DE102020214210A1

DE102020214210A1 - breath analyzer

Info

Publication number: DE102020214210A1
Application number: DE102020214210.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Beck; Heike Jank; Georg Eifler; Markus Thuersam; Kathrin Scheck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2022-05-12
Also published as: WO2022101130A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Atemgasanalysegerät für ein Atemgas einer Person. Das Atemgasanalysegerät weist einen Arbeitssensor (1) auf, der eingerichtet ist, eine Stickoxid-Konzentration im Atemgas zu messen. Zudem weist das Atemgasanalysegerät einen Referenzsensor (2) auf, der eingerichtet ist, unabhängig vom Arbeitssensor (1) eine Stickoxid-Konzentration im Atemgas zu messen.The invention relates to a respiratory gas analyzer for a person's respiratory gas. The respiratory gas analyzer has a working sensor (1) that is set up to measure a nitrogen oxide concentration in the respiratory gas. In addition, the respiratory gas analyzer has a reference sensor (2) which is set up to measure a nitrogen oxide concentration in the respiratory gas independently of the working sensor (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Atemgasanalysegerät für ein Atemgas einer Person, das einen Arbeitssensor und einen Referenzsensor aufweist.The present invention relates to a respiratory gas analyzer for a person's respiratory gas, which has a working sensor and a reference sensor.

Stand der TechnikState of the art

Es sind Geräte zur Atemgasanalyse eines Patienten bekannt, mit denen z. B. die Konzentration von fraktioniertem exhaliertem Stickstoffmonoxid (FeNO) im Atemgas gemessen wird. Ein solches Gerät weist einen Stickstoffsensor auf. Typischerweise unterliegen solche Stickstoffsensoren Alterungseffekten, welche die Messungen verändern, sodass die Messwerte im Laufe der Zeit verfälscht werden können. Diese sind hauptsächlich auf äußere Störeinflüsse wie Feuchtigkeit oder sonstige Substanzen zurückzuführen, die die sensitive Schicht des Sensors verändern. Auch durch häufiges Messen des Sensors, bei dem die sensitive Schicht mit Stickoxiden beaufschlagt wird und eine anschließende Regeneration des Sensors, bei dem der Sensor auf eine hohe Temperatur aufgeheizt wird, sodass sich die Stickoxide wieder von der sensitiven Schicht lösen, kommt es ebenfalls zu Alterungseffekten.There are known devices for analyzing a patient's breath, with which z. B. the concentration of fractionated exhaled nitrogen monoxide (FeNO) in the respiratory gas is measured. Such a device has a nitrogen sensor. Typically, such nitrogen sensors are subject to aging effects that change the measurements, so that the readings can be falsified over time. These are mainly due to external interference such as moisture or other substances that change the sensitive layer of the sensor. Frequent measurement of the sensor, in which the sensitive layer is exposed to nitrogen oxides, and subsequent regeneration of the sensor, in which the sensor is heated to a high temperature so that the nitrogen oxides are released from the sensitive layer, also have aging effects .

Heutzutage werden solche Atemgasanalysegerät oftmals nach einer begrenzten Lebensdauer entsorgt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, nur den Sensor zu tauschen und diesen zu entsorgen. Es gibt zudem Ansätze zur Nachjustierung des Sensors des Atemgasanalysegeräts, meist mit Hilfe eines Kalibrierkits oder durch den Hersteller.Nowadays, such respiratory gas analyzers are often disposed of after a limited service life. Alternatively, it can also be provided to only replace the sensor and to dispose of it. There are also approaches to readjusting the sensor of the breath gas analyzer, usually with the help of a calibration kit or by the manufacturer.

Beispielsweise ist aus EP 1384069 B1 ein Gerät zur FeNO-Bestimmung bekannt, basierend auf einer Konversion von Stickstoffmonoxid zu Stickstoffdioxid mit nachfolgender Messung der Stickstoffdioxidkonzentration über eines feldeffektransistorbasierten Gassensors.For example, is off EP 1384069 B1 a device for FeNO determination is known, based on a conversion of nitrogen monoxide to nitrogen dioxide with subsequent measurement of the nitrogen dioxide concentration via a field-effect transistor-based gas sensor.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Es wird ein Atemgasanalysegerät vorgeschlagen, mit dem ein Atemgas einer Person analysiert werden kann. Insbesondere kann mit dem Atemgasanalysegerät die Konzentration von fraktioniertem exhaliertem Stickstoffmonoxid (FeNO) im Atemgas gemessen werden. Das Atemgasanalysegerät weist einen als Arbeitssensor bezeichneten Stickoxid-Sensor auf, der - in an sich bekannter Weise - die Konzentration von Stickoxiden im Atemgas misst. Der Arbeitssensor wird verwendet, um reguläre Messungen durchzuführen. Da der Arbeitssensor standardmäßig für Messungen eingesetzt wird, unterliegt er Alterungseffekten, wie eingangs beschrieben.A respiratory gas analyzer is proposed, with which a person's respiratory gas can be analyzed. In particular, the concentration of fractionated exhaled nitrogen monoxide (FeNO) in the respiratory gas can be measured with the respiratory gas analyzer. The respiratory gas analyzer has a nitrogen oxide sensor, referred to as a working sensor, which—in a manner known per se—measures the concentration of nitrogen oxides in the respiratory gas. The working sensor is used to perform regular measurements. Since the working sensor is used for measurements as standard, it is subject to aging effects, as described above.

Zudem ist ein weiterer als Referenzsensor bezeichneter Stickoxid-Sensor vorgesehen, der ebenfalls die Konzentration von Stickoxiden im Atemgas messen kann. Der Referenzsensor und der Arbeitssensor können unterschiedliche Typen von Stickoxid-Sensoren sein, vorzugsweise aber der gleiche Typ sein. Der Referenzsensor ist an den regulären Messungen nicht beteiligt. Dies kann durch bauliche Maßnahmen oder mittels einer Steuerung erreicht werden (siehe unten). Vorzugsweise ist der Referenzsensor zudem möglichst geschützt vor äußeren Störeinflüsse wie Feuchtigkeit oder sonstigen Substanzen. Dadurch unterliegt der Referenzsensor im Vergleich zum Arbeitssensor kaum Alterungseffekten. Demnach werden die durch den Referenzsensor gemessenen Messwerte im Wesentlichen nicht verfälscht. Der Referenzsensor kann verwendet werden, um den Arbeitssensor zu justieren. Als Resultat ist eine interne Justierung des Arbeitssensors möglich und die Lebensdauer des Atemgasanalysegeräts kann ohne zusätzlichen Wartungsaufwand deutlich erhöht werden.In addition, another nitrogen oxide sensor, referred to as a reference sensor, is provided, which can also measure the concentration of nitrogen oxides in the breathing gas. The reference sensor and the working sensor can be different types of nitrogen oxide sensors, but are preferably of the same type. The reference sensor is not involved in the regular measurements. This can be achieved by structural measures or by means of a controller (see below). In addition, the reference sensor is preferably protected as far as possible from external interference such as moisture or other substances. As a result, the reference sensor is hardly subject to aging effects compared to the working sensor. Accordingly, the measured values measured by the reference sensor are essentially not falsified. The reference sensor can be used to adjust the working sensor. As a result, an internal adjustment of the working sensor is possible and the service life of the respiratory gas analyzer can be significantly increased without additional maintenance.

Generell können statt einem Arbeitssensor und einem Referenzsensor auch mehrere Arbeitssensoren und/oder mehrere Referenzsensoren vorgesehen sein. Dadurch ist eine Redundanz in den Messungen möglich und die Genauigkeit der Messung kann erhöht werden.In general, instead of one working sensor and one reference sensor, multiple working sensors and/or multiple reference sensors can also be provided. This enables redundancy in the measurements and the accuracy of the measurement can be increased.

Auch wenn der Arbeitssensor und der Referenzsensor als zwei verschiedene Sensoren beschrieben werden, ist es möglich, dass der Arbeitssensor und der Referenzsensor unterschiedliche Sensorkanäle eines einzigen Sensors sind. In diesem Fall müssen die unterschiedlichen Sensorkanäle separat angesteuert und mit dem Atemgas beaufschlagt werden können und der als Referenzsensor dienende Sensorkanal ist vorzugsweise, wie oben beschrieben, möglichst geschützt vor äußeren Störeinflüsse wie Feuchtigkeit oder sonstigen Substanzen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird die vorstehende Realisierung in der nachfolgenden Beschreibung nicht gesondert beschrieben, ist aber stets möglich, außer es wird explizit anders beschrieben.Even if the working sensor and the reference sensor are described as two different sensors, it is possible that the working sensor and the reference sensor are different sensor channels of a single sensor. In this case, the different sensor channels must be able to be controlled separately and charged with respiratory gas, and the sensor channel serving as a reference sensor is preferably, as described above, protected as far as possible from external interference such as moisture or other substances. For reasons of clarity, the above implementation is not described separately in the following description, but is always possible unless explicitly described otherwise.

Darüber hinaus können der Arbeitssensor und der Referenzsensor auch wechselseitig betrieben werden, wenn eine hinreichende Übereinstimmung der Messwerte vorliegt.In addition, the working sensor and the reference sensor can also be operated alternately if there is sufficient agreement between the measured values.

Der Referenzsensor und der Arbeitssensor können auf unterschiedliche Weisen im Atemgasanalysegerät implementiert sein. Bei einer einfachen Ausbildung werden die beiden Sensoren simultan mit dem Atemgas beaufschlagt.The reference sensor and the working sensor can be implemented in different ways in the respiratory gas analyzer. In a simple design, the two sensors are simultaneously exposed to the breathing gas.

In einer Variante können der Arbeitssensor und der Referenzsensor in zumindest einem Strömungspfad für das Atemgas in Reihenschaltung angeordnet sein. Dabei kann der Arbeitssensor stromaufwärts oder stromabwärts des Referenzsensors im gleichen Strömungspfad angeordnet sein. Bei der Reihenschaltung werden beide Sensoren mit derselben Menge des Atemgases beaufschlagt. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn die Messwerte der Sensoren vom (Masse-) Fluss abhängen.In one variant, the working sensor and the reference sensor can be in at least one Strö tion path for the breathing gas can be arranged in series. The working sensor can be arranged upstream or downstream of the reference sensor in the same flow path. When connected in series, both sensors are exposed to the same amount of breathing gas. This is particularly advantageous when the measured values of the sensors depend on the (mass) flow.

In einer anderen Variante können der Arbeitssensor und der Referenzsensor im Strömungspfad des Atemgases in Parallelschaltung angeordnet sein. Insbesondere teilt sich der Strömungspfad auf und in jedem Teilpfad ist einer der Sensoren angeordnet. Bei der Parallelschaltung weist das Atemgas an den beiden Sensoren dieselbe Konzentration auf. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn eine nicht vernachlässigbare Menge der Stickoxide durch die Sensoren absorbiert wird.In another variant, the working sensor and the reference sensor can be arranged in parallel in the flow path of the breathing gas. In particular, the flow path is divided and one of the sensors is arranged in each partial path. When connected in parallel, the respiratory gas has the same concentration at both sensors. This is particularly advantageous when a non-negligible amount of the nitrogen oxides is absorbed by the sensors.

Vorzugsweise ist der Referenzsensor in einem zusätzlichen Strömungspfad angeordnet. Der zusätzliche Strömungspfad, in dem der Referenzsensor angeordnet ist, und der Strömungspfad, in dem der Arbeitssensor angeordnet ist, sind über eine steuerbare Verbindung verbindbar. Mit anderen Worten ist eine Verbindung zwischen dem Strömungspfad mit dem Arbeitssensor und dem zusätzlichen Strömungspfad mit dem Referenzsensor vorgesehen, welche zumindest zwei Stellungen aufweist. In einer ersten Stellung sind der Strömungspfad und zusätzliche Strömungspfad voneinander getrennt, sodass das Atemgas nur durch den Arbeitssensor strömen kann, nicht aber durch den Referenzsensor. In einer zweiten Stellung sind der Strömungspfad und zusätzliche Strömungspfad miteinander verbunden, sodass das Atemgas sowohl durch den Arbeitssensor als auch durch den Referenzsensor strömen kann. Bei einer regulären Messung ist die Verbindung in einer ersten Stellung, sodass nur der Arbeitssensor aktiv betrieben wird, wohingegen der Referenzsensor bestmöglich abgeschirmt und weder mit der Atemluft noch mit sonstigen schädlichen Substanzen oder einer hohen Temperatur beaufschlagt wird. Für eine Justagemessung wird die Verbindung in die zweite Stellung gebracht, sodass sowohl der Arbeitssensor als auch der Referenzsensor mit dem Atemgas beaufschlagt werden. Der Arbeitssensor und der Referenzsensor können auch in diesem Fall, wie oben beschrieben, in Reihenschaltung oder in Parallelschaltung angeordnet sein. Die steuerbare Verbindung ist bevorzugt durch ein steuerbares Ventil in besonders einfacher Weise realisiert. Alternativ kann auch eine eigene Pumpe im zusätzlichen Strömungspfad vorgesehen sein. Dadurch ist der Referenzsensor möglichst gut gegen Alterungseffekte geschützt.The reference sensor is preferably arranged in an additional flow path. The additional flow path, in which the reference sensor is arranged, and the flow path, in which the working sensor is arranged, can be connected via a controllable connection. In other words, a connection between the flow path with the working sensor and the additional flow path with the reference sensor is provided, which has at least two positions. In a first position, the flow path and the additional flow path are separated from one another, so that the breathing gas can only flow through the working sensor, but not through the reference sensor. In a second position, the flow path and the additional flow path are connected to one another, so that the respiratory gas can flow both through the working sensor and through the reference sensor. In a regular measurement, the connection is in a first position, so that only the working sensor is actively operated, whereas the reference sensor is shielded as best as possible and is not exposed to either breathing air or other harmful substances or a high temperature. For an adjustment measurement, the connection is brought into the second position so that both the working sensor and the reference sensor are exposed to the respiratory gas. Also in this case, as described above, the working sensor and the reference sensor can be arranged in series connection or in parallel connection. The controllable connection is preferably implemented in a particularly simple manner by a controllable valve. Alternatively, a dedicated pump can also be provided in the additional flow path. As a result, the reference sensor is protected as well as possible against aging effects.

In einer weiteren Variante ist der Arbeitssensor in einem Messpfad und der Referenzsensor in einem Spülpfad angeordnet. Der Messpfad und der Spülpfad sind typischerweise in einem herkömmlichen Atemgasanalysegerät bereits ausgebildet. Vorzugsweise weisen der Messpfad und der Spülpfad jeweils eine eigene Pumpe auf. Der Spülpfad zweigt dabei stromaufwärts des Arbeitssensors in den Messpfad ein. Im Spülpfad ist ein Filter angeordnet, der Stickoxide, insbesondere durch Adsorption oder Konversion, aus dem Atemgas entfernt und ein gereinigtes Gasgemisch ausgibt. Die Sensoren reagieren demzufolge nicht auf das gereinigte Gasgemisch und das gereinigte Gasgemisch trägt nicht Wesentlich zum Alterungseffekt der Sensoren bei. Der Referenzsensor ist stromabwärts des Filters im Spülpfad angeordnet. Der Messpfad und der Spülpfad sind hier über eine steuerbare Verbindung stromaufwärts des Referenzsensors und stromabwärts des Filters verbindbar. Mit anderen Worten ist eine Verbindung zwischen dem Messpfad mit dem Arbeitssensor und dem Spülpfad mit dem Referenzsensor vorgesehen, welche zumindest zwei Stellungen aufweist. In einer ersten Stellung wird das Atemgas separat voneinander durch den Messpfad und den Spülpfad geführt. In einer zweiten Stellung sind der Messpfad und der Spülpfad stromaufwärts des Referenzsensors und stromabwärts des Filters verbunden, sodass Atemgas aus dem Messpfad über die Verbindung zu dem Referenzsensor gelangen kann, ohne den Filter zu passieren. Bei einer regulären Messung ist die Verbindung in einer ersten Stellung, sodass nur der Arbeitssensor aktiv betrieben wird, wohingegen der Referenzsensor ausschließlich mit dem gereinigten Gasgemisch beaufschlagt wird. Für eine Justagemessung wird die Verbindung in die zweite Stellung gebracht, sodass sowohl der Arbeitssensor als auch der Referenzsensor mit dem Atemgas beaufschlagt werden. Der Arbeitssensor und der Referenzsensor können auch in diesem Fall, wie oben beschrieben, in Reihenschaltung oder in Parallelschaltung angeordnet sein. Mit dieser Variante ist eine einfache Fertigung des Atemgasanalysegerät möglich, da der Referenzsensor in den bestehenden Spülpfad integriert werden kann und zusätzlich nur die steuerbare Verbindung zwischen dem Messpfad und dem Spülpfad ausgebildet wird. Die steuerbare Verbindung ist bevorzugt durch ein steuerbares Ventil und einen damit verbundenen Verbindungspfad in besonders einfacher Weise realisiert.In a further variant, the working sensor is arranged in a measuring path and the reference sensor is arranged in a flushing path. The measurement path and the flushing path are typically already formed in a conventional respiratory gas analysis device. Preferably, the measurement path and the flushing path each have their own pump. The flushing path branches into the measuring path upstream of the working sensor. A filter is arranged in the flushing path, which removes nitrogen oxides from the respiratory gas, in particular by adsorption or conversion, and outputs a cleaned gas mixture. As a result, the sensors do not react to the cleaned gas mixture and the cleaned gas mixture does not contribute significantly to the aging effect of the sensors. The reference sensor is located downstream of the filter in the flushing path. The measuring path and the flushing path can be connected here via a controllable connection upstream of the reference sensor and downstream of the filter. In other words, a connection between the measuring path with the working sensor and the flushing path with the reference sensor is provided, which has at least two positions. In a first position, the breathing gas is guided separately through the measuring path and the flushing path. In a second position, the measurement path and the flushing path are connected upstream of the reference sensor and downstream of the filter, so that breathing gas from the measurement path can reach the reference sensor via the connection without passing through the filter. In a regular measurement, the connection is in a first position, so that only the working sensor is actively operated, whereas the reference sensor is exclusively charged with the cleaned gas mixture. For an adjustment measurement, the connection is brought into the second position so that both the working sensor and the reference sensor are exposed to the respiratory gas. Also in this case, as described above, the working sensor and the reference sensor can be arranged in series connection or in parallel connection. With this variant, the respiratory gas analysis device can be manufactured easily, since the reference sensor can be integrated into the existing scavenging path and, in addition, only the controllable connection between the measuring path and the scavenging path is formed. The controllable connection is preferably implemented in a particularly simple manner by a controllable valve and a connection path connected thereto.

Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Justierung des Arbeitssensors des Atemgasanalysegeräts vorgeschlagen.In addition, a method for adjusting the working sensor of the respiratory gas analysis device is proposed.

Es wird eine Messanforderung für das Atemgasanalysegeräts ausgelöst, insbesondere von einem Benutzer oder automatisch. Vor der Messung werden Stabilitätskriterien für den Arbeitssensor geprüft, die mit dessen Verschleiß zusammenhängen. Beispiele für solche Kriterien sind die Zeit, die Anzahl der durchgeführten Messungen oder die kumulierte Stickoxid-Konzentration jeweils seit der letzten Kalibrierung oder Justage des Arbeitssensors. Es kann eines der Stabilitätskriterien oder bevorzugt mehrere der Stabilitätskriterien geprüft werden oder es können weitere (hier nicht aufgezählte) Stabilitätskriterien geprüft werden.A measurement request for the respiratory gas analyzer is triggered, in particular by a user or automatically. Before the measurement, stability criteria for the working sensor related to its wear are checked. Examples of such criteria are the time, the number of measurements carried out or the Accumulated nitrogen oxide concentration since the last calibration or adjustment of the working sensor. One of the stability criteria or preferably several of the stability criteria can be checked, or further stability criteria (not listed here) can be checked.

Für den Fall, dass alle zur Prüfung vorgesehenen Stabilitätskriterien erfüllt wurden, kann ein regulärer Messbetrieb stattfinden und der Arbeitssensor kann die Stickoxid-Konzentration messen.In the event that all stability criteria provided for the test have been met, regular measurement operation can take place and the working sensor can measure the nitrogen oxide concentration.

Für diesen Fall kann vorgesehen sein, dass der Referenzsensor während der regulären Messung nicht beheizt wird. Dadurch wird der Referenzsensor vor temperaturinduzierten Alterungseffekten geschützt.In this case, it can be provided that the reference sensor is not heated during the regular measurement. This protects the reference sensor from temperature-induced aging effects.

Alternativ kann für diesen Fall vorgesehen sein, dass der Referenzsensor während der regulären Messung mit einer Temperatur beheizt wird, die hoch genug ist, die Adsorption von Stickstoff an die Sensorfläche zu unterbinden. Eine solche Temperatur liegt beispielsweise über 120°C. Optional kann für diesen Fall vorgesehen sein, dass während der regulären Messung eine Bias-Spannung an den Referenzsensor angelegt wird, die groß genug ist, die Adsorption von Stickstoff an die Sensorfläche zu unterbinden. Auf diese Weisen wird eine Adsorption von Stickoxiden an die Sensorfläche des Referenzsensors unterbunden, sodass der Referenzsensor vor Alterungseffekten aufgrund von anlagernden Stickoxiden geschützt wird.Alternatively, it can be provided for this case that the reference sensor is heated during the regular measurement with a temperature that is high enough to prevent the adsorption of nitrogen on the sensor surface. Such a temperature is above 120°C, for example. In this case, it can optionally be provided that a bias voltage is applied to the reference sensor during the regular measurement, which is large enough to prevent the adsorption of nitrogen on the sensor surface. In this way, adsorption of nitrogen oxides on the sensor surface of the reference sensor is prevented, so that the reference sensor is protected against aging effects due to accumulating nitrogen oxides.

Für den Fall, dass zumindest eines der Stabilitätskriterien nicht erfüllt wurde, wird eine Justagemessung durchgeführt, bei der sowohl der Arbeitssensor als auch der Referenzsensor jeweils die Stickoxid-Konzentration messen. Vorteilhafterweise werden der Arbeitssensor und der Referenzsensor bei der Justagemessung in gleicher Weise, insbesondere mit den gleichen Betriebsparametern betrieben, sodass vergleichbare Messwerte erhalten werden. Aus den beiden Messungen wird eine Abweichung zwischen einem durch den Arbeitssensor gemessenen Signalwert und einem durch den Referenzsensor gemessenen Signalwert ermittelt. Die Abweichung kann beispielsweise als einfache Differenz zwischen den gemessenen Signalwerten berechnet werden. Vorzugsweise wird eine prozentuale Abweichung ermittelt, bei der die Differenz durch den Signalwert des Referenzsensors geteilt wird. Wenn die Abweichung zwischen dem durch den Arbeitssensor gemessenen Signalwert und dem durch den Referenzsensor gemessenen Signalwert größer als ein Toleranz-Schwellenwert ist, wird schließlich eine Justage des Arbeitssensors anhand der bei der Justagemessung gemessenen Signalwerte des Referenzsensors durchgeführt. Der Toleranz-Schwellenwert beträgt beispielsweise höchstens 2% des gemessenen Signalwerts. Dies hat den Vorteil, dass die Justage automatisiert durchgeführt wird und keine weiteren Komponenten benötigt werden.In the event that at least one of the stability criteria has not been met, an adjustment measurement is carried out in which both the working sensor and the reference sensor measure the nitrogen oxide concentration. During the adjustment measurement, the working sensor and the reference sensor are advantageously operated in the same way, in particular with the same operating parameters, so that comparable measured values are obtained. A deviation between a signal value measured by the working sensor and a signal value measured by the reference sensor is determined from the two measurements. For example, the deviation can be calculated as a simple difference between the measured signal values. A percentage deviation is preferably determined in which the difference is divided by the signal value of the reference sensor. If the deviation between the signal value measured by the working sensor and the signal value measured by the reference sensor is greater than a tolerance threshold value, the working sensor is finally adjusted using the signal values of the reference sensor measured during the adjustment measurement. For example, the tolerance threshold is at most 2% of the measured signal value. This has the advantage that the adjustment is carried out automatically and no additional components are required.

Nachdem die Justagemessung durchgeführt wurde, wird der Referenzsensor ausgiebig regeneriert. Dadurch werden Alterungseffekte aufgrund von auf der Sensorfläche zurückbleibenden Stickoxiden vermieden oder zumindest verringert.After the adjustment measurement has been carried out, the reference sensor is extensively regenerated. As a result, aging effects due to nitrogen oxides remaining on the sensor surface are avoided or at least reduced.

Wenn die Abweichung zwischen dem durch den Arbeitssensor gemessenen Signalwert und dem durch den Referenzsensor gemessenen Signalwert kleiner als der Toleranz-Schwellenwert ist, aber weiterhin nicht alle Stabilitätskriterien erfüllt sind, wird vorzugsweise der Messwert des Referenzsensors aus der Justagemessung für die Atemgasanalyse verwendet. Die Abweichung ist klein genug, um in einem Toleranzbereich zu liegen, bei dem die Justage des Arbeitssensors weiterhin als gültig angesehen wird. Da der Referenzsensor vor Alterungseffekten weitgehend geschützt ist, kann aber davon ausgegangen werden, dass der Messwert des Referenzsensors genauer ist, sodass dieser Messwert verwendet wird.If the deviation between the signal value measured by the working sensor and the signal value measured by the reference sensor is less than the tolerance threshold value, but all stability criteria are still not met, the measured value of the reference sensor from the adjustment measurement for the respiratory gas analysis is preferably used. The deviation is small enough to be within a tolerance range in which the adjustment of the working sensor is still considered valid. Since the reference sensor is largely protected against aging effects, it can be assumed that the reference sensor's measured value is more accurate, so that this measured value is used.

Die Justage kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden, je nachdem, auf welche Weise die Signalwerte des Arbeitssensors und des Referenzsensors voneinander abweichen. Die Weise, wie der Referenzsensor altert, kann im Vorfeld bekannt sein.The adjustment can be carried out in different ways, depending on how the signal values of the working sensor and the reference sensor deviate from each other. The manner in which the reference sensor ages can be known in advance.

Gemäß einem Aspekt ist eine 1-Punkt-Justage vorgesehen, bei der der Arbeitssensor mittels der bei der Justagemessung auftretenden Abweichung zwischen dem durch den Arbeitssensor gemessenen Signalwert und dem durch den Referenzsensor gemessenen Signalwert korrigiert wird. Vorteilhafterweise wird hierfür die oben beschriebene prozentuale Abweichung verwendet. Die bei der Justagemessung auftretende Abweichung wird dabei über den gesamten Messbereich angewendet. Demnach werden die künftigen Messwerte des Arbeitssensors mit der Abweichung als Faktor korrigiert. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn sich die Alterungseffekte linear auf den Messwert auswirken, d.h. wenn sich der Messfehler proportional zum Stickoxid-Wert verhält, also ein Fehler 1. Ordnung vorliegt. Die 1-Punkt-Justage bietet den Vorteil, dass für die Nachjustage keine zusätzliche Interaktion des Nutzers benötigt wird und diese im Rahmen einer für den Nutzer gewöhnlichen Messung abspielt.According to one aspect, a 1-point adjustment is provided, in which the working sensor is corrected using the deviation occurring during the adjustment measurement between the signal value measured by the working sensor and the signal value measured by the reference sensor. The percentage deviation described above is advantageously used for this. The deviation that occurs during the adjustment measurement is applied over the entire measuring range. Accordingly, the future measured values of the working sensor are corrected with the deviation as a factor. This is particularly advantageous if the aging effects have a linear effect on the measured value, i.e. if the measurement error is proportional to the nitrogen oxide value, i.e. there is a first-order error. The 1-point adjustment offers the advantage that no additional user interaction is required for the readjustment and that this is played back within the framework of a measurement that is normal for the user.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Mehrpunkt-Justage vorgesehen. Es wird zumindest eine weitere Justagemessung mit veränderten Parametern mittels des Referenzsensors und mittels des Arbeitssensors durchgeführt. Die veränderten Parameter können auf verschiedene Weisen zustande kommen. Der Nutzer kann eine veränderte Flussrate verwenden, d.h. beispielsweise unterschiedlich stark in das Atemgasanalysegerät pusten. Hierbei können in einfacher Weise mehrere verschiedenen Justagemessung ausgeführt werden, indem die Flussrate immer weiter verändert wird. Es kann eine Vorrichtung am Eingang des Atemgasanalysegeräts vorgesehen sein, mit der die Stickoxid-Konzentration verändert werden kann. Hierfür kann z. B. ein Mundstück vorgesehen sein, welches die Stickoxid-Konzentration um einen bestimmten Faktor reduziert. Durch mehrere Mundstücke können verschiedenen Justagemessungen ausgeführt werden. Es kann vorgesehen sein, dass ein weiterer Nutzer das Atemgasanalysegerät verwendet. Der weitere Nutzer hat typischerweise eine andere Stickoxid-Konzentration. Durch mehrere weitere Nutzer können verschiedene Justagemessungen ausgeführt werden. Der Arbeitssensor wird mittels der bei den verschiedenen Justagemessungen auftretenden Abweichung zwischen dem durch den Arbeitssensor gemessenen Signalwert und dem durch den Referenzsensor gemessenen Signalwert korrigiert. Die verschiedenen Abweichungen werden für die jeweils entsprechenden Abschnitte oder Signalwerte des Arbeitssensors verwendet. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn kein linearer Zusammenhang zwischen Alterungseffekt und Messwert vorhanden ist oder wenn der Zusammenhang nicht bekannt ist, also ein Fehler höherer Ordnung vorliegt.According to a further aspect, a multi-point adjustment is provided. At least one further adjustment measurement with modified parameters is carried out using the reference sensor and using the Working sensor carried out. The changed parameters can come about in different ways. The user can use a changed flow rate, ie, for example, blow into the respiratory gas analyzer with different strengths. In this way, several different adjustment measurements can be carried out in a simple manner by continuously changing the flow rate. A device can be provided at the inlet of the respiratory gas analyzer, with which the nitrogen oxide concentration can be changed. For this z. B. a mouthpiece can be provided which reduces the nitrogen oxide concentration by a certain factor. Various adjustment measurements can be carried out using several mouthpieces. Provision can be made for another user to use the respiratory gas analysis device. The other user typically has a different nitrogen oxide concentration. Various adjustment measurements can be carried out by several other users. The working sensor is corrected by means of the deviation occurring in the various adjustment measurements between the signal value measured by the working sensor and the signal value measured by the reference sensor. The various deviations are used for the respective corresponding sections or signal values of the working sensor. This is particularly advantageous if there is no linear relationship between the aging effect and the measured value or if the relationship is not known, ie there is a higher-order error.

Sollte eine Justage nicht möglich sein, kann ein Fehler ausgegeben werden.If an adjustment is not possible, an error can be output.

Vorteilhafterweise wird der Referenzsensor nur bei der Justagemessung zugeschaltet. Insbesondere ist der Referenzsensor hierfür in einem anderen Strömungspfad als der Arbeitssensor angeordnet und mit diesem verbindbar. Der Referenzsensor ist bei der regulären Messung bestmöglich abgeschirmt und wird weder mit der Atemluft noch mit sonstigen schädlichen Substanzen oder einer hohen Temperatur beaufschlagt. Dadurch ist der Referenzsensor möglichst gut gegen Alterungseffekte geschützt.The reference sensor is advantageously switched on only during the adjustment measurement. In particular, for this purpose the reference sensor is arranged in a different flow path than the working sensor and can be connected to it. The reference sensor is shielded as best as possible during regular measurements and is not exposed to breathing air, other harmful substances or high temperatures. As a result, the reference sensor is protected as well as possible against aging effects.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 bis 5 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Atemgasanalysegeräts.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.

1 until 5 each show a schematic representation of an exemplary embodiment of the respiratory gas analysis device according to the invention.
6 shows a flowchart of an embodiment of the method according to the invention.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

Die 1 bis 5 zeigen jeweils eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Atemgasanalysegeräts, mit dem ein Atemgas untersucht wird, das von einer Person in das Atemgasanalysegerät eingebracht wird. Gleiche Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Diese werden im Folgenden nur einmal beschrieben. Es ist jeweils ein Arbeitssensor 1 und ein Referenzsensor 2 vorgesehen. Der Arbeitssensor 1 ist ein Stickoxidsensor, der während einer regulären Messung die Konzentration von fraktioniertem exhaliertem Stickstoffmonoxid (FeNO) im Atemgas misst. Der Referenzsensor ist ebenfalls ein Stickoxidsensor, der zur Justage des Arbeitssensors 1 dient und während einer Justagemessung die Konzentration von FeNO im Atemgas misst. Die beiden Sensoren 1, 2 sind gleich ausgebildet und werden in gleicher Weise, mit den gleichen Betriebsparametern betrieben. Die Sensoren sind beispielsweise Stickstoffdioxid-Sensoren oder Stickstoffmonooxid-Sensoren. Aus Gründen der Übersicht wurde auf weitere Komponenten des Atemgasanalysegeräts, die in diesem Zusammenhang nicht relevant sind, verzichtet. Hierzu gehört z. B. Vorrichtungen zur Trocknung des Gases, Vorrichtungen zur Umwandlung des zu bestimmenden Analyten, Vorrichtungen und Kanäle zur Aufspaltung des Atemgases in Teilströme, Vorrichtung zum Erzeugen eines Über- oder eines Unterdrucks, Vorrichtungen zum Heizen der Sensoren etc. In den Ausführungsbeispielen zu den 1 bis 4 kann am Einlass eine in diesen Beispielen nicht dargestellte Pumpe vorgesehen sein, die das Atemgas durch den/die Strömungspfad(e) fördert.the 1 until 5 each show a schematic representation of an exemplary embodiment of the respiratory gas analysis device according to the invention, with which a respiratory gas that is brought into the respiratory gas analysis device by a person is examined. Identical components are provided with the same reference symbols. These are only described once below. A working sensor 1 and a reference sensor 2 are provided in each case. The working sensor 1 is a nitrogen oxide sensor that measures the concentration of fractionated exhaled nitrogen monoxide (FeNO) in the respiratory gas during a regular measurement. The reference sensor is also a nitrogen oxide sensor, which is used to adjust the working sensor 1 and measures the concentration of FeNO in the breathing gas during an adjustment measurement. The two sensors 1, 2 are of the same design and are operated in the same way, with the same operating parameters. The sensors are, for example, nitrogen dioxide sensors or nitrogen monoxide sensors. For reasons of clarity, other components of the breath gas analyzer that are not relevant in this context have been omitted. This includes e.g. B. Devices for drying the gas, devices for converting the analyte to be determined, devices and channels for splitting the respiratory gas into partial flows, device for generating a positive or negative pressure, devices for heating the sensors, etc. In the embodiments of the 1 until 4 A pump, not shown in these examples, can be provided at the inlet, which pumps the breathing gas through the flow path(s).

In 1 sind der Arbeitssensor 1 und der Referenzsensor 2 in Reihe (Reihenschaltung) in einem Strömungspfad P angeordnet. Das Atemgas strömt über einen Einlass durch den Strömungspfad P und passiert dabei den Arbeitssensor 1 und anschließend den Referenzsensor 2. In weiteren Ausführungsbeispielen können der Referenzsensor 2 und der Arbeitssensor auch in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sein. Das Atemgas weist in diesem Ausführungsbeispiel für beide Sensoren 1, 2 die gleiche Flussgeschwindigkeit auf.In 1 the working sensor 1 and the reference sensor 2 are arranged in series (series connection) in a flow path P. The breathing gas flows through the flow path P via an inlet and in the process passes the working sensor 1 and then the reference sensor 2. In further exemplary embodiments, the reference sensor 2 and the working sensor can also be arranged in reverse order. In this exemplary embodiment, the respiratory gas has the same flow rate for both sensors 1, 2.

In 2 ist der Arbeitssensor 1 in einem ersten Strömungspfad P1 und der Referenzsensor 2 in einem zweiten Strömungspfad P2 angeordnet, die sich vom Einlass aufzweigen (Parallelschaltung). Das Atemgas strömt über den Einlass durch den ersten Strömungspfad P1 und durch den zweiten Strömungspfad P2. Ein Teilstrom des Atemgases passiert den Arbeitssensor 1 und ein anderer Teilstrom des Atemgases passiert den Referenzsensor 2. Die beiden Teilströme weisen die gleiche Konzentration von FeNO auf.In 2 the working sensor 1 is arranged in a first flow path P1 and the reference sensor 2 is arranged in a second flow path P2, which branch off from the inlet (parallel connection). The breathing gas flows via the inlet through the first flow path P1 and through the second flow path P2. A partial flow of the respiratory gas passes the working sensor 1 and another partial flow of the respiratory gas passes the reference sensor 2. The two partial flows have the same concentration of FeNO.

In 3 ist der erste Strömungspfad P1 mit dem Einlass verbunden und der Arbeitssensor 1 im ersten Strömungspfad P1 angeordnet. Stromabwärts des Arbeitssensors 1 sind im ersten Strömungspfad P1 zudem zwei Ventile 3 und 4 angeordnet. Von den beiden Ventilen 3, 4 zweigt ein zweiter Strömungspfad P2 ab, in dem der Referenzsensor 2 angeordnet ist. Diese Ventile 3, 4 sind 3/2-Wegeventile, mit denen zwischen dem ersten Strömungspfad P1 und dem zweiten Strömungspfad P2 umgeschaltet werden kann. In weiteren Ausführungsbeispielen können auch mehrere 1-Wegeventile oder andere Arten von Verbindungen vorgesehen sein. Wenn eine reguläre Messung durchgeführt wird, sind die Ventile 3, 4 so geschaltet, dass das Atemgas nur durch den ersten Strömungspfad P1 strömt und dabei den Arbeitssensor 1 passiert. Der Referenzsensor 2 ist von dem Atemgas abgeschirmt. Wenn eine Justagemessung durchgeführt wird, sind die Ventile 3, 4 so geschaltet, dass zwischen den beiden das Atemgas durch den zweiten Strömungspfad P2 strömt. Somit passiert das Atemgas den Arbeitssensor 1 und anschließend den Referenzsensor 2. Es handelt sich hierbei um eine Reihenschaltung. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Arbeitssensor 2 auch stromabwärts des hinteren Ventils 4 im ersten Strömungspfad P1 angeordnet sein.In 3 the first flow path P1 is connected to the inlet and the working sensor 1 is arranged in the first flow path P1. In addition, two valves 3 and 4 are arranged downstream of the working sensor 1 in the first flow path P1. A second flow path P2, in which the reference sensor 2 is arranged, branches off from the two valves 3, 4. These valves 3, 4 are 3/2-way valves, which can be used to switch between the first flow path P1 and the second flow path P2. In further exemplary embodiments, several 1-way valves or other types of connections can also be provided. If a regular measurement is carried out, the valves 3, 4 are switched in such a way that the respiratory gas flows only through the first flow path P1 and in the process passes the working sensor 1. The reference sensor 2 is shielded from the breathing gas. If an adjustment measurement is carried out, the valves 3, 4 are switched in such a way that the breathing gas flows between the two through the second flow path P2. The respiratory gas thus passes working sensor 1 and then reference sensor 2. This is a series connection. In further exemplary embodiments, the working sensor 2 can also be arranged downstream of the rear valve 4 in the first flow path P1.

In 4 ist der erste Strömungspfad P1 mit dem Einlass verbunden. Im ersten Strömungspfad P1 sind zudem zwei Ventile 3 und 4 angeordnet. Zwischen den beiden Ventilen 3, 4 ist im ersten Strömungspfad P1 der Arbeitssensor 2 angeordnet. Von den beiden Ventilen 3, 4 zweigt ein zweiter Strömungspfad P2 ab, in dem der Referenzsensor 2 angeordnet ist. Die Ventile 3, 4 sind 3/2-Wegeventile, mit denen der zweite Strömungspfad P2 zugeschaltet oder getrennt werden kann. In weiteren Ausführungsbeispielen können auch mehrere 1-Wegeventile oder andere Arten von Verbindungen vorgesehen sein. Wenn eine reguläre Messung durchgeführt wird, sind die Ventile 3, 4 so geschaltet, dass das Atemgas nur durch den ersten Strömungspfad P1 strömt und dabei den Arbeitssensor 1 passiert. Der Referenzsensor 2 ist von dem Atemgas abgeschirmt. Wenn eine Justagemessung durchgeführt wird, sind die Ventile 3, 4 so geschaltet, dass das Atemgas durch den ersten Strömungspfad P1 und durch den zweiten Strömungspfad P2 strömt. Somit passiert das Atemgas den Arbeitssensor 1 und den Referenzsensor 2. Es handelt sich hierbei um eine Parallelschaltung.In 4 the first flow path P1 is connected to the inlet. Two valves 3 and 4 are also arranged in the first flow path P1. The working sensor 2 is arranged between the two valves 3, 4 in the first flow path P1. A second flow path P2, in which the reference sensor 2 is arranged, branches off from the two valves 3, 4. The valves 3, 4 are 3/2-way valves with which the second flow path P2 can be switched on or off. In further exemplary embodiments, several 1-way valves or other types of connections can also be provided. If a regular measurement is carried out, the valves 3, 4 are switched in such a way that the respiratory gas flows only through the first flow path P1 and in the process passes the working sensor 1. The reference sensor 2 is shielded from the breathing gas. If an adjustment measurement is carried out, the valves 3, 4 are switched in such a way that the breathing gas flows through the first flow path P1 and through the second flow path P2. The respiratory gas thus passes working sensor 1 and reference sensor 2. This is a parallel connection.

In 5 sind ein Messpfad P1 und ein Spülpfad P2 dargestellt, die in typischen Atemgasanalysegerät bereits vorhanden sind. Im Messpfad P1 ist der Arbeitssensor 1 angeordnet. Zudem ist eine Pumpe 5, die das Atemgas durch den Messpfad P1 fördert, und ein Rückschlagventil 6, das den Rückfluss des Atemgases in Richtung Einlass verhindert, angeordnet. Im Spülpfad P2 ist ebenfalls eine Pumpe 51, die das Atemgas durch den Spülpfad P2 fördert, und ein Rückschlagventil 61, das den Rückfluss des Atemgases in Richtung Einlass verhindert, angeordnet. Der Spülpfad P2 zweigt stromaufwärts des Arbeitssensors 1 in den Messpfad P1 ein. Des Weiteren ist im Spülpfad P2 ein Filter 7 angeordnet. Für den Fall, dass die Sensoren sensitiv für Stickstoffdioxid (NO₂) sind, ist der Filter 7 beispielsweise ein Aktivkohlefilter, der Stickstoffdioxid aus dem passierenden Atemgas entfernt. Für den Fall, dass die Sensoren sensitiv für Stickstoffmonoxid (NO) sind, ist der Filter 7 beispielsweise ein Konverter, z. B. Kaliumpermanganat, der im passierenden Atemgas Stickstoffmonoxid in Stickstoffdioxid umwandelt. Der Spülpfad P2 dient herkömmlicherweise dazu, einerseits den Arbeitssensor 1 zu spülen und somit von den abgelagerten Stickoxiden zu befreien, sodass der Arbeitssensor regeneriert wird. Andererseits dient der Spülpfad P2 als Bypass dazu, zu Beginn des Atemvorgangs der Person das Atemgas abzuleiten, bis eine geeignete, gleichbleibende Konzentration der Stickoxide im Atemgas aufgebaut ist.In 5 a measurement path P1 and a flushing path P2 are shown, which are already present in typical respiratory gas analyzers. The working sensor 1 is arranged in the measuring path P1. In addition, a pump 5, which conveys the breathing gas through the measuring path P1, and a non-return valve 6, which prevents the breathing gas from flowing back in the direction of the inlet, are arranged. A pump 51, which conveys the respiratory gas through the flushing path P2, and a check valve 61, which prevents the respiratory gas from flowing back in the direction of the inlet, are also arranged in the flushing path P2. The flushing path P2 branches into the measuring path P1 upstream of the working sensor 1 . Furthermore, a filter 7 is arranged in the flushing path P2. In the event that the sensors are sensitive to nitrogen dioxide (NO ₂ ), the filter 7 is, for example, an activated carbon filter that removes nitrogen dioxide from the breathing gas passing through. In the event that the sensors are sensitive to nitrogen monoxide (NO), the filter 7 is, for example, a converter, e.g. B. potassium permanganate, which converts nitrogen monoxide into nitrogen dioxide in the passing respiratory gas. The flushing path P2 is conventionally used on the one hand to flush the working sensor 1 and thus to free it from the deposited nitrogen oxides, so that the working sensor is regenerated. On the other hand, the flushing path P2 serves as a bypass to divert the breathing gas at the beginning of the person's breathing process until a suitable, constant concentration of nitrogen oxides in the breathing gas has built up.

In der in 5 dargestellten Ausführungsform ist der Referenzsensor 2 stromabwärts des Filters 7 im Spülpfad P2 angeordnet Außerdem ist ein Ventil 8 und ein dritter Strömungspfad P3 vorgesehen, der den Messpfad P1 stromaufwärts des Arbeitssensors 1 mit dem Spülpfad P2 stromabwärts des Filters 7 und stromaufwärts de Referenzsensors 2 verbindet. Das Ventil 8 ist ein 3/2-Wegeventile, mit dem zwischen dem Messpfad P1 und dem dritten Strömungspfad P3 umgeschaltet werden kann. In weiteren Ausführungsbeispielen können auch mehrere 1-Wegeventile oder andere Arten von Verbindungen vorgesehen sein. Um den Arbeitssensor 1 und den Referenzsensor 2 zu regenerieren und für die obengenannte Bypass-Funktion, wird die Pumpe 51 im Spülpfad P2 aktiviert, die Pumpe 5 im Messpfad P1 bleibt inaktiv und der dritte Strömungspfad P3 geschlossen. Das durch den Spülpfad P2 geförderte (Atem-)Gas wird durch den Filter 7 von den Stickoxiden befreit und passiert den Referenzsensor 2 sowie den Arbeitssensor 1, wo es die an den Sensorflächen abgelagerten Stickoxiden entfernt (Regeneration). Im regulären Messbetrieb wird die Pumpe 5 im Messpfad P1 aktiviert, die Pumpe 51 im Spülpfad P2 deaktiviert und das Ventil 8 bleibt so geschaltet, dass der Messpfad P1 zum Arbeitssensor 1 geöffnet ist. Das Atemgas strömt durch den Messpfad P1 direkt zum Arbeitssensor 1. Da die Pumpe 51 im Spülpfad P2 nicht aktiviert ist und der dritte Strömungspfad geschlossen ist, ist der Referenzsensor 2 geschützt. Der Spülpfad P2 ist dabei durch das Rückschlagventil 61 abgeschlossen, sodass kein Atemgas in den Spülpfad 2 zurückströmen kann. Zur Justagemessung bleibt die Pumpe 5 im Messpfad P1 aktiviert und die Pumpe 51 im Spülpfad P2 deaktiviert. Das Ventil 8 wird so angesteuert, dass der dritte Strömungspfad P3 geöffnet wird. Das Atemgas strömt bis zum Ventil 8 durch den Messpfad P1, dann durch den dritten Strömungspfad P3 und anschließend durch den Spülpfad P2 hin zum Referenzsensor 2 und passiert schließlich den Arbeitssensor 1.in the in 5 In the illustrated embodiment, the reference sensor 2 is arranged downstream of the filter 7 in the flushing path P2. A valve 8 and a third flow path P3 are also provided, which connects the measuring path P1 upstream of the working sensor 1 to the flushing path P2 downstream of the filter 7 and upstream of the reference sensor 2. The valve 8 is a 3/2-way valve that can be used to switch between the measuring path P1 and the third flow path P3. In further exemplary embodiments, several 1-way valves or other types of connections can also be provided. In order to regenerate the working sensor 1 and the reference sensor 2 and for the bypass function mentioned above, the pump 51 in the flushing path P2 is activated, the pump 5 in the measuring path P1 remains inactive and the third flow path P3 is closed. The (breathing) gas conveyed through the flushing path P2 is freed from the nitrogen oxides by the filter 7 and passes through the reference sensor 2 and the working sensor 1, where it removes the nitrogen oxides deposited on the sensor surfaces (regeneration). In regular measurement operation, the pump 5 is activated in the measurement path P1, the pump 51 in the flushing path P2 is deactivated and the valve 8 remains switched in such a way that the measurement path P1 to the working sensor 1 is open. The breathing gas flows through the measuring path P1 directly to the working sensor 1. Since the pump 51 is not activated in the flushing path P2 and the third flow path is closed, the reference sensor 2 is protected. The scavenging path P2 is closed off by the non-return valve 61 so that no breathing gas can flow back into the scavenging path 2 . For the adjustment measurement, the pump 5 in the measurement path P1 remains activated and the pump 51 in the flushing path P2 remains deactivated. The valve 8 is controlled in such a way that the third flow path P3 is opened. The respiratory gas flows through the measuring path P1 to the valve 8, then through the third flow path P3 and then through the flushing path P2 to the reference sensor 2 and finally passes the working sensor 1.

In 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zu Beginn wird eine Messanforderung 100 gestellt, beispielsweise indem der Nutzer in das Atemgasanalysegeräts pustet. Es werden drei Prüfungen 110, 111, 112 für Stabilitätskriterien für den Arbeitssensor 1 durchgeführt. Bei einer Prüfung 110 wird die Zeit seit der letzten Kalibrierung oder Justage des Arbeitssensors 1 mit einem Zeit-Schwellenwert S_Z verglichen, der beispielsweise bei 7 Tagen liegt. Bei einer weiteren Prüfung 111 wird die Anzahl der seit der letzten Kalibrierung oder Justage des Arbeitssensors 1 durchgeführten Messungen mit einem Messungen-Schwellenwert S_M verglichen, der beispielsweise bei 100 Messungen liegt. Bei noch einer weiteren Prüfung 112 wird die kumulierte Stickoxid-Konzentration, die seit der seit der letzten Kalibrierung oder Justage des Arbeitssensors 1 bei allen Messungen durch den Arbeitssensor 1 gemessen wurde, mit einem Konzentrations-Schwellenwert S_K verglichen, der beispielsweise bei 500 Teile pro Milliarde (ppb) liegt. Eine Prüfung 110, 111, 112 wird bestanden, wenn der jeweilige Wert unterhalb des zugehörigen Schwellenwerts liegt. In weiteren Ausführungsbeispielen können auch weniger oder andere Stabilitätskriterien - zusätzlich oder alternativ - geprüft werden.In 6 a flowchart of an exemplary embodiment of the method according to the invention is shown. At the beginning, a measurement request 100 is made, for example by the user blowing into the respiratory gas analysis device. Three tests 110, 111, 112 for stability criteria for working sensor 1 are carried out. In a check 110, the time since the last calibration or adjustment of the working sensor 1 is compared with a time threshold value S _Z , which is 7 days, for example. In a further check 111, the number of measurements carried out since the last calibration or adjustment of the working sensor 1 is compared with a measurement threshold value S _M , which is 100 measurements, for example. In yet another check 112, the cumulative nitrogen oxide concentration, which has been measured by the working sensor 1 since the last calibration or adjustment of the working sensor 1 for all measurements, is compared with a concentration threshold value S _K , which is, for example, at 500 parts per billion (ppb) lies. A check 110, 111, 112 is passed if the respective value is below the associated threshold value. In further exemplary embodiments, fewer or different stability criteria can also be checked—additionally or alternatively.

Wurden alle Prüfungen 110, 111, 112 bestanden, wird eine reguläre Messung 120 durchgeführt, bei der der Arbeitssensor 1 die FeNO-Konzentration im Atemgas misst. Bei den Ausführungsformen zu den 1 und 2 wird hierzu der Referenzsensor 2 auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass die Adsorption von Stickstoff an die Sensorfläche unterbunden wird. Diese Temperatur liegt beispielsweise über 120°C. In weiteren Ausführungsbeispielen wird eine Bias-Spannung an den Referenzsensor 2 angelegt, die groß genug ist, die Adsorption von Stickstoff an die Sensorfläche zu unterbinden. Bei den Ausführungsformen zu den 3, 4 und 5 wird der Referenzsensor 2 wie beschrieben nicht zugeschaltet. Hierbei wird der Referenzsensor 2 während der regulären Messung nicht beheizt.If all tests 110, 111, 112 have been passed, a regular measurement 120 is carried out, in which the working sensor 1 measures the FeNO concentration in the breathing gas. In the embodiments to the 1 and 2 For this purpose, the reference sensor 2 is heated to such a high temperature that the adsorption of nitrogen on the sensor surface is prevented. This temperature is above 120°C, for example. In further exemplary embodiments, a bias voltage is applied to the reference sensor 2 that is large enough to prevent the adsorption of nitrogen on the sensor surface. In the embodiments to the 3 , 4 and 5 the reference sensor 2 is not switched on as described. Here, the reference sensor 2 is not heated during the regular measurement.

Wird eine der Prüfungen 110, 111, 112 nicht bestanden, ist also das Sicherheitskriterium nicht erfüllt, wird eine Justagemessung 130 durch den Arbeitssensor 1 und über eine Kalibrierfunktion der zugehörige FeNO-Wert Y₁ bestimmt. Zudem wird eine Justagemessung 131 durch den Referenzsensor 2 mit den gleichen Betriebsparametern durchgeführt und über eine Kalibrierfunktion der zugehörige FeNO-Wert Y₂ bestimmt. In den Ausführungsformen zu den 3, 4 und 5 wird hierfür der Referenzsensor 2 zugeschaltet. Es wird eine prozentuale Abweichung η zwischen den FeNO-Werten Y₁ und Y₂ gemäß Formel 1 ermittelt 132: $η = (Y_{2} - Y_{1} / Y_{2})$

If one of the

tests

110, 111, 112 is not passed, ie the safety criterion is not met, an adjustment measurement 130 is determined by the working sensor 1 and the associated FeNO value Y ₁ is determined via a calibration function. In addition, an adjustment measurement 131 is carried out by the reference sensor 2 with the same operating parameters and the associated FeNO value Y ₂ is determined via a calibration function. In the embodiments of the 3 , 4 and 5 the reference sensor 2 is switched on for this purpose. A percentage deviation η between the FeNO values Y ₁ and Y ₂ according to formula 1 is determined 132:

n = (Y_{2} - Y_{1} / Y_{2})

Anschließend wird geprüft 133, ob die Abweichung η kleiner als ein Toleranz-Schwellenwert S_T ist. Ist dies der Fall, liegt die Abweichung innerhalb des Toleranzbereichs und es wird keine Justage des Arbeitssensors 1 vorgenommen. Der vom Referenzsensor 2 gemessene FeNO-Wert Y₂ wird als Messwert für die Atemanalyse ausgegeben 140.It is then checked 133 whether the deviation η is less than a tolerance threshold value S _T . If this is the case, the deviation is within the tolerance range and the working sensor 1 is not adjusted. The FeNO value Y _{2 measured by reference sensor 2} is output as a measured value for the breath analysis 140.

Liegt die Abweichung η oberhalb des Toleranz-Schwellenwerts S_T wird eine Justage 150 des Arbeitssensors 1 durchgeführt. Der Toleranz-Schwellenwert S_T weist für den Konzentrationsbereich bis 50 Teile pro Milliarde den Wert 1 Teil pro Milliarde und für den Konzentrationsbereich über 50 Teile pro Milliarde einen prozentualen Wert von 2% auf. In diesem Ausführungsbeispiel wird eine 1-Punkt-Justage durchgeführt, bei der der gesamte Messbereich des Arbeitssensors 1 mittels der Abweichung η korrigiert wird. Die zukünftigen ermittelten FeNO-Werte des Arbeitssensors 1 werden hierfür mit der Abweichung η als konstanten Faktor multipliziert. Es wird eine Messung 160 mittels des Arbeitssensors 1 durchgeführt und der korrigierte FeNO-Wert ausgegeben 160. Schließlich erfolgt eine Regeneration 170 des Arbeitssensors 1 und besonders des Referenzsensors 2.If the deviation η is above the tolerance threshold value S _T , an adjustment 150 of the working sensor 1 is carried out. The tolerance threshold value S _T has the value 1 part per billion for the concentration range up to 50 parts per billion and a percentage value of 2% for the concentration range above 50 parts per billion. In this exemplary embodiment, a 1-point adjustment is carried out, in which the entire measuring range of the working sensor 1 is corrected using the deviation η. For this purpose, the future determined FeNO values of the working sensor 1 are multiplied by the deviation η as a constant factor. A measurement 160 is carried out using the working sensor 1 and the corrected FeNO value is output 160. Finally, a regeneration 170 of the working sensor 1 and in particular of the reference sensor 2 takes place.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 1384069 B1 [0004]

Claims

Breathing gas analyzer for a person's breathing gas, having a working sensor (1) which is set up to measure a nitrogen oxide concentration in the breathing gas, characterized by a reference sensor (2) which is set up to measure a nitrogen oxide concentration in the breathing gas independently of the working sensor (1). measure respiratory gas.

breath gas analyzer claim 1 , characterized in that the working sensor (1) and the reference sensor (2) are arranged in series in at least one flow path (P; P1, P2) for the breathing gas.

breath gas analyzer claim 1 , characterized in that the working sensor (1) and the reference sensor (2) are arranged in flow paths (P1, P2) for the breathing gas in parallel.

Respiratory gas analyzer according to one of the preceding claims, characterized in that the reference sensor (2) is arranged in an additional flow path (P2), the flow path (P1) of the working sensor and the additional flow path (P2) being connectable via a controllable connection.

breath gas analyzer claim 1 , characterized in that the working sensor (1) is arranged in a measuring path (P1) and the reference sensor (2) is arranged in a flushing path (P2) which branches off into the measuring path (P1) upstream of the working sensor (1), the Flushing path (P2) has a filter (7) upstream of the reference sensor (2), which is set up to remove nitrogen oxides from the respiratory gas, and wherein the measuring path (P1) and the flushing path (P2) can be connected via a controllable connection.

Respiratory gas analyzer according to one of Claims 4 or 5 , characterized in that the controllable connection is realized by a controllable valve (3, 4; 8).

Method for adjusting a working sensor of a respiratory gas analyzer according to one of Claims 1 until 6 , with the following steps: - checking (110, 111, 112) of stability criteria for the working sensor (1); - Carrying out an adjustment measurement (130, 131) by means of the working sensor (1) and by means of the reference sensor (2) if at least one of the stability criteria is not met; - determining (132) a deviation (η) between a signal value measured by the working sensor and a signal value measured by the reference sensor during the adjustment measurement (130, 131); - Carrying out an adjustment (150) of the working sensor (1) using the signal values of the reference sensor (2) measured during the adjustment measurement if the deviation (η) between the signal value measured by the working sensor (1) and that measured by the reference sensor (2). Signal value is greater than a tolerance threshold (S _T ).

procedure after claim 7 , characterized in that if at least one of the stability criteria is not met and if the deviation (η) between the signal value measured by the working sensor (1) and the signal value measured by the reference sensor (2) is less than the tolerance threshold value (S _T ) is, the measured value of the reference sensor from the adjustment measurement (131) is used for the respiratory gas analysis (140).

Procedure according to one of Claims 7 or 8th , characterized in that the working sensor (1) is corrected by means of the deviation (η) occurring during the adjustment measurement (130, 131) between the signal value measured by the working sensor (1) and the signal value measured by the reference sensor (2).

Procedure according to one of Claims 7 or 8th , characterized in that at least one further adjustment measurement with changed parameters is carried out by means of the working sensor (1) and by means of the reference sensor (2) and the working sensor (1) by means of the deviations occurring in the various adjustment measurements between those measured by the working sensor (1). Signal values and the signal values measured by the reference sensor (2) is corrected.

Procedure according to one of Claims 7 until 10 , characterized in that when the stability conditions are met, the reference sensor (2) is not heated during a measurement.

Procedure according to one of Claims 7 until 10 , characterized in that if the stability conditions are met, the reference sensor (2) is heated during a measurement at a temperature high enough to prevent the adsorption of nitrogen on the sensor surface, or a bias voltage is applied to the reference sensor large enough to prevent adsorption of nitrogen to the sensor surface.

Procedure according to one of Claims 7 until 12 , characterized in that the reference sensor (2) is switched on only during the adjustment measurement (131).