DE3243776A1

DE3243776A1 - Einrichtung zur bestimmung von bestandteilen in atemgasen

Info

Publication number: DE3243776A1
Application number: DE19823243776
Authority: DE
Inventors: Johannes M.L. Dr. 5521 Eersel Engels
Original assignee: Honeywell And Philips Medical Electronics 5611 Eindhoven BV; Honeywell and Philips Medical Electronics BV
Current assignee: PPG Hellige BV
Priority date: 1982-11-26
Filing date: 1982-11-26
Publication date: 1984-05-30
Also published as: DE3243776C2

Description

Einrichtung zur Bestimmung von Bestandteilen
in Atemgasen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Zur Bestimmung von Bestandteilen in Atemgasen durch optische Absorption wird bislang entweder der gesamte Atemgasstrom oder zumindest ein Teil hiervon einem optischen Absorptionsmeßgerät zugeführt, wo Licht das. Atemgas durchsetzt und auf einen für Licht einer bestimmten Wellenlänge empfindlichen Detektor fällt. Dabei wird die bekannte Tatsache ausgenutzt, daß Gase für Licht bestimmter Wellenlänge eine besonders hohe Absorption aufweisen. Die Nebenstrom-Meßeinrichtungen benötigen besondere und vielfach den Patienten behindernde Atemgasleitungen zwischen Patient und Meßgerät, welche darüber hinaus zu einer zeitlichen Verzögerung der Messung gegenüber dem Atemvorgang und gelegentlich infolge Verinischung aufeinanderfolgender Atemgasproben zu Verfälschungen des Meßergebnisses führen. Hauptstromw!deBeinrichtungen behindern den Patienten noch mehr.
Aufgabe der Erfindung ist es folglich, eine Meßeinrichtung zu schaffen, welche einerseits den Patienten und das ihn versorgende Personal möglichst wenig behindert und andererseits schnell einwandfreie Meßergebnisse liefert. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung.
Der unmittelbare Anschluß von Lichtwellenleitern an das Patientenmundstück gewährleistet eine Unter- suchung der Atemgase unmittelbar am Mund des Patienten, so daß Xnderungen der Atemgaszusammensetzung schnellstmöglich ermittelt werden. Lichtwellenleiter sind auf Grund ihres geringen Durchmessers und ihrer Flexibilität wesentlich weniger hinderlich als Atemgasleitungen. Zudem entfällt das Reinigen und Sterilisieren besonderer Atemgasleitungen zwischen Patient und Meßgerät. Die Lichtwellenleiter können mit Lichtkupplungen schnell und sicher am Patientenmundstück befestigt werden. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung solcher Licht-'kupplungen sind sogenannte Kugellinsenkupplunqen, wie sie in der Zeitschrift International Wire & Cable Symposium Proceedings 1981" auf den Seiten 341 - 351 beschrieben ist.
Die Verwendung von Lichtwellenleitern in optischen Gasuntersuchungsgeräten ist an sich aus DE-OS 30 36 934 bekannt, wo solche Lichtwellenleiter in Verbindung mit einer schwenk- oder drehbaren Blende in einem Zweistrahl-Wechsellicht-Kolorimeter eingesetzt werden.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt.
Das Patientenmundstück 1 ist mit einer Atemöffnung 2 sowie zwei Anschlüssen 3 und 4 für ein Beatmungsgerät versehen. Zwei Lichtkupplungen 5 und 6 sind einander gegenüberstehend in die Zylinderwand des Patientenmundstücks 1 eingesetzt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel stehen sich die beiden Lichtkupplungen 5 und 6 zu beiden Seiten des Atemgasweges gegenüber, so daß der Lichtstrahl den Atemgasweg einfach durchsetzt. Die Anordnung kann jedoch auch so getroffen sein, daß beide Lichtkupplungen auf der gleichen Seite angeordnet und auf der gegenüber- liegenden Seite ein Spiegel vorgesehen ist. Dann durchsetzt der Lichtstrahl den Atemgasweg auf seinem Hinweg zum Spiegel sowie auf seinem Rückweg vom Spiegel, also zweimal. Die Lichtkupplung 5 ist über einen ersten Lichtwellenleiter 7 und eine weitere Lichtkupplung 8 an das optische Analysengerät 9 angeschlossen, während die Lichtkupplung 6 über einen zweiten Lichtwellenleiter 10 und eine weitere Lichtkupplung 11 mit dem Meßgerät 9 in Verbindung steht. Das hier nur schematisch dargestellte Meßgerät 9 umfaßt eine Lichtquelle 12 mit vorgeschalteter Sammellinse 13 und einem zwischen dieser und der Lichtaustrittskupplung 8 vorgesehenen optischen Zerhacker 14. Mit seiner Hilfe wird das über die Lichtkupplung 5 in das Mundstück 2 eingestrahlte Licht moduliert, wodurch Störeinflüsse durch Fremdlicht unterdrückt werden und auf der Empfangsseite die Signalverarbeitung erleichtert wird. Das vom Patientenmundstück über die Kupplung 6 ausgekoppelte Lichtbündel gelangt über den Lichtwellenleiter 10 zur Lichteingangskupplung 11 des Meßgeräts 9, durchläuft dann ein auf eine bestimmte Wellenlänge abgestimmtes Filter 15 und gelangt zu einem Detektor 16.
Soll beispielsweise der Kohlendioxydgehalt der Atemgase bestimmt werden, so empfiehlt sich die Verwendung von Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 4,2 ßm.
CO hat bekanntlich jedoch auch zwei weitere Absorptionslinien bei 2,7 ßm und 2,0vom. Der Absorptionskoeffizient beträgt dort allerdings nur ein Zehntel bzw. ein Hundertstel der Absorption bei 4,2 ßm. Als Lichtquelle dient vorzugsweise eine weiße Lichtquelle, beispielsweise eine Glühlampe, so daß verschiedene Gasbestandteile, beispielsweise auch Anästhesiegase bestimmt werden können. Auch der Gehalt an Wasserdampf ist vielfach von Bedeutung. Zu seiner Bestimmung eignet sichz.B. eineWellenlängevon 3,0 ßm. Das Filter 15, welches auch durch ein Beugungsgitter ersetzt sein kann, ist auf die spezielle Absorptionswellenlänge des zu bestimmenden Gases abgestimmt. Vom Detektor 16 wird lediglich verlangt, daß er für die zu untersuchende Wellenlänge eine genügende Empfindlichkeit aufweist. Unter Umständen kann eine Detektorgruppe in Verbindung mit einem Gitter eingesetzt werden.
Die Auswahl eines geeigneten Lichtwellenleiters ist angesichts der geringen Länge der Anschluß leitungen, beispielsweise im Vergleich zu Lichtwellenleitern für die Nachrichtenübertragung, nicht besonders kritisch.
Zu beachten ist, daß die Lichtabsorption im Lichtwellenleiter mit der Wellenlänge zunimmt. Spezial-Lichtwellenleiter für die übertragung von Infrarotlicht sind bekannt und finden beispielsweise in Nachtsichtgeräten Anwendung. Anstelle eines breitbandig empfindlichen Detektors 16 mit vorgeschaltetem Filter 15 kann auch ein nur für eine bestimmte Wellenlänge empfindlicher Detektor eingesetzt werden.
Auch können anstelle eines Filters 15 mehrere, ggf.
auf verschiedene Wellenlängen abgestimmte Filter vorgesehen sein, insbesondere, wenn gleichzeitig der Anteil mehrerer Atemgasbestandteile, die Kohlendioxyd, Sauerstoff, Wasserdampf und Anästhesiegas z.B. N20, zu bestimmen ist. Erfolgt die Messung nicht wie dargestellt im Durchlichtbetrieb sondern nach der Reflexmethode mit einseitig angeordnetem Spiegel, so genügt unter Umständen ein einziger Lichtwellenleiter zur Verbindung von Analysengerät 9 und Patientenmundstück 1.
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Claims

PatentansprUche,: Einrichtung zur Bestimmung von Bestandteilen in Atemgasen durch optische Absorption, wobei das Licht einer Lichtquelle zumindest einen Teil der Atengasleitung durchsetzt und auf einen für Licht einer bestimmten Wellenlänge empfindlichen Detektor fällt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß einerseits die Lichtquelle (12 - 14) und andererseits der Detektor (15, 16) über Lichtwellenleiter (7, 10) optisch an ein Patientenmundstück (1) angeschlossen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Lichtkupplungen (5, 6, 8, 11) zum Anschluß der Lichtwellenleiter (7, 10) an das Patientenmundstück (1)und/oder an die Lichtquelle sowie den Detektor je eine Kugellinsenkupplung dient.