NL2000310C2 - Inrichting voor het meten van het ammoniakgehalte in een gasmengsel. - Google Patents

Description

Inrichting voor het meten van het ammoniakgehalte in een gasmengsel

De uitvinding betreft een inrichting voor het meten van het ammoniakgehalte in een gasmengsel, en in het bijzonder in uitgeademde lucht.

5

Het meten van het ammoniakgehalte in de adem van een persoon kan bij vele medische toepassingen van belang zijn. Zo is bijvoorbeeld bekend dat meten van het ammoniakgehalte in de adem diagnostische informatie oplevert over patiënten die leiden aan een verstoorde ureumbalans. Een dergelijke verstoorde ureumbalans ontstaat 10 als gevolg van nierafwijkingen of door bacteriologische maaginfecties, die uiteindelijk kunnen leiden tot een maagzweer. Het ammoniakgehalte in bloed kan ook van belang zijn in de sportwereld. Tijdens lichamelijke activiteit produceert het lichaam namelijk ammoniak, waarbij de productie exponentieel toeneemt met de activiteit. Als het ammoniakgehalte in het bloed op een hoger niveau komt te liggen en daarbij uitstijgt 15 boven het gemiddelde ammoniakgehalte in de omgeving zal ammoniak uit het bloed naar de longen diffunderen. Typische ammoniakgehaltes in uitgeademde lucht zijn hierbij relatief laag, en doorgaans van de grootteorde van 0,1 tot 10 ppm (“parts per million”). Naast ammoniak zijn ook andere gassen aanwezig in de uitgeademde lucht.

Zo omvat uitgeademde lucht bijvoorbeeld CO2 in gehaltes tot ongeveer 3 %. De 20 aanwezigheid van deze gassen bemoeilijkt een accurate meting van de relatief lage ammoniakgehaltes in de adem.

Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een inrichting voor het meten van het ammoniakgehalte in een gasmengsel, in het bijzonder in uitgeademde lucht, 25 welke inrichting in staat is relatief lage ammoniakgehaltes op accurate wijze te meten. Verder is er behoefte aan een inrichting voor het meten van het ammoniakgehalte in een gasmengsel, die niet veel plaats inneemt en eenvoudig kan worden aangebracht bij een proefpersoon.

30 De uitvinding verschaft daartoe een inrichting van het in conclusie 1 genoemde type, welke inrichting tenminste één inlaat en één uitlaat voor het gasmengsel omvat, waartussen zich een doorvoerkanaal en in verbinding hiermee een ammoniakmeetsysteem bevindt, waarbij de inrichting tevens eerste regelmiddelen omvat voor het regelen van de gasmengselstroom door de inlaat, en tweede middelen, 2 die dusdanig zijn ingericht dat deze een meting van het ammoniakgehalte toelaten, die in hoofdzaak onafhankelijk is van het gasmengseldebiet. Gebleken is dat door genoemde maatregelen een nauwkeurige meting van relatief lage ammoniakgehaltes in een gasmengselstroom mogelijk wordt, ook als wordt uitgegaan van een 5 gasmengselstroom die in beginsel een hoog debiet heeft en bovendien niet constant is in de tijd. Dit is bijvoorbeeld het geval voor een gasmengselstroom in de vorm van uitgeademde lucht. Een dergelijke stroom wordt niet alleen onderbroken bij het inademen maar heeft bovendien een typisch debiet van ongeveer 7000 ml/min., wat overeenkomt met een gemiddeld volume van 500 ml per uitademing. Het is voor een 10 persoon nagenoeg onmogelijk met een constant debiet uit te ademen, zodat een behoorlijke variatie rond het gemiddelde volume van 500 ml optreedt. Door de inrichting van eerste middelen te voorzien kan er voor worden gezorgd dat per uitademing een vooraf bepaald volume gasmengsel door de inlaat in het doorvoerkanaal wordt opgenomen.

15

De inrichting kan in beginsel elk geschikt ammoniakmeetsysteern omvatten. Bij voorkeur wordt de inrichting echter voorzien van een miniatuur ammoniakmeetsysteern, bijvoorbeeld in de vorm van een chip. Door de geringe afmetingen ervan kan een inrichting die een dergelijke sensor omvat eenvoudig worden aangebracht. Zo is het 20 bijvoorbeeld mogelijk een inrichting volgens deze voorkeursvariant te bevestigen aan een proefpersoon door deze op te nemen in een steunconstructie die ter hoogte van de mond kan worden aangebracht. Ook is het mogelijk onderhavige voorkeursvariant van de inrichting in een draagconstructie op te nemen, bijvoorbeeld in een draagtas.

25 Een bijzonder geschikt ammoniakmeetsysteern omvat in hoofdzaak drie onderdelen: een bemonstereenheid voor het gasmengsel, een selecteereenheid, en een detecteereenheid. Het te analyseren gasmengsel wordt in de bemonstereenheid via een microporeus, waterafstotend doch gasdoorlatend membraan in contact gebracht met een zuur, waar een gedeelte van het gasmengsel in wordt opgelost. Door de zure omgeving in de 30 bemonstereenheid en de hoge oplosbaarheid van ammoniak zullen hierin ook zeer kleine hoeveelheden ammoniak gemakkelijk worden omgezet in ammoniak ionen. Dit is minder het geval voor in het gasmengsel aanwezige, en slechter oplosbare moleculen, zoals in uitgeademde lucht bijvoorbeeld CO2. De aldus gevormde zure gasmengseloplossing wordt naar de selecteereenheid gepompt, die eveneens twee, door 3 een membraan gescheiden ruimtes bevat. In één van de ruimtes wordt (van andere ionen) gezuiverd water rondgepompt. In de andere ruimte bevindt zich de zure gasmengseloplossing waaraan een geschikte basische oplossing wordt toegevoegd. De in de oplossing aanwezige ammoniak ionen worden aldus geneutraliseerd tot 5 ammoniakgas dat doorheen het membraan althans gedeeltelijk diffundeert naar de in de andere ruimte aanwezige waterstroom. De overige in de oplossing aanwezige moleculen zullen in hoofdzaak ioniseren, en niet door het membraan diffunderen. De selecteereenheid zorgt er derhalve voor dat hoofdzakelijk ammoniak in de waterstroom terechtkomt. De detecteereenheid tenslotte omvat een elektrolytische 10 geleidbaarheidsensor, die het gehalte aan ammoniakionen detecteert. Een hogere concentratie ammoniakionen in het water resulteert hierbij in een hogere geleidbaarheid.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de tweede middelen een debietmeter omvatten die het 15 gasmengseldebiet naar het ammoniakmeetsysteem meet, en correctiemiddelen die het gemeten ammoniakgehalte corrigeren voor het gemeten debiet. Gebleken is dat de meting van het ammoniakgehalte, en in het bijzonder van relatief lage ammoniakgehaltes, gevoelig is voor het gasmengseldebiet. Een geschikte manier om deze afhankelijkheid weer te geven is door middel van een calibratiecurve van 20 ammoniakgehalte versus gasmengseldebiet. Geschikte correctiemiddelen volgens de uitvinding omvatten een computer die in staat is met kennis van de vooraf bepaalde afhankelijkheid van het gemeten ammoniakgehalte met het debiet van het door te meten gasmengsel, en met kennis van het gemeten gasmengseldebiet, het ammoniakgehalte voor een bepaald gasmengseldebiet vast te stellen. Wat het gewenste gasmengseldebiet 25 is hangt af van de specifieke omstandigheden van de meting. Voor een toepassing waarin het ammoniakgehalte van uitgeademde lucht wordt bepaald wordt doorgaans een debiet van ongeveer 50 ml/min gekozen, maar dit is niet noodzakelijk voor de uitvinding.

30 In een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding omvat de inrichting tweede middelen in de vorm van pompmiddelen voor het met nagenoeg constant debiet toevoeren van het gasmengsel aan het ammoniakmeetsysteem. De eerste middelen zorgen voor opname in het doorvoerkanaal van een bepaald volume uitgeademde lucht per cyclus van uit- en inademing, waarna de constant debiet 4 pompmiddelen er voor zorgen dat aan het ammoniakmeetsysteem een nagenoeg constant debiet van gasmengsel wordt toegevoerd. Onderhavige voorkeursvariant heeft als voordeel dat deze geen correctiemiddelen meer behoeft. Bovendien kan op eenvoudige wijze het gewenste meetdebiet worden ingesteld. Pompmiddelen zijn op 5 zich bekend, ook voor miniatuur inrichtingen. Geschikte pompmiddelen omvatten bijvoorbeeld een elektromagnetische of membraan pomp.

Nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitgevonden inrichting wordt gekenmerkt doordat de tweede middelen drukregulerende middelen omvatten, die het 10 drukverschil over het ammoniakmeetsysteem regelen. Een dergelijke voorkeursvariant heeft als voordeel dat deze niet noodzakelijkerwijs constant debiet pompmiddelen hoeft te bevatten om een nagenoeg constant gasmengseldebiet aan het ammoniakmeetsysteem te kunnen toevoeren. Dit maakt de inrichting eenvoudiger en daardoor ook betrouwbaarder. Bij voorkeur is het doorvoerkanaal tussen de inlaat en het 15 ammoniakmeetsysteem voorzien van tenminste één vertakking met uitlaat. Met meer voorkeur is het doorvoerkanaal stroomafwaarts van de vertakking voorzien van een (tweede) regelklep. Het heeft voordelen als de eerste regelmiddelen tevens een (eerste) regelklep omvatten. Volgens de uitvinding zal de in het doorvoerkanaal voor de gasmengselstroom opgenomen drukgeregelde tweede klep openen naar de uitlaat, als in 20 het betreffende kanaal een ten gevolge van uitgeademde lucht verhoogd drukniveau wordt bereikt. De drukgeregelde tweede klep is bij voorkeur gekoppeld aan de eerste regelklep in het kanaal tussen de inlaat en het ammoniakmeetsysteem. De eerste regelklep opent en voert, bij voorkeur via een stroomvemauwing, gasmengsel uit het doorvoerkanaal over het ammoniakmeetsysteem van zodra en zolang de drukgeregelde 25 tweede klep tevens is geopend. Dit zorgt voor een nagenoeg constante druk in het doorvoerkanaal, en daardoor tevens voor een nagenoeg constant debiet van de gasmengselstroom in het ammoniakmeetsysteem.

In nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm is de inrichting stroomopwaarts van de 30 eerste regelmiddelen voorzien van een debietmeter. Bij voorkeur is de inrichting tevens voorzien van een bufferruimte waarin het gasmengsel tijdelijk kan worden opgeslagen, waarbij de bufferruimte zich bij voorkeur tussen de inlaat en de tenminste één vertakking bevindt. Een dergelijke bufferruimte zorgt er voor dat een bepaald volume uitgeademde lucht tijdelijk kan worden opgeslagen. Door bij voorkeur de bufferruimte 5 stroomopwaarts en stroomafwaarts te voorzien van regelkleppen wordt de mogelijkheid geboden het in één uitademing uitgeademde luchtvolume tijdelijk in de bufferruimte op te slaan, en van daaruit met nagenoeg constant debiet naar het ammoniakmeetsysteem te leiden. Hierdoor wordt een vermenging van meerdere uitademingvolumes vermeden, 5 wat de nauwkeurigheid van de meting verder ten goede komt.

Het heeft verder voordelen de inrichting volgens de uitvinding te kenmerken doordat het gasmengsel uitgeademde lucht omvat, en dat de inrichting tevens is voorzien van op de inlaat aansluitbare aanvoermiddelen voor de uitgeademde lucht. Hierdoor wordt het 10 mogelijk uitgeademde lucht op hoofdzakelijk gecontroleerde wijze aan de inrichting, en in het bijzonder aan het ammoniakmeetsysteem toe te voeren. Bij voorkeur omvatten de aanvoermiddelen een flexibele buis, desgewenst voorzien van een geschikt mondstuk.

Nog een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting omvat tevens 15 verwarmingsmiddelen voor ten minste het ammoniakmeetsysteem. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk de inrichting op te nemen in een verwarmbare houder. Door de inrichting te voorzien van verwarmingsmiddelen wordt condensatie van de uitgeademde lucht verminderd of zelfs vermeden. Dit komt een nauwkeurige meting van het ammoniakgehalte verder ten goede. Het heeft tevens voordelen als ook de 20 aanvoermiddelen worden verwarmd. Bij voorkeur is de inrichting daartoe voorzien van verwarmingsmiddelen in de vorm van een op een stroombron aansluitbare weerstandsdraad. In beginsel is een verwarming tot een temperatuur waarbij in hoofdzaak condensatie wordt vermeden reeds voldoende, waarbij de precieze temperatuur onder andere zal afhangen van de temperatuur en de vochtigheidsgraad van 25 de omgeving. Het heeft echter voordelen wanneer de verwarmingsmiddelen tevens een temperatuurregelaar omvatten. Met een dergelijke regelaar kan de gewenste temperatuur van de inrichting, of althans van gedeeltes daarvan, worden ingesteld op het vooraf bepaalde, meest geschikte niveau. Gebleken is dat in het geval van een inrichting voor het meten van het ammoniakgehalte in uitgeademde lucht, waarbij gebruik wordt 30 gemaakt van aanvoermiddelen in de vorm van een flexibele buis, de meest geschikte temperatuur een paar graden hoger ligt dan de lichaamstemperatuur, bij voorkeur tot 10°C hoger, met nog meer voorkeur tot 5°C hoger.

6

De inrichting volgens de uitvinding kan voor vele doeleinden worden gebruikt. Zo is het mogelijk de inrichting te gebruiken voor het meten van het ammoniakgehalte in de omgeving, bijvoorbeeld in de omgeving van fabrieken, of in sterk verstedelijkte gebieden. Bij voorkeur wordt de inrichting echter toegepast voor het meten van het 5 ammoniakgehalte in de door een persoon uitgeademde luchtstroom.

De voordelen van de inrichting volgens de uitvinding komen in het bijzonder goed tot uiting wanneer de persoon een fysieke inspanning levert en het ammoniakgehalte wordt gemeten tijdens deze inspanning. Gebleken is dat de inrichting bijzonder geschikt is 10 voor het bepalen van de anaërobe limiet middels een meting van het ammoniakgehalte. Het menselijk lichaam is voor het grootste gedeelte opgebouwd uit koolstof, waterstof en stikstof. Deze elementen zijn doorgaans aanwezig in de vorm van aminozuren en suikers. Om goed te functioneren heeft het lichaam energie nodig, die wordt verkregen door verbrandingsprocessen waarbij met name zuurstof wordt verbruikt en 15 koolstofdioxide wordt geproduceerd. Bij de verbranding worden tevens aminozuren afgebroken, waarbij ammoniak wordt gevormd. In normale omstandigheden is het ammoniakgehalte in het lichaam zeer laag, van de grootteorde van 30 pmol/l. Bij fysieke inspanning echter kan dit gehalte oplopen tot 100 - 200 pmol/l, wanneer bij deze inspanning de anaërobe limiet wordt overschreden. Deze relatief plotse stijging 20 van het ammoniakgehalte wordt toegeschreven aan lactaatproductie in de spieren. Bij overschrijding van de anaërobe limiet wordt een sporter snel moe en zal hij/zij gas moeten terugnemen. Bovendien is training onder de anaërobe limiet doeltreffender dan erboven. Bepaling van de persoonlijke anaërobe limiet is daarom van wezenlijk belang voor een sporter. De anaërobe limiet wordt volgens de stand van de techniek vastgesteld 25 door meting van het lactaatgehalte in het bloed. Deze bekende werkwijze behoeft opeenvolgende bloedafname, bijvoorbeeld elke drie minuten, wat erg belastend is voor de atleet. Door volgens de uitvinding de anaërobe limiet te bepalen door meting van het ammoniakgehalte in de adem wordt een nauwkeurige en minder belastende werkwijze geboden.

30

De uitvinding zal nu worden verduidelijkt aan de hand van in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur 1 schematisch een ammoniakmeetsysteem zoals toegepast in de inrichting volgens de uitvinding; 7 figuur 2 schematisch een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding; figuur 3 schematisch een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding; 5 figuur 4 schematisch een derde uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding; en figuur 5 tenslotte een grafische weergave van de geleidbaarheid in functie van het in het gasmengsel aanwezige ammoniak gehalte.

10 Onder verwijzing naar figuur 1 wordt een miniatuur ammoniakmeetsysteem 10 getoond die wordt toegepast in de inrichting volgens de uitvinding. Hoewel de uitvinding hiertoe niet wordt beperkt zal de werking van de inrichting en het ammoniakmeetsysteem 10 in de hieronder beschreven uitvoeringsvoorbeelden worden toegelicht voor het meten van het ammoniakgehalte in uitgeademde lucht. Een dergelijk gasmengsel bevat doorgaans 15 tenminste zuurstof, CO2 en een laag gehalte ammoniak. Ammoniakmeetsysteem 10 omvat in hoofdzaak drie onderdelen: een bemonstereenheid 11 voor het gasmengsel, een selecteereenheid 12, en een detecteereenheid 13. Bemonstereenheid 11 omvat een ruimte 110 waar het te analyseren gasmengsel - in casu uitgeademde lucht - via een aanvoerleiding 111 in wordt gepompt. Een tweede ruimte 112 bevat een oplossing van 20 het gasmengsel in een geschikt zuur, bijvoorbeeld NaHSC>4. Het zuur wordt via aanvoerleiding 114 in ruimte 112 gepompt. De twee ruimtes (110,112) zijn gescheiden door middel van een microporeus, waterafstotend doch gasdoorlatend membraan 113. Omdat het gasmengsel door membraan 113 kan diffunderen vormt zich een evenwicht tussen de opgeloste toestand in ruimte 112 en de gasfase in ruimte 110. Overtollig 25 gasmengsel kan eventueel via afvoerleiding 115 worden afgevoerd. Door de zure omgeving in ruimte 112 en de hoge oplosbaarheid van ammoniak zullen hierin ook zeer kleine hoeveelheden ammoniak gemakkelijk worden omgezet in ammoniak ionen. Dit is minder het geval voor het eveneens in het gasmengsel aanwezige CO2, dat beduidend minder goed oplosbaar is. De aldus gevormde zure gasmengseloplossing wordt naar de 30 selecteereenheid 12 gepompt via leiding 116. Selecteereenheid 12 omvat eveneens twee ruimtes (120, 122). In ruimte 120 wordt (van andere ionen) gezuiverd water via aanvoerleiding 121 rondgepompt. Ruimte 122 bevat de zure gasmengseloplossing waaraan via aanvoerleiding 124 een geschikte basische oplossing wordt toegevoegd, bijvoorbeeld een 0,25 M NaOH oplossing. Aldus wordt de pH van de oplossing 8 verhoogd, bijvoorbeeld tot een pH = 13. De in de oplossing aanwezige ammoniak ionen worden aldus geneutraliseerd tot ammoniakgas dat doorheen een tweede membraan 123 althans gedeeltelijk diffundeert naar de in ruimte 120 aanwezige waterstroom. Het in de oplossing aanwezige CO2 echter zal in hoofdzaak ioniseren, en wordt via afvoerleiding 5 125 afgevoerd. De selecteereenheid 12 zorgt er dus voor dat hoofdzakelijk ammoniak in de waterstroom terechtkomt. De detecteereenheid 13 omvat een ruimte 130 waarin zich gezuiverd water met ammoniakgas bevindt. Het ammoniakgas zal tenminste gedeeltelijk reageren met het water en ionen vormen. Overtollig water kan via leiding 135 worden afgevoerd. De ruimte 130 omvat tevens een elektrolytische 10 geleidbaarheidsensor 131. De met sensor 131 gemeten geleidbaarheid hangt onder andere af van de geleidbaarheid van het elektrolyt, en van de celconstante van de detecteereenheid 13. De geleidbaarheid van het elektrolyt is het product van het gehalte (uitgedrukt in mol/m3) van alle in het elektrolyt aanwezige ionen, en van de geleidbaarheid van deze ionen. Een hogere concentratie ammoniakionen in het water zal 15 dus resulteren in een hogere geleidbaarheid. Een voorbeeld van het verband tussen het ammoniakgehalte in een gasmengsel en de met sensor 131 gemeten geleidbaarheid is in figuur 5 weergegeven. De langs de y-as weergegeven geleidbaarheid 150 (gemeten in pS) vertoont een niet-lineair stijgend verband met het langs de x-as weergegeven ammoniakgehalte 151 in het gasmengsel (gemeten in μΜ). Een dergelijke curve kan 20 worden gebruikt om een meting van de geleidbaarheid 150 om te zetten in een meting van het ammoniakgehalte 151 in het gasmengsel.

De getoonde sensor 10 is in staat relatief lage ammoniakgehaltes te meten, bij voorkeur onder ppb-niveau (ppb = “parts per billion”).

25 Onder verwijzing naar figuur 2 wordt een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting 1 volgens de uitvinding getoond. Inrichting 1 omvat tenminste één inlaat 14 en tenminste één uitlaat 15 voor het gasmengsel. Tussen inlaat 14 en uitlaat 15 bevindt zich een ammoniakmeetsysteem 10 van het type zoals hierboven beschreven. Ammoniakmeetsysteem 10 staat in verbinding met inlaat 14 en uitlaat 15 via een stelsel 30 16 van doorvoerleidingen, waar doorheen het te analyseren gasmengsel kan worden gevoerd. Het moge duidelijk zijn dat inrichting 1 is voorzien van alle hulpmiddelen, zoals bijvoorbeeld aan- en afvoerleidingen, die nodig zijn voor een goede werking van het ammoniakmeetsysteem 10. Deze hulpmiddelen worden niet in detail getoond in figuren 2-4. Voor een beschrijving ervan wordt verwezen naar de beschrijving horend 9 bij figuur 1. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld is de inrichting 1 uitgerust voor het meten van het ammoniakgehalte in uitgeademde lucht. Inlaat 14 wordt daartoe voorzien van een geschikt mondstuk. Inrichting 1 is verder voorzien van eerste regelmiddelen in de vorm van een regelklep 16. Regelklep 16 regelt de gasmengselstroom die vanaf de 5 inlaat 14 het leidinggestel 13 in wordt geblazen. Regelklep 16 is tevens aangesloten op een afvoerleiding 17, waarlangs overtollig uitgeademde lucht kan ontsnappen bij een voor leiding 17 open stand van regelklep 16. Via leiding 17 kan eveneens omgevingslucht worden aangezogen. Inrichting 1 is volgens de uitvinding verder voorzien van een pomp 18, bijvoorbeeld een elektromagnetische pomp of een 10 membraanpomp. Door middel van pomp 18 wordt de uitgeademde lucht in een voor het leidinggestel 13 open stand van regelklep 16 via dit leidinggestel 13 naar het ammoniakmeetsysteem gevoerd, waar het via inlaat 111 (zie figuur 1) binnen treedt. Pomp 18 is dusdanig uitgelegd dat deze een nagenoeg constant debiet van het gasmengsel kan toevoeren aan het ammoniakmeetsysteem 10. Door deze maatregel 15 wordt de meting van het ammoniakgehalte aanmerkelijk nauwkeuriger, waardoor ook meting van ammoniakgehaltes lager dan 1 ppm, bij voorkeur lager dan 100 ppb, met nog meer voorkeur lager dan 1 ppb mogelijk worden. Inrichting 1 omvat verder tenminste één vertakking 19 met uitlaat 20 naar de omgeving. Via deze vertakking 19 kan desgewenst overtollig gasmengsel worden afgevoerd. Inrichting 1 werkt in 20 hoofdzaak als volgt. Wanneer een proefpersoon lucht inblaast via invoer 14 zal in geopende stand van regelklep 16 een stroom lucht worden onderhouden door leiding 13a en vertakking 19. Hoewel sterk afhankelijk van de proefpersoon is een typisch debiet bij uitblazen van de grootteorde van 7000 - 8000 ml/min. Dit is echter geen constante stroom omdat per minuut gemiddeld 13-15 keer wordt in- en uitgeademd. Per 25 uitademing wordt dus een gemiddeld debiet van ongeveer 500 ml bereikt. Een deel van deze luchtstroom zal de inrichting weer verlaten via de afvoer 20. Pomp 18 zorgt ervoor dat een gedeelte van de luchtstroom wordt afgenomen en met nagenoeg constant debiet via leiding 13b aan het ammoniakmeetsysteem 10 wordt toegevoerd. Hoewel de uitvinding hier hoegenaamd niet door wordt beperkt, is gebleken dat goede resultaten 30 worden bereikt door een gemiddeld debiet begrepen tussen 10 en 100 ml/min, bij voorkeur tussen 25 en 80 ml/min, en met de meeste voorkeur tussen 35 en 65 ml/min. Na de analyse van het gasmengsel verlaat dit de inrichting via leiding 13c en afvoer 15.

10

Een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting 1 volgens de uitvinding wordt getoond in figuur 3. De getoonde uitvoeringsvariant verschilt van de in figuur 2 getoonde variant doordat deze stroomopwaarts van de regelklep 16 is voorzien van een debietmeter 21. Verder is in het leidinggestel 13 een bufferruimte 22 opgenomen. In de getoonde variant 5 bevindt deze zich stroomopwaarts van de vertakking 19, doch dit is niet noodzakelijk. Tevens kan de inrichting volgens de in figuur 4 getoonde voorkeursvariant nog zijn voorzien van een tweede regelklep 23, die zich stroomafwaarts van de bufferruimte 22 in de vertakking 19 bevindt. De bovengenoemde onderdelen worden bijeengehouden door ze in een houder 25 op te sluiten. Uitgeademde lucht wordt via op de inlaat 10 aansluitbare aanvoermiddelen 24 voor de uitgeademde lucht naar de houder 25 toegevoerd. De aanvoermiddelen 24 kunnen bijvoorbeeld een flexibele buis of slang van bepaalde lengte omvatten, welke aan één uiteinde is voorzien van een mondstuk.

Op deze wijze kan de proefpersoon relatief eenvoudig lucht inblazen, zonder dat deze wordt gehinderd door andere onderdelen van de inrichting, die desgewenst op afstand 15 kunnen worden geplaatst. Om condensatie te voorkomen van tenminste het ammoniakmeetsysteem 10 wordt de inrichting 1 bij voorkeur tevens voorzien van verwarmingsmiddelen 26, bijvoorbeeld in de vorm van op een stroombron aansluitbare weerstandsdraad. In de in figuren 3 en 4 getoonde voorkeursvarianten wordt tenminste het gearceerde gedeelte - de flexibele aanvoerleiding 24 en de houder 25 - verwarmd.

20 Het is echter ook mogelijk minder onderdelen te verwarmen, zoals bijvoorbeeld enkel het ammoniakmeetsysteem 10. Het heeft voordelen om de verwarmde onderdelen op nagenoeg lichaamstemperatuur te verwarmen, of desgewenst op iets hogere temperatuur te brengen, bij voorkeur tot 10°C hoger dan lichaamstemperatuur, met nog meer voorkeur tot 5°C hoger. Om de ammoniakmeting verder te verbeteren omvat de 25 inrichting bij voorkeur tevens verwarmingsmiddelen 26 die tevens een temperatuurregelaar omvatten (niet apart getoond). De in figuur 3 getoonde uitvoeringsvorm werkt in hoofdzaak als volgt. Wanneer een proefpersoon lucht inblaast via aanvoerleiding 24 zal in geopende stand van regelklep 16 een stroom lucht in de bufferruimte 22 terechtkomen. Een deel van deze luchtstroom zal de inrichting weer 30 verlaten door leidinggedeeltes 13a en 19, en via de afvoer 20. Pomp 18 zorgt ervoor dat een gedeelte van de luchtstroom wordt afgenomen en met nagenoeg constant debiet via leiding 13b aan het ammoniakmeetsysteem 10 wordt toegevoerd. Na de analyse van het gasmengsel verlaat dit de inrichting via leiding 13c en afVoer 15. Gedurende uitademing wordt het debiet van de uitgeademde luchtstroom gemeten met behulp van debietmeter 11 21. Met behulp van deze meting wordt de openingstijd voor regelklep 16 berekend, welke nodig is om bufferruimte 22 éénmalig te vullen met verse lucht. Op het moment dat bufferruimte 22 is gevuld met verse lucht wordt regelklep 16 afgesloten, en wordt de eventueel overtollige ademlucht via leiding 17 afgevoerd naar de omgeving. De in 5 bufferruimte 22 aanwezige verse lucht wordt met behulp van de constant debietpomp 18 naar het ammoniakmeetsysteem 10 gepompt. In een verdere voorkeursvariant is de leiding 19 stroomafwaarts van bufferruimte 22 voorzien van een tweede regelklep 23 (niet getoond in figuur 3). Op het moment dat de proefpersoon opnieuw uitademt wordt dit gedetecteerd door de debietmeter 21. Deze stuurt vervolgens regelklep 23 aan zodat 10 deze opent. Hierdoor kan de nog in de bufferruimte 22 aanwezige lucht worden verdreven via de afvoer 20. De lucht in de bufferruimte wordt aldus vervangen door verse lucht, waarna beide regelkleppen (16, 23) sluiten. Deze variant heeft als bijkomend voordeel dat ook tijdens het inademen lucht met behulp van pomp 18 naar het ammoniakmeetsysteem 10 kan worden gepompt, zodat een continue meting 15 mogelijk is. Bovendien wordt altijd gemeten aan verse lucht, wat de nauwkeurigheid van de meting verder ten goede komt. In de in figuur 1 getoonde variant is dit niet mogelijk. Deze variant heeft namelijk als nadeel dat een constant luchtstroomdebiet niet voortdurend aanwezig is. De bemonsteringstijd dient dan bij voorkeur kleiner of gelijk te zijn aan de periode, waarin het nagenoeg constante debiet wel aanwezig is.

20

Nog een andere voorkeursvariant wordt getoond in figuur 4. In deze variant wordt geen gebruik gemaakt van een constante debietpomp. In de getoonde inrichting wordt de bufferruimte 22 voorzien van een drukgeregelde klep 23, die open gaat (naar de afvoer 20) als in de bufferruimte 22 een bepaalde druk (t.g.v. uitgeademde lucht) is bereikt.

25 Deze drukgeregelde klep 23 is gekoppeld aan een regelklep 27, die in de leiding 13b naar het ammoniakmeetsysteem 10 is opgenomen, en die wordt geopend zodra en zolang de drukgeregelde klep 23 tevens open is. Op deze wijze wordt een nagenoeg constante druk in de bufferruimte 22 verkregen. De lucht wordt in de open toestand van klep 27, bij voorkeur via een vernauwing (niet getoond) uit de bufferruimte 22 over het 30 ammoniakmeetsysteem 10 gevoerd. Op deze wijze wordt eveneens een nagenoeg constant debiet in het ammoniakmeetsysteem bereikt, zonder dat hiervoor een constant debietpomp 18 nodig is.

Een nog andere voorkeursvariant omvat een inrichting 1, waarin de debietmeter 21 wordt gebruikt om het gasmengseldebiet naar het ammoniakmeetsysteem 10 te meten.

12

De inrichting bevat verder correctiemiddelen (niet getoond) die het gemeten ammoniakgehalte corrigeren voor het gemeten debiet. Dit gebeurt aan de hand van de vooraf bepaalde afhankelijkheid van het gemeten ammoniakgehalte met het debiet van het door te meten gasmengsel. Een geschikte manier om deze afhankelijkheid weer te 5 geven is door middel van een calibratiecurve van ammoniakgehalte versus gasmengseldebiet.

Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de bijgaande 10 conclusies legio varianten mogelijk zijn, die voor de vakman op dit gebied voor de hand zullen liggen.

Claims (19)

1. Inrichting voor het meten van het ammoniakgehalte in een gasmengsel, welke inrichting tenminste één inlaat en één uitlaat voor het gasmengsel omvat, waartussen 5 zich een doorvoerkanaal en in verbinding hiermee een ammoniakmeetsysteem bevindt, waarbij de inrichting tevens eerste regelmiddelen omvat voor het regelen van de gasmengselstroom door de inlaat, en tweede middelen, die dusdanig zijn ingericht dat deze een meting van het ammoniakgehalte toelaten, die in hoofdzaak onafhankelijk is van het gasmengseldebiet. 10

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de tweede middelen een debietmeter omvatten die het gasmengseldebiet naar het ammoniakmeetsysteem meet, en correctiemiddelen die het gemeten ammoniakgehalte corrigeren voor het gemeten debiet. 15

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de tweede middelen pompmiddelen omvatten voor het met nagenoeg constant debiet toevoeren van het gasmengsel aan het ammoniakmeetsysteem.

4. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de tweede middelen drukregulerende middelen omvatten, die het drukverschil over het ammoniakmeetsysteem regelen.

5. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat deze 25 tussen de inlaat en het ammoniakmeetsysteem is voorzien van tenminste één vertakking met uitlaat.

6. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat deze stroomopwaarts van de eerste regelmiddelen is voorzien van een debietmeter. 30

7. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de eerste regelmiddelen een regelklep omvatten. 2000310 .

8. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk dat deze stroomafwaarts van de vertakking is voorzien van een regelklep.

9. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat deze 5 tevens is voorzien van een bufferruimte waarin het gasmengsel tijdelijk kan worden opgeslagen.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk dat de bufferruimte zich tussen de inlaat en de tenminste één vertakking bevindt. 10

11. Inrichting volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk dat de inrichting tevens tweede regelmiddelen omvat tussen de bufferruimte en de tenminste één bufferruimte uit laat.

12. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het gasmengsel uitgeademde lucht omvat, en dat de inrichting tevens is voorzien van op de inlaat aansluitbare aanvoermiddelen voor de uitgeademde lucht.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk dat de aanvoermiddelen een 20 flexibele buis omvatten.

14. Inrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de inrichting tevens verwarmingsmiddelen omvat voor ten minste het ammoniakmeetsysteem. 25

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk dat de verwarmingsmiddelen een op een stroombron aansluitbare weerstandsdraad omvatten.

16. Inrichting volgens conclusie 14 of 15, met het kenmerk dat de 30 verwarmingsmiddelen tevens een temperatuurregelaar omvatten.

17. Het gebruik van een inrichting volgens één der conclusies 1-16 voor het meten van het ammoniakgehalte in de door een persoon uitgeademde luchtstroom.

18. Het gebruik volgens conclusie 17, waarbij de persoon aan een fysieke inspanning wordt onderworpen en het ammoniakgehalte wordt gemeten tijdens deze inspanning.

19. Het gebruik volgens conclusie 18, waarbij uit het gemeten ammoniakgehalte de anaërobe limiet wordt bepaald. 2000310