DE3034652A1 - Einrichtung zur messung des volumens eines begrenzten raumes - Google Patents
Einrichtung zur messung des volumens eines begrenzten raumesInfo
- Publication number
- DE3034652A1 DE3034652A1 DE19803034652 DE3034652A DE3034652A1 DE 3034652 A1 DE3034652 A1 DE 3034652A1 DE 19803034652 DE19803034652 DE 19803034652 DE 3034652 A DE3034652 A DE 3034652A DE 3034652 A1 DE3034652 A1 DE 3034652A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- input
- output
- gate
- gas analyzer
- measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/0813—Measurement of pulmonary parameters by tracers, e.g. radioactive tracers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/091—Measuring volume of inspired or expired gases, e.g. to determine lung capacity
- A61B5/093—Measuring volume of inspired or expired gases, e.g. to determine lung capacity the gases being exhaled into, or inhaled from, an expansible chamber, e.g. bellows or expansible bag
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F17/00—Methods or apparatus for determining the capacity of containers or cavities, or the volume of solid bodies
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
Einrichtung zur Messung des
Volumens eines begrenzten Raumes.
Volumens eines begrenzten Raumes.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung des Volumens eines begrenzten Raumes, insbesondere des funktionellen Restvolumens
der Lungen eines Patienten, mittels eines Meßraumes mit veränderlichem Volumen und eines Gasanalysators, wobei dieser
Meßraum mit dem begrenzten Raum verbindbar ist und eine Einrichtung für die Zufuhr und Abfuhr von Luft sowie für die Zufuhr von Sauerstoff und einem aufspürbaren Gas aufweist und der Gasanalysator ein Ausgangssignal als lineare Punktion der Konzentration des aufspürbaren Gases erzeugt, dessen Nullpunkt einstellbar ist.
Meßraum mit dem begrenzten Raum verbindbar ist und eine Einrichtung für die Zufuhr und Abfuhr von Luft sowie für die Zufuhr von Sauerstoff und einem aufspürbaren Gas aufweist und der Gasanalysator ein Ausgangssignal als lineare Punktion der Konzentration des aufspürbaren Gases erzeugt, dessen Nullpunkt einstellbar ist.
Bei bisher bekannten Einrichtungen der vorgenannten Art ist es
zunächst erforderlich, den sogenannten toten Raum des Meßraumes zu bestimmen, bevor das Volumen des begrenzten Raumes gemessen
werden kann, während der gesuchte Volumenwert nur aufgrund einer Berechnung erhältlich ist. Dadurch wird der Einsatz bisher bekannter
Einrichtungen dieser Art reichlich umständlich.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Einrichtung der eingangs genannten Art in der Weise auszubilden, daß dieser Nachteil
auf einfache, jedoch wirksame Weise ausgeschlossen wird.
Gekennzeichnet ist eine erfindungsgemäße Einrichtung im wesentlichen
durch eine Einrichtung, durch welche das Ausgangssignal
des Gasanalysators vor Zufuhr des aufspürbaren Gases zum Meßraum auf Null einstellbar ist, ferner durch eine das Ausgangssignal
des Gasanalysators und eine Bezugsspannung nach Zufuhr des aufspürbaren
Gases zum Meßraumes angleichende Einstellanordnung und durch eine Anordnung, mittels welcher nach Verbindung des Meßraumes
mit dem begrenzten Raum ein dem Volumen des begrenzten Raumes entsprechendes, einer Anzeigeeinrichtung einspeisbares
Ausgangssignal erzeugbar ist.
Auf diese Weise erhält man eine Einrichtung, mittels welcher der gesuchte Volumenwert direkt von der Anzeigeeinrichtung abgelesen
werden kann, ohne daß irgendwelche Hilfsmessungen vorgenommen werden müssen.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mittels
der Einstellanordnung das Ausgangssignal des Gasanalysators an die einen konstanten Wert aufweisende Bezugsspannung angleichbar.
1300U/1Ä4S
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Einrichtung den Volumenwert
des begrenzten Raumes ungeachtet des toten Raumes des Meßraumes bestimmt, vorausgesetzt, daß eine gegebene feststehende
Menge des aufspürbaren Gases dem Meßraum zugeführt wird. Diese Ausführung eignet sich insbesondere als tragbare Einrichtung,
welche in Kombination mit verschiedenen Meßräumen eingesetzt werden kann.
Alternativ ist mittels der Einstellanordnung die Bezugsspannung
an das Ausgangssignal des Gasanalysators angleichbar. In diesem Fall ist das Meßresultat unabhängig von der Menge an aufspürbarem
Gas, welches dem Meßraum zugeführt wird, und/oder der Empfindlichkeit des Gasanalysators, vorausgesetzt, daß die Schwankung im
toten Raum des Meßraumes innerhalb der zulässigen Toleranzen des Meßresultates bleibt. Diese Ausführung eignet sich besonders dann,
wenn die Einrichtung eine ständig bleibende Kombination mit einem gegebenen Meßraum bildet, da in einem derartigen Fall den Ansprüchen
an den toten Raum gewöhnlich genügt wird.
Weitere Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen; es zeigt
Fig.l eine Meßanordnung, bei welcher ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Einrichtung Verwendung findet;
Fig.2a und 2b Blockschaltbilder der erfindungsgemäßen Einrichtung
aus Fig.l;
Fig.3 ein Blockschaltbild des zweiten Taktgebers aus Fig.2bj
1300U/1248
Fig.4 ein Blockschaltbild der Anzeigeeinrichtung, welche
zusammen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung in Fig.l verwendbar ist; und
Fig.5 ein Schaubild mit einer Anzahl von Signalen, welche von
der Anzeigeeinrichtung gemäß Fig.4 verwendet werden.
Fig.l zeigt eine Einrichtung 1 zur Messung des funktionellen
Restvolumens der Lunge eines Patienten mittels eines Meßraumes und eines mit demselben verbundenen Gasanalysators 3· Das Volumen
des Meßraumes 2 wird durch Anheben oder Senken einer Glocke 4, welche vertikal in einem Behälter 5 bewegbar ist, verändert. Der
Behälter 5 ist bis zu einer bestimmten Höhe mit einer Flüssigkeit 6 wie beispielsweise Wasser angefüllt, wodurch der Raum
unter der Glocke 4 von der Umgebung abgeschlossen ist. Die Glocke 4 ist außerdem in üblicher Weise mit einer nicht dargestellten
Einrichtung verbunden, mittels welcher die Volumenzunahme des Meßraumes im tiefsten Stand der Glocke 4 bestimmt werden kann.
Das Volumen des Meßraumes 2 in der tiefsten Stellung der Glocke wird gewöhnlich als totes Volumen bezeichnet.
Der Meßraum 2 ist über eine Leitung 7 zugänglich, mit welcher ein Ventilsystem 8 für die Zufuhr und Abfuhr von Luft, für die
Zufuhr von Sauerstoff und für die Zufuhr eines aufspürbaren Gases, vorzugsweise Helium, verbunden ist. Der Gasanalysator 3
ist mit der Leitung 7 verbunden, während ein Patient ebenfalls über ein Umschaltventil 9 mit der Leitung 7 verbindbar ist. Das
Umschaltventil 9 besitzt eine Eingangsleitung 9' für die Verbindung
mit dem Patienten. In der einen Stellung ist es mit der
1300U/1248
Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
Atmosphäre verbunden und in der anderen Stellung mit der Leitung
7· In der Leitung 7 ist ein nicht dargestelltes Gebläse eingebaut, mittels welchem im Meßraum 2 ein Luftumlauf erzielbar ist. Es ist
darauf hinzuweisen, daß der Inhalt der verschiedenen Leitungen, welche rr.it dem Meßraum 2 verbunden sind, zum Gesamtvolumen des
Meßraumes 2 beiträgt.
Der Gasanalysator 3 erzeugt an einem Ausgang 10, welcher mit
einem Eingang 11 der Einrichtung 1 verbunden ist, ein Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal hängt von der Heliumkonzentration
innerhalb des Meßraumes 2 ab. Die Einrichtung 1 weist eine Einrichtung 12 auf, mittels welcher das Ausgangssignal des Gasanalysators
3 auf Null eingestellt werden kann, bevor das Helium in den Meßraum 2 eingeleitet wird. Zu diesem Zweck erzeugt die
Einrichtung 12 ein Steuersignal an einem Ausgang 13» welcher mit
einem Steuereingang 14 des Gasanalysators 3 verbunden ist.
Der Eingang 11 der Einrichtung 1 ist außerdem mit einer Einstelleinrichtung
15 verbunden, welche nach Zufuhr von Helium zum Meßraum 2 das Ausgangssignal des Gasanalysators 3 an eine feststehende
Bezugsspannung angleicht. Wenn der Patient an den Meßraum 2 angeschlossen ist, bildet eine Einrichtung 16 ein Ausgangssignal,
welches dem funktioneilen Restvolumen der Lunge des Patienten entspricht und einer Anzeigeeinrichtung 17 zugeleitet
wird. Diese Messung beruht auf dem Prinzip, daß, wenn der Gasanalysator 3 ein Ausgangssignal V^ , erzeugt, wenn eine bestimmte
Menge von Luft, Sauerstoff und Helium dem Meßraum 2 zugeführt wurde, sodaß das Volumen des Meßraumes 2 gleich V, ist, die
Heliumkonzentration nach dem Anschluß des Patienten abnimmt,
1300H/1248
sodaß der Gasanalysator 3 ein Ausgangssignal V2 erzeugt. Das
zu messende Volumen V , welches in diesem Fal Restvolumen bedeutet, ergibt sich sodann aus:
VlVHel = <V1 + V VHe2
ν - ν VHel " VHe2
x = λ VHe2
Die Figuren 2a und 2b zeigen in's Einzelne gehende Blockschaltbildet
der Einrichtung 1, wobei allerdings all1 die Bauteile, welche für die Zufuhr der Speisespannung und dgl. an die verschiedenen
Elemente benötigt werden, nicht dargestellt sind. Die Einrichtung 12 ist im einzelnen in Fig.2a dargestellt und weist
einen binären Auf-Ab-Zähler 18 auf, welcher aus zwei Zählstufen 19 und 20 mit jeweils vier Bits besteht, sodaß der Zähler l8 von
0 bis 25fi zählen kann. Die Zählstufen I9 und 20 besitzen jeweils
einen Steuereingang 21 für die Zählrichtung, welcher mit dem Ausgang eines !Comparators 22 verbunden ist, dessen erster Umkehreingang
mit dem Eingang 11 der Einrichtung 1 verbunden ist und dessen zweitere nicht-umkehrender Eingang geerdet ist. Takteingänge
23 der beiden Zählstufen I9 und 20 sind mit dem Ausgang
eines UND-Gatters 24 verbunden, dessen erster Eingang mit einem Taktgeber 25 verbunden ist., welcher ein Blockwellensignal mit
geeigneter Frequenz erzeugt wie beispielsweise 10 Hz, und dessen zweiter Eingang ein Steuersignal Z11 empfängt, welches anzeigt,
ob der Gasanalysator auf Null eingestellt werden muß. Wenn das Steuersignal 2L· den logischen Wert H (oder "l") hat, empfängt
der Zähler l8 das Taktsignal, während, wenn das Steuersignal Z^
130014/1248
/T-
den logischen Wert L (oder "θ") hat, das Taktsignal nicht durch
das UND-Gatter 24 weitergeleitet wird und die Zahl des Zählers eingehalten wird.
Die Ausgänge des Zählers 18, welche die binäre Zählstellung angeben,
sind mit den digitalen Eingängen eines DA-Umsetzers 26 verbunden, dessen analoge Ausgänge mit dem nicht-umkehrenden Eingang
bezw. dem Umkehr-Eingang eines Operationsverstärkers 27
verbunden sind. Die Bezugseingänge des Umsetzers 26 sind über Widerstände 28 und 29 an eine positive Bezugsspannung V *. bezw.
an das Massepotential angelegt. Die Rückkopplung des Verstärkers
27 wird über einen Widerstand 30 erreicht, dessen nicht-umkehrender
Eingang über einen Widerstand 31 geerdet ist. Die Widerstände
28 und 29 und die Widerstände 30 und 31 besitzen paarweise identische
Werte. Demgemäß ergibt der Ausgang des Verstärkers 27 ein analoges Potential, welches eine Funktion der Zählung" des Zählers
l8 ist und welches über einen Widerstand 32 am Ausgang 13 erhältlich
ist, um das Ausgangssignal des Gasanalysators 3 auf Null
einzustellen.
Fig.2b zeigt Einzelheiten der Einrichtung 15 und der Einrichtung
16. Eine Summierschaltung 33 besitzt vier Eingänge 34, 35, 36 und
37, wobei die Eingänge 34, 35 und 37 jeweils über einen Widerstand
mit dem Wert R und der Eingang 36 über einen Widerstand mit dem Wert «Ran einen Umkehreingang eines Operationsverstärkers
38 angeschlossen sind, der mit einem Rückkopplungs-Widerstand mit dem Wert ,^R versehen ist. Der nicht-umkehrende Eingang des Verstärkers
38 ist über einen geeigneten Widerstand 39 geerdet. Der
Eingang 3^ der Summierschaltung 33 ist mit dem Ausgang 11 der
130ÖU/1248
-JT-
Einrichtung 1 verbunden, wobei die Eingänge 35 und 36 jeweils
eine einstellbare Spannung bezw. eine negative Bezugsspannung -V ~ empfangen. Die Punktionsweise des Eingangs 37 wird später
erläutert.
Die einstellbare Spannung wird über einen Operationsverstärker 40, welcher über einen Widerstand 4l rückgekoppelt ist und dessen
Umkehreingang und nicht-umkehrender Eingang an entsprechende
analoge Ausgänge eines DA-Umsetzers 42 angeschlossen sind, zugeführt.
Der nicht-umkehrende Eingang des Verstärkers 4θ ist über
einen Widerstand 43 geerdet, welcher den gleichen Widerstand R,
wie der Widerstand 41 besitzt. Die Bezugseingänge des DA-Umsetzers 42 sind über einen Widerstand 44 mit dem Eingang 11 bezw. über
einen Widerstand 45 mit Erde verbunden, wobei beide Widerstände
den Widerstandswert FL· besitzen.
Die Digitaleingänge des DA-Umsetzers 42 sind an die Ausgänge
eines binären Auf-Ab-Zählers 46 angeschlossen, welcher die binäre Zählung liefert. Der Zähler 46 besteht aus zwei Zählstufen 47
und 48 mit jeweils vier Bits, sodaß der Zähler 46 von 0 bis zählen kann. Die Zählstufen 47 und 48 besitzen jeweils einen
Steuereingang 49 für die Zählrichtung und sind mit dem Ausgang
eines Komparators 50 verbunden, dessen erster Umkehreingang mit dem Ausgang des Verstärkers 38 verbunden ist und dessen zweiter
nicht-umkehrender Eingang geerdet ist. Die Takteingänge 51 der
Zählstufen 47 und 48 sind mit dem Ausgang eines UND-Gatters 52
verbunden, dessen erster Eingang mit dem Taktgeber 25 verbunden ist, welcher der Deutlichkeit wegen nochmals in Fig.2b dargestellt
ist. Ein zweiter Eingang des UND-Gatters 52 empfängt ein Steuer-
1300U/1248
signal ZpRC, welches die Weiterleitung oder Nicht-Weiterleitung
des Taktsignals des Taktgebers 25 zum Takteingang 51 der Zählstufen
47 und 48 bestimmt.
Wenn das Steuersignal ZFRC uen logischen Wert H besitzt, wird
das Ausgangssignal des Verstärkers 38 an Null angeglichen als
Resultat des Ausgangssignals des Gasanalysators 3, welcher an die Bezugsspannung ref angeglichen ist, bei welcher der Zähler
46 einen gegebenen Zählerstand erreicht. Der Zählerstand des Zählers 46 wird beibehalten, wenn das Steuersignal Zp„c zum
logischen Wert L zurückkehrt.
Der Ausgang des Verstärkers 38 ist außerdem mit einem Eingang
eines Integrators 53 verbunden, welcher einen Operationsverstärker
54, einen Kondensator C und einen Widerstand mit dem Wert OR
besitzt. Der Ausgang des Integrators 53 ist mit einem negativen Eingang eines Komparators 55 verbunden, dessen positiver Eingang
wiederum geerdet ist. Der Ausgang des Komparators 55 ist direkt mit dem J-Eingang und ein Inverter 56 mit dem K-Eingang eines
JK-Flipflops 57 verbunden. Ein nicht-umkehrender Ausgang Q des
Flipflops 57 ist mit einem ersten Eingang eines UND-Gatters 58 verbunden, dessen zweiter Eingang ein Steuersignal ML™« empfängt,
sodaß das Signal des Ausganges Q des Flipflops 57 am Ausgang des UND-Gatters 58 erscheint, wenn das Steuersignal M„RC den logischen
Wert H hat. Der Ausgang des UND-Gatters 58 hat jedoch stets den logischen Wert L, wenn das Steuersignal 1YL·,-, den logischen Wert L
hat. Das Steuersignal MFRC bestimmt, wenn eine Messung durchgeführt
wird.
130014/1248
Der Ausgang des UND-Gatters 58 ist mit einem ersten Eingang eines
UND-Gatters 59 verbunden, dessen zweiter Eingang ein Taktsignal empfängt, welches durch einen Inverter 60 umgekehrt und von einem
Taktgeber 6l geliefert wird, welcher direkt mit einem Takteingang
des JK-Flipflops 57 verbunden ist. Der Ausgang des UND-Gatters 59
ist mit einem Steuereingang eines Schaltelementes 62 verbunden, dessen einer Ausgang mit dem Eingang 37 der Summierschaltung 33
verbunden ist. Ein Eingang des Schaltelementes 62, welches in geschlossenem Zustand mit dem Ausgang verbunden ist, ist mit dem
Ausgang eines Operationsverstärkers 63 verbunden, dessen Verstärkung
durch Widerstände 64 und 65 bestimmt wird. Der nichtumkehrende Eingang des Verstärkers 63 ist mit einem Schleifkontakt
eines Potentiometers 66 verbunden, dessen eine Seite geerdet ist und dessen andere Seite mit dem Eingang 11 der Einrichtung 1 verbunden
ist. In geschlossenem Zustande des Schaltelementes 62' liegt daher am Eingang 37 der Summierschaltung 33 ein Teil der
Ausgangsspannung des Analysators 3* welcher durch das Potentiometer
66 einstellbar ist.
Das vorbeschriebene erfindungsgemäße System arbeitet folgendermaßen:
Vor Durchführung einer Messung wird der Meßraum 2 beispielsweise
durch Anheben und Senken der Glocke 4 mehrmalig gespült, wobei der Meßraum über das Ventilsystem 8 mit der Atmosphäre verbunden
wird. Zu diesem Zeitpunkt enthält der Meßraum 2 lediglich Luft und das Ausgangssignal des Gasanalysators 3 muß auf Null eingestellt
werden. Zu diesem Zweck empfängt das Steuersignal Z„
das logische Signal H und der Zähler l8 unter Steuerung des Takt-
gebers 25 kann seine Zählung beginnen, wobei der Komparator 22 die Zählrichtung festlegt. Als Resultat wird eine Zählung erhalten,
bei welcher die Ausgangsspannung des Gasanalysators 3,
welche nachstehend als giVxTe bezeichnet wird, wenigstens im
wesentlichen gleich Null ist. Das Steuersignal Z„ kehrt dann
auf den logischen Wert L zurück.
Alsdann werden durch das Ventilsystem 8 in den Meßraum 2 Luft, Sauerstoff und eine bestimmte Menge an Helium eingeleitet, woraufhin
das Ausgangssignal giVHei am Eingang 11 der Einrichtung 1 an
die Bezugsspannung ref angeglichen wird, und zwar über den
DA-Umsetzer 42 und den Zähler 46. Das Steuersignal ZpRC nimmt
dann den Wert H an, sodaß der Zähler 46 das Taktsignal des Taktgebers 25 empfängt.
Das Signal am Eingang 35 der Summierschaltung 33 ergibt sich aus:
ν - glVHel . T - 128 . R
135 R2 1^0 i
wobei T die Zahl des Zählers 46 (o4T<225) ist.
Da das Steuersignal MpRC den Wert L hat, ist das Schaltelement 62
geöffnet, sodaß sich dort kein Signal am Eingang 37 ergibt. Wenn der Zähler 46 unter Steuerung des Taktgebers 25 und des Komparators
50 eine Zahl erreicht hat, bei welcher die Ausgangsspannung der Summierschaltung 33 wenigstens im wesentlichen gleich Null
ist, ergibt sich:
. SlVHel T - 128 „ i 1 Vref
128 '1I | R
glV
Rl T - 128 ν Y
lVHel (1 + IC · 128
Das Ausgangssignal S1Vt1 1 des Gasanalysators 3 ist nun an eine
konstante Bezugsspannung ref angeglichen.
Angenommen* daß
r (I+-I T - 128, _
3I {l + R2 ■· 12Ö ; -S2^1
ergibt sich: v
_rr ref
et
Der Faktor gp kompensiert hier jede mögliche Veränderung im Volumen
des Meßraumes 2. Das Verhältnis der Widerstände R,/Rp bestimmt
das Maß, auf welches g^V™ ei eingestellt werden kann, sowie zusammen
mit dem kleinsten Schritt des Zählers 46 die Genauigkeit,
mit welcher die Einstellung erfolgt. :.
Das Steuersignal Z-n,RC kehrt nun zu dem Wert L zurück, sodaß die
Zahl des Zählers 46 und damit der Paktor g2 eingehalten werden.
Der Patient kann nun an den Meßraum .2 angeschlossen werden, wobei
das Steuersignal Mjj,RC den Wert H bekommt. Infolgedessen nimmt die
Heliumkonzentration ab, sodaß die Ausgangsspannung der Summierschaltung 35 positiv wird. Der Integrator 53 beginnt dann, abwärts
zu integrieren, wodurch die Eingänge J und K des Flipflops 57 durch den Komparator 55 gleich 1 bezw. O werden, sodaß der Ausgang
Q unter der Steuerung des Taktgebers 6l mit dem Taktsignal f. den Wert H annimmt.
13Ö0H/1HS
303A652
Als Resultat erscheint"am Ausgang des UND-Gatters 59 ein Ausgangssignal
f„, wodurch das Schaltelement 62 ein Steuersignal empfängt und geschlossen wird. Ein weiteres positives Signal S1S^V1182 erscheint
am Eingang 37 der Summierschaltung 33> wobei g-, durch Einstellung
des Potentiometers 66 bestimmt wird.
Die Ausgangsspannung der Summierschaltung 33 wird negativ und der
Integrator 53 beginnt* aufwärts zu integrieren, sodaß der Ausgang Q des Plipflops 57 den Wert L bekommt. Im Gleichgewichtszustand
schwankt die Ausgangsspannung des Integrators 53 um Null mit:
ref ergibt sich aus
Vref " s2VHel
f - ?f 2 C HeI - He2 >. /,ν
ο in S1S3 vHe2
Aus vorstehender Gleichung (1) ergibt sich, daß das Ausgangssignal
des UND-Gatters 59 dem zu messenden funktionellen Restvolumen entspricht. Das Potentiometer 66 erlaubt eine genaue Eichung der
Einrichtung 1 durch Veränderung des Paktors g_. Die auf diese
Weise geeichte Einrichtung 1 erlaubt nunmehr die Messung des funktionellen Restvolumens ungeachtet des toten Volumens des Meßraumes
2.
1300H/1248
Die Abhängigkeit des Ausgangssignals f von f. , wobei dieses Ausgangssignal f der Anzeigeeinrichtung 17 eingespeist wird,
läßt sich auf einfache Weise ausschalten, indem das Ausgangssignal.,
f während einer Periode gemessen wird, welche umgekehrt
proportional der Frequenz des Taktsignals f. ist. Zu diesem Zweck könnte beispielsweise die Ausführung des Taktgebers 6l
gemäß Fig.3 verwendet werden.
Der Taktgeber 6l besitzt drei reihengeschaltete NAND-Gatter 67,
68 und 69, einen Widerstand JO. und einen Kondensator Jl. Der
Widerstand 70 und der Kondensator Jl bestimmen die Frequenz f
des erhaltenen Oszillators. Der Ausgang des.NAND-Gatters 69 ist
mit einem Takteingang einer Teilerschaltung J2 mit zwei Ausgängen
73 bezw. Jk verbunden, welche das Taktsignal f. und ein
Signal f zur Steuerung der Anzeigeeinrichtung I7 mit f. = ——γ
und fw = φι liefern.
Die Anzeigeeinrichtung 17 ist in Fig.4 dargestellt und besitzt
einen Zähler 75 mit einem Speicher und einer Decodiereinrichtung
76, welche das Ausgangssignal des Zählers 75 in ein geeignetes
Signal für den Betrieb einer sieben-segmentigen Anzeigeeinrichtung
77 umwandelt. Das Signal f des Ausgangs Jk des Taktgebers 6l wird an beide Eingänge eines NAND-Gatters 78 angelegt, dessen
Ausgang direkt mit einem ersten Eingang und über ein umkehrendes Verzögerungsorgan 79 mit einem zweiten Eingang eines NAND-Gatters
δθ verbunden ist. Der Ausgang des NAND-Gatters 80 ist wiederum
direkt mit einem ersten Eingang und über ein umkehrendes Verzögerungsorgan 8l mit einem zweiten Eingang eines NAND-Gatters 82
verbunden, dessen Ausgang mit beiden Eingängen eines NAND-Gatters 83 verbunden ist. Die auf diese Weise erhaltenen Signale A, B und
C sind in Fig.5 zusammen mit dem Signal fp dargestellt.
1300U/1246
Das Signal A wird als Aktivierungssignal für den Speicher des
Zählers 75 verwendet, das Signal C als Rückstellsignal für den Zähler 75· Der Zähler 75 zählt die Impulszahl des Ausgangssignals
f des UND-Gatters 59* welches zwischen der Hinterkante
eines Impulses des Signals C und einer Hinterkante eines Impulses
des Signals A, d.h. während einer Periode von l/f entsteht.
Die Anzeigeeinrichtung 77 zeigt dann:
£o p 2n2 ^2 VHel - VHe2
w 2 S1S3 He2
welches nicht von der Frequenz f. abhängt.
Als Alternative für die vorbeschriebene Einrichtung 1 kann der eine Bezugseingang des DA-Umsetzers 42, welcher durch den Widerstand
44 mit dem Eingang 11 verbunden ist, durch den Widerstand 44 an eine positive Bezugsspannung V ^1 angelegt werden. In
diesem Fall wird g-,V„ , nicht an die Spannung -~ß— angeglichen,
sondern diese Spannung wird nunmehr auf g, ν^τ-ι eingestellt, mit
T - 128 „ 1 1 Vref
glVHel + ~TÜ 128 11I ί R~^R
V _Zref refl , T - 128
lVHel - a R2 12Ö Rl
Wenn nach dem Anschließen des Patienten das Steuersignal M™,.-, den
Wert H annimmt und der Gleichgewichtszustand erreicht ist, führt dies zu:
130014/1246
Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
refl . T - 128 . Γ8
+ slVHe2 + s3glVHe2 * 2fin
f _ 2fln ι VHel " VHe2 )
0 = "«Γ ( %e2 '
Ein Vergleich vorstehender Gleichung (2) mit der Gleichung (1) zeigt, daß der Paktor g.,, welcher die Empfindlichkeit des Gasanalysators
3 und/oder die Menge von dem Meßraum 2 zugeführtem Helium anzeigt, ausgeschaltet wurde, sodaß das Meßresultat von
diesen Parametern unabhängig wird. Andererseits ist die Kompensierung von gnVpr ·, durch den Paktor gp nicht mehr vorhanden, sodaß
das Meßresultat nunmehr mit dem toten Volumen des Meßraumes schwanken kann. Dies ist jedoch bei einer Meßanordnung nicht hinderlich,
bei welcher die Einrichtung 1 ständig mit dem gleichen Meßraum 2 betrieben wird, da jede Schwankung des toten Volumens
dann in die zulässigen Toleranzen des Meßresultates fällt.
Die Steuersignale ZR , Z™„ und M_,Rr. können beispielsweise durch
eine nicht dargestellte Steuereinheit geliefert werden, welche einen Mikroprozessor aufweisen kann.
Bei einer einfacherem Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung
könnte die Schaltung gemäß Fig.2a erforderlichenfalls durch ein Einstellpotentiometer ersetzt werden, dessen Schleifkontakt
mit dem Ausgang 13 verbunden ist. In diesem Fall ergibt sich eine Meßeinrichtung, durch welche das Ausgangssignal des Gasanalysators
3 abgelesen werden kann. In der in Fig.2b dargestellten Schaltung könnten die Bauteile 4o-46„, 25 und 52 ebenfalls durch ein Ein-
1300U/124Ö
Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
Stellpotentiometer ersetzt werden, dessen Schleifkontakt mit dem
Eingang 35 der Summierschaltung 33 verbunden ist. Die Ausgangsspannung der Summierschaltung läßt sich dann gleicherweise an
der Meßeinrichtung ablesen.
130074/1248
Claims (18)
1. Einrichtung zur Messung des Volumens eines begrenzten Raumes, insbesondere des funktionellen Restvolumens der Lungen eines
Patienten, mittels eines Meßraumes mit veränderlichem Volumen und eines Gasanalysators, wobei dieser Meßraum mit dem begrenzten
Raum verbindbar ist und eine Einrichtung für die Zufuhr und Abfwhr
von Luft sowie für die Zufuhr von Sauerstoff und einem aufspürbaren Gas aufweist und der Gasanalysator ein Ausgangssignal
als lineare Funktion der Konzentration des aufspürbaren Gases erzeugt, dessen Nullpunkt einstellbar ist, gekennze i ohne
t durch eine Einrichtung (12), durch welche das Ausgangssignal des Gasanalysators (3) vor Zufuhr des aufspürbaren
Gases zum Meßraum (2) auf Null einstellbar ist, ferner durch eine das Ausgangssignal des Gasanalysators und eine Bezugsspannung
nach Zufuhr des aufspürbaren Gases zum Meßraumes angleichende Einstellanordnung (15) und durch eine Anordnung (16), mittels
welcher nach Verbindung des Meßraumes mit dem begrenzten Raum ein dem Volumen des begrenzten Raumes entsprechendes, einer Anzeigeeinrichtung
(17) einspeisbares Ausgangssignal erzeugbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Einstellanordnung (15) das Ausgangssignal des Gasanalysators
(3) der einen konstanten Wert aufweisenden Bezugsspannung angleichbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mittels der Einstellanordnung (15) die Bezugsspannung an das
Ausgangssignal des Gasanalysators (3) angleichbar ist.
130014/1248
Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellanordnung (15) eine Summierschaltung (33) aufweist, deren erster Eingang (34) mit dem Ausgang des Gasanalysators
(3)> dessen zweiter Eingang (3β) mit einer negativen
Bezugsspannung und deren dritter Eingang (35) mit einer einstellbaren
Spannung verbunden ist und deren Ausgang mittels der einstellbaren Spannung auf Null einstellbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein
DA-Umsetzer (42) zur Erzeugung der einstellbaren Spannung vorgesehen ist, dessen binäre Eingänge mit den Zählausgängen eines
ersten binären Auf-Ab-Zählers (46) mit einem einen ersten Taktgeber
(25) angeschlossenen Takteingang verbunden sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Summierschaltung (33) mit einem ersten Eingang eines
Komparators (55) verbunden ist, dessen zweiter Eingang geerdet ist, und daß mit dem Ausgang des Komparators ein Steuereingang
(49) für die Zählrichtung des Auf-Ab-Zählers (46) verbunden ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der DA-Umsetzer (42) einen Sollwerteingang aufweist, wobei
die einstellbare Spannung von der an diesen Sollwerteingang angelegten Spannung abhängig ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 2 and 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sollwerteingang des DA-Umsetzers (42) mit dem Ausgang des Gasanalysators (3) verbunden ist.
Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
^ 3034852
9. Einrichtung nach Anspruch 3 und J, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Soll Werteingang des DA-Umsetzers (42) eine positive Bezugsspannung angelegt ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Summierschaltung (33) einen vierten Eingang (37) aufweist, der über ein elektrisch steuerbares Schaltelement (62)
mit dem Ausgang des Gasanalysators (3) gekoppelt ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Summierschaltung (33) mit einem Integrator (53)
verbunden ist und ein Ausgang desselben mit einem ersten Eingang eines zweiten Komparators (55) verbunden ist, dessen zweiter Eingang
geerdet ist und dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines UND-Gatters (59) verbunden ist, dessen anderer Eingang mit
einem zweiten Taktgeber (6l) verbunden ist und daß das Schaltelement (62) derart von einem Ausgang des UND-Gatters steuerbar
ist, daß das Ausgangssignal dieses UND-Gatters dem Volumen des
begrenzten Raumes entspricht.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten Komparators (55) direkt mit dem J-Eingang
und über einen Inverter (56) mit dem K-Eingang eines JK-Flipflops (57) verbunden ist, dessen einer Ausgang mit dem ersten Eingang
des UND-Gatters (59) gekoppelt ist, und daß der zweite Taktgeber (62) über einen Inverter (60) mit dem zweiten Eingang des UND-Gatters
und direkt mit einem Takteingang des JK-Flipflops verbunden
ist.
130ÖU/1248
Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
-JHr-
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausgang des JK-Plipflops (57) mit einem ersten Eingang eines
zweiten UND-Gatters (58) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang des ersten UND-Gatters (59) verbunden ist, wobei
ein zweiter Eingang des UND-Gatters ein Steuersignal empfängt, wodurch bei Verbindung des zu messenden Raumes mit dem Meßraum
(2) dieses zweite UND-Gatter freigebbar ist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Gasanalysators (3) über einen
einstellbaren Spannungsteiler (66) mit einem Eingang eines Verstärkers (63) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem steuerbaren
Schaltelement (62) verbunden ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12) zur Nullstellung des
Ausgangssignals des Gasanalysators (3) einen zweiten binären Auf-Ab-Zähler (l8) aufweist, dessen einer Takteingang (23) mit
dem ersten Taktgeber (25) gekoppelt ist, sowie einen DA-Umsetzer (26), dessen vinare Eingänge mit Zähl-Ausgängen des Zählers verbunden
sind, wobei der Analog-Ausgang des Umsetzers zwecks Nullstellung des Ausgangssignals mit einem Steuereingang (14) des
Gasanalysators gekoppelt ist, während der Ausgang (11) des Gasanalysators mit einem ersten Eingang eines Komparators (22) mit
einem geerdeten zweiten Eingang verbunden ist, dessen Ausgang mit einem Steuereingang (21) für die Zählrichtung des Zählers
(18) verbunden ist.
Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
- «sr -
l6. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Taktgeber (25) mit einem ersten Eingang eines dritten
UND-Gatters (24) verbunden ist, dessen einer Ausgang mit dem Takteingang (23) des zweiten Zählers (l8) verbunden ist, wobei
ein zweiter Eingang des dritten UND-Gatters ein Steuersignal empfängt, durch welches das UND-Gatter blockierbar ist.
17· Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste Taktgeber (25) mit einem ersten Eingang eines vierten UND-Gatters (52) verbunden ist, dessen
einer Ausgang mit dem Takteingang (5I) des ersten Zählers (46) verbunden ist, wobei ein zweiter Eingang dieses vierten UND-Gatters
ein Steuersignal empfängt, durch welches das UND-Gatter blockierbar ist.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis I7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (17) einen Zähler (75) aufweist, dessen in einer gegebenen Meßperiode erreichte Zählung
von der Anzeigeeinrichtung anzeigbar ist.
19· Einrichtung nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Taktgeber (6l) zwei Ausgänge besitzt, wobei die Frequenzen
der Ausgangssignale sich um einen Paktor 2n unterscheiden
und wobei der erste Ausgang über den Inverter (60) mit dem Eingang des ersten UND-Gatters (59) verbunden ist, während durch den
zweiten Ausgang die Meßperiode der Anzeigeeinrichtung (I7) steuerbar
ist.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL7906869A NL7906869A (nl) | 1979-09-14 | 1979-09-14 | Inrichting voor het bepalen van de volumewaarde van een omsloten ruimte. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3034652A1 true DE3034652A1 (de) | 1981-04-02 |
Family
ID=19833845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19803034652 Withdrawn DE3034652A1 (de) | 1979-09-14 | 1980-09-13 | Einrichtung zur messung des volumens eines begrenzten raumes |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4418701A (de) |
| JP (1) | JPS5648518A (de) |
| DE (1) | DE3034652A1 (de) |
| FR (1) | FR2465210A1 (de) |
| GB (1) | GB2062874B (de) |
| NL (1) | NL7906869A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19742200A1 (de) * | 1997-09-24 | 1999-03-25 | Harald Dr Brix | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln des Rauminhaltes von Prüfkörpern |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63255622A (ja) * | 1987-04-11 | 1988-10-21 | Kyowa Electronic Instr Corp Ltd | 半流動物の汲取量計測方法およびその装置 |
| US5241469A (en) * | 1990-07-25 | 1993-08-31 | Micro Development Technologies, Inc. | Method and apparatus for automated spirometry data acquisition and processing |
| FR2692772B1 (fr) * | 1992-06-24 | 1999-08-27 | Saumur Ateliers Aeronautiques | Spirometre debitmetrique, apte a mesurer la capacite residuelle pulmonaire. |
| FR2698260B1 (fr) * | 1992-11-23 | 1995-02-03 | Dyn R | Spiromètre notamment adapté pour déterminer la capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) des poumons d'un patient. |
| US5448071A (en) * | 1993-04-16 | 1995-09-05 | Bruce W. McCaul | Gas spectroscopy |
| US5625189A (en) * | 1993-04-16 | 1997-04-29 | Bruce W. McCaul | Gas spectroscopy |
| SE9303486L (sv) * | 1993-10-22 | 1995-04-23 | Siemens Elema Ab | Metod vid bestämning av den funktionella residualkapaciteten för lungor samt en ventilatoranordning för bestämning av den funktionella residualkapaciteten |
| US6139506A (en) * | 1999-01-29 | 2000-10-31 | Instrumentarium Oy | Method for measuring pulmonary functional residual capacity |
| US7699788B2 (en) | 2000-02-22 | 2010-04-20 | Ric Investments, Llc. | Noninvasive effective lung volume estimation |
| US7681574B2 (en) * | 2005-12-22 | 2010-03-23 | General Electric Company | Method and apparatus for determining functional residual capacity of the lungs |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE621683A (de) * | ||||
| NL157791B (nl) * | 1966-10-13 | 1978-09-15 | Mijnhardt C V Geb | Volumemeter. |
| NL6615576A (de) * | 1966-11-04 | 1968-05-06 | ||
| US3527205A (en) * | 1968-04-02 | 1970-09-08 | William C Jones | Respiration testing apparatus |
| GB1252626A (de) * | 1969-04-10 | 1971-11-10 | ||
| US3659590A (en) * | 1969-10-13 | 1972-05-02 | Jones Medical Instr Co | Respiration testing system |
| US3726271A (en) * | 1970-07-02 | 1973-04-10 | Cardio Pulmonary Inst Corp | Spirometer with automatic electronic zeroing circuit |
| US3759249A (en) * | 1971-08-19 | 1973-09-18 | Nasa | Respiratory analysis system and method |
| US3785370A (en) * | 1972-09-14 | 1974-01-15 | Atomic Energy Commission | Detection of impaired pulmonary function |
| DE2912391C3 (de) * | 1979-03-29 | 1981-10-29 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Gerät zur Lungenfunktionsanalyse |
-
1979
- 1979-09-14 NL NL7906869A patent/NL7906869A/nl not_active Application Discontinuation
-
1980
- 1980-09-09 US US06/185,552 patent/US4418701A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-09-12 GB GB8029494A patent/GB2062874B/en not_active Expired
- 1980-09-12 JP JP12618080A patent/JPS5648518A/ja active Pending
- 1980-09-12 FR FR8019745A patent/FR2465210A1/fr active Granted
- 1980-09-13 DE DE19803034652 patent/DE3034652A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19742200A1 (de) * | 1997-09-24 | 1999-03-25 | Harald Dr Brix | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln des Rauminhaltes von Prüfkörpern |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL7906869A (nl) | 1981-03-17 |
| US4418701A (en) | 1983-12-06 |
| FR2465210B1 (de) | 1985-03-15 |
| JPS5648518A (en) | 1981-05-01 |
| FR2465210A1 (fr) | 1981-03-20 |
| GB2062874A (en) | 1981-05-28 |
| GB2062874B (en) | 1983-06-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2042009A1 (de) | Anordnung zur zerstoerungsfreien Dichtemessung von Stoffen mittels durchdringender Strahlen | |
| DE3034652A1 (de) | Einrichtung zur messung des volumens eines begrenzten raumes | |
| DE3912211A1 (de) | Wechselspannungsverstaerker mit digital gesteuertem frequenzgang und verfahren hierzu | |
| DE2153754B2 (de) | ||
| DE3611261A1 (de) | Elektronische buerde | |
| DE1288632B (de) | Analog/Digital-Umsetzer mit einem Integrierverstaerker | |
| DE2810519A1 (de) | Analog/digital-wandler und verfahren zur analog/digital-umwandlung | |
| DE3310819A1 (de) | Temperaturunabhaengiger verstaerkungs-regelkreis | |
| DE1809520B2 (de) | Verfahren zur automatischen Driftstabilisierung bei der Strahlungsmessung mit einem Detektor | |
| DE2447629A1 (de) | Chaltungsanordnung zur messung von widerstaenden | |
| DE4021131A1 (de) | Schaltungsanordnung und verfahren zum annaehern einer nichtlinearen uebertragungsfunktion | |
| DE2858765C2 (de) | Rasterpunktprozentsatz-messvorrichtung | |
| DE2648515A1 (de) | Anordnung zur digitalen regelung | |
| DE2615162B1 (de) | Schaltungsanordnung zur Linearisierung der Ausgangssignale von Messfuehlern | |
| DE2622312C3 (de) | Steuereinrichtung mit einem drehbaren Antriebsteil | |
| DE2353812C3 (de) | Temperaturmeßschaltung | |
| DE2201107A1 (de) | Anzeigevorrichtung | |
| DE1924783C3 (de) | Schaltungsanordnung zur Umwand lung einer Verstimmung einer Wider standsbrucke in eine dazu proportionale Frequenzänderung eines RC Oszillators | |
| DE2256082C3 (de) | Vorrichtung in einem Walzgerüst zur Regelung des Walzspalts | |
| DE2853184C2 (de) | Vorrichtung zur Teilung eines Abschnittes veränderbarer Länge | |
| DE2831107A1 (de) | Aktivfilter dritter ordnung und verfahren zu dessen regelung | |
| DE2127184A1 (de) | Strahlungsmonitor | |
| DE1673584C3 (de) | Regelkreis | |
| DE1938062C3 (de) | PI-Regler | |
| DE1513562C3 (de) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: GOULD MEDICAL B.V., BILTHOVEN, NL |
|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |