DE3814780A1 - Wasserabscheider fuer ein gasanalysegeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen röhrchenartig aus­ gebildeten Wasserabscheider für ein Gasanalysegerät, bestehend aus einem Röhrchen für die Passage einer Gasprobe zu einem Wasserabscheider, ausgestattet mit einem porösen Leitungsstück, durch dessen Wand die Gasprobe gesaugt wird und zwar durch einen porösen, leitungsumgebenen, röhrchenförmigen Raum und ferner be­ stehend aus einem Meßsensor, wobei das kondensierte, innerhalb des porösen Leitungsstückes bleibende Wasser mit einer geringeren Gasmenge in eine Wasseraufnahme gesaugt wird.

Wenn beispielsweise ein CO₂-Analysegerät für die Mes­ sung von Lungenluft benutzt wird, besteht ein Problem darin, daß Wasserdampf in der Ausatmungsluft enthalten ist. Wenn die Temperatur in einer Probenpassage nied­ riger ist als die menschliche Körpertemperatur, so kon­ densiert der Wasserdampf in einer Meßeinrichtung, und das eindringende Wasser gelangt in den Meßbereich, was zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führt. Zusätz­ lich ist zu berücksichtigen, daß eine Gasprobe oft Schleim und Blut enthält und ebenfalls Staub, die ein Wasserabscheider ebenfalls in der Lage sein muß, vom Gas abzutrennen.

In vorbekannten Gasanalysegeräten ist Wasser von einer Gasprobe durch Benutzung eines Wasserabscheiders ge­ trennt worden, der mit einer Wasserabtrennkammer ausge­ stattet ist, die die Strömung in zwei Partialströme derart teilt, daß die Hauptströmung durch einen Meßsen­ sor gesaugt wird, und zwar mit einem Röhrchen, das mit der Wasserseparationskammer verbunden ist und wobei die wesentlich geringere Seitenströmung kontinuierlich mittels eines mit dem Bodenbereich der Wassersepara­ tionskammer verbundenen Röhrchens in einen Wasserauf­ nahmeraum abgesaugt wird, der das in einer Gasprobe enthaltende Wasser zurückhält und von dort aus zu einer Pumpe geleitet wird. Diese vorbekannte Lösung des Pro­ blems weist folgende Nachteile auf: Die Wasserse­ parationskammer führt zu einem besonderen Volumen in der Gasprobenpassage, was eine langsame Messung zur Folge hat. Ein Nachteil besteht ferner in dem Nichtvor­ handensein eines Wasserabtrennschrittes. Unvermeidlich gelangt deshalb etwas Wasser in den Meßsensorenbereich, bspw. als Folge eines Spritzvorganges in der Separati­ onskammer oder etwas Wasser findet seinen Weg zur Pumpe, nachdem ein Wasserraum im Nebenflußbereich ge­ füllt ist.

Eine andere vorbekannte Methode besteht in der Benut­ zung einer Feuchtigkeitsausgleichsröhre. In diesem Fall ist das Analysegerät normalerweise nicht mit einem in­ dividuellen Wasserabscheider versehen, sondern stattdessen ist ein Proberöhrchen zwischen einem Pati­ enten und dem Gerät und ferner einem Röhrchen zwischen dem Probenverbinder im Gerät und einem Meßsensor ange­ ordnet, gefertigt aus einem Material, das die Feuchtig­ keit des Gases innerhalb des Röhrchens dahingehend aus­ gleicht, daß diese der Feuchtigkeit außerhalb ent­ spricht, so daß das Wasser immer die Neigung hat, zur trockneren Seite zu gelangen, wobei die Feuchtigkeit einer ausgeglichenen Gasprobe, der der umgebenden Luft entspricht und keine Kondensation an den Röhrchenwandun­ gen auftritt.

Diese vorbekannte Lösung hat folgende Nachteile: Das Röhrchenmaterial ist nur in der Lage, Wasser in nur be­ grenztem Umfange durch die Wand pro Zeiteinheit durch­ zulassen, wodurch verspritztes Wasser vom Röhrchen ei­ nes Atmungsgerätes und darin enthaltener Schleim und Blut am Ende an den Meßsensor gelangen können. Staub in der Luft findet ebenfalls seinen Weg zum Meßsensor und verursacht dort entsprechende Probleme.

Das wesentliche Anliegen der Erfindung besteht demgemäß in der Ausbildung eines Wasserabscheiders, der in der Lage ist, die obigen Probleme zu beheben. Insbesondere ist es ein Gegenstand der Erfindung, den Eintritt aller Art von Flüssigkeiten und Staub unter allen Umständen daran zu hindern, in das Analysegerät zu gelangen, d. h. insbesondere auf die Meßsensoren und zwar mit der Maß­ gabe, dabei eine hohe Meßgeschwindigkeit aufrechtzuer­ halten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Wasserab­ scheider der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführ­ ten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen erge­ ben sich nach den Unteransprüchen.

Auf diese Weise gelangt eine Gasprobe in einen röhrchenförmigen Raum des Wasserabscheiders und wird durch eine poröse Wand in einen Röhrchenraum geleitet und danach zu einem Meßsensor, wobei das Wasser keine poröse Wand bei Negativdruck, verursacht durch eine Gasprobenpumpe gelangt, sondern stattdessen diese pas­ siert und so von einer Gasprobe in einen Wassersammel­ raum mit oder ohne einem kleineren Teilstrom abgetrennt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Hauptstrom in zwei Teilströme derart ver­ zweigt, daß der Hauptstrom durch eine poröse Wand ge­ saugt und zu einem Meßsensor weitergeleitet wird, wobei der abgezweigte Teilstrom unter Passage eines Wasser­ aufnahmeraumes durch eine poröse Wand zu einer Proben­ pumpe gelangt, um die Passage von Wasser in das Gerät zu verhindern, und zwar selbst dann, wenn der Wasser­ aufnahmeraum gefüllt sein sollte, weil die poröse Wand eine Wasserpassage unter der Wirkung eines Negativ­ druckes, erzeugt durch die Gasprobenpumpe, verhindert. Auf diese Weise bleiben kondensiertes Wasser, Schleim, Staub und Blut im Wasserabscheider eines solchen Gerä­ tes und können unter keinen Umständen in das Gerät ge­ langen, mit dem Ergebnis, daß weder Bakterien noch Vi­ ren, die in den Flüssigkeiten enthalten sind, in das Gerät gelangen können. Die Drosseln, die zu- und ab­ strömseitig vor und hinter der Probenpumpe angeordnet sind, können benutzt werden, umd das gegenseitige Ver­ hältnis zwischen Hauptstrom und abgezweigten Strömungen zu regulieren. Um zu verhindern, daß der abgezweigte Seitenstrom die Meßgeschwindigkeit beeinflußt, muß die­ ser abgezweigte Strom wesentlich geringer sein als die Hauptströmung, d. h. vorzugsweise nur ca. 5% der ganzen Strömung betragen. Was die Herstellungstechnik be­ trifft, so können die Röhrchenkomponenten dadurch er­ halten werden, daß man sie an den Verbindungsflächen zweier Elemente, die gasdicht miteinander verbunden sind, in der Weise anordnet bzw. anbringt, daß jedes Element mit einem halbkreisförmigen Querschnitt in Form einer Nut ausbildet und zwischen den Elementen eine po­ röse Membrane anordnet oder daß die gebildete Nut mit einem porösen Röhrchen ausgestattet wird. Eines dieser Elemente kann mit einer entfernbaren Wassersammelkam­ mer und einer Membrankomponente für die Abzweigströmung ausgestattet werden oder es kann alternativ die Seiten­ strömung durch eine Membran geleitet werden, die zwi­ schen diesen Elementen angeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Wasserabscheider wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungs­ beispielen näher erläutert. Es zeigt schematisch

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserabscheiders, verbunden mit einem Gas­ analysegerät, das außer den Sensoren, einer Pumpe und den Drosseln detailiert nicht dar­ gestellt ist;

Fig. 2. 3 Schnitte längs Linien II-II und III-III ge­ mäß Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt durch die Anschlußflächen zwi­ schen Elementen gemäß Fig. 2, 3;

Fig. 5 eine Darstellung ähnlich der der Fig. 1 in einer zweiten Ausführungsform des Wasserab­ scheiders für ein Gasanalysegerät;

Fig. 6, 7 Schnitte längs Linien VI-VI und VII-VII gemäß Fig. 5 und

Fig. 8 eine Anschlußfläche eines Elementes gemäß Fig. 6, 7.

Eine Gasprobe wird von einem Patienten durch einen Pla­ stikschlauch über eine Zuleitung 12 in eine Passage 17 geleitet, deren Querschnittsform halbkreisförmig oder kreisförmig ausgebildet ist. In der Passage 17 teilt sich eine Gasprobe in zwei Teilströme. Der Hauptstrom wird durch eine Pumpe 8 und zwar durch die poröse Wand 3 der Passage in eine Passage 4 gesaugt, die halbkreis­ förmig oder kreisförmig im Querschnitt ausgebildet ist, und ferner durch ein Röhrchen 10 durch die Meßsensoren 5 und 6. Cirka 5% der Probenströmung werden durch das Röhrchen 13 in die Wasseraufnahme 15 gesaugt und ferner durch das Röhrchen 14 in die Passage 16, die halbkreis- oder kreisförmigen Querschnitt hat, und durch die po­ röse Wand der Röhrchenpassage 16 in eine Passage 18 mit ebenfalls halbkreisförmigem oder kreisförmigem Quer­ schnitt, und dieser Teilstrom gelangt schließlich durch ein Röhrchen 11 und eine Strömungsdrossel 7 wie­ der zur Vereinigung mit der Hauptströmung. Eine Strömungsdrossel, die abströmseitig hinter der Pumpe 8 angeordnet ist, dient dazu, die Durchströmung in ge­ wünschter Weise einzustellen.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 4 sind die Anschlußflächen, der gegenseitig gasdicht verbun­ denen Elemente 1 und 2 mit im Querschnitt kreisförmigen Nuten 4 und 18 versehen, die mit porösen Röhrchen 3, 17 und 3, 18 ausgestattet sind. Der äußere Durchmesser dieser porösen Röhrchen ist etwas geringer als der in­ nere Durchmesser der Nuten 4 und 18, um dadurch zwei konzentrische Röhrchenpassagen herzustellen, die durch die poröse Wand 3 voneinander getrennt sind.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 bis 8 ist zwi­ schen den gegenseitig gasdicht verbundenen Elementen 1 und 2 eine poröse Membran oder ein Diaphragma derart angeordnet, daß sich die Passagen 17 und 4 bzw. 16 und 18 jeweils auf den gegenüberliegenden Seiten des Diaphragmas 3 erstrecken. Die Länge der Passagen 17 und 4 können dadurch vergrößert werden, daß man die Passa­ gen gewunden bzw. mäanderförmig anlegt.

Das poröse, wasserundurchlässige Diaphragma muß dicht zwischen den Elementen 1 und 2 eingespannt werden, um eine Vermischung einer Gasprobe zu verhindern, was den Meßvorgang verlangsamen würde. Das Diaphragma 3 muß gas­ dicht zwischen den Elementen 1 und 2 angeordnet werden, so daß das Gas längs der Passage strömt, statt quer an den Enden einer solchen Passage zu strömen, bspw. gegen das Zentrum der Passage. Eine Leckage von einer Passage zur anderen oder zur Umgebungsluft ist auf keinen Fall zulässig.

Die vorbeschriebene Anordnung führt zu dem Ergebnis, daß das Gas die ganze Zeit in einen Wasserabscheider strömt, und zwar in einem Zustand so nah wie möglich, wie in einem herkömmlichen Röhrchensystem, wobei die messungsbehindernde Vermischung von Gasen so vernach­ lässigbar wie möglich ist.

Claims (5)

1. Wasserabscheider für ein Gasanalysegerät, beste­ hend aus einer Zuleitung (12) für die Passage ei­ ner Gasprobe in dem Wasserabscheider, wobei die Wasserabtrennung in einer Röhrchenpassage durch Trennung der Ströme in zwei Teilströme bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand oder die Wände (3) einer ersten Röhr­ chenpassage (17) aus porösem, gasdurchlässigem Ma­ terial gebildet ist/sind und die die Wand durch­ drungene Hauptströmung in eine zweite Röhr­ chenpassage (4) und via eines Röhrchens (10) an Meßsensoren (5, 6) geleitet wird, während das Was­ ser, das die permeable Wand der ersten Passage (17) nicht durchdringen kann, mit einer geringeren Gasmenge längs einer Passage (17, 13) in eine Wasseraufnahme (15) geleitet wird und dieser we­ sentlich geringere Teilstrom weiter via eines Röhrchens (14) in eine dritte Röhrchenpassage (16) gleitet wird, durch deren poröse Wand (3) dieser Teilstrom in eine vierte Röhrchenpassage (18) und via eines Röhrchens (11) durch eine Strömungsdros­ sel (7) einer Pumpe (8) zugeleitet wird.

2. Wasserabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und vierte röhrchenförmige Wasser­ abscheidungspassage (4, 18) aus im Querschnitt halbkreisförmigen Nuten in den Anlageflächen zweier Elemente (1, 2) gebildet ist, die gasdicht gegeneinander befestigt sind.

3. Wasserabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröses Röhrchensystem (3, 17; 3, 16) in einer im Querschnitt kreisförmigen Nut (4; 18), angeordnet ist, gebildet aus den Anschlußflächen von Elementen (1, 2), die miteinander gasdicht verbunden sind.

4. Wasserabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zueinander gasdicht verbundenen Elementen (1, 2) ein poröses Diaphragma angeordnet ist, wobei die Röhrchenpassage (17, 4; 16, 18) aus den beiden gegenüberliegenden Flächen des Dia­ phragmas (3) gebildet sind.

5. Wasserabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraufnahme (15), die im seitlichen Strömungszweig angeordnet ist, entleerbar ausge­ bildet ist, wobei zwischen den Röhrchen (14, 11) abströmseitig vom Wasseraufnahmeraum ein poröses Diaphragma (3) angeordnet ist, um den Eintritt von Wasser in das Analysegerät zu verhindern.