DE2925551A1

DE2925551A1 - Spirometer

Info

Publication number: DE2925551A1
Application number: DE19792925551
Authority: DE
Inventors: Moshe Yerushalmy
Original assignee: Scitec Corp Ltd
Current assignee: Scitec Corp Ltd
Priority date: 1978-07-03
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1980-01-24
Also published as: IT7924084A0; DD144716A5; BE877411A; US4282883A; BR7904282A; GB2024628A; FR2430219A1; JPS5526992A; NL7905188A; ES482142A1; SE7905743L; IT1122562B; ZA793283B

Description

Spirometer

Die Erfindung betrifft ein Spirometer und insbesondere ein solches mit einem Turbinenwandler, der mit einem Mikroprozessor verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spirometer, insbesondere ein solches mit einem Turbinenwandler, zu schaffen, das nur einen geringen Platzbedarf und ein geringes Gewicht aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird auf den beiliegenden Anspruch 1 verwiesen.

In vorteilhafter Weise schafft die Erfindung ein tragbares Spirometer, bei dem unter Verwendung einer Turbine eine Strömungsmessung durchgeführt werden kann. Die Turbine wirkt dabei als direktes Wegmeßsystem, das rasch und genau auf Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit von ausgeatmeter oder eingeatmeter Luft reagiert. Über einen Sensor schafft der Turbinenwandler ein Eingangssignal für einen Mikroprozessor, welcher ein breites Feld von Aufarbeitungsmöglichkeiten dieses Signals besitzt. Es können beispielsweise die Spitzengeschwindigkeit der Strömung (PRF), ein beschleunigtes Atmungsvolumen innerhalb einer Sekunde (FEV 1) oder die beschleunigte Ausatmungsfähigkeit der Lungen nach vollem Einatmen (FVC) ermittelt werden. Die Werte hierfür können gespeichert und für verschiedene Zwecke zur Verfügung gestellt werden.

Die Erfindung zeigt ein Spirometer, bei dem ein Turbinenwandler zur Anwendung kommen kann, der mehrere Rotorblätter aufweist. Ferner sind Mittel vorgesehen, um Luft auszuatmen oder einzuatmen, wobei diese Luft an diesen Rotorblättern vorbeiströmt, so daß eine Rotation dieser Blätter in Abhängigkeit vom Luftvolumen der mit einer bestimmten Geschwindigkeit vorbeiströmenden Luft erfolgt. Die Rotationsgeschwindigkeit ist außerdem proportional zur Strömungsgeschwindigkeit

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dieser Luft. In Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit der Rotorblätter wird eine Reihe von elektrischen Impulsen mit einer entsprechenden Geschwindigkeit erzeugt. An den Turbinenwandler ist ein Mikroprozessor elektrisch angeschlossen, der diese Impulse speichern und aufbereiten kann. Ein Wiedergabegerät kann in Abhängigkeit hiervon Informationen bezüglich der Lungenfunktionen, die im Mikroprozessor ermittelt worden sind, in Abhängigkeit von den Charakteristiken dieser Impulse wiedergeben.

In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Anhand dieser Zeichnung soll die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 wesentliche Bestandteile eines Spirometers, das ein

Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Turbinenwandler des

Spirometers;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Turbinenwandler entlang

der Schnittlinie III-HI der Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Turbinenwandlerrotor in

vergrößertem Maßstab;

Fig. 5 im Aufriß die Turbinenblätter;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Turbinenblätter und

Fig. 7 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung des

Mikroprozessors.

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Die Fig. 1 zeigt wesentliche Teile eines Spirometers, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist. Es besitzt einen Turbinenwandler 6 und eine Einheit 7, in der der Mikroprozessor und eine digitale Wiedergabeeinrichtung untergebracht sind. Der Turbinenwandler 6 ist so ausgebildet, daß er in der Hand eines Patienten gehalten werden kann. Aus den Lungen kann Luft ausgeatmet oder es kann Luft in die Lungen eingeatmet werden. Dies erfolgt durch eine auswechselbare Röhre 8 aus Pappkarton, wie sie üblicherweise bei Spirometern verwendet wird. Der Körper bzw. das Gehäuse des Turbinenwandlers besteht aus einem leichten Material, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung oder aus Kunststoff. Wie noch weiter unten erläutert wird, kann für Reinigungszwecke dieses Gehäuse leicht entfernt ur.c". wieder um den Turbinenwandler angeordnet werden. Wenn der Turbinenwandler nicht in Betrieb ist, kann er in einem kleinen Drahtgestell 9 abgestellt werden. Der Turoinenwandler 6 und die Einheit 7 mit dem Mikroprozessor sind über eine flexible Leitung 10 geeigneter Länge miteinander verbunden, so daß der Turbinenwandler in der Hand des Patienten angehoben werden kann und der Turbinenwandler vom Patienten gegen den Mund gehalten werden kann.

Die Fig. 2 zeigt im einzelnen den konstruktiven Aufbau des Turbinenwandlers 6. Das Gehäuse besteht aus drei Teilen 11, 12 und 13, zwischen denen in axialer Richtung ein Durchflußkanal vorhanden ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht dieses Gehäuse aus Aluminiumlegierung, das äußerlich zur Korrosionsbeständigkeit eloxiert ist. Die Teile 11 und 12, welche getrennt hergestellt sind, werden zu einem einzelnen Stück verbunden. Der Teil 13 des Gehäuses kann vom Teil 12 getrennt werden. Die Verbindung zwischen diesen beiden Teilen wird durch einen O-Ring 15 abgedichtet. Die inneren Teile des Turbinenwandlers müssen regelmäßig gereinigt werden. Insofern ist das Auseinanderlegen und das Wiederzusammenbauen des Gehäuses von Bedeutung. Die Reinigung muß deshalb erfolgen, da während des Ausatmens der Luft durch den Wandler eine Kontamination der Turbinenteile erfolgt.

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Der Teil 11 kann ein Teil der Röhre 8 aufnehmen, welche nach jedem Gebrauch wieder entfernt wird. Der Teil 12 trägt einen konischen Diffusor 16, der aus einem Stück mit dem Teil 12 des Gehäuses bestehen kann. Der Gehäuseteil 13 trägt einen ähnlichen konischen Diffusor 17, der ebenfalls aus einem Stück mit dem Gehäuseteil 13 bestehen kann. Die konischen Diffusoren 16 und 17 sind koaxial angeordnet und die Grundflächen sind gegeneinander gerichtet. Zwischen den Grundflächen befindet sich ein Zwischenraum.

Aus der Fig. 3 ist zu ersehen, daß der Diffusor 16 vom Gehäuseteil 12 durch drei radial sich erstreckende Träger 18, zwischen denen Öffnungen 19 vorgesehen sind, gehalten wird. Durch die Öffnungen kann Luft hindurchtreten. Der Diffusor 17 ist in gleicher Weise am Gehäuseteil 13 befestigt. Es sind ebenfalls Öffnungen für den Luftdurchtritt vorgesehen.

Zwischen den Diffusoren 16 und 17 ist ein Turbinenrotor 20 angeordnet. In vergrößertem Maßstab ist dieser Turbinenrotor in der Fig. 4 dargestellt. Die Rotoranordnung besitzt eine Achse 21 aus rostfreiem Stahl, die nicht drehbar, jedoch entfernbar in axialen Ausnehmungen 22 und 23 der Diffusoren 16 und 17 eingesteckt ist. Diese Diffusoren tragen außerdem Wandstücke 24 und 25 in ihren Grundflächen. Aus der Fig. 4 ist zu ersehen, daß diese Wandstücke mit der Achse 21 nicht in Berührung stehen. Dies wird im einzelnen noch weiter unten erläutert. Diese Wandstücke wirken für die Rotoranordnung als Drucklager. Auf der Achse 21 ist die Turbinenanordnung 26, welche zwei koaxiale, ineinandergreifende Turbinenteile 27 und 28 aufweist, abgestützt. Die Turbinenteile sind, wie in der Fig. 4 dargestellt ist, in der Weise miteinander verbunden, daß der Turbinenteil 27 durch Preßsitz in das Innere des Turbinenteiles 28 eingesetzt ist. Diese Turbinenteile sitzen auf der Achse 21 mittels schmaler ringförmiger Lagerflächen 29 und 30 auf der Achse 21 auf und können um die Achse 21 rotieren. In bevorzugter Weise besitzen die

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Lagerflächen eine Breite von 1/2 mm. Zwischen den Turbinenteilen 27 und 28 ist ein Rotorblatträger 31 abgestützt, an welchem mehrere radial sich erstreckende Rotorblätter 32 vorgesehen sind. Diese bestehen bevorzugt aus einem leichten Material, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder aus Kunststoff. Diese Anordnung ist im einzelnen aus der Fig. 5 zu ersehen. Eine Relativbewegung zwischen dem Rotorblatträger 31 und dem Turbinenteil 28 wird durch Vertiefungen 33 vermieden, welche in den Rotorblatträger 31 eingeformt sind. Diese Vertiefungen greifen in entsprechend geformte, insbesondere halbkreisförmige Ausnehmungen 34 im Turbinenteil 28 ein. Jedes zweite Rotorblatt 32 besitzt an seiner Spitze eine kleine Platte 34, welche sich parallel mit der Achse 21 vom Rotorblatt erstreckt. Die Platten 34 wirken in Verbindung mit einem elektro-optischen Sensor 35. Dieser besteht im wesentlichen aus einer Infrarotquelle und einer Photodiode. Die Infrarotquelle erzeugt Strahlen, welche durch eine reflektierende Fläche in geeignetem Abstand auf die Diode reflektiert werden können. Dieser Sensor wirkt mit den Platten 34 an den Rotorblättern zusammen, wobei jedesmal dann, wenn eine Platte 34 durch das Feld des Sensors 35 hindurchtritt, ein Impuls über die Leitung 10 an den Mikroprozessor an der Einheit 7 weitergeleitet wird. Der Sensor 35 befindet sich in einem Stecker 36, der in eine Öffnung 37 des Gehäuseteiles 12 eingesteckt ist. Die Verbindung wird durch einen O-Ring 38 abgedichtet. Auf diese Weise kann der Stecker beim Auseinandernehmen desGehäuses für die Reinigung entfernt werden. Der Sensor 35 wird im Bedarfsfall in den optischen Stecker 36 eingesetzt. Auf diese Weise kann vermieden werden, daß soweit wie möglich der Sensor vcui Licht, cfas in das Innere des Turbinenwandlers eintritt, unbeeinflußt bleibt.

Von Bedeutung ist bei der Lagerung der Turbine die Reibung zwischen den sich bewegenden Teilen. Diese soll, um auch geringe Umlaufgeschwindigkeiten der Turbine zu ermöglichen, äußerst gering sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Trägeranordnung für die Turbine

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wird dies erzielt. Die Teile können in bevorzugter Weise aus Kunststoff bestehen, beispielsweise aus PTFE (Polytetrafluoräthylen). Dieses Material besitzt niedrige Reibungseigenschaften. Um den Abrieb des PTFE zu verringern, kann dieses bevorzugt mit 25 % elektrographitiertem Kohlenstoff vermischt sein. Das hieraus resultierende Material besitzt alle erwünschten Eigenschaften und insbesondere eine geringe Reibung und eine hohe Verschleißfestigkeit sowie eine Widerstandsfähigkeit gegenüber den Flüssigkeiten, welche zur Reinigung des Inneren des Turbinenwandlers notwendig sind. Ein anderes geeignetes Material ist unter dem Handelsnamen "DELRIN" im Handel erhätlich.

Auch lassen sich Teile der Turbinenträgeranordnung, insbesondere die Teile 24, 25, 27 und 28, aus rostfreiem Stahl herstellen. Durch geeignete Bearbeitung lassen sich dann ebenfalls geeignete Reibungswerte bezüglich der Achse 21 aus rostfreiem Stahl erzielen. Ferner erzielt man hierbei geringe Herstellungskosten.

Bei herkömmlichen Turbinen wird die Rotorwelle durch Lager aus Diamant oder anderen Uhrenlagermaterialien gestützt. Es hat sich herausgestellt, daß diese Lager schwierig einzustellen sind und die Säuberung nicht einfach ist. Darüber hinaus werden deren Eigenschaften durch Wasserdampf, der unvermeidbar in einem Spirometer auftritt, beeinträchtigt. Die Verwendung einer festen Achse, welche bevorzugt aus rostfreiem Stahl besteht, und welche eine drehbare Turbinenträgeranordnung, wie im vorstehenden beschrieben, stützt, erweist sich als völlig ausreichend. Um die axialen Kräfte, welche auf die Turbinenträgeranordnung während des Einatmens oder Ausatmens wirken, auffangen zu können, sind die Turbinenteile 27 und 28 mit schmalen ringförmigen Lagerflächen 39 und 40 versehen, die auf den Wandstücken 25 und 24 in Abhängigkeit von der Richtung des Schubes aufliegen.

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Es hat sich herausgestellt, daß mit der Turbinenlageranordnung ein äußerst niedriger Anfangsreibungswiderstand (Haftreibungswiderstand) erzielt werden kann. Außerdem wirkt sich bei Drehung der Turbine eine nur geringe Reibungskraft aus, so daß die Turbine auch auf niedrige Strömungsgeschwindigkeiten anspricht. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die Turbine auf Strömungsgeschwindigkeiten bis zu 0, 04 1 Luft/sec anspricht.

Zur Erzielung optimaler Ergebnisse ist es nicht nur notwendig, geringe Reibungskräfte in der Turbinenlageranordnung zu haben, sondern die Rotorblätter müssen einen solchen Stellwinkel aufweisen, daß die Rotation bei der niedrigst möglichen Strömungsgeschwindigkeit der Luft beginnen kann. Es hat sich herausgestellt, daß der Anstellwinkel des Teiles der Rotorblätter, der zwischen den beiden Anordnungen der Öffnungen 19 unter dem Einfluß der Luftströmung liegt, bevorzugt so gegenüber der Achse 21 (siehe Fig. 6) einzustellen ist, daß er etwa 28 beträgt. Es hat sich herausgestellt, daß bei Erhöhung dieses Anstellwinkels ifcer 35 oder 40 die Turbine nicht ausreichend empfindlich anspricht auf geringe Strömungsgeschwindigkeit. Wenn der Anstellwinkel auf unter 20 verringert wird, ergeben sich Turbulenzen und die Turbine zeigt ein Bestreben zu Flatterschwindungen. Bei der Bemessung der Rotorblätter für die Turbine ist es erwünscht, daß der Teil der Rotorblätter, der den aerodynamischen Kräften ausgesetzt wird, einen mög-1 ichst großen Radius von der Achse aufweist. Dieser Radius ist jedoch aufgrund der Anforderung an das leichte Gewicht begrenzt. Außerdem spielt die Trägheit der sich bewegenden Teile eine Rolle. Je größer die Trägheit ist, um so geringer ist das Vermögen des Gerätes, raschen Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit der Luft zu folgen. Das verbleibende Reibungsmoment setzt sich zusammen aus einem aus dem Gewicht der beweglichen Teile resultierenden Reibungsmoment und einem aus dem auf die Enden einwirkenden Schub resultierenden Reibungs-

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moment. Der erste dieser Faktoren erhöht sich mit dem Gewicht der Rotorblätter, während der zweite Faktor mit deren Bemessung zunimmt. Es ist daher notwendig, einen Kompromiß für die Praxis zu erzielen. Dem zweiten Faktor wird durch die besondere Ausgestaltung der Lager in der vorstehend beschriebenen Weise Rechnung getragen.

Im Hinblick auf die Optimierung der Luftströmung durch den Turbinenwandler und auf niedrige Strömungsgeschwindigkeiten, die normalerweise vorhanden sind, ist es notwendig, den Winkel an der Spitze der konischen Diffusoren 16 und 17 entsprechend zu bemessen. Bevorzugt

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beträgt dieser Winkel 35 bis 40 . Optimale Ergebnisse werden für einen Winkel von 38 erzielt. Der geeignete Winkel läßt sich empirisch ermitteln. Der Luftdurchtrittskanal zwischen den konischen Diffusoren und dem Gehäuse des Turbinenwandlers muß so bemessen sein, daß Turbulenzen im Strömungsweg und in den Öffnungen 19, durch welche die Luft zu den Rotorblättern der Turbinen strömt, vermieden werden. Die Fläche, welche von den Öffnungen 19 eingenommen wird, ist daher irr wesentlichen gleich der Quersehnittsfläche, welche vom mittleren röhrenförmigen Gehäuseteil 12 umfaßt wird. Die Drehung der Rotorblätter der Turbine kann daher in Bezug gesetzt werden zum Volumen der durch das Gerät hindurchtretenden Luft. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Turbinenwandler im wesentlichen eine symmetrische Ausgestaltung, so daß sowohl für eingeatmete als auch für ausgeatmete Luft gleiche Verhältnisse vorliegen. Sine geringe Asymmetrie ergibt sich bezüglich der Gestalt der konischen Diffusoren 16 und 17 in der Weise, daß der Diffusor 17 einen etwas größeren Radius an der Spitze aufweist ale der Diffusor 16. Diese Bemessung hat jedoch lediglich dahingehend Bedeutung, daß die Möglichkeit der Beschädigung der Spitze des Diffusors 17 verringert werden soll. Der ringförmige Raum um den Diffu-SGi? 16 besitzt eine etwas abweichende Form von dem ringförmigen Raum um den Diffusor 17. Die Außenwand ist zunächst im wesentlichen parallel

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zur Oberfläche des konischen Diffusors 16 und erstreckt sich dann im wesentlichen axial, um der Strömung eine axiale Richtung zu geben.

Die Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines Mikroprozessors. Die mechanischen Teile des Spirometers, das im vorstehenden beschrieben wurde, sind mit dem Bezugszeichen 40 versehen. Dargestellt ist außerdem der Sensor 35, der aus einer Infrarotquelle 35a und einer Photodiode 35b besteht. Dieses sind standardisierte Ausrüstungsgegenstände und können als eine Einzelanordnung aufgebaut sein. Bevorzugt wird eine Ausführungsform, die hergestellt wird durch die Firma Fairchild Corporation unter der Herstellungsnummer FPA103. Über eine flexible Leitung 10 ist der Sensor an einen Impulsformer 4* angeschlossen. Bei Drehung der Turbine wird jedesmal dann, wenn e'nss der Blätter 34 am Sensor 35 vorbeiläuft, ein Impuls erzeugt. Die erzeugten Impulse gelangen zum Impulsformer 41 und werden bezüglich der Amplitude standardisiert durch eine monostabile Einrichtung 42. Jeder vereinheitlichte Impuls wird dann als Indikator zur Aktivierung der zentralen Rechnereinheit 44 des vorprogrammierten Mikroprozessors verwendet. Die zentrale Rechnereinheit 44 ermittelt das Zeitintervall zwischen jedem empfangenen Impuls. Jedes Zeitintervall wird in einem Speicher 45 mit Direktzugriff gespeichert. Die Gesamtanzahl der Impulse, welche während der gesamten Untersuchung des Patienten empfangen wurde, wird gezählt und gespeichert. Außerdem steuert die zentrale Rechner einheit die Position eines Schreibers in einem Blattschreiber 46 während der Untersuchung. Auf diese Weise gewinnt man eine Aufzeichnung des Volumens der strömenden Luft in Abhängigkeit von der Zeit. Die zentrale Rechnereinheit 44 ist so programmiert, daß der Beginn und das Ende der Untersuchung durch eine Vergleichsmessung der Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen bestimmt wird. Bei Beendigung der Untersuchung durchläuft die zentrale Rechnereinheit 44 eine "Rechen"-phase in ihrem Programm und automatisch werden alle erforderlichen Lungenfunktionen

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in Abhängigkeit von der durchgeführten Untersuchung ermittelt. Die entsprechenden Werte werden in einem in der Rechnereinheit 44 vorgesehenen Speicher gespeichert. Bei Beendigung der "Rechen"-phase durchläuft das Programm der zentralen Rechnereinheit 44 eine "Wiedergabe" phase, bei der in Abhängigkeit von einem Befehl einer Taste 47,der über eine Eingabepuffer schaltung 48 weitergeleitet wird, alle gespeicherten Lungenfunktionen aufeinanderfolgend auf einem numerischen Anzeigegerät 49 wiedergegeben werden können. Die Anzeige erfolgt dabei über eine Ausgabepufferschaltung 50. Zusätzlich zu diesen Funktionen kann eine zweite Taste 51 vorgesehen sein, durch die ein Befehl an die zentrale Rechner einheit 44 über die Eingabepuffer schaltung 48 weitergeleitet werden kann. Hierdurch kann die Wiedergabe durch den Blattschreiber 46 für die Luftströmung in Abhängigkeit von der Zeit in Gang gesetzt werden. Eine Taste in der Einrichtung 47 dient zum Zurücksetzen aller Speicher und Wiedergabeeinrichtungen, so daß diese für eine neue Untersuchung in Bereitschaft gehalten werden. Die "reset"-Betriebsfunktion ist die Standardbedingung beim Einschalten.

Die Arbeitsweise der in der Fig. ¹^ dargestellten Schaltung ist so wie in herkömmlichen digitalen Rechnervorrichtungen. Die Programmierung der zentralen Rechnereinheit 44 erfolgt in Abhängigkeit von den Lungenfunktionen, welche untersucht und wiedergegeben werden sollen. Es wird hierzu auf die Einleitung verwiesen, wobei insbesondere die Lungenfunktionen FEV 1 und FVC von Bedeutung sind. Jedoch ermöglicht es der Eingang des Mikroprozessors, daß der gesamte Bereich der Lungenfunktionen untersucht und wiedergegeben werden kann. Es erübrigt sich daher, hierzu im einzelnen Stellung zu nehmen und alle Ableitungen der vom Mikroprozessor durchzuführenden Grundrechnungen im einzelnen zu beschreiben. Während des Verlaufs einer Untersuchung wird die Anzahl der Drehungen der Turbine durch den phot ooptischen Sensor ermittelt. Dieser erzeugt eine Anzahl von Impulsen, die proportional

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zur Anzahl der während der Untersuchung am Sensor vorbeibewegten Rotorblätter ist. Die zentrale Rechnereinheit 44 empfängt diese Daten, zählt die Anzahl der Impulse während der ersten Sekunde und multipliziert sowohl diese während der ersten Sekunde empfangenen Impulse als auch die Gesamtzahl der Impulse mit einer konstanten Zahl, die in der Einheit programmiert ist (diese Zahl bedeutet ein Volumen in Bruchteilen von Litern, welche bei der Messung eines bekannten Volumens erhalten wurden). Gleichzeitig erfaßt der Mikroprozessor das kürzeste Zeitintervall zwischen den jeweiligen Impulsen. Dieses Zeitintervall bedeutet die Spitzengeschwindigkeit der Strömung. Es bedeutet, daß dabei ein bestimmtes Volumen mit der größten Geschwindigkeit durch einen konstanten Querschnitt des röhrenförmigen Cahäuses hindurchgetreten ist. Aus diesen Grund-Daten läßt sich ein breites Feld der Lungenfunktionen durch den Rechner ableiten.

Es ist jedoch nicht notwendig und auch nicht wesentlich, einen Blattschreiber zu verwenden. In einigen Fällen wird es ausreichend sein, eine digitale Wiedergabe der verschiedenen Funktionen vorzusehen.

Zusätzlich zum Blattschreiber kann auch eine visuelle Wiedergabeeinrichtung vorgesehen sein, insbesondere in einem Hospital, in einer Klinik oder für spezielle Auswertungen. In diesem Fall kann das System eine visuelle Wiedergabeeinrichtung enthalten. EineFrontplatte kann mit einer Tastatur versehen sein, um Informationen und Befehle für die verschiedenen Wiedergabearten vorzusehen. Die Volumen/Zeit-, Strömung/ Zeit- und Strömung/Volumen-Funktionen können auf einem Fernsehschirm wiedergegeben werden. Es können alle Untersuchungsfunktionen auch gleichzeitig wiedergegeben werden. Auch läßt sich ein in der Einrichtung eingebauter Blattschreiber vorsehen. Außerdem können Kopien oder Drucke der Untersuchungsergebnisse angefertigt werden. Ferner kann ein Analog-Ausgang für ein 5Γ-Υ-Aufzeichnungsgerät sowie für eine Seriendatenübermittlung vorgesehen sein. Insofern können Hospitäler und

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Kliniken Informationen in einem Eauptrechner, falls erwünscht, speichern. Zusatzgeräte, wie beispielsweise Kassettenrecorder, billige Speicher medien können ebenfalls vorhanden sein, so daß Aufzeichnungen über
bestimmte Informationen im Haus gespeichert und zu Vergleichszwecken wiedergegeben werden können. Hierzu können herkömmliche Techniken, welche im einzelnen nicht erläutert werden, dienen.

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Claims

LIEDL, NÖTH, ZEITLER Patentanwälte 8000 München 22 · Steinsdorfstraße 21-22 Telefon 089 / 22 94 SCITEC CORPORATION PTY. LIMITED 83 York Street, Sydney, New South Wales, Australien Spirometer Patentansprüche:

1. / Spirometer, gekennzeichnet durch

einen Turbinenwandler (6), der eine mehrere Rotorblätter (32) aufweisende Turbine (27, 28) besitzt, die in Abhängigkeit von einem Luftvolumen, das mit einer der Strömungsgeschwindigkeit der Luft proportionalen Geschwindigkeit durch die Turbinenanordnung hindurchtritt, in Drehung versetzt werden,

einen Impulsgenerator (35, 41, 42), der in Abhängigkeit von der Drehung der Rotorblätter (32) in Serie Impulse mit einer entsprechenden Geschwindigkeit erzeugt,

ein Mikroprozessor (7), der elektrisch mit dem Turbinenwandler (6) verbunden ist und die Impulse speichert und aufbereitet und

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eine Wiedergabeeinrichtung (46) für die Wiedergabe von Lungenfunktionen in Abhängigkeit von der Charakteristik dieser Impulse.

2. Spirometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbinenwandler (6) in einem Gehäuse (11, 12, 13) angeordnet ist, das in der Hand eines Patienten gehalten und zum Mund eines Patienten geführt werden kann, wobei der Turbinenwandler (6) über eine flexible elektrische Leitung (10) mit dem Mikroprozessor (7) verbunden bleibt.

3. Spirometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das Gehäuse (11, 12, 13) einen axial sich erstreckenden Strömungskanal und an seinem einen Ende eine auswechselbare Röhre (8), durch welche in den Turbinenwandler (6) Luft durch Ein- oder Ausatmen eingebracht werden kann, aufv.-eist,

ein Paar von konischen Diffusoren (16, 17), deren Grundflächen gegeneinander gerichtet sind und einen Abstand voneinander aufweisen,koaxial im Strömungskanal des Gehäuses angeordnet sind,

die Turbine (27, 28) mit den radialen Rotorblättern (32) zwischen den beiden Diffusoren (16, 17) drehbar um die Achse des Strömungskanales angeordnet ist,

Durchtrittsöffnungen (19) für den Durchlaß der an den Diffusoren (16 bzw. 17) vorbeiströmenden Luft zu den in Drehung zu versetzenden Rotorblättern (32) vorgesehen sind und

der Impulsgenerator einen im Gehäuse angeordneten elektro-optischen Sensor (35) aufweist, der jeweils in Abhängigkeit vom Vorbeilauf eines Rotorblattes einen Impuls erzeugt.

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4. Spirometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11, 12, 13) aus wenigstens zwei voneinander trennbaren Teilen besteht, so daß das Gehäuse zur Reinigung des Turbinenwandlers auseinandergenommen werden kann.

5. Spirometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorblätter (32) der Turbine sich radial von einem Rotor (27, 28) erstrecken, der an einer nicht drehbaren Achse (21) gelagert ist.

6. Spirometer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine zwei koaxiale ineinander eingreifende Turbinenteile (27 und 28) aufweist, zwischen denen ein Rotorblattträger (31) befestigt ist und daß die Turbinenteile (27 und 28) ringförmige Lagerflächen aufweisen, über welche der Turbinenrotor drehbar auf der nicht drehbaren Achse (21), die sich zwischen den Grundflächen der konischen Diffusoren (16, 17) erstreckt, gelagert ist.

7. Spirometer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinandergreifenden Turbinenteile (27 und 28) aus einem Kunststoffmaterial mit niedrigem Reibungskoeffizienten bestehen.

8. Spirometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der ineinandergreifenden Turbinenteile (27 und 28) PoIytetrafluoräthylen bzw. graphitiertes Polytetrafluoräthylen ist.

9. Spirometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel der konischen Diffusoren (16, 17)

35° bis 40° beträgt.

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10. Spirometer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel der konischen Diffus or en (16, 17) 38° beträgt.

11. Spirometer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Teile der Rotorblätter (32), welche der Luftströmung ausgesetzt sind, zur Rotorachse einen Anstellwinkel von 20 bis 40 aufweisen.

12. Spirometer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Rotorblätter (32), welche der Luftströmung ausgesetzt sind, einen An

Rotorachse der Turbine aufweisen.

strömung ausgesetzt sind, einen Anstellwinkel von 28 gegenüber der

13. Spirometer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in den Grundflächen der beiden konischen Diffusoren (16, 17) Wandteile (24, 25) aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten zur Bildung eines Druck- bzw. Schublagers für den Turbinenrotor angeordnet sind, wobei jeder der beiden ineinandergreifenden Turbinenteile (27, 28) eine ringförmige Lagerfläche aufweist, die jeweils mit einem der beiden Wandstücke (24 bzw. 25) bei einem axial wirkenden Schub zur Anlage kommen.

14. Spirometer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der elektro-optische Sensor eine Strahlungsquelle (35a) und eine Photodiode (35b) aufweist und daß die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung auf die Photodiode reflektiert wird, wobei ausgewählte Rotorblätter (32) die von der Strahlungsquelle ausgesendete Strahlung auf die Photodiode zurückreflektieren.

15. Spirometer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (35) in einem Stecker (36) angeordnet

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ist, der aus dem Gehäuse von Hand entfernbar ist.

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