DE102019220627A1

DE102019220627A1 - System und verfahren zum betrieb einer schimmelpilz-erkennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019220627A1
Application number: DE102019220627.1A
Authority: DE
Inventors: Seow Yuen Yee; Franz Laermer; Christian Peters; Ning Wang; Thomas Rocznik
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-07-02

Abstract

Ein System zur Erkennung von Schimmelpilzen umfasst ein Gehäuse, das eine Kammer und eine Öffnung durch eine Oberfläche definiert. Das System umfasst ein bewegliches Gitter zur selektiven Abdeckung der Öffnung. Das System umfasst ein Substrat, das zur Förderung des Schimmelpilzwachstums behandelt wurde. Das System umfasst einen Mechanismus zum Bewegen des Substrats, um zuvor unbelichtete Teile in die Kammer zu bewegen. Das System umfasst ein thermisches Kontrollsystem zur Aufrechterhaltung vorbestimmter Umgebungsbedingungen in der Kammer. Das System umfasst einen Sensor, der eingerichtet ist, das Schimmelpilzwachstum in der Kammer zu erkennen. Das System umfasst einen Schimmelpilzhemmer, der bei Aktivierung den Schimmel in der Kammer abtötet. Das System umfasst eine Steuerung zur Koordinierung des Betriebs der Komponenten, um Schimmelbildung in einer Umgebung zu erkennen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf einen integrierten Sensor zur Erkennung von Schimmel in einer Umgebung.
HINTERGRUND
Schimmelpilze können in vielen Umgebungen ein ernstes Problem darstellen. Längere Exposition gegenüber Schimmelpilzen kann zu Gesundheitsproblemen führen. Übermäßiges Schimmelpilzwachstum kann die Oberflächen einer Struktur verfärben oder verschlechtern. Außerdem kann das Vorhandensein von Schimmel auf ein Feuchtigkeitsproblem in der Struktur hinweisen. Oftmals kann ein Schimmelpilzproblem für einige Zeit bestehen, ohne dass es entdeckt wird. In einigen Fällen ist das Schimmelpilzwachstum gut sichtbar und kann durch eine visuelle Inspektion erkannt werden. In vielen Fällen ist Schimmel vorhanden, aber für einen Beobachter nicht leicht sichtbar. Im Idealfall wäre es wünschenswert, Schimmelpilze zu erkennen, bevor sie Gesundheits- oder Strukturprobleme verursachen können.
Schimmelpilze verbreiten sich durch Freisetzung von Sporen in der Luft. Die Schimmelpilzsporen können wachsen, wenn sie auf einem Medium landen, das für das Wachstum geeignet ist. Zu den für das Wachstum geeigneten Bedingungen gehören eine angemessene Menge an Nährstoffen, Wasser und ein ausgewogener pH-Wert. Schimmelpilzsporen, die nicht auf einem solchen Medium landen, können inaktiv bleiben und auf dem Luftweg transportiert werden. Schimmelpilzsporen werden in den meisten Fällen in einer gewissen Konzentration in der Luft gefunden. Problembereiche können eine höhere Konzentration an Schimmelpilzsporen aufweisen.
Eine typisches Verfahren zur Erkennung von Schimmelpilzen ist die Entnahme einer Oberflächen- oder Luftprobe an einer betroffenen Stelle. Partikel können sich anreichern oder auf einen Objektträger gelegt werden. Ein Experte kann den Objektträger durch ein Mikroskop betrachten, um Schimmel zu identifizieren und die Schimmelpilzkonzentration und die vorhandenen Schimmelpilzarten zu bestimmen. Diese Verfahren erfordern in der Regel die Entnahme der Probe und das Versenden der Probe an ein Labor, das über Fachwissen im Bereich der Schimmelpilzerkennung verfügt. Solche Prozesse sind in der Regel arbeitsintensiv und ziemlich teuer. Außerdem kann es einige Zeit dauern, bis die Ergebnisse vorliegen. Die bisherigen Verfahren erlauben keine kontinuierliche Beprobung eines Gebietes.
ÜBERBLICK
Ein Schimmelpilzsensor ist eingerichtet, Schimmel in der Umgebung zu erkennen. Der Schimmelpilzsensor umfasst eine Vielzahl von Komponenten, die von einem Steuergerät koordiniert und verwaltet werden. Ein Verfahren zum Betrieb des Schimmelpilzsensors kann die Positionierung eines Wachstumsmaterials in einer vordefinierten Position umfassen. Das Verfahren umfasst außerdem, das Wachstumsmaterial einem Luftstrom auszusetzen, der Schimmelpilzsporen umfassen kann. Das Verfahren umfasst ferner die Positionierung des Wachstumsmaterials in einer geschlossenen Kammer und die Schaffung von Bedingungen, die das Schimmelpilzwachstum fördern. Das Verfahren umfasst die Erkennung der Anwesenheit von Schimmelpilzen mit Hilfe einer Abtastvorrichtung. Das Verfahren umfasst außerdem den Betrieb einer Quelle, um den gewachsenen Schimmel zu zerstören.
Ein System zur Erkennung von Schimmelpilzen umfasst ein Gehäuse, das eine Kammer definiert sowie eine Öffnung durch eine Oberfläche des Gehäuses definiert. Das System umfasst ein bewegliches Gitter, das an dem Gehäuse angeordnet und eingerichtet ist, die Öffnung selektiv abzudecken. Das System umfasst ein Substrat, das zur Förderung des Schimmelpilzwachstums behandelt wurde, und einen Substratvorschubmechanismus, der eingerichtet ist, wahlweise einen unbelichteten Teil des Substrats in die Kammer hinein und einen belichteten Teil des Substrats aus der Kammer heraus zu bewegen. Das System umfasst einen in der Kammer angeordneten Temperatursensor und ein in der Kammer angeordnetes Heizelement. Das System umfasst einen Sensor, der eingerichtet ist, das Schimmelpilzwachstum auf dem Substrat innerhalb der Kammer zu erkennen, sowie eine Lichtquelle, die in der Kammer angeordnet und eingerichtet ist, bei Aktivierung den Schimmel in der Kammer abzutöten. Das System umfasst eine Steuerung, die programmiert ist, als Reaktion auf die Einleitung eines Schimmelpilzerkennungszyklus den Substratvorschubmechanismus zu betätigen, um den unbelichteten Teil des Substrats in die Kammer vorzuschieben.
Die Steuerung kann ferner programmiert sein, das bewegliche Gitter zu betätigen, um für eine vorgegebene Dauer Lufteintritt in die Kammer zu ermöglichen. Die Steuerung kann ferner derart programmiert sein, dass das Heizelement so betrieben wird, dass es während des Zyklus der Schimmelpilzerkennung eine vorgegebene Temperatur innerhalb der Kammer aufrechterhält. Die Steuerung kann weiter programmiert sein, den Sensor so zu betreiben, dass er während des Schimmelpilzerkennungszyklus eine in der Kammer vorhandene Menge an Schimmel erkennt. Die Steuerung kann weiter programmiert sein, als Reaktion auf den Abschluss des Schimmelpilzerkennungszyklus die Lichtquelle zu aktivieren, um den Schimmel in der Kammer zu töten. Die Steuerung kann weiter programmiert sein, den Sensor so zu betreiben, dass er bei Aktivierung der Lichtquelle Änderungen im Schimmelpilzwachstum erkennt. Der Sensor kann ein Gassensor sein, der eingerichtet ist, mikrobielle flüchtige organische Verbindungen (mVOCs) innerhalb der Kammer zu messen, die durch Schimmelbildung verursacht werden. Die Steuerung kann weiter programmiert werden, die Lichtquelle zu aktivieren, um die Wachstumsrate des Schimmels in der Kammer während des Schimmelpilzerkennungszyklus zu modulieren. Die Steuerung kann weiter so programmiert werden, dass sie die Lichtquelle pulst und Unterschiede in den Messungen des Sensors vor und nach der Belichtung mit der Lichtquelle auswertet, um eine Schimmelstärke zu bestimmen.
Ein Verfahren umfasst die Aktivierung eines Substratvorschubmechanismus durch eine Steuerung, um einen unbelichteten Teil eines mit Nährstoffen behandelten Substrats in eine durch ein Gehäuse definierte Kammer zu bewegen. Das Verfahren umfasst das Öffnen eines Tors, das eine durch das Gehäuse definierte Öffnung abdeckt, durch die Steuerung, um Luft für eine vorbestimmte Zeit in die Kammer eindringen zu lassen. Das Verfahren umfasst die Entnahme einer Probe durch die Steuerung, wobei ein Sensor eingerichtet ist, die Anwesenheit von Schimmel in der Kammer zu erkennen.
Das Verfahren kann ferner umfassen, dass als Reaktion auf den Abschluss eines Schimmelpilzerkennungszyklus eine Lichtquelle, die in der Kammer angeordnet und eingerichtet ist, den Schimmel in der Kammer abzutöten, für eine vorbestimmte Zeitdauer aktiviert wird. Das Verfahren kann ferner das Erzeugen eines Alarms, der auf die Erkennung von Schimmel in der Kammer reagiert, durch die Steuerung umfassen. Das Verfahren kann ferner das Erzeugen eines Alarms umfassen, der auf die Feststellung reagiert, dass eine Schimmelpilzkonzentration, die auf einem in der Kammer festgestellten Schimmelpilzwachstum beruht, in der Luft eine vorbestimmte Konzentration überschreitet. Die Methode kann ferner das Abtasten des Sensors vor dem Öffnen des Tors umfassen, um eine Basislinienmessung des Sensors zu erhalten. Das Verfahren kann ferner das Erzeugen eines Alarms umfassen, der auf eine Differenz zwischen einer aktuellen Sensormessung und der Basislinien-Sensormessung, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, der eine vorbestimmte Schimmelpilzkonzentration in einer Umgebung anzeigt, reagiert. Die Aktivierung des Substratvorschubmechanismus kann den Betrieb einer elektrischen Maschine umfassen, die eine Rolle in Drehung bringt, um das Substrat in die Kammer vorzuschieben.
Ein Verfahren umfasst den Betrieb eines Elektromotors durch eine Steuerung, der mit einer Spule gekoppelt ist, die an einem mit Nährstoffen behandelten Substrat befestigt ist, um einen Teil des Substrats für eine vorbestimmte Zeit der Luft auszusetzen. Das Verfahren umfasst den Betrieb des Elektromotors durch die Steuerung, um nach Ablauf der vorgegebenen Zeit den Teil des Substrats in eine Kammer vorzuschieben. Das Verfahren umfasst die Betätigung eines thermischen Steuerelements durch den Regler, um eine Temperatur innerhalb der Kammer auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten. Das Verfahren umfasst das Überwachen eines in der Kammer angeordneten Sensors durch die Steuerung, um das Schimmelpilzwachstum auf dem Substrat zu erkennen.
Das Verfahren kann ferner das Aktivieren einer in der Kammer angeordneten Lichtquelle umfassen, um nach Ablauf einer Überwachungszeit Schimmelpilze zu töten. Das Verfahren kann ferner das Aktivieren einer in der Kammer angeordneten Lichtquelle umfassen, um die Wachstumsrate des Schimmels in der Kammer während der Überwachung zu modulieren. Das Verfahren kann ferner das Pulsen einer in der Kammer angeordneten Lichtquelle und die Auswertung von Unterschieden in den Messungen des Sensors vor und nach der Belichtung mit der Lichtquelle zur Bestimmung einer Schimmelfestigkeit umfassen.
Figurenliste

1 zeigt eine Einkammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration mit einem integrierten Sensormodul.
2 zeigt eine Einkammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration mit einem mehrteiligen Sensor.
3 zeigt eine alternative Konfiguration eines Einkammer-Schimmelpilzsensors mit einem integrierten Sensor.
4 zeigt eine alternative Konfiguration eines Einzelkammer-Schimmelpilzsensors mit einem mehrteiligen Sensor.
5 zeigt ein Beispiel für eine Mehrkammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration.
6 zeigt ein Beispiel für einen Einkammer-Schimmelpilzsensor, der eingerichtet ist, eine Oberfläche dem Luftstrom außerhalb der Einzelkammer auszusetzen.
7 zeigt ein zweites Beispiel für einen Einkammer-Schimmelpilzsensor, der eingerichtet ist, eine Oberfläche dem Luftstrom außerhalb der Einzelkammer auszusetzen wird.
8 zeigt eine Wachstumsoberfläche mit Streifen verschiedener Nährstoffbehandlungen.
9 zeigt eine Wachstumsoberfläche mit abwechselnden Abschnitten von Oberflächentypen.
10 zeigt eine Wachstumsoberfläche mit Regionen unterschiedlicher Nährstoffbehandlung.
11 zeigt ein Beispiel für einen bandbasierten Oberflächenaustauschmechanismus.
Die 12A und 12B zeigen verschiedene Ansichten eines trommelbasierten Oberflächenaustauschmechanismus.
13A zeigt ein Beispiel für einen scheibenbasierten Oberflächenaustauschmechanismus.
13B zeigt ein Beispiel für eine Scheibenkonfiguration für den scheibenbasierten Oberflächenaustauschmechanismus.
14 zeigt eine mögliche Konfiguration für einen Sensor vom kapazitiven Typ zur Erkennung von Schimmel auf einer Wachstumsoberfläche.
15 zeigt eine mögliche Konfiguration für eine Wachstumsoberfläche mit integrierten elektrischen Kontakten.
16 zeigt ein Beispiel für eine Wachstumsoberfläche mit leitfähigen Streifen.
17 zeigt ein Beispiel für einen rollenbasierten elektrischen Kontakt zur Interaktion mit Leiterbahnen einer Wachstumsoberfläche.
Die 18A und 18B zeigen verschiedene Ansichten eines elektrodenbasierten elektrischen Kontakts zur Interaktion mit Leiterbahnen einer Wachstumsoberfläche.
19 zeigt ein Beispiel für eine Wachstumsoberfläche, die eingerichtet ist, den pH-Wert der Wachstumsoberfläche zu messen und zu steuern.
20 zeigt ein Schimmelpilzsensorsystem mit Schimmelpilzsensoren und einem Kommunikationsnetzwerk.
21 zeigt ein Flussdiagramm für eine mögliche Abfolge von Vorgängen beim Betrieb des Schimmelpilzsensors.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es werden hier erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Gestalt annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert werden, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind bestimmte strukturelle und funktionelle Details, die hier offenbart werden, nicht als Einschränkung zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für die Vermittlung der verschiedenen Ausführungsformen. Fachleute auf diesem Gebiet der Technik werden verstehen, dass verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf eine der Figuren illustriert und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit illustriert oder beschrieben sind. Die abgebildeten Merkmalskombinationen stellen repräsentative Ausführungen typischer Anwendungen dar. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen von Merkmalen in Übereinstimmung die mit den erfindungsgemäßen Lehren könnten jedoch bei bestimmten Anwendungen oder Implementierungen wünschenswert sein.
Eine verbesserte Art von Schimmelpilzerkennung kann eine integrierte Abtastvorrichtung sein, die das Vorhandensein von Schimmelpilz erkennen kann, ohne dass eine Probe an ein Labor geschickt werden muss. Ein weiterer Vorteil eines integrierten Sensors ist, dass der Schimmelpilzsensor an einer Stelle platziert werden kann, um diese Stelle kontinuierlich zu überwachen. Dies kann eine Warnung auslösen, wenn Schimmelpilz zu einem Problem wird. Hier wird ein Schimmelpilzsensor vorgestellt, der eingerichtet ist, eine Luftprobe zu entnehmen und eine Schimmelpilzkonzentration in der Luft zu erkennen. Der Schimmelpilzsensor kann so eingerichtet werden, dass eine kleine geschlossene Umgebung geschaffen wird, die das Schimmelpilzwachstum begünstigt. Schimmelpilzwachstum kann auf verschiedene Weise festgestellt werden.
In dieser Anmeldung werden zunächst allgemeine Konfigurationen und Strukturelemente für eine Schimmelpilzerkennungsvorrichtung offenbart. Anschließend werden spezifische Technologien und Strategien zur Schimmelpilzerkennung offenbart, die auf die allgemeinen Konfigurationen anwendbar sind. Anschließend werden verschiedene Betriebsarten und Strategien offenbart. Ein Schimmelpilzabtastsystem kann eine Vielzahl von Schimmelpilzsensoren umfassen. Der Schimmelpilzsensor kann gemeinsam mit Kommunikationsfähigkeiten ausgelegt sein. Das Schimmelpilzabtastsystem kann einen Schimmelpilzreferenzsensor und einen Schimmelpilzzielbereichssensor umfassen. Der Schimmelpilzreferenzsensor kann Informationen über die in der Umgebung (z.B. im Freien) zu erwartende Schimmelpilzkonzentration liefern. Der Schimmelpilzzielsensor kann Informationen über die Schimmelpilzkonzentration in einem bestimmten Bereich (z.B. Keller, Wohnraum) liefern. Das Schimmelpilzabtastsystem kann Ergebnisse von mehreren Sensoren einschließen, um die Schimmelpilzkonzentrationen im Zielbereich genau zu bestimmen.
1 zeigt ein Diagramm einer Konfiguration für eine erste Schimmelpilzsensor-Konfiguration 100. Die erste Schimmelpilzsensor-Konfiguration 100 kann ein Gehäuse 102 umfassen, das eine Kammer 103 definiert. Das Gehäuse 102 kann eine Bodenöffnung definieren, um eine Fläche innerhalb der Kammer 103 freizulegen (z.B. Gehäuse 102 hat keinen Boden). 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 Schimmelbildung beschichtet werden (z.B. alkalische Beschichtung mit pH > 7). Die Form des Gehäuses 102 ist zwar als Würfel dargestellt, kann aber auch anders ausgebildet sein. Die spezifische Form des Gehäuses 102 kann von anderen Mechanismen abhängen, die mit dem Gehäuse 102 verbunden sind.
Die erste Schimmelpilzsensor-Konfiguration 100 kann ein Lufteintrittsportal 104 umfassen. Das Lufteintrittsportal 104 kann eingerichtet sein, einen Luftstrompfad 106 in die Kammer 103 zu definieren. In einigen Konfigurationen kann das Gehäuse 102 eine Öffnung definieren, die als Lufteintrittsportal 104 fungiert. In einigen Konfigurationen kann das Lufteintrittsportal 104 eingerichtet werden, sich wahlweise zu öffnen und zu schließen. So kann z.B. ein bewegliches Gitter oder ein bewegliches Tor über einer durch das Gehäuse 102 definierten Öffnung angebracht werden. Das bewegliche Gitter oder das Tor 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. Der Magnet kann durch ein Steuergerät 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 umfassen. Der Luftstromsensor 119 kann elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden sein. Der Luftstromsensor 119 ist zwar nicht in allen Konfigurationen abgebildet, kann aber in die anderen hier beschriebenen Konfigurationen eingebaut werden.
Das Steuergerät 116 kann eine Steuerung sein, die eine Verarbeitungseinheit und nichtflüchtigen und flüchtigen Speicher umfasst. Die Steuerung kann programmiert werden, verschiedene Vorgänge im Zusammenhang mit dem Betrieb des Schimmelpilzsensors auszuführen. Das Steuergerät 116 kann darüber hinaus alle elektrischen Schnittstellen für die Interaktion mit Aktoren und Sensoren umfassen, die Teil des Schimmelpilzsensors sind. Darüber hinaus kann das Steuergerät 116 eine Netzwerkschnittstelle für den Zugriff auf Netzwerke umfassen. Die Netzwerkschnittstelle kann verkabelt und/oder drahtlos sein. Die Netzschnittstelle kann einen Kommunikationsweg für den Zugang zum Internet / World Wide Web bieten. Das Steuergerät 116 kann an dem Gehäuse 102 angebracht werden.
Die erste Schimmelpilzsensor-Konfiguration 100 kann zusätzlich eine Wachstumsoberfläche 112 umfassen. Die Wachstumsoberfläche 112 kann eine Oberfläche sein, die innerhalb der Kammer 103 freigelegt ist und die für Schimmelbildung geeignet ist. In einigen Konfigurationen kann die Wachstumsoberfläche 112 der Luft außerhalb der Kammer 103 ausgesetzt sein. Zum Beispiel kann die Wachstumsoberfläche 112 der Umgebung außerhalb der Kammer 103 zur Luftprobenahme ausgesetzt werden, gefolgt von der Bewegung der Wachstumsoberfläche 112 in die Kammer 103 zur Schimmelbildung. Das Lufteintrittsportal 104 kann eingerichtet werden, dass der Luftstrompfad 106 derart definiert wird, dass die Luft auf die Wachstumsoberfläche 112 geleitet wird. Die Wachstumsoberfläche 112 kann als eine Oberfläche eingerichtet werden, die das Einfangen von Schimmelpilzsporen aus der Luft begünstigt. Die Wachstumsoberfläche 112 kann als ein Medium eingerichtet werden, das geeignet ist, das Schimmelpilzwachstum zu fördern. Die Wachstumsoberfläche 112 kann mit Nährstoffen behandelt werden, die das Schimmelpilzwachstum fördern. Zu den Nährstoffen können zum Beispiel organische Materialien, Salz, Agar und/oder Zucker gehören. Die Wachstumsoberfläche 112 kann auch eingerichtet sein, einen ausreichenden Feuchtigkeitsgehalt vorzuhalten, um das Schimmelpilzwachstum zu fördern, oder sie kann so verpackt werden, dass der Feuchtigkeitsgehalt bis zur Verwendung erhalten bleibt. Die Wachstumsoberfläche 112 kann antibakterielle Chemikalien oder Behandlungen zur Verhinderung des Bakterienwachstums umfassen. Die Wachstumsoberfläche 112 kann ein Band, eine Membran oder ein Filter sein. Das Band, die Membran oder der Filter können mit verschiedenen Substanzen behandelt werden, um das Schimmelpilzwachstum zu fördern. Das Band, die Membran oder der Filter können luftdurchlässig oder luftundurchlässig sein. Ein oder mehrere Temperatur- und Feuchtigkeits-/Feuchtesensoren können in die Wachstumsoberfläche 112 integriert werden, um die Überwachung der Schimmelpilzwachstums-Umgebung zu ermöglichen.
Die spezifischen Bedingungen für die Förderung des Schimmelpilzwachstums können von der Art des Schimmelpilzes abhängen, der gezogen werden soll. Unterschiedliche Schimmelpilze können eine andere Nährstoffumgebung bevorzugen. Die Wachstumsoberfläche 112 kann ferner Regionen (z.B. Streifen) umfassen, die für das Wachstum verschiedener Schimmelpilzarten eingerichtet sind. Zum Beispiel kann jede Region der Wachstumsoberfläche 112 mit einer anderen Nährstoffmischung behandelt werden, die das Wachstum einer anderen Art von Schimmelpilz fördert. Ein Vorteil dieser Konfiguration besteht darin, dass die vorhandenen Schimmelpilzarten durch Beobachtung des Schimmelpilzwachstums in jeder der Regionen identifiziert werden können.
Die erste Schimmelpilzsensor-Konfiguration 100 kann eine Abtastvorrichtung 110 umfassen, die eingerichtet ist, Schimmelpilzwachstum auf der Wachstumsoberfläche zu erkennten. Die Platzierung der Abtastvorrichtung 110 kann von der Art der durchgeführten Abtastung abhängig sein. Außerdem kann die Ausrichtung der Abtastvorrichtung 110 relativ zum Gehäuse 102 vom Typ der Abtastvorrichtung 110 abhängen. 1 zeigt zum Beispiel die Abtastvorrichtung 110, die in einem Winkel zum Gehäuse 102 angebracht ist. Einige Konfigurationen an Abtastvorrichtungen können besser funktionieren, wenn sie auf oder durch die Wachstumsoberfläche 112 gerichtet sind. Für die Abtastvorrichtung 110 stehen verschiedene Technologien zur Verfügung. Die Abtastvorrichtung 110 kann elektrisch an das Steuergerät 116 angeschlossen werden. Die Abtastvorrichtung 110 kann in einem einzigen Modul umfasst sein, das mit dem Gehäuse 102 verbunden ist. Einige Sensorkonfigurationen (z.B. optische oder Audio-Sensoren) können ein Quell- und ein Empfängermodul verwenden. Die Abtastvorrichtung 110 kann die Quell- und Empfängermodule in einer einzigen Einheit integrieren. In einigen Konfigurationen kann die Abtastvorrichtung 110 mehrere Abtastvorrichtungen der gleichen oder unterschiedlicher Technologie umfassen, die an verschiedenen Positionen innerhalb des Gehäuses 102 platziert sind. Verschiedene Konfigurationen der Abtastvorrichtung 110 werden hier offenbart.
Die erste Schimmelpilzsensor-Konfiguration 100 kann einen Schimmelpilzhemmer 108 umfassen, der eingerichtet ist, Schimmel zu zerstören. Der Schimmelpilzhemmer 108 kann an einer Seite des Gehäuses 102 angebracht werden. Der Schimmelpilzhemmer 108 kann beispielsweise aus einer oder mehreren ultravioletten (UV) Lichtquellen bestehen. Zum Beispiel kann der Schimmelpilzhemmer 108 eine einzelne UV-Lichtquelle oder eine Reihe von UV-Lichtquellen sein. Die UV-Lichtquelle kann eine Quelle sein, die einen divergenten Strahl aussendet, der die gesamte Wachstumsoberfläche 112, die in der Kammer 103 freigelegt ist, beleuchten kann. Die UV-Lichtquelle kann eine UV-Quelle mit einer Strahldivergenz-Komponente sein, um den UV-Strahl derart zu vergrößern, dass die gesamte Wachstumsoberfläche 112, die in der Kammer 103 freigelegt ist, beleuchtet wird. Der Schimmelpilzhemmer 108 kann eine UV-Lichtquelle mit einem Treiber sein, der die UV-Lichtquelle über die Wachstumsoberfläche 112, die innerhalb der Kammer freigelegt ist, überstreicht. Darüber hinaus kann der Schimmelpilzhemmer 108 eingerichtet sein, Schimmel an anderen Oberflächen der Kammer 103 (z.B. an den Innenseitenwänden) und der Lufteintrittsöffnung 104 zu zerstören. Der Schimmelpilzhemmer 108 kann durch das Steuergerät 116 elektrisch betätigt werden. Der Schimmelpilzhemmer 108 kann für eine vorbestimmte Zeitspanne betätigt werden, um gewachsenen Schimmel zu zerstören. Das Steuergerät 116 kann nach Abschluss eines Messzyklus den Schimmelpilzhemmer 108 aktivieren, um Schimmel, der während des Messzyklus gewachsen ist, zu zerstören. Der Schimmelpilzhemmer 108 kann betrieben werden, um Schimmel in der Kammer 103 zu zerstören, um einen Ausgangszustand vor dem Beginn eines Messzyklus zu definieren.
Die erste Schimmelpilzsensor-Konfiguration 100 kann ferner einen Oberflächenaustauschmechanismus 114 umfassen, der eingerichtet ist, die Wachstumsoberfläche 112 zu unterstützen und den Austausch der Wachstumsoberfläche 112 zu erleichtern. In einigen Konfigurationen kann die Wachstumsoberfläche 112 am Oberflächenaustauschmechanismus 114 befestigt werden. Der Oberflächenaustauschmechanismus 114 kann eingerichtet werden, wahlweise mit dem Gehäuse 102 verbunden zu werden. Nach Abschluss eines Messzyklus kann die Wachstumsoberfläche 112 ersetzt werden, um einen weiteren Messzyklus zu ermöglichen. Der Oberflächen-Austauschmechanismus 114 kann an das Gehäuse 102 angebracht und von diesem abgenommen werden, um die Wachstumsoberfläche 112 auf Wunsch zu wechseln. Das Gehäuse 102 kann eine Öffnung an einer Bodenfläche definieren, um die Wachstumsoberfläche 112 der Kammer 103 freizulegen, wenn der Oberflächenaustauschmechanismus 114 mit dem Gehäuse 102 verbunden ist. In einigen Konfigurationen kann das Gehäuse 102 ohne Bodenfläche eingerichtet werden.
In einigen Konfigurationen kann die Wachstumsoberfläche 112 beweglich sein und der Oberflächenaustauschmechanismus 114 kann eingerichtet werden, dass die Wachstumsoberfläche 112 in eine andere Position gebracht wird. Der Oberflächenaustauschmechanismus 114 kann eingerichtet sein, Teile der Wachstumsoberfläche 112 vorzuhalten, die derzeit nicht im Gehäuse 102 freiliegen. Die vorgehaltenen Teile können einen unbenutzten und einen benutzten Teil umfassen. Der Oberflächen-Austauschmechanismus 114 kann eingerichtet werden, dass er elektrisch/mechanisch betätigt und elektrisch mit dem Steuergerät1 16 verbunden werden kann. Verschiedene Konfigurationen des Oberflächenaustauschmechanismus 114 werden in den folgenden Abschnitten ausführlicher besprochen. In einigen Konfigurationen kann der Oberflächenaustauschmechanismus 114 die Fähigkeit umfassen, die Wachstumsoberfläche 112 elektrostatisch aufzuladen, um die Fähigkeit zu verbessern, Schimmelpilzsporen anzuziehen.
Die erste Schimmelpilzsensor-Konfiguration 100 kann ein oder mehrere thermische Steuerelemente 120 umfassen, die eingerichtet sind, die Temperatur in der Kammer 103 zu ändern, um das Schimmelpilzwachstum zu fördern. Zusätzliche thermische Steuerelemente können auf, in oder unterhalb der Wachstumsoberfläche 112 eingebettet sein. Das thermische Steuerelement 120 kann elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden werden. Das thermische Steuerelement 120 kann ein thermoelektrisches Kühlelement umfassen. 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, umfassen. Das thermische Steuerelement 120 kann eine Infrarotquelle (IR) umfassen. 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 Schimmelpilzsensor einen Mechanismus zur Einstellung der Feuchtigkeit in der Kammer 103 umfassen. Unterschiedliche Umweltbedingungen (z.B. Temperatur) innerhalb derselben Nährstoffzone können zur Unterscheidung zwischen verschiedenen Schimmelpilzarten verwendet werden. Zum Beispiel kann eine bestimmte Nährstoffzone, die unterschiedlichen Umweltbedingungen ausgesetzt ist, mehrere Zonen schaffen, die das Wachstum verschiedener Schimmelpilzarten begünstigen. Das thermische Steuerelement 120 kann eingerichtet sein, in verschiedenen Bereichen der Wachstumsoberfläche 112 unterschiedliche Temperaturbedingungen zu erzeugen. Wird beispielsweise das thermische Steuerelement 120 auf einer Seite der Kammer 103 platziert, so können die Temperaturen mit zunehmendem Abstand vom thermischen Steuerelement 120 zu- oder abnehmen. Dadurch können unterschiedliche Umweltbedingungen für verschiedene Teile der Wachstumsoberfläche 112 entstehen.
Die erste Schimmelpilzsensor-Konfiguration 100 kann einen Kammerumgebungssensor 118 umfassen, der zur Messung der Umgebungsbedingungen innerhalb der Kammer 103 eingerichtet ist. Der Kammerumgebungssensor 118 kann elektrisch an das Steuergerät 116 angeschlossen werden. Der Kammerumgebungssensor 118 kann einen oder mehrere Temperatursensoren, einen Feuchtesensor, einen Drucksensor und/oder einen Gassensor umfassen. Ein Temperatursensor kann in einem Pfad 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 Umwelterfassungsmodul 122 kann vorhanden sein, um Informationen über die Umgebung außerhalb der Kammer 103 zu liefern. Das Umwelterfassungsmodul 122 kann einen Temperatursensor, einen Feuchtesensor, einen Drucksensor und/oder einen Gassensor umfassen. Das Umwelterfassungsmodul 122 kann elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden werden. Das Umwelterfassungsmodul 122 kann in das Gehäuse 102 integriert werden oder ein separates Modul sein, das mit dem Steuergerät 116 kommuniziert. Die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 116 und dem externen Umwelterfassungsmodul 122 kann über ein drahtloses Kommunikationsprotokoll (z.B. Bluetooth, Bluetooth LE, WiFi, optisch) erfolgen. Das Umwelterfassungsmodul 122 kann Informationen über Bedingungen in der Umgebung oder in der Nähe der ersten Schimmelpilzsensor-Konfiguration 100 liefern, die das Schimmelpilzwachstum beeinflussen können. Das Steuergerät 116 kann ferner eingerichtet sein, Informationen von einem externen Netzwerk (z.B. Internet) zu empfangen, um einen zusätzlichen Kontext für die Schimmelpilzerkennung zu schaffen. Das Vorhandensein und/oder die Konzentration von Schimmelpilzsporen kann je nach Tageszeit, Jahreszeit und Umweltparametern variieren. Das Steuergerät 116 kann diese zusätzlichen Informationen sammeln und die Informationen im Schimmelpilzerkennungsprozess nutzen. Das Steuergerät 116 kann die Informationen dazu verwenden, die Bedingungen für die Einleitung eines Messzyklus zu bestimmen. In Zeiten des Jahres, in denen Schimmelpilzsporen in höheren Konzentrationen vorhanden sind, kann das Steuergerät 116 beispielsweise häufiger Messzyklen einleiten.
2 zeigt eine zweite Schimmelpilzsensor-Konfiguration 200. Die zweite Schimmelpilzsensor-Konfiguration 200 kann für Sensoren eingerichtet werden, bei denen die Quell- und Empfangsmodule nicht integriert sind. Die zweite Schimmelpilzsensor-Konfiguration 200 kann ein Sensorquellmodul 210 und ein Sensorempfangsmodul 212 umfassen. In einem optischen Sensorsystem kann beispielsweise das Sensorquellmodul 210 eine Lichtquelle und das Sensorempfangsmodul 212 ein Lichtsensor sein. Die Quell- und Empfangsmodule können kooperativ arbeiten, um Schimmel in der Kammer 103 zu erkennen. Das Sensorquellmodul 210 und das Sensorempfangsmodul 212 können elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden werden. Im Betrieb kann das Steuergerät 116 das Sensorquellmodul 210 aktivieren und Signale vom Sensorempfangsmodul 212 empfangen.
In der dargestellten Konfiguration ist das Sensorquellmodul 210 mit einer Seitenwand des Gehäuses 102 verbunden. Das Sensorempfangsmodul 212 ist unterhalb der Wachstumsoberfläche 112 verbunden. Das Sensorempfangsmodul 212 kann an einem Rahmen oder einer Plattform angebracht werden, die sich unter der Wachstumsoberfläche 112 befindet. Das Sensorquellmodul 210 und das Sensorempfangsmodul 212 können so ausgerichtet werden, dass das Sensorempfangsmodul 212 Signale vom Sensorquellmodul 210 empfangen kann. In anderen Konfigurationen können die Positionen des Sensor-Empfangsmoduls 212 und des Sensorquellmoduls 210 vertauscht sein.
Die erste Schimmelpilzsensor-Konfiguration 100 kann als mit einem integrierten Schimmelpilzsensor beschrieben werden. Das heißt, der Sensor 110 ist ein einzelnes Modul, das mit dem Gehäuse 102 verbunden ist. Die zweite Schimmelpilzsensor-Konfiguration 200 kann als zweiteilige Abtastvorrichtung beschrieben werden. Die zweite Schimmelpilzsensor-Konfiguration 200 kann für die Erfassung von Konfigurationen nützlich sein, die eine Eigenschaft messen, die durch die Wachstumsoberfläche 112 übertragen wird.
Das Lufteintrittsportal 104, der Schimmelpilzhemmer 108, die Abtastvorrichtung(en), das thermische Steuerelement 120 und der Kammerumgebungssensor 118 können in verschiedenen Konfigurationen angebracht werden. Der gewählte Standort kann von den Beschränkungen des Gehäuses und/oder von Leistungserwägungen für die Schimmelpilzerkennung abhängen. Der Standort der Abtastvorrichtung(en) kann je nach Art der verwendeten Abtastvorrichtung gewählt werden. Beispielsweise kann eine Abtastvorrichtung mit optischen Sensoren anders positioniert sein als eine Abtastvorrichtung, die zur Messung elektrischer Eigenschaften eingerichtet ist.
3 zeigt eine dritte Schimmelpilzsensor-Konfiguration 300. Die dritte Schimmelpilzsensor -Konfiguration 300 kann ein Gehäuse 302 umfassen, das eine Kammer 303 definiert. Die dritte Schimmelpilzsensor -Konfiguration 300 kann ein seitliches Lufteintrittsportal 304 umfassen. Das seitliche Lufteintrittsportal 304 kann so eingerichtet werden, dass ein Luftströmungspfad 306 in die Kammer 303 geschaffen wird. In einigen Konfigurationen kann das seitliche Lufteintrittsportal 304 den Luftstrom umleiten, um ihn in Richtung der Wachstumsoberfläche 112 umzuleiten. Das seitliche Lufteintrittsportal 304 kann beispielsweise abgewinkelte Lamellen oder Streifen zur Umlenkung des Luftstroms umfassen. In einigen Konfigurationen kann das Gehäuse 302 eine Öffnung definieren, die als seitliches Lufteintrittsportal 304 fungiert. In einigen Konfigurationen kann das seitliche Lufteintrittsportal 304 eingerichtet werden, sich wahlweise zu öffnen und zu schließen. So kann z.B. ein bewegliches Gitter oder eine bewegliche Tür über einer durch das Gehäuse 302 definierten Öffnung angebracht werden. 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. Der Magnet kann durch das Steuergerät 116 betätigt werden. Das bewegliche Gitter oder die Tür kann elektrisch, magnetisch oder mechanisch betätigt werden.
Die dritte Schimmelpilzsensor-Konfiguration 300 kann einen oben angebrachten Schimmelpilzhemmer 308 umfassen. Der oben angebrachte Schimmelpilzhemmer 308 kann wie oben mit Blick auf den Schimmelpilzhemmer 108 von 1 beschrieben funktionieren. Die dritte Schimmelpilzsensor-Konfiguration 300 kann eine von oben angebrachte Abtastvorrichtung 310 umfassen. Die oben angebrachte Abtastvorrichtung 310 kann wie zuvor mit Blick auf die Abtastvorrichtung 110 aus 1 beschrieben funktionieren. Der oben angebrachte Schimmelpilzhemmer 308 und die Abtastvorrichtung 310 können in einer einzigen Einheit (z.B. einem Abtast-/Hemmermodul) integriert werden. Eine integrierte Vorrichtung kann die Montage des Schimmelpilzsensors erleichtern.
Die dritte Schimmelpilzsensor-Konfiguration 300 beschreibt eine Konfiguration mit unterschiedlichen Lufteintrittsöffnungen und Sensorpositionen. Die Komponenten können im Allgemeinen wie zuvor beschrieben funktionieren.
4 zeigt eine vierte Schimmelpilzsensor-Konfiguration 400. Die vierte Schimmelpilzsensor-Konfiguration 400 kann für Sensoren eingerichtet werden, in denen die Quell- und Empfangsmodule nicht integriert sind. Die vierte Schimmelpilzsensor-Konfiguration 400 kann ein oben angebrachtes Sensorquellmodul 410 und ein Sensorempfangsmodul 412 umfassen. In einem optischen Sensorsystem kann z.B. das oben angebrachte Sensorquellmodul 410 eine Lichtquelle und das Sensorempfangsmodul 412 ein Lichtsensor sein. Die Quell- und Empfangsmodule können kooperativ arbeiten, um Schimmel zu erkennen. Das oben angebrachte Sensorquellmodul 410 und das Sensorempfangsmodul 412 können elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden werden. Im Betrieb kann das Steuergerät 116 das oben angebrachte Sensorquellmodul 410 aktivieren und Signale vom Sensorempfangsmodul 412 empfangen.
In der abgebildeten Konfiguration ist das oben angebrachte Sensorquellmodul 410 mit einer oberen Wand oder Decke des Gehäuses 302 verbunden. Das Sensorempfangsmodul 412 ist unterhalb der Wachstumsoberfläche 112 verbunden. Das oben angebrachte Sensorquellmodul 410 und das Sensorempfangsmodul 412 können derart ausgerichtet werden, dass das Sensorempfangsmodul 412 Signale vom oben angebrachten Sensorquellmodul 410 empfangen kann. Der oben angebrachte Schimmelpilzhemmer 308 und der oben angebrachte Sensorquelle 410 können in einer einzigen Einheit (z.B. einem Sensorquell-/Hemmermodul) integriert werden. Eine integrierte Vorrichtung kann die Montage des Schimmelpilzsensors erleichtern. In anderen Konfigurationen können die Positionen des Sensorquellmoduls 410 und des Sensorempfangsmoduls 412 vertauscht sein.
5 zeigt eine Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500. Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann ein Zweikammergehäuse 502 mit einer Trennwand 507 umfassen, 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 Wachstumsoberfläche 512 verwendet werden, die innerhalb der ersten Kammer 503 freigelegt ist.
Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann ein Lufteintrittsportal 504 umfassen. Das Lufteintrittsportal 504 kann eingerichtet sein, einen Luftstrompfad 506 in die erste Kammer 503 zu definieren. In einigen Konfigurationen kann das Zweikammergehäuse 502 eine Öffnung definieren, die als Lufteintrittsportal 504 fungiert. In einigen Konfigurationen kann das Lufteintrittsportal 504 eingerichtet werden, sich wahlweise zu öffnen und zu schlie-ßen. So kann z.B. ein bewegliches Gitter oder eine 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. Der Magnet kann durch ein Steuergerät 116 betätigt werden. Das bewegliche Gitter oder die Tür kann elektrisch, magnetisch oder mechanisch betätigt werden.
Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann einen oder mehrere Schimmelpilzsensoren 510 umfassen, die eingerichtet sind, das Wachstum von Schimmel auf der Wachstumsoberfläche 512 zu erkennen. Die Platzierung der Abtastvorrichtung 510 kann von der Art der durchgeführten Abtastung abhängig sein. Für die Abtastvorrichtung 510 stehen verschiedene Technologien zur Verfügung. Die Abtastvorrichtung 510 kann elektrisch an das Steuergerät 116 angeschlossen werden. Die Abtastvorrichtung 510 kann von einem einzigen Modul umfasst sein, das mit dem Gehäuse 502 verbunden ist. Verschiedene Konfigurationen der Abtastvorrichtung Sensors 510 werden hier offenbart.
Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann ein oder mehrere Sensorempfangsmodule 511 umfassen. Die Sensorempfangsmodule 511 können in Konfigurationen vorliegen, in denen die Abtastvorrichtung 510 als Sender fungiert. Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann eingerichtet werden, eine einzelne Schimmelpilzabtastvorrichtung 510A einzurichten, das Schimmelpilzwachstum in der ersten Kammer 503 zu erkennen. Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann eingerichtet werden, eine Einzel-Schimmelpilz-Abtastvorrichtung 510A und ein Einzel-Sensor-Empfangsmodul 511A aufzuweisen, die eingerichtet sind, das Schimmelpilzwachstum in der ersten Kammer 503 zu erkennen. Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann eingerichtet werden, eine einzelne Schimmelpilzsensor-Vorrichtung 510B zur Erkennung von Schimmelpilzwachstum in der zweiten Kammer 505 einzurichten. Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann eingerichtet werden, eine Einzel-Schimmelpilz-Abtastvorrichtung 510B und ein Einzel-Sensorempfangsmodul 511B aufzuweisen, die eingerichtet sind, das Schimmelpilzwachstum in der zweiten Kammer 505 zu erkennen. Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann auch eingerichtet sein, die Schimmelpilzsensoren 510A/511A, 510B/511B sowohl in der ersten Kammer 503 als auch in der zweiten Kammer 505 einsetzen zu können.
Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann einen Schimmelpilzhemmer 508 umfassen, der eingerichtet ist, Schimmel zu zerstören. Der Schimmelpilzhemmer 508 kann seitlich oder oben am Gehäuse 502 angebracht werden. Der Schimmelpilzhemmer 508 kann eingerichtet werden, den Schimmel in der zweiten Kammer 505 zu zerstören. Der Schimmelpilzhemmer 508 kann wie oben beschrieben funktionieren. Darüber hinaus kann der Schimmelpilzhemmer 508 in die Schimmelpilz-Abtastvorrichtung 510 integriert werden, wie zuvor hier beschrieben.
Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann ferner einen Oberflächenaustauschmechanismus 514 umfassen, der eingerichtet ist, die Wachstumsoberfläche 512 in eine andere Position zu bringen. Zum Beispiel kann der Oberflächenaustauschmechanismus 514 eine oder mehrere Rollen umfassen, die eingerichtet sind, die Wachstumsoberfläche 512 zu bewegen. Die Wachstumsoberfläche 512, die innerhalb der ersten Kammer 503 freigelegt ist, kann als aktive Wachstumsoberfläche bezeichnet werden. Die aktive Wachstumsoberfläche kann diejenige Oberfläche sein, auf der Schimmelpilze wachsen sollen oder wachsen. Der Teil der Wachstumsoberfläche 512, der innerhalb der zweiten Kammer 505 freiliegt, kann als genutzte Fläche bezeichnet werden. Die genutzte Fläche kann diejenige Fläche sein, auf der bereits Schimmelpilze gewachsen sind. Der Oberflächenaustauschmechanismus 514 kann eingerichtet werden, die Wachstumsoberfläche 512 vorzurücken, um eine neue aktive Wachstumsoberfläche innerhalb der ersten Kammer 503 zu schaffen. Der Oberflächenaustauschmechanismus 514 wird hier näher beschrieben. Eine andere Konfiguration kann hierbei sein, dass die Wachstumsoberfläche 512 in der ersten Kammer 503 der Luft ausgesetzt wird und dann zum Wachstum, zur Messung und zur Zerstörung in die zweite Kammer 505 bewegt wird (z.B. ähnlich wie bei Einzelkammer- Konfigurationen).
Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann ein thermisches Steuerelement 520 umfassen, das eingerichtet ist, die Temperatur in der ersten Kammer 503 zu ändern, um das Schimmelpilzwachstum zu fördern. Zusätzliche thermische Steuerelemente können auf, in oder unter der Wachstumsoberfläche 512 eingebettet sein. Das thermische Steuerelement 520 kann ein thermoelektrisches Element sein, das durch das Steuergerät 116 elektrisch angetrieben wird. Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann auch ein ähnliches thermisches Steuerelement in der zweiten Kammer 505 umfassen. Das thermische Steuerelement 520 kann, wie zuvor für das ähnliche Element der anderen Konfigurationen beschrieben, funktionieren.
Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann einen KammerUmgebungssensor 518 umfassen, der für die Messung der Umgebungsbedingungen in der ersten Kammer 503 eingerichtet ist. Der Kammerumgebungssensor 518 kann elektrisch an das Steuergerät 116 angeschlossen werden. Der Kammerumgebungssensor 518 kann einen Temperatursensor, einen Feuchtigkeitssensor, einen Drucksensor und/oder einen Gassensor umfassen. Der Kammerumgebungssensor 518 kann in periodischen Abständen überwacht werden, um den Status der Bedingungen in der ersten Kammer 503 zu bestimmen. Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 kann auch einen ähnlichen Umgebungssensor in der zweiten Kammer 505 umfassen.
Die Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 bietet separate Kammern für Schimmelpilzwachstum und -zerstörung. Ein Vorteil der Zweikammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration 500 besteht darin, dass der Sensor kontinuierlich für die Schimmelpilzabtastung eingesetzt werden kann. Die Einzelkammer-Konfigurationen züchten und zerstören Schimmel in derselben Kammer, so dass während der Schimmelzerstörungsphase keine neue Probe initiiert werden kann. In einigen Konfigurationen kann der Schimmelpilzsensor mehr als zwei Kammern nutzen. Es kann auch eine Mehrkammer-Schimmelpilzsensor-Konfiguration verwendet werden. Beispielsweise können verschiedene Kammern so eingerichtet werden, dass sie mit unterschiedlichen Umgebungsparametern betrieben werden können, um eine Wachstumsumgebung für verschiedene Schimmelpilzarten zu schaffen.
Die allgemeine Funktionsweise des Zweikammer-Schimmelpilzsensors Konfiguration 500 kann darin bestehen, einen Teil der Wachstumsoberfläche 512 in der ersten Kammer 503 freizulegen. Das Lufteintrittsportal 504 kann zu einem vorbestimmten Zeitpunkt für eine vorbestimmte Zeitdauer geöffnet und dann geschlossen werden. Das Steuergerät 116 kann das thermische Steuerelement 520 betätigen und die Kammerumgebungssensoren 518 überwachen, um eine Umgebung zu erzeugen, die dem Schimmelpilzwachstum förderlich ist. Das Steuergerät 116 kann die Signale der Abtastvorrichtung 510/511 überwachen, um festzustellen, ob Schimmelpilz vorhanden ist. Nach Abschluss des Messzyklus kann das Steuergerät 116 den Oberflächenaustauschmechanismus 514 aktivieren, um die Wachstumsoberfläche 512 so zu bewegen, dass sich der in der ersten Kammer 503 exponierte Teil in die zweite Kammer 505 bewegt. Eine neue aktive Wachstumsoberfläche kann in die erste Kammer 503 gebracht werden, um einen neuen Messzyklus zu ermöglichen.
Das Steuergerät 116 kann dann den Schimmelpilzhemmer 508 betätigen, um den Schimmel auf der Wachstumsoberfläche 512 zu zerstören. In Konfigurationen mit einer Schimmelpilzabtastvorrichtung (z.B. 510B/511B) in der zweiten Kammer 505 kann das Steuergerät 116 die entsprechenden Signale auf Anzeichen von Schimmelpilzzerstörung überwachen.
6 zeigt eine erste Einzelkammer mit externer Freilegekonfiguration 600. Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 600 kann eine einzige Kammer umfassen, die eingerichtet ist, Schimmelpilze zu züchten und zu zerstören. Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 600 kann ein Gehäuse 602 umfassen, das eine Kammer 603 definiert. Die Einkammer/externe Freilegekonfiguration 600 umfasst außerdem eine Wachstumsoberfläche 612. Die Wachstumsoberfläche 612 kann eingerichtet werden, dem Luftstrom 606 außerhalb der Kammer 603 ausgesetzt zu werden.
Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 600 umfasst ferner einen Oberflächenaustauschmechanismus 614, der eingerichtet ist, die Wachstumsoberfläche 612 in verschiedene Positionen zu bewegen. Ein freiliegender Teil 630 der Wachstumsoberfläche 612 kann dem Luftstrom 606 außerhalb der Kammer 603 ausgesetzt sein. Der freiliegende Teil 630 kann für eine bestimmte Zeit dem Luftstrom 606 ausgesetzt werden, um Schimmelpilzsporen zu sammeln, die im Luftstrom 606 vorhanden sind. Der Oberflächenaustauschmechanismus 614 kann betätigt werden, um den freiliegenden Teil 630 in die Kammer 603 zu bewegen. Daher kann ein zusätzlicher, zuvor nicht freiliegender Teil der Wachstumsoberfläche 612 als der freiliegende Teil 630 positioniert werden. Der Oberflächenaustauschmechanismus 614 wird hier zusätzlich detailliert beschrieben.
Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 600 kann eine Schimmelpilz-Abtastvorrichtung 610 umfassen, die eingerichtet ist, Schimmelpilzwachstum auf der Wachstumsoberfläche 612 zu erkennen. Die Platzierung der Abtastvorrichtung 610 kann von der Art der durchgeführten Abtastung abhängig sein. Für den Sensor 610 stehen verschiedene Technologien zur Verfügung. Die Abtastvorrichtung 610 kann elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden werden. Die Abtastvorrichtung 610 kann von einem einzigen Modul umfasst sein, das mit dem Gehäuse 602 verbunden ist. Verschiedene Konfigurationen der Abtastvorrichtung 610 werden hier offenbart. Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 600 kann ein Sensorempfangsmodul 611 umfassen. Das Sensorempfangsmodul 611 kann in Konfigurationen vorliegen, in denen die Abtastvorrichtung 610 als Sender eingerichtet ist. Das Sensorempfangsmodul 611 kann unterhalb des Teils der Wachstumsoberfläche 612 positioniert werden, der sich innerhalb der Kammer 603 befindet.
Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 600 kann einen Schimmelpilzhemmer 608 umfassen, der eingerichtet ist, den Schimmel in der Kammer 603 zu zerstören. Der Schimmelpilzhemmer 608 kann seitlich oder oben am Gehäuse 602 (oben abgebildet) angebracht werden. Der Schimmelpilzhemmer 608 kann wie oben beschrieben funktionieren. Darüber hinaus kann der Schimmelpilzhemmer 608 zumindest in einen Teil der Schimmelpilzabtastvorrichtung 610 integriert werden, wie zuvor hier beschrieben.
Die erste Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 600 kann ein thermisches Steuerelement 620 umfassen, das eingerichtet ist, die Temperatur in der Kammer 603 zu ändern, um das Schimmelpilzwachstum 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 durch das Steuergerät 116 elektrisch angetrieben wird. Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 600 kann einen Kammerumgebungssensor 618 umfassen, der zur Messung der Umgebungsbedingungen innerhalb der Kammer eingerichtet ist. Das thermische Steuerelement 620 kann wie hier beschrieben arbeiten.
Die erste Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 600 ist teilweise durch die Trajektorie der Wachstumsoberfläche 612 gekennzeichnet. Wie dargestellt, ist die Wachstumsoberfläche 612 innerhalb der Kammer 603 in einem Winkel von neunzig Grad zur exponierten Wachstumsoberfläche 630 ausgerichtet. Der Winkel ist nicht auf neunzig Grad beschränkt. Die erste Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 600 ermöglicht eine Schimmelpilzmessung, während eine weitere Luftprobe dem Luftstrom 606 ausgesetzt wird.
7 zeigt eine zweite Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700. Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700 kann eine einzige Kammer umfassen, die eingerichtet ist, Schimmelpilze zu züchten und zu zerstören. Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700 kann ein Gehäuse 702 umfassen, das eine Kammer 703 definiert. Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700 umfasst außerdem eine bewegliche Wachstumsoberfläche 712. Die bewegliche Wachstumsoberfläche 712 kann eingerichtet sein, dem Luftstrom 706 außerhalb der Kammer 703 ausgesetzt zu werden.
Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700 umfasst ferner einen Oberflächenaustauschmechanismus 714, der eingerichtet ist, die Wachstumsoberfläche 712 in verschiedene Positionen zu bewegen. Ein freiliegender Teil 730 der Wachstumsoberfläche 712 kann dem Luftstrom 706 ausgesetzt sein. Der freiliegende Teil 730 kann für eine bestimmte Zeit dem Luftstrom 706 ausgesetzt werden, um Schimmelpilzsporen 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 Wachstumsoberfläche 712 als der freiliegende Teil 730 positioniert werden. Der Oberflächenaustauschmechanismus 714 wird hier zusätzlich detailliert beschrieben.
Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700 kann eine Schimmelpilz-Abtastvorrichtung 710 umfassen, die eingerichtet ist, Schimmelpilzwachstum auf der Wachstumsoberfläche 712 zu erkennen. Die Platzierung der Abtastvorrichtung 710 kann von der Art der durchgeführten Abtastung abhängig sein. Für die Abtastvorrichtung 710 stehen verschiedene Technologien zur Verfügung. Die Abtastvorrichtung 710 kann elektrisch an das Steuergerät 116 angeschlossen werden. Die Abtastvorrichtung 710 kann von einem einzigen Modul umfasst sein, das mit dem Gehäuse 702 verbunden ist. Verschiedene Konfigurationen der Abtastvorrichtung 710 werden hier offenbart. Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700 kann ein Sensorempfangsmodul 711 umfassen. Das Sensorempfangsmodul 711 kann in Konfigurationen vorliegen, in denen die Abtastvorrichtung 710 als Sender fungiert. Das Sensorempfangsmodul 711 kann unterhalb der Wachstumsoberfläche 712, die sich innerhalb der Kammer 703 befindet, positioniert werden.
Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700 kann einen Schimmelpilzhemmer 708 umfassen, der zur Zerstörung von Schimmelpilzen eingerichtet ist. Der Schimmelpilzhemmer 708 kann seitlich oder oben am Gehäuse 702 (oben abgebildet) angebracht werden. Der Schimmelpilzhemmer 708 kann eingerichtet werden, den Schimmel in der Kammer 703 zu zerstören. Der Schimmelpilzhemmer 708 kann wie oben beschrieben funktionieren. Darüber hinaus kann der Schimmelpilzhemmer 708, wie zuvor hier beschrieben, in mindestens einen Teil der Schimmelpilzabtastvorrichtung 710 integriert werden.
Die erste Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700 kann ein thermisches Steuerelement 720 umfassen, das eingerichtet ist, die Temperatur in der Kammer 703 zu ändern, um das Schimmelpilzwachstum 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 durch das Steuergerät 117 elektrisch angetrieben wird. Die Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700 kann einen Kammerumgebungssensor 718 umfassen, der zur Messung der Umgebungsbedingungen innerhalb der Kammer eingerichtet ist.
Die zweite Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700 kann teilweise durch die Trajektorie der Wachstumsoberfläche 712 charakterisiert werden. Wie dargestellt, ist die Wachstumsoberfläche 712 innerhalb der Kammer 703 in der gleichen Ebene in Bezug auf die freiliegende Wachstumsoberfläche 730 orientiert. Die zweite Einkammer-/externe Freilegekonfiguration 700 kann in jedem beliebigen Winkel relativ zum Luftstrom 706 angebracht werden. Der Sensor kann so angebracht werden, dass Luft in einem vorbestimmten Winkel auf die freiliegende Wachstumsoberfläche 730 auftrifft.
Die hier vorgestellten Schimmelpilzsensor-Konfigurationen können einen Oberflächenaustauschmechanismus nutzen, der eingerichtet ist, einen Teil der Wachstumsoberfläche, die sich innerhalb der Detektionskammer befindet, auszutauschen. Darüber hinaus kann der Oberflächenaustauschmechanismus eingerichtet werden, eine freigelegte Wachstumsoberfläche in die Detektionskammer zu bewegen. Die Wachstumsoberfläche bzw. das Wachstumsmedium kann auf verschiedene Weise eingerichtet sein. Das Wachstumsmedium kann eine Folie oder ein Band sein, das beschichtet wird, um eine klebrige oder klebende Oberfläche zu erzeugen. Die klebrige Oberfläche hilft, Partikel wie Schimmelpilzsporen anzuziehen. Außerdem kann die Oberfläche der Folie oder des Bandes mit Nährstoffen für das Schimmelpilzwachstum beschichtet sein. Die Oberfläche der Folie oder des Bandes kann mit einer antibakteriellen Beschichtung versehen werden, um das Wachstum von Bakterien zu verhindern.
Verschiedene Arten von Schimmelpilzen können unterschiedliche Nährstoffe für das Wachstum bevorzugen. Das Wachstumsmedium kann eingerichtet werden, dass es verschiedene Arten von Schimmelpilzen zum Wachstum anregt. 8 zeigt eine mögliche Konfiguration eines Wachstumsmediums 800. Das Wachstumsmedium 800 kann ein Substratmaterial 812 umfassen. Das Substratmaterial 812 kann beispielsweise eine Folie, eine Membran oder ein Band sein. Das Trägermaterial 812 kann aus Kunststoff, Gewebe oder anderem Material bestehen. Das Substratmaterial 812 kann in verschiedenen Konfigurationen als Streifen, Trommel oder Scheibe ausgebildet werden. Auf dem Substratmaterial 812 können mehrere Prüfabschnitte 802 definiert werden. Der Prüfabschnitt 802 kann als ein Bereich oder eine Oberfläche des Wachstumsmediums 800 definiert werden, die innerhalb der Kammer des Schimmelsensors freigelegt werden kann. Die Prüfabschnitte 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 Freilegung des Prüfabschnitts 802 innerhalb der Kammer entsprechen. Der Prüfabschnitt 802 kann auf dem Substratmaterial 812 kontinuierlich wiederholt werden. Während des Betriebs des Schimmelpilzsensors kann der Prüfabschnitt 802 der Luft ausgesetzt und durch einen Messzyklus verarbeitet werden. Die übrigen auf dem Substratmaterial 812 definierten Prüfabschnitte können durch den Oberflächenaustauschmechanismus eingeschlossen werden.
Der Prüfabschnitt 802 kann in eine Vielzahl von Streifen segmentiert werden. Zum Beispiel können ein erster Streifen 804, ein zweiter Streifen 806, ein dritter Streifen 808 und ein vierter Streifen 810 auf dem Prüfabschnitt 802 definiert werden. Jeder der Streifen kann eine Beschichtung haben, die das Wachstum einer anderen Art von Schimmelpilz begünstigt. Zum Beispiel kann der erste Streifen 804 eine erste Nährstoffschicht umfassen, die für den Anbau eines ersten Schimmelpilztyps günstig ist. Der zweite Streifen 806 kann eine zweite Nährstoffschicht umfassen, die für den Anbau eines zweiten Schimmelpilztyps günstig ist. Der dritte Streifen 808 kann eine dritte Nährstoffschicht umfassen, die für den Anbau eines dritten Schimmelpilztyps günstig ist. Der vierte Streifen 810 kann eine vierte Nährstoffschicht umfassen, die für den Anbau eines vierten Schimmelpilztyps günstig ist. Innerhalb jedes Streifens können während eines Messzyklus durch Betätigung des thermischen Steuerelements unterschiedliche Umgebungsbedingungen (z.B. Temperatur) angelegt 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 Schimmelpilzwachstum fördern. Die Sensorinformationen können zur Rückberechnung der Schimmelpilzsporenkonzentration in der Luft verwendet werden.
Die Segmentierung des Prüfabschnitts 802 ermöglicht es dem Schimmelpilzsensor, das Vorhandensein verschiedener Arten von Schimmelpilzen effizient zu erkennen. Darüber hinaus können verschiedene Streifenkombinationen hergestellt werden, je nachdem, welche Arten von Schimmelpilzen zu einem Zeitpunkt des Tests in der Umgebung zu erwarten sind. Prüfabschnitte mit einem einzigen Nährstoffüberzug können möglicherweise nicht alle Arten von Schimmelpilzen effizient erkennen. Ein weiterer Vorteil der Streifen ist, dass der Schimmelpilzsensor einen detaillierteren Bericht über die vorhandenen Schimmelpilztypen 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 abwechselnd auf einem Substrat definierten Wachstumsbereichen bestehen. Das Wachstumsmedium 900 kann einen ersten Wachstumsbereich 902 umfassen. Neben dem ersten Wachstumsbereich 902 könnte ein Nicht-Wachstumsbereich 904 liegen. Ein zweiter Wachstumsbereich 906 kann neben dem Nicht-Wachstumsbereich 904 definiert werden. Das Muster von Wachstumsgebieten und Nicht-Wachstumsbereichen kann sich über die gesamte Länge des Wachstumsmediums 900 wiederholen. Der Nicht-Wachstumsbereich 904 kann ein Bereich sein, der eingerichtet ist, Schimmelbildung zu vermeiden (z.B. nicht beschichtet oder mit einer Beschichtung mit hohem pH-Wert). Der Nicht-Wachstumsbereich 904 kann ein Bereich sein, der nicht klebrig oder klebrig ist Der Nicht-Wachstumsbereich 904 kann eingerichtet sein, dass es einen Puffer zwischen dem ersten Wachstumsbereich 902 und dem zweiten Wachstumsbereich 906 bildet. Jeder der Bereiche kann durch eine Breite von 910 und eine Länge von 908 charakterisiert werden. Die Breite 910 und die Länge 908 können den Abmessungen der Kammer oder den Abmessungen einer Öffnung zur Freilegung der Wachstumsoberfläche 902 innerhalb der Kammer entsprechen. Die Abmessungen jedes abwechselnden Bereichs können auf ähnliche Weise definiert werden.
Die Konfiguration 900 mit wechselndem Wachstumsmedium kann in Konfigurationen nützlich sein, in denen der der Luft ausgesetzte Bereich außerhalb der Kammer liegt. In solchen Konfigurationen ist eine kontinuierliche Schimmelpilzerkennung möglicherweise nicht erwünscht. Der Nicht-Wachstumsbereich 904 kann im luftexponierten Bereich positioniert werden, ohne dass die Befürchtung besteht, dass Schimmelpilzsporen an der Oberfläche haften bleiben. Wenn das Wachstumsmedium 900 für die Durchführung eines Messzyklus bereit ist, kann das Wachstumsmedium 900 durch den Oberflächenaustauschmechanismus vorgeschoben werden, um das zweiten Wachstumsgebiet 906 vor dem Eindringen in die Kammer der Luft auszusetzen. Während der zweite Wachstumsbereich 906 der Luft ausgesetzt ist, kann sich der Nicht-Wachstumsbereich 904 innerhalb der Kammer befinden. Beachten Sie, dass der erste Wachstumsbereich 902 und der zweite Wachstumsbereich 906 Streifen umfassen können, wie bezüglich 8 beschrieben.
10 zeigt eine alternative Konfiguration für ein Wachstumsmedium 1000. Das Wachstumsmedium 1000 kann ein Substratmaterial 1004 umfassen. Das Substratmaterial 1004 kann beispielsweise eine Folie, eine Membran oder ein Band sein. Das Trägermaterial 1004 kann aus Kunststoff, Gewebe oder anderem Material bestehen. In verschiedenen Konfigurationen kann das Substratmaterial 1004 als Streifen, Trommel oder Scheibe ausgebildet werden. Auf dem Substratmaterial 1004 können mehrere Prüfabschnitte 1002 definiert werden. Der Prüfabschnitt 1002 kann als ein Bereich oder eine Oberfläche des Wachstumsmediums 1000 definiert werden, die innerhalb der Kammer des Schimmelsensors exponiert werden kann. Die Prüfabschnitte 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 Freilegung des Prüfabschnitts 1002 innerhalb der Kammer entsprechen. Der Prüfabschnitt 1002 kann auf dem Substratmaterial 1004 kontinuierlich wiederholt werden. Während des Betriebs des Schimmelpilzsensors kann der Prüfabschnitt 1002 der Luft ausgesetzt und durch einen Messzyklus verarbeitet werden. Die übrigen auf dem Substratmaterial 1004 definierten Prüfabschnitte können durch den Oberflächenaustauschmechanismus eingeschlossen werden.
Der Prüfabschnitt 1002 kann eine oder mehrere Wachstumsregionen definieren. Beispielsweise kann eine erste Wachstumsregion 1006, eine zweite Wachstumsregion 1008, eine dritte Wachstumsregion 1010 und eine vierte Wachstumsregion 1012 definiert werden. Jede der Wachstumsregionen kann eine Beschichtung oder Behandlung haben, die das Wachstum einer anderen Art von Schimmelpilz begünstigt. Zum Beispiel kann die erste Wachstumsregion 1006 mit einem ersten Nährstoffüberzug behandelt werden, der das Wachstum eines ersten Schimmelpilztyps begünstigt. Die zweite Wachstumsregion 1008 kann mit einem zweiten Nährstoffüberzug behandelt werden, der das Wachstum eines zweiten Schimmelpilztyps begünstigt. Die dritte Wachstumsregion 1010 kann mit einem dritten Nährstoffüberzug behandelt werden, der für das Wachstum eines dritten Schimmelpilztyps günstig ist. Die vierte Wachstumsregion 1012 kann mit einem vierten Nährstoffüberzug behandelt werden, der für das Wachstum eines vierten Schimmelpilztyps günstig ist. Der Prüfabschnitt 1002 kann ferner einen Nicht-Wachstumsbereich 1014 umfassen. Das Nicht-Wachstumsbereich 1014 kann als das Gebiet innerhalb des Prüfabschnitts 1002 definiert werden, das zwischen den Wachstumsbereichen liegt. Der Nicht-Wachstumsbereich 1014 kann ein Bereich des Substratmaterials 1004 sein, der nicht zur Förderung des Schimmelpilzwachstums behandelt wird. Die Wachstumsbereiche werden als Quadrate dargestellt, können aber unterschiedlich ausgebildet sein. Die Wachstumsbereiche können beispielsweise kreisförmig oder rechteckig sein. Außerdem wird das Muster zwar im Allgemeinen als symmetrisch dargestellt, doch könnte das Muster auch unsymmetrisch sein. Der Prüfabschnitt 1002 kann auf dem Substratmaterial 1004 kontinuierlich wiederholt werden. Während des Betriebs des Schimmelpilzsensors kann der Prüfabschnitt 1002 der Luft ausgesetzt und durch einen Messzyklus verarbeitet werden. Die übrigen auf dem Substratmaterial 1004 definierten Prüfabschnitte können durch den Oberflächenaustauschmechanismus eingeschlossen werden.
Der Prüfabschnitt 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 Prüfabschnitts 1002 entspricht. Jede der Wachstumsregionen kann das Wachstum eines bestimmten Schimmelpilztyps begünstigen. Die Unterteilung des Prüfabschnitts 1002 ermöglicht es dem Sensor, das Vorhandensein verschiedener Arten von Schimmelpilzen effizient zu erkennen. Darüber hinaus können verschiedene Kombinationen von Wachstumsbereich hergestellt werden, je nach den Schimmelpilzarten, 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 Schimmelpilzarten liefern kann. Durch die Erfassung des Vorhandenseins und/oder der Konzentration von Schimmel in jeder der Wachstumsbereiche kann ein detaillierterer Bericht erstellt werden. Der Nicht-Wachstumsbereich 1014 kann für die Sensorkalibrierung nützlich sein. Da auf dem Nicht-Wachstumsbereich 1014 kein Schimmelpilzwachstum zu erwarten ist, kann der Schimmelpilzsensor diesen Bereich zur Kalibrierung der Abtastvorrichtung nutzen.
Die Merkmale jeder der Wachstumsoberflächenkonfigurationen können kombiniert werden, um zusätzliche Wachstumsoberflächen zu definieren. Die Konfigurationen von 8 und 10 können beispielsweise abwechselnd Bereiche umfassen, die Schimmelbildung zulassen und Schimmelbildung verhindern. Die für die Wachstumsoberfläche ausgewählten besonderen Merkmale können von der Konfiguration des Schimmelsensors abhängen. Die Wachstumsoberflächenkonfigurationen werden zwar als Streifen dargestellt, können aber in entsprechender Weise auf einer Oberfläche einer Trommel oder einer Scheibe gebildet werden.
Die Schimmelpilzsensor-Konfigurationen können einen Oberflächenaustauschmechanismus umfassen. In einigen Konfigurationen kann der Oberflächenaustauschmechanismus als Einwegkartusche eingerichtet werden, die in den Schimmelpilzsensor eingebaut oder aus ihm entfernt werden kann. Der Einweg-Oberflächenaustauschmechanismus kann eine feste Wachstumsoberfläche umfassen, die in der Kammer freiliegt, wenn der Mechanismus am Gehäuse des Schimmelpilzsensors angebracht ist.
Der Oberflächenaustauschmechanismus kann auch eingerichtet werden, die Wachstumsoberfläche im Verhältnis zur Kammer vorzurücken. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann durch das Steuergerät 116 elektrisch gesteuert werden. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann eingerichtet werden, eine vordefinierte Menge an Wachstumsoberfläche vorzuhalten, die für einen Messzyklus in die Kammer eingebracht werden kann. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann auch eingerichtet sein, die gebrauchte Wachstumsoberfläche, die durch einen Messzyklus bearbeitet wurde, zu speichern.
11 zeigt eine Seitenansicht einer möglichen Konfiguration eines bandbasierten Oberflächenaustauschmechanismus 1100, der für den Vorschub eines Bandes, einer Membran oder einer Folie eingerichtet ist. Der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1100 kann ein Bandgehäuse 1104 umfassen. Das Bandgehäuse 1104 kann eine Kammer für gebrauchte Bänder 1114 und eine Kammer für ungebrauchte Bänder 1116 definieren. Das Gehäuse 1104 kann eine Trennwand 1118 zwischen der Kammer 1114 für gebrauchtes Band und der Kammer 1116 für ungebrauchtes Band umfassen. Das Bandgehäuse 1104 kann eingerichtet werden, an ein Wachstumskammergehäuse 1102 gekoppelt zu werden, 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. Die elektrische Antriebseinheit kann ein Elektromotor sein, 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 Vorschub des Bandes 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 zum Beispiel eine Auskleidung oder Verkapselung umfassen, die verhindert, dass Feuchtigkeit von der bandbasierten Oberfläche vor der Verwendung verdunstet. Die Verkapselung kann auch die Kontamination der bandbasierten Oberfläche vor deren Verwendung verhindern.
Ein Stück unbenutztes Band 1110 oder Folie kann um die Spule 1108 gewickelt werden. Das unbenutzte Band/Folie 1110 kann als Wachstumsoberfläche eingerichtet werden, wie zuvor hier beschrieben. Das unbenutzte Band 1110 kann als der Teil des Bandes definiert werden, der nicht in die Wachstumskammer 1103 vorgeschoben wurde. Ein Ende des unbenutzten Bandes 1110 kann an der Spule 1108 befestigt werden. Das Band kann ferner eine aktive Prüffläche 1122 umfassen, die als der Teil des Bandes definiert ist, der sich innerhalb der Wachstumskammer 1103 befindet. Das Band kann ferner eine Länge von gebrauchtem Band 1112 oder Folie umfassen, die als der Teil 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 eingerichtet ist, das unbenutzte Band 1110 und das benutzte Band 1112 von der Wachstumskammer 1103 zu trennen. Die Trennfläche 1120 kann Schlitze oder Öffnungen definieren, durch die das Band hindurchgehen kann. Der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1100 kann ferner eine erste Führungsrolle 1124 umfassen, die eingerichtet ist, unbenutztes Band 1110 aus der Kammer 1116 für unbenutzte Bänder in die Wachstumskammer 1103 zu leiten. Der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1100 kann ferner eine zweite Führungsrolle 1126 umfassen, die eingerichtet ist, dass sie das Band (die aktive Prüffläche 1122) in die Kammer für gebrauchte Bänder 1114 zu leiten. Die erste Führungsrolle 1124 und die zweite Führungsrolle 1126 können mit der Trennfläche 1120 durch einen Bügel verbunden werden. In einigen Konfigurationen kann der Bügel ein nachgiebiges Bauteil umfassen, das eingerichtet ist, einen Druck auszuüben, um die Rollen gegen eine untere Fläche des Schimmelpilzsensor-Gehäuses 1102 zu drücken, um die Abdichtung der Kammer 1103 gegenüber der Außenluft zu unterstützen und/oder den elektrischen Kontakt zwischen dem Band und dem Steuergerät 116 zu verbessern. Die Länge der ersten Führungsrolle 1124 und der zweiten Führungsrolle 1126 können 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 Schimmelpilzmesszyklus kann mit der aktiven Prüffläche 1122 durchgeführt werden, die in der Wachstumskammer 1103 freigelegt wird. Nach Abschluss eines Messzyklus kann die angetriebene Spule 1108 durch den elektrischen Antriebsmechanismus gedreht werden. Die angetriebene Spule 1108 kann angetrieben werden, um den Teil 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 vorgeschoben und um die angetriebene Spule 1106 gewickelt. Durch die Rotation wird das unbenutzte Band 1110 von der Spule 1108 abgewickelt und als neue aktive Prüffläche 1122 in die Wachstumskammer 1103 vorgeschoben. Die Gesamtlänge des Bandes kann eingerichtet werden, eine vorgegebene Anzahl von Messungen durchzuführen.
In einigen Konfigurationen kann die Kammer 1114 für gebrauchte Bänder Verkapselungen und/oder Chemikalien zur Verhinderung von Schimmelbildung umfassen. Dies kann das Wachstum von Schimmel in der ungenutzten Bandkammer 1116 verhindern und sicherstellen, dass der während der Messung entstandene Schimmel weiter zerstört wird. In einigen Konfigurationen kann die Kammer 1116 für ungebrauchtes Band Verkapselungen und/oder Chemikalien umfassen, um das ungebrauchte Band 1110 für den späteren Gebrauch zu erhalten. Die Verkapselungen und/oder Chemikalien können z.B. derart eingerichtet werden, dass das unbenutzte Band 1110 nicht trocken oder nicht klebrig wird, was die Wirksamkeit der Messung negativ beeinflussen könnte.
Der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus 1100 kann als eine Kartusche implementiert werden, die eine vorbestimmte Länge an Band oder Film umfasst. Die Kartusche kann vom Benutzer austauschbar sein. Die Kartusche kann nach dem Gebrauch entsorgt werden. In einigen Konfigurationen kann das Band oder die Folie 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 jeweils den Prüfabschnitt des Bandes zu identifizieren. Ein optischer Sensor kann so positioniert werden, dass er ein Signal liefert, wenn die Kerbe zwischen Sender und Empfänger erscheint. Das Steuergerät 116 kann das Signal zur korrekten Positionierung des Bandes verwenden, so dass ein Prüfabschnitt in der Kammer richtig 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. Da das Steuergerät 116 den Abstand zwischen den Kerben und/oder die Gesamtzahl der Kerben auf dem Band kennt, kann es die Menge des verbrauchten Bandes und/oder die Menge des verbleibenden Bandes berechnen und die Werte an den Benutzer übermitteln. Das Steuergerät 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 umfassen. Die Trommel 1204 kann zylindrisch geformt sein. 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 einer zentralen Achse der Trommel 1204 verbunden ist. Die Trommel 1204 kann eine Wachstumsoberfläche 1208 umfassen, die als derjenige Bereich definiert werden kann, der innerhalb einer Wachstumskammer eines Schimmelpilzsensorgehäuses 1202 freiliegt. Die Trommel 1204 kann eine unbelichtete Oberfläche 1203 umfassen, die als die Oberfläche der Trommel 1204 definiert werden kann, die nicht in der Wachstumskammer des Schimmelsensorgehäuses 1202 freiliegt. Der trommelbasierte Oberflächen-Austauschmechanismus 1200 kann ein Gehäuse (nicht abgebildet) umfassen, das eingerichtet ist, am Gehäuse des Schimmelpilzsensors 1202 befestigt zu werden und den Elektromotor 1206 zu unterstützen. 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 eingerichtet werden, in die Wachstumskammer des Schimmelpilzsensor-Gehäuses 1202 zu 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 weggeworfen 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 unter Verwendung der Wachstumsoberfläche 1208 durchgeführt werden, die in der Kammer des Schimmelpilzsensor-Gehäuses 1202 freigelegt ist. 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 Schimmelpilzsensorgehäuse 1202 freiliegt, die Wachstumsoberfläche 1208. Unter der Annahme einer Drehung im Uhrzeigersinn kann das Oberflächensegment 1210A in das Schimmelpilz-Sensorgehäuse 1202 vorrücken. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet werden, den Elektromotor 1206 für eine vorbestimmte Dauer zu betätigen, 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 Drehbetrag 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 Wachstumsoberfläche 1304 innerhalb einer durch das Sensorgehäuse 1302 gebildeten Kammer. Der scheibenbasierte Oberflächen-austauschmechanismus 1300 kann ein Scheibengehäuse 1306 umfassen, das eingerichtet ist, die Scheibe 1308 zu umschließen. Die Scheibe 1308 kann eingerichtet werden, sich um eine zentrale Achse zu drehen. Ein Elektromotor 1310 kann an das Scheibengehäuse 1306 gekoppelt werden. Eine Welle des Elektromotors 1310 kann mit der Scheibe 1308 verbunden werden, um die Drehung der Scheibe 1308 zu erleichtern.
In einigen Konfigurationen kann die gesamte Oberfläche der Scheibe 1308 behandelt werden, um das Schimmelpilzwachstum zu fördern. Die Scheibe 1308 kann auch wie in 13B dargestellt eingerichtet sein. Die Scheibe 1308 kann die Wachstumsbereiche 1312 definieren, die zur Förderung des Schimmelpilzwachstums wie zuvor beschrieben behandelt werden. Die Scheibe 1308 kann einen Nicht-Wachstumsbereich 1314 umfassen, der die Wachstumsbereiche 1312 trennt. Der Nichtwachstumsbereich 1314 kann die Ausbreitung von Schimmelpilzwachstum außerhalb des Sensorgehäuses 1302 verhindern. Die Wachstumsbereiche 1312 können in unterschiedlich behandelte Bereiche unterteilt werden, um das Wachstum verschiedener Schimmelpilzarten 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 Wachstumsoberfläche 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 Wachstumsoberfläche 1312 zu drehen. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet werden, dass sie den Elektromotor 1310 für eine vorbestimmte Dauer betätigt, 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 Drehbetrag zu messen und den Elektromotor 1310 entsprechend anzutreiben.
Die Schimmelpilzsensor-Konfigurationen umfassen eine Abtastvorrichtung, die eingerichtet ist, Schimmel zu erkennen. Der Sensor kann elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden werden. Eine Vielzahl von Sensortechnologien sind anpassbar, Schimmelbildung innerhalb des Gehäuses zu erkennen. Zu den Arten von Sensoren, die verwendet werden können, gehören optische Sensoren, chemische Sensoren, Biosensoren, mechanische Sensoren, Audiosensoren und elektrische Sensoren. Die Sensoren können eingerichtet werden, visuelle, mechanische, elektrische, biologische und/oder chemische Eigenschaften zu messen, die mit dem Schimmelpilzwachstum einhergehen. Die Schimmelpilzsensor-Konfigurationen können verschiedene Arten von Sensoren zur Erkennung von Schimmelpilzen umfassen. Einige Sensortechnologien sind möglicherweise besser geeignet, um die Konzentration von Schimmelpilzen zu erkennen, während sich andere für die Erkennung von Schimmelpilzwachstum eignen.
Mit Blick beispielsweise auf die 1 kann die Abtastvorrichtung 110 auf verschiedene Weise implementiert werden. Verschiedene Konfigurationen können sich auf unterschiedliche Sensortechnologien stützen. Die Arten von Abtastvorrichtungen können ein chemischer/Gas-Sensor, ein elektrischer Sensor, ein biologischer Sensor, ein optischer Sensor, ein mechanischer Sensor oder ein Audiosensor sein. Die Art der Abtastvorrichtung kann von der Art der Eigenschaften abhängen, die mit dem Vorhandensein und/oder der Konzentration von Schimmelpilzen verbunden sind und die erkannt werden sollen. Die Abtastvorrichtung 110 kann so eingerichtet werden, dass sie Schimmelpilze durch Messung der optischen, elektrischen, biologischen, mechanischen und/oder chemischen Eigenschaften erkennt. Die unterschiedlichen Eigenschaften können von verschiedenen Arten von Sensoren erkannt 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 Abtastvorrichtung kann durch die physikalische Eigenschaft charakterisiert werden, die es zu messen versucht, und wie es die physikalische Eigenschaft misst.
Schimmelpilzsporen setzen mikrobielle flüchtige organische Verbindungen (mVOCs) als Nebenprodukt während ihres Stoffwechsels frei. Schimmelpilzsporen können in einem zweiten Metabolismus als Endprodukt weitere Mykotoxine freisetzen. Das Schimmelpilzwachstum kann durch die Erfassung dieser Chemikalien während des Schimmelpilzlebenszyklus erkannt werden. Bei der Abtastvorrichtung 110 kann es sich um einen chemischen Sensor handeln, der eingerichtet ist, die Veränderungen der mVOCs oder anderer Chemikalien, die mit dem Schimmelpilzwachstum einhergehen, zu erfassen.
Schimmelpilze 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 sich ausbreitet. Die Abtastvorrichtung 110 kann jede Art von chemischem Sensor sein, der diese Verbindungen erkennen kann. Die Abtastvorrichtung 110 kann zum Beispiel ein elektrochemischer Gassensor oder ein Metalloxid-Gassensor sein, der eingerichtet ist, diese Verbindungen zu erkennen. In einigen Konfigurationen kann die Abtastvorrichtung 110 eine Vielzahl von chemischen Sensoren umfassen, die jeweils zur Messung einer bestimmten chemischen Verbindung eingerichtet sind.
Die Abtastvorrichtung 110 kann beispielsweise ein Festkörper-ChemiresistorSensor sein, der seinen Widerstand als Reaktion auf die Einwirkung bestimmter chemischer Verbindungen ändert. Das Steuergerät 116 kann programmiert werden, eine Gaskonzentration durch Messung des Widerstands des Chemiresistorsensors zu ermitteln. Das Steuergerät 116 kann ein Spannungsteilernetzwerk und einen Analog-Digital-Wandler (A2D) zur Messung einer Spannung über den Chemiresistorsensor umfassen. Das Steuergerät 116 kann eine oder mehrere Tabellen speichern, die Spannungs- und/oder Widerstandswerte auf Gaskonzentrationen abbilden. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, es eine Warnung oder einen Alarm zu erzeugen, wenn das Gassensorsignal auf die Überschreitung einer Schimmelpilzkonzentration über einen Schwellenwert anspricht. Die Warnung kann z.B. erzeugt werden, wenn die Schimmelpilzkonzentration eine Referenzkonzentration um mehr als einen vorgegebenen Betrag überschreitet.
Das Steuergerät 116 kann Daten speichern, die die Messungen der chemischen Sensoren mit dem Schimmelpilzwachstum in Beziehung setzen. Die Daten können experimentell aus Tests abgeleitet werden. Die gespeicherten Daten können Gasarten und -mengen während verschiedener Phasen des Schimmelpilzwachstums anzeigen. Darüber hinaus können die gespeicherten Daten ein Gasprofil für verschiedene Arten von Schimmelpilzen umfassen. Das Steuergerät 116 kann den Chemikalien-/Gassensor im Laufe der Zeit abtasten und die Ergebnisse mit den gespeicherten Daten vergleichen, um eine Art von Schimmel, eine Schimmelpilzkonzentration oder eine Wachstumsphase des Schimmels weiter zu identifizieren. Darüber hinaus kann die Anfangskonzentration des Schimmels vor dem Schimmelpilzwachstum durch Rückberechnung und Abschätzung der Wachstumsmenge auf der Grundlage von Daten, die experimentell aus Tests abgeleitet werden können, bestimmt werden.
Das Schimmelpilzwachstum kann auch die Eigenschaften des Wachstumsmediums verändern, wenn der Schimmelpilz wächst. Gängige Schimmelpilzarten wie die Familien Aspergillus und Penicillium verschieben den pH-Wert der Wachstumsoberfläche 112 in Richtung sauer. Die Abtastvorrichtung 110 kann eingerichtet werden, eine durch Schimmelbildung verursachte pH-Änderung zu erfassen. Eine erste Technik zum Nachweis des pH-Wertes der Wachstumsoberfläche 112 umfasst 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 umfassen. Die Abtastvorrichtung 110 kann eingerichtet werden, Farbänderungen der Wachstumsoberfläche 112 zu erkennen, die mit den pH-Änderungen verbunden sind. In einigen Konfigurationen kann die Abtastvorrichtung 110 eine Kamera sein, die ein Farbbild der Wachstumsoberfläche 112 liefert. Die Kamera kann zum Beispiel ein ladungsgekoppeltes Gerät (CCD) sein, das eingerichtet ist ein digitales Bild der Wachstumsoberfläche 112 zu liefern. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet werden, Bildverarbeitungsalgorithmen zur Bestimmung von Farbänderungen der Wachstumsoberfläche 112 zu implementieren. Die Abtastvorrichtung 110 kann eine optische Abtastvorrichtung sein, die eingerichtet ist, eine elektromagnetische Welle (z.B. Licht) auszugeben und eine von der Wachstumsoberfläche 112 reflektierte Welle zu empfangen.
Die durch pH-Änderungen verursachte Farbänderung kann durch Änderungen der optischen Eigenschaften wie Adsorption, Reflexion, Streuung, Farbe und/oder Fluoreszenz erkannt werden. Die Eigenschaften können mit einem optischen Sensorsystem, einem Imaging-System oder einem Kamerasystem erfasst werden. Das optische Sensorsystem kann zum Beispiel eingerichtet werden, Daten über die Farbe des auf der Oberfläche wachsenden Schimmels zu liefern. Das Steuergerät 116 kann programmiert werden, optischen Daten einschließlich der Farbinformationen zu verarbeiten, um eine Farbe des Schimmelpilzwachstums oder des Substrats zu identifizieren. Die Farbinformation kann auf Schimmelbildung auf dem Substrat hinweisen. Eine Änderung des pH-Wertes des Substrats kann zum Beispiel durch einen Wechsel von einer Grundfarbe zu einer vorgegebenen Farbe identifiziert werden. Die vorgegebenen Farben, die das Schimmelpilzwachstum anzeigen, können aus Experimenten abgeleitet werden.
Wie etwa in 2 gezeigt, kann das Sensorsystem ein Sensorquellmodul 210 und das Sensorempfangsmodul 212 umfassen. Während 2 zeigt, dass sich das Sensorempfangsmodul 212 relativ zum Sensorquellmodul 210 auf der gegenüberliegenden Seite der Wachstumsoberfläche 112 befindet, kann das Sensorempfangsmodul 212 auch auf der gleichen Seite der Wachstumsoberfläche 112 wie das Sensorquellmodul 210 platziert werden.
Das Sensorquellmodul 210 kann eine Lichtquelle (oder eine Quelle für elektromagnetische Wellen) und das Sensorempfangsmodul 212 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 Wachstumsoberfläche 112 zu beleuchten/bestrahlen. Elektromagnetische Wellen, die die Wachstumsoberfläche 112 durchlaufen, können die Wellenlänge aufgrund der Farbe der Wachstumsoberfläche 112 ändern. Der Fotodetektor (Sensorempfangsmodul 212) kann die elektromagnetischen Wellen empfangen und ein elektrisches Signal erzeugen. Der Fotodetektor kann eingerichtet werden, verschiedene Wellenlängen elektromagnetischer Wellen zu erkennen, so dass verschiedene Farben erkannt 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, Imaging-Systeme oder Kamerasysteme können sowohl das Sensorquellmodul 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 ausstrahlt, der eingerichtet ist, einen großen Bereich oder die gesamte Fläche der Wachstumsoberfläche 112 innerhalb der Kammer 103 zu beleuchten. Die optische Quelle kann eine Lichtquelle kombiniert mit einer Strahldivergenzkomponente sein, die den Strahl aufspreizt, um einen großen Bereich oder die gesamte Fläche der Wachstumsoberfläche 112 innerhalb der Kammer 103 zu beleuchten. Der optische Sensor kann ein Array von Fotodioden oder eine Kamera sein, die eingerichtet ist, elektromagnetische Wellen zu empfangen, die von der Wachstumsoberfläche 112 reflektiert oder gestreut und/oder durch die Wachstumsoberfläche 112 übertragen werden. In dieser Konfiguration können die optischen Eigenschaftsänderungen der gesamten Wachstumsoberfläche 112 gleichzeitig erfasst werden. Das Sensorquellmodul 210 kann durch ein oder mehrere Eingangssignale, die vom Steuergerät 116 erzeugt werden, angesteuert werden. Das Sensorempfangsmodul 212 kann optische Daten, die eine oder mehrere optische Eigenschaften anzeigen, an das Steuergerät 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 umfassen. Die spezifischen optischen Daten, die vom Sensorempfangsmodul 212 bereitgestellt werden, können von der Art des verwendeten Sensors 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 Elektromotor angetrieben werden, um die gesamte oder einen großen Teil der Wachstumsoberfläche 112 zu überstreichen, und die einzelne Fotodiode kann auch durch denselben oder einen separaten Treiber oder Elektromotor angetrieben werden, um sich entsprechend mit der Quelle zu bewegen. Diese Konfiguration kann für Konfigurationen nützlich sein, in denen verschiedene Regionen des Schimmelpilzwachstums definiert sind. Jede Region kann auf das Vorhandensein von Schimmelpilzen untersucht werden. Der Bereich, in dem die Schimmelpilze erkannt werden, kann gespeichert werden und den vorhandenen Schimmelpilztyp anzeigen. Die Anordnung der Fotodioden oder optischen Sensoren muss sich möglicherweise bewegen oder auch nicht.
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), sichtbaren oder infraroten (IR) Wellenlängenbereich erkannt 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 Spektreninformationen können auch mVOC oder andere Informationen umfassen, und sowohl Änderungen der optischen Eigenschaften der Wachstumsoberfläche 112 als auch mVOC- oder andere Informationsänderungen können auf diese Weise erkannt werden.
Die optische Quelle kann auch ein Array aus einzelnen monochromatischen optischen Lasern sein. Zum Beispiel können Ultraviolettlaser beim Ausleuchten der Schimmelpilzsporen Fluoreszenz induzieren. Mit zwei oder mehr Ultraviolettlasern als optische Quelle und einem optischen Spektrometer als optischer Sensor kann die Fluoreszenz von Schimmelpilzsporen erkannt werden. Schimmelpilzsporen können durch Signaturen von Fluoreszenzspektren nachgewiesen werden.
Die durch Schimmelpilzwachstum induzierte Absorptions-, Reflexions- und/oder Streuungsänderung kann direkt durch die vom Fotodetektor empfangene Lichtintensität erfasst werden. Die durch Schimmelpilzwachstum hervorgerufene Farbveränderung kann mit einem Filter mit einer Fotodiode (oder einem Array) und RGB-Pixel (oder einem RGB-Pixelarray) bestimmt werden. Das Steuergerät 116 kann Algorithmen zur Erkennung von Änderungen von Intensität und/oder Farbe umfassen.
Zusätzlich zum Wachstum in der Ebene der Wachstumsoberfläche 112 kann der Schimmelpilz auch aus der Ebene herauswachsen. Die vertikale Tiefe des Schimmels kann mit zunehmender Wachstumszeit zunehmen. Der optische Sensor kann als Laser-Ranger-Finder eingerichtet werden (z.B. basierend auf Laufzeit, frequenzmodulierter CW- oder Strukturlichttechnologie), um die außerhalb der Ebene liegende Tiefe des wachsenden Schimmels zu erkennen. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet werden, dass der Entfernungsmesser periodisch abgetastet wird, um das vertikale Wachstum des Schimmels zu überwachen. Das Steuergerät 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 Schimmelpilzwachstum beeinflusst die optischen Eigenschaften innerhalb der Kammer. Durch den Vergleich der Messergebnisse mit den Ergebnissen der Grundlinie kann das Steuergerät 116 das Vorhandensein von Schimmel und die Anfangskonzentration des Schimmels bestimmen.
Eine andere Technik zur Bestimmung des pH-Wertes des Wachstumsmediums kann die Verwendung eines pH-Meters, z.B. eines potentiometrischen pH-Meters, sein. Das Wachstumsmedium kann vorgedruckte Elektroden für den potentiometrischen Sensor umfassen. Die Oberfläche über den Elektroden kann mit Nährstoffen beschichtet sein, um das Schimmelpilzwachstum zu fördern. Ändert sich der pH-Wert, so kann sich der zwischen den Elektroden gemessene Widerstand ändern. Der pH-Wert kann durch Messung des Widerstandes zwischen den Elektroden bestimmt werden. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, das elektrische Signal zu empfangen und den Widerstand zu bestimmen. Die elektrische Abtastung wird hier zusätzlich detailliert beschrieben.
Eine andere Technik zur Bestimmung des pH-Wertes kann die Implementierung eines Systems sein, das den pH-Wert einer kleinen Region des Wachstumsmediums 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 Diffusion erlaubt und das Schimmelpilzwachstum fördert. Der pH-Sensor kann eine Sensorelektrode 1908 umfassen, die in die Wachstumsoberfläche 1902 integriert ist. Die Sensorelektrode 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. Das Steuergerät 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 Schimmelpilzarten zu fördern. Dies liefert auch ein Rückkopplungssignal, das ein Maß für die Menge an Rückkopplung darstellt, die angewendet werden muss, um den pH-Wert auf einem konstanten Niveau zu halten. Ein Verstärker 1914 kann Eingänge von der Abtastelektrode 1908 und der Referenzelektrode 1912 empfangen. Der Ausgang des Verstärkers 1914 kann elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden werden. Da sich der pH-Wert der Wachstumsoberfläche 1902 aufgrund von Schimmelbildung ändert, kann sich die Strommenge, die den Arbeitselektroden 1904, 1906 zugeführt wird, ändern. Als Folge davon ändert sich die an den Abtastelektroden 1908 gemessene Spannung.
Die Konfiguration von 19 kann angewendet werden, um eine bestimmte pH-Umgebung zu schaffen, die das Wachstum bestimmter Schimmelpilzarten fördert. Das Rückkopplungssignal von der Abtastelektrode 1908 ist proportional zu einem Strom, der angelegt werden muss, um den pH-Wert konstant zu halten. Wenn z.B. kein Schimmelpilz wächst, sollte der pH-Wert konstant bleiben, ohne dass sich der Strom ändert. Wenn Schimmel auf der Oberfläche wächst, ändert sich der pH-Wert, was dazu führt, dass das Steuergerät 116 mehr Strom zuführt, um den pH-Wert wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Schimmelpilzwachstum kann durch die Überwachung des Rückkopplungssignals auf Veränderungen hin erkannt werden. Überschreitet das Rückkopplungssignal einen vorgegebenen Schwellenwert, so kann Schimmelpilz vorhanden sein. Die Wachstumsoberfläche kann mit mehreren Bereichen eingerichtet werden, die wie in 19 dargestellt eingerichtet sind. Jedes der Gebiete kann dazu verwendet werden, eine andere pH-Umgebung für das Schimmelpilzwachstum zu schaffen. Darüber hinaus können verschiedene Bereiche so eingerichtet werden, dass sie sich in einer anderen Temperaturzone befinden (z.B. durch die Bedienung von thermischen Steuerelementen, die mit jedem der Bereiche verbunden sind). Auf diese Weise kann die Umgebung so eingerichtet werden, dass verschiedene Arten von Schimmelpilzen effizient wachsen können.
Schimmelpilze, 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 Schimmelbildung verändert werden. Die Eigenschaften der Wachstumsoberfläche 112 können sich durch Schimmelbildung verändern, 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 ein Messgerät, das zur Messung der elektrischen Eigenschaften eingerichtet ist. Die elektrische Abtastkonfiguration 1400 kann einen ersten elektrischen Kontakt 1404 und einen zweiten elektrischen Kontakt 1406 umfassen, die an eine Wachstumsoberfläche 1408 gekoppelt sind. Der erste elektrische Kontakt 1404 und der zweite elektrische Kontakt 1406 können auf der Wachstumsoberfläche 1408 aufgeklebt oder abgeschieden werden. In einigen Konfigurationen kann ein Substrat der Wachstumsoberfläche 1408 eine Folie sein und die Kontakte können auf dem Substrat abgeschieden 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 Wachstumsoberfläche 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 Wachstumsoberfläche 1408, den Schimmel 1410 und die Luft mit dem Gehäuse 1402 definiert werden. Wächst der Schimmel 1410 auf der Wachstumsoberfläche 1408 und in die durch das Gehäuse 1402 definierte Kammer, so können sich die dielektrischen Eigenschaften ändern. Durch die Messung der dielektrischen Veränderung über die Zeit kann das System Schimmelpilzwachstum, Schimmelpilzkonzentration und/oder Schimmelpilzarten erkennen. Der erste elektrische Kontakt 1404 und der zweite elektrische Kontakt 1406 können elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden werden. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, eine Spannung über den ersten elektrischen Kontakt 1404 und den zweiten elektrischen Kontakt 1406 zu liefern. Die Abtastvorrichtung kann einen Stromsensor zur Messung des zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 1404 und dem zweiten elektrischen Kontakt 1406 fließenden Stroms umfassen. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, eine Wechselspannungs-Wellenform mit einem Bereich von Frequenzen und Größenordnungen zu erzeugen. Durch Anlegen einer bekannten Spannungswellenform und Messung des daraus resultierenden Stroms kann das Steuergerät 116 die Kapazität unter Verwendung grundlegender elektrischer Beziehungen bestimmen. Wenn der Schimmel 1410 wächst und das Dielektrikum verändert, kann sich der Kapazitätswert ändern. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, die Frequenz abzutasten, um einen Frequenzgang der dielektrischen Eigenschaften zu erhalten.
15 zeigt einen kapazitiven Sensor 1500, der eine Vielzahl von elektrischen Kontakten 1504 umfasst, die mit einer Wachstumsoberfläche 1502 verbunden oder mit dieser integriert sind. Die elektrischen Kontakte 1504 können als Gitter oder in einem anderen Muster angeordnet werden. Jeder der elektrischen Kontakte 1504 kann mit dem Steuergerät 116 elektrisch verbunden werden (z.B. durch ein passendes Elektrodengitter). Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, die Kapazität über jedes beliebige Paar elektrischer Kontakte 1504 wie oben beschrieben zu messen. Die Anordnung des kapazitiven Sensors 1500 ermöglicht es, Schimmelpilzwachstum auf verschiedenen Bereichen der Wachstumsoberfläche 1502 zu erkennen. Durch die Unterteilung der Wachstumsoberfläche 1502 in kleinere Regionen kann das Schimmelpilzwachstum in kürzerer Zeit bestimmt werden. Der kapazitive Sensor 1500 kann auch den spezifischen Bereich auf der Wachstumsoberfläche 1502 identifizieren, an dem der Schimmelpilz wächst. Dies kann besonders nützlich sein, wenn die Wachstumsoberfläche 1502 mit unterschiedlichen Nährstoffbehandlungen in verschiedenen Regionen eingerichtet ist (z.B. 8 und 10). Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, eine Spannung zwischen jedem beliebigen Kontaktpaar 1504 anzulegen und einen entsprechenden Strom zu messen. Das Steuergerät 116 kann Schimmelbildung zwischen den beiden Kontakten erkennen, wenn sich die Kapazität um einen vorbestimmten Betrag ändert.
16 zeigt eine mögliche Konfiguration für ein elektrisch abtastendes Wachstumsmedium 1600 zur Erfassung der elektrischen Eigenschaften einer Wachstumsoberfläche 1602. Die Wachstumsoberfläche 1602 kann Leiterbahnen umfassen, die zur Messung der elektrischen Eigenschaften elektrisch angeregt werden können. Eine erste Leiterbahn 1604 und eine zweite Leiterbahn 1606 können auf der Wachstumsoberfläche 1602 angebracht werden. Zwischen der ersten Leiterbahn 1604 und der zweiten Leiterbahn 1606 kann sich ein Schimmelpilzwachstumsbereich 1608 befinden. Der Schimmelpilzwachstumsbereich 1608 kann mit Nährstoffen behandelt werden, um das Schimmelpilzwachstum zu fördern. Schimmelpilze, die in dem Wachstumsbereich 1608 wachsen, können die elektrischen Eigenschaften zwischen den Leiterbahnen verändern. Die Leiterbahnen können auch eingerichtet werden, senkrecht zur Darstellung in 16 zu stehen. Andere Konfigurationen der Leiterbahnen sind möglich (z.B. kreisförmig, Bögen). Die erste Leiterbahn 1604 und die zweite Leiterbahn 1606 können periodische Lücken 1605 oder Öffnungen umfassen, so dass eine Messung nur durch die Wachstumsoberfläche 1602, die sich innerhalb der Wachstumskammer befindet, beeinflusst wird.
17 zeigt eine erste elektrische Abtastkonfiguration, bei der der elektrische Kontakt mit den Leiterbahnen über Rollen des Oberflächenaustauschmechanismus erfolgt. Die elektrischen Abtastkonfigurationen können eine Abtastvorrichtung verwenden, die auf der Unterseite der Wachstumsoberfläche 1602 installiert wird. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann eine erste Rolle 1702 und eine zweite Rolle 1704 umfassen, die mit dem elektrisch abtastenden Wachstumsmedium 1600 in Kontakt stehen, während sich die Wachstumsoberfläche 1602 in der Kammer 103 befindet. Eine oder mehrere der ersten Rolle 1702 und der zweiten Rolle 1704 können leitende Kontakte über den Umfang der entsprechenden Rolle umfassen. Die leitfähigen Kontakte können sich um die Rollen herum erstrecken, so dass die leitfähigen Kontakte das elektrisch abtastende Wachstumsmedium 1600 in jeder Drehposition der Rollen kontaktieren können. Die erste Rolle 1702 kann zum Beispiel einen High-Side-Kontakt 1706A umfassen, der elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden ist. Die erste Rolle 1702 kann einen Low-Side-Kontakt 1708A umfassen, der elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden ist. Die zweite Rolle 1704 kann einen High-Side-Kontakt 1706B umfassen, der elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden ist. Die zweite Rolle 1704 kann einen Low-Side-Kontakt 1708B umfassen, der elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden ist. Die High-Side-Kontakte 1706 an den Rollen können eingerichtet werden, mit der ersten Leiterbahn 1604 des elektrisch abtastenden Wachstumsmediums 1600 ausgerichtet zu werden. Die Low-Side-Kontakte 1708 der Rollen können eingerichtet werden, mit der zweiten Leiterbahn 1606 des elektrisch abtastenden Wachstumsmediums 1600 ausgerichtet zu werden. Die elektrische Verbindung der Kontakte 1706, 1708 mit dem Steuergerät 116 kann über einen Schleifring oder eine ähnliche Vorrichtung erfolgen.
Wird die Wachstumsoberfläche 1602 des elektrisch abtastenden Wachstumsmediums 1600 vorgerückt, so können die Leiterbahnen den Kontakt mit den Kontakten der Rollen aufrechterhalten. Die Lücken 1605 können die Messung auf die Oberfläche begrenzen, die sich innerhalb der Kammer befindet. Auf diese Weise beeinflussen die Bereiche des Bandes außerhalb der Kammer die Messung nicht. Das Steuergerät 116 kann die elektrischen Eigenschaften des elektrisch abtastenden Wachstumsmediums 1600 durch Anregung der Leiterbahnen messen. Zum Beispiel kann das Steuergerät 116 programmiert werden, eine Spannung oder ein Potential über den High-Side-Kontakt 1706 und den Low-Side-Kontakt 1708 anzulegen. Die Spannung kann einen Stromfluss verursachen, der proportional zur Impedanz der Schimmelpilz-Wachstumsoberfläche 1608 ist. Das Steuergerät 116 kann den fließenden Strom messen und den Widerstand durch Anwendung des Ohm'schen Gesetzes bestimmen. Das Steuergerät 116 kann eine Wechselspannung liefern und die Frequenz durch einen vorbestimmten Bereich wobbeln, um die Impedanz und/oder den Frequenzgang des Wachstumsbereichs 1608 weiter zu charakterisieren.
Bei Konfigurationen, bei denen die Leiterbahnen senkrecht zu den abgebildeten stehen, können die Rollen aus einem leitfähigen Material bestehen und elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden sein. Die Leiterbahnen des elektrisch abtastenden Wachstumsmediums können in einem Abstand angeordnet werden, der dem Abstand zwischen den Rollen entspricht. In dieser Konfiguration kann eine Rolle mit einer Leiterbahn auf der oberen Seite und die andere Rolle mit der Leiterbahn auf der unteren Seite in Kontakt kommen. Die Leiterbahnen können außerdem Lücken aufweisen und die leitende Oberfläche der Rollen kann entsprechende Lücken aufweisen.
18A zeigt eine zweite elektrische Abtastkonfiguration 1800, die auf Elektroden beruht, um eine Schnittstelle mit den Leiterbahnen im elektrischen abtastenden Wachstumsmedium 1600 zu bilden. Die zweite elektrische Abtastkonfiguration 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 dem Steuergerät 116 verbunden werden. Die erste Elektrode 1806 kann sich mit der zweiten Leiterbahn 1606 des elektrisch abtastenden Wachstumsmediums 1600 ausrichten. Die zweite Elektrode 1808 kann sich mit der ersten Leiterbahn 1604 des elektrisch abtastenden Wachstumsmediums 1600 ausrichten. Das elektrisch abtastende Wachstumsmedium 1600 kann eine erste Rolle 1802 und eine zweite Rolle 1804 berühren, die mit dem Oberflächenaustauschmechanismus verbunden sind.
18B zeigt eine Seitenansicht der zweiten elektrischen Abtastkonfiguration 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 umfasst und eine Bewegung der zweiten Elektrode 1808 auf das elektrisch messende 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 funktioniert so, dass er der zweiten Elektrode 1808 eine Kraft zuführt, um den Kontakt mit der Oberfläche des elektrisch abtastenden Wachstumsmediums 1600 aufrechtzuerhalten. Das Elektrodengehäuse 1809 kann mit einer Montagefläche 1812 verbunden werden, die Teil der Struktur des Oberflächenaustauschmechanismus sein kann. Andere Elektroden können ähnlich eingerichtet sein. Die erste Rolle 1802 und die zweite Rolle 1804 können das elektrisch abtastende Wachstumsmedium 1600 berühren, um die Bewegung zu erleichtern. Die erste Rolle 1802 und die zweite Rolle 1804 können auch genügend Druck auf das elektrische abtastende Wachstumsmedium 1600 ausüben, um sicherzustellen, dass die Kammer abgedichtet ist. Die erste Rolle 1802 und die zweite Rolle 1804 können über Halterungen mit der Montagefläche 1812 verbunden werden.
Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, eine Basis-Impedanzkennlinie zu messen, bevor Schimmel auf der Wachstumsoberfläche wächst. Das Steuergerät 116 kann dann auf Änderungen der Impedanz-Charakteristik, die auf Schimmelbildung hindeuten, überwachen. Das Steuergerät 116 kann Daten in Bezug auf Impedanzkennlinien für verschiedene Arten und Konzentrationen von Schimmelpilzen speichern. Das Steuergerät 116 kann die gemessenen Impedanzkennlinien mit den gespeicherten Kennlinien vergleichen, um einen Schimmeltyp und/oder eine Schimmelpilzkonzentration in der Kammer zu identifizieren.
Die elektrischen Abtastkonfigurationen können ferner Merkmale zur Verbesserung des elektrischen Kontakts zwischen den Leiterbahnen der Wachstumsoberfläche und den Sensorelementen umfassen. Die elektrischen Abtastkonfigurationen können zum Beispiel einen oder mehrere Magnete oder Elektromagnete umfassen, die derart angeordnet sind, dass sie die Wachstumsoberfläche magnetisch anziehen. Die Leiterbahnen können zum Beispiel aus Nickel bestehen. Ein Elektromagnet kann unter den Leiterbahnen in der Nähe der Elektrode oder der Rolle (z.B. in der Nähe des Ortes, an dem der elektrische Kontakt stattfindet) positioniert und unter Spannung gesetzt werden, wenn ein elektrischer Kontakt erwünscht ist. Der Elektromagnet kann die Leiterbahn anziehen und den Kontakt mit der Elektrode oder dem Rollenkontakt sicherstellen. Die Funktion ist nützlich, wenn die Wachstumsoberfläche 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 Abtastvorrichtung gewährleistet eine zuverlässige Leistung.
In einigen Konfigurationen kann Schimmelpilz unter Verwendung biologischer oder chemischer Elemente als Binde- oder Reaktionsmittel zum Abtasten nachgewiesen werden. Die biologischen oder chemischen Elemente können eingerichtet werden, an Schimmelpilzsporen zu binden oder mit ihnen zu reagieren. Zum Beispiel können bestimmte Antikörper oder Enzyme an bestimmte Arten von Schimmelpilzen binden, und Bindungsereignisse können mit verschiedenen Abtastmethoden nachgewiesen werden (z.B. Änderung der elektrischen Eigenschaften). Außerdem kann die Reaktion zwischen den Schimmelpilzsporen und den biologischen oder chemischen Elementen die Freisetzung von chemischen Verbindungen verursachen. Die freigesetzten Verbindungen können mit Sensoren wie chemischen, optischen und elektrischen Sensoren nachgewiesen werden. Das Bindungs- oder Reaktionsereignis kann zur Bestimmung des Vorhandenseins verschiedener Schimmelpilzarten verwendet werden. Das Binde- oder Reaktionsmittel kann auch dazu verwendet werden, Schimmelpilzsporen vor dem Wachstumsstadium einzufangen. Verschiedene biologische oder chemische Elemente können auch verwendet werden, um das Schimmelpilzwachstum entweder zu fördern oder zu verzögern.
In einigen Konfigurationen kann Schimmelpilz mit einer audio-basierten Abtastvorrichtung erkannt werden. Der wachsende Schimmelpilz 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 Schimmelpilz Schallwellen bestimmter Frequenzen. In einigen Konfigurationen kann die Abtastvorrichtung eine Quelle umfassen, die so eingerichtet ist, dass sie eine Schallwelle aussendet, und einen Empfänger, der so eingerichtet ist, dass er die Schallsignale in elektrische Signale umwandelt. Die Konfiguration kann von der Art des zu messenden Tons abhängen. In einer Konfiguration, die die Reflexion der Schallwellen misst, können ein Sendemodul 210 und ein Empfangsmodul 212 innerhalb der Kammer (z.B. auf derselben Seite der Wachstumsoberfläche) installiert werden. Das Empfangsmodul 212 empfängt Schallwellen, die von der Wachstumsoberfläche 112 reflektiert werden. In einigen Konfigurationen kann die Abtastvorrichtung ein Ultraschall-Transceiver sein, der das Quell- und Empfangsmodul umfasst. In einer Konfiguration, die die Übertragung der Schallwellen durch die Wachstumsoberfläche 112 misst, können das Sendemodul 210 und das Empfangsmodul 212 auf gegenüberliegenden Seiten der Wachstumsoberfläche 112 angebracht werden (z.B. dargestellt in 2). Das Sensorquellmodul 210 kann beispielsweise ein Ultraschalllautsprecher sein und das Sensorempfangsmodul 212 ein Mikrofon, das zur Umwandlung von Schallsignalen in ein elektrisches Signal eingerichtet ist. Das Sensorquellmodul 210 kann vom Steuergerät 116 angesteuert werden. Das Steuergerät 116 kann das Sensorquellmodul 210 betreiben, einen Frequenzdurchlauf in einem vorgegebenen Frequenzbereich auszugeben. Das Steuergerät 116 kann die elektrischen Signale vom Sensorempfangsmodul 212 empfangen und die Größe des empfangenen Schallsignals messen. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, die molekulare Resonanzfrequenz des Schimmels zu bestimmen, um den spezifischen Typ des wachsenden Schimmels zu bestimmen.
Das Steuergerät 116 kann zuvor erzeugte Schallprofile speichern, die verschiedene Schimmelpilztypen und Konzentrationsniveaus repräsentieren. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, ein gemessenes Schallprofil mit den gespeicherten Schallprofilen zu vergleichen, um einen Typ und/oder Konzentrationsgrad des in der Kammer 103 wachsenden Schimmelpilzes zu identifizieren. In einigen Konfigurationen kann das Steuergerät 116 Schimmelpilzwachstum durch eine Änderung des Schallprofils im Vergleich zu einem Basisschallprofil erkennen. Es können zusätzliche Sensoren eingebaut werden (z.B. zur Messung von Volumen oder Gewicht), um eine bessere Schätzung zu ermöglichen.
Ein Ultraschallsensor kann auch 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 Rückkehrzeit des Impulses führen. Die Abtastvorrichtung kann einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger zur Messung der Reaktionszeit umfassen. Das Steuergerät 116 kann eine Schaltung zur Erzeugung des Ultraschallsignals und zum Empfang des reflektierten Ultraschallsignals umfassen. Das Steuergerät 116 kann eine Schaltung und/oder Steuerlogik umfassen, um die Verzögerung zwischen dem Senden des Ultraschallsignals und dem Empfang des reflektierten Signals zu erfassen. Das Steuergerät 116 kann programmiert werden, die Höhe des Schimmelpilzwachstums außerhalb der Ebene zu messen. Die Höhe kann über die Zeit überwacht und gespeichert werden. Das Steuergerät 116 kann Daten über Schimmelpilzwachstumsmuster für verschiedene Arten von Schimmelpilzen speichern. Beispielsweise können Schimmelpilzwachstumsmuster experimentell durch Versuche abgeleitet werden. Der Schimmelpilztyp kann durch den Vergleich des gemessenen Wachstumsmusters mit den historischen Mustern bestimmt werden.
Bei Konfigurationen mit einer audio-basierten Abtastvorrichtung kann das geschlossene Volumen oder die Kammer gegenüber der Außenseite schall-/audioisoliert sein. Zum Beispiel kann die Kammer 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 eingerichtet werden, die Audio-/Toneigenschaften innerhalb der Kammer 103 zu optimieren, um unerwünschte Echos oder Reflexionen zu minimieren. Ein zusätzliches Mikrofon kann außerhalb der Kammer 103 angebracht 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 werden. Die Dämpfung lässt sich dadurch charakterisieren, wie schnell sich die Größe der Schwingung oder des Schwingens nach Beendigung der Anregung abklingt. Eine dickere Schicht Schimmelpilzwachstum 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 Antwortzeiten vom Sender zum Empfänger führen können. Eine erste Basislinie kann festgelegt werden, bevor die Wachstumsoberfläche der Außenluft ausgesetzt wird, und eine zweite Basislinie kann vor dem Schimmelpilzwachstum festgelegt werden. Das Audiosignal kann beispielsweise eine Vibration oder Auslenkungen an der Wachstumsoberfläche verursachen, die gemessen werden können. Nach Exposition und Schimmelbildung können die Messungen wiederholt und mit der zweiten Basislinie verglichen werden. Eine Zunahme der Dämpfung kann auf Schimmelbildung an der Oberfläche hindeuten. Das Ausmaß der Dämpfungszunahme kann ein Hinweis auf das Ausmaß des Schimmelpilzwachstums sein, das aufgetreten ist. Mehrere Ultraschall-Lautsprecher können eingesetzt werden, um einen Stereo-Effekt für die Messungen zu erzeugen.
Es können experimentelle Tests durchgeführt werden, um die Dämpfungseigenschaften des Schimmelpilzwachstums in der Kammer zu bestimmen. Unter kontrollierten Bedingungen können Schimmelpilze wachsen, und die Dämpfungseigenschaften können in verschiedenen Wachstumsstadien gemessen werden. Die Daten können für verschiedene Arten von Schimmelpilzen gespeichert werden. Das Steuergerät 116 kann die Daten für einen späteren Vergleich speichern. Durch den Vergleich einer Dämpfungsreaktion mit historischen Dämpfungsreaktionen kann das Steuergerät 116 möglicherweise das Stadium des Wachstums, die Konzentration und/oder die Art des Schimmels, der wächst, bestimmen.
Schimmel kann durch Messung der mechanischen Eigenschaften der Wachstumsoberfläche, die durch Schimmelbildung verändert werden, erkannt werden. Die mechanischen Eigenschaften können durch Anlegen von Anregungsimpulsen und Messung der resultierenden Frequenz- und/oder Amplitudengänge gemessen werden. In einigen Konfigurationen kann der Schimmelpilzsensor einen Mechanismus zur Anregung der Wachstumsoberfläche umfassen. Zum Beispiel kann ein piezoelektrisches Substrat eingebaut werden, um die Anregung der Wachstumsoberfläche zu erleichtern. Die Wachstumsoberfläche und das elektrische Kontaktsystem können ähnlich wie in 16 bis 18 eingerichtet werden. Die Wachstumsoberfläche kann zum Beispiel ein Paar Leiterbahnen mit einem piezoelektrischen Material dazwischen umfassen. Das piezoelektrische Substrat kann elektrisch mit dem Steuergerät 116 verbunden werden. Elektrischer Kontakt kann, wie hier zuvor besprochen, mit Hilfe von Elektroden oder Kontakten auf den Rollen erreicht werden. Das Steuergerät 116 kann das piezoelektrische Substrat betätigen (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, durch die Anregung definierten Frequenz oder Amplitude zu bewirken. Das Steuergerät 116 kann die Betätigung des piezoelektrischen Substrats beenden und die Schwingung und/oder Dämpfung messen. Die Messung kann über eine optische oder elektrische Abtastvorrichtung erfolgen. In einigen Konfigurationen kann die Messung mit Signalen des piezoelektrischen Substrats durchgeführt werden. Beispielsweise können die Vibrationen eine Spannung über das piezoelektrische Substrat verursachen.
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 in Wechselwirkung tritt. 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 der Substrat-/Wachstumsoberfläche zwischen mindestens zwei leitenden Bereichen angeordnet werden. Das piezoelektrische Material kann eingerichtet werden, ein elektrisches Signal an den leitenden Bereichen auf der Grundlage einer Auslenkung der Substrat-/Wachstumsoberfläche zu erzeugt. Das piezoelektrische Material kann eingerichtet werden, als Reaktion auf eine über die leitenden Bereiche angelegte Spannung eine Auslenkung des Substrats bzw. der Wachstumsoberfläche zu bewirken.
Das Substrat kann als Ausleger, eine Anordnung von Auslegern, Brücken, eine Anordnung von Brücken, eine Membran oder eine Anordnung von Membranen und eine Platte strukturiert sein. In einigen Konfigurationen können unabhängige mechanische Strukturen eingerichtet werden, um das Wachstum verschiedener Schimmelpilze zu fördern. Die Messung der mechanischen Eigenschaften jeder unabhängigen Struktur kann die Identifizierung der Arten von Schimmelpilzen ermöglichen, die sich ausbreiten.
Die Anregung der Wachstumsoberfläche kann auch durch einen mit der Wachstumsoberfläche wechselwirkenden Elektromagneten erreicht werden. Zum Beispiel kann eine Leiterbahn aus Nickel oder ferromagnetischem Material vom Elektromagneten angezogen werden. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, den Elektromagneten zu pulsieren, um Vibrationen der Wachstumsoberfläche zu verursachen. Ein optischer Sensor kann dann eingesetzt werden, um die Schwingungen und/oder die Dämpfung der Wachstumsoberfläche zu messen. Das Schimmelpilzwachstum kann durch den Vergleich der Reaktion auf die erste und zweite Basislinie, die während der Anfangsphasen des Messzyklus genommen wurden, bestimmt werden. Zur Anregung der Wachstumsoberfläche kann auch eine elektrostatische Anregung eingesetzt werden. Zum Beispiel kann ein Kammantrieb oder ein elektrostatischer Motor zur Anregung der Wachstumsoberfläche verwendet werden.
Die Schimmelpilzsensoren können für einen längeren Gebrauch eingerichtet werden, um Schimmel in einer Umgebung kontinuierlich abzutasten. Solche Konfigurationen können den Oberflächenaustauschmechanismus nutzen, um die Wachstumsoberfläche kontinuierlich voranzutreiben, so dass mehrere Messzyklen durchgeführt werden können. In einigen Konfigurationen kann der Oberflächenaustauschmechanismus eine austauschbare Kartusche sein, die es ermöglicht, ein neues Wachstumsmedium zu installieren, um die Tests fortzusetzen. Einige Sensorkonfigurationen sind gut für eine austauschbare Konfiguration geeignet. Beispielsweise können Konfigurationen, bei denen der Sensor in das Gehäuse eingebaut ist, für diese Anwendungen gut geeignet sein. Konfigurationen, die einen Teil der Abtastvorrichtung unter der Wachstumsoberfläche umfassen, können zusätzliche Kosten für jede Ersatzkartusche notwendig machen.
Der Oberflächenvorschubmechanismus kann eingerichtet werden, einen Mangel an Verfügbarkeit neuer Wachstumsoberfläche zu erkennen. Zum Beispiel ist der bandbasierte Oberflächenaustauschmechanismus von 11 möglicherweise nicht in der Lage, die Wachstumsoberfläche voranzubringen, 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, erkannt werden. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, dies zu erkennen und den Benutzer darauf hinzuweisen, dass zusätzliche Messungen nicht möglich sind. In anderen Konfigurationen kann die letzte Wachstumsoberfläche, die in die Kammer bewegt werden kann, andere Eigenschaften erhalten. So kann z.B. die letzte Wachstumsoberfläche eine andere Eigenschaft erhalten, die von der Abtastvorrichtung erkannt werden kann. Die letzte Wachstumsoberfläche kann zum Beispiel transparent oder verspiegelt sein, um die Intensität des von einem optischen Sensor erfassten Lichts zu ändern. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, die Änderung während einer Basislinienmessung zu erkennen und den Zustand zu kennzeichnen.
Der Schimmelpilzsensor kann auch als Gerät für den einmaligen Gebrauch eingerichtet werden, um den Schimmel ein einziges Mal zu erkennen. Der Schimmelpilzsensor kann mit einer austauschbaren Kartusche eingerichtet sein, die die Wachstumsoberfläche nicht vorrückt. Die Einmalanwendung kann für einige Sensorkonfigurationen, wie z.B. Varianten zur Messung der mechanischen Eigenschaften, besser geeignet sein. Der Schimmelpilzsensor kann zum Beispiel 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 entsorgt werden. In einigen Konfigurationen kann die Wachstumsoberfläche gereinigt, mit Nährstoffen behandelt und wiederverwendet werden.
In einigen Konfigurationen kann eine kontinuierliche Messkonfiguration eingerichtet werden, um die Wachstumsoberfläche zu reinigen und zurückzuziehen. Eine bandbasierte Konfiguration kann zum Beispiel einen elektromechanischen Wisch-/Abstreifmechanismus umfassen, der die Wachstumsoberfläche nach der Schimmelpilzzerstörungsphase schrubbt. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann mit einem herausnehmbaren Abfallbehälter eingerichtet werden, der den Abfall auffängt. Der Oberflächenaustauschmechanismus kann derart eingerichtet werden, dass die Nährstoffe wieder auf die Wachstumsoberfläche 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 Abtastvorrichtung können in einer bestimmten Anwendung kombiniert werden. Der Schimmelpilzsensor kann mehr als eine der beschriebenen Sensortechnologien nutzen, um das Schimmelpilzwachstum oder andere Eigenschaften, die auf Schimmelpilzwachstum hinweisen, besser zu messen.
Das Wachstum von Schimmel und die Geschwindigkeit des Schimmelpilzwachstums können durch die Temperatur beeinflusst werden. Verschiedene Arten von Schimmelpilzen können auf eine bestimmte Temperatur unterschiedlich reagieren. Wie in 1 dargestellt, kann das thermische Steuerelement 120 durch das Steuergerät 116 gesteuert werden. Das thermische Steuerelement 120 kann betätigt werden, um das Wachstum von Schimmelpilzen in der Kammer 103 zu beeinflussen. Das Steuergerät 116 kann eine geschlossene Temperaturregelung innerhalb der Kammer 103 implementieren, indem es das thermische Steuerelement 120 mit Temperaturrückmeldung vom Kammerumgebungsfühler 118 steuert. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, einen Temperatur-Sollwert zu wählen, um das Schimmelpilzwachstum innerhalb der Kammer 103 für einen bestimmten Schimmelpilztyp zu optimieren. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, den Temperatur-Sollwert so einzustellen, dass das Vorhandensein verschiedener Schimmeltypen erkannt wird. Es kann auch eine Strategie mit offenem Regelkreis implementiert werden, bei der das Steuergerät 116 programmiert wird, das thermische Steuerelement 120 mit einem vorgegebenen Profil zu aktivieren.
Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, den Schimmelpilzhemmer 108 zu betätigen, um das Schimmelwachstum zu beeinflussen. Das Steuergerät 116 kann den Schimmelpilzhemmer 108 betätigen, um eine Schimmelpilzstärke zu bestimmen. Das Steuergerät 116 kann den Schimmelpilzhemmer 108 in kurzen Schüben betätigen, die eingerichtet sind, schwächere Schimmelpilzsporen abzutöten. Das Steuergerät 116 kann den Schimmelpilzhemmer 108 betätigen, um die Wachstumsrate des Schimmels zu modulieren. Die Steuervorrichtung 116 kann ferner den Schimmelpilzhemmer 108 betätigen, um eine Sättigung der Kammer 103 durch Zerstörung eines Teils des Schimmels zu verhindern. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, vor und nach der Anwendung des Schimmelpilzhemmers 108 durchzuführen, um eventuell aufgetretene Unterschiede in der Schimmelpilzkonzentration zu erkennen. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, eine Rate der Schimmelpilzzerstörung während der Aktivierung des Schimmelpilzhemmers 108 zu erkennen. Die Rate der Schimmelpilzzerstörung kann verwendet werden, um die Art des Schimmels zu identifizieren, der sich ausbreitet.
Der Schimmelpilzhemmer 108 kann eingerichtet werden, verschiedene UV-Wellenlängen auszugeben, um die Auswirkung der verschiedenen UV-Wellenlängen auf die Schimmelzerstörung zu messen. Der Schimmelpilzhemmer 108 kann derart eingerichtet werden, dass die Lichtintensität variiert werden kann. Das Steuergerät 116 kann die Intensität des Lichts und die UV-Wellenlänge während der Schimmelpilzzerstörungsphase steuern oder auswählen. Das Steuergerät 116 kann verschiedene Lichtquellen, die unterschiedliche Wellenlängen des Lichts oder Filterelemente liefern, mit einer oder mehreren Breitband-Lichtquellen betreiben. Hat die Steuervorrichtung 116 festgestellt, dass ein bestimmter Schimmelpilztyp vorliegt, so kann das Steuergerät 116 eingerichtet werden, eine UV-Wellenlänge auszuwählen, die für die Zerstörung des vorhandenen Schimmelpilztyps wirksam ist. Das Steuergerät 116 kann Daten bezüglich der bevorzugten Parameter für den Schimmelpilzhemmer 108 zur Zerstörung verschiedener Schimmelpilztypen speichern.
Die beschriebenen Schimmelpilzsensoren können automatisch betrieben werden. Das Steuergerät 116 kann beispielsweise eingerichtet sein, einen Messzyklus in vorgegebenen Zeitintervallen zu planen. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, Triggerbedingungen für die Einleitung eines Messzyklus zu bestimmen. So kann das Steuergerät 116 beispielsweise Wetterinformationen von den externen Sensoren oder dem Netzwerk überwachen, um festzustellen, ob Bedingungen für Schimmelbildung vorliegen. Das Steuergerät 116 kann beispielsweise einen Messzyklus einleiten, nachdem es einen Anstieg der Luftfeuchtigkeit oder einen Rückgang der Temperatur festgestellt hat. Das Steuergerät 116 kann auch eingerichtet sein, lokale Bedingungen zu erlernen, die zu einem erhöhten Schimmelpilzwachstum führen. Das Steuergerät 116 kann während des Messzyklus Messergebnisse und die damit verbundenen Bedingungen speichern. Im Laufe der Zeit kann das Steuergerät 116 lernen, dass bestimmte Bedingungen mit Schimmelbildung verbunden sind. Werden solche Bedingungen erkannt, kann das Steuergerät 116 die Zeit zwischen den Messzyklen verkürzen.
20 zeigt eine mögliche Konfiguration des Schimmelpilzsensorsystems. Ein Schimmelpilzsensor 2000 kann das Steuergerät 116 umfassen. Das Steuergerät 116 kann eine Verarbeitungseinheit 2002 und einen flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher 2004 umfassen. Der Schimmelpilzsensor 2000 kann eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) 2008 zur Interaktion mit dem Benutzer umfassen. Die HMI 2008 kann eine Kombination aus Hardware- und Software-Elementen sein. Der Schimmelpilzsensor 2000 kann auf Wunsch des Anwenders betrieben werden. Das Steuergerät 116 kann die HMI 2008 (z.B. Taster/Leuchte) implementieren, die es dem Benutzer erlaubt, einen Messzyklus einzuleiten. Der Benutzer kann einen Messzyklus durch Drücken einer Taste auslösen und ein Licht kann anzeigen, dass ein Messzyklus läuft. Der Schimmelpilzsensor 2000 kann außerdem einen Alarm 2014 umfassen, der eine Rückmeldung gibt, wenn eine Schimmelpilzwachstumsschwelle erfasst wird. Der Alarm 2014 kann ein visueller Alarm wie eine Leuchtdiode (LED) oder eine Anzeigetafel sein. In einigen Konfigurationen kann der Alarm 2014 ein akustischer Alarm sein. Das Steuergerät 116 kann programmiert werden, den Alarm 2014 über die HMI 2008 als Reaktion auf die Erkennung von Schimmelpilzkonzentrationen, die einen Schwellenwert während eines Messzyklus überschreiten, zu aktivieren. Das Steuergerät 116 kann ein stärkeres als normales Schimmelpilzwachstum erkennen, wenn eine festgestellte Schimmelpilzkonzentration eine vorgegebene Konzentration überschreitet. Der Alarm kann ein akustischer Alarm und/oder ein virtueller Alarm sein, der dem Benutzer mitgeteilt wird.
Das Steuergerät 116 kann eine Kommunikationsschnittstelle 2006 umfassen, die es einem Benutzer ermöglicht, mit dem Steuergerät 116 über eine Cloud oder ein Netzwerk 2010 zu kommunizieren (z.B. Ethernet, Bluetooth). Das Steuergerät 116 kann mit einer Web-Schnittstelle programmiert werden, die den Zugriff auf die Parameter des Schimmelpilzsensors über einen Web-Browser auf einem Benutzergerät 2018 wie einem Computer oder einem anderen Gerät ermöglicht. Die HMI 2008 kann eine Anwendung umfassen, die auf dem Benutzergerät 2018 läuft, welches ein Mobiltelefon oder ein Tablet sein kann. Die HMI 2008 kann derart eingerichtet sein, dass der Benutzer einen Messzyklus einleiten und/oder planen kann. Die HMI 2008 kann so eingerichtet werden, dass die Messergebnisse dem Benutzer mitgeteilt werden. Die HMI 2008 kann so eingerichtet werden, dass der Benutzer über den aktuellen Status des Schimmelpilzsensors informiert wird. So kann die HMI 2008 beispielsweise die verbleibende Batterielebensdauer, die verbleibende Wachstumsoberfläche oder die verbleibenden Messzyklen sowie Warnungen in Bezug auf die Schimmelpilzerkennung mitteilen. Der Schimmelpilzsensor 2000 kann ein Anzeigemodul umfassen, das von der HMI 2008 angesteuert wird.
Der Schimmelpilzsensor 2000 kann eine Stromversorgungs-Schnittstelle 2016 für die Stromversorgung der Schimmelpilzsensor-Komponenten umfassen. Die Stromversorgungs-Schnittstelle 2016 kann eine Batterie umfassen. Die Batterie kann wiederaufladbar sein. In einigen Konfigurationen kann die Stromversorgungs-Schnittstelle 2016 eine Verbindung mit einer externen Quelle zur Verfügung stellen. Die Stromversorgung kann beispielsweise über ein Netzteil erfolgen, das an eine Haushaltssteckdose angeschlossen wird.
Das System kann eine Vielzahl von Schimmelsensoren 2000 umfassen, die kooperativ arbeiten, um Schimmelpilzwachstum und -konzentrationen zu bestimmen. In einigen Konfigurationen kann das Schimmelpilzabtastsystem einen ersten Schimmelpilzsensor (z.B. 2000A) und einen zweiten Schimmelpilzsensor (z.B. 2000B) umfassen. Der erste Schimmelpilzsensor 2000A kann sich in einem Bereich befinden, in dem ein übermäßiges Schimmelpilzwachstum überwacht werden soll. Der zweite Schimmelpilzsensor 2000B kann sich in einem Referenzbereich befinden. Der Referenzbereich kann beispielsweise im Freien liegen. Der Referenzbereich kann ein Gebiet sein, in dem kein übermäßiges Schimmelpilzwachstum vermutet wird. Der zweite Schimmelpilzsensor 2000B kann Informationen über Schimmelpilzkonzentrationen liefern, die normalerweise in der Umgebung vorhanden sind. Der zweite Schimmelpilzsensor 2000B kann zum Beispiel Informationen über das Schimmelpilzwachstum für eine normale Menge an Schimmelpilzsporen liefern, die in der Umgebung natürlich vorkommen. Der erste Schimmelpilzsensor 2000A kann Informationen über Schimmelpilzkonzentrationen liefern, die sich von der Referenzfläche unterscheiden können, da er sich in einem Bereich mit aktivem Schimmelpilzwachstum befinden. Der erste Sensor 2000A kann sich beispielsweise in einem feuchten Keller befinden, in dem seit einiger Zeit Schimmelpilze wachsen. Das Vorhandensein von Schimmel in einem geschlossenen Bereich kann zu einer erhöhten Konzentration von Schimmelpilzsporen in der Luft im Vergleich zum Referenzbereich führen. Durch die Verwendung mehrerer Schimmelpilzsensoren kann das System feststellen, ob die Konzentration von Schimmelpilzen im Verhältnis zur Referenzfläche anormal ist.
Die Verwendung mehrerer Schimmelpilzsensoren kann ungenaue Bewertungen verhindern. Beispielsweise können die Schimmelpilzsporenkonzentrationen normalerweise während des Jahres variieren. Durch die Einbeziehung eines Schimmelpilzreferenzsensors können die normalen Abweichungen von den interessierenden Schimmelpilzbewertungen abgezogen werden. Dies liefert genauere Konzentrationsdaten für den interessierenden Bereich und kann falsche Warnungen aufgrund von jahreszeitlichen Schwankungen der Schimmelpilzsporenkonzentration verhindern. Beispielsweise kann das Schimmelpilz-Abtastsystem eine Warnung verhindern, wenn das Verhältnis der gemessenen Schimmelpilzkonzentration zum Verhältnis der Referenzschimmelpilzkonzentration unter einem Schwellenwert liegt. Eine Warnung kann ein Hinweis darauf sein, dass sich auf einer Innenfläche mehr Schimmelpilzsporen bestimmter Arten befinden als auf einer Außenfläche.
In einigen Konfigurationen kann das System das Schimmelpilzwachstum für verschiedene Arten von Schimmelpilzen auswerten. Zum Beispiel können auf einer Wachstumsoberfläche mit unterschiedlich behandelten Regionen und/oder auf einer Wachstumsoberfläche mit Regionen, die unterschiedlichen Umweltbedingungen ausgesetzt sind, verschiedene Arten von Schimmelpilzen wachsen. Der Sensor kann eingerichtet werden, die Schimmelpilzkonzentration für jede Region oder jeden Schimmeltyp zu messen. Die Konzentrationen jedes Schimmelpilztyps können mit entsprechenden Referenzwerten eines in einem Referenzbereich platzierten Schimmelpilzsensors verglichen werden.
Die Schimmelpilzsensoren 2000 können über die Kommunikationsschnittstelle 2006 miteinander kommunizieren. Einer der Schimmelpilzsensoren 2000 kann als Master-Gerät eingerichtet werden. Das Master-Gerät kann eingerichtet werden, den Betrieb der anderen Schimmelpilzsensoren zu verwalten und zu koordinieren. Das Master-Gerät kann Schimmelpilzwachstums- und Konzentrationsdaten von den anderen Schimmelpilzsensoren empfangen. Das Mastergerät kann die Messzyklen der Schimmelpilzsensoren 2000 synchronisieren. Das Master-Gerät kann beispielsweise ein Messzyklus-Startsignal an die Schimmelpilzsensoren senden, um einen Messzyklus einzuleiten. Das Master-Gerät kann ferner eingerichtet sein, den Schwellenwert der Schimmelpilzwachstumskonzentration auf der Grundlage der Daten eines Schimmelpilzreferenzsensors zu bestimmen.
Das Steuergerät 116 kann für die Durchführung von Datenanalysen eingerichtet werden. Das Steuergerät 116 kann weiter eingerichtet werden, Messdaten zu sammeln und die Daten zur Verarbeitung an einen Server 2012 oder einen Cloud-Computer zu senden. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet werden, Messdaten an das Benutzergerät 2018 zu senden. Ein Vorteil gegenüber der externen Verarbeitung besteht darin, dass die Algorithmen an einer zentralen Stelle geändert werden können, ohne dass jeder einzelne Schimmelpilzsensor neu programmiert werden muss. Im Laufe der Zeit können die Algorithmen verbessert werden. Darüber hinaus können die Daten vieler Schimmelpilzsensoren analysiert werden, um verbesserte Schimmelpilzsensorstrategien zu entwickeln und das Schimmelpilzwachstum besser zu charakterisieren.
Das Benutzergerät 2018 kann programmiert werden, den Betrieb mehrerer Schimmelpilzsensoren 2000 zu koordinieren. Beispielsweise kann auf dem Benutzergerät 2018 ein Programm ausgeführt werden, das dem Benutzer die Kommunikation mit den Schimmelpilzsensoren 2000 ermöglicht. Das Programm kann es dem Benutzer ermöglichen, die Schimmelpilzsensoren 2000 zu identifizieren. Beispielsweise kann das Programm die Identifizierung eines der Schimmelpilzsensoren als Schimmelpilzreferenzsensor ermöglichen. Das Programm kann auf der Grundlage der vom Schimmelpilzreferenzsensor erhaltenen Daten Schimmelpilz-Warnschwellenwerte bestimmen. Das Steuergerät 116 kann Ergebnisse über das Internet an das Benutzergerät 2018 übermitteln. Dies ermöglicht die Platzierung der Schimmelpilzsensoren 2000 mit der Möglichkeit der Fernüberwachung. Darüber hinaus kann das Programm eine beliebige Anzahl von Schimmelpilzsensoren zu einem Schimmelpilzsensorsystem hinzufügen.
Die Schimmelpilzsensoren 2000 können Selbsttestfähigkeiten umfassen. Das Steuergerät 116 kann programmiert werden, die Komponenten zu betätigen, um eine Bestätigung des ordnungsgemäßen Betriebs zu erhalten. Beispielsweise kann das Steuergerät 116 eingerichtet werden, zu erkennen, dass das Lufteintrittsportal 104 ordnungsgemäß funktioniert. Einige Konfigurationen können einen elektrischen Schalter oder Kontakt umfassen, der sich schließt, wenn sich das Lufteintrittsportal 104 in einer vorbestimmten Position befindet. Das Steuergerät 116 kann das Lufteintrittsportal 104 betätigen und den Schalter oder Kontakt überwachen, um den ordnungsgemäßen Betrieb zu überprüfen.
Das Steuergerät 116 kann eingerichtet sein, den Schimmelpilzhemmer 108 zu betätigen, um den ordnungsgemäßen Betrieb zu bestätigen. In der Konfiguration mit einer optischen Abtastvorrichtung kann das Steuergerät 116 beispielsweise den Schimmelpilzhemmer 108 aktivieren und den Betrieb durch Abtasten der optischen Abtastvorrichtung bestätigen.
Das Steuergerät 116 kann weiter eingerichtet werden, um das Sensorsystem zu kalibrieren. Das Steuergerät 116 kann eingerichtet werden, den Sensorstatus unter Bedingungen zu überprüfen, unter denen kein Schimmelpilz wächst, um einen Ausgangszustand herzustellen. Das Steuergerät 116 kann die Abtastvorrichtung vor dem Aussetzen der Wachstumsoberfläche an die Luft und/oder unmittelbar nach dem Aussetzen der Wachstumsoberfläche an die Luft überprüfen. Das daraus resultierende Signal sollte ein Hinweis auf kein Schimmelpilzwachstum sein. Liefert die Abtastvorrichtung Signale, die auf Schimmelbildung hindeuten, so muss der Schimmelsensor möglicherweise gewartet oder gereinigt werden.
Der Schimmelpilzsensor kann zur Feststellung der Schimmelpilzsporenkonzentration verwendet werden. Ist der Schimmelpilzsensor mit vorgegebenen festen Parametern eingerichtet (z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Messzeitspanne), so kann die im Volumen erfasste Konzentration der Schimmelpilzsporen mit der Schimmelpilzsporenkonzentration aus dem Referenzbereich korreliert werden. Beispielsweise können Schimmelpilzwachstumsdaten bestimmt werden, um den gemessenen Parameter mit der Schimmelpilzkonzentration zu korrelieren. Eine solche Funktion kann bei der Konstruktion von Mehrkammer-Schimmelpilzsensoren zur Erkennung bestimmter Schimmelpilztypen nützlich sein.
Durch die Implementierung von Algorithmen zur Anpassung der Schimmelpilzwachstumskurve und/oder zur Mustererkennung kann die Messzeit reduziert und die Erkennungsgenauigkeit verbessert werden. Schimmelpilze wachsen in verschiedenen Umgebungen unterschiedlich. Die Kurvenanpassung oder Mustererkennung kann durch Änderung eines der Parameter (z.B. Temperatur, Feuchtigkeit, Druck) während der Messung erreicht werden. Die Abtastvorrichtung kann überwacht werden, um festzustellen, wie sich die gemessenen Eigenschaften als Reaktion auf die Änderung des Parameters ändern. Wenn sich beispielsweise die Sensorausgabe bei höherer Luftfeuchtigkeit schneller ändert als bei niedrigerer, können Schimmelpilzsporen vorhanden sein. Dies ermöglicht die Erkennung von Schimmelpilzen, ohne darauf warten zu müssen, dass die Schimmelpilzsporen zu großen Konzentrationen heranwachsen.
21 zeigt ein Flussdiagramm 2100 für eine mögliche Abfolge von Vorgängen beim Betrieb der Schimmelpilzsensor-Konfigurationen. Beim Vorgang 2102 kann eine Überprüfung durchgeführt werden, um festzustellen, ob eine Messauslösebedingung vorliegt. Die Messung kann z.B. manuell durch eine Taste oder einen Schalter ausgelöst, über das Netzwerk befohlen und/oder geplant werden. In einigen Konfigurationen kann das Steuergerät 116 eine Auslösebedingung auf der Grundlage von Umgebungsbedingungen bestimmen. Die Auslösebedingungen können eine Überprüfung umfassen, um festzustellen, ob genügend Wachstumsoberfläche für die Messung zur Verfügung steht (z.B. das verbleibende Band übersteigt die für die Messung benötigte Menge). Liegt keine Auslösebedingung vor, so kann der Vorgang 2102 wiederholt werden.
Wenn die Messauslösebedingung erfüllt ist, kann der Vorgang 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 mit Luftstrom versorgt werden kann. In Konfigurationen mit einer beweglichen Wachstumsoberfläche kann das Steuergerät 116 den Oberflächenaustauschmechanismus betätigen, um die Wachstumsoberfläche in eine vorbestimmte Position zu bringen. Zum Beispiel kann ein ungenutzter Teil der Wachstumsoberfläche in die Wachstumskammer vorgeschoben werden. In einigen Konfigurationen (z.B. 6 und 7) kann die Wachstumsoberfläche in einem exponierten Bereich außerhalb der Wachstumskammer positioniert werden.
Bei Vorgang 2106 kann die Wachstumsoberfläche der Luft ausgesetzt sein. Das Steuergerät 116 kann zum Beispiel das Lufteintrittsportal öffnen, um den Luftstrom in die Wachstumskammer zu ermöglichen. Das Lufteintrittsportal kann für eine bestimmte Zeitspanne geöffnet und dann geschlossen werden. Die vorgegebene Zeitspanne kann auf der Grundlage der von den Umgebungssensoren erfassten Umgebungsbedingungen bestimmt werden. In einigen Konfigurationen kann ein Luftstromsensor oder Drucksensor überwacht werden, um festzustellen, wann das Lufteintrittsportal geschlossen werden muss.
Bei Vorgang 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. In einer Konfiguration mit Gas-/Chemikaliensensoren 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.
Setzen sich Schimmelpilzsporen an der nährstoffreichen Wachstumsoberfläche fest, so beginnt der Schimmel zu wachsen. Bei Vorgang 2110 kann die Kammerumgebung auf vorgegebene Parameter kontrolliert werden. das Steuergerät 116 kann eingerichtet werden, dass die Wachstumsumgebung durch Betätigung des/der thermischen Steuerelements/-elemente 120 verbessert wird. Das Steuergerät 116 kann das thermische Steuerelement 120 betätigen, um die Geschwindigkeit des Schimmelpilzwachstums zu erhöhen. Darüber hinaus kann jedes zusätzliche System zur Förderung des Schimmelpilzwachstums aktiviert werden (z.B. Feuchtigkeitskontrolle).
Bei Vorgang 2112 können Sensormessungen durchgeführt werden. Das Steuergerät 116 kann während der Wachstumsperiode Messungen mit einem oder mehreren Abtastvorrichtungen durchführen und die Ergebnisse mit der Basislinienmessung vergleichen. Zum Beispiel kann das Steuergerät 116 die Veränderung der mVOCs während der Wachstumsperiode überwachen. Bei einem optischen Sensor können die Eigenschaften von reflektiertem oder durchgelassenem Licht überwacht werden.
Bei Vorgang 2114 kann eine Überprüfung durchgeführt werden, um festzustellen, ob der Messzyklus abgeschlossen ist. So kann beispielsweise ein Messzyklus nach einer vorgegebenen Dauer abgeschlossen sein. In einigen Konfigurationen können die Sensordaten überwacht werden und der Messzyklus kann beendet werden, wenn Schimmelpilzwachstum erkannt wird. Wenn der Messzyklus nicht abgeschlossen ist, können Vorgänge 2112 und 2114 wiederholt werden.
Ist der Messzyklus abgeschlossen, so kann der Vorgang 2116 durchgeführt werden, um die Sensordaten zu verarbeiten. Das Vorhandensein von Schimmel kann durch den Vergleich der Sensordaten mit gespeicherten Daten, die auf Schimmelbildung hinweisen, festgestellt werden. Die Menge des Schimmelpilzwachstums kann zurückgerechnet werden, um die Konzentration der Schimmelpilzsporen mit Algorithmen wie der Quantitativen Polymerase-Kettenreaktion (QPCR) zu bestimmen. Die verarbeiteten Messungen können die Daten der Schimmelpilzerkennung von anderen Schimmelpilzsensoren, die innerhalb desselben Kommunikationsnetzes gekoppelt sind, umfassen. Eine Schimmelpilzkonzentration von einem Referenzsensor kann mit den anderen gemessenen Schimmelpilzkonzentrationen verglichen werden. Das Steuergerät 116 kann programmiert werden, ein Signal, das auf Schimmelbildung hinweist, anhand der in den Sensormessungen festgestellten Änderungen zu ändern. Das Steuergerät 116 kann zum Beispiel periodische Messungen durchführen und die Ergebnisse mit den Basislinienmessungen vergleichen.
Bei Vorgang 2118 kann eine Überprüfung durchgeführt werden, um festzustellen, ob Schimmelpilz wie oben beschrieben erkannt wird. Wenn beispielsweise das Verhältnis der gemessenen Schimmelpilzkonzentration zu einer Referenzschimmelpilzkonzentration einen Schwellenwert überschreitet, kann das System anzeigen, dass Schimmel vorhanden ist. Wenn Schimmel entdeckt wird, kann der Vorgang 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 das Benutzergerät 2018 gesendet und auf diesem angezeigt werden. Nachdem die Warnung oder Anzeige erzeugt wurde, kann der Vorgang 2122 durchgeführt werden. Wenn kein Schimmelpilz erkannt wird, kann der Vorgang 2122 durchgeführt werden. Das Signal, das auf Schimmelbildung hinweist, kann ein Indikator dafür sein, dass in einer Probe Schimmelbildung festgestellt 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 das Schimmelpilzwachstum anzeigt, ein Maß für die in der Probe oder in der Luft vorhandene Schimmelmenge sein.
Bei Vorgang 2122 kann das Steuergerät 116 den Schimmelpilzhemmer betätigen, um eventuell gewachsenen Schimmel zu zerstören. Das Steuergerät 116 kann während der Zerstörungsphase eine Probe des Fühlers entnehmen, um Veränderungen zu erkennen und so sicherzustellen, dass der Schimmel zerstört wird. Der gesamte Prozess kann dann wiederholt werden.
Die Schimmelpilzsensor-Konfigurationen bieten diese Fähigkeit, das Schimmelpilzwachstum in einer Umgebung über die Zeit zu überwachen. Das eingeschlossene Volumen bietet eine kontrollierte Umgebung für das Schimmelpilzwachstum, die eine schnellere Erkennung von Schimmelpilzen ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht das eingeschlossene Volumen Schimmelbildung, ohne dass sich der Schimmel auf andere Bereiche ausbreiten kann. Außerdem kann nach dem Messzyklus der Schimmelpilzhemmer aktiviert werden, um den gewachsenen Schimmel zu zerstören. Der Oberflächenaustauschmechanismus erlaubt den Austausch der Wachstumsoberfläche, um zusätzliche Messzyklen zu ermöglichen. Der Schimmelpilzsensor 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 Abtastvorrichtung kann eingerichtet werden, das Schimmelpilzwachstum in einem bestimmten Bereich der Wachstumsoberfläche zu messen. Auf diese Weise kann der Schimmelpilzsensor den Typ des wachsenden Schimmels bestimmen. Die Schimmelpilz-Erkennungsvorrichtung ist derart eingerichtet, dass Schimmelpilz aus Schimmelpilzsporen, die zum Zeitpunkt der Probenahme in der Luft vorhanden sind, wächst. Das Gerät ist eingerichtet, die Konzentration von Schimmelpilzsporen in der Luft, die entnommen wurde, abzuleiten oder rückzurechnen.
Die Schimmelpilz-Erkennungsvorrichtung kann auf verschiedene Weise verwendet werden. In einigen Anwendungen kann die Schimmelpilz-Erkennungsvorrichtung zur Bestimmung einer absoluten Messung der Schimmelpilzkonzentration verwendet werden. In anderen Anwendungen kann die Schimmelpilz-Erkennungsvorrichtung verwendet werden, um anzuzeigen, wenn die Schimmelpilzkonzentration einen Schwellenwert überschreitet, der auf ein Schimmelproblem hinweist (z.B. Schimmelpilzsensor mit Schwellenwert). In einigen Anwendungen kann die Schimmelpilz-Erkennungsvorrichtung eingerichtet werden, eine Ja/Nein-Anzeige für das Vorhandensein von Schimmelpilzen zu liefern. Die Schimmelpilzwachstumsrate auf der Wachstumsoberfläche hängt von der Menge der Schimmelpilzsporen ab, die auf der Wachstumsoberfläche inokuliert werden. Die Inokulation wird mit der Konzentration der Schimmelpilzsporen in der Luft korreliert. Die Schimmelpilz-Erkennungsvorrichtung kann für eine bestimmte Zeit in einer Umgebung platziert werden. Die Schimmelpilz-Erkennungsvorrichtung kann derart eingerichtet sein, dass die Erkennung von Schimmelpilzwachstum am Ende der Zeitdauer ein Hinweis darauf ist, dass die Konzentration der Schimmelpilzsporen in der beprobten Luft über einem Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert kann gewählt werden, um ein Schimmelpilzproblem in der Umgebung anzuzeigen, in der die Schimmelpilz-Erkennungsvorrichtung platziert ist. Wenn am Ende der Zeitdauer kein Schimmelpilzwachstum festgestellt wird, liegt die Konzentration der Schimmelpilzsporen in der Probenluft unter dem Schwellenwert und ist ein Hinweis auf das Fehlen eines Schimmelpilzproblems.
Der Schwellenwert-Schimmelpilzsensor kann eingerichtet sein, auf einen vorgegebenen Schimmelpilztyp abzuzielen. Die Nährstoffplattform kann zum Beispiel so eingerichtet werden, dass sie das Wachstum des vorbestimmten Schimmelpilztyps ermöglicht. Der Wachstumsoberfläche können Nährstoffe zugesetzt werden, die das Wachstum des vorbestimmten Schimmelpilztyps begünstigen.
In anderen Beispielen kann der Schimmelpilzsensor eingerichtet sein, auf eine Vielzahl von Schimmelpilztypen abzuzielen. In diesen Konfigurationen können die Wachstumsbeziehungen zwischen der Vielzahl der Schimmelpilzarten untersucht und verstanden werden. Zum Beispiel kann das Wachstum oder das Vorhandensein einer Art von Schimmelpilz das Wachstum einer zweiten Art von Schimmelpilz hemmen. Das Verständnis der Beziehung ermöglicht die Konstruktion des Schimmelpilzsensors, um solche Bedingungen zu minimieren. Darüber hinaus können die Umgebungsparameter wie Temperatur und Feuchtigkeit gesteuert werden, um das Schimmelpilzwachstum zu fördern.
Die hier offenbarten Prozesse, Methoden oder Algorithmen können an ein Verarbeitungsgerät, eine Steuerung oder einen Computer geliefert bzw. von einem solchen implementiert werden, wozu jede vorhandene programmierbare elektronische Steuereinheit oder ein spezielles elektronisches Steuergerät gehören kann. In ähnlicher Weise können die Prozesse, Methoden oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, die von einer Steuerung 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, Methoden oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt implementiert werden. Alternativ können die Prozesse, Methoden oder Algorithmen ganz oder teilweise durch geeignete Hardwarekomponenten verkörpert werden, wie z.B. Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), Zustandsautomaten, Controller oder andere Hardwarekomponenten oder -geräte oder eine Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten.
Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben sollen, die von den Ansprüchen umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Bezeichnungen sind eher beschreibend als einschränkend, und es wird davon ausgegangen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von der erfindungsgemäßen Idee oder ihrem Schutzumfang abzuweichen. Wie bereits beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden können. Während verschiedene Ausführungsformen als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik bezüglich eines oder mehrerer gewünschter Merkmale beschrieben wurden, erkennen Fachleute auf diesem Gebiet der Technik unmittelbar, dass ein oder mehrere Merkmale oder Charakteristika beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. umfassen. Insoweit als Ausführungsformen in Bezug auf ein oder mehrere Merkmale als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Ausführungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, liegen diese Ausführungsformen nicht außerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereichs und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

System zur Erkennung von Schimmelpilzen, Folgendes umfassend: ein Gehäuse, das eine Kammer definiert und eine Öffnung durch eine Oberfläche des Gehäuses definiert; ein bewegliches Gitter, das an dem Gehäuse angeordnet und eingerichtet ist, die Öffnung wahlweise abzudecken; ein Substrat, das zur Förderung von Schimmelpilzwachstum behandelt wurde; einen Substratvorschubmechanismus, der eingerichtet ist, wahlweise einen unbelichteten Teil des Substrats in die Kammer und einen belichteten Teil des Substrats aus der Kammer herauszubewegen; einen in der Kammer angeordneten Temperatursensor; ein in der Kammer angeordnetes Heizelement; einen Sensor, der eingerichtet ist, das Schimmelpilzwachstum auf dem Substrat innerhalb der Kammer zu erkennen; eine Lichtquelle, die in der Kammer angeordnet und eingerichtet ist, Schimmel in der Kammer zu töten, wenn sie aktiviert wird; und eine Steuerung, die programmiert ist, als Reaktion auf die Auslösung eines Zyklus zur Schimmelpilzerkennung den Substratvorschubmechanismus zu betätigen, um den unbelichteten Teil des Substrats in die Kammer vorzuschieben.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, das bewegliche Gitter zu betätigen, um Lufteintritt in die Kammer für eine vorbestimmte Dauer zu ermöglichen.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, das Heizelement so zu betreiben, dass während des Zyklus der Schimmelpilzerkennung eine vorgegebene Temperatur innerhalb der Kammer aufrechterhalten wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, den Sensor so zu betreiben, dass er während des Zyklus der Schimmelpilzerkennung eine in der Kammer vorhandene Schimmelpilzmenge erkennt.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion auf den Abschluss des Schimmelpilzerkennungszyklus die Lichtquelle zu aktivieren, um den Schimmel in der Kammer zu töten.
System nach Anspruch 5, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, den Sensor so zu betreiben, dass er bei Aktivierung der Lichtquelle Veränderungen im Schimmelpilzwachstum erkennt.
System nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein Gassensor ist, der eingerichtet ist, mikrobielle flüchtige organische Verbindungen (mVOCs) innerhalb der Kammer zu messen, die durch Schimmelbildung verursacht werden.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, die Lichtquelle zu aktivieren, um die Wachstumsrate des Schimmels in der Kammer während des Schimmelpilzerkennungszyklus zu modulieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, die Lichtquelle zu pulsen und Unterschiede in den Messungen des Sensors vor und nach der Belichtung mit der Lichtquelle auszuwerten, um eine Schimmelpilzfestigkeit zu bestimmen.
Verfahren, Folgendes umfassend: Aktivieren eines Substratvorschubmechanismus durch eine Steuerung, um einen unbelichteten Teil eines mit Nährstoffen behandelten Substrats in eine durch ein Gehäuse definierte Kammer zu bewegen; Öffnen eines Tors, das eine durch das Gehäuse definierte Öffnung abdeckt, um Luft für eine vorbestimmte Zeit in die Kammer eindringen zu lassen, durch die Steuerung; und Abtasten eines Sensors, der eingerichtet ist, die Anwesenheit von Schimmel in der Kammer zu erkennen, durch die Steuerung.
Verfahren nach Anspruch 10 ferner umfassend: Aktivieren einer Lichtquelle, die in der Kammer angeordnet ist und die eingerichtet ist, den Schimmel in der Kammer abzutöten, für eine vorbestimmte Zeitdauer als Reaktion auf den Abschluss eines Schimmelpilzerkennungszyklus.
Verfahren nach Anspruch 10 ferner umfassend Erzeugen eines Alarms, der auf das Erkennen des Vorhandenseins von Schimmel in der Kammer reagiert, durch die Steuerung.
Verfahren nach Anspruch 10 ferner umfassend Erzeugen eines Alarms, der auf die Feststellung, dass eine Schimmelpilzkonzentration in der Luft eine vorbestimmte Konzentration überschreitet, die auf einem in der Kammer festgestellten Schimmelpilzwachstum beruht, reagiert.
Verfahren nach Anspruch 10 ferner umfassend Abtasten des Sensors vor dem Öffnen des Tors, um eine Basislinienmessung des Sensors zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 14 ferner umfassend Erzeugen eines Alarms, der auf eine Differenz zwischen einer aktuellen Sensormessung und der Basislinienmessung des Sensors, bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwert, der eine vorbestimmte Schimmelpilzkonzentration in einer Umgebung anzeigt, anspricht.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Aktivieren des Substratvorschubmechanismus das Betreiben einer elektrischen Maschine umfasst, um eine Rolle zum Drehen zu veranlassen, um das Substrat in die Kammer vorzuschieben.
Verfahren, Folgendes umfassend: Betreiben eines Elektromotors, der mit einer Spule gekoppelt ist, die an einem mit Nährstoffen behandelten Substrat befestigt ist, um einen Teil des Substrats für eine vorbestimmte Zeit der Luft auszusetzen, durch eine Steuerung, Betreiben des Elektromotors, um den Teil des Substrats in eine Kammer vorzuschieben, der auf den Ablauf der vorgegebenen Zeit reagiert, durch die Steuerung, Betätigen eines thermischen Steuerelements, um eine Temperatur innerhalb der Kammer auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten, durch die Steuerung, und Überwachen eines in der Kammer angeordneten Sensors durch die Steuerung, um das Schimmelpilzwachstum auf dem Substrat zu erkennen.
Verfahren nach Anspruch 17 ferner umfassend das Aktivieren einer in der Kammer angeordneten Lichtquelle, um nach Ablauf einer Überwachungszeit Schimmelpilze zu töten.
Verfahren nach Anspruch 17 ferner umfassend das Aktivieren einer in der Kammer angeordneten Lichtquelle, um die Wachstumsrate des Schimmels in der Kammer während der Überwachung zu modulieren.
Verfahren nach Anspruch 17 ferner umfassend das Pulsen einer in der Kammer angeordneten Lichtquelle und das Auswerten von Unterschieden in den Messungen des Sensors vor und nach der Belichtung mit der Lichtquelle, um eine Schimmelpilzfestigkeit zu bestimmen.