DE1038235B

DE1038235B - Device for extracting alveolar air from exhaled air

Info

Publication number: DE1038235B
Application number: DED13728A
Authority: DE
Original assignee: Heinr & Bernh Draeger; Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Heinr & Bernh Draeger; Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1952-12-01
Filing date: 1952-12-01
Publication date: 1958-09-04

Description

Vorrichtung zur Entnahme von Alveolarluft aus der Aus atemluft Bei der Untersuchung der Ausatemluft kommt es in den meisten Fällen darauf an, die aus dem Innern der Lunge stammende Alveolarluft zu untersuchen. Bei der Probenahme ist dann darauf zu achten, daß tatsächlich die aus den Alveolen stammende Luft und nicht die Luft entnommen wird, die als Pendelluft lediglich bis in den Mund, den Rachen und in die Bronchien gelangt und die in ihrer Zusammensetzung nicht diejenigen Veränderungen erfährt, die in den Alveolen infolge des Gasaustausches vor sich geht. Es bereitet nun insbesondere für nicht vorgebildete Personen Schwierigkeiten, bei der Probeentnahme zu erreichen, daß ausschließlich Alveolarluft entnommen und untersucht wird. Man kann so verfahren, daß die zu untersuchende Person zunächst weitgehend ausatmet und daß dann schließlich erst am Ende der Ausatmung die Probe entnommen wird. Es ist auf diese Art und Weise aber nicht mit Sicherheit zu bestimmen, daM nicht doch Pendelluft in den Untersuchungsrezipienten gelangt. Device for extracting alveolar air from exhaled air When examining the exhaled air, in most cases it depends on which examine alveolar air from inside the lungs. When sampling is then to make sure that actually the air coming from the alveoli and not the air is withdrawn, which as pendulum air only reaches the mouth, the throat and gets into the bronchi and which in their composition does not those changes that takes place in the alveoli as a result of the gas exchange. It prepares Difficulties in taking samples, especially for people who are not trained to achieve that only alveolar air is removed and examined. Man can proceed in such a way that the person to be examined initially exhales to a large extent and that the sample is then taken at the end of the exhalation. It cannot be determined with certainty in this way, because it cannot Pendulum air reaches the examination recipient.

Die Untersuchung der Alveolarluft ist z. B. notwendig, wenn die Wirkungsweise von Zwangsbeatmungsgeräten auf eine richtige Ventilationsgröße der Atmung untersucht werden soll. Bei Zwangsbeatmungen muß sowohl eine Unter- als auch eine tSberventilation der Lunge vermieden werden. Zur Bestimmung rhythmisch bewegten Körperteile ein Kontaktlensäure der Alveolarluft. The examination of the alveolar air is z. B. necessary if the mode of action examined by forced ventilation devices for a correct ventilation level of breathing shall be. In the case of forced ventilation, both under-ventilation and over-ventilation are required the lungs should be avoided. For the determination of rhythmically moving parts of the body a contact lenic acid the alveolar air.

Es ist eine Einrichtung zur selbständigen Untersuchung der Alveolarluft bekannt, bei der durch die Strömung der Atemluft oder durch die bei der Atmung phythmisch bewegten Körperteile ein Kontaktwerk in Gang gesetzt wird, das die Öffnung und S;chließung der Absaugeleitung am Ende der Ausatmung so oft bewirkt, bis die Meßbürette mit der zu untersuchenden Alveolarluft gefüllt ist. Darauf wird die an sich bekannte Analysier- und Registriereinrichtung eingeschaltet. Nach Beendigung der Analyse und Wiederauffüllung der Meßbürette mit Sperrfiüssigkeit wird der gleiche Vorgang wiederholt. Bei der bekannten Vorrichtung dient zur periodischen Öffnung und Schließung der Absaugeleitung ein Elektromagnet in Verbindung mit einem veränderlichen Zeitkontakt. It is a device for the independent examination of the alveolar air known in the case of the flow of breathable air or in the case of the phythmic in breathing moving parts of the body a contact mechanism is set in motion, which opens and closes the suction line at the end of the exhalation so often until the measuring burette with the alveolar air to be examined is filled. Thereupon the known per se becomes Analyzing and recording equipment switched on. After the analysis is finished and refilling the measuring burette with barrier liquid is the same process repeated. The known device is used for periodic opening and closing the suction line an electromagnet in connection with a variable time contact.

Weiterhin dient die Sperrflüssigkeit in der Meßbürette als Leiter zum Öffnen und Schließen der Kontakte. Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil eines sehr komplizierten Aufbaues. Die Schaltung benötigt drei Stromkreise.The sealing liquid in the measuring burette also serves as a conductor to open and close the contacts. The known device has the disadvantage a very complicated structure. The circuit requires three circuits.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung zur Entnahme von Alveolarluft aus der Ausatemluft bekannt, die aus einem an das Ausatemventil eines Atemmundstückes angeschlossenen verhältnismäßig langen Rohr besteht. Dabei wird dicht hinter dem Ventil aus einem kleinen seitlichen Stutzen das Gas für die Analyse ab- gesaugt. Dabei ist zwischen einer Pumpe, die das Gas zur Analyse fördert, und deren Antriebsmotor eine atemgesteuerte Kupplung eingeschaltet. Diese besteht aus einem kräftigen Topfmagneten auf der Antriebsachse und aus einem Anker auf der Pumpenachse. It is also a device for extracting alveolar air the exhaled air known, which comes from a to the exhalation valve of a breathing mouthpiece connected relatively long pipe consists. It is close behind the Valve to shut off the gas for the analysis from a small port on the side. sucked. There is between a pump that delivers the gas for analysis and its drive motor a breath-controlled clutch switched on. This consists of a strong pot magnet on the drive axle and from an armature on the pump axle.

Solange der Topfmagnet stromlos ist, ist die magnetische Kupplung gelöst, so daß die Pumpe steht, Zur Steuerung des Topfmagneten dient ein Röhrenrelais, wobei der Topfmagnet im Anodenstromkreis einer Elektronenröhre liegt, in deren Gitterkreis ein Schalter eingeschaltet ist, der aus einem Kontakt auf der Membran eines Kapselmanometers gebildet ist, das unmittelbar am Mundstück des Geräts angeschlossen ist. Bei der Ausatmung wird durch den geringen Überdruck eine negative Gittervorspannung eingeschaltet. so daß schlagartig der Stromkreis des Kupplungsmagneten unterbrochen ist und die Pumpe steht.As long as the pot magnet is de-energized, the magnetic coupling is released so that the pump stops, a tube relay is used to control the pot magnet, The pot magnet is in the anode circuit of an electron tube, in its lattice circle a switch is switched on, which consists of a contact on the membrane of a capsule manometer is formed, which is connected directly to the mouthpiece of the device. In the When exhaling, a negative grid bias voltage is switched on due to the slight overpressure. so that suddenly the circuit of the clutch magnet is interrupted and the Pump stops.

Diese Vorrichtung ist wie die oben bereits geschilderte Vorrichtung äußerst umständlich im Aufbau. This device is like the device already described above extremely cumbersome to build.

Die Erfindung erstrebt eine einfache Vorrichtung, die die aufgezeigten Schwierigkeiten bei der Entnahme von Alveolarluft vermeidet. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme von Alveolarluft aus der Ausatemluft, bei der die ausgeatmete Luft über ein Rückschlagventil in einen Raum gedrückt wird und aus diesem zur Probe mittels einer Pumpe abgesaugt wird, die von dem in der Apparatur als Folge der Atmung auftretenden Unter- bzw. Überdruck gesteuert wird. Die Erfindung besteht darin, daß die Pumpe durch den von einem Zwangsbeatmungsgerät erzeugten oder durch den in der Apparatur als Folge des Atemvorgangs auftretenden Über- bzw. Unterdruck angetrieben wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den VorteiI eines sehr einfachen Aufbaues. Irgendwelche Hilfsmittel, insbesondere elektrische Stromquellen, sind nicht notwendig. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Probeluft mit Sicherheit im richtigen Zeitpunkt entnommen. The invention seeks a simple device that the indicated Avoids difficulties in drawing alveolar air. The invention relates to a device for extracting alveolar air from exhaled air, in which the exhaled air is pressed into and out of a room via a check valve to the sample is sucked off by means of a pump, which as a result of that in the apparatus the respiration occurring underpressure or overpressure is controlled. The invention exists in that the pump is generated by a forced ventilation device or by the overpressure or underpressure occurring in the apparatus as a result of the breathing process is driven. The device according to the invention has the advantage of being very simple Construction. Any aids, especially electrical ones Power sources, are not necessary. With the device according to the invention, the sample air taken with certainty at the right time.

Eine einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß dem mit dem Rückschlagventil versehenen Raum ein Mundstück mit daran angebrachtem, zur Einatmung dienenden Rückschlagventil vorgeschaltet ist und daß andererseits der Raum über ein Rückschlagventil mit der Pumpe in Verbindung steht, während zur Abführung der Luft aus dem Raum vorzugsweise ein Rohrstutzen vorgesehen ist. There is a simple embodiment of the device according to the invention in that the space provided with the check valve has a mouthpiece attached to it attached check valve serving for inhalation is connected upstream and that on the other hand, the room is connected to the pump via a check valve, while a pipe socket is preferably provided to remove the air from the room is.

Bei dieser Vorrichtung tritt durch das Mundstück bei der Ausatmung ausgeblasene Luft über das Rückschlagventil in den Raum ein, spült den Raum aus und verläßt den Raum durch die Abströmöffnung. Am Ende der Ausatmung gelangt in den Raum die zuletzt aus der Lunge austretende Luft, die aus den Alveolen kommt Bei der Pobenahme aus dem Raum wird über die Öffnung Luft von außen angesaugt. Die in dem Rohransatz befindliche Luftschicht, die ebenfalls aus den Alveolen kommt, strömt dabei in den Raum zurück und bildet gleichsam einen Puffer gegenüber der nachströmenden Außenluft. Selbstverständlich kann aus dem Raum nur soviel Luft zur Probenahme abgesaugt werden, daß mit Sicherheit ein Vermischen mit der nachströmenden Außenluft vermieden wird. This device occurs through the mouthpiece on exhalation blown air into the room via the non-return valve, flushes the room and leaves the room through the discharge opening. At the end of the exhalation comes in the space is the last air to exit the lungs that comes from the alveoli When taking a sample from the room, air is sucked in from the outside through the opening. the layer of air in the tube attachment, which also comes from the alveoli, flows back into the room and forms, as it were, a buffer against the incoming outside air. Of course, there is only so much air in the room Sampling to be sucked out that with certainty a mixing with the following Outside air is avoided.

Bei dieser Vorrichtung kann das Mundstück beim Ein-und Ausatmen am Mund behalten werden. Die Pumpe kann als Balgpumpe ausgebildet sein, wobei die dem Pumpenraum abgekehrte Seite dem vom Zwangsbeatmungsgerät erzeugten oder dem im Mundstück als Folge des Atmungsvorganges auftretenden Über- oder ITnterdruck unterliegt. Dabei kann weiterhin die dem Pumpenraum abgekehrte Seite des Pumpenbalges über entsprechende Übertragungsglieder mit einer Memhran verbunden sein, deren dem Pumpenbalg abgekehrte Seite nunmehr dem vom Zwangsbeatmungsgerät erzeugten oder dem im Mundstück als Folge des Atemvorganges auftretenden Über- oder Unterdruck unterliegt. Bei dieser Ausführungsform ist die Pumpe somit als Membranpumpe ausgebildet. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, den Pumpenraum mit einem als Rückschlagventil ausgebildeten Auslaßventil zu versehen, das seinerseits mit Mitteln zum Anschluß eines aus flexiblem Material bestehenden gasdichten Beutels zur Probeentnahme ausgestattet ist. Diese Bauform ist sehr einfach in der Handhabung. Das Gerät kann durch das Mundstück beatmet werden, wobei bei jeder Ein- und Ausatmung eine beliebig klein gewählt Menge der Alveolarluft durch die Pumpe angesaugt und der Probebeutel damit gefüllt.In this device, the mouthpiece can be used when inhaling and exhaling Keep your mouth shut. The pump can be designed as a bellows pump, the dem The side facing away from the pump chamber is the one generated by the forced ventilation device or the one in the mouthpiece as a result of the breathing process is subject to overpressure or negative pressure. Included can still use the side of the pump bellows facing away from the pump chamber Transmission links can be connected to a Memhran, which is turned away from the pump bellows Page now the one generated by the forced ventilation device or the one in the mouthpiece as a result the breathing process is subject to overpressure or underpressure. In this embodiment the pump is thus designed as a diaphragm pump. In some cases it is useful to to provide the pump chamber with an outlet valve designed as a non-return valve, that in turn with means for connecting an existing one made of flexible material gas-tight bag for sampling is equipped. This design is very simple in handling. The device can be ventilated through the mouthpiece, with With each inhalation and exhalation, an arbitrarily small amount of alveolar air is passed through the pump is sucked in and the sample bag is filled with it.

Eine besonders handliche Bauform ist gegeben, wenn das Einlaßventil am Mundstück und das Ein-und Auslaßventil des Raumes und die Pumpe koaxial in einem vorzugsweise rohrförmigen Behälter hintereinanderliegend angeordnet sind. A particularly handy design is given when the inlet valve on the mouthpiece and the inlet and outlet valve of the room and the pump coaxially in one preferably tubular containers are arranged one behind the other.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie an einem Zwangsbeatmungsgerät angeschlossen wird, und Abb. 2 eine Vorrichtung, bei der das Absaugen der Alveolarluft durch die Atmung des Gerätträgers selbst erreicht wird. Two embodiments of the invention are shown schematically in the drawing shown, namely Fig. 1 shows a device according to the invention as it a forced ventilation device is connected, and Fig. 2 a device at which achieves the suction of the alveolar air through the breathing of the device wearer himself will.

Die Vorrichtung nach Abb. 1 wird mit dem Mundstück 1 an dem zu untersuchenden Patienten angeschlossen. Bei der Einatmung öffnet sich das als Rückschlagventil ausgebildete Einlaßventil 2. Die Luft strömt in Pfeilrichtung zurLunge. Bei derAusatmung schließt sich das Einlaßventil 2, während das ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildete Ventil 3 öffnet, so daß die Luft in den Raum 4 und von da über den Rohrstutzen 5 ins Freie entweichen kann. Wenn die Einatmung wieder beginnt, schließt sich das Ventil 3, während Einatemluft durch das Ventil 2 angesaugt wird. The device according to Fig. 1 is with the mouthpiece 1 on the to be examined Patient connected. When inhaling, this opens as a check valve trained inlet valve 2. The air flows in the direction of the arrow to the lungs. On the exhalation closes the inlet valve 2, while that is also designed as a check valve Valve 3 opens, so that the air into the room 4 and from there via the pipe socket 5 can escape into the open. When inhalation starts again, it closes Valve 3, while inhaled air is sucked in through valve 2.

Das Gerät ist über den Schlauch 6 mit der Druckkammer des Zwangsbeatmungsgerätes verbunden, in dem der Patient liegt. Uber das Ende des Schlauches ist der kleine Blasebalg 7 angeordnet. Bei der Einatmung wird in dem Zwangsbeatmungsgerät ein Unterdruck erzeugt, so daß der Faltenbalg zusammenfällt und dabei infolge der Druckminderung im Raum 8 über das ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildete Ventil 9 eine bestimmte kleine Luftmenge aus dem Raum 4 angesaugt wird. Bei der folgenden Ausatmung des Patienten wird in der Kammer des Zwangsbeatmungsgerätes ein Überdruck erzeugt, der Blasebalg bläht sich in die dargestellte Lage auf. The device is connected to the pressure chamber of the forced ventilation device via the hose 6 connected in which the patient lies. At the end of the hose is the little one Bellows 7 arranged. When inhaling, a negative pressure is created in the forced ventilation device generated so that the bellows collapse and thereby as a result of the pressure reduction in space 8 via the valve 9, which is also designed as a check valve, a certain small amount of air is sucked in from room 4. On the following exhalation of the A positive pressure is generated for the patient in the chamber of the forced ventilation device, which The bellows inflates into the position shown.

Während sich das Ventil 9 schließt, wird die in dem Raum 8 enthaltene Luft über das Rückschlagventil 10 in den Auffangbeutel 11 verdrängt. Die Luft kann in diesem Auffangbeutel aus mehreren Atemzügen des Patienten gesammelt werden.While the valve 9 closes, the one contained in the space 8 becomes Air is displaced into the collecting bag 11 via the check valve 10. The air can collected in this collection bag from several breaths of the patient.

Wie sich aus der Darstellung ohne weiteres ergibt, sammelt sich im Auffangbeutel stets nur der letzte Rest der Ausatemluft, d. h. also die Alveolarluft, die als Rest in der Kammer 4 enthalten war. In dem Rohrstutzen 5 befindet sich am Ende der Ausatmung ebenfalls Alveolarluft, die beim Absaugen aus der Luft aus dem Raum 4 in diesen zurückströmt und gleichsam als Puffer für die nachfolgende Außenluft dient und eine Vermischung mit dieser verhindert. As can be seen from the illustration, the Collection bag always only the last remainder of the exhaled air, d. H. so the alveolar air, which was contained as the remainder in chamber 4. In the pipe socket 5 is located on At the end of exhalation, alveolar air is also released from the air during suction Room 4 flows back into this and acts as a buffer for the subsequent outside air serves and prevents mixing with this.

Die Ausführungform nach Abb. 2 unterscheidet sich von der nach Abb. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß zum Betätigen der Pumpe für das Absaugen der Alveolarluft und zum Füllen des Auffangbeutels li die Druckunterschiede zwischen der Ein- und Ausatmung der zu untersuchenden Personen selbst herangezogen werden. The embodiment according to Fig. 2 differs from that according to Fig. 1 essentially only in that to operate the pump for suctioning the Alveolar air and for filling the collection bag li the pressure differences between the inhalation and exhalation of the person to be examined.

Die Pumpe wird hierbei ebenfalls aus einem Blasebalgboden 12 gebildet, der durch einen Verbindungssteg 13 mit einer Membran 14 verbunden ist. Der rechts der Membran befindliche Raum 15 ist über die Leitung 16 mit dem Raum 17 des Mundstücks verbunden. Bei der Ein- bzw. Ausatmung entsteht im Raum 17 und damit auch im Raum 15 abwechselnd ein Unter- bzw. Überdruck, durch den die Membran 14 hin- und herbewegt wird. Dadurch wird der als Pumpe wirkende Blasebalg 12 betätigt. Nach beendeter Ausatmung bzw. bei Beginn der Einatmung wird im Raum 17 und damit im Raum 15 ein Unterdruck erzeugt, so daß sich die Membran 14 nach rechts durchb'iegt und der Blasebalg 12 einen Ansaughub durchführt. Die am Ende der Ausatmung in den Raum 4 gelangte Luft wird dabei über das Ventil 9 in den Raum 8 angesaugt. Beim Ende der Einatmung bzw. beim Beginn der Ausatmung steigt der Druck im Raum 17 und damit auch der Druck im Raum 15. The pump is here also formed from a bellows base 12, which is connected to a membrane 14 by a connecting web 13. The one on the right The space 15 located in the membrane is via the line 16 with the space 17 of the mouthpiece tied together. When inhaling or exhaling, 17 arises in space and thus also in space 15 alternating negative and positive pressure through which the membrane 14 moves back and forth will. As a result, the bellows 12 acting as a pump is actuated. After finished Exhalation or at the beginning of inhalation is inhaled in room 17 and thus in room 15 Negative pressure is generated, so that the membrane 14 bends to the right and the bellows 12 performs a suction stroke. Which came into room 4 at the end of the exhalation Air is sucked into the space 8 via the valve 9. At the end of inhalation or at the beginning of exhalation, the pressure in space 17 rises and with it the pressure as well in room 15.

Die Pumpe drückt die im Raum befindliche Luft über das Ventil 10 in den Atemauffangbeutel 11. Gleichzeitig schließt sich das Ventil 9.The pump pushes the air in the room through the valve 10 in the breath collection bag 11. At the same time, the valve 9 closes.

Die Dimensionen des Gerätes sind so abgestimmt, daß mit Sicherheit beim Arbeiten mit der Pumpe 12 bzw. 7 stes nur eine geringe Menge aus dem Raum 4 abgesaugt wird, so daß ein Vermischen mit Außenluft ausgeschaltet ist. The dimensions of the device are coordinated so that with safety When working with the pump 12 or 7, only a small amount from space 4 is always available is suctioned off, so that mixing with outside air is eliminated.

Wie die Abb. 1 und 2 zeigen, liegen die Ventile und die Pumpen koaxial in einem rohrförmigen Gehäuse. As shown in Figs. 1 and 2, the valves and pumps are coaxial in a tubular housing.

Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau des Gerätes.This results in a particularly simple structure of the device.

PATENTANSPROCHE: 1. Vorrichtung zur Entnahme von Alveolarluft aus der Ausatemluft, bei der die ausgeatmete Luft über ein Rückschlagventil in einen Raum gedrückt wird und aus diesem zur Probe mittels einer Pumpe abgesaugt wird, die von dem in der Apparatur als Folge der Atmung auftretenden Unter-bzw. Überdruck gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe durch den von einem Zwangsbeatmungsgerät erzeugten oder durch den in der Apparatur als Folge des Atemvorgangs auftretenden Über- bzw. Unterdruck angetrieben wird. PATENT CLAIM: 1. Device for extracting alveolar air from the exhaled air, in which the exhaled air passes through a check valve into a Space is pressed and is sucked out of this to the sample by means of a pump, the from occurring in the apparatus as a result of breathing under- or. Overpressure is controlled, characterized in that the pump is controlled by a forced ventilation device generated or by that occurring in the apparatus as a result of the breathing process Positive or negative pressure is driven.

Claims

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the with the check valve (3) provided space (4) a mouthpiece (1) with attached, for inhalation serving check valve (2) is connected upstream and that on the other hand the space (4) is in communication with the pump via a check valve (9), while a pipe socket (5) is preferably provided to remove the air from the space (4) is.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the pump designed as a bellows pump (7, 12), the one facing away from the pump chamber (8) Side that generated by the forced ventilation device or that in the mouthpiece (1) as a result of Atinungsvorganges occurring overpressure or underpressure is subject.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the the pump chamber (8) turned off side of the pump bellows via corresponding transmission elements (13) is connected to a membrane (14), the side of which faces away from the pump bellows now that generated by the forced ventilation device or that in the mouthpiece (1) as a result the breathing process is subject to overpressure or underpressure.

5. Device according to claims 3 or 4, characterized in that that the pump chamber (8) with an outlet valve designed as a check valve (10) is provided, which in turn with means for connecting a flexible Material existing gas-tight bag for sampling is equipped.

6. Device according to claims 2 to 5, characterized in that that the inhalation valve (2) on the mouthpiece (1), the spaces (4 and 8) as well as the valves (3 and 9) and the pump (7, 12) coaxially and one behind the other in one preferably tubular container are housed.

Publications considered: German Patent No. 441 192; Klin. Wochenschrift, 13th year, No. 52, pp. 1052 to 1854.