DE3823736C2 - Vorrichtung zum Nachweis von Halitose - Google Patents
Vorrichtung zum Nachweis von HalitoseInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachweis von Halitose zur
Prüfung der menschlichen Ausatemluft auf Halitose gemäß den
Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.
Zum Nachweis von schlechtem Mundgeruch und zur Bestimmung des
Grades einer Halitose oder des üblen Geruches menschlicher
Ausatemluft werden bisher nur organoleptische Prüfungen eingesetzt,
die auf dem menschlichen Geruchssinn basieren.
Solche organoleptischen Prüfungen werden normalerweise von
einer Gruppe von mehreren ausgebildeten Fachleuten ausgeführt,
die in Zusammenarbeit den Grad der Halitose einfach
dadurch abschätzen, daß sie ihren Geruchssinn einsetzen. Die
organoleptischen Prüfungen durch Gruppen von Fachleuten sind
jedoch zur quantitativen Erfassung der Ernsthaftigkeit der
Halitose und mehr noch zur Messung der Konzentration von
üblen Gerüchen in menschlicher Ausatemluft ungeeignet.
Die quantitative Analyse übler Gerüche in menschlicher Ausatemluft
wird mittels Gaschromatographie, gewöhnlich unter
Benutzung eines Flammenphotometers oder eines Wasserstoffflammenionisationsdetektors
durchgeführt. Bei der Messung übler
Gerüche mittels flammenphotometrischer Gaschromatographie
wird die Ausatemluft einer Person, bei der Verdacht auf
Osostomie besteht, auf ein adsorbierendes Material geleitet,
so daß dieses die chemischen Bestandteile der Atemluft aufnimmt.
Das adsorbierende Material, das die übelriechenden
Gase, die in der Ausatemluft der Testperson enthalten sein
können, aufgenommen hat, wird dann verbrannt, um den Nachweis
und die Identifizierung und quantitative Messung der übelriechenden
Gase durch Messung der bei der Verbrennung auftretenden
Lichtintensität zu ermöglichen. Derartige quantitative
Analysen übler Gerüche in menschlicher Ausatemluft
erfordern eine umfangreiche, komplizierte und entsprechend
teure Prüfausrüstung, die nicht für den persönlichen Gebrauch
zu Hause oder in einer Zahnarztpraxis geeignet
ist.
Experimentell wurde nachgewiesen, daß Halitose durch die
Anwesenheit von etwa 20 bis 100 verschiedenen chemischen
Substanzen im menschlichen Atem verursacht wird. Typische
Beispiele für derartige Substanzen, die zum Entstehen von
Halitose beim Menschen beitragen, sind Schwefelwasserstoff
H₂S, Dimethylsulfid (CH₃)₂S, Methylmercaptan CH₃SH,
und Ethylmercaptan C₂H₅SH. Schwefelwasserstoff entsteht
beispielsweise durch die Ansammlung von Plaque auf den Zähnen
und könnte durch regelmäßige Reinigung der Zähne und der
Mundhöhle vermieden werden. Dimethylsulfid ist im Atem des
Menschen normalerweise nicht enthalten und läßt sich, wie
Periodontium-Fachärzte festgestellt haben, nur in der Ausatemluft
eines Patienten mit krankhafter Osostomie nachweisen.
Weiter enthält der Atem eines an krankhafter
Osostomie leidenden Patienten nach Aussage von Fachärzten für
das Periodontium nennenswerte Konzentrationen von Methylmercaptan
und Ethylmercaptan, die als typische übelriechende
Substanzen für die Halitose verantwortlich sind.
Diese chemischen Substanzen, die zum Entstehen von Halitose
beim Menschen beitragen, können mit Hilfe eines bekannten
Gassensors, der auf reduzierende Gase mit bestimmter chemischer
Zusammensetzung anspricht, nachgewiesen und quantitativ
erfaßt werden. Die einfache Anwendung eines derartigen Gassensors
zum Nachweis und zur Messung von übelriechenden
Stoffen in menschlicher Ausatemluft wäre jedoch problematisch,
da nicht nur die nachzuweisenden übelriechenden reduzierenden
Gase, sondern auch andere chemische Substanzen, die
zum Entstehen von Halitose nicht beitragen, vom Sensor
entdeckt und gemessen werden könnten.
Aus der GB 1 398 190 geht eine Vorrich
tung zum Erfassen der Konzentration von Alkohol in der Atem
luft hervor. Ein derartiges Gerät soll lediglich Alkoholkon
zentrationen in Größenordnung von 50 ppm bis 100 ppm und dar
über hinaus erfassen, da erst in diesen Konzentrationen ein
Test auf Alkohol sinnvoll ist. Demgegenüber rufen die auf
grund von Halitose in der menschlichen Ausatemluft enthalte
nen übelriechenden Gase bereits in weitaus geringeren Konzen
trationen eine schlechtriechende Ausatemluft hervor. Es genü
gen bereits geringe Konzentrationsmengen für bestimmte, durch
Halitose hervorgerufene Gase, damit die Ausatemluft als übel
riechend empfunden wird. Der in der vorstehend genannten bri
tischen Patentschrift enthaltene Sensor kann daher nicht zum
Nachweis von Halitose eingesetzt werden, da dessen Ansprech
verhalten viel zu grob für den vorliegenden Zweck ist.
Aus der DE 27 35 222 A1 geht weiterhin ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Messung des Ethylalkoholgehaltes von Luft
hervor, bei der ein Sensorelement verwendet wird, welches aus
einem Keramikröhrchen besteht, das eine Metalloxidschicht
trägt und in dessen Innerem eine Heizeinrichtung vorgesehen ist.
An beiden Enden des an seinen Stirnseiten jeweils offenen Ke
ramikröhrchen sind Elektroden angeordnet. Da die Heizein
richtung frei im Inneren des Keramikröhrchens angeordnet ist,
bedarf es einer extrem großen Heizleistung, um eine entspre
chende Aufheizung des Sensorelementes insgesamt zu erreichen.
Hierbei muß auch die im Keramikröhrchen befindliche Luft mit
aufgeheizt werden. Ein schnelles Ansprechen ist hierdurch
nicht erreichbar. Darüber hinaus ist die Heizeinrichtung
durch das beidseitig offene Keramikröhrchen ebenfalls der
Atemluft ausgesetzt, so daß sich auf der Heizeinrichtung auf
grund der in der Ausatemluft eines Menschen enthaltenen
Feuchtigkeit Korrosion bilden kann. Insgesamt ist also diese
bekannte Vorrichtung nicht geeignet, geringfügige Konzentra
tionsmengen zu messen und dabei schnell sowie sicher zu rea
gieren.
Aus der Zeitschrift "Elektronik" 1972, Heft 5, Seite 155-156,
geht des weiteren ein Halbleiter-Gasdetektor hervor, der als
aktives Element einen kleinen Sinterkörper aufweist, in dem
in zwei gegenüberliegenden Randbereichen zwei Platinheizspi
ralen angeordnet sind. Ein ähnlich aufgebautes Sensorelement
ist des weiteren aus der US 39 33 433 entnehmbar.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die durch Ha
litose hervorgerufenen übelriechenden Gase in der Ausatemluft
eines Menschen auch in geringen Konzentrationen auf einfache
Weise schnell und sicher bestimmt werden können.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale der beiden
nebengeordneten Ansprüche 1 und 2 gelöst. Durch die Anordnung
der Heizeinrichtung in den beiden Sensorelementen in der
Weise, daß sie sich über den gesamten Abstand zwischen den
beiden Elektroden erstreckt, wird ermöglicht, daß die beiden
Elektroden sofort mit Hitze beaufschlagt werden können und
deshalb besonders feinfühlig auf die durch Halitose hervorge
rufenen übelriechenden Gase reagieren können.
Weitere Merkmale
ergeben sich aus der Beschreibung in
Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung des allgemeinen
Schaltbildes einer Vorrichtung zum Nachweis von
Halitose;
Fig. 2A das Schaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Nachweis von
Halitose, die im wesentlichen der Anordnung in
Fig. 1 entspricht;
Fig. 2B das Schaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Nachweis von
Halitose, deren Anordnung im wesentlichen Fig. 1
entspricht;
Fig. 3A das Schaltbild einer dritten bevorzugten Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Nachweis von
Halitose, die im wesentlichen der Anordnung in
Fig. 1 entspricht;
Fig. 3B das Schaltbild einer vierten bevorzugten Ausführungsform
einer Vorrichtung zum Nachweis von
Halitose, die im wesentlichen der Anordnung in
Fig. 1 entspricht;
Fig. 4 eine detaillierte Darstellung des Aufbaues eines
typischen Beispiels eines thermisch aktivierten
Metalloxidhalbleiter-Sensorelements im Längsschnitt,
wie es in der in Fig. 2A oder 3A gezeigten
Vorrichtung zum Nachweis von Halitose verwendet
wird;
Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer Kristallgitterstruktur
von Zinndioxid, das Teil des Sensorelements in
Fig. 4 ist;
Fig. 6 einen Längsschnitt mit dem detaillierten Aufbau
eines typischen Beispiels eines thermisch aktivierten
Dünnfilm-Adsorptionseffekttransistors, der
als Sensorelement in der in Fig. 2B oder 3B gezeigten
Vorrichtung zum Nachweis von Halitose
dient;
Fig. 7A die perspektivische Darstellung des äußeren Aufbaus
einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Nachweis von Halitose, welche die in Fig. 2A
gezeigte Anordnung enthält;
Fig. 7B eine teilweise ausgebrochene Draufsicht auf den
inneren Aufbau der in Fig. 7A gezeigten Vorrichtung
zum Nachweis von Halitose;
Fig. 7C einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 7B;
Fig. 8 das Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der
Anordnung der Steuerschaltung und des Ausgabenetzwerks,
die einen Teil der Steuereinheit bilden, die
in den Fig. 7A bis 7C gezeigten Vorrichtung zum
Nachweis von Halitose vorgesehen ist;
Fig. 9A die perspektivische Darstellung des äußeren Aufbaues
einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung
zum Nachweis von Halitose, die die in Fig.
3A gezeigte Anordnung enthält;
Fig. 9B einen Teil des inneren Aufbaus der Vorrichtung zum
Nachweis von Halitose mit dem in Fig. 9A gezeigten
äußeren Aufbau;
Fig. 10 ein Schaltbild ähnlich dem in Fig. 8 gezeigten, wobei
hier aber die bevorzugte Ausführungsform der Anordnung
von Steuerschaltung und Eingabe- und Ausgabenetzwerk
gezeigt wird, wie sie in der Vorrichtung
zum Nachweis von Halitose nach Fig. 9A und 9B enthalten
ist;
Fig. 11A, 11B, 11C und 11D Flußdiagramme bzw. einige bevorzugte Beispiele des
Hauptprogrammes, welches von der Zentraleinheit der
Steuerschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Nachweis von Halitose ausgeführt werden kann;
Fig. 12A und 12B Flußdiagramme mit der detaillierten Darstellung des
in Fig. 11A gezeigten Programmes in seiner Anwendung
in der in den Fig. 7A bis 7C gezeigten Vorrichtung;
Fig. 13 ein Flußdiagramm mit zusätzlichen Schritten, die in
das in den Fig. 12A und 12B gezeigte Programm
eingefügt werden können;
Fig. 14 ein Flußdiagramm mit Details eines Luftausstoß-
Unterprogrammes, welches in dem in Fig. 11B
gezeigten Programm zusätzlich zu dem in Fig. 11A
gezeigten Programm enthalten ist;
Fig. 15A, 15B, 15C und 15D Flußdiagramme mit Details des in Fig. 11C gezeigten
Programmes in seiner Anwendung in der in Fig. 9A
und 9B gezeigten Vorrichtung;
Fig. 16 ein Flußdiagramm mit den Details eines Diagnose-Unterprogrammes,
welches in dem in Fig. 11D gezeigten
Programm zusätzlich zu dem in Fig. 11C gezeigten
Programm enthalten ist; und
Fig. 17 ein Flußdiagramm mit einer Modifikation des in Fig.
16 gezeigten Diagnose-Unterprogrammes.
Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt die Vorrichtung zum
Nachweis von Halitose im wesentlichen einen Sensor 20
mit zwei Elektroden 22 und 22′ und einer Heizung 24,
die mittels Elektrizität Wärme erzeugen kann. Entsprechend
seiner Bauart reagiert der Sensor 20 auf Anionen bindende
reduzierende Gase bestimmter chemischer Zusammensetzungen
und verändert seinen Widerstand Rv oder seine Leitfähigkeit
Gv bei thermischer Aktivierung. Der Sensor 20 reagiert
so speziell auf die chemischen Substanzen, die zum Entstehen
von Halitose beitragen, darunter, wie bereits oben erwähnt,
Schwefelwasserstoff H₂S, Dimethylsulfid (CH₃)₂S, Methylmercaptan
CH₃SH und Ethylmercaptan C₂H₅SH. Wird der
Sensor 20 mittels Stromzufuhr zur Heizung 24 thermisch aktiviert
und einer Umgebung ausgesetzt, die eines oder mehrere
dieser übelriechenden Gase enthält, so ändern sich der Widerstand
Rv oder die Leitfähigkeit Gv zwischen den Elektroden
22 und 22′ kontinuierlich mit der Gesamtkonzentration der
übelriechenden Substanzen in der Umgebung.
In dem schematischen Schaltplan in Fig. 1 ist die Heizung 24
an eine Stromversorgung 26 mit konstanter Spannung angeschlossen,
während der Sensor 20 selbst mit der Stromversorgung
26 über eine Steuerschaltung 28 verbunden ist. Die
Steuerschaltung 28 reagiert auf die verschiedenen Spannungsunterschiede,
die infolge der Veränderung des Widerstandes
Rv oder der Leitfähigkeit Gv des Sensors 20
zwischen den Elektroden 22 und 22′ entstehen. Die Steuerschaltung
28 ist mit Eingabe- und Ausgabenetzwerken 30 und
32 verbunden, durch die verschiedene Steuer- und Datensignale
während des Betriebes der Vorrichtung der Steuerschaltung
28 zugeführt und von dieser abgegeben werden
können.
Wie noch genauer beschrieben wird, wird zwischen den Elektroden
22 und 22′ durch eine entsprechende Generatorschaltung 34
für eine konstante Spannung ständig eine bestimmte Vorspannung
VB erzeugt. Der Eingangspol der Generatorschaltung 34
für eine konstante Spannung ist mit der Stromversorgung 26
verbunden, der Ausgangspol mit einer der beiden Elektroden 22
und 22′ des Sensors 20. Wird der Sensor 20 in eine Umgebung
gebracht, in der übelriechende Gase vorhanden sind, entsteht
so eine Signalspannung VAUS zwischen den Elektroden 22
und 22′, die höher ist als die Vorspannung VB und sich mit
der Konzentration der gemessenen übelriechenden reduzierenden
Gase ändert. Die Signalspannung VAUS, die also der
Konzentration der gemessenen übelriechenden, reduzierenden
Gase entspricht, wird zur Steuerschaltung 28 geleitet. Die
Generatorschaltung 34 hat zwei weitere Ausgänge, die über
einen Zweistellungsschalter oder Umschalter 36 mit der
Heizung 24 verbunden sind und durch die verschiedene, festgelegte
Spannungen VH und VCL der Heizung 24 wahlweise
zugeführt werden können. Wie noch genauer beschrieben wird,
wird die Spannung VH der Heizung 24 zur Messung übelriechender
Gase zugeführt und im folgenden als Heizspannung
bezeichnet. Die Spannung VCL andererseits wird zum
Regenerieren oder "Reinigen" des Sensors 20 benutzt, der
durch die Verbrennung der reduzierenden Gase nach der Messung
verunreinigt ist. Diese Spannung wird im folgenden als
Sensorreinigungsspannung bezeichnet.
Fig. 2A zeigt die Schaltungsanordnung einer ersten bevorzugten
Ausführungsform einer Vorrichtung zur Diagnose von
Halitose. Im wesentlichen entspricht die Anordnung der zuvor
unter Bezug auf Fig. 1 beschriebenen. Der Sensor 20 der
gezeigten Diagnosevorrichtung enthält ein thermisch aktiviertes
Metalloxidhalbleiter-Sensorelement 20a, dessen Eingang
und Ausgang jeweils mit den Elektroden 22 und 22′ verbunden
ist. Das Sensorelement 20a hat einen veränderlichen Widerstand
Rv, der sich mit der Gesamtkonzentration der reduzierenden
Gase, denen das Sensorelement 20a ausgesetzt ist,
kontinuierlich ändert, wenn die dazugehörige Heizung 24 mit
der Heizspannung VH elektrisch aktiviert wird. Zwischen den
Elektroden 22 und 22′ entsteht so eine Signalspannung VAUS,
die höher ist als die feste Vorspannung VB und sich mit
der Konzentration der gemessenen reduzierenden Gase, denen
das Sensorelement 20a ausgesetzt ist, ändert. Die Generatorschaltung
34 für konstante Spannung wird von einem
veränderlichen Widerstand gebildet, der mit der Stromversorgung
und dem Sensorelement 20a verbunden ist und über
zwei Anschlüsse über den Umschalter 36 mit der Heizung 24
in Verbindung steht. Die Stromversorgung selbst soll
hier aus einer Serienschaltung einer Gleichstromquelle 38,
einem als Spannungsregler dienenden Regelwiderstand 40
und einem normalerweise offenen Stromversorgungsschalter
42 bestehen. Weiter ist ein Widerstand 35 gezeigt,
der zwischen die Stromversorgung und die Ausgangselektrode
22′ des Sensors 20 geschaltet ist.
Fig. 2B zeigt die Schaltungsanordnung einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform einer Vorrichtung zum Nachweis von
Halitose, die im wesentlichen ebenfalls der unter Bezug auf
Fig. 1 bereits beschriebenen Anordnung entspricht. Der hier
gezeigte Sensor 20 der Vorrichtung hat ein Sensorelement
20b, welches als thermisch aktivierter Dünnfilmadsorptionseffekttransistor
ausgeführt ist, dessen Stromweg
mit den Elektroden 22 und 22′ verbunden ist. Der Adsorptionseffekttransistor
20b hat eine veränderliche Leitfähigkeit
Gv, die sich mit der Gesamtkonzentration der übelriechenden
reduzierenden Gase, denen das Sensorelement 20b ausgesetzt
ist, kontinuierlich verändert, wenn die dazugehörige
Heizung 24 elektrisch aktiviert wird. Zwischen den Elektroden
22 und 22′ des Sensors 20 entsteht so eine Signalspannung
VAUS, die höher ist als die feste Vorspannung VB und
sich mit der Konzentration der gemessenen reduzierenden
Gase, denen das Sensorelement 20b ausgesetzt ist, verändert.
Die Generatorschaltung 34 für eine konstante Spannung ist
als veränderlicher Widerstand ausgeführt, der mit der
Stromversorgung und dem Sensorelement 20b verbunden ist
und von dem zwei Anschlüsse über den Umschalter 36 mit der
Heizung 24 verbunden sind. Die Stromversorgung besteht
aus einer Reihenschaltung einer Gleichstromquelle 38, eines
Regelwiderstands 40, der als Spannungsregler dient, und
einem normalerweise offenen Stromversorgungsschalter 42.
Die Fig. 3A und 3B zeigen jeweils die Schaltungsanordnung
einer dritten und vierten bevorzugten Ausführungsform einer
Vorrichtung zum Nachweis von Halitose. Der Aufbau entspricht
im wesentlichen dem in bezug auf Fig. 1 beschriebenen. Die
in Fig. 3A gezeigte Vorrichtung ist allgemein der
unter Bezug auf Fig. 2A beschriebenen Vorrichtung ähnlich
und hat so im Sensor 20 ein thermisch aktiviertes Metalloxidhalbleiter-
Sensorelement 20a, das mit den Elektroden 22
und 22′ verbunden ist. Die Stromversorgung mit konstanter
Spannung umfaßt einen Transformator 44 mit einer Primärwicklung,
die mit einer Wechselstromquelle 46 in Reihe
verbunden ist, einem verstellbaren Spannungsregler 48 und
einem normalerweise offenen Stromversorgungsschalter 50,
und eine Sekundärwicklung, die mit der Generatorschaltung
für konstante Spannung verbunden ist. Die Generatorschaltung
für konstante Spannung kann z. B. unter Verwendung
einer Zenerdiode aufgebaut sein und ist mit ihren
Polen mit der Sekundärwicklung des Transformators 44 verbunden.
Mit zwei Anschlüssen ist sie über den Umschalter
36 mit der Heizung 24 verbunden.
Die in Fig. 3B gezeigte Vorrichtung zum Nachweis von Halitose
hingegen ist allgemein der in Fig. 2B gezeigten Vorrichtung
ähnlich und verwendet im Sensor 20 als Sensorelement
20b einen thermisch aktivierten Dünnfilmadsorptionseffekttransistor,
der zwischen den Elektroden 22 und 22′
angeordnet ist. Wie bei der in Fig. 3A gezeigten Ausführungsform
besteht die Stromversorgung mit konstanter Spannung 26
bei der hier gezeigten Ausführungsform aus einem Transformator
44 mit einer Primärwicklung, die in Reihe mit einer
Wechselstromquelle 46 verbunden ist, einem verstellbaren
Spannungsregler 48 und einem normalerweise offenen Stromversorgungsschalter
50, und einer Sekundärwicklung, die mit
der Generatorschaltung für konstante Spannung verbunden
ist. Die Generatorschaltung für konstante Spannung kann
beispielsweise unter Verwendung einer Zenerdiode aufgebaut
sein, ist mit ihren Polen mit der Sekundärwicklung des
Transformators 44 verbunden und mit zwei Anschlüssen über
den Umschalter 36 mit der Heizung 24.
Fig. 4 zeigt ein typisches Beispiel für den Aufbau eines
thermisch aktivierten Metalloxidhalbleiter-Sensorelements 20a,
wie es in der in den Fig. 2A oder 3A gezeigten Vorrichtung
zum Nachweis von Halitose benutzt wird. Das Metalloxidhalbleiter-
Sensorelement 20a besteht aus einem zylindrischen
Hohlkörper aus gesintertem Zinndioxid 54 (SnO₂) und einem
elektrischen Isolator 56, üblicherweise aus gesinterter
Tonerdekeramik, der vom Zinndioxidhohlkörper 54 umschlossen
wird. Die Außenfläche des Zinndioxidkörpers 54 kann, in der
Zeichnung nicht gezeigt, mit einer Schutzschicht aus beispielsweise
Siliciumdioxid (SiO₂) überzogen sein. Die
Elektroden 22 und 22′ sind jeweils nahe den gegenüberliegenden
Enden des Isolators 56 im Zinndioxidkörper 54
eingebettet und haben eine ringförmige Gestalt. Als Heizung
24 dient eine Wendel aus Widerstandsdraht, die längs
zwischen den gegenüberliegenden Enden des Isolators 56
so eingebettet ist, daß Verbindung zu einer äußeren Zuleitung
besteht.
Wie bereits unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben, liegt
zwischen den Elektroden 22 und 22′ ständig eine bestimmte
Vorspannung VB an, so daß zwischen den Elektroden 22
und 22′ eine Signalspannung VAUS entsteht, die höher ist
als die feste Vorspannung VB und sich mit der Konzentration
der gemessenen reduzierenden Gase ändert. Der Heizung 24
wird wahlweise die Heizspannung VH oder die Sensorreinigungsspannung
VCL zugeführt, um den Isolatorkörper 56
gleichmäßig über seine gesamte Länge zwischen den Elektroden
22 und 22′ zu erwärmen.
Ein Metalloxidhalbleitergassensor aus Zinndioxid ist an sich
bekannt, z. B. aus dem Artikel "Detektoren für brennbare und
gefährliche Gase in ihrer Entwicklung zur geforderten Leistungsfähigkeit"
von R. Okabe ("The Sensors", Seiten 331-334,
Nikkei McGrawhill, 1981). Wird der Sensor 20, ausgerüstet mit
dem in Fig. 4 gezeigten Sensorelement 20a mit der Heizung 24,
in eine Umgebung gebracht, die reduzierende Gase bestimmter
Zusammensetzung enthält und wird dann der Zinndioxidkörper
54 mittels der Heizung 24 auf eine bestimmte Temperatur erwärmt,
so variiert der Widerstand Rv des Zinndioxidkörpers
54 in Abhängigkeit von der Art der reduzierenden Gase und
der Konzentration der in dieser Umgebung befindlichen Gase.
Enthält die Umgebung, der der Zinndioxidkörper 54
ausgesetzt ist, eine bestimmte Art eines brennbaren reduzierenden
Gases, so ändert sich der Widerstand Rv des Zinndioxidkörpers
54 auf eine für die chemische Zusammensetzung
des Gases charakteristische Weise mit der Konzentration des
reduzierenden Gases. Die Eingangs- und Ausgangscharakteristik
des Sensorelements 20a, als das der Zinndioxidmetalloxidhalbleiter
dient, ändert sich mit der Temperatur, auf die die
Kanalschicht aufgeheizt wird und kann daher durch die Auswahl
der der Heizung 24 zugeführten Heizspannung VH eingestellt
werden.
Hier sei angemerkt, daß in den Fällen, in denen wie bei
den in Fig. 2A und 3A gezeigten Vorrichtungen der Aufbau
des Metalloxidhalbleiter-Sensorelements 20a dem zuvor
beschriebenen entspricht, die der Heizung 24 zugeführte
Heizspannung VH so gewählt wird, daß der Zinndioxidkörper
54 im Sensorelement 20a auf eine Temperatur im Bereich von
250°C bis 400°C, vorzugsweise auf annähernd 280°C
erwärmt wird.
Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt einer Kristallgitterstruktur
von Zinndioxid, wobei die größten Teilchen Sauerstoffatome
und die kleineren Zinnatome darstellen. Die Kristallstruktur
von Zinndioxid verbleibt normalerweise in einem sauerstoffarmen
Zustand und weist Lücken im Gitter auf, die, wie durch
die punktierte Linie angedeutet, durch das Fehlen von Sauerstoffatomen
entstehen. An diesen Stellen der Kristallgitterstruktur,
an denen Sauerstoffatome fehlen, werden Elektronen
2e angelagert, die ein relativ niedriges Energieniveau
bilden, das als Donatorniveau dient. Wird die Kristallstruktur
auf eine Temperatur nahe 280°C erwärmt, so werden
diese Elektronen in Richtung auf das Leitfähigkeitsband
aktiviert und wirken als Ladungsträger, die zur elektrischen
Leitung beitragen und so die Kristallstruktur in die Lage
versetzen, als n-Halbleiter zu wirken. Wird die Kristallstruktur
der Umgebungsluft ausgesetzt, so lagern sich ionisierte
Sauerstoffteilchen an der Oberfläche der Struktur
an und bilden damit für die Elektronen Potentialbarrieren
an den Korngrenzen des Gefüges. Die so in der Kristallstruktur
errichteten Potentialgrenzen bilden einen Widerstand
gegen die Wandung von Ladungsträgern in der Kristallstruktur.
Enthält nun die Umgebungsluft, der die Kristallstruktur
ausgesetzt ist, irgendein reduzierendes Gas, so
werden die Moleküle des reduzierenden Gases an der Oberfläche
der Kristallstruktur adsorbiert und verbrannt, wobei
Zinndioxid als Katalysator wirkt. Dadurch verringert sich
die Dichte der negativen Ladungen an der Oberfläche der
Kristallstruktur, was dazu führt, daß die Sauerstoffatome
an den Korngrenzen im Gefüge zur Oberfläche der Kristallstruktur
wandern. Diese Bewegung der Sauerstoffatome zur
Oberfläche der Struktur bewirkt wiederum eine Reduzierung
der Potentialbarrieren zwischen den Korngrenzen, was zu
einer Verminderung des Widerstandes gegen die Wanderung von
Ladungsträgern durch die Kristallstruktur führt und entsprechend
den Widerstandswert der gesamten Struktur vermindert.
So ändert sich der Widerstandswert der Kristallstruktur
mit der Konzentration des reduzierenden Gases in
der Umgebungsluft, der die Kristallstruktur ausgesetzt ist.
Das Erwärmen der Kristallstruktur auf eine Temperatur, die
höher ist als die bei der Messung des reduzierbaren Gases
verwendete Temperatur, führt zu einer Zunahme der Dichte
negativer Ladungen an der Oberfläche der Kristallstruktur und
entsprechend auch der Potentialbarrieren zwischen den Korngrenzen
der Struktur. Dies hat eine Wiederherstellung des ursprünglichen
Widerstandes Rv der Kristallstruktur zur
Folge, wodurch das verunreinigte Sensorelement 20a, bei dem
eine Zinndioxidkristallstruktur verwendet wird, regeneriert
oder "gereinigt" wird.
Experimentell wurde festgestellt, daß die Temperatur, auf die
die Zinndioxidkristallstruktur zu erwärmen ist, vorzugsweise
etwa 1,5mal höher ist als die Temperatur, bei der die Messung
übelriechender Gase vorgenommen wird. Das bedeutet, daß
die der Heizung 24 zuzuführende Sensorreinigungsspannung
VCL zur Reinigung des verunreinigten Sensorelementes 20a
vorzugsweise so zu wählen ist, daß der Zinndioxidkörper 54
des Sensorelementes 20a auf eine Temperatur erwärmt wird,
die etwa das 1,5fache der Temperatur beträgt, bei der die
Messung übelriechender Gase vorgenommen wird. Wird, wie
bereits erwähnt, die Heizspannung VH so gewählt, daß der
Zinndioxidkörper 54 auf etwa 280°C erwärmt wird, so sollte
die Sensorreinigungsspannung VCL so eingestellt werden, daß
der Zinndioxidkörper 54 auf etwa 420°C erwärmt wird.
Fig. 6 zeigt den Aufbau eines typischen Beispieles eines
thermisch aktivierten Dünnfilmadsorptionseffekttransistors,
der als AET Sensorelement 20b in der in Fig. 2B oder 3B gezeigten
Vorrichtung eingesetzt wird.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, umfaßt das Sensorelement
20b ein Substrat 58, üblicherweise aus Keramik, mit einer Heizung
24 an einer Fläche bzw. der Unterfläche und einem Elektrodenpaar
22 und 22′ an der anderen Fläche bzw. der Oberfläche.
Die Elektroden 22 und 22′ befinden sich jeweils nahe den
einander gegenüberliegenden Enden des Keramiksubstrates 58.
Die Heizung 24 erstreckt sich zwischen den einander gegenüberliegenden
Enden des Keramiksubstrates 58 über dessen gesamte
Länge, so daß das Substrat 58 als Ganzes erwärmt werden kann.
Auf der Oberfläche des keramischen Substrates 58 werden eine
erste und zweite dotierte Halbleiterschicht angelagert
oder auf andere Weise gebildet, die als Drain-Gebiet 60 und
Source-Gebiet 62 des Adsorptionseffekttransistors wirken.
Diese Drain- und Source-Gebiete 60 und 62 sind jeweils zum
Teil auf der Oberfläche des Substrates 58 und zum Teil auf
den Elektroden 22 und 22′ angelagert. Demzufolge haben die
Drain- und Source-Gebiete 60 und 62 jeweils Teilgebiete 60a
und 62a, die mit einem gewissen Abstand voneinander direkt
auf der Oberfläche des Substrates 58 liegen, so daß die Oberfläche
des Substrates 58 zwischen den Gebieten 60 und 62 frei
liegt. Sowohl das Drain-Gebiet 60 als auch das Source-Gebiet
62 wird üblicherweise von einer Schicht von Silizium
gebildet, das mit den bekannten Ionenimplantationstechniken
mit Arsen dotiert wurde. Auf dem freiliegenden Gebiet der
Oberfläche des keramischen Substrates 58 zwischen den Teilgebieten
60a und 62a der Drain- und Source-Gebiete 60 und 62
ist eine Gate- oder Steuerelektrode 64 angebracht, die
direkt auf der Oberfläche des Substrates 58 aufliegt und von
einer Halbleiterisolatorschicht 66 bedeckt wird, die üblicherweise
aus Siliziumdioxid (SiO₂) besteht.
Weiter umfaßt der als Sensorelement 20b dienende Adsorptionseffekttransistor
eine Kanalschicht 68, die gewöhnlich
aus Silizium besteht, das mit Indiumdioxid (InO₂), Zinkdioxid
(ZnO₂) oder Zinndioxid (SnO₂) dotiert ist. Die
Kanalschicht 68 erstreckt sich zum Teil in das Drain-Gebiet
60 und zum Teil in das Source-Gebiet 62 und hat auf der Isolatorschicht
66, zwischen den Drain- und Source-Gebieten 60
und 62, ein freiliegendes Oberflächengebiet. Der so aufgebaute
Adsorptionseffekttransistor arbeitet ähnlich wie ein
n-Kanal-Metalloxidhalbleiter (MOS) Feldeffekttransistor (FET)
und verfügt durch das freiliegende Gebiet der Kanalschicht 68
über ein der Umgebung ausgesetztes Kanalgebiet.
Eine bestimmte Drain-Spannung wird als oben erwähnte Vorspannung
VB der mit dem Drain-Gebiet 60 in Kontakt stehenden
Elektrode 22 zugeführt, so daß eine Signalspannung VAUS,
die höher ist als die feste Vorspannung VB und sich mit der
Konzentration der gemessenen reduzierenden Gase verändert,
zwischen den Elektroden 22 und 22′ entsteht. Der Heizung 24
wird die Heizspannung VH zugeführt, um so über das keramische
Substrat 58 die Kanalschicht 68 über ihre gesamte
Länge zwischen dem Drain-Gebiet 60 und dem Source-Gebiet 62 zu
erwärmen.
Wird die Kanalschicht 68 des so aufgebauten Sensorelements
20b von der Heizung 24, die durch Zuführung der Heizspannung
VH elektrisch aktiviert wird, erwärmt, so werden
die Atome der reduzierenden Gase, die in der Umgebung enthalten
sind, der die Kanalschicht 68 über ihr freiliegendes
Gebiet ausgesetzt ist, an der Kanalschicht 68 adsorbiert und
dabei ionisiert. Das durch die Ionisierung der an der Kanalschicht
68 adsorbierten Atome entstehende elektrische Feld
verursacht eine Veränderung der Leitfähigkeit Gv des
Kanalgebietes zwischen dem Drain-Gebiet 60 und dem Source-
Gebiet 62, welche von der chemischen Zusammensetzung der
Umgebung abhängig ist. Enthält die Umgebungsluft, mit der das
freiliegende Gebiet der Kanalschicht 68 in Kontakt ist, ein
spezielles brennbares reduzierendes Gas, so verändert sich
die Leitfähigkeit Gv der Kanalschicht 68 mit der Konzentration
des reduzierenden Gases kontinuierlich auf eine für
die chemische Zusammensetzung dieses speziellen Gases
charakteristische Weise. Die Eingangs- und Ausgangscharakteristiken
des Sensorelements 20b, das als Adsorptionseffekttransistor
ausgeführt ist, verändern sich nicht nur mit der
Temperatur, auf die die Kanalschicht 68 erwärmt wird, sondern
auch mit der Steuerspannung VG, die der Steuerelektrode 64
zugeführt wird. Die Eingangs- und Ausgangscharakteristik des
Sensorelements 20b kann daher nicht nur durch die Wahl der
der Heizung 24 zuzuführenden Heizspannung VH, sondern auch
durch die Wahl der der Steuerelektrode 64 zuzuführenden
Steuerspannung VG eingestellt werden.
Fig. 7A, 7B und 7C zeigen den äußeren und inneren Aufbau
einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zum
Nachweis von Halitose, die die unter Bezug auf Fig. 2A beschriebene
Anordnung enthält.
Die hier gezeigte Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 70, das von
Trennwänden 72, 74 und 76 in vier Kammern unterteilt wird,
und zwar in eine Steuerkammer 78, eine Sensorkammer 80, ein
Batteriefach 82 und ein Schalterfach 84. In der Steuerkammer
78 befindet sich eine Steuereinheit 86, die die Steuerschaltung
28, Eingabe- und Ausgabenetzwerke 30 und 32, wie in der
in den Fig. 2A oder 2B beschriebenen Vorrichtung, und
einen Spannungsregler 88, der, wie in der in Fig. 2A oder 2B
gezeigten Vorrichtung, als Regelwiderstand 40 ausgeführt
ist, enthält. In Verbindung mit dem Spannungsregler 88 ist
ein handbetätigter Spannungsdrehregler 90 vorgesehen, mit dem
die Spannung über den Regelwiderstand 40 kontinuierlich
variiert werden kann. Entsprechend lassen sich alle
in der Vorrichtung auftretenden Spannungen, die Vorspannung
VB, die Heizspannung VH und die Sensorreinigungsspannung
VCL regeln.
Weiter kann in der Steuerkammer 78 des Gehäuses 70 ein Entlüftungsgebläse
92 vorgesehen sein, das von einem Gebläsemotor 94
angetrieben wird. Dieser Motor wird von der Steuereinheit 86
gesteuert. Das Entlüftungsgebläse 92 hat einen Luftauslaß,
der durch eine Öffnung 96 in der Trennwand 74 mit der Sensorkammer
80 in Verbindung steht. In der Sensorkammer 80 befindet
sich der Sensor 20, der beispielsweise als das in Fig. 4 beschriebene
Metalloxidhalbleiter-Sensorelement 20a ausgeführt
sein kann. Es kann jedoch auch das in Fig. 6 beschriebene Adsorptionseffekttransistor-
Sensorelement 20b als Sensor 20 vorgesehen
sein. Die Sensorkammer 80 steht mit der Umgebungsluft
durch eine Einblasöffnung 98 in Verbindung, die in das Oberteil
des Gehäuses 70 eingeformt ist und vorzugsweise, wie abgebildet,
mit einem entsprechenden Filterelement versehen
ist. Durch die Einblasöffnung 98 wird die Ausatemluft einer
Person, die auf Halitose untersucht werden soll, in die Sensorkammer
80 eingeblasen. Das Entlüftungsgebläse 92 dient zum
Ausblasen der Sensorkammer 80, so daß die Luft, die durch
die Einblasöffnung 98 in die Sensorkammer 80 geblasen wurde,
nach Beendigung jedes Testvorganges aus der Sensorkammer 80
entfernt wird. Dazu kann in das Gehäuse 70 auch eine Entlüftungsöffnung
100 eingeformt sein, durch die mittels des Entlüftungsgebläses
92 die Luft aus der Sensorkammer 80
ausgeblasen wird.
Das Batteriefach 82 ist zur Aufnahme von Batterien oder
Trockenzellen 102 vorgesehen, die als Gleichstromquelle 38
dienen und Teil der Stromversorgung 26 der in Fig. 2A gezeigten
Vorrichtung sind. Die Abbildung zeigt die
Batterien oder Trockenzellen 102 in Reihe geschaltet zwischen
einer Kontaktplatte 104 und einer leitenden Spiralfeder
106. Sie stehen über geeignete Leitungen und Drähte, die
nicht abgebildet sind, und über einen handbetätigten Hauptschalter
108 mit der Steuereinheit 86, dem Spannungsregler 88
und dem Gebläsemotor 94 elektrisch in Verbindung. Der Hauptschalter
108 ist im Schalterfach 84 vorgesehen und dient als
der normalerweise offene Stromversorgungsschalter 42 in der in
Fig. 2A dargestellten Vorrichtung.
Weiter enthält die so aufgebaute Vorrichtung mehrere
Anzeigen, die so angeordnet sind, daß sie durch Öffnungen,
die im Oberteil des Gehäuses 70 ausgespart sind, zu sehen
sind. Diese Anzeigen sind als lichtemittierende Dioden (LED)
ausgeführt, die einen Teil des zur Steuereinheit 86 gehörenden
Ausgabenetzwerks 32 bilden. Wie noch genauer beschrieben
wird, ist unter den Anzeigen eine erste Anzeige 110a, die
aufleuchtet oder blinkt, wenn die Vorrichtung eingeschaltet
ist, und eine zweite Anzeige 110b, die aufleuchtet oder
blinkt, wenn sichergestellt ist, daß der vorgegebene Wert
der Vorspannung VB erreicht ist. Die bei der in den Fig. 7A
bis 7C gezeigten Vorrichtung vorgesehenen Anzeigen umfassen
weiter eine dritte bis fünfte Anzeige 110c bis 110e, die jeweils
aufleuchten oder blinken, wenn ein bestimmter Grad von
üblem Geruch in der Ausatemluft gemessen wird.
Fig. 8 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung
der Steuerschaltung 28 und des Ausgabenetzwerks
32, die Teil der Steuereinheit 86 sind, wie sie in der
in den Fig. 7A bis 7C beschriebenen Vorrichtung vorgesehen
ist.
Die Steuerschaltung 28 als Teil der Steuereinheit 86 umfaßt
eine Zentraleinheit 112, aus einem Chip bzw. einer integrierten
Schaltung bestehend, die mit der Stromversorgung 26 elektrisch
verbunden ist und auf Schrittpulse, die von einem
Taktgenerator 114 gegeben werden, der auch mit der Stromversorgung
26 verbunden ist, reagiert. Die im Sensor 20 entstehende
Signalspannung VAUS wird einem Analog-Digital-Umsetzer
116 zugeführt und in Form eines digitalen Signales in die Zentraleinheit
112 eingegeben. Die Zentraleinheit 112 wiederum
ist über einen gemeinsamen Bus 118 mit einem Programmspeicher
oder Read-only-memory (ROM) 120, einem Datenspeicher oder Random-
access-memory (RAM) 122 und, wie abgebildet, einer Gruppe
von Zeitgebern "A", "B", "C" . . . verbunden. Im Programmspeicher
(ROM) 120 sind Befehle und Daten für die Ausführung des Hauptprogramms
durch die Zentraleinheit 112 gespeichert. Im Datenspeicher
(RAM) 122 sind Daten und Befehle, die vom Bediener
eingegeben werden können, gespeichert, und Daten und Befehle,
die von der Zentraleinheit 112 aus dem Programmspeicher (ROM)
120 entnommen werden. Der Datenspeicher (RAM) 122 ist mit
einer Sicherungsstromquelle 124 versehen, die den Inhalt des
Speichers 122 sichert. Während die Speicher 120 und 122 hier
außerhalb der Ein-Chip-Zentraleinheit 112 vorgesehen sein
sollen, können ihre Aufgaben auch jeweils von internen Speichern
der Zentraleinheit 112 ausgeführt werden. Die Zeitgeber
"A", "B", "C" etc. arbeiten mit den Schrittpulsen des Taktgenerators
114 und sind auf bestimmte Zeiträume eingestellt,
um die Zeitintervalle, in denen verschiedene Unterprogramme
unter der Steuerung der Zentraleinheit 112 auszuführen
sind, vorzuschreiben. Die Zeitgeber "A", "B", "C" etc.
können auch als interne, in der Zentraleinheit 112 vorgesehene
Zeitgeber ausgeführt sein. Der aus der Zentraleinheit 112
führende gemeinsame Bus 118 führt zu einem Ausgabepuffer 126,
über den verschiedene Steuersignale dem Gebläsemotor 94 zugeführt
und die Anzeigen 110a bis 110e vom Ausgabenetzwerk 32
angesteuert werden.
In der hier gezeigten Schaltungsanordnung umfaßt das Ausgabenetzwerk
32 eine Decoderschaltung 128, deren Eingänge mit dem
Puffer 126 verbunden sind und deren parallele Ausgänge
jeweils über Schaltelemente 130a bis 130e mit den als
Anzeigen 110a bis 110e dienenden lichtemittierenden Dioden
verbunden sind. Als Schaltelement 130a bis 130e ist jeweils
ein Feldeffekttransistor vorgesehen, dessen Steuerelektrode
mit der Decoderschaltung 128 verbunden ist und dessen
Strompfad zwischen Source und Drain zwischen eine Versorgungsspannungsquelle
VCC und den Anodenanschluß der jeweils
dazugehörigen Diode, die als Anzeige 110a bis 110e dienen,
geschaltet ist. Das Ausgabenetzwerk 32 in der in Fig. 8 gezeigten
Schaltungsanordnung umfaßt weiter eine Antriebsschaltung
132 für den Gebläsemotor 94, der das Entlüftungsgebläse
92 antreibt. Der Ausgabepuffer 126 ist darüber hinaus
mit dem Umschalter 36 verbunden, so daß der Heizung 24, gesteuert
von der Zentraleinheit 112, entweder die Heizspannung
VH oder die Sensorreinigungsspannung VCL wahlweise zugeführt
wird.
Fig. 9A zeigt den äußeren Aufbau und Fig. 9B einen Teil des
inneren Aufbaus einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung
zum Nachweis von Halitose, deren Anordnung der in
Fig. 3A beschriebenen entspricht.
Die in Fig. 9A gezeigte Vorrichtung hat ein Gehäuse
134 mit einer Schalttafel 136 und einem Anzeigeschirm 138.
Der Anzeigeschirm 138 umfaßt drei Teile, einen graphischen
Anzeigeteil 138a, einen numerischen Datenanzeigeteil 138b
und einen Mitteilungsteil 138c. Der graphische Anzeigeteil
138a dient zur Anzeige eines Testergebnisses, beispielsweise
in Form einer Balkengraphik. Im Datenanzeigeteil 138b wird
das Testergebnis als Zahlenwert angezeigt. Der Mitteilungsteil
138c dient dazu, in verschiedenen Stadien des Testvorganges
Mitteilungen und Instruktionen für den Bediener anzuzeigen.
Jeder der Teilbereiche 138a, 138b und 138c des Anzeigeschirms
138 ist üblicherweise als Flüssigkristallanzeige
ausgeführt.
Auf der Schalttafel 136 sind mehrere handbetätigte Steuertasten
angeordnet, darunter eine Testbeginntaste 140, eine
Testbeendigungstaste 142, eine Aufforderungstaste 144, eine
Wahltaste 146 für die Betriebsart "Uhr" und eine Druck-Taste
148. Mit der Testbeginntaste 140 wird, bei vorher betätigtem
Stromversorgungsschalter 42, ein Durchgang des Testvorganges
gestartet. Mit der Testbeendigungstaste 142 wird ein Testdurchgang
nach Beendigung oder während des Testvorganges beendet.
Durch Betätigung der Aufforderungstaste 144 wird die
gerade im graphischen Anzeigeteil 138a des Anzeigeschirms 138
erscheinende Anzeige gelöscht und die Vorrichtung aufgefordert,
im graphischen Anzeigeteil 138a eine andere Mitteilung
erscheinen zu lassen, falls entsprechende Daten anzuzeigen
sind. Mit dem Wahlschalter 146 für die Betriebsart "Uhr" läßt
sich die Vorrichtung, wenn sie nicht für Testzwecke benutzt
wird, so umschalten, daß sie als Uhr dient und im numerischen
Anzeigeteil 138b des Anzeigeschirms 138 Monat, Tag,
Stunde und Minuten numerisch anzeigt. Die Druck-Taste 148
ist im Zusammenhang mit einem Drucker (nicht abgebildet), der
Teil der Vorrichtung sein kann, vorgesehen und dient
dazu, den Drucker zum Ausdruck des angezeigten Testergebnisses
zu veranlassen. Weiter befindet sich auf der Schalttafel
136 ein handbetätigter Spannungsdrehregler 150, der in
Verbindung mit dem Spannungsregler 88 (Fig. 3A oder 3B) über
den Regelwiderstand 40 zur kontinuierlichen Veränderung der
Spannung dient. Dies ermöglicht das Einstellen der in der
Diagnosevorrichtung verwendeten Vorspannung VB, Heizspannung
VH und Sensorreinigungsspannung VCL.
In Fig. 9B ist das Gehäuse 134 der Vorrichtung mit
einer inneren Trennwand 152 dargestellt, die eine Sensorkammer
154, in der sich der Sensor 20 befindet, bildet. Der
Sensor 20 kann hier beispielsweise als Metalloxidhalbleiter-
Sensorelement 20a, wie in Fig. 4 beschrieben, oder, falls
erwünscht, als Adsorptionseffekttransistor-Sensorelement 20b,
wie in Fig. 6 beschrieben, ausgeführt sein. Die Sensorkammer
154 steht über einen in Fig. 9A gezeigten flexiblen Einblasschlauch
156, der in einem Mundstück 158 endet, mit der Umgebungsluft
in Verbindung. Durch den Einblasschlauch 156 und
das Mundstück 158 wird die auf Halitose zu untersuchende Ausatemluft
einer Person in die Sensorkammer 154 eingeblasen.
Des weiteren ist im Gehäuse 134 der Vorrichtung ein Entlüftungsgebläse
160 vorgesehen, das neben der Sensorkammer 154
angeordnet ist und von einem Gebläsemotor 162 angetrieben
wird. Das Entlüftungsgebläse 160 hat eine Luftauslaßöffnung,
die durch eine Öffnung 164 in der Trennwand 152 mit der Sensorkammer
154 in Verbindung steht. Das Gebläse 160 dient zum
Spülen der Sensorkammer 154, so daß die Luft, die durch
den Einblasschlauch 156 in die Sensorkammer 154 geblasen
wurde, nach Beendigung jedes Testvorganges aus dieser Kammer
154 ausgestoßen wird. In der Trennwand 152 des Gehäuses 134
ist weiters eine Luftauslaßöffnung 166 vorgesehen, die mit
einer Entlüftungsöffnung 168, die in den oberen Teil des Gehäuses
134 eingeformt ist und, wie in Fig. 9A besser zu erkennen,
sich nach außen zur Umgebungsluft öffnet, in Verbindung
steht. Der Gebläsemotor 162 kann so ausgeführt sein,
daß sich seine Laufrichtung ändern läßt und das Entlüftungsgebläse
160 somit auch als Ansauggebläse dienen kann. Atmet
nun eine Testperson mit dem Mundstück 158 im Mund während des
Tests aus, so wird der in den Schlauch 156 geatmete Luftstrom
vom Entlüftungsgebläse 160, das zur Unterstützung der Testperson
beim Atmen in den Schlauch 156 als Sauggebläse betrieben
wird, in die Sensorkammer 154 eingeblasen.
In der Sensorkammer 154 befindet sich am Luftauslaßende des
Einblasschlauches 156 ein Absperrventil 170, das so aufgebaut
ist, daß es das Auslaßende des Schlauches 156 in Reaktion auf
einen Luftstrom, der mit Druck in den Schlauch 156 geblasen
wird, öffnet. Das Absperrventil 170 schließt die Auslaßöffnung
des Schlauches 156, wenn der Luftdruck in der Sensorkammer
154 den Luftdruck im Schlauch 156 übersteigt. Die Luftauslaßöffnung
166 ist ebenso mit einem Absperrventil 172 versehen,
das so ausgelegt ist, daß es geschlossen bleibt, wenn
in der Kammer 154 ein Luftdruck herrscht, der durch die von
einer Testperson in die Kammer 154 eingeblasene Ausatemluft
entsteht. Entsprechend öffnet sich das Absperrventil 172,
wenn der Luftdruck in der Sensorkammer 154 einen vorgegebenen
Wert übersteigt, der höher als der durch das Einblasen von
Ausatemluft in die Kammer 154 entstehende Luftdruckwert ist.
Im Gehäuse 134 der Vorrichtung befinden sich weiters eine
Steuereinheit 174, die die Steuerschaltung 28 enthält, und
Eingabe- und Ausgabenetzwerke 30 und 32 entsprechend der in
Fig. 3A beschriebenen Vorrichtung. Die Steuereinheit 174
steht über den Schalter 42 in elektrischer Verbindung mit dem
Sensor 20, Gebläsemotor 162 und weiteres mit den Flüssigkristallanzeigen,
die die Teilanzeigen 138a, 138b und 138c
bilden.
Fig. 10 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die
Schaltungsanordnung der Steuerschaltung 28 und der Eingabe-
und Ausgabenetzwerke 30 und 32, die in der unter Fig. 9A und
9B beschriebenen Diagnosevorrichtung enthalten sein können.
Die Steuerschaltung 28 als Teil der in Fig. 9B gezeigten
Steuereinheit 174 ist an sich der unter Bezug auf Fig. 8 beschriebenen
Steuerschaltung 28 ähnlich und umfaßt somit eine
aus einem Chip bestehende Zentraleinheit 112, einen Taktgenerator
114 und einen Analog-Digital-Umsetzer 116. Die Zentraleinheit
112 ist über einen gemeinsamen Zweiweg-Bus 118
mit einem Programmspeicher (ROM) 120, einem Datenspeicher
(RAM) 122 und einer Gruppe von Zeitgebern "A", "B", "C", . . .
verbunden, die alle den jeweils entsprechenden Einrichtungen
in der in Fig. 8 beschriebenen Schaltungsanordnung ähnlich
sind. Der aus der Zentraleinheit 112 führende gemeinsame Bus
118 endet in einem Eingabe-/Ausgabepuffer 176, über den
verschiedene Signale, die der Zentraleinheit 112 zugeführt
werden sollen, vom Eingabenetzwerk 30 eingegeben werden und
Steuersignale, die dem Anzeigeschirm 138, dem Gebläsemotor 162
und dem Drucker (nicht abgebildet) zugeführt werden sollen,
durch das Ausgabenetzwerk 32 ausgegeben werden.
In der hier gezeigten Schaltungsanordnung umfaßt das Eingabenetzwerk
30 Schalter 140′, 142′, 144′, 146′ und 148′, die mit
der Testbeginntaste 140, Testbeendigungstaste 142, Aufforderungstaste
144, der Wahltaste 146 für die Betriebsart "Uhr"
und der Druck-Taste 148 auf der Schalttafel 136 jeweils verbunden
sind. Jeder dieser Schalter 140′ bis 148′ wird geschlossen,
wenn die dazugehörige Taste 140 bis 148 von Hand
niedergedrückt wird, und gibt ein entsprechendes Steuersignal
durch den Eingabe-/Ausgabepuffer 176 an die Zentraleinheit
112. Das Ausgabenetzwerk 32 in der in Fig. 10 gezeigten Schaltungsanordnung
enthält eine Decoderschaltung 178 mit Eingabeanschlüssen,
die mit dem Puffer 176, und Ausgabeanschlüssen,
die mit den Flüssigkristallanzeigen, die die Teilanzeigen 138a
bis 138c des Anzeigeschirms 138 bilden, verbunden sind.
Ebenso wie in der in Fig. 8 beschriebenen Schaltungsanordnung
umfaßt das Ausgabenetzwerk 32 weiters eine Antriebsschaltung
180 für den Gebläsemotor 162 zur Betätigung des Entlüftungsgebläses
160. Darüber hinaus ist der Eingabe-/Ausgabepuffer
176 mit dem Umschalter 36 verbunden. Gesteuert von der
Zentraleinheit 112, wird so entweder die Heizspannung VH
oder die Sensorreinigungsspannung VCL der Heizung 24 wahlweise
zugeführt.
Mittlerweile wurde experimentell bestätigt, daß folgende
Mindestkonzentrationen (in parts per million) reduzierender
Gase, die typische übelriechende Stoffe in menschlicher Ausatemluft
darstellen, dafür ausreichend sind, daß der Atem als
übelriechend empfunden wird:
Ethylmercaptan (C₂H₅SH):|0,0010 ppm | |
Methylmercaptan (CH₃SH): | 0,0021 ppm |
Schwefelwasserstoff (H₂S): | 0,0047 ppm |
Dimethylamin ((CH₃)₂NH): | 0,0470 ppm |
Acrylnitril (CH₂=CHCN): | 21,4000 ppm |
Methanol (C₂H₅OH): | 100,0000 ppm |
Dimethylamin und Acrylnitril sind die Hauptquellen von üblem
Geruch, der durch das Essen von Fisch bzw. Knoblauch verursacht
wird, während Methanol für den typischen Alkoholgeruch
im Atem verantwortlich ist. Methylmercaptan ist eine typische
übelriechende Substanz, die in krankhaft übelriechender
menschlicher Ausatemluft enthalten ist.
Wie die quantitative Analyse mittels Gaschromatographie
zeigt, ist die Konzentration von Methylmercaptan in der Ausatemluft
von Patienten mit krankhafter Halitose kleiner als
2,0 ppm und liegt normalerweise in einem Bereich zwischen 0,2
ppm und 0,7 ppm. Dieser Konzentrationsbereich entspricht ungefähr
dem 100- bis 350fachen der Mindestkonzentration
(0,0021 ppm) von Methylmercaptan, durch die menschliche Ausatemluft
erkennbar übelriechend wird. Dadurch ist es naheliegend,
daß die Vorspannung VB und die Heizspannung VH,
die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet
werden, so gewählt werden sollten, daß der Sensor 20 der Vorrichtung
in der Lage ist, übelriechende Stoffe in Konzentrationen
zu erfassen, die geringfügig über einem Wert liegen,
der einer Konzentration 2,0 ppm Methylmercaptan entspricht.
Zeigt die vom Sensor 20 ausgegebene Ausgabespannung VAUS an,
daß die gemessene Gesamtkonzentration übelriechender Stoffe
höher als dieser Wert liegt, so ist mit großer Wahrscheinlichkeit
anzunehmen, daß die der Spannung VAUS entsprechenden
Werte einfach durch das Essen von Fisch und/oder Knoblauch
und/oder das Trinken eines alkoholischen Getränkes verursacht
wurden. In diesem Fall kann festgestellt werden, daß die Testperson
sich nicht in einem für den Test geeigneten physischen
Zustand befindet und das Testergebnis kann damit als für Diagnosezwecke
wertlos bzw. bedeutungslos betrachtet werden. Der
Test kann mit dieser Testperson wiederholt werden, wenn gesichert
ist, daß sich die Testperson in einem zur Überprüfung
geeigneten physischen Zustand befindet.
Fig. 11A bis 11D zeigen Flußdiagramme, die jeweils ein bevorzugtes
Beispiel des Hauptprogrammes zeigen, das von der Zentraleinheit
112, die Teil der unter Bezug auf Fig. 8 bzw.
Fig. 10 beschriebenen Steuerschaltung 28 ist, ausgeführt
wird. Bei dem in Fig. 11A gezeigten Programm ist angenommen,
daß in der in Fig. 7A bis 7C beschriebenen Vorrichtung kein
Entlüftungsgebläse 92 bzw. in der in den Fig. 9A und 9B beschriebenen
Vorrichtung kein Entlüftungsgebläse 160 vorgesehen
ist. Das in Fig. 11C gezeigte Hauptprogramm ist insbesondere
zur Benutzung in der in den Fig. 9A und 9B beschriebenen
Vorrichtung vorgesehen.
Das in Fig. 11A gezeigte Hauptprogramm beginnt mit dem
manuellen Schließen des Stromversorgungsschalters 42 und
fährt dann mit dem Unterprogramm A01 zur Initialisierung der
Zentraleinheit 112 fort. Dann führt die Zentraleinheit 112
ein Sensorreinigungs-Unterprogramm A02 aus, wodurch die
Heizung 24 des Sensors 20 mit der Sensorreinigungsspannung
VCL versorgt wird, um so das Sensorelement 20a, das noch
durch die letzte Benutzung der Diagnosevorrichtung verunreinigt
sein kann, zu reinigen. Nach Beendigung des Sensorreinigungs-
Unterprogrammes A02 führt die Zentraleinheit 112
ein Spannungsregelungs-Unterprogramm A03 aus, um festzustellen,
ob die dem Sensorelement 20a zuzuführende Vorspannung
VB den korrekten Wert hat oder nicht. Wird festgestellt,
daß die Vorspannung VB, die dem Sensorelement 20a zugeführt
wird, nicht den richtigen Wert hat, so wartet die Zentraleinheit
112, bis die Vorspannung VB mittels des verstellbaren
Spannungsreglers 48 auf den richtigen Wert eingeregelt wurde.
Das Einstellen der Spannung über den Spannungsregler 48 erfolgt
durch Betätigung des Spannungsdrehreglers 90 bei der in
den Fig. 7A bis 7C gezeigten Vorrichtung oder des Spannungsdrehreglers
150 bei der in Fig. 9A und 9B gezeigten Vorrichtung.
Jede der in der Vorrichtung angewendeten
Spannungen, die Vorspannung VB, die Heizspannung VH und
die Sensorreinigungsspannung VCL werden so durch Betätigung
des Spannungsdrehreglers 90 oder 150 auf ihren korrekten Wert
eingestellt.
Zu einem gewünschten Zeitpunkt nach Einschalten der Vorrichtung
kann die auf Halitose zu testende Person durch die
Einblasöffnung 98 in der in Fig. 7A bis 7C gezeigten Vorrichtung
oder den Einblasschlauch 156 der in Fig. 9A und 9B
gezeigten Vorrichtung in die Vorrichtung blasen.
Entsprechend führt die Zentraleinheit 112 ein Test/Anzeige-
Unterprogramm A04 aus, um den Testvorgang durchzuführen
und das Testresultat durch eine der Anzeigen 110c
bis 110e der in Fig. 7A bis 7C gezeigten Vorrichtung oder
auf dem Anzeigeschirm 138 der in Fig. 9A und 9B gezeigten
Vorrichtung anzuzeigen. Die Einzelheiten dieses Unterprogrammes
in seiner Anwendung in der in Fig. 7A bis 7C
gezeigten Vorrichtung werden unter Bezug auf Fig. 12A und
12B beschrieben. Wird das in Fig. 11A gezeigte Programm von
der in Fig. 7A bis 7C gezeigten Vorrichtung ausgeführt, so
wird das Testergebnis mit vorgegebenen Bezugswerten verglichen,
so daß eine der Anzeigen 110c bis 110e je nach
gemessenem Grad von Halitose aufleuchtet oder blinkt. Das
Hauptprogramm gemäß Fig. 11A kann so modifiziert werden, daß
das Sensorreinigungs-Unterprogramm A02 nach dem Test/Anzeige-
Unterprogramm A04 ausgeführt wird.
Das in Fig. 11B gezeigte Hauptprogramm enthält ein zusätzliches
Unterprogramm A05, durch das das Entlüftungsgebläse 92
in der in Fig. 7A bis 7C gezeigten Vorrichtung oder das Entlüftungsgebläse
160 in der in Fig. 9A und 9B gezeigten Vorrichtung
betätigt wird, um die Sensorkammer 80 bzw.
154 zu entlüften. Die Einzelheiten des Luftausstoß-
Unterprogrammes A05, das zusätzlich zu dem in den Fig. 12A
und 12B gezeigten Programm ausgeführt wird, wird unter
Bezug auf Fig. 14 näher beschrieben. Das in Fig. 11B gezeigte
Hauptprogramm kann so abgewandelt werden, daß das Sensorreinigungs-
Unterprogramm A02 auf das Test/Anzeige-Unterprogramm
A04 oder das Luftausstoß-Unterprogramm A05 folgend
ausgeführt wird.
Bei dem in Fig. 11C gezeigten Hauptprogramm werden durch ein
Test/Anzeige-Unterprogramm A04, das nach dem Spannungsregelungs-
Unterprogramm A03 ausgeführt wird, mit einer Testperson
zwei oder mehr Testzyklen hintereinander ausgeführt.
Während eines jeden Testzyklus wird das Luftausstoß-Unterprogramm
A05 nach dem Test/Anzeige-Unterprogramm A04 durchgeführt.
Nachdem das Luftausstoß-Unterprogramm A05 im letzten
Testzyklus ausgeführt wurde, wird das arithmetische Mittel
der beim Test erhaltenen Werte von einem Mittelwertkalkulations-
Unterprogramm A06 ermittelt und angezeigt und kann
dann von einem Druckausgabe-Unterprogramm A07 in Form von
gedruckter Information ausgegeben werden. Die Einzelheiten
des die Unterprogramme A04, A05, A06 und A07 enthaltenden
Programmes in seiner Anwendung in der in Fig. 9A und 9B
gezeigten Vorrichtung werden mit Bezug auf Fig. 15A bis
15D näher erläutert.
Der Mittelwert der vom Test/Anzeige-Unterprogramm A04 ermittelten
Testergebnisse kann in einem Diagnose-Unterprogramm
A08, wie es in dem in Fig. 11D gezeigten Hauptprogramm enthalten
ist, mit vorgegebenen Bezugswerten verglichen werden.
Dieses Diagnose-Unterprogramm A08 ist eine Alternative zum
Mittelwertkalkulations-Unterprogramm A06 in dem in Fig. 15A
bis 15D dargestellten Programm. Die Details eines solchen
Diagnose-Unterprogrammes A08 werden unter Bezug auf Fig. 16
beschrieben.
Das in Fig. 12A und 12B dargestellte Programm wird in der in
Fig. 7A bis 7C gezeigten Vorrichtung eingesetzt und wird von
der Zentraleinheit 112 in der in Fig. 8 gezeigten Steuerschaltung
28 ausgeführt. Das Programm beginnt mit dem manuellen
Schließen des Stromversorgungsschalters 42 und fährt
mit Schritt B01 zum Einschalten der ersten Anzeige 110a der
in Fig. 7A bis 7C gezeigten Vorrichtung fort, um anzuzeigen,
daß die Vorrichtung eingeschaltet ist. Nachdem so die erste
Anzeige 110a eingeschaltet wurde und leuchtet oder blinkt,
kann die Testperson durch die Einblasöffnung 98 in die Vorrichtung
blasen, so daß die von der Testperson ausgeatmete
Luft in die Sensorkammer 80 gelangt.
Nach Durchführung von Schritt B01 fährt das Programm mit
Schritt B02 fort, um die Zentraleinheit 112 und den Datenspeicher
(RAM) 122 der Steuerschaltung 28 zu initialisieren
und die verschiedenen Betriebsparameter und Betriebsarten in
Übereinstimmung mit den vorgegebenen Standardregeln einzustellen.
Auf Schritt B02 folgt Schritt B03, wobei vom Ausgabepuffer
126 ein Steuersignal an den Umschalter 36 ausgegeben
wird, um der Heizung 24 die Sensorreinigungsspannung
VCL zuzuführen. Durch die so aktivierte Heizung 24 wird das
Sensorelement 20a auf eine Temperatur von normalerweise
420°C aufgeheizt und so von den Verunreinigungen, die nach
einer früheren Benutzung der Diagnosevorrichtung zurückgeblieben
sein können, gereinigt. Nach Beendigung des Sensorreinigungsschrittes
B03 gibt die Zentraleinheit 112 als
Schritt B04 ein Befehlssignal aus, den in der Steuerschaltung
28 enthaltenen Zeitgeber "A" zu starten. Der Zeitgeber "A"
ist auf eine Zeitspanne eingestellt, die für die Reinigung
des Sensorelementes 20a vorgegeben ist. Wird in einem Entscheidungsschritt
B05 bestätigt, daß die vom Zeitgeber "A"
vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist, so gibt der Ausgabepuffer
126 an den Umschalter 36 ein Steuersignal aus, um die
der Heizung 24 zugeführte Spannung von Sensorreinigungsspannung
VCL auf Heizspannung VH umzuschalten. Dieser
Vorgang ist als Schritt B06 gekennzeichnet.
In einem Entscheidungsschritt B07 wird dann festgestellt, ob
die dem Sensorelement 20a zugeführte Spannung exakt der vorgegebenen
Vorspannung VB entspricht oder nicht. Wird bei
Schritt B07 festgestellt, daß die dem Sensorelement 20a zugeführte
Spannung nicht dem vorgegebenen Wert der Vorspannung
VB entspricht, so gibt die Zentraleinheit 112 ein Befehlssignal
im Schritt B08 aus, daß die zweite Anzeige 110b der
Vorrichtung aufleuchtet oder blinkt. Dadurch wird der Bediener
der Vorrichtung aufgefordert, die Sensorspannungen durch
Betätigung des Spannungsdrehreglers 90 einzustellen. Durch
die dann folgende Betätigung des Spannungsdrehreglers 90 verändert
der Bediener kontinuierlich die Spannung über den
Reglerwiderstand 40. Entsprechend werden die in der
Vorrichtung verwendete Vorspannung VB, Heizspannung VH
und Sensorreinigungsspannung VCL verändert. Wird in Schritt
B09 bestätigt, daß die dem Sensorelement 20a zugeführte Spannung
auf den vorgegebenen Wert korrekt eingestellt wurde, so
wird in Schritt B10 ein Befehlssignal ausgegeben, um die
zweite Anzeige 110b abzuschalten.
Nach Einblasen der von der Testperson ausgeatmeten Luft in
die Sensorkammer 80 steigt die über das Sensorelement 20a
entstehende Spannung VAUS auf einen Wert, der höher als der
der Vorspannung VB ist und sich mit der Konzentration
übelriechender Substanz in der Luft in der Sensorkammer 80
ändert. Nach Schritt B10 oder Schritt B07, falls in diesem
festgestellt wurde, daß die dem Sensorelement 20a zugeführte
Spannung genau dem vorgegebenen Wert der Vorspannung VB
entspricht, wird in einem Entscheidungsschritt B11 (Fig. 12B)
festgestellt, ob die momentan am Sensorelement 20a anliegende
Spannung VAUS höher ist als die Vorspannung VB oder
nicht. Dabei kann die Spannung VAUS vorzugsweise mit einer
Spannung, die etwas höher liegt als die Vorspannung VB und
nicht mit der Vorspannung VB selbst verglichen werden. Der
Grund dafür liegt in der Tatsache, daß der Widerstand und
entsprechend die Spannung im Sensorelement 20a sich mehr
oder weniger ändern, wenn das Sensorelement 20a von der mit
der Heizspannung VH aktivierten Heizung 24 geheizt wird.
Hat die Testperson zu dem Zeitpunkt, an dem Schritt B11 erreicht
ist, in die Vorrichtung geblasen, so wird Schritt B11
mit Ja beantwortet. In diesem Fall wird in einem Entscheidungsschritt
B12 weiter festgestellt, ob die momentan im Sensorelement
20a entstehende Spannung VAUS niedriger ist als
ein vorgegebener erster Bezugswert V₁. Dieser erste Bezugswert
V₁ ist höher als der Wert der Vorspannung VB und
stellt den oberen Grenzwert für die Konzentration übelriechender
Substanzen in menschlicher Ausatemluft dar, die als
normal und zulässig gilt. Wie bereits erläutert wurde, kann
dieser Grenzwert für eine zulässige Konzentration übelriechender
Substanzen so gewählt werden, daß er einer Konzentration
von 0,2 ppm Methylmercaptan entspricht. Wird in Schritt
B12 festgestellt, daß die momentane Spannung VAUS im Sensorelement
20a niedriger ist als der erste Bezugswert V₁,
so wird von der Zentraleinheit 112 in Schritt B13 ein
Befehlssignal ausgegeben, das die dritte Anzeige 110c der
Vorrichtung aufleuchten oder blinken läßt. Die dritte Anzeige
110c leuchtet auf oder blinkt, wenn die Testperson zu
dem Zeitpunkt nicht in die Vorrichtung geblasen hat, an dem
die Reinigung des Sensorelements 20a in Schritt B06 beendet
ist.
Wird in Schritt B12 festgestellt, daß die Spannung VAUS im
Sensorelement 20a nicht unter dem ersten Bezugswert V₁
liegt, dann wird in einem Entscheidungsschritt B14 geprüft,
ob die Spannung VAUS unter einem vorgegebenen zweiten Bezugswert
V₂ liegt oder nicht. Dieser zweite Bezugswert V₂
ist höher als der erste Bezugswert V₁ und stellt den oberen
Grenzwert für einen Grad üblen Geruches menschlicher Ausatemluft
dar, der als unzulässig und krankhaft gilt. Dieser
Grenzwert für die unzulässige Konzentration übelriechender
Substanzen, den der zweite Bezugswert V₂ der Spannung
VAUS darstellt, kann so gewählt werden, daß er einer Konzentration
von 0,5 ppm Methylmercaptan entspricht. Wird in
Schritt B14 festgestellt, daß die Spannung VAUS im Sensorelement
20a niedriger ist als der gesamte zweite Bezugswert
V₂, so gibt die Zentraleinheit 112 in Schritt B15 ein Befehlssignal
aus, das die vierte Anzeige 110d der Vorrichtung
aufleuchten oder blinken läßt. Wird jedoch im Schritt B14
festgestellt, daß die Spannung VAUS des Sensorelements 20a
nicht unter dem zweiten Bezugswert V₂ liegt, so gibt die
Zentraleinheit 112 in Schritt B16 ein Befehlssignal aus, das
die fünfte Anzeige 110e der Vorrichtung aufleuchten oder
blinken läßt. Das Aufleuchten oder Blinken der fünften Anzeige
110e zeigt somit an, daß die Testperson einen abnormen
Grad von Halitose aufweist und daß die Diagnose einer
ernsthaften Erkrankung an Osostomie gestellt wird.
Nach Schritt B13, B15 oder B16 fährt das Programm mit einem
Schritt B17 fort, in dem von der Zentraleinheit 112 ein Befehlssignal
ausgegeben wird, den Zeitgeber "B" in der in Fig.
8 gezeigten Steuerschaltung 28 zu starten. Der Zeitgeber "B"
ist auf einen Zeitraum eingestellt, während dem die Anzeigen
110c bis 110e, die das Testergebnis anzeigen, eingeschaltet
sein sollen und aufleuchten oder blinken. Wird daraufhin
in Schritt B18 bestätigt, daß der vom Zeitgeber "B"
vorgegebene Zeitraum verstrichen ist, so wird von der Zentraleinheit
112 ein Steuersignal ausgegeben, in Schritt B19
die Anzeige 110c, 110d oder 110e, je nachdem, welche eingeschaltet
war, wieder abzuschalten. Nachdem die Anzeige 110c,
110d oder 110e in Schritt B19 ausgeschaltet wurde, kehrt das
Programm zu Schritt B02 zurück und kann, wie zuvor beschrieben,
die Schritte B02 bis B19 wiederholen.
Darüber hinaus kann die in Fig. 7A und 7B gezeigte Diagnosevorrichtung
mit einer sechsten Anzeige versehen werden, die
in Fig. 8 mit 110f bezeichnet ist. Dazu wird das zuvor in
Fig. 12A und 12B beschriebene Programm geringfügig modifiziert.
Diese Modifikation des vorbeschriebenen Programmes kann
so ausgeführt werden, daß für den Fall, daß sich in Schritt
B12 zeigt, daß die Spannung VAUS nicht niedriger ist als
der zweite Bezugswert V₂, in Schritt B20, wie in Fig. 13
gezeigt, weiter geprüft wird, ob die Spannung VAUS unter
einem vorgegebenen dritten Bezugswert V₃ liegt oder nicht.
Dieser dritte Bezugswert V₃ ist größer als der zweite Bezugswert
V₂ und repräsentiert den unteren Grenzwert für
einen Grad von üblem Geruch in menschlicher Ausatemluft, der
vom Verzehr von Fisch und/oder Knoblauch und/oder dem Trinken
alkoholischer Getränke herrührt. Ein derartiger Grenzwert
für einen nicht krankhaften Grad von üblem Geruch kann so
gewählt werden, daß er einer Konzentration von mehr als 2,0
ppm Methylmercaptan entspricht. Wird in Schritt B20 in Fig.
13 festgestellt, daß die Spannung VAUS niedriger ist als
der dritte Bezugswert V₃, so kann von der Zentraleinheit
112 ein Befehlssignal ausgegeben werden, um die fünfte Anzeige
110e in Schritt 16 in dem in Fig. 12A und 12B gezeigten
Programm leuchten oder aufblinken zu lassen. Wird im Schritt
B20 in Fig. 13 festgestellt, daß die Spannung VAUS höher
ist als der dritte Bezugswert V₃, so kann in Schritt B21
ein Befehlssignal ausgegeben werden, die sechste Anzeige 110f
der Vorrichtung aufleuchten oder aufblinken zu lassen. Das
Aufleuchten oder Blinken der sechsten Anzeige 110f zeigt damit
an, daß der von der Spannung VAUS repräsentierte Wert
vermutlich einfach auf das Essen von Fisch und/oder Knoblauch
und/oder das Trinken eines alkoholischen Getränkes zurückzuführen
ist und daß die Testperson sich damit nicht in einem
zum Test geeigneten physischen Zustand befindet. Stellt sich
heraus, daß die Spannung VAUS nicht höher ist als der dritte
Bezugswert, so gibt die Zentraleinheit 112 im Schritt B16
ein Befehlssignal aus, um die fünfte Anzeige 110e der Vorrichtung
aufleuchten oder blinken zu lassen.
Fig. 14 zeigt die Einzelheiten eines Luftausstoß-Unterprogrammes,
das zusätzlich zu dem oben unter Bezug auf Fig. 12A
und 12B beschriebenen Programm ausgeführt wird, um die
Sensorkammer 80 der in Fig. 7A bis 7C beschriebenen Vorrichtung
zu entlüften. Das Luftausstoß-Unterprogramm kann nach Schritt
B19, bei dem die Anzeigen 110c bis 110e abgeschaltet werden,
ausgeführt werden. Auf Schritt B19 oder den vorhergehenden
Schritt B18 folgend, wird in einem ersten Schritt C01 des
Luftausstoß-Unterprogrammes von der Zentraleinheit 112 ein Gebläsestartsignal
Ffs im Zustand logisch "1" ausgegeben. Als
Reaktion auf dieses Gebläsestartsignal Ffs im Zustand
logisch "1" gibt die Zentraleinheit 112 ein Befehlssignal aus,
um den Gebläsemotor 94 des Entlüftungsgebläses 92 anzuschalten,
wobei die Antriebsschaltung 132 vom Ausgabepuffer 126
der in Fig. 8 gezeigten Steuerschaltung 28 ein Steuersignal
erhält. In dem auf Schritt C01 folgenden Schritt C02 gibt die
Zentraleinheit 112 ein Steuersignal zum Starten des in der
Steuerschaltung 28 enthaltenen Zeitgebers "F" aus. Der Zeitgeber
"F" ist auf eine bestimmte Zeitspanne eingestellt,
während der das Gebläse 92 in Betrieb sein soll, um die Luft
aus der Sensorkammer 80 auszubringen. Wird in Schritt C03 bestätigt,
daß die vom Zeitgeber "F" vorgegebene Zeitspanne
verstrichen ist, so stellt die Zentraleinheit 112 das Gebläsestartsignal
Ffs auf den Zustand logisch "0" und schaltet
damit im Schritt C04 den Gebläsemotor 94 ab. Nachdem der
Gebläsemotor 94 so angehalten wurde, kehrt das Programm, in
dem das Luftausstoß-Unterprogramm enthalten ist, zu Schritt
B02 zurück und kann dann die Schritte B02 bis B19 des unter
Bezug auf Fig. 12A und 12B beschriebenen Programmes wiederholen.
Fig. 15A bis 15D zeigen Flußdiagramme mit den Einzelheiten
des in Fig. 11C gezeigten Programmes. Das hier gezeigte Programm
wird in der in Fig. 9A und 9B gezeigten Vorrichtung angewendet
und wird von der Zentraleinheit 112 in der in Fig. 10
gezeigten Steuerschaltung 28 ausgeführt. Das Programm beginnt
mit dem manuellen Schließen des Stromversorgungsschalters 42
und fährt dann mit Schritt D01 fort, um die Zentraleinheit
112 und den Datenspeicher (RAM) 122 der Steuerschaltung 28 zu
initialisieren und verschiedene Betriebsparameter und Betriebsarten
in Übereinstimmung mit den vorgegebenen Standardregeln
einzustellen. In diesem Schritt D01 wird die Zahl N,
die die Anzahl der während des Testbetriebes zu wiederholenden
Testzyklen angibt, entsprechend dem vorgegebenen Standardwert
auf drei gestellt. Im darauffolgenden Schritt D02
wird von der Zentraleinheit 112 ein Befehlssignal ausgegeben,
um im Mitteilungsteil 138c des Anzeigeschirms 138 die Mitteilung
"BITTE WARTEN" erscheinen zu lassen, durch die die
Testperson zum Abwarten aufgefordert wird, bis die Vorrichtung
zur Aufnahme der Ausatemluft bereit ist.
In dem auf Schritt D02 folgenden Schritt D03 gibt der Eingabe/
Ausgabepuffer 176 an den Umschalter 36 ein Befehlssignal aus,
um so die Sensorreinigungsspannung VCL der Heizung 24 zuzuführen.
Damit heizt die Heizung 24 das Sensorelement 20a auf
eine Temperatur von normalerweise 420°C, wodurch das Sensorelement
von Verunreinigungen, die von einer vorherigen Benutzung
der Diagnosevorrichtung herrühren können, gereinigt
wird. Nach Beendigung des Sensorreinigungsschrittes D03 gibt
die Zentraleinheit 112 im Schritt D04 ein Befehlssignal aus,
um den in der Steuerschaltung 28 enthaltenen Zeitgeber "A" zu
starten. Der Zeitgeber "A" ist auf einen für das Reinigen des
Sensorelementes 20a vorgegebenen Zeitraum eingestellt. Wird
in einem Entscheidungsschritt D05 bestätigt, daß die vom
Zeitgeber "A" vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist, so gibt
der Eingabe/Ausgabepuffer 176 an den Umschalter 36 ein Steuersignal
aus, um in Schritt D06 die der Heizung 24 zugeführte
Spannung von der Sensorreinigungsspannung VCL auf die
Heizspannung VH umzuschalten.
In einem Entscheidungsschritt D07 wird dann festgestellt, ob
die dem Sensorelement 20a zugeführte Spannung genau der vorgegebenen
Vorspannung VB entspricht oder nicht. Wird im
Schritt D07 festgestellt, daß die dem Sensorelement 20a zugeführte
Spannung höher oder niedriger ist als die Vorspannung
VB, so gibt im Schritt D08 die Zentraleinheit 112 ein
Befehlssignal aus, um im Mitteilungsteil 138c des Anzeigeschirms
138 die Mitteilung "SPANNUNG EINSTELLEN" erscheinen zu
lassen und so die Testperson oder den Bediener aufzufordern,
durch Betätigung des Spannungsdrehreglers 150 die Sensorspannung
einzustellen. Die Testperson oder der Bediener wird dann
den Spannungsdrehregler 150 betätigen und damit die Spannung
über den verstellbaren Spannungsregler 48 kontinuierlich verändern,
wobei entsprechend jede der in der Vorrichtung
verwendeten Spannungen, die Vorspannung VB, die Heizspannung
VH und die Sensorreinigungsspannung VCL verändert werden.
Wird in Schritt D09 bestätigt, daß die Spannung für das
Sensorelement 20a auf den Wert der Vorspannung VB richtig
eingestellt wurde, so wird in Schritt D10 ein Befehlssignal
ausgegeben, um die auf dem Mitteilungsteil 138c erscheinende
Mitteilung zu löschen. Wird jedoch im Schritt D09 festgestellt,
daß die dem Sensorelement 20a zugeführte Spannung
nicht korrekt auf den Wert der Vorspannung VB eingestellt
wurde, wartet die Zentraleinheit 112 ab, bis der Bediener
die Spannung auf den richtigen Wert eingeregelt hat. In
Schritt D08 kann weiter der gemessene Wert der Vorspannung
VB graphisch oder numerisch in irgendeinem Teil des
Anzeigeschirms 138 angezeigt werden.
Auf Schritt D10 folgend, oder, wenn sich im Schritt D07
gezeigt hat, daß der Wert der dem Sensorelement 20a zugeführten
Spannung genau dem Wert der Vorspannung VB entspricht,
auf diesen folgend, gibt die Zentraleinheit 112
in Schritt D11 (Fig. 15B) ein Befehlssignal aus, um im
Mitteilungsteil 138c des Anzeigeschirms 138 die Mitteilungen
"BEREIT" und "TESTBEGINN" erscheinen zu lassen, um so die
Testperson oder den Bediener aufzufordern, die Testbeginntaste
140 auf der Schalttafel 136 zu drücken. Nach der
Anzeige dieser Mitteilungen im Mitteilungsteil 138c wird
im Schritt D12 festgestellt, ob durch die Betätigung der
Testbeginntaste 140 und das Schließen des dazugehörigen
Schalters 140′ ein Signal gegeben wurde oder nicht. Wird
bestätigt, daß dieses Signal an die Steuerschaltung 28
gegeben wurde, so wird von der Zentraleinheit 112 in
Schritt D13 ein Testbeginnsignal Fts im Zustand logisch "1"
ausgegeben. Handelt es sich, wie oben erwähnt, bei dem Gebläsemotor
162 um eine Ausführung mit umkehrbarer Drehrichtung,
so folgt auf Schritt D13 Schritt D14, in dem von der
Zentraleinheit 112 ein Saugbeginnsignal Fss im Zustand
logisch "1" gegeben wird. Als Reaktion auf dieses Saugbeginnsignal
Fss im Zustand logisch "1" ändert der Motor
162 seine Drehrichtung, wodurch das Entlüftungsgebläse 160
als Sauggebläse arbeitet und im Einblasschlauch 156 Unterdruck
erzeugt. In diesem Fall wird vom Eingabe/Ausgabepuffer
176 der in Fig. 10 gezeigten Steuerschaltung 28 ein
entsprechendes Steuersignal an die Antriebsschaltung 180
gegeben.
Als Antwort auf dieses Testbeginnsignal Fts im Zustand
logisch "1" gibt die Zentraleinheit 112 im Schritt D15
ein Befehlssignal aus, um im Mitteilungsteil 138c des Anzeigeschirms
138 die Mitteilung "Bitte blasen" erscheinen
zu lassen, womit die Testperson aufgefordert wird, in den
Einblasschlauch 156 zu blasen, so daß die von der Testperson
ausgeatmete Luft mit Hilfe des im Schlauch 156 erzeugten
Unterdruckes in die Sensorkammer 154 gelangt. Nachdem
im Schritt D15 im Mitteilungsteil 138c die Aufforderung
"BITTE BLASEN" erschienen ist, gibt die Zentraleinheit 112
in Schritt D16 ein Befehlssignal aus, um den Zeitgeber "B"
in der Steuerschaltung 28 zu starten. Der Zeitgeber "B" ist
auf eine vorgegebene Zeitspanne eingestellt, die der Testperson
genügend Zeit gibt, in die Sensorkammer 154 zu blasen.
Wird im Schritt D17 bestätigt, daß die vom Zeitgeber "B"
vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist, so ändert die Zentraleinheit
112 im Schritt D18 das Testbeginnsignal Fts
und das Saugbeginnsignal Fss auf den Zustand logisch "0".
Nachdem die Ausatemluft der Testperson in die Sensorkammer
154 gelangt ist, steigt die im Sensorelement 20a entstehende
Spannung VAUS auf einen Wert, der höher ist als der der
Vorspannung VB und sich mit der Konzentration übelriechender
Substanzen in der in der Kammer 154 enthaltenen Luft
ändert. Demgemäß wird in dem auf Schritt D18 folgenden Entscheidungsschritt
D19 festgestellt, ob die momentan im
Sensorelement 20a vorhandene Spannung VAUS höher ist als
die Vorspannung VB oder nicht. Aus dem bereits zuvor erklärten
Grund kann die Spannung VAUS nicht nur mit der Vorspannung
VB selbst, sondern auch mit einer geringfügig höheren
Spannung verglichen werden.
Hat die Testperson bei Erreichen von Schritt D18 in die
Vorrichtung geblasen, so wird Schritt D19 positiv beantwortet.
Wird somit bestätigt, daß die Spannung VAUS höher
ist als die Vorspannung VB oder als die geringfügig höhere
Vergleichsspannung, so wird im Schritt D20 von der Zentraleinheit
112 ein Befehlssignal ausgegeben, um die momentan
noch im Mitteilungsteil 138c erscheinende Mitteilung "BITTE
BLASEN" zu löschen. Anschließend errechnet im Schritt D21
(Fig. 15C) die Zentraleinheit 112 die der momentan gemessenen
Spannung VAUS des Sensorelements 20a entsprechende Konzentration
übelriechender Gase. In dem auf Schritt D21 folgenden
Schritt D22 gibt die Zentraleinheit 112 ein Befehlssignal
aus, um den errechneten Wert Φ₁ der Konzentration graphisch
im graphischen Anzeigeteil 138a und numerisch im numerischen
Anzeigeteil 138b des Anzeigeschirms 138 wiederzugeben. Des
weiteren wird im Schritt D23 der errechnete Wert Φ₁ als
erster Testwert im Datenspeicher RAM 122 in der Steuerschaltung
28 gespeichert. Im nachfolgenden Schritt D24 wird die
Zahl N, die nach der Initialisierung der Zentraleinheit 112
und des Datenspeichers (RAM) 122 im Schritt D01 die Anzahl der
zu wiederholenden Testzyklen angibt, um eins vermindert.
Nachdem der erste Testwert als Ergebnis des ersten Testzyklus
im Datenspeicher (RAM) 122 gespeichert wurde, gibt die
Zentraleinheit 112 in Schritt D25 ein Befehlssignal aus, um
im Mitteilungsteil 138c des Anzeigeschirms 138 die Mitteilung
"TEST BEENDEN" erscheinen zu lassen und so die Testperson
oder den Bediener aufzufordern, die Testbeendigungstaste 142
auf der Schalttafel 136 zu betätigen. Nach dem Erscheinen
dieser Anzeige im Mitteilungsteil 138c wird im Schritt D26
festgestellt, ob durch das Betätigen der Testbeendigungstaste
142 und das Schließen des dazugehörigen Schalters 142′
ein Signal gegeben wurde oder nicht. Wird bestätigt, daß
dieses Signal an die Steuerschaltung 28 gegeben wurde, so
gibt die Zentraleinheit 112 im Schritt D27 ein Befehlssignal
aus, welches die gerade im Mitteilungsteil 138c erscheinende
Nachricht löscht.
Nach Schritt D27 wird im Schritt D28 festgestellt, ob die
Zahl N gleich Null ist oder nicht. Während des ersten Testdurchganges
wird die Zahl N im Schritt D24 vermindert und
ist somit gleich zwei. Deshalb fährt das Programm nach
Schritt D28 mit dem in Fig. 14 gezeigten Luftausstoß-Unterprogramm
A05 fort. Bei dem Luftausstoß-Unterprogramm, das
zu dem in Fig. 15A bis 15D gezeigten Programm gehört, gibt
die Zentraleinheit 112 im Schritt C01 ein Gebläsestartsignal
Ffs im Zustand logisch "1". In Beantwortung dieses Gebläsestartsignals
im Zustand logisch "1" gibt die Zentraleinheit
112 ein Befehlssignal aus, um den Gebläsemotor 162 in Blasrichtung
anzuschalten, wobei die Antriebsschaltung 180 vom
Eingabe/Ausgabepuffer 176 der in Fig. 10 gezeigten Steuerschaltung
28 ein geeignetes Steuersignal erhält. Das Entlüftungsgebläse
160 wird nun so betrieben, daß frische Luft
in die Sensorkammer 154 geblasen wird und somit die zuvor
in die Kammer 154 eingeblasene Luft durch die Luftauslaßöffnung
166 und die Entlüftungsöffnung 168 (Fig. 9B) aus
der Sensorkammer 154 verdrängt wird. Im darauffolgenden
Schritt C02 gibt die Zentraleinheit 112 ein Befehlssignal
aus, den Zeitgeber "F" in der Steuerschaltung 28 zu starten.
Wenn im Schritt C03 bestätigt wird, daß die vom Zeitgeber "F"
vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist, verändert die Zentraleinheit
112 im Schritt C04 das Gebläsestartsignal auf den
Zustand logisch "0", um den Gebläsemotor 162 anzuhalten.
Nach dem Anhalten des Gebläsemotors 162 kehrt das Programm zu
Schritt D02 in Fig. 15A zurück, um die Abfolge der Schritte
D02 bis D08 zu wiederholen und einen Wert Φ₂ der Konzentration
übelriechender Gase, die in der von der Testperson eingeblasenen
Atemluft vorhanden ist, ein zweites Mal zu errechnen.
Der errechnete Wert Φ₂ der Konzentration übelriechender Gase
wird in den Teilen 138a und 138b des Anzeigeschirms 138 angezeigt
und wird als zweiter Testwert im Datenspeicher (RAM)
122 der Steuerschaltung 28 gespeichert. Während dieses
zweiten Testdurchganges wird die Zahl N, die die Anzahl der
zu wiederholenden Testdurchgänge angibt, um eins vermindert.
Wird daraufhin bestätigt, daß die Testbeendigungstaste 142
ein zweites Mal betätigt wurde, so kehrt das Programm
wiederum zu Schritt D02 zurück, um die Schritte D02 bis D28
zu wiederholen und den Wert Φ₃ der gemessenen Konzentration
übelriechender Gase zu errechnen im Teil 138a und 138b
des Anzeigeschirms 138 anzuzeigen und als dritten Testwert in
dem Datenspeicher (RAM) 122 zu speichern.
Im Schritt D24 im dritten Durchlauf des Testvorganges wird die
Zahl N, die die Anzahl der zu wiederholenden Testdurchläufe
angibt, schließlich zu Null. Daraus folgt, daß der nachfolgende
Entscheidungsschritt D28 positiv beantwortet wird, so
daß auf Schritt D28 nun der Schritt D29 folgt, in dem die
Zentraleinheit 112 ein Befehlssignal ausgibt, um im Mitteilungsteil
138c des Anzeigeschirms 138 die Mitteilung "BITTE
WARTEN" erscheinen zu lassen. Die Zentraleinheit 112 holt
dann den ersten, zweiten und dritten Testwert der gemessenen
Konzentrationen übelriechender Gase aus dem Datenspeicher
(RAM) 122 und errechnet im Schritt D30 das arithmetische Mittel
der Werte Φ₁, Φ₂ und Φ₃. Im darauffolgenden Schritt
D31 gibt die Zentraleinheit 112 ein Befehlssignal aus, durch
das das so errechnete arithmetische Mittel graphisch im Anzeigeteil
138a und numerisch im Anzeigeteil 138b des Anzeigeschirms
138 angezeigt wird.
Nach Schritt D31 wird im Schritt D32 (Fig. 15D) festgestellt,
ob durch das Betätigen der Druck-Taste 148 auf der Schalttafel
1 08963 00070 552 001000280000000200012000285910885200040 0002003823736 00004 0884436 ein Signal SP erzeugt wurde oder nicht. Wird bestätigt,
daß dieses Signal SP über den dazugehörigen Schalter
148′ dem Eingabe/Ausgabepuffer 176 eingegeben wurde, so
gibt die Zentraleinheit 112 im Schritt D33 ein Druckbeginnsignal
Fps im Zustand logisch "1" aus. Als Antwort auf
dieses Druckbeginnsignal Fps im Zustand logisch "1" werden
die bei den drei Testdurchläufen ermittelten Werte und das
arithmetische Mittel dieser Werte von einem Drucker, der in
der Vorrichtung enthalten sein kann, ausgedruckt. Auf Schritt
D33 folgend wird von Zentraleinheit 112 im Schritt D34 ein
Befehlssignal ausgegeben, um den Zeitgeber "C" in der Steuerschaltung
28 zu starten. Der Zeitgeber "C" ist auf einen bestimmten
Zeitraum eingestellt, während dem der Drucker den
Ausdruck vollenden kann. Wird im Schritt D35 bestätigt, daß
der vom Zeitgeber "C" vorgegebene Zeitraum verstrichen ist,
so ändert im Schritt D36 die Zentraleinheit 112 das Druckbeginnsignal
Fps auf den Zustand logisch "0". Danach kehrt
das Programm zu Schritt D01 (Fig. 15A) zurück, woraufhin die
Schritte D01 bis D36 des hier mit Bezug auf Fig. 15A bis 15D
beschriebenen Programms wiederholt werden können.
Fig. 16 zeigt ein Flußdiagramm mit den Einzelheiten des Diagnose-
Unterprogramms A08, das einen Teil des in Fig. 11D
dargestellten Programmes bildet.
Das in Fig. 16 gezeigte Diagnose-Unterprogramm folgt auf
Schritt D31 des unter Bezug auf die Fig. 15A bis 15D beschriebenen
Programmes und liegt zwischen den Verbindungspunkten
D₄, die die Flußdiagramme in Fig. 15C und 15D verbinden.
Nach dem Errechnen des arithmetischen Mittels der Werte
Φ₁, Φ₂ und Φ₃, die aus der gemessenen Konzentration
übelriechender Gase errechnet wurden, wird in einem Entscheidungsschritt
E01 festgestellt, ob der im Schritt D30 (Fig.
15C) errechnete Mittelwert unter einem ersten Bezugswert M₁
liegt oder nicht. Dieser erste Bezugswert M₁ stellt den
oberen Grenzwert für einen Grad üblen Geruches in menschlicher
Ausatemluft dar, der als normal und zulässig angesehen
wird. Wird im Schritt E01 festgestellt, daß der Mittelwert
unter dem ersten Bezugswert M₁ liegt, so gibt die Zentraleinheit
112 im Schritt E02 ein Befehlssignal aus, um im Mitteilungsteil
138c des Anzeigeschirms 138 die Mitteilung
"NORMAL" erscheinen zu lassen.
Zeigt sich im Schritt E01, daß der Mittelwert der gemessenen
Konzentrationen übelriechender Gase nicht unter dem ersten
Bezugswert M₁ liegt, so wird im Schritt E03 festgestellt,
ob der Mittelwert unter einem vorgegebenen zweiten Bezugswert
M₂ liegt oder nicht. Dieser zweite Bezugswert M₂ ist
größer als der erste Bezugswert M₁ und stellt den oberen
Grenzwert eines Grades üblen Geruches menschlicher Ausatemluft
dar, der als ernst und nicht mehr zulässig angesehen
wird. Wird im Schritt E03 bestätigt, daß der Mittelwert unter
dem zweiten Bezugswert M₂ liegt, so gibt die Zentraleinheit
112 im Schritt E04 ein Befehlssignal aus, wodurch im Mitteilungsteil
138c des Anzeigeschirms 138 die Mitteilung "ERNSTHAFT"
erscheint. Zeigt sich im Schritt E03, daß der Mittelwert
nicht unter dem zweiten Bezugswert M₂ liegt, so gibt
die Zentraleinheit 112 im Schritt E05 ein Befehlssignal aus,
um im Mitteilungsteil 138c des Anzeigeschirms 138 die Mitteilung
"KRANKHAFT" erscheinen zu lassen. Die so im Mitteilungsteil
138c des Anzeigeschirms 138 erscheinende Mitteilung
"KRANKHAFT" gibt an, daß die Testperson an Halitose
abnormen Grades leidet und damit die Diagnose einer ernsthaften
Osostomie gestellt wird.
Nach Schritt E02, E04 oder E05 fährt das Programm mit einem
Schritt E06 fort, in dem die Zentraleinheit 112 ein Befehlssignal
ausgibt, den nicht abgebildeten Zeitgeber "D" in der
in Fig. 10 abgebildeten Steuerschaltung 28 zu starten. Der
Zeitgeber "D" ist auf eine Zeitspanne eingestellt, während
der die Mitteilung "NORMAL", "ERNSTHAFT" oder "KRANKHAFT" im
Mitteilungsteil 138c des Anzeigeschirms 138 erscheinen soll.
Wird im Schritt E07 bestätigt, daß die vom Zeitgeber "D" vorgegebene
Zeitspanne verstrichen ist, so gibt die Zentraleinheit
112 im Schritt E08 ein Befehlssignal aus, um die momentan
erscheinende Mitteilung zu löschen. Daraufhin fährt das
Programm mit Schritt D32 in dem in Fig. 15D gezeigten Flußdiagramm
fort und führt das Druckausgabe-Unterprogramm A07
aus, wie bereits unter Bezug auf Fig. 15D beschrieben wurde.
Bei dem in Fig. 16 gezeigten Programm wird das Ergebnis der
Diagnose in einem der Schritte E02, E04 und E05 angezeigt
und die Werte der Ergebnisse der drei Testdurchläufe werden
vom Drucker ausgedruckt.
Die Grenzwerte für einen zulässigen und nicht mehr zulässigen
Grad üblen Geruches, die den ersten Bezugswert M₁ und den
zweiten Bezugswert M₂ für den Mittelwert der gemessenen
Konzentration übelriechender Substanzen darstellen, können
ähnlich den Grenzwerten in dem in Fig. 12A und 12B beschriebenen
Programm gewählt werden. Entsprechend können der erste
Bezugswert M₁ und der zweite Bezugswert M₂ so gewählt
werden, daß sie aus den bereits erwähnten Gründen einer Konzentration
von 0,2 ppm bzw. 0,5 ppm Methylmercaptan entsprechen.
Fig. 17 zeigt eine Modifikation des zuvor in Fig. 16 beschriebenen
Diagnose-Unterprogrammes. Wird in dem in Fig. 17
gezeigten Unterprogramm Schritt E03 negativ beantwortet, so
wird im Schritt E09 festgestellt, ob der Mittelwert der gemessenen
Konzentration übelriechender Gase größer ist als ein
vorgegebener dritter Bezugswert M₃ oder nicht. Dieser dritte
Bezugswert M₃ liegt weitaus höher als der zweite Bezugswert
M₂ und stellt den unteren Grenzwert für einen Grad
üblen Geruches in menschlicher Ausatemluft dar, der durch den
Verzehr von Fisch und/oder Knoblauch und/oder das Trinken
alkoholischer Getränke verursacht wird. Dieser Grenzwert für
eine nicht krankhafte Konzentration übelriechender Substanzen
kann so gewählt werden, daß er, wie bereits erwähnt, einer
Konzentration von mehr als 2,0 ppm Methylmercaptan entspricht.
Wird im Schritt E09 bestätigt, daß der Mittelwert
der gemessenen Konzentration übelriechender Gase unter dem
dritten Bezugswert M₃ liegt, so gibt die Zentraleinheit 112
ein Befehlssignal aus, um im Schritt E04 im Teil 138c des Anzeigeschirms
138 die Mitteilung "ERNSTHAFT" wie in dem in
Fig. 16 gezeigten Unterprogramm erscheinen zu lassen. Zeigt
sich in dem zusätzlichen Entscheidungsschritt E09, daß der
Mittelwert größer ist als der dritte Bezugswert M₃, so gibt
die Zentraleinheit 112 im Schritt E10 ein Befehlssignal aus,
das im Mitteilungsteil 138c des Anzeigeschirms 138 die Mitteilung
"UNGEEIGNETER FALL" erscheinen läßt. Diese Mitteilung
"UNGEEIGNETER FALL" zeigt an, daß das dem Mittelwert entsprechende
Ergebnis vermutlich nur auf den Verzehr von Fisch und/
oder Knoblauch und/oder das Trinken alkoholischer Getränke
zurückzuführen ist und sich die Testperson folglich in einem
Zustand befindet, der einen Test unmöglich macht.
In den unter Bezug auf Fig. 12A und 12B oder Fig. 15A bis 15D
beschriebenen Programmen können die ersten und zweiten
Bezugswerte, die einer Konzentration von 0,2 ppm bzw. 0,5 ppm
Methylmercaptan entsprechen, erforderlichenfalls angepaßt
werden. Insbesondere der Wert, der zur Diagnose einer krankhaften
Halitose dient, kann in Anbetracht der Tatsache, daß
die Konzentration von Methylmercaptan in der Ausatemluft von
Patienten, die an krankhafter Osostomie leiden, im Bereich
von etwa 0,2 ppm bis 0,7 ppm liegt, so gewählt werden, daß er
einer Konzentration von 0,7 ppm Methylmercaptan entspricht.
Alternativ kann auch der Grad der Ernsthaftigkeit der
Halitose in drei oder mehr Schritten genauer bestimmt werden.
Zu diesem Zweck kann der Grad der Ernsthaftigkeit der Halitose
für eine Konzentration unter 0,2 ppm als normal, für
eine Konzentration zwischen 0,2 ppm und 0,5 ppm als ernsthaft,
aber noch zulässig, für eine Konzentration zwischen 0,5
ppm und 0,7 ppm als ernsthaft und nicht mehr zulässig, aber
nicht krankhaft und für eine über 0,7 ppm liegende Konzentration
als krankhaft betrachtet werden.
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Nachweis von Halitose und zur Prüfung
menschlicher Ausatemluft auf Halitose, umfassend
- - eine Sensorkammer (80, 154) mit einer Einblasöffnung (98) oder einem Einblasschlauch (156), durch die die zu prüfende Ausatemluft in die Sensorkammer (80, 154) gelangt und einer Entlüftungsöffnung (100, 168), durch die die getestete Ausatemluft aus der Sensorkammer (80, 154) ausgebracht wird,
- - einen in der Sensorkammer (80, 154) angeordneten Sensor (20), der nach Erwärmen auf übelriechende Gase mit vorgege bener chemischer Zusammensetzung anspricht und ein elektri sches Signal (VAUS) erzeugt, dessen Wert sich mit der ge messenen Konzentration der übelriechenden Gase ändert,
- - eine Heizung (24) mit einem Umschalter (36), die elektrisch betätigt den Sensor (20) erwärmt,
- - eine Steuerschaltung (28), die auf das Signal (VAUS) reagiert, anhand dieses Signales (VAUS) den Grad des üblen Geruches bestimmt und ein elektrisches Signal erzeugt, welches dem bestimmten Grad üblen Geruches entspricht, und
- - Anzeigen (110c bis 110e, 110c bis 110f) oder einen Anzeigeschirm (138), welche auf das von der Steuerschaltung (28) ausgehende Si gnal reagieren und Informationen bezüglich des Grades des üblen Geruches entsprechend dem von der Steuerschaltung (28) gegebenen Signal anzeigen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (20) durch ein thermisch aktiviertes Metalloxid
halbleiter-Sensorelement (20a) gebildet ist, welches aus einem
zylindrischen Hohlkörper aus gesintertem Zinndioxid (54) und
einem elektrischen Isolator (56) gebildet ist, welcher von dem
Zinndioxidhohlkörper (54) umschlossen ist, wobei Anschlußelek
troden (22, 22′) jeweils nahe den gegenüberliegenden Enden des
elektrischen Isolators (56) im Zinndioxidhohlkörper (54) eingebet
tet sind sowie eine ringförmige Gestalt aufweisen und wobei
die Heizeinrichtung (24) mit Anschlußleitungen in Längsrich
tung des Zinndioxidhohlkörpers (54) angeordnet und zwischen den gegen
überliegenden Enden des elektrischen Isolators (56) im Isolator
(56) eingebettet ist.
2. Vorrichtung zum Nachweis von Halitose und zur Prüfung
menschlicher Ausatemluft auf Halitose, umfassend
- - eine Sensorkammer (80, 154) mit einer Einblasöffnung (98) oder einem Einblasschlauch (156), durch die die zu prüfende Ausatemluft in die Sensorkammer (80, 154) gelangt und einer Entlüftungsöffnung (100, 168), durch die die getestete Ausatemluft aus der Kammer (80, 154) ausgebracht wird,
- - einen in der Sensorkammer (80, 154) angeordneten Sensor (20), der nach Erwärmen auf übelriechende Gase mit vorgege bener chemischer Zusammensetzung anspricht und ein elektri sches Signal (VAUS) erzeugt, dessen Wert sich mit der ge messenen Konzentration der übelriechenden Gase abhängt,
- - eine Heizung (24) mit einem Umschalter (36), die elektrisch betätigt den Sensor (20) erwärmt,
- - eine Steuerschaltung (28), die auf das Signal (VAUS) rea giert, anhand dieses Signales (VAUS) den Grad des üblen Ge ruches bestimmt und ein elektrisches Signal erzeugt, wel ches dem bestimmten Grad des üblen Geruches entspricht, und
- - Anzeigen (110c bis 110e) oder einen Anzeigeschirm (138), welche auf das von der Steuerschaltung (28) ausgehende Si gnal reagieren und Informationen bezüglich des Grades des üblen Geruches, entsprechend dem von der Steuerschaltung (28) ausgehenden Signal anzeigen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (20) durch einen thermisch aktivierten Dünn
filmabsorptionseffekttransistor (20b) gebildet ist, welcher ein
keramisches Substrat (58) umfaßt, an dessen einer Fläche die
Heizeinrichtung (24), die sich zwischen den einander gegenüber
liegenden Enden des keramischen Substrats (58) über dessen ge
samte Länge erstreckt, und an dessen anderen Fläche, die als
Oberfläche bezeichnet ist, ein Elektrodenpaar (22, 22′) ange
ordnet ist, wobei auf dieser Fläche des keramischen Substrats
(58) eine erste und zweite dotierte Halbleiterschicht (60, 62)
gebildet ist, die jeweils zum Teil auf der Oberfläche des kera
mischen Substrats (58) und zum Teil auf den Elektroden (22,
22′) angelagert sind, wobei weiter zwischen den beiden Halbleiter
schichten (60, 62) eine Steuerelektrode (64) angeordnet ist,
die direkt auf der Oberfläche des keramischen Substrats (58)
aufliegt und von einer Halbleiterisolatorschicht (66) bedeckt
wird, und wobei eine Kanalschicht (68) vorhanden ist, die sich
zum Teil in die erste dotierte Halbleiterschicht (60) und zum
Teil in die zweite dotierte Halbleiterschicht (62) erstreckt
und die auf der Halbleiterisolatorschicht (66) ein freiliegen
des Oberflächengebiet aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1
oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß weiterhin mindestens drei elektrisch betätigte Anzeigen
(110c-110e), in der Steuerschaltung (28) Mittel (B12/B14) zum
Vergleichen des vom Sensor (20) ausgehenden Signales mit minde
stens zwei vorgegebenen Bezugswerten (V₁, V₂), eine Decoder
schaltung (128) und Mittel (130c-130e; B13/B15) zum wahlweise
Betätigen einer der Anzeigen (110c-110e) entsprechend dem
Verhältnis zwischen dem Signal (VAUS) des Sensors (20)
und den Bezugswerten (V₁, V₂) vorhanden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1
oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzeigen (110c bis 110e) bzw. der Anzeigeschirm (138)
mindestens drei Mittel zur Anzeige von Mitteilungen (E02, E04,
E05) enthalten und daß die Steuerschaltung (28) Mittel
(E01/E03) zum Vergleichen des vom Sensor (20) kommenden Signa
les (VAUS) mit mindestens zwei verschiedenen vorgegebenen Be
zugswerten (M₁, M₂) umfaßt, wobei die Steuerschaltung (28) in
Abhängigkeit des Verhältnisses des vom Sensor (20) ausgegebenen
Signales (VAUS) zu jedem der Bezugswerte (M₁, M₂) wahlweise
eines der Mittel zur Anzeige einer Mitteilung (E02, E04 und E05)
betätigt.
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