流体分析模块以及流体分析器的制作方法

本发明涉及一种流体分析模块，所述流体分析模块能够对流体在其成分方面传感式地检测。流体分析模块以特别的方式适用于分析生物液体、优选地血液，所述血液按份地从病人身上提取，或者所述流体分析模块适用于在持续重复的测量程序的框架下在体外血液循环过程中分析所述血液。

背景技术：

从de102011056271a1得知一种所述类型的流体分析模块，所述流体分析模块基本上由三个彼此连接的、板状的功能单元组成，即由承载板、所谓的流体板卡以及传感器卡。在承载板内部包括储存腔以及接收容积，此外，在所述储存腔以及接收容积中储存有用于清洁传感器表面的传感器液体。直接地安装在承载板上的流体板卡与存在于承载板内部的接收容积流体地连接。流体板卡包括多个流体通道，在所述流体通道中布置有阀和泵，借助所述阀和泵可以沿着确定的可预先给定的流体通道输送被储存在承载板内部的流体以及也通过分开的通道供应的体液。装备传感器的传感器板卡在一侧不透流体地封闭被包含在流体板卡中的流体通道并且直接与在流体通道内部被引导的流体接触。背离流体通道地，传感器板卡具有传感器触点，所述传感器触点与测量模块电接触，流体分析模块能够可松开地与所述测量模块固定地耦合。

从us6，171，238b1得知一种具有生物传感器的移动式的手持测量仪器，所述生物传感器将电流型生物传感器设置在测量点内，通过软管输送系统能够根据需要将储存在储存袋中的清洁液以及可通过试样开口添加的流体试样供应至测量点。所有流过测量点的流体到达相应设置的垃圾袋中。移动式的手持测量仪器具有评估单元、显示单元以及也具有蓄能器单元，由此能实现自给自足地运行。

出版物us4，479，762a描述了一种用于进行血浆分离的模块，在所述血浆分离中将捐赠者的血液输送到所述模块中，在所述模块中将血浆从捐赠者血液中分离并且将留在血液中的红血球又输回给捐赠者。所述模块具有带有液体容器的流体管路系统，所述流体管路系统能够通过不透流体的弹性的分隔膜与外部的执行器系统可松开地接触，所述外部的执行器系统能够通过脉动式的压力作用引发在流体管路系统内部的流体流。

出版物us5，062，774a描述了一种流体泵系统，多个液体容器能够与所述流体泵系统连接，并且所述流体泵系统能够制造由各种流体构成的任意流体混合物。

然而，所有已知的流体分析模块具有的缺点是，所述流体分析模块由于其复杂性和多个不同的功能部件的最优地微型化的集成而是在技术上要求高的并且由此成本高昂的功能单元。特别是在所述流体分析模块的用于检查大量不同的测量试样、例如不同的人的血液试样的生物医学应用方面，为了避免交叉污染，所述流体分析模块通常设计为一次性商品、所谓的用后即弃物。

技术实现要素：

本发明的任务在于，以尽可能复杂且微型构造的结构形式构造前述类型的流体分析仪，在所述流体分析仪中包含在很大程度上所有用于供应、测量和排出相应流体的部件，并且所述流体分析仪尽可能成本低廉地构造并且应适用于容易地、即在不借助任何电子部件的情况中排出。

本发明的任务的解决方案在权利要求1中给出。权利要求10的主题是一种流体分析器，所述流体分析器可以根据权利要求11和12以优选的方式用于分析生物液体。

根据解决方案的流体分析模块构造为统一的结构单元并且设置模块壳体，所述模块壳体具有一个、优选一个唯一的流体输入端口。至少一个流体传感器集成在模块壳体内部，所述流体传感器具有能与流体输入端口流体地连接的传感器表面。此外，在模块壳体内部布置有腔，所述腔能够与至少一个流体传感器的传感器表面流体地连接。在所述腔内部安装有至少一个第一液体容器，所述第一液体容器能够与至少一个流体传感器的传感器表面流体地连接。此外，模块壳体具有至少一个模块壳体表面，在所述模块壳体表面上至少部分地安装有弹性的、不透流体的膜状构造的分隔壁，至少一个呈直通阀形式的流体功能元件以及至少一个呈输送泵形式的流体功能元件安装在所述分隔壁下方，并且所述流体功能元件构造为使得流体功能元件能够通过分隔壁的仅仅局部的机械变形以下述方式中的至少一个方式运行：

-仅仅将流体从流体输入端口通过传感器表面输送到腔中，以及

-仅仅将储存在至少一个液体容器中的液体从液体容器通过传感器表面输送到腔中。

优选地，在所述腔内部安装有至少一个第二液体容器，所述第二液体容器能够借助至少两个流体功能元件和/或至少一个另外的根据直通阀或输送泵形式的流体功能元件与至少一个流体传感器的传感器表面流体地连接。特别是为了分析生物液体(首先是血液)，在执行血液测量之前需要清洁和校准传感器表面。因此，传感器冲洗液或校准液位于安装在所述腔内部的第一液体容器中，并且校准液位于安装在所述腔内部的第二液体容器中。

因为所述腔此外用作不仅用于待测量的流体、例如血液以及也用于储存在至少一个安装在所述腔内部的液体容器中的液体的收集容积或者排出容积，所以至少一个液体容器以不透流体的弹性的袋的形式构造。在至少一个袋排空时，袋容积减小并且同时在所述腔内部用于待排出的流体的接收容积增大，所述腔此外具有恒定的腔容积。

模块壳体可以分成测量承载体区域和所述腔区域，也就是说，测量承载体不能分离地安装在所述腔上并且至少在一侧限定所述腔的边界。在此，测量承载体具有背离所述腔的上侧，在所述上侧上至少部分地安装有弹性的、不透流体的膜状构造的分隔壁。

流体输入端口一方面安装在测量承载体的区域中并且在测量承载体内部沿着至少一个流体管路与至少一个流体传感器的传感器表面流体地连接，至少一个流体管路在测量承载体内部从所述流体传感器引出并且通到所述腔中。为了控制在流体输入端口、传感器表面和所述腔之间的流体流动，一方面呈直通阀形式的所述流体功能元件中的至少一个流体功能元件沿着所述流体管路中的至少一个流体管路布置，另一方面，流体管路能够与至少一个呈输送泵形式的流体功能元件流体地作用连接。

为了对传感器表面的必需的清洁或者校准，至少一个液体容器通过通到测量承载体的区域中的流体管路与至少一个流体传感器的传感器表面流体地连接，至少一个流体管路在测量承载体内部从所述流体传感器引出并且通到所述腔中。在这种情况中，呈直通阀(13)形式的所述流体功能元件中的至少一个流体功能元件也沿着所述流体管路中的至少一个流体管路布置，其中，流体管路能够与至少一个呈输送泵形式的流体功能元件流体地作用连接。

至少一个呈直通阀形式的流体功能元件构造为朝向模块壳体表面敞开地构造的流体通道区段，所述流体通道区段由弹性的、不透流体的膜状构造的分隔壁跨越。出于阀操纵或者阀控制的目的，需要分隔壁由力加载地这样局部变形，以使得流体通道区段借助局部变形的分隔壁局部地不透流体地密封。为此优选地使用呈行程调节执行器形式的外部执行器，所述行程调节执行器邻接于分隔壁安装并且能使分隔壁局部变形。

至少一个呈输送泵形式的流体功能元件构造为朝向模块壳体表面敞开的流体通道区段，该流体通道区段由弹性的、不透流体的膜状构造的分隔壁跨越。为了激活泵，需要分隔壁由力加载地这样局部变形，以使得该流体通道区段间接地或者直接地与局部变形的分隔壁围成在流体通道方向上蠕动地前进的输送容积，类似于软管泵原理。

此外，在至少一个模块壳体表面上安装有至少两个能自由触及的电极表面，所述电极表面与至少一个流体传感器电连接。

不仅为了机械地控制流体功能元件而且为了流体分析模块内部的至少一个流体传感器的电触点接通，需要下述控制和评估单元，所述控制和评估单元能够可松开地与流体分析模块固定地耦合，以使得在控制和评估单元一侧设置的机械调节元件能够通过弹性的、不透流体的膜状构造的分隔壁与流体功能元件配合。此外，控制和评估单元与至少一个流体传感器之间的电连接能够通过至少两个自由地安装在模块壳体表面上的电极面建立。

以有利的方式，由流体分析模块和控制和评估单元组成的流体分析器的特征在于，所有不与待传感式地测量的流体接触的电子部件安装在控制和评估单元一侧。反之，流体分析模块总体地由纯机械的部件组成并且特别是在流体传感器的合适的构型中不包含电子部件。

流体分析器以特别有利的方式适用于传感式地分析生物液体、例如血液、脑脊液、血清和尿液。出于所述应用目的，在所述腔内部包含一个具有冲洗液或校准液的液体容器和具有用于传感器表面的校准液的另一个液体容器。

附图说明

下面在不限制总发明构想的情况下根据一个实施例参考附图示例性地说明本发明。附图中：

图1示出带有被耦合的控制和评估单元的、根据解决方案构造的流体分析模块的示意性的结构，

图2示出呈直通阀形式的流体功能元件的图解，以及

图3示出呈输送泵形式的流体功能元件的图解。

具体实施方式

图1示出流体分析模块1的示意性的结构，所述流体分析模块通过可机械地松开的接口2与控制和评估单元机械地耦合。流体分析模块1与控制和评估单元3结合地构成流体分析器。

图1中所示的流体分析模块1由模块壳体4包围并且由此实现统一的或者可统一地操纵的结构形式。流体分析模块1可以在功能上分成测量承载体区域5和腔区域6。腔区域6具有腔7，在所述腔中装入两个构造为弹性袋的液体容器8，9。袋状的液体容器8，9除了通到测量承载体区域5中的流体管路以外松动地安置在所述腔7内部。

测量承载体5*具有流体输入端口10，通过所述流体输入端口可以将待传感式地分析的液体或者待传感式地分析的流体、例如血液输入到测量承载体5*中。具有至少一个传感器表面11的至少一个流体传感器12位于测量承载体5*内部，在流体传感器12内部将待传感式地检查的流体引导通过所述至少一个传感器表面。

通过流体输入端口10进入到测量承载体5*中的流体通过流体管路15，16被引导到流体传感器12中。流体管路17在测量承载体5*内部从流体传感器12引出地设置，流过流体传感器12的流体通过所述流体管路直接流入到所述腔7的容积内，所述腔用作流体收集腔或者排出腔使。

为了确保沿着流体管路15，16和17确定地施加的流动，在测量承载体5*内部设置有流体功能元件13和14。在图1中设置在流体管路15和16之间的流体功能元件13以阀的形式构造并且实现接通和断开流体管路15和16之间的连接。沿着流体管路17设置的流体功能元件14用作输送泵并且确保沿着相应的流体管路受控的流动。流体功能元件13，14可以根据设计方案沿着流体管路安装在不同于附图的区域上。

为了清洁或者校准流体传感器12的传感器表面11，从储存冲洗液或校准液的流体储备8将冲洗液或校准液通过流体管路18和16引导到流体传感器12，所述冲洗液或校准液最终又通过流体管路17排出到腔7的腔容积中。为此，需要这样进行流体功能元件13的阀控制，从而确保关闭沿着流体管路15的输入管道并且仅仅使流体管路18和16流体地连接。

为了校准传感器，将校准液储存在液体容器9内，所述校准液通过流体管路19和16到达流体传感器12并且从该流体传感器通过流体管路17运送到腔7的收集容积中。在这种情况中也需要以相应的方式进行流体功能元件13的阀控制，也就是说，关闭流体管路15和18，而打开用于使校准液流入到流体传感器12的流体管路19。

在图2中示出剖割根据阀13的形式的流体功能元件的横截面。由此例如图2中所示的流体管路15具有朝向模块壳体表面20敞开地构造的凹槽21，所述凹槽由弹性的不透流体的、膜状构造的分隔壁22跨越。如果需要关闭沿着流体通道15的流动路径，则需要分隔壁22由力加载地这样变形，从而使得所述变形导致在流体管路15内部局部地不透流体地封闭。为此以有利的方式使用调节元件23，所述调节元件安装在控制和评估单元3一侧。

至少沿着图1中所示的流体通道15，18和19中的每个流体通道分别设置根据图2构造的流体功能元件。

图3示出用于实现呈输送泵形式的流体功能元件的一个可能的实施方式。假设流体通道17具有朝向模块壳体表面20定向的凹槽21，所述凹槽由弹性的、不透流体的、膜状构造的分隔壁22跨越。为了在输送方向24上施加流体流，至少三个安装在控制和评估单元3一侧的调节元件23分别以彼此协调的调节路径行程与分隔壁22接触，需要使所述分隔壁这样变形，从而使得所述分隔壁与流体通道壁围成在输送方向24上蠕动地前进的输送容积27。

最后，在模块壳体表面20上安装至少两个电极表面25，通过所述电极表面可以获取流体传感器信号。为此，控制和评估单元3具有相应的电极触点26。

根据解决方案的流体分析模块1由能简单地和成本低廉地实现的部件组成并且以特别的方式适合作为一次性商品或者用后即弃物。因为流体分析模块1不包括电部件，所以所述排出是不成问题的。所有的执行器和电子部件安装在控制和评估单元3上并且仅仅通过不透流体的分隔壁与流体分析器作用连接，也就是说，控制和评估单元在测量过程或者测量循环期间不经受污染。

附图标记列表

1流体分析模块

2机械接口

3控制和评估单元

4模块壳体

5测量承载体区域

6腔区域

7腔

8第一液体容器

9第二液体容器

10流体输入端口

11传感器表面

12流体传感器

13呈直通阀形式的流体功能元件

14呈输送泵形式的流体功能元件

15，16，17，18，19流体管路

20模块壳体表面

21凹槽

22分隔壁

23调节元件

24输送方向

25电极表面

26电极触点

27输送容积。