DE19617432A1

DE19617432A1 - Anordnung zur Messung des Volumenstromes der Atmung

Info

Publication number: DE19617432A1
Application number: DE1996117432
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Schaller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-05-01
Filing date: 1996-05-01
Publication date: 1997-11-06

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Messung des Volumenstromes der Atmung bei maschineller Beatmung oder bei der Lungenfunktionsdiagnostik.

Bei der maschinellen Beatmung besteht der Patientenkreis aus einem Inspirationsschlauch und einem Exspirationsschlauch. Beide münden in dem sogenannten Y-Stück, von dem wiederum der Tubuskonnektor mit dem Beatmungstubus abgeht.

Bei der Messung des Volumenstromes der Atmung wird gemäß dem Stand der Technik zwischen Y-Stück und Tubuskonnektor ein Volumenstromsensor (Pneumotachograph) angeordnet. Dieses Verfahren hat den Vorteil einer exakten Meßbarkeit des Volumenstromes vom und zum Patienten. Es hat andererseits den Nachteil, daß durch das Volumen des Pneumotachographen der ventilatorische Totraum erhöht wird, wodurch die CO2-Abgabe bei der Exspiration behindert werden kann.

Ein Verfahren, um diesen Nachteil zu vermeiden, besteht darin, daß zwei Pneumotachographen vorgesehen werden, wobei der eine Pneumotachograph in dem Inspirationszweig und der zweite Pneumotachograph in dem Exspirationszweig angeordnet werden. Der Volumenstrom zum Patienten bestimmt sich danach aus der Differenz der Volumenströme beider Pneumotachographen.

Bei Pneumotachographen, die auf dem Prinzip eines pneumatischen Widerstandes beruhen, erzeugt der Volumenstrom über dem pneumatischen Widerstandselement einen Differenzdruck, der ein Maß für den Volumenstrom ist. Zur Messung dieses Differenzdruckes wird dieser mittels zweier Druckmeßstutzen über dem Widerstandselement abgegriffen und über zwei Druckmeßschläuche einem Differenzdrucksensor zugeführt.

Bei der Messung des Volumenstromes mittels zweier Pneumotachographen kommen demzufolge auch zwei Differenzdrucksensoren zur Anwendung.

Diese sind sehr teuer und erhöhen die Kosten einer solchen Meßanordnung erheblich. Hinzu kommt, daß auch hohe Anforderungen an die Übereinstimmung ihrer Kennlinien gestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Meßanordnung zu finden, die den Vorteil der Meßmethode mit zwei Pneumotachographen bezüglich des kleinen Totraumes aufweist, aber lediglich einen Differenzdrucksensor benötigt.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist Gegenstand des Anspruches 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nach dem Wesen der Erfindung wird die Aufgabe der Messung des Volumenstromes der Atmung mit nur einem Differenzdrucksensor dadurch erreicht, daß die Differenzdruckausgänge der Widerstandselemente beider Pneumotachographen auf eine durch pneumatische Widerstände gebildete Meßbrücke geführt werden, in deren Diagonalzweig der Differenzdrucksensor angeordnet ist.

Diese pneumatischen Brückenwiderstände können entweder durch separate Widerstände, die durch kurze Schläuche und T-Stücke miteinander verbunden sind, realisiert werden oder in Form von Schlitzen, Spalten, Sieben oder Bohrungen, die in einem gesonderten Körper lokalisiert sind. Es ist ebenfalls möglich, die Druckmeßschläuche selbst als Brückenwiderstände zu nutzen.

Um, falls erforderlich, Unterschiede zwischen den Brückenwiderständen korrigieren und damit die Brücke abgleichen zu können, können diese in der Weise justierbar gemacht werden, daß z. B. der Bohrungsdurchmesser, die Siebfläche oder die Schlitzbreite verändert oder der Schlauchdurchmesser durch Zusammenpressen variabel gemacht werden kann. Hierfür können auch alle anderen, dem Fachmann bekannten Mittel der Veränderung eines pneumatischen Widerstandes angewandt werden.

Zur Vermeidung zusätzlicher Fehler ist prinzipiell auf weitestgehende Symmetrie der pneumatischen Anordnung zu achten. Es ist sinnvoll, die pneumatischen Brückenwiderstände in einem Körper zu konzentrieren, der zwischen oder auf beiden Pneumotachographen lokalisiert wird. Versieht man diesen Körper mit einem zusätzlichen Heizwiderstand, kann nach der Erfindung ebenfalls eine Beheizung beider Pneumotachographen erfolgen, wodurch die Kondensation der feuchten Atemluft an den ggf. kalten Pneumotachographenwandungen vermieden wird.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt das Prinzip.

Der Pneumotachograph 1 ist in dem Inspirationszweig 12 und der Pneumotachograph 2 in dem Exspirationszweig 13 angeordnet. Beide Zweige werden im Y-Stück 14 zusammengeführt.

Der patientennahe Druckmeßstutzen 4 des Pneumotachographen 1 wird über den pneumatischen Widerstand 8, das T-Stück 15 und den pneumatischen Widerstand 9 mit dem patientennahen Druckmeßstutzen 6 des Pneumotachographen 2 verbunden. Ebenso wird der patientenferne Druckmeßstutzen 5 des Pneumotachographen 1 über den pneumatischen Widerstand 10, das T-Stück 16 und den pneumatischen Widerstand 11 mit dem patientenfernen Druckmeßstutzen 7 des Pneumotachographen 2 verbunden. Von dem T-Stück 15 führt ein Druckmeßschlauch 17 zu dem einen Eingang des Differenzdrucksensors 3 und von dem T-Stück 16 ein Druckmeßschlauch 18 zu dem zweiten Eingang des Differenzdrucksensors 3.

Fig. 2 zeigt eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung, bei der die pneumatische Brücke direkt durch eine besondere Gestaltung der T-Stücke 15 und 16 gebildet wird (in Fig. 2 sind die Bezugszeichen 20 und 22 nicht dargestellt). Beide T-Stücke sind in einem Körper 19 lokalisiert und bestehen aus je einer Längsbohrung 20 und 21 sehr geringen Durchmessers und je einer mittig zu den Längsbohrungen 20 und 21 angeordneten Querbohrungen 22 und 23 größeren Durchmessers. Die Längsbohrung 20 von T-Stück 15 verbindet die Druckmeßstutzen 4 und 6 und die Längsbohrung 21 von T-Stück 16 die Druckmeßstutzen 5 und 7 miteinander. An die Querbohrung 22 von T-Stück 15 wird über eine Schlauchtülle 24 der Druckmeßschlauch 17 und an die Querbohrung 23 von T-Stück 16 über die Schlauchtülle 25 der Druckmeßschlauch 18 angeschlossen.

Der Körper 19 wird zwischen die Druckmeßstutzen 4 und 5 von Pneumotachograph 1 und die Druckmeßstutzen 6 und 7 von Pneumotachograph 2 gepreßt, wobei diese Druckmeßstutzen unterschiedlich gestaltet sein können. In einer Variante schließen sie mit der planen Außenfläche der Pneumotachographen 1 und 2 bündig ab und werden entweder über eine dünne Gummiplatte oder Nullringe abgedichtet. In einer anderen Variante ragen die Druckmeßstutzen 4 bis 7 in den Körper 19 hinein und dichten an der Wandung ab. Da die Bohrungen innerhalb des Körpers 19 sehr genau ausgeführt werden können, ist normalerweise kein weiterer Brückenabgleich erforderlich. Sollte dies doch notwendig sein, kann der Strömungsquerschnitt einer oder beider Längsbohrungen 20 und 21 durch eine oder mehrere Justierschrauben 26 in gewünschtem Maße verändert werden.

Da die Pneumotachographen vorzugsweise von feuchter Atemluft durchströmt werden, kann es innerhalb derselben zu einer Kondensation von Wasserdampf kommen. Um dies zu vermeiden, werden diese beheizt. Erfindungsgemäß wird der hierfür erforderliche Heizwiderstand 27 nebst dem dazugehörigen Anschlußkabel nicht in den Pneumotachographen, sondern im Körper 19 angeordnet.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung liegt der Körper 19 auf den Pneumotachographen 1 und 2 auf.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung übernehmen die Druckmeßschläuche selbst die Funktion der pneumatischen Widerstände 8 bis 11. Zu diesem Zwecke werden an Stelle der Widerstände 8 und 9 jeweils zwei Druckmeßschläuche von den patientennahen Druckmeßstutzen 4 und 6 zum T-Stück 15 und an Stelle der Widerstände 10 und 11 zwei weitere Druckmeßschläuche von den patientenfernen Druckmeßstutzen 5 und 7 zu dem T- Stück 16 geführt. Der Differenzdrucksensor ist direkt zwischen den Ausgängen der T-Stücke 15 und 16 angeordnet. Der Brückenabgleich kann hierbei durch geringfügiges Zusammenpressen eines der Druckmeßschläuche mittels einer Klemme erfolgen.

Bezugszeichenliste

1 Pneumotachograph,
2 Pneumotachograph,
3 Differenzdrucksensor,
4 patientennaher Druckmeßstutzen,
5 patientenferner Druckmeßstutzen,
6 patientennaher Druckmeßstutzen,
7 Patientenferner Druckmeßstutzen,
8 pneumatischer Widerstand,
9 pneumatischer Widerstand,
10 pneumatischer Widerstand,
11 pneumatischer Widerstand,
12 Inspirationszweig,
13 Exspirationszweig,
14 Y-Stück
15 T-Stück,
16 T-Stück,
17 Druckmeßschlauch,
18 Druckmeßschlauch,
19 Körper,
20 Längsbohrung,
21 Längsbohrung,
22 Querbohrung,
23 Querbohrung,
24 Schlauchtülle,
25 Schlauchtülle,
26 Justierschraube,
27 Heizwiderstand.

Claims

1. Anordnung zur Messung des Volumenstromes der Atmung vorzugsweise bei beatmeten Patienten, bestehend aus einem Pneumotachographen (1) im Inspirationszweig, einem Pneumotachographen (2) im Exspirationszweig sowie einem Differenzdrucksensor (3), wobei der Pneumotachograph (1) einen patientennahen Druckmeßstutzen (4) und einen patientenfernen Druckmeßstutzen (5) und der Pneumotachograph (2) ebenfalls einen patientennahen Druckmeßstutzen (6) und einen patientenfernen Druckmeßstutzen (7) aufweisen, gekennzeichnet dadurch, daß die Druckmeßstutzen (4) bis (7) der Pneumotachographen (1) und (2) auf die vier Eingänge einer durch pneumatische Widerstände (8) bis (11) gebildeten pneumatischen Meßbrücke geführt werden, in deren Diagonalzweig der Differenzdrucksensor (3) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der patientennahe Druckmeßstutzen (4) mit dem patientennahen Druckmeßstutzen (6) über die Serienschaltung eines pneumatischen Widerstandes (8), eines T-Stückes (15) und eines pneumatischen Widerstandes (9) verbunden sind und daß der patientenferne Druckmeßstutzen (5) mit dem patientenfernen Druckmeßstutzen (7) über die Serienschaltung eines pneumatischen Widerstandes (10), eines T-Stückes (16) und eines pneumatischen Widerstandes (11) verbunden sind, wobei der dritte Ausgang des T-Stückes (15) und der dritte Ausgang des T-Stückes (16) entweder direkt oder über zusätzliche Druckmeßschläuche (17) und (18) mit dem Differenzdrucksensor (3) verbunden sind.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Widerstände (8) bis (11) durch Schläuche gebildet wird oder durch Bohrungen, Spalte, Schlitze oder Siebe, die in einem Körper angeordnet sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Widerstände (8) bis (11) durch vier Druckmeßschläuche realisiert werden.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Widerstände (8) bis (11) und die T-Stücke (15) und (16) in einem Körper (19) konzentriert sind, wobei die Widerstände (8) und (9) durch eine enge Längsbohrung (20) und die Widerstände (10) und (11) durch eine enge Längsbohrung (21) realisiert werden, die die Druckmeßstutzen (4) und (6) einerseits sowie die Druckmeßstutzen (5) und (7) andererseits miteinander verbinden, die weiterhin in der Mitte der Längsbohrung (20) eine dazu senkrechte Querbohrung (22) und in der Mitte der Längsbohrung (21) eine dazu senkrechte Querbohrung (23) aufweisen, die selbst wiederum in Schlauchtüllen (24) bzw. (25) zur Aufnahme der Druckmeßschläuche (18) bzw. (19) münden.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Widerstandswert der Widerstände (8) bis (11) durch Veränderung von Länge oder Fläche der Schläuche, Bohrungen, Spalte oder Schlitze bzw. der effektiven Siebfläche verändert werden kann.

7. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß in dem Körper (19) ein Heizwiderstand (27) angeordnet ist, der über Anschlußleitungen an eine externe Spannungsquelle angeschlossen wird.