Hi!

Also, wenn es nicht unbedingt ein Arduino sein soll würde ich einen Atxmega empfehlen.
Je nachdem, welchen du willst 16 ADC Pins und bis zu 5 (oder 4, bin mir grad nicht sicher) Converter, so, dass du mehrere Messungen gleichzeitig machen kannst.
Da hast du auch ne Referenzspannung von 1,2V und kannst dir einen Messverstärker somit sparen.

Wenn es mit Arduino sein soll, dann würde ich für jeden Sensor einen eigenen 12Bit ADC verwenden, die kannst du dann schön Digital mit dem Arduino auslesen.
Dann brauchst du natürlich einen Messverstärker, ich habe ihn nicht getestet, aber ich denke, der hier wird funktionieren:
http://www.mikrocontroller.net/attac.../DMS_Kopie.jpg
Im Idealfall dann alles in ein Weißblechgehäuse und Abgeschirmte Leitungen zu den Sensoren.
Im Idealfall baust du für jeden der Sensoren einen eigenen Verstärker auf, damit die Messung schnell bleibt.
Sonst könntest du auch über Multiplexing nachdenken, wobei du aufpassen musst, dass der Multiplexer nichts verfälscht.

mfg
Olaf