DE102019106017A1

DE102019106017A1 - Gasblasenerzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019106017A1
Application number: DE102019106017.6A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Hellmich
Original assignee: Vermes Microdispensing GmbH
Current assignee: Vermes Microdispensing GmbH
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2020-09-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) zur Erzeugung von zumindest einer Gasblase (BL) mit einem bestimmten Volumen in einer Flüssigkeit (FL). Die Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) umfasst ein Fluidsystem (10) zum Einbringen von Flüssigkeit (FL) in eine Kapillare (11), eine Gaseinbringvorrichtung (2) zum Einbringen eines Gases in die Kapillare (11), um darin zur Erzeugung der Gasblase (BL) ein bestimmtes Gasvolumen bereitzustellen, und einen Phasenübergangsdetektor (13) zur Bestimmung einer Phasengrenze (PG) zwischen der Flüssigkeit (FL) und dem Gasvolumen der Gasblase (BL) in der Kapillare (11). Eine mit dem Phasenübergangsdetektor (13) gekoppelte Steuereinrichtung (7) ist dazu ausgebildet, vorzugsweise in Abhängigkeit der Phasengrenze (PG), einen Steuerparameter zur Steuerung und/oder Regelung der Gaseinbringvorrichtung (2) zu erzeugen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Prüfvorrichtung (3) zur Prüfung zumindest eines Prüflings (32) mit einer Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1), ein Prüfensemble (5) mit einer Prüfvorrichtung (3) und zumindest einem Prüfling (32), sowie ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung einer Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) und einer Prüfvorrichtung (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasblasenerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung von zumindest einer Gasblase mit einem bestimmten Volumen in einer Flüssigkeit, eine Prüfvorrichtung zur Prüfung zumindest eines Prüflings, insbesondere eines Gasblasendetektors, mit einer solchen Gasblasenerzeugungsvorrichtung sowie ein Prüfensemble mit einer Prüfvorrichtung und zumindest einem derartigen Prüfling. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung einer Gasblasenerzeugungsvorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Prüfvorrichtung.
Eine Gasblasenerzeugungsvorrichtung der eingangs genannten Art, welche auch als Gasblasengenerator bezeichnet wird, dient im Allgemeinen dazu, um eine oder mehrere Gasblasen in einer Flüssigkeit zu erzeugen. Typischerweise kann die zeitliche Abfolge der Blasenabgabe in die Flüssigkeit auf eine gewünschte Frequenz eingestellt werden. In der Praxis kann auch die Größe der erzeugten Gasblasen, also das Volumen der jeweiligen Gasblase, innerhalb bestimmter Grenzen variiert werden.
Zum Einsatz kommen Gasblasenerzeugungsvorrichtungen bei unterschiedlichsten Messverfahren und Prüfverfahren, z. B. im Rahmen von Dichtemessungen oder zur Bestimmung von Geschwindigkeiten von strömenden Medien. Ein anderes Einsatzgebiet ist die Bestimmung von Volumendurchsätzen in hydraulischen Systemen.
In einem speziellen Anwendungsfall werden Gasblasengeneratoren zur Prüfung einer Empfindlichkeit von Luft- bzw. Gasblasendetektoren eingesetzt. Insbesondere im Bereich der Medizintechnik kommen Gasblasendetektoren zum Einsatz, um z. B. Lufteinschlüsse in extrakorporalen Kreisläufen zu detektieren. Derartige extrakorporale Kreisläufe können Bestandteil von unterschiedlichen Medizingeräten sein, beispielsweise Dialysegeräten, Herz-Lungen-Maschinen oder Diagnosesystemen. Um den medizintechnischen Grundsätzen gerecht zu werden, arbeiten Gasblasendetektoren vorzugsweise berührungslos. Beispielsweise kann ein Gasblasendetektor von außen an einen transparenten Schlauch, der Bestandteil eines extrakorporalen Kreislaufs ist, angeklemmt werden.
Zur Gasblasendetektion und ggf. auch zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten schalltransparenter Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser oder menschliches Blut, in einem extrakorporalen Kreislauf, umfassen derartige Gasblasendetektoren typischerweise einen Ultraschallsensor, der eventuell vorhandene Gasblasen erkennt.
Ein empfangenes Ultraschallsignal kann dann z. B. mittels eines Mikroprozessors ausgewertet werden, wobei ein entsprechendes Signal an eine Steuerung des Medizingeräts weitergeleitet wird. In Abhängigkeit des Signals kann das Medizingerät dann gegebenenfalls abgeschaltet werden, um eine Luftembolie eines mit dem Medizingerät verbundenen Patienten zu verhindern. Ein entscheidendes Kriterium für eine mögliche Abschaltung des Medizingeräts ist die Größe bzw. das Volumen der detektierten Gasblase.
Es ist daher erforderlich, dass ein Gasblasendetektor vor seiner ersten Inbetriebnahme in einem medizinischen Gerät kalibriert wird und anschließend in kontinuierlichen Intervallen geeicht wird. Zwar sind auch einige der bisher bekannten Gasblasengeneratoren grundsätzlich dazu in der Lage, Gasblasen unterschiedlicher Größe zu erzeugen und könnten daher zur Kalibrierung und/oder zur Eichung von Gasblasendetektoren eingesetzt werden.
Allerdings erfolgt die Gasblasenerzeugung bisher in der Praxis in einem mehrstufigen und damit relativ aufwendigen Prozess. Während ein erster Schritt einzig der Erzeugung einer Gasblase in einer Flüssigkeit dient, wird die Gasblase erst in einem zweiten Schritt einer Messeinrichtung zugeführt. Mittels der Messeinrichtung, z. B. einer optischen Kamera, wird dann die Größe der jeweiligen Gasblase bestimmt.
Diese Vorgehensweise bringt einerseits den Nachteil mit sich, dass die Konstruktion des Gasblasengenerators insgesamt aufwendiger wird, z. B. auf Grund der benötigten Kamera sowie einer damit zusammenwirkenden Auswerteeinheit. Weiterhin erfolgt die Größenbestimmung üblicherweise mittels Ableitung eines jeweils (optisch) gemessenen Blasendurchmessers. Auf Grund von Messabweichungen bzw. Messungenauigkeiten bei der (optischen) Bestimmung des Durchmessers kann es dazu kommen, dass auch die Größe der Gasblasen nicht korrekt bestimmt wird, was wiederum zu einer fehlerhaften Kalibrierung eines Gasblasendetektors führen kann.
Andererseits ist es in der Praxis derzeit nicht möglich, die Gasblasen direkt mit einer bestimmten Größe bzw. einem definierten Volumen zu erzeugen. Vor der Erzeugung der Gasblase ist nur eine ungefähre Einstellung der gewünschten Größe möglich. Eine Bestimmung der tatsächlichen jeweiligen Blasengröße erfolgt, wie gesagt, erst später mittels der Messeinrichtung. Konstruktionsbedingt kann es darüber hinaus zu unerwünschten Schwankungen des jeweiligen Blasenvolumens kommen, so dass die Größe von mehreren unmittelbar nacheinander erzeugten Gasblasen unabsichtlich leicht unterschiedlich sein kann.
In vielen Anwendungsfällen, z. B. bei einer Eichung und/oder Kalibrierung eines Gasblasendetektors, kann es jedoch erforderlich sein, dass über einen gewissen Zeitraum hinweg konstant ausschließlich Gasblasen mit einer bestimmten Größe bzw. einem definierten Volumen erzeugt werden. Dieser Anforderung können die bisher bekannten Gasblasenerzeugungsvorrichtungen nicht gerecht werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Gasblasenerzeugungsvorrichtung, eine Prüfvorrichtung, ein Prüfensemble sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Gasblasenerzeugungsvorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Prüfvorrichtung bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Gasblasenerzeugungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, eine Prüfvorrichtung nach Patentanspruch 4, ein Prüfensemble nach Patentanspruch 10 sowie durch ein Verfahren zur Steuerung einer Gasblasenerzeugungsvorrichtung nach Patentanspruch 11 und ein Verfahren zur Steuerung einer Prüfvorrichtung nach Patentanspruch 15 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Gasblasenerzeugungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, wenigstens eine Gasblase mit einem bestimmten, definierten Volumen in einer Flüssigkeit zu erzeugen. Unter einer Gasblase wird im Rahmen der Erfindung ein gasförmiger Körper innerhalb einer Flüssigkeit verstanden. Der gasförmige Körper kann allseitig von Flüssigkeit umschlossen sein und kann von der Flüssigkeit durch eine in sich geschlossene Phasengrenzfläche getrennt sein. Es ist aber auch möglich, dass die Gasblase zumindest bereichsweise an einen Festkörper angrenzt, z. B. eine Innenwandung einer Kapillare, und dann durch diesen begrenzt wird. Das bedeutet, eine Gasblase muss nicht notwendigerweise vollständig von Flüssigkeit umschlossen sein, sondern kann auch mit zumindest einem Bereich ihrer Oberfläche an einen Festkörper angrenzen. Der gasförmige Körper kann ein einzelnes oder verschiedene Gase umfassen, d. h. die Gasblase kann mit einem oder mehreren Gasen „gefüllt“ sein, wie später erläutert wird.
Ein wesentliches Merkmal der Gasblase ist, dass die Gasblase ein (einziges) zusammenhängendes Gasvolumen in der Flüssigkeit ausbildet. Die Gasblasenerzeugungsvorrichtung ist daher ausgebildet, um in der Flüssigkeit ein bestimmtes zusammenhängendes Gasvolumen (als Gasblase) zu erzeugen. Der Begriff „Gasblase“ steht im Rahmen der Anmeldung also stellvertretend für ein zusammenhängendes Gasvolumen in der Flüssigkeit.
Erfindungsgemäß umfasst die Gasblasenerzeugungsvorrichtung zumindest eine Kapillare, die vollständig mit einer Flüssigkeit füllbar ist. Unter einer Kapillare wird entsprechend der allgemeinen Definition ein sehr feiner, langgestreckter Hohlraum verstanden, insbesondere ein Röhrchen mit einem sehr geringen Innendurchmesser. Ein Merkmal einer Kapillare ist, dass in der Kapillare durch Oberflächeneffekte der physikalische Effekt der Kapillarität auftritt. Die Kapillare kann z. B. eine Glas-Kapillare sein, wie ebenfalls später erläutert wird.
Im Betrieb der Gasblasenerzeugungsvorrichtung ist die Kapillare zumindest teilweise mit Flüssigkeit gefüllt. Vor einer Gaseinbringung in die Kapillare ist ein Innenraum der Kapillare bevorzugt vollständig mit Flüssigkeit gefüllt. Zum Einbringen von Flüssigkeit in die Kapillare umfasst die Gasblasenerzeugungsvorrichtung ein mit der Kapillare gekoppeltes Fluidsystem.
Das Fluidsystem ist gas- und/oder fluiddicht an die „Enden“ bzw. Mündungen der röhrenförmigen Kapillare gekoppelt. Im Betrieb der Gasblasenerzeugungsvorrichtung ist das Fluidsystem überwiegend vollständig mit Flüssigkeit gefüllt (abgesehen von mittels der Kapillare ggf. darin erzeugten Gasblasen). Das Fluidsystem ist ausgebildet, um der Kapillare eine Flüssigkeit zuzuführen und/oder die Flüssigkeit daraus abzuführen. Insbesondere ist das Fluidsystem auch dazu ausgebildet, die Kapillare mit Fluid zu durchströmen. Dazu kann das Fluidsystem einerseits „Fluid-leitende“ Elemente umfassen, z. B. Leitungen oder Schläuche, und andererseits „Fluid-fördernde“ Elemente, z. B. Fluid-Pumpen, sowie weitere Komponenten aufweisen, wie später erläutert wird.
Die Gasblasenerzeugungsvorrichtung weist eine Gaseinbringvorrichtung zum Einbringen eines Gases in die Kapillare auf, um in der Kapillare durch Einbringen von Gas zur Erzeugung der Gasblase ein definiertes zusammenhängendes Gasvolumen bereitzustellen. Das Gas wird dabei in einen mit Flüssigkeit gefüllten Innenraum bzw. in ein Inneres der Kapillare eingebracht, wobei der Innenraum auch als Gaseinbringbereich der Kapillare bezeichnet werden kann.
Durch die Einbringung des definierten Gasvolumens in die Kapillare wird die Flüssigkeit, zumindest teilweise, aus der Kapillare bzw. aus dem Gaseinbringbereich verdrängt, wobei sich zwischen dem zusammenhängenden Gasvolumen und der in der Kapillare verbliebenen Flüssigkeit eine Phasengrenze ausbildet. Unter einer Phasengrenze wird die (Ober-)Fläche zwischen einer gasförmigen Phase (das Gasvolumen) in der Kapillare und einer flüssigen Phase in der Kapillare (die in der Kapillare verbliebene Flüssigkeit) verstanden.
Das in der Kapillare bereitgestellte Gasvolumen bildet dann auch bereits die Gasblase (entsprechend der obigen Definition), die hier in der Kapillare bereichsweise an die Flüssigkeit angrenzt und im Übrigen durch eine Kapillarinnenwandung begrenzt wird.
Erfindungsgemäß umfasst die Gasblasenerzeugungsvorrichtung zumindest einen Phasenübergangsdetektor zur Bestimmung wenigstens einer Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit in der Kapillare und dem Gasvolumen der Gasblase in der Kapillare.
Der Phasenübergangsdetektor ist mit einer Steuereinrichtung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung gekoppelt, welche dazu ausgebildet ist, zumindest einen Steuerparameter zur Steuerung und/oder Regelung der Gaseinbringvorrichtung zu erzeugen.
Unter einem Steuerparameter wird eine Art Funktionsanweisung bzw. ein (steuernder) Befehl für die Gaseinbringvorrichtung verstanden. Bevorzugt kann der Steuerparameter mittels eines Signals bzw. Werts realisiert sein. Der Steuerparameter ist dazu ausgebildet, eine bestimmte Reaktion der Gaseinbringvorrichtung zu bewirken. Beispielsweise könnte das Signal (Steuerparameter) einen Wechsel eines (Betriebs-)Zustands der Gaseinbringvorrichtung bewirken. Die Gaseinbringvorrichtung könnte während der Gaseinbringung in einem ersten (Betriebs-)Zustand sein (entspricht einem Signal „1“) und dann in Abhängigkeit des erzeugten Steuerparameters bzw. Steuersignals (Signal „0“) in einen zweiten, anderen (Betriebs-)Zustand wechseln.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, die jeweiligen Komponenten der Gasblasenerzeugungsvorrichtung zumindest teilautomatisch oder vollautomatisch anzusteuern. Im einfachsten Fall kann die Steuereinrichtung mittels zumindest eines Schalters realisiert sein, welcher die Gaseinbringvorrichtung in Abhängigkeit der Phasengrenze steuert. Beispielsweise könnte die Steuereinrichtung dann mittels eines Schalters eines Schaltventils und/oder eines Schalters einer Gas-Fördereinrichtung der Gaseinbringvorrichtung ausgebildet sein. Beispielsweise könnte der Schalter ein manuell geöffnetes Ventil und/oder eine manuell in Betrieb gesetzte Gas-Fördereinrichtung in Abhängigkeit der Phasengrenze wieder schließen bzw. ausschalten.
Andererseits kann die Steuereinrichtung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung bevorzugt auch weitestgehend softwaremäßig realisiert sein. Damit ist eine komfortable Steuerung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung möglich. Die Steuereinrichtung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung kann dann, wie auch eine später noch erläuterte zentrale Steuereinrichtung einer Prüfvorrichtung, vorzugsweise in Form einer Rechnereinheit mit geeigneter Software realisiert sein. Die Rechnereinheit kann beispielsweise einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen. Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch andere bzw. schon bisher verwendete Steuereinrichtungen auf einfache Weise durch ein Software- bzw. Firmware-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten.
Beispielsweise können die Komponenten der Gasblasenerzeugungsvorrichtung einerseits (vollautomatisch) so gesteuert werden, dass sie zur Erzeugung einer Gasblase in der Kapillare zusammenwirken. Andererseits kann ein Bediener der Gasblasenerzeugungsvorrichtung Einfluss auf den Prozess der Blasenerzeugung nehmen, beispielsweise indem das Volumen der Gasblasen und/oder eine Taktfrequenz der Blasenerzeugung festgelegt werden können, z. B. mittels einer Eingabeeinheit der Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung kann als Teil einer zentralen Steuereinrichtung einer Prüfvorrichtung realisiert sein, wie später erläutert wird. Die zentrale Steuereinrichtung der Prüfvorrichtung kann also mehrere zusammenhängende Teil-Steuereinrichtungen umfassen.
Erfindungsgemäß wird also die Gaseinbringvorrichtung in Abhängigkeit des Steuerparameters gesteuert und/oder geregelt. Insbesondere kann die Steuerung und/oder Regelung der Gaseinbringvorrichtung in Abhängigkeit zumindest einer Phasengrenze erfolgen. Das bedeutet, dass eine Erkennung zumindest einer Phasengrenze und/oder eine Lage bzw. eine Position wenigstens einer Phasengrenze entlang einer Längserstreckung der Kapillare bei der Erzeugung des Steuerparameters mit berücksichtigt wird. Dies wird zu einem späteren Zeitpunkt noch erläutert.
Vorteilhafterweise ist mittels der erfindungsgemäßen Gasblasenerzeugungsvorrichtung eine besonders genaue Volumenbestimmung der Gasblasen möglich. Da sich das Volumen der erzeugten Gasblasen auf konstruktionsbedingt feste geometrische Werte der Gasblasenerzeugungsvorrichtung, insbesondere der Kapillare, zurückführen lässt (Längsausstreckung der Gasblase in der Kapillare und ein Innendurchmesser der Kapillare), kann auf eine vergleichsweise ungenaue Bestimmung des Volumens mittels Ableitung eines (optisch) gemessenen Blasendurchmessers verzichtet werden.
Vorteilhafterweise ist es mittels der erfindungsgemäßen Gasblasenerzeugungsvorrichtung also auch möglich, dass eine Gasblase mit einem definierten Volumen in einem einschritten Prozess in einer Flüssigkeit erzeugt werden kann. Die Gasblase kann so generiert werden, dass sie, zumindest unmittelbar nach der Erzeugung, ein möglichst exakt bestimmtes Volumen in der Flüssigkeit hat. Mit anderen Worten erfolgen die Erzeugung der Gasblase und eine Volumenbestimmung der Gasblase gleichzeitig in einem gemeinsamen Prozess. Es kann daher auf den „Umweg“ einer nachträglichen Vermessung der Gasblase verzichtet werden, was den Vorgang der Blasenerzeugung effizienter macht.
Weiterhin kann mittels der Gasblasenerzeugungsvorrichtung auch erreicht werden, dass im Wesentlichen nur Gasblasen erzeugt werden, die ein bestimmtes Volumen haben. Das bedeutet, dass unerwünschte Schwankungen im Volumen der Gasblasen vermieden werden können. Daher ist mittels der Gasblasenerzeugungsvorrichtung eine besonders hohe Konstanz bei der Gasblasenerzeugung möglich. Somit kann die Erzeugung der Gasblasen insgesamt nicht nur effektiver sondern auch präziser erfolgen.
Eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung zur Prüfung zumindest eines Prüflings, insbesondere eines Gasblasendetektors, umfasst zumindest eine eingangs beschriebene Gasblasenerzeugungsvorrichtung. Die Prüfvorrichtung kann weiterhin ein Hauptkreis-Leitungssystem mit einer Prüflings-Kopplungsvorrichtung, insbesondere einer Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung, zur Kopplung eines Prüflings, z. B. eines Gasblasendetektors, an die Prüfvorrichtung sowie weitere Komponenten umfassen, wie später erläutert wird. Da die Prüflings-Kopplungsvorrichtung bevorzugt zur Kopplung eines Gasblasendetektors verwendet werden kann, wird die Prüflings-Kopplungsvorrichtung nachfolgend, ohne eine Beschränkung darauf, auch als Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung bezeichnet.
Ein erfindungsgemäßes Prüfensemble umfasst eine Prüfvorrichtung und zumindest einen zu prüfenden Prüfling. Das Prüfensemble besteht also aus einem Prüfling, z. B. einem zu prüfenden Gasblasendetektor, und einer zum Prüfling passenden bzw. kompatiblen Prüfvorrichtung. Der Gasblasendetektor kann z. B. eine übliche Ultraschall-Detektoreinrichtung umfassen. Es können aber auch beliebige andere Gasblasendetektoren damit geprüft werden.
Da sowohl die Prüfvorrichtung als auch das Prüfensemble die zuvor erläuterte Gasblasenerzeugungsvorrichtung umfassen, ergeben sich die vorteilhaften Effekte wie z. B. eine besonders effiziente und genaue Gasblasenerzeugung in gleicher Weise auch für die Prüfvorrichtung und das Prüfensemble. Somit sind diese beiden erfindungsgemäßen Vorrichtungen besonders gut dazu geeignet, einen Prüfling, z. B. einen Gasblasendetektor, zu prüfen, d. h. zu kalibrieren und/oder zu eichen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung einer Gasblasenerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung von zumindest einer Gasblase mit einem bestimmten Volumen in einer Flüssigkeit umfasst wenigstens die folgenden Schritte:

In einem ersten Schritt wird ein Gas bzw. ein Gasgemisch in eine mit Flüssigkeit gefüllte Kapillare eingebracht, um in der Kapillare ein zusammenhängendes Gasvolumen zur Erzeugung der Gasblase bereitzustellen bzw. um die Gasblase zu erzeugen. In einem zweiten Schritt wird zumindest eine Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit in der Kapillare und dem Gasvolumen der Gasblase in der Kapillare bestimmt. Das bedeutet, es wird so lange Gas in einen Innenraum der Kapillare eingebracht, bis die Phasengrenze detektiert wird. In einem dritten Schritt wird ein Steuerparameter erzeugt. Vorzugsweise wird der Steuerparameter in Abhängigkeit der Phasengrenze erzeugt, d. h. abhängig von einer Position der Phasengrenze in Bezug auf eine Längserstreckung der Kapillare. Insbesondere kann der Steuerparameter in dem Augenblick erzeugt werden, in dem die Phasengrenze erkannt wird. Die Steuerung und/oder Regelung einer Gaseinbringung mittels der Gaseinbringvorrichtung erfolgt dann unter Nutzung des Steuerparameters.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Prüfvorrichtung zur Prüfung zumindest eines Prüflings, insbesondere eines Gasblasendetektors, umfasst die Prüfvorrichtung wie oben erläutert zumindest eine Gasblasenerzeugungsvorrichtung. Bei dem Steuerverfahren wird ein Volumen einer Gasblase in einem Hauptkreis-Leitungssystem der Prüfvorrichtung, insbesondere in einem Bereich einer Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung der Prüfvorrichtung, in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen einem ersten und einem zweiten Druck einer die Gasblase umgebenden bzw. begrenzenden Flüssigkeit bestimmt. Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Druckdifferenz mittels der Steuereinrichtung der Prüfvorrichtung.
Der erste Druck entspricht dem Druck der Flüssigkeit bzw. des Fluids während einer Gaseinbringung in eine Kapillare der Gasblasenerzeugungsvorrichtung. Insbesondere entspricht der erste Druck dem Druck, der sich in einer in einem Parallelkreis-Leitungssystem der Prüfvorrichtung ruhenden Flüssigkeit einstellt („Druck des ruhenden Fluids“). Beispielsweise kann der erste Druck des Fluids während einer Gaseinbringung in die Kapillare in einem Bereich des Parallelkreis-Leitungssystems bestimmt werden, der unmittelbar stromaufwärts zu einem Ende („Gas-Einbring-Ende“) der Kapillare befindlich ist. Stromaufwärts bezieht sich hier auf eine Pumprichtung der Flüssigkeit im Parallelkreis-Leitungssystem.
Der zweite Druck entspricht dem Druck, der sich während einer Passage der Flüssigkeit durch das Hauptkreis-Leitungssystem der Prüfvorrichtung, insbesondere während einer Passage der Flüssigkeit durch die Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung, in der Flüssigkeit einstellt („Druck des strömenden Fluids“; Systemdruck). Der erste und der zweite Druck der Flüssigkeit entsprechen dabei jeweils auch dem Druck, der auf eine von der jeweiligen Flüssigkeit umgebene bzw. begrenzte Gasblase ausgeübt wird.
Da der Druck des strömenden Fluids gegenüber dem Druck des ruhenden Fluids verringert sein kann, kann sich auch das Blasenvolumen in unterschiedlichen Bereichen der Prüfvorrichtung ändern. Daher wird die Gasblasenerzeugungsvorrichtung in Abhängigkeit des Differenzdrucks so gesteuert, dass die Gasblase im Hauptkreis-Leitungssystem ein bestimmtes Gasvolumen hat. Weitere Einzelheiten des Steuerverfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen und Ausführungsbeispielen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können und insbesondere auch einzelne Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele bzw. Varianten zu neuen Ausführungsbeispielen bzw. Varianten kombiniert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Gaseinbringvorrichtung an einem von zumindest zwei, vorzugsweise genau zwei, Enden bzw. Mündungen des langestreckten Kapillarkörpers mit der Kapillare gekoppelt. Die Mündungen der röhrenförmigen Kapillare sind, wie gesagt, jeweils fluid- und/oder gasdicht mit dem Fluidsystem der Gasblasenerzeugungsvorrichtung gekoppelt. Bevorzugt enthält das Fluidsystem dieselbe Flüssigkeit wie die Kapillare.
Das Ende der Kapillare, das mit der Gaseinbringvorrichtung gekoppelt ist, wird im Folgenden auch als „Gas-Einbring-Ende“ der Kapillare bezeichnet. Die Gaseinbringvorrichtung ist ausgebildet, um das Gas so in die Kapillare einzubringen, dass sich das Gas ausgehend vom „Gas-Einbring-Ende“ entlang der Längserstreckung der Kapillare in der Kapillare ausbreitet. Das bedeutet, das Gas wird mittels der Gaseinbringvorrichtung ausschließlich in die Kapillare selbst geleitet und tritt (noch) nicht in das mit der Kapillare gekoppelte Fluidsystem ein.
Die Kopplung zwischen dem „Gas-Einbring-Ende“ der Kapillare und der Gaseinbringvorrichtung kann z. B. mittels eines Kopplungselements erfolgen, das z. B. nach der Art eines T-Stücks ausgebildet sein kann. Dann könnte die Kapillare einerseits (z. B. überwiegend orthogonal) mit der Gaseinbringvorrichtung und andererseits (z. B. entsprechend der Längserstreckung der Kapillare) mit dem Fluidsystem gekoppelt sein. Bevorzugt kann das Fluidsystem der Gasblasenerzeugungsvorrichtung in einem Bereich stromaufwärts der Kapillare eine peristaltische Fluid-Pumpe und/oder ein Rückschlagventil umfassen, um ein Eintreten des in die Kapillare eingebrachten Gases in das stromaufwärts (der Kapillare) liegende Fluidsystem zu verhindern, wie später erläutert wird.
Grundsätzlich kann in dem stromaufwärts der Kapillare befindlichen Fluidsystem auch eine andere Art von (Fluid-)Pumpe angeordnet sein, um das Gas in die Kapillare zu „lenken“. Bevorzugt ist die Pumpe dann dazu ausgebildet, einen höheren Druck als den Druck aufzubringen, der, insbesondere während der Gaseinbringung, in der Kapillare herrscht.
Allerdings hat eine peristaltische Pumpe einerseits den Vorteil, dass im Betrieb der Gasblasenerzeugungsvorrichtung auf ein zusätzliches Rückschlagventil verzichtet werden kann (sofern der Druck im Fluidsystem einen maximal möglichen bzw. zulässigen Druck der peristaltischen Pumpe nicht übersteigt). Andererseits kann mittels einer Drehrichtungsumkehr der peristaltischen Pumpe eine zusätzliche Optimierung der Volumenbestimmung der Gasblase erreicht werden, wie später erläutert wird.
Besonders bevorzugt wird die Gasblase mittels der Gaseinbringvorrichtung so erzeugt, dass zumindest ein Bereich einer Oberfläche der Gasblase bzw. eine Begrenzungsfläche der Gasblase im Wesentlichen in einer Ebene mit dem „Gas-Einbring-Ende“ der Kapillare liegt (bei Betrachtung eines Längsschnitts durch die Kapillare).
Das bedeutet, die Gasblase „beginnt“ überwiegend bündig mit dem „Gas-Einbring-Ende“ der Kapillare und breitet sich, je nach gewünschtem Volumen, mehr oder weniger weit in Richtung des dem „Gas-Einbring-Ende“ gegenüberliegenden Endes („Gas-Austritts-Ende“) der Kapillare aus. Die Gasblase grenzt dann mit einem dem „Gas-Austritts-Ende“ der Kapillare zugewandten Bereich an die in der Kapillare verbliebene Flüssigkeit an, wobei sich eine Grenzfläche (Phasengrenze) zwischen der Gasblase und der Flüssigkeit in der Kapillare ausbildet. Im Übrigen wird die Gasblase von einer Innenwandung der Kapillare umschlossen.
Die Detektion der Phasengrenze erfolgt, wie gesagt, mittels des Phasenübergangsdetektors. Vorzugsweise kann in Abhängigkeit eines Nachweises der Phasengrenze ein „Detektions-Signal“ mittels des Phasenübergangsdetektors erzeugt und an die Steuereinrichtung übermittelt werden. Wie bereits erläutert wurde, kann dann mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit des „Detektions-Signals“, also in Abhängigkeit der Phasengrenze, der Steuerparameter generiert werden.
Der Phasenübergangsdetektor ist so ausgestaltet, dass eine Position der Phasengrenze in Bezug auf eine Längserstreckung der Kapillare möglichst exakt bestimmbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Phasenübergangsdetektor ausgebildet sein, um entlang der Kapillare in einem bestimmten Abstand zum „Gas-Einbring-Ende“ der Kapillare positioniert zu werden. Dazu kann der Phasenübergangsdetektor entlang der Kapillare bewegt werden, wie später erläutert wird.
Um in der Kapillare eine Gasblase mit einem definierten Volumen zu erzeugen, kann einerseits eine Ausdehnung des Gasvolumens in der Kapillare, d. h. eine „Länge“ bzw. „Höhe“ der Gasblase in der Kapillare, und andererseits ein innerer Durchmesser der Kapillare berücksichtigt werden. Die in der Kapillare erzeugte Gasblase wird synonym auch als „Gassäule“ bezeichnet.
Vorzugsweise können in der Steuereinrichtung Konstruktionsparameter der Kapillare hinterlegt sein, insbesondere ein Innendurchmesser der Kapillare. Die Steuereinrichtung ist bevorzugt dazu ausgebildet, eine Position des Phasenübergangsdetektors entlang der Kapillare, insbesondere unter Berücksichtigung des Innendurchmessers der Kapillare, so festzulegen, dass eine Gasblase mit einem bestimmten Volumen (Gasvolumen) in der Kapillare erzeugbar ist.
Insbesondere kann zur Erzeugung eines bestimmten Gasvolumens mittels der Steuereinrichtung eine Position des Phasenübergangsdetektors entlang der Längserstreckung der Kapillare so festgelegt werden, dass das Erreichen bzw. Vorhandensein eines gewünschten Gasvolumens in der Kapillare (während der Gaseinbringung) zur Generierung des „Detektions-Signals“ durch den Phasenübergangsdetektor führt. Mit anderen Worten wird ein Abstand zwischen dem Phasenübergangsdetektor und dem „Gas-Einbring-Ende“ der Kapillare (als eine Begrenzung der Gasblase) so berechnet, dass eine Detektion der Phasengrenze (als weitere Begrenzung der Gasblase) mittels des Phasenübergangsdetektors in dem Zeitpunkt erfolgt, in dem die Gasblase (während der Gaseinbringung) das gewünschte Volumen hat. Die Position des Phasenübergangsdetektors kann also in Abhängigkeit eines Kapillar-Innendurchmessers auf ein gewünschtes Volumen einer zu erzeugenden Gasblase „eingestellt“ werden.
Es ist allerdings gemäß einer weiteren Ausführungsform des Phasenübergangsdetektors auch möglich, dass dieser ortsfest in Bezug auf die Kapillare in der Gasblasenerzeugungsvorrichtung angeordnet ist. Vorzugsweise kann der Phasenübergangsdetektor ausgebildet sein, um eine Phasengrenze in unterschiedlichen Positionen entlang der Längserstreckung der Kapillare zu bestimmen, wobei eine Position des Phasenübergangsdetektors unverändert bzw. konstant bleibt. Nachfolgend wird die Erfindung, ohne eine Beschränkung darauf, anhand eines beweglich ausgestalteten Phasenübergangsdetektors erläutert.
Zur Erzeugung einer Gasblase wird, wie gesagt, Gas mittels der Gaseinbringvorrichtung in die Kapillare eingebracht. Der Phasenübergangsdetektor ist unabhängig von der konkreten Ausgestaltung ausgebildet, die Phasengrenze zu ermitteln - und zwar in dem Zeitpunkt, in dem das gewünschte Volumen in der Kapillare vorliegt - und ein „Detektions-Signal“ an die Steuereinrichtung zu übertragen. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, in Abhängigkeit des „Detektions-Signals“, also abhängig von der Phasengrenze, einen Steuerparameter zu generieren.
Der Steuerparameter kann, wie gesagt, ein Signal sein, das steuernd und/oder regelnd auf die Gaseinbringvorrichtung wirkt. Bevorzugt kann die Gaseinbringvorrichtung in Abhängigkeit des Steuerparameters so gesteuert und/oder geregelt werden, dass eine (weitere) Einbringung von Gas in die Kapillare durch die Gaseinbringvorrichtung unterbrochen wird. Das bedeutet, in dem Augenblick, in dem mittels des Phasenübergangsdetektors die Phasengrenze detektiert wird, also das gewünschte Volumen in der Kapillare erreicht ist, wird mittels der Steuereinrichtung ein Steuerparameter generiert, der eine (zumindest zeitweise) Unterbrechung der Gasbeinbringung in die Kapillare bewirkt.
Beispielsweise könnte die Steuereinrichtung zur Erzeugung einer Gasblase in der Kapillare die Gaseinbringvorrichtung zur/während der Gaseinbringung in die Kapillare mit einem (ersten) Signal beaufschlagen (z. B. „Gaseinbringung aktiv“; Signal „1“). Sobald die Phasengrenze detektiert wird, kann mittels der Steuereinrichtung ein unterschiedliches (zweites) Signal (als Steuerparameter) erzeugt werden (z. B. „Gaseinbringung deaktivieren“; Signal „0“), um die Gaseinbringung in die Kapillare zu unterbrechen. Damit lässt sich wie gesagt eine besonders präzise Volumenbestimmung der Gasblase erreichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Gaseinbringvorrichtung nicht am „Gas-Einbring-Ende“ der Kapillare, sondern in einem anderen, beliebigen Bereich der Kapillare mit dieser gekoppelt sein, so dass die Gasblase z. B. in einem auf die Längserstreckung der Kapillare bezogenen mittigen Bereich in der Kapillare erzeugt wird. Die Gasblase wäre dann in der Kapillare beidseitig von Flüssigkeit begrenzt. Bei dieser Ausführungsform der Gasblasenerzeugungsvorrichtung müssten dann zur Volumenbestimmung der Gasblase zwei separate Phasengrenzen bestimmt werden.
Daher kann die erfindungsgemäße Gasblasenerzeugungsvorrichtung auch zumindest zwei Phasenübergangsdetektoren umfassen, um zwei Phasengrenzen zwischen der Flüssigkeit und der Gasblase zu bestimmen. Vorzugsweise kann dann eine jeweilige Position der beiden Phasenübergangsdetektoren bezüglich der Längserstreckung der Kapillare so festgelegt sein, dass eine Gassäule mit einer gewünschten Länge in der Kapillare erzeugbar ist. Die Steuereinrichtung kann dann ausgebildet sein, um in Abhängigkeit der beiden Phasengrenzen, insbesondere in Abhängigkeit eines Abstands zwischen den Phasengrenzen, den Steuerparameter zu erzeugen.
Vorteilhafterweise kann bei beiden Ausführungsformen mittels der Erfindung eine möglichst genaue Volumenbestimmung der Gasblase auf relativ einfachem Weg erreicht werden. Vorteilhaft kann eine Position des zumindest einen Phasenübergangsdetektors entlang der Kapillare so genau festgelegt werden, vorzugsweise mittels einer Kalibrierung des Phasenübergangsdetektors, dass das Gasvolumen einer erzeugten Gasblasen nicht mehr als 2,5% von einem vorgegebenen Sollwert abweicht. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung können auch Gasblasen erzeugt werden, bei denen das Gasvolumen nicht mehr als 1%, bevorzugt nicht mehr als 0,5%, von einem Sollwert abweicht. Besonders bei der eingangs erläuterten Ausführungsform mit nur einem Phasenübergangsdetektor kann der konstruktive Aufwand der Gasblasenerzeugungsvorrichtung gering gehalten werden. Aus diesem Grund wird die Erfindung nachfolgend, ohne eine Beschränkung darauf, anhand der eingangs erläuterten Ausführungform mit nur einem Phasenübergangsdetektor beschrieben.
Die Gaseinbringvorrichtung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung kann zumindest eine (erste) Fördereinrichtung für Gas umfassen, z. B. eine peristaltische Minipumpe („Gas-Dosierpumpe“), um das Gas kontrolliert in den Gaseinbringbereich der Kapillare einzubringen. Vorzugsweise kann die (erste) Fördereinrichtung, wie auch die übrigen Komponenten der Gasblasenerzeugungsvorrichtung, von der eingangs erwähnten Steuereinrichtung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung angesteuert werden.
Die (erste) Fördereinrichtung kann vorzugsweise so gesteuert werden, dass in Abhängigkeit des Steuerparameters die Gaseinbringung in die Kapillare unterbrochen wird, z. B. indem die „Gas-Dosierpumpe“ gestoppt wird. Als Gas können einzelne, reine Gase oder Gemische verschiedener Gase verwendet werden, z. B. Luft. Die Gasblase wird daher, ohne eine Beschränkung darauf, auch als Luftblase bezeichnet.
Alternativ oder zusätzlich könnte die Gaseinbringvorrichtung ein steuerbares (Schnellschalt-)Ventil umfassen, welches mit unter Druck stehendem Gas beaufschlagt werden kann. Vorzugsweise kann das Ventil so gesteuert werden, dass eine Gaszufuhr in die Kapillare freigegeben bzw. unterbrochen wird.
Der Steuerparameter kann, wie gesagt, in Abhängigkeit bzw. mit dem Erreichen eines bestimmten „Soll-Volumens“ der zu erzeugenden Gasblase generiert werden. Da die Kapillare einen festen Innendurchmesser hat und somit zur Volumenbestimmung die Ermittlung der Länge der Gassäule in der Kapillare ausreicht, kann der Steuerparameter auch in Abhängigkeit davon erzeugt werden, dass eine bestimmte „Soll-Länge“ der zu erzeugenden Gassäule in der Kapillare erreicht ist. Bis zur Erzeugung des Steuerparameters, also bis zum entsprechenden Signal („0“ bzw. „Gaseinbringung deaktivieren“), wird Gas in die mit der Gaseinbringvorrichtung gekoppelte Kapillare eingebracht.
Da die Gasblase erfindungsgemäß innerhalb der Kapillare erzeugt wird, wird die Form der Gasblase durch den Innenraum der Kapillare mit bestimmt und ist nicht, wie eine frei in einer Flüssigkeit schwebende Gasblase, im Wesentlichen kugelförmig. Daher soll im Rahmen der Erfindung der Begriff „Gasblase“ auch nicht auf eine Gasansammlung mit einer bestimmten Form (also z. B. kugelförmig) und Abmessung beschränkt sein. Aus diesem Grund wird im Rahmen der Erfindung bevorzugt das (Gas-)Volumen der Gasblase als ein die Gasblase kennzeichnendes Merkmal verwendet und nicht die Größe der Gasblase (z. B. angegeben durch den Durchmesser einer Kugel). Die Größe bzw. Abmessung der Gasblase hängt im Gegensatz zum Volumen von der jeweiligen konkreten Form der Gasblase ab, wobei das Volumen die „zuverlässigere“ Messeinheit darstellt. Allerdings kann das Volumen einer Gasblase so gewählt werden, dass eine Gasblase mit einer bestimmten Größe erzeugt wird.
Die Kapillare kann vorzugsweise im Wesentlichen lotrecht in der Gasblasenerzeugungsvorrichtung angeordnet sein. Die Koppelstelle zwischen der Kapillare und Gaseinbringvorrichtung kann dann entweder am nach unten weisenden Ende der Kapillare oder am gegenüberliegenden (oberen) Ende der Kapillare angeordnet sein. Das bedeutet, das Gas kann entweder „von unten nach oben“ oder in entgegengesetzter Richtung in die Kapillare eingebracht werden. Auf Grund der besonderen Ausgestaltung der Kapillare und der daraus resultierenden physikalischen Kräfte ist auch eine kontrollierte Gaseinbringung in Richtung der Schwerkraft möglich.
Ursächlich für den zuvor beschriebenen Effekt sind die Oberflächenspannung der Flüssigkeit in der Kapillare und eine Grenzflächenspannung zwischen der Flüssigkeit und der Kapillarinnenwandung. Unterhalb eines bestimmten Durchmessers kann für eine gegebene Flüssigkeit mit einer gegebenen Oberflächenspannung der Kapillar-Innendurchmesser entweder nur mit Flüssigkeit, oder nur mit Gas gefüllt sein. Das bedeutet, die Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und dem Gas kann unterhalb eines bestimmten Durchmessers nur noch überwiegend rechtwinklig bzw. quer zu einer Längserstreckung der Kapillare und nicht mehr entlang deren Längserstreckung ausgebildet werden.
Aus diesem Grund kann die Kapillare auch in einer beliebigen anderen Ausrichtung bzw. einem beliebigen Winkel zur Lotrichtung angeordnet sein. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass die Koppelstelle grundsätzlich auch in einem anderen Bereich der Kapillare angeordnet sein, wobei die Kapillare auch mehr als zwei Mündungen haben kann.
Die Kapillare besteht vorzugsweise aus Glas, da bei Glas-Kapillaren (aufgrund des Fertigungsverfahrens) eine hohe Präzision des Innendurchmessers gewährleistet ist. Weiterhin kann bei Glas-Kapillaren der Effekt der Wärmedehnung im Betrieb vernachlässigt werden. Beide Merkmale sind vorteilhaft für eine besonders genaue Bestimmung des Gasvolumens bzw. Gasblasenvolumens. Allerdings kann die Kapillare auch aus einem anderen transparenten Material gefertigt sein, z. B. einem Kunststoff. Auch die konkreten inneren und äußeren Abmessungen der Kapillare sind innerhalb gewisser (physikalischer) Grenzen wählbar. Vorzugsweise hat die Kapillare ein sehr großes Verhältnis zwischen einer Länge und einem Innendurchmesser. Beispielsweise kann eine Länge der Kapillare 390mm und ein Innendurchmesser 0,7mm betragen.
Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Kapillare kann der Phasenübergangsdetektor mittels eines Antriebsmechanismus, vorzugsweise linear, entlang der Längserstreckung der Kapillare bewegt werden, z. B. mittels eines Linear-Antriebsmechanismus. Bevorzugt kann der Antriebsmechanismus mittels der Steuereinrichtung so angesteuert werden, dass der Phasenübergangsdetektor in einer bestimmten Position bzw. in einem bestimmten Abstand zum „Gas-Einbring-Ende“ der Kapillare positioniert wird, um ein gewünschtes Volumen einer Gasblase erzeugen zu können.
Vorzugsweise kann hierzu der Phasenübergangsdetektor in einer beliebigen Position zwischen den beiden Enden der Kapillare positioniert werden, d. h. es sind unterschiedliche Gasvolumen erzeugbar. Beispielsweise kann der Phasenübergangsdetektor so positioniert werden, dass eine Gasblase mit einem Volumen von wenigstens 0,1 µl, vorzugsweise wenigstens 0,5µl, bevorzugt wenigstens 1µl erzeugbar ist. Grundsätzlich können auch noch kleinere Gasvolumina erzeugt werden, wobei die untere Grenze eines mit hoher Genauigkeit darstellbaren Volumens durch einen kleinstmöglich herstellbaren Kapillar-Innendurchmesser bestimmt wird.
Bei einer Verwendung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung zur Prüfung eines medizinischen Gasblasendetektors kann eine obere Grenze des erzeugbaren Gasvolumens z. B. 150µl sein. Allerdings können je nach Anwendungsfall bzw. je nach Ausgestaltung der Kapillare auch deutlich größere Gasblasenvolumen erzeugt werden.
Der Phasenübergangsdetektor kann zumindest eine Differenz-Lichtschranke zur Bestimmung einer Phasengrenze (Grenzfläche) zwischen einer gasförmigen und einer flüssigen Phase umfassen. Vorzugsweise kann eine Lichtschranke verwendet werden, bei der die Messung mittels Infrarot-Licht erfolgt. Beispielsweise kann eine Differenz-Lichtschranke vom Typ „Di-soric ODG“ verwendet werden, welche nach dem Prinzip einer 2-Strahl Differenzauswertung arbeitet.
Alternativ oder zusätzlich könnte der Phasenübergangsdetektor auch einen Ultraschall-Sensor umfassen, wobei ein Ultraschall-Signal im Wesentlichen rechtwinklig bzw. quer zur Längserstreckung der Kapillare erzeugt und/oder empfangen wird. Vorzugsweise kann der Ultraschall-Sensor entlang der Längserstreckung der Kapillare bewegbar ausgebildet sein.
Es ist, wie gesagt, aber auch möglich, dass der Phasenübergangsdetektor stationär ausgebildet ist. Vorzugsweise kann der Phasenübergangsdetektor dann eine Ultraschall-Einrichtung umfassen, um die Position der Phasengrenze entlang der Kapillare mittels eines Ultraschallsignals zu ermitteln. Der Phasenübergangsdetektor könnte so positioniert sein, z. B. an einem der beiden Enden der Kapillare, dass ein Abstand zwischen dem „Gas-Einbring-Ende“ bzw. dem „Gas-Austritts-Ende“ der Kapillare und der Phasengrenze bestimmbar ist. Da die Gesamt-Länge der Kapillare bekannt ist, könnten mittels des empfangenen Ultraschallsignals die Lage der Phasengrenze und damit das Gasvolumen bestimmt werden.
Vorzugsweise kann die Gasblasenerzeugungsvorrichtung eine steuerbare (zweite) Fördereinrichtung, z. B. eine Pumpe, zur Bewegung der Flüssigkeit mit der darin erzeugten Gasblase in der Kapillare umfassen („Nebenstrom-Förderpumpe“). Die „Nebenstrom-Förderpumpe“ kann z. B. eine peristaltische Minipumpe sein.
Bevorzugt kann die (zweite) Fördereinrichtung in einem stromaufwärts gelegenen Bereich der Kapillare angeordnet sein. Stromaufwärts bezieht sich hier auf eine Strömungsrichtung der (zweiten) Fördereinrichtung. Vorzugsweise können die (zweite) Fördereinrichtung und die zuvor erwähnte (erste) Fördereinrichtung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung im Wechsel betrieben werden. Das bedeutet, die beiden Fördereinrichtungen sind bevorzugt nicht zur gleichen Zeit in Betrieb.
Bevorzugt kann die (zweite) Fördereinrichtung, wie das bei peristaltischen Pumpen üblich ist, selbstsperrend ausgebildet sein. Das bedeutet, die (zweite) Fördereinrichtung verhindert dann während der Gaseinbringung in die Kapillare, d. h. im abgeschalteten Zustand, dass Gas aus der Kapillare in einen Bereich des Fluidsystems stromaufwärts der Kapillare gelangt. Die peristaltische Pumpe kann also verhindern, dass die am „Gas-Einbring-Ende“ anstehende Flüssigkeit während der Gaseinbringung in Richtung der Pumpe gedrückt wird. Das bedeutet, die (zweite) Fördereinrichtung kann am „Gas-Einbring-Ende“ eine Art „Gegendruck“ im Fluid aufbauen, wobei das aus der Gaseinbringvorrichtung austretende Gas ausschließlich in die Kapillare hinein „gelenkt“ wird. Alternativ oder zusätzlich könnte die Gasblasenerzeugungsvorrichtung in einem stromaufwärts gelegenen Bereich der Kapillare zumindest ein Rückschlagventil umfassen.
Die (zweite) Fördereinrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, um die Gasblase und die sie begrenzende Flüssigkeit in der Kapillare zu bewegen bzw. aus der Kapillare hinaus zu befördern. Wie gesagt, können die beiden Enden der Kapillare mit dem Fluidsystem der Gasblasenerzeugungsvorrichtung gekoppelt sein. Mittels der „Nebenstrom-Förderpumpe“ kann die am „Gas-Einbring-Ende“ der Kapillare anstehende Flüssigkeit des Fluidsystems in Strömung versetzt werden, so dass die gesamte Kapillare mit Fluid durchströmt wird.
Besonders bevorzugt kann die (zweite) Fördereinrichtung so ausgebildet und im Fluidsystem der Gasblasenerzeugungsvorrichtung angeordnet sein, um die Gassäule und das sie an den beiden Enden begrenzende Fluid aus der Kapillare in eine mit der Gasblasenerzeugungsvorrichtung gekoppelte Prüfvorrichtung zu befördern, wie nachfolgend erläutert wird.
Vorteilhafterweise kann mittels eines Zusammenspiels zwischen dem verfahrbaren Phasenübergangsdetektor und der „Nebenstrom-Förderpumpe“ erreicht werden, dass eine Mehrzahl von Gasblasen nacheinander erzeugt werden kann, wobei die einzelnen Gasblasen einer Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Gasblasendetektors zugeführt werden können. Der bewegbare Phasenübergangsdetektor erlaubt einen schnellen Wechsel des erzeugbaren Gasblasenvolumens und kann z. B. während eines „Ausstoßvorgangs“ einer Gasblase aus der Kapillare umpositioniert werden. Es ist daher unterbrechungsfrei möglich, das Volumen einer zweiten Gasblase gegenüber einem Volumen einer unmittelbar zuvor erzeugten ersten Gasblase zu verändern.
Das Fluidsystem mit der darin eingekoppelten Gasblasenerzeugungsvorrichtung sowie gegebenenfalls weiteren Komponenten kann die zuvor erwähnte Prüfvorrichtung zur Prüfung eines Gasblasendetektors bilden, wie nachfolgend erläutert wird.
Die Prüfvorrichtung ist vorzugsweise mit einer Steuereinrichtung gekoppelt, welche auch als zentrale Steuereinrichtung bezeichnet wird. Die zentrale Steuereinrichtung kann, wie eingangs erwähnt, vorzugsweise in Form einer Rechnereinheit mit geeigneter Software realisiert sein. Bevorzugt ist die zentrale Steuereinrichtung ausgebildet, um die einzelnen (nachfolgend erläuterten) Komponenten der Prüfvorrichtung anzusteuern. Insbesondere kann die Steuerung so erfolgen, dass ein im Betrieb an die Prüfvorrichtung gekoppelter Prüfling geprüft werden kann. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung eine (dritte) Fördereinrichtung, einen Gassammler oder eine Temperiereinrichtung der Prüfvorrichtung steuern und/oder Signale bzw. Messwerte von Sensoren, z. B. Drucksensoren, erhalten und verarbeiten. Besonders bevorzugt kann die zentrale Steuereinrichtung weiterhin auch die eingangs erläuterte Steuereinrichtung zur Steuerung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung umfassen. Das bedeutet, die zentrale Steuereinrichtung kann auch die Komponenten der Gasblasenerzeugungsvorrichtung ansteuern, um Gasblasen eines bestimmten Volumens zu erzeugen und diese einem zu prüfenden Prüfling zuzuführen.
Alternativ könnte den einzelnen Komponenten der Prüfvorrichtung auch jeweils eine separate Teil-Steuereinrichtung zugeordnet sein, um die Komponenten anzusteuern. Die Teil-Steuereinrichtungen könnten dann vorzugsweise signaltechnisch so gekoppelt sein, um eine Gasblasenerzeugung und/oder eine Prüfung eines Gasblasendetektors zu ermöglichen.
Bevorzugt umfasst die Prüfvorrichtung ein Fluid(Leitungs-)System mit einem Hauptkreis-Leitungssystem, welches im Betrieb mit einem Fluid gefüllt ist, und ein damit gekoppeltes zuschaltbares Parallelkreis-Leitungssystem, welches im Betrieb mit einem Fluid gefüllt ist. Besonders bevorzugt kann das Parallelkreis-Leitungssystem die eingangs beschriebene Gasblasenerzeugungsvorrichtung umfassen.
Vorzugsweise kann das Fluidsystem der Gasblasenerzeugungsvorrichtung in Form des Parallelkreis-Leitungssystems der Prüfvorrichtung realisiert sein. Alternativ kann das Fluidsystem der Gasblasenerzeugungsvorrichtung auch separat ausgebildet sein und kann an das Fluidsystem des Parallelkreis-Leitungssystems angeschlossen bzw. damit gekoppelt sein.
Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung stellt das Parallelkreis-Leitungssystem der Prüfvorrichtung eine Art „Nebenarm“ des Hauptkreis-Leitungssystems dar. Vorzugweise kann das Parallelkreis-Leitungssystem zwei Koppelstellen mit dem Hauptkreis-Leitungssystem aufweisen, wobei das Parallelkreis-Leitungssystem an einer ersten Koppelstelle vom Hauptkreis-Leitungssystem abzweigt und an einer zweiten (stromabwärts liegenden) Koppelstelle wieder in das Hauptkreis-Leitungssystem einmündet. Der Bereich des Hauptkreis-Leitungssystems zwischen der ersten und der zweiten Koppelstelle stellt eine Fluid-Umführung des Parallelkreis-Leitungssystems dar, welche z. B. nach der Art eines Bypass ausgebildet sein kann.
Bevorzugt kann das Parallelkreis-Leitungssystem dem Hauptkreis-Leitungssystem im Betrieb je nach Bedarf „zugeschaltet“ werden bzw. quasi „abgeschaltet“ werden, wie nachfolgend erläutert wird.
Im Betrieb der Prüfvorrichtung kann das Hauptkreis-Leitungssystem kontinuierlich mit Fluid durchströmt werden. Um dennoch das Einbringen eines zusammenhängenden Gasvolumens in die in der Kapillare ruhende Flüssigkeit und eine möglichst genaue Volumenbestimmung der Gasblase in der Kapillare zu ermöglichen, kann das Parallelkreis-Leitungssystem während einer Blasenerzeugung in der Kapillare quasi „abgeschaltet“ werden. Das bedeutet, das Parallelkreis-Leitungssystem wird dann (vorübergehend) nicht mit Fluid durchströmt, d. h. das Fluid ruht im Parallelkreis-Leitungssystem. Vorzugsweise kann die „Nebenstrom-Förderpumpe“ der Gasblasenerzeugungsvorrichtung, wie gesagt, als peristaltische Pumpe realisiert sein, wobei die Pumpe während der Gasblasenerzeugung abgeschaltet ist. Die abgeschaltete „Nebenstrom-Förderpumpe“ kann eine Sperrwirkung ausüben, wobei eine Durchströmung des Parallelkreis-Leitungssystems verhindert wird.
Bevorzugt kann das Parallelkreis-Leitungssystem im „abgeschalteten“ Zustand mittels der Fluid-Umführung des Hauptkreis-Leitungssystems umgangen werden. Es wird dann nur der Bypass bzw. das Hauptkreis-Leitungssystem von Fluid durchströmt. Das „Abschalten“ betrifft vorzugsweise nicht die Kopplung zwischen dem Hauptkreis- und dem Parallelkreis-Leitungssystem. Das bedeutet, auch im „abgeschalteten“ Zustand ist das Parallelkreis-Leitungssystem vorzugsweise mit dem Hauptkreis-Leitungssystem gekoppelt.
Bevorzugt kann das Parallelkreis-Leitungssystem dem Hauptkreis-Leitungssystem nach Bedarf „zugeschaltet“ werden. Vorzugweise kann das Parallelkreis-Leitungssystem mit dem Hauptkreis-Leitungssystem „zusammengeschaltet“ werden, sobald ein gewünschtes Gasvolumen in der Kapillare vorliegt. Das Hauptkreis- und das Parallelkreis-Leitungssystem werden dann gemeinsam mit Fluid durchströmt. Das bedeutet, ein Fluidstrom des Hauptkreis-Leitungssystems kann an der ersten Koppelstelle aufgeteilt werden, wobei ein Teil des strömenden Fluids aus dem Hauptkreis-Leitungssystem in das Parallelkreis-Leitungssystem einströmt. Ein weiterer Teil des Fluids verbleibt im Hauptkreis-Leitungssystem und durchströmt den Bypass. Das bedeutet, der Bypass wird im Betrieb der Prüfvorrichtung kontinuierlich mit Fluid durchströmt. Vorzugsweise kann die Strömungsrichtung des Fluids im Hauptkreis- und im Parallelkreis-Leitungssystem identisch sein.
Eine Durchströmung des Parallelkreis-Leitungssystems und der davon umfassten Kapillare bewirkt, dass die Gasblase und das sie begrenzende Fluid aus der Kapillare hinaus befördert wird und in das stromabwärts der Kapillare befindliche Fluidsystem der Gasblasenerzeugungsvorrichtung eintritt. Im Bereich der zweiten Koppelstelle kann der aufgeteilte Fluidstrom wieder zusammengeführt werden, wobei die Gasblase in das Hauptkreis-Leitungssystem eintritt. Sobald die Gasblase in das Hauptkreis-Leitungssystem eingetreten ist, kann das Parallelkreis-Leitungssystem wieder (vorübergehend) abgeschaltet werden.
Um ein „Zusammenschalten“ bzw. „Abschalten“ zu erreichen, kann die (zweite) Fördereinrichtung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung mittels der Steuereinrichtung der Prüfvorrichtung angesteuert werden. Insbesondere kann die „Nebenstrom-Förderpumpe“ aktiviert werden (für ein „Zusammenschalten“) bzw. deaktiviert werden (für ein „Abschalten“ des Parallelkreis-Leitungssystems). Alternativ oder zusätzlich kann im Parallelkreis-Leitungssystem, insbesondere in einem Bereich stromaufwärts der Kapillare, ein Absperrventil angeordnet sein.
Um eine Gasblase „zerstörungsfrei“ in das Hauptkreis-Leitungssystem einzubringen, umfasst die Prüfvorrichtung, insbesondere im Bereich der zweiten Koppelstelle eine Blaseneinbringvorrichtung. Bevorzugt ist die Blaseneinbringvorrichtung ausgebildet, um eine Gasblase aus dem Parallelkreis-Leitungssystem in Form eines einzigen zusammenhängenden Gasvolumens in das strömende Fluid des Hauptkreis-Leitungssystems einzubringen. Dazu umfasst die Blaseneinbringvorrichtung vorzugsweise eine Gasblasenzuführung des Parallelkreis-Leitungssystems und einen damit zusammenwirkenden Gassammler. Der Gassammler umfasst einen einseitig offenen Hohlkörper, z. B. eine zu einer Seite hin geöffnete hohle Kugel, eine hohle Kugelkalotte, einen hohlen Zylinder etc.
Die Gasblasenzuführung kann vorzugsweise eine „Gas-Düse“ umfassen, um das Gas der Gasblase (also das definierte Gasvolumen) gezielt über den Gassammler in das Hauptkreis-Leitungssystem abzulassen. Durch die Gas-Düse und den damit zusammenwirkenden Gassammler kann besonders sicher dafür gesorgt werden, dass die im Parallelkreis-Leitungssystem erzeugte Gasblase bei Eintritt in das Hauptkreis-Leitungssystem nicht zerteilt weitergeleitet wird. Je nach Ausgestaltung der Gas-Düse kann es im Betrieb vorkommen, dass das definierte Gasvolumen einer Gasblase in Form kleinerer Bläschen bzw. in Form von Teilvolumina aus der Gas-Düse austritt. Dabei kann die Größe der Teilvolumina z. B. von einem Durchmesser der gaseinbringenden Düse abhängen.
Der Gassammler ist dazu ausgebildet, ein Gasvolumen einer jeweiligen Gasblase, das aus der Gasblasenzuführung austritt, vollständig zu sammeln. Insbesondere ist der Gassammler ausgebildet, das gesamte Gasvolumen einer jeweiligen Gasblase zusammenzuhalten bzw. die besagten Teilvolumina wieder zu vereinen und als ein zusammenhängendes Gasvolumen in das Hauptkreis-Leitungssystem einzubringen. Bevorzugt kann der Gassammler um eine, vorzugsweise horizontale, Schwenkachse verschwenkbar sein, um eine Gasblase in einer Richtung entgegen der Schwerkraft in das strömende Fluid des Hauptkreis-Leitungssystems einzubringen.
Da das Fluid des Hauptkreis-Leitungssystems im Betrieb der Prüfvorrichtung, wie gesagt, kontinuierlich in Bewegung ist, umfasst das Hauptkreis-Leitungssystem eine mittels der Steuereinrichtung ansteuerbare (dritte) Fluid-Fördereinrichtung, z. B. eine Mikrozahnringpumpe oder eine peristaltische Pumpe („Hauptstrom-Förderpumpe“). Vorzugsweise ist die (dritte) Fluid-Fördereinrichtung der Prüfvorrichtung ausgebildet, einen Druck des Fluids im Hauptkreis-Leitungssystem und/oder im Parallelkreis-Leitungssystem zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere konstant zu halten. Bevorzugt erfolgt die Steuerung und/oder Regelung in Abhängigkeit eines Betriebsparameters zumindest eines Drucksensors der Prüfvorrichtung.
Dazu kann die Prüfvorrichtung einen ersten mit dem Hauptkreis-Leitungssystem gekoppelten Drucksensor umfassen, der vorzugsweise in einem unmittelbar stromabwärts gelegenen Bereich einer Koppelstelle zum Ankoppeln eines Gasblasendetektors angeordnet ist. Ein zweiter Drucksensor des Hauptkreis-Leitungssystems kann in einem unmittelbar stromaufwärts gelegenen Bereich der Koppelstelle zum Ankoppeln des Gasblasendetektors angeordnet sein. Ein dritter Drucksensor kann dem Parallelkreis-Leitungssystem zugeordnet sein, wobei der Drucksensor vorzugsweise in einem unmittelbar stromaufwärts gelegenen Bereich der Kapillare der Gasblasenerzeugungsvorrichtung angeordnet ist. Stromaufwärts bzw. stromabwärts bezieht sich im Rahmen der Erfindung auf die Strömungsrichtung der zweiten Fördereinrichtung (betrifft das Parallelkreis-Leitungssystem) bzw. der dritten Fördereinrichtung (betrifft das Hauptkreis-Leitungssystem) der Prüfvorrichtung.
Der Betriebsparameter kann vorzugsweise ein aktueller „Ist-Druck“ des Fluids im Bereich eines Drucksensors sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Mittelwert des Ist-Drucks im Bereich von zwei oder mehr Drucksensoren ein Betriebsparameter sein.
Der Betriebsparameter kann der zentralen Steuereinrichtung der Prüfvorrichtung zugeführt werden, wobei die Steuereinrichtung die „Hauptstrom-Förderpumpe“ in Abhängigkeit des Betriebsparameters so steuern kann, dass der Druck des Fluids im Hauptkreis-Leitungssystem und/oder im Parallelkreis-Leitungssystem konstant ist. Besonders bevorzugt kann die Steuereinrichtung die (dritte) Fördereinrichtung in Abhängigkeit eines Betriebsparameters des ersten und/oder zweiten Drucksensors so regeln, dass der Druck des strömenden Fluids (auch bezeichnet als Systemdruck) in der Prüfvorrichtung konstant einem bestimmten „Soll-Druck“ entspricht.
Zur Regulierung des Systemdrucks, welcher als Absolutdruck gemessen wird, insbesondere zur Druck-Konstanthaltung, kann die Prüfvorrichtung einen ansteuerbaren PID-Regler umfassen, welcher die (dritte) Fördereinrichtung des Hauptkreis-Leitungssystems in Abhängigkeit des Betriebsparameters ansteuern kann. Der PID-Regler kann auch als Teil der (zentralen) Steuereinrichtung realisiert sein. Der Druck des strömenden Fluids (Systemdruck) in der Prüfvorrichtung kann z. B. in einem Bereich von 100mbar bis 700mbar (Relativdruck) liegen, wobei auch geringere oder höhere Drücke vorstellbar sind.
Vorzugsweise kann bei der Druck-Regelung auch ein Volumenstrom des Fluids in der Prüfvorrichtung berücksichtigt werden. Die Prüfvorrichtung kann vorzugsweise zumindest eine Drosselreinrichtung umfassen, um den Volumenstrom des Fluids im Hauptkreis-Leitungssystem und/oder im Parallelkreis-Leitungssystem zu steuern. Daher ist die Steuereinrichtung bevorzugt ausgebildet, die (dritte) Fördereinrichtung des Hauptkreis-Leitungssystems in Abhängigkeit des Volumenstroms und/oder des Betriebsparameters so zu steuern und/oder zu regeln, dass ein Druck des strömenden Fluids im Hauptkreis-Leitungssystem und/oder im Parallelkreis-Leitungssystem konstant ist.
Zur Prüfung eines Gasblasendetektors kann die Prüfvorrichtung eine Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung aufweisen, um einen Gasblasendetektor im Betrieb an das Hauptkreis-Leitungssystem zu koppeln. Die Kopplungsvorrichtung kann z. B. Anschlüsse bzw. Kupplungen umfassen, um einen separaten externen Fluid-Leiter, z. B. einen Systemschlauch eines Herstellers eines Gasblasendetektors, in das Hauptkreis-Leitungssystem zu integrieren.
Alternativ oder zusätzlich kann die Kopplungsvorrichtung des Hauptkreis-Leitungssystems einen Leitungsbereich umfassen, um einen Gasblasendetektor von außen an das Hauptkreis-Leitungssystem zu koppeln, z. B. zu klemmen. Die Kopplungsvorrichtung kann auch dazu ausgebildet sein, in einen Gasblasendetektor eingelegt zu werden. In den beiden letztgenannten Fällen könnte zumindest der Bereich der Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung aus einem transparenten Material bestehen, z. B. ein transparenter Silikon-Schlauch oder ein transparenter Kunststoff-Schlauch.
Vorteilhafterweise ist mittels der Prüfvorrichtung bzw. einer davon umfassten Gasblasenerzeugungsvorrichtung einerseits eine möglichst präzise Erzeugung eines definierten Gasvolumens möglich. Auf Grund des separat zuschaltbaren Parallelkreis-Leitungssystems kann das Gas in der Kapillare in ein ruhendes Fluid eingebracht werden, wobei das Gasvolumen mittels des Phasenübergangsdetektors möglichst exakt bemessen werden kann. Andererseits kann die Gasblase anschließend „zerstörungsfrei“ in das Hauptkreis-Leitungssystem der Prüfvorrichtung, welches zur Kopplung eines Gasblasendetektors geeignet ist, eingebracht werden. Weiterhin vorteilhaft kann mittels einer Konstanthaltung des Systemdrucks erreicht werden, dass das Volumen der Gasblasen beim Durchströmen von unterschiedlichen Bereichen des Hauptkreis-Leitungssystems konstant bleibt, wobei eine möglichst genaue Prüfung eines im Betrieb an die Prüfvorrichtung gekoppelten Gasblasendetektors ermöglicht werden kann.
Um die Präzision der Volumenbestimmung der Gasblase in der Kapillare noch weiter zu verbessern, kann die Gasblasenerzeugungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren betrieben zu werden.
Bevorzugt kann der Phasenübergangsdetektor der Gasblasenerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung eines Zustandsparameters der Gasblase nach einer Unterbrechung der Gaseinbringung in die Kapillare entlang der Längserstreckung der Kapillare bewegt werden, um die Phasengrenze zwischen der Flüssigkeit und der Gasblase erneut zu bestimmen. Der Zustandsparameter kann vorzugsweise ein Messwert sein, z. B. eine Länge der Gassäule in der Kapillare, wobei das Fluid in der Kapillare ruht (also wenn gerade kein Gas in die Kapillare eingebracht wird). Mit anderen Worten kann der Zustandsparameter der Gasblase eine „Ist-Länge“ der Gassäule in der Kapillare nach einer Erzeugung des Steuerparameters sein.
Um mittels der Gasblasenerzeugungsvorrichtung eine bestimmte, insbesondere eine hohe, Blasen-Erzeugungsfrequenz zu erreichen, kann es erforderlich sein, dass das Gas in einer relativ kurzen Zeitspanne in die Kapillare eingebracht werden muss. Eine schnellere Gaseinbringung kann zu einer Druckerhöhung in der Kapillare führen. Das bedeutet, dass zur Erzeugung einer Gasblase in der Kapillare das Gas mit einem höheren Druck als dem Druck des ruhenden Fluids in die Kapillare eingebracht werden kann. Somit kann der Druck des Fluids in der Kapillare, wie auch in zumindest einem Teil des Parallelkreis-Leitungssystems, während der Gaseinbringung höher sein als in einem Zeitraum ohne Gaseinbringung (also bei Stillstand der Gassäule).
Die Druckerhöhung während der Gaseinbringung kann weiterhin von einem Strömungswiderstand der Kapillare und einem Innendurchmesser des mit der Kapillare (stromabwärts) gekoppelten Fluidsystems abhängen. Beispielsweise kann der Gas-Einbringdruck bei einer Taktfrequenz von 4 erzeugten Gasblasen pro Minute und einer Kapillare mit einer Länge von 390mm und einem Innendurchmesser von 0,7mm in etwa 20mbar über dem Druck des ruhenden Fluids liegen.
Im Betrieb wird, wie eingangs erläutert, der Steuerparameter in dem Moment erzeugt, in dem die Phasengrenze einer zu erzeugenden Gasblase in der Kapillare eine bestimmte, vorausberechnete Position erreicht (erste Detektion der Phasengrenze mittels des Phasenübergangsdetektors) .
Auf Grund der erhöhten Kompression des Gases während der Gaseinbringung kann es je nach Betrieb der Prüfvorrichtung vorkommen, dass sich die Phasengrenze nach der Beendigung der Gaseinbringung, d. h. wenn wieder ein entsprechender „Soll-Druck“ im ruhenden Fluid anliegt, jenseits (stromabwärts) einer vorbestimmten Position des Phasenübergangsdetektors befindet. Das heißt, das „Ist-Gasvolumen“ (Ist-Länge) kann dann höher sein als das „Soll-Gasvolumen“ (Soll-Länge) einer Gasblase in der Kapillare.
Um diesen gegebenenfalls auftretenden Effekt zu kompensieren, kann der Phasenübergangsdetektor daher bevorzugt so entlang der Kapillare bewegt werden, bis der Phasenübergangsdetektor die Phasengrenze bei Stillstand des Fluids (erneut) detektiert. Das bedeutet, die Länge bzw. „Höhe“ der Gassäule kann bei Soll-Druck des Fluids in der Kapillare erneut vermessen werden (als Zustandsparameter der Gasblase). Vorzugsweise kann dann mittels der Steuereinrichtung eine Bestimmung des (Ist-)Volumens der Gasblase im ruhenden Fluid in Abhängigkeit des Zustandsparameters erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil des in die Kapillare eingebrachten Gases aus der Kapillare entfernt werden, um die Phasengrenze nach einer Unterbrechung der Gaseinbringung (erneut) zu bestimmen. Das bedeutet, sofern die Phasengrenze im ruhenden Fluid wie zuvor beschrieben jenseits des Phasenübergangsdetektors befindlich ist, d. h. die Phasengrenze befindet sich nach der Erzeugung des Steuerparameters nicht in der vorbestimmten Position, kann mittels des Phasenübergangsdetektors ein entsprechendes „Korrektur-Signal“ erzeugt und an die Steuereinrichtung übertragen werden.
Vorzugsweise kann auch die Gaseinbringvorrichtung mittels der Steuereinrichtung angesteuert werden, um das Gasvolumen in der Kapillare so zu verringern, dass das Ist-Volumen der Gasblase bei Soll-Druck des ruhenden Fluids einem bestimmten Soll-Volumen entspricht. Das bedeutet, es kann ein Teil des Gases aus der Kapillare entfernt werden, so dass der Phasenübergangsdetektor die Phasengrenze erneut detektiert. Insbesondere kann das Gasvolumen in der Kapillare so verringert werden, dass die Phasengrenze bei Soll-Druck des ruhenden Fluids in einer Ebene mit dem Phasenübergangsdetektor zu liegen kommt.
Dazu kann beispielsweise die „Gas-Dosierpumpe“ im Rückwärtsbetrieb betrieben werden. Vorzugsweise kann die „Gas-Dosierpumpe“ abhängig davon, dass der Steuerparameter (Signal „0“) mittels der Steuereinrichtung erzeugt wurde und die Phasengrenze nicht in einer vorbestimmten Position befindlich ist („Korrektur-Signal“ wurde erzeugt) so lange im langsamen Lauf rückwärts laufen, bis die Phasengrenze erneut erkannt wird.
Vorteilhafterweise kann mittels der beiden vorgenannten Prozesse erreicht werden, dass das Gasvolumen einer jeweiligen Gasblase noch exakter bestimmbar ist wenn dies gefordert ist. Damit können auch bei einer hohen Frequenz der Blasenerzeugung unerwünschte Messungenauigkeiten vermieden werden. Selbst gegebenenfalls auftretende Abweichungen eines Ist-Volumens von einem Soll-Volumen einer Gasblase in der Kapillare können damit zuverlässig kompensiert werden. Dies ist insbesondere für eine präzise Kalibrierung eines Gasblasendetektors von Bedeutung.
Um die Volumenbestimmung noch weiter zu präzisieren, kann zur Erzeugung einer zweiten Gasblase eine Position des Phasenübergangsdetektors entlang der Längserstreckung der Kapillare in Abhängigkeit eines Zustandsparameters einer unmittelbar zuvor erzeugten ersten Gasblase geregelt werden. Bevorzugt kann die Steuereinrichtung dazu eine Abweichung bzw. Differenz zwischen einer Ist-Länge der ersten Gassäule in der Kapillare (als Zustandsparameter) und einer Soll-Länge der ersten Gassäule in der Kapillare bestimmen.
Zur Erzeugung der zweiten Gasblase kann der Phasenübergangsdetektor in Abhängigkeit der ermittelten Differenz entlang der Kapillare so positioniert werden, dass eine Ist-Länge der zweiten Gassäule nach Beendigung der Gaseinbringung einer bestimmten Soll-Länge der Gassäule entspricht. Beispielsweise könnte ein Abstand zwischen dem „Gas-Einbring-Ende“ der Kapillare und dem Phasenübergangsdetektor zur Erzeugung der zweiten Gasblase in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung um einen gewissen Betrag reduziert werden. Bevorzugt kann mittels der Steuereinrichtung ein kontinuierlicher Regelprozess („Korrekturprozess“) hinsichtlich der Position des Phasenübergangsdetektors erfolgen, so dass ein Ist-Volumen einer jeden erzeugten Gasblase möglichst genau einem gewünschten Soll-Volumen entspricht.
Vorteilhafterweise kann mittels des zuvor erläuterten Steuerverfahrens der Gasblasenerzeugungsvorrichtung eine Frequenz der Blasenerzeugung erhöht werden, da ein Nachvermessen bzw. eine Nachjustierung des Gasvolumens zur Volumenstimmung nicht erforderlich ist.
Um eine noch weiter verbesserte Prüfung eines mit einer Prüfvorrichtung im Betrieb gekoppelten Gasblasendetektors zu erreichen, kann die Prüfvorrichtung so gesteuert werden, dass auch eine mögliche Volumenänderung der Gasblase während einer Passage der Prüfvorrichtung berücksichtigt wird.
Wie bereits erläutert wurde, erfolgt die Volumenbestimmung der Gasblase in einem ruhenden Fluid. Es wird dabei ein Druck des ruhenden Fluids auf die Gasblase ausgeübt. Sobald die Gasblase in das Hauptkreis-Leitungssystem eintritt, wirkt jedoch der Druck eines strömenden Fluids auf die Gasblase (Systemdruck).
Das Gasblasenvolumen ist gemäß dem Gesetz von Boyle-Mariotte umgekehrt proportional zum Druck des umgebenden Fluids. Die Strömung des Fluids im Hauptkreis-Leitungssystem kann einen Druckabfall im Fluid gegenüber dem Druck im ruhenden Fluid bewirken, z. B. auf Grund von Wandreibung und Dissipation. Aus diesem Grund kann die Gasblase bei einer Passage einer Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung ein anderes Volumen haben als während der Volumenbestimmung in der Kapillare.
Um diesen Effekt im Betrieb einer Prüfvorrichtung zu kompensieren, kann das Volumen der Gasblase im Hauptkreis-Leitungssystem der Prüfvorrichtung, insbesondere im Bereich der Kopplungsvorrichtung, auch in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen einem ersten und einem zweiten Druck eines die Gasblase umgebenden Fluids sowie einem (Ist-)Gasvolumen der Gasblase in der Kapillare bestimmt werden, d. h. die Druckdifferenz fließt in die Volumenbestimmung mit ein. Vorzugsweise kann dazu mittels der Steuereinrichtung ein (örtlicher) Differenzdruck zwischen einem Druck des ruhenden Fluids (im Parallelkreis-Leitungssystem) und einem Druck des strömenden Fluids (Systemdruck) im Hauptkreis-Leitungssystem bestimmt werden.
Wie bereits erläutert wurde, kann der Druck des ruhenden Fluids vorzugsweise während einer Gaseinbringung in die Kapillare in einem Bereich unmittelbar stromaufwärts der Kapillare bestimmt werden. Hingegen kann der Druck des strömenden Fluids vorzugsweise in Abhängigkeit eines (Druck-)Mittelwerts eines Drucks des strömenden Fluids in einem Eingangsbereich (Einströmbereich) und einem Ausgangsbereich (Ausströmbereich) der Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung bestimmt werden. Damit kann auch ein Druckabfall im Fluid während einer Passage der Kopplungsvorrichtung mitberücksichtigt werden. Beispielsweise kann der Mittelwert mittels der beiden mit dem Hauptkreis-Leitungssystem gekoppelten Drucksensoren bestimmt werden.
In Abhängigkeit des Differenzdrucks kann mittels der Steuereinrichtung das Ist-Volumen einer Gasblase im Hauptkreis-Leitungssystem, insbesondere im Bereich der Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung, bestimmt werden.
Besonders bevorzugt kann die Gasblasenerzeugungsvorrichtung der Prüfvorrichtung mittels der Steuereinrichtung so gesteuert werden, vorzugsweise in Abhängigkeit des Differenzdrucks, dass die Gasblase gerade im Hauptkreis-Leitungssystem, insbesondere im Bereich der Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung, ein bestimmtes Soll-Gasvolumen aufweist. Das bedeutet, es wird unter Nutzung der Druckdifferenz aus dem gewünschten Soll-Volumen der Gasblase im Hauptkreis-Leitungssystem ein Soll-Volumen der Gasblase in der Kapillare berechnet, welches dann wie zuvor erläutert erzeugt wird.
Vorteilhafterweise kann mittels dieses Verfahrens zu Steuerung der Prüfvorrichtung erreicht werden, dass einem im Betrieb an die Prüfvorrichtung gekoppelten Gasblasendetektor ausschließlich Gasblasen eines bestimmten Gasvolumens zugeführt werden. Es wird damit gewährleistet, dass die Gasblasen im „entscheidenden“ Moment, also während der Passage der Gasblasendetektor-Kopplungseinrichtung, ein gewünschtes Soll-Volumen haben. Das Soll-Volumen könnte auch als „Soll-Größe“ der Gasblase bezeichnet werden. Damit kann eine zuverlässige und genaue Prüfung eines Gasblasendetektors sichergestellt werden.
Für den Fall, dass sich die Druckdifferenz während eines Transports der Blase von der Kapillare zur Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung ändern sollte, kann unter Berücksichtigung der geänderten Druckdifferenz das Ist-Volumen der Gasblase (neu) bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich könnte eine Änderung der Druckdifferenz auch dazu führen, dass ein Fehlersignal ausgegeben wird, z. B. mittels der Steuereinrichtung, wobei die Gasblase dann nicht zur Prüfung eines gekoppelten Gasblasendetektors genutzt werden könnte.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Prüfvorrichtung mit einer Gasblasenerzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische Darstellung eines Teils der Prüfvorrichtung nach 1 mit einem zu prüfenden Gasblasendetektor.

In 1 ist schematisch eine Prüfvorrichtung 3 zur Prüfung eines Gasblasendetektors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt.
Die Prüfvorrichtung 3 umfasst ein Fluid(Leitungs-)System 6, 10 mit einem Hauptkreis-Leitungssystem 6 und einem damit gekoppelten Parallelkreis-Leitungssystem 10. Das Parallelkreis-Leitungssystem 10 stellt eine Art „Nebenarm“ des Hauptkreis-Leitungssystems 6 dar und ist an zwei Stellen 34, 35 mit diesem gekoppelt. Im Bereich zwischen den beiden Koppelstellen 34, 35 umfasst das Hauptkreis-Leitungssystem 6 eine Fluid-Umführung 52 bzw. einen Bypass 52, um einen Großteil des Fluids am Parallelkreis-Leitungssystem 10 vorbei zu leiten. Das Parallelkreis-Leitungssystem 6 umfasst eine Gasblasenerzeugungsvorrichtung 1, die nachfolgend näher beschrieben wird.
Die Gasblasenerzeugungsvorrichtung 1 umfasst eine Kapillare 11 zur Erzeugung einer Gasblase BL (hier in Form einer Gassäule BL) in einem Gaseinbringbereich 12 der Kapillare 11. Der Gaseinbringbereich 12 entspricht einem Innenraum bzw. einem Inneren der röhrenförmigen Kapillare 11 und erstreckt sich entlang einer Längserstreckung der Kapillare 11 zwischen den Enden 17, 18 der Kapillare 11. In der gezeigten Ausführungsform ist die Kapillare 11 eine Glas-Kapillare 11 mit einer Länge von 390mm und einen Innendurchmesser von 0,7mm. Die Kapillare 11 ist hier lotrecht in der Gasblasenerzeugungsvorrichtung 1 angeordnet.
Die beiden Enden 17, 18 der Kapillare 11 sind fluiddicht mit zwei Leitungen 33, 33` des Parallelkreis-Leitungssystems 10 der Gasblasenerzeugungsvorrichtung 1 gekoppelt. Das Parallelkreis-Leitungssystem 10 ist ebenso wie der Innenraum 12 der Kapillare 11 überwiegend vollständig mit einem Fluid gefüllt (abgesehen von den erzeugten Gasblasen). Als Fluid kann z. B. isotone Kochsalzlösung verwendet werden, um zur Prüfung eines Gasblasendetektors menschliches Blut zu simulieren. Allerdings sind auch andere überwiegend wässrige Flüssigkeiten als Fluid geeignet. Die Leitungen 33, 33' des Parallelkreis-Leitungssystems 10 können vorzugsweise mittels Silikon-Schläuchen 33, 33', hier ein erster Schlauch 33 in einem Bereich stromaufwärts der Kapillare 11 und ein zweiter Schlauch 33' stromabwärts der Kapillare 11, ausgebildet sein, wobei grundsätzlich auch feste Rohrverbindungen denkbar sind. Stromaufwärts bzw. stromabwärts bezieht sich auf eine Strömungsrichtung einer Fluid-Pumpe 16, bzw. auf eine daraus resultierende Strömungsrichtung RF des Fluids.
Zur Kopplung der Leitungen 33, 33' des Parallelkreis-Leitungssystems 10 an die Kapillare 11 sind die jeweiligen Enden 17, 18 der Glas-Kapillare 11 kegelförmig angeschliffen und mit jeweils einem Silikon-Schlauch 33, 33' verbunden. Das hier untere Ende 17 der Kapillare 11 weist zusätzlich ein zwischengeschaltetes T-Stück auf (nicht gezeigt), welches einerseits mit einer Gaseinbringvorrichtung 2 und andererseits mit dem Schlauch 33 verbunden ist.
Die beiden Enden 17, 18 (bzw. das T-Stück) sind in die jeweiligen Schläuche 33, 33' eingesteckt und mittels Federkraft abdichtend eingespannt (nicht gezeigt). Die konisch zulaufenden Enden 17, 18 der Kapillare 11 sind nicht direkt, sondern über Anschlussstücke mit den Schläuchen 33, 33' verbunden. Die Anschlussstücke (bzw. das T-Stück), die z. B. aus Kunststoff gefertigt sein können, weisen jeweils an die konischen Enden 17, 18 angepasste konusförmige Einsenkungen auf, von denen jeweils ein Kanal zu einem Schlauchanschluss, z. B. einer Schlaucholive führt. Zwischen den beiden Anschlussstücken ist die mit den Enden 17, 18 jeweils in die Einsenkungen eingesteckte Kapillare 11 mit Federkraft eingespannt, wobei nur eines der Anschlussstücke starr mit der Gasblasenerzeugungsvorrichtung 1 verbunden ist und das andere Anschlussstück beweglich per Federkraft auf die Kapillare 11 drückt. Damit kann vermieden werden, dass durch eine höhere Wärmeausdehnung der Gasblasenerzeugungsvorrichtung 1 die Verbindungen zwischen der Kapillare 11 und dem Fluidsystem 10 undicht werden.
Alternativ könnten die Enden 17, 18 (bzw. das T-Stück) auch direkt auf die Schläuche 33, 33' aufgesteckt sein bzw. mittels einer Schlauch-Olive mit den Schläuchen 33, 33' gekoppelt sein. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel haben die Schläuche 33, 33' einen Innendurchmesser von < 1mm. Vor allem der stromabwärts der Kapillare 11 befindliche Schlauch 33' sollte einen kapillaren Charakter haben, damit die Gassäule BL als ein zusammenhängendes Gasvolumen BL in den Schlauch 33' eintritt, also „an einem Stück bleibt“.
Zur Gaseinbringung in die Kapillare 11 ist das in Lotrichtung weisende Ende 17 der Kapillare 11 („Gas-Einbring-Ende“ 17) mittels des T-Stücks gas- und/oder fluiddicht mit der Gaseinbringvorrichtung 2 gekoppelt. Die Gaseinbringvorrichtung 2 umfasst eine Gaszufuhr 22, z. B. einen Atmosphärenzugang, eine Filtereinrichtung 21 und eine (erste) steuerbare Fördereinrichtung 20, z. B. eine peristaltische Minipumpe („Gas-Dosierpumpe“ 20). Die Gaszufuhr 22 könnte auch ein unter Druck stehendes Gas(-gemisch) bereitstellen, insbesondere wenn die Gaseinbringvorrichtung 2 zusätzlich oder alternativ zur Pumpe 20 ein steuerbares Ventil zur Steuerung der Gaseinbringung in die Kapillare 11 umfasst (nicht gezeigt).
Mittels der Gaseinbringvorrichtung 2 wird das Gas so in die mit Flüssigkeit gefüllte Kapillare 11 eingebracht, dass die Gasblase BL am „Gas-Einbring-Ende“ 17 der Kapillare 11 „beginnt“. D. h. eine erste Grenzfläche der Gasblase BL liegt im Wesentlichen in einer Ebene mit dem „Gas-Einbring-Ende“ 17 bzw. schließt bündig damit ab (bei Betrachtung eines Längsschnitts der Kapillare 11).
Um eine derartige Positionierung der Gasblase BL in der Kapillare 11 zu erreichen, umfasst die Gasblasenerzeugungsvorrichtung 1 hier eine peristaltische Pumpe 16 in einem Bereich stromaufwärts des „Gas-Einbring-Endes“ 17 der Kapillare 11. Die Pumpe 16 ist (im abgeschalteten Zustand) selbstsperrend und verhindert, dass Gas während der Gaseinbringung in die Kapillare 11 aus dem „Gas-Einbring-Ende“ 17 austritt bzw. in den Schlauch 33 eintritt.
Ausgehend vom „Gas-Einbring-Ende“ 17 erstreckt sich die Gasblase BL entlang einer Längserstreckung der Kapillare 11 und grenzt mit einem dem „Gas-Austritts-Ende“ 18 der Kapillare 11 zugewandten Bereich an die Flüssigkeit in der Kapillare 11 an. Es bildet sich dort eine Phasengrenze PG zwischen Gas und Flüssigkeit aus (als zweite Grenzfläche der Gasblase BL).
Zur Volumenbestimmung der Gasblase BL umfasst die Gasblasenerzeugungsvorrichtung 1 einen Phasenübergangsdetektor 13, z. B. eine Differenzlichtschranke 13. Die Lichtschranke 13 ist ausgebildet, um die Phasengrenze PG zwischen der Gasblase BL und der Flüssigkeit in der Kapillare 11 zu bestimmen und ein „Detektions-Signal“ an eine Steuereinrichtung 7 zu übertragen, z. B. mittels Steuereinrichtung-Anschlusskabeln 71. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel muss zur Volumenbestimmung der Gasblase BL die Position bzw. Lage von nur einer Phasengrenze PG bestimmt werden, da der „Ausgangspunkt“ der Gasblase BL, d. h. die Position einer ersten Grenzfläche der Gasblase BL, bekannt ist.
Die Lichtschranke 13 ist so ausgestaltet, dass ihre Position entlang der Längserstreckung der Kapillare 11 mittels der Steuereinrichtung 7 bestimmbar ist. D. h. die Position der Lichtschranke 13 kann einerseits ermittelt, z. B. gemessen, werden und andererseits vorgegeben werden. Insbesondere ein Abstand bzw. eine Distanz zwischen der Lichtschranke 13 und dem „Gas-Einbring-Ende“ 17 der Kapillare 11 ist vorgebbar. Daher kann mittels der Differenzlichtschranke 13 auch ein Abstand zwischen einer zu detektierenden Phasengrenze PG und dem „Gas-Einbring-Ende“ 17 festgelegt werden, wobei der Abstand einer „Länge“ der Gasblase BL bzw. Gassäule BL in der Kapillare 11 entspricht.
Zur Erzeugung der Gasblase BL kann - unter Berücksichtigung eines Innendurchmessers der Kapillare 11 - die Differenzlichtschranke 13, insbesondere mittels eines Antriebsmechanismus 15, entlang der Kapillare 11 so positioniert werden, dass eine Gasblase BL mit einem bestimmten Volumen in der Kapillare 11 erzeugbar ist. Die Gaseinbringung in die Kapillare 11 erfolgt mittels der „Gas-Dosierpumpe“ 20, wobei das Gas in das in der Kapillare 11 ruhende Fluid eingebracht wird. Um einen Druck des ruhenden Fluids während der Gaseinbringung in die Kapillare zu bestimmen, umfasst die Gasblasenerzeugungsvorrichtung 1 einen Drucksensor 39", welcher stromaufwärts der Kapillare 11 angeordnet ist. Im Bereich eines Messpunkts P" des Drucksensors 39" ruht das Fluid auch während einer Gaseinbringung in die Kapillare 11.
Die „Gas-Dosierpumpe“ 20 leitet das Gas so lange in die Kapillare 11 ein, bis mittels der Differenzlichtschranke 13 die Phasengrenze PG in einer vorbestimmten Position detektiert wird. Hierzu übermittelt die Lichtschranke 13 ein „Detektions-Signal“ an die Steuereinrichtung 7, wobei die Steuereinrichtung 7 in Abhängigkeit der Phasengrenze PG einen Steuerparameter generiert.
In Abhängigkeit des Steuerparameters wird die „Gas-Dosierpumpe“ 20 mittels der Steuereinrichtung 7 so angesteuert, dass die Gaseinbringung in die Kapillare 11 (vorübergehend) unterbrochen wird, wobei die „Gas-Dosierpumpe“ 20 gestoppt wird. Das bedeutet, die „Gas-Dosierpumpe“ 20 läuft intermittierend.
Um die Gasblase BL aus der Kapillare 11 in das stromabwärts der Kapillare 11 gelegene Fluidsystem 33' zu befördern, kann das Fluid wieder in Strömung versetzt werden, d. h. die Kapillare 11 kann in einer Richtung RF mit Fluid durchströmt werden. Dazu kann die Steuereinrichtung 7 die „Nebenstrom-Förderpumpe“ 16 (peristaltische Pumpe) ansteuern.
Die „Nebenstrom-Förderpumpe“ 16 läuft also intermittierend. Die „Nebenstrom-Förderpumpe“ 16 wird vorzugsweise im Wechsel mit der „Gas-Dosierpumpe“ 20 betrieben, d. h. die beiden Fördereinrichtungen 16, 20 sind nicht gleichzeitig in Betrieb.
Um Gasblasen BL mit unterschiedlichen vorgebbaren Volumina erzeugen zu können, kann die Lichtschranke 13 mittels des Antriebsmechanismus 15 entlang der Längserstreckung der Kapillare 11 in einer Richtung RL bewegt werden. Dazu kann der Antriebsmechanismus 15 von der Steuereinrichtung 7 angesteuert werden. Vorzugsweise ist der Antriebsmechanismus 15 auf <0,1 mm positioniergenau. Für eine möglichst genaue Positionierung der Lichtschranke 13 kann eine Genauigkeit einer Einstellung einer „Höhe“ der Lichtschranke 13, also der Abstand zwischen dem „Gas-Einbring-Ende“ 17 und der Lichtschranke 13, kalibriert werden. Beispielsweise kann die Lichtschranke 13 so kalibriert sein und so positioniert werden, dass das Gasvolumen der erzeugten Gasblasen BL nicht mehr als 2,5%, vorzugsweise nicht mehr als 1%, bevorzugt nicht mehr als 0,5%, von einem vorgegebenen Sollwert abweicht.
In der hier gezeigten Ausführungsform bildet das Parallelkreis-Leitungssystem 10, wie gesagt, einen Seitenarm des Hauptkreis-Leitungssystems 6 aus. Das Parallelkreis-Leitungssystem 10 zweigt in einem Abzweigungspunkt 34 (erste Koppelstelle) vom Hauptkreis-Leitungssystem 6 ab und mündet im Bereich einer Blaseneinbringvorrichtung 35 (zweite Koppelstelle) wieder in das Hauptkreis-Leitungssystem 6 ein. Das Hauptkreis-Leitungssystem 6 ist Teil eines Fluidsystems 6, wobei das Hauptkreis-Leitungssystem 6 im Betrieb, insbesondere zur Prüfung eines Gasblasendetektors, kontinuierlich von Fluid durchströmt wird. Das Hauptkreis-Leitungssystem 6 kann, ähnlich wie das Parallelkreis-Leitungssystem 10, vorzugsweise mittels Leitungen 30, z. B. Silikon-Schläuchen 30, realisiert sein.
Im Betrieb der Prüfvorrichtung 3 kann das Parallelkreis-Leitungssystem 10 je nach Bedarf mit dem Hauptkreis-Leitungssystem 6 „zusammengeschaltet“ werden, indem die „Nebenstrom-Förderpumpe“ 16 durch die Steuereinrichtung 7 in Betrieb gesetzt wird. Dadurch wird ein Volumenstrom des Fluids im Abzweigungspunkt 34 in zwei Fluid-Teilströme aufgeteilt. Das Parallelkreis-Leitungssystem 10 und das Hauptkreis-Leitungssystem 6 werden dann als eine Einheit betrieben und werden gleichzeitig von Fluid entsprechend einer Strömungsrichtung RF durchströmt. Die beiden Fluidströme werden im Bereich der Blaseneinbringvorrichtung 35 wieder vereint.
Sofern das Parallelkreis-Leitungssystem 10 nicht „zugeschaltet“ ist (d. h. die Pumpe 16 ist abgeschaltet), z. B. während einer Gaseinbringung in die Kapillare 11, kann das Parallelkreis-Leitungssystem 10 mittels eines Bypass 52 umgangen werden. Das Parallelkreis-Leitungssystem 10 wird dann im Gegensatz zum Hauptkreis-Leitungssystem 6 nicht mit Fluid durchströmt. Der Bypass 52 ist Teil des Hauptkreis-Leitungssystems 6 und wird daher im Betrieb kontinuierlich durchströmt. Allerdings ist bei einer „Zuschaltung“ des Parallelkreis-Leitungssystems 10 ein den Bypass 52 durchströmender Volumenstrom etwas verringert. Beispielsweise kann ein Volumenstrom des Fluids im Hauptkreis-Leitungssystem 6 in einem Bereich von 0,05 bis 1 l/min liegen. Demgegenüber kann ein Volumenstrom des Fluids im Parallelkreis-Leitungssystem 6 in etwa 0,0005 l/min betragen.
Um die Gasblase BL aus dem Parallelkreis-Leitungssystem 10 in Form eines zusammenhängenden Gasvolumens BL in das Hauptkreis-Leitungssystem 6 einzubringen, umfasst die Prüfvorrichtung 3 eine Blaseneinbringvorrichtung 35 mit einem Gassammler 37. Der Gassammler 37 ist hier mittels einer zu einer Seite (bzw. nach unten) offenen hohlen Halbkugel 37 realisiert und wirkt mit einer Gasblasenzuführung 36 des Parallelkreis-Leitungssystems 10 zusammen. Die Gasblasenzuführung 36 umfasst eine „Gas-Düse“ 36 und ist in einer Richtung stromaufwärts des Gassammlers 37 so unterhalb der hohlen Halbkugel 37 positioniert, dass das aus der „Gas-Düse“ 36 austretende Gasvolumen einer jeweiligen Gasblase BL vom Gassammler 37 gesammelt wird. Typischerweise strömt das Gasvolumen einer Gasblase BL nicht als eine zusammenhängende Gasansammlung aus der „Gas-Düse“ 36 aus, sondern tritt in Form kleinerer Bläschen (quasi „tropfenweise“) in die Flüssigkeit des Hauptkreis-Leitungssystems 6 ein. Daher ist der Gassammler 37 geometrisch so ausgestaltet, um das gesamte Gasvolumen einer jeweiligen in der Kapillare erzeugten Gasblase BL zu sammeln und wieder zu einem zusammenhängenden Gasvolumen bzw. einer Gasblase BL im Hauptkreis-Leitungssystem 6 zu vereinen.
Sobald das gesamte Gasvolumen einer Gasblase BL im Gassammler 37 vereint ist, kann der Gassammler 37 um eine horizontale Schwenkachse S in einer Rotations-Richtung RD so gedreht werden, dass eine Öffnung der hohlen Halbkugel 37 nach oben weist, wobei die Gasblase BL in einer Richtung entgegen der Schwerkraft in Form eines einzigen zusammenhängenden Gasvolumens BL („zerstörungsfrei“) in das strömende Fluid des Hauptkreis-Leitungssystems 6 eingebracht wird. Dazu ist der Gassammler 37 mit einem Schwenkmechanismus 38 gekoppelt, der von der Steuereinrichtung 7 ansteuerbar ist (nicht gezeigt). Da das Hauptkreis-Leitungssystem 6 üblicherweise mit einem relativ hohen Volumenstrom betrieben werden soll, umfasst die Blaseneinbringvorrichtung 35 weitere Merkmale, um die Gasblase „zerstörungsfrei“ in das strömende Fluid des Hauptkreis-Leitungssystems 6 einzubringen. Dies wird nachfolgend erläutert. Verglichen mit dem Volumenstrom im Hauptkreis-Leitungssystem 6 ist ein Volumenstrom des Fluids im Parallelkreis-Leitungssystem 10 konstruktionsbedingt vergleichsweise gering.
Beispielsweise ist ein flüssigkeitsgefüllter Innenraum der Blaseneinbringvorrichtung 35 so ausgestaltet, dass ein Durchmesser gegenüber einem Durchmesser des Hauptkreis-Leitungssystems 6 vergrößert ist zur Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids. Weiterhin umfasst die Blaseneinbringvorrichtung 35 in einem stromaufwärts der Gasblasenzuführung 36 befindlichen Bereich ein erstes strömungslenkendes Element 48, z. B einen „Prall-Deckel“ 48, um das aus dem Hauptkreis-Leitungssystem 6 in die Blaseneinbringvorrichtung 35 einströmende Fluid zu allen Seiten hin abzulenken, so dass es nicht als ein „scharfer Strahl“ in den Bereich der Blaseneinbringvorrichtung 35, insbesondere in die hohle Halbkugel 37, eintritt. Daran schließt sich ein zweites strömungslenkendes Element 47 an, z. B. ein Laminarisator 47, der ausgebildet ist, um eine laminare Strömung des Fluids beim Durchströmen der Blaseneinbringvorrichtung 35 zu erzeugen.
Stromabwärts der Blaseneinbringvorrichtung 35 umfasst die Prüfvorrichtung 3 eine Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung 31, welche hier mittels eines Systemschlauchs 53 eines Herstellers eines Gasblasendetektors (nicht gezeigt) ausgebildet ist, der in das Hauptkreis-Leitungssystem 6 eingekoppelt ist. Details der Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung 31 sind in 2 gezeigt.
Der externe Systemschlauch 53 ist fluid- und/oder gasdicht in das Hauptkreis-Leitungssystem 6 eingekoppelt. Zur Kopplung umfasst die Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung 31 zwei Kupplungen 50, mit jeweils einem ersten Kupplungsteil 51 und einem damit zusammenwirkenden zweiten Kupplungsteil 51' (2). Der erste Kupplungsteil 51 ist jeweils als Bestandteil des Hauptkreis-Leitungssystems 6 ausgebildet. Der zweite Kupplungsteil 51' ist als Bestandteil des externen Systemschlauchs 53 ausgebildet. Vorzugsweise kann zumindest der jeweils erste Kupplungsteil 51 nach der Art einer selbstverschließenden Kupplung ausgestaltet sein.
Ein Gasblasendetektor 32 ist hier von außen an den eingekoppelten externen Systemschlauch 53 angeklemmt. Alternativ könnte der Gasblasendetektor 32 aber auch direkt, d. h. ohne einen externen Systemschlauch 53, an das Hauptkreis-Leitungssystem 6 gekoppelt werden, z. B. indem ein transparenter Schlauch der Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung 31 in den Gasblasendetektor 32 eingelegt wird. Die Prüfvorrichtung 3 mit dem daran gekoppelten Gasblasendetektor 32 bildet hier ein Prüfensemble 5 aus.
In einem Bereich unmittelbar stromaufwärts bzw. stromabwärts der Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung 31 sind zwei Drucksensoren 39, 39' angeordnet, um den Druck des strömenden Fluids (Systemdruck) in einem jeweiligen Messpunkt P, P' als Betriebsparameter der Prüfvorrichtung 3 zu bestimmen.
Der bzw. die Betriebsparameter können dazu verwendet werden, um den Systemdruck im Hauptkreis-Leitungssystem 6 und/oder im Parallelkreis-Leitungssystem 10 im Betrieb konstant auf einem gewünschten Wert zu halten. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Druck-Messwerte des stromabwärts der Kopplungsvorrichtung 31 befindlichen Drucksensors 39' einem PID-Regler 41 zugeführt, wobei der PID-Regler 41 mit der Steuereinrichtung 7 gekoppelt ist bzw. als deren Bestandteil ausgebildet sein kann ( 1). Der PID-Regler 41 kann eine Hauptstrom-Förderpumpe 40, insbesondere eine Drehzahl der Förderpumpe 40, in Abhängigkeit des Betriebsparameters so ansteuern, dass ein bestimmter „Soll-Systemdruck“ im Betrieb konstant aufrechterhalten wird.
Um eine möglichst präzise Steuerung der Druckregelung mittels des PID-Reglers 41 zu erreichen, kann die Prüfvorrichtung 3 ein „dämpfendes Element“ umfassen. Damit können Schwingungen des PID-Reglers 41 bzw. ein „Aufschwingen“ des Reglers 41 vermieden werden. Auf Grund von Schaltvorgängen, z. B. während der Gaseinbringung in die Kapillare 11, kann es im Fluid der Prüfvorrichtung 3 zu geringfügigen Druckschwankungen kommen. Zur Kompensation kann die Prüfvorrichtung 3 einen mit dem Hauptkreis-Leitungssystem 6 gekoppelten Druckspeicher (55) mit einem Gas umfassen, wobei der Druck des Gases im Druckspeicher 55 im Wesentlichen dem Systemdruck entspricht. Bei einem kurzzeitigen Anstieg des Systemdrucks kann Fluid in den Druckspeicher 55 eintreten und das darin befindliche Gas komprimieren. Der Druckspeicher 55 sowie ein Manometer 56 sind hier in einem stromaufwärts der Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung 31 gelegenen Bereich der Prüfvorrichtung 3 angeordnet.
Allerdings kann der Druckspeicher 55 auch nach der Art eines Druckreservoirs 55 ausgebildet sein, um einen kurzzeitigen Druckabfall im Fluidsystem der Prüfvorrichtung 3 zu kompensieren. Beispielsweise kann es im Betrieb bei einer Passage der Gasblase BL durch eine Drosseleinrichtung 42 der Prüfvorrichtung 3 vorkommen, dass der Systemdruck kurzzeitig unter einen Sollwert des Systemdrucks abfällt. Das Druckreservoir 55 kann daher ein Fluid umfassen und ausgebildet sein, um einen Druckabfall des Systemdrucks durch ein Ausströmen von Fluid in das Hauptkreis-Leitungssystem 6 zu kompensieren.
Je nach Konstruktionsweise der Prüfvorrichtung 3 kann aber auch eine Elastizität der Silikon-Schläuche 30, 33, 33' des Hauptkreis-Leitungssystems 6 und/oder des Parallelkreis-Leitungssystems 10 ausreichend sein, um Schwankungen des Systemdrucks zu kompensieren.
Zur weiteren Regulierung eines Volumenstroms des Fluids im Hauptkreis-Leitungssystem 6 und/oder im Parallelkreis-Leitungssystem 10 umfasst die Prüfvorrichtung 3 hier eine Drosseleinrichtung 42, welche auch mittels der Steuereinrichtung 7 ansteuerbar ist. Optional kann die Prüfvorrichtung 3 wie hier gezeigt in einem Bereich stromabwärts der Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung 31 ein Überdruckventil 49 aufweisen.
Nach einer Passage der Drosseleinrichtung 42 gelangt das Fluid FL entsprechend einer Strömungsrichtung RF in ein Fluid-Reservoir 43, z. B. ein Doppelwandgefäß 43. Das Fluid-Reservoir 43 ist mit einer Temperiereinrichtung 44, z. B. einem Peltier-Element 44, gekoppelt, um das Fluid FL auf eine bestimmte Temperatur zu temperieren, d. h. zu kühlen oder zu erwärmen. Dazu kann das Fluid FL mittels eines Temperierkreises 45 dem Peltier-Element 44 zugeführt bzw. daran entlang geführt werden. Zur Temperierung kann das Peltier-Element 44 und ein Volumenstrom des Fluids im Temperierkreis 45 (mittels einer „Fluid-Förderpumpe“ 54) gesteuert werden.
Vom Fluid-Reservoir 43 gelangt das gegebenenfalls temperierte Fluid mittels der Schläuche 30 zur „Hauptstrom-Förderpumpe“ 40 des Hauptkreis-Leitungssystems 6. Die „Hauptstrom-Förderpumpe“ 40 ist ausgebildet, um zumindest das Fluid im Hauptkreis-Leitungssystem 6 in Bewegung zu versetzen und läuft im Betrieb kontinuierlich. Eine Pumpleistung der Pumpe 40 könnte z. B. in einem Bereich zwischen 50-1000ml pro Minute liegen.
Je nach Ansteuerung der Prüfvorrichtung 3 kann der Volumenstrom des Fluids am Abzweigungspunkt 34, wie gesagt, entweder aufgeteilt werden oder nicht. Sofern das Parallelkreis-Leitungssystem 10 „zugeschaltet“ ist, wobei die Kapillare 11 mit Fluid durchströmt wird, wird der Fluidstrom dann am Abzweigungspunkt 34 aufgeteilt und im Bereich der Blaseneinbringvorrichtung 35 wieder zusammengeführt. Somit passiert ein gleichbleibender Volumenstrom die Drosselreinrichtung 42.
Optional kann die Prüfvorrichtung 3 noch Filtereinheiten 21, 21'umfassen, um die jeweiligen Pumpen 20 bzw. 40 vor einer Verunreinigung zu schützen. Weiterhin könnten die Filtereinheiten 21, 21' auch dazu ausgebildet sein, um zu erreichen, dass im Fluid ausschließlich Gasblasen BL transportiert werden und nicht unerwünschte Partikel zu einer fehlerhaften Prüfung eines im Betrieb an die Prüfungsvorrichtung 3 gekoppelten Prüflings, z. B. einem Gasblasendetektor, führen.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Prüfvorrichtung mit einer Gasblasenerzeugungsvorrichtung bzw. bei dem Prüfensemble lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. So können in unterschiedlichen Bereichen der Gasblasenerzeugungsvorrichtung bzw. der Prüfvorrichtung zusätzliche steuerbare Ventile, z. B. Sperrventile, zur Unterbrechung eines Fluidstroms, und/oder Sensoren angeordnet sein. Weiterhin kann die Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung mehr als nur ein Kupplungspaar umfassen, z. B. eine Adaptervorrichtung, um im Betrieb verschiedenartig ausgestaltete Systemschläuche ankoppeln zu können. Im Übrigen kann die Kapillare der Gasblasenerzeugungsvorrichtung in einer beliebigen Position angeordnet sein, insbesondere auch in einem bestimmten Vertikalwinkel. Die verwendeten Pumpen der Prüfvorrichtung sind nicht notwendigerweise auf eine Mikrozahnringpumpe bzw. peristaltische Pumpen beschränkt, sondern können auch andersartig ausgebildet sein. Die Gasblasenerzeugungsvorrichtung kann grundsätzlich auch unabhängig von einer Prüfvorrichtung betrieben werden bzw. für andere Zwecke als zur Prüfung eines Gasblasendetektors eingesetzt werden, z. B. im Rahmen von Dichtemessungen, zur Bestimmung von Geschwindigkeiten von strömenden Medien oder zur Bestimmung von Volumendurchsätzen in hydraulischen Systemen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
Bezugszeichenliste

1: Gasblasenerzeugungsvorrichtung
2: Gaseinbringvorrichtung
3: Prüfvorrichtung
5: Prüfensemble
6: Hauptkreis-Leitungssystem
7: Steuereinrichtung
10: Parallelkreis-Leitungssystem
11: Kapillare
12: Gaseinbringbereich
13: Lichtschranke
15: Antriebsmechanismus
16: Nebenstrom-Förderpumpe
17: Gas-Einbring-Ende
18: Gas-Austritts-Ende
20: Gas-Dosierpumpe
21, 21': Filtereinrichtung
22: Gaszufuhr
30: Schläuche (Hauptkreis-Leitungssystem)
31: Gasblasendetektor-Kopplungsvorrichtung
32: Gasblasendetektor
33, 33': Schläuche (Parallelkreis-Leitungssystem)
34: Abzweigungspunkt
35: Blaseneinbringvorrichtung
36: Gasblasenzuführung
37: Gassammler
38: Schwenkmechanismus
39, 39', 39": Drucksensor
40: Hauptstrom-Förderpumpe
41: PID-Regler
42: Drosseleinrichtung
43: Fluid-Reservoir
44: Peltier-Element
45: Temperierkreis
47: Laminarisator
48: Prall-Deckel
49: Überdruckventil
50: Kupplung
51: erster Kupplungsteil
51': zweiter Kupplungsteil
52: Bypass
53: Systemschlauch
54: Fluid-Förderpumpe
55: Druckspeicher / Druckreservoir
56: Manometer
71: Steuereinrichtung-Anschlusskabel
BL: Gasblase / Gassäule
FL: Fluid
P, P", P"': Messpunkte
PG: Phasengrenze
RD: Drehrichtung
RF: Strömungsrichtung Fluid
RL: Verfahrrichtung Lichtschranke
S: Schwenkachse

Claims

Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) zur Erzeugung von zumindest einer Gasblase (BL) mit einem bestimmten Volumen in einer Flüssigkeit (FL) umfassend - ein Fluidsystem (10) zum Einbringen von Flüssigkeit (FL) in eine Kapillare (11), - eine Gaseinbringvorrichtung (2) zum Einbringen eines Gases in die Kapillare (11), um darin zur Erzeugung der Gasblase (BL) ein bestimmtes Gasvolumen bereitzustellen, - zumindest einen Phasenübergangsdetektor (13) zur Bestimmung wenigstens einer Phasengrenze (PG) zwischen der Flüssigkeit (FL) und dem Gasvolumen der Gasblase (BL) in der Kapillare (11), und - eine mit dem Phasenübergangsdetektor (13) gekoppelte Steuereinrichtung (7), welche ausgebildet ist, vorzugsweise in Abhängigkeit der Phasengrenze (PG), einen Steuerparameter zur Steuerung und/oder Regelung der Gaseinbringvorrichtung (2) zu erzeugen.
Gasblasenerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Phasenübergangsdetektor (13) einen Antriebsmechanismus (15) zur Bewegung des Phasenübergangsdetektors (13) entlang der Kapillare (11) umfasst und/oder wobei der Phasenübergangsdetektor (13) eine Lichtschranke (13) umfasst.
Gasblasenerzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) eine Fördereinrichtung (16) zur Bewegung der Gasblase (BL) und/oder der Flüssigkeit (FL) in der Kapillare (11) umfasst.
Prüfvorrichtung (3) zur Prüfung zumindest eines Prüflings (32) mit einer Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Prüfvorrichtung (3) umfasst: - ein Hauptkreis-Leitungssystem (6) für ein Fluid (FL), wobei das Hauptkreis-Leitungssystem (6) eine Prüflings-Kopplungsvorrichtung (31) aufweist, um einen Prüfling (32) im Betrieb an das Hauptkreis-Leitungssystem (6) zu koppeln, und - ein Parallelkreis-Leitungssystem (10) für ein Fluid (FL), wobei das Parallelkreis-Leitungssystem (10) die Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) aufweist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Prüfvorrichtung (3), insbesondere eine Einmündung des Parallelkreis-Leitungssystems (10) in das Hauptkreis-Leitungssystem (6), eine Blaseneinbringvorrichtung (35) umfasst, um eine Gasblase (BL) aus dem Parallelkreis-Leitungssystem (10) in das Hauptkreis-Leitungssystem (6) einzubringen.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Blaseneinbringvorrichtung (35) eine Gasblasenzuführung (36) und einen damit zusammenwirkenden Gassammler (37) umfasst, wobei der Gassammler (37) ausgebildet ist, ein aus der Gasblasenzuführung (36) austretendes Gasvolumen zu sammeln und/oder wobei der Gassammler (37) um eine Schwenkachse (S) verschwenkbar ist, um eine Gasblase (BL) in einer Richtung entgegen einer Schwerkraft in das Hauptkreis-Leitungssystem (6) einzubringen.
Prüfvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 7, wobei die Prüfvorrichtung (3) zumindest einen ersten mit dem Hauptkreis-Leitungssystem (6) gekoppelten Drucksensor (39'), vorzugsweise in einem stromabwärts gelegenen Bereich der Prüflings-Kopplungsvorrichtung (31), und einen zweiten mit dem Parallelkreis-Leitungssystem (10) gekoppelten Drucksensor (39"), vorzugsweise in einem stromaufwärts gelegenen Bereich einer Kapillare (11) der Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1), umfasst.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 5 bis 8, wobei eine Fördereinrichtung (40) der Prüfvorrichtung (3) ausgebildet ist, einen Druck des Fluids (FL) im Hauptkreis-Leitungssystem (6) und/oder im Parallelkreis-Leitungssystem (10) zu steuern und/oder zu regeln, vorzugsweise in Abhängigkeit eines Betriebsparameters zumindest eines der beiden Drucksensoren (39', 39").
Prüfensemble (5) mit einer Prüfvorrichtung (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 9 und zumindest einem Prüfling (32).
Verfahren zur Steuerung einer Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) zur Erzeugung von zumindest einer Gasblase (BL) mit einem bestimmten Volumen in einer Flüssigkeit (FL) umfassend die Schritte: - Einbringen eines Gases in eine mit Flüssigkeit (FL) gefüllte Kapillare (11) zur Erzeugung eines Gasvolumens zur Erzeugung der Gasblase (BL), - Bestimmung einer Phasengrenze (PG) zwischen der Flüssigkeit (FL) und dem Gasvolumen der Gasblase (BL), - Erzeugung eines Steuerparameters, vorzugsweise in Abhängigkeit der Phasengrenze (PG), und - Steuerung und/oder Regelung einer Gaseinbringvorrichtung (2) der Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) unter Nutzung des Steuerparameters.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Gaseinbringvorrichtung (2) in Abhängigkeit des Steuerparameters so gesteuert und/oder geregelt wird, dass eine Gaseinbringung in die Kapillare (11) unterbrochen wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei zur Erzeugung eines Zustandsparameters der Gasblase (BL) ein Phasenübergangsdetektor (13) der Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) entlang der Kapillare (11) bewegt wird, um die Phasengrenze (PG) nach einer Unterbrechung der Gaseinbringung zu bestimmen, und/oder wobei zumindest ein Teil des Gases aus der Kapillare (11) entfernt wird, um die Phasengrenze (PG) nach einer Unterbrechung der Gaseinbringung zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei zur Erzeugung einer zweiten Gasblase (BL) eine Position des Phasenübergangsdetektors (13) entlang der Kapillare (11) in Abhängigkeit eines Zustandsparameters einer zuvor erzeugten ersten Gasblase (BL) geregelt wird.
Verfahren zur Steuerung einer Prüfvorrichtung (3) zur Prüfung zumindest eines Prüflings (32) mit einer Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1), wobei ein Volumen einer Gasblase (BL) in einem Hauptkreis-Leitungssystem (6) der Prüfvorrichtung (3) in Abhängigkeit einer Druckdifferenz zwischen einem ersten und einem zweiten Druck eines die Gasblase (BL) umgebenden Fluids (FL) bestimmt wird, - wobei ein erster Druck dem Druck des Fluids (FL) während einer Gaseinbringung in eine Kapillare (11) der Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) und ein zweiter Druck dem Druck des Fluids (FL) während einer Passage des Hauptkreis-Leitungssystems (6) entspricht und - wobei die Gasblasenerzeugungsvorrichtung (1) in Abhängigkeit der Druckdifferenz so gesteuert wird, dass die Gasblase (BL) im Hauptkreis-Leitungssystem (6) ein bestimmtes Volumen hat.