嘴口件、系统和用于释放对于呼出空气中的分析物进行测量的方法与流程

背景技术：

通过对呼出空气中的分析物的定量测量，可以识别和监控特定的呼吸道疾病。例如，可以通过确定呼出的空气中的一氧化氮浓度来估计在哮喘时肺部炎症的程度。

在此，对于一氧化氮浓度的确定可以利用在ep1384069b1中公开的装置通过将一氧化氮转换成二氧化氮以及随后借助基于场效应晶体管的气体传感器在该装置中测量二氧化氮浓度来进行。这样的装置的嘴口件（使用者通过该嘴口件向装置内呼气）可以出于卫生原因实施为可更换的一次性产品。尤其是在将该装置使用在医生诊所或医院时应确保，在此不会由不同的使用者进行嘴口件的多次使用。

技术实现要素：

在这种背景下，本发明涉及一种用于测量呼出空气中的分析物的装置的嘴口件。嘴口件具有用于将呼出空气引导至装置的气体路径。此外，该嘴口件包括膜，其中，所述膜被布置成使得所述膜阻塞呼出空气的通过所述气体路径的引导。

嘴口件尤其是指用于测量在呼出空气中的分析物的装置的一个部件，使用者将该部件放置到其唇部上，以便向装置内呼气。特别地，嘴口件是一个可与该装置可拆卸地连接的部件。用于测量在呼出空气中的分析物的装置尤其理解为这样一种装置，该装置包括用于测量在呼出空气中的一种或多种预先给定的分析物的传感器、尤其气体传感器，其也被称为用于呼吸气体分析的仪器。分析物尤其可以理解为化学物质，像比如一氧化氮或二氧化氮。术语“分析物”还可以包括颗粒或生物实体，像比如蛋白质。呼出空气尤其可以理解为由所述装置的使用者呼出的空气，也称为呼出气体或者呼吸气体。嘴口件中的气体路径尤其可以理解为用于流体、尤其是用于呼出空气的管路。在此，气体路径优选这样布置在嘴口件中，使得在嘴口件以规定的方式贴靠到使用者的唇部上的情况下，由使用者呼出的空气量能够穿过嘴口件的气体路径运动至待与装置连接的开口。膜尤其可以理解为优选包括一种或多种塑料的层或薄膜。

具有阻塞气体路径的膜的嘴口件的优点在于，在嘴口件的第一次使用之前，膜必须至少在阻塞气体路径的膜的一部分中被毁坏，以便结束对于气体路径的阻塞并原则上实现作为嘴口件的使用。因此，使用者或设有相应设置的传感器、特别是压力传感器的用于测量呼出空气中的分析物的装置本身可以容易地识别尚未按照规定使用的嘴口件。因此可以有利地防止无意地多次使用嘴口件。

优选地，阻塞气体路径的膜布置在嘴口件内，特别是在嘴口件的内部空间中或在气体路径中。这具有的优点是，在嘴口件的外部操作时，例如在将嘴口件安装到装置上时，降低了膜的无意的损坏的风险。

在本发明的一种有利的设计方案中，膜具有理论断裂部位。这使得膜的破坏变得容易，特别是在用于嘴口件的后续根据规定使用的明确限定的部位处。优选地，理论断裂部位这样设计，特别是针对膜的厚度和材料强度，使得理论断裂部位在嘴口件的气体路径中在超过预先给定的压力时撕裂。预先给定的压力优选可以这样选择，使得使用者在吹入嘴口件时必须克服预先给定的阻力。这具有的优点是，使用者可以简单的方式和方法为了随后的测量而明确定义地经由理论断裂部位破坏膜。此外，使用者通过在吹入时可感受到的阻力而直接得到关于膜撕裂的可察觉的反馈，该阻力在膜撕裂时突然减小。优选地，理论断裂部位布置在膜的阻塞气体路径的区域中。由此可以有利地确保，在膜撕裂时结束通过膜对气体路径进行的阻塞。

根据本发明的另一设计方案，膜固定、尤其粘合或熔接在嘴口件中的突起上。所述突起例如可以是环状的、尤其是环形的或椭圆形的突起，例如是嘴口件的壳体的一体成型件。这使得能够以明确定义的方式且容易地形成膜与嘴口件的连接。

用于测量呼出空气中的分析物的系统也是本发明的主题，其中，该系统包括根据本发明的嘴口件和用于测量呼出空气中的分析物的装置。嘴口件被设计为能够与装置可拆卸地连接。该装置具有压力传感器。优选地，所述装置还具有用于从所述或经由所述连接的嘴口件泵送空气、特别是呼出空气的泵。在此，泵可以设置用于从嘴口件中或经过嘴口件抽吸空气、尤其呼出空气和/或将空气经过嘴口件泵出。此外，该装置被设置成用于当经由压力传感器测量的压力变化曲线满足一个或多个预先给定的条件时释放该装置以用于测量在呼出空气中的预先给定的分析物。所述装置的机构可以理解为压力传感器和尤其控制机构的组件、例如控制器，其中所述控制机构或控制器被设置、尤其被编程为，当经由压力传感器测量的压力变化曲线、尤其在控制机构中的分析之后满足一个或多个预先给定的条件时，所述控制机构释放所述装置以用于测量呼出空气中的预先给定的分析物。

根据本发明的系统的装置例如可以基于在ep1384069b1中公开的装置。优选地，压力传感器布置在装置的如下路径中，所述路径在膜损坏时与所连接的嘴口件的气体路径处于流体连接中。如果装置具有上述泵，则压力传感器可以这样布置和设置在装置中，使得它可以在预先给定的时间内测量存在于泵和与装置连接的嘴口件的膜之间的压力。通过预先给定用于释放随后测量的压力过程（drucklauf）的条件，可以有利地确定，嘴口件中的膜是否仍然完好无损，并阻塞嘴口件中的气体路径。膜的破坏可以如上所述有利地通过嘴口件的使用者进行。替代地或辅助地，所述破坏可以通过泵的泵送来实现。快速的、突然的压力变化在此对应于膜的撕裂。当膜撕裂时，发生相当慢的压力变化。因此，优选通过在上述控制机构中进行分析，装置可以有利地自动确定，是否还有还没有按照规定使用的嘴口件与装置连接，并且在这种情况下释放装置用于后续的测量。

根据本发明的系统的装置、尤其是上述控制机构优选这样地设置，使得当在所测量的压力变化曲线中达到了预先给定的压力时，满足预先给定的条件之一。替代地，所述装置或者控制机构可以如此设置，使得当经由压力传感器确定了预先给定的压力变化曲线、预先给定的压力梯度或者预先给定的压力变化率时，满足预先给定的条件之一。在此，可以预先给定高于环境压力、例如高于海平面上的标准压力的压力或者低于环境压力、例如低于海平面上的标准压力的压力，优选当泵设置成朝向膜的方向泵送或者从膜的方向抽吸时。在此，对于预先给定的压力优选选择这样的压力值，其可测量地高于或低于环境压力，例如高于或低于环境压力地处于10和30毫巴之间。因此可以有利地确定，所述气体路径是否被阻塞。并且由此推断嘴口件的还未按照规定的使用。

在根据本发明的系统的一种特别有利的设计方案中，与嘴口件的膜的预先给定撕裂强度相匹配的装置的泵的泵功率被设计为通过从嘴口件的膜的方向抽吸流体、特别是空气，或者通过在朝向嘴口件的膜的方向上泵送流体、特别是空气，而引起膜的撕裂。在第一变型方案中，泵被设置成从膜的方向抽吸流体、特别是空气，以便使膜撕裂。由此，在膜和泵之间产生负压。在第二变型方案中，泵被设置成在嘴口件的膜的方向上泵送流体、特别是空气，以便使膜撕裂。代替在泵和膜之间产生负压，在此在泵和膜之间产生过压。两种变型方案的优点在于，使用者不必为了系统的按照规定的使用而自己撕裂膜。相反，该装置可能引起膜的撕裂。

在此，优选这样设置该装置、尤其是控制机构，使得将泵操控到预先给定的最小功率，以便将膜在与该装置连接的嘴口件中撕裂。在此，该最小功率优选地可以与嘴口件中的膜的撕裂强度相匹配，使得当泵被操控到最小功率时，当系统被按照规定使用时，有利地引起膜的撕裂。

特别地，必要时在考虑到上述理论断裂部位的情况下，可以通过待实现的压力使预先给定的最小功率与膜的撕裂强度相匹配。在此，该装置优选可以被设置用于连续地提高预先给定的最小功率，直到压力传感器测量到预先给定的压力变化，例如在10和30毫巴之间、尤其在20和25毫巴之间的压力变化。在撕裂膜之后通过与此相关的压力平衡实现这种压力变化，从而可以有利地通过装置本身、尤其通过为此设置的控制机构识别膜的成功撕裂。

根据上述第一变型方案，所述装置在此可以优选设置用于连续地提高泵的预先给定的最小功率，直至压力传感器测量到预先给定的压力下降。在膜撕裂之后，由于与此相关的存在于膜和泵之间的过压的降低，发生这种压力下降。根据上述第二变型方案，所述装置在此优选可以设置用于连续地提高预先给定的最小功率，直至压力传感器测量到预先给定的压力升高。在膜撕裂之后，压力升高由于存在于膜和泵之间的负压的减少而产生。泵的预先给定最小功率的这种连续提高具有可以可靠地破坏不同抗撕裂膜的优点，并且因此，有利地不需要使最小功率与膜的给定的撕裂强度相匹配。

本发明的主题还在于一种用于测量呼出空气中的分析物的方法。在第一步骤中，嘴口件与用于测量呼出空气中的分析物的装置连接，其中，嘴口件具有用于从呼出空气引导至装置的气体路径，其中，嘴口件包括膜，其中，膜布置成使得膜阻塞呼出空气的通过气体路径的引导。在第二步骤中，通过所述装置中的压力传感器来测量压力变化曲线。在第三步骤中，如果测得的压力变化曲线满足一个或多个预先给定的条件，那么释放所述装置以用于测量呼出空气中的预先给定的分析物。这些条件在此对应于由于撕裂的膜引起的阻塞的结束。

关于根据本发明的方法和其下面的改进方案的优点，参考所公开的根据本发明的系统的上述对应的优点。

在该方法的一种有利的改进方案中，操控装置的泵以便撕裂膜。在此，尤其是为了从所连接的嘴口件中或经由所连接的嘴口件泵送呼出空气而操控泵。

在本方法的另一种有利的改进方案中，当在测得的压力变化曲线的过程中达到了预先给定的压力时，满足预先给定的条件之一。

根据所述方法的一种有利的设计方案，泵被操控至预先给定的最小功率，以便将膜在与装置连接的嘴口件中撕裂。

优选地，在此连续地提高预先给定的最小功率，直到压力传感器测量到预先给定的压力变化。

附图说明

本发明的实施例在附图中示意性地示出并且在下面的说明中详细阐述。对于在不同的附图中示出的并且起类似作用的元件使用相同的附图标记，其中放弃对元件的重复描述。

其中示出：

图1示出了根据本发明的嘴口件的一个实施例，

图2a、b示出了根据本发明的系统的一个实施例，

图3示出了在使用根据本发明的系统的一个实施例时的压力变化曲线的曲线图，并且

图4示出了根据本发明的方法的一个实施例。

具体实施方式

图1示出了用于测量呼出空气中的分析物的装置的根据本发明的嘴口件100的一个实施例，该装置也被称为用于呼吸气体分析的仪器。嘴口件100具有作为入口的第一开口110，该第一开口可以与使用者的唇部接触，以向嘴口件100中呼气。例如，第一开口110由嘴口件100的一部分界定，如图1所示，嘴口件100的该部分的形状类似于鸟嘴状短笛（schnabelflöte）的端部的形状。嘴口件100也包括第二开口120，其设置用于与装置连接。在第一开口110与第二开口120之间，嘴口件100包括用于将呼出空气引导到装置的气体路径130。此外，嘴口件100包括膜140，其中该膜140布置成使得它阻塞呼出空气的通过气体路径130的引导。膜140例如可以是塑料膜，尤其是具有聚乙烯和/或具有聚丙烯的塑料膜，所述膜例如具有0.01至0.1毫米的厚度。通过选择膜140的材料和厚度，可以根据气体路径130的直径确定作用到膜140上的过压或负压必须多高，以便例如通过使用者吹入到嘴口件100的开口110中来撕裂膜140。特别地，由此能够将在膜140的一侧上的第一压力和在膜140的另一侧上的第二压力之间的最小压力差设定为用于使得膜撕裂的极限值。例如，最小压力差可在10到25毫巴之间。嘴口件100的壳体同样也可以由塑料制成。

为了使膜140的破坏变得容易，确保明确定义的裂纹和/或明确定义的最小压力，膜140可具有理论断裂部位141，例如以材料去除的形式用于在理论断裂部位的位置处使膜140的厚度变薄。如图1所示，理论断裂部位141有利地布置在膜140的阻塞气体路径130的区域中，使得在膜140撕裂的情况下，气体路径130不再被膜140阻塞。

膜140可以例如通过粘合剂固定在嘴口件100的突起150上。在此，突起150能够具有包围气体路径130的环的形状，尤其是圆环的形状。

图2a示出了用于测量呼出空气中的分析物的根据本发明的系统1000的一个实施例，其包括根据本发明的嘴口件100的实施例和用于测量呼出空气中的分析物的装置200。嘴口件100例如可以是上述关于图1所描述的实施方式。装置200的实施例例如可以基于在ep1384069b1中公开的装置。

嘴口件100可拆卸地与装置200连接，例如通过形状锁合的连接、例如夹子连接。装置200包括用于通过连接的嘴口件100抽吸呼出空气的泵210和压力传感器220。装置200设置成，当经由压力传感器220测量的压力变化曲线满足一个或多个预先给定的条件时，例如经由装置200中的控制器230的机构释放装置200以用于测量在呼出空气中的预先给定的分析物。

图2b示出了嘴口件100和与嘴口件100连接的、图2a实施例的装置200的示意性截面图。如从图2b中可见，压力传感器220布置在泵210和与装置200连接的嘴口件100的膜140之间，并且因此可以测量膜140和泵210之间的区域中的压力。控制机构230、尤其是控制器230与压力传感器220连接以用于接收传感器数据并且与泵210连接以用于操控泵210。如上所述，控制机构230被设置成，当经由压力传感器220测量的压力变化曲线满足一个或多个预先给定的条件时，释放装置200以用于测量在呼出空气中的预先给定的分析物。例如，控制机构230和因此装置200能够设置为，使得当在由传感器220测量的压力变化曲线的过程中达到或低于预先给定的负压或最小压力时，满足预先给定条件之一。在所连接的嘴口件100中，只有当气体路径130被阻塞时，才能达到这种最小压力。因此，可以推断出完好的或损坏的膜140。

泵230也可以被设置为朝向膜140泵送。在这种情况下，所述装置200、尤其所述控制机构230可以设置成，当在由所述传感器220测量的压力变化曲线的过程中达到或超过预先给定的过压或最大压力时，满足所述预先给定的条件之一。如在由泵210产生的负压的情况下那样，只有当气体路径130被阻塞时才能够达到这样的过压或最大压力。因此，以这种替代方式可以推断出完好的或损坏的膜140。

膜140的撕裂可以通过使用者向嘴口件100呼气或吹入、通过对于泵210的操控或者通过两种变型方案的组合来进行。例如，控制机构230以及因此装置200可被设置为将泵210操控到预先给定的最小功率以将膜140撕裂。在此，预先给定的最小功率被根据膜140的因材料、厚度和必要时理论断裂部位141而导致的撕裂强度来如此设定，使得当达到最小功率时，由于与此相关的泵功率和到膜140上的由此产生的压力，发生膜140的撕裂。在此，到膜140上的压力可以通过在膜140和泵210之间的区域中产生负压或过压来引起。图3示出在膜140和泵210之间产生负压的情况下在由压力传感器220检测的在膜140和泵210之间的区域中的示例性的压力变化曲线3。在此，图3中的曲线图的水平轴线1以任意单位示出时间并且竖直轴线2示出在该区域中的压力。在泵210的致动开始时，由压力传感器220检测在第一时间点4之前的压力下降。在第一时间点4，膜撕裂，并且在突然的压力升高6之后，在区域中出现短暂的过压3，直至自第二时间点5起在区域中出现相对稳定的压力。为了示出在膜140和泵210之间产生过压的情况下的压力变化曲线，图3中的曲线图必须沿着水平轴线1镜像。

作为固定的预先给定的最小功率的替代方案，装置200、尤其控制机构230可以被设置为，使得预先给定的最小功率连续地提高，直至压力传感器220测量到预先给定的压力变化。如上所述和图3所示，在膜140和泵210之间产生负压的情况下，这种压力变化在膜140撕裂之后以压力升高6的形式发生。

图4示出了根据本发明的方法500的一个实施例的流程图，例如利用根据上述实施例的嘴口件100和装置200来实施。在第一步骤501中，嘴口件100与用于测量呼出空气中的分析物的装置200连接，其中，嘴口件100具有用于将呼出空气引导至装置的气体路径130，并且其中，嘴口件100包括膜140，其中，膜140布置成使得其阻塞呼出空气的通过气体路径130的引导。在第二步骤502中，操控所述装置200的泵210以便通过所连接的嘴口件100来泵送空气、尤其呼出空气，并且通过所述装置200的压力传感器220测量压力变化曲线。替代地或额外地，使用者可以朝嘴口件100的开口110中吹气，以便优选地在泵210的辅助下使得膜140撕裂。在第三步骤503中，如果测得的压力变化曲线满足一个或多个预先给定的条件，那么释放用于装置200以测量在呼出空气中的预先给定的分析物。在此，当在所测量的压力变化曲线的过程中达到了预先给定的压力时，可以满足预先给定的条件之一。为了撕裂膜140，泵210可以被操控到预先给定的最小功率。这可以在第二步骤502的过程中或者在第四步骤中在释放装置200以便进行测量之后进行。此外，在此可以连续地提高预先给定的最小功率，直到压力传感器220测量到由于膜140撕裂而引起的预先给定的压力升高。