DE1466840C3

DE1466840C3 - Plethysmograph

Info

Publication number: DE1466840C3
Application number: DE1466840A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: JAEGER ERICH 8700 WUERZBURG DE
Current assignee: JAEGER ERICH 8700 WUERZBURG DE
Priority date: 1964-12-11
Filing date: 1964-12-11
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE1466843C3; DE1466843A1; DE1466843B2; DE1466840A1; NL159576B; DE1466842B2; NL146704B; DE1466842A1; NL7510792A; NL6516124A; FR1524043A; NL7510793A; DE1466840B2; NL158697B; CH430038A; US3511237A

Description

Unter einem Plethysmographen versteht man bekanntlich ein medizinisches Gerät zur Untersuchung der Lungenfunktion, insbesondere zur Bestimmung des Strömungswiderstandes der inneren Atemwege, bei welchem die Volumenunterschiede erfaßt werden, die auftreten, wenn die zu untersuchende Person die in der Lunge bzw. den Atemwegen befindliche Luft während des Ausatmens unter Überdruck bzw. während des Einatmens unter Unterdruck setzt.

Die bekannten Plethysmographen bestehen gewöhnlich im wesentlichen aus einer luftdicht verschließbaren Kabine, ähnlich einer Telefonzelle, in die die zu untersuchende Person gesetzt wird. Der Luftdruckunterschied zwischen dem Inneren der Kabine und der Außenluft kann mittels eines empfindlichen Manometers gemessen werden. Die zu untersuchende Person arbeitet während der Untersuchung in ein ,über ein Mundstück oder eine Maske angeschlossenes Atemrohr, das mit einem Strömungsmeßgerät ^:ünd/oder einem schnell arbeitenden Verschluß, der Verschlußdruckkurven aufzunehmen gestattet, verbunden ist (Journal of Appl. Physiol. 14,1959, S. 439 bis 444).

Plethysmographische Untersuchungen laufen im Endeffekt auf die Messung einer relativ kleinen Differenz zweier wesentlich größerer Meßgrößen hinaus, nämlich der Volumenänderungen des Körpers der zu untersuchenden Person während des Atmungsvorganges, die über die Druckänderungen der in der Kabine eingeschlossenen Luft gemessen werden. Die Gefahr von Störungen durch unerwünschte Effekte, insbesondere Temperatureinflüsse, ist dementsprechend groß. Besonders störend sind die das Meßergebnis verfälschenden Druckschwankungen, die dadurch entstehen, daß sich die ausgeatmete Luft beim Mischen mit der kühleren Luft in der Kabine zusammenzieht und die eingeatmete Luft sich durch die Erwärmung im Körper ausdehnt. Es ist wegen der damit verbundenen Belästigung der zu untersuchenden Person nämlich in der Praxis nicht tragbar, die Temperatur und den Feuchtigkeitsgehalt der Kabinenluft auf die Temperatur und den Feuchtigkeitsgehalt der ausgeatmeten Luft einzustellen. Um diese störenden Druckschwankungen zu vermeiden, ist es bekannt, die zu untersuchende Person in einen Gummisack atmen zu lassen, der erwärmte, feuchte Luft enthielt (J. Appl. Physiol. 14, 4, S. 813 bis 820, 1964). Es ist ferner aus der Zeitschrift J. Appl. Physiol. 19,3, S. 534 und 535,1964, bekannt, die zu untersuchende Person in einen Kunststoffbeutel atmen zu lassen, der sich innerhalb eines hermetisch verschlossenen Kastens mit thermisch isolierten Wänden befand. In diesem Kasten befand sich noch ein zweiter Kunststoffbeutel, der über einen ein Strömungsmeßgerät enthaltenden Anschlußstutzen mit der Außenluft in Verbindung stand. Die Luft innerhalb des Kastens wurde durch einen Thermostaten auf Körpertemperatur gehalten. Da der Kasten luftdicht abgeschlossen war, traten bei dem mit der Außenluft in Verbindung stehenden Beutel Volumenänderungen auf, die komplementär zu denen des mit der zu untersuchenden Person verbundenen Atembeutels waren, so daß das Strömungsmeßgerät indirekt die Atemluftströmung maß. Nachteilig an diesem sogenannten »Bag-in-Box«-System ist jedoch nicht nur sein relativ komplizierter und voluminöser Aufbau, sondern auch die Tatsache, daß wegen der indirekten Thermostatisierung des Atembeutels und des mit der Außenluft in Verbindung stehenden Beutels sowie durch das Ein- und Ausströmen kalter Außenluft in den letztgenannten Beutel immer noch erhebliche Störungen auftreten.

Plethysmographische Messungen waren daher bisher verhältnismäßig kompliziert und wurden daher nur von wenigen Spezialisten ausgeführt, obwohl sich mit solchen Untersuchungen wertvolle Erkenntnisse gewinnen lassen, die sonst praktisch nicht zugängig sind. Außerdem ließ die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit plethysmographischer Messungen trotz großer Sorgfalt und Sachkenntnis zu wünschen übrig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Störungen durch Temperaturschwankungen der Atemluft weitestgehend auszuschalten.

Diese Aufgabe wird bei einem Plethysmographen für medizinische Lungenuntersuchungen mit einer luftdicht verschließbaren Kabine zur Aufnahme einer zu untersuchenden Person, einer auf den Innendruck der Kabine ansprechenden Druckmeßeinrichtung and einem ein Strömungsmeßgerät und/oder einen Verschluß enthaltenden Atemrohr, an dessen eines Ende die zu untersuchende Person mittels eines Mundstückes oder einer Maske anschließbar ist und dessen anderes Ende mit einem in der Kabine angeordneten und durch eine leicht nachgebende Wand gegen den Rest des Innenraumes der Kabine abgeschlossenen Raum verbunden ist, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Atemrohr eine Abzweigung mit einem Rohrstutzen aufweist, der einen fernbetätigbaren Verschluß enthält und in das Innere der Kabine mündet, und daß der abgeschlossene Raum eine elektrische Heizvorrichtung enthält.

Bei dem Plethysmographen gemäß der Erfindung können die Atemwege der zu untersuchenden Person vor und nach der eigentlichen Messung mit dem Innenraum der Kabine verbunden werden, der relativ kühle und angenehm zu atmende Luft enthält. Während der eigentlichen Messungen werden die Atemwege der zu untersuchenden Person auf einen Atembeutel umgeschaltet, der thermostatisierte Luft unter BTPS-Bedingungen enthält Da sich die thermischen Verhältnisse des Atembeutels bezüglich der ihn umgebenden Innenluft der Kabine bei der Messung praktisch nicht ändern und die Atemluft sich weder ausdehnt noch zusammenzieht, werden die obenerwähnten störenden Druckschwankungen vermieden.

Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Atemrohranordnung für einen Plethysmographen gemäß der Erfindung und

F i g. 2 einen Horizontalschnitt durch die Kabine eines Pleihysmographen gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Atemrohranordnung enthält ein Mundstück 1, in das der Patient bei der Untersuchung atmet. An das Mundstück 1 ist ein Atemrohr 3 angeschlossen, das vorn mit einem fernbetätigbaren Ventil 5 versehen ist. Das Ventil 5 ermöglicht die Aufnahme von Verschlußdruckkurven (dabei sind dann alle anderen Abzweigleitunten geschlossen) und außerdem eine Verbindung des Mundstückes 1 mit dem Inneren der Kabine 7 (F i g. 2).

An das Atemrohr 3 ist außerdem eine im ganzen mit 9 bezeichnete Anordnung angeschlossen, die ermöglicht, daß der Patient einatmet und in ein entsprechend temperiertes Luftvolumen ausatmet. Die Anordung 9 ersetzt also den bisher zu diesem Zweck verwendeten, teilweise mit warmem Wasser gefüllten Gummisack.

Die Anordnung 9 ist an das Atemrohr 3 über einen Stutzen 11 angeschlossen, der ein Strömungsmeßgerät und vorzugsweise auch ein Absperrventil 13, das nur schematisch punktiert eingezeichnet ist, enthält. Das Strömungsmeßgerät kann ein Pitot-Rohr oder, wie dargestellt, ein als Strömungswiderstand dienendes Sieb 15 enthalten. Das Sieb ist vorzugsweise mit einer regelbaren Heizung vorsehen, die seine Temperatur an die Temperatur der ; ausgeatmeten Luft anzupassen gestattet. Beidseits des Siebes sind Anschlüßstutzen vorgesehen, die zu einem Differenzmanometer 17 führen. Strömungsmeßgeräte dieser Art sind bekannt, so daß sich eine nähere Beschreibung erübrigt. Der Stutzen 11 mündet in eine Bodenplatte 19, die von Drahtbügeln 21 überspannt wird. An der Bodenplatte kann ein Kunststoffbeutel 23 befestigt werden, der durch die Drahtbügel 21 am Zusammenfallen gbhindert wird. Zur Befestigung des Kunststoffbeutels 23 jiann die

ίο Bodenplatte beispielsweise einen mit einer Ringnut versehenen Flansch aufweisen, in der der Kuriststoffbeutel dann mittels eines Gummiringes od. dgl. festgelegt werden kann. Bei Verwendung eines beidseits offenen Kunststoffschlauches kann oben an den Bügeln eine entsprechende Anordnung 25 vorgesehen sein oder es befindet sich oben am Kreuzungspunkt der Bügel ein zylindrischer Körper, an dem das obere offene Ende des schlauchartigen Kunststoffbeutels mittels eines Ringes schnell festgeklemmt werden kann. Die Verwendung eines beidseits offenen, schlauchartigen Kunststoffbeutels hat den Vorteil, daß ein rascher Ersatz der in der Anordnung 9 eingeschlossenen Luft möglich ist, wenn diese verbraucht sein sollte: Man löst einfach den oberen Verschluß und schiebt den Schlauch in Richtung der Bodenplatte zusammen; die vorher vom Beutel eingeschlossene Luft vermischt sich dann sofort mit der Luft in der Kabine, was durch die noch zu beschreibende Luftumwälzeinrichtung zusätzlich beschleunigt wird.

Im Inneren des von den Bügeln 21 und dem Kunststoffbeutel 23 umschlossenen Raum befindet sich eine Anordnung, die es gestattet, die vom Kunststoffbeutel eingeschlossene Luft auf der Temperatur der ausgeatmeten Luft zu halten, so daß Volumenänderungen der aus- bzw. eingeatmeten Luft durch Abkühlung bzw. Erwärmung vermieden werden. Die Anordnung zur Temperierung der Luft besteht vorzugsweise aus einer Widerstandsheizung 27 und einem elektrisch angetriebenen Gebläse 29, die sich beide innerhalb eines senkrecht stehenden rohrförmigen Bauteils 31 befinden.

Im Betrieb wird die Luft in Richtung der eingezeichneten Pfeile umgewälzt. In dem die temperierte Luft enthaltenden Raum kann außerdem ein Wärmefühler 33 vorgesehen sein, der die Widerstandsheizung 27 in an sich bekannter Weise so steuert, daß eine gewünschte einstellbare Temperatur eingehalten wird. Der Sollwert kann automatisch durch einen direkt vor dem Mund des Patienten angeordneten Temperaturfühler bestimmt werden. Hierdurch können Schwankungen der Temperatur der ausgeatmeten Luft, z. B. bei Untersuchungen

so unter Belastung, erfaßt und automatisch kompensiert werden.

Auf der Bodenplatte kann eine Anordnung 34 vorgesehen sein, um CO2 zu absorbieren und/oder den Feuchtigkeitsgehalt der Luft zu beeinflussen. Man kann hierzu z. B. einen entsprechend imprägnierten Schaumstoff- oder Moosgummiring verwenden. Der Stutzen 11 ragt dann vorzugsweise etwas über die Bodenplatte 19 hinaus.
Um bei länger dauernden Untersuchungen sicherzustellen, daß die Luft in der Kabine 7 (Fig.2) nicht unzulässig an Sauerstoff verarmt und um die Untersuchung für den Patienten angenehmer zu machen, ist an das Atemrohr vorzugsweise noch eine Verbindung zur Außenluft angeschlossen. Diese Verbindung enthält ein Absperrventil 35 und zwei Schläuche 37, 39, die zu öffnungen 40 in der Zellenwand führen. Die Schläuche 37,39 sind an den am Atemrohr ansetzenden Enden mit in entgegengesetzten Richtungen sperrenden Rück-

schlagventilen versehen, so daß bei geöffnetem Absperrventil 35 der eine Schlauch zum Ansaugen von Frischluft und der andere Schlauch zum Ausstoßen verbrauchter Luft dienen, wie durch die Pfeile angedeutet ist.

Die beschriebene Anordnung ist an einem Stativ, vorzugsweise einer senkrechten Stange 41, die vcm Boden bis zur Decke der Kabine 7 reicht, schwenkbar gelagert, so daß sie für die Reinigungs- und Wartungsarbeiten und zum Erleichtern des Ein- und Aussteigens aus der Kabine herausgeschwenkt werden kann, wie in F i g. 2 gestrichelt dargestellt ist. Die Schläuche 37, 39 und die elektrischen Verbindungen (Fernsteuer- und Meßleitungen) 43 sind so geführt oder ausgebildet, daß sie das Schwenken nicht behindern.

Zu einer vollständigen Untersuchungsanlage gehört außer der beschriebenen Kabine mit den an und in ihr befindlichen Vorrichtungen noch ein Meß- und Steuerplatz, von dem aus die verschiedenen Ventile usw. steuerbar sind und die Meßwerte verarbeitet, angezeigt und registriert werden. Dieser Steuerplatz enthält vorzugsweise einen Programmwähler, der den Untersuchungsablauf weitestgehend vereinfacht.

Der Programmwähler ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er die folgenden Funktionen entweder einzeln •oder als Untersuchungsreihe nacheinander ablaufen läßt:

1. Eichung der Anordnung. Hierzu wird eine an sich bekannte Eichpumpe in Betrieb gesetzt, die eine periodische, bekannte Volumenänderung erzeugt, mit der das Gerät in an sich bekannter Weise geeicht werden kann.

2. Der Patient atmet inzwischen am Atemrohr, und nach der Eichung gemäß Punkt 1 wird nun ein Pneumotachogramm aufgenommen. Das Atemrohr 3 ist hierzu über das geöffnete Ventil 13 mit der

ίο temperierten Luft im Kunststoffbeutel 23 verbunden; die Ventile 5 und 35 sind geschlossen.

3. Gewünschtenfalls kann nun eine Pause eingeschaltet werden, während der der Patient über das geöffnete Ventil 5 Luft aus der Kabine atmet oder über das geöffnete Ventil 35 Außenluft atmet. Das Ventil 13 und das Ventil 35 bzw. 5 sind dabei geschlossen. ,

4. Anschließend erfolgt eine Verschlußdruckmessung, während der die Ventile 13 und 35 dauernd geschlossen sind und das Ventil 5, gegebenenfalls mehrmals in Abständen, ganz kurzzeitig geschlossen wird.

Anschließend wird der Patient wieder wie bei Punkt 3 mit dem Inneren der Kabine oder der Außenluft verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Plethysmograph für medizinische Lungenuntersuchungen mit einer luftdicht verschließbaren Kabine zur Aufnahme einer zu untersuchenden Person, einer auf den Innendruck der Kabine ansprechenden Druckmeßeinrichtung und einem ein Strömungsmeßgerät und/oder einen Verschluß enthaltenden Atemrohr, an dessen eines Ende die zu untersuchende Person mittels eines Mundstückes oder einer Maske anschließbar ist und dessen anderes Ende mit einem in der Kabine angeordneten

" und durch eine leicht nachgebende Wand gegen den Rest des Innenraumes der Kabine abgeschlossenen Raum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Atemrohr eine Abzweigung mit einem Rohrstutzen aufweist, der einen fernbetätigbaren Verschluß (5) enthält und in das Innere der Kabine (7) mündet, und daß der abgeschlossene Raum eine elektrische Heizvorrichtung (27) enthält.

2. Plethysmograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene Raum außer der Heizvorrichtung (27) noch eine Luftumwälzeinrichtung (29) enthält.

3. Plethysmograph nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftumwälzeinrichtung ein elektrisch angetriebenes Gebläse (29) ist.

4. Plethysmograph nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizvorrichtung (27) und das Gebläse (29) in einem senkrecht stehenden Rohr (31) angeordnet sind.

5. Plethysmograph nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (27) auf der einem zum abgeschlossenen Raum (23) führenden Rohrstutzen (11) gegenüberliegenden Seite des Gebläses (29) angeordnet ist und daß das Gebläse Luft in Richtung vom Rohrstutzen zur Heizvorrichtung fördert.

6. Plethysmograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung ein heizbares Sieb (15) enthält, das im Rohrstutzen (11) angeordnet ist und einen Strömungswiderstand eines Strömungsmeßgerätes bildet.

7. Plethysmograph nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung einstellbar ist.

8. Plethysmograph nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung durch einen Thermostaten regelbar ist.

9. Plethysmograph nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat einen Wärmefühler enthält, der möglichst nahe am Mund der zu untersuchenden Person im Strom der ausgeatmeten Luft angeordnet ist.