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 einer Mehrzahl von auf einem Reaktionsträger angeordneten Reaktionskammern, die jeweils für eine Messung gebraucht werden können, vorgesehen ist. Der Reaktionsträger kann in eine Messvorrichtung eingeführt werden, welche den Reaktionsträger erkennt und ein entsprechendes Messverfahren zur Messung einer Konzentration der entsprechenden Komponente des Gasgemisches durchführt.

Je nach Art der zu messenden chemischen Verbindung und des zu messenden Konzentrationsbereichs kann die Messdauer mit einem derartigen Messsystem eine längere Zeit betragen, beispielsweise von mehreren Minuten. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Messvorrichtung sowie ein verbessertes Messverfahren bereitzustellen, welches eine erhöhte Flexibilität im Messverfahren und eine schnelle Ausgabe von Messergebnissen ermöglicht.

Eine erfindungsgemäße Messvorrichtung zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches ist ausgebildet für einen Reaktionsträger, der zumindest einen Strömungskanal aufweist, wobei der Strömungskanal eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff bildet, welcher ausgebildet ist, um mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen. Die Messvorrichtung umfasst eine Gasförderbaugruppe mit einer Gasfördereinrichtung zur Förderung des Gasgemisches durch den Gasabflusskanal, und eine Detektionsbaugruppe mit einer Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung der Reaktionskammer des Reaktionsträgers, einem optischen Sensor zur Erfassung der optisch detektierbaren Reaktion, und eine Auswertungseinheit zu Auswertung der vom optischen Sensor erfassten Daten der optisch detektierbaren Reaktion und Bestimmung einer Konzentration der Komponente des Gasgemisches. Die Detektionsbaugruppe ist ausgebildet, um eine Geschwindigkeit einer sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer ausbreitenden Reaktionsfront zu erfassen und aus der Geschwindigkeit der Reaktionsfront eine vorläufige Konzentration zu bestimmen.

Durch die Erfassung der Geschwindigkeit der Reaktionsfront kann bereits in einem frühen Stadium der Messung eine vorläufige Konzentration bestimmt werden. Auf diese Weise kann der Benutzer frühzeitig gewarnt werden, dass die zu messende chemische Verbindung im Gasgemisch vorhanden ist, auch wenn eine gewünschte Genauigkeit der Messung noch nicht erreicht werden kann. Dies ist insbesondere bei gesundheitsschädlichen Chemikalien vorteilhaft, da somit beispielsweise schneller entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen werden können. Ferner kann die Geschwindigkeit der Reaktionsfront im Verlauf der Messung kontiniuierlich erfasst werden, wodurch eine verbesserte Bestimmung der Konzentration ermöglicht wird, indem beispielsweise veränderliche Massenströme des Gasgemischs während der Messung berücksichtigt werden. Eine Verwendung eines optischen Sensors mit hoher Ortsauflösung, beispielsweise einer Digitalkamera, kann eine hohe Genauigkeit bei der Erfassung der Position der Reaktionsfront und somit eine verbesserte Erfassung der Geschwindigkeit der Reaktionsfront ermöglichen.

Beispielsweise ist die Beleuchtungseinrichtung ausgebildet, um die Reaktionskammer mit einem Breitbandspektrum zu beleuchten, welches insbesondere weißes Licht und/oder Infrarot-Spektralbereiche umfasst.

Durch die Nutzung eines breiten Spektralbereichs steht eine Vielzahl von verschiedenen optisch detektierbaren Reaktionen zwischen Reaktionsstoffen und einer Vielzahl von Chemikalien, die in dem breiten Spektralbereich liegen.

Vorzugsweise ist der optische Sensor ein Mehrkanalsensor, welcher mehrere Farbkanäle erfassen kann und die Auswertungseinheit ausgebildet, um bei der Auswertung der Daten des optischen Sensors eine Gewichtung der Farbkanäle vorzunehmen.

Dies ermöglicht einerseits die Nutzung der Vielzahl von verschiedenen optisch detektierbaren Reaktionen und andererseits eine optimierte Auswertung der jeweils ausgewählten optisch detektierbaren Reaktion in der ausgewählten Reaktionskammer durch eine entsprechend gewählte Gewichtung der Farbkanäle.

Die Detektionsbaugruppe kann ausgebildet sein, um einen Intensitätsgradienten einer sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer ausbreitenden Reaktionsfront zu erfassen, und die Auswertungseinheit ausgebildet sein, um die Konzentration der Komponente des Gasgemischs ausschließlich aus optisch erfassbaren Parametern, insbesondere der Reaktionsfront, zu bestimmen.

Somit sind keine weiteren Sensoren neben dem optischen Sensor zur Bestimmung der Konzentration erforderlich und die Bauweise der Messvorrichtung wird vereinfacht und somit kostengünstiger. Es ist ferner möglich, dass die Gasförderbaugruppe eine Steuerungs-/Reglungseinheit aufweist, welche ausgebildet ist, um einen Durchfluss des Gasgemischs durch den Strömungskanal in Abhängigkeit zumindest eines Reaktionsgeschwindigkeitsparameters zu steuern oder zu regeln.

Dies ermöglicht eine Anpassung einer Durchflussrate des Gasgemischs, wodurch das Messverfahren flexibel variiert werden kann, um beispielsweise kürzere Messdauern oder geringe Messungenauigkeiten zu erreichen. Durch die dynamische Anpassung des Durchflusses des Gasgemischs durch den Strömungskanal kann zudem ein größerer Konzentrationsbereich gemessen werden, da beispielsweise eine bei hohen Konzentrationen zu schnell ablaufende Reaktion durch Verringerung des Durchflusses des Gasgemischs verlangsamt werden kann. Der Reaktionsbereich, der der Länge der Reaktionskammer in Strömungsrichtung entspricht kann zudem optimal ausgenutzt werden, wobei einerseits eine Ausnutzung des gesamten Reaktionsbereichs ein optimales Messergebnis ermöglicht oder andererseits durch Ausnutzung von Teilbereichen mehrere Messungen an einer Reaktionskammer durchgeführt werden können. Alternativ ist es auch möglich, den Durchfluss so anzupassen, dass für bestimmte Messungen jeweils vorbestimmte Messdauern realisiert werden. Schwankungen des Massenstroms während der Messung können kompensiert werden, wodurch die Genauigkeit der Konzentrationsbestimmung erhöht wird.

Beispielsweise kann ein Reaktionsgeschwindigkeitsparameter die Geschwindigkeit der sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer ausbreitenden Reaktionsfront sein, wobei die Steuerungs-/Reglungseinheit der Gasförderbaugruppe ausgebildet ist, um den Durchfluss des Gasgemischs durch den Strömungskanal in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Reaktionsfront zu steuern oder zu regeln.

Auf diese Weise kann die Durchflussrate, beispielsweise der Massenstrom oder der Volumenstrom, angepasst werden, um eine optimale Geschwindigkeit der Reaktionsfront zu erreichen, wodurch einerseits die Messdauer und andererseits die Genauigkeit der Messung beeinflusst werden kann. Vorzugsweise wird eine Reglung der Geschwindigkeit der Reaktionsfront ermöglicht. Ein Reaktionsgeschwindigkeitsparameter kann auch eine Temperatur des durch die Reaktionskammer strömenden Gasgemischs sein, wobei die Detektionsbaugruppe ausgebildet ist, um die Temperatur des Gasgemischs zu bestimmen und die Steuerungs- /Reglungseinheit der Gasförderbaugruppe ausgebildet ist, um den Durchfluss des Gasgemischs durch den Strömungskanal in Abhängigkeit von der Temperatur des Gasgemischs zu steuern oder zu regeln.

Auf diese Weise kann der Ablauf des Messverfahrens an die Temperatur des Gasgemischs angepasst werden und eine optimale Messung bei verschiedenen Temperaturen ermöglicht werden. Zur Bestimmung der Temperatur kann die Temperatur direkt im Strömungskanal des Reaktionsträgers durch ein entsprechendes Temperaturmesselement gemessen werden oder die Temperatur des Reaktionsträgers und/oder der Messvorrichtung wird durch entsprechende Temperaturmesselemente gemessen. Vorzugsweise wird ein zeitlicher Verlauf der Temperatur des Gasgemischs während der Messung gemessen oder berechnet.

Ein erfindungsgemäßes Messverfahren ist zur Messung einer Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten eines Gasgemisches mit einem Reaktionsträger, der zumindest einen Strömungskanal aufweist, der eine Reaktionskammer mit einem Reaktionsstoff bildet, welcher ausgebildet ist, um mit zumindest einer zu messenden Komponente des Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen, und einer Messvorrichtung, die eine Gasförderbaugruppe und eine Detektionsbaugruppe umfasst, vorgesehen. Das Messverfahren umfasst die Verfahrensschritte des Beleuchtens der Reaktionskammer des Reaktionsträgers; des Förderns eines Gasgemischs durch den Strömungskanal; des Erfassens einer Geschwindigkeit einer sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer ausbreitenden Reaktionsfront während des Förderns des Gasgemischs; der Bestimmung und Ausgabe einer vorläufigen Messergebnisses der Konzentration der Komponente des Gasgemischs aus der Geschwindigkeit der Reaktionsfront während des Förderns des Gasgemischs; und der Bestimmung und Ausgabe eines Endmessergebnisses der Konzentration der Komponente des Gasgemischs nach Beendigung des Förderns des Gasgemischs. Bei einem Vorhandensein der zu messenden Komponente im Gasgemisch wird durch die Erfassung der Geschwindigkeit der Reaktionsfront bereits in einem frühen Stadium der Messung eine vorläufige Konzentration bestimmt. Somit wird dem Benutzer frühzeitig mitgeteilt werden, dass die zu messende chemische Verbindung im Gasgemisch vorhanden ist, auch wenn eine gewünschte Genauigkeit der Messung zur Bestimmung eines Endmessergebnisses noch nicht erreicht werden kann. Dies ist insbesondere bei gesundheitsschädlichen Chemikalien vorteilhaft, da somit beispielsweise schneller entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen werden können.

Das Messverfahren umfasst vorzugsweise die Verfahrensschritte des Erfassens einer Reaktionsfront während des Förderns des Gasgemischs und der Ausgabe eines vorläufigen Messergebnisses während des Förderns des Gasgemischs, dass zumindest eine minimale Konzentration der Komponente des Gasgemischs vorliegt.

Auf diese Weise kann bereits bei der ersten Detektion der optisch detektierbaren Reaktion ein vorläufiges Messergebnis ausgegeben werden.

Das Messverfahren kann ferner Verfahrenschritte umfassen nach denen ein Intensitätsgradient einer sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer ausbreitenden Reaktionsfront erfasst wird und die Konzentration der Komponente des Gasgemischs ausschließlich aus optisch erfassbaren Parametern, insbesondere der Reaktionsfront, bestimmt wird.

Auf diese Weise sind keine zusätzlichen Sensoren neben dem optischen Sensor zur Erfassung weiterer Messwerte für die Bestimmung der Konzentration nötig und eine einfache Bauweise der Messvorrichtung wird ermöglicht.

Beispielsweise kann das Licht, mit dem die Reaktionskammer beleuchtet wird, ein Breitbandspektrum aufweisen und durch die Detektionsbaugruppe können mehrere Farbkanäle erfasst werden und bei einer Auswertung zur Bestimmung der sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer ausbreitenden Reaktionsfront kann eine Gewichtung der Farbkanäle durchgeführt werden. Dies ermöglicht einerseits die Nutzung einer Vielzahl von verschiedenen optisch detektierbaren, in dem breiten Spektralbereich, beispielsweise weißes Licht und/oder Infrarot-Spektralbereich, liegenden Reaktionen zwischen Reaktionsstoffen und einer Vielzahl von Chemikalien und andererseits eine optimierte Auswertung der jeweils ausgewählten optisch detektierbaren Reaktion in der ausgewählten Reaktionskammer durch eine entsprechend gewählte Gewichtung der Farbkanäle.

Gemäß einer Verfahrensvariante umfasst das Messverfahren die Verfahrensschritte des wiederholten Durchführens des Erfassens der Geschwindigkeit der sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer ausbreitenden Reaktionsfront während des Förderns des Gasgemischs und der Bestimmung des vorläufigen Messergebnisses der Konzentration; der Bestimmung eines Qualitätsindex, insbesondere einer Messunsicherheit, der bestimmten vorläufigen Messergebnisse der Konzentration; und des Beendens des Förderns des Gasgemischs, soweit eine Minimalanzahl von Wiederholungen der Bestimmung des vorläufigen Messergebnisses der Konzentration durchgeführt wurden und der Qualitätsindex über einem Qualitätsindexschwellenwert liegt, bzw. die Messunsicherheit unter einem Messunsicherheitsschwellenwert liegt.

Auf diese Weise wird ein schnelles, dynamisches Messverfahren ermöglicht. Die Begriffe Messunsicherheit und Qualitätsindex werden im Folgenden im Wesentlichen synonym verwendet. Die Bestimmung des Qualitätsindex kann sich auch bestimmte ausgewählte Bereiche der Konzentrationsmessung beschränken, beispielsweise auf eine Bildqualität, Rauschen oder Varianz in der geschätzten Geschwindigkeit. Es ist auch möglich, dass der Messunsicherheitsschwellenwert durch den Benutzer gewählt werden kann, wodurch der Benutzer zwischen schnelleren Messungen mit höherer Messunsicherheit oder langsameren Messungen mit niedrigerer Messunsicherheit wählen kann.

Gemäß einer weiteren Verfahrensvariante umfasst das Messverfahren die Verfahrenschritte des Erfassens eines Referenzbilds der Reaktionskammer vor dem Beginn des Förderns des Gasgemischs; des Erfassens eines Durchströmungsbilds der Reaktionskammer nach Beginn des Förderns des Gasgemischs; und des Vergleichens des Referenzbilds und Durchströmungsbilds der Reaktionskammer zur Bestimmung der Geschwindigkeit und/oder eines Intensitätsgradienten einer Reaktionsfront in der Reaktionskammer. Durch den Vergleich von Durchströmungsbild und Referenzbild, beispielsweise durch Differenzbildung oder Normierung, kann beispielsweise eine spezifische Beschaffenheit oder Positionierung der Reaktionskammer in der Messvorrichtung kompensiert oder eine einfache Bestimmung der Reaktionsfront mittels standardisierter Intensitätsschwellenwerte ermöglicht werden.

Es kann auch möglich sein, dass eine Reaktionskammer, nach einer ersten Messung, in der sich eine Reaktionsfront ausschließlich in einem ersten Teilbereich der Reaktionskammer ausgebreitet hat, für eine zweite Messung genutzt wird, wobei die Geschwindigkeit der Reaktionsfront in einem zweiten Teilbereich der Reaktionskammer erfasst wird.

Auf diese Weise können mehrere Messung mittels einer einzigen Reaktionskammer durchgeführt werden. Insbesondere können die Messdauer und die Durchströmrate oder die Reaktionsfrontgeschwindigkeit so gesteuert oder geregelt werden, dass mehrere Messungen mit einer Reaktionskammer möglich sind. Beispielsweise kann die Reaktionsfrontgeschwindigkeit so geregelt werden, dass innerhalb einer bestimmten Messdauer ein definierter Teilbereich der Reaktionskammer, beispielsweise ein Drittel der Reaktionskammer, von der Reaktionsfront durchlaufen wird.

Eine weitere Variante des Messverfahrens umfasst die Verfahrensschritte des Erfassens eines Reaktionsgeschwindigkeitsparameters während des Förderns des Gasgemischs; und des Steuerns oder Regeins der Durchflussrate in Abhängigkeit zumindest eines Reaktionsgeschwindigkeitsparameters.

Das Steuern oder Regeln der Durchflussrate des Gasgemischs, ermöglicht eine flexible Variation des Messverfahrens, wodurch beispielsweise kürzere Messdauern, geringe Messungenauigkeiten, vorbestimmte Messdauern, erweiterte Konzentrationsbereiche und/oder eine optimale und flexible Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Reaktionskammer erreicht werden können.

Nach einer Verfahrensvariante kann eine Temperatur des durch die Reaktionskammer strömenden Gasgemischs als Reaktionsgeschwindigkeitsparameter erfasst werden und die Durchflussrate in Abhängigkeit von der Temperatur des Gasgemischs gesteuert oder geregelt werden.

Die Anpassung des Messverfahrens an die Temperatur des Gasgemischs ermöglicht eine optimale Messung bei verschiedenen Temperaturen.

Nach einer Verfahrensvariante kann eine Geschwindigkeit einer sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer ausbreitenden Reaktionsfront als Reaktionsgeschwindigkeitsparameter erfasst werden und die Durchflussrate in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Reaktionsfront gesteuert oder geregelt werden.

Durch die Anpassung der Durchflussrate, beispielsweise des Massenstroms oder des Volumenstroms, kann eine optimale Geschwindigkeit der Reaktionsfront erreicht werden, wodurch einerseits die Messdauer und andererseits die Genauigkeit der Messung beeinflusst werden kann.

Vorzugsweise wird die Geschwindigkeit der sich in Strömungsrichtung in der

Reaktionskammer ausbreitenden Reaktionsfront geregelt.

Auf diese Weise kann der Reaktionsverlauf optimal kontrolliert werden. Beispielsweise kann die Regelung so ausgelegt werden, dass bei einer Messung in einer vorgegebenen Zeit die gesamte Reaktionskammer zur Ausbreitung der Reaktionsfront genutzt wird, wodurch eine optimale Messgenauigkeit bei einer festen Messzeit ermöglicht wird.

Gemäß einer Verfahrensvariante wird zu Beginn des Förderns des Gasgemischs durch den Strömungskanal das Gasgemisch mit einer maximalen Durchflussrate gefördert.

Durch das Fördern mit maximaler Durchflussrate wird die Messdauer reduziert, wobei sich bei Vorhandensein der zu messenden Komponente im Gasgemisch eine

Reaktionsfront in der Reaktionskammer ausbildet. Um eine gewünschte

Messgenauigkeit zu erzielen kann die Durchflussrate im weiteren Verlauf der Messung verringert werden, wodurch die Geschwindigkeit der Reaktionsfront reduziert wird und eine ausreichende Anzahl von Messpunkten für die Konzentrationsbestimmung aufgenommen werden kann.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Messsystem mit einer in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Messvorrichtung und einem 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 schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messsystems mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung und einen erfindungsgemäßen Reaktionsträger zeigt;

Figur 2 eine detaillierte Ansicht des Messsystems aus Figur 1 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, des Reaktionsträger mit einem

Anzeigestift in einer ersten Stellung und des Reaktionsträgers 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 Figur 2 zeigt, wobei sich der Reaktionsträger in einer Position in der Messvorrichtung befindet;

Figur 1 1 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messsystems zeigt;

Figur 12 ein Ablauf-Diagramm eines erfindungsgemäßen Messverfahrens zeigt; Figur 13 ein Durchströmungsbild der Reaktionskammer und ein zugehörigen

Intensitätsverlauf zeigt;

Figur 14 eine dreidimensionale Ansicht einer Zeitserie der Intensitätsverläufe zeigt; Figur 15 eine zweidimensionale Ansicht der Zeitserie aus Figur 14 zeigt;

Figur 16 eine zweidimensionale Ansicht einer Zeitserie von Intensitätsverläufen mit hoher Geschwindigkeit einer Reaktionsfront zeigt; und

Figur 17 eine zweidimensionale Ansicht einer Zeitserie von Intensitätsverläufen mit einer Mehrzahl von Messungen unter Verwendung einer

Reaktionskammer zeigt.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Gasmesssystems, im Folgenden auch Messsystem 10 bezeichnet. Das Messsystem 10 umfasst eine Messvorrichtung 12 und einen Reaktionsträger 14. Der Reaktionsträger 14 weist zumindest einen Strömungskanal 42 auf, welcher eine Reaktionskammer 46 mit einem Reaktionsstoff 48 bildet. Der Reaktionsstoff 48 ist ausgebildet, um mit zumindest einer zu messenden Komponente eines Gasgemisches oder einem Reaktionsprodukt der zu messenden Komponente eine optisch detektierbare Reaktion einzugehen. Auf diese Weise kann entweder die zu messende Komponente direkt eine Reaktion mit dem Reaktionsstoff eingehen oder es kann eine Zwischenreaktion vorgesehen sein, in der die zu messende Komponente mit einem Zwischenreaktionsstoff eine Reaktion eingeht und das dabei entstehende Reaktionsprodukt anschließend mit dem Reaktionsstoff die optisch detektierbare Reaktion eingeht.

Die Messvorrichtung 12 umfasst eine Gasförderbaugruppe 2 mit einer Gasfördereinrichtung 28 zur Förderung des Gasgemisches durch den Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14. Die Gasförderbaugruppe 2 umfasst ferner einen Gaszuflusskanal 16 mit einer Gasgemischeinströmöffnung 20, durch die das Gasgemisch in den Gaszuflusskanal 16 einströmen kann, und einem Gasanschluss 22, welcher mit dem Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 verbunden werden kann.

Des Weiteren umfasst die Gasförderbaugruppe 2 einen Gasabflusskanal 18 mit einem Gasanschluss 24, welcher mit dem Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 verbunden werden kann. Die Gasfördereinrichtung 28 ist im Gasabflusskanal 18 angeordnet und ermöglicht ein Fördern des Gasgemischs in einer in Figur 1 durch Pfeile gekennzeichneten Strömungsrichtung.

Ein Durchflusssensor 30 ist stromaufwärts der Gasfördereinrichtung 28 im Gasabflusskanal 18 angeordnet und erfasst beispielsweise einen Volumenstrom oder einen Massenstrom des durch den Gasabflusskanal 18 strömenden Gasgemischs.

Eine Steuerung-/Regelungseinheit 31 ist vorgesehen, die ausgebildet ist, um einen Durchfluss des Gasgemischs durch den Strömungskanal in Abhängigkeit zumindest eines Reaktionsgeschwindigkeitsparameters zu steuern oder zu regeln. Reaktionsgeschwindigkeitsparameter können beispielsweise die

Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Reaktionsfront der optisch detektierbaren Reaktion oder eine Temperatur des durch den Strömungskanal 42 strömenden Gasgemischs sein. Zur Messung der Temperatur des durch den Strömungskanal 42 strömenden Gasgemischs sind Temperaturmesselemente 84 vorgesehen, die eine Messung der Temperatur des Gasgemisches direkt im Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14, oder indirekt über eine Messung der Temperatur des Reaktionsträgers 14 und/oder der Messvorrichtung 12.

Die Messvorrichtung 12 umfasst darüber hinaus eine Detektionsbaugruppe 3 mit einer Beleuchtungseinrichtung 37 zur Beleuchtung der Reaktionskammer 46 des Reaktionsträgers 14. In der gezeigten Ausführungsform ist die Beleuchtungseinrichtung 37 ausgebildet, um die Reaktionskammer mit einem Breitbandspektrum zu beleuchten. Beispielsweise entspricht das Breitbandspektrum weißem Licht. Es können jedoch auch benachbarte Spektralbereiche, sowie Infrarot-Spektralbereiche oder Ultraviolett- Spektralbereiche durch das Breitbandspektrum umfasst sein. Die Detektionsbaugruppe 3 umfasst ferner einen optischen Sensor 38 zur Erfassung der optisch detektierbaren Reaktion in der Reaktionskammer 36 des Reaktionsträgers 14, sowie eine Auswertungseinheit 4 zur Auswertung der vom optischen Sensor erfassten Daten der optisch detektierbaren Reaktion und Bestimmung einer Konzentration der Komponente des Gasgemischs.

Der optische Sensor 37 ist ein Mehrkanalsensor, welcher mehrere Farbkanäle erfassen kann. In der gezeigten Ausführungsform ist der optische Sensor 37 als Digitalkamera ausgebildet, und wird im Folgenden auch Digitalkamera 37 bezeichnet.

Die Auswertungseinheit 4 ist ausgebildet, um bei der Auswertung der Daten des optischen Sensors 37 eine Gewichtung der Farbkanäle vorzunehmen.

Figur 2 zeigt eine detailliertere Ansicht des Messsystems 10 zur Messung bzw. Erfassung der Konzentration von gas- und/oder aerosolförmigen Komponenten. In die 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 die 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. Der Gaszuflusskanal 16 erstreckt sich von der Gasgemischeinströmöffnung 20 zum ersten Gasanschluss 22. Der Gasabflusskanal 18 erstreckt sich vom zweiten Gasanschluss 24 zu einer Gasgemischausströmöffnung 26.

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 Ventil 54 ist an der Gasgemischeinströmöffnung 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.

Der 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.

Der optische Sensor 38 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. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die zentrale Steuerungseinheit die Auswertungseinheit 4.

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 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 Betrachten des Reaktionsträgers 14 auf einen Blick feststellen kann, ob der Reaktionsträger noch unbenutzte Reaktionskammern 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 RFID-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 3 zeigt eine perspektivische Detailansicht des Reaktionsträgers 14 und der Reaktionsträgerfördereinrichtung 34 der essvorrichtung 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 Reaktionsstoff 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. Femer 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 Strömungskanal 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 38, da die Auswerteeinrichtung über eine entsprechende optische Software verfügt, mittels der die Position des Reaktionsträgers 14 aufgrund der von der Digitalkamera 38 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 oberen 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 Figur 10 zeigt das Messsystems 10 gemäß Figur 2, wobei der Reaktionsträger 14 in der Messvorrichtung 12 positioniert ist, dass die Gasförderbaugruppe 2 über die Gasanschlüsse 22, 24 mit einem in Einführrichtung ersten Strömungskanal 42 der Mehrzahl von identisch ausgebildeten Strömungskanälen 42 des Reaktionsträgers 14 zur Förderung des Gasgemischs durch den Strömungskanal 42 verbunden ist.

Figur 1 1 zeigt eine alternative Ausführungsform der Messvorrichtung 12, welche sich im Wesentlichen von der in Figur eins gezeigten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass kein Durchflusssensor 30 im Gasabflusskanal 18 vorgesehen ist. Die Detektionsbaugruppe 3 ist dagegen ausgebildet, um einen Intensitätsgradient Gradient der sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer 46 ausbreitenden Reaktionsfront 6 zu erfassen. Die Detektionsbaugruppe 3 umfasst ferner eine Auswertungseinheit 4, welche ausgebildet ist, um die Konzentration der zu messenden Komponente im Gasgemisch ausschließlich aus optisch bestimmbaren Parametern der Reaktionsfront zu bestimmen.

Im Folgenden wird ein Messverfahren unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der Figuren 2 und 10 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 RFID-Chip oder SRAM-Chip ausgebildet 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.

Anschließend wird der Reaktionsträger 14 in einer Relativposition zu den Gasanschlüssen 22, 24 der Messvorrichtung 12 positioniert, wobei ein Strömungskanal 42 ausgewählt wird, welcher eine unbenutzte Reaktionskammer 46 aufweist, in dem in Figur 10 gezeigten Beispiel der in Einführrichtung erste Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14. 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.

Die Detektionsbaugruppe 3 erfasst eine sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer 46 ausbreitende Reaktionsfront 6 und deren Geschwindigkeit während des Förderns des Gasgemischs und bestimmt ein vorläufiges Messergebnis der Konzentration der zu messenden Komponente des Gasgemischs aus der Geschwindigkeit der Reaktionsfront 6.

Ein Endmessergebnisses der Konzentration der Komponente des Gasgemischs wird bestimmt und nach Beendigung des Förderns des Gasgemischs ausgegeben.

Ist die zu bestimmende Komponente des Gasgemisches nicht im Gasgemisch enthalten oder liegt in einer Konzentration unter einer Detektionsschwelle des Konzentrationsbereichs des vorliegenden Reaktionsträgers 14 vor, so wird keine optisch detektierbare Reaktion in der Reaktionskammer 46 festgestellt, es bildet sich also keine Reaktionsfront 6 in der Reaktionskammer 46 aus.

Ein entsprechendes Ergebnis der Messung wird durch die Messvorrichtung beispielsweise optisch oder akustisch angezeigt.

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 Gasfördereinrichtung 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 der zu Beginn der Messung in den Kanälen 16, 18, 42 vorliegenden Gasmenge, welche bei der Überprüfung der Leckageströme durch die Gasfördereinrichtung 28 abgepumpt wird.

Wird bei der Überprüfung ein Leckagestrom, d. h. ein über den im vorhergehenden Absatz genannten Gasstrom hinausgehender Gasstrom durch den Gasabflusskanal 18, 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.

Im Folgenden werden die Verfahrensschritte einer Messung anhand des Ablauf- Diagramms der Figur 12 beschrieben.

Nach der erfolgten Positionierung des Reaktionsträgers 14 mit einer unbenutzten Reaktionskammer 46 an den Gasanschlüssen 22, 24 der Messvorrichtung 12 wird die Reaktionskammer 46 mit einem Breitbandspektrum, im Ausführungsbeispiel weißes Licht, beleuchtet.

In Schritt 100 wird vor Beginn des Förderns des Gasgemischs ein Referenzbild der Reaktionskammer 46 und des darin enthaltenen Reaktionsstoff 48 aufgenommen.

Im darauf folgenden Verfahrensschritte 102 beginnt Gasfördereinrichtung 28 zu einem Zeitpunkt TO das Gasgemisch durch den Strömungskanal 42 zu fördern.

Die Steuerungs-/Regelungseinheit 31 steuert oder regelt die Durchflussrate des Gasgemischs durch den Strömungskanal 42 in Abhängigkeit eines Reaktionsgeschwindigkeitsparameters. In der gezeigten Verfahrensvariante wird vorzugsweise zu Beginn des Verfahrens mit einer maximalen Durchflussrate gefördert. Diese Weise wird eine möglichst kurze Messdauer erreicht, da in vielen Messungen die zu messende Komponente gar nicht im Gasgemisch vorhanden ist. Durch die hohe Durchflussrate kann ein erforderliches Volumen des Gasgemischs zur Erreichung der Detektionsschwelle schnell durch die Reaktionskammer gefördert werden. Bei Messungen, bei denen die zu messende Komponente im Gasgemisch vorhanden ist und sich somit eine Reaktionsfront in der Reaktionskammer ausbildet, kann deren Ausbreitungsgeschwindigkeit bei der maximalen Durchflussrate zu schnell sein. In einem solchen Fall ist es vorgesehen, eine entsprechende Verringerung der Förderleistung der Gasförderungseinrichtung 28 durchzuführen, um eine ausreichende Genauigkeit bei der Bestimmung der Konzentration der Komponente des Gasgemischs zu erhalten, vgl. Verfahrenschritte 1 16 und 118 im folgenden Verfahren. Ein Reaktionsgeschwindigkeitsparameter kann eine Temperatur des durch die Reaktionskammer zwei 46 strömenden Gasgemischs sein. Die Detektionsbaugruppe 3 ist ausgebildet, um die Temperatur des Gasgemischs zu bestimmen und diese an die Steuerungs-/Regelungseinheit der Gasförderbaugruppe 2 übermitteln, um die Durchflussrate in Abhängigkeit von der Temperatur des Gasgemischs zu steuern oder zu regeln. Beispielsweise wird bei einer hohen Temperatur des Gasgemischs ein schneller Ablauf der Reaktion zwischen der Komponente des Gasgemischs und den Reaktionsstoff erwartet. Entsprechend kann bei hohen Temperaturen bereits zu Beginn des Fördems des Gasgemischs eine niedrigere Durchflussrate vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, den zeitlichen Verlauf der Temperatur des durch die Reaktionskammer 46 strömenden Gasgemischs zu messen oder zu berechnen und eine entsprechende zeitabhängige Steuerung oder Regelung der Durchflussrate vorsehen.

Die Temperatur des durch die Reaktionskammer 46 strömenden Gasgemischs kann beispielsweise direkt im Strömungskanal 42 des Reaktionsträgers 14 gemessen werden, beispielsweise über Temperatursensoren oder thermochrome Substanzen, die eine temperaturabhängige optisch detektierbare Veränderung durchführen. Alternativ ist es möglich, die Temperatur des Reaktionsträgers 14 und/oder der Messvorrichtung 12 zu messen. Die transportierte Wärmemenge des Gasgemischs kann gegenüber der Wärmemenge des Reaktionsträgers bzw. der Messvorrichtung als vernachlässigbar klein angesehen werden und angenommen werden, dass das Gasgemisch in der Reaktionskammer im Wesentlichen die Temperatur des Reaktionsträgers 14 hat.

Es ist möglich, dass die Messvorrichtung 12 und der Reaktionsträger 14 zu Beginn des Messverfahrens nicht die gleiche Temperatur aufweisen, wobei sich die Temperaturen von Messvorrichtung 12 und Reaktionsträger 14 nach dem Einführen des Reaktionsträgers 14 in die Messvorrichtung 12 aneinander angleichen. Ein entsprechender zeitlicher Temperaturverlauf kann durch eine Modellierung der Wärmeübertragung, beispielsweise über eine exponentielle Funktion berechnet werden.

Im weiteren Verfahrensverlauf nimmt die Digitalkamera 38 in regelmäßigen Zeitabschnitten Durchströmungsbilder der von Gasgemisch durchströmten Reaktionskammer 46 auf, wobei der Verfahrenschritt 104 für die Aufnahme jeweils eines Durchströmungsbilds steht. Ein beispielhaftes Durchströmungsbild ist im oberen Abschnitt von Figur 13 gezeigt. Die x-Achse entspricht der Strömungsrichtung des Gasgemischs im Strömungskanal 42, die durch den Pfeil über dem Durchströmungsbild gekennzeichnet ist.

Eine Auswertung des Durchströmungsbilds und eine Bestimmung der Parameter der Reaktionsfront erfolgt im Ablaufdiagramm bei Verfahrensschritt 106.

Die Bilddaten des Durchströmungsbild werden ausgewertet, indem jeweils in y-Richtung gemittelt wird, d. h. alle Intensitätswerte einer Spalte werden gemittelt, so dass jedem Punkt auf der x-Achse ein gemittelter Intensitätswert vorliegt.

Zudem wird das Durchströmungsbild mit dem in Schritt 100 aufgenommenen Referenzbild verglichen. Dazu wird in der gezeigten Verfahrensvariante eine Differenz der Intensitätswerte der beiden Bilder gebildet. Alternativ kann das Durchströmungsbild auch durch die Intensitätswerte des Referenzbild normiert werden. Auf diese Weise können Störeffekte, die sich beispielsweise aus der Positionierung der Reaktionskammer 46, der Beleuchtung der Reaktionskammer 46 und/oder der speziellen Anordnung des Reaktionsstoffs 48 in der Reaktionskammer 46 ergeben, vermieden werden.

Nach diesen Bildbearbeitungsschritten erhält man im unteren Abschnitt von Figur 13 gezeigten Intensitätsverlauf.

Das in Figur 13 gezeigte Durchströmungsbild zeigt die Reaktionskammer 46, in der eine sich in Strömungsrichtung ausbreitende Reaktionsfront 6 einer optisch detektierbaren Reaktion zwischen dem Reaktionsstoff 48 und der zu messenden Komponente des Gasgemischs in etwa den mittleren Bereich der Reaktionskammer 46 erreicht hat.

Im rechten Bereich der Reaktionskammer 46, indem noch keine optisch detektierbare Reaktion des Reaktionsstoffes 48 stattgefunden hat liegt der Intensitätswert, d.h. in der gezeigten Ausführungsform die Differenz der Intensitäten zwischen dem Durchströmungsbild und dem Referenzbild, annähernd bei null.

Im mittleren Bereich der Reaktionskammer 46 fällt der Intensitätswerte auf einen Wert von unter -0,3 ab. Dieser Bereich bildet die Reaktionsfront und somit den Bereich der Reaktionskammer 46, in dem die optisch detektierbare Reaktion zwischen dem Reaktionsstoff 48 und der zu messenden Komponente des Gasgemischs stattfindet.

Im linken Bereich der Reaktionskammer 46 liegt der Intensitätswerte auf einem Niveau von ca. -0,30 bis -0,35. In diesem Bereich hat der Reaktionsstoff 48 annähernd vollständig mit der zu messenden Komponente des Gasgemischs reagiert, wobei eine Erschöpfung des Reaktionsstoffes 48 auftritt.

In der gezeigten Verfahrensvariante wird eine Position X1 der Reaktionsfront 6 auf einfache Weise über einen Schwellenwert SW1 bestimmt. Dabei wird beispielsweise die Position X1 der Reaktionsfront 6 auf die erste Position gelegt, an der die Intensitätswerte unter den Schwellenwert SW1 , welcher im vorliegenden Fall -0,25 beträgt, festgelegt. Alternativ ist es möglich, eine geeignete Funktion an den Intensitätsverlauf anzupassen und auf diese Weise eine Position der Reaktionsfront zu erhalten.

Darüber hinaus wird aus dem Intensitätsverlauf ein Intensitätsgradient der Reaktionsfront bestimmt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden dazu zusätzlich die Position X2 an der ein oberer Schwellenwert SW2 von -0,05 erreicht wird bestimmt.

Beispielsweise wird der Intensitätsgradient durch die Steigerung (ΔΙ/ΔΧ) der durch diese Punkte führenden Geraden bestimmt. Alternativ ist es möglich den Intensitätsgradient mittels linearer Regression des entsprechenden Teilstücks zwischen X1 und X2 zu berechnen.

Ferner kann eine geeignete Funktion an den gesamten Intensitätsverlauf angepasst werden, insbesondere die zur Bestimmung der Position der Reaktionsfront genutzte Funktion, wobei die ausgewählte Funktion ein Maß des Intensitätsgradienten der Reaktionsfront bestimmen lässt.

In einem darauf folgenden Verfahrensschritte 108 wird überprüft, ob in den jeweiligen Durchströmungsbild eine Reaktionsfront vorhanden ist. Ist keine Reaktionsfront vorhanden, so geht das Verfahren zurück zu Schritt 104 und das nächste Durchströmungsbild wird aufgenommen. Ist dagegen eine Reaktionsfront vorhanden, so geht das Verfahren zu Schritt 1 10, in dem eine Anzeige an den Benutzer der Messvorrichtung 12 erfolgt, dass zumindest eine minimale Konzentration der zu messenden Komponente (Analyt) des Gasgemischs im Gasgemisch vorhanden ist. Auf diese Weise erhält der Benutzer sehr früh in der Messung eine Warnung, dass der Analyt im Gasgemisch vorhanden ist und kann bei gefährlichen Substanzen entsprechende Schutzmaßnahmen einleiten. In den in Figur 15 gezeigten Messdaten bildet sich zum Zeitpunkt T1 eine Reaktionsfront 6 aus.

Im Verfahrensschritt 112 wird überprüft, ob die in dem derzeitig aufgenommenen Durchströmungsbild vorhandene Reaktionsfront die erste bisher erfasste Reaktionsfront ist. Ist das aktuelle Durchströmungsbild das erste Durchströmungsbild, indem eine Reaktionsfront erfasst werden konnte, so kann keine zuverlässige Geschwindigkeit der Reaktionsfront bestimmt werden und das Verfahren geht weiter mit der Aufnahme des nächsten Durchströmungsbilds bei Schritt 104. Es ist jedoch auch möglich, dass eine grobe Schätzung der Geschwindigkeit der Reaktionsfront aus der Position der Reaktionsfront und dem Zeitintervall zum vorhergehenden Durchströmungsbild ohne Reaktionsfront durchgeführt wird.

Wurde dagegen bereits im vorhergehenden Durchströmungsbild eine Reaktionsfront erfasst, so geht das Verfahren über zu Schritt 114, in dem eine Geschwindigkeit der Reaktionsfront ermittelt wird. Die Ermittlung der Reaktionsfront wird im Folgenden anhand von der Figuren 14 und 15 beschrieben. Figur 14 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der Zeitserie der Intensitätsverläufe der nacheinander aufgenommenen Durchströmungsbilder. In Figur 14 ist die X-Richtung der Reaktionskammer 46 in Strömungsrichtung und die Zeit t in einer Ebene aufgetragen, zu der die Achse der Intensitätswerte I senkrecht steht.

Die jeweilige Position der Reaktionsfront wird analog zu Figur 13 über einen Schwellenwert bestimmt, wobei der Schwellenwert SW1 in Figur 14 durch eine Ebene bei einem Intensitätswert von -0,25 gezeigt ist.

Figur 15 zeigt eine entsprechende zweidimensionale Darstellung, wobei die hohen Intensitätswerte durch die enge Schraffur und die niedrigen Intensitätswerte durch die breite Schraffur dargestellt sind. Die Bereiche der Reaktionsfront 6 sind jeweils ohne Schraffur dargestellt. Die für jedes Durchströmungsbild bestimmten Positionen der Reaktionsfronten liegend annähernd auf einer Geraden. Durch lineare Regression kann eine entsprechende Geschwindigkeit der Reaktionsfront 6 bestimmt werden.

In der in Figur 1 gezeigten Messvorrichtung 12 wird aus der ermittelten Geschwindigkeit der Reaktionsfront und der durch den Durchflusssensor 30 gemessenen Durchflussrate eine vorläufige Konzentration der zu messenden Komponente des Gasgemischs sowie deren Messunsicherheit bestimmt.

Für die Figur 11 gezeigte Messvorrichtung 12 umfasst das Messverfahren ferner die bei Figur 13 beschriebene Erfassung des Intensitätsgradienten der sich in Strömungsrichtung der Reaktionskammer 46 ausbreitenden Reaktionsfront und die Bestimmung der Konzentration der zu messenden Komponente des Gasgemischs ausschließlich aus den optisch erfassbaren Parametern der Reaktionsfront. Dies erfolgt beispielsweise mittels der folgenden partiellen Differenzialgleichung: wobei c _a die Verteilung der Konzentration der zu messenden Komponente (Analyt) in der Reaktionskammer 46 ist, v ₀ eine Strömungsgeschwindigkeit des Gasgemischs durch die Reaktionskammer und r _a ein von der Konzentration der zu messenden Komponente im Gasgemisch abhängiger Parameter ist.

Die Verteilung der Konzentration der zu messenden Komponente in der Reaktionskammer 46 kann im Bereich der Reaktionsfront 6 im Wesentlichen als proportional zum Intensitätswert angenommen werden. Die partiellen Ableitungen der Konzentrationsverteilung nach der Zeit und nach dem Ort können aus der Frontgeschwindigkeit bzw. aus dem Intensitätsgradienten im Bereich der Reaktionsfront bestimmt werden. Durch Anpassung der partiellen Differenzialgleichungen an die Messdaten können jeweils Messgrößen für v ₀ und r _a bestimmt werden. Aus diesen Messgrößen kann mithilfe von kalibrierten Kennfeldern die Konzentration der zu messenden Komponente des Gasgemischs ermittelt werden. Auf diese Weise wird kein separater Durchflusssensor 30 benötigt, wodurch die einfache Bauweise der Messvorrichtung 12 gemäß Figur 1 1 ermöglicht wird.

In einem darauf folgenden Verfahrensschritt 116 wird überprüft, ob die Anzahl der aufgenommenen Durchströmungsbilder mit erfasster Reaktionsfront ausreichend ist, um eine gewünschte maximale Messunsicherheit zu erreichen. Ist die Anzahl der bisher aufgenommenen Durchströmungsbilder mit erfasster Reaktionsfront zu gering, so fährt das Verfahren fort mit Verfahrensschritt 122.

Soweit grundsätzlich eine ausreichende Anzahl von Durchströmungsbildern mit erfasster Reaktionsfront aufgenommen wurde, überprüft das Messverfahren in Schritt 118, ob die Messunsicherheit einer vorläufigen Konzentration, die aus der auf den bisher aufgenommenen Durchströmungsbildern erfassten Geschwindigkeit der Reaktionsfront bestimmt wird, unter einem Messunsicherheitsschwellenwert liegt.

Liegt die Messunsicherheit dagegen unter dem Messunsicherheitsschwellenwert, so fährt das Messverfahren mit Schritt 120 fort, in dem das Fördern des Gasgemischs durch den Strömungskanal beendet und die bestimmte Konzentration der Komponente des Gasgemischs als Endmessergebnis gemeinsam mit der Messunsicherheit bzw. einem Qualitätsindex angezeigt wird.

Liegt die Messunsicherheit der vorläufigen Konzentration über der Messunsicherheitsschwellenwert, so setzt sich das Verfahren mit dem Verfahrensschritt 122 fort.

In Verfahrensschritt 122 wird die vorläufige Konzentration der zu messenden Komponente aus der Geschwindigkeit der Reaktionsfront dem Benutzer angezeigt. Auf diese Weise wird dem Benutzer frühzeitig im Messverfahren eine vorläufige Konzentration angezeigt. Es ist auch möglich dem Benutzer eine entsprechende Messunsicherheit anzugeben. Durch die Neuberechnung der Konzentration bei jeder Aufnahme eines Durchströmungsbilds erhält der Benutzer somit eine Echtzeitinformation über den Verlauf des Messverfahrens. In den Verfahrensschritten 124, 126, 128 und 130 erfolgt eine Steuerung oder Regelung des der Durchflussrate des Gasgemischs durch den Strömungskanal 42 in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Reaktionsfront. Figur 16 zeigt eine Messung bei einer zu hohen Frontgeschwindigkeit, bei der nur wenige Durchströmungsbilder mit einer Reaktionsfront bestimmt werden konnten, da die Reaktionsfront die Reaktionskammer zu schnell durchlaufen hat. Dies führt zu einer erhöhten Messungenauigkeit der Messung der Konzentration. Andererseits kann sich eine zu geringe Frontgeschwindigkeit negativ auf die Messdauer auswirken.

Im Verfahrensschritt 124 wird überprüft, ob die Frontgeschwindigkeit zu groß ist. Wird eine zu hohe Frontgeschwindigkeit festgestellt, so wird im darauf folgenden Verfahrensschritte 126 die Förderleistung der Gasfördereinrichtung 28 verringert. Auf diese Weise wird die Durchflussrate im Strömungskanal 42 reduziert und die Frontgeschwindigkeit verringert sich, so dass entsprechend eine höhere Anzahl von Messpunkten aufgenommen werden kann.

Im Verfahrensschritt 128 wird überprüft, ob die Frontgeschwindigkeit zu gering ist. Bei einer zu langsamen Frontgeschwindigkeit, die zu einer zu langen Messdauer führen würde wird in den folgenden Verfahrensschritte 130 die Förderleistung der Gasfördereinrichtung 28 erhöht. Auf diese Weise wird die Durchflussrate im Strömungskanal 42 erhöht wodurch die Frontgeschwindigkeit steigt und die Messdauer verkürzt werden kann.

Eine Änderung der Durchflussrate wird entsprechend bei der Auswertung der Messdaten, insbesondere bei der Bestimmung der Geschwindigkeit der Reaktionsfront, berücksichtigt.

Gemäß der im Ablauf-Diagramm gezeigten Verfahrensvariante sind sowohl die Verfahrensschritte 124 und 126 als auch die Verfahrensschritte 128 und 130 vorgesehen. Auf diese Weise erfolgt im Wesentlichen eine Regelung der Geschwindigkeit der sich ausbreitenden Reaktionsfront. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass lediglich eine einfache Steuerung oder Regelung der Durchflussrate des Gasgemischs in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der sich ausbreitenden Reaktionsfront stattfindet. Dieses beispielsweise möglich, indem nur eines der beiden Paare von Verfahrensschritten 124, 126 oder 128, 130 im Messverfahren vorgesehen ist.

Die Geschwindigkeit der sich ausbreitenden Reaktionsfront bildet somit einen der Reaktionsgeschwindigkeitsparameter in dessen Abhängigkeit die Steuerung/Regelungseinheit 31 die Durchflussrate des Gasgemischs steuert oder geregelt. Bei einer einfachen Verfahrensvariante erfolgt eine einfache Steuerung der Förderleistung der Gasfördereinrichtung 28. Alternativ kann die Durchflussrate über den Durchflusssensor 30 geregelt werden.

Ist die Frontgeschwindigkeit weder zu groß noch zu klein, so fährt das Verfahren fort bei Schritt 104 mit der Aufnahme des nächsten Durchströmungsbilds.

Das Messverfahren ist somit so ausgelegt, dass die Verfahrensschritt 114 wiederholt durchgeführt wird, welche das Erfassen der Geschwindigkeit der sich in Strömungsrichtung in der Reaktionskammer ausbreitenden Reaktionsfront während des Förderns des Gasgemischs und der Bestimmung des vorläufigen Messergebnisses der Konzentration beinhaltet. In den Verfahrensschritten 1 16 bis 120 wird eine Messunsicherheit der vorläufigen Messergebnisse der Konzentration bestimmt und das Fördern des Gasgemischs beendet, soweit eine Minimalanzahl von Wiederholungen der Bestimmung des vorläufigen Messergebnisses der Konzentration durchgeführt wurden und die Messunsicherheit unter einem Messunsicherheitsschwellenwert liegt.

Auf diese Weise wird ein schnelles, dynamisches Messverfahren verwirklicht. Es ist möglich, dass der Messunsicherheitsschwellenwert durch den Benutzer gewählt werden kann, wodurch der Benutzer zwischen schnelleren Messungen mit höherer Messunsicherheit oder langsameren Messungen mit niedrigerer Messunsicherheit wählen kann.

In den in Figur 15 und 16 gezeigten Reaktionskammern wurde jeweils die Messung so lange fortgesetzt, bis die Reaktionsfront die gesamte Länge der Reaktionskammer durchlaufen hat. Es ist jedoch nach dem oben beschriebenen Verfahren auch möglich, mehrere aufeinanderfolgende verschiedene Messungen mit einer einzigen Reaktionskammer durchzuführen, wie es in Figur 17 gezeigt ist. In einer ersten Messung M1 war die zu messende Komponente nicht im Gasgemisch vorhanden und es wurde keine Reaktionsfront ausgebildet. In der zweiten Messung M2 war die zu messende Komponente im Gasgemisch vorhanden und eine erste Reaktionsfront wurde ausgebildet. Nachdem die Reaktionsfront einen ersten Teilbereich der Reaktionskammer durchlaufen hatte konnte eine ausreichende Anzahl von Durchströmungsbildern aufgenommen werden, wobei die Messunsicherheit unter dem Messunsicherheitsschwellenwert lag, sodass die Messung gestoppt wurde und das Endmessergebnis ausgegeben wurde. Für die dritte und vierte Messung M3 und M4 wird jeweils ein Referenzbild aufgenommen, welches im Wesentlichen dem letzten Durchströmungsbild der vorhergehenden Messung entspricht.

Für den Fall, in dem bei der jeweils vorhergehenden Messung eine Reaktionsfront ausgebildet wurde, können die ersten Durchströmungsbilder der darauffolgenden Messung für die Bestimmung einer Reaktionsgeschwindigkeit außer Acht gelassen werden, um sicherzugehen, dass die Reaktionsfront nicht durch im Strömungskanal verbliebene Restgase der vorhergehenden Messung gebildet wird.

Nach einer vorhergehenden Messung, in der sich eine Reaktionsfront ausschließlich in einem ersten Teilbereich der Reaktionskammer ausgebreitet hat, wird die Reaktionskammer auf diese Weise für eine weitere Messung genutzt, wobei die Geschwindigkeit der Reaktionsfront in einem zweiten Teilbereich der Reaktionskammer erfasst wird. Auf diese Weise werden mehrere Messung mittels einer einzigen Reaktionskammer durchgeführt.

Es besteht eine Möglichkeit für den Benutzer einen Betriebsmodus zu wählen, in dem die Messdauer und die Durchström rate oder die Reaktionsfrontgeschwindigkeit so gesteuert oder geregelt werden, dass mehrere Messungen mit einer Reaktionskammer durch geführt werden. Beispielsweise kann die Reaktionsfrontgeschwindigkeit so geregelt werden, dass innerhalb einer bestimmten Messdauer ein definierter Teilbereich der Reaktionskammer, beispielsweise ein Drittel der Reaktionskammer, von der Reaktionsfront durchlaufen wird. Bezugszeichenliste

Gasförderbaugruppe 58 Getriebe

Detektionsbaug ru ppe 59 Verzahnung

Auswertungseinheit 60 Gehäuse

Reaktionsfront 62 Dichtungsvorrichtung

Messsystem 64 erste Abdichtung

Messvorrichtung 66 zweite Abdichtung

Reaktionsträger 68 Dichtung

Gaszuflusskanal 69 Auflagering

Gasabflusskanal 70 Röhrchen

Gasgemischeinströmöffnung 72 Ausnehmung

Gasanschluss 74 Teilbereiche

Gasanschluss 76 Bewertungseinrichtung

Gasgemischausströmöffnung 78 Speichereinrichtung

Gasfördereinrichtung 80 Einführöffnung

Durchflusssensor 82 Gehäuse (der Messvorrichtung)

Steuerungs-/Regelungseinheit 84 Temperaturmesselement

Puffer 100 Verfahrensschritt: Aufnahme

Reaktionsträgerfördereinrichtung Referenzbild

Positionssensor 102 Verfahrensschritt: Start Fördern

Beleuchtungseinrichtung 104 Verfahrensschritt: Aufnahme

Digitalkamera Durchströmungsbild

Aufnahmefeld 106 Verfahrensschritt: Reaktionsfront zentrale Steuerungseinheit bestimmen

Strömungskanal 108 Verfahrensschritt: Front

Anschlusselemente vorhanden?

Reaktionskammer 1 10 Verfahrensschritt: Anzeige Analyt

Reaktionsstoff vorhanden

Anzeigestift 1 12 Verfahrensschritt: erste Front?

Codierung 1 14 Verfahrensschritt:

Informationsfeld Frontgeschwindigkeit ermitteln

Ventil 1 16 Verfahrensschritt: Anzahl

Servomotor Messungen ok? 118 Verfahrensschritt: 126 Verfahrensschritt: Förderleistung

Messunsicherheit ok? verringern

120 Verfahrensschritt: Anzeige 128 Verfahrensschritt:

Konzentration Frontgeschwindigkeit zu klein? 122 Verfahrensschritt: Anzeige 130 Verfahrensschritt: Förderleistung

Konzentrationsschätzung erhöhen

124 Verfahrensschritt:

Frontgeschwindigkeit zu groß?