用于测量单元的加热系统的制作方法

本发明涉及用于测量液体样品中的至少一种成分的测量单元、涉及用于制造测量单元的方法、涉及用于测量液体样品中的至少一种成分的方法并且涉及包括测量单元的测量装置。

背景技术：

为了测量血液样品——比如血气、电解质和代谢物——的参数，可能需要精确控制待检查的样品的温度。样品可以在不同的温度例如4℃至41℃之间供给到常规的测量装置中。然而，血液参数的测量需要在固定温度下进行，例如37℃。可能例如需要这样的温度来测量氧气的分压、二氧化碳的分压，以测量ph值或测量电解质浓度，比如钙、钠、钾或氯离子。

将样品的温度调节到预期的测量温度会需要一些时间。此外，测量时间受将样品供给至测量装置中的测量单元内所需的时间的影响。此外，测量时间可以取决于最大可能泵速。

此外，测量精度可取决于由于滞后效应(carry-overeffect)(即稀释)而导致的样品在从外部样品源到测量传感器的过程中的可能变化。另外，可能的气泡截留(entrapment)可能导致错误的测量。滞后效应以及气泡截留最可能发生在样品路径的材料变化的位置。因此，在供给至测量装置期间或测量本身期间可能与样品接触的不同材料(例如钢、塑料、橡胶、传感器(壳体)的材料等)会影响测量结果，并且因此影响测量精度。

温度调节或温度控制的所需精度可以例如为37℃+/-0.2℃。由于气体在血液和水溶液中的溶解度的温度依赖性、以及例如ph值的温度依赖性，因此可能需要所述温度调节的精度。此外还期望在保持测量精度的同时尽可能少地使用样品。为此，测量单元以及样品供给路径的不同材料的润湿特性并且以及测量单元的结构设计可能是相关的。

在常规测量系统中，样品可以沿着集成在测量装置内的预热路径被加热。现有技术的其他布置或概念通过将测量单元或测量室定位在温度受控加热块上或温度受控加热块之间来直接地加热测量室内的样品。现有技术的其他系统使用具有在其上印刷有电阻迹线的传感器基板的测量单元以及用于改变和控制样品的温度的印制型温度传感器，测量单元以固定位置直接附接至测量装置。

ep1674866a1公开了一种用于控制测量单元的温度的装置，其中测量单元包括其中布置有传感器元件的测量通道和具有可温度受控的表面的分析仪。测量单元可以可替换地插入分析仪中，并且可以与可温度受控的表面相接触。导热的弹性的或塑料的层附着在测量单元壁或可温度受控的表面上。

ep2199792a1公开了一种用于检查测量单元的热耦合质量的方法，其中测量单元可替换地插入到分析仪中并且测量单元包括测量通道内的至少一个传感器元件。测量通道填充有校准液体，并且将快速的温度变化施加于可温度受控的元件和与其机械接触的测量单元。此外，获取至少一个传感器元件的信号的时间过程，并且基于对信号的时间过程的分析来确定热耦合的质量。

us5,342,498公开了一种改进的电子布线板，该电子布线板具有热敏电阻和至少一个血气传感器，所述热敏电阻和所述至少一个血液传感器在板的一侧以紧密的关系相互支承，以及加热器支承在板的另一侧，以响应于由热敏电阻感测的温度来提供热量至少至热敏电阻和血液气体传感器位于板上的区域，以在较窄的温度分布范围内控制板的该区域的温度。

us5,916,425公开了一种用于形成在超小型通孔上方的传感器的电子布线基板，其中填充每个通孔的仅少量的导电材料与每个相关联的电极相接触。相对大量的传感器可以形成在基板的相对较小的流体流动单元内的表面上。该文献还公开了一种加热器，该加热器布置在基板内并且能够将血液样品和传感器阵列加热至已知的稳定温度，并在样品被分析时保持该温度，并且热敏电阻位于基板的正面的样品路径中。可以使用多个传感器和可独立控制的加热器(每个加热器由热敏电阻控制)来调节每个传感器的温度和沿着流动路径的不同位置处的分析物的局部温度。加热器覆盖至少样品路径的区域。

常规的在传感器基板中或传感器基板上具有单个加热器的系统和方法的一个问题在于不能在可接受的时间内、在所有情况下达到样品的所需温度。特别地，当样品例如血液、血浆、血清具有例如介于4℃至41℃之间的不同的温度时，在可接受的时间内不可能在所有情况下都能将调节样品温度至目标温度(例如37℃)并将其保持在该温度。

现有技术的其他测量系统和方法具有下述缺点：使用温度受控加热块和/或预调节温度路径和/或加热的测量室来满足在测量期间温度控制的要求。由于成本的问题，加热块或预调节温度路径被布置在测量装置内并且不能以消耗品的方式放入。此外，加热块与实际测量单元之间的热耦合是未知的并且需要检查。热耦合的质量强烈地影响到达测量所需的样品温度的速率或速度。

通常将样品加热至所需目标温度的常规时间为约10至15秒。使用预热路径可以减少达到期望目标温度的时间，然而需要更长的管道。本领域技术人员已知，由于滞后效应，这需要更大的样品体积并且延长了用于将样品供给至测量单元的时间。

现有技术的另一测量系统和方法具有下述缺点：具有加热的传感器基板的测量单元将被放置在分析仪处的固定位置。这种布置需要延长的管道路径，导致更大的样品体积，更高的校准液体需求和更多的供给这些液体的时间。

在现有技术的解决方案中，测量单元的位置固定在测量装置内或测量装置上。因此必须使用延长的管道来执行样品的供给，这可能导致在供给管道内的样品的变化/改变。此外，所需的最小样品体积会受到消极地影响。由于延长的管道路径，最低可实现的测量时间也受到下限(例如35秒)的限制，因此降低了生产量。

可能需要特别是用于测量液体样品中的至少一种成分的可动的测量单元、用于测量液体样品中的至少一种成分的测量系统、用于制造测量单元的方法以及用于测量液体样品中的至少一种成分的方法，其中减弱、减少甚至避免了现有技术的上述缺点中的至少一者。

特别地，可能需要提供一种测量单元，其允许精确且快速地调节样品的温度，并且同时能够对样品进行精确的测量，以便测量至少一种成分。测量单元应该很便宜而以消耗品的方式放入，并且应该独立于任何其他外部加热装置被放置在允许最小可能采样路径长度的位置。

上述需要可以被本发明的主题满足。本申请指明了本发明的具体实施方式。

技术实现要素：

根据本发明的实施方式，提供了一种用于测量液体样品中的至少一种成分特别是血液、血浆或血清的测量单元，所述测量单元包括：接纳空间，该接纳空间用于接纳样品；测量系统，该测量系统具有暴露于接纳空间内的至少一个传感器电极；第一供热设备，该第一供热设备延伸跨过第一区域；第二供热设备，该第二供热设备延伸跨过第二区域，所述第一供热设备和第二供热设备被布置成加热接纳空间内的样品，其中，第二区域大于第一区域。

测量单元特别地可以是可动的测量单元，表现为测量装置的频繁更换的消耗品。测量单元、特别是测量系统可适于确定成分的至少一种特性，例如浓度、分压等。因此，测量系统可以特别地包括用于测量样品的不同特性或用于测量样品的不同成分的多个传感器电极。

测量系统可以特别地适于测量至少一种离子的浓度，例如k⁺、ca⁺⁺、na⁺、cl^-，和/或ph和/或o2、co2的分压，和/或葡萄糖、乳酸、尿素、肌酐的浓度等。对于每个特定分析物，可以设置至少一个单独的相应的敏感区域。当设置有用于测量液体的不同成分的多个敏感区域时，敏感区域可以沿着接纳空间的纵向方向并排布置。

测量系统可以适于执行电位和/或安培测量、和/或电导测量，即电势和/或电流和/或电阻抗的测量。作为测量结果，可以确定不同分析物的浓度和/或可以确定样品中不同气体的分压值和/或血细胞的体积量和输出量。此外，测量系统可以替代地或附加地适于执行光学测量。

特别地，接纳空间可以被构造为具有在将样品供给到接纳空间中期间与流动方向相对应的纵向方向的通道。

第一供热设备和第二供热设备都可以提供热能，所述热能可以在接纳空间内通过辐射和/或漫射向样品传导。为了激活供热设备、比如供给电能，测量单元可以包括其他部件、比如电能供给装置和控制系统。

第一供热设备可以主要被形成且成形为由于其靠近接纳空间而加热接纳空间内的样品。此外，第二供热设备可以加热与接纳空间间隔开的测量单元的其他部件。第二供热设备也可以具有比第一供热设备更大的加热功率。特别地，供热设备的加热功率可以至少适当地与相应的面积大小成比例。使第一供热设备和第二供热设备可以允许减少达到样品的期望目标温度并保持该目标温度的时间。可以操作第二供热设备以达到大部分的测量单元的目标温度，特别是在不进行样品测量的操作模式中。

第一供热设备可以紧邻接纳空间(也称为测量通道)布置。例如，10μm至80μm的电隔离材料可以位于第一供热设备与接纳空间之间。第一供热设备可以用于局部加热样品，而基本上不会加热测量单元的其他部分。

第一供热设备和第二供热设备可以由控制系统独立地控制。在与其中布置有第一区域的第一平面垂直的投影中，第一供热设备可以与第二供热设备交叠。因此，第二供热设备也可以加热接纳空间(作为第一供热设备)，但此外也可以加热测量单元的其他部分。

在本发明的特定实施方式中，测量单元可以在测量系统的不同区域或测量系统的不同传感器电极的不同区域中分别包括第一供热设备和第二供热设备，以将靠近相应的传感器电极的区域加热到不同的温度。同样在该实施方式中，特定传感器电极的特定区域中的第一供热设备和相关联的第二供热设备可以以投影的方式交叠，使得第一供热设备和第二供热设备各自加热接纳空间的各个区域。

根据本发明的实施方式，第二区域是第一区域的介于两倍至十倍大，特别是介于三倍至五倍大。在对样品不进行测量的情况下，相对较大的第二区域可以有利地允许在静止状态(stationarycondition)下将测量单元的相对较大的部分或体积加热到或接近目标温度。仅将待测量的样品引入接纳空间将仅略微干扰第二区域的均匀温度分布。因此，可以容易地实现平衡不均匀的温度分布或减少对均匀温度分布的干扰。

根据本发明的实施方式，第一供热设备比第二供热设备更靠近接纳空间布置。当第一供热设备比第二供热设备更靠近接纳空间布置时，通过激活或操作第一供热设备、特别是与第二供热设备的组合，可容易地抵消相对于均匀温度分布的局部温度偏差。特别地，第一区域可以形成和布置成使得第一供热设备可以有效地抵消由于将液体样品引入到接纳空间中的温度下降。

根据本发明的实施方式，至少在至少一个传感器电极所在的区域中，接纳空间的截面图的形状类似于第一区域的形状。当接纳空间的截面图的形状基本上类似于第一区域的形状时，第一供热设备可以有效地局部地加热包含在接纳空间内的样品，即，当样品被引入接纳空间时，加热预期温度与目标温度不同的区域或体积。

根据本发明的实施方式，至少在至少一个传感器电极所在的区域中，接纳空间的截面范围的面积大小是第一面积的0.3至5倍之间、特别是0.5至3倍的范围内，进一步特别是第一面积的0.75至1.5倍、进一步特别是0.9至1.1倍、甚至更进一步为0.95至1.05倍。

当接纳空间的截面范围的面积基本上等于或相当于第一区域的面积时，风险降低，使得当第一供热设备被激活(从而提供热能)时，接纳空间周围的区域由于比液体样品更低的热容量而导致过热，其承受由于热传导而在接纳空间内的样品至少暂时过热的风险。由此能够降低温度振动，能够可靠地实现对目标温度的快速加热。

根据本发明的实施方式，第一供热设备包括形成为曲折形状并且基本上在第一平面中延伸的至少一个第一传导路径和/或其中第二供热设备包括形成的至少一个第二传导路径以曲折形状并且基本上在大致平行于第一平面的第二平面中延伸并且在与第一平面正交的方向上从第一平面偏移。

第一供热设备可以包括多个第一传导路径和/或第二供热设备可以包括多个第二传导路径。各传导路径可以有利地根据常规的印刷电路板制造技术来制造，这些技术允许将特别形状的铜迹线应用到基板上。当传导路径具有曲折形状时，它们可以以均匀的方式加热相应的第一区域或第二区域。特别地，第二传导路径可以包括彼此平行延伸的铜迹线部分。此外，第一传导路径可以包括彼此平行延伸的铜迹线部分。因此，可以使用常规可用的制造技术容易地实现第一供热设备和第二供热设备。

第一平面可以比第二平面更靠近接纳空间。传导路径的平面布置也可以简化制造。

根据本发明的实施方式，测量系统包括多个传感器电极，其基本上布置在比第二平面更靠近第一平面的传感器电极平面中。特别地，接纳空间可以由通过多个传感器电极部分形成的平面底部限制，使得多个传感器电极在接纳空间内露出，特别是在接纳空间的底部露出。

根据本发明的实施方式，温度传感器布置成测量与样品相关的温度。

温度传感器可以允许监测与样品相关的温度，特别是监测接纳空间内样品的温度。当温度传感器不直接布置在接纳空间内，但与接纳空间间隔开时，使得温度传感器不直接与样品接触，因此可以校准温度传感器以便根据由温度传感器测量的温度估计或导出样品的实际温度。

可以通过测量第一和/或第二传导路径或迹线的电阻来执行温度检测，其中电阻可以取决于温度。传导路径可以以蜿蜒的方式布置，使得加热导电迹线多次穿过测量通道(在投影中观察时)，而不与接纳空间内的样品电接触。因此，可以实现沿着测量通道的纵向的均匀温度分布，特别是恒定的温度。由此，可以提高测量精度。在本发明的实施方案中可达到的期望温度可以例如为37℃。温度控制的精度可以例如达到37℃+/-0.2℃的温度。

根据本发明的实施方式，温度传感器的感测区域位于接纳空间内。在该实施方式中，温度传感器可以直接测量样品的温度。无论如何，可能需要校准传感器，以获得样品的绝对温度。这可以通过其他参照传感器来实现。

根据本发明的实施方式，测量单元还包括参照温度传感器，该参照温度传感器的标称参照(电)电阻(例如25℃时的电阻)比温度传感器的标称电阻(例如25℃时的电阻)大，特别地是温度传感器的标称电阻的10倍至1000000倍、进一步特别是温度传感器的标称电阻的100倍至10000倍。

由于较高的参照标称电阻，参照温度传感器的测量电压(比如由电阻器引起的电压降)可以比可以在微伏范围中的温度传感器的测量电压大很多。因而，参照温度传感器受到的不可预测的影响因素的影响较小，其中，不可预测的影响因素会影响工厂校准。有利地，可以使用参照温度传感器(例如当整个测量单元保持在37℃时)来校准温度传感器。由此，样品的温度测量在精度方面可以有所提高。

根据本发明的实施方式，温度传感器的感测区域由第一传导路径形成，第一传导路径选择性地特别地交替地可操作为进行产热或者温度测量。

因而，根据该实施方式，第一传导路径(形成第一供热设备)有利地能够用于两种不同的用途，即用于进行加热以及用于感测温度。适当的控制系统可以连接至第一传导路径，并且可以在第一供热设备的不同的功能之间进行转换。在该实施方式中，会需要对温度感测功能特别地关于样品处或样品内的温度与温度传感器处的温度之间的差值进行(相对)校准，这是因为第一传导路径并不与待被测量的样品直接接触，而是例如通过隔离层而与样品相隔离。另外，可以进行绝对校准以保证由温度传感器测量到的温度(至少基本上)是温度传感器处的实际温度。在校准完毕之后，校准后的测量到的温度会真实地反映出样品处或样品内的温度。

根据本发明的实施方式，测量系统的传感器电极、第一传导路径特别地第一铜迹线、以及第二传导路径特别地第二铜迹线形成在不同的绝缘层上或者形成在不同的绝缘层中，其中，所述不同的绝缘层彼此附接以形成(测量单元的)层叠置部分，所述绝缘层特别地由聚合物形成，其中，所述聚合物特别地包括纤维强化聚合物，纤维强化聚合物的纤维特别地包括玻璃、碳、芳族聚酰胺、玄武岩、纸、木材、石棉中的至少一者，其中，所述聚合物特别地包括环氧树脂、乙烯基树脂(vinylester)、聚酯热固性塑料、苯酚甲醛中的至少一者。通过设置不同的层，测量单元的制造可以得到简化。

根据本发明的实施方式，测量单元还包括温度控制器，该温度控制器适于接收来自温度传感器的温度测量信号以调节第一供热设备和/或第二供热设备的加热功率，其中，温度控制器可选择性地在第一操作模式和第二操作模式中进行操作，其中，在第一操作模式中，至少基于温度测量信号对第二供热设备进行反馈控制使得位于接纳空间中的样品达到目标温度而无需给样品供给来自第一供热设备的加热功率。在第二操作模式中，响应于由温度传感器表示的温度降，第一供热设备和第二供热设备被激活以给样品供给(特定量的)加热能量，其中，由温度降的大小推导出加热能量。

因而，温度控制器适于对第二供热设备进行反馈控制，或者在没有来自温度传感器的反馈控制的情况下例如在特定的时间内并且用或者相关联地用特定的加热功率来激活第一供热设备和/或第二供热设备。当样品待被测量时，可以将特定的样品量引入到接纳空间中。通过使用温度降，样品的量和样品的热容量可以允许计算待被供给至样品的热能以便将样品加热至目标温度。这种热能可以分布在第一供热设备与第二供热设备之间，并且相应的电能可以被供给至相应的供热设备。由此，可以实现引入的样品的快速加热而没有样品过热的风险。

根据本发明的实施方式，测量系统适于执行电位测量和/或安培测量和/或电导测量，即电势的测量和/或电流的测量和/或电阻的测量。可以采用其它测量，尤其可以采用光学测量，比如吸收测量和/或旋光性/二色性测量和/或荧光性测量。

根据本发明的实施方式，测量单元还包括盖部分，该盖部分连接至层叠置并且限定位于层叠置上方的接纳空间。盖部分特别地可以一体地形成，进一步特别地盖部分可以通过注射成型制造而成，进一步特别地使用聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚烯烃、聚甲基丙烯酸酯、共聚物及其混合物制造而成。因而，接纳空间可以由层叠置的顶层即包括测量系统的传感器电极的层部分地限定，并且可以由(测量单元的)盖部分的一部分部分地限定。此外，可以采用3d打印技术和/或辗磨技术和/或模制技术等。

根据本发明的实施方式，测量单元构造为流通单元(flowthroughcell)，其具有入口和出口，入口和出口两者与接纳空间连通，并且入口和出口这两者特别地形成在盖部分处，进一步特别地入口和出口这两者与盖部分一体地形成。由此，可以实现样品的引入、清洗单元以及引入另一样品。

根据本发明的实施方式，测量单元还包括样品供给系统，该样品供给系统附接至入口以允许将液体样品供给到接纳空间中，其中，样品供给系统包括供给针，供给针在一个端部处连接至入口，供给针具有与接纳空间连通的内腔。

样品供给系统可以固定地附接至入口，从而不允许变形或者移动。样品供给系统可以由固体和/或不可弯曲的材料制成，并且样品供给系统可以是坚硬的。样品供给系统可以适于从样品容器(该样品容器提供至液体样品的表面的通路)供给流体样品至接纳空间，特别地不需要任何(可弯曲的或者挠性的)管件或者任何弹性密封件。在将样品供给到接纳空间中的过程中，供给系统不会改变形状和/或不会变形。

可动测量单元特别地可以移动以通过样品供给系统和测量单元的入口将来自外部来源的样品给送到接纳空间中。不同的样品源容器或者提供样品的外部设备可以要求样品供给系统具有不同的取向或者构型以便能够将来自外部来源的样品给送到接纳空间中。样品供给系统可以固定地附接至入口(在一个实施方式中，设置在测量单元的第二部分处，在另一实施方式中，设置在测量单元的第一部分处)。因而，在给送来自不同的样品源的样品的过程中，样品供给系统保持为附接至入口处于相对于测量单元的其余部分固定的位置和取向。然而，整个测量单元可以移动(例如平移和/或旋转或者回旋)以便将样品供给系统(特别地就取向而言)布置成使得来自外部来源或者外部容器的样品能够被填充到样品供给系统中，而样品供给系统转而通过入口将样品供给到接纳空间中以进行测量。

样品供给系统允许例如通过供给管件比如由惰性金属或者与该应用的要求相匹配的任何(特别地生物相容的)材料例如一些聚合物材料制成的供给针将来自不同的来源容器的样品供给到接纳空间中。由此，样品的损坏会减少，并且供给长度可以限于样品供给系统的长度。样品供给系统可以包括供给针，该供给针在一个端部处连接至入口，并且该供给针具有与接纳空间连通的内腔。

供给针可以是平直的，并且供给针的长度可以介于3cm与20cm之间。由此，可以设置短的供给长度。为了将来自外部容器的样品给送到接纳空间中，可以将供给针的另一端浸没到被容纳在敞开式外部容器中的样品中，同时供给针的另一端在竖向上布置成位于比供给针的连接至入口的所述一个端部低的平面处。为了给送来自其它外部来源的样品，供给针可以不同地定向成例如使得供给针的一端在竖向上位于比另一端底的平面。由此，可以方便地将来自不同的样品源的样品给送到接纳空间中以通过前面适当地定向/定位(即，大体上移动)可动测量单元而进行测量。

根据本发明的实施方式，样品供给系统还包括弹性体元件，该弹性体元件具有通孔，供给针至少部分地插入到所述通孔中。供给针以固定的取向联接至第一部分和/或第二部分。

弹性体可以包括橡胶，并且弹性体元件特别地可以具有(在一些实施方式中在光学上)旋转对称性，对称轴线特别地沿着通孔的纵向轴线延伸。在其它实施方式中，弹性体元件不具有任何对称性。弹性体元件可以在接合到支承部分中时支承和保护供给针。此外，弹性体元件可以允许连接毛细管，同时供给针在另一端处部分地插入到通孔中使得供给针的另一端与毛细管的端部在通孔的中央处彼此相接触(或者至少靠近彼此)，由此允许将起初位于毛细管内的样品给送到供给针中以将所述样品供给到接纳空间中。

根据本发明的实施方式，供给针适于允许供给来自注射器或者来自真空器(vacutainer)的样品，其中，从一侧部分地插入到弹性体元件的通孔中的供给针允许当毛细管从另一侧部分地插入到供给针的通孔中时供给来自毛细管的样品。由此，一些通常所使用的样品容器或者样品源设备被支承。

根据本发明的实施方式，提供了用于测量液体样品的至少一种成分的测量装置，该测量装置包括：根据前述实施方式中的一个实施方式的(特别地可动的)测量单元，该测量单元还包括轨道接合部分；用于可动地安装可动测量单元的安装系统，该安装系统包括：具有导引轨道的杆件；以及位于杆件的一个端部处用于支承供给针的支承部分，其中，测量单元的轨道接合部分能够与导引轨道接合以使可动测量单元沿沿着供给针的纵向方向的导引轨道的方向移动。

测量装置还可以包括用于处理从测量系统获得的测量数据的数据处理模块、用于给测量单元的部件(比如测量系统、加热系统/温度检测系统)提供电能的能量供给系统、泵、阀、用户界面、外部网络容量、进入数据库的途径等。

杆件还可以形成为允许使可动测量单元沿着平直的平移路径移动并且还允许使枢转的测量单元回旋或旋转的框架。移动距离可以介于3cm与15cm之间，单元可以旋转10度至90度或者甚至更大角度。杆件的长度可以介于3cm与15cm之间。与导引轨道接合的测量单元可以沿着导引轨道(例如通过手动的方式)移位。测量单元，如轨道接合部分那样，可以例如包括插入到和/或突出穿过表示导引轨道的缝隙的一个(或更多个)(特别地与第二部分一体地形成的)突出部。能够采用其它构型。当测量单元朝向杆件的另一端移位时，轨道接合部分会与导引轨道脱开接合以将测量单元从安装系统上移除。例如，当导引轨道设置为槽时，该槽可以在杆件的另一端处具有放大的开口，其中，可以将测量单元的轨道接合部分的端部抽拉穿过所述放大的开口以移除测量单元(例如以进行维修或者更换)。此外，杆件可以由聚合物制造，特别地杆件可以使用注射成型来制造。

应当理解的是，单独公开或者以任何组合的形式公开的、设置或者应用于测量单元或者测量装置的特征还可以单独地或者以任何组合的形式应用于根据本发明的实施方式的制造测量单元的方法或者测量液体样品的至少一种成分的方法，反之亦然。

根据本发明的实施方式，提供了制造用于测量液体样品的至少一种成分的测量单元的方法，该方法包括：设置第一供热设备，其中，第一供热设备延伸跨过位于第一绝缘层上的第一区域；设置第二供热设备，其中，第二供热设备延伸跨过位于第二绝缘层上的第二区域，第二区域比第一区域大；将测量系统的至少一个传感器电极布置在绝缘的顶层上；将第一层叠置在第二层的顶部上；将顶层叠置在第一层的顶部上；并且通过将盖部分附接到顶层上以在顶层上方形成用于接纳样品的接纳空间，使得传感器电极暴露在接纳空间内。由此，可以使用常规的制造技术。

根据本发明的实施方式，提供了测量液体样品的至少一种成分的方法，该方法包括：将样品接纳在接纳空间中；选择性地使用延伸跨过第一区域的第一供热设备和/或延伸跨过第二区域的第二供热设备加热样品，其中，第二区域比第一区域大；以及使用具有暴露在接纳空间内的至少一个传感器电极的测量系统来测量成分的性质。

在将样品接纳在接纳空间中之前测量方法可以包括排他地操作第二供热设备而不操作或激活第一供热设备以便实现目标温度。当样品被喷射或引入到接纳空间中时，可以以自动的方式对此进行监测。在其它实施方式中，用户可以转换成设置成用于对样品进行测量的第二操作模式。在该第二操作模式中，由温度传感器检测到的温度降与由所接纳的样品引起的冷却相关联。为了加热被接纳在接纳空间中的样品，第一供热设备和第二供热设备在相对较短的时间量(即比2s短)内被激活以便供给如基于温度降而推导出或计算出的特定的热能。在(特别地没有来自温度传感器的反馈的情况下)使用该热能之后，测量单元可以转换回为反馈控制操作模式，其中，排他性地，第二供热设备由温度传感器的测量信号以反馈控制的方式进行操作。

可以在接纳空间(也称作样品槽道)内或者在其下方布置对测量槽道内的温度进行监测的温度传感器。此外替代性地，可以使用第一供热设备的第一传导路径来执行温度确定。在该实施方式中，第一供热设备特别地第一传导路径交替地操作成用于进行加热和温度测量。由于使用第一供热设备，因此能量供给部分地限于由引入的样品冷却的区域，过热的风险由于热平衡而降低。特别地，来自被过度加热的测量单元的其它区域的不可控制的能量供给可以减少。在切断或者降低第一供热设备的加热功率时，温度不会进一步增大，这是因为在切断第一供热设备之后会出现测量单元的邻近的较冷却的部分中的热能的即刻的排放。因而，与常规的技术方案相比，用于将样品的温度调节成目标温度的时间会大大减少。用以将样品调节成目标温度的时间例如可以少于5s，特别地介于2s与5s之间。

附图说明

现参照附图对本发明的实施方式进行描述。本发明不限于所描述的或者所说明的实施方式。

图1以局部剖开的方式示意性地示出了根据本发明的实施方式的测量单元的立体图；

图2以平面图的方式示出了图1中示出的测量单元；

图3示意性地示出了图1和图2中示出的测量单元的层叠置部分的分解图；

图4以分解图的方式示意性地示出了图3中示出的层叠置的层叠置部分的一部分的平面图；

图5以立体图的方式示意性地示出了根据本发明的实施方式的包括根据本发明的实施方式的测量单元的测量装置；

图6a以截面图的方式示意性地示出了根据本发明的实施方式的测量单元；

图6b示出了根据本发明的实施方式的温度曲线图；

图7a以截面图的方式示出了常规的测量单元的一种类型；以及

图7b示出了观察常规的测量单元所得的温度曲线。

具体实施方式

图1中以局部剖开并且立体图的方式示出的测量单元3包括用于接纳液体样品的接纳空间9。图2示出了相应的平面图。测量单元3还包括测量系统8，测量系统8具有暴露在接纳空间9内的至少一个传感器电极10。测量单元3还包括第一供热设备12，第一供热设备12延伸跨过第一区域，下文中将参照图4对此进行描述。测量单元3还包括第二供热设备14，第二供热设备14延伸跨过第二区域，也将参照图4对此进行描述。由此，第一供热设备12和第二供热设备14布置成即在空间上定位成当样品被引入到接纳空间9中时与样品紧密热接触。接纳空间9的截面图的形状在图2中用附图标记18标示。

第二供热设备14的第二区域比第一供热设备12的第一区域大。图2示出了图1中示出的测量单元3的平面图，如图2中示出的，第一供热设备12包括至少一个第一传导路径60。第一传导路径60(大致在第一平面63中延伸)形成为呈曲折形状，其包括以投影的方式与接纳空间9相交并且平行于彼此延伸的若干个铜迹线部段。第一供热设备12的第一传导路径60在第一平面中延伸，其中，第一平面位于其上设置有第一传导路径60的第一层65的表面63中。

此外，第二供热设备14包括至少一个第二传导路径62，所述至少一个第二传导路径62形成为呈曲折形状并且大致在第二平面64中延伸，其中，第二平面64大致对应于其上形成第二传导路径62的第二层66的表面。由此，第一平面63偏离第二平面64，并且第一平面63比第二平面64更靠近接纳空间9。

传感器电极10布置在顶层68上，其中，顶层68具有表面70，表面70与传感器电极10一起形成接纳空间9的底部，因而在底部处限制接纳空间9。根据上述内容，接纳空间9由测量单元3的盖部分7的壁部段72覆盖。顶层68的表面位于传感器电极10的传感器电极平面中。

测量单元3还包括轨道接合部分47，轨道接合部分47用于在导引轨道处接合测量单元3，将参照图5对此进行描述。

为了将样品引入到接纳空间9中，测量单元3包括入口13。测量单元3的入口13与测量单元3的盖部分7一体地形成。图1、图2中并未示出测量单元的出口，但图5中示出了测量单元的出口，并且下面描述了测量单元的出口。

为了对第一供热设备12和第二供热设备14进行操作，测量单元3包括温度控制器74，温度控制器74适于接收来自温度传感器(图1和图2中并未清楚示出)的测量信号76，温度控制器74也可以被包括在测量单元3内，并且温度控制器74可以设置成对与位于接纳空间9内的样品相关的温度进行测量。

温度控制器74还适于特别地通过给相应的供热设备提供相应的控制信号78和控制信号80而对第一供热设备12和第二供热设备14的加热功率进行调节。温度控制器以第一操作模式和第二操作模式进行操作。第一操作模式可以对应于静止状态，在静止状态中，没有样品被引入到接纳空间中，并且不进行测量或校准。在该第一操作模式中，温度控制器74至少基于温度测量信号76对第二供热设备14进行反馈控制使得达到接纳空间9中的液体的目标温度(例如37℃±0.2℃)，而不会给样品供给来自第一供热设备12的加热功率。

当样品被引入到接纳空间9中时，温度控制器从第一操作模式(手动地或自动地)转换为第二操作模式，在第二操作模式中，响应于温度降(例如，由在两个不同的时间点处比如例如在间隔开的0.5s处的温度测量信号76推导)而第一供热设备12和第二供热设备14被激活。根据温度降，可以得出特定的加热能量，该加热能量被评估或者计算以将样品加热至目标温度。另外，使用控制信号78和控制信号80对第一供热系统12以及第二供热系统14进行控制以便给样品供给确定的加热能量。由不同的供热设备实现的热能喷射只可以持续非常短的时间，比如2s、3s或4s以下。在该特定热能喷射之后，温度控制器可以(手动地或自动地)转换回为第一操作模式。

传感器电极10通过贯穿顶层68并且填充有传导材料的通孔连接至相应的传导迹线82。传导器82传导由传感器电极10获取的电信号，并且转而连接至允许通过另外的设备获取来自多个传感器电极10的测量数据的端子84。

顶层68、第一层65和第二层66与安置在其上的传导器一起形成测量单元3的层叠置部分5。在层叠置部分5的背侧(图1或图2中不清楚)上，设置有其它端子，这些端子(例如通过通孔)分别连接至第一供热设备12和第二供热设备14的第一传导路径60和第二传导路径62。这些端子与温度控制器74的输出端子连接以便供给控制信号78、控制信号80。

根据本发明的实施方式，第一传导路径60交替地加热样品也可以操作为温度感测元件。在该情况下，可以测量第一传导路径60的电阻，其中，第一传导路径60的电阻可以表示第一传导路径60的温度。根据第一传导路径60的温度，例如在适当的校准之后可以得出位于接纳空间内的样品的温度。

在其它实施方式中，另外或者替代性地，可以在接纳空间9内设置不同的温度传感器以便测量样品的温度。

图3以分解图的方式示出了图1和图2中示出的测量单元3的层叠置部分5。传感器电极10和端子84当被组装时布置在顶层68上。形成第一供热设备12的第一传导路径与用于传导传感器电极10的电信号的传导器82一起当这些部件被组装时布置在第一层65上。另外，第二供热设备14的第二传导路径62布置在第二层66上。层叠置部分5可以包括一个或更多个额外的层，所述一个或更多个额外的层可以提供额外的功能，比如例如电屏蔽功能。在图3中示出的实施方式中，层叠置部分5还包括层85和另一层86。层85包括端子84，端子84可以用于通过设置在第二层66内的通孔87给第二供热设备14供给控制信号。另一层86可以包括热传导垫88，热传导垫88可以用于实现更均匀的温度分布。比图3中示出的更多的或更少的层可以被包括在测量单元的层叠置部分5内。

测量单元5还包括参照温度传感器90，参照温度传感器90的参照标称电阻比温度传感器60的标称电阻大。参照温度传感器90通过使用填充在贯穿层86、层85、层66、层65的通孔92中的传导材料与包括温度传感器60的层进行良好的热接触。

图4示出了图1和图2中示出的测量单元3的层叠置部分5的一部分的平面图。图4示出了重叠的第一供热设备的第一传导路径60以及第二供热设备的第二传导路径62，不过实际上如从图3清楚所见这两个不同的传导路径60、62一个堆叠在一个之上并且彼此在竖向上由第一层65间隔开。如从图4能够理解的，由第二传导路径62覆盖的第二区域93比由第一传导路径60覆盖的第一区域91大。另外，第一区域91的形状与接纳空间9的截面的形状相似。另外，如图4中示出的，由第二传导路径62覆盖的第二区域93与由第一传导路径60覆盖的第一区域91重叠。

图5以立体图的方式示意性地示出了根据本发明的实施方式的包括根据本发明的实施方式的测量单元3的测量装置1。测量装置1包括测量单元3和用于可移动地安装测量单元的安装系统6，安装系统6包括杆21，杆21具有导引轨道22以及位于杆的一端处用于支承供给针15的支承部分23。

可动测量单元3还包括样品供给系统11，样品供给系统11(固定地)附接至位于测量单元3的第二部分7处的入口13以允许将液体样品供给到接纳空间9中而不需要任何管件和/或弹性密封件。样品供给系统11包括供给针15，供给针15在一个端部处连接至入口13，并且供给针15具有与接纳空间9连通的内腔。接纳空间9例如可以具有介于10μm与30μm之间、特别地基本上或者小于20μm的容积。

测量装置1还可以包括(图5中未示出)用于处理从测量系统8获得的测量数据的数据处理模块、用于给测量单元的部件(比如测量系统、加热设备、温度检测系统)提供电能的能量供给系统、泵、阀、用户界面、外部网络容量、进入数据库的途径等。样品供给系统11还包括弹性体元件17，弹性体元件17具有供给针15可以(部分地)插入穿过的通孔19。图5中示出的测量装置1还包括安装系统6，安装系统6包括杆21，杆21具有导引轨道22，并且安装系统6还包括位于杆的一个端部处用于支承供给针15的支承部分23。特别地，安装系统6的支承部分23在周向上与弹性体元件17接合，由此夹持弹性体元件17，同时供给针15被部分地或者至少部分地插入到弹性体元件17的通孔19中。支承部分23防止供给针15在可动测量单元3的使用期间弯曲。

图5示出了在清洗/净化和校准可动测量单元3期间的测量装置1(的一部分)。安装系统6包括位于杆21上的导引轨道22。可动测量单元3的第二部分7具有轨道接合部分47，此处，轨道接合部分47形成为突出穿过由导引轨道22提供的槽的两个突出部。可动测量单元3可以沿着与供给针15的纵向轴线的方向51对应的方向49沿着导引轨道22移动。在可动测量单元3移动期间，供给针15穿过弹性体元件17的通孔19，允许调节供给针15的一部分以突出超过安装系统6的支承部分23。

为了给功能元件供给电能并且接收来自功能元件的电信号，线缆53连接至可动测量单元3的层叠置部分5的相应的接触端子。通过用导电材料填充位于层叠置部分内的通孔87，可以从不同的层接触接触端子84。图5还示出了与接纳空间9连通的出口57和入口58。入口58可以用于提供对照电极的解决方案。

在经由供给针15供给样品期间，蠕动泵可以(例如使用管件)连接至出口57，并且供给针的端部可以浸没在待被检验的样品中。然后可以(通过泵的作用)将样品抽吸穿过供给针15的内腔进入到接纳空间9中。因此，通过控制供热设备12和/或供热设备14可以调节期望的温度(比如37℃)。温度一达到期望的温度并且温度例如在+/-0.2℃内保持恒定不变，则测量系统8可以操作成对样品的一种或更多种成分进行测量。如果不能够在期望的时段内满足期望的温度，则必须通过公知的等式将与流体样品相关的测量值转换成目标温度。

特别地在激活之后，特别地在不进行反馈控制的情况下，第二供热设备和/或第一供热设备用于传输加热能量的脉冲，第一供热设备可以停用，并且第二供热设备可以操作，特别地在进行反馈控制的情况下以产生用于补偿损失至周围环境的热量的(基本上恒定不变的)加热功率。当对样品进行测量时可以保持第二供热设备的反馈控制。

图6a以截面图的方式示意性地示出了根据本发明的实施方式的测量单元3。测量单元包括层叠置部分5和盖部分7，盖部分7部分地限定接纳空间9，液体样品可填充在接纳空间9内。层叠置部分5包括布置成靠近接纳空间9的第一供热设备12，第一供热设备12能够产生热量流(例如，由热量流引出的时间密度区域(areadensityoftime))qm。层叠置部分还包括第二供热设备14，第二供热设备14比第一供热设备12延伸跨过更大的区域，并且第二供热设备14适于产生热量流qh。量qa表示损失至环境的热量流。

图6b中的曲线图101、103、105示出了如用根据本发明的实施方式的测量液体样品的至少一个成分的方法观察的在不同的时间点t＝t1、t＝t2、t＝t3的温度曲线107、109、111。由此，例如可以使用图6a或图1或图2或图3或图5中示出的测量单元3来执行该方法。在曲线图101、103、105中，横坐标102表示测量单元3的x坐标，即，横向坐标，而纵坐标104表示温度。

在时间点t＝t1处，液体样品被填充到接纳空间9中，其中，测量单元3之前被平衡为t＝37℃的均匀温度。由于样品比37℃冷，因此在用曲线107示出的接纳空间9处并且此外围绕接纳空间9的区域中能够观察到温度降。当例如通过温度传感器比如如图1、图2、图3或图4中示出的温度传感器60检测到温度降时，第一供热设备12的加热功率可以被调节至100％，并且此外第二供热设备14的加热功率可以在特定的时间间隔内被调节至100％。在热脉冲的该时间间隔期间，不会对供热设备12和供热设备14进行反馈控制。替代性地，热脉冲的时间间隔被保持为恒定值，并且加热功率被调节至在所述时间间隔内供给所计算的加热能量所需的值。

在时间t＝t2处，过去了所述时间间隔，并且第一供热设备12的加热功率减小至0。在时间t＝t2处的温度曲线示出为图表103中的曲线109。在时间点t2与时间点t3之间并且在时间点t3之后，使用来自温度传感器的作为反馈信号的温度信号对调节第二供热设备14的加热功率进行反馈控制。在时间点t2之后，第二供热设备14的加热功率被调节成使得其至少大致等于热量流损失qa。

在时间点t2处，在接纳空间9处并且靠近接纳空间9的温度与距接纳空间最远的温度略微不同(即，更高或者更低，因为仅评估待被供给的热能)，并且在接纳空间9处并且靠近接纳空间9的温度在范围og和ug内，其中，og可以是37.2℃，ug可以是36.8℃。由于在时间点t2与时间点t3之间出现的热传导，温度曲线101表现出在范围og和ug内的空间上均匀的温度，其中，og可以是37.2℃，ug可以是36.8℃。根据待被测量的分析物能够采用其它范围。如从图表105能够理解的，温度曲线111在时间点t＝t3处在空间上均匀。在该时间点处，可以开始或者执行测量，因为填充在接纳空间中的液体的温度不会有很大的改变。

作为比较，图7a中示出了常规的测量单元123的一种类型，该类型的测量单元包括部分127和部分125，并且包括对接纳空间129进行加热的加热器134。qe表示加热器134的热量流，qa表示损失到环境中的热量流。

图7b示出了当使用常规的测量单元123时在不同的时间点处的温度曲线137、温度曲线139和温度曲线141。本文中，横坐标102再次表示横向坐标x，纵坐标104表示温度。温度曲线137再次表示在将液体样品填充到接纳空间129中不久之后的温度曲线。在该时间点t＝t1处，加热器134的加热功率例如被调节至100％。由于均匀的加热，如在时间t＝t2处所观察的温度曲线139对应于朝向更高温度偏移(不同的横向位置x相等的量)的温度曲线137，从而由于液体样品的不同的热系数和部分127而影响温度曲线的不均匀程度δt。由于横向热传导，当达到时间点t＝t3时不均匀程度δt’降低，然而，在接纳空间129内温度仍会有相当大的(特别地暂时的)改变，从而对测量精度或者测量时间产生消极影响，特别地，仍从目标温度例如t＝37℃+/-0.2℃导出温度。相比之下，本发明的实施方式实现在较短的时段内将接纳空间中的目标温度比如例如t＝37℃+/-0.2℃调节和保持至很高的精度。