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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein optisches Durchflussmesssystem, umfassend
- – eine optische Durchflusszelle, die eine Messkammer mit wenigstens einer Öffnung, durch die Probenfluid ein- und/oder ausströmen kann, und mit zwei einander gegenüberliegenden Messfenstern, zwischen denen sich eine optische Messstrecke erstreckt, aufweist,
- – eine als Messeinheit ausgestaltete Messanordnung, die eine Lichtquelle und einen optischen Detektor aufweist, zwischen denen sich ein Lichtleitmittel enthaltender Messstrahlengang erstreckt, der eine von außerhalb der Messeinheit zugängliche Ausnehmung der Messeinheit quert,
wobei die Durchflusszelle so mit der Messeinheit verbindbar ist, dass die optische Messstrecke im verbundenen Zustand im Messstrahlengang fixiert ist.
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Die Erfindung betrifft weiter ein optisches Durchflussmesssystem, umfassend
- – eine optische Durchflusszelle, die eine Messkammer mit wenigstens einer Öffnung, durch die Probenfluid ein- und/oder ausströmen kann, und mit zwei einander gegenüberliegenden Messfenstern, zwischen denen sich eine optische Messstrecke erstreckt, aufweist
- – eine als Messeinheit ausgestaltete Messanordnung, die eine Lichtquelle und einen optischen Detektor aufweist, zwischen denen sich ein Lichtleitmittel enthaltender Messstrahlengang erstreckt, der eine von außerhalb der Messeinheit zugängliche Ausnehmung der Messeinheit quert,
wobei die Durchflusszelle so mit der Messeinheit verbindbar ist, dass die optische Messstrecke im verbundenen Zustand im Messstrahlengang fixiert und eine seitliche Verschiebung unterbunden ist.
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Stand der Technik
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Ein gattungsgemäßes optisches Durchflussmesssystem ist bekannt aus der
US 2003/0017076 A1 .
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Auf optischen Effekten, wie beispielsweise Streuung, Transmission, Polarisation etc. basierende Messungen von Probenfluiden, d. h. Gasen oder Flüssigkeiten, sind seit langem bekannt. Hierzu wird einerseits einer das Probenfluid enthaltenden Messzelle eine Lichtquelle installiert, deren Licht in einem Messstrahlengang, welcher das Probenfluid durchläuft, zu einem andererseits der Messkammer installierten Detektor gelangt. Der Messstrahlengang wird durch geeignete Lichtleitmittel, wie Spiegel, Linsen o. ä. definiert und kann weitere optische Elemente zur Manipulation des Lichtspektrums oder der Lichtintensität enthalten. Beispiele hierfür sind optische Filter, Farbteilerspiegel, Abschwächer etc. Derjenige Teil des Strahlengangs, der das Probenfluid durchläuft, wird allgemein als Messstrecke bezeichnet. Üblicherweise ist die Messstrecke durch zwei in der Regel planparallele Fenster, welche den Messstrahlengang senkrecht schneiden, begrenzt.
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Messzellen, die von dem Probenfluid während der Messung kontinuierlich durchspült werden, sind als Durchflusszellen bekannt. Aus der
US 7,369,226 B1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Durchflusszelle zwei auf gleicher geometrischer Achse angeordnete Leitungsanschlüsse aufweist, die mit einem Einlass und einem Auslass einer Messkammer verbunden sind. Die Probenflüssigkeit kann somit die Messkammer vom Einlass zum Auslass geradlinig durchfließen. Parallel zur Flussrichtung sind einander gegenüberliegende Fenster angeordnet, die in Halterungen festgelegt sind, welche sich senkrecht zur Flussrichtung verschieben lassen. Hierdurch kann die Länge der physikalischen Messstrecke, d. h. im Ergebnis die optische Pfadlänge der Messung variiert werden. Weiter weisen die Fensterhalterungen Anschlussstücke auf, an denen einerseits eine Lichtquelle und andererseits ein Detektor montiert werden können. Diese können je nach konkretem Anwendungsfall einzeln ausgetauscht werden. Kernstück des resultierenden Durchflussmesssystems ist somit eine aufwendig gestaltete Durchflusszelle, um die herum eine Messanordnung, bestehend aus Lichtquelle, Detektor und übrigem Messstrahlengang, aufgebaut wird.
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Aus der gattungsbildenden
US 2003/0017076 A1 ist eine küvettenanrtige Durchflusszelle bekannt, die in eine korrespondierend geformte Ausnehmung einer Messeinheit einsetzbar ist. Die Ausnehmung der Messeinheit ist so gestaltet, dass sie von der Messstrecke gequert wird.
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Nachteilig bei der bekannten Messeinheit ist, dass die Lichtquelle und der Detektor nur im Fall der in die Ausnehmung eingesetzten Küvette vor Verunreinigung geschützt sind. Bei entnommener Küvette ist der Innenraum der Messeinheit über die Ausnehmung frei zugänglich, sodass insbesondere Staub und Flüssigkeit eindringen und die teure Elektronik im Innenraum verschmutzen und/oder beschädigen können. Insbesondere in rauer Industrieumgebung ist dies nicht hinnehmbar.
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Eine vom grundlegenden Aufbau her ähnliche Vorrichtung ist aus der
EP 0 710 836 A2 bekannt.
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Aufgabenstellung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Durchflussmesssystem derart weiterzubilden, dass es für den Einsatz in rauer Industrieumgebung geeignet ist.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Verbindungsmittel als Rastmittel ausgestaltet sind, die mit korrespondierenden Rastmitteln der Messanordnung durch Verrastung verbindbar sind, und dass die Ausnehmung durch zwei einander gegenüberliegende Grenzfenster, die den Messstrahlengang senkrecht schneiden, begrenzt ist.
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Die Aufgabe wird weiter in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 2 dadurch gelöst, dass die Ausnehmung durch zwei einander gegenüberliegende Grenzfenster, die den Messstrahlengang senkrecht schneiden, begrenzt ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist vorgesehen, die Messanordnung als Messeinheit auszugestalten. Dies bedeutet, dass Lichtquelle, Detektor und Elemente des Messstrahlengangs nicht einzeln oder gruppenweise um die Durchflusszelle herumgebaut werden, sondern in einem Modul zusammengefasst und relativ zueinander festgelegt sind.
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Wie ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, ist die Messeinheit so ausgebildet, dass der Messstrahlengang eine von außerhalb der Messeinheit zugängliche Ausnehmung der Messeinheit quert. Mit anderen Worten weist die Messeinheit bevorzugt eine Lücke in ihrer Außenkontur auf, in die die Durchflusszelle bevorzugt passgenau eingesetzt werden kann.
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Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ausnehmung durch zwei einander gegenüberliegende Grenzfenster, die den Messstrahlengang senkrecht schneiden, begrenzt ist. Diese Grenzfenster stellen die physikalische Schnittstelle zum Inneren der Messeinheit, d. h. insbesondere zu Lichtquelle, Detektor und Strahlengangelementen dar und schützen diese vor Verschmutzung, die anderenfalls durch offene Grenzflächen in das Innere der Messeinheit eindringen könnte.
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Bevorzugt sind die Geometrie der Messeinheit und der Durchflusszelle so aufeinander abgestimmt, dass im verbundenen Zustand der Durchflusszelle und der Messeinheit die Messfenster und die Grenzfenster paarweise benachbart und parallel zueinander stehen. Dies bedeutet, dass sowohl die Grenzfenster als auch die Messfenster den Messstrahlengang senkrecht schneiden, sodass Messfehler, die beispielsweise durch Brechung an schrägstehenden Oberflächen entstehen können, vermieden oder zumindest weitgehend reduziert werden.
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Bevorzugt sieht die Erfindung vor, die Durchflusszelle und die Messeinheit mit zueinander korrespondierenden Rastmitteln zu versehen. Hierdurch kann die Durchflusszelle auf einfache Weise mit der Messeinheit verbunden werden. Dies erfolgt vorzugsweise so, dass die Messstrecke, die durch die Messfenster, welche die Messkammer begrenzen, festgelegt wird, in den Messstrahlengang eingesetzt und dort durch die Verrastung fixiert wird. Hierdurch kann also die Messzelle besonders einfach und insbesondere als Einmal-Bauteil ausgebildet werden, welches für den speziellen Gebrauchsfall im Hinblick auf seine Größe und spektralen Eigenschaften tauglich ist. Der notwendig aufwendigere Aufbau des Messstrahlengangs sowie der Lichtquelle und des Detektors sind in einem wiederverwendbaren Bauteil, welches keinerlei Kontakt zum Probenfluid erfährt, zusammengefasst. Die notwenige Präzision der Kombination von Durchflusszelle und Messeinheit erfolgt durch die Verrastung, die mit dem Fachmann grundsätzlich bekannten Hilfsmitteln, wie beispielsweise Führungsschienen oder Toleranzpufferfedern hochpräzise gestaltet werden kann. Aus der bevorzugten Auslegung der Durchflusszelle als Einmal-Bauteil und der Messeinheit als wiederverwendbares Bauteil ergibt sich die bevorzugte Ausführung der Rastverbindung als reversible Rastverbindung.
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Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Durchflusszelle einen ersten Anschlussstutzen, der mit einem Einlass der Messkammer verbunden ist, und einen zweiten Anschlussstutzen, der mit einem Auslass der Messkammer verbunden ist, aufweist. Dies entspricht dem klassischen Aufbau einer Durchflusszelle, der vom Prinzip her auch aus dem Stand der Technik bekannt ist. Günstigerweise liegen der Einlass und der Auslass auf derselben parallel zu den Messfenstern ausgerichteten, geometrischen Achse. Hierdurch ist ein geradliniger Durchfluss der Probenflüssigkeit durch die Messkammer möglich, sodass Turbulenzen, die das Messergebnis verfälschen könnten, vermieden oder zumindest weitgehend reduziert werden.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Messkammer als eine einseitig offene Kammer ausgebildet ist und an ihrer offenen Seite ein diese umlaufender Flansch angeordnet ist, mit welchem die Durchflusszelle fluiddicht um eine Durchbrechung in einer Außenwand eines Fluidbehälter anflanschbar oder angeflanscht ist. Im Ergebnis bedeutet das, dass die Messkammer eine Ausstülpung einer Fluidbehälterwand darstellt, die in ihrem Inneren mit dem Inneren des Fluidbehälters verbunden ist. Bei hinreichend guter Durchmischung des Probenfluids, beispielsweise durch einen internen Rührer oder eine kontinuierliche Bewegung des Fluidbehälters, unterscheidet sich das Fluid in der Messkammer nicht vom übrigen Fluid im Fluidbehälter, sodass eine optische Messung an der Messkammer repräsentativ für den gesamten Behälterinhalt ist. Dies setzt natürlich eine geeignete Gestaltung der Öffnung der Messkammer zum Behälterinneren voraus, wobei die Öffnung sowohl als Einlass als auch als Auslass dient, sodass auch bei dieser Ausführungsform ohne Weiteres von einer Durchflusszelle gesprochen werden kann.
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Bevorzugt ist bei dieser Ausführungsform der Flansch kraterförmig ausgebildet, wobei sich die Messkammer vom Kraterboden erhebt. Der Flansch bildet somit eine Einbuchtung der Behälterwandung und die Messkammer die oben schon beschriebene Ausstülpung der Messkammer etwa am tiefsten Punkt der Einbuchtung. Dabei übersteigt die Höhe der Messkammer bevorzugterweise nicht die Höhe der Kraterwand. Mit anderen Worten ragt die Messkammer bevorzugterweise nicht über den Kraterrand des Flansches hinaus. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass sich die Durchflusszelle leicht auf einer ebenen Fläche ablegen lässt, wobei im Wesentlichen der Kraterrand des Flansches das Gewicht trägt, die Kraterwand die Messzelle vor Verschmutzung schützt und die Messzelle nicht durch Kontakt mit der Lagerfläche beschädigt wird.
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Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung ergibt sich bei einer korrespondierenden Auslegung der Messeinheit. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Messeinheit eine zu der Kraterinnenform des Flansches und der Außenform der Messkammer korrespondierende Außenform aufweist. Das bedeutet, dass sich im verbundenen Zustand die Innenwand des Flansches großflächig auf der entsprechend geformten Außenwand der Messeinheit abstützt, sodass keine Druckspitzen entstehen, die zu einer mechanischen Verziehung der Durchflusszelle oder der Messeinheit führen und dadurch den Messstrahlengang stören könnten. Bei dieser Ausgestaltung nimmt die Messkammer selbst keinen Druck auf, sodass sie weder beschädigt noch verzogen werden kann. Gleichwohl ist die Messstrecke im Messstrahlengang fixiert und die Messfenster sind parallel zu den bevorzugt vorgesehenen Grenzfenstern der Messeinheit angeordnet.
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Man beachte, dass bei dieser Ausgestaltung der Erfindung eine Verrastung zwischen Durchflusszelle und Messeinheit zwar günstig aber nicht zwingend erforderlich ist. Bei passgenauer Ausgestaltung der Ausnehmung der Messeinheit relativ zur Messkammer derart, dass eine seitliche Verschiebung unterbunden wird, kann der Gewichtsdruck des Beutels bereits ausreichen, um die notwendige Fixierung der beiden Hauptelemente des Durchflussmesssystems zu gewährleisten.
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Besonders bevorzugt ist der Fluidbehälter als ein flexibler Beutel ausgebildet, der insbesondere bevorzugt zum Einmalgebrauch ausgelegt ist. Solche Beutel finden als Flüssigkeitsbehälter in der modernen Biotechnologie verbreitet Anwendung. Der steife, kraterförmige Flansch kann an die Beutelwand angeklebt oder angeschweißt sein. Im Auslieferzustand kann die Krateröffnung mit einer abziehbaren oder herausschneidbaren Folie abgedeckt sein, um die vom Kraterboden aufragende Messkammer vor äußerer Verschmutzung zu schützen. Zur Durchführung der Messung wird der Beutel auf eine Messeinheit gelegt und zwar so, dass die Messkammer in die Ausnehmung der Messeinheit hineinragt. Flüssigkeit die davor oder danach in den Beutel eingefüllt wird, übt einen Gewichtsdruck auf den Beutelboden aus, der allerdings im Bereich der Messeinheit von dem kraterförmigen Flansch abgestützt wird und ansonsten von der Fläche abgestützt wird, auf welcher die Messeinheit angeordnet ist. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Rüttel- oder Wipptisches sein, der für eine gute Durchmischung der Probenflüssigkeit im Beutel und damit für einen ständigen Austausch der Probenflüssigkeit in der Messkammer sorgt. Ein derartiger Beutel, d. h. ein Fluidbehälter, ausgebildet als ein flexibler Beutel, insbesondere zum Einmalgebrauch ausgelegt, mit einer Behälterwand die eine Durchbrechung aufweist, um die eine Durchflusszelle, die eine als einseitig offene Kammer ausgebildete Messkammer mit zwei einander gegenüberliegenden Messfenstern, zwischen denen sich eine optische Messstrecke erstreckt, und einen die offene Seite der Messkammer umlaufenden Flansch aufweist, angeflanscht ist, wobei der Flansch kraterförmig ausgebildet ist und sich die Messkammer vom Kraterboden und außerhalb des Beutels erhebt.
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Als besonders vorteilhafte, weil kostengünstige Ausführungsform wird eine Lichtquelle angesehen, die wenigstens eine Leuchtdiode, LED, enthält. LEDs sind mittlerweile in vielen Wellenlängenbereichen, insbesondere auch im UV-Bereich erhältlich.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1: eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Durchflusszelle,
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2: eine weitere Schnittdarstellung der Durchflusszelle von 1,
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3: eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Durchflusszelle,
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4: eine weitere Schnittdarstellung der Durchflusszelle von 3,
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5: eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Messsystems im unverbundenen Zustand,
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6: eine Schnittdarstellung des Messsystems von 5 im verbundenen Zustand,
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7: eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messsystems im unverbundenen Zustand,
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8: eine Schnittdarstellung der Messeinheit des Messsystems von 7,
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9: eine Schnittdarstellung des Messsystems von 7 im verbundenen Zustand.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Gleiche Bezugszeichen in den 1 bis 9 weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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Die 1 und 2 zeigen zwei senkrecht zueinander stehende Schnitte durch eine erste Ausführungsform einer Durchflusszelle 10. Die Durchflusszelle 10 umfasst drei Abschnitte, nämlich eine zentrale Messkammer 12, deren Einlass und Auslass auf der gemeinsamen Zentralachse der Messkammer 12 liegen. Sowohl der Einlass als auch der Auslass sind jeweils mit einem Anschlussstutzen 14 verbunden, wobei die beiden Anschlussstutzen 14 koaxial zu der gemeinsamen Zentralachse der Durchflusszelle 10 angeordnet sind. Dies ermöglicht einen turbulenzarmen Durchfluss von Probenfluid durch die Messkammer 12. Parallel zur Durchflussrichtung, d. h. zur Längserstreckung der Durchflusszelle 10, sind zwei einander gegenüberliegende planparallele Messfenster 16 angeordnet, welche die Messkammer 12 seitlich begrenzen. Weiter sind an der Außenseite der Durchflusszelle 10 Rastlaschen 18 angeordnet, mit denen die Durchflusszelle 10, wie weiter unten noch näher beschrieben, mit einer Messeinheit verrastbar ist. Die Durchflusszelle 10 ist bevorzugt als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet, wobei günstigerweise strahlensterilisierbare Polymere wie beispielsweise Polycarbonat oder Polyethylen als Materialien gewählt werden. Die Messfenster 16 werden gemäß dem beabsichtigten spektralen Einsatzgebiet gewählt und können beispielsweise als Gläser wie etwa Quarz-, Saphir-, Borosilikat-, Flint-, Chron- oder Floatglas oder auch als transparente Polymere wie Polystyrol, Polycarbonat, PET oder Cykloolefine ausgestaltet sein.
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Die 3 und 4 zeigen eine alternative Ausführungsform einer Durchflusszelle 10, die in wesentlichen Teilen analog der Durchflusszelle der 1 und 2 ausgebildet ist. Nachfolgend sollen daher nur die wichtigsten Unterschiede erläutert werden. Im Unterschied zu der Durchflusszelle 10 der 1 und 2 ist die Messkammer 12 der Durchflusszelle 10 der 3 und 4 als einseitig offene Kammer ausgebildet, wie insbesondere in 4 erkennbar ist. Die Kammeröffnung 13 dient dabei sowohl als Ein- wie auch als Auslass. Weiter weist die Durchflusszelle 10 in der Ausführungsform der 3 und 4 einen Flansch 19 auf, der im Wesentlichen als Trägerplatte für die Messkammer 12 dient. Dieser Flansch 19 bildet die Schnittstelle zu einer Wandung 22 eines nicht im Detail dargestellten Fluidbehälters. Bei der gezeigten Ausführungsform durchsetzt die Messkammer 12 einen Durchbruch der Wandung 22, sodass die Messkammer 12 außerhalb des Fluidbehälters und der Flansch 19 innerhalb des Fluidbehälters positioniert ist. Zur fluiddichten Fixierung kann der Flansch 19 mit der Innenseite der Wandung 22 beispielsweise verklebt oder verschweißt sein. Alternativ lässt sich der Flansch 19 auch auf der Außenseite der Wandung 22 fixieren.
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Die 5 und 6 zeigen Schnittdarstellungen eines Messsystems, bestehend aus einer Durchflusszelle 10 und einer Messeinheit 30. Die Durchflusszelle 10 kann einer der Ausführungsformen der 1 bis 4 entsprechen oder eine abgewandelte Formgebung haben. In den 5 und 6 ist daher ein Teil der Durchflusszelle 10, in dem sich die Ausführungsformen der 1 und 2 einerseits und 3 und 4 andererseits unterscheiden, gestrichelt dargestellt.
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Die Messeinheit 30 umfasst eine Lichtquelle 32, die bevorzugt als Leuchtdiode, LED, ausgebildet ist. Ein Messstrahlengang wird bei der gezeigten Ausführungsform definiert durch eine Linse 34, einen nachgeordneten Farbfilter 36, eine weitere Linse 38 und einen weiteren Farbfilter 40. Die diesem Messstrahlengang folgenden Lichtstrahlen fallen auf einen Detektor 42, der als Photodiode ausgebildet und über einen Temperatursensor 44 am Gehäuse 46 der Messeinheit festgelegt ist. Das Gehäuse 46 der Messeinheit 30 weist eine nutenartige Ausnehmung auf, die von dem Messstrahlengang zwischen der Lichtquelle 32 und dem Detektor 44 gequert wird. Zum Gehäuseinneren hin ist die Ausnehmung 48 mit Grenzfenstern 50 abgegrenzt. Die vorzugsweise planparallelen Grenzfenster 50 schneiden den Strahlengang im Wesentlichen senkrecht. Lichtquellenseitig der Ausnehmung 48 ist ein Teilerspiegel 52 angeordnet, der einen Teil des Lichtes der Lichtquelle 32 auskoppelt und über eine Linse 54 und einen Farbfilter 56 auf einen als Photodiode ausgebildeten Referenzdetektor 58 lenkt, welcher über einen Thermosensor 60 mit dem Gehäuse 46 verbunden ist. Weiter ist in dem Gehäuse 46 eine Elektronikeinheit 62 angeordnet, welche die Lichtquelle 32 steuert und die Signale der Detektoren 42, 58 und der Thermosensoren 44, 60 auswertet. Schließlich sind am Gehäuse 46, insbesondere in unmittelbarer Nachbarschaft der Ausnehmung 48 Rastmittel 64 vorgesehen, welche mit den Rastlaschen 18 der Durchflusszelle 10 korrespondieren. Dies bedeutet, dass die Durchflusszelle 10 mittels der korrespondierenden Rastelemente 18/64 mit der Messeinheit 30 verbindbar ist. 6 zeigt das Messsystem im derart verbundenen Zustand. Man beachte, dass die Durchflusszelle 10 so positioniert wird, dass die Messfenster 16 parallel und benachbart zu den Grenzfenstern 50 zu liegen kommen und der Messstrahlengang die Messkammer 12 quert. Die Strecke, die der Messstrahlengang zwischen den Messfenstern 12 durchmisst, wird als Messstrecke bezeichnet.
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Bei Betrieb wird die Lichtquelle 32 zur Aussendung von Messlicht angesteuert. Ein Teil dieses Lichtes fällt auf den Referenzdetektor 60, sodass die Intensität und Intensitätsschwankungen der Lichtquelle registriert werden können. Der Anteil des ausgekoppelten Lichtes liegt günstigerweise bei lediglich 5 bis 10%. Das übrige Licht durchmisst die Messkammer 12 und verändert seine Eigenschaften, beispielsweise Intensität und/oder Spektralzusammensetzung aufgrund der Wechselwirkung mit dem die Messkammer 12 durchströmenden Probenfluid. Das transmittierte Licht wird vom Detektor 42 registriert. Das Signal des Detektors 42 wird in der Elektronikeinheit 62 um das vom Referenzdetektor 60 zur Elektronikeinheit 62 gesandte Referenzsignal bereinigt. Das bereinigte Messsignal wird zur weiteren Verwendung an einer nicht im Detail dargestellten externen Schnittstelle der Messeinheit zur Verfügung gestellt.
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Bei einer besonders günstigen und zur Quantifizierung von Proteinen in einer Probenlösung geeigneten Ausführungsform ist die Lichtquelle 32 als UV-LED mit einer Zentralwellenlänge von 280 Nanometern mit einer spektralen Halbwertsbreite von 10 bis 20 Nanometern und einer Lichtleistung von ca. einem Milliwatt ausgebildet. Der dem Referenzdetektor 60 vorgeschaltete Farbfilter kann als ein Bandpassfilter einer Halbwertsbreite von 10 Nanometer um die Zentralwellenlänge von 280 Nanometern ausgebildet sein. Das übrige, von der Linse 34 kollimierte Licht der UV-LED durchläuft die kontinuierlich von der Probenlösung durchströmte Messkammer 12 und wird mittels der Linse 34 auf den Detektor 42 fokussiert. Zur Vermeidung von Störungen durch Umgebungslicht sind die Farbfilter 36 und 40 als Kurzpassfilter einer Grenzfrequenz von ca. 300 Nanometern ausgebildet. Die Bereinigung des Signals des Detektors 42 erfolgt in erster Linie durch Quotientenbildung mit dem Referenzsignal des Referenzdetektors 60, wobei auch Temperatursignale, die von den Thermosensoren 44, 60 stammen und ggf. auf Temperaturdifferenzen zwischen den Messorten hinweisen, zur Korrektur herangezogen werden können.
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Die 7 bis 9 zeigen eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Messsystems. Die Durchflusszelle 10 entspricht einer speziellen Ausgestaltung der Grundform der 3 und 4, d. h. die Messkammer 12 ist einseitig offen ausgebildet, wobei die offene Seite von einem Flansch 19 umgeben ist. Der Flansch 19 ist bei der Ausführungsform der 7 und 9 kraterförmig ausgebildet, wobei sich eine Kraterwand 191 schräg von einem Kraterboden 192 erhebt und in einen Abschlussring 193 übergeht. Die Messkammer 12 mit den sie begrenzenden Messfeldern erhebt sich vom Kraterboden 192. Der Flansch ist mit seinem Abschlussring 193 an der Wandung eines als Flüssigkeitsbehälter dienenden, flexiblen Beutels 20 befestigt, insbesondere geschweißt oder geklebt. Der kraterförmige Flansch 19 bildet somit eine Einbuchtung der Beutelwand 22, aus der die Messkammer 12 als Ausstülpung herausragt.
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Die Messeinheit 30 weist eine zur Innenform des kraterförmigen Flansches 19 korrespondierende Außenform auf, die ein formschlüssiges Aufsetzen des Flansches 19 auf die Messeinheit 30 erlaubt, wie insbesondere in 9 erkennbar. Dabei taucht die Messkammer 12 in eine passgenaue Ausnehmung 48 der Messeinheit 30 ein.
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Obgleich bei hinreichender Passgenauigkeit von Messkammer 12 und Ausnehmung 48 nicht zwingend erforderlich, ist es günstig, wenn die Durchflusszelle 10 mit der Messeinheit 30 verrastbar ist. Hierzu sind Rastnasen 18' an der kraterbodenseitigen Halterung der Messfenster 16 angeordnet. Diese können in entsprechende Rastnuten 64' am oberen Rand der Ausnehmung 26 einrasten. Bei einer Ausgestaltung der Durchflusszelle 10 als Kunststoffspritzgussteil sind die Messfenster 16 typischerweise steifer als die übrigen Elemente der Durchflusszelle insbesondere steifer als ein Boden 17 der Messkammer 12. Ein leichtes Zusammendrücken der Messkammer 12 an ihrem kraterbodenseitigen Rand führt zu einer Auslenkung der Messfenster 16 aus ihrer parallelen Stellung, sodass die Messkammer 12 in die Ausnehmung 26 vollständig eingeführt werden kann. Loslassen führt aufgrund der Eigenelastizität des Kunststoffs zu einem Zurückfedern der Messfenster 16 in den parallelen Zustand, wodurch die Rastnasen 18' in die Rastnuten 64 einrasten.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere sind die speziell verwendeten Materialien den jeweiligen Anwendungsfällen anzupassen. Auch die Größe und spezielle Form der Fluidbehälter 20, ist weitgehend dem Fachmann überlassen, wobei vorkonfektionierte, vorsterilisierte und für den Einmalgebrauch ausgelegte, flexible Beutel die bevorzugten Behälter zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Durchflusszelle
- 12
- Messkammer
- 13
- offene Seite von 12
- 14
- Anschlussstutzen
- 16
- Messfenster
- 17
- Messkammerboden
- 18
- Rastlasche
- 18'
- Rastnase
- 19
- Flansch
- 191
- Kraterwand
- 192
- Kraterboden
- 193
- Abschlussring
- 20
- Fluidbehälter
- 22
- Wandung von 20
- 30
- Messeinheit
- 32
- Lichtquelle, LED
- 34
- Linse
- 36
- Farbfilter
- 38
- Linse
- 40
- Farbfilter
- 42
- Detektor
- 44
- Thermosensor
- 46
- Gehäuse
- 48
- Ausnehmung
- 50
- Grenzfenster
- 52
- Teilerspiegel
- 54
- Linse
- 56
- Farbfilter
- 58
- Referenzdetektor
- 60
- Thermosensor
- 62
- Elektronikeinheit
- 64
- korrespondierendes Rastmittel
- 64'
- Rastnut
