EP2707694A1 - Disposable sensor head and disposable container - Google Patents

Disposable sensor head and disposable container

Info

Publication number
EP2707694A1
EP2707694A1 EP12719599.8A EP12719599A EP2707694A1 EP 2707694 A1 EP2707694 A1 EP 2707694A1 EP 12719599 A EP12719599 A EP 12719599A EP 2707694 A1 EP2707694 A1 EP 2707694A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor head
disposable
container
wall
viewing window
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12719599.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel Riechers
Christian Grimm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sartorius Stedim Biotech GmbH
Original Assignee
Sartorius Stedim Biotech GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sartorius Stedim Biotech GmbH filed Critical Sartorius Stedim Biotech GmbH
Publication of EP2707694A1 publication Critical patent/EP2707694A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/05Flow-through cuvettes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D25/00Details of other kinds or types of rigid or semi-rigid containers
    • B65D25/54Inspection openings or windows
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/031Multipass arrangements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85Investigating moving fluids or granular solids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N21/8507Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N21/8507Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
    • G01N2021/8514Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample with immersed mirror

Definitions

  • the flow chamber has at least two lateral, arranged between the lens and the reflector disc openings.
  • the openings are chosen as large as possible.
  • they occupy the predominant wall part of the through-channel between the viewing window and the reflector disk and are separated from each other only by narrow webs.
  • the central body on the side facing away from the reflector disc of the lens has a coupling device for the reversible coupling of an optoelectronic sensor module.
  • An optoelectronic sensor module is here understood to mean a structural unit which has a light source, a detector unit and suitable light-conducting elements.
  • the light-guiding elements may be fiber-optic, but preferably of a beam-optical nature.
  • fiber-optic light-conducting elements can have problems with regard to transparency, Dispersion, aperture, loss of fiber bends, etc. raise.
  • the optoelectronic sensor module therefore preferably comprises an NIR light source, a purely or at least predominantly beam-optical illumination beam path comprising mirrors and optionally lenses, a likewise purely or at least predominantly radiolucent detection beam path, and an NIR detector, in particular an NIR spectrometer whose spectrometer input is definitely fiber-optic elements may contain. Due to the optical radiation supply and discharge of light, a positionally stable coupling between the sensor head and the optoelectronic sensor module is required. This requirement is met by said development of the invention due to the direct coupling with the central body. Corresponding coupling standards are known to the person skilled in the art, for example from microscopy.
  • the central body does not necessarily have to be constructed in one piece. Rather, it is quite possible and often advantageous if the central body is constructed in several parts and has a main body and at least one other central body component. This can for example be realized so that the lens is sealingly supported between the main body and an end face of a clamping ring.
  • the clamping ring can be fixed, for example, as a threaded ring, like a snap ring, by a latching or in a similar manner to the main body. Its object is to press the lens against a preferably provided with a seal projection of the passage channel to hold them on the one hand and on the other hand to seal.
  • the clamping ring on its side facing away from the lens end face
  • Coupling device for reversible coupling of the optoelectronic sensor module has.
  • the clamping ring is thus assigned a dual function, namely on the one hand for holding and sealing the lens, as described above, and on the other hand as an adapter for the optoelectronic sensor module.
  • a further realization of a multipart center body which may alternatively or preferably be implemented in addition to the aforementioned, is that the reflector disk is fixed on an adjusting plate, which is fixed at an adjustable distance from the lens on the main body.
  • the adjusting plate may be formed as a body with external thread, which can be screwed into an internal thread at the outlet of the through-channel. Under cost aspects favorable and in the majority of practice-relevant cases probably sufficient will be a variant in which the adjustment plate and the main body have corresponding locking grooves and bulges.
  • the adjusting plate may be provided with a circumferential detent groove or a peripheral detent bead which snaps into one of a plurality of mutually parallel, corresponding detent grooves or latching beads in the outlet-near inner wall of the through-channel.
  • the sensor head geometry specifies several fixed positions for the adjustment plate, from which one can be chosen during assembly of the sensor head.
  • this type of fixation of the adjusting plate is basically possible even with only one predetermined position.
  • FIG. 2 shows a top view of the sensor head according to the invention along the line of sight arrow II in FIG. 1,
  • clamping ring 24 and / or the main body 18 ahead is, if one or both of said elements, as preferably provided, are formed from a corresponding plastic.
  • the clamping ring could for example also be provided with an external thread which can be screwed into an internal thread of the main body.
  • the inner region of the through-channel 20 or the main body 18 can be subdivided into two subregions.
  • the partial area next to the viewing window 14 is designed as a flow chamber 34.
  • the main body 18 passing through openings 36 are provided which allow ontageendschreib a fluid exchange between the flow chamber 34 and the container interior.
  • the flow chamber is closed by the reflector disc 14 opposite and substantially parallel to this reflector disc, which in turn is attached to an adjustment plate 26, for example, glued to this.
  • the adjusting plate 26 has in the illustrated
  • Embodiment a circumferential locking bead 38 which in one of two corresponding with him locking grooves 39 in the inner wall of the passageway 20 formed by the main body 18 is engaged.
  • embodiments with only one latching groove 39, with more than two latching grooves 39 and with other fastening means are possible, for example an external thread on the adjusting plate 26, which can be screwed into an internal thread of the main body 18.
  • the reflector disk 16 permanently fixed to the main body 18 in a non-adjustable manner.
  • Figure 2 shows a plan view of the sensor head of Figure 1 according to the sighting arrow II, with reference to the above explained for explanation.
  • FIG 3 shows a highly schematic sectional view of an optoelectronic sensor module, which forms an optical sensor together with the sensor head of Figures 1 and 2.
  • the reflector disk 16 of the sensor head 10 is shown in addition to the optoelectronic sensor module 40.
  • the optoelectronic sensor module 40 has a preferably dust and liquid-tight housing 42.
  • an optical window 44 is embedded, which has sufficient for the intended measurement transparency in the respective required spectral range.
  • NIR near Infrared Area
  • a reflection flap 58 is provided in FIG. 3, which can be folded into the illumination beam path for calibration purposes, so that the light from the light source 48 is thrown onto the reflection flap via the mirror 50 and mirrored from there to the input 54 of the spectrometer 56 can be scattered.
  • This direct measurement of the illumination light can be used to create a reference with which subsequently measured detection light of a transflection measurement can be compared.
  • FIG. 4 shows the final assembly state of a disposable container 60 according to the invention.
  • the container consists of a flexible bag 62 which is filled with a fluid 64.
  • an agitator 66 projecting into the interior of the bag 64 is additionally provided, which maintains a permanent flow within the medium 64.
  • the sensor head is used in the manner already described above. In particular, in the embodiment shown, it is welded to the outside of its mounting flange 22 against the inner wall of the bag 62.
  • the flow chamber 34 is flowed through its openings 36 by the fluid 64, wherein the agitator 66 conveys the flow of "fresh" fluid, so that a measurement made on the volume of the flow chamber 34 can be taken as representative of the total bag contents of the sensor head 10 is the optoelectronic sensor module 40 coupled with the tri-clamp coupling structures 25/45 are held together by a clamp 70 in a standard manner.
  • the coupling structures 25/45 are designed so that the optical window 44 is not parallel to the viewing window 14, but at a low angle, preferably between 1 degree and 3 degrees, particularly preferably 2 degrees lies, takes. As a result, errors are avoided, which can be caused by a reflection of the illumination light on the lens 14.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

The invention relates to a disposable sensor head for an optical sensor, comprising a central body (12) with - an axial passage channel (20) closed by a transparent viewing pane (14) oriented transversely with respect to the longitudinal direction thereof, and - a circumferential fastening flange (22) which can be used to fasten it to a wall of a flexible container (62) with sealing in such a manner that the passage channel (20) passes through the wall. The invention is distinguished by the fact that the passage channel (20) forms, in one section, an open flow chamber (34) which is bounded by the viewing pane (14) and also by a reflector disc (16) arranged opposite the viewing pane (14).

Description

Einweg-Sensorkopf und Einwegbehälter Gebiet der Erfindung Disposable sensor head and disposable container Field of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf einen Einweg-Sensorkopf für einen optischen Sensor, umfassend einen Zentralkörper mit einem axialen, durch eine quer zu seiner Längsrichtung ausgerichtete, transparente Sichtscheibe verschlossenen Durchgangskanal und  The invention relates to a disposable sensor head for an optical sensor, comprising a central body with an axial, through a transversely to its longitudinal direction aligned, transparent lens closed passageway and
einem umlaufenden Befestigungsflansch, mittels dessen er dichtend an einer Wandung eines flexiblen Behälters so befestigbar ist, dass der Durchgangskanal die Wandung durchsetzt.  a circumferential mounting flange, by means of which it is sealingly fastened to a wall of a flexible container so that the passage channel passes through the wall.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf einen Einwegbehälter mit flexibler Wandung und wenigstens einem Einweg- Sensorkopf eines optischen Sensors, wobei der Sensorkopf einen Zentralkörper mit The invention further relates to a disposable container with a flexible wall and at least one disposable sensor head of an optical sensor, wherein the sensor head with a central body
einem axialen, durch eine quer zu seiner Längsrichtung ausgerichtete, transparente Sichtscheibe verschlossenen an axial, closed by a transversely oriented to its longitudinal direction, transparent viewing window
Durchgangskanal und Through-channel and
einem umlaufenden Befestigungsflansch,  a circumferential mounting flange,
aufweist und mittels des Befestigungsflansches dichtend derart an der flexiblen Wandung befestigt ist, dass der Durchgangskanal die Wandung durchsetzt. has and by means of the mounting flange sealingly attached to the flexible wall, that the passage channel passes through the wall.
Stand der Technik State of the art
Derartige Einweg-Sensorköpfe und Einwegbehälter sind bekannt aus der DE 10 2006 001 610 B4.  Such disposable sensor heads and disposable containers are known from DE 10 2006 001 610 B4.
Insbesondere in der pharmazeutischen und biotechnologischen Industrie werden zur Herstellung, Lagerung und Anwendung von Flüssigkeiten und Gasen (nachfolgend zusammenfassend als Fluide bezeichnet) Einwegbehälter mit flexiblen Wandungen anstelle der früher häufiger verwendeten starren Tanks und Flaschen eingesetzt. Derartige Einwegbehälter sollen hier verkürzend als Beutel bezeichnet werden. Ebenso wie bei starren Behältnissen bedarf es der Überwachung unterschiedlichster Parameter der Fluide in den Beuteln. Hierzu ist es aus der genannten Druckschrift bekannt, die Beutelwand durchsetzende optische Sensoren zu verwenden. Aus Kosten- wie aus Sterilitätsgründen wird dabei der Sensorkopf, d.h. das den optischen Kontakt mit dem zu überwachenden Fluid bildende Teil des Sensors, als Einwegelement ausgebildet, welches dem Kunden fest mit dem Beutel verbunden und steril geliefert und nach der Verwendung des Beutels gemeinsam mit diesem entsorgt wird. Dabei ist man bestrebt, wiederverwendbare, teure und/oder nicht sterilisierbare Komponenten, wie beispielsweise Lichtquellen, elektronische Auswerteeinheiten etc. in einem ankoppelbaren Modul unterzubringen und in dem Einweg- Sensorkopf möglichst nur robuste, kostengünstige, sterilisierbare und leicht entsorgbare Elemente unterzubringen. In particular, in the pharmaceutical and biotechnological industry for the manufacture, storage and use of liquids and gases (hereinafter collectively referred to as fluids) disposable container with flexible Walls instead of the previously used more commonly used rigid tanks and bottles. Such disposable containers are intended to be shortened here as a bag. As with rigid containers, it is necessary to monitor a wide range of parameters of the fluids in the bags. For this purpose, it is known from the cited document to use the bag wall passing optical sensors. For reasons of cost and sterility, the sensor head, ie the part of the sensor forming the optical contact with the fluid to be monitored, is designed as a disposable element, which is firmly connected to the customer with the bag and delivered sterile and after use of the bag together with the latter is disposed of. It is endeavored to accommodate reusable, expensive and / or non-sterilizable components, such as light sources, electronic evaluation units, etc. in a couplable module and as possible to accommodate only robust, inexpensive, sterilizable and easily disposable elements in the disposable sensor head.
Bei einem der in der DE 10 2006 001 610 B4 offenbarten Ausführungsbeispiele weist der mittels eines Gegenstücks zu seinem Befestigungsflansch an der Beutelwand festgeklemmte Zentralkörper eine zentrale Durchgangsbohrung auf. Diese bildet einen Durchgangskanal, der einen außerhalb des Beutels gelegenen Eingang und einen innerhalb des Beutels gelegenen Ausgang aufweist und somit die Beutelwand durchsetzt. Ein Volumenstrom durch den Durchgangskanal wird durch eine Sichtscheibe verhindert, welche den Kanal verschließt. Die Sichtscheibe ist transparent, was im Rahmen der vorliegenden Beschreibung jeweils in Bezug auf die durchzuführende Messung zu verstehen ist und eine hinreichende Durchlässigkeit für Licht der für die jeweiligen Messungen benötigten Wellenlängen bedeutet. Bei der bekannten Ausführungsform ist diese Sichtscheibe am Ausgang des Durchgangskanals angebracht und schließt diesen kuppeiförmig ab. Sie bildet die optische Schnittstelle zwischen einem Fluid im Inneren des Beutels und einer Glasfaser, welche im Inneren des Kanals angeordnet ist und Beleuchtungslicht zu- bzw. Detektionslicht abführt. Ein derartiger Sensorkopf ist zur Durchführung von Rückstreu-, Fluoreszenz- und Phosphoreszenzmessungen geeignet. Transflexionsmessungen, wie sie insbesondere im Rahmen der NIR-Spektroskopie (Nahinfrarot-Spektroskopie) eingesetzt werden, können mit dem bekannten Sensorkopf nicht durchgeführt werden. In one of the exemplary embodiments disclosed in DE 10 2006 001 610 B4, the central body clamped to the bag wall by means of a counterpart to its fastening flange has a central through-bore. This forms a passageway having an entrance located outside of the bag and an outlet located within the bag and thus passes through the bag wall. A volume flow through the passage is prevented by a viewing window, which closes the channel. The viewing window is transparent, which in the context of the present description is to be understood in each case with reference to the measurement to be carried out and a sufficient transmission of light means the wavelengths required for the respective measurements. In the known embodiment, this lens is attached to the outlet of the passage channel and closes this dome-shaped. It forms the optical interface between a fluid in the interior of the bag and a glass fiber which is arranged in the interior of the channel and dissipates illumination light or detection light. Such a sensor head is suitable for carrying out backscatter, fluorescence and phosphorescence measurements. Transflection measurements, as used in particular in the context of NIR spectroscopy (near-infrared spectroscopy) can not be performed with the known sensor head.
Aufgabenstellung task
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den bekannten Einweg-Sensorkopf derart weiterzuentwickeln, dass mit ihm Transflexionsmessungen, insbesondere NIR- Spektroskopiemessungen durchgeführt werden können.  It is the object of the present invention to further develop the known disposable sensor head in such a way that transflection measurements, in particular NIR spectroscopy measurements, can be carried out with it.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, sensorbestückte Beutel zur Verfügung zu stellen, die eine Transflexions-Untersuchung, insbesondere eine NIR- spektroskopische Untersuchung des Beutelinhaltes ermöglichen . It is a further object of the present invention to provide sensor-equipped pouches which permit a transflection study, in particular a NIR spectroscopic examination of the pouch contents.
Darlegung der Erfindung Presentation of the invention
Die erstgenannte Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Durchgangskanal in einem Abschnitt eine offene Durchflusskammer bildet, die einerseits durch die Sichtscheibe und andererseits durch eine der Sichtscheibe gegenüberliegend angeordnete Reflektorscheibe begrenzt ist. The first object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the passageway in one section forms an open flow chamber, on the one hand by the Viewing window and on the other hand limited by one of the visor opposite arranged reflector disc.
Die oben zweitgenannte Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 9 dadurch gelöst, dass der Durchgangskanal in eine im Inneren des Behälters positionierte, offene Durchflusskammer des Sensorkopfes bildet, die zum Behälteräußeren hin durch die Sichtscheibe und zum Behälterinneren hin durch eine der Sichtscheibe gegenüberliegend angeordnete Reflektorscheibe begrenzt ist. The above second object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 9, characterized in that the passageway in a positioned inside the container, open flow chamber of the sensor head forms the container towards the outside through the lens and the container interior through one of the lens opposite arranged reflector disk is limited.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Es ist die Grundidee der vorliegenden Erfindung, den Durchgangskanal in eine im Zentralkörper des Sensorkopfes enthaltene Transflexions-Durchflusskammer, die als ein Endabschnitt des Durchgangskanals angesehen werden kann, münden zu lassen. Anders als beim Stand der Technik bekannt, dient der Durchgangskanal somit nicht allein der Zu- und Abführung von Licht, sondern weist einen im Montageendzustand beutelaußenseitig gelegenen Zu- und Abführabschnitt für Licht und im Montageendzustand beutelinnenseitig einen Wechselwirkungsabschnitt zur definierten Wechselwirkung zwischen Licht und Beutelinhalt auf. Hierzu wird die den Durchgangskanal verschließende Sichtscheibe vom Kanalausgang rückversetzt, der Kanalausgang selbst wird in Richtung Beutelinneres vorverlagert und mit einer Reflektorscheibe abgeschlossen und die zwischen Sicht- und Reflektorscheibe entstandene Kammer wird zum Beutelinneren hin geöffnet, sodass sie von dem Fluid des Beutelinhaltes durchströmt werden kann. Durch den Zu- und Abführabschnitt des Durchgangskanals wird somit Licht von einer Lichtquelle herangeführt, durchstrahlt die Sichtscheibe, wechselwirkt mit dem Medium in der Durchflusskammer, wird an der Reflektorscheibe je nach deren spezieller Gestaltung reflektiert und/oder gestreut, wechselwirkt erneut mit dem Medium in der Durchflusskammer, durchstrahlt erneut die Sichtscheibe und wird durch den Zu- und Abführabschnitt des Durchgangskanals zu geeigneter Detektion abgeführt. Damit das in der Durchflusskammer enthaltene Fluid repräsentativ für den gesamten Beutelinhalt ist, ist eine gute Durchströmung der Durchflusskammer erforderlich. Hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass die Durchflusskammer mindestens zwei seitliche, zwischen der Sichtscheibe und der Reflektorscheibe angeordnete Öffnungen aufweist. Günstigerweise sind die Öffnungen möglichst groß gewählt. Bevorzugt nehmen sie den überwiegenden Wandungsteil des Durchgangskanals zwischen Sichtscheibe und Reflektorscheibe ein und sind lediglich durch schmale Stege voneinander getrennt. Preferred embodiments and further developments of the invention are the subject of the dependent claims. It is the basic idea of the present invention to open the passageway into a transflection flow chamber contained in the central body of the sensor head, which can be regarded as an end portion of the passageway. Unlike the prior art known, the through-channel thus not only serves the supply and discharge of light, but has an outer bag in the final assembly state inlet and Abführabschnitt for light and in the final assembly state bag inside an interaction section for defined interaction between light and bag contents. For this purpose, the viewing channel closing the passage is returned from the channel exit, the channel exit itself is vorverlagert towards the bag interior and completed with a reflector disc and resulting between viewing and reflector disc chamber is opened to the bag interior, so that it can be traversed by the fluid of the bag contents. By the inlet and Abführabschnitt of the passageway thus becomes Light from a light source, radiating through the lens, interacts with the medium in the flow chamber, is reflected and / or scattered on the reflector disc depending on their specific design, interacts again with the medium in the flow chamber, re-radiates through the lens and is through the Inlet and outlet section of the passage channel for appropriate detection removed. In order for the fluid contained in the flow chamber is representative of the entire bag contents, a good flow through the flow chamber is required. For this purpose, it is preferably provided that the flow chamber has at least two lateral, arranged between the lens and the reflector disc openings. Conveniently, the openings are chosen as large as possible. Preferably, they occupy the predominant wall part of the through-channel between the viewing window and the reflector disk and are separated from each other only by narrow webs.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zentralkörper, auf der der Reflektorscheibe abgewandten Seite der Sichtscheibe eine Kupplungsvorrichtung zur reversiblen Ankopplung eines optoelektronischen Sensormoduls aufweist. Unter einem optoelektronischen Sensormodul sei hier eine Baueinheit verstanden, die eine Lichtquelle, eine Detektoreinheit und geeignete Lichtleitelemente aufweist. Die Lichtleitelemente können faseroptischer, bevorzugt jedoch strahlenoptischer Natur sein. Insbesondere im Bereich der NIR- spektroskopischen Messungen können faseroptische Lichtleitelemente Probleme im Hinblick auf Transparenz, Dispersion, Apertur, Verlusten an Faserbiegungen etc. aufwerfen. Bevorzugt umfasst das optoelektronische Sensormodul daher eine NIR-Lichtquelle, einen rein oder wenigstens überwiegend strahlenoptischen Beleuchtungsstrahlengang aus Spiegeln und ggfs. Linsen, einen ebenfalls rein oder wenigstens überwiegend strahlenoptischen Detektionsstrahlengang sowie einen NIR- Detektor, insbesondere ein NIR-Spektrometer, dessen Spektrometereingang durchaus faseroptische Elemente enthalten kann. Aufgrund der strahlenoptischen Zu- und Abführung des Lichtes ist eine lagestabile Kopplung zwischen dem Sensorkopf und dem optoelektronischen Sensormodul erforderlich. Diese Forderung wird durch die genannte Weiterbildung der Erfindung aufgrund der direkten Kopplung mit dem Zentralkörper erfüllt. Entsprechende Kupplungsstandards sind dem Fachmann beispielsweise aus der Mikroskopie bekannt. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the central body, on the side facing away from the reflector disc of the lens has a coupling device for the reversible coupling of an optoelectronic sensor module. An optoelectronic sensor module is here understood to mean a structural unit which has a light source, a detector unit and suitable light-conducting elements. The light-guiding elements may be fiber-optic, but preferably of a beam-optical nature. In particular in the field of NIR spectroscopic measurements, fiber-optic light-conducting elements can have problems with regard to transparency, Dispersion, aperture, loss of fiber bends, etc. raise. The optoelectronic sensor module therefore preferably comprises an NIR light source, a purely or at least predominantly beam-optical illumination beam path comprising mirrors and optionally lenses, a likewise purely or at least predominantly radiolucent detection beam path, and an NIR detector, in particular an NIR spectrometer whose spectrometer input is definitely fiber-optic elements may contain. Due to the optical radiation supply and discharge of light, a positionally stable coupling between the sensor head and the optoelectronic sensor module is required. This requirement is met by said development of the invention due to the direct coupling with the central body. Corresponding coupling standards are known to the person skilled in the art, for example from microscopy.
Der Zentralkörper muss keineswegs zwingend einteilig aufgebaut sein. Vielmehr ist es durchaus möglich und häufig vorteilhaft, wenn der Zentralkörper mehrteilig aufgebaut ist und einen Hauptkörper und wenigstens ein weiteres Zentralkörperbauteil aufweist. Dies kann beispielsweise so realisiert sein, dass die Sichtscheibe dichtend zwischen dem Hauptkörper und einer Stirnseite eines Klemmrings klemmend gehaltert ist. Der Klemmring kann beispielsweise als Gewindering, nach Art eines Sprengrings, durch eine Verrasterung oder auf ähnliche Weise am Hauptkörper befestigt werden. Seine Aufgabe ist es, die Sichtscheibe gegen einen vorzugsweise mit einer Dichtung versehenen Vorsprung des Durchgangskanals zur pressen, um sie einerseits zu haltern und andererseits abzudichten. Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Klemmring an seiner von der Sichtscheibe abgewandten Stirnseite dieThe central body does not necessarily have to be constructed in one piece. Rather, it is quite possible and often advantageous if the central body is constructed in several parts and has a main body and at least one other central body component. This can for example be realized so that the lens is sealingly supported between the main body and an end face of a clamping ring. The clamping ring can be fixed, for example, as a threaded ring, like a snap ring, by a latching or in a similar manner to the main body. Its object is to press the lens against a preferably provided with a seal projection of the passage channel to hold them on the one hand and on the other hand to seal. In a further development of this embodiment, it is provided that the clamping ring on its side facing away from the lens end face
Kupplungsvorrichtung zur reversiblen Ankopplung des optoelektronischen Sensormoduls aufweist. Dem Klemmring wird somit eine Doppelfunktion zugewiesen, nämlich einerseits zur Halterung und Abdichtung der Sichtscheibe, wie oben beschrieben, und andererseits als Adapter für das optoelektronische Sensormodul. Coupling device for reversible coupling of the optoelectronic sensor module has. The clamping ring is thus assigned a dual function, namely on the one hand for holding and sealing the lens, as described above, and on the other hand as an adapter for the optoelectronic sensor module.
Eine weitere Realisierung eines mehrteilig aufgebauten Zentralkörpers, die alternativ oder vorzugsweise zusätzlich zu der zuvor genannten umgesetzt sein kann, besteht darin, dass die Reflektorscheibe auf einer Verstellplatte fixiert ist, die in verstellbarem Abstand von der Sichtscheibe an dem Hauptkörper festgelegt ist. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass der optische Weg für die Transflexionsmessung je nach Bedarf des Einzelfalls eingestellt werden kann. Beispielsweise kann die Verstellplatte als Körper mit Außengewinde ausgebildet sein, welches sich in ein Innengewinde am Ausgang des Durchgangskanals einschrauben lässt. Unter Kostenaspekten günstiger und in der Mehrzahl der praxisrelevanten Fälle wohl hinreichend wird eine Variante sein, bei der die Verstellplatte und der Hauptkörper korrespondierende Rastnuten und -wulste aufweisen. Beispielsweise kann die Verstellplatte mit einer umlaufenden Rastnut oder einem umlaufenden Rastwulst versehen sein, die bzw. der in eine von mehreren parallel zueinander angeordneten, korrespondierenden Rastnuten bzw. Rastwülste in der ausgangsnahen Innenwandung des Durchgangskanals einschnappt. Auf diese Weise gibt die Sensorkopfgeometrie mehrere feste Stellungen für die Verstellplatte vor, von denen eine bei der Montage des Sensorkopfes gewählt werden kann. Selbstverständlich ist diese Art der Fixierung der Verstellplatte auch bei nur einer vorgegebenen Stellung grundsätzlich möglich. A further realization of a multipart center body, which may alternatively or preferably be implemented in addition to the aforementioned, is that the reflector disk is fixed on an adjusting plate, which is fixed at an adjustable distance from the lens on the main body. This embodiment has the particular advantage that the optical path for the transflection measurement can be adjusted as required by the individual case. For example, the adjusting plate may be formed as a body with external thread, which can be screwed into an internal thread at the outlet of the through-channel. Under cost aspects favorable and in the majority of practice-relevant cases probably sufficient will be a variant in which the adjustment plate and the main body have corresponding locking grooves and bulges. For example, the adjusting plate may be provided with a circumferential detent groove or a peripheral detent bead which snaps into one of a plurality of mutually parallel, corresponding detent grooves or latching beads in the outlet-near inner wall of the through-channel. In this way, the sensor head geometry specifies several fixed positions for the adjustment plate, from which one can be chosen during assembly of the sensor head. Of course, this type of fixation of the adjusting plate is basically possible even with only one predetermined position.
Wie eingangs bereits erwähnt, besteht dasAs already mentioned, it is
Haupteinsatzgebiet des erfindungsgemäßen Einweg-Main field of application of the disposable
Sensorkopfes in seiner Verwendung zusammen mit Einwegbehältern mit flexibler Wandung, d.h. mit den eingangs erläuterten Beuteln. Entsprechend sind Beutel mit erfindungsgemäß integriertem Einweg-Sensorkopf eigenständiger Bestandteil der vorliegenden Anmeldung, wobei jede der zuvor erläuterten Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Sensorkopfes Einsatz finden kann. Sensor head in its use together with flexible walled disposable containers, i. with the initially described bags. Accordingly, bags with integrated disposable sensor head according to the invention are an independent part of the present application, wherein each of the previously explained embodiments and further developments of the sensor head according to the invention can be used.
Die Befestigung des erfindungsgemäßen Einweg-Sensorkopfes an dem Beutel zur Schaffung eines erfindungsgemäßen Einwegbehälters kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Insbesondere kann der Befestigungsflansch mit der Wandung verschweißt, verklebt und/oder mittels eines zusätzlichen Gegenstücks verklemmt sein. The attachment of the disposable sensor head according to the invention on the bag to provide a disposable container according to the invention can be done in different ways. In particular, the mounting flange can be welded to the wall, glued and / or clamped by means of an additional counterpart.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden speziellen Beschreibung und den Zeichnungen. Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following specific description and drawings.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Es zeigen:  Show it:
Figur 1: eine Schittdarstellung des erfindungsgemäßen Figure 1: a Schitt representation of the invention
Sensorkopfes, Figur 2 : eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Sensorkopf entlang dem Sichtlinienpfeil II in Figur 1, Sensor head, FIG. 2 shows a top view of the sensor head according to the invention along the line of sight arrow II in FIG. 1,
Figur 3: ein optoelektronisches Sensormodul zur Figure 3: an optoelectronic sensor module for
Ankopplung an den Sensorkopf der Figuren 1 und 2 sowie die Reflektorplatte des Sensorkopfes der Figuren 1 und 2 zur Veranschaulichung eines beispielhaften Strahlengangs,  Coupling to the sensor head of Figures 1 and 2 and the reflector plate of the sensor head of Figures 1 and 2 for illustrating an exemplary beam path,
Figur 4: ein erfindungsgemäßer Einwegbehälter, umfassend einen Beutel, einen erfindungsgemäßenFigure 4: a disposable container according to the invention, comprising a bag, a novel
Sensorkopf und ein an diesen angekoppeltes optoelektronisches Sensormodul. Sensor head and a coupled to this optoelectronic sensor module.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen Detailed description of preferred embodiments
Gleiche Bezugs zeichen in den Figuren weisen auf gleiche bzw. analoge Elemente hin. Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Sensorkopf 10. Funktionale Bestandteile des Sensorkopfes 10 sind sein Zentralkörper 12, eine Sichtscheibe 14 sowie eine Reflektorscheibe 16. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Zentralkörper 12 dreiteilig ausgebildet und umfasst insbesondere einen Hauptkörper 18 mit einem zentralen Durchgangskanal 20 und einem Befestigungsflansch 22, einen Klemmring 24, mit dem die Sichtscheibe 14 gehaltert ist, sowie eine Verstellplatte 26, welche die Reflektorscheibe 16 trägt. Das bevorzugte Material für wenigstens den Hauptkörper ist ein schweißbarer Hartkunststoff . Mittels des Befestigungsflansches 22 kann der Hauptkörper 18 an einer Wandung eines Behältnisses, insbesondere eines flexiblen Beutels 62 festgelegt werden, wie dies beispielhaft in der weiter unten näher zu erläuternden Figur 4 gezeigt ist. Dabei kann der Befestigungsflansch 22 mit der Behälterwand verklebt oder verschweißt werden. Alternativ hierzu kann er auch mittels eines oder mehrerer Gegenstücke beispielsweise durch Verschraubung,Identical reference signs in the figures indicate the same or analogous elements. 1 shows a sectional view through a sensor head 10 according to the invention. Functional components of the sensor head 10 are its central body 12, a viewing window 14 and a reflector disk 16. In the present exemplary embodiment, the central body 12 is formed in three parts and comprises in particular a main body 18 with a central through-passage 20 and a mounting flange 22, a clamping ring 24 with which the viewing window 14 is supported, and an adjusting plate 26 which carries the reflector disk 16. The preferred material for at least the main body is a weldable hard plastic. By means of the mounting flange 22, the main body 18 can be fixed to a wall of a container, in particular a flexible bag 62, as shown by way of example in Figure 4 to be explained in more detail below. In this case, the mounting flange 22 can be glued or welded to the container wall. Alternatively, it can also by means of one or more counterparts, for example by screwing,
Verklemmung, Verrastung etc. festgelegt werden. Der Befestigungsflansch 22 bildet somit eine Abschnittsgrenze zwischen einem in Montageendzustand im Inneren des Behälters liegenden Innenbereichs und einem im Montageendzustand außerhalb des Behälters liegenden Außenbereich des Sensorkopfes. Der Durchgangskanal 20 durchsetzt beide Bereiche. Deadlock, locking etc. are set. The fastening flange 22 thus forms a section boundary between an inner region lying in the interior of the container in the final assembled state and an outer region of the sensor head lying outside the container in the final assembled state. The passage 20 passes through both areas.
Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Durchgangskanal 20 etwa auf Höhe des Befestigungsflansches 22 einen Vorsprung 28 auf, auf dem eine Dichtung 30 , beispielsweise eine Flach- oder Flüssigdichtung aufgebracht ist. Auf der Dichtung 30 ruht die Sichtscheibe 14 , die eine hinreichende Transparenz für das im Rahmen der jeweils anzuwendenden optischen Messung benötigte Licht aufweist. Bei der bevorzugten Variante der NIR-spektroskopischen Messung hat sich eine Sichtscheibe aus Quarz oder Saphir als günstig erwiesen. Mittels des Klemmrings 24 ist die Sichtscheibe 14 gegen die Dichtung 30 verklemmt, wobei die Eigenelastizität der Dichtung 30 die Klemmkraft dauerhaft aufrechterhält. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Klemmring 24 einen umlaufenden Rastwulst 32 auf, der in eine korrespondierende Rastnut 33 im Hauptkörper 18 einrastet. Dies setzt eine entsprechende Elastizität des Klemmrings 24 und/oder des Haupt körpers 18 voraus, die jedoch gegeben ist, wenn eines oder beide der genannten Elemente, wie bevorzugt vorgesehen, aus einem entsprechenden Kunststoff ausgebildet sind. Alternativ zu der gezeigten Ausführungsform könnte der Klemmring beispielsweise auch mit einem Außengewinde versehen sein, welches in ein Innengewinde des Hauptkörpers einschraubbar ist. In the embodiment shown, the passage 20 has approximately at the level of the mounting flange 22 has a projection 28 on which a seal 30, for example, a flat or liquid seal is applied. On the seal 30 rests the lens 14, which has a sufficient transparency for the required within the scope of each applicable optical measurement light. In the preferred variant of the NIR spectroscopic measurement, a viewing window made of quartz or sapphire has proved favorable. By means of the clamping ring 24, the lens 14 is clamped against the seal 30, wherein the inherent elasticity of the seal 30, the clamping force sustained permanently. In the embodiment shown, the clamping ring 24 has a circumferential latching bead 32 which engages in a corresponding latching groove 33 in the main body 18. This requires a corresponding elasticity of the clamping ring 24 and / or the main body 18 ahead, but given is, if one or both of said elements, as preferably provided, are formed from a corresponding plastic. Alternatively to the embodiment shown, the clamping ring could for example also be provided with an external thread which can be screwed into an internal thread of the main body.
An seinem der Sichtscheibe 14 abgewandten Ende ist an dem Klemmring 24 eine Koppelstruktur 25 ausgebildet, die bei der gezeigten Ausführungsform dem in Fachkreisen bekannten Tri-Clamp-Standard entspricht. Wie weiter unten im Zusammenhang mit Figur 4 näher beschrieben, dient die Koppelstruktur 25 der Ankopplung eines optoelektronischen Sensormoduls 40. At its end facing away from the lens 14, a coupling structure 25 is formed on the clamping ring 24, which corresponds to the tri-clamp standard known in the art in the embodiment shown. As described in more detail below in connection with FIG. 4, the coupling structure 25 serves to couple an optoelectronic sensor module 40.
Bei der gezeigten Ausführungsform bildet die Sichtscheibe 14 die Grenze zwischen einem Innen- und einem Außenbereich des Durchgangskanals 20. In the embodiment shown, the lens 14 forms the boundary between an inner and an outer region of the through-channel 20.
Der Innenbereich des Durchgangskanals 20 bzw. des Hauptkörpers 18 lässt sich in zwei Teilbereiche untergliedern. Der der Sichtscheibe 14 nächstbenachbarte Teilbereich ist als eine Durchflusskammer 34 ausgestaltet. Hierzu sind seitliche, den Hauptkörper 18 durchsetzende Öffnungen 36 vorgesehen, die im ontageendzustand einen Fluidaustausch zwischen der Durchflusskammer 34 und dem Behälterinnenraum erlauben. Abgeschlossen wird die Durchflusskammer durch die der Sichtscheibe 14 gegenüber und im Wesentlichen parallel zu dieser liegende Reflektorscheibe, die ihrerseits an einer Verstellplatte 26, befestigt, beispielsweise mit dieser verklebt ist. Die Verstellplatte 26 weist bei der dargestellten The inner region of the through-channel 20 or the main body 18 can be subdivided into two subregions. The partial area next to the viewing window 14 is designed as a flow chamber 34. For this purpose, lateral, the main body 18 passing through openings 36 are provided which allow ontageendzustand a fluid exchange between the flow chamber 34 and the container interior. The flow chamber is closed by the reflector disc 14 opposite and substantially parallel to this reflector disc, which in turn is attached to an adjustment plate 26, for example, glued to this. The adjusting plate 26 has in the illustrated
Ausführungsform einen umlaufenden Rastwulst 38 auf, der in eine von zwei mit ihm korrespondierenden Rastnuten 39 in der von dem Hauptkörper 18 gebildeten Innenwandung des Durchgangskanals 20 eingerastet ist. Der in Figur 1 mit „d" bezeichnete Abstand zwischen der Reflektorscheibe 16 und der Sichtscheibe 14 bildet die Höhe der Durchflusskammer 34, die bei der gezeigten Ausführungsform um eine Stufe vergrößert werden kann, indem die Verstellplatte 26 in die zweite der dargestellten Rastnuten 39 eingerastet wird. Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen mit nur einer Rastnut 39, mit mehr als zwei Rastnuten 39 sowie mit anderen Befestigungsmitteln möglich, beispielsweise einem Außengewinde an der Verstellplatte 26, welches in ein Innengewinde des Hauptkörpers 18 einschraubbar ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Reflektorscheibe 16 in nicht verstellbarer Weise dauerhaft an dem Hauptkörper 18 festzulegen. Embodiment a circumferential locking bead 38 which in one of two corresponding with him locking grooves 39 in the inner wall of the passageway 20 formed by the main body 18 is engaged. The distance between the reflector disk 16 and the lens 14, denoted by "d" in FIG. 1, forms the height of the flow chamber 34, which can be increased by one step in the illustrated embodiment by locking the adjustment plate 26 into the second locking groove 39 shown Of course, embodiments with only one latching groove 39, with more than two latching grooves 39 and with other fastening means are possible, for example an external thread on the adjusting plate 26, which can be screwed into an internal thread of the main body 18. Of course, it is also possible for the reflector disk 16 permanently fixed to the main body 18 in a non-adjustable manner.
Figur 2 zeigte eine Draufsicht auf den Sensorkopf von Figur 1 gemäß dem Sichtpfeil II, wobei zur Erläuterung auf das oben gesagte verwiesen wird. Figure 2 shows a plan view of the sensor head of Figure 1 according to the sighting arrow II, with reference to the above explained for explanation.
Figur 3 zeigt eine stark schematisierte Schnittdarstellung eines optoelektronischen Sensormoduls, welches gemeinsam mit dem Sensorkopf der Figuren 1 und 2 einen optischen Sensor bildet. Zur Veranschaulichung eines bevorzugten Strahlengangs ist zusätzlich zu dem optoelektronischen Sensormodul 40 auch die Reflektorscheibe 16 des Sensorkopfes 10 dargestellt. Das optoelektronische Sensormodul 40 weist ein vorzugsweise staub- und flüssigkeitsdichtes Gehäuse 42 auf. In der Wandung des Gehäuses 42 ist ein optisches Fenster 44 eingelassen, welches eine für die beabsichtigte Messung hinreichende Transparenz in dem jeweils benötigten Spektralbereich aufweist. Insbesondere in dem bevorzugt verwendeten nahen Infrarotbereich (NIR) können Fenster aus Quarz oder Saphir verwendet werden. Das optische Fenster 44 ist von einer Koppelstruktur 45 umgeben, die mit der Koppelstruktur 25 des Sensorkopfes 10 korrespondiert, d.h. im vorliegenden Beispiel gemäß dem Tri-Clamp-Standard ausgeführt ist. Selbstverständlich kann auch jede andere Art von Kopplung verwendet werden, die insbesondere eine starre Kopplung zwischen dem optoelektronischen Modul 40 und dem Sensorkopf 10 gewährleistet. Gewinde- und Bayonett-Kupplungen seien rein beispielhaft genannt. Figure 3 shows a highly schematic sectional view of an optoelectronic sensor module, which forms an optical sensor together with the sensor head of Figures 1 and 2. To illustrate a preferred beam path, the reflector disk 16 of the sensor head 10 is shown in addition to the optoelectronic sensor module 40. The optoelectronic sensor module 40 has a preferably dust and liquid-tight housing 42. In the wall of the housing 42, an optical window 44 is embedded, which has sufficient for the intended measurement transparency in the respective required spectral range. In particular, in the preferred used near Infrared Area (NIR) can be used in quartz or sapphire windows. The optical window 44 is surrounded by a coupling structure 45, which corresponds to the coupling structure 25 of the sensor head 10, that is executed in the present example according to the tri-clamp standard. Of course, any other type of coupling can be used, which ensures in particular a rigid coupling between the optoelectronic module 40 and the sensor head 10. Thread and bayonet couplings are mentioned as examples.
Die starre Kopplung gewinnt insbesondere Bedeutung in den bevorzugten Fällen einer Freistrahlzu- und -abführung von Licht zum bzw. vom Sensorkopf. Ein solcher Fall ist in Figur 3 skizziert. Eine von einer elektrischen Versorgungseinheit 46 gespeiste Lichtquelle 48, insbesondere mit Emissionsspektrum im NIR erzeugt ein Beleuchtungslicht, welches strahlenoptisch, im dargestellten Fall mittels eines Ablenkspiegels 50, zum optischen Fenster 44 hin geleitet wird und dieses durchstrahlt. Das Beleuchtungslicht fällt auf die Reflektorscheibe 16, die bevorzugt als Lambertsche Streuscheibe ausgebildet ist, aber auch anders, z.B. als Spiegel ausgestaltet sein kann. Das von der Reflektorscheibe 16 zurückgeworfene Licht durchstrahlt erneut das optische Fenster 44 (diesmal in umgekehrter Richtung) und wird im Raumwinkel 52 zu der numerischen Apertur der des faseroptischen Eingangs 54 eines Spektrometers 56 aufgenommen. Dieser Aufbau erlaubt eine Transflexionsmessung eines Mediums, welches sich zwischen dem optischen Fenster 44 und der Reflektorscheibe 16 befindet. Im Montageendzustand befindet sich die Durchflusskammer 34 des Sensorkopfs 10 an genau dieser Stelle. The rigid coupling is particularly important in the preferred cases of free jet supply and removal of light to and from the sensor head. Such a case is sketched in FIG. A light source 48 fed by an electrical supply unit 46, in particular with an emission spectrum in the NIR, generates an illumination light which, in the case represented by means of a deflection mirror 50, is directed towards the optical window 44 and irradiates it. The illumination light is incident on the reflector disc 16, which is preferably designed as a Lambertian lens, but can also be designed differently, for example as a mirror. The light reflected by the reflector disk 16 again passes through the optical window 44 (this time in the opposite direction) and is recorded at the solid angle 52 to the numerical aperture of the fiber optic input 54 of a spectrometer 56. This structure allows a transflection measurement of a medium which is located between the optical window 44 and the reflector disk 16. In the final assembled state is the Flow chamber 34 of the sensor head 10 at exactly this point.
Zusätzlich zu den vorgenannten Komponenten ist in Figur 3 noch eine Reflexionsklappe 58 vorgesehen, welche zu Kalibrierungszwecken in den Beleuchtungsstrahlengang geklappt werden kann, sodass das Licht der Lichtquelle 48 über den Spiegel 50 auf die Reflexionsklappe geworfen und von dort zum Eingang 54 des Spektrometers 56 gespiegelt bzw. gestreut werden kann. Diese Direktmessung des Beleuchtungslichtes kann zur Erstellung einer Referenz genutzt werden, mit welcher später gemessenes Detektionslicht einer Transflexionsmessung verglichen werden kann. In addition to the aforementioned components, a reflection flap 58 is provided in FIG. 3, which can be folded into the illumination beam path for calibration purposes, so that the light from the light source 48 is thrown onto the reflection flap via the mirror 50 and mirrored from there to the input 54 of the spectrometer 56 can be scattered. This direct measurement of the illumination light can be used to create a reference with which subsequently measured detection light of a transflection measurement can be compared.
Figur 4 zeigt den Montageendzustand eines erfindungsgemäßen Einwegbehälters 60. Der Behälter besteht aus einem flexiblen Beutel 62, der mit einem Fluid 64 gefüllt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist zusätzlich ein in das Innere des Beutels 64 ragendes Rührwerk 66 vorgesehen, welches innerhalb des Mediums 64 eine permanente Strömung aufrechterhält. In einen Durchbruch 68 durch die Wandung des Beutels 62 ist der Sensorkopf in der oben bereits beschriebenen Weise eingesetzt. Insbesondere ist er bei der gezeigten Ausführungsform mit der Außenseite seines Befestigungsflansches 22 an die Innenwandung des Beutels 62 angeschweißt. Die Durchflusskammer 34 wird durch ihre Öffnungen 36 von dem Fluid 64 durchströmt, wobei das Rührwerk 66 die Durchströmung mit „frischem" Fluid befördert, sodass eine an dem Volumen der Durchflusskammer 34 durchgeführte Messung als repräsentativ für den gesamten Beutelinhalt angenommen werden kann. An den Außenbereich des Sensorkopfes 10 ist das optoelektronische Sensormodul 40 angekoppelt, wobei die Tri-Clamp-Koppelstrukturen 25/45 in standardmäßiger Weise von einer Klammer 70 zusammengehalten werden. Bei der in Figur 4 dargestellten, bevorzugten Ausführungsform sind die Koppelstrukturen 25/45 so ausgestaltet, dass das optische Fenster 44 nicht parallel zu der Sichtscheibe 14 steht, sondern einen geringen Winkel , der vorzugsweise zwischen 1 Grad und 3 Grad, besonders bevorzugt bei 2 Grad liegt, einnimmt. Hierdurch werden Fehler vermieden, die durch eine Reflexion des Beleuchtungslichtes an der Sichtscheibe 14 entstehen können . FIG. 4 shows the final assembly state of a disposable container 60 according to the invention. The container consists of a flexible bag 62 which is filled with a fluid 64. In the embodiment shown, an agitator 66 projecting into the interior of the bag 64 is additionally provided, which maintains a permanent flow within the medium 64. In a breakthrough 68 through the wall of the bag 62, the sensor head is used in the manner already described above. In particular, in the embodiment shown, it is welded to the outside of its mounting flange 22 against the inner wall of the bag 62. The flow chamber 34 is flowed through its openings 36 by the fluid 64, wherein the agitator 66 conveys the flow of "fresh" fluid, so that a measurement made on the volume of the flow chamber 34 can be taken as representative of the total bag contents of the sensor head 10 is the optoelectronic sensor module 40 coupled with the tri-clamp coupling structures 25/45 are held together by a clamp 70 in a standard manner. In the preferred embodiment shown in FIG. 4, the coupling structures 25/45 are designed so that the optical window 44 is not parallel to the viewing window 14, but at a low angle, preferably between 1 degree and 3 degrees, particularly preferably 2 degrees lies, takes. As a result, errors are avoided, which can be caused by a reflection of the illumination light on the lens 14.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere kann der Aufbau des optoelektronischen Sensormoduls technisch der jeweils beabsichtigten Messmethode angepasst werden . Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures represent only illustrative embodiments of the present invention. Those skilled in the art will be offered a wide range of possible variations. In particular, the structure of the optoelectronic sensor module can be technically adapted to the respective intended measurement method.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Sensorkopf  10 sensor head
12 Zentralkörper  12 central body
14 Sichtscheibe  14 viewing window
16 Reflektorscheibe  16 reflector disc
18 Hauptkörper  18 main body
20 Durchgangskanal  20 passageway
22 Befestigungsflansch  22 mounting flange
24 Klemmring  24 clamping ring
25 Koppelstruktur  25 coupling structure
26 Verstellplatte  26 adjustment plate
28 Absatz 28 paragraph
30 Dichtung  30 seal
32 Rastwulst  32 locking bead
33 Rastnut  33 locking groove
34 Durchflusskammer  34 flow chamber
36 Durchflussöffnung 36 flow opening
38 Rastwulst  38 Rastwulst
39 Rastnut  39 locking groove
40 optoelektronisches Sensormodul 42 Gehäuse  40 optoelectronic sensor module 42 housing
44 optisches Fenster  44 optical window
45 Koppelstruktur  45 coupling structure
46 elektrische Versorgungseinheit 48 Lichtquelle  46 electrical supply unit 48 light source
50 Umlenkspiegel  50 deflection mirror
52 Linse  52 lens
54 faseroptischer Spektrometereingang 54 fiber optic spectrometer input
56 Spektrometer 56 spectrometers
60 Einwegbehälter  60 disposable containers
62 Beutel  62 bags
64 Fluid  64 fluid
66 Rührwerk 68 Wandungsdurchbruch 70 Klammer 66 agitator 68 Wall penetration 70 bracket

Claims

Patentansprüche claims
Einweg-Sensorkopf für einen optischen Sensor, umfassend einen Zentralkörper (12) mit Disposable sensor head for an optical sensor, comprising a central body (12) with
- einem axialen, durch eine quer zu seiner Längsrichtung ausgerichtete, transparente Sichtscheibe (14) verschlossenen Durchgangskanal (20) und  - An axial, by a transversely to its longitudinal direction aligned, transparent lens (14) sealed passageway (20) and
- einem umlaufenden Befestigungsflansch (22), mittels dessen er dichtend an einer Wandung eines flexiblen Behälters (62) so befestigbar ist, dass der Durchgangskanal (20) die Wandung durchsetzt,  - A circumferential mounting flange (22) by means of which it is sealingly fastened to a wall of a flexible container (62) so that the passage channel (20) passes through the wall,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Durchgangskanal (20) in einem Abschnitt eine offene Durchflusskammer (34) bildet, die einerseits durch die Sichtscheibe (14) und andererseits durch eine der Sichtscheibe (14) gegenüberliegend angeordnete Reflektorscheibe (16) begrenzt ist. 2. Sensorkopf nach Anspruch 1,  in that the through-channel (20) forms in one section an open flow-through chamber (34) which is delimited on the one hand by the viewing window (14) and on the other hand by a reflector disc (16) arranged opposite the viewing window (14). 2. Sensor head according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Durchflusskammer (34) mindestens zwei  that the flow chamber (34) at least two
seitliche, zwischen der Sichtscheibe (14) und der  lateral, between the lens (14) and the
Reflektorscheibe (16) angeordnete Öffnungen (36) aufweist.  Reflector disc (16) arranged openings (36).
3. Sensorkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, 3. Sensor head according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Zentralkörper (12) auf der der  that the central body (12) on the
Reflektorscheibe (16) abgewandten Seite der  Reflector disc (16) facing away from the
Sichtscheibe (14) eine Kupplungsvorrichtung (25) zur reversiblen Ankopplung eines optoelektronischen  Lens (14) a coupling device (25) for the reversible coupling of an optoelectronic
Sensormoduls (40) aufweist. Sensor module (40).
4. Sensorkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 4. Sensor head according to one of the preceding claims, characterized
dass der Zentralkörper (12) mehrteilig aufgebaut ist und einen Hauptkörper (18) und wenigstens ein weiteres in that the central body (12) is constructed in several parts and has a main body (18) and at least one other
Zentralkörperbauteil (24; 26) aufweist. Central body component (24, 26).
Sensorkopf nach Anspruch 4, Sensor head according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Sichtscheibe (14) dichtend zwischen dem  that the viewing window (14) sealing between the
Hauptkörper (18) und einer Stirnseite eines Klemmrin (24) klemmend gehaltert ist.  Main body (18) and a front side of a Klemmrin (24) is held clamped.
Sensorkopf nach Anspruch 5, Sensor head according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Klemmring (24) an seiner von der Sichtscheibe (14) abgewandten Stirnseite die Kupplungsvorrichtung in that the clamping ring (24) on its end face remote from the viewing window (14) is the coupling device
(25) zur reversiblen Ankopplung des optoelektronischen Sensormoduls (40) aufweist. (25) for reversible coupling of the optoelectronic sensor module (40).
Sensorkopf nach einem der Ansprüche 4 bis 6, Sensor head according to one of claims 4 to 6,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Reflektorscheibe (16) auf einer Verstellplatte that the reflector disc (16) on an adjusting plate
(26) fixiert ist, die in verstellbarem Abstand von der Sichtscheibe (14) an dem Hauptkörper (18) festgelegt ist . (26) fixed at an adjustable distance from the lens (14) on the main body (18) is fixed.
Sensorkopf nach Anspruch 7, Sensor head according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Verstellplatte (26) und der Hauptköper ( korrespondierende Rastnuten (39) und -wulste(38) aufweisen . the adjusting plate (26) and the main body (corresponding locking grooves (39) and -wulste (38).
9. Einwegbehälter mit flexibler Wandung und wenigstens einem Einweg-Sensorkopf (10) eines optischen Sensors, wobei der Sensorkopf (10) einen Zentralkörper (12) mit9. Disposable container with flexible wall and at least one disposable sensor head (10) of an optical sensor, wherein the sensor head (10) has a central body (12)
- einem axialen, durch eine quer zu seiner Längsrichtung ausgerichtete, transparente Sichtscheibe (14) verschlossenen Durchgangskanal (20) und - An axial, by a transversely to its longitudinal direction aligned, transparent lens (14) sealed passageway (20) and
- einem umlaufenden Befestigungsflansch (22),  a circumferential mounting flange (22),
aufweist und mittels des Befestigungsflansches (22) dichtend derart an der flexiblen Wandung befestigt ist, dass der Durchgangskanal (20) die Wandung durchsetzt, dadurch gekennzeichnet,  has and by means of the mounting flange (22) sealingly attached to the flexible wall such that the passage channel (20) passes through the wall, characterized
dass der Durchgangskanal (20) in eine im Inneren des Behälters positionierte, offene Durchflusskammer (34) des Sensorkopfes (10) ausläuft, die zum Behälteräußeren hin durch die Sichtscheibe (14) und zum Behälterinneren hin durch eine der Sichtscheibe (14) gegenüberliegend angeordnete Reflektorscheibe (16) begrenzt ist.  in that the through-channel (20) discharges into an open flow chamber (34) of the sensor head (10) positioned inside the container, towards the outside of the container through the viewing window (14) and towards the interior of the container through a reflector disc arranged opposite the viewing window (14) (16) is limited.
10. Einwegbehälter nach Anspruch 9, 10. disposable container according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Befestigungsflansch (22) mit der Wandung verschweißt, verklebt, und/oder mittels eines  that the mounting flange (22) welded to the wall, glued, and / or by means of a
zusätzlichen Gegenstücks verklemmt ist.  additional counterpart is jammed.
EP12719599.8A 2011-05-10 2012-05-05 Disposable sensor head and disposable container Withdrawn EP2707694A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011101107A DE102011101107B4 (en) 2011-05-10 2011-05-10 Disposable sensor head and disposable container
PCT/EP2012/001942 WO2012152423A1 (en) 2011-05-10 2012-05-05 Disposable sensor head and disposable container

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2707694A1 true EP2707694A1 (en) 2014-03-19

Family

ID=46046119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12719599.8A Withdrawn EP2707694A1 (en) 2011-05-10 2012-05-05 Disposable sensor head and disposable container

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9400243B2 (en)
EP (1) EP2707694A1 (en)
DE (2) DE102011101107B4 (en)
WO (1) WO2012152423A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3650529A1 (en) 2018-11-09 2020-05-13 Sartorius Stedim FMT SAS Single-use container with 3d printed functional element, printing method therefor and assembly

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014012584A1 (en) * 2012-07-18 2014-01-23 Siemens Aktiengesellschaft Analysis device for examining a fluid in a flexible sac and reaction container having a wall made of a flexible material
DE102012218901A1 (en) * 2012-10-17 2014-04-17 Robert Bosch Gmbh Sensor device with positioning
DE102014005710A1 (en) * 2013-04-23 2014-10-23 Technische Hochschule Mittelhessen Invention relating to a measuring method for the detection and quantitative determination of the cell concentration
WO2015085214A1 (en) 2013-12-06 2015-06-11 Pendo TECH Sensor fitting for biotech process bag
US11181496B2 (en) 2013-12-06 2021-11-23 Pendotech Sensor fitting for biotech process bag
US10557811B2 (en) 2013-12-06 2020-02-11 Pendotech Sensor fitting for biotech process bag
DE102015110893B3 (en) 2015-07-06 2016-03-24 Sartorius Stedim Biotech Gmbh A method of measuring a plurality of state parameters of a fluid contained in a container
DE102015122745B3 (en) 2015-12-23 2017-01-19 Sartorius Stedim Biotech Gmbh container
DE102016000997B3 (en) * 2016-01-29 2017-02-23 Sartorius Stedim Biotech Gmbh System for storing and / or calibrating a sensor
DE102016008826B4 (en) * 2016-07-19 2024-04-25 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Spectroscopic measurement for containers
FR3059770B1 (en) * 2016-12-02 2020-10-02 Chene & Cie COLOR MEASUREMENT DEVICE OF A LIQUID WITHOUT TAKING A SAMPLE
DE102017110671A1 (en) 2017-05-17 2018-11-22 Presens Precision Sensing Gmbh Sensor carrier and method using this
EP3435162A1 (en) 2017-07-28 2019-01-30 ASML Netherlands B.V. Metrology method and apparatus and computer program
DE102017010629A1 (en) * 2017-11-16 2019-05-16 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Container with wall projection and sensor area
DE102018108325B4 (en) 2018-04-09 2020-07-09 Schott Ag Sensor receptacle for a bioreactor and bioreactor with sensor receptacle and process for the propagation or cultivation of biological material
DE102018108323B4 (en) 2018-04-09 2020-07-09 Schott Ag Device for holding an image-capturing device on a bioreactor, bioreactor with device for holding an image-capturing device and method for propagating or cultivating biological material
DE102019115147B4 (en) * 2019-06-05 2021-01-14 Schott Ag Biocompatible composite element and method for producing a biocompatible composite element
DE102022129251A1 (en) * 2022-11-04 2024-05-08 Watergenics GmbH Probe for fluid analysis

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080171383A1 (en) * 2006-11-03 2008-07-17 Finesse Solutions, Llc. Optical interface for disposable bioreactors

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3208344A (en) * 1961-01-09 1965-09-28 Coleman Instr Corp Mounting for deformable optical elements
US4066361A (en) * 1974-05-01 1978-01-03 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Method and apparatus for deriving oxygen association curves
FR2344023A1 (en) * 1976-03-12 1977-10-07 Alsthom Cgee OPTICAL PROBE FOR THE MEASUREMENT OF SPEEDS IN A FLOW
US4256696A (en) * 1980-01-21 1981-03-17 Baxter Travenol Laboratories, Inc. Cuvette rotor assembly
DE3168014D1 (en) * 1980-05-13 1985-02-14 Bernard Wright Self-cleaning reflective road marker
US4464936A (en) * 1982-08-03 1984-08-14 Fike Metal Products Corporation Monitoring apparatus for pressure sensitive devices
GB9406769D0 (en) * 1994-04-06 1994-05-25 Btr Plc Valve system
DE4443016A1 (en) * 1994-12-02 1996-06-05 Sick Optik Elektronik Erwin Spectral analyser of gas concentration
US6154441A (en) * 1997-04-17 2000-11-28 Imation Corp. Method for centering a hub in an optical disc, and an optical storage system using such disc
DE19843553C2 (en) * 1998-09-23 2001-09-20 Bayer Ag Measuring device for in-process control
WO2002042780A2 (en) * 2000-11-22 2002-05-30 Burstein Technologies, Inc. Apparatus and methods for separating agglutinants and disperse particles
KR100615904B1 (en) * 2005-07-27 2006-08-28 삼성전자주식회사 Molding resin tablet supplying apparatus having tablet weight measuring unit
US7423755B2 (en) * 2005-12-05 2008-09-09 E.I. Du Pont De Nemours And Company Liquid measurement cell having a transparent partition therein
US7719686B2 (en) * 2005-12-05 2010-05-18 E.I. Du Pont De Nemours And Company System for measuring a color property of a liquid
DE102006001610B4 (en) 2006-01-11 2009-06-10 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Device for attaching a sensor to containers
DE102006022307A1 (en) * 2006-05-11 2007-11-15 Respironics Novametrix, LLC, Wallingford Disposable bioreactor with sensor arrangement
DE102008036934B4 (en) * 2008-08-08 2014-09-25 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Bioreactor with window
DE102009050448A1 (en) * 2009-06-19 2011-12-08 Sartorius Stedim Biotech Gmbh A sensor device comprising an optical sensor, a container and a compartmentalizing means
DE102010007559B4 (en) * 2010-02-10 2014-01-09 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Bioreactor container with an optical foam sensor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080171383A1 (en) * 2006-11-03 2008-07-17 Finesse Solutions, Llc. Optical interface for disposable bioreactors

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3650529A1 (en) 2018-11-09 2020-05-13 Sartorius Stedim FMT SAS Single-use container with 3d printed functional element, printing method therefor and assembly
WO2020094391A1 (en) 2018-11-09 2020-05-14 Sartorius Stedim FMT S.A.S. Single-use container with 3d printed functional element, printing method therefor and assembly

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012152423A1 (en) 2012-11-15
DE102011101107B4 (en) 2013-08-14
DE202012004503U1 (en) 2012-05-22
DE102011101107A1 (en) 2012-11-15
US20140054186A1 (en) 2014-02-27
US9400243B2 (en) 2016-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011101107B4 (en) Disposable sensor head and disposable container
DE102015217546B3 (en) Cleaning device for cleaning a transparent cover of a camera
EP3508274B1 (en) Bottle attachment for handling fluids
DE112015001461B4 (en) Microscope viewing container and its use
CH706565A1 (en) Drainage container device and Saugbeuteleinheit.
DE102014214510A1 (en) Arrangement for reflection suppression in a windscreen display device and windshield display device
DE102008022254A1 (en) Marker for a navigation system
DE102006022307A1 (en) Disposable bioreactor with sensor arrangement
DE102004040099A1 (en) Bearing dosing system and method for applying a flowable substance
DE102011101108B4 (en) Transflexion probe and Transflexionssensor
DE102006008552A1 (en) Testing device for workpiece e.g. bottle cap, has tilted mirror designed as concave mirror and having conical surface-shaped or partially spherical-shaped reflection surface, where light emitted by workpiece is directly detected by camera
WO2021013638A1 (en) Filter apparatus
EP1826556A2 (en) Inspection device
DE102014000210B3 (en) Modified cuvette
DE102010044237B4 (en) Optical flow measuring system and fluid container
DE4214804A1 (en) Device for the optical display of the pressure of a medium
DE102015217544A1 (en) Cleaning device for cleaning a transparent cover of a camera
DE19536258B4 (en) Bottle-
DE102010064437B3 (en) System for measuring optical flow of fluid such as gas in fluid container, has flow cell latch unit which is connected with latch unit of measuring arrangement by lock, such that optical measuring section is fixed in beam gears
EP3814477A1 (en) Bioprocess container having an optical measuring device
DE102021113925A1 (en) Level or point level sensor with optical monitoring device
DE3135922C2 (en) Leak monitoring device
DE102016117639A1 (en) Filter capsule with fluid control
DE2659898C3 (en) Device for determining the concentration of a gas
DE202012007365U1 (en) Micro-photometer

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20131015

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20190709

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20200430