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Gerät zur Untersuchung der Lungenfunktion Bei ärztlichen Untersuchungen
der Lungenfunktion gibt es eine Vielzahl von Parametern, die Aufschluß über den
gesundheitlichen Zustand der untersuchten Person geben können, z.B.
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die alveoläre Ventilation, Diffusionskapazität, Residualvolumen, funktionelle
Residualkapazität, Perfusion usw. Für eine ganze Reihe dieser Parameter gibt es
mehr als ein Meßverfahren. Man kann die Messung insbesondere während nur eines einzigen
Atemzuges vornehmen (sogenannte Single-Breath-lIethode) oder man kann sie auch bei
Daueratmung (sogenannte Steady-State-Methode) durchführen. Da die verschiedenen
Meßmethoden jeweils ihre spezifischen Vor- und nachteile haben und die Ergebnisse
sich teilweise ergänzen, sollte zumindest die Möglichkeit bestehen, alle interessieren
den Parameter mit jeder gewünschten Methode messen zu kennen. Mit den bisherigen
Geraten ist dies jedoch nicht möglich gewesen, da diese nur für bestillwate Meßverfahren
und im allgemeinen auch nur für relativ beschränkte Meßaufgaben ausgelegt waren.
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Es ist z.B. ein Gerät zur Bestimmung der Diffusionskapazität der
Lunge bekannt, bei dem die CO-Absorption bei Daueratmung messen wird. Das bekannte
Gerät enthält ein geschlossenes System mit einer Spirometerglocke. Bei der Messung
atmet der Patient aus bzw. in Gummibeutel, die in einem geschlossenen Kasten
untergebracht
sind, der mit einer Spirometerglocke in Verbindung steht (sogenanntes Bag-in-Box-System).
Bei der Untersuchung wird der alveoläre Teil der Exspirationsluft durch ein sogenanntes
Rahn-Fenn-Ventil abgesaugt, das einen Gummibeutel enthält und durch die Druckunterschiede
im Patientenanschlußstutzen bei der Inspiration und Exspiration betätigt wird. Die
Inspirationsleitung und die Exspirationsleitung enthalten jeweils drei Wegeventile,
die diese Leitungen mit der Atmsophäre,-dem Gummibeutel für die Inspirations- bzw.
Exspirationsluft und den Spirometerkreislauf zu verbinden gestatten. Der alveoläre
Teil der Exspirationsluft , der mittels des Rahn-Fenn-Ventils in eine beim Patient
tenanschlußstutzen angeordnete Wamsler übergeführt wird, wird aus dieser Kammer
mittels einer kontinuierlich arbeitenden Pumpe durch eine Analysiervorrichtung hindurch
abgesaugt.
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Dei einem anderen bekannten Gerät, das ebenfalls einen geschlossenen
Kreislauf mit einem Spirometer aufweist, muß der Patient bei dersUntersuchung einmal
tief einatmen, den Atem für eine bestimmte Zeitspanne anhalten und dann wie wieder
ausatmen (Single-Breath-ttethode). Während des Ausatmens wird unter Steuerung durch
eine von der Spirometerglocke angetriebene Impuls scheibe ein bestimmter Teil der
Exspirationsluft abgesaugt,-z.B 600 cm3 Exspirationslufta die auf ein anfängliches
, dem Totraum entsprechendes Exspirationsvolumen von etwa 700 cm3 folgen.
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Die oben beschriebenen bekannten Geräte gestatten also jeweils nur
Untersuchungen bei Daueratmung oder einem einzigen Atemzug durchzuführen. Sie haben
ausserdem einen grossen Totraum, der ein rasches Umschalten des Patienten von Luftatmung
auf Gasgemischatmung verhindert.
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Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde
ein Gerät zur Untersuchung der Lungenfunktion anzugeben, daß sich universell für
die Messung praktisch aller interessierender Parameter nach jeder gewünschten Methode
eignet.
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Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei einem Gerbt zur Untersuchung
der Lungenfunktion mit einem Patientenanschlußstutzen, durch den der Patient atmet,
einer mit dem Patientenanschlußstutzen verbundenen Inspirationsleitung, die über
eine Ventilanordnung wahlweise mit der Umgebungsluft oder einem Inspirationsgasgemischbehälter
verbunden werden kann und einer mit dem Patientenanschlußstutzen verbundenen Exspirationsleitung,
die mit einer Vorrichtung zum Sammeln von Alveolärluft verbunden ist, dadurch erreicht
, daß in der Inspirationsleitung zwischen dem Inspirationsgasgemischbehälter ein
in Inspirationsrichtung durchlGssiges, passives Rückschlagventil und zwischen diesem
Rückschlagventil und dem Patientenanschlußstutzen ein Frischluftventil, vorzugsweise
ein Magnetventil, das die Inspirationsleitung mit der Atmosphäre zu verbinden gestattet,
angeordnet sind und daß in der Exspirationsluftleitung anschliessend an den Patientenanschlußstutzen
ein in Expirationsrichtung durchlässiges, passives RUcksçhlagventil, direkt anschließend
an aieses ein Magnetventil, das die Exspirationsluftleitung mit einem Alveolärluftsamnelbehälter
zu verbinden Gestattet, und direkt anschliessend an letzteres ein zweites Magnetventil
, das die Exspirationsluftleitung wahlweise abzusperren oder mit einem Auslaß zu
verbinden gestattet, angeordnet sind.
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Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert,
es zeigen.
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Fig.1 eine teilweise schematisierte Darstellung eines Ausfd'hrungsbeispieles
der Erfindung; Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform einer
Ventilanordnung,
die anstelle eines Teiles des Gerätes gemäss der Fig.1 verwendet werden kann, und
Fig. 3 eine Ansicht in Richtung der Pfeile A-A der Fig. 2.
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Das in Figur 1 dargestellte Gerät hat einen Patienten anschlußstutzen
10, der über ein Mundstück 12 oder eine Maske mit der u untersuchenden Person verbunden
werden kann An den Patientenanschlußstutzen 10 setzen im rechten Winkel eine Inspirationsleitung
14 und eine Exspirationsleitung 16 an. Die Exspirationsleitung enthält in möglichst
unmittelbarer Nähe vom Patientenanschlußstutzen 10 ein passives Exspirationsventil
20, also ein durch die beim Atmen im Patientenanschlußstutzen 10 auftretenden Druckunterschiede
betätigtes Rückschlagventil, das beispielsweise in an sich bekannter seise eine
flexible Membranscheibe oder eine lt einer leichten Feder belastete Ventilplatte
enthalten kann.
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Zur Verringerung von Totraumeinflüssen ist der Patientenanschlußstutzen
vorzugsweise durch eine Zwischenwand 22 in einen mit der Inspirationsleitung 14
verbundenen Teil 24 und einen mit der Exspirationsleitung 16 verbundenen Teil 26
unterteilt. Zu Steuerungszwecken ist im stutzen 10 ein als Strömungswiderstand arbeitendes
Drahthetz 25 vorgesehen, das mit einem Differenzoruckaufnehmer 27 zusammenarbeitet,
welcher auf einer Ausgangsleitung 29 ein Steuersignal liefert, das anzeigt, ob der
Patient gerade ein- oder ausatmet.
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In aer Inspirationsléitung befindet sich ein weiterer Strömungswiderstand
31 in Form eines Drahtnetzes, der mit einem Differenseruckaufnehmer 33 zusammenarbeitet,
an dem eine Integriervorrichtung 35 angeschlessen, die auf einer Ausgangsleitung
36 ein deß Inspirationsvolumen proportionales Signal liefert. Vor dem Strömungswiderstand
31 ist ein Frischluftventil 30 angeordnet, das vorzugsweise als Magnetventil mit
einer Betätigungsvorrichtung 32 ausgebildet ist und die Inspirationsleitung 14 mit
der Aussenluft zu verbinden ges@attet, In Imspirationsrichtung vor dem Frischluftventil
30
ist ein passives Inspirationsventil 38 angeordnet, das wie das Exspirationsventil
20 ausgebildet sein kann. Die Einlaßseite des Ventiles )8 ist mit einem T-Rohrstück
verbunden, das einerseits mit einen Inspiratiojisgasgemis chbehälter 40, z.B.
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einem Kunststoffbeutel, verbunden und andererseits durch einen Stopfen
42 verschlossen ist, der eine rasche Füllung oder Entleerung des Beutels 40 ermöglicht.
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Auf das exspirationsvertil 20 folgt ein Hagnetventil 44, das die
Exspirationsleitung 16 mit einem Sammelgefäß 46, z.B.
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eineiu Kunststoffbeutel verbunden werden kann. Anschliessend führt
die oxspirationsleitung 16 zu einem zweiten lagentventil 4u, das die Leitung 16
im geöffneten @ustand mit einem Auslaß 50 verbindet, der zur Atmsophäre oder einen
Exspirationsluftsammelbehälter mündet.
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Für die Behälter 46 und 2 kann auch jeweils ein Sammel- und Mischgefäß
verwendet werden, wie es im deutschen Gebrauchsmuster 1 933 529 beschrieben ist.
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In den Behälter 46 mündet eine Alveolärluftabsaugleitung 54, die
zu einer Pumpen- und Verteilereinheit 56 führt.
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Diese Einheit 56 ist ausserdem mit einer Inspirationsluftabsaugleitung
58 und gewünschtenfalls einer weiteren Alveolärluftabsaugleitung 60 , die im Raum
26 des Patientenanschlußstutzens 10 mündet, verbunden.
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vorzugsweise ist ferner eine Rückatmungsleitung 62 vorgesehen, die
den Exspirationsluftsammelbehälter 52 (oder die Lxspirations leitung) mit den Inspirationsgasgemischbehälter
40 (oder der Inspirationsleitung) verbindet und ein Absperrventil G4 enthalten kann.
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Die Arbeitsweise des beschriebenen Gerätes soll am Beispiel der Messung
der CO-Diffusionskapazität beschrieben werden:
Zuerst atmet der
Patient Frischluft durch das geöffnete Magnetventil 30 ein und stößt die Exspirationsluft
durch das sich automatisch öffnende Exspirationsventil 20 und durch das geöffnete
Magnetventil 48 (oder ein zusatzliches Auslaßventil, insbesondere Magnetventil)
das zur Atmosphäre führt, aus. Der Behälter 40 wird mit Luft, die z.B. 1; CO enthält,
gefüllt. Bei der Frischluftatmung bleibt das Inspirationsventii 38 automatisch geschlossen,
da der Unterdruck in der Inspirationsleitung infolge des grossen Querschnittes des
Frischluftventils 30 nicht zum Öffnen des Ventiles 38 ausreicht.
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Zur Messung der CO-Diffusionskapazität nach der Daueratmungsmethode
wird das Frischluftventil 30 geschlossen, so daß der Patient nun das Gasgemisch
aus dei beutel 40 über das sich nun autollatisch öffnence Inspirationsventil 38
einatmet. Die eingeatmete Gasmenge wird durch die Anordnung 31, 33, 35 gemessen
und z.b. mittels eines Registriergerätes 66 aufgezeichnet.
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Der Beginn der Ausatmung wird durch die Anordnung 25,27 wahrgenommen,
die ein entsprechendes Steuersignal über die Leitung 29 an eine Steuer- und Programmiervorrichtung
74 liefert.
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Diese Vorrichtung öffnet zuerst das Magnetventil 48, so daß der dem
Totraum entsprechende Teil der Exspirationsluft durch den Auslaß 50 abströmt. Nachdem
eine bestimmte Luftmenge aus-geatmet worden ist, was durch die Einrichtung 25, 27
(oder eine zusätzliche Strömungsmeßvorrichtung in der Exspirationsleitung 16) gemessen
wird, schließt die Vorrichtung 74 das Magnetventil 48 und öffnet gleichzeitig das
Magnetventil 44. Der der Alveolärluft entsprechende Teil der Bxspirationsluft strömt
dadurch in den-Sammelbehälter 46. Am Ende der Exspiration wird das Ventil44 wieder
geschlossen und das Ventil 68 wieder geöffnet. Die Alveolä luft wird aus dem Behälter
46 durch die Leitung 54 von der Pumpen-µ.
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Verteilereinheit 56 abgesaugt und einer Gasanalysiereinrichtung 76
zugeführt, deren Meßergebnisse durch das Registriergerät 66 aufgezeichnet werden.
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Gleichzeitiig oder abwechselnd kann auch die Inspirationsluft durch
Leitung 58 abgesaugt und analysiert werden.
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enn r,lit Rückatmung bemessen werden soll, wird das Ventil 64 geöffnet
und uie Exspirationsluft wird vom Behälter 52 über die Rückatmungsleitung 62 auf
die Inspirationsseite zurückgeführt.
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Wie die Messung der anderen obenerwähnten Parameter mittels des vorliegenden
Gerätes nach einer gewünschten Methode, gegebenenfalls liit Rückatmung gemessen
werden können, ist für den Fachmann unmittelbar einleuchtend. Die verschiedenen
Meßprogramme können durch die Steuer- und Programmiervorrichtung 74 vorprogrammiert
werdeii, so daß es nur des Druckes auf eine entsprcchende Taste bedarf, um das gewünschte
Meßprogramm ablaufen zu lassen.-Es war bereits erwähnt worden, daß der alveoläre
Anteil der Exspirationsluft auch durch die Leitung 60 abgesangt werden kann. Wenn
man an dieser Stelle absaugt, kann man die Absaugung auch noch etwas über das Ende
der Exspiration fortdauern lassen. Mierzu kann die Vorrichtung 74 ein vorzugsweise
einstellbares Verzögerungsglied enthalten. Die Verzögerungsdauer kann in der Praxis
z.B. 100 bis 200 ms betragen, Durch das Abpumpen von Alveolärluft auch noch nach
der Exspirationsphase werden die Messungen erheblich beschleunigt, ohne an Genauigkeit
zu leiden.
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Bei einer Abwandlung oes in Fig. i dargestellten Gerätes wird eine
Atemrohr- und Ventilanordnung 1 verwendet, wie sie in Fig.2 und 3 dargestellt ist.
Diese Anordnung enthält noch ein weiteres Frischluft-magnetventil 30, 32, das eine
praktisch unmittelbare Frischluftatmung des Fatienten ohne Inanspruchnahne der Inspirations-
und Exspirationsleitung ermöglicht.
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Die Anordnung 1 zeichnet sich durch einen besonders geringen
Totraum
aus. Die Anschlußstutzen 311, 34a dienen wahlweise zum Absaugen von Alveolärluft
und treten dementsprechend an die Stelle der Leitung 60 in Figur 1. Da der Patientenanschlußstutzen
10 der in Figur 2 dargestellten Anordnung keinen Strömungswiderstand enthält, erfolgt
die Steuerung der Vorrichtung 74 durch das vom Differenzdruckaufnchmer 33 gelieferte
Signal.