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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Messsystem und ein Verfahren zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches sowie auf eine Magazinvorrichtung für ein derartiges Messsystem.
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Aus dem Stand der Technik sind Gasprüfröhrchen bekannt, die mit einem Reaktionsstoff gefüllt sind, welcher mit einer bestimmten chemischen Verbindung eine optisch erkennbare Reaktion eingeht. Dabei wird beispielsweise mit einer Handpumpe eine definierte Menge eines Gasgemisches durch das Gasprüfröhrchen gepumpt. Anschließend wird mittels einer Verfärbung des Reaktionsstoffs eine Konzentration der zu messenden chemischen Verbindung bestimmt.
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Darüber hinaus sind so genannte Chip-basierte Messsysteme bekannt, bei welchen der Reaktionsstoff in einer Mehrzahl von auf einem Reaktionsträger angeordneten Reaktionskammern, die jeweils für eine Messung gebraucht werden können, vorgesehen ist. Der Reaktionsträger kann in eine Messvorrichtung eingeführt werden, welche den Reaktionsträger erkennt und ein entsprechendes Messverfahren zur Messung einer Konzentration der entsprechenden Komponente des Gasgemisches durchführt.
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Bei herkömmlichen Messsystemen ist es jedoch nicht möglich, automatisierte mehrfache Messungen durchzuführen. Ferner bedarf es zur Messung unterschiedlicher Komponenten unterschiedlicher Reaktionsträger mit jeweils unterschiedlichen Reaktionsstoffen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbessertes Messsystem und ein verbessertes Messverfahren bereitzustellen, welches eine automatische mehrfache und flexible Messung ermöglicht.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Magazinvorrichtung für ein Messgerät zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Eine Magazinvorrichtung für ein Messgerät zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches, umfasst eine Haltevorrichtung für eine Mehrzahl von Reaktionsträgern, welche jeweils zumindest eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff aufweisen, wobei der Reaktionsstoff ausgebildet ist, um mit einer jeweiligen zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen. Die Magazinvorrichtung umfasst ferner eine Zuführvorrichtung, welche ausgebildet ist, um einen Reaktionsträger der Mehrzahl von Reaktionsträgern aus der Haltevorrichtung zu entnehmen und dem Messgerät zur Durchführung einer Messung der jeweiligen zu messenden Komponente des Gasgemisches zuzuführen, und eine Steuereinheit zum Steuern der Haltevorrichtung und/oder der Zuführvorrichtung. Auf diese Weise können eine Vielzahl von gleichartigen oder unterschiedlichen Messungen, mittels gleichartiger Reaktionsträger bzw. Reaktionsträgern mit unterschiedlichen Reaktionsstoffen, automatisch in Folge gemessen werden. Eine Ausstattung eines Messgeräts mit einer solcher Magazinvorrichtung kann somit unabhängigen von einem Benutzer eine Vielzahl von Messungen durchführen. Somit wird zum einen eine einfache und kostengünstige quasikontinuierliche Messung von aufeinanderfolgenden Stichprobenmessungen ermöglicht. Zum anderen ist es durch die Automatisierung nicht nötig, dass sich ein Benutzer des Messgeräts mit der Magazinvorrichtung für jede Messung in eine mögliche Gefahrenzone begibt und entsprechende Schutzkleidung benötigt. Ferner kann die Bedienung des Messgeräts bei komplexen Messungen einer Mehrzahl von zu messenden Komponenten, die eine Mehrzahl verschiedener Reaktionsträger benötigt, vereinfacht werden.
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Beispielsweise ermöglicht die Haltevorrichtung die Aufnahme von mindestens 5 Reaktionsträgern, vorzugsweise von 36 Reaktionsträgern oder mehr.
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Gemäß einer Ausbildungsvariante ist die Haltevorrichtung beweglich ausgebildet und weist einen Motor auf, um einen bestimmten Reaktionsträger in einer vorbestimmten Position zu positionieren. Auf diese Weise wird eine einfache Ausführung der Haltevorrichtung einerseits und der Zuführvorrichtung andererseits ermöglicht.
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Beispielsweise kann die Haltevorrichtung als drehbares Karussell, in einer linear bewegbaren Stangenform oder in Kettenform in Paternoster-Bauweise ausgebildet ein.
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Ferner ist die Haltevorrichtung vorzugsweise entnehmbar ausgebildet, um insbesondere unabhängig vom Ort der Magazinvorrichtung und des Messgeräts mit Reaktionsträgern bestückt werden zu können.
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Alternativ ist es auch möglich, dass die Haltevorrichtung unbeweglich in der Magazinvorrichtung angeordnet ist und die Zuführvorrichtung für den Transport des ausgewählten Reaktionsträger in die vorbestimmte Position vorgesehen ist. Auf diese Weise muss für die Haltevorrichtung kein Antrieb vorgesehen werden, jedoch erfordert die Zuführvorrichtung im Allgemeinen einen komplexen Antrieb.
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Ferner kann eine Entnahmevorrichtung vorgesehen ist, welche ausgebildet ist, um einen Reaktionsträger nach Durchführung einer Messung aus dem Messgerät zu entnehmen und der Haltevorrichtung oder einem Behälter für verbrauchte Reaktionsträger zuzuführen. Auf diese Weise kann ein Reaktionsträger aus dem Messgerät entnommen und in die Haltevorrichtung zurückgeführt werden, wodurch weitere Messungen mit diesem Reaktionsträger zu einem späteren Zeitpunkt, insbesondere nach der Durchführung von Messungen mit anderen Reaktionsträgern, durchgeführt werden können.
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Alternativ ist es möglich, dass ein Behälter für verbrauchte Reaktionsträger so ausgebildet ist, dass verbrauchte Reaktionsträger nachdem alle möglichen Messungen mit dem Reaktionsträger durchgeführt wurden direkt aus dem Messgerät in den Behälter ausgegeben wird.
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Vorzugsweise ist eine Erkennungsvorrichtung vorgesehen, welche ausgebildet ist, um eine auf den Reaktionsträgern gespeicherte Information auszulesen. Auf diese Weise kann beispielsweise die mit dem Reaktionsträger zu messende Komponente des Gasgemischs, d. h. die Art des Reaktionsstoffes, die Anzahl bereits durchgeführter Messungen oder noch verbliebener Messungen, d. h. die Anzahl benutzter oder noch unbenutzter Reaktionskammern, oder andere Informationen ausgelesen werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine eigenständige Auswahl eines geeigneten Reaktionsträgers durch die Magazinvorrichtung oder stellt die korrekte Auswahl eines Reaktionsträgers sicher. Die Erkennungsvorrichtung kann beispielsweise durch Nahfeldkommunikation mit dem Reaktionsträger kommunizieren, optische Informationen, beispielsweise einen Barcode, auf dem Reaktionsträger auslesen oder auf andere Weise auf dem Reaktionsträger gespeicherte Informationen auslesen.
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Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, um die in der Haltevorrichtung angeordneten Reaktionsträger in einer vorbestimmten Reihenfolge dem Messgerät zuzuführen. Dies ermöglicht eine einfache Steuerung der Magazinvorrichtung, die beispielsweise für eine lange Messreihe von gleichartigen Messungen geeignet ist, bei der jeweils gleichartige Reaktionsträger verwendet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Kommunikationsvorrichtung zur Kommunikation mit dem Messgerät vorgesehen. Auf diese Weise können Informationen zwischen dem Messgerät und der Magazinvorrichtung ausgetauscht werden.
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Insbesondere kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um die in der Haltevorrichtung angeordneten Reaktionsträger in Abhängigkeit eines Ergebnisses einer vorhergehenden Messung dem Messgerät zuzuführen. Auf diese Weise kann eine Serie von aufeinanderfolgenden Messungen an die Messergebnisse angepasst werden. Beispielsweise kann bei Detektion einer zu messenden Komponente im Gasgemisch ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Messungen verkürzt werden oder es können in Reaktion auf die Detektion einer bestimmten Komponente im Gasgemisch Messungen bestimmter anderer Komponenten mittels unterschiedlicher Reaktionsstoffe/Reaktionsträger gemessen werden.
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Vorzugsweise kann die Steuereinheit von einem Benutzer programmiert werden, so dass die Art der aufeinanderfolgenden Messungen, der Zeitintervall zwischen den Messungen und die Abhängigkeit des Messverfahrens von den Messergebnissen durch den Benutzer festgelegt werden kann. Alternativ ist es möglich, dass statt der Steuereinheit der Magazinvorrichtung eine Steuereinheit des Messgeräts oder eine externe Steuereinheit, die mit der Magazinvorrichtung und/oder dem Messgerät in Kommunikation steht, programmiert werden kann.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Messsystem zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches, mit einer oben beschriebenen Magazinvorrichtung und einem Messgerät, wobei das Messgerät eine Messvorrichtung zur Ansaugung des Gasgemischs durch eine Reaktionskammer des dem Messgerät zugeführten Reaktionsträgers, Erfassung der optisch detektierbaren Reaktion, und Bestimmung der Konzentration der zu messenden Komponente des Gasgemischs aufweist.
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Vorzugsweise ist das Messgerät als eigenständiges Gerät ausgebildet und die Magazinvorrichtung weist eine Halterung auf, in der das Messgerät herausnehmbar aufgenommen wird. Auf diese Weise kann das Messgerät flexibel eingesetzt werden, einerseits für automatische Messreihen und andererseits mobil für manuelle Messungen. Auf diese Weise kann das Messgerät klein, leicht und handlich ausgebildet werden und erleichtert somit manuelle Messungen ohne die Magazinvorrichtung, die insbesondere bei einer großen Haltevorrichtung verhältnismäßig groß und schwer sein kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zur Messung zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches mit einem Messsystem, welches ein Messgerät, eine Haltevorrichtung für eine Mehrzahl von Reaktionsträgern und eine Zuführvorrichtung umfasst, mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte der Auswahl eines ersten Reaktionsträgers aus einer Mehrzahl von Reaktionsträgern in der Haltevorrichtung, wobei der erste Reaktionsträger zumindest eine Reaktionskammer mit einem ersten Reaktionsstoff aufweist und der erste Reaktionsstoff ausgebildet ist, um mit einer ersten zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der ersten zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen, des Entnehmens des ersten Reaktionsträgers aus der Haltevorrichtung und Zuführens des ersten Reaktionsträgers zu dem Messgerät durch die Zuführvorrichtung und der Durchführung zumindest einer ersten Messung der ersten zu messenden Komponente des Gasgemisches durch das Messgerät. Das Verfahren umfasst ferner die Verfahrensschritte der Auswahl eines zweiten Reaktionsträgers aus der Mehrzahl von Reaktionsträgern in der Haltevorrichtung, wobei der zweite Reaktionsträger zumindest eine Reaktionskammer mit einem zweiten Reaktionsstoff aufweist und der zweite Reaktionsstoff ausgebildet ist, um mit einer zweiten zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zweiten zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen, des Entnehmens des zweiten Reaktionsträgers aus der Haltevorrichtung und Zuführens des zweiten Reaktionsträgers zu dem Messgerät durch die Zuführvorrichtung und der Durchführung zumindest einer zweiten Messung der zweiten zu messenden Komponente des Gasgemisches durch das Messgerät. Auf diese Weise können automatisch aufeinanderfolgende Messungen mit mehreren Reaktionsträgern durchgeführt werden.
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Gemäß einer Verfahrensvariante erfolgt eine wiederholte Durchführung einer Messung der gleichen zu messenden Komponente des Gasgemischs in einem vorbestimmten Zeitintervall. Dies ermöglicht eine automatische Durchführung einer langen Messreihe. Dabei können insbesondere der erste und zweite Reaktionsträger den gleichen Reaktionsstoff aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Verfahrensvariante erfolgt eine Durchführung von aufeinander folgenden Messungen von unterschiedlichen Komponenten des Gasgemischs, wobei die ersten und zweiten Reaktionsträger unterschiedliche Reaktionsstoffe aufweisen. Dies ermöglicht eine automatische Durchführung komplexer Messungen, bei denen eine Mehrzahl von zu messenden Komponenten eines Gasgemischs gemessen werden sollen.
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Gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante erfolgt eine Auswahl eines Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Messungen und/oder eine Auswahl des Reaktionsträgers aus einer Mehrzahl von Reaktionsträgern mit unterschiedlichen Reaktionsstoffen in Abhängigkeit eines Messergebnisses der ersten Messung. Auf diese Weise kann das Messverfahren auf automatische Weise in Abhängigkeit der Messergebnisse angepasst werden.
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Um einen möglichst großen messbaren Konzentrationsbereich bei automatischen Messungen zu ermöglichen, sind vorzugsweise zumindest zwei Reaktionsträger in der Haltevorrichtung vorgesehen, welche jeweils zur Detektion der gleichen zu messenden gas- und/oder aerosolförmigen Komponente ausgebildet sind und sich die Reaktionsstoffe der beiden Reaktionsträger darin unterscheiden, dass sie zur Messung der zu messenden Komponente in jeweils unterschiedlichen Konzentrationsbereichen ausgebildet sind. Eine Auswahl des Reaktionsträgers aus den zumindest zwei Reaktionsträgern mit unterschiedlichen Konzentrationsbereichen erfolgt in Abhängigkeit eines Messergebnisses der ersten Messung.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Figuren, auf die Bezug genommen wird. In den Figuren zeigen:
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1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Messsystems mit einer erfindungsgemäßen Magazinvorrichtung;
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2 eine seitliche Ansicht des Messsystems und der Magazinvorrichtung aus 1;
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3 eine Draufsicht eines Messsystems mit einer Magazinvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine seitliche Ansicht des Messsystems und der Magazinvorrichtung aus 3;
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5 eine Draufsicht eines Messsystems mit einer Magazinvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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6 eine seitliche Ansicht des Messsystems und der Magazinvorrichtung aus 5;
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7 eine erste Ausführungsform einer Zuführvorrichtung einer erfindungsgemäßen Magazinvorrichtung; und
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8 eine zweite Ausführungsform einer Zuführvorrichtung einer erfindungsgemäßen Magazinvorrichtung.
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1 und 2 zeigt ein Messsytem 10 mit einem ein Messgerät 12 zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches und einer Magazinvorrichtung 14. Das Messgerät 12 kann in der gezeigten Ausführungsform durch eine Öffnung 15 der Magazinvorrichtung 14 in die Magazinvorrichtung 14 eingesetzt werden und herausgenommen werden. Auf diese Weise ist ein Betrieb des Messgeräts 12 mit und ohne die Magazinvorrichtung 14 möglich. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, dass Messgerät 12 und Magazinvorrichtung 14 in ein gemeinsames integrales Gerät integriert sind.
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Das Messgerät 12 umfasst eine Messvorrichtung, welche das Gasgemisch ansaugt und durch eine Reaktionskammer leitet, in der ein Reaktionsstoff vorgesehen ist, welcher ausgebildet ist, um mit einer jeweiligen zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen. Die optisch detektierbare Reaktion wird durch einen optischen Sensor der Messvorrichtung erfasst und zur Bestimmung der Konzentration der zu messenden Komponente des Gasgemischs ausgewertet. Die Reaktionskammer ist auf einem auswechselbaren Reaktionsträger 18 ausgebildet, wobei insbesondere eine Vielzahl unterschiedlicher Arten von Reaktionsträgern 18 vorgesehen sein kann, die jeweils mit unterschiedlichen Reaktionsstoffen ausgebildet sind, um auf diese Weise eine Messung einer Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten zu ermöglichen.
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Auf einem Reaktionsträger 18 sind vorteilhafterweise eine Mehrzahl von Reaktionskammern angeordnet, welche eine unabhängige Durchführung unterschiedlicher Messungen ermöglichen, bei denen jeweils eine Reaktionskammer benutzt wird. Es ist möglich, dass jeweils gleichartige Reaktionskammern mit dem gleichen Reaktionsstoff auf einem Reaktionsträger 18 angeordnet sind. Es ist jedoch auch möglich, dass auf einem Reaktionsträger 18 zumindest teilsweise verschiedenartige Reaktionskammern mit Reaktionsstoffen, welche jeweils für unterschiedliche zu messenden Komponenten oder für unterschiedliche Konzentrationsbereiche der gleichen zu messenden Komponente ausgebildet sind, angeordnet sind.
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Das Messsystem 10 ermöglicht die automatische Durchführung einer Vielzahl von gleichartigen oder verschiedenen Messungen, die eine Mehrzahl von Reaktionsträgern 18 erfordern. Es muss daher während des Betriebs des Messsystems 10 kein Benutzer am Ort des Messsystems 10 anwesend sein. Dies ist insbesondere bei schwer zugänglichen Orten und bei Orten, die nur mit Schutzkleidung betreten werden können von Vorteil.
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In der gezeigten Ausführungsform weist das Messgerät 12 eine Einführöffnung 13 für die Reaktionsträger 18 auf, über die die Reaktionsträger 18 für die Durchführung einer entsprechenden Messung eingeführt werden. Nach der Durchführung zumindest einer Messung mit dem eingeführten Reaktionsträger 18 wird der Reaktionsträger über die Einführöffnung 13 wieder ausgestoßen. Alternativ ist es auch möglich, dass eine separate Ausführöffnung am Messgerät 12 vorgesehen ist, beispielsweise an dem der Einführöffnung 13 gegenüberliegendem Ende des Messgeräts 12, durch die der Reaktionsträger ausgestoßen wird.
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Die Magazinvorrichtung 14 umfasst eine Haltevorrichtung 16 für eine Mehrzahl von Reaktionsträgern 18, welche jeweils zumindest eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff aufweisen. Vorzugsweise weisen sie Reaktionsträger jeweils eine Mehrzahl von Reaktionskammern auf, beispielsweise 10 oder mehr, und ermöglichen somit die unabhängige Durchführung von mehreren unterschiedlichen Messungen zu verschiedenen Zeitpunkten.
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Die Magazinvorrichtung 14 umfasst ferner eine Zuführvorrichtung 20, welche ausgebildet ist, um einen Reaktionsträger 18 der Mehrzahl von Reaktionsträgern 18 aus der Haltevorrichtung 16 zu entnehmen und dem Messgerät 12 zur Durchführung einer Messung der jeweiligen zu messenden Komponente des Gasgemisches zuzuführen.
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Eine Steuereinheit 22 ist zum Steuern der Haltevorrichtung 16 und der Zuführvorrichtung 18 vorgesehen.
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Die Magazinvorrichtung 14 ermöglicht die automatische Durchführung einer Vielzahl von gleichartigen oder unterschiedlichen Messungen, mittels gleichartiger Reaktionsträger bzw. Reaktionsträgern mit unterschiedlichen Reaktionsstoffen. Somit kann das Messgerät 12 auf einfache und kostengünstige Weise quasikontinuierliche Messungen durch aufeinanderfolgende Stichprobenmessungen durchführen.
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Durch die Automatisierung ist es nicht nötig, dass sich ein Benutzer des Messgeräts 12 mit der Magazinvorrichtung 14 für jede Messung mit entsprechender Schutzkleidung in eine mögliche Gefahrenzone begeben muss.
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Ferner wird die Bedienung des Messgeräts 12 bei komplexen Messungen einer Mehrzahl von zu messenden Komponenten, die eine Mehrzahl verschiedener Reaktionsträger 18 benötigt, vereinfacht, dadurch dass eine Abfolge verschiedener Messungen programmiert werden kann und durch die Steuereinheit 22 ein automatischer Wechsel von unterschiedlichen Reaktionsträgern 18 in der Haltevorrichtung 16 ermöglicht wird.
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In der ersten Ausführungsform in den 1 und 2 ist die Haltevorrichtung als drehbares Karussell ausgebildet, welches acht Reaktionsträger 18 aufnehmen kann.
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Das Messgerät 12 ist in der gezeigten Ausführungsform als eigenständiges Gerät ausgebildet und die Magazinvorrichtung 14 weist eine Halterung 24 auf, in der das Messgerät 12 herausnehmbar aufgenommen wird.
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Das Messgerät kann somit auf flexible Weise eingesetzt werden, einerseits in die Magazinvorrichtung 14 eingesetzt für automatische Messreihen und andererseits aus der Magazinvorrichtung 14 herausgenommen für mobile, manuelle Messungen. Das Messgerät 12 ist dabei klein, leicht und handlich ausgebildet und ermöglicht somit einfache manuelle Messungen ohne die Magazinvorrichtung 14, die insbesondere bei einer großen Haltevorrichtung 16 verhältnismäßig groß und schwer sein kann.
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Die Haltevorrichtung 16 weist einen Motor auf, der das Karussell dreht, um einen bestimmten Reaktionsträger 18 in einer vorbestimmten Position zu positionieren, welche gegenüber einer Einführöffnung 13 für Reaktionsträger 18 des Messgeräts 12 liegt, wenn das Messgerät 12 in der Halterung 24 aufgenommen ist.
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Die Haltevorrichtung 16 ist entnehmbar ausgebildet, wodurch sie unabhängig vom Ort der Magazinvorrichtung 14 und des Messgeräts 12 mit Reaktionsträgern 18 bestückt werden kann. Die Haltevorrichtung 16 ist vorzugsweise austauschbar, sodass ein schneller Wechsel einer sich in der Magazinvorrichtung 14 befindlichen Haltevorrichtung 16 gegen eine neu bestückte Haltevorrichtung 16 ermöglicht wird.
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Alternativ ist es auch möglich, dass eine Haltevorrichtung 16 unbeweglich in der Magazinvorrichtung 14 angeordnet ist und die Zuführvorrichtung für den Transport des ausgewählten Reaktionsträger 18 so ausgebildet ist, dass sie den ausgewählten Reaktionsträger 18 an einer ersten Position in der Haltevorrichtung ergreift und in eine zweite, vorbestimmte Position am Messgerät 12 transportiert und in der zweiten Position dem Messgerät zuführt, wobei insbesondere eine mehrachsige Bewegung der Zuführvorrichtung vorgesehen sein kann.
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In der gezeigten Ausführungsform bildet die Zuführvorrichtung 20 zudem eine Entnahmevorrichtung 26, welche ausgebildet ist, um den ausgewählten Reaktionsträger 18 nach Durchführung einer Messung aus dem Messgerät 12 zu entnehmen und der Haltevorrichtung 16 oder einem Behälter für verbrauchte Reaktionsträger 18 zuzuführen. Auf diese Weise wird der Reaktionsträger 18 aus dem Messgerät 12 entnommen und in die Haltevorrichtung 16 zurückgeführt werden, wodurch weitere Messungen mit diesem Reaktionsträger 18 zu einem späteren Zeitpunkt, insbesondere nach der Durchführung von Messungen mit anderen Reaktionsträgern 18, durchgeführt werden können.
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Alternativ ist es möglich, dass ein Behälter für verbrauchte Reaktionsträger 18 so ausgebildet ist, dass verbrauchte Reaktionsträger 18 nachdem alle möglichen Messungen mit dem Reaktionsträger 18 durchgeführt wurden direkt aus dem Messgerät 12 in den Behälter ausgegeben wird.
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An der Zuführvorrichtung 20 ist Erkennungsvorrichtung 28 vorgesehen, welche ausgebildet ist, um eine auf den Reaktionsträgern 18 gespeicherte Information auszulesen. In der bevorzugten Ausführungsform wird die mit dem Reaktionsträger zu messende Komponente des Gasgemischs, d. h. die Art des Reaktionsstoffes, die Anzahl bereits durchgeführter Messungen oder noch verbliebener Messungen, d. h. die Anzahl benutzter oder noch unbenutzter Reaktionskammern ausgelesen. Somit kann die Magazinvorrichtung 10 eine eigenständige Auswahl eines geeigneten Reaktionsträgers 18 zur Durchführung einer bestimmten Messung oder eine Kontrolle der korrekten Auswahl eines Reaktionsträgers 18 sicher durchführen. Die Erkennungsvorrichtung 28 kann in der gezeigten Ausführungsform durch Nahfeldkommunikation mit dem Reaktionsträger 18 kommunizieren. Um eine Interferenz benachbarter Reaktionsträger 18 zu vermeiden, ist die Haltevorrichtung 16 so ausgebildet, dass einzelne Fächer für individuelle Reaktionsträger 18 gegeneinander abgeschirmt sind.
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Alternativ kann die Erkennungsvorrichtung beispielsweise als optischer Sensor ausgebildet sein, um optische Informationen, beispielsweise einen Barcode, auf dem Reaktionsträger auslesen oder auf andere Weise, um auf dem Reaktionsträger gespeicherte Informationen auslesen.
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Die Informationen können auch bei der Bestückung der Haltevorrichtung 16 in der Steuereinheit 22 abgespeichert werden und können bei jeder Messung aktualisiert werden.
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Die Steuereinheit 22 kann in der bevorzugten Ausführungsform in verschiedenen Moden betrieben werden.
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In einem ersten Modus ist die Steuereinheit konfiguriert, um die in der Haltevorrichtung angeordneten Reaktionsträger in einer vorbestimmten Reihenfolge dem Messgerät zuzuführen. Dies ermöglicht eine einfache Steuerung der Magazinvorrichtung, die beispielsweise für eine lange Messreihe von gleichartigen Messungen geeignet ist, bei der jeweils gleichartige Reaktionsträger verwendet werden. In diesem Fall ist zur Automatisierung keine Kommunikation zwischen Messgerät 12 und Magazinvorrichtung 10 erforderlich. Die Magazinvorrichtung 10 muss lediglich erkennen können, wann ein Austausch des Reaktionsträgers zu erfolgen hat. Dies kann beispielsweise durch einen entsprechenden Sensor der Magazinvorrichtung ermöglicht werden, beispielsweise einem mechanischen oder optischen Sensor, der eine bestimmte Position eines sich im Messgerät 12 befindlichen Reaktionsträger 18 erfassen kann und beispielsweise eine Auswurfposition eines vom Messgerät 12 ausgestoßenen, verbrauchten Reaktionsträgers 18 oder ein Fehlen eines Reaktionsträgers 18 im Messgerät 12 erkennt.
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Um eine Kommunikation mit dem Messgerät 12 für komplexere Betriebsmodi zu ermöglichen, ist eine Kommunikationsvorrichtung 30 zur Kommunikation mit dem Messgerät 12 vorgesehen. Auf diese Weise können Informationen zwischen dem Messgerät 12 und der Magazinvorrichtung 10 ausgetauscht werden. In der gezeigten Ausführungsform ist eine kabellose Nahfeld-Kommunikationsvorrichtung 30 vorgesehen, welche mit einer entsprechenden Nahfeld-Kommunikationsvorrichtung 32 des Messgeräts 12 kommuniziert. Es können jedoch auch andere Kommunikationsvorrichtungen vorgesehen sein. Insbesondere kann das Messgerät 12 auch über eine Schnittstelle oder ein Kabel elektrisch mit der Magazinvorrichtung 10 verbunden sein.
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In einem zweiten Betriebsmodus ist die Steuereinheit 22 konfiguriert, um die in der Haltevorrichtung 16 angeordneten Reaktionsträger 18 in Abhängigkeit eines Ergebnisses einer vorhergehenden Messung dem Messgerät 12 zuzuführen. Auf diese Weise wird eine Serie von aufeinanderfolgenden Messungen an die Messergebnisse angepasst. Beispielsweise wird bei Detektion einer bestimmten zu messenden Komponente im Gasgemisch ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Messungen verkürzt oder es wird in Reaktion auf die Detektion einer ersten Komponente im Gasgemisch eine Messung einer bestimmten zweiten, anderer Komponente mittels eines unterschiedlicher Reaktionsstoffe/Reaktionsträger gemessen.
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Die Steuereinheit 22 kann von einem Benutzer programmiert werden, so dass die Art der aufeinanderfolgenden Messungen, der Zeitintervall zwischen den Messungen und die Abhängigkeit des Messverfahrens von den Messergebnissen durch den Benutzer festgelegt werden kann. Alternativ ist es möglich, dass statt der Steuereinheit 22 der Magazinvorrichtung 14 eine Steuereinheit des Messgeräts 12 oder eine externe Steuereinheit, die mit der Magazinvorrichtung 14 und/oder dem Messgerät 12 in Kommunikation steht, programmiert wird, und entsprechende Befehle an die Steuereinheit 22 der Magazinvorrichtung 14 ausgibt.
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Ferner umfasst die Magazinvorrichtung 14 eine unabhängige Energieversorgung 34 in Form einer Batterie, welche insbesondere eine Funktion der Magazinvorrichtung 14 auch bei Ausfall einer eventuellen externen Energieversorgung gewährleistet. Die Energieversorgung 34 kann auch dahingehend ausgelegt sein, um das Messgerät 12 mit Energie versorgen zu können, womit beispielsweise ein längerer Betrieb des Messgeräts 12 und somit des gesamten Messsystems 10 ermöglicht wird.
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Die gezeigte Ausführungsform umfasst zudem eine externe Kommunikationseinheit 36, welche eine Kommunikation mit dem Benutzer und/oder externen Geräten ermöglicht. In einer einfachen Ausführungsform ist die externe Kommunikationseinheit 36 ein lokaler Alarm, der ein akustisches und/oder optisches Warnsignal ausgibt, wenn das Messgerät 12 eine bestimmte Konzentration einer bestimmten Komponente im Gasgemisch misst. Auf diese Weise kann der Benutzer auch bei automatischem Betrieb des Messgeräts 12 gewarnt werden. In der bevorzugten Ausführungsform ist die externe Kommunikationseinheit 36 jedoch als kabellose Kommunikationseinheit ausgebildet, welche eine kabellose Kommunikation mit externen Geräten ermöglicht. Auf diese Weise kann das Messsystem 10 in eine externe Alarmkette integriert werden und die Messergebnisse und/oder eine entsprechende Warnung können an eine zentrale Kontrollstelle übermittelt werden, welche einen allgemeinen Alarm und/oder Notruf auslösen kann.
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Die 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform der Magazinvorrichtung 14, welche sich von der Magazinvorrichtung 14 der ersten Ausführungsform durch die Bauweise der Haltevorrichtung unterscheidet. In der zweiten Ausführungsform ist die Haltevorrichtung 14 in einer linear bewegbaren Stangenform ausgebildet. Die Haltevorrichtung 14 weist einen Motor auf, welcher die Haltevorrichtung 14 tangential zum Messgerät 12 linear bewegen kann, um einen bestimmten Reaktionsträger 18 in einer vorbestimmten Position gegenüber der Einführöffnung 13 des Messgeräts 12 zu positionieren. In dieser vorbestimmten Position kann die Zuführ-/Entnahmevorrichtung 20, 26 den bestimmten Reaktionsträger 18 greifen und in die Einführöffnung 13 des Messgeräts 12 einführen. Die Haltevorrichtung 14 hat somit eine einfache Bauweise und kann viele Reaktionsträger 18 auf engen Bauraum aufnehmen.
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Die 5 und 6 zeigen eine dritte Ausführungsform der Magazinvorrichtung 14, welche sich von der Magazinvorrichtung 14 der ersten Ausführungsform durch eine Haltevorrichtung 16 in Kettenform in Paternoster-Bauweise unterscheidet. Mehrere Halter für Reaktionsträger 18 sind flexibel miteinander verbunden und bilden eine geschlossene Kette. Ein Motor und ein Umlenkmechanismus ist vorgesehen, die einen Umlauf der Kette ermöglichen, sodass ein bestimmter Reaktionsträger 18 in einer der Halter in einer vorbestimmten Position gegenüber der Einführöffnung 13 des Messgeräts 12 positioniert werden kann. In dieser vorbestimmten Position kann die Zuführ-/Entnahmevorrichtung 20, 26 den bestimmten Reaktionsträger 18 greifen und in die Einführöffnung 13 des Messgeräts 12 einführen. In dieser Bauweise wird ein geringer Bauraum für die gesamte Anordnung der Magazinvorrichtung 14 benötigt.
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7 zeigt eine erste Ausführungsvariante der Zuführ-/Entnahmevorrichtung 20, 26. Ein erster Motor 38 ist vorgesehen, um einen Hebel 40 zu drehen. An anderen Ende des Hebels 40 ist ein Greifer 42 für einen Reaktionsträger 18 angeordnet. Der Greifer 42 umfasst einen beweglichen Greiffinger 44, der von einem zweiten Motor 46 bewegt wird, um einen Reaktionsträger 18 zugreifen.
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In 7 ist die Zuführ-/Entnahmevorrichtung 20, 26 in einer Ausgangsposition dargestellt. In der Ausgangposition ist der Greifer 42 von der Haltevorrichtung 16 beabstandet angeordnet, sodass eine Bewegung der Haltevorrichtung 16 ermöglicht wird, zur Positionierung eines bestimmten Reaktionsträgers 18 gegenüber der Einführöffnung 13 des Messgeräts 12. Nach der Positionierung des Reaktionsträgers bewegt sich der Greifer 42 durch den ersten Motor 38 angetrieben auf den Reaktionsträger 18 zu und der Greiffinger 44 wird durch den zweiten Motor geschlossen, sodass der Reaktionsträger 18 durch den Greiffinger 44 im Greifer 42 festgeklemmt wird.
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Anschließend wird der Greifer 42 mit dem Reaktionsträger 18 durch den ersten Motor 38 in Richtung des Messgeräts 12 bewegt, sodass der Reaktionsträger 18 in die Einführöffnung 13 des Messgeräts 12 eingeführt wird.
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Die Entnahme des Reaktionsträgers 18 nach der Messung erfolgt analog in umgekehrter Reihenfolge.
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8 zeigt eine zweite Ausführungsvariante der Zuführ-/Entnahmevorrichtung 20, 26. Der Greifer 42 ist analog zur vorhergehenden Ausführungsform ausgebildet. Der erste Motor 38 ist hier durch einen Linearantrieb mit einer Gewindestange 48 ausgebildet. In der oberen Bildhälfte ist die Zuführ-/Entnahmevorrichtung 20, 26 analog zur vorhergehenden Ausführungsvariante in ihrer Ausgangsposition gezeigt. In der unteren Bildhälfte ist die Zuführ-/Entnahmevorrichtung 20, 26 in der Position gezeigt, in der sie den Reaktionsträger 18 greift. Der Zuführ- und Entnahmevorgang erfolgt analog zu der vorhergehend beschriebenen Ausführungsvariante aus 7.
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Im folgenden wird ein Verfahren zur Messung zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches mit einem Messsystem 10 anhand der 1 und 2 beschrieben.
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In einem ersten Schritt wird ein erster Reaktionsträger 18 aus einer Mehrzahl von Reaktionsträgern 18 in der Haltevorrichtung 16 ausgewählt, wobei der erste Reaktionsträger zumindest eine Reaktionskammer mit einem ersten Reaktionsstoff aufweist und der erste Reaktionsstoff ausgebildet ist, um mit einer ersten zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der ersten zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen. Dies geschieht beispielsweise aufgrund einer bestimmten Position des Reaktionsträgers 18 in der Haltevorrichtung und/oder aufgrund von auf dem Reaktionsträger 18 gespeicherter Information, die durch die Erkennungsvorrichtung 28 ausgelesen werden.
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Anschließend wird der erste Reaktionsträger 18 durch die Zuführvorrichtung 20 wie oben beschrieben aus der Haltevorrichtung 16 entnommen und dem Messgerät zugeführt.
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Eine erste Messung einer ersten zu messenden Komponente des Gasgemisches wird mittels des ersten Reaktionsträgers 18 durchgeführt.
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Nach der Messung wird der erste Reaktionsträger 18 durch die Entnahmevorrichtung 26 wie oben beschrieben aus dem Messgerät 12 entnommen und an seine vorhergehende Position in der Haltevorrichtung 16 zurückgebracht. In einem Fall, indem alle Reaktionskammern des Reaktionsträgers 18 benutzt wurden und der Reaktionsträger somit verbraucht ist, ist es auch möglich, dass der Reaktionsträger in einen Behälter für verbrauchte Reaktionsträger transportiert wird.
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Anschließend ist das Messgerät 12 bereit für eine weitere Messung. In den weiteren Verfahrensschritten wird, analog zum ersten Reaktionsträger 18 ein, eine Auswahl eines zweiten Reaktionsträgers 18 aus der Mehrzahl von Reaktionsträgern 18 in der Haltevorrichtung 16 durchgeführt, wobei der zweite Reaktionsträger zumindest eine Reaktionskammer mit einem zweiten Reaktionsstoff aufweist und der zweite Reaktionsstoff ausgebildet ist, um mit einer zweiten zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zweiten zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen. Entsprechend erfolgt ein Entnehmen des zweiten Reaktionsträgers 18 aus der Haltevorrichtung 16 und Zuführen des zweiten Reaktionsträgers 18 zu dem Messgerät 12 durch die Zuführvorrichtung 20 und die Durchführung zumindest einer zweiten Messung der zweiten zu messenden Komponente des Gasgemisches durch das Messgerät 12.
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In einem Betriebsmodus erfolgt eine wiederholte Durchführung einer Messung der gleichen zu messenden Komponente des Gasgemischs in einem vorbestimmten Zeitintervall, wodurch eine lange Messreihe mit einer Vielzahl von Messungen automatisch durchgeführt wird. Um eine möglichst lange Messreihe zu ermöglichen sind beispielsweise alle Reaktionsträger 18 in der Haltevorrichtung von der gleichen Art, d. h. sie weisen den gleichen Reaktionsstoff auf. In diesem Fall muss der Reaktionsträger nicht nach jeder Messung gewechselt werden sondern kann im Messgerät verbleiben, bis alle Reaktionskammern des Reaktionsträgers benutzt wurden.
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Es ist jedoch auch möglich, dass abwechselnd unterschiedliche Messungen mit unterschiedlichen Reaktionsträgern 18 durchgeführt werden, wobei eine Durchführung von aufeinander folgenden Messungen von unterschiedlichen Komponenten des Gasgemischs erfolgt, wobei die ersten und zweiten Reaktionsträger 18 unterschiedliche Reaktionsstoffe aufweisen. Dies ermöglicht eine automatische Durchführung komplexer Messungen, bei denen eine Mehrzahl von zu messenden Komponenten eines Gasgemischs gemessen werden sollen.
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In den gezeigten Ausführungsformen ist eine Kommunikation zwischen Messgerät 12 und der Magazinvorrichtung 14 vorgesehen. Dies ermöglicht dem Benutzer die Programmierung von komplexen automatischen Messungen in Abhängigkeit von vorhergehenden Messergebnissen. Beispielsweise erfolgt eine Auswahl eines Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Messungen und/oder eine Auswahl des Reaktionsträgers aus einer Mehrzahl von Reaktionsträgern mit unterschiedlichen Reaktionsstoffen in Abhängigkeit eines Messergebnisses der ersten Messung.
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So kann beispielsweise bei einer steigenden Konzentration einer Komponente der Messintervall verkürzt werden um eine bessere zeitliche Auflösung der Messreihe zu erhalten, um einen weiteren Anstieg zeitnah zu erkennen. Bei einer Detektion bestimmter Komponenten können flexible Folgemessungen von anderen Komponenten gemessen werden. Es können auch andere Messdaten erfasst werden, beispielsweise eine Temperatur über einen Temperatursensor, wobei eine Messung einer bestimmten Komponente des Gasgemischs durch eine Über- oder Unterschreitung von Temperaturgrenzen oder Gradienten ausgelöst wird.
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Ferner können auch zumindest zwei Reaktionsträger 18 vorgesehen sein, welche unterschiedliche Empfindlichkeitsbereiche für eine bestimmte Komponente aufweisen und somit zur Messung der zu messenden Komponente in jeweils unterschiedlichen Konzentrationsbereichen ausgebildet sind, wobei eine Auswahl des Reaktionsträgers 18 aus den zumindest zwei Reaktionsträgern 18 mit unterschiedlichen Konzentrationsbereichen in Abhängigkeit eines Messergebnisses der ersten Messung erfolgt. Beispielsweise wird bei einer Messung, in der ein Reaktionsträger 18 mit hoher Empfindlichkeit in Sättigung war, eine weitere Folgemessung mit einem Reaktionsträger 18 mit niedrigerer Empfindlichkeit durchgeführt wird. Es ist auch möglich, dass eine Auswahl des Reaktionsträgers 18 aus den zumindest zwei Reaktionsträgern 18 mit unterschiedlichen Konzentrationsbereichen in Abhängigkeit eines Messergebnisses einer anderen zu messenden Komponente erfolgt.
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Alternativ ist es möglich, dass eine Folgemessung mit einer gleichartigen Reaktionskammer auf dem gleichen Reaktionsträger 18 oder einem anderen, gleichartigen Reaktionsträger 18 durchgeführt wird, wobei das Messsgerät 12 durch eine Veränderung der Messparameter, beispielsweise des Volumenstroms des Gasgemischs, eine veränderte Empfindlichkeit der Messung ermöglicht.
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Eine Programmierung eines Messungsablaufs kann über die Magazinvorrichtung 14, das Messsystem 12 oder eine externe Steuereinheit erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Messsystem
- 12
- Messgerät
- 13
- Einführöffnung
- 14
- Magazinvorrichtung
- 15
- Öffnung
- 16
- Haltevorrichtung
- 18
- Reaktionsträger
- 20
- Zuführvorrichtung
- 22
- Steuereinheit
- 24
- Halterung
- 26
- Entnahmevorrichtung
- 28
- Erkennungsvorrichtung
- 30
- Kommunikationsvorrichtung
- 32
- Kommunikationsvorrichtung
- 34
- Energieversorgung
- 36
- Kommunikationseinheit
- 38
- Motor
- 40
- Hebel
- 42
- Greifer
- 44
- Greiffinger
- 46
- Motor
- 48
- Gewindestange
