测试系统的制作方法

1.本发明涉及用于对气体混合物中的物质进行检测和量化的系统以及用于产生气体混合物的系统和方法。本发明还涉及测试酒精呼吸分析仪单元的性能的方法。


背景技术：

2.醉酒驾驶是全球性的问题，仅在美国每年就有数千人丧生，在欧洲也有类似的数字记录。如今，大多数国家对驾驶期间允许的呼吸中的酒精含量都有限制。为了执行该限制，酒精呼吸分析仪是重要的工具。目前最先进的酒精呼吸分析仪需要通过吹嘴接收强制呼气。最近，存在一种新型的酒精呼吸分析仪的改进方案，它不需要吹嘴或强制呼气。这种酒精呼吸分析仪更易于使用，并且因此更容易被公众接受。这种没有吹嘴的装置或系统面临的挑战之一是，呼气中可用气体的量要低得多。因此，分析仪的检测极限需要低于目前的装置，它们也必须是可靠的。酒精呼吸分析仪还需要能够在各种环境条件下检测呼吸酒精含量。因此，测试系统还需要能够在不同条件下比如在不同温度和不同相对湿度下测试酒精呼吸分析仪。
3.us 2018/0252699公开了一种用于校准呼吸酒精测试仪的计量台，该计量台适用于执行一种下述方法，该方法涉及以与人类表现出的变化等同的方式向测试仪输送在乙醇浓度、co2浓度、流量、压力和温度方面变化的气体样本。
4.us 2011/0107813公开了一种呼吸测试分析仪，其具有包括乙醇的蒸气，该呼吸测试分析仪包括对入口通道进行加热的加热热物质。
5.j.ljungblad在梅拉达伦大学出版社论文no.240 2017的“high performance breath alcohol analysis(高性能呼吸酒精分析)”公开了一种设计成用于在没有吹嘴的情况下操作的酒精呼吸分析仪。实验表明，只要有足够的时间和分析仪分辨率，被动酒精检测系统就是可行的。
6.需要改进产生模拟人类呼气的气体混合物的系统和方法，其中，气体混合物可以包括受控量的酒精。该系统可以用于测试酒精呼吸分析仪的性能。该领域的另一需求是能够在不同环境条件下对酒精呼吸分析仪进行测试的系统。


技术实现要素：

7.本发明的目的是获得用于产生模拟人体呼气的气体的改进的系统和方法，其中，该系统可以用于测试酒精呼吸分析仪的性能。这通过权利要求1中的系统和权利要求13中的方法来实现。
8.在第一方面中，存在一种用于测试至少一个酒精呼吸分析仪的系统，该系统包括：
[0009]-酒精呼吸气体产生装置，该酒精呼吸气体产生装置包括至少一个液体柱。气体产生装置包括布置在气体产生装置的下部部分处的气体入口以及布置在气体产生装置的上部部分处的气体出口。气体在气体入口处进入气体产生装置，并且在气体出口处离开气体产生装置，并且液体柱中的液体包括水；
[0010]-测试室，该测试室与酒精呼吸气体产生装置流体连通。测试室布置成接纳至少一个酒精呼吸分析仪；
[0011]-基准测量装置，该基准测量装置与酒精呼吸气体产生装置流体连通；
[0012]-控制和登记单元，该控制和登记单元布置成控制酒精呼吸分析仪系统的部分并登记测试结果；以及
[0013]-分配单元，该分配单元与气体产生装置流体连通。分配单元布置成将来自气体产生装置的气体分配至下述三个气体流动路径中的一者：第一气体流动路径，该第一气体流动路径布置成将来自气体产生装置的气体分配至测试室；第二气体流动路径，该第二气体流动路径布置成将来自气体产生装置的气体分配至基准测量装置；以及第三气体流动路径，该第三气体流动路径布置成将来自气体产生装置101的气体分配至通向环境空气的开口。
[0014]
在一个实施方式中，该系统包括阀装置，该阀装置布置成使气体流量在下述三个气体流动路径之间转换：第一气体流动路径、第二气体流动路径与第三气体流动路径。
[0015]
在一个实施方式中，第三气体流动路径布置成将来自气体产生装置的气体分配至出口。
[0016]
在一个实施方式中，测试系统包括：第一阀，该第一阀布置在气体产生装置的入口处，第一阀布置成调节进入气体产生装置的气体流；第二阀，该第二阀布置在气体产生装置与分配单元之间，第二阀布置成调节从气体产生装置至分配单元的气体流；第三阀、第四阀和第五阀，该第三阀、第四阀和第五阀布置在分配单元处。第三阀布置成调节进入第一气体管的气体流，第四阀布置成调节进入第三气体管的气体流，并且第五阀布置成调节进入第二气体管的气体流。第一阀、第二阀和第三阀布置成控制第一气体流动路径中的气体流。第一阀、第二阀和第五阀布置成控制第二气体流动路径中的气体流。第一阀、第二阀和第四阀布置成调节第三气体流动路径中的气体流。
[0017]
在一个实施方式中，阀的内径为0.5cm至2cm。
[0018]
在一个实施方式中，测试系统包括至少第一加热器和第二加热器，第一加热器和第二加热器布置成对系统进行加热，使得在分配单元处的温度高于在气体产生装置处的温度。
[0019]
在一个实施方式中，气体产生装置具有3000cm3至7000cm3的体积。
[0020]
在一个实施方式中，液体柱具有2000ml至3000ml的体积。
[0021]
在一个实施方式中，气体产生装置还包括死区，并且其中，死区的体积为0.1l至3.5l。
[0022]
在一个实施方式中，测试系统还包括布置在测试室中的用于改变酒精呼吸分析仪的装置。
[0023]
在一个实施方式中，用于改变酒精呼吸分析仪的装置包括旋转机构。
[0024]
在一个实施方式中，测试系统包括多于一个的气体产生装置，比如两个气体产生装置或三个气体产生装置。
[0025]
在第二方面中，存在一种使用系统测试至少一个酒精呼吸分析仪的性能的方法，该系统包括酒精呼吸气体产生装置、与酒精呼吸气体产生装置流体连通的测试室、与酒精呼吸气体产生装置流体连通的基准测量装置、布置成控制酒精呼吸分析仪系统的部分的控
制和登机单元、以及与气体产生装置流体连通的分配单元。分配单元布置成将来自气体产生装置的气体分配至下述三个气体流动路径中的一者：第一气体流动路径，该第一气体流动路径布置成将来自气体产生装置的气体分配至测试室；第二气体流动路径，该第二气体流动路径布置成将来自气体产生装置的气体分配至基准测量装置；以及第三气体流动路径，该第三气体流动路径布置成将来自气体产生装置的气体分配至出口。该测试的方法包括下述步骤：
[0026]-将温度、相对湿度、酒精浓度的输入值接收到系统；
[0027]-首先经由第二气体流动路径冲洗系统，并且然后经由第一气体流动路径冲洗系统；
[0028]-基准单元测量由气体产生装置产生的气体的酒精、水和co2浓度；以及
[0029]-布置在测试室中的至少一个酒精呼吸分析仪单元测量酒精、水和co2浓度。
[0030]
在该方法的一个实施方式中，该系统还包括布置在气体产生装置的入口处的第一阀、布置在气体产生装置与分配单元之间的第二阀、布置在分配单元处的第三阀、第四阀和第五阀。阀布置成控制系统中的气体流，并且该方法包括下述步骤：
[0031]-打开第一阀以按照下述顺序向三个气体流动路径中的一者——第一气体流动路径、第二气体流动路径或第三气体流动路径——的端点提供气体：从最外侧的下游阀开始，并切沿上游方向依次打开第一气体流动路径、第二气体流动路径或第三气体流动路径中的一者的多个阀，以第一共用阀结束；以及
[0032]-通过关闭第一气体流动路径、第二气体流动路径或第三气体流动路径中的一者的阀来终止向端点提供气体，从第一共用阀开始，并且沿下游方向依次关闭流动路径中的多个阀，以最接近端点的阀——即，用于第一气体流动路径的第三阀、用于第二气体流动路径的第五阀、以及用于第三气体流动路径的第四阀——结束。
[0033]
在该方法的一个实施方式中，首先打开第三阀、第四阀和第五阀中的一者。在打开第三阀、第四阀或第五阀中的一者之后，打开第二阀，并且在打开第二阀之后，打开第一阀。
[0034]
在该方法的一个实施方式中，该方法包括下述子步骤：
[0035]-通过打开第四阀、接着打开第二阀并且最后打开第一阀来冲洗第二气体流动路径，在预定时间段之后，首先关闭第一阀、接着关闭第二阀并且最后关闭第四阀；以及
[0036]-通过打开第三阀、接着打开第二阀并且最后打开第一阀经由第一气体流动路径进行冲洗，在预定时间段之后，首先关闭第一阀、接着关闭第二阀并且最后关闭第三阀；
[0037]-打开第五阀、接着打开第二阀并且最后打开第一阀，在预定时间段之后，首先关闭第一阀、接着关闭第二阀、并且最后关闭第五阀；以及-打开第三阀、接着打开第二阀、并且最后打开第一阀，在预定时间段之后，首先关闭第一阀、接着关闭第二阀并且最后关闭第三阀。
[0038]
在该方法的一个实施方式中，利用布置在测试室中的至少一个酒精呼吸分析仪单元测量酒精、水和co2浓度的步骤重复至少一次。在一个实施方式中，该步骤重复十次。
附图说明
[0039]
图1a是根据本发明的一个实施方式的示意图；
[0040]
图1b是根据本发明的气体流动路径图的示意图；
[0041]
图2是根据本发明的一个实施方式的示意图；
[0042]
图3是根据本发明的一个实施方式的示意图；
[0043]
图4是根据本发明的方法的示意图；
[0044]
图5是根据本发明的方法的示意图；并且
[0045]
图6的a和图6的b是根据本发明的方法的示意图。
具体实施方式
[0046]
术语比如“顶部”、“在顶部上”、“底部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”等仅参考附图中所示的本发明的实施方式的几何形状和/或在所描述的系统的正常操作期间使用，并且其组成部分并不意在以任何方式限制本发明。
[0047]
酒精呼吸分析仪的目的是测量(或测试)人体呼吸中的酒精浓度。例如，这种测试的输出(结果)可以用来根据呼吸中的酒精浓度来确定一个人是否可以驾驶汽车。对于这样的任务，酒精呼吸分析仪需要是可靠的，并测量呼吸中正确的酒精浓度。因此，在测试系统中测试酒精呼吸分析仪的性能、即这种测量的误差幅度。测试系统可以布置成对各个酒精呼吸分析仪的性能进行测试。
[0048]
在本发明的一个方面中，存在一种用于测试酒精呼吸分析仪单元111的系统100。图1a中示意性地图示了这样的系统。系统100包括酒精呼吸气体产生装置101、分配单元102、测试室103、基准测量装置104以及控制和登记单元105。酒精呼吸气体产生装置101布置成产生包括酒精的气体混合物或不具有酒精的气体混合物。气体产生过程在下面更详细地解释。气体混合物可以是例如空气、二氧化碳(co2)、水和酒精蒸气的混合物，使得气体混合物与包含酒精蒸气的人体呼气相对应。酒精呼吸气体产生装置101与布置在酒精呼吸气体产生装置101下游的分配单元102流体连通。分配单元102布置成经由第一气体流动管107、第二气体流动管108和第三气体流动管109在系统100的下游进一步分配由酒精呼吸气体产生装置101产生的气体。第一气体流动管107布置成将来自分配单元102的气体分配至测试室103，第二气体流动管108布置成将来自分配单元102的气体分配至基准测量装置104，并且第三气体流动管109布置成将来自分配单元102的气体分配至废物出口110。系统100提供了图1b的气体流动路径图中示意性图示的三个功能气体流动路径。第一气体流动路径121经由分配单元将气体发生器中产生的气体在功能上提供至酒精呼吸分析仪单元。第二气体流动路径122经由分配单元将气体发生器中产生的气体在功能上提供至基准测量装置。第三气体流动路径123经由分配单元通过提供通向的环境空气的开口在功能上提供了冲洗系统的装置。
[0049]
气体产生装置101、分配单元102和第一气体流动管107形成从气体产生装置101通向测试室103的第一气体流动路径121。气体产生装置101、分配单元102和第二气体流动管108形成从气体产生装置101通向基准测量装置104的第二气体流动路径122。气体产生装置101、分配单元102和第三气体流动管109形成从气体产生装置101通向废物出口110的第三气体流动路径123。如图1a中所描绘的，第三气体流动路径123可以终止于与分配出口102分开的出口110。替代性地，代表不同的实施方式，在测试室103中设置有通向环境空气的开口、即开口103’，或者开口与基准仪器、即基准阀104’相关，该基准阀104’可以提供通向环境空气的开口。废物出口110、测试室103和基准测量装置104都布置在分配单元102的下游。
因此，酒精呼吸气体产生装置101在使用系统100期间与分配单元102流体连通，该分配单元102与测试室103、基准测量装置104和废物出口110流体连通。以这种方式，由气体产生装置101产生的气体到达气体分配单元102，在分配单元102处，气体被分配至三个流动管中的一个流动管(即，第一气体流动管107、第二气体流动管108或第三气体流动管109)。进入第一气体流动管107的气体从气体分配单元102行进至测试室103，进入第二气体流动管108的气体从气体分配单元102行进至基准测量装置104，并且进入第三气体流动管109的气体从气体分配单元102行进至废物出口110。
[0050]
在使用测试系统100期间，在测试室103中放置至少一个酒精呼吸分析仪单元111。测试系统100布置成提供至少一个酒精呼吸分析仪单元111暴露于其中的气体混合物。酒精呼吸气体产生装置101布置成在使用测试系统100期间产生所述气体混合物。气体混合物可以是空气、二氧化碳、水和/或酒精的任何混合物。在其他实施方式中，混合物中的酒精可以更换为另一物质，比如说例如甲醇或丙酮。在这样的实施方式中，至少一个酒精呼吸分析仪单元111可以更换为构造成测量气体混合物中提供的物质的分析仪单元。此外，基准测量装置可以是构造成测量气体混合物中提供的物质的基准测量装置。
[0051]
在气体混合物包括酒精的情况下，酒精的浓度是已知的，气体混合物还可以具有已知浓度的二氧化碳和/或水。
[0052]
系统100可以包括一个或更多个加热器、比如第一加热器116a和第二加热器116b，第一加热器116a和第二加热器116b布置成加热气体混合物和/或系统100的其他部件或部分、或者保持气体混合物和/或系统100的其他部件或部分的预定温度。为了不改变气体的组成，将气体混合物保持在受控温度可能是重要的，即如果气体的温度改变，气体混合物的组成也可能改变。例如，系统100中气体的温度高于气体露点的温度可能是重要的。在使用系统100期间，至少一个酒精呼吸分析仪单元111布置成暴露于气体混合物。这样的暴露可以用于测试至少一个酒精呼吸分析仪单元111的性能。如果至少一个酒精呼吸分析仪器单元111布置成暴露于不含酒精的气体混合物，则可以在零水平酒精含量下测试至少一个酒精呼吸分析仪单元111。至少一个酒精呼吸分析仪单元111布置成测量酒精含量、即酒精浓度和/或具有已知酒精浓度的气体的二氧化碳含量，以便测试其性能。至少一个酒精呼吸分析仪单元111可以包括用于测量和控制温度的装置。
[0053]
气体流动管107、108、109布置成通过系统100分配气体。气体流动管107、108、109可以用例如不锈钢材料或诸如聚四氟乙烯(ptfe)的聚合物制造。出口112布置成允许来自第二气体流动管107的气体进入测试室103。在出口112处，气体流动管107的内横截面可以是1cm至4cm，或1/2”，使得气体流动管模仿敞开口部的尺寸。此外，在出口112与酒精呼吸分析仪单元111之间存在气体云空间113。气体云空间113可以布置成是空的，使得在出口112与酒精呼吸分析仪单元111之间没有放置物品来干扰从出口112至酒精呼吸分析仪单元111的气体流。以这种方式，气体流可以模仿人的呼气。气体云空间113是测试室103中的具有特定距离、例如0cm至30cm的特定体积，使得出口112与酒精呼吸分析仪单元111之间的距离是例如0cm至30cm。
[0054]
阀114a至114e布置成在使用系统100期间调节系统100中的气体流。在酒精呼吸气体产生装置101的入口115处布置有第一阀114a。在气体产生装置101与分配单元102之间布置有第二阀114b。分配单元102还包括三个附加阀：第三阀114c、第四阀114d和第五阀114e，
第三阀114c、第四阀114d和第五阀114e分别布置在第一气体流动管107、第二气体流动管108和第三气体流动管109处。阀114a至114e可以布置成能够使得系统100在系统100的所有部分具有相同或基本上相同的内部压力。这可以例如通过具有0.5cm至2cm或1/4”的内径的阀114a至114e来实现。这也可以通过使用系统100内的气动阀来实现，因此阀114a至114e是气动的。
[0055]
至少一个酒精呼吸分析仪单元111布置成在使用测试系统100期间放置在测试室103中。在其他实施方式中，在使用测试系统100期间，测试室103可以保持多于一个的酒精呼吸分析仪单元111，比如两个或更多个、或者三个或更多个、或者四个或更多个酒精呼吸分析仪单元111。在一个实施方式中，测试室103包括用于改变酒精呼吸分析仪的装置200，如图2中示意性图示的。装置200可以包括旋转机构。在测试室103包括用于改变酒精呼吸分析仪的装置200的实施方式中，测试室可以保持可以按顺序测试的若干酒精呼吸分析仪单元111，使得用于改变酒精呼吸分析仪的装置200布置成改变由系统100测试的酒精呼吸分析仪单元111。用于改变酒精呼吸分析仪的装置200可以包括轴201，使得该装置可以旋转以改变被测试的酒精呼吸分析仪单元111。在测试期间，酒精呼吸分析仪111定位在气体出口112的前方。用于改变酒精呼吸分析仪的装置200可以定位成使得酒精呼吸分析仪111与气体出口112之间的距离在按顺序测试所有酒精呼吸分析仪111期间相同并保持恒定。因此，用于改变酒精呼吸分析仪的装置200可以布置成在预定时间段期间将酒精呼吸分析仪单元111保持在距气体出口112预定距离处，在该预定时间段期间，酒精呼吸分析仪单元111可以布置成暴露于气体混合物。
[0056]
在一个实施方式中，测试室103是气候室，使得测试室103可以布置成改变和/或控制测试室103内的温度和/或相对湿度(rh)。在测试室103是气候室的实施方式中，至少一个酒精呼吸分析仪单元111可以布置成在不同的相对湿度和/或温度下进行测试，比如在环境温度和湿度的各种环境条件下进行测试。在一个实施方式中，测试室103布置成提供在-40℃与+120℃之间的温度和/或在10％与95％之间的相对湿度(rh)。测试室103包括朝向环境空气的一个开口103’。这样的开口103’可以使得在出口112处进入测试室103的气体不会停留在测试室103内而建立背景水平，而是在开口103’处离开测试室103。开口103’可以通过例如测试室103的壁中的开口、过滤器、可以打开的门、阀等来实现。开口103’也可以由例如控制和登记单元105控制。
[0057]
废物出口110布置在分配单元102和酒精呼吸气体产生装置101的下游。因此，分配单元102可以用可以在废物出口110处离开系统100的气体冲洗。废物出口110可以通向环境空气。以这种方式，可以在按顺序测试之间用气体冲洗系统100。经由第三气体流动路径123冲洗系统100以使得气体在出口110处离开系统100可以防止在冲洗期间在测试室103中建立背景水平。
[0058]
系统100可以布置成被加热，以便产生具有模仿人类呼吸的成分的气体并且/或者以便避免气体在系统100内冷凝。为了对系统100进行加热，系统可以包括加热器：第一加热器116a和第二加热器116b。在一个实施方式中，第一加热器116a布置在酒精呼吸气体产生装置101处，并且第二加热器116b布置在分配单元102处。气体流动管107、108、109也可以被加热，气体流动管107、108、109可以分段加热，使得气体流动管107、108、109在系统100中的下游的温度低于上游，以这种方式可以避免气体在气体流动管106、107、108、109内冷凝。系
统100的各部分的温度可以是系统100的上游高于下游。气体流动管107、108、109的温度可以随时间稳定。气体流动管107、108、109的温度稳定可以使得气体的成分不变。在一个实施方式中，气体分配单元102布置成在使用系统100期间被加热到30℃至40℃的温度，例如，气体产生装置101的温度可以是34℃，分配单元102的温度可以是36℃，并且气体流动管107、108、109的温度可以是38℃。
[0059]
系统100中的酒精呼吸气体产生装置101布置成产生包括水、空气、二氧化碳和酒精的气体混合物。酒精呼吸气体产生装置101还可以产生不含酒精的气体成分。图3中示意性地图示了酒精气体产生装置101。酒精气体产生装置101包括：气体入口115，在气体入口115处布置有第一阀114a，第一阀114a定位在酒精呼吸气体产生装置101的下部部分处；以及气体出口118，该气体出口118布置在酒精呼吸气体产生装置101的上部部分处，在该气体出口118处布置有第二阀114b。气体布置成在第一阀114a处进入酒精呼吸气体产生装置101，并且在气体于气体出口118处离开酒精呼吸气体产生装置101之前通过液体柱119到达死区120。死区120中的气体可以具有与在入口115进入气体产生装置101的气体不同的成分。死区120中的气体的成分可以取决于液体柱119的成分。液体柱119布置成包括液体，液体可以是水或者水和酒精的混合物。在使用系统100期间，气体布置成通过液体柱119，使得在死区120中产生包括酒精的气体混合物，在死区120中产生的气体混合物也可以是不包括酒精的气体混合物。气体混合物中的酒精浓度与液体柱119中的酒精浓度相关，因此，通过改变液体柱119中的酒精浓度，可以改变气体混合物中的酒精浓度。在一个实施方式中，液体柱119布置成包括不含酒精的水。在这样的实施方式中，当气体通过液体柱119时，在死区120中产生的气体混合物不包括酒精。液体柱119中的液体可以布置成被co2所饱和。在使用系统100期间，气体布置成在第一阀114a处进入酒精呼吸气体产生装置101，该气体可以呈空气或co2、或n2、或它们的任何混合物的形式。气体产生装置101可以经由气体入口管301在第一阀114a处连接至气罐300。液体柱119的体积和高度以及死区120的体积可能影响气体产生。在使用测试系统100和/或酒精气体产生装置101期间，气体布置成通过液体柱119起泡。通过液体柱119使气体起泡可以导致：
[0060]-液体柱119中的液体被气体所饱和、例如被co2所饱和，或者达到co2的恒定稳态浓度；并且
[0061]-在死区120中可以达到水蒸气和可能的酒精、空气和co2的平衡浓度。
[0062]
在使用系统100期间，死区中的气体布置成进一步在系统100下游行进，以到达出口110、测试室103或基准测量装置104。在一个实施方式中，死区120的体积为0.1l至3.5l。大体积的死区120可以使得酒精气体产生装置101中形成的气溶胶可以掉落在死区120中，并且因此不与气体在系统100中进一步行进。气体混合物中没有气溶胶可以实现更稳定的气体成分，即气体成分的浓度不变。
[0063]
在一个实施方式中，系统100中的气体流量可以是2l/s、或20l/min或约0.5l/s。气体流量水平可以取决于液体柱119的体积、液体柱119的高度、死区120的体积等。在一个实施方式中，液体柱119的体积为2000ml至3000ml，并且液体柱119的高度为200mm至400mm。系统100中的气体流量可以作为输入流量来测量。
[0064]
在一个实施方式中，液体柱119中的液体布置成水和酒精的混合物，并且该混合物布置成被加热至34℃并用空气或富含二氧化碳(co2)的空气起泡。气体产生装置101可以布
置成在死区120中产生包括酒精、水和co2的气体混合物。
[0065]
在一个实施方式中，酒精呼吸气体产生装置101包括多于一个的液体柱119，比如两个液体柱、或三个液体柱、或更多个液体柱。每个液体柱119可以具有其自己的入口115、出口118、加热器116和死区120。多于一个的液体柱119使得测试系统100可以布置成在不改变液体柱119中的液体的情况下产生具有不同浓度的气体混合物。因此，每个液体柱119可以布置成包括例如具有不同酒精浓度的不同液体成分，使得在相应液体柱119上方的死区120中形成的气体具有不同的成分。
[0066]
在气体入口115处进入液体柱119的气体可以布置成被分散，使得气体呈小气泡的形式，即具有0.3mm至6.5mm的直径。小气泡可以促进气体与液体柱119中的液体的更均匀的混合，使得不同浓度可以在气体达到死区120之前达到平衡。
[0067]
基准测量装置104布置在分配单元102和气体产生装置101的下游。基准测量装置104布置成测量由气体产生装置101产生的气体的成分。在按顺序测试或测试方法期间，基准测量装置104可以布置成验证气体的成分。基准测量装置104可以是基于ir检测的基准仪器。基准测量装置104可以包括基准阀104’，该基准阀104’可以通向环境空气。基准阀104’可以使得基准测量装置104能够布置成在使用测试系统100期间冲洗其自身。由基准测量装置104进行的测量可以用于与来自酒精呼吸分析仪单元111的测量值进行比较。在按顺序测试或测试方法期间，基准测量装置104和酒精呼吸分析仪单元111两者布置成暴露于具有基本相同成分的气体。基准测量装置104和酒精呼吸分析仪单元111两者都测量气体中的酒精浓度，并且可以比较结果，例如以确定酒精呼吸分析仪单元111的性能。基准测量装置104可以是满足例如在斯堪的纳维亚国家设定的对证据仪器的要求的仪器。基准测量装置104可以是可验证的可商购仪器。基准测量装置104可以是基于ir检测的并且根据比尔朗伯定律操作，在这样的情况下，为了验证基准测量装置104，只需要验证滤光器波长中的每个滤光器波长处的相对衰减与其在校准时相同。这样的基准测量装置104可以是证据呼吸分析仪、例如瑞典乌普萨拉的nanopuls公司的evidenzer，其记录的测量准确度和精度超过标准呼吸分析仪。基准测量装置104的准确度和精度可以通过重量的方法重复验证。
[0068]
根据本发明的测试系统100经由控制和登记单元105控制，控制和登记单元105还构造成收集测试数据。例如，控制和登记单元105通常包括处理器500和用于存储程序序列和收集的数据的至少一个存储单元510以及用于与多用途计算机通信的i/o单元。控制和登记单元105经由第一功能信号通路501在功能上连接至第一阀114a、经由第二功能通路502在功能上连接至第二阀114b、经由第三功能信号通路503在功能上连接至包括第三阀114c、第四阀114d和第五阀114e的分配单元102、经由第四功能信号通路504在功能上连接至基准测量装置104、经由第五功能信号通路505在功能上连接至测试室103、并且经由第六功能信号通路506在功能上连接到至少一个酒精呼吸分析仪单元111。如本领域技术人员所认识到的，控制和登记单元105的硬件以及与测试系统100中的其他单元的连接可以通过多种方式来实现，例如所述连接经由总线系统直接有线连接或者是无线的。类似地，控制和登记单元105的架构可以变化，并且所描述的单元应该被视为功能单元。例如，适合于根据本发明的测试系统的合适的多用途控制和登记单元是可商购的。
[0069]
根据本发明的测试系统100可以使得至少一个酒精呼吸分析仪单元111能够使用具有小于0.5μg/l或小于0.1μg/l的变化的酒精浓度气体进行测试。对于可靠的测试系统，
重要的是气体成分的浓度，例如气体中的酒精浓度不表现出很大的变化。根据本发明的测试系统100或气体产生装置101可以产生酒精浓度为0mg/l至5mg/l或0mg/l至2.5mg/l的气体成分。
[0070]
系统100中的阀114a至114e可以是自动化的，以便调节通过系统100的气体流。控制和登记单元105可以构造成提供对阀114a至114e的这样的调节。
[0071]
系统100可以测试至少一个酒精呼吸分析仪单元111的性能，例如酒精呼吸分析仪单元111能够测量气体混合物中酒精、co2和可能的其他气体的浓度的精确度。这样的测试通过将至少一个酒精呼吸分析仪单元111暴露于由系统100和/或气体产生装置101产生的气体来执行。如图4中所示的，在测试方法400中，至少一个酒精呼吸分析仪单元111暴露于气体。在测试方法400期间，至少一个酒精呼吸分析仪单元111布置在测试室103中。在开始测试方法400之前，系统100中的所有阀114a至114e被关闭。测试方法400包括以下步骤：
[0072]
401：向系统100输入温度、相对湿度、酒精浓度的值；
[0073]
402：冲洗系统100，步骤402包括以下子步骤：
[0074]
402a：经由第三气体流动路径123冲洗系统，该步骤可以确保分配单元102包括在步骤401中输入的酒精浓度。为了执行步骤402a，首先打开第四阀114d，接着打开第二阀114b，并且最后打开第一阀114a。一旦第一阀114a打开，气体就经由第三气体流动路径123在系统100中输送，并且在出口110处离开系统。在预定时间段之后，以相反的顺序再次关闭打开的第一阀114a、第二阀114b和第四阀114d，即，首先关闭第一阀114a，接着关闭第二阀114b，并且最后关闭第四阀114d。图5中示意性地图示了步骤402中的阀114b、114d、114a的打开和关闭顺序；以及
[0075]
402b：经由第一气体流动路径121冲洗系统100，该步骤可以确保第一气体流动管107包括在步骤401中输入的酒精浓度。在步骤402b中，首先打开第三阀114c，接着打开第二阀114b，并且最后打开第一阀114a。一旦第一阀114a打开，气体就经由第一气体流动路径121在系统100中输送，并且进入具有通向环境空气的开口103’[0076]
的测试室103。在预定时间段之后，以相反的顺序再次关闭打开的第一阀114a、第二阀114b和第三阀114c，即，首先关闭第一阀114a，接着关闭第二阀114b，并且最后关闭第三阀114c。图5中示意性图示了步骤402中的阀114c、114b、114a的打开和关闭顺序。
[0077]
403：利用基准单元104测量酒精浓度以及可能的co2和水浓度。为了利用基准单元104测量气体的酒精和co2浓度，基准单元104经由第二气体流动路径122暴露于气体。为了能够进行测量，打开第五阀114e，接着打开第二阀114b，并且最后打开第一阀114a。一旦第一阀114a被打开，气体就经由第二气体流动路径122在系统100中输送，并且基准单元104暴露于气体例如2秒至4秒的预定时间段。在暴露之后，以相反的顺序再次关闭打开的第五阀114e、第二阀114b和第一阀114a，即，首先关闭第一阀114a，接着关闭第二阀114b，并且最后关闭第五阀114e。步骤403可以重复一次或若干次，使得基准单元104可以重复多次暴露于气体。图6的a中示意性图示了步骤403中的阀114e、114b、114a的打开和关闭顺序；
[0078]
404：利用布置在测试室103中的至少一个酒精呼吸分析仪单元111测量酒精和可能的co2浓度。为了利用至少一个酒精呼吸分析仪单元111测量气体的酒精和co2浓度，至少一个酒精呼吸分析仪单元111经由第一气体流动路径121暴露于气体。为了能够进行测量，打开第三阀114c，接着打开第二阀114b，并且最后打开第一阀114a。一旦第一阀114a打开，
气体就经由第一气体流动路径121在系统100中输送，并且至少一个酒精呼吸分析仪单元111暴露于气体例如2秒至4秒的预定时间段。在暴露之后，以相反的顺序再次关闭打开的第三阀114c、第二阀114b和第一阀114a，即，首先关闭第一阀114a，接着关闭第二阀114b，并且最后关闭第三阀114c。步骤404可以重复一次或若干次、比如十次，例如使得至少一个酒精呼吸分析仪单元111重复多次暴露于气体。图6的b中示意性图示了步骤403中的阀114c、114b、114a的打开和关闭顺序；
[0079]
405：利用基准单元104测量酒精浓度。步骤405是步骤403的重复。因此，打开第五阀114e，接着打开第二阀114b，并且最后打开第一阀114a。一旦第一阀114a被打开，气体就经由第三气体流动路径123在系统100中输送，并且基准单元104暴露于气体例如2秒至4秒的预定时间段。在暴露之后，以相反的顺序再次关闭打开的第五阀114e、第二阀114b和第一阀114a，即，首先关闭第一阀114a，接着关闭第二阀114b，并且最后关闭第五阀114e。步骤405可以重复一次或若干次、比如十次，例如使得基准单元104重复多次暴露于气体。图6的a中示意性图示了步骤403中的阀114e、114b、114a的打开和关闭顺序。
[0080]
该方法可以包括向系统100输入值的步骤401、冲洗系统100的步骤402、利用基准测量装置104进行测量的步骤403、以及利用酒精呼吸分析仪单元111进行测量的步骤404。在这种情况下，可以在利用至少一个酒精呼吸分析仪单元111测量酒精浓度的步骤404之前或之后执行利用基准单元104测量酒精浓度的步骤403。
[0081]
基准单元104可以包括可以通向环境空气的基准阀104’。在这种情况下，基准单元104可以在测试方法400之间或期间冲洗其自身。
[0082]
在要测试多于一个酒精呼吸分析仪单元111的情况下，因此测试室103包括多于一个酒精呼吸分析仪单元，测试方法400可以包括在步骤405之后的附加步骤406，在步骤406中，改变酒精呼吸分析仪单元111。这样的改变可以由用于改变酒精呼吸分析仪单元的装置200来执行。在测试方法400包括步骤406的情况下，步骤406之后是步骤403、404和405。
[0083]
测试方法400可以包括步骤407，在步骤407中，可以改变测试条件，即测试室103的相对湿度和/或温度、和/或酒精浓度。如果任何条件改变，则在步骤407之后是步骤401，并且因此，测试方法400重新开始。
[0084]
冲洗系统100的步骤402可以确保系统100中没有留下来自先前气体浓度的残留物。
[0085]
控制和登记单元105可以构造成控制测试方法400，使得控制和登记单元105构造成向系统中的阀114a至114e发送信号，以控制阀114a至114e何时被打开或关闭。输入酒精浓度、温度和相对湿度的步骤401可以通过将这样的数据输入至控制和登记单元105来执行，控制和登记单元105可以构造成在测试方法400期间使用这样的数据来控制系统100中的阀114a至114e的打开和关闭。控制和登记单元105还可以构造成使用这样的输入数据来控制测试室103的相对湿度和/或温度、以及系统100中的温度例如第一加热器116a和第二加热器116b的温度。
[0086]
在测试方法400的所有步骤中，当第一阀114a打开时，气体从气罐300进入系统100中。气体进入包括水和酒精的液体柱119，或者在要测试零水平的情况下仅进入水。可以手动调节或使用另一合适的方式调节液体柱119中的酒精浓度。当气体进入液体柱119时，气体与液体混合，并且在死区120中产生包括水、空气、二氧化碳和可能的酒精的气体。所产生
的气体可以具有受控浓度的酒精和/或二氧化碳。气罐300可以具有比系统100的内部压力高的内部压力，因此第一阀114a应当优选地在系统100中的阀114a至114e打开和关闭的方法中最后打开和首先关闭，使得当其他阀即第二阀114b、第三阀114c、第四阀114d和第五阀114e关闭时，第一阀114a不打开。
[0087]
在一个实施方式中，测试方法400可以包括以下步骤：
[0088]
410：限定从共用起点至相应端点的第一气体流动路径121、第二气体流动路径122和第三气体流动路径123，共用起点即第一阀，相应端点即用于第一气体流动路径121的测试室103、用于第二气体流动路径122的出口110和用于第三气体流动路径123的基准测量单元104。每个气体流动路径121、122、123设置有多个阀，第一阀114a为所有气体流动路径121、122、123所共用；
[0089]
411：打开第一阀114a，以按下述顺序向三个气体流动路径121、122、123中的一者的端点提供气体：从最外侧的下游阀开始，并且沿上游方向依次打开第一气体流动路径121、第二气体流动路径122或第三气体流动路径123中的一者中的多个阀，以第一共用阀114a结束；以及
[0090]
412：通过关闭气体流动路径121、122、123的阀来终止向端点提供气体，从第一共用阀114a开始，并且沿下游方向依次关闭气体流动路径121、122、123中的多个阀，以最接近端点的阀结束，最接近端点的阀即用于第一气体流动路径121的第三阀114c、用于第二气体流动路径122的第五阀114e、以及用于第三气体流动路径123的第四阀114d。
[0091]
如上所述，控制和登记单元105布置成控制系统100并登记来自酒精浓度测量的结果。控制和登记单元105可以记录诸如通电时间、启动时间、co2浓度、酒精浓度、温度、电压、电流等数据。控制和登记单元105可以布置成控制气体产生装置101、分配单元102和测试室103的温度。控制和登记单元105还可以布置成存储数据并生成报告，该报告包括温度、相对湿度、罐300中的浓度水平、来自酒精呼吸分析仪单元111和基准单元104的测量数据等。控制和登记单元105还可以布置成控制系统100内的阀114a至114e。如在测试方法400中所描述的，例如在上面的步骤402、403、404和405中，可以控制阀114a至114e使得它们从外向内打开，即，首先打开系统100下游最远的第三阀114c、第五阀114e和第四阀114d，接着打开位于分配单元102与气体产生装置101之间的第二阀114b，并且最后打开布置在气体产生装置101处的第一阀114a。阀114a至114e的这种打开顺序可以使系统100能够具有与周围大气相同或几乎相同的压力。阀114a至114e还可以由控制和登记单元105控制，使得当阀114a至114e关闭时，阀114a至114e从内到外以相反的顺序关闭，因此首先关闭布置在气体产生装置101处的第一阀114a，接着关闭第二阀114b，在这之后，关闭第三阀114c、第四阀114d和第五阀114e中的一者或全部。
[0092]
除非另有明确说明，否则所有方面和实施方式都可以彼此组合。

技术特征：
1.一种用于测试至少一个酒精呼吸分析仪(111)的系统(100)，包括：酒精呼吸气体产生装置(101)，所述酒精呼吸气体产生装置(101)包括至少一个液体柱(119)，其中，所述气体产生装置(101)包括布置在所述气体产生装置(101)的下部部分处的气体入口(115)以及布置在所述气体产生装置(101)的上部部分处的气体出口(118)，其中，气体在所述气体入口(115)处进入所述气体产生装置(101)并且在所述气体出口(118)处离开所述气体产生装置(101)，并且其中，所述液体柱(119)中的液体包括水；测试室(103)，所述测试室(103)与所述酒精呼吸气体产生装置(101)流体连通，其中，所述测试室(103)布置成接纳至少一个酒精呼吸分析仪(111)；基准测量装置(104)，所述基准测量装置(104)与所述酒精呼吸气体产生装置(101)流体连通；以及控制和登记单元(105)，所述控制和登记单元(105)布置成控制所述酒精呼吸分析仪系统(100)的部分并且登记测试结果，其特征在于，所述系统(100)还包括：分配单元(102)，所述分配单元(102)与所述气体产生装置(101)流体连通，所述分配单元(102)布置成将来自所述气体产生装置(101)的气体分配至下述三个气体流动路径中的一者：第一气体流动路径(121)，所述第一气体流动路径(121)布置成将来自所述气体产生装置(101)的气体分配至所述测试室(103)；第二气体流动路径(122)，所述第二气体流动路径(122)布置成将来自所述气体产生装置(101)的气体分配至所述基准测量装置(104)；以及第三气体流动路径(123)，所述第三气体流动路径(123)布置成将来自所述气体产生装置(101)的气体分配至通向环境空气的开口。2.根据权利要求1所述的测试系统(100)，其中，所述系统还包括阀装置，所述阀装置布置成使气体流在所述三个气体流动路径即所述第一气体流动路径(121)、所述第二气体流动路径(122)和所述第三气体流动路径(123)之间转换。3.根据权利要求1或2所述的测试系统(100)，其中，所述第三气体流动路径(123)布置成将来自所述气体产生装置(101)的气体分配至出口(110)。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的测试系统(100)，其中，所述测试系统包括：第一阀(114a)，所述第一阀(114a)布置在所述气体产生装置(101)的所述入口(115)处，所述第一阀(114a)布置成调节进入所述气体产生装置(101)的气体流；第二阀(114b)，所述第二阀(114b)布置在所述气体产生装置(101)与所述分配单元(102)之间，所述第二阀(114b)布置成调节从所述气体产生装置(101)至所述分配单元(102)的气体流；第三阀(114c)、第四阀(114d)和第五阀(114e)，所述第三阀(114c)、所述第四阀(114d)和所述第五阀(114e)布置在所述分配单元(102)处，所述第三阀(114c)布置成调节进入第一气体管(107)的气体流，所述第四阀(114d)布置成调节进入第三气体管(109)的气体流，并且所述第五阀(114e)布置成调节进入第二气体管(108)的气体流，其中，所述第一阀(114a)、所述第二阀(114b)和所述第三阀(114c)布置成控制所述第一气体流动路径(121)中的气体流，所述第一阀(114a)、所述第二阀(114b)和所述第五阀(114e)布置成控制所述第二气体流动路径(122)中的气体流，并且所述第一阀(114a)、所述第二阀(114b)和所述第四阀(114d)布置成调节所述第三气体流动路径(123)中的气体流。5.根据权利要求4所述的测试系统(100)，其中，阀(114a至114e)的内径为0.5cm至2cm。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的测试系统(100)，其中，所述测试系统(100)至少包括第一加热器(116a)和第二加热器(116b)，所述第一加热器(116a)和所述第二加热器(116b)布置成对所述系统(100)进行加热，使得所述分配单元(102)处的温度高于所述气体产生装置(101)处的温度。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的测试系统(100)，其中，所述气体产生装置(101)具有3000cm3至7000cm3的体积。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的测试系统(100)，其中，所述液体柱(119)具有2000ml至3000ml的体积。9.根据权利要求7至8中的任一项所述的测试系统(100)，其中，所述气体产生装置(101)还包括死区(120)，并且其中，所述死区(120)的体积为0.1l至3.5l。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的测试系统(100)，其中，所述测试系统(100)还包括布置在所述测试室(103)中的用于改变酒精呼吸分析仪的装置(200)。11.根据权利要求10所述的测试系统(100)，其中，所述用于改变酒精呼吸分析仪的装置(200)包括旋转机构。12.根据前述权利要求中的任一项所述的测试系统(100)，其中，所述测试系统(100)包括多于一个的气体产生装置(101)，比如两个气体产生装置或三个气体产生装置。13.一种使用系统(100)测试至少一个酒精呼吸分析仪(111)的性能的方法，所述系统(100)包括：酒精呼吸气体产生装置(101)，测试室(103)，所述测试室(103)与所述酒精呼吸气体产生装置(101)流体连通，所述测试室(103)布置成接纳至少一个酒精呼吸分析仪(111)；基准测量装置(104)，所述基准测量装置(104)与所述酒精呼吸气体产生装置(101)流体连通；控制和登记单元(105)，所述控制和登记单元(105)布置成控制所述酒精呼吸分析仪系统(100)的部分；以及分配单元(102)，所述分配单元(102)与所述气体产生装置(101)流体连通，所述分配单元(102)布置成将来自所述气体产生装置(101)的气体分配至下述三个气体流动路径中的一者：第一气体流动路径(121)，所述第一气体流动路径(121)布置成将来自所述气体产生装置(101)的气体分配至所述测试室(103)；第二气体流动路径(122)，所述第二气体流动路径(122)布置成将来自所述气体产生装置(101)的气体分配至所述基准测量装置(104)；以及第三气体流动路径(123)，所述第三气体流动(123)路径布置成将来自所述气体产生装置(101)的气体分配至出口(110)，其中，进行测试的所述方法(400)包括下述步骤：401：将温度、相对湿度、酒精浓度的输入值接收至所述系统(100)；402：首先经由所述第二气体流动路径(122)冲洗所述系统(100)，并且然后经由所述第一气体流动路径(121)冲洗所述系统(100)；403：所述基准单元(104)测量由所述气体产生装置(101)产生的气体的酒精、水和co2浓度；以及404：布置在所述测试室中的所述至少一个酒精呼吸分析仪单元(111)测量酒精、水和co2浓度。
14.根据权利要求13所述的方法(400)，其中，所述系统(100)还包括：第一阀(114a)，所述第一阀(114a)布置在所述气体产生装置(101)的入口(115)处；第二阀(114b)，所述第二阀(114b)布置在所述气体产生装置(101)与所述分配单元(102)之间；第三阀(114c)、第四阀(114d)和第五阀(114e)，所述第三阀(114c)、所述第四阀(114d)和所述第五阀(114e)布置在所述分配单元(102)处，其中，阀(114a至114e)布置成控制所述系统(100)中的气体流，所述方法包括下述步骤：411：打开第一阀(114a)以按下述顺序向所述三个气体流动路径中的一者即所述第一气体流动路径(121)、所述第二气体流动路径(122)或所述第三气体流动路径(123)的端点提供气体：从最外侧的下游阀开始，并且沿上游方向依次打开所述第一气体流动路径(121)、所述第二气体流动路径(122)或所述第三气体流动路径(123)中的一者的多个阀，以第一共用阀(114a)结束；以及412：通过关闭所述第一气体流动路径(121)、所述第二气体流动路径(122)或所述第三气体流动路径(123)中的一者的阀来终止向端点提供气体，从所述第一共用阀(114a)开始，并且沿下游方向依次关闭流动路径(121、122、123)中的多个阀，以最接近所述端点的阀结束，最接近所述端点的阀即用于所述第一气体流动路径(121)的所述第三阀(114c)、用于所述第二气体流动路径(122)的所述第五阀(114e)、以及用于所述第三气体流动路径(123)的所述第四阀(114d)。15.根据权利要求13或14所述的方法(400)，其中，所述方法(400)包括打开所述系统(100)中的阀(114a至114e)，其中：-首先打开所述第三阀(114c)、所述第四阀(114d)和所述第五阀(114e)中的一者；-在打开所述第三阀(114c)、所述第四阀(114d)或所述第五阀(114e)中的一者之后，打开所述第二阀(114b)；并且-在打开所述第二阀(114b)之后，打开所述第一阀(114a)。16.根据权利要求13至15中的任一项所述的方法，其中：步骤402包括下述子步骤：402a：通过打开所述第四阀(114d)、接着打开所述第二阀(114b)并且最后打开所述第一阀(114a)来冲洗所述第二气体流动路径(122)，在预定时间段之后，首先关闭所述第一阀(114a)、接着关闭所述第二阀(114b)并且最后关闭所述第四阀(114d)；以及402b：通过打开所述第三阀(114c)、接着打开所述第二阀(114b)并且最后打开所述第一阀(114a)经由所述第一流动路径(121)进行冲洗，在预定时间段之后，首先关闭所述第一阀(114a)、接着关闭所述第二阀(114b)并且最后关闭所述第三阀(114c)；步骤403包括打开所述第五阀(114e)、接着打开所述第二阀(114b)并且最后打开所述第一阀(114a)，在预定时间段之后，首先关闭所述第一阀(114a)、接着关闭所述第二阀(114b)并且最后关闭所述第五阀(114e)；并且步骤404包括打开所述第三阀(114c)、接着打开所述第二阀(114b)、并且最后打开所述第一阀(114a)，在预定时间段之后，首先关闭所述第一阀(114a)、接着关闭所述第二阀(114b)并且最后关闭所述第三阀(114c)。
17.根据权利要求13至16中的任一项所述的方法，其中，所述步骤404重复至少一次。18.根据权利要求13至17所述的方法，其中，所述步骤404重复十次。

技术总结
一种用于测试酒精呼吸分析仪的系统，其中，该系统包括酒精呼吸气体产生装置、测试室、基准测量装置、控制和登记单元以及分配单元。本发明还涉及测试酒精呼吸分析仪的方法。本发明还涉及测试酒精呼吸分析仪的方法。本发明还涉及测试酒精呼吸分析仪的方法。


技术研发人员：马蒂亚斯
受保护的技术使用者：森尔公司
技术研发日：2021.06.29
技术公布日：2023/8/1