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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Überwachen
von Mikroorganismenpopulationen, und bezieht sich insbesondere auf
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schnellen, nicht-invasiven Testen
flüssiger
Proben wie etwa Blut und Blutprodukten. Als Blutprodukte kommen
z.B. Erythrozyten, Thrombozyten (Blutplättchen), Granulozyten bzw.
jeweils deren Konzentrate sowie Plasma und Plasmaderivate oder auch
Vollblut in Betracht.
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Vorrichtungen
zum Bestimmen der Mikroorganismenpopulation in einer Probe wie etwa
einer Milchprobe oder einer Blutprobe bzw. Blutproduktprobe sind
in der Technik wohl bekannt. Unter Verwendung von Näherungen
der Wachstumsrate bekannter Bakterienpopulationen werden jeweilige
gegenwärtige
Populationen in die Vergangenheit extrapoliert. Beispielsweise werden
während
eines Wachstums von Bakterien in einer Probe Impedanzmessungen an
der Probe durchgeführt.
Da die Bakterienpopulation in der Probe wächst und einem Stoffwechsel
unterliegt, ändert
sich die Ionenkonzentration der Probe, und es ändern sich die elektrischen Eigenschaften
der Probe, insbesondere seine Impedanz. Durch Messen der Impedanzänderungen
bei konstanter Temperatur kann die Anzahl von Mikroorganismen abgeschätzt werden.
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Zusätzlich zu
unvermeidlichen Fehlern, welche sich aus den oben erwähnten Extrapolation
ergeben, sind jedoch existierende Verfahren und Vorrichtungen zum Überwachen
von Bakterienpopulationen im Allgemeinen extrem ungenau und erfordern
eine lange Brut- und Überwachungsdauer,
bevor endgültige
Ergebnisse erzielt werden. Dies liegt daran, daß signifikante Änderungen
in den elektrischen Eigenschaften der beimpften Probe, welche nicht
einer nicht-bakteriellen Aktivität
in der Probe zugeordnet werden können,
nur bei hohen Konzentrationen von Mikroorganismen auftreten. Nachdem
längere
Brutdauern erforderlich sind, um hohe Konzentrationen von Mikroorganismen
zu erhalten, werden die Extrapolationen über eine längere Zeitdauer vorgenommen,
und daher sind die extrapolierten Ergebnisse von erheblich geringerer
Genauigkeit.
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Ein
allgemeiner Ansatz zum Bestimmen der Bakterienpopulation flüssiger Proben,
insbesondere von Milchproben und Blutprodukt-Einheiten, basiert auf
einer Messung der Impedanz über
die Probe. Nachdem die Impedanz einer Probe im Allgemeinen mit wachsender
Bakterienpopulation abfällt,
bilden Impedanzmessungen über
die Probe eine Grundlage zum Abschätzen der Bakterienpopulation
in der Probe.
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Für Impedanzmessungen
in flüssigen
Proben wird Elektroden in der Probe im Allgemeinen eher eine Wechselspannung
als eine Gleichspannung zugeführt,
nachdem eine Gleichspannung dazu neigt, eine schnelle, isolierende
Polarisierung an der Schnittstelle zwischen der Flüssigkeit
und den Elektroden zu verursachen. Wenn eine hochfrequente Wechselspannung
von typischerweise 1 kHz oder mehr verwendet wird, wird die Wirkung
einer solchen Polarisierung auf die gemessenen Impedanzen in hohem
Maße reduziert.
Bestehende Vorrichtungen zum Zählen
von Mikroorganismen verwenden typischerweise eine Wechselspannung
von 1 kHz oder 10 kHz.
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Ein
Nachteil existierender Bakterienwachstumstester besteht darin, daß sie invasiv
und ungenau sind und lange Brutzeiten erfordern, um vernünftige Ergebnisse
zu erzielen. Dies liegt hauptsächlich an
der Tatsache, daß signifikante
Impedanzänderungen,
typischerweise einige Prozent, nur nach langen Brutzeiten erscheinen,
wenn sehr hohe Bakterienkonzentrationen, typischerweise ab 106 Bakterien pro
cm3 erreicht sind. Zusätzlich zu ihrer geringen Empfindlichkeit
auf Änderungen
in kleinen Bakterienpopulationen sind existierende Testgeräte extrem empfindlich
hinsichtlich Temperaturänderungen
in der Probe, welche sowohl die Wachstumsrate der Bakterienpopulation
als auch, was noch wichtiger ist, den Betrag der gemessenen Impedanzen
beeinflußt. Hinzu
kommt, daß,
nachdem eine Evaluierung von Populationen in der Vergangenheit im
Allgemeinen auf einer Messung der Probe zu Beginn einer Bebrütung als
einem Bezugspunkt basiert und zum Zeitpunkt des Testens kein Bezugspunkt
zur Verfügung steht,
eine hohe Erfassungsschwelle erforderlich ist, selbst wenn die Temperatur
streng stabilisiert ist.
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Ein
Verfahren zum Erfassen von Bakterien in einer Weinprobe durch Messen
der Impedanz der Probe ist in P.A. Henschke & D. Susan Thomas "Detection of Wine-Spoiling Jeasts by
Electronic Methods",
Journal of Applied Bacteriology 1988, Band 64, Seiten 123-133 beschrieben.
Dieser Artikel schlägt
die Verwendung einer ein sterilisiertes Medium als Referenz zu der
getesteten Weinprobe enthaltenden Kammer vor. Der Bezug auf das
sterilisierte Medium gleicht Änderungen
in der Impedanz der Weinprobe auf Grund von physikalischen und chemischen
Faktoren, die nicht auf ein mikrobielles Wachstum bezogen sind,
aus. Um zwischen Weinhefen und Fremdhefen zu unterscheiden, beschäftigt sich
dieser Artikel mit der Möglichkeit,
das mikrobielle Wachstum in den Weinhefen unter Verwendung von Ethanol
zu verzögern.
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Vorrichtungen
zum Überwachen
von Bakterien, welche zur Aufnahme einer Mehrzahl von Flüssigkeitsproben
angepaßt
sind, wobei jede Probe mit einem Paar von Elektroden versehen ist,
um Strom hindurchzuschicken, sind bekannt. Solche Vorrichtungen,
welche typischerweise als Mehrsensor-Impedanzmessvorrichtungen bezeichnet
werden, sind zur gleichzeitigen invasiven Überwachung einer Mehrzahl von
flüssigen
Proben hilfreich. Beispiele solcher Mehrprobentester sind in den
US-Patentschriften Nrn. 3,890,201 und 4,072,578 beschrieben.
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Die
Vorrichtungen der US-Patente Nrn. 3,890,201 und 4,072578 weisen
eine Mehrzahl von individuellen Kammern zur Aufnahme einer jeweiligen
Mehrzahl separater beimpfter Proben auf. Die in dem US-Patent Nr.
4,072,578 beschriebene Vorrichtung weist auch eine computerisierte
Einrichtung zum Steuern der Analyse des bakteriellen Wachstums in
den separaten Kammern auf.
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Eine
Mehrkammertestvorrichtung auf der Grundlage der oben beschriebenen
Prinzipien ist von Malthus Instruments Ltd., England, unter dem
Handelsnamen Malthus 2000 Microbiology System erhältlich.
Diese Vorrichtung mißt
die Leitfähigkeit
von bis zu 240 separaten Proben durch Anlegen einer Wechselspannung
von 10 kHz über
Elektroden, welche den Proben zugeordnet sind. Das mikrobielle Wachstum
in jeder Probe wird durch Messen von Änderungen in der Leitfähigkeit
einer Base, welche metabolisches CO2 absorbiert,
unter Verwendung eines computerisierten mikrobiologischen Analysegeräts erfaßt.
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Es
sollte jedoch verstanden werden, daß die vorgenannten Nachteile
bestehender Einzelkammervorrichtungen, z.B. Invasivität und eine
niedrige Empfindlichkeit, welche in einer geringen Genauigkeit resultieren
und lange Testzeiten erfordern, ebenso für jede Kammer bestehender Mehrkammervorrichtungen
gelten. Es sollte ebenfalls verstanden werden, daß keine
der bestehenden Mehrkammervorrichtungen eine genaue Erfassung einer
kleinen Anzahl von Mikroorganismen in Flüssigkeitsproben erlaubt.
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Es
ist zu verstehen, daß Techniken
zur Analyse elektrischer Eigenschaften, insbesondere die Impedanzspektroskopie,
in den letzten zehn Jahren beträchtlich
verbessert worden sind. Daher können nun
durch Entwerfen geeigneter empirischer Modelle des elektrischen
Verhaltens einer Probe, d.h. Entwerfen von Ersatzschaltbildern der
Probe, und durch Anwenden von in höherem Maße automatisierten, nicht kontaktierenden
und genaueren Impedanzmeßtechniken
eine endgültigere
Evaluierung der elektrischen Eigenschaften von Proben möglich sein
kann. Eine allgemeine Darstellung des Gebiets der Impedanzspektroskopie
kann in J. Ross MacDonald "Impedance
Spectroscopie, Emphasising Solid Materials and Systems", New York, 1987,
gefunden werden. Bioanalytische Anwendungen der Impedanzspektroskopie
können
in Douglas B. Kell "The
Principles and Potential of Electrical Admittance Spectroscopy:
an Introduction",
aus "Biosensors,
Fundamentals and Applications",
herausgegeben von Anthony P. F. Turner et al., Oxford University
Press, 1987, gefunden werden.
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Ein
System zum Erfassen des Vorliegens von Mikroorganismen in einer
Probe wird in den US-Patentschriften Nrn. 4,009,078, 4,200,493 und 4,246,343,
jeweils unter dem Na men von Wilkens et al., beschrieben. Das beschriebene
System beinhaltet eine Kultivierung von Mikroorganismen in einem Wachstumsmedium,
welches sich in Kontakt mit einer Meßelektrode befindet, und eine
Meßelektrode, während Änderungen
im Potential zwischen den Elektroden gemessen werden.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wesentlich
verbesserte Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Überwachen der
Mikroorganismenpopulation in einer in einem schlauch- oder röhrenförmigen Bauelement
befindlichen Probe unter Verwendung einer Impedanzanalyse zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung bilden den Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erfordert
kürzere Überwachungs- und
Brutzeiten als vorbekannte Verfahren und Vorrichtungen. Außerdem ermöglicht die
vorliegende Vorrichtung und das vorliegende Verfahren eine genauere
Messung extrem kleiner Mikroorganismenpopulationen. Weiterhin sind
das Verfahren und die Vorrichtung insbesondere zum nicht-invasiven
Testen von flüssigen
Proben in rohr- oder schlauchartigen Leitungen wie etwa in Zu- und
Ableitungen von Behältern
geeignet. Eine weitere, nicht unter den Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung fallende Ausführungsform,
die nachstehend zuerst erläutert werden
wird, ist insbesondere zum nicht-invasiven Testen von Blutprodukt-Einheiten
vorzugsweise in der Form von Beuteln geeignet.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Grundidee zugrunde die gemessenen
Impedanzen durch eine geeignete Schaltungsanordnung in vordefinierte reale
und/oder imaginäre,
d.h. komplexe, Komponenten zu zerlegen. Es hat sich herausgestellt,
daß einige
dieser Komponenten hinsichtlich Änderungen in
der Bakerienpopulation in der Probe empfindlicher sind als die Gesamtimpedanz
der Probe. Es erweist sich daher als vorteilhaft, die Bakterienpopulation
in der Probe auf der Grundlage der stärker reagierenden Komponente
zu analysieren.
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Für die Anwendung
an Milchproben und Plasmabehältern
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Bakterienpopulation auf
der Grundlage einer Messung der Warburg-Impedanz zu analysieren.
In jedem Fall wird ein Element eines Ersatzschaltbildes, entweder
von Milchproben oder von Blutprodukt-Einheiten, identifiziert und
analysiert, wobei das Element jeweils besonders empfindlich hinsichtlich Änderungen
der Bakterienkonzentration der Milch oder des Blutprodukt ist.
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Weiter
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in dem oben genannten Verfahren
zum Evaluieren der Mikroorganismenpopulation in einer Flüssigkeitsprobe
ein Ersatzschaltbild der Flüssigkeitsprobe
zu definieren, den Betrag wenigstens eines Elements des Ersatzschaltbildes
zu bestimmen, und die Anzahl von Mikroorganismen in der Probe auf
der Grundlage des wenigstens einen bestimmten Elements zu evaluieren.
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Es
ist auch vorteilhaft, eine Wechselspannung mit einer Mehrzahl von
Frequenzen über
wenigstens einem Abschnitt der Probe anzulegen, die Impedanz über wenigstens
den Abschnitt der Flüssigkeitsprobe
in Reaktion auf wenigstens einige der Mehrzahl von Wechselfrequenzen
zu messen, wenigstens ein Element eines elektrischen Ersatz schaltbildes
der Probe auf der Grundlage der über wenigstens
den Abschnitt gemessenen Impedanzen zu berechnen und die Mikroorganismenpopulation
in der Probe auf der Grundlage des wenigstens einen berechneten
Elements zu evaluieren.
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Das
Element kann eine Warburg-Impedanz beinhalten. Zusätzlich kann
die Flüssigkeitsprobe
für eine
vorgewählte
Zeitdauer vor der Messung der Impedanz bebrütet werden.
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Eine
entsprechende Vorrichtung zum Evaluieren der Mikroorganismenpopulation
in einer Flüssigkeitsprobe
weist einen zum Aufnehmen der Flüssigkeitsprobe
geeigneten Behälter
und einen Impedanzprozessor, welcher eine Wechselspannung bei einer
Mehrzahl von Frequenzen über
wenigstens einen Abschnitt der Flüssigkeitsprobe anlegt und die Impedanz über wenigstens
den Abschnitt der Flüssigkeitsprobe
in Reaktion auf wenigstens einige der Wechselfrequenzen mißt, auf,
wobei der Impedanzprozessor eine Schaltungsanordnung zum Berechnen
wenigstens eines Elements eines elektrischen Ersatzschaltbildes
der Probe auf der Grundlage der über
wenigstens den Abschnitt gemessenen Impedanz und zum Evaluieren
der Mikroorganismenpopulation in der Probe auf der Grundlage des
wenigstens einen berechneten Elements aufweist.
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Vorzugsweise
ist der Impedanzprozessor elektrisch in nicht-invasiver Weise mit
der Flüssigkeitsprobe
verbunden. In einer speziellen Bauform weist der Impedanzprozessor
zwei Kondensatorplatten zum elektrischen nicht-invasiven Verbinden
des Impedanzprozessors mit der Flüssigkeitsprobe auf. Die Flüssigkeitsprobe
wiederum weist eine Mehrzahl von Seiten auf, und beide der zwei
Kondensatorplatten sind operativ mit einer der Mehrzahl von Seiten verbunden.
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Vorteilhafterweise
weist die oben genannte Vorrichtung eine Grundplatte auf, und die
Grundplatte und die zwei Kondensatorplatten sind im wesentlichen
koplanar zueinander, wobei die Grundplatte die zwei Kondensatorplatten
umgibt und trennt.
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Ein
entsprechender kapazitiver Sensor zur Verwendung beim Messen der
Impedanz einer Flüssigkeitsprobe
weist zwei Kondensatorplatten und eine Grundplatte auf, wobei die
Grundplatte und die zwei Kondensatorplatten im wesentlichen koplanar zueinander
sind und wobei die Grundplatte die zwei Kondensatorplatten umgibt
und trennt.
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Ein
entsprechender Flüssigkeitsprobenhalter zur
Verwendung bei einer Messung der Impedanz einer Flüssigkeitsprobe
weist einen Behälter
zum Aufnehmen der Flüssigkeitsprobe
sowie einen kapazitiven Sensor mit zwei Kondensatorplatten und einer Grundplatte
auf, wobei die Grundplatte und die zwei Kondensatorplatten im wesentlichen
koplanar sind und wobei die Grundplatte die zwei Kondensatorplatten
umgibt und trennt.
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Die
oben genannten Bauformen sind besonders geeignet zur Anwendung an
einer Blutprodukt-Einheit in Beutelform. Die Frequenzen können zwischen
10 Hz und 10 MHz liegen.
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Die
wenigstens eine Impedanzkomponente kann ein Element eines elektrischen
Ersatzschaltbildes der Probe beinhalten. Die wenigstens eine Impedanzkomponente
kann eine Warburg-Impedanz beinhalten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das oben genannte Verfahren auf die Bestimmung der Mikroorganismenpopulation
in einer in einem schlauch- oder röhrenförmigen Bauelement befindlichen
flüssigen
Probe angewendet.
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Eine
an diesen Anwendungsfall angepaßte Vorrichtung
zum Bestimmen der Mikroorganismenpopulation in einer flüssigen Probe
weist gemäß der Erfindung
ein schlauchförmiges
oder röhrenförmiges Bauelement
zum Aufnehmen oder Leiten der flüssigen
Probe darin; und einen Impedanzprozessor, welcher eine Wechselfrequenz
bei einer Mehrzahl von Frequenzen über wenigstens einen Abschnitt
der flüssigen
Probe anlegt und die Impedanz über
wenigstens den Abschnitt der flüssigen
Probe in Reaktion auf wenigstens einige der Wechselfrequenzen mißt, auf,
wobei der Impedanzprozessor eine Mehrzahl von Schaltungsanordnungen
zum Berechnen wenigstens eines Elements eines elektrischen Ersatzschaltbildes
der Probe auf der Grundlage der über
wenigstens den Abschnitt gemessenen Impedanzen und zum Bestimmen
der Mikroorganismenpopulation in der Probe auf der Grundlage des
wenigstens einen berechneten Elements aufweist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist
der Impedanzprozessor vorzugsweise zwei Kondensatorelektroden zum
elektrischen nicht-invasiven Verbinden des Impedanzprozessors mit
der flüssigen
Probe auf, die um die flüssige
Probe herum mit einem vorbestimmten Abstand in axialer Richtung des
schlauchförmigen
oder röhrenförmigen Bauelements
voneinander angeordnet sind.
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Ein
kapazitiver Sensor zur Verwendung beim Messen der Impendanz einer
in einem schlauchförmigen
oder röhrenförmigen Bauelement
befindlichen flüssigen
Probe weist gemäß der Erfindung
zwei Elektroden auf, die unter einem vorbestimmten Abstand in axialer
Richtung des schlauchförmigen
oder röhrenförmigen Bauelements
voneinander um die flüssige
Probe herum angeordnet sind.
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Zwischen
den beiden Elektroden kann eine Hülse aus einem nichtleitenden
Material angeordnet sein. Ersatzweise können die beiden Elektroden
auf einem äußerem Umfang
eine Hülse
aus einem nichtleitenden Material angordnet sind. Die Hülse kann Mittel
zum Festlegen eines axialen Abstands der beiden Elektroden voneinander
aufweisen.
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Der
kapazitive Sensor kann eine Hülse
aus einem nicht leitenden Material aufweisen, welche an ihren Stirnseiten
jeweils Ausnehmungen auf ihrem äußeren Umfang
aufweist, auf denen die Elektroden angeordnet sind. Ersatzweise
können
die Elektroden in Ausnehmungen angeordnet sein, welche an Stirnseiten
einer Hülse
aus einem nichtleitenden Material auf ihrem Innendurchmesser vorgesehen
sind.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind die Elektroden des
kapazitiven Sensors um das schlauchförmige oder röhrenförmige Bauteil
herum angeordnet. Vorzugsweise sind zwei Anschlußleitungen vorgesehen, die
jeweils mit einer der Elektroden elektrisch verbunden sind.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind die Elektroden
des kapazitiven Sensors im Inneren des schlauchförmigen oder röhrenförmigen Bauelements
angeordnet.
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Gemäß einem
noch weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind die
Elektroden des kapazitiven Sensors in der Wandung des schlauchförmigen oder
röhrenförmigen Bauteils
integriert.
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Dabei
können
die Elektroden eine Leiterwicklung aufweisen, die in der Wandung
des schlauchförmigen
oder röhrenförmigen Bauteils
eingelassen ist. Ersatzweise können
die Elektroden ein Leitergeflecht aufweisen, welches in der Wandung des
schlauchförmigen
oder röhrenförmigen Bauteils eingelassen
ist. Als eine weitere Alternative können die Elektroden ein im
wesentlichen massives ringförmiges
Bauteil aus einem leitenden Material aufweisen, welches in die Wandung
des schlauchförmigen oder
röhrenförmigen Bauteils
eingelassen ist. Als eine weitere Möglichkeit können die Elektroden jeweils
durch einen Bereich der Wandung des schlauchförmigen oder röhrenförmigen Bauteils
ausgebildet sein, der aus einem leitenden Material hergestellt ist.
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Gemäß einem
noch weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist der
kapazitive Sensor ein Schlauchstück
auf, welches die Elektroden aufweist und von welchem wenigstens
ein Abschnitt, innerhalb dessen die Elektroden angeordnet sind, zum
Einsetzen in oder Ansetzen an das schlauchförmiges oder röhrenförmiges Bauteil
vorgesehen ist. Vorzugsweise weist das Schlauchstück an seinen Enden
jeweils eine Einschürung
auf, die das Schlauchstück
steril abschließen.
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Vor
dem Einsetzen oder Ansetzen des Schlauchstücks in oder an das schlauchförmige oder röhrenförmige Bauteil
werden vorzugsweise die eingeschnürten Enden des Schlauchstücks unter
sterilen Bedingungen abgeschnitten und verworfen. Weiter kann vor
dem Einsetzen des Schlauchstücks
in das schlauchförmige
oder röhrenförmige Bauteil
das schlauchförmige
oder röhrenförmige Bauteil
unter sterilen Bedingungen aufgeschnitten werden, oder es kann ein
der nach Abschneiden der eingeschnürten Enden verbleibenden Länge des
Schlauchstücks entsprechendes
Stück aus
dem schlauchförmigen oder
röhrenförmigen Bauteil
unter sterilen Bedingungen ausgeschnitten und verworfen werden.
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Das
Schlauchstück
kann die beiden Elektroden an seinem inneren Umfang befindlich oder
in seiner Wandung integriert aufweisen.
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Vorzugsweise
weist der kapazitive Sensor zwei Kontaktierelemente aus einem elektrisch
leitenden Material, welche von außen in die Wandung des schlauchförmigen oder
röhrenförmigen Bauteils
oder des Schlauchstücks
wenigstens bis zu einer solchen Tiefe der Elektroden eindringen,
daß eine
sichere Kontaktierung mit den Elektroden gewährleistet ist, aber ein Eindringen
in den Bereich der flüssigen
Probe vermieden wird; und zwei Anschlußleitungen, die jeweils mit
einem der Kontaktierelemente elektrisch verbunden sind, auf.
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Das
Kontaktierelement kann eine längliche Gestalt
aufweisen und ein Ende hiervon kann eine Spitze und einen Anschlagabschnitt
aufweisen, dessen Abstand von dem äußeren Ende der Spitze einer maximal
zulässigen
Eindringtiefe in die Wand des schlauchförmigen oder röhrenförmigen Bauelements oder
des Schlauchstücks
entspricht. Das Kontaktierelement kann an seinem anderen Ende Mittel
zum Befestigen einer Anschlußleitung
aufweisen.
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Ersatzweise
kann das Kontaktierelement eine Gestalt eines aufgeschnittenen Rings
mit jeweils einem lappenartigen Fortsatz an jedem seiner klaffenden
Enden aufweisen, wobei der Ring an seinem inneren Umfang verteilt
einen oder eine Mehrzahl von Dornen trägt, deren Länge einer maximal zulässigen Eindringtiefe
in die Wand des schlauchförmigen
oder röhrenförmigen Bauelements
oder des Schlauchstücks
entspricht, und wobei die lappenartigen Fortsätze von dem jeweiligen Ende
des Rings im wesentlichen senkrecht in einer radialen Richtung nach
außen
abstehen und Mittel zum Festziehen des Rings um das schlauchförmige oder
röhrenförmige Bauelement
aufweist.
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Die
Mittel zum Festziehen können
eine Gewindeschraube mit Kopf, eine Bohrung in dem einen Fortsatz,
deren Durchmesser größer als
der größte Außendurchmesser
der Schraube, aber kleiner als der Außendurchmesser des Kopfs der
Schraube ist, und eine mit der Bohrung in dem einen Fortsatz im wesentlichen
fluchtende Gewindebohrung in dem anderen Fortsatz, deren Gewindedurchmesser
dem der Schraube entspricht, aufweisen. Andererseits können die
Mittel zum Festziehen ersatzweise eine Gewindeschraube mit Kopf,
eine zu der Gewindeschaube passende Mutter, und eine Bohrung in
jedem der Fortsätze,
wobei die Bohrungen im wesentlichen miteinander fluchten und einen
Durchmesser aufweisen, der größer als
der größte Außendurchmesser der
Schraube, aber kleiner als der Außendurchmesser des Kopfs der
Schraube bzw. der Mutter ist, aufweisen.
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Als
eine weitere Alternative kann das Kontaktierelement ein zangenartiges
Bauelement sein, von welchem wenigstens ein Schenkel an der Innenseite
jeweils einen oder eine Mehrzahl von Dornen aufweist, deren Länge einer
maximal zulässigen
Eindringtiefe in die Wand des schlauchförmigen oder röhrenförmigen Bauelements
oder des Schlauchstücks
entspricht. Es ist vorteilhaft, wenn die Schenkel des zangenartigen
Bauelements in Schließrichtung
vorgespannt sind und/oder wenigstens in geschlossenem Zustand verriegelt
werden können.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden genauen Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ersichtlich, welche in Verbindung mit
den beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
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1 eine
schematische Darstellung eines elektrischen Ersatzschaltbildes von
Milch ist;
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2 eine
vereinfachte Darstellung eines kapazitiven Sensors zur Verwendung
an einer Blutprodukt-Einheit ist;
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3 eine
vereinfachte Darstellung der Vorrichtung von 2 bei Verwendung
mit einer Blutprodukt-Einheit ist;
-
4 eine
Seitenansicht der Vorrichtung von 3 ist;
-
5 eine
vereinfachte Darstellung eines Systems zur Messung einer Blutprodukt-Einheit
unter Einschluß der
Vorrichtung von 3 und 4 ist;
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6 eine
schematische Darstellung eines elektrischen Ersatzschaltbildes einer
Blutprodukt-Einheit zusammen mit der Elektrodenanordnung von 2 ist;
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7 eine
vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung zur Messung einer bakteriellen
Belastung in einer flüssigen
Probe gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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8A eine
vereinfachte Darstellung eines kapazitiven Sensors zur Verwendung
an einem schlauch- oder röhrenförmigen Bauteil
ist, wobei der Sensor in Übereinstimmung
mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung aufgebaut und wirksam ist, und 8B bis 8D Varianten
des Sensors der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellen;
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9 eine
vereinfachte Darstellung eines kapazitiven Sensors zur Verwendung
an einem schlauch- oder röh renförmigen Bauteil
ist, wobei der Sensor in Übereinstimmung
mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung aufgebaut und wirksam ist;
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10A eine vereinfachte Darstellung eines kapazitiven
Sensors zur Verwendung an einem schlauch- oder röhrenförmigen Bauteil ist, wobei der Sensor
in Übereinstimmung
mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung aufgebaut und wirksam ist, und 10B und 10C jeweils vergrößerte Ansichten eines mit dem
Buchstaben A gekennzeichneten Details des kapazitiven Sensors von 10A sind und konkrete Gestaltungsbeispiele des
Sensors der zweiten Ausführungsform
zeigen;
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11 eine
vereinfachte Darstellung eines Grundprinzips der Anwendung eines
kapazitiven Sensors gemäß einer
vierten und fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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12 eine
vereinfachte Darstellung eines kapazitiven Sensors zur Verwendung
an einem schlauch- oder röhrenförmigen Bauteil
ist, wobei der Sensor in Übereinstimmung
mit der vierten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut und wirksam ist;
-
13 eine
vereinfachte Darstellung eines kapazitiven Sensors zur Verwendung
an einem schlauch- oder röhrenförmigen Bauteil
ist, wobei der Sensor in Übereinstimmung
mit der fünften
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut und wirksam ist;
-
14A bis 14F perspektivische
Ansichten sind, die jeweils mögliche
Bauformen eines Kontaktstifts zur Verwendung an einem kapazitiven Sensor
der zweiten bis fünften
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden erfindung zeigen;
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15A eine perspektivische Ansichten ist, die eine
mögliche
Bauform einer Kontaktmanschette zur Verwendung an einem kapazitiven
Sensor der zweiten bis fünften
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, und 15B eine Schnittansicht
derselben ist;
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16 eine
vereinfachte Darstellung eines Systems zur Messung einer Blutprodukt-Einheit
unter Einschluß der
Vorrichtung von 7 bis 13 ist;
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17 eine
Draufsicht einer Meßeinrichtung unter
Verwendung von Elektroden gemäß einer sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist; und
-
18 eine
perspektivische Ansicht einer Variante der Meßeinrichtung unter Verwendung
von Elektroden gemäß der sechsten
Ausführungsform ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
hat sich herausgestellt, daß empfindlichere
Messungen erhalten werden können,
wenn nicht die Gesamtimpedanz der Proben, sondern nur eine bestimmte
Komponente der Probenimpedanzen durch den Impedanzprozessor gemessen
wird. Um eine gewünschte
Impedanzkomponente zu synthetisieren, ist es erforderlich, ein elektrisches
Ersatzschaltbild der im Test befindlichen Probe zu konstruieren,
in welchem die gewünschte
Impedanz als ein unterscheidbares Schaltungselement enthalten ist.
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Nachdem
die Impedanz des Ersatzschaltbildes definitionsgemäß der Impedanz
der im Test befindlichen Probe äquivalent
ist, ist es möglich,
einen Satz von nichtlinearen Gleichungen in Abhängigkeit von dem Probenmaterial
durch Messen der Probenimpedanz bei einer Mehrzahl von Wechselfrequenzen
aufzustellen. Die Anzahl der erforderlichen Impedanzmessungen entspricht
der Anzahl der Unbekannten in dem Ersatzschaltbild. Vorzugsweise
werden eine Mehrzahl von Wechselfrequenzen in dem Bereich von etwa
10 Hz bis 10 MHz verwendet, während
bei vorbekannten Vorrichtungen, die eine konstante Frequenz verwenden,
typischerweise 1 kHz oder 10 kHz verwendet werden.
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Für eine Übersicht über Ersatzschaltbilder
in der Impedanzspektroskopie sei auf J. Ross MacDonald, "Impedance Spectroscopie,
Emphasising Solid Materials and Systems", New York, 1987 verwiesen. Bezüglich Ersatzschaltbildern
für Mikroorganismenwachstum
sei auf J. C. S. Richard, A. C. Jason, G. Hobbs, D. M. Gibson und
R. H. Christie, "Electronic Measurement
of Bacterial Growth",
in "Journal of Physics
and Electronics Scientific Instruments", Band II, 1978, verwiesen.
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1 stellt
ein bevorzugtes Ersatzschaltbild zur invasiven Messung von Milchproben
dar. Wie in 1 gesehen werden kann, beinhaltet
das Ersatzschaltbild drei Widerstände R1,
R2 und R3, zwei
Kondensatoren C1 und C2 und
eine als ZW bezeichnete Komponente, die
als Warburg-Impedanz
bekannt ist. Die Warburg-Impedanz, wie sie im Stand der Technik bekannt
ist, ist durch die nachfolgende Gleichung gegeben: ZW = W (1 – j)/(2πf)1/2,
wobei:ZW die Warburg-Impedanz ist;
W
die Warburg-Variable ist;
j die imaginäre Impedanznotation ist; und
f
die verwendete Wechselfrequenz ist.
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Es
hat sich herausgestellt, daß die
Warburg-Impendanz wenigstens zehnmal so empfindlich auf Änderungen
in der Anzahl von Bakterien in Milch reagiert als die Gesamtimpedanz
der Schaltung.
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Es
sollte verstanden werden, daß andere
Impedanzkomponenten sich als gleichermaßen signifikant oder gar signifikanter
als die Warburg-Impedanz beim Erfassen von bakteriellem Wachstum
in anderen Materialien heraustellen könnte. Daher ist die vorliegende
Erfindung nicht auf die Messung der speziellen oben beschriebenen
Impedanzkomponenten für
den oben beschriebenen Zweck begrenzt, sondern bezieht sich auf
eine Messung jeder beliebigen Komponente, welche als geeignet zum
Erfassen und/oder Evaluieren gegebener, auf Bakterien bezogener
Phänomene
angesehen werden mag.
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Mit
Bezug auf 2 wird nun ein kapazitiver Sensor
zur Verwendung im Zusammenhang mit einer Blutprodukt-Einheit beschrieben
werden, wobei die Vorrichtung von 2 einen
kapazitven Sensor 100 aufweist.
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Der
kapazitve Sensor 100 weist vorzugsweise zwei Kondensatorplatten 110 auf.
Die zwei Kondensatorplatten 110 sind vorzugsweise auf der
gleichen Seite eines vorzugsweise flachen Substrats 115 angeordnet.
Der kapazitive Sensor 100 weist ebenfalls vorzugsweise
eine Grundplatte 120 auf. Vorzugsweise sind die zwei Kondensatorplatten 110 und die
Grundplatte 120 derart angeordnet, daß die Grundplatte 120 die
zwei Kondensatorplatten 110 umgibt und die eine der zwei
Kondensatorplatten 110 von der anderen Kondensatorplatte 110 trennt.
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Die
Grundplatte 120 dient dazu, den Einfluß der Oberfläche eines
Beutels oder anderen Behälters auszuschlie ßen, wenn
eine in dem Beutel enthaltene Blutprodukt-Einheit gemessen wird.
Es wird angenommen, daß bei
Verwendung der Vorrichtung von 2 eine optimale
Meßempfindlichkeit
erreicht wird, wenn sich jede der Kondensatorplatten 110 in einer
im wesentlichen rechteckigen Konfiguration befindet, jede der Kondensatorplatten 110 von
im wesentlichen gleicher Breite ist und der Abstand zwischen den
einander zugewandten Kanten der zwei Kondensatorplatten 110 näherungsweise
gleich der Summe der Breiten der zwei Kondensatorplatten 110 ist,
wie in 2 gesehen werden kann.
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Die
Vorrichtung von 2 kann unter Verwendung eines
beliebigen einer Anzahl von Verfahren hergestellt werden, die im
Stand der Technik wohlbekannt sind. Beispielsweise kann eine ungeätzte Computerleiterplatte
verwendet und die Leiterplatte dann in wohlbekannter Weise geätzt werden, um
die Vorrichtung von 2 herzustellen.
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Anhand
von 3 wird nun eine Verwendung der Vorrichtung von 2 an
einer Blutprodukt-Einheit beschrieben werden.
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Die
Vorrichtung von 3 weist vorzugsweise den kapazitiven
Sensor 100 von 2 und ebenfalls vorzugsweise
eine Blutprodukt-Einheit 130 auf. Die Blutprodukt-Einheit 130 weist üblicherweise
einen Sack 140 auf, welcher typischerweise aus einem Kunststoff
hergestellt ist. In 3 ist der kapazitive Sensor 100 so
dargestellt, daß er
auf dem Sack 140 angeordnet ist.
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Es
wird angenommen, daß beide
der Kondensatorplatten 110 auf einer Seite des Sacks 140 montiert
sind und sich im allgemeinen im Kontakt damit befinden. Es wird
ebenfalls angenommen, daß die
in 3 gezeigte Konfigura tion vorzugsweise angewendet
wird. Andererseits sind auch andere Konfigurationen möglich, wie
etwa eine Anordnung derart, daß die
Kondensatorplatten 110 auf entgegengesetzten Seiten des
Sacks 140 oder auch innerhalb des Sacks 140 angeordnet
sind.
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Zusätzlich wird
nun auf 4 Bezug genommen, welche eine
Seitenansicht ist, die zeigt, daß der kapazitive Sensor 100 auch
dauerhaft an dem Sack 140 angebracht sein kann. In diesem
Fall wäre
der kapazitive Sensor 100 typischerweise wegwerfbar.
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Mit
Bezug auf 5 wird nun ein System zum Messen
einer Blutprodukt-Einheit beschrieben werden, welches die Vorrichtungen
von 3 und 4 beinhaltet. Das System von 5 weist
den kapazitiven Sensor 100 und die Blutprodukt-Einheit 130 einschließlich des
Sacks 140 auf. Das System von 5 weist
ebenfalls einen Impedanzprozessor 150 auf, der operativ
mit dem kapazitiven Sensor 100 verbunden ist. Die Impedanzmeßeinheit 150 kann jede
geeignete Impedanzmeßeinheit
sein, wie etwa ein HP 4284A, der von Hewlett-Packard käuflich zu erwerben
ist.
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Typischerweise
ist die Verbindung zwischen dem Impedanzprozessor 150 und
dem kapazitiven Sensor 100 unter Verwendung einer Mehrzahl
von Drähten
ausgebildet. Typischerweise ist ein Draht mit jeder der Kondensatorplatten 110 verbunden,
während
ein Draht mit der Grundplatte 120 verbunden ist; es kann
jedoch auch andere Anordnungen der Befestigung geben, die für den besonderen
Impedanzprozessor 150 geeignet sind.
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Nun
wird die Betriebsweise des Systems von 5 kurz beschrieben
werden. Der kapazitive Sensor 100 ist in Kontakt mit der
Blutprodukt-Einheit 130 angeordnet. Der Impedanzprozessor 150 weist
vorzugsweise eine Funktion auf, die Impedanz des Systems, welches
den kapazitiven Sensor 100 und die Blutprodukt-Einheit 130 aufweist,
bei einer Mehrzahl von Wechselfrequenzen zu messen, wie zuvor beschrieben,
und ist dann tätig,
um eine Ersatzschaltbildanalyse auszuführen, wie zuvor beschrieben.
In 6 ist zusätzlich
eine schematische Darstellung eines bevorzugten elektrischen Ersatzschaltbildes
einer Blutprodukt-Einheit
zusammen mit der Elektrodenanordnung von 2 gezeigt.
Die Schaltung von 6 hat sich zur Verwendung bei
der Analyse von Blutprodukt-Einheiten als geeignet erwiesen.
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Die
Schaltung von 6 beinhaltet drei Kondensatoren
C1, C2 und C3, einen Widerstand R1 und eine
Warburg-Impedanz
ZW.
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Der
Impedanzprozessor 150 weist vorzugsweise eine Funktion
auf, die Warburg-Impedanz der Schaltung von 6 zu berechnen.
Es hat sich herausgestellt, daß die
berechnete Warburg-Impedanz für
die Schaltung von 6 gut mit einem bakteriellen
Wachstum in der Blutprodukt-Einheit 130 korreliert,
wobei die Warburg-Impedanz bei höheren
Graden bakterieller Kontamination signifikant abfällt.
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7 ist
eine vereinfachte Darstellung eines Grundprinzips einer Vorrichtung
zum Messen einer bakteriellen Belastung in einer flüssigen Probe
an einem schlauch- oder
röhrenförmigen Bauteil
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Ein Behälter 160 wie etwa
ein Beutel, der eine Flüssigkeit
enthält,
wie etwa eine Blutprodukt-Einheit, weist zwei Stutzen 161 und 162 auf,
die beispielsweise zum Befüllen
des Behälters
verwendet werden. Grundsätzlich
kann der Behälter 160 jede
andere Form annehmen und kann auch mehr als zwei Stutzen, nur einen
Stutzen oder überhaupt
keinen Stutzen aufweisen. An dem Behälter ist ein schlauch- bzw.
röhrenförmiges Bauteil 170 (nachstehend
als Schlauch 170 bezeichnet) verbunden, durch welchen bzw.
in welchem eine Flüssigkeit in
den Behälter
oder aus dem Behälter
strömen
kann oder auch bewegungslos stehen kann. An dem Schlauch 170 ist
ein kapazitiver Sensor 200 angebracht. Der kapazitive Sensor 200 besteht
im wesentlichen aus zwei Elektroden 202, die mit einem
vorbestimmten Abstand voneinander in Längsrichtung des Schlauchs 170 so
angeordnet sind, daß sie
jeweils die in dem Schlauch 170 befindliche Flüssigkeit
umgeben.
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Eine
erste bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 8A erläutert werden.
Der kapazitive Sensor 200, der in 8A im
Längsschnitt
dargestellt ist, besteht im wesentlichen aus zwei ringförmigen Elektroden 202,
zwei Zuführungsleitungen 204,
sowie eine Hülse 206.
Die eine Zuführungsleitung 204 ist
an der einen ringförmigen
Elektrode 202 befestigt, während die andere Zuführungsleitung 204 an
der anderen ringförmigen
Elektrode 202 befestigt ist. Die eine ringförmige Elektrode 202 ist
an einer Stirnseite der Hülse 206a angebracht,
während
die andere ringförmige
Elektrode 202 an der anderen Stirnseite der Hülse 206 angebracht
ist.
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Die
Hülse 206 besteht
aus einem nichtleitenden Material wie etwa Kunststoff, während die
ringförmigen
Elektroden 202 aus einem üblichen Elektrodenmaterial
wie etwa Kupfer hergestellt sind. Die Verbindung zwischen den ringförmigen Elektroden 202 mit
der Hülse 206 kann
beispielsweise durch Kleben oder eine Klemmwirkung bewerkstelligt
sein. Die Zuführungsleitungen 204 können mit
den jeweiligen ringförmigen
Elektroden 202 fest verbunden sein, etwa durch Löten, es
kann aber auch eine trennbare Verbindung vorgesehen sein.
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Die
Hülse 206 dient
in erster Linie dazu, einen definierten Abstand in Längsrichtung
des Schlauchs 170 zwischen den beiden ringförmigen Elektroden 202 sicherzustellen.
Ferner stellt die Hülse 206 eine
elektrische Isolierung zwischen den beiden ringförmigen Elektroden 202 bereit.
Somit bilden die beiden ringförmigen
Elektroden 202 zusammen mit der Hülse 206 ein kapazitives
Element aus, dessen Kapazität über die
beiden Anschlußleitungen 204 gemessen
werden kann.
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Im
Betrieb wird der kapazitive Sensor 200 über den Schlauch 170 gestülpt. Die
an den beiden Anschlußleitungen 204 abgegriffene
Kapazität
bzw. Impedanz hängt
daher unter anderem von den Eigenschaften der in dem schlauchförmigen Bauteil
befindlichen Flüssigkeit
ab.
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Falls
keine feste Verbindung zwischen den beiden ringförmigen Elektroden 202 und
der Hülse 206 vorgesehen
ist, können
die erste ringförmige Elektrode 202,
die Hülse 206 und
die zweite ringförmige
Elektrode 202 auch nacheinander auf den Schlauch 170 gebracht
werden. Falls ein vorbestimmter Abstand zwischen den beiden ringförmigen Elektroden 202 auf
andere Weise sichergestellt werden kann, etwa durch Markierungen
auf dem Schlauch oder eine Lehre, kann auf die Hühse 206 auch verzichtet
werden.
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8B bis 8D zeigen
Varianten des kapazitiven Sensors der in 8A gezeigten
kapazitiven Sensorvorrichtung 200. Wie in 8A ist
mit dem Bezugszeichen 202 eine erste bzw. zweite ringförmige Elektrode
bezeichnet, ist mit dem Bezugszeichen 204 jeweils eine
erste bzw. zweite Anschlußleitung
bezeichnet, und ist mit dem Bezugszeichen 206 eine Hülse bezeichnet.
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In 8B weist
die Hülse 206 an
ihren Stirnseiten jeweils einen Absatz auf ihrem äußeren Umfang
auf. Der Außendurchmesser
des Absatzes ist an den Innendurchmesser der ringförmigen Elektroden 202 angepaßt, und
die ringförmigen
Elektroden 202 sind jeweils auf einen der Absätze an einer
der Stirnseiten der Hülse 206 gesteckt.
Hierdurch ist die Verbindung zwischen der Hülse 206 und den ringförmigen Elektroden 202 stabiler
und die geometrische Integrität
der gesamten Sensorvorrichtung 200 verbessert.
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Falls
zwischen dem Innendurchmesser der ringförmigen Elektroden 202 und
dem Außendurchmesser
des Absatzes an den Stirnseiten der Hülse 206 eine Passung
derart vorliegt, daß ein
unbeabsichtiges Verrutschen der Elektroden 202 verhindert wird,
wie etwa eine (leichte) Preßpassung,
kann auf eine Verklebung der Elektroden 202 mit der Hülse 206 verzichtet
werden. Die Anschlußleitungen 204 können wiederum
jeweils fest mit den Elektroden 202 verbunden sein, es
ist aber auch möglich,
sie so anzuordnen, daß ein
sensorseitiges Ende einer jeweiligen Elektrode zwischen einer inneren
Umfangsfläche
einer jeweiligen ringförmigen
Elektrode und einer äußeren Umfangsfläche eines
Absatzes der Hülse
zu liegen kommt, so daß dieses
Ende der Anschlußleitung
zwischen den genannten Oberflächen
geklemmt wird, wenn die jeweilige ringförmige Elektrode auf der Hülse montiert
wird. Dadurch kann die Herstellung bzw. Montage der einzelnen Elemente des
kapazitiven Sensors 200 auf einfachere Weise bewerkstelligt
werden.
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8C zeigt
eine zweite Variante der Sensorvorrichtung 200 der ersten
Ausführungsform.
In der Sensorvorrichtung dieser Variante weist die Hülse 206 an
ihren Stirnseiten jeweils eine Ausnehmung auf der inneren Umfangsfläche derselben
auf. Der Innendurchmesser der Ausnehmungen in der Hülse 206 ist
an den Außendurchmesser
der ringförmigen Elektroden 202 angepaßt. Im Zusammenbau
sind die ringförmigen
Elektroden 202 jeweils in den Ausnehmungen an den Stirnseiten
der Hülse 206 eingesetzt.
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Auch
in diesem Fall können
die Anschlußleitungen 204 jeweils
fest mit den ringförmigen
Elektroden 202 verbunden sein oder an den Umfangskontaktflächen der
ringförmigen
Elektroden 202 mit den Ausnehmungen der Hülse 206 verklemmt
sein. Die Anordnung der zweiten Variante unterscheidet sich von
der der ersten Variante im wesentlichen dadurch, daß die Elektroden
sich näher
an der Oberfläche
des Schlauchs 170 und damit dichter an dem zu messenden
Fluid befinden, weist aber ansonsten die gleichen oder ähnliche
Vorteile, Wirkungen und Ausgestaltungsmöglichkeiten auf.
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8D zeigt
eine dritte Variante der Sensorvorrichtung 200 der ersten
Ausführungsform.
In dieser Variante entspricht der Außendurchmesser der Hülse 206 dem
Innendurchmesser der ringförmigen Elektroden 202,
und letztere sind über
die Hülse 206 gesteckt,
wie in 8D gezeigt. Diese Anordnung hat
den Vorteil, daß der
Abstand der ringförmigen Elektroden 202 prinzipiell
veränderbar
ist und den Anforderungen angepaßt werden kann. So können in der
in 8D gezeigten Variante die ringförmigen Elektroden 202 mittels
einer passenden Lehre und/oder verstellbarer Ringe auf einen vorbestimmten
Abstand voneinander auf der Hülse 206 verschoben
werden.
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Diese
Variante ist insbesondere vorteilhaft, um für variable Bedingungen wie
Art des Fluids, Material und Wanddicke des Schlauchs 170 u.s.w.
den jeweils geeigneten Abstand einstellen zu können, ohne einen neuen Sensor
herstellen zu müssen.
Die Zuführleitungen 204 sind
in 8D an einem äußeren Rand
der ringförmigen
Elektroden 202 befestigt dargestellt, können aber auch wiederum zwischen den
Elektroden und der Hülse
verklemmt sein.
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Gegenüber der
Möglichkeit,
die beiden ringförmigen
Elektroden von 8A gänzlich ohne Hülse zu verwenden, hat
die Variante von 8D den Vorteil, daß durch
das Vorhandensein der Hülse 206 und
die Vormontage der ringförmigen
Elektroden 202 hierauf einerseits die Montage des kapazitiven
Sensors 200 auf dem Schlauch 170 vereinfacht ist
und eine Krümmung
des Schlauchs 170 im Bereich der Hülse vermieden wird, was zur
Genauigkeit der Messung beiträgt,
andererseits aber wie dort ein veränderlicher Abstand der ringförmigen Elektroden 202 voneinander
möglich
ist.
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Die
Hülse 206 in 8D kann
auf ihrer äußeren Umfangsfläche ein
Gewinde (nicht dargestellt) aufweisen. Der Abstand der ringförmigen Elektroden 202 auf
der Hülse 206 kann
dann beispielsweise durch Muttern (nicht dargestellt) fixiert werden.
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Andererseits
kann in der Variante von 8D die
Hülse 206 eine
Mehrzahl von Nuten (nicht dargestellt) aufweisen, in welchen Sicherungsringe
(nicht dargestellt) zur Festlegung der Position der ringförmigen Elektroden 202 angeordnet
werden können.
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9 zeigt
eine vereinfachte Darstellung eines kapazitiven Sensors 200 zur
Verwendung an schlauchförmigen
oder röhrenförmigen Bauelement gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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Wie
aus der Darstellung in 9 ersichtlich, ist ein kapazitiver
Sensor 200, welcher aus zwei ringförmigen Elektroden 202 sowie
einer Hülse 206 besteht,
in einen Schlauch 170 eingeführt. Die beiden ringförmigen Elektroden 202 befinden
sich an den jeweils entgegengesetzten Stirnflächen der Hülse 206 und sind mit
dieser beispielsweise durch Kleben verbunden. Der Außendurchmesser
der ringförmigen Elektroden 202 sowie
der Hülse 206 ist
derart an den Innendurchmesser des schlauchförmigen Bauele ments 170 angepaßt, daß sie mit
dieser im wesentlichen dicht abschließen.
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Des
weiteren sind zwei Kontaktstifte 208 vorgesehen, welche
jeweils an der Stelle der ringförmigen
Elektroden 202 durch die Wandung des schlauchförmigen Bauelements 170 dringen
und mit den ringförmigen
Elektroden 202 einen elektrischen Kontakt herstellen. An
den Kontaktstiften 208 sind jeweils Anschlußdrähte 204 angeschlossen.
Sonstige Anordnungen entsprechen denen in der ersten bevorzugten
Ausführungsform.
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Die
Kontaktstifte 208 weisen ein angespitztes Ende 208a auf,
das ein Eindringen in die Schlauchwandung erleichtert. Ein Anschlagabschnitt 208b auf
der Seite des angespitzten Endes 208a legt die maximale
Eindringtiefe des Kontaktstifts 208 in die Wandung des
Schlauchs 170 und im weiteren Verlauf in die äußere Umfangsfläche der
ringförmigen
Elektrode 202 fest. Dies ist wichtig, um ein Eindringen
des Kontaktstifts 208 in den Innenraum des Schlauchs 170 und
somit eine eventuelle zusätzliche Kontamination
des darin befindlichen Fluids zu vermeiden. Unter diesem Gesichtspunkt
versteht es sich, daß die
Montage des kapazitiven Sensors 200 in dem Schlauch 170 vorzugsweise
unter sterilen Bedingungen erfolgt oder nach Montage eine desinfizierende
Spülung
des Schlauchs 170 mit dem darin befindlichen Sensor 200 erfolgt.
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Es
versteht sich, daß auch
an dem kapazitiven Sensor 200 der zweiten bevorzugten Ausführungsform
vielfältige
Modifizierungen ähnlich
den Varianten der ersten bevorzugten Ausführungsform möglich sind.
Beispielsweise können
die ringförmigen
Elektroden 202 in die Hülse 206,
von jeweils entgegengesetzten Enden derselben aus, eingesetzt sein,
analog der in 8D dargestellten Variante mit dem
Unterschied, daß die
ringförmigen
Elektroden 202 nicht auf der Hülse 206, sondern in
derselben angeordnet sind. In diesem Fall müßten die Kontaktstifte 208 jeweils
auch das Material der Hülse 206 durchdringen.
Zu diesem Zweck kann die Hülse 206 Durchlässe (nicht
dargestellt) aufweisen, durch welche die Kontaktstifte 208 hindurchtreten
können.
In diesem Fall muß natürlich aus
Gründen
der Sterilität darauf
geachtet werden, daß sich
die Durchlässe
in einem Bereich befinden, der von den ringförmigen Elektroden 202 sicher
abgedeckt wird.
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Als
weitere Varianten kann die Hülse 206 jeweils
stirnseitige Ausnehmungen an ihrem äußeren Umfang oder ihrem inneren
Umfang aufweisen, um die ringförmigen
Elektroden 202, die in ihrem Außen- und Innendurchmesser an
die Ausnehmungen in der Hülse 206 angepaßt sind
bzw. umgekehrt, aufzunehmen, ähnlich
den Varianten der ersten bevorzugten Ausführungsform, die in 8B und 8C dargestellt
sind, allerdings ohne die dort dargestellten Anschlußleitungen 204.
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Eine
dritte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in 10A bis 10C dargestellt. In dieser Ausführungsform
bildet ein schlauchförmiges
oder röhrenförmiges Bauelement 170 selbst
einen kapazitiven Sensor aus. Das schlauchförmige Bauelement 170 kann
in gleicher Weise verwendet werden wie in der Prinzipskizze von 7 dargestellt,
kann aber auch an anderer Stelle verwendet werden. Der Schlauch 170 weist
in seinen Mantel integriert zwei Elektrodenabschnitte 172 mit
einem vorbestimmten Abstand voneinander auf. Während der Schlauch 170 selbst
aus einem nicht leitenden Material wie etwa einem Kunststoffmaterial
oder einem Naturkautschuk- oder Gummimaterial hergestellt ist, enthalten
die Elektrodenabschnitte 172 ein leitfähiges Material. Ferner sind
zwei Kontaktstifte 208 vorgesehen, welche an der Stelle der
Kontaktabschnitte 172 des Schlauchs 170 in dessen
Wandung eindringen und einen elektrischen Kontakt mit dem leitfähigen Material
der Elektrodenabschnitte 172 herstellen. Wie in der zweiten
bevorzugten Ausführungsform
sind auch hier Anschlußdrähte 204 an
den Kontaktstiften 208 angebracht.
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10B und 10C zeigen
jeweils eine Ausschnittvergrößerung des
schlauchförmigen
Bauelements 170 zusammen mit einem der Kontaktstifte 208 an
der Stelle eines der Elektrodenabschnitte 172, die einem
strichpunktiert dargestellten Umkreis B in 10A entspricht,
und stellen jeweils Ausgestaltungsmöglichkeiten der dritten bevorzugten
Ausführungsform
dar.
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In
einer ersten Ausgestaltungsmöglichkeit der
dritten bevorzugten Ausführungsform,
die in 10B gezeigt ist, ist der Elektrodenabschnitt 172 des
Schlauchs 170 durch eine Drahtwicklung oder ein Drahtgeflecht
verwirklicht, welches in die Wandung des Schlauchs 170 integriert
ist. In der zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der dritten bevorzugten Ausführungsform,
die in 10C dargestellt ist, bildet
eine ringförmige
Elektrode 202, die in die Wandung des schlauchförmigen Bauelements 170 eingelassen
ist, den Elektrodenabschnitt 172.
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Die
dritte bevorzugte Ausführungsform
weist einen Vorteil dahingehend auf, daß die Elektrodenabschnitte 172 in
der Wandung des schlauchförmigen Bauelements 170 integriert
sind, was das Erfordernis eines zusätzlichen Bauteils beseitigt.
Lediglich die beiden Kontaktstifte 208, die vorzugsweise
ein angespitztes Ende 208a zum leichteren Eindringen in
die Wandung des schlauchförmigen
Bauelements 170 aufweisen, müssen bereitgehalten werden.
Die Kontaktstifte 208 weisen im Bereich des angespitzten
Endes 208a einen Anschlagabschnitt 208b auf, der
die Eindringtiefe des Kontaktstifts 208 begrenzt. Die Eindring tiefe
des Kontaktstifts 208 in die Wandung des Schlauchs 170 mit
in dieser Ausführungsform
geringer als die Wanddicke des Schlauchs 170, um ein Eindringen
in den Innenraum des Schlauchs 170 und damit eine Kontamination
des Inhalts desselben zu vermeiden. Durch die Elektrodenabschnitte 172 in der
Wandung des Schlauchs 170 ist auf einfache Weise feststehender
Abstand zwischen den beiden Elektrodenabschnitten 172 sichergestellt,
was zu einer besseren Reproduzierbarkeit der Ergebnisse beiträgt.
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In
einer Variante der dritten bevorzugten Ausführungsform, die bildlich nicht
dargestellt ist, sind mehr als zwei Elektrodenabschnitte in der
Wandung des Schlauchs 170 vorgesehen, so daß der Abstand
der Elektrodenabschnitte, an denen eine Messung durchgeführt wird,
je nach den Erfordernissen aus mehreren Möglichkeiten ausgewählt werden kann.
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In 11 ist
das gemeinsame Grundprinzip der vierten und fünften bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. In der vierten und fünften bevorzugten
Ausführungsform
ist der kapazitive Sensor 200 der vorliegenden Erfindung
durch einen Schlauchabschnitt 190 verwirklicht. Im Einsatz
werden ein schlauchförmiges
oder röhrenförmiges Bauelement 170,
das etwa zum Einsatz an einem System wie in 7 dargestellt
vorgesehen ist, sowie das Schlauchelement 190 entlang strichdoppelpunktierten
Linien C-C in 11 getrennt und das ausgeschnittene
Mittelstück
des Schlauchelements 190, das den kapazitiven Sensor 200 bildet,
in die durch Entfernen des ausgeschnittenen Stücks aus dem Schlauch 170 (Pfeil
D in 11) entstandene Lücke eingesetzt und mit diesem
verbunden. Kontaktstifte 208 werden an vordefinierten Stellen
durch die Wandung des in den Schlauch 170 eingesetzte Mittelstück des Schlauchstücks 190 eingedrückt (Pfeile
E in 11). So wird ein Kontakt mit an Elektrodenab schnitten 192 in
dem Schlauchstück 190 befindlichen
Leitern hergestellt. Es versteht sich, daß der gesamte oben beschriebenen
Vorgang des Schneidens und Einfügens
unter sterilen Bedingungen durchzuführen ist.
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Es
versteht sich, daß es
genügen
kann, den Schlauch 170 einfach aufzuschneiden, anstatt
ein Stück
herauszuschneiden. Auch ist es möglich,
das Schlauchstück 190 bzw.
das ausgeschnittene Mittelstück
desselben an ein Ende des Schlauchs 170 anzusetzen. Dadurch
können
im Einsatz Arbeitsschritte bei der Montage eingespart werden.
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In 12 ist
das Schlauchelement 190 als eine vierte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dieser Ausführungsform
sind zwei ringförmige
Elektroden 202 mit einem vorbestimmten Abstand in axialer
Richtung des Schlauchstücks 190 in
demselben vorgesehen. Der vorbestimmte Abstand kann etwa durch eine
Hülse 206 aus
einem nicht leitenden Material sichergestellt sein. Wie in der Darstellung
in 12 gezeigt, weist das Schlauchelement 190 an
Querschnitten F Einschnürungen
auf, die das Innere des Schlauchelements 190, in welchem
sich die ringförmigen
Elektroden 202 befinden, steril abschließt. Die
Schnittlinien C entsprechen den Schnittlinien C-C in 11.
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13 zeigt
eine fünfte
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in welcher das Schlauchstück 190 in
seiner Wandung integriert Elektrodenabschnitte 192 mit
darin integriertem Leitermaterial aufweist. Die Kontaktabschnitte 192 können in ähnlicher
Weise ausgebildet sein wie die Kontaktabschnitte 172 der
dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, sodaß auf eine detaillierte Beschreibung
derselben hier verzichtet werden kann. Auch das Schlauchstück 190 der fünften bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist in Querschnitten F Einschnürungen auf,
die das Innere des Schlauchstücks 190 steril abschließen.
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Die
fünfte
bevorzugte Ausführungsform weist
durch die integrale Ausführung
des Schlauchstückss 190 mit
den Elektrodenabschnitten 92 einen Vorteil dahingehend
auf, daß es
einer kontinuierlichen Fertigung mit einfachen Arbeitsschritten
zugänglich
ist. Bei einer solchen Fertigung würde beispielsweise in einer
Fertigungsstraße
die Schlauchwandung mit den Elektrodenabschnitten 192 unter vorbestimmten
Abständen
hergestellt, evtl. Markierungen zur Identifizierung der Schnittlinien
C-C und/oder der Stellen zum Ansetzen der Kontaktstifte angebracht,
die Einschnürungen
in Querschnitten F vorgenommen und die Schlauchstücke 190 einer vorbestimmten
Länge abgeschnitten.
An der Stelle der Einschnürungen
kann das Schlauchstück 190 jeweils
in sich verdrillt werden, um einen hermetischen Abschluß des Innenraums
des Schlauchstücks 190 sicherzustellen.
Natürlich
ist es auch möglich,
die Einschnürung
allein durch Verdrillen des Materials des Schlauchstücks 190 bei
der Fertigung herzustellen.
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Die
in der zweiten bis fünften
bevorzugten Ausführungsform
verwendeten Kontaktstifte 208 können je nach Anwendungsfall
verschiedenste Formen annehmen. In 9 bis 11 wurden
Kontakstifte 208 gezeigt, die ein einseitig angespitztes
Ende 208a aufweisen. In 9 ist an
das angespitzte Ende 208a angrenzend ein Anschlagabschnitt 208b in
der Form eines bezüglich
der Längsachse
oder der Mittelebene des Kontaktstifts 208 symmetrischen
Absatzes ausgebildet. In 10a bis 10c weist der Kontaktstift 208 einen
Absatz auf, der dem gesamten Kontaktstift 208 die Form
eines gestreckten L verleiht, an dessen unteren, dem Schlauch 170 zugewandten
Ende ein einseitig zugespitzter Dorn hervorragt. In allen Fällen ist
eine An schlußleitung 204 am oberen
Ende des Kontaktstifts 208 angebracht, etwa durch Löten oder
Wickeln.
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In 14A bis 14F sind
weitere beispielhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten des Kontaktstifts 208 dargestellt.
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14A zeigt einen Kontaktstift 208, dessen Grundkörper einen
rechteckigen Querschnitt aufweist. Der Kontaktstift 208 weist
ein einseitig abgeschrägtes
Ende 208a auf. Etwas oberhalb des abgeschrägten Endes
befindet sich auf der Seite der Abschrägung ein Vorsprung 208b.
Es versteht sich, daß sich
der Vorsprung auf einer beliebigen Seite des Kontaktstifts befinden
kann. Am oberen Ende des Kontaktstifts 208 ist eine Querbohrung 208c zur
Aufnahme einer Anschlußleitung 204 vorgesehen.
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14B zeigt einen Kontaktstift 208 mit
den Merkmalen des Kontakstifts 208 von 14A mit dem Unterschied, daß sich zwei Vorsprünge 208b auf
einander gegenüberliegenden
Seiten des Querschnitts des quaderförmigen Grundkörpers befinden.
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14C zeigt einen Kontaktstift 208, dessen Grundkörper einen
kreisförmigen
Querschnitt aufweist. Der Kontaktstift 208 weist ein einseitig
abgeschrägtes
Ende 208a auf. Etwas oberhalb des abgeschrägten Endes 208a befindet
sich ein scheibenförmiger
Vorsprung 208d. Am oberen Ende des Kontaktstifts 208 ist
eine Querbohrung 208c zur Aufnahme der Anschlußleitung 204 vorgesehen.
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14D zeigt einen Kontaktstift 208 mit
den Merkmalen des Kontakstifts 208 von 14C mit dem Unterschied, daß statt des scheibenförmigen Vorsprungs 208d oberhalb
des abgeschrägten
Endes 208a ein Querbolzen 208e durch eine Querbohrung
(nicht dargestellt) des Kontaktstifts 208 hindurchläuft, dessen
Länge größer als
der Durchmesser des Grundkörpers
des Kontaktstifts 208 ist. In der Zeichnung ist der Querbolzen 208e so
dargestellt, daß er
auf beiden Seiten des Konmtaktstifts 208 symmetrisch hervorragt.
Er kann aber auch asymmetrisch oder gar nur einseitig (etwa im Fall
eines Sacklochs) hervorragen.
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14E zeigt einen Kontaktstift 208 mit
den Merkmalen des Kontakstifts 208 von 14D mit dem Unterschied, daß das obere Ende kein Querloch zur
Aufnehme der Anschlußleitung
aufweist. Stattdessen ist an oberen Ende des Kontaktstifts 208 ein Gewindeabsatz 208f ausgebildet.
Auf dem Gewindeabsatz 208f befindet sich eine Mutter (vorzugsweise eine
Rändelmutter) 208g,
mit Hilfe deren die Anschlußleitung 204 festgeschraubt
werden kann.
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14f zeigt einen Kontaktstift 208 mit
den Merkmalen des Kontakstifts 208 von 14a mit dem Unterschied, daß das obere Ende einen Schlitz 208h zur
Aufnahme der Anschlußleitung 204 aufweist.
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Es
versteht sich, daß Kontaktstift 208 in
allen Ausgestaltungsformen statt einer einseitigen Anspitzung 208a auch
eine beidseitige, vierseitige oder abgedrehte Spitze aufweisen kann.
Es ist auch offensichtlich, daß die
Merkmale der beispielhaft dargestellten Kontaktstifte 208 ausgetauscht
werden können.
So kann etwa jeder der Kontaktstifte mit rundem Querschnitt auch
einen Schlitz 208h zur Aufnahme der Anschlußleitung
aufweisen, oder jeder der Kontaktstifte mit rechteckigem Querschnitt
kann einen Querbolzen 208e als Anschlagelement aufweisen.
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Weitere
Varianten können
je nach Anforderung denkbar sein. So kann etwa die Anschlußleitung 204 am
oberen Ende des Kontaktstifts 208 einfach mittels einer
Hülse festgeklemmt
sein, oder die Anschlußleitung 204 weist
eine so genannte Krokodilklemme auf, mit Hilfe deren die Anschlußleitung 204 am
oberen Ende des Kontaktstifts 208 festgeklemmt wird. Ferner
können
die Kontaktstifte 208 mehrteilig hergestellt sein, etwa
in dem Sinne, daß ein
Schaftbauteil und ein daran oder darin axial bewegliches sowie in
einer gewünschten
Position feststellbares, an einem Ende des Schaftbauteil herausragendes Nadelelement
vorgesehen sind, um die Eindringtiefe des Kontaktstifts 208 manuell
festlegen zu können.
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Es
ist grundsätzlich,
aber im Besonderen in Bezug auf die Darstellung des Kontaktstifts 208 in den
Figuren darauf hinzuweisen, daß die
Zeichnungen nicht maßstäblich sind
und zeichnerische Verzerrungen zur Verdeutlichung des Sachverhalts
möglich
und gewollt sind. So können
die Kontaktstifte beispielsweise durchaus gestreckter oder gedrungener als
in der Darstellung in den Figuren ausgeführt sein, und der Winkel des
angespitzten Endes kann steiler oder flacher sein als dargestellt.
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In
der zweiten bis fünften
bevorzugten Ausführungsform
können
statt der Kontaktstifte 208 auch ringförmige Manschetten verwendet
werden, welche an ihrem inneren Umfang Dornen aus einem leitfähigen Material
sowie in ihrem Grundkörper
ein leitfähiges
Material aufweisen oder aus einem solchen bestehen. Dadurch kann
eine mehrfache Kontaktierung der jeweiligen ringförmigen Elektrode 202 oder
des jeweiligen Elektrodenabschnitts 172 oder 192 des Schlauchs 170 oder
des Schlauchstücks 190 hergestellt
werden, was zur Sicherheit der Kontaktierung beiträgt. Ferner
kann die Länge
der Dornen jeweils so gewählt
werden, daß die
Eindringtiefe derselben in die Wandung des Schlauchs 170 oder
des Schlauchstücks 190 auf
einem Optimum festgelegt wird. Durch diese Vorzugsweise ist die
Eindringtiefe der Dornen so festgelegt, daß sie im Fall der zweiten und
vierten bevorzugten Ausführungsform
die ringförmige
Elektrode 202 und im Fall der dritten und fünften bevorzugten
Ausführungsform
die Wandung des Schlauchs 170 bzw. des Schlauchstücks 190 nicht
zur Gänze
durchstoßen,
so daß ein
physikalischer Kontakt der Dornen mit dem in dem Schlauch 170 befindlichen
Medium vermieden wird. Dies trägt wesentlich
zur Einhaltung steriler Bedingungen bei.
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15A und 15B zeigen
ein Beispiel der Anwendung einer solchen Manschette 218 im Fall
einer im Inneren des Schlauchs 170 befindlichen ringförmigen Elektrode 202.
Dabei ist 15A eine perspektivische Ansicht
eines Abschnitts des Schlauchs 170 mit der Manschette 218,
und 15B ist eine Querschnittsansicht
im Bereich der Manschette 218.
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Die
Manschette 218 weist eine Grundform auf, die an eine herkömmliche
Schlauchschelle erinnert. Sie weist einen Ringteil 218a auf,
der den Schlauch 170 im wesentlichen um seinen gesamten Umfang
umgibt. An einer Stelle ist der Ringteil 218a durch zwei
lappenförmige
Fortsätze 218c unterbrochen,
die sich in radialer Richtung von dem Ringteil 218a aus
erstrecken. Bei Einbau an einem Schlauch passender Größe kommen
die Fortsätze 218c parallel
zueinander derart zu liegen, daß die
Manschette 218 an die Außenwand des Schlauchs 170 gepreßt wird.
In der dargestellten Form berühren
sich die beiden Fortsätze 218c im
Einbauzustand entlang ihren einander zugewandten Flächen. Die
Fortsätze 218c weisen
jeweils ein Loch senkrecht zu ihrer Oberfläche auf, wobei eines der Löcher mit
einem Innengewinde versehen ist und das andere Loch in seiner Größe so bemessen
ist, daß sein
Durchmesser kleiner als der Kopf einer Schraube der Gewindegröße des Gewindelochs
ist. Durch das Loch und das Gewindeloch verläuft eine Schraube 210 passender Größe, wodurch
die Manschette um den Schlauch 170 festgezogen werden kann.
Er satzweise weisen beide Fortsätze 218c ein
Loch gleicher Größe auf, und
die Manschette wird durch diese beiden Löcher mittels einer Schraube
und einer Mutter (nicht dargestellt) festgezogen.
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Am
inneren Umfang des Ringteils 218a sind eine Mehrzahl von
Dornen 218b angebracht. In der dargestellten Anwendung
an der zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Länge der Dornen so bemessen,
daß sie
durch die Wandung des Schlauchs 170 hindurch in die äußere Umfangsoberfläche der
ringförmigen
Elektrode 202 eindringen, aber die ringförmige Elektrode 202 nicht
durchstoßen.
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Die
Manschette 218 besteht in der dargestellten Form aus einem
leitfähigen
Material. Eine Anschlußleitung 204 ist
zwischen den beiden Fortsätzen 218c der
Manschette 218 eingeklemmt, sie kann aber auch zwischen
der Wandung des Schlauchs 170 und dem inneren Umfang der
Manschette 218 oder unter dem Kopf der Schraube 210 festgeklemmt sein.
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Durch
den oben beschriebenen Aufbau wird eine sichere elektrische Durchkontaktierung
von der ringförmigen
Elektrode 202 über
die Dornen 218b, den Ringteil 218a und die Fortsätze 218b der
Manschette 218 zu der Anschlußleitung 204 erreicht.
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Es
versteht sich, daß die
Manschette 218 eine von der dargestellten abweichende Form
aufweisen kann. Insbesondere kann die Zahl der Zähne (hier 6) von 1 bis zu einer
beliebigen sinnvollen, d.h. technisch wirksamen und herstellbaren
Anzahl variieren. Zwischen den lappenartigen Fortsätzen 218c kann
im Zusammenbau ein gewisser Spalt vorliegen, um eine höhere Preßkraft zu
erreichen (in diesem Fall ist eine Verklemmung der Anschlußleitung 204 zwischen
den Fortsätzen 218b je
nach Breite des Spalts nicht immer möglich).
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Weiter
kann die Manschette 218 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt
sein, und in deren Ringteil kann ein Leiterabschnitt eingelassen
ist, der mit den Dornen 218c in elektrischem Kontakt steht.
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Andere
Arten der Kontaktierung der Elektroden oder Elektrodenabschnitte
in der zweiten bis fünften
bevorzugten Ausführungsform
sind denkbar. So können
etwa auch zangenartige Bauelemente verwendet werden, welche von
zwei radial gegenüberliegenden
Seiten aus in die Wandung des Schlauchs oder Schlauchstücks eindringende
Dornen oder Zähne
aufweisen. Zum Zwecke der sicheren Kontaktierung wären die
Zangenschenkel in diesem Fall in Schließrichtung vorgespannt. Auch
können
Mittel zum Verriegeln der Zangenschenkel in wenigstens dem Schließzustand
vorgesehen sein.
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Die
Elektroden können
auch als Wicklungen vorliegen, wie in der Anwendung in einer Meßvorrichtung
von 16 und 17 dargestellt,
die eine sechste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellen. Hierbei ist jeweils am Anfang
und am Ende eines Schlauchs 170 eine Elektrode 228 in Form
einer Wicklung angeordnet. Bei der Messung der Impedanz ist dabei
die Länge
des Schlauchs eine wesentliche Einflußgröße. Der Schlauch kann zum Zwecke
der Platzersparnis aufgerollt oder aufgewickelt sein. Ferner können sich
zwischen den jeweiligen Schlauchenden beliebige Anordnungen (in 17 mit 300 bezeichnet
und schematisch dargestellt) von Behältern und/oder Geräten und/oder
Verbindungselementen beliebiger Form und Größe befinden.
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18 zeigt
als Anwendungsbeispiel ein System zum Messen einer Blutprodukteinheit,
welches die kapazitiven Sensorvorrichtungen der Erfindung in einer
ihrer bevorzugten Ausführungsformen beinhaltet.
Das System von 16 weist den kapazitiven Sensor 200 und
eine Blutprodukteinheit 160 auf. Das System von 16 weist
ebenfalls einen Impedanzprozessor 150 auf, der operativ
mit dem kapazitiven Sensor 200 verbunden ist. Die Impedanzmeßeinheit 150 kann
jede geeignete Impedanzmeßeinheit
sein, wie etwa ein HP 4284a, der von Hewlett-Packard käuflich zu
erwerben ist. Zur Betriebsweise des Systems von 16 sei
zur Vermeidung redundanter Erläuterungen
auf die Ausführungen
in Bezug auf 5 verwiesen. Die in 6 gezeigte Ersatzschaltung
kann auf den vorliegenden Fall angewendet werden.