DE69726178T2

DE69726178T2 - Vorrichtung und verfahren zum einfangen und untersuchen von kohlendioxid

Info

Publication number: DE69726178T2
Application number: DE69726178T
Authority: DE
Inventors: Stefan Nilsson
Original assignee: Noster System AB
Current assignee: Noster System AB
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1997-12-01
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2017-12-02
Also published as: HUP0002568A2; DE69726178D1; WO1998026283A1; HUP0002568A3; SE9604519D0; KR20000057478A; ES2208959T3; AU715403B2; HU223835B1; CN1240026A; AU5421398A; CN1109894C; CA2273207C; US6265221B1; RU2179721C2; NZ335774A; ATE254283T1; PT943093E; EP0943093A1; NO992778D0

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung beim Einfangen und Untersuchen von ¹⁴CO₂ in der Ausatemluft einer Person, der eine ¹⁴C-markierte Verbindung, insbesondere ¹⁴C-markierter Harnstoff, verabreicht wurde, sowie ein entsprechendes Verfahren.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bestimmte Zustände und Krankheiten können durch die Analyse der Ausatemluft diagnostiziert werden. So wird beispielsweise die Ausatemluft einer Person, bei der der Verdacht auf eine Infektion mit der pathogenen Bakterie Helicobacter pylori besteht, in verschiedenen Verfahren analysiert. Gemäß einem solchen Verfahren, das seit Jahren klinisch verwendet wird, schluckt der Patient eine isotopenmarkierte Harnstoffzubereitung, insbesondere eine Zubereitung mit ¹⁴C oder ¹⁴C-markiertem Harnstoff. Helicobacter pylori im Magen-Darm-Trakt erzeugt Enzyme, die Harnstoff zu Ammoniak/Kohlendioxid abbauen. Das im Magen-Darm-Trakt erzeugte Kohlendioxid wird aufgrund der normalen Vorgänge im Körper zur Lunge transportiert und dort zusammen mit anderem, vom Körper gebildetem Kohlendioxid ausgeatmet. Das ausgeatmete Kohlendioxid wird von einer geeigneten Flüssigkeit, beispielsweise wässrigem Natriumhydroxid, eingefangen und diese mit Hilfe geeigneter Messinstrumente, beispielsweise einem Szintillationszähler zum Erfassen des radioaktiven Zerfalls von ¹⁴C, untersucht.
US-A-4830010 beschreibt ein Verfahren zur Diagnose von gastrointestinalen Störungen bei Menschen und niederen Tieren, die beispielsweise von Campylobacter pyloritis verursacht werden. Dieses Verfahren umfasst:

a) Gabe von isotopmarkiertem Stickstoff oder Kohlenstoff an den Menschen oder das Tier und
b) Analyse des Atems auf Gegenwart von Kohlendioxid oder Ammoniak.

Die Atemproben werden durch Verwendung eines Ballons genommen, der dadurch aufgeblasen wird, dass der Atem durch eine wässrige Alkalilösung geperlt wird. ¹⁴C-markiertes Kohlendioxid wird mittels β-Strahlung erfasst.
WO 96/32062 beschreibt eine Vorrichtung zur Verwendung beim Einfangen und Untersuchen von radioaktiv markiertem Kohlendioxid in der Ausatemluft einer Person. Die Vorrichtung umfasst ein schlauchförmiges Element, in dessen eines Ende die Ausatemluft eingeblasen wird und an dessen anderem Ende eine Absorptionsplatte angebracht ist, die das bzw. die Bestandteil (e) absorbiert, wobei die Platte zur Bestimmung der Bestandteile in einem Messgerät abgenommen werden kann. Dieses Dokument ist der am nächsten liegende Stand der Technik zur Beurteilung von Neuheit und Erfindungshöhe.
Die bekannten Verfahren sind vergleichsweise kompliziert und zeitaufwändig und verlangen den Einsatz von teuren, platzaufwändigen Geräten. Die Bereitstellung einfacher, preiswerter Verfahren zur Verwendung im dezentralen Gesundheitswesen ist noch immer nicht zufrieden stellend gelöst. Es besteht somit ein Bedarf an solchen Verfahren und entsprechenden Vorrichtungen.
AUFGABEN DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer einfachen Vorrichtung zur Verwendung beim Einfangen und Untersuchen von ¹⁴C in der Ausatemluft einer Person zur klinischen Untersuchung auf eine Krankheit, die durch einen erhöhten Energieumsatz bei der Umwandlung von ¹⁴C-markierten organischen Verbindungen, zum Beispiel ¹⁴C-Harnstoff, in ¹⁴CO₂ gekennzeichnet ist.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur klinischen Verwendung der Vorrichtung.
Weitere erfindungsgemäße Aufgaben ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Erfindung und den nachfolgenden Ansprüchen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art beschrieben, die ein erstes und ein zweites Element umfasst, welche ein im Wesentlichen flaches, längliches Rohr bilden und bis auf eine ihrer schmalseitigen Kanten an ihren jeweiligen Kanten miteinander verbunden sind und zusammen ein Rohr bilden, wobei das erste das Rohr bildende Element ein gasdurchlässiges Matrixelement zur CO₂-Absorption umfasst und die Vorrichtung einen Indikator zum Nachweisen der CO₂-Absorption und ein Filmelement mit geringem Absorptionsvermögen für die β-Strahlung aufweist, das zwischen dem Matrixelement und einem Messinstrument für β-Strahlung angeordnet ist oder angeordnet werden kann.
Das Filmelement weist vorzugsweise eine Dicke von weniger als 0,05 mm, besonders bevorzugt von weniger als 0,015 mm auf.
Das Matrixelement umfasst vorzugsweise eine Matrix, ein Absorptionsmittel zum Absorbieren von Kohlendioxid und einen Indikator zur Anzeige der Kohlenstoffdioxidabsorption.
Das Absorptionsmittel zum Absorbieren von Kohlendioxid weist vorzugsweise eine starke Base wie Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid und Kalziumhydroxid auf.
Vorzugsweise ist das Matrixelement derart ausgebildet und weist ein solches Kohlendioxid-Absorptionsvermögen auf, dass es innerhalb von etwa ein bis zwei Minuten durch das Vorbeiströmen der Ausatemluft eines Erwachsenen mit Kohlendioxid gesättigt ist. Die passende Beladung von Matrixelementen unterschiedlicher Größe, physikalischer Merkmale und chemischer Eigenschaften mit Kohlendioxid-Absorptionsmittel kann problemlos durch Versuche ermittelt werden.
Vorzugsweise umfasst der Indikator einen pH-Indikator, bevorzugt einen pH-Indikator, der eine pH-Änderung oberhalb von pH 10 sichtbar macht. Insbesondere bevorzugt wird als Indikator ein Farbindikator gewählt, der von einer nicht gefärbten Form bei einem hohen pH-Wert in eine gefärbte Form bei einem niedrigeren pH-Wert umschlägt. Insbesondere bevorzugt ist der Indikator Phenolphthalein. Ebenfalls bevorzugt ist der Indikator Tropaeolin.
Das den Film bildende Element ist vorteilhafterweise mit Löchern versehen ist, um das Durchströmen von Ausatemluft zu ermöglichen. Der Durchmesser solcher Löcher beträgt vorzugsweise weniger als 2 mm, besonders bevorzugt weniger als 1 mm, am meisten bevorzugt weniger als 0,5 mm. Für einen gleichmäßigen Luftstrom durch die Vorrichtung können auch Löcher in einem der oder beiden das Rohr bildenden Elemente ausgebildet sein.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist das zweite das Rohr bildende Element vorzugsweise eine Durchgangsöffnung auf, die dem Matrixelement gegenüberliegend angeordnet ist und durch das Filmelement abgedeckt ist, wobei die Vorrichtung vorzugsweise eine am geschlossenen schmalseitigen Ende gesicherte flexible Klappe mit einer Länge aufweist, die ausreicht, um in einer ersten Stellung die Durchgangsöffnung des zweiten das Rohr bildenden Elements und in einer zweiten Stellung das Matrixelement des ersten das Rohr bildenden Elements abzudecken. Die Klappe sollte aus einem weißen Reflexionswerkstoff hergestellt sein. In der ersten Stellung verbessert die Klappe die Sicht auf die Farbänderung, da sie einen üblichen reflektierenden Hinter grund für das Matrixelement darstellt. In der zweiten Stellung bedeckt sie das inzwischen feuchte oder nasse Matrixelement und ermöglicht eine hygienische Handhabung der Vorrichtung. Die Klappe ist in der ersten Stellung vorzugsweise abnehmbar am zweiten das Rohr bildenden Element angebracht. Die Klappe ist in der zweiten Stellung vorzugsweise am ersten das Rohr bildenden Element klebend anbringbar. Das Mittel für die klebende Befestigung der Klappe am ersten das Rohr bildenden Element umfasst vorzugsweise das Mittel für die abnehmbare Befestigung am zweiten das Rohr bildende Element.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist das Filmelement vorzugsweise die Form einer am geschlossenen schmalseitigen Ende gesicherten flexiblen Klappe auf, dessen Länge ausreicht, um das Matrixelement des ersten das Rohr bildenden Elements abzudecken. Die Filmklappe ist vorzugsweise abnehmbar am zweiten das Rohr bildenden Element angebracht.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist der Indikator getrennt von dem Matrixelement angeordnet. Der Indikator umfasst vorzugsweise einen pH-Indikator, vorzugsweise einen eine pH-Änderung oberhalb von pH 10 durch eine Farbänderung anzeigenden pH-Indikator, welcher in einem zweiten Matrixelement zur Absorption von CO₂ angeordnet ist.
Die das Rohr bildenden Elemente können einstückig hergestellt werden, beispielsweise durch ein geeignetes Stanzen, Falten und Versiegeln eines Stück Kartons. Sie können aber auch an ihre Kanten teilweise oder vollständig durch Zwi schenelemente verbunden sein. Die Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht die Messung von β-Strahlung von ¹⁴C in einer Messkammer, in die die Vorrichtung eingesetzt werden kann, mittels vergleichsweise preiswerter Ausrüstung, insbesondere einem Geiger-Müller-Zähler.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Einfangen und Untersuchen von ¹⁴C in der Ausatemluft einer Person zur Untersuchung auf eine Krankheit oder einen Zustand beschrieben, die bzw. der durch eine erhöhte Enzymaktivität im Magen-Darm-Trakt gekennzeichnet ist, welche zur Bildung von Kohlendioxid durch ein enzymatisch abbaubares, der Person verabreichtes Mittel führt, umfassend:

– die Person in das eine offene schmalseitige Ende einer Vorrichtung ausatmen lassen, wobei diese Vorrichtung ein erstes und ein zweites im Wesentlichen flaches längliches, ein Rohr bildendes Element umfasst und diese Elemente bis auf dieses schmalseitige Ende an ihren jeweiligen Kanten zusammengefügt sind, wobei das erste das Rohr bildende Element ein durch ein Schutzelement mit geringem Absorptionsvermögen für die β-Strahlung abgedecktes oder abdeckbares luftdurchlässiges Matrixelement aufweist, wobei das Matrixelement ein Absorptionsmittel zum Absorbieren von Kohlendioxid umfasst und die Vorrichtung weiterhin einen Indikator umfasst, mit dem die CO₂-Aufnahme durch Farbänderung sichtbar nachgewiesen werden kann,
– Beobachten des Indikators, um festzustellen, ob sich die Farbe ändert,
– Beenden des Ausatmens in die Vorrichtung, sobald eine Farbänderung beobachtet wird,
– wahlweise Bedecken des Matrixelements mit einem Schutzelement,
– Messen der aus dem Matrixelement stammenden β-Strahlung wahrend einer Zeitspanne, indem die Vorrichtung mit einem Gerät zum Messen der β-Strahlung in Kontakt gebracht wird,
– Vergleichen der Anzahl erfasster Zerfallsereignisse mit der bei gesunden Personen.

Geräte für den Nachweis von ¹⁴C-Strahlung umfassen insbesondere Geiger-Müller-Zähler. Ein Anstieg der β-Strahlungsaktivität über den bei gesunden Personen festgestellten Hintergrundwert hinaus ist ein Anzeichen für die Gegenwart von Enzymaktivität der vorstehend genannten Art und damit eines Zustands, der von dem als Norm betrachteten abweicht.
Die Erfindung ist nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, die jedoch nicht als Begrenzung des Schutzumfangs der Erfindung betrachtet werden dürfen und die in der beiliegenden Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen
1 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform im Längsschnitt, deren Querabmessungen zur Verdeutlichung erheblich übertrieben sind, mit der Klappe in der ersten Stellung,
2 die Vorrichtung aus 1 in derselben Darstellung mit der Klappe in der zweiten Stellung,
3 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung aus 1 in einem leicht verformten Zustand bereit für das Ausatmen,
4 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform in einer Ansicht, die der der ersten Ausführungsform in 1 und 2 entspricht, mit der Klappe in der ersten Stellung,
5 die Vorrichtung aus 4 in derselben Darstellung, in die Messkammer eines Geiger-Müller-Zählrohrs eingesetzt und mit der Klappe in der zweiten Stellung,
6a–d eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform in einer Ansicht, die der der ersten Ausführungsform in 1 und 2 entspricht, vor und nach der Verwendung, in einer perspektivischen Ansicht (6a–c) und im Schnitt (6d).
Die in 1–3 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein dünnwandiges erstes ein Rohr bildendes Element 1 und ein dünnwandiges zweites ein Rohr bildendes Element 2 rechteckiger, kongruenter Form. Die Elemente 1, 2 sind übereinander angeordnet und bis auf die Kanten an einer Schmalseite 3 an ihren jeweiligen Kanten zusammengefügt, wodurch ein Rohr 13 ausgebildet wird. Der bevorzugte Werkstoff für die Elemente 1 und 2 ist Karton; es ist jedoch auch möglich, beispielsweise einen Kunststoff für eines oder beide der Elemente zu verwenden.
Das erste das Rohr bildende Element 1 hat eine Durchgangsöffnung, die mit einem gasdurchlässigen Matrixelement 5 zur CO₂-Absorption versehen ist. Das zweite das Rohr bildende Element 2 weist eine Durchgangsöffnung 6 auf, die gegenüber dem Matrixelement 5 angeordnet ist und von einem Film 7 abgedeckt ist, der mit seinen Rändern am Element 2 angeklebt ist. Der Film 7 besteht aus einem Werkstoff mit einer geringen Absorption für β-Strahlung, wie einem Poly(ethylenglycol-terephthalat)polyester von Du Pont, der unter der Marke Mylar^® im Handel erhältlich ist und eine Dicke von weniger als 0,05 mm, vorzugsweise weniger als 0,015 mm, aufweist.
Das Matrixelement 5 hat die Form eines flachen Zylinders, dessen Durchmesser der kreisförmigen Öffnung 6 entspricht. Es kann papierdünn sein und sollte einen geringen Strömungswiderstand für Luft aufweisen. Es kann in der Öffnung des ersten das Rohr bildenden Elements mit entsprechendem Durchmesser durch Kleben oder Druck befestigt sein. Grundsätzlich können das erste das Rohr bildende Element und das Matrixelement einstückig aus einer offenen Matrixstruktur, wie einem Vliesstoff hergestellt sein, die in den Bereichen, die luftundurchlässig sein sollen, mit einem zweiten Werkstoff, beispielsweise einem Polymer, imprägniert ist, wohingegen der dem Matrixelement 5 entsprechende Bereich nicht imprägniert bleibt und mit einem Absorptionsmittel für Kohlendioxid und einem Indikator geladen wird. Für das Matrixelement kommt ein breites Spektrum an Werkstoffen in Frage, insbesondere Vliesmatrizes auf der Basis von Cellulose und Cellulosederivaten, synthetischen Polymeren, wie Polystyrol und Polyether, Glas- oder Mineralwolle, feinstdispergiertem Kohlenstoff, Aluminiumoxid oder Siliziumdioxid mit einem luftdurchlässigen Überzug usw. Wichtig ist, dass das Matrixelement eine große Oberfläche hat, die mit einer dünnen Schicht des Mittels oder einer Kombination von Mitteln zur Absorption von Kohlendioxid aus Ausatemluft bedeckt ist. Versuche haben ergeben, dass das Filtergewebe DUTEXIM^TM 4106 oder 4108 von Tharreau Ind., Chemille, Frankreich, besonders nützlich ist.
Der Fachmann kennt eine große Vielzahl Absorptionsmittel für Kohlendioxid. Besonders nützlich sind Alkalimetallhydroxide, insbesondere Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid und Mischungen davon. Ebenfalls als nützlich erwiesen haben sich andere basische Oxide, wie Kalziumhydroxid, und hochleistungsfähige Ionenaustauscherharze (selbsttragend). Weitere nützliche Mittel umfassen nicht flüchtige Amine, insbesondere hochmolekulare Amine wie Chitosan. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Absorptionsmittel kann durch Tenside, wie Alkyl- und Arylsulfonate, verstärkt werden. Des Weiteren können Mittel zugegeben werden, die das Befeuchten des Absorptionsmittels, das heißt die Aufnahme von Wasser aus der Ausatemluft, fördern, wodurch das Absorp tionsmittel teilweise oder vollständig gelöst wird oder quillt, was wiederum die Kohlendioxidaufnahme verbessert. Mittel zur Förderung des Befeuchtens umfassen Lithiumchlorid und Magnesiumchlorid. Das Absorptionsmittel wird durch Einweichen der Matrix in einer wässrigen oder alkoholischen Lösung des Mittels aufgetragen. Versuche haben ergeben, dass eine Ladung von 350 ml wässriges 1,2 M LiOH pro m² Filtergewebe zufrieden stellend wirkt.
Die Sättigung des Kohlendioxid-Absorptionsmittels auf der Matrix wird durch eine Farbänderung des pH-Indikators angezeigt, der dem Kohlendioxid-Absorptionsmittel beigegeben ist. Eine Sättigung des Absorptionsmittels mit Kohlendioxid ist nicht erforderlich. Die Absorption kann so zweckmäßigerweise bei einem pH von mehr als 10 gestoppt werden. Als pH-Indikator hat sich Phenolphthalein in seiner farblosen trianionischen Form (beispielsweise dem Trinatriumsalz), das bereits bei einem pH von mehr als 12 in die rote dianionische Form umschlägt, als besonders vorteilhaft erwiesen. Da der Umschlag von Farblos nach Rot erfolgt, ist er besonders einfach zu beobachten. Weitere nützliche Indikatoren sind beispielsweise das Dinatriumsalz der 5,5'-Indigodisulfonsäure, das bei pH 13–11,4 von Gelb nach Blau umschlägt (Farbänderung bei pH-Abfall), Alizarin Gelb R, das bei pH 12,0–10,1 von Rot nach Gelb umschlägt, und 2,4,6-Trinitrotoluol, das bei pH 13,0–11,5 von Orange nach Farblos umschlägt. Der Indikator Tropaeolin (Farbänderung Gelb/orange bei einem pH von ungefähr 12–13) erwies sich in Versuchen als besonders nützlich. Versuche haben ergeben, dass eine Ladung von 350 ml einer 0,1-%igen Lösung Tropaeolin pro m² Filtergewebe zufrieden stellend wirkt.
Am zweiten schmalseitigen Ende 4 weist die Vorrichtung eine flexible, rechteckige Klappe 8 auf, beispielsweise aus weißem Papier, die klebend zwischen den das Rohr bildenden Elementen 1, 2 angebracht ist, wobei deren Länge ausreicht, um in einer ersten Stellung die Durchgangsöffnung 6 des zweiten das Rohr bildenden Elements 2 und in einer zweiten Stellung das Matrixelement 5 des ersten das Rohr bildenden Elements 1 abzudecken. Die Klappe 8 ist unter Ausbildung einer 180°-Schleife vor dem zweiten Vorrichtungsende 4 doppelt gefaltet und erstreckt sich dann parallel zum zweiten das Rohr bildenden Element 2 unter Abdeckung desselben und ist daran mit ihrem freien Endabschnitt 11 unter Ausbildung einer zweiten 180°-Schleife 10 (in derselben Richtung wie die erste Schleife 9) befestigt. Die klebende Befestigung des Endabschnitts 11 am zweiten das Rohr bildenden Element 2 ist vergleichsweise schwach und ermöglicht die Freigabe nach dem Laden der Vorrichtung mit Kohlendioxid. Aus diesem Grund ist ein Freigabekissen oder eine Freigabeschicht 12 aus einem geeigneten Werkstoff, beispielsweise einem hydrophoben, glatten Werkstoff, wie er als Trägermaterial für Etikette verwendet wird, auf der Außenseite des zweiten das Rohr bildenden Elements 2 angebracht.
In der ersten Stellung verbessert die Klappe 8 die Endpunkterfassung, indem sie einen weißen reflektierenden Hintergrund des Matrixelements 5 ausbildet, wobei die Oberfläche beobachtet wird, die koplanar zur der des ersten das Rohr bildenden Elements 1 ist. In der zweiten Stellung schützt die Klappe 8 das nun geladene, nasse Matrixelement 5.
Die Vorrichtung in 1–3 ist im Wesentlichen flach und leicht in einer dichten Hülle, die Luft und Feuchtigkeit abhält, unterzubringen. Die Hülle, beispielsweise aus Polyethylenfilm, wird vor der Verwendung geöffnet, wobei es ratsam ist, das Gerät zu diesem Zeitpunkt zur Förderung der CO₂-Aufnahme aus der Ausatemluft zur Äquilibrierung für eine kurze Zeitspanne in eine Kammer mit hoher Feuchtigkeit zu legen. Außerdem besteht die Möglichkeit, Wasser durch Auftropfen von Wasser mit einer Pipette auf das Matrixelement aufzubringen.
Während der Verwendung bildet das Rohr 13 mit der Öffnung am schmalseitigen Ende 3 ein einfaches Mundstück, das durch Pressen der Längskanten der Vorrichtung gegeneinander vergrößert werden kann, wie durch Pfeile A in 3 angedeutet, in der die das Rohr bildenden Elemente 1 und 2 in leicht deformiertem Zustand dargestellt sind. Die zu untersuchende Person atmet Luft durch das Rohr 13 und das Matrixelement 5 aus, bis eine Farbänderung an der Außenseite des Matrixelements 5 erkennbar ist. Wenn das das Rohr bildende Element 1 beim Ausatmen nach oben zeigt, kann die ausatmende Person die Farbänderung selbst beobachten und das Verfahren im richtigen Augenblick abbrechen. Die Klappe 8 wird aus der ersten Stellung gelöst, umgedreht und am ersten das Rohr bildenden Element 1 befestigt, wobei sie das jetzt feuchte oder sogar nasse Matrixelement 5 schützt. Zur Messung der β-Strahlung wird die Vorrichtung für eine gemessene Zeitspanne mit dem Fensterfilm 7 gegen das Fenster eines Geiger-Müller-Zählers oder einer anderen Vorrichtung zum Nachweis von β-Strahlung gehalten oder in die Messkammer einer solchen Vorrichtung eingesetzt. Die erfasste Aktivität wird mit der durchschnittlichen Aktivität von gesunden Probanden verglichen. Eine statistisch signifikante Abweichung von diesem Durchschnittswert gilt als Anzeichen einer Infektion.
Die zweite, in 4 und 5 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform umfasst ein dünnwandiges erstes ein Rohr bildendes Element 21 und ein dünnwandiges zweites ein Rohr bildendes Element 22 rechteckiger, kongruenter Form, die übereinander angeordnet und bis auf die Kanten an einem schmalseitigen Ende an ihren jeweiligen Kanten zusammengefügt sind und so ein Rohr 23 bilden. Das erste das Rohr bildende Element 21 hat eine Durchgangsöffnung, die mit einem gasdurchlässigen Matrixelement 25 zur CO₂-Absorption versehen ist. Diese zweite, erfindungsgemäße Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten, in 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform dadurch, dass das zweite das Rohr bildende Element 22 keine gegenüber dem Matrixelement 25 angeordnete Durchgangsöffnung aufweist und eine am geschlossenen, schmalseitigen Ende gesicherte Klappe 27 aus einem Werkstoff mit einem geringen Absorptionskoeffizienten für β-Strahlung umfasst, wie beispielsweise Mylar, die in einer ersten, in 4 dargestellten Stellung mit dem gefalteten freien Ende 26 abnehmbar an einem Kissen mit geringer Haftfähigkeit 24 befestigt ist.
Die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform wird auf entsprechende Weise wie vorstehend in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben für die CO₂-Absorption verwendet, wobei der weiße Bereich des zweiten das Rohr bildenden Elements 22 gegenüber dem Matrixelement 25 angeordnet ist und die Reflexionsfunktion der Klappe 8 der ersten Ausführungsform übernimmt. Nach der Farbänderung des Indikators am Matrixelement 25, wird das Ende 26 der Klappe 27 von dem Kissen 24 abgezogen und die gesamte Klappe 27 zum ersten das Rohr bildenden Element 21 umgefaltet, so dass sie jetzt das feuchte Matrixelement 25 abdeckt; danach wird die Vorrichtung in die Probekammer 28 eines Geiger-Müller-Zählers gesetzt. Zerfallsereignisse von im Matrixelement 25 gefangenem ¹⁴C führen zu einer Bewegung von β-Teilchen durch die strahlungsdurchlässige Klappe 27 und deren Aufprallen auf der Wand des Geiger-Müller-Zählrohrs 29, wodurch eine erfassbare elektrische Entladung hervorgerufen wird. Der freie Endabschnitt 26 der Klappe 27 muss nicht am ersten das Rohr bildenden Element befestigt sein, insbesondere dann nicht, wenn die Messung direkt anschließend an die CO₂-Probenahme erfolgt.
Die dritte, in 6d im Schnitt und in 6a ungefähr perspektivisch dargestellte Ausführungsform ist den anderen Ausführungsformen ähnlich, es fehlt jedoch unter anderem die Klappe. Sie eignet sich insbesondere zur Durchführung zur Messung von ¹⁴C vor Ort. Das erste 31 und zweite 32 das Rohr bildende Element sind aus dünnen Polyesterbögen mit identischem Umriss. Sie werden an ihrem Umfang durch Verschweißen in übereinander liegender Stellung zusammengefügt, wodurch ein rohrförmiges Element ausgebildet wird, das an den seitlichen 41, 42, 43, 44 Kanten und der rückwärtigen Kante 40 dicht ist. Die vorderen Kanten 45, 46, in deren Richtung die seitlichen Kanten in den Kantabschnitten 43, 44 zusammenlaufen, bleiben getrennt, um zunächst ein Mundstück auszubilden. Das erste das Rohr bildende Element 31 weist zwei kreisförmige Durchgangsöffnungen, eine größere nahe der rückwärtigen Kante 40 und eine kleinere zwischen der größeren Öffnung und dem Mundstück, auf. An der Innenseite ist die erste (größere) Öffnung durch eine erste Filmscheibe 37 aus einem Werkstoff mit geringer β-Strahlungsabsorption abgedeckt. Der Durchmesser der ersten Filmscheibe 37 ist etwas größer als der der größeren Öffnung, damit sie mit dem ersten den Film 31 bildenden Element überlappt, an dem sie mit ihrem Umfang angeklebt ist. Unterhalb der ersten Filmscheibe 37 befindet sich eine erste Matrixscheibe 36, die etwas größer als die Öffnung, aber etwas kleiner als die erste Filmscheibe 37 ist, an der sie mit ihrem Umfang angeklebt ist. Die zweite (kleinere) Öffnung ist mit einer entsprechend angeordneten zweiten Filmscheibe 39 und zweiten Matrixscheibe 38 versehen; die zweite Filmscheibe 39 muss aus einem durchsichtigen Werkstoff sein, der aber nicht unbedingt ein geringes Absorptionsvermögen für β-Strahlung aufweisen muss. Die Matrixscheiben 36, 38 sind aus Polyestervlies. Die erste Matrixscheibe 36 ist mit Lithiumhydroxid geladen, während die zweite Matrixscheibe mit Lithiumhydroxide+pH-Indikator (beispielsweise Tropaeolin) geladen ist; was Lithiumhydroxid (oder, falls verwendet, jede andere starke Base) betrifft, enthalten die Scheiben vergleichbare Mengen. Die Matrixscheiben werden mit den Chemikalien durch Besprühen mit deren wässrigen oder alkoholischen Lösungen und gründ lichem Trocknen in einer kohlenstofffreien Atmosphäre geladen.
Ein Strom von Ausatemluft durch verschiedene Teile der dritten Ausführungsform wird durch Anordnung kleinster Passagen in denselben erreicht. In 6 sind derartige Passagen 49 nur beispielhaft in einem Abschnitt des zweiten das Rohr bildenden Elements 32 gegenüber der ersten Matrixscheibe 36 angeordnet dargestellt. Ähnliche Passagen oder Löcher sind in der ersten 37 und zweiten 39 Filmscheibe vorgesehen. Sie können beispielsweise durch Stanzen des jeweiligen Werkstoffs mit einer beispielsweise in Form einer Bürste ausgebildeten Nadelanordnung erstellt werden. Ihr Durchmesser, ihre Anzahl und ihre Position zur Bereitstellung einer geeigneten Verteilung und eines geeigneten Widerstands des Luftstroms lassen sich durch Versuche einfach bestimmen.
6a zeigt die dritte Ausführungsform vor der Verwendung. Sie wird dem Arzt/Benutzer in einer versiegelten, gasdichten Hülle aus Kunststoffmaterial (nicht dargestellt) zum Schutz vor Kohlendioxid und Feuchte zur Verfügung gestellt. Die sich einige Zentimeter von der Mitte der vorderen Kanten 45, 46 in Richtung der rückwärtigen Kante 40 erstreckenden Faltkerben 33, 35 sorgen für eine einfache Ausbildung eines Mundstücks durch Anlegen eines geringen Drucks an die seitlichen Kanten 43, 44. 6b zeigt die dritte Ausführungsform einsatzbereit mit vollständig ausgebildetem Mundstück.
In das Mundstück ausgeatmete Luft strömt teilweise durch die Matrixscheiben 36 und 38 und anschließend durch die Filmscheiben 37 und 39 und verlässt die Vorrichtung durch die erste und zweite Öffnung in dem ersten das Rohr bildenden Element 31. Die restliche Luft strömt durch die Löcher 49 in der Wand des zweiten das Rohr bildenden Elements. Nach der Sättigung von Lithiumhydroxid in der zweiten Matrixscheibe mit Kohlendioxid ändert der pH-Indikator seine Farbe (6c). Damit wird angezeigt, dass das Lithiumhydroxid in der ersten Matrixscheibe ebenfalls mit Kohlendioxid gesättigt ist. Dank der durchsichtigen zweiten Filmscheibe 39 kann die den Test durchführende Person die Farbänderung durch Vergleich mit den auf der Außenseite des ersten das Rohr bildenden Elements 31 aufgedruckten Farbfeldern 47 (ungesättigter Zustand) und 48 (gesättigter Zustand), die sich am Umfang der zweiten Öffnung erstrecken, vergleichen.

Claims

Vorrichtung zum Einfangen und Untersuchen von ¹⁴CO₂ in der Ausatemluft einer Person, der eine ¹⁴C-markierte Verbindung, insbesondere ¹⁴C-markierter Harnstoff, verabreicht wurde, umfassend ein erstes und ein zweites Element, die ein im Wesentlichen flaches, längliches Rohr bilden und bis auf eine ihrer schmalseitigen Kanten an ihren jeweiligen Kanten miteinander verbunden sind und zusammen ein Rohr bilden, wobei das erste das Rohr bildende Element ein gasdurchlässiges Matrixelement zur CO₂-Absorption umfasst und die Vorrichtung einen Indikator zum Nachweisen der CO₂Absorption und ein Filmelement mit geringem Absorptionsvermögen für die β-Strahlung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filmelement eine Dicke von weniger als 0,05 mm, vorzugsweise von weniger als 0,015 mm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixelement eine Matrix und ein Absorptionsmittel zum Absorbieren von Kohlendioxid umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmittel zum Absorbieren von Kohlendioxid eine starke Base aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Base Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kalziumhydroxid und Mischungen aus diesen sein kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixelement derart ausgebildet ist und ein solches Kohlendioxid-Absorptionsvermögen aufweist, dass es innerhalb von etwa ein bis zwei Minuten durch das Vorbeiströmen der Ausatemluft eines Erwachsenen mit Kohlendioxid gesättigt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator einen pH-Indikator, vorzugsweise einen pH-Indikator, der eine pH-Änderung oberhalb von pH 10 durch Farbänderung angibt, umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite das Rohr bildende Element eine Durchgangsöffnung aufweist, die dem durch das Filmelement abgedeckte Matrixelement gegenüberliegend angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, mit einer am geschlossenen schmalseitigen Ende gesicherten flexiblen Klappe und einer Länge, die ausreicht, um in einer ersten Stellung die Durchgangsöffnung des zweiten das Rohr bildenden Elements und in einer zweiten Stellung das Matrixelement des ersten das Rohr bildenden Elements abzudecken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filmelement die Form einer am geschlossenen schmalseitigen Ende gesicherten flexiblen Klappe aufweist und dass dessen Länge ausreicht, um das Matrixelement des ersten das Rohr bildenden Elements abzudecken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator aus dem Matrixelement besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator getrennt vom Matrixelement angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator einen pH-Indikator, vorzugsweise einen eine pH-Änderung oberhalb von pH 10 angebenden pH-Indikator, umfasst, welcher in einem zweiten Matrixelement zur Absorption von CO₂ angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass das den Film bildende Element mit Löchern versehen ist.
Verfahren zum Einfangen und Untersuchen von ¹⁴C in der Ausatemluft einer Person umfassend: – die Person in das eine offene schmalseitige Ende einer Vorrichtung ausatmen lassen, wobei diese Vorrichtung ein erstes und ein zweites im Wesent lichen flaches längliches, ein Rohr bildendes Element umfasst und diese Elemente bis auf dieses schmalseitige Ende an ihren jeweiligen Kanten zusammengefügt sind, wobei das erste das Rohr bildende Element ein durch ein Filmelement mit geringem Absorptionsvermögen für die β-Strahlung abgedecktes gasdurchlässiges Matrixelement aufweist, wobei das Matrixelement ein Absorptionsmittel zum Absorbieren von Kohlendioxid umfasst und die Vorrichtung weiterhin einen Indikator umfasst, mit dem die CO₂-Aufnahme durch Farbänderung sichtbar nachgewiesen werden kann; – Beobachten des Indikators, um festzustellen, ob sich die Farbe ändert, und sobald eine Farbänderung eintritt, das Ausatmen in die Vorrichtung beenden; – Messen der aus dem Matrixelement stammenden β-Strahlung während einer Zeitspanne, indem die Vorrichtung mit einem Gerät zum Messen der β-Strahlung in Kontakt gebracht wird.