WO2019137719A1 - Verfahren zur detektion matrix-gebundenen wassers - Google Patents

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WO2019137719A1
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detector
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water
heating
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Harald Pötzschke
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    • G01N27/221—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance by investigating the dielectric properties

Definitions

  • Micro-biological matrix A substance produced by microbes whose water-free
  • Proportion predominantly of organic macromolecules (poly saccharides, proteins, proteoglycans, lipids, etc.) of microbial origin and can swell with water to a hydrophilic gel / hydrogel
  • thermosensor sensor with heating unit and / or heating electronics
  • Microbiological matrices are the ubiquitous, dominant form of microbial life. Microorganisms produce a matrix of polymeric bio-molecules (EPS: extracellular polymeric substances) in which they live protected.
  • EPS polymeric bio-molecules
  • the EPS a variety of other substances can be stored, in particular, they are highly water-binding, the EPS form with water structure-stable hydrogels (this water is matrix-bound).
  • Such gels also called biofilms, readily form on all (even occasionally) moist (and in particular sufficiently warm) surfaces.
  • biofouling microbial growth
  • water treatment plants reverse osmosis membranes, activated carbon adsorbers, etc.
  • lines containing water containing liquids in the food, chemical and pharmaceutical and other industries care equipment (Washing machines and dryers) for utensils and textiles (eg so-called white goods), water pipes and air conditioners of hospitals and medical practices, dialysis equipment and hard-to-clean endoscopes, etc. called.
  • the object of the present invention is a technically simple sensor for (detection detection of matrix-bound water on solid surfaces.
  • the sensor and its use should allow a quasi-continuous measurement / determination in situ (ie at the place of formation of the microbiological matrix), whereby no manual manipulations should be allowed (removal of "specimens", staining, external measurement, etc.). to be necessary.
  • the technical simplicity is the use z. B. also allow a variety of such sensors at low cost, because technically simple detectors by mass production methods (and thus inexpensive) can be produced.
  • the hydrodynamics of the wetting of the surface as well as the running off of water (eg also water in aqueous solutions) from the surface should be undisturbed, d. This means that the detectors should be flush-mounted in the (ie directly under) surface.
  • Capacitive sensors have been known in principle for a long time and are used in a variety of designs for a variety of purposes. They serve z. B.
  • strain gauges e.g.
  • the object is achieved by a method according to the main claim 1 as well as devices according to the independent claim 2.
  • a measurement of the relative permittivity s r ie the relative permeability of a material for electric fields, of the medium on the surface takes place via a detector integrated below the surface.
  • This medium is - after complete removal of all (not the surface-wetting, "free") water (with relative permittivity s r, w ) not bound to a matrix, either air, if no micro-biological matrix is present, or, if a microbiological matrix is present, especially the water bound in it (s r, Mg w).
  • Comparison with values without any water on the surface then results in the change of relative permittivity by the matrix-bound water ,
  • the measurement of the permittivity of the medium on the surface above the detector takes place by means of a surface-integrated arrangement of at least two electrically insulated conductors which form a planar capacitor with a spatial electric field.
  • the integration into the surface serves to not change the wetting and free drainage of water from the surface.
  • a measurement of the electrical conductivity can be carried out, for which purpose only the insulation of the electrical conductors has to be omitted.
  • Water standing on or in front of the surface must be removed by draining, etc.
  • the surface still wetting (not matrix-bound) water is completely removed by a standardized heating / heating of the surface by evaporation, wherein the heating / heating (temporary) is carried out so that matrix-bound water is not completely evaporated / evaporated.
  • the gas is preferably removed by a vent with not saturated with water vapor at ambient temperature (without heating / heating) gas.
  • FIG. 1 shows an electrical conductor which can be used according to the invention in the form of a double spiral or a double meander.
  • Figure 2 shows useful conductors in the form of intermeshing comb structures.
  • Figure 3 is a schematic representation of the procedure according to the invention with the electrical conductors, heating device, measuring device and detector according to a device according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic representation of the procedure according to the invention as in Fig. 3, but with heating electronics instead of heating element.
  • Figure 5 is a schematic representation of the procedure according to the invention according to Figure 3, but with a plurality of detectors.
  • the non-matrix-bound water is evaporated in a standard drying process.
  • the surface in which the detector is integrated if such a position is not permanently given, first placed in a position that allows the most complete drainage of water and at the same time reliably prevents after drying the surface not matrix-bound water re-flood the surface and moisten it again.
  • the evaporation is advantageously carried out by increasing the temperature, for. B. by a surface-near integrated Peltier element or a resistive electric heater (an electrical resistance conductor or a heating foil, etc.). Heating is done for so long that free wetting (not matrix-bound) water is sure to completely evaporate, while the significantly slower evaporating matrix-bound water is not completely removed.
  • the required time for a selected temperature must be previously determined experimentally (process adjustment), it depends on material and environment. Preferred temperatures are between 30 and 95 ° C, preferably between 40 and 80 ° C (so that the matrices are not thermally destroyed). A no longer changing "end value" of the determined capacity shows the complete drying, the time to reach it is the drying time at this temperature. The heating time is then z. For example, for a given surface temperature T between 110 and 180%, preferably between 120 and 150% of the drying time for the complete drying of non-matrix-bound water from the surface.
  • two electrically insulated conductors in a suitable arrangement are preferably integrated planar near the surface (or directly under) the surface.
  • a sensor signal is generated from the charges "flowing away" from the conductors in a measuring unit (according to the known methods of electrical engineering).
  • Suitable arrangements of the electrically insulated conductors are, for example, parallel (or nearly parallel) wires / conductors / conductor layers (round, rounded or angular), for example - to increase the measuring effect on a small footprint - as a double meander or double spiral ( arranged according to Figure 1).
  • Other arrangements for example, intersecting comb structures, FIG. 2 appear to be just as suitable in principle, their knowledge exists in the knowledge area of a person skilled in the art.
  • planar arrangement of the electrical conductors is not completely flat, since the conductors can not of course be made infinitely thin.
  • the detector conductors and the electrical resistance conductor for heating are identical. This allows a particularly compact and simple arrangement of the detector and heating conductors.
  • the electric field between the electrically insulated conductors continues through the same materials, the electric field strength of this portion of the spatial expansion
  • the electric field is practically constant.
  • gas eg air
  • This matrix-bound water significantly alters the capacity of the detector by altering the relative permittivity (by s r , Mgw) in the portions of the field-penetrated space occupied by the matrix-bound water (that is, outside the array).
  • Fig. 3 shows schematically above an arrangement shown in cross-section through a built-in surface detector 1, a heating element 2, a measuring unit 3 - with the electrical connections 3.1 between the detector and measuring unit - a surface coating by a matrix with wetting by matrix
  • the detector 1, which is connected to the measuring unit 3, has at least two electrically insulated conductors and thus a maximum of four connections 3.1 (a to d, where a and d and b and c are to belong to one conductor), it is only one End of each detector conductor, so a total of two terminals connected to the measuring unit.
  • the heating element 2 is preferably (but not limited to) an electric heating element, e.g. B. a Peltier element, one or more heating conductors (resistance conductor) or a heating foil, etc.
  • FIG. 4 shows at the top a schematic representation of a modified arrangement from FIG. 3.
  • a heating electronics 7 is added and it eliminates the heating element 2 because the detector conductors are identical to the heating conductors.
  • the detector 1 has four terminals (a to d) 3.1 and 7.1, but in this embodiment, only one end of each detector conductor (ie two) with the measuring unit 3 and both ends of one or both conductors (ie two or four terminals) the heating electronics 7 are connected.
  • a and b or c and d result as connection 3.1 with the measuring unit 3 and a and d or b and c as connection 7.1 with the heating electronics 7, which is shown in FIG. 4 below.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of an expanded arrangement from FIG. 4.
  • Several detectors 1 are arranged spatially separated and connected in each case (according to FIG. 4) to a measuring unit 3 and the heating electronics 7.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion mikrobiologischer extrazellulärer Matrizen auf einer festen Oberfläche mit einem technisch einfachen Sensor durch Bestimmung in situ, ohne Störung der Hydrodynamik der Überströmung und Benetzung der Oberfläche sowie des Ablaufens von Wasser. Dies gelingt durch eine Messung der elektrischen Permittivität des in den Matrices verbliebenen, Matrix-gebundenen Wassers, nachdem zuvor das freie Wasser auf der Oberfläche durch Ablaufen lassen und eine standardisierte Erwärmung erzwungene Verdunstung vollständig entfernt wurde. Dabei ergibt der Vergleich mit vorab ermittelten Werten ohne jegliches Wasser die Änderung der relativen Permittivität durch das Matrix-gebundene Wasser. Anwendungsgebiete können sämtliche Oberflächen sein, auf denen mikro-biologische Matrices abgeschieden werden.

Description

Verfahren zur Detektion Matrix-gebundenen Wassers
Beschreibung
Definitionen
In dieser Patentanmeldung bedeuten:
Mikro-biologische Matrix Eine von Mikroben erzeugte Substanz, deren Wasser-freier
Anteil überwiegend aus organischen Makromolekülen (Poly saccharide, Proteine, Proteoglykane, Lipide, etc.) mikrobieller Herkunft besteht und mit Wasser zu einem hydrophilen Gel / Hydrogel aufquellen kann
Detektor Anordnung einer elektrisch isolierten Leiterstruktur
Sensor Anordnung, bestehend aus Detektor und Messeinrichtung
(beheizter Sensor: Sensor mit Heizeinheit und/oder Heizelek- tronik)
Einleitung
Mikro-biologische Matrices sind die ubiquitäre, dominante Daseinsform mikrobiellen Le- bens. Mikroorganismen produzieren eine Matrix aus polymeren Bio-Molekülen (EPS: extra- zelluläre polymere Substanzen) in der sie geschützt leben.
In die EPS kann eine Vielzahl weiterer Substanzen eingelagert werden, insbesondere sind sie stark Wasser-bindend, die EPS bilden mit Wasser Struktur-stabile Hydrogele (dieses Wasser ist Matrix-gebunden).
Solche Gele, auch Biofilme genannt, bilden sich leicht auf allen (auch nur gelegentlich) feuchten (und insbesondere hinreichend warmen) Oberflächen.
Angeführt seien exemplarisch das Biofouling (mikrobieller Aufwuchs) in Wasseraufberei- tungs-Anlagen (Umkehrosmose-Membranen, Aktivkohle-Adsorbern, etc.), in v. a. wasser- haltige Flüssigkeiten enthaltende Leitungen in der Lebensmittel-, der chemischen und pharmazeutischen und sonstigen Industrien, Pflegegeräte (Waschgeräte und Trockner) für Gebrauchsgegenstände und Textilien (z. B. so genannte Weiße Ware), Wasserleitungen und Klimaanlagen von Krankenhäusern und medizinischen Praxen, Dialyse-Ausrüstung und schwer zu reinigende Endoskope, etc. genannt.
Problem / Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein technisch einfacher Sensor für die (Nachweis- Detektion von Matrix-gebundenem Wasser auf festen Oberflächen.
Der Sensor und seine Verwendung soll eine quasi kontinuierliche Messung / Bestimmung in situ (also am Ort der Entstehung der mikrobiologischen Matrix) ermöglichen, dabei sol- len keinerlei händische Manipulationen (Entnahme von„Probekörpern“, Anfärbung, exter- ne Messung, etc.) notwendig sein.
Die technische Einfachheit soll den Einsatz z. B. auch einer Vielzahl solcher Sensoren mit geringen Kosten erlauben, weil technisch einfache Detektoren mittels massentauglicher Produktionsverfahren (und somit preiswert) herstellbar sind.
Die Hydrodynamik der Benetzung der Oberfläche sowie des Ablaufens von Wasser (z. B. auch Wasser in wässrigen Lösungen) von der Oberfläche soll ungestört sein, d. h., die Detektoren sollen flächenbündig in die (d. h. direkt unter der) Oberfläche integriert sein.
Stand der Technik
Kapazitive Sensoren sind prinzipiell seit Langem bekannt und werden in einer Vielzahl von Bauformen zu den unterschiedlichsten Zwecken verwendet. Sie dienen z. B.
- als Deformations-Sensoren, wobei sie Dehnungs-Messstreifen ersetzen können, (bspw.
US 6,865,960 B2),
- als Berührungs-Schalter (bspw. DE 20 2006 006 192 U1 oder DE 10 2010 037 370 A9)
- als Verschiebe-Sensoren im Rahmen von Zeiger-Vorrichtungen zur Eingabe von Be- fehlen in Maschinen und Rechnern (bspw. DE 10 2007 032 260 A1 )
- als Sensoren für kondensierendes Wasser (Niederschlag aus Wasserdampf, bspw. DE 197 08 053 A1 und DE 100 15 430 C1 )
- etc.
Ein Verfahren oder eine Vorrichtung zur Detektion Matrix-gebundenen Wassers gemäß der vorliegenden Erfindung, oder diesen ähnelnd, konnten nicht ermittelt werden. Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch 1 sowie Vor- richtungen gemäß dem Nebenanspruch 2.
Im Prinzip erfolgt eine Messung der relativen Permittivität sr, also der relativen Durchlässig- keit eines Materials für elektrische Felder, des Mediums auf der Oberfläche über einem un- ter die Oberfläche integrierten Detektor. Dieses Medium ist - nach vollständiger Entfernung des gesamten nicht an eine Matrix gebundenen (also die Oberfläche benetzenden,„frei en“) Wassers (mit der relativen Permittivität sr,w) - entweder, falls keine mikro-biologische Matrix vorhanden ist, Luft, oder, falls eine mikro-biologische Matrix vorhanden ist, v. a. das in dieser gebundene Wasser (sr,Mgw)· Der Vergleich mit Werten ohne jegliches Wasser auf der Oberfläche ergibt dann die Änderung der relative Permittivität durch das Matrix-ge- bundene Wasser.
Die Messung der Permittivität des Mediums auf der Oberfläche über dem Detektor erfolgt durch eine in die Oberfläche integrierte Anordnung von mindestens zwei elektrisch isolier- ten Leitern, die einen planaren Kondensator mit räumlichem elektrischen Feld bilden. Die Integration in die Oberfläche dient der Nicht-Veränderung des Benetzens und des freien Ablaufens von Wasser von der Oberfläche.
Es gilt in erster Näherung, dass die relative Permittivität von Matrix-gebundenem Wasser sr,Mgw mit der des nicht Matrix-gebundenen Wassers sr,w übereinstimmt.
Alternativ zur Messung der Permittivität kann auch eine Messung der elektrischen Leit fähigkeit erfolgen, wozu lediglich die Isolierung der elektrischen Leiter entfallen muss.
Auf oder vor der Oberfläche stehendes Wasser muss durch Ablaufen lassen, etc. entfernt werden. Die Oberfläche weiterhin benetzendes (nicht Matrix-gebundenes) Wasser wird durch ein standardisiertes Erwärmen / Erhitzen der Oberfläche durch Verdunsten restlos entfernt, wobei die Erwärmung / Erhitzung (zeitlich befristet) so durchgeführt wird, dass Matrix-gebundenes Wasser nicht restlos verdunstet / verdampft wird. Um eine Wieder- Kondensation von verdunstetem / verdampftem Wasserdampf aus dem Gas über der Oberfläche mit dem Detektor zu verhindern, wird das Gas bevorzugt durch eine Belüftung mit bei Umgebungstemperatur (ohne Erwärmung / Erhitzung) nicht mit Wasserdampf über- sättigtem Gas entfernt.
Da beispielsweise reines Wasser (bei niedrigen Feldwechsel-Frequenzen) eine etwa 80- fach höhere relative Permittivität sr,w als Luft sr,L (~ 1 ) besitzt, ist die Detektion auch ge- ringster Mengen von (auch Matrix-gebundenem) Wasser äußerst sensitiv, außerdem - selbst bei großzügiger Wahl der Werte für eine vollständige getrocknete Oberfläche - sehr zuverlässig.
Wenn andere Beläge (Matrices oder Verdunstungs-Rückstände) außer Biofilmen nicht vor- kommen können, kann zugleich eine sehr hohe Spezifität gegeben sein.
Abbildungen
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäß verwendbaren elektrischen Leiter in Form einer Dop- pel-Spirale oder eines Doppel-Mäanders.
Figur 2 zeigt verwendbare Leiter in Form in einander greifender Kamm-Strukturen.
Figur 3 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise mit den elektrischen Leitern, Heizvorrichtung, Messvorrichtung und Detektor gemäß einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 4 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wie in Fig. 3, jedoch mit Heizelektronik statt Heizelement.
Figur 5 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise gemäß Fig.3, jedoch mit mehreren Detektoren.
Nähere Beschreibung der Erfindung
Zur Bestimmung der Anwesenheit Matrix-gebundenen Wassers wird vor der ersten Be- feuchtung mit Wasser eine Messung in Abwesenheit jeglichen Wassers auf der Oberfläche („Null-Wert“) durchgeführt.
Nach Befeuchtung(en) wird das nicht Matrix-gebundene Wasser in einer standardisierten Trocknung verdunstet. Dazu wird die Oberfläche in die der Detektor integriert ist, falls eine solche Stellung nicht permanent gegeben ist, zunächst in eine Stellung gebracht, die ein möglichst vollständiges Ablaufen von Wasser ermöglicht und zugleich sicher verhindert, dass nach der Trocknung der Oberfläche nicht Matrix-gebundenes Wasser die Oberfläche erneut überrinnen und somit erneut befeuchten kann. Die Verdunstung erfolgt vorteilig durch Erhöhung der Temperatur, z. B. durch ein Oberflächen-nah integriertes Peltier-Ele- ment oder eine resistive elektrische Heizung (einen elektrischen Widerstands-Leiter oder eine Heizfolie, etc.). Geheizt wird dabei so lange, dass freies benetzendes (nicht Matrix-ge- bundenes) Wasser sicher vollständig verdunstet, während das deutlich langsamer ver- dunstende Matrix-gebundene Wasser nicht vollständig entfernt wird. Die erforderliche Zeit für eine gewählte Temperatur muss zuvor experimentell ermittelt werden (Verfahrens-Jus- tierung), sie ist Material- und Umgebungs-abhängig. Bevorzugte Temperaturen sind zwi- schen 30 und 95 °C, bevorzugt zwischen 40 und 80 °C (damit die Matrices nicht thermisch zerstört werden). Ein zeitlich sich nicht mehr ändernder„Endwert“ der ermittelten Kapazität zeigt die vollständige Trocknung, die Zeit bis zu seiner Erreichung ist die Trocknungszeit bei dieser Temperatur. Die Heizzeit beträgt dann z. B. für eine vorgegebene Oberflächen- Temperatur T zwischen 1 10 und 180 %, bevorzugt zwischen 120 und 150 % der Trock- nungszeit für die vollständige Trocknung nicht Matrix-gebundenen Wassers von der Ober- fläche.
Außerdem muss entweder für eine hinreichende Belüftung des Gasraums über der Ober- fläche gesorgt sein, damit beim anschließenden Abkühlen der Oberfläche nicht Wasser- dampf auf der Oberfläche kondensiert und diese erneut befeuchtet. Oder es muss sofort nach (alternativ auch schon während) der Heizzeit gemessen werden.
Als kapazitiver Detektor sind zwei elektrisch isolierte Leiter in geeigneter Anordnung vor- zugsweise planar Oberflächen-nah in die (oder direkt unter der) Oberfläche integriert. Zur Messung der Permittitvitäts-abhängigen Kapazität wird aus den von den Leitern„abfließen- den“ Ladungen in einer Messeinheit (nach den bekannten Methoden der Elektrotechnik) ein Sensor-Signal erzeugt.
Als Leitfähigkeits-Detektor kann eine analoge Anordnung nicht isolierter Leiter dienen, die Messung ist bekannt (gehört zum Stand der Technik).
Geeignete Anordnungen der elektrisch isolierten Leiter sind beispielsweise parallele (oder nahezu parallele) Drähte / Leiter / Leiterschichten (rund, abgerundet oder eckig), beispiels- weise - zur Vergrößerung des Mess-Effekts auf kleiner Grundfläche - als Doppel-Mäander oder Doppel-Spirale (gemäß Figur 1 ) angeordnet. Andere Anordnungen (beispielsweise in einander greifende Kamm-Strukturen, Figur 2) erscheinen prinzipiell genauso geeignet, ihre Kenntnis existiert im Wissensbereichs einer technischen Fachperson.
Die planare Anordnung der elektrischen Leiter ist nicht völlig eben, da die Leiter natürlich nicht unendlich dünn gestaltet werden können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Detektor-Leiter und der elektri- sche Widerstands-Leiter zur Heizung ident. Dies ermöglicht eine besonders kompakte und einfache Anordnung der Detektor- und Heiz-Leiter.
Das elektrische Feld zwischen den elektrisch isolierten Leitern durchsetzt innerhalb der Anordnung mit der Oberfläche, in den die elektrischen Leiter integriert sind, unverändert dieselben Materialien, die elektrische Feldstärke dieses Anteils der räumlichen Ausdeh- nung des elektrischen Feldes ist praktisch konstant. Im Raum oberhalb der Oberfläche be- findet sich bei vollständiger Trocknung von nicht Matrix-gebundenem Wasser und ohne Anwesenheit Matrix-gebundenen Wassers nur Gas (z. B. Luft), bei vollständiger Trocknung von nicht Matrix-gebundenem Wasser und bei Anwesenheit Matrix-gebundenen Wassers sowohl Gas, als auch das Matrix-gebundene Wasser. Dieses Matrix-gebundene Wasser verändert die Kapazität des Detektors durch Veränderung der relativen Permittivität (um sr,Mgw) in den vom Matrix-gebundenen Wasser eingenommenen Teilen des Feld-durch- drungenen Raums (also außerhalb der Anordnung) erheblich.
Ausführungs-Beispiele
Die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale sind nicht nur in den angegebenen Kombinationen oder Ausführungsformen, sondern auch in ande- ren Kombinationen, mit Merkmalen anderer Ausführungsformen oder in Alleinstellung ein- setzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden exemplarisch Ausführungsformen erfin- dungsgemäßer Vorrichtungen, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren zur Detektion Matrix-gebundenen Wassers durchgeführt werden kann, näher beschrieben.
Figur 3 Schematische Darstellung einer möglichen Anordnung
Figur 4 Schematische Darstellung einer weiteren möglichen Anordnung
Figur 5 Schematische Darstellung einer weiteren möglichen Anordnung
Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig. 3 zeigt schematisch oben eine im Querschnitt dargestellte Anordnung durch einen in einer Oberfläche integrierten Detektor 1 , ein Heizelement 2, eine Messeinheit 3 - mit den elektrischen Verbindungen 3.1 zwischen Detektor und Messeinheit -, einem Oberflächen- Belag durch eine Matrix mit Befeuchtung durch Matrix-gebundenes Wasser 4, darüber einem Gasraum 5 sowie exemplarisch einige außerhalb der Anordnung verlaufende elek- trische Feldlinien 6. Der Detektor 1 , der mit der Messeinheit 3 verbunden ist, besitzt min- destens zwei elektrisch isolierte Leiter und somit maximal vier Anschlüsse 3.1 (a bis d, wobei a und d sowie b und c zu jeweils einem Leiter gehören sollen), dabei ist nur ein Ende eines jeden Detektor-Leiters, also insgesamt zwei Anschlüsse mit der Messeinheit verbunden. Als mögliche Kombinationen ergeben sich somit beispielsweise a und b oder a und c oder b und d oder c und d, was in Figur 3 unten dargestellt ist. Das Heizelement 2 ist (ohne Beschränkung darauf) bevorzugt ein elektrisches Heizelement, z. B. ein Peltier-Ele- ment, ein oder mehrere Heiz-Leiter (Widerstand-Leiter) oder eine Heizfolie, etc.
Fig. 4 zeigt oben eine schematische Darstellung einer geänderten Anordnung aus Fig. 3. Dabei wird eine Heizelektronik 7 hinzugefügt und es entfällt dafür das Heizelement 2 da die Detektor-Leiter mit den Heiz-Leitern ident sind. Der Detektor 1 besitzt vier Anschlüsse (a bis d) 3.1 und 7.1 , wobei in dieser Ausgestaltung jedoch nur ein Ende jedes Detektor- Leiters (also zwei) mit der Messeinheit 3 und beide Ende eines oder beider Leiter (also zwei oder vier Anschlüsse) mit der Heizelektronik 7 verbunden sind. Als mögliche Kombi- nationen ergeben sich somit beispielsweise a und b oder c und d als Verbindung 3.1 mit der Messeinheit 3 sowie a und d oder b und c als Verbindung 7.1 mit der Heizelektronik 7, was in Figur 4 unten dargestellt ist.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer erweiterten Anordnung aus Fig. 4. Dabei sind mehrere Detektoren 1 räumlich getrennt angeordnet und jeweils (gemäß Fig. 4) mit einer Messeinheit 3 sowie der Heizelektronik 7 verbunden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Detektion Matrix-gebundenen Wassers auf einer festen Oberfläche durch Bestimmung der Permittivität des Mediums auf der Oberfläche
dadurch gekennzeichnet, dass
nicht Matrix-gebundenes Wasser von der Oberfläche ungehindert abläuft, mindes- tens zwei elektrisch isolierte elektrische Leiter in oder unter die Oberfläche integriert sind, die entweder als Permittivitäts-Detektor oder als Widerstands-Heizung verwen- det werden, aufgrund einer standardisierten Erwärmung der Leiter möglicherweise vorhandenes nicht Matrix-gebundenes Wasser auf der Oberfläche verdunstet, die relative Permittivität des Mediums auf der Oberfläche mittels der Leiter detektiert wird und ein Vergleich mit dem vorab ermitteltem Wert von Luft als Medium auf der Oberfläche die Detektion der Anwesenheit von Matrix-gebundenem Wasser ermög- licht.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , aufweisend einen beheizbaren Detektor in oder unter einer festen Oberfläche zur Detektion des Matrix- gebundenen Wassers durch Bestimmung der Permittivität des Mediums auf der Oberfläche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Detektor in oder unter der Oberfläche so angeordnet ist, dass nicht Matrix- gebundenes Wasser abfließt, der Detektor aus einer planaren Anordnung von mindestens zwei elektrisch isolierten elektrischen Leitern, die in oder unter die Oberfläche integriert sind, besteht, die entweder als Permittivitäts-Detektor oder als Widerstands-Heizung eingesetzt werden, und dass dazu entweder jeweils ein Ende eines Leiters an eine Mess-Einheit oder beide Enden mindestens eines Leiters an eine Heiz-Elektronik angeschlossen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Detektion der Permittivität des Mediums auf der Oberfläche über dem De- tektor jeweils ein Ende der beiden Leiter an eine Mess-Einheit angeschlossen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass zur standardisierten Erwärmung der Oberfläche mindestens ein Leiter auch als Heiz-Leiter verwendet wird und dass zur Beheizung der Oberfläche über dem Detek- tor die beiden Enden mindestens eines Leiters an eine Heiz-Elektronik angeschlos- sen sind.
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