DE2140685B2

DE2140685B2 - Durchflussmengenmesser

Info

Publication number: DE2140685B2
Application number: DE19712140685
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Aunlio Giovanni Medford Mass Faust jun Valentine T Manchester N H Aunlio, (V St A )
Original assignee: Fibre Optics Industries Inc
Current assignee: Fibre Optics Industries Inc
Priority date: 1970-09-11
Filing date: 1971-08-13
Publication date: 1973-06-20
Also published as: DE2140685C3; DE2140685A1; CA933383A; FR2106452B1; GB1314627A; FR2106452A1; US3680378A; JPS5343064B1

Description

Die Erfindt ng betrifft einen Durchflußmengenmesser, insbesondere Pneumometer. mit einer röhrenförmigen Förderleitung und axialer Lagervorrichtung, in der ein Flügelrad drehbar gelagert ist. dessen Flügel sieh radial in Richtung auf die Innenwand der Förderleitung erstrecken, der einen Generator aufweist, der in Abhängigkeit von der Drehung des Flügelrades elektrische In nulse erzeugt, und zwar mit einer Impulsfolgefrequenz, die dem Durchflußvolumen des durch die Leitung strömenden Mediums entspricht.

Ein derartiger Durchflußmengenmesser ist bereits in der USA.-Patentschrift 3 217 539 beschrieben, wobei der bekannte üurchflußleistungsmesser verbreiterte, reflektierende Flügelenden aufweist, die bei Durchlaufen einer vorgegebenen, radialen Stellung einen von einer Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahl zu einer fotoempfindlichen Einrichtung reflektieren, um dadurch elektrische Impulse auszulösen.

Es wurde ferner bereits ein tragbares Pneumometer mit Aufzeichnungsvorrichtungen vorgeschlagen, welches ein Mundstück aufweist, das einen Strömungkanal für die Luft besitzt und durch welches der Patient sowohl beim Einatmen als auch beim Ausatmen atmet, wobei mit diesem Gerät eine permanente zweidimensionale photographische Aufzeichnung erhalten wird, auf der das während der Atmung strömende Luftvolumen über der Zeit als Abszisse aufgetragen wird. Die Aufzeichnung liefert eine Information über die Atmungsfunktionendes Patienten im Hinblick auf das Volumen bei dci Ein- und Ausatmung, im Hin-

bück auf die maximale Leistung beim Ein- und Ausat-Bien und im Hinblick auf die maximale Atemluftgeschwindigkeit beim Ausatmen und gestattet eine Bestimmung der maximalen Atemleistung. Bei dieleni Instrument ibt der Strömungskanal für die Luft gekrümmt, um die Luftströmung umzukehren, und das Instrument enthalt ein Flügelrad, welches an einer mit einem Gewinde versehenen axial in festen Lagern gelagerten Welle befestigt ist. Die strömende Luft dreht das Flügelrad, welches seinerseits die Welle dreht. Mit dem Gewinde der Welle steht ein beweglicher Wagen im Eingriff, der sich während der Ausatmung des Patienten in einer Richtung längs der Welle bewegt und der sich während der Einatmung in der entgegengesetzten Richtung bewegt. Die Stellung des Wagens bezüglich der Welle entspricht der Ordinate der aufgezeichneten Funktion oder Kurve, und die Abszissenwerte werden mittels eines mit konstanter Geschwindigkeit laufenden Motors erhalten, der in dem Instrument vorgesehen ist. Dieses Instrument arl'-eiiet also mit der Erzeugung einer mechanischen Verschiebung des Wagens durch das Flügelrad zur Erzeugung der aufzuzeichnenden Funktion.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein in der eingangs beschriebenen Weise aufgebautes Pneumometer bzw. einen Durehflußlei-Ktungsmesse· zu schaffen, das bzw. der einen mögliehst geringen Ruckstau, insbesondere bei hohen Durchfluümengen. aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Durchflußmengenmesser, insbesondere einem Pneumometer, der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß an der Innenwand in der Förderleitung eine flexible Membran vorgesehen ist, die sich in Richtung auf die Flügel erstreckt und die unter dem Einfluß des durch die Förderleitung strömenden Mediums stromabwärts auslenkbar ist.

Bei der Entwicklung des erfindungsgemäßen Durchflußmengenmessers wurde davon ausgegangen, daß eine wesentliche Forderung an Durchflußmengenmesser, insbesondere Pneumometer, darin besteht, daß sie hinsichtlich der Darchflußmengen, insbesondeie hinsichtlich der durch sie hindurchfließenden Atemlultmengen, e>nen vernünftigen Meßbereich besitzen. Bei Pneumometern reicht dieser Bereich für die meisten praktischen Anwendungen von etwa 100 cmVsec bis etwa 10000 cm''see, d.h. von etwa 0,1 Liter/sec bis etwa 10 Liter see. Da ein brauchbares Mundstück nur einen begrenzten Durchmesser aufweisen darf, weil der Patient das Ende des Mundstücks direkt zwischen seine Lippen nehmen muß, liegt der Durchmesser eines Mundstücks typischerweise bei etwa 2 cm. Dies hat zur Folge, daß am oberen Ende des Arbeitsbereichs die Luftgeschwindigkeit nahezu 32 m/sec erreicht. Des weiteren wurde berücksichtigt, daß bei Instrumenten der hier betrachteten Art das Mundstück nur einen sehr kleinen bzw. vernachlässigbaren Rückstau verursachen sollte, und zwar bei jedem Durchflußvolumen innerhalb des genannten Bereiches. Bei einigen Instrumenten ist es beispielsweise erwünscht, den Staudruck auf nicht mehr als 3 cm WS zu beschränken. DLie Forderung ergibt sich auf Grund der Tatsache, daß ein Pneumomeler im Idealfall die Atmimgsfunktionen eines Patienten bei Atmosphärendruck messen soll. Es versteht sich, daß die Schwierigkeit der Vermeidung eines Rückstaus bei hohen Durchflußmengen am größten ist.

Ferner wurde berücksichtigt, daß es sich erv/iesen hat, daß eine der Schwierigkeiten in einem Pneumomeicr-Mundstück bei vernachlässigbarem Rückstau hohe Durchflußmengen zu erreichen darin besteht, gleichzeitig die gewünschte Empfindlichkeit zu erhalten, und zwar insbesondere an der unteren Grenze des Arbeitsbereichs.

Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion wird einerseits die gewünschte Empfindlichkeit erreicht und

ίο gleichzeitig ein Instrument geschaffen, das bei allen Durchflußleistungen innerhalb seines Arbeitsbereichs mit hoher Genauigkeit arbeitet.

Gleichzeitig wurde angestrebt, die vorstehend aufgestellten Bedingungen mit einem Durchflußmengenmesser zu erreichen, bei dessen Benutzung als Pneumometer die hygienischen Forderungen erfüllt sind und eine gegenseitige Ansteckung der Patienten verhiiUicrt wird. Diese Forderung läßt sieh aber praVtisch nur bei Verwendung eines - trenn: stcrilisierbaren Mundstücks oder eines Weg\\er^c-Mundstucks erfüllen, welches mit Ausnahme der Lichtquelle und des Fotoelements praktisch alle wesentlichen Teile des Durchfiußmengenmessers umfaßt. In dem letztgenai.nten Fall, der besonders für tragbare Geräte für Hausbesuche und für die Arbeit an Außenstellen besonders praktisch ist, ist es wünschenswert, eine einfache Konstruktion vorzusehen, die sich mit relativ geringen Kosten herstellen läßt, mil der sich abet dennoch eine hohe Genauigkeit erreichen läßt.

Alle diese Forderungen und Vorteile sind bei dem vorstehend beschriebenen Durchflußmengenmesser gerrrsß der Erfindung verwirklicht, der somit beachtliche Vorteile gegenüber dem einleitend erwähnten, bekannten Durchflußmengenmesser bzw. gegenüber dem früher vorgeschlagenen Pneumometer aufweist. Insbesondere kann der erfindungsgemüfi? Durchflußmengenmesser ein in die Hand nehmbares Meßteil mit dem Mundstück aufweisen, durch welches elektrische Impulse mit einer Geschwindigkeit erzeugt werden, welche der Durchflußmenge der Luft in einer gerade durchgehenden, rohrförmigen Förderleitung entspricht. In Weiterbildung der Erfindung ist in dem Flügelrad in Querrichtung eine Öffnung vorgesehen, durch die Lichtimpulse zu einer Photozelle gesteuert werden, welche elektrische Impulse erzeugt. Sowohl die Lichtquelle als auch uie Photozelle sind dabei außerhalb der Förderleitung angeordnet und bilden keine Behinderung für die Luftströmung.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Membian lenkt d'-· Luft radial nach innen, so daß sie auf die Flügel oder Blätter des Flügelrades auftrifft, und zwar besonders bei sehr geringen DurchflußListungen. Bei zunehmenden Durchflußleistungeu wird die Membran zunehmend weiter gedehnt und ermöglicht dadurch.

daß ein ständig anwachsender Bruchteil der gesamten, durch die Forderleitung strömenden Luft das Flügelrad seitlich passiert. Die durch die Dehnung der Membran hervorgerufene Änderung des Luftdrucks ist seh r gering und führt nicht zu einer Überschreitung der vorgegebenen Obergrenze für den Rückstau. Danach weist das FlÜ£,slrad eine Winkelgeschwindigkeit auf. die sich über den ganzen Arbeitsbereich bei ansteigenden Durchflußmengen erhöht.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichiuuij; dargestellten Ausführungsbeispicls näher ciiaui.-:'. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des Meßteils eines erfindungsgemäßen Pneumonometers mit Aufzeichnungsvorrichtung, und zwar teilweise im Schnitt,

F i g. 2 eine Seitenansicht eines zusammengesetzten Wegwerf-Mundstücks für einen Meßteil gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das rechte Ende des Mundstücks gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Membran für ein erfindungsgemäßes Mundstück,

Fig. S ein Flügelrad für ein erfindungsgemäßes Mundstück,

Fi g. 6 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Teil des Meßteils gemäß Fig. 1,

Fig. 7 einen Querschnitt durch das Meßteil längs der Linie 7-7 in Fig. 6 und

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Meßteils des erfindungsgemäßen Pneumometers und der Aufzeichnungsvorrichtungen desselben.

An Hand der Fig. 8 der Zeichnung soll nunmehr zunächst die Aufzeichnungsvorrichtung eines erfindungsgemäßen Pneumometers betrachtet werden.

Die Aufzeichnungsvorrichtung des Pneumometers ist schematisch in einem von einer gestrichelten Linie umgebenen Kasten 12 dargestellt. Dieser Kasten ist durch ein spulenförmig aufgewickeltes, flexibles Kabel 14 mit dem in der Hand zu haltenden Meßteil verbunden, welcher ein Halteteil 16 aufweist, in das ein Wegwerf-Mundstück 18 eingesetzt ist. Vorzugsweise ist die Aufzeichnungsvorrichtung eine kieine tragbare Einheit und enthält einen Halter für die photographischen Aufzeichnungsblätter. Diese Blätter bestehen vorzugsweise aus selbst entwickelndem Filmmaterial.

Der Patient nimmt das in Fig. 8 rechts liegende Ende des Mundstücks 18 in den Mund und bläst hinein, wodurch das Flügelrad 20 im Inneren des Mundstücks in Drehung versetzt wird. Das Flügelrad 20 dreht sich beim Ausatmen in einer Richtung und beim Einatmen in entgegengesetzter Richtung. Durch Verwendung photoelektrischer Einrichtungen, die nachstehend im Zusammenhang mit weiteren Figuren der Zeichnung noch näher beschrieben werden sollen, erzeugt das Flügelrad elektrische Impulse, die über das Kabel 14 zu einer elektronischen Schaltung 22 übertragen werden, die Teil der Aufzeichnungsvorrichtung ist. Die elektronische Schaltung 22 hat eine Vielzahl von Funktionen, die nicht direkt Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Sie enthält beispielsweise eine Energiequelle, vorzugsweise in Form einer oder mehrerer Batterien, oder einen mit einer Steckdose verbindbaren Leistungswandler sowie Einrichtungen zur Steuerung und mechanischen Rückstellung der beweglichen Teile der Aufzeichnungsvorrichtung 12 und schließlich Einrichtungen zur Bestimmung der Richtung des Luftflusses und Einrichtungen zur Zählung der elektrischen Impulse.

Die elektronische Schaltung 22 ist über ein Kabel 24 mit einem Schrittschaltmotor 26 verbunden und liefert verstärkte elektrische Impulse, die von den Impulsen abgeleitet sind, die über das Kabel 14 übertragen werden, und zwar an den Schrittschaltmotor und derart, daß dessen Ritzel 28 bei jedem Impuls "«n einen vorgegebenen bestimmter. Winkel gedreht wird und dabei das Zahnrad 30 dreht. Das Zahnrad 30 dreht einen Arm 32, der eine einzige optische Faser 34 enthält, welche an einem Ende von einer Glühlampe 36 beleuchtet wird. Die Faser 34 wird so an einer feststehenden, bogenförmigen Anordnung von Enden optischer Fasern entlangbewegt, welche ein Feld 38 bilden. Die entgegengesetzten Enden der Fasern des Feldes 38 sind bewegbar, wobei die Faserenden vorzugsweise längs einer geraden Linie und gegenüber einem photographischen Film 39 angeordnet sind. Die gerade Linie, auf der die optischen Fasern enden, erstreckt sich in Richtung der Ordinate der photographischen Aufzeichnung. Mit Hilfe eines mit

ίο konstanter Geschwindigkeit laufenden Motors (nicht dargestellt) kann das bewegliche Ende des Feldes 38 in den beiden Richtungen bewegt werden, die durch den Doppelpfeil F angedeutet sind, und zwar in Richtung der Abszisse.

Zu Beginn einer Aufzeichnung wird der Arm 32 in eine vorgegebene Stellung bezüglich der bogenförmigen Anordnung der Glasfaserenden gedreht und ausgehend von dieser Anfangsstellung in Abhängigkeit von der Fortschaltung des Schrittschaltmotors 26

ao während der Ausatmung des Patienten in die eine Richtung gedreht und anschließend während der Einatmung des Patienten in entgegengesetzter Richtung wieder auf die Anfangsstellung zurückgedreht. Auf diese Weise wird auf dem Filmmaterial das optische Bild einer L>nie erzeugt, die im wesentlichen einer SchwingungSKurve entspricht, und diese Kurve ermöglicht bei Betrachtung durch eine geeignet dimensionierte Fadenkreuzplatte eine Auswertung der Atmungsfunktionen des Patienten, wie dies zuvor äusgciühü wuiue.

Nachstehend soll nunmehr an Hand der Fig. 1 bis 7 eine genauere Beschreibung des Meßteils sowie des Mundstücks gegeben werden. Der Halteteil 16 ist ein rundlicher, hohler, gegossener Plastikkörper, dessen Form so gewählt ist, daß sie von den Fingern der Hand des Patienten umschlossen werden kann, während dieser seine Lippen um den nach außen ragenden Teil des Mundstücks 18 schließt. Auf der Innenseite ist der Halteteil 16 schalenförmig ausgebildet, so daß er geeignet ist, das Mundstück 18 aufzunehmen und an seinem einen Ende ist eine sich in Längsrichtung erstreckende Nut 40 (vgl. Fig. 1) vorgesehen, die mit einem Keil 42 des Mundstücks zusammenwirkt.
Die Nut 40 und der Keil 42 legen eine genaue Win-

kelstellung des Mundstücks gegenüber dem Haltcteil fest. Ein ringförmiger Flansch 43 an dem Mundstück legt sich gegen ein Ende des Halteteils an und d'. :nt der genauen Festlegung der Lage des Mundstücks gegenüber dem Halteteil in Längsrichtung.

Wie insbesondere F i g. 6 zeigt, ist in einer Ringnut 46 in der Innenwand des Halteteils 16 eine Ringscheibe 44 aus isolierendem Material vorgesehen, die eine runde Mittelöff ung aufweist. Vorzugsweise stellt die Ringscheibe eine gedruckte Schaltung dar,

die elektronische Bauteile (nicht dargestellt) trägt, welche mit den photoelektrischen Elementen verbunden sind, die nachstehend noch beschrieben werden sollen.

Innerhalb der Ringnut 46 und angrenzend an die

Ringscheibe 44 ist ferner ein Signalring 48 angeordnet. Der Signalring 48 hat eine innere und eine äußere Zylinderfläche mit den gleichen Durchmessern wie die Mittelöffnung bzw. der äußere Rand der Ringscheibe 44. Außerdem weist der Signalring 48 zwei einander

gegenüberliegende Aussparungen 50 und 52 auf (vgl. Fi g. 6 und 7). Jede dieser Aussparungen fluchtet mit der inneren Oberfläche eines Paares von radialen Bohrungen, die vorzugsweise um 30° gegeneinander

versetzt sind. Im Inneren dieser beiden Bohrungen sind Lichtquellen 54 und 56 angeordnet, denen Sammellinsen 57 zugeordnet sind. In den gegenüberliegenden Enden der Bohrungen sh.d entsprechende Photuzc'hn i>8 und 60 angeordnet, denen ebenfalls Sammellinsen 61 zugeordnet sind. Die Photozclle 58 liegt der Lichtquelle 54 diametral gegenüber, die Photozelle 60 liegt der Lichtquelle 56 diametral gegenüber. Die Lichtquellen und Photozellen sind über eine nicht dargestellte Verdrahtung mit den Schaltkreiselementen auf der Ringscheibe 44 verbunden. Das Kabel 44 ist ebenfalls mit diesen Schaltkreiselementen verbunden.

Die vorstehend beschriebenen Elemente bilden die Dauereinrichtungen des Meßteils und umfassen sämtliche gedruckten Schaltungen und damit verbundenen Teile des Signalrings.

Es soll nunmehr das Wegwerf-Mundstück 18 betrachtet werden. Dieses bildet die in Fig. 2 gezeigte Einheit, welche in den Halteteil eingesetzt und in diesem durch die Nut 40 und den Keil 42 in ihrer Winkellage gegenüber den Komponenten des Signalring«. 48 genau ausgerichtet wird.

Der äußere Teil des Mundstücks 18 besteht aus zwei im wesentlichen zylindrischen, durchsichtigen Plastikhülsen 62 und 64, die über passend ausgebildete E .dflansche 66 und 68 verbunden sind, so daß sie eine durchgehende zylindrische Luftleitung 70 mit glatten Wänden bilden. Die Hüise 64 weist einen sich radial nach außen erstreckenden ringförmigen Flansch 43 auf, der sich gegen das Ende des Halteteils 16 abstützt und damit die Lage des Mundstücks in dem Halter in Längsrichtung genau festlegt. In den Hülsen 62 und 64 sind durchsichtige Plastikführungen 74 bzw. 76 angeordnet, von denen jede vier jeweils um 90° gegeneinander versetzte Flügel aufweist und die entweder zusammen mit den Hülsen ein einheitliches Bauteil bilden oder in diese eingesetzt sind. Wie Fig. 6 zeigt, sind die Führungen nach dem Zusammensetzen der Hülsen räumlich genau gegeneinander ausgerichtet. Die Führung 76 weist eine sich in axialer Richtung erstreckende geformte zylindrische Nabe 78 mit einem ersten zylindrischen Ansatz 80 verringerten Durchmessers und einem zweiten angeformten zylindrischen Abschnitt 82 noch weiter verringerten Durchmessers auf, wobei der letztere von einer axialen Öffnung 83 eines Nabenteils 84 der Führung aufgenommen wird.

Das Flügelrad 20 ist aus leichtem durchsichtigen Plastikmaterial gegossen und läuft frei über der Nabe 78. Das Flügelrad besitzt einen hohlen, zylindrischen Nah'nteil 86 und eine Vielzahl von dünnen, angeformten und in gleichmäßigen Abständen angeordneten Flügeln 88 mit gekrümmter Außenkante. Dabei besitzt jeder Flügel eine von den Enden zur Mitte hin zunehmende Tiefe und ist mit dem Nabenteil längs eine* Schraubenlinie verbunden, wie dies in Fig. besonders deutlich gezeigt ist. Nach dem Einbau zwischen den Führungen 74 ..nd 76 ist das Flügelrad in beiden Richtungen mit geringer Reibung in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung der Luft in dem Kanal 70 frei drehbar.

Zwischen den aneinander anliegenden Endflächen der Hülsen 62 und 64 ist, wie F i g. 6 zeigt, eine dünne, kreisringförmige, flexible Plastikscheibe als Membran 9t) mit einer kreisförmigen Mittelöffnung 91 (vergleiche Fig. 4) angeordnet. Die Membran besteht vorzuESweise aus Polyäthylen, aus einem Polyäthy-IeHTCrCpIItIIaIa-HaFz-IMIm oder aus einem anderen entsprechenden Material, welches durch Feuchtigkeit im wesentlichen nicht beeinfluLH wird. Die Membran ist mit einer Anzahl von in gleichmäßigen Abstanden vorgesehenen radialen Schützen 92 verschen, die die Membran in Abhängigkeit von der durch den Kanal 70 strömenden Luft dehnbar machen. Diese Schlitze gehen durch das die Membran bildende Material vollständig hindurch, enden jedoch kurz vor dem äußeren ίο Rand derselben, wie dies die Zeichnung zeigt. Die Membran ragt in radialer Richtung ein beträchtliches Stück in den Raur zwischen der Innenwand des Kanals 70, welcher durch die Hülsen 62 und 64 gebildet wird, und dem Nabenteil 86 hinein. Außerdem ist die Membran in Längsrichtung in Höhe der größten radialen Ausdehnung der Flügel 88 angeordnet. Der Durchmesser der Mittelöffnung 91 der Membran ist geringfügig größer als der maximale Durchmesser des Flügelrades, so daß die Membran das Flügelrad nich* ao berührt. Vorzugsweise ist die Breite des Spaltes zwischen diesen beiden Teilen jedoch gering.

Die Hülse 64 weist angeformte Linsenteile 96, 98. 100 und 102 (vgl. Fig. 2,6 und 7) auf, die aus durchsichtigem Plastikmaterial bestehen und die in Ausnehmungen auf der Außenseite der Hülse sehr genau ausgebildet sind. Diese Linsenteile sind mit ihren o| tischen Achsen auf radialen Linien angeordnet, die durch die Längsachse des Kanals 70 hindurchgehen, welche gleichzeitig die Rotationsachse des Flügelrades 20 bildet. Wenn das Mundstück 18 in der vorstehend beschriebenen Weise genau in dem Halteteil 16 angeordnet ist, fallen diese radialen Linien mit den optischen Achsen der Linsen 61 und 57, die den Photozellen 60 und 58 zugeordnet sind, und mit den optischen Achsen der Lichtquellen 54 und 56 zusammen, wie dies Fig. 7 zeigt. Die Brennweiten der Linsenteile sind identisch und gleich dem Radius des Kanals 70. Dies bedeutet, daß sie das Licht von den Linsen 57 sammeln und für eine Bündelung Her Bilder der Glühdrähte der Lichtquellen 54 und 56 in der Rotationsachse des Flügelrades in der Mitte der Nabe 78 sorgen. Die Linsenteile 96 und 98 bewirken zusammen mit den Linsen 61 auch eine erneute Bündelung dieser Bilder auf den Photozellen 58 und 60. Es versteht sich, daß dies auch erreicht werden kann, indem man lediglich die Linsenteile 96, 98, 100 und 102 verwendet und eine geeignete Brennweitenkorrektur durchführt, «· >Jurch die Linsen 57 und 61 entfallen können. Selbstverständlich gibt es auch andere Möglichkeiten, die dem Fachmann auf Grund der bekannter optischen Gesetze ohne weiteres zur Verfüguni stehen.

Der Nabenteil 86 des undurchsichtigen Flügelrad^ weist ein Paar von einander diametral gegenüberlie genden Löchern 104 und 106 auf (vgl. Fig 6 um 7), die mit den Lichtquellen und Photozellen fluchtet und die dazu dieren, die Lichtpfade zwischen dieset Elementen selektiv zu öffnen und zu schließen, so dal elektrische Signalimpulse erzeugt werden. Wie Fig.' zeigt, werden die Photozellen nacheinander erregt wobei die Folge 60,58 eine Drehung im U hrzeigersini und die Folge 58, 60 eine Drehung entgegen den Uhrzeigersinn anzeigt. In der elektronschen Schal tung 22, die vorstehend beschrieben wurde, und di 65 in der üblichen Technik der logischen Schaltunge aufgebaut ist, sind logische Schaltungen zur Untei scheidung dieser j>eiden Richtungen enthalten. Di Impulse von den fhotozeilen 58 und 60 werden übe

das Kabel 14 zu der elektronischen Schaltung 22 in der Aufzeichnungsvorrichtung 12 (F i g. 8) übertragen und werden, wie dies vorstehend beschrieben wurde, dazu benutzt, den Schrittschaltmotor 26 fortzuschalten.

Bei der Benutzung des erfindungsgemäßen Geräts strömt die Luft beim Ausatmen des Patienten in Richtung der Pfeile in Fig. 1 und 6 durch den Kanal 70. Wenn die strömende Luftmenge nur ein geringes Volumen hat, wird die Membran 90 nur geringfügig aufgeweitet und hält den Luftstrom so klein, daß er nahezu vollständig die Flügel 88 trifft und das Flügelrad gegenüber der Luftströmung sehr empfindlich ist und .in Drehung versetzt wird. Infolge des symmetrischen Aufbaus gilt das gleiche für das Einatmen von Luft mit der gleichen Geschwindigkeit, wobei jedoch die Drehrichtung des Flügelrades 20 entgegengesetzt ist. Für geringe Strömungsgeschwindigkeiten ist die Winkelgeschwindigkeit des Flügelrades 20 relativ niedrig, und die Pulsfrequenz, die von den Photozellen erzeugt wird, ist ebenfalls entsprechend gering. Der Schrittschaltmotor 26 bewegt folglich den Arm 32 mit relativ geringer Geschwindigkeit bezüglich der längs eines Bogens angeordneten Enden der Glasfasern des Feldes 38.

Wenn die Luft mit höherer Geschwindigkeit durch den Kanal 70 strömt, wird die Membran, wie dies F i g. 6 und 7 zeigen, infolge ihrer durch die Schlitze 92 gegebenen Flexibilität ausgelenkt. Hierdurch ist es möglich, daß ein Teil der Luft an dem Flügelrad 20 vorbeistreicht, während immer noch genügend Luft die Flügel 88 trifft, um dem Flügelrad eine erhöhte Winkelgeschwindigkeit zu verleihen. Auf diese Weise ist es möglich, beträchtliche Strömungsgeschwindigkeiten zu messen. Diese erzeugen nämlich im wesentlichen eine Auslenkung der Membran 90 und führen zu einem Rückstau, der so gering ist, daß er dem Patienten im Vergleich zum Ein- und Ausatmen in der freien Atmosphäre nicht auffällt.

Die Wirkung der Membran 90 auf die Luftströmung durch den Kanal 70 ist eine Funktion der Luftgeschwindigkeit, und die Membran begrenzt die Luftströmung um so stärker, je geringe die Strömungsgeschwindigkeiten sind. Dies wird erreicht, indem stromaufwärts von der Membran eine ringförmige Barriere aus Luitturbulenzen geschaffen wird, durch die die Luft nach innen gegen den Mittelteil des Kanals 70 gelenkt wird, wodurch wiederum ein größerer Anteil der strömenden Luft auf die Flügel 88 des Flügelrads auftrifft. Bei größeren Strömungsgeschwindigkeiten nimmt diese ringförmige Barriere eine andere Form an, was teilweise auf die größere Luftgeschwindigkeit und teilweise auf die größere Dehnung der Membran 90 zurückzuführen ist. Es versteht sich, daß die Membran aus einem sehr flexiblen Material hergestellt wird, welches dem Luftstrom ohne weiteres und federnd nachgibt und gleichzeitig einen ausreichenden

is Widerstand bildet, um die erforderliche Turbulenz zu erzeugen. Insgesamt bietet die Membran der strömenden Luft einen Widerstand, der über den ganzen Arbeitsbereich des erfindungsgemäßen Geräts jedoch so gering ist, daß er keinen unzulässigen Rückstau hervorruft und die Atmung des Patienten nicht unzulässig beeinflußt.

Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Verbesserungen eines Pneumometers mit einer Aufzeichnungsvorrichtung wird das Gerät insgesamt nützli-

«5 eher, zuverlässiger und in seiner Handhabung bequemer. Die Aufzeichnungsvorrichtung 12 kann vorteilhafterweise auf einen Tisch in der Nähe des Patienten gestellt werden und der Patient muß nur das Meßteil in die Hand nehmen und in das Mundstück

3= 18 ausatmen bzw. durch dieses einatmen, während er sich im übrigen in jeder beliebigen Stellung befindet, also beispielsweise liegt, sitzt oder steht oder sich auf der Stelle bewegt. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Gerät für die Gewinnung genauer Messungen sowohl bei extrem schwachen Patienten, die nur eine schwache Atmung haben, als auch bei gesunden und robusten Personen eingesetzt werden. Das Wegwerf-Mundstück 18 ist von einfacher Konstruktion und kann mit geringen Kosten hergestellt werden.

Da dieser Teil des Geräts der einzige Teil ist, welcher dem Atem des Patienten ausgesetzt ist, wird eine gegenseitige Ansteckung der Patienten wirksam verhindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Durchflußmengenmesser, insbesondere Pncumometer, mit einer röhrenförmigen Förderleitung und axialer Lagervorrichtung, in der ein Flügelrad drehbar gelagert ist, dessen \ lügel sich radial in Richtung auf die Innenwand der Förderleitung erstrecken, der einen Generator aufweist, der in Abhängigkeit von der Drehung des Flügelrades elektrische Impulse erzeugt, und zwar mit einer Impulsfolgefrequenz, die dem Durchflußvolumen des durch die Leitung strömenden Mediums entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand in der Förderleitung (70) eine flexible Membran (90) vorgesehen ist, die sich in Richtung auf die Flügel (88) erstreckt und die unter de η Kinf uß de·· durch die Förderleitung strömenden Mediums biroirubwärts auslenkbar ist.

2. Durchflußmengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung (62, 64) im wesentlichen gerade ist und außer der Membran (90), den Lager\orric! 'ungen (74, 76) und dem Flügelrad (20) keine Hindernisse enthält.

3. Durehflußmentvnmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Lagervorrichtungen (74, 76) radiale Flügel aufweisen, die an der Innenwand der Förderleitung (62, 64) befestigt sind und d.:3 sie ferner von den Flugein getragene Lager aufweisen.

4. Durchflußmengenmessei nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (20) Flügel (88) im wesentlichen schraubenförmiger Gestalt aufweist.

5. Durchflußmengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Teil des Querschnitts der Förderleitung (62. 64) außerhalb des radialen L'mfangs des Flügelrades (20) liegt und daß die Membran (90) diesen Teil des Querschnitts im nicht ausgelenkten Zustand im wesentlichen verschließt.

6. Durchflußmengenmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (90) eine kreisförmige Mittclöffnung (91) aufweist, in der das Flügelrad (20) angeordnet ist, und daß die kreisförmige Mittelöffnuiig (91) in Abhängigkeit vom Druck des strömenden Mediums dehnbar ist.

7. Durchflußmengepmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine im wesentlichen flache, quer zur Förderleitung (62, 64) angeordnete Scheibe ist, die eine kreisförmige Mittelöffnung (91) aufweist und mit mehreren radialen Schlitzen (92) versehen ist, die sich von der Mittelöffnung in Richtung auf die Innenwand der Förderleitung erstrecken.

8. Durchflußmengenmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus einem Plastikmaterial besteht, dessen Flexibilität durch Feuchtigkeit im wesentlichen nicht beeinflußt wird.

¹J. Durchflußmengenmesser nach A.nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator Einrichtungen (54, 57) umfaßt, über die Licht auf das Flügelrad (20) gerichtet werden kann, daß er eine Photozelle (58) enthält, die das Licht von dem Flügelrad (20) empfängt und daß er einen Impulsgenerator enthält, der durch die Photozelle (58) zur Erzeugung elektrischer Impulse steuerbar ist.

10. Durchflußmengenmesser nach Anspruch \h dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (54. 57) zur Lichterzeugung die Photozelle (581 und der Impulsgenerator außerhalb der Förderleitung (62, 64) Hegen.

11. Durchflußmengenmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerleitung (62, 64) durchsichtige Wandtciie hut. durch die das Licht auf seinem Wege von und zu dem Flügelrad (70) hindurchtreten kann.

12. Durchflußmengenmesser nach Anspruch 11. dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtigen Wandteil': als angeformte Linien be eiche ausgebildet sind.

13. Durchflußmengenmesser nach Anspruch ¹J. dadurch gekennzeichnet, daß Einr chtungen (54. 57; 56, 57) zur Erzeugung mehrerer Lichtstrahlen unter verschiedenen Winkeln bezüglich der Rotationsachse des Flügelrades (20) angeordnet sind und daß jedem Lichtstrahl eine Photozelle '58 60) und ein Impulsgenerator zugeordnet sind und daß logische Schaltungen (22) vorgesehen sind. mit deren Hilfe aus der Reihenfolge der An^tcuc rung der Photo/eilen (58, 60) die DrehrichUini; desFlügelrade-, (20) feststellbar ist.

14. Durci.flußmengenmesser nach den Ansprüchen ¹J bis 13. dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (54, 57) zur Lichterzeuguni: und die Photozelle (5S) einander diametral gegenüberliegen und dal.i das Flügelrad (20) mit einander diametral gegenüberliegenden Löchern (104. 106) für das Licht versehen ist.