DE10136358A1 - Kontaktloser Leitfähigkeitsdetektor mit Sender-Empfänger-Elektrode - Google Patents

Abstract

Ein kontaktloser Leitfähigkeitsdetektor verwendet eine Signalelektrode, die longitudinal zwischen zwei Erdungselektroden angeordnet ist. Praktischerweise können die Erdungselektroden einstückig sein mit einem Metallgehäuse, das die Detektorelektronik von externem elektrischen Rauschen elektrisch abschirmt. Die Erdungselektroden sind an den Positionen definiert, an denen sich ein kapillarer Trennkanal durch das Gehäuse erstreckt. Die Signalelektrode ist durch einen Erfassungswiderstand mit einem Wechselsender gekoppelt, die Signalelektrode ist außerdem mit einem Empfänger gekoppelt, der ein Ausgangssignal liefert, das der Größe des Wechselsignals entspricht, das an der Signalelektrode entwickelt wird. Die Signalelektrode ist an einem Spannungsteilerknoten zwischen dem Erfassungswiderstand und den Widerstandswerten des Probenfluids zwischen der Signalelektrodenposition und den Erdungselektrodenpositionen positioniert. Somit reflektiert das Signal, das an der Signalelektrode entwickelt wird, den Probenfluidwiderstandswert, der die Umkehrung der Leitfähigkeit desselben ist. Diese Einzelelektrodenkonfiguration liefert eine relativ flache Antwort auf die Frequenz, so daß eine einzige Frequenz für die Erfassung verwendet werden kann, im Gegensatz zu einem Frequenzdurchfahren, das bei anderen kontaktlosen Leitfähigkeitsdetektorenerforderlich sein kann. Das Ergebnis ist ein einfacherer und konsteneffektiverer kontaktloser Leitfähigkeitsdetektor, der für die Verwendung bei der ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die analytische Chemie und insbesondere auf Leitfähigkeitsdetektoren, die beispielsweise verwendet werden, um Probenfluidkomponenten zu erfassen, während dieselben in einem Kanal durch eine Erfassungsregion fließen. Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist es, eine einfachere und unaufwendigere kontaktlose Leitfähigkeitserfassung zu liefern.

Ein großer Teil des heutigen Fortschritts bei der Medizin-, Umwelt-, forensischen und anderen Wissenschaften kann Fort­ schritten bei der analytischen Chemie zugeschrieben werden. Eine wichtige Klasse analytischer Werkzeuge trennt Kompo­ nenten eines Probenfluids (typischerweise eine Mischung aus Probenkomponenten und Nichtprobenkomponenten, wie z. B. Träger, Puffer und oberflächenaktive Mittel) durch Bewegen derselben entlang eines Trennkanals mit unterschiedlichen Raten. Sobald die Komponenten getrennt sind, ist es norma­ lerweise wünschenswert, die Komponenten quantitativ zu bestimmen und vielleicht zu identifizieren. Dies erfordert typischerweise die Erfassung der Komponenten. Es stehen De­ tektoren zur Verfügung, um bestimmte Parameter zu überwa­ chen, wie z. B. Leitfähigkeit, Fluoreszenz oder Absorption von ultravioletter (UV) elektromagnetischer Energie, wäh­ rend die Komponenten durch eine Erfassungsregion verlaufen.

Die Leitfähigkeitserfassung ist wichtig bei der Elektropho­ rese, bei der Komponenten durch ein elektrisches Feld gemäß ihrer elektrophoresischen Bewegbarkeit getrennt werden. Komponenten, die durch Elektrophorese getrennt sind, weisen notwendigerweise eine meßbare elektrische Leitfähigkeit auf, die der elektrophoretischen Beweglichkeit derselben zugeordnet ist. Allgemeiner gesagt, die Leitfähigkeitser­ fassung ist nützlich zum Erfassen der Komponenten mit meß­ barer Leitfähigkeit, unabhängig davon, wie dieselben an der Detektorregion ankommen.

Die Leitfähigkeitserfassung kann durch Positionieren von Elektroden auf den Innenwänden eines elektrophoretischen Kanals in direktem Kontakt mit dem Probenfluid implemen­ tiert werden. Typischerweise liegen "Übertragungs-" (oder "Treiber-") und "Empfänger-" oder ("Erfassungs"-) Elektro­ den einander über eine transversale Breite oder einen transversalen Durchmesser des elektrophoretischen Kanals gegenüber. Da die Elektroden jedoch in Kontakt mit dem Pro­ benfluid sind, können elektrochemische Reaktionen an den Elektroden sowohl die Elektroden als auch die Probe beein­ flussen. Eine solche Interaktion bzw. Wechselwirkung kann ungewünschte Artefakte innerhalb eines Durchgangs bewirken und untergräbt die Wiederholbarkeit zwischen den Durchgän­ gen. Diese ungewünschte Interaktion zwischen Probe und Elektroden wird durch eine "kontaktlose" Leitfähigkeitser­ fassung vermieden.

Die kontaktlose Leitfähigkeitserfassung wird gelehrt von Jose A. Fracassi da Silva & Claudimir L. do Lago, "An Os­ cillometric Detector for Capillary Electrophoresis", Analy­ tical Chemistry, Bd. 70, 1998, S. 4.339-4.343; Jiré Va­ cik, Jiré Zuska & Iva Muselasova, "Improvement of the Per­ formance of a High-Frequency Conductivity Detector for Iso­ tachophoresis", Journal of Chromatography, 17,322, 1985, 5 Seiten; Andress J. Zemann, Erhard Schnell, Dietmar Volger & Günther K. Bonn, "Contactless Conductivity Detection for Capillary Electrophoresis", Analytical Chemistry, V. 70, 1998, S. 563-567. Außerdem ist ein antisynchron getriebe­ ner kontaktloser Leitfähigkeitsdetektor der Gegenstand der U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/576,690, ein­ gereicht am 23. Mai 2000, mit dem Titel "Sample-analysis system with antisynchronously driven contactless conducti­ vity detection" von Gary B. Gordon und Tom A. von de Goor, die an den Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung übertragen ist.

Bei der kontaktlosen Leitfähigkeitserfassung sind Elektro­ den durch eine Kanalwand kapazitiv an das Probenfluid ge­ koppelt. Zu diesem Zweck können die Elektroden auf der äu­ ßeren Oberfläche der Kanalwand gebildet sein. Da die Elek­ troden nicht mit dem Probenfluid in Kontakt sind, werden Artefakte aufgrund chemischer Interaktionen an den Elektro­ den eliminiert und die Reproduzierbarkeit verbessert.

Da die Kanalleitfähigkeit durch Kanalwände gemessen wird, ist die Erfassungsempfindlichkeit ein Thema für kontaktlose Leitfähigkeitsdetektoren. Bei vielen kontaktlosen Leitfä­ higkeitsdetektoren ist die Empfindlichkeit bei einer Spit­ zenfrequenz maximal und fällt bei geringeren und größeren Frequenzen ab. Unvorteilhafterweise variiert die Spitzen­ frequenz typischerweise mit der Fluidleitfähigkeit, die der zu messende Parameter und somit unbekannt ist. Dies kann es schwierig machen, die Detektorausgangssignale zu interpre­ tieren. Darüber hinaus kann die Empfindlichkeit leiden, wenn die Erfassungsfrequenz nicht richtig an das Probenflu­ id angepaßt ist.

Die Treiberfrequenz kann durchgefahren werden, um sicherzu­ stellen, daß jede Probenkomponente an ihre Spitzenfrequenz angepaßt ist. Um eine optimale Erfassungsempfindlichkeit sicherzustellen, kann die Erfassungselektronik synchron mit der Treiberelektronik eingestellt werden. Obwohl dieser Lö­ sungsansatz durchführbar ist, erhöht derselbe die Kosten und die Komplexität eines kontaktlosen Leitfähigkeitsdetek­ tors erheblich. Außerdem beschränkt der Bereich der Fre­ quenzdurchfahrbeschränkungen den Bereich der Leitfähigkei­ ten, die erfaßt werden können. Was benötigt wird, ist ein einfacherer und unaufwendigerer Lösungsansatz für kontakt­ lose Leitfähigkeitserfassung.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfa­ cheren und unaufwendigeren kontaktlosen Leitfähigkeitsde­ tektor sowie ein einfacheres und unaufwendigeres kontaktlo­ ses Verfahren zum Messen der Leitfähigkeit eines Fluids in einem Kontakt mit einer Kanalwand zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Leitfähigkeitsdetektor gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 5 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft einen kontaktlosen Leit­ fähigkeitsdetektor, bei dem eine "Signal"-Elektrode verwen­ det wird, um sowohl das Erregungssignal zu treiben als auch die Antwort zu erfassen. In anderen Worten, die gleiche Elektrode wird sowohl für die Übertragung (zum Treiben) als auch den Empfang (zur Erfassung) verwendet. Eine oder meh­ rere Masseelektroden halten das Probenfluid an einem Ab­ stand von der Signalelektrode auf einem bekannten Potential (Wechselsignalmasse). Die Treiberelektronik umfaßt einen Erfassungswiderstand und einen Oszillator, der durch den Erfassungswiderstand mit der Signalelektrode gekoppelt ist. Die Erfassungselektronik liest das Signal, das an der Sig­ nalelektrode erzeugt wird.

Die Signalelektrode ist der Zentralknoten eines Spannungs­ teilers, der zwischen dem Erfassungswiderstand und dem Wi­ derstandswert liegt, der dem Probenfluid zugeordnet ist, das sich zwischen der Signalelektrode und der Masseelektro­ de erstreckt. Die Wechselsignalamplitude an dem Spannungs­ teilerknoten variiert mit dem elektrischen Widerstandswert des Fluids, der der Kehrwert der Leitfähigkeit desselben ist. Durch Überwachen der Wechselsignalamplitude an der Sig­ nalelektrode kann die Fluidleitfähigkeit über die Zeit charakterisiert werden; somit können getrennte Komponenten seriell erfaßt werden, während sie eine Region eines Fluid­ kanals durchlaufen, die durch den Detektor überwacht wird.

Wenn ein Kapillarrohr als Fluidkanal verwendet wird, können sich Erdungselektroden sowohl stromaufwärts als auch strom­ abwärts von der Signalelektrode befinden. Geeigneterweise können die Erdungselektroden monolithisch sein (d. h. ein Teil von) dem Metallgehäuse, das die Detektorelektronik von externen elektrischen Einflüssen elektrisch trennt. Alter­ nativ können die Erdungselektroden auf den Kapillarwänden gebildet sein. In dem alternativen Fall kann das Gehäuse die Erdungselektroden kontaktieren. In beiden Fällen kann die Kapazität der Erdungselektroden sehr groß sein und im wesentlichen ein Wechselsignalmassepotential in dem Fluid­ kanal an der Betriebsfrequenz liefern. Außerdem ist ein kompakterer Detektor vorgesehen, da nur eine Elektrode (die Signalelektrode) im Inneren des Gehäuses sein muß (im Ge­ gensatz zu zwei oder mehreren beim Stand der Technik).

In dem Fall eines planaren Ausführungsbeispiels können die Signalelektrode, die Treiberelektronik und die Erfassungs­ elektronik herkömmlicherweise hergestellt sein und auf ei­ ner Seite des Kanals verbunden sein. Nur eine Erdungselek­ trode und eine Masseverbindung müssen auf der gegenüberlie­ genden Seite definiert sein. Diese Topologie vereinfacht die Herstellung des planaren Detektors erheblich, mit gleichzeitigen wirtschaftlichen Vorteilen.

Günstigerweise liefert der erfindungsgemäße Detektor eine eher flache Antwort auf Leitfähigkeit über eine Bereich von Frequenzen. Dies bedeutet, daß für einen ganzen Probenlauf eine einzige Treiberfrequenz verwendet werden kann. Die Frequenzdurchfahrelektronik, die erforderlich ist, um eini­ ge herkömmliche kontaktlose Leitfähigkeitsdetektoren zu op­ timieren, ist nicht erforderlich. Als Folge ist eine einfa­ chere und unaufwendigere Leitfähigkeitserfassung geschaf­ fen. Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden von der nachfolgenden Beschreibung offensichtlich werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines kontaktlosen Leitfähigkeitsdetektors gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild, das eine vereinfachte Ersatz­ schaltung für den Leitfähigkeitsdetektor von Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ein Verfahren der Erfindung, das im Zusammenhang mit dem Detektor von Fig. 1 anwendbar ist;

Fig. 4 eine Graphik von Detektorausgangssignalen als ei­ ne Funktion von Frequenz für einen Bereich von Probenkomponentenleitfähigkeiten für den Detektor von Fig. 1. Die Leitfähigkeiten sind als Wider­ standswerte von 1 MΩ bis 111 MΩ in 10-MΩ- Schritten ausgedrückt; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren kon­ taktlosen Leitfähigkeitsdetektors gemäß der vor­ liegenden Erfindung und für eine planare Trenn­ säule.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein kontaktloser Leitfähigkeitsdetektor AP1 für eine kapillare Trennsäule 101 einen Sender 103, einen Erfassungswiderstand 105, einen Empfänger 107, eine Signalelektrode 109 und ein geerdetes Metallgehäuse 111, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Säule 101 er­ streckt sich durch das Gehäuse 111, die zu dem Metallgehäu­ se benachbarte Säule 111 definiert ein Paar von Erdungs­ elektroden 113 und 115. Die kapillare Trennsäule 101 umfaßt eine Kanalwand 117, die einen inneren Fluidflußkanal 118 definiert. Die Migrationsrichtung entlang des Kanals 118 ist durch einen Pfeil 119 angezeigt.

Der Sender 103 umfaßt einen Oszillator 121, der eine Wech­ selspannung v_t liefert. Der Sender 103 umfaßt außerdem ei­ nen inhärenten Reihenwiderstand R_t, der durch den Wider­ stand 123 dargestellt ist. Der Erfassungswiderstand 105 weist einen zugeordneten Widerstandswert R_y auf. Der Emp­ fänger 107 liefert ein Ausgangssignal V_out, das proportional ist zu der Wechselgröße der Spannung v_y an der Signalelek­ trode 109. Der Empfänger 107 ist mit einem Spitzendetektor 125 gezeigt, der verwendet wird, um das Wechselsignal v_y zu dem Gleichausgangssignal V_out umzuwandeln. Außerdem umfaßt der Empfänger 107 einen Wechselsignalverstärker, der eine verstärkte Version einer Signalelektrodenspannung v_y zu dem Spitzendetektor 125 liefert, und einen Gleichstromverstär­ ker, der das Ausgangssignal des Spitzendetektors 125 ver­ stärkt, um das Ausgangssignal V_out zu erzielen. Alternative Ausführungsbeispiele verwenden unterschiedliche Empfänger mit unterschiedlichen Einrichtungen zum Erfassen der Wech­ selsignalgröße.

Die Elektroden 109, 113 und 115 sind mit dem Fluid in dem Kanal 118 durch die Kanalwand 117 kapazitiv gekoppelt. So­ mit ist eine Kapazität C_g0 der Signalelektrode 119 zugeord­ net, eine Kapazität C_g1 ist der Erdungselektrode 113 zuge­ ordnet und eine Kapazität C_g2 ist der Erdungselektrode 115 zugeordnet. Die Kapazitäten C_g0 und C_g1 sind durch das Fluid im Kanal 118 zwischen der Signalelektrode 109 und der Er­ dungselektrode 113 elektrisch gekoppelt, dieser elektri­ schen Kopplung sind ein Widerstandswert R_f1 und eine Kapa­ zität C_f1, parallel mit dem Widerstandswert R_f1, zugeordnet. Gleichartig dazu sind die Kapazitäten C_g0 und C_g2 durch ei­ nen Widerstandswert R_f2 und eine Kapazität C_f2, die dem Ka­ nalfluid zwischen der Signalelektrode 109 und der Erdungs­ elektrode 115 zugeordnet ist, elektrisch gekoppelt. Inhä­ rent gibt es eine Lastkapazität C_L und einen Lastwider­ standswert R_L, der dem Empfänger 107 zugeordnet ist, die Lastkapazität C_L sollte so klein wie möglich sein.

Der elektrische Weg von dem Oszillator 121 durch den Wider­ stand 123, den Erfassungswiderstand 105, die Signalelektro­ de 109, die benachbarte Region der Kanalwand 117, das Fluid in dem Kanal 118, die Region der Kanalwand 117 an der Er­ dungselektrode 113, zu der Erdungselektrode 113 definiert einen Spannungsteiler, wobei die Signalelektrode 109 an dem Spannungsteilerzentrumsknoten v_y liegt. Die Spannungstei­ leranordnung ist am besten in dem Ersatzschaltbild in Fig. 2 gezeigt, bei dem R_f1∥R_f2 der Widerstandswert (R_f1 . R_f2)/(R_f1 + R_f2) ist, der den Parallelwiderstandswerten R_f1 und R_f2 zugeordnet ist. Der Widerstandswert R_t + R_y ist kon­ stant, aber der Fluidwiderstandswert R_f1∥R_f2 variiert inver­ siv mit der Fluidleitfähigkeit. Somit variiert die Größe der Spannung v_y mit der Probenfluidleitfähigkeit. Die glei­ che Analyse gilt für den parallelen Weg von dem Oszillator 121 zu der Erdungselektrode 115.

Ein Verfahren M1, das unter Verwendung des Leitfähigkeits­ detektors AP1 durchgeführt werden kann, ist in Fig. 3 in einem Flußdiagramm dargestellt. In dem Schritt ST1 wird ein Wechselsignal über einen Erfassungswiderstand zu einer Sig­ nalelektrode übertragen, wobei die Signalelektrode durch einen Trennkanal mit einer Erdungselektrode gekoppelt ist. In dem Schritt ST2, der gleichzeitig mit dem Schritt ST1 ausgeführt wird, wird ein Detektorausgangssignal erzeugt als eine Funktion der Größe des Wechselsignals, das an der Signalelektrode entwickelt wird. Selbstverständlich ermög­ licht es das Verfahren, daß die Signalelektrode durch den Trennkanal mit zwei oder mehr Erdungselektroden gekoppelt ist. Die Erdungselektroden können Teil des Gehäuses sein. Die Elektroden können longitudinal angeordnet sein, wobei die Signalelektrode in der Mitte liegt. Alternativ kann die Signalelektrode transversal zu einer Erdungselektrode ange­ ordnet sein, wie es nachfolgend näher erklärt ist.

Eine SPICE-erzeugte Simulationsgraphik der Ausgangsspannung aufgetragen gegen die Frequenz für unterschiedliche Fluid­ widerstandswerte ist in Fig. 4 dargestellt. Die unter­ schiedlichen Kurven stellen 10-MΩ-Inkremente von Hochfre­ quenz von 1 MΩ bis 111 MΩ dar. Es ist zu beachten, daß die 11-MΩ- bis zu der 111-MΩ-Kurve zwischen 100 kHz und 1 MHz relativ flach sind. Eine Wechselsignalfrequenz von bei­ spielsweise 500 kHz könnte zuverlässig unterschiedliche Fluidleitfähigkeiten unterscheiden. Die Nichtflachheit der 1-MΩ-Kurve wird durch ihre sehr unterschiedliche Größe von den anderen Kurven ausgeglichen.

Die Kapazitäts- und Widerstandswerte, die verwendet werden, um die Graphik von Fig. 4 zu erzeugen, folgen nun. R_y ist 5 MΩ, R_t ist 100 Ω (und kann somit ignoriert werden). Die Ka­ pazitäten C_f1, C_f2 sind jeweils 1 Femtofarad. C_g1 und C_g2 sind jeweils etwa 5 Picofarad (pF), während C_g0 0,4 pF ist. C_L entspricht der Eingangskapazität eines modellierten Emp­ fängers, weniger als 1 pF. Diese Werte entsprechen der Detektorimplementierung auf Kapillarbasis. Eine alternative planare Implementierung ist nachfolgend näher beschrieben.

Drei Frequenz-Break-Points ω₁, ω₂ und ω₃ sind in Fig. 4 identifiziert. Wenn man R_t ignoriert und Symmetrie annimmt, so daß R_f2 = R_f1 ist und C_g2 = C_g1, können die Break-Points unter Verwendung der folgenden Formel bestimmt werden:

ω₁ = ((R_f1/2 + R_y).C_g0)^-1 + ((R_f1/2 + R_y).(C_g1)^-1
ω₂ (R_f1/2 . C_g0)^-1 + (R_f1/2 . C_g1)^-1
ω₃ = (R_y . C_L)^-1 + (R_f1/2 . C_L)^-1 + (R_L . C_L)^-1

Die flache Region erstreckt sich von ω₂ bis ω₃. Um dieselbe zu vergrößern, kann ω₂ reduziert werden, z. B. durch Erhö­ hen von C_g0, und/oder ω₃ kann erhöht werden, z. B. durch Re­ duzieren von C_L.

Je breiter die flache Region ist, desto weniger kritisch ist die Übertragungsfrequenz. Eine breitere flache Region kann durch Erhöhen der Kapazität C_g0 zwischen dem Fluid und der Signalelektrode und/oder durch Verringern der Lastkapa­ zität C_L erreicht werden. Die Kapillarwandkapazität kann durch Verlängern der Signalelektrode erhöht werden, aber dies verringert die räumliche Auflösung. Alternativ kann die Kapillarwand dünner gemacht werden, oder mit einem Ma­ terial mit einer höheren dielektrischen Konstante oder bei­ des. In der Praxis sollte C_L minimiert werden, und C_g0 soll­ te optimiert werden, um einen vorteilhaften Kompromiß zwi­ schen Empfindlichkeit und Auflösung zu schaffen. Der Detek­ tor AP1 kann für maximale Empfindlichkeit für einen spezi­ ellen Frequenzbereich durch Einstellen des Werts des Erfas­ sungswiderstands 105 eingestellt werden.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung liefert ein Erfassungssystem AP2 für einen planaren Trennkanal 201. Ähnlich wie das System AP1 umfaßt das Erfassungssystem AP2 einen Sender 203, einen Erfassungswiderstand 205, einen Empfänger 207 und eine Signalelektrode 209. Alle diese Kom­ ponenten sind auf oder in einer planaren Polyimidanordnung 211 hergestellt, die ein Substrat und eine Abdeckung um­ faßt. Bei alternativen Ausführungsbeispielen werden andere Materialien und mechanische Konfigurationen verwendet.

Der Trennkanal 201 wird in das Substrat geätzt. Eine Er­ dungselektrode 213 ist auf der Basis des Substrats gebildet und mit der Masse verbunden. Der Sender 203, ein Erfas­ sungswiderstand 205, ein Empfänger 207 und eine Signalelek­ trode 209 sind auf der Abdeckung für die Polyimidanordnung 211 gebildet. Es ist anzumerken, daß die Signalelektrode 209 und die einzelne Erdungselektrode 213 bezüglich des Trennkanals 201 transversal angeordnet sind (im Gegensatz zu der longitudinalen Anordnung bei dem Detektorsystem AP1). Andernfalls sind der Betrieb und die Leistungsfähig­ keitsbetrachtungen ähnlich.

Obwohl die vorhergehenden Ausführungsbeispiele Trennkanäle umfassen, liefert die Erfindung Leitfähigkeitsmessung unab­ hängig von der Vorgeschichte des Probenfluids. Die Erfin­ dung kann verwendet werden, um die Leitfähigkeit eines ein­ heitlichen Fluids zu messen. Die Erfindung kann verwendet werden, um eine Reihe von Proben zu erfassen, die nie ge­ mischt wurden, aber statt dessen zu unterschiedlichen Zeit­ punkten in einen fließenden Träger eingeführt wurden.

Die vorliegende Erfindung findet industrielle Anwendbarkeit in Feldern, die chemische Analyse von Proben erfordern. Diese Felder umfassen medizinische, pharmazeutische, foren­ sische und Umweltwissenschaften. Diese und andere Anwendun­ gen sind durch die vorliegende Erfindung, deren Schutzbe­ reich durch die folgenden Ansprüche definiert ist, vorgese­ hen.

Claims (8)

1. Leitfähigkeitsdetektor (AP1) für einen Kanal (118), der ein Fluid trägt und eine Kanalwand (117) umfaßt, wobei der Detektor folgende Merkmale umfaßt:
eine erste Erdungselektrode (113), die für eine kapa­ zitive Kopplung mit dem Fluid durch die Kanalwand an­ geordnet ist, wobei die erste Erdungselektrode auf ei­ nem Massepotential gehalten wird;
eine Signalelektrode (109), die für eine kapazitive Kopplung mit dem Fluid durch die Kanalwand angeordnet ist, so daß ein elektrischer Weg von der ersten Er­ dungselektrode zu der Signalelektrode das Fluid um­ faßt;
einen Empfänger (107), der mit der Signalelektrode elektrisch verbunden ist, zum Liefern eines Ausgangs­ signals als eine Funktion eines Signals, das sich an der Signalelektrode entwickelt;
einen Erfassungswiderstand (v_y), der mit der Signal­ elektrode elektrisch verbunden ist; und
einen Wechselsignalsender (103), der durch den Erfas­ sungswiderstand mit der Signalelektrode elektrisch ge­ koppelt ist.

2. Leitfähigkeitsdetektor gemäß Anspruch 1, der ferner eine zweite Erdungselektrode (115) umfaßt, die auf dem Erdungspotential gehalten wird, wobei die zweite Er­ dungselektrode für eine kapazitive Kopplung mit dem Fluid durch die Kanalwand angeordnet ist, so daß ein elektrischer Weg von der zweiten Erdungselektrode zu der Signalelektrode das Fluid umfaßt, und wobei die Signalelektrode longitudinal zwischen der ersten Er­ dungselektrode und der zweiten Erdungselektrode ange­ ordnet ist.

3. Leitfähigkeitsdetektor gemäß Anspruch 2, der ferner ein Metallgehäuse (111) umfaßt, das die Signalelektro­ de, den Erfassungswiderstand, den Sender und den Emp­ fänger umfaßt, wobei die erste und die zweite Erdungs­ elektrode monolithisch bezüglich des Metallgehäuses sind.

4. Leitfähigkeitsdetektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Kanal eine Querdimension orthogonal zu der longitudinalen Dimension definiert, wobei die Sig­ nalelektrode transversal von der ersten Erdungselek­ trode beabstandet ist.

5. Verfahren (M1) zum Messen der Leitfähigkeit eines Flu­ ids in einem Kanal mit einer Kanalwand, wobei das Ver­ fahren folgende Schritte umfaßt:
Übertragen (ST1) eines Wechselsignalverlaufs über ei­ nen Widerstand zu einer Elektrode, die resistiv und kapazitiv durch das Fluid und die Kanalwand mit einer Erdungselektrode gekoppelt ist; und
Erzeugen (ST2) eines Ausgangssignals als eine Funktion des Signals, das an der Signalelektrode entwickelt wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem die Signalelektro­ de ebenfalls resistiv und kapazitiv mit einer zweiten Erdungselektrode gekoppelt ist, wobei die Signalelek­ trode longitudinal entlang der Kanalwand zwischen der ersten Erdungselektrode und der zweiten Erdungselek­ trode positioniert ist.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem die erste und die zweite Erdungselektrode monolithisch bezüglich eines Gehäuses sind, das einen Sender, der den Wechselsig­ nalverlauf liefert, den Widerstand und einen Empfän­ ger, der das Ausgangssignal erzeugt, umfaßt.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Signalelektrode von der ersten Erdungselektrode entlang einer transversalen Dimension orthogonal zu der longitudinalen Dimension beabstandet ist.