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Ärztliches Gerät zur Registrierung zweier Meßgrößen, von denen die
eine durch Analyse der Atemluft gewonnen wird Die vorliegende Erfindung betrifft
ein ärztliches Gerät zur Registrierung des gleichzeitigen Verlaufes zweier während
eines bestimmten Zeitintervalles interessierender Meßgrößen, von denen die eine
durch Analyse der Atemluft einer untersuchten Person gewonnen wird, mittels eines
Kanales eines Registriergerätes, insbesondere eines Einkanal-Kompensationsschreibers,
mit einer die erste Meßgröße liefernden Meßeinrichtung und einer die zweite Meßgröße
liefernden Gasanalysiereinrichtung, die über eine Gasentnahmeleitung mit einer Atemrohranordnung,
durch die die untersuchte Person atmet, verbunden ist.
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Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ist ein Gerät zur unblutigen
Messung des Herzminutenvolumens durch Bestimmung der von der untersuchten Person
pro Zeiteinheit absorbierten Menge eines der Atemluft beigemischten Testgases (z.B.
N20) mit einem Qanzkörper-plethysmographen, dessen Kabine die Atemrohranordnung
enthält, durch die die untersuchte Person atmet, wobei die von der Meßeinrichtung
gelieferte erste Meßgröße der absorbierten Testgasmenge und die von der Analysiereinrichtung
gelieferte zweite Meßgröße der Testgaskonzentration in der Atemluft,
insbesondere
der Expirationsluft, entspricht.
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Aufbau und Arbeitsweise eines Ganzkörperplethysmographen können als
bekannt vorausgesetzt werden, siehe z.B. die deutsche Offenlegungsschrift 1 466
840 und die Schweizer Patentschrift 430 038. Es ist auch bereits bekannt, das Herzminutenvolumen
(also die vom Herzen während einer Minute geförderte Blutmenge) mit Hilfe eines
Ganzkörper-plethysmographen zu messen (Journal of Applied Physiology, Band 23 Nr.
2, August 1967, Seiten 276 bis 278). Bei solchen Messungen des Herzminutenvolumens
atmet der Patient aus einem mit einer Mischung von Luft und einem Testgas, normalerweise
N20, gefüllten Beutel und die in der Lunge absorbierte N20-Menge wird mit Hilfe
der Druckänderungen im Ganzkörperplethysmographen gemessen. Normalerweise hält man
den Druck in der Kabine konstant, indem man eine der absorbierten Testgasmenge entsprechende
Luftmenge unter Steuerung durch ein auf den Innendruck in der Kabine ansprechendes
DruckmeBgerät in die Kabine einpumpt. Bei der eigentlichen Untersuchung läßt man
die untersuchte Person tief einatmen und dann langsam ausatmen, was z.
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B. 5 bis 10 Sekunden dauern kann. Während des Ausatmens wird die absorbierte
Testgasmenge gemessen und von einem Registriergerät aufgezeichnet. Normalerweise
verwendet man hierfür einen Kompensationsschreiber mit verhältnismäßig großer Schreibbreite,
insbesondere mindestens 20 cm, um die erforderliche Meßgenauigkeit bei der Auswertung
der Registrierung zu erhalten.
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Außer der absorbierten Testgasmenge interessieren bei solchen Untersuchungen
aber auch andere Meßgrößen, insbesondere die Testgaskonzentration in der Expirationsluft.
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Die gleichzeitige Registrierung der absorbierten Testgasmenge und
der Testgaskonzentration bereitet doch in der Praxis Schwierigkeiten, da Hehrkanal-Schreiber
mit großer Schreibbreite sehr teuer und groß sind. Man hat sich daher im allgemeinen
damit beholfen, die beiden interessierenden Meßgrößen während zweier verschiedener
Meßzyklen <Atemzüge) zu messen und nacheinander mit einem Einkanal-Kompensati
ons schreiber großer Schreibbreite aufzuzeichnen. Dies hat jedoch den Nachteil,
daß
die Meßwerte von verschiedenen Atemzügen stammen, bei denen
die Bedingungen nicht notwendigerweise gleich waren.
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Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde,
ein Gerät der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Registrierung des gleichzeitigen
Verlaufes zweier während desselben Zeitintervalles auftretenden Meßgrößen, von denen
die eine durch Analyse der Atemluft gewonnen wird, mittels eines einzigen Schreibkanales,
also insbesondere eines Einkanal-Kompensationsschreibers, möglich ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Luftentnahmeleitung
mindestens so lang ist, daß die Gasströmung von der Atesrohranordnun,g bis zur Gasanalysiereinr-ichtung
solange wie das interessierende Zeitintervall der ersten Meßgröße dauert und daß
die Ausgänge der Gasanalysiereinrichtung und der Meßeinrichtung über einen Umschalter
nacheinander an denselben Eingang des Registriergerätes anschließbar sind.
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Bei einer Untersuchung wird also zuerst der Ausgang der Meßeinrichtung
mit dem Eingang des Registriergerätes verbunden und die erste Meßgröße aufgezeichnet,
anschließend wird der Eingang des Registriergerätes mit der aasanalysiereinrichtUng
verbunden, die Zeitablenkung des Registriergerätes zurückgestellt und die zweite
Meßgröße anschließend aufgezeichnet, was möglich ist, da das zu untersuchende Gas
infolge der Länge der Gasentnahmeleitung erst jetzt an der Gasanalysiereinrichtung
ankommt.
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Die Steuerung des Umschalters und die Rückstellung der Zeitablenkung
(X-Koordinate) des Registriergerätes können gekoppelt und durch eine Programmiereinrichtung
eine bestimmte Zeitspanne nach Beginn der Registrierung der ersten Meßgröße automatisch
betätigt werden. Man kann die Umschaltung des Umschalters und die Rückstellung der
Zeitablenkung des Registriergerätes aber auch von Hand vornehmen oder durch ein
von der ersten Meßgröße oder der X- oder Y-Ablenkung des Schreibers erzeugtes Signal
steuern.
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Die Erfindung wird anhand eines beorzugten Anwendungsbeispieles
in
Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigen: Fig. 1 eine schematische
Darstellung eines Gerätes zur unblutigen Messung des Herzminutenvolumens gemäß einem
Anwendungsbeispiel der Erfindung und Fig. 2 eine Registrierung, wie sie mit dem
in Fig. 1 dargestellten Gerät erzeugt werden kann.
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Das in Fig. 1 als Anwendungsbeispiel der Erfindung dargestellte Gerät
zur unblutigen Messung des Herzminutenvolumens durch Bestimmung der von einer untersuchten
Person pro Zeiteinheit absorbierten Menge eines der Atemluft beigemischten Testgases
enthält eine Plethysmographenkabine 10, die eine nur schematisch dargestellte Atemrohranordnung
12 enthält. Die Atemrohranordnung ist in bekannter Weise gegen Wärmeeffekte kompensiert
(siehe z.B. die oban erwähnte Schweizer Patentschrift) und mit einem Dreiwegeventil
14 versehen, das eine Patientenmaske oder ein Mundstück 16 wahlweise mit einem in
das Innere der Kabine mUndenden Rohrstutzen 18 oder einem Beutel 20 zu verbinden
gestattet, der eine Mischung aus Luft und einem Testgas, insbesondere N20, enthält.
Der Innendruck Pi wird in üblicher Weise durch ein Druckmeßgerät 20 gemessen, dessen
Ausgangssignal eine Regeleinrichtung 22 steuert, die zwei Pumpen 24, 26 betätigt,
von denen die eine Luft aus der Kabine 10 herauszupumpen und die andere 26 Luft
in die Kabine hineinzupumpen gestattet. Zwischen die Pumpe 26 und die Kabine ist
ein Strömungsmeßgerät 28 geschaltet, das die in die Kabine geförderte Luftmenge
mißt. Dieses Gerät kann z.B.
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aus einem Strömungswiderstand bestehen, der mit einem Differenzdruckmeßgerät
(nicht dargestellt) verbunden ist, dessen Ausgangsignal integriert wird. Auf der
Ausgangsleitung 30 des Gerätes 28 steht jedenfalls ein Ausgangssignal (erste Meßgröße)
.Mr Verfügung du dem Volumen der Luft entspricht, das von der in 26 in die Kabine
gefördert wurde und das in der Praxis gleich der von der untersuchten Person absorbierten
Testgasmenge
Zur Analyse der Atemluft der untersuchten Person ist
der an das Mundstück oder die Maske 16 anschließende Rohrstutzen der Atemrohranordnung
12 mit einer Gas entnahme leitung 32 verbunden, die zu einer Gasanalysiereinrichtung
34 führt. Die Gasanalysiereinrichtung enthält eine nichtdargestellte Pumpe, die
die Luft durch die Leitung 32, die eigentliche Analysiervorrichtung und durch eine
Rückleitung 36 wieder zurück in die Kabine 10 fördert. Auf der Ausgangsleitung 38
steht dementsprechend ein der Testgaskonzentration in der Atemluft entsprechendes
Ausgangssignal (zweite Meßgröße) zur Verfügung.
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Soweit beschrieben, entspricht das Gerät dem Stand der Technik.
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Bisher mußte man die absorbierte Testgasmenge Vabs (Kurve 40 in Fig.
2) und die Testgaskonzentration kurve 42 in Fig. 2) entweder mittels eines Zweikanal-Schreibers
aufzeichnen oder während, zweier verschiedener Atemzüge messen und nacheinander
mit einem Einkanalschreiber aufzeichnen. Die erste Lösung ist teuer und aufwendig,
die zweite ungenau.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die
Gasentnahmeleitung 32 eine Verlängerung 32a, z.B. ein aufgewickeltes Schlauchstück
oder eine Metallrohrwendel oder dgl. enthält, durch die die Strömungsdauer der von
der Atemrohranordnung 12 abgesaugten Luft bis zur eigentlichen Analysiervorrichtung
in der Gasanalysiereinrichtung 34 derart verlängert wird, daß die während der Aufzeichnung
der Kurve 40 (Fig.2) ausgeatmete Luft erst nach Beendigung dieser Aufzeichnung und
Rückstellung der X-Koordinate des Schreibers 44 bei der Gasanalysiereinrichtung
34 ankommt.
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Die beiden Meßgrößen werden also in so großem zeitlichen Abstand
nacheinander erzeugt, daß ihre Aufzeichnung mit demselben Registriergerät erfolgen
kann, trotzdem gehen beide Meßgrößen auf die gleiche Meßperiode, also hier denselben
Expirationazyklus, zurück.
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Der Eingang 46 des Registriergerätes 44, bei dem es
sich
vorzugsweise um einen Kompensationsschreiber mit großer Schreibbreite handelt, ist
mit dem beweglichen Kontaktstück eines Umschalters 48 verbunden, dessen eines festes
Kontaktstück mit der Ausgangs leitung 30 der Meßeinrichtung 28 und dessen anderes
festes Kontaktstück mit der Ausgangsleitung 38 der Gasanalysiereinrichtung 34 verbunden
ist.
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Die Betätigung des'Umschalters 48 und die Rückstellung der X-Koordinate
des Registriergerätes 44 zwischen der Aufzeichnung der ersten Meßgröße (Kurve 40)
und der Aufzeichnung der zweiten Meßgröße (Kurve 42) kann von Hand oder automatisch
erfolgen. Die automatische Steuerung kann durch eine Programmsteuerung entsprechend
einem vorgegebenen Zeitablauf oder in Abhängigkeit von den Werten der Ausgangssignale
der Einrichtungen 28 oder 34 oder dem Betrag der X- oder Y-Ablenkung des Schreibers
erfolgen.
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Bei einem Gerät der in Fig. 1 dargestellten Art kann die Länge der
Gasentnahmeleitung 32, 32a etwa 10 bis 20 m betrags was bei einem Durchmesser von
2 bis 5 mm und einer Sauggeschwindigkeit von etwa 20 bis 20 Liter pro Stunde der
in der Einrichtung 34 enthaltenen Pumpe Verzögerungszeiten zwischen etwa 10 und
20 Sekunden ergibt. Die Verzögerungszeit muB mindestens einige Sekunden betragen,
da eine solche Zeitspanne fAr die Registrierung des absorbierten Volumens (Kurve
40) erforderlich ist. Ein bevorzugter Wert für die Verzögerung ist 20 Sekunden.
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Bei anderen Anwendungen der Erfindung und anderen Str8mungsgeschwindigkeiten
können selbstverständlich andere Verzögerungszeiten und Leitungslängen verwendet
werden.