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Apparat zur Messung des Gasstoffwechsels Der Sauerstoffverbrauch während
des Atmungsvorganges läßt bekanntlich Schlüsse auf die Funktion gewisser Organe,
insbesondere die Leistungsfähigkeit des Herzens, der Atmungsorgane, des Blutkreislaufes
usw. zu. Man mißt daher den Gasstoffwechsel, indem man die Atmungsluft, z. B. nach
dem Verfahren von Prof. K n i p p i n g, im Kreislauf durch ein System führt und
das gebildete Kohlendioxyd laufend entfernt. Der Patient atmet zu diesem Zweck dnrch
ein Mundstück I (Fig. I), das an ein Rohrsystem angeschlossen ist. Dieses führt
die Luft vermittels einer Rückführungsleitung 5 in ein Meßgerät, z. B. einen mit
einem Anzeigegerät verbundenen Gasometer 6, von wo aus sie mittels einer Pumpe 2
durch ein Absorptionsgefäß 3 und eine Zuführungsleitung 4 im Kreislauf wieder dem
Mundstück I zugeführt wird. Für das Meßergebnis ist die physiologische und vor allem
auch die psychologische Verfassung des Patienten von erheblichem Einfluß. Der Patient
muß frei von jeglicher Unruhe und seelisch weitmöglichst entspannt sein. Die erstrebenswerte
Untersuchungsmethodik wäre demnach die, bei welcher dem Patienten überhaupt nicht
bewußt würde, daß er untersucht wird. Das ist aber technisch nicht möglich. Man
sucht den Patienten zu beruhigen, indem man seelisch auf ihn einwirkt, ihn zur Gewöhnung
an die neue Situation einige Zeit im Untersuchungsraum ruhen läßt und ihn dann etwa
IO Minuten am Gerät atmen läßt, wobei das Mundstück noch mit der Außenluft in Verbindung
steht, bevor man mit der eigentlichen Messung beginnt. Aber auch dann sind die psychologischen
Fehlerquellen noch nicht ausgeschaltet. Das starr an einem Stativ befestigte Mundstück
mag dem Patienten noch so bequem zurechtgerückt sein, nach mehreren Minuten Atmung
ist die Lage doch nicht
ganz einwandfrei, was zunächst nicht bemerkt
wurde. Bei der Atembewegung stört die starre Befestigung des Mundstückes, das den
Bewegungen nicht nachgiebig folgen kann. Über dem Gesicht des Patienten und in seinem
Blickfeld liegen die verhältnismäßig weiten und starren Schläuche der Zu- und Rückführungsleitung,
wodurch er beschwert wird.
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Diese starren Leitungen machen überhaupt ein genaues Einstellen des
Mundstückes schwer. Die Bewegung der verhältnismäßig großen Massen der Gasometerglocke,
der Schnurscheiben, des Gegengewichtes und anderer beweglicher Teile erfordert einen
gewissen Energieaufwand, der Fehler verursacht. Längere Rohrleitungen mit größerem
Strömungswiderstand müssen vermieden werden.
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Auch überträgt das Geräusch und die Erschütterungen des Motors und
der Pumpe auf den Patienten eine gewisse Unruhe. Zweck der vorliegenden Erbindung
ist, diese Fehlerquellen weitgehend oder vollständig auszuschalten.
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Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Messung des Gasstoffwechsels
nach dem Kreislaufverfahren, der aus einer Luftförderpumpe, einer Absorptionseinrichtung,
einer Zuführungsleitung, einem Mundstück mit Dreiwegehahn, einer Rückführungsleitung
und einem Meßgerät besteht und der sich dadurch auszeichnet, daß das Mundstück und/oder
der Dreiwegehahn mitsamt dem Schlauchanschluß nachgiebig abgestützt sind, z. B.
mittels einer Blattfeder gegen eine Haltestange. Zweckmäßig ist die Rückführungsleitung
und/oder die Zuführungsleitung in eine Mehrzahl von Leitungen geringerer lichter
Weite, die aber dem Gesamtquerschnitt der ursprünglichen Leitung entspricht oder
ihn übertrifft, aufgeteilt und die Leitungen sind in einem Bogen nachgiebig geführt.
Als Einzelleitungen dienen zweckmäßig Gasschläuche von etwa 1 cm Durchmesser. Nach
einer Ausführungsform der Erfindung ist der Antriebsmotor und/oder die Pumpe nachgiebig
gelagert, z. B. auf Gummifüßen oder -rädern, und örtlich vom Gasstoffwechselapparat
getrennt.
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L)as blundstück, das Gehäuse des Dreiwegehahnes, die Schlauchanschlußstücke,
die Gasometerglocke und/oder die Schnurscheiben sind zweckmäßig aus einem Werkstoff
geringer Wichte, beispielsweise aus einem Kunstharz, hergestellt.
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Das Gewicht der Gasometerglocke ist vorzugsweise so auszugleichen,
daß sie in jedem Tauchzustand im Gleichgewicht ist. Das geschieht zweckmäßig, indem
man ein infolge des jeweiligen Übergewichtes auf die Achse der Schnurscheibe auftretendes
Drehmoment durch eine entgegenwirkende Kraft aufhebt. Zu diesem Zweck kann nach
einer Ausführungsform der Erfindung um die Schnurscheibenachse eine Schnur 0. dgl.
gewunden sein, die an einem senkrecht zur Schnurscheibenachse verlaufenden Bügel
befestigt ist, der an einem Ausgleichhebel sitzt, der oberhalb der Schnurscheibenachse
so gelagert ist, daß er senkrecht zu dieser schwingen kann. In der Nähe des Bügels
ist der Ausgleichhebel zweckmäßig mit einer oder zwei Zugfedern verbunden, die einen
Zug nach einem über der oberen Lagerung des Ausgleichhebels liegenden Punkt ausüben.
Die Lagerung kann durch Schneiden und Pfannen geschehen, die in der Ruhelage sämtlich
in einer durch die Schnurscheibenachse verlaufende Ebene führen. Zweckmäßig ist
die Kraft der Zugfedern regelbar, z. B. mittels der Stellschraube, die die Lage
der Befestigungsstellen der Zugfedern zu ändern gestattet.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht.
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Fig. I zeigt schematisch das Prinzip einer Gasstoffwechselmeßapparatur
nach dem Kreislaufverfahren.
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In Fig. 2 ist der Apparat nach der Erfindung in Vorderansicht dargestellt.
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Fig. 3 zeigt den Apparat nach Fig. 2 in Draufsicht in etwas vergrößertem
Maßstab.
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In Fig. 4 ist die Auftriebsausgleichvorrichtung für die Gasometerglocke
schaubildlich in vergrößertem Maßstab dargestellt.
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Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, besteht der Gasstoffwechselapparat
nach der Erfindung aus einem Gestell 7, unter dem das Pumpenaggregat 8 mit dem Motor
angeordnet ist. Das Aggregat ruht auf Rollen 9, die mit Gummilaufflächen ausgestattet
sind. Durch diese und die Trennung vom Gestell 7 wird eine Ubertragung der Erschütterungen
und Geräusche derFörderpumpe und des Antriebes auf den Apparat vermieden. Auch kann
der Motor und/oder die Pumpe in einem anderen Raum aufgestellt werden, wenn die
Geräusche noch weiter vermindert werden sollen.
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Auf dem Gestell ist mittels einer Klammer 10 eine Stativstange 1
1 befestigt, die auf einer Platte 12 ein Gasometergefäß I3 trägt, das mit Wasser
oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt ist. In das Gasometergefäß taucht eine senkrecht
bewegliche Gasometerglocke 14, die an ihrem Deckel an einer Schnur 15 befestigt
ist, die über eine Schnurscheibe I6 und eine weitere Schnurscheibe I7 nach unten
an ein Gegengewicht I8 führt, das die Gasometerglocke I4 etwa im Gleichgewicht hält.
Dieses Gleichgewicht, das man für eine bestimmte zweckmäßig mittlere Eintauchtiefe
genau bestimmen kann, wird jedoch beim Heben und beim Senken der Gasometerglocke
14 gestört, sodaß beim Heben der Gasometerglocke 14 ein Ubergewicht und beim Senken
ein Untergewicht entsteht, wodurch ein Energieaufwand erforderlich ist und der Patient
gestört wird, so daß das Meßergebnis beeinträchtigt wird. Die Beseitigung dieser
Fehlerquelle ist daher von erheblicher Bedeutung. Diese Aufgabe ist ebenfalls Gegenstand
der vorliegenden Erfindung und soll später beschrieben werden.
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Neben dem Gasometergefäß I3 ist zweckmäßig eine Schreibtrommel I9
drehbar angeordnet. Sie kann mit einem Meßblatt bespannt werden, auf dem die Meßergebnisse
aufgezeichnet werden können.
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Das Gasometergefäß I3 hat zwei Anschlußleitungen, die Rückführungsleitung
5 und die Zuführungsleitung 20 (vgl. auch Fig. I). Die Zuführungsleitung 20 ist
mit der Saugseite der Pumpe 2 verbunden.
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Von dieser führt eine weitere Leitung 22 in das Absorptionsgefäß 23
und von diesem über einen
Schlauch 24, eine Sicherheitsflasche 2I
und einen Schlauch 46 in ein l)ämpfungsrohr 25, das mit die Gasstr6mullg ausgleichenden
Stoffen wie Glaskugeln, Glaswolle o. dgl. beschickt ist, welche die durch die Pumpe
hervorgerufenen Stöße in der Gasströmung abfangen und ausgleichen. Vom I)äml)fungsrohr
25 führt eine Schlauchleitung 26 in das Anschlußsttick 27 und von dort in das Dreiwegehalingehäuse
2S, dessen Hahn mittels des Griffes 29 betätigt werden kann. An dem Dreiwegehahngehäuse
2$ sitzt das Mundstück 30, das der Patient in den Slund nimmt.
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Vom Anschlußstück 27 gehen zahlreiche Stutzen ab. an deiien die Rückführungseinzelleitungen
3I befestigt sind. die in das Anschlußgehäuse 32 führen, das einet Stutzen 33 besitzt,
der mit dem Rückführuiigsrohr 5 des (,asometergefäßes 13 verbunden ist.
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;\ii Stelle der früher verwendeten Rückführungsleitung von großen
l)urchmesser von mehr als 50 mm, die naturgemäß sehr steif und unbeweglich ist,
werden erfindungsgemäß etwa 20 Schläuche 31 etwa xon der Stärke von Gasschläuchen,
also etwa von ro mm lichter Weite. verwendet, die insgesamt den gleichen oder zweckmäßig
einen etwas größeren lichten ()uerschnitt als die bisherige Rückführungsleitung
besitzell, so daß der Strömungswiderstand gegen früher nicht erhöht ist. nie Aufteilung
in zahlreiche Itückführungs,schläuche 31 hat den Vorteil, daß sie sehr nachgiel)ig
sind und sich infolge ihrer l.lastizität leicht bewegen und biegen lassen.
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Sie werden zweckmäßig mittels einer Schelle 34 zusammengehalten, die
an einem Haltestab 35 befestigt ist, der an dem unteren Teil einer Winkelstange
36 sitzt, die um ihre Lagerung 37 gedreht werden kann tni oberen waagerechten Teil
der Winkelstange 36 ist mittels einer Klammer 38 ein Stab 39 befestigt, der an seinem
unteren Teil das Änschlußstück 27 trägt. Um zwischen Anschlußstück 27 und Stal>
39 eine nachgiebige Verbindung zu schaffen, sind beide durch ein nachgiebiges Alittel,
z. II. eine Blattfeder40 verbunden, die sich nach oben und unten biegt und auch
seitlich verwindet. so daß sie alle Kräfte aufnehmen kann, die sich bei der tnbetriebnahme
des Apparates ergeben.
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Die Iiiickführungsschläuche 3I sind in einem Bogen geführt. Dadurch
wird eine vollkommene Elastizität zwischen Anschlußstück 27 und Gasometergefäß I3
erzielt und gleichzeitig das Schlauchbündel aus dem Gesichtsfeld des Patienten entfernt,
so daß er durch die Schläuche nicht beunruhigt wird. Das Bündel der Rückführungsschläuche
3I kann zusammen mit dem Anschlußstück 27 durch Schwenken der Winkelstange 36 im
Lager 37 seitwärts leicht geschwenkt werden, wenn der Apparat für eine neue Messung
eingestellt oder nach der Messung außer Betrieb genommen werden soll.
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Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden die Massen
der beweglichen Teile, insbesondere der durch die Atmungsluft bewegten Teile wie
Gasometerglocke 14, Schnurscheiben I6, 17, Mundstück 30 oder einzelner dieser Teile
gering gehalten, indem zu ihrer Herstellung Werkstoffe von geringer Wichte verwendet
werden. Als solche eignen sich Leichtmetalle oder Leichtmetallegierungen, wie Aluminiumlegierungen,
Magnalium, vor allem aber Kunstharze von geringem spezifischem Gewicht, die ohne
Füllstoffe hergestellt sind, wie Gelluloseäther vom spezifischen Gewicht d = I,l
l>is I,2, Polystyrolkunstharze d = I,05 oder andere Äthylenpolymerisationsprodukte,
wie Polyacrylsäuremethylester d = I,I8, mit Phenoplasten verl)ulldelles Schichtholz
usw. Auf diese Weise wird die durch die Atmungsluft zu bewegende Masse uiid damit
die aufzuwendende Energie erheblich vermindert, was sich auf die Meßergebnisse vorteilhaft
auswirkt.
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Tn diesem Zusammenhang ist auch die Auftriebsausgleichung der Gasometerglocke
14 von Bedeutung, auf die bereits hingewiesen wurde. Hierzu wird nach der vorliegenden
Erfindung das auf die Achse der Schnurscheibe 16 ausgeübte Drehmoment beim Auftreten
eines Über- oder Untergewichtes durch eine entgegengesetzt gerichtete Kraft aufgehoben.
Eine Ausführungsform dieser Einrichtung ist in Fig. 4 veranschaulicht. Am oberen
Ende der Stativstange 1 1 ist ein Halterahmen 41 befestigt (vgl. auch Fig. 2 und
3), der in einer Gabel 42 je eine Lagerschraube 43 trägt. Die Lagerschrauben tragen
die Achse 44 der Schnurscheibe I6, über die die Schnur 15 geführt ist. Diese ist
mit ihrem einen Ende an dem Deckel der Gasometerglocke 14 befestigt und über eine
Schnurscheibe 17 an das Gegengewicht I8 geführt. Auf der Achse 44 ist ein Zahnrad
befestigt, das in Eingriff mit dem Zahnsegment 47 steht. Das Zahnsegment 47 ist
am unteren Ende eines Ausgleichhebels 48 befestigt, der an seinem oberen Ende eine
Lagersdneide 49 trägt.
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Diese ist in einer Pfanne 50 gelagert, die an einem am Halterahmen
41 befestigten Arm 51 sitzt. Der Ausgleichbügel 48 hat in der Nähe des Bügels 47
eine parallel zur Achse 44 verlaufende Schneide 52, die sich zu beiden Seiten erstreckt.
Darüber greift je ein Gehänge 53, 54, in die Schraubenfedern 55, 56 eingehängt sind.
Diese stehen an ihren oberen Enden mit Lagergehängen 57, 58 in Verbindung, die auf
einer Schneide 59 liegen. Die Schneide 59 kann mittels eines Stabes 60 in der Bohrung
eines Haltewinkels 6I des Halterahmens 41 durch eine Stellschraube 62 gehoben und
gesenkt und damit die Zugkraft der Federn 55, 56 eingestellt werden. Die Achse 44
und die Schneiden 52, 49 und 59 liegen in einer Ebene.
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Ist die Gasometerglocke 14 bei einer mittleren Lage genau im Gleichgewicht
mit dem Gegengewicht I8 und wird die Gasometerglocke 14 nun während des Versuches
gehoben, so wird sie schwerer, weil für den aus der Sperrflüssigkeit herausgewanderten
Teil der Auftrieb fortfällt. Beim Heben der Gasometerglocke I4 wird die Schnurscheibe
I6 durch die Schnur 15 in Pfeilrichtung gedreht. Das Zahnrad 45 bewegt entsprechend
das Zahnsegment 47 in Richtung A, also vom Halterahmen 41 fort. Damit wandert auch
die Schneide 52 nach vorn und die Schwenkbewegung des Ausgleichhebels 48 wird durch
die beiden Zugfedern 55, 56 noch unterstützt,
so daß derAusgleichhebel48
in die äußerste vordere Schwenklage gezogen wird. Dadurch wird auf die Achse 44
eine Kraft ausgeübt, die dem durch die Schnur 15 auf die Schnurscheibe I6 ausgeübten
Drehmoment entgegen wirkt und ein Ausgleich ge schaffen wird, so daß das entstandene
Übergewicht aufgehoben wird. Genau so arbeitet der Ausgleichhebel 48 bei umgekehrter
Bewegung, älso wenn die Gasometerglocke 14 tiefer in die Absperrflüssigkeit eintaucht,
nur daß die Hebelbewegung und die Gegenkräfte dann entgegengesetz.t sind. Durch
diese Einrichtung werden Energieänderungen beim Heben und Senken der Gasometerglocke
14 vermieden und Meßfehler ausgeschaltet.
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PATENTANSPROCHE: I. Apparat zur Messung des Gasstoffwechsels nach
dem Kreislaufverfahren, bestehend aus einer Luftförderpumpe, einer Absorptionseinrichtung,
einer Zuführungsleitung, einem Mundstück mit Dreiwegehahn, einer Rückführungsleitung
und einem Meßgerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (30) und/oder der
Dreiwegehahn (28) mitsamt dem Schlauchanschlußstück (27) nachgiebig abgestützt sind,
z. B. mittels einer Blattfeder (40) gegen eine Haltestange (39).