DE2035982B2

DE2035982B2 - Atmungsdiagnosegerät, dem die Atemgase in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Ausatemstromes zugeführt werden

Info

Publication number: DE2035982B2
Application number: DE19702035982
Authority: DE
Inventors: Franz Dr. Basel Fenyves; Werner Oberwil Gut
Original assignee: Dr Fenyves & Gut Basel (schweiz)
Current assignee: Dr Fenyves & Gut Basel (schweiz)
Priority date: 1970-07-20
Filing date: 1970-07-20
Publication date: 1974-02-07
Also published as: DE2035982C3; DE2035982A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Atmungsdiagnosegerät, dem die Atemgase aus einem Atemrohr in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Ausatemstromes zugeführt werden und das hierzu eine in dem Atemrohr angeordnete Meßblende, einen an die Meßblende angeschlossenen, vorzeichenkritischen Differenzdruckwandler und eine aus dem Atemrohr gespeiste Pumpe aufweist, deren Antrieb in Abhängigkeit von dem Wandlerausgangssignal steuerbar ist und die über ein Ventil mit einem Gasanalysator in Verbindung steht, dem ein Mischgefäß vorgeschaltet ist.

Ein derartiges Gerät ist aus der deutschen Auslegeschrift 1211423 bekannt. Dabei handeit es sich um ein offenes, ventil loses spirograph isches System. Das hier auftretende Ventil, weiches gleichfalls von dem Wandlerausgangssignal gesteuert ist, dient lediglieh dazu, nur während der Exspirationsphasen bzw. bestimmter Abschnitte derselben Gas in den Gasanalysator gelangen zu lassen. Um die Gaszufuhr zu dem Gasanalysator zu vergleichmäßigen, ist diesem ein eigener Speicherraum vorgeschaltet, der zugleich, das

ίο erwähnte Mischgefäß bildet.

Ein solches Gerät gestartet es nicht, den Kor^entrationsmittelwert einzelner bestimmter Atemzüge für sich zu ermitteln, sondern ergibt einen solchen von iiner Anzahl Atemzüge, die von dem jeweiligen Atemvolumen des Patienten abhängig ist. Zudem ist die Bedienung dieses Geräts umständlich, weil man die Leistung der Pumpe der jeweiligen Atemtiefe des Patienten anpassen muß. Geschieht dies nicht, so können daraus Fehlmessungen resultieren, da bei geringer Atemtiefe die Gefahr besteht, daß neben den Atemgasen Raumluft angesaugt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß für jede einzelne Exspiration ein unter Berücksichtigung des

fortlaufend veränderlichen Volumenzuwachses gebildeter Konzentrationsmittelwert erhalten werden kann, wie dies von Atemphysiologen, insbesondere Sport- und Arbeitsmedizinern, gewünscht wird, und daß sich ein Nachjustieren der Pumpenleistung entsprechend der jeweiligen Atemtiefe des Patienten erübrigt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Wandler und den Pumpenantrieb ein Integrator eingeschaltet ist, der die während der Exspirationsphasen auftretenden Abschnitte des Wandlerausgangssignals einzeln nach der Zeit integriert, und daß die Pumpe eine volumetrische Pumpe ist, die des weiteren ein Einlaßventil aufweist und nach jedem Exspirationsvorgang unter Verdrängung

des zuvor angesaugten Volumens in einen bestimmten Ausgangszustand zurückkehrt und selbst das Mischgefäß für die jeweils angesaugten Gase bildet. Die Übergabe an den Gasanalysator erfolgt hierbei erst anschließend an den jeweiligen Exspirationsvorgang in der inspiratorischen Phase, während die Pumpe in ihren Ausgangszustand zurückkehrt, in dem sich ihr Kammervolumen auf den Totraum beschränkt. Die bisher erst anschließend an die Pumpe erfolgte Mischung der Atemgase wird nun in der

Pumpe vorweggenommen, um so jede Vermischung mit Gasresten vorausgegangener Exspirationsvorgänge zu vermeiden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zur weiteren Erläuterung ist die Erfindung nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematicher Darstellung die wesentlichen Teile des betreffenden Geräts und

F i g. 2 den zeitlichen Verlauf des Atemgasdurchsatzes und des durch Integration hieraus gewonnenen Volumens.

In dem in F i g. 1 gezeigten Atemrohr 1 ist eine Meßblende 2 zu erkennen, die nur einen geringen Widerstand für die durch das Rohr 1 hindurchströmenden Atemgase bildet. Von den beiden Seiten der Meßblende 2 führen Druckleitungen 3 und 4 zu je einer der beiden Kammern eines Differenzdruck-

3 4

wandler? 5, der ein der Geschwindigkeit der Atem- sen Größe sich automatisch dem jeweiligen Atemgase nach Größe und Richtung proportionales Aus- zugvolumen anpaßt. Um die Durchmischung der angangssignol in Form einer elektrischen Spannung He- gesaugten Gase zu begünstigen, kann eine Gaseinfert. Dieses Signal wird einem Verstärker 6 züge- trittsöffnung 17 der Pumpe turbulenzfördemd ausgeführt, der so eingestellt ist, daß seine Ausgangsspan- 5 bildet sein, und/oder es kann die Pumpe in ihrem nung für die Strömungsgeschwindigkeit 0 in dem Totraum eine besondere Mischeinrichtung, wie z. B. Atemrohr ± 0 V beträgt. Das Ausgangssignsl des den gezeigten Ventilator 18, aufweisen.
Verstärkers gelangr sowohl zu einem Relais 7 als In eine der beiden Leitungen 14 und 15 kann des auch zu einem Integrator 8. Das Relais 7 schließt weiteren, wie gezeigt, ein Gastrockner 26 eingebaut einen Kontakt 9. mit dem es den Eingang des Inte- io sein, beispielsweise in Gestalt eines Behälters mit graiors kurzschließt, jedesmal dann, wenn das Aus- CaCl-Granulat, der dazu dient, nur trockene Luft in gangssignal des Verstärkers entsprechend der inspi- den Gasanalysator 16 gelangen zu lassen,
ratorischen Atemphase beispielsweise positiv ist. In Das so weit beschriebene Gerät erlaubt tz des weidiesem Falle nimmt der Ausgang des Integrators 8 teren, neben den Gaskonzentrationen auch die Gaseine definierte Spannung V₀ an. Während der exspi- 15 mengen eines jeden einzelnen Atemzuges zu bestimratorischen Atemphase integriert der Integrator 8 das men. Hierzu wird das verstärkte Ausgangssignal des Ausgang-Signal des Verstärkers 6 nach der Zeit, und Differenzdruckwandlers 5 über eine Verzögerungsdie so erhaltene Spannung ist dem Momentanwert einrichtung 19 einem MultipÜKator 20 zugeführt, in des exspiratorischen Atemvolumens proportional. In den auch das Ausgangssignal des Gasanalysators 16 Fig. 2 ist ein Beispiel für die beiderlei Signale ange- 20 gelangt. Die Verzögerungseinrichtung 19 bezweckt, geben. soweit erforderlich, die Anzeige verzögerung des Gas-

Die Ausgangsspannung des Integrators 8 wird analysators 16 gegenüber dem p.aktisch momentan

einem Antrieb 10 einer Pumpe 11 zugeführt. Die ansprechenden Differenzdruckwandler 5 auszuglei-

Pumpe 11 kann als Kolbenpumpe, Membranpumpe, chen. Sie kann in bekannter Weise ausgebildet sein

Balgpumpe od. dgl. ausgebildet sein. Wesentlich ist 25 als Magnetbandgerät mit einstellbarer Bandge-

nur, daß sie als volumetrische Pumpe eine lineare schwindigkeit und gegeneinander versetzten Ein- und

Abhängigkeit ihres momentanen Kammervolumens Ausgabeköpfen. Das im Multiplikator 20 gebildete

von dem Integratorausgangssignal aufweist. Der An- Produkt Durchsatz · Konzentration wird in einem

trieb 10 ist so ausgelegt, daß beim Auftreten der nachgeschalteten Integrator 21 nach der Zeit inte-

Spannung F₀ das Kammervolumen der Pumpe mini- 30 griert und sodann an dem Anzeigegerät 22 als Menge

mal ist, d. h. sich auf den Totraum beschränkt, wäh- angegeben.

rend der Maximalwert des Kammervolumens bei Bei der Bestimmung verschiedener Gasmengen, dem größten praktisch zu erwartenden exspiratori- wie z.B. der Sauerstoffaufnahme, ist es notwendig, sehen Atemgasvolumen auftritt. Da dieses letztere den Totraum zu berücksichtigen. Dieser setzt sich nur ausnahmsweise erreicht wird, pendelt das Kam- 35 aus dem anatomischen Totraum und dem Totraum mervolumen der Pumpe während des normalen Be- des Atemrohres 1 zusammen und ist für eine betriebs beständig zwischen dem Minimalwert und stimmte Person annähernd als bekannt anzunehmen, einem von Atemzug zu Atemzug im allgemeinen ver- Um die Auswirkung des Totraumes selbsttätig zu beschiedenen Wert, der jedoch unterhalb des erwähn- rücksichtigen, kann man dafür sorgen, daß der Pumten Maximalwertes liegt. 40 penantrieb 10 erst dann in Funktion tritt, wenn be-

Ein Einlaßventil 12 und ein Auslaßventil 13 der reits ein Atemvolumem geatmet wurde, das größer Pumpe sorgen dafür, daß die Pumpe während der ex- als der Totraum ist. Zu diesem Zweck ist in dem gespiratorischen Atemphase über eine Leitung 14 nur zeigten Beispiel ein Zähler 23 mit nachgeschaltetem Atemgase aus dem Rohr 1 aufzunehmen vermag und Relais 24 vorgesehen, der an den Ausgang des Intediese während der inspiratorischen Phase über eine 45 grators 8 angeschlossen ist. Der Zähler bewirkt, daß, Leitung 15 ausschließlich an einen Gasanalysator 16 sobald das Exspirationsvolumen den an ihm einstellabgibt, der zur Bestimmung der Gaskonzentration baren Totraum überschritten hat, das Relais 24 einen dient. Kontakt 25 umlegt, wodurch dann erst der Eingang

Die Pumpe 11 bildet zugleich ein Mischgefäß, des- des Pumpenantriebs 10 freigegeben wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

2 03δ 982 Patentansprüche;

1. Atmungsdiagnosegerät, dem die Atemgase aus einem Atemrohr in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Ausatemstromes zugeführt werden und das hierzu eine in dem Atemrohr angeordnete Meßblende, einen an die Meßblende angeschlossenen, vorzeichenkritischen Differenzdruckwandler und eine aus dem Atemrohr gespeiste Pumpe aufweist, deren Antrieb in Abhängigkeit von dem Wandlerausgangssignal steuerbar ist und die über ein Ventil mit einem Gasanalysator in Verbindung steht, dem ein Mischgefäß vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wandler (5) und den Pumpenantrieb (10) ein Integrator (8) eingeschaltet ist, der die während der Exspirationsphasen auftretenden Abschnitte des Wandlerausgangssignals einzeln nach der Zeit integriert, und daß die Pumpe (11) eine volumetrische Pumpe ist, die des weiteren ein Einlaßventil (12) aufweist und nach jedem Exspirationsvorgang unter Verdrängung des zuvor angesaugten Volumens in einen bestimmten Ausgangszustand zurückkehrt und selbst das Mischgefäß für die jeweils angesaugten Gase bildet.

2. Atmungsdiagnosegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (17) der Pump^ (11) turbulenzfördernd ausgebildet ist.

3. Atmungsdiagnosegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Totraum der Pumpe (11) eine Mischvorrichtung, wie z.B. ein Ventilator (18), vorgesehen ist.

4. Atmungsdiagnosegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasanalysator (16) ein Multiplikator (20) nachgeschaltet ist, dem des weiteren das ursprüngliche Wandlerausgangssignal, erforderlichenfalls über eine Verzögerungseinrichtung (19), zugeführt wird und dem ein weiterer Integrator (21) nachgeschaltet ist, der das in dem Multiplikator gebildete Produkt nach der Zeit integriert.

5. Atmungsdiagnosegerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Sperreinrichtung (24, 25), die den Pumpenantrieb (10) erst dann freigibt, wenn ein vorbestimmtes, einstellbares Atemvolumen bereits exspiriert worden ist.