DE19617738C1 - Atemstromsensor - Google Patents
AtemstromsensorInfo
- Publication number
- DE19617738C1 DE19617738C1 DE19617738A DE19617738A DE19617738C1 DE 19617738 C1 DE19617738 C1 DE 19617738C1 DE 19617738 A DE19617738 A DE 19617738A DE 19617738 A DE19617738 A DE 19617738A DE 19617738 C1 DE19617738 C1 DE 19617738C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- flow
- flow channel
- diaphragm
- arrangement
- sensor according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
- G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
- G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
- G01F1/42—Orifices or nozzles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/087—Measuring breath flow
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einem Atemstromsensor nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiger Atemstromsensor ist aus US 4 083 245 bekannt. Der
bekannte Atemstromsensor weist ein an einen Beatmungsschlauch
und einen Endotrachealkatheter anschließbares Strömungsrohr auf,
in das zur Bildung einer Blende eine über den ganzen Querschnitt
des Strömungsrohrs reichende Kunststoffolie eingelassen ist. Die
Folie ist so eingeschnitten, daß eine Blendenklappe und eine
Umrandung gebildet ist. Die dargestellte Blendenklappe hat die
Form einer Raute, wobei der Einschnitt an einer Ecke der Raute
nicht vollständig ausgeführt ist, so daß ein Verbindungsbereich
zwischen Blendenklappe und Umrandung bestehen bleibt. Die Blen
denklappe kann sich in Abhängigkeit vom Anströmdruck durchbie
gen, um eine vom Anströmdruck abhängige Blendenöffnung zu reali
sieren. Vor und hinter der Blende sind Anschlüsse vorgesehen, um
die Druckdifferenz über die Blende abnehmen zu können.
In der Medizintechnik wurden Differenzdruck-Durchflußsensoren
mit variablen Blenden, deren Funktionsweise auch durch die Be
griffe "variable orifice/moving vane" umschrieben wird, ent
wickelt, um einen großen Meßbereich mit ausreichender Meßgenau
igkeit abdecken zu können. Im Vergleich zu festen Blenden erge
ben sich bei kleinen Durchflüssen, aufgrund der dann sehr klei
nen Blendenöffnung, relativ große Differenzdrücke, während bei
größeren Durchflüssen, aufgrund der dann weiter geöffneten Blen
de, relativ kleinere Differenzdrücke auftreten.
Durch Verwendung einer Kunststoffolie, in der durch Einschnitt
eine Blendenklappe gebildet ist, läßt sich die Durchtrittsfläche
durch die Blende bei geschlossener Blendenklappe präzise und
unter verhältnismäßig geringem Herstellungsaufwand festlegen, da
diese Durchtrittsfläche genau durch die Fläche des Einschnitts
gebildet wird. In dieser Weise läßt sich eine höhere Genauigkeit
und Reproduzierbarkeit der Durchtrittsfläche erreichen, als wenn
einfach ein flexibles Sperrelement im Strömungskanal angeordnet
wird, bei dem die Durchtrittsfläche zwischen dem Außenrand des
Sperrelements und der Innenwand des Strömungskanals liegt. Im
letzteren Fall ist eine exakte Definition der Durchtrittsfläche
nur schwer möglich, da sie durch Toleranzen der Querschnitts
fläche des Strömungskanals, des Sperrelements und der relativen
Ausrichtung des Sperrelements im Strömungskanal beeinträchtigt
wird. Bei Bilden der Blende durch Einschnitt einer Folie, die im
Strömungsrohr verankert wird, werden derartige Toleranzprobleme
vermieden. Dadurch eignen sich Sensoren mit solchen Blenden
grundsätzlich besser für Messungen bei kleinen Durchflüssen.
Bisher wurden solche Blenden aus Folien aus Kunststoffen herge
stellt. Nachteil von Kunststoffblenden ist jedoch die fehlende
Konstanz ihrer mechanischen Eigenschaften bei Einwirkung von
Chemikalien, z. B. Desinfektionsmitteln, über längere Einsatzdau
er. Deshalb sind Sensoren mit Kunststoffblenden in der Regel nur
zum einmaligen Gebrauch bestimmt. Der Einsatz von Metallen für
Blendenkörper ist grundsätzlich möglich, wenn als Ausgleich für
den größeren Elastizitätsmodul die Wandstärke entsprechend ver
mindert wird. Bei ähnlichem Querschnitt des Strömungskanals
müßten dann Wandstärken von etwa 0,01 mm verwendet werden; so
dünne Metallfolien sind jedoch nicht form- und maßhaltig her
stellbar.
Metallfolien mit Wandstärken von mehr als 0,025 mm sind form
stabil verfügbar, so daß mit deren Hilfe Blenden für sterili
sierbare Sensoren hergestellt werden könnten. Um bei dem erhöh
ten Elastizitätsmodul einen akzeptabel niedrigen pneumatischen
Widerstand zu erreichen, muß die Blendenklappe dann mittels
eines Scharnierelements im Strömungskanal gehalten werden. Eine
solche Konstruktion ist aus EP-A-0 373 886 bekannt, bei der die
Blendenklappe in einen schmalen Steg übergeht, der außerhalb des
Strömungskanals im Strömungsrohr verankert ist und als Scharnier
für die Blende dient. Bei dieser Konstruktion wird jedoch, bei
geschlossener Blendenklappe, die Durchtrittsfläche durch den
Außenrand der Blendenklappe und die Innenwand des umgebenden
Strömungskanals definiert, wodurch aus den obengenannten Gründen
eine präzise Herstellung einer sehr kleinen Durchtrittsfläche
schwierig ist.
Ein weiteres Problem für Atemstromsensoren, die bereits bei
kleinen Durchflußmengen bei niedrigem pneumatischem Widerstand
präzise arbeiten sollen, besteht darin, daß die Durchbiegung der
Blende und damit die Blendenöffnung und die zur Messung verwen
dete Druckdifferenz über die Blende vom Strömungsprofil des
Luftstroms im Strömungskanal abhängt. Insbesondere ist zu be
achten, daß der Atemstromsensor im tatsächlichen Einsatz mit
Schläuchen verbunden ist, die im praktischen Einsatz beliebig
gekrümmt liegen können, was insbesondere bei Krümmung des dünnen
Endotrachealkatheterschlauches kurz von Eintritt in den Strö
mungskanal des Atemstromsensors zu einer erheblichen Beeinflus
sung des Strömungsprofils im Bereich der Blende führen kann.
Anzustreben ist eine möglichst homogene Verteilung der Strö
mungsgeschwindigkeit an der Blende, die unabhängig von Verzer
rungen der Strömungsverteilung, von etwaigen Rückströmungen und
Wirbeln im Bereich des Eintritts in den Strömungskanal sein
sollte. Eine Vergleichmäßigung des Strömungsprofils kann einer
seits durch eine Verlängerung des Strömungskanals vor der Blende
erreicht werden, wobei durch eine derartig verlängerte Einlauf
strecke eine Vergleichmäßigung des Profils durch Ausgleichsströ
mungen quer zur Kanallängsachse eintritt. Andererseits kann
durch eine Kontraktion des Strömungskanals, d. h. eine Verminde
rung seiner Querschnittsfläche ein gleichmäßigeres Strömungs
profil erreicht werden. Eine Verlängerung des Strömungskanals
erfordert jedoch, um eine strömungsmechanische Optimierung und
damit Unabhängigkeit vom Strömungsprofil am Eingang des Atem
stromsensors zu erhalten, eine Einlaufstrecke vor der Blende,
die auf der Seite des Beatmungsschlauchs wenigstens fünfmal so
groß wie der Strömungsrohrdurchmesser ist (siehe z. B. O. Fied
ler, Strömungs- und Durchflußmeßtechnik, München; Oldenbourg-
Verlag 1992). Auf der Patientenseite müßte der Strömungskanal
noch länger sein, da die Einströmverhältnisse aus dem dünnen und
gekrümmten Endotrachealkatheterschlauch extrem ungleichmäßig
sind. Derartig lange Strömungskanalstrecken erhöhen jedoch den
Totraum in medizinisch untragbarer Weise, d. h. der Patient atmet
mit jedem Einatemzug einen zu großen Anteil des ausgeatmeten
Gases seines vorherigen Atemzuges ein (Pendelatmung). Anderer
seits ist eine Kontraktion des Strömungskanals zur Vergleichmä
ßigung des Strömungsprofils zwar fluidmechanisch sehr wirksam,
aber sie erhöht den bleibenden Druckverlust und damit den Atem
widerstand des Patienten in medizinisch unerwünschter Weise.
Insbesondere für Anwendungen bei Kindern wird daher ein bei
kleinem Durchfluß genau und mit niedrigem pneumatischen Wider
stand arbeitender Atemstromsensor benötigt.
Die DE 35 29 367 A1 zeigt eine Anordnung zur Vergleichmäßigung des
Strömungsprofils, die als Sieb ausgebildet ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Atemstromsensor
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er wiederverwend
bar ist und eine präzise Messung des Atemstroms auch bei kleinen
Durchflußmengen und bei niedrigem pneumatischem Widerstand für
den Patienten, möglichst unabhängig von den Strömungsverhältnis
sen im Endotrachealkatheterschlauch erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Danach wird in dem Atemstromsensor eine Blendenklappe einge
setzt, die aus einer Metallfolie besteht, welche so eingeschnit
ten ist, daß eine Blendenklappe und eine umgebende Umrandung
gebildet sind, wobei der die Blendenklappe mit der Umrandung
verbindende Bereich der Metallfolie durch einen mittigen Ein
schnitt unterbrochen ist, so daß zwei gegenüber der Breite der
Blendenklappe schmale Scharnierelemente vorhanden sind. Vor der
Blende ist auf der Seite des Endotrachealkatheters im Strömungs
kanal eine Anordnung vorgesehen, die für eine Vergleichmäßigung
des Strömungsprofils an der Blende sorgt. Durch diese Maßnahmen
wird ein bereits bei kleinen Durchflußmengen präzise arbeitender
Atemstromsensor mit niedrigem pneumatischem Widerstand geschaf
fen, der unempfindlich gegenüber Veränderungen der Strömungs
verhältnisse, z. B. durch unterschiedliche Lage von Beatmungs-
und Endotrachealkatheterschlauch, ist. Die Durchtrittsfläche bei
geschlossener Blendenklappe kann sehr klein und sehr präzise ge
staltet werden, da der Einschnitt in die Metallfolie zur Bildung
der Blendenklappe sehr schmal und sehr präzise ausgeführt werden
kann. Ferner wird durch den weiteren Einschnitt in dem die Blen
denklappe mit der Umrandung verbindenden Bereich der elastische
Widerstand durch Bildung von zwei schmalen Stegen der Metall
folie soweit reduziert, daß sich ein niedriger pneumatischer
Widerstand der Blende ergibt. Durch Bildung von zwei Scharnier
elementen außerhalb der Mitte der Blendenklappe wird die Gefahr
von Torsionsschwingungen der Blendenklappe, die zur Belastung
des Werkstoffes und zu unerwünschter Schallabstrahlung führen
können, vermieden. Durch die Anordnung zur Vergleichsmäßigung
des Strömungsprofils vor der Blende auf der Seite des Endotrache
alkatheters wird ein Strömungsprofil an der Blende erreicht, das
den Atemstromsensor unabhängig von den variablen Strömungsver
hältnissen, insbesondere im Endotrachealkatheterschlauch und
beim Eintritt in den Strömungskanal, macht.
Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann auch auf der Seite
des Beatmungsschlauches eine Anordnung zur Vergleichmäßigung des
Strömungsprofils vor der Blendenklappe angeordnet sein. Die Strö
mungsverhältnisse sind auf der Seite des Beatmungsschlauches
jedoch in der Regel weniger kritisch, da diese regelmäßig einen
größeren Durchmesser als der Endotrachealkatheterschlauch haben.
Derartige Anordnungen können z. B. durch ein den Strömungskanal
abdeckendes Drahtsieb gebildet werden, wobei es vorteilhaft ist,
den Strömungswiderstand in der Mitte des Strömungskanals zu
vergrößern, beispielsweise durch eine in der Mitte angeordnete
Prallplatte oder durch eine engere Maschenweite im Zentrum, um
die in der Mitte liegenden Strömungsgeschwindigkeitsspitzen zu
dämpfen. Dazu ist die erste Anordnung zur Vergleichmäßigung des
Strömungsprofils vorteilhaft wenigstens in einem Abstand von der
Blende angeordnet, der dem Durchmesser des Strömungskanals ent
spricht, vorteilhaft ist er etwa zweimal soweit entfernt. Da
durch wird eine Optimierung der Strömungsverhältnisse an der
Blende erreicht.
Die Metallfolie der Blende besteht vorzugsweise aus einer Kup
ferlegierung, aus Titan oder einer Titanlegierung oder aus Edel
stahl.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind, in denen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch den Atemstromsensor zeigt;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1
zeigt;
Fig. 3 die Abhängigkeit des Drucks über die Blende vom Volu
menstrom durch den Atemstromsensor anzeigt;
Fig. 4 eine Darstellung wie in Fig. 1 einer alternativen
Ausführungsform des Atemstromsensors zeigt; und
Fig. 5 eine Anordnung zur Vergleichmäßigung des Strömungspro
fils in Draufsicht zeigt.
Der in Fig. 1 dargestellte Atemstromsensor weist ein Strömungs
rohr 20 mit einem Strömungskanal 1 auf. Auf der in der Darstel
lung von Fig. 1 linken Seite ist der Atemstromsensor über einen
ISO-Konus 15 mit einem Endotrachealkatheterschlauch verbunden.
Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Beatmungsschlauch anzu
schließen. Im Strömungskanal ist eine Blende 6, 9 mit variabler
Öffnungsfläche vorgesehen. Zu beiden Seiten der Blende 6, 9 sind
Anschlüsse 4, 5 vorhanden, an denen die Druckdifferenz über die
Blende abgenommen werden kann.
Die Blende 6, 9 ist in Fig. 2 in Draufsicht gezeigt. Sie be
steht aus einer Metallfolie, beispielsweise einer Edelstahlfo
lie, die durch einen Einschnitt 10 in eine Blendenklappe 6 und
eine Umrandung 9 unterteilt ist. Die Metallfolie ist in dem
umgebenden Strömungsrohr fest eingelassen. Die erforderliche
Flexibilität der Blendenklappe wird erreicht, indem der mittlere
Teil des die Blendenklappe 6 tragenden Bereichs der Metallfolie
durch einen weiteren Einschnitt 11 unterbrochen ist, so daß zwei
Scharnierelemente 7 und 8 der Metallfolie stehen bleiben, die
die Blendenklappe 6 tragen. Vorteilhaft sind die Scharnierele
mente 7 und 8 soweit wie möglich voneinander entfernt, um Tor
sionsschwingungen der Blendenklappe zu vermeiden.
Dadurch, daß die Blendenklappe 6 und die Umrandung 9 durch einen
Einschnitt aus einer Metallfolie gebildet werden, ist die Lage
der Blendenklappe 6 in ihrer Umrandung 9 genau definiert und
nicht von Toleranzen beim Zusammenbau ihrer Einzelteile abhän
gig. Durch diese Gestaltung ist es möglich, den Spalt oder den
Einschnitt 10 zwischen der Blendenklappe 6 und der Wandung 9
sehr klein zu gestalten (in Fig. 2 stark vergrößert darge
stellt). Dadurch ist bei sehr kleinen Durchflüssen nur eine sehr
kleine Durchtrittsfläche offen, nämlich die der Einschnitte 10,
11, so daß sich bei kleinen Durchflüssen ein relativ großer
Differenzdruck über die Blende ergibt. Diese Eigenschaft ist
besonders vorteilhaft, weil damit die bei der Kinderbeatmung
vorhandenen kleinen Durchflüsse ausreichend genau gemessen wer
den können. In Fig. 3 ist die Kennlinie eines Atemstromsensors
mit einer solchen Blende dargestellt.
Die Einschnitte 10, 11 können z. B. durch Drahterodieren oder
Laserschneiden hergestellt werden, bei manchen Metallen ist auch
Ätzen möglich. Die so erreichbaren Spaltbreiten von 0,05 bis
0,1 mm sind wesentlich kleiner als die durch Montage von Einzel
teilen erhältlichen Spaltbreiten von etwa 0,6 mm, so daß mit dem
Atemstromsensor bei kleinen Durchflüssen größere Nutzsignale zur
Verfügung stehen als bei bekannten Atemstromsensoren.
Die Einheit aus Blendenklappe 6 und Umrandung 9 kann z. B. aus
korrosionsbeständigem Stahl gefertigt werden; besonders vorteil
haft ist es, sie aus einem Metall mit geringem E-Modul herzu
stellen. Möglich sind dabei z. B. verschiedene Kupferlegierungen,
die als Federwerkstoffe in der Elektroindustrie bei Schaltern
und Steckern Verwendung finden oder Titan und Titanlegierungen.
Diese Werkstoffe haben bei etwa halbem E-Modul ähnliche Festig
keitseigenschaften wie Stahl, so daß man Blenden mit etwa
0,025 mm Wandstärke in Geometrien erstellen kann, die keine
Querschnittsaufweitung erfordern und deren Scharnierelemente so
breit gestaltet werden können, daß keine Gefahr von plastischer
Verformung besteht. Ferner ist es vorteilhaft, daß die oben
vorgeschlagenen Metalle nicht magnetisch sind, so daß ein sol
cher Atemstromsensor auch in der Nähe eines Kernspintomographen
einsetzbar ist. Bei Titan ist weiterhin die geringe Dichte von
Vorteil, da die damit verbundene geringere Massenträgheit der
Blendenklappe eine höhere Dynamik der Messung zur Folge hat. Bei
Titan ist weiterhin vorteilhaft, daß es als Implantatwerkstoff
physiologisch unbedenklich ist und sich deshalb besonders für
den Einsatz in einem medizinischen Atemstromsensor anbietet.
Fig. 3 zeigt die Druckdifferenz über die Blende in Abhängigkeit
vom Volumenstrom durch einen Atemstromsensor mit einer Titan-
Blende. Gut zu erkennen ist die relativ größere Empfindlichkeit
bei kleinen Volumenströmen gegenüber größeren Volumenströmen.
Die zur Abnahme des Differenzdruckes über die Blende erforderli
chen Anschlüsse 4 und 5 sind durch Röhrchen gebildet, die zu
beiden Seiten der Blende in den Strömungskanal 1 hineinragen.
Die Anschlüsse 4 und 5 sind so angeordnet, daß der Meßwert mög
lichst hoch im Vergleich zum bleibenden Druckverlust ist. Dabei
ist es vorteilhaft, daß die Enden der Röhrchen in den Strömungs
kanal 1 hineinragen, da möglicherweise im Strömungsrohr entste
hendes Kondenswasser so nicht in die Anschlüsse hineinfließen
kann.
Die Funktion des Atemstromsensors ist grundsätzlich vom Strö
mungsprofil an der Blende abhängig, d. h. bei gleichem Volumen
strom führen unterschiedliche Anströmungen durch unterschiedli
che Geschwindigkeitsverteilungen zu unterschiedlichen Druckver
teilungen an der Blende und damit zu unterschiedlichen Diffe
renzdruckmeßwerten und folglich zu Meßfehlern.
Es wird deshalb beim beanspruchten Atemstromsensor dafür
gesorgt, daß das Strömungsprofil an der Blende immer die gleiche
Geschwindigkeitsverteilung hat. Es wird eine weitgehend
gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeitsverteilung 13 hinter einer
ersten Anordnung 30, die dieser Vergleichmäßigung dient, ange
strebt. Nach dem Eintritt der Strömung aus dem Endotrachealka
theterschlauch in den Strömungskanal 1 liegt eine sehr inhomoge
ne Strömungsverteilung 14 vor, die sogar Rückströmungen und
Wirbel infolge der Querschnittserweiterung aufweist. Durch Vor
sehen der ersten Anordnung 30 im Strömungskanal wird die Ver
gleichmäßigung des Strömungsprofils erreicht. Dafür können Bau
elemente wie Lochblenden, Laminatoren, Siebe und Prallplatten
dienen.
In Fig. 5 ist eine Anordnung 30 in Draufsicht gezeigt, die aus
einem Drahtgewebe besteht. Da die Strömung aus dem dünnen Endo
trachealkatheter in Form eines gebündelten Luftstrahls austritt,
ist es sinnvoll, sie so auszubilden, daß in der Mitte ein erhöh
ter Strömungswiderstand entsteht, um den Strahl zu bremsen und
um das Profil zu vergleichmäßigen. Dabei kann z. B. eine Prall
platte in der Mitte des Siebes befestigt sein. Dadurch wird
allerdings der bleibende Druckverlust deutlich vergrößert, wes
wegen es vorteilhaft ist, anstelle einer geschlossenen Platte in
der Mitte des Strömungsgleichrichters ein zweites feineres Sieb
31 anzubringen, wodurch man eine Vergleichmäßigung des Strö
mungsprofils bei relativ geringem Atemwiderstand erreichen kann.
Gute Ergebnisse werden z. B. bei einem Rohrdurchmesser von 15 mm
mit einer Kombination aus Drahtgewebe mit einer Maschenweite von
etwa 2,5 mm außen und etwa 0,8 mm im zentralen Bereich des Sie
bes 31 erzielt.
Die notwendige Einlaufstrecke zwischen der Anordnung 30 und der
Blende 6, 9 beträgt in der dargestellten Ausführungsform etwa 30
mm, d. h. etwa den doppelten Durchmesser des Strömungskanals. Der
Abstand 15 zwischen den Endotrachealkatheterstutzen und der
ersten Anordnung 30 beträgt etwa 15 mm, d. h. etwa einfachen
Rohrdurchmesser. Die Länge muß so gestaltet werden, wie es die
Einbauten (z. B. ein Absaugstutzen 16 oder die optischen Fenster
17 und 18 in der Ausführungsform von Fig. 4) erfordern.
Auf der Geräteseite mit dem Anschluß 22 für den Beatmungs
schlauch sind die Störungen des Strömungsprofils geringer, da
auf dieser Seite infolge des relativ großen Querschnittes des
Beatmungsschlauches und des Schlauchverbinders nur geringfügig
unterschiedliche Profile auftreten. Deshalb befindet sich auf
der dem Beatmungsschlauch zugewandten Seite der Blende eine
zweite Anordnung 32, die als einfaches grobes Sieb im Abstand
von etwa 15 mm von der Blende, d. h. etwa dem einfachen Rohr
durchmesser, im Strömungskanal 1 angeordnet ist.
Das Vorsehen der ersten und zweiten Anordnung 30 und 32 hat
zusätzlich den Vorteil, daß die Blende geschützt ist, da nicht
in den Sensor hineingefaßt oder mit einem Werkzeug hineingelangt
werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht bei Bruch der Blende.
Sollte die Blendenklappe abreißen, wird sie vom Sieb zurückge
halten und kann weder zum Patienten noch zum Beatmungsgerät
gelangen.
In das Strömungsrohr integriert ist ein Anschluß 16 zum Absaugen
von Atemgas für eine Gasanalyse. Die Gaszusammensetzung dient
u. a. zur Korrektur des Meßwertes. Der über die Blende gemessene
Differenzdruck ist bei festem Volumenstrom eine Funktion der
Gasdichte. Aus der Gasanalyse wird die Gasdichte ermittelt und
der Differenzdruckwert entsprechend korrigiert. Bei bekannten
Sensoren nach dem "variable orifice/moving vane"-Prinzip ist
diese Korrektur grundsätzlich auch möglich, jedoch ist ein ge
sondertes Bauelement für den Anschluß eines Absaugschlauches
notwendig. Beim vorgeschlagenen Sensor ist die bauliche Einheit
von Strömungsrohr und Absauganschluß 16 besonders vorteilhaft,
weil so eine Verbindungsstelle und Totraum eingespart wird.
Ferner ist vorgesehen, den Atemstromsensor gemäß Fig. 4 mit
optischen Fenstern 17 und 18 auszustatten, so daß mit Hilfe
eines Meßgerätes zur Infrarotspektroskopie das Atemgas durch
strahlt und die Gaszusammensetzung direkt im Hauptstrom gemessen
werden kann. Derartige Meßgeräte sind aus der CO₂-Messung bekannt
und für eine vollständige Atemgasanalyse geeignet.
Der in Fig. 1 dargestellte Atemstromsensor weist auf der dem
Endotrachealkatheter zugewandten Seite eine leichte Verjüngung
seiner Querschnittsfläche oder Kontraktion auf, wodurch eben
falls eine Vergleichmäßigung des Strömungsprofils bewirkt wird.
Claims (12)
1. Atemstromsensor, der
- - ein zur Verbindung zwischen einem Beatmungs schlauch und einem Endotrachealkatheter anschließbares Strömungs rohr (20) mit einem Strömungskanal (1),
- - eine Blende (6, 9), die eine den Querschnitt des Strömungskanals (1) abdeckende, in das Strömungsrohr (20) eingelassene Folie aufweist, in welcher ein solcher erster Einschnitt (10) vorgesehen ist, daß im Strömungskanal (1) eine Blendenklappe (6) und eine umgebende Umrandung (9) gebildet ist, wobei die Blendenklap pe (6) elastisch durchbiegbar ist, um in Abhängigkeit vom Anströmdruck eine variable Blendenöffnung zu bieten, und
- - Anschlüsse (4, 5) zu dem Strömungskanal (1) zu beiden Seiten der Blende (6, 9) zur Abnahme der durch die Blende (69) erzeugten Druckdifferenz umfaßt,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Folie eine Metallfolie ist, die in dem die Blendenklappe (6) tra genden Bereich durch einen zweiten, mittigen Einschnitt (11) unterbrochen ist, um außerhalb des mittigen Einschnitts (11) zwei gegenüber der Breite der Blendenklappe (6) schmale Scharnierelemente (7, 8) zu bilden,
- - und daß im Strömungs kanal (1) zwischen der Blendenklappe (6) und dem Anschluß für den Endotrachealkatheter eine erste Anordnung (30) zur Vergleichmäßigung des Strömungsprofils vorgesehen ist.
2. Atemstromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
im Strömungskanal zwischen der Blendenklappe (6) und dem
Anschluß für den Beatmungsschlauch eine zweite Anordnung
(32) zur Vergleichmäßigung des Strömungsprofils vorgesehen
ist.
3. Atemstromsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Anordnung
(30, 32) zur Vergleichmäßigung des Strömungsprofils jeweils
durch ein den Querschnitt des Strömungskanals (1) abdecken
des Drahtsieb gebildet sind.
4. Atemstromsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite Anord
nung (30, 32) zur Vergleichmäßigung des Strömungsprofils so
ausgebildet sind, daß sie im Bereich der Mittelachse des
Strömungskanals (1) einen höheren Strömungswiderstand als am
Rand des Strömungskanals (1) schaffen.
5. Atemstromsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste und/oder zweite Anordnung (30, 32) zur Vergleich
mäßigung des Strömungsprofils jeweils im Zentrum mit einer
Prallplatte versehen ist.
6. Atemstromsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste und/oder zweite Anordnung (30, 32) zur Vergleich
mäßigung des Strömungsprofils aus einem Drahtsieb besteht,
dessen Maschenweite im Zentrum kleiner ist als am Rand.
7. Atemstromsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der ersten
Anordnung (30) zur Vergleichmäßigung des Strömungsprofils
und der Blende (6, 9) wenigstens so groß wie der Durchmesser
des Strömungskanals (1) ist.
8. Atemstromsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstand zwischen der ersten Anordnung (30) zur Ver
gleichmäßigung des Strömungsprofils und der Blende (6, 9) im
Strömungskanal (1) dem zweifachen Durchmesser des Strömungs
kanals (1) entspricht.
9. Atemstromsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Strömungskanals
(1) vor der ersten Anordnung (30) zur Vergleichmäßigung des
Strömungsprofils wenigstens so groß wie der Durchmesser des
Strömungskanals (1) ist.
10. Atemstromsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der Strömungskanal (1) am
Beginn der Einlaufstrecke von dem Endotrachealkatheter vor
der ersten Anordnung (30) zur Vergleichmäßigung des Strö
mungsprofils in Richtung auf diese zu in seiner Quer
schnittsfläche vermindert.
11. Atemstromsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie der Blende (6,
9) aus einer Kupferlegierung, aus Titan oder einer Titanle
gierung oder Edelstahl hergestellt ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19617738A DE19617738C1 (de) | 1996-05-03 | 1996-05-03 | Atemstromsensor |
US08/791,638 US5763792A (en) | 1996-05-03 | 1997-01-31 | Respiratory flow sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19617738A DE19617738C1 (de) | 1996-05-03 | 1996-05-03 | Atemstromsensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19617738C1 true DE19617738C1 (de) | 1997-06-19 |
Family
ID=7793209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19617738A Expired - Fee Related DE19617738C1 (de) | 1996-05-03 | 1996-05-03 | Atemstromsensor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5763792A (de) |
DE (1) | DE19617738C1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6312389B1 (en) | 1996-07-15 | 2001-11-06 | Ntc Technology, Inc. | Multiple function airway adapter |
FR2811879A1 (fr) * | 2000-07-19 | 2002-01-25 | Drager Medizintechnik Gmbh | Detecteur de courant respiratoire |
EP3112818A1 (de) | 2015-07-01 | 2017-01-04 | Iasset Ag | Atemstromsensor |
DE102010064625B3 (de) * | 2009-09-07 | 2017-03-09 | Hamilton Medical Ag | Durchflussmessfühler mit zwei jeweils teilweise als Schlitz und als Kanal ausgebildeten Anschlussstellen-Verbindungen |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070225612A1 (en) * | 1996-07-15 | 2007-09-27 | Mace Leslie E | Metabolic measurements system including a multiple function airway adapter |
USD411010S (en) * | 1997-09-24 | 1999-06-15 | Nellcor Puritan Bennett | Single-use disposable spirometry sensor |
US5996579A (en) * | 1998-06-26 | 1999-12-07 | Coates; Michael R. | Bag-valve-mask resuscitator attachment |
US6574571B1 (en) * | 1999-02-12 | 2003-06-03 | Financial Holding Corporation, Inc. | Method and device for monitoring an electronic or computer system by means of a fluid flow |
US8701015B2 (en) * | 2008-03-26 | 2014-04-15 | Pierre Bonnat | Method and system for providing a user interface that enables control of a device via respiratory and/or tactual input |
US8976046B2 (en) | 2008-03-26 | 2015-03-10 | Pierre Bonnat | Method and system for a MEMS detector that enables control of a device using human breath |
US7739061B2 (en) * | 1999-02-12 | 2010-06-15 | Pierre Bonnat | Method and system for controlling a user interface of a device using human breath |
US10216259B2 (en) * | 2000-02-14 | 2019-02-26 | Pierre Bonnat | Method and system for processing signals that control a device using human breath |
US8339287B2 (en) | 2002-03-29 | 2012-12-25 | Inputive Corporation | Device to control an electronic or computer system utilizing a fluid flow and a method of manufacturing the same |
US7250877B2 (en) * | 2002-03-29 | 2007-07-31 | Inputive Corporation | Device to control an electronic or computer system utilizing a fluid flow and a method of manufacturing the same |
US9116544B2 (en) * | 2008-03-26 | 2015-08-25 | Pierre Bonnat | Method and system for interfacing with an electronic device via respiratory and/or tactual input |
US20130060355A9 (en) * | 2000-02-14 | 2013-03-07 | Pierre Bonnat | Method And System For Processing Signals For A MEMS Detector That Enables Control Of A Device Using Human Breath |
EP1387636B1 (de) * | 2001-05-07 | 2008-07-30 | Respironics Inc. | Tragbares druckmessgerät, hierfür verwandbarer pneumotachometer und montageverfahren hierzu |
US7024945B2 (en) * | 2002-02-22 | 2006-04-11 | Compumedics Limited | Flow sensing apparatus |
US20040252103A1 (en) * | 2003-03-28 | 2004-12-16 | Pierre Bonnat | Apparatus to support a device to control an electronic or computer system by means of a fluid flow and a method of manufacturing the same |
WO2005013879A2 (en) | 2003-08-04 | 2005-02-17 | Pulmonetic Systems, Inc. | Portable ventilator system |
US8118024B2 (en) | 2003-08-04 | 2012-02-21 | Carefusion 203, Inc. | Mechanical ventilation system utilizing bias valve |
US7527053B2 (en) * | 2003-08-04 | 2009-05-05 | Cardinal Health 203, Inc. | Method and apparatus for attenuating compressor noise |
US8156937B2 (en) | 2003-08-04 | 2012-04-17 | Carefusion 203, Inc. | Portable ventilator system |
US7607437B2 (en) | 2003-08-04 | 2009-10-27 | Cardinal Health 203, Inc. | Compressor control system and method for a portable ventilator |
US7182684B2 (en) * | 2003-09-10 | 2007-02-27 | Stork Townsend Inc. | Method and means for stuffing natural casings with a sausage emulsion |
US20050195155A1 (en) * | 2004-03-04 | 2005-09-08 | Pierre Bonnat | Method and device for providing input to a computer system via one or both of breathing and biting |
US7997885B2 (en) * | 2007-12-03 | 2011-08-16 | Carefusion 303, Inc. | Roots-type blower reduced acoustic signature method and apparatus |
US8888711B2 (en) | 2008-04-08 | 2014-11-18 | Carefusion 203, Inc. | Flow sensor |
EP2590556A4 (de) * | 2010-07-06 | 2015-03-11 | Pulmone Advanced Medical Devices Ltd | Verfahren und vorrichtung zur messung von lungenparametern |
US20130116549A1 (en) * | 2010-10-18 | 2013-05-09 | Erhan H. Gunday | Anchored Working Channel |
GB201420649D0 (en) * | 2014-11-20 | 2015-01-07 | Nicoventures Holdings Ltd | Apparatus and methods for monitoring aerosol delivery |
US11890089B1 (en) | 2015-07-28 | 2024-02-06 | Thorasys Thoracic Medical Systems Inc. | Flowmeter for airway resistance measurements |
US10588502B2 (en) * | 2015-11-18 | 2020-03-17 | Sanovas Intellectual Property, Llc | Side loading articulating laryngeal access system |
JP2022528500A (ja) | 2019-03-27 | 2022-06-13 | スピロ - テック メディカル インコーポレイテッド | 気道抵抗を測定するための方法およびデバイス |
US20210370008A1 (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | Ludger Tappehorn | Connection with a volume flow sensor and a homogenization unit for artificial ventilation of a patient and manufacturing process |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4083245A (en) * | 1977-03-21 | 1978-04-11 | Research Development Corporation | Variable orifice gas flow sensing head |
DE3529367A1 (de) * | 1985-08-16 | 1987-02-19 | Oscar Sebastiani | Verfahren und vorrichtung zur lungenfunktionsanalyse |
EP0373886A1 (de) * | 1988-12-16 | 1990-06-20 | Bird Products Corporation | Durchflussmesser mit veränderbarer Blendenöffnung |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3840051A (en) * | 1971-03-11 | 1974-10-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Straightener |
US3962917A (en) * | 1974-07-03 | 1976-06-15 | Minato Medical Science Co., Ltd. | Respirometer having thermosensitive elements on both sides of a hot wire |
DE2558935C3 (de) * | 1975-12-29 | 1978-09-21 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Strömungsmesser |
US5060655A (en) * | 1988-11-15 | 1991-10-29 | Hans Rudolph, Inc. | Pneumotach |
-
1996
- 1996-05-03 DE DE19617738A patent/DE19617738C1/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-01-31 US US08/791,638 patent/US5763792A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4083245A (en) * | 1977-03-21 | 1978-04-11 | Research Development Corporation | Variable orifice gas flow sensing head |
DE3529367A1 (de) * | 1985-08-16 | 1987-02-19 | Oscar Sebastiani | Verfahren und vorrichtung zur lungenfunktionsanalyse |
EP0373886A1 (de) * | 1988-12-16 | 1990-06-20 | Bird Products Corporation | Durchflussmesser mit veränderbarer Blendenöffnung |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6312389B1 (en) | 1996-07-15 | 2001-11-06 | Ntc Technology, Inc. | Multiple function airway adapter |
FR2811879A1 (fr) * | 2000-07-19 | 2002-01-25 | Drager Medizintechnik Gmbh | Detecteur de courant respiratoire |
DE102010064625B3 (de) * | 2009-09-07 | 2017-03-09 | Hamilton Medical Ag | Durchflussmessfühler mit zwei jeweils teilweise als Schlitz und als Kanal ausgebildeten Anschlussstellen-Verbindungen |
DE102010040287B4 (de) * | 2009-09-07 | 2017-03-09 | Hamilton Medical Ag | Durchflussmessfühler |
DE102010064624B3 (de) * | 2009-09-07 | 2017-10-05 | Hamilton Medical Ag | Durchflussmessfühler mit zwei an einem Flanschfortsatz angeordneten und parallel zur Längsachse ausgerichteten Anschlussstutzen |
DE102010064623B3 (de) * | 2009-09-07 | 2017-10-05 | Hamilton Medical Ag | Durchflussmessfühler mit über Laschen an dessen Gehäusewand verbundenem Leitelement |
EP3112818A1 (de) | 2015-07-01 | 2017-01-04 | Iasset Ag | Atemstromsensor |
WO2017002091A1 (de) | 2015-07-01 | 2017-01-05 | Iasset Ag | Atemstromsensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5763792A (en) | 1998-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19617738C1 (de) | Atemstromsensor | |
DE10035054C1 (de) | Atemstromsensor | |
DE102010064623B3 (de) | Durchflussmessfühler mit über Laschen an dessen Gehäusewand verbundenem Leitelement | |
EP2172657A2 (de) | Strömungsrichter für ein Durchflussmessgerät, insbesondere ein Ultraschallmessgerät | |
EP1817762B1 (de) | Vorrichtung zum prüfen von anästhesie- und beatmungsgeräten | |
DE102004017403B4 (de) | Messvorrichtung zur Messung des Volumenstromes eines Gases, dessen Strömungsrichtung sich umkehren kann | |
DE102017216691A1 (de) | Gas-Durchflusssensor für eine Beatmungsvorrichtung mit verminderter Störanfälligkeit gegenüber Feuchtigkeit im Sensorgehäuse | |
DE4121123C2 (de) | Fluidischer Strömungsmesser | |
DE202017102703U1 (de) | Gehäuseaufbau eines Durchflusssensors | |
WO2018210956A1 (de) | Exspirationsventil für eine beatmungsvorrichtung mit geräuschminderndem strömungswiderstand | |
DE2723337A1 (de) | Messkopf fuer gasdurchsatz-messgeraet | |
EP1423663B1 (de) | Korrosionsbeständiger wirbelströmungsaufnehmer | |
DE3940474C1 (de) | ||
DE102021113642A1 (de) | Verbindungs-Anordnung mit einem Volumenfluss-Sensor und einer Homogenisierungseinheit zur künstlichen Beatmung eines Patienten sowie ein Herstellungsverfahren | |
DE3020265A1 (de) | Pneumotachograph | |
DE3720380A1 (de) | Regulierventil | |
EP0331773A1 (de) | Strömungswiderstandsrohr für Gasströmungsmesser | |
WO2019185492A1 (de) | Differenzdruck-durchflusssensor für beatmungsvorrichtungen mit verbessertem strömungswiderstand mit mehrteiliger klappe | |
CH670155A5 (de) | ||
EP2216637B1 (de) | Messrohr für eine Vorrichtung zur Abtastung eines Strömungsmittels | |
DE4325789A1 (de) | Verfahren zur Kalibrierung von Strömungsblenden sowie Strömungsmesser mit derartigen Strömungsblenden | |
EP1842118A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur druckregelung | |
AT410595B (de) | Vorrichtung zum messen der strömungsgeschwindigkeit und/oder -rate eines fluiden mediums | |
DE2030775B2 (de) | Stroemungsmesser, insbesondere fuer atemstromrezeptor | |
DE202019102893U1 (de) | Lufttechnische Komponente für eine klima- und lüftungstechnische Anlage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |