Apparat zur Prüfung der Atmungsfunktion.
Eine der wichtigsten Methoden zur Prü fung'der respiratorischen Leistungskapazität heruht auf der Feststellung, bei welchem Grade physischer Beanspruchung die At- mungsfunktion den Stauersto'ffbereich eines Menschen aus der gewöhnlichen Luft nicht mehr zu decken vermag. Für das Entstehen dieser oft'sehr folgenschweren Atmungs- insuffizienz kann beispielsweise eine erhebliche. Einsdiränkung der aktiven Lungenober- flÏche, oder eine krankhafte VerÏnderung des Alveolarepithels mit konsekutiver Erschwe- rung der Gasdiffusion verantwortlich sein.
Es ist bekannt, dass ein arterielles Sauerstoffdefizit erheblichen Grades dadurch aufgedeckt und quantitativ bestimmt werden kann, da? man den Sauerstoffverbrauch der Ver-uchsperson zunächst bei g'ewohnlicher Lntfatmung und unmittelbar anschlie?end bei reichlicherem Sauerstoffangebot sowohl enter Ruhebedigungen, als auch bei stufenweise gesteigerter Arbeitsbelastung mi?t.
Aus der Differenz des Sauerstoffverbrauches, die bei ausgeprÏgten KrankheitsfÏllen in einem deutlich wahrnehmbaren Richtungswechsel der registrierten Atmungskurve ihren graphischen Ausdruck findet, lässt sich dann auf den Schweregrad der Atmungsinsuffi- zienz und die physische Leistungseinbu?e der Versuchsperson schlie?en.
Diese Prüfungsmethode setzt natürlich voraus, dass selbst unter intensiver Arbeits- belastung einwandfreie Versuchsbedingunen eingehalten werden k¯nnen, wobei die Schwierigkeit zu überwinden ist, den Sauerstoff gehalt der Systemluft stets im Bereiche der physiologischen Norm zu erhalten, was heissen will, den Sauerstoffgehalt der zur Messung dienenden Duft von 20, 9'% nicht tiefer als auf 115, 9 % absinken zu lassen. Dieser Forderung wurde bisher dadurch entspro- ehen, da? in Zeitabständen von 1 bis 2 Minuben die verbrauchte Sauerstoffmenge aus einem VorratsgefÏ? auf Grund approximativer MengenschÏtzung ersetzt wurde.
Diese Massnahme führte naturgemäss zu einer fortgesetzten KontinuitÏtsst¯rung der volumetrisdhen Bestimmungen und verunm¯glichte die Registrierung. einer ungestaffelten Atmungs- kurve von längerer Versuchsdauer sowie eine höchstgesteigerte Messgenauigkeit.
Vorliegende Erfindung betrifft. nun einen Apparat zur physikalisehen und gegebenen- falls chemischen Pr fung der Atmungsfunktion, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er ein hermetisch gegenüber der Aussenluft abdichtbares Leitungssystem auf weist, welches mit.
Mitteln zum Ansehluss einer Versuchsperson, einem Spirometer zur Messung de:rVotumenschwankungen, ferner mit mindestens einem zur Absorption der Kohlen- sÏure bestimmten GefÏ? sowie einer Schaltvorrichtung versehen ist, welche gestattet, ein Teilvolumen der zirkulierenden Respirationsluft vom Kreislaufsystem abzutrennen und augenblicklich durch ein entspreehendes Vo Iumen. eines andern Gases, zum Beispièl 1 von Frisehluft oder Medizinalsauerstoff, zu ersetzen, un, d ferner dadurch, dass das Leitungs- system so ausgebildet ist, dass die Atmungs- luft in einem Kreislauf darin herumgeführt werden kann.
Die beiliegenden Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung zwei beispielsweise Ausführungsformen des erfindjungsgemässen Apparat.
In Fig. 1 ist eine besonders einfache Form eines solchen Apparates im Querschnitt dar- gestellt. Der durch eine strichpunktierte Linie abgetrennte Teil K kann allenfalls weggelassen werden. Der Apparat weist folgende Organe auf :
Ein Abzweigohr M zum Anschlu? der Versuchsperson mitt.
els eines Mundstückes, ein mit Alkali (vorzugsweise Natronkalk) zu beschickendes EoMensäure-Absorptionsgefäss A, ein den Luftstrom in immer gleicher Rich tung steuerndes Ventilpaar V 1/V 2, ein alle Volumenschwankungen anzeigendies Spirometer S sowie eine Schaltvorrichtung D, welche erm¯glicht, ein im Kreislauf liegen- des Teilvolumen G I der Gesamtluft vom System abzuschalten und d'urdh gleichzeitige Zuschaltung eines vorbereiteten Volumes G II Frischluft oder Medizinalglas zu ersetzen.
In der Zeichnung sind diese beiden Stel- lungen der Schaltvorrichtung (D 1 und D 3) und die entsprechenden Strömungsverhältnisse veranschaulicht. Ferner ist in der Figur gezeigt, da? mit dem Spirometer S ein Kurvenregistrierwerk (Kymographion) K und mit diesem ein Schreibhebelsystem mit pneu matischer Kapsel jE zur Aufzeichnung von anderweitigen Bewegungsimpulsen verbumden sein kann.
Fig. 2 stellt eine in den Grundz gen gleich a. rtige, jedoch f r einen gr¯?eren Anwendungsbereich taugliche Apparatur im Quer- schnitt dar. In diesem Ausf hrungsbeispiel zeigt M wieder den Anschlussteil für die Versuchsperson, wobei anstatt eines Mundstück- rohres eine Gesichtsma'ske vorgesehen ist.
A zist. dans KohlensÏure-AbsorptionsgefÏ?, das hier als Gaswaschfla-sche dargestellt ist, deren unterer Teil in der Regel mit Kalilauge beschickt wird. P stellt eine Lamellen Rotationspumpe dar, welche die Respirationsluft des Kreislaufsystems ohne Anstrengung des Patienten in Zirkulation bringt; N ist ein im Nebenschifuss dazu liegender Regulierha. hn, welcher die Ventilationsleistung der Pumpe in weiten Grenzen zu va-riieren gestattet.
¯ber das Spirometer S f hrt das Rohr- System zu der Schaltvorrichtung D mit den von ihr wechselweise in den Kreislauf einsehaltbaren Leitungsabschnitten G 1/G 2 und von hier zurück zur Gesichtsmaske.
Erhöhten Ansprüchen der ärztlichen Untersuchungspraxis wird bei der in Fig. 2 ? dargestellten Apparatur gegen ber dem ein facherenModell(Fig.l)dadurchentspro- chen, da. ss der Einbau einer Pumpe f r reich- liche Luftumwälzung sorgt und es möglich macht, an Stelle zum Beispiel von gekörntem EalkAbs'orptionsflüssigkeiten in den K. reis- lauf einzusehalten. Diese bieten den Vorteil, da.
ss die gebmndene Kohlensäure leicht daraus wieder frei gemacht und quantitativ exakt bestimmt werden kann, unter der Voraussetzung nat rlich, da? sich die betreffenden Me?phasen zeitlich genau abgrenzen lassen.
Um dieser Forderung der genauen Begren- zung einzelner Untersuchungsphasen zu entsprechen und die Anwendungsdauer des Apparates ber einen beliebig langen Zeitraum erstrecken zu können, ist ein Hahn H vorgesehen, mit dessen Eilte abwechslungsweise die Gaswaschflasche A I oder A II in den Kreislauf eingesehaltet vçerden kann.
Den Zweck der zeitlichen Abgrenzung einer Messung kann auch die der Gesichts- ma, ske M vorgelagerte Schaltvorriohhmg W erfül, llen ; mit ihrer Hilfe ist es ferner auch möglich, gleichzeitig andere wichtige Umsteuerungen am Systemkreislauf auszuf hren : Bei der Stellung W l steht die Versudhs- person in. Verbindung mit dem Spirometer- aystem. Gleichzeitig spült der von einem HilfsgeblÏse L erzeugte Luftstrom den vom System jeweils abgeschalteten Leitungsab schnitt G und bereitet ihn so zu einer neuen Einschaltung vor.
In der Stellung W 2 dagegen kann das Hnfsgebläse L die Ventilation der Gesichts- maske M besorgen, wÏhrend die Versuchs person nicht am Spirometersystem atmet und letzteres über einen Rohrbogen der Schaltvorrichtung W kurzgeschlossen ist.
Besonders vorteilhaftist'bei der Appa- ratur gemäss Fig. 2 ferner die Lage der Gas- waschflasche A mit bezug auf den übrigen Kreislauf. indem sie zwischen die Versuchs- person und den Saugstutzen der Pumpe ein ge cha. Itet ist. Diese A. nordnun. g bewirkt, dass die ausgeatmete Kohlensäure abgefangen und chemisch gebunden wird, bevor sie sich auf gr¯?ere RÏume des Systems verteilen kann ; d@mzufolge erfolgt die Absorption ohne zeit- liche Verz¯gerung und auch wesentlich bes set. tell die Kohlensäure im Ausa. tmungsrohr den höchstmöglichen Partialdruck be- sitzt.
Ein groRer praktischer Vorteil für den rnterhalt und Gebrauch des Apparates nacli.
Fig. 2 ergibt sieh, wenn man die GerÏusch verursachenden und gegen Verstaubung zu sch tzendn Teile in einen Kasten einbaut, desen WÏnd mit schallschluckenden Platten ausgekleidet werden k¯nnen. Diese geschlossene Bauart des Apparates erm¯glicht es dem Arzt, die Lungen- und HerztÏtigkeit des Patienten auch wÏhrend des Betriebes ohne aku- stische Störung untersuchen zu. können : vu-roc vermeidet die gerÏuschlose Funktion eine ¯ngstgung der oft sehr empfindlichen Versuchspersonen, insbesondere der Kinder.
Im weiteren Kisst sich die Genauigkeit der Messungen durch den Einbau von Kontrollinstrumenten (zum Beispiel zur Anzeige der Temperatur und der Str¯mungsgeschwin digkeit) erhöhen, und dem Betrieb mittels selbsttätigwirkenderReglereinHöchstmass von ZuverlÏssigkeit verleihen. Um speziell vom Spirometer und von der Versuchsperson pneumatische Vibrationen (Pumpenst¯?e) fernzuhalten, hat es sich als, zweckmÏ?ig erweisen, an den kritischen Stellen des Leitungssystems Str¯mungspuffer einzusetzen.
Als solche k¯nnen in bekannter Weise Kombinationen von Staublenden und Windkesseln oder auch Rohrst cke mit eingebauten La meHen dienen. Besonders geeignet erwiesen sich jedoch zur Spirale aufgerollte GasmaskenschlÏuche, deren Balgform infolge der zahlreichenVerengungen. und Erweiterungen des Querschnittes die Funktion eines Str¯mungspuffers erf llt, ohne das Systemvolumen dureh einen unerwünschten Totraum zu vergrössern.
Erhebliche Bedeutung kommt bei a. Ileii gasvolumetrischen Bestimmungen einem ungehemmten Gang und einem genauen Ge wichtsausgleich der Spirometerglocke zu. Ihr Auftrieb im Sperrwasser ändert sich je nach der Eintauchtiefe, und weil diese mit jedem Atemzugschwankt, ist f r genaue Messungen eine automatisch wirkende Gewic'htskompen- sation unentbehrlich.
Diese kann dadurch er- reicht werden, dass ein als Rollwagen aus- gebildetes Gegengewichtmittels einer genau tarierten Gliederkette einen mit der Hohen- lage e wechselnden Zug auf die Spirometerglocke aus bt, derart, da? der verÏnderliche Auftrieb der GJocke stets durch die Ge- wichtsdifferenz ausgeglichen wird, welche zwischen den beiden TeillÏngen der Kette herrscht.
Zur Aufzeichnun der Spirometerbewe- gungen wird-um ein öfteres NachfüHen der bisher ü'bliehen Tintennäpfchen und jegliehe Unsauberkeit. (Tropfenbildung) zu ver meiden-zweckmässig ein Kugelschreibf'r mit Tintenpatrone verwendet. Der Schreiber wird zum Beispiel vom Gegengewicht der Spirometerglücke an einem schwenkbaren Hebel mitgef hrt. Er ist vorteilhaft so angeordnet, dass er bei Nichtgebrauch von der . Registrierwalze abgelenkt werden kann.
Die Aufzeichnungsvorrichtung ist zweckmässig so ausgebildet, dass beliebige Ab- schnitte des von einer Vorratsrolle am Kur venschreiber vorbeigeführten Papiers ohne Unterbrechung der Aufzeichnung weggenom- men und damit einer sofortigen Auewertung zugängilich gemacht werden können.
Apparatus for testing respiratory function.
One of the most important methods for testing the respiratory performance capacity is based on the determination of the degree of physical strain at which the respiratory function can no longer cover the oxygen content of a person from ordinary air. For the development of this often very serious respiratory insufficiency, for example, a considerable. Impairment of the active lung surface or a pathological change in the alveolar epithelium with consequent impairment of gas diffusion may be responsible.
It is known that a significant degree of arterial oxygen deficit can be detected and quantified by the fact that? the oxygen consumption of the test person is measured initially when breathing normally and immediately afterwards when there is more oxygen available, both during periods of rest and when the workload is gradually increased.
From the difference in oxygen consumption, which is graphically expressed in pronounced illnesses in a clearly perceptible change in direction of the registered breathing curve, the severity of the respiratory insufficiency and the physical performance impairment of the test person can then be inferred.
This test method assumes, of course, that perfect test conditions can be maintained even under intensive workload, whereby the difficulty has to be overcome to keep the oxygen content of the system air always in the range of the physiological norm, which means, the oxygen content of the Measuring the fragrance of 20.9% should not drop below 115.9%. This requirement has so far been met by the fact that? the amount of oxygen consumed from a storage vessel at intervals of 1 to 2 minutes was replaced due to an approximate quantity estimate.
This measure naturally led to a continued disruption of the continuity of the volumetric determinations and made registration impossible. a non-staggered breathing curve of a longer test duration as well as a highly increased measurement accuracy.
The present invention relates. now an apparatus for the physical and, if necessary, chemical testing of the respiratory function, which is characterized in that it has a line system which can be hermetically sealed from the outside air and which has a.
Means for connecting a test person, a spirometer for measuring the fluctuations in volume, furthermore with at least one vessel intended for the absorption of the carbonic acid. and a switching device is provided which allows a partial volume of the circulating respiratory air to be separated from the circulatory system and instantaneously through a corresponding volume. to replace another gas, for example 1 of hairdressing air or medical oxygen, and furthermore in that the line system is designed so that the breathing air can be circulated around it.
The accompanying drawings show a schematic representation of two exemplary embodiments of the apparatus according to the invention.
1 shows a particularly simple form of such an apparatus in cross section. The part K separated by a dot-dash line can at best be omitted. The apparatus has the following organs:
A branch ear M to connect? the test subject mitt.
Els a mouthpiece, an eo-menic acid absorption vessel A to be charged with alkali (preferably soda lime), a pair of valves V 1 / V 2 that always control the air flow in the same direction, a spirometer S indicating all volume fluctuations, and a switching device D which enables to switch off a circulating partial volume GI of the total air from the system and to replace a prepared volume G II of fresh air or medical glass at the same time.
These two positions of the switching device (D 1 and D 3) and the corresponding flow conditions are illustrated in the drawing. It is also shown in the figure that? with the spirometer S a curve registration mechanism (kymograph) K and with this a writing lever system with a pneumatic capsule jE for recording other movement impulses can be verbumden.
Fig. 2 represents a basically equal to a. shows a cross-section of an apparatus that is suitable, however, for a larger area of application. In this exemplary embodiment, M again shows the connection part for the test subject, a face mask being provided instead of a mouthpiece tube.
A zist. in the carbon dioxide absorption vessel, which is shown here as a gas washing bottle, the lower part of which is usually charged with potassium hydroxide solution. P represents a lamellar rotary pump, which brings the respiratory air of the circulatory system into circulation without exerting the patient; N is a regulator in the bypass. hn, which allows the ventilation capacity of the pump to vary within wide limits.
The pipe system leads via the spirometer S to the switching device D with the line sections G 1 / G 2 that can be alternately inserted into the circuit and from here back to the face mask.
Increased demands of the medical examination practice is in Fig. 2? The apparatus shown compared to the simpler model (Fig. 1) ss the installation of a pump ensures ample air circulation and makes it possible, instead of, for example, granular Ealk absorbing liquids to enter the water flow. These offer the advantage there.
The formed carbon dioxide can easily be released from it again and quantitatively precisely determined, provided, of course, that? the relevant measurement phases can be precisely delimited in time.
In order to meet this requirement of the exact limitation of individual examination phases and to be able to extend the period of use of the apparatus over an arbitrarily long period of time, a tap H is provided, with the speed of which the gas washing bottle A I or A II can be put into the circuit alternately.
The purpose of the temporal delimitation of a measurement can also be fulfilled by the switching device upstream of the facial measurements; with their help it is also possible to carry out other important changes in the system circuit at the same time: in the position W 1 the person is in contact with the spirometer system. At the same time, the air flow generated by an auxiliary fan L flushes the line section G that has been switched off by the system and prepares it for a new switch-on.
In the W 2 position, on the other hand, the auxiliary blower L can ventilate the face mask M, while the test person is not breathing on the spirometer system and the latter is short-circuited via an elbow of the switching device W.
In the apparatus according to FIG. 2, the position of the gas washing bottle A with respect to the rest of the circuit is particularly advantageous. by placing a ge cha between the test person and the suction port of the pump. Itet is. This A. north now. g causes the exhaled carbon dioxide to be intercepted and chemically bound before it can be distributed to larger spaces in the system; As a result, the absorption takes place without a time delay and also significantly better. tell the carbon dioxide in the Ausa. the ventilation tube has the highest possible partial pressure.
A great practical advantage for the maintenance and use of the device afterwards.
Fig. 2 shows you when the noise-causing parts and parts to be protected against dust are built into a box whose walls can be lined with sound-absorbing panels. This closed design of the device enables the doctor to examine the lungs and heart activity of the patient even during operation without any acoustic disturbance. can: vu-roc avoids the noiseless function of the often very sensitive test subjects, especially children.
Furthermore, the accuracy of the measurements is increased by the installation of control instruments (for example to display the temperature and the flow rate), and the operation is given the highest degree of reliability by means of automatic controllers. In order to keep pneumatic vibrations (pump pushrods) away from the spirometer and the test person, it has proven to be useful to use flow buffers at critical points in the pipeline system.
Combinations of dust shields and air chambers or pipe sections with built-in lamellas can serve as such in a known manner. However, gas mask hoses rolled up to form a spiral proved to be particularly suitable, their bellows shape due to the numerous constrictions. and expansion of the cross section fulfills the function of a flow buffer without increasing the system volume by an undesired dead space.
Considerable importance is attached to a. Ileii gas volumetric determinations to an uninhibited gait and an exact Ge weight compensation of the spirometer bell. Their buoyancy in the sealing water changes depending on the immersion depth, and because this fluctuates with each breath, automatic weight compensation is essential for accurate measurements.
This can be achieved in that a counterweight designed as a trolley exerts a tension on the spirometer bell that changes with the height e by means of a precisely tared link chain, in such a way that? the variable lift of the GJocke is always compensated for by the difference in weight that exists between the two lengths of the chain.
In order to record the spirometer movements, frequent replenishment of the previously used ink pots and any uncleanliness are required. Avoid (drop formation) - it is advisable to use a ballpoint pen with an ink cartridge. For example, the recorder is carried by the counterweight of the spirometer on a swiveling lever. It is advantageously arranged in such a way that when not in use, the. Registration roller can be deflected.
The recording device is expediently designed in such a way that any sections of the paper fed by a supply roll past the curve recorder can be removed without interrupting the recording and thus made accessible for immediate evaluation.