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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Messung
des Volumenstromes oder weiterer Stoffeigenschaften eines strömenden Gases,
dessen Strömungsrichtung
sich umkehren kann. Typische Anwendungen für derartige Messvorrichtungen
finden sich auf dem Gebiet der künstlichen Beatmung,
wo die Überwachung
verschiedener Parameter der Atemluft häufig Bestandteil des Patienten-Monitoring
ist und/oder zur Erhöhung
der Betriebssicherheit der Beatmungsgeräte beiträgt. Aus diesem Grund soll die
Darstellung der Erfindung am Beispiel der Beatmungstechnik erfolgen.
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Bei
einer der natürlichen
Atmung nachempfundenen maschinellen Beatmung erfolgen Inspiration
und Exspiration über
einen in die Luftröhre
des Patienten eingeführten
einkanaligen Tubus. In Patientennähe erfolgt über ein Y-Stück eine
Aufspaltung in separate Strömungswege,
die über
ansteuerbare Ventile freigegeben werden können und so eine entsprechend
dem gewählten
Beatmungsmodus gewünschte
Entkopplung der während
Exspiration und Inspiration anfallenden Volumenströme ermöglichen.
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Die
Entkopplung der Volumenströme
kann aus anatomischen und technologischen Gründen nie vollständig erfolgen.
Bereits bei der natürlichen
Atmung ergibt sich ein anatomisch bedingtes Totvolumen, das unter
anderem durch das Volumen der Luftröhre bestimmt wird. Im Fall
der künstlichen
Beatmung stellt das Volumen des Tubus ein technologisch bedingtes
Totvolumen dar. Befinden sich zwischen dem äußeren Ende des Tubus und dem
Beginn der getrennten Strömungsführung weitere
von beiden Volumenströmen
durchströmte
Volumenbereiche, so erhöhen
diese automatisch das Totvolumen während der Beatmung. Üblicherweise
wird, um einen geringen Strömungswiderstand
während der Beatmung
zu erzielen, bereits im Übergangsbereich zwischen
Tubus und Y-Stück eine
Erweiterung des Querschnittes vorgenommen. Dadurch kann das Y-Stück selbst
bereits nennenswert zum technologisch bedingten Totvolumen beitragen.
Werden zwischen Tubus und Y-Stück
weitere durchströmte
Bauteile eingesetzt, wie beispielsweise Sensorköpfe mit Flow-Sensoren, erhöhen auch
diese das Totvolumen der Beatmungseinheit.
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Das
Totvolumen kann in der Regel toleriert werden, wenn das Atemzugvolumen
deutlich größer als
das Totvolumen ist. Bei der maschinellen Beatmung im medizinischen
Bereich kommen jedoch häufig
Fälle vor,
in denen ein geringes Atemzugvolumen für eine vollständige Beatmung
genügen
muss. Das kann durch verschiedene Beeinträchtigungen der Funktionalität des Atmungssystems
oder durch ein kleines Lungenvolumen bedingt sein. Letzteres liegt
zumeist im Bereich der Neonatologie vor. In diesen Fällen ist
anzustreben, das Totvolumen während einer
künstlichen
Beatmung möglichst
klein zu halten.
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Häufig wird
angestrebt, für
ein „Real-Time-Monitoring", also für die Echtzeitüberwachung
eines Patienten, erforderliche Daten möglichst patientennah aus einer
Vermessung der durch die Beatmungseinheit geführten Gasströme zu gewinnen. Werden
Flow-Sensoren oder Sensoren zur Messung bestimmter Eigenschaften
strömender
Gase direkt dem zu vermessenden Gasstrom ausgesetzt, liefern sie
oftmals nur dann auswertbare Signale, wenn in ihrer direkten Umgebung
gleichmäßige Strömungsverhältnisse
herrschen und die Sensoren selbst den Gasstrom nicht in undefinierter
Weise beeinflussen. Aus diesem Grunde werden Sensoren teilweise
in speziellen Bauteilen untergebracht, die nur im Hinblick darauf
optimiert sind, in der Umgebung des Sensors definierte Strömungsverhältnisse
zu garantieren. Die Integration zusätzlicher Bauteile bedingt jedoch
einen erhöhten
Aufwand bei der Installation, erweitert möglicherweise das Totvolumen
und kann zu Optimierungsproblemen im Gesamtsystem führen, wenn
einzelne Bauteile zwar bezüglich
ihrer Einzelfunktion optimiert wurden, nicht aber bezüglich eines
optimalen Zusammenwirkens.
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Ein
Beispiel einer derartigen Optimierung bezüglich einzelner Funktionen
ist die Ausgestaltung herkömmlicher
Y-Stücke.
Diese enthalten einen unverzweigten Bereich, welcher als Sockelbereich
bezeichnet werden kann, der in beiden Richtungen durchströmt wird
und dessen Dimensionierung im Wesentlichen durch die Anschlussbedingungen
an den Tubus bzw. einen Tubusadapter bestimmt wird. Des Weiteren
umfassen Y-Stücke
zwei Abgänge
zum Anschluss getrennter Schläuche,
die jeweils nur in einer Richtung durchströmt werden. Bei der Gestaltung dieser
Abgänge
stehen meist Flexibilitätsforderungen
im Mittelpunkt. Die Anschlussstellen müssen aus Gründen der Handhabbarkeit einen
gewissen Mindestabstand haben und sollen eine schnelle Montage erlauben.
Dadurch können
sich schwer definierbare Strömungsverhältnisse
im Sockelbereich der Y-Stücke, wo
die getrennten Strömungswege
zusammengeführt
werden, ergeben.
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Aus
der WO 84/01704 ist eine Vorrichtung als Beispiel für eine Integration
zusätzlicher
Bauteile zu Messzwecken bekannt, bei welcher hinter dem Y-Stück in den
bereits getrennt verlaufenden Strömungswegen Venturi-Rohre angeordnet
sind und die an deren Querschnittsverengung auftretenden Drücke für eine Differenzdruckmessung überwacht
werden. Durch die Anordnung hinter dem Y-Stück
erfolgt die Gewinnung der Messwerte jedoch nicht besonders patientennah.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Messung von Volumenstrom
oder Stoffeigenschaften eines Gases, dessen Strömungsrichtung sich umkehren
kann, anzugeben, die eine patientennahe Gewinnung der Messdaten
ermöglicht und
mit einem sehr geringen Totvolumen auskommt, wobei eine einfach
Integration in bestehende Systeme möglich sein soll.
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Gelöst wird
die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Messung des Volumenstromes und/oder weiterer Stoffeigenschaften
eines Gases, dessen Strömungsrichtung
sich umkehren kann, enthält
eine Anordnung mit Y-Stück,
von dem ein Ende an ein gasdurchströmtes Bauteil angeschlossen
ist, in welchem wechselnde Strömungsrichtungen
herrschen können,
dessen andere Enden mit gasdurchströmten Bauteilen verbunden sind,
in denen kein Wechsel der Strömungsrichtung
erfolgt, wobei das Y-Stück über getrennte
im Wesentlichen entkoppelte Strömungswege
für Gasströme unterschiedlicher Strömungsrichtung
verfügt,
die zumindest teilweise parallel verlaufen, im Bereich des parallelen
Verlaufes durch eine ebene Trennwand voneinander getrennt sind und
im Bereich des parallelen Verlaufes mit Mitteln zur Gewinnung von
Messwerten zur Charakterisierung des strömenden Gases ausgestattet sind.
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Die
Erfindung beruht also im Hinblick auf beatmungstechnische Anwendungen
darauf, den in herkömmlichen
Y-Stücken
unverzweigten Bereich in Tubusnähe
als patientennahen Messort zu erschließen und diesen Bereich gleichzeitig
nicht mehr als Totvolumen wirken zu lassen. Zu diesem Zweck wird der
tubusnahe Sockelbereich des Y-Stückes
durch eine in Strömungsrichtung
verlaufende Trennwand in zwei Bereiche geteilt. Jeder dieser Bereiche
mündet auf
der dem Tubus abgewandten Seite in den jeweiligen Ast des Y-Stückes, über den
entweder die Zufuhr frischer Atemgase erfolgt oder während der
Exspiration der Abtransport der verbrauchten Atemgase vorgenommen
wird. Die Trennwand kann auf der tubusnahen Seite des Y-Stückes bis
in den Anschlussbereich zum Tubus reichen. In diesem Fall trägt das Y-Stück selbst
nicht mehr zum Totvolumen bei.
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Durch
die Trennung der Strömungswege
bereits im Sockelbereich des Y-Stückes ist es möglich, die
Baulänge
des Y-Stückes
im Sockelbereich zu vergrößern, ohne
damit eine Vergrößerung des
Totvolumens zu bewirken. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige
Vergrößerung der
Baulänge
in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Trennwand bewirkt, dass in
den durch die Trennwand getrennten parallel verlaufenden Bereichen
des Y-Stückes
Strömungsverhältnisse
auftreten, die eine zuverlässige
Gewinnung interessierender Messwerte aus den Gasströmen in diesem
patientennahen Bereich gestatten.
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Die
Einführung
einer erfindungsgemäßen Trennwand
verringert grundsätzlich
das Totvolumen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die ebene Trennwand
bis an den Bereich reicht, in dem der Anschluss an das gasdurchströmte Bauteil
erfolgt, in welchem wechselnde Strömungsrichtungen herrschen können. Dieser
Bereich ist meist durch einen Tubusadapter bestimmt.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
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Eine
besonders gute Entkopplung der getrennten Strömungswege erreicht man, wenn
am Ende der Trennwand eine bewegliche Klappe befestigt ist, die
zwischen zwei Positionen bewegbar ist, wobei sie bei einer Strömungsrichtung
vom Y-Stück zum
gasdurchströmten
Bauteil, in welchem wechselnde Strömungsrichtungen herrschen können, eine Position
einnimmt, die den Strömungsquerschnitt möglichst
wenig reduziert und bei umgekehrter Strömungsrichtung eine Position
einnimmt, in der sie das Einströmen
in den für
diese Strömungsrichtung
vorgesehenen Strömungsweg
erleichtert.
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Vorteilhaft
ist, wenn mindestens eine der beiden Positionen der beweglichen
Klappe durch einen Endanschlag bestimmt ist. Eine besonders zweckmäßige und
einfache Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich,
wenn die bewegliche Klappe so befestigt ist, dass die Einstellung der
Position der beweglichen Klappe durch auf die Klappe einwirkende
Strömungskräfte erfolgt.
Vorteilhafterweise kann die Beweglichkeit der Klappe durch elastische
Befestigungsmittel zwischen beweglicher Klappe und ebener Trennwand
realisiert werden.
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Besonders
günstige
Strömungsverhältnisse, die
zu guten Messergebnissen führen,
ergeben sich, wenn der Querschnitt des Y-Stückes im Bereich des parallelen
Verlaufes der getrennten Strömungswege annähernd kreisförmig ist.
Das gestattet außerdem eine
besonders einfach Anpassung an herkömmliche Tubusadapter.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Querschnitt
des Y-Stückes im
Bereich des parallelen Verlaufes der getrennten Strömungswege
annähernd
rechteckig. Das ermöglicht,
in den parallel verlaufenden Bereichen der getrennten Strömungswege
Chip-Sensoren zur Strömungsmessung in/an
der Außenwand
des Y-Stückes
besonders strömungsneutral
anzuordnen, da die planare Chip-Geometrie
der Geometrie der strömungsbegrenzenden Fläche entspricht.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt
sich, wenn in den parallel verlaufenden Bereichen der getrennten
Strömungswege
Chip-Sensoren zur Strömungsmessung
in/an der Trennwand angeordnet sind. Dabei können die für den Betrieb der Chip-Sensoren
erforderlichen elektrischen Leitungen in das Innere der Trennwand
integriert werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform zur
Strömungsmessung
ergibt sich, wenn in den parallel verlaufenden Bereichen der getrennten
Strömungswege
Hitzdraht-Sensoren zur Strömungsmessung
angeordnet sind.
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Es
kann vorteilhaft sein, wenn in den parallel verlaufenden Bereichen
der getrennten Strömungswege
in der Außenwand
des Y-Stückes
Bohrungen angeordnet sind, durch die eine Druckmessung erfolgen
kann, wenn die Bohrungen über
Druckleitungen mit Druckmessmitteln verbunden sind.
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Eine
besonders hohe Messsicherheit ergibt sich, wenn die Bohrungen in
der Außenwand
in mindestens ein Puffervolumen führen, dessen Innendruck gemessen
werden kann. Die Zahl der Bohrungen kann relativ groß gewählt werden,
da die einzelnen Bohrungen nicht mit Druckleitungen versehen werden
müssen.
Dadurch kommt es zu einer hohen Toleranz gegenüber Verstopfungen einzelner
Bohrungen und kleinere Schwankungen oder Inhomogenitäten im Strömungsverlauf
zeigen ebenfalls einen geringeren Einfluss auf die Druckmessung.
Vorteilhafterweise ist jedem Druckmessmittel ein derartiges Puffervolumen
zugeordnet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind in den parallel verlaufenden Bereichen der getrennten Strömungswege
in der Trennwand Öffnungen
angeordnet, die über
im Inneren der Trennwand verlaufende Kanäle mit Druckmessmitteln verbunden
werden können.
Dadurch wird die Zahl der in Patientennähe zu führenden Schläuche verringert.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn zwei gleichartige Mittel zur Gewinnung
von Messwerten zur Charakterisierung des strömenden Gases in den getrennten
Strömungswegen
so gekoppelt sind, dass sie eine Differenzmessung zwischen den getrennten Strömungswegen
ermöglichen.
Durch eine Differenzmessung ist es in der Regel möglich, bei Überlagerung
einer kontinuierlichen Basisströmung
mit einer Strömung
wechselnder Richtung den Anteil der Strömung wechselnder Richtung zu
bestimmen. In manchen medizinischen Anwendungen ist eine Totraumspülung durch
eine Basisströmung
erforderlich. Durch eine Differenzmessung erweitert sich somit der
Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung mit der Möglichkeit der Messung der Druckdifferenz zwischen
den getrennten Strömungswegen
ergibt sich, wenn in die Trennwand ein beweglicher Teil integriert
und mit Messmitteln versehen ist, der bei einer Druckdifferenz zwischen
den getrennten Strömungswegen
durch seine Auslenkung ein von der Druckdifferenz abhängiges Signal
liefert. Das kann beispielsweise durch ein Piezo-Druckmesselement realisiert
werden.
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Ein
alternative Ausführungsform
mit der Möglichkeit
der Messung der Druckdifferenz zwischen den getrennten Strömungswegen
ergibt sich, wenn in der Trennwand und den Außenwänden des Y-Stückes im
Bereich des parallelen Verlaufes der getrennten Strömungswege
ultraschalldurchlässige Fenster
angeordnet sind, die annähernd
auf einer Geraden liegen, die gegen die Strömungsrichtung geneigt ist,
vor den Fenstern außerhalb
der Strömungswege
Ultraschall-Transducer angeordnet sind, die zwischen sich eine Messtrecke bilden, über die per
Laufzeitmessung eine Strömungsmessung
erfolgen kann. Dieses Messverfahren zeichnet sich durch eine besonders
geringe Beeinflussung der Strömung aus.
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Eine
weitere Verbesserung der Messgenauigkeit und Reproduzierbarkeit
ergibt sich, wenn in Strömungsrichtung
vor dem jeweiligen Ort der Gewinnung von Messwerten zur Charakterisierung
des strömenden
Gases Strömungsgleichrichter
angeordnet sind. Das können
verschiedene Strömungsleitschaufeln
sein, die auch bei komplizierten Anströmverhältnissen für eine ausreichend stabile
laminare Strömung
am jeweiligen Messort sorgen.
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An
Ausführungsbeispielen
werden im Folgenden erfindungsgemäße Vorrichtungen näher beschrieben.
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Die
zugehörigen
Zeichnungen zeigen:
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1:
Eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Bereich des Y-Stückes,
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2:
zwei Querschnitte erfindungsgemäßer Y-Stücke im Bereich
des parallelen Verlaufes der getrennten Strömungswege,
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3:
eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Bereich des Y-Stückes
mit Bohrungen zur Druckmessung im Bereich der Außenwand,
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4:
eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Trennwand
mit eingearbeiteten Kanälen
zur Druckmessung,
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5:
eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Trennwand
mit integriertem Piezo-Druckmesselement,
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6:
eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Trennwand
mit integrierten Chip-Sensoren,
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7:
eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Bereich des Y-Stückes
mit integrierter Ultraschall-Meßstrecke,
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8:
eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Bereich des Y-Stückes
mit integrierten Hitzdraht-Sensoren zur Strömungsmessung,
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9:
eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Bereich des Y-Stückes
mit in die Außenwand
integrierten Chip-Sensoren,
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10 und 11:
schematische Schnittdarstellungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit
einer beweglichen Klappe am Ende der Trennwand im Anschlussbereich
zum Tubusadapter,
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12:
eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Bereich des Y-Stückes
mit Puffervolumen und Strömungsleitschaufeln.
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1:
In einer Beatmungseinheit zur maschinellen Beatmung ist über einen
Tubusadapter 1 ein erfindungsgemäßes Y-Stück 2 an einen Tubus 3 angeschlossen.
Der Sockelbereich 4 des Y-Stückes wird durch eine ebene
Trennwand 5 in zwei getrennte parallel verlaufende Strömungswege 6, 7 unterteilt. Über den
einen Strömungsweg 6 erfolgt
während
der Beatmung die Inspiration, über
den anderen Strömungsweg 7 die
Exspiration. Beide Strömungswege verlaufen
zu den Anschlussstücken
(hier nicht dargestellt) des Y-Stückes 2, an welche
weitere gasdurchströmte
Bauteile, wie Beatmungsschläuche
oder ähnliches,
angeschlossen werden können.
Patientenseitig endet die Trennung der Strömungswege 6, 7 erst
im Bereich des Tubusadapters 1. Der Sockelbereich 4 des
Y-Stückes 2 trägt nicht
zum Totvolumen der Beatmungseinheit bei. Die Entkopplung der getrennten
Strömungswege
wird gegenüber
Beatmungseinheiten mit herkömmlichen
Y-Stücken
verbessert. Nur im Tubus 3 herrscht eine Strömung, deren
Strömungsrichtung
sich umkehren kann. Die dargestellten Pfeile verdeutlichen mögliche Strömungsrichtungen
in den jeweiligen Abschnitten der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In den parallel
verlaufenden Strömungswegen 6, 7 im
Sockelbereich 4 des Y-Stückes 2 herrschen Strömungsverhältnisse,
die eine zuverlässige
Messung verschiedener Parameter der strömenden Gase ermöglichen,
wodurch ein sehr patientennaher Messort erschlossen wird, an dem
Strömungen
ohne Richtungsumkehr zu messen sind. Dadurch wird die benötigte Messtechnik
vereinfacht.
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In
besonderen Ausgestaltungen des Sockelbereiches 4 des Y-Stückes 2 weist
dieser gemäß 2 entweder
einen kreisförmigen 4' oder annähernd rechteckigen 4'' Querschnitt auf. In beiden Fällen wird
er durch eine ebene Trennwand 5, 5 geteilt. Insbesondere
die Ausführungsform
mit annähernd rechteckigem
Querschnitt läßt sich
vorteilhaft mit planaren Sensoren (nicht dargestellt) kombinieren.
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3 zeigt
eine Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei über Bohrungen 8, 8' der statische
Druck in den Strömungswegen 6, 7 gemessen werden
kann. Über
Schläuche 9, 9' ist ein Druckmessgerät 10 angeschlossen.
Mit dieser Konfiguration lassen sich auch Messungen des Differenzdruckes
durchführen.
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4 zeigt
eine abgewandelte Form einer erfindungsgemäßen ebenen Trennwand 5,
in welche Kanäle 11, 11' eingearbeitet
sind, die mit einem Druckmessgerät 10 verbunden
sind. Mit dieser Anordnung lässt
sich ebenfalls eine Messung des statischen Druckes in den parallel
verlaufenden Bereichen der getrennten Strömungswege messen. Ein Vorteil
dieser Bauform ist die geringer Anzahl der in unmittelbare Patientennähe zu führenden
Schläuche und
die Möglichkeit
eines sehr kompakten Aufbaus.
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5 zeigt
eine abgewandelte Form einer erfindungsgemäßen ebenen Trennwand 5,
in welche ein Piezo-Druckmesselement 12 integriert ist.
Bei Anliegen einer Druckdifferenz erzeugt die resultierende Krafteinwirkung
eine Auslenkung aus der Ruheposition des Piezo-Druckmesselements 12 in
eine andere Position 12'.
Dadurch entsteht eine auswertbare Spannung, die mit einem Spannungsmessgerät 13 oder
entsprechenden Auswerteeinheiten (nicht dargestellt) verarbeitet
werden kann.
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6 zeigt
eine abgewandelte Form einer erfindungsgemäßen ebenen Trennwand 5,
in welche planare Messelemente 14, 14' zur Strömungsmessung
integriert sind. Jedes dieser Messelemente liefert über in die
Trennwand integrierte elektrische Leitungen 15, 15' ein Signal,
das mit einem Spannungsmessgerät 13 oder
entsprechenden Auswerteeinheiten (nicht dargestellt) verarbeitet
werden kann. Diese Ausführungsform
zeichnet sich ebenfalls durch eine sehr kompakte Bauform aus und
kann zur Messung einzelner Strömungen
sowie von Strömungsdifferenzen
verwendet werden.
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7 zeigt
eine Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der in
der Trennwand 5 und den Außenwänden des Y-Stückes 2 im
Bereich des parallelen Verlaufes der getrennten Strömungswege 6, 7 ultraschalldurchlässige Fenster 16, 16', 16'' angeordnet sind, die annähernd auf
einer Geraden liegen, die gegen die Strömungsrichtung geneigt ist. Vor
den äußeren Fenstern 16, 16'' sind außerhalb der Strömungswege 6, 7 Ultraschall-Transducer 17, 17' angeordnet,
die zwischen sich eine Messtrecke bilden, über die per Laufzeitmessung
eine Strömungsmessung
erfolgen kann. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass
kein Sensor direkt einer zu messenden Strömung ausgesetzt werden muss und
somit keine Verfälschung
der Strömung
durch geometrische Einflüsse bewirken
kann.
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8, 9 zeigen
jeweils eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Bereich des Y-Stückes
mit integrierten Hitzdraht-Sensoren 18, 18' direkt in der
zu messenden Strömung
bzw. planaren Chip-Sensoren 19, 19' zur Strömungsmessung an den die Strömungswege 6, 7 begrenzenden
Außenwänden des
Y-Stückes 2. In
beiden Fällen
werden die Messsignale einem Spannungsmessgerät oder einer entsprechenden Auswerteeinheit
zugeleitet. Es sind Einzel- oder Differenzmessungen möglich.
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10, 10.1 und 11, 11.1 zeigen schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einer beweglichen Klappe 20 am Ende der ebenen Trennwand 5 im
Anschlussbereich zum Tubusadapter 1 während der Inspiration (10)
und während
der Exspiration (11) sowie zugehörige vergrößerte Darstellungen
(10.1, 11.1)
des Bereiches der Verbindung zwischen der beweglichen Klappe 20 und
der ebenen Trennwand 5. Während der Inspiration befindet
sich die bewegliche Klappe 20 in einer Position, in der
sie den Strömungsquerschnitt
des Strömungsweges 6,
durch den die Inspiration erfolgt, nur wenig verengt. Wechselt die
Strömungsrichtung,
stellt die gegen die bewegliche Klappe 20 anströmende Gasströmung die bewegliche
Klappe 20 auf, bis diese eine durch einen festen Anschlag
bestimmte Position einnimmt, in der sie den Strömungsquerschnitt des Strömungsweges 6 für die Inspiration
deutlich verringert. Gleichzeitig wirkt sie für den Strömungsweg 7 für die Exspiration als
Leitschaufel und erleichtert auf diese Weise ein Einströmen des
Exspirationsstromes in den Strömungsweg 7.
Dadurch wird eine besonders effektive Entkopplung der getrennten
Strömungswege 6, 7 erreicht.
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Aus
den 10.1 und 11.1 lässt sich
ein konstruktives Prinzip entnehmen, das eine soeben beschrieben
Klappenbewegung ermöglicht.
Die Stirnseite der ebenen Trennwand 5 weist die Form einer
flachen Kerbe auf. Die Flanken 22, 23 dieser Kerbe
stehen in einem stumpfen Winkel zueinander. An Stellen, wo sich
die Flanken 22, 23 berühren, ist die bewegliche Klappe 20 mit
elastischen Befestigungsmitteln 21 an der ebenen Trennwand 5 befestigt.
Die Lage der Flanken 22, 23 bestimmt die Lage
zweier Anschlagpositionen. Die elastischen Befestigungsmittel 21 sind
so vorgespannt, dass sich ohne eine Gasströmung oder während der Inspiration die bewegliche
Klappe 20 in der einen Anschlagposition in Kontakt zu Flanke 23 befindet
und durch Anströmung während der
Exspiration in die andere Anschlagposition bewegt werden kann, in
der Kontakt zur Flanke 22 besteht.
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12 zeigt
eine Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der Bohrungen 8, 8' in der Außenwand
des Y-Stückes
in Puffervolumina 24, 24' führen, deren Innendruck überwacht
wird. Wird eine einzelne Bohrung durch eine Verstopfung verschlossen,
hat das kaum einen Einfluß auf
die Druckmessung, da jedes der Puffervolumina 24, 24' über mehrere
Bohrungen 8, 8' mit
dem zu vermessenden Gasstrom kommuniziert. In Strömungsrichtung
vor dem Ort der Druckmessung, also in diesem Fall vor dem Ort der
Bohrungen 8, 8',
der gleichzeitig dem Ort der Gewinnung von Messwerten zur Charakterisierung des
strömenden
Gases im Sinne von Anspruch 16 entspricht, sind Strömungsgleichrichter
in Form von Leitschaufeln 25, 25' angeordnet, die für ein besonders
gleichmäßiges Strömungsverhalten
sorgen, was wiederum besonders verläßliche und reproduzierbare
Messwerte bedingt.