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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gaserfassungsvorrichtung zur Erfassung eines Parameters eines Gases.
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STAND DER TECHNIK
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Aus dem Stand der Technik sind Gaserfassungsvorrichtungen bekannt, welche zur Erfassung eines Parameters eines Gases dienen. Dieser Parameter ist bspw. ein Alkoholgehalt des Gases, wenn die Gaserfassungsvorrichtung als ein Gerät zur Atemalkoholbestimmung (Atemalkoholmessgerät) ausgeführt ist.
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Ferner ist es bekannt, dass eine Temperatur der Gaserfassungsvorrichtung einen Einfluss auf die Erfassung haben kann. So kann eine Kondensation bei dem Gas auftreten, welche die korrekte Funktion der Gaserfassungsvorrichtung stört. Auch kann eine chemische Reaktion, welche bei einem elektrochemischen Sensor der Gaserfassungsvorrichtung zur Erfassung genutzt wird, bei niedrigeren Temperaturen langsamer ablaufen.
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Daher wird üblicherweise diesem negativen Einfluss durch eine Erwärmung der gasführenden Teile und des Sensors der Gaserfassungsvorrichtung entgegengewirkt. Die Erwärmung erfolgt dabei kontaktierend, d. h. ein Heizmittel steht unmittelbar oder mittelbar über wärmeleitende Strukturen der Gaserfassungsvorrichtung in Kontakt mit den Teilen bzw. dem Sensor. Für die Erwärmung werden häufig Widerstandsheizungen als Heizmittel genutzt. Für eine ausreichende Erhitzung ist es erforderlich, dass diese in engem Kontakt zu dem zu beheizenden Geräteteil stehen müssen. Dies bringt den Nachteil mit sich, dass eine aufwendige Montage der Widerstandsheizung und ggf. eine Anpassung der Geräteteile erfolgen muss. Insbesondere kann eine solche Anpassung darin bestehen, dass wärmeleitende Strukturen wie eine Wärmeleitpaste oder dergleichen aufgebracht werden müssen. Zudem ist die Erwärmung ggf. nur begrenzt steuer- und anpassbar, und hat einen hohen Energieverbrauch.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei der Erfassung eines Parameters eines Gases zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte und/oder kostengünstigere Lösung für eine Erhitzung bei der Gaserfassungsvorrichtung vorzuschlagen.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Gaserfassungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Gaserfassungsvorrichtung zur Erfassung, insbesondere Messung und/oder Detektion, wenigstens eines Parameters eines Gases. Der Parameter ist insbesondere wenigstens ein (zu analysierender) Stoff des Gases, wie ein Alkoholgehalt. Somit kann der Parameter z. B. den Ethanolgehalt im Gas bezeichnen. Ferner kann das Gas als ein Atemgas einer Person ausgeführt sein, sodass die Gaserfassungsvorrichtung konkret als ein (insbesondere mobiles) Atemalkoholmessgerät ausgeführt sein kann.
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Darüber hinaus kann die Gaserfassungsvorrichtung auch zur Detektion des Parameters, d. h. insbesondere wenigstens einer Substanz, im Gas dienen. Entsprechend kann die Erfassung des Parameters im weiteren Sinne auch eine Detektion betreffen, wobei der Parameter dann nicht wertemäßig bestimmt werden muss. Bspw. genügt in diesem Fall die Detektion einer relativen Veränderung des Parameters. Beispielhaft kann die Gaserfassungsvorrichtung als eine Gaswarnvorrichtung ausgebildet sein, wie ein Gaswarngerät zur Detektion von Kohlenstoffmonoxid in der Luft.
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Im engeren Sinne umfasst die Erfassung des Parameters eine Messung, bei welcher z. B. die Konzentration des Parameters im Gas quantitativ und wertemäßig bestimmt wird.
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Grundsätzlich kann die Gaserfassungsvorrichtung als ein stationäres oder mobiles Gaserfassungsgerät ausgebildet sein. In der mobilen Ausführung kann die Gaserfassungsvorrichtung somit tragbar ausgeführt sein, um eine einfache und flexible Handhabung zu ermöglichen.
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Eine erfindungsgemäße Gaserfassungsvorrichtung kann aufweisen:
- - eine Erfassungsanordnung mit wenigstens einem, insbesondere die Erfassung (des Parameters) beeinflussenden, Element, vorzugsweise zur Kontaktierung mit dem Gas, um die Erfassung des Parameters in einem Erfassungszustand der Erfassungsanordnung durchzuführen,
- - wenigstens ein (insbesondere elektronisches) Emittiermittel, vorzugsweise Heizmittel und/oder Wärmequelle, zur kontaktlosen Erhitzung des wenigstens einen Elementes, um den Erfassungszustand (insbesondere durch die Erhitzung) herbeizuführen.
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Dies hat den Vorteil, dass durch die Nutzung der kontaktlosen Erhitzung eine flexiblere Erwärmung des wenigstens einen Elementes möglich ist. Dies erfordert ggf. auch eine weniger aufwendige Montage der Gaserfassungsvorrichtung, und kann somit die Kosten und den Aufwand für die Herstellung reduzieren.
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Die kontaktlose Erhitzung bezeichnet dabei vorzugsweise eine derartige Übertragung von Wärmeenergie, welche primär (überwiegend oder nahezu ausschließlich) auf eine Emission einer Strahlung durch das wenigstens eine Emittiermittel und anschließende Absorption dieser emittierten Strahlung durch das wenigstens eine Element basiert. Im Gegensatz dazu kann bei der kontaktierenden Erhitzung primär Konduktion zur Übertragung der Wärmeenergie genutzt werden. Ferner kann es möglich sein, dass das Emittiermittel weder mittelbar über wärmeleitenden Strukturen der Gaserfassungsvorrichtung noch unmittelbar mit dem Element verbunden ist. Unter Strukturen werden in diesem Zusammenhang insbesondere Feststoffe verstanden. Alternativ kann es möglich sein, dass das Emittiermittel mit dem Element nur über lichtleitende Strukturen verbunden ist.
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Der Erfassungszustand kann einen Zustand bezeichnen, bei welchem die Temperatur des wenigstens einen Elementes in einem bestimmten Temperaturbereich liegt. Der Erfassungszustand kann so definiert sein, dass in diesem Temperaturbereich eine sinnvolle Erfassung des Parameters möglich ist. Bspw. hat in dem Erfassungszustand (bei diesem Temperaturbereich) das wenigstens eine Element einen derartigen Einfluss auf die Erfassung, dass diese schneller und/oder zuverlässiger und/oder genauer und/oder mit höherer Sensitivität erfolgen kann als außerhalb des Erfassungszustands bzw. Temperaturbereichs.
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Das Emittiermittel kann als ein Mittel, insbesondere elektronisches Bauelement, verstanden werden, welches z. B. zur Emittierung von Strahlung und/oder Feldern und/oder dergleichen geeignet ist. In anderen Worten kann das Emittiermittel durch die Emittierung die Erhitzung bewirken. Ein Beispiel für ein solches Mittel ist eine Leuchtdiode zur Ausstrahlung von elektromagnetischer Strahlung.
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Ein weiteres Beispiel für das Emittiermittel kann ein Heizmittel wie eine Induktionsheizung sein. Das Emittiermittel kann entsprechend auch als das Heizmittel, vorzugsweise als die Induktionsheizung, ausgebildet sein, um bspw. ein magnetisches Wechselfeld zu emittieren. Unter der Emittierung wird somit nicht nur die Emittierung von Strahlung sondern alternativ oder zusätzlich auch die Erzeugung von elektrischen und/oder magnetischen Feldern verstanden. Die Induktionsheizung kann besonders vorteilhaft zur induktiven Erhitzung genutzt werden, konkret dadurch, dass Wirbelströme im wenigstens einen Element induziert und entsprechende Wirbelstromverluste genutzt werden können.
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Ferner kann gemäß einem weiteren Vorteil die Gaserfassungsvorrichtung als ein Atemalkoholmessgerät ausgebildet sein. Entsprechend kann die Erfassungsanordnung dazu ausgeführt sein, ein Verfahren zur Atemalkoholbestimmung durchzuführen. Dabei sind verschiedene Verfahren bekannt. Wenn die Erfassungsanordnung einen elektrochemischen Sensor aufweist, kann das Verfahren zur Atemalkoholbestimmung nach dem Prinzip einer Brennstoffzelle arbeiten. Hierzu kann der Sensor wenigstens eine Elektrode (z. B. eine Messelektrode und eine Gegenelektrode) und ein Elektrolyt aufweisen. Das Elektrolyt und das Elektrodenmaterial können dabei so gewählt sein, dass der zu analysierende Stoff (Ethanol) an der Katalysatorschicht der Elektrode, insbesondere Messelektrode, elektrochemisch oxidiert wird. Auf der Gegenseite kann dann an der Kathode Umgebungssauerstoff entzogen werden. Dabei kann ein Elektrodenstrom entstehen. Anhand der Messung dieses Elektrodenstroms kann der Parameter, also der zu analysierende Stoff, bestimmt werden.
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Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn im Rahmen der Erfindung das wenigstens eine Element für eine direkte Kontaktierung des Gases und/oder für eine Bereitstellung einer Funktion zur Erfassung ausgeführt ist, sodass im Erfassungszustand die Erfassung durch das Element bereitgestellt sein kann, und außerhalb des Erfassungszustands die Erfassung durch das Element beeinträchtigt sein kann. In anderen Worten kann die Erfassung außerhalb des Erfassungszustands nur mit höherer Beeinträchtigung (aufgrund der unterschiedlichen Temperatur) durchgeführt werden, als bei Vorliegen des Erfassungszustands. Dies hängt damit zusammen, dass das wenigstens eine Element einen Einfluss auf die Erfassung hat, sei es durch die direkte Kontaktierung und/oder durch die Bereitstellung der Funktion. Die Funktion ist bspw. eine Funktion eines Sensors bzw. einer Sensoranordnung der Erfassungsanordnung, wie eine elektrochemische Reaktion oder eine optische spektrale Analyse. Somit ermöglicht es die Erhitzung, dass die Erfassung in verbesserter Weise durchgeführt werden kann.
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Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Emittiermittel dazu ausgeführt ist, den Erfassungszustand durch die Erhitzung des Elementes auf eine Temperatur innerhalb eines definierten Temperaturbereichs herbeizuführen. Somit kann aktiv der Zustand hergestellt werden, bei welchem die Erfassung optimal bereitgestellt werden kann. Dabei ist es auch denkbar, dass eine Temperaturmessung vorgesehen ist, um eine Regelung der Erhitzung anhand der gemessenen Temperatur durchzuführen. Somit kann sehr zuverlässig der Temperaturbereich eingehalten werden.
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Vorteilhaft ist es zudem, wenn das wenigstens eine Element zumindest eines der nachfolgenden Elemente aufweist (also als wenigstens eines der nachfolgenden Elemente ausgebildet sein kann):
- - eine Sensoranordnung zur Erfassung des Parameters, insbesondere mit einer Elektrode und/oder einem Elektrolyten und/oder einem optischen Element, welche ggf. jeweils eine Funktion für die Erfassung bereitstellen können,
- - wenigstens ein optisches Element zur Erfassung des Parameters, vorzugsweise für eine spektrale Analyse des Gases,
- - ein gasführendes Element, vorzugsweise in der Form eines Kanals zur Führung des Gases zu der oder einer Sensoranordnung.
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Damit können solche Elemente erhitzt werden, welche die Erfassung bei einer falschen Temperatureinstellung (der Temperatur dieser Elemente) negativ beeinflussen können. Die Erhitzung kann dabei auch derart gezielt (und/oder selektiv) durch das Emittiermittel erfolgen, dass eine Erhitzung der Umgebung des wenigstens einen Elementes vermieden wird.
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Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Element zumindest einen elektrochemischen Sensor (als die Sensoranordnung) aufweist, welcher zumindest ein Sensorelement für die Bereitstellung einer Funktion zur Erfassung aufweist, insbesondere eine Elektrode und einen Elektrolyten, wobei bevorzugt das Emittiermittel dazu ausgeführt ist, gezielt und/oder selektiv das (zumindest eine) Sensorelement zu erhitzen, wobei vorzugsweise der Sensor hierzu ein transparentes Gehäuse (d. h. mit wenigstens einem Teil des Gehäuses transparent ausgeführt) aufweist, um von dem Emittiermittel für die Erhitzung emittierte elektromagnetische Strahlung an das Sensorelement zu leiten. Insbesondere bei einem elektrochemischen Sensor kann die Temperatureinstellung einen starken Einfluss auf die Erfassung haben. Um die kontaktlose Erhitzung zu ermöglichen, kann das transparente Gehäuse vorgesehen sein.
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Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn das Emittiermittel auf das (wenigstens eine) Element ausgerichtet ist, um das Element gezielt und/oder selektiv zu erhitzen. Hierbei hat die kontaktlose Erhitzung den Vorteil, dass die Erhitzung durch die Ausrichtung wesentlich zielgerichteter erfolgen kann, als dies bei einer Wärmeübertragung mittels Wärmeleitung der Fall wäre.
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Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Element eine Ausbildung zur gezielten und/oder selektiven Anpassung der Erhitzung aufweist, vorzugsweise in der Form einer Transparenz und/oder einer Einfärbung und/oder einer Verspiegelung, um das Element gezielt und/oder selektiv zu erhitzen. Die Einfärbung kann eine Einstellung des Absorptionsgrads bewirken. So kann die Einfärbung dazu führen, dass die vom Emittiermittel emittierte (elektromagnetische) Strahlung mit höherem Absorptionsgrad absorbiert wird. Die Einfärbung ist hierzu insbesondere eine Schwärzung oder dergleichen. Eine andere Einfärbung und/oder die Transparenz kann dazu führen, dass der Absorptionsgrad reduziert wird. Auf diese Weise können Teile des Elementes, welche nicht erhitzt werden sollen, von der Erhitzung im Wesentlichen ausgeschlossen werden. Somit kann der Wirkungsgrad für die zu erhitzenden Teile erhöht werden. Für eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads kann eine Verspiegelung genutzt werden, um ein Austreten der Strahlung zu verhindern. Ferner können auch optische Elemente, wie Scheiben oder Spiegel, so eingefärbt werden, dass ein Teil der Strahlung zur gezielten Erhitzung absorbiert wird.
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Im Rahmen der Erfindung kann die gezielte Erhitzung vorteilhafterweise eine Erhitzung betreffen, bei welcher das Element (d. h. ggf. auch nur Teile des Elementes) gemäß einer Vorgabe kontrolliert erhitzt wird. Hierzu kann z. B. die Strahlung (wie ein Spektrum der Strahlung), welche durch das Emittiermittel emittiert wird, an das Element angepasst werden. Auch kann das Element an die Strahlung angepasst werden, wie durch eine Einfärbung. Damit kann am Element der Absorptionsgrad für die Absorption der Strahlung bestimmt werden. Auf diese Weise lässt sich die Erhitzung kontrollieren, und somit das Element gezielt erhitzen.
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Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorteilhafterweise die selektive Erhitzung eine solche Erhitzung betreffen, bei welcher nicht diffus die Umgebung erwärmt wird, sondern nur bestimmte (vorgegebene) Teile des Elementes. Hierzu werden bspw. nur diese bestimmten Teile des Elementes eingefärbt, um den Absorptionsgrad entsprechend der gewünschten Selektion anzupassen. Auch kann das Emittiermittel so ausgerichtet werden, dass nur die gewünschten Bereiche optisch angestrahlt werden.
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Es ist ferner denkbar, dass das wenigstens eine Emittiermittel (jeweils) als ein Leuchtmittel für eine Ausstrahlung von elektromagnetischer Strahlung für die kontaktlose Erhitzung des wenigstens einen Elementes ausgebildet ist. Das Leuchtmittel ist bspw. ein Halbleiter-Bauelement, wie eine Leuchtdiode (LED also light-emitting diode). Damit kann die Erhitzung mit sehr hohem Wirkungsgrad erfolgen. Es ist denkbar, dass die Strahlung als sichtbares Licht oder Infrarot-Licht oder UV-Strahlung ausgeführt ist.
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Nach einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass das Emittiermittel als eine Leuchtdiode (LED) ausgebildet ist, insbesondere für eine Ausstrahlung eines sichtbaren oder Infrarot- oder UV-Lichts, zur kontaktlosen Erhitzung des wenigstens einen Elementes. Damit kann der Vorteil erzielt werden, dass eine Wärmeleitung durch wärmeleitende Strukturen nicht erforderlich ist. Ein Wärmeverlust durch diese Strukturen und eine nicht zielgerichtete, diffuse Erwärmung können damit vermieden werden. Ferner kann mit möglichst wenig Energieverbrauch und auch kurzzeitig geheizt werden, sodass Wärmekapazitäten vermieden werden. In Abhängigkeit vom gewählten Spektrum der emittierten Strahlung des Emittiermittels kann außerdem eine Erhitzung von Elementen erfolgen, die schlechte Wärmeleiter sind, und sich daher üblicherweise nur schlecht erwärmen lassen. Ferner ermöglicht es die Definition der Strahlungscharakteristik, dass eine Erhitzung sehr zielgerichtet erfolgen kann. Hierzu kann zusätzlich eine Anpassung des wenigstens einen Elementes erfolgen, z. B. durch eine Einfärbung, um das Absorptionsverhalten an die Strahlungscharakteristik anzupassen.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Emittiermittel, insbesondere die LED, mit einer Leistungsaufnahme im Bereich von 1 Watt bis 10 Watt, vorzugsweise 3 Watt bis 6 Watt betrieben wird. Dabei kann das Emittiermittel vorzugsweise Licht (insbesondere mit einem Schwerpunkt) im blauen Spektrum ausstrahlen.
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Ferner ist es denkbar, dass das Emittiermittel als wenigstens eine (insbesondere „blaue“) Leuchtdiode (LED) ausgeführt ist, und/oder wenigstens eine (insbesondere „blaue“) Leuchtdiode aufweist. Diese wenigstens eine Leuchtdiode kann dazu ausgeführt sein, sichtbares (insbesondere blaues) Licht zu emittieren. Dieses Licht kann z. B. ein Spektrum aufweisen, in welchem die Wellenlängen im blauen Bereich, also insbesondere im Bereich von 350 nm bis 550 nm, vorzugsweise 430 nm bis 500 nm dominieren. Bspw. kann in diesem Bereich die höchste Intensität und/oder ein Schwerpunkt im Spektrum vorgesehen sein. Entsprechend kann die wenigstens eine Leuchtdiode als eine „blaue“ Leuchtdiode (d. h. zur Emittierung von blauem Licht) ausgeführt sein. Auch wenn die Heizleistung dabei ggf. begrenzt, aber ggf. für den erfindungsgemäß vorgesehenen Zweck ausreichend ist, kann eine solche Leuchtdiode einen sehr geringen Energieverbrauch aufweisen.
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Vorteilhafterweise kann das Emittiermittel auch mehrere Leuchtmittel, insbesondere Leuchtdioden, aufweisen, oder es können mehrere Emittiermittel vorgesehen sein (z. B. jeweils als Leuchtmittel), welche bevorzugt eine Lampe ausbilden.
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Außerdem ist es möglich, dass eine Regelungsvorrichtung zur Regelung der kontaktlosen Erhitzung vorgesehen ist, um die Temperatur des wenigstens einen Elementes durch die Erhitzung innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs zu halten. Der Temperaturbereich ist bspw. ein Bereich von 10 Grad bis 30 Grad, vorzugsweise 15 Grad bis 20 Grad Celsius.
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Ferner ist es denkbar, dass das Emittiermittel als ein Bauelement auf einer Leiterplatte ausgeführt ist, insbesondere als ein elektronisches Bauelement und/oder als ein SMD- (Surface-mounted device) Bauelement. Dies ermöglicht eine wesentlich einfachere Montage, bei welcher z. B. der Aufwand für das Verlegen von Kabeln oder dergleichen entfallen kann.
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Es kann optional möglich sein, dass das wenigstens eine Element zumindest ein optisches Element zur Verwendung in einem ersten Spektralbereich aufweist, wobei das oder ein weiteres Emittiermittel zur kontaktlosen Erhitzung des optischen Elementes durch eine Ausstrahlung von Licht in einem zweiten Spektralbereich vorgesehen ist, wobei sich der erste Spektralbereich von dem zweiten Spektralbereich unterscheidet. Damit können auch optische Elemente, wie Spiegel oder Linsen, erhitzt werden, ohne die optische Funktion zu beeinträchtigen. Das wenigstens eine optische Element stellt bspw. wenigstens eine Funktion für die Erfassung bereit, wie eine Umlenkung von Lichtstrahlen zur spektralen Analyse des Gases. Dabei können diese Lichtstrahlen z. B. durch die Sensoranordnung genutzt werden, um die Erfassung bereitzustellen. Diese Lichtstrahlen weisen dann den ersten Spektralbereich auf.
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Optional kann es vorgesehen sein, dass die Gaserfassungsvorrichtung als eine tragbare Gaserfassungsvorrichtung ausgebildet ist. Damit ist ein flexibler Einsatz der Gaserfassungsvorrichtung möglich.
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Es ist weiter möglich, dass das Emittiermittel entfernt von der Erfassungsanordnung positioniert ist. So kann bspw. ein Abstand zwischen der Erfassungsanordnung und dem Emittiermittel von mindestens 1 cm oder mindestens 5 cm oder mindestens 10 cm oder mindestens 20 cm vorgesehen sein. Bspw. ist das Emittiermittel als Strahlungsquelle ausgeführt, um Lichtstrahlen an die Erfassungsanordnung zu emittieren. Das Emittiermittel kann dann die kontaktlose Erhitzung des wenigstens einen Elementes der Erfassungsanordnung vorteilhafterweise dadurch bewirken, dass eine optische Einrichtung zur Übertragung der emittierten Lichtstrahlen an die Erfassungsanordnung genutzt wird.
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Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn die Gaserfassungsvorrichtung als ein Alkoholmessgerät zur Erfassung des Parameters in der Form eines Alkoholgehalts des Gases in der Form von Atemluft ausgebildet ist. Insbesondere können durch den Einsatz einer kontaktlosen Erhitzung die Kosten und der Aufwand für die Herstellung des Alkoholmessgeräts verringert werden.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gaserfassungsvorrichtu ng,
- 2 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gaserfassungsvorrichtung,
- 3 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gaserfassungsvorrichtu ng,
- 4 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gaserfassungsvorrichtu ng.
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In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Gaserfassungsvorrichtung 10 zur Erfassung eines Parameters eines Gases 1 gezeigt. Es kann sich hierbei konkret um eine Alkoholmessvorrichtung handeln, welche zur Bestimmung eines Alkoholgehalts in einem Atemgas dient. Es ist eine Erfassungsanordnung 20 vorgesehen, welche wenigstens ein - die Erfassung beeinflussendes - Element 30, 40 aufweist. Bei diesem Element kann es sich z. B. um einen gasführenden Kanal 30 oder eine Sensoranordnung 40 handeln. Das Gas 1 kann dabei für die Erfassung über den Kanal 30 zu der Sensoranordnung 40 geführt werden, wie durch einen Pfeil symbolisiert wird. Entsprechend ist das wenigstens eine Element 30, 40 zur Kontaktierung mit dem Gas 1 ausgeführt, um die Erfassung des Parameters in einem Erfassungszustand der Erfassungsanordnung 20 durchzuführen. Der Erfassungszustand bezieht sich insbesondere darauf, dass für die Erfassung die Temperatur des wenigstens einen Elementes 20, 30 in einem bestimmten Temperaturbereich vorliegt.
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Entsprechend kann das wenigstens eine Element 30, 40 für eine direkte Kontaktierung des Gases 1 und/oder für eine Bereitstellung einer Funktion zur Erfassung ausgeführt sein, sodass im Erfassungszustand die Erfassung durch das Element 30, 40 bereitgestellt ist, und außerhalb des Erfassungszustands die Erfassung durch das Element 30, 40 beeinträchtigt ist.
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Die Sensoranordnung 40 ist z. B. dazu ausgeführt, die Erfassung mittels einer optischen Erfassung durchzuführen, z. B. durch eine Spektralanalyse des Gases 1. In diesem Fall ist z. B. ein optisches Element 45 vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Elektrolyt 42 und/oder wenigstens eine Elektrode 43 vorgesehen sein, um die Sensoranordnung 40 als einen elektrochemischen Sensor 40 bereitzustellen.
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Es ist weiter wenigstens ein Emittiermittel 50 zur kontaktlosen Erhitzung des wenigstens einen Elementes 30, 40 vorgesehen, um den Erfassungszustand herbeizuführen. Das Emittiermittel 50 kann in kompakter Weise auf einer Leiterplatte 60 angeordnet sein. Zum Betrieb des Emittiermittels 50 können dabei weitere, nicht gezeigte Elektronikbauelemente auf der Leiterplatte 60 vorgesehen sein. Dabei kann es möglich sein, dass nur ein bestimmter Teil des wenigstens einen Elementes 30, 40 erhitzt werden soll, um die Erfassung zu verbessern. Dieser Teil ist bspw. ein Sensorelement (wie das optische Element 45 und/oder das Elektrolyt 42 und/oder die Elektrode 43). So kann z. B. das optische Element 45 mit einer Strahlung erhitzt werden, deren Spektrum von einem Spektrum abweicht, welches die Sensoranordnung 40 und/oder das optische Element 45 für die Erfassung nutzt. Ferner kann der Elektrolyt 42 eingefärbt sein, und/oder die Elektrode 43 einen Stoff wie Platin aufweisen, welcher eine definierte Absorption bewirkt, sodass eine selektive Erhitzung dieser Teile ermöglicht wird.
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Weiter kann das Emittiermittel 50 dazu ausgeführt sein, den Erfassungszustand durch die Erhitzung des Elementes 30, 40 auf eine Temperatur innerhalb eines definierten Temperaturbereichs herbeizuführen. Hierzu kann z. B. auch eine Regelung der Erhitzung genutzt werden, um die Temperatur in dem Temperaturbereich zu halten.
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Außerdem kann das wenigstens eine Element 30, 40 zumindest eines der nachfolgenden Elemente 30, 40 aufweisen:
- - die Sensoranordnung 40 zur Erfassung des Parameters, insbesondere mit der Elektrode 43 und/oder dem Elektrolyten 42 und/oder dem optischen Element 45,
- - ein gasführendes Element 30, vorzugsweise in der Form des Kanals 30 zur Führung des Gases 1 zu der oder einer Sensoranordnung 40.
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Dabei sind die Sensorelemente 42, 43 und 45 in 1 mit einer gestrichelten Linie dargestellt, um zu verdeutlichen, dass jedes der Sensorelemente 42, 43, 45 nur optional vorgesehen sein kann.
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Wenn das wenigstens eine Element 30, 40 zumindest einen elektrochemischen Sensor 40 aufweist, kann dieser Sensor 40 zumindest ein Sensorelement 42, 43 für die Bereitstellung einer Funktion zur Erfassung in der Form der Elektrode 43 und des Elektrolyten 42 aufweisen. Weiter kann das Emittiermittel 50 dazu ausgeführt sein, gezielt (selektiv) das Sensorelement 42, 43 zu erhitzen. Hierzu kann der Sensor 40 ein transparentes Gehäuse 41 aufweisen, um die von dem Emittiermittel 50 für die Erhitzung emittierte elektromagnetische Strahlung an das Sensorelement 42, 43 weiterzuleiten. Dabei kann das Emittiermittel 50 auf das transparente Gehäuse 41 und/oder das Element 30, 40 ausgerichtet sein, um das Element 30, 40 gezielt zu erhitzen.
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Weiter kann auch das wenigstens eine Element 30, 40, und insbesondere der Kanal 30, eine Ausbildung zur gezielten Anpassung der Erhitzung aufweisen. Diese kann in der Form einer Transparenz 31, 41 und/oder einer Einfärbung 32, 42 und/oder einer Verspiegelung 70 ausgeführt sein, um das Element 30, 40 gezielt und/oder selektiv zu erhitzen. So ist in 1 gezeigt, dass der Kanal 30 eine eingefärbte, insbesondere geschwärzte äußere Oberfläche 32 aufweisen kann. Auch in 2 ist diese geschwärzte Oberfläche 32 optional innenseitig im Kanal 30 vorgesehen. Dies ermöglicht es, dass das von dem Emittiermittel 50 emittierte Licht selektiv durch die Oberfläche 32 absorbiert wird und damit zur Erwärmung des Gases 1 im Kanal 30 beiträgt. Wie zuvor beschrieben wurde, kann auch das Gehäuse 41 der Sensoranordnung 40 zumindest teilweise transparent für das Licht ausgeführt sein.
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In 2 ist gezeigt, dass der Kanal 30 als die Anpassung auch eine zumindest teilweise transparente Wandung 31 aufweisen kann. Mittels eines Spiegels 70 kann dabei das durch das Emittiermittel 50 emittierte Licht derart abgelenkt werden, dass dieses im Kanal 30 zumindest überwiegend verbleibt und absorbiert werden kann. Das Emittiermittel 50 kann in einer Kavität 81 eines Gehäuses 80 der Gaserfassungsvorrichtung 10 angeordnet sein, um das Licht auf den Kanal 30 zu emittieren.
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In 3 ist eine Ausbildung der Sensoranordnung 40 dargestellt, bei welcher das Emittiermittel 50 unterhalb der Sensoranordnung 40 positioniert ist. Hierzu sind Distanzstücke 61 vorgesehen, welche einen Abstand zwischen dem Emittiermittel 50 und der Sensoranordnung 40 definieren. Damit kann kontaktlos eine Erhitzung durch das Emittiermittel 50 erfolgen. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass das vom Emittiermittel 50 emittierte Licht durch einen transparenten Bereich des Gehäuses 41 zu wenigstens einem Sensorelement 42, 43 der Sensoranordnung 40 gelangt, um dieses Sensorelement 42, 43 selektiv zu erhitzen.
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In 4 ist dargestellt, dass das Emittiermittel 50 auch entfernt von der Erfassungsanordnung 20 positioniert sein kann. Bspw. ist das Emittiermittel 50 als Strahlungsquelle ausgeführt, um Lichtstrahlen 91 an die Erfassungsanordnung 20 zu emittieren. Das Emittiermittel 50 kann dann die kontaktlose Erhitzung des wenigstens einen Elementes 30, 40 der Erfassungsanordnung 20 dadurch bewirken, dass eine optische Einrichtung 90 zur Übertragung der emittierten Lichtstrahlen 91 an die Erfassungsanordnung 20 genutzt wird. Die optische Einrichtung 90 umfasst hierzu bspw. wenigstens einen Spiegel und/oder wenigstens eine Linse und/oder wenigstens einen Lichtleiter und/oder dergleichen, um bspw. eine Bündelung und/oder Führung der Lichtstrahlen 91 zu ermöglichen. Die Erfassungsanordnung 20 und das Emittiermittel 50 können somit über eine größere Distanz voneinander entfernt angeordnet sein.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gas, Atemgas
- 10
- Gaserfassungsvorrichtung, Alkoholmessgerät
- 20
- Erfassungsanordnung
- 30
- Element, Kanal
- 31
- Wandung, transparente Wandung
- 32
- geschwärzte Oberfläche
- 40
- weiteres Element, Sensoranordnung, Sensor
- 41
- transparentes Gehäuse
- 42
- Elektrolyt, gefärbter Elektrolyt
- 43
- Elektrode
- 45
- optisches Element
- 50
- Emittiermittel, Leuchtdiode
- 60
- Leiterplatte
- 61
- Distanzstück
- 70
- Spiegel
- 80
- Gehäuse
- 81
- Kavität
- 90
- optische Einrichtung
- 91
- Lichtstrahl
