WO2014170019A1 - Messvorrichtung, reaktionsträger und messverfahren - Google Patents

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WO2014170019A1
WO2014170019A1 PCT/EP2014/001012 EP2014001012W WO2014170019A1 WO 2014170019 A1 WO2014170019 A1 WO 2014170019A1 EP 2014001012 W EP2014001012 W EP 2014001012W WO 2014170019 A1 WO2014170019 A1 WO 2014170019A1
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gas
channel
reaction
flow
measuring device
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PCT/EP2014/001012
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Hans-Ullrich Hansmann
Philipp Rostalski
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Dräger Safety AG & Co. KGaA
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    • G01N21/272—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration for following a reaction, e.g. for determining photometrically a reaction rate (photometric cinetic analysis)

Definitions

  • the present invention relates to a measuring system and a measuring device for measuring a concentration of gas- and / or aerosol-shaped components of a gas mixture for a reaction carrier having at least two flow channels, wherein at least one flow channel forms a reaction chamber with a reagent and the reactant with at least a component of the gas mixture to be measured undergoes an optically detectable reaction.
  • the invention further relates to a reaction carrier for such a measuring device and to a measuring method for measuring a concentration of gas- and / or aerosol-shaped components of a gas mixture.
  • Gas test tubes are known from the prior art, which are filled with a reactant which undergoes an optically recognizable reaction with a particular chemical compound.
  • a reactant which undergoes an optically recognizable reaction with a particular chemical compound.
  • a hand pump a defined amount of a gas mixture is pumped through the gas test tube.
  • a concentration of the chemical compound to be measured is determined by means of a discoloration of the reaction substance.
  • so-called chip-based measuring systems in which the reaction substance is arranged in reaction chambers on a reaction carrier, which can be introduced into a measuring device.
  • the measuring device detects the reaction carrier and performs a corresponding measuring method for measuring a concentration of the corresponding component of the gas mixture.
  • the reaction carrier has a plurality of reaction chambers, which can each be used for a measurement.
  • a mechanical locking pin is provided, which protrudes at unused reaction chambers, so that it can mechanically engage the measuring device. In a measurement with a reaction chamber of the associated locking pin is pressed.
  • CONFIRMATION COPY Locking pin engages mechanically in the measuring device and thus each of the first unused reaction chamber is used for the respective measurement. After completion of the measurement, the reaction carrier is in each case completely expelled from the measuring device. An independent positioning of the reaction carrier in the measuring device in any relative position is not possible.
  • a measuring device for measuring a concentration of gas and / or aerosol components of a gas mixture for a reaction carrier having at least two flow channels, wherein at least one flow channel forms a reaction chamber with a reactant and the reactant with at least one component to be measured of the gas mixture optically detectable reaction, has a gas inlet channel and a gas outlet channel, each having a gas port, wherein the gas ports are adapted to connect to one of the flow channels of the reaction carrier to allow a flow of the gas mixture from the gas inlet channel through the flow channel to the gas outlet channel ,
  • the measuring apparatus further comprises a gas conveying device for conveying the gas mixture through the gas outlet channel, a reaction carrier conveying device for moving the reaction carrier relative to the gas inlet channel and the gas outlet channel, and a position sensor for detecting a relative position of the reaction carrier and the gas connections, the position sensor preferably encoding the reaction carrier, in particular an optical coding detected.
  • the reaction carrier conveying device is designed to position the reaction carrier in a first relative position to the gas connections in a measuring operation, to establish a connection between the gas connections via a first flow channel for purging the gas inflow channel, and to position it in a second relative position to the gas connections, for manufacturing a connection between the gas connections via a second flow channel, which forms a reaction chamber for measuring the at least one component of the gas mixture.
  • the gas inflow channel can be flushed through in the first relative position of the reaction carrier, whereby possible amounts of residual gas from a previous measurement in the gas inflow channel are flushed out.
  • the reaction carrier conveying device comprises a motor, in particular an electric servomotor, which allows a relative movement of the reaction carrier in at least two opposite directions. In this way, any method between different relative positions of the reaction carrier in the measuring device is made possible.
  • the reaction carrier can be driven in and out via a single opening in the measuring device.
  • contamination of the interior of the measuring device via a second opening for moving in and out of the reaction carrier can be avoided.
  • the measuring device comprises a memory device which can store data of at least the preceding measurement, in particular data on the component of the gas mixture to be measured and the measured concentration, and wherein the measuring device preferably comprises an evaluation device which, based on the stored data, at least the preceding measurement and the component to be measured of the following measurement decides whether a flushing of the gas inlet channel takes place or not.
  • the measuring method can be adjusted depending on the situation.
  • the duration of the process can be reduced by not carrying out unnecessary process steps. For example, purging the gas inflow channel is not necessary if the previous measurement is the same component to be measured of the gas mixture with the same or lower detection threshold and the component was not measured or was below the detection threshold.
  • the measuring device is preferably designed to read instructions or instructions stored on the reaction carrier (which are stored, for example, in a coding or an information field) on instructions stored in the measuring device for positioning the gas connections and / or activation elements and / or for carrying out the measuring method.
  • the measuring device comprises a valve which is arranged upstream of the gas inflow channel and which in a first position enables a gas flow through the gas inflow channel and in a second position prevents a gas flow through the gas inflow channel. By closing the valve, the tightness of the gas inlet channel can be checked.
  • the gas inlet channel is made of glass. In this way, a chemical reaction or deposition of gas components on the wall of the gas feed channel is prevented or reduced.
  • an optical sensor is designed as a digital camera, which has a correspondingly large recording field for detecting at least one reaction chamber.
  • the recording field is illuminated with broadband light, in particular white light
  • the optical sensor records a color image with a plurality of color channels.
  • the color channels can be evaluated with different weights.
  • the measuring device is portable and thus small and lightweight.
  • the controls are preferably designed so large that an operation with protective gloves is possible.
  • the invention relates to a reaction support, wherein the reaction support is formed for a measuring device of the present application, with at least two flow channels extending between each two connection elements, wherein at least one flow channel forms a reaction chamber with a reactant and the reactant with at least one component of the gas mixture to be measured undergoes an optically detectable reaction.
  • the connecting elements are designed to connect the gas connections of the measuring device to the gas connections of the measuring device in a relative position of reaction carrier and measuring device assigned to the respective flow channel in order to allow the gas mixture to flow from the gas inlet channel through the flow channel to the gas outlet channel.
  • the reaction carrier further comprises an encoding, preferably an optical or electronic coding, which is designed to be detected by the position sensor and to enable independent positioning of the reaction carrier in each of the relative positions associated with the flow channels.
  • Such coding allows flexible independent positioning of the reaction support in various relative ppitions, thereby enabling a flexible measurement process.
  • the reaction carrier has a separate flow channel for purging the gas inflow channel, wherein the flow channel does not form a reaction chamber with reactant. This makes it possible to carry out a flushing process at any time by means of the flow channel without a reaction chamber.
  • the invention relates to a measuring method for measuring a concentration of gas- and / or aerosol-shaped components of a gas mixture with a reaction carrier having at least two flow channels, wherein at least one flow channel forms a reaction chamber with a reagent and the reactant with at least a measuring device with a gas inlet channel and a gas outlet channel, which each have a gas connection, preferably with a measuring device described in the present application, in particular with a present in the present application Registration described reaction carrier.
  • the measuring method comprises the method steps of positioning the reaction carrier in a first relative position to the gas connections of the measuring device and establishing a connection between the gas connections through a first flow channel; the feeding of gas through the discharge channel, the first flow channel and the gas inlet channel for purging the gas inlet channel; positioning the reaction carrier in a second relative position to the gas ports of the measuring device and establishing communication between the gas ports through a second flow channel having an unused reaction chamber; and conveying gas mixture to be measured through the gas outlet channel, second flow channel and gas inflow channel and determining the concentration of the at least one component by means of the optically detectable reaction in the reaction chamber of the second flow channel.
  • An unused reaction chamber in this context is a reaction chamber with which no measurement of a concentration has yet been carried out.
  • the reaction carrier is positioned in the same first relative position during each measurement by means of a reaction carrier. This allows a simple procedure, since no special coding must be provided, which must be able to code a coding of a changing first relative position.
  • connection is preferably produced by a flow channel without a reaction chamber.
  • a flow channel may for example also have a larger flow cross-sections than flow channels which form a reaction chamber.
  • a larger volume flow can be transported, since the flow resistance is lowered and / or the flow cross section is increased.
  • the measuring method additionally comprises at least one of the following method steps: deciding whether the steps of positioning in the first relative position and purging are performed in a particular measurement to be performed, the decision depending on data of the previous measurement and data stored in the measuring device / or data of the measurement to be performed, in particular data on the component of the gas mixture to be measured and the measured concentration is taken; and / or establishing the connection between the gas ports in the first relative position through a flow channel having an unused reaction chamber, determining a concentration of the at least one component by means of the optically detectable reaction in the first relative position. Reaction chamber during the delivery of gas for purging the gas inlet channel and deciding whether a measurement is performed at the second relative position with a second flow channel with unused reaction chamber, depending on the determined concentration during purging.
  • the measuring method can be accelerated, for example if the circumstances of the respective measurement make flushing unnecessary. If a reaction carrier is used which has only flow channels with a reaction chamber, a reliable measurement can be carried out in this way even when the reaction carrier is used for the first time, wherein if possible only one flow channel with an unused reaction chamber is used.
  • a further process variant comprises the steps of checking leakage currents before the conveying gas for flushing the gas supply passage, whereby only the gas port of the gas outflow channel is connected to 'a terminal element of the flow channel and gas by Gas outflow channel and flow channel is conveyed, wherein the gas flow through the gas drainage channel for checking leakage flows is measured.
  • the gas inlet channel can be closed upstream, preferably by a valve, and both gas connections of the gas outlet channel and the gas inlet channel are connected to the associated connection elements of the flow channel and gas are conveyed through the gas outlet channel, flow channel and gas inlet channel, the gas flow through the gas outlet channel for checking is measured by leakage currents.
  • the tightness of the measuring system consisting of measuring device and reaction carrier can be checked.
  • an unwanted suction of gas via leaks and a corresponding distortion of the measurement result is prevented.
  • a corresponding warning can be issued to the user, whereupon the tightness of the reactor carrier and / or the measuring device can be checked.
  • a volume flow through the gas outlet channel is determined and a delivery duration of the purging process is calculated.
  • the delivery time of the purging process can be designed to rinse a multiple, for example twice, the volume of the gas feed channel.
  • Another aspect of the invention relates to a measuring system with a measuring device described in the present application and a reaction carrier described in the present application, in particular suitable for carrying out a measuring method described in the present application.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a measuring system according to the invention with a measuring device according to the invention and a reaction carrier according to the invention
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a measuring system according to the invention with a measuring device according to the invention and a reaction carrier according to the invention
  • FIG. 3 shows a detailed view of a reaction carrier and a
  • Reaction carrier conveying means
  • Figure 4 shows a detailed view of a first embodiment of the gas connection and the connection element of the reaction carrier in a first position
  • Figure 5 shows a detailed view of a first embodiment of the gas connection and the connection element of the reaction carrier in a second position
  • FIG. 6 shows a detailed view of a second embodiment of the gas connection and the connection element of the reaction carrier
  • FIG. 7 shows a detailed view of a second embodiment of the gas connection and the connection element of the reaction carrier in a second position
  • Figure 8 is a side view of the digital camera, the reaction of a carrier
  • Figure 9 is a perspective view of the indicator pin in the first position
  • Indicator pin in a second position shows
  • Figure 10 shows the measuring system according to the second embodiment, wherein the reaction carrier is in a first relative position in the measuring device
  • Figure 11 shows the measuring system according to the second embodiment, wherein the reaction carrier in a second relative position in the
  • Measuring device is located
  • FIG. 12 shows a second embodiment of a reaction carrier according to the invention in a first relatively position in the measuring device
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment of the present invention.
  • a gas measuring system also referred to below as measuring system 10 is used for the measurement or detection of the concentration of gas and / or aerosol-shaped components.
  • a measuring device 12 also referred to as a gas measuring arrangement or other gas measuring system
  • an exchangeable reaction support 14 also referred to as a reaction support unit
  • the measuring system 10 or the measuring device 12 is a small, portable device that can be used mobile and is provided with a battery as a power supply.
  • a gas conveying device 28 is arranged, which is realized by a pump designed as a suction pump.
  • the housing also forms a bearing, in particular slide bearing, for the displaceable reaction carrier 14.
  • a reaction carrier conveyor 34 with a motor, for.
  • the reaction carrier can be moved within the housing of the measuring device, as a mechanical contact or a connection between the drive roller and the reaction carrier.
  • the measuring system 10 comprises the measuring device 12 and at least one reaction carrier 14.
  • the measuring device 12 has a gas inflow channel 16 and a gas outflow channel 18.
  • the gas inlet channel 16 extends from a gas mixture inlet opening 20 to a first gas connection 22.
  • the gas outlet channel 18 extends from a second gas connection 24 to a gas mixture outlet opening 26.
  • the gas delivery device 28 for example a suction pump, for conveying a gas or gas mixture through the gas drainage channel 18 is provided.
  • the gas inlet channel 16 is made of glass, whereby a chemical reaction or deposition of gas components on the wall of the gas inlet channel is prevented or reduced.
  • a flow sensor 30, which is designed as a mass flow sensor in the illustrated embodiment, allows the measurement of a gas flowing through the gas outflow channel 18.
  • a flow or mass flow sensor both devices can be used, which the flow or the mass flow directly measure, as well as those that capture other readings and use these measurements to determine the flow or mass flow.
  • a buffer 32 is arranged, which allows a uniform gas flow through the Gasabpoundkanal.18.
  • the measuring device 12 furthermore comprises a reaction carrier conveying device 34, which allows the reaction carrier 14 to be moved relative to the gas feed channel 16 and the gas discharge channel 18.
  • a position sensor 36 serves to detect a relative position of reaction carrier 14 and the gas ports 22,24.
  • An optical sensor for detecting an optically detectable reaction is provided in the form of a digital camera 38 and allows a recording of the recording field 40 shown in Figure 1 by the dotted rectangle.
  • a central control unit 41 is provided, which can process the data detected by the optical sensor and controls the measuring method.
  • the reaction carrier 14 has a plurality of flow channels 42 which each extend between two connection elements 44.
  • each of the flow channels 42 forms a reaction chamber 46 which is filled with a reactant 48.
  • the reaction substance 48 is a chemical compound which undergoes an optically detectable reaction with a gas and / or an aerosol-type component of a gas mixture to be measured. This is, for example, a colorimetric reaction.
  • the flow channels 42 are each filled on their right side with the reagent 48.
  • another gas treatment element is provided, for example a drying substance.
  • Each flow channel 42 is associated with a display pin 50, which forms a coding 51, which is detected by the position sensor 36 and allows independent positioning of the reaction carrier 14 in each of the flow channels 42 associated relative positions.
  • another type of coding 51 for example an electrical, electronic or magnetic coding, which can be detected by a corresponding position sensor 36.
  • an optical coding 51 is provided so that a user of the measuring system 10 by the observer) of the reaction carrier 14 can determine at a glance whether the reaction carrier still has unused reaction chambers.
  • the reaction carrier 14 also has an information field 52 on which information is stored.
  • the information field 52 is formed as an optical information field on which information is stored, which can be read by the digital camera 38.
  • the information field 52 may be provided as an electronic memory for information and be designed, for example, as an RFI D chip or SROM chip, which can be read out and / or written via radio or via electrical contacts.
  • the recording field of the digital camera 38 is formed in the embodiment shown so that the reaction chambers 46, the indicator pins 50, and the information field 52 are respectively detected in at least one relative position of the reaction carrier 14 in the measuring device 12 by the digital camera 38.
  • the digital camera 38 on the one hand for detecting the optically detectable reaction of the reaction substance 48 in the reaction chambers 46 of the reaction carrier 14 and on the other hand for reading the information in the information field 52 and as a position sensor 36 for detecting the relative position of the reaction carrier and the gas ports 22, 24 can be used.
  • position sensor 36 and a read-out device for reading out the information field 52 are designed as one or two separate devices.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the measuring device 12, which differs from the previous embodiment only by a valve 54.
  • the valve 54 is at the gas mixture flow orifice 20 upstream of the gas feed channel 16 arranged.
  • the valve allows in its first position shown a gas flow through the gas inlet channel 16 and prevented in a second position, a gas flow through the gas inlet channel 16.
  • the valve 54 is formed as a 2/2-way valve.
  • FIG. 3 shows a perspective detail view of the reaction carrier 14 and the reaction carrier conveying device 34 of the measuring device 12.
  • the reaction carrier conveying device 34 comprises a servomotor 56 and a gear 58.
  • the gear 58 comprises, for example, a toothed wheel which engages in a corresponding toothing 59 on the reaction carrier 14.
  • the toothing 59 is formed on a housing 60 of the reaction carrier 14.
  • the reaction carrier conveying device 34 allows a relative movement of the reaction carrier 14 in two opposite directions, whereby any positioning of the reaction carrier 14 in the measuring device 12 is made possible.
  • the import and export of the reaction carrier 14 into or out of the measuring device 12 preferably takes place through a single feed opening in a housing of the measuring device 12.
  • the reaction carrier 14 comprises a housing 60 which is translucent. On a top of the housing 60 shown in Figure 3 ten tubes designed as glass tubes are arranged, so that the tubes define a flow channel 42 and within this flow channel 42 and the tubes are arranged in the ten glass tubes an identical reactant. At an end of the glass tube shown on the right in FIG. 3, these have an inflow opening and at an end of the glass tube left in FIG. 3 they have an outflow opening.
  • the inlet and outlet openings are sealed fluid-tight by a seal 64, for example a glass seal.
  • the reagent within the glass tube before passing the gas mixture through the tube by means of the gas conveyor 28, such as a suction pump, no color change to the Christsstpff or the reactants due to unintentional and uncontrollable loading of the reactant with gas and / or an aerosol-shaped component.
  • the reagent is used to detect acetone, so that when passing through a Gas mixture with acetone enters a color change to the reactant.
  • a display pin 50 is arranged in each case.
  • Each of the ten glass tubes is thus assigned a respective display pen 50.
  • optical coding as matrix coding or matrix bar coding is also present on the upper side of the housing 60.
  • connection elements 44 of the flow channels 52 together with their seal 64, form the connection elements 44 of the flow channels 52.
  • FIGS. 4 and 5 A first embodiment is described in FIGS. 4 and 5 by way of example for the gas connection 24 of the gas discharge channel 18.
  • a gas nozzle of the gas drainage channel 18 and a seal 68 is arranged.
  • an elastic sealing ring for example a rubber sealing ring, is located on the bottom side or is fastened to the bearing ring 69, wherein the sealing ring forms the seal 68.
  • the support ring 69 also has an extension perpendicular to the plane of Figures 4 and 5 as a display pen moving element (not shown).
  • FIG. 4 shows a first position of the gas connection 24 and in FIG. 5 a second position. In the first position according to FIG.
  • the gas conveying device 28 is activated and thereby sucked in the gas mixture through the inlet opening, then passed to the reactant or the reactant charged with the gas mixture and then the gas mixture is conveyed through the discharge opening, the gas nozzle and the gas conveyor 28 back into the environment.
  • connection elements 44 of the reaction carrier 14 comprise a sealing device 62 with a first seal 64 and a second seal 66, which prevent gas from penetrating into the flow channel 42.
  • the Strömtingskanal 42 is formed by a tube 70, in the embodiment shown by a glass tube, which is embedded in the housing 60 of the reaction carrier 14.
  • the glass tube ends in a recess 72 in the housing 60.
  • the recess 72 in the housing 60 is closed by the first seal 64.
  • the first seal 64 is formed by a glass plate or a film, for example.
  • the second seal 66 is formed by a closed end of the glass tube.
  • the closed end of the glass tube of the flow channel 42 projects freely into the recess 72 in the housing 60.
  • the gas connections 22, 24 are formed at the end of the gas inflow channel 16 or at the beginning of the gas outflow channel 18.
  • the gas connection 22, 24 comprises a seal 68 and a gas nozzle.
  • FIG. 6 shows the gas connection 22, 24 in an initial position, in which the gas connection 22, 24 is separated from the connection element 44 of the reaction carrier 14.
  • the gas connection 22, 24 can be lowered in the direction of the reaction support 14 or, alternatively, the reaction support 14 can be moved in the direction of the gas connection.
  • the seal 68 of the gas connection 22,24 on the housing 60 of the reaction carrier 14 comes to rest and forms a gas-tight seal of the recesses 72 of the connecting element 44th
  • FIG. 7 shows the end position of the gas connection 22, 24, in which the connection between the gas connection 22, 24 and the connection element 44 of the flow channel 42 is made.
  • the first seal 64 is flexible, for example, so that a piercing of the first seal 64 only occurs when the seal 68 of the gas port 22, 24 already sealingly abuts the housing 60 of the reaction carrier 14.
  • the seal 68 it is also possible for the seal 68 to be designed so that it comes to bear against the housing 60 of the reaction carrier 14 first when the gas connection 22, 24 is lowered to seal the recess 72.
  • only one of the seals 64 or 66 of the sealing device 62 to be provided on the connection elements 44 of the reaction carrier 14.
  • the coding 51 of the reaction carrier 14 for the independent positioning of the reaction carrier 14 in a plurality of different relative positions in the measuring device 12 will be described below with reference to FIGS. 8 and 9.
  • the position sensor 36 for detecting the relative position of reaction carrier 14 and the gas ports 22, 24 is realized in the embodiment shown together with the optical sensor for detecting the optically detectable reaction of the reactant 48 by the digital camera 38. In this way, no separate component for the function of the position sensor is needed. However, it is also possible that a non-optical position sensor is provided, for example an electrical or magnetic position sensor, which can detect a corresponding coding 51 of the reaction carrier 14.
  • the detection of the position of the reaction carrier 14 also takes place in a simple manner by means of the digital camera, since the evaluation has a corresponding optical software, by means of which the position of the 'reaction carrier 14 can be determined based on the data acquired by the digital camera.
  • the gas connection 22, 24 is moved downward, so that thereby the seal from the gas nozzle, the seal can be broken and the gas mixture can be sucked through the discharge opening.
  • the display pin 50 is additionally moved from a first position according to the upper reaction support 14 in FIG. 8 to a second position according to the lower reaction support 14 in FIG. 8 by an extension or indicator pin movement element of the support ring.
  • the indicator pin 50 In the first position of the indicator pin 50 this stands out of the housing 60 of the reaction carrier further out than in the second position.
  • the position of the indicator pin 50 can also be detected with the digital camera and the indicator pin has a different color, for example, orange, than the remaining reaction carrier 14, for example, the housing 60 is at least partially colored blue.
  • the digital camera 38 has two separate ROIs (regions of interest), ie h. Subregions 74 of the recording field 40 of the digital camera 38, so that in the upper portion in the upper position in the upper position 74 in the first position on the beren portion 74, the color orange occurs and in the second position at the upper portion 74 no or a much smaller amount the color of the indicator pin 50 occurs at the upper portion 74.
  • reaction carrier conveying unit 34 is further automatically and automatically moved by the servo motor 56 to such a position, so that the first glass tube not previously used, through which no gas mixture has been passed, with the discharge opening above the gas port of the gas port 22, 24 and only then is the gas port 22, 24, in particular the suction pump and the gas nozzle according to Figures 4 and 5, moved down.
  • the indicator pin 50 is in each case arranged adjacent to the connection elements 44 on the edge of the reaction carrier 14.
  • the display pen 50 is located in the peripheral area of the recording field 40 of the digital camera 38 and thus is obliquely detected by the digital camera 38 at an angle, whereby the height of the display pen can be detected.
  • the digital camera 38 or the optical evaluation software can detect a position of a display pen 50, and thus control any desired relative position of the reaction carrier 14 in the measuring device 12 via the reaction carrier conveying device 34.
  • the information can be read about the height of the indicator pin 50, whether the corresponding flow channel 42 has already been used or not.
  • an optical coding 51 it is also possible, for example, to provide an electrical or magnetic coding 51 which can be realized, for example, via an electrically conductive field on the surface of the housing 60.
  • FIGS. 10 and 11 show an embodiment of the measuring system 10 with the measuring device 12 according to FIG. 2 and a first embodiment of the reaction carrier 14.
  • the reaction support 14 comprises a plurality of flow channels 42, in the embodiment shown five flow channels are provided in each case.
  • the flow channels 42 are each formed identically and extend between the respective connection elements 44.
  • the flow channels 42 are formed as glass tubes 70, in which a reaction chamber 46 is formed, which is filled with a reactant 48.
  • the reaction carrier 14 is introduced into an insertion opening 80 in a housing 82 of the measuring device 12.
  • the reaction carrier 14 is inserted by hand into the insertion opening, detected by the reaction support conveyor 34 and transported forward in the import direction.
  • the information field 52 of the reaction carrier 14 passes through the recording field 40 of the digital camera 38, wherein the information on the information field 52 are detected by the digital camera 38 and can be evaluated in an evaluation of the central control unit 41. It is also possible for the reaction carrier to be positioned in a read-out position in which read-out of the information field 52 is made possible. In the embodiment shown, the information on the information field 52 is optically stored and can thus be easily read out from the digital camera 38. Alternatively, it is also possible that an electronic information field 52 is provided which is embodied, for example, as an active or passive RFI D chip or SRAM chip and can be read out via radio or via electrical contacts.
  • the electrical contacts are preferably made via data lines to the inlet and outlet openings of the flow channels 42 and gas nozzle made of an electrically conductive material, so that a power or data connection between the SRAM chip and a corresponding read-out device is made while the gas nozzles are in the inlet and outlet openings.
  • the information of the reaction carrier 14 contained on the information field 52 in particular with respect to the component of the gas mixture to be measured and a corresponding concentration range, are read out.
  • a flushing process for flushing through the gas feed channel 16 is to be carried out in the measurement to be carried out.
  • the data of the measurement to be performed and the previous measurement are taken into account, in particular data on the component to be measured of the gas mixture and the previously measured component of the gas mixture and their concentration.
  • successive measurements of similar components dispenses with a flushing process if the component was not detected in the preceding measurement or the concentration was below the concentration threshold of the concentration range of the measurement now to be performed.
  • the measurement can be carried out faster.
  • the reaction carrier 14 When an evaluation device 76 of the central control unit 41 has decided to carry out a purging of the gas inflow channel, the reaction carrier 14 is positioned in a first relative position, in which a selected flow channel 42 is used for purging the gas inflow channel 16.
  • the selected flow channel 42 is an already used Strömuhgskanal 42. This may be, for example, the first flow channel in the import direction 42 or the last used on this reaction support 14 flow channel 42nd
  • the connection between the gas connections 22 and 24 in the first relative position of the reaction support 14 can be established through a flow channel 42 with an unused reaction chamber 46.
  • a concentration of the at least one component to be measured by means of the optically detectable reaction in the reaction chamber 46 is determined by means of the digital camera 38.
  • the measuring device thus outputs the measured during the purging of the gas flow channel concentration as a measurement result.
  • the reaction support 14 In the case in which the reaction support 14 has at least one already used reaction chamber 46 or a flow channel 42 without reaction chamber 46, the reaction support 14 is positioned in a first relative position to the gas connections 22, 24 of the measuring device 12 intended for flushing Flow channel, which is referred to below as the first flow channel 42 corresponds.
  • the first relative position a connection between the gas ports 22 and 24 via the first flow channel is made by lowering the gas ports 22,24.
  • this first flow channel 42 is the foremost flow channel 42 in the direction of insertion.
  • another flow channel 42 may in principle also be selected to serve as the first flow channel 42 in accordance with the first relative position.
  • the gas delivery device 28 delivers gas through the gas outflow channel 18, the first flow channel 42 and the gas supply channel 16 for purging the gas supply channel 16. In this way gas remaining from a previous measurement in the gas supply channel 16 is purged from the gas supply channel 16.
  • the duration the flushing of the gas inlet channel can be set to a predetermined value or it can be promoted by means of the flow sensor 30, a certain volume of gas, which corresponds for example to a certain multiple of the volume of the gas flow channel 16.
  • the reaction carrier 14 is positioned in a second relative position to the gas ports 22, 24 of the measuring device 12, wherein a flow channel 42 is selected, which has an unused reaction chamber 46.
  • a connection between the gas ports 22, 24 is established through the second flow passage 42 and the gas delivery device 28 delivers a gas mixture to be measured through the drain passage 18 / the second flow passage 42 and the gas flow passage 16, the digital camera 38 detecting any optically detectable reaction in the reaction chamber 46 detects and by means of the time course or the degree of discoloration of the optically detectable reaction, a concentration of the component to be determined of the gas mixture is determined.
  • the component of the gas mixture to be determined is not contained in the gas mixture or is present in a concentration below a detection threshold of the concentration range of the present reaction carrier, then no optically detectable reaction is detected in the reaction chamber.
  • a corresponding result of the measurement is displayed by the measuring device, for example optically or acoustically.
  • the rinsing process before the actual measurement prevents the penetration of residual gas from a previous measurement into the respective reaction chamber 46 of the reaction carrier 14.
  • Figures 12 and 13 show a schematic view of a measuring system 10 with reaction support 14 and a schematically shown measuring device 12, of which only the gas ports 22, 24 and the gas inflow and outflow channels 16, 18 are shown.
  • the reaction carrier 14 differs from the reaction carrier of the preceding embodiments substantially in that the foremost flow channel 42 in the insertion direction is formed without a reaction chamber 46. In particular, it is also possible that this first flow channel 42 has a larger flow cross section, so that a higher volume flow through the Flow channel 42 can be promoted.
  • the other flow channels 42 of the reaction support 40 are formed analogously to the preceding embodiments.
  • Reaction chambers 46 already used in previous measurements (flow channels 2 and 3) are shaded dark, while unused reaction chambers 46 (flow channels 4 to 6) are shown in light shading.
  • the indicator pins 50 of the coding 51 are correspondingly light and dark drawn, with the brightly drawn indicator pins corresponding to the further protruding indicator pins 50 of FIGS. 8 and 9, which encode unused reaction chambers 46.
  • the measuring method is adapted so that the reaction carrier 14 is always positioned in the same first relative position for the purging process, wherein the purging process is performed via the foremost in the insertion flow channel 42 without reaction chamber.
  • the flow channel 42 without reaction chamber 46 it is also possible for the flow channel 42 without reaction chamber 46 to be arranged at a different position of the reaction carrier 14.
  • the gas connection 24 of the gas discharge channel 18 is connected to the associated connection element 44 of the reaction carrier 14.
  • gas is conveyed through the gas outlet channel 18 and the associated flow channel 42 of the reaction carrier 14, wherein the gas flow is measured through the gas outlet channel for checking leakage flows. If the system of gas outflow channel and flow channel is gas-tight, substantially no gas flow is measured through the gas outflow channel 18, since the flow channel 42 of the reaction carrier 14 is closed in a gas-tight manner via the second connection element 44 closed by the sealing device 62.
  • the gas inlet channel 16 is closed upstream by the valve 54 and the gas connection 22 of the gas inlet channel 16 is connected to the corresponding connection element 44 of the reaction carrier 14.
  • gas is passed through the gas delivery device 28 through the gas drainage channel 18, the flow channel 42 and the gas inlet channel 16 are conveyed, wherein the gas flow through the gas drainage channel for checking leakage flows is measured. If the system of gas outflow channel 18, flow channel 42 and gas supply channel 16 is gas-tight, essentially no gas flow through the gas outflow channel 18 is measured, since the gas supply channel 16 is sealed gas-tight by the valve 54.
  • the measurement of substantially no gas flow described in the preceding paragraphs is to be understood as meaning that the flow decreases substantially exponentially, the negative pressure of the following gas flow is measured.
  • the measured gas flow in a gas-tight measuring system 10 corresponds to the gas volume present in the channels 16, 18, 42 at the beginning of the measurement, which is pumped out through the gas delivery device 28 when checking the leakage flows.
  • a leakage flow through the gas drainage channel 18, d. H. a gas flow exceeding the gas flow mentioned in the preceding paragraph, measured during the check then a corresponding error message is output by the measuring device 12.
  • the flow channel 42 on the reaction support 14 or gas drainage channel 18 and gas flow channel 16 of the measuring device 12 can then be checked, for example, by the user.
  • both gas connections 22, 24 of the gas discharge channel 18 and the gas supply channel 16 are connected to the corresponding connection elements 44 of the flow channel 42 and, accordingly, a single check of leakage flows is carried out.
  • Reaction chamber 82 housing (the measuring device)

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messsystem (10), eine Messvorrichtung (12), einen Reaktionsträger (14) und ein Messverfahren zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches. Der Reaktionsträger weist zwei Strömungskanäle (42) und eine Codierung auf, welche ausgebildet ist, um von einem Positionssensor (36) erfasst zu werden und eine unabhängige Positionierung des Reaktionsträgers in jeder der den Strömungskanälen zugeordneten Relativpositionen zu ermöglichen. Zumindest ein Strömungskanal bildet eine Reaktionskammer (46) mit einem Reaktionsstoff (48) und der Reaktionsstoff geht mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches eine optisch detektierbare Reaktion ein. Die Messvorrichtung umfasst einen Positionssensor zum Erfassen einer Relativposition des Reaktionsträgers und eine Reaktionsträgerfördereinrichtung (28) zum Bewegen des Reaktionsträgers relativ zu Gasanschlüssen (22, 24) eines Gaszu- (16) und - abflusskanals (16, 18), welche ausgebildet ist, um in einem Messvorgang den Reaktionsträger in einer ersten Relativposition zu positionieren, zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Gasanschlüssen ' über einen ersten Strömungskanal zum Durchspülen des Gaszuflusskanals, und in einer zweiten Relativposition zu positionieren, zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Gasanschlüssen über einen zweiten, eine Reaktionskammer bildenden Strömungskanal, zur Messung der Gasgemischkomponente.

Description

Messvorrichtung, Reaktionsträger und Messverfahren
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Messsystem und eine Messvorrichtung zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches für einen Reaktionsträger, der zumindest zwei Strömungskanäle aufweist, wobei zumindest ein Strömungskanal eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff bildet und der Reaktionsstoff mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches eine optisch detektierbare Reaktion eingeht. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Reaktionsträger für eine derartige Messvorrichtung sowie ein Messverfahren zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches.
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.
Darüber hinaus sind so genannte Chip-basierte Messsysteme bekannt, bei welchen der Reaktionsstoff in Reaktionskammern auf einem Reaktionsträger angeordnet ist, welcher in eine Messvorrichtung eingeführt werden kann. Die Messvorrichtung erkennt den Reaktionsträger und führt ein entsprechendes Messverfahren zur Messung einer Konzentration der entsprechenden Komponente des Gasgemisches durch. Beispielsweise weist der Reaktionsträger eine Mehrzahl von Reaktionskammern auf, die jeweils für eine Messung gebraucht werden können. Für jede Reaktionskammer ist ein mechanischer Arretierzapfen vorgesehen, welcher bei unbenutzten Reaktionskammern hervorsteht, sodass er an der Messvorrichtung mechanisch einrasten kann. Bei einer Messung mit einer Reaktionskammer wird der zugehörige Arretierzapfen eingedrückt. Bei Einführen des Reaktionsträgers in die Messvorrichtung wird der Reaktionsträger jeweils soweit in die Messvorrichtung eingezogen, bis der erste hervorstehende
BESTÄTIGUNGSKOPIE Arretierzapfen mechanisch in der Messvorrichtung einrastet und somit jeweils die erste unbenutzte Reaktionskammer für die jeweilige Messung verwendet wird. Nach Abschluss der Messung wird der Reaktionsträger jeweils vollständig aus der Messvorrichtung ausgestoßen. Eine unabhängige Positionierung des Reaktionsträgers in der Messvorrichtung in einer beliebigen Relativposition ist nicht möglich.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Messvorrichtung sowie einen entsprechenden Reaktionsträger und ein verbessertes Messverfahren bereitzustellen, welches eine erhöhte Flexibilität im Messverfahren und eine akkurate Konzentrationsbestimmung ermöglicht.
Eine erfindungsgemäße Messvorrichtung zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder eine aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches für einen Reaktionsträger, der zumindest zwei Strömungskanäle aufweist, wobei zumindest ein Strömungskanal eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff bildet und der Reaktionsstoff mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches eine optisch detektierbare Reaktion eingeht, weist einen Gaszuflusskanal und einen Gasabflusskanal auf, welche jeweils einen Gasanschluss aufweisen, wobei die Gasanschlüsse ausgebildet sind, um eine Verbindung mit einem der Strömungskanäle des Reaktionsträgers herzustellen, um ein Strömen des Gasgemischs vom Gaszuflusskanal durch den Strömungskanal zum Gasabflusskanal zu ermöglichen. Die Messvorrichtung umfasst ferner eine Gasfördereinrichtung zur Förderung des Gasgemisches durch den Gasabflusskanal, eine Reaktionsträgerfördereinrichtung zum Bewegen des Reaktionsträgers relativ zu dem Gaszuflusskanal und dem Gasabflusskanal, und einen Positionssensor zum Erfassen einer Relativposition von Reaktionsträger und den Gasanschlüssen, wobei der Positionssensor vorzugsweise eine Codierung am Reaktionsträger, insbesondere eine optische Codierung, erfasst. Die Reaktionsträgerfördereinrichtung ist ausgebildet, um in einem Messvorgang den Reaktionsträger in einer ersten Relativposition zu den Gasanschlüssen zu positionieren, zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Gasanschlüssen über einen ersten Strömungskanal zum Durchspülen des Gaszuflusskanals, und in einer zweiten Relativposition zu den Gasanschlüssen zu positionieren, zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Gasanschlüssen über einen zweiten Strömungskanal, welche eine Reaktionskammer bildet, zur Messung der zumindest einen Komponente des Gasgemisches.
Auf diese Weise wird eine komplexe Bewegung des Reaktionsträgers innerhalb der Messvorrichtung während eines Messvorgangs ermöglicht. Zudem kann der Gaszuflusskanal in der ersten Relativposition des Reaktionsträgers durchgespült werden, wodurch mögliche Restgasmengen einer vorhergehenden Messung im Gaszuflusskanal ausgespült werden. Vorteilhafterweise kann so die Messung der Konzentration mittels der Reaktionskammer in der zweiten Relativposition mit erhöhter Genauigkeit durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Reaktionsträgerfördereinrichtung einen Motor, insbesondere einen elektrischen Servomotor, welcher eine Relativbewegung des Reaktionsträgers in zumindest zwei entgegengesetzte Richtungen ermöglicht. Auf diese Weise wird ein beliebiges Verfahren zwischen verschiedenen Relativpositionen des Reaktionsträgers in der Messvorrichtung ermöglicht.
Beispielsweise kann der Reaktionsträger über eine einzige Öffnung in der Messvorrichtung herein und heraus gefahren werden. Somit kann eine Verschmutzung des Innenraums der Messvorrichtung über eine zweite Öffnung zum Herein- bzw. Herausfahren des Reaktionsträgers vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung eine Speichereinrichtung, welche Daten zumindest der vorhergehenden Messung speichern , kann, insbesondere Daten über die zu messende Komponente des Gasgemisches und der gemessenen Konzentration, und wobei die Messvorrichtung vorzugsweise eine Bewertungseinrichtung umfasst, welche aufgrund der gespeicherten Daten zumindest der vorhergehenden Messung und der zu messenden Komponente der folgenden Messung entscheidet, ob ein Durchspülen des Gaszuflusskanals erfolgt oder nicht.
Auf diese Weise kann das Messverfahren situationsabhängig angepasst werden. So kann die Verfahrensdauer reduziert werden, indem nicht notwendige Verfahrensschritte nicht durchgeführt werden. Beispielsweise ist ein Durchspülen der Gaszuflusskanals nicht nötig, wenn die vorhergehenden Messung die gleiche zu messende Komponente des Gasgemischs mit gleicher oder niedrigerer Detektionsschwelle betraf und die Komponente nicht gemessen wurde bzw. unterhalb der Detektionsschwelle lag.
Die Messvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, um auf dem Reaktionsträger gespeicherte Anweisungen oder Hinweise (die beispielsweise in einer Codierung oder einem Informationsfeld gespeichert sind) auf in der Messvorrichtung gespeicherte Anweisungen zur Positionierung der Gasanschlüsse und/oder Aktivierungselemente und/oder zur Durchführung des Messverfahrens auszulesen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung ein Ventil, welches stromaufwärts des Gaszuflusskanals angeordnet ist und welches in einer ersten Stellung einen Gasstrom durch den Gaszuflusskanal ermöglicht und in einer zweiten Stellung einen Gasstrom durch den Gaszuflusskanal verhindert. Durch Schließen des Ventils kann die Dichtigkeit des Gaszuflusskanals überprüft werden.
Vorzugsweise ist der Gaszuflusskanal aus Glas. Auf diese Weise wird eine chemische Reaktion oder eine Ablagerung von Gaskomponenten an der Wand des Gaszuflusskanals verhindert oder reduziert.
Zur Erfassung der optisch detektierbaren Reaktion ist beispielsweise ein optischer Sensor als Digitalkamera ausgebildet, die ein entsprechend großes Aufnahmefeld zur Erfassung von zumindest einer Reaktionskammer aufweist.
Vorzugsweise wird das Aufnahmefeld mit breitbandigem Licht, insbesondere weißem Licht, beleuchtet und der optische Sensor nimmt ein Farbbild mit mehreren Farbkanälen auf. Um für unterschiedliche Farbveränderungen bei unterschiedlichen Arten von optisch detektierbaren Reaktionen eine optimale Auswertung zu ermöglichen, können die Farbkanäle mit jeweils verschiedenen Gewichtungen ausgewertet werden.
Vorteilhafterweise ist die Messvorrichtung tragbar und somit klein und leicht ausgebildet. Die Bedienungselemente sind vorzugsweise so groß ausgebildet, dass eine Bedienung mit Schutzhandschuhen möglich ist. In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf einen Reaktionsträger, wobei der Reaktionsträger ausgebildet ist für eine Messvorrichtung der vorliegenden Anmeldung, mit zumindest zwei Strömungskanälen, die sich zwischen jeweils zwei Anschlusselementen erstrecken, wobei zumindest ein Strömungskanal eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff bildet und der Reaktionsstoff mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches eine optisch detektierbare Reaktion eingeht. Die Anschlusselemente sind so ausgebildet, um in einer dem jeweiligen Strömungskanal zugeordneten Relativposition von Reaktionsträger und Messvorrichtung den Gasanschlüssen der Messvorrichtung eine Verbindung herzustellen, um ein Strömen des Gasgemischs vom Gaszuflusskanal durch den Strömungskanal zum Gasabflusskanal zu ermöglichen. Der Reaktionsträger umfasst ferner eine Codierung, vorzugsweise eine optische oder elektronische Codierung, welche ausgebildet ist, um vom Positionssensor erfasst zu werden und eine unabhängige Positionierung des Reaktionsträgers in jeder der den Strömungskanälen zugeordneten Relativpositionen zu ermöglichen.
Eine derartige Codierung ermöglicht eine flexible unabhängige Positionierung des Reaktionsträgers in verschiedenen Relativppsitionen, wodurch ein flexibles Messverfahren ermöglicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Reaktionsträger einen separaten Strömungskanal zum Durchspülen des Gaszuflusskanals auf, wobei der Strömungskanal keine Reaktionskammer mit Reaktionsstoff bildet. Dies ermöglicht ein Durchführen eines Durchspülvorgangs jederzeit mittels des Strömungskanals ohne Reaktionskammer.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Messverfahren zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches mit einem Reaktionsträger, der zumindest zwei Strömungskanäle aufweist, wobei zumindest ein Strömungskanal eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff bildet und der Reaktionsstoff mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches eine optisch detektierbare Reaktion eingeht, und einer Messvorrichtung mit einem Gaszuflusskanal und einem Gasabflusskanal, welche jeweils einen Gasanschluss aufweisen, vorzugsweise mit einer in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Messvorrichtung, insbesondere mit einem in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Reaktionsträger. Das Messverfahren umfasst die Verfahrensschritte des Positionierens des Reaktionsträgers in einer ersten Relativposition zu den Gasanschlüssen der Messvorrichtung und Herstellens einer Verbindung zwischen den Gasanschlüssen durch einen ersten Strömungskanal; des Förderns von Gas durch Abflusskanal, ersten Strömungskanal und Gaszuflusskanal zum Durchspülen des Gaszuflusskanals; des Positionierens des Reaktionsträgers in einer zweiten Relativposition zu den Gasanschlüssen der Messvorrichtung und Herstellens einer Verbindung zwischen den Gasanschlüssen durch einen zweiten Strömungskanal, welche eine unbenutzte Reaktionskammer aufweist; und des Förderns von zu messenden Gasgemisch durch Gasabflusskanal, zweiten Strömungskanal und Gaszuflusskanal und Bestimmung der Konzentration der zumindest einen Komponente mittels der optisch detektierbaren Reaktion in der Reaktionskammer des zweiten Strömungskanals.
Indem der Gaszuflusskanal in der ersten Relativposition des Reaktionsträgers durchgespült wird, werden mögliche Restgasmengen einer vorhergehenden Messung im Gaszuflusskanal ausgespült. Auf diese Weise kann die Messung der Konzentration mittels der Reaktionskammer in der zweiten Relativposition mit erhöhter Genauigkeit durchgeführt werden. Eine unbenutzte Reaktionskammer ist in diesem Zusammenhang eine Reaktionskammer mit der noch keine Messung einer Konzentration durchgeführt wurde.
Gemäß einer Verfahrensvariante wird bei jeder Messung mittels eines Reaktionsträgers der Reaktionsträger in der gleichen ersten Relativposition positioniert. Dies ermöglicht einen einfachen Verfahrensablauf, da keine besondere Codierung vorgesehen werden muss, die eine Codierung einer sich ändernden erste Relativposition codieren können muss.
Dabei wird die Verbindung vorzugsweise durch einen Strömungskanal ohne Reaktionskammer hergestellt. Ein solcher Strömungskanal kann beispielsweise auch einen größeren Strömungsquerschnitten aufweisen als Strömungskanäle welche eine Reaktionskammer ausbilden. Auf diese Weise kann ein größerer Volumenstrom transportiert werden, da der Strömungswiderstand gesenkt und/oder der Strömungsquerschnitt erhöht wird. Vorteilhafterweise ist die erste Relativposition in einer Einführrichtung des Reaktionsträgers in die Messvorrichtung vor der zweiten Relativposition. Auf diese Weise muss der Reaktionsträger für die Positionierung in der ersten und zweiten Relativposition in nur einer Richtung bewegt werden.
Gemäß einer Ausführungsvariante umfasst das Messverfahren zusätzlich zumindest einen der folgenden Verfahrensschritte: Entscheiden bei einer bestimmten durchzuführenden Messung, ob die Schritte des Positionierens in der ersten Relativposition und des Durchspülen durchgeführt werden, wobei die Entscheidung in Abhängigkeit von in der Messvorrichtung gespeicherten Daten der vorhergehenden Messung und/oder Daten der durchzuführenden Messung, insbesondere Daten über die zu messende Komponente des Gasgemisches und der gemessenen Konzentration, getroffen wird; und/oder Herstellen der Verbindung zwischen den Gasanschlüssen in der ersten Relativposition durch einen Strömungskanal mit einer unbenutzten Reaktionskammer, Bestimmen einer Konzentration der zumindest einen Komponente mittels der optisch detektierbareh Reaktion in der. Reaktionskammer während des Förderns von Gas zur Durchspülung des Gaszuflusskanals und Entscheiden, ob eine Messung an der zweiten Relativposition mit einem zweiten Strömungskanal mit unbenutzter Reaktionskammer durchgeführt wird, in Abhängigkeit der bestimmten Konzentration während des Durchspülen.
Auf diese Weise kann das Messverfahren beschleunigt werden, beispielsweise falls die Umstände der jeweiligen Messung einen Spülvorgang unnötig werden lassen. Sollte ein Reaktionsträger verwendet werden, welcher ausschließlich Strömungskanäle mit Reaktionskammer aufweist, so kann auf diese Weise auch bei der erstmaligen Verwendung des Reaktionsträgers eine zuverlässige Messung durchgeführt werden, wobei wenn möglich nur ein Strömungskanal mit einer unbenutzten Reaktionskammer verwendet wird.
Eine weitere Verfahrensvariante umfasst die Verfahrensschritte des Überprüfen von Leckageströmen vor dem Fördern von Gas zum Durchspülen des Gaszufuhrkanals, wobei ausschließlich der Gasanschluss des Gasabflusskanals mit' einem Anschlusselement des Strömungskanals verbunden wird und Gas durch Gasabflusskanal und Strömungskanal gefördert wird, wobei der Gasstrom durch den Gasabflusskanal zur Überprüfung von Leckageströmen gemessen wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Gaszuflusskanal stromaufwärts verschlossen werden, vorzugsweise durch ein Ventil, und beide Gasanschlüsse des Gasabflusskanals und des Gaszuflusskanals mit den zugeordneten Anschlusselementen des Strömungskanals verbunden werden und Gas durch Gasabflusskanal, Strömungskanal und Gaszuflusskanal gefördert werden, wobei der Gasstrom durch den Gasabflusskanal zur Überprüfung von Leckageströmen gemessen wird. Auf diese Weise kann die Dichtigkeit des Messsystems bestehend aus Messvorrichtung und Reaktionsträger überprüft werden. Somit wird ein ungewolltes Ansaugen von Gas über Leckagestellen und einer entsprechenden Verfälschung des Messergebnisses verhindert. Eine entsprechende Warnung kann an den Benutzer ausgegeben werden, woraufhin die Dichtigkeit des Reaktioristrägers und/oder der Messvorrichtung überprüft werden kann.
In einer weiteren Verfahrensvariante wird ein Volumenstrom durch den Gasabflusskanal bestimmt und eine Förderdauer des Durchspülvorgangs berechnet. So kann beispielsweise die Förderdauer des Durchspülvorgangs ausgelegt werden, um ein Mehrfaches, beispielsweise das Doppelte, des Volumens des Gaszuflusskanals zu spülen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Messsystem mit einer in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Messvorrichtung und einem in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Reaktionsträger, insbesondere geeignet zur Durchführung für ein in der vorliegenden Anmeldung beschriebenes Messverfahren.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander und mit den vorstehend beschriebenen Aspekten kombiniert werden, um erfindungsgemäße Vorteile zu erreichen. Im Folgenden werden bevorzugte Kombinationen von vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft beschrieben, wobei:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messsystems mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung und einen erfindungsgemäßen Reaktionsträger zeigt; Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindüngsgemäßen Messsystems mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung und einen erfindungsgemäßen Reaktionsträger zeigt;
Figur 3 eine Detailansicht eines Reaktionsträgers und einer
Reaktionsträgerfördereinrichtung zeigt;
Figur 4 eine Detailansicht einer ersten Ausbildungsform des Gasanschlusses und des Anschlusselement des Reaktionsträgers in einer ersten Stellung zeigt;
Figur 5 eine Detailansicht einer ersten Ausbildungsform des Gasanschlusses und des Anschlusselement des Reaktionsträgers in einer zweiten Stellung zeigt;
Figur 6 eine Detailansicht einer zweiten Ausbildungsform des Gasanschlusses und des Anschlusselement des Reaktionsträgers zeigt;
Figur 7 eine Detailansicht einer zweiten Ausbildungsform des Gasanschlusses und des Anschlusselement des Reaktionsträgers in einer zweiten Stellung zeigt;
Figur 8 eine Seitenansicht der Digitalkamera, der des Reaktionsträger mit einem
Anzeigestift in einer ersten Stellung und dem Reaktionsträger mit dem
Anzeigestift in einer zweiten Stellung zeigt;
Figur 9 eine perspektivische Ansicht des Anzeigestift in der ersten Stellung und
Anzeigestiftes in einer zweiten Stellung zeigt;
Figur 10 das Messsystem gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, wobei sich der Reaktionsträger in einer ersten Relativposition in der Messvorrichtung befindet;
Figur 11 das Messsystem gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, wobei sich der Reaktionsträger in einer zweiten Relativposition in der
Messvorrichtung befindet;
Figur 12 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktionsträgers in einer ersten relativ Stellung in der Messvorrichtung zeigt; und
Figur 13 die zweite Ausführungsform des Reaktionsträgers in einer zweiten relativ
Stellung in der Messvorrichtung zeigt.
Figur 1 illustriert eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Gasmesssystem, im Folgenden auch Messsystem 10 bezeichnet, dient zur Messung bzw. Erfassung der Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten. In eine Messvorrichtung 12, auch bezeichnet als Gasmessanordnung oder übriges Gasmesssystem, wird ein austauschbarer Reaktionsträger 14, auch bezeichnet als Reaktionsträgereinheit, manuell von Hand von einem Benutzer eingeführt. Dabei ist das Messsystem 10 bzw. die Messvorrichtung 12 eine kleine, tragbare Vorrichtung, die mobil einsetzbar ist und mit einer Batterie als Energieversorgung versehen ist.
An einem Gehäuse der Messvorrichtung 12 ist eine Gasfördereinrichtung 28 angeordnet, die durch eine als Saugpumpe ausgebildete Pumpe realisiert ist. Das Gehäuse bildet außerdem eine Lagerung, insbesondere Gleitlagerung, für den verschieblichen Reaktionsträger 14. Mittels einer Reaktionsträgerfördereinrichtung 34 mit einem Motor, z. B. einem als Servomotor ausgebildeten Elektromotor und einer von dem Servomotor in eine Rotationsbewegung versetzbares Getriebe, insbesondere Antriebsrolle, kann der Reaktionsträger innerhalb des Gehäuses der Messvorrichtung bewegt werden, da ein mechanischer Kontakt bzw. eine Verbindung zwischen der Antriebsrolle und dem Reaktionsträger besteht.
Das Messsystem 10 umfasst die Messvorrichtung 12 und zumindest einen Reaktionsträger 14. Die Messvorrichtung 12 weist einen Gaszuflusskanal 16 und einen Gasabflusskanal 18 auf. Der Gaszuflusskanal 16 erstreckt sich von einer Gasgemischeinströmöffnung 20 zu einem ersten Gasanschluss 22. Der Gasabflusskanal 18 erstreckt sich von einem zweiten Gasanschluss 24 zu einer Gasgemischausströmöffnung 26. Im Gasabflusskanal 18 ist ferner die Gasfördereinrichtung 28, beispielsweise eine Saugpumpe, zur Förderung eines Gases oder Gasgemisches durch den Gasabflusskanal 18 vorgesehen.
Der Gaszuflusskanal 16 ist aus Glas gefertigt, wodurch eine chemische Reaktion oder eine Ablagerung von Gaskomponenten an der Wand des Gaszuflusskanals verhindert oder reduziert wird.
Ein Durchflusssensor 30, der in der gezeigten Ausführungsform als Massenstromsensor ausgebildet ist, ermöglicht die Messung eines durch den Gasabflusskanal 18 strömenden Gases. Als Durchfluss- oder Massenstromsensor können sowohl Vorrichtungen verwendet werden, welche den Durchfluss bzw. den Massenstrom direkt messen, als auch solche, die andere Messwerte erfassen und mittels dieser Messwerte den Durchfluss bzw. Massenstrom bestimmen.
Ferner ist im Gasabflusskanal 18 ein Puffer 32 angeordnet, welcher einen gleichförmigen Gasstrom durch den Gasabflusskanal.18 ermöglicht.
Die Messvorrichtung 12 umfasst darüber hinaus eine Reaktionsträgerfördereinrichtung 34, welche ein Bewegen des Reaktionsträgers 14 relativ zum Gaszuflusskanal 16 und dem Gasabflusskanal 18 ermöglicht.
Ein Positionssensor 36 dient zum Erfassen einer Relativposition von Reaktionsträger 14 und den Gasanschlüssen 22,24.
Ein optischer Sensor zur Erfassung einer optisch detektierbaren Reaktion ist in Form einer Digitalkamera 38 vorgesehen und ermöglicht eine Aufnahme des in Figur 1 durch das gepunktete Rechteck gezeigten Aufnahmefeldes 40.
Eine zentrale Steuerungseinheit 41 ist vorgesehen, welche die von dem optischen Sensor erfassten Daten verarbeiten kann und das Messverfahren steuert.
Der Reaktionsträger 14 weist eine Mehrzahl von Strömungskanälen 42 auf, die sich jeweils zwischen zwei Anschlusselementen 44 erstrecken. In der gezeigten Ausführungsform bildet jeder der Strömungskanäle 42 eine Reaktionskammer 46, welche mit einem Reaktionsstoff 48 gefüllt ist. Der Reaktionsstoff 48 ist eine chemische Verbindung, welche mit einer zu messenden Gas und/oder ein aerosolförmigen Komponente eines Gasgemisches eine optisch detektierbare Reaktion eingeht. Dies ist beispielsweise eine kolorimetrische Reaktion.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Strömungskanäle 42 jeweils auf ihrer rechten Seite mit dem Reaktionsstoff 48 gefüllt. Auf der linken Seite der Strömungskanäle 42 ist ein anderes Gasbehandlungselement vorgesehen, beispielsweise eine Trocknungssubstanz. Jedem Strömungskanal 42 ist ein Anzeigestift 50 zugeordnet, welcher eine Codierung 51 bildet, die vom Positionssensor 36 erfasst wird und eine unabhängige Positionierung des Reaktionsträgers 14 in jeweils den Strömungskanälen 42 zugeordneten Relativpositionen ermöglicht. Es kann auch eine andere Art der Codierung 51 , beispielsweise eine elektrische, elektronische oder magnetische Codierung vorgesehen sein, welche von einen entsprechenden Positionssensor 36 erfasst werden kann. Vorzugsweise ist jedoch zumindest zusätzlich eine optische Codierung 51 vorgesehen, damit ein Benutzer des Messsystems 10 durch Betrachter) des Reaktionsträgers 14 auf einen Blick feststellen kann, ob der Reaktionsträger noch unbenutzte Reaktionskammem aufweist.
Der Reaktionsträger 14 weist ferner ein Informationsfeld 52 auf, auf welchen Informationen gespeichert sind. In der gezeigten Ausführungsform ist das Informationsfeld 52 als optisches Informationsfeld ausgebildet, auf dem Informationen gespeichert sind, die durch die Digitalkamera 38 ausgelesen werden können. Alternativ kann das Informationsfeld 52 als elektronischer Speicher für Informationen vorgesehen sein und beispielsweise als RFI D-Chip oder SROM-Chip ausgebildet sein, die über Funk oder über elektrische Kontakte ausgelesen und/oder beschrieben werden können.
Das Aufnahmefeld der Digitalkamera 38 ist in der gezeigten Ausführungsform so ausgebildet, dass die Reaktionskammern 46, die Anzeigestifte 50, und das Informationsfeld 52 in jeweils zumindest einer Relativposition des Reaktionsträgers 14 in der Messvorrichtung 12 durch die Digitalkamera 38 erfasst werden. Auf diese Weise kann die Digitalkamera 38 einerseits für die Erfassung der optisch detektierbaren Reaktion des Reaktionsstoffes 48 in den Reaktionskammern 46 des Reaktionsträgers 14 und andererseits für das Auslesen der Information im Informationsfeld 52 und als Positionssensor 36 zum Erfassen der Relativposition von Reaktionsträger und den Gasanschlüssen 22, 24 verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass Positionssensor 36 und eine Auslesevorrichtung zum Auslesen des Informationsfeldes 52 als ein oder zwei separate Vorrichtungen ausgebildet sind.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Messvorrichtung 12, die sich von der vorhergehenden Ausführungsform lediglich durch ein Ventil 54 unterscheidet. Das Ventil 54 ist an der Gasgemischeiriströmöffnung 20 stromaufwärts des Gaszuflusskanals 16 angeordnet. Das Ventil ermöglicht in seiner gezeigten ersten Stellung einen Gasstrom durch den Gaszuflusskanal 16 und verhindert in einer zweiten Stellung einem Gasstrom durch den Gaszuflusskanal 16. In der gezeigten Ausführungsform ist das Ventil 54 als 2/2-Wegeventil ausgebildet.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Detailansicht des Reaktionsträgers 14 und der Reaktionsträgerfördereinrichtung 34 der Messvorrichtung 12. Die Reaktionsträgerfördereinrichtung 34 umfasst einen Servomotor 56 und ein Getriebe 58. Das Getriebe 58 umfasst beispielsweise ein Zahnrad, welches in eine entsprechende Verzahnung 59 am Reaktionsträger 14 eingreift. Die Verzahnung 59 ist an einem Gehäuse 60 des Reaktionsträgers 14 ausgebildet.
Die Reaktionsträgerfördereinrichtung 34 ermöglicht eine Relativbewegung des Reaktionsträgers 14 in zwei entgegengesetzte Richtungen, wodurch ein beliebiges Positionieren des Reaktionsträgers 14 in der Messvorrichtung 12 ermöglicht wird. Vorzugsweise erfolgt die Einfuhr und Ausfuhr des Reaktionsträgers 14 in bzw. aus der Messvorrichtung 12 heraus durch eine einzige Zuführöffnung in einem Gehäuse der Messvorrichtung 12.
Der Reaktionsträger 14 umfasst ein Gehäuse 60, das lichtdurchlässig ist. Auf eine in Figur 3 dargestellten Oberseite des Gehäuses 60 sind zehn als Glasröhrchen ausgebildete Röhrchen angeordnet, so dass die Röhrchen einen Strömungskanal 42 begrenzen und innerhalb dieses Strömungskanals 42 bzw. der Röhrchen sind in den zehn Glasröhrchen ein identischer Reaktionsstoff angeordnet. An einem in Figur 3 rechts dargestellten Ende des Glasröhrchen weisen diese eine Einströmöffnung auf und an einen in Figur 3 linken Ende der Glasröhrchen weisen diese eine Ausströmöffnung auf. Die Ein- und Ausströmöffnungen sind dabei von einer Abdichtung 64, zum Beispiel einer Glasabdichtung, fluiddicht abgedichtet. Dadurch ist sichergestellt, dass der Reaktionsstoff innerhalb der Glasröhrchen vor einem Durchleiten des Gasgemisches durch die Röhrchen mittels der Gasfördereinrichtung 28, beispielsweise einer Saugpumpe, keine Farbveränderung an den Reaktionsstpff bzw. den Reaktionsstoffen eintritt aufgrund einer nicht beabsichtigten und unkontrollierbaren Beaufschlagung des Reaktionsstoffes mit gas- und/oder einer aerosolförmigen Komponenten. Beispielsweise dient der Reaktionsstoff zur Erfassung von Aceton, so dass bei einem Durchleiten eines Gasgemisches mit Aceton eine Farbveränderung an den Reaktionsstoff eintritt. Im Bereich der Ausströmöffnungen ist jeweils ein Anzeigestift 50 angeordnet. Jedem der zehn Glasröhrchen ist somit jeweils ein Anzeigestift 50 zugeordnet. Ferner ist auf der Oberseite des Gehäuses 60 auch eine optische Codierung als Matrixkodierung bzw. Matrixbarcodierung vorhanden.
Die Ein- und Austrittsöffnungen bilden gemeinsam mit ihrer Abdichtung 64 die Anschlusselemente 44 der Strömungskanäle 52.
Die Gasanschlüsse 22 und 24 des Gaszuflusskanals 16 bzw. des Gasabflusskanals 18 sowie die zugehörigen Anschlusselemente 44 des Reaktionsträgers 14 werden im Folgenden anhand der Figuren 4 bis 7 beschrieben.
Eine erste Ausführungsform wird in den Figuren 4 und 5 beispielhaft für den Gasanschluss 24 des Gasabflusskanals 18 beschrieben. An der Gasfördereinrichtung 28 ist ein Gasstutzen des Gasabflusskanals 18 und eine Dichtung 68 angeordnet. An einem dem Gasstutzen umschließenden Auflagering 69 liegt untenseitig ein elastischer Dichtring, zum Beispiel ein Gummidichtring, auf bzw. ist an dem Auflagering 69 befestigt, wobei der Dichtring die Dichtung 68 bildet. Der Auflagering 69 weist außerdem senkrecht zu der Zeichenebene von Figur 4 und 5 eine Erweiterung als Anzeigestiftbewegungselement auf (nicht dargestellt). In Figur 4 ist eine erste Stellung des Gasanschlusses 24 dargestellt und in Figur 5 eine zweite Stellung. In der ersten Stellung gemäß Figur 4 kann kein Gas von der Gasfördereinrichtung 28 durch das Glasröhrchen des Strömungskanals 42 angesaugt werden und die Abdichtung ist weiterhin verschlossen. Bei einer-Bewegung des Gasanschlusses 24 wird zunächst von dem Gasstutzen die Abdichtung aufgebrochen bzw. durchstoßen und anschließend wird der Dichtring außenseitig, oberseitig auf dem Gehäuse 60 und das Glasröhrchen aufgelegt, so dass die in die Abdichtung eingefügte Öffnung vollständig abgedichtet ist. Darüber hinaus wird von einem weiteren Stutzen des anderen Gasanschlusses 22 (nicht dargestellt) die Abdichtung an der entsprechenden Einströmöffnung des Glasröhrchen durchstoßen und geöffnet, damit durch die Einströmöffnung das Gasgemisch in das Glasröhrchen einströmen kann. Anschließend wird die Gasfördereinrichtung 28 aktiviert und dadurch das Gasgemisch durch die Einströmöffnung eingesaugt, anschließend um den Reaktionsstoff geleitet bzw. der Reaktionsstoff mit dem Gasgemisch beaufschlagt und anschließend wird das Gasgemisch durch die Ausströmöffnung, den Gasstutzen und die Gasfördereinrichtung 28 wieder in die Umgebung gefördert.
Eine alternative Ausführungsform der Gasanschlüsse 22, 24 und Anschlusselemente 44 ist in den Figuren 6 und 7 gezeigt. Die Anschlusselemente 44 des Reaktionsträgers 14 umfassen eine Dichtungsvorrichtung 62 mit einer ersten Abdichtung 64 und einer zweiten Abdichtung 66, welche ein Eindringen von Gas in den Strömungskanal 42 verhindern. Der Strömtingskanal 42 wird durch ein Röhrchen 70, in der gezeigten Ausführungsform durch ein Glasröhrchen, gebildet, welches in das Gehäuse 60 des Reaktionsträgers 14 eingebettet ist. Das Glasröhrchen endet in einer Ausnehmung 72 im Gehäuse 60. Die Ausnehmung 72 im Gehäuse 60 ist durch die erste Abdichtung 64 verschlossen. Die erste Abdichtung 64 ist beispielsweise durch ein Glasplättchen oder einen Film gebildet. Die zweite Abdichtung 66 ist durch ein verschlossenes Ende des Glasröhrchens gebildet. Das geschlossene Ende des Glasröhrchen des Strömungskanals 42 ragt frei in die Ausnehmung 72 im Gehäuse 60 hinein.
Die Gasanschlüsse 22, 24 sind am Ende des Gaszuflusskanals 16 bzw. am Anfang des Gasabflusskanals 18 ausgebildet. Der Gasanschluss 22, 24 umfasst eine Dichtung 68 und einen Gasstutzen. Figur 6 zeigt den Gasanschluss 22, 24 in einer Ausgangsposition, in der der Gasanschluss 22, 24 vom Anschlusselement 44 des Reaktionsträgers 14 getrennt ist. Der Gasanschluss 22, 24 kann in Richtung des Reaktionsträgers 14 abgesenkt oder alternativ der Reaktionsträger 14 in Richtung des Gasanschlusses bewegt werden. Beim Absenken des Gasanschlusses 22,24 stößt das untere Ende des Gasstutzens gegen die erste Abdichtung 64 und durchstößt diese. Anschließend kommt die Dichtung 68 des Gasanschlusses 22,24 am Gehäuse 60 des Reaktionsträgers 14 zum Anliegen und bildet eine gasdichte Abdichtung der Ausnehmungen 72 des Anschlusselement 44.
Beim weiteren Absenken des Gasanschlusses 22, 24 bricht der Gasstutzen das verschlossene Ende des Glasröhrchen 70 des Strömungskanals 42 ab und geöffnet auf diese Weise die zweite Abdichtung 66 des Anschlusselements 44. Figur 7 zeigt die Endstellung des Gasanschlusses 22, 24, in der die Verbindung zwischen dem Gasanschluss 22, 24 und dem Anschlusselement 44 des Strömungskanals 42 hergestellt ist. Alternativ ist es möglich, dass die erste Abdichtung 64 beispielsweise flexibel ausgebildet ist, so dass ein Durchstoßen der ersten Abdichtung 64 erst geschieht, wenn die Dichtung 68 des Gasanschlusses 22, 24 bereits abdichtend am Gehäuses 60 des Reaktionsträgers 14 anliegt. Es ist auch möglich, dass die Dichtung 68 so ausgebildet ist, dass diese beim Absenken des Gasanschlusses 22, 24 zuerst zur Abdichtung der Ausnehmung 72 am Gehäuse 60 des Reaktionsträgers 14 zur Anlage kommt. Ferner ist es auch möglich, dass nur eine der Abdichtungen 64 oder 66 der Dichtungsvorrichtung 62 an den Anschlusselementen 44 des Reaktionsträgers 14 vorgesehen sind.
Die Codierung 51 des Reaktionsträgers 14 zur unabhängigen Positionierung des Reaktion Trägers 14 in einer Vielzahl von verschiedenen Relativpositionen in der Messvorrichtung 12 wird im Folgenden anhand der Figuren 8 und 9 beschrieben.
Der Positionssensor 36 zum Erfassen der Relativposition von Reaktionsträger 14 und den Gasanschlüssen 22, 24 ist in der gezeigten Ausführungsform gemeinsam mit dem optischen Sensor zur Erfassung der optisch detektierbare Reaktion des Reaktionsstoffes 48 durch die Digitalkamera 38 realisiert. Auf diese Weise wird kein separates Bauelement für die Funktion des Positionssensor benötigt. Es ist jedoch auch möglich, dass ein nicht-optischer Positionssensor vorgesehen ist, beispielsweise ein elektrischer oder magnetischer Positionssensor, der eine entsprechende Codierung 51 des Reaktionsträgers 14 erkennen kann.
Die Erfassung der Position des Reaktionsträgers 14 erfolgt dabei ebenfalls in einfacher Weise mittels der Digitalkamera, da die Auswerteeinrichtung über eine entsprechende optische Software verfügt, mittels der die Position des' Reaktionsträgers 14 aufgrund der von der Digitalkamera erfassten Daten bestimmbar ist. Anschließend wird der Gasanschluss 22, 24 nach unten bewegt, so dass dadurch von dem Gasstutzen die Abdichtung durchbrochen und das Gasgemisch durch die Ausströmöffnung angesaugt werden kann. Dabei wird von einer nicht dargestellten Erweiterung bzw. Anzeigestiftbewegungselement des Auflageringes zusätzlich der Anzeigestift 50 von einer ersten Stellung gemäß dem oberen Reaktionsträger 14 in Figur 8 in eine zweite Stellung gemäß dem unteren Reaktionsträger 14 in Figur 8 bewegt. In der ersten Stellung des Anzeigestiftes 50 steht dieser aus dem Gehäuse 60 des Reaktionsträgers weiter heraus als in der zweiten Stellung. Die Stellung des Anzeigestiftes 50 kann auch mit der Digitalkamera erfasst werden und der Anzeigestift weist eine andere Farbe, zum Beispiel orange, auf, als der übrige Reaktionsträger 14, beispielsweise ist das Gehäuse 60 zumindest teilweise blau gefärbt. Die Digitalkamera 38 weist dabei zwei getrennte ROIs (regions of interest), d h. Teilbereiche 74 des Aufnahmefeldes 40 der Digitalkamera 38, auf, so dass in der in Figur 9 oberen Teilbereich 74 in der ersten Stellung an dem beren Teilbereich 74 die Farbe orange auftritt und in der zweiten Stellung an dem oberen Teilbereich 74 keine oder eine wesentlich geringere Menge der Farbe des Anzeigestiftes 50 an dem oberen Teilbereich 74 auftritt. Dadurch kann durch die optische Auswertesoftware der Auswerteeinrichtung der zentralen Steuerungseinheit 41 erfasst werden, ob ein Anzeigestift 50 in der ersten oder zweiten Stellung sich befindet. Aufgrund dieser Erfassung der ersten oder zweiten Stellung des Anzeigestiftes 50 wird ferner selbsttätig und automatisch von dem Servomotor 56 die Reaktionsträgerfördereinheit 34 in eine derartige Stellung bewegt, so dass das erste bisher nicht benutzte Glasröhrchen, durch welches bisher kein Gasgemisch geleitet worden ist, mit der Ausströmöffnung oberhalb des Gasstutzens des Gasanschlusses 22, 24 liegt und erst anschließend wird der Gasanschluss 22, 24, insbesondere die Saugpumpe und der Gasstutzen entsprechend Figuren 4 und 5, nach unten bewegt.
Der Anzeigestift 50 ist in der gezeigten Ausführungsform jeweils benachbart zu den Anschlusselementen 44 am Rande des Reaktionsträgers 14 angeordnet. Somit liegt der Anzeigestift 50 im Randbereich des Aufnahmefeldes 40 der Digitalkamera 38 und wird somit von der Digitalkamera 38 in einem Winkel schräg erfasst, wodurch die Höhe des Anzeigestiftes erfasst werden kann.
Auf diese Weise kann die Digitalkamera 38 bzw. die optische Auswertesoftware einerseits eine Position eines Anzeigestifts 50 erfassen, und somit jede beliebige Relativposition des Reaktionsträgers 14 in der Messvorrichtung 12 über die Reaktionsträgerfördereinrichtung 34 ansteuern. Andererseits kann über die Höhe des Anzeigestifts 50 die Information ausgelesenen werden, ob der entsprechende Strömungskanal 42 bereits benutzt wurde oder nicht. Anstelle einer optischen Codierung 51 kann beispielsweise auch eine elektrische oder magnetische Codierung 51 vorgesehen sein, die beispielsweise über ein elektrisch leitfähiges Feld auf der Oberfläche des Gehäuses 60 realisiert werden kann.
In den Figuren 10 und 11 ist eine Ausführungsform des Messsystems 10 mit der Messvorrichtung 12 gemäß Figur 2 und einer ersten Ausführungsform des Reaktionsträgers 14 gezeigt. Der Reaktionsträger 14 umfasst eine Mehrzahl von Strömungskanälen 42, in der gezeigten Ausführungsform sind jeweils fünf Strömungskanäle vorgesehen. Die Strömungskanäle 42 sind jeweils identisch ausgebildet und erstrecken sich zwischen den jeweiligen Anschlusselementen 44. Die Strömungskanälen 42 sind als Glasröhrchen 70 ausgebildet, in denen eine Reaktionskammer 46 gebildet ist, die mit einem Reaktionsstoff 48 gefüllt ist.
Im folgenden wird ein Messverfahren unter Bezugnahme auf die Figuren 10 und 11 beschrieben.
Der Reaktionsträger 14 wird in eine Einführöffnung 80 in einem Gehäuse 82 der Messvorrichtung 12 eingeführt. Der Reaktionsträger 14 wird von Hand in die Einführöffnung gesteckt, von der Reaktionsträgerfördereinrichtung 34 erfasst und in Einfuhrrichtung vorwärts transportiert.
Beim Transportieren des Reaktionsträgers 14 durchläuft das Informationsfeld 52 des Reaktionsträgers 14 das Aufnahmefeld 40 der Digitalkamera 38, wobei die Informationen auf dem Informationsfeld 52 von der Digitalkamera 38 erfasst werden und in einer Auswerteeinrichtung der zentralen Steuerungseinheit 41 ausgewertet werden können. Es ist auch möglich, dass der Reaktionsträger in einer Ausleseposition positioniert wird, in der ein Auslesen des Informationsfelds 52 ermöglicht wird. In der gezeigten Ausführungsform ist die Information auf dem Informationsfeld 52 optisch gespeichert und kann somit auf einfache Weise von der Digitalkamera 38 ausgelesen werden. Alternativ ist es auch möglich, dass ein elektronisches Informationsfeld 52 vorgesehen ist, welches beispielsweise als aktiver oder passiver RFI D-Chip oder SRAM-Chip jausgebildet ist und über Funk oder über elektrische Kontakte ausgelesen werden kann. Die elektrischen Kontakte sind vorzugsweise über Datenleitungen zu den Ein- und Ausströmöffnungen der Strömungskanäle 42 und Gasstutzen aus einem stromleitenden Material hergestellt, sodass eine Strom- bzw. Datenverbindung zwischen dem SRAM-Chip und einer entsprechenden Auslesevorrichtung hergestellt wird, während sich die Gasstutzen in den Ein- und Ausströmöffnungen befinden.
In einem ersten Verfahrensschritte werden die auf dem Informationsfeld 52 enthaltenen Informationen des Reaktionsträgers 14, insbesondere in Bezug auf die zu messende Komponente des Gasgemisches und einen entsprechenden Konzentrationsbereich, ausgelesen.
Daraufhin wird entschieden, ob bei der durchzuführenden Messung ein Durchspülvorgang zum Durchspülen des Gaszuflusskanals 16 durchgeführt werden soll. Dazu werden beispielsweise die Daten der durchzuführenden Messung und der vorhergehenden Messung berücksichtigt, insbesondere Daten über die zu messende Komponente des Gasgemisches und der zuvor gemessenen Komponente des Gasgemisches und deren Konzentration. So kann beispielsweise bei aufeinanderfolgenden Messungen gleichartiger Komponenten auf einen Durchspülvorgang verzichtet werden, wenn bei der vorhergehenden Messung die Komponente nicht detektiert wurde bzw. die Konzentration unter der Konzentrationsschwelle des Konzentrationsbereich der jetzt durchzuführenden Messung lag. Durch Verzicht auf den Durchspülvorgang kann die Messung schneller durchgeführt werden. Ferner ist es möglich, bei Verwendung eines neuen Reaktionsträgers 14 ohne bereits benutzte Strömungskanäle 42 eine sofortige Messung durchzuführen, sodass nur ein unbenutzter Strömungskanal 42 für die Messung benötigt wird.
Wenn eine Bewertungseinrichtung 76 der zentralen Steuerungseinheit 41 entschieden hat, einen Durchspülen des Gaszuflusskanals durchzuführen, so wird der Reaktionsträger 14 in einer ersten Relativposition positioniert, in der ein ausgewählter Strömungskanal 42 zum Durchspülen des Gaszuflusskanals 16 benutzt wird. Vorzugsweise ist der ausgewählte Strömungskanal 42 ein bereits benutzter Strömuhgskanal 42. Dies kann beispielsweise der in Einfuhrrichtung erste Strömungskanal 42 sein oder der jeweils zuletzt auf diesem Reaktionsträger 14 benutzte Strömungskanal 42. In dem Fall, indem der Reaktionsträger 14 keine bereits benutzte Reaktionskammer 46 aufweist, kann die Verbindung zwischen den Gasanschlüssen 22 und 24 in der ersten Relativposition des Reaktionsträgers 14 durch einen Strömungskanal 42 mit einer unbenutzten Reaktionskammer 46 hergestellt werden. Während des Förderns von Gas zur Durchspülung des Gaszuflusskanals 16 wird dabei mittels der Digitalkamera 38 eine Konzentration der zumindest einen zu messenden Komponente mittels der optisch detektierbare Reaktion in der Reaktionskammer 46 bestimmt. In einem darauf folgenden Verfahrensschritte wird entschieden, ob eine Messung an der zweiten Relativposition mit einem zweiten Strömungskanal mit unbenutzte Reaktionskammer durchgeführt werden soll. Die Entscheidung wird beispielsweise aufgrund der bestimmten Konzentration während des Durchspülen sowie beispielsweise Informationen einer vorhergehenden Messung und deren Ergebnisses gefällt. Soweit diese Ergebnisse eine mögliche viel Messung im wesentlichen ausschließen lassen, kann auf die Messung mit dem zweiten Strömungskanal 42 in der zweiten relativ Stellung des Reaktionsträgers 14 verzichtet werden, wodurch der zweite Strömungskanal mit der unbenutzten Reaktionskammer für eine weitere Messung zur Verfügung steht. Die Messvorrichtung gibt somit den beim Durchspülen des Gaszuflusskanals gemessenen Konzentration als Messergebnis aus.
In dem Fall, indem der Reaktionsträger 14 zumindest eine bereits benutzte Reaktionskammer 46 oder einen zum Durchspülen bestimmten Strömungskanal 42 ohne Reaktionskammer 46 aufweist, wird der Reaktionsträger 14 in einer ersten Relativposition zu den Gasanschlüssen 22,24 der Messvorrichtung 12 positioniert, die dem zum Durchspülen bestimmten Strömungskanal, der im Folgenden als erster Strömungskanal 42 bezeichnet wird, entspricht. In der ersten Relativposition wird durch Absenken der Gasanschlüsse 22,24 eine Verbindung zwischen den Gasanschlüssen 22 und 24 über den ersten Strömungskanal hergestellt. In der gezeigten Ausführungsform ist dieser erste Strömungskanal 42 der in Einfuhrrichtung vorderste Strömungskanal 42. Es kann jedoch grundsätzlich auch ein anderer Strömungskanal 42 ausgewählt werden um entsprechend der ersten Relativposition als erster Strömungskanal 42 zu dienen.
Die Gasfördereinrichtung 28 fördert Gas durch den Gasabflusskanal 18, den ersten Strömungskanal 42 und den Gaszuflusskanal 16 zum Durchspülen des Gaszuflusskanals 16. Auf diese Weise wird von einer vorhergehenden Messung im Gaszuflusskanal 16 verbliebenes Gas aus dem Gaszuflusskanal 16 gespült. Die Dauer des Durchspülen des Gaszuflusskanals kann auf einen vorbestimmten Wert festgelegt werden oder es kann mithilfe des Durchflusssensors 30 ein bestimmtes Volumen von Gas gefördert werden, welches beispielsweise einem bestimmten Vielfachen des Volumens des Gaszuflusskanals 16 entspricht.
Anschließend wird der Reaktionsträger 14 in einer zweiten Relativposition zu den Gasanschlüssen 22, 24 der Messvorrichtung 12 positioniert, wobei ein Strömungskanal 42 ausgewählt wird, welcher eine unbenutzte Reaktionskammer 46 aufweist. Eine Verbindung zwischen den Gasanschlüssen 22, 24 wird durch den zweiten Strömungskanal 42 hergestellt und die Gasfördereinrichtung 28 fördert ein zu messendes Gasgemisch durch den Abflusskanal 18/den zweiten Strömungskanal 42 und den Gaszuflusskanal 16, wobei die Digitalkamera 38 eine eventuelle optische detektierbare Reaktion in der Reaktionskammer 46 erkennt und mittels des zeitlichen Verlaufs oder des Grads einer Verfärbung der optisch detektierbaren Reaktion eine Konzentration der zu bestimmenden Komponente des Gasgemisches bestimmt wird. Ist die zu bestimmende Komponente des Gasgemisches nicht im Gasgemisch enthalten oder liegt in einer Konzentration unter einer Detektionsschwelle des Konzentrationsbereichs des vorliegenden Reaktionsträgers vor, so wird keine optisch detektierbare Reaktion in der Reaktionskammer festgestellt. Ein entsprechendes Ergebnis der Messung wird durch die Messvorrichtung beispielsweise optisch oder akustisch angezeigt.
Durch den Spülvorgang vor der eigentlichen Messung wird ein Eindringen von Restgas einer vorhergehenden Messung in die jeweilige Reaktionskammer 46 des Reaktionsträgers 14 verhindert.
Die Figuren 12 und 13 zeigen eine schematische Ansicht eines Messsystems 10 mit Reaktionsträger 14 sowie einer schematisch gezeigten Messvorrichtung 12, von der lediglich die Gasanschlüsse 22, 24 und die Gaszufluss- und Abflusskanäle 16, 18 gezeigt sind. Der Reaktionsträger 14 unterscheidet sich von dem Reaktionsträger der vorhergehenden Ausführungsformen im Wesentlichen dadurch, dass der in Einführrichtung vorderste Strömungskanal 42 ohne Reaktionskammer 46 ausgebildet ist. Es ist insbesondere auch möglich, dass dieser erste Strömungskanal 42 einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist, so dass ein höherer Volumenstrom durch den Strömungskanal 42 gefördert werden kann. Die anderen Strömungskanäle 42 des Reaktionsträgers 40 sind analog zu den vorhergehenden Ausführungsformen ausgebildet. Bereits in vorhergehenden Messungen benutzte Reaktionskammern 46 (Strömungskanäle 2 und 3) sind dunkel schattiert gezeichnet, während unbenutzte Reaktionskammern 46 (Strömungskanäle 4 bis 6) hell schattiert gezeichnet sind. Die Anzeigestifte 50 der Codierung 51 sind entsprechend hell und dunkel gezeichnet, wobei die hell gezeichneten Anzeigestifte den weiter hervorstehenden Anzeigestiften 50 aus Figuren 8 und 9 entsprechen, die unbenutzte Reaktionskammern 46 codieren.
Bei dieser Ausführungsform wird das Messverfahren angepasst, sodass der Reaktionsträger 14 für den Durchspülvorgang jeweils immer in- der gleichen ersten Relativposition positioniert wird, wobei der Durchspülvorgang über den in Einführrichtung vordersten Strömungskanal 42 ohne Reaktionskammer durchgeführt wird. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass der Strömungskanal 42 ohne Reaktionskammer 46 an einer anderen Position des Reaktionsträgers 14 angeordnet ist.
Vorzugsweise findet bei jedem Herstellen einer Verbindung zwischen den Gasanschlüssen 22, 24 über einen Strömungskanal 42 eine Überprüfung von Leckageströmen statt.
In einem ersten Schritt wird der Gasanschluss 24 des Gasabflusskanals 18 mit dem zugehörigen Anschlusselement 44 des Reaktionsträgers 14 verbunden. In einem zweiten Schritt wird Gas durch den Gasabflusskanal 18 und den damit verbundenen Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 gefördert, wobei der Gasstrom durch den Gasabflusskanal zur Überprüfung von Leckageströmen gemessen wird. Ist das System von Gasabflusskanal und Strömungskanal gasdicht, so wird im Wesentlichen kein Gasstrom durch den Gasabflusskanal 18 gemessen, da der Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 über das von der Dichtungsvorrichtung 62 verschlossene zweite Anschlusselement 44 gasdicht verschlossen ist.
In einem weiteren Schritt wird der Gaszuflusskanal 16 stromaufwärts durch das Ventil 54 verschlossen und der Gasanschluss 22 des Gaszuflusskanals 16 wird mit dem entsprechenden Anschlusselement 44 des Reaktionsträgers 14 verbunden. Anschließend wird Gas durch die Gasfördereinrichtuhg 28 durch den Gasabflusskanal 18, den Strömungskanal 42 und den Gaszuflusskanal 16 gefördert, wobei der Gasstrom durch den Gasabflusskanal zu Überprüfung von Leckageströmen gemessen wird. Ist das System von Gasabflusskanal 18, Strömungskanal 42. und Gaszuflusskanal 16 gasdicht, so wird im Wesentlichen kein Gasstrom durch den Gasabflusskanal 18 gemessen, da der Gaszuflusskanal 16 durch das Ventil 54 gasdicht verschlossen ist.
Bei einem gasdichten Messsystem 10, bei dem vor Überprüfung der Leckageströme Normaldruck in Gasabflusskanal 18, Strömungskanal 42 und/oder Gaszuflusskanal 16 vorliegt, ist die in den vorhergehenden Absätzen beschriebene Messung von im Wesentlichen keinem Gasstrom dahingehend zu verstehen, dass ein im Wesentlichen exponentiell abnehmender, dem Unterdruck folgendem Gasfluss gemessen wird. In anderen Worten entspricht der gemessene Gasstrom bei einem gasdichten Messsystem 10 dem zu Beginn der Messung in den Kanälen 16, 18, 42 vorliegendem Gasvolumen, welches bei der Überprüfung der Leckageströme durch die Gasfördereinrichtung 28 abgepumpt wird.
Wird ein Leckagestrom durch den Gasabflusskanal 18, d. h. ein über den im vorhergehenden Absatz genannten Gasstrom hinausgehender Gasstrom, bei der Überprüfung gemessen, so wird eine entsprechende Fehlermeldung durch die Messvorrichtung 12 ausgegeben. Der Strömungskanal 42 auf dem Reaktionsträger 14 oder Gasabflusskanal 18 und Gaszuflusskanal 16 der Messvorrichtung 12 können dann beispielweise durch den Benutzer überprüft werden.
Es ist auch möglich, dass bereits in einem ersten Schritt beide Gasanschlüsse 22, 24 des Gasabflusskanals 18 und des Gaszuflusskanals 16 mit den entsprechenden Anschlusselementen 44 des Strömungskanals 42 verbunden werden und entsprechend eine einzige Überprüfung von Leckageströmen durchgeführt wird.
Bezuqszeichenliste
Messsystem 50 Anzeigestift
Messvorrichtung 51 Codierung
Reaktionsträger 52 Informationsfeld
Gaszuflusskanal 54 Ventil
Gasabflusskanal 56 Servomotor
Gasgemischeinströmöffnung 58 Getriebe
Gasanschluss 59 Verzahnung
Gasanschluss 60 Gehäuse
Gasgemischausströmöffnung 62 Dichtungsvorrichtung
Gasfördereinrichtung 64 erste Abdichtung
Durchflusssensor 66 zweite Abdichtung
Puffer 68 Dichtung
Reaktionsträgerfördereinrichtung 69 Auflagering
Positionssensor 70 Röhrchen
Digitalkamera 72 Ausnehmung
Aufnahmefeld 74 Teilbereiche
zentrale Steuerungseinheit 76 Bewertungseinrichtung
Strömungskanal 78 Speichereinrichtung
Anschlusselemente 80 Einführöffnung
Reaktionskammer 82 Gehäuse (der Messvorrichtung)
Reaktionsstoff

Claims

Ansprüche
1. Messvorrichtung (10)
zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches
für einen Reaktionsträger (14), der zumindest zwei Strömungskanäle (42) aufweist, wobei zumindest ein Strömungskanal (42) eine Reaktionskammer (46) mit einem Reaktionsstoff (48) bildet und der Reaktionsstoff (48) ausgebildet ist, um mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen,
wobei die Messvorrichtung (12)
einen Gaszuflusskanal (16) und einen Gasabflusskanal (18), welche jeweils einen Gasanschluss (22, 24) aufweisen, wobei die Gasanschlüsse (22, 24) ausgebildet sind, um eine gas- und/oder aerosolleitende Verbindung mit einem der Strömungskanäle (42) des Reaktionsträgers (14) herzustellen, um ein Strömen des Gasgemischs vom Gaszuflusskanal (16) durch den Strömungskanal (42) zum Gasabflusskanal (18) zu ermöglichen,
eine Gasfördereinrichtung (28) zur Förderung des Gasgemisches durch den Gasabflusskanal (18),
eine Reaktionsträgerfördereinrichtung (34) zum Bewegen des Reaktionsträgers (14) relativ zu dem Gaszuflusskanal (16) und dem Gasabflusskanal (18), und
einen Positionssensor (36) zum Erfassen einer Relativposition von Reaktionsträger (14) und den Gasanschlüssen (22, 24) aufweist,
wobei die Reaktionsträgerfördereinrichtung (34) ausgebildet ist, um in einem Messvorgang den Reaktionsträger (14)
in einer ersten Relativposition zu den Gasanschlüssen (22, 24) zu positionieren, zum Herstellen einer gas- und/oder aerosolleitende Verbindung zwischen den Gasanschlüssen (22, 24) über einen ersten Strömungskanal (42) zum Durchspülen des Gaszuflusskanals (16), und
in einer zweiten Relativposition zu den Gasanschlüssen (22, 24) zu positionieren, zum Herstellen einer gas- und/oder aerosolleitende Verbindung zwischen den Gasanschlüssen (22, 24) über einen zweiten Strömungskanal (42), welcher eine Reaktionskammer (46) bildet, zur Messung der zumindest einen Komponente des Gasgemisches.
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Reaktionsträgerfördereinrichtung (34) einen Motor (56) umfasst, welcher eine Relativbewegung des Reaktionsträgers (14) in zumindest zwei entgegengesetzte Richtungen ermöglicht.
3. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Messvorrichtung (12) eine Speichereinrichtung (78) umfasst,. welche ausgebildet ist, um Daten zumindest der vorhergehenden Messung zu speichern, und wobei die Messvorrichtung (12) eine Bewertungseinrichtung (76) umfasst, welche aufgrund der gespeicherten Daten zumindest der vorhergehenden Messung und der zu messenden Komponente der folgenden Messung entscheidet, ob ein Durchspülen des Gaszuflusskanals (16) erfolgt oder nicht.
4. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messvorrichtung (12) ein Ventil (54) umfasst, welches stromaufwärts des Gaszuflusskanals (16) angeordnet ist und welches in einer ersten Stellung einen Gasstrom durch den Gaszuflusskanal (16) ermöglicht und in einer zweiten Stellung einen Gasstrom durch den Gaszuflusskanal (16) verhindert.
5. Reaktionsträger (14) für eine Messvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
zumindest zwei Strömungskanälen (42), die sich zwischen jeweils zwei , Anschlusselementen (44) erstrecken, wobei zumindest ein Strömungskanal (42) eine Reaktionskammer (46) mit einem Reaktionsstoff (48) bildet und der Reaktionsstoff (48) ausgebildet ist, um mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen,
wobei die Anschlusselemente (44) ausgebildet sind, um in einer dem jeweiligen Strömungskanal (42) zugeordneten Relativposition von Reaktionsträger (14) und Messvorrichtung (12) mit den Gasanschlüssen (22, 24) der Messvorrichtung (12) eine gas- und/oder aerosolleitende Verbindung herzustellen, um ein Strömen des Gasgemischs vom Gaszuflusskanal (16) durch den Strömungskanal (42) zum Gasabflusskanal (18) zu ermöglichen,
und einer Codierung (51 ), welche ausgebildet ist, um vom Positionssensor (36) der Messvorrichtung (12) erfasst zu werden und eine unabhängige Positionierung des Reaktionsträgers (12) in jeder der den Strömungskanälen (42) zugeordneten Relativpositionen zu ermöglichen.
6. Reaktionsträger nach Anspruch 5, wobei der Reaktionsträger (14) einen separaten Strömungskanal (42) zum Durchspülen des Gaszuflusskanals (16) aufweist, wobei der Strömungskanal (42) keine Reaktionskammer (46) mit Reaktionsstoff (48) bildet.
7. Messverfahren zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches mit
einem Reaktionsträger (14), der zumindest zwei Strömungskanäle (42) aufweist, wobei zumindest ein Strömungskanal (42) eine Reaktionskammer (46) mit einem Reaktionsstoff (48) bildet und der Reaktionsstoff (48) ausgebildet ist, um mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen, und
einer Messvorrichtung (12) mit einem Gaszuflusskanal (16) und einem Gasabflusskanal (18), welche jeweils einen Gasanschluss (22, 24) aufweisen,
mit den Verfahrensschritten:
Positionieren des Reaktionsträgers (14) in einer ersten Relativposition zu den Gasanschlüssen (22, 24) der Messvorrichtung (12) und Herstellen einer gas- und/oder aerosolleitende Verbindung zwischen den Gasanschlüssen (22, 24) durch einen ersten Strömungskanal (42);
Fördern von Gas durch den Gasabflusskanal (18), den ersten Strömungskanal (42) und den Gaszuflusskanal (16) zum Durchspülen des Gaszuflusskanals (16);
Positionieren des Reaktionsträgers (14) in einer zweiten Relativposition zu den Gasanschlüssen (22, 24) der Messvorrichtung (12) und Herstellen einer gas- und/oder aerosolleitende Verbindung zwischen den Gasanschlüssen (22, 24) durch einen zweiten Strömungskanal (42), welcher eine unbenutzte Reaktionskammer (46) aufweist; und
Fördern von zu messendem Gasgemisch durch den Gasabflusskanal (18), den zweiten Strömungskanal (42) und den Gaszuflusskanal (16) und Bestimmung der Konzentration der zumindest einen Komponente mittels der optisch detektierbaren Reaktion in der Reaktionskammer (46) des zweiten Strömungskanals (42).
8. Messverfahren nach Anspruch 7, wobei bei jeder Messung mittels eines Reaktionsträgers (14) dieser Reaktionsträger (14) in der gleichen ersten Relativposition positioniert wird.
9. Messverfahren nach Anspruch 7 oder 8, mit zumindest einem der Verfahrensschritte:
Entscheiden bei einer bestimmten durchzuführenden Messung, ob die Schritte des Positionierens in der ersten Relativposition und des Durchspülens durchgeführt werden, wobei die Entscheidung in Abhängigkeit von in der Messvorrichtung (12) gespeicherten Daten der vorhergehenden Messung und/oder Daten der durchzuführenden Messung, insbesondere Daten über die zu messende Komponente des Gasgemisches und der gemessenen Konzentration, getroffen wird;
und/oder
Herstellen der Verbindung zwischen den Gasanschlüssen (22, 24) in der ersten Relativposition durch einen Strömungskanal (42) mit einer unbenutzten Reaktionskammer (46), Bestimmen einer Konzentration der zumindest einen Komponente mittels der optisch detektierbare Reaktion in der Reaktionskammer (46) während des Förderns von Gas zur Durchspülung des Gaszuflusskanals (16) und Entscheiden, ob eine Messung an der zweiten Relativposition mit einem zweiten. Strömungskanal (42) mit unbenutzter Reaktionskammer (46) durchgeführt wird, in Abhängigkeit der bestimmten Konzentration während des Durchspülens.
10. Messverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, mit den Verfahrerisschritten:
Überprüfen von Leckageströmen vor dem Fördern von Gas zum Durchspülen des Gaszufuhrkanals (16), wobei
ausschließlich der Gasanschluss (24) des Gasabflusskanals (18) mit einem Anschlusselement (44) des Strömungskanals (42) verbunden wird und Gas durch Gasabflusskanal (18) und Strömungskanal (42) gefördert wird, wobei der Gasstrom durch den Gasabflusskanal (18) zur Überprüfung von Leckageströmen gemessen wird, und/oder
der Gaszuflusskanal (16) stromaufwärts verschlossen wird und beide Gasanschlüsse (22, 24) des Gasabflusskanals (18) und Gaszuflusskanals (16) mit zugeordneten Anschlusselementen (44) des Strömungskanals (42) verbunden werden und Gas durch Gasabflusskanal (18), Strömungskanal (42) und Gaszuflusskanal (16) gefördert wird, wobei der Gasstrom durch den Gasabflusskanal (18) zur Überprüfung von Leckageströmen gemessen wird.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014015945B3 (de) * 2014-10-30 2015-03-26 Dräger Safety AG & Co. KGaA Magazinvorrichtung, Messsystem und Verfahren zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches
KR102398531B1 (ko) * 2015-08-26 2022-05-17 에뮬레이트, 인크. 관류 매니폴드 조립체
DE102017010220A1 (de) * 2017-11-03 2019-05-09 Dräger Safety AG & Co. KGaA Überwachungsvorrichtung und Verfahren zum Überwachen eines Umgebungsgases
DE102018208049A1 (de) * 2018-05-23 2019-11-28 Robert Bosch Gmbh Gerüststruktur zum Zusammenwirken mit einer Bildauswertevorrichtung für zumindest einen mindestens eine optochemische Detektierfläche aufweisenden Träger
DE102022212850A1 (de) 2022-11-30 2024-06-06 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung und Verfahren zur Überprüfung der Konzentration wenigstens eines chemischen Elements in einem Gas

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1093113B (de) * 1955-11-15 1960-11-17 Draegerwerk Ag Registrierende Pruefvorrichtung fuer bestimmte Gasbestandteile in Gasen unter Verwendung von Pruefroehrchen
DE3902402C1 (de) * 1989-01-27 1990-06-13 Draegerwerk Ag, 2400 Luebeck, De
DE102006027344A1 (de) * 2005-06-28 2007-01-04 Dräger Safety MSI GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Leckrate eines geschlossenen Gassystems
DE102012014504A1 (de) * 2012-07-20 2014-01-23 Dräger Safety AG & Co. KGaA Gasmesssystem

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2628790C2 (de) * 1976-06-26 1978-07-06 Draegerwerk Ag, 2400 Luebeck Gasmeß- und Warnvorrichtung mit einem von dem nachzuweisenden Gas durchströmten Prüfröhrchen
DE3543324A1 (de) * 1985-12-07 1987-06-11 Draegerwerk Ag Verfahren zur messung von flaechigen verfaerbungszonen eines indikatortraegers und vorrichtung hierzu
DE3637869A1 (de) * 1986-11-06 1988-05-19 Draegerwerk Ag Mehrfachhalterung fuer pruefroehrchen
US5069220A (en) * 1989-05-26 1991-12-03 Bear Medical Systems, Inc. Measurement of gas concentration in exhaled breath
DE4345151C2 (de) * 1993-02-10 1995-08-10 Draegerwerk Ag Vorrichtung für den kolorimetrischen Gasnachweis in Folienverbundbauweise mit Kapillaren
DE4303858C2 (de) * 1993-02-10 1995-08-31 Draegerwerk Ag Vorrichtung für den kolorimetrischen Nachweis von gas- und/oder dampfförmigen Komponenten eines Gasgemisches aufgrund der Verfärbung einer in einem Kanal angeordneten Reaktionszone
DE4415866C1 (de) * 1994-05-05 1995-06-22 Draegerwerk Ag Vorrichtung zum Nachweis von gas- und dampfförmigen Komponenten eines Gasgemisches
US6266998B1 (en) * 1999-04-01 2001-07-31 DRäGERWERK AKTIENGESELLSCHAFT System for measuring the concentration of gases
US7134320B2 (en) * 2003-07-15 2006-11-14 Cidra Corporation Apparatus and method for providing a density measurement augmented for entrained gas
DE102005050114A1 (de) * 2005-10-18 2007-04-19 Studiengesellschaft Kohle Mbh Analyse von Stoffgemischen
US20100015006A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Tien-Tsai Hsu Test strip with identification openings and test instrument using the same
CN102656439B (zh) * 2009-12-15 2015-07-01 菲利尔探测公司 多分析物检测系统和方法
CN201876423U (zh) * 2010-08-31 2011-06-22 中国人民解放军疾病预防控制所 可现场连续测量的多通道甲醛快速检测装置及其便携箱
GB201015047D0 (en) * 2010-09-10 2010-10-27 Univ York A gas flux measurement system and method
CN101949857B (zh) * 2010-09-15 2012-07-04 北京航空航天大学 基于气体检测管信息识别的气体检测装置
CN202443009U (zh) * 2012-03-05 2012-09-19 黑龙江八一农垦大学 便携式气体检测器
CN202562849U (zh) * 2012-04-28 2012-11-28 黄媛媛 空气污染检测仪
DE102012014503A1 (de) * 2012-07-20 2014-01-23 Dräger Safety AG & Co. KGaA Gasmesssystem

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1093113B (de) * 1955-11-15 1960-11-17 Draegerwerk Ag Registrierende Pruefvorrichtung fuer bestimmte Gasbestandteile in Gasen unter Verwendung von Pruefroehrchen
DE3902402C1 (de) * 1989-01-27 1990-06-13 Draegerwerk Ag, 2400 Luebeck, De
DE102006027344A1 (de) * 2005-06-28 2007-01-04 Dräger Safety MSI GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Leckrate eines geschlossenen Gassystems
DE102012014504A1 (de) * 2012-07-20 2014-01-23 Dräger Safety AG & Co. KGaA Gasmesssystem

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Dräger-Röhrchen & CMS-Handbuch 16. Auflage", 1 February 2011 (2011-02-01), pages 2,39,70-105, 394, 395, XP055133367, Retrieved from the Internet <URL:http://www.draeger.com/sites/assets/PublishingImages/Segments/Industrie/Dokumente/roehrchen_handbuch_br_9092084_de.pdf> [retrieved on 20140805] *

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CN105164517A (zh) 2015-12-16

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