DE10050883A1 - Apparatus for determining concentration of ionic components in body fluids, e.g. for medical diagnosis, comprises disposable cassette with electrochemical sensor and contacts which transmit signals to processor - Google Patents

Apparatus for determining concentration of ionic components in body fluids, e.g. for medical diagnosis, comprises disposable cassette with electrochemical sensor and contacts which transmit signals to processor

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DE10050883A1 DE2000150883 DE10050883A DE10050883A1 DE 10050883 A1 DE10050883 A1 DE 10050883A1 DE 2000150883 DE2000150883 DE 2000150883 DE 10050883 A DE10050883 A DE 10050883A DE 10050883 A1 DE10050883 A1 DE 10050883A1
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    • G01N33/48714Physical analysis of biological material of liquid biological material by electrical means for determining substances foreign to the organism, e.g. drugs or heavy metals

Abstract

Apparatus for determining the concentration of ionic components in body fluids comprises a disposable cassette (1) and an electronic processor unit. The cassette has a recess (6), into which the sample is fed, an electrochemical sensor (8, 9, 10) and contacts (11) which transmit signals to the processor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Vorrichtung zur Mes­ sung von ionalen Bestandteilen in Körperflüssigkeiten von Mensch und Tier mit Hilfe einer Einwegkassette, die in elek­ trischem Kontakt zu einem Anzeigegerät steht.The invention relates to a new device for measuring solution of ionic components in body fluids from Man and animal with the help of a disposable cassette, which is in elec electrical contact to a display device.

Stand der TechnikState of the art

Der Bestimmung der Konzentration von Ionen in Körperflüssig­ keiten kommt eine hohe Bedeutung in der medizinischen Diagno­ stik und bei der Überwachung von Patienten zu. Üblicherweise werden hierzu Proben von Körperflüssigkeit des Patienten ent­ nommen und im Labor auf chemischen oder auf physikalisch- chemischen Weg die Konzentrationen bzw. die Aktivitäten der interessierenden Ionen in der Körperflüssigkeit bestimmt. Dieser Vorgang liefert in der Regel sehr genaue Werte. Nach­ teilig ist jedoch, daß die Werte, insbesondere in kleineren Kliniken und im Bereich niedergelassener Ärzte ohne eigenem Labor, erst mit erheblicher Verzögerung zur Verfügung stehen. Es besteht zudem die Gefahr, daß durch den Transport der Pro­ be oder während des Transports auftretenden Umwelteinflüssen die Probe verfälscht wird.Determining the concentration of ions in body fluid is of great importance in medical diagnosis stik and in the monitoring of patients too. Usually For this purpose, samples of the patient's body fluid are removed taken and in the laboratory on chemical or physical chemical way the concentrations or the activities of the of interest in the body fluid. This process usually gives very precise values. by Partly, however, is that the values, especially in smaller ones Clinics and in the area of resident doctors without their own Laboratory, are only available after a considerable delay. There is also the risk that the Pro environmental influences occurring during or during transport the sample is falsified.

Weiterhin sind zur Bestimmung der Konzentration für verschie­ dene Ionen Teststäbchen mit Farbumschlag als Konzentrati­ onsangabe in der Literatur beschrieben und im Handel verfüg­ bar. Diese Tests sind meist einfach in der Handhabung und teilweise auch für eine Anwendung im Heimbereich geeignet, jedoch entspricht die Genauigkeit häufig nicht den geforder­ ten Ansprüchen. Ein erhebliches Problem stellt die Tempera­ turabhängigkeit der chemischen Reaktion auf dem Teststäbchen dar. Bei unterschiedlichen Temperaturen erfolgt der Farbum­ schlag unterschiedlich schnell bzw. unterschiedlich intensiv. Dies kann in der Auswertung erhebliche Fehler verursachen. Furthermore, to determine the concentration for various ion test strips with color change as a concentrate onscription described in the literature and available commercially bar. These tests are mostly easy to use and partly also suitable for use in the home, however, the accuracy often does not meet the requirements claims. The tempera poses a significant problem dependence of the chemical reaction on the test stick The color changes at different temperatures strike at different speeds or intensities. This can cause significant errors in the evaluation.  

Ein weiteres Problem kann aus einer unsachgemäße Lagerung bei zu hoher Temperatur folgen, wenn dadurch die Funktion der chemischen Substanzen auf dem Teststäbchen beeinträchtigt wird, ohne daß dieses Fehlverhalten direkt bemerkt wird.Another problem can result from improper storage follow too high a temperature, if this will cause the function of the chemical substances on the test stick affected without this misconduct being noticed directly.

Zur Bestimmung von Jodid im Urin ist z. B. ein Testkit im Han­ del. Die Probe muß jedoch vor der eigentlichen Messung des Jodids zuerst extrahiert und dann mittels Zufügen chemischer Substanzen aufbereitet werden. Die Handhabung ist relativ um­ ständlich und zeitintensiv.For the determination of iodide in the urine z. B. a test kit in Han del. However, the sample must be measured before the actual measurement of the Iodide is first extracted and then added chemical Substances are processed. Handling is relatively around constant and time-consuming.

A - Aufgabe der ErfindungA - Object of the invention

Abgeleitet von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine neue, einfache, anwendungssichere und preis­ werte Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration bzw. Akti­ vität von ionalen Bestandteilen von Körperflüssigkeiten zu entwickeln. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können zuverlässig Messungen außerhalb des klinischen Berei­ ches mit hoher Genauigkeit und auf einfache Weise durchge­ führt werden.Derived from this state of the art, it is the task of Invention, a new, simple, application safe and price worth device for determining the concentration or Akti vity of ionic components of body fluids develop. When using the device according to the invention can reliably take measurements outside the clinical area ches with high accuracy and easily leads.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, die zugehörigen Unteran­ sprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung.This object is achieved by the features of Device according to claim 1 solved, the associated Unteran sayings show further advantageous embodiments of the Er making.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Konzentration von ionalen Bestandteilen von Körperflüs­ sigkeiten von Mensch oder Tier erzeugt ein elektrochemischer Sensor in einer als Einwegteil konzipierten Kassette ein elektrisches Signal, aus dem die Konzentration bzw. Aktivität der zu messenden Ionen rechnerisch abgeleitet werden kann. Das Sensorsignal wird an eine elektronische Auswerteeinheit weitergeleitet, verarbeitet und registriert. According to the device for measurement according to the invention the concentration of ionic components of body fluids An electrochemical process generates human or animal liquids Sensor in a cassette designed as a disposable part electrical signal from which the concentration or activity of the ions to be measured can be derived mathematically. The sensor signal is sent to an electronic evaluation unit forwarded, processed and registered.  

Elektrochemische Sensoren werden in vielfältiger Weise als sensorisches Element in Geräten zur medizinischen Diagnostik eingesetzt. Diese Sensoren müssen für den Dauergebrauch kon­ zipiert sein und erfordern daher eine aufwendige Konstrukti­ on, die zu vergleichsweise hohen Herstellkosten führt. Wird mit dem Sensor jedoch nur eine einzige Anwendung durchge­ führt, kann die konstruktive Auslegung wesentlich einfacher erfolgen. So können die für einen elektrochemischen Sensor notwendigen Elektroden z. B. in Dünn- oder Dickschichttechnik auf einem Keramik- oder Kunststoffträger in großen Stückzah­ len hergestellt werden, die dann maschinell zu einer Einmal­ kassette weiter verarbeitet werden.Electrochemical sensors are used in a variety of ways sensory element in devices for medical diagnostics used. These sensors have to be used continuously be zipiert and therefore require a complex construction on, which leads to comparatively high manufacturing costs. Becomes but only one application with the sensor leads, the constructive design can be much easier respectively. So you can for an electrochemical sensor necessary electrodes z. B. in thin or thick film technology on a ceramic or plastic carrier in large numbers len are produced, which are then machined into a single use cassette can be processed further.

Das Aufbringen der Probe kann über eine Öffnung in der Kas­ sette erfolgen, die zweckmäßigerweise erst vor dem Gebrauch der Kassette z. B. durch Aufreißen einer aufgeschweißten Alu­ miniumfolie geöffnet wird. Nach Aufbringen der Probeflüssig­ keit tritt diese mit der Meßelektrode des elektrochemischen Sensors in Kontakt.The sample can be applied through an opening in the cas sette take place, which is expedient only before use the cassette z. B. by tearing a welded aluminum minium foil is opened. After applying the sample liquid speed occurs with the measuring electrode of the electrochemical Sensor in contact.

Um störende Bestandteile der Probeflüssigkeit von der Elek­ trode fernzuhalten kann die Meßelektrode durch ein Vlies ge­ schützt sein, welches gröbere Bestandteile der Probeflüssig­ keit von der Meßelektrode fernhält. Die Anordnung kann auch so gestaltet sein, daß die Meßelektrode durch eine Folie aus Kunststoff bedeckt ist, die gewisse Ionen von der Oberfläche der Meßelektrode fernhält oder deren Konzentration vermin­ dert. Derartige Folien sind kommerziell erhältlich.To avoid disruptive components of the sample liquid from the elec Trode can keep the measuring electrode ge by a fleece protects which coarser components of the sample liquid keeps away from the measuring electrode. The arrangement can also be designed so that the measuring electrode through a film Plastic is covered, the certain ions from the surface keep away from the measuring electrode or reduce its concentration changed. Such films are commercially available.

Zugehörig zur Meßelektrode befindet sich im Sensor noch min­ destens eine weitere Elektrode. Verschiedene elektrochemische Verfahren, die z. B. in P. T. Kissinger, W. R. Heineman "Labora­ tory Techniques in Electroanalytical Chemistry", Marcel Dek­ ker Inc., 1984 oder Hamann/Vielstich "Elektrochemie II, Verlag Chemie Physik, 1981 beschrieben sind, können nun angewen­ det werden um ein spannungs-, strom-, oder ladungsabhängiges Signal von der Meßelektrode in Abhängigkeit von der Ionenkon­ zentration zu erhalten.The sensor still contains min at least one more electrode. Different electrochemical Processes such. B. in P. T. Kissinger, W. R. Heineman "Labora tory Techniques in Electroanalytical Chemistry ", Marcel Dek ker Inc., 1984 or Hamann / Vielstich "Elektrochemie II, publisher  Chemistry Physics, 1981, can now be applied be a voltage, current, or charge dependent Signal from the measuring electrode depending on the ion con to maintain concentration.

Ein der ionalen Konzentration entsprechendes, spannungsabhän­ giges Signal kann mit einer 2-Elektrodenanordnung realisiert werden, wobei eine Elektrode ein festes, vom der Konzentrati­ on des zu messenden Tons nahezu unabhängiges elektrisches Po­ tential aufweist und das Potential der anderen Elektrode in definierter Weise von der Konzentration des zu messenden Ions abhängt. Die Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektro­ den entspricht einer EMK und liefert ein elektrisches Signal, das von der ionalen Konzentration des zu messenden Ions ab­ hängt und gemessen werden kann. Sofern sich beide Elektroden im thermodynamischen Gleichgewicht befinden, ergibt sich ent­ sprechend der Nernst'schen Gleichung ein logarithmischer Zu­ sammenhang zwischen Aktivität des Tons und dem elektrischen Signal. Sofern die Konzentrationen sämtlicher Ionen in der Lösung nicht zu hoch sind, entspricht die Ionenaktivität in erster Näherung der Ionenkonzentration. In der Praxis kann in vielen Fällen mit dieser Näherung gearbeitet werden.A voltage-dependent corresponding to the ionic concentration The signal can be realized with a 2-electrode arrangement be, with an electrode a fixed, from the concentrat on the sound to be measured almost independent electrical Po has potential and the potential of the other electrode in defined way from the concentration of the ion to be measured depends. The potential difference between the two electro it corresponds to an EMF and delivers an electrical signal, that depends on the ionic concentration of the ion to be measured depends and can be measured. Provided both electrodes are in thermodynamic equilibrium, ent according to Nernst's equation a logarithmic zu connection between the activity of the sound and the electrical Signal. If the concentrations of all ions in the Solution are not too high, corresponds to the ion activity in first approximation of the ion concentration. In practice, in in many cases this approximation is used.

Die Einstellung eines thermodynamischen Gleichgewichtes an der Meßelektrode ist für eine Auswertung des Signals nicht zwingend erforderlich. So kann die Potentialdifferenz auch über die Zeit registriert werden und die Potentialdifferenz nach einer bestimmten, festgelegten Zeit als Meßgröße heran­ gezogen werden. Voraussetzung hierfür ist eine definierte Diffusionsgeometrie, die z. B. durch eine geeignete geometri­ sche Anordnung der Elektroden erreicht werden kann.The establishment of a thermodynamic equilibrium the measuring electrode is not for an evaluation of the signal absolutely necessary. So the potential difference can too be registered over time and the potential difference after a certain, fixed time as a measurand to be pulled. A prerequisite for this is a defined one Diffusion geometry, the z. B. by a suitable geometri cal arrangement of the electrodes can be achieved.

Da sowohl die EMK als auch die Diffusion von Ionen in Flüs­ sigkeiten temperaturabhängig ist, muß für eine genaue Messung auch die Temperatur gemessen und bei der Signalauswertung be­ rücksichtigt werden. Dies läßt sich auf einfache Weise durch einen Temperaturfühler im Gerät realisieren. Ein im Gerät be­ findlicher Mikrocontroller kann somit das Signal temperatur­ kompensieren.Because both the EMF and the diffusion of ions in rivers is temperature-dependent, must be for an accurate measurement  also measured the temperature and be in the signal evaluation be taken into account. This can be done easily implement a temperature sensor in the device. One in the device Sensitive microcontroller can therefore temperature the signal compensate.

Wesentlich für die Funktion dieses Prinzips ist, daß die Me­ ßelektrode mit dem zu messenden Ion eine Wechselwirkung ein­ geht, die zu einer Potentialabhängigkeit der Meßelektrode führt und das Potential der anderen Elektrode von der Konzen­ tration des zu messenden Ions nicht beeinflußt wird.It is essential for the function of this principle that the Me ßelektrode an interaction with the ion to be measured that leads to a potential dependence of the measuring electrode leads and the potential of the other electrode from the Konzen tration of the ion to be measured is not influenced.

Die geometrische Anordnung der Elektrode kann in verschieden­ ster Weise erfolgen. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist die Anordnung der Referenzelektrode hinter der Meßelektrode. In diesem Fall kommt die Meßelektrode nach Beaufschlagung mit der Probeflüssigkeit zuerst in Kontakt und ändert ihr Poten­ tial entsprechend der ionalen Konzentration des zu messenden Ions. Die Referenzelektrode kann durch ein zwischen der Meß- und Referenzelektrode befindliches Vlies vor dem Einfluß et­ waiger störender Ionen geschützt werden. In einer anderen Ausführungsform können beide Elektroden nebeneinander auf ei­ ner planaren Oberfläche angeordnet sein und die Referenzelek­ trode z. B. durch eine Anionen- oder Kationen durchlässige Po­ lymerschicht abgedeckt werden. Durch diese Anordnung können störende Ionen von der Referenzelektrode weitgehend fernge­ halten werden.The geometric arrangement of the electrode can be different done the most way. An advantageous embodiment is the arrangement of the reference electrode behind the measuring electrode. In this case, the measuring electrode comes along after exposure the sample liquid first in contact and change its potency tial according to the ionic concentration of the to be measured Ion. The reference electrode can be connected between the measuring and reference electrode fleece located before the influence et interfering ions. In another Embodiment can both electrodes side by side on egg ner planar surface and the reference electrode trode z. B. Po through an anion or cation permeable cover layer. With this arrangement you can interfering ions from the reference electrode largely remote will hold.

Die Bestimmung der Konzentration des interessierenden Ions kann auch durch eine Strommessung durchgeführt werden. In diesem Fall benötigt man 2 Elektroden, vorteilhafterweise je­ doch 3 Elektroden, wobei eine Elektrode ausschließlich als Referenzelektrode dient und der Strom mittels eines Poten­ tiostaten über die beiden anderen Elektroden gezogen wird. The determination of the concentration of the ion of interest can also be carried out by a current measurement. In in this case 2 electrodes are required, advantageously each but 3 electrodes, one electrode only as Serves reference electrode and the current by means of a poten tiostat is pulled over the other two electrodes.  

Das Potential der Meßelektrode wird derart gewählt, daß das interessierende Ion reduziert oder oxidiert wird. In der Li­ teratur sind verschiedene Verfahren beschrieben, die zu einem der Konzentration des Ions proportionalen Strom führen. Nutzt man eine potentiodynamische Methode, läßt sich zur Ermittlung der Konzentration die Peakhöhe des zeitlichen Stromverlaufes oder auch das Integral über den zeitlichen Stromverlauf, das der geflossenen Ladung entspricht, heranziehen.The potential of the measuring electrode is chosen such that the ion of interest is reduced or oxidized. In the Li Different methods are described which lead to a temperature current proportional to the concentration of the ion. Uses one can use a potentiodynamic method to determine the concentration, the peak height of the current over time or also the integral over the current flow over time, the corresponds to the flow of cargo.

Das Aufbringen der Körperflüssigkeit in die Öffnung der Kas­ sette kann z. B. durch eine Spritze, eine Pipette oder einem geeignetem Speichelsammler erfolgen. Die Gefahr einer Berüh­ rung des Bedienpersonals mit der Körperflüssigkeit des Pro­ banden wird im Vergleich zum Einsatz von Teststäbchen erheb­ lich reduziert.The application of body fluid into the opening of the cas sette can e.g. B. by a syringe, a pipette or a suitable saliva collector. The danger of a touch the operator with the body fluid of the Pro banding is increased compared to the use of test sticks reduced.

Ebenso kann die Kassette nach der Messung problemlos entsorgt werden, ohne daß ein Kontakt des Bedienpersonals mit der Kör­ perflüssigkeit entsteht.The cassette can also be easily disposed of after the measurement be without contact of the operating personnel with the body perfluid is formed.

Die Kassette ist außenseitig, abhängig vom gewählten Meßver­ fahren mit mehreren elektrischen Kontakten ausgestattet, die beim Einfügen der Kassette in das Meßgerät einen elektrischen Kontakt zum Meßgerät herstellen. Das Meßgerät enthält einen Mikroprozessor, der den Ablauf der Messung steuert, das Si­ gnal aufnimmt und die Signalauswertung durchführt. Das Ergeb­ nis der Messung kann auf einem Display dargestellt werden.The cassette is on the outside, depending on the selected measuring ver drive equipped with multiple electrical contacts that an electrical one when inserting the cassette into the measuring device Make contact with the measuring device. The meter contains one Microprocessor that controls the course of the measurement, the Si gnal records and performs the signal evaluation. The result The measurement can be shown on a display.

Die Elektroden und die Kontaktierungen können auf unter­ schiedlicher Weise hergestellt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Kassette aus einem Verbundspritz­ guß aus elektrisch leitfähigen und elektrisch nicht leitfähi­ gen Kunststoffen. Die elektrisch leitfähigen Teile des Gehäu­ ses stellen die Durchkontaktierungen durch das Gehäuse dar. The electrodes and the contacts can be found under be produced in different ways. In a preferred one Embodiment, the cassette consists of a composite injection cast from electrically conductive and electrically non-conductive against plastics. The electrically conductive parts of the housing These represent the vias through the housing.  

Fig. 1 Testkassette zur Messung von Jodid in menschlichem Speichel Fig. 1 test cassette for measuring iodide in human saliva

Fig. 2 Testkassette zur Messung von Blei-Ionen im Speichel von Mensch und Tier Fig. 2 test cassette for measuring lead ions in the saliva of humans and animals

In Fig. 1 wird eine Vorrichtung beschrieben, die zur Messung von Jodid in menschlichem Speichel geeignet ist.In Fig. 1, a device is described which is suitable for measuring iodide in human saliva.

In einer Kunststoffkassette (1) aus Verbundspritzguß mit leitfähiger Durchkontaktierung (2) sind im Dünnschichtverfah­ ren eine Referenzelektrode (3) bestehend aus Silber und einer Silberchloridschicht und eine Meßelektrode (4) bestehend aus Silber auf dem elektrisch leitfähigen Teil des Verbundspritz­ gusses aufgebracht. Die Elektroden sind mit einem Glasfaserv­ lies (5) bedeckt. Das Glasfaservlies ist mit einer physiolo­ gischen Kochsalzlösung getränkt. Der Deckel der Kunststoff­ kassette weist eine Öffnung (6) auf, durch die eine Meßlösung aufgetragen werden kann. Die Öffnung ist mit einer innensei­ tig mit Kunststoff beschichteten Aluminiumfolie (7) ver­ schlossen, die vor der Messung abgezogen wird.In a plastic cassette ( 1 ) made of composite injection molding with conductive through-plating ( 2 ), a reference electrode ( 3 ) consisting of silver and a silver chloride layer and a measuring electrode ( 4 ) consisting of silver are applied to the electrically conductive part of the composite injection molding in thin-film processes. The electrodes are covered with a glass fiber fleece ( 5 ). The glass fiber fleece is impregnated with a physiological saline solution. The lid of the plastic cassette has an opening ( 6 ) through which a measuring solution can be applied. The opening is closed with an inside plastic-coated aluminum foil ( 7 ), which is removed before the measurement.

Nach Auftragen des Speichels, der z. B. mittels eines Spei­ chelsammlers von einem Probanden gewonnen wurde, diffundiert der Speichel durch das Vlies (5) zu den Elektroden. Während das Potential der Referenzelektrode konstant bleibt, wird sich an der Meßelektrode ein Potential einstellen, das in er­ ster Linie von der Jodid-Konzentration im Speichel abhängt, da der Gehalt an Chlorid-Ionen im Speichel in etwa der im Vlies befindlichen physiologischen Kochsalzlösung entspricht. Die elektrischen Potentiale werden über den leitfähigen Kunststoff und den Kontaktierungen zum Gerät geführt. Auf­ grund des logarithmischen Zusammenhangs zwischen Konzentrati­ on und Potential wird die Konzentration des Jodids aus der gemessenen Spannungsdifferenz mittels eines im Gerät befind­ lichen Mikrocontrollers ermittelt und auf dem Display des Ge­ rätes angezeigt. Auf diese Weise kann auch die Konzentration anderer Ionen gemessen werden, sofern sich an der Messelek­ trode ein Potential einstellt, das mit der Konzentration des Ions korreliert. Die Kassette wird nach der Messung aus dem Gerät entfernt und entsorgt.After applying the saliva, the z. B. was obtained by means of a speech collector from a subject, the saliva diffuses through the fleece ( 5 ) to the electrodes. While the potential of the reference electrode remains constant, a potential will set at the measuring electrode, which depends in the first place on the iodide concentration in the saliva, since the content of chloride ions in the saliva corresponds approximately to the physiological saline solution in the fleece. The electrical potentials are led to the device via the conductive plastic and the contacts. Due to the logarithmic relationship between concentration and potential, the concentration of iodide is determined from the measured voltage difference by means of a microcontroller in the device and shown on the display of the device. In this way, the concentration of other ions can also be measured, provided that a potential is established at the measuring electrode that correlates with the concentration of the ion. After the measurement the cassette is removed from the device and disposed of.

In Fig. 2 wird eine Vorrichtung beschrieben, die zur Messung von Blei-Ionen im Speichel von Mensch und Tier geeignet ist.A device is described in FIG. 2 which is suitable for measuring lead ions in the saliva of humans and animals.

Eine Kassette aus Kunststoff (1) enthält drei Metalldurchfüh­ rungen, von denen innenseitig eine mit Platin (8) und zwei mit Gold beschichtet sind (9) und (10). Die mit Platin be­ schichtete Elektrode dient als Referenzelektrode, an ihr stellt sich das Sauerstoff-Redoxpontial ein. Die mit Gold be­ schichteten Elektroden dienen als Gegen- und Messelektrode. An der Außenseite bilden die Durchführungen einen elektri­ schen Kontakt (11) zu einem Gerät. Die innenliegenden Elek­ troden sind mit einem Vlies (5) bedeckt, das physiologische Kochsalzlösung enthält. Nach Aufbringen einer definierten Menge Speichel, die über einen Speichelsammler gewonnen wer­ den kann, diffundieren die im Speichel befindlichen Blei- Ionen zu der Messelektrode.A plastic cassette ( 1 ) contains three metal bushings, one of which is coated on the inside with platinum ( 8 ) and two with gold ( 9 ) and ( 10 ). The electrode coated with platinum serves as a reference electrode, and the oxygen redox potential is set on it. The gold-coated electrodes serve as counter and measuring electrodes. On the outside, the bushings form an electrical contact ( 11 ) to a device. The internal electrodes are covered with a fleece ( 5 ) which contains physiological saline. After applying a defined amount of saliva, which can be obtained via a saliva collector, the lead ions in the saliva diffuse to the measuring electrode.

Im Gerät befindet sich ein Potentiostat, der bezüglich der Referenzelektrode an der Messelektrode ein Potential anlegt, bei dem Blei-Ionen zu metallischem Blei reduziert werden. Nach einer definierten Zeit wird das Potential an der Messe­ lektrode derart geändert, dass an der Messelektrode das abge­ schiedene Blei anodisch wieder aufgelöst wird. Der dabei fließende Strom wird über die Zeit registriert. Hieraus kann mittels eines Mikrocontrollers die Ladung berechnet werden. There is a potentiostat in the device which controls the A reference electrode applies a potential to the measuring electrode, in which lead ions are reduced to metallic lead. After a defined time, the potential at the fair changed the electrode so that the abge lead is dissolved anodically. The one there flowing electricity is registered over time. From this can the charge can be calculated using a microcontroller.  

Die Ladung stellt eine der Konzentration der im Speichel be­ findlichen Blei-Ionen proportionale Größe dar.The charge represents one of the concentration of saliva lead-ion proportional size.

Auf diese Weise können auch andere Metall-Ionen aus Körper­ flüssigkeiten gemessen werden, sofern sie sich in wäßriger Lösung als Metall abscheiden lassen. This way, other metal ions can be released from the body liquids are measured, provided they are in aqueous Allow solution to separate as metal.  

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Kunststoffkassette
Plastic cassette

22

Durchkontaktierung
via

33

Referenzelektrode
reference electrode

44

Meßelektrode
measuring electrode

55

Glasfaservlies
fiberglass mat

66

Öffnung
opening

77

Aluminiumfolie
aluminum foil

88th

Referenzelektrode
reference electrode

99

Messelektrode
measuring electrode

1010

Gegenelektrode
counter electrode

1111

elektrischer Kontakt
electric contact

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration ionaler Be­ standteile von Körperflüssigkeiten von Mensch oder Tier dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer als Einwegteil ausgebildeten Kassette und einer elektroni­ schen Auswerteeinheit besteht, wobei die Kassette eine Öffnung aufweist, durch die die Probe eingeführt werden kann, innenliegend einen elektrochemischen Sensor enthält und mit mindestens 2 Kontakten versehen ist, die eine Übertragung eines elektrischen Signals zur Auswerteein­ heit ermöglichen.1. A device for determining the concentration of ionic constituents of body fluids of humans or animals, characterized in that the device consists of a cassette designed as a disposable part and an electronic evaluation unit, the cassette having an opening through which the sample can be introduced, contains an electrochemical sensor on the inside and is provided with at least 2 contacts that enable the transmission of an electrical signal to the evaluation unit. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Sensor ein potentiometrischer Sensor ist, dessen Signal eine logarithmische Abhängigkeit von der Ionenaktivität aufweist.2. Device according to claim 1, characterized in that the electrochemical sensor is a potentiometric sensor whose signal is a logarithmic dependence on which has ion activity. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Sensor ein amperometrischer Sensor mit mindestens 2 Elektroden ist, der einen der ionalen Konzentration proportionalen Strom oder eine der ionalen Konzentration proportionale Ladungsmenge als Signal lie­ fert.3. Device according to claim 1, characterized in that the electrochemical sensor is an amperometric sensor with at least 2 electrodes, one of the ionic Concentration proportional current or one of the ionic Concentration proportional amount of charge as signal lie fert. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ionalen Bestandteile der Körperflüssig­ keiten Schwermetalle sind.4. Apparatus according to claim 1 and 2 or 3, characterized records that the ionic components of the body are fluid are heavy metals. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der ionale Bestandteil der Körperflüssig­ keit ein Halogenid-Ion ist.5. The device according to claim 1 and 2 or 3, characterized records that the ionic component of the body fluid is a halide ion. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Körperflüssigkeit Speichel ist. 6. The device according to claim 1 and 2 or 3, characterized records that the body fluid is saliva.   7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Körperflüssigkeit Blut, Serum, Urin oder Speichel ist.7. The device according to claim 1, 2 or 3, 4 and 5, characterized characterized that the body fluid blood, serum, Urine or saliva. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der elektrochemische Sensor aus 2 Silberelektro­ den besteht, wovon eine Silberfläche mit einer Sil­ berchloridschicht und die der anderen Elektrode mit Sil­ beramalgam bedeckt ist.8. The device according to claim 1, 2 and 5, characterized net that the electrochemical sensor from 2 silver electro consists of what a silver surface with a sil over chloride layer and that of the other electrode with Sil beramalgam is covered. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassette aus einem Verbundspritzguß aus leitfähi­ gem und nicht leitfähigem Kunststoff besteht, derart daß sich die Elektroden auf dem leitfähigem Kunststoff befin­ den und die elektrische Kontaktierung über den leitfähi­ gen Kunststoff erfolgt.9. The device according to claim 1 and 2, characterized in that the cassette from a composite injection molded from conductive gem and non-conductive plastic, so that the electrodes are on the conductive plastic the and the electrical contact via the conductive plastic. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß metallische Durchführungen in eine aus Kunststoff be­ stehende Kassette eingespritzt oder eingefügt sind, auf deren Innenseite die Elektroden aufgebracht sind.10. The device according to claim 1 and 2, characterized in that metallic bushings in a plastic be upright cassette are injected or inserted the inside of which the electrodes are applied. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 8 und 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Elektroden auf dem elektrischen Leiter in Dünn- oder Dickschichttechnik aufgebracht sind.11. The device according to claim 1, 2, 8 and 9, characterized records that the electrodes on the electrical conductor are applied using thin or thick film technology. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3, 8 und 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine Elektrode aus der Reihe der Platinmetalle, Gold, Silber oder Kohlenstoff besteht.12. The apparatus of claim 1, 3, 8 and 9, characterized records that at least one electrode from the series of Platinum metals, gold, silver or carbon. 13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gegenelektrode oder die Referenzelektrode von der Messelektrode durch einen für Anionen- oder Ka­ tionen durchlässigen Kunststoff abgetrennt ist.13. The apparatus according to claim 1 to 11, characterized in net that the counter electrode or the reference electrode from the measuring electrode through one for anion or Ka ions permeable plastic is separated. 14. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode eine Sauerstoffelektrode ist.14. The apparatus according to claim 1 and 3, characterized in that an electrode is an oxygen electrode.
DE2000150883 2000-10-13 2000-10-13 Apparatus for determining concentration of ionic components in body fluids, e.g. for medical diagnosis, comprises disposable cassette with electrochemical sensor and contacts which transmit signals to processor Withdrawn DE10050883A1 (en)

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