DE69014694T2 - Verfahren und Gerät zur Messung eines Gasparameters in Isolation von Gasdruckfluktuationen. - Google Patents
Verfahren und Gerät zur Messung eines Gasparameters in Isolation von Gasdruckfluktuationen.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Messung von Gasparametern und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung eines unbekannten Parameters eines Gases in Abschirmung vor Schwankungen im Druck des Gases.
- Es gibt zahlreiche Fälle, in denen ein unbekannter Parameter eines Gases gemessen werden muß. Beispielsweise ist es auf medizinischem Gebiet oft erforderlich, solche Parameter wie Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen in einem Gasgemisch entweder in einer Inspirationssleitung oder in einer Expirationsleitung eines Beatmungsgerätes für einen Patienten zu messen, siehe z.B. das US-Patent US-A-4 202 352, das eine Einrichtung zur Messung des ausgeatmeten Gases bei Säuglingen beschreibt. Schwankungen im Druck des Gases während des Meßvorgangs können die Geauigkeit der Messungen beeinflussen oder sogar die Durchführung der Messungen unmöglich machen. Es ist daher äußerst wünschenswert, den Druck des Gases relativ konstant zu halten, während die Messungen durchgeführt werden.
- Wenn das Gas nicht in Bewegung ist, ist es relativ leicht, den Druck konstant zu halten, um die notwendigen Messungen durchzuführen. Selbst wenn das Gas in Bewegung ist, können die Konzentrationsmessungen zufriedenstellend durchgeführt werden, wenn der Druck des in Bewegung befindlichen Gases relativ konstant bleibt. Wenn dagegen die Gasströmungsgeschwindigkeit und der Gasdruck ungleichmäßig sind, wie es in einem Luftkanal eines Beatmungsgerätes für einen Patienten der Fall ist, werden genaue Parametermessungen schwierig oder unmöglich.
- Jüngste Fortschritte in der medizinischen Diagnostik und bei therapeutischen Verfahren machen es dringend erforderlich, nach einem Weg zur kontinuierlichen Messung der Parameter der Gase zu suchen, die von einem Patienten an einem Beatmungsgerät ein- oder ausgeatmet werden. Es wurden verschiedene Verfahren zur Messung derartiger Parameter vorgeschlagen, keines von ihnen hat jedoch angemessen das Problem der Durchführung genauer Messungen unter den Bedingungen schwankenden Druckes ünd schwankender Gasströmungsgeschwindigkeit gelöst, die in den Luftkanälen von Beatmungsgeräten auftreten. Es bleibt daher dringend notwendig, nach einem Weg zur Messung der Parameter eines Gases zu suchen, z.B. eines Gases in einem Luftkanal eines Patienten, abgeschirmt gegen Schwankungen im Druck und in der Strömungsgeschwindigkeit des Gases.
- Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung existiert eine Anlage zur Messung eines Testgasparameters, wobei die Anlage folgendes umfaßt: eine Quelle für das Testgas, einen Sensor, der mit der Testgasquelle in Fluidverbindung steht und den Parameter des Testgases messen kann, eine Pumpeneinrichtung, die mit dem Sensor in Fluidverbindung steht, um das Testgas aus der Testgasquelle in den Sensor zu ziehen, und eine Einrichtung, die den Sensor gegen jegliche Schwankungen im Druck des Testgases abschirmt; einen Luftkondensator, der stromauf von dem Sensor in Fluidverbindung mit diesem angeordnet ist und eine Gasmenge speichern kann; eine alternative Gasquelle mit einem im wesentlichen konstanten Druck; eine Einrichtung zur Steuerung der Fluidströmung mit einem ersten Fluidströmungsweg, der zwischen dem Luftkondensator und der Testgasquelle angeschlossen werden kann, und einem zweiten Fluidströmungsweg, der zwischen dem Luftkondensator und der alternativen Gasquelle angeschlossen werden kann, wobei die Einrichtung zur Steuerung der Fluidströmung den ersten Fluidströmungsweg öffnen kann, damit das Testgas in den Luftkondensator strömt, um anschließend den ersten Strömungsweg zu schließen und den zweiten Fluidströmungsweg zwischen dem Luftkondensator und der alternativen Gasquelle zu öffnen und dadurch den Luftkondensator und den Sensor gegen jegliche Schwankungen im Druck des Testgases abzuschirmen; eine Anzeigeeinrichtung, die mit dem Sensor elektrisch verbunden ist, um ein Ausgangssignal abzusetzen, welches das Maß des Testgasparameters darstellt; gekennzeichnet durch: eine Zeitsteuereinrichtung, die mit der Einrichtung zur Steuerung des Fluidstromes und mit der Anzeigeeinrichtung elektrisch verbunden ist, um den ersten Fluidströmungsweg für einen vorbestimmten Zeitraum zu öffnen, bis der Luftkondensator und der Sensor mit dem Testgas gefüllt sind, um den ersten Fluidströmungsweg zu schließen und den zweiten Fluidströmungsweg zu öffnen, und um die Anzeigeeinrichtung dahingehend zu steuern, daß sie anfängt, das Ausgangssignal für einen vorbestimmten Zeitraum nach dem Öffnen des zweiten Fluidströmungsweges abzusetzen, wenn der Druck des Testgases konstant gehalten wird, so daß das Ausgangssignal nur dann abgesetzt wird, wenn der Druck des Testgases in dem Sensor konstant gehalten wird.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur Messung eines Testgasparameters isoliert gegen Gasdruckschwankungen vorgesehen, umfassend die folgenden Schritte: Öffnen eines ersten Fluidströmungsweges, damit das Testgas in einen Luftkondensator strömen kann; Einleiten des Testgases durch den Luftkondensator in einen Sensor, um den Parameter des Testgases zu messen, wodurch der Luftkondensator mit dem Testgas gefüllt wird; Schließen des ersten Fluidströmungsweges; Öffnen eines zweiten Fluidströmungsweges zwischen einer alternativen Gasquelle mit konstantem Druck und dem Luftkondensator und auf diese Weise Isolieren des Sensors gegen jegliche Schwankungen im Druck des Testgases; den Druck in dem Sensor für einen vorbestimmten Zeitraum nach dem Schließen des zweiten Fluidströmungsweges sich stabilisieren lassen, bevor der Parameter des Testgases gemessen wird, und Messen des Parameters des Testgases bei konstantem Druck, bevor es zu einer starken Vermischung des alternativen Gases mit dem in dem Luftkondensator gespeicherten Gas kommt.
- Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung eines Parameters eines Testgases abgeschirmt gegen Schwankungen im Druck und in der Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch Einziehen des Gases in einen Luftkondensator und durch anschließendes Zuführen eines alternativen Gases bei einem konstanten Druck zu einem Einlaß des Kondensators vor, während die Messung durchgeführt wird.
- Kurzgesagt und in allgemeinen Begriffen umfaßt die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen Sensor zur Messung des unbekannten Parameters des Testgases, eine Pumpe stromab vom Sensor für das Einziehen des Gases in den Sensor, einen Luftkondensator stromauf vom Sensor für die Speicherung einer Gasmenge, eine alternative Gasquelle mit konstantem Druck und Einrichtungen zur Steuerung der Fluidströmung.
- Gemäß der Erfindung öffnet die Einrichtung zur Steuerung der Fluidströmung einen ersten Fluidströmungsweg für das Testgas in den Luftkondensator für einen hinreichenden Zeitraum, damit die Pumpe das Gas durch den Luftkondensator in den Sensor ziehen und dadurch den Luftkondensator mit dem Testgas füllen kann. Danach wird der erste Strömungsweg geschlossen und ein zweiter Strömungsweg zwischen dem Luftkondensator und der alternativen Gasquelle geöffnet, wodurch der Luftkondensator und der Sensor gegen jegliche Schwankungen im Druck des Testgases abgeschirmt werden. Der Luftkondensator verhindert jegliche wesentliche Vermischung des alternativen Gases mit dem gespeicherten Testgas für einen hinreichenden Zeitraum, damit der Sensor den unbekannten Parameter des Testgases unter konstanten Druckverhältnissen messen kann. Die durch den Luftkondensator bewirkte Druckabschirmung erlaubt es, daß das Testgas während des Meßvorgangs kontinuierlich durch den Sensor strömt, während sie verhindert, daß Druckschwankungen die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Einrichtung zur Steuerung der Fluidströmung ein Ventil, beispielsweise ein Magnetventil, das einen ersten Einlaß besitzt, der in Fluidverbindung mit einer Testgasquelle steht, einen zweiten Einlaß, der in Fluidverbindung mit der alternativen Gasquelle steht, und einen Auslaß, der in Fluidverbindung mit dem Luftkondensator steht. Das Ventil öffnet den ersten Strömungsweg durch Verbindung des Auslasses mit dem ersten Einlaß und öffnet den zweiten Strömungsweg durch Verbindung des Auslasses mit dem zweiten Einlaß.
- Die Einrichtung zur Steuerung der Fluidströmung umfaßt außerdem vorzugsweise eine Zeitsteuereinrichtung, wie z.B. einen Mikroprozessor oder dergleichen, der wahlweise Spannung an das Magnetventil anlegt, um die Strömung der Gase in den Luftkondensator zu steuern. Der Mikroprozessor steuert des weiteren ein Ausgabedisplay oder dergleichen, um zu gewährleisten, daß das Sensorausgangssignal nur während der Zeit abgesetzt wird, während der der Druck des Testgases im Sensor konstant gehalten wird. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Testgas ein Inspirationsgas in einem Luftkanal eines Beatmungsgerätes für einen Patienten. Die alternative Gasquelle enthält vorzugsweise die Umgebungsluft.
- Der Luftkondensator umfaßt vorzugsweise eine langgestreckte Kammer, die durch ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser gekennzeichnet ist, das wesentlich größer als Eins ist; beispielsweise wurde festgestellt, daß eine Kammer mit einer Länge von etwa 75 Zentimetern und mit einem Durchmesser von etwa 0,5 Zentimetern zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Der Luftkondensator kann z.B. durch einen langgestreckten Kanal gebildet werden, der einen Fluidströmungsweg zwischen zwei Hohlräumen in einem Materialblock bildet, oder er kann einfach eine ähnliche Rohrlänge mit einem ähnlichen Durchmesser und geeigneten Adaptern an jedem Ende umfassen.
- Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Messung eines unbekannten Parameters eines Testgases abgeschirmt gegen Gasdruckschwankungen vorgesehen, bei dem eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art verwendet wird. Das Verfahren umfaßt die in Anspruch 11 dargelegten Schritte.
- Aus den obigen Darlegungen ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung eine Anlage und ein Verfahren vorsieht, die die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Messungen von Gasparametern in dem Luftkanal eines Patienten erhöhen. Diese Vorzüge werden durch eine relativ einfache und robuste Vorrichtung bereitgestellt, die die Grundfunktion des Beatmungsgerätes nicht beeinträchtigt. Weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlich, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen anhand des Beispiels die Prinzipien der Erfindung veranschaulicht.
- Fig. 1 ist ein Fluidströmungsdiagramm der Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Messung eines Parameters eines Gases abgeschirmt gegen Druckschwankungen;
- Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Luftkondensatorblockes, der stromauf von dem Sensor der Vorrichtung von Fig. 1 angeordnet ist;
- Fig. 3 ist eine schematische Draufsicht des Luftkondensators von Fig. 2;
- Fig. 4 ist eine Draufsicht eines den Druck dämpfenden Luftkondensatorblockes, der zwischen dem Sensor und der Pumpe von Fig. 1 anzuschließen ist; und
- Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer Baugruppe des Druckdämpfungsblockes und des Luftkondensators entlang Linie 5-5 von Fig. 3 und entlang Linie 5-5 von Fig. 4 im Aufriß.
- Wie in den Zeichnungen gezeigt wird, die zur Veranschaulichung aufgenommen wurden, ist die Erfindung in einem neuen Verfahren und in einer neuen Vorrichtung zur Messung eines Parameters eines Gases abgeschirmt gegen Schwankungen im Druck des Gases verkörpert. Die Überwachung von Parametern, wie z.B. der Sauerstoff- und der Kohlendioxidkonzentration in dem Inspirations- oder Expirationsgas in dem Luftkanal eines Patienten, hat mit den Fortschritten in der Medizintechnik große Bedeutung erhalten, die Genauigkeit der Messung derartiger Parameter wird jedoch durch Druckschwankungen in dem Luftkanal nachteilig beeinflußt.
- Gemäß der Erfindung wird ein Testgas durch einen Luftkondensator, der das Testgas speichert, in einen Sensor gezogen. Danach wird eine alternative Gasquelle mit konstantem Druck in Fluidverbindung mit dem Luftkondensator angeordnet, die den Luftkondensator und den Sensor gegen jegliche Schwankungen im Druck des Hauptkörpers des Testgases abschirmt, während ein unbekannter Parameter des Testgases gemessen wird. Die Erfindung sieht demzufolge eine einfache und wirksame Einrichtung zur genauen Messung unbekannter Parameter des Testgases ungeachtet Schwankungen im Druck des Hauptkörpers des Testgases vor.
- Wie insbesondere in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, umfaßt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Messung eines unbekannten Parameters eines Testgases abgeschirmt gegen Gasdruckschwankungen einen Sensor 11, der den unbekannten Parameter messen kann, eine Pumpe 13 stromab von dem Sensor 11, einen Luftkondensator 15 stromauf von dem Sensor 11, eine allgemein mit 17 bezeichnete alternative Gasquelle mit konstantem Druck und eine allgemein mit 19 bezeichnete Einrichtung zur Steuerung der Fluidströmung.
- Die Pumpe 13 steht mit dem Sensor 11 durch die Fluidströmungsleitungenen 75, 73, die Hohlräume 63 und 65 und den Kanal 67 in Fluidverbindung. Die Pumpe 13 zieht das Testgas zur Messung des unbekannten Parameters in den Sensor 11. Das Gas strömt schließlich aus dem Sensor 11 in die Pumpe 13 und wird dann abgeleitet, beispielsweise durch ein Entlüftungsrohr 23.
- Der Luftkondensator 15 umfaßt in einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform einen in Fig. 2 und 3 dargestellten Block 16, der einen geschlossenen Kanal 18 besitzt, der in Fluidverbindung mit dem Sensor 11 steht, wie durch eine Fluidströmungsleitung 25 gezeigt wird, und speichert eine Gasmenge. Der Kanal 18 des Luftkondensators umfaßt vorzugsweise einen langgestreckten Kanal oder eine Kammer mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser wesentlich größer als Eins. Beispielsweise hat sich ein Kanal mit einer Länge von etwa 75 Zentimetern und mit einem Durchmesser von etwa 0,5 Zentimetern als zufriedenstellend erwiesen. Der Luftkondensator 15 ist typischerweise durch eine Abdeckung 20 verschlossen, wie in Fig. 5 gezeigt ist, um einen geschlossenen Kanal zu bilden. Alternativ kann der Luftkondensator durch ein Rohr mit geeigneter Länge und mit geeignetem Durchmesser gebildet werden, das in ähnlicher Weise angeschlossen werden und funktionieren kann wie die Blockform des Luftkondensators.
- Die Einrichtung 19 zur Steuerung der Fluidströmung öffnet einen ersten Fluidströmungsweg für das Testgas in den Luftkondensator 15 für einen hinreichenden Zeitraum, damit die Pumpe 13 das Testgas durch den Luftkondensator 15 in den Sensor 11 ziehen und auf diese Weise den Luftkondensator 15 mit dem Gas füllen kann. Dann schließt die Einrichtung 19 zur Steuerung der Strömung den ersten Fluidströmungsweg und öffnet einen zweiten Fluidströmungsweg zwischen dem Luftkondensator 15 und der alternativen Gasquelle 17 und schirmt auf diese Weise den Sensor 11 gegen jegliche Schwankungen im Druck des Testgases ab.
- Der Luftkondensator 15 verhindert jegliche wesentliche Vermischung des alternativen Gases mit dem gespeicherten Testgas für einen hinreichenden Zeitraum, damit der Sensor 11 den Parameter des Testgases bei konstanten Druckverhältnissen messen kann, ohne daß die Qualität der Messung leidet. Die von dem Luftkondensator 15 ausgeübte Druckabschirmung erlaubt es, daß das Testgas während des Meßvorgangs kontinuierlich durch den Sensor 11 strömt, während sie verhindert, daß Druckschwankungen die Genauigkeit der Messung beeinträchtigen.
- Die Einrichtung 19 zur Steuerung der Fluidströmung umfaßt vorzugsweise ein Ventil, Wie z.B. ein Magnetventil 27, das einen ersten Einlaß 29 besitzt, der in Fluidverbindung mit einer Testgasquelle, wie z.B. einem Luftkanal 31, steht, wie durch die Fluidströmungsleitung 33 gezeigt wird, einen zweiten Einlaß 35, der in Fluidverbindung mit der alternativen Gasquelle 17 steht, wie durch die Fluidströmungsleitung 37 gezeigt wird, und einen Auslaß 39, der in Fluidverbindung mit dem Luftkondensator 15 steht, wie durch die Fluidströmungsleitung 41 gezeigt wird. Das Ventil 27 Öffnet den ersten Fluidströmungsweg durch Verbinden des Auslasses 39 mit dem ersten Einlaß 29, wie durch eine erste Ventilverbindung 43 gezeigt wird, und öffnet den zweiten Fluidströmungsweg durch Verbinden des Auslasses 39 mit dem zweiten Einlaß 35, wie durch eine zweite Ventilverbindung 45 gezeigt wird.
- Die Einrichtung 19 zur Steuerung der Fluidströmung umfaßt des weiteren vorzugsweise eine Zeitsteuereinrichtung 47, wie z.B. einen Mikroprozessor oder dergleichen, der wahlweise Spannung an das Magnetventil 27 anlegt, wie durch eine Steuerleitung 49 gezeigt wird, die die Strömung der Gase in den Luftkondensator steuert. Die Zeitsteuereinrichtung 47 bewirkt, daß das Ventil 27 den ersten Fluidströmungsweg lange genug offen hält, um den Sensor 11 und den Luftkondensator 15 mit dem Testgas zu füllen, und veranlaßt dann das Ventil 27, den ersten Fluidströmungsweg zu schließen und den zweiten Fluidströmungsweg zu öffnen, um den Luftkondensator 15 und den Sensor 11 gegen jegliche Druckschwankungen in der Testgasquelle abzuschirmen.
- Die Zeitsteuereinrichtung 47 steuert außerdem einen Ausgangsindikator 51 oder dergleichen, wie durch eine Steuerleitung 53 gezeigt wird. Der Sensor 11 setzt ein Parametermeßsignal an den Ausgangsindikator 51 ab, wie durch eine Steuerleitung 55 gezeigt wird, und die Zeitsteuereinrichtung 47 gewährleistet, daß ein Ausgangswert nur während der Zeit abgesetzt wird, während der der Druck des Testgases in dem Sensor 11 konstant gehalten wird. Der Ausgangswert wird vorzugsweise verzögert, nachdem der zweite Fluidströmungsweg gerade lange genug geöffnet wurde, um den Druck im Luftkondensator 15 und in dem Sensor 11 zu stabilisieren.
- Bei Anwendungen, die eine häufige Überwachung eines unbekannten Parameters des Testgases erfordern, schaltet die Zeitsteuereinrichtung 47 zwischen den zwei Fluidströmungswegen hin und her, wobei der erste Weg lange genug offen gehalten wird, um sicherzustellen, daß der Luftkondensator 15 und der Sensor 11 mit dem Testgas gefüllt werden, und der zweite Fluidströmungsweg lange genug offen gehalten wird, um sicherzustellen, daß sich die Drücke stabilisiert haben, bevor die Messungen durchgeführt werden.
- Die alternative Gasquelle 17 umfaßt vorzugsweise den Zugang zur Umgebungsluft, obwohl andere Quellen verwendet werden können. Der zweiten Einlaß 35 des Ventils 27 steht durch die Fluidströmungsleitung 37 und einen Auslaß 57 mit der Umgebungsluft in Fluidverbindung. Eine Strömungsverengung 59 in der Strömungsleitung 37 wird vorzugsweise dazu verwendet, den Druck von der alternativen Gasquelle 17 konstant zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Testgas Inspirationsgas in dem Luftkanal 31 eines Beatmungsgerätes für einen Patienten (nicht dargestellt).
- Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt wird, kann in einer alternativen Ausführungsform, um die durch die Pumpe erzeugten Druckschwankungen zu dämpfen, der Abschnitt der Leitung 21 zwischen dem Sensor und der Pumpe einen doppelten Luftkondensatorblock 61 aufweisen, der einen ersten und einen zweiten Hohlraum 63 und 65 und einen langgestreckten Verengungskanal 67 umfaßt, der einen Widerstandsströmungsweg zwischen den Hohlräumen 63 und 65 bildet, wobei der Kanal 67 außerdem ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser wesentlich größer als Eins besitzt.
- Die Hohlräume 63 und 65 und der Verengungskanal 67 sind beispielsweise in einer Oberseite des Blockes 61 ausgebildet. Der Block 61 kann durch den Boden des Luftkondensatorblockes 16 abgedeckt und mit Lösungsmittelkleber verklebt sein, um eine gasdichte Verbindung mit den angrenzenden Hohlräumen 63 und 65 und mit dem Kanal 67 herzustellen, um jegliche Gasströmung zwischen den Hohlräumen 63 und 65 einzuengen, damit sie durch den Kanal 67 fließt. Die Fluidverbindung für den Eintritt eines Gases in die Hohlräume 63 und 65 und für seinen Austritt aus den Hohlräumen 63 und 65 erfolgt mit Hilfe von Öffnungen 73 bzw. 75, die sich durch den Block 16 und die Abdeckung 20 erstrecken. Der Block 16 und die Abdeckung 20 können aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. Es wurde festgestellt, daß Acrylkunststoff oder dergleichen befriedigende Ergebnisse liefert.
- Ein Verfahren gemäß der Erfindung zur Messung eines unbekannten Parameters eines Testgases abgeschirmt gegen Gasdruckschwankungen mit Hilfe einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art umfaßt die in Anspruch 11 definierten Schritte.
- Aus dem Vorhergehenden wird verständlich, daß das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung eine Möglichkeit zur genauen Messung eines unbekannten Parameters eines Gases vorsehen, das Druckschwankungen unterliegt, indem das Gas in einem Luftkondensator gespeichert wird und anschließend der Luftkondensator für einen ausreichenden Zeitraum gegen Druckschwankungen isoliert wird, um die Messung des unbekannten Parameters zu ermöglichen. Die Erfindung wird z.B. vorteilhaft angewandt, um die genaue Messung solcher Parameter wie der Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentration im Inspirations- oder Expirationsgas in einem Luftkanal eines Beatmungsgerätes für einen Patienten durchzuführen.
- Obwohl bestimmte spezifische Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und veranschaulicht wurden, ist die Erfindung nicht auf die spezifischen Formen oder Anordnungen von so beschriebenen und veranschaulichten Teilen beschränkt, und ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, können verschiedene Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden. Innerhalb des Rahmens der beiliegenden Ansprüche kann die Erfindung daher in anderer Weise angewandt werden als dies speziell beschrieben und veranschaulicht wurde.
Claims (12)
1. Anlage zur Messung eines Parameters eines Testgases,
wobei die Anlage folgendes umfaßt: eine Quelle (31) für das
Testgas, einen Sensor (11), der mit der Testgasquelle (31)
in Fluidverbindung steht und den Parameter des Testgases
messen kann, eine Pumpeneinrichtung (13), die mit dem
Sensor (11) in Fluidverbindung steht, um das Testgas aus der
Testgasquelle (31) in den Sensor (11) zu ziehen, und eine
Einrichtung, die den Sensor gegen jegliche Schwankungen im
Druck des Testgases abschirmt;
einen Luftkondensator (15), der stromauf von dem Sensor in
Fluidverbindung mit diesem angeordnet ist und eine Gasmenge
speichern kann;
eine alternative Gasquelle (17) mit einem im wesentlichen
konstanten Druck;
eine Einrichtung (19) zur Steuerung der Fluidströmung mit
einem ersten Fluidströmungsweg (29, 43), der zwischen dem
Luftkondensator (15) und der Testgasquelle angeschlossen
werden kann, und einem zweiten Fluidströmungsweg (35, 45),
der zwischen dem Luftkondensator (15) und der alternativen
Gasquelle (17) angeschlossen werden kann, wobei die
Einrichtung (19) zur Steuerung der Fluidströmung den ersten
Fluidströmungsweg (29, 43) öffnen kann, damit das Testgas
in den Luftkondensator (15) strömt, um anschließend den
ersten Strömungsweg (29, 43) zu schließen und den zweiten
Fluidströmungsweg (35, 45) zwischen dem Luftkondensator
(15) und der alternativen Gasquelle (17) zu öffnen und
dadurch den Luftkondensator (15) und den Sensor (11) gegen
jegliche Schwankungen im Druck des Testgases abzuschirmen;
eine Anzeigeeinrichtung (51), die mit dem Sensor (11)
elektrisch verbunden ist, um ein Ausgangssignal abzusetzen,
welches das Maß des Testgasparameters darstellt;
gekennzeichnet durch:
eine Zeitsteuereinrichtung (47), die mit der Einrichtung
(19) zur Steuerung des Fluidstromes und mit der
Anzeigeeinrichtung (51) elektrisch verbunden ist, um den ersten
Fluidströmungsweg (29, 43) für einen vorbestimmten Zeitraum
zu öffnen, bis der Luftkondensator (15) und der Sensor (11)
mit dem Testgas gefüllt sind, um den ersten
Fluidströmungsweg (29, 43) zu schließen und den zweiten Fluidströmungsweg
(35, 45) zu öffnen, und um die Anzeigeeinrichtung (51)
dahingehend zu steuern, daß sie anfängt, das Ausgangssignal
für einen vorbestimmten Zeitraum nach dem Öffnen des
zweiten Fluidströmungsweges (35, 45) abzusetzen, wenn der Druck
des Testgases konstant gehalten wird, so daß das
Ausgangssignal nur dann abgesetzt wird, wenn der Druck des
Testgases in dem Sensor konstant gehalten wird.
2. Anlage nach Anspruch 1, bei der des weiteren eine
Einrichtung (61) vorgesehen ist, die Schwankungen im Druck
des Testgases an dem Sensor aufgrund der stromab von dem
Sensor angeordneten Pumpeneinrichtung (13) dämpft, wobei
die Dämpfungseinrichtung (61) eine erste Kammer (63)
aufweist, die in Fluidverbindung mit der Pumpeneinrichtung
(13) steht, eine zweite Kammer (65), die in Fluidverbindung
mit dem Sensor (11) steht, und einen langgestreckten
Verengungskanal (67), der einen Widerstandsströmungsweg bildet,
der zur Herstellung einer Fluidverbindung zwischen der
ersten und der zweiten Kammer (63, 65) angeschlossen ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das
Testgas ein einem Patienten zugeführtes Inspirationsgas ist
und die Einrichtung (19) zur Steuerung des Fluidstromes ein
Ventil (27) umfaßt, das einen ersten Einlaß (29) besitzt,
der über den ersten Strömungsweg (43) mit der Testgasquelle
(31) in Fluidverbindung steht, einen zweiten Einlaß (35),
der über einen zweiten Strömungsweg (45) mit der
alternativen Gasquelle (17) in Fluidverbindung steht, und einen
Auslaß (39), der mit dem Luftkondensator (15) in
Fluidverbindung steht, wobei das Ventil den ersten Strömungsweg (43)
öffnen kann, indem es den Auslaß (39) mit dem ersten Einlaß
(29) verbindet, und den zweiten Strömungsweg (45) öffnen
kann, indem es den Auslaß (39) mit dem zweiten Einlaß (35)
verbindet.
4. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der die alternative Gasquelle (17) die Umgebungsluft
enthält.
5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der das Testgas einem Patienten zugeführtes Inspirationsgas
ist, und die Testgasquelle (31) einen Luftkanal eines
Beatmungsgerätes für einen Patienten umfaßt.
6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der der Luftkondensator (15) eine langgestreckte Kammer
(18) umfaßt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das
Verhältnis von Länge zu Durchmesser größer ist als Eins.
7. Anlage nach Anspruch 6, bei der die Kammer (18) eine
Länge von ungefähr 75 Zentimetern und eine Durchmesser von
ungefähr 0,5 Zentimetern besitzt.
8. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei
der der Luftkondensator (15) einen Materialblock umfaßt,
der einen langgestreckten Kanal (18) begrenzt, der einen
Fluidströmungsweg bildet, wo das Verhältnis von Länge zu
Durchmesser größer ist als Eins.
9. Anlage nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche
3 bis 8, wenn diese von Anspruch 2 abhängen, bei der die
erste und zweite Kammer (63, 65) und der Verengungskanal
(67) der Dämpfungseinrichtung (61) in einer Oberseite eines
ersten Blockelementes (61) ausgebildet sind, das von einer
Unterseite eines zweiten Blockelementes (16) bedeckt wird,
und bei der der Luftkondensator (15) in einer Oberseite des
zweiten Blockelementes ausgebildet ist, das von einem
dritten Blockelement (20) bedeckt wird.
10. Anlage nach Anspruch 9, bei der das zweite
Blockelement (16) ein erstes Paar Öffnungen (73, 75) aufweist, die
in Fluidverbindung mit der ersten und zweiten Kammer (63,
65) stehen, das dritte Blockelement ein zweites Paar
Öffnungen (73, 75) aufweist, wobei das erste und das zweite
Paar Öffnungen so ausgerichtet sind, daß ein erster
Strömungsweg (73) zu der ersten Kammer (63) und ein zweiter
Strömungsweg (75) zu der zweiten Kammer (65) gebildet wird,
und bei der das dritte Blockelement ein drittes Paar
Öffnungen (73, 75) aufweist, die einen dritten und vierten
Strömungsweg (73, 75) zu dem Luftkondensator (15) bilden.
11. Verfahren zur Messung eines Testgasparameters
isoliert gegen Gasdruckschwankungen, gekennzeichnet durch die
folgenden Schritte: Öffnen eines ersten Fluidströmungsweges
(29, 43), damit das Testgas in einen Luftkondensator (15)
strömen kann; Einleiten des Testgases durch den
Luftkondensator (15) und in einen Sensor (11), um den Parameter des
Testgases zu messen, wodurch der Luftkondensator (15) mit
dem Testgas gefüllt wird; Schließen des ersten
Fluidströmungsweges (29, 43); Öffnen eines zweiten
Fluidströmungsweges (35, 45) zwischen einer alternativen Gasquelle mit
konstantem Druck und dem Luftkondensator (15) und auf diese
Weise Isolieren des Sensors (11) gegen jegliche
Schwankungen im Druck des Testgases; den Druck in dem Sensor (11)
für einen vorbestimmten Zeitraum nach dem Schließen des
zweiten Fluidströmungsweges (35, 45) sich stabilisieren
lassen, bevor der Parameter des Testgases gemessen wird,
und Messen des Parameters des Testgases bei konstantem
Druck, bevor es zu einer starken Vermischung des
alternativen Gases mit dem in dem Luftkondensator (15) gespeicherten
Testgas kommt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt des
Öffnens eines ersten Fluidströmungsweges (29, 43) das
Öffnen eines Fluidströmungsweges (33, 29, 43) zwischen einem
Luftkanal (31) eines Beatmungsgerätes für einen Patienten
und dem Luftkondensator umfaßt.
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