用于電分裂細(xì)胞群的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電分裂細(xì)胞群的設(shè)備，其包括:電極單元，該電極單元具有電極頭和電極體;腔室，電極體設(shè)置在該腔室內(nèi)部，其中，所述腔室具有壁，該壁部分地或完全地具有導(dǎo)電能力并且與電極體電絕緣，并且所述腔室具有用于吸收含有細(xì)胞群的流體的入口；設(shè)置在電極頭中的高壓電源，該高壓電源適合于借助在電極體與壁之間施加電壓來產(chǎn)生電場;和電子控制單元，該電子控制單元與高壓電源共同作用以便改變電場。
【背景技術(shù)】
[0002]由本申請人的DE20 2011 004 177 U1已知一種這樣的設(shè)備。這樣的設(shè)備應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，尤其是用于在生物氣體設(shè)備和凈化設(shè)備中處理具有有機(jī)物質(zhì)、特別是含有細(xì)胞和/或細(xì)胞群的流體混合物。目的是例如在生物氣體設(shè)備的情況中借助使細(xì)胞群分裂來促進(jìn)生物氣體的生成，因?yàn)橥ㄟ^所謂的細(xì)胞群裂化有助于從原材料到沼氣的反應(yīng)。分裂的概念一般理解為在外力的作用下將細(xì)胞或細(xì)胞群粉碎。
[0003]其它已知的分裂方法有熱分裂、超聲波分裂、化學(xué)分裂和機(jī)械分裂。
[0004]電分裂基于的作用原理是:給細(xì)胞群施加存在于兩個(gè)電極之間的電場。由于電場作用在細(xì)胞和細(xì)胞群上，在細(xì)胞膜上發(fā)生電荷位移。在這種情況下，在眾所周知的電分裂設(shè)備中然后得到充分利用的是:細(xì)胞和細(xì)胞群在其內(nèi)存在電場的腔室內(nèi)部運(yùn)動。通過細(xì)胞和細(xì)胞群的運(yùn)動，影響它們的場強(qiáng)針對它們相應(yīng)的細(xì)胞膜而局部發(fā)生變化。通過這種連續(xù)的變化使細(xì)胞膜和/或細(xì)胞群遭受剪力和振動，這導(dǎo)致不穩(wěn)定。在強(qiáng)度足夠大的激發(fā)下使細(xì)胞群松散或分解。在更強(qiáng)的影響下細(xì)胞膜萎縮。后者以電穿孔的概念眾所周知。這種分裂的效果是:對于發(fā)酵的細(xì)菌來說，特別是營養(yǎng)成分的可用性得到提高。在生物氣體設(shè)備中將這種效果有益地用于實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)氣量和更好地利用處于那里的培養(yǎng)基。利用電分裂的和利用電分裂方法的設(shè)備本身在需花費(fèi)的投資成本、能量吸收和設(shè)備費(fèi)用方面優(yōu)于備選的分裂方法。
[0005]在文首述及的DE 20 2011 004 177 U1中提出通過如下方式提高分裂功率，S卩，控制單元與高壓電源共同作用以便改變電場，其中，控制單元設(shè)置為用于改變電極與壁之間的電壓。已經(jīng)證實(shí)的是:電場的改變導(dǎo)致分裂中的效率顯著提高。然而借助在DE 20 2011004 177 U1中提出的設(shè)備的分裂效率和因此可能的提高取決于相應(yīng)用于產(chǎn)生氣體的、具有有機(jī)物質(zhì)的流體混合物，即是例如利用再生的原材料還是利用例如屠宰場垃圾(Schlachtabfall)，以及取決于有機(jī)物質(zhì)的已經(jīng)達(dá)到的分裂度。因此存在如下地使分裂效率的提高最佳化的需求:用于電分裂細(xì)胞群的設(shè)備能夠迅速地適應(yīng)變化的環(huán)境條件、特別是迅速地適應(yīng)有機(jī)物質(zhì)的已改變的特性，更確切地說是在用于設(shè)備的輸入電壓給定的情況下在腔室中為分裂提供盡可能強(qiáng)的電場。
[0006]然而在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中已經(jīng)表明的是:由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的原因、例如由于腔室的接地，不能輕而易舉地直接測量腔室內(nèi)部的電場，使得人員對于相應(yīng)預(yù)期的流體依賴于設(shè)備在校準(zhǔn)期間事先決定的運(yùn)行參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]由此本發(fā)明的目的是提供一種用于電分裂的設(shè)備，該設(shè)備能迅速適應(yīng)變化的環(huán)境條件，特別是能迅速地適應(yīng)有機(jī)物質(zhì)的已改變的特性。
[0008]本發(fā)明利用文首述及類型的設(shè)備通過如下方式實(shí)現(xiàn)基本目的，S卩，電子控制單元具有用于確定高壓電源的諧振頻率的裝置。本發(fā)明以下列認(rèn)識為基礎(chǔ):高壓電源與電極體和腔室壁構(gòu)成一個(gè)振蕩回路。一旦腔室中流體的溫度、粘度、壓力或體積流量發(fā)生變化，該腔室中的電容率就發(fā)生變化。這根據(jù)眾所周知的物理原理又影響振蕩回路的諧振頻率。由于在諧振頻率中或至少在諧振頻率附近也保障最佳的場形成，所以諧振頻率的確定已經(jīng)證實(shí)為能夠?qū)η皇抑凶兓臈l件作出反應(yīng)的非常適合的措施。
[0009]在本發(fā)明的一種優(yōu)選的發(fā)展設(shè)計(jì)中，高壓電源具有高壓線圈和測量用線圈，其中，測量用線圈與用于確定諧振頻率的裝置連接，并且測量用線圈和高壓線圈纏繞在同一個(gè)芯體上。以此實(shí)現(xiàn)特別的優(yōu)點(diǎn):可以借助測量用線圈來確定諧振頻率，而無需介入到腔室本身中。
[0010]優(yōu)選電子控制單元設(shè)置為用于測量在測量用線圈中感應(yīng)引起的電壓以及優(yōu)選該電壓的頻率，并且進(jìn)一步優(yōu)選確定該電壓的上升率(Anstiegsrate)。由于測量用線圈與高壓線圈通過共同的芯體的耦合而保障:測量用線圈上的頻率與高壓線圈上的頻率相同。此夕卜，在達(dá)到諧振頻率時(shí)在測量用線圈上感應(yīng)引起的電壓也具有最大值。因此可以利用少的技術(shù)費(fèi)用借助對測量用線圈上的電壓曲線的監(jiān)視來確定是否或何時(shí)達(dá)到諧振頻率。
[0011]在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，電子控制單元為了確定諧振頻率而具有帶第一處理器的調(diào)節(jié)單元，并且為了控制高壓電源而具有帶第二處理器的驅(qū)動單元，該驅(qū)動單元設(shè)置為用于控制下列內(nèi)容中的至少一個(gè):高壓電源的電壓的頻率、脈沖持續(xù)時(shí)間和振幅。已經(jīng)證實(shí)為有益的是:利用兩個(gè)專用的處理器實(shí)施一方面對測量用線圈上感應(yīng)引起的電壓的分析處理和另一方面對高壓電源的控制，這是因?yàn)橥ㄟ^上述方式可以相應(yīng)使用小的、占用資源少的處理器。調(diào)節(jié)單元優(yōu)選設(shè)置為用于根據(jù)測量用線圈的確定的測量參數(shù)來給驅(qū)動單元發(fā)送控制指令，以便使整個(gè)系統(tǒng)的頻率接近諧振頻率。
[0012]根據(jù)設(shè)備的另一種實(shí)施方式，高壓電源具有初級線圈，該初級線圈纏繞在同一個(gè)芯體上。遠(yuǎn)在上面稱為高壓線圈的線圈在這種情況下則是次級線圈。優(yōu)選高壓電源具有多個(gè)串接的倍壓器，這些倍壓器與高壓線圈連接。
[0013]電子控制單元優(yōu)選設(shè)置用于以事先確定的時(shí)間間隔自動逐步地改變下列參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù):高壓電源的、優(yōu)選初級線圈的電壓的頻率、脈沖持續(xù)時(shí)間和振幅。進(jìn)一步優(yōu)選的是:電子控制單元設(shè)置為用于在實(shí)施的第一改變步驟之后，當(dāng)在測量用線圈上感應(yīng)引起的電壓在所述第一改變步驟之后高于之前時(shí)，進(jìn)行沿著相同方向的另一改變步驟，并且當(dāng)在測量用線圈上感應(yīng)引起的電壓在所述第一改變步驟之后低于之前時(shí)，進(jìn)行沿著相反方向的改變步驟。以此提供一種自動適應(yīng)已經(jīng)改變的腔室條件的系統(tǒng)。通過改變步驟的進(jìn)行，持續(xù)地檢查測量用線圈上的較高或較低的頻率(或其它參數(shù)諸如脈沖寬度)是否導(dǎo)致較高的感應(yīng)引起的電壓。在這種情況下，首先沿著第一方向改變，并且當(dāng)這個(gè)變化導(dǎo)致測量用線圈上的感應(yīng)引起的電壓降低時(shí)，沿著相反的方向變化，直到變化始終交替地圍繞最大值反復(fù)進(jìn)行為止。這則是新的最佳運(yùn)行狀態(tài)。作為可選，線圈可以在1與128Hz之間脈動。這優(yōu)選在達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)(最佳諧振頻率)時(shí)出現(xiàn)。
[0014]優(yōu)選從一個(gè)改變步驟到沿著相反方向的改變步驟的時(shí)間間隔小于沿著相同方向的兩個(gè)改變步驟之間的時(shí)間間隔。由此保障對頻率(或其它參數(shù)諸如脈沖寬度)的變化作出更快的反應(yīng)。
[0015]另外，本發(fā)明涉及對所述用于電分裂細(xì)胞群的設(shè)備的應(yīng)用。本發(fā)明在這樣的應(yīng)用中利用下列步驟實(shí)現(xiàn)基本目的:
[0016]-提供腔室，電極體設(shè)置在該腔室內(nèi)部，
[0017]-將含有細(xì)胞群的流體引入到腔室中，
[0018]-在腔室中如下地產(chǎn)生電場，S卩，細(xì)胞群分裂，
[0019]-借助與用于電極體的高壓電源共同作用的電子控制單元來改變電場，和
[0020]-確定高壓電源的諧振頻率。
[0021]關(guān)于本應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和它的下述優(yōu)選的實(shí)施方式引用上面對根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的闡述。
[0022]優(yōu)選通過如下方式來進(jìn)一步發(fā)展根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用，S卩，諧振頻率的確定包括:
[0023]-對測量用線圈中感應(yīng)引起的電壓進(jìn)行測量，其中，測量用線圈和高壓電源的高壓線圈纏繞在同一個(gè)芯體上。
[0024]在所述應(yīng)用的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，電場的改變包括對下列內(nèi)容中的至少一個(gè)的控制:
[0025]高壓電源的電壓的
[0026]-頻率，
[0027]-脈沖持續(xù)時(shí)間，和
[0028]-振幅。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，這個(gè)應(yīng)用包括步驟