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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme einer Gasprobe aus der menschlichen Atmung, insbesondere für den Einsatz in Spiroergometriegeräten, mit einem auswechselbaren Atemrohr und einem Gehäuseteil, wobei das Atemrohr in das Gehäuseteil einführbar ist, um die Vorrichtung in einen Probenentnahmezustand zu überführen.
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Aus der
US 2006/0206034 A1 ist eine Vorrichtung der zuvor genannten Art bekannt, die ein Atemrohr aufweist, das sich von oben in ein Gehäuse der Vorrichtung einsetzen lässt. Zur Entnahme einer Gasprobe aus dem Atemrohr weist das Gehäuse eine Pumpe auf, die über einen Sensor mit einem Absaugkanal verbunden ist. Beim Einsetzen des Atemrohrs in das Gehäuse durchgreift der Absaugkanal eine Öffnung in dem Atemrohr, so dass es möglich ist, eine Gasprobe aus der durch das Atemrohr strömenden Atemluft zu ziehen. Um das Einsetzen des Atemrohrs in das Gehäuse zu vereinfachen, wobei der Absaugkanal wie beschrieben durch die Öffnung in dem Atemrohr eingreifen muss, weist das Atemrohr einen trapezförmigen Querschnitt auf, der komplementär zu einem trapezförmigen Einsetzbereich an dem Gehäuse ausgebildet ist. Darüber hinaus ist ein flanschartiger Führungsabschnitt an dem Atemrohr als Zwangsführung vorgesehen, so dass der Eingriff des Absaugkanals in das Atemrohr beim Einsetzen des Atemrohrs in das Gehäuse gewährleistet ist.
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Die körperliche Ausdauerleistungsfähigkeit eines Menschen wird maßgeblich durch seinen Stoffwechsel beeinflusst. Die Bestimmung der Ausdauerleistungsfähigkeit ist insbesondere bei sportmedizinischen und leistungsdiagnostischen Untersuchungen wichtig, da aus Stoffwechselkennwerten Trainingsempfehlungen abgeleitet werden können, die ein effektives und auf den Menschen individuell abgestimmtes Training ermöglichen.
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Um die Stoffwechselaktivität zu bestimmen, existieren verschiedene Methoden. Ein sehr genaues und direktes Verfahren ist die Analyse der Atemgase, bei der die Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid im Atem sowie der Volumenstrom der Atmung bestimmt werden. Aus den Messungen können Stoffwechselkennwerte wie beispielsweise der respiratorische Quotient, auch als RQ bekannt, errechnet werden. Der RQ ist das Verhältnis der abgeatmeten Kohlenstoffdioxidmenge zur aufgenommenen Sauerstoffmenge. Zur Bestimmung dieser Gasmengen werden verschiedene Parameter gemessen. Mit einem Sensor, der beispielsweise über Ultraschallaufzeitmessung die Strömungsgeschwindigkeit des Atemgases misst, wird der Volumenstrom des Atemgases bestimmt. Durch Integration des Volumenstroms über die Zeit können verschiedene Atemvolumina abgeleitet werden. In bekannten Spiroergometriegeräten wird zudem aus dem Hauptatemstrom eine Gasprobe abgesaugt und der im Gerät enthaltenen Sensorik zugeführt. Dadurch können die Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid bei Ein- und Ausatmung bestimmt werden. Die jeweiligen Werte der Gaskonzentrationen unterscheiden sich wesentlich zwischen Ein- und Ausatmung.
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Über das zuvor bestimmte Atemvolumen können aus den Konzentrationen die Gasmengen berechnet werden, die vom Körper umgesetzt wurden.
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Herkömmliche Spiroergometriegeräte bestehen aus einer Anwendereinheit und einer Analyseeinheit, wobei die Analyseeinheit die für die Bestimmung der Gaskonzentrationen notwendige Sensorik enthält. Die Probandenschnittstelle ist meistens eine Anwendereinheit mit Atemmaske, an der zusätzlich ein Flowsensor angebracht ist, der die Atemströmung misst. Mittels eines dünnen Schlauches an der Atemmaske wird kontinuierlich eine Gasprobe abgesaugt und der Analyseeinheit zugeführt, in der die entsprechenden Gaskonzentrationen vermessen werden. Diese Vorgehensweise nennt man Seitenstromverfahren oder auch sidestream-Verfahren.
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Bekannte Atemmasken decken sowohl den Mund als auch die Nase des Probanden ab. Damit wird der gesamte Atemstrom durch die Maske geleitet. Um Undichtigkeiten zu vermeiden, muss die Maske eng am Gesicht des Probanden anliegen. Eine sichere Befestigung am Kopf des Probanden wird durch elastische Bänder erreicht. Die eng anliegende Atemmaske kann jedoch für den Probanden ausgesprochen unangenehm sein. Zudem hat sie hygienische Nachteile, da sie nach jeder Anwendung durch den Atem der Versuchsperson kontaminiert ist. Sollen mehrere Personen getestet werden, so muss eine übliche Atemmaske nach jeder Benutzung desinfiziert werden, was aufwendig ist.
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Zudem kann es durch unzureichende Desinfektion der Atemmaske zu einer Infektion kommen.
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Aus der
DE 42 22 286 C1 ist ein Ultraschallspirometer für die Lungenfunktionsdiagnostik bekannt, mit dem Atemstromstärken gemessen werden können. Aus diesen Werten kann der Volumenstrom der Atmung bestimmt werden, aus dem durch Integration über die Zeit verschiedene Lungen- bzw. Atemvolumina ableitbar sind. Das offenbarte Spirometer ist ein handliches Gerät, das aus zwei wichtigen Hauptteilen besteht. Ein Teil ist die Ultraschallsensorik in einem Gehäuse, mit der die Atemstromstärken bestimmt werden. Bei entsprechender Auswertung der Daten können verschiedene Lungenvolumina bestimmt werden. Der andere wichtige Teil ist ein auswechselbares Atemrohr, durch das der Patient atmen kann. An den Seiten des Atemrohres greifen die Ultraschallwandler für die Flussmessung an.
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Die Tatsache, dass das Atemrohr bei dem bekannten Spirometer als Wegwerfteil konzipiert ist, sorgt dafür, dass mit einer solchen Lösung auf einfache Weise hohen hygienischen Anforderungen entsprochen werden kann. Ein solches Atemrohr ist auch für Anwendungen im Bereich der Leistungsdiagnostik geeignet. Allerdings müssen für die Anwendung Gasproben aus dem Hauptatemstrom abgesaugt werden.
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Es sind aus dem Stand der Technik bereits Atemrohre bekannt, die die Möglichkeit bieten, ein Schlauchsystem an das Atemrohr anzuschließen, so dass auch Gasproben aus dem Hauptatemstrom entnommen werden können. Hierbei handelt es sich um ein einfaches Kunststoffrohr, das sich in drei wesentliche Teile gliedern lässt.
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Der vom Probanden aus gesehen vorderste Teil des Atemrohrs ist besonders ausgeformt und bildet das Mundstück des Atemrohres, das die Verbindung zwischen Gerät und Patient herstellt. Das Mundstück ist leicht v-förmig und besitzt einen elliptischen Querschnitt, der am Ende des Atemrohres in einen kreisförmigen Querschnitt übergeht. Diese Gestaltung ermöglicht es, dass die Lippen des Nutzers am Mundstück dicht abschließen. Der Mundstückform folgende Erhebungen bilden Rillen, in denen die Zähne des Patienten Platz finden. Gleichzeitig verhindern sie ein Verrutschen des Atemrohres und sorgen für einen sicheren Sitz im Mund des Patienten.
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Im mittleren Teil des Rohres befinden sich an den Seiten Durchbrüche im Rohr, an denen ein Sensor zur Bestimmung der Gasströme angreifen kann. Eine sehr genaue Methode für die Bestimmung von Gasströmen ist die Ultraschallaufzeitmessung. Dabei werden schräg zur Strömungsrichtung Ultraschallwandler am Atemrohr, in dem die Strömung verläuft, angebracht. Nun werden Ultraschallsignale mit und gegen die Strömung gesendet und empfangen und deren Laufzeit gemessen. Mittels der Differenz der Laufzeiten ist die Geschwindigkeit der Atemströmung bestimmbar. Mit diesem Wert können weitere Parameter wie Volumenstrom und verschiedene Lungenvolumina berechnet werden. Die Durchbrüche an den Seiten im mittleren Teil des Atemrohres sind für diese Ultraschallwandler bestimmt. Da der Schall den Kunststoff nicht in dem Maße durchdringen kann, dass genaue Messungen möglich sind, müssen an dieser Stelle Lücken im Kunststoffrohr vorgesehen sein. Diese stellen jedoch eine mögliche Infektionsquelle dar, weil durch die Öffnungen Keime aus der Atemluft der Versuchsperson in das System gelangen könnten. Um dies zu vermeiden, sind die Aussparungen mit einer Membran aus einem für Bakterien und sonstige Verunreinigungen undurchlässigen Material versehen, die den Schall nahezu ungehindert passieren lässt. Um die Membran zu stabilisieren, sind Kunststoffstreben eingebracht, die den Schall nicht in seiner Ausbreitung behindern.
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Damit für die Laufzeitmessung mittels Ultraschall eine schräge Messstrecke gewährleistet ist, sind die Öffnungen versetzt angeordnet, wobei von Probandenseite aus gesehen die erste Öffnung auf der rechten Seite liegt und dahinter die zweite Öffnung auf der linken Seite. Noch vor der ersten Ultraschallschnittstelle befindet sich ein erhobener Ring um das Rohr, der als Begrenzer dient. Das bedeutet, weiter als bis zu diesem Ring kann das Atemrohr nicht in die entsprechenden Gerätegehäuse eingeführt werden. Direkt vor dem Ring sind weitere v-förmige Erhebungen vorgesehen, die dafür sorgen, dass das Atemrohr immer lagerichtig in das Gerät eingebracht werden kann. In einem dem Anwender gegenüberliegenden Teil des Rohres sind auf der Ober- und Unterseite des Rohres Erhebungen angebracht, die dazu dienen, das Atemrohr im Gerät einrasten zu lassen.
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Im anwenderseitigen Teil des Rohres, kurz hinter dem Mundstück, ist an der Oberseite ein Stutzen angebracht, an dem man einen dünnen Schlauch anschließen kann, über den Gasproben aus dem Hauptatemstrom abgesaugt werden können. Das Atemrohr zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass es austauschbar ist. Das bedeutet, für jeden neuen Anwender wird ein neues Atemrohr benutzt, so dass hohe Anforderungen an die Hygiene erfüllt werden können.
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Der Stutzen an dem bekannten Atemrohr, der zum Anschluss an eine Schlauchleitung zum Absaugen von Gasproben aus dem Atemrohr vorgesehen ist, erfordert den Einsatz aufwendiger Spritzgussformen und führt zu höheren Herstellungskosten des Atemrohres. Bei jedem Wechsel des Atemrohres muss die Schlauchleitung von dem Stutzen getrennt und an den Stutzen an dem neuen Atemrohr angeschlossen werden, was zeitaufwendig ist. Bei einem falsch angeschlossenen Schlauch können Undichtheiten entstehen, die zu Messfehlern führen können. Gibt es undichte Stellen an dem Stutzen, so wird neben der Atemgasprobe Umgebungsluft mit abgesaugt, so dass die Messergebnisse der Gaskonzentrationsmessungen durch die Mischung der Gase verfälscht werden. Die daraus resultierenden verfälschten Messwerte können weit reichende Folgen für den Probanden haben, bis hin zu unter Umständen gesundheitlichen Schäden aufgrund einer auf die verfälschten Messwerte zurückgehenden fehlerhaften Therapierung des Probanden. Damit der Schlauch gasdicht auf den Stutzen aufgesetzt werden kann, ist im Übrigen der Einsatz von Dichtungen erforderlich. Diese meist aus Kunststoff hergestellten Dichtungen unterliegen einem Alterungsprozess, wobei Kunststoffdichtungen mit der Zeit zunehmend härter und spröder werden und die Dichtungseigenschaften verlieren. Zudem unterliegen die Dichtungen aufgrund des häufigen Trennens und Anschließens des Absaugschlauches einem erhöhten Verschleiß, was einen häufigen Austausch der Dichtungen erforderlich macht. Werden die Kunststoffdichtungen nicht rechtzeitig ausgetauscht, können wiederum Messfehler auftreten, die auf eine mangelnde Abdichtung des Schlauchanschlusses am Stutzen gegenüber der Umgebungsluft zurückzuführen sind.
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Aus der
US 5 848 973 A und der
US 6 113 549 A1 ist jeweils ein Atemrohr für eine Vorrichtung zur Entnahme einer Gasprobe aus der menschlichen Atmung bekannt, das stirnseitig eine Aussparung aufweist. Das Atemrohr lässt sich jeweils in ein Gehäuseteil der Vorrichtung einführen, wobei die Aussparung am Atemrohr bei korrekt eingeführtem Atemrohr gegen einen entsprechend ausgebildeten Fortsatz des Gehäuseteils als Haltestopp zur Anlage kommt. Dadurch werden das Einführen des Atemrohrs in das Gehäuseteil mit einer bestimmten Drehstellung des Atemrohrs relativ zum Gehäuseteil und mit einer bestimmten Einführtiefe in das Gehäuseteil in einfacher Weise ermöglicht und gewährleistet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Entnahme einer Gasprobe aus der menschlichen Atmung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der es bei der Probenentnahme nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang zu einer Vermischung der Atemgase mit der Umgebungsluft kommt und die dadurch eine sehr genaue Bestimmung der Atemgaskonzentrationen zulässt. Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße Vorrichtung einen einfachen und schnellen Wechsel des Atemrohres ermöglichen und einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweisen. Schließlich soll sich die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig herstellen und in einfacher Weise reinigen lassen.
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Die vorgenannten Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Das Atemrohr weist eine Aussparung als Eingriffsöffnung für eine an eine Absaugeinrichtung anschließbare Absaugleitung auf, wobei die Absaugleitung an dem Gehäuseteil vorgesehen bzw. befestigt ist und einen Eingriffsabschnitt mit einer Absaugöffnung zur Entnahme der Gasprobe aus dem Atemrohr aufweist, wobei der Eingriffsabschnitt in radialer Richtung nach innen über die innere Mantelfläche des Gehäuseteils übersteht und im Probenentnahmezustand in die Aussparung eingreift.
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Das erfindungsgemäße Atemrohr ermöglicht die Entnahme einer Gasprobe mit einer am Gehäuseteil vorgesehenen Absaugleitung über eine Aussparung im Atemrohr, so dass anders als im Stand der Technik kein Absaugstutzen oder dergleichen für den Anschluss der Absaugleitung am Absaugrohr vorgesehen sein muss, was einen einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicherstellt und die Herstellung der Vorrichtung bei geringen Kosten ermöglicht.
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Beim Einschieben des Atemrohres in das Gehäuseteil kommt es vorzugsweise automatisch zur Ausbildung einer fluidkommunizierenden Verbindung zwischen dem Inneren des Atemrohres und der Absaugleitung, die über wenigstens einen Anschlussschlauch oder dergleichen mit einer Absaugeinrichtung und einer Sensorikeinheit zur Analyse der Atemgase verbunden sein kann. Im Probenentnahmezustand greift die Absaugleitung in die Aussparung ein, so dass es möglich ist, aus dem Hauptatemstrom Atemluft abzusaugen und der Sensorikeinheit zuzuführen.
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Die Absaugeinrichtung und die Sensorikeinheit sind vorzugsweise als separate Baueinheiten ausgebildet und nicht mit dem Gehäuseteil verbunden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass an dem Gehäuseteil selbst eine entsprechend ausgelegte Absaugeinrichtung und, vorzugsweise, eine Messeinrichtung zur Analyse der Atemgase vorgesehen sein kann.
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Durch den Eingriff der Absaugleitung in die Aussparung wird bei der Probenentnahme eine Vermischung der Atemgase mit der Umgebungsluft weitgehend verringert oder ganz ausgeschlossen, ohne dass eine Abdichtung der Absaugleitung gegenüber dem Atemrohr erforderlich ist. Die Verwendung von Dichtungen und damit die Verwendung verschleißanfälliger Teile sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung somit nicht notwendigerweise vorgesehen. Messfehler, die bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Atemrohr mit Absaugstutzen auftreten und die Folge einer Vermischung von Atemluft und Umgebungsluft durch fehlerhafte Dichtungen oder durch Anwenderfehler beim Anschluss der Absaugleitung an das Atemrohr sein können, treten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung trägt damit zu einer hohen Messgenauigkeit bei der Atemgasanalyse bei.
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Im Übrigen ist eine einfache Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Wechsel des Atemrohres gewährleistet. Die stutzenfreie Ausbildung des Atemrohres führt zu einer Verringerung der Zeitdauer, die für einen Wechsel des Atemrohres erforderlich ist. Zum Wechsel des Atemrohres nach einer erfolgten Probenentnahme ist es vorzugsweise lediglich erforderlich, ein benutztes Atemrohr aus dem Gehäuseteil herauszuziehen und anschließend ein unbenutztes Atemrohr in das Gehäuseteil einzuschieben, bis die Absaugleitung in die Aussparung im Atemrohr eingreift und der Probenentnahmezustand wieder hergestellt ist.
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Die Absaugleitung ist vorzugsweise ortsfest an dem Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet, wobei es beim Einschieben des Atemrohres in das Gehäuseteil automatisch zu einem Eingriff der Absaugleitung in die Aussparung bzw. zu einem Einkoppeln der Absaugleitung in die Eingriffsöffnung im Atemrohr kommt. Grundsätzlich könnte aber auch vorgesehen sein, dass die Absaugleitung relativ zum Gehäuse bewegbar und/oder federbelastet ist, um einen Eingriff in die Aussparung sicherstellen bzw. bewirken zu können. Beispielsweise könnte vorgesehen sein, dass nach erfolgter Positionierung des Atemrohrs mit der Aussparung unterhalb von einer verschiebbar am Gehäuse gelagerten Absaugleitung die Absaugleitung manuell in die Aussparung verschoben wird. Auch ist es möglich, dass die Absaugleitung federbelastet ist und es beim Einschieben des Atemrohres in das Gehäuseteil automatisch zu einem Einrasten der Absaugleitung in die Aussparung aufgrund von Federkräften kommt.
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Es versteht sich, dass grundsätzlich auch Dichtmittel vorgesehen sein können, um zu einer noch besseren Abdichtung der Absaugleitung gegenüber dem Atemrohr zu kommen und eine Vermischung von Atemgasen mit der Umgebungsluft bei der Entnahme einer Gasprobe aus dem Atemrohr sicher ausschließen zu können.
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Grundsätzlich kann ein Atemrohr bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden, das die Möglichkeit bietet, eine Flussmessung im Hauptatemstrom durchzuführen. Ein geeignetes Atemrohr sollte darüber hinaus weitestgehend rotationssymmetrisch sein. Es muss sich in das Gehäuseteil einführen und integrieren lassen. Vorzugsweise weist das Atemrohr ein Mundstück für den Probanden auf und ein dem Mundstück gegenüberliegendes rohrförmiges Teil, in dem Öffnungen vorgesehen sind, an denen Ultraschallwandler angebracht werden können.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Eingriffsabschnitt der Absaugleitung im Probenentnahmezustand die Aussparung im Atemrohr durchgreift und in radialer Richtung über eine innere Mantelfläche des Atemrohrs übersteht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass es bei der Absaugung der Atemgase nicht zu einer Vermischung mit der Umgebungsluft kommt. In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Absaugöffnung im Probenentnahmezustand weniger als 20 mm, vorzugsweise weniger als 10 mm, insbesondere ca. 5 mm oder weniger, von der inneren Mantelfläche des Atemrohrs beabstandet ist. Durch eine geringe Eingriffstiefe der Absaugleitung wird der Querschnitt des Atemrohres durch die Absaugleitung nur geringfügig gesperrt, so dass eine Volumenstrommessung im Atemrohr unbeeinflusst durch die Konzentrationsmessung der Atemgase erfolgen kann. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass der Eingriffsabschnitt nicht über die innere Mantelfläche des Atemrohrs übersteht und mit der inneren Mantelfläche ausgefluchtet ist.
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Im Probenentnahmezustand kann die Absaugleitung mit dem Eingriffsabschnitt formschlüssig gegen das Atemrohr im Bereich der Aussparung anliegen, wobei die Absaugleitung einen Anschlag für das Atemrohr beim Einschieben des Atemrohrs in das Gehäuseteil bilden kann. Beim Einschieben des Atemrohrs in das Gehäuseteil tritt das Atemrohr mit der Absaugleitung in Kontakt, so dass ein weiteres Einschieben vorzugsweise nicht mehr möglich ist. Hier können entsprechende Rastmittel vorgesehen sein, so dass das Atemrohr bei Erreichen der Probenentnahmestellung gegen ein ungewolltes weiteres Verschieben oder Herausziehen gegenüber dem Gehäuseteil gesichert ist.
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Die Aussparung ist an einem stirnseitigen Ende des Atemrohrs vorgesehen, insbesondere in Form eines Einschnittes im Randbereich des Atemrohres. Dadurch kann beim Einschieben des Atemrohres in das Gehäuseteil automatisch der Eingriff der Absaugleitung in die Aussparung im Atemrohr bewirkt werden.
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Das Atemrohr kann im Probenentnahmezustand das Gehäuseteil durchgreifen, wobei die Absaugleitung gegenüber einem stirnseitigen Ende des Gehäuseteils vorgelagert sein kann. Vorzugsweise erfolgt die Entnahme der Gasprobe im Bereich des stirnseitigen Endes des Atemrohrs, d. h. ausreichend weit beabstandet von dem Mundstück und gegebenenfalls den im Atemrohr vorgesehenen Öffnungen, an denen beispielsweise Ultraschallwandler angreifen können. Im Zusammenhang mit der Erfindung hat sich gezeigt, dass im Bereich des Austritts des Atemgases aus dem Atemrohr besonders einfach eine Entnahme einer Gasprobe möglich ist, ohne dass hier eine Verfälschung der Messergebnisse durch Vermischung des Atemgases mit der Umgebungsluft befürchtet werden muss.
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Die Absaugleitung kann im Bereich des Eingriffsabschnitts einen an die Form der Aussparung angepassten Querschnitt aufweisen. Dadurch lässt sich eine Vermischung der Atemgase mit der Umgebungsluft im Bereich der Absaugöffnung der Absaugleitung weitgehend ausschließen. Im Übrigen kann es beim Inkontakttreten des Atemrohres mit der Absaugleitung im Bereich der Aussparung bei geeigneter Formgebung zu einem Selbstzentrieren des Atemrohres in dem Gehäuseteil kommen.
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In diesem Zusammenhang kann die Aussparung V-förmig ausgebildet sein mit in axialer Richtung zum Probanden hin gerichteter Spitze, wobei, vorzugsweise, der Eingriffsabschnitt der Absaugleitung dementsprechend einen keilförmigen oder dreieckförmigen Querschnitt aufweisen kann. Grundsätzlich kann die Aussparung jedoch auch eine andere Form aufweisen. Um im Probenentnahmezustand die Vermischung der Atemgase mit der Umgebungsluft möglichst ausschließen zu können, kann der Eingriffsabschnitt im Übrigen im wesentlichen spaltfrei bzw. flächenbündig im Bereich der Aussparung gegen das Atemrohr anliegen.
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Je nach Länge der Aussparung in dem Atemrohr kann der Ort der Probenentnahme mehr oder weniger weit von einem stirnseitigen Ende des Atemrohres beabstandet sein. Durch Verlegung der Probenentnahmestelle weg von dem stirnseitigen Ende des Atemrohres in Richtung zum Probanden bzw. zu einem Mundstück des Atemrohres kann einer Vermischung der Atemgase mit der Umgebungsluft sicher vorgebeugt werden. Beispielsweise kann die Aussparung als Längsschlitz ausgebildet sein und dabei eine Kulissenführung für den Eingriffsabschnitt der Absaugleitung bilden, wobei der Eingriffsabschnitt in der Art eines Nutensteins beim Vorschieben des Atemrohres relativ zur Absaugleitung in der Aussparung geführt ist. Die schlitzförmige Aussparung kann sich in axialer Richtung ausgehend von dem stirnseitigen Ende des Atemrohres zumindest bis in den Bereich des Gehäuseteils erstrecken.
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Um sicherzustellen, dass es beim Einschieben des Atemrohrs in das Gehäuseteil automatisch zu einem Einkoppeln der Absaugleitung in die Aussparung kommt, können an dem Atemrohr und an dem Gehäuseteil zueinander komplementäre Führungsvorsprünge und/oder Führungsausnehmungen für eine Zwangsführung beim Einführen des Atemrohrs in das Gehäuseteil vorgesehen sein. Dadurch lässt sich die Absaugleitung beim Einführen des Atemrohrs in das Gehäuseteil in einfacher Weise automatisch zum Eingriff in die Aussparung bringen.
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Die Aussparung kann mit Bezug auf die Ausrichtung des Atemrohrs bei der Probenentnahme bzw. beim Halten der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch einen Probanden seitlich an dem Atemrohr vorgesehen sein. Dadurch wird die Leitungsführung von der Absaugleitung zu einer Analyseeinheit zur Messung der Gaskonzentrationen vereinfacht. Im Übrigen wird das Handling der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den Probanden vereinfacht.
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Um eine Kontamination der Absaugeinrichtung, der Sensorikeinheit und der Absaugleitung durch im Atem vorhandene Bakterien und andere Krankheitserreger zu vermeiden, kann die Absaugleitung an dem Gehäuseteil aus einem antibakteriellen Material gefertigt sein. Sie kann aber auch mit einem antibakteriell wirkenden Material beschichtet sein. Das Gehäuse mit der Absaugleitung ist derart ausgelegt, dass es desinfiziert werden kann. In diesem Zusammenhang kann das Gehäuse eine Oberfläche mit gerundeten Kanten und einer geringen Oberflächenrauhigkeit aufweisen. Im Übrigen kann auch das Gehäuse entsprechend mit einem antibakteriell wirkenden Material beschichtet sein oder aus einem antibakteriell wirkenden Material hergestellt sein. Gleiches gilt auch für das Atemrohr. Damit kann hohen Anforderungen an die Reinhaltung und Hygiene entsprochen werden. Durch eine antibakterielle Beschichtung kommt es zum Absterben von Bakterien und Keimen bei deren Kontakt mit den Oberflächen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei auch die Vermehrung von Bakterien und Keimen behindert wird. Beispielsweise können die Absaugleitung und/oder das Atemrohr und/oder das Gehäuseteil direkt aus einem antimikrobiellen Kunststoff hergestellt sein. Ergänzend können die Oberflächen schmutzabweisend ausgebildet sein und den Lotuseffekt nachbilden.
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Es versteht sich, dass ”antimikrobiell” sowohl antibakterielle als auch antivirale Wirkungen von Beschichtungen oder Oberflächenbehandlungen umfassen soll.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entnahme einer Gasprobe schräg von oben im Probenentnahmezustand der Vorrichtung,
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2 eine perspektivische Ansicht eines Atemrohres der in 1 dargestellten Vorrichtung schräg von oben,
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3 eine perspektivische Detailansicht des vorderen Endes der in 1 dargestellten Vorrichtung und
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4 eine perspektivische Detailansicht des vorderen Endes des in 2 dargestellten Atemrohres.
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In 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Entnahme einer Gasprobe aus der menschlichen Atmung für den Einsatz in Spiroergometriegeräten dargestellt, die ein auswechselbares Atemrohr 2 und ein Gehäuseteil 3 aufweist, wobei das Atemrohr 2 in das Gehäuseteil 3 einführbar ist, um die Vorrichtung 1 in einen Probenentnahmezustand zu überführen. Der Probenentnahmezustand ist in 1 dargestellt. 2 zeigt das Atemrohr 2. Bei dem Gehäuseteil 3 und dem Atemrohr 2 handelt es sich um separate Bauteile, die durch Ineinanderschieben koppelbar sind.
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Das Atemrohr 2 weist eine Aussparung 4 an einem stirnseitigen Ende 5 des Atemrohrs 2 auf, wobei die Aussparung 4 eine Eingriffsöffnung für eine Absaugleitung 6 einer Absaugvorrichtung bildet. Die Absaugvorrichtung ist nicht im Einzelnen dargestellt. Die Absaugleitung 6 ist über einen Schlauchanschluss 7 mit einer Gasleitung verbindbar, um mit der nicht dargestellten Absaugvorrichtung aus dem Atemstrom eine Gasprobe entnehmen und einer nicht im Einzelnen dargestellten Sensorikeinheit zuführen zu können. In der Sensorikeinheit werden die Konzentrationen von Gaskomponenten des Atemgases, insbesondere von Sauerstoff und/oder Kohlendioxid und/oder weiterer Komponenten, gemessen bzw. bestimmt.
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Die Absaugleitung 6 wird gebildet durch eine Bohrung in einem lang gestreckten Gehäuseabschnitt 8 und einem an dem Gehäuseabschnitt 8 vorgesehenen in radialer Richtung vorstehenden Eingriffsabschnitt 9. Am Ende des Eingriffsabschnitts 9 ist eine Absaugöffnung 10 vorgesehen. Der lang gestreckte Gehäuseabschnitt 8 ist mit dem Gehäuseteil 3 fest verbunden und in seiner Lage relativ zum Gehäuseteil 3 fixiert. In dem in 1 dargestellten Probenentnahmezustand steht die Absaugleitung 6 mit dem Eingriffsabschnitt 9 in radialer Richtung nach innen über die innere Mantelfläche 11 des Gehäuseteils 3 über, wobei die Absaugleitung 6 mit dem Eingriffsabschnitt 9 die Aussparung 4 durchgreift und auch über eine innere Mantelfläche 12 des Atemrohres 2 derart übersteht, dass die Absaugöffnung 10 der Absaugleitung 6 innerhalb von dem Atemrohr 2, d. h. beabstandet von der inneren Mantelfläche 12 des Atemrohres 2, angeordnet ist.
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Im Ergebnis lässt sich bei der in 1 dargestellten Vorrichtung das Atemrohr 2 in einfacher Weise in das Gehäuseteil 3 einschieben, bis der Eingriffsabschnitt 9 der Absaugleitung 6 gegen das Atemrohr 2 im Bereich der Aussparung 4 formschlüssig zur Anlage kommt. Anschließend ist es dann in einfacher Weise möglich, eine Gasprobe aus dem Atemgasstrom über die Absaugöffnung 10 der Absaugleitung 6 zu entnehmen, wobei eine Vermischung der Atemgase mit der Umgebungsluft bei der Probenentnahme nicht oder nur sehr begrenzt auftritt.
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An dem Atemrohr 2 und an dem Gehäuseteil 3 sind zueinander komplementäre Führungsvorsprünge bzw. Führungsausnehmungen für eine Zwangsführung des Atemrohrs 2 beim Einführen in das Gehäuseteil 3 vorgesehen. In 2 ist ein Führungsvorsprung 13 an dem Atemrohr 2 dargestellt, der beim Einschieben des Atemrohres 2 in das Gehäuseteil 3 mit einer entsprechenden komplementär ausgebildeten Führungsausnehmung an dem Gehäuseteil 3 zusammenwirkt. Durch die komplementäre Formgebung von Atemrohr 2 und Gehäuseteil 3 wird das Atemrohr 2 beim Einführen in das Gehäuseteil 3 stets lagerichtig in dem Gehäuseteil 3 aufgenommen, so dass der Eingriffsabschnitt 9 in der Aussparung 4 eingreifen kann. Darüber hinaus können auf der Ober- und Unterseite des Rohres Erhebungen angebracht sein, die dazu dienen, das Atemrohr 2 in dem Gehäuseteil 3 einrasten zu lassen. An den Seiten des Gehäuseteils 3 befinden sich schräg zum Atemrohr 2 angeordnete Kammern 15, 16, die beispielsweise Ultraschallwandler für eine Strömungsmessung aufnehmen können, so wie dies aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist.
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In 2 ist das Atemrohr 2 dargestellt, das ein ausgeformtes Mundstück 17 an einem Ende aufweist. An der Oberseite des Mundstücks 17 sind Erhebungen 18 vorgesehen, die als Fixierelemente des Atemrohres 2 im Mund des Probanden dienen. Am Atemrohr 2 ist über den Führungsvorsprung 13 hinaus ein ringförmiger Anschlag 19 zur Begrenzung der Einschubtiefe des Atemrohrs 2 beim Einschieben in das Gehäuseteil 3 vorgesehen. Schließlich weist das Atemrohr 2 auf gegenüberliegenden Seiten Öffnungen 20 auf, die in an sich aus dem Stand der Technik bekannter Weise mit in den Kammern 15, 16 des Gehäuseteils 3 angeordneten Ultraschallwandlern für die Messung der Strömungsgeschwindigkeit der Atemgase bzw. für die Bestimmung des Volumenstroms zusammenwirken können.
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Wie sich weiter aus 2 ergibt, ist die Stirnkante 21 des Atemrohres 2 an dem dem Mundstück 17 gegenüberliegenden stirnseitigen Ende 5 V-förmig eingeschnitten, so dass sich eine im Wesentlichen V-förmige Aussparung 4 ergibt. In dem in 1 dargestellten Probenentnahmezustand liegt das Atemrohr 2 im Bereich der Aussparung 4 im wesentlichen spaltfrei gegen den Eingriffsabschnitt 9 der Absaugleitung 6 an, wobei der Eingriffsabschnitt 9 einen keil- oder dreieckförmigen Querschnitt aufweist, der an die Form der Aussparung 4 angepasst ist. Dies ergibt sich insbesondere aus 3. Dadurch ist es möglich, dass eine Vermischung der Atemgase mit der Umgebungsluft bei der Probenentnahme weitgehend ausgeschlossen werden kann, was eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung der Atemgaskonzentrationen zulässt. Durch die Keilform des Eingriffsabschnitts 9 und die geringe Erstreckung des Eingriffsabschnitts 9 in radialer Richtung zur Rohrmitte des Atemrohres 2 hin wird die Strömung im Atemrohr 2 nur wenig durch die Probenentnahme beeinflusst, was eine ungestörte Durchführung der Ultraschallmessung zulässt.
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Durch den lang gestreckten Gehäuseabschnitt 8 der Absaugleitung 6 wird der Eingriffsabschnitt 9 und damit die Absaugöffnung 10 der Absaugleitung 6 in axialer Richtung nach vorne in den Bereich des stirnseitigen Endes 5 des Atemrohrs 2 verlagert. Die Absaugöffnung 10 ist dabei einige Zentimeter weit von einem stirnseitigen Ende 10a des Gehäuseteils 3 beabstandet, so dass störende Auswirkungen der Probenentnahme auf die Ultraschallmessung im Gehäuseteil 3 nicht auftreten.
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Die Probenentnahme erfolgt somit kurz vor dem Austritt der Atemgase aus dem Atemrohr 2. In Zusammenhang mit der Erfindung konnte gezeigt werden, dass es bei einer Probenentnahme am stirnseitigen Ende 5 des Atemrohres 2 nur zu einer geringen bis vernachlässigbaren Vermischung von Atemgasen mit der Umgebungsluft im Bereich der Probenentnahmestelle kommt und somit eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung der Atemgaskonzentrationen gewährleistet ist.
