DE3039916A1

DE3039916A1 - Mundstueck fuer ein spirometer-einlassrohr

Info

Publication number: DE3039916A1
Application number: DE19803039916
Authority: DE
Inventors: Dietmar Rudolf Buckingham Buckinghamshire Garbe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-27
Filing date: 1980-10-23
Publication date: 1981-05-07
Also published as: US4640293A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Mundstück für ein Einlaßrohr eines Spirometers, wobei das Mundstück so geformt ist, daß es am Einlaßende des Rohres anliegt.

Spirometer, die das Aufzeichnen des Verlaufs der Exhalation eines Patienten ermöglichen, werden als klinische Diagnose-Hilfsmittel verwendet. Aus hygienischen Gründen ist es üblich, ein Spirometer mit einem wegwerfbaren Mundstück in Form eines Rohrs aus beispielsweise Karton zu versehen, das in das Einlaß- bzw. Blasrohr des Spirometers einsetzbar ist. Ein derartiges Mundstück verhindert Jedoch nicht, daß der Patient Luft aus dem Spirometer einatmet, die mit Atemrückständen von vorausgegangenen Untersuchungen anderer Btienten verunreinigt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mundstück der gattungsgemäßen Art anzugeben, das auf einfache Weise ein höheres Maß an Hygiene gestattet, aber den Atemwiderstand nicht merklich erhöht.

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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst,daß das Mundstück einen mit einer Öffnung versehenen Ventilsitzteil aufweist, der so geformt ist, daß er sich über die Bohrung des Rohres hinweg erstreckt, daß das Mundstück eine Ventilmembran aus flexiblem Material aufweist, die derart betreibbar ist, daß sie einem Rückstrom von durch das Mundstück geblasener Luft entgegenwirkt, und daß das Mundstück einen sich radial erstreckenden Teil oder Teile zur Verhinderung einer verkehrten Anbringung des Mundstücks am Rohr aufweist.

Bei dem sich radial erstreckenden Teil kann es sich einfach um einen Flansch handeln, der den Ventilsitzteil an seinem inneren Rand tragen kann. Der Flansch kann darüber hinaus mit einem Hülsenteil versehen sein, der mit der Außenseite des Rohrs zur Anlage kommt.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der Sitzteil einen axial vorspringenden kreisförmigen Rand für die Anlage des Randbereichs aufweist. Hierbei wird der größere Teil des von dem (eventuellen) Luftrückstrom auf die Membran ausgeübten Drucks von dem axial vorstehenden Rand (bzw. Wulst) aufgenommen, um eine hohe Dichtwirkung bei geringem Gegendruck und einer Membran mit einfachem Aufbau sicherzustellen.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn der Sitzteil einen mittleren Halter aufweist, der die Membran in ihrer Mitte festhält und durch Speichen getragen wird.

Sie noch bessere Abdichtung ergibt sich dadurch, daß die Membran zentral an einer axialen Stelle so gelagert ist, daß sie in dem Augenblick, in dem sie unter dem Druck des Luftrückstroms mit dem kreisförmigen Rand in Berührung kommt, weitgehend unverformt ist. Bei einer ebenen Membran, die sich am einfachsten herstellen läßt, bedeutet dies, daß die Mitte der Membran in der Ebene des vorstehenden Randes liegt.

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Wenn die Speichen lamellenförmig und so ausgerichtet sind, daß ihre Kanten der Membran zugekehrt sind, wird ihr Strömungs- bzw. Atemwiderstand verringert. Es wird aber nicht nur die Fläche der Speichen quer zur Strömungsrichtung sehr klein gehalten, sondern die Lamellenform trägt auch zur Verminderung der Turbulenz und des dadurch bewirkten Strömungswiderstands bei.

Es ist zwar eine geradzahlige Anzahl von Speichen möglich, doch hat sich gezeigt, daß die Membran bei zwei oder vier Speichen dazu neigt, sich zu falten. Eine ungeradzahlige Anzahl von Speichen, wobei drei Speichen sehr günstig sind, führt dagegen zu besseren Ergebnissen,

Um trotz des zunehmenden Gegendrucks, der nach dem ersten Verschließen des Ventils entsteht, und trotz des verhältnismäßig hohen Gegendrucks, der durch das Einatmen des Patienten hervorgerufen wird, eine hohe Dichtwirkung sicherzustellen, kann dafür gesorgt sein, daß der Sitzteil einen inneren Ringteil aufweist, der koaxial zum Rand in einer derart axial zurückgesetzten Lage angeordnet ist, daß die Membran aufgrund ihrer Verformung, nachdem sie mit dem kreisförmigen Rand anfänglich in Berührung gekommen ist, mit dem Ringteil in Berührung kommt. Auf diese Weise bleibt die Dichtwirkung des kreisförmigen vorspringenden Randes bei niedrigem Gegendruck erhalten. Wenn der Druck steigt, wird die Membran durchgebogen. Diese Durchbiegung wird dadurch begrenzt, daß die Membran mit dem inneren Ring in Berührung kommt. Eine weitere Durchbiegung zwischen dem äußeren Rand und dem inneren Ring sowie zwischen dem inneren Ring und der Membranmitte bewirkt eine weit geringere Beeinträchtigung der Dichtungswirkung als eine freie Durchbiegung. Der innere Ring verbessert die Dichtwirkung besonders einer Membran mit geringer Steifigkeit, so daß er gleichzeitig zur Verringerung des Strömungswiderstands einer Exhalation in das Spirometer beiträgt. Sein eigener Strömungswiderstand kann dadurch verringert werden, daß er unterbrochen ausgebildet wird.

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Die Verbesserung der Dichtwirkung durch den inneren Ring verringert die konstruktiven Anforderungen an die Membran und ermöglicht die Ausbildung der Membran aus einem flexiblen harzigen Flächenmaterial, z.B. Flächen- oder Blattmaterial in Form von Weich-Polyvinylchlorid. So kann die Membran aus einem harzigen Flächenmaterial (Kunststoffolie) mit einer Qualität, die in Form von Rollen geliefert wird, zugeschnitten werden. Bei der Benutzung wird die Membran durch den Atem des Patienten erwärmt, und wenn es aus einem von einer Vorratsrolle abgewickelten Flächenmaterial zugeschnitten worden ist, kann es dazu neigen, sich zu krümmen, bzw. einzurollen. Aus diesem Grund ist die Membran vorzugsweise so ausgerichtet, daß ihre gegebenenfalls konkave Seite dem Sitzteil zugekehrt ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines schematisch dargestellten Spirometers mit einem erfindungsgemäßen Mundstück,

Fig. 2 einen Teil des Mundstücks nach Fig. 1 in größerem Maßstab,

Fig. 3 einen Teildes Mundstücks der Fig. 1 in Draufsuit,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel in einem teilweise weggsbrochenen Einldi.i ohr in Seitenansicht,

Fig. 5 Unteransicht des Mundstücks nach Fig. 4, Fig. 6 den Querschnitt VI-Vl der· Fig. 5 und

Fig. 7 A, 7 3 und 7 C in größerem Maßstab schematische

Querschnitte der Membran nach den Fig. 4 bis 6, itexr zugehörigen Teile

und ihr Verhalten bei Druckbeanspruchung. 13 0 0 19/080'?

Fig. 1 zeigt ein flexibles Rohr 1, das an einem schematisch dargestellten Blas-Spirometer 2 angeschlossen ist und eine Fassung 3 zur Aufnahme des Endes eines wegwerfbaren Karton-Rohrs 4 aufweist.

Das Rohr 4 ist mit einem (in den Fig. 2 und 3 in größerem Maßstab dargestellten) Mundstück 5 \er sehen, das eine Ventil-Membran 6 auf der Spirometerseite eines Sitzteils 7 (Ventilsitzes) aufweist. Der Sitzteil 7 ist in einer zurückgesetzten Lage in einem Hülsenteil 8 ausgebildet, der über die Außenseite des Rohrs 4 schiebbar ist. Der Hülsenteil 8 endet in einem radial nach innen ragenden Flansch 9, dessen innerer Rand änen inneren Hülsenteil 10 trägt, der an der Innenseite des Rohrs 4 anliegt und den Sitzteil 7 trägt. Die Hülsenteile 8 und 7, der Flansch 9 und der Sitzteil 7 sind einstückig aus Aluminium oder thermoplastischem Kunststoff (Harz) hergestellt.

Auf der Spirometerseite hat der Sitzteil 7 einen axial vorstehenden kreisförmigen Rand 11 (oder Wulst) zur Abstützung des Randbereichs der Membran 6. Ein Loch 12 in der Mitte der Membran dient zur Halterung der Membran mittels eines Niets 13 (Fig. 1). Öffnungen 14 im Sitzteil 17 ermöglichen ein Wegbiegen der Membran 6 vom Sitzteil 7 durch Luft, wenn der Patient bei einer Untersuchung ausatmet. Ein Rückstrom aus dem Rohr 1 wird dadurch verhindert, daß sich die Membran 6 dicht am Rand 11 anlegt. Speichen 15 des Sitzteils 7 verhindern eine stärkere Verformung der Membran.

Das Mundstück 5, wie auch das Rohr 4, ist ein wegwerfbares Zubehörteil. Es hat eine für den Patienten bequeme Form (die Kanten 16 und 17 sind abgerundet), und der Flansch 9 (und im dargestellten Falle auch die Hülse 8) verhindert ein umgekehrtes (falsches) Anbringen des Rohrs 4 mit dem angebrachten Mundstück am Einlaßrohr 1.

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Das Mundstück 5¹ nach den Fig. 4 bis 7C hat einen einfachen Flansch 9¹ für die Anlage am Ende des zylindrischen Kartonrohrs 4 (Innendurchmesser 28 mm), wenn der innere Hülsenteil 10', der den Sitzteil 7¹ trägt, vollständig eingeschoben ist. Der Flansch 9' ragt radial nach außen über das Rohr 4 hinaus, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Das Ende 8 des Rohrs 4 sitzt im Preßsitz in der Fig. 1 dargestellten Fassung 3, und ein verkehrtes Einsetzen wird durch den Flansch 9¹ verhindert.

Das innere Ende des Hülsenteils 10', d. h. das im Rohr 4 sitzende Ende, ist mit einem konvergierenden Teil 19 versehen, der in einem ringförmigen Rand 20 endet, der in axialer Richtung des Hülsenteils 10' und des Rohrs 4 vorsteht. Innen hat das innere Ende des Hülsenteils 10' drei radiale Speichen 21 mit lamellenförmigem Querschnitt, die in der Mitte einen Halter 22 für eine kreisförmige Membran 23 tragen. Die Membran 23 ist aus Weich-PVC-Flächenmaterial mit einer Dicke von 0,25 mm zugeschnitten. Wie Fig. 6 zeigt, ist der Halter im wesentlichen konisch, so daß er von einem mittleren Loch 24, das in der Mitte der Membran ausgestanzt ist, aufgenommen werden kann. Die Membran wird dadurch gehalten, daß der Halter 22 anschließend in Pilzform 25 gebracht wird, wie es in den Fig. 7A, 7B und 7C sowie in gestrichelten Linien in Fig. 6 dargestellt ist.

Die längeren Querschnittskanten der Speichen 21 verlaufen in Axialrichtung (Fig. 6) und die kürzeren in Umfangsrichtung (Fig. 5). Auf diese Weise wird ihr Strömungswiderstand sehr klein gehalten. Darüber hinaus bewirken sie eine Glättung von Turbulenzen.

An ihren der Membran zugekehrten Kanten tragen die Speichen 21 einen konzentrischen Ring 26.

Der innere Hülsenteil 10¹, sein Flansch 9^f _f sein axial vorstehender Rand 20, die Speichen 21, der Ring 26, der Halter 22 für die

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Membran und ihr Bolzen 27 sind aus thermoplastischem Harz bzw. Kunststoff gespritzt, z.B. Polystyrol, Polyäthylen , Polypropylen oder Polyvinylchlorid. Der Teil 28 (Fig. 6), der bis zum Membranhalter 22 konisch ist, dient als Harzeinlaß (für die Spritzmasse) aus dem Formwerkzeug. Die Harzmasse zur Formung des Hülsenteils 10' und der Teile 9', 19, 21 und 26 strömt vom Einlaßteil 28 über die Speichen 21. Die lamellenförmige Ausbildung der Speichen anstelle der Wahl einer lediglich geringeren Abmessung in axialer Richtung des Hülsenteils, die ausreicht, um den Bolzen 27 abzustützen, ergibt einen hinreichenden Harzdurchfluß beim Formen neben der Glättung von Turbulenzen und einen geringeren Widerstand gegen das Ausatmen des Patienten. Dies trifft selbst dann zu, wenn nur drei Speichen aus dem erwähnten Grunde vorgesehen sind. Der Ring 26 ist unvollständig, d. h. durch Spalte 29 (Fig. 5) unterbrochen. Diese Spalte beeinträchtigen nicht wesentlich die erwünschte Wirkung des Rings und ermöglichen eine zuverlässige Bildung des Rings beim Formspritzen.

Die beim Ausatmen des Patienten durch das Rohr in das Spirometer strömende Luft biegt die Membran vom vorstehenden Rand 20 weg, wobei nur ein geringer Strömungswiderstand überwunden zu werden braucht.

seite Wenn der Druck auf die Spirometer/ der Membran größer als der im Hülsenteil 10' ist, wird der Umfangsbereich der Membran an den Rand 20 gedrückt. Der auf die Membran wirkenden Kraft wirkt die Reaktionskraft des Randes 20 und des mittleren Halters 22 entgegen. Der Rand 20 hat einen Krümmungsradius von nur 0,2 mm und sorgt für eine weitgehend gasdichte Absperrung (Fig. 7A). Ein weiterer Druckanstieg bewirkt eine Durchbiegung der Membran (Fig. 7B), wobei die erwähnte Gegenkraft weiterhin wirksam ist. Die Membran ist derart flexibel, daß bei zunehmendem Druck aufgrund der Durchbiegung der Umfangsbereich der Membran vom Rand 20 abrutschen würde. Bevor dies geschehen kann, legt sich der durchgebogene Bereich der Membran am Ring 21 an. Eine weitere Durch-

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biegung ist dann auf zwei getrennte konzentrische Teile der Membran beschränkt, wie es in vergrößertem Maßstab in Fig. 7C dargestellt ist, so daß eine weitere radiale Zusammenziehung mit geringerer Geschwindigkeit erfolgt und der Rand 30 der Membran außerhalb des Randes 20 vableibt.

Die Ausbildung des Randes 20 an einem konvergierenden Teil der Hülse 10· gestattet die Ausbildung der Membran mit einem hinreichenden Durchmesser, ohne daß die Membran die Innenseite des Rohres 4 berührt.

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Claims

Patentansprüche

1. Mundstück für ein Einlaßrohr eines Spirometers, wobei das - Mundstück so geformt ist, daß es am Einlaßende des Rohres anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (5; 5¹) einen mit einer Öffnung versehenen Ventilsitzteil (7; 7') aufweist, der so geformt ist, daß er sich über die Bohrung des Rohres (4) hinweg erstreckt, daß das Mundstück eine Ventilmembran (6; 23) aus flexiblem Material aufweist, die derart betreibbar ist, daß sie einem Rückstrom von durch das Mundstück (5; 5') geblasener Luft entgegenwirkt, und daß das Mundstück einen sich radial erstreckenden Teil (9; 9') oder Teile zur Verhinderung einer verkehrten Anbringung des Mundstücks (5; 5') am Rohr (4) aufweist.

2. Mundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich radial erstreckende Teil ein Flansch (9; 9¹) ist und der Ventilsitzteil (7; 7') vom inneren Rand des Flansches getragen wird.

3. Mundstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (5) einen Hülsenteil (8) zur Anlage an der Außenseite des Rohres (4) aufweist und daß sich der Flansch (9) von dem Hülsenteil (8) aus nach Innen erstreckt.

4. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzteil (7; 7¹) einen axial vorspringenden kreisförmigen Rand (11; 20) für die Anlage des Randbereichs der Membran (6; 23) aufweist.

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5. Mundstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzteil (7; 7') einen mittleren Halter (13; 22) aufweist, der die Membran (6; 23) in ihrer Mitte festhält und durch Speichen (15; 21) getragen wird.

6. Mundstück nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6; 23) zentral an einer axialen Stelle so gelagert ist, daß sie in dem Augenblick, in dem sie unter dem Druck des Luftrückstroms mit dem kreisförmigen Rand (11; 20) in Berührung kommt, weitgehend unverformt ist.

7. Mundstück nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichen lamellenförmig und so ausgerichtet sind, daß ihre Kanten der Membran (23) zugekehrt sind.

8. Mundstück nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Speichen (21) drei ist.

9. Mundstück nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzteil (7¹) einen inneren Ringteil (26) aufweist, der koaxial zum Rand (20) in einer derart axial zurückgesetzten Lage angeordnet ist, daß die Membran aufgrund ihrer Verformung, nachdem sie mit dem kreisförmigen Rand (20) anfänglich in Berührung gekommen ist, mit dem Ringteil (26) in Berührung kommt.

10. Mundstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringteil unterbrochen ist.

11. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6; 23) aus einem flexiblen harzigen Flächenmaterial hergestellt ist.

12. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6; 23) aus einem flexiblen Weich-PVC-Flächenmaterial hergestellt ist.

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13· Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6; 23) aus einem von einer Vorratsrolle abgewickelten Flächenmaterial zugeschnitten und so angeordnet ist, daß ihre gegebenenfalls konkave Seite am Sitzteil (7; 7') anliegt.

14. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (5; 5¹) Zösbar am Einlaß-Rohr (4) und dieses lösbar am Spirometer anschließbar ist und daß das Einlaß-Rohr (4) aus Karton besteht.

15. Mundstück nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Kunststoff oder Metall besteht.

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