DE2431636A1

DE2431636A1 - Anordnung zum messen des atem-zeitvolumens

Info

Publication number: DE2431636A1
Application number: DE2431636A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1974-07-02
Filing date: 1974-07-02
Publication date: 1976-01-22

Description

Anordnung zum Messen des Atem-Zeit-Volumens Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen des Atem-Zeit-Volumens mit einem eine durchflußproportionale Spannung liefernden Gasdurchflußmesser und einem diese Spannung über eine oder einige wenige Atemperioden integrierenden Integrator sowie mit einer Divisionsschaltung, in welcher jeweils der Quotient aus der mengenproportionalen Spannung und einer der Integrationszeit proportionalen Spannung gebildet und angezeigt wird.
Bei der natürlichen Atmung und auch bei der künstlichen Beatmung eines Patienten ist zur Beurteilung der Ventilation für den behandelnden Arzt die Größe des Quotienten aus Atemvolumen und Zeit, kurz Atem-Zeit-Volumen genannt, eine wichtige Größe. Die bisher bekannten Anordnungen zum Messen dieses Atem-Zeit-Volumens besitzen den grundsätzlichen Nachteil, daß sie nicht das sogenannte anatomische Totraumvolumen berücksichtigen, also beispielswe.se das Volumen des Nasen-Rachenraums, der Trachea, der Bronchien und bei der künstlichen Beatmung auch noch des Mundstückes des Atemgerätes. Da beim Atmen die Luft stets auch diese Räume passieren muß, ist daher das mit den bekannten Geräten gemessene Atem-Zeit-Volumen nicht identisch mit der alveolären Ventilation. Dieses sogenannte Totraumvolumen, das für den Gasaustausch nicht wirksam ist, beträgt durchschnittlich etwa 150 ml, so daß beim Einatmen von beispielsweise 450 ml nur 300 ml Frischluft in die Alveolen gelangen.
Dieser grundsätzliche Nachteil gilt auch für eine bekannte elektronische Meßanordnung, bei welcher das Atem-Zeit-Volumen je Atemperiode oder, falls zu große Atemschwankungen zu befürchten sind, über zwei oder drei Atemperioden bestimmt wird, indem mittels eines Meßgrößenumformers aus der Drehzahl eines Gasdurchflußmessers eine drehzahlabhängige Spannung gewonnen wird, die anschließend in einem Integrator über eine oder einige wenige Atemperioden integriert wird, wobei mittels einer Division schaltung jeweils der Quotient aus dieser integrierten Spannung und einer der Integrationszeit proportionalen Spannung gebildet und vom Ende jedes Integrationszeitintervalls bis zum Ende des jeweils nachfolgenden Intervalls in einem Speicher zwischengespeichert und gleichzeitig als Meßgröße durch eine Anzeigeeinrichtung angezeigt wird . (DT-P 1566066) Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Atem-Zeit-Volumen-Meßanordnung zu schaffen, die diesen grundsätzlichen Meßfehler vermeidet.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches. Weitere vor teilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung ergeben sich aus dem Unteranspruch und der nachfolgenden Beschreibung.
Bei der erfindungsgemäßen Meßanordnung wird also von dem integrierten mengenproportionalen Spannungswert des Integrators, dEr dem Gasvolumen proportional ist, automatisch ein dem Totraumvolumen entsprechender Wert, der z.B. für den einzelnen Patienten nach Erfahrungswerten eingestellt ist, abgezogen und erst davon dann durch Quotientenbildung mit der der Integrationszeit proportionalen Spannung das Atem-Zeit-Volumen bestimmt und angezeigt, das damit nicht mehr mit dem Fehler des Totraumvolumens behaftet ist sondern der tatsächlichen alveolären Ventilation entspricht.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt das Prinzipschaltbild einer elektronischen Atem-Zeit-Volumen-Meßanordnung. Sie umfaßt einen Gasdurchflußmesser in Form eines Drehkolbenzänlers 2, der den Ausatemluft-Durchfluß in der Leitung 1 kontiruierlich mißt. An einer Zahnscheibe 3 dieses Durchflußrnessers werden über einen Meßgrößenumformer 4 elektrische Impulse erzeugt, deren Anzahl proportional dem Durchflußvolumen ist. Diese Impulse werden in einem Impulsformer 5 in Impulse konstanter Amplitude und Breite umgeformt. Diese Impulse werden anschließend in einem Integrator 6, beispielsweise einem Miller-Integrator, integriert. Die Ausgangsspannung U: dieses Integrators ist damit unmittelbar volumenenproportional. Selbstverständlich ist für diesen Zweck auch jede andere bekannte Kombination eines Gasdurchflußmessers mit nachgeschaltetem Integrator geeignet.
Die Integrationszeit wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Differentiation der Hüllkurve der Ausgangsspannung Ul des Integrators 6 bestimmt, und zwar mittels des Differenzierungsgliedes 8. Beim Erreichen einer das Ende der Integrationszeit repräsentierenden Anstiegsgeschwindigkeit der mengenproportionalen Ausgangsspannung Ul wird eine Triggerschaltung 9 betätigt, durch welche der Integrator 6 sowie ein Sägezahngenerator 10 am Ende der Integrationszeit zurückgestellt werden.
Am Ausgang des Integrators 6 ist eine Gegenspannungsquelle 18 angeschaltet, die eine dem jeweiligen Totraumvolumen proportionale Ausgangsspannung U3 liefert. Dieser dem Totraumvolumen entsprechende Gegenspannungswert U3 kann beispielsweise über eine Einstellvorrichtung 19 für den einzelnen Patienten nach Erfahrungswerten eingestellt werden. Die somit durch Differerzbildung aus den Spannungen Ul und U3 gebildete Spannung U4 entspricht unmittelbar dem tatsächlich wirksamen Gasvolumen Je Integrationsintervall. Diese mengenproportionale Spannung U4 wird zusammen mit der der Integrationszeit proportionalen Spannung U2 des Sägezahngenerators 10 einer Divisionsschaltung 7 zugeführt, in welcher pro Atemperiode fortlaufend der Quotient U4/U2 gebildet wirt. Die diesem Quotienten proportionale Ausgangsspannung der Divisionsschaltung 7 wird abwechselnd einem der Speicher 11 oder 12 zugeführt. Am Ende einer Atemperiode wird der eine Speicher von der Divisionsschaltung 7 über den Schalter 14 abgetrennt und über einen hochohmigen Verstärker 13 wird der gespeicherte Spannungswert über das Anzeigeinstrument 15 angezeigt, während der andere Speicher, der den vorherigen Wert gespeichert und zur Anzeige gebracht hat, nun wieder an die Divisionsschaltung 7 angeschlossen wird. Die Umschaltung des Schalters 14 erfolgt über einen bistabilen Multivibrator 17, der durch einen Steuerimpuls aus der Triggerschaltung 9 angesteuert wird.
Die Bestimmung der Integrationszeit, d.h. das Ende einer Atemperiode oder das Ende einiger weniger Atemperioden, kann selbstverständlich auch auf andere Weise als durch Differentiation der Hüllkurve der Ausgangsspannung festgestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, das ~ende einer Atemperiode durch ein einfaches Windfahnenrelais zu bestimmen, das in die Leiturg 10 eingebaut ist.

Claims

Patentansprüche

19 Anordnung zum Messen des Atem-Zeit-Volumens mit einem eine durchflußproportionale Spannung liefernden Gasdurchflußmesser und einem diese Spannung über eine oder einige wenige Atemperioden integrierenden Integrator sowie mit einer Divisionsschaltung, in welcher jeweils der Quotient aus der mengenproportionalen Spannung und einer der Integrationszeit proportionalen Spannung gebildet und angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Quotientenbildung von dem integrierten mengenproportionalen Spannungswert (U1) ein dem Totraumvolumen entsprechender vorzugsweise einstellbarer Spannungswert (U3) abgezogen wird.
2. Anordnung nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Integrator (õ3 und Dlvlsionsschaltung (7) eine vorzugsweise einsiell are oegenspannungsquelle (18) geschaltet ist, deren Spannungswert dem Totraumvolumen entspricht.