DE3428873A1 - Heart/lung testing device - Google Patents

Heart/lung testing device

Info

Publication number
DE3428873A1
DE3428873A1 DE19843428873 DE3428873A DE3428873A1 DE 3428873 A1 DE3428873 A1 DE 3428873A1 DE 19843428873 DE19843428873 DE 19843428873 DE 3428873 A DE3428873 A DE 3428873A DE 3428873 A1 DE3428873 A1 DE 3428873A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
breath
computer
heart
block
analyzer
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.)
Granted
Application number
DE19843428873
Other languages
German (de)
Other versions
DE3428873C2 (en
Inventor
Catherine A. Stillwater Minn. Anderson
Stephen T. Anderson
Terrance J. Minneapolis Minn. Kapsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Medical Graphics Corp
Original Assignee
Medical Graphics Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Medical Graphics Corp filed Critical Medical Graphics Corp
Priority to DE19843428873 priority Critical patent/DE3428873A1/en
Publication of DE3428873A1 publication Critical patent/DE3428873A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3428873C2 publication Critical patent/DE3428873C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/22Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
    • A61B5/221Ergometry, e.g. by using bicycle type apparatus
    • A61B5/222Ergometry, e.g. by using bicycle type apparatus combined with detection or measurement of physiological parameters, e.g. heart rate

Abstract

The invention relates to a heart/lung testing device having a mouthpiece for the patient and a device for generating a signal that is proportional to the inhaled and exhaled flow, a CO2 analyser and an O2 analyser for the exhaled flow, which likewise generate signals, and a waveform analyser which has a computer and means for scanning the electrical signals in a predetermined sequence and for converting from these into digital form, as well as a device for at least temporary storage of the digital variables for use in arithmetic operations, a display for the results being provided which is controlled by a further computer to which the results of the first computer are transmitted.

Description

Medical Graphic Corporation, 5o1 West County Road, E, Shoreview, MN/USAMedical Graphic Corporation, 5o1 West County Road, E, Shoreview, MN / USA

Herz-Lun οΎΊΓ^ΎΤΊϊΎ einrichtungHerz-Lun οΎΊΓ ^ ΎΤΊϊΎ establishment

Die Erfindung betrifft eine elektronische Herz-Lungen-Prüfeinrichtung, die direkt und Atemzug auf Atemzug arbeitet, um die Leistung von Herz und Lunge bei BeansDruchung . abzuschätzen. ~ .. .The invention relates to an electronic cardiopulmonary testing device that works directly and breath after breath works to improve the performance of the heart and lungs when beans are breached. to estimate. ~ ...

Bei bekannten Überwachungsgeräten konnte, eine Analyse Atemzug auf Atemzug von Herz und Lunge einens Patienten auf Beanspruchung nicht verwirklicht werden.In the case of known monitoring devices, an analysis could be carried out Breath after breath of heart and lungs of a patient can not be realized on exercise.

Die ältesten Überwachungsgeräte umfaßten ein Aushauchen oc.r Ausatmen des Patienten in einen Beutel , wie etwa ein Douglas-Beutel oder ein Wetterballon, zuir manuellen Sammein von ausgeatmeten Gasen. Am Ende einer Belastungsperiode wurde dann ein Gasanalystor verwendet, um die Gase in dem Beutel zu analysieren, um das ausgeatmete CO2 und O0 zu bestimmen. Ferner wurde eine Bestimmung des ausgeatmeten Volumens vorgenommen in dem der Beutel inhalt in ein Gasometer (Tissot) eingebracht unc das Gasvolumen, das während der Sammlungjzeit ausgeatmet wurde, quantifiziert. Von diesen Daten ausgehend, waren zahlreiche per Hand durchzuführende numerische Kalkulationen erforderlich, um weh'ige der mögliche Herz-Lungen-Parameter zu bestimmen.The oldest monitoring devices involved exhaling or exhaling the patient into a bag, such as a Douglas bag or a weather balloon, for manual collection of exhaled gases. At the end of an exposure period, a gas analyzer was then used to analyze the gases in the bag to determine the CO 2 and O 0 exhaled. The exhaled volume was also determined by placing the contents of the bag in a gasometer (Tissot) and quantifying the volume of gas exhaled during the collection period. Starting from this data, numerous numerical calculations to be carried out by hand were necessary in order to determine some of the possible cardiopulmonary parameters.

Eine andere bekannte Prüfeinrichtung besteht aus einer Mischkammer, die dazu verwendet wird, den ausgeatmeten Atem eines Patienten zu sammeln, der stichpunktmäßig durch einen Gasanalysator in periodischen Intervallen geprüft wird, um einen Mittelwert bezüglich der ausgeatmeten Gaskonzentration zu bestimmen. Das ausgeatmete Volumen wird entweder durch die vorstehend beschriebene Beutel-Methode oder durch eine andereAnother known testing device consists of one Mixing chamber that is used to collect exhaled breath from a patient, which is passed through a Gas analyzer is checked at periodic intervals to get an average value related to the exhaled gas concentration determine. The exhaled volume is determined either by the bag method described above or by another

BADBATH

3Α288733Α28873

-H--H-

^^volumenwandelnde Einrichtung, wie eine Turbine, gemessen. ^^ volume-changing device, such as a turbine, measured.

Alle bekannten Einrichtungen führen keine Analyse Atemzug auf AtemzugNone of the known institutions perform breath-by-breath analysis

- durch, um die wichtigen ersten Ausatmungen während einer Belastungsperiode zu erfassen. Die bekannten Vorrichtungen sind ferner nicht in der Lage, über bestimmte Minutenintervalle Rechenschaft abzulegen, die typischerweise bei Unfähigkeits- und Rehabilitationsbewertungen vorhanden sind.- Eine grundsätzliche Art der Standardüberprüfung des Verhaltens und der Parameter von Herz und Lunge ist daher bisher nicht vorhanden. - to record the important first exhalations during an exercise period. The known devices are also not able to account for specific minute intervals, which are typically present in disability and rehabilitation assessments. A basic type of standard verification of the behavior and the parameters of the heart and lungs is therefore not yet available.

Die Herz-Lungen-Prüfeinrichtung gemäß der Erfindung ist eine solche* die eine gleichzeitige Verarbeitung ermöglicht und jeden Atemzug beginnend mit dem ersten und fortschreitend über ein spezifiziertes Zeitintervall- analysiert sowie die Überwachung eines Individuums sowohl im Ruhezustand als auch unter Belastung ermöglicht.The cardiopulmonary testing device according to the invention is one such allows simultaneous processing and analyzes each breath starting with the first and progressing over a specified time interval as well as monitoring an individual both at rest and under stress.

Die Erfindung betrifft eine Herz-Lungen-Prüfeinrichtung mit einemThe invention relates to a heart-lung test device with a

'i5 Wellenformanalysator auf Mikroprozessorbasis zur Vornahme einer Analyse der Herz-Lungen-Aktivität eines Individuums in Ruhe oder, was wichtiger ist, in einer Beanspruchungsperiode Atemzug auf Atemzug in Echtzeit zur Messung einer Vielzahl von Parameters. Die Einrichtung kann dazu verwendet werden, ein organisches Herz- oder Lungenproblem zu ermitteln oder allgemein die physische Konstitution eines Individuums zu überprüfen. Bei der Einrichtung handelt es sich um ein dem Gebraucher zugängliches Diagnosesystem, das einen Ausgang einer grundlegenden metabolischen Funktion eines Individums auf einer Basis Atemzug auf Atemzug oder über ein vom Benutzer spezifiziertes Zeitintervall liefert, beginnend mit dem ersten Atemzug und sich solange fortsetzend, wie sich das Individuum in Beanspruchungssituation befindet oder überwacht wird während eines Ruhezustandes.'i5 microprocessor based waveform analyzer for performing analysis of the An individual's cardiopulmonary activity at rest or, more importantly, in a stress period, breath after breath in real time to measure a Variety of parameters. The facility can be used to diagnose an organic heart or lung problem, or a general physical one To check an individual's constitution. The device is a diagnostic system accessible to the user, which has an output a basic metabolic function of an individual on a basis Breath by breath or over a user-specified time interval, starting with the first breath and continuing for as long as the individual is in a stressful situation or is being monitored during a state of rest.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Wellennformanalysator auf -Mikroprozessorbasis vorgesehen, der als Eingänge die Ausgänge von kardiopulmonalen Wandlern empfängt, um eine Realzeitanalyse Atemzug auf Atemzug der kardiopulmonalen Parameter eines Individuums zu liefern. Beispielsweise können die Eingänge einen pneumatischen Tachographen, einen 02-Analysator. einen (^-Analysator, einen EKG-Monitor und, falls gewünscht, ein Zyklusergometer, eine Tretmühle, andere Arten von Herzbeanspruchungseinrichtungen und ein .Ohr-Oximeter umfassen. Der Wellenformanalysator, der unter Rechnersteuerung arbeitet, tastet die Analogsignale vom Wandler ab und wandelt sie in Digitalsignale um, währendAccording to a preferred embodiment, a microprocessor-based waveform analyzer is provided which receives as inputs the outputs of cardiopulmonary transducers in order to provide a real-time analysis, breath by breath, of the cardiopulmonary parameters of an individual. For example, the inputs can be a pneumatic tachograph or an O 2 analyzer. a (^ analyzer, an EKG monitor and, if desired, a cycle ergometer, a treadmill, other types of cardiac stressors, and an ear oximeter. The waveform analyzer, under computer control, samples and converts the analog signals from the transducer to digital signals while

EPO COPYEPO COPY

gleichzeitig eine eventuelle Phasenverschiebung der Signale kompensiert wird.at the same time a possible phase shift of the signals is compensated.

..-■'"'und speichert sie für nachfolgende Berechnungen- Der Wellenformanalysator übermittelt digitale Daten, die Herz-Lungen-Parameter eines Individuums definieren, zur Aufnahme auf ein Band oder eine Platte oder zur graohischen Anzeige auf einem Bildschirm und zu einem Härd-iopy-DrucKer unter Steuerung durch einen Hilfsrechner. Solche Parameter, wie das Atmungsvolumen, minütliche Luftzufuhr,- Atemfrequenz, Herzfrequenz, Einatmungszeit des letzten Atemzugs, Gesamtzeit eines vorhergehenden Atemzugs, Miniumum von CCL und O2, Spitze von CO2 und O2 und Volumen von CO2 und O2 können gespeichert, angezeigt oder aufgezeichnet werden. Die Einrichtung liefert eine Realzeitüberwachung eines Patienten, während er sich unter Beanspruchung befindet, bis die anaerobe Schwelle erreicht ist-. Wenn die Beanspruchung beseitigt ist, kann die Wiedererlangung der kardiopulmonalen Funktionen beobachtet werden. Indem die Überprüfung auf der Basis von Atemzug auf Atemzug durchgeführt wird, kann eine unnötige Patientenbeanspruchung und Gefährdung ausgeschaltet werden, was wichtig wird, wenn der Patient eint Herz- oder Lungenrehabilitation unterliegt...- ■ '"' and saves them for subsequent calculations- The waveform analyzer transmits digital data that define the heart-lung parameters of an individual, for recording on tape or disk or for graphical display on a screen and to a hard disk. iopy printer under the control of an auxiliary computer. Such parameters as the respiratory volume, minute air supply, breathing rate, heart rate, inhalation time of the last breath, total time of a previous breath, minimum of CCL and O 2 , peak of CO 2 and O 2 and volume of CO 2 and O 2 can be stored, displayed or recorded. The device provides real-time monitoring of a patient while under stress until the anaerobic threshold is reached. When stress is relieved, the recovery of cardiopulmonary functions can be observed By making the inspection on a breath-by-breath basis, unnec Necessary patient stress and hazards are eliminated, which becomes important when the patient undergoes cardiac or pulmonary rehabilitation.

Das Prüfen kann beispielsweise hundert mal pro Sekunde ir; jedem dynamischen Kanal vorgenommen werden, um hierdurch ein relativ » kontinuierliches Auf-den-neuesten-Stand-Bringen der Information zu liefern,Ί die durch den Wellenformanalysator verarbeitet wird. Der Wellenformanaiysator ν wird nicht nur so gesteuert, daß er nur jedem Atemzug Rechnung trägt, sondern auch unbeständiges Atmungsverhalten, etwa als Ergebnis von Husten, Schlucken usw. entdeckt.The checking can ir, for example, a hundred times per second; each dynamic channel to thereby provide a relatively "continuous update of the information that is being processed by the waveform analyzer." The waveform analyzer ν is not only controlled in such a way that it only takes into account every breath, but also detects inconsistent breathing behavior, for example as a result of coughing, swallowing, etc.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in der Vorsehung von Mitteln, mit denen Fitness-Probleme oder organische Herz- und Lungenerkrankungen diagnostiziert und während des Behandlungs- und Rehabilitationsprogrammes überwacht werden können. Die Einrichtung umfaßt einengeeignete elektronische Einrichtung zum Liefern einer momentanen Anzeige der kardiopulmonalen Parameter eines Individuums entweder in einer graphischen Anzeige oder in tabellenförmigem Datenformat auf einer Basis Atemzug auf Atemzug. Der gedruckte Ausgang kann später verwendet werden, um eine Erstattung von medizinischen Kosten zu fördern, ob es sich hierbei nun um die Erstattung über einen Versicherungsträger oder ein Regierungsorogramm handelt.Another essential feature of the invention is provision of means by which fitness problems or organic heart and lung diseases are diagnosed and during treatment and Rehabilitation program can be monitored. The facility includes suitable electronic means for providing a momentary display the cardiopulmonary parameters of an individual in either a graphical display or tabular data format on a breath basis Breath. The printed output can later be used to encourage reimbursement of medical expenses, whether that be the Reimbursement through an insurance company or a government orogram.

Ein weiterer wichtiaer Aspekt der Erfindung ist die Durchführung von Belastungsprüfungen. Der Patient kann hierzu ein Zyklusergometer, eineAnother important aspect of the invention is the practice of Stress tests. For this purpose, the patient can use a cycle ergometer, a

BAD ORIGINAL J|BAD ORIGINAL J |

. :''TretmuhlerOder eine andere Einrichtung verwenden, um Arbeit zu verrichten, wobei während dieser Arbeit bestimmte metabolische Parameter, wie eine anaerobe Schwelle, bestimmt werden können. Hierbei kann der Patient daran gehindert werden, eine vorbestimmt Sicherheitsschwelle zu überschreiten. Dies ist besonders wichtig für solche Individuum, die bezüglich medizinischer Zustände diagnostiziert werden, wobei unnötige Patientenbeanspruchung und Unbehagen vermieden werden, insbesondere in solchen Fällen, in denen die übung eine. Gefahr für den Patienten darstellen könnte.. : '' Treadmill or some other device to do work, during which work certain metabolic parameters, such as an anaerobic threshold, can be determined. Here, the patient can be prevented from exceeding a predetermined safety threshold. This is particularly important for those individuals who are being diagnosed with medical conditions while avoiding unnecessary patient stress and discomfort, especially in those cases where exercise involves a. Could pose a risk to the patient.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung ist eine Analyse des Gasaustauschs Atemzug auf Atemzug zur Übungsprüfung in klinischer Umgebung, die schnell fortschreitende schrittweise Übungstests ermöglicht. Eine vollständige Information über die anaeroben Parameter eines Patienten kann
erhalten werden unter Verwendung einer inkrementell en oder fortschreitenden Übungsuntersuchung. Diese Art von schnell fortschreitenden Übungsteste führen zu minimaler Patientenermüdung und schnellen Erholung, die der Beendigung der Übung folgt. Dies ist vorteilhaft, weil dann wiederholte Tests verwendet werden können, um die Wirkung einer Medizin oder Sauerstoffbehandlung auf die Körperansprache auf Übungen zu bewerten.
Another important aspect of the invention is a breath-to-breath gas exchange analysis for exercise testing in a clinical setting that enables rapid, step-by-step exercise testing. Complete information about a patient's anaerobic parameters can be obtained
can be obtained using an incremental or progressive exercise study. These types of rapidly progressing exercise tests result in minimal patient fatigue and rapid recovery following exercise completion. This is beneficial because repeated tests can then be used to assess the effect of a medicine or oxygen treatment on body response to exercise.

Aufgabe der Erfindung ist es, hauptsächl .cn eine Herz-Lungen-Prüfeinrichtung zu schaffen, die eine Realzeitanalyse Atemzug auf Atemzug zum überwachen eines Individuums liefert, ob das Individuum nun in Ruhe oder in einem Beanspruchungszustand ist.The object of the invention is to mainly .cn a To create cardiopulmonary testing equipment that provides a real-time breath-by-breath analysis to monitor an individual to determine whether the individual is now in Is at rest or in a state of stress.

Die erfindunngsgemäße Prüfeinrichtung ist flexibel bei klinischer Benutzung, liefert Sicherheit und Bequemlichkeit für den Patienten, vergrößerte AuflösungThe test device according to the invention is flexible in clinical use, provides safety and comfort for the patient, increased resolution

und Genauigkeit in der Messung Jer maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2 max), die Möglichkeit zum Messen der Kinetik der Op-Aufnähme des (XL-Ausgangs und der Luftzufuhr während der übung, die Fähigkeit zum Messen und Feststellen der Tendenz von Endatmungsgasvolumenwerten während des gesamten Übungstestes und auch die Zeit der Durchführung, Wiedergabe und Aufzeicnnung über Hard-Copyand accuracy in the measurement of maximum oxygen uptake (VO 2 max), the ability to measure the kinetics of the OP uptake of the (XL output and air supply during exercise, the ability to measure and determine the tendency of end breathing gas volume values throughout the exercise test and also the time of execution, playback and recording via hard copy

eines Übertests zu reduzieren. : to reduce an overtest. :

Die Erfindung bietet ferner den Vorteil, mehrere Datenverarbeitungseinrichtungen zu verwenden, die auf koordinierter Basis bei einer bestimmten Aufgabenverteilung zwischen den Datenverarbeitern arbeiten. Insbesondere wird ein erster Datenverarbeiter verwendet, um das Abtasten der verschiedenen metabolischen Parameter zu steuern, die abgetasteter Werte in Digitaldarstellung zu bringen und verschiedene Rechnungen unter Verwendung derThe invention also offers the advantage of using a plurality of data processing devices that operate on a coordinated basis work according to a specific distribution of tasks between the data processors. In particular, a first data processor is used to scan the control various metabolic parameters, the sampled values in Bringing digital representation and various invoices using the

EPO COPYEPO COPY

Digitaldaten durchzuführen. Ein zweiter Datenverarbeiter wird im Zusammenhang mit der Druck-Plot- und Anzeigeeinrichtung verwendet, um dem Benutzer bedeutungsvolle Daten zu liefern.To carry out digital data. A second data processor is related used with the print-plot and display facility to the user Deliver meaningful data.

. Der Wellenformanalysator, der zum Abtasten einer Vielzahl von analogen Eingangsparametern vorgesehen ist, umfaßt eine Schaltkreisanordnung zum Konvertieren der Analog-Signale in Digital-Signale und zum richtigen Anordnen der Phasenverschiebung der dynamischen Signale, die zur O2- und C02-Konzentration gehören, sö~daß diese zeitlich genau ausgerichtet werden , so daß sie mit dem Strom in Wechselbeziehung stehen. Dies bedeutet, daß der Wellenformanalysator auch eine Schaltkreisanordnung zum Digitalisieren des Einatmungs- und Ausatmungsstroms umfaßt, der diese Signale speichert und. The waveform analyzer, which is provided for sampling a variety of analog input parameters, comprises circuitry for converting the analog signals to digital signals and for correctly arranging the phase shift of the dynamic signals belonging to the O 2 and C0 2 concentration, sö ~ that these are precisely timed so that they are interrelated with the current. This means that the waveform analyzer also includes circuitry for digitizing the inhalation and exhalation flows which stores and stores these signals

- bezüglich der Phasennacheilung zwischen den Ausatmungsstromsignalen und den O2- und C02-Signalen korrigiert.- Corrected with regard to the phase lag between the exhalation flow signals and the O 2 and C0 2 signals.

..-. Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung liefert eine Realzeitanzeige oder einen Realzeitplot auf der Basis Atemzug auf Atemzug einer Vielzahl von Parametern, umfassend das Atmungsvolumen, Atmungsrate, Ausatmungsventilation, Sauerstoff- und C02-Partial druck am Ende des Einatmens, 02-Aufnähme, C02-Abgabe, Atmungsquotient, Entlüftungsäquivalent für Sauerstoff und CO2, Herzschlagfrequenz, Sauerstoffimpuls und SauerstoffSättigung. Diese Parameter sind nur beispielhaft angegeben...-. The test device according to the invention provides a real-time display or a real-time plot on the basis of breath by breath of a large number of parameters, including the respiratory volume, respiratory rate, exhalation ventilation, oxygen and C0 2 partial pressure at the end of inhalation, O 2 uptake, C0 2 release , Breathing quotient, venting equivalent for oxygen and CO 2 , heart rate, oxygen pulse and oxygen saturation. These parameters are only given as examples.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention can be found in the following description and the claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Abbildungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to the accompanying figures an exemplary embodiment explained in more detail.

FIG. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht ainer bevorzugten Ausführungsform einer Herz-Lungen-Prüfeinrichtung.FIG. 1 shows a perspective view of a preferred one Embodiment of a heart-lung testing device.

FIG. 2 zeigt ein Blockdiagramm der Herz-Lungen-Prüfeinrichtung-FIG. 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Wellenformanalysators, wie er bei der Prüfeinrichtung der Fig. 1 und 2 verwendet wird.FIG. 2 shows a block diagram of the cardiopulmonary tester FIG. 3 shows a schematic block diagram of a waveform analyzer as used in the test device of FIGS is used.

FIG. 4 zeigt repräsentative Wellenformeinange zum Wellenformanalysator von Fig. 3.FIG. 4 shows representative waveform inputs for Waveform analyzer of Fig. 3.

FIG. 5a bis 5i zeigen Flußdiagramme für den Wellenformanalysator auf Mikroprozessorbasis der Fig. 2 und 3.FIG. Figures 5a through 5i show flow charts for the waveform analyzer Microprocessor base of Figs. 2 and 3.

FIG. 6 zeigt einen repräsentativen Ausdruck der Herz-Lungen-Prüfeinrichtung.FIG. Figure 6 shows a representative printout of the cardiopulmonary tester.

EPO COPYEPO COPY

Gemäß den Fig. 1 und 2 umfaßt die Herz-Lungen-Prüfeinrichtung 1o ein Gestell 12, das eine Vielzahl von Modulen enthält, die einen pneumatischen Tachographen 14 umfassen, der mit einem Mundstück 16 gekoppelt ist. Benachbart zum Mündstück 16 ist ein Differentialdruckwandler 18 und ein zugeordneter Träger/Demodulatorverstärker 2o angeordnet^ die verwendet werden, um ein analoges elektrisches Signal proportional zum Gasstrom während des Einatmens und ^Ausatmens zu liefern. Pneumatische Tachographen sind kommerziell erhältlich, so daß deren konstruktive Einzelheiten nicht erläutert werden müssen. Zwischen dem Mündstück 16 und einem Sauerstoff- (Op) Analysator 24 und einem Kohlendioxid- (COp)Analysator 26 sind Schläuche 22 angeordnet.According to FIGS. 1 and 2, the heart-lung testing device 1o comprises a Frame 12 containing a plurality of modules including a pneumatic tachograph 14 coupled to a mouthpiece 16. Adjacent to the mouthpiece 16 is a differential pressure transducer 18 and an associated carrier / demodulator amplifier 2o arranged ^ which are used to a analog electrical signal proportional to the gas flow during inhalation and ^ exhalation to deliver. Pneumatic tachographs are commercial available so that their structural details do not have to be explained. Between the mouthpiece 16 and an oxygen (Op) analyzer 24 and A carbon dioxide (COp) analyzer 26 is arranged with tubes 22.

Ein EKG-Monitor-Schreiber 28 mit einer Bildschirmanzeige 28a und einem Streifenschreiber 28b liefern den EKG-Ausgang für ein Individuum. Ein Wellenformanalysator 3o ist mit dem pneumatischen Tachographen 14, dem EKG-Monitor-Schreiber 28, dem Sauerstoff analysator 24 und dem Kohlendioxid-Analysator 26 verbunden. Der Wellenformanalysator 3o kann auch mit einem Zyklusergometer 32, einer Tretmühler 34, einem Ohr-Oximeter 36 und einem Herzbelastungssystem 38 verbunden sein. Die Komponenten 24 bis 38 sind bekannt und erhältlich und in der nachstehend beschriebenen Weise mit dem Wellenformanalysator 3o verbunden. Ein weiteres Gestell umfaßt eine zentrale Rechnereinheit 4o, eine Kathodenstrahl stromanzeige 42, eine Fernschreib-Sende-Empfänger-Tastatur 44, einen Graphik-Kopierer 48, einen Bandantrieb und gegebenenfalls eine Platte 52, die schematisch in Fig. 2 dargestellt ist.An EKG monitor recorder 28 with a screen display 28a and a Strip recorders 28b provide the EKG output for an individual. A waveform analyzer 3o is connected to the pneumatic tachograph 14, the EKG monitor recorder 28, the oxygen analyzer 24 and the Carbon dioxide analyzer 26 connected. The waveform analyzer 3o can also with a cycle ergometer 32, a treadmill 34, an ear oximeter 36 and be connected to a cardiac stress system 38. Components 24 through 38 are known and available and in the manner described below with the Waveform analyzer 3o connected. Another frame includes a central one Computer unit 4o, a cathode ray current display 42, a teletype transceiver keyboard 44, a graphics copier 48, a Belt drive and possibly a plate 52, which are shown schematically in FIG is shown.

Der Einatmungs- und der Ausatmungsschlauch 22, die Mundstückanordnung 16 und die Transportschläuche für den Sauerstoff analysator 24 und den Kohlendioxid-Analysator 26 werden von einer federvorgespannten zweischenkeligen Anlenkung von dem Gestell 12 getragen, so daß die Testperson das Mündstück bequem im Mund halten kann, wobei das Gewicht der anderen Teile durch die Anlenkung getragen wird. -Die Prüfeinrichtung 1o erlaubt eine präzise, genaue Messung Atemzug auf Atemzug der Atmungs- und Herzfunktionnen ■ zusätzlich zum Prüfen des ausgeatmeten Gases.The inhalation and exhalation tubes 22, the mouthpiece assembly 16 and the transport hoses for the oxygen analyzer 24 and the Carbon dioxide analyzer 26 are carried by a spring-loaded two-legged articulation of the frame 12, so that the test person can hold the mouthpiece comfortably in the mouth, the weight of the other parts being borne by the articulation. -The test device 1o allows one precise, precise measurement, breath after breath, of respiratory and cardiac functions ■ in addition to checking the exhaled gas.

Im Blockdiagramm von Fig. 2 sind die relativen Verbindungen der verschiedenen Komponenten 14 bis 52 dargestellt. Der Wellenformanalysator, der in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, besitzt eine Vielzahl von Serien-Eingangs-Ausgangs-Kanälen für die Eingangs- und Ausgangseinrichtungen 14 bis 38. Der Wellenformanalysator 3o ist mit einem Rechner 4o verbunden.In the block diagram of FIG. 2, the relative connections of the various components 14 to 52 are shown. The waveform analyzer, which is shown schematically in Fig. 3, has a plurality of serial input-output channels for the input and output devices 14 to 38. The waveform analyzer 3o is connected to a computer 4o.

ttdd

-- Der Druckwandler 18 (Fig. 2) dient zum Konvertieren äer Differential drücke, die während des Ein- und Ausatmens durch das Mündstück 16 erhalten werden, in elektrische Signale, die direkt proportional zu dem Atmungsgasstrom sind. Dieses elektrische Signal wird auf einen ersten Eingangskannal (CH 1) des Wellenformanalysators 3o gegeben.- The pressure transducer 18 (Fig. 2) is used to convert äer differential pressures obtained during inhalation and exhalation through the mouthpiece 16, into electrical signals that are directly proportional to the breathing gas flow. This electrical signal is applied to a first input channel (CH 1) of the waveform analyzer 3o.

Ein Prüfschlauch (nicht dargestellt) verbindet das Mundstück 16 mit denA test tube (not shown) connects the mouthpiece 16 to the

EinRgängen eines Kohlendioxidanalysators 26. Dieser dient dazu, die Konzentration von Kohlendioxid in einer Ausatmungsgasmischung mit Hilfe von "Infrarotabsorption zu . messen. Es können jedoch auch andere Arten von Einrichtungen zum Messen des C02-Partial druckes in einer Gasmischung verwendetInputs of a carbon dioxide analyzer 26. This is used to measure the concentration of carbon dioxide in an exhalation gas mixture using infrared absorption. However, other types of devices for measuring the partial pressure of CO 2 in a gas mixture can also be used

• " werden. Der Ausgang vom Analysator 26 ist eine elektrische Analog-Wellenform entsprechend der Realzeit CCL-Konzentration während der überwachten Atmungszyklen. Dieses elektrische Signal wird auf einen zweiten Eingangskanal des Wellenformanalysators 3o gegeben.The output from analyzer 26 is an electrical analog waveform according to the real-time CCL concentration during the monitored Respiratory cycles. This electrical signal is applied to a second input channel of the waveform analyzer 3o.

In der gleichen Weise wird ausgeatmetes Gas vom Mundstück 16 in die Eintrittsöffnung eines CL-Analysators 24 geführt, der ebenfalls ein elektrisches Signal liefert, das ein Maß für den Partialdruck von Sauerstoff in der Gasmischung ist, die geprüft wird. Dieses elektrische Signal wird auf einen dritten Eingangskanal des Wellenformanalysators 3o gegeben.In the same way, exhaled gas from the mouthpiece 16 is into the Inlet opening of a CL analyzer 24 out, which is also a provides an electrical signal that is a measure of the partial pressure of oxygen is in the gas mixture being tested. This electrical signal is applied to a third input channel of the waveform analyzer 3o.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Wellenformanalysator 3c vorzugsweise eine Einrichtung auf Mikroprozessorbasis zum Analysieren von Analog-Wellenformen, die programmiert ist, um empfangene Wellenformen mit einem vorbestimmten Standard zu vergleichen, so daß diejenigen Wellen, die nicht mit dem Standard konform sind, von einer weiteren Verarbeitung eliminiert werden. In dieser Beziehung kann der Wellenformanalysator 3o fähig sein, Werte zu messen und zu speichern, die Spitzen einer empfangenen Wellenform und den Frequenzen der eingehenden Signale entsprechen. Ferner sind Vorkehrungen getroffen, die es ermöglichen, den Wellenformanalysator 3o durch eine externe Einrichtung, etwa einen Hilfsrechner, bei dem es sich um einen Allzweck-Digitalrechner handeln kann, zu steuern. Der Wellenformanalysator 3o ist mit einem seriellen Interface 8o versehen. Durch Verwendung einer Mikroprozessorsteuerung in dem Wellenformanalysator 3o ist es möglich, die Einheit zu" programmieren, wobei eine Vielzahl" von Eingängen analysiert und spezielle Arbeiten bezüglich der Daten in einer gewünschten Reihenfolge durchgeführt werden können.As shown in Fig. 3, the waveform analyzer 3c is preferable a microprocessor based device for analyzing analog waveforms programmed to use received waveforms to a predetermined standard so that those waves that do not conform to the standard from further processing be eliminated. In this regard, the waveform analyzer 3o can be capable be able to measure and store the peaks of a received values Waveform and frequencies of the incoming signals. Furthermore, precautions have been taken to enable the waveform analyzer 3o by control an external device such as an auxiliary computer, which may be a general purpose digital computer. The waveform analyzer 3o is provided with a serial interface 8o. By using a microprocessor control in the waveform analyzer 3o it is possible to obtain the Unit to "program, with a multitude" of inputs analyzed and special work on the data can be performed in a desired order.

EPO COPYEPO COPY

Es gibt vier Analog-Wellenformen, die typischerweise auf die Kanäle 1 bis 4 des Wellenformanalysators 3o gegeben werden, die proportional zum Gasstrom, zu den Kohlendioxid- und Sauerstoffwerten in der Ausatmungsgasmischung bzw. zu Herzfrequenz sind. Das Herzfrequenzsignal wird üblicherweise vom EKG-Monitor 28 erhalten und dem Kanal 4 des Wellenformanalysators 3o zugeführt. Basierend auf, diesen Eingangssignalen, zusätzlich zu anderen wie vorgesehen, verarbeiteter Wellenformanalysator 3o die empfangenen Daten um solche Parameter wie das Endatmungsvolumen, die Ventilation, die Einatmungszeit der letzten Atmung, die Gesamtzeit der letzten Atmung, die Atmungsfrequenz usw. zu liefern. Infolge der Verwendung der Analog-Wellenform von dem Kohlendioxidanalysator 26 kann der Wellenformanalysator 3o programmiert werden, um den CCL-Spitzenwert, Grundlinienwert als auch das Volumen von CO2 zu berechnen, das beim letzten Atemzug ausgeatmet wurde. Entsprechend kann das Analog-Signal, das von dem Sauerstoffanalystor 24 erhalten wird, in dem Wellenformanalysator 3o verarbeitet werden, um Werte zu liefern, die indikativ für den Spitzenwert von Op, den Grundwert für O2 und das Volumen von O2 sind, das beim vornergehenden Atemvorgang ausgeatmet- wurde. Das Herzfrequenzsignal, das auf Kanal 4 des Wellenformanalysators 3o gegeben wird, ist lediglich die Herzfrequenz, die in Schlagen pro Zeiteinheit gemessen wird.There are four analog waveforms that are typically applied to channels 1 through 4 of waveform analyzer 3o that are proportional to gas flow, carbon dioxide and oxygen levels in the exhaled gas mixture, and heart rate, respectively. The heart rate signal is usually obtained from the EKG monitor 28 and fed to the channel 4 of the waveform analyzer 3o. Based on these input signals, in addition to others as intended, waveform analyzer 3o processed the received data to provide such parameters as final tidal volume, ventilation, inhalation time of last breath, total time of last breath, respiratory rate, etc. As a result of the use of the analog waveform from the carbon dioxide analyzer 26, the waveform analyzer 30 can be programmed to calculate the CCL peak value, baseline value, as well as the volume of CO 2 exhaled on the last breath. Correspondingly, the analog signal obtained from the oxygen analyzer 24 can be processed in the waveform analyzer 3o to provide values indicative of the peak value of Op, the base value for O 2 and the volume of O 2 at previous breathing process was exhaled. The heart rate signal that is given on channel 4 of the waveform analyzer 3o is only the heart rate, which is measured in beats per unit of time.

Die seriellen digitalen Daten vom Wellenformanalysator 3o können über ein serielles Interface auf den Rechner 4o gegeben werden, der programmiert ist, um verschiedene Rechnungen bezüglich der empfangenen Daten durchzuführen. Der Rechner 4o kann beispielsweise für jeden Atemzug den Ventilationswert in Liter pro Minute berechnen und das errechnete Resultat auf einem Vidio-Display-Terminal 42 oder einem Drucker/Plotter präsentieren. Zusätzlich kann der Rechner 4o programmiert sein, um eine augenblickliche Anzeige auf dem Bildschirm 42 einer Reihe von Textinstruktionen zu liefern, damit die Einrichtung genau geeicht und verwendet werden kann. Das heißt, daß die Video-Anzeige 42 auch eine sequentielle Anzeige von Stufen präsentieren kann, die bei den anfänglichen Eichungen und den späteren Testfunktionen vorzunehmen sind. Der Rechner und die Anzeigemöglichkeit machen die Einrichtung daher "wechselwirkend", so daß der Bedarf an hochgradig qualifiziertem Bedienungspersonal verringert ist.The serial digital data from waveform analyzer 3o can be via a serial interface can be given to the computer 4o, which is programmed to carry out various calculations relating to the received data. The computer 4o can, for example, the ventilation value in Calculate liters per minute and present the calculated result on a Vidio display terminal 42 or a printer / plotter. Additionally the computer 4o can be programmed to display an instantaneous display on the Screen 42 to provide a series of text instructions so that the Device can be accurately calibrated and used. That is, the video display 42 can also present a sequential display of levels, which are to be carried out during the initial calibrations and the later test functions. The computer and the display option therefore make the facility "interactive" so that the need for highly skilled operators is reduced.

Der Wellenformanalysator 3o umfaßt einen Analog-Eingangs-Multiplexer 54, der eine Vielzahl von Eing-ngskanälen, beispielsweise CH 1 bis CH 8 aufweist, mit denen die Gasstrommeßgeräte 14, 18 und 2o, die Gasanalysiergeräte 24 undThe waveform analyzer 3o comprises an analog input multiplexer 54, which has a large number of input channels, for example CH 1 to CH 8, with which the gas flow meters 14, 18 and 2o, the gas analyzers 24 and

26 und das EKG-Überwachungsgerät 28 verbunden sind. Der Multiplexer 54 ..arbeitet in üblicher Weise, um einen der Kanäle zu einer Zeit mit einer26 and the EKG monitor 28 are connected. The multiplexer 54 ..works in the usual way to have one of the channels at a time with one

-- \' Ausgangsleitung 56 individuell zu„koppeln in Abhängigkeit von den Signalen, die an die Selektoreingänge 58 des Multiplexers 54 von dessen internem Mikroprozessor angelegt werden. Die Ausgangsleitung 56 ist an einen Eingang eines Analog/Digital-Wandlers 6o angeschlossen, der ein Muster oder ein Wort in Binärcode.auf den parallelen Ausgangsleitungen 62 erzeugt, das indikativ für das an seinen Eingang.angelegte. Analogsignal ist.- \ 'output line 56 to be individually "coupled depending on the signals, to the selector inputs 58 of the multiplexer 54 from its internal Microprocessor can be applied. The output line 56 is at an input an analog / digital converter 6o connected, which has a pattern or a word in binary code. on the parallel output lines 62, the indicative for that placed at its entrance. Analog signal is.

Der Ausgang vom Analog/Digital-Wandler 6o ist mit einem Eingangsregister 64 eines busstrukturierten Mikroprozessors 66 gekoppelt. Der Mikroprozessor 66 umfaßt einen Datenbus 68 und einem Steuerbus 7o zusammen mit einem arithmetischen Modul 72, einem Steuermodul 74 und einem Steuermodul 76. Jedes der Module empfängt Steuersignale über den Steuerbus 114 und übermittelt oder empfängt Operandeninformation über den Datenbus 7o. Daher wird Information von dem Eingangsregister 64 über den Datenbus 68 zum Speicher 76 unter Steuerung durch den Steuermodul 74 überführt. Alternativ können Daten zwischen dem Speichermodul 76 und dem arithmetischen Modul 72 über den Datenbus 68 überführt werden.The output from the analog / digital converter 6o is connected to an input register 64 of a bus-structured microprocessor 66 coupled. The microprocessor 66 includes a data bus 68 and a control bus 7o along with one arithmetic module 72, a control module 74 and a control module 76. Each the module receives control signals over control bus 114 and transmits or receives operand information over data bus 7o. Therefore, information from The input register 64 is transferred via the data bus 68 to the memory 76 under the control of the control module 74. Alternatively, data can be shared between the Memory module 76 and the arithmetic module 72 are transferred via the data bus 68.

Daten von dem Speicher 76, der arithmetischen Einheit 72 oder dem Steuermodul 74 können auch über den Datenbus 68 zu einem Ausgangsregister 78 übertragen werden. Wo eine serielle Datenübermittlung gewünscht wird, können die individuellen Stufen des Ausgangsregisters 78 auf einen Parallel/Seriell-Wandler gegeben werden, der in dem seriellen Interface 8o enthalten ist, wobei der serielle Ausgang hiervon auf leitung 82 in einer Rate ausgetaktet werden kann, die durch Steuersignale bestimmt wird, die über den Steuerbus auf den Takteingang 84 des seriellen Interface 8o gegeben werden. Die Daten von dem Wellenformanalysator 3o können nach Vervollständigung für jeden Atemzug oder durch Spezifizierung eines vom Anwender ausgewählten Zeitintervalls bis zu 6o Sekunden auf den nilfsrechner 6o gegeben werden, der verwendet wird, um eine Bildschirmanzeige 42 oder eine Hard-Copy-Drucker-PIotter-Einrichtung 44, wie in Fig. 2 dargestellt ist, zu steuern.Data from the memory 76, the arithmetic unit 72 or the control module 74 can also be sent to an output register 78 via the data bus 68 be transmitted. Where serial data transfer is desired, the individual levels of output register 78 can be set to one Parallel / serial converter are given, which is in the serial interface 8o is included, the serial output of which can be clocked out on line 82 at a rate determined by control signals transmitted via the Control bus can be given to the clock input 84 of the serial interface 8o. The data from the waveform analyzer 3o after completion can be used for each breath or by specifying a time interval selected by the user up to 6o seconds on the auxiliary computer 6o, the is used to provide a screen display 42 or hard copy printer / printer device 44 as shown in FIG steer.

Die Betriebsweise der Herz-Lungen-Prüfeinrichtung 1o wird nachstehend im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben.The mode of operation of the heart-lung testing device 1o is described below in Connection with FIG. 4 is described.

FiQ- 4 zeigt repräsentative Wellenformeingänge für den Wellenformanalysator der Fig. 1 bis 3. Hierbei sind die vierFiQ- 4 shows representative waveform inputs for the The waveform analyzer of Figures 1 through 3. Here are the four

EPO COPYEPO COPY

-η--η-

^ Eingangs-Analog-Signale von dem Träger/Demodulator 2o, der mit dem pneumatischen Tachographen 14 verbunden ist, des CC^-Analysators 26, des Op-Analysators 24 und des EKG-Monitors 28 dargestellt. Die drei dynamischen Kanäle ermöglichen es, daß das Abtasten mit einer Rate von etwa 1oo Abtastpunkten pro Sekunde und pro Kanal stattfindet.^ Input analog signals from the carrier / demodulator 2o connected to the pneumatic tachograph 14 is connected, the CC ^ analyzer 26, des Op analyzer 24 and the EKG monitor 28 shown. The three dynamic ones Channels allow sampling to occur at a rate of about 100 sample points per second per channel.

Im Betrieb befindet sich das Mundstück 16 der zu untersuchenden Person, die sich entweder in Ruhe oder im Belastungszustand befindet, in deren Mund zur Realzeitanalyse Atemzug auf Atemzug. Vor dem Betrieb wurden der Tachograph 14, die Analysatoren 24 und 26 und das EKG 28 anfänglich geeicht und eingestellt.The mouthpiece 16 of the person to be examined is in operation, which is either at rest or under stress, in their mouth for real-time analysis breath by breath. Before operation, the tachograph 14, the analyzers 24 and 26 and the EKG 28 were initially calibrated and set.

Das Signal, das am Ausgang des Träger/Demodulatorverstärkers 2o während irgendeiner der vielen Abtastperioden erscheint, ist als Wellenform "A" dargestellt, das den augenblicklichen Gasstrom des Atemsystems des Patienten , gemessen in Milliliter pro Minute, bildet. Es kann festgestellt werden, daß die Gasstromwellenform im überwiegenden Teil recht rythmisch verläuft, jedoch in dem durch die vertikalen gestrichelten Linien Abschnitt etwas ungleichmäßig wird, bevor der rythmische Verlauf wiedererlangt wird. Der unregelmäßige Abschnitt der Kurve kann aufgrund eines Hustens oaer Schluckens oder dergleichen auftreten.The signal that appears at the output of the carrier / demodulator amplifier 2o during any one of the many sampling periods appears is shown as waveform "A" which represents the instantaneous gas flow of the patient's breathing system, measured in milliliters per minute. It can be seen that the gas flow waveform is for the most part quite rhythmic, however becomes somewhat uneven in the section indicated by the vertical dashed lines before the rhythmic course is regained. The irregular one Section of the curve may be due to a cough or swallowing or the like occur.

Wie noch näher erläutert wird, eliminiert der Wellenformanalysator 3o aus den verschiedenen zu plottenden Messungen Daten, die auf einem unregelmäßigen Abschnitt des Atmungsluftstroms basieren würde. Der Wellenformanalysator 3o kann Frequenzvariationen eines empfangenen Signals von einer Norm feststellen und eine Sperrbedingung erzeugen, wodurch Berechnungen ' bezüglich Daten, die erhalten werden, bis die Sperrsituation beseitigt ist, ausgeschlossen werden .As will be explained later, the waveform analyzer eliminates 3o from the various measurements to be plotted data that are recorded on a irregular section of the breathing airflow would be based. The waveform analyzer 3o can detect frequency variations of a received signal from determine a norm and generate a lock condition, thereby making calculations on data obtained until the lock situation is removed, be excluded.

Um die Ventilation in Milliliter pro Minute zu berechnen, wird der Bereich unter der Gasflußwellenform k, der gestrichelt ist, integriert. Auf der Basis Atemzug auf Atemzug liefert das Produkt der Atmungsfrequenz und 'das Volumen hierfür minütige Ventilation gemessen in Liter pro Minute. Wenn jedoch jedes dieser Volumina über ein vorbestimmtes, vom Benutzer ausgewähltes Zeitintervall aufaddiert werden, ist das Ergebnis, die mittlere Ventilation über eine Anzahl von Atmungsvorgängen. Die Prüfeinrichtung 1o arbeitet derart, daß Daten gegenwärtig bleiben. Wenn ein neuer Atemzug vorgenommen wird, wird ein Frequenzzähler inkrementiert, und die gemessene Komponente, die demTo calculate the ventilation in milliliters per minute, the area under the gas flow waveform k, which is dashed, is integrated. On the basis of breath by breath, the product of the respiratory frequency and 'the volume for this provides minute ventilation measured in liters per minute. However, if each of these volumes are added up over a predetermined, user selected time interval, the result is the average ventilation over a number of breaths. The checker 10 operates so that data remains current. When a new breath is taken, a rate counter is incremented and the measured component corresponds to the

EPO COPYEPO COPY

.--■■" ältesten Atemzug zuzuordnen ist, der nun außerhalb des vom Benutzer ausgewählten Ze it inter va-H-s-1 -legt,- wird fallengelassen.- ■■ "is to be assigned to the oldest breath, which is now outside of the user selected time inter va-H-s-1 -lays, - is dropped.

Die Art, wie das analoge Gasflußsignal verarbeitet wird, um den gewünschten Informationsgehalt hiervon zu erhalten, wird nachfolgendThe manner in which the analog gas flow signal is processed to obtain the desired information content therefrom is as follows

erläutert. _explained. _

Die Ausatmungszeit T£ umfaßt die positive Halbwellenperiode eines Tachographensignals (Wellenform-A), während die Gesamtzeit Tj01- gleich der vollen Wellenzeit des vorhergehenden Atemzugs ist. Das Atmungsvolumen Vj ist gleich dem integrierten Wert des Ausatmungshalbzyklus des vorhergehenden Atemzuges und dargestellt durch den schraffierten Bereich der Wellenform A. Unter Verwendung dieser Variablen ist die Ventilation gemessenen Milliliter pro Minute und dargestellt durch das Symbol V£ das '/olumen multipliziert mit der Atmungsfrequenz über den letzten Atmungsvorgang und kann ausgedrückt werden durch folgende Gleichung:The exhalation time T £ comprises the positive half-wave period of a tachograph signal (waveform-A), while the total time Tj 01 - is equal to the full wave time of the previous breath. The tidal volume Vj is equal to the integrated value of the exhalation half cycle of the previous breath and represented by the hatched area of waveform A. Using this variable, the ventilation is measured milliliters per minute and represented by the symbol V £ das' / oleum multiplied by the respiratory rate above the last breathing process and can be expressed by the following equation:

(TV1 + TV + ... + TV J(TV 1 + TV + ... + TV J

£ ~ . 6O£ ~. 6O

(TT1 + TT2 + ... + TTn)(TT 1 + TT 2 + ... + TT n )

wobei (TT1+ TT2 +... + TT ) größer als oder gleich der von dem Benutzer ausgewählten Zeitintervall ist, wobei TT1 die älteste Zeit und TT die neueste Zeit ist.where (TT 1 + TT 2 + ... + TT) is greater than or equal to the time interval selected by the user, where TT 1 is the oldest time and TT is the newest time.

Der Wellenformanalysator 3o eliminiert von diesen Berechnungen unregelmäßige Abtastungen, die repräsentativ für anormale Atmungszwischenräume sind. Insbesondere muß für einen gegebenen Atemzug, der als gültig betrachtet werden soll, das Atmungsvolumen Vj oder das gesamte Ausatmungsvolumen für diesen gegebenen Atemzug einen Minimal wert für Vj liefern, Jer durch den Operator als eine Konstante festgesetzt wird. Wenn die Gesamtzeitsummen das vom Benutzer ausgewählte Zeitintervall übersteigen, wird das Volumen und die Zeit für den ältesten Atemzug aus den Berechnungen herausgenommen und das letzte Volumen und die letzte Zeit hineingenommen. Auf diese Weise werden die Daten, die von dem Wellenformanalysator 3o abgetastet und zur Bestimmung des Ventilationsfaktor V^ verwendet werden, auf dem laufenden gehalten. -The waveform analyzer 3o eliminates these calculations irregular samples representative of abnormal breathing spaces. In particular, it must be for a given breath that is considered valid should be, the tidal volume Vj or the total exhaled volume for this given breath will provide a minimum value for Vj, Jer through the Operator is fixed as a constant. If the total time totals exceed the time interval selected by the user, the volume and the Time for oldest breath taken out of calculations and last volume and time taken in. In this way, the Data sampled by the waveform analyzer 3o and used to determine the Ventilation factor V ^ used, kept up to date. -

Um die gewünschte C02-und Atmungskonzentration zu erhalten, verarbeitet der Wellenformanalysator den Signal ausgang von OL-Analysator 26 durch Summieren der Spitzenwerte der Impulse (Wellenform B) über das gleiche vomIn order to obtain the desired CO 2 and respiratory concentration, the waveform analyzer processes the signal output from OL analyzer 26 by summing the peak values of the pulses (waveform B) over the same from

EPO COPYEPO COPY

Λ Λ -

ienutzer ausgewählte Zeitintervall. Durch Multiplizieren desUser selected time interval. By multiplying the

phasenausgerichteten momentanen Gasstroms und augenblicklichen CCL-Konzentration kann ein integrierter gewichteter Mittelwert, der das ausgeatmete CO2-VoIumen (VCO2) repräsentiert,-erhalten werden.With the phase-aligned instantaneous gas flow and instantaneous CCL concentration, an integrated weighted average representing the exhaled CO 2 volume (VCO 2 ) can be obtained.

In ähnlicher Weise behandelt der Wellenformanalysator das 02-Signal, ^"Wellenform C, durch Summieren der Spitzenwerte der Welle über das von dem Benutzer ausgewählte Zeitintervall. Durch Multiplizieren der phasenausgerichteten augenblicklichen Op-Konzentration kann ein integrierter gewichteter Mittelwert, der das ausgeatmete O2-VoIumen (VO2) darstellt, bestimmt werden. Nach Empfangen eines geeigneten Steuersignals von dem Hilfsrechner 4o wird der Wellenformanalysator 3o die Eingangskanäle 1 bis 4 sequentiell abtasten, um die Informationen bezüglich Gasstrom, COp, O2 und -'-"'"Herzfrequenz einzuspeisen. Zusätzlich kann gegebenenfalls über die Kanäle δ bis 8 Information von einem Zyklusergometer, Ohr-Oximeter usw. empfangen werden. Während der übermittlungs- und Wandlungsvorgänge kann der Prozessor in dem Wellenformanalysator 3o gleichzeitig Berechnungen bezüglich vorher empfangener Daten vornehmen, so daß auf diese Weise Berechnungen und Datenübertragungen in überlappender Weise vorgenommen werden können. Daten, die zum and vom Hilfsrechner 4o fließen, werden vorzugsweise in einem 7-bit-ASCII-Code codiert, wobei Übermittlungsraten von 24oo Baud verwendet werden können, was kompatibel mit bekannten Kommunikationsvereinbarungen für digitale Übermittlungssysteme ist.Similarly, the waveform analyzer treats the O 2 signal, ^ "waveform C, by summing the peak values of the wave over the time interval selected by the user O 2 volume (VO 2 ). After receiving a suitable control signal from the auxiliary computer 4o, the waveform analyzer 3o will scan the input channels 1 to 4 sequentially in order to obtain the information regarding gas flow, COp, O 2 and -'- "' In addition, information from a cycle ergometer, ear oximeter, etc. can optionally be received via the channels δ to 8. During the transmission and conversion processes, the processor in the waveform analyzer 3o can simultaneously make calculations on previously received data, so that on this way calculations and data transfers overlap e can be made. Data that flow to and from the auxiliary computer 4o are preferably encoded in a 7-bit ASCII code, with transmission rates of 240 baud being able to be used, which is compatible with known communication agreements for digital transmission systems.

Der Wellenformanalysator 3o, der in der Prüfeinrichtung 1o verwendet wird, umfaßt einen Mikroprozessor, der programmiert ist, um eine Vielzahl von Funktionen auszuführen, wie nachfolgend mit Hilfe der Flußdiagramme der Fig. 5a bis 5i erläutert wird.The waveform analyzer 3o used in the test equipment 1o , includes a microprocessor programmed to perform a variety of functions as set out below with the aid of the flow charts of FIGS. 5a to 5i will be explained.

Fig. 5a zeigt ein Flußdiagramm für die Operationen, die nach Stromeinschaltung durchgeführt werden. Der Mikroprozessor des Wellenformanalysators 3o ist unterbrochen betrieben und folgend der Initialisierung nach Stromeinschaltung wird der RAM-Speicher des Mikroprozessors gelöscht (Block 15o) und sämtliche Adressenzähler und Stapel zeiger in Gang gesetzt (Block 152). Danach bewirkt der Mikroprozessor, daß bestimmte Umsetzungskonstanten, die über manuell betätigte DIP-Schalter eingegeben wurden, unter Programmsteuerung in den Speicher gelangen (Block 154). Gemäß Block 156 wird der Kommunikationsalgorithmus, USART, in einer Weise eingeleitet, die denjenigen bekannt ist, die mit dem Intel 8o85Fig. 5a shows a flow diagram for the operations performed after the power is turned on. The microprocessor of the Waveform analyzer 3o is operated intermittently and following the The RAM memory of the Microprocessor cleared (block 150) and all address counters and stack pointers started (block 152). Then the microprocessor causes that certain conversion constants that are activated via manually operated DIP switches entered into memory under program control (block 154). According to block 156, the communication algorithm, USART, is implemented in a Manner known to those familiar with the Intel 8o85

EPO COPYEPO COPY

- Mikroprozessor vertraut sind. Die Einrichtung gelangt dann in den Ausführungsstrom und "wartet-auf die erste Unterbrechung, worauf einer der verschiedenen Verarbeitungsmoden in Gang gesetzt werden kann. Dies ist durch den Block 158 in Fig 5a repräsentiert. Der Entscheidungsblock 16o liefert die Einrichtung, mit der der Mikroprozessor bestimmen kann, ob irgendwelche Tasks --- darauf warten, bearbeitet zu werden. Wenn dies so ist, behandelt der Mikroprozessor diese aof-FIFO-Basis, wie durch den Block 162 angedeutet wird.- are familiar with the microprocessor. The facility then enters the Execution stream and "waits for the first interruption, whereupon one of the different processing modes can be set in motion. This is represented by block 158 in Figure 5a. Decision block 16o provides the Means by which the microprocessor can determine if there are any tasks --- waiting to be processed. If so, the handle Microprocessor this aof FIFO basis, as indicated by block 162.

Nach Vervollständigung des ältesten Task kehrt die Steuerung zum Eingangspunkt XI zurück, und wenn keine weiteren Tasks warten, befindet sich die Ausführung in einem Leerlaufzustand auf die nächste Unterbrechung wartend.After the oldest task has been completed, control returns to the entry point XI, and if there are no more tasks waiting, the execution is in an idle state awaiting the next interrupt.

Daten von den verschiedenen Sensoren 14, 24, 26 und 28 von Fig. 2 werdenData from the various sensors 14, 24, 26 and 28 of FIG

in den Wellenformanalysator unter Steuerung durch den sogenannten "G-Befehl" .transferiert. Das Flußdiagramm bezüglich des G-Befehls ist in Fig. 5b dargestellt.Wenn der Wellenformanalysator den G-Befehl vom Rechner erhält, bewirkt dies, daß der Mikroprozessor des Wellenformanalysators sämtliche Daten von einem vorhergehenden Befehl (Block 164) löscht und der Analog-Multiplexer 54 des Analog/Digital-Wandlers von Fig. 3 gesetzt wird, um jeden der Kanäle 1 bis 4 mit einer Rate von etwa 1oo pro Sekunde (Block 166) abzutasten. Nachfolgend werden die Parameter der Gesamtzeit (TT) und des Atmungsvolumens (TV) zum Berechnen der Ventilationsansprache (VE) und der Atmungsfrequenz (f) von einer vorhergehenden Iteration gelöscht. Dies wird durch Block 168 in Fig. 5b dargestellt. Als nächstes wird der Taktgeber derart initiiert, daß Unterbrechnungssignale des Modus zum Auf-den-letzten-Stand-Bringen mit etwa 3oo Abtastungen pro Sekunde ausgegeben und jeder aktive Kanal von seinem vorhergehenden Ergebnis mit den gleichen hundert Abtastungen pro Sekunde auf den letzten Stand gebracht wird. Die Steuerung wird dann zu der Systemausführung am Eintrittspunkt XI am Block 17o zurückgeführt. Der G-Befehl wird erneut über eine. Unterbrechung angelaufen, die jede Millisekunde auftritt, wobei der Eintrittspunkt bei G2 in dem Flußdiagramm von Fig. 5c ist.into the waveform analyzer under control by the so-called "G command" .transferred. The flow chart relating to the G command is in Figure 5b When the waveform analyzer receives the G command from the computer, this causes the microprocessor of the waveform analyzer to collect all of the data from a previous command (block 164) and the analog multiplexer 54 of the analog-to-digital converter of FIG through 4 at a rate of about 100 per second (block 166). The following are the parameters of total time (TT) and respiratory volume (TV) for calculating ventilation response (VE) and breathing frequency (f) deleted from a previous iteration. This is indicated by block 168 in Fig. 5b. Next, the clock is initiated in such a way that interrupt signals of the update mode with approximately Outputs 3oo samples per second and increments each active channel from its previous result with the same hundred samples per second is brought up to date. Control is then passed back to the system execution at entry point XI at block 17o. The G command will again have a. Interruption started every millisecond occurs, the entry point being at G2 in the flow chart of Figure 5c.

Fig. 5c zeigt, daß folgend dem Eintritt der Systemtaktgeber zurückgesetzt wird, damit er in der Lage ist, eine nachfolgende Unterbrechung zu empfangen. Auch der Analog-Multiplexer 54 und der Analog/Digital-Wandler 6o werden in den Zustand gesetzt, das Konvertieren der Daten, die von den aktiven der Kanäle 1 bis 4 empfangen, zu beginnen. Diese Operationen werden durch die Blöcke 172 bzw. 174 dargestellt. Wie vorstehend beschrieben, ist Kanal 1 so gestaltet, daß er Gasflußinformation über den Tachographen 14 durch denFigure 5c shows that following entry the system clock is reset to be able to handle a subsequent interrupt to recieve. Also the analog multiplexer 54 and the analog / digital converter 6o are set to begin converting the data received from the active channels 1 to 4. These operations are performed by the Blocks 172 and 174, respectively. As described above, channel 1 is designed to have gas flow information about the tachograph 14 through the

EPO COPYEPO COPY

- J4 -- J4 -

Träger/Demodulator-Verstärker 2o empfängt. Kanal 2 empfängt Daten vom ,.,--'."'CCL-Analysator 26, während Kanal 3 Daten bezogen auf die Sauerstoffkonzentration vom (k-Analysator 24 aufnimmt. Kanal 4 empfängt Herzfrequenzdaten vom EKG 28.Carrier / demodulator amplifier 2o receives. Channel 2 receives data from ,., - '. "' CCL analyzer 26, while channel 3 data related to the Oxygen concentration from (k analyzer 24 picks up. Channel 4 receives Heart rate data from EKG 28.

Nimmt man an, daß Kanal 1 aktiv J„st,—so daß" die Gasflußinformation auf den neuesten Stand zu bringen ist, wie durch Block 176 angezeigt ist, wird ein "■— Gasflußkonversionsprogramm angesteuert, das in den Flußdiagrammen der Fig. 5d und 5e dargestellt ist.Assuming that channel 1 is active so that the gas flow information is to be updated, as indicated by block 176, a gas flow conversion program is controlled which is shown in the flow charts of FIG. 5d and 5e is shown.

Fig. 5d zeigt, daß die Steuerung an dem mit "GF" bezeichneten Punkt und am Entscheidungsblock 178 eintritt, wo eine Bestimmung durchgeführt wird, ob das momentane Datum von dem Tachographen 14 repräsentativ für den Einatmungsteil eines vollständigen Atmungszyklus ist. Wenn die Wellenform negativ ist, wodurch der Einatmungsstrom angezeigt wird, folgt das System dem "Ja"-Ausgang von Block 178 und es wird bestimmt, ob der vorhergehende Abtastpunkt am Kanal 1 Indikator für den Einatmungsstrom am Block 18o war. Wenn dies so ist, wird die Steuerung zum Eintrittspunkt GF in einer Schleife zurückgeführt und dieses Abtastvorgehen wird fortgesetzt, bis die Abtastung positiv wird, wodurch angezeigt wird, daß ein Ausatmungshalbzyklus eingesetzt hat. Wenn dies auftritt, verläßt die Steuerung den Entscheidungsblock 178 über den "Nein"-Weg und, wie durch Block 182 dargestellt ist, wird die momentane Lesung zu dem ausgeatmeten Atmungsvolumen (TV) für diesen Atemzug hinzuaddiert. Als nächstes wird am Entscheidungsblock 184 ein Test durchgeführt, ob die vorhergehende Lesung negativ war. Angenommen, daß dies der F^Il gewesen ist, wird dann die momentane Echt-Zeit des Mikroprozessors gespeichert, um später das Ende der Einatmungszeit anzuzeigen, dies geschieht durch Block 186. Wenn die vorhergehende Lesung auf Kanal 1 noch positiv war, ist dies indikativ dafür, daß der Ausatmungshalbzyklus noch nicht vervollständigt ist und das Individuum noch ausatmet, wobei die Operationen der Blöcke 188 und 19o einen Rückkopplungspfad zu dem Eintrittspunkt des Entscheidungsblocks 178 umfassen. Dem Ausgang von Block 186 folgend, initiiert dann Block 192 in dem Flußdiagramm von Fig. 5d, daß der Taktgeber zurückgestellt ist, um die Startzeit des nächsten Atemzugs anzuzeigen.Fig. 5d shows that the control at the point labeled "GF" and Enters at decision block 178 where a determination is made whether the current date from the tachograph 14 is representative of the Is the inhalation part of a full respiratory cycle. If the waveform is negative, indicating inspiratory flow, the system will follow "Yes" exit from block 178 and it is determined whether the previous Sampling point on channel 1 was an indicator of the inspiratory flow at block 18o. If so, control loops to entry point GF is returned and this sampling continues until the sample becomes positive, indicating that an exhalation half cycle has begun Has. If this occurs, control exits decision block 178 via the "no" route and, as represented by block 182, becomes the current one The reading added to the exhaled tidal volume (TV) for that breath. Next, at decision block 184, a test is made carried out whether the previous reading was negative. Assuming that this was the F ^ II then it becomes the current real time of the microprocessor stored to later indicate the end of the inhalation time, this is done by block 186. If the previous reading on channel 1 was still positive, this is indicative that the exhalation half-cycle is not yet completed and the individual is still exhaling with the operations of blocks 188 and 19o provide a feedback path to the entry point of the Decision blocks 178 include. Following the exit of block 186, block 192 in the flow chart of FIG. 5d then initiates that the clock is reset to show the start time of the next breath.

Als nächstes wird der Ausatmungszeitabschnitt des Zyklus mit einer vorbestimmten Konstante verglichen, die in das. System durch DIP-Schalter an der Frontwand des Wellenformanalysators 3o eingegeben wurde. Wenn die Ausatmungszeit geringer als die vorhandene Zeit ist, wird dies als ungültigerNext, start the exhalation portion of the cycle with a compared to predetermined constant that is in the system through dip switches on the front wall of the waveform analyzer 3o. If the Exhalation time is less than the available time, this will be considered invalid

"Atemzug bestimmt und die zu diesem Intervall gehörenden Daten verworfen. Diese ..Operationen sind durch die Entscheidungsblöcke 194 und 196 dargestellt, wobei"Breath determined and the data belonging to this interval discarded. This ..Operations are represented by decision blocks 194 and 196, where

-"" der Ausgang des letzteren ernetrt-angesteuert wird, um den Algorithmus für den Gasstrom zum Auf-den-neuesten-Stand-Bringen durch Eintritt am GF -erneut zinitiieren. Wie früher ausgeführt wurde, kann ein ungültiger Atemzug aufgrund von Husten oder einer anderen Atmungsstörung auftreten. Das erfindungsgemäße System ist daher fähig, gegenüber solchen unregelmäßigen AbtastIntervallen zu diskriminieren, so daß diese nicht dazu führen können, irreführende Daten zu verarbeiten.- "" the output of the latter is harvested-driven to the algorithm for the Re-initiate gas flow to bring it up to date by entering the GF. As stated earlier, an invalid breath can occur due to a cough or other breathing disorder. The inventive The system is therefore able to cope with such irregular sampling intervals discriminate so that they cannot lead to the processing of misleading data.

Unter der Annahme, daß das Ausatmungszeitintervall indikativ für einen gültigen Atemzug ist, wird ein Kennzeichen gesetzt, daß indikativ dafür ist, daß der Ausatmungszyklus vervollständigt ist, wobei dieses Kennzeichen von den CO2- und 02-Analyseprogrammen verwendet wird, wie später beschrieben wird. Das Setzen dieses Kennzeichens ist durch den Block 198 repräsentiert. Der Mikroprozessor in dem Wellenformanalysator subtrahiert dann die Ausatmungszeit von der Gesamtzeit, um die Einatmungszeit IT für den Atemzug zu erhalten (Block 2oo).Assuming that the exhalation time interval is indicative of a valid breath, a flag is set indicative of the completion of the exhalation cycle, which flag is used by the CO 2 and O 2 analysis programs, as will be described later . The setting of this flag is represented by block 198. The microprocessor in the waveform analyzer then subtracts the exhalation time from the total time to obtain the inhalation time IT for the breath (block 2oo).

Die Erläuterung des Flußdiagramms von Fig. 5d bis zu diesem Punkt setzte voraus, daß der Ausatmungszyklus abgetastet wurde. Beim Einsetzen eines Einatmungszyklus verläßt die Steuerung den Nein-Pfad des Entscheidungsblocks 18o und die Operation 2o2 wird durchgeführt, wobei die momentane Taktzeit aufgenommen wird als Ende des Ausatmungszyklus. Die Art, in der dieser Informationsteil verwendet wird, wird nun im einzelnen beschrieben.The explanation of the flow chart of Figure 5d continued to this point assumes that the exhalation cycle has been sampled. At the onset of an inhalation cycle, control exits the decision block no path 18o and operation 2o2 is performed, with the current cycle time being recorded as the end of the exhalation cycle. The way in which this Information part is used will now be described in detail.

Wie durch Block 2o4 dargestellt, wird der Systemtaktgeber zurückgesetzt, um den Start der Ausatmungszeit zu reflektieren. Erneut wird am Entscheidungsblock 2o6 bestimmt, ob die vorhergehende Ausatmungszeit größer als oder gleich o,2 see war. Wenn dies nicht der Fall ist, wird diese Atemzugabtastung als ungültig verworfen, und die Steuerung kehrt zum Eintrittspunkt GF des Blocks 178 zurück. Es wird bezuggenommen auf die Blöcke 2o8 und 21o von Fig. 5d. Wenn jedoch die Testkriterien für den Entscheidungsblock 2o6 passiert sind, wird das Kennzeichen "Einatmung aktiv" gesetzt und die CO2- und O2-Algorithmen in Gang gesetzt. Diese Operation wird durch Block 212 von Fig. 5d dargestellt.As shown by block 2o4, the system clock is reset to reflect the start of the exhalation time. It is again determined at decision block 2o6 whether the previous exhalation time was greater than or equal to 0.2 seconds. If not, that breath sample is discarded as invalid and control returns to entry point GF of block 178. Reference is made to blocks 2o8 and 21o of Figure 5d. However, if the test criteria for decision block 2o6 have been passed, the "inhalation active" flag is set and the CO 2 and O 2 algorithms are started. This operation is represented by block 212 of Figure 5d.

Gemäß Block 214 integriert der Mikroprozessor in dem Wellenformanalysator 3o die Gasstromkurve über das Ausatmungszeitintervall, um den Atmungsvolumen(TV)-Faktor zu bilden. Am Entscheidungsblock 216 wirdAccording to block 214, the microprocessor in the waveform analyzer 3o integrates the gas flow curve over the exhalation time interval to form the tidal volume (TV) factor. At decision block 216,

EPO COPYEPO COPY

bestimmt", ob das Ausatmungsvolumen größer als oder gleich der voreingestellten unteren Atmungsvolumengrenze ist, und wenn nicht, die Abtastung als ungültig zurückgewiesen als ein flaches" Atmen und der berechnete Wert wird nicht verwendet, um die Frequenz- und Ventilationsfaktoren auf den letzten Stand zu bringen. Stattdessen kehrt die Steuerung wieder zum Beginn des Algorithmus zum Auf-den-letzten-Stand-Bringen des Gasstroms zurück, wie durch die Blöcke 218 und 22o dargestellt ist. Wenn jedoch das Ausatmungsvolumen größer als oder gleich der vorgesetzten unteren"Grenze ist, ist der abgetastete Atemzug gültig und am Beginn des Einatmungszyklus kehrt die Steuerung wieder zum Eingangspunkt des Entscheidungsblocks 178 zurück.determines "whether the exhaled volume is greater than or equal to the preset tidal volume limit is lower, and if not, the scan is invalid rejected as a "shallow" breath and the calculated value is not used to update the frequency and ventilation factors. Instead, control returns to the beginning of the algorithm Bringing back the gas flow, as by blocks 218 and 22o is shown. However, if the exhaled volume is greater than or is equal to the preset lower "limit, the sampled breath is valid and at the beginning of the inhalation cycle control returns to Entry point of decision block 178.

Fig. 5e zeigt das Flußdiagramm, das" die Operationen sicherstellt, die der Vervollständigung der durch den Block 2oo in Fig. 5d dargestellten Operation folgen. Wenn eine Atemzugabtastung vervollständigt ist, wird eine Speicherpufferung, wie durch Block 222 dargestellt, zugewiesen, und die von dem Wellenformanalysator zum Rechner zu übermittelnden Daten in dem Pufferspeicher untergebracht. Zunächst wird ein Atemzugidentifikationsdatum, das für einen flachen Atem oder einen gültigen Atem indikativ ist, in den Übertragungspuffer eingegeben ebenso wie die Einatmungszeit , die Gesamtzeit und die Atmungsfaktoren, welche Operationen durch den Block 224 in Fig. 5e dargestellt sind. Wenn es sich um einen kurzen Atemzug handelt, leitet der Prüfblock 226 die Steuerung so, daß die zugehörigen Daten nicht übermittelt werden, sondern stattdessen der gleiche Pufferbereich zur späteren Benutzung durch die CO2- und Op-Abtastprogramme reserviert wird, was durch die Blöcke 228 und 23o in Fig. 5e dargestellt ist.Figure 5e shows the flowchart that "ensures the operations following the completion of the operation represented by block 2oo in Figure 5d. When a breath sample is completed, memory buffering is allocated as shown by block 222, and that of First, breath identification data indicative of a shallow breath or a valid breath is entered into the transmission buffer, as is the inhalation time, total time and respiratory factors, which operations are performed by block 224 In the case of a short breath, test block 226 directs control so that the associated data is not transmitted, but instead the same buffer area is reserved for later use by the CO 2 and Op scanning programs what is shown by blocks 228 and 23o in Fig. 5e is tellt.

Angenommen, daß die Atemzugabtastung vorgesehene Kriterien erfüllt, wird der Entscheidungsblock 226 die Steuerung derart leiten, daß die nächste Operation, die durch den Block 232 dargestellt ist, stattfinden wird. Das heißt, ein neuer Atemzugfrequenzwert wird berechnet durch Multiplizieren der Anzahl der Gesamtzeitabtastungen (TT), die verwendet wurden, mit 6o und Dividieren dieses Produkts durch die Summe der Gesamtzeiten der Atemzüge, diein einem vom Benutzer ausgewählten Zeitintervall erhalten wurden. Mathematisch ausgedrückt ist dies folgendes:Assume that the breath sample meets the intended criteria decision block 226 directs control so that the next operation, represented by block 232, will take place. That that is, a new breath rate value is calculated by multiplying the Number of total time samples (TT) used by 6o and dividing that product by the sum of the total times of breaths taken in at a time interval selected by the user. In mathematical terms, this is:

6o χ Ν
F =
6o χ Ν
F =

1 + TT2 + ... + TTn 1 + TT 2 + ... + TT n

EPO COPYEPO COPY

In dieser Formel ist TT. die Gesamtzeit des ältesten Atemzuges in dem AbtastIntervall und TT die neueste oder aktuellste Gesamtzeit eines Atemzuges.In this formula, DD is. the total time of the oldest breath in the sampling interval and TT the newest or most current total time of a breath.

Nachdem dieser berechnete Wert in dem ausgewählten Übertragungspuffer abgespeichert ist, besteht die nächste Operation des Mikroprozessors des Wellenformanalysators in der Berechnung der Ventilation, wie durch Block 234 in Fig. 5e dargestellt ist. Der berechnete Wert wird ebenfalls in dem Übertragungspuffer an einer gewünschten Stelle abgespeichert, so daß nach Übermittlung zum empfangenden Rechner dieser das Datum an der Stelle als zum Ventilationsparameter gehörig erkennt.After this calculated value in the selected transmission buffer is stored, the next operation of the waveform analyzer microprocessor is to compute ventilation, as by block 234 is shown in Fig. 5e. The calculated value is also included in the Transmission buffer stored at a desired location so that after transmission to the receiving computer, the latter will store the date at the location as the Properly recognizes ventilation parameters.

Der vorstehend beschriebenen Operation folgend setzt derFollowing the operation described above, the

Wellenformanalysator im Zusammenhang mit Block 23o ein Kennzeichen, das anzeigt, daß die Operation bezüglich des Auf-den-neuesten-Stand-Bringens des -Gasstroms vervollständigt ist, und daß die Steuerung zum Block 176 in Fig. 5c zurückkehren kann. Diese Stufen sind durch die Blöcke 236 und 238 in dem Flußdiagramm von Fig. 5e dargestellt.Waveform analyzer in connection with block 23o a flag that indicates that the gas flow update operation is complete and that control is passed to block 176 in Fig. 5c can return. These stages are through blocks 236 and 238 in that Flow chart shown in Fig. 5e.

Wenn die Steuerung zu dem G-Modus-Programm zum Auf-den-neuesten-Stand-Bringen des Prozessors zurückgekehrt ist, wird der nächstfolgende Schritt durch den Block 24o in Fig. 5c dargestellt. Dieser Block führt die Steuerung zu dem Programm zum Auf-den-neuesten-Stand-Bringen bezüglich COp gemäß den Flußdiagrammen der Fig. 5f und 5g.When control is returned to the G-mode program for updating the processor, the next step shown by block 24o in FIG. 5c. This block directs control to the update program with respect to COp according to the flow charts of FIGS. 5f and 5g.

Der erste Schritt, der durchgeführt wird, ist in Fig. 5f durch Block 242 dargestellt und besteht in einem Vergleich zwischen dem derzeitigen Amplitudenabtastwert am Ausgang des Analysators 26 mit der Minimumamplitude von dieser Vorrichtung für den infrage stehenden Atemzug. Wenn diese Lesung kleiner als die vorhergehende Minimallesung ist, wird die neue Lesung als neuer Minimalwert gespeichert, Block 244. Wenn der durch den Block 246 dargestellte Test offenbart, daß die derzeitige Lesung einen vorhergehenden Minimalwert übersteigt, wird ein nachfolgender Test in dem Entscheidungsblock 248 durchgeführt, um zu bestimmen, ob er negativ ist, was indikativ für den Einatmungsteil eines Atemzyklus des Individuums ist. Wenn es sich nicht um Einatmung handelt, wird die Steuerung zu dem Eingangspunkt von Biock 242 zurückgeführt, wie durch Block 25o in Fig. 5f dargestellt ist. Dies wird solange fortgeführt, bis der Test am Entscheidungsblock 248 offenbart, daß der Patient mit dem Ausatmungszyklus begonnen hat, wobei an dieser Stelle nach Gestattung der Phasennacheilung die Lesung im Kanal 2 mit dem augenblicklichenThe first step that is performed is by block 242 in Figure 5f and consists in a comparison between the current amplitude sample at the output of the analyzer 26 with the minimum amplitude from this device for the breath in question. When this reading is less than the previous minimum reading, the new reading is stored as the new minimum value, block 244. If the value indicated by block 246 If the test shown reveals that the current reading exceeds a previous minimum value, a subsequent test is made in the decision block 248 to determine if it is negative, which is indicative of the inspiratory portion of an individual's breathing cycle. If it isn't Inhalation is involved, control becomes the entry point of Biock 242 as shown by block 25o in Figure 5f. This continues until the test at decision block 248 reveals that the Patient has started the exhalation cycle, at this point, after allowing the phase lag, the reading in channel 2 starts with the current one

EPO COPEPO COP

Ausatmungsstrom, der dieser Zeit entspricht, multipliziert und integriert wird, Block 252. Die Phasenrachellung selbst wird eingeführt durch Vorsehen eines voreingestellten Zählers, der mit einer festen Rate dekrementiert wird (Block 249a), wobei ein Test bei jeder Iteration durchgeführt wird, ob die vorgeschriebene Zeitperiode vergangen'1st (Block 249). Danach wird der augenblickliche CCL-Wert zur Zeit der Abtastung mit der maximalen Lesung des COo-Wertes während des Ausatmtmgszyklus des Atemzuges im Fortschreibblock 254 verglichen. Als nächstes wird der durch den Entscheidungsblock 256Expiratory flow, which corresponds to this time, multiplied and integrated is, block 252. The phase revision itself is introduced by providing a preset counter that is decremented at a fixed rate (Block 249a), a test being made at each iteration to determine whether the prescribed period of time has passed (Block 249). After that, the current CCL value at the time of sampling with the maximum reading of the COo value during the exhalation cycle of the breath in update block 254 compared. Next, that is made by decision block 256

• dargestellte Test ausgeführt, wobei bestimmt wird, ob die ■ derzeitige COp-Lesung eine neue Spitze darstellt. Wenn dem so ist, wird diese derzeitige Lesung als indikativ für. den Spitzenwert für CO2 für den infrage stehenden Atemzug gespeichert. Diese Operation wird durch den Block 258 in Fig. 5f dargestellt.• Performed the test shown, determining whether the ■ current COp reading is a new spike. If so, this current reading is considered indicative of. saved the peak value for CO 2 for the breath in question. This operation is represented by block 258 in Figure 5f.

Wenn der derzeitige C02-Wert keine neue Spitze bildet, oder wenn er dies tut und diese Spitzenlesung gespeichert ist, wird auf den Entscheidungsblock 26o in Fig. 5g übergegangen. Hier wird ein Test durchgeführt, ob der Ausatmungsstrom beendet ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird auf den Eingangspunkt von Block 242 in Fig. 5f zurückgegangen, wie durch die Operation 262 dargestellt ist. Angenommen, daß der Ausatmungszyklus beendet ist, berechnet der Mikroprozessor des Wellenformanalysators das Volumen von CO2 während des Ausatmungszyklus. Der resultierende Parameter wird gespeichert und umfaßt den gewichteten Mittelwert des ausgeatmeten CO2-VoIumens. Da es sich um einen elektronisch gespeicherten Parameter handelt, benötigt man keine Haltekammer zum Zurückhalten der ausgeatmeten Gasproben für eine spätere chargenweise Analyse, wie sie beim Stand der Technik notwendig ist. Diese Operationen sind durch den Block 264 in Fig. 5g repräsentiert.If, or if the current C0 2 does not spike and this spike reading is stored, proceed to decision block 26o in Figure 5g. A test is carried out here to determine whether the expiratory flow has ended. If not, the entry point of block 242 in FIG. 5f is returned, as illustrated by operation 262. Assuming that the exhalation cycle has ended, the microprocessor of the waveform analyzer calculates the volume of CO 2 during the exhalation cycle. The resulting parameter is saved and comprises the weighted mean value of the exhaled CO 2 volume. Since this is an electronically stored parameter, there is no need for a holding chamber to hold back the exhaled gas samples for later batch analysis, as is necessary in the prior art. These operations are represented by block 264 in Figure 5g.

Wenn die Resultate der Tests der Entscheidungsblöcke 246 und 256 negativ waren, so daß die Minimal- und Spitzenwerte für CO2 nicht vorher gespeichert waren, werden diese Werte nicht gespeichert, wie durch Block 266 dargestellt ist. Die C02-Parameter für diesen besonderen Atemzug sind dann vervollständigt, und es wird bewirkt, daß die verschiedenen Zeitgeber und vorher berechneten Werte in den Operationsregistern gelöscht werden, so daß das System zum Abtasten des nächsten folgenden Atemzuges vorbereitet ist. Diese Operationen sind dargestellt durch den Block 268 in Fig. 5g. Danach kehrt man zum Beginn der Folge zum' Auf-den-neuesten-Stand-Bringen von CO2 zu Block 242 in Fig. 5f zurück.If the results of the tests in decision blocks 246 and 256 were negative such that the minimum and peak values for CO 2 were not previously stored, then as represented by block 266, those values are not stored. The C0 2 parameters for that particular breath are then completed and the various timers and previously calculated values in the operational registers are caused to be cleared so that the system is ready to sample the next following breath. These operations are represented by block 268 in Figure 5g. Thereafter, return to block 242 in Figure 5f for the start of the CO 2 update sequence.

- JA- - YES-

.Der G-Modus-Algorithmus zum Auf-den-neuesten-Stand-Bringen gemäß Fig. ,-5c, der nach Vervollständigung der Folge für CO2 folgt, führt zum Zurückkehren.The G-mode update algorithm according to Fig. 5c, which follows after completion of the sequence for CO 2 , leads to return

-■"'" zu der durch Block 27o repräsentierten Operation zum- ■ "'" to the operation represented by block 27o for

Auf-den-neuesten-Stand-Bringen von O2. Vom Block 27o wird die durch die Flußdiagramme 5h und 5i dargestellte Folge angesteuert. In dieser Folge wird zunächst durch Block 272 ein Vergleich zwischen der momentanen 02-Amplitude auf Kanal 3 und der Maximallesung durchgeführt, die für diesen besonderen
Atemzug erhalten wurde. Durch den Entscheidungsblock 274 wird bestimmt, ob die derzeitige Abtastung eine vorhergehende Abtastung übersteigt, und wenn dem so ist, wird die derzeitige Lesung als neuer Spitzenwert für O2 gemäß Block 276 abgespeichert. Nachfolgend zu dieser Operation oder unmittelbar nach der Bestimmung, daß der neue Abtastwert kein Spitzenwert ist, wird das Signal auf Kanal 1 erneut abgetastet, um zu bestimmen, ob es positiv, d.h. indikativ für einen Ausatmungszyklus, ist. Dieser Test wird durch den Entscheidungsblock 278 in Fig. 5h repräsentiert. Wenn der Test negativ ist, wird gemäß Block 279b ein Sprung zurück in die ursprüngliche Vergleicherstufe 272 vorgenommen. Wenn ein Ausatmungszyklus stattfindet und die Phasennacheilung hierfür in Betracht gezogen wurde, wird die derzeitige Amplitudenlesung auf Kanal 3 mit dem augenblicklichen Ausatmungsstrom, der dieser Zeit entspricht, für diesen Atemzug multipliziert und integriert, wie durch Block 28o dargestellt ist.
Bringing up-to-date with O 2 . The sequence represented by the flow charts 5h and 5i is actuated by the block 27o. In this sequence, a comparison is first carried out by block 272 between the instantaneous 0 2 amplitude on channel 3 and the maximum reading that is required for this particular
Breath was obtained. Decision block 274 determines whether the current sample exceeds a previous sample, and if so, then block 276 stores the current reading as the new peak value for O 2. Following this operation, or immediately after determining that the new sample is not a peak, the signal on channel 1 is re-sampled to determine whether it is positive, ie, indicative of an exhalation cycle. This test is represented by decision block 278 in Figure 5h. If the test is negative, a jump is made back to the original comparator stage 272 in accordance with block 279b. If an exhalation cycle is occurring and the phase lag has been taken into account, the current amplitude reading on channel 3 is multiplied and integrated by the instantaneous expiratory flow corresponding to that time for that breath, as represented by block 28o.

Wenn die Phasennacheilung nicht am Block 279 nachgewiesen ist, dann wird die Phasennacheilung durch Block 279a dekrementiert, der zurückgeht zu Block 279b.If the phase lag is not detected at block 279, then the Phase lag is decremented by block 279a which loops back to block 279b.

Gemäß Fig. 5h wird die derzeitige Lesung vom 02-Kanal mit derAccording to FIG. 5h, the current reading from the 0 2 channel is compared with the

Minimallesung für O2 verglichen, die während der Ausatmungszeit erhalten wird, Block 282. Block 284 symbolisiert die Schritte, die vorzunehmen sind als Ergebnis dieses Vergleichs. Wenn die derzeitige Lesung des Kanals 3 geringer als irgendeine vorhergehende Lesung ist, die während desselben Atemzugintervalls vorgenommen wurde, wird diese als neuer Minimalwert betrachtet und gespeichert und später mit einer neuen Lesung eines nachfolgenden Zyklus verglichen.Compare the minimum reading for O 2 obtained during the exhalation time, block 282. Block 284 symbolizes the steps to be taken as a result of this comparison. If the current reading of channel 3 is less than any previous reading taken during the same breath interval, this is considered as the new minimum value and stored and later compared with a new reading of a subsequent cycle.

Dem Abspeicherschritt folgend wird zum Flußdiagrammeingangspunkt G02 von Fig. 5i übergegangen. Im Entscheidungsblock 288 wird entschieden, ob der Ausatmungszyklus komplett ist, und falls nicht, wird zurück zum EingangspunRkt GO am Block 272 in Fig. 5h zurückgesprungen. Wenn jedoch der Ausatmungsstrom komplett ist, besteht der nächste Schritt darin, das O2-VoIumen, das ausgeatmet wurde, durch Integrieren der Produkte zu berechnen, die im Block 2oo über den Ausatmungszyklus erhalten wurden, wodurch der Bedarf für eineFollowing the storage step, it proceeds to flowchart entry point G02 of FIG. 5i. In decision block 288 it is decided whether the exhalation cycle is complete, and if not, a loop is made back to the entry point GO at block 272 in FIG. 5h. However, when the exhalation flow is complete, the next step is to calculate the volume of O 2 that has been exhaled by integrating the products obtained in block 2oo over the exhalation cycle, thus determining the need for a

Mischkammer gemildert wird. Der resultierende Parameter ist der gewichtete ,Mittelwert des CL-Volumens und die verschiedenen erwähnten Operationen sind durch Block 29o dargestelimfenn der Maximalwert für O2 und der Spitzenwert hierfür vorher nicht gespeichert waren, wie durch die Operationen 276 und 286 indiziert ist, werden diese Werte nun in Block 292 gespeichert, wodurch die Op-Analyse für diesen besonderen Atemzug vervollständigt wird.Mixing chamber is mitigated. The resulting parameter is the weighted mean value of the CL volume and the various operations mentioned are represented by block 29o. If the maximum value for O 2 and the peak value for this were not previously stored, as indicated by operations 276 and 286, these values will now be is stored in block 292, thereby completing the Op analysis for that particular breath.

-— Zu diesem Zeitpunkt werden dann verschiedene Zeitgeber und Zähler, die in dem Verfahren verwendet "werden, gelöscht oder in anderer Weise zur Wiederholung der gleichen Funktionen bei nachfolgenden Atemzügen vorbereitet. Diese Operation wird durch den Block 294 in Fig. 5i dargestellt. Nach Vervollständigung dieses Schrittes kehrt man zum Block 27o in Fig. 5c zurück.-— At this point in time, various timers and counters are used used in the procedure, deleted or otherwise prepared to repeat the same functions on subsequent breaths. This operation is represented by block 294 in Figure 5i. After completing this step, one returns to block 27o in FIG. 5c.

Wenn keines der Kennzeichen GF, GC oder GO aktiv sind, wird gemäß Fig.If none of the indicators GF, GC or GO are active, according to Fig.

5c die Herzfrequenz HR auf Kanal 4 als nächstes betrachtet. Im Entscheidungsblock 296 wird entschieden, ob nur das HR-Kennzeichen Aktivität anzeigt. Wenn es sich hier um den einzigen aktiven Kanal handelt, der ein Auf-den-letzten-Stand-Bringen erfordert, wird ein weiterer Test durch Block 298 durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine Sekunde verstrichen ist, seit ein Datenstrom zuletzt von dem Wellenformanalysator 3o zum Rechner 4o übertragen wurde. Wenn mehr als eine Sekunde verstrichen ist, seit das letzte Herzfrequenzdatum gesendet wurde, wird die durch den Block 3oo symbolisierte Operation durchgeführt, so daß ein neuer Herzfrequenzwert in Schlagen pro Minute berechnet und übermittelt wird. Dann wird zu dem Task zurückgekehrt, der unterbrochen wurde, um die vorhergehenden Berechnungen und Übermittlungen durchzuführen.5c the heart rate HR on channel 4 considered next. in the Decision block 296 determines whether only the HR flag indicates activity. If this is the only active channel that has a Up-to-date is required, another test by Block 298 to determine whether a second has passed since a data stream was last transmitted from waveform analyzer 3o to computer 4o became. If more than one second has passed since the last heart rate data was sent, the one symbolized by the block 3oo is shown Surgery performed so that a new heart rate value in beats per Minute is calculated and transmitted. Then a return is made to the task that was interrupted for the previous calculations and transfers perform.

Wenn die Unterbrechung früher als eine Sekunde, nachdem die vorhergehende Herzfrequenzinformation übermittelt wurde, aufgetreten ist, findet ein Rückkehr zu dem unterbrochenen Task unmittelbar ohne erneute Rechnung und Übermittlung statt. Dies ist durch die Operation 3o2 in Fig. 5cIf the interruption occurred earlier than a second after the previous heart rate information was transmitted, a return to the interrupted task takes place immediately without renewed calculation and transmission. This is through operation 3o2 in Figure 5c

. dargestellt. In ähnlicher Weise wird ein weiterer Test bei 3o4 gemacht, wenn der Test 296 anzeigt, daß andere als die HR-Kennzeichen aktiv sind, um zu bestimmen, ob ein Atemzug vervollständigt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt man unmittelbar zu dem unterbrochenen Task zurück. Wenn jedoch der Atemzug vervollständigt ist, wird der gesamte Datenstrang für den besonderen Atemzug, der vorher formatiert wurde, durch Block 3o6 zum Rechner übermittelt.. shown. Similarly, another test is done at 3o4 if test 296 indicates that other than HR flags are active to determine whether a breath is complete. If not, you return immediately to the interrupted task. However, when the breath is completed, the entire data string becomes for the particular one Breath, which was previously formatted, transmitted to the computer by block 3o6.

Die Prüfeinrichtung 1o ist für 4o Parameter für jeden Atemzug zugänglich und kann diese speichern. Einige dieser Parameter werden vom BenutzerThe test device 1o is accessible for 4o parameters for each breath and can save it. Some of these parameters are set by the user

-lh·-lh ·

eingegeben und sind mit (u) gekennzeichnet.entered and are marked with (u).

1. Geschwindigkeit oder Arbeitslast, d.h. Tretmühle oder Ergometer1. Speed or workload, i.e. treadmill or ergometer

2. Höhe oder Kraft (u), d.h. Ergometer oder Tretmühle2. Height or force (u), i.e. ergometer or treadmill

3. VE ATPS - (Umgebungsatmosphäre, Temperatur und Druck, gesättigt)3. VE ATPS - (ambient atmosphere, temperature and pressure, saturated)

4. Wahres CL _ 4. True CL _

5. Wahres CO2 5. True CO 2

~~ 6. Atmungsfrequenz~~ 6th breathing rate

7. Herzfrequenz7. Heart rate

δ. 02-Sättigungδ. 0 2 saturation

9. VE BTPS (Körpertemperatur, Druck, gesättigt)9. VE BTPS (body temperature, pressure, saturated)

- 1o. VT BTPS - Atmungsvolumen bei Körperkonditionen - 1o. VT BTPS - respiratory volume in body conditions

11. VO2-O2-AUfnähme11. VO 2 -O 2 recording

12. VC02-C02-Abgabe12. VC0 2 -C0 2 delivery

13. R-Atmungsaustauschverhältnis13. R-respiratory exchange ratio

14. O2-PuIs14. O 2 PUIs

15. VE/VC02 15. VE / VC0 2

16. PO2 (u)-arterielles O2 16. PO 2 (u) -arterial O 2

17. CO2 (u)-arterielles CO2 18. pH (u) 17.CO 2 (u) -arterial CO 2 18.pH (u)

19. Basisüberschuß (u)19. Base surplus (u)

20. A-aP02 20. A-aP0 2

21. VD/VT 21. V D / V T

22. O2/KG 23. VE/VO2 22. O 2 / KG 23. VE / VO 2

24. PET C02-Partial druck des Endatmungsvolumens24. PET C0 2 partial pressure of the final breathing volume

25. Kenngröße - offen25. Parameter - open

26. PET O2 - Partial druck des Endatmungnsvolumens O2 26. PET O 2 - partial pressure of the final breathing volume O 2

27. Systolischer Druck (entweder Benutzereingang oder gelesen vom Wellenformanalysator)27.Systolic pressure (either user input or read by waveform analyzer)

28. Diastolischer Druck (entweder Benutzereingabe oder gelesen durch den Wellenformanalysator)28. Diastolic pressure (either user input or read through the waveform analyzer)

29. Relativzeit29. Relative time

30. Arbeitslast30. Workload

31. VE STPD (Standardtemperatur, Druck, trocken)31. VE STPD (standard temperature, pressure, dry)

32. VT/VC32. VT / VC

33. METS33. METS

EPO COPYEPO COPY

. Vt- . Vt-

..-■''' 34. Atmungszeit " ,.-"^" 35. Gesamtzeit der letzten Atmung ..- ■ '''34 . Breathing time ", .-" ^ "35. Total time of the last breath

36. Atmungsbasrsttnre-Oy- ~36. Respiratory Basrsttnre- Oy- ~

37. Atmungsbasislinie CO2
38. Variable VT/TI
37. Respiratory baseline CO 2
38. Variable VT / TI

39. Variable TI/I I ^ --—■—39. Variable TI / I I ^ --— ■ -

4Oi Intervall zahl4Oi interval number

Die Prüfeinrichtung—1o macht zugänglich, berechnet und speichert 22 Parameter, Atemzug für Atemzug, zum nachfolgenden Plotten, da diese dynamischen Werte die wichtigsten in bezug auf das Plotten sind. Das Plotten auf einem Bildschirm oder Drucker kann auf ein ausgewähltes Intervall mit Minimum- und Maximumwerten oder von Null bis zu einem vorbestimmten Wert begrenzt werdenn.The test facility — 10 accesses, calculates, and stores 22 Parameter, breath by breath, for subsequent plotting, as these dynamic values are the most important in relation to plotting. The plotting on a screen or printer can be set to a selected interval with minimum and maximum values or from zero to a predetermined value be limited

Die dynamischen Werte, die geplottet werden können, sind folgende: 1. VT(Atmungsvolumen)The dynamic values that can be plotted are as follows: 1.VT (respiratory volume)

2. t (Sekunden)2. t (seconds)

3. Arbeitslast (kpm)3. Workload (kpm)

4. VT/VC(«)4. VT / VC («)

5. VE (Ventilation pro Minute)
6. Wahres O2 (V02/VE STPD)
5. VE (ventilation per minute)
6. True O 2 (V0 2 / VE STPD)

7. Wahres CO2 (VC02/VE STPD)7. True CO 2 (VC0 2 / VE STPD)

8. SaO2 (O2-Sättigung %) 8. SaO 2 (O 2 saturation %)

9. Vo2 (Op-Verbrauch ml/min)9. Vo 2 (surgery consumption ml / min)

10. VCOpiCOp-Produktion ml/min)
11. Herzfrequenz
10. VCOpiCOp production ml / min)
11. Heart rate

12. R (Atmungsaustauschverhältnis)12. R (respiratory exchange ratio)

13. O2-PuIs /ml/bpm)13. O 2 -PuIs / ml / bpm)

14. v"E/V02(C02-Ventilationsäquivalent)
-~ 15. VE/V02 (02-Ventilatiqnsäquivalent)
14. v "E / V0 2 (C0 2 ventilation equivalent)
- ~ 15. VE / V0 2 (0 2 - ventilation equivalent)

16. 02/kg (ml O2/kg/min)16. 0 2 / kg (ml O 2 / kg / min)

17. Systolischer Druck (mmHg)17. Systolic pressure (mmHg)

18. Diastolischer Druck (mmHg)18. Diastolic pressure (mmHg)

19. METS19. METS

20. PETO2 (Endatmungsvolumen %)
21. PETCO2 (Endatmungsvolumen 3»)
20. PETO 2 (final respiratory volume %)
21. PETCO 2 (final breathing volume 3 »)

COPYCOPY

.-' 22. Atmungsfrequenz.- '22. Respiratory rate

.^< Fig. 6 zeigt beispielhaft einen Ausdruck in Tabellenform der dynamischen Parameter eines Individuums-und-ist repräsentativ für gemessene Parameter während Belastungsbeanspruchung. Von links nach rechts sine folgende Parameter aufgeführt: . ^ < Fig. 6 shows an example of a printout in tabular form of the dynamic parameters of an individual - and - is representative of parameters measured during exercise. The following parameters are listed from left to right:

1. Relativzeit (abhängigvom Zeitintervall)1. Relative time (depending on the time interval)

2. Atmungsvolumen2. Respiratory volume

3. Atmungsfrequenz 3. Breathing rate

4. Ausatmungsventilation4. Exhalation ventilation

5. 02-Partialdruck im Endatmungsvolumen5. 0 2 partial pressure in the final breathing volume

6. CL-Partialdruck im Endatmungsvolumen6. CL partial pressure in the final breathing volume

7. CCL-Auf nähme7. CCL recording

8. C02-Abgabe8. C0 2 release

9. Atmungsquotient (CO2A)2)
1o. Ventilationsäquivalent O2
9. Respiratory quotient (CO 2 A) 2 )
1o. Ventilation equivalent of O 2

11. Ventilationsäquivalent CO2 11. Ventilation equivalent CO 2

12. Herzfrequenz12. Heart rate

13. O2-PuIs/Herzfrequenz13. O 2 PUIs / heart rate

14. Ohr-Oximeter14. Ear oximeter

Der Wellenformanalysator 3o ermöglicht das Feststellen der Basislimenschwelle für den Ausatmungsstrom, wie er durch die Wellenform A in Fig. 4 dargestellt ist. Dieser Schwellenwert liefert die Realzeitanalyse Atemzug für Atemzug der individuellen Parameter. Der Wellenformanalysator 3o speichert ferner die Ausatmungsstromwerte unter Inkrementierung und Berücksichtigung der Phasennacheilung des C02-Signals und des O2-Signals, die durch die Wellenformen B und C in Fig. 4 dargestellt sind. Diese drei Werte zusammen mit dem EKG der Wellenform D von Fig. 4 liefern die notwendigen Eingangsparameter für den Wellenformanalysator 3o, der die Berechnungen durchführt und an den Rechner 4o weitergibt. Der Wellenformanalysato- 3o liefert die Realzeitanalyse für jeden Atemzug, wie in den Flußdiagrammen der Fig. 5 dargestellt ist.The waveform analyzer 3o enables the basic limit threshold for exhalation flow as shown by waveform A in FIG. 4 to be determined. This threshold value supplies the real-time analysis, breath by breath, of the individual parameters. The waveform analyzer 3o also stores the expiratory flow values incrementing and taking into account the phase lag of the C0 2 signal and the O 2 signal represented by waveforms B and C in FIG. These three values together with the EKG of the waveform D from FIG. 4 supply the necessary input parameters for the waveform analyzer 3o, which carries out the calculations and forwards them to the computer 4o. The waveform analyzer provides the real-time analysis for each breath as shown in the flow charts of FIG.

Die Prüfeinrichtung 1o ermöglicht das nichtzentrale Verarbeiten der Signale durch die Verwendung eines Wellenformanalysators 3o auf Mikroprozessorbasis, mit dem die empfangenen Analogsignale in Digital signale umgewandelt werden können, während durch Verwendung eines Hilfsrechners die Anzeige- und Druckfunktionen gesteuert werden. Die Prüfeinrichtung 1o liefertThe testing device 1o enables the non-central processing of the Signals through the use of a microprocessor based waveform analyzer 3o which converts the received analog signals into digital signals can be converted, while the display and printing functions are controlled by using an auxiliary computer. The test device 1o delivers

EPO COPY #1EPO COPY # 1

-24--24-

,-- . ferner eine augenblickliche Anzeige der Parameter des Individuums nach jedem Atemzug und vor dem näctisten-Atemzug., -. also an instantaneous display of the individual's parameters after each Breath and before the neatist's breath.

Die Schläuche zum Probenehmen und der Gasstrommeßmodul 16 sind beweglich an einer einstellbaren federvorgespannten Auslegereinrichtung angeordnet. :
Der Wellenformanalysator 3o umfaßt vorzugsweise ein LED-Anzeigefenster 3oa zum Anzeigen des Atmungsvolumens, der Endwerte für CO2 und O2 und der
The hoses for sampling and the gas flow measuring module 16 are movably arranged on an adjustable spring-loaded boom device. :
The waveform analyzer 3o preferably comprises an LED display window 3oa for displaying the respiratory volume, the final values for CO 2 and O 2 and the

Herzfrequenz. Heart rate.

Ein Analog/Digital-Konverter, der mit einem GasstromvolumenmesserAn analog to digital converter that works with a gas flow volume meter

verbunden ist, kann mit dem Rechner 4o verbunden sein, . während eine 32-Zeichen-A/N-Anzeige mit dem Wellenformanalysator 3o verbunden werden kann.is connected, can be connected to the computer 4o,. during a 32-character A / N display can be connected to the waveform analyzer 3o.

Während der Rechner 4o als der Prüfeinrichtung 1o nachgeschaltet beschrieben wurde, kann er auch verwendet werden, um andere numerische Rechnungen, die sich auf die Einrichtung 1o beziehen oder nicht, durchzuführen, um das besteWhile the computer 4o is described as being connected downstream of the test device 1o it can also be used to perform other numerical calculations, whether or not related to the device 1o, for the best

"" Timesharing zu erreichen."" Achieve timeshare.

Die Prüfeinrichtung 1o kann auch für andere Arten von klinischen Anwendungen neben der beschriebenen verwendet werden. Diese können Ernährungsstudien, Wärmeerfordernisstudien usw. umfassen.The test device 1o can also be used for other types of clinical applications besides those described. these can Include nutritional studies, heat requirement studies, etc.

Der Rechner 4o, die Tastatur 44 und der plottende Drucker können auch in das Gestell 12 integriert werden, wobei der Rechner 4o in dem unteren Panel angeordnet werden kann, während ein oberes Panel für eine Polybarbonat-Overlay-Tastatur anstelle der Tastatur 44 vorgesehen sein kann. Ein plottender Printer kann ebenfalls in dem Gestell -12 vorgesehen sein, wodurch dann ein einzelnes einstückiges Gestell für die Prüfeinrichtung 1o ermöglicht wird.The computer 4o, the keyboard 44 and the plotting printer can also be used in the frame 12 can be integrated, wherein the computer 4o can be arranged in the lower panel, while an upper panel for a Polybarbonate overlay keyboard can be provided instead of keyboard 44. A plotting printer can also be provided in the frame -12, whereby a single, one-piece frame for the test device 1o is made possible.

Die Prüfeinrichtung 1o überwacht und analysiert die ersten Übungsatemzüge zur Bewertung der metabolisehen Ansprachen auf Übung, beispielsweise der Anstieg im Herzausgang, der einem Anstieg im Hubvolumen zugeordnet werden kann.The testing device 1o monitors and analyzes the first Exercise breaths to assess metabolic responses to exercise, for example the increase in the cardiac output, which can be assigned to an increase in the stroke volume.

Die Prüfeinrichtung 1o schaltet ferner die Phasenverzögerung der Analogsignale der Eingangsparametersignale auf Realzeitbasis aus.The test device 1o also switches off the phase delay of the analog signals of the input parameter signals on a real-time basis.

- Leerseite -- blank page -

EPO COPYEPO COPY

Claims (6)

Medical Graphics Corporation, 5b1 West County Road E, Shoreview, MN/USA AnsprücheMedical Graphics Corporation, 5b1 West County Road E, Shoreview, MN / USA Claims 1. Herz-Lungen-Prüfeinrichtung, gekennzeichnet durch1. Heart-lung testing facility, characterized by a) ein Mündstück zur Anordnung im Mund eines Individuums, wobei das Mundstück eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten analogen elektrischen Signals proportional Einatmunngs- und Ausatmungsgasstrom des Individuumsa) a mouthpiece for placement in the mouth of an individual, the Mouthpiece means means for generating a first analog electrical signal proportional to the inhalation and exhalation gas flow of the individual 5 umfaßt,5 includes, b) einen ersten Gasanalysator, der mit dem Mundstück gekoppelt ist, zum Erzeugen eines zweiten analogen elektrischen Signals proportional zum Anteil des Kohlendioxids in dem Ausatmungsgasstrom,b) a first gas analyzer, which is coupled to the mouthpiece, for Generating a second analog electrical signal proportional to the amount of carbon dioxide in the exhaled gas stream, c) einen zweiten Gasanalysator, der mit dem Mundstück gekoppelt ist, zum Erzeugen eines dritten analogen elektrischen Signals prooortional zu Gern Sauerstoffgehalt in dem Ausatmungsgasstrom,c) a second gas analyzer, which is coupled to the mouthpiece, for Generate a third analog electrical signal proportional to Gern Oxygen content in the exhalation gas stream, d) einen Wellenformanalysator, umfassend: 'd. a waveform analyzer comprising: ' 1) einen ersten Rechner, der programmiert ist, um arithmetische * Operationen entsprechend einem gespeicherten Instruktionsprogramm *1) a first computer which is programmed to perform arithmetic * operations according to a stored instruction program * 15 durchzuführen,15 to carry out, 2) eine durch den ersten Rechner gesteuerte Einrichtung, die mit der Einrichtung zum Erzeugen des ersten analogen elektrischen Signals und dem ersten und zweiten Gasanalysator verbunden ist, um die ersten, zweiten und dritten analogen elektrischen Signale in vorbestimmter Folge abzutasten und in digitale Größen zu wandeln, die repräsentativ für die Analogsignale während des Abtastintervalls eines jeden Signals sind,2) a device controlled by the first computer, which is connected to the device for generating the first analog electrical signal and the first and second gas analyzer is connected to sample the first, second and third analog electrical signals in a predetermined sequence and in convert digital quantities that are representative of the analog signals during the sampling interval of each signal, 3) eine Einrichtung in dem ersten Rechner zum wenigstens zeitweiligen Abspeichern der digitalen Größen als Operanden für die arithmetischen Operationen,3) a device in the first computer for at least temporarily storing the digital variables as operands for the arithmetic operations, e) eine Einrichtung zum Anzeigen der Resultate eier arithmetischen Operationen,e) means for displaying the results of an arithmetic Operations, f) einen zweiten Rechner, getrennt vom ersten Rechner, der dia Anzeigeeinrichtung steuert, undf) a second computer, separate from the first computer, which controls the display device, and g) eine Einrichtung zum übertragen der Ergebnisse tier arithmetischen Operationen von dem ersten Rechner auf den zweiten Rechner.g) means for transferring the results of animal arithmetic operations from the first computer to the second computer. EPO COPYEPO COPY 2. Herz-Lungen-Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
..--- a) eine Einrichtung-zum-Erzeugen eines Herzfrequenzsignals und
2. Heart-lung testing device according to claim 1, characterized by
..--- a) a device-for-generating a heart rate signal and
b) eine Einrichtung zum Koppeln des Herzfrequenzsignals mit der Einrichtung zum Abtasten in dem Wellenformanalysator.b) means for coupling the heart rate signal to the Means for sampling in the waveform analyzer. 3. Herz-Lungen-Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Anlegen weiterer Signale an den Wellenformanalysator vorgesehen sind, die sich auf die Arbeitsbelastung, die von dem Individuum durchgeführt wird, beziehen.3. Heart-lung testing device according to claim 1 or 2, characterized in that means for applying further signals to the Waveform analyzers are provided that relate to the workload being carried out performed by the individual.
4. Herz-Lungen-Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenzeichnet, daß die Einrichtung zum Abtasten mit einer Rate arbeitet, die wenigstens hundert mal größer als die Periode des Einatmungs- oder Ausatmungsstroms ist.4. Heart-lung testing device according to one of claims 1 to 3, characterized indicated that the means for sampling operates at a rate at least one hundred times greater than the period of the inspiratory or Expiratory flow is. 5. Herz-Lungen-Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenzeichnet, daß die Ergebnisse der arithmetischen Operationen auf den Rechner mit einer Rate übertragen werden, die eine Anzeige auf der Basis von Atemzug auf Atemzug ermöglicht.5. Heart-lung testing device according to one of claims 1 to 4, characterized indicated that the results of arithmetic operations are transmitted to the calculator at a rate that would display an indication on the basis of Breath after breath allows. 6. Herz-Lunngen-Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenzeichnet, daß eine Einrichtung zum Vergleichen der Digitalquanität, die6. Herz-Lunngen test device according to one of claims 1 to 5, characterized indicated that a means for comparing the digital quantity, the ^y repräsentativ für das erste analoge elektrische Signal ist, mit einer „ 20 vorbestimten Bezugsquantität und zum Ausschließen der Digitalquantität als Operanden, wenn die Digitalquanität die Bezugsquantität im Vergleich verfehlt, vorgesehen ist.^ y is representative of the first analog electrical signal, with a "20 predetermined reference quantity and to exclude the digital quantity as Operands when the digital quantity misses the reference quantity in comparison is provided. £0£ 0
DE19843428873 1984-08-04 1984-08-04 Heart/lung testing device Granted DE3428873A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843428873 DE3428873A1 (en) 1984-08-04 1984-08-04 Heart/lung testing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843428873 DE3428873A1 (en) 1984-08-04 1984-08-04 Heart/lung testing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3428873A1 true DE3428873A1 (en) 1986-02-13
DE3428873C2 DE3428873C2 (en) 1989-11-02

Family

ID=6242413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19843428873 Granted DE3428873A1 (en) 1984-08-04 1984-08-04 Heart/lung testing device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3428873A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0392800A1 (en) * 1989-04-11 1990-10-17 Intermedics Inc. Implantable device with circadian rhythm adjustment
DE4406286A1 (en) * 1994-02-26 1995-08-31 Stegmann Heiner Dr Med Method for determining the individual anaerobic threshold of a person

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007032541A1 (en) * 2007-07-12 2009-01-15 Siemens Ag Medical device with a device that is designed for the examination and / or treatment of at least one patient, and associated method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4440177A (en) * 1980-07-03 1984-04-03 Medical Graphics Corporation Respiratory analyzer system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4440177A (en) * 1980-07-03 1984-04-03 Medical Graphics Corporation Respiratory analyzer system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GB-Z.: Med.Biol.Eng. & Comput.19, 1981, S.340-348 *
US-Z.: Journal of Applied Physiology, 34, 1973, H.1, S.128-132 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0392800A1 (en) * 1989-04-11 1990-10-17 Intermedics Inc. Implantable device with circadian rhythm adjustment
DE4406286A1 (en) * 1994-02-26 1995-08-31 Stegmann Heiner Dr Med Method for determining the individual anaerobic threshold of a person

Also Published As

Publication number Publication date
DE3428873C2 (en) 1989-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4463764A (en) Cardiopulmonary exercise system
US4440177A (en) Respiratory analyzer system
DE60016284T2 (en) NONINVASIVE DETERMINATION OF HEART TIME VOLUME, PULMONARY BLOOD FLOW AND BLOOD GAS CONTENT
US6394967B1 (en) Method and apparatus for displaying lung sounds and performing diagnosis based on lung sound analysis
DE102004018487A1 (en) Device for monitoring gas concentrations
DE2912391B2 (en) Pulmonary function analysis device
AT515976B1 (en) Device for detecting tremors
DE69533914T2 (en) Arrangement for treating diseases
Pearce et al. Computer-based system for analysis of respiratory responses to exercise
CN112516541B (en) Auxiliary training system used before MR and CT examination
DE60115370T2 (en) Electrocardiographic system with a communication device
DE2744327C2 (en) Ventilation system
DE3706074C2 (en)
EP0742693A1 (en) Determination of the individual anaerobic threshold
DE3428873C2 (en)
US4250890A (en) Pulmonary analyzer
EP0153741A2 (en) Apparatus for the analysis of the cardiorespiratory function at rest as well as during exercise
DE3044639A1 (en) Respire phonometer for analysis of breathing cycle - associates microphone signals divided into different frequency ranges with flow meter values
WO2001098778A1 (en) Breath-alcohol measuring instrument
DE19953866A1 (en) Portable ergospirometry system for monitoring effort in work tasks or exercise, comprises a mouthpiece or mask, carbon dioxide and oxygen sensors, a processor and telemetry module with a wireless link to a base station
Caralis et al. Application of computerized exercise ECG digitization: Interpretation in large clinical trials
DE2812379B2 (en) Device for lung diagnostics
GB2162642A (en) Cardiopulmonary exercise system
Bunn et al. A comprehensive on-line computerised lung function screening test
DE19736480B4 (en) System for monitoring a patient

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: A61B 5/08

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8330 Complete disclaimer