CH640958A5

CH640958A5 - Vorrichtung zur verringerung des gehaltes an fluessigkeitstroepfchen in einer atemgasprobe, die zur analyse in eine kapillarroehre gesaugt wird.

Info

Publication number: CH640958A5
Application number: CH542679A
Authority: CH
Inventors: Lawrence G Hall; Ronald Lee Runels
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Priority date: 1978-06-12
Filing date: 1979-06-11
Publication date: 1984-01-31
Also published as: CA1129791A; FR2428432A1; US4167667A; GB2022451A; DE2922460A1; JPS551589A; DE2922460C2; FR2428432B1; GB2022451B; JPS627504B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäss Oberbe- 50 griff des Patentanspruches 1.

In vielen, modernen, grossen Krankenhäusern werden die Atemgase von Patienten, insbesondere von jenen auf einer Intensivstation, kontinuierlich überwacht und analysiert, um eine vorzeitige Warnung von möglichen Atmungsschwierig- 55 keiten zu erreichen. Verschiedene medizinische Parameter, wie die Sauerstoffaufnahme, werden auf bequeme und schnelle Weise durch die Verwendung eines medizinischen Massenspektrometers analysiert, welches kontinuierlich kleine Proben der kombinierten Gase erhält, den Druck durch einen Einlass molekularer Grösse verringert, so dass die verbundenen Gasmoleküle durch Elektronenbeschuss ionisiert werden können, und in welchem die ionisierten Gasmoleküle einem Magnetfeld ausgesetzt werden, das die verschiedenen Gasmoleküle gemäss ihrem entsprechenden Masse - zu - Ladung - Verhältnis abtrennt. Ionenauffanger sind so angeordnet, dass sie die Ionen der einzelnen in der Mischung interessierenden Gase auffangen und elektrische

60

65

Ströme hervorrufen, die der in dem System eingelassenen Gasmenge proportional sind.

Patienten, welche eine intensive Pflege benötigen, werden oft auf eine besondere Krankenhausstation gelegt, wo ihre Atemgasbestandteile fortwährend durch ein zentral angeordnetes, medizinisches Massenspektrometer überwacht werden, welches in grösseren Krankenhäusern bis zu 30 m oder mehr von einem zu überwachenden Patienten aufgestellt sein kann. Der Patient kann durch eine Kanüle oder ein Mundstück atmen, welches mit einem Flussmeter verbunden ist, das eine Anzeige der Flussmenge des von dem Patienten eingeatmeten und ausgeatmeten Atemgas liefert. Mit dem Flussmeter ist eine kleine Kapillarröhre verbunden, welche normalerweise einen Innendurchmesser von ungefähr 0,5 mm aufweist, und die 1,5-1,8 m lange sein kann, um sie mit einem an einer Wand befestigten Halter zu verbinden. Die Verbindung ist das Ende einer 15-30 m langen Leitung, die einen grösseren Durchmesser mit einem entsprechend geringeren Flusswiderstand aufweist und zu einem geeigneten Verteilerventil und dann zu dem medizinischen Massenspektrometer führt.

Normalerweise haben die von einem Patienten auf einer Intensivstation ausgeatmeten Atemgase einen grossen Feuchtigkeitsgehalt. Wenn diese Gase mit grossem Feuchtigkeitsgehalt durch die enge Kapillarröhre mit relativ grossem Widerstand direkt zu dem Massenspektrometer fliessen, werden sich die warmen, feuchten Gase kondensieren, um Wassertröpfchen zu bilden, welche, wenn zugelassen wird, dass sie in den sehr kleinen Spektrometereinlass gelangen, eine schnelle Verstopfung des Einlasses und der zugeordneten Leitung bewirken, wodurch ein wiederholtes Abschalten des Gerätes erforderlich ist, um die kondensierte Feuchtigkeit auszublasen.

Eine Zielsetzung der Erfindung besteht darin, diese Feuchtigkeit aus der Leitung zu entfernen, bevor sie in den Einlass des medizinischen Massenspektrometers eintritt.

Kurzbeschrieben, wird der grosse Feuchtigkeitsgehalt der Atemgase, die mit einem medizinischen Massenspektrometer analysiert werden sollen, dadurch verringert, dass zuerst der Druck des Gases schnell verringert wird, um die Feuchtigkeit im Dampfzustand zu halten, und dann die zusammengesetzte feuchte Gasprobe durch eine Durchlassleitung einer Impuls-Trenneinrichtung geleitet wird, über die der grösste Teil der Probe direkt zu der Ansaugseite einer Pumpe fliesst, während eine kleine Probe zur Analyse durch eine T-Verbindungslei-tung, die einen stumpfen Winkel mit der Flussrichtung der Flüssigkeitströpfchen durch die Durchlassleitung bildet, abgesaugt wird. Diese kleine Gasprobe, welche Wasserdampf enthält und von der jedoch alle grössereren Flüssigkeitströpf-chen entfernt sind, wird durch einen geheizten Abschnitt der Probenleitung, der auf ungefähr 100 °C gehalten wird, geführt, bevor sie in den Massenspektrometereinlass gelangt.

Diesem Zwecke dient erfindungsgemäss eine Vorrichtung, die den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruchs 1 entspricht.

Damit ist es möglich, feuchte oder gesättigte Atemgasproben, die von einem oder mehreren Krankenhauspatienten überwacht werden sollen, für die Analyse mittels eines medizinischen Massenspektrometers ausreichend durch eine neue Impuls-Trenneinrichtung zu trocknen. Der grösste Teil der feuchten Probe fliesst direkt zu einer Vakuumpumpe, während ein kleinerer Teil der Probe für die Analyse in der Im-puls-Trenneinrichtung entnommen wird. Diese kleine Probe, die Wasserdampf ohne jedoch grössere bzw. schwerere Feuchtigkeitströpfchen enthält, kann dann auf ungefähr 100 °C erwärmt werden, bevor sie in den Massenspektrometereinlass eintritt, um das Wasser im Dampfzustand zu halten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert,

3 640 958

die eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen puls-Trenneinrichtung 26 weist einen geraden Röhrenab-

Vorrichtung zur Verringerung des Gehaltes an Flüssigkeits- schnitt 28 auf, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich tröpfchen in einer Atemgasprobe zeigt. dem der Transportleitung 22 ist. Der Ausgang 30 des Röhren-

In der Zeichnung ist ein typisches, medizinisches Massen- abschnittes 28 ist mit einer Vakuumpumpe 31 verbunden, spektrometer 10 dargestellt, wie es in der US-PS 3,824,390 be- 5 und die zu analysierende Luftprobe bzw. Gasprobe wird über schrieben ist. Das Spektrometer 10 weist eine evakuierte Ioni- eine T-Verbindungsleitung 32 abgenommen, welche mit dem sationskammer 12 auf, durch die ein Elektronenstrahl hin- geraden Röhrenabschnitt 28 unter einem Winkel verbunden durchgeht, um Gasmoleküle zu ionisieren, die durch die ist, der von dem Ausgang 30 her wesentlich grösser als 90° ist,

Kammer 12 von einem Probeneinlass 14 zugelassen werden. so dass der Fluss in der T-Verbindungsleitung 32 im wesent-

Dieser Probeneinlass weist ein herkömmliches, molekulares 10 liehen in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung des

Leck auf, welches, ohne die Zusammensetzung der Gasprobe Flusses des hauptsächlichen Teils der Probe in Richtung auf zu beeinträchtigen, dessen Druck auf einen Wert verringert, die Vakuumpumpe 31 verläuft. Deshalb, wenn durch die Va-

welcher mit der Grösse des in der Kammer 12 vorliegenden kuumpumpe 31 feuchte Gase und kondensierte Tröpfchen

Vakuums vergleichbar ist. Die auf diese Weise ionisierten schnell durch den geraden Röhrenabschnitt 28 gesaugt wer-

Gasproben werden durch eine Elektrode fokussiert und in 15 den, können Gasproben ohne Feuchtigkeitströpfchen durch eine Analysierkammer 16 beschleunigt, wo die ionisierten die T-Verbindungsleitung 32 entnommen bzw. abgesaugt

Gasmoleküle einem magnetischen Feld ausgesetzt werden, werden.

welches die Bewegungsbahn der Ionen in gekrümmte Wege gemüss den betreffenden Masse-zu-Ladung-Verhältnissen der Die T-Verbindungsleitung 32 ist mit einem Wärmeaus-verschiedenen enthaltenen Gasmoleküle ablenkt. In der Ana- 20 tauscher verbunden der schematisch dargestellt ist und meh-lysierkammer 16 sind Auffänger in geeigneter Weise angeord- rere Leitungswindungen 36 in einer geschlossenen Kammer net, um die abgelenkten Ionen von jedem der interessierenden der ofenartigen Heizeinrichtung 34 aufweist, welche durch

Gase zu empfangen, wobei Ströme erzeugt werden, die der eine durch Widerstandselemente 38 gebildete Heizeinheit ge-

Menge der aufgefangenen Gasionen proportional sind. heizt wird, die wiederum durch eine Heizungssteuerung 40 ge-

Eine sehr kleine Gasmenge wird durch die Einlassöffnung 25 steuert werden. Die Heizungssteuerung 40 hält die Tempera-

14 in die Kammer 12 zugelassen. Es ist deshalb offensichtlich, tur in der Kammer der Heizeinrichtung 34 bei ungefähr dass, wenn die Gasprobe Verunreinigungen enthält durch die 100 °C, um weiterhin das Wasser in der Probe im Dampfzu-

Flüssigkeitströpfchen ein sehr kleiner Einlass in Kürze ver- stand zu halten. Die Probe wird dann zu dem Einlass 14 des stopft werden kann, wodurch ein Abschalten des Gerätes zur Massenspektrometers 10 geführt. Das Vakuumsystem, wel-

Wartung erforderlich wird. 30 ches nicht dargestellt und dem Spektrometer 10 zugeordnet

In Krankenhäusern stehen dem Pflegepersonal von Inten- ist, saugt die erforderlichen Proben aus dem sehr kleinen Ein-

sivstationen Einrichtungen zum Überwachen der Atemgase lass und das nicht benutzte Gas gelangt dann durch die Aus-

von Patienten zur Verfügung. Die Gasproben werden im all- lassleitung 42 zur Vakuumpumpe 31.

gemeinen von einem Flussmeter abgezweigt, welches mit ei- Beim Betrieb gelangen die feuchten Atmungsgase bei At-nem Atmungsmundstück verbunden ist, um die Menge von 35 mosphärendruck von dem Atmungskreislauf eines Patienten eingeatmetem und ausgeatmetem Gas des Patienten zu mes- in die Kapillarröhre 18. Die Kapillarröhre 18 hat einen Strö-sen, oder die Gasproben werden von anderen Teilen des At- mungswiderstand, durch den der Druck an der Wandverbin-mungskreislaufes des Patienten abgezogen. Das Flussmeter dung 20 auf einen niedereren Wert, typischerweise 0,5 Atmo-oder der Atmungskreislauf weist ein Verbindungsstück auf, Sphäre, abfallt. Der schnelle Druckabfall ruft hervor, dass die welches mit einer Kapillarröhre verbunden ist, wie z.B. die 40 gesamte Feuchtigkeit im Dampfzustand gehalten wird, ob-Röhre 18 in der Zeichnung. Der Innendurchmesser der Röhre gleich die Temperatur ebenfalls sinkt. Dieses Gas mit niede-18 beträgt normalerweise ungefähr 0,5 mm und sie weist eine rerem Druck wird dann durch die Leitung 22 und das Ventil Länge von ungefähr 1,80 m auf und endet an einem Verbin- 24 zu der Impuls-Trenneinrichtung 26 geführt, wo jede kon-dungselement 20. An dem Verbindungselement 20 ist ferner densierte Feuchtigkeit durch die Vakuumpumpe 31 weiterge-eine Gastransportleitung 22 angeschlossen, welche normaler- 45 leitet wird, während das feuchte Gas ohne kondensierte weise einen grösseren Innendurchmesser von ungefähr Tröpfchen durch die T-Verbindung 32 zur Heizeinrichtung 34 5,0 mm und einen vergleichsweise kleineren Störungswider- gelangt, bevor es zu dem Einlass 14 des Massenspektrometers stand aufweist. Die Röhrendimensionen sind beispielhaft an- 10 zugelassen wird. Das Feuchtigkeitstrennsystem verringert gegeben und es können ohne weiteres andere Durchmesser deshalb die Wirkung und die Menge des an dem Einlass anverwandt werden. Die Transportleitung 22 erstreckt sich von 50 kommenden Wassers und ermöglicht eine genaue Gasana-dem Verbindungselement 20 bis zu einem Einlassventil 24 lyse, ohne dass es wiederholt erforderlich ist, die Leitung zu und dann zu einer Impuls-Trenneinrichtung 26, die im einzel- trocknen und zu reinigen, welche die Gase zu dem Spektro-nen im Querschnitt in der Zeichnung dargestellt ist. Die Im- meter leitet.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims

640 958

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zur Verringerung des Gehaltes an Flüssigkeitströpfchen in einer Atemgasprobe, die zur Analyse in eine Kapillarröhre zur Weiterleitung zu einem medizinischen Massenspektrometer gesaugt wird, gekennzeichnet durch eine s Druckverringerungseinrichtung zum schnellen Senken des Druckes der Atemgasprobe in der Kapillarröhre (18), um darin enthaltene Feuchtigkeit im Dampfzustand aufrechtzuerhalten, durch eine Impuls-Trenneinrichtung (26) die eine Durchlassleitung (28) für die in der Atemgasprobe enthalte- io nen Flüssigkeitströpfchen, sowie ein in diese Druchlassleitung (28) in einem stumpfen Winkel zu der Flussrichtung der Flüssigkeitströpfchen durch die Durchlassleitung mündende T-Verbindungsleitung (32) umfasst, über die die Atemgasprobe dem Massenspektrometer (10) zuführbar ist, und durch eine 15 Heizeinrichtung (34), die zwischen der Impuls-Trenneinrichtung (26) und dem Einlass (14) des Massenspektrometers (10) gekoppelt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vakuumpumpe (31) mit dem Auslass (30) der 20 Durchlassleitung (28) der Impuls-Trenneinrichtung (26) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverringerungseinrichtung ein Verbindungselement (20) zwischen der Kapillarröhre (18) und einer 25 Transportleitung (22) mit einem gegenüber der Kapillarröhre grösseren Durchmesser aufweist, welche die Kapillarröhre

(18) mit dem Einlass der Impuls-Trenneinrichtung (26) verbindet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- 30 net, dass das Verbindungselement (20) in Form eines zur Befestigung an einer Wand bestimmten Halters ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (34) eine beheizte Leitungsspule (36) zwischen der T-Verbindungsleitung (32) der Impuls-Trenneinrichtung (26) und dem Einlasst (14) des Massenspektrometers (12) aufweist, wobei die Spule (36) durch eine elektrische Heizeinheit (38) beheizbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (36) und die elektrische Heizeinheit (38) in 40 einer auf eine Temperatur von ungefähr 100 °C aufheizbaren Heizkammer der Heizeinrichtung (34) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlassventil (24) in der Transportleitung (22) zwischen dem Wandhalter (20) und dem Einlass der Impuls- 45 Trenneinrichtung (26) vorgesehen ist.

35