential- differenz zwischen Meß- und Bezugselektrode verfolgt werden kann .

US-A-4,680,270 bezieht sich auf eine Methode und ein Gerät zur Durchführung von Blutanalysen in einem Fließsystem. Die Blutprobe wird durch eine perestal ti sehe Pumpe über einen Probeπnehmer in ein Schaltventil und einen ersten Strö¬ mungskanal eingeleitet, ohne dabei verdünnt zu werden. In¬ nerhalb des Schaltventils wird dadurch ein Rohr bestimm¬ ten Volumens gefüllt. Innerhalb des Strömungskanals wird

2 + die Konzentration an K Cl um Ca el ektrochemi seh bestimmt. In einem zweiten Schritt wird das Schaltventil betätigt, wobei eine Enzyme enthaltende Reaktionslösung in das Rohr bestimmten Volumens innerhalb des Schaltven¬ tils geleitet wird. Dadurch wird das sich dort befindli¬ che Blut verdünnt und in ein zweites Strömungsrohr ausge¬ trieben. Von dort wird die verdünnte Probe über einen Reaktor, in dem die Enzymreaktion stattfindet, in ein

Photometer geleitet, in dem die Absorption der Reaktions¬ lösung bestimmt wird. Vorrichtungen zum Spülen des gesam¬ ten Meßsystems und zur Kalibrierung der Elektroden sind vorgesehen .

Aus DE-A-27 26 771 ist eine Vorrichtung zur elektrochemi¬ schen enzy ati sehen Analyse strömender Flüssigkeiten be¬ kannt, bei der das Auftreten bestimmter Ionen oder Gase in der Flüssigkeit aufgrund des Umsatzes des Meßgutes mit ei- nem Enzym als Indikation für einen organischen Bestandteil der Flüssigkeit dient.

US-A-4.013 ,413 bezieht sich auf ein Gerät und eine Metho¬ de zur automatischen Analyse von bis zu 150 Proben pro Stunde mit hoher Präzision. Das Analysegerät enthält ein von einem Reaktantenf1 ußsystem unabhängiges Probenflu߬ system, wobei beide Systeme über ein Ventil miteinander in Verbindung stehen. Ein Probenneh er nimmt eine Viel¬ zahl an Proben getrennt durch Luft, Spülflüssigkeiten und wiederum auf. Das Verbindungsventil selektiert aus diesem Strom den Probenanteil, mischt Lösungsmittel dazu und

überträgt das Probenl ösungsmi ttel ge i seh in einen Mischer innerhalb des Reaktantenf1 ußsystems . Die Probe wird da¬ durch mit Reaktant vermischt. Das Gemisch und tritt dann in einen Reaktor ein, wird anschließend abgekühlt mit Hilfe eines Colorimeters oder Fluorimeters analysiert.

Alle bisher beschriebenen Analysensysteme zeichnen sich da¬ durch aus, daß die Geräte nicht direkt mit dem zu untersu¬ chenden System in Verbindung stehen und daher eine konti- nuierliche automatisierte Messung und Überwachung des Pro¬ zesses nicht möglich ist.

In EP-A-127 958 ist aber eine Sensorelektrode beschrieben, die mit Hilfe einer Kanüle direkt in ein Körpergewebe ein- gebracht werden kann, um dort Parameter einer Körperflüs¬ sigkeit z. B. Blut zu messen oder mit der auch eine aus dem Körper entnommene Flüssigkeitsprobe vermessen werden kann. Die Sensorelektrode muß daher sehr kleine Abmessungen haben und besteht aus einem Bereich in dem ein Enzym spezifisch für die zu messende Größe, z.B. Glukosegehalt zusammen mit einer Verbindung die Ladung auf die Elektrode überträgt, wenn das Enzym katalytisch aktiv ist auf ein Substrat auf¬ gebracht ist. Ein zweiter Bereich, der sich in unmittelba¬ rer Nähe des ersten Bereiches befindet, wirkt als Gegen- elektrode. Mit dieser Elektrode ist aber nur die Erfassung eines einzigen Meßwertes möglich.

Wenn mit einem Analysengerät mehrere Proben nacheinander vermessen werden sollen, ist neben der Probenentnahme und Messung auch die Spülung und Eichung der Meßzelle erforder¬ lich. Dazu werden Venti 1 Systeme benötigt, die den Zulauf von Meß-, Spül- und Eichflüssigkeiten in die Meßzelle steu¬ ern .

So ist in DE-A-39 10 086 ein Ventilsystem für Analysenauto¬ maten beschrieben, das eine Vielzahl von elektromagnetisch arbeitenden Klemmventilen aufweist. Dabei wirkt eine Viel¬ zahl an Elektromagneten, die in einem Magnettisch angeord-

net sind auf Verschließbolzen, die in einem Abdeckteil ange¬ bracht sind, wodurch dazw schenliegende elastische Schläu¬ che abgeklemmt werden. Diese Schläuche, die in einer be¬ stimmten Anordnung gemäß den Funktionen des Analysenautoma- ten eingelegt sind, befinden sich in einer Schlauchkassette zwischen Magnettisch und Abdeckteil . Zum Schlauchwechseln muß lediglich die Schlauchkassette ausgetauscht werden.

Darüberhinaus sind Venti 1 Systeme bekannt, die neben der Flußsteuerung auch die Dosierung des Meßfluids und deren Vermischung mit einem Inertfluid ermöglichen.

In US-A-4, 726,237 ist z.B. ein Mehrwegventi 1 System in einer automatisch betriebenen Vorrichtung zur Verdünnung von Meß- f1 üssi gkei ten beschrieben. Das Ventilsystem besteht aus drei Elementen, die Bohrungen in verschiedenen Positionen aufweisen und die gegeneinander verschiebbar angeordnet sind. Entsprechend der relativen Position der Venti 1 el emen- te zueinander sind Fluidkanäle geöffnet oder geschlossen.

Aus DE-A-12 02 536 ist ein Schi eberventi 1 für eine gas- chromatographische Meßanordnung bekannt, dessen Ventil¬ schieber derartige Durchlaßkanäle aufweist, daß in einer ersten Arbeitsstellung der Strömungsweg des Analysengases durch eine Leitung bestimmter Länge innerhalb des Ventil¬ schiebers führt, die dadurch mit dem Analysengas ange¬ füllt wird. Gleichzeitig wird dabei ein Strömungsweg des Trägergases von der Gasquelle durch die gaschromato- graphische Säule zum Meßdetektor gebildet.

In einer zweiten Arbei tsstell ung erfolgt dann die Einfüh¬ rung der in dem Lei tungsabschπi tt eingefangenen Analysen- gasmenge in die Trägergasströmung, so daß diese Menge des Analysengases in die gaschromatographi sehe Säule eingetra- gen wird. In einer dritten Stellung des Schi eberventi 1 s wird die gaschromatographi sehe Säule unter Umgehung der De¬ tektoranlage mit einem Reinigungsgas gespült.

In EP-A-0 136 550 ist eine Dosiermischvorrichtung für f1 ui de Medien mit festen und einem beweglichen Element vorge¬ schlagen. Zur Aufnahme und Abtrennung einer vol umini erten Probemenge sowie zur Zuführung und Vermischung dieser Pro¬ benmenge mit einer vol umi ni erten Verdünnung sind die Ele¬ mente mit entsprechenden zueinander angeordneten Durchfluß- und Dosieröffnungen versehen.

Alle oben aufgeführten Analysengeräte zur gleichzeitigen Erfassung mehrerer Meßgrößen einer Flüssigkeit weisen keine direkte Verbindung mit dem zu untersuchenden System auf. Dies macht eine vom Meßzyklus separierte Probenent¬ nahme aus dem zu untersuchenden System und eine Übertra¬ gung der Probe auf einen Probenbehälter des Analysengerä- tes erforderl ch. Eine kontinuierliche und automatisierte Überwachung des Systems ist daher nicht möglich. Außerdem sind physikalische Größen, wie z.B. Druck und Temperatur, die direkt an der Flüssigkeit im System gemessen werden müssen, auf diese Weise nicht zugänglich. Gerade bei einer medizinischen Anwendung ist die kontinuierliche und automatisierte Überwachung z.B. des Blutkreislaufes eines Patienten während einer Operation oder zur Kontrolle der Wirkung eines verabreichten Medikamentes durch gleichzei¬ tige Messung von Blutdruck und anderen kritischen Blut- werten erstrebenswert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ^" daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, nach Bedarf oder kontinuierlich in regelmäßigen Abständen verschie¬ dene physikalische und chemische Parameter einer zu über- wachenden Meßflüssigkeit aus einem technischen oder bio¬ logischen Prozeß oπ-line ohne Unterbrechung des Prozesses und unter direkter Verbindung mit dem zu überwachenden Prozeß an einem geringen Probenvolumen parallel zueinan¬ der oder kurz aufeinanderfolgend zu bestimmen und nach geeigneter Verarbeitung und Auswertung auf einem Anzeige¬ gerät darzustellen und für spätere Analysen abzuspei¬ chern .

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein mit dieser Vorrichtung durchzuführendes Meßverfahren anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vor¬ richtung zur gleichzeitigen on-line Messung verschiedener physi alischer und chemischer Parameter einer Meßflüssig- keit, ohne Unterbrechung des Prozesses unter direkter Verbindung mit dem zu untersuchenden Prozeß enthaltend einen Meßkopf, der eine Schalteinheit mit drei Flüssig¬ keitszuführungen für die Meßflüssigkeit, für Eichlösungen und für Spüllösungen, eine Meßeinheit mit einer Meßkam- mer, eine Fl üssigkei tsverbindungslei tung zwischen Schalt¬ einheit und Meßkammer und einem Flüssigkeitsablauf auf¬ weist, wobei die Schalteinheit durc . geeignete Schaltele¬ mente fünf Schaltzustände, nämlich "Bereitschaft", "Pro- bennahme", "Messung", "Spülung" und "Eichung" ermöglicht, eine Flüssigkeitsfördereinrichtung, eine elektrische Ver¬ sorgungseinheit für die Mi krosensoren, eine Meßwerterfas- sungs- und Verarbeitungseinheit, eine Steuer- und Auswer¬ teeinheit, eine Anzeigeeinheit und eine Speichereinheit zur Speicherung der Meßwerte, wobei der Meßkopf in Sand- wichform aus drei Platten aufgebaut ist, wobei eine Plat¬ te die Schalteinheit bildet, von der die die Meßeinheit bildende zweite Platte durch eine dünne Trennplatte, die

die Flüssigkeitsverbindungsleitung enthält, getrennt ist, die Meßkammer mehr als eine und bis zu 15 Mi krosensoren enthält und zusätzlich einen von den Mi krosensoren sepa¬ rierten Mi krodrucksensor aufweist, die über eine eigene Flüssigkeitsverbindungsleitung mit der Schalteinheit in Verbindung steht, im Zustand "Messung" dieselbe Schalt¬ elementeinstellung wie im Zustand "Bere tschaft" vor¬ liegt, im Zustand "Bereitschaft" die Spülleitung mit der Meßleitung verbunden ist, während der Fluß in den Flüs- si gkei tsi ei tungen blockiert ist, und die Druckmeßsonde über die Verbindungsleitung direkt mit der Meßleitung in Verbindung steht und die Meßleitung in direkte Verbindung mit dem zu untersuchenden System bringbar ist.

Bei den zu überwachenden Meßflüssigkeiten handelt es sich vorzugsweise um Körperflüssigkeit, wie z.B. Blut, Urin und Hä ofi 1 trat .

Alternativ können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch m robiologische und gentechnologische Verfahren, wie z.B. enzymkontrollierte Reaktionen überwacht werden.

Diese Vorrichtung für die gleichzeitige Messung verschie¬ dener physikalischer und chemischer Parameter einer Meß- flüssigkeit ist zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß Schalteinheit und Meßeinheit aus durchsichtigem Kunst¬ stoff, wie z.B. Polymethyl ethacryl at, aufgebaut sind und die Trennplatte opak eingefärbt ist, wobei der Meßkopf in Sandwichform aus 3 Kunststoffpl atten aufgebaut ist, die aufei nandergesetzt einen Kunststoffquader mit den Außen¬ abmessungen von etwa 2,5 - 4,0 cm x 3,0 - 5,0 cm x 0,8 - 2,0 cm Kantenlänge ergeben.

Vorteilhaft we tergebildet wird der Erfindungsgedanke durch eine Vorrichtung, bei der Eichleitung und Spüllei¬ tung mit Vorratsgefäßen für die Eichlösungen und Spüllö¬ sungen in Verbindung stehen, wobei die Vorratsgefäße

drucklos oder mit Druck beaufschlagt betrieben werden können und die Flüssigkeitsfördereinrichtung eine Kolben¬ pumpe oder eine Schlauchpumpe ist. Dabei kann die Meßein¬ heit und Meßkammer eine Auswahl kombi nati on der Mikrosen- soren folgender Parameter Druck, Na -,

HCO -, Glucose-, Lactat- und Hämoglobinkonzentration, 0

3 2

Sättigung, PO - und PCO und pH-Wert sowie Leitfähigkeit,

2 : aufwei sen .

Besonders vorteilhaft ist der Erfi nduπgsgedanke dadurch weitergebildet, daß die untere quaderförmi ge Kunststoff¬ platte mit den beiden Hauptoberflächen und der Mantelflä¬ che bestehend aus den beiden Querflächen und den beiden Längsflächen, die Schalteinheit bildet und dazu (a) an der einen Querfläche Meßleitung und an der gegen¬ überl egenden Querfläche, Eichleitung und Spülleitung entlang der Querrichtung gegeneinander versetzt in die Schalteinheit münden,

(b) in die Kunststoffplatte Flüssigkeitskanäle eingear- beitet sind, die von den Flüssigkeitszuleitungen aus¬ gehen und in der Plattenebene liegen.

(c) von der Längsfläche ausgehend zwei Führungsnuten und von der gegenüberliegenden Längsfläche eine Führungs¬ nut in die Kunststoffplatte eingearbeitet sind, wobei diese Führungsnuten die querverlaufenden Flüssig¬ keitskanäle schneiden,

(d) in die Führungsnuten KunststoffSchieber eingeführt sind, die gegen die Federkraft von Stahlfedern mit Hilfe von Stell el ementen in den Führungsnuten ver- schoben werden können und jeweils 2 Raststell ungen besitzen, nämlich eine Grundstellung A und eine Stel¬ lung B, in der die Schieber gegenüber Grundstellung A entgegen der Federwirkung der Feder in die Schaltein¬ heit hineingedrüc t sind,

(e) der von der Meßleitung ausgehende Meßkanal durch die beiden Führungsnuten in die Teilstücke aufgeteilt wird und das Kanalstück quer in einer Sackbohrung endet, die von der Hauptoberfläche ausgehend in die Kunststoffpl atte eingebracht ist,

(f) von der Eichleitung der Eichkanal parallel zur Längs¬ fläche ausgeht und in Abstand von dem Kanalstück in der Führungsnut endet,

(g) der in der Führungsnut angeordnete Schieber eine zu seiner Verschieberichtung quer verlaufende Durch¬ gangsbohrung und einen u-förmigen Flüssigkeitskanal aufweist, dessen beide Schenkel in Richtung der Quer¬ fläche weisen und deren Abstand genau dem Abstand der beiden Flüssigkeitskanäle und entspricht, so daß in Grundstellung A des Schiebers die Durchgangsbohrung die beiden Flüssigkeitskanäle und und in Schieber¬ stellung B der u-förmige Flüssigkeitskanal den Kanal mit dem Kanal verbindet, (h) der von der Spülleitung ausgehende Spülkanal sich in zwei parallele Kanäle aufteilt, die längs der Längs¬ fläche in Richtung auf Querfläche verlaufen und dort in die ersten Schenkel von zwei ineinander geschach¬ telten u-förmigen Kanalstücken münden, deren zweite Schenkel zwischen den Kanälen und dem zuvor beschrie- benen Kanal liegen,

(i) die Führungsnut so angeordnet ist, daß sie Kanal und die ersten und zweiten Schenkel und der u-förmigen Kanalstücke schneidet, so daß die u-förmigen Kanal¬ stücke auf der einen Seite der Führungsnut und ein weiteres u-förmiges Kanalstück auf der anderen Seite der Führungsnut zu liegen kommen, (j) der in der Führungsnut befindliche Schieber 3 quer zur Verschieberichtung verlaufende Durchgangsbohrun¬ gen und zwei u-förmige Kanalstücke aufweist, wobei diese Flüssigkeitskanäle so angeordnet sind, daß in Grundstellung A des Schiebers die Bohrungen die

Kanalstücke mit und mit, die Bohrung die Kanalstücke und die u-förmigen Kanalstücke die Flüssigkeitskanäle miteinander verbinden, und in Stellung B des Schie¬ bers die Bohrung die beiden Kanalstücke miteinander verbindet, während alle anderen Verbindungen unter¬ brochen sind, (k) der Schieber desweiteren eine Sackbohrung aufweist, die aus Richtung der ersten Hauptoberfläche der Schalteinheit kommend in den Schieber eingebracht ist und in Grundstellung A des Schiebers das u-förmige Kanalstück mit der Verbindungsleitung verbindet, (1) der in der Führungsnut befindliche Schieber eine quer zur Verschieberichtung verlaufende Durchgangsbohrung aufweist, die in Grundstellung A des Schiebers die Kanalstücke und in Stellung B des Schiebers die Ka¬ nalstücke miteinander verbindet.

Dabei können die Schieber el ektropneu ati seh, elektromag¬ netisch oder durch manuelle Druckknöpfe verstellt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Kunststoffplatte des Meßkopfes als dünne Trennplatte zwischen der unteren und der oberen Platte ausgeführt ist und zwei Durchgangsboh¬ rungen aufweist, die die Fl üssigkeitsverbi ndungsl ei tungen bilden und so angeordnet sind, daß Verbindungsleitung die Sackbohrung der Schalteinheit mit der Meßkammer in der Meßeinheit verbindet und die Verbindungsleitung in Grund¬ stellung A des Schiebers die Sachbohrung des Schiebers mit der Mi krodrucksensor verbindet, wobei (a) die obere Kunststoffpl atte die die Meßeinheit bildet, die die Meßkammer und eine separate Mi krodrucksensor enthäl t,

(b) die Mi krodrucksensor im zusammengebauten Zustand des Meßkopfes mit der Verbindungsleitung in der Trennplatte verbunden ist,

(c) die Meßkammer bis zu 15 Mi krosensoren für unterschiedli¬ che Parameter aufweist und

(d) die Meßkammer über den Flüssigkeitsablauf entleert wer¬ den kann.

Dabei ist die Meßkammer in der Meßeinheit kanalförmig aufgebaut, die Mi krosensoren sind längs des Meßkanals an¬ geordnet und zur Erhöhung der Zahl der Mi krosensoren ist der Meßkanal mäanderförmi g ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein Meßver- fahren für die gleichzeitige Messung verschiedener physi¬ kalischer und chemischer Parameter einer Meßflüssigkeit mit der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-14, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Messung einer Flüssigkeit aus einem Prozeß "on-line", ohne Unterbrechung des Prozesses und un- ter direkter Verbindung mit dem zu überwachenden Prozeß erfolgt, unter kontinuierlicher Messung des Druckes nach Auslösung eines Meßzyklus die Steuereinheit die Schalt¬ einheit aus dem Zustand "Bereitschaft" nacheinander in die Zustände "Probennahme" , "Messung", "Spülung", "Ei- chung" und wieder "Bereitschaft" versetzt, wobei

(a) im Zustand "Probennahme" die Meßleitung mit der Flüs¬ sigkeitsverbindungsleitung verbunden wird und mittels der Probennahmeneinheit das Ein- bis Vielfache des Meßvolumens V der Meßkammer an Meßflüssigkeit durch die Meßkammer befördert und diese dadurch mit fri¬ scher Meßflüssigkeit gefüllt wird, wobei die vor dem Meßzyklus in der Meßkammer befindliche Flüssigkeit und Überschüsse der Meßflüssigkeit über die Leitung in den Verwurf gelangen, (b) im Zustand "Messung" sich alle Schieber in Ausgangs¬ stellung befinden, die Messung der Parameter erfolgt und gleichzeitig die Spülleitung, wie im Zustand "Be¬ reitschaft" mit der Meßleitung verbunden wird, durch Öffnen des Ventils Spüllösung durch die Schalterein- heit hindurch in die Meßleitung und damit die Meß-

flüssigkeit aus den Kanälen der Schalteinheit ent¬ fernt wird und Spül f1 üssi gkeit zusammen mit Resten der Meßflüssigkeit in das System, welches die Me߬ flüssigkeit enthält, gepreßt wird. (c) im Zustand "Spülung" die Spülleitung mit der Flüssig¬ keitsverbindungsleitung verbunden wird und nach Öff¬ nen des Ventils, die in der Leitung und der Meßkammer enthaltene Meßflüssigkeit mit einem Überschuß an Spüllösung in den Verwurf ausgetrieben wird, (d) im Zustand "Eichung" die Eichleitung mit der Flüssig¬ keitsverbindungsleitung verbunden wird und die Eich¬ lösung die in der Meßkammer verbliebene Spüllösung mit einem Überschuß an Eichlösung austreibt, so daß eine Eichung der Mi krosensoren möglich wird, wobei Eichlösung niemals in die Meßleitung gelangen kann,

(e) im Zustand "Bereitschaft", sich alle Schieber in Aus¬ gangsstellung befinden, die Spülleitung in gleicher Konfiguration wie im Zustand "Messung" mit der Meß- leitung verbunden ist und eine kontinuierliche Druck- messung erfolgt,

(f) nach langandauerndem Zustand "Bereitschaft" zunächst der Zustand "Eichung" zur Eichung der Mikrosensorn eingeschaltet wird, bevor der übliche Meßzyklus ab! äuft .

Die Schaltzustände können dabei manuell eingeschaltet werden .

Als Meßflüssigkeit kann Blut verwendet werden. Als Para- - meter können beliebige Kombinationen aus Blutdruck, Na -,

+ 2 +

K -, Ca -, HCO -Konzentration, Leitfähigkeit, Glucose-,

3

Hämoglobin- und Lactat-Konzentrati on und 0 -Sättigung,

2 pCO und pO gemessen werden.

Das Meßverfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß als Spüllösung eine physiologische Kochsalzlösung, eine Ringer-Lösung oder eine Ri nger-Lactat-Lösung verwen¬ det wird, wobei als Eichlösung ein Glucose enthaltender Natri umbi carbonat-Puffer verwendet wird.

Die erfindungsgemäße konstruktive Gestaltung ermöglicht es einen ständigen Kontakt mit dem zu überwachenden System, beispielsweise einem Patienten, aufrechtzuerhal - ten, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, daß aus der Vorrichtung keine Flüssigkeit zurück in das System gelan¬ gen kann. Bei den bekannten Vorrichtungen wurde dies durch die abgetrennte Probennahme und Vermeidung einer kontinuierlichen Verbindung zwischen Meßvorrichtung und zu überwachendem Flüssigkeitssystem gewährleistet. Die Erfindung schafft erstmals die Möglichkeit einer perma¬ nenten Verbindung der Meßvorrichtung mit dem zu überwa¬ chenden Flüssigkeitssystem.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen Meßkopf mit einer Schalteinheit und eine Meßeinheit mit Meßkammer und bis zu 15 Mi krosensoren . Die Mi krosensoren werden von einer elektrischen Versorgungseinheit mit den zu ihrem Betrieb erforderlichen elektrischen Spannungen versorgt. Die Meßsignale gehen über entsprechende Meßkabel an eine elektronische Meßwerterfassungs- und -verarbei tungsei n- hei , die die Meßwerte verstärkt und in digitalisierter Form einer digital el ektroni sehen Steuereinheit übermit¬ telt, von der eine weitere Aus- und Bewertung der Messun- gen vorgenommen wird. Die Steuereinheit stellt die Meßer- gebπisse auf einer Anzeigeeinheit dar und legt sie für spätere Analysen in einer Speichereinheit ab.

Die Meßvorrichtung kann beispielsweise Mi krosensoren für folgende Parameter enthalten:

Druck, Na ^" -, K ^τ - , Ca ^" -Konzentrati on , pH-Wert, HCO ^" -Kon¬ zentration, Gl ucose-Konzentrati on , Lactat-Konzentrati on,

Hämoglobin-Konzentration, Leitfähigkeit, PCO , 0 -Sätti-

2 2 gung und pO .

2

Dabei ist der Mi krodrucksensor separat von den anderen Sensoren angeordnet und ist über eine eigene Flüssig¬ keitsleitung mit der Schalteinheit verbunden.

Der strukturelle Aufbau eines geeigneten nach einem kapa¬ zitiven Meßprinzip arbeitenden Mi krodrucksensors ist aus DE-A-40 04 179 bekannt. Der darin beschriebene Sensor enthält im wesentlichen einen Drucksensorhohlraum, der zwischen einem Halbleitersubstrat und einer Polykristal- 1 inhal bl ei terschi cht angeordnet ist.

Diese Halbleiterschicht ist oberhalb des Drucksensorhohl¬ raumes aus Membran ausgearbeitet, die mit Dotierung ver¬ sehen ist und eine Elektrode des Meßkondensators bildet. Als Gegenelektrode wirkt ein Bereich des Halbleitersub¬ strates, der von dem Substrat elektrisch isoliert ist.

Diese Isolierung wird entweder dadurch erreicht, daß der Halbleiterbereich zur Erzeugung eines pn-Überganges ent- gegengesetzt zu dem Substrat dotiert ist oder eine ver¬ grabene Isolationsschicht zwischen dem Halbleiterbereich und dem Substrat liegt.

Die polykristalline Halbleiterschicht ist von dem unter- halb des Drucksensorhohlraumes liegenden Halbleiterbe¬ reich durch eine Isolatorschicht elektrisch getrennt. Bei einer Druckänderung ändert sich der Abstand zwischen der membranartigen Halbleiterschicht zu der Gegenelektrode und somit die Kapazität des Meßkondensators.

Auf diese Weise entsteht ein potenti al unabhängi ger Kon¬ densator, der mit CMOS-Schal tungselementen kompatibel i st.

Prinzipiell ist die Anordnung der übrigen Mi krosensoren in der Meßeinheit beliebig, solange gewährleistet ist, daß die Referenzelektroden an das Ende der Meßkette ge¬ stellt werden, da die zum Einsatz kommenden Miokrosenso- ren keine oder nur unmaßgebliche Änderungen am Meßmedium vollführen. Vorzugsweise werden die Mi krosensoren in Fließrichtung der Meßmedien in der Reihenfolge Na -, K -,

2 +

Ca -, HCO , PO -, pH-, PCO -, Glucose-, Lactat-Hämogl o-

3 2 2 binsensor und Referenzelektroden in der Meßeinheit an- geordnet.

In einer alternativen Ausführungsform werden die Mikro- sensoren für die genannten Parameter nicht ale in Reihe geschaltet, sondern Gruppenweise in parallelen Kanälen in der Meßeinheit zusammengefaßt. Der erste Kanal enthält in

- * 2 ₊ Reihenschaltung die Na -, K -, Ca -, HCO -Sensoren so-

3 wie die Referenzelektrode, im zweiten Kanal sind die PO -, pH-, PCO -Sensoren und die Referenzelektroden in

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Reihe geschaltet, während ein dritter Kanal die Sensoren für die anderen Parameter in der Reihenfolge Glucose, La- catat, Hämoglobin enthält. Zusätzlich kann auch noch ein vierter Kanal für optionale Sensoren vorgesehen sein.

Die Steuereinheit übernimmt weiterhin die Auslösung und Überwachung des gesamten Meßablaufes, der aufgrund der direkten Verbindung des Meßgerätes mit dem zu untersu¬ chenden System automatisch und kontinuierlich durchführ¬ bar ist. Die Ermittlung der Meßdaten erfolgt daher perio¬ disch in vorgegebenen Zei ti ntervall en . Die Messungen kön- nen jedoch auch manuell im Einzelschrittverfahren durch¬ geführt werden. Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise eine di gital el ektroni sehe Steuereinheit beinhaltet, sind auch Ausführungsformen möglich, bei de¬ nen der Meßablauf manuell durchgeführt wird und die Meß- werte zum Beipiel mit Analoginstrumenten angezeigt wer¬ den. Die Abfrage der einzelnen Sensoren erfolgt, wenn diese jeweils ihr stabiles O-Li ni enpotenti al erreicht haben .

Der Meßkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht die Entnahme eines kleinen Probenvolumens der Meßflüssig¬ keit aus dem zu überwachenden technischen oder biologi¬ schen Prozeß, die Messung der Parameter, die Spülung des Meßkopfes mit einer Spüllösung und die Eichung der Me߬ sonden mit einer Eichlösung. Zu diesem Zweck weist die Schalteinheit des Meßkopfes drei Flüssigkeitszuläufe auf, einen für die Meßflüssigkeit zur Probennahme, einen für die Spüllösung und einen für die Eichlösung. Von der Schalteinheit gelangen die Flüssigkeiten über eine Flüs¬ sigkeitsverbindungsleitung in die Meßkammer mit bis zu 15 Mi krosensoren für die vorstehend angegebenen Parameter und von dort über einen Flüssigkeitsablauf in den Ver¬ wurf. Zur Förderung der Flüssigkeitsströme befindet sich in der Abi auf1 ei tung eine Flüssigkeitsfördereinrichtung. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Kolben- oder Schlauchpumpe mit geeignetem Fördervolumen, die es ge¬ stattet, auf Anforderung von der Steuereinheit jeweils gleichbleibende Flüssigkeitsvolumina zu fördern. Bei der Verwendung von kontinuierlich fördernden Kreiselpumpen ist ein zusätzliches Ventil in der Abi auf1 eitung zur Be¬ grenzung der Fördermengen notwendig. Im Falle einer für manuellen Betrieb ausgelegten Meßvorrichtung kann die Flüssigkeitsfördereinrichtung auch durch eine Kombination aus einem Rückschlagventil und einer Saugspritze reali¬ siert werden.

Die Flüssigkeitsleitungen und Flüssigkeitskanäle im Me߬ kopf können runde rechteckige oder quadratische Quer- schnitte aufweisen, je nach dem verwendeten Fertigungs¬ verfahren, Bohren, Fräsen, usw. Die drei Querschnittsfor¬ men können auch gleichzeitig in einem Meßkopf vorhanden sein. Die Querschnittsdimensionen liegen vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 bis 1,5 mm und betragen vorteilhaf- terweise 0,8 mm.

Ein Meßzyklus weist vorzugsweise folgende Phasen auf, nämlich "Bereitschaft", ggf. "Eichung", "Probennahme", "Messung", "Spülung" und "Eichung". Diesen Meßphasen sind entsprechende Schaltzustände der Schalteinheit zugeord- net. Dabei ist es die Aufgabe der Schalteinheit die drei Flüssigkeitszuläufe untereinander und mit der Flüssig¬ keitsverbindungsleitung zur Meßkammer der jeweiligen Me߬ phase entsprechend zu verbinden. Die konstruktive Gestal¬ tung der Schalteinheit gewährleistet, daß die drei Flüs- sigkeiten nur nacheinander in die Meßkammer und niemals gleichzeitig gelangen können. Außerdem ist durch die Kon¬ struktion sichergestellt, daß die in der Regel sehr spe¬ zifischen Eichlösungen niemals in die Meßleitung gelangen und damit den zu überwachenden technischen oder biologi- sehen Prozeß stören können.

Eich- und Spüllösung befinden sich in separaten Vorrats¬ behältern, die über die genannten Flüssigkeitsleitungen mit der Schalteinheit verbunden sind. Zwischen dem Vor- ratsbehälter für die Spüllösung und der Schalteinheit ist ein zusätzliches Ventil angebracht, das entweder von Hand oder mit Hilfe von elektropneumati sehen oder elektro¬ magnetischen Stellgliedern von der Steuereinheit bedient werden kann. Die Flüssigkeiten in den Vorratsbehältern sind vorzugsweise mit einem leichten Überdruck beauf- schl agt.

Im Zustand "Bereitschaft" ist die Meßkammer von allen drei Flüssigkeitszuleitungen abgetrennt. ^' Die Flüssig- keitsleitung für die Spüllösung ist mit der Meßleitung verbunden, ein Fließen der Spüllösung in die Meßleitung wird jedoch durch das geschlossene Ventil zwischen Vor¬ ratsbehälter und Schalteinheit verhindert.

Im Zustand "Probennahme" wird die Meßleitung mit der Flüssigkeitsverbindungsleitung zur Meßkammer verbunden und mit der Flüssigkeitsfördereinrichtung ein vorgegebe-

nes Volumen der Meßflüssigkeit durch die Meßkammer hin¬ durch befördert, wobei die vor dem Meßzyklus in der Me߬ kammer befindliche Flüssigkeit und Überschüsse der Me߬ flüssigkeit über die Leitung in den Verwurf gelangen. Dieses Fördervolumen soll möglichst klein sein, um den zu überwachenden Prozeß möglichst wenig zu beeinflussen. Auf der anderen Seite muß das Fördervolumen genügend groß sein, um eine ausreichende Spülung der Meßkammer mit der Meßflüssigkeit zu gewährleisten und sicherzustellen, daß sich während der Messung nur Meßflüssigkeit in der Me߬ kammer befindet. Das Fördervolumen der Fördereinrichtung beträgt das ein- bis vielfache des Volumens der Meßkam¬ mer, vorzugsweise das einbis fünffache des Meßkammervolu¬ mens. Nach Abschluß der Probennahme wird die Meßleitung sofort wieder, wie im Zustand "Bereitschaft", mit der Spülleitung verbunden. Parallel zu den beginnenden Mes¬ sungen erfolgt jetzt eine Rückspülung der Meßflüssigkeit mit Hilfe der Spüllösung durch Öffnen des Ventils zwi¬ schen dem Vorratsbehälter und der Schalteinheit aus der Schalteinheit heraus in die Meßleitung zurück. Die Spül¬ flüssigkeit ist systemkompat bel und wird zusammen mit Resten der Meßflüssigkeit unter Umgehung der Meßkammer in das System, welches die Meßflüssigkeit enthält, gepreßt. Die Dauer des Spül Vorganges ist frei wählbar und kann, wenn nötig, auch völlig unterbleiben.

Die Messungen in der Meßkammer erfolgen an der ruhenden Meßflüssigkeit. Zur Abkürzung des Meßvorganges ist es er¬ wünscht, die verschiedenen Messungen möglichst parallel zueinander ablaufen zu lassen. Es ist jedoch vorgesehen, Messungen, die die Meßflüssigkeit selbst verändern und damit zu Fehlmessungen bestimmter Parameter führen könn¬ ten, zeitlich versetzt zu diesen ersten Messungen ablau¬ fen zu lassen. Typischerweise beträgt die Meßdauer für alle Parameter zusammen bis zu 30 Sekunden.

Nach der Messung wird die Meßphase "Spülung" eingeschal¬ tet. Hierzu wird jetzt die Spüllösung mit der Flüssig- <ei tsverbi ndungsl ei tung zur Meßkammer verbunden und durch Öffnen des Spülventils und Betätigen der Fl üssi gkei tsför- dereinri chtung eine ausreichende Menge Spüllösung durch die Meßkammer gepumpt, so daß die Meßflüssigkeit mit Si¬ cherheit aus ihr entfernt wird.

An die Meßphase "Spülung" schließt sich die Phase "Ei- chung" an. Die Schalteinheit verbindet dabei die Eichlö¬ sung mit der Verbindungsleitung zur Meßkammer und die Fördereinheit befördert ein vorgegebenes Volumen dieser Ξichlösung durch die Meßkammer hindurch. Das geförderte olumen der Eichlösung muß wieder groß genug sein, um die Meßkammer ausreichend mit Eichlösung zu spülen. Anschlie¬ ßend schaltet die Schalteinheit wieder in den Zustand "Bereitschaft" zurück. Nach durchgeführter Eichung der Mi krosensoren, ist die Meßvorrichtung bereit für den nächs¬ ten Meßzyklus, -wobei die Meßlösung bei der Probennahme die verbliebene Eichlösung aus der Meßkammer verdrängt.

Eine besondere Behandlung erfordert die Druckmessung. Der Druck der Meßflüssigkeit kann nur gemessen werden, wenn die Mi rodrucksensor direkt mit dem zu überwachenden Sys- tem in Verbindung steht. Das heißt der Druck der Meßflüs¬ sigkeit muß direkt auf die Mikrosensor übertragen werden. Bei Anwendung der Vorrichtung, z.B. zur Überwachung des Blutkreislaufes eines Patienten ist die Meßleitung der Vorrichtung über eine Kanüle direkt an den Blutkreislauf angeschlossen. Die Mi krodrucksensor aber ist empfindlich gegenüber Verschmutzungen durch die Meßflüssigkeit. Der Druck sollte daher über die Spüllösung als Übertragungs¬ medium gemessen werden. Außerdem sollte die Druckmessung möglichst nahe an der Meßleitung noch vor der eigent- liehen Meßkammer erfolgen, um Verfälschungen der Druck¬ kurven durch Reflexionen der Druckwellen zu vermeiden. Zu

diesem Zweck ist die Druckmeßsonde über eine zweite Ver¬ bindungsleitung zwischen Schalteinheit und Meßeinheit im Schaltzustand "Bereitschaft" (gleicher Zustand wie "Mes¬ sung") direkt mit der Meßleitung verbunden. Durch geeig- nete konstruktive Gestaltung der Schalteinheit wird sichergestellt, daß die Druckmeßsonde beim Umschalten von "Probennahme" auf "Messung" (gleicher Schaltzustand wie bei "Bereitschaft") nicht mit der Meßflüssigkeit in Kon¬ takt kommen kann. Da die Meßleitung direkt mit dem zu überwachenden System in Verbindung steht ist eine konti¬ nuierliche Druckmessung während der Schaltzustände "Mes¬ sung und "Bereitschaft" möglich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist als Einmal arti kel mit einer Standzeit bis zu einer Woche, mindestens aber von 48 Stunden, konzipiert.

Bei der Verwendung von Blut als Meßflüssigkeit tritt zu¬ sätzlich das Problem auf, daß Ablagerungen auf den Senso- ren auftreten können, die die Meßergebnisse verfälschen. Um eine hohe Meßgenauigkeit über die gesamte Dauer der vorgegebenen Standzeit zu gewährleisten, werden heparini- sierte Spül- und Eichlösungen verwendet, um die Bildung von Ablagerungen auf dne M krosensoren zu verhindern oder zumindest einzuschränken. In einer alternativen Ausfüh¬ rungsform ist die Meßeinheit mit einer Silikonmembran versehen, durch die eine Reinigungslösung zur Ablösung von Ablagerungen von den Sensoren, wie z.B. salzsaure Pepsinlösung, im Zustand "Eichung" anstelle der Eichlö- sung eingespritzt werden kann.

Die spezielle Schaltvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verhindert dabei, daß im Zustand "Eichung" die toxische Reinigungslösung mit dem zu untersuchenden System in Verbindung kommen kann.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles und den Figuren 1 bis 7 näher erläutert. Die Figuren 1 bis 7 zeigen im einzelnen:

Figur 1 : Schemati scher Aufbau der Meßvorrichtung Figur 2: Aufbau des Meßkopfes aus dem Beispiel F gur 3 : Schalteinheit nach dem Ausführungsbei spi el mit Flüssigkeitszuläufen, Flüssigkeitskanälen und Schiebern. Die Schieber befinden sich in der Stellung "Bereitschaft".

Figur 4: Schalteinheit von Figur 3 mit Schiebern in der

Stellung "Probennahme". Figur 5 : Schalteinheit von Figur 3 mit den Schiebern in der Stellung "Spülung" .

Figur 6 : Schalteinheit von Figur 3 mit den Schiebern in der Stellung "Eichung". Figur 7 : Aufbau der Meßkammer

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild der gesamten Meßvor¬ richtung mit dem Meßkopf (10), der Flüssigkeitsförderein¬ richtung (90), den Flüssigkeitszuleitungen für die Me߬ flüssigkeit (40), für die Eichlösung (50) und für die Spüllösung (60), wobei die letztere durch ein Spülventil (18) abgesperrt werden kann. Der Meßkopf (10) besteht aus der Schalteinheit (20), der Meßeinheit (30) und den Flüs¬ sigkeitsverbindungsleitung (70 und 75) zwischen beiden. Je nach Schaltzustand der Schalteinheit (20) können Meß- flüssigkeit, Spüllösung oder Eichlösung mit Hilfe der

Flüssigkeitsfördereinrichtung (90) über dem Flüssigkeits¬ ablauf (80) druch die Meßkammer (34) hindurchgesaugt und über den Fl üssi gkei tsablaufstützen (95) in den Verwurf befördert werden. Die bis zu 15 Mi krosensoren (100) erhal- ten ihre Betriebsspannungen über die Versorgungsleitungen (110) von der elektrischen Versorgungseinheit (130). Die

Meßsignale gehen über die Si gnal 1 eitungen (120) zur Meß- werterfassungs- und Verarbeitungseinheit, in der die Sig¬ nale in geeigneter Weise verstärkt und digitalisiert wer¬ den, bevor sie über die Si gnal 1 ei tungen (151) an die Steuereinheit weitergeleitet werden.

Die digitale Steuereinheit (150) übernimmt die weitere Auswertung der Meßsignale nach vorgegebenen Kriterien, legt die Daten im Massenspeicher (170) ab, stellt sie in geeigneter Weise auf der Anzeigeeinheit (160) dar und löst ggf. bei Über- oder Unterschreitungen von Grenzwer¬ ten entsprechende Alarme aus. Weiterhin überwacht und steuert die Steuereinheit (150) den gesamten Meßablauf. Sie löst periodisch oder nach Bedarf einen Meßzyklus aus und sorgt für eine einwandfreie Abfolge der einzelnen Meßphasen. Bei Verwendung von 24 Volt Stel 1 el ementen auf elektromagnetischer oder el ektropneumati scher Basis kön¬ nen die Stel 1 ele ente direkt von einer entsprechenden In¬ terfacekarte betätigt werden.

In der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung besteht der Meßkopf gemäß Figur 2 aus einem dreiteiligen Kunststoffquader. Die Kantenlängen dieses Quaders liegen im Bereich von 2,5 - 4,0 cm x 3,0 - 5,0 cm x 0,8 - 2,0 cm. Besonders günstig sind die Ab¬ messungen 3,5 cm x 5,0 cm x 1,2 cm. Das Unterteil (20) bildet die Schalteinheit und ist von dem die Meßeinheit bildenden Oberteil (30) durch eine dünne Trennplatte (32) getrennt.

Die quaderför ige Schalteinheit (20) weist zwei Haupt¬ oberflächen (20a und 20b) auf, sowie zwei Querflächen (20c und 20d) und zwei Längsflächen (20e und 20f) . Mit der Hauptoberfläche (20a) steht die Schalteinheit mit der Trennplatte (32) in Kontakt.

Die Flüssigkeitszuleitungen (40, 50, 60) sind über ge¬ normte Anschlüsse nach DIN (Luer-Lock) an den Querflächen (20c) und (20d) der Schalteinheit befestigt.

gur 3 zeigt eine Draufsicht auf die Hauptfläche (20a) der Schalteinheit (20) mit den Flüssigkeitszuläufen (40, 50, 60) und den in der Schalteinheit liegenden Flüssig¬ keitskanälen. Zur Schaltung der Flüssigkeitsströme werden drei Schieber (25s, 26s, 27s) verwendet, die in entspre- chenden Führungsnuten verschiebbar angeordnet sind. Wäh¬ rend die Flüssigkeitskanäle in der Plattenebene liegen und im wesentlichen parallel zu den Längsflächen (20e) und (20f) oder in Kurven verlaufen, sind die Führungsnu¬ ten quer dazu eingearbeitet und schneiden die Flüssig- keitskanäle. Die Führungsnuten (25) und (27) gehen beide von den Längsflächen (20e) aus, während die Nut (26) von der gegenüberliegenden Längsfläche (20f) in die Schalt¬ einheit (20) hineingearbeitet ist. Die drei Führungsnuten (25, 26, 27) sind längs der Längsflächen gegeneinander versetzt, so daß die Nut (26) etwa mittig zur Längsfläche (20f) angeordnet ist und die beiden Nuten (25) und (27) um etwa ein Fünftel der Längsausdehnung der Schalteinheit von den Querflächen (20c) bzw. (20d) entfernt sind.

Die Schieber (25s, 26s, 27s) weisen jeweils zwei

Stellungen auf, eine Grundstellung A und eine zur Mitte des Schaltelementes verschobene Stellung B. Die Betäti¬ gung der Schieber erfolgt über die Stellelemente (22, 23, 24), die vorzugsweise auf elektromagnetischer oder elek- tropneumati scher Basis arbeiten und von der Steuereinheit betätigt werden können. Im Falle einer manuellen Ausfüh¬ rung der Meßvorrichtung handelt es sich bei den Stellele¬ menten um Druckknöpfe, die von Hand betätigt werden. Die notwendigen Gegenkräfte werden in diesem Falle durch die Federn (21) geliefert.

Die Verbindung zur Meßkammer (34) erfolgt von der Sack¬ bohrung (71) aus durch die Trennplatte (32) hindurch. In die Sackbohrung (71) mündet der von der Meßleitung (40) ausgehende Flüssigkeitskanal (42), der von den Nuten (25) und (26) in die Teilstücke (42a, 42b, 42c) aufgeteilt wi rd.

Der von der Spülleitung (50) ausgehende Flüssigkeitskanal (52) liegt zwischen Kanal (42) und der Längsfläche (20f) und endet in der Führungsnut (27) für Schieber (27s) . Der nahe der Längsfläche (20e) verlaufende und von der Spül¬ leitung (60) ausgehende Flüssigkeitskanal teilt sich von der Querfläche (20d) kommend noch vor der Nut (27) in zwei parallele Kanäle (62) und (64) auf, die durch die Nuten (25, 27) in die Teilstücke (62a, 62b) und (64a, 64b) aufgeteilt werden. Die Verlängerung der beiden Ka¬ näle (62, 64) über die Führungsnut (25) hinaus, geht in die ersten Schenkel (66a, 68a) zweier ineinander ge¬ schachtelter u-förmiger Kanalstücke (66, 68) über. Diese u-förmigen Kanalstücke sind so orientiert, daß ihre

Schenkel auf die Querfläche (20d) weisen und in der Füh¬ rungsnut (25) enden. Diese U-Stücke liegen in Querrich¬ tung noch zwischen dem Kanalstück (42a) und der Längsflä¬ che (20e) und lenken die Flüssigkeitsströme der Kanäle (62, 64) so um, daß sie ein zweites mal durch den Schie¬ ber (25s) hindurch müssen und damit entsprechend geschal¬ tet werden können.

Figur 3 zeigt die Schieber (25s, 26s, 27s) im Zustand "Bereitschaft". Alle drei Schieber befinden sich in Grundstellung A. Zur Schaltung der Flüssigkeitsströme weisen die Schieber entsprechende Durchgangsbohrungen quer zur Verschieberichtung und teilweise u-förmige Kanalstücke zum Umlenken der Flüssigkeitsströme auf. Der Schieber (25s) besitzt drei Durchgangsbohrungen (25a,

25b) und (25c). In Grundstellung A verbindet Bohrung (25a) den ersten U-Schenkel (66a) mit dem Kanalstück (64b) und die Bohrung (25b) den ersten U-Schenkel (68a) mit dem Kanalstück (62b) . Bohrung (65c) verbindet den zweiten U-Schenkel (68b) mit dem Schenkel (69a) eines weiteren u-förmigen Kanalstückes (69). Des weiteren ent¬ hält der Schieber (25s) zwei u-förmige Kanalstücke, die auf gleicher Höhe gegeneinander orientiert angeordnet sind und in der Grundstellung A den Flüssigkeitsstrom aus dem zweiten U-Schenkel (66b) in den Meßkanal (42a) umlei¬ ten und den zweite.i Schenkel (69b) des U-Stückes (69) mit dem Kanalstück (42b) verbinden, so daß eine Verbindung von Kanal (62b) nach Kanal (42b) geschaffen ist.

Der Schieber (25s) weist weiterhin eine Sackbohrung (76) auf, die aus Richtung der Hauptoberfläche (20a) der Schalteinheit (20) kommend in den Schieber eingebracht ist und in Grundstellung A des Schiebers (25s) das U-för¬ mige Kanalstück (25d) mit der Verbindungsleitung (75) verbindet und damit einen Durchgang von dem Mikrodruck- sensor (105) zur Meßleitung (40) schafft.

Der Schieber (27s) enthält nur eine Durchgangsbohrung (27a), die in Grundstellung A das Kanalstück (64a) mit dem Kanalstück (64b) verbindet. In dieser Stellung ist somit eine Verbindung von der Spülleitung (60) zur Me߬ leitung (40) geschaffen. Der Schieber (26s) enthält eine Durchgangsbohrung (26a) und ein u-förmiges Kanalstück (26b) . In Grundstellung verbindet die Durchgangsbohrung (26a) die beiden Kanalstücke (42b) und (42c) miteinander. In der Stellung "Bereitschaft" ist somit nur eine durch¬ gehende Flüssigkeitsverbindung von der Spülleitung (60) zur Meßleitung (40) vorhanden. Alle anderen Kanäle sind blockiert, insbesondere ist die Meßkammer (34) von den äußeren Zuläufen (40, 50, 60) abgetrennt.

Figur 4 zeigt die in Figur 3 w edergegebene Draufsicht auf die Hauptfläche der Schalteinheit in der Stellung der Schieber für die "Probennahme". Dabei befindet sich le¬ diglich Schieber (25s) in Stellung B, so daß die Bohrung (25c) das Kanalstück (42a) mit dem Kanalstück (42b) ver¬ bindet. Somit ist eine durchgehende Verbindung von der Meßleitung (40) über Kanalstücke 42a - 42c und Sackboh¬ rung 71 zur Meßkammer geschaffen und Meßflüssigkeit kann in die Meßkammer gesaugt werden.

Nach Probennahme erfolgt die Messung. Die Stellung der Schieber im Zustand "Messung" ist identisch mit den in Figur 3 gezeigten Stellungen der Schieber im Zustand "Be¬ reitschaft", so daß wieder die Meßkammer von allen äuße- ren Zuläufen abgetrennt ist. Gleichzeitig ist aber eine Spülung von der Spülleitung (60) in Meßleitung (40) mög¬ lich.

Figur 5 zeigt die in Figur 3 wiedergegebene Draufsicht mit Schieberstell ung für den Zustand "Spülung". Zur Spü¬ lung der Meßkammer (30) befindet sich nur Schieber (27s) in Stellung B, so daß die Spüllösung durch die Spüllei- tung den Spülkanal 62, die Durchgangsbohrung 27a im Schieber 27s, die u-förmigen Kanäle 68, 69, die Durch¬ gangsbohrung 25c und den u-förmigen Kanal 25e im Schieber 25s, den Meßkanal 42 und die Sackbohrung 71 in die Me߬ kammer gesaugt werden kann. Die anderen Kanäle sind durch die Stellungen der Scheiber 25, 26, 27 blockiert.

Figur 6 zeigt die Schieberstellung für den Zustand "Ei¬ chung". Hierzu befindet sich nur der Schieber (26s) in Stellung B. Dabei verbindet das u-förmige Kanalstück (26b) des Schiebers (26s) den Flüssigkeitskanal (52) mit dem Kanalstück (42c), womit eine Verbindung von der Eich-

leitung zur Meßkammer geschaffen ist. Dabei ist durch die Konstruktion des Schiebers (26) ausgeschlossen, das Eich¬ flüssigkeit in die Meßleitung (42c) gelangen kann.

Die hier vorgeschlagene geometrische Anordnung ist nur eine von vielen äquivalenten Konstruktionen. Wichtig ist hier nur, daß durch die beiden beschriebenen Spülvorgänge (einer parallel zur Messung, der andere während des Zustandes "Spülung") die restlose Säuberung sämtlicher Flüssigkeitskanäle in der Schalteinheit gewährleistet wird, ohne daß n einem Teil ein Rest der Meßflüssigkeit verbleibt. Weiterhin ist es wichtig, daß durch die Konstruktion gewährleistet ist, daß keien Eichflüssigkeit in die Meßleitung gelangen kann.

Die Trennplatte (32) zwischen Schalteinheit (20) und Meßeinheit (30) ist mit zwei Durchgangsbohrungen versehen, die die Fl üssigkei tsverbi ndungsl eitungen (70 und 75) bilden. Leitung (70) verbindet die Sackbohrung (71) der Schalteinheit (20) mitiener entsprechenden

Bohrung- (72) in der Meßeinheit (30), wodurch ein Zulauf von der Schalteinheit zur Meßkammer (34) geschaffen ist. Leitung (75) verbindet in Grundstellung A des Schiebers (25s) die Meßleitung (40) mit dem in die Meßeinheit (30) eingefügten Mi krodrucksensor (105). Die Meßkammer selbst ist vorzugsweise als Flüssigkeitskanal ausgebildet, längs dessen die verschiedenen Mi krosensoren (100) verteilt sitzen. Um eine genügende Anzahl von Mi krosensoren zu ermöglichen, kann der Meßkanal mäanderförmi g ausgeführt sein. Das gesamte Volumen V des Meßkanals beträgt typischerweise weniger als 1 ml .

Um die Sterilität der Vorrichtung über den gesamten Me߬ zeitraum zu gewährleisten, sind die Schieber nach Außen gegen den Eintritt von Keimen durch Kunststoffbäl ge abge¬ dichtet.

Schalteinheit (20) und Meßeinheit (30) sind aus einem transparenten Kunststoff, wie z.B. Polymethylmethacryl at gefertigt. Die Treπnplatte dagegen ist aus einem weißen Kunststoff hergestellt, so daß die Flüssigkeitskanäle in der Schalteinheit (20) und in der Meßeinheit (30) sehr leicht visuell auf Sauberkeit überprüft werden können.

Figur 7 zeigt schematisch die Meßkammer (34) mit den da¬ rin angeordneten Mi krosensoren (100), dem Mi krodrucksen- sor (105) und dem Auslauf (80) aus der Meßkammer (34). Der Einlaß erfolgt über das Ende der Sackbohrung (71). Die Sensoren (100, 105) sind innerhalb der Meßkammer räumlich so angeordnet, daß sie von den Meßlösungen, Eichlösungen ausreichend umströmt werden und sich gegen- seitig nicht stören.