DE102022201704A1 - Gasanalyse-System für Fahrzeuge und Anordnung mehrerer derartiger Gasanalyse-Systemen - Google Patents

Gasanalyse-System für Fahrzeuge und Anordnung mehrerer derartiger Gasanalyse-Systemen Download PDF

Info

Publication number
DE102022201704A1
DE102022201704A1 DE102022201704.8A DE102022201704A DE102022201704A1 DE 102022201704 A1 DE102022201704 A1 DE 102022201704A1 DE 102022201704 A DE102022201704 A DE 102022201704A DE 102022201704 A1 DE102022201704 A1 DE 102022201704A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring chamber
air
designed
gas analysis
way valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022201704.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Rene Seidemann
Julian King
Johannes Apell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102022201704.8A priority Critical patent/DE102022201704A1/de
Priority to JP2023006585A priority patent/JP2023121132A/ja
Priority to CN202310147322.8A priority patent/CN116625982A/zh
Priority to SE2350185A priority patent/SE2350185A1/en
Priority to US18/171,056 priority patent/US20230266300A1/en
Publication of DE102022201704A1 publication Critical patent/DE102022201704A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/39—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using tunable lasers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/082—Evaluation by breath analysis, e.g. determination of the chemical composition of exhaled breath
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/097—Devices for facilitating collection of breath or for directing breath into or through measuring devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4845—Toxicology, e.g. by detection of alcohol, drug or toxic products
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6893—Cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00792—Arrangement of detectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/008—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being air quality
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K28/00—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions
    • B60K28/02—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver
    • B60K28/06—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver responsive to incapacity of driver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2226—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/24—Suction devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/34—Purifying; Cleaning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/004—CO or CO2
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0047—Organic compounds
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
    • G01N33/4972—Determining alcohol content
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/98—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving alcohol, e.g. ethanol in breath
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K28/00—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions
    • B60K28/02—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver
    • B60K28/06—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver responsive to incapacity of driver
    • B60K28/063—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver responsive to incapacity of driver preventing starting of vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N1/2252—Sampling from a flowing stream of gas in a vehicle exhaust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/24—Suction devices
    • G01N2001/245—Fans

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)

Abstract

Gasanalyse-System (10) für Fahrzeuge umfassend eine Messkammer (5) umfassend wenigstens einen Sensor ausgelegt zum Messen von Substanzen in Ausatemluft (1) von Fahrzeuginsassen und/oder Umgebungsluft (1) eines Fahrzeuginnenraums; wenigstens ein Gebläse (7) angeordnet an einer Auslassöffnung des Systems (10) und ausgelegt zur Förderung der Luft durch die Messkammer (5); wenigstens einen Filter (2) angeordnet an einer Einlassöffnung des Systems (10) und ausgelegt zum Verhindern eines Eindringens von Partikeln in das System (10); wenigstens ein erstes Einwegeventil (6) angeordnet zwischen der Messkammer (5) und dem Gebläse (7) und ausgelegt zum Sperren eines Rückflusses der Luft aus der Messkammer (5) und/oder der Umgebungsluft (1) aus einem Fahrzeuginnenraum in die Messkammer (5); ein Steuergerät ausgelegt zum Regeln und/oder Steuern der Förderung der Luft durch die Messkammer (5), wobei das Steuergerät ausgelegt ist, das System (10) zu aktivieren und deaktivieren und die Messung zu starten, wenn ein vorgegebener Kohlenstoffdioxid-Schwellenwert in der Messkammer (5) erreicht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gasanalyse-System für Fahrzeuge und eine Anordnung mehrerer derartiger Gasanalyse-Systemen
  • Folgende Definitionen, Beschreibungen und Ausführungen behalten ihre jeweilige Bedeutung für und finden Anwendung auf den gesamten offenbarten Erfindungsgegenstand.
  • Die Fahrerüberwachung gewinnt für assistiertes und automatisiertes Fahren bis SAE J3016 Level 4 immer mehr an Bedeutung. Im Vordergrund steht dabei unter anderem die frühzeitige Erkennung von Fahruntüchtigkeit durch Einnahme von Alkohol oder anderen Drogen. Die Analyse der Ausatemluft ermöglicht in diesem Kontext ein völlig kontaktfreies, kontinuierliches physiologisches Monitoring des Fahrers und/oder der Fahrzeuginsassen.
  • Beispielsweise offenbart die DE 10 2020 203 584 A1 eine Verarbeitungseinheit, ein System und ein computerimplementiertes Verfahren für einen Fahrzeuginnenraum zur Wahrnehmung und Reaktion auf Gerüche eines Fahrzeuginsassen. Die deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102021201498.4 offenbart eine Fahrerüberwachung auf Basis von Spurengasen. Die DE 10 2018 200 003 A1 offenbart ein Verfahren zur Atemanalyse von Fahrzeuginsassen.
  • Aufgrund bereits getroffener Gesetzes-Vorschriften für ein verpflichtendes Alkohol-Interlock-Systems in allen Fahrzeugen und der weiter voranschreitenden Legalisierung von Cannabis in Teilen der EU und der Vereinigten Staaten sind neue Lösungen zur Erkennung von Fahrerbeeinträchtigungen durch Alkohol und Cannabismissbrauch erforderlich. Im Gegensatz zu den bereits im Markt etablierten Gasbasierten Alkoholdetektoren und atemalkoholgesteuerten Wegfahrsperren, die überwiegend auf die Erkennung einer Substanz spezialisiert sind, steht hierfür noch keine gleichwertige Technologie zur Verfügung, welche multiple Substanzen erkennen kann sowie weiterführend miniaturisiert und weitestgehend unauffällig im Fahrzeug verbaut werden kann.
  • Ein Problem dabei ist, dass unerwünschte Moleküle und/oder Kreuzreaktionen mit anderen Stoffen in der Umgebungs- und Ausatemluft in die Analyse-Einrichtung gelangen und die Messwerte der zu detektierenden Substanzen verfälschen. In einigen Fällen macht eine Überlagerung der Laser-Wellen-Spektren von verschiedenen Molekülen und/oder Stoffen eine Detektion der Zielsubstanz unmöglich.
  • Der Einsatz von Filterelementen kann hierfür Abhilfe schaffen und unerwünschte Moleküle und/oder Kreuzreaktionen mit anderen Stoffen signifikant reduzieren. Hierbei entsteht jedoch das Problem der Verschmutzung der Filteroberflächen. Dies führt zu unbrauchbaren Messergebnissen und schnellem Verschleiß und hoher Wartungsanfälligkeit des Geruchs-Detektions-Systems.
  • Aufgabe der Erfindung war es, ein Gasanalyse-System für Fahrzeuge bereitzustellen, das die voran genannten Probleme löst.
  • Der Gegenstand des Anspruchs 1 löst diese Aufgabe. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Definitionen, den Unteransprüchen, der Zeichnung und der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
  • Die Erfindung stellt ein Gasanalyse-System für Fahrzeuge bereit. Das Gasanalyse-System umfasst
    • • eine Messkammer umfassend wenigstens einen Sensor ausgelegt zum Messen von Substanzen in Ausatemluft von Fahrzeuginsassen und/oder Umgebungsluft eines Fahrzeuginnenraums;
    • • wenigstens ein Gebläse angeordnet an einer Auslassöffnung des Systems und ausgelegt zur Förderung der Luft durch die Messkammer;
    • • wenigstens einen Filter angeordnet an einer Einlassöffnung des Systems und ausgelegt zum Verhindern eines Eindringens von Partikeln in das System;
    • • wenigstens ein erstes Einwegeventil angeordnet zwischen der Messkammer und dem Gebläse und ausgelegt zum Sperren eines Rückflusses der Luft aus der Messkammer und/oder der Umgebungsluft aus einem Fahrzeuginnenraum in die Messkammer;
    • • ein Steuergerät ausgelegt zum Regeln und/oder Steuern der Förderung der Luft durch die Messkammer, wobei das Steuergerät ausgelegt ist, das System zu aktivieren und deaktivieren und die Messung zu starten, wenn ein vorgegebener Kohlenstoffdioxid-Schwellenwert in der Messkammer erreicht ist.
  • Das Gasanalyse-System kann analog Substanzen in Körpergerüchen, die beispielsweise in der durch die Messkammer geförderten Luft enthalten sind, messen. Körpergeruch umfasst alle riechbaren Körperausdünstungen von Menschen über die Haut und aus anderen Körperöffnungen, wie zum Beispiel Mundgeruch. Substanzen in Ausatemluft und/oder Körpergeruch können Substanzen sein, die auf Alkohol, Kokain, Amphetamine, Cannabinoide, Morphin, Methadone, Ammoniak, Azeton oder eine Kombination dieser Substanzen hindeuten. Diese Substanzen stellen Biomarker dar, die auf einen normalen biologischen oder krankhaften Prozess im Körper hinweisen können. Beispielsweise deutet ein Ammoniak-Geruch auf eine Nierenerkrankung hin. Ein Azeton-Geruch deutet auf Diabetes hin. Ein Vorteil der Bestimmung dieser Substanzen in Ausatemluft und/oder Körpergerüchen ist, dass keine chemischen Verfahren, die bei der Bestimmung des Alkoholgehalts in Atemluft beispielsweise auf ein Blasrohr angewiesen sind und damit unkomfortabel sind, oder Oberflächenkontaktverfahren, beispielsweise Adsorptionsverfahren, oder invasive Verfahren anzuwenden sind. Atemluft und andere Körpergerüche werden kontinuierlich abgegeben. Die Substanzen sind beispielsweise flüchtige organische Verbindungen, auch volatile organic compounds genannt, abgekürzt VOC. Zu VOCs gehören beispielsweise Aceton, Ethanol, Isopren, Nonanal, Decanal, α-Pinen, Buttersäureethylester und Butanal, Ethanal, Propanal und Essigsäure-n-propylester. VOC entstehen bei Lebewesen bei Protein-, Zell- oder Stoffwechseländerungen, die durch eine Krankheit ausgelöst werden. Beispielsweise wurden bei SARS-Cov-2 infizierten Menschen charakteristische Protein- und Stoffwechseländerungen beobachtet. Über Atmung und/oder Körpergerüche ausgeschiedene VOCs können charakteristisch für eine Krankheit sein und damit als Biomarker fungieren.
  • Die Messkammer kann eine Polygon-, Ellipsen- oder Kreis-förmige Querschnittsfläche umfassen mit auf Innenseiten reflektierend ausgebildete Wände. Durch die reflektierend ausgebildeten Innenseiten der Wände der Messkammer werden Laserstrahlen, mittels denen der Sensor die Substanzen beispielsweise laserspektroskopisch misst, innerhalb der Messkammer mehrfach an den Reflexionsflachen reflektiert. Damit wird eine Weglänge in der Messkammer zurücklegt, die größer als ein Durchmesser der Messkammer ist. Damit wird eine miniaturisierte, in einen Fahrzeuginnenraum anordbare Messkammer mit kompakter Baugröße für die Gas Analyse in einem Fahrzeug realisiert. Damit wird eine Messkammer bereitgestellt, die trotz geringer Baugröße eine hohe Sensibilität aufweist und daher zur Messung von Substanzen in Luft in Fahrzeugen geeignet ist. In der Form eines Polygons angeordnete Reflexionsflächen ermöglichen es, den Reflexionswinkel gezielt auf einen gewünschten Wert einzustellen.
  • Bei laserspektroskopischen Verfahren ist der Sensor beispielsweise ein Photodioden-Sensor. Nach einem Aspekt umfasst die Messkammer einen Laser, der Laserstrahlen in die Messkammer strahlt. Nach einem Aspekt werden Laserstrahlen aus dem Infrarot-Bereich in die Messkammer gestrahlt.
  • Mittels des Gebläses ist ein Luftdurchfluss durch das System regel- und/oder steuerbar. Das Gebläse erzeugt einen Druckunterschied und einen Sog-Luftstrom. Das Gebläse kann ein Ventilator sein.
  • Der Filter hindert beispielsweise grobe Verschmutzungspartikel oder Viren oder Bakterien in das System zu gelangen. Die von dem Filter gefilterten Partikel können beispielsweise Schmutzpartikeln, Schadgase, Feinstäube, Viren, Bakterien oder spezielle Gerüche, beispielsweise Parfüms, sein.
  • Das erste Einwegeventil verhindert beispielsweise eine Kontamination der Messkammer. Die Einwegeventil können elektrisch, magnetisch oder elektromagnetisch regel- und/oder steuerbar sein.
  • Das Steuergerät kann beispielsweise eine elektronische Kontrolleinheit, auch electric control unit genannt, sein oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit einer entsprechenden Logik zum Ansaugen der Atemluft und/oder Umgebungsluft, Absaugen von Selektivitätsfiltern und/oder Erzeugen eines Luft-Sog-Stromes. Nach einem Aspekt ist das Steuergerät in ein Bordnetz des Fahrzeuges eingebettet.
  • Der Kohlenstoffdioxid Schwellenwert signalisiert beispielsweise eine ausreichende Ausatemkonzentration eines Fahrers.
  • Das Gasanalyse-System ist nach einem Aspekt in ein Gehäuse integriert. Das Gehäuse ist in das Fahrzeug integrierbar. Beispielsweise ist das Gasanalyse-System oder das Gehäuse für eine Integration in das Fahrzeug entsprechend miniaturisiert.
  • Das erfindungsgemäße Gas-Analysesystem kann einen Zustand eines Fahrzeuginsassen, insbesondere eines Fahrzeugführers, hinsichtlich Krankheiten und Beeinträchtigungen der Fahrzeugführung bestimmt. Werden die entsprechenden Substanzen oberhalb eines jeweiligen vorgegeben Schwellenwertes bestimmt, insbesondere bei Fahrtantritt, wird nach einem Aspekt beispielsweise eine Wegfahrsperre aktiviert, beispielsweise eine Alcolock oder Alkohol-Zündschlosssperre, die ab einem bestimmten Wert an Atemalkoholgehalt des Fahrzeugführers das Anfahren des Fahrzeugs blockiert.
  • Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Anordnung bereit umfassend mehrere erfindungsgemäße Gasanalyse-Systeme und eine Auswerteeinrichtung, wobei die Gasanalyse-Systeme parallel und/oder seriell angeordnet sind und die Auswerteeinrichtung ausgelegt ist, die Messungen der jeweiligen Gasanalyse-Systemen zentral auszuwerten.
  • Die Auswerteeinrichtung kann anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise, abgekürzt ASICs, integrierte Schaltkreise mit ladbaren logischen Schaltungen, abgekürzt FPGAs, Zentralcomputer, abgekürzt CPUs, oder Graphikprozessoren, abgekürzt GPUs, umfassen. Die Auswerteeinrichtung kann ein Mikrocontroller oder ein Steuergerät sein.
  • Nach einem weiteren Aspekt umfasst das Gasanalyse-System ein zweites Einwegeventil angeordnet zwischen dem Filter und der Messkammer und ausgelegt, Eindringen der Luft in das System zu verhindern, wobei das Steuergerät ausgelegt ist, das zweite Einwegeventil in Abhängigkeit eines Volumens der Luft und/oder eines Anteils von Kohlenstoffdioxid in der Messkammer zu regeln und/oder zu steuern. Das zweite Einwegeventil ist beispielsweise ein normal geschlossenes Einwegeventil. Insbesondere bei Nichtnutzung oder Transport des Systems kann das zweite Einwegeventil ein Eindringen von Luft in das System verhindern. Zum Regeln und/oder Steuern des zweiten Einwegeventils in Abhängigkeit eines Volumenstroms und/oder eines Kohlenstoffdioxid Anteils umfasst das Steuergerät eine entsprechende Logik. Damit kann das zweite Einwegeventil getriggert werden, nur einen bestimmten Teil der Ausatemluft in das System einströmen zu lassen.
  • Nach einem weiteren Aspekt ist das Steuergerät ausgelegt, das System in Zeitintervallen zu aktivieren und/oder deaktivieren, Signale von Fahrzeuginnenraumsensoren einzulesen und/oder auszuwerten und die Zeitintervalle auf ein in den Signalen erkanntes Vorhandensein von Fahrzeuginsassen anzupassen.
  • Während das System aktiv ist, kann das Gebläse solange Luft durch das System saugen, bis der vorgegebener Kohlenstoffdioxid Schwellenwert in der Messkammer erkannt wurde. Wurde dieser Kohlenstoffdioxid Schwellenwert erkannt, wird die eigentliche Messung in der Messkammer für die Analyse der Substanzen durchgeführt. Nach einem Aspekt wird dabei das Gebläse für die Zeit des Messvorgangs deaktiviert, beispielsweise durch das Steuergerät. Ist die Analyse abgeschlossen, kann das Gebläse die Luft aus der Messkammer ziehen und in den Fahrzeuginnenraum und/oder in eine Fahrzeuglüftungsanlage abtransportieren.
  • Die Fahrzeuginnenraumsensoren können beispielsweise eine 2D/3D Innenraumkamera, die Bilder von Fahrzeuginsassen aufnimmt, ein Pedalerie-Sensor, beispielsweise ein Gaspedal-Sensor, ein Fahrzeug-Start-Stop-Sensor oder Teil einer Mensch-Maschinen-Benutzungsschnittstelle, auch human machine interface genannt, des Fahrzeuges sein.
  • Nach einem weiteren Aspekt umfasst das Gasanalyse-System wenigstens einen Selektivitätsfilter angeordnet zwischen dem Filter oder zwischen dem zweiten Einwegeventil und der Messkammer und ausgelegt, ein Eindringen von vorgegebenen Substanzen in die Messkammer zu verhindern. Der Selektivitätsfilter ermöglicht beispielsweise, dass unerwünschte Moleküle und/oder Kreuzreaktionen mit anderen Stoffen in der Luft in die Messkammer gelangen und die Messwerte der zu detektierenden Substanzen verfälschen.
  • Der Selektivitätsfilter ermöglicht eine Selektivität von Substanzen in komplexen Gasgemischen wie Ausatemluft oder Umgebungsluft. Der Selektivitätsfilter kann beispielsweise eine Reaktivität mit dem sensierenden Material oder zusätzliche Eigenschaften von Zielsubstanzen, beispielsweise Molekülgröße und/oder Oberflächenaffinität, nutzen. Beispielsweise kann der Selektivitätsfilter Sorbentien, beispielsweise Aktivkohle, Kieselgele oder poröse Polymere, mit abstimmbaren Eigenschaften, mikroporöse Materialien, beispielsweise Zeolithe und metallorganische Verbindungen, oder heterogene Katalysatoren umfassen. Der Artikel „Highly selective gas sensing enabled by filters", Jan van den Broek et al., DOI: 10.1039/D0MH01453B (Review Article) Mater. Horiz., 2021, 8, 661-684, offenbart eine Übersicht zu Selektivitätsfiltern.
  • Nach einem weiteren Aspekt umfasst das Gasanalyse-System ein drittes Einwegeventil angeordnet zwischen dem Selektivitätsfilter und dem Gebläse und ausgelegt zum Sperren eines Rückflusses der Luft aus der Messkammer und/oder der Umgebungsluft auf den Selektivitätsfilter, wobei das Steuergerät ausgelegt ist, nach der Messung oder nach einem Zeitintervall das dritte Einwegeventil zu öffnen, das erste Einwegeventil zu schließen und den Selektivitätsfilter mittels des Gebläses zu reinigen. Das dritte Einwegeventil verhindert eine Kontamination des Selektivitätsfilters durch rückströmende Luft.
  • Durch ein Ansaugen der Luft mittels des Gebläses und der Schaltstellung der Einwegeventile entsteht ein Reinigungseffekt. Dabei wird Luft durch das gesamte Gasanalyse-System gezogen und durch das Saugen und damit verbundenen Vorbeiströmen der Luft die Filter gereinigt.
  • Damit kombiniert das Gasanalyse-System verschiedene Filter in spezieller Anordnung mit einer intelligenten, automatischen Selbst-Reinigung der Filter und spezieller Anordnung von Ventilen.
  • Nach einem weiteren Aspekt umfasst das System eine Schnittstelle zu einer Fahrzeuglüftungsanlage. Die Fahrzeuglüftungsanlage fördert Luft durch die Messkammer, verhindert ein Eindringen der Partikel in das System, reinigt das System von eingedrungenen Partikeln und/oder reinigt den Selektivitätsfilter. Das Steuergerät ist ausgelegt, die Fahrzeuglüftungsanlage systembedingt zu regeln und/oder zu steuern. Die Fahrzeuglüftungsanlage kann Fahrzeuggebläse oder eine Fahrzeugklimaanlage sein. Die Fahrzeuglüftungsanlage kann das Gebläse des Systems unterstützen, nach einem Aspekt dieses auch ersetzen. Die Fahrzeuglüftungsanlage umfasst in der Regel Komponenten zum Reinigen und/oder Filtern von Luft. Diese Komponenten können damit von dem System mitgenutzt werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt verhindert der Selektivitätsfilter ein Eindringen von Methanol, Ethanol, Isopropanol, Acetone, Formaldehyden, Benzenen, Ammoniak, Cannabinoiden oder Guajacol in die Messkammer.
  • Guajacol ist ein Stoff, der bei einer bestimmten Temperatur reagiert und gasförmig wird. Das entstehende Gas kann in der Messkammer nachgewiesen werden und als Brandfrüherkennung, beispielswese für Kabelbrände, genutzt werden
  • Nach einem weiteren Aspekt misst der Sensor die Substanzen in der Ausatemluft und/oder der Umgebungsluft gemäß einem laserspektroskopischen Verfahren oder umfasst zur Messung der Substanzen ein Chemiresistor Material, ein Metalloxid Material oder einen Quarzoszillator umfasst, oder die Messkammer umfasst mehrere Sensoren einer der voran genannten Technologien und/oder eine Kombination der voran genannten Sensoren. Laserspektroskopische Verfahren umfassen Absorptionsspektroskopie und Emissionsspektroskopie.
  • Nach einem weiteren Aspekt umfass das Gasanalyse-System eine Heizeinrichtung. Die Heizeinrichtung beheizt die Messkammer und/oder das Gasanalyse-System. Damit werden Kondensationen in der Messkammer vermieden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung umfassen die Gasanalyse-Systeme unterschiedliche erfindungsgemäße Selektivitätsfilter und die Auswerteeinrichtung ist ausgelegt, mehrere Substanzen in der Luft auszuwerten. Beispielsweise können damit Alkohol, Ethanol, Cannabis oder Feuer mit Hilfe des Indikatorstoffes Guajacol, Methanol, Isopropanol oder Kohlenstoffdioxid selektiv gemessen werden und Kreuzkorrelationen vermieden werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt ist die Auswerteeinrichtung ausgelegt für Differenzmessungen der in den Gasanalyse-Systemen gemessenen Substanzen. Damit wird die Messgenauigkeit erhöht und die Messungen überprüfbar.
  • Nach einem weiteren Aspekt ist das erfindungsgemäße Gasanalyse-System oder die erfindungsgemäße Anordnung anordbar im Bereich eines Lenkrades oder an oder in dem Lenkrad eines Fahrzeuges. Damit wird ein Abstand zwischen Fahrzeuginsasse und Gasanalyse-System verringert, beispielsweise auf 20 cm, was für die Messung der Substanzen in der Ausatemluft vorteilhaft ist. Anordnungspunkte sind beispielsweise Cockpit, Lenkradkranz, Lenkradspeiche, Lenkstock oder Hupenknopf. Beispielsweise ist das Gehäuse, in das das Gasanalyse-System integriert ist, an einem Lenkstock angeordnet.
  • Die Erfindung wird in dem Ausführungsbeispiel der 1 verdeutlicht. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gasanalyse-System.
  • Alle dargestellten Ventile sind Einwegventile gemäß der angegebenen Durchflussrichtung.
  • Die Atem luft und/oder Umgebungsluft 1 strömt in das System 10 ein. Das System 10 kann an verschiedenen Orten im Fahrzeug, beispielsweise PKW, Bus, LKW, People Mover, integriert sein, beispielswiese im Bereich des Lenkrades, im Lenkrad selbst, als separates Gehäuse hinter dem Lenkrad, und optional mit weiteren Sensoren kombiniert werden, beispielsweise 2D/3D Kamera.
  • Ein Filter 2 hindert grobe Luft in das System zu gelangen.
  • Ein normal geschlossenes zweites Einwegeventil 3 verhindert das Eindringen von Luft in das System 10, zum Beispiel bei Nichtnutzung oder Transport des Systems. Das zweite Einwegeventil 3 kann mit Hilfe einer externen Logik getriggert werden, um beispielsweise Fluss- oder Kohlenstoffdioxid-gesteuert nur einen bestimmten Teil der Ausatmung in das System einströmen zu lassen.
    Ein Selektivitätsfilter 4 hindert spezifisch definierte Moleküle / Substanzen daran, in die Messkammer 5 zu gelangen.
  • Die Atemluft und/oder Umgebungsluft 1 wird durch ein Gebläse 7 in das System 10 gesaugt. Ein erstes Einwegeventil 6 verhindert dabei, dass Luft, zum Beispiel aus dem Fahrzeuginnenraum oder der Fahrzeuglüftungs-/Klimaanlage 8, zurück in die Messkammer 5 strömen kann und verhindert damit Kontamination der Messkammer 5.
  • Die Zeitintervalle für die Aktivierung und/oder Deaktivierung des Systems 10, zum Beispiel Luft-Ansaugevorgang, Analyse in der Messkammer 10, kann individuell über ein Steuergerät geregelt werden und durch weitere Sensoren, beispielsweise 2D/3D Kamera, Gaspedal-Sensor, Fahrzeug-Start-Stop-Sensor, HMI-System, ergänzt werden. Während das System 10 aktiv ist, saugt das Gebläse 7 solange Atemluft/Raumluft 1 durch das System 10 und analysiert diese, bis ein vorgegebener Kohlenstoffdioxid-Schwellenwert in der Messkammer 5 erkannt wurde. Dieser Kohlenstoffdioxid-Schwellenwert signalisiert eine ausreichende Ausatemkonzentration eines Fahrers. Wurde dieser Kohlenstoffdioxid-Schwellenwert erkannt, wird die eigentliche Messung in der Messkammer 5 für die Analyse der Substanzen durchgeführt. Optional kann dabei das Gebläse 7 kurzzeitig unterbrochen werden.
  • Die Messkammer 5 kann mit verschiedenen Sensoren aufgebaut sein und auf unterschiedlichen Technologien basieren, beispielsweise Laserspektroskopie sowie Metalloxid und Elektro-Chemo-Resistor oder Quarz-Kristall-Oszillator.
  • Alternativ kann die Aufgabe des Gebläses 7 zur Ansaugung der Atem luft und/oder Umgebungsluft 1, Absaugung der Selektivitätsfilter 4 und/oder Erzeugung eines Luft-Sog-Stromes auch durch die Fahrzeuglüftungs-/klimaanlage 8 übernommen werden. Hierbei kann die Fahrzeuglüftungs-/klimaanlage zusätzlich eine Reinigung/Filterung der Umgebungsluft 1 und/oder System-Abluft von Schmutzpartikeln, Schadgasen, Feinstäuben oder auch Gerüchen übernehmen.
  • Ist die Analyse abgeschlossen, wird die Luft aus der Messkammer 5 gezogen und in den Fahrzeuginnenraum und/oder in die Fahrzeuglüftungs-/klimaanlage 8 abtransportiert. Nach der Messung oder nach einem vordefinierten Intervall wird das dritte Einwegeventil 9 geöffnet, das erste Einwegeventil 6 geschlossen und mit dem Gebläse 7 oder der Fahrzeuglüftungs-/klimaanlage 8 der Selektivitätsfilter 4vdurch Absaugen der Partikel/Moleküle gereinigt. Insbesondere verhindert das dritte Einwegeventil 9 eine Kontamination der Selektivitätsfilters 4 durch rückströmende Luft.
  • Das System 10 kann auch in einer mehrfachen, parallelen oder seriellen Ausführung betrieben werden, so dass unterschiedlich angepasste Selektivitätsfilter 4 unterschiedliche Moleküle in der Luft filtern und in den verschiedenen Messkammern 5 messen und analysieren. Dadurch können mehrere Substanzen in der Ausatemluft und/oder Umgebungsluft 1 in einem System 10 detektiert werden. Diese Substanzen können beispielsweise Alkohol, Ethanol, Cannabis, Feuer mit Hilfe des Indikatorstoffes Guajacol, Methanol, Isopropanol oder Kohlenstoffdioxid sein. Ebenfalls ermöglicht eine parallele oder serielle Ausführung eine Differenzmessung der Moleküle in der Messkammer 5.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Gasanalyse-System
    1
    Ausatem luft/Umgebungsluft
    2
    Filter
    3
    zweites Einwegeventil
    4
    Selektivitätsfilter
    5
    Messkammer
    6
    erstes Einwegeventil
    7
    Gebläse
    8
    Fahrzeuglüftungsanlage
    9
    drittes Einwegeventil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102020203584 A1 [0004]
    • DE 102021201498 [0004]
    • DE 102018200003 A1 [0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „Highly selective gas sensing enabled by filters", Jan van den Broek et al., DOI: 10.1039/D0MH01453B (Review Article) Mater. Horiz., 2021, 8, 661-684 [0028]

Claims (13)

  1. Gasanalyse-System (10) für Fahrzeuge umfassend • eine Messkammer (5) umfassend wenigstens einen Sensor ausgelegt zum Messen von Substanzen in Ausatemluft (1) von Fahrzeuginsassen und/oder Umgebungsluft (1) eines Fahrzeuginnenraums; • wenigstens ein Gebläse (7) angeordnet an einer Auslassöffnung des Systems (10) und ausgelegt zur Förderung der Luft durch die Messkammer (5); • wenigstens einen Filter (2) angeordnet an einer Einlassöffnung des Systems (10) und ausgelegt zum Verhindern eines Eindringens von Partikeln in das System (10); • wenigstens ein erstes Einwegeventil (6) angeordnet zwischen der Messkammer (5) und dem Gebläse (7) und ausgelegt zum Sperren eines Rückflusses der Luft aus der Messkammer (5) und/oder der Umgebungsluft (1) aus einem Fahrzeuginnenraum in die Messkammer (5); • ein Steuergerät ausgelegt zum Regeln und/oder Steuern der Förderung der Luft durch die Messkammer (5), wobei das Steuergerät ausgelegt ist, das System (10) zu aktivieren und deaktivieren und die Messung zu starten, wenn ein vorgegebener Kohlenstoffdioxid-Schwellenwert in der Messkammer (5) erreicht ist.
  2. Gasanalyse-System (10) nach Anspruch 1, umfassend ein zweites Einwegeventil (3) angeordnet zwischen dem Filter (2) und der Messkammer (5) und ausgelegt, Eindringen der Luft in das System (10) zu verhindern, wobei das Steuergerät ausgelegt ist, das zweite Einwegeventil (3) in Abhängigkeit eines Volumens der Luft und/oder eines Anteils von Kohlenstoffdioxid in der Messkammer (5) zu regeln und/oder zu steuern.
  3. Gasanalyse-System (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät ausgelegt ist, das System (10) in Zeitintervallen zu aktivieren und/oder deaktivieren, Signale von Fahrzeuginnenraumsensoren einzulesen und/oder auszuwerten und die Zeitintervalle auf ein in den Signalen erkanntes Vorhandensein von Fahrzeuginsassen anzupassen.
  4. Gasanalyse-System (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend wenigstens einen Selektivitätsfilter (4) angeordnet zwischen dem Filter (2) oder in Rückbezug auf Anspruch 2 zwischen dem zweiten Einwegeventil (3) und der Messkammer (5) und ausgelegt, ein Eindringen von vorgegebenen Substanzen in die Messkammer (5) zu verhindern.
  5. Gasanalyse-System (10) nach Anspruch 4, umfassend ein drittes Einwegeventil (9) angeordnet zwischen dem Selektivitätsfilter (4) und dem Gebläse (7) und ausgelegt zum Sperren eines Rückflusses der Luft aus der Messkammer (5) und/oder der Umgebungsluft (1) auf den Selektivitätsfilter (4), wobei das Steuergerät ausgelegt ist, nach der Messung oder nach einem Zeitintervall das dritte Einwegeventil (9) zu öffnen, das erste Einwegeventil (6) zu schließen und den Selektivitätsfilter (4) mittels des Gebläses (7) zu reinigen.
  6. Gasanalyse-System (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das System (10) eine Schnittstelle zu einer Fahrzeuglüftungsanlage (8) umfasst und die Fahrzeuglüftungsanlage (8) Luft durch die Messkammer (5) fördert, ein Eindringen der Partikel in das System (10) verhindert, das System (10) von eingedrungenen Partikeln reinigt und/oder in Rückbezug auf Anspruch 5 den Selektivitätsfilter (4) reinigt, wobei das Steuergerät ausgelegt ist, die Fahrzeuglüftungsanlage (8) systembedingt zu regeln und/oder zu steuern.
  7. Gasanalyse-System (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Selektivitätsfilter (4) ein Eindringen von Methanol, Ethanol, Isopropanol, Acetone, Formaldehyden, Benzenen, Ammoniak, Cannabinoiden oder Guajacol in die Messkammer (5) verhindert.
  8. Gasanalyse-System (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sensor die Substanzen in der Ausatemluft und/oder der Umgebungsluft gemäß einem laserspektroskopischen Verfahren misst oder zur Messung der Substanzen ein Chemiresistor Material, ein Metalloxid Material oder einen Quarzoszillator umfasst, oder wobei die Messkammer mehrere Sensoren einer der voran genannten Technologien und/oder eine Kombination der voran genannten Sensoren umfasst.
  9. Gasanalyse-System (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Heizeinrichtung.
  10. Anordnung umfassend mehrere Gasanalyse-Systemen (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche und eine Auswerteeinrichtung, wobei die Gasanalyse-Systeme (10) parallel und/oder seriell angeordnet sind und die Auswerteeinrichtung ausgelegt ist, die Messungen der jeweiligen Gasanalyse-Systemen (10) zentral auszuwerten.
  11. Anordnung nach Anspruch 10, wobei die Gasanalyse-Systeme (10) unterschiedliche Selektivitätsfilter (4) nach Anspruch 7 umfassen und die Auswerteeinrichtung ausgelegt ist, mehrere Substanzen in der Luft auszuwerten.
  12. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei die Auswerteeinrichtung ausgelegt ist für Differenzmessungen der in den Gasanalyse-Systemen (10) gemessenen Substanzen.
  13. Gasanalyse-System (10) nach einem Ansprüche 1 bis 9 oder Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, anordbar im Bereich eines Lenkrades oder an oder in dem Lenkrad eines Fahrzeuges.
DE102022201704.8A 2022-02-18 2022-02-18 Gasanalyse-System für Fahrzeuge und Anordnung mehrerer derartiger Gasanalyse-Systemen Pending DE102022201704A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022201704.8A DE102022201704A1 (de) 2022-02-18 2022-02-18 Gasanalyse-System für Fahrzeuge und Anordnung mehrerer derartiger Gasanalyse-Systemen
JP2023006585A JP2023121132A (ja) 2022-02-18 2023-01-19 車両用のガス分析システム、および複数のそのガスシステムを有する装置
CN202310147322.8A CN116625982A (zh) 2022-02-18 2023-02-14 用于车辆的气体分析系统和多个此类气体分析系统的设备
SE2350185A SE2350185A1 (en) 2022-02-18 2023-02-17 Gas analysis system for vehicles and arrangement of such systems
US18/171,056 US20230266300A1 (en) 2022-02-18 2023-02-17 Gas analysis system for vehicles and arrangement of such systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022201704.8A DE102022201704A1 (de) 2022-02-18 2022-02-18 Gasanalyse-System für Fahrzeuge und Anordnung mehrerer derartiger Gasanalyse-Systemen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022201704A1 true DE102022201704A1 (de) 2023-08-24

Family

ID=87518914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022201704.8A Pending DE102022201704A1 (de) 2022-02-18 2022-02-18 Gasanalyse-System für Fahrzeuge und Anordnung mehrerer derartiger Gasanalyse-Systemen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230266300A1 (de)
JP (1) JP2023121132A (de)
CN (1) CN116625982A (de)
DE (1) DE102022201704A1 (de)
SE (1) SE2350185A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2407326A1 (de) 2010-07-14 2012-01-18 Thermo King Corporation Bedarfsgesteuertes Frischluftregelungssystem
WO2014031071A1 (en) 2012-08-24 2014-02-27 Hök Instrument Ab Highly accurate breath test system
WO2016200948A1 (en) 2015-06-08 2016-12-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Time-resolved single-breath analysis using spectroscopic methods
DE102018200003A1 (de) 2018-01-02 2019-07-04 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zur Atemanalyse von Fahrzeuginsassen
DE102020203584A1 (de) 2020-03-20 2021-09-23 Zf Friedrichshafen Ag Verarbeitungseinheit, System, und computerimplementiertes Verfahren für einen Fahrzeuginnenraum zur Wahrnehmung und Reaktion auf Gerüche eines Fahrzeuginsassen
DE102021201498A1 (de) 2021-02-17 2022-08-18 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Aufmerksamkeit eines Fahrers eines Fahrzeugs

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7700044B2 (en) * 2005-01-12 2010-04-20 Delphi Technologies, Inc. Chemical vapor sensor
US8049174B2 (en) * 2008-05-05 2011-11-01 Delphi Technologies, Inc. Chemical vapor sensor system and method thereof
SE535674C2 (sv) * 2010-11-09 2012-11-06 Hoek Instr Ab Multifunktionell utandninganalysator
CN107848362A (zh) * 2015-04-14 2018-03-27 奥泰克斯有限责任公司 车辆通风系统
US10710429B2 (en) * 2017-08-24 2020-07-14 Ford Global Technologies, Llc Vehicle cabin odor detection and amelioration
US11087963B2 (en) * 2018-07-16 2021-08-10 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. In-vehicle biochemical sensors
WO2020055875A1 (en) * 2018-09-10 2020-03-19 Automotive Coalition For Traffic Safety, Inc. System and method for controlling operation of a vehicle using an alcohol detection apparatus
SE1950840A1 (en) * 2019-07-03 2021-01-04 Senseair Ab Combined vehicle mounted breath analyzing and hvac system and method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2407326A1 (de) 2010-07-14 2012-01-18 Thermo King Corporation Bedarfsgesteuertes Frischluftregelungssystem
WO2014031071A1 (en) 2012-08-24 2014-02-27 Hök Instrument Ab Highly accurate breath test system
WO2016200948A1 (en) 2015-06-08 2016-12-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Time-resolved single-breath analysis using spectroscopic methods
DE102018200003A1 (de) 2018-01-02 2019-07-04 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zur Atemanalyse von Fahrzeuginsassen
DE102020203584A1 (de) 2020-03-20 2021-09-23 Zf Friedrichshafen Ag Verarbeitungseinheit, System, und computerimplementiertes Verfahren für einen Fahrzeuginnenraum zur Wahrnehmung und Reaktion auf Gerüche eines Fahrzeuginsassen
DE102021201498A1 (de) 2021-02-17 2022-08-18 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Aufmerksamkeit eines Fahrers eines Fahrzeugs

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
„Highly selective gas sensing enabled by filters", Jan van den Broek et al., DOI: 10.1039/D0MH01453B (Review Article) Mater. Horiz., 2021, 8, 661-684
BROEK, Jan van den [et al.]: Highly selective gas sensing enabled by filters. In: Materials Horizons, Vol. 8, 2021, No. 3, S. 661-684. - ISSN 2051-6347 (P); 2051-6355 (E). DOI: 10.1039/D0MH01453B. URL: https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2021/mh/d0mh01453b [abgerufen am 2022-01-13]

Also Published As

Publication number Publication date
CN116625982A (zh) 2023-08-22
SE2350185A1 (en) 2023-08-19
JP2023121132A (ja) 2023-08-30
US20230266300A1 (en) 2023-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2114246B1 (de) Interaktive alcometrie
DE60300172T2 (de) Vorrichtung und Methode zur Messung von Atemalkohol
DE10254496B4 (de) Verfahren zur Bekämpfung von Gerüchen und/oder Schadstoffen im Fahrzeuginnenraum
DE102005027072A1 (de) Bewertung des aktuellen Beladungszustands eines Luftfilters in einer Fahrzeug-Lüftungseinheit
EP1558296A1 (de) Vorrichtung zur zuführung von geruchsstoffen
WO2018076099A1 (en) Intercept system for controlled substances
CN110167807A (zh) 负压传感器的故障诊断装置、负压传感器的故障诊断方法以及制动装置
WO2022174950A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur bestimmung einer aufmerksamkeit eines fahrers eines fahrzeugs
DE102022201704A1 (de) Gasanalyse-System für Fahrzeuge und Anordnung mehrerer derartiger Gasanalyse-Systemen
DE102014210574A1 (de) Messvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der asthmatisch wirksamen Belastung bei einem Menschen oder Tier
CN205523561U (zh) 一种车载甲醛气体检测自动报警装置
DE102020211943A1 (de) Verfahren zur Erfassung des Geruchs einer Person an oder in einem Kraftfahrzeug sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102012202649B4 (de) Vorrichtung zur Erfassung der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugführers eines Kraftfahrzeugs
DE102022201701A1 (de) Fahrzeugbedienelement zum Messen von Konzentrationen von Substanzen in Ausatemluft und/oder Körpergeruch von Fahrzeuginsassen
DE102022212468A1 (de) Fahrzeugbedienelement
DE202023103780U1 (de) Lenkerschalter zum Überwachen wenigstens eines Fahrzeugführers und Fahrzeug umfassend einen derartigen Lenkerschalter
WO2024110423A1 (de) Fahrzeugbedienelement umfassend ein sensorsystem
DE102020210931A1 (de) System und Verfahren zur Identifikation von krankheitsspezifischen Gerüchen in einem Personenbeförderungsmittel und Personenbeförderungsmittel
DE102021213970A1 (de) Computer-implementiertes Verfahren und Vorrichtung zum Zuordnen einer Geruchssubtanz eines zu untersuchenden Gases zu einem elektrischen Geruchssignal
CN205632047U (zh) 一种汽车空调一氧化碳净化装置
DE10200953A1 (de) Vorrichtung zur Steuerung der Frischluftzufuhr in Fahrzeugen
KR102633446B1 (ko) 차량용 공기정화기 운영 시스템
EP1565740B1 (de) Verfahren zur erfassung von gerüchen
DE102017209923A1 (de) Mundstück, Vorrichtung, System und Verfahren zur Prüfung einer Verwendbarkeit eines Mundstücks für eine Messung von Analyten in Ausatemluft
US20200290428A1 (en) Method And Device For Determining The Condition Of A Driver In A Closed Vehicle Interior

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R163 Identified publications notified
R016 Response to examination communication