DE19947123A1 - Meßzelle zur Bestimmung eines gasförmigen Bestandteils der Atemluft - Google Patents

Meßzelle zur Bestimmung eines gasförmigen Bestandteils der Atemluft

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Abstract

Eine Meßzelle zur Bestimmung eines gasförmigen Bestandteils der Atemluft umfaßt eine Meßkammer (2, 24), die einen Lufteinlaß (4) und einen Luftauslaß (6) besitzt, einen Strahlungssender (20), eine mit einer Auswerteelektronik verbindbaren Strahlungsempfängeranordnung (26), eine zwischen dem Strahlungssender (20) und der Strahlungsempfängeranordnung (26) angeordneten Meßstrecke (18) und ein in der Meßstrecke (18) angeordnetes erstes optische Filter (30). Zwischen dem Strahlungssender (20) und der Strahlungsempfängeranordnung (26) ist eine Kompensationstrecke (32), die einen zumindest annähernd gleichen optischen Weg wie die Meßstrecke (18) besitzt, angeordnet. In der Kompensationstrecke (32) ist ein zweites optisches Filter (36) mit im Vergleich zum ersten optischen Filter (30) unterschiedlichen Filtereigenschaften angeordnet. Die Strahlungsempfängeranordnung (26) besitzt strahlungsempfindliche Zonen (40) mit jeweils einem mit der Auswerteelektronik verbindbaren unabhängigen Signalausgang (42), wobei der Meßstrecke (18) und der Kompensationstrecke (32) jeweils eine der Zonen (40) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßzelle zur Bestimmung eines gasförmigen Bestandteils der Atemluft mit einer Meßkammer, die einen Lufteinlaß und einen Luftauslaß besitzt, mit einem Strahlungssender, einer mit einer Auswerteelektronik verbind­ baren Strahlungsempfängeranordnung, einer zwischen dem Strah­ lungssender und der Strahlungsempfängeranordnung angeordneten Meßstrecke und mit einem in der Meßstrecke angeordneten er­ sten optischen Filter.
Eine Meßzelle der eingangs genannten Art ist aus dem deut­ schen Gebrauchsmuster DE 29 70 7771 U1 bekannt. Die dort be­ schriebene Meßzelle ist Teil einer Einrichtung zur Bestimmung von Gasen, insbesondere von Kohlendioxid, im endexpiratori­ schen Atemvolumen. Die Meßzelle wertet mit einer Infrarot- Meßstrecke Absorptioneigenschaften des zu bestimmenden Be­ standteils aus. Nachdem der endexpiratorische Atemanteil in die Meßzelle geströmt ist, wird die von einer Infrarot- Strahlungsquelle erzeugte Strahlung durch die Meßzelle gelei­ tet. Die ausfallende Strahlung wird durch ein optisches Fil­ ter auf einen Absorptionsbereich des zu messenden Gases - dort Kohlendioxid - ausgeblendet und im Bereich der erwünsch­ ten Infrarot-Absorptionsbande des Kohlendioxids auf einen In­ frarotsensor gelenkt. Da die Gasmenge und damit auch die An­ zahl der absorptionsfähigen Moleküle in einem Gasvolumen tem­ peraturabhängig ist, ist dort vorgeschlagen, die Meßzelle thermostatisiert auszuführen. Dies führt jedoch zu einem ho­ hen Stromverbrauch und langen Meß-Vorbereitungszeiten. Alter­ nativ ist angegeben, daß der Meßwert auch über einen mittels eines Meßfühlers in der Meßzelle gemessenen Temperaturmeßwert rechnerisch kompensiert werden kann, wodurch die Thermostati­ sierung entfallen kann. Zusätzlich ist eine Meßeinrichtung für den atmosphärischen Druck im Meßzeitpunkt vorgesehen.
Mittels dieser Messung wird das Meßergebnis gegen den atmo­ sphärischen Druck abgeglichen. Bei der Meßzelle wird der Ein­ fluß von Temperatur und Druck auf die Meßsignale von entspre­ chenden Sensoren kompensiert, dies ist jedoch aufwendig. Zu­ dem können Alterung oder Verschmutzung der Komponenten noch zu Fehlmessungen führen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine zuverläs­ sige und einfach zu handhabende Meßzelle anzugeben, bei der Einflüsse, die das Meßergebnis beeinträchtigen, und Fehler aufgrund von Alterung oder Verschmutzung der Komponenten kom­ pensiert sind.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen dem Strahlungs­ sender und der Strahlungsempfängeranordnung eine Kompensati­ onsstrecke, die einen zumindest annähernd gleichen optischen Weg wie die Meßstrecke besitzt, angeordnet ist, daß in der Kompensationsstrecke ein zweites optisches Filter mit im Ver­ gleich zum ersten optischen Filter unterschiedlichen Fil­ tereigenschaften angeordnet ist, daß die Strahlungsempfän­ geranordnung strahlungsempfindliche Zonen mit jeweils einem mit der Auswerteelektronik verbindbaren unabhängigen Signal­ ausgang besitzt und daß der Meßstrecke und der Kompensations­ strecke jeweils eine der Zonen zugeordnet ist. Durch eine Differenzbildung der von der Meßstrecke abgegebenen Meßsigna­ le und von der Kompensationsstrecke abgegebenen Kompensati­ onssignale können Temperatureffekte und Meßfehler - auch auf­ grund von Alterung oder Verschmutzung der Komponenten - kom­ pensiert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß mindestens eine weitere Kompensationsstrecke, die einen zumindest annähernd gleichen optischen Weg wie die Meßstrecke besitzt, vorhanden ist, daß in der mindestens einen weiteren Kompensationsstrecke ein optisches Filter angeordnet ist mit im Vergleich zur Meßstrecke und zu den übrigen optischen Fil­ tern verschiedenen Filtereigenschaften, daß die Strahlungs­ empfängeranordnung mindestens eine weitere strahlungsempfind­ liche Zone mit jeweils einem mit der Auswerteelektronik ver­ bindbaren unabhängigen Signalausgang besitzt und daß die min­ destens eine weitere strahlungsempfindliche Zone jeweils ei­ ner der weiteren Kompensationsstrecken zugeordnet ist. Die weiteren Kompensationsstrecken erlauben es, Meßwertverfäl­ schungen aufgrund weiterer Einflußgrößen zu kompensieren.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung besitzt das optische Filter in einer der Kompensationsstrecken einen über der Fre­ quenz breiten Durchlaßbereich für die von der Strahlungsquel­ le abgegebenen Strahlung. Etwa vorhandene Querempfindlichkei­ ten der Kompensationsstrecke gegen andere Gase, die nicht ge­ messen werden sollen, wirken sich bei einer breitbandigen Si­ gnalerfassung nicht so stark auf das Gesamtsignal aus. Eine zu kompensierende Störung jedoch, z. B. Alterung der Strah­ lungsquelle, des Strahlungsempfängers oder eine Verschmutzung des optischen Weges zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungsempfänger verursachen auch bei einer breitbandigen Messung eine deutliche Signaländerung.
Alternativ besitzt in einer weiteren vorteilhaften Ausgestal­ tung das optische Filter in einer der Kompensationsstrecken einen Durchlaßbereich, der in Lücken des Absorptionsspektrums des zu messenden Bestandteils liegt. Liegt der spektrale Meß­ bereich zwar außerhalb der Absorptionsbande des Meßgases, je­ doch andererseits nahe daran, so können ebenfalls die meisten breitbandigen Störungen, wie beispielsweise Verschmutzung und Alterung, kompensiert werden. Achtet man weiterhin darauf, daß der Meßbereich der Kompensationsstrecke keine der übli­ chen Absorptionsbanden (wie z. B. Wasserstoff) mit ein­ schließt, sondern sich auf den schmalen Bereich neben den Ab­ sorptionslinien beschränkt, können auch schmalbandigere Stö­ rungen, die sich nur auf die nähere spektrale Umgebung der Absorptionsbanden auswirken, kompensiert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eines der optischen Filter in den Kompensationsstrecken für Strah­ lung mit einer Wellenlänge durchlässig, bei der eine Absorp­ tionslinie im Bereich eines nicht zu messenden Bestandteils der Atemluft liegt. Durch Messung eines weiteren Gases, des­ sen Konzentration in der Atmosphäre im wesentlichen konstant ist, wie z. B. das Edelgas Krypton, können auch die Dichte der Atmosphäre und beispielsweise auch der Druckeinfluß auf den Meßwert kompensiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Filter zur Eingrenzung der Wellenlänge als In­ terferenzfilter ausgebildet sind. Interferenzfilter können sehr schmalbandig auf eine gewünschte Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich mit steilen Flanken eingestellt werden. Sogenannte Massefilter sind dagegen im allgemeinen breitban­ dig mit flachen Flanken und somit weniger selektiv.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich da­ durch aus, daß die Strahlungsquelle und die Strahlungsempfän­ geranordnung außerhalb der Meßkammer angeordnet sind und über jeweils ein strahlungstransparentes Fenster mit der Meßstrec­ ke und den Kompensationsstrecken optisch verbunden sind. Da­ mit sind innerhalb der Meßkammer keine empfindlichen opti­ schen Komponenten angeordnet. Zudem kann die Meßkammer innen glattflächig ausgeführt sein. Eine Reinigung der Meßkammer ist somit leicht und ohne Beschädigung der Strahlungsquelle und Strahlungsempfängeranordnung leicht möglich. Hygienepro­ bleme lassen sich so leicht vermeiden.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lufteinlaß und der Luftauslaß mit Ventil­ mitteln versehen sind, um nur die zur Auswertung relevante Lungenrestluft in der Meßkammer einzuschließen. Die Ventile werden so gesteuert, daß sie zunächst die Ausatemluft durch die Meßkammer passieren lassen und zum Ende der Ausatmung die Atemluft in der Meßkammer einschließen. Damit ist es auf ein­ fache Weise auch einem medizinischen Laien möglich, nur die relevante Lungenrestluft der Meßkammer zum Messen des Be­ standteils zuzuführen.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von zwei Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einer Schnittdarstellung den grundsätzlichen Auf­ bau einer ersten Ausführungsform der Meßzelle, die auch die bevorzugte Ausführungsform ist, wobei die optischen Komponenten außerhalb der Meßkammer ange­ ordnet sind und
Fig. 2 in einer Schnittdarstellung den grundsätzlichen Auf­ bau einer zweiten Ausführungsform der Meßzelle mit innerhalb der Meßkammer angeordneten optischen Kom­ ponenten.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Meßzelle zur diskontinuierlichen Messung eines endexpiratorischen Atembe­ standteils, hier des Kohlendioxidgehalts, in der Atemluft. Endexpiratorisches Atemvolumen, d. h., das letzte Atemvolumen, das aus der Lunge ausgeatmet wird, ist ein getreues Abbild des alveolaren Gas-Partialdrucks, der wiederum von verschie­ densten Körperfunktionen abhängt. Die Meßzelle umfaßt eine Meßkammer 2, die einen Lufteinlaß 4 und einen Luftauslaß 6 besitzt. Das Innenvolumen der Meßkammer 2 ist kleiner als 100 ml. Die Meßzelle ist als Durchblaseinrichtung - symboli­ siert durch Pfeile 8 - mit zwei Rückschlagventilen 10 und 12 zum Einfangen der Atemrestluft am Ende der Atemperiode ausge­ bildet. Die Rückschlagventile 10 und 12 werden jeweils mit­ tels einer Feder 14 und 16 in einer Schließposition gehalten. Die Meßkammer 2 ist beispielsweise aus High-Density-Poly­ äthylen (HD-PE) hergestellt.
Zur Bestimmung des gasförmigen Bestandteils (Kohlendioxid) der Atemluft ist eine Infrarotmeßstrecke 18 vorgesehen, womit die vom zu messenden Bestandteil verursachte Dämpfung der Strahlungsintensität auf der Strecke durch Absorption ausge­ wertet wird. Bei Kohlendioxid liegt die Absorption im Bereich des langwelligen Infrarotlichts, die bei einer Wellenlänge um 4 µm bis 4,5 µm besonders ausgeprägt ist. Die Infrarotmeß­ anordnung umfaßt einen außerhalb der Meßzelle 2 angeordneten Strahlungssender 20 als Infrarotstrahlungsquelle. Der Strah­ lungssender 20 wird als Wärmestrahler mit einer Temperatur von ca. 350°C entsprechend dem Wienschen Verschiebungsgesetz betrieben, beispielsweise wird eine elektrische Glühbirne als Strahlungssender 20 eingesetzt. Zur Fokussierung der vom Strahlungssender 20 abgegebenen Strahlung ist eine Spiege­ lanordnung 22 vorgesehen, die die Wärmestrahlung über ein in­ frarotdurchlässiges Fenster 24 in die Richtung der Meßstrecke 18 lenkt. Ebenfalls außerhalb der Meßkammer 2 und gegenüber­ liegend zur Strahlungsquelle 20 befindet sich eine Strah­ lungsempfängeranordnung 26, die optisch über ein Fenster 28 mit der Meßstrecke 18 gekoppelt ist. Die Strahlungsempfän­ geranordnung 26 umfaßt beispielsweise Thermopile-Sensoren, die einen über der Frequenz breiten Empfindlichkeitsbereich besitzen.
Zwischen dem optischen Fenster 28 und der Strahlungsempfän­ geranordnung 26 ist in der Meßstrecke 18 ein erstes optisches Filter 30 angeordnet. Das Filter 30 schränkt den Wellenlän­ genbereich der von der Strahlungsquelle 20 abgegebenen Wär­ mestrahlung auf einen engen Bereich ein. Der Bereich ist durch die Wellenlänge der vom zu messenden Bestandteil absor­ bierten Strahlung bestimmt. Es ist beispielsweise als Inter­ ferenzfilter ausgeführt. Als Ausgangssignal liefert die Strahlungsempfängeranordnung 26 die vom zu messenden Bestand­ teil verursachte Dämpfung der von der Strahlungsquelle abge­ gebenen Strahlung entlang der Meßstrecke 18.
Zusätzlich zur Meßstrecke 18 sind Kompensationsstrecken 32 und 34 vorgesehen, um Störeinflüsse auf das Meßsignal kompen­ sieren zu können. Die Kompensationsstrecken 32 und 34 verlau­ fen mit annähernd identischen optischen Wegen räumlich be­ nachbart zur Meßstrecke 18 bis zur Strahlungsempfängeranord­ nung 26. In der ersten Kompensationsstrecke 32 ist ein opti­ sches Filter 36 eingefügt, das breitbandig für die vom Strah­ lungssender 20 abgestrahlte Infrarotstrahlung durchlässig ist. Alternativ kann das Durchlaßband des Filters 36 so be­ messen sein, daß es in Lücken im Spektrum der Absorption der Restluft liegt, in denen keine Absorption durch Gase statt­ findet. Damit können Temperaturabhängigkeiten, Intensitäts­ schwankungen in der vom Strahlungssender 20 abgegebenen In­ frarotstrahlung und auch Veränderungen im Strahlungsgang in­ nerhalb der Meßkammer 2 - wie weiter unten noch beschrieben ist - kompensiert werden.
In die zweite Kompensationsstrecke 34 ist ein optisches Fil­ ter 38 eingefügt, das so dimensioniert ist, daß die Absorpti­ on durch andere in der Atemluft enthaltene Gase, wie z. B. Krypton, gemessen werden können. Auch dieses Filter 38 mit einem schmalbandigen Durchlaßbereich ist beispielsweise als Interferenzfilter realisiert. Über diese Referenzmessung kann die Druckabhängigkeit der Kohlendioxid-Konzentration kompen­ siert werden.
Die Strahlungsempfängeranordnung 26 umfaßt für jede Strah­ lungsstrecke 18, 32 und 34 eine zugeordnete strahlungsemp­ findliche Zone 40. Die strahlungsempfindlichen Zonen 40 geben an eigenen Signalausgängen 42 die Meß- bzw. Kompensations­ signale ab. Die strahlungsempfindlichen Zonen 40 sind räum­ lich benachbart, aber elektrisch getrennt angeordnet, so daß sie annähernd gleiche thermische Zeitkonstanten besitzen.
Die Signalausgänge 42 sind mit einer Auswerteschaltung ver­ bunden, die das Verhältnis und/oder den Absolutwert der Meß­ werte bewertet. Eine Differenzbildung entfernt die Störungen im Meßsignal. Eine zusätzliche Möglichkeit, Störungen im Meß­ signal zu verringern, besteht noch darin, die Intensität des Strahlungssenders 20 nach einem vorgegebenen Schema zeitlich zu verändern. Die Auswerteschaltung filtert dann die Korrela­ tion mit dem abgestrahlten Signal heraus.
Der Innenraum der Meßkammer 2 ist frei von optischen Kompo­ nenten, er läßt sich daher gut und ohne Gefahr für diese Kom­ ponenten reinigen. Dies ist insbesondere bei der Ausführung als Durchblaseinrichtung im Hinblick auf die Hygiene wichtig.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 1 der Strahlungssender 20 mit der Spiegelanordnung 22 und die Strahlungsempfängeranordnung 26 einschließlich der Infrarotfilter 30, 36 und 38 innerhalb einer Meßkammer 2A angeordnet. Damit benötigt die Meßkammer 2A keine infrarot-transparenten optischen Fenster. Alle opti­ schen Komponenten sind innerhalb der Meßkammer 2A, wodurch zusätzliche absorbierende, d. h. signalmindernde, Komponenten, wie z. B. Fenster in der Meßkammer 2, vermieden werden.
Bei der Benutzung der Meßzelle wird die Atemluft am Luftein­ laß 4 eingeblasen. Während des Einblasens werden die Rück­ stellventile 10 und 12 gegen den Druck der Federn 14 und 16 geöffnet. Dies ist in Fig. 2 durch gebogene Pfeile 44 veran­ schaulicht. Sobald der Druck beim Ende des Atemvorgangs nach­ läßt, schließen sich die Rückschlagventile 10 und 12 wieder. Der Strahlungssender 20 wird aktiviert und die von der Strah­ lungsempfängeranordnung 26 abgegebenen Meßwerte werden in der Auswerteschaltung durch Differenzbildung zu einem entstörten Meßsignal weiterverarbeitet.

Claims (20)

1. Meßzelle zur Bestimmung eines gasförmigen Bestandteils der Atemluft mit einer Meßkammer (2, 24), die einen Lufteinlaß (4) und einen Luftauslaß (6) besitzt, mit einem Strahlungs­ sender (20), einer mit einer Auswerteelektronik verbindbaren Strahlungsempfängeranordnung (26), einer zwischen dem Strah­ lungssender (20) und der Strahlungsempfängeranordnung (26) angeordneten Meßstrecke (18) und mit einem in der Meßstrecke (18) angeordneten ersten optischen Filter (30), dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen dem Strahlungssender (20) und der Strahlungsempfän­ geranordnung (26) eine Kompensationsstrecke (32), die einen zumindest annähernd gleichen optischen Weg wie die Meßstrecke (18) besitzt, angeordnet ist, daß in der Kompensationsstrecke (32) ein zweites optisches Filter (36) mit im Vergleich zum ersten optischen Filter (30) unterschiedlichen Filtereigen­ schaften angeordnet ist, daß die Strahlungsempfängeranordnung (26) strahlungsempfindliche Zonen (40) mit jeweils einem mit der Auswerteelektronik verbindbaren unabhängigen Signalaus­ gang (42) besitzt und daß der Meßstrecke (18) und der Kompen­ sationstrecke (32) jeweils eine der Zonen (40) zugeordnet ist.
2. Meßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weite­ re Kompensationsstrecke (34), die einen zumindest annähernd gleichen optischen Weg wie die Meßstrecke (18) besitzt, vor­ handen ist, daß in der mindestens einen weiteren Kompensati­ onsstrecke (34) ein optisches Filter (38) angeordnet ist mit im Vergleich zur Meßstrecke (18) und zu den übrigen optischen Filtern (36) verschiedenen Filtereigenschaften, daß die Strahlungsempfängeranordnung (26) mindestens eine weitere strahlungsempfindliche Zone (40) mit jeweils einem mit der Auswerteelektronik verbindbaren unabhängigen Signalausgang (42) besitzt und daß die mindestens eine weitere strahlungs­ empfindliche Zone (40) jeweils einer der weiteren Kompensati­ onstrecken (34) zugeordnet ist.
3. Meßzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß strecke (18) und die Kompensationsstrecken (32, 34) räumlich benachbart angeordnet sind.
4. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter (30) in der Meßstrecke (18) für Strahlung mit einer Wellen­ länge durchlässig ist, bei der eine Absorptionslinie im Spek­ trum des zu messenden Bestandteils liegt.
5. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter (36) in einer der Kompensationsstrecken (32) einen über der Frequenz breiten Durchlaßbereich besitzt.
6. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter (36) in einer der Kompensationsstrecken (32) einen Durchlaß­ bereich besitzt, der in Lücken des Absorptionsspektrums des zu messenden Bestandteils liegt.
7. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines der optischen Filter (38) in den Kompensationsstrecken (34) für Strahlung mit einer Wellenlänge durchlässig ist, bei der eine Absorpti­ onslinie im Spektrum eines nicht zu messenden Bestandteils der Atemluft liegt.
8. Meßzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht zu messende Bestandteil Krypton ist.
9. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (30, 36, 38) als Interferenzfilter ausgebildet sind.
10. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zu bestimmende Bestandteil der Atemluft Kohlendioxid ist.
11. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, die Stah­ lungsquelle (20) außerhalb der Meßkammer (2) angeordnet und über ein strahlungstransparentes Fenster (24) mit der Meß­ strecke (18) und den Kompensationsstrecken (32, 34) optisch verbunden ist.
12. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsempfängeranordnung (26) außerhalb der Meßkammer (2) angeordnet und über ein strahlungstransparentes Fenster (28) mit der Meßstrecke (18) und den Kompensationsstrecken (32, 34) optisch verbunden ist.
13. Meßzelle nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Filter (30, 36, 38) außerhalb der Meßkammer (2) angeordnet sind.
14. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsempfängeranordnung (26) einen breitbandigen Infra­ rotdetektor umfaßt.
15. Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungssender (20) eine elektrische Glühbirne umfaßt.
16. Meßzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzelle Mittel zum diskontinuierlichen Messen umfaßt.
17. Meßzelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die der Lufteinlaß (4) und der Luftauslaß (6) mit Ventilmitteln (10, 12) verse­ hen sind.
18. Meßzelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel (10, 12) als vom Atemstrom betätigbare Rückschlagventile ausge­ bildet sind.
19. Meßzelle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel (10, 12) ausgebildet sind, einen definierten Druck der Luft in der Meßkammer (2, 24) zu erzeugen.
20. Meßzelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (12) ausgebildet ist, früher zu schließen als das Einlaßventil (10).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007037955A1 (de) * 2007-08-11 2009-02-19 Dräger Medical AG & Co. KG Temperaturmesseinrichtung für einen Beatmungsanfeuchter
WO2013045569A1 (de) * 2011-10-01 2013-04-04 Hamilton Bonaduz Ag Temperaturmessvorrichtung für atemluftbefeuchter
EP3112845A1 (de) * 2016-03-09 2017-01-04 Sick Ag Vorrichtung zur optischen in-situ analyse eines messgases

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007037955A1 (de) * 2007-08-11 2009-02-19 Dräger Medical AG & Co. KG Temperaturmesseinrichtung für einen Beatmungsanfeuchter
DE102007037955B4 (de) * 2007-08-11 2017-07-06 Drägerwerk AG & Co. KGaA Temperaturmesseinrichtung für einen Beatmungsanfeuchter
WO2013045569A1 (de) * 2011-10-01 2013-04-04 Hamilton Bonaduz Ag Temperaturmessvorrichtung für atemluftbefeuchter
JP2014530679A (ja) * 2011-10-01 2014-11-20 ハミルトン・ボナドゥウ・アーゲー 呼吸用加湿器の温度測定装置
CN103842014B (zh) * 2011-10-01 2016-08-31 哈美顿博纳图斯股份公司 用于呼吸加湿器的温度测量装置
EP3112845A1 (de) * 2016-03-09 2017-01-04 Sick Ag Vorrichtung zur optischen in-situ analyse eines messgases

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