-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme einer Gasprobe
aus der menschlichen Atmung, insbesondere für den Einsatz
in Spiroergometriegeräten, mit einem auswechselbaren Atemrohr und
einem Gehäuseteil, wobei das Atemrohr in das Gehäuseteil
einführbar ist, um die Vorrichtung in einen Probenentnahmezustand
zu überführen.
-
Die
körperliche Ausdauerleistungsfähigkeit eines Menschen
wird maßgeblich durch seinen Stoffwechsel beeinflußt.
Die Bestimmung der Ausdauerleistungsfähigkeit ist insbesondere
bei sportmedizinischen und leistungsdiagnostischen Untersuchungen wichtig,
da aus Stoffwechselkennwerten Trainingsempfehlungen abgeleitet werden
können, die ein effektives und auf den Menschen individuell
abgestimmtes Training ermöglichen.
-
Um
die Stoffwechselaktivität zu bestimmen, existieren verschiedene
Methoden. Ein sehr genaues und direktes Verfahren ist die Analyse
der Atemgase, bei der die Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid
im Atem sowie der Volumenstrom der Atmung bestimmt werden. Aus den
Messungen können Stoffwechselkennwerte wie beispielsweise
der respiratorische Quotient, auch als RQ bekannt, errechnet werden.
Der RQ ist das Verhältnis der abgeatmeten Kohlenstoffdioxidmenge
zur aufgenommenen Sauerstoffmenge. Zur Bestimmung dieser Gasmengen
werden verschiedene Parameter gemessen. Mit einem Sensor, der beispielsweise über
Ultraschallaufzeitmessung die Strömungsgeschwindigkeit des
Atemgases mißt, wird der Volumenstrom des Atemgases bestimmt.
Durch Integration des Volumenstroms über die Zeit können
verschiedene Atemvolumina abgeleitet werden. In bekannten Spiroergometriegeräten
wird zudem aus dem Hauptatemstrom eine Gasprobe abgesaugt und der
im Gerät enthaltenen Sensorik zugeführt. Dadurch
können die Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid bei
Ein- und Ausatmung bestimmt werden. Die jeweiligen Werte der Gaskonzentrationen
unterscheiden sich wesentlich zwischen Ein- und Ausatmung.
-
Über
das zuvor bestimmte Atemvolumen können aus den Konzentrationen
die Gasmengen berechnet werden, die vom Körper umgesetzt
wurden.
-
Herkömmliche
Spiroergometriegeräte bestehen aus einer Anwendereinheit
und einer Analyseeinheit, wobei die Analyseeinheit die für
die Bestimmung der Gaskonzentrationen notwendige Sensorik enthält.
Die Probandenschnittstelle ist meistens eine Anwendereinheit mit
Atemmaske, an der zusätzlich ein Flowsensor angebracht
ist, der die Atemströmung mißt. Mittels eines
dünnen Schlauches an der Atemmaske wird kontinuierlich
eine Gasprobe abgesaugt und der Analyseeinheit zugeführt,
in der die entsprechenden Gaskonzentrationen vermessen werden. Diese
Vorgehensweise nennt man Seitenstromverfahren oder auch sidestream-Verfahren.
-
Bekannte
Atemmasken decken sowohl den Mund als auch die Nase des Probanden
ab. Damit wird der gesamte Atemstrom durch die Maske geleitet. Um
Undichtigkeiten zu vermeiden, muß die Maske eng am Gesicht
des Probanden anliegen. Eine sichere Befestigung am Kopf des Probanden
wird durch elastische Bänder erreicht. Die eng anliegende Atemmaske
kann jedoch für den Probanden ausgesprochen unangenehm
sein. Zudem hat sie hygienische Nachteile, da sie nach jeder Anwendung
durch den Atem der Versuchsperson kontaminiert ist. Sollen mehrere
Personen getestet werden, so muß eine übliche
Atemmaske nach jeder Benutzung desinfiziert werden, was aufwendig
ist. Zudem kann es durch unzureichende Desinfektion der Atemmaske zu
einer Infektion kommen.
-
Aus
der
DE 42 22 286 ist
ein Ultraschallspirometer für die Lungenfunktionsdiagnostik
bekannt, mit dem Atemstromstärken gemessen werden können.
Aus diesen Werten kann der Volumenstrom der Atmung bestimmt werden,
aus dem durch Integration über die Zeit verschiedene Lungen-
bzw. Atemvolumina ableitbar sind. Das offenbarte Spirometer ist
ein handliches Gerät, das aus zwei wichtigen Hauptteilen
besteht. Ein Teil ist die Ultraschallsensorik in einem Gehäuse,
mit der die Atemstromstärken bestimmt werden. Bei entsprechender
Auswertung der Daten können verschiedene Lungenvolumina
bestimmt werden. Der andere wichtige Teil ist ein auswechselbares
Atemrohr, durch das der Patient atmen kann. An den Seiten des Atemrohres
greifen die Ultraschallwandler für die Flußmessung
an.
-
Die
Tatsache, daß das Atemrohr bei dem bekannten Spirometer
als Wegwerfteil konzipiert ist, sorgt dafür, daß mit
einer solchen Lösung auf einfache Weise hohen hygienischen
Anforderungen entsprochen werden kann. Ein solches Atemrohr ist auch
für Anwendungen im Bereich der Leistungsdiagnostik geeignet.
Allerdings müssen für die Anwendung Gasproben
aus dem Hauptatemstrom abgesaugt werden.
-
Es
sind aus dem Stand der Technik bereits Atemrohre bekannt, die die
Möglichkeit bieten, ein Schlauchsystem an das Atemrohr
anzuschließen, so daß auch Gasproben aus dem Hauptatemstrom
entnommen werden können. Hierbei handelt es sich um ein
einfaches Kunststoffrohr, das sich in drei wesentliche Teile gliedern
läßt.
-
Der
vom Probanden aus gesehen vorderste Teil des Atemrohrs ist besonders
ausgeformt und bildet das Mundstück des Atemrohres, das
die Verbindung zwischen Gerät und Patient herstellt. Das Mundstück
ist leicht v-förmig und besitzt einen elliptischen Querschnitt,
der am Ende des Atemrohres in einen kreisförmigen Querschnitt übergeht.
Diese Gestaltung ermöglicht es, daß die Lippen
des Nutzers am Mundstück dicht abschließen. Der
Mundstückform folgende Erhebungen bilden Rillen, in denen
die Zähne des Patienten Platz finden. Gleichzeitig verhindern
sie ein Verrutschen des Atemrohres und sorgen für einen
sicheren Sitz im Mund des Patienten.
-
Im
mittleren Teil des Rohres befinden sich an den Seiten Durchbrüche
im Rohr, an denen ein Sensor zur Bestimmung der Gasströme
angreifen kann. Eine sehr genaue Methode für die Bestimmung
von Gasströmen ist die Ultraschallaufzeitmessung. Dabei werden
schräg zur Strömungsrichtung Ultraschallwandler
am Atemrohr, in dem die Strömung verläuft, angebracht.
Nun werden Ultraschallsignale mit und gegen die Strömung
gesendet und empfangen und deren Laufzeit gemessen. Mittels der
Differenz der Laufzeiten ist die Geschwindigkeit der Atemströmung bestimmbar.
Mit diesem Wert können weitere Parameter wie Volumenstrom
und verschiedene Lungenvolumina berechnet werden. Die Durchbrüche
an den Seiten im mittleren Teil des Atemrohres sind für diese
Ultraschallwandler bestimmt. Da der Schall den Kunststoff nicht
in dem Maße durchdringen kann, daß genaue Messungen
möglich sind, müssen an dieser Stelle Lücken
im Kunststoffrohr vorgesehen sein. Diese stellen jedoch eine mögliche
Infektionsquelle dar, weil durch die Öffnungen Keime aus
der Atemluft der Versuchsperson in das System gelangen könnten.
Um dies zu vermeiden, sind die Aussparungen mit einer Membran aus
einem für Bakterien und sonstige Verunreinigungen undurchlässigen Material
versehen, die den Schall nahezu ungehindert passieren läßt.
Um die Membran zu stabilisieren, sind Kunststoffstreben eingebracht,
die den Schall nicht in seiner Ausbreitung behindern.
-
Damit
für die Laufzeitmessung mittels Ultraschall eine schräge
Meßstrecke gewährleistet ist, sind die Öffnungen
versetzt angeordnet, wobei von Probandenseite aus gesehen die erste Öffnung
auf der rechten Seite liegt und dahinter die zweite Öffnung
auf der linken Seite. Noch vor der ersten Ultraschallschnittstelle
befindet sich ein erhobener Ring um das Rohr, der als Begrenzer
dient. Das bedeutet, weiter als bis zu diesem Ring kann das Atemrohr nicht
in die entsprechenden Gerätegehäuse eingeführt
werden. Direkt vor dem Ring sind weitere v-förmige Erhebungen
vorgesehen, die dafür sorgen, daß das Atemrohr
immer lagerichtig in das Gerät eingebracht werden kann.
In einem dem Anwender gegenüberliegenden Teil des Rohres
sind auf der Ober- und Unterseite des Rohres Erhebungen angebracht,
die dazu dienen, das Atemrohr im Gerät einrasten zu lassen.
-
Im
anwenderseitigen Teil des Rohres, kurz hinter dem Mundstück,
ist an der Oberseite ein Stutzen angebracht, an dem man einen dünnen
Schlauch anschließen kann, über den Gasproben
aus dem Hauptatemstrom abgesaugt werden können. Das Atemrohr
zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß es austauschbar
ist. Das bedeutet, für jeden neuen Anwender wird ein neues
Atemrohr benutzt, so daß hohe Anforderungen an die Hygiene
erfüllt werden können.
-
Der
Stutzen an dem bekannten Atemrohr, der zum Anschluß an
eine Schlauchleitung zum Absaugen von Gasproben aus dem Atemrohr
vorgesehen ist, erfordert den Einsatz aufwendiger Spritzgußformen
und führt zu höheren Herstellungskosten des Atemrohres.
Bei jedem Wechsel des Atemrohres muß die Schlauchleitung
von dem Stutzen getrennt und an den Stutzen an dem neuen Atemrohr
angeschlossen werden, was zeitaufwendig ist. Bei einem falsch angeschlossenen
Schlauch können Undichtheiten entstehen, die zu Meßfehlern
führen können. Gibt es undichte Stellen an dem
Stutzen, so wird neben der Atemgasprobe Umgebungsluft mit abgesaugt,
so daß die Meßergebnisse der Gaskonzentrationsmessungen
durch die Mischung der Gase verfälscht werden. Die daraus
resultierenden verfälschten Meßwerte können
weitreichende Folgen für den Probanden haben, bis hin zu
unter Umständen gesundheitlichen Schäden aufgrund
einer auf die verfälschten Meßwerte zurückgehenden
fehlerhaften Therapierung des Probanden. Damit der Schlauch gasdicht
auf den Stutzen aufgesetzt werden kann, ist im übrigen
der Einsatz von Dichtungen erforderlich. Diese meist aus Kunststoff
hergestellten Dichtungen unterliegen einem Alterungsprozeß,
wobei Kunststoffdichtungen mit der Zeit zunehmend härter
und spröder werden und die Dichtungseigenschaften verlieren.
Zudem unterliegen die Dichtungen aufgrund des häufigen
Trennens und Anschließens des Absaugschlauches einem erhöhten
Verschleiß, was einen häufigen Austausch der Dichtungen
erforderlich macht. Werden die Kunststoffdichtungen nicht rechtzeitig
ausgetauscht, können wiederum Meßfehler auftreten,
die auf eine mangelnde Abdichtung des Schlauchanschlusses am Stutzen
gegenüber der Umgebungsluft zurückzuführen
sind.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Entnahme
einer Gasprobe aus der menschlichen Atmung der eingangs genannten Art
zur Verfügung zu stellen, bei der es bei der Probenentnahme
nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang zu einer Vermischung
der Atemgase mit der Umgebungsluft kommt und die dadurch eine sehr
genaue Bestimmung der Atemgaskonzentrationen zuläßt.
Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße
Vorrichtung einen einfachen und schnellen Wechsel des Atemrohres
ermöglichen und einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweisen.
Schließlich soll sich die erfindungsgemäße
Vorrichtung kostengünstig herstellen und in einfacher Weise
reinigen lassen.
-
Die
vorgenannten Aufgaben sind bei einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß das Atemrohr eine Aussparung
als Eingriffsöffnung für eine an eine Absaugeinrichtung
anschließbare Absaugleitung aufweist, wobei die Absaugleitung
an dem Gehäuseteil vorgesehen bzw. befestigt ist und einen
Eingriffsabschnitt mit einer Absaugöffnung zur Entnahme
der Gasprobe aus dem Atemrohr aufweist, wobei der Eingriffsabschnitt
in radialer Richtung nach innen über die innere Mantelfläche
des Gehäuseteils übersteht und im Probenentnahmezustand
in die Aussparung eingreift.
-
Das
erfindungsgemäße Atemrohr ermöglicht die
Entnahme einer Gasprobe mit einer am Gehäuseteil vorgesehenen
Absaugleitung über eine Aussparung im Atemrohr, so daß anders
als im Stand der Technik kein Absaugstutzen oder dergleichen für
den Anschluß der Absaugleitung am Absaugrohr vorgesehen
sein muß, was einen einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sicherstellt und die Herstellung der Vorrichtung bei
geringen Kosten ermöglicht.
-
Beim
Einschieben des Atemrohres in das Gehäuseteil kommt es
vorzugsweise automatisch zur Ausbildung einer fluidkommunizierenden
Verbindung zwischen dem Inneren des Atemrohres und der Absaugleitung,
die über wenigstens einen Anschlußschlauch oder
dergleichen mit einer Absaugeinrichtung und einer Sensorikeinheit
zur Analyse der Atemgase verbunden sein kann. Im Probenentnahmezustand
greift die Absaugleitung in die Aussparung ein, so daß es
möglich ist, aus dem Hauptatemstrom Atemluft abzusaugen
und der Sensorikeinheit zuzuführen.
-
Die
Absaugeinrichtung und die Sensorikeinheit sind vorzugsweise als
separate Baueinheiten ausgebildet und nicht mit dem Gehäuseteil
verbunden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich,
daß an dem Gehäuseteil selbst eine entsprechend
ausgelegte Absaugeinrichtung und, vorzugsweise, eine Meßeinrichtung
zur Analyse der Atemgase vorgesehen sein kann.
-
Durch
den Eingriff der Absaugleitung in die Aussparung wird bei der Probenentnahme
eine Vermischung der Atemgase mit der Umgebungsluft weitgehend verringert
oder ganz ausgeschlossen, ohne daß eine Abdichtung der
Absaugleitung gegenüber dem Atemrohr erforderlich ist.
Die Verwendung von Dichtungen und damit die Verwendung verschleißanfälliger
Teile sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
somit nicht notwendigerweise vorgesehen. Meßfehler, die
bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Atemrohr mit Absaugstutzen
auftreten und die Folge einer Vermischung von Atemluft und Umgebungsluft
durch fehlerhafte Dichtungen oder durch Anwenderfehler beim Anschluß der
Absaugleitung an das Atemrohr sein können, treten bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nicht auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
trägt damit zu einer hohen Meßgenauigkeit bei
der Atemgasanalyse bei.
-
Im übrigen
ist eine einfache Handhabung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung beim Wechsel des Atemrohres gewährleistet.
Die stutzenfreie Ausbildung des Atemrohres führt zu einer
Verringerung der Zeitdauer, die für einen Wechsel des Atemrohres
erforderlich ist. Zum Wechsel des Atemrohres nach einer erfolgten
Probenentnahme ist es vorzugsweise lediglich erforderlich, ein benutztes
Atemrohr aus dem Gehäuseteil herauszuziehen und anschließend ein
unbenutztes Atemrohr in das Gehäuseteil einzuschieben,
bis die Absaugleitung in die Aussparung im Atemrohr eingreift und
der Probenentnahmezustand wieder hergestellt ist.
-
Die
Absaugleitung ist vorzugsweise ortsfest an dem Gehäuse
der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet,
wobei es beim Einschieben des Atemrohres in das Gehäuseteil
automatisch zu einem Eingriff der Absaugleitung in die Aussparung bzw.
zu einem Einkoppeln der Absaugleitung in die Eingriffsöffnung
im Atemrohr kommt. Grundsätzlich könnte aber auch
vorgesehen sein, daß die Absaugleitung relativ zum Gehäuse
bewegbar und/oder federbelastet ist, um einen Eingriff in die Aussparung sicherstellen
bzw. bewirken zu können. Beispielsweise könnte
vorgesehen sein, daß nach erfolgter Positionierung des
Atemrohrs mit der Aussparung unterhalb von einer verschiebbar am
Gehäuse gelagerten Absaugleitung die Absaugleitung manuell
in die Aussparung verschoben wird. Auch ist es möglich,
daß die Absaugleitung federbelastet ist und es beim Einschieben
des Atemrohres in das Gehäuseteil automatisch zu einem
Einrasten der Absaugleitung in die Aussparung aufgrund von Federkräften
kommt.
-
Es
versteht sich, daß grundsätzlich auch Dichtmittel
vorgesehen sein können, um zu einer noch besseren Abdichtung
der Absaugleitung gegenüber dem Atemrohr zu kommen und
eine Vermischung von Atemgasen mit der Umgebungsluft bei der Entnahme
einer Gasprobe aus dem Atemrohr sicher ausschließen zu
können.
-
Grundsätzlich
kann ein Atemrohr bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eingesetzt werden, das die Möglichkeit bietet, eine Flußmessung
im Hauptatemstrom durchzuführen. Ein geeignetes Atemrohr
sollte darüber hinaus weitestgehend rotationssymmetrisch
sein. Es muß sich in das Gehäuseteil einführen
und integrieren lassen. Vorzugsweise weist das Atemrohr ein Mundstück
für den Probanden auf und ein dem Mundstück gegenüberliegendes rohrförmiges
Teil, in dem Öffnungen vorgesehen sind, an denen Ultraschallwandler
angebracht werden können.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist vorgesehen, daß der Eingriffsabschnitt
der Absaugleitung im Probenentnahmezustand die Aussparung im Atemrohr durchgreift
und in radialer Richtung über eine innere Mantelfläche
des Atemrohrs übersteht. Dadurch kann sichergestellt werden,
daß es bei der Absaugung der Atemgase nicht zu einer Vermischung
mit der Umgebungsluft kommt. In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise
vorgesehen, daß die Absaugöffnung im Probenentnahmezustand
weniger als 20 mm, vorzugsweise weniger als 10 mm, insbesondere ca.
5 mm oder weniger, von der inneren Mantelfläche des Atemrohrs
beabstandet ist. Durch eine geringe Eingriffstiefe der Absaugleitung
wird der Querschnitt des Atemrohres durch die Absaugleitung nur
geringfügig gesperrt, so daß eine Volumenstrommessung im
Atemrohr unbeeinflußt durch die Konzentrationsmessung der
Atemgase erfolgen kann. Grundsätzlich ist es aber auch
möglich, daß der Eingriffsabschnitt nicht über
die innere Mantelfläche des Atemrohrs übersteht
und mit der inneren Mantelfläche ausgefluchtet ist.
-
Im
Probenentnahmezustand kann die Absaugleitung mit dem Eingriffsabschnitt
formschlüssig gegen das Atemrohr im Bereich der Aussparung
anliegen, wobei die Absaugleitung einen Anschlag für das
Atemrohr beim Einschieben des Atemrohrs in das Gehäuseteil
bilden kann. Beim Einschieben des Atemrohrs in das Gehäuseteil
tritt das Atemrohr mit der Absaugleitung in Kontakt, so daß ein
weiteres Einschieben vorzugsweise nicht mehr möglich ist. Hier
können entsprechende Rastmittel vorgesehen sein, so daß das
Atemrohr bei Erreichen der Probenentnahmestellung gegen ein ungewolltes
weiteres Verschieben oder Herausziehen gegenüber dem Gehäuseteil
gesichert ist.
-
Weiter
vorzugsweise ist die Aussparung an einem stirnseitigen Ende des
Atemrohrs vorgesehen, insbesondere in Form eines Einschnittes im
Randbereich des Atemrohres. Dadurch kann beim Einschieben des Atemrohres
in das Gehäuseteil automatisch der Eingriff der Absaugleitung
in die Aussparung im Atemrohr bewirkt werden.
-
Das
Atemrohr kann im Probenentnahmezustand das Gehäuseteil
durchgreifen, wobei die Absaugleitung gegenüber einem stirnseitigen
Ende des Gehäuseteils vorgelagert sein kann. Vorzugsweise erfolgt
die Entnahme der Gasprobe im Bereich des stirnseitigen Endes des
Atemrohrs, d. h. ausreichend weit beabstandet von dem Mundstück
und gegebenenfalls den im Atemrohr vorgesehenen Öffnungen, an
denen beispielsweise Ultraschallwandler angreifen können.
Im Zusammenhang mit der Erfindung hat sich gezeigt, daß im
Bereich des Austritts des Atemgases aus dem Atemrohr besonders einfach
eine Entnahme einer Gasprobe möglich ist, ohne daß hier eine
Verfälschung der Meßergebnisse durch Vermischung
des Atemgases mit der Umgebungsluft befürchtet werden muß.
-
Die
Absaugleitung kann im Bereich des Eingriffsabschnitts einen an die
Form der Aussparung angepaßten Querschnitt aufweisen. Dadurch
läßt sich eine Vermischung der Atemgase mit der
Umgebungsluft im Bereich der Absaugöffnung der Absaugleitung
weitgehend ausschließen. Im übrigen kann es beim
Inkontakttreten des Atemrohres mit der Absaugleitung im Bereich
der Aussparung bei geeigneter Formgebung zu einem Selbstzentrieren
des Atemrohres in dem Gehäuseteil kommen.
-
In
diesem Zusammenhang kann die Aussparung V-förmig ausgebildet
sein mit in axialer Richtung zum Probanden hin gerichteter Spitze,
wobei, vorzugsweise, der Eingriffsabschnitt der Absaugleitung dementsprechend
einen keilförmigen oder dreieckförmigen Querschnitt
aufweisen kann. Grundsätzlich kann die Aussparung jedoch
auch eine andere Form aufweisen. Um im Probenentnahmezustand die
Vermischung der Atemgase mit der Umgebungsluft möglichst
ausschließen zu können, kann der Eingriffsabschnitt
im übrigen im wesentlichen spaltfrei bzw. flächenbündig
im Bereich der Aussparung gegen das Atemrohr anliegen.
-
Je
nach Länge der Aussparung in dem Atemrohr kann der Ort
der Probenentnahme mehr oder weniger weit von einem stirnseitigen
Ende des Atemrohres beabstandet sein. Durch Verlegung der Probenentnahmestelle
weg von dem stirnseitigen Ende des Atemrohres in Richtung zum Probanden
bzw. zu einem Mundstück des Atemrohres kann einer Vermischung
der Atemgase mit der Umgebungsluft sicher vorgebeugt werden. Beispielsweise
kann die Aussparung als Längsschlitz ausgebildet sein und
dabei eine Kulissenführung für den Eingriffsabschnitt
der Absaugleitung bilden, wobei der Eingriffsabschnitt in der Art
eines Nutensteins beim Vorschieben des Atemrohres relativ zur Absaugleitung
in der Aussparung geführt ist. Die schlitzförmige
Aussparung kann sich in axialer Richtung ausgehend von dem stirnseitigen
Ende des Atemrohres zumindest bis in den Bereich des Gehäuseteils
erstrecken.
-
Um
sicherzustellen, daß es beim Einschieben des Atemrohrs
in das Gehäuseteil automatisch zu einem Einkoppeln der
Absaugleitung in die Aussparung kommt, können an dem Atemrohr
und an dem Gehäuseteil zueinander komplementäre
Führungsvorsprünge und/oder Führungsausnehmungen für
eine Zwangsführung beim Einführen des Atemrohrs
in das Gehäuseteil vorgesehen sein. Dadurch läßt
sich die Absaugleitung beim Einführen des Atemrohrs in
das Gehäuseteil in einfacher Weise automatisch zum Eingriff
in die Aussparung bringen.
-
Die
Aussparung kann mit Bezug auf die Ausrichtung des Atemrohrs bei
der Probenentnahme bzw. beim Halten der erfindungsgemäßen
Vorrichtung durch einen Probanden seitlich an dem Atemrohr vorgesehen
sein. Dadurch wird die Leitungsführung von der Absaugleitung
zu einer Analyseeinheit zur Messung der Gaskonzentrationen vereinfacht.
Im übrigen wird das Handling der erfindungsgemäßen Vorrichtung
für den Probanden vereinfacht.
-
Um
eine Kontamination der Absaugeinrichtung, der Sensorikeinheit und
der Absaugleitung durch im Atem vorhandene Bakterien und andere Krankheitserreger
zu vermeiden, kann die Absaugleitung an dem Gehäuseteil
aus einem antibakteriellen Material gefertigt sein. Sie kann aber
auch mit einem antibakteriell wirkenden Material beschichtet sein. Das
Gehäuse mit der Absaugleitung ist derart ausgelegt, daß es
desinfiziert werden kann. In diesem Zusammenhang kann das Gehäuse
eine Oberfläche mit gerundeten Kanten und einer geringen
Oberflächenrauhigkeit aufweisen. Im übrigen kann
auch das Gehäuse entsprechend mit einem antibakteriell
wirkenden Material beschichtet sein oder aus einem antibakteriell
wirkenden Material hergestellt sein. Gleiches gilt auch für
das Atemrohr. Damit kann hohen Anforderungen an die Reinhaltung
und Hygiene entsprochen werden. Durch eine antibakterielle Beschichtung
kommt es zum Absterben von Bakterien und Keimen bei deren Kontakt
mit den Oberflächen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, wobei auch die Vermehrung von Bakterien und Keimen
behindert wird. Beispielsweise können die Absaugleitung und/oder
das Atemrohr und/oder das Gehäuseteil direkt aus einem
antimikrobiellen Kunststoff hergestellt sein. Ergänzend
können die Oberflächen schmutzabweisend ausgebildet
sein und den Lotuseffekt nachbilden.
-
Es
versteht sich, daß ”antimikrobiell” sowohl antibakterielle
als auch antivirale Wirkungen von Beschichtungen oder Oberflächenbehandlungen
umfassen soll.
-
Die
vorgenannten Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie
die nachfolgend beschriebenen Aspekte und Merkmale der vorliegenden
Erfindung können unabhängig voneinander, aber auch
in einer beliebigen Kombination realisiert werden. Weitere Vorteile,
Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
anhand der Zeichnung. Es zeigen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Entnahme einer Gasprobe schräg von oben
im Probenentnahmezustand der Vorrichtung,
-
2 eine
perspektivische Ansicht eines Atemrohres der in 1 dargestellten
Vorrichtung schräg von oben,
-
3 eine
perspektivische Detailansicht des vorderen Endes der in 1 dargestellten
Vorrichtung und
-
4 eine
perspektivische Detailansicht des vorderen Endes des in 2 dargestellten
Atemrohres.
-
In 1 ist
eine Vorrichtung 1 zur Entnahme einer Gasprobe aus der
menschlichen Atmung für den Einsatz in Spiroergometriegeräten
dargestellt, die ein auswechselbares Atemrohr 2 und ein
Gehäuseteil 3 aufweist, wobei das Atemrohr 2 in
das Gehäuseteil 3 einführbar ist, um
die Vorrichtung 1 in einen Probenentnahmezustand zu überführen.
Der Probenentnahmezustand ist in 1 dargestellt. 2 zeigt
das Atemrohr 2. Bei dem Gehäuseteil 3 und
dem Atemrohr 2 handelt es sich um separate Bauteile, die
durch Ineinanderschieben koppelbar sind.
-
Das
Atemrohr 2 weist eine Aussparung 4 an einem stirnseitigen
Ende 5 des Atemrohrs 2 auf, wobei die Aussparung 4 eine
Eingriffsöffnung für eine Absaugleitung 6 einer
Absaugvorrichtung bildet. Die Absaugvorrichtung ist nicht im einzelnen
dargestellt. Die Absaugleitung 6 ist über einen
Schlauchanschluß 7 mit einer Gasleitung verbindbar,
um mit der nicht dargestellten Absaugvorrichtung aus dem Atemstrom
eine Gasprobe entnehmen und einer nicht im einzelnen dargestellten
Sensorikeinheit zuführen zu können. In der Sensorikeinheit
werden die Konzentrationen von Gaskomponenten des Atemgases, insbesondere
von Sauerstoff und/oder Kohlendioxid und/oder weiterer Komponenten,
gemessen bzw. bestimmt.
-
Die
Absaugleitung 6 wird gebildet durch eine Bohrung in einem
langgestreckten Gehäuseabschnitt 8 und einem an
dem Gehäuseabschnitt 8 vorgesehenen in radialer
Richtung vorstehenden Eingriffsabschnitt 9. Am Ende des
Eingriffsabschnitts 9 ist eine Absaugöffnung 10 vorgesehen.
Der langgestreckte Gehäuseabschnitt 8 ist mit
dem Gehäuseteil 3 fest verbunden und in seiner
Lage relativ zum Gehäuseteil 3 fixiert. In dem
in 1 dargestellten Probenentnahmezustand steht die
Absaugleitung 6 mit dem Eingriffsabschnitt 9 in
radialer Richtung nach innen über die innere Mantelfläche 11 des
Gehäuseteils 3 über, wobei die Absaugleitung 6 mit
dem Eingriffsabschnitt 9 die Aussparung 4 durchgreift
und auch über eine innere Mantelfläche 12 des
Atemrohres 2 derart übersteht, daß die
Absaugöffnung 10 der Absaugleitung 6 innerhalb
von dem Atemrohr 2, d. h. beabstandet von der inneren Mantelfläche 12 des
Atemrohres 2, angeordnet ist.
-
Im
Ergebnis läßt sich bei der in 1 dargestellten
Vorrichtung das Atemrohr 2 in einfacher Weise in das Gehäuseteil 3 einschieben,
bis der Eingriffsabschnitt 9 der Absaugleitung 6 gegen
das Atemrohr 2 im Bereich der Aussparung 4 formschlüssig
zur Anlage kommt. Anschließend ist es dann in einfacher
Weise möglich, eine Gasprobe aus dem Atemgasstrom über
die Absaugöffnung 10 der Absaugleitung 6 zu
entnehmen, wobei eine Vermischung der Atemgase mit der Umgebungsluft
bei der Probenentnahme nicht oder nur sehr begrenzt auftritt.
-
An
dem Atemrohr 2 und an dem Gehäuseteil 3 sind
zueinander komplementäre Führungsvorsprünge
bzw. Führungsausnehmungen für eine Zwangsführung
des Atemrohrs 2 beim Einführen in das Gehäuseteil 3 vorgesehen.
In 2 ist ein Führungsvorsprung 13 an
dem Atemrohr 2 dargestellt, der beim Einschieben des Atemrohres 2 in
das Gehäuseteil 3 mit einer entsprechenden komplementär ausgebildeten
Führungsausnehmung an dem Gehäuseteil 3 zusam
menwirkt. Durch die komplementäre Formgebung von Atemrohr 2 und
Gehäuseteil 3 wird das Atemrohr 2 beim
Einführen in das Gehäuseteil 3 stets
lagerichtig in dem Gehäuseteil 3 aufgenommen,
so daß der Eingriffsabschnitt 9 in der Aussparung 4 eingreifen
kann. Darüber hinaus können auf der Ober- und
Unterseite des Rohres Erhebungen angebracht sein, die dazu dienen,
das Atemrohr 2 in dem Gehäuseteil 3 einrasten
zu lassen. An den Seiten des Gehäuseteils 3 befinden
sich schräg zum Atemrohr 2 angeordnete Kammern 15, 16,
die beispielsweise Ultraschallwandler für eine Strömungsmessung
aufnehmen können, so wie dies aus dem Stand der Technik
bereits bekannt ist.
-
In 2 ist
das Atemrohr 2 dargestellt, das ein ausgeformtes Mundstück 17 an
einem Ende aufweist. An der Oberseite des Mundstücks 17 sind
Erhebungen 18 vorgesehen, die als Fixierelemente des Atemrohres 2 im
Mund des Probanden dienen. Am Atemrohr 2 ist über
den Führungsvorsprung 13 hinaus ein ringförmiger
Anschlag 19 zur Begrenzung der Einschubtiefe des Atemrohrs 2 beim
Einschieben in das Gehäuseteil 3 vorgesehen. Schließlich
weist das Atemrohr 2 auf gegenüberliegenden Seiten Öffnungen 20 auf,
die in an sich aus dem Stand der Technik bekannter Weise mit in
den Kammern 15, 16 des Gehäuseteils 3 angeordneten
Ultraschallwandlern für die Messung der Strömungsgeschwindigkeit
der Atemgase bzw. für die Bestimmung des Volumenstroms
zusammenwirken können.
-
Wie
sich weiter aus 2 ergibt, ist die Stirnkante 21 des
Atemrohres 2 an dem dem Mundstück 17 gegenüberliegenden
stirnseitigen Ende 5 V-förmig eingeschnitten,
so daß sich eine im wesentlichen V-förmige Aussparung 4 ergibt.
In dem in 1 dargestellten Probenentnahmezustand
liegt das Atemrohr 2 im Bereich der Aussparung 4 im
wesentlichen spaltfrei gegen den Eingriffsabschnitt 9 der
Absaugleitung 6 an, wobei der Eingriffsabschnitt 9 einen
keil- oder dreieckförmigen Querschnitt aufweist, der an die
Form der Aussparung 4 angepaßt ist. Dies ergibt sich
insbesondere aus 3. Dadurch ist es möglich,
daß eine Vermischung der Atemgase mit der Umgebungsluft
bei der Probenentnahme weitgehend ausgeschlossen werden kann, was
eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung der Atemgaskonzentrationen
zuläßt. Durch die Keilform des Eingriffsabschnitts 9 und
die geringe Erstreckung des Eingriffsabschnitts 9 in radialer
Richtung zur Rohrmitte des Atemrohres 2 hin wird die Strömung
im Atemrohr 2 nur wenig durch die Probenentnahme beeinflußt, was
eine ungestörte Durchführung der Ultraschallmessung
zuläßt.
-
Durch
den langgestreckten Gehäuseabschnitt 8 der Absaugleitung 6 wird
der Eingriffsabschnitt 9 und damit die Absaugöffnung 10 der
Absaugleitung 6 in axialer Richtung nach vorne in den Bereich
des stirnseitigen Endes 5 des Atemrohrs 2 verlagert.
Die Absaugöffnung 10 ist dabei einige Zentimeter
weit von einem stirnseitigen Ende 10a des Gehäuseteils 3 beabstandet,
so daß störende Auswirkungen der Probenentnahme
auf die Ultraschallmessung im Gehäuseteil 3 nicht
auftreten.
-
Die
Probenentnahme erfolgt somit kurz vor dem Austritt der Atemgase
aus dem Atemrohr 2. In Zusammenhang mit der Erfindung konnte
gezeigt werden, daß es bei einer Probenentnahme am stirnseitigen
Ende 5 des Atemrohres 2 nur zu einer geringen
bis vernachlässigbaren Vermischung von Atemgasen mit der
Umgebungsluft im Bereich der Probenentnahmestelle kommt und somit
eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung der Atemgaskonzentrationen
gewährleistet ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-