WO2014026890A1 - Measuring chamber for an optically operating sensor, method for producing the measuring chamber, and optically operating sensor - Google Patents

Measuring chamber for an optically operating sensor, method for producing the measuring chamber, and optically operating sensor Download PDF

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WO2014026890A1
WO2014026890A1 PCT/EP2013/066548 EP2013066548W WO2014026890A1 WO 2014026890 A1 WO2014026890 A1 WO 2014026890A1 EP 2013066548 W EP2013066548 W EP 2013066548W WO 2014026890 A1 WO2014026890 A1 WO 2014026890A1
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measuring chamber
tube
central portion
foot
wall
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PCT/EP2013/066548
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Inventor
Hans-Joachim Freitag
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Schildtec GmbH
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    • Y02P10/25Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a measuring chamber for an optically operating sensor for determining a concentration of a substance contained in tissue fluid of a mammal, wherein the measuring chamber is formed as an elongated tube for insertion into the body of the mammal.
  • the invention further relates to an optically operating sensor for determining a concentration of a substance contained in tissue fluid of a mammal and to a method for producing said measuring chamber.
  • glucose level assumes too high (hypoglycaemia) or too low (low blood glucose) levels.
  • hyperglycaemia hyperglycaemia
  • low blood glucose low blood glucose
  • Consequences such as blindness, loss of kidney function, myocardial infarction, high blood pressure and a death of limbs can be the result.
  • Diabetes therapy therefore requires that the glucose level be adjusted as accurately and consistently as possible to values in a medically acceptable range, e.g. B. by administration of insulin or glucose.
  • the time and amount of insulin to be injected, or the need to eat depends on the current concentration of glucose as well as on the course of the concentration during the day.
  • the glucose concentration is thus an example of a substance concentration in a complex matrix, which one wishes to control as continuously as possible, without any time interruption and without elaborately recurring adaptation measures.
  • all current therapies are dedicated to influencing blood glucose levels, which is why most glucose concentration measuring devices also determine the level of glucose in the blood.
  • it is also known to use the interstitial fluid since its glucose content proportionally follows that of the blood with only a slight delay.
  • DE 1991 1265 C2 describes a device for measuring the glucose concentration of protein-containing aqueous solutions, in particular in interstitial tissue fluids, in which a dialysate is simultaneously analyzed polarimetrically and spectrometrically.
  • a dialysate is simultaneously analyzed polarimetrically and spectrometrically.
  • the technical complexity by the parallel use of two measurement methods is enormously large.
  • the device described can also expect a large size.
  • a dialysis membrane made of plastic for carrying out a substance separation is mentioned, but its technically very complicated coupling to the optical measuring system is not disclosed in detail.
  • a sensor as known from DE 102007031284 A1, as a puncturing element which is inserted through the skin into the body of the mammal.
  • Figures 8 and 9 of the cited document show an embodiment suitable for this, in which the sensor is designed in the manner of a needle, which is held elastically in a cap which is fastened to the skin after the sensor has been inserted.
  • This achieves the advantage that parts of the sensor can still be located outside the body, for example an evaluating electronics etc.
  • the measuring chamber wall is permeable to diffusion for the measuring medium or at least part of the measuring medium, then it is problematic if the measuring chamber is not fully inserted into the body. Then bubbles are created in the measuring chamber. This is excluded in the construction of DE 102007031284 A1 only with vertical puncture in the body.
  • a measuring chamber for an optically operating sensor for determining a concentration of a substance contained in tissue fluid of a mammal
  • the measuring chamber is designed for insertion into the body of the mammal, the measuring chamber as an elongated tube with a first and a second end face is formed, wherein the tube subsequent to the first end side has a head portion, an adjoining central portion and in turn adjacent thereto a foot portion which extends to the second end side, wherein the central portion of the head portion and the foot portion with respect to a material-related diffusion permeability
  • the measuring chamber has a first measuring chamber closing piece, which has a measuring chamber window, is inserted into the tube at the foot portion, and is so thick that it extends at least to a boundary between the foot portions tt and central portion of the tube, and is attached liquid-tightly to the inner wall of the foot portion, wherein the attachment does not extend to the boundary between the foot portion and central portion, and the measuring chamber has a second Meßcrover gleich
  • the object is further achieved with an optically operating sensor for determining a concentration of a substance that is contained in tissue fluid of a mammal, wherein the sensor has a measuring chamber of the type mentioned and a receiving device for receiving the optical radiation through the first Meßcrover gleich Swiss Passage through the measuring chamber volume, wherein the receiving device is attached to the foot section.
  • the object is further achieved with a manufacturing method for said measuring chamber, wherein a process is used, which solidifies a powdery or granular starting material by layers and thus builds up the measuring chamber in layers and the measuring chamber is made as an elongated tube, the layers along the tube successive and the tube is preferably.
  • the invention uses a measuring chamber which has several sections.
  • the middle section is designed to be suitable for diffusion. It allows the passage of the substance to be measured from the tissue fluid into the measuring medium, which is located in the measuring chamber.
  • the middle section is delimited by the foot section and the head section, which differ in their diffusion properties, are generally not designed to be diffusion-permeable.
  • this difference can be generated very simply by selecting the laser parameters when consolidating the starting substance for the foot and head sections to be different than for the middle section, so that only the middle section in the manufacturing process acquires porosity which increases the diffusion of the allowed to measure.
  • the switching of the laser parameters is very easy.
  • laser parameters are set which allow substantially no diffusion through the solidified material.
  • laser parameters are used which, compared to the head section and foot section, result in much higher diffusion because of porosity and pore size. In the manufacturing process, therefore, it is only necessary to change the laser parameters between the processing of two pairs of layers, namely at the boundary between the head section and middle section and at the boundary between the middle section and foot section, in such a way that the desired diffusion properties, i. Structural properties of the solidified material can be achieved.
  • the head of the sensor and thus also the head section of the measuring chamber is understood as that part which is first pierced into the skin. The opposite part of the sensor or the measuring chamber is then accordingly the foot or the foot section.
  • the foot section differing in its diffusion properties from the central section has the advantage that it easily replaces the extension discussed above. It is thus ensuring that the diffusion-permeable part of the measuring chamber wall - ie the middle section - is reliably under the skin after the penetration of the sensor. At the same time, strength problems are avoided. An outdiffusion of measuring liquid and an undesirable blistering is avoided even in oblique puncture situations and the vertical recess required in DE 102007031284 A1 is no longer mandatory. This is very advantageous for the application of the sensor, as oblique punctures are usually far less painful for body movements for a patient. Also, the risk of injuring unwanted blood vessels, etc. in the application of the sensor, significantly reduced.
  • the intended head and foot section achieves yet another surprising advantage for the following reason: in the case of the sensors of the type mentioned, a tube has hitherto been closed by windows in order to create the closed volume for the measuring medium. It now appears that the customary bonding near the front side adversely changes the diffusion properties of the tube. The diffusion into the measuring chamber is influenced by this.
  • the foot and head sections differing in their diffusion properties now allow the measuring chamber end pieces to be pushed into the measuring chamber so that they lie precisely at the boundary between the head or foot section and the middle section. This ensures that the measuring chamber is bounded exclusively by the measuring chamber end pieces and the wall in the middle section of the tube, in which the desired diffusion properties are continuous.
  • foot or head section and central section ensures the homogeneous diffusion properties of the measuring chamber, since an attachment of the Meßschab gleich Swisse takes place only in areas where no relevant for the measurement diffusion takes place.
  • a clear boundary between these sections is realized, which is a precise one Positioning the Meßcrob gleich Swisse ideally with their interfaces exactly at the limits allowed.
  • the volume of the effective measuring chamber can thus be maximally exploited for a given length of the tube, since no safety margins for adhesive-related change of a diffusion-suitable measuring chamber wall must be provided.
  • the foot and head sections are advantageous for fixing the measuring chamber end pieces for all the above-mentioned fastening methods.
  • Measuring chamber windows which are provided for the passage of the optical radiation, must ensure that the radiation falls through the tube within a defined range.
  • scattered light diaphragms have been evaporated onto the measuring chamber windows, which define the beam cross section in which the radiation can enter or exit the measuring chamber.
  • the production of such diaphragms on the measuring chamber windows which usually have a width of a few tenths of a millimeter, is complicated, since it must be paid attention to the exact position of the diaphragm structures on the very small measuring chamber windows.
  • Such diaphragms can now be surprisingly simply replaced by the fact that at the border between the middle section and Fu ß- and / or head portion a stop is provided, which limits the insertion of the corresponding Meßhuntver gleich Swisses in the tube and the other as a diaphragm for the optical radiation is trained.
  • the stop has a corresponding aperture, for example, by being annularly formed on the tube inner wall. This dual function of the stop not only facilitates the assembly of the metering chamber closures in the correct position, i. exactly at the boundaries of the middle section, but also simplifies the manufacture of Meßtalkver gleich nowadays.
  • the middle section has as far as possible a circular inner cross section.
  • Circular Meßcrosch gleich Swisse are however more difficult to manufacture, especially if one thinks of dimensions in the millimeter range.
  • rectangular or square shapes are much easier to manufacture and process. It is therefore preferred in a development that the middle section of the tube has a circular inner cross-section and merges with the foot section and / or head section into a rectangular or square inner cross-section.
  • the foot or head section then has a rectangular or square inner cross-section in the region in which the corresponding measuring chamber closure piece is inserted.
  • the corresponding measuring chamber closure piece is therefore cuboid or cube-shaped.
  • the first measuring chamber closing piece can be manufactured in such a way that it does not protrude beyond the first end face.
  • the first end face is available for fastening an optical transmitting or receiving device. It can for example be glued directly.
  • the measuring chamber is suitable for a pure transmissive operation in which optical radiation is radiated in at the head of the measuring chamber and detected at the foot of the measuring chamber, just as for a reflective working construction in which the optical radiation is radiated at the foot, reflected at the head and then again detected at the foot.
  • a radiation source for the optical radiation is provided at the head of the sensor, that is to say subsequently to the measuring chamber closure piece inserted into the head section.
  • a first variant is to guide the lines inside the measuring chamber. So that they do not interfere with the passage of the optical radiation there, a holding mechanism for fixing an electrical cable extending from the first to the second end side is preferably formed on the measuring chamber inner wall in the middle section.
  • a holding mechanism for example in the form of brackets etc., can be generated simply by suitable activation during the layered buildup by means of laser writing.
  • This cable channel has the advantage that no passage of the cable between the tube and Meßcrosch gleich Swissen must be made, since the cable channel preferably has its openings at the end faces of the tube.
  • this cable duct it is possible to use lines whose insulation in liquid would not have the required service life.
  • the cable channel is surrounded in a per se diffusion-friendly middle section with a wall whose material-related diffusion permeability differs from that of the other center section.
  • the foot-side measuring chamber closing piece is designed as a measuring chamber window if a transmitting device for optical radiation is attached to the foot of the sensor.
  • suitable optical components are necessary. These may preferably be formed on the Meßcrosch gleich Swiss itself or upstream of this seen from the head. It is therefore preferred for the second measuring chamber closure piece to be designed as a measuring chamber window and for the measuring chamber window to have beam-shaping optics arranged in front of the central portion, wherein the beam-shaping optical unit is also located within the head portion.
  • beads of a titanium alloy are suitable as a granular or powdery substance, for which reason the tube preferably consists of a titanium alloy body.
  • the tube preferably consists of a titanium alloy body.
  • stainless steel can also be used.
  • the measuring chamber can also be made in several parts, by middle section, head section and foot section are composed of different components. This can facilitate the manufacture, since then the Meßcrover gleich publishede are first inserted into the head or foot section and then these two components are combined with the central portion.
  • a strip is provided at the front ends of the tube whose material-related diffusion properties are similar to those of the foot portion and the head portion.
  • a laser-beam-writing process which builds up the tube in layers from a powdery or granular starting substance, the layers following one another along the tube. Titanium or stainless steel beads are particularly suitable as the starting substance.
  • Such processes are known for so-called rapid prototyping and are here surprisingly used for large-scale production, which, as will be explained, can produce up to 100,000 tubes in a production run in the space of existing prototyping machines.
  • plan refers to the separation process, for example the saw blade thickness.
  • singulation of the tube stacks into individual tubes simultaneously breaks up the lines, so that individual tubes are formed from the rows comprising the tube stacks in a single separation process possible if a block is made up of several juxtaposed rows of tube stacks with the rows interconnected by spacers.
  • a block of 100,000 tubes fits into the space of existing prototyping machines, starting from tubes having a few mm outer diameter and a few If the spacers are designed to be detachable or with predetermined breaking points, which is possible without any problems by suitably controlling the laser beam during laser beam writing, and arranging these spacers in the same planes as the connecting areas and the connecting webs, this is a special feature achieved advantageous processing or production.
  • the block can easily be singulated into lines by loosening or breaking the spacers. Since the spacers lie in the same planes as the connecting regions and the connecting webs, any remnants of the spacers remaining on the tubes are automatically removed when the connecting regions and the connecting webs are removed.
  • the block is decomposed into lines by loosening or breaking the spacers, and the subsequent singulation of the lines creates individual tubes.
  • the coating preferably takes place on the outer wall, because this reduces the waviness resulting from the layer-building process, ie improves the surface quality.
  • Transmitter and / or receiver can also be connected via an optical fiber.
  • a polarization-preserving single-mode fiber is preferably used if a polarization evaluation is to take place.
  • the corresponding or the corresponding measuring chamber closure piece (s) is formed as a fiber coupler.
  • the coupling of transmitter and / or receiver via the optical fiber has the advantage that sterilization requirements are easier to fulfill.
  • the position of transmitter and receiver is more variable.
  • a bubble-free filling of the measuring chamber is necessary. In order to be able to tolerate any residual bubbles in the measuring chamber, it is advantageous for the measuring chamber window (s) to form the surface facing the measuring chamber interior at least convex.
  • the convex surfaces can optionally also be designed and used as optical surfaces for beam shaping. This achieves a better focusing of the light beam or can avoid disturbing marginal rays. Due to the diffusion separation of the substance from the matrix (tissue fluid), the sensor principle solves the existing in the prior art problem of low specificity, which is usually a purely physical measurement method afflicted.
  • the senor Due to the diffusion-related separation of the substance from the matrix, the sensor has a simple optical measuring setup and is thus very compact.
  • the wall of the middle section selects by its diffusion properties the substance from the matrix and enriches it in the measuring chamber by being separated from other matrix components.
  • the diffusion separation can be carried out by a size and / or a shape selection, ie the wall can only pass substances in a certain size range or a specific shape range of their molecules.
  • the optical measuring method is considerably simplified, which enables a compact, miniaturizable and cost-effective implementation.
  • it can be prevented by the diffusion separation that substances which also respond to the optical measuring method used, and possibly to a much greater degree than the substance to be detected, enter the measuring chamber.
  • the electromagnetic, optical measuring beam generated by the transmitter device radiates through the measuring medium.
  • About polarization states (un, partial, linear, elliptical or circular polarized) and / or wavelength distribution of the measuring beam it is possible to specify the type of measurement method (polarimetry or absorption or scattered light measurement) and thus interpret the sensor to one or more substances .
  • the measuring beam strikes the receiver device, which preferably consists of at least two independent detectors, which are preceded by a beam splitter. This makes an extensive measuring beam analysis possible. If the receiver is opposite the transmitter, only one pass through the measuring medium is required, resulting in a slim design.
  • the diffusion properties of the central portion provide the desired selectivity of the sensor, so that the optical measurement taking place in the measuring chamber achieves a high specific accuracy and a low detection limit for the substance, without the need for expensive optical structures. Also eliminated by the diffusion selection the need for a long measuring distance, whereby the structure can be kept compact.
  • the chemical reaction can be initiated by diffusing the substance into the liquid of the chamber. For example, after appropriate workup, the following can be detected: acetone body, bilirubin, cholesterol, iron, bile acid, hemoglobin, uric acid, carbon monoxide, residual nitrogen in the blood, etc.
  • the liquid measuring medium in the measuring chamber is therefore sometimes to be selected depending on the substance and / or the matrix. In particular, it may be chosen so that it contains the substance to be measured in a standard concentration.
  • the receiver signal then indicates deviations from the standard concentration.
  • the weakening of the radiation during passage through the measuring medium in question whereby a Weilendorfn- or polarization-selective evaluation can be done.
  • multiple beams can be evaluated at different wavelengths.
  • the transmitter device has a radiation source and an optical filter system or an imaging system or both.
  • the imaging system ensures optimum passage of the radiation through the measuring chamber and in particular adapts the optical radiation emitted by the radiation source to the cross section and the length of the measuring chamber. It may include, for example, a collimator optics.
  • the radiation source can be designed as a light-emitting diode, laser diode or light-emitting diode array.
  • the filter system is tuned to the evaluated optical effect, which may include, for example, broadband absorption, wavelength-selective absorption, polarization-dependent absorption or polarization rotation. It is therefore expedient that the filter system comprises a polarizing filter and / or an interference filter and / or an edge filter.
  • the measuring medium is, as already mentioned, preferably chosen to match the matrix.
  • a physiological saline solution or a glucose solution is suitable as the measurement medium.
  • the receiver-side filter system also has a polarizing filter and the evaluation circuit determines the polarization rotation of the radiation as it passes through the filled with the measuring medium measuring chamber and derives the concentration of the substance.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a measuring chamber of the sensor of Fig. 1,
  • Fig. 8 is a schematic sectional view through the wall of the measuring chamber of Fig.2 and
  • FIG. 1 a schematically shows a longitudinal section through a sensor 1, which implements the measuring principle according to DE 102007031284 A1.
  • DE 102007031284 A1 the measuring principle
  • the wall of the measuring chamber 2 allows a diffusive mass balance between the surrounding matrix and the measuring medium, bidirectional and material-selective.
  • the selection is chosen so that only the substance to be detected can diffuse through the wall of the tube 4, or at least one order of magnitude greater diffusion coefficient than substances of the matrix.
  • the wall allows substances with a size smaller than a maximum size in the interior of the measuring chamber 2, whereas substances which are larger, are not allowed to pass.
  • An example value for the maximum size is z. B. 30 kDalton.
  • the inner boundary surfaces of the windows 5 and 6 are at the level of the boundaries between the head portion 10 and the central portion 12 and the foot portion 1 1 and the central portion 12. This ensures that the measuring chamber interior 7 exclusively of boundary surfaces of the measuring chamber 5 and 6 and Central portion 12 is limited, the wall of which has the appropriate diffusion properties for the measuring effect.
  • a bearing sleeve 61 is pushed.
  • the intermediate space between the bearing shell 61 and the unit comprising the measuring chamber 2 and the transmitting device 17 is filled up with a storage liquid 62. This ensures that the measuring chamber 2, whose measuring chamber interior 7 is filled with measuring liquid, does not lose measuring liquid by diffusion, which would lead to undesirable bubble formation.
  • FIG. 4 shows that a plurality of tubes 4 in the form of a tube stack 31 are manufactured one above the other.
  • Several tube stacks 31 are, as shown in FIGS. 5 and 6, combined into rows 32.
  • Each row 32 consists of a series of juxtaposed tube stacks 31.
  • Several adjacent lines 32 then form a block 33.
  • the receiver device 24 for example the detectors 26 and 27, are connected to an electronic unit 34, which effects the corresponding signal readout.
  • the cable channel 56 is surrounded by wall, which is diffusion-tight, that is, whose diffusion properties substantially equal to that of the head portion and the Fu ßabiteses. This ensures that the conduit running in the cable duct 56 is exposed neither to the body fluid 40 nor to the measuring medium in the measuring chamber interior 7. The requirement for the insulation of the line are thus drastically reduced.
  • the head-end measuring chamber closure does not have to be made as a window, but may also be a light-redirecting element, e.g. in mirror element, if the radiation is coupled in at the foot and runs at least twice through the measuring chamber 2.

Abstract

The invention relates to a measuring chamber (2), which is designed as an elongated tube (4) for inserting into a mammalian body, for an optically operating sensor (1) in order to determine a concentration of a substance contained in tissue fluid (40). The tube (4) has a head portion (10), a central portion (12), and a base portion (11) adjoining one another. The central portion differs from the other portions with respect to a material-related diffusion permeability. The measuring chamber has a first measuring chamber closing piece which is inserted into the tube at the base portion and which comprises a measuring chamber window (5), and the measuring chamber also has a second measuring chamber closing piece which is inserted into the tube at the head portion and which comprises a measuring chamber window (6) or a mirror. The closing pieces extend at least to a boundary (14, 15) between the base or head portion and the central portion of the tube and are secured to the inner wall of the base or head portion in a liquid-tight manner such that the pieces together with the wall of the central portion delimit a measuring chamber volume (7) for receiving a liquid measurement medium. The securing of the closing pieces does not extend to the boundary between the base or head portion and the central portion.

Description

Messkammer für einen optisch arbeitenden Sensor,  Measuring chamber for an optical sensor,
Herstellverfahren für die Messkammer  Manufacturing process for the measuring chamber
sowie optisch arbeitender Sensor Die Erfindung bezieht sich auf eine Messkammer für einen optisch arbeitenden Sensor zum Bestimmen einer Konzentration eines Stoffes, der in Gewebeflüssigkeit eines Säugers enthalten ist, wobei die Messkammer als längliches Röhrchen zum Einsetzen in den Körper des Säugers ausgebildet ist. Die Erfindung bezieht sich weiter auf einen optisch arbeitenden Sensor zum Bestimmen einer Konzentration eines Stoffes, der in Gewebeflüssigkeit eines Säugers enthalten ist, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen der genannten Messkammer.  The invention relates to a measuring chamber for an optically operating sensor for determining a concentration of a substance contained in tissue fluid of a mammal, wherein the measuring chamber is formed as an elongated tube for insertion into the body of the mammal. The invention further relates to an optically operating sensor for determining a concentration of a substance contained in tissue fluid of a mammal and to a method for producing said measuring chamber.
Die Messung von Stoffkonzentrationen ist eine häufig zu findende technische Aufgabe. Sie begegnet dann besonderen Schwierigkeiten, wenn der zu messende Stoff in einem Gemisch anderer Stoffe vorliegt. Eine solche Matrix führt dazu, dass für eine gute Konzentrationsmessung nicht nur eine möglichst hohe Empfindlichkeit, sondern auch eine möglichst hohe Selektivität des Messverfahrens benötigt wird. Oftmals kommt man deshalb mit einer einzigen Messung nicht aus oder muß sehr aufwendige Selektionsmechanismen, wie beispielsweise Gaschromatographie etc. einsetzen. Dabei steigt die Schwierigkeit der Messaufgabe mit der Komplexität der Matrix. The measurement of substance concentrations is a frequently encountered technical task. It then encounters particular difficulties when the substance to be measured is present in a mixture of other substances. Such a matrix means that not only the highest possible sensitivity, but also the highest possible selectivity of the measuring method is needed for a good concentration measurement. Often therefore one does not get by with a single measurement or must use very expensive selection mechanisms, such as gas chromatography, etc. The difficulty of the measuring task increases with the complexity of the matrix.
Sehr komplexe Stoffgemische findet man naturgemäß in der Biologie. Die Messung einer Stoffkonzentration in einer biologischen Matrix ist deshalb eine der aufwendigsten Aufgaben. Naturally, very complex mixtures are found in biology. The measurement of a substance concentration in a biological matrix is therefore one of the most complex tasks.
Grundsätzlich läuft der Messaufwand den Möglichkeiten zur Miniaturisierung eines Messsystems zuwider. Miniaturisierte Stoffsensoren sind jedoch besonders für biologische Anwendungen von hohem Interesse. Bekanntermaßen ist es lebensnotwendig, dass beim Menschen einige Stoffe, wie z. B. Glukose, Kochsalz, Harnsäure, Aminosäuren etc., in einer geregelten Konzentration vorliegen. Im Falle einer Erkrankung kann es jedoch zu einer Entgleisung des biologischen Regelkreises kommen, so dass die Stoffkonzentration eines oder auch mehrerer lebensnotwendiger Stoffe au ßerhalb des physiologisch unbedenklichen Bereiches liegt. Um solch einer Entgleisung durch therapeutische Maßnahmen entgegenzuwirken, mu ß der Wert der aktuellen Konzentration des (der) entsprechenden Stoffes (Stoffe) dem behandelnden Arzt bekannt sein ; die Konzentration mu ß also gemessen werden, und das mitunter kontinuierlich. Einmal messende Teststreifen sind dafür dann unzureichend. Basically, the measurement effort runs counter to the possibilities for miniaturization of a measuring system. However, miniaturized material sensors are of particular interest for biological applications. As is known, it is vital that in humans some substances, such as. As glucose, saline, uric acid, amino acids, etc., in a controlled concentration. In case of illness, however, it can lead to a Derailment of the biological control loop come, so that the substance concentration of one or more vital substances au outside the physiologically harmless range. To counter such a derailment by therapeutic measures, the value of the current concentration of the corresponding substance (s) must be known to the attending physician; The concentration must therefore be measured, and sometimes continuously. Once measuring test strips are then insufficient.
So nimmt beispielsweise beim Diabetes mellitus, hervorgerufen durch eine gestörte Regulation der Verstoffwechslung der Glukose im Körper, der Glukosespiegel zu hohe (Überzuckerung) oder zu niedrige (Unterzuckerung) Werte an. Dies führt längerfristig zu irreversiblem Absterben von Nervenzellen und ruft eine Reihe krankhafter Veränderungen vor allem an den Blutgefäßen hervor. Folgeerkrankungen, wie Erblindung, Verlust der Nierenfunktion, Herzinfarkt, Bluthochdruck sowie ein Absterben von Gliedmaßen können die Folge sein. Die Diabetes- Therapie erfordert deshalb, dass der Glukosespiegel möglichst präzise und anhaltend auf Werte in einem medizinisch akzeptablen Bereich eingestellt wird, z. B. durch Gabe von Insulin oder Traubenzucker. Zeitpunkt und Menge des zu injizierenden Insulins, oder die Notwendigkeit, Nahrung zu sich zu nehmen, sind dabei von der aktuellen Konzentration der Glukose, wie auch von dem Konzentrationsverlauf während des Tages abhängig. Die Glukosekonzentration ist somit ein Beispiel für eine Stoffkonzentration in einer komplexen Matrix, die man möglichst kontinuierlich, ohne zeitliche Unterbrechung sowie ohne aufwendig wiederkehrende Anpassungsmaßnahmen kontrollieren möchte. Ausnahmslos alle zur Zeit durchgeführten Therapien widmen sich der Beeinflussung des Blutglukosespiegels, weshalb die meisten Glukosekonzentrationsmesseinrichtungen auch den Glukosegehalt im Blut bestimmen. Es ist jedoch auch bekannt, die interstitielle Flüssigkeit zu verwenden, da deren Glukosegehalt dem des Blutes mit nur geringer zeitlicher Verzögerung proportional folgt. For example, in diabetes mellitus, caused by impaired regulation of the metabolism of glucose in the body, the glucose level assumes too high (hypoglycaemia) or too low (low blood glucose) levels. This leads in the long term to irreversible death of nerve cells and causes a number of pathological changes, especially on the blood vessels. Consequences such as blindness, loss of kidney function, myocardial infarction, high blood pressure and a death of limbs can be the result. Diabetes therapy therefore requires that the glucose level be adjusted as accurately and consistently as possible to values in a medically acceptable range, e.g. B. by administration of insulin or glucose. The time and amount of insulin to be injected, or the need to eat, depends on the current concentration of glucose as well as on the course of the concentration during the day. The glucose concentration is thus an example of a substance concentration in a complex matrix, which one wishes to control as continuously as possible, without any time interruption and without elaborately recurring adaptation measures. Without exception, all current therapies are dedicated to influencing blood glucose levels, which is why most glucose concentration measuring devices also determine the level of glucose in the blood. However, it is also known to use the interstitial fluid, since its glucose content proportionally follows that of the blood with only a slight delay.
So wird beispielsweise in der DE 1991 1265 C2 eine Vorrichtung zur Messung der Glukosekonzentration proteinhaltiger wäßriger Lösungen, insbesondere in interstitiellen Gewebeflüssigkeiten beschrieben, bei der ein Dialysat gleichzeitig polarimetrisch und spektrometrisch analysiert wird. Jedoch ist bei dieser Vorrichtung der technische Aufwand durch den parallelen Einsatz von zwei Messmethoden enorm groß. Die beschriebene Vorrichtung läßt auch eine große Baugröße erwarten. Des weiteren wird eine aus Kunststoff bestehende Dialysemembran für die Durchführung einer Stofftrennung genannt, jedoch wird deren technisch sehr aufwendige Ankopplung an das optische Messsystem nicht näher offenbart. Thus, for example, DE 1991 1265 C2 describes a device for measuring the glucose concentration of protein-containing aqueous solutions, in particular in interstitial tissue fluids, in which a dialysate is simultaneously analyzed polarimetrically and spectrometrically. However, in this device, the technical complexity by the parallel use of two measurement methods is enormously large. The device described can also expect a large size. Furthermore, a dialysis membrane made of plastic for carrying out a substance separation is mentioned, but its technically very complicated coupling to the optical measuring system is not disclosed in detail.
Einen ähnlichen Ansatz offenbart die DE 3736092 A1 . Möchte man die Stoffkonzentration in einem biologischen Gewebe erfassen, stellt das Gewebe bzw. die Zwischengewebeflüssigkeit eine Matrix dar. Hierzu wird ein Sensor benötigt, der in das Gewebe eingebracht werden kann, da dann eine kontinuierliche Überwachung der Stoffkonzentration möglich ist. Ein solcher Sensor ist aus der DE 102007031284 A1 bekannt. Der dort beschriebene Aufbau realisiert Messkammer, Sender und Empfänger als kompakte Einheit, die in den Körper eines Säugers eingesetzt werden kann. A similar approach is disclosed in DE 3736092 A1. If it is desired to detect the substance concentration in a biological tissue, the tissue or the intermediate tissue fluid represents a matrix. For this purpose, a sensor is required, which can be introduced into the tissue, since then a continuous monitoring of the substance concentration is possible. Such a sensor is known from DE 102007031284 A1. The design described therein realizes the measuring chamber, transmitter and receiver as a compact unit that can be inserted into the body of a mammal.
Aus Anwendungsgründen möchte man einen Sensor, wie er in der DE 102007031284 A1 bekannt ist, als Einstechelement ausbilden, das durch die Haut in den Körper des Säugers eingestochen wird. Die Fig. 8 und 9 der genannten Schrift zeigen eine hierzu geeignete Ausführungsform, bei der der Sensor in Art einer Nadel ausgeführt ist, die elastisch in einer Kappe gehalten wird, welche an der Haut befestigt wird, nachdem der Sensor eingestochen wurde. Damit erreicht man den Vorteil, dass Teile des Sensors sich weiterhin außerhalb des Körpers befinden können, beispielsweise eine auswertende Elektronik etc. Da im Sensorkonzept gemäß DE 102007031284 A1 die Messkammerwandung für das Messmedium oder zumindest einen Teil des Messmediums diffusionsdurchlässig ist, ist es jedoch als problematisch, wenn die Messkammer nicht vollständig in den Körper eingestochen wird. Dann entstehen Blasen in der Messkammer. Dies ist in der Bauweise der DE 102007031284 A1 nur bei senkrechtem Einstich in den Körper ausgeschlossen. For reasons of application, it would be desirable to form a sensor, as known from DE 102007031284 A1, as a puncturing element which is inserted through the skin into the body of the mammal. Figures 8 and 9 of the cited document show an embodiment suitable for this, in which the sensor is designed in the manner of a needle, which is held elastically in a cap which is fastened to the skin after the sensor has been inserted. This achieves the advantage that parts of the sensor can still be located outside the body, for example an evaluating electronics etc. Since, in the sensor concept according to DE 102007031284 A1, the measuring chamber wall is permeable to diffusion for the measuring medium or at least part of the measuring medium, then it is problematic if the measuring chamber is not fully inserted into the body. Then bubbles are created in the measuring chamber. This is excluded in the construction of DE 102007031284 A1 only with vertical puncture in the body.
Um bei einem schrägen Einstich zu gewährleisten, dass die gesamte Messkammer in einen Bereich des Körpers kommt, in dem Gewebeflüssigkeit vorliegt, könnte man daran denken, zwischen der Messkammer und der nachgeordneten optischen Sensorik eine Verlängerung durch ein Glaselement vorzusehen. Dieses stellt einen entsprechenden ungestörten Lichtweg zur Messkammer bereit. Eine solche Verlängerung verursacht jedoch zusätzlichen Bauaufwand, da es sich um ein lichtführendes Bauteil handelt. Zugleich ist die Verlängerung mechanisch belastet, da sie bei Bewegungen des Körpers die im Körper liegende Messkammer mit den außerhalb des Körpers liegenden optischen Bauteilen, beispielsweise Sende- oder Empfängerelektronik etc. auch mechanisch verbindet. Zudem muß sichergestellt werden, dass durch die Verlängerung keine Störstrahlung eingekoppelt wird. All diese Anforderungen bedingen eine nur aufwendig zu realisierende Bauweise. In order to ensure, in an oblique puncture, that the entire measuring chamber comes into a region of the body in which tissue fluid is present, one might think of providing an extension through a glass element between the measuring chamber and the downstream optical sensor system. This provides a corresponding undisturbed light path to the measuring chamber. However, such an extension causes additional construction costs, since it is a light-conducting component. At the same time, the extension is mechanically stressed, since it also mechanically connects the measuring chamber in the body with the optical components lying outside the body, for example transmitter or receiver electronics, etc. during movements of the body. In addition, it must be ensured that no interference is coupled in by the extension. All these requirements require a complicated to be realized construction.
Ein weiteres Problem des Sensors der DE 102007031284 A1 liegt darin, dass die Wandung der Messkammer eine bestimmte Porengröße haben muß, um die gewünschten Diffusionseigenschaften zu erreichen. Bei der in DE 102007031284 A1 verwendeten Aluminiumoxidkeramik ist die Porengröße um etwa drei Größenordnungen zu groß. Dort wird deshalb das Strangmaterial, aus dem die Messkammer gefertigt wird, mit bestimmten Beschichtungsprozessen beschichtet, um die Porengröße zu reduzieren. Dies führt bei der Produktion zu erheblichem Ausfall, insbesondere sind größere Bereiche der Enden eines Strangmaterials nicht homogen genug beschichtet, um daraus Messkammern fertigen zu können. Another problem of the sensor of DE 102007031284 A1 is that the wall of the measuring chamber must have a certain pore size in order to achieve the desired diffusion properties. In the case of the aluminum oxide ceramic used in DE 102007031284 A1, the pore size is too large by about three orders of magnitude. There, therefore, the strand material from which the measuring chamber is made, with certain Coating processes coated to reduce the pore size. This leads to considerable failure in production, in particular larger areas of the ends of a strand material are not homogeneously coated enough to be able to produce measurement chambers from them.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Messkammer für das Sensorprinzip der DE 102007031284 A1 dahingehend weiterzubilden, dass aufwandsgering die gesamte Messkammer beim Einstechen gesichert in einen Bereich gelangen kann, in dem die zu erfassende Gewebsflüssigkeit vorliegt. Dabei sollte die mechanische Stabilität der Messkammer erhöht werden. Zudem wird eine einfachere Fertigung angestrebt. The invention is therefore based on the object of further developing the measuring chamber for the sensor principle of DE 102007031284 A1 in such a way that the entire measuring chamber secured to the recess during insertion can reach a region in which the tissue fluid to be detected is present. The mechanical stability of the measuring chamber should be increased. In addition, a simpler production is sought.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Messkammer für einen optisch arbeitenden Sensor zum Bestimmen einer Konzentration eines Stoffes, der in Gewebeflüssigkeit eines Säugers enthalten ist, wobei die Messkammer zum Einsetzen in den Körper des Säugers ausgebildet ist, die Messkammer als längliches Röhrchen mit einer ersten und einer zweiten Stirnseite ausgebildet ist, wobei das Röhrchen anschließend an die erste Stirnseite einen Kopfabschnitt, einen daran angrenzenden Mittelabschnitt und wiederum daran angrenzend einen Fußabschnitt aufweist, der sich bis zur zweiten Stirnseite erstreckt, wobei der Mittelabschnitt sich vom Kopfabschnitt und vom Fußabschnitt hinsichtlich einer materialbedingten Diffusionsdurchlässigkeit unterscheidet, die Messkammer ein erstes Messkammerverschlussstück aufweist, das ein Messkammerfenster aufweist, am Fußabschnitt in das Röhrchen eingesetzt ist, und so dick ist, dass es sich mindestens bis zu einer Grenze zwischen Fußabschnitt und Mittelabschnitt des Röhrchen erstreckt, und an der Innenwand des Fußabschnittes flüssigkeitsdicht befestigt ist, wobei die Befestigung sich nicht bis zur Grenze zwischen Fußabschnitt und Mittelabschnitt erstreckt, und die Messkammer ein zweites Messkammerverschlussstück aufweist, das als Messkammerfenster oder als Spiegel aufweist ist, am Kopfabschnitt in das Röhrchen eingesetzt ist, und so dick ist, dass es sich mindestens bis zu einer Grenze zwischen Kopfabschnitt und Mittelabschnitt des Röhrchen erstreckt, und an der Innenwand des Kopfabschnittes flüssigkeitsdicht befestigt ist, wobei die Befestigung sich nicht bis zur Grenze zwischen Kopfabschnitt und Mittelabschnitt erstreckt, wobei die Messkammerverschlussstücke das Röhrchen flüssigkeitsdicht verschließen, so dass ein Messvolumen zur Aufnahme eines flüssigen Messmediums ausschließlich von den Messkammerverschlussstücken und Wandung des Mittelabschnittes begrenzt ist. Die Aufgabe wird weiter gelöst mit einem optisch arbeitenden Sensor zum Bestimmen einer Konzentration eines Stoffes, der in Gewebeflüssigkeit eines Säugers enthalten ist, wobei der Sensor eine Messkammer der genannten Art aufweist und eine Empfangseinrichtung zur Aufnahme der optischen Strahlung durch das erste Messkammerverschlussstück nach deren Durchgang durch das Messkammervolumen aufweist, wobei die Empfangseinrichtung am Fußabschnitt befestigt ist. This object is achieved according to the invention with a measuring chamber for an optically operating sensor for determining a concentration of a substance contained in tissue fluid of a mammal, wherein the measuring chamber is designed for insertion into the body of the mammal, the measuring chamber as an elongated tube with a first and a second end face is formed, wherein the tube subsequent to the first end side has a head portion, an adjoining central portion and in turn adjacent thereto a foot portion which extends to the second end side, wherein the central portion of the head portion and the foot portion with respect to a material-related diffusion permeability The measuring chamber has a first measuring chamber closing piece, which has a measuring chamber window, is inserted into the tube at the foot portion, and is so thick that it extends at least to a boundary between the foot portions tt and central portion of the tube, and is attached liquid-tightly to the inner wall of the foot portion, wherein the attachment does not extend to the boundary between the foot portion and central portion, and the measuring chamber has a second Meßkammerverschlussstück, which is as Messkammerfenster or as a mirror, at the head portion is inserted into the tube, and is so thick that it extends at least to a boundary between the head portion and central portion of the tube, and is attached liquid-tight to the inner wall of the head portion, wherein the attachment does not extend to the boundary between the head portion and central portion , wherein the Meßkammerverschlussstücke liquid-tightly close the tube, so that a measuring volume for receiving a liquid medium is limited exclusively by the Meßkammerverschlussstücken and wall of the central portion. The object is further achieved with an optically operating sensor for determining a concentration of a substance that is contained in tissue fluid of a mammal, wherein the sensor has a measuring chamber of the type mentioned and a receiving device for receiving the optical radiation through the first Meßkammerverschlussstück Passage through the measuring chamber volume, wherein the receiving device is attached to the foot section.
Die Aufgabe wird weiter gelöst mit einem Herstellverfahren für die genannte Messkammer, wobei ein Prozeß verwendet wird, der mittels Laserstrahlschreiben eine pulvrige oder körnige Ausgangssubstanz schichtweise verfestigt und so die Messkammer schichtweise aufbaut und die Messkammer als längliches Röhrchen hergestellt wird, wobei die Schichten längs des Röhrchens aufeinanderfolgen und das Röhrchen vorzugsweise steht. Die Erfindung verwendet eine Messkammer, die mehrere Abschnitte hat. Der Mittelabschnitt ist für die Diffusion geeignet ausgebildet. Er erlaubt den Durchtritt der zu messenden Substanz aus der Gewebeflüssigkeit in das Messmedium, welches sich in der Messkammer befindet. Der Mittelabschnitt ist durch den Fußabschnitt und den Kopfabschnitt begrenzt, die sich in ihren Diffusionseigenschaften unterscheiden, in der Regel nicht diffusionsdurchlässig ausgestaltet sind. Beim erfindungsgemäßen Herstellverfahren kann dieser Unterschied sehr einfach dadurch erzeugt werden, dass die Laserparameter beim Verfestigen der Ausgangssubstanz für den Fuß- und den Kopfabschnitt anders gewählt werden als für den Mittelabschnitt, so dass nur der Mittelabschnitt beim Herstellverfahren eine Porosität bekommt, die die Diffusion des zu messenden Stoffes erlaubt. The object is further achieved with a manufacturing method for said measuring chamber, wherein a process is used, which solidifies a powdery or granular starting material by layers and thus builds up the measuring chamber in layers and the measuring chamber is made as an elongated tube, the layers along the tube successive and the tube is preferably. The invention uses a measuring chamber which has several sections. The middle section is designed to be suitable for diffusion. It allows the passage of the substance to be measured from the tissue fluid into the measuring medium, which is located in the measuring chamber. The middle section is delimited by the foot section and the head section, which differ in their diffusion properties, are generally not designed to be diffusion-permeable. In the manufacturing process according to the invention, this difference can be generated very simply by selecting the laser parameters when consolidating the starting substance for the foot and head sections to be different than for the middle section, so that only the middle section in the manufacturing process acquires porosity which increases the diffusion of the allowed to measure.
Wenn im Herstellverfahren die Röhrchen stehend gefertigt werden, ist das Umschalten der Laserparameter sehr einfach. Für die Schichten, welche den Fußabschnitt oder den Mittelabschnitt bilden, werden Laserparameter eingestellt, die im wesentlichen keine Diffusion durch das verfestigte Material erlauben. In den Schichten des Mittelabschnittes wird hingegen mit Laserparametern gearbeitet, die gegenüber Kopfabschnitt und Fußabschnitt eine sehr viel höhere Diffusion, weil Porigkeit und Porengröße, zur Folge haben. Man muß dann beim Herstellverfahren also lediglich zwischen dem Abarbeiten zweier Schichtpaare, nämlich an der Grenze zwischen Kopfabschnitt und Mittelabschnitt und an der Grenze zwischen Mittelabschnitt und Fußabschnitt die Laserparameter so ändern, dass die gewünschten Diffusionseigenschaften, d.h. Struktureigenschaften des verfestigten Materials erreicht werden. If the tubes are made upright in the manufacturing process, the switching of the laser parameters is very easy. For the layers forming the root section or the central section, laser parameters are set which allow substantially no diffusion through the solidified material. In the layers of the middle section, on the other hand, laser parameters are used which, compared to the head section and foot section, result in much higher diffusion because of porosity and pore size. In the manufacturing process, therefore, it is only necessary to change the laser parameters between the processing of two pairs of layers, namely at the boundary between the head section and middle section and at the boundary between the middle section and foot section, in such a way that the desired diffusion properties, i. Structural properties of the solidified material can be achieved.
In der hier vorliegenden Beschreibung wird als Kopf des Sensors und damit auch als Kopfabschnitt der Messkammer derjenige Teil verstanden, der zuerst in die Haut eingestochen wird. Der gegenüberliegende Teil des Sensors bzw. der Messkammer ist dann dementsprechend der Fuß bzw. der Fußabschnitt. In the present description, the head of the sensor and thus also the head section of the measuring chamber is understood as that part which is first pierced into the skin. The opposite part of the sensor or the measuring chamber is then accordingly the foot or the foot section.
Der in seinen Diffusionseigenschaften sich vom Mittelabschnitt unterscheidende Fußabschnitt hat den Vorteil, dass er die oben diskutierte Verlängerung auf einfache Weise ersetzt. Es ist damit sichergestellt, dass der diffusionsdurchlässige Teil der Messkammerwandung - also der Mittelabschnitt - sich nach dem Einstechen des Sensors zuverlässig unter der Haut befindet. Zugleich sind Festigkeitsprobleme vermieden. Ein Ausdiffundieren von Messflüssigkeit und eine unerwünschte Blasenbildung ist auch bei schrägen Einstichsituationen vermieden und der in DE 102007031284 A1 erforderliche senkrechte Einstich ist nicht mehr zwingend. Dies ist für die Anwendung des Sensors sehr vorteilhaft, da schräge Einstiche in der Regel für einen Patienten weit weniger schmerzhaft bei Körperbewegungen sind. Auch ist die Gefahr, unerwünschte Blutgefäße etc. bei der Anwendung des Sensors zu verletzen, deutlich gemindert. Der vorgesehene Kopf- und Fußabschnitt erreicht jedoch noch einen weiteren überraschenden Vorteil aus folgendem Grund: bei den Sensoren der genannten Art wird bislang ein Röhrchen durch Fenster verschlossen, um das abgeschlossene Volumen für das Messmedium zu schaffen. Es zeigt sich nun, dass die hierfür übliche Verklebung nahe der Stirnseite die Diffusionseigenschaften des Röhrchens nachteilig verändert. Die Diffusion in die Messkammer ist dadurch beeinflußt. Die sich in ihren Diffusionseigenschaften unterscheidenden Fuß- und Kopfabschnitte erlauben es nun, die Messkammerabschlussstücke in die Messkammer hineinzuschieben, so dass sie präzise an der Grenze zwischen Kopf- bzw. Fußabschnitt und Mittelabschnitt liegen. Somit ist sichergestellt, dass die Messkammer ausschließlich von den Messkammerabschlussstücken und der Wandung im Mittelabschnitt des Röhrchens begrenzt wird, in dem die gewünschten Diffusionseigenschaften durchgängig vorliegen. Gleichzeitig ist es dennoch möglich, die Messkammerabschlussstücke an der Innenwand des Röhrchens zu verkleben. Anstelle einer Verklebung kann natürlich auch eine andere Befestigung erfolgen, die einen flüssigkeitsdichten Anschluss der Messkammerabschlussstücke an der Innenwand des Röhrchens bewirkt. Beispielsweise sind kegelförmige Dichtungsstrukturen oder für einen Presssitz ausgebildete Dichtringe etc. an der Innenwand möglich, in die die Messkammerabschlussstücke dichtend eingesetzt werden. Auch ist ein Ansprengen möglich. Soweit nachfolgend eine Verklebung an der Innenwand beschrieben wird, sei dieser Begriff stellvertretend für eine allgemeine Befestigung, welche bezüglich der Messflüssigkeit dicht ist, zu verstehen. Damit erreicht man den überraschenden Vorteil, dass die Stirnflächen des Röhrchens für die Befestigung von Elektronik etc. vollständig zur Verfügung stehen, ohne dass man bei dieser Befestigung auf die Diffusionseigenschaften des Röhrchens Rücksicht nehmen müßte. The foot section differing in its diffusion properties from the central section has the advantage that it easily replaces the extension discussed above. It is thus ensuring that the diffusion-permeable part of the measuring chamber wall - ie the middle section - is reliably under the skin after the penetration of the sensor. At the same time, strength problems are avoided. An outdiffusion of measuring liquid and an undesirable blistering is avoided even in oblique puncture situations and the vertical recess required in DE 102007031284 A1 is no longer mandatory. This is very advantageous for the application of the sensor, as oblique punctures are usually far less painful for body movements for a patient. Also, the risk of injuring unwanted blood vessels, etc. in the application of the sensor, significantly reduced. However, the intended head and foot section achieves yet another surprising advantage for the following reason: in the case of the sensors of the type mentioned, a tube has hitherto been closed by windows in order to create the closed volume for the measuring medium. It now appears that the customary bonding near the front side adversely changes the diffusion properties of the tube. The diffusion into the measuring chamber is influenced by this. The foot and head sections differing in their diffusion properties now allow the measuring chamber end pieces to be pushed into the measuring chamber so that they lie precisely at the boundary between the head or foot section and the middle section. This ensures that the measuring chamber is bounded exclusively by the measuring chamber end pieces and the wall in the middle section of the tube, in which the desired diffusion properties are continuous. At the same time it is still possible to glue the Meßkammerabschlussstücke on the inner wall of the tube. Instead of a bond, of course, another attachment can be made, which causes a liquid-tight connection of the Meßkammerabschlussstücke on the inner wall of the tube. For example, cone-shaped sealing structures or sealing rings, etc. designed for a press fit are possible on the inner wall into which the measuring chamber end caps are sealingly inserted. Also, a wringing is possible. As far as an adhesion to the inner wall is described below, this term is to be understood as representative of a general fastening, which is dense with respect to the measuring liquid. This achieves the surprising advantage that the end faces of the tube for the attachment of electronics, etc. are completely available, without having to take into account in this attachment to the diffusion properties of the tube.
Der definierte Übergang zwischen Fuß- bzw. Kopfabschnitt und Mittelabschnitt gewährleistet die homogenen Diffusionseigenschaften der Messkammer, da eine Befestigung der Messkammerabschlussstücke ausschließlich in Bereichen stattfindet, in denen keine für die Messung relevante Diffusion stattfindet. Gleichzeitig ist eine klare Grenze zwischen diesen Abschnitten (Mittelabschnitt und Fuß- bzw. Kopfabschnitt) realisiert, was ein exaktes Positionieren der Messkammerabschlussstücke idealer Weise mit ihren Grenzflächen genau auf Höhe der Grenzen, ermöglicht. Das Volumen der wirksamen Messkammer kann damit bei gegebener Länge des Röhrchens maximal ausgeschöpft werden, da keine Sicherheitsmargen für klebstoffbedingte Änderung einer diffusionsgeeigneten Messkammerwandung vorgesehen werden müssen. Die Fu ß- und Kopfabschnitte sind für die Befestigung der Messkammerabschlussstücke für alle oben genannten Befestigungsmethoden vorteilhaft. Im Falle einer Verklebung ist gesichert, dass keine dem Grunde nach ungewisse Beeinflussung der Diffusionseigenschaften der Messkammerwand erfolgt. Eine Verklebung würde ansonsten die Materialbedingten Diffusionseigenschaften stören. Im Falle einer andersartig abdichtenden Befestigung, beispielsweise durch entsprechende Dichtstrukturen, gewährleisten die Fu ß- und Kopf abschnitte, dass die Wandung der Messkammer in diffusionsrelevanten Bereichen nicht durch Abweichungen der Geometrie, beispielsweise der Wanddicke, zu inhomogenen Diffusionseigenschaften führt. Die Fu ß- und Kopfabschnitte gewährleisten somit, dass die Diffusion ausschließlich im Mittelabschnitt stattfindet, indem die gewünschten Diffusionseigenschaften sowohl was Materialzusammensetzung als auch was Wandstärke angeht, präzise eingehalten sind. The defined transition between foot or head section and central section ensures the homogeneous diffusion properties of the measuring chamber, since an attachment of the Meßkammerabschlussstücke takes place only in areas where no relevant for the measurement diffusion takes place. At the same time, a clear boundary between these sections (middle section and foot or head section) is realized, which is a precise one Positioning the Meßkammerabschlussstücke ideally with their interfaces exactly at the limits allowed. The volume of the effective measuring chamber can thus be maximally exploited for a given length of the tube, since no safety margins for adhesive-related change of a diffusion-suitable measuring chamber wall must be provided. The foot and head sections are advantageous for fixing the measuring chamber end pieces for all the above-mentioned fastening methods. In the case of bonding, it is ensured that there is no fundamentally uncertain influencing of the diffusion properties of the measuring chamber wall. Bonding would otherwise interfere with the material diffusion properties. In the case of a different sealing sealing, for example, by appropriate sealing structures, ensure the Fu ß- and head sections that the wall of the measuring chamber in diffusion-relevant areas not by deviations in geometry, such as the wall thickness leads to inhomogeneous diffusion properties. The foot and head sections thus ensure that the diffusion takes place exclusively in the middle section, in that the desired diffusion properties, both as regards material composition and wall thickness, are precisely met.
Messkammerfenster, die für den Durchtritt der optischen Strahlung vorgesehen sind, müssen dafür sorgen, dass die Strahlung in einem definierten Bereich durch das Röhrchen fällt. Im Stand der Technik hat man dazu Streulichtblenden auf die Messkammerfenster aufgedampft, welche den Strahlquerschnitt, in dem die Strahlung in die Messkammer eintreten bzw. austreten kann, festlegen. Die Fertigung solcher Blenden an den Messkammerfenstern, die üblicherweise eine Weite von wenigen Zehntelmillimetern haben, ist aufwendig, da auf exakte Lage der Blendenstrukturen auf den sehr kleinen Messkammerfenstern geachtet werden mu ß. Measuring chamber windows, which are provided for the passage of the optical radiation, must ensure that the radiation falls through the tube within a defined range. In the prior art, scattered light diaphragms have been evaporated onto the measuring chamber windows, which define the beam cross section in which the radiation can enter or exit the measuring chamber. The production of such diaphragms on the measuring chamber windows, which usually have a width of a few tenths of a millimeter, is complicated, since it must be paid attention to the exact position of the diaphragm structures on the very small measuring chamber windows.
Solche Blenden können nun überraschend einfach dadurch ersetzt werden, dass an der Grenze zwischen Mittelabschnitt und Fu ß- und/oder Kopfabschnitt ein Anschlag vorgesehen ist, der zum einen das Einschieben des entsprechenden Messkammerverschlussstückes in das Röhrchen begrenzt und zum anderen als Blende für die optische Strahlung ausgebildet ist. Der Anschlag weist eine entsprechende Blendenöffnung auf, beispielsweise indem er ringförmig an der Röhrcheninnenwand ausgebildet ist. Diese Doppelfunktion des Anschlags erleichtert nicht nur die Montage der Messkammerverschlussstücke in der richtigen Lage, d.h. exakt an den Grenzen des Mittelabschnittes, sondern vereinfacht darüber hinaus die Fertigung der Messkammerverschlussstücke drastisch. Such diaphragms can now be surprisingly simply replaced by the fact that at the border between the middle section and Fu ß- and / or head portion a stop is provided, which limits the insertion of the corresponding Meßkammerverschlussstückes in the tube and the other as a diaphragm for the optical radiation is trained. The stop has a corresponding aperture, for example, by being annularly formed on the tube inner wall. This dual function of the stop not only facilitates the assembly of the metering chamber closures in the correct position, i. exactly at the boundaries of the middle section, but also simplifies the manufacture of Meßkammerverschlussstücke drastically.
Unter Diffusionsgesichtspunkten ist es zu bevorzugen , dass der Mittelabschnitt möglichst einen kreisförmigen Innenquerschnitt hat. Kreisförmige Messkammerverschlussstücke sind hingegen schwieriger zu fertigen, insbesondere wenn man an Abmessungen im Millimeterbereich denkt. Hier sind rechteckige oder quadratische Formen sehr viel einfacher herzustellen und zu verarbeiten. Es ist deshalb in einer Weiterbildung bevorzugt, dass der Mittelabschnitt des Röhrchens einen kreisförmigen Innenquerschnitt hat und zum Fußabschnitt und/oder Kopfabschnitt in einen rechteckigen oder quadratischen Innenquerschnitt übergeht. Der Fuß- bzw. Kopfabschnitt hat dann in dem Bereich, in dem das entsprechende Messkammerverschlussstück eingesetzt ist, einen rechteckigen oder quadratischen Innenquerschnitt. Das entsprechende Messkammerverschlussstück ist folglich quaderförmig bzw. würfelförmig. Wie bereits erwähnt kann aufgrund des Fußabschnittes das erste Messkammerverschlussstück so gefertigt werden, dass es nicht über die erste Stirnseite vorsteht. Dadurch ist die erste Stirnseite zur Befestigung einer optischen Sende- oder Empfangseinrichtung verfügbar. Sie kann beispielsweise direkt angeklebt werden. Die Messkammer eignet sich für einen reinen transmissiven Betrieb, in dem am Kopf der Messkammer optische Strahlung eingestrahlt und am Fuß der Messkammer detektiert wird, genauso wie für eine reflektiv arbeitende Bauweise, bei der die optische Strahlung am Fuß eingestrahlt wird, am Kopf reflektiert wird und dann wieder am Fuß detektiert wird. Bei einer transmissiven Betriebsweise ist am Kopf des Sensors, d.h. anschließend an das in den Kopfabschnitt eingesetzte Messkammerverschlussstück eine Strahlungsquelle für die optische Strahlung vorgesehen. Sie muß elektrisch kontaktiert werden. Es ist nun einfach möglich, diese elektrische Kontaktierung so vorzunehmen, dass sie keine an der Messkammer außen verlaufenden Kabel oder Leitungen hat. Eine erste Variante liegt darin, die Leitungen im Inneren der Messkammer zu führen. Damit sie den Durchgang der optischen Strahlung dort nicht stören, ist bevorzugt an der Messkammerinnenwand im Mittelabschnitt eine Haltemechanik zum Fixieren eines von der ersten zur zweiten Stirnseite laufenden, elektrischen Kabels ausgebildet. Im erfindungsgemäßen Herstellverfahren kann eine solche Haltemechanik beispielsweise in Form von Klammern etc. einfach durch geeignete Ansteuerung beim schichtweisen Aufbau mittels Laserstrahlschreiben erzeugt werden. From a diffusion point of view, it is preferable that the middle section has as far as possible a circular inner cross section. Circular Meßkammerverschlussstücke are however more difficult to manufacture, especially if one thinks of dimensions in the millimeter range. Here, rectangular or square shapes are much easier to manufacture and process. It is therefore preferred in a development that the middle section of the tube has a circular inner cross-section and merges with the foot section and / or head section into a rectangular or square inner cross-section. The foot or head section then has a rectangular or square inner cross-section in the region in which the corresponding measuring chamber closure piece is inserted. The corresponding measuring chamber closure piece is therefore cuboid or cube-shaped. As already mentioned, due to the foot section, the first measuring chamber closing piece can be manufactured in such a way that it does not protrude beyond the first end face. As a result, the first end face is available for fastening an optical transmitting or receiving device. It can for example be glued directly. The measuring chamber is suitable for a pure transmissive operation in which optical radiation is radiated in at the head of the measuring chamber and detected at the foot of the measuring chamber, just as for a reflective working construction in which the optical radiation is radiated at the foot, reflected at the head and then again detected at the foot. In a transmissive mode of operation, a radiation source for the optical radiation is provided at the head of the sensor, that is to say subsequently to the measuring chamber closure piece inserted into the head section. It must be contacted electrically. It is now easily possible to make this electrical contact so that it has no outside on the measuring chamber extending cables or lines. A first variant is to guide the lines inside the measuring chamber. So that they do not interfere with the passage of the optical radiation there, a holding mechanism for fixing an electrical cable extending from the first to the second end side is preferably formed on the measuring chamber inner wall in the middle section. In the manufacturing process according to the invention, such a holding mechanism, for example in the form of brackets etc., can be generated simply by suitable activation during the layered buildup by means of laser writing.
Eine zweite Variante in oder an der Wandung des Röhrchens mindestens einen Kabelkanal auszubilden, der von der ersten zur zweiten Stirnseite läuft und in den eine entsprechende Leitung einschiebbar ist. Dieser Kabelkanal hat den Vorteil, dass keine Durchführung des Kabels zwischen Röhrchen und Messkammerverschlussstücken erfolgen muß, da der Kabelkanal bevorzugt seine Öffnungen an den Stirnseiten des Röhrchens hat. In einer optionalen Weiterbildung dieses Kabelkanals können Leitungen verwendet werden, deren Isolierung in Flüssigkeit nicht die erforderlichen Standzeiten hätte. Dazu ist der Kabelkanal im an und für sich diffusionsfreundlichen Mittelabschnitt mit einer Wandung umgeben, deren materialbedingte Diffusionsdurchlässigkeit sich von der des sonstigen Mittelabschnittes unterscheidet. Der Kabelkanal kann dadurch für Gewebsflüssigkeit wie auch für die Messflüssigkeit dicht ausgestaltet sein, so dass ein im Kabelkanal liegendes Kabel trocken bleibt, d.h. nicht ständig der Belastung durch Flüssigkeit ausgesetzt ist. Es kommt bei dieser Frage natürlich auf die materialbedingte Diffusionsdurchlässigkeit an, d.h. diejenige Diffusionsdurchlässigkeit, die sich durch die Materialstruktur, nicht jedoch durch die Wandstärke des Materials ergibt, da die Dicke der Wand zwischen Kabelkanal und Innerem bzw. Äußerem des Röhrchens meist geringer ist, als die Dicke der Wand in Fußabschnitt, Kopfabschnitt oder Mittelabschnitt. A second variant in or on the wall of the tube to form at least one cable channel, which runs from the first to the second end face and in which a corresponding line can be inserted. This cable channel has the advantage that no passage of the cable between the tube and Meßkammerverschlussstücken must be made, since the cable channel preferably has its openings at the end faces of the tube. In an optional further development of this cable duct, it is possible to use lines whose insulation in liquid would not have the required service life. For this purpose, the cable channel is surrounded in a per se diffusion-friendly middle section with a wall whose material-related diffusion permeability differs from that of the other center section. The cable channel can thereby be made dense for tissue fluid as well as for the measuring liquid, so that a lying in the cable channel cable remains dry, that is not constantly exposed to the load of liquid. In this question, of course, depends on the material-related diffusion permeability, ie the diffusion permeability, which results from the material structure, but not by the wall thickness of the material, since the thickness of the wall between the cable channel and the interior or exterior of the tube is usually less than the thickness of the wall in foot section, head section or middle section.
Das fußseitige Messkammerverschlussstück ist als Messkammerfenster ausgebildet, wenn am Fuß des Sensors eine Sendeeinrichtung für optische Strahlung angebracht ist. Um die optische Strahlung zu formen, sind geeignete optische Bauteile nötig. Diese können bevorzugt am Messkammerverschlussstück selbst ausgebildet sein oder diesem vom Kopf aus gesehen vorgelagert werden. Es ist deshalb bevorzugt, dass das zweite Messkammerverschlussstück als Messkammerfenster ausgebildet ist und dem Messkammerfenster vom Mittelabschnitt her gesehen vorgelagert eine Strahlformungsoptik aufweist, wobei auch die Strahlformungsoptik innerhalb des Kopfabschnittes liegt. The foot-side measuring chamber closing piece is designed as a measuring chamber window if a transmitting device for optical radiation is attached to the foot of the sensor. To form the optical radiation, suitable optical components are necessary. These may preferably be formed on the Meßkammerverschlussstück itself or upstream of this seen from the head. It is therefore preferred for the second measuring chamber closure piece to be designed as a measuring chamber window and for the measuring chamber window to have beam-shaping optics arranged in front of the central portion, wherein the beam-shaping optical unit is also located within the head portion.
Für das erfindungsgemäße Herstellverfahren eignen sich als körnige oder pulvrige Substanz Kügelchen einer Titanlegierung, weshalb bevorzugt das Röhrchen aus einem Titanlegierungskörper besteht. Um dann die Diffusionseigenschaften des Mittelabschnittes auf ein gewünschtes Maß einzustellen, ist es meist erforderlich, den Titanlegierungskörper zu beschichten, so dass das Röhrchen bevorzugt aus einem beschichteten Titanlegierungskörper besteht. Alternativ kann auch Edelstahl verwendet werden. Die Messkammer kann auch mehrteilig ausgeführt werden, indem Mittelabschnitt, Kopfabschnitt und Fußabschnitt aus unterschiedlichen Bauteilen zusammengesetzt werden. Dies kann die Fertigung erleichtern, da dann die Messkammerverschlussstücke zuerst in den Kopf- bzw. Fußabschnitt eingefügt werden und dann diese beiden Bauteile mit dem Mittelabschnitt vereinigt werden. Falls für diesen letzten Schritt eine Verklebung vorgesehen wird, ist an den stirnseitigen Enden des Röhrchens ein Streifen vorgesehen, dessen materialbedingte Diffusionseigenschaften denen des Fußabschnittes und des Kopfabschnittes gleichen. Zur Herstellung der Röhrchen wird ein laserstrahlschreibender Prozeß verwendet, der aus einer pulvrigen oder körnigen Ausgangssubstanz schichtweise das Röhrchen aufbaut, wobei die Schichten längs des Röhrchens aufeinanderfolgen. Als Ausgangssubstanz kommen insbesondere Titan- oder Edelstahlkügelchen in Frage. Solche Prozesse sind für sogenanntes rapid prototyping bekannt und werden hier überraschenderweise für die Großserienfertigung eingesetzt, die, wie noch ausgeführt wird, im Bauraum existierender Prototyping-Maschinen bis zu 100.000 Röhrchen in einem Herstelldurchlauf erzeugen kann. For the production process according to the invention, beads of a titanium alloy are suitable as a granular or powdery substance, for which reason the tube preferably consists of a titanium alloy body. In order to then adjust the diffusion properties of the central portion to a desired level, it is usually necessary to coat the titanium alloy body, so that the tube preferably consists of a coated titanium alloy body. Alternatively, stainless steel can also be used. The measuring chamber can also be made in several parts, by middle section, head section and foot section are composed of different components. This can facilitate the manufacture, since then the Meßkammerverschlussstücke are first inserted into the head or foot section and then these two components are combined with the central portion. If an adhesion is provided for this last step, a strip is provided at the front ends of the tube whose material-related diffusion properties are similar to those of the foot portion and the head portion. To make the tubes, use is made of a laser-beam-writing process which builds up the tube in layers from a powdery or granular starting substance, the layers following one another along the tube. Titanium or stainless steel beads are particularly suitable as the starting substance. Such processes are known for so-called rapid prototyping and are here surprisingly used for large-scale production, which, as will be explained, can produce up to 100,000 tubes in a production run in the space of existing prototyping machines.
Dieses Herstellverfahren erlaubt es, in einem Laserstrahlschreibprozeß mehrere Röhrchen herzustellen, wenn Röhrchenstapel hergestellt werden, in denen mehrere Röhrchen aufeinanderstehen. Diese mehreren Röhrchen sind durch Verbindungsbereiche verbunden, die jeweils die Stirnseite eines unteren Röhrchens mit der Stirnseite eines darüberstehenden Röhrchens verbinden. Diese Verbindungsbereiche werden anschließend in einem Trennprozeß entfernt, beispielsweise einem Sägeprozeß, so dass dadurch die Röhrchenstapel in einzelne Röhrchen geteilt werden. Der Trennprozeß kann besonders einfach ausgeführt werden, wenn zusätzlich in den Verbindungsbereichen die Dichte der verfestigten Ausgangssubstanz gegenüber dem sonstigen Röhrchenmaterial reduziert ist. Verwendet man eine Sägeprozeß zum Trennen, ist beispielsweise der Sägeblattabtrag reduziert. Eine weitere Parallelisierung des Herstellprozesses erreicht man, wenn mehrere Röhrchenstapel hergestellt werden, die in Zeilen nebeneinander stehen und über Verbindungsstege miteinander verbunden sind. Ordnet man diese Verbindungsstege in den selben Ebenen an, wie die Verbindungsbereiche zwischen aufeinanderstehenden Röhrchen, werden die Verbindungsstege beim Entfernen der Verbindungsbereiche automatisch mit entfernt. Der Begriff „Ebene" ist dabei auf den Trennprozeß zu beziehen, z.B. die Sägeblattdicke. Das Vereinzeln der Röhrchenstapel in einzelne Röhrchen zerlegt zugleich die Zeilen, so dass in einem einzigen Trennprozeß aus den die Röhrchenstapel umfassenden Zeilen einzelne Röhrchen entstehen. Eine noch weitere Parallelisierung ist möglich, wenn ein Block aus mehreren nebeneinanderstehenden Zeilen mit Röhrchenstapeln hergestellt wird, wobei die Zeilen über Abstandshalter miteinander verbunden sind. Ein Block von 100.000 Röhrchen passt in den Bauraum existierender Prototyping-Maschinen, wenn man von Röhrchen ausgeht, die wenige mm Außendurchmesser haben und wenige cm lang sind. Gestaltet man die Abstandshalter lösbar oder mit Sollbruchstellen, was durch geeignete Ansteuerung des Laserstrahls beim Laserstrahlschreiben völlig unproblematisch möglich ist, und ordnet diese Abstandshalter in den selben Ebenen an, wie die Verbindungsbereiche und die Verbindungsstege, ist eine besonders vorteilhafte Bearbeitung bzw. Herstellung erreicht. Solange die Abstandshalter nicht gelöst oder getrennt werden, hat man einen Block aus einer Vielzahl von Röhrchen, die in Röhrchenstapeln übereinander stehen und deren Röhrchenstapel in Zeilen nebeneinander angeordnet sind. Dieser Block kann besonders bequem hinsichtlich eventuell erforderlicher Beschichtungsprozesse prozessiert werden, wobei einfach dafür Sorge getragen ist, dass alle Röhrchen gleichermaßen bearbeitet werden, wenn beispielsweise ein Tauchprozeß verwendet wird. This manufacturing method makes it possible to produce a plurality of tubes in a laser beam writing process when producing tube stacks in which a plurality of tubes are stacked on each other. These multiple tubes are connected by connecting portions, each connecting the end face of a lower tube with the end face of an overlying tube. These connection areas are then removed in a separation process, such as a sawing process, thereby dividing the tube stacks into individual tubes. The separation process can be carried out particularly simply if, in addition, the density of the solidified starting substance in relation to the other tube material is reduced in the connecting regions. Using a sawing process for cutting, for example, the saw blade removal is reduced. A further parallelization of the manufacturing process is achieved when a plurality of tube stacks are produced, which are in rows next to each other and connected by connecting webs. If one arranges these connecting webs in the same levels as the connecting areas between successive tubes, the connecting webs are automatically removed when the connecting areas are removed. The term "plane" refers to the separation process, for example the saw blade thickness.The singulation of the tube stacks into individual tubes simultaneously breaks up the lines, so that individual tubes are formed from the rows comprising the tube stacks in a single separation process possible if a block is made up of several juxtaposed rows of tube stacks with the rows interconnected by spacers.A block of 100,000 tubes fits into the space of existing prototyping machines, starting from tubes having a few mm outer diameter and a few If the spacers are designed to be detachable or with predetermined breaking points, which is possible without any problems by suitably controlling the laser beam during laser beam writing, and arranging these spacers in the same planes as the connecting areas and the connecting webs, this is a special feature achieved advantageous processing or production. As long as the spacers are not dissolved or are separated, one has a block of a plurality of tubes, which are stacked in tube stacks and the tube stacks are arranged in rows next to each other. This block can be processed in a particularly convenient manner with regard to any coating processes that may be required, while simply ensuring that all tubes are processed equally, for example when a dipping process is used.
Der Block kann einfach zu Zeilen vereinzelt werden, indem die Abstandshalter gelöst oder durchbrochen werden. Da die Abstandshalter in den selben Ebenen liegen, wie die Verbindungsbereiche und die Verbindungsstege, werden etwaige Reste der Abstandshalter, die an den Röhrchen verblieben sind, beim Entfernen der Verbindungsbereiche und der Verbindungsstege automatisch mitentfernt. The block can easily be singulated into lines by loosening or breaking the spacers. Since the spacers lie in the same planes as the connecting regions and the connecting webs, any remnants of the spacers remaining on the tubes are automatically removed when the connecting regions and the connecting webs are removed.
Der Block wird in Zeilen zerlegt, indem die Abstandshalter gelöst oder durchbrochen werden und das anschließende Vereinzeln der Zeilen erzeugt einzelne Röhrchen. The block is decomposed into lines by loosening or breaking the spacers, and the subsequent singulation of the lines creates individual tubes.
Für das Herstellverfahren können Laserschreibprozesse verwendet werden, die automatisch die gewünschte Porosität des Körpers und damit materialbedingte Diffusionseigenschaften der Wandung im Mittelabschnitt der Röhrchen bewirkt. Hierfür ist die Granularität des Ausgangsmaterials entscheidend. Eine einfache Prozessführung erreicht Porengrößen zwischen 5 und 20 μιη. Vorteilhaft ist es, im Prozess diese größere Porosität einzustellen und im Mittelabschnitt die gewünschten Diffusionsdurchlässigkeiten durch einen separaten Beschichtungsprozess einzustellen, der die Wandrauhigkeit reduziert. Für diesen Beschichtungsprozess kommt insbesondere ein Sol-Gel-Prozess mit Titanoxid in Frage, der in einem Tauchverfahren ausgeführt wird. Damit erzeugt man eine nanoskalige Trennmembran an der Außenseite des Mittelabschnittes mit Porengrößen kleiner 10 nm. For the manufacturing process laser writing processes can be used, which automatically causes the desired porosity of the body and thus material-related diffusion properties of the wall in the central portion of the tubes. The granularity of the starting material is crucial for this. A simple process control achieves pore sizes between 5 and 20 μιη. It is advantageous to set this larger porosity in the process and to set the desired diffusion permeabilities in the middle section by means of a separate coating process which reduces the wall roughness. For this coating process, in particular a sol-gel process with titanium oxide comes into question, which is carried out in a dipping process. This creates a nanoscale separation membrane on the outside of the central portion with pore sizes smaller than 10 nm.
Die Beschichtung erfolgt bevorzugt an der Außenwand, weil dadurch die vom schichtaufbauenden Prozess herrührende Welligkeit reduziert, also die Oberflächengüte verbessert wird. The coating preferably takes place on the outer wall, because this reduces the waviness resulting from the layer-building process, ie improves the surface quality.
Eine besonders gleichmäßige Beschichtung erreicht man dabei dann, wenn bei der Bearbeitung des Blockes das Tauchverfahren so ausgeführt wird, dass die Röhrchen horizontal liegen. Eine unterschiedliche Benetzung der Röhrchen je nach ihrer Lage im Röhrchenstapel ist damit vermieden. Besonders bevorzugt wird nur außen beschichtet, indem die Röhrchenstapel an ihren Enden vor dem Tauchverfahren verschlossen sind oder geschlossen ausgebildet werden. Eine gleichmäßige Beschichtung kann darüber hinaus dadurch gefördert werden, dass der Block nach dem Entnehmen oder während des Entnehmens aus der Tauchflüssigkeit rotiert, gedreht und geschwenkt wird. Insbesondere kann durch geeignete Wahl der Viskosität und der Austaufgeschwindigkeit die Menge der Beschichtung pro Tauchvorgang eingestellt werden. Die weitere Bewegung des Blockes vergleichmäßigt den Auftrag pro Beschichtungsschritt. A particularly uniform coating is achieved when, during the processing of the block, the dipping process is carried out so that the tubes are horizontal. A different wetting of the tubes depending on their location in the tube stack is thus avoided. Particularly preferred is coated only outside by the tube stacks are closed at their ends before the dipping process or formed closed. In addition, a uniform coating can be promoted by rotating, rotating and swiveling the block out of the dipping liquid after removal or during removal. In particular, the amount of coating per dipping process can be adjusted by suitable choice of the viscosity and the rate of removal. The further movement of the block makes the job uniform per coating step.
Optional oder alternativ kann bei der Herstellung eine thermische Nachbehandlung eingesetzt werden, um die Elastizität der Röhrchen und die Porengeometrie und damit letztlich die Diffusionseigenschaften zu modifizieren. Optionally or alternatively, a thermal aftertreatment can be used in the production in order to modify the elasticity of the tubes and the pore geometry and thus ultimately the diffusion properties.
Die Befestigung von Sender- und/oder Empfängervorrichtung an der Messkammer kann auf verschiedenste Art erfolgen, beispielsweise durch eine Verklebung. Im Hinblick auf einen modularen Einsatz der Messkammervorrichtung ist jedoch ein Befestigungsmittel zum Befestigen des anzuschließenden Senders bzw. Empfängers zu bevorzugen, das gleichzeitig eine präzise Lagejustierung bewirkt. Dies kann beispielsweise durch eine Verklebung oder Verkittung in Kombination mit geeigneten Justierstrukturen erreicht werden. Auch möglich ist ein Flansch für die Befestigungsmittel, an welchen die Sender- und Empfängervorrichtung angebracht werden. Das Anbringen von Sender und Empfänger muß selbstverständlich so erfolgen, daß die optische Strahlung ein- bzw. daraus ausgekoppelt werden kann. Neben einer die optischen Anforderungen erfüllenden Verklebung oder Verkittung ist es auch möglich, ein Reservoir für eine Immersionsflüssigkeit vorzusehen, um den Durchtritt der optischen Strahlung durch die Verbindungsstelle sicherzustellen. Dies kann beim Anschluß der Sendervorrichtung und/oder beim Anschluß der Empfängervorrichtung verwendet werden. The attachment of transmitter and / or receiver device to the measuring chamber can be done in various ways, for example by gluing. With regard to a modular use of the measuring chamber device, however, a fastening means for fastening the transmitter or receiver to be connected is to be preferred, which simultaneously effects a precise positional adjustment. This can be achieved for example by gluing or cementing in combination with suitable alignment structures. Also possible is a flange for the fastening means to which the transmitter and receiver device are attached. The attachment of transmitter and receiver must of course be such that the optical radiation on and can be coupled out of it. In addition to a bonding or cementation that fulfills the optical requirements, it is also possible to provide a reservoir for an immersion liquid in order to ensure the passage of the optical radiation through the connection point. This can be used when connecting the transmitter device and / or when connecting the receiver device.
Sender und/oder Empfänger können auch über eine Lichtleitfaser angeschlossen werden. Hierfür wird vorzugsweise eine polarisationserhaltende Single-Mode-Fiber verwendet, wenn eine Polarisationsauswertung erfolgen soll. Zum Anschluß von Sender und/oder Empfänger über die Lichtleitfaser ist es bevorzugt, den entsprechenden bzw. die entsprechenden Messkammerverschlussstück(e) als Faserkoppler auszubilden. Die Ankopplung von Sender und/oder Empfänger über die Lichtleitfaser hat den Vorteil, daß Sterilisierungsanforderungen leichter erfüllbar sind. Zudem ist die Lage von Sender und Empfänger dadurch variabler. Für die Funktion des Sensors ist eine möglichst blasenfreie Füllung der Messkammer nötig. Um eventuelle Restblasen in der Messkammer tolerieren zu können, ist es vorteilhaft, bei dem/den Messkammerfenster(n) die zum Messkammerinneren zeigende Fläche mindestens konvex auszubilden. Durch diese konvexe Ausbildung werden Gasbläschen nach außen gedrückt und stören so die optische Durchstrahlung der Messkammer nicht oder zumindest weniger. Prinzipiell genügt es, das fu ßseitige Messkammerverschlussteil konvex auszugestalten, da eventuelle Glasbläschen nach oben steigen. Durch den Brechzahlunterschied zwischen Material des Messkammerfensterabschnittes und dem Medium, können die konvexen Flächen optional zusätzlich als optische Flächen zur Strahlformung ausgebildet und genutzt werden. Damit erreicht man eine bessere Fokussierung des Lichtstrahles bzw. kann störende Randstrahlen vermeiden. Durch die Diffusionsabtrennung des Stoffes aus der Matrix (Gewebeflüssigkeit) löst das Sensorprinzip das im Stand der Technik bestehende Problem der geringen Spezifizität, mit dem eine rein physikalische Messmethode meist behaftet ist. Durch die diffusionsbedingte Abtrennung des Stoffes aus der Matrix kommt der Sensor mit einem einfachen optischen Messaufbau aus und ist somit sehr kompakt. Die Wandung des Mittelabschnittes selektiert durch ihre Diffusionseigenschaften den Stoff aus der Matrix und reichert ihn in der Messkammer an, indem er von anderen Matrixbestandteilen getrennt wird. Die Diffusionstrennung kann dabei durch eine Größen- und/oder eine Formselektion erfolgen, d.h. die Wandung läßt nur Stoffe in einen bestimmten Größenbereich oder einem bestimmten Formbereich ihrer Moleküle passieren . Transmitter and / or receiver can also be connected via an optical fiber. For this purpose, a polarization-preserving single-mode fiber is preferably used if a polarization evaluation is to take place. For connecting the transmitter and / or receiver via the optical fiber, it is preferred to form the corresponding or the corresponding measuring chamber closure piece (s) as a fiber coupler. The coupling of transmitter and / or receiver via the optical fiber has the advantage that sterilization requirements are easier to fulfill. In addition, the position of transmitter and receiver is more variable. For the function of the sensor a bubble-free filling of the measuring chamber is necessary. In order to be able to tolerate any residual bubbles in the measuring chamber, it is advantageous for the measuring chamber window (s) to form the surface facing the measuring chamber interior at least convex. By this convex formation gas bubbles are pressed to the outside and Do not disturb the optical transmission of the measuring chamber or at least less. In principle, it suffices to design the foot-side measuring chamber closure part convex, since possible glass bubbles rise upwards. Due to the refractive index difference between the material of the measuring chamber window section and the medium, the convex surfaces can optionally also be designed and used as optical surfaces for beam shaping. This achieves a better focusing of the light beam or can avoid disturbing marginal rays. Due to the diffusion separation of the substance from the matrix (tissue fluid), the sensor principle solves the existing in the prior art problem of low specificity, which is usually a purely physical measurement method afflicted. Due to the diffusion-related separation of the substance from the matrix, the sensor has a simple optical measuring setup and is thus very compact. The wall of the middle section selects by its diffusion properties the substance from the matrix and enriches it in the measuring chamber by being separated from other matrix components. The diffusion separation can be carried out by a size and / or a shape selection, ie the wall can only pass substances in a certain size range or a specific shape range of their molecules.
Durch die diffusionsabtrennende Funktionalität des Sensors wird das optische Messverfahren wesentlich vereinfacht, was eine kompakte, miniaturisierbare und kostengünstige Umsetzung ermöglicht. Insbesondere kann durch die Diffusionsabtrennung verhindert werden, daß Substanzen, die auf das verwendete optische Messverfahren ebenfalls und möglicherweise in einem viel stärkeren Maß als der nachzuweisende Stoff ansprechen, in die Messkammer gelangen. Due to the diffusion-separating functionality of the sensor, the optical measuring method is considerably simplified, which enables a compact, miniaturizable and cost-effective implementation. In particular, it can be prevented by the diffusion separation that substances which also respond to the optical measuring method used, and possibly to a much greater degree than the substance to be detected, enter the measuring chamber.
Der von der Sendervorrichtung erzeugte elektromagnetische, optische Messstrahl (z. B. mit Wellenlängen zwischen 0,8 und 1 ,5 μιη) durchstrahlt das Messmedium . Über Polarisationszustände (un-, teil-, linear-, elliptisch- oder zirkularpolarisiert) und/oder Wellenlängenverteilung des Messstrahls ist es möglich, die Art des Messverfahrens (Polarimetrie oder Absorptions- oder Streulichtmessung) vorzugeben und somit den Sensor auf einen oder mehrere Stoffe auszulegen. Der Messstrahl trifft nach Durchlauf durch das Messmedium auf die Empfängervorrichtung, die vorzugsweise aus mindestens zwei voneinander unabhängigen Detektoren besteht, denen ein Strahlteiler vorgeschaltet ist. Dadurch ist eine umfangreiche Messstrahlanalyse möglich. Liegt der Empfänger dem Sender gegenüber, wird nur ein Durchgang durch das Messmedium benötigt, was zu einem schlanken Aufbau führt. Die Diffusionseigenschaften des Mittelabschnittes sind vorzugsweise so gewählt, daß eine gute Diffusion und damit ein guter Durchtritt nur für den zu messenden Stoff, nicht jedoch für andere Substanzen der zu messenden Matrix gegeben ist. Es ist also durchaus im Rahmen der Erfindung möglich, bei der Auslegung des Sensors die Diffusionseigenschaften der Wandung passend zur Matrix und dem Stoff vorzugeben bzw. einzustellen. The electromagnetic, optical measuring beam generated by the transmitter device (eg with wavelengths between 0.8 and 1.5 μm) radiates through the measuring medium. About polarization states (un, partial, linear, elliptical or circular polarized) and / or wavelength distribution of the measuring beam, it is possible to specify the type of measurement method (polarimetry or absorption or scattered light measurement) and thus interpret the sensor to one or more substances , After passing through the measuring medium, the measuring beam strikes the receiver device, which preferably consists of at least two independent detectors, which are preceded by a beam splitter. This makes an extensive measuring beam analysis possible. If the receiver is opposite the transmitter, only one pass through the measuring medium is required, resulting in a slim design. The diffusion properties of the central portion are preferably chosen so that a good diffusion and thus a good passage is given only for the substance to be measured, but not for other substances of the matrix to be measured. It is therefore quite possible within the scope of the invention to predetermine or adjust the diffusion properties of the wall to match the matrix and the substance in the design of the sensor.
Die Diffusionseigenschaften des Mittelabschnittes sorgen für die gewünschte Selektivität des Sensors, so daß die in der Messkammer stattfindende optische Messung eine hohe spezifische Genauigkeit und eine niedrige Nachweisgrenze für den Stoff erreicht, ohne daß aufwendige optische Aufbauten nötig sind. Auch entfällt durch die Diffusionsselektion das Bedürfnis für eine lange Messstrecke, wodurch der Aufbau kompakt gehalten werden kann. The diffusion properties of the central portion provide the desired selectivity of the sensor, so that the optical measurement taking place in the measuring chamber achieves a high specific accuracy and a low detection limit for the substance, without the need for expensive optical structures. Also eliminated by the diffusion selection the need for a long measuring distance, whereby the structure can be kept compact.
Die optische Messung in der Messkammer wird natürlich passend zum nachzuweisenden Stoff sowie zum Messmedium in der Messkammer gewählt. Eine mögliche optische Messung ist ein photometrisches Verfahren. Photometrische Methoden zeichnen sich gegenüber anderen analytischen Verfahren durch hohe Empfindlichkeit, Einfachheit und die Möglichkeit von großen Reihenversuchen unter standardisierten Bedingungen aus. Für eine quantitative Analyse durch Absorptionsphotometrie benutzt man z. B. ultraviolette oder sichtbare Strahlung. Dieser Spektralbereich entspricht Änderungen in der Energie der Valenzelektronen. Möglich ist auch die Nutzung des infraroten Spektralbereiches, bei dem in Molekülen des nachzuweisenden Stoffes Veränderungen der Kernschwingungsenergie erfolgen. The optical measurement in the measuring chamber is of course chosen to match the substance to be detected as well as the measuring medium in the measuring chamber. One possible optical measurement is a photometric method. Photometric methods are distinguished from other analytical methods by high sensitivity, simplicity and the possibility of large series tests under standardized conditions. For a quantitative analysis by absorption photometry z. As ultraviolet or visible radiation. This spectral range corresponds to changes in the energy of the valence electrons. It is also possible to use the infrared spectral range, in which changes in the nuclear vibrational energy occur in molecules of the substance to be detected.
Allerdings zeigt nur ein geringer Teil der zu untersuchenden Substanzen Absorptionsbanden im Licht (Farbe) oder im ultravioletten Bereich. In den meisten Fällen ist es aber möglich, den Stoff durch geeignete chemische Reaktionen in eine charakteristisch absorbierende Verbindung zu überführen und somit deren Konzentration zu bestimmen. Seit Einführung photometrischer Messverfahren sind weit über 1000 Analysemethoden beschrieben worden, die prinzipiell alle hier eingesetzt werden können. Die chemische Reaktion kann dadurch eingeleitet werden, daß der Stoff in die Flüssigkeit der Kammer eindiffundiert. Beispielsweise kann nach entsprechender Aufarbeitung folgendes nachgewiesen werden : Acetonkörper, Bilirubin, Cholesterin, Eisen, Gallensäure, Hämoglobin, Harnsäure, Kohlenmonoxid, Reststickstoff im Blut, etc. However, only a small proportion of the substances to be examined shows absorption bands in the light (color) or in the ultraviolet range. In most cases, however, it is possible to convert the substance into a characteristic absorbing compound by suitable chemical reactions and thus to determine its concentration. Since the introduction of photometric measurement methods, well over 1000 analysis methods have been described, which in principle can all be used here. The chemical reaction can be initiated by diffusing the substance into the liquid of the chamber. For example, after appropriate workup, the following can be detected: acetone body, bilirubin, cholesterol, iron, bile acid, hemoglobin, uric acid, carbon monoxide, residual nitrogen in the blood, etc.
Das flüssige Messmedium in der Messkammer ist somit mitunter abhängig von Stoff und/oder von der Matrix zu wählen. Insbesondere kann sie so gewählt sein, daß es den zu messenden Stoff in einer Normkonzentration enthält. Das Empfängersignal zeigt dann Abweichungen von der Normkonzentration an. Als erfaßte Messgröße kommt die Abschwächung der Strahlung beim Durchgang durch das Messmedium in Frage, wobei auch eine weilenlängen- oder polarisationsselektive Auswertung erfolgen kann. Auch können mehrere Strahlen bei verschiedenen Wellenlängen ausgewertet werden. Es ist dazu bevorzugt, daß die Sendervorrichtung eine Strahlungsquelle und ein optisches Filtersystem oder ein Abbildungssystem oder beides aufweist. Das Abbildungssystem sorgt für möglichst optimalen Durchtritt der Strahlung durch die Messkammer und paßt insbesondere die optische Strahlung, die von der Strahlungsquelle emittiert wird, an den Querschnitt und die Länge der Messkammer an. Es kann dazu beispielsweise eine Kollimatoroptik umfassen. Die Strahlungsquelle kann als Leuchtdiode, Laserdiode oder Leuchtdiodenarray ausgebildet sein. The liquid measuring medium in the measuring chamber is therefore sometimes to be selected depending on the substance and / or the matrix. In particular, it may be chosen so that it contains the substance to be measured in a standard concentration. The receiver signal then indicates deviations from the standard concentration. As detected measured value, the weakening of the radiation during passage through the measuring medium in question, whereby a Weilenlängen- or polarization-selective evaluation can be done. Also, multiple beams can be evaluated at different wavelengths. It is preferable that the transmitter device has a radiation source and an optical filter system or an imaging system or both. The imaging system ensures optimum passage of the radiation through the measuring chamber and in particular adapts the optical radiation emitted by the radiation source to the cross section and the length of the measuring chamber. It may include, for example, a collimator optics. The radiation source can be designed as a light-emitting diode, laser diode or light-emitting diode array.
Das Filtersystem ist auf den auszuwertenden optischen Effekt abgestimmt, der beispielsweise Breitbandabsorption, wellenlängenselektive Absorption, polarisationsabhängige Absorption oder Polarisationsdrehung umfassen kann. Es ist deshalb zweckmäßig, daß das Filtersystem ein Polarisationsfilter und/oder ein Interferenzfilter und/oder ein Kantenfilter umfaßt. The filter system is tuned to the evaluated optical effect, which may include, for example, broadband absorption, wavelength-selective absorption, polarization-dependent absorption or polarization rotation. It is therefore expedient that the filter system comprises a polarizing filter and / or an interference filter and / or an edge filter.
Eine besonders hohe Messgenauigkeit erreicht man, wenn empfängerseitig eine Differenzanalyse erfolgt oder zwei unterschiedliche optische Effekte ausgewertet werden. Es ist deshalb bevorzugt, daß die Empfängervorrichtung mindestens zwei fotoempfindliche Detektoren und mindestens ein optisches Filtersystem aufweist, das zum senderseitigen Filtersystem paßt. A particularly high accuracy of measurement is achieved when a difference analysis takes place on the receiver side or two different optical effects are evaluated. It is therefore preferred that the receiver device comprise at least two photosensitive detectors and at least one optical filter system which matches the transmitter-side filter system.
Das Messmedium wird, wie bereits erwähnt, vorzugsweise passend zur Matrix gewählt. Bei einem biologischen Gewebe bietet sich als Messmedium eine physiologische Kochsalzlösung oder eine Glukoselösung an. Bei Auswertung der Polarisationsdrehung ist es zu bevorzugen, daß das senderseitige Filtersystem einen Polarisationsfilter aufweist, das empfängerseitige Filtersystem ebenfalls einen Polarisationsfilter aufweist und die Auswerteschaltung die Polarisationsdrehung der Strahlung beim Durchgang durch die mit dem Messmedium gefüllte Messkammer ermittelt und daraus die Konzentration des Stoffes ableitet. The measuring medium is, as already mentioned, preferably chosen to match the matrix. In the case of a biological tissue, a physiological saline solution or a glucose solution is suitable as the measurement medium. When evaluating the polarization rotation, it is preferable that the transmitter-side filter system has a polarizing filter, the receiver-side filter system also has a polarizing filter and the evaluation circuit determines the polarization rotation of the radiation as it passes through the filled with the measuring medium measuring chamber and derives the concentration of the substance.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 a eine Schemadarstellung eines Sensors zur Messung einer Stoffkonzentration in einer Flüssigkeit, beispielsweise des Glukosegehaltes in der Zwischengewebsflüssigkeit des Menschen, The invention will be explained in more detail for example with reference to the accompanying drawings, which also disclose characteristics essential to the invention. Show it: 1a is a schematic representation of a sensor for measuring a substance concentration in a liquid, for example the glucose content in the tissue tissue of the human,
Fig. 1 b eine Schemadarstellung eines Sensors ähnlich der Fig. 1 a, wobei der Sensor in eine Lagerkammer eingebracht ist, 1 b is a schematic view of a sensor similar to FIG. 1 a, wherein the sensor is introduced into a storage chamber,
Fig. 2 eine Schemadarstellung einer Messkammer des Sensors der Fig. 1 , 2 is a schematic representation of a measuring chamber of the sensor of Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch einen Teil der Wandung der Messkammer der Fig. 2, 3 is a sectional view through part of the wall of the measuring chamber of FIG. 2,
Fig. 4 einen Block bestehend aus mehreren Messkammern bei der Herstellung einer Vielzahl von Messkammern, 4 shows a block consisting of several measuring chambers in the production of a plurality of measuring chambers,
Fig. 5 eine Zeile aus mehreren Messkammerstapeln, aus denen der Block der Fig. 4 aufgebaut ist, 5 shows a row of a plurality of measuring chamber stacks, from which the block of FIG. 4 is constructed, FIG.
Fig. 6 eine Darstellung ähnlich der Fig. 5, 6 is a view similar to FIG. 5,
Fig. 7 eine Darstellung durch eine Zeile ähnlich der Fig. 5 oder 6 während eines Trennverfahrens, 7 is a view through a line similar to FIG. 5 or 6 during a separation process, FIG.
Fig. 8 eine schematische Schnittdarstellung durch die Wandung der Messkammer der Fig.2 und Fig. 8 is a schematic sectional view through the wall of the measuring chamber of Fig.2 and
Fig. 9 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Einsatzes des Sensors der Fig. 1 . 9 is a schematic diagram for illustrating the use of the sensor of FIG. 1.
Fig. 1 a zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Sensor 1 , der das Messprinzip gemäß DE 102007031284 A1 realisiert. Hinsichtlich des Messprinzips wird voll umfänglich auf die DE 102007031284 A1 verwiesen. 1 a schematically shows a longitudinal section through a sensor 1, which implements the measuring principle according to DE 102007031284 A1. With regard to the measuring principle, reference is made in full to DE 102007031284 A1.
Die Sensor 1 weist eine Messkammer 2 auf, welche mit einem flüssigen Messmedium (z. B. physiologische Kochsalzlösung) befüllt ist. Die Messkammer 2 ist durch ein längliches Röhrchen 4 gebildet, das an seinen Enden mit Fenstern 5 bzw. 6 verschlossen ist. Dadurch ist ein Messkammerinnenraum 7 gebildet, in dem das Messmedium so eingeschlossen ist, dass eine Diffusion durch die Wandung des Röhrchens 4 möglich ist. Die Diffusionseigenschaften des Röhrchens 4 variieren lokal. Hierauf wird später noch eingegangen werden. Die Messkammer 2 ist dafür ausgebildet, daß sie nahe der Fenster 5 und 6 mit einer Sendervorrichtung bzw. einer Empfängervorrichtung verbunden wird, um den Sensor 1 zu bilden. The sensor 1 has a measuring chamber 2, which is filled with a liquid measuring medium (eg physiological saline solution). The measuring chamber 2 is formed by an elongated tube 4, which is closed at its ends with windows 5 and 6, respectively. As a result, a measuring chamber interior 7 is formed, in which the measuring medium is enclosed in such a way that diffusion through the wall of the tube 4 is possible. The diffusion properties of the tube 4 vary locally. This will be discussed later. The measuring chamber 2 is adapted to be connected near the windows 5 and 6 to a transmitter device and a receiver device, respectively, to form the sensor 1.
Die Wandung der Messkammer 2 ermöglicht einen diffusiven Stoffausgleich zwischen der umgebenden Matrix und dem Messmedium , bidirektional und stoffselektiv. Die Selektion ist dabei so gewählt, daß lediglich der nachzuweisende Stoff durch die Wandung des Röhrchens 4 diffundieren kann, oder zumindest einen um eine Grö ßenordnung höheren Diffusionskoeffizienten hat, als Substanzen der Matrix. The wall of the measuring chamber 2 allows a diffusive mass balance between the surrounding matrix and the measuring medium, bidirectional and material-selective. The selection is chosen so that only the substance to be detected can diffuse through the wall of the tube 4, or at least one order of magnitude greater diffusion coefficient than substances of the matrix.
Die Wandung läßt Substanzen mit einer Größe kleiner einer Maximalgröße in das Innere der Messkammer 2, wohingegen Substanzen die größer sind, nicht durchgelassen werden. Ein beispielhafter Wert für die Maximalgröße ist z. B. 30 kDalton. Bei einem derart durch Behandlung bzw. Ausbildung der Wandlung erzeugten Größenselektionswert kann Glukose in die den Messkammerinnenraum 7 diffundieren, größere Substanzen, die beispielsweise hinsichtlich des noch zu erläuternden Messeffektes einen größeren Effekt zeigen würden, können hingegen nicht eindringen. Die Messkammer 2 bewirkt eine dynamische und definierte Stoffselektion. The wall allows substances with a size smaller than a maximum size in the interior of the measuring chamber 2, whereas substances which are larger, are not allowed to pass. An example value for the maximum size is z. B. 30 kDalton. With a size selection value generated in this way by treatment or conversion, glucose can diffuse into the measuring chamber interior 7, whereas larger substances which would have a greater effect, for example with regard to the measuring effect to be explained, can not penetrate. The measuring chamber 2 causes a dynamic and defined substance selection.
Die Messkammer 2 ist um eine Sendervorrichtung 17 und eine Empfängervorrichtung 24 ergänzt. Die Sendervorrichtung 14 liegt am Kopf des Sensors 1 und weist ein Fenster 18 auf, durch das optische Strahlung von einer Lichtquelle, im vorliegenden Beispiel eine Diode 19, läuft und am Fenster 18 ausgekoppelt wird. Die Diode 19 befindet sich auf einer Platine 20, die auch eine Optik 21 trägt, welche die Strahlung von der Diode 19 geeignet bündelt. Ein Gehäuse 22 trägt die Platine 20 und das Fenster 18. Auf das Gehäuse 22 ist optional eine Spitze 23 aufgesetzt, die zum besseren Einstechen des Kopfes des Sensors unter die Haut eines Säugers, beispielsweise eines Patienten, dessen Glukosespiegel im Blut gemessen werden soll, dient. Die beschriebene Ausgestaltung der Sendereinheit 17 ist exemplarisch. Wesentlich ist allerdings, daß sie zum Anschlu ß an der Messkammer 2 ausgebildet ist. Weiter besteht eine geeignete optische Kopplung der Fenster 5 und 1 5, z.B. durch eine Immersionsflüssigkeit o.ä. The measuring chamber 2 is supplemented by a transmitter device 17 and a receiver device 24. The transmitter device 14 is located at the head of the sensor 1 and has a window 18 through which optical radiation from a light source, in the present example a diode 19, runs and is coupled out at the window 18. The diode 19 is located on a circuit board 20, which also carries an optic 21, which bundles the radiation from the diode 19 suitable. A housing 22 carries the circuit board 20 and the window 18. On the housing 22, a tip 23 is optionally placed, which serves for better penetration of the head of the sensor under the skin of a mammal, for example a patient whose glucose level is to be measured in the blood , The described embodiment of the transmitter unit 17 is exemplary. It is essential, however, that it is designed for connection to the measuring chamber 2. Furthermore, there is a suitable optical coupling of the windows 5 and 1 5, e.g. by an immersion liquid or the like
Am gegenüberliegenden Fu ß des Sensors 1 ist an die Messkammer 2 die Empfängervorrichtung 24 angeschlossen. Sie weist einen Strahlteilerwürfel 25 auf, der die durch die Messkammer 2 gelaufene optische Strahlung zu zwei Detektoren 26, 27 aufteilt. Die Aufteilung erfolgt dabei entsprechend dem gewählten Messprinzip, beispielsweise nach Polarisation , Wellenlänge etc. Für die Verbindung der Empfängervorrichtung 24 mit dem Fenster 6 gilt das für die Sendervorrichtung 17 und deren Anschlu ß an das Fenster 5 Gesagte gleichermaßen. At the opposite foot of the sensor 1, the receiving device 24 is connected to the measuring chamber 2. It has a beam splitter cube 25 which divides the optical radiation passed through the measuring chamber 2 into two detectors 26, 27. The division takes place in accordance with the selected measuring principle, for example, according to polarization, wavelength, etc. For the connection of the receiver device 24 with the Window 6 is the same for the transmitter device 17 and its Anschlu ß to the window 5 said.
Der von der Diode 19 ausgesandte optische Strahl 28 wird geeignet konditioniert (z. B. durch die Optik 21 ) und nach Durchqueren der Messkammer 2 und etwaiger Wechselwirkung mit darin enthaltenen Stoffen direkt von der Empfängervorrichtung 24 erfaßt. In der Ausführungsform der Fig. 1 a hängt die Schwächung des optischen Strahls 6 von der polarisationsabhängigen Absorption im Messmedium ab. Die Absorption ist wiederum auf bekannte Art und Weise mit der Stoffkonzentration verknüpft, so daß aus der Intensität des optischen Strahls an den Detektoren 26, 27 und damit aus der Stärke der Empfängersignale automatisch ein Rückschlu ß auf die Stoffkonzentration erreicht ist. Die Bauweise der Fig. 1 a eignet sich also besonders für Stoffe, welche die Absorption beeinflussen. The optical beam 28 emitted by the diode 19 is suitably conditioned (eg by the optics 21) and, after passing through the measuring chamber 2 and any interaction with substances contained therein, is detected directly by the receiver device 24. In the embodiment of FIG. 1 a, the attenuation of the optical beam 6 depends on the polarization-dependent absorption in the measured medium. The absorption is in turn linked in a known manner with the substance concentration, so that from the intensity of the optical beam at the detectors 26, 27 and thus from the strength of the receiver signals automatically a return ß on the substance concentration is reached. The construction of Fig. 1 a is thus particularly suitable for substances which affect the absorption.
Die Sendervorrichtung 17 und die Empfängervorrichtung 24 sind beide mit einer (nicht dargestellten) Steuerelektronik verbunden, welche einerseits die Diode 19 ansteuert und andererseits die Detektoren 26, 27 ausliest. The transmitter device 17 and the receiver device 24 are both connected to a (not shown) control electronics which on the one hand controls the diode 19 and on the other hand, the detectors 26, 27 reads.
Die Optik 21 , welche für die Sendervorrichtung 17 eingezeichnet ist, ist lediglich exemplarisch als Kollimatoroptik eingezeichnet. Sie kann beispielsweise ein Filtersystem, wie Polarisationsfilter, Interferenzfilter oder Kantenfilter zusätzlich oder alternativ umfassen. Die Ausgestaltung des optischen Filtersystems hängt von der Art des anzuwendenden Messverfahrens ab. Natürlich ist vorzugsweise auch ein zum senderseitigen optischen Filtersystem passendes optisches Empfängerfiltersystem in der Empfängereinrichtung 24 angeordnet. Damit ist ein passendes Messverfahren möglich, das über die polarimetrische Differenzmessung, welche mit dem geschilderten Aufbau der Fig. 5 realisierten natürlich hinausgehen kann. The optics 21, which is shown for the transmitter device 17, is shown only as an example as collimator optics. It may, for example, additionally or alternatively comprise a filter system, such as polarization filters, interference filters or edge filters. The design of the optical filter system depends on the type of measurement method to be used. Of course, an optical receiver filter system matching the transmitter-side optical filter system is preferably also arranged in the receiver device 24. For a suitable measuring method is possible, which can go beyond the polarimetric difference measurement, which of course with the described structure of FIG. 5 realized.
Das Röhrchen 4 ist für die Abtrennung der zu messenden Substanz und ihre Anreicherung im Messkammerinnenraum und dort im Messmedium von entscheidender Bedeutung. Es findet eine Diffusion durch die Wand des Röhrchens 4 statt. Die Diffusionseigenschaften hängen dabei zum einen natürlich von der Geometrie der Wand ab. Hier ist besonders die Wanddicke zu nennen . Ausschlaggebend ist aber auch die materialbedingte Diffusionsdurchlässigkeit des Röhrchens 4. Diese ist entlang der Längserstreckung des Röhrchens 4 nicht konstant. Das Röhrchen 4 weist vielmehr einen Mittelabschnitt 12 auf, in dem Diffusionseigenschaften vorliegen, welche für den Messeffekt geeignet sind. Der Mittelabschnitt 12 ist durch einen Fu ßabschnitt 10 und einen Kopfabschnitt 1 1 begrenzt, in denen keine für den Messeffekt geeigneten Diffusionseigenschaften vorliegen. Üblicherweise sind Fu ß- und Kopfabschnitt 10, 1 1 diffusionsdicht. Diese zur Diffusion nicht beitragenden Abschnitte sind vorgesehen, um die Messkammerfenster 5 und 6 unproblematisch im Röhrchen 4 verkleben zu können. Eine Verklebung an einem Wandabschnitt, der zur Diffusion geeignet strukturiert ist, würde dessen Diffusionsdurchlässigkeit ändern. Die Reichweite und Stärke der Änderung ist dabei nur schwer bestimmbar. Würde man also beispielsweise an der Stirnseite des Röhrchens 4 die Fenster 5 oder 6 aufkleben, wären die Diffusionseigenschaften der Wandung im Bereich der Stirnseite gestört, wobei nicht präzise vorhersagbar oder einstellbar ist, wie weit die Störung von der Stirnseite weg reicht und wie groß sie ist. Das gleiche würde ohne die Fuß- und Kopfabschnitte 10, 1 1 gelten, wenn die Messkammerfenster 5 und 6 an der Innenwand des Röhrchens 4 verklebt werden. Analoges gilt für eine Andersartige Befestigung z. B. durch Presssitze etc. The tube 4 is for the separation of the substance to be measured and their enrichment in the measuring chamber interior and there in the measuring medium of crucial importance. There is a diffusion through the wall of the tube 4 instead. The diffusion properties depend on the one hand, of course, on the geometry of the wall. Here is especially the wall thickness to call. However, it is also the material-related diffusion permeability of the tube 4. This is not constant along the longitudinal extent of the tube 4. Rather, the tube 4 has a central portion 12 in which diffusion properties are present, which are suitable for the measuring effect. The central portion 12 is limited by a foot section 10 and a head section 11 in which there are no diffusion properties suitable for the measuring effect. Usually Fu ß- and head section 10, 1 1 are diffusion-tight. These sections, which do not contribute to the diffusion, are provided in order to allow the measuring chamber windows 5 and 6 to be glued without problem in the tube 4. Adhesion to a wall portion that is structured to be suitable for diffusion would change its diffusion permeability. The range and strength of the change is difficult to determine. If, for example, the windows 5 or 6 were glued to the end face of the tube 4, the diffusion properties of the wall in the region of the front side would be disturbed, whereby it is not precisely predictable or adjustable how far the disturbance will go away from the end face and how big it is , The same would apply without the foot and head sections 10, 11, when the measuring chamber windows 5 and 6 are glued to the inner wall of the tube 4. The same applies to a different attachment z. B. by press fits, etc.
Durch die Fuß- und Kopfabschnitte 10, 1 1 stellt sich diese Problematik nicht. Das Messkammerfenster 5 ist mit einer Verklebung 8a an der Innenwand des Röhrchens 4 angebracht, wobei diese Verklebung 8a sich über einen Bereich erstreckt, der kleiner ist als der diffusionsundurchlässige Kopfbereich 10. Analoges gilt für den Fußbereich 1 1 und die Verklebung 8b. Dadurch ist sichergestellt, dass die Verklebungen 8a und 8b die Diffusionseigenschaften im Mittelabschnitt 12 nicht beeinträchtigen. In Fig. 1 a sind der Kopfabschnitt 10 sowie der Fußabschnitt 1 1 gegenüber dem Mittelabschnitt 12 in der Wandung des Röhrchens 4 durch eine andersartige Schraffur abgesetzt. Der Mittelabschnitt 12 ist schräg schraffiert, Kopf- und Fußabschnitt 10, 1 1 horizontal. Zwischen den Abschnitten ist keine Trennlinie eingezeichnet, da das Röhrchen 4 in der beschriebenen Ausführungsform einteilig aufgebaut ist, auch wenn dies, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erwähnt, nicht zwingend ist. Through the foot and head sections 10, 1 1, this problem does not arise. The measuring chamber window 5 is attached with a bond 8a to the inner wall of the tube 4, this bond 8a extending over a region which is smaller than the diffusion-impermeable head region 10. The same applies to the foot region 11 and the bond 8b. This ensures that the bonds 8a and 8b do not affect the diffusion properties in the middle section 12. In Fig. 1 a, the head portion 10 and the foot portion 1 1 are offset from the central portion 12 in the wall of the tube 4 by a different hatching. The central portion 12 is obliquely hatched, head and foot section 10, 1 1 horizontally. No dividing line is drawn between the sections, since the tube 4 is constructed in one piece in the described embodiment, although this is not mandatory, as mentioned in the general part of the description.
Die innenliegenden Begrenzungsflächen der Fenster 5 und 6 liegen auf Höhe der Grenzen zwischen dem Kopfabschnitt 10 und dem Mittelabschnitt 12 bzw. dem Fußabschnitt 1 1 und dem Mittelabschnitt 12. Dadurch ist erreicht, dass der Messkammerinnenraum 7 ausschließlich von Grenzflächen der Messkammerfenster 5 und 6 sowie dem Mittelabschnitt 12 begrenzt ist, dessen Wandung die für den Messeffekt geeigneten Diffusionseigenschaften hat. The inner boundary surfaces of the windows 5 and 6 are at the level of the boundaries between the head portion 10 and the central portion 12 and the foot portion 1 1 and the central portion 12. This ensures that the measuring chamber interior 7 exclusively of boundary surfaces of the measuring chamber 5 and 6 and Central portion 12 is limited, the wall of which has the appropriate diffusion properties for the measuring effect.
Die lokal auf bestimmte Weise variierenden Diffusionseigenschaften des Röhrchens 4 sind in einem einfachen Herstellverfahren erreicht, in dem das Röhrchen 4 durch einen schichtaufbauenden Laserschreibprozeß hergestellt wird, indem schichtweise ein pulvriges oder körniges Ausgangsmaterial, beispielsweise Titan- oder Edelstahlkügelchen, durch Einwirkung eines scannenden Laserstrahls schichtweise verfestigt werden. Dieser Ansatz ist unter dem Begriff selektives Laserstrahlschmelzen bekannt. Fig. 1 b zeigt eine Abwandlung der Messkammer 2 der Fig. 1 a, bei der die Messkammerfenster 5 und 6 nicht über Verklebungen 8a und 8b befestigt sind, sondern über Dichtelemente 8c und 8d. Diese sind so ausgebildet, dass sie die Messflüssigkeit im Messinnenraum 7 dicht einschließen. In der schematischen Darstellung der Fig. 1 b sind an der Innenwand der Kopf- und Fu ßabschnitte 10, 1 1 entsprechende Nuten vorgesehen , in denen O-Ringe liegen , welche die Messkammerfenster 5 und 6 an der Innenwand der Fu ß- und Kopfabschnitte 10, 1 1 dichtend befestigen. Natürlich können auch andere Befestigungsmethoden verwendet werden . Hierzu wird auf den vorstehenden allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen. The locally varying diffusion characteristics of the tube 4 are achieved in a simple manufacturing process in which the tube 4 is formed by a layer-forming laser writing process by layer-by-layer solidification of a powdery or granular starting material, such as titanium or stainless steel beads, by the action of a scanning laser beam become. This approach is known as selective laser beam melting. 1 b shows a modification of the measuring chamber 2 of FIG. 1 a, in which the measuring chamber windows 5 and 6 are not fastened via bonds 8 a and 8 b, but via sealing elements 8 c and 8 d. These are designed so that they tightly enclose the measuring liquid in the measuring interior 7. In the schematic representation of Fig. 1 b are provided on the inner wall of the head and Fu ßabschnitte 10, 1 1 corresponding grooves in which are O-rings, which the Messkammerfenster 5 and 6 on the inner wall of the foot ß- and head sections 10th , 1 1 fasten sealing. Of course, other attachment methods can be used. Reference is made to the preceding general part of the description.
In einer weiteren Abwandlung weist das Röhrchen 4 an der Au ßenwand des Fu ßabschnittes 1 1 eine Ringnut für einen Dichtring 60 auf. Über die Einheit aus Messkammer 2 und Sendeeinrichtung 17 ist eine Lagerhülle 61 geschoben. Der Zwischenraum zwischen Lagerhülle 61 und der Einheit aus Messkammer 2 und Sendeeinrichtung 17 ist mit einer Lagerflüssigkeit 62 aufgefüllt. Dadurch ist sichergestellt, dass die Messkammer 2, deren Messkammerinnenraum 7 mit Messflüssigkeit befüllt ist, nicht durch Diffusion Messflüssigkeit verliert, was zu einer unerwünschten Blasenbildung führen würde. In a further modification, the tube 4 on the Au ßenwand of Fu ßabschnittes 1 1 an annular groove for a sealing ring 60 on. About the unit of measuring chamber 2 and transmitting device 17, a bearing sleeve 61 is pushed. The intermediate space between the bearing shell 61 and the unit comprising the measuring chamber 2 and the transmitting device 17 is filled up with a storage liquid 62. This ensures that the measuring chamber 2, whose measuring chamber interior 7 is filled with measuring liquid, does not lose measuring liquid by diffusion, which would lead to undesirable bubble formation.
In Fig. 1 b ist die dichtende Verbindung am Fu ßabschnitt 1 1 natürlich ebenfalls exemplarisch zu verstehen. Sie muss lediglich so ausgeführt werden, dass die Lagerhülle 61 dichtend am Fu ßabschnitt befestigt ist. Die diffusionsdichten Eigenschaften von Kopf abschnitt 10 und Fu ßabschnitt 1 1 erweisen sich auch hier als vorteilhaft, da die Ausbildung der entsprechenden Dichtung für die Lagerhülle 61 bezüglich der Diffusionseigenschaften der Messkammer 2 ohne Auswirkung sind. Anstelle einer Lagerkammer 61 , die auch über die Sendeeinrichtung 17 geschoben ist, ist es auch möglich, eine Lagerkammer 61 zu verwenden, die nicht nur am Fu ßabschnitt 1 1 dichtend angebracht ist, sondern auch am Kopfabschnitt 1 0. Letztlich kommt es nur darauf an , den Mittelabschnitt 12 mit der Lagerflüssigkeit 62 zu umgeben, da nur dort Messflüssigkeit aus dem Messkammerinnenraum 7 hinausdiffundieren könnte. Die Lagerflüssigkeit 62 ist idealerweise identisch mit der Messflüssigkeit im Messkammerinnenraum 7. In Fig. 1 b, the sealing compound on foot section 11 of course also to understand by way of example. It only needs to be carried out so that the bearing sleeve 61 is sealingly attached to the foot section. The diffusion-proof properties of the head section 10 and foot section 11 are also advantageous here, since the formation of the corresponding seal for the bearing cover 61 with respect to the diffusion properties of the measuring chamber 2 has no effect. Instead of a storage chamber 61, which is also pushed over the transmitting device 17, it is also possible to use a storage chamber 61, which is mounted not only on the foot section 11 1 sealing, but also on the head section 1 0. Ultimately, it depends only to surround the central portion 12 with the storage liquid 62, since only there could diffuse measuring liquid out of the measuring chamber interior 7 out. The storage liquid 62 is ideally identical to the measuring liquid in the measuring chamber interior 7.
Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Röhrchens 4 der Messkammer 2. Der Mittelabschnitt 1 1 ist schraffiert eingezeichnet. Wie zu sehen ist, bestehen zwischen Fu ßabschnitt 1 1 und Mittelabschnitt 12 sowie Kopfabschnitt 1 1 klare Grenzen 14 bzw. 15, die es erlauben, die Messkammerfenster 5 und 6 exakt so zu positionieren, dass kein Messkammerinnenraum besteht, der von Fu ßabschnitt oder Kopfabschnitt des Röhrchens begrenzt wäre. Natürlich können die Messkammerfenster noch weiter in den Messkammerinnenraum geschoben sein. Es mu ß lediglich Sorge dafür getragen sein, dass die Klebestellen 8a und 8b nicht über die Grenzen 14 und 15 hinausgehen. Fig. 2 shows a schematic perspective view of the tube 4 of the measuring chamber 2. The middle section 1 1 is shown hatched. As can be seen, exist between Fu ßabschnitt 1 1 and central portion 12 and the head portion 1 1 clear boundaries 14 and 15, which allow the measuring chamber 5 and 6 accurately position so that no measuring chamber interior consists of the Fu ßabschnitt or head section of the tube would be limited. Of course, the measuring chamber windows can still further into the Be pushed inside the measuring chamber. Care must be taken only that the splices 8a and 8b do not go beyond the limits 14 and 15.
Zur Einstellung der Lage der Messkammerfenster 5 und 6 im Röhrchen 4 sind an der Innenwand des Röhrchens 4 an den Grenzen 14 und 15 Anschläge vorgesehen, auf die die Messkammerfenster hingeschoben sind. Diese Anschläge haben bevorzugt auch noch die Doppelfunktion, dass sie eine Blendenöffnung aufweisen und somit als Streulichtblende für die Strahlung im Messkammerinnenraum 7 dienen. Es ist damit nicht mehr nötig, an den Messkammerfenstern 5 und 6 entsprechende Blendenmasken aufzubringen. To adjust the position of the measuring chamber windows 5 and 6 in the tube 4 14 and 15 stops are provided on the inner wall of the tube 4 at the limits to which the measuring chamber windows are pushed. These stops preferably also have the dual function of having a diaphragm opening and thus serving as a scattered-light diaphragm for the radiation in the interior of the measuring chamber 7. It is therefore no longer necessary to apply to the measuring chamber windows 5 and 6 corresponding aperture masks.
Durch die Kopf- und Fu ßabschnitte 1 0 und 1 1 sind Stirnseiten 10a und 1 1 a des Röhrchens 4 frei. Damit kann die Sendeeinrichtung 17 bzw. die Empfangseinrichtung 24 an der jeweiligen Stirnseite verklebt werden. Diese Verklebung liegt ebenfalls in diffusionsundurchlässigen Abschnitten , nämlich dem Fu ßabschnitt 1 1 bzw. dem Kopfabschnitt 10 und beeinträchtigt somit die Diffusionseigenschaften im für den Messeffekt relevanten Bereich, nämlich dem Mittelabschnitt 12 des Röhrchens 4 nicht. By the head and Fu ßabschnitte 1 0 and 1 1 end faces 10a and 1 1 a of the tube 4 are free. Thus, the transmitting device 17 and the receiving device 24 can be glued to the respective end face. This bond also lies in diffusion-impermeable sections, namely the foot section 11 or the head section 10 and thus impairs the diffusion properties in the area relevant for the measuring effect, namely the center section 12 of the tube 4.
Das Röhrchen 4 wird im Herstellverfahren in stehend schichtweise geschaffen. Dadurch ergibt sich die in Fig. 3 dargestellte Wandstruktur, in der die Wandung 16 des Röhrchens 4 schematisch in Teilschnittdarstellung zu sehen ist. Die Wandung 16 besteht aus aufeinanderfolgenden Schichten 30. Aufgrund des schichtweisen Verfestigens des pulvrigen oder körnigen Materials, das dabei in der Regel auch verschmolzen wird, bildet sich keine absolut glatte Wand längs der Schichtabfolge. Längs der Aufschmelzfolge, d.h. längs der Richtung, in der das Röhrchen im schichtabformenden Herstellverfahren entsteht, sind die Wände leicht wellig. Damit kann eine zu große Diffusionsdurchlässigkeit weil Porigkeit der Wand einhergehen. Bei Titankügelchen bzw. Edelstahlkügelchen als Ausgangsmaterial ist das der Fall. Deshalb wird, wie in Fig. 4 schwach zu erkennen ist, die Wandung 16 zusätzlich noch au ßen beschichtet. Hierauf wird später noch anhand der Fig. 8 eingegangen. Das Herstellverfahren für das Röhrchen erlaubt es, eine Vielzahl von Röhrchen 4 gleichzeitig, d.h. parallel herzustellen. Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 4 bis 6 erläutert. Fig. 4 zeigt, dass mehrere Röhrchen 4 in Form eines Röhrchenstapels 31 aufeinanderstehend gefertigt werden. Mehrere Röhrchenstapel 31 sind, wie die Fig. 5 und 6 zeigen, zu Zeilen 32 zusammengefaßt. Jede Zeile 32 besteht aus einer Reihe nebeneinanderstehender Röhrchenstapel 31 . Mehrere nebeneinanderliegende Zeilen 32 bilden dann einen Block 33. The tube 4 is created in the manufacturing process in standing layers. This results in the wall structure shown in Fig. 3, in which the wall 16 of the tube 4 is shown schematically in partial section. The wall 16 consists of successive layers 30. Due to the layered solidification of the powdery or granular material, which is usually also merged, forms no absolutely smooth wall along the layer sequence. Along the reflow sequence, i. along the direction in which the tube is formed in the layer-forming manufacturing process, the walls are slightly wavy. This can lead to a large diffusion permeability because porosity of the wall. This is the case with titanium beads or stainless steel beads as starting material. Therefore, as can be seen in Fig. 4 is weak, the wall 16 additionally coated on the outside Shen. This will be discussed later with reference to FIG. 8. The manufacturing method of the tube allows a plurality of tubes 4 to be simultaneously, i. parallel manufacture. This will be explained below with reference to FIGS. 4 to 6. FIG. 4 shows that a plurality of tubes 4 in the form of a tube stack 31 are manufactured one above the other. Several tube stacks 31 are, as shown in FIGS. 5 and 6, combined into rows 32. Each row 32 consists of a series of juxtaposed tube stacks 31. Several adjacent lines 32 then form a block 33.
In einem einzigen Herstellprozeß entstehen damit eine Vielzahl an Röhrchen 4. Diese sind so miteinander verbunden, dass sie wieder in die einzelnen Röhrchen 4 getrennt werden können. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Röhrchen 4 in den Röhrchenstapeln 31 jeweils durch einen Verbindungsbereich 50 miteinander verbunden, an dem sie nachher getrennt werden, beispielsweise indem die Stapel am Verbindungsbereich 50 durchgesägt werden. Die nebeneinanderstehenden Röhrchenstapel 31 sind durch Verbindungsstege 51 verbunden, die längs der Röhrchenstapel auf der selben Höhe liegen, wie die Verbindungsbereiche 50. Durch dieses Merkmal ist erreicht, dass beim Entfernen der Verbindungsbereiche, d.h. beim Vereinzeln der Röhrchenstapel 31 , automatisch auch die Verbindungsstege 51 entfernt werden. In einem Schritt werden damit nicht nur die Röhrchen 4 in den Röhrchenstapeln 31 vereinzelt, sondern auch die nebeneinanderliegenden Röhrchen 4 in der Zeile 32 werden voneinander getrennt. In a single manufacturing process thus arise a variety of tubes 4. These are interconnected so that they can be separated into the individual tubes 4 again. In a particularly preferred embodiment, the tubes 4 in the tube stacks 31 are each connected to one another by a connection region 50, where they are subsequently separated, for example by sawing through the stacks at the connection region 50. The juxtaposed tube stacks 31 are connected by connecting webs 51 which lie along the tube stacks at the same height as the connecting regions 50. This feature ensures that when the connecting regions are removed, ie when the tube stacks 31 are separated, the connecting webs 51 are also automatically removed become. In one step, not only the tubes 4 are singulated in the tube stacks 31, but also the adjacent tubes 4 in the line 32 are separated from each other.
Ebenfalls auf der Höhe der Verbindungsbereiche 50 sind Abstandshalter 52, 53 für die Röhrchenzeilen 32 ausgebildet. Die Abstandshalter 52 greifen in die Abstandshalter 53, so dass bei der Herstellung des Blocks 30 die Zeilen 32 ineinander gesteckt entstehen, ohne dass diese miteinander verbunden sein müssen. Das entsprechende Ausbilden der ineinander greifenden Abstandshalter 52, 53 ist im schichtaufbauenden Laserschreibprozeß völlig unproblematisch. Also at the height of the connecting portions 50 spacers 52, 53 are formed for the tube rows 32. The spacers 52 engage in the spacers 53, so that in the production of the block 30, the lines 32 are inserted into each other, without having to be connected to each other. The corresponding formation of the interlocking spacers 52, 53 is completely unproblematic in the layer-building laser writing process.
Die Verbindungsbereiche 50 umfassen somit auch die Verbindungsstege 51 und um 90° dazu um die Röhrchenlängsachse gedreht die Abstandshalter 52, 53. The connecting portions 50 thus also include the connecting webs 51 and rotated by 90 ° thereto about the tube longitudinal axis, the spacers 52, 53rd
Somit steht am Ende des schichtaufbauenden Laserschreibprozesses ein Block 33, der aus Zeilen 32 besteht, deren Abstandshalter 52, 53 leicht trennbar ineinander gesteckt sind. Die einzelnen Zeilen 32 bestehen aus Röhrchenstapeln 31 , welche über Verbindungsstege 51 miteinander verbunden sind. Thus, at the end of the layer-building laser writing process is a block 33, which consists of lines 32, the spacers 52, 53 are inserted into each other easily separable. The individual lines 32 consist of tube stacks 31, which are connected to one another via connecting webs 51.
Der Block 33 kann somit einfach zusammengehalten werden. Man muß lediglich verhindern, dass die Abstandshalter 52, 53 auseinander rutschen. In diesem Zustand wird der Block 33 beschichtet. Dabei führt man vorzugsweise eine Tauchbeschichtung lediglich an den Außenwänden der Röhrchen 4 durch. Die offenen Enden der Röhrchenstapel 31 werden verschlossen oder, was besonders bevorzugt ist, im Herstellverfahren bereits als zusätzliche geschlossene Endstücke ausgebildet, die nachher abgetrennt werden. Diese Endstücke sind der einfachen Darstellung halber in den Figuren nicht gezeigt. The block 33 can thus be easily held together. One only has to prevent the spacers 52, 53 from slipping apart. In this state, the block 33 is coated. In this case, preferably a dip coating is performed only on the outer walls of the tube 4. The open ends of the tube stacks 31 are closed or, which is particularly preferred, in the manufacturing process already formed as additional closed end pieces, which are subsequently separated. These end pieces are not shown in the figures for the sake of simplicity.
Das Vereinzeln des Blocks 33 geschieht, indem die Zeilen 32 durch Lösen der Abstandshalter 52, 53 auseinandergenommen werden. Anschließend werden, wie in Fig. 7 dargestellt, durch einen Trennprozeß, hier mittels eines Sägeblattes 54 die Verbindungsbereiche 50 durchtrennt. Sie sind in ihrer Dicke so ausgestaltet, dass sie schmaler sind als das Sägeblatt 54. Das Entfernen der Verbindungsbereiche 50 entfernt dabei automatisch auch die dort vorhandenen Abstandshalter 52, 53 und Verbindungsstege 51 . Bei dem Trennprozess werden bevorzugt die Zeilen 32 in eine Halterung eingelegt, die nach dem Vereinzeln der Zeilen automatisch als Magazin für die dann getrennten Röhrchen 4 fungiert. Das Außenbeschichten der Röhrchen 4 geschieht bevorzugt, wie bereits erwähnt, in einem Zustand, in dem noch kein Vereinzeln durchgeführt wurde, d.h. am Block 33. Die Wirkung dieser Außenbeschichtung zeigt die Fig. 8, welche drei übereinanderliegende Darstellungen der Wand 16 zeigt. Die oberste Darstellung stellt den unbeschichteten Zustand dar. Die einzelnen Schichten 30 der Schichtfolge sind gut zu erkennen und führen zu einer entsprechenden Welligkeit der Außen- und Innenwand. In einem Tauchprozeß wird nur die Außenwand beschichtet. Hierbei werden mehrere Schichten aufgebracht. Eine erste Schicht 55 führt zu einer Verringerung der Porengröße an der Außenwand und ggf. weitere Schichten 56 stellen die gewünschte Nanoskaligkeit ein. Dazu werden z. B. in aufeinanderfolgenden Beschichtungen Sol-Gel-Prozesse durchgeführt, wobei Titanoxidpulver zum Einsatz kommt, dessen Korngröße von der Porengröße des unbeschichteten Röhrchens 4 über die Beschichtungsfolge abnimmt auf die gewünschte nanoskalige Endporengröße. Bezüglich des Tauchverfahrens wird auch auf den vorstehenden allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen. The separation of the block 33 is done by the lines 32 are disassembled by loosening the spacers 52, 53. Subsequently, as shown in FIG. 7, the connecting regions 50 are severed by a separating process, here by means of a saw blade 54. They are designed in their thickness so that they are narrower than the saw blade 54. The removal of the connecting portions 50 automatically removes the existing there Spacers 52, 53 and connecting webs 51. In the separation process, the lines 32 are preferably inserted into a holder, which automatically acts as a magazine for the then separated tubes 4 after the separation of the lines. The outer coating of the tube 4 is preferably done, as already mentioned, in a state in which no separation was performed, ie at block 33. The effect of this outer coating is shown in FIG. 8, which shows three superimposed representations of the wall 16. The uppermost representation represents the uncoated state. The individual layers 30 of the sequence of layers are easy to recognize and lead to a corresponding waviness of the outer and inner wall. In a dipping process, only the outer wall is coated. Here, several layers are applied. A first layer 55 leads to a reduction in the pore size on the outer wall and optionally further layers 56 set the desired nanoscale. These are z. Sol-gel processes are carried out in successive coatings using titanium oxide powder whose particle size decreases from the pore size of the uncoated tube 4 via the coating sequence to the desired nanoscale end pore size. With regard to the dipping process, reference is also made to the general part of the description above.
Fig. 9 zeigt in einer schematischen Darstellung einen eingestochenen Sensor 1 zum Erfassen der Stoff konzentration, der nach der beschriebenen Art arbeitet. Die Sendervorrichtung 17 ist an der Messkammer 2 über einen dort ausgebildeten Flansch 34 angebracht, an dem die Sendervorrichtung 24 befestigt ist. Um den Durchtritt der optischen Strahlung vom Fenster 6 zur Empfängervorrichtung 24 möglichst vollständig zu erreichen, weist der Flansch 34 ein Volumen auf, in das die Immersionsflüssigkeit 9a, beispielsweise ein Immersionsöl, eingebracht werden kann, bevor die Empfängervorrichtung 24 am Flansch 34 befestigt wird. Fig. 9 shows a schematic representation of a pierced sensor 1 for detecting the substance concentration, which operates in the manner described. The transmitter device 17 is attached to the measuring chamber 2 via a flange 34 formed there, to which the transmitter device 24 is attached. In order to achieve the fullest possible passage of the optical radiation from the window 6 to the receiver device 24, the flange 34 has a volume into which the immersion liquid 9a, for example an immersion oil, can be introduced before the receiver device 24 is fastened to the flange 34.
Die Ausbildung bzw. Verwendung eines Flansches ist natürlich nur eine von mehreren Möglichkeiten, die Empfängereinheit 24 zu befestigen. Zum Befestigen des Sensors nach Insertierung des Moduls in den Körper ist am Fußabschnitt eine Befestigungs- und Schutzvorrichtung angebracht, die beispielsweise in Form einer Manschette 36 ausgebildet sein kann. Die Befestigungs- und Schutzvorrichtung ist flexibel ausgebildet. Sie kann mit der Haut des Körpers, in dem das Modul eingebracht wird, verbunden werden, beispielsweise durch eine chirurgische Naht, eine Verklebung, Pflaster etc. Dadurch ist zum einen sichergestellt, daß das insertierte Modul Körperbewegungen einfach folgen kann, d. h. also die Belastung für einen Patienten gering ist. Zum anderen sind der insertierte Teil des Sensors 1 und die Durchtrittsstelle durch die Haut vor Infektionen etc. geschützt. Die Schutz- und Befestigungsvorrichtung, beispielsweise die Manschette 36, ist dabei bevorzugt für optische Strahlung intransparent, so daß keine störende Strahlung seitlich der Meßkammervorrichtung 1 zur Empfängervorrichtung 24 gelangt. Auch ist natürlich verhindert, daß durch die Haut störende Strahlung zur Meßkammervorrichtung 1 gelangen kann, die zu einem Störsignal an der Empfängervorrichtung 24 führen könnte. The formation or use of a flange is of course only one of several ways to secure the receiver unit 24. To attach the sensor after insertion of the module in the body, a fastening and protection device is attached to the foot portion, which may be formed, for example, in the form of a sleeve 36. The attachment and protection device is flexible. It can be connected to the skin of the body in which the module is introduced, for example, by a surgical suture, a bond, plaster, etc. This ensures, on the one hand, that the inserted module can easily follow body movements, ie the load on a patient is low. On the other hand, the inserted part of the sensor 1 and the passage are protected by the skin from infection, etc. The protective and fastening device, for example, the sleeve 36, is preferred for optical radiation intransparent, so that no interfering radiation passes laterally of the Meßkammervorrichtung 1 to the receiver device 24. It is also prevented, of course, that interfering radiation can reach the measuring chamber device 1 through the skin, which could lead to an interference signal at the receiver device 24.
Trotz des schrägen Einstichs unter die Haut liegt der gesamte Mittelabschnitt 12 der Kapillare 4 in einen Bereich des Körpers, in dem Gewebeflüssigkeit vorliegt. Despite the oblique puncture under the skin, the entire central portion 12 of the capillary 4 lies in a region of the body in which tissue fluid is present.
Die Sendevorrichtung ist durch einen im Röhrchen 4 ausgebildeten Kabelkanal 56 angeschlossen. Der Kabelkanal 56 liegt entweder in der Wandung des Röhrchens 4 oder ist separat außen oder innen am Röhrchen 4 ausgebildet. Das Herstellverfahren erlaubt es, den Kabelkanal 56 ohne Aufwand einstückig mit dem Röhrchen 4 zu schaffen. Er mündet an den Stirnseiten, wodurch keine Probleme mit der Dichtigkeit der Messkammerfenster bestehen. Zugleich ist seine Wandung dicht für das Meßmedium bzw. die Körperflüssigkeit, wodurch die Anforderungen an die Leitung und deren Isolierung im Kabelkanal einfacher sind, als wenn die Leitung außen frei am Röhrchen 4 oder durch das Innere des Röhrchens 4 geführt würde. The transmitting device is connected by a cable channel 56 formed in the tube 4. The cable channel 56 lies either in the wall of the tube 4 or is formed separately on the outside or inside of the tube 4. The manufacturing method makes it possible to create the cable channel 56 integrally with the tube 4 without any effort. It opens at the end faces, which means there are no problems with the tightness of the measuring chamber windows. At the same time its wall is tight for the measuring medium or the body fluid, whereby the requirements for the line and their isolation in the cable channel are easier than if the line outside would be guided freely on the tube 4 or through the interior of the tube 4.
Die Empfängervorrichtung 24, beispielsweise die Detektoren 26 und 27 sind mit einer Elektronik 34 verbunden, welche die entsprechende Signalauslesung bewirkt. The receiver device 24, for example the detectors 26 and 27, are connected to an electronic unit 34, which effects the corresponding signal readout.
Der Sensor ist mittels seiner Manschette 36 an der Haut 39 befestigt. Die Flexibilität der Manschette 36 bewirkt, daß der eingestochene Sensor Körperbewegungen folgen kann. Gleichzeitig ist der aus dem Körper ragende Teil des Sensors mit einer Schutzkappe 42 abgedeckt, die unabhängig von der Manschette 36 an der Haut 39 befestigt ist. Die Elektronik 43 ist an der Schutzkappe 42 befestigt, und die Verbindungen zwischen Elektronik 43 und Empfängervorrichtung 24 bzw. Sensorvorrichtung 17 sind flexibel. Dadurch ist sichergestellt, daß ein Druck etc. auf die Schutzkappe 42 nicht zu einer Bewegung derjenigen Teile des Sensors führt, die in den Körper insertiert sind. Gleichzeitig schützt die Schutzkappe 32 die au dem Körper ragenden Teile des Sensors und trägt die Elektronik 34. The sensor is attached to the skin 39 by means of its collar 36. The flexibility of the cuff 36 causes the pierced sensor to follow body movements. At the same time, the part of the sensor protruding from the body is covered with a protective cap 42, which is fastened to the skin 39 independently of the cuff 36. The electronics 43 are attached to the protective cap 42, and the connections between the electronics 43 and the receiver device 24 or sensor device 17 are flexible. This ensures that pressure etc. on the protective cap 42 does not result in movement of those parts of the sensor which are inserted into the body. At the same time, the protective cap 32 protects the parts of the sensor protruding from the body and carries the electronics 34.
Zum Auswechseln der in den Körper ragenden Teile des Sensors, was nach etwa 7 bis 14 Tagen üblicherweise erforderlich ist, wird die Schutzkappe 42 abgenommen, wozu geeignete elektrische Steckverbindungen zum Sensor gelöst werden. Dann wird die Empfängervorrichtung 24 an ihrer Verbindung zum Fenster 6 gelöst. Dann kann das Modul bestehend aus Messkammervorrichtung 1 und Empfängervorrichtung aus dem Körper herausgezogen werden und durch ein frisches Modul ersetzt werden, an dem dann wieder die Empfängereinheit 23 befestigt wird. Somit ist eine kostengünstige Auffrischung des Sensors möglich, ohne die Empfängereinheit 24 neu bereitstellen zu müssen. Fig. 9 zeigt in der Schnittdarstellung einen optional in der Wandung des Röhrchens 4 ausgebildeten Kabelkanal 56, der von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite läuft. Durch den Kabelkanal führt eine Leitung, welche die Strahlungsquelle 19 entsprechend versorgt und ansteuert. Der Kabelkanal 56 ist von Wandung umgeben, die diffusionsdicht ist, d.h. , deren Diffusionseigenschaften im wesentlichen der des Kopfabschnittes und des Fu ßabschnittes gleichen. Dadurch ist sichergestellt, dass die im Kabelkanal 56 laufende Leitung weder der Körperflüssigkeit 40 noch dem Messmedium im Messkammerinneren 7 ausgesetzt ist. Die Anforderung an die Isolierung der Leitung sind damit drastisch reduziert. To replace the protruding into the body parts of the sensor, which is usually required after about 7 to 14 days, the protective cap 42 is removed, for which purpose suitable electrical connections to the sensor are released. Then the receiver device 24 is released at its connection to the window 6. Then the module consisting of Messkammervorrichtung 1 and receiver device can be pulled out of the body and replaced by a fresh module, to which then the receiver unit 23 is attached. Thus, a cost-effective refresh of the sensor is possible without having to provide the receiver unit 24 again. 9 shows a sectional view of an optionally formed in the wall of the tube 4 cable channel 56, which runs from the first end side to the second end face. Through the cable channel leads a line which supplies and controls the radiation source 19 accordingly. The cable channel 56 is surrounded by wall, which is diffusion-tight, that is, whose diffusion properties substantially equal to that of the head portion and the Fu ßabschnittes. This ensures that the conduit running in the cable duct 56 is exposed neither to the body fluid 40 nor to the measuring medium in the measuring chamber interior 7. The requirement for the insulation of the line are thus drastically reduced.
Die oben erwähnte Bauweise des Röhrchens 4 bzw. das Herstellverfahren kann in folgenden Punkten optional abgewandelt werden, wobei die Abwandlung im einzelnen oder kumulativ verwendet werden. In den Röhrchenstapeln 31 ist dargestellt, dass jeweils ein Kopf eines oberen Röhrchens 4 auf den Fu ß eines unteren Röhrchens 4 steht. Dies ist natürlich nicht zwingend erforderlich. Selbstverständlich können benachbarte Röhrchen 4 auch invers ausgebildet werden, d.h. es stoßen an den Verbindungsbereichen 50 jeweils Fü ße oder Köpfe der Röhrchen 4 aneinander. Verwendet man als Trennverfahren einen Sägeprozeß, ist es bevorzugt, im Verbindungsbereich 50 das Material weniger dicht auszubilden. Dies kann durch geeignete Ansteuerung beim Laserstrahlschreiben erfolgen. Beispielsweise können Lochstrukturen im Bereich von 100 μιη Größe eingebracht werden. Durch diese Maßnahme wird der Verbrauch an Sägeblatt beim Trennen der Verbindungsbereiche 50 reduziert. The above-mentioned construction of the tube 4 or the manufacturing method can optionally be modified in the following points, wherein the modification are used individually or cumulatively. In the tube stacks 31 it is shown that in each case a head of an upper tube 4 is on the foot of a lower tube 4 ß. Of course this is not mandatory. Of course, adjacent tubes 4 may also be formed inversely, i. At the connecting regions 50, feet or heads of the tubes 4 abut each other. If a sawing process is used as the separating method, it is preferable to make the material less dense in the joining region 50. This can be done by suitable control during laser beam writing. For example, hole structures in the range of 100 μιη size can be introduced. By this measure, the consumption of saw blade when disconnecting the connecting portions 50 is reduced.
Die beschriebene Wandrauhigkeit der Röhrchen 4 kann durch geeignete Herstellparameter oder Materialien so reduziert werden, dass ein Beschichtungsverfahren nicht nötig ist, um die gewünschte Porosität im nm-Bereich zu erreichen. Verwendet man ein Beschichtungsverfahren ist es bei einem edelstahl- oder titanbasierten Aufschmelzverfahren bevorzugt, eine Titanoxidlösung für die Beschichtung zu verwenden. Durch mehrfache Beschichtung und geeignetes Rotieren und Drehen des Blockes nach der Beschichtung und vor der Aushärtung der Schicht kann im Ergebnis die Wandrauhigkeit auf eine Größenordnung von 10 nm reduziert werden. The described wall roughness of the tubes 4 can be reduced by suitable manufacturing parameters or materials such that a coating process is not necessary in order to achieve the desired porosity in the nm range. When using a coating method, in a stainless steel or titanium-based reflow method, it is preferable to use a titanium oxide solution for the coating. As a result of multiple coating and proper rotation and rotation of the block after coating and prior to curing of the layer, the wall roughness can be reduced to the order of 10 nm.
Die Abstandshalter 52 und 53 können auch einteilig ausgeführt werden, wobei eine Sollbruchstelle das einfache Durchtrennen ermöglicht. Die Fertigung mehrerer Röhrchen 4 ist optional. Es können auch einzelne Röhrchen, Zeilen einzelner Röhrchen oder Blöcke einzelner Röhrchen gefertigt werden. The spacers 52 and 53 can also be made in one piece, with a predetermined breaking point allows easy cutting. The production of several tubes 4 is optional. It is also possible to produce individual tubes, rows of individual tubes or blocks of individual tubes.
Das kopfseitige Messkammerverschlussstück muß nicht als Fenster ausgeführt werden, sondern kann auch ein lichtumlenkendes Element, z.B. in Spiegelelement, sein, wenn die Strahlung am Fuß eingekoppelt wird und mind. 2 x durch die Messkammer 2 läuft. The head-end measuring chamber closure does not have to be made as a window, but may also be a light-redirecting element, e.g. in mirror element, if the radiation is coupled in at the foot and runs at least twice through the measuring chamber 2.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Messkammer für einen optisch arbeitenden Sensor (1 ) zum Bestimmen einer Konzentration eines Stoffes, der in Gewebeflüssigkeit (40) eines Säugers enthalten ist, wobei die Messkammer (2) zum Einsetzen in den Körper des Säugers ausgebildet ist, die Messkammer (2) als längliches Röhrchen (4) mit einer ersten und einer zweiten Stirnseite (10a, 1 1 a) ausgebildet ist, wobei das Röhrchen (4) anschließend an die erste Stirnseite (10a) einen Kopfabschnitt (10), einen daran angrenzenden Mittelabschnitt (12) und wiederum daran angrenzend einen Fu ßabschnitt (1 1 ) aufweist, der sich bis zur zweiten Stirnseite (1 1 a) erstreckt, wobei der Mittelabschnitt (12) sich vom Kopfabschnitt (10) und vom Fu ßabschnitt (1 1 ) hinsichtlich einer materialbedingten Diffusionsdurchlässigkeit unterscheidet, die Messkammer (2) ein erstes Messkammerverschlussstück aufweist, das ein Messkammerfenster (5) aufweist ist, am Fu ßabschnitt (10) in das Röhrchen (4) eingesetzt ist, und so dick ist, dass es sich mindestens bis zu einer Grenze (1 5) zwischen Fu ßabschnitt (1 0) und Mittelabschnitt (12) des Röhrchen (4) erstreckt, und an der Innenwand des Fu ßabschnittes (10) flüssigkeitsdicht befestigt ist, wobei die Befestigung sich nicht bis zur Grenze (15) zwischen Fu ßabschnitt (10) und Mittelabschnitt (12) erstreckt, und 1 . A measuring chamber for an optically operating sensor (1) for determining a concentration of a substance contained in tissue fluid (40) of a mammal, wherein the measuring chamber (2) is designed for insertion into the body of the mammal, the measuring chamber (2) as elongated Tube (4) having a first and a second end face (10a, 1 1 a) is formed, wherein the tube (4) subsequent to the first end face (10 a) a head portion (10), an adjoining central portion (12) and turn adjacent thereto has a foot section (11) which extends to the second end face (11a), the middle section (12) being different from the head section (10) and the foot section (11) in terms of material diffusion permeability, the measuring chamber (2) has a first measuring chamber closing piece, which has a measuring chamber window (5), is inserted into the tube (4) at the foot portion (10), and is so thick that it extends at least to a limit (1 5) between Fu ßabschnitt (1 0) and central portion (12) of the tube (4), and on the inner wall of the foot ßabschnittes (10) is fixed liquid-tight, the attachment is not up to Border (15) between Fu ßabschnitt (10) and central portion (12) extends, and
die Messkammer (2) ein zweites Messkammerverschlussstück aufweist, das ein Messkammerfenster (6) oder einen Spiegel aufweist ist, am Kopfabschnitt (1 1 ) in das Röhrchen (4) eingesetzt ist, und so dick ist, dass es sich mindestens bis zu einer Grenze (14) zwischen Kopfabschnitt (1 1 ) und Mittelabschnitt (12) des Röhrchen (4) erstreckt, und an der Innenwand des Kopfabschnittes (1 1 ) flüssigkeitsdicht befestigt ist, wobei die Befestigung sich nicht bis zur Grenze (14) zwischen Kopfabschnitt (1 1 ) und Mittelabschnitt (12) erstreckt,  the measuring chamber (2) has a second measuring chamber closing piece, which has a measuring chamber window (6) or a mirror, is inserted into the tube (4) at the head portion (11), and is so thick that it is at least up to a limit (14) between the head portion (1 1) and central portion (12) of the tube (4), and on the inner wall of the head portion (1 1) is attached liquid-tightly, wherein the attachment is not up to the boundary (14) between the head portion (1 1) and middle section (12),
- wobei die Messkammerverschlussstücke (5, 6) das Röhrchen (4) flüssigkeitsdicht verschließen, so dass ein Meßkammervolumen (7) zur Aufnahme eines flüssigen Messmediums ausschließlich von den Messkammerverschlussstücken (5, 6) und Wandung des Mittelabschnittes (12) begrenzt ist. - The Meßkammerverschlussstücke (5, 6) liquid-tightly close the tube (4), so that a Meßkammervolumen (7) for receiving a liquid medium exclusively from the Messkammerverschlussstücken (5, 6) and wall of the central portion (12) is limited.
2. Messkammer nach Anspruch 1 , wobei der Mittelabschnitt (12) des Röhrchens (4) einen kreisförmigen Innenquerschnitt hat und zum Fu ßabschnitt (10) und/oder Kopfabschnitt (1 1 ) in einen rechteckigen oder quadratischen Innenquerschnitt übergeht, der Fu ß- bzw. Kopfabschnitt (10, 1 1 ) im Bereich, in dem das entsprechende Messkammerverschlussstück eingesetzt ist, einen rechteckigen oder quadratischen Innenquerschnitt hat, und das entsprechende Messkammerverschlussstück (5, 6) quaderförmig bzw. würfelförmig ist. 2. measuring chamber according to claim 1, wherein the central portion (12) of the tube (4) has a circular inner cross-section and the foot ßabschnitt (10) and / or head portion (1 1) passes into a rectangular or square inner cross-section, the foot ß- or Head portion (10, 1 1) in the region in which the corresponding Meßkammerverschlussstück is inserted, has a rectangular or square inner cross-section, and the corresponding Meßkammerverschlussstück (5, 6) is cuboidal or cube-shaped.
3. Messkammer nach Anspruch 1 oder 2, wobei an der Grenze (15, 14) zwischen Mittelabschnitt (12) und Fu ß- und/oder Kopfabschnitt (10, 1 1 ) ein Anschlag vorgesehen ist, der das Einschieben des entsprechenden Messkammerverschlussstücks (5, 6) in das Röhrchen (4) begrenzt und zugleich als Blende für die optische Strahlung ausgebildet ist. 3. measuring chamber according to claim 1 or 2, wherein at the boundary (15, 14) between the central portion (12) and foot ß- and / or head portion (10, 1 1) a stop is provided, the insertion of the corresponding Meßkammerverschlussstücks (5 , 6) in the tube (4) limited and at the same time designed as a diaphragm for the optical radiation.
4. Messkammer nach einem der obigen Ansprüche, wobei das erste Messkammerverschlussstück (5) nicht über die erste Stirnseite (1 1 a) vorsteht, wodurch an der ersten Stirnseite (1 1 a) eine optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung (24) anklebbar ist. 4. measuring chamber according to one of the above claims, wherein the first Meßkammerverschlussstück (5) does not project beyond the first end face (1 1 a), whereby on the first end face (1 1 a) an optical transmitting and / or receiving device (24) attachable is.
5. Messkammer nach einem der obigen Ansprüche, wobei an einer Innenwand des Röhrchens (4) eine Haltemechanik zum Fixieren eines von der ersten (10a) zur zweiten Stirnseite (1 1 a) laufenden, elektrischen Kabels ausgebildet ist. 5. Measuring chamber according to one of the above claims, wherein on a inner wall of the tube (4) a holding mechanism for fixing one of the first (10 a) to the second end face (1 1 a) running, electrical cable is formed.
6. Messkammer nach einem der obigen Ansprüche, wobei das Röhrchen (4) mindestens einen Kabelkanal (56) hat, der längs des Röhrchens (4) von der ersten (10a) zur zweiten Stirnseite (1 1 a) durch den Fu ßabschnitt (10), den Mittelabschnitt (12) und den Kopfabschnitt (1 1 ) läuft, wobei der Kabelkanal (56) im Mittelabschnitt (12) von einer Wandung umgeben ist, deren materialbedingte Diffusionsdurchlässigkeit sich von der des sonstigen Mittelabschnittes unterscheidet. 6. Measuring chamber according to one of the above claims, wherein the tube (4) has at least one cable channel (56) along the tube (4) from the first (10 a) to the second end face (1 1 a) by the foot section (10 ), the central portion (12) and the head portion (1 1) runs, wherein the cable channel (56) in the central portion (12) is surrounded by a wall whose material-related diffusion permeability differs from that of the other central portion.
7. Messkammer nach einem der obigen Ansprüche, wobei das zweite Messkammerverschlussstück als Messkammerfenster (6) ausgebildet ist und dem Messkammerfenster (6) vom Mittelabschnitt (12) aus gesehen vorgelagert eine Strahlformungsoptik aufweist, wobei auch die Strahlformungsoptik innerhalb des Kopfabschnittes (10) liegt. 7. Measuring chamber according to one of the above claims, wherein the second Meßkammerverschlussstück is formed as a measuring chamber window (6) and the Messkammerfenster (6) from the central portion (12) seen upstream of a beam-forming optical system, wherein the beam-forming optical system within the head portion (10).
8. Messkammer nach einem der obigen Ansprüche, wobei das Röhrchen (4) aus einem beschichteten Titanlegierungskörper besteht. 8. measuring chamber according to one of the above claims, wherein the tube (4) consists of a coated titanium alloy body.
9. Messkammer nach einem der obigen Ansprüche, hergestellt durch einen eine Vielzahl an Schichten (30) aufbauenden Prozess, wobei die Schichten längs des Röhrchens (4) aufeinanderfolgen. A measuring chamber according to any one of the preceding claims, made by a process comprising a plurality of layers (30), the layers following one another along the tube (4).
10. Messkammer nach einem der obigen Ansprüche, wobei der Fu ß- und/oder Kopfabschnitt (1 1 , 10) an ihrer jeweiligen Au ßenwand Dichtflächen und/oder Dichtelemente (60) zum Abdichten gegenüber einer die Messkammer (2) aufnehmenden Lagerkammer (61 ) aufweist/aufweisen. 10. measuring chamber according to one of the above claims, wherein the foot ß- and / or head portion (1 1, 10) on its respective outer wall Shen sealing surfaces and / or sealing elements (60) for sealing against a measuring chamber (2) receiving the bearing chamber (61 ).
1 1 . Optisch arbeitender Sensor zum Bestimmen einer Konzentration eines Stoffes, der in Gewebeflüssigkeit (40) eines Säugers enthalten ist, wobei der Sensor (1 ) eine Messkammer (2) nach Anspruch 1 und eine Empfangseinrichtung (24) zur Aufnahme der optischen Strahlung durch das erste Messkammerverschlussstück (6) nach deren Durchgang durch das Messkammervolumen (7) aufweist, wobei die Empfangseinrichtung (24) am Fu ßabschnitt (1 1 ) befestigt ist. 1 1. An optically operating sensor for determining a concentration of a substance contained in tissue fluid (40) of a mammal, the sensor (1) comprising a measuring chamber (2) according to claim 1 and receiving means (24) for receiving the optical radiation through the first measuring chamber occluder (6) after passing through the measuring chamber volume (7), wherein the receiving means (24) on the foot section (1 1) is fixed.
12. Sensor nach Anspruch 1 1 , wobei das zweite Messkammerverschlussstück als Messkammerfenster (6) ausgebildet ist und der Sensor (1 ) eine Sendeeinrichtung (17) zur Abgabe der optischen Strahlung in das Messkammervolumen (7) durch das zweite Meßkammerverschlu ßstück (5) aufweist und die Sendeeinrichtung (17) am Kopfabschnitt (1 1 ) befestigt ist. 12. Sensor according to claim 1 1, wherein the second Meßkammerverschlussstück is formed as a measuring chamber window (6) and the sensor (1) has a transmitting device (17) for delivering the optical radiation in the measuring chamber volume (7) through the second Meßkammerverschlu ßstück (5) and the transmitting device (17) is attached to the head section (1 1).
13. Herstellverfahren für eine Messkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei 13. A manufacturing method for a measuring chamber according to one of claims 1 to 9, wherein
ein Prozess verwendet wird, der mittels Laserstrahlschreiben eine pulvrige oder körnige Ausgangssubstanz schichtweise verfestigt und so die Messkammer (2) schichtweise aufbaut, und  a process is used which solidifies by means of laser writing a powdery or granular starting material in layers and so the measuring chamber (2) builds up in layers, and
die Messkammer (2) als längliches Röhrchen (4) hergestellt wird, wobei die Schichten (30) längs des Röhrchens (4) aufeinanderfolgen und das Röhrchen (4) vorzugsweise steht.  the measuring chamber (2) is produced as an elongate tube (4), wherein the layers (30) follow one another along the tube (4) and the tube (4) preferably stands.
14. Herstellverfahren nach Anspruch 13, wobei 14. A manufacturing method according to claim 13, wherein
Röhrchenstapel (31 ) hergestellt werden, in denen mehrere der Röhrchen (4) aufeinander stehen und durch Verbindungsbereiche (50) verbunden sind, die jeweils die Stirnseite (1 1 a) eines unteren Röhrchens (4) mit der Stirnseite (10a) eines darüber stehenden Röhrchens (4) verbinden, und  Tube stacks (31) are prepared in which a plurality of the tubes (4) are interconnected and connected by connecting portions (50), respectively the end face (1 1 a) of a lower tube (4) with the end face (10 a) of an over Connect tube (4), and
- die Röhrchenstapel (31 ) durch eine Trennprozess (54) , bevorzugt einen Sägeprozess, in einzelne Röhrchen (4) geteilt werden, indem die Verbindungsbereiche (50) entfernt werden. - The tube stacks (31) by a separation process (54), preferably a sawing process, divided into individual tubes (4) by the connecting portions (50) are removed.
15. Herstellverfahren nach Anspruch 14, wobei mehrere Röhrchenstapel (31 ) hergestellt werden, die in Zeilen (32) nebeneinander stehen und über Verbindungsstege (51 ) miteinander verbunden sind, die in den selben Ebenen liegen, wie die Verbindungsbereiche (50), und 15. The manufacturing method according to claim 14, wherein a plurality of tube stacks (31) are produced, which are in rows (32) adjacent to each other and connected by connecting webs (51) which lie in the same planes as the connecting portions (50), and
die Verbindungsstege (31 ) beim Entfernen der Verbindungsbereiche (50) automatisch mit entfernt werden.  the connecting webs (31) are automatically removed when removing the connecting areas (50).
16. Herstellverfahren nach Anspruch 15, wobei 16. A manufacturing method according to claim 15, wherein
ein Block (33) aus mehreren nebeneinander stehenden Zeilen (32) hergestellt wird, die über Abstandshalter (52, 53) miteinander verbunden sind, welche als lösbar oder mit Sollbruchstellen aufgeführt sind und die in den selben Ebenen liegen, wie die Verbindungsbereiche (50) und die Verbindungsstege (31 ),  a block (33) of a plurality of juxtaposed rows (32) is produced, which are connected to one another via spacers (52, 53) which are listed as detachable or with predetermined breaking points and lie in the same planes as the connecting areas (50) and the connecting webs (31),
der Block (33) zu den Zeilen (32) vereinzelt wird, indem die Abstandshalter gelöst oder durchbrochen werden, und  the block (33) is separated to the lines (32) by the spacers are dissolved or broken, and
die gelösten oder durchbrochenen und an den Röhrchen verbliebenen Abstandshalter (52, 53) beim Entfernen der Verbindungsbereiche (50) automatisch mit entfernt werden.  the detached or perforated spacers (52, 53) remaining on the tubes are also automatically removed when the connecting regions (50) are removed.
17. Herstellverfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, wobei die unterschiedliche Diffusionsdurchlässigkeit von Mittelabschnitt (12) und Kopf -/Fu ßabschnitt (1 0, 1 1 ) durch Variation des Laserstrahlschreibens bewirkt wird. 17. Manufacturing method according to one of the above method claims, wherein the different diffusion permeability of central portion (12) and head / Fu ßabschnitt (1 0, 1 1) is effected by varying the laser beam writing.
18. Herstellverfahren nach einem der obigen Verfahrensansprüche, wobei jedes Röhrchen (4) nach Abschluss des schichtweisen Aufbauens der Messkammer (2) einem Beschichtungsprozess (55, 56) unterzogen wird, der die Wandrauhigkeit reduziert. 18. A manufacturing method according to any one of the above method claims, wherein each tube (4) is subjected to a coating process (55, 56) after completion of the layered buildup of the measuring chamber (2), which reduces the wall roughness.
19. Herstellverfahren nach einer Kombination der Ansprüche 18 und 16, wobei vor dem Vereinzeln in Zeilen (32) der Block (33) in einem Tauchprozess beschichtet wird und während eines Ein- und Austauchens so ausgerichtet wird, dass die Röhrchen (4) horizontal liegen. 19. A manufacturing method according to a combination of claims 18 and 16, wherein prior to dicing into rows (32), the block (33) is coated in a dipping process and aligned during insertion and removal so that the tubes (4) are horizontal ,
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