DE1466843C3 - Plethysmograph - Google Patents
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Description
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Das Hauptpatent 14 66 840 betrifft einen Plethysmographen 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. Das Atemrohr weist eine Abzweigung mit einem Rohrstutzen auf, der einenThe main patent 14 66 840 relates to a plethysmograph for medical pulmonary examinations an airtight cabin for receiving a person to be examined, one on the Internal pressure of the cabin responsive pressure measuring device and a flow measuring device and / or a breathing tube containing a closure, at one end of which the person to be examined by means of a Mouthpiece or a mask can be connected and the other end with one in the cabin arranged and closed by a slightly yielding wall from the rest of the interior of the cabin Space is connected. The breathing tube has a branch with a pipe socket, the one
jo fernbetätigbaren Verschluß enthält, und der abgeschlossene Raum enthält eine elektrische Heizvorrichtung.jo remotely operated shutter contains, and the completed Room contains an electric heater.
In medizinischer Hinsicht interessieren in erster Linie die Schwankungen des Innendruckes der Kabine, die durch die während des Atmens auftretenden Volumen-Schwankungen der zu untersuchenden Person verursacht werden. Diesen interessierenden Druckschwankungen sind jedoch relativ starke Störungen überlagert, deren eine Hauptursache in der Erwärmung der Kabinenluft durch die zu untersuchende Person und andere Wärmequellen, wie z. B. Beleuchtungskörper oder wärmeabgebende Geräte besteht.From a medical point of view, the fluctuations in the internal pressure of the cabin are of primary interest caused by the volume fluctuations of the person to be examined during breathing will. These pressure fluctuations, which are of interest, are, however, superimposed on relatively strong disturbances, one of the main reasons for the warming of the cabin air by the person to be examined and other heat sources, such as B. There is lighting or heat emitting devices.
Ein Teil dieser Schwierigkeiten wird durch die in der Hauptanmeldung unter Schutz gestellte Erfindung behoben, nämlich dadurch, daß man den Patienten in einen vom Inneren der Kabine durch eine leicht bewegliche Wand getrennten Raum atmen läßt, in dessen Innerem sich eine thermostatisch gesteuerte Heizvorrichtung und vorzugsweise auch eine Luftumwälzvorrichtung befindet.Part of these difficulties is caused by the invention protected in the main application fixed, namely by the fact that the patient into one of the inside of the cabin through an easy movable wall lets breathe separate room, inside of which there is a thermostatically controlled Heating device and preferably also an air circulation device is located.
Gemäß einem eigenen älteren Vorschlag (OS 14 66 842.-35) wird ferner der Innendruck der Kabine nicht auf den Umgebungsdruck bezogen, sondern auf den Druck im Inneren eines abgeschlossenen Pufferbehälters. Hierdurch können Störungen durch Druck-Schwankungen in der Außenluft, wie sie beispielsweise durch das Öffnen und Schließen von Türen entstehen, weitgehend ausgeschaltet werden.According to a separate, older proposal (OS 14 66 842.-35), the internal pressure of the cabin not related to the ambient pressure, but to the pressure inside a closed buffer container. This can cause disturbances due to pressure fluctuations in the outside air, such as for example caused by the opening and closing of doors can be largely switched off.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Störungen des Nutzsignals durch unerwünschte Druckschwankungen weiter herabzusetzen.The present invention is based on the problem of the interference of the useful signal by undesired Reduce pressure fluctuations further.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 unter Schutz gestellte Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention which is protected in claim 1.
Weitere Maßnahmen zur Unschädlichmachung der unerwünschten Druckänderungen sind in den Unteransprächen unter Schutz gestellt.Further measures to render the undesired pressure changes harmless are contained in the subclaims placed under protection.
Durch die Erfindung wird der Einfluß von unerwünschten Druckänderungen auf die Meßergebnisse erheblich verringert, so daß genauere und aussagekräfti-The invention eliminates the influence of undesired pressure changes on the measurement results considerably reduced, so that more precise and meaningful
gere Meßergebnisse erhalten werden.more measurement results can be obtained.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention are described in more detail with reference to the drawing explained; it shows
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Plethysmographen mit entlang einer Linie 1-1 in Fig. 2 geschnittenen Kabine,FIG. 1 is a side view of a plethysmograph with a section along a line 1-1 in FIG. 2 Cabin,
Fig. 2 eine Draufsicht der Kabine in einer Schnittebene 2-2 der F i g. 1 und eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Grundumsatzes bzw. zur Ausschaltung von störenden Wärmeeinflüssen,Fig. 2 is a plan view of the cabin in a sectional plane 2-2 of FIG. 1 and a circuit arrangement for determining the basal metabolic rate or for switching off from disruptive heat influences,
Fig.3 eine teilweise geschnittene, teilweise schematisch dargestellte Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Atemkopfes für den in F i g. 1 und 2 dargestellten Plethysmographen,3 shows a partially sectioned, partially schematic The illustrated side view of a preferred embodiment of a breathing head for the in F i g. 1 and 2 plethysmographs shown,
F i g. 4 eine Draufsicht auf den in F i g. 3 dargestellten Atemkopf undF i g. 4 is a top view of the FIG. 3 shown breathing head and
F i g. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der in F i g. 2 dargestellten. Schaltung.F i g. 5 is a diagram for explaining the mode of operation of the functions shown in FIG. 2 shown. Circuit.
Der als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in den Zeichnungen dargestellte Plethysmograph umfaßt eine Kabine 10 zur Aufnahme der zu untersuchenden Person und ein Meß- und Steuergestell 12.The plethysmograph shown in the drawings as a preferred embodiment of the invention comprises a cabin 10 for receiving the person to be examined and a measuring and control frame 12th
Die Kabine 10 hat eine dicht schließende Tür 14 mit einem Fenster 16^.ihr Inneres ist durch ein weiteres Fenster 18 und eine außerhalb der Kabine angeordnete Lichtquelle 20, vorzugsweise eine wenig wärmeentwikkelte Leuchtstofflampe beleuchtet. In der Decke der Kabine befindet sich außerdem eine relativ große Öffnung 22 mit einem Verschluß 24, der im Notfall von innen geöffnet werden kann.The cabin 10 has a tightly closing door 14 with a window 16 ^. Its interior is through another Window 18 and a light source 20 arranged outside the cabin, preferably one with little heat development Illuminated fluorescent lamp. There is also a relatively large one in the ceiling of the cabin Opening 22 with a closure 24 which can be opened from the inside in an emergency.
Im Inneren der Kabine befindet sich in ein in Fig. 3 genauer dargestellter Atemkopf 28, der an einer vertikalen Stange 30 höhenverstellbar und schwenkbar gelagert ist.Inside the cabin there is a in FIG. 3 breathing head 28 shown in more detail, which is height-adjustable and pivotable on a vertical rod 30 is stored.
Bei der Untersuchung sitzt der Patient auf einer Art Stuhl 32, dessen Sitzfläche und Rückenlehne durchbrochen sind. Die Unterseite der Sitzfläche und die Rückseite der Rückenlehne stehen mit dem Inneren der Kabine 10 in Verbindung. Durch diese Maßnahme werden Störungen vermieden, die sonst durch Lufteinschlüsse zwischen dem Körper des Patienten und dem Stuhl auftreten könnten.During the examination, the patient sits on a type of chair 32, the seat and back of which are perforated are. The underside of the seat and the back of the backrest stand with the inside of the Cabin 10 in connection. This measure avoids disturbances that would otherwise be caused by air inclusions could occur between the patient's body and the stool.
Um das Innenvolumen der Kabine 10 möglichst klein zu halten, hat die Rückwand 34 der Kabine die Form eines Halbzylinders. Außerdem ist unter dem Stuhl 32 ein gegen das Innere der Kabine abgedichteter Kasten 36 angeordnet. Das Innere 38 dieses Kastens kann als Puffervolumen verwendet werden, wie noch näher erläutert wird.In order to keep the internal volume of the cabin 10 as small as possible, the rear wall 34 of the cabin has the shape of a half cylinder. In addition, under the chair 32 is a box sealed from the interior of the cabin 36 arranged. The interior 38 of this box can be used as a buffer volume, as will be explained in more detail below is explained.
Die Druckänderungen in der Kabine 10 können auf verschiedene Weise gemessen werden:The pressure changes in the cabin 10 can be measured in several ways:
1. Mittels einer Meßvorrichtung 40, die zwischen das Innere der Kabine und die Umgebungsluft geschaltet ist.1. By means of a measuring device 40 which is connected between the interior of the cabin and the ambient air.
2. Mittels einer Meßvorrichtung, die zwischen das Innere der Kabine und ein gegenüber der Umgebungsluft weitestgehend abgeschlossenes Puffervolumen geschaltet ist. Als Puffervolumen kann beispielsweise der Innenraum 38 des Kastens 36 dienen. In diesem Falle ist dann eine Meßvorrichtung 42 zwischen das Innere der Kabine und das Innere 38 des Kastens 36 geschaltet. Das Puffervolumen kann sich auch außerhalb der Kabine befinden und ist dann mit dem der Kabine abgewandten Anschluß 44 der Meßvorrichtung 40 verbunden. Das äußere Puffervolumen kann eine Wand mit der Kabine 10 gemeinsam haben oder ganz von dieser getrennt sein.2. By means of a measuring device placed between the interior of the cabin and a buffer volume that is largely closed off from the ambient air is switched. The interior 38 of the box 36, for example, can serve as a buffer volume. In this case a measuring device 42 is then connected between the interior of the cabin and the interior 38 of the box 36. The buffer volume can also be located outside the cabin and is then the same as that of the cabin remote terminal 44 of the measuring device 40 connected. The outer buffer volume can be a wall have in common with the cabin 10 or be completely separate from it.
Die Meßvorrichtungen 40, 42 können empfindliche Differenzdruckmanometer oder empfindliche, richtungsabhängige Strömungsmeßgeräte mit nachgeschalteter Integriereinrichtung oder Volumenmeßgeräte (z. B. Spirometer) sein.The measuring devices 40, 42 can be sensitive differential pressure manometers or sensitive, direction-dependent ones Flow measuring devices with a downstream integrating device or volume measuring devices (e.g. spirometer).
Das Innere der Kabine ist mit der Außenluft außerdem über eine Ausgleichsöffnung, deren Querschnitt vorzugsweise einstellbar ist, verbunden, die in F i g. 2 als Ventil 46 dargestellt ist. Hierfür kann einfach eine drehbare Scheibe verwendet werden, die Öffnungen unterschiedlichen Durchmessers hat, die wahlweise in einen das Innere der Kabine mit der \Außenluft verbindenden Kanal eingeschaltet werden können und dann dessen engsten Querschnitt bestimmen.The interior of the cabin is also connected to the outside air via a compensation opening, the cross section of which is preferably adjustable, which is shown in FIG. 2 is shown as valve 46. For this purpose, can be used just a rotatable disk, the openings of different diameters, with the connecting optionally in a the interior of the cabin with the \ outside air channel can be turned on and then determine its narrowest cross section.
Eine ähnliche Ausgleichsöffnung, die einen einstellbaren Strömungswiderstand darstellt, kann auch nach Wunsch zwischen dem Pufferbehälter und der Außenluft und/oder zwischen dem Pufferbehälter und dem Inneren der Kabine vorgesehen sein. iA similar compensation opening, which represents an adjustable flow resistance, can also be used according to Desire between the buffer tank and the outside air and / or between the buffer tank and the Be provided inside the cabin. i
Das Produkt, aus Volumenelastizität und Volumen der Kabine 10 ist vorzugsweise gleich dem Produkt aus Volumenelastizität und Volumen des Pufferbehälters, so daß Druckschwankungen der Umgebungsluft ohne Einfluß auf die zwischen dem Inneren des Pufferbehälters und dem Inneren der Kabine herrschenden Druckunterschied sind.The product of volume elasticity and volume of the cabin 10 is preferably equal to the product Volume elasticity and volume of the buffer tank, so that pressure fluctuations in the ambient air without Influence on the prevailing between the interior of the buffer tank and the interior of the cabin Pressure difference are.
Wenn der Kasten 36 unter dem Stuhl 32 als Pufferbehälter verwendet wird, ist der Stuhl 32 vorzugsweise an der Kabinenwand bzw. dem Kabinenboden abgestützt, nicht jedoch auf dem Kasten 36, so daß Störungen durch Verformungen des Kastens 36 bei Bewegungen der zu untersuchenden Person verhindert werden.When the box 36 under the chair 32 is used as a buffer container, the chair 32 is preferably supported on the cabin wall or the cabin floor, but not on the box 36, see above that prevents interference from deformations of the box 36 when the person to be examined moves will.
Der in F i g. 3 und 4 genauer dargestellte Atemkopf 28 umfaßt ein Atemrohr 48 mit einem Mundstück 50 (oder einer nicht dargestellten Atemmaske), in das den Patient atmet. Das Atemrohr 48 enthält ein Magnetventil 52, das in an sich bekannter Weise zur Aufnahme von Verschlußdruckkurven dient, ein entsprechend ausgebildetes, nur schematisch dargestelltes Magnetventil 54, das im geöffneten Zustand der zu untersuchenden Person erlaubt, Luft aus dem Inneren der Kabine 10 zu atmen; ein Strömungsmeßgerät 56, das vorzugsweise einen Strömungswiderstand 58 in Form eines heizbaren Metallnetzes und ein Differenzdruckmanometer 60 enthält, das an Rohrstutzen 62 beidseits des Strömungswiderstandes 58 angeschlossen ist und einen Rohrstutzen 64, der vor dem Ventil 52 angeordnet ist und zu einem Druckmeßgerät 66 führt, das bei geschlossenem Ventil 52 den Verschlußdruck (Alveolardruck Pa/^mißt. Das Schließen des Ventils 52 wird vorzugsweise durch das Differenzdruckmanometer 60 gesteuert und schließt vorzugsweise am Ende der Ausatmung, da die dann mittels des Druckmeßgerätes 66 und der Meßeinrichtung 12 des Plethysmographen aufgenommene Verschlußdruckkurve die funktionell Residualluft (functional residual capacity) zu bestimmen gestattet. Zu diesem Zweck ist das Differenzdruckmanometer 60 mit einem Steuergerät 68 verbunden, das, wie schematisch in dem mit 68 bezeichneten Rechteck angedeutet ist, ein Relais mit zwei festen Kontakten x, y und einer beweglichen Kontaktzunge ζ enthält, deren Ruhelage in der Mitte liegt. Bei Änderungen des Differenzdruckes ZlPi gemäß dem in F i g. 3 dargestellten Diagramm legt sich die Kontaktzunge ζ dann gemäß dem darunter dargestellten Diagramm abwechselnd an die Kontakte x,/an und nimmt dazwischen eine kurze Zeitspanne ihre Ruhelage ein, bei der sie mit keinem der Kontakte BerührungThe in F i g. Breathing head 28, shown in more detail in FIGS. 3 and 4, comprises a breathing tube 48 with a mouthpiece 50 (or a breathing mask, not shown) into which the patient breathes. The breathing tube 48 contains a solenoid valve 52, which is used in a manner known per se to record closure pressure curves, a correspondingly designed, only schematically illustrated solenoid valve 54 which, when open, allows the person to be examined to breathe air from inside the cabin 10; a flow meter 56, which preferably contains a flow resistor 58 in the form of a heatable metal mesh and a differential pressure manometer 60 which is connected to pipe socket 62 on both sides of the flow resistor 58 and a pipe socket 64 which is arranged in front of the valve 52 and leads to a pressure gauge 66 which When the valve 52 is closed, the closure pressure (alveolar pressure P a / ^ measures. The closure of the valve 52 is preferably controlled by the differential pressure manometer 60 and preferably closes at the end of exhalation, since the closure pressure curve then recorded by the pressure measuring device 66 and the measuring device 12 of the plethysmograph is the For this purpose, the differential pressure manometer 60 is connected to a control device 68 which, as indicated schematically in the rectangle labeled 68, is a relay with two fixed contacts x, y and a movable contact tongue ζ e whose rest position is in the middle. With changes in the differential pressure ZlPi according to the in F i g. 3, the contact tongue ζ then alternately rests against the contacts x, / in accordance with the diagram below, and assumes its rest position for a short period of time in which it does not touch any of the contacts
14 ÖÖ Ö4J14 ÖÖ Ö4J
macht. Das Steuergerät 68 weist also ein Schwellwertverhalten auf. Beim Übergang von der Ausatmung zur Einatmung schließt das Steuergerät 68 das Magnetventil 52 für eine ausreichende Zeit, um eine Verschlußdruckkurve aufnehmen zu können, die im Meß- und Steuergestell 12 zusammen mit den gleichzeitig ablaufenden Druckänderungen in der Kabine 10 anoder aufgezeichnet werden.power. The control unit 68 thus has a threshold value behavior. In the transition from exhalation to Inhalation, the controller 68 closes the solenoid valve 52 for a sufficient time to establish an occlusion pressure curve to be able to record the in the measuring and control frame 12 together with the same time pressure changes occurring in the cabin 10 can be indicated or recorded.
Das obere Ende des Atemrohres 48 mündet in einen gegen das Innere der Kabine abgedichteten Raum 70, der unten durch eine Grundplatte 72 begrenzt wird. Von der Grundplatte 72 springen nach oben und unten je ein zylindrischer Flansch 74,76 vor, die mit je einer Ringnut 78, 80 versehen sind. Am oberen Flansch 76 sind Drahtbügel 82 angebracht, die oben ein Rohrstück 84 tragen, das mittels eines abnehmbaren Stopfens 86 dicht verschlossen werden kann. An der Grundplatte 72 sind außerdem weitere Drahtbügel 88 angebracht, die oben an einem Ring 90 befestigt sind. Die Drahtbügel 82, 88 dienen zur Unterstützung von Schläuchen 92 bzw. 94 aus dünner Kunststoffolie, deren obere und untere Enden mit Gummizügen 96 versehen sind, die die Enden der Schläuche in den Nuten 78 bzw. 80 bzw. entsprechenden Nuten an der Außenseite des Rohrstükkes 84 abdichten. Der Raum 70 ist also gegen das Innere der Kabine 10, in. der er angeordnet ist, luftdicht abgeschlossen; wegen der Nachgiebigkeit der dünnen Kunststoffolien, aus denen die Schläuche 92, 94 bestehen, kann jedoch kein störender Druckunterschied zwischen dem Raum 70 und dem Innenraum der Kabine 10 auftreten.The upper end of the breathing tube 48 opens into a space 70 which is sealed off from the interior of the cabin, which is limited at the bottom by a base plate 72. Jump up and down from the base plate 72 cylindrical flange 74,76, which are each provided with an annular groove 78, 80. On the upper flange 76 are Wire bracket 82 attached, which carry a piece of pipe 84 above, which by means of a removable plug 86 tight can be locked. On the base plate 72 further wire brackets 88 are also attached, the above are attached to a ring 90. The wire brackets 82, 88 serve to support hoses 92 and 94, respectively made of thin plastic film, the upper and lower ends of which are provided with elastic bands 96, which the ends the hoses in the grooves 78 or 80 or corresponding grooves on the outside of the pipe section 84 seal. The space 70 is therefore airtight from the interior of the cabin 10 in which it is arranged closed; because of the resilience of the thin plastic films that make up the tubes 92, 94 exist, but there can be no disturbing pressure difference between the space 70 and the interior of the cabin 10 occur.
Im Raum 70 befindet sich eine Luftumwälz- und Temperaturregeleinrichtung 98. Durch diese Einrichtung 98 wird die Luft im Raum 70 auf einer Temperatur gehalten, deren Wert in der Praxis knapp unterhalb der Körpertemperatur liegt und so gewählt ist, daß sich weder die von der untersuchten Person in den Raum 70 eingeatmete Luft erwärmt. Eine solche Abkühlung oder Erwärmung würde die Messungen sehr stören. Der durch die Drahtbügel 82, 88 gewährleistete Zwischenraum zwischen den Kunststoffolienschläuchen 92, 94 stellt eine ausgezeichnete Wärmeisolierung dar, so daß auch keine Störungen durch Wärmeabgabe aus dem Raum 70 in das Innere der Kabine eintreten können. Eine solche Wärmeisolierung hat sich in der Praxis als außerordentlich wichtig erwiesen.In the room 70 there is an air circulation and temperature control device 98. Through this device 98 the air in the room 70 is kept at a temperature whose value in practice is just below the Body temperature and is selected so that neither the person examined in the room 70 inhaled air warms. Such a cooling or warming would disturb the measurements very much. Of the The intermediate space between the plastic film tubes 92, 94 ensured by the wire clips 82, 88 provides excellent thermal insulation, so that there are no disruptions due to heat dissipation from the Room 70 can enter the interior of the cabin. Such thermal insulation has proven itself in practice as proved extremely important.
Die Einrichtung 98 enthält ein rohrförmiges Gehäuse 100, in dem oben ein elektrisches Gebläse 102 angeordnet ist. Das Gebläse fördert vorzugsweise von oben nach unten, der Motor ist vorzugsweise oben, der Lüfterflügel unten angeordnet. Unter dem Gebläse befindet sich eine thermostatengesteuerte Heizeinrichtung, die Wärmetauscherbleche 104, z. B. aus Kupfer, und eine mit diesen in gutem Wärmekontakt stehende Wärmequelle umfaßt. Als Wärmequelle wird vorzugsweise mindestens ein Leistungstransistor 106 verwendet, der mit den Blechen 104 in gut wärmeleitender Verbindung steht. Der Transistor 6 bildet einen Teil einer bekannten Temperaturregeleinrichtung, die außerdem noch einen dicht beim Transistor angeordneten Wärmefühler 108, der eine Überhitzung des Transistors verhindert, und einen in etwas größerer Entfernung vom Transistor angeordneten Wärmefühler 110 (Fig.4) enthält, der auf die Temperatur der an den Blechen 104 vorbeistreichenden Luft anspricht. Die ganze Regelhaltung ist vorzugsweise auf den Blechen 104 montiert und zum Schutz gegen Feuchtigkeit mit einem Siliconharz vergossen.The device 98 contains a tubular housing 100 in which an electric fan 102 is located at the top is arranged. The fan is preferably from top to bottom, the motor is preferably from above, the Fan blades arranged at the bottom. There is a thermostat-controlled heating device under the fan, the heat exchanger plates 104, e.g. B. made of copper, and a standing with these in good thermal contact Includes heat source. At least one power transistor 106 is preferably used as the heat source, which is in good heat-conducting connection with the metal sheets 104. The transistor 6 forms part a known temperature control device, which also has a close to the transistor Heat sensor 108, which prevents the transistor from overheating, and one a little further away from the Transistor arranged heat sensor 110 (Fig.4) contains, which on the temperature of the sheets 104 the passing air. The entire control system is preferably mounted on the metal sheets 104 and encapsulated with a silicone resin to protect against moisture.
Das Atemrohr 48 kann ebenfalls mit einer Heizanordnung 112, die nur schematisch dargestellt ist und eine elektrische Widerstandsheizung sein kann,· versehen sein.The breathing tube 48 can also be provided with a heating arrangement 112, which is only shown schematically, and a electrical resistance heating can be provided.
Zur Vorwärmung des Atemkopfes 28 und zum Entfernen verbrachter Luft kann man sich eines Heizgebläses 114 nach Art eines Haartrockners bedienen, dabei werden dann der Stopfen 86 entfernt und die Anordnung bei geöffnetem Ventil 52 mitOne can be used to preheat the breathing head 28 and to remove air that has been expelled Operate the heating fan 114 in the manner of a hair dryer, the stopper 86 then being removed and the arrangement with the valve 52 open
ίο frischer, gegebenenfalls warmer Luft durchgespült.ίο fresh, possibly warm air flushed through.
Wenn im Verlaufe einer Untersuchung eine Person in die Kabine 10 gesetzt und die Tür 14 der, Kabine geschlossen wird, beginnen Temperatur und* Druck in der Kabine zu steigen. Dies ist für die Messungen außerordentlich störend. Eine gewisse Abhilfe schafft die Ausgleichsöffnung 46 (F i g. 2), man ist hier jedoch auf einen Kompromiß angewiesen: Die Zeitkonstante des Ausgleichs darf einerseits nicht zu kurz sein, da sonst auch die zu messenden Druckschwankungen verfälschtIf, in the course of an investigation, a person is seated in the cubicle 10 and the door 14 of the cubicle closed, the temperature and * pressure in the cabin begin to rise. This is for the measurements extremely annoying. The compensation opening 46 (FIG. 2) provides a certain remedy, but you are here dependent on a compromise: the time constant of the compensation must not be too short on the one hand, otherwise also falsifies the pressure fluctuations to be measured
werden, andererseits soll die Zeitkonstante' nicht zu groß sein, da sonst der temperaturbedingte 'Druckanstieg nicht ausreichend abgeschwächt wird. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung eine Pumpe 116 (Fig.2), z.B. ein Gebläse, vorgesehen, die mit einer nach einem bestimmten Programm gesteuerten, abnehmenden Rate Luft aus dem Inneren der Kabine 10 abpumpt. Die Verhältnisse seien an Hand des in Fig.5 dargestellten Diagramms erläutert, bei dem längs der Abszisse die Zeit fund längs der Ordinate die Temperatur T der in der Kabine enthaltenen Luft bzw. der dieser praktisch proportionale Druck ^aufgetragen sind.on the other hand, the time constant 'should not be too large, otherwise the temperature-related' pressure increase will not be sufficiently weakened. In order to avoid these difficulties, a pump 116 (FIG. 2), for example a fan, is provided according to the invention, which pumps air out of the interior of the cabin 10 at a decreasing rate controlled according to a specific program. The ratios will be explained with reference to the diagram shown in Figure 5, in which along the abscissa the time along the ordinate fund the temperature T of the air or present in the cabin of this practically proportional pressure ^ are plotted.
Schließt man die Kabine, in der sich ein Patient und eingeschaltete Geräte befinden, so steigen Druck P und Temperatur Tentsprechend einer Kurve 118 an, die im wesentlichen aus der Summe zweier e-Funktionen 120, 122 besteht. Die Kurve 120 entspricht der Wärmeabgabe der zu untersuchenden Person, .die Kurve 122 der Wärmeabgabe der eingeschalteten Geräte. Gemäß der Erfindung wird die Pumpe 116 nun so gesteuert, daß ihre Förderrate etwa entsprechend der Kurve 124 so abnimmt, daß der Innendruck der Kabine weitestgehend konstant bleibt. Die Kurve 124 ist ebenfalls die Summe zweier e-Funktionen 126, 128, die das Reziproke der e-Funktionen 120,122 sind.If the cubicle in which a patient and devices are switched on are closed, pressure P and temperature T rise in accordance with a curve 118 which essentially consists of the sum of two e-functions 120, 122. The curve 120 corresponds to the heat output of the person to be examined, the curve 122 to the heat output of the switched-on devices. According to the invention, the pump 116 is now controlled in such a way that its delivery rate decreases approximately in accordance with the curve 124 so that the internal pressure of the cabin remains largely constant. The curve 124 is also the sum of two e-functions 126, 128, which are the reciprocal of the e-functions 120, 122.
Eine solche Pumpensteuerung läßt sich relativ einfach erreichen. Der Antrieb der Pumpe 116 wird durch einen Regler 130 geregelt, in den der Sollwert in Form einer Spannung E eingegeben wird. Dabei sei angenommen, daß eine hohe Spannung E einer niedrigen Förderleistung der Pumpe und umgekehrt entsprechen. Die Spannung fwird durch Aufladung eines Kondensators 132 über zwei getrennte Ladekreise erzeugt. Jeder Ladekreis enthält einen verstellbaren Reihenwiderstand 134 bzw. 136 und eine einstellbare Spannungsquelle 138, 140. Die Spannungsquellen können beispielsweise, wie dargestellt, Potentiometer sein, die an eine Gleichspannung Ub angeschlossen sind. Der eine Ladekreis mit dem Widerstand 134 und dem Potentiometer 138 dient zur Kompensation der Erwärmung, die durch eingeschaltete Geräte verursacht wird und kann daher bei der Herstellung des Gerätes einmalig eingestellt werden. ' Der andere Ladekreis 136, 140 muß je nach der Wärmeleistung der zu untersuchenden Person verschieden eingestellt werden.Such a pump control can be achieved relatively easily. The drive of the pump 116 is regulated by a controller 130 into which the setpoint value is entered in the form of a voltage E. It is assumed that a high voltage E corresponds to a low delivery rate of the pump and vice versa. The voltage f is generated by charging a capacitor 132 via two separate charging circuits. Each charging circuit contains an adjustable series resistor 134 or 136 and an adjustable voltage source 138, 140. The voltage sources can, for example, as shown, be potentiometers which are connected to a direct voltage Ub. One charging circuit with the resistor 134 and the potentiometer 138 is used to compensate for the heating that is caused by switched-on devices and can therefore be set once when the device is manufactured. The other charging circuit 136, 140 must be set differently depending on the heat output of the person to be examined.
Die Einstellung des Ladekreises 16, 140 kann auf Grund folgender Messung erfolgen: Die Kabine wird geschlossen, und der Druckanstieg in der Kabine wirdThe setting of the loading circuit 16, 140 can be made on the basis of the following measurement: The cabin is closed, and the pressure increase in the cabin will
beispielsweise mittels der Meßvorrichtung 42 gemessen. Der Ladekreis 136,140 wird unterbrochen, beispielsweise durch einen Schalter 142, so daß nur die durch Geräte verursachte Erwärmung kompensiert wird. Der in dem Diagramm links in F i g. 2 dargestellte Druckanstieg Δ Po ist dann also ausschließlich auf die von der untersuchten Person abgegebene Wärme zurückzuführen. Das entsprechend der Kurve 120 (Fig.5) ansteigende Drucksignal von der Meßvorrichtung 42 wird durch eine die Umkehrfunktion erzeugende Stufe 144 in ein linear ansteigendes Signal Ug verwandelt, dessen Anstiegsgeschwindigkeit dann ein Maß für die Wärmeleistung der zu untersuchenden Person darstellt. Die Anstiegsgeschwindigkeit kann durch eine Stufe 146 aufgezeichnet oder in bekannter Weise digital angezeigt werden, diese Anzeige stellt ersten ein Maß für den Grundumsatz der untersuchten Person dar und liefert gleichzeitig eine Grundlage für die Einstellung des Ladekreises 136, 140. Anstatt den durch die Geräte verursachten Druckanstieg in der erwähnten Weise durch die Pumpe 116 zu kompensieren, kann man bei der Grundumsatzmessung auch die Pumpe ruhen lassen und von der Spannung Ug eine linear ansteigende Spannung Uc in einer Stufe 148 abziehen. Die Spannung t/cwird dann entsprechend der Leistungsabgabe der Geräte bemessen. Unter Umständen kann die Leistungsabgabe der Geräte überhaupt vernachlässigt und die in F i g. 2 dargestellte Anordnung dann entsprechend vereinfacht werden. \.. measured by means of the measuring device 42, for example. The charging circuit 136, 140 is interrupted, for example by a switch 142, so that only the heating caused by the devices is compensated. In the diagram on the left in FIG. The pressure increase Δ Po shown in FIG. 2 is then exclusively due to the heat given off by the person examined. The pressure signal from the measuring device 42, which increases according to curve 120 (FIG. 5), is converted by a step 144 which generates the inverse function into a linearly increasing signal U g , the speed of which then represents a measure of the heat output of the person to be examined. The rate of increase can be recorded by a step 146 or digitally displayed in a known manner; this display first represents a measure of the basal metabolic rate of the person examined and at the same time provides a basis for setting the charging circuit 136, 140. Instead of the pressure increase caused by the devices To compensate in the aforementioned manner by the pump 116, the pump can also be left idle during the basal metabolic rate measurement and a linearly increasing voltage U c can be subtracted from the voltage U g in a step 148. The voltage t / c is then measured according to the power output of the devices. Under certain circumstances, the power output of the devices can be neglected at all and the values shown in FIG. The arrangement shown in FIG. 2 can then be simplified accordingly. \ ..
Besonders zweckmäßig ist es, die Förderleistung der Pumpe proportional der Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur der Luft in der Kabine 10 zu steuern. Diese Steuerung ist unabhängig von den das' Nutzsignal darstellenden Druckschwankungen in der' Kabine. Ein die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit dT/dt darstellendes Signal kann entsprechend den obigen Ausführungen aucn zur Grundumsatzbestimmung verwendet werden. Bei der Steuerung der Pumpe ist keine besondere Korrektur nötig, das c/77df-Signal kann direkt zur Drehzahlsteuerung des Pumpenantriebes dienen. Die Luft in der Kabine wird vorzugsweise umgewälzt. ,It is particularly useful to control the delivery rate of the pump proportionally to the rate of increase in the temperature of the air in the cabin 10. This control is independent of the pressure fluctuations in the cabin that represent the useful signal. A signal representing the rate of temperature rise dT / dt can also be used to determine the basal metabolic rate in accordance with the above explanations. When controlling the pump, no special correction is necessary, the c / 77df signal can be used directly to control the speed of the pump drive. The air in the cabin is preferably circulated. ,
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 230 215/2For this purpose 4 sheets of drawings 230 215/2
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