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Beschreibung Vorrichtung zum Beatimmen spirographischer Volumina Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen spirographisoher Volumina
und betrifft inabesondere eine derartige Vorrichtung, die sich in Verbindung mit
bekannten spirographischen Geräten verwenden läßt.
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Die bisher bekannten Verfahren zum Beatimmen spirographiacher Volumina
machen Gebrauch von einer graphischen Registrierung spirographischer Volumina ale
Funktion der Zeit. Hierbeibesteht der Nachteil, daß eine vertretbare Fehlerbreite
nur durch einen verhältnismäßig großen Arbeitsaufwand bei der Auswertung der Kurven
erreicht werden kann. Mit einem geringen Arbeitsaufwand hingegen ergeben sich nicht
mehr vertretbare Fehlerbreiten. Außerdem haftet dieaen Methoden der Mangel an, da8
menschliche Fehlleistungen bei der Auswertung (Zirkelarbeit, Planimetrieren) eine
zusätzliche, nicht unerhebliche Fehlerquelle darstelen. Schlißlich sind diese methoden
bei
unregelmäßiger Atmung nicht anwendbar und können allgemein erat
nach AbschluB der spirographischen Untersuchung angewendet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe sugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
die diese Nachteile nicht aufweist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist im wesentlichen dadurch gegeben, daß
eine Impulsgabeeinrichtung vorgesehen ist, die mit dem bewegbaren Teil eines spirographiechen
Gerätes mechanisch gekuppelt ist und eine der Bewegungestrecke dieses Teiles proportionale
Anzahl von Impulsez erzeugt, und daß die Impulsgabeeinrichtung mit einer Impulazähleinrichtung
verbunden ist. Bei Verwendung einer derartigen Vorrichtung ist es nicht mehr erforderlich,
die spirographischen Meßwerte zuerst graphisch darzustellen und sodann planimetrisch
oder ähnlich auszuwerten. Bei der Bewegung des bewegbaren Teiles des spirographischen
Gerätes aufgrund von Atemvorgängen wird die Impulsgabeeinrichtung bei jedem Hub
des bewegbaren Teiles um eine dem Hub entsprechende Strecke verstellt. Dabei wird
eine Anzahl Impulse erzeugt, die dem Hub direkt proportional iet. Bei der Bewegungsumkehr
des bewegbaren Teiles ist keine Uaechaltung der Impulagabeeinrichtung erforderlich.
Die Zahlung erfolgt vielmehr fortlaufend und aufgrund der besonderen Ausbildung
der Vorrichtung integrierend.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform umfaßt die Impulsgabeeinrichtung
eine Lichtquellen-Photozellenanordnung sowie ein in des Strahlenweg derselben angeordnetes
impulserzeugendes Bauteil mit abwechselnden Bereichen unterachiedlicher optischer
Reflexions-oder Durchlaßeigenschaften. Derartige Impulsgabeeinrichtungen sind an
sich bekannt und bereite im Handel erhaltlich.
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GemäB einer abgeanderten Ausführungsform umfaßt die Impulsgabeeinrichtung
eine auf Magnetfeldänderungen ansprechende Einrichtung sowie ein in dem räumlichen
Wirkungsbereich derselben liegendes impulserzeugendes Bauteil, welches abwechselnde
Bereiche mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften aufweist.
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Das impulserzeugende Bauteil ist vorzugsweise als drehbar gelagerte
Scheibe ausgebildet, die mit dem bewegbaren Teil des spirographischen Gerätes mechanisch
gekuppelt ist. Diese spezielle Ausbildung hat den Vorteile daß eine verhältnismäBig
große Anzahl von Impulsen pro Hub erzeugt werden kann, und daß eine Ubersteuerung
durch einen zu großen Hub praktisch nicht möglich ist, da die Scheibe keine Endbereiche
aufweist.
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Eine Weiterbildung ist darin zu sehen, daß eine Einrichtung zum Feststellen
einer Richtungsumkehr der Bewegung des
impulserzeugenden Bauteiles
vorgesehen ist. Diese Einrichtung kann einen Schalter umfassen, dessen Betätigungselement
in Reibungsberührung mit dem impulserzeugenden Bauteil oder mit einem mit t diesem
bewegungsmäßig gekuppelten Teil steht. Die Einrichtung kann jedoch auch eine elektronische
Schaltungsanordnung zum Feststellen von Impulsabstandsmaxima umfassen.
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Bei Verwendung einer derartigen Einrichtung zum Feststellen einer
Richtungsumkehr lasse sich verachiedene zusätzliche Meßaufgaben lösen. So können
z. B. die Volumina der Ein-bzw.
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Ausatmung registriert werden. Außerdem kann die ImpulszGhle einrichtung
nach einer vorbestimmten Anzahl von Richtungsumkehrungen abgeschaltet werden, so
daB die Vorrichtung praktisch vollautomatisch betrieben werden kann.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung
an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.
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Die einzige Figur zeigt die Kombination eines bekannten spirographischen
Gerätes mit einer Vorrichtung gemEß der Erfindung.
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Die in der Figur dargestellte Vorrichtung umfaBt ein spirographisches
GerAt J, des zwei jeweils an einem Seil aufgehEngte Glocken 2 und 3 umfaßt, die
luftdicht und bewegbar in Topfen 4 bzw. 5 gelagert sind. Der Innenraum der Glocken
und
zugeordneten Töpfe eteht mit einem AnschluBstutzen fUr die zu
messende Atemluft in Verbindung. Die an der Oberseite der Glocken 2 und 3 befeatigten
Seile 7 bzw. 8 laufen über Seilrollen 9 bzw. 10, die an Tragarmen 11 bzw 12 gelagert
sind.
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Am anderen Ende dieser Tragarme sind wiederum Seilrollen angebracht,
um die die betreffenden Seile vertikal nach unten umgelenkt aind. An diesen vertikalen
Bereichen der Seile ist ein Schreibstift befeetigt, dessen Schreibspitze auf ~ einer
Trommel 13 aufliegt, die durch eine Antriebseinrichtung 14 in ständige Drehung vereetzt
wird.
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Gemäß der Erfindung ist nun an der Seilrolle 9 eine Scheibe 15 mit
geringer Trägheit befestigt, und am Umfang der Scheibe befinden sich in gleichen
Abständen voneinander angeordnete Bohrungen, die in dem Strahlenweg einer Lichtquellen-Photozellenanordnung
(Lichtsehranke) angeordnet sind. Dieae Lichtsohranke umfaßt ein U-formiges Bauteil
16, an deaaen Schenkeln 17 und 18 eine Lichtquelle bzw. eine Photozelle angeordnet
sind. Das U-förmige Bauteil ist an dem Tragarm 11 befeatigt und in der oben beschriebenen
Weise justiert. Zum Erleichtern der Einstellung ist noch eine Blende 19 vorgesehen,
deren einzige Öffnung 20 in dem Strahlenweg der Lichtechranke liegt.
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Die Auf-und Abbewegungen der Spirometerglocke 2 versetzen die Scheibe
15 in alternierende Drehungen, wodurch der
Lichtstrahl der Lichtschranke
abwechselnd unterbrochen und wieder freigegeben wird. Auf diese Weise werden impulsförmige
Photostrdme in der Photozelle erzeugt. Die Zahl der Impulse wird in einer Zahleinrichtung
21 gezählt. Falls die von der Photozelle abgegebene Energie zum Betätigen des Zählgerätes
nicht asreicht, kann noch ein Verstärker 22 zwischengeschaltet werden, dem gegebenenfalls
noch ein Transformator 23 vorgeschaltet ist.
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Bei entsprechend feiner Unterteilung der Bohrungen in der Scheibe
15 gelingt es, die Impulserzeugung ausschließlich volumenabhängig zu gestalten.
Der Impulsabetand, der von der Atemtiefe und von der Atemfrequenz abhängt, ist auf
das MeBergebnis ohne Einfluß Mit dieaer Vorrichtung werden die sowohl auf die Einatmunga-als
auch auf die Ausatmungaperiode entfallenden Impulse gezählt. Da Rinatmunge-und Ausatmungsvolumina
einander praktisch gleich sind, ist fUr die Ermittlung des während einer beatimmten
Zeit geatmeten Luftvolumens lediglich die Multiplikation der gemessenen Impulazahl
mit einem bestimmten Eichfaktor erforderlich.
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Mit der beschriebenen Vorrichtung läßt sich eine Fehlerbreite von
< 1 Prozent erreichen, während bei Anwendung des bisher genauesten Meßverfahrene
eingearbeitete Kräfte einen minimalen Fehler von bestonfalls 0, 25 Prozent erreichen.
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Der Zeitaufwand für die Auswertung einer Atemmessung ist praktisch
Vernachlässigbar, da die Impulszahl lediglich mit einem Faktor multipliziert werden
muß, was wenige Sekunden in Anspruch nimmt. Bei entsprechender Geataltung der Anordnung
kann these Multiplikation fortfallen, so daß das Zählergebnis die gewünschte numerische
Große des Atemvolumens angibt. FUr die Auswertung einer Atemkurve von 10 Minuten
Dauer werden bei Anwendung der herkömmlichen Methoden 15 bis 30 Minuten benotigt.
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Wie man aus der Wirkungsweise der Vorrichtung nach der Erfindung gleich
erke@nt, haben Unregelmäßigkeiten der Atmung der untersuchten Person keinen Einfluß
auf die Meßgenauigkeit, während bei den herkömmlichen Verfahren unter diesen Umständen
eine Auswertung praktisch unmöglich ist.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich durch entsprechende
Vorwahl der Zählperioden mittele einer geeigneten Einrichtung automatisch steuern,
und es ist eine fortlaufende und eine periodische Volumenbeatimmung damit möglich,
wobei die Zählergebnisse einem Druckwerk zugefhrt werden können, so daß zu jedem
gewünschten Zeitpunkt während der Untersuchung bzw. bei Beendigung derselben die
Meßdaten bereits in numerischer Form vorliegen.