DE2817490A1 - Nose aerodynamic characteristics rhino-rheometer - has sensors to measure total volume breathed and trans-nasal pressure as function of time - Google Patents
Nose aerodynamic characteristics rhino-rheometer - has sensors to measure total volume breathed and trans-nasal pressure as function of timeInfo
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Abstract
Description
Rhinorheometer Rhinorheometer
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rhinorheometer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a rhinorheometer according to the preamble of claim 1.
Die Messung der aerodynamischen Eigenschaften der Nase gibt wichtige klinische Hinweise über Funktionstörungen, und sie dient als Entscheidungshilfe und Kontrolle bei Operationen. Die Strömung in der Nase ist turbulent,und es besteht ein quadratischer Zusammenhang zwischen dem transnasalen Druck p(t) und dem Volumenstrom durch die Nase #(t) #p(t) = W.#(t)2 . (1) Dabei ist die Konstante W = ap(t)/V(t)2 eine. den Strömungswiderstand kennzeichnende Größe, die im Folgenden quadratischer Widerstand genannt wird. Alternativ kann der Zustand der Nase durch den Volumenstrom Vx bei einen festen transnasalen Druck #p= x angegeben werden, wobei.The measurement of the aerodynamic properties of the nose are important clinical evidence of dysfunction, and it serves as an aid to decision-making and control during operations. The flow in the nose is turbulent, and it persists a quadratic relationship between the transnasal pressure p (t) and the volume flow through the nose # (t) #p (t) = W. # (t) 2. (1) The constant W = ap (t) / V (t) 2 one. the quantity characterizing the flow resistance, which in the following is more quadratic Called resistance. Alternatively, the condition of the nose can be determined by the volume flow Vx can be given for a fixed transnasal pressure # p = x, where.
häufig x = 1.5 mbar gewählt wird. Aus Gl. (1) folgt Zur Bestimmung von ~# oder Vx werden bisher mit einem Rhinomanometer gleichzeitig ap(t) und V(t) bzw. V(t)2 gemessen. Die Meßgrößen ap(t) und V(t) werden dann nach Gl.(1) oder (2) graphisch oder elektronisch weiter verarbeitet, und es wird X und/oder Vx gebildet. In der Regel sind dafür ein x-y-Schreiber oder zwei x-t-Schreiber notwendig. Eine Geräteversion mit direkter Anzeige von if und/oder Vx wurde im Patentantrag Nr. 28 12 093.6 beschrieben. Alle bisher bekannten Verfahren benutzen zur Messung des Volumenstromes durch die Nase V(t) eine Atemmaske oder ein Nasenansatzstück. Durch diese wird eine luftundurchlässige Verbindung zwischen einem oder beiden Nasenlöchern und einem Strmungs-Meßwiderstand (z .B.Spirozeptor) zur Messung von V(t) gebildet. Die Atemmasken und Nasenansatzstücke sind im klinischen Gebrauch sehr unpraktisch, und sie führen durch undichten Sitz häufig zu Meßfehlern.often x = 1.5 mbar is chosen. From Eq. (1) follows To determine ~ # or Vx, ap (t) and V (t) or V (t) 2 have so far been measured simultaneously with a rhinomanometer. The measured quantities ap (t) and V (t) are then further processed graphically or electronically according to equation (1) or (2), and X and / or Vx is formed. As a rule, one xy recorder or two xt recorders are necessary for this. A device version with direct display of if and / or Vx was described in patent application No. 28 12 093.6. All previously known methods use a breathing mask or a nasal attachment to measure the volume flow through the nose V (t). This creates an air-impermeable connection between one or both nostrils and a flow measuring resistor (e.g. spiroceptor) for measuring V (t). The breathing masks and nasal attachments are very impractical in clinical use, and they often lead to measurement errors due to a leaky fit.
Insbesondere bei Nasenansatzstücken treten weitere systematische Fehler durch eine veränderte Wirbelbildung und durch Deformation des Nasenloches auf.Further systematic errors occur particularly with nasal attachments due to an altered eddy formation and deformation of the nostril.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät anzugeben, welches die aerodynamischen Kenngrößen wie W und/oder Vx der Nase ohne Atemmaske oder Nasenansatzstück zur Messung des Volumenstromes durch die Nase V(t) messen kann.The present invention is based on the object of specifying a device which are the aerodynamic parameters such as W and / or Vx of the nose without a breathing mask or measure the nose piece to measure the volume flow through the nose V (t) can.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rhinorheometer mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst wird.This object is achieved according to the invention by a rhinorheometer with the Features of the characterizing part of claim 1 is solved.
Dadurch , daß beim Einatmen ohne Atemmaske oder Nasenansatzstück durch ein oder zwei Nasenlöcher der transnasale Druck a#p(t) vorzugsweise in der Mundhöhle gemessen wird, und beim Ausatmen durch den Mund über einen Strömungsmeßwiderstand (z.B. Spirozeptor) das gesamte Atemvolumen V gemessen wird, können durch eine entsprechende Signalverarbeitung die aerodynamischen Kenngrößen der Nase beim Einatmen - wie beispielsweise der quadratische Widerstand W oder der Volumenstrom V beiap=x= 1.5 mbar - erx mittelt werden. Um die aerodynamischen Kenngrößen beim Ausatmen zu ermitteln, wird durch den Mund über den Srtrömungsmeßiderstand eingeatmet und durch die Nase ausgeatmet, wobei die Signalgewinnung und -verarbeitung analog vorgeht.The fact that when inhaling without a breathing mask or nasal attachment through one or two nostrils the nasal pressure a # p (t) preferably in the oral cavity is measured, and when exhaling through the mouth via a flow measuring resistor (e.g. spiroceptor) the total tidal volume V is measured, can be done by a corresponding Signal processing the aerodynamic parameters of the nose when inhaling - such as the square resistance W or the volume flow V at ap = x = 1.5 mbar - calculates the mean will. In order to determine the aerodynamic parameters during exhalation, inhaled through the mouth via the flow meter and exhaled through the nose, the signal acquisition and processing is analogous.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Messungen der aerodynamischen Eigenschaften - wie beispielsweise W und/oder V mit p =x= 1.5 mbar - ohne Atemx masken oder Nasenansatzstück zur Messung des Volumenstromes der Atemluft möglich ist.The advantages achieved with the invention are in particular: that measurements of the aerodynamic properties - such as W and / or V with p = x = 1.5 mbar - without breathing masks or nasal attachment to measure the volume flow breathing air is possible.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Rhinorheometers gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Developments and advantageous refinements of the rhinorheometer according to the invention are characterized in the subclaims.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.In the following, exemplary embodiments of the invention are referred to explained in more detail on the drawings.
Es zeigen: Fig. 1: ein vereinfachtes Schema eines Rhinorheometers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2: eine gegenüber Fig. 1 veränderte Form der Meßwertgewinnung des transnasalen Druckes, wobei die Signalverarbeitung genau wie bei Fig. 1 erfolgt; Fig. 3: ein vereinfachtes Schema eines Rhinorheometers gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.They show: FIG. 1: a simplified scheme of a rhinorheometer according to one embodiment of the invention; FIG. 2: a modified one compared to FIG. 1 Form of the acquisition of measured values of the transnasal pressure, whereby the signal processing takes place exactly as in Fig. 1; 3: a simplified scheme of a rhinorheometer according to another embodiment of the invention.
Im vereinfachten Schema eines Rhinorheometeres nach Fig. 1 bedeutet 1 beispielsweise ein handelsüblicher Spirozepter, der durch ein zusätzliches Druckmeßrohr 11 und eine bewegliche Klappe 15 modifiziert wird.Während der Messung wird der Spirozeptor in den Mund 50 genommen. Zunächst soll die Untersuchung der aerodynamischen Eigenschaften der Nase beim Einatmen beschrieben werden. Hierbei atmet der Patient durch die Nase ein, und die bewegliche Klappe 15 ist in der nicht gezeichneten Position, in welcher sie luftdicht das Ende des Spirozeptors 1 verschließt. Der Patient hält den Rachen offen, so daß der statische Druck hinter der Choane auch in der Mundhöhle und im Spirozeptor herrscht. Am Druckmeßrohr 11 wirkt somit pO- ap(t), wobei pO der Luftdruck und tp(t) der zu messende transnasale Druck sind. Der Druck vom Druckmeßrohr 11 wird über einen Schlauch 21 zum Manometer 31 geleitet, welches ein elektronisches Signal A A p (t) liefert. Während des Einatmens durch die Nase herrscht an den Meßrohren 12 und 13 gleicher Druck, der über zwei Schläuche 22 auf das Differenzmanometer 32 geleitet wird, wobei das Differenzsignal Null entsteht. Nach dem Einatmen atmet der Patient durch den Spirozeptor 1 aus, wobei sich die Klappe 15 in der gezeichneten Weise öffnet. Das Meßrohr 11 ist wie in Fig. 1 ersichtlich am hinteren Ende in achsialer Richtung abgebogen, und beim Ausatmen mißt das Meßrohr 11 den Luftdruck po.In the simplified scheme of a rhinorheometer according to FIG. 1 means 1, for example, a commercially available Spirozepter, which by means of an additional pressure measuring tube 11 and a movable flap 15 is modified. During the measurement, the spiroceptor put in the mouth 50. First, the study of the aerodynamic properties the nose when inhaling. Here the patient breathes through the nose a, and the movable flap 15 is in the position, not shown, in which it closes the end of the spiroceptor 1 airtight. The patient holds the throat open, so that the static pressure behind the choane also in the oral cavity and in the Spiroceptor prevails. Thus pO-ap (t) acts on the pressure measuring tube 11, where pO is the air pressure and tp (t) is the nasal pressure to be measured. The pressure from the pressure measuring tube 11 is passed through a hose 21 to the manometer 31, which is an electronic Signal A delivers A p (t). During inhalation through the nose there is on the measuring tubes 12 and 13 the same pressure, which is applied via two hoses 22 to the differential manometer 32 is passed, the difference signal being zero. After inhalation, breathes the Patient through the spiroceptor 1, whereby the flap 15 opens in the way drawn. The measuring tube 11 is as shown in Fig. 1 on rear end bent in the axial direction, and the measuring tube measures on exhalation 11 the air pressure po.
Am Ausgang des Manometers 31 entsteht jetzt das Signal Null.The signal zero now arises at the output of the manometer 31.
Dagegen tritt jetzt an den Meßrohren 12 und 13 eine Druckdifferenz auf, die am Ausgang des Differenzmanometers 32 ein elektronisches Signal -V(t) bewirkt.In contrast, a pressure difference now occurs at the measuring tubes 12 and 13 on, which causes an electronic signal -V (t) at the output of the differential manometer 32.
Zum Verständnis der elektronischen Signalverarbeitung wird Gl. (2) umgeformt und integriert wobei die Integrationszeit t jeweils ein ganzzahliges Vielfaches eines vollen Atemzyklusses ist. Gl. (3) hat gegenüber Gl. (1) und (2) den meßtechnischen Vorteil, daß der genaue zeitliche Verlauf V(t) nicht bekannt sein muß. Es ist nur die Kenntnis des'gesamten Atemvolumens V = fV(t)dt notwendig. Es braucht also V(t) und dp(t) nicht mehr zur gleichen Zeit gemessen werden.To understand the electronic signal processing, Eq. (2) reshaped and integrated where the integration time t is in each case an integral multiple of a full breathing cycle. Eq. (3) has compared to Eq. (1) and (2) have the metrological advantage that the exact time course V (t) does not have to be known. It is only necessary to know the total tidal volume V = fV (t) dt. So V (t) and dp (t) no longer need to be measured at the same time.
Die elektronische Signalverarbeitung in Fig. 1 wird nun anhand von Gl. (3) beschrieben.The electronic signal processing in Fig. 1 will now be based on Eq. (3).
Das elektronsiche Signal NV(t) vom Differenzmanometer 32 arird durch die Integrierschaltung 33 integriert und auf die Dividierschaltung 34 gegeben. Aus dem elektronischen Signal >p(t) vom Differenzmanometer 31 wird durch die Wurzelschaltung 35 gebildet, durch die Integrierschaltung 36 integriert und auf den Dividierer 34 gegeben. Nach jeder vollen Atemperiode entsteht damit am Ausgang des Dividierers 34 nach Gl. (3) ein Signal ##x. Zu diesem Zeitpunkt wird kurzzeitig der elektronische- Schalter 37 geschlossen, und das elektronische Signal V wird in einen Speicher mit einer Anzeigeeinheit 38 x gegeben, wo V direkt abgelesen werden kann.The electronic signal NV (t) from the differential manometer 32 is integrated by the integrating circuit 33 and sent to the dividing circuit 34. From the electronic signal> p (t) from the differential manometer 31, through the root circuit 35 formed, integrated by the integrating circuit 36 and given to the divider 34. After each full breathing period, the output of the divider 34 according to Eq. (3) a signal ## x. At this point in time, the electronic switch 37 is briefly closed, and the electronic signal V is placed in a memory with a display unit 38 x, where V can be read off directly.
x Bei der Untersuchung der aerodynamischen Eigenschaften der Nase beim Ausatmen, atmet der Patient durch den Spirozeptor 1 mit offener Klappe 15 ein. Das Ausatmen erfolgt durch die Nase, wobei der Rachenraum offen bleibt und die Klappe 15 geschlossen wird. Die Vorzeichen der Signale kehren sich um, und unter Beachtung dieser Tatsache erfolgt die Signalverarbeitung analog. x When studying the aerodynamic properties of the nose when exhaling, the patient inhales through the spiroceptor 1 with the valve 15 open. Exhale is through the nose, leaving the pharynx open and the valve 15 is closed. The signs of the signals are reversed, and under consideration the signal processing is analogous to this fact.
Falls die Querschnittsfläche des Spirozeptors groß ist, so daß der dynamische Druck vernachlässigt werden kann, ist es möglich, das Meßrohr 11 wegzulassen und den Schlauch 21 über ein T-Stück mit dem Schlauch 22 vom Meßrohr 12 zu verbinden.If the cross-sectional area of the spiroceptor is large, so that the dynamic pressure can be neglected, it is possible to omit the measuring tube 11 and to connect the hose 21 to the hose 22 from the measuring tube 12 via a T-piece.
Auch eine Verbindung zum Meßrohr 11 ist möglich, sofern das Signal vom Manometer 31 beim Atem durch den Spirozeptor 1 -beispielsweise durch eine nicht gezeichnete Logischaltung -zu Null gesetzt ist.A connection to the measuring tube 11 is also possible, provided the signal from the manometer 31 when breathing through the spiroceptor 1 - for example through a not The drawn logic circuit is set to zero.
Falls einige Patienten nicht in der Lage sind, beim Atmen den Rachenraum offen zu halten (posteriore Methode), kann der transnasale Druck #p(t) auch nach Fig. 2 im kontralateralen Nasenloch gemessen werden (anteriore Methode). An das kontralaterale Nasenloch, durch welches man nicht atmet, wird nun das etwas länger und dicker ausgebildete Druckmeßrohr 11 mit Hilfe eines Nasenansatzstückes 19 angehalten, und Çp(t) wird mit dem Manometer 31 gemessen. Zur Kompensation von Druckabfällen am Spirozeptor 1 kann das Manometer 31 als Differenzmanometer ausgebildet werden, wobei der Differenzdruck an den Meßrohren 11 und 13 gemessen wird. Die weitere in Fig. 2 nicht gezeichnete Signalverarbeitung erfolgt genau wie in Fig. 1. Bei der posterioren Methode wird ohne Atemmaske oder Nasenansatzstück durch ein Nasenloch geatmetg In Fig. 3 ist eine Variante eines Rhinorheometers gemäß der Erfindung dargestellt. Dabei wird durch ein achsial angeordnetes Staurohr 14 bei offener Klappe 15 beim Ein- oder Ausatmen durch den Mund ein Druck ~ + V(t)2 gemessen (siehe Patentanmeldung Nr. 2812093.6) und über den Schlauch 23 auf das Manometer 31 geleitet. Bei geschlossener Klappe 15 wird der transnasale Druck Ap(t) vom Manometer 31 gemessen. Die Signale gehen auf die Wurzelsohaltung 31, wo ein elektronisches Signal NV(t) bzw. If some patients are unable to keep the pharynx open while breathing (posterior method), the transnasal pressure #p (t) can also be measured in the contralateral nostril according to FIG. 2 (anterior method). The somewhat longer and thicker pressure measuring tube 11 is now stopped at the contralateral nostril through which one does not breathe with the aid of a nasal attachment piece 19, and Çp (t) is measured with the manometer 31. To compensate for pressure drops at the spiroceptor 1, the manometer 31 can be designed as a differential manometer, the differential pressure at the measuring tubes 11 and 13 being measured. The further signal processing, not shown in FIG. 2, takes place exactly as in FIG. 1. In the posterior method, breathing is carried out through a nostril without a breathing mask or nasal attachment piece. FIG. 3 shows a variant of a rhinorheometer according to the invention. An axially arranged pitot tube 14 with the flap 15 open is used to measure a pressure ~ + V (t) 2 during inhalation or exhalation through the mouth (see patent application no. When the flap 15 is closed, the nasal pressure Ap (t) is measured by the manometer 31. The signals go to the root hold 31, where an electronic signal NV (t) or
gebildet wird. Die Logikschaltung 39 leitet das Signal auf die Integrierschaltung 36 und das Signal XV(t) auf die Integrierschaltung 33. Die weitere Signalverarbeitung erfolgt wie in Fig. 1 beschrieben. Die Anordnung nach Fig. 3 hat den Vorteil, daß nur ein Manomter 31 vorhanden zu sein braucht, da jeweils 2 entweder ap(t) oder V(t) gemessen wird. Analog zu Fig. 1 und 3 können Schaltungen aufgebaut werden, die am Speicher mit Anzeigeeinheit 38 den quadratischen Widerstand W nach Gl. (4) bilden Die Signalverarbeitung des Rhinorheometers kann in ein Gerät zur Lungenfunktionsanalyse integriert werden, wobei die für die Lungenfunktionsanalyse wichtigen Meßgrößen V(t) und V = (t)dt bereits im Rhinorheometer gebildet werden.is formed. The logic circuit 39 conducts the signal to the integrating circuit 36 and the signal XV (t) to the integrating circuit 33. The further signal processing takes place as described in FIG. The arrangement according to FIG. 3 has the advantage that only one manometer 31 needs to be present, since either ap (t) or V (t) is measured in each case. Analogous to FIGS. 1 and 3, circuits can be set up which, on the memory with display unit 38, show the quadratic resistance W according to Eq. (4) form The signal processing of the rhinorheometer can be integrated into a device for lung function analysis, whereby the measurable variables V (t) and V = (t) dt, which are important for the lung function analysis, are already formed in the rhinorheometer.
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DE19782817490 DE2817490A1 (en) | 1978-04-21 | 1978-04-21 | Nose aerodynamic characteristics rhino-rheometer - has sensors to measure total volume breathed and trans-nasal pressure as function of time |
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Country Status (1)
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DE (1) | DE2817490A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4860766A (en) * | 1983-11-18 | 1989-08-29 | Respitrace Corp. | Noninvasive method for measuring and monitoring intrapleural pressure in newborns |
WO2001028421A1 (en) * | 1999-10-19 | 2001-04-26 | Glukomeditech Ag | Device for recording the respiratory nasal partial flow |
GB2614231A (en) * | 2021-11-19 | 2023-07-05 | V Semenets Valerii | Nose breathing testing device |
-
1978
- 1978-04-21 DE DE19782817490 patent/DE2817490A1/en active Pending
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