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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Entfernen von Feuchtigkeit
aus einem Material, ohne das Material wesentlich zu beschädigen, wie
es aus der WO-A-96/02153 bekannt ist. Hierin wird ein Verfahren
von und Gerät
für die
Mikrowellenbestrahlungsaufwärmung,
Trocknen, Dehydrierung, Härten,
Desinfizieren, Pasteurisieren, Sterilisieren oder Verdampfen oder
irgendeine Kombination von einem oder mehreren dieser Prozesse bei
der Verarbeitung von Materialien beschrieben, welche typischerweise
in ebener Form vorliegen oder so angeordnet werden können, dass
sie in ebener Form vorliegen.
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HINTERGRUND
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Unter
ebenen Materialien wird im Kontext dieser Erfindung jegliches organische
oder anorganische Material oder irgendeine Kombination derartiger
Materialien verstanden, die in ihrer natürlichen Form oder in einer
vorbereiteten oder vorverarbeiteten Form oder in transportabler
Form vorliegen, wie sie für
die Verarbeitung durch das Verfahren und das Gerät dieser Erfindung geeignet
sind.
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In
diesem Zusammenhang können
ebene Materialien in der Form eines einzelnen Blatts oder mehrerer
Blätter
oder als Zusammensetzung oder laminiert oder in einer anderen Form
in einer Einheitsgröße einheitlicher
Formen und Abmessungen vorliegen oder variierende Größen, Formen
und Abmessungen haben oder eine Größe bei Transport in dem Verfahren,
wobei die begrenzenden Abmessungen durch das Verfahren und Gerät dieser
Erfindung vorgegeben sind.
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Im
Zusammenhang dieser Erfindung können
ebene Materialien auch natürliche
oder vorverarbeitete Pflanzenmaterialien in in Scheiben geschnittener,
gewürfelter
oder körniger
Form sein und Kräuter
und Gewürze,
Kornsaaten und Nüsse,
Wurzelstock und Blattmaterialien und chemische Komponenten und Mineralmaterialien
in körniger
Form oder in Lösungsform
umfassen; die sämtlich
in der Lage sind, in einer umschlossenen oder sonstigen Beförderungsform
mit einer ebenen Anordnung, die zur Anwendung im Rahmen der begrenzten
Abmessungen, welche von dem Verfahren und Gerät dieser Erfindung vorgegeben
sind, geeignet sind, transportiert zu werden.
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Die
Prioritätsanmeldung
dieser Erfindung betrifft das Gebiet von medizinischen, tierärztlichen,
ernährungswissenschaftlichen
und Umweltdiagnosen, andere industrielle Anwendungsgebiete sind
aber gleichfalls relevant.
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Die
Welt hat gerade eine Krise bei der Abgabe von gesundheitspflegenden
Diensten in Entwicklungsländern
aufgrund des Wiederauftretens von Infektionskrankheiten und Tropenkrankheiten
wie etwa Malaria, Tuberkulose, Hepatitis und Filariasis (Bandwurm)
durchzustehen.
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Die
Weltgesundheitsorganisation schätzt,
dass mehr als 2 Milliarden Menschen weltweit mit der einen oder
anderen dieser größeren Krankheiten
infiziert sind, die in vielen Entwicklungsländern in epidemischer oder
endemischer Form vorliegen. Dies hat wegen der involvierten Menschenmassen,
der Landflächen
der betroffenen Länder
und der hoffnungslos unangepassten Infrastruktur der medizinischen
Unterstützungsmöglichkeiten
enorme Probleme bei der Diagnose, logistisch und die Vorräte betreffend,
erzeugt. Diese Probleme und Gesundheitsrisiken werden durch die
ansteigende Mobilität
der Weltbevölkerung
und des Wiederansässigmachens
von von ihrem Ursprungsort versetzten Personen und Flüchtlingen
verschlimmert.
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Malaria
ist in vielen Ländern
endemisch und ist eines der ernsthaftesten und kompliziertesten
Gesundheitsproblemen, das in der Weltgemeinschaft bei ihrem Eintritt
ins 21. Jahrhundert auftritt. Es wurde geschätzt, dass es zwischen 300 und
500 Millionen klinischer Fälle
von Malaria jedes Jahr mit zwischen 2 und 3 Millionen Toten als
Ergebnis der Krankheit gibt. Malaria hat nunmehr ein epidemisches
Ausmaß erreicht,
hauptsächlich wegen
des Scheiterns herkömmlicher
Therapien gegen Stämme
des Malariaparasiten, der gegen viele Arzneimittel resistent ist.
Da das Auftreten von Resistenz der Krankheit gegenüber Medikamenten
in -sämtlichen endemischen
Bereichen Malaria eskaliert, ist eine frühe Diagnose für die Anwendung
alternativer chemotherapeutischer Mittel von kritischer Bedeutung.
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Tuberkulose
tötet mehr
Erwachsene oder macht sie krank als sämtliche anderen Krankheiten,
wobei mehr als ein Drittel der Weltbevölkerung mit dem TB-Bazillus infiziert
ist. Jedes Jahr entwickeln 6 bis 8 Millionen Personen die Krankheit,
welche bei früher
Diagnose nunmehr billig und effektiv behandelt werden kann.
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Das
Hepatitisvirus hat weltweit mehr als 2 Milliarden Menschen infiziert,
von denen etwa 325 Millionen chronisch infizierte Träger des
Virus sind. Hepatitis B steht in direktem Zusammenhang zu näherungsweise
2 Millionen Toten pro Jahr. Die WHO schätzt, dass es um das Jahr 2000
herum mehr als 400 Millionen Träger dieser
Krankheit geben könnte.
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Filariasis
(Bandwurm) ist eine parasitische Krankheit, welche Menschen in tropischen
Bereichen trifft. Sie ist sehr krankmachend und hat ernsthafte wirtschaftliche
und soziale Folgen. Es wird geschätzt, dass 750 Millionen Menschen
in endemischen Gebieten leben, wobei 76 Länder betroffen sind und 96
Millionen Menschen infiziert sind.
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Andere
Krankheiten wie etwa Lungenentzündung,
Tetanus, Bindehautentzündung,
Dengue-Fieber und Schistosmiasis ergriffen ebenfalls Millionen von
Menschen weltweit und sind von steigender internationaler Bedeutung.
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Tierkrankheiten
und die Verschmutzung von Land, Luft und Wasserressourcen und der
Umwelt haben auch zum steigenden Auftreten einer Nahrungsmittelvergiftung
und Ausbrüchen
von Umweltkrankheiten geführt.
Man erwartet, dass diese Vergiftungskrankheiten ansteigen, bis eine
frühe Diagnosetechnologie
eingeführt
wird, um rechtzeitig medizinisch helfend vorzugehen.
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Die
klinische Diagnose von Malaria und vielen anderen Krankheiten beruht
herkömmlicherweise
auf klinischen Kriterien, welche durch die Mikroskopuntersuchung
des gesamten Bluts unterstützt
wird. Dieses Diagnoseverfahren ist zeitaufwändig, arbeitsintensiv, teuer,
erfordert beträchtliche
technische Fähigkeiten
und unterstützende
Einrichtungen und ist nicht für
die Massenanwendung, die große
Feldanwendung, geeignet.
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Durchbrüche in der
wissenschaftlichen Technologie sind im Bereich von zuverlässigen,
genauen, einfachen immunochromatographischen Sofortdiagnosetests
für Anwendungen
auf dem Bereich der Medizin, tierärztliche Anwendungen, landwirtschaftliche
Anwendungen, und Anwendungen auf dem Bereich der Ernährung und
der Umwelt aufgetreten. Die wissenschaftliche Technologie ist weltweit
patentiert und ist für
eine Anzahl von diagnostischen Anwendungen im Feld in Verwendung.
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Über 200
vorhandene diagnostische Praxisbereiche wurden als mögliche Märkte für eine Ersetzung durch
diese immunodiagnostische Testtechnologie erkannt.
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Der
gesamte mögliche
Nutzen dieser Technologie betreffend die Wissenschaft und die menschliche Gesundheit
kann nur auf einer weltweiten Grundlage durch die billige Massenerzeugung
derartiger Testsets realisiert werden, welche stabile Leistungseigenschaften
auch bei langer Aufbewahrungsdauer im Regal haben und für die nicht-kühlschrankgekühlte Verteilung
beim Feldeinsatz geeignet sind. Die Herstellung, Verpackung, Regallebensdauer
(Zulassungsdauer), Stabilität
und Zuverlässigkeit
der Immunodiagnosetesttechnologie hängt in großem Maß von der gesteuerten vollständigen oder
nahezu vollständigen
Entfernung von Feuchtigkeit aus den Setgehäusen und zugehörigen Materialien
ab.
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Die
Testsetgehäuse
sind herkömmlicherweise
wegen ihrer bioabbaubaren Eigenschaften aus Kartonmaterial hergestellt.
Alternative anorganische Materialien, welche frei von Feuchtigkeit
wären,
würden
ernsthafte Umweltmüllprobleme
mit sich ziehen.
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Das
Trocknen der Diagnosesetgehäuse
durch herkömmliche
Verfahren wie etwa Gefriertrocknung, Heißlufttrocknung, Vakuumtrocknung,
Trocknung durch Einfrieren, Trocknen mit Trocknungsmitteln und langfristiges
Speichern unter niedriger Feuchtigkeit haben sich sämtlich als
nicht erfolgreich für
die Massenproduktion mit hoher Geschwindigkeit, hoher Qualität und kontinuierlichem
Prozess erwiesen, was notwendig ist, um die wirtschaftliche Gangbarkeit
und Zuverlässigkeit
der Diagnosetechnologie im Feld für die Massenanwendung zu gewährleisten.
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Die
WO 96/02153 offenbart ein Verfahren und ein Gerät zum Entfernen von Feuchtigkeit
aus einem Material, ohne das Material wesentlich zu beschädigen, wobei
das Verfahren umfasst: (a) Unterwerfen des Materials unter eine
gesteuerte Feuchtigkeitsumgebung, wobei die Umgebung auf einer Temperatur
ist, die das Material nicht beschädigt, und in der der Dampfteildruck
für Wasser
der Umgebung im Wesentlichen unter einer Sättigung liegt, (b) Bestrahlen
des Materials in der Umgebung mit einer Menge an Mikrowellenbestrahlung, die
wirksam ist, die Feuchtigkeit an der Oberfläche des Materials zu erhöhen, wodurch
der Dampfteildruck für Wasser
auf der Oberfläche
größer als
der Dampfteildruck der Umgebung ist, wodurch von der Oberfläche zur Umgebung
Feuchtigkeit übertragen wird,
wobei die Menge an Mikrowellenbestrahlung nicht ausreicht, das Material
zu beschädigen,
(c) Aufrechterhaltung der Temperatur der Umgebung und des Dampfteildrucks
für Wasser
der Umgebung unter einer Sättigung,
wodurch das Material während
einer Bestrahlung nicht beschädigt wird,
wobei die Menge an Mikrowellenbestrahlung ausreicht, um den Dampfteildruck
an der Oberfläche
im Wesentlichen aufrechtzuerhalten, bis eine bestimmte Menge an
Feuchtigkeit entfernt wurde, ohne die Oberflächentemperatur des Materials
um mehr als 50% des Nasskolbenabfalls der Umgebung zu verringern.
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WO
98/53711 beschreibt eine Dehydrierungsfabrik zum Dehydrieren von
Nahrungsmittelprodukten mit einem Mikrowellenofen, wobei die Nahrungsmittelprodukte,
welche durch den Ofen geleitet werden, Mikrowellenabstrahlungen
und der Strömung
von entfeuchteter erwärmter
Luft ausgesetzt werden. Wärmesensoren werden
nur verwendet, um die Reaktionstemperaturen in dem Ofen und nicht
an der Oberfläche
des Produkts zu messen.
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EP 0 437 267 beschreibt
ein Mikrowellenheizgerät
für Kunststoffe
unter Verwendung eines Temperatursensors und eines Feuchtigkeitsmesssensors
in dem Ablasspfad von zu entfernender Luft. Die Messwerte des Temperatursensors
und des Feuchtigkeitssensors werden in eine Trockenluftsteuereinrichtung
eingegeben – wenn
die absolute Feuchtigkeit eine vorgeschriebene absolute Feuchtigkeit
erreicht hat, wird der Trockenvorgang angehalten. Die getrocknete
Luft wird in den Kunststofftank mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit
eingeführt.
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US 4,720,924 beschreibt
Mikrowellentrocknen von pharmazeutischen Gelatinekapseln. Es wird
eine Einrichtung zum Steuern der Lufttemperatur und der relativen
Feuchtigkeitsbedingungen in dem Trockengerät mit gleichzeitiger Anwendung
von Mikrowellenenergie für
die Feinabstimmung zum Verhindern von Rissigwerden, Sprödewerden
und von Welligwerden bereitgestellt. Das Patent beschreibt das Unterwerfen
von Gelatinekapseln und der Kappe unter Mikrowellen beim Vorhandensein
eines kühlenden
Trockenluftstroms zum Wegbefördern
von verdampfter Feuchtigkeit.
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US 4,332,091 beschreibt
eine Mikrowellentrockenvorrichtung für Körner, welche umfasst, dass
die Körner
mit Mikrowellenbestrahlung beim Vorhandensein von Trockenluft in
Berührung
geraten. Mittels eines Trockenluftstroms werden Körner in
einen Wellenleiterkanal eingeführt,
wo sie einem elektronischen Mikrowellenfeld ausgesetzt werden. Das
dielektrische Erwärmen
der Körner
entfernt eine vorgegebene Menge an Wasser, wobei die eingeführte Trockenluft
dadurch mit Wasser beladen wird.
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AUFGABEN DIESER
ERFINDUNG
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Aufgaben
dieser Erfindung sind es, ein Verfahren und ein Gerät zum Entfernen
von Feuchtigkeit aus einem Material ohne das Material wesentlich
zu beschädigen
bereitzustellen.
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Weitere
Aufgaben dieser Erfindung bezogen auf die Anwendung der Erfindung
im Feld der Immunodiagnose sind es, ein Verfahren und ein Gerät für die gesteuerte
vollständige
oder nahezu vollständige
oder wahlweise oder differentielle Entfernung von Feuchtigkeit aus
immunodiagnostischen Testsetgehäusen
und anderen ebenen Materialien oder eine Kombination aus ebenen
Materialien unter den Bedingungen einer Linie kontinuierlicher Herstellung,
ohne das Material für
seinen gedachten Zweck zu beschädigen
oder ohne dass dies dazu führt,
dass aufgrund von Feuchtigkeitsaufnahme der verarbeiteten Gehäuse das
immunodiagnostische Testverfahren, für das die Verwendung des Materials
gedacht ist, beeinträchtigt
wird, bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Gerät für die gesteuerte
Verarbeitung von ebenen Materialien oder Kombination von ebenen
Materialien bereitzustellen, seien diese organisch oder anorganisch,
in natürlicher oder
verarbeiteter Form, in Form von Blättern oder körnig oder
in einer ebenen Form, wie sie für
den Transport vorbereitet ist, für
die gesteuerte Bestrahlungserwärmung,
Trockendehydrierung, Pasteurisierung, Sterilisierung, Desinfizierung,
Ausheilung oder einem oder mehrerer dieser Verfahren unter Bedingungen
einer Herstellungslinie mit kontinuierlichem Verfahren, ohne das
Material für
seine beabsichtigte Verwendung zu beschädigen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zum Entfernen von Feuchtigkeit aus einem Material bereitgestellt,
ohne das Material wesentlich zu beschädigen, wobei das Verfahren
die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt dieser Erfindung wird ein Gerät zum Entfernen von Feuchtigkeit
aus einem Material, ohne das Material wesentlich zu beschädigen, bereitgestellt,
wobei das Gerät
die Merkmale von Anspruch 15 aufweist.
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In
verschiedenen Formen kann der Verfahrensschritt (a) aufweisen:
- (a) Unterwerfen des Materials unter eine gesteuerte
Druck- und Feuchtigkeitsumgebung und vorzugsweise eine gesteuerte
Temperaturumgebung, wobei die Umgebung sich auf einem Druck, einer
Temperatur und einem Dampfteildruck für Wasser befindet, die das
Material nicht beschädigen,
und in der Dampfteildruck für
Wasser der Umgebung im Wesentlichen unterhalb einer Sättigung
liegt.
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Das
Material kann ein Holzstoffprodukt sein. Das Holzstoffprodukt kann
in im Wesentlichen ebener Form vorliegen. Beispiele für Holzstoffprodukte
sind Papier und Karton. Das Material kann in jeder geeigneten Form
oder Anordnung vorliegen, die für
das Bestrahlen mit Mikrowellen geeignet ist. Beispielsweise kann
das Material in Form einer Karte vorliegen. Typischerweise ist die
Karte aus Papier oder Pappe oder Karton oder einem anderen geeigneten
Material hergestellt. Die Karte kann jede geeignete Form (z.B. rechteckig,
quadratisch, dreieckig, kreisförmig,
parallelogramm, elliptisch, unregelmäßig, konisch, halbkreisförmig, halbelliptisch etc.)
aufweisen. In vorteilhafter Weise kann die Karte in Form eines Teststreifens
sein. Die Karte kann ungefaltet oder gefaltet sein. In vorteilhafter
Weise kann die Karte unter ihren verschiedenen möglichen Verwendungen benutzt
werden, ein Produkt zu tragen, beispielsweise entweder auf der Karte
oder adsorbiert in der Karte oder absorbiert auf der Karte.
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Das
Material kann in der Form eines Gehäuses vorliegen. Typischerweise
ist das Gehäuse
aus Papier oder Pappe oder Karton oder einem anderen geeigneten
Material hergestellt. Ein Gehäuse
in der Form einer faltbaren Karte ist insbesondere geeignet. Das
Gehäuse
kann einen, zwei, drei, vier, fünf
oder mehr Aufhängeabschnitte
aufweisen. Ein Gehäuse
mit einem Aufhängabschnitt
ist besonders geeignet. Das Gehäuse,
welches als Umschlag oder anderen geeigneten Behälter gefaltet werden kann,
ist ebenfalls geeignet. In vorteilhafter Weise kann unter seinen
verschiedenen möglichen
Verwendungen das Gehäuse
dazu verwendet werden, ein Produkt zu tragen, beispielsweise entweder
auf dem Gehäuse
oder adsorbiert in dem Gehäuse
oder absorbiert in dem Gehäuse.
In vorteilhafter Weise kann das Gehäuse aus der Gruppe ausgewählt sein,
welche aus einem Testsetgehäuse,
einem Diagnosetestsetgehäuse
und einem Immunodiagnosetestsetgehäuse besteht. Alternativ kann
das Gehäuse
anderen Zwecken dienen, beispielsweise um eine Probe eines Produkts (z.B.
eines Parfums) zu halten.
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Das
Material kann die Form eines im Wesentlichen ebenen Gehäuses haben,
was aus der Gruppe ausgewählt
sein kann, welche aus einem Testsetgehäuse, einem Diagnosetestsetgehäuse und
einem Immunodiagnosetestsetgehäuse
besteht. Typischerweise ist das im Wesentlichen ebene Gehäuse faltbar,
um das Gehäuse
zu bilden. Daher ist es beim Gebrauch als Gehäuse typischerweise gefaltet
anstatt dass es in einer im Wesentlichen ebenen Anordnung vorliegt.
Andererseits ist, wenn ein Gehäuse
dem Verfahren der Erfindung ausgesetzt wird, es typischerwei se dem
Verfahren ausgesetzt, wenn es in einer im Wesentlichen ebenen Anordnung
vorliegt. Das Gehäuse
kann ein Holzstoffprodukt wie etwa Karton umfassen. Insbesondere
umfasst das Immunodiagnosetestsetgehäuse typischerweise ein Holzstoffprodukt
wie etwa Karton. In vorteilhafter Weise ist das Material in Form
eines Immunodiagnosetestsetgehäuses.
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Das
Material kann in der Form eines im Wesentlichen ebenen Gehäuses sein,
welches aus der Gruppe ausgewählt
sein kann, die aus einem Testsetgehäuse, einem Diagnosetestsetgehäuse und
einem Immunodiagnosetestsetgehäuse
besteht, wobei die benötigte
Menge an aus dem Material zu entfernender Feuchtigkeit aus der Gruppe
ausgewählt
wurde, welche aus absoluter Trockenheit und nahe der Messbarkeit
liegender absoluter Trockenheit ohne Beschädigung des Gehäuses besteht.
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Das
Material kann in der Form eines im Wesentlichen ebenen Gehäuses sein,
welches aus der Gruppe ausgewählt
wurde, die aus einem Testsetgehäuse,
einem Diagnosetestsetgehäuse
und einem Immunodiagnosetestsetgehäuse besteht, welche einen Abschnitt
für die
Aufhängung
haben, wobei die benötigte
Menge an aus dem Material zu entfernender Feuchtigkeit entfernt
wird, indem das Gehäuse
wahlweise und differentiell bestrahlt wird, um das Ausmaß der Trocknung
des Gehäuses
ohne Beschädigung
des Abschnitts mit der Aufhängung
zu steuern.
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Das
Material kann in der Form eines im Wesentlichen ebenen Gehäuses sein,
welches aus der Gruppe ausgewählt
sein kann, welche aus einem Testsetgehäuse, einem Diagnosetestsetgehäuse und
einem Immunodiagnosetestsetgehäuse
besteht, welche einen Abschnitt für die Aufhängung und Kanten haben, wobei die
benötigte
Menge an aus dem Material zu entfernender Feuchtigkeit entfernt
wird, indem das Gehäuse wahlweise
und differentiell bestrahlt wird, um das Ausmaß an Trocknung des Gehäuses ohne
Beschädigung des
Abschnitts mit der Aufhängung
und den Kanten zu steuern.
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Das
Gehäuse
kann in der Form eines im Wesentlichen ebenen Gehäuses sein,
welches aus der Gruppe ausgewählt
sein kann, welche aus einem Testsetgehäuse, einem Diagnosetestsetgehäuse und
einem Immunodiagnosetestsetgehäuse
besteht, welche Kanten aufweisen, wobei die benötigte Menge an aus dem Material
zu entfernender Feuchtigkeit entfernt wird, indem das Gehäuse wahlweise
und differentiell bestrahlt wird, um das Ausmaß an Trocknung des Gehäuses ohne
Beschädigung
der Kanten zu steuern.
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Die
Bestrahlung kann während
des Verfahrens im Wesentlichen kontinuierlich erfolgen.
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Alternativ
umfasst die Bestrahlung während
des Verfahrens Pulse von Mikrowellenbestrahlung. Die Bestrahlung
kann Pulse an Mikrowellenbestrahlung mit einer vorbestimmten Bestrahlungspulsfrequenz
passend zu den Verarbeitungseigenschaften des Materials umfassen.
Die vorbestimmte Bestrahlungsfrequenz kann eine Pulsfolgendauer
und einen Zeitablauf T2 von zwischen dem
0,02- und 1,50-fachen
der Materialdurchlaufzeit T1 durch einen
Signalmikrowellenleiterdurchlass beim Betrieb im TE10-Modus
umfassen. Typischerweise liegt die Pulsfolgendauer und der Zeitablauf
T2 im Bereich von 0,25 bis 2,50 Sekunden.
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Das
Verfahren kann unter der zeitgleichen Steuerung der Verfahrensmikrowellenaufenthaltszeit
(welche T1 × N ist, wobei N die Anzahl
an Mikrowellenleiterdurchläufen
ist), der Materialoberflächentemperatur,
der zugeführten
Mikrowellenleistung W, der Trockenlufttrockenkolbentemperatur und
der Nasskolbentemperatur bei einem Druck, der aus Atmosphärendruck
und Unteratmosphärendruck
ausgewählt
wurde, erfolgen.
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Die
Temperatur, mit der das Verfahren ausgeführt wird, wird von dem Material
abhängen.
Für ein
Holzstoffprodukt liegt ein typischer Temperaturbereich beispielsweise
im Bereich von 10 bis 60°C,
typischerweise 20 bis 55°C.
Typischer noch liegt die Temperatur im Bereich von 20 bis 55°C und der
Dampfteildruck für
Wasser ist kleiner als etwa 70% Sättigung. Noch typischer liegt
die Temperatur im Bereich von 45 bis 55°C (wie etwa 45°C, 46°C, 47°C, 48°C, 49°C, 50°C, 51°C, 52°C, 53°C, 54°C oder 55°C beispielsweise),
und der Dampfteildruck für
Wasser ist geringer als etwa 30% Sättigung, typischerweise 5 bis
30%, 4 bis 25%, 4 bis 20%, 4 bis 16%, 4 bis 15%, 4 bis 12%, 4 bis
10%. Und noch typischer liegt die Temperatur um etwa 50°C, 51°C, 52°C, 53°C, 54°C oder 55°C und der
Dampfteildruck für
Wasser liegt bei etwa 5% bis 15% Sättigung. Typischerweise liegt
der Dampfteildruck für
Wasser in der Umgebung im Bereich von 1 bis 80%, noch typischerweise
3 bis 75%, 3 bis 70%, 3 bis 60%, 3 bis 50%, 3 bis 40%, 3 bis 30%,
3 bis 25%, 3 bis 20%, 3 bis 15%, 3 bis 12%, 3 bis 10%, 3 bis 8%
oder 3 bis 5% Sättigung.
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In
dem erfindungsgemäßen Gerät kann (a)
umfassen:
Mittel zum Unterwerfen des Materials unter eine gesteuerte
Druck- und Feuchtigkeitsumgebung und vorzugsweise auch eine gesteuerte
Temperaturumgebung, wobei die Umgebung auf einer Temperatur und
einem Dampfteildruck für
Wasser liegt, welche das Material nicht beschädigen, und bei der der Dampfteildruck
für Wasser
der Umgebung im Wesentlichen unterhalb von einer Sättigung
liegt;
Die Mittel zum Bestrahlen können Mittel zum kontinuierlichen
Bestrahlen umfassen.
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Alternativ
können
die Mittel zum Bestrahlen Mittel zum Bestrahlen mit Bestrahlungspulsen
umfassen. Typischerweise umfassen die Mittel zum Bestrahlen Mittel
zum Bestrahlen mit Bestrahlungspulsen mit einer vorbestimmten Strahlungspulsfrequenz
passend zu den Verarbeitungseigenschaften des Materials.
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Das
Gerät kann
Mittel zum zeitgleichen Steuern der Verfahrensmikrowellenaufenthaltszeit
(welche T1 × N ist, wobei N die Anzahl
der Mikrowellenleiterdurchläufe
ist), der Mikrowellenoberflächentemperatur,
der zugeführten
Mikrowellenleistung W und der Trockenlufttrockenkolbentemperatur
und der Nasskolbentem peratur bei einem Druck, der aus Atmosphärendruck
und Unteratmosphärendruck
ausgewählt
wurde, umfassen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden die Verfahrensparameter so ausgewählt (z.B. Verfahrensmikrowellenaufenthaltszeit,
Materialoberflächentemperatur,
zugeführte
Mikrowellenleistung W, Feuchtigkeit, Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck,
Trockenlufttrockenkolbentemperatur und Nasskolbentemperatur), dass
das Material während
der Bestrahlung mit Mikrowellenbestrahlung nicht verbrennt, kocht
oder einen Oberflächenschaden
erhält,
so dass das Material nicht beschädigt
wird. Bei dem Verfahren der Erfindung sind die Verhältnisse
zwischen der Verfahrensmikrowellenaufenthaltszeit, der zugeführten Mikrowellenleistung W,
der Verfahrensumgebungstemperatur, dem Umgebungsdruck, der Trockenlufttrockenkolbentemperatur, dem
Dampfdruck, der Produktoberflächentemperatur
und dem Oberflächendampfdruck
wichtige Beziehungen und beeinflussende Faktoren bei der Produktverarbeitung.
Für jedes
vorgegebene Material wird normalerweise eine bestimmte Menge an
routinemäßigem trial-and-error
erforderlich sein, um die Beziehungen zu optimieren und eine Beschädigung des
Materials zu vermeiden.
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Das
Material kann eine Mehrzahl von Malen, z.B. 2 bis 8000 Mal, typischerweise
2 bis 5000 Mal, noch typischerweise 2 bis 1000 Mal, noch typischerweise
2 bis 100 Mal und noch typischerweise 2 bis 10 Mal (oder noch typischerweise
2 bis 50 Mal, 2 bis 25 Mal, 5 bis 10 Mal) mit kontinuierlicher oder
gepulster Mikrowellenbestrahlung bestrahlt werden.
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Typischerweise
reicht die Menge an Mikrowellenbestrahlung aus, den Dampfdruck an
der Oberfläche im
Wesentlichen aufrechtzuerhalten, bis eine erforderliche Menge an
Feuchtigkeit von dem Material entfernt wurde, ohne dass eine wesentliche
Verringerung der Oberflächentemperatur
des Materials auftritt.
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In
vorteilhafter Weise kann das Gerät
der Erfindung einen Oberflächentemperatursensor
wie etwa eine faseroptische Temperaturerfassungsvorrichtung oder
eine Infraroterfassungsvorrichtung zum Messen und Überwachen
der Oberflächentemperatur
des Materials aufweisen.
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Diese
Erfindung stellt beispielhaft ein Verfahren und ein Gerät für das Hochgeschwindigkeitsmikrowellentrocknen
eines ebenen Materials durch die gleichzeitig integrierte Steuerung
der Materialverarbeitungsgeschwindigkeit und Oberflächentemperatur
bereit, des Mikrowellenbestrahlungsleistungseingangs und der Trockenkolbentemperatur
und Nasskolbentemperatur für
die Verfahrensumgebung beim Betrieb unter Atmosphärendruck
oder Unteratmosphärendruck.
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Das
Verfahren und Gerät
der Erfindung stellen eine Hochgeschwindigkeitsmikrowellenverarbeitung von
ebenen Materialien oder Materialien bereit, welche für die Verarbeitung
in ebener Form vorliegen, für
eine gesteuerte Bestrahlung, Aufwärmen oder Trocknen oder Dehydrieren
oder Desinfektion oder Pasteurisierung oder Sterilisierung oder
Härten
oder einem oder mehreren dieser Prozesse unter Bedingungen einer
Linie kontinuierlicher Produktion, ohne das Material für seinen
beabsichtigten Zweck zu beschädigen.
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Ein
Verfahren und ein Gerät
der Erfindung stellen ein Hochgeschwindigkeitsmikrowellentrocknen
von Immunodiagnose-Testsetgehäusen
bereit, um den Feuchtigkeitsgehalt des Gehäuses auf absolute oder nahe der
Messbarkeit liegende absolute Trockenheit oder auf einen gesteuerten
bestimmten Restfeuchtigkeitsgehalt zu verringern, wenn man unter
kontinuierlich laufenden Herstellungsbedingungen arbeitet, ohne
das Gehäusematerial
für seinen
beabsichtigten Zweck zu beschädigen.
Bei dem Verfahren und dem Gerät
der Erfindung kann man das erforderliche Trocknungsverfahren, welches
von dem Material (z.B. einem Holzstoffprodukt wie etwa Karton) abhängig ist,
typischerweise in weniger als 20 Sekunden Verfahrensaufenthaltszeit
und vorzugsweise in 10 bis 15 Sekunden und noch vorzugsweise in
6 bis 10 Sekunden oder noch vorzugsweise in weniger als 6 Sekun den
erhalten werden. Bei dem Verfahren und Gerät der Erfindung, bei dem Material
durch korrespondierende Bänder
zusammengefügt
wird, wird die Verarbeitung zeitgleich unter gesteuerten Temperaturen
unterhalb von 50°C
ohne negativen Einfluss auf die Antikörper und die Antigenkomponenten
oder ein Beschädigen
des Material für
seinen beabsichtigten Zweck durchgeführt.
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Bei
dem Verfahren und Gerät
gemäß der Erfindung
kann das verarbeitete Produkt ein Diagnose-Gehäuse sein, welches einen Abschnitt
mit einer Aufhängung
aufweist, der wahlweise und differentiell bestrahlt werden kann,
um so das Ausmaß an
Trocknung des Gehäuseoberflächenmaterials
und des Abschnitts mit der Aufhängung
zu steuern, um eine Fehlfunktion der Aufhängung aufgrund von übermäßigem Trocknen
und Sprödewerden,
was sonst auftreten kann, zu vermeiden.
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Bei
dem Verfahren und dem Gerät
gemäß der Erfindung
werden gesteuerte Bedingungen betreffend die Trockenluft und die
Vorbearbeitung und die Kühlluft
durch ein gekühltes
entfeuchtendes Luftumwälzwärmepumpensystem
bereitgestellt, welches überschüssige Wärme vom
Magnetron als ersetzbare Wärmequelle verwendet,
um überschüssige Wärme vom
Kondensor und Verdampferumluft zusätzlich zu wasserempfindlichen
Wärmetransferwärmeaustauschern
vorzusehen. Das Energiegleichgewicht wird dazu verwendet, aufbereitete
Kühlluft
für eine
Endproduktkühlung,
Magnetronluftkühlung
und die Steuerung der Umgebung in dem Maschinengehäuse bereitzustellen.
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Bei
dem Verfahren und dem Gerät
gemäß der Erfindung
kann das Material bei jedem Wellenleiterdurchlauf an beiden Seiten
zeitgleich einer Mikrowellenbestrahlung ausgesetzt sein, wodurch
ein Ausgleich der auf das Material wirkenden Kräfte bewirkt wird, dadurch das
Verfahren beschleunigt wird, der Materialtemperaturanstieg verringert
wird und ein Sich-Verziehen des Materials unterdrückt wird.
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Bei
dem Verfahren und dem Gerät
gemäß der Erfindung
wird die gesteuerte voraufbereitete Trockenluft, Kühlluft und
materialvorbereitende Luft gleichermaßen und zeitgleich auf beide
Oberflächen
des unterworfenen Materials auf eine Weise angewandt, dass zusammen
mit der Bestrahlung auf beiden Seiten des Materials die Wirkung
eines Abblasens erzielt wird, was dadurch zur Verarbeitung des Materials
ohne messbare Änderung
der Materialgröße, Verziehungen,
Verbrennungen, Entfärbung
oder Zusammenbruch der Zellstruktur des Materials oder seiner Oberflächenbehandlung
oder einer sonstigen Beschädigung
für seinen
beabsichtigten Zweck führt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
dieser Erfindung in ihrer bevorzugten Form arbeitet das Verfahren
mit der internationalen empfohlenen (ISM) 2450 MHz-Mikrowellenheizfrequenz,
kann aber auch bei anderen verfügbaren
Frequenzen, darunter 896, 915, 922 und 2375 MHz arbeiten. Die typischerweise
bei den Verfahren der Erfindung verwendeten elektromagnetischen
Mikrowellenheizfrequenzen sind 896, 915, 922 und 2450 MHz ± erlaubte
Abweichungen, welche durch internationales Abkommen bereitgestellt
sind. Die bevorzugte Frequenz beträgt 2450 MHz. Andere verwendbare
Mikrowellenfrequenzen umfassen diejenigen im Bereich von 915 ± 25 bis
22.125 ± 125
MHz und gewöhnlicher
915 ± 25
bis 7.500 ± 50
MHz.
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Der
Begriff „Beschädigen" soll in der Beschreibung
und in den Ansprüchen
so verstanden werden, als dass er meint, dass ein Material, das
beschädigt
ist, nicht länger
für seine
beabsichtigte Verwendung geeignet ist, weil es beschädigt wurde.
Beispielsweise wäre
ein Material, welches Blasen, Spuren von Verbrennungen, Sprödigkeit,
Wellungen, weiche Abschnitte, Verziehungen oder sonstige unerwünschte Eigenschaften
aufweist, ein beschädigtes
Material.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 stellt
schematisch eine Draufsicht auf ein bevorzugtes Gerät gemäß der Erfindung
dar;
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2 stellt
schematisch eine perspektivische Ansicht des Geräts aus 1 dar;
-
3 stellt
schematisch eine Draufsicht auf das Gerät aus 1 wie auch
zwei Querschnitte dieses Geräts
dar;
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4 stellt
unter Verwendung des Geräts
und Verfahrens gemäß der Erfindung
erhaltene experimentelle Ergebnisse dar.
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5 stellt
eine weitere schematische Draufsicht auf das Gerät aus 1 dar;
-
6 stellt
eine schematische perspektivische Ansicht eines dritten Geräts gemäß der Erfindung
dar;
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7 stellt
die Rückseite
eines offenen Immunodiagnose-Gehäuses
dar;
-
8 stellt
die Vorderseite eines offenen Immunodiagnose-Gehäuses dar;
-
9 stellt
eine Seitenansicht eines geschlossenen Immunodiagnose-Gehäuses gemäß 7 und 8 dar;
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10 stellt
eine Seitenansicht eines offenen Immunodiagnose-Gehäuses aus
den 7 und 8 dar;
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11 stellt
zwei parallel zueinander laufende Förderbänder dar, auf denen Immunodiagnose-Gehäuse angeordnet
sind. Die Ansicht ist eine Draufsicht;
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12 stellt
zwei parallel zueinander laufende Förderbänder dar, auf denen geöffnete Immunodiagnose-Gehäuse angeordnet
sind. Die Ansicht ist eine Unteransicht;
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13 ist
eine Draufsicht auf eine Karte;
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14 ist
eine Unteransicht der Karte aus 13;
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15 stellt
zwei Förderbänder dar,
auf denen die in den 13 und 14 dargestellte
Karte angeordnet ist;
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16 stellt
die vergleichbare Feuchtigkeitswiederaufnahme unter Atmosphäre nach
verschiedenen Trockenverfahren dar; und
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17 stellt
verschiedene Trockenkurven A bis E dar.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
UND WEITERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
ZUM DURCHFÜHREN
DER ERFINDUNG
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6 stellt
ein Gerät 500 zum
Entfernen von Feuchtigkeit aus einem Material 501, ohne
das Material 501 wesentlich zu beschädigen, dar. Das Gerät 500 umfasst
eine Kammer 502, die in der Kammer 502 eine gesteuerte
Feuchtigkeitsumgebung bereitstellt, durch ein Entfeuchten, Umwälzen, Abkühlen in
dem Wärmepumpenkondensatorsystem 503,
welches über
die Eingangsleitung 505 mit dem Verteiler 504 für aufbereitete Luft
und über
die Eingangsleitung 508 mit dem Verteiler 507 für aufbereitete
Luft verbunden ist, welcher mit dem Kondensatorsystem 503 verbunden
ist. Die Kammer 502 weist eine Ableitung 509 auf,
welche über
die Leitung 506 mit dem Kondensatorsystem 503 verbunden
ist. Das Material 501 wird mittels des Förderers 510 in
der durch den Pfeil 511 angezeigten Richtung durch die
Kammer 502 transportiert. In der Kammer 502 befinden
sich die Mikrowellendrosselabschnitte 512, 513,
welche so konstruiert sind, dass sie Mikrowellenabstrahlungen aus
Mikrowellenkammern 514, 515, 516, 517 gemäß international
anerkannten Standards steuern. Das Förderband 510 ist typischerweise
ein Sandwichförderbandsystem
mit offenem Gewebe und mikrowellendurchlässig oder ein sonstiges mikrowellendurchlässiges Materialtransportgerät, welches
Material 501 in einer Ebene den Kammern 514, 515, 516 und 517 an
bestimmten Orten zuführt.
Solche Orte und Beabstandungen des Materials 501 stehen
mit den Mikrowellenstrahlungsenergieknoten in den Kammern 514, 515, 516 und 517 in
Verbindung, in denen nur ausgewählte
vorbestimmte Bereiche des Materials 501 bestrahlt werden, wenn
das Material die Kammern 514, 515, 516 und 517 durchläuft. Der
Verteiler 504 für
aufbereitete Luft stellt der Kammer 514 über die
Leitung 518 und 519 und der Kammer 516 über die
Leitung 520 und 521 aufbereitete Luft bereit.
Der Verteiler 507 für
aufbereitete Luft stellt der Kammer 515 über die
Leitung 522 und den Schlitz 523 und der Kammer 517 über die
Leitung 524 und den Schlitz 525 aufbereitete Luft
bereit. Die Verteiler 504 und 507 für aufbereitete
Luft bereiten Luft in der Kammer 502 und den Kammern 514, 515, 516 und 517 so auf,
dass der Druck, die Temperatur und die Feuchtigkeit der Umgebung
auf einem Druck, einer Temperatur und einem Teildampfdruck von Wasser
sind, die das Material 501 nicht beschädigen, und bei denen der Teil dampfdruck
für Wasser
in den Kammern 502, 514, 515, 516 und 517 wesentlich
unter einer Sättigung
liegt.
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Die
Kammern 514, 515, 516 und 517 stellen
Mittel zum Bestrahlen ausgewählter
Bereiche des Materials 501 bereit, welche sich in den jeweiligen
Kammern befinden, mit einer Menge an Mikrowellenbestrahlung, die
wirksam ist, um die Feuchtigkeit an der Oberfläche des Materials 501 zu
erhöhen,
wodurch der Dampfdruck auf der Oberfläche größer als der Dampfdruck der
Umgebung unmittelbar in der Nähe
des Materials 501 ist, wodurch Feuchtigkeit von der Oberfläche des
Materials 501 auf diese Umgebung übertragen wird, und wobei die
Menge an Mikrowellenbestrahlung und der bestrahlte ausgewählte Bereich
das Material 501 nicht beschädigen. Die Kombination aus
Kondensatorsystem 503 und Verteilern 504 und 507 für aufbereitete
Luft stellen Mittel zum Aufrechterhalten der Temperatur und des
Teildampfdrucks für
Wasser in den Kammern 502 und in Kammern 514, 515, 516 und 517 wesentlich
unterhalb von einer Sättigung
bereit, wodurch das Material 501 nicht beschädigt wird,
wenn es in den Kammern 514, 515, 516 und 517 mit
Mikrowellen bestrahlt wird. Die Menge an Mikrowellenbestrahlung
in jeder der Kammern 514, 515, 516 und 517 reicht
aus, um den Dampfdruck auf der Oberfläche des Materials 501 im
Wesentlichen aufrechtzuerhalten, bis eine erforderliche Menge an
Feuchtigkeit von dem Material 501 entfernt wurde, ohne
die Oberflächentemperatur
des Materials 501 wesentlich zu verringern, und sie reicht
aus, um die Oberflächentemperatur
des Materials 501 auf im Wesentlichen derselben Temperatur
wie die Trockenkolbentemperatur der Umgebung in den Kammern 502, 514, 515, 516 und 517 zu
halten.
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Die
Kammern 514, 515, 516 und 517 sind
allgemein in der Lage, Material 501 mit Pulsen von Mikrowellenbestrahlung
mit einer vorbestimmten Bestrahlungspulsfrequenz passend zu den
Verarbeitungseigenschaften des Materials 501 zu bestrahlen.
Die Kammern 514, 515, 516 und 517 weisen
Temperatursensoren 526, 527, 528 und 529 auf,
welche die Temperatur des Materials 501 wie auch die Temperatur
der Umgebung in den Kammern 514, 515, 516 bzw. 517 erfassen.
Die Sensoren 526 und 528 sind über Leitungen 531 und 532 mit
dem Steuerer 530 verbunden. Der Steuerer 530 ist
mit dem Verteiler 504 für
aufbereitete Luft über
die Leitung 533 und mit der Kammer 514 über die
Leitung 534 und der Kammer 516 über die
Leitung 535 verbunden. Die Sensoren 527 und 529 sind
mit dem Steuerer 536 über
Leitungen 537 und 538 verbunden. Der Steuerer 536 ist
mit dem Verteiler 507 über
die Leitung 539 und mit der Kammer 516 über die
Leitung 540 und der Kammer 517 über die
Leitung 541 verbunden. Ausführliche Beschreibungen über Förderungssysteme,
Verarbeitung, Mikrowellenenergieeintrag, Mikrowellenleistungssteuerung,
integrierte Systemsteuerung, Dampfextraktion/Kondensatorwärmepumpensystem,
Wärmepumpensystemsteuerung
und Rückkoppelmechanismen sind
im US-Patent Nr. 5,980,962 beschrieben.
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Beim
Gebrauch ist das Material 501 passenderweise in dem Förderband 510 angeordnet,
welches in Richtung des Pfeils 511 in Bewegung versetzt
wird. Die Feuchtigkeit der Kammern 502, 514, 515, 516 und 517 wie
auch die Temperatur und der Druck dieser Kammern werden auf die
gewünschten
Werte gesetzt, welche für
das zu verarbeitende Material geeignet sind. Wenn das Material 501 in
die Kammer 502 und die Kammern 514, 515, 516 und 517 einläuft, wird
es der gesteuerten Druck-, Temperatur- und Feuchtigkeitsumgebung
darin unterworfen. Die Umgebung ist hierbei auf einem Druck, einer
Temperatur und einem Teildampfdruck für Wasser, welche das Material
nicht beschädigen
und wobei der Teildampfdruck für
Wasser der Umgebung im Wesentlichen unterhalb einer Sättigung
liegt. Beim Einlaufen in die Kammern 514 und 515 wird
Material 501 mit einer Menge an Mikrowellenbestrahlung
bestrahlt, die wirksam ist, um die Feuchtigkeit auf der Oberfläche des Materials
zu erhöhen,
wodurch der Dampfdruck auf der Oberfläche größer als der Dampfdruck der
Umgebung in den Kammern 514 und 515 ist, wodurch
Feuchtigkeit von der Oberfläche 501 auf
die Umgebung in den Kammern 514 und 515 übertragen
wird, wobei die Menge an Mikrowellenbestrahlung und der bestrahlte
Bereich des Materials 501 das Material 501 nicht
beschädigen.
Wenn das Material 501 eine Aufhängung (Aufhänger) aufweist, dann ist die
Mikrowellenbestrahlung derart, dass sie die Aufhängung im Wesent lichen nicht
bestrahlt. Auch ist die Mikrowellenbestrahlung so ausgerichtet,
dass sie im Wesentlichen nicht die Kanten des Materials 501 bestrahlt.
Wenn das Material 501 eine Aufhängung hat, wird es auf dem
Förderband 510 so
angeordnet, dass die Aufhängung
im Wesentlichen parallel zur Richtung 511 ist. Während sich
das Material 501 in den Kammern 514 und 515 befindet
und einer Bestrahlung unterworfen wird, wird die Temperatur der
Kammern 514 und 515 im Wesentlichen unterhalb
einer Sättigung
gehalten, wodurch das Material nicht beschädigt wird, während es
in diesen Kammern bestrahlt wird. Die Menge an Mikrowellenbestrahlung
des Materials 501, während
es sich in der Kammer 514 befindet, ist typischerweise
ungefähr
gleich der Menge an Mikrowellenbestrahlung der Kammer 515,
um eine Verziehung des Materials 501 zu verhindern. Die
Menge an Mikrowellenbestrahlung in der Kammer 514 und der
Kammer 515 ist ausreichend, um den Dampfdruck für Wasser
auf der Oberfläche
des Materials 501 im Wesentlichen aufrechtzuerhalten, bis
eine erforderliche Menge an Feuchtigkeit aus dem Material 501 entfernt
wurde, ohne dass die Oberflächentemperatur
des Materials 501 wesentlich verringert wurde, und sie
reicht aus, um die Oberflächentemperatur
des Materials 501 auf im Wesentlichen derselben Temperatur
wie die Trockenkolbentemperatur der Umgebung in den Kammern 514 und 515 zu
halten. Die Temperatur der Umgebung in der Kammer 514 wird
von dem Sensor 526 erfasst und überwacht und über die
Leitung 531 durch einen Steuerer 530 bestimmt,
der seinerseits, falls passend, ein Signal sendet, um die Bestrahlungsleistung über die
Leitung 534 und die Strömung
von Luft über
die Leitung 518 einzustellen. In ähnlicher Weise erfasst der
Sensor 527 die Oberflächentemperatur
der unteren mit Mikrowellen bestrahlten Oberfläche des Materials 501,
welche ihrerseits über
die Leitung 537 von dem Steuerer 536 bestimmt
wird, welcher seinerseits, falls passend, Signale sendet, um die
Leistung an Mikrowellenbestrahlung über die Leitung 540 und
die Menge an in die Kammern 515 über die Leitung 522 strömende Luft
einzustellen. Der Sensor 528 erfüllt eine ähnliche Funktion wie der Sensor 526,
nur dass der Sensor 528 sich in der Kammer 516 befindet,
und der Steuerer 530 stellt die Mikrowellenbestrahlungsleistung,
falls passend, über
die Leitung 535 ein und stellt die Luftströmung in
der Leitung 520 über die
Leitung 533 ein. Der Sensor 529 in der Kammer 517 übt eine ähnliche Funktion
wie der Sensor 527 aus, nur dass der Steuerer 536 mit
dem Sensor 529 über
die Leitung 538 verbunden ist und er, falls passend, die
Mikrowellenbestrahlung durch Signal durch die Leitung 541 einstellt
und die Luftströmung
in der Leitung 524 durch die Leitung 539 einstellt.
Nach dem Durchlaufen der Kammern 514 und 515 läuft das
Material 501 in die Kammern 516 und 517 ein,
wo nochmals die oberen und unteren Oberflächen des Materials 501 mit
einer geeigneten Menge an Mikrowellenbestrahlung bestrahlt werden,
bis eine erforderliche Menge an Feuchtigkeit aus dem Material 501 entfernt
wurde, ohne dass die Oberflächentemperatur
des Materials 501 wesentlich verringert wird, und welche
ausreicht, um die Oberflächentemperatur
des Materials 501 auf im Wesentlichen derselben wie die
Trockenkolbentemperatur der Umgebung in den Kammern 516 bzw. 517 zu
halten. Wenn das Material 501 ein Immunodiagnosetestsetgehäuse ist,
wird es typischerweise auf etwa 50°C bestrahlt, und der Teildampfdruck
für Wasser
befindet sich im Bereich von etwa 5 bis etwa 15% von einer Sättigung.
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Die 7, 8 und 10 stellen
eine Rück-,
Vorder- und Seitenansicht eines offenen Immunodiagnosegehäuses dar,
und 9 stellt eine Seitenansicht eines geschlossenen
Immunodiagnosegehäuses dar,
welches streng aus lackiertem oder nicht lackiertem Karton hergestellt
ist, welcher leicht gemäß dem Verfahren
der Erfindung getrocknet werden kann, 11 stellt
die Draufsicht auf zwei Förderbänder, welche
parallel zueinander laufen, und auf denen eine Anzahl von den geöffneten
Immunodiagnosegehäusen
aus 7 bis 10 angeordnet ist, dar, und 12 stellt
eine Unteransicht der beiden selben Förderbänder wie 11 dar.
Die gestrichelte Linie in den 11 und 12 stellt
schematisch die Bereiche der Immunodiagnosekarten dar, welche einer
Mikrowellenbestrahlung unterworfen werden. Es sei beachtet, dass
die gestrichelten Bereiche im Wesentlichen nicht die Kanten der
Karte oder den Aufhängungsabschnitt
der Karten einschließen. 13 ist
eine Draufsicht auf eine Karte, welche keinen Aufhängungsabschnitt
aufweist und 14 ist eine Unteransicht von
der Karte aus 13. 15 stellt
zwei Förderbänder dar,
auf denen die in den 13 und 14 dargestellte
Karte angeordnet ist, wo bei die in 15 gezeigte
gestrichelte Linie die Bereiche der Karten (welche typischerweise
aus Karton hergestellt sind) darstellt, welche mit Mikrowellenbestrahlung
bestrahlt werden. Es sei erwähnt,
dass die Kanten der Karten im Wesentlichen nicht während der
Verarbeitung mit Mikrowellenbestrahlung bestrahlt werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
verwendet das in den 1, 2, 3 und 5 dargestellte
erfindungsgemäße Gerät Mikrowellentechnologie
mit geschlitzten Wellenleitern für
die wandernde Welle, welche vorzugsweise im TE10-Modus arbeitet, mit
rechteckigen Abmessungen des Mikrowellenwellenleiters von 86,36± multipliziert
mit 43,18± mm
(2450 MHz). (1) Sie sind mit Nieder- oder nicht-abstrahlendem
Produktförderschlitz
oder Schlitzen von bestimmten Abmessungen und Beabstandungen längs der Mittellinie
beider breiten Oberflächen
der Wellenleiter versehen; und (2) sie sind mit einer Serie
von Nieder- oder nicht-abstrahlenden
Lufteinlassöffnungen
an Orten versehen, die zu dem Produkt passen, längs beider Schmalseiten der
Wellenleiter. (3)
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Es
wurde durch Testergebnisse herausgefunden, dass die Wirksamkeit
der Mikrowellenverarbeitung einiger in ebener Form verarbeiteter
Materialien unter gleichzeitiger Kontrolle der Mikrowellenleistung
und Produkttemperatur während
der Verarbeitung durch Pulsen der Mikrowellenbestrahlung des Produkts
erhöht
wird. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
dieser Erfindung wird ein Mittel bereitgestellt, mit dem das in
Verarbeitung befindliche Material von Mikrowellenbestrahlung abgeschirmt
werden kann, mit jeder vorbestimmten Folgerate T2 im
Bereich T1 × 0,02 bis 1,50 oder mehr (z.B.
1,5 bis 3), wobei T1 die Bestrahlungszeitdauer
in einem TE10-Modus-Wellenleiter bei einer
benannten Produktverarbeitungsgeschwindigkeit ist und typischerweise
zwischen 0,25 bis 2,5 Sekunden oder mehr schwanken kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
dieser Erfindung wird eine Einheit von einzelnen oder mehreren Abschnitten
von geschlitzten Mikrowellenleitern (4) bereitgestellt,
die jeweils einzelne oder mehrere Wellenleiterabschnitte für den Durchlass
aufweisen, die in einer ebenen Anordnung zusammengeführt sind,
um so den Durchlass eines Produktförderbands (5) oder
einer anderen Materialfördervorrichtung
in einer kontinuierlichen Ebene durch die Wellenleiter über die
geschlitzten Öffnungen
zu ermöglichen – deren
Ort und Abmessungen bewirken, dass ein Minimum an Mikrowellenbestrahlung
von den Wellenleitern wegen ihres Orts und ihrer Abmessungen und
Maßnahmen
zur Mikrowellendrosselung entflieht.
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Die
geschlitzten Mikrowellenwellenleiterabschnitte sind mit gesteuerten
Abmessungen und Toleranzen, je nach der verwendeten Betriebsmikrowellenfrequenz,
hergestellt. Bei einer bevorzugten Form sind die Wellenleiterabschnitte
in einer horizontalen Ebene angeordnet und mit einer oder mehreren
luft- und/oder wassergekühlten
Mikrowellenerzeugungseinheiten (6) (Magnetrons-) Isolatoren
versehen, mit (7) Starterteilen, (8) Mikrowellendurchlässige Fensterkopplung,
(9) Luft- und Wassermagnetronkühlsystem, (10) Endstellen-Dummy-Wasserlast,
(11) Verteiler für
aufbereitete Trockenluft und Wellenleiterlufteinlass und Maßnahmen
für die Extraktion – sämtlich in
einem thermisch isolierten Mikrowellendeckgehäuse angeordnet, (13)
vollständig
mit Mikrowellendrosselabschnitten und so konstruiert, dass Mikrowellenabstrahlungen
auf international anerkannte Standards gesteuert werden.
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Andere
Anordnungen der Schlitzebene in den Mikrowellenabschnitten können vertikal
oder geneigt oder in einer konzentrischen Spiralform für einige
Materialanwendungen sein.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
dieser Erfindung in einer bevorzugten Form ist ein Produktzuführmechanismus
(14) mit variabler Geschwindigkeit bereitgestellt und ein
Fördersystem,
wodurch das unterworfene Material von einem Produktzuführer auf
ein Sandwichförderbandsystem
(15) mit offenem Gewebe und Mikrowellendurchlässigkeit
oder einem sonstigen mikrowellendurchlässigen Materialtransportgerät zugeführt wird,
in einer Ebene durch die geschlitzte Einheit von Mikrowellenwellenleitern
bei einem gesteuerten Ort oder Orten. Solche Orte und Beabstandungen
des Materials stehen im Verhältnis
zu den Mikrowellenbestrahlungsenergieknoten in den Wellenleitern,
wo eine wahlweise Trockenleistungsfähigkeit erforderlich ist. In
anderen bevorzugten Formen kann das Materialtransportverfahren eine
Schwerefeldströmung,
Vakuum, eine pneumatische, eine mechanische Vorrichtung oder Pumpenumwälzung sein.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
dieser Erfindung wird ein integriertes Lufttrocknungssystem (16)
bereitgestellt, um die aus dem unterworfenen Material durch die
Mikrowellenbestrahlungsenergie herausgedrängte Feuchtigkeit zu verdampfen.
Bei einer bevorzugten Form wird die Trockenluft bei einer gesteuerten Temperatur
und Feuchtigkeit und Druck zugeführt,
um in dem Mikrowellenwellenleiter eine turbulente Trockenluftströmung zu
erzeugen, welche auf das beförderte
Material von jeder Seite des beförderten
Produkts her auftrifft und einen positiven Luftdruck in den Wellenleitern
bezogen auf den die Wellenleiter umgebenden Raum aufrechterhält, wodurch
eine konstante Strömung
von befeuchteter Trockenluft von innerhalb des Wellenleiters bis
zu einem umgebenden Bereich negativen Drucks hin gewährleistet
ist. Es wird durch das Bereitstellen eines mikrowellendurchlässigen Fensters
(9) in dem Startteil verhindert, dass die befeuchtete Trockenluft
die Mikrowellenmagnetronantenne umgibt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
dieser Erfindung wird ein Waschsystem für das Produkt vor der Verarbeitung
mit aufbereiteter Luft und ein Kühlsystem
(17) für
das verarbeitete Produkt mit aufbereiteter Luft vor dem Materialaustritt
aus der Verfahrensmaschine bereitgestellt. Bei einigen Anwendungen
schließt
die bevorzugte Form ein UV-Bestrahlungsgerät für die Oberflächensterilisierung
des Prozessmaterials vor der Entladung ein.
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In
seiner bevorzugten Form umfasst das Lufttrockensystem ein Wärmepumpenkondensatorsystem (18)
mit Entfeuchtung, Umwälzung
und Kühlung,
bei der die Zufuhr entfeuchteter Luft in die Mikrowellenverarbeitungseinheit
in das Maschinengehäuse
bei einer gesteuerten Trockenkolbentemperatur und relativen Feuchtigkeit
erfolgt, indem die überschüssige Wärme des
Mikrowellengeneratorkühlsystems
und die überschüssige Wärme des
Kühlkondensators
verwendet wird, wobei das Gleichgewicht der Kondensatorwärme dazu
verwendet wird, den Magnetron und dem elektrischen Gehäuse der
Maschine eine Kühlung
mit aufbereiteter Luft zuzuführen,
um dadurch seine eigene gesteuerte Betriebsumgebung zu schaffen,
ohne irgendeinen negativen Einfluss auf die umgebenden Umgebungsbedingungen
zu haben und um nur elektrische und Kondensatordrainagemaschinenverbindungen
zu benötigen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird ein Mikrowellenleistungszuführsystem (19) und
ein Steuersystem (20) für
integriertes System bereitgestellt, um gleichzeitig die Höhe an Mikrowellenleistung
und die Produktoberflächentemperatur
sowie die Trockenlufttrockenkolbenbedingung und die Nasskolbenbedingung
zu steuern, um das erforderliche Verhältnis an Entfernung von Feuchtigkeit
aus dem bestimmten Produkt bei der erforderlichen Produktionsrate
zu gewährleisten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
dieser Erfindung wird die Intensität der Mikrowellenenergie, welche
den Mikrowellenwellenleitern zugeführt wird, in Gegenströmung zur
Richtung der Produktbewegung durch die Verarbeitungsmaschine zugeführt, kann
aber auch bei einigen anderen Verfahren in dieselbe Richtung zugeführt werden,
wie die Produktströmung.
In den 1 bis 3 und 5 verteilen
Verteiler (12) für
aufbereitete Luft Luft zu den Mikrowellenbestrahlungskammern, wie
schematisch angezeigt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße Gerät ein Leistungssteuersystem,
welches eine stabile Leistungsfähigkeit
des Mikrowellengeneratorhochspannungsleistungsausgangs unter sämtlichen
Betriebslastbedingungen für
Abwandlungen bei den Fluktuationen der elektrischen Zufuhrleitungsspannung,
welche um ±10%
um die normale Wechselspannung der Magnetronen herum schwanken,
bereitstellt. Derartige Leistungssteuersyste me sind im Handel erhältlich,
und beim Verfahren dieser Erfindung werden sie abgewandelt, um unter
der Computersteuerung der integrierten Verfahrenssystemsteuerung
und der Erfassungsvorrichtung und den Folge- und Sicherheitseinfügungen zu
arbeiten.
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Eine
bevorzugte Form eines Leistungssteuersystems schließt eine
hochfrequenzserienresonante Topologie ein und eine Steuersystemschaltung,
um über
den nützlichen
Betriebsausgangsbereich eine nahezu konstante Spannung aufrechtzuerhalten.
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Typischerweise
gibt es beim Verfahren der Erfindung eine Mikrowellenbestrahlung
für etwa
16 Sekunden Aufenthaltszeit für
100 Karten/Minute. Durch Bestrahlen von Oberseite und Unterseite
mit Mikrowellen nimmt das Verfahren freie Feuchtigkeit und gebundene
Feuchtigkeit weg, und infolge dessen brauchen die Gehäuse nach
der Verarbeitung kein Silicagel oder müssen in ein Aluminiumsäckchen gepackt
werden, um sich vor Feuchtigkeit zu schützen. Sie haben auch nach der
Verarbeitung eine ausgedehnte datenmäßige Lebensdauer. Typischerweise
würden
die Gehäuse
bei einem Produktionsverfahren der Erfindung über das Förderband laufen 4. Es ist wichtig,
die Ober- und Unterseiten des Gehäuses zu trocknen, ohne die
Aufhängung
oder die Kanten zu trocknen. Daher werden die Oberflächen wahlweise
getrocknet, mit dem Ergebnis, dass es keine Verzerrungen gibt. Die
Mikrowellen werden für
gewöhnlich
gepulst. Bei dem Verfahren der Erfindung richtet man die Gehäuse während der
Bestrahlung an den Knoten der Mikrowellen so aus, dass Gehäusekanten
und die Aufhängung
verfehlt werden. Sonst neigen Gehäusekanten dazu zu reißen, und
Aufhängungseffekte
treten auf. Ein typisches Immunodiagnosegehäuse wiegt 7 gm vor der Verarbeitung,
und die Verarbeitung entfernt 0,5 gm H2O.
Man denkt, dass die Verarbeitung eine Dichtungsbeeinflussung hat,
was zu einer Barriere gegenüber Feuchtigkeit führt. Allgemeine chemische oder
Immunodiagnosetestpads werden einem Gehäuse nach dem Trocknen des Gehäuses gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
zugeführt.
Wenn das Gehäuse
lackiert ist, tritt die Feuchtigkeit während der Verarbei tung gemäß der Erfindung
durch den Lack aus, und infolge dessen werden die verarbeiteten
Gehäuse
abdichtend. Ähnliche
Ergebnisse werden jedoch mit nicht-lackierten Gehäusen nach der Verarbeitung
gemäß der Erfindung
erzielt. Typischerweise wird das Gehäuse während des erfindungsgemäßen Verfahrens
während
der Bestrahlung mit Mikrowellen auf 50°C gehalten, und die Luft wird
entfeuchtet auf 5° Luft
bei 5% relativer Feuchtigkeit. Während
des Verfahrens kann die Luft auf einem leicht negativen Druck gehalten
werden, oder alternativ kann sie auf Atmosphärendruck gehalten werden. Während der
Verarbeitung sollte man keinen Duft von Lack erhalten. Die typische
Temperatur während
der Bestrahlung mit Mikrowellen beträgt 30 bis 55°C, und die
Bestrahlungszeit mit Mikrowellen liegt in der Größenordnung von 15 bis 20 Sekunden.
Die Menge an Mikrowellenbestrahlung, die typischerweise verwendet
wird, kann wie folgt berechnet werden:
6.000/h ⇐ @ 100
Gehäuse/Minute → 6 kW
12.000/h ⇐ @ 200
Gehäuse/Minute → 12 kW.
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Gehäuse werden
in einen Mikrowellenwellenleiter bei einer Leistung von 6 KW für 20 Sekunden
bei 100 Gehäusen
pro Minute eingeführt.
6.000 Watt bei 6.000 Gehäusen/Stunde
= 1 Watt Energie zum Trocknen eines Gehäuses.
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Die
Mikrowellenbestrahlung drängt
H2O aus dem Inneren des Gehäuses und
wird direkt in voraufbereitete Luft verdampft.
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Falls
es zwischen der Luft und dem Gehäuse
keinen Temperaturunterschied gibt, dann entwickelt sich bei der
Bestrahlung ein größerer Dampfdruckunterschied
zwischen dem Gehäuse
und der Luft, so dass die Feuchtigkeit in die Luft hinein explodiert.
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Gepulste
Mikrowellen können
bereitgestellt werden, wie es beispielsweise in 1 gezeigt
ist, indem Wellenleiter mit Biegungen gebildet werden, welche einen minimalen
Platz von 50 mm zwischen den Biegungen aufweisen. Auf diese Weise
finden sich in den Biegungen im Wesentlichen keine Mikrowellen.
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BEISPIELE
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Verfahrenstests,
welche unter Verwendung von medizinischen Diagnosetestsetgehäusen in
einer Prototypmaschine ausgeführt
wurden, welche gemäß dem Verfahren
und dem Gerät
der Erfindung konstruiert war, und ein Verfahrensbetrieb mit gepulster
Bestrahlung bei Produktionsfördergeschwindigkeiten,
welche zwischen 1,0 und 10 Metern pro Minute lagen, zeigten, dass
sehr hohe Raten von Feuchtigkeitsentfernung aus den Gehäusen wiederholt
auf bis zu 99,5% von messbarer absoluter Trockenheit erzielbar waren,
wenn man mit einer Materialaufenthaltszeit in der Mikrowellenumgebung
arbeitete, welche zwischen 1,8 und 20 Sekunden arbeitete, verglichen
mit Stunden oder Tagen, welche für
alternative Trockensysteme mit geringerer Trockenwirksamkeit erforderlich
waren.
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Die
Tests zeigten auch, dass die Diagnosetestsetgehäuse, welche durch das erfindungsgemäße Gerät bearbeitet
wurden, wiederholt ein trockenes Produkt ohne Änderungen in den Abmessungen,
Verziehungen oder Entfärbung
bei einer Oberflächentemperatur,
welche unter 50°C
steuerbar war, erzeugten, und wobei sie eine deutlich geringere
Feuchtigkeitswiederabsorptionsrate aufwiesen, wenn sie der typischen
Umgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt wurden, welche von 10% bis 60%
RF (relative Feuchtigkeit) liegt, als dies der Fall für durch
andere Verfahren getrocknete Gehäuse
war.
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Tests
zeigen, dass die verringerte Feuchtigkeitswiederaufnahmerate von
lackierten Gehäusen
auf die virtuell absolute Feuchtigkeitsentfernung durch den mit
Mikrowellen erzeugten internen Dampfdruck zurückzuführen ist, welcher die Feuchtigkeitsgasmoleküle durch
die Poren der Lackbeschichtung drängt, ohne die Beschichtung
zu beschädigen,
welche dann gegenüber
dem Rücktransport
von atmosphärischem
Wasserdampf durch die Beschichtung zum Kartongehäuse unter normalen atmosphärischen
Druckbedingungen einen hohen Widerstand bietet. Die Feuchtigkeitswiederaufnahmeraten
lagen typischerweise mehr als 80% unter identischen Materialproben,
welche durch andere Trockentechnologien bearbeitet wurden, darunter
auch Trocknen im Ofen bei 100°C,
wenn sie einer 22%igen RF-Umgebung
bei 24°C
unterworfen wurden, und wobei ähnliche Tests
in einer Umgebung von 20°C
und 65% RF und 24°C
und 10% RF ausgeführt
wurden.
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Sämtliche
Tests haben gezeigt, dass die Diagnosetestsetgehäuse unter Verwendung des Verfahrens und
Geräts
der Erfindung wahlweise und differenziert bei hohen Geschwindigkeiten
getrocknet werden können,
ohne dass ein Schaden am Aufhängungsabschnitt
des Gehäuses
aus Karton oder eine Beschädigung irgendeines
Teils des Gehäusematerials
auftritt. Dies war nicht der Fall bei anderen Trockensystemen, welche unter
maximalen Trockenbedingungen ein Sprödewerden und ein Fehlerhaftwerden
des Gehäuseaufhängungsabschnitts
bewirken.
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BEISPIELGERÄT UND TESTS
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Das
Beispielgerät
umfasst ein Mikrowellensystemgehäuse,
in das eine rechteckige serpentinenförmige geschlitzte Wellenleitereinheit
mit sieben Durchlässen
für den
2450 MHz T10-Modus angepasst wurde, welcher an einem Ende mit einem
wassergekühlten
Dauerwellen-6kW-2450 MHz-Magnetron, Modell YJ1600 von National Electronics
endet, wobei das Isolatormodell 2722-163-02004 verwendet wurde,
komplett mit einem Magnetronstartstück mit Teflonfenster, Bogenerfasser
und Luft- und Wasserkühlanschlüssen.
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Die
Wellenleiterabschnitte, Biegungen, Schlitze und die Gesamtlänge wurden
so gearbeitet, dass sie präzise
Abmessungen bezüglich
der verwendeten Mikrowellenfrequenz hatten, so dass an bestimmten
Orten Knotenpunkte von maximaler und minimaler Energieintensität auftraten.
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Der
letzte Wellenleiterdurchgang endete in einer Mikrowellen-Dummy-Wasserlast, um jegliche überschüssige Mikrowellenenergie,
die nicht an dem Isolator reflektiert wurde oder von dem in Verarbeitung
befindlichen Material absorbiert wurde, zu absorbieren. Diese Wasserlast
und das Wasserkühlen
des Magnetrons und Isolators wurden in einen kontinuierlich gepumpten
Wasserkühlschaltkreis
einbezogen, wobei die von demselben absorbierte Wärme durch
einen Luft-zu-Wasser-Wärmeaustauscher
extrahiert wurde, welcher Teil des Trockenluftaufbereitungssystems
war.
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Das
Demonstrationsgerät
war ferner mit einem mikrowellendurchlässigen mit Teflon überzogenen
aus offenem Faserglasgewebe bestehenden Fördersystem versehen, welches
eine „Sandwich"-Bandeinheit umfasst,
um die Diagnosegehäuse
in einer Ebene zu halten und durch die ausgerichteten Wellenleiterschlitze durch
die komplette Wellenleitereinheit zu transportieren und um in das
Mikrowellendeckgehäuse über niederabstrahlende
Schlitze, welche mit Mikrowellendeckdrosseln versehen sind, einzutreten
und es zu verlassen.
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In
das Beförderungssystem
eingepasst waren Kopf- und Fußschafteinheiten,
Bandspann- und Ausrichtungsvorrichtungen und Gehäusezuführer und Entladungseinheiten
und Getriebeantrieb mit variabler Geschwindigkeit.
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Das
beispielhafte Gerät
war mit einem Luftbehandlungssystem ausgerüstet, welches die Trockenlufttemperatur
und Feuchtigkeit steuern konnte, um den Einfluss von in der Feldpraxis
auftretenden schwankenden Temperaturen und Feuchtigkeiten zu simulieren.
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Getrocknete
Luft wurde dem Wellenleiter in der erfindungsgemäßen Weise bei einem Druck und
einer Geschwindigkeit zugeführt,
um eine Entfernung von befeuchteter Luft zu gewährleisten, während die
Mikrowellenkammer auf Atmosphären-
und Unteratmosphärendrücken gehalten
wurde.
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Der
Mikrowellengenerator war mit einem Spellman-Hochspannungs-Magnetron-Leistungszufuhr und -steuersystem
des Modells MG10 versehen, um eine operationsstabile variable Leistungssteuerung
von 0 bis 100% völliger
Abgangsleistung bereitzustellen.
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Es
wurden über
einen breiten Bereich von Fördergeschwindigkeiten
und Gehäusefeuchtigkeitsgehalten
und Mikrowellenleistungsniveaueinstellungen und -beabstandungen
und Anordnungen von Gehäusen Tests
durchgeführt,
um die Erfindung bezüglich
der Feuchtigkeitsentfernung, dem wahlweisen Trocknen und der Feuchtigkeitsaufnahme
nach der Verarbeitung zu zeigen und vorzuführen. Die Ergebnisse der Tests
sind in Tabelle 1 angegeben und werden nachfolgend unter Bezug auf
die 16 und 17 beschrieben.
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16 zeigt
die vergleichende Feuchtigkeitsaufnahme von getrockneten Diagnosetestkarten,
wenn sie Atmosphärenbedingungen
mit verschiedenen Feuchtigkeiten ausgesetzt sind.
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Die
Karten, welche durch elektrische Öfen oder Mikrowellenöfen (Massentrocknungsverfahren,
wie in 17 beschrieben) getrocknet werden,
haben eine dramatisch hohe Feuchtigkeitswiederaufnahmecharakteristik,
wenn sie Atmosphären
ausgesetzt werden, wie man sie herkömmlicher Weise hat (22% bis
65% RF), verglichen mit ähnlichen
Karten, welche durch das erfindungsgemäße Mikrowellenverfahren getrocknet
wurden. Diese letzteren Karten erreichen eine niedrige Wiederaufnahmerate,
die stabilisiert ist, selbst bei 50% relativer Feuchtigkeit.
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Diese
niedrige Feuchtigkeitsabsorptionseigenschaft der Karten, welche
mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
getrocknet wurden, hat eine längere
Lebensdauer (Datum) zur Folge und eine Zuverlässigkeit bei der Leistungsfähigkeit
der Diagnosetests und schaltet das Erfordernis nach Silicagel oder
sonstigen Trockenmitteln, welche herkömmlicherweise verwendet werden,
um Produkte gegen wiedererlangte Feuchtigkeit zu schützen, aus.
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Die
Tests in 16 wurden zusammen mit den in 17 beschriebenen
Tests ausgeführt.
Die Trockenkurven in 17 vergleichen die Trockenwirksamkeiten
von verschiedenen Trockenverfahren verglichen mit zwei Mikrowellentrockenverfahren
unter Verwendung der Erfindung.
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Die
Kurve A zeigt die Trockenwirksamkeit bei Verwendung eines herkömmlichen
1.000 W-Elektroofens mit oberen und unteren Elementen. Zwanzig (20)
Karten wurden auf einem Gestell auf einer zentralen Gitterschublade
abgelegt, wobei die Karten von direkter Infrarotbestrahlung abgeschirmt
waren. Der Ofen wurde für
die Dauer von 60 Minuten auf eine Umgebungsbedingung von 100°C gesteuert.
Eine Serie von Tests wurde ausgeführt unter Verwendung von Massen
von Standarddiagnosetestkarten, welche vor dem Test, während des
Tests und nach Abschluss des Tests gewogen wurden. Die Kurve repräsentiert
die durchschnittliche Trockenkurve, wobei die Messungen stündlich gemacht
wurden.
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Dieses
Verfahren war ein schubweiser Trockenprozess, bei dem jede Karte
eine Aufenthaltsdauer von einer (1) Stunde hatte.
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Die
Ofenumgebung wurde natürlich
belüftet
und war nicht mit einer Feuchtigkeitssteuerung oder Drucksteuerung
versehen.
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Eine
bedeutende Anzahl von Karten zeigte Zeichen von Bräunung und
von übermäßiger Trocknung des
Kartenaufhängungsabschnitts
mit diesem folgenden frühzeitigen
Fehlgehen.
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Die
Kurve B zeigt die Trockenwirksamkeit unter Verwendung eines herkömmlichen
1.200 W-Haushaltsmikrowellenofens, welcher unter voller Leistung
für 5 Minuten
arbeitet, wobei 16 Karten auf einem Gerüst befestigt waren, um die
Bestrahlung und die Luftzirkulation zu maximieren.
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Die
Ofenumgebung war natürlich
belüftet
und war nicht betreffend die Lufttemperatur, Feuchtigkeit oder Druck
gesteuert. Die Mikrowellenleistung war nicht gesteuert, um die Oberflächentemperatur
der Karten zu beschränken.
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Die
Aufenthaltszeit jeder Karte betrug bei diesem Test 5 Minuten.
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Dieses
Verfahren verwendet ein schubweises Trockenverfahren. Die Ergebnisse
wurden auf 30-Sekunden-Basis gemessen und zeigen die Trockenwirksamkeit über eine
Anzahl von Testschubgruppen. Es traten einige Bräunungen zusammen mit überschüssiger Trocknung
von Aufhängungen
auf.
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Kurve
C war ein ähnlicher
Test zu dem unter B ausgeführten,
verwendete aber einen 600 Watt-Haushaltsmikrowellenofen zum Trocknen
von 10 Karten ähnlich
den in A und B verwendeten Karten und war ein schubweiser Trockenprozess,
wobei die Aufenthaltszeit für
jede Karte 5 Minuten betrug. Die verbesserte Leistungsfähigkeit
dieses Trockentests verglichen zu B wurde über verschiedene Tests aufrechterhalten
und konnte durch die verbesserte Mikrowellentrocknungswirksamkeit
bei der verringerten volumenmäßigen Kapazität des 600
Watt-Ofens erklärt
werden. Weder die Verarbeitungsumgebung noch die Produkttemperatur
wurden bei diesen Tests gesteuert, welche auch Zeichen von Bräunungen
auftreten ließen
und ein überschüssiges Trocknen
der Aufhängungsabschnitte
der Karten.
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Die
Kurve D stellt die Trockenwirksamkeit des erfindungsgemäßen Mikrowellenverfahrens,
welches auf Grundlage einer „kontinuierlichen
Strömung" erfolgte, wobei
Standard-Diagnosetestsetkarten mit einer Rate von 12.000 Karten
pro Stunde getrocknet wurden.
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Es
wurden Tests über
einen Bereich von Aufenthaltszeiten (8,5 bis 16 Sekunden) unter
gesteuerter Arbeitungsluftumgebung betreffend die Temperatur, die
Feuch tigkeit und einen leicht negativen Luftdruck und eine Anpassung
an die Kartenoberflächentemperatur
durchgeführt.
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Die
Tests zeigten wiederholt, dass eine gesteuerte Verringerung an Wasserdampf
in den Karten (welche sich bis zu der messbaren gesamten Entfernung
von Feuchtigkeit änderte)
erreicht werden konnte, indem die Mikrowellenleistungszufuhr (Energiequelle
für die
Entfernung von Feuchtigkeit aus den Karten und für die Kartenoberflächentemperatursteuerung)
geändert
wurde und die Umgebungstemperatur, die Feuchtigkeit und der Druck
geändert
wurden.
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Die
optimale Bedingung für
die maximale Entfernung an Feuchtigkeit und die Freiheit von Verbrennen und
Beschädigung
der Karten und des Aufhängungsabschnitts
stellten die Bedingungen dar, welche in der Erfindung beschrieben
sind.
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Kurve
E zeigt die Trockenleistungsfähigkeit
einer Mikrowellentrockenmaschine, wie sie in der Erfindung beschrieben
wurde und ähnlich
der Maschine Kurve D ist, aber welche 6.000 Karten pro Minute verarbeitet.
Die leichte Verbesserung bei der Trockenwirksamkeit dieser Maschine
gegenüber
der größeren Maschine
(Kurve D) ist vermutlich auf größere Dauerverluste
und die niedrigere Kopplungswirksamkeit der größeren Maschine zurückzuführen.
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Zusammenfassung
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Die
Trockenwirksamkeit der Mikrowellentrockenmaschine (D und E) verglichen
mit den gruppenweisen (schubweisen) Trockenprozessen A, B und C
ist sowohl bei der Steuerung des Trockenprozesses als auch betreffend
den sehr niedrigen Einheitsenergiebedarf von einer Wattstunde pro
Karte verglichen mit 50 Wattstunden/pro Karte für die gruppenweisen Trockenprozesse
dramatisch.
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Standardkarten
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Sämtliche
Tests wurden unter Verwendung von standardmäßigen medizinischen Diagnosetestkarten ausgeführt, welche
ca. 130 mm × 75
mm messen, welche mit 1,0 mm Dicke zu multiplizieren ist, mit einem trennbaren
Holzstoffaufhänger,
und welche näherungsweise
6 bis 7 g wiegen und einen anfänglichen
Feuchtigkeitsgehalt von 7% ± 0,5%
vor der Verarbeitung haben.
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Tests
wurden auch mit Karten ausgeführt,
welche bis zu 8 Gramm und unterhalb von 6 Gramm wiegen, und einen ähnlichen
Prozentanteil an Feuchtigkeit haben. Die Trockentestergebnisse waren
mit den Tests mit größerem Volumen
unter Verwendung von Karten mit einem Gewicht von 6 bis 7 Gramm
vereinbar. KONTINUIERLICHE
MIKROWELLENTROCKENMASCHINE Testserie
B
| Bandgeschwindigkeit
(m/min): | 2,195 |
| Karten/Minute: | 51,19 |
| Aufenthaltsdauer
(s): | 8,26 |
| Maximale
angegebene Leistung: | 82,5 |
| Einlassventilatoreinstellung: | 0,75 |
| Ablassventilatoreinstellung: | vollständig |
| Magnetron/Leistungszufuhr: | YJ1600/MG10 |
| Spannungseinstellung: | voll |
| Probengröße: | 20 |
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Testergebnisse
(Durchschnitt pro Karte)
