Rechtsprechung / BPatG / 2008
BPatG Beschluss vom 10.04.2008 – 15 W (pat) 55/04
15. Senat
BUNDESPATENTGERICHT
_______________
(Aktenzeichen)
Verkündet am
10. April 2008
…
B E S C H L U S S
In der Beschwerdesache
betreffend das Patent 198 51 949
… 08.05
…
hat der 15. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 10. April 2008 unter Mitwirkung des Vorsitzenden
Richters Dr. Feuerlein, der Richterin Schwarz-Angele, der Richter Dr. Egerer und
Dr. Maksymiw
beschlossen:
Der Beschluss des Patentamts wird aufgehoben.
Das Patent wird beschränkt aufrecht erhalten auf Grundlage von
Ansprüchen 1 bis 11, überreicht in der mündlichen Verhandlung, Beschreibung und Figuren gemäß der erteilten Fassung.
G r ü n d e
I
Auf die am 11. November 1998 eingereichte Patentanmeldung 198 51 949.4-52
hat das Deutsche Patent- und Markenamt das Patent 198 51 949 mit der Bezeichnung „Sensor für die Untersuchung von Abgasen und Untersuchungsverfahren“
erteilt. Die Veröffentlichung der Patenterteilung ist am 5. Oktober 2000 erfolgt.
Gegen die Erteilung des Patents ist Einspruch erhoben worden.
Im Einspruchsverfahren erfolgte mit Erklärung vom 13. August 2001 die Teilung
des Patents. Abgetrennt wurde der Gegenstand der erteilten Verfahrensansprü-
che 13 bis 24. Die im Streitpatent verbliebenen, auf einen Sensor für strömende
Abgaskomponenten gerichteten Patentansprüche 1 bis 12 lauten:
„1. Sensor für strömende Abgaskomponenten, der mit Mitteln für
die Grenzstrommessung ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Grenzstrompumpe für reduzierbare
Gase und eine zweite Grenzstrompumpe für oxidierbare
Gase vorgesehen sind, wobei die Grenzstromsonde für
oxidierbare Gase
in Diffusionsrichtung
hinter
der
Grenzstromsonde für reduzierbare Gase angeordnet ist, und
daß die Elektroden der ersten Grenzstrompumpe
für
reduzierbare Gase hinsichtlich ihrer Morphologie und ihres
Materials katalytisch inaktiv sind derart, daß diese die Reaktion zwischen oxidierbaren und reduzierbaren Gasen nicht
zu katalysieren vermögen.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Elektrodenmaterial aus Platin-Gold besteht.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Grenzstrompumpen mindestens je eine innere
Pumpelektrode (10, 11, 71, 73, 75) und mindestens eine
äußere Pumpelektrode (9, 70) umfassen und daß diese
Pumpelektroden (9, 10, 11, 70, 71, 73, 75) auf einem
Festelektrolyten (5) aufgebracht sind.
4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzstrompumpe für oxidierbare Gase
mit konstanter Pumpspannung betrieben werden kann.
5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzstrompumpe für reduzierbare Gase
mit konstanter Pumpspannung oder mit vom Grenzstrom
abhängiger Pumpspannung betrieben werden kann.
6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spannung entsprechend der Gleichung
Up = a + b · Igr
elektronisch gesteuert ist.
7. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er
mit einer Nernstzelle kombiniert ist.
8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Nernstzelle im Kathodenraum angeordnet ist.
9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Pumpzellen für oxidierbare
Gase vorgesehen sind, wobei deren Elektrodenmaterialien
im Hinblick auf ihre Zusammensetzung und gegebenenfalls
ihre Morphologie so ausgewählt sind, daß in den – in
Diffusionsrichtung – vor der letzten Zelle liegenden Zellen
nur jeweils eine oxidierbare Abgaskomponente zersetzt wird.
10. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Pumpzellen für den Anodenraum vorgesehen sind.
11. Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das Elektrodenmaterial der – in Diffusionsrichtung – ersten
Pumpe einen Cobalt-Chrom-Spinell enthält.
12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spinell ein Cobalt-Chrom-Mangan-Spinell ist.“
Die Einsprechende beantragte, das Patent zu widerrufen, da der Patentgegenstand nicht patenfähig sei, insbesondere keine Neuheit aufweise, zumindest
jedoch nicht auf erfinderischer Tätigkeit beruhe.
Zur Begründung des Einspruches wurden folgende Dokumente herangezogen:
D1 SOMOV, S. I. und GUTH, U.: „A parallel analysis of oxygen
and combustibles in solid electrolyte amperometric cells“, in:
Sensors and Actuators B, 1998, Bd. 47, S. 131-138
D2 SOMOV, S., u. a.: Gas analysis with arrays of solid state
electrochemical sensors: implications to monitor HCs and
NOx in exhausts”, in: Sensors and Actuators B, 1996,
Bd. 35-36, S. 409-418
Aus dem Erteilungsverfahren liegt außerdem noch die folgende Druckschrift vor:
D3 WIEDEMANN, H.-M., u. a.: „EXHAUST GAS SENSORS“, in:
JURGEN, R., ed., „Automotive Electronics Handbook“, 1994,
McGraw-Hill, New York, S. 6.1-6.23
Nach Prüfung des Einspruchs wurde das Patent mit Beschluss der Patentabteilung 52 vom 17. Juni 2004 widerrufen.
Dem Beschluss lag der am 14. August 2001 eingegangene Anspruch 1 zugrunde.
Dieser Anspruch hat folgenden Wortlaut:
„1. Sensor für strömende Abgaskomponenten, der mit Mitteln für
die Grenzstrommessung ausgestattet ist, der eine erste
Grenzstrompumpe für reduzierbare Gase und eine zweite
Grenzstrompumpe für oxidierbare Gase aufweist, wobei die
Grenzstromsonde für oxidierbare Gase in Diffusionsrichtung
hinter der Grenzstromsonde
für
reduzierbare Gase
angeordnet
ist und wobei die Elektroden der ersten
Grenzstrompumpe für reduzierbare Gase hinsichtlich ihrer
Morphologie und ihres Materials katalytisch inaktiv sind
derart, dass diese die Reaktion zwischen oxidierbaren und
reduzierbaren Gasen nicht zu katalysieren vermögen,
dadurch gekennzeichnet, dass durch einen an eine
Elektrode (10) der Grenzstrompumpe (12) für reduzierbare
Gase angelegten kathodischen Grenzstrom Igr1 die Summe
der Anteile an reduzierbaren Gasen bestimmbar ist.“
Begründet wurde der Widerruf damit, dass der Sensor gemäß dem geltenden
Anspruch 1 nicht patentfähig sei , weil sich dieser unter Berücksichtigung des
üblichen Wissens und Könnens des Fachmanns, der ein Diplom-Ingenieur der
Messtechnik, insbesondere der Gasanalyse, sei, in nahe liegender Weise aus
dem in den Druckschriften D1 und D2 beschriebenen Stand der Technik ergebe
und somit nicht auf einer erfinderischen Tätigkeit beruhe.
Gegen diesen Beschluss richtet sich die Beschwerde der Patentinhaberin.
Die Patentinhaberin verteidigt ihr Patent auf der Grundlage der in der mündlichen
Verhandlung überreichten neuen Ansprüche 1 bis 11, die folgenden Wortlaut haben:
„1. Sensor für strömende Abgaskomponenten, der mit Mitteln für
die Grenzstrommessung ausgestattet ist, wobei eine erste
Grenzstrompumpe für reduzierbare Gase und eine zweite
Grenzstrompumpe für oxidierbare Gase vorgesehen sind,
wobei die Grenzstromsonde
für oxidierbare Gase
in
Diffusionsrichtung hinter der Grenzstromsonde für reduzierbare Gase angeordnet ist und wobei die Elektroden der
ersten Grenzstrompumpe für reduzierbare Gase hinsichtlich
ihrer Morphologie und ihres Materials katalytisch inaktiv sind,
derart, dass diese die Reaktion zwischen oxidierbaren und
reduzierbaren Gasen nicht zu katalysieren vermögen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzstrompumpe für
reduzierbare Gase mit einer vom Grenzstrom abhängigen
Pumpspannung betrieben wird.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Elektrodenmaterial aus Platin-Gold besteht.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Grenzstrompumpen mindestens je eine innere
Pumpelektrode (10, 11, 71, 73, 75) und mindestens eine
äußere Pumpelektrode (9, 70) umfassen und dass diese
Pumpelektroden (9, 10, 11, 70, 71, 73, 75) auf einem
Festelektrolyten (5) aufgebracht sind.
4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzstrompumpe für oxidierbare Gase
mit konstanter Pumpspannung betrieben werden kann.
5. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spannung entsprechend der Gleichung
Up = a + b · Igr
elektronisch gesteuert ist.
6. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er
mit einer Nernstzelle kombiniert ist.
7. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Nernstzelle im Kathodenraum angeordnet ist.
8. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Pumpzellen für oxidierbare
Gase vorgesehen sind, wobei deren Elektrodenmaterialien
im Hinblick auf ihre Zusammensetzung und gegebenenfalls
ihre Morphologie so ausgewählt sind, daß in den - in
Diffusionsrichtung - vor der letzten Zelle liegenden Zellen nur
jeweils eine oxidierbare Abgaskomponente zersetzt wird.
9. Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Pumpzellen für den Anodenraum vorgesehen sind.
10. Sensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Elektrodenmaterial der - in Diffusionsrichtung - ersten Pumpe
einen Cobalt-Chrom-Spinell enthält.
11. Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spinell ein Cobalt-Chrom-Mangan-Spinell ist.“
Der Vertreter der Patentinhaberin führt aus, im Abgas sei lediglich ein geringer
Anteil an oxidierbaren Substanzen vorhanden, z. B. unverbranntes Benzin. H2O,
CO2 und O2 seien auch vorhanden, wodurch es zu einer Störung der Messung der
oxidierbaren Substanzen komme. Deshalb werde nach dem Streitpatent in der
ersten Zelle O2 eliminiert, so dass in der zweiten Zelle die oxidierbaren Bestandteile wesentlich genauer bestimmt werden könnten. Der Vertreter der Patentinhaberin betont, dass es beim Patent nicht darum gehe, den O2-Gehalt zu
messen. Vielmehr gehe es um eine sichere Entfernung des Sauerstoffs selbst bei
hohen Abgasgeschwindigkeiten und hoher O2-Konzentration und unter Vermeidung der Reduktion von H2O und CO2. Bei einem hohen O2-Gehalt könne mit
einer kleinen Pumpspannung jedoch nicht die gesamte O2-Menge entfernt
werden, so dass patentgemäß eine Anpassung der Pumpspannung in Abhängigkeit des gemessenen Grenzstromes der ersten Zelle erfolge. Gegenständlich
drücke sich dies in einer Rückkopplungsschaltung aus, die mit dem Sensor integriert sein könne, und die den aktuell gemessenen Pumpstrom zur Nachführung
der Pumpspannung verwende. Demgegenüber werde beim Stand der Technik die
Pumpspannung zwar manuell eingestellt bzw. verändert, um eine Optimierung
des Sensors zu erreichen. Im Betrieb bleibe die Pumpspannung aber stets
konstant, ein Eingriff in den laufenden Betrieb erfolge nicht. Eine Rückkopplung
des Pumpstroms auf die Pumpspannung finde erst recht nicht statt. Schließlich sei
die Nachführung der Pumpspannung in Abhängigkeit vom Pumpstrom im Patent
zwar nicht ausdrücklich dargestellt, dem Fachmann sei aber klar, wie er dies mit
einer in der Beschreibung erwähnten, konventionellen elektronischen Schaltung
verwirklichen könne.
Der Vertreter der Patentinhaberin stellt demgemäß den Antrag,
den Beschluss des Patentamts aufzuheben und das Patent aufrecht zu
erhalten gemäß Ansprüche 1 bis 11, überreicht in der mündlichen Verhandlung.
Der Vertreter der Einsprechenden stellt dagegen den Antrag,
die Beschwerde zurückzuweisen.
Nach Auffassung der Einsprechenden sei die Lehre nicht vollständig. So werde
nicht gesagt, wie die Abgaszusammensetzung sei, und auch nicht, was konkret
zu tun sei. Insbesondere fehle die Beschreibung einer geeigneten elektroni-
schen Steuerung. Der Zusammenhang zwischen Grenzstrom und Pumpspannung sei bekannt, beispielsweise aus der Figur 12 (B) auf S. 102 des in der
mündlichen Verhandlung überreichten Auszuges aus „Chemical Sensor Technology Vol. 3“ oder der Figur 1.24 auf S. 42 des überreichten Auszuges aus
„Techniques and Mechanisms in Gas Sensing“. Daraus gehe hervor, dass durch
Erhöhung von U der Grenzstrom I stufenweise ansteige. Das Anpassen der
Pumpspannung sei deshalb naheliegend. Insbesondere beschreibe die D2 auf
S. 417 im Abschnitt .2.8., dass bei einem einschlägigen Sensor eine Optimierung der Arbeitsparameter Potential und Temperatur erfolge, um die Selektivität
zu verbessern.
Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die Streitpatentschrift und den Inhalt der
Akten verwiesen.
II.
Die zulässige Beschwerde der Patentinhaberin gegen den Beschluss des Deutschen Patent- und Markenamts vom 17. Juni 2004 ist teilweise begründet (PatG
§ 79 Abs. 1). Der Beschluss des Deutschen Patent- und Markenamts war aufzuheben und das Patent war beschränkt aufrecht zu erhalten, weil der Gegenstand des geltenden Patentanspruchs 1 patentfähig
ist und die
Widerrufsgründe insoweit nur einen Teil des Patents betreffen (PatG § 21 Abs. 2).
1. Mit Gliederungspunkten versehen lautet der Patentanspruch 1 folgendermaßen:
M1 Sensor für strömende Abgaskomponenten,
M2 der mit Mitteln für die Grenzstrommessung ausgestattet ist,
M3a wobei eine erste Grenzstrompumpe für reduzierbare Gase
und
M3b eine zweite Grenzstrompumpe
für oxidierbare Gase
vorgesehen sind,
M3c wobei die Grenzstromsonde
für oxidierbare Gase
in
Diffusionsrichtung
hinter
der Grenzstromsonde
für
reduzierbare Gase angeordnet ist und
M3d wobei die Elektroden der ersten Grenzstrompumpe für
reduzierbare Gase hinsichtlich ihrer Morphologie und ihres
Materials katalytisch inaktiv sind, derart, dass diese die
Reaktion zwischen oxidierbaren und reduzierbaren Gasen
nicht zu katalysieren vermögen,
dadurch gekennzeichnet,
M4 dass die Grenzstrompumpe für reduzierbare Gase mit
einer vom Grenzstrom abhängigen Pumpspannung
betrieben wird.
2. Dem Patent liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit zu schaffen, den
oxidierbaren Anteil von Abgasen in Gegenwart des reduzierbaren Anteils mit der
gesetzlich geforderten Genauigkeit zu bestimmen (DE 198 51 949 C1, Sp. 1
Zn. 57, 58 i. V. m. Zn. 50 bis 53).
3. Der hier zuständige Fachmann ist ein Diplom-Physiker, der in der Entwicklung
von Abgassensoren für die Anwendung im Kraftfahrzeugbereich tätig ist, und
dessen Arbeitsschwerpunkt somit insbesondere elektrochemische Festelektrolyt-
Sensoren sind. Insoweit gehören zum Umfang seines Wissens und Könnens
insbesondere auch die amperometrischen Gasdiffusions-Zellen, wie sie in der
Lehre des Streitpatents zum Einsatz kommen und bei denen sich infolge der
Begrenzung des Stofftransportes auf den Vorgang der Diffusion, etwa durch
poröse Barrieren, bei einem an eine Arbeitselektrode angelegten festen Potential
ein den Diffusionswiderstand widerspiegelnder Grenzstrom einstellt
(vgl.
beispielsweise D1, Abschnitt 2. „Basic principles of simultaneous measurement of
O2 and combustibles by means of multi-electrode amperometric cells“, D2,
Abschnitt “2. Basic potentiometric and amperometric cells” ab S. 410, D3,
Kapitel 6.2.4 bis 6.2.6). Darüber hinaus sind dem Wissen und Können des
Fachmanns allein schon von seiner Ausbildung her fundierte Kenntnisse und
Erfahrungen auf dem Gebiet der schaltungstechnischen Ausgestaltung von
Messgeräten zuzurechnen.
4. Die Patentansprüche sind formal zulässig, denn sie finden sowohl in der
Streitpatentschrift als auch in den am Anmeldetag eingereichten Unterlagen ihre
Grundlage. So sind die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmale im erteilten Anspruch 1 bzw. dem ursprünglichen Anspruch 1, dieser
i. V. m. der am Anmeldetag eingereichten Beschreibung S. 4 Abs. 3 und S. 7
Abs. 2, offenbart. Das kennzeichnende Merkmal geht zurück auf den erteilten
bzw. ursprünglichen Anspruch 5.
5. Das Patent offenbart die Erfindung so deutlich und vollständig, dass ein
Fachmann sie ausführen kann (PatG § 34 Abs. 4). Der Fachmann, an den sich die
in dem Patent offenbarte Lehre richtet, kennt den Aufbau und die Funktionsweise
von amperometrischen Grenzstromsonden genau, wie bereits zum Fachmann
unter Punkt 3. ausgeführt worden ist. Insbesondere entnimmt dieser Fachmann
der Beschreibung der Streitpatentschrift in Sp. 2 Zn. 13 bis 26, dass der
patentgemäße Sensor sowohl die Summe einerseits der Anteile an reduzierbaren
Gasen und andererseits der oxidierbaren Gase im Abgas bestimmen kann.
Gemessen wird mit zwei Grenzstromzellen bzw. Grenzstrompumpen 12 bzw. 13
des Sensors, wobei die erste Grenzstrompumpe 12 für reduzierbare Gase und die
zweite Grenzstrompumpe 13 für oxidierbare Gase ausgelegt ist. Wie aus Sp. 4
Zn. 43 bis 47 dargelegt, werden alle reduzierbaren Gase des Abgases, also der
reduzierbare Anteil, in der Grenzstrompumpe 12 – der in Diffusionsrichtung ersten
Grenzstrompumpe – durch einen kathodischen Grenzstrom abgesaugt, wobei
diese Grenzstrompumpe so beschaffen ist, dass die reduzierbaren Gase,
insbesondere Sauerstoff, und die sonst noch im Abgas vorhandenen oxidierbaren
Bestandteile nicht miteinander reagieren (Sp. 4 Zn. 50 bis 52). Wie die
Patentinhaberin überzeugend darlegen konnte, kommt es bei der ersten
Grenzstrompumpe darauf an, dass einerseits die angelegte Pumpspannung groß
genug ist, um auch bei hohen Raumgeschwindigkeiten und einer ggf. höheren O2-
Konzentration des Abgases den Sauerstoff vollständig entfernen zu können, und
andererseits diese Spannung niedrig genug gehalten wird, damit die Reduktion
von H2O und CO2 verhindert werden kann (vgl. Patentschrift Sp. 5 Zn. 6 bis 13),
weshalb nach der Lehre des Patentanspruchs 1 bei der Grenzstrompumpe für
reduzierbare Gase mit einer vom resultierenden Grenzstrom abhängigen
Pumpspannung gearbeitet wird. Diese Abhängigkeit der angelegten
Pumpspannung vom gemessenen Grenzstrom gegenständlich in die Praxis
umzusetzen, ist für den Fachmann eine Aufgabe, die er ohne großen Aufwand
bewältigt. Denn allein schon aus seiner Ausbildung zum Diplom-Physiker, in der
er stets auch mit Fragen der schaltungstechnischen Umsetzung messtechnischer
Probleme konfrontiert ist, kennt er die Beeinflussung einer Eingangsgröße durch
eine zugehörige Ausgangsgröße, beispielsweise bei der Gegenkopplung des
Ausgangs eines Operationsverstärkers auf dessen Eingang, und weiß, dass dies
mit geeigneten Rückkopplungsgliedern zu bewerkstelligen ist. Insoweit reicht die
Angabe in der Patentschrift, dass sich die Abhängigkeit der Pumpspannung vom
Grenzstrom – gegenständlich - durch eine konventionelle elektronische Schaltung
(Sp. 4 Zn. 24, 25) erzielen lässt, nämlich mit einer geeigneten Rückkopplung, aus,
damit der Fachmann die patentierte Lehre ausführen kann.
Die im diffundierenden Gasstrom verbleibenden oxidierbaren Gase, insbesondere
Kohlenwasserstoffe, wie etwa unverbranntes Benzin, wie die Patentinhaberin
erläuterte, werden in der zweiten Grenzstromzelle 13 anodisch oxidiert, wobei aus
dem gemessenen anodischen Grenzstrom schließlich die Summe der
Konzentrationen der oxidierbaren Gase bestimmt wird (Sp. 5 Zn. 20 bis 24).
Genauere Angaben zur Zusammensetzung der Abgasanteile sind der Patentschrift nicht zu entnehmen, wie die Einsprechende zutreffend einwendet. Dies
spielt jedoch entgegen der Auffassung der Einsprechenden keine Rolle, denn
angesichts der dem Patent zugrunde liegenden Aufgabe (Sp. 1 Zn. 57, 58 i. V. m.
Sp. 1 Zn. 50 bis 54) ist dem Fachmann klar, dass es bei der patentgemäßen
Lehre darum geht, den oxidierbaren Anteil von Abgasen in Gegenwart des
reduzierbaren Anteils mit einer durch die gesetzlichen Abgasbestimmungen
vorgegebenen Genauigkeit zu bestimmen, ohne dass hierzu eine genaue
Kenntnis der Abgaszusammensetzung erforderlich wäre. Dass die Bestimmung
des oxidierbaren und reduzierbaren Anteils durch die Messung des jeweiligen
Grenzstroms als Summensignal für das Erreichen des patentgemäßen Zieles
ausreicht, geht schließlich aus Sp. 2 Zn. 9 bis 19 hervor, denn dort ist ausgeführt,
dass der in der Streitpatentschrift angegebene Sensor sogar für OBD-Zwecke (on
board diagnosis) geeignet ist. Somit steht auch das Fehlen näherer Angaben zur
Zusammensetzung des Abgases der Ausführbarkeit des patentierten Sensors
nicht entgegen.
6. Der Sensor gemäß Patentanspruch 1 ist patentfähig (PatG § 1). Insbesondere
ist dieser gewerbliche Gegenstand gegenüber dem gesamten in Betracht
gezogenen Stand der Technik neu und beruht auch auf erfinderischer Tätigkeit.
Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 ist neu, denn aus keiner der in Betracht
zu ziehenden Entgegenhaltungen ist es bekannt, dass die Grenzstrompumpe
für reduzierbare Gase mit einer vom Grenzstrom abhängigen Pumpspannung
betrieben wird, wie es im Gliederungspunkt M4 angegeben ist. Weitere Einzelheiten hierzu ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungen zur erfinderischen Tätigkeit.
Der Gegenstand des Patentanspruchs 1 beruht auf erfinderischer Tätigkeit.
So konnte die Entgegenhaltung D1 (SOMOV, S. I. und GUTH, U.: „A parallel
analysis of oxygen and combustibles in solid electrolyte amperometric cells“, in:
Sensors and Actuators B, 1998, Bd. 47, S. 131-138), die dem Gegenstand des
Patentanspruchs 1 am Nächsten kommt, dem zuständigen Fachmann hinsichtlich
der Lösung der dem Patent zugrunde liegenden Aufgabe keine Anregung zu einer
Lehre vermitteln, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Wie bereits dem Titel und der Zusammenfassung der D1 zu entnehmen ist, geht
es dort um die Messung von Sauerstoff und verbrennbaren Komponenten zur
Regelung der Abgase von Automobilen, wobei im letzten Absatz auf S. 138 beschrieben ist, dass die dargestellten Ergebnisse eine Möglichkeit zur Entwicklung
von Sensoren zum gleichzeitigen Messen von unterschiedlichen Abgaskomponenten bereit stellen. Da außerdem im letzten Absatz des Abschnittes
„3. Experimental“ auf S. 134 in der re. Sp. angegeben ist, dass der verwendeten,
in Figur 3 dargestellten Gasdiffusionszelle Gasgemische mit einer Flussrate von 100 cm3·min-1 zugeführt werden, bedeutet dies nichts anderes, als dass sich aus
der D1 ein Sensor für strömende Abgaskomponenten erschließt (M1).
Da es sich bei dem in Figur 3 dargestellten Sensor um eine Gasdiffusionszelle
handelt, bei der das zu messende Gas durch einen Diffusionskanal („Diffusion
channel“) in die Messzelle eindiffundiert, basiert der Sensor offensichtlich auf dem
Prinzip der Grenzstrommessung (vgl. auch S. 132 re. Sp. Abs. 2: „limiting current
mode“), so dass
funktionsgemäß Mittel zur Durchführung dieser Grenzstrommessung vorhanden sein müssen (M2).
Auf S. 135 ist in der re. Sp. im Abschnitt 4.2., Abs. 1, des Weiteren beschrieben,
dass in einer bestimmten Betriebsweise eine erste Elektrode als Sauerstoffkathode und die zweite Elektrode als Anode für die Oxidation von brennbaren Gasen
vorgesehen ist, was im Zusammenhang mit der in Figur 3 dargestellten amperometrischen Festelektrolytzelle nichts anderes bedeutet, als dass eine erste
Grenzstromzelle für Sauerstoff, also einem reduzierbaren Gas, und eine zweite
Grenzstromzelle für oxidierbare Gase vorhanden ist (M3a und M3b), wobei die
Grenzstromsonde für oxidierbare Gase funktionsgemäß in Diffusionsrichtung hinter der Grenzstromsonde für den - reduzierbaren - Sauerstoff angeordnet ist
(M3c).
Aus dem die Seiten 132 und 133 umgreifenden Satz geht schließlich auch noch
hervor, dass die Elektroden keine nennenswerte katalytische Aktivität im Hinblick
auf Reaktionen der direkten chemischen Oxidation von Brennstoffgas haben dürfen, was bekanntlich die katalytisch bedeutsamen Eigenschaften der Morphologie
und des Materials der Elektroden betrifft (M3d).
Insoweit ist die D1 gattungsbildend.
Ein Betrieb der Grenzstrompumpe für reduzierbare Gase mit einer vom Grenzstrom abhängigen Pumpspannung wird dort jedoch weder ausdrücklich beschrieben, noch gibt es irgendeinen Hinweis in Richtung dieser patentgemäßen Lösung.
Dort wird zwar auch die an der jeweiligen Grenzstrompumpe angelegte Spannung
über einen bestimmten Wertebereich variiert, wie aus den in den Figuren 1 und 4
dargestellten Strom-Spannungskurven (Polarisationskurven) zu ersehen ist, und
der sich bei jedem Spannungswert einstellende Grenzstrom wird gemessen, wie
dies in der hier vorliegenden, dem Fachmann geläufigen amperometrischen
Grenzstrommessung üblich ist (vgl. beispielsweise D1 Abschnitt „2. Basic principles of simultaneous measurement of O2 and combustibles by means of multielectrode amperometric cells“, insbesondere S. 132, re. Sp. Zn. 1 bis 6) und was
sich in den aus diesen Polarisationskurven ersichtlichen einzelnen Messpunkten
ausdrückt. Die D1 richtet sich jedoch lediglich auf die Messung des Grenzstroms I
als Funktion der an eine Grenzstrompumpe angelegten Pumpspannung U, und
zwar für verschiedene reduzierbare Gase, wie etwa CO, Methan, Propen in Gegenwart von Sauerstoff (vgl. Figuren 1 und 8), um damit auf die Möglichkeit einer
parallelen quantitativen Analyse von Gasgemischen aus verschiedenen oxidierbaren Komponenten und Sauerstoff für die Entwicklung von Sensoren zur gleichzeitigen Bestimmung gefährlicher Komponenten in Abgasen hinzuweisen (S. 137
li. Sp. le. Abs. Zn. 1 bis 5 und S. 138 li. Sp. le. Satz). Von einer über die Rolle der
Messgröße bei der Analyse von Gasgemischen durch Grenzstrommessung hinausgehende Bedeutung des gemessenen Grenzstromes ist dort nirgends die
Rede. Erst recht findet sich kein Hinweis etwa in Richtung einer Rückwirkung bzw.
Rückkopplung des gemessenen Grenzstromes auf die angelegte Pumpspannung
i. S. eines patentgemäßen Betriebs einer Grenzstrompumpe mit einer vom Grenzstrom abhängigen Pumpspannung. Insgesamt kann somit von der D1 keine Anregung zu der im Patentanspruch 1 beschriebenen Lehre ausgehen.
Auch die anderen Entgegenhaltungen können keinen Anstoß in Richtung des
durch sämtliche im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale festgelegten
Sensors geben. Insbesondere ist dort ebenfalls nirgends ein Hinweis dahingehend zu finden, bei einer Grenzstrompumpe den gemessenen Grenzstrom für
eine über die bloße Erfassung von Gasen hinausgehende Zielrichtung zu nutzen, insbesondere um eine Grenzstrompumpe für reduzierbare Gase mit einer
vom Grenzstrom abhängigen Pumpspannung zu betreiben.
So ist in der D2 für amperometrische Sensoren mit zwei Pumpelektroden (Figur 7
i. V. m. Abschnitt „5.2.2. Simultaneous measurement of O2 and NO“ ab S. 414) im
Zusammenhang mit dem Nachweis von NO in Anwesenheit von O2 ausgeführt,
dass u. a. das Potential an der den Sauerstoff reduzierenden - ersten - Elektrode
geeignet eingestellt werden muss, um den Sauerstoff vollständig zu entfernen
(S. 415 re. Sp. Abs. 2), worauf die Einsprechende zutreffend hinweist. Die Bedeutung dieser Optimierung erschließt sich aus der Figur 8 i. V. m. S. 415 li Sp.
Abs. 3: Wie aus dem oberen Zeichnungsbereich der Figur 8 hervorgeht, ergeben
sich an der ersten Elektrode („Electrode 1“) mit einer - optimierten - Spannung „U
= -300mV“ für zunehmende Sauerstoffgehalte stufenweise ansteigende, stabile
Grenzstromsignale, das sind die jeweils zu den waagrechten Kurvenabschnitten
gehörenden Stromwerte. Das verbleibende sauerstofffreie NO wird dann an der
zweiten Elektrode reduziert, was sich in den im unteren Zeichnungsabschnitt der
Figur 8 dargestellten Signalen ausdrückt. Dabei ist die Spannung an dieser zweiten Elektrode („Electrode 2“) auf einen Wert „U=-550mV“ eingestellt, der, wie sich
aus dem Abschnitt 5.2.8. auf S. 417, re. Sp. ergibt, ebenfalls einen - in diesem Fall
hinsichtlich der Selektivität für NO - optimierten Spannungswert darstellt. Der
Fachmann fasst dies insgesamt nicht anders auf, als dass er die Pumpspannung
an der Elektrode 1 auf einen solchen optimierten - konstanten - Wert einzustellen
hat, bei dem sich für sämtliche auftretende Sauerstoffgehalte jeweils stabile
Gleichgewichtssignale des Grenzstromes ergeben, und an der Elektrode 2 einen
solchen, ebenfalls konstanten, Spannungswert einstellen muss, bei dem sich eine
optimale Selektivität gegenüber NO ergibt. Entgegen der Auffassung der Einsprechenden, wonach der Fachmann aus diesem Stand der Technik aufgrund des
funktionalen Zusammenhangs zwischen dem Potential und dem Grenzstrom den
entscheidenden Hinweis zur patentgemäßen Lösung erhalte, geht indes eine Optimierung der Spannung - im laufenden Betrieb - dahingehend, dass diese nicht
mehr konstant ist, sondern vom Grenzstrom abhängen soll, nicht hervor.
Die D3 befasst sich mit Abgassensoren für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere λ-Sensoren, die das Luft-Brennstoff-Verhältnis („A/F-ratio“) messen. Dabei geht diese Entgegenhaltung in den Kapiteln 6.2.4 bis 6.2.6 (Seiten 6.8 bis
6.11) insbesondere auf solche A/F-Sensoren ein, die auf der Grenzstrommessung
basieren (z. B. Unterschrift zur Figur 6.6: „Limiting current sensor“) und bei denen
eine äußere Spannung an zwei auf einem ZrO2-Elektrolyten angeordnete Elektroden angelegt wird, um Sauerstoff von der Kathode zur Anode zu pumpen, während eine Diffusionsbarriere den Fluss von O2-Molekülen aus dem Abgas zur Kathode begrenzt (S. 6.8, Kapitel 6.2.4, „Sensing Mechanism“, insbesondere Figur 6.6(b)). Es handelt sich somit um einen Sensor für strömende Abgaskomponenten, der mit Mitteln für die Grenzstrommessung ausgestattet ist, wobei eine
Grenzstrompumpe für reduzierbare Gase, nämlich Sauerstoff, vorhanden ist (vgl.
Merkmale M1 bis M3a). Auf S. 6.9 ist im Abschnitt „Principles of Operation“ ausgeführt, dass die Pumpspannungen stets so gewählt werden müssen, dass die
Grenzstrombedingung erfüllt ist. Diese Grenzstrombedingung spiegelt sich in der
in Figur 6.6(c) dargestellten Kennlinie wider. Daraus geht hervor, dass sich für zunehmende Werte der Sauerstoffkonzentration im Spannungsbereich zwischen der
jeweiligen Anstiegsphase und dem Beginn der H2O-Zersetzung („start of H2O-decomposition“), also beispielsweise bei der durch die senkrecht eingezeichnete
strichpunktierte Linie gekennzeichneten - konstanten - Spannung, stufenweise
ansteigend, jeweils stabile Grenzstromsignale einstellen. Insbesondere ergibt sich
bei einer derart gewählten, konstanten Spannung - über dem normierten A/F-Verhältnis λ aufgetragen - eine Pumpstromkurve, wie sie in Figur 6.6(d) dargestellt
ist. Im besonderen Fall eines A/F-Sensors mit einer Doppelzelle, bei der die
Grenzstrommessung gegen eine Nernst-Zelle als Referenz gemessen wird (Figur 6.7), ist schließlich zwar von einer elektronischen Schaltung die Rede, mit der
der Grenzstrom so geregelt wird, dass im Messraum zwischen den Pumpelektroden eine konstante Gaszusammensetzung (beispielsweise λ = 1), entsprechend
einer Nernst-Zellen-Spannung von UN ≈ 450 mV, aufrecht erhalten wird. Das bedeutet aber nichts anderes, als dass die an die Grenzstrompumpe angelegte, den
Grenzstrom hervorrufende Pumpspannung so variiert wird, dass λ gleich 1 ist. Auf
eine Abhängigkeit der Pumpspannung vom Grenzstrom deutet allerdings auch
hier nichts.
An dieser Feststellung kann auch der Einwand der Einsprechenden, der Zusammenhang zwischen Grenzstrom und Pumpspannung sei bekannt, wie aus der Figur 12 (B) auf S. 102 des Auszuges aus „Chemical Sensor Technology Vol. 3“
oder der Figur 1.24 auf S. 42 des Auszuges aus „Techniques and Mechanisms in
Gas Sensing“ hervorgehe, nichts ändern. Denn diese Kennlinien von amperometrischen Festelektrolytsensoren sagen nichts anderes aus, als dass der gemessene Grenzstrom
für Gasgemische bzw. H2O-Gas-Gemische einen
stufenförmigen Verlauf zeigt, wobei der jeweils mittlere Kurvenabschnitt einem
stabilen Grenzstromsignal entspricht, wie oben bereits im Zusammenhang mit D2,
Figur 8 oder D3, Figur 6.6(c) erörtert worden
ist. Ein Hinweis auf eine
Rückwirkung des Grenzstromes auf die angelegte Pumpspannung fehlt.
Da in den im Verfahren befindlichen Entgegenhaltungen somit Angaben und Hinweise in Richtung des Merkmals M4 nicht nachgewiesen werden konnten, führt
auch eine zusammenschauende Betrachtung dieses Standes der Technik insgesamt zu keinem anderen Ergebnis.
7.
In Verbindung mit Anspruch 1 haben auch die darauf rückbezogenen
Ansprüche 2 bis 11 Bestand, denn diese Ansprüche beschreiben vorteilhafte und
nicht selbstverständliche Ausführungsformen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1.
Feuerlein
Schwarz-Angele
Egerer
Maksymiw
Na