DE19645411A1 - Controlled inhalation device for respiratory tract research - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontrollierten Inhalation bei Atemwegsuntersuchungen, insbesondere zur Erfassung von Depositionsparametern bei Inhalation von Aerosolen, und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a device for controlled Inhalation during airway examinations, especially for Detection of deposition parameters when inhaling Aerosols, and a method for operating such Contraption.
In der Atemluft auf der Erdoberfläche befinden sich je nach Umgebungsbedingungen rund 103 bis 106 Aerosolteilchen pro cm3. Beim Einatmen werden die Aerosolteilchen in bestimmten Bereichen der Atemwege abgeschieden (regionale Deposition von Aerosolteilchen). Es sind verschiedene Arten von Abscheide mechanismen für die Deposition bekannt, die von physikalischen Aerosoleigenschaften (z. B. Größe, Masse und Geschwindigkeit der Partikel) und von anatomischen Eigenschaften (z. B. Atem volumen, Atemfluß) abhängen. Die Aerosolteilchen-Deposition verursacht eine Schadstoffbelastung des Atemtraktes, die je nach Art der Aerosolteilchen und Depositionsort nachteilige Wirkungen auf den Gesundheitszustand ausüben.Depending on the ambient conditions, there are around 10 3 to 10 6 aerosol particles per cm 3 in the breathing air on the earth's surface. When inhaled, the aerosol particles are separated in certain areas of the airways (regional deposition of aerosol particles). Different types of deposition mechanisms are known, which depend on physical aerosol properties (e.g. size, mass and speed of the particles) and on anatomical properties (e.g. breathing volume, breathing flow). The deposition of aerosol particles causes pollution of the respiratory tract, which, depending on the type of aerosol particles and the place of deposition, has adverse effects on the state of health.
Die Erfassung der regionalen Partikelabscheidungen im Atemtrakt ist Gegenstand zahlreicher experimenteller Untersuchungen gewesen, bei denen radioaktiv markierte Aerosolteilchen verwendet wurden. Die Laborexperimente waren wegen des großen gerätetechnischen Aufwandes, wegen der Beschränkung auf monodisperse Aerosole (enge Teilchengrößenverteilung) und wegen der radioaktiven Belastung der Probanden nicht für die Bereitstellung eines universell einsetzbaren, im medizinischen Routinebetrieb verwendbaren Systems geeignet. The detection of regional particle deposits in the respiratory tract is the subject of numerous experimental investigations been in which radioactively labeled aerosol particles were used. The laboratory experiments were because of the big one equipment expenditure, because of the restriction on monodisperse aerosols (narrow particle size distribution) and because of the radioactive exposure of the test subjects not for the Providing a universally applicable, medical Suitable system for routine operation.
Es sind auf der Grundlage der Laborexperimente zur Deposition komplexe theoretische Berechnungen zur regionalen Partikel abscheidung im Atemtrakt durchgeführt worden (s. R. Köbrich, Dissertation 1992, Johann-Wolfgang-Goethe-Universität, Frankfurt/Main, "Ein mathematisches Fünf-Filtermodell zur Beschreibung der Filterfunktion der menschlichen Lunge", und A.C. James et al. in: "The Report of a Task Group of Commitee 2", Anhang D, 1995, Seiten 231-299). Bei den theo retischen Berechnungen wurden Gleichungssysteme entwickelt, die eine Berechnung der regionalen Abscheidewahrscheinlichkeit (Deposition) unter Verwendung von physikalischen und physio logischen Parametern erlauben.It is based on the laboratory experiments on deposition complex theoretical calculations on regional particles separation in the respiratory tract has been carried out (see R. Köbrich, Dissertation 1992, Johann Wolfgang Goethe University, Frankfurt / Main, "A mathematical five-filter model for Description of the filter function of the human lungs ", and A.C. James et al. in: "The Report of a Task Group of Committee 2 ", Appendix D, 1995, pages 231-299). Theo systems of equations were developed, which is a calculation of the regional separation probability (Deposition) using physical and physio Allow logical parameters.
Die bekannten theoretischen Modelle erlauben zwar, von den aufwendigen Laborexperimenten (insbesondere unter Verwendung von monodispersen, radioaktiv markierten Aerosolteilchen) abzugehen und die Depositionsparameter in Abhängigkeit von verhältnismäßig einfach handhabbaren Parametern, auf die im einzelnen weiter unten eingegangen wird, zu erfassen. Dennoch wurden bisher keine für den breiten medizinischen Einsatz geeignete Systeme auf der Grundlage der theoretischen Unter suchungen realisiert. Die praktische Umsetzung der theoretisch modellierten Depositionsuntersuchungen setzt nämlich voraus, daß Testinhalationen von definierten Aerosolen z. B. mittels eines Verneblers unter hochgenau reproduzierbaren Bedingungen stattfinden.The known theoretical models allow, of the elaborate laboratory experiments (especially using of monodisperse, radioactively labeled aerosol particles) and the deposition parameters depending on relatively easy to use parameters to which in the individual is discussed below. Yet have so far not been used for wide medical use appropriate systems based on the theoretical sub searches realized. The practical implementation of the theoretical modeled deposition studies presupposes that test inhalations of defined aerosols z. B. means a nebulizer under highly reproducible conditions occur.
Druckluftvernebler haben ein charakteristisches, vom Hersteller angegebenes Partikelgrößenspektrum, das empfindlich insbesondere vom Betriebsdruck abhängt. Es ist daher er forderlich, daß während der Inhalation die Aerosolzufuhr unter konstanten Druckverhältnissen stattfindet und das Atmungs verhalten (Strömungsgeschwindigkeit bzw. Druckänderungen während der Atmung) mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann. Die bisher bekannten Inhalationsgeräte erfüllen die hohen Anforderungen nicht, die an die Konstanz und Repro duzierbarkeit der in die theoretische Modellierung eingehenden Parameter gestellt werden. Herkömmliche Einrichtungen zum Verneblerbetrieb gewährleisten nicht eine genügende Druck konstanz und somit kein konstantes Partikelgrößenspektrum. Daher sind herkömmliche Inhalationsgeräte bisher nicht für Untersuchungen der Regionaldeposition verwendet worden.Compressed air nebulizers have a characteristic, from Manufacturer specified particle size range that is sensitive depends in particular on the operating pressure. It is therefore he Requires that the aerosol intake during inhalation constant pressure conditions takes place and the breathing behavior (flow velocity or pressure changes during breathing) can be measured with high accuracy can. The inhalation devices known to date meet the high demands not on constancy and repro ducibility of those entering into the theoretical modeling Parameters are set. Conventional facilities for Nebulizer operation does not ensure sufficient pressure constancy and therefore no constant particle size spectrum. Therefore, conventional inhalation devices are not yet suitable for Regional deposition studies have been used.
Aus EP-A-0 42 468 ist eine Einrichtung zur Untersuchung der Atemwege auf Reizstoff-Überempfindlichkeit bekannt, die zur sogenannten unspezifischen Provokation der Atemwege einge richtet ist. Bei der unspezifischen Provokation atmet der Proband eine bestimmte Aerosolmenge ein. Die Reaktion des Probanden wird anschließend im Zeitverlauf durch Überwachung z. B. seines Atmungsverhaltens in einem Bodyplethysmographen durch Messung des Atmungswiderstandes erfaßt. Die Aerosol zufuhr erfolgt durch einen inhalationsgetriggerten Vernebler, der in Abhängigkeit vom Atemverhalten des Probanden gestartet wird. Mit der inhalationsgetriggerten Verneblung wird erreicht, daß dem Probanden nur nach Beginn des Einatmens die Teststoffe (Reizstoffe) zugeführt werden. Die quantitative Erfassung der zugeführten Aerosolmenge gemäß der seit rd. 20 Jahren verwendeten Standard-Dosimetrieprotokolle ist jedoch nur begrenzt möglich, da die Verneblung Druckschwankungen unterliegt und da keine Vorkehrungen getroffen sind, die eine etwaige Unterbrechung der Inhalation (z. B. Husten oder Ent fernung des Probanden vom Inhalationsgerät) erfassen und berücksichtigen.From EP-A-0 42 468 a device for examining the Respiratory tract known for hypersensitivity to irritants so-called unspecific provocation of the respiratory tract is aimed. With unspecific provocation the Subject a certain amount of aerosol. The reaction of the Subjects will then be monitored over time e.g. B. its breathing behavior in a body plethysmograph detected by measuring the breathing resistance. The aerosol it is supplied by an inhalation-triggered nebulizer, which started depending on the subject's breathing behavior becomes. With inhalation-triggered nebulization achieved that the subject only after the start of inhalation Test substances (irritants) are added. The quantitative Detection of the aerosol quantity supplied according to the since approx. Standard dosimetry protocols used for 20 years, however only possible to a limited extent because the nebulization fluctuates in pressure is subject to and since no precautions have been taken, the one any interruption of inhalation (e.g. cough or distance of the subject from the inhalation device) and consider.
Aus DE-OS-40 09 067 ist eine Vorrichtung zum Einleiten eines Aerosols in einen einzuatmenden Luftstrom bekannt, bei dem das Inhalationsverhalten des Probanden durch Induktiv-Luftstrom sensoren erfaßt wird. Dies ermöglicht eine inhalationsge triggerte Verneblung, bei der nicht nur der Atmungsbeginn, sondern auch Atmungsunterbrechungen berücksichtigt werden. Die Verneblung wird solange fortgesetzt, bis eine vorbestimmte Verneblungsdauer erreicht ist. Diese bekannte Vorrichtung ist ebenfalls nicht für Depositionsuntersuchungen geeignet, da die Verneblung unannehmbaren Druckschwankungen unterliegt. Kurz fristige Strömungsänderungen (z. B. Knoten) können nicht erfaßt werden. Ferner ist die Inhalationsvorrichtung gemäß DE-OS 40 09 067 nachteilig, da sie konstruktiv an einen bestimmten Verneblertyp, nämlich an sogenannte Venturi-Ver nebler, gebunden ist. Außerdem sind keine Vorkehrungen zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit beim Atmen vorgesehen. Damit ist die bekannte Vorrichtung für universelle Depositions untersuchungen ungeeignet.DE-OS-40 09 067 is a device for initiating a Aerosols in an inhaled air flow known in which the Inhalation behavior of the test person through inductive air flow sensors is detected. This enables inhalation triggered nebulization, in which not only the beginning of breathing, but also breathing interruptions are taken into account. The Nebulization continues until a predetermined one Nebulization time is reached. This known device is also not suitable for deposition studies, because the Nebulization is subject to unacceptable pressure fluctuations. In short Timely flow changes (e.g. nodes) cannot be recorded will. Furthermore, the inhalation device is according to DE-OS 40 09 067 disadvantageous because they are constructive to one certain type of nebulizer, namely so-called Venturi-Ver mist, is bound. In addition, no precautions are taken Measurement of flow velocity provided when breathing. This is the known device for universal deposition investigations unsuitable.
Vernebler für Untersuchungs- oder Medikamentationszwecke werden so betrieben, daß die Lösung einer wasserlöslichen Wirksubstanz unter Wirkung des Betriebsdruckes aus einem Vorratsreservoir durch ein Steigrohr gesogen, gegen Prall schirme beschleunigt und durch labyrinthartige Kanäle geführt wird. Die Kanäle sind so gestaltet, daß nur kleinste Tropfen als Wirkaerosol hindurchtreten können. Die Wirkung dieser Filterung hängt wesentlich vom Betriebsdruck des Verneblers und von der Druckkonstanz ab. Da neben den Provokationsunter suchungen auch ein starker Bedarf nach hochgenauer Medikamen tierung besteht, ist es bekannt, die zum Verneblerbetrieb verwendeten Kompressoren mit einer Druckstabilisierung zu betreiben. Hierzu werden die Kompressoren mit Depotgefäßen betrieben, die teuer und wegen ihrer Größe für ein Gerät im Routinepraxiseinsatz nachteilig sind.Nebulizers for examination or medication purposes are operated so that the solution of a water-soluble Active substance under the effect of the operating pressure from one Reservoir sucked through a riser pipe, against impact umbrellas accelerated and led through labyrinthine channels becomes. The channels are designed so that only the smallest drops can pass through as an aerosol. The effect of this Filtering essentially depends on the operating pressure of the nebuliser and on the constant pressure. Since next to the provocation sub There is also a strong need for highly precise medicines tion exists, it is known to operate the nebulizer used compressors with a pressure stabilization operate. For this purpose, the compressors with storage tanks operated, the expensive and because of their size for a device in the Routine practice use are disadvantageous.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur kontrollierten Inhalation bzw. zur Erfassung von Depositionsparametern (Bestimmung der Abscheidewahrschein lichkeiten) bei Atemwegsuntersuchungen anzugeben, die einfach aufgebaut und einfach handhabbar ist und ermöglicht, Eingangs parameter für Depositionsmodelle mit genügender Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bereitzustellen. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung anzugeben. The object of the present invention is an improved Device for controlled inhalation or for detection of deposition parameters (determination of the separation probability in respiratory examinations that are simple is built and easy to use and allows input parameters for deposition models with sufficient accuracy and to provide reproducibility. Object of the invention it is also a method of operating the device specify.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 bzw. 9 erfüllt. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the subject matter of patent claims 1 or 9 met. Advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, an einem Inhalations gerät, das einen Vernebler, eine Versorgungseinheit zur Bereitstellung des Betriebsdruckes für den Vernebler, eine Dosier- und Meßeinheit zur Steuerung des Verneblerbetriebs und zur Messung von Atmungsparametern, und einen Anschlußblock für einen Mundstückadapter, den Vernebler und Filtermittel zur Filterung von partikelhaltiger Luft aufweist, bei der Ver sorgungseinheit und der Dosier- und Meßeinheit Stabilisierungs mittel zur Stabilisierung des Betriebsdruckes des Verneblers vorzusehen. Damit wird einerseits eine Stabilisierung der Partikelerzeugung und somit hochgenaue Aerosoldosierung und andererseits eine genaue Messung der Atmungsströmungsge schwindigkeit durch Druckmessung an den Filtermitteln er möglicht.The invention is based on the idea of an inhalation device that a nebulizer, a supply unit for Provision of the operating pressure for the nebulizer, a Dosing and measuring unit for controlling the nebulizer operation and for measuring breathing parameters, and a connection block for a mouthpiece adapter, the nebulizer and filter medium Has filtering of air containing particles, when ver care unit and the dosing and measuring unit stabilization agent for stabilizing the operating pressure of the nebulizer to provide. On the one hand, this will stabilize the Particle generation and thus highly accurate aerosol dosing and on the other hand, an accurate measurement of the respiratory flow speed by measuring the pressure on the filter media possible.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen werden die Stabilisierungs mittel durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen ge bildet. Falls die Dosier- und Meßeinheit mit einem Drei-Wege- Magnetventil (sogenanntes 3-2-Magnetventil) ausgestattet ist, durch das der Vernebler zeitweise dem Betriebsdruck eines Kompressormittels ausgesetzt wird, ist der nicht mit dem Vernebler verbundene Zweig des Ventils mit einem als Druck stabilisator wirkender Auslaßwiderstand versehen, dessen Strömungswiderstand im wesentlichen dem Strömungswiderstand des Verneblers entspricht, so daß beim Umschalten des Magnet ventils kein Lastwechsel entsteht, der Schwankungen des vom Kompressormittel gelieferten Betriebsdrucks verursachen könnte. Zweitens können die Stabilisierungsmittel ein Ausgleichsgefäß umfassen, das in einer Verbindungsleitung zwischen dem Kom pressormittel und der Dosier- und Meßeinheit vorgesehen ist. Das Ausgleichsgefäß (Druckdose) besitzt vorzugsweise ein elastisches Wandmaterial. Die Druckdose ist dazu eingerichtet, geringste Druckschwankungen, die aufgrund des Betriebs des Kompressormittels dem gelieferten Betriebsdruck überlagert sind, auszugleichen. Drittens können die Stabilisierungsmittel durch eine Höhenverstelleinrichtung gebildet werden, die dazu vorgesehen ist, die Dosier- und Meßeinheit in einer definierten Betriebshöhe anzuordnen.According to preferred embodiments, the stabilization by one or more of the following measures forms. If the dosing and measuring unit with a three-way Solenoid valve (so-called 3-2 solenoid valve) is equipped, through which the nebulizer temporarily corresponds to the operating pressure of a Compressor medium is exposed, that is not with the Nebulizer connected branch of the valve with a pressure Stabilizer acting outlet resistance provided Flow resistance essentially the flow resistance corresponds to the nebulizer, so that when switching the magnet valve no load change occurs, the fluctuations of the Compressor means supplied operating pressure could cause. Secondly, the stabilizing means can be an expansion tank include that in a connecting line between the com Pressormittel and the metering and measuring unit is provided. The expansion tank (pressure cell) preferably has one elastic wall material. The pressure cell is set up to lowest pressure fluctuations that occur due to the operation of the Compressor superimposed on the delivered operating pressure are to be balanced. Third, the stabilizers be formed by a height adjustment device that is provided, the dosing and measuring unit in a defined Arrange operating height.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Strömungswiderstand der Filtermittel im Vergleich zum Strömungswiderstand von Filtermitteln in herkömmlichen Inhalationsgeräten erhöht. Während Filtermittel bei herkömmlichen Geräten lediglich dazu vorgesehen sind, eine Verunreinigung der Probandenumgebung mit Aerosolen zu ver hindern, besitzen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Filtermittel die folgenden zusätzlichen Funktionen. Die Filtermittel dienen als Strömungswiderstand, an dem über die zeitliche Änderung des Druckes beim Ausatmen die Strömungs geschwindigkeit und das Atemvolumen erfaßt wird. Durch Er höhung des Strömungswiderstandes kann die Messung der Druck änderung genauer durchgeführt werden. Gleichzeitig führt ein hoher Strömungswiderstand dazu, daß der Proband beim Atmen einen größeren Druck bereitstellen muß. Dies führt zu einer Öffnung des Stimmbandbereiches und somit zu einer Verminderung der Abscheidung in den oberen Atemwegen. Die Erhöhung des Strömungswiderstandes stellt einen wichtigen Unterschied zu herkömmlichen Geräten dar, bei denen zur Vereinfachung des Ausatmens der Strömungswiderstand der Filtermittel gerade niedrig gewählt wurde. Der Strömungswiderstand der Filter mittel ist vorzugsweise vierfach höher als der Strömungs widerstand herkömmlicher Aerosol- oder Bakterienfilter.According to a special embodiment of the invention Device is the flow resistance of the filter media in the Comparison of the flow resistance of filter media in conventional inhalation devices increased. While filter media in conventional devices are only intended to Contamination of the subject environment with aerosols prevent, have in the device according to the invention Filter means the following additional functions. The Filter media serve as a flow resistance at which the temporal change in pressure when exhaling the flow speed and the tidal volume is recorded. By He Increasing the flow resistance can measure the pressure change can be carried out more precisely. Introduces at the same time high flow resistance to the test person breathing must provide greater pressure. This leads to a Opening of the vocal cord area and thus to a decrease deposition in the upper airways. The increase in Flow resistance makes an important difference conventional devices, in which to simplify the Exhale the flow resistance of the filter medium straight was chosen low. The flow resistance of the filter medium is preferably four times higher than the flow resistance of conventional aerosol or bacterial filters.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist vorzugsweise erste und zweite Eichmittel auf, die dazu vorgesehen sind, Luftdruck schwankungen und das Pumpvermögen des Kompressormittels zu erfassen.The device according to the invention preferably has first and second calibration means, which are intended to air pressure fluctuations and the pumping capacity of the compressor medium capture.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch den Einsatz geeig neter Stabilisierungsmittel zur Stabilisierung des Betriebs druckes des Verneblers gekennzeichnet. Ferner erfolgt er findungsgemäß während des gesamten Inhalationsverlaufs eine Atmungsgeschwindigkeitsmessung durch eine Druckmessung an Filtermitteln. Je nach den konkreten Anwendungsbedingungen wird das Verfahren in vorteilhafter Weise unter Realisierung von mindestens zwei Eichvorgängen durchgeführt.The method according to the invention is suitable for use Neter stabilizing agent to stabilize the operation pressure of the nebulizer. It also takes place according to the invention during the entire course of inhalation Respiratory rate measurement by a pressure measurement Filter media. Depending on the specific application conditions the method is advantageously realized performed by at least two calibration processes.
Erfindungsgemäße Vorrichtungen besitzen die folgenden Vorteile.Devices according to the invention have the following advantages.
Es wird die Überwachung des gesamten Ventilationsvorganges ermöglicht. Durch die Druckmessung am Strömungswiderstand kann genau erfaßt werden, wann und wie lange vom Probanden geatmet wird. Damit und durch die stabilisierte Dosierung wird eine definierte Inhalation erfaßbar, die erstmalig eine praktikable Auswertung der oben angegebenen theoretischen Depositions modelle ermöglicht. Der Vernebler kann in Abhängigkeit vom Atmungsverhalten gesteuert werden. Er kann insbesondere gestoppt werden, falls der Proband sich vom Mundstückadapter löst. Damit wird eine Belastung des Bedienungspersonals vermindert. Die Vorrichtung erlaubt neben Depositionsunter suchungen eine genau dosierbare Zufuhr von Medikamenten. Damit lassen sich auch spezifische Provokationen (z. B. für Allergie tests) und Medikamentierungen einfach durchführen. Schließlich ist die Vorrichtung durch eine Modulbauweise gekennzeichnet, die eine leichte Anpassung an verschiedene Verneblertypen und eine einfache Reinigung (Sterilisierbarkeit) ermöglicht, so daß die Vorrichtung universell im Praxisbetrieb eingesetzt werden kann. Es wird erstmalig die Verwendung eines Inhalationsgerätes für wasserlösliche Wirkstoffe zur Erfassung von Eingangsparametern theoretischer Depositionsmodelle angegeben.It will monitor the entire ventilation process enables. By measuring the pressure at the flow resistance exactly when and how long the subject breathed becomes. With this and through the stabilized dosage a defined inhalation can be detected, which is the first time practicable Evaluation of the theoretical deposition given above models. The nebulizer can depend on Breathing behavior can be controlled. He can in particular be stopped if the subject comes away from the mouthpiece adapter solves. This places a burden on the operating personnel reduced. The device allows for deposition sub an exact dosage of medication. In order to specific provocations (e.g. for allergy tests) and carry out medication easily. Finally the device is characterized by a modular construction, which is easy to adapt to different types of nebulizers and allows easy cleaning (sterilizability), so that the device is used universally in practice can be. It will be the first time to use a Inhalation device for water-soluble active substances for detection of input parameters of theoretical deposition models specified.
Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are set out below Described with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 1 is a block diagram of an inventive apparatus;
Fig. 2 eine Ansicht von Einzelheiten der Versorgungseinheit gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows a view of details of the supply unit according to FIG. 1;
Fig. 3 Drauf- und Seitenansichten von Einzelheiten der Dosier- und Meßeinheit gemäß Fig. 1; und FIG. 3 top and side views of details of the metering and measuring unit according to FIG. 1; and
Fig. 4 einen Anschlußblock in Draufsicht und in (teilweise geschnittener) Seitenansicht. Fig. 4 shows a connection block in plan view and in (partially cut) side view.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zur kontrollierten Inhalation bzw. zur Erfassung von Atmungsparametern umfaßt gemäß Fig. 1 eine Steuereinheit 101, eine Versorgungseinheit 102, eine Dosier- und Meßeinheit 103, einen Anschlußblock 104, einen Vernebler 105 und eine Stelleinrichtung 106. Die Steuer einheit 101 umfaßt Mittel zur Steuerung der übrigen Kompo nenten nach der unten erläuterten Verfahrensweise, zur Meß wertaufnahme und zur Anzeige bzw. Signalisierung von Betriebs- und Probandenparametern. Die Steuereinheit 101 umfaßt vorzugs weise einen Mikrorechner oder eine Schnittstelle zur An steuerung mit einem Mikrorechner.A device 100 according to the invention for controlled inhalation or for recording breathing parameters comprises, according to FIG. 1, a control unit 101 , a supply unit 102 , a metering and measuring unit 103 , a connection block 104 , a nebulizer 105 and an actuating device 106 . The control unit 101 comprises means for controlling the remaining components according to the procedure explained below, for recording measured values and for displaying or signaling operating and test parameters. The control unit 101 preferably comprises a microcomputer or an interface for control with a microcomputer.
Die Versorgungseinheit 102 enthält gemäß Fig. 2 die folgenden Baugruppen, die in kompakter Form in einem Gehäuse 200 untergebracht sind. Ein Ansaugzweig umfaßt eine Ansaugöffnung 201, Reinigungsfilter 202 und eine Ansaugleitung 203. Die Reinigungsfilter 202 sind übliche Filter zur Aufnahme von Schwebeteilchen, Öl und Staub und dergl., wie sie zum Beispiel auch in Kraftfahrzeugmotoren zur Luftfilterung eingesetzt werden. Je nach Gestaltung der Filter 202 kann es genügen, daß nur ein Filter vorgesehen ist, oder erforderlich sein, daß mehr als zwei Filter vorgesehen sind. Die Ansaugleitung 203 mündet in den Kompressor 204, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Kolbenmotorkompressor gebildet wird. Vom Kompressor 204 führt eine Druckleitung 205 zu einem Ausgleichsmittel 206 und von diesem eine weitere Druckleitung 205 zum Leitungsanschluß 207, der in einer Gehäusewand 210 vorgesehen ist. Das Ausgleichsmittel 206 wird durch eine Druckdose gebildet. Diese wird vorteilhafterweise durch ein Behältnis gebildet, das im wesentlichen einer Flasche mit einer elastischen Wandung und mit seitlichen Ansätzen für die Druckleitungen 205 entspricht. Das Ausgleichsmittel wird vorzugsweise durch eine Kunststoffflasche mit einem Volumen von rund 50 ml gebildet. Das Ausgleichsmittel wirkt als Stabilisierungsmittel für den Betriebsdruck, der vom Kompressor bereitgestellt wird, indem Kolbenschwankungen elastisch auf genommen und ausgeglichen werden. Im Vergleich zu Kompressor mitteln mit ausgedehnten Ausgleichsreservoiren ist das er findungsgemäß vorgesehene Ausgleichsmittel wesentlich ein facher aufgebaut und preisgünstiger herstellbar.The supply unit 102 includes as shown in FIG. 2, the following components, which are housed in a compact form in a housing 200. An intake branch comprises an intake opening 201 , cleaning filter 202 and an intake line 203 . The cleaning filters 202 are conventional filters for holding suspended particles, oil and dust and the like, as are also used, for example, in automotive engines for air filtering. Depending on the design of the filter 202 , it may be sufficient that only one filter is provided, or it may be necessary that more than two filters are provided. The suction line 203 opens into the compressor 204 , which is formed by a piston motor compressor in the exemplary embodiment shown. A pressure line 205 leads from the compressor 204 to a compensating means 206 and from this a further pressure line 205 to the line connection 207 , which is provided in a housing wall 210 . The compensating means 206 is formed by a pressure cell. This is advantageously formed by a container which essentially corresponds to a bottle with an elastic wall and with lateral shoulders for the pressure lines 205 . The compensating agent is preferably formed by a plastic bottle with a volume of around 50 ml. The compensating means acts as a stabilizing means for the operating pressure, which is provided by the compressor by elastically absorbing and compensating for piston fluctuations. Compared to compressor means with extensive compensation reservoirs, the compensation means provided according to the invention is considerably more complex and less expensive to produce.
Weitere Komponenten zur elektrischen Versorgung (Sicherheits transformator 208) und zur rechnergeschützten Ansteuerung (PC-Schnittstelle 209) sind vorteilhafterweise mit in die Gehäusewand 210 integriert.Further components for the electrical supply (safety transformer 208 ) and for computer-controlled control (PC interface 209 ) are advantageously integrated into the housing wall 210 .
Als Kompressor 204 kann eine beliebige Einrichtung ausgewählt werden, die einen zum Betrieb möglichst vieler Verneblertypen genügend hohen Betriebsdrucks bereitstellt. Vorzugsweise stellt der Kompressor 204 einen Betriebsdruck von rund 1,6 bar oder eine Förderleistung von rd. 6 l/min bereit.Any device can be selected as the compressor 204 which provides an operating pressure which is sufficiently high to operate as many nebulizer types as possible. The compressor 204 preferably provides an operating pressure of approximately 1.6 bar or a delivery capacity of approx. 6 l / min ready.
Vom Leitungsanschluß 207 an der Versorgungseinheit 102 führt eine Druckleitung 301 zur Dosier- und Meßeinheit 103, die ebenfalls in kompakter Form in einem Gehäuse 300, 300a untergebracht ist (s. Fig. 3).A pressure line 301 leads from the line connection 207 to the supply unit 102 to the metering and measuring unit 103 , which is likewise accommodated in a compact form in a housing 300 , 300 a (see FIG. 3).
Die Druckleitung 301 führt zu einem 3-2-Magnetventil 302, dessen erster Ausgang mit der Druckdurchführung 303 und dessen zweiter Ausgang mit dem Auslaßwiderstand 304 verbunden ist. Die Druckdurchführung 303 ragt durch die Wand des Gehäuses 300 auf die Außenseite der Dosier- und Meßeinheit 103, die zum Anschluß des unten erläuterten Anschlußblocks 104 vorgesehen ist. Hierfür ist an der Außenseite des Gehäuses 300 neben der mit einem O-Ring 305 versehenen Druckdurchführung 303 eine Rasterarretierung 306 vorgesehen, mit der der Anschlußblock 104 im Betriebszustand verriegelt werden kann.The pressure line 301 leads to a 3-2 solenoid valve 302 , the first output of which is connected to the pressure feedthrough 303 and the second output of which is connected to the outlet resistor 304 . The pressure feedthrough 303 protrudes through the wall of the housing 300 onto the outside of the metering and measuring unit 103 , which is provided for connecting the connection block 104 explained below. For this purpose, a raster lock 306 is provided on the outside of the housing 300 in addition to the pressure feedthrough 303 provided with an O-ring 305 , with which the connection block 104 can be locked in the operating state.
In der Wand des Gehäuses 300 ist ferner eine Druckmeßöffnung 307 vorgesehen, über die im zusammengesetzten Zustand der Raum strömungsseitig vor den Filtermitteln am Anschlußblock mit dem Drucksensor 308 in der Dosier- und Meßeinheit 103 in Ver bindung steht. Der Drucksensor 308 ist vorzugsweise ein piezo elektrischer Drucksensor.In the wall of the housing 300 , a pressure measurement opening 307 is also provided, via which, in the assembled state, the space on the flow side in front of the filter means on the connection block is connected to the pressure sensor 308 in the metering and measuring unit 103 in connection. Pressure sensor 308 is preferably a piezoelectric pressure sensor.
Die Dosier- und Meßeinheit 103 enthält ferner eine Schaltungskarte 309 mit Schaltmitteln, über die die Signale des Drucksensors 308 und die Ansteuersignale für das Magnetventil 302 mit der elektrischen Anschlußleitung 310 abgegriffen bzw. zugeführt werden können.The metering and measuring unit 103 also contains a circuit card 309 with switching means, via which the signals from the pressure sensor 308 and the control signals for the solenoid valve 302 can be tapped or supplied with the electrical connecting line 310 .
Der Auslaßwiderstand 304 ist ein an sich bekannter "Auspuff" des Kompressors, solange dieser nicht zum Betrieb des Ver neblers benutzt wird. Der Auslaßwiderstand 304 ist vorzugs weise aus einem metallischen Drahtgeflecht gebildet, um die ausströmende Druckluft diffus zu verteilen und Störungen des Drucksensors 308 zu vermeiden. Erfindungsgemäß ist der Auslaß widerstand außerdem derart ausgebildet, daß er einen Strömungs widerstand bildet, dessen Wert dem Strömungswiderstand des am Anschlußblock 104 angesetzten Verneblers 105 entspricht. Damit werden eventuelle Druckschwankungen beim Lastwechsel bei Betätigung des Magnetventils 302 vermieden. Um einfach an verschiedene Verneblertypen angepaßt werden zu können, ist der Auslaßwiderstand 304 vorzugsweise über ein geeignet geformtes Ansatzstück 304a auswechselbar gestaltet. Damit kann sicher gestellt werden, daß die Erzeugung der Druckluft aufgrund des angeglichenen Auslaßwiderstands (Auslaßventil) immer unter Konstantlast arbeitet. Falls die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem anderen Kompressormittel als dem dargestellten Kompressor 204 betrieben wird, kann der Auslaßwiderstand gegebenenfalls durch einen druckdichten Verschluß (z. B. Schraubverschluß) ersetzt werden, falls die dann eingesetzte, externe Druckluftquelle die hochstabile Druckluftversorgung für den Betrieb des Verneblers sicherstellt.The outlet resistor 304 is a known "exhaust" of the compressor as long as it is not used to operate the nebulizer. The outlet resistor 304 is preferably formed from a metallic wire mesh in order to diffusely distribute the outflowing compressed air and to avoid interference with the pressure sensor 308 . According to the outlet resistance is also designed such that it forms a flow resistance, the value of which corresponds to the flow resistance of the nebulizer 105 attached to the connection block 104 . This avoids possible pressure fluctuations when the load changes when the solenoid valve 302 is actuated. In order to be easily adapted to different nebuliser, the exhaust resistance is preferably 304 designed a replaceable on a suitably shaped end piece 304th This ensures that the generation of compressed air always works under constant load due to the adjusted outlet resistance (exhaust valve). If the device according to the invention is operated with a compressor means other than the illustrated compressor 204 , the outlet resistance can optionally be replaced by a pressure-tight closure (e.g. screw closure) if the external compressed air source then used ensures the highly stable compressed air supply for the operation of the nebulizer .
In Fig. 4 ist beispielhaft ein Anschlußblock 104 in zwei Ansichten dargestellt, der zur Anbringung an der Seite des Gehäuses 300 (s. Fig. 3) mit der Druckdurchführung 303, der Rasterarretierung 306 und der Öffnung 307 vorgesehen ist. Der Anschlußblock 104 umfaßt ein Basisteil 401, das mit ver schiedenen Verbindungsmitteln versehen ist. Ein erstes Ver bindungsmittel 402 führt zum Mundstückadapter (nicht darge stellt), der vom Mund des Probanden aufgenommen wird. Ein zweites Verbindungsmittel ist der Filteransatz 403, an dem die erfindungsgemäß gestalteten Filtermittel (nicht dargestellt) angebracht werden. Ein weiteres Verbindungsmittel ist der Vernebleransatz 404, der in geeigneter Weise an das ent sprechende Anschlußstück eines kommerziell verfügbaren Ver neblers (nicht dargestellt) angepaßt ist. Schließlich ist eine Aufnahme 405 vorgesehen, in die die Druckdurchführung 303 mit dem O-Ring 305 von der Dosier- und Meßeinheit 103 (siehe Fig. 3) hineinragt. Zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können mehrere auswechselbare Anschlußblöcke 104 vorgesehen sein, die sich jeweils durch die Gestaltung des Vernebler ansatzes 404 unterscheiden, um universell mit verschiedenen Verneblertypen betreibbar zu sein.In FIG. 4, a terminal block is exemplified in two views 104, for attachment to the side of the housing 300 (s. Fig. 3) with the pressurizing passage 303 which Rasterarretierung 306 and the opening 307 is provided. The connection block 104 comprises a base part 401 which is provided with various connecting means. A first connection means 402 leads to the mouthpiece adapter (not shown) which is taken up by the subject's mouth. A second connection means is the filter attachment 403 , to which the filter means (not shown) designed according to the invention are attached. Another connecting means is the nebulizer attachment 404 , which is suitably adapted to the corresponding connector of a commercially available nebulizer (not shown). Finally, a receptacle 405 is provided, into which the pressure feedthrough 303 with the O-ring 305 protrudes from the metering and measuring unit 103 (see FIG. 3). For the operation of a device according to the invention, a plurality of interchangeable connection blocks 104 can be provided, each of which differ in the design of the nebulizer approach 404 in order to be able to be operated universally with different types of nebulizers.
Die am Filteransatz 403 angebrachten Filtermittel enthalten einen Aerosol- oder Bakterienfilter. Vorzugsweise werden Filterbauformen und -materialien verwendet, wie sie in der Beatmungstechnik der Intensivmedizin üblich sind. Das Filtermaterial wird derart ausgewählt, daß der Strömungs widerstand der Filtermittel so hoch ist, daß die Aerosole vorzugsweise in den tieferen Atemwegsregionen des Probanden abgeschieden werden. Hierfür ist der Strömungswiderstand etwa vierfach höher als der Strömungswiderstand von Bakterien filtern an herkömmlichen Inhalationsgeräten. Vorzugsweise beträgt der Strömungswiderstand rund 18 kPa/sm2. The filter media attached to the filter attachment 403 contain an aerosol or bacterial filter. Filter designs and materials are preferably used, as are customary in ventilation technology in intensive care medicine. The filter material is selected so that the flow resistance of the filter medium is so high that the aerosols are preferably deposited in the deeper airway regions of the subject. For this purpose, the flow resistance is about four times higher than the flow resistance of bacteria filter on conventional inhalation devices. The flow resistance is preferably around 18 kPa / sm 2 .
Die Dosier- und Meßeinheit 103 und der Anschlußblock 104 sind so ausgebildet, daß die Druckluftwege insbesondere vom Magnetventil zum Vernebler kurz sind. Damit wird die Ansprechzeit der Vorrichtung verringert und die Verneblungs zeit wird eichbar. Außerdem ist dadurch der Atmungstotraum der Vorrichtung klein gehalten. Dies ist insbesondere für Unter suchungen bei Kindern vorteilhaft, da der CO2-Rückstand minimiert wird.The metering and measuring unit 103 and the connection block 104 are designed so that the compressed air paths, in particular from the solenoid valve to the nebulizer, are short. This reduces the response time of the device and the nebulization time becomes verifiable. It also keeps the device's breathing dead space small. This is particularly advantageous for examinations in children, since the CO 2 residue is minimized.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner die in Fig. 1 schematisch angegebene Stelleinrichtung 106 umfassen, mit der die Höhe der Dosier- und Meßeinheit 103 mit angesetztem Anschlußblock 104 einstellbar ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, falls die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem gesonderten Meßsystem mit Bezugsdruck betrieben wird (z. B. mit einem Bodyplethysmographen).The device according to the invention can further comprise the adjusting device 106 shown schematically in FIG. 1, with which the height of the metering and measuring unit 103 can be adjusted with the connecting block 104 attached. This is particularly advantageous if the device according to the invention is operated with a separate measuring system with reference pressure (e.g. with a body plethysmograph).
Im folgenden wird die Verfahrensweise zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.The procedure for operating the Device according to the invention described.
Bei Depositionsuntersuchungen sollen Depositionsparameter zu den einzelnen Depositionsbereichen erfaßt werden. Neben dem Parameter Regional-Deposition sind dabei sogenannte regionale Wirksamkeitsparameter von Interesse. Die beim menschlichen Atemweg unterschiedenen Regionen umfassen die extrathorakale (zuführende Atemwege: Mund, Rachen und Luftröhre), die trachiobronchiale (Lunge nach der ersten bis zur zehnten Bifukation), die bronchiolare (Bronchialbaum nach der zehnten Bifukation) und die alveolare (Bereich der Lungen alveolen) Region. Zur Erfassung der Depositionsparameter in diesen Regionen nach den theoretischen Modellen müssen Aerosolparameter, morphologisch-physiologische Parameter und personenbezogene Skalierungsparameter bekannt sein. Die Aerosolparameter (z. B. geometrischer Partikeldurchmesser, aerodynamischer Partikeldurchmesser, massenmedianer Durch messer, Diffusionskoeffizient, Transportgeschwindigkeit, mittlere Dichte und weitere thermodynamische Größen) sind abhängig vom verwendeten Vernebler (Herstellerangaben). Die personenbezogenen Skalierungsparameter umfassen Tabellenwerte wie z. B. das Verhältnis des Durchmessers der Trachea eines erwachsenen Mannes zum Tracheadurchmesser des Probanden oder ähnliche Skalierungsgrößen. Die morphologisch-physiologischen Parameter werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (zum Teil in Kombination mit Zusatzeinrichtungen) erfaßt. Diese Parameter umfassen das Atemzugvolumen (cm3), den sogenannten volumetrischen Fluß (cm3/s) und die sogenannte funktionelle Residualkapazität (cm3). Das Atemzugvolumen und der volumetrische Fluß werden aus der Messung des Druckes im Anschlußblock 104 (vor den Filtermitteln) und Umrechnung auf Volumenwerte entsprechend den Gasgesetzen bestimmt. Die funktionelle Residualkapazität wird durch eine Atmungs untersuchung in einem an sich bekannten Bodyplethysmographen oder durch eine He-Einwaschung bestimmt, kann aber auch ohne Untersuchung in Form eines Sollwerts des Probanden berück sichtigt werden.In the case of deposition examinations, deposition parameters for the individual deposition areas are to be recorded. In addition to the regional deposition parameter, so-called regional effectiveness parameters are of interest. The regions differentiated in the human airway include the extrathoracic (supplying airways: mouth, throat and trachea), the trachiobronchiale (lungs after the first to tenth bifucation), the bronchiolar (bronchial tree after the tenth bifucation) and the alveolar (area of the lungs alveoli ) Region. To record the deposition parameters in these regions according to the theoretical models, aerosol parameters, morphological-physiological parameters and person-related scaling parameters must be known. The aerosol parameters (e.g. geometric particle diameter, aerodynamic particle diameter, mass median diameter, diffusion coefficient, transport speed, average density and other thermodynamic variables) depend on the nebuliser used (manufacturer information). The personal scaling parameters include table values such as B. the ratio of the diameter of the trachea of an adult male to the trachea diameter of the subject or similar scaling sizes. The morphological-physiological parameters are recorded with the device according to the invention (partly in combination with additional devices). These parameters include the tidal volume (cm 3 ), the so-called volumetric flow (cm 3 / s) and the so-called functional residual capacity (cm 3 ). The tidal volume and the volumetric flow are determined from the measurement of the pressure in connection block 104 (before the filter means) and conversion to volume values in accordance with the gas laws. The functional residual capacity is determined by a respiratory examination in a body plethysmograph known per se or by a He wash-in, but can also be taken into account without an examination in the form of a target value of the subject.
Um die Aerosolparameter genau einzuhalten und die morpho logisch-physiologischen Parameter genau zu bestimmen, ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Inhalations vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsdruck des eingesetzten Verneblers stabilisiert wird, daß während der Verneblung der Druck an den Filtermitteln gemessen wird und/oder daß Eichschritte vorgenommen werden, um die Ge nauigkeit und Reproduzierbarkeit der Volumen- und Strömungs messungen sicherzustellen. Eine erste Eichung (Luftdruck eichung) findet je nach Wetterlage in geeigneten Abständen (z. B. einmal pro Tag) statt. Zur Luftdruckeichung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Mundstückadapter nicht mit einem Probanden, sondern mit einer Eichpumpe verbunden. Die Eichpumpe erlaubt es, manuell oder maschinell genormte "Atemzüge" zu simulieren und dient dabei als Meßwiderstand mit bekannten Merkmalen. Eine zweite Eichung (Drucklufteichung) dient der Ermittlung des Volumens, das bei der Inhalation dem Atemstrom zugeführt wird. Hierfür wird die erfindungsgemäße Vorrichtung mit verschlossenem Mundstückadapter betrieben. Dadurch wird der gesamte Luftstrom vom Kompressormittel und Vernebler direkt durch die Filtermittel gegeben, an denen das durchgeflossene Volumen pro Zeiteinheit (l/s) gemessen wird.In order to adhere exactly to the aerosol parameters and the morpho That is precisely determining logical-physiological parameters Method according to the invention for operating an inhalation device characterized in that the operating pressure of the used nebulizer is stabilized that during the Nebulization the pressure on the filter media is measured and / or that calibration steps are carried out to determine the Ge accuracy and reproducibility of volume and flow ensure measurements. A first calibration (air pressure calibration) takes place at suitable intervals depending on the weather (e.g. once a day). For air pressure calibration the device according to the invention with the mouthpiece adapter not connected with a subject, but with a calibration pump. The calibration pump allows manually or machine standardized Simulate "breaths" and serves as a measuring resistor known features. A second calibration (compressed air calibration) is used to determine the volume of the inhalation Breath current is supplied. For this, the invention Device operated with closed mouthpiece adapter. As a result, the entire air flow from the compressor means and Nebulizers are given directly through the filter media on which the flowed through volume per unit of time (l / s) is measured.
Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ferner vorsehen, daß mit der Stelleinrichtung 106 die Höhe der Dosier- und Meßeinheit 104 mit dem Vernebler 105 eingerichtet wird.The operation of the device according to the invention can further provide that the height of the metering and measuring unit 104 is set with the nebulizer 105 with the adjusting device 106 .
Der Untersuchungsablauf sieht vor, daß die Vorrichtung nach Einrichtungsschritten und Eichschritten (Wahl des gewünschten Verneblers 105, des gewünschten Auslaßwiderstandes 304 und der gewünschten Betriebshöhe, s. Fig. 1, 4, Eichung) mit dem Probanden verbunden wird. Der Proband wird mit verschlossener Nase (z. B. mit einer Klemme) an den Mundstückadapter am Anschlußblock 104 gesetzt. Eine Bedienungsperson gibt die Parameter für die Verneblungsstufe mit der Steuereinheit 101 vor. Bei jedem Einatemmanöver des Patienten, das durch die Druckmessung im Anschlußblock 104 vor den Filtermitteln mit dem Drucksensor 308 erfaßt wird, steuert die Steuereinheit 101 die Dosier- und Meßeinheit 103 an, um eine definierte Aerosol menge in den Atemweg zu führen. Falls der Drucksensor 308 erfaßt, daß die Filtermittel etwa nicht am Anschlußblock 104 angebracht sind, wird die Verneblung blockiert. Ebenso wird mit dem Drucksensor 308 erfaßt, falls das Atemmanöver durch Husten des Probanden oder Lösen vom Mundstückadapter unter brochen wird. Beim Ausatmen wird durch die Messung des Druckes und seiner zeitlichen Änderung das Atemzugsvolumen und die Strömungsgeschwindigkeit ermittelt. Nach Abschluß der letzten Verneblung werden die physikalischen Daten des Verneblers und die Probandendaten an die Steuereinheit 101 übergeben und ein Programmablauf zur Depositionsberechnung gemäß den an sich bekannten, oben erwähnten theoretischen Modellen aufgerufen. Eine Verarbeitung der Depositionsdaten schließt sich als Auswertungsschritt an. The course of the investigation provides that the device is connected to the test subject after setup steps and calibration steps (selection of the desired nebulizer 105 , the desired outlet resistance 304 and the desired operating height, see FIGS . 1, 4, calibration). The subject is placed with the nose closed (e.g. with a clamp) on the mouthpiece adapter on the connection block 104 . An operator specifies the parameters for the nebulization level with the control unit 101 . With each inhalation maneuver of the patient, which is detected by the pressure measurement in the connection block 104 in front of the filter means with the pressure sensor 308 , the control unit 101 controls the metering and measuring unit 103 in order to guide a defined amount of aerosol into the airway. If the pressure sensor 308 detects that the filter means are not attached to the connection block 104 , the atomization is blocked. Likewise, it is detected with the pressure sensor 308 if the breathing maneuver is interrupted by the subject's coughing or loosening from the mouthpiece adapter. When exhaling, the tidal volume and flow rate are determined by measuring the pressure and its change over time. After the last nebulization has been completed, the physical data of the nebulizer and the subject data are transferred to the control unit 101 and a program sequence for calculating the deposition is called up in accordance with the above-mentioned theoretical models. Processing of the deposition data follows as an evaluation step.
Die Steuereinheit 101 besitzt Anzeigemittel (z. B. Bildschirm) an denen simultan zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrich tung aktuelle morphologisch-physiologische Parameter des Probanden während der Inhalation angezeigt werden. Dies ermög licht eine direkte Kontrolle des Probandenverhaltens durch den Bediener oder den Probanden und gegebenenfalls die Vornahme von Korrekturen, um optimale Parameter als Eingangsgrößen für die Depositionsberechnung zu erhalten. Es können insbesondere der Schalt-Triggerpunkt des Magnetventils (des Verneblers), der in Abhängigkeit von der Zeit nach dem Beginn des Einatmens und vom Atemvolumen gewählt wird, die Dauer der Verneblung pro Atemzug, gegebenenfalls Erholungsatemzüge sowie ein Strömungs profil angezeigt werden. Die Anzeige des Strömungsprofils (Atemvolumen pro Zeit) erlaubt es, eine möglichst geringe Strömungsgeschwindigkeit beim Einatmen einzuhalten (vorzugs weise unterhalb von 0,5 l/s), wodurch Impaktabscheidungen von Aerosol in oberen Atemwegsbereichen reduziert werden. Das Anzeigemittel kann auch ein Signalmittel umfassen, mit dem optisch oder akustisch signalisiert wird, falls während der Verneblungsstufe der Proband für die Auswertung ungeeignete Meßergebnisse liefert, falls er z. B. zu stark oder hektisch atmet oder ein zu geringes Volumen in hoher Frequenz ven tiliert.The control unit 101 has display means (for example a screen) on which current morphological-physiological parameters of the subject are displayed simultaneously with the operation of the device according to the invention during inhalation. This enables direct control of the subject's behavior by the operator or the subject and, if necessary, the making of corrections in order to obtain optimal parameters as input variables for the deposition calculation. In particular, the switching trigger point of the solenoid valve (the nebulizer), which is selected depending on the time after the start of inhalation and the tidal volume, the duration of the nebulization per breath, possibly recovery breaths and a flow profile can be displayed. The display of the flow profile (respiratory volume per time) allows the flow rate to be kept as low as possible when inhaled (preferably below 0.5 l / s), which reduces the impact separations of aerosol in the upper airway areas. The display means can also comprise a signaling means with which it is signaled optically or acoustically if, during the nebulization stage, the subject provides unsuitable measurement results for the evaluation, if, for example, B. breathes too hard or hectic or too little volume in high frequency ven vilated.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform umfaßt eine erfindungs gemäße Vorrichtung die Kombination eines Inhalationsgerätes mit Druckstabilisierung mit einem Bodyplethysmographen.According to a particular embodiment, an invention comprises device according to the combination of an inhalation device with pressure stabilization with a body plethysmograph.
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