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Hintergrund
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 18. September 2019 eingereichten US-Patentanmeldung Nr.
62/901.850 , deren Gesamtheit hierin durch Bezugnahme mit enthalten ist.
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Typischerweise wird ein landwirtschaftliches Erzeugnis bzw. Ware bei der Ernte in Jutesäcke und/oder Kisten gepackt, und/oder in großen Lagerräumen wie Schuppen, Lagerhäusern oder Silos aufbewahrt. Landwirtschaftliche Erzeugnisse sind nach der Ernte oft von Insekten befallen, die erhebliche Mengen des Erzeugnisses fressen oder beschädigen können.
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Ein Ansatz, um diese Verluste zu vermeiden, besteht darin, das Erzeugnis während der Lagerung und/oder unmittelbar vor oder nach dem Ausliefern zu begasen.
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Begasungsmittel werden seit Jahrzehnten zur Desinfektion geschlossener Umgebungen verwendet, die von Insektenschädlingen wie Rüsselkäfern, Käfern, Motten und Kakerlaken befallen sind oder vermutlich befallen sind, entweder in ausgewachsener Gestalt oder in verschiedenen Larvenstadien oder in Form von Eiern. Eine solche Begasung wird insbesondere zur Desinfektion von landwirtschaftlichen Massenwaren wie beispielsweise Non-Food-Waren, verarbeiteten Lebensmitteln, Rohwaren und Frischwaren eingesetzt.
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Phosphin (PH
3) war bisher ein bevorzugtes gasförmiges Begasungsmittel für gelagertes Getreide und ähnliche partikelförmige Erzeugnisse, da alle Rückstände des Begasungsmittels verloren gehen oder zu einem harmlosen Phosphat oxidiert werden, wenn das Getreide oder ein anderes Erzeugnis zur Herstellung eines Lebensmittels verarbeitet wird. Beispiele für die Begasung von Getreide mit Phosphin finden sich beispielsweise in den Druckschriften
WO 91/00017 ;
US 4,059,048 ;
US 4,200,657 ;
US 4,756,117 ;
US 4,812,291 ;
US 5,411,704 und
US 10,296,863 . Die gesamten Lehren und Offenbarungen dieser Schriften sind hierin durch Bezugnahme enthalten.
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Die Verteilung der Phosphinkonzentration im Bereich der Begasungsanlage kann z.B. durch Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit beeinflusst werden. Die Phosphingaskonzentration steigt zunächst mehr oder weniger steil bis zu einem Maximum an und fällt von dort asymptotisch bis auf Null ab, und zwar mit einer Rate, die von Phosphinverlusten aufgrund von Leckagen, Zersetzung oder anderen Ursachen abhängt. In extremen Fällen kann dies dazu führen, dass die Phosphinkonzentration so schnell abfällt, dass eine vollständige Abtötung der Schädlinge, insbesondere der Vorstadien, nicht gewährleistet werden kann. In der Regel ist es bei der Phosphinbegasung vorzuziehen, die tödliche Pestizidgaskonzentration über einen längeren Zeitraum möglichst konstant zu halten. Ein Fachmann kann auf die Lehren der Druckschrift
US 10,296,863 zurückgreifen, die konventionelle Berechnungen von Lufteigenschaften, Randbedingungen, massenkonvektiven Randbedingungen, die Optimierung der Begasungsdosis und der Behandlungsdauer, die Berücksichtigung der Gasströmung in porösen Medien, die Insektensterblichkeit in Abhängigkeit von den Gaskonzentrationen und verschiedene andere Modelle zur Abschätzung der effektiven Gaskonzentrationen offenbart. Die gesamte Lehren und Offenbarungen der
US 10,296,863 sind durch Bezugnahme hierin mit enthalten.
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Dementsprechend wäre es wünschenswert, das Konzentrationsmuster des Phosphingases während der Begasung regulieren zu können, und die gewünschten tödlichen Konzentrationen oder Konzentrationsmuster über einen längeren Zeitraum der Begasung durch die kontrollierte Zugabe von Begasungsgas aufrechtzuerhalten.
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Phosphingassensoren dienen zur Überwachung der Phosphinkonzentration im geschlossenen Begasungsraum, um eine ausreichende Exposition zur Abtötung unerwünschter Schädlinge sicherzustellen. Typischerweise wird das Phosphingas durch die gelagerte Ware zirkuliert, entweder durch die natürlichen Konvektionsströme, die im Lagerbereich vorhanden sind, oder durch aktive Umwälzung der Luft durch die Ware, z.B. mit Hilfe von Umwälzkanälen. Beispiele hierfür finden sich z.B. in
US 4,200,657 und
US 4,756,117 . Einige Waren sind jedoch sehr dicht gepackt, was zu einem Isolationseffekt führt, durch den die Luft-/Gasströme nicht gleichmäßig in das Innere des Warenbehälters eindringen können. Die Luft-/Gaszirkulation in den innersten Bereichen eines dicht gepackten Warenbehälters kann deutlich geringer sein als die Luft-/Gasströmung in den äußeren Bereichen eines dicht gepackten Warenbehälters. Daher reicht die Phosphingaskonzentration, die die dicht gepackten inneren Lagerbereiche erreicht, oft nicht aus, um die Schädlinge vollständig abzutöten. Die Industrie hat versucht, die Innenbereiche eines Warenbehälters mittels Gasproben zu überwachen. Dies ist jedoch problematisch, da durch die Probenentnahmepumpen innerhalb des Containers ein Unterdruck entsteht.
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Einige handelsübliche Sensoren sind so konzipiert, dass sie während des Beladens der Ware in den Schüttstrahl eingeführt werden, was zu einer zufälligen Platzierung des Sensors im Behälter/LKW/Container führt. Dies ist problematisch, da es keine Möglichkeit gibt, den Sensor zur Wartung oder zum Aufladen zurückzuholen. Sehr problematisch ist es auch, wenn der Sensor in der Getreide- oder Warenmasse verloren geht und versehentlich in die Lieferkette gelangt. Ein loser Chip von einem beschädigten oder zersplitterten Sensor könnte eine ganze Warenladung verunreinigen, was zu erheblichen Verlusten führen würde.
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Daher muss die Zufuhr von Phosphin in alle Bereiche der gelagerten Ware in ausreichender Menge überwacht werden, um unerwünschte Schädlinge zu vernichten. Außerdem ist Phosphingas sehr korrosiv und neigt dazu, elektronische Geräte schnell zu zersetzen oder zu korrodieren. Daher besteht der Bedarf an einem Phosphinsensor, bei dem die elektronischen Komponenten in einer luftdicht verschlossenen Umgebung untergebracht sind. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sensor bereitzustellen, der in der Lage ist, die Gaskonzentration in einem Innenbereich eines gelagerten Schüttguts genau zu messen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sensor bereitzustellen, der in der Lage ist, die Gaskonzentration in einer Umgebung genau zu messen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sensor bereitzustellen, der in der Lage ist, die Gaskonzentration in einer Umgebung und innerhalb des Innenbereichs eines Schüttguts genau zu messen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Phosphinsensorvorrichtung bereitzustellen, die vor den korrosiven Auswirkungen des Phosphingases geschützt ist. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein Sensor im Innenbereich eines verschlossenen Warenbehälters platziert werden kann. Bei eingehendem Studium der Beschreibung und der beigefügten Ansprüche werden dem Fachmann weitere Ziele, Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlich werden.
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Kurze Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Gasüberwachungsvorrichtung, die eine gasdichte Basiseinheit mit einem Sensor umfasst. Die Basiseinheit ist abnehmbar mit einem länglichen Hohlstab verbunden. Die Basiseinheit umfasst einen Sensor, einen Datenprozessor, eine Telemetrieeinheit, eine Batterie für drahtloses Aufladen und einen internen Ein/Aus-Schalter. Der längliche Hohlstab hat ein perforiertes Spitzenende und Basiseinheit-Verbindungsende. Vorzugsweise ist das Ende des länglichen Hohlstabs zwischen 12 und 36 Zoll lang. Vorzugsweise hat das perforierte Spitzenende die Form eines Dorns. Vorzugsweise ist das Basisende 4 bis 10 Zoll breit und 2 bis 6 Zoll hoch. Vorzugsweise ist die Gehäuseeinheit aus einem stoßdämpfenden Kunststoff hergestellt.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Gasüberwachungsvorrichtung mit einer perforierten Sensorspitze, die abnehmbar mit einer gasdichten Gehäuseeinheit verbunden ist, die ein Stabende und ein Basisende aufweist. Das Basisende umfasst einen Datenprozessor, eine Telemetrieeinheit, eine Batterie für drahtloses Aufladen und einen internen Ein/Aus-Schalter. Die Sensorspitze enthält einen Gassensor und optionale Filtermedien. Das Stabende enthält einen gasdichten Stecker, durch den ein Verbindungskabel den Sensor mit dem Datenprozessor im Basisende verbindet. Das Stabende ist schmaler als das Basisende. Vorzugsweise ist das längliche Stabende des Gehäuses zwischen 12 und 36 Zoll lang. Vorzugsweise hat das Stabende einen Durchmesser zwischen 0,5 und 1 Zoll. Vorzugsweise ist die perforierte Sensorspitze zwischen 0,5 und 2 Zoll lang. Vorzugsweise ist das Basisende 4 bis 10 Zoll breit und 2 bis 6 Zoll hoch. Vorzugsweise ist die Gehäuseeinheit aus einem stoßdämpfenden Kunststoff hergestellt.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine zweiteilige Warensonde, die eine hohle Außenhülse mit einer sich verjüngenden Wand an einem ersten Ende und einem Kragen an einem zweiten Ende sowie einen herausnehmbaren inneren Kern mit einem Dorn an einem ersten Ende und einem Kragen an einem zweiten Ende umfasst. Der innere Kern passt in die hohle Außenhülse, und der Dorn ragt über die konische Wand am ersten Ende der Außenhülse hinaus. Siehe z.B. 7.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Gaskonzentration in einer begasten Warenprobe, bei dem der längliche Hohlstab in eine Warenprobe eingeführt wird. Siehe z.B. die 2, 8 und 9. Das Verfahren hat den Vorteil, dass keine externen Gasprobenentnahmepumpen erforderlich sind. Externe Gasprobenentnahmen sind oft problematisch und führen zu unzuverlässigen Konzentrationsdaten. Wie in 2 zu sehen ist, wirkt die perforierte Spitze des länglichen hohlen Stabendes wie ein Dorn, der das Eindringen in das Innere eines Warenbehälters ermöglicht.
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Vorzugsweise misst das Gasüberwachungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Phosphingaskonzentration in ppm (Teile pro Million). Die Daten werden gesammelt und über eine telemetriebasierte Kommunikationseinheit in voreingestellten Intervallen übertragen und an einen Cloud-Speicher und/oder ein Mobiltelefon gesendet.
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Figurenliste
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Verschiedene Merkmale und damit verbundene Vorteile der vorliegenden Erfindung sind verständlicher, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, und wobei:
- 1 eine Ausführungsform einer Gasüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung (nicht maßstabsgetreu) darstellt;
- 2 eine Ausführungsform einer Gasüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, die in eine geschlossene Umgebung mit gelagerten Waren eingesetzt ist (nicht maßstabsgetreu);
- 3a eine Ausführungsform einer Gasüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, die freistehend ist, wenn der Boden (136) des Basisendes (130) auf einer festen Unterlage steht;
- 3b eine Ausführungsform einer Gasüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, bei der der längliche Hohlstab vom Basisende (130) abgenommen ist;
- 3c eine Detailansicht des Spitzenendes einer Ausführungsform eines länglichen Hohlstabs gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Perforationen sind entlang des oberen Teils der Spitze des länglichen Hohlstabes beabstandet;
- 3d eine Detailaufnahme von O-Ring-Dichtungen in der Verbindung zwischen der Basiseinheit und des länglichen Hohlstabs darstellt;
- 4 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die die Befestigung des Anschlussendes (124) des Hohlstabs an der Basiseinheit zeigt. Der externe Ein/Aus-Schalter (135) ist zu erkennen.
- 5 eine Seitenansicht von oben auf eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die die Befestigung des Anschlussendes (124) des Hohlstabs an der Basiseinheit zeigt. Der externe Ein/Aus-Schalter (135) aktiviert den internen magnetischen Ein/Aus-Schalter.
- 6 eine Ausführungsform einer Gasüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, bei der sich der Sensor im Spitzenende befindet.
- 7 eine Ausführungsform einer zweiteiligen Sondeneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 8 eine Ausführungsform darstellt, bei der eine zweiteilige Sondeneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einen Warenbehälter eingeführt ist;
- 9 eine Ausführungsform darstellt, bei der die Außenhülse der zweiteiligen Sondeneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Warenbehälter verbleibt, und eine Ausführungsform einer Gasüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, die in die Außenhülse eingeführt ist.
- 10 eine Ausführungsform einer Gasüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, die in einer geschlossenen Umgebung mit gelagerten Waren angeordnet ist. Die Einheit ist freistehend, wenn der Boden (36) des Basisendes (30) auf eine feste Unterlage gestellt ist.
- 11 mehrere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gasüberwachungsvorrichtung mit Sensorspitze darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Der hier verwendete Begriff „Perforationen“ oder „perforiert“ bezieht sich auf Öffnungen, durch die ein Luftstrom in das Innere des länglichen Hohlstabs gelangen kann. Sie können jede Größe und Form haben (z.B. Schlitze, Löcher, Ovale, Quadrate), durch die Luft in das Innere des länglichen Hohlstabs gelangen kann, um den Sensor in der Basiseinheit zu erreichen. Vorzugsweise befinden sich die Perforationen in der Spitze des länglichen Hohlstabs, d.h. etwa in den oberen 50 % des länglichen Hohlstabs.
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Insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen sich der Sensor in der Spitze befindet, können die Perforationen jede beliebige Größe und Form haben (z.B. Schlitze, Löcher, Ovale, Quadrate), die es ermöglichen, die Sensorspitze zu schützen und dennoch Luft zum Sensor gelangen zu lassen. In den 11a, 11b, 11c, 11 d und 11e sind mehrere in Betracht kommende Varianten dargestellt.
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Der hier verwendete Begriff „Warenbehälter“ bezieht sich auf eine geschlossene Umgebung, die gelagerte Waren enthält (z.B. vertikale Lagerung, Tanks, flache Lagerung (lose Konstruktion), landwirtschaftliche Behälter, Bunker, geteerte Bodenlager, Eisenbahnwaggons, Lastkähne, Schiffsräume, Mühlen, Lagerhäuser, Kammern oder Silos). Zu den Warenbehältern können auch Unterbehälter gehören, die in einer größeren geschlossenen Umgebung gelagert werden, wie z.B. Kartons, Holzfässer, Jutesäcke, gewebte Säcke, gewebte Polysäcke, Supersäcke, Ballen, Netzsäcke, Papiersäcke und/oder Kunststoff-/Polysäcke.
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Typische Waren, die eine Begasung erfordern, sind beispielsweise Non-Food-Waren (Nicht-Lebensmittel-Waren), verarbeitete Lebensmittel, Rohwaren und frische Waren.
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Zu den Non-Food-Waren gehören zum Beispiel verarbeitete oder unverarbeitete Baumwolle, Wolle und andere Naturfasern oder Stoffe, Kleidung, Stroh und Heu; Federn, menschliches Haar, gummiertes Haar, vulkanisiertes Haar, Mohair, Ledererzeugnisse, Tierhäute und Pelze, Tabak, Reifen (zur Mückenbekämpfung), Holz, gefällte Bäume, Holzspäne, Holzerzeugnisse, Bambuserzeugnisse, Papier, Papiererzeugnisse, Flohsamen, Flohsamenschalen, getrocknete Pflanzen, Blumen, Samen (z.B. Grassamen, Samen von Zierpflanzen und Gemüsesamen).
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Zu den verarbeiteten Lebensmitteln gehören beispielsweise verarbeitete Süßigkeiten und Zucker, Getreidemehle und Backmischungen, Getreideerzeugnisse (einschließlich Kekse, Cracker, Makkaroni, Nudeln, Teigwaren, Brezeln, Snacks und Spaghetti), verarbeitete Getreideerzeugnisse (einschließlich gemahlene Teile und verpackte Getreideerzeugnisse), Käse und Käsenebenerzeugnisse, Schokolade und Schokoladenerzeugnisse (wie Schokoladensorten, Schokoladenmasse, Kakao, Kakaopulver, Zartbitterkuvertüre und Milchschokoladenerzeugnisse), verarbeiteter Kaffee, Maisgrieß, gepökelte Fleischerzeugnisse, getrockneter Fisch, Datteln, Feigen, Trockeneier, Trockeneigelb, Trockenmilch, getrocknetes Milchpulver, milchfreie Sahneerzeugnisse, fettfreie Trockenmilch, getrocknete oder dehydrierte Früchte (wie Äpfel, Datteln, Feigen, Pfirsiche, Birnen, Pflaumen, Rosinen, Zitrusfrüchte und Sultaninen), verarbeitete Kräuter, Gewürze, Würzmittel, Malz, verarbeitete Nüsse (wie Mandeln, Aprikosenkerne, Paranüsse, Cashewkerne, Haselnüsse, Filberts, Macadamianüsse, Erdnüsse, Pekannüsse, Pistazien, Walnüsse und andere verarbeitete Nüsse), verarbeiteter Hafer (einschließlich Haferflocken), Reis (Braureis, Grütze, angereichert und poliert), Sojamehl und gemahlene Teile, verarbeiteter Tee, getrocknetes und dehydriertes Gemüse (wie Bohnen, Karotten, Linsen, Erbsen, Kartoffelmehl, Kartoffelerzeugnisse und Spinat), Hefe (einschließlich Primärhefe), Wildreis und andere verarbeitete Lebensmittel.
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Zu den Rohwaren gehören beispielsweise Mandeln, Futtermittel und Futtermittelzutaten, Gerste, Paranüsse, Cashews, Kakaobohnen, Kaffeebohnen, Mais, Baumwollsamen, Datteln, Haselnüsse, Blumensamen, Grassamen, Hülsenfrüchte (getrocknet), Hirse, Hafer, Erdnüsse, Pekannüsse, Pistazien, Popcorn, Reis, Roggen, Saflorsamen, Sesamsamen, Sorghum, Sojabohnen, Sonnenblumenkerne, Triticale, Gemüsesamen, Walnüsse und/oder Weizen.
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Zu den Frischwaren gehören beispielsweise Alfalfa, Avocado, Banane (einschließlich Kochbananen), Kohl, Zitrone, Dill, Aubergine, Endivie, Grapefruit, Kumquat, Hülsenfrüchte (saftig), Zitrone, Salat, Limette, Mango, Okra, Orange, Papaya, Pfeffer, Kaki, Piment, Schwarzwurzelspitzen, Süßkartoffel, Mandarine und/oder Tomate.
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In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt (nicht maßstabsgetreu). Die Gasüberwachungsvorrichtung umfasst eine gasdichte Basiseinheit (130), die einen Sensor (110) enthält. Die Basiseinheit ist abnehmbar mit einem länglichen Hohlstab (120) verbunden, der ein verjüngtes Spitzenende (122) und ein Basisanschlussende (124) aufweist. Die Basiseinheit umfasst einen Sensor (110), einen Datenprozessor, eine Telemetrieeinheit, eine Batterie für drahtlose Aufladung und einen internen Ein/Aus-Schalter. Vorzugsweise ist das längliche hohle Stabende zwischen 12 und 36 Zoll lang. Vorzugsweise hat das perforierte Spitzenende die Form eines Dorns. Vorzugsweise ist das Basisende 4 bis 10 Zoll breit und 2 bis 6 Zoll hoch. Vorzugsweise ist die Gehäuseeinheit aus einem stoßdämpfenden Kunststoff hergestellt. In bestimmten Ausführungsformen kann die Basiseinheit einen oder mehrere zusätzliche Sensoren enthalten, um verschiedene andere Umgebungsbedingungen zu erfassen.
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6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Gasüberwachungsvorrichtung mit einer perforierten Sensorspitze (10), die abnehmbar mit einer gasdichten Gehäuseeinheit verbunden ist, die ein Stabende (20) und ein Basisende (30) aufweist. Das Basisende beherbergt einen Datenprozessor (31), eine Telemetrieeinheit (32), eine Stromversorgung (z.B. eine Batterie (33) mit drahtloser Aufladung (34)) und einen internen Ein/Aus-Schalter (35). Die Sensorspitze (10) enthält einen Gassensor (13) und optionale Filtermedien (12). In bestimmten Ausführungsformen kann die Sensorspitze einen oder mehrere zusätzliche Sensoren enthalten, um verschiedene andere Umgebungsbedingungen zu erfassen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gassensor um einen Phosphin-Hochbereichssensor (0-2000 ppm), der sich in einer abgerundeten oder gewölbten, perforierten Spitze befindet. Das obere Ende der Spitze kann jedoch flach, gewölbt, spitz usw. sein. Die Perforationen können eine beliebige Form haben, damit Luft/Gas zirkulieren und den Sensor erreichen können. In den 11a-11e sind mehrere denkbare Varianten für die Form der Sensorspitze und die Form der Öffnungen innerhalb der Sensorspitze dargestellt. Die Perforationen können zum Beispiel Schlitze, Löcher, Ovale, Quadrate usw. sein. Die Perforationen können auch aus einer Kombination von Formen bestehen. In einer bevorzugten Ausführungsform bedecken Filtermedien den Sensor, um ihn vor Staub oder Partikeln zu schützen. Das Stabende (20) enthält einen gasdichten Stopfen (21), durch den ein Verbindungsdraht (22) den Sensor (13) mit dem Datenprozessor (31) im Basisende (30) der Gehäuseeinheit funktionsfähig verbindet. Das Stabende (20) ist schmäler als das Bodenende (30). Vorzugsweise ist das verlängerte Stabende der Gehäuseeinheit zwischen 18 und 32 Zoll lang. Am meisten bevorzugt ist das verlängerte Stabende der Gehäuseeinheit zwischen 22 und 25 Zoll lang. Das Stabende (20) hat im Allgemeinen einen Durchmesser von 0,5 bis 1,5 Zoll. Vorzugsweise hat das Stabende einen Durchmesser zwischen 0,5 und 1 Zoll. Am meisten bevorzugt ist das Stabende zwischen 0,5 und 0,8 Zoll im Durchmesser. Im Allgemeinen ist die perforierte Sensorspitze (10) zwischen 0,3 und 2 Zoll lang. Vorzugsweise ist die perforierte Sensorspitze zwischen 0,4 und 1,25 Zoll lang. Am meisten bevorzugt ist die perforierte Sensorspitze zwischen 0,5 und 1 Zoll lang. Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise Phosphinkonzentrationen aus der Umgebungsluft oder Warenphosphinkonzentrationen aus dem Innenbereich eines begasten Warenbehälters ohne die Verwendung externer mechanischer Probenentnahmepumpen messen.
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Die Telemetrieeinheit (32) überträgt die gesammelten Daten über drahtlose Datenübertragungsmechanismen (z.B. unter Verwendung von Funk-RFID, Ultraschall, Infrarot-Systemen, Mobilfunknetzen (z.B. GSM-Netze mit SMS)).
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In bevorzugten Ausführungsformen ist die Gasüberwachungsvorrichtung zwischen 22 und 38 Zoll hoch. Das sich verjüngende Ende des länglichen Stabes ist perforiert, was eine Luft-/Gasbewegung innerhalb des Raumes ermöglicht. Der längliche Stab kann von der Basis abgenommen werden. In bestimmten Umgebungen ist es daher wünschenswert, ein herausnehmbares Filtermedium im Stab zu platzieren, so dass es über oder neben dem in der Basis enthaltenen Sensor sitzt. Der Filter schützt den Sensor vor Feinstaub und festen Staubpartikeln. Der Sensor ist funktionsfähig mit der Platine des Datenprozessors (131) verbunden, die sich im Basisende (130) befindet. Das Basisende ist vorzugsweise 4 bis 10 Zoll breit und 2 bis 6 Zoll hoch mit einer Wand, die nach innen zur Verbindung mit dem Stabende hin abfällt und eine kegelförmige runde Basis bildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Basis so gestaltet, dass sie die Vorrichtung in einer freistehenden, aufrechten Position, wie in 10 dargestellt, tragen kann. Das Basisende beherbergt die Elektronik (z.B. Batterie, Ein/Aus-Schalter, Datenprozessor, Telemetrieeinheit, Leistungsanzeige, drahtloses Ladegerät). Bei der Herstellung der Vorrichtung werden die Komponenten funktionsfähig miteinander verbunden und in die Basiseinheit eingebaut. Nach dem Einbau wird eine Bodenplatte an der Unterseite des Basisteils versiegelt. In bevorzugten Ausführungsformen besteht das Gehäuse der Vorrichtung aus geformtem, stoßabsorbierendem Kunststoff. Es ist auch bevorzugt, dass das Gehäuse in einer gut sichtbaren Farbe, wie z.B. Orange, ausgeführt ist. Das Gehäuse kann auch gut sichtbare Markierungen wie reflektierende Streifen oder Patches enthalten. Vorzugsweise sind die gut sichtbaren Markierungen auf der Basiseinheit angebracht.
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Im Allgemeinen ist das Basisende 4 bis 10 Zoll breit und 2 bis 6 Zoll hoch. Vorzugsweise ist das Basisende 6 bis 9 Zoll breit und 3 bis 5 Zoll hoch. Am meisten bevorzugt ist das Basisende 7 bis 8,5 Zoll breit und 3,5 bis 5 Zoll hoch. Es ist zu beachten, dass die Breite der Basiseinheit ausreicht, um die Gehäuseeinheit in einer aufrechten Position zu halten, wenn sie auf eine Unterlage, wie z.B. einen Boden, gestellt wird. Siehe z.B. die 3 und 10. Vorzugsweise ist die Gehäuseeinheit aus einem stoßdämpfenden Kunststoff gefertigt. In bestimmten Ausführungsformen ist die Basiseinheit von einer stoßdämpfenden äußeren Schutzhülse, wie z.B. einer Silikon- oder Gummihaut, umschlossen. Vorzugsweise ist die Schutzhülse/der Schutzmantel gut sichtbar. Vorzugsweise ist die gesamte im Gerät enthaltene Hardware eigensicher (d.h. UL/IP67/CE/ATEX-geprüft).
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Im Basisende der Vorrichtung befindet sich ein Datenprozessor (z.B. eine Hauptplatine), der auch einen internen Speicher enthalten kann. Der Datenprozessor ist so ausgebildet, dass er Befehle im Speicher ausführt und Daten aus dem und in den Speicher liest und schreibt. Vorzugsweise enthält die Basiseinheit genügend Speicher, um z.B. mindestens 30 Tage an Daten zu erfassen.
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Das Basisende enthält auch eine Telemetrieeinheit zum Senden von Daten, vorzugsweise über Nicht-Wi-Fi- oder Bluetooth-Mittel. Telemetriebasierte Kommunikation wie SMS/GMS kann auch ohne Internet auf mobilen Geräten funktionieren und ermöglicht Push-Benachrichtigungen in Fällen, in denen die Gaskonzentrationsschwellenwerte über und/oder unter ein vorgegebenes Niveau sinken. Die Vorrichtung ist für die weltweite Kommunikation geeignet. Die Telemetrieeinheit umfasst eine Antenne, die mit einem Funksender verbunden ist, der für die drahtlose Übertragung von Daten ausgebildet ist. Die Telemetrieeinrichtung kann Daten an einen Cloud-Speicher senden, wo sie zu visuell darstellbaren Daten und grafischen Darstellungen des Begasungsprozesses verarbeitet werden können. Die Telemetrieeinrichtung kann so ausgebildet sein, dass es die ppm-Daten des Gases (z.B. Phosphin) in ausgewählten voreingestellten Intervallen überträgt, z.B. alle 2, 4, 6, 8, 12 oder 24 Stunden. Um die Batterie zu schonen, kann die Vorrichtung zwischen den ausgewählten Intervallen in einem Schlafmodus arbeiten. Die Vorrichtung kann für einen Wachmodus mit höherem Stromverbrauch und einen Schlafmodus mit geringerem Stromverbrauch ausgebildet sein, was die Lebensdauer der Batterie verlängert.
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Die Basiseinheit enthält auch eine Stromversorgung, z.B. eine Batterie (133), die mit dem Speicherchip, dem Datenprozessor, dem Funksender, dem Ein/Aus-Schalter und dem Sensor verbunden sein kann. Da die Basiseinheit (130) versiegelt ist, besteht die Stromversorgung vorzugsweise aus einer Batterie, die drahtlos aufgeladen werden kann. Die Basiseinheit kann optional auch eine LED-Stromanzeige, eine EIN/AUS-Anzeige und eine Ladeanzeige enthalten. Da die Einheit versiegelt ist, enthält die Basiseinheit außerdem einen magnetischen Ein/AusSchalter, der mit der Stromversorgung gekoppelt ist. Mit dem Magnetschalter kann das versiegelte Gerät ein- und ausgeschaltet werden, ohne dass eine externe Verbindung zum versiegelten Gehäuse erforderlich ist. Der magnetische Ein/Aus-Schalter kann über einen mit der Einheit verbundenen FOB aktiviert werden. Dem FOB kann auch ein Reinigungswerkzeug beigefügt sein, um die Perforationen in der Sensorspitze zu reinigen.
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2 stellt ein Verfahren zur Überwachung der Gaskonzentration in einer begasten Warenprobe ohne Verwendung externer mechanischer Probenentnahmepumpen dar. In 2 ist eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, die in einen Warenbehälter eingeführt wird. Die Kraft, die zum Einführen der zweiteiligen Sonde erforderlich ist, hängt von der Ware ab und davon, wie dicht die Ware im Behälter verpackt ist. Bei einigen Waren, wie z.B. dicht gepacktem Tabak, kann ein Hammer erforderlich sein, um die zweiteilige Sonde in das Gut einzuführen. Bei einigen Waren, wie z.B. Maiskörnern, kann die zweiteilige Sonde allein durch Druck von Hand eingeführt werden. Die Außenhülse der zweiteiligen Sonde steht in direktem Kontakt mit der Ware und sollte daher aus einem anerkannten Lebensmittelkontaktmaterial (FCM) bestehen. FCMs müssen ausreichend inert sein, so dass sie weder die Gesundheit der Verbraucher noch die Qualität der Lebensmittel beeinträchtigen. Vorzugsweise besteht die Außenhülse aus rostfreiem Stahl.
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Sonde
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In einigen Ausführungsformen ist die Vorrichtung so konzipiert, um mit einer zweiteiligen rostfreien Sondeneinheit kompatibel zu sein, die für den optionalen Modus des Einführens der Vorrichtung in ein Lebensmittel verwendet wird. 7 zeigt eine Ausführungsform einer zweiteiligen Sondeneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der Sonde handelt es sich um eine zweiteilige Vorrichtung aus rostfreiem Stahl mit einer Länge von ca. 20 bis 30 Zoll. Die Außenhülse (40) ist ein hohles Rohr mit einer sich verjüngenden Wand an einem Ende und optional einem runden Edelstahlkragen (43) am zweiten Ende der Außenhülse (42). Die sich verjüngende Wand des ersten Endes der Außenhülse (41) ermöglicht ein leichteres Einführen der Vorrichtung in eine Ware. Der innere, herausnehmbare Kern (50) enthält am ersten Ende (51) eine Dorn-Komponente (60). Der Dorn ist in der Regel etwas länger als die Außenhülse. Die scharfe Spitze ermöglicht es dem Dorn, leichter in den Gegenstand einzudringen. Der innere Kern enthält optional einen runden Kragen, der am anderen Ende angeschweißt ist. Sobald beide Teile in die Warenverpackung eingeführt sind, wird der innere Kern entfernt, wobei die hohle Außenhülse zurückbleibt. Der Innendurchmesser der Außenhülse ist gerade groß genug, um das Stabende der Messvorrichtung einführen zu können.
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8 und 9 zeigen ein Verfahren zur Überwachung der Gaskonzentration in einer begasten Warenprobe ohne Verwendung externer mechanischer Probenentnahmepumpen. In 8 ist eine zweiteilige Sonde gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, die in einen Warenbehälter eingeführt ist. Die Kraft, die zum Einführen der zweiteiligen Sonde erforderlich ist, hängt von der Ware ab und davon, wie dicht die Ware im Behälter verpackt ist. Bei einigen Waren, wie z.B. dicht gepacktem Tabak, kann ein Hammer erforderlich sein, um die zweiteilige Sonde in das Gut einzuführen. Bei einigen Waren, wie z.B. Maiskörnern, kann die zweiteilige Sonde allein durch Druck von Hand eingeführt werden. Die Außenhülse der zweiteiligen Sonde steht in direktem Kontakt mit der Ware und sollte daher aus einem anerkannten Lebensmittelkontaktmaterial (FCM) bestehen. FCMs müssen ausreichend inert sein, so dass sie weder die Gesundheit der Verbraucher noch die Qualität der Lebensmittel beeinträchtigen. Vorzugsweise besteht die Außenhülse aus rostfreiem Stahl.
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9 stellt eine Ausführungsform dar, bei der die Außenhülse der zweiteiligen Sondeneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Warenbehälter verbleibt und eine Gasüberwachungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in die Außenhülse eingeführt wird. Vorzugsweise ragt die Sensorspitze (10) nicht über das erste Ende der Außenhülse hinaus, um die Ware nicht zu berühren. In bestimmten Ausführungsformen, in denen die Sensorspitze über die Außenhülse hinausragt, ist die Sensorspitze aus einem anerkannten Lebensmittelkontaktmaterial (FCM) hergestellt. Der Sensor ist nun so positioniert, dass er die Gaskonzentrationen im Inneren der isolierten Ware überwacht, ohne dass eine problematische und unzuverlässige externe Gasentnahme erforderlich ist.
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Software für den Endverbraucher
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Die Vorrichtung enthält eine Software zur Frischluftkalibrierung. Vorzugsweise stellt sich die Vorrichtung beim Einschalten selbst auf Null. Die Vorrichtung enthält auch eine Kalibrierungssoftware, die den Industrierichtlinien für die Gaskonzentration entspricht.
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Die Basiseinheit ist ausgelegt, um Gas- (z.B. Phosphin-) ppm-Daten in ausgewählten voreingestellten Intervallen, z.B. alle 2, 4, 6, 8, 12 oder 24 Stunden, zu übertragen. Die Daten können zusammen mit einem Zeitstempel verarbeitet und über eine Benutzeroberfläche abgerufen werden, um eine grafische Auswertung und/oder Berichte über die Begasungskonzentration im Zeitverlauf anzuzeigen. Vor einer Begasung wird jedem Auftrag ein eindeutiger Name (Ort und Datum) und jeder Gasüberwachungsvorrichtung ein eindeutiger Code (z.B. eine 4-stellige Geräte-ID) zugewiesen. Der eindeutige Standort und der eindeutige Gerätecode, die mit dieser Begasung verbunden sind, werden über die Benutzeroberfläche eingegeben und mit einem entsprechenden Namen versehen (z.B. Lagernummer, Silonummer, Containernummer, Planennummer usw.). Wenn während der Begasung eine Konzentration unter einem voreingestellten ppm-Wert liegt, sendet die Software eine E-Mail und/oder SMS-Benachrichtigung, um eine vorher festgelegte Gruppe zu alarmieren. Nach Abschluss der Begasung erstellt die Software ein Diagramm der Phosphinkonzentration in ppm in Abhängigkeit von Zeit in Stunden nach der Begasung. Die Software ermöglicht es den zugelassenen Teilnehmern, nur die Ergebnisse dieser spezifischen Begasung und der damit verbundenen spezifischen Basiseinheiten einzusehen. Sobald die Begasung beendet ist, wird der Auftrag abgeschlossen und die Basiseinheiten von der Zuweisung „befreit“.
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Ohne weitere Ausführungen wird davon ausgegangen, dass der Fachmann unter Verwendung der vorstehenden Beschreibung die vorliegende Erfindung in vollem Umfang nutzen kann. Die bevorzugten spezifischen Ausführungsformen sind daher als rein illustrativ zu verstehen und schränken die Offenbarung in keiner Weise ein.
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Aus der vorstehenden Beschreibung kann der Fachmann die wesentlichen Merkmale der Erfindung leicht erkennen und, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, verschiedene Änderungen und Modifikationen an der Erfindung vornehmen, um sie an verschiedene Verwendungen und Bedingungen anzupassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 62/901850 [0001]
- WO 9100017 [0005]
- US 4059048 [0005]
- US 4200657 [0005, 0008]
- US 4756117 [0005, 0008]
- US 4812291 [0005]
- US 5411704 [0005]
- US 10296863 [0005, 0006]
