CN117191500A - 具有马达和凸轮盘的分析设备和利用这种分析设备进行的分析方法 - Google Patents

具有马达和凸轮盘的分析设备和利用这种分析设备进行的分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于针对预设物质分析气体(G)的分析设备(100)和方法。传感器测量针对位于测量腔室(3)中的气体样本中的物质的量或浓度的量度。操纵单元(4,17,19)沿第一方向(R.1)的运动增大吸气腔室单元(5)的体积。操纵单元(4,17,19)沿第二方向(R.2)的运动减小吸气腔室单元(5)的体积。马达(7)使凸轮盘(1)围绕轴线(MA)转动。操纵单元(4,17,19)与凸轮盘(1)机械联结。凸轮盘(1)相对于所述轴线(MA)的每个旋转位置确定操纵单元(4,17,19)的位置并且因此确定吸气腔室单元(5)的体积。

Description

具有马达和凸轮盘的分析设备和利用这种分析设备进行的分 析方法
技术领域
本发明涉及用于针对至少一种预设物质分析气体的分析设备和分析方法。
背景技术
例如，这种分析设备可用于检查受检者是否饮用了酒精，尤其是乙醇(Ethanol)和可选地其它酒精的混合物。如果受检者饮用了酒精，而且这种酒精还没有完全分解，那么受检者的血液就含有酒精，并且因此由受检者呼出的空气就含有呼吸酒精。可选地，借助这种分析设备可以确定在受检者的呼吸中的酒精浓度有多大，并且由此可以推断出受检者的血液中的酒精含量。分析设备检验由受检者输出的呼吸样本、尤其是由受检者呼出的呼吸样本。
在下文中，名称“酒精”用于受检者血液中的待检测的物质，名称“呼吸酒精”用于当受检者的血液中含有酒精时那么在受检者的气体样本、尤其是呼吸样本中含有的物质。
在DE3904994A1中描述了一种检测装置1，用于确定气体中的成分的组成部分，尤其是呼吸空气中的酒精比例。缸体9包围作用为测量腔室的预腔室12以及冲程室15。缸体9中的活塞8在一侧上限界冲程室15并且通过连杆20与偏心件16连接。马达驱动器10使偏心件16转动并且由此促使活塞8在缸体9中来回滑动。活塞8首先执行吸气冲程，在该吸气冲程中，冲程室15增大并且由此吸入气体样本；然后执行排气冲程，在该排气冲程中，冲程室15再次减小并且由此再次排出气体样本。
发明内容
本发明基于以下任务，提供用于针对预设物质检验气体的分析设备和分析方法，其中，所述分析设备和所述分析方法应比已知的分析设备和分析方法更可靠。
所述任务通过具有权利要求1的特征的分析设备和具有权利要求14的特征的分析方法来解决。只要有意义，根据本发明的分析设备的有利设计方案也是根据本发明的分析方法的有利设计方案，且反之亦然。
根据本发明的分析设备和根据本发明的分析方法能够针对至少一种预设物质分析气体。
根据本发明的分析设备包括测量腔室。所述测量腔室至少暂时与所述分析设备的环境处于流入侧的流体连接。应针对物质进行检查的气体可以穿过所述流入侧的流体连接从环境流动到测量腔室中。由此，在测量腔室中形成气体样本。
此外，所述分析设备包括传感器。该传感器能够测量针对位于气体样本中的物质的量和/或浓度的量度(Maβ,有时也称为数值)，其中，该气体样本位于测量腔室中。
所述分析设备的吸气腔室单元具有可变的体积并且与测量腔室处于流出侧的流体连接。气体可以穿过所述流出侧的流体连接从测量腔室流动到吸气腔室单元中以及反之从吸气腔室单元流动到测量腔室中。吸气腔室单元尤其可以包括波纹管和板或活塞-缸体单元。
增大吸气腔室单元的体积的步骤引起以下：气体从分析设备的环境通过流入侧的流体连接被吸入到测量腔室中。减小吸气腔室单元的体积的步骤引起以下：气体从测量腔室中排出并且输送到环境中。从测量腔室中排出的气体优选穿过流入侧的流体连接输送到环境中，备选地通过单独的流体连接输送到环境中。
分析设备的操纵单元可以相对于测量腔室沿第一方向以及沿第二方向运动、优选线性运动。第二方向与第一方向相反。该操纵单元与吸气腔室单元机械连接。使操纵单元沿第一方向运动的步骤引起以下：吸气腔室单元的体积增大。使操纵单元沿第二方向运动的步骤引起以下：吸气腔室单元的体积减小。
分析设备的凸轮盘可以围绕轴线转动。分析设备的马达能够使凸轮盘围绕该轴线转动。
所述操纵单元与凸轮盘机械联结，且更确切地说以凸轮从动件(Nockenfolger)的方式机械联结。操纵单元至少暂时地、优选持久地与凸轮盘接触，其中，该接触是可脱开的。
这种机械联结引起以下：可转动的凸轮盘相对于轴线的每个旋转位置确定所述操纵单元的位置，且更确切地说至少当操纵单元接触凸轮盘时如此。操纵单元的该位置又确定吸气腔室单元的体积。
根据本发明的方法在使用这样的分析设备的情况下执行并且包括以下步骤：
-测量腔室至少暂时穿过流入侧的流体连接与分析设备的环境连接。待检验的气体来自该环境。
-马达至少暂时使凸轮盘围绕轴线转动。
-在凸轮盘与操纵单元之间的机械联结引起：凸轮盘相对于所述轴线的每个旋转位置分别确定所述操纵单元的位置并且因此确定所述吸气腔室单元的体积。
-使操纵单元沿第一方向运动。该步骤增大吸气腔室单元的体积。气体被吸入到吸气腔室单元中。
-所述增大促使环境中的气体穿过流入侧的流体连接被吸入到测量腔室中。由此使气体样本到达测量腔室中。
-传感器测量针对测量腔室中的气体样本的物质的量和/或浓度的量度。
-使操纵单元沿第二方向运动。该步骤减小吸气腔室单元的体积。气体从吸气腔室单元中排出。
-所述减小促使气体从测量腔室中排出。由此对测量腔室进行冲扫。
根据本发明的方法的步骤不一定按照本说明的顺序执行。
根据本发明，通过增大吸气腔室单元的体积，将气体样本输送到测量腔室中。通过增大吸气腔室单元的体积，气体从测量腔室穿过流出侧的流体连接被吸入到吸气腔室单元中。由于分析设备的结构设计，体积增大了多少值是已知的。由此，也至少大致已知从环境输送到测量腔室中的气体样本具有多少体积。该特征与环境中的气体基本上通过扩散到达测量腔室中的设计方案相比增大了传感器测量物质的量和/或浓度的可靠性。此外，通过吸入也比在扩散的情况下更快地使测量腔室填充以气体样本。
根据本发明，测量腔室通过减小吸气腔室单元的体积来冲扫。通过减小体积，气体从吸气腔室单元穿过流出侧的流体连接流动到测量腔室中。不需要单独的流体输送单元以冲扫测量腔室。在冲扫之后，分析设备准备检验另一个气体样本，其中，所述另一个气体样本位于测量腔室中。旧的测量样本使对所述另一个测量样本的分析出错的风险小。
可运动的操纵单元能够增大和减小吸气腔室单元的体积。根据本发明，分析设备包括驱动器，其中，该驱动器能够使操纵单元沿两个方向运动，并且由此增大和减小吸气腔室单元的体积。
可设想，驱动器能够直接使操纵单元来回运动。与此相对，根据本发明，驱动器通过可转动的凸轮盘与操纵单元连接。驱动器设计为马达，其中，马达能够使凸轮盘围绕轴线转动。“马达”理解为如下驱动器，该驱动器能够使构件在不因结构设计而受限的行程上运动——例如不同于执行驱动器。足够的是，马达能够使凸轮盘始终沿一个方向转动，优选在启动-停止运行中。
能够以足够大的转矩转动构件(在此凸轮盘)的驱动器通常能够以相对较小的安装空间实现，与执行驱动器相比。在许多情况下，能够直接使操纵单元来回运动的驱动器将需要更大的安装空间和/或更多的电能。
根据本发明，操纵单元与可转动的凸轮盘机械联结。操纵单元作用为凸轮从动件。凸轮盘的每个旋转位置分别确定操纵单元的位置并且因此分别确定吸气腔室单元的体积，至少当操纵单元接触凸轮盘时如此。因此，转动凸轮盘过程的时间走向以及凸轮盘的几何结构确定吸气腔室单元体积的时间走向。吸气腔室单元的体积的时间变化确定气体被吸入到测量腔室中的过程以及多少气体被吸入到测量腔室中且气体多快被吸入到测量腔室中。因此，本发明使得实现在填充和冲扫测量腔室方面预设的流程更容易。尤其是，可更容易促使实际位于测量腔室中的气体样本的量和/或体积除了公差以外等于预设的量或预设的体积。
根据本发明，在操纵单元与凸轮盘之间建立机械接触。操纵单元作用为凸轮从动件，且然后当凸轮盘转动时在凸轮盘的表面上滑动。通常，这种机械接触可以脱开，且更确切地说通过将操纵单元在空间上从凸轮盘移去而脱开。例如，与借助偏心件和活塞-缸体单元实现操纵单元的设计方案相比，该设计方案使组装、清洁和维修分析设备更加容易。
优选地，凸轮盘的第一旋转位置确定吸气腔室单元的最大体积。第二旋转位置确定最小体积。最小体积小于最大体积。这两个旋转位置彼此不同。
优选地，分析设备的机械或气动弹簧力求将操纵单元压抵凸轮盘。该弹簧尤其可以设计为压缩弹簧或拉伸弹簧。由于弹簧，在凸轮盘与操纵单元之间建立机械联结。但至少弹簧对这种机械联结做出贡献。
在连续运行中，可能会发生操纵单元失去与凸轮盘的接触的事件，例如由于震荡或振动或分析设备的快速加速。在这种情况下，弹簧通常也再次迅速建立机械接触。
在一种实现方式中，凸轮盘、操纵单元和测量腔室处于一条线中。优选地，操纵单元沿着这条线延伸。这三个组成部分处于一条线中的设计方案在许多情况下节省空间，并且尤其是导致分析设备沿垂直于这条线的方向的相对较小尺寸。
根据本发明，马达能够使凸轮盘围绕轴线转动。凸轮盘的不同的设计方案都是可能的。
在一个设计方案中，凸轮盘具有周缘轮廓。该周缘轮廓偏离了圆形形状。更具体地说，在周缘轮廓与凸轮盘可转动所围绕的轴线之间的间距沿着周缘轮廓变化。操纵单元相对于测量腔室可运动所沿的第一方向和第二方向都垂直于凸轮盘可转动所围绕的轴线。操纵单元接触该周缘轮廓，并且当具有变化的周缘轮廓的凸轮盘转动时，操纵单元至少暂时运动。具有变化的周缘轮廓的设计方案实现：使马达布置在可运动的操纵单元的侧向上。凸轮盘可以沿两个方向具有相对较小的尺寸，所述操纵单元能沿这两个方向运动。
该设计方案可以与弹簧力求将操纵单元压抵凸轮盘的设计方案相组合。在该组合中，弹簧力求使操纵单元朝凸轮盘的周缘轮廓运动，即沿垂直于凸轮盘的轴线的方向运动。
在一种备选的设计方案中，所述凸轮盘具有面轮廓。该面轮廓在一个平面中延伸，其中，该平面垂直于如下轴线，凸轮盘可围绕该轴线转动。凸轮盘的面轮廓偏离平面形状。更准确地说：在面轮廓与平面之间的间距在该面轮廓上变化。操纵单元相对于测量腔室可运动所沿的两个方向平行于凸轮盘可转动所围绕的轴线。在许多情况下，具有变化的面轮廓的设计方案导致凸轮盘沿平行于轴线的方向具有较小的伸展部。
所述设计方案也可以与包括弹簧的设计方案相组合。在该组合中，弹簧力求使操纵单元朝不同的面轮廓运动，即平行于凸轮盘的轴线运动。
根据本发明，凸轮盘围绕所述轴线转一整圈促使所述操纵单元沿第一方向运动至少一次并且接着沿第二方向运动至少一次。在沿第一方向的该运动或每次运动中，吸气腔室单元的体积都增大。在一个设计方案中，凸轮盘如此设计，使得在凸轮盘围绕轴线转一整圈时，操纵单元沿第一方向依次运动两次。在沿第一方向的这两次运动之间，使操纵单元沿第二方向运动。由此，吸气腔室单元的体积首先增大，然后减小，且然后再次增大。
使操纵单元沿第一方向依次运动两次的设计方案使得分析设备能够在凸轮盘的唯一的转一圈中依次吸入气体样本两次。尤其是，凸轮盘的几何结构确定第一次中吸入的气体样本具有多少体积以及第二次中吸入的气体样本具有多少体积。尤其是，这两个气体样本可具有不同的体积，并且吸入这两个气体样本的两个过程可持续不同的时间。在此期间，测量腔室被吹扫。
吸气腔室单元的体积首先增大，然后减小且然后再增大的设计方案的可能应用如下：受检者的呼吸空气应该针对酒精进行检验。首先，应该检验来自受检者口腔的呼吸空气，以便确定受检者最近是否饮酒。然后，应检验来自受检者肺部的呼吸空气，以便确定受检者的血液是否含有酒精。与此相对，来自受检者上呼吸道的呼吸空气则不应该被检验，并且因此在理想情况下不应该到达测量腔室中。
根据本发明，气体可以穿过流入侧的流体连接流动到测量腔室中。在一个设计方案中，分析设备的阀可以在封闭的终端位置与释放的终端位置之间来回运动。在封闭的终端位置中，阀封闭流入侧的流体连接。在释放的终端位置中，阀释放流入侧的流体连接。优选地，阀在每个中间位置中也释放流入侧的流体连接，但与释放的终端位置相比，可用于气体流动的横截面积较小。在封闭的终端位置中以及在每个中间位置中，一方面减小或甚至消除环境中的有害气体或颗粒到达测量腔室中并且因此到达传感器的风险。另一方面，传感器的组成部分蒸发的风险也被减小或甚至排除。在每个中间位置中以及在释放的终端位置中，气体可以流动到测量腔室中，并且在环境与测量腔室之间可发生压力平衡。优选地，阀包括阀体和阀体座，其中，阀体可相对于阀体座运动。
只有当阀处于释放的终端位置中或中间位置中时，气体才能从环境流动到测量腔室中。可行的是，该阀包括自身的驱动器，该驱动器能够使所述阀在两个终端位置之间来回运动。
与此相对，在一个优选的设计方案中，阀、但是至少阀体与操纵单元机械连接。由此，马达借助凸轮盘不仅能够改变吸气腔室单元的体积，而且附加地还能使阀从一个终端位置运动到另一个终端位置中。这种设计方案节省了用于阀的单独的驱动器。
优选地，吸气腔室单元和阀借助操纵单元如下相互联结：
-在第一备选方案中，使操纵单元沿第一方向运动的过程促使阀朝着封闭的终端位置的方向运动。使操纵单元沿第二方向运动的过程促使阀朝着释放的终端位置的方向运动。
-在第二备选方案中，使操纵单元沿第一方向运动的过程促使阀朝着释放的终端位置的方向运动。使操纵单元沿第二方向运动的过程促使阀朝着封闭的终端位置的方向运动。
这种同步性常常以特别高的可靠性使得流入侧的流体连接只在必要时打开，而在尽可能长的时间内关闭或至少基本上封闭。此外，阀的运动的时间过程与吸气腔室单元的体积的时间过程同步。
在一个设计方案中，操纵单元包括杆和接触元件。该接触元件与凸轮盘接触。在一个实现方式中，上述弹簧力求将接触元件压抵凸轮盘。杆将接触元件与阀机械连接。在许多情况下，这种设计方案导致分析设备特别节省空间和鲁棒的结构。
在一个设计方案中，马达如此使凸轮盘转动，使得凸轮盘围绕轴线至少执行转一整圈而不中断。
在一个设计方案中，凸轮盘的转动被控制(开环控制)，例如被如此控制，使得在起动阶段，转动速度根据凸轮盘的预设时间过程升高到一最大值，然后在这个最大值上保持恒定，并且在最后阶段再次减小，尤其是减小到零。在这个设计方案中，操纵单元的位置与自转动开始至今所经历的时间有关。
与此相对，在一个优选的设计方案中，凸轮盘的转动被调节(闭环控制)。分析设备的位置传感器能够自动测量针对凸轮盘相对于关于轴线的参考旋转位置的当前旋转位置的量度。特别优选地，马达可以被操控并且由此激活(接通)和停用(关断)。分析设备的处理信号的控制器(控制单元)能够操控马达并且由此激活和停用该马达。该控制器能够接收位置传感器的信号。根据位置传感器的所述信号，控制器能够激活以及再次停用马达。
这种设计方案使得能够根据外部事件、例如根据进入或离开测量腔室的体积流和/或根据测量腔室中或测量腔室处的传感器的信号来改变吸气腔室单元的体积。该事件也可包括以下，即，将吹嘴(Mundstück)安放到分析设备上，并且分析设备从现在起准备接收呼吸样本。
在一个设计方案中，位置传感器包括孔盘和光栅。孔盘可以围绕与凸轮盘一样的轴线转动并且抗转动地与凸轮盘连接。孔盘打断了光栅的光束。孔盘中的至少一个留空部释放该光束。在所述或每个留空部之外，孔盘打断了光束。
在一个设计方案中，分析设备用于针对预设物质检验受检者输出的气体样本。尤其是，分析设备能够检验由受检者呼出的气体样本。尤其是，该物质是呼吸酒精。在该设计方案中，分析设备优选包括输入单元，尤其是吹嘴。受检者将呼吸样本输出到输入单元中，并且测量腔室通过流入侧的流体连接与输入单元处于流体连接。
在一个设计方案中，分析设备设计为便携式设备并且包括自身的电压供应单元。由此，分析设备可以例如用于在检查点处检查车辆驾驶员。在这个检查点中不一定要提供电压供应网络。在许多情况下，本发明导致了相对较低的电能消耗，在有自身的电压供应单元的情况下，这尤其是重要的。在另一个设计方案中，分析设备可以与固定的电压供应网络连接。
附图说明
在下文中，借助实施例来描述本发明。附图中：
图1示意性地示出电化学传感器的作用原理；
图2示出根据本发明的分析设备的样本入口；
图3以从斜上方看的透视图示出根据第一设计方案的根据本发明的分析设备；
图4以从斜上方看的透视图示出图3的分析设备的驱动器和被驱动的部件；
图5以从上方看的图示示出图4中所示的部件以及光栅和测量腔室；
图6示出在图5的A-A平面中穿过分析设备的垂直剖面图；
图7示出在图5的B-B平面中穿过分析设备的垂直剖面图；
图8以详细视图示出第一设计方案的转换构件；
图9示出在阀的开口宽度与凸轮盘的旋转位置之间的相关性；
图10以从斜上方看的透视图示出根据第二设计方案的根据本发明的分析设备；
图11以从上方看的透视图示出图10的分析设备的驱动器、驱动连接、测量腔室和光栅；
图12以前方以及从侧面看的两个详细图示示出第二设计方案的转换构件；
图13以透视图示出图12的转换构件；
图14以透视图示出带有凸轮盘的另一种实现方式的第二设计方案的转换构件；
图15以从侧面的视图示出图14的转换构件。
具体实施方式
在该实施例中，根据本发明的分析设备用于针对预设物质、尤其是呼吸酒精分析受检者呼出的呼吸样本。在呼吸酒精作为物质的情况下，应对受检者针对以下进行检验：在其血液中，酒精是否处于检测极限之上。受检者将呼吸样本输入到分析设备的吹嘴中。如果受检者喝了酒，而且血液中的酒精还没有完全分解，那么所输出的呼吸样本就含有呼吸酒精。所输出的呼吸样本的一部分流动到分析设备的内部的测量腔室中。这一部分作用为待检验的气体样本并且在下文中被称为“测量腔室样本”。测量腔室中或测量腔室处的传感器检查该测量腔室样本是否含有呼吸酒精或其它预设物质。可选地，附加地应检查：受检者口中的空气是否含有呼吸酒精。本发明也可针对可能在受检者呼出的空气中含有的或在受检者可能输出的其它气体中含有的另一种物质来使用。
该传感器能够产生信号，该信号与在测量腔室中的测量腔室样本中的预设物质的量和/或浓度相关联。由现有技术已知不同的合适的传感器，例如电化学传感器、光电传感器、光声传感器、光离子化传感器和热效应传感器(催化传感器)。这样的传感器也可以应用于本发明。
分析设备从测量腔室样本中的呼吸酒精的量和/或浓度以及测量腔室样本的量和/或体积得出输入呼吸样本中的呼吸酒精浓度。例如，测量腔室样本的量和/或体积如此导出：
-根据测量腔室的体积；和/或
-根据下文所述的吸气腔室单元的体积和/或体积变化；和/或
-通过多次测量进入测量腔室中的体积流量并且对测量值进行积分。
测量腔室的体积以及吸气腔室单元的最小和最大体积通过分析设备的结构设计而已知。
如果物质是呼吸酒精，则分析设备的处理信号的评价单元或在空间上远离的评价单元从呼吸样本中的呼吸酒精浓度导出受检者血液中的当前酒精含量。
在呼吸样本流动穿过吹嘴期间，呼出的空气首先从口中流出，然后从上呼吸道呼出的空气以及接着从受检者的肺部呼出的空气流动穿过吹嘴。“上呼吸道”理解为在受检者的口腔和肺部之间的连接。为了确定受检者是否刚喝过酒，应检验来自呼吸样本的源自受检者口腔、可选地源自上呼吸道的那部分的气体。为了确定受检者的血液是否含有酒精，应检验来自呼吸样本的源自肺部的那部分的气体。如果应仅检验受检者的血液是否含有酒精，则理想情况下只有来自受检者肺部的气体流动到测量腔室中，并且测量腔室样本只含有来自肺部的空气，但不含有来自上呼吸道的空气，并且也不含有来自口腔的空气。如果附加地应检验患者是否刚喝过酒，则附加地应检验来自受检者口腔的气体，并且来自受检者口腔的气体也必须到达测量腔室中。在一个设计方案中，也检验来自受检者上呼吸道的空气。在另一个设计方案中很大程度上防止来自上呼吸道的空气到达测量腔室中。
本实施例的分析设备包括电化学传感器12。“传感器”理解为自动生成信号的构件，其中，所生成的信号是针对测量腔室样本中的预设物质的量和/或浓度的度量，其中，该测量腔室样本位于测量腔室中，并且其中，该传感器能够分析测量腔室中的该测量腔室样本。电化学传感器触发化学反应，其中，该化学反应与要分析的物质的量和/或浓度有关，并且影响可测量的电检测参量，例如传感器的部件的电流强度或电压或电荷或电阻。
图1示意性地并且示例性地示出如其由现有技术中已知的那样的电化学传感器12的作用原理。这种传感器12也可以是根据本发明的分析设备的组成部分。图1的图示不一定是按比例的。这种电化学传感器12能够针对呼吸酒精分析测量腔室样本Pr，并且根据以酒精为燃料的燃料电池的原理工作。在一个设计方案中，根据本发明的分析设备包括这种电化学传感器12。
在图1中用附图标记50表示传感器组件，该传感器组件包括实际的电化学传感器12和用于测量腔室3的壁40。壁40包围传感器12和测量腔室3。在所示的实现方式中，不仅壁40而且传感器12都相对于同一中心轴线MA转动对称，该中心轴线位于绘图平面内。当然，其它几何结构形式也是可能的。
要分析的测量腔室样本Pr(在本实施例中该测量腔室样本来自呼吸样本A)穿过入口侧的开口流动到测量腔室3的内部，例如其方式为，抽吸所述测量腔室样本和/或使所述测量腔室样本扩散到测量腔室3中。在一个设计方案中，测量腔室样本Pr通过出口侧的开口/>再次从测量腔室3中流出。由于这种设计，传感器12可以快速依次检查多个测量腔室样本Pr。也有可能不存在出口侧的开口/>并且测量腔室样本Pr再次穿过入口侧的开口从测量腔室3中流出。
电化学传感器12包括：
-测量电极20，所述测量电极由接触线材34电接触；
-配对电极21，所述配对电极由接触线材33电接触；
-在两个电极20和21之间的电解质28、
-连接线材22，该连接线材将两个接触线材33和34相互电连接并且包括测量电阻29；以及
-电流强度传感器38，该电流强度传感器测量流经连接线材22的电流的强度I。
电解质28优选由膜提供。这样的电化学传感器12在下文中也被称为膜电极电解质单元(MPEE)。
电解质28是一种导电介质，例如用水稀释的硫酸或磷酸或高氯酸。离子可以作为电荷载体在电解质28中运动，这引起导电性。优选地，多孔膜提供电解质28。电解质28在测量电极20与配对电极21之间建立了可导引离子的连接。
传感器12如此设计，使得测量腔室样本Pr仅到达测量电极20，但不到配对电极21。在所示的示例中，测量电极20位于测量腔室3的壁处，并且壁40和电解质28防止相关量的测量腔室样本Pr到达配对电极21。
这两个接触线材33和34是导电的并且由不被电解质28化学侵蚀的材料制成、例如由铂或金制成。电极20和21也是由化学耐抗的材料制成，例如也由铂或金制成。在许多情况下，电极20、21的化学耐抗的材料附加地作为针对化学反应的催化剂起作用，所述化学反应引起以及用于测量。
在一个实现方式中，电化学传感器12根据燃料电池的原理起作用。用于测量的化学反应包括以下步骤：在测量腔室3中将测量腔室样本Pr中的呼吸酒精氧化。理想情况下，测量腔室样本Pr中的全部量的呼吸酒精都被氧化。
作为化学反应的结果，电流在测量电极20与配对电极21之间流动，并且因此流动穿过连接线材22。电流强度传感器38测量针对电荷的量度，即针对流经连接线材22的电流总量的量度(库仑法原理)。通常，电流一直流动，直到所有的可电化学氧化的气体(在此即呼吸酒精)在测量腔室3中实际被电化学转化。在测量腔室3中给定体积的测量腔室样本Pr的情况下，在电化学转化之前，测量腔室样本Pr所含的呼吸酒精越多，测得的电荷Q就越高。因此，测得的电荷Q是针对测量腔室样本Pr中的呼吸酒精含量的量度，并且因此是针对受检者血液中的酒精含量的量度。
图3至图8示出根据本发明的分析设备100的第一设计方案，图10至图15是第二设计方案。图1、图2和图9对两种设计方案都适用。
图2示意性地以横截面图示出样本入口16和与测量腔室3的流体连接。漏斗状的吹嘴30可以安放到样本入口16上并且再次取下。在一个设计方案中，未示出的接触开关检测到吹嘴30被安放到样本入口16上的事件。壁40包围测量腔室3和传感器12。样本入口16与壁40连接并且由入口侧的联结件32包围，该联结件固定地或也可脱开地与壁40连接。密封环14将样本入口16固定在入口侧的联结件32中。
带有可运动的阀体2和呈密封环13形式的阀体座的阀可以将在吹嘴30与测量腔室3之间的流体连接选择性地释放或封闭。该流体连接在下文中被称为流入侧的流体连接eF。阀体2可以相对于阀体座13在完全封闭和完全打开的终端位置之间来回运动。在图2中，阀体2密封地贴靠在密封环13处并且完全封闭穿过样本入口16的流体连接、即流入侧的流体连接eF。通过使阀体2运动远离密封环13，更确切地说在图2中向右运动，阀2,13释放流入侧的流体连接eF，并且气体G可以从吹嘴30穿过流入侧的流体连接eF流动到测量腔室3中。
阀体2固定地安装在杆4的朝着样本入口16指向的端部上，在图2中安装到右端部上。杆4属于本实施例的操纵单元，沿着纵向轴线LA延伸，并且能够相对于壁40以及相对于密封环13沿两个相反的方向R.1和R.2线性运动。这两个方向R.1、R.2在图2中水平地示出并且位于绘图平面内。优选地，杆4被如此引导，使得该杆只能沿这两个方向R.1和R.2运动。杆4沿第一方向R.1的运动减小了在阀体2与密封环13之间的间距，沿第二方向R.2的运动则增大了这个间距。这两个方向R.1和R.2在图2中由两个箭头表示。杆4的运动引起：阀2,13选择性地阻断或释放流体连接eF。在图2中，阀2,13在封闭的终端位置中示出。
在图2中所示的实现方式中，阀体座13位于阀体2的下游。通过使阀体2沿第二方向R.2运动远离密封环13并且朝向吹嘴30运动，将阀2,13打开。相反的实现方式也是可能的，其中，阀体座13位于阀体2的上游，并且通过使阀体2沿第一方向R.1运动远离吹嘴30来打开阀2,13。
图3以从斜上方看的透视图示出根据本发明的根据第一设计方案的分析设备100。气体样本G可以穿过吹嘴30、样本入口16和流入侧的联结件32流动到测量腔室3中，且更确切地说在图3中沿水平方向从右向左流动。流入侧的联结件32和流出侧的联结件39固定在测量腔室3的方形的壁40处。传感器布置在测量腔室3中，该传感器由此可以如图1中所示构造并且在图3中被省略。
测量腔室3一方面与吹嘴30连接并且因此借助流入侧的流体连接eF与环境连接。所述流入侧的流体连接eF引导穿过样本入口16和流入侧的联结件32。另一方面，测量腔室3与波纹管5处于流出侧的流体连接aF中。所述流出侧的流体连接aF引导穿过流出侧的联结件39，参照图6和图7。
该波纹管5属于本实施例的吸气腔室单元，具有由柔性材料构成的壁，并且可以选择性地转变到带有最小体积的状态中以及转变到带有最大体积的状态中。在图3中，波纹管5在处于两个终端位置之间的中间状态下示出。增大波纹管5的步骤、尤其是使波纹管转变到带有最大体积的状态中的步骤引起：气体从测量腔室3穿过流出侧的流体连接aF被吸入到波纹管5的内部。由此，气体G穿过流入侧的流体连接eF被吸入到测量腔室3中。以这种方式，受检者输出的呼吸样本的一部分也到达测量腔室3中。缩小波纹管5的步骤、尤其是使波纹管转变到带有最小体积的状态中的步骤引起：使气体从波纹管5穿过流出侧的流体连接aF输送到测量腔室3中。由此，对测量腔室3进行冲扫，并且气体从测量腔室3穿过流入侧的流体连接eF流回到吹嘴30中，并且因此流动到环境中。
图4以从斜上方看的透视图示出图3的分析设备100的驱动器和被驱动的部件。板6被如此固定地安装到杆4上，使得板6垂直于杆4的纵向轴线LA，并且杆4被引导穿过板6。板6将杆4的运动传递到波纹管5上。如果杆4运动远离吹嘴30和样本入口16，即在图4的示例中沿第一方向R.1向左运动，则板6促使波纹管5增大，例如转变到带有最大体积的状态中。由此，气体G被吸入到波纹管5中。由此，又使气体G从吹嘴30被吸入到测量腔室3中。在运动结束时，阀体2被牵拉到阀体座13上。如果杆4沿相反的方向R.2运动，则波纹管5缩小，例如转变到带有最小体积的状态中。由此，气体从波纹管5中被输送出来。由此，又将气体从测量腔室3中输送出来，并且由此测量腔室3被冲扫。此外，阀2,13被打开。
为了将气体样本G吸入到测量腔室3中，优选执行以下次序：
-最初，波纹管5处于带有最大体积的状态中，并且阀2,13被关闭。只要阀2,13处于关闭的终端位置中，则防止有害气体和颗粒从外部穿过流入侧的流体连接eF到达测量腔室3。此外，防止传感器12的组成部分、例如电解质28蒸发。
-杆4沿第二方向R.2运动并且因此朝向样本入口16和吹嘴30运动。该步骤由第一事件触发，该第一事件在下面称为“触发冲扫事件”。通过杆4的运动，波纹管5转变到带有最小体积的状态中，并且测量腔室3被冲扫。此外，阀2,13被打开，从而气体可以从测量腔室3中流出并且可以穿过流入侧的流体连接eF流动到吹嘴30中并且因此流动到环境中。
-然后杆4又沿第一方向R.1运动并且因此运动远离样本入口16和吹嘴30。该步骤由第二事件触发，该第二事件在下面称为“吸气触发事件”。通过该运动又使波纹管5从带有最小体积的状态运动远离，即其体积增大。由此，气体样本穿过流入侧的流体连接eF被吸入到测量腔室3中。此外，阀2,13从完全打开的终端位置运动远离，优选运动到中间位置中。
-最后，又建立初始状态，即杆4沿第一方向R.1进一步运动，并且由此阀2,13完全关闭并且波纹管5被转变到带有最大体积的状态中。
在本实施例中，杆4引起以下两个过程的同步化：使波纹管5增大或缩小这一过程与使阀体2相对于阀体座13运动这一过程同步。由于杆4，当波纹管5具有带有最大体积的状态时，则阀2,13是完全关闭的。当波纹管5具有带有最小体积的状态时，则阀2,13是完全打开的。反过来的同步也是可能的，即由于杆4，当波纹管5具有带有最小体积的状态时，则阀2,13是关闭的。
如刚才所描述的，使波纹管5增大，例如转变到带有最大体积的状态中，并且由此将气体样本G吸入到测量腔室3中。然后又使波纹管5缩小，例如转变到带有最小体积的状态中。由此对测量腔室3进行冲扫。
优选地，通过脱离带有最小体积的状态的快速运动而将波纹管5增大，由此将气体样本G吸入到测量腔室3中。“快速运动”意味着：这种运动最多持续一秒钟，优选少于100毫秒。由此，将限定量的气体吸入到测量腔室3中，并且只有少量气体扩散到测量腔室3中。
可行的是，波纹管5通过同样快速的运动再次缩小并且转变到带有最小体积的状态中。
与此相对，在一个优选的设计方案中，波纹管5通过基本较慢的运动又被转变到带有最小体积的状态中，其中，所述较慢的运动优选持续至少半秒、特别优选至少一秒，尤其是十秒。在这个运动中，杆4沿第二方向R.2朝向样本入口16运动的速度可以改变。
优选地，只有当发生第二封闭事件时，阀2,13才完全封闭流入侧的流体连接eF。只要流入侧的流体连接eF还没有完全关闭，则在测量腔室3中的压力与环境压力之间发生压力平衡。注意：由于流入侧的流体连接eF中的气动流动阻力，这种压力平衡通常需要一些时间。此外，压力平衡避免了如下不期望的事件，即，传感器12的测量结果受到阀2,13实际有多密封地封闭流入侧的流体连接eF的影响。
在参考附图描述的实施例中，对于每个受检者，分别一个唯一的气体样本G被导引到测量腔室3中。理想情况下，所述气体样本G仅由来自受检者肺部的空气组成，但既不是由来自受检者口腔的空气，也不是由来自受检者上呼吸道的空气组成。通过打开事件可以相对好地确定，呼吸样本的哪一部分被吸入到测量腔室3中。
触发冲扫事件引起，测量腔室3被冲扫。该事件例如当上面提到的接触开关检测到吹嘴30安放到样本入口16上时发生。因为测量腔室3被冲扫，且气体穿过流入侧的流体连接eF从测量腔室3中流出，所以防止气体从吹嘴30穿过样本入口16流动到测量腔室3中。
吸入触发事件触发了如下步骤：杆4沿第一方向R.1运动远离样本入口16，并且由此使波纹管5运动脱离带有最小体积的状态，并且由此增大波纹管5的体积。在一个设计方案中，当自从将吹嘴30安放到样本入口16上的过程经过了预设的时间段时，吸气触发事件发生。在另一个设计方案中，未示出的体积流量传感器测量针对进入吹嘴30中的体积流量的量度，并且由此导出迄今已流动到吹嘴30中或穿过吹嘴30流动到测量腔室3中的气体量的体积。当这个体积达到预设的体积界限时，则所有来自受检者口腔和上呼吸道的空气都流动到吹嘴30中，并且来自受检者肺部的空气也随之流动到吹嘴中。例如，该体积界限被如此预设，使得该体积界限等于成年受检者的上呼吸道和口腔的平均体积。当迄今为止流动到吹嘴30中的体积达到体积界限时，吸气触发事件发生。
在一个优选的设计方案中，波纹管5通过沿第一方向R.1的快速运动而运动脱离带有最小体积的状态，并且被增大，从而将气体样本吸入到测量腔室3中，而不立即转变到带有最大体积的状态中。该快速运动优选持续不到1秒，特别优选不到100毫秒。阀2,13通过快速运动从完全打开的终端位置转变到中间位置中。通过随后沿第一方向R.1的较慢运动，波纹管5被转变到具有最大体积的状态中。阀2,13完全关闭。一直到阀2,13完全关闭，流入侧的流体连接eF都保持打开。因此，在测量腔室3与环境之间可以发生上文描述的压力平衡。在随后的较慢的运动期间，气体也被吸入到测量腔室3中，但明显少于在快速运动情况下。
优选地，当预设的封闭事件发生之后，阀2,13则通过沿第一方向R.1的运动被运动到完全封闭的终端位置中。在一个实现形式中，当传感器12的化学反应完全结束时，封闭事件则发生。在一个设计方案中，该事件通过以下来确定，即，由流经图1的传感器12的线路22的电流的电流强度下降到预设的界限以下。这意味着电化学传感器12已经转化了测量腔室3中的所有呼吸酒精。
通过随后沿第二方向R.2的进一步缓慢运动，波纹管5从带有最大体积的状态又转变到带有最小体积的状态中。阀2,13再次被打开。测量腔室3被冲扫。
如已经所述，杆4可以沿两个彼此相反的方向R.1和R.2线性运动。这在图2、图3和图4中由两个彼此相反的箭头R.1和R.2表示。杆4的运动不仅将波纹管5从一个状态转变到另一个状态中，而且将阀体2相对于阀体座13从一终端位置转变到另一终端位置中。下文阐述该杆4如何运动的一个优选设计方案。
呈挺杆17形式的接触元件被安装在杆4的背离阀2,13的自由端部上。杆4被引导穿过连接元件19中的圆形开口，参照图3。挺杆17的直径大于连接元件19中的该圆形开口的直径。压缩弹簧18支撑在壁40处并且力求使连接元件19和因此挺杆17和杆4运动远离样本入口16并且运动远离流入侧的联结件32，即沿第一方向R.1运动。挺杆17和因此杆4能够抵抗压缩弹簧18的弹簧力朝向流入侧的联结件32运动，即沿第二方向R.2运动。在图4中，连接元件19、流入侧的联结件32和壁40被省略。
可操控的电动马达7能够使输出轴36围绕输出轴36的中心轴线MA转动。减速传动机构25将电动马达7与输出轴36连接。由于电动马达7仅实施转动运动并且通过减速传动机构25与输出轴36连接，因此电动马达7能够产生比具有相同安装空间的另一个马达更高的转矩。此外，电动马达7不需要实施摆荡运动，而只需要进行始终沿一个转动方向的旋转运动。减速传动机构25通过覆盖件26保护以免受灰尘颗粒影响和其它环境影响。在图4中省略了覆盖件26。
输出轴36被引导穿过可转动支承的转换构件41.1并且抗转动地与转换构件41.1连接。输出轴36的转动轴线和中心轴线MA同时也是转换构件41.1的转动轴线。转换构件41.1包括空心的凸轮轴8、凸轮盘1和圆形的孔盘(编码器盘)11。输出轴36被引导穿过凸轮轴8中的开口开口/>的轮廓促使在输出轴36与转换构件41.1之间进行形状配合的连接，参照图8和图12。
凸轮盘1和孔盘11在两个相互平行的平面内延伸，这两个平面都垂直于中心轴线MA。杆4位于凸轮盘1延伸所在的平面内。杆4的纵向轴线LA垂直于中心轴线MA。压缩弹簧18力求将挺杆17压抵凸轮盘1的周缘轮廓并且使其与该周缘轮廓保持接触，且更确切地说即使凸轮盘1转动时也是如此。
图5以从上面看的透视图示出分析设备100。省略了支架9和覆盖件26。图6示出图5的平面A-A中的分析设备100，图7示出平面B-B中的分析设备。中心轴线MA位于图5的绘图平面内，并且与图6和图7的绘图平面垂直。纵向轴线LA位于图5、图6和图7的绘图平面内。图8以透视图示出根据第一设计方案的转换构件41.1，其中，凸轮盘1面向观察者示出。
输出轴36使凸轮盘1围绕中心轴线MA沿转动方向DR转动，且更确切地说在图6和图7的示例中沿顺时针方向转动。在这个运动中，凸轮盘1的半径r从最小半径rmin逐渐增大，直到凸轮盘1达到其最大半径rmax。半径r理解为在挺杆17接触周缘轮廓所在部位处测量的周缘轮廓与中心轴线MA之间的间距。在一部段37中，凸轮盘1的周缘轮廓连贯地具有该最大半径rmax。周缘轮廓还包括棱边10，在该棱边中，半径r突然变化，且更确切地说在转动方向DR上沿顺时针转动时突然减小。
凸轮盘1的每个旋转位置确定了阀体2相对于阀体座13的位置。此外，每个旋转位置确定了板6的位置并且因此确定了波纹管5的体积。这两个效果被实现，因为由于压缩弹簧18，挺杆17和因此杆4都依循凸轮盘1的周缘轮廓，并且不仅板6而且阀体2都与杆4固定连接。
图9示例性地示出这种相关性。图9是示意性的且不一定是按比例的图示。在x轴上示出凸轮盘1相对于挺杆17的旋转位置α。所示出的是凸轮盘1的全转动，其中，旋转位置α＝0°＝360°是预设的参考旋转位置，在该参考旋转位置中，挺杆17具有相对于凸轮轴8尽可能最小的间距。在左y轴上示出凸轮盘1在相应的旋转位置α中的分别确定的半径r以及由此产生的阀体2相对于阀体座13的位置，其中，阀体位置呈现为间距d并且因此呈现为阀2,13的开口宽度。该间距d在图9中在上面说明。在右y轴上示出波纹管5的体积Vol，该体积由相应的旋转位置α确定。旋转位置如此选择，使得旋转位置从0°升高直到360°，所以x轴也代表着连续的时间t。在图9中绘制棱边10和两个部段35和37引起哪个走向。
凸轮盘1的旋转位置α＝0°确定了以下：
-阀体2与阀体座13的尽可能最小的间距dmin＝0、即完全封闭的终端位置；
-凸轮盘1的最小半径rmin；以及
-波纹管5的最大体积Volmax。
棱边10定位在旋转位置α＝αmax处。旋转位置α＝αmax确定了以下：
-阀体2与阀体座13的最大间距dmax，即完全打开的终端位置；
-凸轮盘1的最大半径rmax；以及
-波纹管5的最小体积Volmin。
最初，凸轮盘1处于旋转位置α＝0°中。在时间点t0，检测到触发冲扫事件。马达7被激活。凸轮盘1转动，直到凸轮盘在旋转位置α1中以及在时间点t1具有其最大半径rmax，并且挺杆17到达部段37。在进一步转动的情况下，挺杆17滑过部段37，并且半径r保持在最大值rmax。波纹管5处于带有最小体积Volmin的状态。凸轮盘1优选停止。
在时间点t2，检测到吸入触发事件。挺杆17滑过棱边10。半径r从rmax突然下降到较小的值r1，但该值仍大于最小半径rmin。压缩弹簧18伸展并且促使波纹管5的体积增大到值Vol1。由此，气体样本G穿过流入侧的流体连接eF被吸入到测量腔室3中。棱边10可以径向地或者甚至稍微倾斜地布置，从而挺杆17暂时失去与凸轮盘1的接触。这减小了在挺杆17与凸轮盘1之间的摩擦。
在凸轮盘1进一步转动时，半径r逐渐减小，并且波纹管5的体积Vol增加，直到再次达到最小半径rmin和最大体积Volmax。在图9的示例中，半径r在t2到t3的时间段中保持恒定、即以值r1保持恒定，且然后减小，直到该半径在时间点t4再次变成最小。通过部段35实现：半径即使在凸轮盘1旋转时也在t2到t3的时间段中维持保持不变的值r1，参照图8。
优选地，处理信号的控制器15(控制单元)能够接收和处理分析设备100的不同传感器的测量值，并且激活和停用电动马达7。由此，电动马达7以启动-停止运行来运行，且更确切地说与上述事件之中的至少一个事件有关。
最初，电动马达7被停用，并且凸轮盘1不转动。触发冲扫事件促使控制器15激活电动马达7，并且被激活的电动马达7使输出轴36转动并且因此使转换构件41.1与凸轮盘1一起转动。
在一个设计方案中，电动马达7保持一直激活，直到由电动马达7转动的凸轮盘1完成一整圈。凸轮盘1的周缘轮廓的几何结构以及转动速度确定了何时发生吸入触发事件以及何时发生封闭事件。
与此相对，在一个优选的设计方案中，控制器15多次停用电动马达7，并且在电动马达7转动凸轮盘1期间再次激活电动马达。由此实现了受事件控制的运行。这在下文中描述。
当旋转位置处于值α1和αmax之间，优选接近值αmax时，电动马达7再次被停用，并且凸轮盘1的转动中断。在时间点t2，检测到吸入触发事件，并且电动马达7再次被激活并且转动凸轮盘1。由此，由于棱边10，波纹管5的体积Vol突然从最小体积Volmin增大到值Vol1。电动马达7进一步转动凸轮盘1，例如直到旋转位置α3，且然后再次停用。由于部段35，即使在凸轮盘1转动时，半径r和体积Vol也保持在相同的值r1或Vol1上。在时间点t3，检测到如下事件，即，传感器12中的化学反应结束。该检测作用为封闭事件。电动马达7再次被激活，并且使凸轮盘1转动直到旋转位置α＝0°。半径r从现在起又是rmin，并且体积Vol是Volmax。
如果传感器测量凸轮盘1的当前旋转位置，那么在受事件控制的运行时的运行安全性提高。在该实施例中，除了凸轮盘1之外，在凸轮轴8上抗转动地安装有孔盘(编码器盘)11。在该实施例中，凸轮轴8、凸轮盘1和孔盘11形成唯一的构件、即转换构件41.1。至少一个留空部、优选多个留空部42.1、42.2，....被引入到孔盘11中。孔盘11打断了光栅23的光束。留空部42.1，42.2，....使该光束通过。两个电接触部24.1和24.2给光栅23供应电能。控制器15从这个包括光栅23和孔盘11的位置传感器接收信号并且导出凸轮盘1的当前旋转位置α。
图10至图15示出根据本发明的分析设备100的第二设计方案。相同的附图标记具有与涉及第一设计方案的附图中相同的含义。图10以从斜上方看的透视图示出第二设计方案。图11从上方看的透视图示出第二设计方案，其中，省略了支架9和覆盖件26。
第二设计方案包括转换构件41.2，该转换构件取代了第一设计方案的转换构件41.1。第二设计方案与第一设计方案的区别如下：
-在第一设计方案中，中心轴线MA(转换构件41.1可围绕该中心轴线转动)与杆4的纵向轴线LA垂直。在第二设计方案中，中心轴线MA(转换构件41.2可围绕该中心轴线转动)平行于杆4的纵向轴线LA伸延并且与该纵向轴线LA具有间距。
-在第一设计方案中，凸轮盘1的周缘轮廓使挺杆17运动并且因此使杆4运动。与此相对，在第二设计方案中，在垂直于中心轴线MA的平面Eb中延伸的凸轮盘1的轮廓使挺杆17运动并且因此使杆4运动。凸轮盘1的这种轮廓在下文中被称为面轮廓。
-在第一设计方案中，在凸轮盘1与孔盘11之间出现间距。在第二设计方案中，孔盘11与凸轮盘1面状连接，且更确切地说在垂直于中心轴线MA的平面中与凸轮盘1面状连接。
图12a)和图15从垂直于中心轴线MA的观察方向示出转换构件41.2。图12b)从平行于中心轴线MA的观察方向示出转换构件41.2，其中，凸轮盘1面向观察者指向。图13和图14分别以透视图示出转换构件41.2。相同的附图标记具有与在第一设计方案中相同的含义。
面轮廓也包括棱边10,10.1,10.2和两个部段37和35。在第二设计方案中面轮廓与垂直于中心轴线MA的参考平面Eb的间距、例如与孔盘11的面向凸轮盘1指向的那个表面的间距取代根据第一设计方案的半径r。
根据第二设计方案的转换构件41.2具有比根据第一设计方案的转换构件41.1更小的沿着中心轴线MA的伸展部。
在根据图12和图13的实现方式中，凸轮盘1具有一个棱边10，在根据图14和图15的实现方式中，凸轮盘具有两个棱边10.1,10.2。这两种实现方式彼此之间的区别如下：
-在根据图12和图13的实现方式中，凸轮盘1围绕转动轴线MA转满一圈引起：由于所述棱边10，吸气腔室单元5、6的体积增大一次，并且由此气体穿过流入侧的流体连接eF被吸入到测量腔室3中一次。
-在根据图14和图15的实现方式中，凸轮盘1围绕转动轴线MA转满一圈引起：由于所述两个棱边10.1和10.2，使吸气腔室单元5,6的体积增大两次，并且在两次增大之间再次缩小。由此，气体被两次吸入到测量腔室3中并且在此之间测量腔室3被冲扫。
根据图14和图15的实现方式，可以从同一个受检者处依次吸取和检验两个呼吸样本，即首先是受检者在呼吸过程开始时输出的呼吸样本，且然后是受检者在邻近呼吸过程接近结束时输出的呼吸样本。首先输出的呼吸样本主要含有来自口腔的气体，然后输出的呼吸样本则含有来自肺部的气体。在这两个吸气过程之间，测量腔室3被冲扫，从而两个气体样本可以相互独立地被检验。
附图标记列表
1凸轮盘，抗转动地与凸轮轴8连接，具有周缘轮廓(第一设计方案)或面轮廓(第二设计方案)，引导挺杆17，具有棱边10,10.2,10.2，具有半径r，属于转换构件41.1，41.2
2锥形阀体，与杆4的自由端部连接，与密封环13一起形成用于流入侧的流体连接eF的阀
3测量腔室，接收待检验的气体样本，包围传感器12，被壁40包围
4杆，沿纵向轴线LA延伸，在一个自由端部处与阀体2连接并且在另一个自由端部处与挺杆17连接
5波纹管，该波纹管能够在测量腔室3中产生负压和过压，被杆4拉开和压缩，具有体积Vol
6板，能够拉开和压缩波纹管5，固定地安装在杆4上
7电动马达，通过减速传动机构25转动输出轴36
8凸轮轴，抗转动地与凸轮盘1和孔盘11连接，具有开口输出轴36被引导穿过该开口，属于转换构件41.1，41.2
9支架，气体检测装置100的其余组成部分安装到该支架上
10凸轮盘1的轮廓中的唯一的棱边
10.1,10.2凸轮盘1的轮廓中的棱边
11孔盘(编码器盘)，抗转动地与凸轮轴8连接，属于转换构件41.1，41.2和位置传感器
12测量腔室3中的电化学传感器，包括电极20和21以及电接触部33、34，能够确定测量腔室样本Pr中的呼吸酒精浓度
13围绕杆4的密封环，作用为用于密封锥形件(阀体)2的阀体座，与阀体2一起形成用于流入侧的流体连接eF的阀
14另外的密封环，围绕样本入口16布置
15处理信号的控制器(控制单元)，接收来自光栅23的信号并且操控电动马达7
16样本入口，吹嘴30可安放到样本入口上，提供流入侧的流体连接eF的一部分，由阀2,13释放或封闭
17挺杆，在杆4的自由端部上
18压缩弹簧，力求将杆4压抵凸轮盘1的周缘轮廓(第一设计方案)或面轮廓(第二设计方案)，支撑在壁40处
19在挺杆17与板6之间的连接元件，包围杆4
20传感器12的测量电极，由电接触部34接触。
21传感器12的配对电极，由电接触部33接触
22在接触部33和34之间的电连接
23光栅，产生光束，该光束被孔盘11打断并且由留空部42.1、42.2等释放，属于位置传感器
24.1,24.2用于光栅23的电接触部
25在电动马达7与输出轴36之间的减速传动机构
26用于减速传动机构25的覆盖件
28在两个电极20和21之间的电解质
29在两个电极20、21之间的测量电阻
30漏斗状的吹嘴，将气体样本G导引到样本入口1中
32流入侧的联结件，固定在测量腔室3的壁40处，提供流入侧的流体连接eF的一部分
33配对电极21的电接触部
34测量电极20的电接触部
35具有保持不变的半径r1的凸轮盘1的周缘轮廓的部段
36输出轴，由电动马达7围绕中心轴线MA转动，引导穿过转换构件41.1，41.2中的开口
37凸轮盘1的周缘轮廓的部段，具有保持不变的最大半径rmax
38电流强度传感器，测量流经电连接22的电流的强度
39流出侧的联结件，固定在测量腔室3的壁40处，提供流出侧的流体连接aF的一部分
40测量腔室3的壁，与流入侧的联结件32连接
41.1根据第一设计方案的转换构件，由凸轮轴8、凸轮盘1和与凸轮盘1间隔开的孔盘11组成，可围绕中心轴线MA转动，抗转动地与输出轴36连接
41.2根据第二设计方案的转换构件，由凸轮轴8、凸轮盘1和与凸轮盘1连接的孔盘11组成，可围绕中心轴线MA转动，抗转动地与输出轴36连接
42.1，42.2，......孔盘11中的留空部，允许光栅23的光束通过
50传感器组件，包括传感器12和测量腔室3
100分析设备，包括传感器12、测量腔室3、马达7、输出轴36、转换构件41.1、41.2、杆4、波纹管5和板6
aF流出侧的流体连接，将测量腔室3与波纹管5连接
α凸轮盘1的旋转位置，由位置传感器11、23测量
αmax凸轮盘1具有最大半径rmax所在的旋转位置
d在阀体2与阀体座13之间的间距
dmax最大间距d，阀2,13的完全打开的位置
DR转动方向，电动马达7使转换构件41.1沿该转动方向转动
Eb平面，凸轮盘1的面轮廓延伸到该平面中
eF在测量腔室3与吹嘴30之间的流入侧的流体连接
G要针对呼吸酒精进行检验的气体样本，含有测量腔室样本Pr，该测量腔室样本被吸入到测量腔室3中
LA杆4的纵向轴线
MA输出轴36和转换构件41.1、41.2的相一致的中心轴线
转换构件41.1、41.2中的开口，输出轴36被引导穿过该开口
r凸轮盘1的半径，在挺杆17接触凸轮盘1的周缘轮廓的部位处测量，沿着周缘轮廓变化
r1在挺杆17滑过棱边10之后凸轮盘1的半径
rmin凸轮盘1的最小半径，在旋转位置α＝0°时达到
rmax凸轮盘1的最大半径，在旋转位置αmax时达到
R.1第一方向，杆4可沿该第一方向运动，其中杆沿方向R.1的运动增大波纹管5的体积Vol
R.2第二方向，杆4可沿该第二方向运动，其中杆沿方向R.2的运动减小波纹管5的体积Vol
Vol波纹管5的体积，由杆4改变
Vol1在挺杆17滑过棱边10之后得到的波纹管5的体积
Volmax波纹管5的最大体积，在半径rmax时得到
Volmin波纹管5的最小体积，在半径rmin时得到

Claims (20)

1.一种分析设备(100)，用于针对预设物质分析气体(G)，
其中，所述分析设备(100)包括：
-测量腔室(3)，所述测量腔室至少暂时与所述分析设备(100)的环境处于流入侧的流体连接(eF)；
-传感器(12)；
-吸气腔室单元(5,6)，所述吸气腔室单元具有可变的体积(Vol)；
-马达(7)；
-凸轮盘(1)，所述凸轮盘能够围绕轴线(MA)转动；以及
-操纵单元(4,17,19)，所述操纵单元能够相对于所述测量腔室(3)沿第一方向(R.1)和与所述第一方向(R.1)相反的第二方向(R.2)运动；
其中，所述传感器(12)设计用于测量针对位于所述测量腔室(3)中的气体样本(Pr)中的物质的量和/或浓度的量度；
其中，所述操纵单元(4,17,19)如此与所述吸气腔室单元(5,6)机械连接，使得
-所述操纵单元(4,17,19)沿所述第一方向(R.1)的运动增大所述吸气腔室单元(5,6)的体积(Vol)，并且
-所述操纵单元(4,17,19)沿所述第二方向(R.2)的运动减小所述吸气腔室单元(5,6)的体积(Vol)；
其中，所述吸气腔室单元(5,6)如此与所述测量腔室(3)处于流出侧的流体连接(aF)，使得
-所述吸气腔室单元(5,6)的体积(Vol)的增大促使环境中的气体(G)穿过所述流入侧的流体连接(eF)被吸入到所述测量腔室(3)中；并且
-所述吸气腔室单元(5,6)的体积(Vol)的减小促使气体从所述测量腔室(3)中排出；
其中，所述马达(7)设计用于使所述凸轮盘(1)围绕所述轴线(MA)转动；并且
其中，所述操纵单元(4,17,19)如此以凸轮从动件的方式与所述凸轮盘(1)机械联结；
所述凸轮盘(1)相对于所述轴线(MA)的每个旋转位置(α)分别确定所述操纵单元(4,17,19)的位置并且因此确定所述吸气腔室单元(5,6)的体积(Vol)。
2.根据权利要求1所述的分析设备(100)，其特征在于，所述操纵单元能够相对于所述测量腔室(3)沿第一方向(R.1)和与所述第一方向(R.1)相反的第二方向(R.2)线性运动。
3.根据权利要求1或2所述的分析设备(100)，其特征在于，
所述凸轮盘(1)的第一旋转位置(rmin)确定最大体积(Volmax)，并且所述凸轮盘(1)的第二旋转位置(rmax)确定所述吸气腔室单元(5,6)的最小体积(Volmin)。
4.根据权利要求1或2所述的分析设备(100)，其特征在于，
所述分析设备(100)包括弹簧(18)；
其中，所述弹簧(18)力求将所述操纵单元(4,17,19)压抵所述凸轮盘(1)，并且由此建立所述机械联结或至少有助于所述机械联结。
5.根据权利要求1或2所述的分析设备(100)，其特征在于，
所述凸轮盘(1)具有围绕所述轴线(MA)延伸的周缘轮廓；
其中，在所述周缘轮廓与所述轴线(MA)之间的间距(r)沿着所述周缘轮廓变化；并且
两个所述方向(R.1、R.2)垂直于所述轴线(MA)，所述操纵单元(4,17,19)能够沿所述两个方向运动；
其中，所述操纵单元(4,17,19)与所述周缘轮廓接触。
6.根据权利要求5所述的分析设备(100)，其特征在于，弹簧(18)力求将所述操纵单元(4,17,19)压抵所述周缘轮廓。
7.根据权利要求1或2所述的分析设备(100)，其特征在于，
所述凸轮盘(1)具有面轮廓，所述面轮廓在垂直于所述轴线(MA)的平面(Eb)中延伸；
其中，在所述面轮廓与所述平面(Eb)之间的间距在该面轮廓上变化；并且
所述两个方向(R.1、R.2)平行于所述轴线(MA)，所述操纵单元(4,17,19)能够沿所述两个方向运动；
其中，所述操纵单元(4,17,19)与所述面轮廓接触。
8.根据权利要求7所述的分析设备(100)，其特征在于，弹簧(18)力求将所述操纵单元(4,17,19)压抵所述面轮廓。
9.根据权利要求1或2所述的分析设备(100)，其特征在于，
所述凸轮盘(1)、所述操纵单元(4,17,19)和所述测量腔室(3)处于一条线中。
10.根据权利要求1或2所述的分析设备(100)，其特征在于，
所述凸轮盘(1)如此设计，
使得所述凸轮盘(1)围绕所述轴线(MA)转一整圈促使所述操纵单元(4,17,19)
-沿所述第一方向(R.1)依次运动至少两次；以及
-沿所述第二方向(R.2)运动至少一次；
其中，在沿所述第一方向(R.1)的两次运动之间发生沿所述第二方向(R.2)的运动。
11.根据权利要求1或2所述的分析设备(100)，其特征在于，
所述分析设备(100)包括阀(2,13)，所述阀能够在封闭的终端位置与释放的终端位置之间来回运动；
其中，所述阀(2,13)在所述封闭的终端位置中封闭所述流入侧的流体连接(eF)并且在所述释放的终端位置中释放所述流入侧的流体连接，
其中，要么
-所述操纵单元(4,17,19)沿第一方向(R.1)的运动促使所述阀(2,13)朝着封闭的终端位置的方向运动；并且
-所述操纵单元(4,17,19)沿第二方向(R.2)的运动促使所述阀(2,13)朝着释放的终端位置的方向运动；
要么
-所述操纵单元(4,17,19)沿第一方向(R.1)的运动促使所述阀(2,13)朝着释放的终端位置的方向运动；并且
-所述操纵单元(4,17,19)沿第二方向(R.2)的运动促使所述阀(2,13)朝着封闭的终端位置的方向运动。
12.根据权利要求11所述的分析设备(100)，其特征在于，
所述操纵单元(4,17,19)包括杆(4)和接触元件(17)；
其中，所述接触元件(17)与所述凸轮盘(1)接触，并且所述杆(4)将所述接触元件(17)与所述阀(2,13)连接。
13.根据权利要求1或2所述的分析设备(100)，其特征在于，
所述分析设备(100)包括位置传感器(11,23)；
其中，所述位置传感器(11,23)设计用于测量针对所述凸轮盘(1)相对于所述轴线(MA)的旋转位置(α)的量度。
14.根据权利要求13所述的分析设备(100)，其特征在于，
所述分析设备(100)包括处理信号的控制器(15)，并且
所述马达(7)能够被激活并且能够停用；
其中，所述控制器(15)设计用于
-接收所述位置传感器(11,23)的信号；并且
-根据所述位置传感器(11,23)的信号激活和再次停用所述马达(7)。
15.根据权利要求13所述的分析设备(100)，其特征在于，
所述位置传感器(11,23)包括孔盘(11)和光栅(23)；
其中，所述孔盘(11)抗转动地与所述凸轮盘(1)连接。
16.根据前述权利要求中任一项所述的分析设备(100)的用途，用于针对预设物质分析由受检者输出的气体样本(G)。
17.根据权利要求16所述的用途，其特征在于，所述预设物质是酒精。
18.根据权利要求16所述的用途，其特征在于，所述由受检者输出的气体样本(G)是由受检者呼出的气体样本。
19.一种用于针对预设物质在使用分析设备(100)的情况下分析气体(G)的分析方法，
所述分析设备包括：
-测量腔室(3)，所述测量腔室与所述分析设备(100)的环境处于流入侧的流体连接(eF)；
-传感器(12)；
-吸气腔室单元(5,6)，所述吸气腔室单元具有可变的体积(Vol)；
-马达(7)；
-凸轮盘(1)，所述凸轮盘能够围绕轴线(MA)转动；以及
-操纵单元(4,17,19)，所述操纵单元能够相对于所述测量腔室(3)沿第一方向(R.1)和与所述第一方向(R.1)相反的第二方向(R.2)运动；
其中，所述方法包括以下步骤：
-所述马达(7)至少暂时使所述凸轮盘(1)围绕所述轴线(MA)转动；
-在所述凸轮盘(1)与所述操纵单元(4,17,19)之间的机械联结引起：所述凸轮盘(1)相对于所述轴线(MA)的每个旋转位置(α)分别确定所述操纵单元(4,17,19)的位置并且因此分别确定所述吸气腔室单元(5,6)的体积(Vol)；
-所述操纵单元(4,17,19)沿所述第一方向(R.1)的运动增大所述吸气腔室单元(5,6)的体积(Vol)；
-所述吸气腔室单元(5,6)的体积(Vol)的增大促使环境中的气体(G)穿过所述流入侧的流体连接(eF)被吸入到所述测量腔室(3)中；
-所述传感器(12)测量针对位于所述测量腔室(3)中的气体样本(Pr)中的物质的量或浓度的量度；
-所述操纵单元(4,17,19)沿第二方向(R.2)的运动减小所述吸气腔室单元(5,6)的体积(Vol)；且
-所述吸气腔室单元(5,6)的体积(Vol)的减小促使气体从所述测量腔室(3)中排出。
20.根据权利要求19所述的分析方法，其特征在于，所述操纵单元能够相对于所述测量腔室(3)沿第一方向(R.1)和与所述第一方向(R.1)相反的第二方向(R.2)线性运动。
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