DE4429561A1 - Lung function analysis device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lungenfunktions analyse mit einer ein Meßrohr aufweisenden Meßeinrichtung zur Erfassung von ventilatorischen Parametern des Atemtrak tes eines durch das Meßrohr ein- und ausatmenden Patienten und einer Pumpenanordnung zur Erzeugung eines dem Meßrohr zugeleiteten pulsierenden Luftstroms.The invention relates to a device for pulmonary function analysis with a measuring device having a measuring tube for recording ventilation parameters of the respiratory tract tes of a patient breathing in and out through the measuring tube and a pump arrangement for generating a measuring tube supplied pulsating air flow.
Derartige Geräte werden in der Lungenfunktionsdiagnostik zur frühzeitigen Erkennung von obstruktiven und restriktiven Atemwegerkrankungen eingesetzt. Sie ermöglichen eine sichere Diagnostik mit verhältnismäßig geringem apparativen Aufwand, insbesondere ohne die Notwendigkeit eines Speziallabors.Such devices are used in lung function diagnostics early detection of obstructive and restrictive Respiratory diseases used. They enable safe Diagnostics with relatively little expenditure on equipment, especially without the need for a special laboratory.
Aus der DE-OS 35 29 367 ist ein Gerät zur Messung der Lungen funktion bekannt, mit dem als ventilatorische Parameter das Atemvolumen, der Atemluftfluß und der Atemwegswiderstand ermittelt werden können. Als zentrales Element enthält das Gerät ein offenes Meßrohr, das von einem feinmaschigen, sich über den gesamten Querschnitt des Rohres erstreckenden Draht netz in zwei Bereiche unterteilt wird.DE-OS 35 29 367 is a device for measuring the lungs function known, with the as the ventilation parameters Tidal volume, air flow and airway resistance can be determined. The central element is that Device an open measuring tube, which is of a fine-meshed, itself Wire extending over the entire cross section of the tube network is divided into two areas.
Das Drahtnetz bildet dabei einen definierten Strömungswider stand im Meßrohr. Durch Messung des beiderseitig des Draht netzes jeweils vorliegenden Druckes wird der bei einer Luft strömung sich am Drahtnetz einstellende Druckabfall ermit telt. Aus dem zeitlichen Verlauf des Druckabfalls läßt sich der Atem-Volumenstrom und das Atemvolumen des Patienten ermitteln.The wire mesh forms a defined flow resistance stood in the measuring tube. By measuring the both sides of the wire net of the prevailing pressure is that of air flow resulting in pressure drop on the wire mesh telt. From the time course of the pressure drop can be seen the patient's breathing volume flow and breathing volume determine.
Ferner ermöglicht das bekannte Gerät die für eine Vielzahl von Bronchial- und Lungenerkrankungen wichtige Bestimmung des Atemwegwiderstands, und zwar nach dem sogenannten Oszillationsverfahren. Hierfür wird der Atmung des Patien ten, die bei einer Frequenz im Bereich von etwa 0,1 bis 0,5 Hertz erfolgt, ein höherfrequenter, sinusförmig oszillieren der Luftstrom aufgeprägt, der von einer Membranpumpe erzeugt wird. Aus dem im Meßrohr registrierten Oszillationsdruck ist dann der Atemwegwiderstand des Patienten ermittelbar.Furthermore, the known device allows for a variety important determination of bronchial and lung diseases the airway resistance, according to the so-called Oscillation method. For this the patient's breathing ten at a frequency in the range of about 0.1 to 0.5 Hertz occurs, a higher frequency, oscillate sinusoidally imprinted the airflow generated by a diaphragm pump becomes. From the oscillation pressure registered in the measuring tube then the patient's airway resistance can be determined.
Außerdem läßt sich bei dem Oszillationsverfahren durch eine gezielte Veränderung der Schwingungsfrequenz des aufgepräg ten Luftstroms zum einen eine Bestimmung der Impedanz der Atemwege und zum-anderen eine Bestimmung des frequenzabhän gigen Parameters Phi erreichen. Der Parameter Phi stellt den Phasenwinkel zwischen Fluß- und Druckmaximum der Oszilla tionsströmung dar, wird auch als Phasenwinkel des Lungenwi derstands bezeichnet, und liefert wichtige Informationen über mögliche pathologische Veränderungen des Atemtraktes.In addition, in the oscillation process, a deliberate change in the vibration frequency of the impressed air flow firstly a determination of the impedance of the Respiratory tract and on the other hand a determination of the frequency-dependent reach the current parameter Phi. The parameter Phi represents the Phase angle between the flow and pressure maximum of the oszilla tion flow is also called the phase angle of the lung lung derstands, and provides important information about possible pathological changes in the respiratory tract.
Nachteilig an der beschriebenen Vorrichtung zur Lungenfunk tionsanalyse ist es, daß für die Messung frequenzabhängiger Parameterwerte grundsätzlich langwierige Messungen erforder lich sind, da hierfür in zeitlicher Folge Einzelmessungen mit jeweils unterschiedlichen Frequenzen gefahren werden müssen.A disadvantage of the device described for pulmonary radio tion analysis, it is that frequency-dependent for the measurement Parameter values generally require lengthy measurements are because individual measurements are carried out in chronological order are driven with different frequencies have to.
Außerdem ist bei Messungen mit der beschriebenen Vorrichtung nicht gewährleistet, daß der Patient auch bei starker Atmung (z. B. unter Belastung) ausreichend Frischluft atmet, da mit dem von der Membranpumpe erzeugten Luftstrom ein unerwünsch tes erneutes Einatmen von bereits ausgeatmeter Luft nicht sicher vermieden werden kann.In addition, measurements with the device described does not guarantee that the patient will breathe heavily (e.g. under load) breathes sufficient fresh air, because with the air flow generated by the diaphragm pump an undesirable Do not breathe in freshly exhaled air again can be safely avoided.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Lungen funktionsanalyse der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die eine besonders schnelle Erfassung der interessierenden, insbesondere frequenzabhängigen ventilatorischen Parameter bei gleichzeitig zuverlässiger Verhinderung der Rückatmung von vom Patienten ausgeatmeter Luft ermöglicht.The object of the invention is a device for lungs to create a functional analysis of the type specified at the outset, which is a particularly quick capture of the interested, in particular frequency-dependent ventilation parameters with reliable prevention of rebreathing at the same time of air exhaled by the patient.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch ge löst, daß mittels der Pumpenanordnung ein pulsierender Luft strom mit vorgebbarer Impulsform und/oder mit vorgebbarem Gleichanteil erzeugbar ist.The object underlying the invention is thereby ge solves that pulsating air by means of the pump arrangement current with predefinable pulse shape and / or with predefinable Direct component can be generated.
Die Verwendung eines nach der Erfindung erzeugten Impulsluft
stroms liefert die folgenden wesentlichen Vorteile:
Sind beliebige, insbesondere von der Sinusform abweichende
Impulsformen vorgebbar, so stellen diese Überlagerungen
mehrerer sinusförmiger Schwingungen dar, die wiederum Har
monische der Grundschwingung des pulsierenden Luftstroms
sind. Damit können dem Atemluftstrom zur gleichen Zeit
pulsierende Luftstromanteile verschiedener Frequenzen und
Amplituden aufgeprägt werden. Dies ermöglicht es, das
Frequenzverhalten aller ventilatorischen Parameter zur
gleichen Zeit zu erfassen, was eine besonders schnelle und
bequeme Messung ermöglicht.The use of a pulse air stream generated according to the invention provides the following major advantages:
If any pulse shapes, in particular deviating from the sinusoidal shape, can be specified, these represent superpositions of several sinusoidal vibrations, which in turn are harmonic to the fundamental vibration of the pulsating airflow. This means that pulsating airflow components of different frequencies and amplitudes can be impressed on the breathing airflow at the same time. This makes it possible to record the frequency behavior of all ventilation parameters at the same time, which enables a particularly quick and convenient measurement.
Im Vergleich zu herkömmlichen Meßstationen entfällt hier also die Notwendigkeit, zur Ermittlung der frequenzabhän gigen ventilatorischen Parameter die Schwingungsfrequenz des pulsierenden Luftstroms im Rahmen langwieriger Messungen mit jeweils verschiedenen Frequenzen verändern zu müssen. Da die Messung des Frequenzverhaltens dieser Parameter bei verschie denen Frequenzen nunmehr im gleichen Augenblick erfolgt, werden durch sich ändernde Meßbedingungen verursachte Meß fehler im wesentlichen ausgeschlossen, wodurch eine erhöhte Meßgenauigkeit erreichbar ist.Compared to conventional measuring stations, there is no need here So the need to determine the frequency dependency ventilation parameters the oscillation frequency of the pulsating air flow as part of lengthy measurements to have to change different frequencies. Since the Measurement of the frequency response of these parameters at various which frequencies now occur at the same instant, are caused by changing measurement conditions errors essentially excluded, thereby increasing Accuracy of measurement is achievable.
Weist der erzeugte pulsierende Luftstrom ferner einen vorgeb baren Gleichstromanteil auf, so läßt sich der mittlere Volu menstrom des pulsierenden Luftstroms stets so einstellen, daß er einerseits ausreichend groß ist, um sicherzustellen, daß eine unerwünschte Rückatmung von vom Patienten ausgeat meter Luft unterbleibt, andererseits jedoch nicht so groß ist, daß er die Ruheatmung des Patienten nachhaltig beein flußt.If the generated pulsating air flow also specifies a the direct DC component, so the average volu Always set the flow rate of the pulsating air flow so that that it is large enough to ensure that unwanted rebreathing from exhaled by the patient meters of air is omitted, but on the other hand not as large is that it has a lasting effect on the patient's breathing at rest flows.
Für die verschiedenen zu bestimmenden ventilatorischen Parameter können jeweils unterschiedliche mittlere Volumen stromwerte vorgesehen sein.For the different ventilator to be determined Parameters can each have different mean volumes current values may be provided.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Pumpenanordnung eine Rotationspumpe, insbesondere Flügelpumpe, Kreiselpumpe oder Drehschieberpumpe, und eine an ihrem Ausgang die Speise spannung der Rotationspumpe bereitstellende Steuereinheit umfaßt. Eine Rotationspumpe erzeugt bei einer konstanten Umdrehungsgeschwindigkeit des Kolbens einen im wesentlichen konstanten Luftstrom, wobei durch Änderungen der Kolben drehzahl dem Gleichstromanteil ein pulsierender Luftstrom anteil auf geprägt werden kann. Dies ermöglicht es, durch eine geeignete Ansteuerung der Rotationspumpe mit einer entsprechenden Speisespannung einen zeitlich veränderlichen Luftstrom mit beliebig wählbaren Gleich- und Wechselstrom anteilen zu erzeugen.It is particularly advantageous if the pump arrangement has a Rotary pump, in particular vane pump, centrifugal pump or Rotary vane pump, and one at its outlet the food voltage of the control unit providing the rotary pump includes. A rotary pump produces at a constant Speed of rotation of the piston essentially one constant air flow, taking changes in the pistons speed the DC component a pulsating air flow share of can be embossed. This allows through a suitable control of the rotary pump with a corresponding supply voltage a variable over time Air flow with any selectable direct and alternating current to generate shares.
Hierfür setzt sich die Ausgangsspannung der Steuereinheit zweckmäßigerweise aus einem Gleichspannungsanteil einstell barer Amplitude und einem aufgeprägten, periodischen Modula tionsspannungsanteil zusammen.The output voltage of the control unit is set for this expediently set from a DC voltage component bar amplitude and an embossed, periodic modula tion voltage share together.
Wenn sich der Modulationsspannungsanteil aus einer Überlage rung von Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen und/oder Amplituden zusammensetzt und diese Frequenzen und/oder Ampli tuden einstellbar sind, kann ein Modulationsspannungsanteil beliebig wählbaren Form erzeugt werden.If the modulation voltage component comes from a blanket tion of vibrations of different frequencies and / or Amplitudes composed and these frequencies and / or ampli can be adjusted, a modulation voltage component any shape you choose.
In den meisten Fällen wird es jedoch ausreichend sein, wenn der Modulationsspannungsanteil als Rechteckspannung vorgeb barer Grundfrequenz und vorgebbarer Amplitude festgelegt ist. Die Steuereinheit ist dann sehr viel einfacher aufge baut und kann beispielsweise aus einer einfachen elektro nischen Schalteranordnung bestehen. Da die Rechteckspannung alle ungeradzahligen Harmonischen der Grundschwingung bein haltet, können hier der Phasenwinkel des Lungenwiderstands und andere frequenzabhängige Parameter bei der Grundschwin gung und allen ungeradzahligen Harmonischen der Grundschwin gung mit einer einzigen Messung bestimmt werden. In most cases, however, it will be sufficient if the modulation voltage component specified as a square wave voltage basic frequency and predeterminable amplitude is. The control unit is then opened up much more simply builds and can, for example, from a simple electro African switch arrangement exist. Because the square wave voltage all odd harmonics of the fundamental wave stops, here the phase angle of the lung resistance and other frequency-dependent parameters for the basic swine and all odd harmonics of the fundamental vibration be determined with a single measurement.
Wird als Modulationsspannungsanteil eine Dreieckspannung ver wendet, bietet dies den Vorteil, daß eine Messung auch bei den geradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz ermöglicht wird, da eine Dreieckspannung grundsätzlich alle Harmoni schen der Grundfrequenz beinhaltet. Eine Dreieckspannung läßt sich elektronisch ebenfalls auf sehr einfachem Wege re alisieren.If a triangular voltage is used as the modulation voltage component turns, this has the advantage that a measurement also enables the even harmonics of the fundamental frequency as a triangle voltage basically all harmonics includes the fundamental frequency. A triangle tension can also be electronically re in a very simple way alize.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einzelimpulse treppen förmig ausgebildet sind, da sich ein aus treppenförmigen Einzelimpulsen aufgebauter Modulationsspannungsanteil eben falls aus allen Harmonischen der Grundfrequenz zusammensetzt und sich zudem elektronisch auf einfache Weise erzeugen läßt.It is particularly advantageous if the individual pulses step up are shaped like a staircase Single pulses of modulation voltage component if composed of all harmonics of the fundamental frequency and also generate themselves electronically in a simple manner leaves.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der Modulationsspannungsanteil von trapezförmi gen Einzelimpulsen gebildet ist. Ein solcher Modulationsspan nungsanteil setzt sich wiederum aus allen Harmonischen der Grundschwingung zusammen, wobei jedoch die geradzahligen Harmonischen eine geringere Amplitude aufweisen als die un geradzahligen.Another embodiment of the invention is characterized in that the modulation voltage component of trapezoidal gene individual pulses is formed. Such a modulation chip In turn, the proportion is made up of all harmonics of the Fundamental together, but the even number Harmonics have a lower amplitude than the un even-numbered.
Ein mit trapezförmigen Einzelimpulsen pulsierender Luft stromanteil kann sich beim Betreiben der Rotationspumpe mit einer Rechteckspannung - bedingt durch die Massenträgheit der Rotationspumpe - auch automatisch einstellen.An air pulsating with trapezoidal single impulses The current portion can change when operating the rotary pump a square wave voltage - due to the inertia the rotary pump - also set automatically.
Bei Verwendung eines Modulationsspannungsanteils einer recht eckigen, dreieckigen, treppenförmigen oder trapezförmigen Einzelimpulsform läßt sich die Messung durch geeignete Wahl der Impulshöhe und/oder der Impulsfrequenz, im Fall treppen förmiger Impulse zusätzlich durch Vorgabe der Stufenhöhe und -breite und im Fall trapezförmiger Impulse zusätzlich durch die Vorgabe der Flankensteilheit beeinflussen. Durch eine geeignete Wahl dieser Einstellgrößen ist auch eine Opti mierung der Messung in Hinblick auf die Meßgenauigkeit mög lich.When using a modulation voltage component a right angular, triangular, stair-shaped or trapezoidal The measurement can be made in individual pulse form by suitable choice the pulse height and / or the pulse frequency, in the case of stairs shaped impulses by specifying the step height and -wide and in the case of trapezoidal impulses influence the specification of the slope. By a a suitable choice of these setting variables is also an opti mation of the measurement with regard to the measuring accuracy possible Lich.
Die Frequenzen, bei denen der Lungenwiderstand ermittelt wird, sollten möglichst nahe der Atemfrequenz liegen, an dererseits sollte die Ruheatmung selbst nach Möglichkeit unbeeinflußt bleiben. Diesbezüglich hat es sich als vorteil haft erwiesen, wenn der pulsierende Luftstrom eine Grund frequenz von 4, 8 oder 16 Hertz aufweist. Die Untersuchung des Lungenwiderstands wird dann bei 4, 8 und 16 Hertz durch geführt. Bei Verwendung eines pulsierenden Luftstroms mit treppenförmigen Einzelimpulsen wird als Grundfrequenz 4 Hertz bevorzugt.The frequencies at which the pulmonary resistance is determined should be as close as possible to the respiratory rate; on the other hand, resting breathing itself should remain unaffected if possible. In this regard, it has proven to be advantageous if the pulsating air flow has a basic frequency of 4, 8 or 16 Hertz. The lung resistance test is then carried out at 4, 8 and 16 Hertz. When using a pulsating air flow with step-shaped individual pulses, 4 Hertz is preferred as the basic frequency.
Vorzugsweise ist das Meßrohr mit einem Handgriff lösbar ver bunden, in dem Druckfühler zur Messung des Differenzdrucks untergebracht sind.Preferably, the measuring tube is detachably ver with a handle bound in the pressure sensor for measuring the differential pressure are accommodated.
Damit dem Atemluftstrom des Patienten ein Strömungswider stand entgegengesetzt wird, ist vorzugsweise an dem vom Pa tienten abgewandten Ende des Meßrohrs ein offener Wider standsschlauch einer insbesondere frei wählbaren Strömungs impedanz angeschlossen. Eine besonders einfache und kompakte Meßanordnung wird erreicht, wenn der Schlauch für die Zufuhr des pulsierenden Luftstroms innerhalb des Widerstands schlauches zum Meßrohr geführt ist.This is a flow resistance to the patient's breathing air flow was opposed, is preferably on the Pa tient opposite end of the measuring tube an open resistance stand hose of a freely selectable flow in particular impedance connected. A particularly simple and compact Measuring arrangement is achieved when the hose for the supply of the pulsating air flow within the resistor hose to the measuring tube.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further preferred embodiments of the invention are in the Subclaims specified.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beschrie ben, deren einzige Figur eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführung eines Lungenfunktionsanalysegerätes nach der Erfindung zeigt.The invention is described below with reference to the drawing ben, whose only figure is a schematic representation of a preferred embodiment of a lung function analyzer according to the invention shows.
Der zur Bestimmung der Funktionsparameter dienende Meßkopf besteht aus einem vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Rohr 1 mit einem Durchmesser von etwa 25 bis 30 mm, das im Bereich seiner Mitte eine Erweiterung aufweist, in der die Meßvorrichtung untergebracht ist.The measuring head used to determine the functional parameters consists of a tube 1, preferably made of plastic, with a diameter of approximately 25 to 30 mm, which has an extension in the area of its center in which the measuring device is accommodated.
An dem einen Ende 2 des Rohres 1 wird ein nicht dargestell tes Mundstück aufgesteckt, das der Patient während der Atemmessung im Mund hält.At one end 2 of the tube 1 , a mouthpiece, not shown, is attached, which the patient holds in the mouth during the breath measurement.
Am patientenfernen anderen Ende 3 des Rohres 1 kann ein Widerstandsschlauch 4 aufgesteckt sein, der bei der Atem widerstandsmessung die Aufgabe hat, dem pulsierenden Luft strom einen gewissen Strömungswiderstand entgegenzusetzen. Ein solcher Strömungswiderstand kann prinzipiell auch auf andere Weise, beispielsweise durch eine Drosselstelle am patientenfernen Ende 3 des Meßrohrs 1, realisiert sein.At the far end 3 of the tube 1 remote from the patient, a resistance hose 4 can be plugged on, which has the task of measuring resistance to breath, to oppose the pulsating air flow with a certain flow resistance. Such a flow resistance can in principle also be realized in a different way, for example by means of a throttle point at the patient's distal end 3 of the measuring tube 1 .
Innerhalb des Widerstandsschlauchs 4 verläuft ein Luftzuführ schlauch 5 deutlich geringeren Durchmessers, der an seinem pumpenseitigen Ende 6 an den Druckausgang einer Flügelpumpe 7 angeschlossen ist und an seinem anderen Ende 8 in das Meß rohr 1 mündet. Auf diese Weise kann ein von der Flügelpumpe 7 erzeugter externer Luftstrom dem Atemluftstrom des Patien ten im Meßrohr 1 überlagert werden.Within the resistance hose 4 runs an air supply hose 5 of significantly smaller diameter, which is connected at its pump end 6 to the pressure outlet of a vane pump 7 and at its other end 8 opens into the measuring tube 1 . In this way, an external air flow generated by the vane pump 7 can be superimposed on the patient's breathing air flow in the measuring tube 1 .
In dem erweiterten Abschnitt des Meßrohres 1 erstreckt sich mittig über den gesamten Querschnitt der Erweiterung ein feinmaschiges Drahtnetz 9. Zu beiden Seiten des Drahtnetzes 9 sind in der Meßrohrwandung Ringkanäle 10, 11 ausgebildet, die jeweils über radiale Durchgänge mit dem Rohrinneren in Verbindung stehen. Die Messung der am Drahtnetz 9 auftreten den Druckdifferenz erfolgt über einen Druckaufnehmer 12, der mit den beiden Ringkanälen 10, 11 in Verbindung steht. Zu sätzlich ist an zumindest einem der Ringkanäle 10, 11 ein ebenfalls mit dem Bezugszeichen 12 bezeichneter weiterer Druckaufnehmer zur Ermittlung des Absolutdrucks angeschlos sen. Die Druckaufnehmer 12 befinden sich vorzugsweise in einem Handgriff 13, der lösbar mit dem Meßrohr 1 verbunden ist. In the enlarged section of the measuring tube 1 , a fine-meshed wire mesh 9 extends centrally over the entire cross section of the extension. On both sides of the wire mesh 9 , ring channels 10 , 11 are formed in the measuring tube wall, each of which is connected to the interior of the tube via radial passages. The measurement of the pressure difference occurring on the wire mesh 9 takes place via a pressure sensor 12 which is connected to the two ring channels 10 , 11 . In addition, at least one of the ring channels 10 , 11 is also a further pressure transducer, also designated by the reference number 12 , for determining the absolute pressure. The pressure transducers 12 are preferably located in a handle 13 which is detachably connected to the measuring tube 1 .
Eine Steuereinheit 17 ist mit ihrem Ausgang 18 über eine Steuerleitung 19 mit der Flügelpumpe 7 verbunden.A control unit 17 has its output 18 connected to the vane pump 7 via a control line 19 .
An der Steuereinheit 17 kann ein Bedienungsfeld 14 vorge sehen sein. Genausogut ist es möglich, die Steuereinheit 17 größtenteils oder ausschließlich durch ein externes Gerät oder einen externen Computer zu steuern, wodurch die Vorgabe abrufbarer Meßprogramme ermöglicht wird.On the control unit 17 , a control panel 14 can be seen easily. It is just as possible to control the control unit 17 for the most part or exclusively by means of an external device or an external computer, thereby making it possible to specify available measurement programs.
Steuereinheit 17 und Flügelpumpe 7 müssen nicht zweikomponen tig ausgeführt sein, sondern können auch in einem gemeinsa men Gehäuse untergebracht sein.Control unit 17 and vane pump 7 do not have to be two-component, but can also be housed in a common housing.
Die Flügelpumpe 7 enthält eine zylindrische Pumpenkammer 21, in der ein Rotationskolben 22 exzentrisch gelagert ist. In radialen Ausnehmungen des Rotationskolbens 22 sind Flügel 23 radialverschieblich eingesetzt und dichten die zwischen dem Rotationskolben 22 und der Pumpenkammer 21 liegenden Pump volumina ab, deren Größen sich bei Drehung des Kolbens 22 ändern. Derartige Flügelpumpen 7 sind auch als mikromecha nische Pumpen in Miniaturausführung erhältlich.The vane pump 7 contains a cylindrical pump chamber 21 , in which a rotary piston 22 is mounted eccentrically. In the radial recesses of the rotary piston 22 , vanes 23 are inserted in a radially displaceable manner and seal the pump volumes lying between the rotary piston 22 and the pump chamber 21 , the sizes of which change when the piston 22 rotates. Vane pumps 7 of this type are also available as miniature micromechanical pumps.
Wichtig für die Erfindung ist, daß sich - wie bereits er läutert - mit einer solchen Flügelpumpe 7 durch Steuerung der Umdrehungszahl des Rotationskolbens 22 ein in bezug auf den Gleich- und Wechselanteil beliebiger Volumenstrom erzeu gen läßt.It is important for the invention that - as already explained - with such a vane pump 7 by controlling the number of revolutions of the rotary piston 22, a volume flow in relation to the DC and AC components can be generated.
Bei der Atemwiderstandsmessung erzeugt die Steuereinheit 17 ein Ausgangssignal, das vorzugsweise eine fest vorgegebene Impulsform aufweist, deren Frequenzbestandteile bekannt sind. Am Ausgang 8 des Luftzuführschlauches 5 liegt dann eine pulsierende Luftströmung mit entsprechenden Schwingungs anteilen vor. Der am Mundstück des Meßrohres 1 entstehende Absolut- bzw. Differenzdruck wird in bekannter Weise von den Druckaufnehmern 12 erfaßt und in elektrische Signale umgewan delt. Da die verschiedenen Schwingungsanteile der pulsieren den Luftströmung nach Amplitude und Frequenz bekannt sind, lassen sich aus den Signalen der Druckaufnehmer 12 alle interessierende ventilatorischen Parameter ermitteln. Hier für ist eine nicht dargestellte mikroprozessorgesteuerte Recheneinheit vorgesehen, die zur Darstellung der Meßergeb nisse mit einem in der Figur ebenfalls nicht gezeigten Moni tor verbunden ist.During the breathing resistance measurement, the control unit 17 generates an output signal, which preferably has a predetermined pulse shape, the frequency components of which are known. At the outlet 8 of the air supply hose 5, there is then a pulsating air flow with corresponding vibration components. The resulting at the mouthpiece of the measuring tube 1 absolute or differential pressure is detected in a known manner by the pressure transducers 12 and converted into electrical signals. Since the various vibration components of the pulsating air flow according to amplitude and frequency are known, all the ventilation parameters of interest can be determined from the signals of the pressure transducers 12 . A microprocessor-controlled computing unit, not shown, is provided for this, which is connected to a monitor, also not shown in the figure, for displaying the measurement results.
Außerdem ist es prinzipiell möglich, daß die Flügelpumpe 7, bei der es sich auch um eine andere Rotationspumpe mit den beschriebenen Eigenschaften handeln kann, integral im Hand griff 13 aufgenommen ist.In addition, it is possible in principle that the vane pump 7 , which can also be a different rotary pump with the described properties, was integrated in the handle 13 .
Die Flügelpumpe 7 kann aber auch insbesondere gemeinsam mit der Recheneinheit und/oder der Steuereinheit 17 in einem externen Gehäuse untergebracht sein, wodurch die Vorrichtung insgesamt besonders kompakt ausgeführt werden kann. Eine der art kompakte Anordnung ist besonders dann möglich, wenn die Steuereinheit 17 als einfacher elektronischer Schalter zur Erzeugung einer Rechteck- oder Treppenspannung realisiert ist, die Pumpe 7 als mikromechanischer Aktor ausgeführt ist und die Recheneinheit im wesentlichen aus einem Mikrochip besteht.The vane pump 7 can, however, also be accommodated in particular in an external housing together with the computing unit and / or the control unit 17, as a result of which the device as a whole can be made particularly compact. Such a compact arrangement is particularly possible if the control unit 17 is implemented as a simple electronic switch for generating a square-wave or stair voltage, the pump 7 is designed as a micromechanical actuator and the computing unit essentially consists of a microchip.
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4429561A DE4429561A1 (en) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | Lung function analysis device |
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DE4429561A DE4429561A1 (en) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | Lung function analysis device |
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DE4429561A1 true DE4429561A1 (en) | 1996-02-22 |
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Family Applications (1)
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DE4429561A Ceased DE4429561A1 (en) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | Lung function analysis device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4429561A1 (en) |
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