DE1948043A1 - Vorrichtung zum Analysieren der Atemluft - Google Patents
Vorrichtung zum Analysieren der AtemluftInfo
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Description
HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER
PATENTANWÄLTE IN STUTTGART 19A8043
A 37 670 b
Iy - 71
16.Sept.1969
Mine Safety Appliances Company 201 North Braddock Avenue Pittsburgh, Pennsylvania 15 208
U.S.A.
Vorrichtung zum Analysieren der Atemluft
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Analysieren der Atemluft.
Beim Analysieren der Atemluft für die Auswertung physikalischer
Funktionen oder zur Bestimmung eines physiologischen ' Zustandes ist es wesentlich, von der untersuchten Person
ausgeatmete Luft zu erhalten, die aus den Lungenbläschen stammt. Der erste Teil der ausgeatmeten Luft, der aus dem
Mund, der Luftröhre und den großen Lungenkanälen stammt, muß daher von dem letzten Teil, der aus den Lungenbläschen
kommt, getrennt werden. So benötigt beispielsweise die Polizei Vorrichtungen, um.an Ort und Stelle den Alkoholgehalt
der Atemluft zu messen. Um in der Praxis einsatzfähig zu sein, muß diesen Vorrichtungen zuverlässig Luft aus der
Lunge zugeführt werden, sie müssen ferner, sowohl vom Standpunkt der untersuchenden wie der untersuchten Person, einfach
zu handhaben sein. Da eine Sterilisierung dieser Vor-
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ric.titungen nach dem Gebrauch schwierig und teuer ist, sollen
sie so billig sein, daß sie nä.ch einmaligem Gebrauch weggeworfen werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und billige Vorrichtung zum Analysieren von Atemluft
zu schaffen.
Gemäß der Erfindung wird dies bei der eingangs genannten
Vorrichtung erreicht durch eine erste Leitung mit einem ersten und einem zweiten offenen Ende, eine zweite Leitung,
die sich zwischen den offenen Enden in die erste Leitung öffnet und die ein drittes offenes Ende besitzt, ein Einweg-Ventil
in der zweiten Leitung, das belastet ist und bei einem vorgegebenen Druck öffnet, um eine Ausströmung aus
dem dritten offenen Ende zu ermöglichen, einen nicht elastischen aufblasbaren Beutel mit einer Öffnung, die in Verbindung
mit dem zweiten offenen Ende steht und durch einen nicht elastischen aufblasbaren Beutel, der eine Öffnung hat,
die in Verbindung mit dem dritten offenen Ende steht.
Wenn die ausgeatmete Luft der untersuchten Person in die Vorrichtung hineingeleitet wird, so wird der erste Beutel
mit dem ersten Teil der ausgeatmeten Luft gefüllt, während
der zweite Beutel mit der zu analysierenden Luft aus der Lunge gefüllt wird. Die Analyse erfolgt zweckmäßigerweise,
indem die Luft in Berührung mit einem kalorimetrischen
chemischen Reaktionsmittel gebracht wird.
Zweckmäßigerweise wird dabei die aus der Lunge stammende Luft durch ein Rohr abgeführt, welches das kalorimetrische Reaktionsmittel
enthält, die Luft kann jedoch auch in dem Beutel mit einem solchen Reaktionsmittel in Berührung gebracht wer-
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den. Der Ventilsitz des Einweg-Ventiles ist vorzugsweise aus
einem Stück mit der Leitung gebildet. Der Ventilteller kann
durch einen Block aus einem federnden geschäumten Kunststoff oder aus Gummi· auf den Ventilsitz gedruckt werden.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert, in der
Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
Pig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig.1.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Beutels zur Aufnahme
der zu untersuchenden Luft nach Pig.1, der mit einem Rohr zum Analysieren der Luft
versehen ist.
Pig. 4 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der der kalorimetrische
Indikator in dem Beutel enthalten ist.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt eine T-fÖrmige Leitung 2,
deren eine Zweigleitung zu einem Mundstück 4 geformt ist, während eine andere Zweigleitung eine Öffnung 6 aufweist,
die sich in einen Beutel 8 öffnet. Der Beutel 8 besteht aus einem flexiblen, nicht elastischen Material, z.B. aus Polyäthylen
oder Polyvinylchlorid, und er ist mit der Leitung 2 in geeigneter Weise mittels eines Klebstoffes oder durch
Wärmeverschweißung verbunden. Die dritte Zweigleitung 10 der Leitung 2 führt über einen flexiblen Schlauch 12 und eine
Leitung 14 in einen Beutel 16, der ebenso wie der Beutel 8 aus einem flexiblen, nicht elastischen Material besteht. Der
Schlauch 12 besteht vorzugsweise aus Gummi oder aus einem
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anderen stark elastischen Material, so daß der Schlauch leicht
abgeklemmt werden kann. Der erste Beutel hat zweckmäßigerweise ein Volumen von wenigstens etwa 400 cm , während das
Volumen des zweiten Beutels der Probenmenge angepaßt ist, die für den besonderen Zweck erforderlich ist. Zweckmäßigerweise
können beide Beutel ein Volumen von etwa 800 cm aufweisen.
In der Zweigleitung 10 ist eine Schulter 18 angeformt, die einen ringförmigen Ventilsitz bildet. Der. Ventilteller 20
ist an einem Block 22 befestigt,, der aus elastischem Schaumgummi oder einem geschäumten Kunstharz, wie z.B. einem flexiblen
Polyuze-ftian besteht. Der Ventilteller besteht zweckmäßigerweise
aus einer gasundurchlässigen Haut, die einstückig an . dem Block 22 angeformt ist, es kann jedoch auch ein separater
gasundurchlässiger Ventilteller aus Gummi, Kunststoff od.dgl. verwendet werden, der mit dem Block 22 mit Hilfe eines Klebstoffes
verbunden ist. Ein Haltering 24 sitzt mit Preßsitz in der Zweigleitung 10 und liegt an einer Schulter 23 an,
um den Block 22 zusammenzupressen, wodurch das Ventil vorgespannt und geschlossen wird, so daß es bei einem vorgegebenen,
stromaufwärts gerichteten Druck öffnet. Um die aus der Lunge,
stammende Luft Zuverlässig zu trennen und abzusondern und um
die Vorrichtung leicht benützen zu können, sollte das Ventil vorzugsweise bei einem Druck von etwa 75 bis etwa"575- mm
Wassersäule öffnen, wobei der zweckmäßige Mindest-Öffnungsdruck
in einigem Umfang von den Abmessungen der Leitung abhängt, insbesondere von der Größe der Durchgangsöffnung in
den ersten Beuteln. Ferner sollte das Ventil nicht in gerader Linie mit dem Mundstück angeordnet sein, um eine vorzeitige
Öffnung infolge des direkt auf das Ventil auftreffenden Atems
zu verhindern.
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Bei der Anwendung der Vorrichtung wird die ausgeatmete Luft in das Mundstück 4 eingeblasen, wobei zuerst der Beutel 8
gefüllt wird. Ist dieser voll, so wird das Ventil in der Zweigleitung 10 durch den Druck der eingeblasenen Luft geöffnet,
so daß die· Atemluft nun in den Beutel 16 einströmt. Ist der Beutel nicht durch eine Ausatmung gefüllt, so wird
die Vorrichtung vom Mund der untersuchten Person entfernt, der Beutel 8 zusammengedrückt, um die Luft, die er enthält,
durch das Mundstück 4 hinauszudrücken. Die untersuchte Person kann dann erneut ausatmen und die Atemluft in die Vorrichtung
einblasen, wobei das Verfahren wiederholt wird und der erste Teil der Luft in den Beutel 8 strömt, während der letzte Teil,
der aus der Lunge stammt, in den Beutel 16 strömt und untersucht wird. Der Schlauch 12 wird dann durch eine Klammer oder
mit Hilfe der- Finger geschlossen, worauf der Schlauch von der
Leitung 2 abgezogen und ein Röhrchen 28 in den flexiblen Schlauch eingesetzt wird, wie in Pig. 3 gezeigt ist. Der
Beutel 16 wird dann zusammengedrückt, um die in ihm enthaltene Atemluft durch das Röhrchen 28, das die Reaktionsstoffe
enthält, auszustoßen, wodurch der Alkoholgehalt der Luft bestimmt wird. Der Beutel 16 kann auch mit einem zweiten Auslaß
zum Einsetzen des Röhrchens 28 versehen sein.
Das Röhrchen 28 kann ein G-lasröhrchen sein, dessen Enden zugeschmolzen
sind und die abgebrochen werden, wenn das Röhrchen benützt wird. Es enthält eine Schicht 30 eines Reaktionsmittels,
das seine Farbe bei Berührung mit dem zu untersuchenden Gas verändert. Das Reaktionsmittel kann zwischen Stöpseln 32
aus Glaswolle gehalten sein.Wenn die Luft im Beutel 16 durch das Röhrchen strömt, tritt in Längsrichtung der Schicht 30
ein Farbwechsel auf, wobei die Länge des die Farbe wechselnden Teiles von der Menge des zu untersuchenden Gases abhängt.
Soll der Alkoholgehalt festgestellt werden, so kann das Röhr-
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chen direkt in Prozent des im Blut enthaltenen Alkoholgehaltes
geeicht werden, soweit das Volumen des nicht elastischen Beutels vorgegeben ist und der Alkoholgehalt der
aus der Lunge kommenden Luft der Alkoholkonzentration im Blut proportional ist.
Zur Bestimmung dieses Alkoholgehaltes ist eine ganze Reihe von Kalorimetern bekannt. Ein geeignetes Reaktionsmittel
ist in einer älteren Anmeldung der Anmelderin beschrieben, wobei eine sechswertige Chromverbindung und eine fünfwertige
Phosphorsäure in einem inerten -Träger verteilt sind. Dieses Indikatormaterial verändert seine Farbe bei einer Reaktion
mit Äthylalkohol von gelb zu dunkelgrün. Eine typische Zusammensetzung enthält beispielsweise 0,53 g Chromtrioxyd
und 1,67 g Metaphosphorsäure, die in 100 Milliliter eines Kieselsäure-Gels verteilt sind, das eine Korngröße von etwa
1,4 bis etwa 2,4 mm hat.
Pig. 5 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung, bei
der das kalorimetrische Reaktionsmittel 36 in einem zerbrechbaren
Glasröhrchen 34 enthalten ist, das im Innern des Beutels 16 angordnet ist. Die zu untersuchende Luft wird in derselben
Weise, wie oben beschrieben, im Beutel 16 gesammelt. Das Glasröhrchen, das eine vorgegebene Menge des Reaktionsmittels enthält,
wird dann zerbrochen, während es sich im Inneren des Beutels befindet, um das Reaktionsmittel der Luft im Beutel
auszusetzen. Das Reaktibnsmittel kann dasselbe sein, wie oben
beschrieben, wenn jedoch die gesamte Menge des Reaktionsmittels gleichzeitig der Luft ausgesetzt wird,führt das Vorhandensein
von unterschiedlichen Alkoholgehalten zum Entstehen einer Farbe mit unterschiedlichen Schattierungen, die mit.geeichten
Standardfarben verglichen werden, um den Alkoholgehalt zu bestimmen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung eignen sich.
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auch flüssige Reaktionsmittel, wie z.B. eine Lösung aus Natriumdichromat in Schwefelsäure, welche sich leicht in
die Glasampulle einfüllen lassen und die mit Hilfe von Standardfarben geeicht werden können. Da der Beutel 16
nicht abgenommen werden muß, ist er direkt an der Leitung befestigt. Die Ausführungsform nach Pig. 5 eignet sich besonders
bei kaltem Wetter, da die Genauigkeit der Analyse nicht durch eine Kondensation beeinflußt wird, die bei
Kälte schnell in dem Beutel 16 auftreten kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sehr einfach aufgebaut und billig, so daß sie nach einmaligem Gebrauch weggeworfen
werden kann. Die Leitung 2 ist vorzugsweise aus Kunststoff" geformt, einschließlich der Schultern für das
Ventil. Das Ventil ist zuverlässig und sehr billig. Die gesamte Vorrichtung, außer dem chemischen Reaktionsmittel,
kann natürlich wieder verwendet werden, wenn sie geeignet gewaschen und sterilisiert wird. Gegenwärtig sind'jedoch
die Kosten für die Reinigung und Sterilisierung größer als die Kostet ,der Vorrichtung.
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Claims (7)
- Iy - 71 16.Sept.1969Patentansprüche :Vorrichtung zum Untersuchen der Atemluft, gekennzeichnet durch eine erste Leitung (2) mit einem ersten offenen Ende (4) und einem zweiten offenen Ende (6), eine zweite Leitung (10), die sich zwischen den offenen Enden (4., 6) in die erste Leitung (2) öffnet und die ein drittes offenes Ende aufweist, ein Einweg-Ventil (20), das in der zweiten Leitung (10) angeordnet und vorgespannt ist, um bei einem vorgegebenen Druck zu öffnen, womit die Luft durch das dritte offene Ende ausströmen kann, fer- ■ ner durch einen nicht elastischen aufblasbaren Beutel (8), der eine Öffnung hat, die an das offene Ende (6) angeschlossen ist, und durch einen zweiten nicht elastischen aufblasbaren Beutel (16), der eine Öffnung aufweist, die an das dritte offene Ende angeschlossen ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Druck etwa 75 bis etwa 375 mm Wassersäule beträgt. .•"•b
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem dritten offenen Ende und dem zweiten Beutel (16) ein elastischer Schlauch (12) zwischengeschaltet ist.
- 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil mit einem ringförmigen Ventilsitz (18) versehen ist, der einstückig an die zweite Leitung (10) angeformt ist, daß es ferner mit einem gasundurchlässigen Ventilteller (20), der mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, versehen ist, und daß in-9-0 098 19/ 13A0A 37 67Ob - tf - 1Q/ pn/ qiy- 71 Iy4ou4d16.Sept. 1969der Leitung (10) ein Haltering (24) im Abstand von dem Ventilsitz (18) vorgesehen ist, um das ein elastischer Block (22), dessen Durchmesser kleiner ist als der Innendurchraesser der Leitung (10), unter Druck zwischen dem Haltering (24) und dem Ventilteller (20) eingespannt ist, wodurch der Ventilteller (20) gegen den Ventilsitz (18) gedrückt wird.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, gekennzeichnet durch eine zerbrechbare Ampulle (34), die im Inneren des zweiten Beutels (16) angeordnet ist und eine vorgegebene Menge eines kalorimetrischen Reaktionsstoffes. enthält, der auf Äthylalkohol anspricht.
- 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (2) und die Leitung (10) in Form einer aus einem Stück bestehenden T-förmigen Leitung ausgebildet sind.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (24) mit Preßsitz in der Leitung (16) angeordnet ist und an einer im Innern der Leitung (10) ausgebildeten Schulter (23) anliegt .009819/1340
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