DE19617318A1 - Meßkopf für einen Atemstrommesser - Google Patents
Meßkopf für einen AtemstrommesserInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Meßkopf für einen Atemstrommesser
mit Richtungsbestimmung entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein derartiger Meßkopf geht aus der DE 34 37 595 C2 hervor. Die dort
beschriebene Messung beruht darauf, daß ein in die Atemluftleitung eines
Patienten eingebauter Meßkopf einen ersten Temperaturfühler aufweist, der
im Strömungsbeeinflussungsbereich eines Luftwiderstandskörpers liegt, so
wie einen zweiten, der außerhalb des Strömungsbeeinflussungsbereichs
liegt. Beide Temperaturfühler werden wie bei vorliegender Erfindung auch
mittels getrennter elektronischer Temperaturregelkreise auf einer
konstanten, gegenüber der Außenlufttemperatur erhöhten Arbeitstemperatur
gehalten. Mit einem Meßgerät und einer geeigneten Auswertung wird die für
die Kompensation der bei der Atmung oder Beatmung eines Patienten
erfolgende Abkühlung des einen Fühlers als Wert für den
Luftvolumendurchsatz ermittelt. Durch Differenzbildung der
Energiezufuhrwerte beider Fühler kann die Luftströmungsrichtung bestimmt
werden, weil der erste Temperaturfühler bezüglich der einen
Luftströmungsrichtung stärker abgekühlt wird als für die dazu umgekehrte,
während der zweite Temperaturfühler praktisch unbeeinflußt von der
Luftströmungsrichtung ist.
Derartige Meßköpfe für Atemstrommesser werden in die Atemluftleitung vom
Beatmungsgerät zum Patienten eingesetzt und dienen zur bidirektionalen
Messung des Gasdurchflusses (für die Inspiration und die Exspiration).
Abhängig vom Anwendungsfall, also beispielsweise Frühgeborenen- oder
Erwachsenenbeatmung, Einbauort des Meßkopfes in der Atemluftleitung
sowie Querschnitt der an den Meßkopf direkt anschließenden
Atemleitungselemente, ist es erforderlich, einen Meßkopf unter
verschiedenen Bedingungen einzusetzen.
Ein Problem, insbesondere bei der Kleinkinder- und
Frühgeborenenbeatmung, ergibt sich durch den Anschluß sehr kleiner
Anschlußelemente an den Meßkopf, die im Falle von Tubusanschlußstücken
nur noch einen Durchmesser von im Extremfall wenigen Millimetern haben,
so daß der in den Meßkopf gelangende Gasstrom wie ein Düsenstrahl
einströmt, dessen Strömungsprofil das Meßergebnis des Atemstrommessers
erheblich verfälschen kann. Hinzu kommt, daß die Strömungsvolumina pro
Zeiteinheit extrem unterschiedlich sein können.
Es ist in der Praxis bereits bekannt, in derartigen Meßköpfen Gitter
vorzusehen, um das durch Wirbel gestörte Strömungsprofil zu glätten. Da die
gattungsgemäßen Meßköpfe bidirektional messen, wird auf der Ein- und
Ausströmseite je ein Gitter angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen bekannten Meßkopf für einen
richtungsabhängigen Atemstromsensor derart zu verbessern, daß das
Strömungsprofil im Meßkopf weiter geglättet und somit das Meßergebnis
verbessert wird, wobei gleichzeitig der Atemwegswiderstand möglichst
gering gehalten wird. Außerdem soll ein großer Volumenstrombereich
abgedeckt werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen von
Anspruch 1 gelöst.
Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen des
Erfindungsgegenstands gemäß Anspruch 1.
Ein wesentlicher Vorteil vorliegender Erfindung besteht darin, daß durch die
örtliche Trennung von Streufläche und Gitter im Ein- und Ausströmbereich
des Meßkopfes ein inhomogenes Strömungsprofil geglättet wird, durch die
Streufläche die Einwirkung eines gebündelten Luftstroms auf einen oder
beide Temperaturfühler und dadurch ein höherer Gasvolumenstrom
verhindert wird und gleichzeitig der Druckabfall am Meßkopf bzw. der
entsprechenden Atemwegswiderstand kleiner als 13,5 mbar bei einer
Atemgasströmung von 30 Liter/Minute bleibt. Der Meßkopf gemäß Erfindung
kann darüber hinaus für einen relativ großen Meßbereich von ca. 0,25 bis 35
Liter/Minute eingesetzt werden.
Insgesamt wird also die Meßgenauigkeit verbessert, ohne daß der
Atemwegswiderstand über einen vorgegebenen Grenzwert steigt, wobei
gleichzeitig mit einem Meßkopf ein großer Volumenstrombereich vermessen
werden kann.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Separierung von Streufläche
und Gitter die besten Ergebnisse lieferte, wenn sowohl ein Abstand von
vorzugsweise etwa 1,5 mm zwischen beiden eingehalten wird als auch die
Streufläche 65% des Strömungskanalquerschnitts am Einbauort im Meßkopf
einnimmt. Im letzteren Fall wird verhindert, daß der effektive, der
Gasströmung zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt auf weniger als
etwa 50% des Strömungskanalquerschnitts durch die gemeinsame Wirkung
von Gitter und Streufläche ohne räumliche Trennung verengt wird. Wenn die
Streufläche zu groß wird, entsteht an der Begrenzungslinie wieder ein
Düseneffekt, und das Strömungsprofil wird wieder inhomogener und
abhängig von der Gasströmungsgeschwindigkeit. Dadurch ergeben sich
wiederum größere Meßfehler. Die räumliche Trennung von Gitter und
Streufläche führt nun zu einer deutlichen Vergrößerung des kleinsten
effektiven Strömungsquerschnitts, so daß die Meßgenauigkeit für einen
bestimmten Druckabfall steigt bzw. ein niedrigerer
Druckabfall/Atemwegswiderstand bei gleicher Meßgenauigkeit im Vergleich
zur räumlich nicht getrennten Anordnung erreicht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert,
die schematisch in zeigt
Fig. 1 einen Meßkopf mit einer erfindungsgemäßen
Anordnung von Gitter und Streufläche im Längsschnitt
und
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Streufläche in Frontansicht.
In Fig. 1 ist ein Meßkopf für einen richtungsabhängigen Atemstrommesser
dargestellt. Ein robustes, vorzugsweise transparentes, Kunststoffgehäuse
bildet einen Gasströmungskanal 2, der je einen erweiterten Ein- und
Ausströmbereich aufweist, die sich zu beiden Seiten an einen mittleren
Bereich 3 des Gasströmungskanals 2 mit konstantem Querschnitt
anschließen. Im mittleren Bereich 3 konstanten Querschnitts befindet sich
ein Luftwiderstandskörper 4, beispielsweise in Form eines senkrecht zur
Zeichenebene verlaufenden Drahtes, sowie die beiden Temperaturfühler 5,
6, die über nicht dargestellte, geeignete Anschlüsse mit einer Meß- und
Regeleinrichtung verbunden sind. Im Ausführungsbeispiel befinden sich die
beiden Temperaturfühler 5, 6 und der Luftwiderstandskörper 4 auf der
Mittellängsachse des Meßkopfes 1 in der Zeichenebene. Der
Temperaturfühler 5 ist im Gegensatz zum zweiten Temperaturfühler 6 im
Strömungsbeeinflussungsbereich des Luftwiderstandskörpers 4, so daß er je
nach Gasströmungsrichtung mehr oder weniger abkühlt und somit abhängig
von der Strömungsrichtung ist bzw. diese zu bestimmen vermag,
wohingegen der zweite Temperaturfühler 6 richtungsunabhängig zur
Messung des Volumenstromes des durch den Meßkopf 1 strömenden Gases
über die Bestimmung der für eine konstante Heiztemperatur erforderlichen
Energie dient. Jeweils im Ein- und Ausströmbereich des Strömungskanals 2
befindet sich ein Gitter 10, beispielsweise in Form eines sehr feinen Siebes,
sowie zentral im Strömungskanal 2 eine Streufläche 7, wobei Gitter 10 und
Streufläche 7 parallel zueinander und senkrecht zur Mittellängsachse des
Meßkopfes angeordnet sind. Im Beispiel schützen die beiden außen
angeordneten Gitter 10 alle anderen im Strömungskanal 2 befindlichen
Bauelemente, insbesondere die Temperaturfühler 5, 6 vor Beschädigungen
bei der Reinigung, Sterilisation oder Montage des Meßkopfes 1.
In Fig. 2 ist die Streufläche 7 in einer Frontansicht als Teil einer
einstückigen, sternförmigen, durch drei speichenförmige Stege 8 mit einer
äußeren, ringförmigen Befestigungseinrichtung 9 verbundene Struktur zu
erkennen. Dabei wird die in Fig. 2 gezeigte Struktur vorzugsweise als
geätzte Struktur in rostfreiem Stahl aus einem Stück gefertigt und danach im
Meßkopf 1 befestigt. Die Streufläche 7 wirkt wie eine Prallplatte und
verhindert, daß ein düsenförmig stark gebündelter Luftstrom direkt auf einen
der Temperaturfühler 5, 6 auftrifft und dadurch die Messung verfälscht,
insbesondere einen höheren Volumenfluß vortäuscht. Der Gasstrom strömt
zwischen der Streufläche 7, den Stegen 8 und der ringförmigen
Befestigungseinrichtung 9 hindurch. Der Befestigungsring dient zur
klemmenden Befestigung der zentral den Streupunkt 7 enthaltenden Struktur
im Meßkopf 1. Diese wird vorzugsweise gemeinsam mit dem Gitter 10 im
Meßkopf 1 in geeignetem Material als Aussparung festgeklemmt. Im
Ausführungsbeispiel betrug die Streufläche 7 etwa 6 mm², der Abstand
zwischen Streufläche 7 und Gitter 10 etwa 1,5 mm und der Durchmesser des
kreisförmigen Strömungskanals im Bereich von Streufläche 7 und Gitter 10
etwa 6,3 mm. Eine weitere Vergrößerung des Abstandes brachte für den
untersuchten Meßkopf 1 keine weitere Verbesserung, vermutlich weil das
Gas sich hinter dem Gitter 10 hinreichend ausbreiten kann.
Im Vergleich zu einer nicht erfindungsgemäß getrennten Anordnung von
Gitter 10 und Streufläche 7 sinkt der Atemwegswiderstand für die Erfindung
mit den angegebenen Spezifikationen von 13,8 mbar auf 12,7 mbar bei
einem Gasvolumenstrom von 30 Liter/Minute. Gleichzeitig wird das durch
Turbulenzen bewirkte Rauschen im Meßsignal vermindert, und die
Meßstreuung sinkt je nach Meßbereich um bis zu 65%. Die Gitter 10 haben
im Ausführungsbeispiel quadratische Struktur mit einer Maschenweite von
0,63 mm und einer Drahtstärke von 0,16 mm.
Claims (6)
1. Meßkopf für einen Atemstrommesser mit Richtungsbestimmung mit
einem im Strömungskanal angeordneten Luftwiderstandskörper und
zwei im Abstand voneinander und von dem Luftwiderstandskörper
angeordneten Temperaturfühlern, wobei der eine Temperaturfühler im
Strömungsbeeinflussungsbereich des Luftwiderstandskörpers liegt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- und Ausströmbereich des
Strömungskanals (2) des Meßkopfes (1) je mit einem Gitter (10) und
einer zugehörigen, räumlich getrennt angeordneten Streufläche (7)
versehen ist.
2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand
zwischen Gitter (10) und Streufläche (7) im Ein- und Ausströmbereich
mindestens 0,4 mm, vorzugsweise etwa 1,5 mm beträgt.
3. Meßkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Temperaturfühler (5, 6) und der Luftwiderstandskörper (4) auf
der Mittellängsachse des Meßkopfes (1) angeordnet sind, wobei in
Bezug auf eine Luftströmungsrichtung beide Temperaturfühler (5, 6)
hinter dem Luftwiderstandskörper (4) angeordnet sind, und daß der
Abstand des einen Temperaturfühlers (6) vom Luftwiderstandskörper
(4) wesentlich größer als der Abstand des zweiten Temperaturfühlers
(5) vom Luftwiderstandskörper (4) ist, insbesondere mindestens
doppelt so groß.
4. Meßkopf nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die
Streufläche (7) 5 bis 65% der Querschnittsfläche des Strömungskanals
(2) einnimmt.
5. Meßkopf nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Streufläche (7) kreisförmig ist und zentral im Strömungskanal (2) des
Meßkopfes (1) angeordnet ist.
6. Meßkopf nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Streufläche (7) in einem Stück mit ihrer Befestigungseinrichtung (9)
gefertigt ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996117318 DE19617318A1 (de) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Meßkopf für einen Atemstrommesser |
DE29623341U DE29623341U1 (de) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Meßkopf für einen Atemstrommesser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996117318 DE19617318A1 (de) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Meßkopf für einen Atemstrommesser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19617318A1 true DE19617318A1 (de) | 1997-11-13 |
Family
ID=7792914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996117318 Ceased DE19617318A1 (de) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Meßkopf für einen Atemstrommesser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19617318A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10035054C1 (de) * | 2000-07-19 | 2001-10-25 | Draeger Medical Ag | Atemstromsensor |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4403514A (en) * | 1980-05-20 | 1983-09-13 | Critikon, Inc. | Pneumotachograph with pitot-like tubes |
DE3437595C1 (de) * | 1984-10-13 | 1986-02-13 | Franz 8961 Durach Willam | Atemstrommesser mit Richtungsbestimmung |
DE3529367A1 (de) * | 1985-08-16 | 1987-02-19 | Oscar Sebastiani | Verfahren und vorrichtung zur lungenfunktionsanalyse |
-
1996
- 1996-04-30 DE DE1996117318 patent/DE19617318A1/de not_active Ceased
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FR2811879A1 (fr) | 2000-07-19 | 2002-01-25 | Drager Medizintechnik Gmbh | Detecteur de courant respiratoire |
US6742399B2 (en) | 2000-07-19 | 2004-06-01 | DRäGER MEDIZINTECHNIK GMBH | Respiratory flow sensor with flow channel having a measuring transducer and air resistance body |
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