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Vorrichtung zum Messen des Sauerstoffverbrauchs und der Kohlendioxydabgabe
eines Lebewesens Französische priorität vom 1. April 1966 aus der französischen
Patentanmeldung Nr. 56 108 (Seine) Diese Erfindung betrifft Vervollkommnungen an
Vorrichtungen zum Messen des Sauerstoffverbrauchs und der Kohlendioxyd abgabe einer
unter ärztlicher Kontrolle befindlichen Versuchsperson bzw. eines Versuchstieres.
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Die Erfindung hat insbesondere die Bestimmung des Respirationsquotienten
(QR) eines Individuums auf einfache, schnelle und genaue Weise zum Ziel.
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Man ist sich des Interesses bewusst, welches die Kenntnis des QR auf
medizinischem Gebiet bietet.
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Die Messungen des Grundumsatzes (MB), welche auf dem Sauerstoffverbrauch
beruhen, unterliegen dem Risiko, dadurch Irrtümer der Gegebenheit undiohter Stellen,
Über-oder Unterbelüfung beeinträchtigt zu sein. Die gleichzeitige Messung des QR
gestattet es, diese Irrtümer teilweise zu vermeiden.
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Andererseits gestattet die Messung des QR unter bestimmten Bedingungen
das Abschätzen des jeweiligen Teils an Glucosiden, Lipoiden und Proteiden beim Kalorienverbrauoh.
Diese physiologische Gegebenheit ist von grundlegendem Wert für das Studium eines
Stoffwschselzustandes, den Polgen der Auswirkung einer Lebensweise, eines Hormons
oder bestimmter Medikamente, sowie zur Abschätzung eines "Ernährungszustandes".
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Bisher bediente man sich fttr diese Art von Messungen verschiedener
Mittel: Die Eudiometer bieten die Unbequemlichkeit, daß die Analysen lang und schwierig
sind. Die Gasanalysatoren, welche die paramagnetische Eigensohaft des Sauerstoffs
(02) und die Infrarotabsorption des Kohlendioxyde (CO2) ausnutzen, bieten
die
Unbequemlichkeit, daß genaue Messungen durch Eichungßmessungen und durch Strömungsmessungen
festgelegt werden müssen. Die Vorrichtungen, welche auf der Grundlage der Veränderung
des Widerstandes eines Leiters gemäß dem Verhältnis 02/C02 der Atmosphäre arbeiten,
bieten die Unbequemlichkeit einer sehr sohwierigen Eichung.
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Gemäß einer wichtigen Besonderheit der Erfindung verfahrt man bei
der Gestimmung des Respirationsquotie-nten so, daß man gleichzeitig und fortlaufend
die absorbierte Sauerstoffmenge und die von Lebewesen abgegebene Kohlendioxydmenge
in einem abgeschlossenen Raum und während einer vorbestimmten Dauer registriert.
Die Vorrichtung vereinigt eine fortlaufende gravimetrische Messung des ausgestoßenen
Kohlendioxyds mit einer volumetrischen Messung des verbrauchten Sauerstoffs.
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Andere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung, welche eine beispielhefte Ausführungsform der Erfindung
wiedergibt, sowie aus der anliegenden Zeichnung, in welcher: Figur 1 das Schema
der Anordnung einer bevorzugten Ausführungsforin der Erfindung wiedergibt und
Figur
2 Diagramme sind, welche in Zeitfunktion die Volumina ausgeatmeten Kohlendioxyds
und absorbierten Sauerstoffs wiedergeben.
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Die Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung. mit geschlossenem
Kreis gemäß der Erfindung. Ein BlaBebalgbehälter 1 enthält ein Volumen Sauerstoff,
welcher fUr die Dauer des Arbeitens ausreicht. Ein aus einem Behälter bestehender
Entwässerer 2 enthält eine Menge an Kalziumchlorid, welche ausreicht, um die Feuchtigkeit
der ausgeatmeten Gase wahrend der Messung zu absorbieren. Ein Kohlendioxydabsorber
3 enthält ein Gefäß 3a mit Natronkalk, welcher das Kohlendioxyd zurttokhält und
ein Entwässerungsgefäß 3b mit Kalziumchlorid. Die Kohlendioxydabsorberanordnung
3 ruht auf der Fläche einer Registrierwaage 4, welche fortlaufend das in 3 zurückgehlatene
Kohlendioxyd auswägt. Eine direkt registrierende Trommel 5, deren Schreibstifte
5a bzw. 5b mit dem Blasebalg 1 bzw. mit der Registrierwaage 4 in Verbindung stehen,
zeichnet kontinuierlich die Volumina verbrauchten Sauerstoffs und des vom Lebewesen
abgegebenen Kohlendioxyds auf.
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Ein Rohrleitungsnetz 11 verbindet die verschiedenen Meßelemente untereinander
und steht mit einem Ansatz stck 6 in Verbindung, dessen eines Ende die Klappen 7
und 8 und dessen anderes Ende die Respirationsmaske 9 trägt. Um das Wägen des Gefäßes
3 zu gestatten, verbinden flexible Ankupplungen 10 das Gefäß mit dem Rohrleitungsnetz
11.
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Die Registrierwaage muß ein Modell mit einer solchen Empfindlichkeit
sein, daß sie unter Berücksichtigung des Gewichtes der Anordnung 3 erlaubt, auf
der Graphik eine Verschiebung des Schreibstiftes von 1 mm je Gewichtsänderung von
0,1 Gramm zu erzielen.
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Die Figur 2 zeigt das Schema einer durchgeführten Registrierung mittels
zwei verschiedener Schreibstifte auf dem gleichen Koordinatenpapier. Die fortlaufende
Linie stellt in dem betrachteten Arbeitsbeispiel die gravimetrisehe Registrierung
dar, welche der Entfernung des Kohlendioxyds entspricht, während die Zick-Zack-Kurve
den Sauerstoffverbrauch darstellt, wobei die Form dieser Kurve auf den Atmungsrythmus
zurückzuführen ist.
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Man kann auf diese Weise feststellen, daß zwischen den Punkten t1
und t2 der verbrauchte Sauerstoff = V (02) = 2,45 - 50 = 0,95 1 beträgt, während
das abgegebene Kohlendioxyd: v (CO2) = 2,05 - 1,30 = 0,75 1 beträgt, wobei der Respirationsquotient
QR = 0,75/0,95 = 0,79 ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung funktioniert in folgender Weise.
Der Kranke wird mittels der Man 9 mit dem abgeschlossenen Raum in Verbindung gebracht.
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Gegebenenfalls kann man die Maske durch ein mit dem Ansatzstück 6
verbundenes Mundstück ersetzen unter der Bedingung, daß man gleichzeitig eine Nasenklammer
verwendet. Beim Einatmen schließt sich das Ventil 7 und das Ventil 8 dffnet sich
und erlaubt in den Mund der Versuchsperson den Eintritt von mit Sauerstoff angereicherter
Luft, welche vom Behälter 1 geliefert wird. Beim Ausatmen schließt sich das Ventil
8, das Ventil 7 öffnet sich und die von der Versuchsperson ausgeatmete Luft geht
nacheinander in das Entwässerungsgefäß 2, und in die Anordnung 3, welche unter Gewichtserhöhung
das Kohlendioxyd absorbiert.
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Der Unterdruck, welcher in dem durch das Rohrleitungenetz 11 und die
Atmungswege der Versuchsperson gebildeten, abgeschlossenen Raum in Verbindung mit
einer
neuen Einatmung entsteht, bestimmt eine erneute Herbeischaffung
von Sauerstoff, welcher im Behälter 1 enthalten ist.
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Dieser geschlossene Kreis muß gegen die äussere Umgebung an allen
Stellen dicht sein, vor allem am Gesicht im Falle der Maske, am Mund und an der
Nase des Kranken im Falle des Mundetückes und der Wasenklammer. Die beiden Ventile
jedoch benötigen nicht eine völlige Dichtigkeit gegenüber dem Inneren des Systems.
Es reicht aus, daß sie ohne Anstrengung reagieren und sich so gut wie möglich schließen.
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Der Durchmesser des Rohrleitungsnetzes, welches die trßrschiedenen
Elemente der Vorrichtung miteinander verbindet, ist hinreichend groß, daß keinerlei
Atmungsbeschwerden auftreten. Die toten Räume sind auf möglichstes Minimum herabgesetzt.
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Es ist zu bemerken, daß bei der gewichtsmässigen Messung des ausgeatmeten
C02 durch die Waage 4, die Registrierung auf der Trommel 5 sich in volumetrisches
Form ausdrückt dank einer vorherigen Einregelung der Waage und der Registriereinrichtung
5.
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Eine andere Kompensierung ist für die Arbeitsbedingungen auferlegt.
Der QR ist das Volumenverhältnis von C02/02 unter Standardbedingungen, welche durch
eine Temperatur von 000, einen atmosphärischen Druck von 760 mm Quecksilber und
eine relative Feuchtigkeit von 0 definiert sind. Bei diesen theoretischen Bedingungen
ist es richtig, daß die Transformation des Gewichtes an C02 in Volumen vorgenormen
wird. Demgegenüber wird das Sauerstoffvolumen in Anstaltsumgebung gemessne, in welcher
die Temperatur beispielsweise von 18 bis 22°C und der Druck von 740 bis 770 mm Quecksilber
variiert. Unter diesen Bedingungen führt man das ermittelte C02-Volumen auf die
Standardbedingungen bei einem Volumen zurück, welches mit demjenigen des gemessenen
Sauerstoffs vergleichbar ist, indem man direkt mit dem Kbeffizienten 1,1 multipliziert.
Die Eichung der Waage trägt dieser zweiten Korrektur Rechnung.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, eine leichte und sehr genaue I Messung
des Respirationskoeffizienten eines unter ärztlicher Kontrolle befir. dlichen Lebewesens
zu erlauben. Die Arbeitsweise ist für den Patienten durchaus annehmbar und dauert
10 bis 15 Minuten.
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Diese Vorrichtung ist besonders von Nutzen in den Laboratorien der
Ernährungsphysiologie, der Arbeitsphysiologie (Temperaturs Feunhtigkeit, Rhythmus,
Lärm usw. .....), in den Laroratorier zum Studium der Hormone und in dar Klinik
auf den Gebieten der Endokrinologie, der Ernährung, der Funktionserforschung der
Lungen sowie der Erforschung der Anästhesiologie.
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Patentansprüche