DE102009009583A1

DE102009009583A1 - Verfahren und Einrichtung zur Durchführung von Analysen von Atemgasproben

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Publication number: DE102009009583A1
Application number: DE102009009583A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. Kappler; Thomas Dipl.-Phys. Liedtke; Walter Dipl.-Ing. Fabinski; Uvo Prof. Dr. Hölscher; Heinz Dr. Fischer; Josef Dr. Vogt
Original assignee: ABB AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2010-08-26
Also published as: WO2010094414A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung von Analysen von Atemgasproben gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 19. Um hierbei ein Verfahren und eine Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass dieses bzw. diese ohne die genannte Verdünnungsmethode arbeitet und die Genauigkeitsforderungen und die schnelle Online-Messung auch im weiten Sauerstoffkonzentrationsbereich gewährleistet ist, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass über gezielte Variation der Störgrößen Kalibrierdaten erhoben werden, die über statische Verfahren zur Bildung einer Kalibrierfunktion herangezogen werden. Dabei werden Verfahren vorgeschlagen, mit denen die Störgrößen unabhängig voneinander geändert werden können. Alternativ können in einer Kalibrierung zunächst die Korrekturdaten für den Abgleich der CO2-Querempfindlichkeits-Einflußeffekte ermittelt werden, wobei gleichzeitig die Grenzkonzentrationen für den Arbeitsbereich für CO2 festgelegt werden. In einem zweiten Schritt werden die Korrekturdaten und der Arbeitsbereich für O2 festgelegt, wobei vorher die CO2-Korrektur aktiviert wurde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 19.
Die Messung des δ ¹³C-Wertes bei der Atemgasdiagnose mit dem NDIR-Verfahren (Nicht-dispersive-Infrarot-Spektroskopie) unterliegt verschiedenen Einflusseffekten. Diese müssen korrigiert werden um die Genauigkeitsanforderungen einzuhalten. Zu den Einflußeffekten gehören:

– Die CO2-Konzentration. Über den CO2-Arbeitsbereich der im Atemgas vorliegen kann treten nicht lineare Einflusseffekte auf den δ ¹³C-Wert auf. Diese Abweichungen werden nach dem Stand der Technik durch ein automatisiertes Verfahren kompensiert. Dazu wird ein (tiefer) Atemstoß auf das Gerät aufgegeben, der in einem Gaskreislauf sukzessive mit CO2-freier Luft verdünnt wird. Die Abhängigkeit über die CO2-Konzentration wird ermittelt, gespeichert und in der Signalverarbeitung zur Korrektur der Abweichung (Linearisierung) eingesetzt.

Solche Verfahren sind aus der DE 195 38 431 A1 sowie der EP 1111371 A2 bekannt. Die EP 1111371 weicht von der DE 19538431 ab und sieht zur CO2 Korrektur Atemstöße vor, die mit unterschiedlicher Tiefe genommen und auf das Gerät aufgegeben werden. Die EP 1111371 A2 berücksichtigt bei der CO2 Korrektur also noch die korrespondierende O2 Konzentration. Beide diesbezüglich genannten Schriften beziehen sich auf Atemluft ohne erhöhten Sauerstoffgehalt.

– Auch die O2 Begleitkonzentration beeinflusst die δ ¹³C Messung. Dieser Einfluß überlagert sich mit dem CO2-Einflußeffekt. Er wird bei Arbeiten in Luft vernachlässigt, weil die O2-Konzentration bei der Ausatmung mit der Vergleichsmessung nur wenig differiert. Anders verhält es sich bei der Beatmung mit hohen O2 Konzentrationen wie sie bei Intensivpatienten auftreten kann. Hier reicht der Dynamikbereich von ca. 90 Vol% bis ca. 15 Vol% O2 (Luft). Dieser Einflußeffekt beruht nicht auf der Querempfindlichkeit, sondern auf der Trägergasabhängigkeit (Stoßverbreiterung der Rotationslinien) und erzeugt einen konzentrationsproportionalen Einflußeffekt. Er wird z. Z. nach dem Stand der Technik mit einem Verdünnungsverfahren korrigiert, wie aus der WO 01/47416 A1 bekannt. Dazu wird die Ausatemluft soweit verdünnt, bis sich die O2-Konzentration in den Arbeitsbereich wie beim Arbeiten mit Luft befindet.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass dieses bzw. diese ohne die genannte Verdünnungsmethode arbeitet und die Genauigkeitsforderungen und die schnelle online Messung auch im weiten Sauerstoffkonzentrationsbereich gewährleistet ist.
Bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 18 angegeben.
Im Hinblick auf eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 19 gelöst.
Im Hinblick auf ein Softwareprogrammprodukt ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 20 gelöst.
Auch mit der Verdünnungsmethode nach WO 01/47416 A1 zur Korrektur des Sauerstoffeinflusses bei erhöhter O2 Beatmung werden die Genauigkeitsforderungen in dem Arbeitsbereich erreicht. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, dass der zur Verdünnung bereitzustellende Stickstoff in Flaschen bei beengter räumlicher Situation stört. Ebenfalls nachteilig wirkt sich aus, dass die CO2-Konzentration bei diesem Verfahren gleichfalls verdünnt und der CO2-Arbeitsbereich zu kleinen Konzentrationen hin eingeschränkt und die Empfindlichkeit herabgesetzt wird. Da weiterhin die sukzessiven Verdünnungsschritte einzeln gemessen werden, wird die Schnelligkeit der Gesamtbestimmung herabsetzt und damit die online Messung erheblich einengt.
Die vorliegende Erfindung soll ein Korrekturverfahren vorgeben für die z. B. zwei im Betrieb gleichzeitig auftretenden, sich überlagernden Einflußgrößen CO2 und erhöhter O2-Gehalt mit einfachen Verfahrensschritten und für den laufenden Betrieb herstellen und deren Wirksamkeit jederzeit mit einfachen Mitteln überprüfbar und einstellbar machen.
Kern der verfahrensgemäßen Erfindung ist, dass die Atemgasprobe als Expirationsgas direkt am Probanten entnommen und in einer Mischkammer strömungsmäßig vergleichmäßigt wird, und nachfolgend durch ein steuerbares Ventil dort ausgeleitet und mit Mischgasen gemischt oder unverdünnt einer Messküvette des NDIR-Spektrometers zugeführt wird, und dass die Korrektur mit Hilfe einer Gleichung der Form
δ ¹³C_gem = Basalwert + Empfindlichkeit·δ ¹³C der Probe durchgeführt wird, wobei Basalwert und Empfindlichkeit Funktionen der Störgrößen sind (tatsächlicher Wert der Probe).
Basalwert und Empfindlichkeit beschreiben die Abhängigkeit der δ ¹³C-Werte von den aktuellen Störgrößen wie z. B. CO2 und O2 Konzentrationen einer Probe. Zur Bestimmung der Basalwert-Funktion werden für eine Kalibrationsprobe, die nicht mit 13C angereichert wurde, die CO2 und O2 Konzentration durch geeignete technische Maßnahmen variiert. Die resultierenden δ ¹³C-Werfe, sowie die O2 und CO2 Konzentrationen werden gemessen und daraus wird über Regressionsverfahren ein mathematischer Zusammenhang zwischen den δ ¹³C-Werten und dem O2 und CO2 Gehalt als geräteabhängige Größe hergeleitet. Der Bereich von O2 und CO2 Konzentrationen wird als Arbeitsbereich des Gerätes bezeichnet. Dieser Arbeitsbereich kann als eine Verallgemeinerung der EP 1111371 A2 definierten Kalibration betrachtet werden. In einem zweiten Schritt wird die Empfindlichkeit abgeschätzt. Hierfür werden 13C angereicherte Proben untersucht, um die Empfindlichkeit des Gerätes gegenüber Veränderungen im 13C-Gehalt einer Probe zu erfassen. Die O2 und CO2 Konzentrationen dieser Proben sollten dabei im Arbeitsbereich des Gerätes liegen. Auch diese Abhängigkeit soll aus den entsprechenden Meßwerten über Regressionen beschrieben werden.
Für die Korrektur der Störgrößeneinflüsse werden diese online mitgemessen. Im Idealfall sollen z. B. aus den Messungen von O2 und CO2 für eine Probe Konzentrationen der aktuellen Werte für Basalwert und Empfindlichkeit gewonnen werden. Damit kann aus dem gemessenen δ ¹³C-Wert der entsprechende δ ¹³C-Wert der Probe hergeleitet werden. Somit kann aus nur einer Messung einer Probe deren δ ¹³C Wert bestimmt werden. Damit wird der online Betrieb möglich. Zur Qualitätskontrolle (Überprüfung der Korrekturfunktionen) können O2 und CO2 Konzentrationen der Probe mit den weiter unten beschriebenen Mechanismen leicht modifiziert werden. Eine erneute Messung müßte vergleichbare Werte geben. Weitere Störgrößeneinflußeffekte wie der Luftdruck können mit entsprechenden Verfahren berücksichtigt werden.
Zweiter Teil der erfindungsgemäßen Anwendung, ist die Gewinnung der Meßdaten, anhand deren die Funktionen für Basalwert und Empfindlichkeit gewonnen werden. Die verschiedenen Möglichkeiten und Einzelheiten für die Verfahrensschritte werden im folgenden in ihren Einzelheiten näher erläutert.
Die Grenzkonzentrationen für den Arbeitsbereich für CO2 werden von ca. 0,5 Vol% bis 4 Vol% festgelegt. Der Arbeitsbereich für O2 wird mit ca. 16–90 Vol% festgelegt. Die Einflußeffekte von O2 und CO2 überlagern sich. Um diese Überlagerung zu erfassen, sollten beide Störgrößen unabhängig voneinander variiert werden. Da diese jedoch auf verschiedenen technischen Prinzipien beruhen (Querempfindlichkeit vs. Trägergasabhängigkeit) sollte es alternativ auch möglich sein, zuerst die Querempfindlichkeit (CO2) zu eliminieren und dann die Trägergasabhängigkeit des Sauerstoffs zu korrigieren. Beide Möglichkeiten werden mit den nachfolgend beschriebenen Ansätzen unterstützt.
Aus praktischen Gründen sollte werter berücksichtigt werden, dass die beiden unabhängigen Einflussgrößen (CO2-Atemtiefe und erhöhter O2-Gehalt) jederzeit, auch vor Ort, mit einfachen, vorhandenen Mitteln nachprüfbar und korrigierbar sind. Zurückzugreifen ist dabei auf die CO2 Produktion mit Hilfe von Atemluft und die vorliegende CO2-Analyse, sowie die ebenfalls vorhandene O2-Analyse und das in Intensivstationen vorhandene hochkonzentrierte O2-Gas (100 Vol%) vor Ort. Die O2- Korrektur muß dabei den Konzentrationsbereich zwischen 90 Vol% bis ca. 16 Vol% berücksichtigen.
Für den Fall, das die CO2 Querempfindlichkeit zuerst charakterisiert wird, ist angegeben, dass zur O2-Kalibrierung verschiedene Veränderungen der O2 Konzentration im erwarteten O2-Konzentrationesbereich der Atemgasprobe durchgeführt werden, und aus den diesbezüglichen bzw. zu den diesbezüglichen Meßdaten die Korrekturwerte der O2-Abhängigkeit der δ ¹³C-Werte ermittelt werden. Dabei sollte die CO2-Querempfindlichkeit in einem vorher durchgeführten Schritt mit den dabei gewonnenen Korrekturdaten korrigiert worden sein. Die sich bei den Veränderungen der O2-Konzentrationen mitverändernde CO2-Konzentration haben so keinen Einflußeffekt auf die δ ¹³C-Werte. Hierbei, ist darauf zu achten, dass die Verdünnungsschritte dabei zu CO2 Konzentration führen die innerhalb der Grenzwerte liegen, die vom Arbeitsbereich des Analysators vorgegeben werden.
Zur unabhängigen Variation der Störgrössen ist angegeben, dass zur Gewinnung der Kalibrierwerte eine Atemgasprobe unter zuvorigem Beatmen des Probanten mit Luft genommen wird und die Atemgasprobe schrittweise mit O2 aufkonzentriert wird, derart, dass in möglichst wenigen Schritten ein möglichst weiter O2-Konzentrationsbereich, vorzugsweise zwischen 16 und 90 Vol% abgedeckt wird, wobei die die Aufkonzentrierung (Zumischung) aus mit 100% O2-gefüllten Gasbehältern erfolgt.
Alternativ dazu ist vorgeschlagen, dass für die Gewinnung der Kalibrierdaten eine Atemgasprobe unter zuvorigem Beatmen des Probanten mit 100 Vol% O2 genommen wird, und eine Verdünnung des Sauerstoffs durch O2-Absorption in Absorbern bei gleichzeitiger Zugabe von N2 oder CO2-freier Luft erfolgt, um den Druckabfall zu kompensieren.
Im Hinblick auf eine Einrichtung besteht die Erfindung darin, dass eine Mischkammer zum Sammeln der Atemgasproben mit einer Mehrzahl von nachgeschalteten Ventilen über eine Steuereinrichtung derart korrespondiert, dass zwischen den Betriebszuständen

– O2-Korrektur mit O2-Verdünnung oder Aufkonzentration,
– O2-Korrektur mit O2-Absorption,
– O2-Korrektur mit CO2-freier Luftverdünnung
– direkte Einleitung der Atemgasprobe in die Messküvette jeweils im geschlossenen Kreislauf schaltbar ist.

Desweiteren gibt das Softwareprogrammprodukt eine Lösung, vor, bei welcher das Verfahren als Softwareprogrammprodukt ausgestaltet ist, und somit in die Steuereinrichtung einlesbar ist, welche die einzelnen Elemente der Einrichtung dann in der erfindungsgemäßen Weise steuert.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
1 zeigt die verfahrens- und erfindungsgemäße Funktionsweise für ein Gaslauf- und Steuersystem, das einen bekannten kalibrierten NDIR-Gasanalysator (z. B. Uras) einsetzt. Alle im einzelnen beschriebenen Meß- und Kalibrieraufgaben lassen sich mit dieser Einrichtung durchführen. Für die hier beschriebene Meßaufgabe werden zunächst die Arbeitspunkte bzw. Arbeitsbereiche für die CO2- und Sauerstoffkonzentration bei der Kalibrierung festgelegt.
Zur Gewinnung der Kalibrierdaten werden die Konzentrationvariationen in einzelnen Schritten in dem Kreislaufsystem vorgenommen. Wahlweise stehen folgende Optionen zur Verfügung: Sukzessives Verdünnung des Atemstosses durch CO2-freie Luft bzw. Sauerstoff. Mit der Aufstockung der O2 Konzentration verdünnt sich gleichzeitig das CO2. Bei höheren Verdünnungs- oder Beimischungsstufen kann die resultierende CO2-Konzentration so niedrig werden, daß sie unterhalb des definierten Arbeitsbereiches des Analysators liegen kann.
Um dies zu vermeiden kann alternativ oder in Ergänzung die O2 Konzentration schrittweise verringert werden durch selektive Absorption von Sauerstoff. Dabei wird die Sauerstoffkonzentration erfindungsgemäß über einen selektiven Sauerstoffabsorber in einem Gaskreislauf suksessive vermindert, wobei der entnommene Sauerstoff durch CO2-freie Luft ersetzt wird. Der CO2-Gehalt bleibt dabei in 1. Näherung erhalten. Die Schritte zur Verdünnung bzw. Aufkonzentrierung werden zweckmäßig z. B. in einem Bypass im Kreislauf angeordnet in dem auch das Messgerät und der Sauerstoffsensor liegt.
Alle Verfahrensschritte werden über programmierte Algorithmen automatisch gesteuert, die in der Die entsprechende Vorrichtung besteht aus Gaskreisläufen mit Pumpen, Filtern, Ventilen und dem eingebundenen Analysator wie diese aus 1 hervorgehen.
Im Ergebnis lassen sich mit der genannten Einrichtung schrittweise Korrekturdaten gewinnen. Im speziellen werden folgende Limitierungen des bisherigen Verdünnungsverfahren aufgehoben: erhöhter Platzbedarf, die Einschränkung, dass für jede Probe die Sauerstoffabhängigkeit der Messungen individuell bestimmt werden muss; dass bei hohen Sauerstoffkonzentrationen und relativ niedrigen CO2 Konzentration die CO2 Konzentration nach der nötigen Verdünnung unterhalb der Arbeitsbereiches des Analysators liegt; Die Messung langsam und nicht online ist.
Die dazu verwendeten Elemente sind im einzelnen folgende.
Die Expirationsluft des Patienten wird einer Mischkammer M zugeführt. Der Mischkammer nachgeschaltet ist ein erstes Ventil 8, welches über die Zentrale Steuereinheit 1 angesteuert wird. In dieser sind auch die verwendeten Algorithmen abgelegt. Von dort gelangt die Atemgasprobe dann zu einem Verteilpunkt 12 mit mehreren parallelen Abgängen bzw. Eingängen.
Über die in der Steuereinheit implementierten Algorithmen wird dann die Atemgasprobe entweder direkt in die Messküvette des NDIR-Fotometers geleitet oder es werden entsprechende Zumischungen durch entsprechende Ventilbeaufschlagungen vorgenommen.
Zum Einem mündet am Verteilpunkt 12 dort die Zumischungsleitung aus einem O2-Behälter und eine Behälter mit CO2-freier Luft ein. Die Mischung und die Zuführung erfolgt über ein Ventil 6, welches ebenfalls über die zentrale Steuereinheit angesteuert wird. Am Verteilpunkt 12 liegt ein paralleler Abgang zur Pumpe 23, der ein Drucksensor 11 vorgeschaltet ist. Von dort fließt die Gasprobe dann über das Ventil 10, ebenfalls über die zentrale Steuereinheit 1 angesteuert wahlweise zu einem CO2- Absorber 22 oder direkt zu einem weiteren Ventil 9, ebenfalls über die zentrale Steuereinheit angesteuert.
Von dort erst mündet die so präparierte Gasprobe dann in die Messküvette 20 eines NDIR-Spektrometers ein. Die Gasprobe durchfließt die Messküvette 20 bis zu Ausgang am gegenüberliegenden Ende und wird dort über einen Sauerstoffsensor 13 über ein Ventil 7 entweder nach außen entlüftet, oder zu weiteren Konditionierung und/oder Recylizierung wieder zum Verteilpunkt 12 geführt. Auch das ventil 7 ist wie alle Ventile über die zentrale Steuereinheit gesteuert.
Der Detektor 21 des NDIR-Spektrometers liefert den ermittelten Ausgangswert an die Signalverarbeitung 2 die zum einen mit der zentralen Steuereinheit 1 korrespondiert, als auch mit der Werteausgabe 3, bspw. in Form einer Messwertanzeige oder – Speicherung.

1: zentrale Steuereinheit
2: Signalverarbeitung
3: Meßwertausgabe
4: CO₂-Absorber
5: O₂-Behälter
6, 7, 8, 9, 10: Steuerventile
11: Differenzdrucksensor
12: Speisepunkt/Mischpunkt
13: O₂-Sensor
20: NDIR-Küvette
21: NDIR-Detektor
22: O₂-Absorber
23: Pumpe
M: Mischkammer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19538431 A1 [0003]
- EP 1111371 A2 [0003, 0003, 0012]
- EP 1111371 [0003]
- DE 19538431 [0003]
- WO 01/47416 A1 [0003, 0009]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines NDIR-Spektrometers in einen Meßsystem zur Atemgasanalyse mit Hilfe von mit stabilen Isotopen markierten Substraten, mit einer Korrektur der die δ ¹³C Werte überlagernden Störgrößen wie z. B. CO2- und O2 zur online Diagnose, dadurch gekennzeichnet, dass die Atemgasprobe als Expirationsgas direkt am Probanten entnommen und in einer Mischkammer strömungsmäßig vergleichmäßigt wird, und nachfolgend durch ein steuerbares Ventil dort ausgeleitet und mit Mischgasen gemischt oder unverdünnt einer Messküvette des NDIR-Spektrometers zugeführt wird, und dass die Korrektur mit Hilfe einer Gleichung der Form δ ¹³C_gem = Basalwert + Empfindlichkeit·δ ¹³C der Probe durchgeführt wird, wobei Basalwert und Empfindlichkeit Funktionen der Störgrößen sind.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturdaten für den Basalwert und die Empfindlichkeit durch gezielte Veränderungen der Störgrößen wie z. B. CO2 und O2 gewonnen werden.
Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass aus den Korrekturdaten über geeignete statistische Verfahren der funktionale Zusammenhang zwischen Messwert und Störgröße ermittelt und entsprechend Anspruch 1 verwendet wird. Dabei können für Basalwert und/oder Empfindlichkeit die Effekte von CO2 (Querempfindlichkeit) und O2 (Trägergasabhängigkeit) über möglich formal getrennt Funktionen beschrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung einer einzelnen Probe gleichzeitig δ ¹³C-Werte sowie die Störgrößen wie O2 und CO2 Werte erfasst werden aus denen aktuelle Werte für den Basalwert und die Empfindlichkeit und der tatsächliche δ ¹³C Probenwert ermittelt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsbereiche für CO2 mit ca. 0,4 bis 4 Vol% und für O2 mit ca. 16–90 Vol% festgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhebung der Korrekturdaten für CO2 ein tiefer Atemstoss mit Umgebungsluft auf die Messtechnik gegeben wird, der sukzessive mit Raumluft oder Stickstoff verdünnt wird im vorgegebenen Arbeitsbereich für CO2.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhebung der Korrekturdaten für O2 eine Atemgasprobe unter zuvorigem Beatmen des Probanten mit Luft genommen wird und die Atemgasprobe schrittweise mit O2 aufkonzentriert wird, derart, dass in möglichst wenigen Schritten ein möglichst weiter O2-Konzentrationsbereich, vorzugsweise zwischen 16 und 90 Vol% abgedeckt wird, wobei die Aufkonzentrierung (Zumischung) aus mit 100%O2-gefüllten Gasbehältern erfolgt wobei entweder der CO2 Gehalt konstant gehalten wird oder der CO2 Einflußeffekt vorher nach Anspruch 6 oder 7 korrigiert wurde
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Korrekturdaten eine Atemgasprobe unter zuvorigem Beatmen des Probanten mit 100 Vol% O2 genommen wird, und eine selektive Verdünnung des Sauerstoffs durch O2-Absorption in Absorbern bei gleichzeitiger Zugabe von N2 oder CO2-freier Luft erfolgt, um den Druckabfall zu kompensieren und dass entweder der CO2 Gehalt konstant gehalten wird oder vorher nach Anspruch 6 oder 7 korrigiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die δ ¹³C-Werte über die Dichte und Lage der Verdünnungs- bzw. Aufkonzentrierungsschritte durch Vergleich mit vorgegebenen Grenzwerten der abgelegten Kalibrierkurve gesteuert und optimiert werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensmaßnahmen mittels einer im Mess-System integrierten Auswerte- und Steuereinrichtung durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Regressionsparameter und Korrekturwerte gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass Querempfindlichkeit und Trägergasabhängigkeit getrennt bestimmt und korrigiert werden, und daß für die Komponente, die größeren Schwankungen unterliegt, häufiger Korrekturdaten erhoben werden. Alternativ kann, wenn die Basalwert und/oder Empfindlichkeits-Funktion sich auf beide Störgrößen beziehen, über geeignete statistische Verfahren ermittelt werden, welche Kombination von Koeffizienten in den Gleichungen sich über die Zeit verändert, und nur zur Bestimmung dieser variablen Komponenten Korrekturdaten erhoben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung, Plausibilisierung und Überprüfung der Korrekturdaten bei der Messung einer einzelnen Probe mit der gegebenen technischen Ausstattung der O2 und/oder CO2 Gehalt einer Probe verändert wird, wobei eine nachfolgende Messung der Probe den gleichen δ ¹³C Wert erwarten sollte und somit zur Plausibilisierung des Messergebnisses dient
Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass ein durch O2-Absorption eintretende Unterdruck mit einem Differenzdrucksensor messbar ist, und dass der besagte Sensor ein Ventil steuert, welches den Unterdruck mit CO2-freier Luft ausgleicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verdünnung oder Aufkonzentrierung ein aus Pumpen, Filtern/Absorbern und Ventilen bestehender Gaskreislauf vorgesehen ist, in welchem ein Sauerstoffsensor mit einem Meßbereich von 16–100 Vol% eingeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 15 Dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem NDIR-Spektrometer ermittelte 12CO2-Wert gleichzeitig zur Ermittlung des CO2 Korrekturparameter dient.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Verdünnungs- und Aufkonzentrierungsansätze voneinander getrennt implementiert werden können.
Verfahren nach Anspruch nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Konzentrationswerten weitere Einflußgrößen wie z. B. der Luftdruck berücksichtigt werden und in das Meßsystem integriert sind.
Meßsystem mit einem NDIR-Spektrometer zur Atemgasanalyse mit Hilfe von mit stabilen Isotopen markierten Substraten, mit einer Korrektur der die ¹³C Werte überlagernden Störgrößen wie z. B. CO2- und O2 zur online Diagnose, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischkammer zum Sammeln der Atemgasproben mit einer Mehrzahl von nachgeschalteten Ventilen über eine Steuereinrichtung derart korrespondiert, dass zwischen den Betriebszuständen – O2-Korrektur mit O2-Verdünnung oder Aufkonzentration, – O2-Korrektur mit O2-Absorption, – O2-Korrektur mit CO2-freier Luftverdünnung jeweils im geschlossenen Kreislauf schaltbar ist.
Softwaresteuerungsprogramm zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerparameter über die Sensorwertermittlung über eine wechselbare Programmsoftware ermittelbar sind, und entsprechende Treiber zur Steuerung der Pumpen und Ventile vorgesehen sind, und dass der jeweilige Algorithmus hierzu über Wahloptionen innerhalb des Softwareprogrammproduktes als erweiterbare Funktionen in die Einrichtung implementierbar sind