DE2541691B2

DE2541691B2 - Gerät zur Messung von funktioneilen Atemvolumina

Info

Publication number: DE2541691B2
Application number: DE19752541691
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Phys. 8520 Erlangen Franetzki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-18
Filing date: 1975-09-18
Publication date: 1978-09-14
Also published as: DE2541691C3; DE2541691A1

Description

V₁. =

verrechnet wird.

8. Gerät nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Skala (17) des Volumeters (14 bis 16) in Einheiten des funktionellen Lungenvolumens geeicht ist.

9. Gerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoffgehalt der entnommenen Gasprobe mittels gaschromatographischer Methoden bestimmt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Messung von funktionellen Atemvolumina, bestehend aus einem Mundstück, das über ein automatisches Beatmungsventil an einen Gasvorratsbehälter und über ein Exspirationsventil an einen Exspirationsbehälter angeschlossen ist, und einem Gasanalysegerät.

Für die Bestimmung von funktionellen Atemvolumina sind Stickstoff-Auswaschungen der Lunge notwendig. Nach dem Buch von J. C ο m r ο e et al. »Die Lunge« (F. K. Schattauer Verlag, Stuttgart, 1964), Seiten 13 bis 15, ist dafür folgendes Verfahren bekannt: Der Proband atmet zunächst normale Raumluft oder ein Testgns. Zum Zeitpunkt fo wird das Inspirationsgas auf reinen Sauerstoff umgeschaltet. Das Exspirationsgasgemisch wird dann in einem mit Sauerstoff gespülten Spirometer

ι ο gesammelt. Die Sauerstoffbeatmung erfolgt so lange, bis der gesamte Stickstoff aus der Lunge ausgewaschen ist (etwa 2 bis 15 min). Das Volumen des ausgeatmeten Gasgemisches V_s kann an dem Spirometer abgelesen werden. Durch Bestimmung der zugehörigen Stickstoffkonzentration fo des jeweiligen Spirometervolumens V_s und der Stickstoffkonzentration k\ der Raumluft bzw. des Inspirationsgases vor dem Auswaschprozeß kann das funktionelle Lungenvolumen V/. nach der Beziehung

ν, Α ■ κ

"1

bestimmt werden. Die Konzentrationen k\ und fo können dabei neben dem dominierenden Stickstoffanteil auch alle weiteren beim Gasaustausch in der Lunge nicht beteiligten Anteile (z. B. Edelgase) enthalten.

Die Verwendung von Spirometern ist recht umständlich und aufwendig. Sie ermöglicht zwar eine kontinuierliche Messung des ausgeatmeten Volumens, die aber zur

jo Bestimmung des funktionellen Atemvolumina gar nicht erforderlich ist. Es genügt vielmehr die Kenntnis eines hinreichend lange aufsummierten Exspirationsvolumens und der zugehörigen Stickstoffkonzentration im Gesamtvolumen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfach aufgebautes Gerät anzugeben, mit dem durch eine einmalige Messung eines hinreichenden Volumens des Exspirationsgasgemisches mit zugehöriger Stickstoffbestimmung das funktionelle Atemvolumen bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einem Exspirationsbehälter mit vorgebbar bekanntem Endvolumen bei vollständiger Füllung durch Einwegeinatmung von Atemgas in den Behälter Anzeige- und/oder Signalmittel zugeordnet sind oder der Behälter selbst solche Anzeige- und/oder Signalmittel bildet, die die vollständige Füllung des Behälters mit Exspirationsluft melden, daß weiterhin Mittel zur Entnahme eines definierten Teilvolumens für die

so Gasanalyse vorhanden sind und daß das Analysegerät derart geeicht und gegebenenfalls mit einer entsprechenden Skala versehen ist, daß das funktionelle Atemvolumen direkt ablesbar ist In Ausgestaltung der Erfindung wird der Behälter durch einen dehnungsstabilen, biegeschlaffen Sack mit einem Volumen ein vorzugsweise 50 Litern gebildet, der über eine Pumpe vollständig evakuiert werden kann.

Aus der DE-OS 16 16 010 ist zwar ein Exspirationsluft-Sammelgefäß vorhekannt, das ebenfalls einen

to dehnungsstabilen biegeschlaffen Sack aufweist. Dieses Sammelgefäß ist aber als Doppelbehälter ausgebildet und umfaßt einen separaten Exspirationsluft-Einlaß sowie einen separaten Exspirationsluft-Auslaß. Geatmet wird in den Doppelbehälter durch den Exspirations-

b5 einlaßstutzen, wobei dann gleichzeitig ein Teil der in den Behälter geatmeten Luft wieder aus dem Behälter über die Auslaßöffnung entweicht. Mit einem solchen Exspirations-Sammelgefäß kann ein mittleres Atemvo-

lumen im Behälter erzeugt werden, von dem gegebenenfalls ein Probevoluir.en entsprechend gemitteltem Atemgas zur Weiterverfolgung signifikanter Atemwerte entnommen wird. Demgegenüber wird gemäß vorliegender Erfindung keine Mitteilung von Exspiiationsluft über eine vorgebbare Anzahl von Atemzügen durchgeführt, sondern der Exspirationsbehälter durch Einwegatmung auf ein fest vorgebbares Endvolumen gefüllt Bei vollständiger Füllung wird dem Behälter mit einer geeichten Spritze ein definiertes Teilvolumen entnommen, analysiert und auf der Skala direkt als Atemvolumen aufgezeigt Die Gasanalyse erfolgt vorzugsweise volumetrisch, wobei nach Absorption von CO2- und 02-Bestandteilen das Restvolumen schon ein quantitatives Maß für die Stickstoffkonzentration ist, das bei geeigneter Eichung als funktionelles Atemvolumen ablesbar ist

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispieles. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gerätes,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der zugehörigen Analyse- und Anzeigeeinrichtung.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Probandenmundstück, das über ein automatisches Beatmungsventil 2 mit einem Gasvorratsbehälter 3 und über das. Exspirationsventil 4 mit dem Exspirationsbehälter 5 verbunden ist, bezeichnet. Dieser ist als dehnungsstabiler, biegeschlaffer Sack oder auch als elastischer Behälter in einem Drahtkäfig (»bag in a box«) ausgebildet und hat bei vollständiger Füllung ein definiertes Volumen von ca. 50 Liter. Dieser Wert hat sich bei Untersuchungen als ausreichend und vorteilhaft ergeben. Über den Hahn 6 mit der lösbaren Verbindung 7 kann der Exspirationsbehälter 5 mit einer Vakuumpumpe zur Evakuierung und über die lösbare Verbindung 8 mit einer auf Teilvolumina geeichten Spritze 9 mit Absperrhahn 10 verbunden werden. Statt der lösbaren Verbindungen und Absperrhähne kann auch ein geeignetes Ventilsystem verwendet werden.

In F i g. 2 ist die von dem Exspirationsbehälter 5 getrennte Spritze 9 mit Absperrhahn 10 auf das Gasanalysegerät aufgesetzt dargestellt. Das Gasanalysegerät besteht aus dem CO2-Absorber 11 und dem 02-Absorber 12, durch die die Gasprobe durchgeleitet wird. Dabei werden die CO2- 02-Anteile vollständig absorbiert. Ein Rückschlagventil 13 verhindert, daß das verbleibende Gasvolumen, das im wesentlichen der Stickstoffkonzentration proportional ist, in die Absorber zurückströmen kann. In dem durch den Hahn 14 abschließbaren U-Rohr 15 mit der Sperrflüssigkeit 16 > wird das verbleibende Gasvolumen gemessen und an der Skala 17 durch die Höhe des Flüssigkeitsstandes abgelesen. Die Skala 17 wird in funktionellen Lungenvolumina geeicht, indem das mit der Spritze entnommene Teilvolumen des Exspirationsbehälters gemäß der Beziehung

verrechnet wird. Da bei der volumetrischen Meßmethode das verbleibende Gasvolumen noch die Edelgase enthält, müssen diese auch bei der Bestimmung von k\ berücksichtigt werden. Statt der volumetrischen Messung können auch gaschromatographische Verfahren zur direkten Bestimmung der Stickstoffkonzentration verwendet werden. Die Verrechnung nach der angegebenen Beziehung ändert sich dadurch nicht

Das Verfahren zur Bestimmung der Atemvolumina mit dem erfindungsgemäßen Gerät verläuft folgendermaßen: Zunächst wird der Exspirationsbehälter 5 bei geöffnetem Hahn 6 und 10 durch die lösbare Verbindung 7 vom Mundstück 1 getrennt und vollständig evakuiert. Das übrige System mit Mundstück 1, Atemventil 2 und Exspirationventil 4 wird mit Sauerstoff gespült. Dann werden Exspirationsbehälter 5 und Mundstück 1 mit der lösbaren Verbindung 7 bei geschlossenem Hahn 6 verbunden. Der Proband, der Zimmerluft geatmet hat, geht in der gewünschten Atemphase an das Mundstück 1 und atmet über das automatische Beatmungsventil 2 Testgas aus dem Vorratsbehälter 3. Der Hahn 6 wird geöffnet, so daß das Exspirationsgasgemisch in den Behälter 5 ausgeatmet wird. Wenn der Behälter prall gefüllt ist, d.h. das vorgegebene Volumen ausgeatmet wurde, wird der Hahn 6 geschlossen, die Teilprobe mit der Spritze 9 entnommen und dem Gasanalysegerät zugeführt.

Zweckmäßigerweise wird das Gasanalysegerät zunächst mit einer ersten Probe des Exspirationsgasgemisches gespült, um den störenden Einfluß eines vorhandenen Totvolumens zu beseitigen, während mit einer zweiten Probe die eigentliche Messung durchgeführt wird. An der Skala des geeichten Volumeters kann das funktionell Atemvolumen abgelesen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zur Messung von funktioneilen Atemvolumina, bestehend aus einem Mundstück, das über ein automatisches Beatmungsventil an einen Gasvorratsbehälter und über ein Exspirationsventil an einen Exspirationsbehälter angeschlossen ist, und einem Gasanalysegerät, dadurch gekennzeichnet, daß einem Exspirationsbehälter (5) mit vorgebbar bekanntem Endvolumen bei vollständiger Füllung durch Einwegeinatmung von Atemgas in den Behälter Anzeige- und/oder Signalmittel zugeordnet sind oder der Behälter (5) selbst solche Anzeige- und/oder Signalmittel bildet, die die vollständige Füllung des Behälters mit Exspirationsluft melden, daß weiterhin Mittel (9, 10) zur Entnahme eines definierten Teilvolumens für die Gasanalyse vorhanden sind und daß das Analysegerät derart geeicht und gegebenenfalls mit einer entsprechenden Skala versehen ist, daß das funktioneile Atemvolumen direkt ablesbar ist

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Exspirationsbehälter (5) als dehnungsstabiler, biegeschlaffer Sack mit einem Volumen von vorzugsweise 50 Liter ausgebildet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Exspirationsbehälter (5) durch einen elastischen Behälter in einem Drahtkäfig gebildet wird (»bag in a box«), der ein Volumen von vorzugsweise 50 Liter umschließt.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Pumpe und ein Ventilsystem (4,6, 7, 10) der Exspirationsbehälter (5) vollständig evakuiert werden kann.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine zur Entnahme des für die Gasanalyse bestimmten Teilvolumens geeichte Spritze (9, 10) aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoffgehalt volumetrisch durch vollständige Absorption der CO₂- und (VGasanteile bestimmt wird.

7. Gerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das funktionell Lungenvolumen nach der Beziehung