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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Sensors zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße eines Mediums an einem Einweg-Behälter sowie einen Einweg-Behälter mit einer Vorrichtung.
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Viele industriellen Prozesse, insbesondere pharmazeutische, biologische, biochemische oder biotechnologische Prozesse, werden in zunehmendem Maße mittels sogenannter Einweg-Prozesslösungen, z.B. in Prozessanlagen mit Single-Use-Technologie durchgeführt. Derartige Prozessanlagen umfassen Rohrleitungen oder Reaktoren, die als Einweg-Behälter (engl.: disposable bzw. disposable bioreactor oder single-use bioreactor bzw. single-use component) ausgestaltet sind. Solche Einweg-Behälter können beispielsweise flexible Behälter, z.B. Beutel, Schläuche oder Fermenter, sein. Manche Einweg-Behälter, z. B. Bioreaktoren oder Fermenter, besitzen Zu- und Ableitungen, die als Schläuche ausgestaltet sein können, oder in welche als Zu- und Ableitungen auch feste Rohrstücke eingesetzt werden können.
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Ein Vorteil der Single-Use Technologie besteht darin, dass nach Beendigung eines Prozesses die Einweg-Behälter jeweils entsorgt werden. Auf diese Weise werden aufwändige Reinigungs- und Sterilisationsverfahren vermieden. Insbesondere wird durch den Einsatz von Einweg-Behältern das Risiko von Kreuzkontaminationen verhindert und damit die Prozesssicherheit erhöht.
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Zur Überwachung der in Einweg-Behältern durchgeführten Prozesse werden unterschiedlichste physikalische und/oder chemische Prozessgrößen der in den Einweg-Behältern enthaltenen Medien erfasst. Hierbei kommen unterschiedlichste aus dem Stand der Technik an sich bekannte Sensoren zum Einsatz. Für eine Verwendung im Bereich der Single-Use-Technologie sind von den Sensoren jedoch verschiedene spezifische Anforderungen zu erfüllen.
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Zum einen müssen viele Prozesse unter Verwendung von Einweg-Behältern ohne eine Verbindung zur Umgebung ablaufen, d.h. sie bilden geschlossene Systeme. So ist es üblich, die verwendeten Sensoren entweder in den Einweg-Behälter einzubringen (invasive Sensoren) oder von außen (nicht-invasive Sensoren) an dem Einweg-Behälter zu befestigen. Während bei invasiven Sensoren die Kopplung zum Medium einfacher zu bewerkstelligen ist, liegt ein Vorteil von nicht-invasiven Sensoren darin, dass diese im Prinzip mehrfach, d.h. für mehrere Einweg-Behälter, verwendet und die Anforderungen an die Sterilität wesentlich einfacher erfüllt werden können.
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Problematisch bei nicht-invasiven Sensoren ist dagegen die Befestigung des Sensors an dem Einweg-Behälter. Diese, in der Regel aus einem Kunststoff gefertigten, flexiblen Behälter weisen nur eine geringe mechanische Formstabilität auf. Eine reproduzierbare und lösbare Befestigung ist deshalb nicht ohne Weiteres realisierbar.
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Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Befestigungsmöglichkeit für nicht-invasive Sensoren zur Verwendung mit Einweg-Behältern anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 und durch den Einweg-Behälter nach Anspruch 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur lösbaren Befestigung eines Sensors zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße eines Mediums an einem Einweg-Behälter, wobei zwischen der Vorrichtung und einer Wandung des Einweg-Behälters eine Verbindung besteht, und wobei die Vorrichtung eine Befestigungseinheit zur lösbaren Befestigung des Sensors an dem Einweg-Behälter umfasst.
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Dadurch, dass die Befestigungseinheit eine lösbare Befestigung des Sensors an dem Einweg-Behälter ermöglicht, kann der Sensor zerstörungsfrei von dem Einweg-Behälter entfernt werden. Dadurch kann der Sensor mehrfach verwendet werden. Die Vorrichtung selbst ist dabei mit der Wandung des Einweg-Behälters verbunden.
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In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Verbindungseinheit zur Herstellung der Verbindung der Vorrichtung mit der Wandung des Einweg-Behälters. Die Verbindungseinheit dient insbesondere dazu eine zuverlässige und reproduzierbare Verbindung mit dem Einweg-Behälter zu gewährleisten. Hierdurch können beispielsweise Kavitäten im Bereich einer Kontaktfläche zwischen dem Sensor und einer Wandung des Einweg-Behälters vermieden werden.
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In dieser Hinsicht ist es von Vorteil, wenn die Verbindungseinheit dazu dient, in einem Kontaktbereich der Wandung des Einweg-Behälters eine, insbesondere flächige, stoffschlüssige Verbindung zu gewährleisten. Die Verbindungseinheit ist insbesondere derart ausgestaltet, dass zwischen dem Einweg-Behälter und der Vorrichtung keine Hohlräume bzw. Kavitäten auftreten. Vorzugsweise ist die Vorrichtung im gesamten Kontaktbereich flächendeckend mit dem Einweg-Behälter verbunden.
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Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn die Verbindungseinheit eine Kontaktoberfläche zur Herstellung der Verbindung mit der Wandung des Einweg-Behälters aufweist. Die Kontaktoberfläche kann an den jeweiligen Sensor und an das jeweils verwendete Messprinzip geeignet angepasst sein. Auch eine Anpassung an die Geometrie des Einweg-Behälters ist möglich.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn die Verbindungseinheit Mittel zur Herstellung einer Klebeverbindung, oder einer Vulkanisierung aufweist. Die Vorrichtung wird entsprechend mittels einer Klebeverbindung oder mittels einer Vulkanisierung an dem Einweg-Behälter befestigt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung beinhaltet, dass zumindest eine Komponente der Vorrichtung gemeinsam mit dem Einweg-Behälter herstellbar ist, insbesondere wobei die Komponente und der Einweg-Behälter einstückig herstellbar sind. In diesem Falle ist keine nachträgliche Modifikation des Einweg-Behälters zur Verbindung der Vorrichtung mit der Wandung des Einweg-Behälters erforderlich.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Befestigungseinheit dazu dient, eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Sensor und der Vorrichtung herzustellen. Auf diese Weise kann eine stabile und robuste Befestigung des Sensors an dem Einweg-Behälter gewährleistet werden.
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Hinsichtlich der Befestigungseinheit ist es von Vorteil, wenn diese Mittel zur Herstellung einer Klick-, Rast-, Schraub-, oder Bajonette-Verbindung, zumindest eine Führungsschiene oder einen Schnapphaken aufweist.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn die Befestigungseinheit zumindest zwei Befestigungskomponenten aufweist. In diesem Falle kann beispielsweise eine erste Befestigungskomponente der Vorrichtung zugeordnet sein, während eine zweite Befestigungskomponente dem Sensor, insbesondere einem Gehäuse des Sensors, zugeordnet ist. Es können aber in anderen Ausgestaltungen auch beide Befestigungskomponenten der Vorrichtung zugeordnet sein.
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Im Falle einer Schraub-Verbindung kann beispielsweise die Befestigungseinheit eine erste Befestigungskomponente die Form einer Halterung für den Sensor mit einem Außengewinde und eine, zur ersten korrespondierend ausgestaltete, zweite Befestigungskomponente die Form einer Überwurfmutter aufweisen. Im Falle einer Bajonette-Verbindung kann die erste Befestigungskomponente hingegen einen Schlitz umfassen, während die zweite Befestigungskomponente einen Knopf zum Einrasten in den Schlitz bei Herstellung einer Verbindung der beiden Befestigungskomponenten miteinander aufweist. Analoge Überlegungen gelten Für den Fall, dass für andere Befestigungsmittel ebenfalls zumindest zwei Befestigungskomponenten vorgesehen sind.
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Eine weitere Ausgestaltung beinhaltet, dass die Verbindungseinheit ein flächiges Grundelement umfasst, wobei eine Oberflächenkontur einer ersten Oberfläche des Grundelements korrespondierend zu der Wandung des Einweg-Behälters ausgestaltet ist. Das Grundelement kann in einer weiteren Ausgestaltung Teil der Verbindungseinheit sein.
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Es ist von Vorteil, wenn die Verbindung zwischen der Vorrichtung und dem Einweg-Behälter zumindest teilweise im Bereich der ersten Oberfläche des Grundelements hergestellt ist. Die erste Oberfläche kann dabei sowohl eine planare als auch eine zumindest teilweise gewölbte Oberflächenkontur aufweisen. Auch bezüglich der jeweiligen Geometrie sind viele verschiedene Varianten, beispielsweise eine kreisrunde oder rechteckige Querschnittsfläche, denkbar. Die Befestigungseinheit ist wiederum vorzugsweise im Bereich einer zweiten Oberfläche des Grundelements angeordnet.
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Durch die flächige Ausgestaltung kann die Wandung des Behälters, welche keine hohe Formstabilität aufweist, flächig mit dem Grundelement verbunden werden. Das Grundelement dient damit der Vermeidung von Hohlräumen bzw. Kavitäten im Bereich der Verbindung.
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Hinsichtlich des Grundelements ist es von Vorteil, wenn das Grundelement in Form einer flachen Platte ausgestaltet ist. Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn das Grundelement eine Durchgangsöffnung aufweist, in welcher der Sensor angeordnet ist, wenn der Sensor an der Vorrichtung befestigt ist. Auf diese Weise kann eine Komponente des Sensors, insbesondere eine Komponente einer Sensoreinheit des Sensors direkt an der Wandung des Einweg-Behälters angeordnet werden. Je nach verwendetem Messprinzip kann dies zu einer deutlichen Erhöhung der erreichbaren Messempfindlichkeit und Messgenauigkeit führen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Einweg-Behälter mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach zumindest einer der beschriebenen Ausgestaltungen.
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Es sei darauf verwiesen, dass die in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Ausgestaltungen mutatis mutandis auch auf den erfindungsgemäßen Einweg-Behälter anwendbar sind und umgekehrt.
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Zusammenfassend erlaubt die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder eines erfindungsgemäßen Einweg-Behälters eine stabile und reproduzierbare Befestigung von nicht-invasiven Sensoren an Einweg-Behältern. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung können Hohlräume bzw. Kavitäten zwischen dem Sensor und dem Einweg-Behälter und/oder zwischen der Vorrichtung und dem Einweg-Behälter vermieden werden. Zudem zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass eine Anordnung aus einem Einweg-Behälter, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und einem Sensor besonders platzsparend, insbesondere stapelbar, ausführbar ist. Auch kann eine hohe Positioniergenauigkeit des Sensors relativ zum Einweg- Behälter gewährleistet werden. Schließlich biete die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, dass eine auf einfache Art und Weise standardisierbare Befestigungsmöglichkeit für nicht-invasive Sensoren an Einweg-Behältern bereitgestellt wird, die eine einfache Austauschbarkeit der Sensoren für verschiedene Prozess bzw. Applikationen bietet.
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Die Erfindung sowie ihre vorteilhaften Ausgestaltungen werden anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert: Es zeigt:
- 1 verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Befestigungseinheit mit Mitteln zur Herstellung einer Rastverbindung und einer Verbindungseinheit mit einem rechteckförmigen Grundelement,
- 2 eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ähnlich wie in 1, wobei das Grundelement eine Durchgangsöffnung aufweist, und
- 3 verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Befestigungseinheit mit Mitteln zur Herstellung eine Bajonette-Verbindung und einer Verbindungseinheit mit einem kreisrunden Grundelement.
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In den Figuren werden gleiche Elemente mit demselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 sind drei perspektivische Ansichten einer ersten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Verbindungseinheit 2 zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Vorrichtung 1 und dem Einweg-Behälter 8, welche Verbindungseinheit 2 in der gezeigten Ausgestaltung ein Grundelement 3 in Form eines rechteckförmigen flachen Plättchens mit abgerundeten Kanten ausgestaltet ist. Für das Grundelement 3 sind aber auch zahlreiche andere Geometrien denkbar, welche ebenfalls unter die vorliegende Erfindung fallen. Beispielsweise kann eine Oberfläche des Grundelements 3 planar oder zumindest teilweise gewölbt ausgestaltet sein, die Geometrie und Größe der gewählten Querschnittsfläche ist variabel und auch die abgerundeten Kanten sind lediglich optional und keineswegs zwingend erforderlich.
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Im Bereich einer ersten Oberfläche 01 des Grundelements 3 erfolgt die Verbindung mit dem Einweg-Behälter 8, welche hier mittels einer Klebeverbindung realisierbar ist. Alternativ kann beispielsweise auch eine Vulkanisierung erfolgen. Die erste Oberfläche 01 bildet somit eine Kontaktoberfläche der Verbindungseinheit 2.
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Die Befestigungseinheit 4 der Vorrichtung 1 umfasst zwei Befestigungskomponenten 4a und 4b. Die erste Befestigungskomponente 4a ist der Vorrichtung 1 zugeordnet und auf der zweiten Oberfläche O2 des Grundelements fest angeordnet. Die zweite Befestigungskomponente 4b ist einem Gehäuse 6 des Sensors 5 zugeordnet, welcher Sensor 5 ferner über eine elektrische Kontaktierung 7 in Form eines Verbindungskabels verfügt. Andere Sensoren 7 können auch ohne Verbindungskabel 7 ausgeführt sein. Die erste Befestigungskomponente 4a umfasst für die gezeigte Variante eine Halterung mit zwei Führungsschienen, welche Aussparungen zum Einrasten von Rasthaken aufweisen, welche Rasthaken wiederum Teil der zweiten Befestigungskomponente 4b sind. Es sind jedoch zahlreiche weitere Varianten zur Befestigung des Sensors 5 an der Vorrichtung 1 denkbar, welche allesamt unter die vorliegende Erfindung fallen.
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Im Unterschied zu 1 weist für die Ausgestaltung der Vorrichtung 1 gemäß 2 das Grundelement 3 eine Durchgangsöffnung 3a auf. Das Grundelement 3 hat für diese Ausgestaltung somit die Funktion eines Rahmens. Die Sensoreinheit des Sensors 5 ist so direkt mit der Wandung des Einweg-Behälters 8 in Kontakt.
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Die gezeigte Darstellung ermöglicht eine besonders flache Anordnung von der Vorrichtung 1 und dem Sensor 5 auf einem Einweg- Behälter 8, d.h. die Vorrichtung 1 und der Sensor 5 weisen gemeinsam eine vergleichsweise geringe Höhe auf.
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Bei der Ausgestaltung gemäß 3 ist das Grundelement 3 kreisförmig ausgestaltet. Die Befestigungseinheit 4 umfasst, wie im Falle der zuvor gezeigten Ausgestaltungen, zwei Befestigungskomponenten 4a und 4b. Im Unterschied zu 1 und 2 umfasst die Befestigungseinheit 4 hier jedoch Mittel zur Herstellung einer Bajonette-Verbindung. Dies erlaubt eine präzise axiale Anordnung des Sensors 5 relativ zur Vorrichtung 1 und zum Einweg-Behälter 8. Die erste Befestigungskomponente 4a weist ebenfalls eine Halterung auf. In die Halterung sind zwei Schlitze eingebracht, in welche Knöpfe der zweiten Befestigungskomponente 4b einrasten, wenn diese mit der ersten Befestigungskomponente 4a verbunden ist, und welche in Form einer Überwurfmutter ausgestaltet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Verbindungseinheit
- O1, O2
- erste, zweite Oberfläche des Verbindungselements
- 3
- Grundelement
- 3a
- Durchgangsöffnung des Grundelements
- 4
- Befestigungseinheit
- 4a, 4b
- erste, zweite Befestigungskomponente
- 5
- Sensor
- 6
- Gehäuse
- 7
- Verbindungskabel
- 8
- Einweg-Behälter
