DE1566066C - Anordnung zur Messung der Ausatem luftmenge je Zeiteinheit - Google Patents

Description

Bei der natürlichen Atmung wie auch bei der künstlichen Beatmung eines Patienten ist zur Beurteilung der. Ventilation für den behandelnden Arzt die Größe des Quotienten Atemvolumen durch Zeit, kurz Atemzeitvolumen genannt, eine wichtige Größe.

Das Atemzeitvolumen wurde bisher mit einem Volumenmeßgerät derart ermittelt, daß für eine bestimmte Zeit das Atemvolumen abgelesen wird. Bezogen auf die Zeit von einer Minute erhält man so das Verhältnis von Volumen durch Zeit. Diese Messung ist jedoch, da sie während der Behandlung oft wiederholt werden muß und immer erst nach einer Minute, einen Meßwert ergibt, sehr umständlich. Der erhaltene Wert ist infolge der stoßweisen Atmung mit Ungenauigkeiten behaftet.

Es ist auch ein elektronisches Meßgerät zur kontinuierlichen Messung des Atemzeitvolumens bekannt, das nach dem Hitzdrahtverfahren mit einer Brückenschaltung arbeitet. Ein Teil des Atemvolumens wird an einem Hitzdraht vorbeigeleitet und führt entsprechend des Atemzeitvolumens Wärme ab. Da jedoch unterschiedliche Gasarten verschiedene spezifische Wärmen haben und dieser Faktor die Meßgenauigkeit beeinflußt, ist bei diesem Gerät die genaue Kenntnis der Zusammensetzung der Atemluft erforderlich.

Um diese Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden, wird ausgehend von einer Anordnung mit einem Gasdurchflußmesser erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mittels eines Meßgrößenumformers aus der Drehzahl des Gasdurchflußmessers eine drehzahlabhängige Spannung gewonnen wird, die in einer Integrationseinrichtung über eine oder einige wenige Atemperioden integriert wird, mittels einer Divisionsschaltung jeweils der Quotient aus dieser integrierten Spannung und einer der Integrationszeit proportionalen Spannung gebildet wird, und die diesem Quotienten proportionale Spannung vom Ende jedes Integrationszeitintervalls bis zum Ende des jeweils nachfolgenden in einem Speicher zwischengespeichert und gleichzeitig als die zu bestimmende Meßgröße durch eine Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung wird also je Atemperiode oder, falls zu große Atemschwankungen zu befürchten sind, über zwei oder drei Atem-Perioden,' also in sehr kurzer Zeit, das Atemzeitvolumen bestimmt, ohne daß hierbei die Zusammensetzung der Atemluft berücksichtigt werden muß. Die Anordnung gewährleistet damit eine sehr genaue Anzeige des jeweiligen Atemzeitvolumens und ist trotzdem in einfacher Weise; mit-geringstem schaltungstechnischen Aufwand realisierbar. .

Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung unter Verwendung eines Gasdurchflußmessers mit Rückstellung der Integrationseinrichtung in Abhängigkeit von der integrierten Ausgangsspannung;

F i g. 2 zeigt eine Anordnung gemäß der Erfindung ebenfalls unter Verwendung eines Gasdurchflußmessers jedoch mit Rückstellung der Integrationseinrichtung über ein zusätzliches Windfahnenrelais.

Gemäß der Anordnung nach F i g. 1 durchströmt die Ausatemluft den in der Leitung 1 eingeschalteten Drehkolbenzähler 2. An einer Zahnscheibe 3 dieses Zählers werden über.emen Meßgrößenumformer 4 elektrische Impulse erzeugt, deren Anzahl proportional dem durchgetretenen Volumen ist. Diese Impulse werden in einem Impulsformer 5 in Impulse konstanter Amplitude und Breite umgeformt. Diese Impulse werden anschließend in einem Integrationsverstärker 6, beispielsweise einem Miller-Integrator, integriert und als integrierte Ausgangsspannung U\ der Divisionsschaltung 7 zugeführt. Wird an Stelle des. in dem gezeigten Ausführungsbeispiel verwendeten Gasdurchflußmessers ein bekannter Volumenoder Strömungsmesser verwendet, der eine der Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung 1 proportionale Spannung abgibt, so kann diese Spannung unmittelbar dem Integrator 6 zugeführt werden. Die Integrationszeit wird in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 durch Differentiation der Hüllkurve der Ausgangsspannung CZ₁ des Integrators bestimmt, und zwar mittels des Differenziergliedes 8. Beim Erreichen einer vorgegebenen Anstiegsgeschwindigkeit dUJdt. wird damit an vorbestimmten Stellen der integrierten Spannung jeweils eine Triggerschaltung 9 betätigt, durch welche der Integrator 6 sowie ein noch vorge-.sehener Sägezahngenerator 10 am Ende der Integrationszeit zurückgestellt wird. In einer Atemperiode wird damit fortlaufend aus der Spannung U₁ des Integrators 6 und der vom Sägezahngenerator 10 abgegebenen Sägezahnspannung LJ., der Quotient U₁ZU₂ gebildet, und diese Spannung wird einem der Speicher 11 oder 12, vorzugsweise einfachen Kondensatoren, zugeführt. Am Ende einer Atemperiode wird der eine Speicher von der Divisionsschaltung 7 mittels eines Schalters 14 abgetrennt und über einen hochohmigen Verstärker 13 mittels des Anzeigeinstrumentes 15 angezeigt, während der Speicher, der den vorherigen Wert gespeichert und zur Anzeige gebracht hat, nun wieder an die Divisionsschaltung 7 angeschlossen wird. Die Umschaltung des Schalters 14 erfolgt über einen bistabilen Multivibrator 17, der durch einen Steuerimpuls aus der Triggerschaltung 9 angesteuert wird.

.'Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 nur dadurch,'daß in der Leitung 1 außerdem noch ein Windfahnenrelais 16 eingeschaltet ist, durch welches an Stelle des Differenziergliedes8 nach Fig. 1 das zur Steuerung der Triggerschaltung 9 nötige Ende der Integrationszeit, d. h. das Ende einer Atemperiode festgestellt wird.

Beim Aussetzen der Atmung würde, da der letzte Wert des Atemzeitvolumens angezeigt wird, dieser immer noch eine Atmung vortäuschen. Daher kann noch eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen sein, die bei Überschreiten der Atemzeit über einen vorgegebenen Wert die Umschaltung der Speicher, das Löschen den Integrators und des Sägezahngenerator automatisch durchführt.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Messung der Ausatemluftmenge pro Zeiteinheit mittels eines Gasdurchflußmessers, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Meßgrößenumformers (4, 5) aus der Drehzahl des Gasdurchflußmessers (2, 3) eine drehzahlabhängige Spannung gewonnen wird, die

in einer Iritegrationseinrichtung (6) über eine oder einige wenige Atemperioden integriert wird, mittels einer Divisionsschaltung (7) jeweils der Quotient aus dieser integrierten Spannung (U₁) und einer der Integrationszeit proportionalen Spannung (U₂) gebildet wird, und die diesem Quotienten (U₁ZU₂) proportionale Spannung vom Ende jedes Integrationszeitintervalls bis zum Ende des jeweils nachfolgenden in einem Speicher (11; 12) zwischengespeichert und gleichzeitig als die zu bestimmende Meßgröße durch eine Anzeigeeinrichtung (15) angezeigt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher zwei in aufeinanderfolgenden Integrationsintervallen abwechselnd benutzte Teilspeicher (11,12) umfaßt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wechselweise Umschaltung der beiden Teilspeicher (11,12) auf den Ausgang der Divisionsschaltung (7) und den Eingang der Anzeigeeinrichtung (15) mittels eines bistabilen Multivibrators (17) erfolgt, der durch einen von der zur Triggerung des Sägezahngenerators (10) dienenden Triggerschaltung (9) abgegebenen Steuerimpuls betätigt wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Meßgrößenumformers (3, 4) eine in ihrer Frequenz der Drehzahl des Durchflußmessers proportionale Impulsfolge erzeugt wird, die mittels eines Impulsformers (5) in Rechteckimpülse konstanter Amplitude und Breite umgeformt und anschließend der Integrationseinrichtung (6) zugeführt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, daß die der Integrationszeit proportionale Spannung (U₂) mittels eines Sägezahngenerators (10) erzeugt wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gegekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator (10) durch den von einer Triggerschaltung (9) am Ende der Integrationszeit abgegebenen Steuerimpuls zurückgestellt wird.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerimpuls für die Triggerschaltung (9) über ein Differenzierglied (8) aus der Ausgangsspanhung der Integrationseinrichtung (6) beim Erreichen einer das Ende der Integrationszeit repräsentierenden Anstiegsgeschwindigkeit der mengenproportionalen Ausgangsspannung (U₁) abgeleitet wird. ·

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerimpuls für die Triggerschaltung (9) durch ein im Atemkreislauf liegendes, beim Wechsel der Atemphase betätigtes Windfahnenrelais (16) ausgelöst wird.

9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Löschung der Ausgangsspannung (t/,) der Integrationseinrichtung (6) am Ende der Integrationszeit durch einen von der Triggerschaltung (9) abgegebenen Steuerimpuls erfolgt.

10. Anordnung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche die Abschaltung der Meßanordnung und Löschung der gespeicherten Meßwerte bewirkt, wenn nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit infolge Atemstillstandes der Meßgrößenumformer keine Signale mehr liefert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen