DE3638789A1 - Konzentrationssensor sowie konzentrationsregelanordnung - Google Patents
Konzentrationssensor sowie konzentrationsregelanordnungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Konzentrations
sensor zur unmittelbaren Anzeige der Konzentration
einer Komponente innerhalb eines Mediums gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Konzen
trationsregelanordnung.
In verschiedenen Anwendungsfällen ist es erforderlich,
die Menge einer Substanz innerhalb eines Mediums
kontinuierlich zu überwachen. So ist es beispielsweise
innerhalb einer Sterilisationskammer mit einer Dampf
phase aus Wasserstoffperoxid wichtig, die Konzentration
des Wasserstoffperoxids innerhalb der Kammer zu über
wachen, um auf diese Weise den Verbrauch von Wasser
stoffperoxid zu steuern und die Sterilisationsatmos
phäre zu kontrollieren. Bis zu diesem Zeitpunkt
existiert dabei kein praktisches Verfahren zur direkten
Messung der momentanen Konzentration der Dampfphase
von Wasserstoffperoxid während eines Sterilisations
zyklus, obwohl verschiedene Verfahren bereits bekannt
sind, um die Konzentration der Dampfphase von Wasser
stoffperoxid indirekt zu messen.
Ein bekanntes Verfahren zur indirekten Messung ver
wendet den Druckanstieg als eine Anzeige der Konzen
tration der Dampfphase von Wasserstoffperoxid. Auf
grund der Anwesenheit von ähnliche Eigenschaften auf
weisendem Wasserstoff kann jedoch die Druckbestimmung
nicht genau durchgeführt werden. Es bestehen ferner
hin biologische Testverfahren, bei welchen gewisse
Organismen in die Sterilisationskammer eingebracht
werden, um auf diese Weise Information abzugeben, daß
die verwendete Konzentration zur Tötung der jeweiligen
Organismen ausreichend hoch war, was wiederum den
Nachteil besitzt, daß keine Messung der Konzentration
selber vorgenommen wird. Wegen der langen Inkubations
zeiten und der in diesem Zusammenhang sich ergebenden
Quarantäneperioden ergeben derartige biologische Test
verfahren ebenfalls keine unmittelbaren Ablesungen.
Verfahren der direkten Messung der Konzentration durch
Einführen eines entsprechenden Papiers in die Steri
lisationskammer ergeben ebenfalls keine kontinuier
lichen Messungen, weil die innerhalb des Papiers sich
ergebenden Konzentrationsmengen akkumulativ zustande
kommen. Verfahren, bei welchen eine Absorption des
Sterilisationsmittels auf einem Träger während des
gesamten oder Teils des Zyklus mit folgender spektro
metrischer Analyse des Trägers durchgeführt wird,
können ebenfalls nicht zu Steuerzwecken herangezogen
werden, und sind darüberhinaus nur zur Überprüfung
maginal nützlich. Die direkte Entnahme von Gasproben
führt hingegen zu Problemen mit Kontamination, was
zur Folge haben kann, daß das Wasserstoffperoxid sich
in seine Bestandteile zersetzt. Da das Sterilisations
gerät im allgemeinen mit hohem Vakuum arbeitet, ist
ein noch höheres Vakuum erforderlich, um die ent
sprechenden Gasproben abziehen zu können.
Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Konzentrationssensor zu schaffen, mit welchem
eine unmittelbare Ablesung der Konzentration einer
Komponente innerhalb eines Mediums durchgeführt werden
kann, um auf diese Weise einerseits das Vorhandensein
der gewünschten Konzentration feststellen zu können,
und andererseits eine entsprechende Regelung der
Konzentration durchführen zu können.
Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen der im kenn
zeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale
erreicht.
Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehene
zweite Element kann dabei in Form eines Platinwider
stands-Temperaturdetektors ausgebildet sein, welcher
in der Lage ist, mit einer vorhandenen Wasserstoff
peroxidkonzentration reagieren zu können.
Der erfindungsgemäße Konzentrationssensor kann dabei
das Kernstück einer Meßeinrichtung sein, mit welcher
die jeweilige Konzentratsmenge innerhalb eines Mediums
augenblicklich zur Anzeige gebracht wird. Mit Hilfe
eines von dem Konzentrat isolierten ersten Wider
standselement wird dabei ein erstes Signal gebildet,
welches der Temperatur des jeweiligen Mediums ent
spricht. Mit Hilfe eines unmittelbar dem Konzentrat
ausgesetzten zweiten Widerstandselement, dessen
Material mit dem Konzentrat in Reaktion gelangen kann,
wird die von dem zweiten Widerstandselement festge
stellte Temperatur modifiziert, um auf diese Weise
ein zweites Signal entsprechend der modifizierten
Temperatur zu erzeugen. Ein mit den beiden Signalen
verbundener Stromkreis erzeugt dabei ein Ausgangs
signal, welches für die jeweilige momentane Menge
des Konzentrats innerhalb des Mediums repräsentativ
ist. Dieses Ausgangssignal wird dabei an ein Anzeige
gerät oder dergleichen weitergeleitet.
Eine Meßeinrichtung zur Anzeige der jeweiligen
Konzentrationsmenge kann dazu verwendet werden, um
die jeweilige Konzentrationsmenge innerhalb einer
Kammer zu regeln. Eine derartige Konzentrations
regelanordnung umfaßt ein erstes, von dem Konzen
trat isoliertes Widerstandselement zur Erzeugung eines
ersten Signals entsprechend der Temperatur innerhalb
der jeweiligen Kammer. Mit Hilfe eines zweiten, dem
Konzentrat ausgesetzten Widerstandselement aus einem
Material, welches mit dem Konzentrat reagiert, wird
die festgestellte Temperatur des zweiten Widerstands
elements modifiziert, wodurch ein zweites Signal ent
sprechend der modifizierten Temperatur gebildet wird.
Die beiden Signale sind dabei charakteristisch für
die jeweilige Konzentratsmenge innerhalb der Kammer.
Zusätzlich sind in diesem Zusammenhang Gerätschaften
vorgesehen, um die innerhalb der Kammer vorhandene
Konzentrationsmenge zu erhöhen und/oder zu erniedrigen.
Mit Hilfe einer auf die beiden Signale ansprechenden
Steuereinheit werden Ausgangssignale zur Steuerung
der Gerätschaft für die Zunahme und die Abnahme der
Konzentrationsmenge innerhalb der Kammer abgegeben,
so daß auf diese Weise die jeweilige Konzentrations
menge innerhalb der Kammer auf einem vorgegebenen Wert
gehalten werden kann.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Konzentrationssensors
sowie einer entsprechenden Konzentrationssteueranord
nung kann die jeweilige Konzentrationsmenge genau
und kontinuierlich festgestellt werden. Aufgrund
dieser Tatsache können die jeweiligen Sterilisations
zyklen sehr genau überwacht werden, um die Menge von
Sterilisationsmittel genau zu steuern, um auf diese
Weise im Hinblick auf die gewünschte Sterilisation
eine ausreichend hohe Sterilisationskonzentration
während ausreichend langer Zeitperioden zu gewähr
leisten.
Die Erfindung soll nunmehr anhand von Ausführungs
beispielen näher erläutert und beschrieben werden,
wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kon
zentrationssensors gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer
Konzentrationsregelanordnung zur Ein
stellung einer gewünschten Konzentrations
menge innerhalb einer Kammer,
Fig. 3 eine graphische Darstellung eines
typischen Wasserstoffperoxid-Sterili
sationszyklus für verpackte mikrochirur
gische Instrumente, und
Fig. 4 ein Blockdiagramm der Steuereinheit
der Konzentrationsregelanordnung von
Fig. 2.
Gemäß Fig. 1 weist der Konzentrationssensor 10 ein
erstes Widerstandselement 18 auf, welches in einer
dünnen wärmedurchlässigen inerten Plastik- oder
Glashülse 25 angeordnet ist. Fernerhin ist ein zweites
Widerstandselement 12 vorgesehen, welches spiralen
förmig um einen Kern 14 angeordnet ist. Das zweite
Widerstandselement 12 besitzt ein Paar von Anschluß
leitern 15 und 16. Das erste Widerstandselement 18
ist in ähnlicher Weise um einen Kern 20 herumgewickelt,
wobei Anschlußleiter 22 und 23 vorgesehen sind.
Die beiden Widerstandselemente 12 und 18 werden mit
Hilfe eines Substrates 27 nahe zueinander gehalten.
In Luft- oder Wasserdampfatmosphäre messen die beiden
Widerstandselemente 12 und 18 aufgrund ihrer Nähe
zueinander dieselbe Temperatur. Es ergibt sich jedoch
eine minimale Zeitverzögerung bei dem ersten Wider
standselement 18 aufgrund der Hülse 25. Durch Ver
wendung einer sehr dünnen Hülse 25 aus einem Material
mit guten Wärmeleiteigenschaften kann jedoch diese
Zeitverzögerung sehr gering gehalten werden.
Der Konzentrationssensor arbeitet auf dem Prinzip,
daß das Widerstandselement 12 mit dem zu überprüfenden
Konzentrat reagiert. Falls die beiden Widerstands
elemente 12 und 18 aus Platin bestehen, katalysiert
sich das Konzentrat, beispielsweise der Wasserstoff
peroxiddampf, in der Anwesenheit von Platin des
freiliegenden zweiten Widerstandselementes 12, wobei
die beiden Bestandteile Sauerstoff und Wasser ent
stehen, während gleichzeitig Wärme abgegeben wird.
Das erste Widerstandselement hingegen mißt jedoch
allein die Dampftemperatur T 1, während das zweite Wi
derstandselement 12 eine entsprechend erhöhte Tempe
ratur T 2 mißt. Die Differenz der von den beiden
Elementen 12 und 18 gemessenen Temperaturen entspricht
dabei der Wasserstoffperoxiddampfkonzentration.
Die Menge von Platin innerhalb des Elementes 12 sollte
klein gehalten werden, so daß die Menge von katalysier
tem Wasserstoffperoxiddampf gering ist und nicht die
gesamte Wasserstoffperoxidkonzentration innerhalb
der Kammer beeinflußt. Das Aufspalten des Wasser
stoffperoxiddampfes ist dabei ein kontinuierlicher
Prozeß, so daß auf diese Weise kontinuierlich Wärme
erzeugt wird. Auf diese Weise wird die Temperatur des
zweiten Halbleiterelementes kontinuierlich gering
fügig oberhalb der Umgebungstemperatur gehalten, wobei
an die Umgebung Wärme abgegeben wird. Durch die Ge
ringhaltung der Menge von Platin innerhalb des
Widerstandselementes 12 kann auf diese Weise erreicht
werden, daß die an die Umgebung abgegebene Wärme nicht
die von dem Widerstandselement 18 gemessene Temperatur
beeinflußt. Die von dem zweiten Widerstandselement
12 gemessene Temperatur erreicht dabei ein Gleichge
wicht bei einer oberhalb der Umgebungstemperatur
liegenden Temperatur, welche proportional zu der
Wasserstoffperoxiddampfkonzentration ist. Die Dampf
konzentration innerhalb des Mediums sollte dabei
auf oder unterhalb von Sättigung gehalten werden, so
daß das Wasserdampfnebenprodukt des Katalysations
verfahrens im Dampfzustand gehalten wird und nicht
das zweite Widerstandselement 12 fehlerhaft beein
flußt.
In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß das
erfindungsgemäße Prinzip auch zur Bestimmung anderer
Konzentratmengen geeignet ist, so lange das zweite
Widerstandselement aus einem derartigen Material be
steht, daß eine Reaktion mit dem Konzentrat möglich
ist, um auf diese Weise die festgestellte Temperatur
des zweiten Widerstandselements 12 zu modifizieren.
Zusätzlich ist festzustellen, daß die zwischen den
Widerstandselementen 12 und den Konzentraten statt
findenden chemischen Reaktionen entweder reversibel
sein können, in welchem Fall die jeweiligen Sensoren
wieder in ihren Ausgangszustand gelangen, oder
irreversibel sind, in welchem Fall die jeweiligen
Sensoren im Betrieb verbraucht werden.
Wie beschrieben, mißt das erste Widerstandselement 18
die Temperatur T 1 der Umgebung, während das zweite
Widerstandselement 12 eine höhere Temperatur T 2
aufgrund der katalytischen Versetzung des Dampfphasen-
Wasserstoffperoxids mißt. Diese zweite Temperatur T 2
ist dabei eine Funktion der Umgebungstemperatur sowie
der Konzentration des Dampfphasen-Wasserstoffperoxids
entsprechend der folgenden Gleichung 1:
T 2 = f 1 (T 1, C) . . . . (1)
Durch Umformung der Gleichung (1) kann die Sterili
sationskonzentration abgeleitet werden:
C = f 2 (T 1, T 2) . . . . (2)
Im Rahmen der Gleichung (2) wird dabei relativ
konstanter Betriebsdruck P angenommen. Falls dies
nicht der Fall sein sollte, kann die Gleichung (2)
wie folgt verallgemeinert werden:
C = f 3 (T 1, T 2, P) . . . . (3)
In praktischen Anwendungen wird die Temperatur einer
Sterilisationskammer auf etwa 55°C eingestellt und
auf einen Druck von 10 mmHg evakuiert. Unter diesen
Bedingungen sind die beiden Ausdrücke T 1 und P der
Gleichung (3) konstant, so daß diese Ausdrücke ver
nachlässigt werden können. Die Gleichung (3) kann dem
zufolge wie folgt vereinfacht werden:
C = f 4 (T 2-T 1) . . . .
Es sei dabei vermerkt, daß die vereinfachte Gleichung
(4) nur dann gültig ist, falls der Betrieb innerhalb
eines schmalen Bereichs von Druck und Temperatur
erfolgt. Ansonsten muß die allgemeinere Gleichung (3)
eingesetzt werden.
Für die Funktionen f 3 und f 4 der Gleichungen (3) und
(4) können einfache Umrechnungstabellen verwendet
werden. Diese Tabellen können dadurch erstellt werden,
indem der jeweilige Sensor verschiedenen bekannten
Konzentrationen von Dampfphasen-Wasserstoffperoxid
ausgesetzt wird. Durch Konstanthaltung der Werte T 1
und P werden die Daten für f 4 in Abhängig der Differenz
der beiden Temperaturablesungen gebildet. Durch Verän
derung der Werte T 1 und P werden die Daten für die
Funktion f 3 in Abhängig der beiden Temperaturen und
des Druckes festgelegt, woraus wiederum die erforder
lichen Ablestabellen abgeleitet werden können.
Fig. 2 zeigt eine mit einem Sensor 10 versehene
Konzentrationsregelanordnung, mit welcher die Menge
von Wasserstoffperoxid innerhalb einer Sterilisations
kammer 30 geregelt werden kann. Die Sterilisations
kammer 30 ist dabei über eine Rohrleitung 34 mit
einem Wasserstoffperoxidspeisebehälter 32 verbunden,
wobei die Strömungsmenge aus dem Speicherbehälter 32
in die Sterilisationskammer 30 mit Hilfe eines Steuer
ventils 36 eingestellt werden kann.
Die Gasabgabe aus der Sterilisationskammer 30 erfolgt
mit Hilfe einer Vakuumpumpe 38, welche über eine
Rohrleitung 40 mit der Sterilisationskammer 30 ver
bunden ist. Die Strömungsmenge durch die Rohrleitung
40 wird dabei mit Hilfe eines Steuerventils 42 beein
flußt. Die Sterilisationskammer 30 kann ebenfalls
über eine Ausgleichsleitung 44 mit der Außenatmosphäre
in Verbindung gebracht werden, wobei innerhalb der
Ausgangsleitung 44 ein Steuerventil 46 vorgesehen
ist, mit welchem die Strömung durch die Ausgleichs
leitung 44 beeinflußt werden kann.
Die von dem Sensor 10 abgegebenen Temperatursignale
T 1 und T 2 werden über eine Eingangsleitung 50 einer
Steuereinheit 48 zugeführt. Mit Hilfe eines Druck
sensors 52 wird fernerhin ein dem Druck P ent
sprechendes Signal erzeugt, welches über eine Ein
gangsleitung 54 ebenfalls der Steuereinheit 48 zu
geführt wird. In Abhängigkeit dieser Meßdaten er
zeugt die Steuereinheit 48 Ausgangssignale, welche
über entsprechende Ausgangsleitungen 56, 58, 60, 62
und 64 zur Steuerung des Steuerventils 36, eines
Heizelementes 59, des Steuerventils 42, des Steuer
ventils 46 und der Vakuumpumpe 38 herangezogen wer
den. Die Steuereinheit 48 kann ebenfalls auf einer
Ausgangsleitung 66 ein Ausgangssignal erzeugen,
welches einerAnzeige 68 zugeleitet wird, an welcher
der jeweilige momentane Wert der Wasserstoffperoxid
konzentration innerhalb der Sterilisationskammer 30
zur Anzeige gebracht wird.
Die in Fig. 2 dargestellte Sterilisationskammer 30
kann entsprechend einem beliebigen bekannten Steri
lisationszyklus betrieben werden. Ein typischer
bekannter Wasserstoffperoxid-Sterilisationszyklus
für verpackte mikrochirurgische Instrumente ist
in Fig. 3 dargestellt. Die betreffende Kurvendar
stellung von Fig. 3 ist dabei nicht Teil der vor
liegenden Erfindung, sondern dient allein zum besseren
Verständnis. Dabei ist für den Fachmann bekannt, daß
die während des Sterilisationszyklus vorhandenen
Veränderlichen die Größe des innerhalb der Sterili
sationskammer befindlichen Vakuum, die in die Kammer 30
während jedes Behandlungsabschnittes injizierte
Menge von Wasserstoffperoxid, die Dauer jedes
Behandlungsabschnittes, die Anzahl von Behandlungs
abschnitten, die innerhalb der Sterilisationskammer
30 vorhandene Temperatur sowie die Konzentration des
Wasserstoffperoxids sind.
Entsprechend Fig. 3 wird während der ersten acht
Minuten des Sterilisationszyklus innerhalb der Steri
lisationskammer ein Vakuum erzeugt, während gleich
zeitig eine Aufheizung der Sterilisationskammer er
folgt. Nach ungefähr acht Minuten des Sterilisations
zyklus wird Wasserstoffperoxid in die Sterilisations
kammer 30 injiziert, was zu einem entsprechenden
Druckanstieg innerhalb der Sterilisationskammer führt.
Nach ungefähr zehn Minuten des Sterilisationszyklus
stabilisiert sich der Druck innerhalb der Sterili
sationskammer und wird auf den betreffenden Wert
während ungefähr drei Minuten gehalten. Nach unge
fähr 13 Minuten seit Beginn des Sterilisationszyklus
wird die Vakuumpumpe 38 erneut in Betrieb gesetzt,
wodurch der Unterdruck innerhalb der Sterilisations
kammer 30 auf seinen Ausgangswert zurückgebracht wird.
Sobald der ursprüngliche Unterdruck erreicht worden
ist, wird eine weitere Menge von Wasserstoffperoxid
in die Sterilisationskammer injiziert, wobei dieses
Verfahren des Erzeugens eines Vakuums und des
Injizierens von Wasserstoffperoxid eine bestimmte
Anzahl mal wiederholt wird, bis die Sterilisation ab
geschlossen ist. Nach ungefähr 40 Minuten seit Beginn
des Sterilisationszyklus wird die Sterilisations
kammer 30 mit der Außenatmosphäre in Verbindung ge
bracht.
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm der Steuereinheit 48
von Fig. 2. Diese Steuereinheit 48 umfaßt zwei Strom
quellen 70 und 72, mit welchen die beiden Widerstands
elemente 12 und 18 gespeist werden. Die Ausgestaltung
dieser Stromquellen 70 und 72 zur Speisung der
Widerstandselemente 12 und 18 ist dabei bekannt.
Die von den beiden Stromquellen 70 und 72 abgegebenen
Ausgangssignale werden einem Zeitmultiplexer 74
zugeführt, von welchem aus entsprechende Temperatur
werte T 1 und T 2 abwechselnd einem Probenwerthalte
kreis 76 zugeführt werden. Das Ausgangssignal dieses
Probenwerthaltekreises 76 wird mit Hilfe eines
Verstärkers 78 verstärkt und innerhalb eines
A/D-Wandlers 80 in ein Digitalsignal umgewandelt.
Die den beiden Temperaturen T 1 und T 2 entsprechenden
Digitalsignale werden über ein Interface 84 einem
Mikrorechner 82 zugeleitet. Entsprechend innerhalb
eines Speichers 86 gespeicherten Befehlen steuert
der Mikrorechner 82 über das Interface 84 den Multi
plexer 74, den Probenwerthaltekreis 76 und den
A/D-Wandler 80.
Die Funktionsweise der beschriebenen Anordnung ist
dabei wie folgt: Der Mikrorechner 82 steuert den
Multiplexer derart, daß einer der beiden Temperatur
signale T 1 oder T 2 dem jeweiligen Probenwerthalte
kreis 76 zugeleitet wird. Der Probenwerthaltekreis
76 hält den jeweiligen Analogwert während einer
ausreichenden Zeitperiode, so daß der A/D-Wandler
80 diesen Temperaturwert in ein Digitalsignal um
wandeln kann. Dieses Digitalsignal wird in den
Mikrorechner 82 eingelesen, welcher in der Folge dasselbe Ver
fahren für den anderen Temperaturwert durchführt.
In jenen Ausführungsfällen, in welchen während der
jeweiligen Zeitperiode der Druck konstant gehalten
wird, wird die Druckmessung P auf der Leitung 54
zur Durchführung des Sterilisationszyklus entsprechend
Fig. 3 verwendet, wobei dieser Druckwert jedoch nicht
zur Festlegung der Konzentration der Dampfphase von
Wasserstoffperoxid dient. Nachdem der Mikrorechner
82 die beiden Temperaturwerte T 1 und T 2 bestimmt hat,
werden diese Temperaturwerte entsprechend Gleichung
(4) voneinander subtrahiert, um auf diese Weise ein
Temperaturdifferential zu bilden. Dieses Temperatur
differential wird mit einer Temperaturdifferential
tabelle verglichen und die jeweilige Wasserstoff
peroxidkonzentration innerhalb des Speichers 86 ein
gespeichert. Sobald eine Übereinstimmung festge
stellt worden ist, wird die dem jeweiligen Temperatur
differential entsprechende Wasserstoffperoxid
konzentration von dem Mikrorechner 82 festgelegt.
Der Mikrorechner 82 kann dabei die gewählte Wasser
stoffperoxidkonzentration zur Anzeige bringen, indem
ein entsprechendes Signal über die Signalleitung 66
der Anzeige 68 zugeleitet wird.
Der gewählte Wert der Wasserstoffperoxidkonzentration
kann ebenfalls innerhalb des Mikrorechners 82 mit
einem vorgegebenen Referenzwert verglichen werden,
um dabei festzustellen, ob die momentane Konzentration
oberhalb oder unterhalb des Referenzwertes ist. Falls
die Konzentration unterhalb dieses Referenzwertes
liegt, kann der Mikrorechner 82 über die Signal
leitung 56 ein Signal abgeben, wodurch das Steuerven
til 36 geöffnet wird, so daß zusätzliches Wasser
stoffperoxid aus dem Speicherbehälter 32 in die
Sterilisationskammer 30 strömt. Falls jedoch der
momentane Wert von Wasserstoffperoxid oberhalb des
Referenzwertes liegt, kann der Mikrorechner über die
Signalleitung 60 ein Signal abgeben, so daß das
Steuerventil 42 geöffnet wird, während gleichzeitig
über die Signalleitung 64 ein Signal abgegeben wird,
um durch Betriebnahme der Vakuumpumpe 38 Wasserstoff
peroxid aus der Sterilisationskammer 30 zu entfernen.
Es kann jedoch ebenfalls über die Signalleitung 62
ein Signal abgegeben werden, aufgrund welchem das
Steuerventil 46 geöffnet wird, so daß auf diese
Weise Wasserstoffperoxid durch die Ventilationsrohr
leitung 44 aus der Sterilisationskammer 30 strömen
kann. Auf diese Weise ist der Mikrorechner 82 in
der Lage, anhand der von dem Sensor 10 abgegebenen
Daten die Konzentration des Wasserstoffperoxids inner
halb der Sterilisationskammer zu steuern bzw. zu
regeln.
Falls der Druck innerhalb der Sterilisationskammer 30
während der jeweiligen Zeitperiode nicht konstant ge
halten wird, kann innerhalb des Speichers 86 Infor
mation bezüglich der Gleichung (3) in Form tabellari
scher Werte gespeichert werden. Der Mikrorechner 82
nimmt dann Temperaturdaten bezüglich der Temperaturen
T 1 und T 2 zusammen mit den Druckdaten des Drucks P
und vergleicht diese Meßwerte mit der innerhalb des
Speichers 86 gespeicherten Information. Sobald eine
Übereinstimmung zwischen den gemessenen Temperatur
werten T 1 und T 2 und des gemessenen Drucks P mit
den gespeicherten Werten für die Temperaturen T 1 und
T 2 und den Druck P zustandekommt, wählt der Mikro
rechner 82 die dazugehörige Wasserstoffperoxid
konzentration. Diese gewählte Konzentration kann dabei
von der Anzeige 68 zur Anzeige gebracht werden oder
mit einem Referenzwert verglichen werden, um auf
diese Weise in der beschriebenen Art das System zu
steuern. Der Vergleich der gemessenen Daten mit
den tabellarisch gespeicherten Daten sowie die Wahl
des geeigneten Konzentrationswertes liegt dabei im
Bereich des Fachmanns und muß nicht näher beschrieben
werden. Es soll jedoch verstanden sein, daß die
gewünschte Bestimmung der Wasserstoffperoxid
konzentration so oft wie erforderlich durchgeführt
werden kann.
Zusätzlich zu dem beschriebenen Funktionen bewirkt
der Mikrorechner 82 die Durchführung des Sterili
sationszyklus entsprechend Fig. 3. Der Mikrorechner
82 vergleicht beispielsweise periodisch die Tempe
ratur T 1 mit einer Referenztemperatur. Falls die
Temperatur T 1 unterhalb der Referenztemperatur liegt,
gibt der Mikrorechner 82 ein Steuersignal über die
Signalleitung 58, um auf diese Weise eine Erregung
des Heizelementes 59 zu erreichen, so daß auf diese
Weise die Temperatur innerhalb der Sterilisations
kammer gemäß dem gewünschten Sterilisationszyklus
eingestellt wird. Zusätzlich kann der Mikrorechner 82
das Signal entsprechend dem Druck P innerhalb der
Sterilisationskammer 30 verwenden, um den Druck zu
regeln. Dies kann durch Vergleich des Drucksignals P
mit verschiedenen Referenzdrücken erfolgen, worauf
entsprechende Einstellungen der Steuerventile 36,
46 bzw. 42 in Verbindung mit der Vakuumpumpe 38
durchgeführt werden, um auf diese Weise den Druck
entsprechend dem jeweiligen Sterilisationszyklus zu
regeln. Die Verwendung des Temperatursignals T 1 und
des Drucksignals P zur Steuerung des Sterilisations
zyklus entsprechend Fig. 3 liegt dabei im Bereich
des Fachmanns, so daß eine nähere Beschreibung nicht
notwendig erscheint.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehenen
Sensoren können aus anderen Materialien als Platin
hergestellt sein, um auf diese Weise eine Bestimmung
anderer Sterilisationsmedien durchführen zu können.
Darüberhinaus kann die Zufuhr der Meßdaten in den
Mikrorechner in anderer Weise als in Fig. 4 darge
stellt durchgeführt werden.
Claims (18)
1. Konzentrationssensor zur Erzeugung eines Signals
entsprechend der momentanen Konzentrationsmenge einer
Komponente innerhalb eines Mediums,
dadurch gekennzeichnet, daß derselbe ein
mit einer Abschirmung (25) gegenüber dem Konzentrat ver
sehenes erstes Element (18) aufweist, welches ein erstes
Signal (T 1), entsprechend der Temperatur des Mediums
bildet, und daß ein zweites Element (12) vorgesehen ist,
welches aus einem Material besteht, das mit dem Konzen
trat in Reaktion gelangt und dabei die festgestellte Tem
peratur des zweiten Elementes (12) verändert, demzu
folge ein zweites Signal (T 2) entsprechend der modi
fizierten Temperatur gebildet ist, demzufolge die
beiden Signale (T 1, T 2) zu der jeweils momentanen
Konzentrationsmenge innerhalb des Mediums in Be
ziehung stehen.
2. Sensor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ab
schirmung (25) eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Elemente (12, 18) von einem Substrat (27) derart ge
halten sind, daß bei Abwesenheit des jeweiligen
Konzentrats die beiden Elemente (12, 18) im wesent
lichen denselben Temperaturwert messen.
4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Elemente (12, 18) als Widerstandselemente ausgebildet
sind.
5. Sensor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite
Widerstandselement (12) aus Platin besteht, welches
gegenüber dem Wasserstoffperoxidkonzentrat chemisch
aktiv ist.
6. Sensor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Platin
menge klein gehalten ist, so daß die von dem ersten
Widerstandselement (18) gemessene Temperatur durch
die Reaktion des Platins mit dem Wasserstoffperoxid
im wesentlichen nicht beeinflußt wird.
7. Konzentrationsmeßeinrichtung zur Bestimmung der
momentanen Konzentrationsmenge innerhalb eines Mediums
nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Widerstandselemente (12, 18) mit einer Auswerteinheit
(48) verbunden sind, von welcher aus ein der momen
tanen Konzentrationsmenge entsprechendes Ausgangs
signal einer Anzeige (68) zuführbar ist.
8. Meßeinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Widerstandselemente (12, 18) von entsprechenden Strom
quellen (70, 72) her gespeist sind.
9. Meßeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aus
werteinheit als Steuereinheit (48) ausgebildet ist,
welcher die beiden Ausgangssignale der Widerstands
elemente (12, 18) zuführbar sind.
10. Meßeinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer
einheit (48) mit einem Zeitmuliplexer (74), einem
Probenwerthaltekreis (76) und einem A/D-Wandler (80)
versehen ist, wobei diese Einheiten (74, 76, 80) in
Serie zueinander angeordnet sind.
11. Meßeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer
einheit (48) mit einer die beiden Signale (T 1, T 2)
voneinander subtrahierenden, ein Temperaturdifferential
signal bildenden Einheit (82), einer der Einspeicherung
tabellarischer Werte für das Temperaturdifferential
und die dazu entsprechenden Konzentrationsmengen dienen
den Speicher (86), sowie einer dem Ver
gleichen der Differentialtemperatursignale mit den
gespeicherten Differentialtemperaturwerten dienenden
Vergleichseinrichtung versehen ist.
12. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich
ein Drucksensor (52) vorgesehen ist, welcher ein den
jeweiligen Druck entsprechendes Drucksignal erzeugt,
und daß die Steuereinheit (48) derart ausgebildet
ist, daß ein Ausgangssignal in Abhängigkeit der beiden
Temperatursignale (T 1, T 2) sowie des Drucksignals (P) er
zeugt ist.
13. Meßeinrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher
(86) der Steuereinheit (48) derart ausgebildet ist,
daß innerhalb desselben die entsprechenden Tabellen
werte für die beiden Temperatursignale (T 1, T 2) und
das Drucksignal (P) zusammen mit den entsprechenden
Konzentrationswerten einspeicherbar sind, und daß die
Vergleichseinrichtung (82) derart ausgebildet ist,
daß innerhalb derselben die beiden Temperatursignale
(T 1, T 2) sowie das Drucksignal (P) mit den gespeicher
ten Werten einem Signalvergleich aussetzbar sind.
14. Konzentrationsregelanordnung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung
der beiden Widerstandselemente (12, 18) innerhalb einer
Kammer (30) Einrichtungen (36, 42, 38) zur Erhöhung
bzw. Erniedrigung der Konzentratmenge innerhalb der
Kammer (30) vorgesehen sind, und daß die Steuerein
heit (48) derart ausgebildet ist, daß in Abhängigkeit
der beiden Temperatursignale (T 1, T 2) die Einrichtungen
(36, 42, 38) zur Erhöhung oder Erniedrigung der
Konzentratmenge innerhalb der Kammer (30) derart beein
flußbar sind, daß die jeweils in der Kammer (30) vor
handene Menge von Konzentrat geregelt ist.
15. Regelanordnung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer
als Sterilisationskammer (30) ausgebildet ist, inner
halb welcher das Konzentrat in Form von Wasserstoff
peroxiddampf vorhanden ist.
16. Regelanordnung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Sterilisationskammer (30) über eine Rohrleitung (34)
und ein Steuerventil (36) mit einem Wasserstoffperoxid
speicherbehälter (32) verbunden ist, wobei das Steuer
ventil (36) über eine entsprechende Signalleitung
(56) von der Steuereinheit (48) aus gesteuert ist.
17. Regelanordnung nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steri
lisationskammer (30) über eine Rohrleitung (40) und
ein Steuerventil (42) mit einer Vakuumpumpe (38) ver
bunden ist, wobei das Steuerventil (42) und die
Vakuumpumpe (38) über entsprechende Signalleitungen
(60, 64) von der Steuereinheit (48) her angesteuert
sind.
18. Regelanordnung nach einem der Ansprüche 15 bis
17,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Sterilisationskammer (30) zusätzlich an eine Aus
gleichsleitung (44) angeschlossen ist, deren Steuer
ventil (46) über eine Signalleitung (62) mit der
Steuereinheit (48) verbunden ist.
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