DE2012450C3 - Ärztliches Gerät zur Registrierung zweier Meßgrößen, von denen die eine durch Analyse der Atemluft gewonnen wird - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ärztliches Gerät zur Registrierung des gleichzeitigen Verlaufes zweier während eines bestimmten Zeitintervalles interessierender Meßgrößen, von denen die eine durch Analyse der Atemluft einer untersuchten Person gewonnen wird, mittels eines Kanales eines Registriergerätes oder eines Einkanal-Kompensationsschreibers, mit einer die erste Meßgröße liefernden Meßeinrichtung und einer die zweite Meßgröße liefernden Gasanalysiereinrichtung, die über eine Gasentnahmeleitung mit einer Atemrohranordnung, durch die die untersuchte Person atmet, verbunden ist.

Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ist ein Gerät zur unblutigen Messung des Herzminutenvolumens durch Bestimmung der von der untersuchten Person pro Zeiteinheit absorbierten Menge eines der Atemluft beigemischten Testgases (z. B. N2O) mit einem Ganzkörperplethysmographen, dessen Kabine die Atemrohranordnung enthält, durch die die untersuchte Person atmet, wobei die von der Meßeinrichtung gelieferte erste Meßgröße der absorbierten Testgasmenge und die von der Analysiereinrichtung gelieferte zweite Meßgröße der Testgaskonzentration in der Atemluft, insbesondere der Expirationsluft, entspricht

Aufbau und Arbeitsweise eines Ganzkörperplethysmographen können als bekannt vorausgesetzt werden, siehe z.B. die deutsche Offenlegungsschrift 14 66 840 und die Schweizer Patentschrift 4 30 038. Es ist auch bereits bekannt, das Herzminutenvolumen (also die vom Herzen während einer Minute geförderte Blutmenge) mit Hilfe eines Ganzkörperplethysmographen zu messen (Journal of Applied Physiology, Band 23 Nr. 2, August 1967, Seiten 276 bis 278). Bei solchen Messungen des Herzminutenvolumens atmet der Patient aus einem mit einer Mischung von Luft und einem Testgas, normalerweise N2O gefüllten Beutel und die in der Lunge absorbierte N2O-Menge wird mit Hilfe der Druckänderungen im Ganzkörperplethysmographen gemessen. Normalerweise hält man den Druck in der Kabine konstant, indem man eine der absorbierten Testgasmenge entsprechende Luftmenge unter Steuerung durch ein auf den Innendruck in der Kabine ansprechendes Druckmeßgerät in die Kabine einpumpt. Bei der eigentlichen Untersuchung läßt man die untersuchte Person tief einatmen und dann langsam ausatmen, was z.B. 5 bis 10Sekunden dauern kann. Während des Ausatmens wird die absorbierte Testgasmenge gemessen und von einem Registriergerät aufgezeichnet. Normalerweise verwendet man hierfür einen Kompensationsschreiber mit verhältnismäßig großer Schreibbreite, insbesondere mindestens 20 cm, um die erforderliche Meßgenauigkeit bei der Auswertung der Registrierung zu erhalten.
Außer der absorb.erten Testgasmenge interessieren bei solchen Untersuchungen aber auch andere Meßgrößen, insbesondere die Testgaskonzentration in der Expirationsluft.

Die gleichzeitige Registrierung der absorbierten Testgasmenge und der Testgaskonzentration bereitet doch in der Praxis Schwierigkeiten, da Mehrkanal-Schreiber mit großer Schreibbreite sehr teuer und groß sind. Man hat sich daher im allgemeinen damit beholfen, die beiden interessierenden Meßgrößen während zweier verschiedener Meßzyklen (Atemzüge) zu messen und nacheinander mit einem Einkanal-Kompensationsschreiber großer Schreibbreite aufzuzeichnen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Meßwerte von verschiedenen Atemzügen stammen, bei denen die Bedingungen nicht notwendigerweise gleich waren.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Registrierung des gleichzeitigen Verlaufes zweier während desselben

Zeilintervalles auftretenden Meßgrößen, von denen die eine durch Analyse der Atemluft gewonnen wird, mittels eines einzigen Schreibkanals, also insbesondere eines Einkanal-Kompensationsschreibers, möglich ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Luftentnahmeleitung mindestens so lang ist, daß die Gasströmung von der Aterorohranordnung bis zur Gasanalysiereinrichtung so lange wie das interessierende Zeitinvervall der ersten Meßgröße dauert und daß die Ausgänge der Meßeinrichtung der Gasanalysier einrichtung über einen Umschalter nacheinander an denselben Eingang des Registriergerätes anschließbar sind.

Bei einer Untersuchung wird also zuerst der Ausgang der Meßeinrichtung mit dem Eingang des Registriergerätes verbunden und die erste Meßgröße aufgezeichnet, anschließend wird der Eingang des Registriergerätes mit der Gasanalysiereinrichtung verbunden, die Zeitablenkung des Registriergerätes zurückgestellt und die zweite Meßgröße anschließend aufgezeichnet, was möglich ist, da das zu untersuchende Gas infolge der Länge der Gasentnahmeleitung erst jetzt an der Gasanalysiereinrichtung ankommt.

Die Steuerung des Umschalters und die Rückstellung der Zeitablenkung (X-Koordinate) des Registriergerätes können gekoppelt und durch eine Programmiereinrichtung eine bestimmte Zeitspanne nach Beginn der Registrierung der ersten Meßgröße automatisch betätigt werden. Man kann die Umschaltung des Umschalters und die Rückstellung der Zeitablenkung des Registriergerätes aber auch von Hand vornehmen oder durch ein von der ersten Meßgröße oder der X- oder y-Ablenkung des Schreibers erzeugtes Signal steuern.

Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Anwendungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Gerätes zur unblutigen Messung des Herzminutenvolumens gemäß einem Anwendungsbeispiel der Erfindung u.iü

F i g. 2 eine Registrierung, wie sie mit dem in F i g. 1 dargestellten Gerät erzeugt werden kann.

Das in F i g. 1 als Anwendungsbeispiel der Erfindung dargestellte Gerät zur unblutigen Messung des Herzminutenvolumens durch Bestimmung der von einer untersuchten Person pro Zeiteinheit absorbierten Menge eines der Atemluft beigemischten Testgases enthält eine Plethysmographenkabine 10, die eine nur schematisch dargestellte Atemrohranordnung 12 enthält. Die Atemronranordnung ist in bekannter Weise gegen Wärmeeffekte kompensiert (siehe z. B. die oben erwähnte Schweizer Patentschrift) und mit einem Dreiwegeventil 14 versehen, das eine Patientenmaske oder ein Mundstück 16 wahlweise mit einem in das Innere der Kabine mündenden Rohrstutzen 18 oder einem Beutel 19 zu verbinden gestattet, dar eine Mischung aus Luft und einem Testgas, insbesondere N₂O, enthält. Der Innendruck P, wird in üblicher Weise durch ein Druckmeßgerät 20 gemessen, dessen Ausgangssignal eine Regeleinrichtung 22 steuert, die zwei Pumpen 24, 26 betätigt, von denen die eine Luft aus der Kabine 10 herauszupumpen und die andere 26 Luft in die Kabine hineinzupumpen gestattet. Zwischen die Pumpe 26 und die Kabine ist ein Strömungsmeßgerät 28 geschaltet, das die in die Kabine geförderte Luftmenge mißt. Dieses Gerät kann z. B. aus einem Strömungswiderstand bestehen, der mit einem Differenzdruckmeßgerät (nicht dargestellt) verbunden ist, dessen Ausgangssignal integriert wird. Auf der Ausgangsleitung 30 des Gerätes 28 steht jedenfalls ein Ausgangssignal (erste Meßgröße) zur Verfugung, das dem Volumen der Luft entspricht, das von der Pumpe 26 in die Kabine gefördert wurde und das in der Praxis gleich der von der untersuchten Person absorbierten Testgasmenge ist.

Zur Analyse der Atemluft der untersuchten Person ist der an das Mundstück oder die Maske 16 anschließende Rohrstutzen der Atemrohranordnung 12 mit einer Gasentnahmeleitung 32 verbunden, die zu einer

ίο Gasanalysiereinrichtung 34 führt Die Gasanalysiereinrichtung enthält eine nichtdargestellte Pumpe, die die Luft durch die Leitung 32, die eigentliche Analysiervorrichtung und durch eine Rückleitung 36 wieder zurück in die Kabine 10 fördert Auf der Ausgangsleitung 38 steht dementsprechend ein der Testgaskonzentration in der Atemluft entsprechendes Ausgangssignai (zweite Meßgröße) zur Verfügung.

Soweit beschrieben, entspricht das Gerät dem Stand der Technik.

Bisher mußte man die absorbierte Testgasmenge V₁^ (Kurve 40 in F i g. 2) und die Testgaskonzentration (Kurve 42 in F i g. 2) entweder mittels eines Zweikanal-Schreibers aufzeichnen oder während zweier verschiedener Atemzüge messen und nacheinander mit einem Einkanalschreiber aufzeichnen. Die erste Lösung ist teuer und aufwendig, die zweite ungenau.

Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die Gasentnahmeleitung 32 eine Verlängerung 32a, z. B. ein aufgewickeltes Schlauchstück oder eine Metallrohrwendel oder dgl. enthält, durch die die Strömungsdauer der von der Atemrohranordnung 12 abgesaugten Luft bis zur eigentlichen Analysiervorrichtung in der Gasanalysiereinrichtung 34 derart verlängert wird, daß die während der Aufzeichnung der Kurve 40 (F i g. 2) ausgeatmete Luft erst nach Beendigung dieser Aufzeichnung und Rückstellung der Α-Koordinate des Schreibers 44 bei der Gasanalysiereinrichtung 34 ankommt.
Die beiden Meßgrößen werden also in so großem

-to zeitlichen Abstand nacheinander erzeugt, daß ihre Aufzeichnung mit demselben Registriergerät erfolgen kann, trotzdem gehen beide Meßgrößen auf die gleiche Meßperiode, also hier denselben Expirationszyklus, zurück.

Der Eingang 46 des Registriergerätes 44, bei dem es sich vorzugsweise um einen Kompensationsschreiber mit großer Schreibbreite handelt, ist mit dem beweglichen Kontaktstück eines Umschalters 48 verbunden, dessen eines festes Kontaktstück mit der Ausgangsleitung 30 der Meßeinrichtung 28 und dessen anderes festes Kontaktstück mit der Ausgangsleitung 38 der Gasanalysiereinrichtung 34 verbunden ist.

Die Betätigung des Umschalters 48 und die Rückstellung der X-Koordinate des Registriergerätes 44 zwischen der Aufzeichnung der ersten Meßgröße (Kurve 40) und der Aufzeichnung der zweiten Meßgröße (Kurve 42) kann von Hand oder automatisch erfolgen. Die automatische Steuerung kann durch eine Programmsteuerung entsprechend einem vorgegebe-

fe» nen Zeitablauf oder in Abhängigkeit von den Werten der Ausgangssignale der Einrichtungen 28 oder 34 oder dem Betrag der X- oder V-Ablenkung des Schreibers erfolgen.

Bei einem Gerät der in F i g. 1 dargestellten Art kann

f>i die Länge der Gasentnahmeleitung 32. 32a etwa 10 bis 20 m betragen, was bei einem Durchmesser von 2 bis 5 mm und einer geeigneten Sauggeschwindigkeit der in der Einrichtung 34 enthaltenen Pumpe Verzögerungs-

zeiten zwischen etwa 10 und 20 Sekunden ergibt. Die 20 Sekunden.

Verzögerungszeit muß mindestens einige Sekunden betragen, da eine solche Zeitspanne für die Registrierung des absorbierten Volumens (Kurve 40) erforderlich ist. Ein bevorzugter Wert für die Verzögerung ist Bei anderen Anwendungen der Erfindung u anderen Strömungsgeschwindigkeiten können selb verständlich andere Verzögeningszeiten und Leitung längen verwendet werden.

Hierzu i Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   !. Ärztliches Gerät zur Registrierung des Verlaufes zweier während eines bestimmten Zeitintervalles interessierender Meßgrößen, von denen die eine durch Analyse der Atemluft einer untersuchten Person gewonnen wird, mittels eines Kanales eines Registriergerätes oder eines Einkanal-Registriergerätes, insbesondere Kompensationsschreibers, mit einer die erste Meßgröße liefernden Meßeinrichtung und einer die zweite Meßgröße liefernden Gasanalysiereinrichtung, die über eine Gasentnahmeleitung mit einer Atemrohranordnung, durch die die untersuchte Person atmet, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftentnahmeleitung (32, 32a) mindestens so lang ist, daß die Gasströmung von der Atemrohranordnung (12) bis zur Gasanalysiereinrichtung (34) so lange wie das interessierende Zeitintervall der ersten Meßgröße (Kurve 40) dauert und daß die Ausgänge (30,38) der Meßeinrichtung (28) und der Gasanalysiereinrichtung (34) über einen Umschalter (48) nacheinander an denselben Eingang (46) des Registriergerätes (44) anschließbar sind.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1 zur unblutigen Messung des Herzminutenvoiumens durch Bestimmung der von der untersuchten Person pro Zeiteinheit absorbierten Menge eines der Atemluft beigemischten Testgases mit einem Ganzkörperplethysmographen, dessen Kabine die Atemrohranordnung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (46) der Registriereinrichtung (44) über den Umschalter (48) an den Eingang der Meßeinrichtung (28), die ein der absorbierten Testgasmenge entsprechendes Ausgangssignal Hefen, und an den Ausgang der Gasanalysiereinrichtung (34), die ein der Konzentration des Testgases in der Atemluft entsprechendes Ausgangssignal liefert, verbunden ist.
3. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Zeitablenkung (X) des Registriergerätes (44) bei Betätigung des Umschalters (48) zurückstellt.
4. 4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (48) von Hand betätigbar ist.
5. 5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (48) durch eine Programmsteuereinrichtung betätigbar ist.
6. 6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (48) durch eine Steuereinrichtung betätigbar ist, die auf das Ausgangssignal der Meßeinrichtung (28) oder der Gasanalysiereinrichtung (34) oder ein von der X- oder y-Ablenkungdes Registriergerätes abhängiges Signal entspricht.