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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Registriergerät zur Messung
und graphischen Darstellung der vitalen Lungenkap azität und des Gasstoffwechsels,
welches eine zur Aufnahme der ausgeatmeten Luft bzw. zur Aufnahme von Sauerstoff
dienende, in ein mit Wasser gefülltes Gefäß tauchende Glocke sowie eine Vorrichtung
zum Aufzeichnen der Heb- und Senkbewegung der Glocke auf einer sich drehenden Trommel
besitzt.
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Diesen bekannten Geräten liegt das Prinzip zugrunde, daß in eine
Glocke oder einen Zylinder von bestimmtem Volumen, welche sich in der Regel in einem
Wasserverschluß auf- und abwärts bewegen, Sauerstoff eingelassen wird. In den Raum
unterhalb der Glocke münden eine und Ausatmungsschläuche, die an den Mund des Patienten
angeschlossen sind, wobei seine Nase abge$chlossen ist. Der Patient atmet Sauerstoff
ein und atmet Kohlendioxyd aus, welches durch ein Gefäß mit Natronkalk hindurchgeführt
wird. Der ätzkali absorbiert das Kohlendioxyd, und der durch die Atmung verursachte
Sauerstoffverbrauch kommt in einem Herabsinken der Glocke zum Ausdruck. Die Glocke
ist über eine Rolle mit einem Schreibstift verbunden, welcher auf einer Registrierwalze
die Atmungsamplituden aufzeichnet, aus denen schließlich mit Hilfe von Tabellen
der Metabolismus bestimmt werden kann. - Die Atmungsregistriergeräte beruhen auf
demselben Prinzip, doch sind sie mit keinem Natronkalkgefäß versehen, und die Glocke
wird nicht mit Sauerstoff gefüllt. Nach tiefster Einatmung durch einen mit einem
Mundstück versehenen Schlauch wird das ganze Volumen der vitalen Lungenkapazität,
d. h. sämtliche Luft aus der Lunge gewaltsam unter die Glocke ausgeblasen, die sich
aufwärts bewegt. Ihre Bewegung wird über eine Rolle auf einen Schreibstift übergeführt,
der auf einer anderen Registrierwalze eine Kurve aufzeichnet, aus welcher wiederum
die Diagnose gestellt werden kann.
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Bisher bekannte Geräte weisen verschiedene Nachteile auf. Sie besitzen
zwei Zylinder, d. h. einen Sauerstoffzylinder und einen separaten Registrierzylinder.
t Der Sauerstoffzylinder besteht gewöhnlich aus Metall und weist daher eine beträchtliche
Masse auf, weshalb er durch ein Gegengewicht über eine Rolle ausbalanciert werden
muß; Dieses Gegengewicht kompensiert das Gewicht einer völlig eingetauchten Glocke
nahezu, aber nicht vollständig. Denn das Gewicht hat die Aufgabe, ein Absinken der
Glocke unter den Wasserspiegel zu verhindern. In derjenigen Einstellung, in der
die Glocke am tiefsten eingetaucht ist, wird auf diese Weise das Gewicht der Glocke
durch das Gegengewicht kompensiert. Sobald sich die Glocke aus dieser Stellung heraushebt,
indem Luft unter die Glocke strömt, ist das Gewicht der Glocke nicht mehr durch
das Gegengewicht kompensiert. Die große Masse verursacht unerwünschte Trägheitsmomente
und verzerrt dadurch die Aufzeichnung.
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Die Geräte sind gewöhnlich nur in einem für Erwachsene bestimmten
Meßbereich gebaut. Die registrierte Ausatmung kann bei Kindern oder Personen mit
geringer Lungenkapazität nur schwer und mangelhaft ausgewertet werden. Manche Apparate
sind übermäßig groß und schwer, manche kompliziert und teuer.
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Die Genauigkeit des Arbeitens mit diesen Meßgeräten hängt weitgehend
von der Ausschaltung von Haftreibungen ab. Bei allen bekannten Geräten treten derartige
Reibungen am Zeiger bzw. am Schreibstift
auf. Bei einem bekannten Gerät ist ein Schreibstift
-vorgesehen, welcher in einer Halterung gelagert ist, die in einer Führung beweglich
ist. Beim Verschieben des Halters in der Führung treten Haftreibungskräfte auf.
Diese wirken sich auf das Meßergebnis aus, da sie über ein Seil direkt an die Glocke
gekoppelt sind.
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Bei einem anderen Gerät reibt das Gegengewicht an einer Stange, wodurch
der auf dem Gegengewicht befestigte Zeiger den Einflüssen der Haftreibung unterliegt.
Da hier das Gegengewicht nicht zentrisch aufgehängt ist und die Schreiberkräfte
über einen langen Hebelarm an dem Gegengewicht angreifen, ist hier der unerwünschte
Einfluß durch die Haftreibung relativ groß. Derartige Einflüsse treten auch dort
auf, wo ein Schiebewiderstand für die elektrische Anzeige benutzt wird.
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Diese Nachteile vermeidet die vorliegende Erfindung. Die vorliegende
Erfindung schafft ein sehr einfach aufgebautes und dabei sehr genau anzeigendes
Gerät.
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Die Erfindung besteht darin, daß die aus spezifisch leichtem Material,
insbesondere einem Kunststoff, angefertigte Glocke in zwei konzentrische, durch
je ein Ventil enthaltende Rohrleitungen miteinander verbindbare Kammern unterteilt
ist, daß ihr Mantel als die Wandung des Wassergefäßes zwischen sich aufnehmende
Doppelwand ausgebildet ist, daß sie axial verschiebbar, aber gegen Verdrehung gesichert
auf einer von einem Motor angetriebenen, auch zum Wassergefäß konzentrischen Welle
sitzt und daß außerhalb des Gerätes ein federnd gegen den äußeren Umfang des als
Registrierzylinder dienenden doppelwandigen Mantels der Glocke anliegender Schreibstift
ortsfest angebracht ist.
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- Die beiden Kammern zur Aufnahme der Luft und der Registrierzylinder,
die miteinander die Glocke bilden, führen zugleich zwei Bewegungen, nämlich eine
Dreh- und eine Translationsbewegung aus. Weil die Glocke gleichzeitig eine beständige
Dreh- und eine Translationsbewegung ausführt, also ständig in Bewegung ist, wird
schon eine Herabsetzung der Haftreibung erzielt. Das Gewicht der ganzen, aus den
konzentrischen Kammern und dem Registrierzylinder gebildeten Glocke wird in ihrer
Ausgangshöhenlage durch die Zusatzauftriebskraft an ihr befestigter Schwimmer kompensiert.
Die Glocke besteht aus Kunststoffen oder anderen leichten Werkstoffen. Der Motor
mit der Drehzahluntersetzungseinrichtung ist in einem Lager auf der Grundplatte
drehbar gelagert, durch Andrücken der einen oder der anderen von zwei mit verschiedener
Geschwindigkeit angetriebenen Reibungsscheiben an einen auf der Welle aufgekeilten
Teller wird eine niedrige oder hohe Drehgeschwindigkeit der Registriertrommel erhalten.
Der Registrierstift ist federnd auf einem Stab gelagert, wobei der Halter des Stiftes
einen Hebel bildet, dessen längerer Arm durch sein Gewicht den Schreib stift an
den Registrierstreifen auf der Registrierwalze andrückt.
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In den Mittelteil des festen Zylinders ist ein Gefäß mit Natronkalk
eingeschoben.
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Das erfindungsgemäße Gerät ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen senkrechten Schnitt, F i g. 2 eine Draufsicht.
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Das Gerät enthält eine Grundplatte 1, auf der eine zylindrische Haube
2 beispielsweise mit Schrauben befestigt ist. In der Mitte der Haube 2 befindet
sich auf der Platte 1 ein zentrales Lager 3, in welchem
das untere
Ende einer senkrechten Welle 8 drehbar gelagert ist. Diese trägt einen Teller 4,
dessen Rand rechtwinklig abgebogen ist. Mit dessen Innenseite arbeiten zwei Antriebsscheiben
S zusammen, und zwar wahlweise die eine oder die andere. Diese Antriebsscheiben
5 werden durch einen Motor 6 mittels eines Untersetzungsgetriebes bekannter Ausführung
mit verschiedener Geschwindigkeit angetrieben. Der Motor 6 samt dem Untersetzungsgetriebe
ist in einem Lager 7 schwenkbar gelagert. Die Antriebsscheiben 5 sind so zueinander
angeordnet, daß durch entsprechende Verdrehung bzw. Verschwenkung des Motors die
eine oder die andere Reibscheibe mit dem Tellerrand in Berührung gebracht wird (in
der Zeichnung nicht dargestellt).
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Die Haube 2 bildet den Sockel für ein mit Wasser zu füllendes Gefäß
10, das durch eine konzentrische Zwischenwand 9 in zwei Kammern 18, 19 unterteilt
ist. Der Boden des Gefäßes 10 wird von der Welle 8 durchdrungen, die noch ein beträchtliches
Stück über das Wassergefäß 10 hinausragt. Auf der Welle 8 ist axial verschiebbar,
aber gegen Drehung gesichert, eine Glocke angebracht, die in das Wassergefäß 10
eintaucht. Die Glocke besitzt in der Achse eine außen verschlossene Führungshülse
für die Welle 8 und weist außerdem mehrere konzentrische Zwischenwände auf, durch
die eine Aufteilung in die zwei Kammern 18, 19 erreicht wird. Die Kammer 18 ist
von der Zwischenwand 9 des Wassergefäßes 10 umgrenzt und bildet die innere Kammer,
während die Kammer 19 von der Wandung des Wassergefäßes 10 umgrenzt ist und die
äußere Kammer bildet. Die beiden Kammernl8, 19 sind durch ein Abschlußorgan enthaltende
Leitungen 21 miteinander verbindbar. Die Glocke mit den Kammern 18, 19 besteht aus
einer verhältnismäßig leichten Kunststoffmasse. Das Gewicht der Glocke ist in ihrer
Ausgangshöhenlage durch die Zusatzauftriebskraft und an ihr befestigter Schwimmer
11 kompensiert. In den mittleren Teil des feststehenden Wassergefäßes 10, in den
das Einatmungsrohr mündet, ist ein Gefäß 12 mit Natronkalk eingeschoben. Das Ausatmungsrohr
13 mündet unmittelbar in das Natronkalk enthaltende Gefäß 12 und ist durch eine
Gummimanschette abgedichtet. An diese beiden Rohrleitungen sind außerhalb des Gerätes
Faltenschläuche angesetzt, die in einem Zweiwegventil 14 mit einem Mundstück enden.
Die beiden Schlauchleitungen sind in einem Halter 15 aufgehängt.
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An der rechten Seite der Haube 2 ist in einem Lager ein parallel
zur Welle 8 verlaufender Stab 16 befestigt, dessen in Höhe des oberen Randes des
Wassergefäßes 10 stehendes Ende einen Halter für einen Schreibstift 17 trägt. Der
einseitig nach der Glocke zu vorstehende Halter biegt den leicht federnden Stab
16 nach der Glocke hin so durch, daß der Stift 17 gegen den von der Glockenaußenwandung
gebildeten Registrierzylinder 20 gedrückt wird.
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Das ganze Gerät besitzt also eine Reihe von zu einer gemeinsamen
Achse konzentrischen, zylindrischen Mänteln, die mehrere ineinandergeschobene Hohlzylinder
bilden. Die kleine, der Welle 8 benachbart gelegene Kammer 18 ist für Kinder und
Personen mit geringer Vitalkapazität bzw. mit kleinem Atmungsvolumen bestimmt. Die
von der Welle 8 entfernter gelegene, große Kammer 19 ist für Erwachsene bestimmt.
Durch Verbindung der beiden Kammern 18 und 19 mit Hilfe der Rohre 21 kann ein Volumen
erzielt
werden, welches der größten Vitalkapazität entspricht. An dem die Glockenaußenseite
bildenden Registrierzylinder 20 wird der Registrierstreifen befestigt. Die beiden
Kammern 18 und 19 sind demnach mit dem Registrierzylinder 20 zu einem die Glocke
bildenden Bauteil verbunden, dessen Gewicht in seiner Ausgangshöhenlage durch die
Zusatzauftriebskraft an ihr befestigter Schwimmer 11 kompensiert ist.
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Das erfindungsgemäße Gerät ist sowohl zur Bestimmung des Gasstoffwechsels
als auch der vitalen Lungenkapazität verwendbar, und zwar sowohl bei Kindern als
auch bei Erwachsenen.
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Wenn mit Hilfe des Gerätes der Gasstoffwechsel ermittelt werden soll,
wird folgendermaßen vorgegangen: An dem Registrierzylinder 20 wird der Registrierstreifen
befestigt. Der von der Sauerstoffbombe kommende Schlauch wird auf die Mündung des
Ventils 14 aufgesetzt, und die Trommel wird mit Sauerstoff gefüllt, so daß sie ihre
höchste Lage einnimmt. Der Patient atmet in das Mundstück, und die Trommel vollführt
nun eine zweifache Bewegung. Da sie durch das Ein- und Ausatmen des Patienten steigt
und sinkt, gleitet sie entlang der mit einer Nut versehenen Welle 8 auf- und abwärts.
Gleichzeitig wird sie jedoch durch diese Welle in einer Richtung gedreht, und zwar
mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 1 mm pro Sekunde. Der Schreibstift 17 liegt
auf dem Registrierstreifen und zeichnet das Spirogramm auf.
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Bei Untersuchung der vitalen Lungenkapazität wird folgendes Verfahren
angewendet: Der Registrierstreifen wird auf die Trommel 20 aufgelegt, die sich jetzt
in ihrer unteren Lage befindet und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 50mm pro
Sekunde umläuft. Der Patient atmet frei ein und atmet dann fest in das Mundstück
aus. Die ganze Trommel samt dem Registrierstreifen dreht sich und steigt dabei in
die Höhe. Der Schreibstift 17 zeichnet dabei eine Kurve auf, die eine Bestimmung
der vitalen Lungenkapazität ermöglicht.