DE102019220583A1

DE102019220583A1 - Schimmel-erfassungsvorrichtung mit sensor zur messung des ph-wertes einer oberfläche

Info

Publication number: DE102019220583A1
Application number: DE102019220583.6A
Authority: DE
Inventors: Seow Yuen Yee; Franz Laermer; Thomas Rocznik; Ning Wang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-08-06
Also published as: US20200209161A1; CN111380919A; US11567012B2

Abstract

Ein Schimmelsensor ist mit einer geschlossenen Kammer konfiguriert, in der ein nährstoffbehandeltes Substrat positioniert ist. Der Schimmelsensor enthält ein Erfassungssystem, das so konfiguriert ist, dass es eine Eigenschaft des Substrats misst, die einem pH-Wert des Substrats entspricht. Eine Steuerung betreibt das Erfassungssystem und ist so programmiert, dass sie das Vorhandensein von Schimmelwachstum in der Kammer erkennt, indem sie den pH-Wert aus der gemessenen Eigenschaft abschätzt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung mit der Seriennummer 62/787 140, die am 31. Dezember 2018 eingereicht wurde und deren Offenlegung hiermit durch Verweis in vollem Umfang in diese Anmeldung aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf einen integrierten Sensor zur Erfassung von Schimmel in einer Umgebung.
HINTERGRUND
Schimmel oder Schimmelpilze können in vielen Umgebungen ein ernstes Problem darstellen. Längerer Kontakt mit Schimmel kann zu Gesundheitsproblemen führen. Übermäßiges Schimmelwachstum kann zu Fleckenbildung oder zur Verschlechterung der Oberflächen einer Struktur führen. Außerdem kann das Vorhandensein von Schimmel auf ein Feuchtigkeitsproblem in der Struktur hinweisen. Oftmals kann ein Schimmelproblem für einige Zeit bestehen, ohne dass dies erfasst wird. In einigen Fällen ist das Schimmelwachstum gut sichtbar und kann durch visuelle Inspektion erfasst werden. In vielen Fällen ist der Schimmel zwar vorhanden, aber für einen Beobachter nicht leicht sichtbar. Im Idealfall wäre es wünschenswert, Schimmel zu erfassen, bevor er Gesundheits- oder Strukturprobleme verursachen kann.
Schimmel verbreiten sich durch Freisetzung von Sporen in der Luft. Die Schimmelsporen können wachsen, wenn sie auf einem Medium landen, wo die Bedingungen für das Wachstum geeignet sind. Zu den für das Wachstum geeigneten Bedingungen gehören ein geeigneter Gehalt an Nährstoffen, Wasser und ein ausgewogener pH-Wert. Schimmelsporen, die nicht auf einem solchen Medium landen, können inaktiv bleiben und mit der Luft transportiert werden. Schimmelsporen sind in den meisten Fällen in gewisser Konzentration in der Luft zu finden. Problemgebiete können eine höhere Konzentration an Schimmelsporen aufweisen.
Ein typisches Verfahren zur Erfassung von Schimmel ist die Entnahme einer Oberflächen- oder Luftprobe an einer betroffenen Stelle. Die Partikel können sich ansammeln oder auf einem Objektträger platziert werden. Ein Experte kann den Objektträger durch ein Mikroskop betrachten, um Schimmel zu identifizieren und kann die Schimmelkonzentration und die vorhandenen Schimmelarten zu bestimmen. Diese Verfahren erfordern in der Regel die Entnahme der Probe und das Einsenden der Probe an ein Labor, das über Fachwissen im Bereich der Schimmelerfassung verfügt. Solche Verfahren sind in der Regel arbeitsintensiv und ziemlich teuer. Außerdem kann es einige Zeit dauern, bis die Ergebnisse vorliegen. Die bisherigen Verfahren erlauben keine kontinuierliche Probenahme eines Bereichs.
Ein Schimmelsensor umfasst ein Gehäuse, das eine Kammer definiert, und ein Substrat, das zur Förderung des Schimmelwachstums behandelt und innerhalb der Kammer freigelegt ist. Der Schimmelsensor enthält eine Erfassungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Eigenschaft des Substrats misst, die einem pH-Wert des Substrats entspricht. Der Schimmelsensor enthält eine Steuerung (auch als Cpntroller bezeichnet), die so programmiert ist, dass sie Messungen der Eigenschaft von der Erfassungsvorrichtung empfängt, aus den Messungen einen geschätzten pH-Wert des Substrats erzeugt, und als Reaktion auf den geschätzten pH-Wert, der mit dem Schimmelwachstum verbunden ist, ein Signal ausgibt, das das Schimmelwachstum auf dem Substrat anzeigt.
Das Substrat kann mit einem pH-Indikator behandelt werden, der seine Farbe ändert, wenn sich der pH-Wert des Substrats aufgrund von Schimmelbildung bzw. -wachstum ändert. Die Eigenschaft kann eine Farbe des Substrats sein und die Erfassungsvorrichtung kann eine Kamera sein, die so konfiguriert ist, dass sie Farbbilder des Substrats erzeugt, und die Steuerung kann weiter programmiert sein, um die Farbbilder zu verarbeiten und den geschätzten pH-Wert des Substrats auf der Grundlage der aus den Farbbildern abgeleiteten Farbe zu erzeugen. Die Eigenschaft kann eine Impedanz des Substrats sein, und die Erfassungsvorrichtung kann eine Vielzahl von an dem Substrat angebrachten Elektroden enthalten, und die Steuerung kann ferner so programmiert sein, dass sie den geschätzten pH-Wert des Substrats auf der Grundlage der Impedanz zwischen den Elektrodenpaaren erzeugt. Die Erfassungsvorrichtung kann eine Abtast- bzw. Erfassungselektrode, eine Referenzelektrode und eine am Substrat angebrachte Arbeitselektrode umfassen. Die Steuerung kann ferner so programmiert sein, dass sie der Arbeitselektrode einen Strom zuführt, so dass eine Spannung an der Erfassungselektrode auf einer vorbestimmten Spannung bleibt und den geschätzten pH-Wert des Substrats auf der Grundlage des Stroms erzeugt. Die Steuerung kann ferner so programmiert sein, dass sie den Strom liefert, um einen pH-Wert auf einem vorbestimmten pH-Wert zu halten.
Ein Schimmelsensor umfasst ein Gehäuse, das eine Kammer definiert, und ein Substrat, das mit einem Hydrogel beschichtet ist, das Nährstoffe zur Förderung des Schimmelwachstums enthält und innerhalb der Kammer freigelegt ist. Der Schimmelsensor enthält mindestens eine elektrische Erfassungsvorrichtung mit einer Erfassungselektrode, einer Referenzelektrode und einer in das Hydrogel eingebetteten Arbeitselektrode. Der Schimmelsensor enthält eine Steuerung, die so programmiert ist, dass sie der Arbeitselektrode einen Strom zuführt, so dass eine Spannung an der Erfassungselektrode auf einer vorbestimmten Spannung bleibt und der pH-Wert des Hydrogels auf der Grundlage des Stroms geschätzt wird.
Die Steuerung kann ferner so programmiert sein, dass sie ein Signal ausgibt, das das Schimmelwachstum in der Kammer auf der Grundlage von Änderungen der Schätzung des pH-Wertes anzeigt. Die Steuerung kann ferner so programmiert sein, dass sie den Strom liefert, um den pH-Wert auf einem vorbestimmten pH-Wert zu halten. Der vorgegebene pH-Grad kann so konfiguriert werden, dass das Wachstum eines oder mehrerer vorgegebener Schimmelarten gefördert wird. Das Substrat kann in eine Vielzahl von Zonen segmentiert werden, und in jeder der Zonen kann mindestens eine elektrische Erfassungsvorrichtung vorhanden sein. Die Steuerung kann ferner so programmiert sein, dass der pH-Wert der Zonen auf einem anderen pH-Grad gehalten wird. Die Steuerung kann ferner so programmiert sein, dass sie den Strom ändert, um die Erfassungselektrode auf einer vorbestimmten Referenzspannung zu halten, die einen vorbestimmten pH-Wert darstellt. Die Steuerung kann ferner so programmiert sein, dass sie ein Signal erzeugt, das das Vorhandensein von Schimmelwachstum anzeigt, wenn der Strom einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Ein Verfahren beinhaltet die Zuführung eines Stroms durch eine Steuerung zu einer Arbeitselektrode, die an einem mit einem Hydrogel beschichteten Substrat angebracht ist, so dass eine Spannung an einer an dem Substrat angebrachten Erfassungselektrode auf einer vorbestimmten Spannung bleibt. Das Verfahren umfasst die Schätzung eines pH-Wertes des Hydrogels durch die Steuerung auf der Grundlage des Stroms. Das Verfahren umfasst die Ausgabe eines Signals durch die Steuerung, das das Schimmelwachstum auf dem Hydrogel auf der Grundlage des geschätzten pH-Wertes anzeigt.
Das Verfahren kann ferner ein Zuführen des Stroms umfassen, um den pH-Wert des Hydrogels auf einem vorbestimmten pH-Wert zu halten. Der vorbestimmte pH-Wert kann so konfiguriert werden, dass das Wachstum eines oder mehrerer vorbestimmter Schimmelarten auf dem Hydrogel gefördert wird. Das Verfahren kann ferner die Einstellung des Stroms auf der Grundlage einer Spannungsdifferenz zwischen der Erfassungselektrode und einer am Substrat befestigten Referenzelektrode umfassen. Das Verfahren kann ferner die Messung des Stroms vor dem Schimmelwachstum umfassen, um einen Basis-pH-Grad zu ermitteln.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Schimmelerfassungsvorrichtung umfasst eine Erfassungsvorrichtung zur Messung des pH-Wertes einer Oberfläche, auf der Schimmel wächst. In einigen Konfigurationen ist die Erfassungsvorrichtung ein optischer Sensor, der so konfiguriert ist, dass er Farbe erkennt bzw. erfasst, und die Oberfläche wird mit einem pH-Indikator behandelt, der seine Farbe mit dem sich ändernden pH-Wert ändert. In einigen Konfigurationen ist die Erfassungsvorrichtung ein elektrischer Sensor, der eine Änderung der elektrischen Eigenschaften misst, die durch eine Änderung des pH-Wertes verursacht wird. In einigen Konfigurationen kann die Oberfläche ein Hydrogel sein, das so konfiguriert ist, dass es den pH-Wert auf der Grundlage eines angelegten Stroms ändert. Eine Steuerung überwacht den angelegten Strom, um den pH-Wert auf einem vorbestimmten pH-Grad zu halten. Änderungen des angelegten Stroms sind ein Anzeichen für Schimmelbildung auf der Oberfläche, die den pH-Wert verändert.
Figurenliste

1 zeigt eine Einzelkammer-Schimmelsensor-Konfiguration mit einem integrierten Sensormodul.
2 zeigt eine Einzelkammer-Schimmelsensor-Konfiguration mit einem mehrteiligen Sensor.
3 zeigt eine alternative Konfiguration eines Einzelkammer-Schimmelsensors mit einem integrierten Sensor.
4 zeigt eine alternative Konfiguration eines Einzelkammer-Schimmelsensors mit einem mehrteiligen Sensor.
5 zeigt ein Beispiel für eine Mehrkammer-Schimmelsensor-Konfiguration.
6 zeigt ein Beispiel für einen Einzelkammer-Schimmelsensor, der so konfiguriert ist, dass eine Oberfläche dem Luftstrom außerhalb der Einzelkammer ausgesetzt wird.
7 zeigt ein zweites Beispiel für einen Einzelkammer-Schimmelsensor, der so konfiguriert ist, dass eine Oberfläche dem Luftstrom außerhalb der Einzelkammer ausgesetzt wird.
8 zeigt eine Wachstumsfläche mit Streifen verschiedener Nährstoffbehandlungen.
9 zeigt eine Wachstumsfläche mit abwechselnden Abschnitten von Oberflächentypen .
10 zeigt eine Wachstumsfläche mit Bereichen unterschiedlicher Nährstoffbehandlung.
11 zeigt ein Beispiel für einen bandbasierten Oberflächenaustauschmechan ism us.
12A und 12B zeigen verschiedene Ansichten eines trommelbasierten Oberflächenaustauschmechanismus.
13A zeigt ein Beispiel für einen scheibenbasierten Oberflächenaustauschmechan ism us.
13B zeigt ein Beispiel für eine Scheibenkonfiguration für den scheibenbasierten Oberflächenaustauschmechanismus.
14 zeigt eine mögliche Konfiguration für einen Sensor vom kapazitiven Typ zur Erfassung von Schimmel auf einer Wachstumsoberfläche.
15 zeigt eine mögliche Konfiguration für eine Wachstumsoberfläche mit integrierten elektrischen Kontakten.
16 zeigt ein Beispiel für eine Wachstumsfläche mit leitfähigen Streifen.
17 zeigt ein Beispiel für einen rollenbasierten elektrischen Kontakt zur Interaktion mit leitenden Streifen einer Wachstumsoberfläche.
FID. 18A und 18B zeigen verschiedene Ansichten eines elektrodenbasierten elektrischen Kontakts zur Interaktion mit leitenden Streifen einer Wachstumsoberfläche.
19 zeigt ein Beispiel für eine Wachstumsoberfläche, die so konfiguriert ist, dass sie den pH-Wert der Wachstumsoberfläche misst und steuert.
20 zeigt ein Schimmelsensorsystem mit Schimmelsensoren und einem Kommunikationsnetzwerk.
21 zeigt ein Flussdiagramm für eine mögliche Abfolge von Betriebsvorgängen für den Betrieb des Schimmelsensors.

AUSFÜRHLICHE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung werden hier beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die offengelegten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Ausbildungen annehmen können. Die Abbildungen bzw. Abbildungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die hier offengelegten spezifischen strukturellen und funktionellen Details nicht als Einschränkung zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage für die Unterweisung eines Durchschnittsfachmanns, die Ausführungsformen auf unterschiedliche Weise einzusetzen. Wie Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen werden, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf eine der Figuren illustriert und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit illustriert oder beschrieben sind. Die Kombinationen der abgebildeten Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen gewünscht werden.
Eine verbesserte Art der Schimmelerfassung kann eine integrierte Erfassungsvorrichtung sein, die das Vorhandensein von Schimmel erfassen kann, ohne dass eine Probe an ein Labor geschickt werden muss. Ein weiterer Vorteil eines integrierten Sensors besteht darin, dass der Schimmelsensor an einer Stelle angebracht werden kann, um die Stelle kontinuierlich zu überwachen. Dies kann einen Alarm auslösen, wenn Schimmelbildung zu einem Problem wird. Hier wird ein Schimmelsensor offenbart, der so konfiguriert ist, dass er eine Luftprobe entnimmt und eine Schimmelkonzentration in der Luft erfasst. Der Schimmelsensor kann so konfiguriert werden, dass er eine kleine geschlossene Umgebung schafft, die das Schimmelwachstum begünstigt. Schimmelwachstum kann auf verschiedene Weise erfasst werden.
In dieser Anmeldung werden zunächst allgemeine Konfigurationen und Strukturelemente für eine Schimmelerfassungsvorrichtung offengelegt. Anschließend werden spezifische Technologien und Strategien zur Schimmelerfassung offengelegt, die auf die allgemeinen Konfigurationen anwendbar sind. Anschließend werden verschiedene Betriebsarten und Strategien offengelegt. Ein Schimmelerfassungssystem kann eine Vielzahl von Schimmelsensoren umfassen. Der Schimmelsensor kann eine gemeinsame Konstruktion mit Kommunikationsfähigkeit aufweisen. Das Schimmelerfassungssystem kann einen Referenzschimmelsensor und einen Zielbereichsschimmelsensor umfassen. Der Referenzschimmelsensor kann Informationen zur Schimmelkonzentration liefern, die in der Umgebung (z.B. im Freien) erwartet werden. Der Zielbereichsschimmelsensor kann Informationen über die Schimmelkonzentration in einem bestimmten Bereich (z.B. Keller, Wohnraum) liefern. Das Schimmelsensorsystem kann Ergebnisse von mehreren Sensoren einbeziehen, um die Schimmelkonzentrationen im Zielbereich genau zu bestimmen.
1 zeigt ein Diagramm einer Konfiguration für eine erste Schimmelsensor-Konfiguration 100. Die erste Schimmelsensor-Konfiguration 100 kann ein Gehäuse 102 enthalten, das eine Kammer 103 definiert. Das Gehäuse 102 kann eine Bodenöffnung definieren, um eine Oberfläche innerhalb der Kammer 103 freizulegen (z.B. weist das Gehäuse 102 keinen Boden auf). Das Gehäuse 102 kann aus Kunststoff, Metall und/oder anderen geeigneten Materialien hergestellt werden, die nicht ausgasen oder anderweitig das Wachstum von Schimmel/Bakterien nicht begünstigen. Die Oberflächen des Gehäuses 102, die sich innerhalb der Kammer 103 befinden, können mit einer Schicht zur Vermeidung oder Hemmung von Schimmelwachstum beschichtet sein (z.B. alkalische Beschichtung mit pH > 7). Die Form des Gehäuses 102 ist zwar als Würfel dargestellt, kann aber auch anders geformt sein. Die spezifische Form des Gehäuses 102 kann von anderen Mechanismen abhängen, die an das Gehäuse 102 gekoppelt sind.
Die erste Schimmelsensor-Konfiguration 100 kann ein Lufteintrittsportal 104 enthalten. Das Lufteintrittsportal 104 kann so konfiguriert werden, dass ein Luftstrompfad 106 in die Kammer 103 hinein definiert wird. In einigen Konfigurationen kann das Gehäuse 102 eine Öffnung definieren, die als Lufteintrittsportal 104 fungiert. In einigen Konfigurationen kann das Lufteintrittsportal 104 so konfiguriert werden, dass es sich selektiv öffnet und schließt. Beispielsweise kann ein bewegliches Gitter oder eine bewegliche Tür über einer Öffnung platziert werden, die durch das Gehäuse 102 definiert ist. Das bewegliche Gitter oder die bewegliche Tür kann elektrisch durch ein Magnetventil in eine offene oder geschlossene Position gebracht werden. Ein Federmechanismus kann das bewegliche Gitter in einer normalerweise geschlossenen Position halten. Das Magnetventil kann durch eine Steuereinrichtung 116 betätigt werden. Das bewegliche Gitter oder die Tür kann elektrisch, magnetisch oder mechanisch betätigt werden. Einige Konfigurationen können einen Luftstromsensor 119 zur Bestimmung des Luftstroms in die Kammer 103 hinein enthalten. Der Luftstromsensor 119 kann elektrisch an die Steuereinrichtung 116 gekoppelt werden. Der Luftstromsensor 119 ist zwar nicht in allen Konfigurationen abgebildet, kann aber in die anderen hier beschriebenen Konfigurationen eingebaut werden.
Die Steuereirichtung 116 kann ein Controller sein, der eine Verarbeitungseinheit und einen nichtflüchtigen und flüchtigen Speicher enthält. Die Steuereinrichtung kann so programmiert werden, dass sie verschiedene Betriebsvorgänge im Zusammenhang mit dem Betrieb des Schimmelsensors ausführt. Die Steuereinirchtung 116 kann ferner alle elektrischen Schnittstellen für die Interaktion mit den zum Schimmelsensor gehörenden Aktoren und Sensoren enthalten. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 116 eine Netzwerkschnittstelle für den Zugriff auf Netzwerke enthalten. Die Netzwerkschnittstelle kann verdrahtet und/oder drahtlos sein. Die Netzschnittstelle kann einen Kommunikationspfad für den Zugriff auf das Internet / World Wide Web bereitstellen. Die Steuereinrichtung 116 kann an dem Gehäuse 102 angebracht werden.
Die erste Schimmelsensor-Konfiguration 100 kann zusätzlich eine Wachstumsfläche 112 enthalten. Die Wachstumsoberfläche 112 kann eine Oberfläche sein, die innerhalb der Kammer 103 freiliegt und für Schimmelbildung geeignet ist. In einigen Konfigurationen kann die Wachstumsfläche 112 der Luft außerhalb der Kammer 103 ausgesetzt sein. Zum Beispiel kann die Wachstumsfläche 112 der Umgebung außerhalb der Kammer 103 zur Luftprobenahme ausgesetzt werden, gefolgt von der Bewegung der Wachstumsfläche 112 in die Kammer 103 zur Schimmelbildung. Das Lufteintrittsportal 104 kann so konfiguriert sein, dass der Luftströmungsweg 106 so definiert wird, dass die Luft auf die Wachstumsfläche 112 geleitet wird. Die Wachstumsfläche 112 kann als eine Oberfläche konfiguriert werden, die das Auffangen von Schimmelsporen aus der Luft begünstigt. Die Wachstumsfläche 112 kann als ein Medium konfiguriert sein, das geeignet ist, das Schimmelwachstum zu fördern. Die Wachstumsfläche 112 kann mit Nährstoffen behandelt sein, die das Schimmelwachstum fördern. Zu den Nährstoffen können beispielsweise organische Materialien, Salz, Agar und/oder Zucker gehören. Die Wachstumsfläche 112 kann auch so konfiguriert werden, dass sie einen ausreichenden Feuchtigkeitsgehalt liefert, um das Schimmelwachstum zu fördern, oder sie kann so verpackt werden, dass der Feuchtigkeitsgehalt bis zur Verwendung erhalten bleibt. Die Wachstumsfläche 112 kann antibakterielle Chemikalien oder Behandlungen enthalten, die das Wachstum von Bakterien verhindern. Die Wachstumsoberfläche 112 kann ein Band, eine Membran oder ein Filter sein. Das Band, die Membran oder der Filter kann mit verschiedenen Substanzen behandelt sein, um das Schimmelwachstum zu fördern. Das Band, die Membran oder der Filter kann luftdurchlässig oder nicht luftdurchlässig sein. Ein oder mehrere Temperatur- und Feuchtigkeits-/Nässesensoren können in die Wachstumsfläche 112 integriert werden, um die Überwachung der Schimmelwachstumsumgebung zu ermöglichen.
Die spezifischen Bedingungen für die Förderung des Schimmelwachstums können von der Art des Schimmels abhängen, der angebaut d.h. aufwachsen gelassen werden soll. Verschiedene Schimmel können eine andere Nährstoffumgebung bevorzugen. Die Wachstumsfläche 112 kann ferner Bereiche (z.B. Streifen) umfassen, die für das Wachstum verschiedener Schimmelarten konfiguriert sind. Zum Beispiel kann jeder Bereich der Wachstumsoberfläche 112 mit einer anderen Nährstoffmischung behandelt werden, die das Wachstum eines anderen Schimmeltyps fördert. Ein Vorteil dieser Konfiguration ist, dass die vorhandenen Schimmelarten durch die Überwachung des Schimmelwachstums in jeder der Bereiche identifiziert werden können.
Die erste Schimmelsensor-Konfiguration 100 kann eine Erfassungsvorrichtung 110 enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie Schimmelwachstum auf der Wachstumsoberfläche erfasst. Die Platzierung der Erfassungsvorrichtung 110 kann von der Art der durchgeführten Messung abhängen. Außerdem kann die Ausrichtung der Erfassungsvorrichtung 110 relativ zum Gehäuse 102 von der Art der Erfassungsvorrichtung 110 abhängen. Beispielsweise zeigt 1 die Erfassungsvorrichtung 110, die in einem Winkel relativ zum Gehäuse 102 angebracht ist. Einige Erfassungsvorrichtungskonfigurationen können besser funktionieren, wenn sie auf oder durch die Wachstumsfläche 112 gerichtet sind. Für die Erfassungsvorrichtung 110 ist eine Vielzahl von Technologien verfügbar. Die Erfassungsvorrichtung 110 kann elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 verbunden sein. Die Erfassungsvorrichtung 110 kann in einem einzigen Modul enthalten sein, das mit dem Gehäuse 102 verbunden ist. Einige Sensorkonfigurationen (z.B. optisch oder Audio) können ein Quellenmodul und ein Empfängermodul verwenden. Die Erfassungsvorrichtung 110 kann die Quellen und Empfängermodule in einer einzigen Einheit integrieren. In einigen Konfigurationen kann die Erfassungsvorrichtung 110 mehrere Erfassungsvorrichtungen der gleichen oder einer anderen Technologie enthalten, die an verschiedenen Positionen innerhalb des Gehäuses 102 angeordnet sind. Verschiedene Konfigurationen der Erfassungsvorrichtung 110 werden hier offenbart.
Die erste Schimmelsensor-Konfiguration 100 kann einen Schimmelunterdrücker 108 enthalten, der so konfiguriert ist, dass er den Schimmel zerstört. Der Schimmelunterdrücker 108 kann an einer Seite des Gehäuses 102 angebracht werden. Der Schimmelunterdrücker 108 kann beispielsweise eine oder mehrere UV-Lichtquellen sein. Der Schimmelunterdrücker 108 kann beispielsweise eine einzelne UV-Lichtquelle oder eine Reihe von UV-Lichtquellen sein. Die UV-Lichtquelle kann eine Quelle sein, die einen divergenten Strahl leuchtet, der die gesamte Wachstumsfläche 112, die in der Kammer 103 belichtet wird, beleuchten kann. Die UV-Lichtquelle kann eine UV-Quelle mit einer StrahldivergenzKomponente sein, die den UV-Strahl so vergrößert, dass die gesamte Wachstumsfläche 112, die in der Kammer 103 belichtet wird, beleuchtet werden kann. Der Schimmelunterdrücker 108 kann eine UV-Lichtquelle mit einem Treiber sein, um die UV-Lichtquelle über die Wachstumsfläche 112, die in der Kammer belichtet wird, zu streifen. Zusätzlich kann der Schimmelunterdrücker 108 so konfiguriert werden, dass er Schimmel auf anderen Oberflächen der Kammer 103 (z.B. den Innenseitenwänden) und der Lufteintrittsöffnung 104 zerstört. Der Schimmelunterdrücker 108 kann durch die Steuereinrichtung 116 elektrisch betätigt werden. Der Schimmelunterdrücker 108 kann für eine vorbestimmte Zeitspanne betätigt werden, um gewachsenen Schimmel zu zerstören. Die Steuereinrichtung 116 kann nach Abschluss eines Messzyklus den Schimmelunterdrücker 108 aktivieren, um den während des Messzyklus gewachsenen Schimmel zu zerstören. Der Schimmelunterdrücker 108 kann zur Zerstörung von Schimmel in der Kammer 103 betätigt werden, um einen Ausgangszustand (Basislinienzustand) vor Beginn eines Messzyklus zu definieren.
Die erste Schimmelsensor-Konfiguration 100 kann ferner einen Oberflächenaustauschmechanismus 114 enthalten, der so konfiguriert ist, dass er die Wachstumsoberfläche 112 stützt bzw. hält und den Austausch der Wachstumsoberfläche 112 erleichtert. In einigen Konfigurationen kann die Wachstumsfläche 112 an dem Oberflächenaustauschmechanismus 114 befestigt werden. Der Oberflächenaustauschmechanismus 114 kann so konfiguriert sein, dass er selektiv an das Gehäuse 102 gekoppelt werden kann. Nach Abschluss eines Messzyklus kann die Wachstumsoberfläche 112 ausgetauscht werden, um einen weiteren Messzyklus zu ermöglichen. Der Oberflächenaustauschmechanismus 114 kann an dem Gehäuse 102 angebracht und von diesem abgenommen werden, um die Wachstumsfläche 112 zu wechseln, wenn dies gewünscht wird. Das Gehäuse 102 kann eine Öffnung an einer Bodenfläche definieren, um die Wachstumsfläche 112 der Kammer 103 freizulegen, wenn der Oberflächenaustauschmechanismus 114 an das Gehäuse 102 gekoppelt ist. In einigen Konfigurationen kann das Gehäuse 102 ohne Bodenfläche konstruiert sein.
In einigen Konfigurationen kann die Wachstumsfläche 112 beweglich sein und der Oberflächenaustauschmechanismus 114 kann so konfiguriert werden, dass die Wachstumsfläche 112 in eine andere Position gebracht wird. Der Oberflächenaustauschmechanismus 114 kann so konfiguriert werden, dass er Abschnitte der Wachstumsfläche 112 speichert, die derzeit nicht im Gehäuse 102 freiliegen. Die gespeicherten Abschnitte können einen unbenutzten Abschnitt und einen benutzten Abschnitt umfassen. Der Oberflächenaustauschmechanismus 114 kann so konfiguriert werden, dass er elektrisch/mechanisch betätigt und elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 gekoppelt werden kann. Verschiedene Konfigurationen des Oberflächenaustauschmechanismus 114 werden in den folgenden Abschnitten näher diskutiert. In einigen Konfigurationen kann der Oberflächenaustauschmechanismus 114 die Fähigkeit beinhalten, die Wachstumsoberfläche 112 elektrostatisch aufzuladen, um die Fähigkeit zu verbessern, Schimmelsporen anzuziehen.
Die erste Schimmelsensor-Konfiguration 100 kann ein oder mehrere thermische Steuerelemente 120 enthalten, die so konfiguriert sind, dass sie die Temperatur in der Kammer 103 ändern, um das Schimmelwachstum zu fördern. Zusätzliche thermische Steuerelemente können auf, in oder unter der Wachstumsoberfläche 112 eingebettet werden. Das thermische Steuerelement 120 kann elektrisch an die Steuereinrichtung 116 gekoppelt werden. Das thermische Steuerelement 120 kann ein thermoelektrisches Kühlelement enthalten. Das thermische Steuerelement 120 kann z.B. eine thermoelektrische Wärmepumpe sein (z.B. Peltier-Gerät oder Wärmepumpe). Das thermische Steuerelement 120 kann ein Heizelement, z.B. ein Widerstandselement, enthalten. Das thermische Steuerelement 120 kann eine Infrarotquelle (IR) enthalten. Das thermische Steuerelement 120 kann ein einzelnes Element sein oder aus einer Vielzahl von thermischen Steuerelementen bestehen, die an verschiedenen Stellen in der Kammer 103 positioniert sind, um die Temperatur in verschiedenen Bereichen der Kammer 103 unabhängig voneinander zu steuern. In einigen Konfigurationen kann der Schimmelsensor einen Mechanismus zur Einstellung der Feuchtigkeit in der Kammer 103 enthalten. Unterschiedliche Umgebungsbedingungen (z.B. Temperatur) innerhalb derselben Nährstoffzone können zur Unterscheidung zwischen verschiedenen Schimmelarten verwendet werden. Beispielsweise kann eine bestimmte Nährstoffzone, die unterschiedlichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist, mehrere Zonen schaffen, die das Wachstum verschiedener Schimmelarten begünstigen. Das thermische Steuerelement 120 kann so konfiguriert werden, dass es in verschiedenen Bereichen der Wachstumsoberfläche 112 unterschiedliche Temperaturbedingungen schafft. Wenn das thermische Steuerelement 120 beispielsweise auf einer Seite der Kammer 103 platziert wird, können die Temperaturen mit zunehmendem Abstand vom thermischen Steuerelement 120 zu- oder abnehmen. Dies kann unterschiedliche Umgebungsbedingungen für verschiedene Teile der Wachstumsfläche 112 schaffen.
Die erste Schimmelsensor-Konfiguration 100 kann einen Kammer-Umgebungssensor 118 enthalten, der zur Messung der Umgebungsbedingungen innerhalb der Kammer 103 konfiguriert ist. Der Kammerumgebungssensor 118 kann elektrisch an die Steuereinrichtung 116 angeschlossen werden. Der Kammerumgebungssensor 118 kann einen oder mehrere Temperatursensoren, einen Feuchtesensor, einen Drucksensor und/oder einen Gassensor enthalten. Ein Temperatursensor kann in einem Weg des Luftstroms, der in die Kammer 103 eintritt, positioniert werden. Der Kammerumgebungssensor 118 kann in periodischen Abständen überwacht werden, um den Status der Bedingungen in der Kammer 103 zu bestimmen.
Ein externes Umgebungserfassungsmodul 122 kann vorhanden sein, um Informationen über die Umgebung außerhalb der Kammer 103 zu liefern. Das Umgebungssensormodul 122 kann einen Temperatursensor, einen Feuchtesensor, einen Drucksensor und/oder einen Gassensor enthalten. Das Umgebungserfassungsmodul 122 kann elektrisch an die Steuereinrichtung 116 gekoppelt werden. Das Modul 122 zur Erfassung der äußeren Umgebung kann in das Gehäuse 102 integriert werden oder ein separates Modul sein, das mit der Steuereinrichtung 116 kommuniziert. Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 116 und dem externen Umwelterfassungsmodul 122 kann über ein drahtloses Kommunikationsprotokoll (z.B. Bluetooth, Bluetooth LE, WiFi, optisch) erfolgen. Das Umgebungserfassungsmodul 122 kann Informationen über Bedingungen in der Umgebung oder in der Nähe der ersten Schimmelsensor-Konfiguration 100 liefern, die das Schimmelwachstum beeinflussen können. Die Steuereinrichtung 116 kann ferner so konfiguriert werden, dass es Informationen von einem externen Netzwerk (z.B. Internet) empfängt, um einen zusätzlichen Kontext für die Schimmelerfassung bereitzustellen. Das Vorhandensein und/oder die Konzentration von Schimmelsporen kann je nach Tageszeit, Jahreszeit und Umgebungsparametern variieren. Die Steuereinrichtung 116 kann diese zusätzlichen Informationen sammeln und die Informationen für den Schimmelerfassungsprozess nutzen. Die Steuereirichtung 116 kann die Informationen zur Bestimmung der Bedingungen für die Einleitung eines Messzyklus verwenden. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 116 zu Zeiten des Jahres, in denen Schimmelsporen in höheren Konzentrationen vorhanden sind, Messzyklen häufiger einleiten.
2 zeigt eine zweite Schimmelsensor-Konfiguration 200. Die zweite Schimmelsensor-Konfiguration 200 kann für Sensoren konfiguriert werden, in denen die Quellen- und Empfangsmodule nicht integriert sind. Die zweite Schimmelsensor-Konfiguration 200 kann ein Sensorquellenmodul 210 und ein Sensorempfangsmodul 212 enthalten. In einem optischen Erfassungssystem kann z.B. das Sensorquellenmodul 210 eine Lichtquelle und das Sensorempfangsmodul 212 ein Lichtsensor sein. Die Sende- und Empfangsmodule können kooperativ arbeiten, um Schimmel innerhalb der Kammer 103 zu erfassen. Das Sensorquellenmodul 210 und das Sensorempfangsmodul 212 können elektrisch an die Steuereinrichtung 116 gekoppelt werden. Im Betrieb kann die Steuereinrichtung 116 das Sensorquellenmodul 210 aktivieren und Signale vom Sensorempfangsmodul 212 empfangen.
In der dargestellten Konfiguration ist das Sensorquellenmodul 210 an eine Seitenwand des Gehäuses 102 gekoppelt. Das Sensor-Empfangsmodul 212 ist unter der Wachstumsfläche 112 angekoppelt. Das Sensor-Empfangsmodul 212 kann an einem Rahmen oder einer Plattform angebracht werden, die sich unter der Wachstumsfläche 112 befindet. Das Sensorquellenmodul 210 und das Sensorempfangsmodul 212 können so ausgerichtet werden, dass das Sensorempfangsmodul 212 Signale vom Sensorquellenmodul 210 empfangen kann. In anderen Konfigurationen können die Positionen des Sensor-Empfangsmoduls 212 und des Sensor-Quellenmoduls 210 vertauscht werden.
Die erste Schimmelsensor-Konfiguration 100 kann als mit einem integrierten Schimmelsensor beschrieben werden. Das heißt, die Erfassungsvorrichtung 110 ist ein einzelnes Modul, das mit dem Gehäuse 102 gekoppelt ist. Die zweite Schimmelsensor-Konfiguration 200 kann als mit einer zweiteiligen Erfassungsvorrichtung beschrieben werden. Die zweite Schimmelsensor-Konfiguration 200 kann für die Erfassung von Konfigurationen nützlich sein, die eine Eigenschaft messen, die durch die Wachstumsfläche 112 übertragen wird.
Die Lufteintrittsöffnung 104, der Schimmelunterdrücker 108, die Erfassungsvorrichtung(en), das thermische Steuerelement 120 und der Kammerumgebungssensor 118 können in verschiedenen Konfigurationen angebracht d.h. angebracht werden. Die gewählte Position kann von den Gehäusebeschränkungen und/oder Betriebserwägungen der Schimmelerfassung abhängen. Die Position der Erfassungsvorrichtung(en) kann je nach Art der verwendeten Erfassungsvorrichtung gewählt werden. Beispielsweise kann eine Erfassungsvorrichtung, die optische Sensoren verwendet, anders positioniert werden als eine Erfassungsvorrichtung, die zur Messung elektrischer Eigenschaften konfiguriert ist.
3 zeigt eine dritte Schimmelsensor-Konfiguration 300. Die dritte Schimmelsensor-Konfiguration 300 kann ein Gehäuse 302 enthalten, das eine Kammer 303 definiert. Die dritte Schimmelsensor-Konfiguration 300 kann ein seitliches Lufteintrittsportal 304 enthalten. Das seitliche Lufteintrittsportal 304 kann so konfiguriert werden, dass ein Luftströmungsweg 306 in die Kammer 303 hinein entsteht. In einigen Konfigurationen kann das seitliche Lufteintrittsportal 304 den Luftstrom umleiten, um den Luftstrom in Richtung der Wachstumsfläche 112 umzuleiten. Zum Beispiel kann das seitliche Lufteintrittsportal 304 abgewinkelte Lamellen oder Streifen enthalten, um den Luftstrom umzulenken. In einigen Konfigurationen kann das Gehäuse 302 eine Öffnung definieren, die als seitliches Lufteintrittsportal 304 dient. In einigen Konfigurationen kann das seitliche Lufteintrittsportal 304 so konfiguriert werden, dass es sich selektiv öffnet und schließt. Beispielsweise kann ein bewegliches Gitter oder eine bewegliche Tür über einer Öffnung angebracht werden, die durch das Gehäuse 302 definiert ist. Das bewegliche Gitter oder die Tür kann elektrisch durch ein Magnetventil in eine offene oder geschlossene Position gebracht werden. Ein Federmechanismus kann das bewegliche Gitter in einer normalerweise geschlossenen Position halten. Das Magnetventil kann durch die Steuereinrichtung 116 betätigt werden. Das bewegliche Gitter oder die Tür kann elektrisch, magnetisch oder mechanisch betätigt werden.
Die dritte Schimmelsensor-Konfiguration 300 kann einen oben angebrachten Schimmelunterdrücker 308 enthalten. Der oben angebrachte Schimmelunterdrücker 308 kann wie oben beschrieben mit Bezug auf den Schimmelunterdrücker 108 aus 1 funktionieren. Die dritte Schimmelsensor-Konfiguration 300 kann eine oben angebrachte Erfassungsvorrichtung 310 enthalten. Die oben angebrachte Erfassungsvorrichtung 310 kann wie zuvor mit Bezug auf die Erfassungsvorrichtung 110 aus 1 beschrieben funktionieren. Der oben angebrachte Schimmelunterdrücker 308 und die Erfassungsvorrichtung 310 können in eine einzige Einheit (z.B. ein Sensor-/Schalldämpfermodul) integriert werden. Eine integrierte Vorrichtung kann die Montage des Schimmelsensors erleichtern.
Die dritte Schimmelsensorkonfiguration 300 beschreibt eine Konfiguration mit unterschiedlichen Lufteintrittsöffnungen und Sensorpositionen. Die Komponenten können im Allgemeinen wie zuvor beschrieben funktionieren.
4 zeigt eine vierte Schimmelsensor-Konfiguration 400. Die vierte Schimmelsensor-Konfiguration 400 kann für Sensoren konfiguriert werden, in denen die Quellen- und Empfangsmodule nicht integriert sind. Die vierte Schimmelsensor-Konfiguration 400 kann ein oben angebrachtes Sensorquellenmodul 410 und ein Sensorempfangsmodul 412 enthalten. In einem optischen Sensorsystem kann z.B. das oben angebrachte Sensorquellenmodul 410 eine Lichtquelle und das Sensorempfangsmodul 412 ein Lichtsensor sein. Die Sende- und Empfangsmodule können kooperativ arbeiten, um das Schimmel zu erfassen. Das oben angebrachte Sensorquellenmodul 410 und das Sensorempfangsmodul 412 können elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 gekoppelt werden. Im Betrieb kann die Steuereinrichtung 116 das oben angebrachte Sensorquellenmodul 410 aktivieren und Signale von dem Sensorempfangsmodul 412 empfangen.
In der abgebildeten Konfiguration ist das oben angebrachte Sensorquellenmodul 410 an eine obere Wand oder Decke des Gehäuses 302 gekoppelt. Das Sensor-Empfangsmodul 412 wird unter der Wachstumsfläche 112 angekoppelt. Das oben angebrachte Sensorquellmodul 410 und das Sensorempfangsmodul 412 können so ausgerichtet werden, dass das Sensorempfangsmodul 412 Signale vom oben angebrachten Sensorquellenmodul 410 empfangen kann. Der oben angebrachte Schimmelunterdrücker 308 und die oben angebrachte Sensorquelle 410 können in eine einzige Einheit (z.B. ein Sensorquellen-/Schimmelunterdrückungsmodul) integriert werden. Eine integrierte Vorrichtung kann die Anbringung des Schimmelsensors erleichtern. In anderen Konfigurationen können die Positionen des Sensorquellenmoduls 410 und des Sensorempfangsmoduls 412 vertauscht werden.
5 zeigt eine Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500. Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann ein Zweikammergehäuse 502 mit einer Trennwand 507 enthalten, die eine erste Kammer 503 und eine zweite Kammer 505 definiert. Die erste Kammer 503 kann für das Wachstum von Schimmel auf einem Teil der Wachstumsfläche 512 verwendet werden, die innerhalb der ersten Kammer 503 freiliegt.
Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann ein Lufteintrittsportal 504 enthalten. Das Lufteintrittsportal 504 kann so konfiguriert werden, dass ein Luftstrompfad 506 in die erste Kammer 503 hinein definiert wird. In einigen Konfigurationen kann das Zweikammergehäuse 502 eine Öffnung definieren, die als Lufteintrittsportal 504 fungiert. In einigen Konfigurationen kann das Lufteintrittsportal 504 so konfiguriert werden, dass es sich selektiv öffnet und schließt. Beispielsweise kann ein bewegliches Gitter oder eine bewegliche Tür über einer Öffnung angebracht werden, die durch das Zweikammergehäuse 502 definiert ist. Das bewegliche Gitter oder die Tür kann elektrisch durch ein Magnetventil in eine offene oder geschlossene Position gebracht werden. Ein Federmechanismus kann das bewegliche Gitter in einer normalerweise geschlossenen Position halten. Das Magnetventil kann durch eine Steuereinrichtung 116 betätigt werden. Das bewegliche Gitter oder die Tür kann elektrisch, magnetisch oder mechanisch betätigt werden.
Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann einen oder mehrere Schimmelsensoren 510 enthalten, die so konfiguriert sind, dass sie das Wachstum von Schimmel auf der Wachstumsoberfläche 512 erfassen. Die Platzierung der Erfassungsvorrichtung 510 kann von der Art der durchgeführten Messung abhängen. Für die Erfassungsvorrichtung 510 ist eine Vielzahl von Technologien verfügbar. Die Erfassungsvorrichtung 510 kann elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 verbunden werden. Die Erfassungsvorrichtung 510 kann in einem einzigen Modul enthalten sein, das mit dem Gehäuse 502 gekoppelt ist. Verschiedene Konfigurationen der Erfassungsvorrichtung 510 werden hier offengelegt.
Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann ein oder mehrere Sensorempfangsmodule 511 enthalten. Die Sensor-Empfangsmodule 511 können in Konfigurationen vorhanden sein, in denen die Erfassungsvorrichtung 510 als Quelle fungiert. Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann so konfiguriert werden, dass sie eine einzelne Schimmel-Erfassungsvorrichtung 510A enthält, die so konfiguriert ist, dass sie das Schimmelwachstum in der ersten Kammer 503 erfasst. Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann so konfiguriert werden, dass sie eine einzelne Schimmel-Erfassungsvorrichtung 510A und ein einzelnes Sensor-Empfangsmodul 511A aufweist, die so konfiguriert sind, dass sie Schimmelwachstum in der ersten Kammer 503 erfassen. Der Zweikammer-Schimmelsensor Konfiguration 500 kann so konfiguriert werden, dass sie eine einzelne Schimmel-Erfassungsvorrichtung 510B hat, die so konfiguriert ist, dass sie Schimmelwachstum in der zweiten Kammer 505 erfasst. Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann so konfiguriert werden, dass sie eine einzelne Schimmel-Erfassungsvorrichtung 510B und ein einzelnes Sensor-Empfangsmodul 511B aufweist, die so konfiguriert sind, dass sie ein Schimmelwachstum in der zweiten Kammer 505 erfassen. Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann auch so konfiguriert werden, dass sie sowohl in der ersten Kammer 503 als auch in der zweiten Kammer 505 mit den Schimmelsensoren 51 OA/511 A , 51 OB/511 B ausgestattet ist.
Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann einen Schimmelunterdrücker 508 enthalten, der so konfiguriert ist, dass er Schimmel zerstört. Der Schimmelunterdrücker 508 kann seitlich oder oben am Gehäuse 502 angebracht werden. Der Schimmelunterdrücker 508 kann so konfiguriert werden, dass er den Schimmel in der zweiten Kammer 505 zerstört. Der Schimmelunterdrücker 508 kann wie oben beschrieben funktionieren. Außerdem kann der Schimmelunterdrücker 508 in die Schimmelerfassungsvorrichtung 510 integriert werden, wie zuvor hier beschrieben.
Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann ferner einen Oberflächenaustauschmechanismus 514 enthalten, der so konfiguriert ist, dass die Wachstumsfläche 512 in eine andere Position gebracht wird. Zum Beispiel kann der Oberflächenaustauschmechanismus 514 eine oder mehrere Rollen enthalten, die so konfiguriert sind, dass sie die Wachstumsfläche 512 bewegen. Die Wachstumsfläche 512, die in der ersten Kammer 503 freigelegt ist, kann als aktive Wachstumsfläche bezeichnet werden. Die aktive Wachstumsoberfläche kann die Oberfläche sein, auf der Schimmel wachsen soll oder wächst. Der Abschnitt der Wachstumsfläche 512, der in der zweiten Kammer 505 freigelegt wird, kann als benutzte Fläche bezeichnet werden. Die benutzte Oberfläche kann die Oberfläche sein, auf der bereits Schimmel gewachsen sind. Der Oberflächen-Austauschmechanismus 514 kann so konfiguriert werden, dass die Wachstumsfläche 512 vorgerückt wird, um eine neue aktive Wachstumsfläche innerhalb der ersten Kammer 503 zu schaffen. Der Oberflächen-Austauschmechanismus 514 wird hier näher beschrieben. Eine andere Konfiguration kann sein, bei der die Wachstumsoberfläche 512 in der ersten Kammer 503 der Luft ausgesetzt und dann zur Wachstums-, Mess- und Zerstörungsphase in die zweite Kammer 505 bewegt wird (z.B. ähnlich wie bei Einzelkammer-Konfigurationen).
Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann ein thermisches Steuerelement 520 enthalten, das so konfiguriert ist, dass es die Temperatur in der ersten Kammer 503 ändert, um das Schimmelwachstum zu fördern. Zusätzliche thermische Steuer- bzw. Regelelemente können auf, in oder unter der Wachstumsoberfläche 512 eingebettet sein. Das thermische Steuerelement 520 kann ein thermoelektrisches Element sein, das von der Steuereinrichtung 116 elektrisch angetrieben wird. Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann auch ein ähnliches thermisches Steuerelement in der zweiten Kammer 505 enthalten. Das thermische Steuerelement 520 kann wie oben für das ähnliche Element der anderen Konfigurationen beschrieben funktionieren.
Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 kann einen Kammer-Umgebungssensor 518 enthalten, der für die Messung der Umgebungsbedingungen in der ersten Kammer 503 konfiguriert ist. Der Kammerumgebungssensor 518 kann elektrisch an die Steuereinrichtung 116 angeschlossen werden. Der Kammerumgebungssensor 518 kann einen Temperatursensor, einen Feuchtigkeitssensor, einen Drucksensor und/oder einen Gassensor enthalten. Der Kammerumgebungssensor 518 kann in periodischen Abständen überwacht werden, um den Status der Bedingungen in der ersten Kammer 503 zu bestimmen. Die Zweikammer-Schimmelsensor Konfiguration 500 kann auch einen ähnlichen Umgebungssensor in der zweiten Kammer 505 enthalten.
Die Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 stellt separate Kammern für Schimmelwachstum und -zerstörung bereit. Ein Vorteil der Zweikammer-Schimmelsensor-Konfiguration 500 ist, dass der Sensor kontinuierlich für die Schimmelerfassung verwendet werden kann. Die Einzelkammer-Konfigurationen führen ein Wachstum und eine Zerstörung von Schimmel in derselben Kammer aus, so dass während der Schimmelzerstörungsphase keine neue Probe initiiert werden kann. In einigen Konfigurationen kann der Schimmelsensor mehr als zwei Kammern nutzen. Es kann auch eine Konfiguration mit einem Mehrkammer-Schimmelsensor verwendet werden. Beispielsweise können verschiedene Kammern so konfiguriert werden, dass sie für unterschiedliche Umgebungsparameter betrieben werden können, um eine Wachstumsumgebung für verschiedene Schimmelarten zu schaffen.
Die allgemeine Funktionsweise des Zweikammer-Schimmelsensors Konfiguration 500 kann darin bestehen, einen Teil der Wachstumsfläche 512 in der ersten Kammer 503 freizulegen. Das Lufteintrittsportal 504 kann zu einer vorgegebenen Zeit für eine vorgegebene Zeitdauer geöffnet und dann geschlossen werden. Die Steuereinrichtung 116 kann das thermische Steuerelement 520 betätigen und die Kammerumgebungssensoren 518 überwachen, um eine Umgebung zu erzeugen, die das Schimmelwachstum begünstigt. Die Steuereinrichtung 116 kann Signale von der Erfassungsvorrichtung 510/511 überwachen, um festzustellen, ob Schimmel vorhanden ist. Nach Abschluss des Messzyklus kann die Steuereinrichtung 116 den Oberflächenaustauschmechanismus 514 aktivieren, um die Wachstumsfläche 512 so zu bewegen, dass sich der freiliegende Abschnitt in der ersten Kammer 503 an die zweite Kammer 505 bewegt. Eine neue aktive Wachstumsoberfläche kann in die erste Kammer 503 bewegt werden, um einen neuen Messzyklus zu ermöglichen.
Die Steuereinrichtung 116 kann dann den Schimmelunterdrücker 508 betätigen, um den Schimmel auf der Wachstumsfläche 512 zu zerstören. In Konfigurationen mit einer Schimmel-Sensoreinrichtung (z.B. 510B/511B) in der zweiten Kammer 505 kann die Steuereinrichtung 116 die entsprechenden Signale auf Anzeichen von Schimmelzerstörung überwachen.
6 zeigt eine erste Einzelkammer mit einer Konfiguration 600 mit äußerer Freilegung bzw. Aussetzung. Die Einzelkammer/Außenfreilegungs-Konfiguration 600 kann eine einzelne Kammer enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie Schimmelwachstum und -zerstörung ermöglicht. Die Einzelkammer/Außenfreilegungs-Konfiguration 600 kann ein Gehäuse 602 enthalten, das eine Kammer 603 definiert. Die Einzelkammer/Außenfreilegungs-Konfiguration 600 enthält außerdem eine Wachstumsfläche 612. Die Wachstumsfläche 612 kann so konfiguriert werden, dass sie dem Luftstrom 606 außerhalb der Kammer 603 ausgesetzt wird.
Die Einzelkammer/Außenfreilegungs-Konfiguration 600 enthält ferner einen Oberflächenaustauschmechanismus 614, der so konfiguriert ist, dass die Wachstumsoberfläche 612 in verschiedene Positionen bewegt werden kann. Ein freiliegender bzw. exponierter Abschnitt 630 der Wachstumsfläche 612 kann dem Luftstrom 606 außerhalb der Kammer 603 ausgesetzt werden. Der freiliegende Abschnitt 630 kann dem Luftstrom 606 für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgesetzt werden, um Schimmelsporen zu sammeln, die idem Luftstrom 606 vorhanden sind. Der Oberflächenaustauschmechanismus 614 kann betätigt werden, um den freiliegenden Teil 630 in die Kammer 603 zu bewegen. Auf diese Weise kann ein zusätzlicher, zuvor nicht ausgesetzter bzw. freigelter Abschnitt der Wachstumsfläche 612 als der ausgesetzte Abschnitt 630 positioniert werden. Der Oberflächenaustauschmechanismus 614 wird hier zusätzlich detailliert beschrieben.
Die Einzelkammer/Außenfreilegungs-Konfiguration 600 kann eine Schimmel-Erfassungsvorrichtung 610 enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie Schimmelwachstum auf der Wachstumsoberfläche 612 erfasst. Die Platzierung der Erfassungsvorrichtung 610 kann von der Art der durchgeführten Messung abhängig sein. Für die Erfassungsvorrichtung 610 sind verschiedene Technologien verfügbar. Die Erfassungsvorrichtung 610 kann elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 verbunden werden. Die Erfassungsvorrichtung 610 kann in einem einzigen Modul enthalten sein, das mit dem Gehäuse 602 gekoppelt ist. Verschiedene Konfigurationen der Erfassungsvorrichtung 610 werden hier offengelegt. Die Einzelkammer/Außenfreilegungs-Konfiguration 600 kann ein Sensorempfangsmodul 611 enthalten. Das Sensor-Empfangsmodul 611 kann in Konfigurationen vorhanden sein, in denen die Erfassungsvorrichtung 610 als Quelle konfiguriert ist. Das Sensor-Empfangsmodul 611 kann unter dem Teil der Wachstumsfläche 612 positioniert werden, der sich innerhalb der Kammer 603 befindet.
Die Einzelkammer/Außenfreilegungs-Konfiguration 600 kann einen Schimmelunterdrücker 608 enthalten, der so konfiguriert ist, dass er den Schimmel in der Kammer 603 zerstört. Der Schimmelunterdrücker 608 kann seitlich oder oben am Gehäuse 602 (oben abgebildet) angebracht werden. Der Schimmelunterdrücker 608 kann wie oben beschrieben funktionieren. Darüber hinaus kann der Schimmelunterdrücker 608 in mindestens einen Abschnitt der Schimmelerfassungsvorrichtung 610 integriert werden, wie zuvor hier beschrieben.
Die erste Einzelkammer/Außenfreilegungs-Konfiguration 600 kann ein thermisches Steuerelement 620 enthalten, das so konfiguriert ist, dass es die Temperatur in der Kammer 603 ändert, um das Schimmelwachstum zu fördern. Zusätzliche thermische Steuerelemente können auch auf, in oder unter der Wachstumsoberfläche 612 eingebettet sein. Das thermische Steuerelement 620 kann ein thermoelektrisches Element sein, das von der Steuereinrichtung 116 elektrisch angesteuert wird. Die Einzelkammer-/Außenfreilegungskonfiguration 600 kann einen Kammerumgebungssensor 618 enthalten, der zur Messung der Umgebungsbedingungen innerhalb der Kammer konfiguriert ist. Das thermische Steuerelement 620 kann wie hier beschrieben arbeiten.
Die erste Einzelkammer mit der Außenfreilegungs-Konfiguration 600 ist teilweise durch die Bahn der Wachstumsfläche 612 gekennzeichnet. Wie dargestellt, ist die Wachstumsfläche 612 innerhalb der Kammer 603 in einem Winkel von neunzig Grad zur exponierten Wachstumsfläche 630 ausgerichtet. Der Winkel ist nicht auf neunzig Grad begrenzt. Die erste Einzelkammer mit der Außenfreilegungs-Konfiguration 600 ermöglicht eine Schimmelmessung, während eine weitere Luftprobe dem Luftstrom 606 ausgesetzt d.h. exponiert wird.
7 zeigt eine zweite Einzelkammer mit einer Außenfreilegungs-Konfiguration 700. Die Einzelkammer-/Außenfreilegungskonfiguration 700 kann eine einzelne Kammer enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie Schimmelwachstum und -zerstörung ermöglicht. Die Einzelkammer-/Außenfreilegungskonfiguration 700 kann ein Gehäuse 702 enthalten, das eine Kammer 703 definiert. Die Einzelkammer-/Außenfreilegungskonfiguration 700 enthält außerdem eine bewegliche Wachstumsfläche 712. Die bewegliche Wachstumsfläche 712 kann so konfiguriert werden, dass sie dem Luftstrom 706 außerhalb der Kammer 703 ausgesetzt wird.
Die Einzelkammer-/Außenfreilegungskonfiguration 700 enthält ferner einen Oberflächenaustauschmechanismus 714, der so konfiguriert ist, dass die Wachstumsoberfläche 712 in verschiedene Positionen bewegt werden kann. Ein exponierter Abschnitt 730 der Wachstumsoberfläche 712 kann dem Luftstrom 706 ausgesetzt werden. Der freiliegende d.h. exponierte Abschnitt 730 kann dem Luftstrom 706 für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgesetzt werden, um Schimmelsporen zu sammeln, die im Luftstrom 706 vorhanden sind. Der Oberflächenaustauschmechanismus 714 kann betätigt werden, um den freiliegenden Teil 730 in die Kammer 703 zu bewegen. So kann ein weiterer Teil der Wachstumsfläche 712 so positioniert werden, dass er den freiliegenden Teil 730 bildet. Der Oberflächenaustauschmechanismus 714 wird hier mit zusaätzlichen Einzelheiten beschrieben.
Die Einzelkammer-/Außenfreilegungskonfiguration 700 kann eine Schimmel-Erfassungsvorrichtung 710 enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie Schimmelwachstum auf der Wachstumsoberfläche 712 erfasst. Die Platzierung der Erfassungsvorrichtung 710 kann von der Art der durchgeführten Messung abhängig sein. Für die Erfassungsvorrichtung 710 ist eine Vielzahl von Technologien verfügbar. Die Erfassungsvorrichtung 710 kann elektrisch an die Steuereinrichtung 116 angeschlossen werden. Die Erfassungsvorrichtung 710 kann in einem einzigen Modul enthalten sein, das mit dem Gehäuse 702 gekoppelt ist. Verschiedene Konfigurationen der Erfassungsvorrichtung 710 werden hier offengelegt. Die Einzelkammer-/Außenfreilegungskonfiguration 700 kann ein Sensorempfangsmodul 711 enthalten. Das Sensor-Empfangsmodul 711 kann in Konfigurationen vorhanden sein, in denen die Sensoreinrichtung 710 als Quelle fungiert. Das Sensor-Empfangsmodul 711 kann unter der Wachstumsfläche 712, die sich innerhalb der Kammer 703 befindet, positioniert werden.
Die Einzelkammer-/Außenfreilegungskonfiguration 700 kann einen Schimmelunterdrücker 708 enthalten, der zur Zerstörung von Schimmeln konfiguriert ist. Der Schimmelunterdrücker 708 kann seitlich oder oben am Gehäuse 702 (oben abgebildet) angebracht werden. Der Schimmelunterdrücker 708 kann so konfiguriert werden, dass er den Schimmel in der Kammer 703 zerstört. Der Schimmelunterdrücker 708 kann wie oben beschrieben funktionieren. Außerdem kann der Schimmelunterdrücker 708 mit mindestens einem Abschnitt der Schimmelerfassungsvorrichtung 710 integriert werden, wie zuvor hier beschrieben.
Die erste Einzelkammer-/Außenfreilegungskonfiguration 700 kann ein thermisches Steuerelement 720 enthalten, das so konfiguriert ist, dass es die Temperatur in der Kammer 703 ändert, um das Schimmelwachstum zu fördern. Zusätzliche thermische Steuerelemente können auf, in oder unter der Wachstumsoberfläche 712 eingebettet sein. Das thermische Steuerelement 720 kann ein thermoelektrisches Element sein, das von der Steuereinrichtung 117 elektrisch angesteuert wird. Die Einzelkammer-/Außenfreilegungskonfiguration 700 kann einen Kammerumgebungssensor 718 enthalten, der zur Messung der Umgebungsbedingungen innerhalb der Kammer konfiguriert ist.
Die zweite Einzelkammer mit der Außenfreilegungskonfiguration 700 kann teilweise durch die Bahn der Wachstumsoberfläche 712 charakterisiert werden. Wie dargestellt, ist die Wachstumsfläche 712 innerhalb der Kammer 703 in der gleichen Ebene in Bezug auf die exponierte d.h. freigelegte Wachstumsfläche 730 orientiert. Die zweite Einzelkammer mit Außenfreilegungskonfiguration 700 kann in jedem beliebigen Winkel relativ zum Luftstrom 706 angebracht werden. Der Sensor kann so angebracht werden, dass die Luft in einem vorbestimmten Winkel auf die freiliegende d.h. exponierte Wachstumsoberfläche 730 trifft.
Die hier vorgestellten Schimmelsensor-Konfigurationen können einen Oberflächenaustauschmechanismus verwenden, der so konfiguriert ist, dass ein Abschnitt der Wachstumsoberfläche, die sich innerhalb der Detektions- d.h. Erfassungskammer befindet, ausgetauscht wird. Zusätzlich kann der Oberflächenaustauschmechanismus so konfiguriert werden, dass eine freiliegende Wachstumsoberfläche in die Erfassungskammer bewegt wird. Die Wachstumsoberfläche oder das Medium kann auf verschiedene Weise konfiguriert werden. Das Wachstumsmedium kann ein Film oder ein Band sein, das beschichtet ist, um eine klebrige oder klebende Oberfläche zu erzeugen. Die klebrige Oberfläche hilft, Partikel wie Schimmelsporen anzuziehen. Außerdem kann die Oberfläche des Films oder Bandes mit Nährstoffen für das Schimmelwachstum beschichtet sein. Die Oberfläche der Films oder des Bandes kann mit einer antibakteriellen Beschichtung versehen werden, um das Wachstum von Bakterien zu verhindern.
Verschiedene Arten von Schimmeln können unterschiedliche Nährstoffe für das Wachstum begünstigen. Das Wachstumsmedium kann so konfiguriert werden, dass es verschiedene Arten von Schimmeln zum Wachstum anregt. 8 zeigt eine mögliche Konfiguration eines Wachstumsmediums 800. Das Wachstumsmedium 800 kann ein Substratmaterial 812 enthalten. Das Substratmaterial 812 kann zum Beispiel ein Film, eine Membran oder ein Band sein. Das Substratmaterial 812 kann aus Kunststoff, Gewebe oder anderem Material bestehen. In verschiedenen Konfigurationen kann das Substratmaterial 812 als Streifen, Trommel oder Scheibe ausgebildet sein. Auf dem Substratmaterial 812 kann eine Vielzahl von Testabschnitten 802 definiert werden. Der Testabschnitt 802 kann als ein Bereich oder eine Oberfläche des Wachstumsmediums 800 definiert werden, die innerhalb der Kammer des Schimmelsensors freigelegt werden kann. Die Testabschnitte 802 können durch eine Breite 816 und eine Länge 814 charakterisiert werden. Die Breite 816 und die Länge 814 können den Abmessungen der Kammer oder den Abmessungen einer Öffnung zur Aussetzung des Testabschnitts 802 innerhalb der Kammer entsprechen. Der Testabschnitt 802 kann kontinuierlich auf dem Substratmaterial 812 wiederholt werden. Während des Betriebs des Schimmelsensors kann der Testabschnitt 802 der Luft ausgesetzt und durch einen Messzyklus bearbeitet werden. Die übrigen Testabschnitte, die auf dem Substratmaterial 812 definiert sind, können durch den Oberflächenaustauschmechanismus eingeschlossen werden.
Der Testabschnitt 802 kann in eine Vielzahl von Streifen segmentiert sein. So kann z.B. ein erster Streifen 804, ein zweiter Streifen 806, ein dritter Streifen 808 und ein vierter Streifen 810 auf dem Testabschnitt 802 definiert werden. Jeder der Streifen kann eine Beschichtung aufweisen, die das Wachstum einer anderen Art von Schimmel begünstigt. Der erste Streifen 804 kann zum Beispiel eine erste Nährstoffbeschichtung aufweisen, die das Wachstum eines ersten Schimmeltyps begünstigt. Der zweite Streifen 806 kann eine zweite Nährstoffbeschichtung enthalten, die das Wachstum eines zweiten Schimmeltyps begünstigt. Der dritte Streifen 808 kann eine dritte Nährstoffbeschichtung enthalten, der das Wachstum eines dritten Schimmeltyps begünstigt. Der vierte Streifen 810 kann eine vierte Nährstoffbeschichtung enthalten, die für das Wachstum eines vierten Schimmeltyps günstig ist. Innerhalb jedes Streifens können während eines Messzyklus durch Betrieb des thermischen Steuerelements unterschiedliche Umgebungsbedingungen (z.B. Temperatur) angewendet werden. Innerhalb jedes Streifens können verschiedene Umweltsensoren (z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, pH-Wert) auf, in oder unter dem Streifen eingebettet sein, um die Bedingungen zu überwachen, die das Schimmelwachstum fördern. Die Sensorinformationen können zur Rückberechnung der Schimmelsporenkonzentration in der Luft verwendet werden.
Die Segmentierung des Testabschnitts 802 ermöglicht es dem Schimmelsensor, das Vorhandensein verschiedener Arten von Schimmel effizient zu erfassen. Darüber hinaus können verschiedene Streifenkombinationen hergestellt werden, je nachdem, welche Arten von Schimmeln zu einem Zeitpunkt des Tests in der Umgebung zu erwarten sind. Testabschnitte mit einer einzigen Nährstoffbeschichtung können möglicherweise nicht alle Schimmelarten wirksam erfassen. Ein weiterer Vorteil der Streifen ist, dass der Schimmelsensor einen detaillierteren Bericht über die vorhandenen Schimmelarten liefern kann. Durch die Erfassung des Vorhandenseins und/oder der Konzentration von Schimmel in jedem der Streifen kann ein detaillierterer Bericht erstellt werden.
9 zeigt eine weitere mögliche Konfiguration für ein Wachstumsmedium 900. Das Wachstumsmedium 900 kann aus abwechselnden auf einem Substrat definierten Wachstumsflächen bestehen. Das Wachstumsmedium 900 kann einen ersten Wachstumsbereich 902 umfassen. Neben dem ersten Wachstumsbereich 902 kann sich ein Nicht-Wachstumsbereich 904 befinden. Ein zweiter Wachstumsbereich 906 kann neben dem Nicht-Wachstumsbereich 904 definiert werden. Das Muster aus Wachstumsbereichen und Nicht-Wachstumsbereichen kann sich über die gesamte Länge des Wachstumsmediums 900 wiederholen. Der Nicht-Wachstumsbereich 904 kann ein Bereich sein, der so konfiguriert ist, dass Schimmelbildung vermieden wird (z.B. nicht beschichtet oder mit einer Beschichtung mit hohem pH-Wert). Der Nicht-Wachstumsbereich 904 kann ein Bereich sein, der nicht klebrig oder klebend ist. Der Nicht-Wachstumsbereich 904 kann so konfiguriert werden, dass er einen Puffer zwischen dem ersten Wachstumsbereich 902 und dem zweiten Wachstumsbereich 906 bildet. Jeder der Bereiche kann durch eine Breite 910 und eine Länge 908 charakterisiert werden. Die Breite 910 und die Länge 908 können den Abmessungen der Kammer oder den Abmessungen einer Öffnung zum Freilegen des Wachstumsbereichs 902 innerhalb der Kammer entsprechen. Die Abmessungen jedes alternierenden Bereichs können in ähnlicher Weise definiert werden.
Die Konfiguration 900 mit abwechselndem Wachstumsmedium kann in Konfigurationen nützlich sein, in denen der der Luft ausgesetzte bzw. freigelegte Bereich außerhalb der Kammer liegt. In solchen Konfigurationen ist eine kontinuierliche Schimmelerfassung möglicherweise nicht erwünscht. Der Nicht-Wachstumsbereich 904 kann in dem der Luft ausgesetztem Bereich positioniert werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass Schimmelsporen an der Oberfläche anhaften. Wenn das Wachstumsmedium 900 für die Durchführung eines Messzyklus bereit ist, kann das Wachstumsmedium 900 durch den Oberflächenaustauschmechanismus ge- bzw. vorgeschoben werden, um den zweiten Wachstumsbereich 906 der Luft auszusetzen d.h. zu exponieren, bevor er in die Kammer gelangt. Während der zweite Wachstumsbereich 906 der Luft ausgesetzt wird, kann sich der Nicht-Wachstumsbereich 904 innerhalb der Kammer befinden. Es sei darauf hingewiesen, dass die erste Wachstumsfläche 902 und die zweite Wachstumsfläche 906 Streifen enthalten können, wie mit Bezug auf 8 beschrieben.
10 zeigt eine alternative Konfiguration für ein Wachstumsmedium 1000. Das Wachstumsmedium 1000 kann ein Substratmaterial 1004 enthalten. Das Substratmaterial 1004 kann zum Beispiel ein Film, eine Membran oder ein Band sein. Das Substratmaterial 1004 kann aus Kunststoff, Gewebe oder anderem Material bestehen. Das Substratmaterial 1004 kann in verschiedenen Konfigurationen als Streifen, Trommel oder Scheibe ausgebildet sein. Auf dem Substratmaterial 1004 können mehrere Testabschnitte 1002 definiert sein. Der Testabschnitt 1002 kann als ein Bereich oder eine Oberfläche des Wachstumsmediums 1000 definiert werden, die innerhalb der Kammer des Schimmelsensors freigelegt d.h. exponiert werden kann. Die Testabschnitte 1002 können durch eine Breite 1018 und eine Länge 1016 charakterisiert werden. Die Breite 1018 und die Länge 1016 können den Abmessungen der Kammer oder den Abmessungen einer Öffnung zur Exponierung bzw. Aussatzung des Testabschnitts 1002 innerhalb der Kammer entsprechen. Der Testabschnitt 1002 kann auf dem Substratmaterial 1004 kontinuierlich wiederholt werden. Während des Betriebs des Schimmelsensors kann der Testabschnitt 1002 der Luft ausgesetzt und durch einen Messzyklus verarbeitet werden. Die übrigen Testabschnitte, die auf dem Substratmaterial 1004 definiert sind, können durch den Oberflächenaustauschmechanismus eingeschlossen sein.
Der Testabschnitt 1002 kann eine oder mehrere Wachstumsbereiche definieren. Zum Beispiel kann ein erster Wachstumsbereich 1006, ein zweiter Wachstumsbereich 1008, ein dritter Wachstumsbereich 1010 und ein vierter Wachstumsbereich 1012 definiert werden. Jede der Wachstumsbereiche kann eine Beschichtung oder Behandlung aufweisen, die das Wachstum einer anderen Art von Schimmel begünstigt. Zum Beispiel kann der erste Wachstumsbereich 1006 mit einer ersten Nährstoffbeschichtung behandelt werden, die das Wachstum eines ersten Schimmeltyps begünstigt. Der zweite Wachstumsbereich 1008 kann mit einer zweiten Nährstoffbeschichtung behandelt sine, die das Wachstum eines zweiten Schimmeltyps begünstigt. Der dritte Wachstumsbereich 1010 kann mit einer dritten Nährstoffbeschichtung behandelt sein, die für das Wachstum eines dritten Schimmeltyps günstig ist. Der vierte Wachstumsbereich 1012 kann mit einer vierten Nährstoffbeschichtung behandelt sein, die für das Wachstum eines vierten Schimmeltyps günstig ist. Der Testabschnitt 1002 kann ferner eine Nicht-Wachstumsbereich 1014 umfassen. Der Nicht-Wachstumsbereich 1014 kann als die Fläche innerhalb des Testabschnitts 1002 definiert werden, die zwischen den Wachstumsregionen liegt. Der Nicht-Wachstumsbereich 1014 kann ein Bereich des Substratmaterials 1004 sein, der nicht zur Förderung des Schimmelwachstums behandelt ist. Die Wachstumsbereiche sind als Quadrate dargestellt, können aber unterschiedlich geformt sein. Zum Beispiel können die Wachstumsbereiche kreisförmig oder rechteckig sein. Außerdem wird das Muster zwar allgemein als symmetrisch dargestellt, aber das Muster kann auch unsymmetrisch sein. Der Testabschnitt 1002 kann kontinuierlich auf dem Substratmaterial 1004 wiederholt werden. Während des Betriebs des Schimmelsensors kann der Testabschnitt 1002 der Luft ausgesetzt und durch einen Messzyklus verarbeitet werden. Die restlichen Testabschnitte, die auf dem Substratmaterial 1004 definiert sind, können durch den Oberflächenaustauschmechanismus eingeschlossen werden.
Der Testabschnitt 1002 kann ein Muster definieren, das sich auf dem Substratmaterial 1004 wiederholt. Das Muster kann sich in einem Abstand wiederholen, der ungefähr der Länge 1016 des Testabschnitts 1002 entspricht. Jeder der Wachstumsbereiche kann das Wachstum eines bestimmten Schimmeltyps begünstigen. Die Aufteilung des Testabschnitts 1002 ermöglicht es dem Sensor, das Vorhandensein verschiedener Arten von Schimmeln effizient zu erfassen. Darüber hinaus können verschiedene Kombinationen von Wachstumsbereichen hergestellt werden, je nach den Schimmelarten, die zum Zeitpunkt des Tests in der Umgebung zu erwarten sind. Ein weiterer Vorteil der verschiedenen Wachstumsbereiche ist, dass der Schimmelsensor einen detaillierteren Bericht über die vorhandenen Schimmelarten liefern kann. Durch die Erfassung des Vorhandenseins und/oder der Konzentration von Schimmel in jeder dem Wachstumsbereiche kann ein detaillierterer Bericht erstellt werden. Der Nicht-Wachstumsbereich 1014 kann für die Sensorkalibrierung nützlich sein. Da nicht erwartet wird, dass Schimmel auf dem Nicht-Wachstumsbereich 1014 aufwächst, kann der Schimmelsensor diesen Bereich zur Kalibrierung der Erfassungsvorrichtung nutzen.
Die Merkmale jeder der Wachstumsflächenkonfigurationen können kombiniert werden, um zusätzliche Wachstumsflächen zu definieren. Zum Beispiel können die Konfigurationen von 8 und 10 abwechselnde Bereiche enthalten, die Schimmelwachstum zulassen und Schimmelwachstum verhindern. Die für die Wachstumsoberfläche ausgewählten besonderen Merkmale können von der Konfiguration des Schimmelsensors abhängen. Die Wachstumsflächenkonfigurationen werden zwar als Streifen dargestellt, können aber auch auf einer Oberfläche einer Trommel oder einer Scheibe in entsprechender Weise gebildet sein.
Die Schimmelsensor-Konfigurationen können einen Oberflächenaustauschmechanismus enthalten. In einigen Konfigurationen kann der Oberflächenaustauschmechanismus als Einwegkartusche konfiguriert werden, die in den Schimmelsensor eingesetzt oder aus ihm entfernt werden kann. Der Einweg-Oberflächenaustauschmechanismus kann eine feste Wachstumsfläche umfassen, die in der Kammer freiliegt, wenn der Mechanismus am Gehäuse des Schimmelsensors angebracht ist.
Der Oberflächenaustauschmechanismus kann auch so konfiguriert sein, dass die Wachstumsoberfläche im Verhältnis zur Kammer vorgeschoben wird. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann elektrisch durch die Steuereinrichtung 116 gesteuert werden. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann so konfiguriert werden, dass er einen vordefinierten Betrag an Wachstumsoberfläche speichert, der für einen Messzyklus in die Kammer eingebracht werden kann. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann auch so konfiguriert werden, dass er eine gebrauchte Wachstumsoberfläche speichert, die in einem Messzyklus verarbeitet wurde.
11 zeigt eine Seitenansicht einer möglichen Konfiguration eines bandbasierten Oberflächenaustauschmechanismus 1100, der für den Vorschub eines Bandes, einer Membran oder eines Films konfiguriert ist. Der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1100 kann ein Bandgehäuse 1104 enthalten. Das Bandgehäuse 1104 kann eine Kammer für gebrauchtes Band 1114 und eine Kammer für ungebrauchtes Band 1116 definieren. Das Gehäuse 1104 kann eine Trennwand 1118 zwischen der Kammer für gebrauchtes Band 1114 und der Kammer für ungebrauchtes Band 1116 enthalten. Das Bandgehäuse 1104 kann so konfiguriert werden, dass es an ein Wachstumskammergehäuse 1102 gekoppelt werden kann, das eine Wachstumskammer 1103 definiert.
Der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1100 kann eine Rolle oder Spule 1108 umfassen, die sich um eine Achse dreht. Der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1100 kann eine angetriebene Rolle oder Spule 1106 umfassen, die von einer elektrischen Antriebseinheit angetrieben wird. Bei der elektrischen Antriebseinheit kann es sich um einen Elektromotor handeln, dessen Welle mit einer Achse der angetriebenen Spule 1106 verbunden ist. In einigen Konfigurationen kann die elektrische Antriebseinheit einen Elektromotor umfassen, der über ein oder mehrere Zahnräder mit der angetriebenen Spule 1106 verbunden ist. In einigen Konfigurationen kann eine manuelle Kurbelbaugruppe an der angetriebenen Spule 1106 angebracht werden, um den manuellen Bandvorschub zu ermöglichen. Die bandbasierte Oberfläche kann so verpackt werden, dass die Anfangsparameter (z.B. Feuchtigkeitsgehalt) des Bandes bis zur Verwendung beibehalten werden. Der Austauschmechanismus 1100 kann beispielsweise eine Auskleidung oder Verkapselung enthalten, die verhindert, dass Feuchtigkeit von der bandbasierten Oberfläche vor der Verwendung verdunstet. Die Verkapselung kann auch eine Kontamination der bandbasierten Oberfläche vor der Verwendung verhindern.
Ein Stück unbenutztes Band 1110 oder Folie kann um die Spule 1108 gewickelt werden. Das ungebrauchte Band/der ungebrauchte Film 1110 kann als Wachstumsfläche konfiguriert werden, wie zuvor hier beschrieben. Das unbenutzte Band 1110 kann als der Abschnitt des Bandes definiert werden, der nicht zur Wachstumskammer 1103 vorgeschoben wurde. Ein Ende des unbenutzten Bandes 1110 kann an der Spule 1108 befestigt werden. Das Band kann ferner eine aktive Testfläche 1122 enthalten, die als derjenige Abschnitt des Bandes definiert ist, der sich innerhalb der Wachstumskammer 1103 befindet. Das Band kann ferner eine Länge von gebrauchtem Band 1112 oder Film enthalten, die als der Abschnitt des Bandes definiert werden kann, der durch einen Messzyklus in der Wachstumskammer 1103 verarbeitet wurde. Ein Ende des gebrauchten Bandes 1112 kann an der angetriebenen Spule 1106 befestigt werden.
Das Bandgehäuse 1104 kann eine Trennfläche 1120 definieren, die so konfiguriert ist, dass sie das unbenutzte Band 1110 und das benutzte Band 1112 von der Wachstumskammer 1103 trennt. Die Trennfläche 1120 kann Schlitze oder Öffnungen definieren, durch die das Band hindurchgehen kann. Der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1100 kann ferner eine erste Führungsrolle 1124 enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie unbenutztes Band 1110 von der Kammer für unbenutztes Band 1116 in die Wachstumskammer 1103 leitet. Der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1100 kann ferner eine zweite Führungsrolle 1126 enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie das Band (die aktive Testfläche 1122) in die Kammer für gebrauchte Bänder 1114 leitet. Die erste Führungsrolle 1124 und die zweite Führungsrolle 1126 können mit der Trennfläche 1120 durch eine Halterung gekoppelt werden. In einigen Konfigurationen kann die Halterung ein nachgiebiges Bauteil enthalten, das so konfiguriert ist, dass es einen Druck ausübt, um die Rollen gegen eine untere Fläche des Schimmelsensor-Gehäuses 1102 zu drücken, um die Kammer 1103 von der Außenluft abzudichten und/oder den elektrischen Kontakt zwischen dem Band und der Steuereinrichtung 116 zu verbessern. Eine Länge der ersten Führungsrolle 1124 und der zweiten Führungsrolle 1126 kann durch eine Breite des Bandes definiert werden.
Unbenutztes Band (wie in 8-10 beschrieben) kann auf die Spule 1108 gewickelt oder aufgespult werden. Das Band kann über die erste Führungsrolle 1124 und die zweite Führungsrolle 1126 geführt werden, so dass ein Ende an der angetriebenen Spule 1106 befestigt werden kann. Der Schimmelmesszyklus kann unter Verwendung der aktiven Testfläche 1122 durchgeführt werden, die in der Wachstumskammer 1103 freiliegt. Nach Abschluss eines Messzyklus kann die angetriebene Spule 1108 durch den elektrischen Antriebsmechanismus gedreht werden. Die angetriebene Spule 1108 kann angetrieben werden, um den Abschnitt des Bandes, der die aktive Testfläche 1122 darstellt, in die Kammer für gebrauchte Bänder 1114 zu befördern. Durch Drehen der angetriebenen Spule 1108 wird das Band vorwärtsbewegt d.h. weiterbewegt und um die angetriebene Spule 1106 gewickelt. Die Drehung bewirkt, dass das unbenutzte Band 1110 von der Spule 1108 abgewickelt und als neue aktive Testfläche 1122 in die Wachstumskammer 1103 vorgeschoben wird. Die Gesamtlänge des Bandes kann so konfiguriert werden, dass eine vorgegebene Anzahl von Messungen durchgeführt werden kann.
In einigen Konfigurationen kann die Kammer 1114 für gebrauchte Bänder Verkapselungen und/oder Chemikalien zur Verhinderung von Schimmelbildung enthalten. Dies kann das Wachstum von Schimmel in der Kammer 1116 für unbenutzte Bänder verhindern und sicherstellen, dass Schimmel, der während der Messung gewachsen ist, weiter zerstört wird. In einigen Konfigurationen kann die Kammer 1116 für unbenutzte Bänder Kapseln und/oder Chemikalien enthalten, um das unbenutzte Band 1110 für die spätere Verwendung zu erhalten. Die Einkapselungen und/oder Chemikalien können z.B. so konfiguriert werden, dass verhindert wird, dass das unbenutzte Band 1110 trocken oder nicht-klebrig wird, was die Wirksamkeit der Messung negativ beeinflussen könnte.
Der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1100 kann als eine Kassette oder Kartusche implementiert werden, die eine vorbestimmte Länge an Band oder Film enthält. Die Kartusche kann vom Benutzer austauschbar sein. Die Kartusche kann nach der Benutzung entsorgt werden. In einigen Konfigurationen kann das Band oder der Film innerhalb der Kartusche austauschbar sein.
In einigen Konfigurationen kann das Band oder die Wachstumsoberfläche Kerben entlang einer oder beider Seiten des Bandes aufweisen. Zum Beispiel kann eine Kerbe angebracht werden, um jeden Testabschnitt des Bandes zu identifizieren. Ein optischer Sensor kann so positioniert werden, dass er ein Signal liefert, wenn die Kerbe zwischen Quelle und Empfänger erscheint. Die Steuereinrichtung 116 kann das Signal dazu verwenden, das Band richtig zu positionieren, so dass ein Testabschnitt in der Kammer richtig ausgesetzt bzw. freigelegt wird. Der Sensor kann auch dazu verwendet werden, die Menge des verwendeten Bandes zu messen. Zum Beispiel kann der optische Sensor zum Zählen der Kerben verwendet werden. Wenn die Steuereinrichtung 116 den Abstand zwischen den Kerben und/oder die Gesamtzahl der Kerben auf dem Band kennt, kann sie die verbrauchte Bandmenge und/oder die verbleibende Bandmenge berechnen und die Werte an den Benutzer übermitteln. Die Steuereinrichtung 116 kann die Anzahl der verbleibenden Messzyklen auf der Grundlage der verbleibenden Bandmenge berechnen.
12A und 12B zeigen verschiedene Ansichten eines trommelbasierten Oberflächenaustauschmechanismus 1200. Der trommelbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1200 kann eine Trommel 1204 enthalten. Die Trommel 1204 kann eine zylindrische Form haben. In einigen Konfigurationen kann die Trommel 1204 massiv sein. In einigen Konfigurationen kann die Trommel 1204 hohl sein, mit Strukturelementen an jedem Ende, um die Drehung der Trommel 1204 zu unterstützen und zu erleichtern. Die Trommel 1204 kann durch einen Elektromotor 1206 gedreht werden, dessen Welle mit der Mittelachse der Trommel 1204 verbunden ist. Die Trommel 1204 kann eine Wachstumsfläche 1208 enthalten, die als der Bereich definiert werden kann, der innerhalb einer Wachstumskammer eines Schimmelsensor-Gehäuses 1202 freiliegt. Die Trommel 1204 kann eine nichtausgesetzte d.h. nicht freigelegte Oberfläche 1203 enthalten, die als die Oberfläche der Trommel 1204 definiert werden kann, die in der Wachstumskammer des Schimmelsensorgehäuses 1202 nicht exponiert d.h. freigelegt wird. Der trommelbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1200 kann ein Gehäuse (nicht abgebildet) umfassen, das so konfiguriert ist, dass es am Schimmelsensorgehäuse 1202 befestigt werden kann und den Elektromotor 1206 trägt. Das Gehäuse kann außerdem verhindern, dass die Trommeloberfläche der Außenluft ausgesetzt wird.
Die Trommel 1204 kann in eine Anzahl von Oberflächensegmenten 1210 unterteilt werden. Die Oberflächensegmente 1210 können so konfiguriert werden, dass sie in die Wachstumskammer des Schimmelsensorgehäuses 1202 passen. Eine Anzahl von Oberflächensegmenten 1210 kann die Anzahl der Messzyklen definieren, die durchgeführt werden können. Die Oberflächensegmente 1210 können gestreift oder unterteilt werden, wie zuvor in Bezug auf die Bandkonfigurationen beschrieben.
Die Trommel 1204 kann ein austauschbares Element sein, so dass, wenn alle Oberflächensegmente 1210 verwendet wurden, eine neue Trommel 1204 installiert werden kann. Die alte Trommel kann entsorgt oder recycelt werden. In einigen Konfigurationen kann die Trommeloberfläche ein austauschbares Blatt oder Substrat sein. Das gebrauchte Trommeloberflächenblatt kann durch ein neues Trommeloberflächenblatt ersetzt werden.
Der trommelbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1200 kann sich durch den Betrieb des Elektromotors 1206 drehen. Eine Messung kann mit der Wachstumsfläche 1208 durchgeführt werden, die in der Kammer des Schimmelsensor-Gehäuses 1202 freiliegt. Nachdem der Messzyklus abgeschlossen ist, kann der Elektromotor 1206 betätigt werden, um die Trommel 1204 vorwärts zu bewegen, um ein nächstes Oberflächensegment 1210 in die durch das Sensorgehäuse 1202 definierte Wachstumskammer zu platzieren. Zum Beispiel ist in 12B das aktuelle Segment, das im Schimmelsensorgehäuse 1202 freiliegt, die Wachstumsfläche 1208. Unter der Annahme einer Drehung im Uhrzeigersinn kann das Oberflächensegment 1210A in das Schimmelsensorgehäuse 1202 vorrücken. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie den Elektromotor 1206 für eine vorbestimmte Dauer betätigt, die so kalibriert ist, dass die Trommel 1204 um einen Betrag gedreht wird, der einem der Oberflächensegmente 1210 entspricht. In anderen Konfigurationen kann ein Sensor, wie z.B. ein Potentiometer oder ein Encoder, als Rückkopplungssignal verwendet werden, um den Rotationsbetrag zu messen und den Elektromotor 1206 entsprechend anzutreiben. In einigen Konfigurationen kann eine manuelle Kurbelbaugruppe an der Achse der Trommel 1204 angebracht werden, um den manuellen Vorschub der Trommel 1204 zu ermöglichen.
13A zeigt einen scheibenbasierten Oberflächenaustauschmechanismus 1300 für den Vorschub einer Scheibe 1308 zur Positionierung einer Wachstumsfläche 1304 innerhalb einer durch das Sensorgehäuse 1302 gebildeten Kammer. Der scheibenbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1300 kann ein Scheibengehäuse 1306 enthalten, das so konfiguriert ist, dass es die Scheibe 1308 umschließt. Die Scheibe 1308 kann so konfiguriert werden, dass sie sich um eine zentrale Achse dreht. Ein Elektromotor 1310 kann an das Scheibengehäuse 1306 gekoppelt werden. Eine Welle des Elektromotors 1310 kann mit der Scheibe 1308 gekoppelt werden, um die Drehung der Scheibe 1308 zu erleichtern.
In einigen Konfigurationen kann die gesamte Oberfläche der Scheibe 1308 behandelt werden, um das Schimmelwachstum zu fördern. Die Scheibe 1308 kann auch wie in dargestellt konfiguriert werden. Die Scheibe 1308 kann Wachstumsbereiche 1312 definieren, die zur Förderung des Schimmelwachstums behandelt werden, wie zuvor hier beschrieben. Die Scheibe 1308 kann einen Nicht-Wachstumsbereich 1314 enthalten, der die Wachstumsbereiche 1312 trennt. Der Nicht-Wachstumsbereich 1314 kann verhindern, dass sich Schimmelwachstum außerhalb des Sensorgehäuses 1302 ausbreitet. Die Wachstumsflächen 1312 können in unterschiedlich behandelte Bereiche unterteilt werden, um das Wachstum verschiedener Schimmelarten zu fördern, wie zuvor hier beschrieben.
Der scheibenbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1300 kann die Scheibe 1308 durch den Betrieb des Elektromotors 1310 positionieren. Eine Messung kann mit der Wachstumsfläche 1304 durchgeführt werden, die im Wachstumsgehäuse 1302 freigelegt ist. Nachdem der Messzyklus abgeschlossen ist, kann der Elektromotor 1310 betätigt werden, um die Scheibe 1308 zur nächsten Wachstumsfläche 1312 zu drehen. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass der Elektromotor 1310 für eine vorbestimmte Dauer betätigt wird, die so kalibriert ist, dass die Scheibe 1308 um einen Betrag gedreht wird, der einem der Wachstumsbereiche 1312 entspricht. In anderen Konfigurationen kann ein Sensor, wie z.B. ein Potentiometer oder ein Encoder, als Rückkopplungssignal verwendet werden, um den Rotationsbetrag zu messen und den Elektromotor 1310 entsprechend anzuateuern.
Die Schimmelsensor-Konfigurationen enthalten eine Erfassungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie Schimmel erfasst. Der Sensor kann elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 gekoppelt werden. Zur Erfassung von Schimmelwachstum innerhalb des Gehäuses können verschiedene Sensortechnologien eingesetzt werden. Zu den Arten von Sensoren, die verwendet werden können, gehören optische Sensoren, chemische Sensoren, Biosensoren, mechanische Sensoren, Audiosensoren und elektrische Sensoren. Die Sensoren können so konfiguriert werden, dass sie visuelle, mechanische, elektrische, biologische und/oder chemische Eigenschaften messen, die mit dem Schimmelwachstum in Verbindung stehen. Die Schimmelsensor-Konfigurationen können verschiedene Arten von Sensoren zur Erfassung von Schimmeln enthalten. Einige Sensortechnologien sind möglicherweise besser für die Erfassung der Schimmelkonzentration geeignet, während sich andere für die Erfassung von Schimmelwachstum eignen.
Am Beispiel von 1 kann die Sensoreinrichtung 110 auf verschiedene Weise implementiert werden. Verschiedene Konfigurationen können sich auf unterschiedliche Sensortechnologien stützen. Die Arten von Erfassungsvorrichtungen können ein chemischer/Gas-Sensor, ein elektrischer Sensor, ein biologischer Sensor, ein optischer Sensor, ein mechanischer Sensor oder ein Audiosensor sein. Die Art der Erfassungsvorrichtung kann von der Art der Eigenschaften abhängen, die mit dem Vorhandensein und/oder der Konzentration von Schimmeln verbunden sind, die erfasst werden sollen. Die Erfassungsvorrichtung 110 kann so konfiguriert werden, dass sie Schimmel durch Messung optischer, elektrischer, biologischer, mechanischer und/oder chemischer Eigenschaften erfasst. Die verschiedenen Eigenschaften können durch verschiedene Arten von Sensoren erfasst werden. Beispielsweise können einige chemische Eigenschaften, wie der pH-Wert, durch optische und/oder elektrische Sensoren erfasst werden. Mechanische Eigenschaften können durch elektrische und/oder optische Sensoren erfasst werden. Die Erfassungsvorrichtung kann durch die physikalische Eigenschaft charakterisiert werden, die sie zu messen versucht, und wie sie die physikalische Eigenschaft misst.
Schimmelsporen setzen mikrobielle flüchtige organische Verbindungen (mVOCs) als Nebenprodukt während ihres Stoffwechsels frei. Weiter können Schimmelsporen während eines zweiten Metabolismus als Endprodukt Mykotoxine freisetzen. Das Schimmelwachstum kann durch die Erfassung dieser Chemikalien während des Schimmellebenszyklus festgestellt werden. Die Erfassungsvorrichtung 110 kann ein chemischer Sensor sein, der so konfiguriert ist, dass er die Veränderungen der mVOCs oder anderer Chemikalien, die mit dem Schimmelwachstum einhergehen, erfasst.
Schimmel können Alkohol, Aldehyd, Kohlenwasserstoffe, Säuren, Äther, Ester, Ketone, Terpenoide, Schwefel, Stickstoff und andere Verbindungen freisetzen. Die Art der freigesetzten Chemikalien kann von der Art des Schimmels abhängen, der wächst. Die Erfassungsvorrichtung 110 kann jede Art von chemischem Sensor sein, der diese Verbindungen erfassen kann. Die Erfassungsvorrichtung 110 kann beispielsweise ein elektrochemischer Gassensor oder ein Metalloxid-Gassensor sein, der für die Erfassung dieser Verbindungen konfiguriert ist. In einigen Konfigurationen kann die Erfassungsvorrichtung 110 eine Vielzahl von chemischen Sensoren enthalten, die jeweils zur Messung einer bestimmten chemischen Verbindung konfiguriert sind.
Die Erfassungsvorrichtung 110 kann beispielsweise ein Festkörper-Chemiresistor-Sensor sein, der seinen Widerstand als Reaktion auf die Einwirkung bestimmter chemischer Verbindungen ändert. Die Steuereinrichtung 116 kann so programmiert werden, dass sie eine Gaskonzentration durch Messung des Widerstands des Chemiresistorsensors abschätzt. Die Steuereinrichtung 116 kann ein Spannungsteilernetzwerk und einen Analog-Digital-Wandler (A2D) zur Messung einer Spannung über den Chemiresistorsensor enthalten. Die Steuereinrichtung 116 kann eine oder mehrere Tabellen speichern, die Spannungs- und/oder Widerstandswerte auf Gaskonzentrationen abbilden. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie als Reaktion auf das Gassensorsignal, das auf Schimmelkonzentrationen über einem Schwellenwert hinweist, eine Warnung oder einen Alarm erzeugt. Die Warnung kann z.B. erzeugt werden, wenn die Schimmelkonzentration eine Referenzkonzentration um mehr als einen vorgegebenen Betrag überschreitet.
Die Steuereinrichtung 116 kann Daten speichern, die die Messungen der chemischen Sensoren mit dem Schimmelwachstum in Beziehung setzen. Die Daten können experimentell aus Tests abgeleitet werden. Die gespeicherten Daten können Gasarten und -mengen während verschiedener Phasen des Schimmelwachstums anzeigen. Außerdem können die gespeicherten Daten ein Gasprofil für verschiedene Schimmelarten enthalten. Die Steuereinrichtung 116 kann den chemischen/Gassensor im Laufe der Zeit abtasten und die Ergebnisse mit den gespeicherten Daten vergleichen, um einen Schimmeltyp, eine Schimmelkonzentration oder eine Wachstumsphase des Schimmels weiter zu identifizieren. Darüber hinaus kann die Anfangskonzentration des Schimmels vor dem Schimmelwachstum durch Rückberechnung und Abschätzung der Wachstumsmenge auf der Grundlage von Daten bestimmt werden, die experimentell aus den Tests abgeleitet werden können.
Das Schimmelwachstum kann auch die Eigenschaften des Wachstumsmediums verändern, wenn der Schimmel wächst. Gängige Schimmeltypen wie die Familien Aspergillus und Penicillium verschieben den pH-Wert der Wachstumsoberfläche 112 in Richtung Säure. Die Erfassungsvorrichtung 110 kann so konfiguriert werden, dass sie eine durch Schimmelbildung verursachte Änderung des pH-Wertes erfasst. Eine erste Technik zur Erfassung des pH-Wertes der Wachstumsoberfläche 112 beinhaltet die Zugabe einer universellen pH-Indikatorlösung zur Wachstumsoberfläche 112. Der universelle pH-Indikator kann seine Farbe ändern, wenn sich der pH-Wert der Wachstumsoberfläche 112 ändert. Die Nährstoffbehandlung für die Wachstumsoberfläche 112 kann die universelle pH-Indikatorlösung einschließen. Die Erfassungsvorrichtung 110 kann so konfiguriert werden, dass sie Farbänderungen der Wachstumsoberfläche 112 erfasst, die mit den pH-Änderungen verbunden sind. In einigen Konfigurationen kann die Messvorrichtung 110 eine Kamera sein, die ein Farbbild der Wachstumsoberfläche 112 liefert. Zum Beispiel kann die Kamera ein ladungsgekoppeltes Gerät (CCD) sein, das so konfiguriert ist, dass es ein digitales Bild der Wachstumsoberfläche 112 liefert. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie Bildverarbeitungsalgorithmen zur Bestimmung von Farbänderungen der Wachstumsoberfläche 112 implementiert. Die Erfassungsvorrichtung 110 kann eine optische Erfassungsvorrichtung sein, die so konfiguriert ist, dass sie eine elektromagnetische Welle (z.B. Licht) ausgibt und eine von der Wachstumsoberfläche 112 reflektierte Welle empfängt.
Die durch pH-Änderungen verursachte Farbänderung kann durch Änderungen der optischen Eigenschaften wie Adsorption, Reflexion, Streuung, Farbe und/oder Fluoreszenz erfasst werden. Die Eigenschaften können mit einem optischen Sensorsystem, einem bildgebenden System oder einem Kamerasystem erfasst werden. Das optische Sensorsystem kann zum Beispiel so konfiguriert werden, dass es Daten über die Farbe des auf der Oberfläche wachsenden Schimmels liefert. Die Steuereinrichtung 116 kann so programmiert werden, dass es die optischen Daten einschließlich der Farbinformationen verarbeitet, um eine Farbe des Schimmelwachstums oder des Substrats zu identifizieren. Die Farbinformation kann auf das Schimmelwachstum auf dem Substrat hinweisen. Zum Beispiel kann eine Änderung des pH-Wertes des Substrats durch einen Wechsel von einer Grundfarbe zu einer vorgegebenen Farbe identifiziert werden. Die vorgegebenen Farben, die das Schimmelwachstum anzeigen, können aus Experimenten abgeleitet werden.
Wie zum Beispiel in 2 gezeigt, kann das Sensorsystem ein Sensorquellenmodul 210 und das Sensorempfangsmodul 212 enthalten. Während 2 zeigt, dass sich das Sensor-Empfangsmodul 212 auf der gegenüberliegenden Seite der Wachstumsfläche 112 in Bezug auf das Sensor-Quellenmodul 210 befindet, kann das Sensor-Empfangsmodul 212 auf derselben Seite der Wachstumsfläche 112 wie das Sensor-Quellmodul 210 platziert werden.
Das Sensorquellenmodul 210 kann eine Lichtquelle (oder eine Quelle für elektromagnetische Wellen) sein und das Sensorempfangsmodul 212 kann ein Fotodetektor sein. Der Fotodetektor kann beispielsweise unter der Wachstumsoberfläche 112 platziert werden. Die Lichtquelle kann aktiviert werden, um eine elektromagnetische Welle in der Kammer 103 zu erzeugen, um die Wachstumsfläche 112 zu beleuchten/zu bestrahlen. Elektromagnetische Wellen, die die Wachstumsoberfläche 112 durchlaufen, können die Wellenlänge je nach der Farbe der Wachstumsoberfläche 112 ändern. Der Fotodetektor (Sensor-Empfangsmodul 212) kann die elektromagnetischen Wellen empfangen und ein elektrisches Signal erzeugen. Der Fotodetektor kann so konfiguriert werden, dass er verschiedene Wellenlängen der elektromagnetischen Wellen erfasst, so dass verschiedene Farben erfasst werden können. In einigen Konfigurationen können mehrere Fotodetektoren (z.B. ein Fotodetektor-Array) implementiert werden, wobei jeder Fotodetektor auf einen bestimmten Wellenlängenbereich abgestimmt ist.
Die optischen Sensorsysteme, Abbildungssysteme oder Kamerasysteme können sowohl das Sensorquellenmodul 210 (z.B. optische Quelle, LED, Laser) als auch das Sensorempfangsmodul 212 (z.B. optischer Sensor, Fotodiode, Fotodetektor, Imager, Kamera) umfassen. In einigen Konfigurationen kann die optische Quelle eine Quelle sein, die einen divergenten Strahl leuchtet, der so konfiguriert ist, dass er einen großen Bereich oder die gesamte Fläche der Wachstumsfläche 112 innerhalb der Kammer 103 beleuchtet. Die optische Quelle kann eine Lichtquelle sein, die mit einer Strahldivergenzkomponente kombiniert ist, die den Strahl divergiert, um einen großen Bereich oder den gesamten Bereich der Wachstumsfläche 112 innerhalb der Kammer 103 zu beleuchten. Der optische Sensor kann ein Array von Fotodioden oder eine Kamera sein, die so konfiguriert ist, dass sie elektromagnetische Wellen empfängt, die von der Wachstumsfläche 112 reflektiert oder gestreut und/oder durch die Wachstumsfläche 112 übertragen werden. In dieser Konfiguration können die Änderungen der optischen Eigenschaften der gesamten Wachstumsfläche 112 gleichzeitig erfasst werden. Das Sensorquellenmodul 210 kann durch ein oder mehrere Eingangssignale, die von der Steuereinrichtung 116 erzeugt werden, angesteuert werden. Das Sensor-Empfangsmodul 212 kann optische Daten, die eine oder mehrere optische Eigenschaften anzeigen, an die Steuereinrichtung 116 liefern. Die optischen Daten können als ein oder mehrere elektrische Signale bereitgestellt werden. In einigen Beispielen können die optischen Daten digitale Daten wie Bild- oder Pixeldaten/Muster enthalten. Die spezifischen optischen Daten, die vom Sensorempfangsmodul 212 bereitgestellt werden, können vom verwendeten Sensortyp abhängen.
In einer anderen Konfiguration kann die optische Quelle ein Laserstrahl mit hoher Richtwirkung und kleinem Divergenzwinkel sein, und der optische Sensor kann entweder eine einzelne Fotodiode oder eine Anordnung von Fotodioden oder optischen Sensoren sein. Die optische Quelle kann durch einen Treiber oder einen Elektromotor angetrieben werden, um die gesamte oder einen großen Teil der Wachstumsfläche 112 zu überstreichen, und die einzelne Fotodiode kann auch durch denselben oder einen separaten Treiber oder Elektromotor angetrieben werden, um sich mit der Quelle entsprechend zu bewegen. Diese Konfiguration kann für Konfigurationen nützlich sein, in denen verschiedene Bereiche des Schimmelwachstums definiert sind. Jeder Bereich kann auf das Vorhandensein von Schimmel gescannt werden. Der Bereich, in dem Schimmel erfasst wird, kann gespeichert werden und den vorhandenen Schimmeltyp anzeigen. Die Anordnung von Fotodioden oder optischen Sensoren muss sich möglicherweise bewegen oder nicht bewegen.
Die optische Quelle kann entweder eine Einzelwellenlängenquelle oder eine Quelle sein, die mehrere Wellenlängen ausgibt (z.B. eine Breitbandquelle), und der optische Sensor kann dementsprechend entweder eine schmale oder eine breite Bandbreite haben. Änderungen der optischen Eigenschaften der Wachstumsoberfläche 112 können im ultravioletten (UV) Wellenlängenbereich, im sichtbaren Wellenlängenbereich oder im infraroten (IR) Wellenlängenbereich erfasst werden, abhängig von der spezifischen Wachstumsoberfläche 112 und dem Myzel, das in der Kammer 103 wächst. Wenn die optische Quelle eine Mehrwellenlängen- oder Breitbandquelle ist, kann auch ein optisches Spektrometer als optischer Sensor verwendet werden, um die Änderungen der optischen Eigenschaften in einem Spektralbereich zu erfassen. Die Spektreninformation kann auch mVOC oder andere Informationen enthalten, und sowohl Änderungen der optischen Eigenschaften der Wachstumsfläche 112 als auch mVOC oder andere Informationsänderungen können auf diese Weise erfasst werden.
Die optische Quelle kann auch ein Array aus einzelnen monochromatischen optischen Lasern sein. Beispielsweise können Ultraviolettlaser beim Beleuchten der Schimmelsporen Fluoreszenz induzieren. Mit zwei oder mehr Ultraviolettlasern als optische Quelle und einem optischen Spektrometer als optischer Sensor kann die Fluoreszenz der Schimmelsporen erfasst werden. Schimmelsporen können durch Signaturen von Fluoreszenzspektren erfasst werden.
Die durch Schimmelwachstum induzierte d.h. hervorgerufene Absorptions-, Reflexions- und/oder Streuungsänderung kann direkt durch die vom Fotodetektor empfangene Lichtintensität erfasst werden. Die durch Schimmelwachstum induzierte Farbänderung kann mit einem Filter mit einer Fotodiode (oder einem Array) und RGB-Pixel (oder einem RGB-Pixelarray) bestimmt werden. Die Steuereinrichtung 116 kann Algorithmen zur Erfassung von Änderungen der Intensität und/oder Farbe enthalten.
Zusätzlich zum Wachstum in der Ebene der Wachstumsfläche 112 kann der Schimmel auch aus der Ebene herauswachsen. Die vertikale Tiefe des Schimmels kann mit zunehmender Wachstumszeit zunehmen. Der optische Sensor kann als Laserabstandsmessgerät (Laser-Ranger-Finder) konfiguriert werden (z.B. auf der Grundlage von Laufzeit, frequenzmodulierter Dauerstrich- oder Strukturlichttechnologie), um die Tiefe des wachsenden Schimmels außerhalb der Ebene zu erfassen. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie den Entfernungsmesser periodisch misst, um das vertikale Wachstum des Schimmels zu überwachen. Die Steuereinrichtung 116 kann eine Änderungsrate des vertikalen Wachstums berechnen.
Die optischen Eigenschaften der Wachstumsoberfläche können vor der Exposition gegenüber Schimmel oder Schimmelbildung mit einer Referenz kalibriert und zum Vergleich mit den optischen Eigenschaften, die nach der Exposition und dem Wachstum beobachtet wurden, gespeichert werden. Das Schimmelwachstum beeinflusst die optischen Eigenschaften innerhalb der Kammer. Durch den Vergleich der Messergebnisse mit den Basislinien-Ergebnissen kann die Steuereinrichtung 116 das Vorhandensein von Schimmel und die Anfangskonzentration von Schimmel bestimmen.
Eine andere Technik zur Bestimmung des pH-Wertes des Wachstumsmediums kann die Verwendung eines pH-Messgeräts, z.B. eines potentiometrischen pH-Messgeräts, sein. Das Wachstumsmedium kann vorgedruckte Elektroden für den potentiometrischen Sensor enthalten. Die Oberfläche über den Elektroden kann mit Nährstoffen beschichtet werden, um das Schimmelwachstum zu fördern. Wenn sich der pH-Wert ändert, kann sich der zwischen den Elektroden gemessene Widerstand ändern. Der pH-Wert kann durch Messung des Widerstandes zwischen den Elektroden bestimmt werden. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie das elektrische Signal empfängt und den Widerstand abschätzt. Die elektrische Erfassung wird hier mit zusätzlichen Einzeheite beschrieben.
Eine andere Technik zur Bestimmung des pH-Wertes kann die Implementierung eines Systems sein, das den pH-Wert eines kleinen Bereichs des Wachstumsmediums kontrolliert bzw. steuert. 19 zeigt eine Konfiguration zur Steuerung des pH-Wertes einer Oberfläche. Ein aktiver Bereich der Wachstumsoberfläche 1902 kann mit einem Hydrogel oder einer ähnlichen Beschichtung bedeckt sein, die eine Diffusion erlaubt und das Schimmelwachstum fördert. Der pH-Sensor kann eine Erfassungselektrode 1908 enthalten, die in die Wachstumsoberfläche 1902 integriert ist. Die Erfassungselektrode 1908 kann ein proportionales elektrisches Potentialverhalten auf den pH-Wert in Bezug auf eine Referenzelektrode 1912 aufweisen. Eine Stromquelle kann eine oder mehrere Arbeitselektroden (z.B. erste Arbeitselektrode 1904 und zweite Arbeitselektrode 1906) mit Strom versorgen, der dann durch eine oder mehrere Gegenelektroden 1910 fließt. Die Steuereinrichtung 116 kann den Strom so steuern, dass die Messelektrode 1908 auf einem Referenz-pH-Wert 1916 gehalten wird, der ein konstanter pH-Wert sein kann. Dies kann dazu verwendet werden, eine vorgegebene pH-Umgebung zu schaffen, um das Wachstum bestimmter Schimmelarten zu fördern. Dies liefert auch ein Rückkopplungssignal, um ein Maß für die Menge an Rückkopplung zu liefern, die angewendet werden muss, um den pH-Wert auf einem konstanten Niveau zu halten. Ein Verstärker 1914 kann Eingänge von der Erfassungselektrode 1908 und der Referenzelektrode 1912 empfangen. Der Ausgang des Verstärkers 1914 kann elektrisch mit dem Steuergerät 116 gekoppelt werden. Wenn sich der pH-Wert der Wachstumsoberfläche 1902 durch Schimmelbildung ändert, kann sich die Strommenge, die den Arbeitselektroden 1904, 1906 zugeführt wird, ändern. Infolgedessen ändert sich die an den Erfassungselektroden 1908 gemessene Spannung.
Die Konfiguration von 19 kann angewendet werden, um eine bestimmte pH-Umgebung zu schaffen, die das Wachstum bestimmter Schimmelarten fördert. Das Rückkopplungssignal von der Erfassungselektrode 1908 ist proportional zu einer Strommenge, die angelegt werden muss, um den pH-Wert konstant zu halten. Wenn z.B. kein Schimmel wächst, sollte der pH-Wert ohne Änderung des Stroms konstant bleiben. Wenn Schimmel auf der Oberfläche wächst, ändert sich der pH-Wert, so dass die Steuereinrichtung 116 mehr Strom zuführt, um den pH-Wert wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Das Schimmelwachstum kann durch die Überwachung des Rückkopplungssignals auf Veränderungen erfasst werden. Wenn das Rückkopplungssignal einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, kann Schimmel vorhanden sein. Die Wachstumsoberfläche kann mit mehreren Bereichen konfiguriert werden, die wie in 19 dargestellt konfiguriert sind. Jeder der Bereiche kann dazu verwendet werden, eine andere pH-Umgebung für das Schimmelwachstum zu schaffen. Außerdem können verschiedene Bereiche so konfiguriert werden, dass sie sich in einer anderen Temperaturzone befinden (z.B. durch den Betrieb von thermischen Steuerelementen, die mit jedem der Bereiche verbunden sind). Auf diese Weise kann die Umgebung so konfiguriert werden, dass verschiedene Arten von Schimmeln effizient wachsen können.
Schimmel, die auf der Wachstumsoberfläche 112 wachsen, können die elektrischen Eigenschaften der Oberfläche verändern. Zum Beispiel können Impedanz, Kapazität, Frequenzgang und/oder andere elektrische Eigenschaften der Wachstumsoberfläche 112 durch Schimmelwachstum verändert werden. Die Eigenschaften der Wachstumsoberfläche 112 können sich aufgrund von Schimmelbildung ändern, da sich der Schimmel von den Nährstoffen in der Wachstumsoberfläche 112 ernährt und seine Wurzeln (Myzel) sich ausbreiten, um mehr Nährstoffe zu erreichen. Die Veränderungen sowohl der Wachstumsoberfläche 112 als auch des Eindringens des Myzels führen zu Veränderungen der Impedanz, der Kapazität, des Frequenzgangs und anderer elektrischer Eigenschaften.
14 zeigt eine Erfassungsvorrichtung, das zur Messung der elektrischen Eigenschaften konfiguriert ist. Die elektrische Erfassungskonfiguration 1400 kann einen ersten elektrischen Kontakt 1404 und einen zweiten elektrischen Kontakt 1406 enthalten, die an eine Wachstumsfläche 1408 gekoppelt sind. Der erste elektrische Kontakt 1404 und der zweite elektrische Kontakt 1406 können auf die Wachstumsfläche 1408 geklebt oder abgelagert werden. In einigen Konfigurationen kann ein Substrat der Wachstumsoberfläche 1408 ein Film sein und die Kontakte können auf dem Substrat abgeschieden d.h. abgelagert oder geätzt werden.
Eine Spannung kann über den ersten elektrischen Kontakt 1404 und den zweiten elektrischen Kontakt 1406 angelegt werden. Die Spannung kann elektrische Felder 1412 innerhalb des Gehäuses 1402 und der Wachstumsfläche 1408 erzeugen. Der erste elektrische Kontakt 1404 und der zweite elektrische Kontakt 1406 können als Kapazitätssensor arbeiten. Ein Dielektrikum zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 1404 und dem zweiten elektrischen Kontakt 1406 kann durch die Wachstumsfläche 1408, die Form 1410 und Luft mit dem Gehäuse 1402 definiert werden. Wenn der Schimmel 1410 auf der Wachstumsfläche 1408 und in die durch das Gehäuse 1402 definierte Kammer hinein wächst, können sich die dielektrischen Eigenschaften ändern. Durch die Messung der dielektrischen Veränderung im Laufe der Zeit kann das System das Schimmelwachstum, die Schimmelkonzentration und/oder die Schimmelarten erfassen. Der erste elektrische Kontakt 1404 und der zweite elektrische Kontakt 1406 können elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 gekoppelt sein. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie eine Spannung über den ersten elektrischen Kontakt 1404 und den zweiten elektrischen Kontakt 1406 liefert. Die Erfassungsvorrichtung kann einen Stromsensor zur Messung des zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 1404 und dem zweiten elektrischen Kontakt 1406 fließenden Stroms enthalten. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie eine Wechselspannungswellenform (AC) mit einem Bereich von Frequenzen und Größenordnungen erzeugt. Durch Anlegen einer bekannten Spannungswellenform und Messen des resultierenden Stroms kann die Steuereinrichtung 116 die Kapazität unter Verwendung grundlegender elektrischer Beziehungen bestimmen. Wenn der Schimmel 1410 wächst und das Dielektrikum verändert, kann sich der Kapazitätswert ändern. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie die Frequenz durchstimmt d.g. sweept, um einen Frequenzgang der dielektrischen Eigenschaften zu erhalten.
15 zeigt einen kapazitiven Sensor 1500, der eine Vielzahl von elektrischen Kontakten 1504 enthält, die an eine Wachstumsfläche 1502 gekoppelt oder mit dieser integriert sind. Die elektrischen Kontakte 1504 können als Gitter oder in einem anderen Muster angeordnet sein. Jeder der elektrischen Kontakte 1504 kann elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 gekoppelt sein (z.B. durch ein passendes Elektrodengitter). Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie die Kapazität über jedes Paar elektrischer Kontakte 1504 wie oben beschrieben misst. Die Anordnung des kapazitiven Sensors 1500 ermöglicht es, Schimmelwachstum auf verschiedenen Bereichen der Wachstumsfläche 1502 zu erfassen. Durch Unterteilung der Wachstumsfläche 1502 in kleinere Bereiche kann das Schimmelwachstum in kürzerer Zeit bestimmt werden. Der kapazitive Sensor 1500 kann auch den spezifischen Bereich auf der Wachstumsfläche 1502 identifizieren, an dem Schimmelwachstum stattfindet. Dies kann besonders nützlich sein, wenn die Wachstumsfläche 1502 mit unterschiedlichen Nährstoffbehandlungen in verschiedenen Regionen konfiguriert ist (z.B. 8 und 10). Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass eine Spannung zwischen einem beliebigen Kontaktpaar 1504 angelegt und ein entsprechender Strom gemessen wird. Die Steuereinrichtung 116 kann Schimmelbildung zwischen dem Kontaktpaar erfassen, wenn sich die Kapazität um einen vorbestimmten Betrag ändert.
16 zeigt eine mögliche Konfiguration für ein Wachstumsmedium 1600 für eine elektrische Erfassung zur Erfassung von elektrischen Eigenschaften einer Wachstumsoberfläche 1602. Die Wachstumsfläche 1602 kann leitende Streifen enthalten, die elektrisch angeregt werden können, um die elektrischen Eigenschaften zu messen. Ein erster leitender Streifen 1604 und ein zweiter leitender Streifen 1606 können auf der Wachstumsoberfläche 1602 angebracht werden. Zwischen dem ersten leitfähigen Streifen 1604 und dem zweiten leitfähigen Streifen 1606 kann eine Schimmelwachstumsfläche 1608 liegen. Die Schimmelwachstumsfläche 1608 kann mit Nährstoffen behandelt werden, um das Schimmelwachstum zu fördern. Schimmelwachstum in der Wachstumsfläche 1608 kann die elektrischen Eigenschaften zwischen den leitenden Streifen verändern. Die leitenden Streifen können auch so konfiguriert werden, dass sie senkrecht zu der Darstellung in 16 stehen. Andere Konfigurationen der Leiterbahnen sind möglich (z.B. kreisförmig, Bogen). Der erste leitende Streifen 1604 und der zweite leitende Streifen 1606 können periodische Lücken 1605 oder Öffnungen enthalten, so dass eine Messung nur durch die Wachstumsfläche 1602, die sich innerhalb der Wachstumskammer befindet, beeinflusst wird.
17 zeigt eine erste elektrische Erfassungskonfiguration, bei der der elektrische Kontakt mit den Leiterbahnen über Rollen des Oberflächenaustauschmechanismus erfolgt. Die elektrischen Erfassungskonfigurationen können eine Erfassungsvorrichtung verwenden, die an der Unterseite der Wachstumsfläche 1602 installiert ist. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann eine erste Walze 1702 und eine zweite Walze 1704 umfassen, die mit dem elektrisch erfassendem Wachstumsmedium 1600 in Kontakt stehen, während sich die Wachstumsfläche 1602 in der Kammer 103 befindet. Eine oder mehrere der ersten Walze 1702 und der zweiten Walze 1704 können leitende Kontakte über den Umfang der entsprechenden Walze enthalten. Die leitfähigen Kontakte können sich um die Walzen herum erstrecken, so dass die leitfähigen Kontakte das elektrisch erfassende Wachstumsmedium 1600 in jeder Drehposition der Walzen kontaktieren können. Zum Beispiel kann die erste Walze 1702 einen hochseitigen Kontakt 1706A enthalten, der elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 gekoppelt ist. Die erste Walze 1702 kann einen niedrigseitigen Kontakt 1708A enthalten, der elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 gekoppelt ist. Die zweite Walze 1704 kann einen hochseitige Kontakt 1706B enthalten, der elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 gekoppelt ist. Die zweite Walze 1704 kann einen niedrigseitigen Kontakt 1708B enthalten, der elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 gekoppelt ist. Die hochseitigen (High-Side) Kontakte 1706 auf den Rollen können so konfiguriert werden, dass sie mit dem ersten leitenden Streifen 1604 des elektrisch erfassendem Wachstumsmediums 1600 ausgerichtet werden. Die niedirgseitigen (Low-Side) Kontakte 1708 der Rollen können so konfiguriert werden, dass sie mit dem zweiten leitenden Streifen 1606 des elektrisch erfassenden Wachstumsmediums 1600 ausgerichtet werden. Die elektrische Verbindung der Kontakte 1706, 1708 mit der Steuereinrichtung 116 kann über einen Schleifring oder eine ähnliche Vorrichtung erfolgen.
Wenn die Wachstumsfläche 1602 des elektrisch erfassenden Wachstumsmediums 1600 vorgerückt wird, können die leitfähigen Streifen den Kontakt mit den Kontakten der Walzen aufrechterhalten. Die Lücken 1605 können die Messung auf die Oberfläche begrenzen, die sich innerhalb der Kammer befindet. Auf diese Weise haben die Bereiche des Bandes außerhalb der Kammer keinen Einfluss auf die Messung. Die Steuereinrichtung 116 kann die elektrischen Eigenschaften des elektrisch erfassenden Wachstumsmediums 1600 durch Anregung der leitenden Streifen messen. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 116 so programmiert werden, dass eine Spannung oder ein Potential über den High-Side-Kontakt 1706 und den Low-Side-Kontakt 1708 angelegt wird. Die Spannung kann einen Stromfluss bewirken, der proportional zur Impedanz des Schimmelwachstumsbereichs 1608 ist. Die Steuereinrichtung 116 kann den fließenden Strom messen und den Widerstand durch Anwendung des Ohm'schen Gesetzes bestimmen. Die Steuereinrichtung 116 kann eine Wechselspannung liefern und die Frequenz durch einen vorbestimmten Bereich wobbeln (Sweep), um die Impedanz und/oder den Frequenzgang der Wachstumsfläche 1608 weiter zu charakterisieren.
Bei Konfigurationen, bei denen die leitenden Streifen senkrecht zu den Abgebildeten stehen, können die Rollen aus einem leitfähigen Material bestehen und elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 verbunden sein. Die leitfähigen Streifen des elektrisch erfassenden Wachstumsmediums können in einem Abstand angeordnet werden, der dem Abstand zwischen den Rollen entspricht. In dieser Konfiguration kann eine Walze einen High-Side leitenden Streifen kontaktieren und die andere Walze kann den Low-Side leitenden Streifen kontaktieren. Die leitfähigen Streifen können außerdem Lücken aufweisen, und die leitfähige Oberfläche der Rollen bzw. Walzen kann entsprechende Lücken aufweisen.
18A zeigt eine zweite elektrische Erfassungskonfiguration 1800, die auf Elektroden beruht, um eine Schnittstelle mit den leitenden Streifen im elektrisch erfassenden Wachstumsmedium 1600 zu bilden. Die zweite elektrische Erfassungskonfiguration 1800 kann eine erste Elektrode 1806 und eine zweite Elektrode 1808 umfassen. Die erste Elektrode 1806 und die zweite Elektrode 1808 können aus einem leitfähigen Material bestehen und elektrisch mit der Steuereinrichtung 116 verbunden sein. Die erste Elektrode 1806 kann mit dem zweiten leitenden Streifen 1606 des elektrisch erfassenden Wachstumsmediums 1600 ausgerichtet sein. Die zweite Elektrode 1808 kann auf den ersten leitenden Streifen 1604 des elektrisch erfassenden Wachstumsmediums 1600 ausgerichtet werden. Das elektrisch erfassende Wachstumsmedium 1600 kann mit einer ersten Walze 1802 und einer zweiten Walze 1804, die mit dem Oberflächenaustauschmechanismus verbunden sind, in Kontakt kommen.
18B zeigt eine Seitenansicht der zweiten elektrischen Erfassungskonfiguration 1800, die mehr Details in Bezug auf die zweite Elektrode 1808 zeigt. Die zweite Elektrode 1808 kann in ein Elektrodengehäuse 1809 eingebaut werden. Das Elektrodengehäuse 1809 kann so bemessen sein, dass es die zweite Elektrode 1808 teilweise enthält und eine Bewegung der zweiten Elektrode 1808 auf das Wachstumsmedium 1600 zu und von diesem weg ermöglicht. Ein Federmechanismus 1810 (oder ein anderes nachgiebiges Element) kann im Elektrodengehäuse 1809 und unter der zweiten Elektrode 1808 positioniert werden. Der Federmechanismus 1810 übt eine Kraft auf die zweite Elektrode 1808 aus, um den Kontakt mit der Oberfläche des elektrisch erfassenden Wachstumsmediums 1600 aufrechtzuerhalten. Das Elektrodengehäuse 1809 kann mit einer Montagefläche 1812 gekoppelt werden, die Teil der Struktur des Oberflächenaustauschmechanismus sein kann. Andere Elektroden können ähnlich konfiguriert sein. Die erste Walze bzw. Rolle 1802 und die zweite Walze 1804 können das elektrisch erfassende Wachstumsmedium 1600 berühren, um die Bewegung zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Die erste Walze 1802 und die zweite Walze 1804 können auch genügend Druck auf das elektrische Abtastband 1600 ausüben, um sicherzustellen, dass die Kammer abgedichtet ist. Die erste Walze bzw. Rolle 1802 und die zweite Walze bzw. Rolle 1804 können über Halterungen mit der Montagefläche 1812 gekoppelt werden.
Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass es eine Basislinien-Impedanzcharakteristik misst, bevor Schimmel auf der Wachstumsoberfläche wächst. Die Steuereinrichtung 116 kann dann auf Änderungen der Impedanzcharakteristik überwachen, die auf Schimmelbildung hinweisen. Die Steuereinrichtung 116 kann Daten in Bezug auf Impedanzcharakteristiken für verschiedene Arten und Konzentrationen von Schimmeln speichern. Die Steuereinrichtung 116 kann die gemessenen Impedanzcharakteristiken mit den gespeicherten Charakteristiken (z. B. Kennlinien) vergleichen, um einen Schimmeltyp und/oder eine Schimmelkonzentration in der Kammer zu identifizieren.
Die elektrischen Erfassungskonfigurationen können ferner Merkmale zur Verbesserung des elektrischen Kontakts zwischen den leitenden Streifen der Wachstumsoberfläche und den Sensorelementen enthalten. Die elektrischen Erfassungskonfigurationen können beispielsweise einen oder mehrere Magnete oder Elektromagnete enthalten, die so angeordnet sind, dass sie die Wachstumsoberfläche magnetisch anziehen. Die leitenden Streifen können zum Beispiel aus Nickel bestehen. Ein Elektromagnet kann unter den leitfähigen Streifen in der Nähe der Elektrode oder Walze positioniert werden (z.B. in der Nähe des Ortes, an dem der elektrische Kontakt stattfindet) und wird erregt, wenn ein elektrischer Kontakt gewünscht wird. Der Elektromagnet kann das leitende Band anziehen und den Kontakt mit der Elektrode oder dem Walzenkontakt sicherstellen. Dieses Merkmal ist nützlich, wenn die Wachstumsfläche bewegt werden kann, da der elektrische Kontakt während des Bewegungsvorgangs unterbrochen werden kann. Der Mechanismus zur Wiederherstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Wachstumsoberfläche und der Erfassungsvorrichtung gewährleistet ein zuverlässiges Betriebsverhalten.
In einigen Konfigurationen kann Schimmel unter Verwendung biologischer oder chemischer Elemente als Binde- oder Reaktionsmittel für die Zwecek der Erfassung nachgewiesen werden. Die biologischen oder chemischen Elemente können so konfiguriert werden, dass sie sich an Schimmelsporen binden oder mit ihnen reagieren. Beispielsweise binden bestimmte Antikörper oder Enzyme an bestimmte Arten von Schimmeln, und Bindungsereignisse können mit verschiedenen Erfassungsverfahren (z.B. Änderung der elektrischen Eigenschaften) nachgewiesen werden. Außerdem kann die Reaktion zwischen den Schimmelsporen und den biologischen oder chemischen Elementen die Freisetzung chemischer Verbindungen verursachen. Die freigesetzten Verbindungen können mit Sensoren, wie z.B. chemischen, optischen und elektrischen Sensoren, nachgewiesen werden. Das Bindungs- oder Reaktionsereignis kann dazu verwendet werden, das Vorhandensein verschiedener Schimmelarten zu bestimmen. Das Binde- oder Reaktionsmittel kann auch dazu verwendet werden, Schimmelsporen vor dem Wachstumsstadium einzufangen. Verschiedene biologische oder chemische Elemente können auch verwendet werden, um das Schimmelwachstum zu fördern oder zu verzögern.
In einigen Konfigurationen kann Schimmel mit einer audio-basierten Erfassungsvorrichtung erfasst werden. Der wachsende Schimmel kann die Art und Weise beeinflussen, in der sich der Schall in der Kammer ausbreitet. Aufgrund der mechanischen Beschaffenheit der Molekularstruktur absorbiert und reflektiert der wachsende Schimmel Schallwellen bestimmter Frequenzen. In einigen Konfigurationen kann die Erfassungsvorrichtung eine Quelle umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie eine Schallwelle aussendet, sowie einen Empfänger, der so konfiguriert ist, dass er die Schallsignale in elektrische Signale umwandelt. Die Konfiguration kann von der Art des zu messenden Schalls abhängen. In einer Konfiguration, in der die Reflexion der Schallwellen gemessen wird, können ein Quellenmodul 210 und ein Empfangsmodul 212 innerhalb der Kammer (z.B. auf derselben Seite der Wachstumsfläche) installiert werden. Das Empfangsmodul 212 empfängt Schallwellen, die von der Wachstumsfläche 112 reflektiert werden. In einigen Konfigurationen kann die Erfassungsvorrichtung ein UltraschallSender/Empfänger sein, der das Quellenmodul und Empfangsmodul enthält. In einer Konfiguration, in der die Übertragung der Schallwellen durch die Wachstumsfläche 112 gemessen wird, können das Quellenmodul 210 und das Empfangsmodul 212 auf gegenüberliegenden Seiten der Wachstumsfläche 112 angebracht werden (z.B. in 2 dargestellt). Das Sensor-Quellenmodul 210 kann beispielsweise ein Ultraschall-Lautsprecher sein und das Sensor-Empfangsmodul 212 kann ein Mikrofon sein, das zur Umwandlung von Schallsignalen in ein elektrisches Signal konfiguriert ist. Das Sensor-Quellenmodul 210 kann von der Steuererinichtung116 angesteuert werden. Die Steuereinrichtung 116 kann das Sensorquellmodul 210 so betreiben, dass es einen Frequenzdurchlauf in einem vorbestimmten Frequenzbereich ausgibt. Die Steuereinrichtung 116 kann die elektrischen Signale vom Sensor-Empfangsmodul 212 empfangen und die Größe des empfangenen Schallsignals messen. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie die Molekülresonanzfrequenz des Schimmels abschätzt, um den spezifischen Typ des wachsenden Schimmels zu bestimmen.
Die Steuereinrichtung 116 kann zuvor erzeugte Schallprofile speichern, die verschiedene Schimmeltypen und Konzentrationsniveaus repräsentieren. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie ein gemessenes Schallprofil mit den gespeicherten Schallprofilen vergleicht, um den Typ und/oder den Konzentrationsgrad des in der Kammer 103 wachsenden Schimmels zu identifizieren. In einigen Konfigurationen kann die Steuereinrichtung 116 das Schimmelwachstum durch eine Änderung des Schallprofils im Vergleich zu einem Basis-Schallprofil erfassen. Es können zusätzliche Sensoren eingebaut werden (z.B. zur Messung von Volumen oder Gewicht), um eine bessere Abschätzung zu ermöglichen.
Ein Ultraschallsensor kann ebenfalls zur Erfassung des Wachstums des Schimmels aus der Ebene heraus verwendet werden, indem ein Schallimpuls ausgegeben und die Reaktionszeit gemessen wird (z.B. die Zeit, in der der Schall zum Empfänger gelangt). Ein größeres vertikales Wachstum kann zu einer kürzeren Rücklaufzeit des Impulses führen. Die Erfassungsvorrichtung kann einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger zur Messung der Reaktionszeit umfassen. Die Steuereinrichtung 116 kann eine Schaltung zur Erzeugung des Ultraschallsignals und zum Empfang des reflektierten Ultraschallsignals enthalten. Die Steuereinrichtung 116 kann eine Schaltung und/oder Steuerlogik enthalten, um die Verzögerung zwischen dem Senden des Ultraschallsignals und dem Empfang des reflektierten Signals zu erfassen. Die Steuereinrichtung 116 kann so programmiert werden, dass sie die Höhe des Schimmelwachstums außerhalb der Ebene misst. Die Höhe kann über die Zeit überwacht und gespeichert werden. Die Steuereinrichtung 116 kann Daten über Schimmelwachstumsmuster für verschiedene Arten von Schimmeln speichern. Schimmelwachstumsmuster können zum Beispiel experimentell durch Versuche abgeleitet werden. Der Schimmeltyp kann durch den Vergleich des gemessenen Wachstumsmusters mit den historischen Mustern bestimmt werden.
Bei Konfigurationen mit einer audio-basierten Erfassungsvorrichtung kann das eingeschlossene Volumen oder die Kammer von der Außenseite Schall-/Audio-isoliert sein. Die Kammer kann zum Beispiel mit einem Material beschichtet werden, um das Schallecho zu minimieren. Außerdem wird dadurch verhindert, dass Außengeräusche/Schall den Messprozess innerhalb der Kammer 103 stören. Das Gehäuse 102 kann auch so konfiguriert werden, dass die Audio-/Schalleigenschaften innerhalb der Kammer 103 optimiert werden, um unerwünschte Echos oder Reflexionen zu minimieren. Ein zusätzliches Mikrofon kann außerhalb der Kammer 103 angebracht werden und dazu verwendet werden, externe Geräusche vom Messsignal zu subtrahieren, um die Genauigkeit der Messung zu verbessern (z.B. Differenzmessung).
Die Wachstumsoberfläche kann auch bestimmte mechanische Eigenschaften (z.B. Trägheit, Masse) aufweisen. Die Oberfläche kann vibrieren oder schwingen, wenn sie durch eine Schallwelle angeregt wird. Die Schwingung kann durch eine gewisse Dämpfung charakterisiert sein. Die Dämpfung kann dadurch charakterisiert werden, wie schnell sich die Größe der Schwingung oder Oszillation nach Beendigung der Anregung abklingt. Eine dickere Schicht von Schimmelwachstum kann zu einer stärkeren Dämpfung der Wachstumsoberfläche führen. Das heißt, die Schwingungen der Wachstumsoberfläche werden in kürzerer Zeit abklingen. Die Audiosensorquelle kann dazu verwendet werden, die Wachstumsoberfläche mit Schallwellen anzuregen, um Vibrationen zu erzeugen, die zu Änderungen der Reaktionszeiten vom Sender zum Empfänger führen können. Eine erste Basislinie kann erstellt werden, bevor die Wachstumsoberfläche der Außenluft ausgesetzt wird, und eine zweite Basislinie kann vor dem Aufwachsen des Schimmels erstellt werden. Das Audiosignal kann beispielsweise eine Vibration oder Auslenkungen in der Wachstumsoberfläche verursachen, die gemessen werden können. Nach der Aussetzung und dem Schimmelwachstum können die Messungen wiederholt und mit der zweiten Basislinie verglichen werden. Eine Zunahme der Dämpfung kann auf Schimmelbildung auf der Oberfläche hindeuten. Die Größe der Dämpfungszunahme kann ein Hinweis auf das Ausmaß des Schimmelwachstums sein, das aufgetreten ist. Es können mehrere Ultraschall-Lautsprecher eingesetzt werden, um einen Stereo-Effekt für die Messungen zu erzeugen.
Es können experimentelle Tests durchgeführt werden, um die Dämpfungseigenschaften des Schimmelwachstums in der Kammer zu bestimmen. Unter kontrollierten Bedingungen kann Schimmelwachstum stattfinden, und die Dämpfungseigenschaften können in verschiedenen Wachstumsstadien gemessen werden. Die Daten können für verschiedene Arten von Schimmeln gespeichert werden. Die Steuereinrichtung 116 kann die Daten für einen späteren Vergleich speichern. Durch den Vergleich einer Dämpfungsreaktion mit historischen Dämpfungsreaktionen kann die Steuereinrichtung 116 möglicherweise das Wachstumsstadium, die Konzentration und/oder die Art des Schimmels, der sich ausbreitet, bestimmen.
Schimmel kann durch Messung der mechanischen Eigenschaften der Wachstumsoberfläche, die durch Schimmelbildung verändert werden, erfasst werden. Die mechanischen Eigenschaften können durch Anlegen von Betätigungsimpulsen und Messung der resultierenden Frequenz- und/oder Amplitudengänge gemessen werden. In einigen Konfigurationen kann der Schimmelsensor einen Mechanismus zur Anregung der Wachstumsoberfläche enthalten. Beispielsweise kann ein piezoelektrisches Substrat eingebaut werden, um die Anregung der Wachstumsoberfläche zu ermöglichen. Die Wachstumsoberfläche und das elektrische Kontaktsystem können ähnlich wie in 16 bis 18 konfiguriert werden. Zum Beispiel kann die Wachstumsoberfläche ein Paar leitende Streifen mit einem piezoelektrischen Material dazwischen enthalten. Das piezoelektrische Substrat kann elektrisch an die Steuereinrichtung 116 gekoppelt werden. Der elektrische Kontakt kann, wie zuvor hier diskutiert, mit Hilfe von Elektroden oder Kontakten auf den Rollen bzw. Walzen hergestellt werden. Die Steuereinrichtung 116 kann das piezoelektrische Substrat betätigen d.h. agitieren (z.B. durch Anlegen einer Spannung oder eines Stroms in einer vorgegebenen Höhe oder einem vorgegebenen Profil), um eine Bewegung oder Verformung der Wachstumsoberfläche bei einer bestimmten Frequenz oder Amplitude, die durch die Anregung definiert ist, zu bewirken. Die Steuereinrichtung 116 kann die Betätigung des piezoelektrischen Substrats beenden und die Schwingung und/oder Dämpfung messen. Die Messung kann über eine optische oder elektrische Erfassungsvorrichtung erfolgen. In einigen Konfigurationen kann die Messung mit Signalen vom piezoelektrischen Substrat durchgeführt werden. Beispielsweise können die Schwingungen eine Spannung über das piezoelektrische Substrat hervorrufen.
Das piezoelektrische Substrat kann als Sensor für andere Konfigurationen, wie z.B. die audio-basierten Sensorkonfigurationen, verwendet werden. Das piezoelektrische Substrat kann ein elektrisches Signal erzeugen, wenn der Druck der Schallwellen mit dem piezoelektrischen Substrat interagiert. Das piezoelektrische Substrat kann als Mikrofon dienen und kann zur Messung der durch Schallwellen verursachten Auslenkung oder Bewegung der Wachstumsoberfläche verwendet werden. Das piezoelektrische Material kann auf dem Substrat/der Wachstumsoberfläche zwischen mindestens zwei leitenden Bereichen angeordnet werden. Das piezoelektrische Material kann so konfiguriert werden, dass ein elektrisches Signal an den leitfähigen Bereichen auf der Grundlage einer Ablenkung bzw. Auslenkung des Substrats bzw. der Wachstumsoberfläche erzeugt wird. Das piezoelektrische Material kann so konfiguriert werden, dass es als Reaktion auf eine über die leitfähigen Bereiche angelegte Spannung eine Ablenkung des Substrats bzw. der Wachstumsoberfläche bewirkt.
Das Substrat kann als ein Cantilever d.h. Tragbalken, ein Array von Cantilevern, Brücken, ein Array von Brücken, eine Membran oder ein Array von Membranen und eine Platte strukturiert sein. In einigen Konfigurationen können unabhängige mechanische Strukturen konfiguriert werden, um das Wachstum verschiedener Schimmel zu fördern. Die Messung der mechanischen Eigenschaften jeder unabhängigen Struktur kann die Identifizierung der Arten von Schimmeln, die wachsen, ermöglichen.
Die Anregung der Wachstumsoberfläche kann auch durch einen mit der Wachstumsoberfläche interagierenden Elektromagneten erreicht werden. Zum Beispiel kann ein leitender Streifen aus Nickel oder ferromagnetischem Material von dem Elektromagneten angezogen werden. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass es den Elektromagneten pulsiert, um Vibrationen der Wachstumsoberfläche zu verursachen. Ein optischer Sensor kann dann verwendet werden, um die Schwingungen und/oder die Dämpfung der Wachstumsoberfläche zu messen. Das Schimmelwachstum kann durch den Vergleich der Reaktionen der ersten und zweiten Basislinie, die während der Anfangsphasen des Messzyklus aufgenommen wurden, bestimmt werden. Zur Anregung der Wachstumsoberfläche kann auch eine elektrostatische Betätigung angewendet werden. Zum Beispiel kann ein Kammantrieb oder ein elektrostatischer Motor zur Anregung der Wachstumsoberfläche verwendet werden.
Die Schimmelsensoren können für einen längeren Gebrauch konfiguriert werden, um Schimmel in einer Umgebung kontinuierlich zu erfassen. Solche Konfigurationen können den Oberflächenaustauschmechanismus nutzen, um die Wachstumsoberfläche kontinuierlich vorwärts zu bewegen, so dass mehrere Messzyklen durchgeführt werden können. In einigen Konfigurationen kann der Oberflächenaustauschmechanismus eine austauschbare Kassette oder Kartusche sein, in die ein neues Wachstumsmedium zur Fortsetzung der Tests eingesetzt werden kann. Einige Sensorkonfigurationen können gut für eine austauschbare Konfiguration geeignet sein. Beispielsweise können Konfigurationen, bei denen die Erfassungsvorrichtung in das Gehäuse eingebaut ist, für diese Anwendungen gut geeignet sein. Konfigurationen, die einen Teil der Erfassungsvorrichtung unter der Wachstumsoberfläche enthalten, können zusätzliche Kosten für jede Ersatzkartusche erfordern.
Der Oberflächenvorschubmechanismus kann so konfiguriert werden, dass ein Mangel an Verfügbarkeit einer neuen Wachstumsoberfläche erfasst wird. Zum Beispiel kann der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus von 11 möglicherweise nicht in der Lage sein, die Wachstumsoberfläche weiter zu bewegen, wenn kein unbenutztes Band mehr vorhanden ist. Dies kann durch einen Anstieg des Drehmoments oder die Unfähigkeit, die Geschwindigkeit der angetriebenen Spule 1106 zu ändern, erfasst werden. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie dies erfasst und den Benutzer darauf hinweist, dass zusätzliche Messungen nicht möglich sind. In anderen Konfigurationen kann die letzte Wachstumsfläche, die in die Kammer bewegt werden kann, andere Eigenschaften erhalten. Zum Beispiel kann der letzten Wachstumsfläche eine andere Eigenschaft gegeben werden, die von der Erfassungsvorrichtung erfasst werden kann. So kann die letzte Wachstumsoberfläche beispielsweise transparent oder spiegelnd sein, um die Intensität des von einem optischen Sensor erfassten Lichts zu ändern. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie die Änderung während einer Basislinienmessung erfasst und den Zustand kennzeichnet.
Der Schimmelsensor kann auch als Gerät für den einmaligen Gebrauch konfiguriert werden, um Schimmel ein einziges Mal zu erfassen. Der Schimmelsensor kann mit einer austauschbaren Kartusche konfiguriert werden, die die Wachstumsoberfläche nicht vorrückt d.h. weiter bewegt. Die Einmalanwendung kann für einige Sensorkonfigurationen, wie z.B. Varianten zur Messung der mechanischen Eigenschaften, besser geeignet sein. So kann der Schimmelsensor beispielsweise einen Schlitz definieren, in den eine Wachstumsoberfläche (z.B. ein Schieber oder ein Streifen) manuell eingeführt werden kann. Nach Abschluss des Messzyklus kann die Wachstumsoberfläche manuell entfernt und verworfen werden. In einigen Konfigurationen kann die Wachstumsoberfläche gereinigt und mit Nährstoffen behandelt und wiederverwendet werden.
In einigen Konfigurationen kann eine kontinuierliche Messkonfiguration konfiguriert werden, um die Wachstumsoberfläche zu reinigen und erneut zu behandeln. Beispielsweise kann eine bandbasierte Konfiguration einen elektromechanischen Wisch-/Abstreifmechanismus enthalten, der die Wachstumsoberfläche nach der Schimmelzerstörungsphase schrubbt bzw. abstreift. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann mit einem abnehmbaren Abfallbehälter konfiguriert werden, der den Abfall auffängt. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann so konfiguriert werden, dass Nährstoffe auf die Wachstumsoberfläche erneut aufgebracht werden. Die Wachstumsoberfläche kann beispielsweise durch ein Nährstoffreservoir bewegt werden oder eine Nährstofflösung kann auf die Wachstumsoberfläche gesprüht oder getropft werden.
Die hier beschriebenen Konfigurationen der Erfassungsvorrichtung können in einer bestimmten Anwendung kombiniert werden. Der Schimmelsensor kann mehr als eine der beschriebenen Sensortechnologien verwenden, um das Schimmelwachstum oder verschiedene Eigenschaften, die auf Schimmelwachstum hinweisen, besser zu messen.
Das Wachstum von Schimmel und die Geschwindigkeit des Schimmelwachstums können durch die Temperatur beeinflusst werden. Verschiedene Arten von Schimmeln können auf eine bestimmte Temperatur unterschiedlich reagieren. Wie in 1 dargestellt, kann das thermische Steuerelement 120 durch die Steuereinrichtung 116 gesteuert werden. Das thermische Steuerelement 120 kann betrieben werden, um das Schimmelwachstum innerhalb der Kammer 103 zu beeinflussen. Die Steuereinrichtung 116 kann eine geschlossene Temperaturregelung innerhalb der Kammer 103 implementieren, indem sie das thermische Steuerelement 120 mit einer Temperaturrückkopplung vom Kammerumgebungsfühler 118 steuert. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass ein Temperatur-Sollwert gewählt wird, um das Schimmelwachstum innerhalb der Kammer 103 für einen bestimmten Schimmeltyp zu optimieren. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass der Temperatur-Sollwert so eingestellt wird, dass das Vorhandensein verschiedener Schimmeltypen erfasst wird. Es kann auch eine Strategie mit offenem Regelkreis implementiert werden, bei der die Steuereinrichtung 116 so programmiert wird, dass sie das thermische Steuerelement 120 mit einem vorgegebenen Profil aktiviert.
Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie den Schimmelunterdrücker 108 betätigt, um das Schimmelwachstum zu beeinflussen. Die Steuereinrichtung 116 kann den Schimmelunterdrücker 108 betätigen, um die Stärke des Schimmels zu bestimmen. Die Steuereinrichtung 116 kann den Schimmelunterdrücker 108 in kurzen Schüben betreiben, die so konfiguriert sind, dass sie schwächere Schimmelsporen abtöten. Die Steuereinrichtung 116 kann den Schimmelunterdrücker 108 betätigen, um die Wachstumsrate des Schimmels zu modulieren. Die Steuereinrichtung 116 kann ferner den Schimmelunterdrücker 108 betreiben, um eine Sättigung der Kammer 103 durch Zerstörung eines Teils des Schimmels zu verhindern. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie Sensormessungen vor und nach der Anwendung des Schimmelunterdrückers 108 durchführt, um möglicherweise aufgetretene Unterschiede in der Schimmelkonzentration zu erfassen. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie eine Rate der Schimmelzerstörung während der Aktivierung des Schimmelunterdrückers 108 erfasst. Die Schimmelzerstörungsrate kann zur Identifizierung des wachsenden Schimmeltyps verwendet werden.
Der Schimmelunterdrücker 108 kann so konfiguriert werden, dass er verschiedene UV-Wellenlängen ausgibt, um die Auswirkung der verschiedenen UV-Wellenlängen auf die Schimmelzerstörung zu messen. Der Schimmelunterdrücker 108 kann so konfiguriert werden, dass die Intensität des Lichts variiert werden kann. Die Steuereinrichtung 116 kann die Intensität des Lichts und die UV-Wellenlänge während der Schimmelzerstörungsphase steuern oder auswählen. Die Steuereinrichtung 116 kann verschiedene Lichtquellen, die unterschiedliche Lichtwellenlängen oder Filterelemente liefern, mit einer oder mehreren Breitband-Lichtquellen betreiben. Wenn die Steuereinrichtung 116 festgestellt hat, dass ein bestimmter Schimmeltyp vorhanden ist, kann die Steuereinrichtung 116 so konfiguriert werden, dass sie eine UV-Wellenlänge auswählt, die für die Zerstörung des bestimmten vorhandenen Schimmeltyps wirksam ist. Die Steuereinrichtung 116 kann Daten bezüglich der bevorzugten Parameter für den Schimmelunterdrücker 108 zur Zerstörung verschiedener Schimmelarten speichern.
Die beschriebenen Schimmelsensoren können automatisch betrieben werden. Die Steuereinrichtung 116 kann z.B. so konfiguriert werden, dass sie einen Messzyklus in vorgegebenen Zeitintervallen plant. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie Auslösebedingungen für die Einleitung eines Messzyklus bestimmt. Die Steuereinrichtung 116 kann beispielsweise Wetterinformationen von den externen Sensoren oder dem Netzwerk überwachen, um zu bestimmen, ob Bedingungen für Schimmelbildung vorliegen. So kann die Steuereinrichtung 116 beispielsweise einen Messzyklus einleiten, nachdem ein Anstieg der Luftfeuchtigkeit oder ein Temperaturabfall festgestellt wurde. Die Steuereinrichtung 116 kann auch so konfiguriert werden, dass sie lokale Bedingungen erfasst, die zu einem erhöhten Schimmelwachstum führen. Die Steuereinrichtung 116 kann Messergebnisse und die damit verbundenen Bedingungen während des Messzyklus speichern. Im Laufe der Zeit kann die Steuereinrichtung 116 lernen, dass bestimmte Bedingungen mit Schimmelbildung verbunden sind. Wenn die Bedingungen erfasst werden, kann die Steuereinrichtung 116 die Zeit zwischen den Messzyklen verkürzen.
20 zeigt eine mögliche Konfiguration des Schimmelsensorsystems. Ein Schimmelsensor 2000 kann die Steuereinrichtung 116 enthalten. Die Steuereinrichtung 116 kann eine Verarbeitungseinheit 2002 und einen flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher 2004 enthalten. Der Schimmelsensor 2000 kann eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) 2008 zur Interaktion mit dem Benutzer enthalten. Die HMI 2008 kann aus einer Kombination von Hardware- und Software-Elementen bestehen. Der Schimmelsensor 2000 kann auf Anforderung des Benutzers betrieben werden. Die Steuereinrichtung 116 kann die HMI 2008 (z.B. Taste/Licht) implementieren, die es dem Benutzer erlaubt, einen Messzyklus zu initiieren. Der Benutzer kann einen Messzyklus durch Drücken einer Taste auslösen, und ein Licht kann anzeigen, dass ein Messzyklus läuft. Der Schimmelsensor 2000 kann außerdem einen Alarm 2014 enthalten, der eine Rückmeldung liefert, wenn ein Schimmelwachstumsschwellenwert erfasst wird. Der Alarm 2014 kann ein visueller Alarm wie eine Leuchtdiode (LED) oder ein Anzeigefeld sein. In einigen Konfigurationen kann der Alarm 2014 ein akustischer Alarm sein. Die Steuereinrichtung 116 kann so programmiert werden, dass der Alarm 2014 über die HMI 2008 als Reaktion auf die Erfassung von Schimmelkonzentrationen, die einen Schwellenwert während eines Messzyklus überschreiten, aktiviert wird. Die Steuereinrichtung 116 kann ein stärkeres als normales Schimmelwachstum erfassen, wenn eine geschätzte Schimmelkonzentration eine vorbestimmte Konzentration überschreitet. Der Alarm kann ein akustischer Alarm und/oder ein virtueller Alarm sein, der dem Benutzer mitgeteilt wird.
Die Steuereinrichtung 116 kann eine Kommunikationsschnittstelle 2006 enthalten, die es einem Benutzer ermöglicht, mit dem Steuergerät 116 über eine Cloud oder ein Netzwerk 2010 zu kommunizieren (z.B. Ethernet, Bluetooth). Die Steuereinrichtung 116 kann mit einer Web-Schnittstelle programmiert werden, die den Zugriff auf die Parameter des Schimmelsensors über einen Web-Browser auf einem Benutzergerät 2018, wie z.B. einem Computer oder einem anderen Gerät, ermöglicht. Die HMI 2008 kann eine Anwendung enthalten, die auf der Benutzereinrichtung 2018 läuft, z.B. ein Mobiltelefon oder ein Tablett. Die HMI 2008 kann so konfiguriert werden, dass der Benutzer einen Messzyklus einleiten und/oder planen kann. Die HMI 2008 kann so konfiguriert werden, dass sie dem Benutzer Messergebnisse übermittelt. Die HMI 2008 kann so konfiguriert werden, dass sie den Benutzer über den aktuellen Status des Schimmelsensors informiert. So kann die HMI 2008 beispielsweise die verbleibende Batterielebensdauer, die verbleibende Wachstumsoberfläche oder die verbleibenden Messzyklen sowie Warnungen in Bezug auf die Schimmelerfassung mitteilen. Der Schimmelsensor 2000 kann ein Anzeigemodul enthalten, das von der HMI 2008 gesteuert wird.
Der Schimmelsensor 2000 kann eine Energieschnittstelle 2016 für die Stromversorgung der Schimmelsensor-Komponenten enthalten. Die Energieschnittstelle 2016 kann eine Batterie enthalten. Die Batterie kann wiederaufladbar sein. In einigen Konfigurationen kann die Energieschnittstelle 2016 eine Verbindung zu einer externen Quelle herstellen. Beispielsweise kann die Energie über ein Netzteil bereitgestellt werden, das an eine Haushaltssteckdose angeschlossen wird.
Das System kann eine Vielzahl von Schimmelsensoren 2000 umfassen, die kooperativ d.h. zusammenwirkend arbeiten, um Schimmelwachstum und -konzentrationen zu bestimmen. In einigen Konfigurationen kann das Schimmelsensor-System einen ersten Schimmelsensor (z.B. 2000A) und einen zweiten Schimmelsensor (z.B. 2000B) umfassen. Der erste Schimmelsensor 2000A kann sich in einem Bereich befinden, in dem übermäßiges Schimmelwachstum überwacht werden soll. Der zweite Schimmelsensor 2000B kann sich in einem Referenzbereich befinden. Der Referenzbereich kann beispielsweise im Freien liegen. Der Referenzbereich kann ein Bereich sein, in dem kein übermäßiges Schimmelwachstum vermutet wird. Der zweite Schimmelsensor 2000B kann Informationen über Schimmelkonzentrationen liefern, die normalerweise in der Umgebung vorhanden sind. Beispielsweise kann der zweite Schimmelsensor 2000B Informationen über das Schimmelwachstum für eine normale Menge an Schimmelsporen liefern, die in der Umgebung natürlich vorhanden sind. Der erste Schimmelsensor 2000A kann Informationen über Schimmelkonzentrationen liefern, die sich vom Referenzbereich unterscheiden können, da sie sich in einem Bereich mit aktivem Schimmelwachstum befinden. Der erste Sensor 2000A kann sich beispielsweise in einem feuchten Keller befinden, in dem seit einiger Zeit Schimmelwachstum stattfindet. Das Vorhandensein von Schimmel in einem geschlossenen Bereich kann zu einer erhöhten Konzentration von Schimmelsporen in der Luft im Vergleich zum Referenzbereich führen. Durch die Verwendung mehrerer Schimmelsensoren kann das System feststellen, ob die Schimmelkonzentration im Vergleich zum Referenzbereich anormal ist.
Die Verwendung mehrerer Schimmelsensoren kann ungenaue Bewertungen verhindern. Beispielsweise können die Schimmelsporenkonzentrationen normalerweise während des Jahres variieren. Durch die Einbeziehung eines Referenzschimmelsensors können die normalen Schwankungen von den interessierenden Schimmelbeurteilungen abgezogen werden. Dies liefert genauere Konzentrationsdaten für den interessierenden Bereich und kann falsche Warnungen aufgrund von jahreszeitlichen Schwankungen der Schimmelsporenkonzentrationen verhindern. Das Schimmelsensor-System kann beispielsweise eine Warnung verhindern, wenn ein Verhältnis der gemessenen Schimmelkonzentration zum Verhältnis der Referenzschimmelkonzentration unter einem Schwellenwert liegt. Eine Warnung kann ein Hinweis darauf sein, dass sich im Vergleich zu einem Außenbereich mehr Schimmelsporen bestimmter Arten auf einem Innenbereich befinden.
In einigen Konfigurationen kann das System das Schimmelwachstum für verschiedene Arten von Schimmeln bewerten. Beispielsweise können auf einer Wachstumsoberfläche mit unterschiedlich behandelten Bereichen und/oder auf einer Wachstumsoberfläche mit Bereichen, die unterschiedlichen Umweltbedingungen ausgesetzt sind, unterschiedliche Schimmelarten wachsen. Der Sensor kann so konfiguriert werden, dass er die Schimmelkonzentration für jede Region oder jeden Schimmeltyp misst. Die Konzentrationen jedes Schimmeltyps können mit entsprechenden Referenzwerten eines Schimmelsensors verglichen werden, der in einem Referenzbereich platziert ist.
Die Schimmelsensoren 2000 können über die Kommunikationsschnittstelle 2006 miteinander kommunizieren. Einer der Schimmelsensoren 2000 kann als eine Mastereinrichtung konfiguriert werden. Die Mastereinrichtung kann so konfiguriert werden, dass sie den Betrieb der anderen Schimmelsensoren verwaltet und koordiniert. Die Mastereinrichtung kann Schimmelwachstums- und Konzentrationsdaten von den anderen Schimmelsensoren empfangen. Die Mastereinrichtung kann die Messzyklen der Schimmelsensoren 2000 synchronisieren. Beispielsweise kann die Mastereinrichtung ein Startmesszyklus-Signal an die Schimmelsensoren senden, um einen Messzyklus einzuleiten. Die Mastereinrichtung kann ferner so konfiguriert werden, dass sie den Schimmelwachstumskonzentrationsschwellenwert auf der Grundlage von Daten von einem Referenzschimmelsensor bestimmt.
Die Steuereinrichtung 116 kann für die Durchführung von Datenanalysen konfiguriert werden. Die Steuereinrichtung 116 kann ferner so konfiguriert werden, dass sie Messdaten sammelt und die Daten zur Verarbeitung an einen Server 2012 oder einen Cloud-Computer sendet. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie Messdaten an die Benutzereirichtung 2018 sendet. Ein Vorteil gegenüber einer externen Verarbeitung besteht darin, dass die Algorithmen an einer zentralen Stelle geändert werden können, ohne dass jeder einzelne Schimmelsensor neu programmiert werden muss. Im Laufe der Zeit können die Algorithmen verbessert werden. Darüber hinaus können die Daten vieler Schimmelsensoren analysiert werden, um verbesserte Schimmelabtastungs- d.h. erfassungsstrategien zu entwickeln und das Schimmelwachstum besser zu charakterisieren.
Die Benutzereinrichtung 2018 kann so programmiert werden, dass sie den Betrieb mehrerer Schimmelsensoren 2000 koordiniert. Beispielsweise kann auf der Benutzereinrichtung 2018 ein Programm ausgeführt werden, das dem Benutzer die Kommunikation mit den Schimmelsensoren 2000 ermöglicht. Das Programm kann es dem Benutzer ermöglichen, die Schimmelsensoren 2000 zu identifizieren. Beispielsweise kann das Programm die Identifizierung eines der Schimmelsensoren als Referenzschimmelsensor ermöglichen. Das Programm kann auf der Grundlage der vom Referenzformschimmelsensor empfangenen Daten Schimmelalarm-Schwellenwerte bestimmen. Die Steuereinrichtung 116 kann die Ergebnisse über das Internet an die Benutzereinrichtung 2018 übermitteln. Dies ermöglicht die Platzierung der Schimmelsensoren 2000 mit der Möglichkeit der Fernüberwachung. Darüber hinaus kann das Programm ermöglichen, dass eine beliebige Anzahl von Schimmelsensoren zu einem Schimmelerfassungssystem hinzugefügt werden können.
Die Schimmelsensoren 2000 können Selbsttestfähigkeiten enthalten. Die Steuereinrichtung 116 kann so programmiert werden, dass sie die Komponenten betätigt, um den ordnungsgemäßen Betrieb zu bestätigen. Die Steuereinrichtung 116 kann beispielsweise so konfiguriert werden, dass sie erfasst, dass das Lufteintrittsportal 104 ordnungsgemäß funktioniert. Einige Konfigurationen können einen elektrischen Schalter oder Kontakt enthalten, der sich schließt, wenn sich das Lufteintrittsportal 104 in einer vorgegebenen Position befindet. Die Steuereinrichtung 116 kann das Lufteintrittsportal 104 betätigen und den Schalter oder Kontakt überwachen, um den ordnungsgemäßen Betrieb zu überprüfen.
Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie den Schimmelunterdrücker 108 betätigt, um den ordnungsgemäßen Betrieb zu bestätigen. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 116 in einer Konfiguration mit einer optischen Erfassungsvorrichtung den Schimmelunterdrücker 108 aktivieren und den Betrieb durch Abtasten der optischen Erfassungsvorrichtung bestätigen.
Die Steuereinrichtung 116 kann weiter konfiguriert werden, um das Sensorsystem zu kalibrieren. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass sie den Sensorstatus unter Bedingungen überprüft, unter denen kein Schimmel wächst, um einen Ausgangszustand d.h. einen Basislinien-Zustand herzustellen. Die Steuereinrichtung 116 kann die Erfassungsvorrichtung überprüfen, bevor die Wachstumsoberfläche der Luft ausgesetzt wird und/oder unmittelbar nachdem die Wachstumsoberfläche der Luft ausgesetzt wurde. Das resultierende Signal sollte ein Hinweis auf kein Schimmelwachstum sein. Wenn die Erfassungsvorrichtung Signale liefert, die auf Schimmelbildung hindeuten, muss der Schimmelsensor möglicherweise gewartet oder gereinigt werden.
Der Schimmelsensor kann zur Abschätzung der Schimmelsporenkonzentration verwendet werden. Wenn der Schimmelsensor mit vorgegebenen festen Parametern konfiguriert ist (z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Messzeitspanne), kann die im Volumen erfasste Konzentration der Schimmelsporen mit der Schimmelsporenkonzentration aus dem Referenzbereich korreliert werden. Beispielsweise können Schimmelwachstumsdaten bestimmt werden, um den gemessenen Parameter mit der Schimmelkonzentration zu korrelieren. Eine solche Funktion kann bei der Konstruktion von Mehrkammer-Schimmelsensoren zur Erfassung bestimmter Schimmelarten nützlich sein.
Durch die Implementierung von Algorithmen zur Anpassung der Schimmelwachstumskurve und/oder zur Mustererkennung kann die Messzeit reduziert und die Erfassungsgenauigkeit verbessert werden. Schimmel wachsen in unterschiedlichen Umgebungen unterschiedlich. Eine Kurvenanpassung oder Mustererfassung kann durch Änderung eines der Parameter (z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, Druck) während der Messung erreicht werden. Die Erfassungsvorrichtung kann überwacht werden, um festzustellen, wie sich die gemessenen Eigenschaften als Reaktion auf die Änderung des Parameters ändern. Wenn sich beispielsweise der Sensorausgang bei höherer Feuchtigkeit schneller ändert als bei niedrigerer Feuchtigkeit, können Schimmelsporen vorhanden sein. Dies ermöglicht die Schimmelerfassung, ohne darauf warten zu müssen, dass die Schimmelsporen zu großen Konzentrationen anwachsen.
21 zeigt ein Flussdiagramm 2100 für eine mögliche Abfolge von Betriebsvorgängen zum Betrieb der Schimmelsensor-Konfigurationen. Bei dem Betriebsvorgang 2102 kann geprüft werden, ob eine Messauslösebedingung vorliegt. Die Messung kann z.B. manuell durch eine Taste oder einen Schalter ausgelöst, über das Netzwerk befohlen und/oder geplant sein. In einigen Konfigurationen kann die Steuereinrichtung 116 eine Auslösebedingung auf der Grundlage der Umgebungsbedingungen bestimmen. Die Auslösebedingungen können eine Überprüfung beinhalten, um zu bestimmen, ob genügend Wachstumsfläche für die Messung zur Verfügung steht (z.B. wenn das verbleibende Band die für die Messung benötigte Menge übersteigt). Wenn keine Auslösebedingung vorliegt, kann der Betriebsvorgang 2102 wiederholt werden.
Wenn die Messauslösebedingung erfüllt ist, kann der Betriebsvorgang 2104 durchgeführt werden, um die Wachstumsoberfläche zu positionieren. Ein Messzyklus kann damit beginnen, dass zunächst ein unbenutzter Teil der Wachstumsoberfläche an einer Stelle positioniert wird, an der er den Luftstrom empfangen kann. In Konfigurationen mit einer beweglichen Wachstumsoberfläche kann die Steuereinrichtung 116 den Oberflächenaustauschmechanismus betätigen, um die Wachstumsoberfläche in eine vorbestimmte Position zu bringen. Zum Beispiel kann ein unbenutzter Teil der Wachstumsoberfläche in die Wachstumskammer vorgeschoben werden. In einigen Konfigurationen (z.B. 6 und 7) kann die Wachstumsoberfläche in einem freiliegenden Bereich außerhalb der Wachstumskammer positioniert werden.
Bei dem Betriebsvorgang 2106 kann die Wachstumsoberfläche der Luft ausgesetzt werden. Die Steuereinrichtung 116 kann beispielsweise das Lufteintrittsportal öffnen, um einen Luftstrom in die Wachstumskammer zu ermöglichen. Das Lufteintrittsportal kann für eine vorbestimmte Zeitspanne geöffnet und dann geschlossen werden. Die vorbestimmte Zeitspanne kann auf der Grundlage der von den Umgebungssensoren erfassten Umgebungsbedingungen bestimmt werden. In einigen Konfigurationen kann ein Luftstromsensor oder Drucksensor überwacht werden, um zu bestimmen, wann das Lufteintrittsportal geschlossen werden muss.
Bei dem Betriebsvorgang 2108 kann eine Basislinienmessung der Partikel, die sich an der Wachstumsoberfläche anlagern, durchgeführt werden. Vor der Basislinienmessung kann das Lufteintrittsportal geschlossen werden. Die Basislinienmessung kann von der Art der verwendeten Sensortechnologie abhängen. Bei einer Konfiguration mit einem Gassensor oder chemischen Sensor können beispielsweise mVOCs in der geschlossenen Kammer erfasst und aufgezeichnet werden. Bei einem optischen Sensor können die Eigenschaften von Licht/elektromagnetischen Wellen gemessen werden, die von der Wachstumsoberfläche reflektiert oder durch sie hindurch übertragen werden.
Wenn sich Schimmelsporen an der nährstoffreichen Wachstumsoberfläche festsetzen, beginnt der Schimmel zu wachsen. Bei dem Betriebsvorgang 2110 kann die Kammerumgebung auf vorbestimmte Parameter gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 116 kann so konfiguriert werden, dass die Wachstumsumgebung durch Betrieb des/der thermischen Steuerelements/-elemente 120 verbessert wird. Die Steuereinrichtung 116 kann das thermische Steuerelement 120 betreiben, um die Geschwindigkeit des Schimmelwachstums zu erhöhen. Außerdem kann jedes zusätzliche System zur Förderung des Schimmelwachstums aktiviert werden (z.B. Feuchtigkeitsregelung).
Bei dem Betriebsvorgang 2112 können Sensormessungen durchgeführt werden. Die Steuereinrichtung 116 kann während der Wachstumsperiode Messungen mit einem oder mehreren Sensoren durchführen und die Ergebnisse mit der Basislinienmessung vergleichen. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 116 die Veränderung der mVOCs während der Wachstumsperiode überwachen. Bei einem optischen Sensor können die Eigenschaften von reflektiertem oder transmittiertem Licht überwacht werden.
Im Betriebsvorgang 2114 kann eine Überprüfung durchgeführt werden, um festzustellen, ob der Messzyklus abgeschlossen ist. Beispielsweise kann ein Messzyklus nach einer vorgegebenen Dauer abgeschlossen werden. In einigen Konfigurationen können die Sensordaten überwacht werden und der Messzyklus kann beendet werden, wenn Schimmelbildung erfasst wird. Wenn der Messzyklus nicht abgeschlossen ist, können der Betriebsvorgang 2112 und der Betriebsvorgang 2114 wiederholt werden.
Wenn der Messzyklus abgeschlossen ist, kann der Betriebsvorgang 2116 durchgeführt werden, um die Sensordaten zu verarbeiten. Das Vorhandensein von Schimmel kann durch Vergleich der Sensordaten mit gespeicherten Daten, die auf Schimmelbildung hinweisen, festgestellt werden. Das Ausmaß des Schimmelwachstums kann zurückgerechnet werden, um die Konzentration von Schimmelsporen mit Algorithmen wie der Quantitativen Polymerase-Kettenreaktion (Quantitative Polymerase Chain Reaction; QPCR) zu bestimmen. Die verarbeiteten Messungen können die Schimmelerfassungsdaten von anderen Schimmelsensoren enthalten, die innerhalb desselben Kommunikationsnetzes gekoppelt sind. Eine Schimmelkonzentration von einem Referenzsensor kann mit den anderen gemessenen Schimmelkonzentrationen verglichen werden. Die Steuereinrichtung 116 kann so programmiert werden, dass sie ein Signal, das das Schimmelwachstum anzeigt, auf der Grundlage der in den Sensormessungen festgestellten Änderungen ändert. Die Steuereinrichtung 116 kann beispielsweise periodische Messungen durchführen und die Ergebnisse mit den Basislinienmessungen vergleichen.
Im Betriebsvorgang 2118 kann eine Überprüfung durchgeführt werden, um festzustellen, ob Schimmel wie oben beschrieben erfasst wird. Wenn beispielsweise das Verhältnis der gemessenen Schimmelkonzentration zu einer Referenzschimmelkonzentration einen Schwellenwert überschreitet, kann das System anzeigen, dass Schimmel vorhanden ist. Wird Schimmel erfasst, kann der Betriebsvorgang 2120 durchgeführt werden, um ein Alarm- oder Warnsignal zu erzeugen. Es kann ein Signal erzeugt und ausgegeben werden, das auf Schimmelbildung hinweist. Der Alarm oder die Warnung kann an die Benutzereinrichtung 2018 gesendet und auf diesem angezeigt werden. Nach der Erzeugung der Warnung oder Anzeige kann der Betriebsvorgang 2122 durchgeführt werden. Wird kein Schimmel festgestellt, kann der Betriebsvorgang 2122 durchgeführt werden. Das Signal, das auf Schimmelbildung hinweist, kann ein Indikator dafür sein, dass Schimmelbildung in einer Probe erfasst wurde. In einigen Konfigurationen kann das Signal, das auf Schimmelbildung hinweist, ein Indikator dafür sein, dass eine Menge oder ein Verhältnis von Schimmel in der Luft einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. In einigen Konfigurationen kann das Signal, das auf Schimmelbildung hinweist, ein Maß für die in der Probe oder in der Luft vorhandene Schimmelmenge sein.
Im Betriebsvorgang 2122 kann die Steuereinrichtung 116 den Schimmelunterdrücker betätigen, um eventuell gewachsenen Schimmel zu zerstören. Die Steuereinrichtung 116 kann während der Zerstörungsphase die Erfassungsvorrichtung abtasten, um irgendwelche Veränderungen zu erfassen und so sicherzustellen, dass der Schimmel zerstört wird. Der gesamte Prozess kann dann wiederholt werden.
Die Schimmelsensor-Konfigurationen stellen diese Fähigkeit bereit, das Schimmelwachstum in einer Umgebung im Laufe der Zeit zu überwachen. Das eingeschlossene Volumen stellt eine kontrollierte Umgebung für das Schimmelwachstum bereit, die eine schnellere Erfassung von Schimmel ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht das eingeschlossene Volumen ein Schimmelwachstum, ohne dass sich der Schimmel auf andere Bereiche ausbreiten kann. Außerdem kann nach dem Messzyklus der Schimmelunterdrücker aktiviert werden, um den gewachsenen Schimmel zu zerstören. Der Oberflächenaustauschmechanismus ermöglicht den Austausch der Wachstumsoberfläche, um zusätzliche Messzyklen zu ermöglichen. Der Schimmelsensor ermöglicht die kontinuierliche Überwachung eines Bereichs über einen bestimmten Zeitraum.
Einige Konfigurationen der Wachstumsoberfläche können die Identifizierung der Art des Schimmels, der wächst, ermöglichen. Die Erfassungsvorrichtung kann so konfiguriert werden, dass sie das Schimmelwachstum in einem bestimmten Bereich der Wachstumsoberfläche misst. Auf diese Weise kann der Schimmelsensor die Art des Schimmels, der wächst, bestimmen. Die Schimmel-Erfassungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass Schimmel aus Schimmelsporen wächst, die zum Zeitpunkt der Probenahme in der Luft vorhanden sind. Das Gerät ist so konfiguriert, dass es die Konzentration der Schimmelsporen in der Luft, die entnommen wurde, ableitet oder rückrechnet.
Die Schimmel-Erfassungsvorrichtung kann auf verschiedene Weise verwendet werden. In einigen Anwendungen kann die Schimmel-Erfassungsvorrichtung zur Bestimmung einer absoluten Messung der Schimmelkonzentration verwendet werden. In anderen Anwendungen kann die Schimmel-Erfassungsvorrichtung verwendet werden, um anzuzeigen, ob die Schimmelkonzentration einen Schwellenwert überschreitet, der auf ein Schimmelproblem hinweist (z.B. Schimmelsensor mit Schwellenwert). In einigen Anwendungen kann die Schimmel-Erfassungsvorrichtung so konfiguriert werden, dass sie eine Ja/Nein-Anzeige für das Vorhandensein von Schimmel liefert. Die Schimmelwachstumsrate auf der Wachstumsoberfläche hängt von der Menge der Schimmelsporen ab, die auf der Wachstumsoberfläche beimpft werden. Die Beimpfung wird mit der Konzentration der Schimmelsporen in der Luft korreliert. Die Schimmel-Erfassungsvorrichtung kann für eine vorbestimmte Zeitdauer in einer Umgebung platziert werden. Die Schimmel-Erfassungsvorrichtung kann so konfiguriert werden, dass die Erfassung des Schimmelwachstums am Ende der Zeitdauer anzeigt, dass die Konzentration der Schimmelsporen in der gesampelten Luft über einem Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert kann so gewählt werden, dass er auf ein Schimmelproblem in der Umgebung hinweist, in der die Schimmel-Erfassungsvorrichtung angebracht ist. Wenn am Ende der Zeitdauer kein Schimmelwachstum festgestellt wird, liegt die Konzentration der Schimmelsporen in der Probenluft unter dem Schwellenwert und ist ein Anzeichen für das Fehlen eines Schimmelproblems.
Der Schwellenwert-Schimmelsensor kann so konfiguriert werden, dass er auf einen vorgegebenen Typ von Schimmel abzielt. Die Nährstoffplattform kann beispielsweise so konfiguriert werden, dass sie das Wachstum des vorbestimmten Typs von Schimmel erlaubt. Der Wachstumsoberfläche können Nährstoffe hinzugefügt werden, die das Wachstum des vorbestimmten Typs von Schimmel begünstigen.
In anderen Beispielen kann der Schimmelsensor so konfiguriert werden, dass er auf eine Vielzahl von Typen von Schimmel abzielt. In diesen Konfigurationen können die Wachstumsbeziehungen zwischen den verschiedenen Schimmelarten untersucht und verstanden werden. Zum Beispiel kann das Wachstum oder die Anwesenheit eines Schimmeltyps das Wachstum eines zweiten Schimmeltyps hemmen. Das Verständnis der Beziehung ermöglicht es, den Schimmelsensor so zu konstruieren, dass solche Bedingungen minimiert werden. Darüber hinaus können die Umgebungsparameter wie Temperatur und Feuchtigkeit kontrolliert werden, um das Schimmelwachstum zu fördern.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können an eine Verarveitungseinrichtung, einen Controller oder einen Computer geliefert bzw. von einem solchen implementiert werden, wozu jede vorhandene programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine spezielle elektronische Steuereinrichtung gehören kann. In ähnlicher Weise können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, die von einer Steuerung/einem Controller oder einem Computer in vielen Formen ausgeführt werden können, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Informationen, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien wie ROM-Geräten gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Geräten und anderen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Software-Objekt implementiert werden. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise durch geeignete Hardwarekomponenten, wie z.B. anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), Zustandsautomaten, Controller oder andere Hardwarekomponenten oder -einrichtungen oder eine Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten umgesetzt werden.
Während voranstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Ausbildungen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst werden. Die in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen verwendeten Worte sind eher beschreibend als einschränkend, und es wird davon ausgegangen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder illustriert werden. Während verschiedene Ausführungsformen in Bezug auf ein oder mehrere erwünschte Merkmale als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden könnten, erkennen Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet, dass ein oder mehrere Merkmale oder Charakteristika zurückgestellt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Zu diesen Eigenschaften können unter anderem Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. gehören, sind aber nicht darauf beschränkt. Insofern als Ausführungsformen in Bezug auf ein oder mehrere Merkmale als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, liegen diese Ausführungsformen nicht außerhalb des Geltungsbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

OA /511 A [0040]

Claims

Schimmelsensor, umfassend: ein Gehäuse, das eine Kammer definiert; ein Substrat, das zur Förderung eines Schimmelwachstums behandelt und in der Kammer freigelegt ist; eine Erfassungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Eigenschaft des Substrats misst, die einem pH-Wert des Substrats entspricht; und eine Steuerung, die so programmiert ist, dass sie Messungen der Eigenschaft von der Erfassungsvorrichtung empfängt, aus den Messungen einen geschätzten pH-Wert des Substrats erzeugt, und als Reaktion auf den geschätzten pH-Wert, der mit dem Schimmelwachstum verbunden ist, ein Signal ausgibt, das das Schimmelwachstum auf dem Substrat anzeigt.
Schimmelsensor nach Anspruch 1, wobei das Substrat mit einem pH-Indikator behandelt ist, der eine Farbe ändert, wenn sich der pH-Wert des Substrats aufgrund von Schimmelwachstum ändert.
Schimmelsensor nach Anspruch 2, wobei die Eigenschaft eine Farbe des Substrats ist, und die Erfassungsvorrichtung eine Kamera ist, die so konfiguriert ist, dass sie Farbbilder des Substrats erzeugt, und die Steuerung ferner so programmiert ist, dass sie die Farbbilder verarbeitet und den geschätzten pH-Wert des Substrats auf der Grundlage der aus den Farbbildern abgeleiteten Farbe erzeugt.
Schimmelsensor nach Anspruch 1, wobei die Eigenschaft eine Impedanz des Substrats ist und die Erfassungsvorrichtung eine Vielzahl von an dem Substrat angebrachten Elektroden umfasst, und die Steuerung ferner so programmiert ist, dass sie den geschätzten pH-Wert des Substrats auf der Grundlage der Impedanz zwischen dem Paar von Elektroden erzeugt.
Schimmselsensor nach Anspruch 1, wobei die Erfassungsvorrichtung eine Erfassungselektrode, eine Referenzelektrode und eine am Substrat angebrachte Arbeitselektrode umfasst.
Schimmselsensor nach Anspruch 5, wobei die Steuerung ferner so programmiert ist, dass sie der Arbeitselektrode einen Strom zuführt, so dass eine Spannung an der Erfassungselektrode auf einer vorbestimmten Spannung bleibt und den geschätzten pH-Wert des Substrats auf der Grundlage des Stroms erzeugt.
Schimmelsensor nach Anspruch 6, wobei die Steuerung ferner so programmiert ist, dass sie den Strom liefert, um einen pH-Wert auf einem vorbestimmten pH-Grad zu halten.
Schimmelsensor, umfassend: ein Gehäuse, das eine Kammer definiert; ein Substrat, das mit einem Hydrogel beschichtet ist, das Nährstoffe zur Förderung des Schimmelwachstums enthält und in der Kammer freigelegt ist; mindestens eine elektrische Erfassungsvorrichtung mit einer Erfassungselektrode, einer Referenzelektrode und einer in das Hydrogel eingebetteten Arbeitselektrode; und eine Steuerung, die so programmiert ist, dass sie der Arbeitselektrode einen Strom zuführt, so dass eine Spannung an der Erfassungselektrode auf einer vorbestimmten Spannung bleibt und einen pH-Wert des Hydrogels auf der Grundlage des Stroms schätzt.
Schimmelsensor nach Anspruch 8, wobei die Steuerung weiterhin programmiert ist, ein Signal auszugeben, das das Schimmelwachstum in der Kammer auf der Grundlage von Änderungen in der Schätzung des pH-Wertes anzeigt.
Schimmelsensor nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ferner so programmiert ist, dass sie den Strom liefert, um den pH-Wert auf einem vorbestimmten pH-Grad zu halten.
Schimmelsensor nach Anspruch 10, wobei der vorgegebene pH-Grad so konfiguriert ist, dass er das Wachstum eines oder mehrerer vorgegebener Schimmelarten fördert.
Schimmelsensor nach Anspruch 8, wobei das Substrat in mehrere Zonen unterteilt ist und in jeder der Zonen mindestens eine elektrische Erfassungsvorrichtung vorhanden ist.
Schimmelsensor nach Anspruch 12, wobei die Steuerung ferner so programmiert ist, dass der pH-Wert der Zonen auf einem anderen pH-Grad gehalten wird.
Schimmelsensor nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ferner so programmiert ist, dass sie den Strom ändert, um die Erfassungselektrode auf einer vorbestimmten Referenzspannung zu halten, die einen vorbestimmten pH-Wert darstellt.
Schimmelsensor nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ferner so programmiert ist, dass sie ein Signal erzeugt, das das Vorhandensein von Schimmelwachstum anzeigt, wenn der Strom einen vorbestimmten Strom übersteigt.
Verfahren, umfassend: Zuführen, durch eine Steuerung, eines Stroms an eine Arbeitselektrode, die an einem mit einem Hydrogel beschichteten Substrat angebracht ist, so dass eine Spannung an einer an dem Substrat angebrachten Erfassungselektrode auf einer vorbestimmten Spannung bleibt; Schätzen eines pH-Wertes des Hydrogels durch die Steuerung auf der Grundlage des Stroms; und Ausgeben eines Signals durch die Steuerung, das auf der Grundlage des geschätzten pH-Wertes das Schimmelwachstum auf dem Hydrogel anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend ein Zuführen des Stroms, um den pH-Wert des Hydrogels auf einem vorbestimmten pH-Wert zu halten.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der vorbestimmte pH-Wert so konfiguriert ist, dass das Wachstum eines oder mehrerer vorbestimmter Schimmelarten auf dem Hydrogel gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend ein Einstellen des Stroms auf der Grundlage einer Spannungsdifferenz zwischen der Erfassungselektrode und einer am Substrat angebrachten Referenzelektrode.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend ein Messen des Stroms vor dem Schimmelwachstum, um einen Basis-pH-Wert zu bestimmen.