CN102257309A - 管子以及用于减少生物膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括导电材料的第一部件和第二部件的管子。所述部件互相电绝缘，并且被布置在管子的内表面上，并且大体上沿管子的纵向延伸。

Description

管子以及用于减少生物膜的方法
技术领域
本发明总体上涉及用于液体的管子，且尤其涉及具有改进的设计的管子，以便减少在管子的内表面上出现所谓的生物膜，即细菌、微生物以及其他细胞生长物。本发明还涉及一种用于减少这种生物膜的生长的方法。
背景技术
用于液体的许多管子，即，用于分配供人类消耗用的液体的管子，例如分配水的管子，所具有的一个问题是在管子的内表面上出现所谓的生物膜。由于细菌、微生物以及其他细胞生长物出现在管子的内表面上。相同的问题也出现在污水管的内侧，其降低了管子中的流动，因此导致阻塞的问题，并降低了污水系统的排量。
除了减少管子的流通能力之外，当这样的生长物从分配供人类消耗用的液体的管子的表面脱落时，饮用了这样的液体的人有可能由于细菌而得腹泻或类似的疾病。
生物膜在传统的水处理中通过截留微粒状物质以及通过去除营养物而起到实质上屏障的作用。在分配系统中，水处理人员有限地监控所发生的很多过程。在这些条件下，分配管的生物膜可能会影响水的感官质量(颜色、味道以及气味)，并且充当诸如军团杆菌、分枝杆菌、假单胞菌、弯曲杆菌、肠出血性大肠杆菌、螺杆菌和沙门氏菌的机会性微生物致病体的储存器，并且已经显示，模型肠内病毒粒子在模型系统中积聚和存留，并因此可能带来附加的关注源(source ofconcern)。
传统地，使用类似氯的杀菌剂和微生物来减少分配类似水或其他饮料的供人类消耗用的液体的管子中的微生物生长。氯的一个缺点是通过天然有机物质与氯的反应而形成的潜在危险的消毒副产物。此外，氯还改变了液体的味道和气味。
在用于分配类似奶或啤酒的饮料的较小的系统中，通常，整个系统都需要在固定的时间间隔分别清洗，以确保所分配的饮料的适当质量。这样清洗不仅成本高，耗费时间，而且还有剩余的化学清洁剂在清洗之后残留在系统中的风险，这不仅可能导致饮料味道变差，而且还可能导致喝进对健康有害的化学物质的风险。
生物膜生长的类似的问题也发生在医疗用的管子中，比如用于分配液体药剂的导管。
已经试图避免使用类似氯以及类似物的化学物质，替代地使用电辅助的方法。在这种已知的设备中，线圈缠绕在管子或管道的局部部分上，以去除微生物生物膜。电信号被发送到线圈，从而在管子中产生电磁场。尽管看到了一些效果，但实际测试表明，减少生物膜的生长或去除生物膜的效果并不好。此外，缠绕线圈这种解决方案只能在紧邻线圈的区域产生电磁场，因此不适用于相当长的管子或管道。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有改进的设计的管子，其能减少管子的内表面上的生物膜生长，从而解决上述问题。
此外，根据本发明，这个目的是分别由所附权利要求限定的管子和方法来实现的。
根据本发明，提供了一种用于传送液体的管子，该管子包括导电材料的第一部件和第二部件。所述部件大体上沿管子纵向延伸，并且互相电绝缘。此外，所述部件被布置在管子的内表面上。通过提供这样一种具有布置在管子内表面上的电极的管子，可以减少细菌和生物膜的生长，并且可以防止细菌附接到表面，或者可以迫使/驱使细菌分离。
在一个优选实施方式中，导电材料的第一部件和第二部件形成至少一对电极。
在一个优选实施方式中，导电材料的第一部件和第二部件分别施加有一电势。
在一个优选实施方式中，电势是静态电势。
在一个优选实施方式中，电势是交变电势。
在一个优选实施方式中，交变电势在-1.5V和+1.5V之间交变。
在一个优选实施方式中，管子包括额外的导电材料的部件，用以形成两对或更多对电极。
在一个优选实施方式中，导电材料的部件被布置为与待传送的液体直接接触。
在一个优选实施方式中，导电材料的部件被布置为与待传送的液体隔离。
在一个优选实施方式中，导电材料的部件至少部分地由半导体材料组成。
在一个优选实施方式中，管子由热塑性材料制成。
在一个优选实施方式中，一对电极经由沿着所述管子按间隔布置的多个联接装置而被施加所述电势。
本发明还涉及一种用于减少管子的内表面上的生物膜生长的方法。管子设置有布置在管子的内表面上并形成至少一对电极的导电材料的第一部件和第二部件。电势被施加到所述至少一对电极上。
在一个优选实施方式中，电势是经由沿着管子按间隔布置的多个联接装置来施加的。
在一个优选实施方式中，施加的电势是静态电势。
在一个优选实施方式中，施加的电势是交变电势。
鉴于下面的描述，本发明的进一步的特征和优点将是明显的。
附图说明
鉴于以下给出的对实施方式的详细描述以及附图，本发明将得以更完整的理解，附图是示意性给出的，而并不是要对本发明进行限制。
图1是根据本发明的管子的立体图。
图2是根据本发明的管子的剖面图。
图3示出了供本发明使用的法兰。
具体实施方式
在下面的描述中，为了解释而不是限制的目的，陈述了详细的细节例如具体技术及应用，以便提供对本发明的彻底的理解。然而，对于本领域技术人员明显的是，本发明可以按与这些详细的细节不同的其他实施方式来实施。在其他情况中，省略了对公知方法以及设备的详细描述，以便不会以不必要的细节混淆对本发明的描述。
下面将参照图1至图3来描述根据本发明的管子的实施方式。
图1示出了根据本发明的管子1的立体图。管子1设置有导电材料的两个部件2a、2b，这两个部件2a、2b形成一对电极。电极2a、2b布置在管子1的内表面3上，沿管子纵向延伸。绝缘材料的部件4布置在这两个电极之间。
管子1由于其长度而被分成通过电熔焊套筒5a、5b接合在一起的各部分。
与该接合相关，设置了具有电连接件7a、7b、7c、7d的法兰6a、6b。
电连接件7a、7b、7c、7d在管子内部连接到电极2a、2b。电连接件7a、7b、7c、7d的另一端连接到电源(未示出)。
所描述的具有电极的这种管子优选通过共挤出技术来制造。热塑性管子可以在传统的共挤出设备中设置呈导电塑料条形式的电极2a、2b。
图2示出了根据本发明的管子的剖面。管子1设置有布置在管子1的内表面3上并且沿该管子纵向延伸的电极2a、2b。管子1的两个部分通过电熔焊套筒5a、5b接合在一起。
为了形成液密的电连接，本发明提出使用呈具有电连接件7的法兰联接件6的形式的联接装置。两个法兰6a和6b设置有将电极2a、2b连接到电源(未示出)的电连接件7a、7b、7c、7d。
该结构的电连接件7a、7b、7c、7d由支撑衬套8保持就位。衬套8优选由在与水和水溶液接触时膨胀的聚合物材料(比如聚酰胺)制成。这种膨胀将增加电连接件7a至7d与部件2a和2b之间的接合处的接触压力以确保电接触。这些电连接件优选是由耐腐蚀材料制成的厚度大约为0.2mm的条。
短管法兰9优选由诸如聚乙烯的绝缘聚合物制成，以确保不会发生短路。短管法兰9还使得能够将这些电连接件从管子1的内部过渡到外部。
密封垫圈10确保这种过渡是液密的。该垫圈也应当是电绝缘材料。短管法兰9和密封垫圈10由法兰6a和6b保持就位，并且利用例如螺母和螺栓压紧以获得严密密封。
图3详细示出了具有电连接件7的法兰6。该法兰设置有用于将电势施加到一对电极2a、2b的电连接件7a、7b、7c、7d。
管子在使用中将具有以下功能。电势施加到布置在管子1内表面3上的导电材料的部件2a、2b。部件2a、2b可以是例如导电条的形式。所施加的电势可以是交变的或静态的。通常，相邻的导电条将具有相反的极性，从而形成一对电极。
通过将电势施加到部件2a、2b，获得了穿过位于管子内的液体的电流或电场，这取决于导电材料是与液体接触，还是与液体隔离。
如果导电材料与液体直接接触，则获得电流。在这种情况下，优选的电势是低电压，如-1.5V至+1.5V。如果所施加的电压是高的，则将在水基溶液中发生水解，将水分解成氢气H2和氧气O2。
如果导电材料与液体隔离，则获得电场。在这种情况下，所施加的电势可以高得多，这是因为液体中没有电流，因此不会发生水解。
细菌通常在其细胞膜上具有负的表面电荷，因此导致细菌由于其电荷而朝向正极移动。位于具有正电荷的表面上的细菌表现出增强的侧向运动(lateral movement)，这与表面和细菌之间的结合力的减弱有关。通过增加液体中的剪切速率(shear rate)，即，通过增加液体的流速，细菌将由于减弱的结合力而容易脱离。
细菌的细胞膜上的负的表面电荷将导致细菌由于电排斥力而与具有负电荷的表面分离。
此外，电流以及电场也会对细胞膜的性质产生影响。可能会在膜中形成缺口，或者膜将会塌陷。
由细菌组成的细胞膜在电流或电场的影响下将体现出类似的情况。电流或电场与生物膜基质中的带电荷的颗粒相互作用。这将由于在基质中形成的通道而导致整个基质的破裂和分离，或者增加细菌的敏感性。
根据本发明的方法不涉及使用添加化学物质或药物。对于长距离的管子，该系统可以容易地按比例放大，因此供例如分配水的管子和污水系统使用是理想的。此外，本发明与世界范围内使用的现存的一般的热塑性管子系统、尤其是聚乙烯系统相容。
因此，安装者对本系统的安装和使用是熟悉的。
明显的是，本发明可以按多种方式进行改变。这些改变不应被认为是偏离了由所附权利要求限定的本发明的范围。所有对于本领域技术人员来说明显的这些改变都旨在包括在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种用于传送液体的管子(1)，该管子包括导电材料的第一部件和第二部件(2a，2b)，所述部件(2a，2b)大体上沿所述管子(1)的纵向延伸，并且所述部件(2a，2b)互相电绝缘，
所述管子(1)的特征在于，
所述部件(2a，2b)布置在所述管子(1)的内表面(3)上。
2.根据权利要求1所述的管子，其中，导电材料的所述第一部件和所述第二部件(2a，2b)形成至少一对电极。
3.根据权利要求1或2所述的管子，其中，导电材料的所述第一部件和所述第二部件(2a，2b)分别被施加一电势。
4.根据权利要求3所述的管子，其中，所述电势是静态电势。
5.根据权利要求3所述的管子，其中，所述电势是交变电势。
6.根据权利要求5所述的管子，其中，所述交变电势在-1.5V和+1.5V之间交变。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的管子，所述管子包括额外的导电材料的部件，用以形成两对或更多对电极。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的管子，其中，导电材料的所述部件(2a，2b)被布置为与待传送的液体直接接触。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的管子，其中，导电材料的所述部件(2a，2b)被布置为与待传送的液体隔离。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的管子，其中，导电材料的所述部件(2a，2b)至少部分地由半导体材料组成。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的管子，其中，所述管子由热塑性材料制成。
12.根据权利要求2至11中的任一项所述的管子，其中，所述一对电极经由沿着所述管子(1)按间隔布置的多个联接装置(6，7)而被施加所述电势。
13.一种用于减少管子的内表面上的生物膜生长的方法，所述管子设置有布置在所述管子(1)的内表面(3)上的导电材料的第一部件和第二部件(2a，2b)，所述方法的特征在于，
将电势施加到所述至少一对电极(2a，2b)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述电势是经由沿着所述管子(1)按间隔布置的多个联接装置(6，7)来施加的。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，施加的所述电势是静态电势。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其中，施加的所述电势是交变电势。
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