DE3012153C2

DE3012153C2 - Gerät zur Lungenfunktionsanalyse

Info

Publication number: DE3012153C2
Application number: DE19803012153
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl.-Ing. 8500 Nuernberg Korn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1982-03-18
Also published as: DE3012153B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Lungenfunktionsanalyse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Gerät ist Gegenstand des Patents 29 12 391.

Für den Aufbau des Gerätes nach der Hauptpatentanmeldung werden im wesentlichen im Lungenfunktions-Labor vorhandene Bauteile verwendet. Mit Atemrohr, als Winkelstück ausgebildeter Halterung für den Atembeutel sowie Ventilsystem für den Atemstrom einerseits und Testgas andererseits ist der Aufbau vergleichsweise umständlich. Dabei wird die Meßsonde über einen separaten Anschluß zu einer geeigneten Meßstelle im Atembeutel eingeschoben.

Bei der praktischen Erprobung derartiger Geräte hat sich gezeigt, daß für die Verwendung als mobiles Gerät der Aufbau weiter vereinfacht werden sollte. Insbeson dere sollte auch das Totvolumen des Atemrohrsystems, das bisher bei der Auswertung immer noch als Subtraktionsgröße berücksichtigt werden mußte, soweit verringert werden, daß es zur Auswertung vernachlässigt werden kann.

is Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Gerät nach der Hauptpatentanmeldung zur Erzielung dieser Eigenschaften konstruktiv abzuändern.

Die Aufgabe wird bei dem Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß da durch gelöst, daß der separate Anschluß als Formstück mit pneumatischen Leitungen für den Probanden einerseits sowie für die Meßsonde andererseits das Ventilsystem bildet und zugleich Träger des Atembeutels ist und daß die Meßsonde unmittelbar fest am separaten Anschluß angebracht ist oder auch selbst Teil dieses Anschlusses ist Vorzugsweise ist die Meßsonde eine ringförmige Blende. Diese Blende kann mit einer definierten Wechselströmung eines Wechrelströmungserzeugers beaufschlagt werden, wobei der sich an der Blende ausbildende Wechseldruck mit einem Wechseldruckmesser erfaßbar ist

Aus der DE-PS 25 30 474 war es zwar bereits bekannt, mittels wechselstrcmungsbeaufschlagter Blenden ein dichteabhängiges Strömungssignal zu erzeugen, das dort zur Korrektur einer Atemstrommessung verwendet wird. Gemäß der Weiterbildung des Gegenstandes des vorliegenden Anspruches 1 wird aber in entsprechender Ausbildung wie bei der Hauptpatentanmeldung das Wechseldruckmeßsignal an der wechsel- strömungsbeaufschlagten Blendt unmittelbar als Konzentrationsmaß für ein in einem Atembeutel befindliches Gasvolumen abgenommen; es ist so direkt als Lungenfunktionsmeßgröße darstellbar. Insbesondere ' ergibt sich nun auch aufgrund des kompakten Aufbau des Formstückes die Möglichkeit, den Totraum des Atemrohrsystems so weit zu verringern, daß er bei Auswertung vernachlässigt werden kann.

Weitere Vorteile und Erläuerungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschrei bung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeich nung in Verbindung mit den weiteren Unteransprüchen. Es zeigt

F i g. 1 den schematischen Aufbau des Gerätes und Fig.2 anhand einer grafischen Darstellung den Meßablauf zur Bestimmung der funktionellen Residualkapazität

In der F i g. 1 kennzeichnet 40 den Atembeutel, der auf einen Ansatz eines Formstückes 43 aufgeschoben ist. Dieses Formstück 43 besteht aus Metall, Kunststoff oder dergleichen und beinhaltet die einzelnen pneumatischen Leitungen zum Anschluß des Patienten einerseits und Testgaszuführung andererseits sowie auch gleichzeitig die Meßsonde mit Anschlüssen für die zugehörigen Meßmittel. Im einzelnen wird ein Patientenanschluß 41 über ein Drei-Wege-Ventil 42 mit der Leitung 50 an ein (nicht dargestelltes) Spirometer oder direkt mit dem Atembeutel 40 verbunden. Atembeutelseitig ist vor dem Drei-Wege-Ventil 42 ein Anschluß 51 angeordnet, über

den Testgas eingefüllt werden kann. Dafür werden vorteilhafterweise genormte Portionsdosen 53 auf das Formstück 43 aufgesetzt, wobei sich ein Ventil 54 in der Portionsdose 53 bei Aufschieben auf den Anschluß 51 des Fonnstückes 43 selbsttätig zum Auslaß des Testgases öffnen kann.

Im Formstück 43 ist atcmbeutelseitig eine Blende 60 eingebaut. Die Blende 60 ist ringförmig ausgebildet und hat scharfe Abrißkanten. Der innere Durchmesser beträgt zwischen 2 und 3 mm. Die Blende 60 bildet zur abknickenden und sich auf den äußeren Blendendurchmesser erweiterten Wechselströmungsleitung 45 hin eine ebene Fläche; atembeutelseitig ist sie konisch ausgestellt, wodurch sich optimale Meßbedingungen an der Abrißkante ergeben. Mit der Wechselströmungsleitung 45 wird die Blende 60 mit einer Wechselströmung V-. eines Wechselströmungsgenerators beaufschlagt. Unmittelbar über der strömungsbeaufschlagten Seite der Blende 60 befindet sich eine Anschtußleitung 46 (Wechseldruckleitung) zur Erfassung des sich an der Blende 60 ausbildenden Wechseldrucks p~ die als DnickmeSieitung zu einem Wechseldruckmesser 62 führt

Als Wechselströmungserzeuger kann — wie in der Figur mit 56 und 57 angedeutet ist — eine mechanische Pumpe mit Schwungkolben und Drehantrieb vorgesehen werden. Ebensogut ist auch die Verwendung einer zu Schwingungen aktivierbaren Membran, beispielsweise einer Hörkapsel, möglich. Der Wechseldruckmesser 62 ist direkt auf die Pulsationsfrequenz des Wechselströmungsgenerators 56 ausgelegt Hierzu dient im einfachsten Fall ein entsprechend abgestimmtes Mikrofon.

Wechselströmungsgenerator 56 und Wechseldruckmesser 62 bilden ein kompaktes Betriebsgerät 47. Mit den zugehörigen elektronischen Bauelementen (nicht dargestellt), wird auf einem Anzeigegerät 63 unmittelbar ein Dichtesignal ρ angezeigt Dieses Signal wird weiterhin auf ein Registriergerät 48 gegeben.

Aus F i g. 2 ergibt sich der Meßablauf, der prinzipiell schon in Jer Hauptanmeldung beschrieben wurde. Mit 36 sind Atemvolumensignale Kund mit 37' Dichtesignale Q bezeichnet, die jeweils als Zeitfunktionen dargestellt sind.
In Phase I atmet der Proband bei entsprechend

ι gestelltem Drei-Wege-Ventil 42 über ein Spirometer normale Raumluft Das mit dem Spirometer ermittelte Atemvolumen V ist für verschiedene Atemzyklen als Funktion der Zeit dargestellt Gleichzeitig wird in den vorher evakuierten Atembeutel 40 eine definierte

in Menge Vi des Testgases eingefüllt Als besonders geeignet erwiesen haben sich solche Portionsdosen, die beim Aufsetzen auf das Formstück 43 eine Menge von 5 I (BTPS) Testgas (21% O₂, Rest He) abgeben.

In der gewünschten Atemlage (z. B. FRC, RV) wird

ι5 der Drei-Wege-Hahn umgeschaltet Phase II kennzeichnet die Rückatmung in den Atembeutel 40. In dieser Phase wird an der Ringblende das Dichtesignal g zwischen einem Anfangswert griind einem Endwert qm registriert aus dessen Verlauf der Grad der Einwa-

M schung erkennbar ist Nach anfänglich starkem Anstieg geht die Dichtekurve in eine asyir'itotische Annäherung an die Horizontale mit dem Wert gröber.

Nach vollendeter Einwaschung (zwischen 1 und 2 min) werden Proband und Atembeutel 40 vom Formstück 43 mit Blende 60 getrennt In Phase III gelangt Raumluft als Vergleichsgas an die Blende 60, worauf sich das Signal Ql einstellt Die Auswertung kann nun unmittelbar nach der Beziehung

(20) FRC = V₁ χ a/b

erfolgen, wobei V, das Testgasvolumen sowie a = Qm — Qt und b = ql — Qm mit den Dichtewerten qm, Qt und q_l für Mischgas, Testgas und Luft kennzeichnen. Der Totraum des Atemrohrsystems ist so gering, daß er vernachlässigt werden kann.

Besonders vorteilhaft ist beim erfindungsgemäßen Gerät, daß es sich bei der Dichtemessung um eine Relativmessung handelt. Eine Eichung der Meßeinrichtung ist daher nicht notwendig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zur Lungenfunktionsanalyse, insbesondere zur Messung von funktionellen Atemvolumina bzw. Atemkapazitäten, mit einem Atembeutel, der über ein erstes Ventilsystem mittels Atemrohr an den Probanden und Ober ein weiteres Ventilsystem od. dgl. an Testgasbehälter anschließbar ist, und einer Gasanalysevorrichtung zur Messung der Testgaskonzentration im Atembeutel, wobei die Konzentrationsmessung mittels Gasanalyse vorrichtung durch kontinuierliche Dichtebestimmung des Gemisches von Testgas und Atemluft im Atembeutel erfolgt, wozu mittels eines separaten Anschlusses eine Meßsonde in den Atembeutel einführbar ist und wobei das mit der Meßsonde abgenommene gasdichteabhängige Meßsignal entsprechend der vorliegenden Testgaskonzentration unmittelbar als Lungenfunktionsmeßgröße dargestellt ist, nach Patent 29 12 391 dahingehend abgewandelt, daß der separate Anschluß (43) als Formstück mit pneumatischen Leitungen (Wechselströmungsleitung 45, Wechseldruckleitung 46) für den Probanden einerseits sowie für die Meßsonde (60) andererseits das Ventilsystem bildet und zugleich Träger des Atembeutels (40) ist und daß die Meßsonde (60) unmittelbar fest am separaten Anschluß (43) angebracht ist oder auch selbst Teil dieses Anschlusses (43) ist

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde eine ringförmige Blende (60) ist

3. Gerät nach Anspruch ">, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (60) scharfe Abrißkanten aufweist

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (60) einen Innendurchmesser zwischen 2 und 3 mm hat

5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselströmungsleitung (45) im Bereich der Blende (60) entsprechend dem Außendurchmesser der Blende (60) erweitert ist

6. Gerät nach Anspruch 1, bei welchem über die Meßsonde dem Atembeutel eine definierte Wechselströmung bekannter Frequenz eingeprägt wird, wobei der an der Meßsonde sich gegenüber Außendruck ausbildende Wechseldruck als gasdichteabhängiges Signal gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (56, 57) zur Erzeugung der Wechselströmung durch eine Schwingmembran, ζ. B. Membran einer Hörkapsel, realisiert ist

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (62) zur Aufnahme des Wechseldrucks durch eine auf die Frequenz des Wechselströmungsgenerators (56,57) abgestimmtes Mikrofon realisiert ist.