DE102021126818A1 - Detection device and a detection method for pathogenic substances contained in the air - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Nachweisgerät (100, 200) für den Nachweis in Luft enthaltener pathogener Substanzen, insbesondere Viren, sowie dessen Verwendung. Das Verfahren weist auf: Durchleiten eines Luftstromes durch eine Ansaugleitung (116, 216), Erzeugen eines elektrischen Feldes innerhalb eines Kollektorabschnitts (120, 220) der Ansaugleitung (116, 216), wobei innerhalb des Kollektorabschnitts (120, 220) etwaige vorhandene pathogene Substanzen elektrostatisch einfangbar sind, Spülen des Kollektorabschnitts (120, 220) mit einem flüssigen Spülmedium (124, 224) und anschließend Überführen des Spülmediums (124, 224) in ein Nachweisvolumen (122, 222) und Detektieren einer Trübung und/oder Färbung des Spülmediums (124, 224) in dem Nachweisvolumen (122, 222) in Abhängigkeit von der Präsenz wenigstens einer pathogenen Substanz und infolge einer biochemischen Reaktion derselben mit Antikörpern.The invention relates to a method and a detection device (100, 200) for detecting pathogenic substances contained in the air, in particular viruses, and its use. The method comprises: passing a flow of air through an intake duct (116, 216), creating an electric field within a collector section (120, 220) of the intake duct (116, 216), wherein within the collector section (120, 220) any pathogenic substances present are electrostatically captureable, rinsing the collector section (120, 220) with a liquid rinsing medium (124, 224) and then transferring the rinsing medium (124, 224) into a detection volume (122, 222) and detecting turbidity and/or coloring of the rinsing medium ( 124, 224) in the detection volume (122, 222) depending on the presence of at least one pathogenic substance and as a result of a biochemical reaction thereof with antibodies.
Description
Die Erfindung betrifft ein Nachweisgerät, dessen Verwendung sowie ein Nachweisverfahren für den vorzugsweise quantitativen Nachweis in Luft enthaltener pathogener Substanzen. Unter „pathogener Substanz“ werden hierin solche Substanzen verstanden, die ein Antigen aufweisen, also insbesondere Viren.The invention relates to a detection device, its use and a detection method for the preferably quantitative detection of pathogenic substances contained in the air. “Pathogenic substance” is understood here to mean substances that have an antigen, ie in particular viruses.
Der in situ-Nachweis pathogener Substanzen in der Raum- und Atemluft, sogenannter Aerosolpartikel, ist seit langem Gegenstand der Forschung und hat nicht zuletzt durch die pandemischen Folgen des zuletzt in Erscheinung getretenen SARS-CoV-2 Virus noch einmal besonders an Fahrt aufgenommen. In Folge dessen gibt es zahlreichen auch jüngeren Stand der Technik. Beispielhaft wird auf folgende Schriften verwiesen.The in situ detection of pathogenic substances in the room and breathing air, so-called aerosol particles, has been the subject of research for a long time and has picked up speed again, not least due to the pandemic consequences of the SARS-CoV-2 virus that recently appeared. As a result, there are numerous prior arts that are also more recent. Reference is made to the following documents as examples.
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Eine andere Vorrichtung zum Erkennen bioaktiver Substanzen in der Luft ist aus der Schrift
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verlässliches Nachweisgerät für den in situ-Nachweis in Luft enthaltener pathogener Substanzen bereitzustellen, das aus einfachen Komponenten aufgebaut ist, und verschiedene Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.The object of the present invention is to provide a reliable detection device for the in situ detection of pathogenic substances contained in the air, which is constructed from simple components and opens up various possible applications.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Nachweisverfahren nach Anspruch 1.According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a detection method according to claim 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachweis in Luft enthaltener pathogener Substanzen, insbesondere Viren, weist auf: Das Durchleiten eines Luftstromes durch eine einen Lufteinlass mit einem Luftauslass verbindende Ansaugleitung, das Erzeugen eines elektrischen Feldes innerhalb eines Kollektorabschnitts der Ansaugleitung, wobei innerhalb des Kollektorabschnitts etwaige vorhandene pathogene Substanzen elektrostatisch einfangbar oder anreicherbar sind, das Spülen des Kollektorabschnitts mit einem flüssigen Spülmedium und anschließend das Überführen des Spülmediums in ein Nachweisvolumen und das Detektieren einer Trübung und/oder Färbung des Spülmediums in dem Nachweisvolumen in Abhängigkeit von der Präsenz wenigstens einer pathogenen Substanz und infolge einer biochemischen Reaktion derselben mit Antikörpern.The method according to the invention for detecting pathogenic substances contained in air, in particular viruses, has: passing an air stream through an intake line connecting an air inlet to an air outlet, generating an electric field within a collector section of the intake line, with any pathogenic substances present within the collector section can be electrostatically captured or enriched, rinsing the collector section with a liquid rinsing medium and then transferring the rinsing medium into a detection volume and detecting turbidity and/or coloration of the rinsing medium in the detection volume depending on the presence of at least one pathogenic substance and as a result of a biochemical Reaction of the same with antibodies.
Die Antikörper sind wahlweise schon vor dem Spülen in dem Spülmedium enthalten oder werden dem Spülmedium im Kollektorabschnitt oder im Nachweisvolumen zugeführt.The antibodies are either contained in the rinsing medium before rinsing or are added to the rinsing medium in the collector section or in the detection volume.
Die Erfindung kann genutzt werden, sowohl die unmittelbar ausgeatmete Luft eines Probanden mithilfe eines Atemmessgeräts als auch die Raumluft mittels eines Raumluftüberwachungsgerätes zu untersuchen. Nachdem die zu untersuchende Luft durch einen Lufteinlass in eine Ansaugleitung eines entsprechenden Nachweisgerätes geleitet wurde, findet dort in einem räumlich begrenzten Abschnitt der Ansaugleitung, dem Kollektorabschnitt, eine Anreicherung der pathogenen Substanz statt. Die pathogene Substanz ist in der Luft an Träger gebunden, die sogenannten Aerosolpartikel, nachfolgend auch Teilchen genannt, mit denen sie über weite Strecken transportiert werden können. Diese Träger sind meist wasserbasierte Tropfen, die eine Dipolarität aufweisen. Diese Eigenschaft wird genutzt, um die Aerosolpartikel samt der pathogenen Substanz mithilfe eines elektrostatischen Feldes in dem Kollektorabschnitt, typischerweise an der Innenseite der Wandung der Ansaugleitung, temporär zu fixieren. Danach werden die so angereicherten Teilchen, je nach Kontamination mit oder ohne pathogener Substanz, mithilfe einer Flüssigkeit, dem Spülmedium, aus dem Kollektorabschnitt der Ansaugleitung in das Nachweisvolumen abtransportiert. Dazu kann es je nach Zusammensetzung des Spülmediums vorteilhaft sein, das elektrische Feld bereits vor dem Spülen oder während des Spülens abzuschalten, um die elektrostatisch anhaftenden Teilchen oder Aerosolpartikel beim Spülen leichter von der Wandung ablösen zu können.The invention can be used to examine both the air directly exhaled by a subject using a breath measuring device and the room air using a room air monitoring device. After the air to be examined has been fed through an air inlet into an intake line of a corresponding detection device, the pathogenic substance is enriched in a spatially limited section of the intake line, the collector section. The pathogenic substance is bound to carriers in the air, the so-called aerosol particles, hereinafter also referred to as particles, with which they can be transported over long distances. These carriers are mostly water-based drops containing a dipolari have activity. This property is used to temporarily fix the aerosol particles together with the pathogenic substance using an electrostatic field in the collector section, typically on the inside of the wall of the suction line. The particles enriched in this way, depending on the contamination with or without pathogenic substances, are then transported away from the collector section of the suction line into the detection volume using a liquid, the rinsing medium. Depending on the composition of the flushing medium, it can be advantageous to switch off the electric field before flushing or during flushing, in order to be able to more easily detach the electrostatically adhering particles or aerosol particles from the wall during flushing.
Eine erste Alternative sieht vor, dass das Spülmedium bereits vor dem Spülen Antikörper enthält. In diesem Fall findet eine Immunreaktion, oder genauer eine Antigen-Antikörper-Reaktion, der Antigene der pathogenen Substanz mit den bereitgehaltenen Antikörpern bereits während des Spülvorgangs statt.A first alternative provides that the rinsing medium already contains antibodies before rinsing. In this case, an immune reaction, or more precisely an antigen-antibody reaction, of the antigens of the pathogenic substance with the antibodies that are kept ready already takes place during the rinsing process.
Einer zweiten Alternative zufolge werden in dem Nachweisvolumen auf partikulären Träger immobilisierte Antikörper in einer Flüssigkeit vorsuspendiert vorgehalten. Das Spülmedium selbst enthält zuvor weder Antikörper noch Träger. Eine Immun- oder Antigen-Antikörper-Reaktion der Antigene der pathogenen Substanz mit den vorgehaltenen Antikörpern findet daher erst im Nachweisvolumen statt.According to a second alternative, antibodies immobilized on particulate carriers are kept pre-suspended in a liquid in the detection volume. The rinsing medium itself contains neither antibodies nor carriers beforehand. An immune or antigen-antibody reaction of the antigens of the pathogenic substance with the available antibodies therefore only takes place in the detection volume.
Als Antikörper werden hierin alle immunologisch aktiven Proteine, unabhängig von Ihrer Produktion, verstanden, also insbesondere auch monoklonale Antikörper. All immunologically active proteins, regardless of their production, are understood here as antibodies, ie in particular also monoclonal antibodies.
Vorteilhaft ist es, wenn im Fall der ersten Alternative in dem Spülmedium nach dem Überführen in das Nachweisvolumen partikuläre Träger suspendiert werden, auf denen eine Immobilisierung der Antikörper erfolgt. Dies wird in besonders vorteilhafter Weise dadurch realisiert, dass die partikulären Träger in einer Flüssigkeit in dem Nachweisvolumen vorsuspendiert vorgehalten werden.It is advantageous if, in the case of the first alternative, particulate carriers are suspended in the rinsing medium after transfer to the detection volume, on which the antibodies are immobilized. This is realized in a particularly advantageous manner in that the particulate carriers are kept pre-suspended in a liquid in the detection volume.
In beiden Fällen handelt es sich bei dem partikulären Träger um suspendierbare Partikel, insbesondere Latexpartikel, auf denen der dem nachzuweisenden Analyten (Antigen) affine Bindungspartner (Antikörper) immobilisierbar ist. Sobald das Spülmedium in das Nachweisvolumen gelangt, enthält es diese Partikel, weshalb die Suspension zur Abgrenzung von dem Spülmedium nachfolgend auch als „Nachweisflüssigkeit“ bezeichnet wird. Diese Suspension wird bekanntermaßen für partikelverstärkte nephelometrische oder turbimetrische Immunoassays verwendet. Werden die beladenen Latexpartikel mit dem zu messenden Analyten, vorliegend also den Aerosolpartikeln, in Kontakt gebracht, entstehen Agglutinate, die eine detektierbare Trübung zur Folge haben. Im Falle der Nephelometrie wird diese Trübung mittels Streulichtmessung quantitativ erfasst. Je höher die Konzentration des Analyten, desto zahlreicher und größer sind die streuenden Partikelagglutinate und umso höher ist das Streulichtsignal. Das Prinzip ist bereits seit langem bekannt und beispielsweise in der
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das Spülmedium in einem Reservoir vorgehalten, aus dem der Kollektorabschnitt ein bestimmtes Volumen des Spülmediums zum Spülen zugeführt wird. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass das Spülmedium mittels einer ein definiertes Volumen bereitstellenden Abmesseinrichtung abgemessen wird, bevor es zum Spülen in den Kollektorabschnitt der Ansaugleitung eingeleitet wird.According to an advantageous development of the method, the flushing medium is held in a reservoir, from which the collector section is supplied with a specific volume of flushing medium for flushing. This is done, for example, by measuring the flushing medium using a measuring device that provides a defined volume before it is introduced into the collector section of the intake line for flushing.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Spülmedium nach dem Detektieren aus dem Nachweisvolumen in das Reservoir zurückgeführt wird, wenn keine Trübung detektiert werden konnte. Hierbei bilden das Reservoir und das Nachweisvolumen getrennte Volumenbereiche in dem Nachweisgerät und das Spülmedium wird in einem Kreislaufsystem zurückgewonnen und kann wiederverwendet werden. Das senkt den Verbrauch des Spülmediums, was insbesondere für solche Spülmedien von wirtschaftlicher Bedeutung ist, in welchen die Antikörper bereits vorgelöst vorliegen (hierin nachfolgend auch als Antikörperlösung bezeichnet).An advantageous embodiment of the method provides that the flushing medium is returned to the reservoir after detection from the detection volume if no turbidity could be detected. Here, the reservoir and the detection volume form separate volume areas in the detection device and the flushing medium is recovered in a circulatory system and can be reused. This reduces the consumption of the rinsing medium, which is of economic importance in particular for rinsing media in which the antibodies are already pre-dissolved (hereinafter also referred to as antibody solution).
Bei Verwendung einer Nachweisflüssigkeit mit partikulären Trägern werden diese vorteilhafter Weise beim Zurückführen des Spülmediums in das Reservoir durch einen Filter im Nachweisvolumen zurückgehalten. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Träger in den Kreislauf des Spülmediums gelangen.When using a detection liquid with particulate carriers, these are advantageously held back by a filter in the detection volume when the flushing medium is returned to the reservoir. This prevents the carriers from getting into the circulation of the flushing medium.
Alternativ zum Zurückführen des Spülmediums in das Reservoir kann auch vorgesehen sein, dass das Spülmedium dem Kollektorabschnitt unmittelbar aus dem Nachweisvolumen zum Spülen zugeführt wird. In diesem Fall ersetzt das Nachweisvolumen das Reservoir. Das Spülmedium wird beim anschließenden Überführen wieder in das Nachweisvolumen zurücktransportiert. Es wird also alternierend zwischen dem Kollektorabschnitt und dem Reservoir bzw. Nachweisvolumen hin-undher-gefördert. Auch auf diese Weise kann das Spülmedium mehrfach verwendet werden, wenn keine Trübung detektiert, also keine Antigene festgestellt werden konnten. Ist indes eine Kontamination des Spülmediums mit der pathogenen Substanz eingetreten, so müssen alle mit der pathogenen Substanz in Berührung gekommenen Teile des Nachweisgeräts, also die Ansaugleitung, das Nachweisvolumen, die Spülleitung einschließlich des gesamten darin enthaltenen Spülmediums ausgewechselt werden.As an alternative to returning the flushing medium to the reservoir, provision can also be made for the flushing medium to be supplied to the collector section directly from the detection volume for flushing. In this case, the detection volume replaces the reservoir. During the subsequent transfer, the rinsing medium is transported back into the detection volume. It is thus conveyed back and forth alternately between the collector section and the reservoir or detection volume. In this way, too, the rinsing medium can be used several times if no turbidity is detected, ie no antigens could be detected. Is, however, a contamination of the sink medium with the pathogenic substance has occurred, all parts of the detection device that have come into contact with the pathogenic substance, i.e. the suction line, the detection volume, the flushing line including the entire flushing medium contained therein, must be replaced.
In diesem Fall werden etwaige partikuläre Träger in der Nachweisflüssigkeit vorteilhafter Weise beim Zuführen des Spülmediums zum Kollektorabschnitt durch einen Filter im Nachweisvolumen zurückgehalten.In this case, any particulate carriers in the detection liquid are advantageously held back by a filter in the detection volume when the flushing medium is supplied to the collector section.
Der Luftstrom wird vorzugsweise mittels einer Pumpe durch die Ansaugleitung durchgeleitet.The air flow is preferably passed through the intake line by means of a pump.
Die Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Nachweisgerät nach Anspruch 13.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a detection device according to claim 13.
Das Nachweisgerät für den Nachweis in Luft enthaltener pathogener Substanzen, insbesondere Viren, weist auf: einen Lufteinlass, einen Luftauslass, eine den Lufteinlass mit dem Luftauslass verbindende Ansaugleitung, elektrische Kontakte, die derart entlang der Ansaugleitung angeordnet sind, dass innerhalb eines Kollektorabschnitts der Ansaugleitung ein elektrisches Feld erzeugbar ist, ein Nachweisvolumen zur Aufnahme eines Spülmediums aus dem Kollektorabschnitt, eine fluidische Verbindung zwischen dem Kollektorabschnitt und dem Nachweisvolumen und ein Sensorelement, eingerichtet zum Detektieren einer Trübung und/oder Färbung des Spülmediums in dem Nachweisvolumen in Abhängigkeit von der Präsenz wenigstens einer pathogenen Substanz und infolge einer biochemischen Reaktion derselben mit Antikörpern.The detection device for the detection of pathogenic substances contained in air, in particular viruses, has: an air inlet, an air outlet, a suction line connecting the air inlet to the air outlet, electrical contacts which are arranged along the suction line in such a way that within a collector section of the suction line a electric field can be generated, a detection volume for receiving a flushing medium from the collector section, a fluidic connection between the collector section and the detection volume and a sensor element, set up to detect turbidity and/or coloration of the flushing medium in the detection volume depending on the presence of at least one pathogen Substance and as a result of a biochemical reaction of the same with antibodies.
Der Kollektorabschnitt wird durch die Anordnung der elektrischen Kontakte definiert. Die Antikörper sind wahlweise in dem Spülmedium enthalten oder werden dem Spülmedium im Kollektorabschnitt oder im Nachweisvolumen zugeführt.The collector section is defined by the arrangement of the electrical contacts. The antibodies are optionally contained in the flushing medium or are added to the flushing medium in the collector section or in the detection volume.
Vorzugsweise weist das Nachweisgerät ein erstes elektronisch schaltbares Ventil auf, welches eingerichtet ist, wahlweise die fluidische Verbindung zwischen dem Kollektorabschnitt und dem Nachweisvolumen zu öffnen oder zu verschließen.The detection device preferably has a first electronically switchable valve which is set up to selectively open or close the fluidic connection between the collector section and the detection volume.
Gemäß einer ersten Alternative weist das Nachweisgerät bevorzugt ferner ein Reservoir zur Bevorratung des Spülmediums und eine das Reservoir mit dem Kollektorabschnitt fluidisch verbindende Spülleitung zur Einleitung des Spülmediums in den Kollektorabschnitt auf.According to a first alternative, the detection device preferably also has a reservoir for storing the flushing medium and a flushing line fluidically connecting the reservoir to the collector section for introducing the flushing medium into the collector section.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung dieser ersten Alternative ist eine in der Spülleitung integrierte, ein definiertes Volumen bereitstellende Abmesseinrichtung zum Abmessen eines bestimmten Volumens des Spülmediums vorgesehen. Die Abmesseinrichtung ist als Bestandteil der Spülleitung einerseits mit dem Reservoir und andererseits mit dem Kollektorabschnitt verbunden und sorgt dafür, dass das Spülmedium zum Spülen dosiert in den Kollektorabschnitt der Ansaugleitung eingeleitet wird.According to an advantageous embodiment of this first alternative, a measuring device that is integrated in the flushing line and provides a defined volume is provided for measuring a specific volume of the flushing medium. As part of the flushing line, the metering device is connected to the reservoir on the one hand and to the collector section on the other hand and ensures that the flushing medium for flushing is metered into the collector section of the intake line.
Vorzugsweise ist ferner eine das Nachweisvolumen mit dem Reservoir fluidisch verbindende Rückführleitung vorgesehen. Besonders bevorzugt ist in dieser Ausgestaltung ein Filter in der Rückführleitung oder in dem Nachweisvolumen oder zwischen Rückführleitung und Nachweisvolumen vorgesehen, mit dem partikuläre Träger beim Rückführen des Spülmediums in dem Nachweisvolumen zurückgehalten werden.A return line fluidically connecting the detection volume to the reservoir is also preferably provided. In this embodiment, a filter is particularly preferably provided in the return line or in the detection volume or between the return line and the detection volume, with which particulate carriers are retained in the detection volume when the flushing medium is returned.
Gemäß einer zweiten Alternative ist vorteilhafter Weise ein Filter in der fluidischen Verbindung zwischen dem Kollektorabschnitt und dem Nachweisvolumen oder in dem Nachweisvolumen vorgesehen, mit dem partikuläre Träger beim Zuführen des Spülmediums aus dem Nachweisvolumen in den Kollektorabschnitt zum Zweck des Spülens in dem Nachweisvolumen zurückgehalten werden.According to a second alternative, a filter is advantageously provided in the fluidic connection between the collector section and the detection volume or in the detection volume, with which particulate carriers are retained in the detection volume when the rinsing medium is fed in from the detection volume into the collector section for the purpose of rinsing.
Der Filter weist im Falle beider Alternativen bevorzugt eine Porenweite von nominal höchstens 0,5 µm, besonders bevorzugt höchstens 0,3 µm und ganz besonders bevorzugt höchstens 0,25 µm auf. Die partikulären Träger, insbesondere in Kugelform, haben vorzugsweise einen Durchmesser von 300 nm bis 1500 nm, besonders bevorzugt von 400 nm bis 800 nm, und werden in Konzentrationen von vorzugsweise 0,02 % bis 1,5 %, besonders bevorzugt 0,04 % bis 0,5 %, in dem zu untersuchenden Nachweismedium eingesetzt.In the case of both alternatives, the filter preferably has a nominal pore size of at most 0.5 μm, particularly preferably at most 0.3 μm and very particularly preferably at most 0.25 μm. The particulate supports, in particular in spherical form, preferably have a diameter of 300 nm to 1500 nm, particularly preferably 400 nm to 800 nm, and are used in concentrations of preferably 0.02% to 1.5%, particularly preferably 0.04%. up to 0.5%, used in the detection medium to be examined.
Im Fall der ersten Alternative weist das Nachweisgerät vorzugsweise ein zweites elektronisch schaltbares Ventil auf, welches eingerichtet ist, wahlweise die Rückführleitung zu verschließen oder zu öffnen. Das erste und das zweite elektronisch schaltbare Ventil können in einer gemeinsamen Ventilanordnung zusammengefasst sein. Die Ventilanordnung kann durch mehre einfache Ventile oder beispielsweise durch ein 3/2-Wegeventil oder 3/3-Wegeventil gebildet sein, wobei das 3/3-Wegeventil eine dritte Schaltstellung vorsieht, in der das Nachweisvolumen sowohl von dem Kollektorabschnitt als auch von der Rückführleitung fluidisch getrennt ist. In the case of the first alternative, the detection device preferably has a second electronically switchable valve which is set up to selectively close or open the return line. The first and the second electronically switchable valve can be combined in a common valve arrangement. The valve arrangement can be formed by several simple valves or, for example, by a 3/2-way valve or 3/3-way valve, with the 3/3-way valve providing a third switching position in which the detection volume can be drawn from both the collector section and the return line is fluidically separated.
Weiterhin bevorzugt weist das Nachweisgerät eine in die Ansaugleitung eingeschaltete oder mit der Ansaugleitung verbundene Pumpe zum Erzeugen eines Luftstroms in der Ansaugleitung auf. Durch eine solche Pumpe lässt sich über die Dauer des-Durchleitens des Luftstromes ein konstanter Volumenstrom und eine konstante Strömungsgeschwindigkeit in der Ansaugleitung erzielen. Volumenstrom und elektrische Feldstärke sind auf die Geometrie des Kollektorabschnitts, insbesondere dessen Länge und Weite in Richtung des Feldes, der Gestalt abgestimmt, dass die Verweilzeit in dem Kollektorabschnitt ausreicht, die überwiegende Menge der in der Atemluft oder Raumluft befindlichen Aerosolpartikel einzufangen.Furthermore, the detection device preferably has a pump which is switched on in the intake line or is connected to the intake line in order to generate an air flow in the intake line. Such a pump allows a constant over the duration of the passage of the air flow Achieve volumetric flow and constant flow velocity in the intake line. Volume flow and electric field strength are tailored to the geometry of the collector section, in particular its length and width in the direction of the field, so that the residence time in the collector section is sufficient to capture the majority of the aerosol particles in the breathing air or room air.
Ferner weist das Nachweisgerät vorzugsweise eine elektronische Steuerung auf, an die die Pumpe und das Ventil elektronisch angeschlossen sind.Furthermore, the detection device preferably has an electronic controller to which the pump and the valve are electronically connected.
Das Sensorelement ist bevorzugt ein optisches Sensorelement, das mit einer elektronischen Steuerung elektronisch verbunden ist und eine optische Achse aufweist, die auf das Nachweisvolumen ausgerichtet ist. Genauer ist in einer ersten Wand des Nachweisvolumens ein Sichtfenster angeordnet, durch das die optische Achse des Sensorelements hindurch verläuft. Die Messung mit dem Sensorelement kann mittels einer externen Lichtquelle durchgeführt werden. Bevorzugt aber weist das Nachweisgerät eine mit der Steuerung elektronisch verbundene Lichtquelle auf, die auf das Nachweisvolumen ausgerichtet ist. Hierzu ist bevorzugt in einer zweiten Wand des Nachweisvolumens ein Einlassfenster angeordnet, auf das die Lichtquelle ausgerichtet ist. Dabei sind die Lichtquelle, das Sensorelement und die Steuerung zur Bestimmung des in dem Nachweisvolumen enthaltenen Nachweismediums absorbierten oder gestreuten Lichtes eingerichtet. Auf diese Weise können mit dem Nachweisgerät nephelometrische oder turbimetrische quantitative Bestimmungen des Gehalts der an der Reaktion beteiligten Antigene durchgeführt werden. Bevorzugt ist die Lichtquelle eine Infrarotlichtquelle und besonders bevorzugt eine Lichtquelle, die eine Strahlung im Wellenlängenbereich von 800 bis 1500nm, bevorzugt 800nm bis 1 000nm, emittiert. Weiterhin bevorzugt emittiert die Lichtquelle in einem Wellenlängenbereich, der das 1 ,5-fache bis zum 2,5-fachen der Durchmesser der partikulären Träger beträgt.The sensing element is preferably an optical sensing element electronically connected to an electronic controller and having an optical axis aligned with the detection volume. More precisely, a viewing window through which the optical axis of the sensor element runs is arranged in a first wall of the detection volume. The measurement with the sensor element can be carried out using an external light source. However, the detection device preferably has a light source which is electronically connected to the controller and which is aligned with the detection volume. For this purpose, an inlet window, onto which the light source is aligned, is preferably arranged in a second wall of the detection volume. The light source, the sensor element and the controller are set up to determine the light absorbed or scattered in the detection volume contained in the detection medium. In this way, nephelometric or turbimetric quantitative determinations of the content of the antigens involved in the reaction can be carried out with the detection device. The light source is preferably an infrared light source and particularly preferably a light source which emits radiation in the wavelength range from 800 to 1500 nm, preferably 800 nm to 1000 nm. Furthermore, the light source preferably emits in a wavelength range which is 1.5 times to 2.5 times the diameter of the particulate carrier.
Ferner ist in der Ansaugleitung vorteilhafterweise ein Drucksensor angeordnet oder mit der Ansaugleitung ein Drucksensor unmittelbar fluidisch verbunden, der mit der Steuerung elektronisch verbunden ist.Furthermore, a pressure sensor is advantageously arranged in the intake line or a pressure sensor is directly fluidly connected to the intake line, which pressure sensor is electronically connected to the controller.
Vorteilhafterweise ist auch ein steuerbares Einlassventil vorgesehen, das im Bereich des Lufteinlasses angeordnet ist und das mit der Steuerung elektronisch verbunden ist.A controllable inlet valve is also advantageously provided, which is arranged in the area of the air inlet and which is electronically connected to the controller.
Wird das Nachweisgerät beispielsweise zur Analyse des Atems einer Person verwendet, dann öffnet das Ventil qua Steuerung nur, wenn stromaufwärts ein leichter Überdruck detektiert wird, wie nachstehend erläutert wird. Es hat den Nutzen, dass Luft nur angesaugt wird, wenn auch ein Proband in ein mit dem Einlassstutzen verbundenes Mundstück atmet. Eine Rückatmung wird somit verhindert und die Voraussetzung für einen definierten Volumenstrom durch die Ansaugleitung geschaffen.For example, if the detection device is used to analyze a person's breath, then the valve will only open as a controller if a slight positive pressure is detected upstream, as explained below. It has the benefit that air is only sucked in when a subject is also breathing into a mouthpiece connected to the inlet port. This prevents rebreathing and creates the conditions for a defined volume flow through the intake line.
Weiterhin weist das Nachweisgerät vorteilhafter Weise einen Drucksensor auf, der stromaufwärts des Einlassventils im Bereich des Lufteinlasses angeordnet oder mit diesem Bereich unmittelbar fluidisch verbunden ist und der mit der Steuerung elektronisch verbunden ist.Furthermore, the detection device advantageously has a pressure sensor which is arranged upstream of the inlet valve in the area of the air inlet or is directly fluidly connected to this area and which is electronically connected to the controller.
Wird das Nachweisgerät beispielsweise zur Analyse des Atems einer Person verwendet, dient die Kombination aus dem Einlassventil und einem stromaufwärts angeordneten Drucksensor dazu, zunächst festzustellen, dass eine Person in ein mit dem Einlassstutzen verbundenes Mundstück atmet. Hierdurch erhöht sich der vor dem Einlassventil anstehende Druck (Eingangsdruck). Stellt der Drucksensor fest, dass ein voreingestellter Wert überschritten wird, also ein definierter Überdruck erreicht ist, öffnet die Steuerung das Einlassventil, um das Mundstück fluidisch mit dem Nachweisvolumen zu verbinden. Der definierte Druckabfall zwischen dem so geregelten Überdruck im Mundstück und dem Ansaugvolumen sorgt für einen geregelten Volumenstrom des ausgeatmeten Aerosols und schafft somit die Voraussetzung für eine verlässliche, quantitative Bestimmung der in einem bestimmten Volumen enthaltenen Aerosolpartikel. Unterschreitet der mittels des Drucksensors ermittelte Eingangsdruck den gleichen oder einen anderen voreingestellten Wert, dann schließt die Steuerung das Einlassventil, um das Mundstück von dem Nachweisvolumen zu trennen, und unter anderem eine Rückatmung zu verhindern.For example, if the detection device is used to analyze a person's breath, the combination of the inlet valve and an upstream pressure sensor serves to first determine that a person is breathing into a mouthpiece connected to the inlet port. This increases the pressure in front of the inlet valve (inlet pressure). If the pressure sensor determines that a preset value has been exceeded, i.e. a defined overpressure has been reached, the controller opens the inlet valve in order to fluidly connect the mouthpiece to the detection volume. The defined pressure drop between the overpressure regulated in this way in the mouthpiece and the intake volume ensures a regulated volume flow of the exhaled aerosol and thus creates the prerequisite for a reliable, quantitative determination of the aerosol particles contained in a specific volume. If the inlet pressure determined by the pressure sensor falls below the same or a different preset value, the controller then closes the inlet valve in order to separate the mouthpiece from the detection volume and, among other things, to prevent rebreathing.
Dementsprechend umfasst das Nachweisgerät in dieser Ausgestaltung ferner vorzugsweise ein mit dem Lufteinlass verbindbares Mundstück.Accordingly, in this embodiment, the detection device preferably also includes a mouthpiece that can be connected to the air inlet.
Das Mundstück umfasst dabei besonders bevorzugt einen Einlassabschnitt, einen Auslassabschnitt und einen abzweigenden Verbindungsabschnitt, wobei der Verbindungsabschnitt zur fluidischen Verbindung mit dem Einlassstutzen eingerichtet ist. Einlassabschnitt, Auslassabschnitt und Verbindungsabschnitt sind dabei strömungstechnisch so gestaltet und dimensioniert, dass sich einerseits durch Ausatmen in den Einlassabschnitt hinein ein ausreichender Überdruck in dem Verbindungsabschnitt aufbauen lässt, um den steuerungstechnisch voreingestellten Wert zu überschreiten und somit das Einlassventil zu öffnen. Andererseits muss gewährleistet sein, dass sich durch das Ausatmen auch kein wesentlich höherer Überdruck aufbaut, um den Volumenstrom durch das Nachweismedium nicht erheblich zu manipulieren.The mouthpiece particularly preferably comprises an inlet section, an outlet section and a branching-off connection section, the connection section being set up for fluidic connection with the inlet socket. In terms of flow, the inlet section, outlet section and connection section are designed and dimensioned in such a way that, on the one hand, by exhaling into the inlet section, sufficient overpressure can be built up in the connection section to exceed the value preset by the control system and thus open the inlet valve. On the other hand, it must be ensured that no significantly higher overpressure builds up when you breathe out builds in order not to significantly manipulate the volume flow through the detection medium.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Drucksensor stromaufwärts des Einlassventils kann ein beispielsweise durch den Probanden zu betätigender Schalter an dem Nachweisgerät vorgesehen sein, der das Gerät in Bereitschaft versetzt und/oder die Messung startet.In addition or as an alternative to the pressure sensor upstream of the inlet valve, a switch to be actuated by the subject, for example, can be provided on the detection device, which puts the device on standby and/or starts the measurement.
Das Nachweisgerät weist im Bereich des Luftauslasses vorzugsweise ein die Aerosolpartikel zurückhaltendes Filterelement auf, damit auch die ausgeatmete und das Nachweismedium nicht passierende Luft möglichst frei von etwaig vorhandenen pathogenen Substanzen in die Umgebung abgegeben wird.In the area of the air outlet, the detection device preferably has a filter element that retains the aerosol particles, so that the exhaled air that does not pass through the detection medium is released into the environment as free as possible of any pathogenic substances that may be present.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in der Ansaugleitung wenigstens ein Luftleitelement der Gestalt angeordnet ist, mit dem der Luftstrom möglichst direkt in Richtung des Kollektorabschnittes gelenkt wird.Furthermore, it has proven to be advantageous if at least one air guiding element is arranged in the intake line, with which the air flow is guided as directly as possible in the direction of the collector section.
Als Nachweisverfahren kommt die oben schon angesprochene Nephelometrie in Betracht, bei der sich die quantitative Konzentration feinverteilter, kolloidaler Aerosolteilchen über die Trübung bestimmen lässt. Hierbei wird das Nachweismedium in den Lichtstrahl der Lichtquelle gebracht, wobei aufgrund der Trübung ein Teil des Lichtes seitlich zum eintretenden Strahl gestreut wird. Das Streulicht tritt durch das Sichtfenster aus dem Nachweisvolumen des Behälters aus und wird gegebenenfalls über optische Komponenten (Linsen, Prismen, Spiegel) auf einen Photodetektor gelenkt. Alle optischen Komponenten und der Detektor werden als Bestandteile des Sensorelements verstanden. Die Messung des Photodetektors ist direkt proportional der Lichtintensität.The above-mentioned nephelometry can be used as a detection method, in which the quantitative concentration of finely divided, colloidal aerosol particles can be determined via the turbidity. Here, the detection medium is brought into the light beam of the light source, with part of the light being scattered laterally to the incoming beam due to the turbidity. The scattered light emerges from the detection volume of the container through the viewing window and is possibly directed to a photodetector via optical components (lenses, prisms, mirrors). All optical components and the detector are understood as parts of the sensor element. The measurement of the photodetector is directly proportional to the light intensity.
Auch in Betracht kommt das Nachweisverfahren der Turbidimetrie. Hierbei wird die streuungsbedingte Verringerung der Intensität (Extinktion) des durch das Nachweismedium hindurchgehenden Lichtstrahls, also die Transmission, gemessen, wobei die Konzentration der Reaktionsprodukte direkt proportional zur Trübung der Lösung ist.The detection method of turbidimetry also comes into consideration. Here, the scattering-related reduction in the intensity (extinction) of the light beam passing through the detection medium, i.e. the transmission, is measured, with the concentration of the reaction products being directly proportional to the turbidity of the solution.
Wie eingangs erwähnt, wird das Nachweisgerät vorzugsweise als Testvorrichtung zum Nachweis in der ausgeatmeten Luft eines Probanden enthaltener pathogener Substanzen, insbesondere Viren, also als Atemmessgerät, oder als Überwachungsvorrichtung zum Nachweis in der Raumluft enthaltener pathogener Substanzen, insbesondere Viren, also als Raumluftüberwachungsgerät verwendet. Die Testvorrichtung und die Überwachungsvorrichtung können jeweils zusätzliche spezifische funktionale Komponenten umfassen, wie im Fall der Testvorrichtung das Mundstück oder im Fall der Überwachungsvorrichtung einen Ansaugtrichter oder jeweils angepasste Anzeige- oder Datenübertragungsmodule. Insbesondere kann die Überwachungsvorrichtung eine Schnittstelle und/oder ein Funkmodul für einen kabelgebundenen oder funkbasierten Daten- oder Signalaustausch mit einem Server oder einem stationären oder mobilen Endgerät oder einer gleichartigen Überwachungsvorrichtung aufweisen. Diese Ausstattung ist auch für die Testvorrichtung denkbar, die allerdings in der einfachsten Ausgestaltung als mobiles Testgerät auch mit einer eigenen optischen und/oder akustischen Anzeige auskommt. Andererseits kann auch die Überwachungsvorrichtung eine zusätzliche optische und/oder akustische Anzeige aufweisen, um Personen in dem überwachten Raum unmittelbar zu alarmieren.As mentioned at the beginning, the detection device is preferably used as a test device for detecting pathogenic substances, in particular viruses, contained in the exhaled air of a subject, i.e. as a breath measuring device, or as a monitoring device for detecting pathogenic substances, in particular viruses, contained in the room air, i.e. as a room air monitoring device. The testing device and the monitoring device may each comprise additional specific functional components, such as the mouthpiece in the case of the testing device, or a suction funnel in the case of the monitoring device, or respectively adapted display or data transmission modules. In particular, the monitoring device can have an interface and/or a radio module for a wired or radio-based exchange of data or signals with a server or a stationary or mobile end device or a similar monitoring device. This equipment is also conceivable for the test device, which, however, in the simplest configuration as a mobile test device, also manages with its own optical and/or acoustic display. On the other hand, the monitoring device can also have an additional optical and/or acoustic display in order to immediately alert people in the monitored room.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1A eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Nachweisgeräts in einem ersten Betriebszustand; -
1B eine Ausschnittsvergrößerung aus1A ; -
2A eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels in einem zweiten Betriebszustand; -
2B eine Ausschnittsvergrößerung aus2A ; -
3A eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels in einem dritten Betriebszustand; -
3B eine Ausschnittsvergrößerung aus3A ; -
4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Nachweisgeräts in einem ersten Betriebszustand; -
5 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels in einem zweiten Betriebszustand; -
6 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels in einem dritten Betriebszustand; -
7 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels in einem vierten Betriebszustand und -
8 das zweite Ausführungsbeispiel des Nachweisgeräts in der Verwendung als Raumluftüberwachungsgerät.
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1A a schematic representation of a first embodiment of the detection device according to the invention in a first operating state; -
1B an enlargement of a section1A ; -
2A a schematic representation of the first embodiment in a second operating state; -
2 B an enlargement of a section2A ; -
3A a schematic representation of the first embodiment in a third operating state; -
3B an enlargement of a section3A ; -
4 a schematic representation of a second embodiment of the detection device according to the invention in a first operating state; -
5 a schematic representation of the second embodiment in a second operating state; -
6 a schematic representation of the second embodiment in a third operating state; -
7 a schematic representation of the second embodiment in a fourth operating state and -
8th the second embodiment of the detection device in use as a room air monitoring device.
Das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nachweisgeräts für den Nachweis in Luft enthaltener pathogener Substanzen umfasst einen Lufteinlass 112, einen Luftauslass 114 und eine den Lufteinlass 112 mit dem Luftauslass 114 verbindende Ansaugleitung 116. In den
Das Nachweisgerät 100 weist ferner ein Nachweisvolumen 122 zur Aufnahme eines Spülmediums 124 auf. An das Nachweisvolumen schließt sich ein bogenförmiges Rohrsegment 144 an, welches zusammen mit dem Nachweisvolumen 122 ein System kommunizierender Röhren bildet und welches bis zum gleichen Pegel mit dem Spülmedium 124 gefüllt ist. Der Kollektorabschnitt 120 und das Nachweisvolumen 122 sind durch eine fluidische Verbindung 126 miteinander verbunden, die zum Teil durch die Ansaugleitung 116 selbst gebildet wird.The
Weiterhin ist in der fluidischen Verbindung 126 ein Filter 152 vorgesehen, welcher dazu eingerichtet ist, partikuläre Träger, die im Nachweisvolumen 122 in einer Suspension vorliegen, in dem Nachweisvolumen 122 zurückzuhalten, so dass diese nicht in den Kollektorabschnitt 120 gelangen können.Furthermore, a
Im Bereich des Nachweisvolumens 122 ist ein Sensorelement 128 zum Detektieren einer Trübung und/oder einer Färbung des in dem Nachweisvolumen 122 eingeschlossenen Spülmediums 124 angeordnet. Eine Trübung findet, wie vorstehend erläutert, in Abhängigkeit von der Präsenz einer pathogenen Substanz in dem Spülmedium 124 und infolge einer biochemischen Reaktion derselben mit Antikörpern, die sich ebenfalls im Spülmedium 124 befinden, statt. Das Sensorelement 128 ist bevorzugt mit einer nicht dargestellten elektronischen Steuerung elektronisch verbunden und weist eine optische Achse auf, die auf das Nachweisvolumen 122 ausgerichtet ist. Das Sensorelement 128 befindet sich bevorzugt benachbart zu einem für eine bestimmte Wellenlänge transparentes Sichtfenster in der Wandung des Nachweisvolumens 122, durch das es entlang der optischen Achse in das Nachweisvolumen 122 „hineinblickt“. Das Nachweisgerät 100 weist ferner eine ebenfalls mit der Steuerung elektronisch verbundene Lichtquelle 130 auf, die auf das Nachweisvolumen 122 ausgerichtet ist. Ausgerichtet in diesem Zusammenhang heißt, dass das von der Lichtquelle 130 ausgesandte Licht entlang einer optischen Achse abgestrahlt wird, die entweder direkt oder nach Umlenkung das Nachweisvolumen 122 durchläuft. Bei einer Absorptionsmessung verlaufen die optischen Achsen des Sensorelements 128 und der Lichtquelle 130 innerhalb des Nachweisvolumens 122 parallel. Bei einer Streulichtmessung verlaufen sie bevorzugt unter einem bestimmten Winkel ungleich 180°, vorzugsweise 90°, zueinander. Hierfür ist bevorzugt ein für das von der Lichtquelle 130 entsandte Licht transparentes Eintrittsfenster in der Wandung des Nachweisvolumens 122 vorgesehen.A
In die Ansaugleitung 116, in dem hier gezeigten Beispiel nahe dem Auslass 114, ist eine Pumpe 132 eingeschaltet, die einen Luftstrom, gekennzeichnet durch den Pfeil 134, erzeugt. Mithilfe einer solchen Pumpe 132 lässt sich ein gleichmäßiger Volumenstrom der angesaugten Luft erzeugen, welcher auf die elektrische Feldstärke innerhalb des Kollektorabschnitts 120 abgestimmt ist. Auf diese Weise lässt sich die Effizienz der Vorrichtung im Hinblick auf das Einsammeln von Partikeln optimieren, d.h. der Anteil der in dem Kollektorabschnitt 120 eingefangen Partikel zu den insgesamt im Luftstrom 134 befindlichen Partikeln maximieren.A
In der Ansaugleitung 116 befinden sich stromaufwärts der Pumpe 132 zwei Schaltventile 136 und 138. Das erste Schaltventil 136 ist in Strömungsrichtung entlang der Ansaugleitung 116 vor dem Kollektorabschnitt 120, das zweite Schaltventil 138 dahinter in die Ansaugleitung 116 eingeschaltet. In dem in
In den
Nach Beendigung des Spülvorgangs wird die Pumpe 142 wieder abgeschaltet, sodass das Spülmedium 124 in das Nachweisvolumen 122 zurück überführt wird. Dieses Stadium ist in den
Entlang eines Abschnitts 220 der Ansaugleitung 216 sind elektrische Kontakte oder Elektroden 218 und 219 angeordnet. Die Elektrode 218 ist hier beispielhaft als Anode und die Elektrode 219 als Kathode dargestellt. Zwischen den elektrischen Kontakten 218, 219 bildet sich innerhalb der Ansaugleitung 216 ein elektrisches Feld aus, sobald die elektrischen Kontakte 218, 219 mit einer Spannungsquelle verbunden sind. In dem Kollektorabschnitt 220 der Ansaugleitung 216 wird auf die gleiche Weise, wie zuvor im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, ein elektrischen Feld erzeugt, durch welches Teilchen oder Aerosolpartikel 110 elektrostatisch angereichert oder eingesammelt werden können. Die elektrische Feldstärke innerhalb des Kollektorabschnitts 220 ist auf die Stärke des Luftstromes 234 und die Länge des Kollektorabschnittes abgestimmt, um die Effizienz der Vorrichtung im Hinblick auf das Einsammeln von Teilchen wie oben geschildert zu optimieren.Electrical contacts or
Das Nachweisgerät 200 weist ferner ein Nachweisvolumen 222 zur Aufnahme eines Spülmediums 224 auf. Der Kollektorabschnitt 220 und das Nachweisvolumen 222 sind durch eine fluidische Verbindung 226 miteinander verbunden.The
Das Nachweisgerät 200 weist zudem ein Reservoir 240 für das Spülmedium 224 und eine das Reservoir 240 mit dem Kollektorabschnitt 220 fluidisch verbindende Spülleitung 242 zur Einleitung des Spülmediums 224 in den Kollektorabschnitt 220 auf. In die Spülleitung 242 integriert ist eine ein definiertes Volumen bereitstellende Abmesseinrichtung 254 zum Abmessen eines bestimmten Volumens des Spülmediums 224. Das Volumen der Abmesseinrichtung 254 ist genauer zwischen einem ersten Abmessventil 256 und einem zweiten Abmessventil 258 in der Spülleitung 242 eingeschlossen. Wird das erste Abmessventil 256 bei geschlossenem zweiten Abmessventil 258 geöffnet, füllt sich das Volumen mit einer bestimmten Füllmenge des Spülmediums 224.The
Anschließend wird in dem in
In diesem Beispiel weist das Nachweisgerät eine das Nachweisvolumen 222 mit dem Reservoir 240 fluidisch verbindende Rückführleitung 248 auf. Diese ist während dieses Verfahrensschrittes mittels eines zweiten elektronisch schaltbaren Ventils einer Ventilanordnung 250 verschlossen. Gleichzeitig versperrt ein erstes elektronisch schaltbares Ventil der Ventilanordnung 250 in dem hier dargestellten Verfahrensstadium zunächst auch die fluidische Verbindung 226 zwischen dem Kollektorabschnitt 220 und dem Nachweisvolumen 222. Die Ventilanordnung 250 fasst beispielsweise zwei einzelne Absperrventile räumlich zusammen oder wird durch ein 3-3-WegeVentil realisiert. In diesem Sinne sind hierin verwendeten Begriffe „erstes und zweites elektronisch schaltbares Ventil“ funktional zu verstehen.In this example, the detection device has a
Weiterhin ist ein Filter 252 auf der Seite des Nachweisvolumens 222 unmittelbar vor der Ventilanordnung 250 vorgesehen, welcher dazu eingerichtet ist, partikuläre Träger, die (mit oder ohne darauf immobilisierten Antikörpern) in einer Suspension 225 im Nachweisvolumen 222 vorliegen, in dem Nachweisvolumen 222 zurückzuhalten, so dass diese weder in den Kollektorabschnitt 220 noch in die Rückführleitung 248 gelangen können.Furthermore, a
Wird die fluidische Verbindung 226 bzw. das erste elektronisch schaltbare Ventil der Ventilanordnung 250 geöffnet, leitet dies das Überführen des Spülmediums aus dem Kollektorabschnitt 220 in das Nachweisvolumen 222 ein. Der anschließende Zustand ist in
Im Bereich des Nachweisvolumens 222 ist wieder ein Sensorelement 228 zum Detektieren einer Trübung und/oder einer Färbung des in dem Nachweisvolumen 222 eingeschlossenen Spülmediums 224 infolge der biochemischen Reaktion angeordnet. Das Sensorelement 228 ist wieder bevorzugt mit einer nicht dargestellten elektronischen Steuerung elektronisch verbunden und weist eine optische Achse auf, die auf das Nachweisvolumen 222 ausgerichtet ist. Das Sensorelement 228 befindet sich abermals bevorzugt benachbart zu einem für eine bestimmte Wellenlänge transparentes Sichtfenster in der Wandung des Nachweisvolumens 222, durch das es entlang der optischen Achse in das Nachweisvolumen 222 „hineinblickt“. Das Nachweisgerät 200 weist ferner wieder eine ebenfalls mit der Steuerung elektronisch verbundene Lichtquelle 230 auf, die auf das Nachweisvolumen 222 ausgerichtet ist. Ausgerichtet in diesem Zusammenhang heißt, dass das von der Lichtquelle ausgesandte Licht entlang einer optischen Achse abgestrahlt wird, die entweder direkt oder nach Umlenkung das Nachweisvolumen 222 durchläuft. Ferner ist auch hier bevorzugt ein für das von der Lichtquelle entsandte Licht transparentes Eintrittsfenster in der Wandung des Nachweisvolumens 222 vorgesehen. Wie zuvor im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, können je nach Messverfahren die optischen Achsen des Sensorelements 228 und der Lichtquelle innerhalb des Nachweisvolumens 222 parallel oder unter einem bestimmten Winkel ungleich 180° verlaufend ausgerichtet sein.A
Ergab das Detektieren, dass in dem Nachweisvolumen 222 keine Trübung festgestellt werden konnte, wird das Spülmedium 224, vorzugsweise das gleiche Volumen, welches zuvor in der Abmesseinrichtung 254 abgemessen wurde, nach dem Öffnen der Rückführleitung 248 bzw. des zweiten elektronisch schaltbaren Ventils der Ventilanordnung 250 aus dem Nachweisvolumen 222 durch die Rückführleitung 248 in das Reservoir 240 zurückgeführt, wobei der Filter 252 abermals die partikulären Träger in dem Nachweisvolumen 222 zurückhält. Dieser Vorgang ist in
Zum Zurückführen ist in der Rückführleitung 248 eine weitere Pumpe 246 vorgesehen, welche vorzugsweise dazu eingerichtet ist, ein genau dosiertes Volumen zurück in das Reservoir 240 zu fördern. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Volumen- und Mischungsverhältnisse der Suspension 225 und der Nachweisflüssigkeit 227 immer konstant bleiben. Dies erklärt auch, dass die der Suspension 225 zugrunde liegende Flüssigkeit von Beginn vorzugsweise das Spülmedium 224 ist.A
Der Vorteil des anhand des zweiten Ausführungsbeispiels erläuterten Kreislaufs mit Rückführung des Spülmediums 224 in das Reservoir 240 ist, dass etwaige Verunreinigungen in dem Spülmedium 224 über längere Zeit keine hohe Konzentration haben, wenn das im Kreislauf befindliche, in der Abmesseinrichtung 254 abgemessene Volumen sehr klein im Verhältnis zu dem in dem Reservoir 240 vorgehaltenen Volumen ist. Deshalb beträgt das Volumenverhältnis des Reservoirs 240 zur Abmesseinrichtung 254 vorzugweise 50:1, besonderes bevorzugt 100:1 und ganz besonderes bevorzugt 200:1.The advantage of the circuit with return of the flushing medium 224 to the
In
Außer in einem, wie in
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Nachweisgerätdetection device
- 110110
- Teilchenparticle
- 112112
- Lufteinlassair intake
- 114114
- Luftauslassair outlet
- 116116
- Ansaugleitungintake line
- 118118
- elektrischer Kontakt, Elektrodeelectrical contact, electrode
- 119119
- elektrischer Kontakt, Elektrodeelectrical contact, electrode
- 120120
- Kollektorabschnittcollector section
- 121121
- Innenseiteinside
- 122122
- Nachweisvolumendetection volume
- 124124
- Spülmediumflushing medium
- 126126
- fluidische Verbindungfluidic connection
- 128128
- Sensorelementsensor element
- 130130
- Lichtquellelight source
- 132132
- Pumpepump
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- Luftstromairflow
- 136136
- erstes Schaltventilfirst switching valve
- 138138
- zweites Schaltventilsecond switching valve
- 140140
- zweiter Einlasssecond inlet
- 142142
- zweite Pumpesecond pump
- 144144
- Rohrsegmentpipe segment
- 152152
- Filter filter
- 200200
- Nachweisgerätdetection device
- 202202
- Überwachungsvorrichtungmonitoring device
- 212212
- Lufteinlassair intake
- 214214
- Luftauslassair outlet
- 216216
- Ansaugleitungintake line
- 218218
- elektrischer Kontakt, Elektrodeelectrical contact, electrode
- 219219
- elektrischer Kontakt, Elektrodeelectrical contact, electrode
- 220220
- Kollektorabschnittcollector section
- 221221
- Innenseiteinside
- 222222
- Nachweisvolumendetection volume
- 224224
- Spülmediumflushing medium
- 225225
- Suspensionsuspension
- 226226
- fluidische Verbindungfluidic connection
- 227227
- Nachweisflüssigkeitdetection liquid
- 228228
- Sensorelementsensor element
- 230230
- Lichtquellelight source
- 232232
- Pumpepump
- 234234
- Luftstromairflow
- 235235
- Leitelementguiding element
- 240240
- Reservoirreservoir
- 242242
- Spülleitungpurge line
- 246246
- Pumpepump
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- Rückführleitungreturn line
- 250250
- Ventilanordnungvalve assembly
- 252252
- Filterfilter
- 254254
- Abmesseinrichtungmeasuring device
- 256256
- erstes Abmessventilfirst metering valve
- 258258
- zweites Abmessventilsecond metering valve
- 260260
- GehäuseHousing
- 261261
- Öffnungopening
- 262262
- Öffnungopening
- 264264
- Raumluftindoor air
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