DE1766974A1 - Atemrohr fuer Pneumotachographen - Google Patents

Description

Atemrohr für Pneumotachographen

Die Erfindung bezieht sich auf ein zu einem Gerät für Lungenfunktions-Untersuchungen gehörendes Atemrohr, bestehend aus einem in den Mund des Probanden einzuführenden Mundstück, einem an das Mundstück angesetzten, sich auf einer kurzen Länge trichterartig erweiternden Rohrteil und der sich daran anschilessenden rohrförmigen Messkammer mit einer Länge und einem Innendurchmesser bis zu etwa 60 mm sowie mit einem Mess-Röhrchensystem nach Fleisch (A. Fleisoh ^HDie Pneumotachographie", abgedr. im Handbuch der biologischen Arbeitsmethoden von Abderhalden, Ergänzung zu Abt. V, Teil 4, Funktionen des Kreislauf- und Atmungsapparates, Verlag Urban ft Schwarzenberg, Berlin, Wien 1932, S. 849, 850; sowie A.Fleisch "Le Pneumotaohographe" in "HeIv. Physiol. Actaⁿ 14 (I956) S. 363 368), bestehend aus einem bis zu einigen Zentimetern langen den Querschnitt der rohrförmigen Messkammer ausfüllenden Bündel von bis zu 3000 steifen engen Röhrchen mit je einem Lumen von vorzugsweise 0,8 ram, von denen nur die an der Aussenseite des Bündele liegenden als Messröhrchen benutzt und zu diesem Zweck, z.B. über je einen das Bündel umgebenden Ringkanal, mit zwei in Längsrichtung der Messröhrchen In Abstand voneinander angeordneten, die eigentliche MeQstrecke begrenzenden Druckabnahmestutζtn für die Messung des Druckabfalls verbunden sind. '

Durch die oben an erster Stelle genannte Arbeit von Fleisoh ist es seit langem bekannt, dass insbesondere bei forcierter Atmung dit in den Tachographen exspirlerte Luft eine stark turbulente Strömung hat, di· durch die raschen Quersohnitteänderungen der mensohlionen Atemwege bedingt ist und Fehlmessungen zur Folge ha ben kann. Zur Vermeidung einer eolchen Turbulenz an den Druckab- nahroeateilen wurde schon in der vorgenannten Literaturstelle vor- geeohlftgen, die vom Mundstück aus gesehen erste Druckabnahmestelle erst naoh einer gewissen Röhrohenlänge vorzusehen, also der Mess-

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strecke eine die turbulente Strömung beruhigende Röhrchenstrecke vorzuschalten. Selbstverständlich kann man entsprechend der in der Strömungstechnik gewonnenen Erkenntnis (Zeitschrift "Draht", Band 11, I960, Nr. δ, S. 1) zur Vergleichmässigung der turbulenten Strömung auch Drahtsiebe (Gleichrichter) verwenden (vgl. auch Buch "Steuern und Regeln" von Göldner und Müller, Urania Verlag, Leipzig, 1967, s. 132, 133).

Bei einem Atemrohr mit einem sloh auf kurzer Länge trichterartig erweiternden Rohrteil in exspiratorisoher Richtung vor der Messkammer und mit einem Mess-Röhrchensystem nach Pleisch mit einer Beruhigungsstrecke in den Messröhrchen vor der Meßstrecke haben sich jedoch bei eingehenden Untersuchungen weitere Messfehler ergeben, die offensichtlich darauf zurückzuführen sind, dass die Exspirationsluft in dem kurzen Trichterteil nicht hinreichend dem Wandve-rlauf des Trichters folgt. Im Rahmen der Erfindung wurde daher die Anbringung eines Drahtsiebes genügend hohen Durchflusswiderstandes unmittelbar an der grossen Trichteröffnung (sh. vorgenannte Zeitschrift "Draht") vorgesehen und dadurch erzwungen, dass die Strömung dem Wandverlauf des Trichtere folgt ohn« abzureissen. Damit konnte gesichert werden, dass die am BUndelrand liegenden Meesröhrohen hinreichend mit der zu messenden Exspirationsluft beaufschlagt werden.

Untersuchungen mit einem in der vorgenannten Art hinsichtlich der Messung der Exspirationsluft verbesserten Atemrohr ergaben jedoch vor allem bei forcierter Atmung und bei Atemstössen ein starkes Weglaufen der Mittellinie der auf einem Registrierstreifen aufgezeichneten Atemvolumenkurve in exspiratorischer Richtung, d.h. die Mittellinie verlief schräg zu den Rändern des Registrierstreifens, was die Ablesung physiologischer Orössen aus der Kurve erheblich erschwerte. Es kam sogar vor, dass die aufzuzeichnende Atemvolumenkurve zum Teil über den einen Rand des Registrierstreifens hinauswanderte und damit für die Auswertung unbrauchbar wurde. Als Ursachen dieses Mangels wurde erkannt, dass einerseits - bedingt durch die unterschiedliche Form des Atemrohree an der Mundstüok- und an der Ansaugseite - eine unterschiedliche Führung der Inapirations- und der Exspirationsluft im Atemrohr gegeben ist, derzufolge bei der Inspiration gegenüber der Exsplratlon ein etwas zu

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kleiner Atemstrom in die Messröhrchen gelangt, und dass andererseits das inspiratorische Signal immer deshalb etwas kleiner ist als das exspiratorische, weil sowohl die Zusammensetzung und das Volumen als auch die Temperatur von Inspirations- und Exspirations-Iuft unterschiedlich sind.

Erfindungsgetnäßs wird dieser Mangel durch einen Leitkörper für die Inapirationsluft beseitigt, der die Messkammer auf der Ansaugseite (inspiratorischer Eingang) in einem Abstand vom Mess-Röhrchensystem abaohlieest, und der in dem ringförmigen Bereich der Messröhrchen des RöhrohensyBtems nach Fleisch mit einem Ringschlitz versehen ist, der den Raum zwischen dem Röhrchensystem und dem Leitkörper mit der M Auseenluft verbindet. Der Ringschlitz im Leitkörper im Bereich der Messröhrchen bewirkt, dass von der Inspirationsluft ein grösserer Anteil ale bei den bekannten Atemrohren in die Messröhrchen gelangt. Durch geeignete Wahl oder Einstellung der Breite des Ringschlitzes lässt sich dae inspiratorische Signal auf den gleichen Wert bringen wie das exspiratorische und man hat es ohne weiteres in der Hand, den Messanteil der Inspirationsluft gegenüber dem Messanteil der Exspirationsluft so weit zu erhöhen, dass man auch bei einer geringeren Temperatur (Raumtemperatur) der Inspirationsluft als derjenigen der Exspirationsluft gleich starke Inspirations- und Exspirationssignale bekommt, so dass auch in diesem Fall kein Auswandern der Atemvolumenkurve zum Rand des Registrierstreifens hin auftritt. I

Obwohl schon eine bis auf den Ringschlitz geschlossene Scheibe als Leitkörper geeignet ist, empfiehlt es sich, als Leitkörper ein von dem Ringsohlitz umgebenes Bündel steifer enger Röhrchen mit einem Lumen entsprechend den Röhrchen des Meßsystems zu verwenden. Durch dae Röhr Cheney β tem im zentralen TedL des Leitkörpers wird erreicht, dass der Leitkörper den Atemwiderstand des Atemrohres nur wenig vergröesert.

Weitere Einzelheiten der Erfindungjwerden nachstehend an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels des Gegenstandes der Erfindung «erläutert.

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Die Fig. 1 veranschaulicht ein Atemrohr naoh der Erfindung zum Teil in Ansicht, teils im Längsschnitt; Pig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den erflndungsgemässen das Rohr abschliessenden Leitkörper.

Das Atemrohr nach den Figuren umfasst das Mundstück 1 aus Webhgummi, den sich auf kurzer Länge trichterartig erweiternden, mit seiner kleinen öffnung in das Mundstück eingesetzten Rohrteil 2 mit dem erfindungsgemäss aussen daran angesetzten Speichelauffanggefäss 3, den in die grosse öffnung des Rohrteils 2 mit Paßsitz eingefügten Messkammer-Rohrteil 4 mit dem Mess-Röhrohensystern nach Fleisch und den beiden die eigentliche Meßstrecke begrenzenden Druckabnahmestutzen 6 und 7# den über das äussere Ende des Rohrteiles 4 mit Paßsitz geschobenen Rohrteil 8 mit dem ausβeren Peingewinde 9, sowie schliesslich die auf den Rohrteil 8 aufgesehraubt· das Atemrohr abschliessende Kappe 10 mit dem zentral eingesetzten Oasanalyseansohluss 11.

Die mundseitige öffnung 12 des Mundstückes ist von dem in Draufsicht etwa ovalen dünnwandigen, hinter die Lippen des Probanden einzufügenden Flansch 13 umgeben, an den seitlich der öffnung 12 zwischen die Zahnreihen des Probanden zu nehmende Ansätze 14, 15 angesetzt sind.

Von den aus Metall bestehenden Rohrteilen 2, 4 und 8 sind die Teile 2 und 8 an ihren einander zugewandten Enden mit den ringförmigen Aussenflanschen 16, 17 versehen, in deren Innennuten die aus Oummi bestehenden Dichtungsringe 18 und 19 eingesetzt sind.

Das Speichelauffanggefäse 3 ist mit seinem vorderen Gewindeteil in den die öffnung 20 in der Trichterwandung umgebenden Rohr«tutsen des Rohrteile 2 eingeschraubt. Duron die Öffnung 20 wird in den Trichterteil des Rohrteils 2 während des Hesevorganga eingedrungener Speichel, der zu Veränderungen der Luftführung und Verfälschungen des Messergebnisses führen kann, in das Spelohelauffanggeftta« geleitet, das naoh Absohrauben vom Rohrteil 2 leloht gereinigt wer* den kann.

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Unmittelbar an der grossen Trichteröffnung des Rohrteiis 2 ist in dieses der Metallring 22 eingesetzt, an dem das Drahtsieb 25 gehaltert ist und der als Anschlag für den Einsatz des Messkammerrohrteils 4 dient. Durch dieses Drahtsieb wird erzwungen, dass die Exsplrationsluft an der inneren Trichterwandung entlanggleitet ohne abzureissen.

Auf der Aussenseite des Messkammerrohrteils 4 sind in Abstand voneinander die Ringflansche 24, 25 luftdicht aufgesetzt, die an ihren Innenflächen mit den Ringnuten 26, 27 versehen sind. Diese Ringnuten decken Bohrungen - u.a. die dargestellten Bohrungen 28 bis 31 in der Wandung des Rohrteils 4 ab, die in einer grösseren Anzahl f| über den Umfang des Rohres verteilt am Anfang und Ende der eigentlichen Meßstrecke in zwei Ringzonen liegend die Wandung des Rohrteils 4 durchsetzen, über diese Bohrungen steht das Innere einer grösseren Anzahl von an der Aussenseite des Mess-Röhrchensystems 5 liegenden Röhrchen - die eigentlichen Messröhrchen - mit den Ringnuten 26, 27 und damit mit den Druckabnahmestutzen 6 und 7 in Verbindung. In dem freien Raum zwischen den Aussenringflanschen 24, 25 ist unterhalb der ringförmigen Abdeckung 32 der elektrische Heizkörper 33 angeordnet, zu dem die elektrische Anschlussleitung 3^ führt.

Aus der Pig. 1 1st ersichtlich, dass im Mess-Röhrchensystem 5 der g eigentlichen Meßstreoke, die zwischen den Druckabnahmestutzen 6 und 7 liegt, auf beiden Seiten eine Röhrchenstrecke vorgeschaltet ist. Diese vorgeschalteten Röhrohenstrecken dienen als Beruhlgungsstrekken für eine etwaige Turbulenz in der Exspirations- bzw. Inspirationsluft.

Der Rohrteil 8 ist an seinem dem Ringflansch 17 abgewandten Ende mit der konischen Innenfläche 35 versehen. Er bildet zusammen mit der auf das Auesengewinde 9 aufgeschraubten Kappe 10 den erfindungs- geroäeeen Leitfcürper. Die Kappe 10 hat den Aussenring 36 mit Innen gewinde und den Innenring 37. Die Ringe 36 und 37 sind durch die Krtuzstege 38 und 39 miteinander verbunden. Die Aussenflache 40 des

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Innenringes JJ ist ebenfalls kegelförmig und begrenzt zusammen mit der kegelförmigen Fläche 35 des Rohrteils δ den Ringschlitz 41, über den ein wesentlicher Teil der Inspirationsluft zum Mess-Röhrchensystem 5 hin angesaugt werden kann. Die Breite des Ringschlitzes 41 lässt sich durch Verdrehen der Kappe 10 auf dem Rohrteil 8 verändern und durch Anziehen der Madenschraube 42 fixieren. In den Innenring 37 der Kappe 10 ist das Röhrchensystem 4} eingesetzt, das aus einem Bündel von steifen engen Röhrchen mit gleichem Lumen wie die Röhrchen des Mess-Röhrchensystems 5 besteht. Ein Teil der Inspirationsluft und der Exspirationsluft strömt durch dieses Röhrchensystern und verhindert eine wesentliche Vergrösserung des Atemwiderstandes durch den Leitkörper. Kommt es hierauf weniger an, so kann im Rahmen der Erfindung der Innenring 37 durch eine geschlossene Scheibe ersetzt werden, in die zentral der Oasanalyseansatz eingesetzt ist.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   [Iy Atemrohr für Pneumotachographen, bestehend aus einem in den Mund des Probanden einzuführenden Mundstück, einem an das Mundstück angesetzten, sich auf kurzer Länge trichterförmig erweiternden Rohrteil, sowie aus der sich an den Triditerteil ansohliessenden rohrförmigen Messkammer mit einem Mess-Röhrchensystem nach Fleisoh mit einer Beruhigungsstrecke in den Messröhrchen mindestens vor der Meßstrecke zur Unterdrückung von Turbulenz in der zu messenden Sxspirationsluft, gekennzeichnet durch ein unmittelbar an der grossen Öffnung des trichterförmigen Rohrteils (2) vorgesehenes Drahtsieb (23) mit genügend hohem Durchflusswiderstand zur Erzwingung eines Strömungsverlaufs auch entlang der inneren Trichterwandung sowie durch einen die Ansaugseite (inspiratorischer Eingang) der Messkammer (4) in einem Abstand vom Mess-Röhrchensystem (5) abschliessenden Leitkörper (8, 10) für die Inspirationsluft mit einem in dem ringförmigen Bereich der Messröhrchen des RöhrCheneystems (5) liegenden, den Raum zwischen dem Mess-Röhrchensystem (5) und dem Leitkörper (8, 10) mit der Aussenluft verbindenden, vorzugsweise in seiner Breite veränderbaren Ring-BChlitz
2. 2. Atemrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringschlitz (41) des Leitkörpers (δ, 10) «in Bündel (43) von stei- | fen engen Röhrchen mit gleichem Lumen wie das Mess-Röhrchensystem

   (5) umgibt, um eine Vergrösserung des Atemwiderstandes des Atemrohres durch den Leitkörper (8, 10) klein zu halten,
3. 3. Atemrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringschlitz (4l) einerseits durch eine konische Innen« wand (35) eines auf die Messkammer (4) aufgeschobenen Rohrteils (8) und andererseits durch eine konische Aussenwand (4o) eines Innenringes (37) einer auf den genannten Rohrteil (8) aufgesetzten Kappe (10) begrenzt ist und die Kappe (10) in Längsrichtung des Atemrohres verstellbar und arretierbar aufgesetzt ist.

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4. 4. Atemrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3# dadurch gekennzeichnet, dass der Leitkörper (8, 10) mit einem in den.Zwischenraum zwischen ihm und dem Mese-Röhrchensystem (5) hineinführenden Anschlußstutzen (11) für ein Gasanalysegerät versehen ist.
5. 5. Atemrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche« dadurch gtennzeichnet, dass in dem sich auf kurzer Länge triohterartlg erweiternden Rohrteil (2) vom Mundstück (1) aus gesehen vor dem Drahtsieb (23) eine öffnung (20) in der Trichterwandung vorgesehen und an der Aussenselte der Öffnung (20) abnehmbar ein Speiohelauffanggefäss (3) angesetzt 1st.

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