DE102012103230A1

DE102012103230A1 - Elektrochemisches textiles Sensorsystem

Info

Publication number: DE102012103230A1
Application number: DE201210103230
Authority: DE
Inventors: Horst Ahlers; Rolf-Dietrich Berndt
Original assignee: Ip Know Ug (haftungsbeschrankt); IP KNOW UG HAFTUNGSBESCHRAENKT
Current assignee: Ip Know Ug (haftungsbeschrankt); IP KNOW UG HAFTUNGSBESCHRAENKT
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-17

Abstract

Die reproduzierbare Messung und die Kontamination von elektrochemischen Elektroden ist infolge der Berührung des Messobjekts ein das Messverfahren begrenzendes Problem. Erfindungsgemäß wird es dadurch gelöst, dass die Elektroden als textile Fäden ausgebildet sind und nach der Herstellung einer definierten Messung und Kontamination entsorgt werden.

Description

Das Patent wird in der Messtechnik angewendet.
Bekannt sind Multisensor-Informationssysteme nach Patent DE 103 15 848 , in den Ausgestaltungen nach den Patenten DE 10 2006 054 297 , DE 10 2006 058 504 und DE 10 2006 058 505 , welche schwachselektive Elektroden zur Informationsgewinnung aus Elektrolyten einsetzen. Eine Kopplung mit weiteren Sensoren ist in den Patenten DE 102 03 613 und DE 10 2006 058 503 vorgenommen.
Eine neue innovative Lösung für die Aufgabe der Informationsgewinnung mit Sensoren ist der Einsatz von Textilfasern als Sensor und Reaktor gemäß den Patenten DE 10 2004 008 319 und DE 196 19 858 . Deren optionale Metallisierung ist gemäß Band- und Flechtindustrie 40(2003)4, 115–121 mitgeteilt.
Der Einsatz dieser neuen Sensortechnik ist beschrieben in H. Ahlers (Hrsg.): Früherkennung des Diabetes, Edition JENASENSORIC 2004 (ISBN 3-00-013481-6) und H. Ahlers, R. Reisch, L. Wang: Elektronisch riechen, schmecken etc., Beuth Verlag 2010 (ISBN 978-3-4120-17387-8) und Behr's Verlag 2010 (ISBN 978-3-89947-729) sowie Fleischwirtschaft 87(4), 153–155.
Dieser Stand der Technik löst aber das Problem der Reinigung der Elektroden nicht. Bei der praktischen Realisierung stellt sich heraus, dass sich Reste der zu messenden Objekt-Elektrolyte in den Zwischenräumen der elektrochemischen Elektroden festsetzen und trotz intensiver Reinigungsbemühungen dort verbleiben. Da auch viele biologische Objekte zu messen sind, beginnen neben der Materialkorrosion Bakterienstämme usw. zu wachsen. Das alles führt dazu, dass die eigentlich sehr einfache Messmöglichkeit in der Praxis vollkommen versagen kann.
Aufgabenstellung
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, für das Problem der Reinigung eine grundlegende und neue Lösung zu finden, die auch das Problem der Wiederholbarkeit mit geringstmöglichem Messfehler trotz des Reinigungsvorbehalts löst.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mit unterschiedlichen Materialien metallisierte oder leitende polymerisierte textile Fäden in einem Gerät angeordnet sind, welches eine segmentweise und definierte Berührung der Fäden mit einem zu messenden Objekt, das als beliebiger Elektrolyt mit Ionenkonzentration vorliegen muss, wiederholbar realisiert. Danach werden die Segmente entsorgt, so dass eine Reinigung der durch die Messung kontaminierten Segmente entfällt. Sie segmentweise Berührung wird garantiert durch Sperrschichten an den Segmentgrenzen und Führungseinrichtungen.
Die definierte Berührung wird durch einen konstanten Berührungsdruck und -druckverlauf beispielsweise durch eine Andrückmechanik, z. B. durch einen Luftimpuls erzeugt. Weiterhin ist eine konstante Temperatur oder eine Temperaturrampe vorsehbar wie auch Vibrationsamplituden verschiedener Schwingformen. Das Gleiche gilt für chemische Hilfsstoffe und magnetische Felder. Sind die zur Messung vorgesehenen Fäden nicht magnetisierbar, so werden Hilfsfäden mit Magnetisierungsmöglichkeit vorgesehen.
Eine weitere wichtige Hilfsenergie für die definierte Berührung zur Herstellung wiederholbarer Messungen ist die optische. So ist Licht bestimmter Wellenlängen, z. B. für eine Ozongenerierung oder örtlich definierte Erhitzung durch Laser vorsehbar.
Weiterhin ist eine Feuchteerzeugung über eine Taupunkterzeugung, z. B. mit Peltier-Elementen einsetzbar. Zur praktischen Durchführung der definierten Messberührung werden die textilen Fäden, die auch in ein textiles oder sonstiges Flächengebilde eingebunden sein können, durch ein oder mehrere Rollen geführt. Dabei werden die benutzten und abgetrennten Segmente in einem Behälter gesammelt und dort mit bekannten Verfahren sterilisiert. Der Objektberührung adäquat ist auch ein flüssiger oder gasförmiger Elektrolyt.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 erläutert werden.
In 1 sind in einer Kartusche 1 zehn textile Fäden 2 aufgespult. Sie enthalten acht plus eins Fäden mit den Oberflächen Nickel, Platin, Blei, Chrom, Polyphenylenvinylen, Polyanilin, Zinn, Kupfer, Silber. Die ersten 8 Fäden werden gegen den neunten Faden mit Silberoberfläche als Referenz auf die entstehenden, durch die Elektrochemie bzw. Ionenkonzentration begründeten elektrischen Spannungen ausgemessen. Aus ihnen werden die Nernst-Spannungen eliminiert gemäß U ~ T·In (f (Ionenkonzentrationen)), T = Temperatur. Der zehnte Faden ist ein Hilfsfaden, der als Tragfaden ausgebildet und mit magnetisierbarem Material versehen ist. Durch ein steuerbares Magnetfeld kann er die Berührung mit definiertem Druck wiederholbar machen. Außerdem ist er durch einen elektrischen Strom erhitzbar, so dass die Messtemperatur T definiert eingestellt werden kann oder das Messobjekt, z. B. Fleisch koaguliert wird. Damit verbunden ist eine definierte Einstellung der Kontamination des messenden Segments, mit anderen Worten ist das auch eine definierte Einstellung des Reinigungszustandes. Solche Hilfsenergien sind in 3 zusammengefasst. Das sind beispielsweise die bereits genannte Temperatur und die Magnetkraft, aber auch Gase, speziell Luft und Luftfeuchte, und gasaufnehmende Elektrolyte, optische bzw. elektromagnetische Strahlung, chemische Reagenzien, mechanische Kräfte und andere. Die elektrischen Spannungen werden an den Stellen 4 abgetastet. Stromdurchgang durch den Faden wird mit 5 ermöglicht. Führungen sind an den Stellen 6 angebracht. Das Messobjekt ist mit 7 symbolisiert. Segmentgrenzen 8 und Schutzvorrichtung 9 vervollständigen die Anordnung. Ein Motor 10 zieht in der Kartusche 11 die verbrauchten kontaminierten Segmente 12 ein und entsorgt sie steril.
In 2 ist das gleiche Beispiel mit einer einzigen Rolle gezeigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10315848 [0002]
DE 102006054297 [0002]
DE 102006058504 [0002]
DE 102006058505 [0002]
DE 10203613 [0002]
DE 102006058503 [0002]
DE 102004008319 [0003]
DE 19619858 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Band- und Flechtindustrie 40(2003)4, 115–121 [0003]
H. Ahlers (Hrsg.): Früherkennung des Diabetes, Edition JENASENSORIC 2004 (ISBN 3-00-013481-6) [0004]
H. Ahlers, R. Reisch, L. Wang: Elektronisch riechen, schmecken etc., Beuth Verlag 2010 (ISBN 978-3-4120-17387-8) [0004]
Behr's Verlag 2010 (ISBN 978-3-89947-729) [0004]
Fleischwirtschaft 87(4), 153–155 [0004]

Claims

Elektrochemisches textiles Sensorsystem mit metallisierten oder leitend polymerisierten textilen Fäden in einem Gerätesystem dadurch gekennzeichnet, dass sie nach einer definier-ten Messung elektrochemischer Nernst-Spannungen mit Objektberührungen innerhalb eines Fadensegments entsorgt sind und die Messung durch Hilfssequenzen wie beispielsweise Temperatur, Luft, optische Strahlung, magnetische Felder, chemische Reagenzien, mechanische Kräfte, gasaufnehmende Elektrolyte, Feuchteerzeugung je nach Bedarf unterstützt ist.
Elektrochemisches textiles Sensorsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Hilfsfäden zur Steuerung und Überwachung und als Tragfaden vorgesehen sind.