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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung.
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Es ist bekannt, Volumina einer Flüssigkeit mittels eines Messgefäßes zu messen. Allerdings ist das Umfüllen von Flüssigkeiten in ein Messgefäß nicht immer praktikabel. Beispielsweise gibt es Flüssigkeiten, die beim Umfüllen ausgasen oder bei denen ein Teil des Messgutes verdampft. Andere Flüssigkeiten können mit Umgebungsgasen reagieren. Wiederum andere Flüssigkeiten sollen aus hygienischen Gründen mit so wenig anderen Materialien in Kontakt kommen als möglich.
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Ebenso ist es bekannt, Volumina bei einer bekannten Dichte mittels Messung des Gewichtes zu bestimmen. Bei einer solchen Messung muss aber dann auch das Gewicht des Behältnisses, in dem sich die Flüssigkeit befindet, bekannt sein. Ist dieses nicht im Vorhinein bekannt, kann eine Volumenbestimmung erst nach Entleerung der Flüssigkeit bzw. nur als Differenzmessung erfolgen. Dies ist häufig nachteilig. Zudem zeigt sich, dass Wiegevorrichtungen vergleichsweise teuer und aufwändig konstruiert sind.
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Aufgabe
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Ausgegend hiervon ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine einfache und/oder kostengünstige Möglichkeit bereitzustellen, mit der Flüssigkeiten in Behältnissen, insbesondere in flexiblen Behältnissen, bestimmt werden können. Bevorzugt soll die Messung dabei zeitnah, insbesondere in Echtzeit, ermöglicht werden.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung, aufweisend eine Steuereinheit, einen Sender, zumindest eine erste Sendeantenne und zumindest eine zweite Sendeantenne, zumindest eine erste Empfangsantenne und einen Empfänger, wobei der Sender eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben, wobei die erste Sendeantenne und die zweite Sendeantenne eingerichtet sind im Betrieb die hochfrequente Strahlung abzugeben, sodass Strahlung zum Behältnis gelangen kann, wobei die Empfangsantenne eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente vom Behältnis reflektierte Strahlung aufzunehmen, wobei der Empfänger eingerichtet ist im Betrieb die von der Empfangsantenne aufgenommene hochfrequente Strahlung aufzunehmen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, den Sender anzusteuern, sodass der Sender hochfrequente Strahlung abgibt, und wobei die Steuereinheit weiter eingerichtet ist, die vom Empfänger aufgenommene hochfrequente Strahlung dahingehend auszuwerten, dass ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis ermittelt wird, wobei das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis aus einem Channel State Information ermittelt wird.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung, aufweisend eine Steuereinheit, einen Sender, zumindest eine erste Sendeantenne und zumindest eine zweite Sendeantenne, zumindest eine erste Empfangsantenne und eine zweite Empfangsantenne und einen Empfänger, wobei der Sender eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben, wobei die erste Sendeantenne und die zweite Sendeantenne eingerichtet sind im Betrieb die hochfrequente Strahlung abzugeben, sodass Strahlung zum Behältnis gelangen kann, wobei die erste Empfangsantenne eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente vom Behältnis reflektierte Strahlung aufzunehmen, wobei die zweite Empfangsantenne eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente vom Behältnis transmittierte Strahlung aufzunehmen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, den Sender anzusteuern, sodass der Sender hochfrequente Strahlung abgibt, und wobei die Steuereinheit weiter eingerichtet ist, die vom Empfänger aufgenommene hochfrequente Strahlung auf Basis empfangener digitaler Datenpakete dahingehend auszuwerten, dass ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis ermittelt wird, wobei das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis aus einem Channel State Information ermittelt wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche, der Figuren und der Beschreibung.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird die Erfindung näher unter Bezug auf die Figuren erläutert. In diesen zeigt:
- 1 eine schematische Übersicht von Elementen in Ausführungsformen der Erfindung,
- 2 eine schematische Anordnung von Antennen in Bezug auf Behältnis gemäß Ausführungsformen der Erfindung,
- 3 eine schematische Anordnung von Antennen in Bezug auf Behältnis gemäß alternativen oder zusätzlichen Aspekten in Ausführungsformen der Erfindung,
- 4 eine schematische Anordnung von Antennen in Bezug auf Behältnis gemäß alternativen oder zusätzlichen Aspekten in Ausführungsformen der Erfindung, und
- 5 eine schematische Anordnung von Antennen in Bezug auf Behältnis gemäß alternativen oder zusätzlichen Aspekten in Ausführungsformen der Erfindung.
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Ausführliche Darstellung der Erfindung
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Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
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Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen werden. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter „ein“, „eine“ und „eines“ nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.
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Soweit nachfolgend Verfahren beschrieben werden, sind die einzelnen Schritte eines Verfahrens in beliebiger Reihenfolge anordbar und/oder kombinierbar, soweit sich durch den Zusammenhang nicht explizit etwas Abweichendes ergibt. Weiterhin sind die Verfahren - soweit nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet - untereinander kombinierbar.
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Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1% bis zu +/- 10 %.
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Nachfolgend werden wir insbesondere auf die 1 Bezug nehmen, in der eine schematische Übersicht von Elementen in Ausführungsformen der Erfindung gezeigt ist. D.h. nicht alle Elemente sind für die erfindungsgemäße Lösung notwendig.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung 1 zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis B mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung zur Verfügung gestellt.
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Die Vorrichtung 1 weist eine Steuereinheit C, einen Sender TX, zumindest eine erste Sendeantenne ANT_TX1 und zumindest eine zweite Sendeantenne ANT_TX2, zumindest eine erste Empfangsantenne ANT_RX1 und einen Empfänger RX auf. Eine solche Anordnung ist schematisch in 2 dargestellt.
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Der Sender TX ist eingerichtet im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben. Die Strahlung kann moduliert auf einer oder mehreren Frequenzen sein. Die hochfrequente Strahlung trägt digitale Datenpakete.
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Die erste Sendeantenne ANT_TX1 und die zweite Sendeantenne ANT_TX2 sind dazu eingerichtet im Betrieb die hochfrequente Strahlung abzugeben, sodass Strahlung zum Behältnis B gelangen kann.
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Die Empfangsantenne ANT_RX1 wiederum ist eingerichtet im Betrieb hochfrequente vom Behältnis B reflektierte Strahlung aufzunehmen.
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D.h. die Vorrichtung 1 weist eine vorbestimmte Anordnung von Sendeantenne(n), Behältnis B und Empfängerantenne(n) auf.
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Der Empfänger RX ist eingerichtet im Betrieb die von der Empfangsantenne ANT_RX1 aufgenommene hochfrequente Strahlung aufzunehmen.
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Die Steuereinheit C ist dazu eingerichtet den Sender TX so anzusteuern, dass der Sender TX hochfrequente Strahlung abgibt. D.h. durch die Steuerung wird der Sender TX zur kontrollierten Abgabe von hochfrequenter Strahlung (über eine oder mehrere Antennen) (auf einer oder mehreren Frequenzen) veranlasst.
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Die Steuereinheit C ist weiter dazu eingerichtet, die vom Empfänger RX (über eine oder mehrere Antennen) (auf einer oder mehreren Frequenzen) aufgenommene hochfrequente Strahlung auf Basis empfangener digitaler Datenpakete dahingehend auszuwerten, dass ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B ermittelt wird.
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Bevorzugt wird dabei das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B aus einem Channel State Information ermittelt.
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Eine Channel State Information wird in vielen drahtlosen (digitalen) Kommunikationssystemen dazu verwendet die Eigenschaften eines Kommunikationskanals zu charakterisieren. Die Channel State Information spiegelt damit Eigenschaften entlang des Propagationsweges wider, die z.B. durch Streuung, Dämpfung, Leistungsabfall infolge Abstandes, etc. beeinflusst werden.
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Mittels Auswertung einer Channel State Information können z.B. Anhaltspunkte gewonnen werden, wie Sendeeigenschaften geändert werden sollten, sodass bei gegebenen Kanaleigenschaften eine sichere Verbindung mit vorgewählten Eigenschaften (wie z.B. Erreichen einer bestimmten Datenrate) ermöglicht werden kann. Auf diese Anpassbarkeit kommt es in der Erfindung jedoch nicht an. Für die Erfindung ist lediglich die Beschreibung der Eigenschaft des Propagationsweges von Interesse. Insofern sind andere Informationen, die in ähnlicher Weise die Eigenschaften des Propagationsweges wiederspiegeln, in gleicher Weise verwendbar. Die Erfindung nutzt die Veränderung von Channel State Information Datenpaketen bei der Propagation des Signals, insbesondere beim Durchgang durch Flüssigkeiten, aus: Bestimmte Pakete zeigen Fehler nach dem Durchlaufen einer Flüssigkeit. Die Kenntnis der Fehlerentstehung entlang der Signalpropagation wird zur Ermittlung des Flüssigkeitsvolumens herangezogen.
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Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann die Anordnung wie in 2 so angeordnet sein, dass die Verbindungslinien zwischen den verwendeten Sendeantennen ANT_TX1 und ANT_TX2 in Bezug auf das Behältnis B einen Winkel von 1° bis zu 180°, bevorzugt 30° bis 90° bilden.
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In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung 1 zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis B mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung zur Verfügung gestellt.
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Die Vorrichtung 1 weist wiederum eine Steuereinheit C, einen Sender TX, zumindest eine erste Sendeantenne ANT_TX1 und zumindest eine zweite Sendeantenne ANT_TX2, zumindest eine erste Empfangsantenne ANT_RX1 und eine zweite Empfangsantenne ANT_RX2 und einen Empfänger RX auf. Eine solche Anordnung ist schematisch in 5 dargestellt.
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Der Sender TX ist dazu eingerichtet im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben.
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Der Sender TX ist eingerichtet im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben. Die Strahlung kann moduliert auf einer oder mehreren Frequenzen sein. Die hochfrequente Strahlung trägt digitale Datenpakete.
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Die erste Sendeantenne ANT_TX1 und die zweite Sendeantenne ANT_TX2 sind eingerichtet im Betrieb die hochfrequente Strahlung abzugeben, sodass Strahlung zum Behältnis B gelangen kann.
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Die erste Empfangsantenne ANT_RX1 ist dazu eingerichtet im Betrieb hochfrequente vom Behältnis B reflektierte Strahlung aufzunehmen.
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Die zweite Empfangsantenne ANT_RX2 hingegen ist dazu eingerichtet im Betrieb hochfrequente vom Behältnis B transmittierte Strahlung aufzunehmen.
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D.h. die Vorrichtung 1 weist eine vorbestimmte Anordnung von Sendeantenne(n), Behältnis B und Empfängerantenne(n) auf.
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Die Steuereinheit C ist dazu eingerichtet den Sender so anzusteuern, dass der Sender TX hochfrequente Strahlung abgibt. D.h. durch die Steuerung wird der Sender TX zur kontrollierten Abgabe von hochfrequenter Strahlung (über eine oder mehrere Antennen) (auf einer oder mehreren Frequenzen) veranlasst.
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Die Steuereinheit C ist weiterhin dazu eingerichtet, die vom Empfänger RX aufgenommene hochfrequente Strahlung auf Basis empfangener digitaler Datenpakete dahingehend auszuwerten, dass ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B ermittelt wir.
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Bevorzugt wird dabei das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B aus einem Channel State Information ermittelt,
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Eine Channel State Information wird in vielen drahtlosen Kommunikationssystemen dazu verwendet die Eigenschaften eines Kommunikationskanals zu charakterisieren. Die Channel State Information spiegelt damit Eigenschaften entlang des Propagationsweges wider, die z.B. durch Streuung, Dämpfung, Leistungsabfall infolge Abstandes, etc. beeinflusst werden. Die Channel State Information ist dabei zu unterscheiden von der weniger aussagekräftigen RSSI (Received Signal Strength Indicator).
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Mittels Auswertung einer Channel State Information können z.B. Anhaltspunkte gewonnen werden, wie Sendeeigenschaften geändert werden sollten, sodass bei gegebenen Kanaleigenschaften eine sichere Verbindung mit vorgewählten Eigenschaften (wie z.B. Erreichen einer bestimmten Die Erfindung nutzt die Veränderung von Channel State Information Datenpaketen bei der Propagation des Signals, insbesondere beim Durchgang durch Flüssigkeiten, aus: Bestimmte Pakete zeigen Fehler nach dem Durchlaufen einer Flüssigkeit. Die Kenntnis der Fehlerentstehung entlang der Signalpropagation wird zur Ermittlung des Flüssigkeitsvolumens herangezogen. Datenrate) ermöglicht werden kann. Auf diese Anpassbarkeit kommt es in der Erfindung jedoch nicht an. Für die Erfindung ist lediglich die Beschreibung der Eigenschaft den Propagationsweges von Interesse. Insofern sind andere Informationen, die in ähnlicher Weise die Eigenschaften des Propagationsweges wiederspiegeln, in gleicher Weise verwendbar.
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Diese zweite Ausführungsform ist besonders gut für die Erkennung von Flüssigkeiten in Beuteln geeignet, die bei einer Volumenänderung zur Änderung der Form, z.B. durch seitliche Verschiebung, Beulen, etc., neigen. Bei der Änderung des Volumens einer Flüssigkeit in einem flexiblen Beutel kann es zu Knittern, Beulen, Verlagerungen etc. kommen, was einen störenden Einfluss auf andere Messanordnungen haben kann, da dies zu einem Wandern einer Wand des Behältnisses (nämlich des Beutels) relativ zu Messeinrichtungen wie Sensoren oder Antennen führen kann.
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Obwohl vorstehend die Vorrichtungen 1 getrennt beschrieben wurden, kann es vorgesehen sein, dass beide Ausführungsformen in einer gemeinsamen Vorrichtung bereitgestellt werden. Somit könnte innerhalb einer Vorrichtung 1 auf unterschiedlichen Messprotokollen aufbauend sowohl zeitgleich oder auch zeitversetzt ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B aus jeweils einer Channel State Information ermittelt werden. Beide so ermittelten Maße können dann z.B. für eine Plausibilitätsprüfung und/oder eine Mitteilung zur Verfügung gestellt werden. Es sei angemerkt, dass durch eine geschickte Wahl auch eine oder mehrere Antennen als Sende- und Empfangsantenne (z.B. für unterschiedliche räumliche Messungen in einer Ausführungsform oder in einer ersten Messung gemäß der ersten Ausführungsform und in einer zweiten Messung gemäß der zweiten Ausführungsform) dienen können.
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D.h. aufgrund einer vorgegebenen Struktur kann in besonders einfacher Weise bei allen Ausführungsformen das Volumen in einem Behältnis B berührungsfrei gemessen werden.
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Ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Erfindung kann dafür z.B. konventionelle Hardware, wie sie sich z.B. bei WLAN-Geräten vorfinden lässt, verwendet werden. Hierdurch können besonders kostengünstige Vorrichtungen 1 zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise können Empfänger RX und Sender TX und/oder die zugeordneten Antennen Komponenten eines WLAN-Gerätes sein. Es ist bekannt, dass z.B. bestimmte Netzwerkchipsätze es ermöglichen, eine Channel State Information zu bestimmen bzw. die Daten, die dieser Bestimmung zu Grunde liegen, zur Verfügung stellen. Ein beispielhafter Chipsatz wird als Atheros-Chipsatz vertrieben. Chipsätze, die diese Information zur Verfügung stellen, sind in aller Regel auch in Zugangspunkten (Access Points), wie z.B. WLAN-fähigen Routern und MIMO-fähigen Geräten zu finden. Ein Chipsatz bzw. eine WLAN-Karte, die zu Channel-State-Information fähig ist, wird beispielsweise auch von Intel angeboten.
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Besonders einfach kann damit mit einem einzigen Rechner als Steuereinheit C und zwei Netzwerkschnittstellen, die die Ermittlung eines CTI-Wertes ermöglichen, eine entsprechende Vorrichtung 1 realisiert werden.
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In Ausführungsformen der Erfindung ist optional vorgesehen, dass der Abstand zwischen der ersten Sendeantenne ANT_TX1 und der ersten Empfangsantenne ANT_RX1 zumindest 3/8 der verwendeten Wellenlänge der abzugebenden hochfrequente Strahlung beträgt.
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In Ausführungsformen der Erfindung ist weiter optional vorgesehen, dass der Abstand zwischen der ersten Sendeantenne ANT_TX1 und/oder der ersten Empfangsantenne ANT_RX1 in Bezug auf das Behältnis B zumindest 3/8 der verwendeten Wellenlänge der abzugebenden hochfrequente Strahlung beträgt.
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In Ausführungsformen der Erfindung ist optional vorgesehen, dass der Abstand zwischen der ersten Sendeantenne ANT_TX1 und der ersten Empfangsantenne ANT_RX1 etwa das 4-fache der verwendeten Wellenlänge der abzugebenden hochfrequenten Strahlung beträgt.
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Weiterhin ist in Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen, dass die hochfrequente Strahlung, Strahlung eines Nahfeldkommunikationssystems oder Strahlung einer Frequenz, die zur Nutzung für industrielle, wissenschaftliche, medizinische, häusliche oder ähnliche Zwecke, die nicht Funkanwendung sind, zugelassen sind, ausgewählt sind.
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Typische Nahfeldkommunikationssysteme sind z.B. WLAN, Bluetooth (Low Energy), ZigBee, DECT (Ultra Low Energy), oder deren Nachfolgesystem ohne hierbei auf eine bestimmte Spezifikation beschränkt zu sein. Typische Frequenzen, die zur Nutzung für industrielle, wissenschaftliche, medizinische, häusliche oder ähnliche Zwecke, die nicht Funkanwendung sind, zugelassen sind, sind in den Frequenzbereichen 433,05 MHz - 434,79 MHz, 902 MHz -928 MHz, 2,4 GHz - 2,5 GHz, 5,725 GHz - 5,875 GHz, 24 GHz - 24,25 GHz, 61 GHz - 61,5 GHz, 122 GHz - 123 GHz als auch 244 GHz - 246 GHz zu finden, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird jedoch auf hochfrequente Strahlung mit einer Frequenz aus dem Bereich 2 GHz bis 4 GHz, insbesondere 2,4 GHz und insbesondere auf Signale im WLan-Spektrum und/oder gemäß WLAN-Spezifikation IEEE 802.11 IEE 802.11b IEEE 802.11g IEEE 802.11n entsprechend der Zusammenfassung in IEE 002-11-2012 zurückgegriffen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Behältnis B ein Beutel. Beutel zeichnen sich dadurch aus, dass diese in aller Regel geschlossen sind und über eine kontrollierte Öffnung die Flüssigkeit aus dem Beutel / in den Beutel strömen kann. Weiterhin können Beutel ihre äußere Form ändern, z.B. wenn Flüssigkeit aus dem Behältnis B entnommen wird. D.h. Insbesondere dann, wenn eine Beutel B ein größeres Volumen zur Verfügung stellt als eine Flüssigkeit im Beutel B benötigt, wird sich die äußere Form unter Einfluss von z.B. der Schwerkraft verändern können.
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Beutel als Behältnis B stellen eine große Herausforderung an die Volumenbestimmung dar, sind jedoch im Rahmen der Erfindung leicht zu bewältigen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine Sendeantenne ANT_TX1 auf dem Behältnis B oder einer Aufnahme H angebracht. Beispielsweise kann eine Antenne aufgedruckt oder aufgeklebt sein. Mittels einer geeigneten Kontakteinrichtung kann die Antenne dann mit dem Sender kontaktiert werden. Eine Bereitstellung einer Antenne auf dem Behältnis B oder einer Aufnahme H kann z.B. von Vorteil sein, wenn der Abstand zwischen der Sendeantenne und dem Behältnis B bzw. der Flüssigkeit gering bzw. definiert sein soll.
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In einer weiten Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine Empfangsantenne ANT_RX1 auf dem Behältnis B oder einer Aufnahme H angebracht. Beispielsweise kann eine Antenne aufgedruckt oder aufgeklebt sein. Mittels einer geeigneten Kontakteinrichtung kann die Antenne dann mit dem Sender kontaktiert werden. Eine Bereitstellung einer Antenne auf dem Behältnis B oder einer Aufnahme H kann z.B. von Vorteil sein, wenn der Abstand zwischen der Empfangsantenne und dem Behältnis B bzw. der Flüssigkeit gering bzw. definiert sein soll.
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Der Ort der Anbringung einer solchen Sendeantenne bzw. Empfangsantenne kann z.B. an Hand von Eigenschaften des Behältnisses B gewählt sein, z.B. so, dass z.B. möglichst unabhängig vom Füllstand der Flüssigkeit im Behältnis B die Flüssigkeit durchstrahlt werden kann. Z.B. kann eine Sendeantenne bzw. eine Empfangsantenne am Boden des Behältnisses B angeordnet sein.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Behältnis B eine flexible Wandung auf. Dann kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 1 zur Messung - wie in 1 skizziert - eine Aufnahme H mit einer starren Wandung aufweist, sodass das Behältnis B in einem gefüllten Zustand seitlich an der Aufnahme H anliegt.
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Beispielsweis kann die Wandung so hoch sein, dass ein voll mit Flüssigkeit gefüllter Beutel B, wenn er in der Aufnahme H befindlich ist, nicht über die Wandung hinaussteht. Beispielsweise kann die Aufnahme H als starres Behältnis, beispielsweise als Wanne oder Schublade, gestaltet sein. Sie kann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein.
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Die Grundfläche der Aufnahme H kann z.B. so gewählt sein, dass ein voll mit Flüssigkeit gefüllter Beutel B in die Aufnahme H eingeführt werden kann. Dabei kann die Grundfläche so gewählt sein, dass ein voll mit Flüssigkeit gefüllter Beutel B die Wandung auf etwa 50 % der Wandfläche des Beutels berührt.
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Die Grundfläche kann natürlich auch durch andere Überlegungen bestimmt sein. So kann z.B. es wünschenswert sein, dass Basisgrößen der Grundfläche, wie z.B. der Durchmesser, eine bestimmte Größe, z.B. mindestens eine Wellenlänge der verwandten Strahlung nicht unterschreiten.
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In einer Ausführungsform ist die Aufnahme H als einer oder mehrere Dorne oder Stäbe gestaltet, auf die ein Beutel aufgehängt werden kann. Hierbei kann ein Beutel beispielsweise Ösen aufweisen, sodass beim Aufhängen Dorne bzw. Stäbe durch jeweils korrespondierend Ösen ragen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung 1 weiterhin eine Empfangsantenne ANT_H zur Bestimmung einer Hintergrundstrahlung auf. Die Hintergrundstrahlung kann auch mittels einer oder mehrerer bereits vorhandenen Empfangsantennen ermittelt werden. Dies ist z.B. möglich in Zeiten, in denen die Empfangsantenne nicht für Messungen anderer Art benötigt wird.
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Mit Hilfsantennen, insbesondere mit gerichteten Hilfsantennen (sowohl als Sende- auch als Empfangsantenne möglich), kann z.B. sehr zuverlässig der Anteil der Dämpfung durch die Freiraumausstrahlung bestimmt werden, wodurch ein korrigierender Parameter bestimmt werden kann. Ist der Einfluss der Freiraumdämpfung gering, kann auf die Bestimmung verzichtet werden.
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Ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Erfindung kann eine Sendeantenne (oder mehrere oder alle) ANT_TX1, ANT_TX2 eine Richt-Charakteristik alternativ zu einer Rundstrahl-Charakteristik aufweisen.
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Ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Erfindung kann eine Empfangsantenne (oder mehrere oder alle) ANT_RX1, ANT_RX2, ANT_RX3, ANT_H eine Richt-Charakteristik alternativ zu einer Rundstrahl-Charakteristik aufweisen.
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Rundstrahl-Charakteristik wird beispielsweise von Stabantenne zur Verfügung gestellt. Richt-Charakteristik wird beispielsweise von dipolartigen Antennen oder Panelantennen aufgewiesen.
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Die Erfindung ist in vielen Bereichen verwendbar.
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Von besonderer Bedeutung ist jedoch der medizinische Bereich. Im medizinischen Bereich finden sich zahlreiche medizinische Geräte M, bei denen ein Gewicht oder ein Volumen einer Flüssigkeit z.B. während einer Behandlung, überwacht wird.
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Beispielsweise kann ein medizinisches Gerät M das Volumen einer Flüssigkeit in einem Behältnis B messen, das einem Körper eines Säugetieres zugeführt oder von einem Körper eines Säugetieres abgeführt wird oder eine Flüssigkeit in einem Sekundärkreislauf zur Behandlung dieser Flüssigkeit ist. Beispielhafte Flüssigkeiten, die einem Körper eines Säugetieres zugeführt werden, sind z.B. Infusionen, Heparin, Blut, Kochsalzlösungen, Medikamente zur intravenösen Verabreichung, parenterale Ernährung, etc. Beispielhafte Flüssigkeiten, die von einem Körper eines Säugetieres abgeführt werden, sind, Blut, Urin.
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Insbesondere kann das medizinische Gerät M eine Dialysevorrichtung sein, wobei die Flüssigkeit eine Flüssigkeit in Zusammenhang mit einer Dialyse, insbesondere Dialysat, ist. Dabei ist die Dialyseform nicht festgelegt, sondern kann z.B. die Nierendialyse, insbesondere in der Form der Hämodialyse, der Peritonealdialyse, der Hämofiltration, der Hämodiafiltration und der Hämoperfusion, als auch die Leberdialyse, insbesondere die Apherese, Single Pass Albumin Dialysis, Molecular Adsorbents Recirculation System, betreffen.
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Bevorzugt ist das medizinische Gerät M eine Dialysemaschine und die Dialyse misst das Volumen einer Flüssigkeit in einem oder mehreren Beuteln. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Dialysemaschine mit einem Beutel B für frisches Dialysat und/oder für gebrauchtes Dialysat verbunden. Die Dialysemaschine M kann die Flüssigkeitsbilanz während einer Behandlung durch die Messung von frischem und verbrauchtem Dialysat ermitteln. In einer weiterführenden Ausführungsform weist eine Dialysemaschine M eine oder mehrere Aufnahme(n) H z.B. zum Hängen, von einem oder mehreren Behältnissen B, z.B. Beuteln - z.B. für Dialysat - an ihrem Gehäuse, beispielweise an der Unterkante, und eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Messung des Volumens einer Flüssigkeit derart auf, dass die Dialysemaschine M mittels hochfrequenter Strahlung das Flüssigkeitsvolumen in angehängten Behältnissen B messen kann.
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Hierbei können die Antennen ANT_1 ... ANT_5 ... ANT_N der Vorrichtung 1 geeignet angeordnet sein. In den 6 bis 9 sind dazu schematisch unterschiedliche Anbringungsorte in Relation zu einem medizinischen Gerät M gezeigt. Das medizinische Gerät M weist z.B. eine optionalen Anzeige SC, z.B. einen (Flach-)Bildschirm) auf, auf dem Ergebnisse in Bezug auf eine oder mehrere Volumenmessungen, z.B. aktuelles Volumen, Volumenänderung, Volumenstrom, etc. dargestellt werden kann. Zugleich kann die optionale Anzeige SC aber auch ein User-Unterface zur Verfügung stellen, mit dem z.B. eine Messung durch die Vorrichtung 1 manuell veranlasst werden kann. In den Figuren sind mehrere Aufnahme(n) H_1, H_2, H_3_H_4 gezeigt. Es kann jedoch auch nur eine Aufnahme H oder noch mehr Aufnahmen vorgesehen sein. Ebenso kann anstatt einem Behältnis B auch mehrere Behältnisse B vorgesehen sein.
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Die Antennen ANT_1 ... ANT_4 ... ANT_N der Vorrichtung 1 können z.B. wie in 6a-6c gezeigt auf der Oberseite des medizinischen Gerätes M angeordnet sein. Die Antennen können aber auch wie in 7a-7c gezeigt an der Unterseite des medizinischen Gerätes M angeordnet sein. Jedoch sind auch andere Anordnungen hierdurch nicht ausgeschlossen. Beispielsweise kann wie in 8a-8c gezeigt die Antennen auch verteilt angeordnet sein. Während ANT_1 auf der Vorderseite eher zentral angeordnet ist, können die Antennen ANT_2 und ANT_3 z.B. verteilt auf der Unterseite angeordnet sein. In 9a-9c ist z.B. Antenne ANT_1 versetzt zu en Antennen ANT_2 ... ANT_4 angeordnet.
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Die Funktion der Antennen ANT_1 ... ANT_5 ... ANT_N der Vorrichtung 1, d.h. als Sendeantenne und/oder als Empfangsantenne kann geeignet gewählt werden.
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Hierdurch können beispielsweise teure und aufwändige Waagen eingespart werden und andererseits ergibt sich der Vorteil, dass schwere Beutel B nur unten am Gehäuse des medizinischen Gerätes M angehängt werden müssen und nicht etwa oben auf eine Waagschale aufgelegt werden müssen.
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Dadurch wird die Handhabung erleichtert. Solche medizinischen Geräte M können in Regionen mit unsteter Wasserversorgung, in temporären oder mobilen Einsätzen oder in Intensivstationen zum Einsatz kommen.
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Beispielsweise kann das medizinische Gerät der 6-9 eine Dialyse-Behandlungsmaschine (insbesondere Hämodialysemaschine) mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sein. Bei solchen Dialyse-Behandlungsmaschine wird z.B. der Füllstand in einem angeschlossenen Behältnis B gemessen (und überwacht). Das Behältnis B ist typischerweise ein 5 L Kunststoffkanister. Eine typische Flüssigkeit, die in einem solchen Behältnis B bevorratet ist, ist ein Konzentrat für die Dialysebehandlung. Beispielsweise enthalten die Flüssigkeiten Acetate oder Bicarbonate.
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Dadurch lässt sich besonders vorteilhaft erreichen, dass das Behältnis B / die Behältnisse B nicht unerwartet während einer Behandlung entleert und die gewünschten Behandlungsparameter nicht eingehalten werden können oder eine Pumpe Luft ansaugt, etc..
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In allen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B über eine Vielzahl von Einzelmessungen, z.B. mehre 10 Tausend Messungen, beispielsweise 27 Tausend Messungen, ermittelt wird. Dabei können z.B. eine Vielzahl von Datenpaketen gesendet und empfangen werden. Die zugehörigen Parameter, wie z.B. das Channel State Information können dabei selbst einen gemittelten Wert darstellen oder gegebenenfalls selbst gemittelt werden.
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Zudem kann in allen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass die Messanordnung von Sendeantenne(n) und Empfangsantenne(n) mehrfach vorhanden sind.
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Wird z.B. eine Anordnung gemäß 2 mehrfach vorgesehen, so kann z.B. vorgesehen sein, dass die Anordnungen einen Winkel von 15° bis 135 zueinander aufweisen, wie in 4 gezeigt.
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In 3 könnte z.B. eine erste Anordnung aus den Sendeantennen ANT_TX1, ANT_TX2 und der Empfangsantenne ANT_RX1 bestehen, während spiegelbildlich dazu gezeigt eine zweite Anordnung aus den Sendeantennen ANT_TX3, ANT_TX4 und der Empfangsantenne ANT_RX2 besteht.
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Die Anordnungen können ganz allgemein unterschiedliche Positionen zueinander aufweisen und/oder, die Anordnung unterschiedlich zueinander aufgebaut sein.
