DE2045403B2

DE2045403B2 - Geraet zum bestimmen des atemwegwiderstandes

Info

Publication number: DE2045403B2
Application number: DE19702045403
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Smidt, Udo, Dr.Med., 4130 Moers
Priority date: 1970-09-15
Filing date: 1970-09-15
Publication date: 1977-04-28
Also published as: NL7112680A; DE2045403A1; DE2045403C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Bestimmen des Atemwegwidorstandes mit einem Atemrohr, zwischen dessen mundseitigem Ende und dessen über einen Strömungswiderstand ins Freie mündendem Ende ein Pulsgenerator und ein Druckmeßgerät angeschlossen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einem solchen Gerät rasch und mit einfachen Mitteln ausreichend genaue Messuneen durchführen zu können.

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Im Rahmen der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Einrichtung zum Messen des vom Pulsgenerator im Atemrohr erzeugten Druckes sowie Mittel zum Erfassen der vom Pulsgenerator erzeugten Strömung gelöst

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, da3 die vom Pulsgenerator erzeugte Strömung (V) sich im Atemrohr verzweigt und scwohl den Patientenatemwegwiderstand (Z_b)ais auch den Strömungswiderstand (Zt) am freien Ende des Atemrohres durchströmt;

dementsprechend verhält sich der Quotient (y) aus der vom Pulsgenerator erzeugten Strömung (V) und dem von ihm erzeugten Druck (P) wie die Summe der reziproken Widerstände des Patienten (Z_b) und des Strömungswiderstandes im Atemrohr (Z₁,)

Der Patientenwiderstand (Zt) ist also zu ermitteln, wenn der vom Pulsgenerator erzeugte Druck und Luftstrom sowie der Strömungswiderstand am freien Ende des Atemrohres bekannt sind. Wenn als Pulsgenerator eine Pumpe verwendet wird, deren Daten bekannt sind, so braucht der vom Pulsgenerator erzeugte Luftstrom (V) nicht noch gemessen zu werden, sondern es kann der durch die Pumpe gegebene (oder angegebene) Wert dafür eingesetzt werden. Solche bekannten Daten werden im Sinne der Erfindung als »Mittel zum Erfassen der vom Pulsgenerator erzeugten Strömung« angesehen.

Da als Strömungswiderstand im Atemrohr ein geeichter Widerstand verwendet wird, ist auch dessen Wert bekannt Zur Lösung der Gleichung

ι \ _y

fehlt demnach lediglich noch die Bestimmung des von dem Pulsgenerator erzeugten Druckes (P)\m Atemrohr. Im Rahmen der Erfindung kann dieser Druck (P) dadurch ermittelt werden, daß von dem am Druckmeßgerät ermittelten Druck (P_n,) derjenige Dnickwert (P₀) subtrahiert wird, der im Augenblick des NuHdurchgangs der Werte des Luftstromes (V) im Atemrohr herrscht Der Nulldurchgang der Werte des Luftstromes (V) kann dadurch ermittelt werden, daß zwischen dem Pulsgenerator und dem Atemrohr ein Strömungsmeßgerät bekannter Art vorgesehen und diesem ein Null-Diskriminator nachgeschaltet ist, welcher beim Nulldurchgang der Strömungswerte ein Steuersignal liefert. Der Null-Diskriminator kann auch mechanisch arbeiten und beispielsweise bei Verwendung einer Kolbenpumpe die Umkehrpunkte erfassen und mechanisch daraus abgeleitete Steuersignale weiterleiten. Die Steuersignale werden im Rahmen der Erfindung dazu verwendet, den momentanen Druckwert (Po) am Druckmeßgeräi! abzugreifen. Eine sog. sample-and-hold-Schaltung kann den momentanen Druckwert (Trüber eine Halbperiode speichern und einem Subtraktionsglied zuführen, dem außerdem der Meßwert des Druckmeßgerätes während der Halbperiode eingegeben wird. Dieses Subtraktionsglied ermittelt so den reinen cszillatorischen Druck des Pulsgenerators im Atemrohr. Der Differenzwert

i^P= Pn,-Po

wird im Rahmen der Erfindung über einen Vollweg-

gleichrichter und Mittelwertbildner einem Anzeigeinstrument zugeführt, das in Abhängigkeit vom Strömungswiderstand (Z₃) direkt in Atemwiderstandswerten geeicht sein kann.

Bei der Messung mit dem erfindungsgemäßen Gerät ist vorausgesetzt, daß die Atemfrequenz langsam ist im Vergleich zu der Oszillationsfrequenz des Pulsgenerators, so daß sich der Alveolardruck zwischen zwei Nulldurchgängen des Luftstromes (V) nicht wesentlich ändert Bei beschleunigter Atmung ändert sich allerdings der Alveolardruck zu schnell, als daß bei einer Pulsfrequenz von 3 Hz der ermittelte Wert repräsentativ für den Alveoiardruck bliebe. Im Rahmen der Erfindung wird daher vorgeschlagen, über eine weitere sample-and-hold-Schaltung unter Verwendung desselben Null-Diskriminator lediglich den ersten Teil (etwa 50 msec) der Halbwelle von 160 msec des Pulsgenerätors für die Gewinnung des gesuchten Druckwertes zu benutzen.

Anhand von zwei Figuren wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung das Atemrohr mit Pulsgenerator und Druck- und Strömungsmesser und

F i g. 2 eine Schaltung zur Ermittlung des oszillatorisehen Druckes P.

In der F i g. 1 ist das Atemrohr mit 1, das mundseitige Ende des Atemrohres mit der Bezugszahl 2 und das ins Freie mündende Ende mit 3 bezeichnet. Im Endteil 3 ist der feste Strömungswiderstand 4 /^vorgesehen. In der Mitte zwischen den beiden Atemrohrenden mündet senkrecht in das Atemrohr der Rohrstutzen 5, an welchem der aus einer Exzenter-Pumpe 6 bestehende Pulsgenerator (3 Hz) angeschlossen ist. Das Atemrohr ist also als T-förmiges Staudruckrohr ausgebildet. Der Pulsgenerator liefert seine Druckstöße über den Strömungswiderstand 7 in die beiden Schenkel des Atemrohres 1. Vor und hinter dem Strömungswiderstand 7 sind zwei Anschlußstutzen 8 und 9 für den Anschluß eines in Strömungswerten geeichten Differenzdruckmessers 10 angeschlossen. Mit diesem Strömungsmesser 10 wird die vom Pulsgenerator 6 erzeugte Luftströmung gemessen. Im Bereich — vorzugsweise gegenüber — der Einmündungsstdle des Rohrstutzens 5 in das Atemrohr 1 befindet sich der Meßanschluß 11 für den Druckmesser 12, welcher den Druck im Aiemrohr gegenüber dem äußeren Luftdruck mißt Der Ersatzwiderstand für den mundseitigen Rohrteil und den Atemwegwiderstand des Probanden ist mit 13 (Zb) bezeichnet. Am Strömungsmesser 10 kann die oszillatorische Strömung V gernessen werden, während am Druckmesser 12 der Gesamtdruck im Atemrohr gemessen wird.

In der F i g. 2 ist die Einrichtung zum Messen des vom Pulsgenerator erzeugten Druckes P dargestellt. Der am Strömungsmesser 10 gemessene Strömungswert Vwird einem Null-Diskriminator 14 zugeführt, welcher bei Nulldurchgängen des gemessenen Strömungswertes den am Druckmeßgerät 12 gerade gemessenen Wert (P₀) mittels des Kontaktes 15 auf den Kondensator 16 gibt, der mit dem Subtraktionsglied 17 verbunden ist Diesem Subtraktionsglied wird außerdem der vom Druckmesser 12 erfaßte Druck (P_m) zugeführt Nach Subtraktion steht am Ausgang des Subtraktionsgliedes 17 ein Wert zur Verfügung, der dem gesuchten Wert für

P= P_n,-Po

entspricht. Dieser Wert für den Druck P wird einem Doppelweggleichrichter 18 mit nachgeschaltetem Operationsverstärker 19 zur Mittelwertbildung und schließlich dem Anzeige- oder Meßinstrument 20 zugeführt.

Die Ermittlung des Atemwegwiderstandes nach der obengenannten Formel

¹ V JL

kann mit einem elektronischen Rechner erfolgen. In der Praxis kann aber an dem Meßinstrument 21, das in Abhängigkeit vom Abschlußwiderstand Z_a geeicht ist, der Atemwegwiderstand auch direkt abgelesen werden. Das beschriebene Gerät hat den Vorteil, daß die Meßergebnisse sofort ablesbar und die Messungen rasch und einfach durchzuführen sind. Der benötigte technische Aufwand ist gering, so daß das Gerät relativ billig hergestellt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

20 Patentansprüche:

1. Gerät zum Bestimmen des Atemwegwiderstandes mit einem Atemrohr, zwischen dessen mundseitigern Ende und dessen über einen Strömungswiderstand ins Freie mündendem Ende ein Pulsgenerator und ein Druckmeßgerät angeschlossen sind, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Messen des vom Pulsgenerator im Atemrohr ι ο erzeugten Druckes (P) sowie Mittel zum Erfassen der vom Pulsgenerator erzeugten Strömung (V).

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Pulsgenerator und dem Atemrohr ein Strömungsmeßgerät vorgesehen ist

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strömungsmeßgerät ein Null-Diskriminator nachgeschaltet ist, welcher beim Nulldurchgang der Strömungswerte (V = OJ ein Steuersignal liefert

4. Gerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Messen des vom Pulsgenerator im Atemrohr erzeugten Druckes (P) ein Subtraktionsglied umfaßt dem einerseits der Meßwert (P_nJ des Druckmeßgerätes 2; und andererseits — vom Steuersignal des Null-Diskriminators gesteuert — der im Zeitpunkt eines Nulldurchgangs der Strömungswerte am Druckmeßgerät anstehende Wert (P₀) zur Differenzbildung zugeführt wird.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß der Differenzwert über einen Vollweggleichrichter und Mittelwertbildner einem Anzeigeinstrument zugeführt wird.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeinstrument in Abhängigkeit vom Strömungswiderstand (Z_a) direkt in Atemwiderstandswerten geeicht ist.

7. Gerät nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß bei Verwendung eines Pulsgenerators mit einer Frequenz von einigen, vorzugsweise 3 Hz in Abhängigkeit vom Null-Diskriminator die Integration der Druckwerte (P_1n) lediglich über eine vorbestimmte Zeit von vorzugsweise 50 msec von einem Nulldurchgang der Strömungswerte an gerechnet erfolgt.

8. Gerät, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Atemrohr als T-förmiges Staudruckrohr ausgebildet und der Pulsgenerator am Fußteil des T-Stückes angeschlossen ist.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmeßgerät als ein einfaches, gegen Außendruck messendes Gerät ausgebildet ist und sein Meßanschluß im Atemrohr gegenüber der Einmündungsstelle des Fußteiles des T-Stückes liegt.