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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wartungseinrichtung für ein Atemgasanalysegerät, die Verwendung einer Kolbenspritze, ein System bestehend aus Atemgasanalysegerät und einer Wartungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Systems.
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Stand der Technik
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Über quantitative Messungen von bestimmten Substanzen in der Ausatemluft eines Probanden können Rückschlüsse auf verschiedene Atemwegserkrankungen gezogen werden. Beispielsweise ist die Stickstoffmonoxidkonzentration in der ausgeatmeten Luft ein Maß für entzündliche Vorgänge. Allgemein wird die Messung von Gasen, wie zum Beispiel NO, NO2, CO, CO2, SO2, N2O, HCl, HF, CH4, TOC oder O2 oder andere, für den Einsatz in der medizinischen Diagnostik und/oder Therapie genutzt. Hierfür werden in entsprechenden Atemgasanalysegeräten beispielsweise elektrochemische Sensoren oder auf Chemolumineszenz basierende Sensoren verwendet. Die Sensoren müssen in der Regel mit dem jeweiligen Gas kalibriert werden oder die ab Werk bereits kalibrierten Geräte haben nur eine begrenzte Betriebsdauer, innerhalb derer deren Genauigkeit gewährleistet werden kann.
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Es sind bereits gassensitive Feldeffekttransistoren bekannt, die als empfindliche und selektive Sensoren einen Nachweis von Gasmolekülen auch im ppb-Bereich mit hoher Sensitivität und Selektivität ermöglichen. Derartige Sensoren in Atemgasanalysegeräten können werkseitig kalibriert werden und benötigen in der Regel während ihrer Betriebsdauer keine weitere Kalibrierung. Nachteilig bei derartigen Sensoren ist jedoch, dass sie gegenüber einer hohen Luftfeuchtigkeit sehr empfindlich sind. An der Oberfläche der Sensoren kann sich die Luftfeuchtigkeit als Feuchtefilm niederschlagen, sodass die Funktion der Sensoren beeinträchtig ist und es zu falschen Messergebnissen kommen kann. Die
DE 10 2017 209 923 A 1 befasst sich mit dieser Problematik und schlägt ein Mundstück für eine Vorrichtung zur Messung von Analyten in Ausatemluft vor, wobei das Mundstück mit einem Trocknungsmittel für eine Aufnahme von Feuchtigkeit ausgestattet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schlägt eine Wartungseinrichtung für ein Atemgasanalysegerät vor. Die Wartungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Trocknungsmittel enthält und zum Einspülen von getrockneter Luft in das Atemgasanalysegerät eingerichtet ist. In besonders bevorzugter Weise handelt es sich bei der Wartungseinrichtung um eine Kolbenspritze mit darin enthaltenem Trocknungsmittel. Mit einer solchen Wartungseinrichtung ist es möglich, das Atemgasanalysegerät und insbesondere einen darin befindlichen feuchtesensitiven Sensor zu spülen und dabei zu trocknen, sodass ein gegebenenfalls auf dem Sensor vorhandener Feuchtefilm entfernt wird und der Sensor wieder in einen voll funktionsfähigen Zustand zurückversetzt wird. Diese Wartungseinrichtung hat dabei beispielsweise im Vergleich mit einem Trocknungsmittel im Mundstück eines Atemgasanalysegeräts den besonderen Vorteil, dass sich das Trocknungsmittel nicht außerhalb des eigentlichen Wartungsvorgangs verbraucht, da das Trocknungsmittel zwischen einzelnen Wartungsvorgängen im Prinzip keinen Luftkontakt hat. Bei einem Atemgasanalysegerät mit Trocknungsmittel im Mundstück hingegen erschöpft sich die Trocknungskapazität des Trocknungsmittels wesentlich schneller, da im Prinzip ständig ein Luftkontakt des Trocknungsmittels möglich ist.
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Vorzugsweise wird hierfür ein starkes Trocknungsmitteln in der Wartungseinrichtung eingesetzt, das eine besonders effektive Entfeuchtung in dem Atemgasanalysegerät ermöglicht. Der Sensor wird dadurch wieder in seinen optimalen Zustand bezüglich des Feuchtehaushalts gebracht, sodass insbesondere temperaturempfindliche Sensoren wieder in zuverlässiger Weise arbeiten können. Insbesondere kann damit das Sensorsignal wieder auf einen bei der werksseitigen Kalibrierung ursprünglichen Zustand gebracht werden. Besonders geeignet sind Trocknungsmittel, die auch eine Indikatorfunktion bereitstellen. Als Trocknungsmittel eignen sich beispielsweise Phosphorpentoxid-Trocknungsmittel, die auf einem inerten Trägermaterial bereitgestellt werden (z. B. SICAPENT® von Merck, Deutschland) oder vergleichbare Materialien.
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Wenn die Wartungseinrichtung als Kolbenspritze mit einem Spritzenkörper und einem Kolben ausgestaltet ist, ist in dem Spritzenkörper vorteilhafterweise wenigstens eine schaltbare Lufteinlassöffnung vorgesehen. Durch diese Maßnahme kann nach einem Aufsetzen der Kolbenspritze auf das Atemgasanalysegerät und bei einer Betätigung der Kolbenspritze im Rahmen des Wartungs- bzw. Trocknungsvorganges die Umgebungsluft beim Aufziehen der Kolbenspritze in das Innere des Spritzenkörpers eingesogen werden, ohne dass die Umgebungsluft durch das Atemgasanalysegerät laufen müsste. So wird vermieden, dass im Rahmen des Wartungsvorgangs feuchte Umgebungsluft in das Atemgasanalysegerät gelangen kann. Die Schaltung der Lufteinlassöffnung ist so vorgesehen, dass die Umgebungsluft beim Herausziehen des Kolbens eingesogen wird und dass beim Hineinschieben des Kolbens die Lufteinlassöffnung geschlossen ist, sodass die getrocknete Luft vollständig in das Atemgasanalysegerät eingebracht wird. Die Schaltung der Lufteinlassöffnung kann dabei beispielsweise mit einem üblichen Ventil realisiert sein. Die Lufteinlassöffnung(en) kann/können dabei ober- und/oder unterhalb des Bereiches mit dem Trocknungsmittel angeordnet sein, sodass die eingesogene Luft beim Ausschieben der getrockneten Luft in das Atemgasanalysegerät das Trocknungsmittel ein- oder zweifach durchlaufen hat. Vorzugsweise ist/sind die Lufteinlassöffnungen so in dem Spritzenkörper angeordnet, dass sie in Richtung des Kolbens oberhalb des Trocknungsmittels münden und erst beim Einschieben des Kolbens durch das Trocknungsmittel gepresst werden. Dies hat den Vorteil, dass die eingesogene Umgebungsluft zuverlässig das gesamte Trocknungsmittel durchläuft. Bei der Lufteinlassöffnung kann es sich um eine einzelne oder um mehrere Öffnungen handeln, die beispielsweise über den Querschnitt des Spritzenkörpers und/oder über die Länge des Spritzenkörpers verteilt sind. Die Lufteinlassöffnung kann dabei auch spaltförmig ausgestaltet sein.
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In bevorzugten Ausgestaltungen der Wartungseinrichtung ist die Wartungseinrichtung zum Aufsetzen auf das Atemgasanalysegerät mittels eines Adapters eingerichtet. Durch Bereitstellung von entsprechenden Anschlussstücken auf der einen Seite für das Atemgasanalysegerät und auf der anderen Seite für die eigentliche Wartungseinrichtung, also beispielsweise die Kolbenspritze, ermöglicht der Adapter einen verlustfreien Fluss der getrockneten Luft. So kann die Kolbenspritze mit einem geeigneten Adapter derart ausgestattet sein, so dass in einfacher Weise die Kolbenspritze beispielsweise auf das Mundstück des Atemgasanalysegeräts aufsetzbar ist. Der Adapter kann beispielsweise auch separat bereitgestellt werden und bei Bedarf als Verbindungsstück zwischen dem Mundstück des Atemgasanalysegeräts und der Kolbenspritze eingesetzt werden. Weiterhin ist es alternativ möglich, dass bei einem disposablen Mundstück des Atemgasanalysegeräts das Mundstück gewissermaßen durch den Adapter ersetzt wird, um darauf die Kolbenspritze beziehungsweise die Wartungseinrichtung aufzusetzen.
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In bevorzugter Weise ist die Wartungseinrichtung mit einem Feuchteindikator ausgestattet. Hierdurch kann dem Anwender angezeigt werden, wie effektiv die Entfeuchtung gelungen ist. Weiterhin kann angezeigt werden, ob die Wartungseinrichtung noch ausreichende Trocknungskapazität aufweist, um für weitere Entfeuchtungen des Atemgasanalysegeräts eingesetzt werden zu können. Wenn beispielsweise der Indikator anzeigt, dass nur noch wenig Trocknungskapazität vorliegt, sollte das Trocknungsmittel oder gegebenenfalls die ganze Wartungseinrichtung ausgetauscht werden.
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Als Feuchteindikatoren eignen sich in besonderer Weise optische Indikatoren, wie sie im Bereich von Trocknungsmitteln üblich sind und beispielsweise durch Farbumschlag den Feuchtezustand des Trocknungsmittels anzeigen. Alternativ sind auch akustische und/oder elektronische Signale zur Anzeige des Feuchtezustands des Trocknungsmittels möglich, wobei in diesen Fällen die Feuchteindikation über einen zusätzlichen Feuchtemesser erfolgt. Wenn beispielsweise das Sensorsignal im Feuchtemesser einen gesetzten Schwellwert im Kolben überschreitet, wird der Nutzer z. B. über eine Displayanzeige oder über einen Buzzer oder ähnliches darüber informiert, dass eine ausreichende Trocknungskapazität nicht mehr vorliegt. Dies kann beispielsweise in Form einer Textzeile, eines Symbols oder über einen Ton geschehen.
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Die Erfindung umfasst weiterhin die Verwendung einer Kolbenspritze mit darin enthaltenem Trocknungsmittel zur Wartung eines Atemgasanalysegeräts. Bei der Kolbenspritze handelt es sich dabei insbesondere um eine Wartungseinrichtung gemäß der obigen Beschreibung, die vorzugsweise mit einem Feuchteindikator ausgestattet ist. Bezüglich weiterer Merkmale der Kolbenspritze wird daher auf die obige Beschreibung verwiesen. Zur Bereitstellung einer solchen Wartungseinrichtung kann eine an sich übliche Kolbenspritze verwendet werden, beispielsweise eine zweiteilige Spritze mit Spritzenkörper und Kolben aus Kunststoff oder anderen Materialien, wobei vorteilhafterweise in dem Spitzenkörper wenigstens eine schaltbare Lufteintrittsöffnung vorgesehen ist, wie oben beschrieben. In eine derartige Kolbenspritze wird ein Trocknungsmittel, insbesondere ein starkes Trocknungsmittel gefüllt. Die Kolbenspritze wird insbesondere mittels eines geeigneten Adapters mit dem Atemgasanalysegerät insbesondere an Stelle eines disposablen Mundstücks aufgesetzt. Über die Betätigung der Kolbenspritze wird die durch das durchlaufende Trocknungsmittel getrocknete Luft in das Atemgasanalysegerät eingespeist und sorgt dabei für eine Trocknung des Sensors in dem Atemgasanalysegerät. Hierfür wird der Kolben bevorzugt mehrfach herausgezogen und wieder eingeschoben, wodurch beim Herausziehen durch die schaltbare Lufteintrittsöffnung Umgebungsluft in den Kolben eingesogen wird und beim Einschieben des Kolbens die Luft durch das Trocknungsmittel gedrückt, dabei getrocknet, und dann in das Atemgasanalysegerät eingebracht wird.
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Die Erfindung umfasst weiterhin ein System bestehend aus einem Atemgasanalysegerät und einer Wartungseinrichtung gemäß der obigen Beschreibung. Das Atemgasanalysegerät umfasst wenigstens einen Gassensor, der feuchtesensitiv ist. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen Feldeffekttransistor-basierten Gassensor. Bezüglich weiterer Merkmale dieses Systems und insbesondere bezüglich weiterer Merkmale der Wartungseinrichtung dieses Systems wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Systems umfasst das Atemgasanalysegerät neben dem Gassensor wenigstens einen Feuchtesensor. Hiermit kann der Feuchtezustand des Gassensors überwacht werden. Wenn die Feuchte im Atemgasanalysegerät einen bestimmten Wert überschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass die Funktionsfähigkeit des Gassensors eingeschränkt ist oder dass eine solche Einschränkung zu befürchten ist. In diesem Fall kann dem Anwender angezeigt werden, dass eine Entfeuchtung des Atemgasanalysegeräts mittels der Wartungseinrichtung des Systems notwendig beziehungsweise sinnvoll ist. Als Feuchtesensoren in dem Atemgasanalysegerät können hierbei an sich übliche Feuchtesensoren, beispielsweise kommerziell erhältliche Feuchtesensoren, zum Einsatz kommen.
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Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Systems. In einer möglichen Ausgestaltung dieses Verfahrens ist es vorgesehen, dass in vorgebbaren Abständen die Wartung beziehungsweise Entfeuchtung des Atemgasanalysegeräts vorgenommen wird, indem die Wartungseinrichtung, gegebenenfalls mittels eines geeigneten Adapters, auf das Atemgasanalysegerät aufgesetzt wird. Anschließend wird die Wartungseinrichtung ein- oder mehrfach zum Einspülen von getrockneter Luft in das Atemgasanalysegerät betätigt. Dies kann beispielsweise mittels einer Pumpfunktion des Atemgasanalysegeräts erfolgen.
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Je nach Ausgestaltung des Systems und auch in Abhängigkeit von dem Grad der Feuchtesensitivität des Gassensors in dem Atemgasanalysegerät kann beispielsweise eine regelmäßige Trocknung in zweiwöchigem Abstand oder einmal im Monat vorgenommen werden.
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In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Trocknung des Atemgasanalysegeräts in Abhängigkeit von einem Signal eines Feuchtesensors des Atemgasanalysegeräts, sodass die Erforderlichkeit der Trocknung auch von dem Umfang der Nutzung des Atemgasanalysegeräts und/oder der tatsächlichen Luftfeuchtigkeit der Umgebung abhängig gemacht werden kann. Wenn ein gegebenenfalls vorgesehener Feuchtesensor des Atemgasanalysegeräts eine notwendige beziehungsweise sinnvollerweise durchzuführende Trocknung bei einem gewissen Feuchtezustand des Atemgasanalysegeräts erkennt, kann mittels eines Signals des Feuchtesensors signalisiert werden, dass die Wartungseinrichtung auf das Atemgasanalysegerät aufgesetzt und/oder betätigt werden sollte. In dieser Ausführungsform kann die Wartung also insbesondere in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Feuchtezustand des Atemgasanalysegeräts durchgeführt werden. Hierbei kann je nach Ausgestaltung des Systems eine Betätigung der Wartungseinrichtung, insbesondere der Kolbenspritze, per Hand vorgesehen sein. In anderen Ausgestaltungen kann der Trocknungsvorgang beziehungsweise die Betätigung der Wartungseinrichtung beispielsweise auch über eine eigenständige Pumpfunktion des Atemgasanalysegeräts erfolgen.
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Sofern das Atemgasanalysegerät mit einem Feuchtesensor ausgestattet ist, kann in Abhängigkeit von einem Signal des Feuchtesensors auch ein Beenden der Betätigung der Wartungseinrichtung erfolgen und/oder signalisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise signalisiert werden, dass die Wartungseinrichtung vom Atemgasanalysegerät durch den Anwender entfernt werden sollte. Durch das Signal des Feuchtesensors des Atemgasanalysegeräts kann insbesondere angezeigt werden, ob der Entfeuchtungsvorgang bereits in ausreichender Weise vonstattengegangen ist, sodass wieder mit einer vollen Funktionsfähigkeit des Sensors zu rechnen ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1A-C Atemgasanalysegerät im Verlauf der Trocknung mit einer erfindungsgemäßen Wartungseinrichtung und
- 2A-C Atemgasanalysegerät mit integriertem Feuchtesensor im Verlauf der Trocknung mit einer erfindungsgemäßen Wartungseinrichtung.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1A zeigt ein Atemgasanalysegerät 10 mit einer Lufteintrittsöffnung/Luftzufuhr 12, wobei in schematischer Paralleldarstellung des Atemgasanalysegeräts 110 der oder die Gassensoren 111 und die Lufteintrittsöffnung 112 in das Atemgasanalysegerät 10, 110 angedeutet ist. Für den Messbetrieb des Atemgasanalysegeräts 10, 110 kann im Bereich der Luftzufuhr 12, 112 ein hier nicht gezeigtes Mundstück zum Einblasen der Ausatemluft durch den Probanden vorgesehen sein. In diesem Bereich kann ein hier nicht gezeigter Adapter vorgesehen sein, um die Wartungseinrichtung 20, die in Form einer Kolbenspritze mit einem Kolben 21 ausgestaltet ist, mit dem Atemgasanalysegerät 10, 110 zu verbinden (1B). Um den oder die Gassensoren 111 von einem gegebenenfalls vorhandenen Feuchtefilm zu befreien und damit wieder in einen voll funktionsfähigen Zustand zu versetzen (Reaktivierung), kann in regelmäßigen Abständen, beispielsweise alle zwei Wochen oder einmal im Monat, die Wartungseinrichtung 20 auf das Atemgasanalysegerät 10, 110 aufgesetzt werden. Durch Betätigung des Kolbens 21 der Wartungseinrichtung 20 mittels eines Betätigungselements 28, hier angedeutet durch den Pfeil 22, wird zunächst durch die schaltbare Lufteinlassöffnung 27 im Spritzenkörper der Kolbenspritze 20 Umgebungsluft eingesogen. Die Lufteinlassöffnung 27 ist so schaltbar, dass die Lufteinlassöffnung 27 beim Einschieben des Kolbens 21 schließt bzw. geschlossen ist und die eingesogene Umgebungsluft durch das Trocknungsmittel 24 gepresst und als trockene Luft 23, 123 in den Lufteinlass 12, 112 des Atemgasanalysegeräts 10, 110 eingebracht wird. Die trockene Luft 23, 123 spült dabei gegebenenfalls wiederholt den oder die Gassensoren 111. Dadurch wird der Bereich des oder der Sensoren 111 aktiv getrocknet und es kommt zu einer Reaktivierung des oder der Sensoren 111. Das in der Wartungseinrichtung 20 enthaltende Trocknungsmittel 24 (1C) kann sich je nach Grad der Feuchtigkeit bei Vorhandensein eines Indikators verfärben, beispielsweise von farblos über grün nach blau, wobei blau einen maximalen Feuchtegrad anzeigt. Wenn beispielsweise eine solche Blaufärbung eines entsprechenden Indikators auftritt, ist die Trocknungskapazität der Wartungseinrichtung 20 erschöpft und es sollte eine neue beziehungsweise frische Wartungseinrichtung 20 für die nächste Wartung verwendet werden oder gegebenenfalls das Trocknungsmittel 24 ausgetauscht werden.
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Nach Durchführung dieser Wartung befindet sich das Atemgasanalysegerät 10, 110 im Hinblick auf den Feuchtigkeitszustand des oder der Sensoren 111 wieder in seinem ursprünglichen, trockenen Zustand und das Atemgasanalysegerät 10, 110 kann wieder im angegebenen Genauigkeitsbereich genutzt werden.
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2A zeigt in vergleichbarer Weise die Wartung eines Atemgasanalysegeräts 10, 110, wobei in dieser Ausgestaltung das Atemgasanalysegerät 10, 110 zusätzlich mit einem Feuchtesensor 124 und einer Pumpfunktion 125 ausgestattet ist. Mittels des Feuchtesensors 124 wird der Feuchtezustand innerhalb des Atemgasanalysegeräts 10, 110 bestimmt beziehungsweise beobachtet, woraus indirekt auch der Feuchtezustand des oder der Gassensoren 111 abgeleitet werden kann. Liegt die gemessene Feuchte über einem vorgebbaren Schwellwert, sollte eine Entfeuchtung des Atemgasanalysegeräts 10, 110 beziehungsweise des oder der Gassensoren 111 durchgeführt werden, um einen die Sensitivität beeinträchtigenden Feuchtigkeitsfilm auf der Sensoroberfläche zu entfernen und den oder die Sensoren 111 damit gewissenermaßen zu reaktivieren. Sofern die gemessene Feuchte diesen vorgebbaren Schwellwert überschritten hat, kann dies dem Anwender zum Beispiel über ein Display, eine LED oder ein akustisches Signal mitgeteilt werden. Für den Wartungsvorgang wird eine mit Trocknungsmittel gefüllte Wartungseinrichtung 220 insbesondere über einen hier nicht näher dargestellten Adapter in dem Bereich der Luftzufuhr 12, 112 auf das Atemgasanalysegerät 10, 110 aufgesetzt (2B). Anschließend wird die Pumpfunktion 125 des Atemgasanalysegeräts 10, 110 betätigt, sodass Luft aus der Umgebung über die schaltbare Lufteinlassöffnung 27 in die Wartungseinrichtung 220 eingesaugt wird. Damit wird die Luft aus der Umgebung durch das Trocknungsmittel innerhalb der Wartungseinrichtung 220 gezogen und gelangt im Weiteren als getrocknete Luft 23, 123 in das Innere des Atemgasanalysegeräts 10, 110. Über eine entsprechend vorgesehene Gasführung werden der oder die Sensoren 111 mit der getrockneten Luft 23, 123 gespült und dabei aktiv getrocknet, sodass es zu einer Reaktivierung des oder der Sensoren 111 kommt. Entsprechend sinkt der Wert der gemessenen Feuchte am Feuchtesensor 124. Fällt der Feuchtewert unter einen vorgebbaren Schwellwert, ist die Trocknung ausreichend fortgeschritten. In diesem Fall kann das Atemgasanalysegerät 10, 110 gegebenenfalls automatisch die Pumpfunktion 125 abschalten und dem Anwender signalisieren, beispielsweise über einen Display, eine LED oder ein akustisches Signal, dass die Wartungseinrichtung 220 entfernt oder abgezogen werden kann und dass das Atemgasanalysegerät 10, 110 wieder messbereit ist. Gleichzeitig kann sich ein gegebenenfalls vorhandener Indikator im Trocknungsmittel 24 der Wartungseinrichtung 220 je nach Grad der Feuchtigkeit verfärben und dabei die weitere Trocknungskapazität der Wartungseinrichtung 220 anzeigen. Gegebenenfalls kann der Anwender dadurch veranlasst werden, die Wartungseinrichtung 220 vor der nächsten Verwendung auszutauschen oder gegebenenfalls nur das Trocknungsmittel 24 durch frisches Trocknungsmittel zu ersetzten (2C).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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