DE102009038237A1 - Device for measuring gas analytes in breath gas, has inlet opening and line system which stands in fluid connection with inlet opening, where line system has branch - Google Patents

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Abstract

The device (1) has an inlet opening and a line system (3,5,7) which stands in fluid connection with the inlet opening, where the line system has a branch. The flow path is switched through the line system such that an arbitrarily selectable fraction of the tidal volume is conducted in a branch line will in a measuring chamber (11).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Probenentnahmesystem für ein Gerät zur Atemgasanalyse.The present invention relates to a sampling system for a device for breathing gas analysis.

Geräte zur Atemgasanalyse für medizinische Diagnostik oder Lifestyle-Anwendungen kommen zunehmend auf den Markt. Vor allem die Entwicklung von preisgünstigen, selektiven und hochsensitiven Sensoren ermöglicht künftig die Entwicklung von kleinen, tragbaren und preisgünstigen Geräten.Respiratory gas analyzers for medical diagnostics or lifestyle applications are increasingly coming onto the market. In particular, the development of low-cost, selective and highly sensitive sensors will enable the development of small, portable and affordable devices in the future.

Es gibt eine Vielzahl von Biomarkern, Stoffwechselprodukten und anderen Substanzen, die im Atemgas gemessen werden können, die Auskunft über Entzündungserkrankungen, Krebserkrankungen, Stoffwechselerkrankungen oder Vergiftungserscheinungen des Patienten geben können, siehe z. B. Pleil in J Toxicol Environ Health B Crit Rev. 2008 Oct; 11(8): 613–29 . Role of exhaled breath biomarkers in environmental health science oder Buszewski et al, Human exhaled air analytics: biomarkers of diseases, Biomed Chromatogr. 2007 Jun; 21(6): 553–66. Review . Konkret kommt die Atemgasanalyse bereits bei der Diagnose von Vergiftungen, Asthma, Diabetes, Lungenkrebs, entzündlichen Atemwegserkrankungen und Nieren- oder Leberversagen zum Einsatz.There are a variety of biomarkers, metabolites and other substances that can be measured in the respiratory gas, which can give information about inflammatory diseases, cancers, metabolic diseases or symptoms of intoxication of the patient, see, for. B. Pleil in J Toxicol Environ Health B Crit Rev. 2008 Oct; 11 (8): 613-29 , Role of exhaled breath biomarkers in environmental health science or Buszewski et al., Human exhaled air analytics: biomarkers of diseases, Biomed Chromatogr. 2007 Jun; 21 (6): 553-66. Review , Specifically, the gas analysis is already used in the diagnosis of intoxication, asthma, diabetes, lung cancer, inflammatory respiratory diseases and kidney or liver failure.

Die Analyse des Atemgases kann Aufschluss über viele metabolische Prozesse des menschlichen Körpers geben. So kann z. B. daraus auf den Alkoholgehalt im Blut geschlossen werden, eine Infektion des Magen-Darmtraktes mit Heliobacter Pylori – Bakterien diagnostiziert werden oder aus dem Verlauf des CO2-Gehaltes der Gestationszyklus der Frau abgeleitet werden.The analysis of the breathing gas can provide information about many metabolic processes of the human body. So z. B. from the alcohol content in the blood are concluded, an infection of the gastrointestinal tract with Heliobacter pylori - be diagnosed bacteria or derived from the course of the CO2 content of the gestation cycle of the woman.

Für die Kontrolle der Trainingseffizienz von Sportlern kann die Messung des Aceton-Gehaltes der Atemluft hilfreich sein. Sehr hilfreich ist das Monitoring des NO-Gehaltes der Atemluft zum verbesserten Management von Asthmapatienten.To control the training efficiency of athletes, measuring the acetone content of the breath can be helpful. Very helpful is the monitoring of the NO content of the respiratory air for the improved management of asthma patients.

Bei der Atemgasanalyse ist jedoch für die klinische Wertigkeit des Messergebnisses meist entscheidend, dass der richtige Anteil des Atemvolumens gemessen wird. Der erste Anteil der Luft eines Ausatemvorganges kommt aus den oberen Bronchien, der letzte Anteil (”end-expiratorisch”) aus dem Lungenvolumen. So ist es z. B. für die Diagnose der Lungenfunktion von Asthmapatienten entscheidend, nur den end-expiratorischen Anteil zu messen.In the analysis of respiratory gas, however, it is usually decisive for the clinical value of the measurement result that the correct proportion of the respiratory volume is measured. The first part of the air of an exhalation comes from the upper bronchi, the last part ("end-expiratory") from the lung volume. So it is z. B. for the diagnosis of pulmonary function of asthma patients crucial to measure only the end-expiratory proportion.

Für ein optimiertes Messgerät zur Atemgasanalyse ist daher eine Vorrichtung und ein Verfahren notwendig, der den Atemluft Fluss des Patienten durch das Messgerät so steuert, dass tatsächlich der klinische entscheidende Anteil des Atemvolumens über den Messsensor geleitet wird, und dabei gleichzeitig der Patient einen möglichst natürlichen Atemvorgang vollziehen kann. Ein unnatürlicher Atemvorgang (z. B. gegen einen zu hohen Luftwiderstand oder eine abrupte Beendigung der Ausatmung durch den Ventilverschluss) sind sowohl für den Patienten im Gebrauch des Gerätes lästig, als auch das erwünschte Messergebnis dadurch verfälscht werden kann. Die technische Lösung hierfür hängt entscheidend davon ab, ob der Gassensor im kontinuierlichen Gasfluss arbeiten muss, oder im stehenden Volumen einer geschlossenen Kammer.An optimized respiratory gas analyzer, therefore, requires a device and method that controls the patient's breath flow through the meter so that, in effect, the clinically significant portion of the breath volume passes over the meter, while providing the patient with the most natural breathing possible can accomplish. An unnatural breathing process (eg against too high air resistance or an abrupt termination of exhalation through the valve closure) is annoying for the patient in the use of the device, as well as the desired measurement result can be falsified. The technical solution depends crucially on whether the gas sensor has to work in a continuous gas flow or in the standing volume of a closed chamber.

Bestehende Systeme zur NO-Analyse des Atemgases messen auf Grund des verbreitet eingesetzten Sensorprinzips im kontinuierlichen Fluss. Die Führung des Gasflusses, die in diesen Geräten verwendet wird, ist für die Messung in einer abgeschlossenen Messkammer wenig geeignet.Existing systems for NO analysis of the respiratory gas measure in continuous flow due to the widely used sensor principle. The guidance of the gas flow used in these devices is not well suited for measurement in a sealed measuring chamber.

Hier wird eine optimierte Lösung für eine Messung in einer abgeschlossenen Messkammer vorgeschlagen.Here, an optimized solution for a measurement in a closed measuring chamber is proposed.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Fluss- und Ventilsystem, das einen definierten, optimalen Anteil der Ausatemluft (z. B. end-expiratorisches Atemvolumen für NO-Messung) in einer geschlossenen Messkammer einfangen kann, ohne den natürlichen Ausatemvorgang des Patienten zu beeinträchtigen.The task is solved by a flow and valve system that can capture a defined, optimal proportion of exhaled air (eg end-expiratory flow volume for NO measurement) in a closed measuring chamber without impairing the natural exhalation process of the patient.

Erfindungsgemäß ist das Flusssystems des Atemgas-Analysegerätes mit einem Leitungssystem mit mindestens zwei Leitungszweigen vorgesehen, wobei der erste Leitungszweig zur Messkammer hindurch führt, und der zweite Leitungszweig an der Messkammer vorbei zu einer Auslassöffnung führt. Der Flussweg durch das Leitungssystem ist – z. B. durch Ventile – umschaltbar, so dass eine beliebig wählbare Fraktion des Atemvolumens über den Gassensor geleitet oder in der Messkammer eingeschlossen werden kann, während der andere Anteil der Atemluft die Messkammer entweder durch eine Auslassöffnung wieder verlässt, oder an der Messkammer vorbei zu einer zweiten Auslassöffnung geleitet wird.According to the invention, the flow system of the respiratory gas analyzer is provided with a line system with at least two line branches, the first line branch leading to the measuring chamber, and the second line branch leading past the measuring chamber to an outlet opening. The flow path through the pipe system is -. B. by valves - switchable, so that a freely selectable fraction of the tidal volume can be passed over the gas sensor or enclosed in the measuring chamber, while the other portion of the breathing air leaves the measuring chamber again either through an outlet opening, or past the measuring chamber to a second Outlet opening is passed.

Bevorzugt ist im ersten und/oder zweiten Leitungszweig, vorzugsweise an der jeweiligen Auslassöffnung, eine Einrichtung zur Begrenzung der Strömung vorgesehen.A device for limiting the flow is preferably provided in the first and / or second line branch, preferably at the respective outlet opening.

Hierbei wird beispielsweise die Messung mit einem Sensor in einem mit abgeschlossenen Gasvolumen durchgeführt. Das wird dadurch erreicht, dass gemäß einer Ausführungsform an der Auslassöffnung an der Messkammer eine Einrichtung zur Begrenzung der Strömung vorgesehen ist. Diese kann als Ventil oder als eine Diffusions- und Konvektionssperre vorgesehen sein, z. B. in Form eines ausreichend langen und dünnen Rohrs, oder einer gasdurchlässigen Membran (z. B. aus Teflon). Das Ventil ermöglicht selektiv eine Verhinderung der Strömung.In this case, for example, the measurement is performed with a sensor in a closed gas volume. This is achieved in that, according to one embodiment, a device for limiting the flow is provided at the outlet opening on the measuring chamber. This can be provided as a valve or as a diffusion and Konvektionssperre, z. B. in the form of a sufficiently long and thin tube, or one gas-permeable membrane (eg made of Teflon). The valve selectively allows flow to be prevented.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Sensor vorgesehen, der das Volumen und/oder die Strömungsrate des in die Vorrichtung einströmenden Atemgases messen kann.According to a further embodiment of the invention, a sensor is provided which can measure the volume and / or the flow rate of the respiratory gas flowing into the device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Steuerung vorgesehen, die nach Ablauf einer wählbaren Zeitdauer oder nach Einströmen eines wählbaren Gasvolumens oder bei Erreichen einer wählbaren Strömungsrate des Atemgases die Strömungsrichtung selektiv von einem Leitungszweig auf einen anderen Leitungszweig umschalten kann. Dies kann z. B. durch entsprechende Ventile (z. B. ein Dreiwege-Ventil, dass vom ersten auf den zweiten Leitungszweig oder umgekehrt umschalten kann). Das Schließen und Öffnen der Ventile erfolgt entweder zeitgesteuert, wobei ein Druck- oder Fluss-Sensor den Beginn des Ausatemvorgangs registriert, zu einem wählbaren, voreingestellten Zeitpunkt nach diesem Startzeitpunkt (typisch nach 6 sec). Alternativ erfolgt die Ventilsteuerung durch einen Flusssensor, wobei die Ventilsteuerung wählbar bei einem voreingestellten Gasfluss bzw. einer abgeatmeten Gasmenge der Atemluft die Strömungsrichtung des Gases von einem Leitungszweig auf einen anderen Leitungszweig umleitet (z. B. wenn 50 ml/sec erreicht wird oder 1,5 l ausgeatmet wurden)According to a further embodiment of the invention, a controller is provided which can selectively switch from one line branch to another line branch after a selectable period of time or after flowing in a selectable gas volume or upon reaching a selectable flow rate of the respiratory gas, the flow direction. This can be z. By appropriate valves (eg, a three-way valve that can switch from the first to the second leg or vice versa). The closing and opening of the valves takes place either time-controlled, whereby a pressure or flow sensor registers the beginning of the exhalation process at a selectable, pre-set time after this starting time (typically after 6 seconds). Alternatively, the valve control is performed by a flow sensor, wherein the valve control optionally selects the flow direction of the gas from one line branch to another line branch at a preset gas flow or a breathed gas quantity of the breathing air (eg when 50 ml / sec is reached or 1, 5 l were exhaled)

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung erfolgt das Umschalten der Strömungsrichtung bereits durch das Verschließen der ersten Auslassöffnung hinter der Messkammer, wobei weiteres Atemgas dann automatisch durch den zweiten Leitungszweig weiterströmt. Bevorzugt wird gleichzeitig mit dem Verschließen der ersten Auslassöffnung an der Messkammer eine zweite Auslassöffnung, die im zweiten Leitungszweig vorgesehen ist, geöffnet. Dabei kann die Steuerung so vorgenommen werden, dass der Patient ständig gegen denselben Luftwiderstand ausatmet. Der Patient kann also den Ausatemvorgang komplett und unbeeinträchtigt ausführen.In a preferred embodiment of the invention, the switching of the flow direction takes place already by closing the first outlet opening behind the measuring chamber, wherein further respiratory gas then automatically flows on through the second line branch. Preferably, a second outlet opening, which is provided in the second line branch, is opened simultaneously with the closing of the first outlet opening on the measuring chamber. The control can be carried out so that the patient exhales constantly against the same air resistance. The patient can therefore perform the exhalation process completely and undisturbed.

Optional wird das Signal des Druck- und/oder Flusssensors zur Ventilsteuerung des Gerätes gleichzeitig dazu verwendet, um die Flusskurve des Ausatemvorgangs aufzuzeichnen und somit auf kostengünstige Weise die Funktion eines Spirometers in das Gasanalysegerät zu integrieren.Optionally, the signal from the pressure and / or flow sensor for valve control of the device is simultaneously used to record the flow curve of the exhalation process and thus cost-effectively integrate the function of a spirometer into the gas analyzer.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird iIm abgeschalteten Betrieb das Ventilsystem so gesteuert, dass der Gassensor von der Umgebungsluft isoliert ist. Das erzeugt einerseits den Vorteil, dass sich der Sensor nicht vorab auf einen Wert einstellt, der von Umgebungsluft erzeugt wird, zum anderen kann man dadurch den Gassensor vor korrosiven oder vergiftenden Umgebungseinflüssen schützen.According to a further embodiment of the invention, during shutdown operation, the valve system is controlled so that the gas sensor is isolated from the ambient air. On the one hand, this results in the advantage that the sensor does not pre-set to a value that is generated by ambient air, on the other hand, it can protect the gas sensor from corrosive or poisoning environmental influences.

Ferner ist bevorzugt eine Gaskonditionierungsvorrichtung vorgesehen, die bei der Messung störende Anteile des Atemgases binden oder umwandeln kann (z. B. Feuchtigkeit), oder einen nachzuweisenden Analyten in einen nachweisbaren Analyten überführen kann (z. B. Oxidation des im Atemgas nachzuweisenden Stickstoffmonoxids zu dem einfacher nachweisbaren Stickstoffdioxid). Dazu kann z. B. die abzuschließende Messkammer so ausgeführt werden, dass im abgeschlossenen Zustand in einer ersten Phase Gase entfernt werden, die die Messung der Zielgröße stören, das sind z. B. metabolische Beiprodukte, Alkohol oder zu hohe Gasfeuchtigkeit, und dann in der zweiten Phase des Messsegmentes die eigentliche Messung der Zielgröße erfolgt, die dann nicht mehr durch die vorher entfernten Gase gestört werden kann. Auszuführen ist dies z. B. durch eine Beschichtung der Messkammer mit einem entsprechenden Adsorbenz, oder durch ein katalytische Beschichtung, die die Störgase zu die Messung nicht störenden Gasen umwandeln (z. B. durch Oxidation), z. B. eine Dispersionschicht eines Edelmetallkatalysators.Furthermore, a gas conditioning device is preferably provided which can bind or convert disturbing portions of the respiratory gas during the measurement (eg moisture) or convert an analyte to be detected into a detectable analyte (eg oxidation of the nitric oxide to be detected in the respiratory gas) easily detectable nitrogen dioxide). This can z. B. the measuring chamber to be closed are designed so that gases are removed in the closed state in a first phase, which interfere with the measurement of the target size, these are z. As metabolic by-products, alcohol or excessive gas humidity, and then in the second phase of the measurement segment, the actual measurement of the target size is done, which can then no longer be disturbed by the previously removed gases. To execute this is z. Example by coating the measuring chamber with a corresponding adsorbent, or by a catalytic coating, which convert the interfering gases to the measurement of non-interfering gases (eg., By oxidation), eg. B. a dispersion layer of a noble metal catalyst.

Die Gaskonditionierungseinrichtung kann in der Messkammer vorgesehen sein oder auch als separate Einheit. Die separate Einheit bietet den Vorteil, dass sie einfach ausgetauscht werden kann, z. B. bei Verbrauch eins Absorbermaterials.The gas conditioning device may be provided in the measuring chamber or as a separate unit. The separate unit has the advantage that it can be easily replaced, eg. B. consumption of one absorber material.

Gemäß Ausführungsform der Erfindung, ist in der Messkammer ein Adsorbenz als Gaskonditionierungseinrichtung vorgesehen, welches eventuell von der Umgebung eindringende Gase aufnimmt, also Z. B. ein Aktivkohlefilter, um langfristig im ausgeschalteten Zustand das Vorliegen sauberer Luft in der Messkammer zu gewährleisten.According to an embodiment of the invention, an adsorbent is provided in the measuring chamber as a gas conditioning device, which possibly absorbs gases from the environment, so for example an activated carbon filter to ensure long-term in the off state, the presence of clean air in the measuring chamber.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Kalibriergaseinrichtung zum Beaufschlagen der Messkammer mit mindestens einem Kalibriergas vorgesehen.In a further embodiment, a calibration gas device is provided for pressurizing the measuring chamber with at least one calibration gas.

Es kann ferner eine Einrichtung zur Gasspülung der Messkammer vorgesehen sein. Sie kann z. B. als Gebläse oder Pumpe ausgeführt sein, das die Messkammer nach einer durchgeführten Messung durch Spülung mit einer neutralen Gasmischung wieder in einen definierten ”reinen” Zustand versetzt. Dies kann Umgebungsluft sein, ein Referenzgas definierter Zusammensetzung, oder besonders reine Luft (sogenannte ”Nullluft”) ohne bzw. mit einem sehr geringen Gehalt eines zu messenden Gasanalyten (wie NO oder NO2).Furthermore, a device for gas purging of the measuring chamber can be provided. You can z. B. be executed as a blower or pump, which puts the measuring chamber after a measurement carried out by flushing with a neutral gas mixture again in a defined "pure" state. This can be ambient air, a reference gas of defined composition, or particularly clean air (so-called "zero air") with no or with a very low content of a gas analyte to be measured (such as NO or NO2).

Der Gassensor kann bevorzugt ein FET-Sensor, insbesondere NO2-sensitiver FET-Sensor, IR-Sensor, oder Metalloxidsensor sein. The gas sensor may preferably be an FET sensor, in particular NO 2 -sensitive FET sensor, IR sensor, or metal oxide sensor.

Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Temperiereinrichtung zur Temperierung der Messkammer auf. Dadurch kann der Sensor in seinem jeweiligen Temperaturoptimum betreiben werden.The device according to the invention preferably has a tempering device for controlling the temperature of the measuring chamber. As a result, the sensor can be operated in its respective temperature optimum.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Messkammer durch Ventile geschlossen werden, so dass der Messvorgang stationär stattfinden kann.According to one embodiment, the measuring chamber can be closed by valves, so that the measuring process can take place stationary.

Die Erfindung wird nunmehr erläutert anhand der Figuren, welche zeigen:The invention will now be explained with reference to the figures, which show:

1: eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 1 an embodiment of the present invention

2: eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 2 a further embodiment of the present invention; and

3: noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 : Yet another embodiment of the present invention.

In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt:
Eine Vorrichtung (1) zur Messung eines Gasanalyten in Atemgas, welche eine Einlassöffnung und ein Leitungssystem (3, 5, 7) das mit der Einlassöffnung in Fluidverbindung (3) steht, wobei das Leitungssystem eine Verzweigung aufweist, wobei ein erster Leitungszweig (5) zu einer Messkammer (11) mit einem Gassensor (13) führt, wobei die Messkammer eine erste Auslassöffnung aufweist, welche durch ein Ventil (19) geöffnet werden kann, und ein zweiter Leitungszweig (7), der zu einer zweiten Auslassöffnung mit einem Ventil (17) führt, Der Flussweg durch das Leitungssystem ist umschaltbar, so dass eine beliebig wählbare Fraktion des Atemvolumens in den ersten Leitungszweig (5) in die Messkammer (11) geleitet werden kann, während eine weitere Fraktion der Atemluft die Messkammer entweder durch eine die erste Auslassöffnung (19) wieder verlässt oder an der Messkammer vorbei durch den zweiten Leitungszweig (7) zu der zweiten Auslassöffnung (17) geleitet werden kann. Vor der Messkammer ist ein Einlassventil 15 vorgesehen.In 1 an exemplary embodiment of the present invention is shown:
A device ( 1 ) for measuring a gas analyte in respiratory gas, which comprises an inlet opening and a pipeline system ( 3 . 5 . 7 ) which is in fluid communication with the inlet port ( 3 ), wherein the line system has a branch, wherein a first line branch ( 5 ) to a measuring chamber ( 11 ) with a gas sensor ( 13 ), wherein the measuring chamber has a first outlet opening which through a valve ( 19 ), and a second leg ( 7 ) leading to a second outlet opening with a valve ( 17 ), the flow path through the line system is switchable, so that an arbitrary fraction of the respiratory volume in the first leg ( 5 ) into the measuring chamber ( 11 ), while another fraction of the breathing air passes through the measuring chamber either through a first outlet opening (FIG. 19 ) leaves or past the measuring chamber by the second line branch ( 7 ) to the second outlet opening ( 17 ) can be directed. In front of the measuring chamber is an inlet valve 15 intended.

In der Ausführungsform gemäß 2 ist das Einlassventil 15 als Einwegventil ausgestaltet, so dass ein Benutzer einmal in die Vorrichtung ausgeatmete Luft nicht mehr ansaugen und wieder einatmen kann. Die Auslassventile (17, 19) sind elektrisch gesteuert (27, 29). Die Steuerung kann zu einem vorbestimmten Zeitpunkt den Flussweg des Atemgases aus umleiten, in dem das Auslassventil (19) im ersten Leitungszweig (5) geschlossen wird und das Auslassventil (17) im zweiten Leitungszweig (7) geöffnet wird. Dieser Zeitpunkt kann nach einer vorwählbaren Zeitdauer erreicht sein, z. B. nach 2, 4, 6, oder 10 Sekunden, oder an einem andern geeigneten Zeitpunkt. Das Umschalten kann alternativ auch nach Erreichen eines bestimmten eingeströmten Atemgasvolumens (z. B. 1,5 l) oder nach Erreichen einer bestimmten Strömungsrate (z. B. 50 ml/s) erfolgen. Dazu ist z. B. hinter der Einlassöffnung ein Flusssensor vorgesehen. Auf diese weise kann die Erfindungsgemäße Vorrichtung auch als Spirometer genutzt werden.In the embodiment according to 2 is the inlet valve 15 designed as a one-way valve, so that a user once in the device exhaled air can no longer suck in and inhale again. The exhaust valves ( 17 . 19 ) are electrically controlled ( 27 . 29 ). The controller can divert the flow path of the breathing gas at a predetermined time, in which the exhaust valve ( 19 ) in the first line branch ( 5 ) is closed and the exhaust valve ( 17 ) in the second line branch ( 7 ) is opened. This time can be reached after a preselectable period of time, for. B. after 2, 4, 6, or 10 seconds, or at another appropriate time. The switching can alternatively also take place after reaching a certain inflated respiratory gas volume (eg 1.5 l) or after reaching a certain flow rate (eg 50 ml / s). This is z. B. provided behind the inlet opening a flow sensor. In this way, the device according to the invention can also be used as a spirometer.

In der Ausführungsform gemäß 3 ist zusätzlich ein Vorventil (21) vorgesehen. Ferner ist eine Einrichtung zur Gasspülung der Messkammer vorgesehen, die über ein Filter (23) und ein Gebläse (25) Umgebungsluft in die Messkammer (11) leiten kann. Dabei sind Ventile (17) und (21) geschlossen, Ventile (15) und (19) sind geöffnet. In der Messkammer (11) verbleibende Atemluft kann nach dem Messvorgang ausgespült werden, und für den Gassensor (13) kann die Nulllinie neu eingestellt werden.In the embodiment according to 3 is additionally a pilot valve ( 21 ) intended. Furthermore, a device for gas purging the measuring chamber is provided, which via a filter ( 23 ) and a blower ( 25 ) Ambient air into the measuring chamber ( 11 ). These are valves ( 17 ) and ( 21 ) closed, valves ( 15 ) and ( 19 ) are opened. In the measuring chamber ( 11 ) remaining breathing air can be rinsed out after the measuring process, and for the gas sensor ( 13 ), the zero line can be reset.

Alternativ kann auch eine Kalibriergaseinrichtung vorgesehen sein, z. B. in Form eines Gaszylinders mit einem Kalibriergas, das als Nullluft dient, oder eine definierte Konzentration des zu messenden Analyten aufweist.Alternatively, a Kalibriergaseinrichtung may be provided, for. B. in the form of a gas cylinder with a calibration gas, which serves as zero air, or has a defined concentration of the analyte to be measured.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können weitere Leitungszweige mit weiteren Gassensoren vorgesehen sein. Auf diese weise können in einem Gerät unterschiedliche Gasanalyten gemessen werden, wobei jedem Gassensor eine bestimmte Atemgasfraktion zugewiesen werden kann.According to a further embodiment, further line branches can be provided with further gas sensors. In this way, different gas analytes can be measured in one device, wherein each gas sensor can be assigned a specific respiratory gas fraction.

Wesentliche Vorteile des Gesamtsystems liegen darin, dass eine nicht invasive Messmethode verwendet wird. Die Messungen sind in großer Anzahl wiederholbar und können somit auch zur Verlaufskontrolle bei Therapien, bei der Diagnose unterschiedlicher Krankheiten etc. genutzt werden. Das hier vorgestellte System ist deshalb auch für den Einsatz außerhalb von Kliniken und Arztpraxen geeignet.The main advantages of the overall system are that a non-invasive measurement method is used. The measurements can be repeated in large numbers and can thus also be used for monitoring the progress of therapies, diagnosing different diseases etc. The system presented here is therefore also suitable for use outside clinics and medical practices.

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Claims (13)

Vorrichtung zur Messung eines Gasanalyten in Atemgas, aufweisend eine Einlassöffnung und ein Leitungssystem das mit der Einlassöffnung in Fluidverbindung steht, wobei das Leitungssystem eine Verzweigung aufweist, wobei ein erster Leitungszweig zu einer Messkammer mit einem Gassensor führt, wobei die Messkammer eine erste Auslassöffnung aufweist, und wobei ein zweiter Leitungszweig zu einer zweiten Auslassöffnung führt, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussweg durch das Leitungssystem umschaltbar ist, so dass eine beliebig wählbare Fraktion des Atemvolumens in den ersten Leitungszweig in die Messkammer geleitet werden kann, während eine weitere Fraktion der Atemluft die Messkammer entweder durch die erste Auslassöffnung wieder verlässt oder an der Messkammer vorbei durch den zweiten Leitungszweig zu der zweiten Auslassöffnung geleitet werden kann.Apparatus for measuring a gas analyte in breathing gas, comprising an inlet port and a conduit system in fluid communication with the inlet port, the conduit system having a branch, a first conduit branch leading to a measurement chamber with a gas sensor, the measurement chamber having a first outlet port, and wherein a second line branch leads to a second outlet opening, characterized in that the flow path through the conduit system is switchable, so that an arbitrary fraction of the respiratory volume in the first leg can be passed into the measuring chamber, while another fraction of the respiratory air, the measuring chamber either leaves again through the first outlet opening or can be passed past the measuring chamber through the second line branch to the second outlet opening. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei im ersten und/oder zweiten Leitungszweig, vorzugsweise an der jeweiligen Auslassöffnung, eine Einrichtung zur Begrenzung der Strömung vorgesehen ist.Apparatus according to claim 1, wherein in the first and / or second line branch, preferably at the respective outlet opening, a means for limiting the flow is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend einen Flusssensor, der das Volumen und/oder die Strömungsrate des in die Vorrichtung einströmenden Atemgases messen kann.Apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a flow sensor capable of measuring the volume and / or flow rate of the breathing gas flowing into the apparatus. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Steuerung, die nach Ablauf einer wählbaren Zeitdauer oder nach Einströmen eines wählbaren Gasvolumens oder bei Erreichen einer wählbaren Strömungsrate des Atemgases die Strömungsrichtung selektiv von einem Leitungszweig auf einen anderen Leitungszweig umschalten kann.Apparatus according to any one of the preceding claims, further comprising a controller capable of selectively switching the flow direction from one leg to another leg after a selectable period of time has elapsed, or after a selectable volume of gas has flowed in, or when a selectable flow rate of the respiratory gas has been reached. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend mindestens eine Gaskonditionierungseinrichtung.Device according to one of the preceding claims, further comprising at least one gas conditioning device. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Einrichtung zur Gasspülung der Messkammer.Device according to one of the preceding claims, further comprising means for purge gas of the measuring chamber. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein Partikelfilter.Apparatus according to any one of the preceding claims, further comprising a particulate filter. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein Einwegventil, so dass ein Benutzer einmal in die Vorrichtung ausgeatmete Luft nicht mehr ansaugen und wieder einatmen kann.An apparatus according to any one of the preceding claims, further comprising a one-way valve such that a user can not aspirate and breathe air once exhaled into the device. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Gasanalyt Stickstoffmonoxid ist und die Einrichtung zur Gaskonditionierung eine Einrichtung zur Oxidation von Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid ist.Apparatus according to any one of the preceding claims wherein the at least one gas analyte is nitric oxide and the gas conditioning means is a means for oxidizing nitric oxide to nitrogen dioxide. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Gassensor ausgewählt ist aus der Gruppe gassensitiver FET-Sensor, insbesondere NO2-sensitiver FET-Sensor, IR-Sensor, Metalloxidsensor.Device according to one of the preceding claims, wherein the gas sensor is selected from the group gas-sensitive FET sensor, in particular NO 2 -sensitive FET sensor, IR sensor, metal oxide sensor. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine Kalibriergaseinrichtung zum Beaufschlagen der Messkammer mit mindestens einem Kalibriergas.Device according to one of the preceding claims, comprising a Kalibriergaseinrichtung for acting on the measuring chamber with at least one calibration gas. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine Temperiereinrichtung zur Temperierung der Messkammer.Device according to one of the preceding claims, comprising a tempering device for temperature control of the measuring chamber. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messkammer durch Ventile geschlossen werden kann, so dass der Messvorgang stationär stattfinden kann.Device according to one of the preceding claims, wherein the measuring chamber can be closed by valves, so that the measuring operation can take place stationary.
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