CH474996A

CH474996A - Kabine für die Ganzkörperplethysmographie

Info

Publication number: CH474996A
Application number: CH1348868A
Authority: CH
Inventors: Karl Dr Muysers; Buchheim Wilhelm
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1967-11-10
Filing date: 1968-09-05
Publication date: 1969-07-15
Also published as: DE1566160B2; DE1566160C3; DE1566160A1

Description

Kabine für die Ganzkörperplethysmographie
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kabine für die Ganzkörperplethysmographie mit einem in der Kabine angeordneten Pneumotachographen zur Messung der Atemstromstärke und zur Erzeugung einer dieser Atemstromstärke proportionalen elektrischen Grösse und mit einem Manometer zur Messung des Druckes in der Kammer bzw. zur Erzeugung einer diesem Druck proportionalen elektrischen Grösse sowie mit einem Schreibgerät zur Aufzeichnung einer Kurve, die die Atemstromstärke in Abhängigkeit vom Kammerdruck während einer Atemperiode darstellt, sowie mit Mitteln zur Korrektur des sich durch Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschiede zwischen der ein- und ausgeatmeten Luft ergebenden Messfehlers.

Bei plethysmographischen Messungen zur Ermittlung von Lungenfunktionsgrössen wird bekanntlich der in einer Druckkabine sitzende Patient veranlasst, in einen Pneumotachographen zu atmen. Mittels des Pneumotachographen wird dabei die Atemstromstärke gemessen und daraus in Verbindung mit den bei der Untersuchung gemessenen Kammerdruckschwankungen die interessierende Körperfunktionsgrösse, im vorliegenden Fall der bronchiale Strömungswiderstand, abgeleitet, wobei die Atemstromstärke als Kurve über dem Kammerdruck aufgetragen wird. Die so ermittelten Ergebnisse sind unbefriedigend, weil bei dieser Art der Messung nicht berücksichtigt wird, dass die eingeatmete Luft kälter und weniger feucht ist als die ausgeatmete Luft, was sich bei der Aufzeichnung der Kurven durch eine bauchige Aufblähung der Kurvenform bemerkbar macht.

Dieser Nachteil ist bekannt. Man hat zu dessen Vermeidung vorgeschlagen, einen sogenannten Atembeutel in der Plethysmographenkammer anzuordnen, in diesem Beutel Luft auf Körpertemperatur zu erwärmen, auf 1000/oige Luftfeuchtigkeit zu befeuchten und den zu untersuchenden Patienten aus dem Beutel bzw. in diesen Beutel atmen zu lassen. Dabei ist es jedoch wiederum sehr nachteilig, dass die im Beutel enthaltene Luft sich während der Untersuchung mit Kohlendioxyd anreichert und an Sauerstoff verarmt. Dies bedeutet eine erhebliche Belästigung der Versuchsperson und beschränkt die Untersuchungsdauer. Ausserdem ergibt sich - auch bei Verwendung hochelastischer Materialien für den Beutel - ein Druckgradient (Druckunterschied) zwischen dem Innern des Beutels und der umgebenden Luft.

Auch kann die Temperatur im Beutel wegen der Trägheit der Heizelemente und der Messfühler, welche die Heizung im Atembeutel steuern, mit vertretbarem Aufwand nur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches konstantgehalten werden. Der entscheidende Nachteil des Atembeutels besteht aber darin, dass eine gründliche Desinfektion kaum möglich ist und daher die hygienischen Verhältnisse sehr zu wünschen übrig lassen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aufgezeigten Nachteile des Atembeutels bei plethysmographischen Untersuchungen zu vermeiden und trotzdem die mit dem Atembeutel erzielbare Verbesserung der Messung (Vermeidung des Aufblähens der genannten Kurve) zu erreichen.

Gemäss der Erfindung ist dies dadurch erreicht, dass bei einer Kabine der eingangs genannten Art unter Vermeidung eines Atembeutels Mittel vorgesehen sind, welche umfassen a) einen Integrator für die der Atemstromstärke propor tionale elektrische Grösse zur Gewinnung einer dem
Atemvolumen proportionalen elektrischen Grösse, b) Mittel zur Veränderung dieser unter a) gewonnenen
Grösse um einen einstellbaren Faktor, c) einen Differenzverstärker für die Bildung einer elek trischen Grösse, die der Differenz zwischen der dem
Kammerdruck entsprechenden elektrischen Grösse und der unter a) gewonnenen, durch die unter b) angegebenen Mittel veränderten elektrischen Grösse entspricht und dass d) sowohl die unter c)

gewonnene elektrische Grösse als auch die der Atemstromstärke proportionale elektrische Grösse dem als Koordinatenschreiber ausgebildeten Schreibgerät zugeführt werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von sechs Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Kabine schematisch im Schnitt,
Fig. 2 ein Diagramm ohne Temperatur- und Feuch tekompensation,
Fig. 3, 4, 5 Blockschaltbilder für die elektrische Kompensation des Temperatur- und Feuchtefehlers,
Fig. 6 ein Diagramm nach der erfindungsgemässen Kompensation dieser Fehler.

In der Fig. 1 sind mit 1 die Kabine, mit 2 der in ihr sitzende und in den Pneumotachographen 3 atmende Patient und mit 4 das in der Kabine befindliche Druckvergleichsgefäss bezeichnet. Mittels bekannter und daher nicht beschriebener Druckmessfühler wird über die Leitungen 5, 6 die den Kammerdruckschwankungen entsprechende elektrische Spannung gemessen (PK); am Pneumotachographen wird über die Leitungen 7, 8 die der Atemstromstärke (V) proportionale elektrische Spannung abgenommen.

Bei einer derartigen Messanordnung ergibt sich wegen der Temperatur- und Feuchtedifferenz zwischen einund ausgeatmeter Luft eine bauchig aufgeblähte Kurve (Fig. 2).

In den Fig. 3 bis 5 werden die abgenommenen Grössen PK und V der erfindungsgemässen Einrichtung zugeführt. In diesen drei Figuren sind mit 9 ein integrierender Rechner bezeichnet, der durch Integration der Grösse V (Atemstromstärke) eine dem Atemvolumen (V) entsprechende Grösse erzeugt; diese Grösse ist in erster Näherung proportional dem Temperaturund Feuchtefehler (Gasgleichung). Mit 10 ist ein Differenzverstärker bezeichnet, der vom Kammerdruck PE die vom integrierenden Rechner ermittelte Grösse subtrahiert. Mit 11 ist jeweils ein Koordinatenschreiber bezeichnet, welcher die korrigierten Kurven (Fig. 6) aufzeichnet. Als Koordinatenschreiber kann auch ein Oszillograph Verwendung finden.

In Fig. 3 wird am Potentiometer 12 der von Patient zu Patient verschiedene (Proportionalitäts-)Faktor eingestellt, mit welchem die vom integrierenden Rechner ermittelte Grösse zu multiplizieren (dividieren) ist, um die Temperatur- und Feuchtefehler zu berücksichtigen.

Es ist davon ausgegangen, dass die übrigen, die Fehlergrösse beeinflussenden Grössen, wie Kammergrösse, und die Übertragungsgrössen des Tachographen, der Manometer und des Rechners als eine Konstante der Messapparatur bereits durch eine einmalige Einstellung am Rechner selbst oder durch einen nachgeschalteten Spannungsteiler berücksichtigt sind.

In Fig. 4 sind als Mittel für die Einstellung des Proportionalitätsfaktors zwei Potentiometer 13 und 14 vor gesehen, wobei am Potentiometer 13 der durch die Feuchtedifferenz und am Potentiometer 14 der durch die Temperaturdifferenz zwischen ein- und ausgeatmeter Luft gegebene Faktor jeweils getrennt einstellbar ist.

In Fig. 5 ist ausserdem vor den integrierenden Rechner ein Gleichrichter 15 geschaltet. Dieser Gleichrichter verhindert, dass während der Exspirationsphase, in der die vom Pneumotachographen gelieferte elektrische Spannung eine andere Polarität als bei der Inspirationsphase besitzt, die bei der Exspiration entstehende Spannung an den integrierenden Rechner gelangt. Dadurch wird berücksichtigt, dass die Erwärmung der eingeatme ten Luft und damit die Entstehung des Fehlers mit der Inspirationsphase zusammenfällt. Die so gewonnene Diagrammkurve zeigt die Fig. 6.

Claims

PATENTANSPRUCH Kabine für die Ganzkörperplethysmographie mit einem in der Kabine angeordneten Pneumotachographen zur Messung der Atemstromstärke und zur Erzeugung einer dieser Atemstromstärke proportionalen elektrischen Grösse und mit einem Manometer zur Messung des Druckes in der Kammer bzw.

zur Erzeugung einer diesem Druck proportionalen elektrischen Grösse sowie mit einem Schreibgerät zur Aufzeichnung einer Kurve, die die Atemstromstärke in Abhängigkeit vom Kammerdruck während einer Atemperiode darstellt, sowie mit Mitteln zur Korrektur des sich durch Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschiede zwischen der ein- und ausgeatmeten Luft ergebenden Messfehlers, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel - unter Vermeidung eines Atembeutels - umfassen a) einen Integrator für die der Atemstromstärke propor tionale elektrische Grösse zur Gewinnung einer dem Atemvolumen proportionalen elektrischen Grösse, b) Mittel zur Veränderung dieser unter a) gewonnenen Grösse um einen einstellbaren Faktor, c) einen Differenzverstärker für die Bildung einer elek trischen Grösse,

die der Differenz zwischen der dem Kammerdruck entsprechenden elektrischen Grösse und der unter a) gewonnenen, durch die unter b) angegebenen Mittel veränderten elektrischen Grösse entspricht und dass d) sowohl die gemäss c) gewonnene elektrische Grösse als auch die der Atemstromstärke proportionale elektrische Grösse dem als Koordinatenschreiber ausgebildeten Schreibgerät zugeführt werden.

UNTERANSPRÜCHE 1. Kabine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die unter b) genannten Mittel aus mindestens einem Potentiometer bestehen, welches entweder in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen der eingeatmeten und ausgeatmeten Luft oder in Abhängigkeit von der Feuchtedifferenz zwischen eingeatmeter und ausgeatmeter Luft einstellbar ist.

2. Kabine nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Potentiometer vorhanden sind, von denen das eine in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen ein- und ausgeatmeter Luft und das andere in Abhängigkeit von der Feuchtedifferenz zwischen der eingeatmeten und ausgeatmeten Luft einstellbar ist.

3. Kabine nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Temperatur- und Feuchtedifferenz zwischen einund ausgeatmeter Luft Messwertfühler in der Kabine bzw. am Pneumotachographen vorgesehen sind, an welche Differenzverstärker angeschlossen sind, deren Ausgangsgrössen mit einem Anzeige- bzw. Steuergerät für die entsprechende, vorzugsweise automatische, Verstellung der unter b) genannten Mittel verbunden sind.

4. Kabine nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Pneumotachographen erzeugte elektrische Grösse eine elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom ist, die bei der Inspiration und der Exspiration voneinander verschiedene Polarität besitzt und dass dem Integrator ein Gleichrichter derart vorgeschaltet ist, dass lediglich die bei der Inspiration gewonnene elektrische Grösse an den Integrator gelangt.