WO2005024375A2 - Sample module comprising a spare battery - Google Patents

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WO2005024375A2
WO2005024375A2 PCT/DE2004/001928 DE2004001928W WO2005024375A2 WO 2005024375 A2 WO2005024375 A2 WO 2005024375A2 DE 2004001928 W DE2004001928 W DE 2004001928W WO 2005024375 A2 WO2005024375 A2 WO 2005024375A2
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sample module
battery
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electrolyte
reserve battery
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WO2005024375A3 (en
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Wolfgang Clemens
Axel Gerlt
Alexander Hahn
Barbara Schricker
Manfred Waidhas
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Polyic Gmbh & Co. Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/42—Grouping of primary cells into batteries
    • H01M6/425—Multimode batteries, batteries with "reserve cells"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/48785—Electrical and electronic details of measuring devices for physical analysis of liquid biological material not specific to a particular test method, e.g. user interface or power supply

Definitions

  • a basic device is used for blood sugar measurement, which is used together with individual single-use sensor elements, which are wetted once with body fluid for measurement and then inserted into the basic device for signal detection.
  • An Al sensor with conventional components is known from US 6,300,141 B1, but is correspondingly expensive.
  • simple stickers are often used, which can be read from the color of the result.
  • the object of the invention is to specify how an individual sample or a number of samples can be analyzed in a particularly cost-effective manner and how necessary sensors and / or circuits can be supplied with energy.
  • a sample module or sensor label for analyzing a substance to be analyzed has a battery for energy supply.
  • the battery is a reserve battery.
  • a reserve battery is an element which, analogous to known primary batteries, consists of anode, cathode and possibly an electrolyte compartment. Unlike these systems, the reserve battery does not fill the space between the electrodes with electrolyte. The gap is filled with ionically conductive electrolyte only when the measurement process is initiated.
  • the sample module expediently has a sensor element for carrying out the analysis. The reserve battery can then be used in particular to supply energy to the sensor element.
  • the sample module preferably has a display, in particular an electrochromic display, LED display and / or an LCD.
  • the sample module preferably has a substrate for receiving the sensor element, reserve battery, display, etc.
  • the substrate is in particular a flat, credit card-shaped substrate, so that the entire sample module has a flat, * credit card-shaped shape.
  • the reserve battery in particular is a flat battery.
  • any liquid can be used as the electrolyte for the reserve battery.
  • the invention is particularly useful when the liquid to be analyzed by the sample module functions as the electrolyte of the reserve battery and / or activates the electrolyte of the reserve battery.
  • the fluid to be analyzed is a body fluid such as urine, blood and / or saliva.
  • the sample module can have evaluation electronics, in particular organic evaluation electronics.
  • the energy, i.e. current and voltage, for the evaluation electronics can also be applied by the reserve battery.
  • the sample module can have a plurality of reserve batteries and / or sensor elements.
  • Backup battery and sensor element can also be made integrated.
  • a sample module according to one of the types just described is used.
  • Advantageous refinements of the method result from the advantageous refinements of the sample module and vice versa
  • Figure 1 shows a sample module for single use
  • FIG. 2 shows a basic circuit diagram of a sample module
  • FIG. 3 shows a cross section through a combined reserve battery sensor element
  • Figure 4 shows a sample module for multiple use.
  • One embodiment is a sample module, also called a sensor label, which can typically be used once and is then discarded.
  • the sensor element, a battery element and a display are applied to a carrier, for example a film or a card.
  • the embodiments described here are based on the combination of low-cost flat components.
  • the sample module contains or consists of the following components, for example:
  • - Sensor element for example for measuring liquids, especially body fluids such as. Urine, blood, saliva for example to determine blood sugar, pregnancy, alcohol content, but alternatively also for breath analysis,
  • Display preferably in the form of electrochromic displays, for example with a color change, a 7-segment display, a symbol or the like, or lighting elements, for example in the form of LEDs, OLEDs or ELs, or an LCD,
  • a reserve battery is an element that consists of anode, cathode and possibly electrolyte compartment, analogous to known primary batteries. Unlike these systems, the reserve battery does not fill the space between the electrodes with electrolyte.
  • the gap is only filled with ionically conductive electrolyte when the measuring process is initiated.
  • this can be body fluid such as blood, urine or saliva, ideally the fluid to be analyzed.
  • the electrolyte room is like this trained that it is filled very easily, that is, without additional support measures. This can be achieved, for example, by capillary action, in that the distance between the two electrodes is selected appropriately or suitable auxiliary structures are introduced.
  • the battery is activated by filling the electrolyte compartment. This property can also be used as an intelligent switch of the measuring device.
  • the sensor element which analyzes the liquid to be analyzed, is located in the immediate vicinity of the reserve battery.
  • the sensor element By applying several sensor / battery elements to a sample module in the form of a card, multiple use can also be considered or a higher voltage can also be generated by connecting battery elements in series.
  • the sample module is very inexpensive and can be stored for a long time, since no switch is required and the electronics are activated by activating the battery. It turns off automatically after a while when the battery is empty. Then the component can be discarded and recycled. So you have inexpensive disposable sensors in credit card format. Components like
  • Evaluation electronics, display, sensor element and / or reserve battery are preferably constructed using polymer electronic components and are therefore very inexpensive to manufacture.
  • Such a sample module can be seen in FIG.
  • a substrate 1 there is a sensor element with a reserve battery 2 in Form of a combined sensor / battery field applied, which is protected against moisture for storage, for example with a removable film. To use it, remove this film and put some (body) liquid on it. This liquid is now distributed over both the battery area and the sensor area.
  • the evaluation electronics are activated, which evaluates the sensor signal and displays the result from a display 3.
  • the display can be a digital display or a symbol or a combination of both. The label can then be discarded. It is also advantageous if this display remains in its indicating state, even if the battery is empty.
  • FIG. 1 A basic circuit diagram of a sample module can be seen in FIG.
  • a reserve battery 2a as a battery element and a sensor element 2b are spatially close to one another, but electrically separated as possible.
  • a switch 4 is also provided, but this is not absolutely necessary when using the reserve battery.
  • Evaluation electronics 5 is preferably constructed as an organic circuit, but can also be a conventional circuit. It evaluates the sensor signal and shows the result on a display 3.
  • the elements are electrically connected to one another with conductive connections 6. These elements are preferably applied to the substrate 1 by printing processes.
  • a liquid drop 7 to be analyzed is applied to the element and, as indicated by the arrows 8, is distributed over the battery and the sensor level.
  • the battery level has the two electrodes 9 and 11 and the electrolyte compartment 10.
  • the sensor element is constructed, for example, with two electrodes 13, 15 and an intermediate layer 14.
  • the liquid 7 penetrates through an opening of the upper electrode 13 into the intermediate layer 14 and is distributed there.
  • the conductance or other typical properties of the liquid can now be determined, for example, by applying an electrical voltage between the electrodes 13 and 15.
  • the intermediate layer 14 can also contain certain substances as an intermediate region which only react with certain constituents of the liquid. An embodiment is also conceivable in which the liquid drop 7 is sucked in laterally via the intermediate layer 14 and into the
  • Electrolyte room 10 moves on.
  • the intermediate layer 14 and the electrolyte space 10 must be connected to one another, the intermediate carrier 12 merely having the function of electrically separating the electrodes 11 and 13 or 9 and 15 from one another.
  • the elements 2 are preferably provided separately with a predetermined breaking point or tear-off edge 16 so that they can be removed and discarded after use. Then the next element 2 can be used, etc.
  • the electrolyte liquid and / or the liquid which activates the electrolyte is arranged in an encapsulated form on or on the sample module.
  • the battery is activated by destroying the encapsulation, for example via pressure and / or temperature.
  • the encapsulation can have a predetermined breaking point in order to allow the liquid to escape at a desired location.
  • the sample module functions as a moisture sensor. As soon as there is enough moisture, the battery and thus the electronics are activated.

Abstract

Disclosed is a sample module or a sensor label comprising a spare battery which supplies power and voltage only when being filled with a conductive electrolyte.

Description

Probenmodul mit ReservebatterieSample module with reserve battery
Heute verwendet man beispielsweise zur Blutzuckermessung ein Basisgerät, das zusammen mit einzelnen Einmal -Sensorelementen benutzt wird, die zur Messung einmal mit Körperflüssigkeit benetzt werden und dann zur Signalerfassung in das Basisgerät gesteckt werden. Aus US 6,300,141 Bl ist ein Ein al-Sensor mit herkömmlichen Bauteilen bekannt, der aber entsprechend teuer ist. Für andere Zwecke wie beispielsweise das Messen des pH-Wertes von Wasser nutzt man häufig einfache Sticker, bei denen man an der Färbung das Ergebnis ablesen kann.Today, for example, a basic device is used for blood sugar measurement, which is used together with individual single-use sensor elements, which are wetted once with body fluid for measurement and then inserted into the basic device for signal detection. An Al sensor with conventional components is known from US 6,300,141 B1, but is correspondingly expensive. For other purposes, such as measuring the pH of water, simple stickers are often used, which can be read from the color of the result.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie man besonders kostengünstig eine einzelne Probe oder eine Anzahl von Proben analysieren und dafür notwendige Sensoren und/oder Schaltungen mit Energie versorgen kann.Proceeding from this, the object of the invention is to specify how an individual sample or a number of samples can be analyzed in a particularly cost-effective manner and how necessary sensors and / or circuits can be supplied with energy.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the inventions specified in the independent claims. Advantageous refinements result from the dependent claims.
Dementsprechend weist ein Probenmodul oder Sensorlabel zur Analyse eines zu analysierenden Stoffes eine Batterie zur Energieversorgung auf. Die Batterie ist eine Reservebatterie. Als Reservebatterie wird dabei ein Element bezeichnet, das analog zu bekannten Primärbatterien aus Anode, Kathode und eventuell einem Elektrolytraum besteht. Anders als bei diesen Systemen ist bei der Reservebatterie der Raum zwischen den Elektroden nicht mit Elektrolyt gefüllt. Erst bei Initiierung des Messvorgangs wird der Zwischenraum mit ionisch leitfähigem Elektrolyt gefüllt. Zum Durchführen der Analyse weist das Probenmodul zweckmäßig ein Sensorelement auf . Die Reservebatterie kann dann insbesondere zur Energieversorgung des Sensorelements dienen. Zur Ausgabe des vom Sensorelement gemessenen Anälyseergebnisses weist das Probenmodul vorzugsweise eine Anzeige auf, insbesondere eine elektrochrome Anzeige, LED- Anzeige und/oder ein LCD. Vorzugsweise verfügt das Probenmodul über ein Substrat zur Aufnahme von Sensorelement, Reservebatterie, Anzeige etc. Das Substrat ist insbesondere ein flaches, scheckkartenförmiges Substrat, so dass das gesamte Probenmodul eine flache, * scheckkartenförmige Form hat . In diesem Zusammenhang ist insbesondere auch die Reservebatterie eine Flachbatterie.Accordingly, a sample module or sensor label for analyzing a substance to be analyzed has a battery for energy supply. The battery is a reserve battery. A reserve battery is an element which, analogous to known primary batteries, consists of anode, cathode and possibly an electrolyte compartment. Unlike these systems, the reserve battery does not fill the space between the electrodes with electrolyte. The gap is filled with ionically conductive electrolyte only when the measurement process is initiated. The sample module expediently has a sensor element for carrying out the analysis. The reserve battery can then be used in particular to supply energy to the sensor element. To output the analysis result measured by the sensor element, the sample module preferably has a display, in particular an electrochromic display, LED display and / or an LCD. The sample module preferably has a substrate for receiving the sensor element, reserve battery, display, etc. The substrate is in particular a flat, credit card-shaped substrate, so that the entire sample module has a flat, * credit card-shaped shape. In this context, the reserve battery in particular is a flat battery.
Als Elektrolyt für die Reservebatterie kann prinzipiell jede beliebige Flüssigkeit verwendet werden. Besonders sinnvoll ist die Erfindung aber dann, wenn die vom Probenmodul zu analysierende Flüssigkeit als Elektrolyt der Reservebatterie fungiert und/oder den Elektrolyten der Reservebatterie aktiviert .In principle, any liquid can be used as the electrolyte for the reserve battery. However, the invention is particularly useful when the liquid to be analyzed by the sample module functions as the electrolyte of the reserve battery and / or activates the electrolyte of the reserve battery.
Insbesondere ist die zu analysierende Flüssigkeit eine Körperflüssigkeit wie beispielsweise Urin, Blut und/oder Speichel .In particular, the fluid to be analyzed is a body fluid such as urine, blood and / or saliva.
Für kompliziertere Auswertungen kann das Probenmodul über eine Auswerteelektronik verfügen, insbesondere eine organische Auswerteelektronik. Die Energie, also Strom und Spannung, für die Auswerteelektronik können ebenfalls von der Reservebatterie aufgebracht werden.For more complex evaluations, the sample module can have evaluation electronics, in particular organic evaluation electronics. The energy, i.e. current and voltage, for the evaluation electronics can also be applied by the reserve battery.
Es ist zwar möglich, Anode und Kathode der Reservebatterie frei an der Oberfläche zu gestalten, zu einem größeren Ionenaustausch und damit einer effizienten Energieversorgung gelangt man in der Regel aber erst, wenn die Reservebatterie einen Elektrolytraum aufweist. Dieser sollte so ausgestaltet sein, dass er ein Elektrolyt, also beispielsweise die zu analysierende Flüssigkeit, insbesondere die Körperflüssigkeit, über Kapillarkräfte einsaugt.Although it is possible to freely design the anode and cathode of the reserve battery on the surface, a larger ion exchange and thus an efficient energy supply can usually only be achieved when the reserve battery has an electrolyte space. This should be designed in such a way that it sucks in an electrolyte, for example the liquid to be analyzed, in particular the body fluid, via capillary forces.
Für eine mehrfache Verwendung des Probenmoduls kann es über eine Mehrzahl von Reservebatterien und/oder Sensorelementen verfügen.For multiple use of the sample module, it can have a plurality of reserve batteries and / or sensor elements.
Reservebatterie und Sensorelement können auch integriert ausgeführt sein.Backup battery and sensor element can also be made integrated.
In einem Verfahren zur Analyse wird ein Probenmodul nach einer der soeben beschriebenen Arten verwendet . Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den vorteilhaften Ausgestaltungen des Probenmoduls und umgekehrtIn a method for analysis, a sample module according to one of the types just described is used. Advantageous refinements of the method result from the advantageous refinements of the sample module and vice versa
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigtFurther advantages and features of the invention result from the description of exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows
Figur 1 ein Probenmodul zur einmaligen Nutzung;Figure 1 shows a sample module for single use;
Figur 2 ein Prinzipschaltbild eines Probenmoduls;FIG. 2 shows a basic circuit diagram of a sample module;
Figur 3 einen Querschnitt durch ein kombiniertes Reservebatterie-Sensorelement;FIG. 3 shows a cross section through a combined reserve battery sensor element;
Figur 4 ein Probenmodul zur Mehrfachnutzung.Figure 4 shows a sample module for multiple use.
Ein Ausführungsbeispiel ist ein Probenmodul, auch Sensorlabel genannt, das typischerweise einmal nutzbar ist und dann verworfen wird. Hierbei sind das Sensorelement, ein Batterieelement sowie eine Anzeige auf einem Träger, zum Beispiel einer Folie oder einer Karte, aufgebracht. DerOne embodiment is a sample module, also called a sensor label, which can typically be used once and is then discarded. Here, the sensor element, a battery element and a display are applied to a carrier, for example a film or a card. The
Aufbau ist so preiswert, dass das Probenmodul nach einmaliger Benutzung verworfen werden kann. Dies ist besonders in der Medizindiagnostik von Interesse, da hierdurch die Gefahr einer Infektion vermieden werden kann. Aber auch für andere Anwendungen, beispielsweise zur Messung der Wasserqualität, des pH-Wertes oder ähnlichem, ist dies interessant .Setup is so inexpensive that the sample module can be discarded after a single use. This is particularly in the Medical diagnostics of interest, since this can avoid the risk of infection. But this is also interesting for other applications, for example for measuring water quality, pH value or the like.
Die hier beschriebenen Ausführungsformen beruhen auf der Kombination von Low-Cost-Flachbauelementen. Das Probenmodul enthält oder besteht beispielsweise aus folgenden Komponenten:The embodiments described here are based on the combination of low-cost flat components. The sample module contains or consists of the following components, for example:
- flaches, scheckkartenähnliches Substrat,- flat, credit card-like substrate,
- Flachbatterie in Form einer so genannten Reservebatterie,- flat battery in the form of a so-called reserve battery,
- Sensorelement, beispielsweise zur Messung von Flüssigkeiten, im speziellen auch Körperflüssigkeiten wie . Urin, Blut, Speichel etwa zur Bestimmung von Blutzucker, Schwangerschaft, Alkoholgehalt, alternativ aber auch zur Atemanalyse,- Sensor element, for example for measuring liquids, especially body fluids such as. Urine, blood, saliva for example to determine blood sugar, pregnancy, alcohol content, but alternatively also for breath analysis,
- Anzeige, vorzugsweise in Form von elektrochromen Displays, etwa mit einer Farbänderung, einer 7 -Segmentanzeige, einem Symbol oder ähnlichem, oder Leuchtelementen, etwa in Form von LEDs, OLEDs oder ELs, oder eines LCD,Display, preferably in the form of electrochromic displays, for example with a color change, a 7-segment display, a symbol or the like, or lighting elements, for example in the form of LEDs, OLEDs or ELs, or an LCD,
- eventuell ein Schalter, der bei Nutzung der Reservebatterie aber nicht unbedingt notwendig ist,- possibly a switch, which is not absolutely necessary when using the backup battery,
- eine Auswerteelektronik, vorzugsweise als so genannte Polymerelektronik, eventuell aber auch als konventionelle Elektronik.- Evaluation electronics, preferably as so-called polymer electronics, but possibly also as conventional electronics.
Wie schon erwähnt, wird als Reservebatterie ein Element bezeichnet, das analog zu bekannten Primärbatterien aus Anode, Kathode und eventuell Elektrolytraum besteht. Anders als bei diesen Systemen ist bei der Reservebatterie der Raum zwischen den Elektroden nicht mit Elektrolyt gefüllt. Erst bei Initiierung des Mess organgs wird der Zwischenraum mit ionisch leitfähigem Elektrolyt gefüllt. Dies kann für die beschriebene medizinische Anwendung Körperflüssigkeit wie Blut, Urin oder Speichel sein, idealerweise die zu analysierende Flüssigkeit . Der Elektrolytraum ist dabei so ausgebildet, dass er sehr einfach, das heißt ohne zusätzliche unterstützende Maßnahmen, gefüllt wird. Dies kann beispielsweise durch Kapillarwirkung realisiert werden, indem der Abstand der beiden Elektroden geeignet gewählt wird oder geeignete Hilfsstrukturen eingebracht sind. Durch Füllung des Elektrolytraumes wird die Batterie aktiviert . Diese Eigenschaft lässt sich auch als intelligenter Schalter der Messeinrichtung benutzen.As already mentioned, a reserve battery is an element that consists of anode, cathode and possibly electrolyte compartment, analogous to known primary batteries. Unlike these systems, the reserve battery does not fill the space between the electrodes with electrolyte. The gap is only filled with ionically conductive electrolyte when the measuring process is initiated. For the medical application described, this can be body fluid such as blood, urine or saliva, ideally the fluid to be analyzed. The electrolyte room is like this trained that it is filled very easily, that is, without additional support measures. This can be achieved, for example, by capillary action, in that the distance between the two electrodes is selected appropriately or suitable auxiliary structures are introduced. The battery is activated by filling the electrolyte compartment. This property can also be used as an intelligent switch of the measuring device.
Bei der Benutzung der Reservebatterie hat man die Vorteile einer nahezu unbegrenzten Lagerfähigkeit, da sie sich im Ruhezustand in einem trockenen Zustand befindet. Durch Aufbringen yon leitfähiger Flüssigkeit wird die Batterie aktiviert. Somit kann in der Regel auf einen An-Schalter verzichtet werden.When using the reserve battery, you have the advantages of an almost unlimited shelf life, since it is in a dry state when it is idle. The battery is activated by applying conductive liquid. As a rule, an on switch can therefore be dispensed with.
Räumlich in unmittelbarer Nähe der Reservebatterie befindet sich das Sensorelement, das die zu analysierende Flüssigkeit analysiert . Durch Aufbringen mehrerer Sensor- /Batterieelemente auf einem Probenmodul in Form einer Karte, kann auch eine Mehrfachnutzung angedacht werden oder auch durch eine Serienschaltung von Batterieelementen eine höhere Spannung erzeugt werden.The sensor element, which analyzes the liquid to be analyzed, is located in the immediate vicinity of the reserve battery. By applying several sensor / battery elements to a sample module in the form of a card, multiple use can also be considered or a higher voltage can also be generated by connecting battery elements in series.
Das Probenmodul ist sehr preiswert und lange lagerfähig, da kein Schalter benötigt und die Elektronik durch Aktivieren der Batterie aktiviert wird. Es schaltet sich automatisch nach einiger Zeit aus, wenn die Batterie leer ist. Dann kann das Bauteil verworfen und recycelt werden. Somit hat man preiswerte Einwegsensoren im Scheckkartenformat. Bauteile wieThe sample module is very inexpensive and can be stored for a long time, since no switch is required and the electronics are activated by activating the battery. It turns off automatically after a while when the battery is empty. Then the component can be discarded and recycled. So you have inexpensive disposable sensors in credit card format. Components like
Auswerteelektronik, Anzeige, Sensorelement und/oder Reservebatterie sind vorzugsweise durch Polymerelektronikbauteile aufgebaut und dadurch sehr kostengünstig herzustellen.Evaluation electronics, display, sensor element and / or reserve battery are preferably constructed using polymer electronic components and are therefore very inexpensive to manufacture.
In Figur 1 erkennt man ein solches Probenmodul . Auf einem Substrat 1 ist ein Sensorelement mit Reservebatterie 2 in Form eines kombinierten Sensor-/Batteriefeldes aufgebracht, welches zur Lagerung beispielsweise mit einer abziehbaren Folie gegen Feuchtigkeit geschützt ist. Zur Benutzung zieht man diese Folie ab und gibt etwas (Körper-) Flüssigkeit auf diese Stelle. Diese Flüssigkeit verteilt sich nun sowohl auf die Batteriefläche als auch auf die Sensorfläche. Durch die Aktivierung der Batterie wird die Auswerteelektronik aktiviert, die das Sensorsignal auswertet und das Ergebnis aus einer Anzeige 3 anzeigt. Die Anzeige kann, wie im Bild dargestellt, eine digitale Anzeige sein oder auch ein Symbol oder eine Kombination von beidem. Anschließend kann das Label verworfen werden. Von Vorteil ist noch, wenn diese Anzeige ihren anzeigenden Zustand behält, auch wenn die Batterie leer ist .Such a sample module can be seen in FIG. On a substrate 1 there is a sensor element with a reserve battery 2 in Form of a combined sensor / battery field applied, which is protected against moisture for storage, for example with a removable film. To use it, remove this film and put some (body) liquid on it. This liquid is now distributed over both the battery area and the sensor area. By activating the battery, the evaluation electronics are activated, which evaluates the sensor signal and displays the result from a display 3. As shown in the picture, the display can be a digital display or a symbol or a combination of both. The label can then be discarded. It is also advantageous if this display remains in its indicating state, even if the battery is empty.
In Figur 2 erkennt man ein Prinzipschaltbild eines Probenmoduls. Auf ein Substrat 1 sind eine Reservebatterie 2a als Batterieelement und ein Sensorelement 2b räumlich nah beieinander, aber elektrisch möglichst getrennt aufgebracht. Unter Umständen ist noch ein Schalter 4 vorgesehen, der aber bei Verwendung der Reservebatterie nicht unbedingt notwendig ist . Eine Auswerteelektronik 5 ist vorzugsweise als organische Schaltung aufgebaut, kann aber auch eine konventionelle Schaltung sein. Sie wertet das Sensorsignal aus und lässt das Ergebnis auf einer Anzeige 3 erscheinen.A basic circuit diagram of a sample module can be seen in FIG. On a substrate 1, a reserve battery 2a as a battery element and a sensor element 2b are spatially close to one another, but electrically separated as possible. Under certain circumstances, a switch 4 is also provided, but this is not absolutely necessary when using the reserve battery. Evaluation electronics 5 is preferably constructed as an organic circuit, but can also be a conventional circuit. It evaluates the sensor signal and shows the result on a display 3.
Die Elemente sind mit leitfähigen Verbindungen 6 elektrisch miteinander verbunden. Diese Elemente sind vorzugsweise durch Druckverfahren auf das Substrat 1 aufgebracht .The elements are electrically connected to one another with conductive connections 6. These elements are preferably applied to the substrate 1 by printing processes.
In Figur 3 sieht man einen Querschnitt durch ein kombiniertesIn Figure 3 you can see a cross section through a combined
Reservebatterie-/Sensorelement . Ein zu analysierender Flüssigkeitstropfen 7 wird auf das Element aufgebracht und verteilt sich, wie durch die Pfeile 8 angedeutet, auf die Batterie- und die Sensorebene . Die Batterieebene weist die beiden Elektroden 9 und 11 und den Elektrolyträum 10 auf.Reserve battery / sensor element. A liquid drop 7 to be analyzed is applied to the element and, as indicated by the arrows 8, is distributed over the battery and the sensor level. The battery level has the two electrodes 9 and 11 and the electrolyte compartment 10.
Dieser ist entweder per se sehr dünn oder aber zum Beispiel durch eine filzartige Struktur so ausgelegt, dass sich die Flüssigkeit aufgrund der Kapillarwirkung gut darin verteilt . Hierdurch wird die Batterie aktiviert .This is either very thin per se or, for example, with a felt-like structure so that the Liquid well distributed in it due to capillary action. This will activate the battery.
Das Sensorelement ist beispielsweise mit zwei Elektroden 13, 15 und einer Zwischenschicht 14 aufgebaut . Die Flüssigkeit 7 dringt hier durch eine Öffnung der oberen Elektrode 13 in die Zwischenschicht 14 ein und verteilt sich dort . Nun können beispielsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden 13 und 15 der Leitwert oder sonstige typische Eigenschaften der Flüssigkeit bestimmt werden. Die Zwischenschicht 14 kann als Zwischenbereich auch bestimmte Stoffe enthalten, die nur bei bestimmten Inhaltsstoffen der Flüssigkeit reagieren. Ebenso ist eine Ausführung vorstellbar, bei der der Flüssigkeitstropfen 7 seitlich über die Zwischenschicht 14 angesaugt wird und in denThe sensor element is constructed, for example, with two electrodes 13, 15 and an intermediate layer 14. The liquid 7 penetrates through an opening of the upper electrode 13 into the intermediate layer 14 and is distributed there. The conductance or other typical properties of the liquid can now be determined, for example, by applying an electrical voltage between the electrodes 13 and 15. The intermediate layer 14 can also contain certain substances as an intermediate region which only react with certain constituents of the liquid. An embodiment is also conceivable in which the liquid drop 7 is sucked in laterally via the intermediate layer 14 and into the
Elektrolytraum 10 weiterwandert . In diesem Fall müssen aber die Zwischenschicht 14 und der Elektrolytraum 10 miteinander verbunden sein, wobei der Zwischenträger 12 lediglich die Funktion hat, die Elektroden 11 und 13 bzw. 9 und 15 elektrisch voneinander zu trennen.Electrolyte room 10 moves on. In this case, however, the intermediate layer 14 and the electrolyte space 10 must be connected to one another, the intermediate carrier 12 merely having the function of electrically separating the electrodes 11 and 13 or 9 and 15 from one another.
Neben einem Probenmodul zur einmaligen Nutzung, wie es in Figur 1 dargestellt ist, kann man natürlich auch an eine Mehrfachnutzung denken. Dies ist mit dem beschriebenen Aufbau besonders einfach. Die Sensor-/Batterieelemente 2 werden ja nur durch Befeuchtung aktiviert, ansonsten sind sie inaktiv. Somit kann man mehrere kombinierte Sensor-/Batterieelemente 2, wie in Figur 4 dargestellt, auf einem Substrat 1 aufbauen und sie mit der im Gehäuse befindlichen Auswerteelektronik verbinden. Bei Gebrauch zieht man nur von einem Element 2 dieIn addition to a sample module for single use, as shown in Figure 1, one can of course also think of multiple use. This is particularly simple with the structure described. The sensor / battery elements 2 are only activated by moistening, otherwise they are inactive. It is thus possible to build up a plurality of combined sensor / battery elements 2, as shown in FIG. 4, on a substrate 1 and to connect them to the evaluation electronics located in the housing. In use, you only pull the element 2
Schutzfolie ab, benetzt es und an der Anzeige 3 wird das Ergebnis angezeigt . Vorzugsweise sind die Elemente 2 separiert mit einer Sollbruchstelle oder Abrisskante 16 so versehen, dass sie nach Gebrauch entfernt und verworfen werden können. Dann kann das nächste Element 2 verwendet werden usw . In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform ist die Elektrolyt-Flüssigkeit und/oder die Flüssigkeit, die den Elektrolyten aktiviert, in verkapselter Form auf oder an dem Probenmodul angeordnet. Die Aktivierung der Batterie erfolgt durch Zerstörung der Verkapselung beispielsweise über Druck und/oder Temperatur. Die Verkapselung kann hierfür eine Sollbruchstelle aufweisen, um die Flüssigkeit an einem gewünschten Ort austreten zu lassen.Protective film, wets it and the result 3 is shown on display 3. The elements 2 are preferably provided separately with a predetermined breaking point or tear-off edge 16 so that they can be removed and discarded after use. Then the next element 2 can be used, etc. In a further advantageous embodiment, the electrolyte liquid and / or the liquid which activates the electrolyte is arranged in an encapsulated form on or on the sample module. The battery is activated by destroying the encapsulation, for example via pressure and / or temperature. For this purpose, the encapsulation can have a predetermined breaking point in order to allow the liquid to escape at a desired location.
In noch einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform fungiert das Probenmodul als Feuchtesensor. Sobald genügend Feuchtigkeit vorhanden ist, wird die Batterie und somit die Elektronik aktiviert. In yet another advantageous embodiment, the sample module functions as a moisture sensor. As soon as there is enough moisture, the battery and thus the electronics are activated.

Claims

Patentansprüche claims
1. Probenmodul zum Analysieren einer Probe mit einer Batterie (2a) zur Energieversorgung, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (2a) eine Reservebatterie ist.1. Sample module for analyzing a sample with a battery (2a) for energy supply, characterized in that the battery (2a) is a reserve battery.
2 . Probenmodul nach Anspruch 1 , g e k e n n z e i c n e t d u r c h ein Sensorelement (2b) .2nd Sample module according to claim 1, g e k e n n z e i c n e t d u r c h a sensor element (2b).
3. Probenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeic net durch ein Substrat (1) , insbesondere ein flaches scheckkartenförmiges Substrat .3. Sample module according to one of the preceding claims, gekennzeic net by a substrate (1), in particular a flat credit card-shaped substrate.
4. Probenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzeige (3), insbesondere in Form einer elektrochromen Anzeige, LED-Anzeige und/oder eines LCD.4. Sample module according to one of the preceding claims, characterized by a display (3), in particular in the form of an electrochromic display, LED display and / or an LCD.
5. Probenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu analysierende Flüssigkeit (7) den Elektrolyten der Reservebatterie (2a) aktiviert und/oder als Elektrolyt der Reservebatterie (2a) fungiert.5. Sample module according to one of the preceding claims, characterized in that a liquid to be analyzed (7) activates the electrolyte of the reserve battery (2a) and / or functions as an electrolyte of the reserve battery (2a).
6. Probenmodul nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die zu analysierende Flüssigkeit (7) eine Körperflüssigkeit ist, insbesondere Urin, Blut und/oder Speichel .6. Sample module according to claim 5, characterized in that the liquid to be analyzed (7) is a body fluid, in particular urine, blood and / or saliva.
7. Probenmödul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswerteelektronik (5) , insbesondere eine organische Auswerteelektronik . 7. Sample module according to one of the preceding claims, characterized by an evaluation electronics (5), in particular an organic evaluation electronics.
8. Probenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeic net , dass die Reservebatterie (2a) einen Elektrolytraum (10) aufweist, der so ausgestaltet ist, dass er ein Elektrolyt über Kapillarkräfte einsaugt.8. Sample module according to one of the preceding claims, characterized in that the reserve battery (2a) has an electrolyte space (10) which is designed such that it sucks in an electrolyte via capillary forces.
9. Probenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Reservebatterien (2) .9. Sample module according to one of the preceding claims, characterized by a plurality of reserve batteries (2).
10. Verfahren zur Analyse, bei dem ein Probenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird.10. A method for analysis in which a sample module according to one of the preceding claims is used.
11. Verfahren zur Analyse, bei dem ein Probenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Elektrolytraum verwendet wird und bei dem der Elektrolytraum bei Initiierung des Messvorgangs mit Elektrolyt gefüllt wird. 11. A method for analysis, in which a sample module according to one of the preceding claims is used with an electrolyte space and in which the electrolyte space is filled with electrolyte when the measurement process is initiated.
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