CN104685342A - 气体测量系统 - Google Patents

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汉斯-乌尔里希·汉斯曼
安德烈亚斯·莫尔曼
阿尔内·特勒尔斯徹
赖纳·波尔齐乌斯
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Draeger Safety AG and Co KGaA
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Abstract

一种气体测量系统，用于通过反应支撑单元上的至少一种反应物质的颜色变化来测量气体混合物的气态和/或蒸汽组分的浓度，至少一种反应物质以这样一种方式布置在至少两个透光的通道中，即，可以低成本在多个单独的位置处检测反应物质上的颜色变化。检测颜色变化的检测单元可设计为具有电子图像转换器或者图像传感器以及成像光学系统(例如，透镜系统)的数码相机。还描述了相关系统、方法、装置以及物品。

Description

气体测量系统
技术领域
本主题涉及一种气体测量系统，该气体测量系统使用数码相机来表现穿过该气体测量系统的气体。
背景技术
气体测量系统用于通过至少一种反应物质的颜色变化来测量气体混合物的气体和/或蒸汽组分的浓度。在反应支撑单元上具有芯片或者板，透明玻璃管被布置在该芯片上。相同或者不同的反应物质布置在玻璃管内。其余气体测量系统包括抽吸泵以及机械支承件，抽吸泵用于通过玻璃管传送气体混合物并因此将气体混合物传送至反应物质，并且机械支承件用于反应支撑单元并且呈摩擦支承件的形式。此处，反应支撑单元首先是作为可交换单元引入到其余气体测量系统中的，然后，该反应支撑单元通过伺服马达移动至预定位置。由抽吸泵通过气体连接器将气体混合物运送通过气体管，并且在存在其中反应物质发生颜色变化的气态和/或蒸汽组分的情况下，反应物质发生颜色变化。通过光电检测设备(即，多个，例如，6个硅(Si)二极管)来检测颜色变化。因此，可以检测到玻璃管上反应物质的颜色变化，不利地，仅可检测六个位置处反应物质的颜色变化。此处，评估单元可评估仅六个单独位置处的反应物质的颜色变化的数据。因此，通过气体测量系统检测的气态和/或蒸汽组分的准确性和可靠性较低。例如，这种气体测量系统用于工作地点、在特殊的废弃堆中或者在发生涉及化学物品的事故情况下，以便能够在现场快速检测未知类型和浓度的流出的有害物质。
DE 39 02 402 C1示出了一种设备，该设备用于使用气体测试管的可光学检测的反应区来测量气体混合物的气态和/或蒸汽组分的浓度，该气体测试管包含与待检测组分发生反应的物质，其中，反应区的变化可通过直接观察和/或通过光电扫描设备来确定。此处，多个通道布置在芯片形式的支撑件上，该支撑件可在光电扫描设备中交换并可插入到光电扫描设备中。此处，扫描设备被设计成LED阵列。
DE 43 03 858 C2示出了一种设备，该设备用于基于布置在通道中的反应区的变色来对气体混合物的气态和/或蒸汽组分进行比色检测，其中的一种或者多种组分被施加在盘状形式的透明支撑件上，该透明支撑件可移动至由信号接收单元中的信号发送传输单元所检测的评估位置中。作为数据字段的条形码还被布置在支撑件上。此处，信号接收单元被设计成CCD传感器。例如，信号接收单元可以是硅光二极管或者硅晶体管。
因此，本发明的问题在于提供用于操作呼吸和麻醉装置的气体测量系统和方法，其中，可以低技术成本检测多个单独的位置处的反应物质上的颜色变化。
发明内容
本主题具有多种优点。例如，本主题提供一种用于操作呼吸和麻醉装置的气体测量系统和方法，其中，可以低技术成本在多个单独的位置处检测反应物质的颜色变化。
可由通过反应支撑单元上的至少一种反应物质的颜色变化来测量气体混合物的气态和/或蒸汽组分的浓度的气体测量系统或者由气体测量装置来提供这些优点，其中，在反应支撑单元上，至少一种反应物质被单独布置在至少两个透光的通道内，气体测量系统包括：气体运送设备，气体运送设备用于通过通道运送气体混合物并将气体混合物运送至至少一种反应物质；机械支承件，具体地为摩擦支承件，机械支承件用于反应支撑单元；例如，马达，马达用于移动反应支撑单元或者另一部件，以便气体混合物可通过该至少两个通道中的一个通道被独立运送；光电检测设备，光电检测设备用于在通过通道运送气体混合物的过程中和/或之后检测至少一种反应物质的颜色变化，其中，在气体混合物通过通道的流动方向上，可在至少两个单独的位置处检测颜色变化；评估设备，评估设备用于评估由光电检测单元所获取的数据；以及光学和/或声学显示设备，光学和/或声学显示设备用于显示由评估单元进行评估的数据，其中，所述光电检测设备设计为具有电子图像转换器或者图像传感器以及成像光学系统(例如，透镜系统等)的数码相机。
作为其余气体测量系统的气体测量系统或者气体测量装置包括气体运送设备、机械支承件(例如，马达等)、数码相机、评估设备以及光学和/或声学显示设备。反应支撑单元可作为可交换单元被引入到其余气体测量系统或者气体测量装置中。此处，气体测量系统或者其余气体测量系统具有用于检测位于玻璃管内的一种反应物质或者多种反应物质的颜色变化的数码相机。因此，可以低技术成本检测玻璃管内的反应物质的多个单独的位置处的颜色变化，随后，通过评估设备进行评估。这允许对气态和/或蒸汽组分的浓度进行特别精确和可靠的检测。数码相机具有大像素数，以便通过使用评估设备上适当的光学软件或者光学评估软件来评估由数码相机所检测的数据，可在大量的检测反应物质上的颜色变化。由于反应物质的单独的位置处的这些颜色变化，具体地，颜色变化的时间过程，可确定气态和/或蒸汽组分的类型和/或浓度。此处，通常，首先通过数码相机检测多个单独的位置处颜色变化的时间相关性并且将其存储在数据存储设备中，并且仅在由于气体混合物通过而产生的颜色变化完全终止之后，进行评估设备的评估。
具体地，数码相机设计为照相机芯片，具体地，CMOS相机芯片。相机芯片特别简单并且制造得成本有效，并且其在气体测量系统或者其余气体测量系统或者气体测量装置中需要非常小的安装空间。
在另一实施方式中，气体测量系统包括传输设备，例如，LED，以用于发射电磁辐射，以便利用电磁辐射，可以辐射穿过和/或辐射至至少一种反应物质，和/或气体测量系统包括壳体，并且此外，壳体可形成用于反应支撑单元的摩擦支承件。通过传输设备可将辐射施加到反应物质上或者穿过反应物质，因此，可通过数码相机特别精确地检测反应物质上所产生的颜色变化。
在其他实施方式中，气体运送设备设计为泵，具体地，抽吸泵，和/或气体测量系统包括可在两个位置之间移动并且流体连接至气体运送设备的气体连接器，以便在气体连接器的第一位置处，在气体连接器与通道之间不存在流体连接，并且在气体连接器的第二位置处，在气体连接器与通道之间存在流体连接。
马达可设计成电动马达，具体地，伺服马达，并且马达可通过驱动辊形成与反应支撑单元的有效机械连接，和/或评估设备包括处理器(例如，微控制器)和数据存储设备，和/或显示设备包括监控器和/或光发射器(例如，灯或者LED)和/或音频信号发生器(signal tone generator)。
在变型中，除其余气体测量系统之外，气体测量系统或者其余气体测量系统包括反应支撑单元，并且反应支撑单元可包括芯片或者板、以及布置在芯片或者板上并界定通道的管(例如，玻璃管等)，并且至少一种反应物质被布置在管内。反应支撑单元布置在气体测量装置或者其余气体测量系统上，并且其余气体测量系统或者气体测量装置与反应支撑单元共同形成气体测量系统。
有利地，反应支撑单元包括编码，例如，可光学读出的编码，具体地为矩阵编码或者RFID芯片，和/或反应支撑单元包含可在两个位置之间移动的至少两个指示器销，并且一个指示器销与各个管相关联，以便在指示器销的第一位置中，可显示在相关联的管内尚未暴露于气体混合物的反应物质，并且在指示器销的第二位置中，可显示在相关联管内已暴露于气体混合物的反应物质，和/或数码相机布置在距由数码相机进行检测的管在2mm与50mm之间的距离处，具体地，在15mm与20mm之间。具体地，编码包括与反应支撑单元上的管的数目和/或反应物质有关的数据。根据存储在编码上或者RFID芯片中关于反应物质的这些数据，对于管中具有不同反应物质的不同反应支撑单元，通过评估设备执行对由数码相机所获取的数据的评估。
在另一实施方式中，可通过气体测量系统来执行本专利申请中所描述的方法。
用于操作气体测量系统(具体地，本专利申请中所描述的气体测量系统)的方法，可包括：使用马达移动反应支撑单元或者另一部件；由气体运送设备通过具有反应物质的(具体地，仅一个)通道运送气体混合物；在通过通道运送气体混合物的过程中和/或之后由光电检测设备检测至少一种反应物质的颜色变化，其中，在气体混合物通过通道的流动方向上在至少两个单独的位置中检测颜色变化；通过评估设备评估由光电检测设备所获取的有关颜色变化的数据；通过显示设备光学和/或声学显示由评估设备进行评估的数据，其中，使用数码相机检测颜色变化。
具体地，数码相机特别地排他性地获取红色、绿色以及蓝色，和/或数码相机(具体地，仅一个数码相机)在气体混合物通过通道的流动方向上分别在多个单独的位置(例如，至少5个、10个、50个、100个或者500个单独的位置)处检测颜色变化，和/或数码相机在通过通道运送气体混合物的过程中和/或之后检测颜色变化的时间过程，并且所述过程可存储在评估数据存储设备中，和/或数码相机(具体地，仅一个数码相机)在整个虚构线(fictitious line)上方的气体混合物的流动方向上检测虚构线上反应物质的颜色变化。成像光学系统或者相机距管的距离构造成使得数码相机可检测具有反应物质的整个管，以便在虚构线上的气体混合物的流动方向上，可检测有关颜色变化的整个虚构线，即，在气体混合物的流动方向上不存在这样的反应物质区域，其中，通过数码相机不能确定颜色变化。
在另一实施方式中，通过特别地由评估设备上适当的软件评估来自数码相机的图像传感器的数据，数码相机检测由马达移动的反应物质的位置，并且根据通过数码相机所检测的位置可控制马达。
在其他变型中，为了使气体运送设备流体连接至通道，气体连接器可移动至通道、在通道上移动或者在通道内移动，和/或在运送气体混合物之前和/或过程中，具体地，通过在气体连接器移动过程中使气体连接器与指示器销接触，与通道相关联的指示器销通过反应支撑单元上的通道从第一位置被移动至第二位置，因此指示器销从第一位置被移动(具体地，被推动)至第二位置。
在另一变型中，数码相机检测指示器销的位置，以便按照此方式检测是否没有气体混合物已穿过与指示器销相关联的具有反应物质的通道，或者检测气体混合物是否已经穿过该通道。此处，指示器销具有不同于其余反应支撑单元(具体地，芯片或者板)的颜色，因此，数码相机可使用两个对应不同的ROI(兴趣区域)来检测指示器销的第一位置和第二位置。基于指示器销至各个管的适当布置(assignment，任务)，这允许数码相机以简单方式光学检测气体混合物是否已经穿过管。因此，可以容易地检测管是否已经用于测量各组分。
在另一实施方式中，数码相机读取反应支撑单元上的光学编码(具体地，矩阵编码)，并且是根据(as a function of)存储在编码中的数据，由数码相机检测到的反应物质的颜色变化被评估。因此，有利地，气体测量系统并不需要用于读取光学编码的其他设备。
具体地，例如，反应支撑单元被引入、插入或者推入其余气体测量系统中，由数码相机对其进行检测，随后，由数码相机读取光学编码，和/或根据由数码相机所检测的位置并且还基于指示器销的位置的检测，马达还被控制成使得反应支撑单元被移动至一位置，在该位置中，在气体连接器移动的情况下，气体连接器与尚未引入气体混合物的通道流体连接。
在另一相关方面中，装置可包括壳体、摩擦支承件、气体运送设备、光电设备、评估设备以及感官反馈设备。壳体限定狭槽。摩擦支承件被定位在狭槽内并且构造成耦接至反应支撑单元，反应支撑单元包括构造成接收至少一种反应物质的至少两个透光的通道，该至少一种反应物质在存在至少一种特定的气态或者蒸汽组分的情况下改变颜色。气体运送设备构造成通过反应物质的至少一个通道运送气体。光电检测设备构造成在运送气体混合物的过程中和/或之后检测反应支撑单元上的至少一种反应物质的颜色变化，在气体混合物通过至少两个通道的流动方向上在至少两个单独的位置中检测颜色变化。光电检测设备包括具有图像转换器或者成像光学系统的数码相机。评估设备评估由光电检测设备检测到的数据。感官反馈设备(例如，显示器、扬声器等)提供代表由评估设备评估的数据的特征的感官反馈。
在另一相关方面中，一方法可包括：通过气体测量系统移动反应支撑单元，反应支撑单元包括各自具有至少一种反应物质的多个通道；使用气体运送设备通过反应支撑单元的单个通道运送气体混合物；在通过通道运送气体混合物的过程中和/或之后，使用光电检测设备的数码相机检测至少一种反应物质的颜色变化，其中，沿着气体混合物通过通道的流动方向，在至少两个单独的位置中检测颜色变化；使用评估设备评估由光电检测设备所获取的有关颜色变化的数据；以及使用感官反馈信号提供有关评估的数据的感官反馈。
有利地，用于相同气态和/或蒸汽组分的相同反应物质或者用于不同气态和/或蒸汽组分的不同反应物质布置在通道中。反应支撑单元不仅可用于在反应支撑单元上具有相同反应物质的情况下检测相同的气态和/或蒸汽组分，而且反应支撑单元还可用于在反应支撑单元上具有不同反应物质的情况下检测不同的气态和/或蒸汽组分。
还描述了包括存储指令的非易失性计算机可读介质的计算机程序产品，当执行一个或者多个计算系统的一个或者多个数据处理器时，该指令使得至少一个数据处理器执行操作。同样，还描述了可包括一个或者多个数据处理器并包括耦接至一个或者多个数据处理器的存储器的计算机系统。存储器可临时或者永久性地存储使至少一个处理器执行本发明中所描述的一个或者多个操作的指令。此外，通过单个计算系统或者分布式的两个或者更多个计算系统内的一个或者多个数据处理器可实施多种方法。这种计算系统可经由一个或者多个连接以及经由一个或者多个计算系统之间的直接连接等连接并且交换数据和/或命令或者其他指令等，该一个或者多个连接包括但不限于网络(例如，因特网、无线广域网、局域网、广域网、有线网等)上的连接。。
本发明中所描述的主题的一种或者多种变型的细节将在附图和下面描述中进行阐述。从本说明书和附图以及权利要求中，本发明中所描述的主题的其他特性和优点将变得显而易见。
附图说明
图1示出了在将反应支撑单元手动插入到壳体中的过程中的气体测量系统的高度简化的纵向截面，
图2示出了在使用数码相机读取光学编码过程中的气体测量系统的高度简化的纵向截面，
图3示出了在使用数码相机检测反应物质的颜色变化过程中的气体测量系统的高度简化的纵向截面，
图4示出了在使用数码相机读取光学编码过程中的气体测量系统的附加的高度简化的纵向截面，
图5示出了反应支撑单元和具有驱动辊的伺服马达的立体图，
图6示出了具有第一位置处的指示器销的反应支撑单元、具有第二位置处的指示器系统的反应支撑单元以及数码相机的侧视图，
图7示出了第一位置处的指示器系统和第二位置处的指示器系统的立体图，
图8示出了具有第一位置处的气体连接器的抽吸泵和反应支撑单元的一部分的纵向截面，以及
图9示出了具有第二位置处的气体连接器的抽吸泵和反应支撑单元的一部分的纵向截面。
在各个附图中，类似参考标号指代类似元件。
具体实施方式
气体测量系统1用于测量或者检测气态和/或蒸汽组分的浓度。在气体测量装置1或者其余气体测量系统1中，由用户通过手而手动地引入可交换的反应支撑单元2。在该过程中，气体测量系统1是由于通过电池为其供应能量而可以移动方式进行使用的小型便携式设备。在其余气体测量系统1的壳体25上布置有设计成抽吸泵12的泵11，其表示图9中的气体运送设备10。此外，壳体25形成用于可移动的反应支撑单元2的摩擦支承件。因为驱动辊16与反应支撑单元2之间存在机械接触或者连接，所以通过马达13(例如，被设计成伺服马达15的电动马达14)以及通过可设置成通过伺服马达15而旋转的驱动辊16，反应支撑单元2可在壳体25内移动，如图5所示。此外，在其余气体测量系统1上布置有数码相机17、作为传输设备26的LED 27以及滤色器28，如图4所示。
反应支撑单元2包括透光的芯片21或者板21。图5中所示的芯片21的顶侧上布置有设计成玻璃管5的十个管4，以使得管4界定通道3，并且在该通道3内或者管4内，相同的反应物质6布置在十个玻璃管5内，如图8所示。在图5中右侧表示的玻璃管5的端部处，所述玻璃管具有进气口7，并且在图5中左侧的玻璃管5的端部处，这些玻璃管具有排气口8。此处，进气口7和排气口8通过膜形式的密封件9(例如，玻璃密封件9)以不透流体的方式密封，如图8所示。因此，在气体混合物通过抽吸泵12穿过管4之前，确保玻璃管5中的反应物质6(图7和图8)不会由于使反应物质不期望地或者不可控制地暴露于气体或者蒸汽组分而在一种反应物质6或者多种反应物质6上经历颜色变化。例如，使用反应物质6检测丙酮，以便当具有丙酮的混合物穿过时，反应物质6上发生颜色变化。在每种情况下，在排气口8的区域内布置有指示器销23。因此，一个指示器销23与十个玻璃管5中的每一个均相关联。此外，在芯片21的顶侧上还存在光学编码22。
在抽吸泵12上布置有气体连接器18，并且在围绕气体连接器18的支撑环19的底侧上，弹性密封环20(例如，橡胶或者密封环20)应用于或者附接至支撑环19(图8和图9)。此外，垂直于图8和图9中的附图平面(未示出)的支撑环19具有指示器销移动元件形式的放大部分。在图8中，示出了具有气体连接器18的抽吸泵12的第一位置，并且在图9中，示出了具有气体连接器18的抽吸泵12的第二位置。在根据图8中的第一位置中，抽吸泵12没有抽吸气体穿过到玻璃管5中，并且密封件9继续封闭。在移动具有气体连接器18的抽吸泵12的过程中，首先，密封环9被气体连接器18破坏或者穿透，随后，密封环20在顶侧之外被放置至芯片21和玻璃管5上，以便插入到密封件9中的开口被完全密封。此外，附加连接器(未示出)穿透并且开启玻璃管5中对应的进气口7上的密封件9，以便气体混合物可通过进气口7流入玻璃管5中。随后，抽吸泵12被激活，因此，通过进气口7吸入气体混合物，随后，围绕反应物质6引导气体混合物或者反应物质6暴露于气体混合物，随后，气体混合物通过排气口8、气体连接器18以及抽吸泵12被再次运送至周围环境。
对于使用气体测量系统1对丙酮的检测来说，首先，反应支撑单元2被手动引入至壳体25上的狭槽内直至至预定邻接部(图1)。随后，伺服马达15将反应支撑单元2移动至图2和图4中所示的位置。在图1至图4中，为简化起见，仅示出了玻璃管5的一部分。此处，在壳体25上的其余气体测量系统1上，在芯片21下方布置有具有LED 27的传输设备26和滤色器28。为了使用数码相机17读取光学编码22，LED 27开启，并且由于芯片21的透光性，因此可对光学编码22进行照明，并且因此可通过数码相机17来更好地对光学编码进行光学读取。随后，伺服马达15将反应支撑单元2移动至一位置，以使得气体连接器18布置在第一玻璃管5的排气口8的上方。因为评估设备具有对应的光学软件，其中基于由数码相机17所获取的数据通过该光学软件可检测反应支撑单元2的位置，所以通过数码相机17还可简单地获取反应支撑单元2的位置。随后，抽吸泵12与气体连接器18一起向下移动，以便因此气体连接器18穿透密封件9，并且通过排气口8可吸入气体混合物。此外，在该过程中，支撑环19的放大部分或者指示器销移动元件(未示出)将指示器销23从根据图6中的上部芯片21的第一位置移动至根据图6的下部芯片的第二位置。在指示器销23的第一位置处，该指示器销从芯片21突伸出得比在第二位置中时更远。指示器销23的位置也可使用数码相机17进行检测。指示器销23具有不同于其余反应支撑单元2的颜色，例如，桔色；例如，芯片21是蓝色。此处，数码相机17具有两个独立的ROI(兴趣区域)24，以使得在上部ROI 24中的第一位置中，处于图7中的上部位置中的ROI 24的颜色为桔色，并且上部ROI 24中的第二位置中，在上部ROI 24中指示器销23未出现或者出现非常少量的颜色。因此，可通过评估设备的光学评估软件来检测指示器销23是否在第一位置或者第二位置处。基于指示器销23的第一位置或者第二位置的这种检测，反应支撑单元2进一步以自驱动方式并且通过伺服马达15自动地移动至一位置，使得当前未使用的第一玻璃管4(目前还未引导气体混合物穿过该玻璃管)与排气口8共同定位在气体连接器18上方，并且随后，仅抽吸泵12和气体连接器18向下移动。
在气体混合物穿过玻璃管5之后，如果作为气态和/或蒸汽组分的丙酮的浓度充足，则在玻璃管5内的反应物质6上发生颜色变化。通过数码相机17根据(as a function of)时间检测多个单独的位置(例如，30个不同的位置)处的颜色变化。由于数码相机17的大像素的数量以及由数码相机17所提供的数据评估，因此这可通过评估设备中的光学评估软件简单实现。由数码相机17所提供的数据被存储在数据存储设备中，并且仅在颜色变化完成以及气体混合物完全通过玻璃管之后，来执行对由数码相机17所获取的数据的评估，以确定反应物质6上的颜色变化。如果超过丙酮的预定浓度，则由未示出的指示器设备发出警报信号。
在使用数码相机17检测反应物质6的颜色变化的过程中，显示设备26开启，此外，因为芯片21是透光的并且玻璃管5是透明的，所以由于滤色器28，仅预定频率范围内的电磁辐射到达反应物质6。因此，在颜色变化和使用数码相机17进行检测的过程中，对反应物质6进行照明，从而通过数码相机17更为精确并且更好地确定颜色变化。
在气体测量系统1的另一实施方式实例中(未示出)，用于不同气态和/或蒸汽组分的不同反应物质布置在十个玻璃管5的每个中。在插入反应支撑单元2之后并且在读取适当存储的矩阵编码22之后(即，不同反应物质布置在玻璃管5中，独立地一个接着一个，所有十个玻璃管5通过抽吸泵12暴露于穿过这些玻璃管的气体混合物)，与上述所述实施方式实例相似，通过数码相机17来检测颜色变化。因此，在该实施方式实例中，通过玻璃测量系统1可检测十种不同的气态和/或蒸汽组分。
基于所有考虑因素，气体测量系统1具有许多优点。通过数码相机17可检测多个单独的位置处反应物质6上的颜色变化，以使得相对提高了对各组分的浓度的评估和检测的准确度。此外，使用数码相机17，可检测其余气体测量系统1内的反应支撑单元2的位置以及指示器销23的位置，因此，有利地，不需要附加的设备。
此外，提供用于通过反应支撑单元2上的至少一种反应物质6的颜色变化来测量气体混合物的气态和/或蒸汽组分的浓度的气体测量系统1，其中，反应支撑单元2上的至少一种反应物质6单独布置在至少两个透光的通道3内。其中，气体测量系统1可包括气体运送设备10，气体运送设备10用于通过通道3运送气体混合物并运送至至少一种反应物质6；机械支承件，具体地为摩擦支承件，机械支承件用于反应支撑单元2；优选地马达13，用于移动反应支撑单元2或者另一部件，以便可通过至少两个通道3中的一个通道单独运送气体混合物；光电检测设备，用于在通过通道3运送气体混合物的过程中和/或通过该通道运送气体混合物之后，检测至少一种反应物质6的颜色变化，其中，可沿着气体混合物通过通道3的流动方向在至少两个单独的位置中检测颜色变化；评估设备，用于评估由光电检测设备所检测的数据；光学和/或声学显示设备，用于显示由评估设备所评估的数据，其中，光电检测设备可设计成数码相机17，该数码相机具有电子图像转换器或图像传感器以及成像光学系统，优选地，透镜系统。在这种气体测量系统中，数码相机17可设计为相机芯片(具体地，CMOS相机芯片)。此外，气体测量系统1可包括传输设备26，例如，LED 27，以用于发射电磁辐射，以使得电磁辐射可辐射穿过和/或辐射至至少一种反应物质6；和/或气体测量系统1可包括壳体25，并且此外，优选地，壳体25形成用于反应支撑单元(2)的摩擦支承件。此外，气体运送设备10可被设计成泵11，具体地，抽吸泵12；和/或气体测量系统1可包括气体连接器18，该气体连接器可在两个位置之间移动并且流体连接至气体运送设备10，以便在气体连接器18的第一位置处，在气体连接器18与通道3之间不存在流体连接，并且在气体连接器18的第二位置处，在气体连接器18与通道3之间存在流体连接。在这种气体测量系统1中，马达13可被设计成电动马达14，具体地，伺服马达15，并且马达13可优选为通过驱动辊16与反应支撑单元2有效地机械连接；和/或评估设备可包括处理器(例如，微控制器)和数据存储单元；和/或显示单元可包括监控器和/或光发射器(例如，灯或者LED)和/或音频信号发生器。除其余气体测量系统1之外，这种气体测量系统1可包括反应支撑单元2，并且反应支撑单元2可优选包括芯片21或者板并包括布置在芯片21或者板上并界定通道3的管4(具体地为玻璃管5)，并且该至少一种反应物质6布置在管4内。此外，在这种气体测量系统1中，反应支撑单元2可包括编码22(例如，可光学读取的编码，具体地为矩阵编码)或者RFID芯片；和/或反应支撑单元2可包括可在两个位置之间移动的两个指示器销23，并且一个指示器销23与各个管4相关联，以便在指示器销23的第一位置处，可以指示在相关联的管4内尚未暴露于气体混合物的反应物质6，并且在指示器销23的第二位置处，可以指示在相关联的管4内已暴露于气体混合物的反应物质6；和/或数码相机17可被布置在距由数码相机17进行检测的管4处于2mm与50mm之间的距离处，具体地，15mm与20mm之间。
此外，气体测量系统1可实施用于操作气体测量系统1的方法，步骤如下：优选使用马达13移动反应支撑单元2或者另一种部件；由气体运送设备10通过具有至少一种反应物质6的(特别地，仅一个)通道3运送气体混合物；在通过通道3运送气体混合物的过程中和/或之后，通过用于检测至少一种反应物质6的光电检测设备来检测颜色变化，其中，沿着气体混合物通过通道3的流动方向在至少两个单独的位置处检测颜色变化；通过评估设备评估由光电检测设备所获取的有关颜色变化的数据；通过显示设备光学和/或声学显示由评估设备进行评估的数据，特征在于使用数码相机17检测颜色变化。在该方法中，数码相机17可检测(具体地，排他性地)检测红色、绿色以及蓝色，和/或数码相机17(具体地，仅一个数码相机17)沿着气体混合物通过通道3的流动方向可分别检测多个单独的位置处的颜色变化，例如，5个、10个、50个、100个或500个单独的位置；和/或数码相机17可在通过通道3运送气体混合物的过程中和/或之后检测颜色变化的时间过程，并且优选地将该颜色变化存储在数据存储单元中；和/或数码相机17(具体地，仅一个数码相机17)可在整个虚构线(fictitious line)上方的气体混合物的流动方向上检测虚构线上反应物质6的颜色变化。此外，在所述方法中，数码相机17可通过特别地评估设备上的合适软件评估来自数码相机17的图像传感器的数据来检测由马达13移动的反应支撑单元2的位置，并且优选地，可根据数码相机17检测的位置来控制马达13。此外，在所述方法中，为了气体运送设备10至通道3的流体连接，可在通道3上或者通道中移动气体连接器18，和/或在通过通道3运送气体混合物之前和/或过程中，将反应支撑单元2上与通道3相关联的指示器销23从第一位置移动至第二位置，具体地，通过在气体连接器18的移动过程中使气体连接器18与指示器销23接触，以便因此指示器销23从第一位置移动(具体地，推动)至第二位置。此外，在所述方法中，数码相机17可检测指示器销23的位置，以检测没有气体混合物已被引导通过具有反应物质的通道3，或者检测气体混合物已经通过与指示器销23相关联的通道。此外，在所述方法中，数码相机17可读取反应支撑单元2上的光学编码22(具体地，矩阵编码)，并且优选地根据(as a function of)存储在编码22中的数据，评估由数码相机17检测的反应物质6的颜色变化。此外，例如，反应支撑单元2可被引入、插入或者推入至其余气体测量系统1中，并且通过数码相机17对其进行检测，随后，由数码相机17读取光学编码22，和/或根据由数码相机17检测的位置并且还基于对指示器销23的位置的检测来控制马达13，以便反应支撑单元2被移动至这样的位置，即在该位置，在气体连接器18的移动过程中，气体连接器18形成与没有导入气体混合物的通道3流体连接。
参考标号列表
1  气体测量系统
2  反应支撑单元
3  通道
4  管
5  玻璃管
6  反应物质
7  玻璃管上的进气口
8  玻璃管上的排气口
9  密封件
10  气体运送设备
11  泵
12  抽吸泵
13  马达
14  电动马达
15  伺服电动马达
16  驱动辊
17  数码相机
18  气体连接器
19  气体连接器上的支撑环
20  密封环
21  芯片、板
22  光学编码
23  指示器销
24  ROI
25  壳体
26  传输设备
27  LED
28  滤色器
本发明中所描述的主题的一个或者多个方面或者特征可实现为数字电路、集成电路、专用设计ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合。各种实施方式可包括在一种或者多种计算机程序中的实施方式，该一种或者多种计算机程序在包括至少一种可编程处理器的可编程系统中是可执行的和/或可解释的，其可以用于专用或者通用，并耦合以从存储系统、至少一个输入设备(例如，鼠标、触摸屏等)以及至少一个输出设备接收数据和指令并且将数据和指令传输至存储系统、至少一个输入设备(例如，鼠标、触摸屏等)以及至少一个输出设备。
还可被称之为程序、软件、软件应用程序、应用程序、部件或者代码等的这些计算机程序包括用于可编程处理器的机器指令并且可被实施为高级程序语言、面向对象编程语言、功能编程语言、逻辑编程语言和/或汇编/机器语言。如本发明中所使用的，术语“机器可读介质”指用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、装置和/或设备，诸如磁盘、光盘、存储器以及可编程逻辑设备(PLD)，其中包括接收机器指令作为机器可读信号的机器可读介质。术语“机器可读信号”指用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。机器可读介质可存储非易失性(非暂时性)机器指令，诸如，非易失性固态存储器或者磁性硬盘驱动器或者任何等同存储介质。可替代地或者此外，机器可读介质可以瞬态方式存储机器指令，诸如，与一个或者多个物理处理器代码相关联的处理器缓存或者其他随机存取存储器。
本发明中所描述的主题可根据所需的构造实施为系统、装置、方法、和/或物品。上述描述中所阐述的实施方式并不代表与本发明中所描述的主题相符的所有实施方式。相反，其仅是与有关所描述主题的各方面相符的一些实施例。尽管上面已经详细描述了多种变型，然而，其他改变或者添加也是可能的。具体地，可以提供除本发明中所阐述的那些之外的另外的特征和/或变型。例如，上述实施方式可涉及所公开的特征的各种组合和子组合和/或上面所公开的多个其他特征的组合和子组合。此外，附图和/或本发明中所描述的逻辑流程(多个逻辑流程)并不一定必须按照所示出的特定顺序或者序列顺序来实现所需的结果。其他实施方式可落在下列权利要求的范围内。

Claims (45)

1.一种装置，包括：
壳体，所述壳体限定狭槽；
摩擦支承件，所述摩擦支承件位于所述狭槽内并构造成耦接至反应支撑单元，所述反应支撑单元包括构造成接收至少一种反应物质的至少两个透光的通道，所述至少一种反应物质在存在至少一种特定气态或者蒸汽组分时改变颜色；
气体运送设备，所述气体运送设备构造成通过所述反应支撑单元的至少一个所述通道运送气体；
光电检测设备，所述光电检测设备构造成在运送气体混合物的过程中和/或之后检测位于所述反应支撑单元上的所述至少一种反应物质的颜色变化，沿着所述气体混合物通过至少两个所述通道的流动方向在至少两个单独的位置中来检测所述颜色变化，所述光电检测设备包括具有图像转换器或者成像光学系统的数码相机；
评估设备，所述评估设备构造成评估由所述光电检测设备检测的数据；以及
感官反馈设备，所述感官反馈设备构造成提供代表由所述评估设备进行评估的数据的特征的感官反馈。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述评估设备包括至少一个数据处理器并包括数据存储单元。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述至少一个数据处理器包括微控制器。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述感官反馈设备包括监控器、光发射器、灯、LED以及音频信号发生器中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述成像光学系统包括至少一个透镜系统。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述数码相机包括至少一个相机芯片。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述相机芯片包括CMOS相机芯片。
8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括传输设备，所述传输设备构造成通过所述至少一种反应物质发射电磁辐射和/或将所述电磁辐射发射到所述至少一种反应物质上。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述传输设备包括发光二极管(LED)。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述壳体形成用于所述反应支撑单元的所述摩擦支承件。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述气体运送设备包括至少一个泵。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述至少一个泵包括至少一个抽吸泵。
13.根据权利要求1所述的装置，进一步包括构造成在两个位置之间移动的气体连接器，并且所述气体连接器流体连接至所述气体运送设备，以便在所述气体连接器的第一位置中，在所述气体连接器与所述通道中的一个通道之间不存在流体连接，并且在所述气体连接器的第二位置中，在所述气体连接器与所述通道中的一个通道之间存在流体连接。
14.根据权利要求1所述的装置，进一步包括构造成使所述反应支撑单元在所述狭槽内移动的马达，以便所述气体混合物能通过所述反应支撑单元的至少两个所述通道中的一个通道被单独运送。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述马达包括电动马达。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述电动马达包括伺服马达。
17.根据权利要求16所述的装置，进一步包括驱动辊，以使所述马达与所述反应支撑单元机械耦接。
18.根据权利要求1所述的装置，进一步包括所述反应支撑单元。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述反应支撑单元包括支撑表面，在所述支撑表面中设置有多个管，所述多个管界定所述通道，并且其中，所述至少一种反应物质布置在所述多个管内。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述支撑表面包括芯片或者板。
21.根据权利要求19所述的装置，其中，所述多个管包括玻璃管。
22.根据权利要求18所述的装置，其中，所述反应支撑单元进一步包括光学编码。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述光学编码选自于由以下三者构成的组：条形码、矩阵编码以及RFID芯片。
24.根据权利要求18所述的装置，其中，所述反应支撑单元包括构造成在两个位置之间移动的两个指示器销，一个所述指示器销与每个管均相关联，以便在该指示器销的第一位置中，能指示在相关联的所述管内尚未暴露于所述气体混合物的反应物质，并且在该指示器销的第二位置中，能指示在相关联的所述管内已暴露于所述气体混合物的反应物质。
25.根据权利要求19所述的装置，其中，所述数码相机布置在距由所述数码相机进行检测的所述管2mm至50mm之间的距离处。
26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述距离介于15mm与20mm之间。
27.一种方法，包括：
通过气体测量系统移动反应支撑单元，所述反应支撑单元包括各自具有至少一种反应物质的多个通道；
使用气体运送设备通过所述反应支撑单元的单个所述通道来运送气体混合物；
在通过该通道运送所述气体混合物的过程中和/或之后，使用光电检测设备的数码相机检测所述至少一种反应物质的颜色变化，其中，沿着所述气体混合物通过所述通道的流动方向在至少两个单独的位置中来检测所述颜色变化；
使用评估设备评估由所述光电检测设备获取的有关所述颜色变化的数据；以及
使用感官反馈设备提供有关所评估的数据的感官反馈。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，使用马达移动所述反应支撑单元。
29.根据权利要求27所述的方法，其中，所述数码相机排他性地检测包括红色、绿色以及蓝色的颜色。
30.根据权利要求21所述的方法，其中，所述数码相机检测多个位置上的所述颜色变化。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述多个位置是5个以上的单独的位置。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述多个位置是10个以上的单独的位置。
33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述多个位置是50个以上的单独的位置。
34.根据权利要求32所述的方法，其中，所述多个位置是100个以上的单独的位置。
35.根据权利要求32所述的方法，其中，所述多个位置是500个以上的单独的位置。
36.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：
通过所述数码相机在多个时间周期内检测所述至少一种反应物质的颜色的多种变化；以及
将检测到的所述颜色的多种变化存储在数据存储单元中。
37.根据权利要求27所述的方法，进一步包括：
通过所述数码相机沿着整个虚构线上方的所述气体混合物的流动方向来检测所述虚构线上的所述反应物质(6)的所述颜色变化。
38.根据权利要求28所述的方法，进一步包括：
使用所述数码相机检测所述反应支撑单元的位置；
其中，所述马达根据由所述数码相机所检测的位置来移动所述反应支撑单元。
39.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：
在所述通道上或者所述通道内移动气体连接器，以流体地耦接所述气体运送设备；
在通过所述通道运送所述气体混合物之前和/或过程中，通过在所述气体连接器的移动过程中使所述气体连接器与所述指示器销接触，将位于所述反应支撑单元上的与所述通道相关联的指示器销从第一位置移动至第二位置，以便因此所述指示器销从所述第一位置移动至所述第二位置。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述数码相机检测所述指示器销的位置，以便检测没有所述气体混合物已被引导通过具有所述反应物质的所述通道，或者检测所述气体混合物已经通过与所述指示器销相关联的所述通道。
41.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：
通过所述数码相机读取位于所述反应支撑单元上的至少一个光学编码。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述光学编码是矩阵编码。
43.根据权利要求41所述的方法，其中，根据存储在所述光学编码中的所述数据，评估由所述数码相机检测到的所述反应物质的所述颜色变化。
44.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：
当所述反应支撑单元前进至所述气体测量系统中时，使用所述数码相机检测所述反应支撑单元的位置；
使所述反应支撑单元定位成使得气体能被选择性地并且独立地运送至尚未引入通过所述气体混合物的多个独立的所述通道中的每个通道中。
45.一种气体测量系统，用于通过反应支撑单元上的至少一种反应物质的颜色变化来测量气体混合物的气态和/或蒸汽组分的浓度，其中，所述反应支撑单元上的所述至少一种反应物质单独布置在至少两个透光的通道内，所述气体测量系统包括：
气体运送设备，所述气体运送设备用于通过所述通道运送所述气体混合物并将所述气体混合物运送至所述至少一种反应物质；
机械支承件，所述机械支承件用于所述反应支撑单元；
马达，所述马达用于移动所述反应支撑单元或者另一部件，以便所述气体混合物能通过至少两个所述通道中的一个通道被单独运送；
光电检测设备，所述光电检测设备用于在通过所述通道运送所述气体混合物的过程中和/或之后检测所述至少一种反应物质的颜色变化，其中，能沿着所述气体混合物通过所述通道的流动方向在至少两个单独的位置中来检测所述颜色变化；
评估设备，所述评估设备用于评估由所述光电检测设备检测的数据；
光学和/或声学显示设备，所述光学和/或声学显示设备用于显示由所述评估设备评估的所述数据；
其中：
所述光电检测设备设计为具有电子图像转换器或者图像传感器以及成像光学系统的数码相机。
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