WO2011009911A1 - Respiration measurement device and method for the operation thereof - Google Patents

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WO2011009911A1
WO2011009911A1 PCT/EP2010/060633 EP2010060633W WO2011009911A1 WO 2011009911 A1 WO2011009911 A1 WO 2011009911A1 EP 2010060633 W EP2010060633 W EP 2010060633W WO 2011009911 A1 WO2011009911 A1 WO 2011009911A1
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WO
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gas
concentration
phase
measured values
gas mixture
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Application number
PCT/EP2010/060633
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German (de)
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Inventor
Volker Gross
Ulrich Koehler
Keywan Sohrabi
Original Assignee
Philipps-Universität Marburg
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/083—Measuring rate of metabolism by using breath test, e.g. measuring rate of oxygen consumption
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4806—Sleep evaluation
    • A61B5/4818—Sleep apnoea

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a measuring device for detecting physiological values of the respiration of a person. Furthermore, the invention relates to a device for detecting physiological values of the respiration of a person, which device has at least one Gaskonzentrationsdosier-, at least one measuring device and at least one data processing device.
  • COPD Chomboospasmodic Obstructive Pulmonary Disease
  • COPD Chomboospasmodic Obstructive Pulmonary Disease
  • One method for determining the respiratory response is the so-called CO 2 rebreathing method according to Read.
  • the subject breathes in a bag with several liters of gas volume in and out again.
  • the CO 2 content of the rebreathed air increases steadily.
  • the respiratory response is calculated. Based on the measured respiratory response is concluded on the severity of the disease.
  • this method after Read only allows very inaccurate statements (if any). Accordingly, this method is also unsuitable for being able to make precise statements.
  • Another diagnostic method is to allow the patient to exhale as quickly as possible, measuring the air flow rate (air volume per unit time) and its temporal change over a short period of time.
  • air flow rate air volume per unit time
  • the rapid exhalation behavior of the affected patients changes, so that the severity of the disease can also be deduced here.
  • it is particularly problematic in this method that the patients must actively participate. It can always lead to measurement inaccuracies, but also to specific manipulation attempts (for example, to obtain a disability pension).
  • the object of the invention is thus to propose a measuring method which is improved over the prior art or devices suitable for this purpose.
  • a method for controlling a measuring device for detecting physiological values of the respiration of a person such that the measuring device outputs a gas mixture, wherein during at least one main measurement phase, the concentration of at least one first gas of the gas mixture is kept at least temporarily constant and the concentration of at least one second gas of the gas mixture is changed at least temporarily, and wherein a plurality of individual measured values is detected during the main measurement phase, wherein the individual measured values are respectively saved to a single record.
  • transcutaneous sensors could be used which measure a certain (or more) gas concentrations in the subject's blood. It is particularly advantageous if non-invasively measured values are used. Such non-invasively obtained measured values are usually less time-consuming and / or cheaper to obtain and, moreover, less stressful for the patient. As a rule, it is particularly useful if measured values are obtained which are in a relatively close logical relationship with the respiration of the subject. But other measurements can of course be used, such as the pulse rate and / or the blood pressure of the subject.
  • the term "individual measured value” is generally to be understood as representing a patient-related measured value . These individual measured values are each obtained and stored as a single data record, so that the temporal development of the respective measured value (s) at a later time This can also increase the significance of the results obtained with the proposed methods, In particular, it is also possible to use a particularly large number of measuring points (for example 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 or Of course, it is also possible to determine the concentration of not just a single gas. change and / or keep constant. Rather, it is also possible that the concentration of several gases changed and / or kept constant.
  • the concentration ratio of these gases is at least temporarily kept the same and / or changed.
  • the concentration changes preferably take place based on the measurement requirements required in the individual case.
  • concentration fluctuations of the nitrogen content, the helium content, etc. of the breathing air are generally irrelevant to breathing (as long as they do not fluctuate extremely). Accordingly, it is possible here to provide no concentration control for these gases, which can reduce the cost of the apparatus on which the method is applied.
  • such non-relevant gases can be used well to "top up” the entire gas mixture to 100%. If the concentration of a gas (or several gases, if appropriate also the concentration ratio of different gases) is kept constant and / or changed, this can be done in a controlled manner in particular. For example, a suitable control using an electronic control can take place here. As a result, the concentration of the respective gas can be controlled particularly accurately, which can further increase the validity of the results obtained with the proposed method.
  • the individual data records for the output of at least one output value are mathematically linked to one another.
  • the individual measurements obtained are generally less "handy” (ie for direct, immediate interpretation by an operator of the device, medical professional). staff and / or a doctor).
  • "more intuitive" output data can be calculated and output, which in particular can simplify the interpretation by the person concerned (for example the operator of the device, medical personnel and / or a doctor).
  • a single value is output, or several (advantageously relatively few) values are output to each allow a particularly fast interpretation and / or a more accurate interpretation.
  • the individual measured values together with at least one measuring parameter each form a single data record.
  • the individual measured values usually relate to physiological data of the test person
  • the measuring parameters usually relate to a device parameter of the measuring device with which the proposed method is carried out. This may be, for example, the respective concentration of one or more gases.
  • other measurement parameters such as external measurement parameters
  • the individual measured values form a single data record together with at least one measuring parameter, the accuracy of the proposed method can be increased even further.
  • the first gas is oxygen and / or the second gas is carbon dioxide.
  • the carbon dioxide concentration is (at least temporarily) changed successively. This applies in particular to the main measurement phase of the proposed method.
  • the demanded gas flow rate per unit of time represents a time-averaged value and is also known as "respiratory minute volume.”
  • the respiratory rate represents the number of breaths of a subject per time unit.
  • the respiratory rate is the maximum of the gas volume flow during inhalation and respiration It is particularly advantageous if the method is carried out in such a way that the concentration of at least one second gas of the gas mixture changes only slowly in relation to the respiratory velocity of the test subject
  • a larger number of measured values / data sets can be recorded, in particular by means of a correspondingly slow change of the relevant concentration an "averaging" over several breaths is possible, so that statistically fluctuations can be compensated.
  • a total measurement duration of, for example, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 or 15 minutes has proved to be advantageous for the main measurement phase (with the respective values could be used as the lower value and / or as the upper value of an (possibly open) interval).
  • At least one of the at least one main measurement phases proceeds at least one pre-measurement phase during which the concentration of the first gas and / or the concentration of the second gas is not changed at least temporarily, preferably the total composition of the gas mixture is at least temporarily not changed, and during which preferably a plurality of individual measured values are recorded, wherein the individual measured values are each stored in a single data record, wherein the data records are preferably used for determining the length of the pre-measurement phase and / or preferably enter into the calculation of the at least one output value.
  • respiration between different subjects generally varies to such an extent that the validity of the values obtained by the proposed method is adversely affected and, in extreme cases, may even become completely unusable if no corresponding correction is made , Therefore, it is suggested that the individual respiratory parameters of the subject under standard conditions are first recorded during a pre-measurement phase before the actual main measurement phase begins.
  • an approximately normal breathing air concentration can be used as the standard condition.
  • a slightly increased oxygen concentration can be provided.
  • the individual measurement values obtained in the course of the pre-measurement phase can be used to determine the length of the pre-measurement phase (for example, a pre-measurement phase may be discontinued if the subject's breathing has "leveled off", for example by not exceeding a statistical limit)
  • the measured values obtained in the course of the pre-measurement phase can be included in the calculation of the at least one output value by determining the individual standard values of the output values Determine respiration of the subject and let it flow into the calculation of the at least one output value.
  • At least one of the at least one main measuring phase and / or at least one of the at least one pre-measuring phase precedes at least one preliminary phase during which the concentration of the first gas and / or the concentration of the second gas is at least temporarily not changed, and while the plurality of individual measured values is detected, wherein the individual measured values are each stored in a single record, and wherein the data sets preferably for determining the length of the preliminary phase and / or for determining the length the Vormessphase be used, but preferably not enter into the calculation of at least one output value.
  • the test person can first get used to the measuring situation and calm down.
  • the reassurance of the subject is relatively fast, typically within 1, 2, 3, 4 or 5 minutes. It is possible to determine the duration of the preliminary phase by a certain period of time. However, it is also possible to determine the duration of the preliminary phase by individual measured values obtained during the preliminary phase.
  • the preliminary phase can be ended if the subject's breathing has leveled off to a certain value, ie the subject has "calmed down."
  • Excitement of the test person is usually atypical for the breathing behavior of the test person, and therefore would generally distort the informative value of the test, it is particularly advantageous if the test results obtained during the preliminary phase Measured values are not included in the calculation of the at least one output value.
  • the rate of change in the individual readings ie, for example, the change in respiratory minute volume as a function of the change in carbon dioxide concentration
  • many respiratory disorders such as COPD
  • the tests carried out so far have shown that the respiratory response very often leads to a "kink" in the respiratory response curve (respiratory minute volume plotted against the carbon dioxide concentration), ie the slope of the corresponding curve (the rate of change of the individual measured value) changes abruptly.
  • the main measurement phase is terminated by a termination condition, which is preferably taken from the group of termination conditions, which a defined period of time, a Exceeding a gas concentration, exceeding a critical gas concentration and exceeding at least one physiological value comprises. If a specific period of time is specified as the maximum period of time, this can prove to be particularly advantageous because students can be ordered in a specific, defined time frame. In this case, the method is particularly suitable for screening procedures. Exceeding a certain gas concentration (for example of carbon dioxide) can be used particularly advantageously as a termination criterion if a gas concentration changes, for example due to the respiration of the subject himself.
  • a termination condition which is preferably taken from the group of termination conditions, which a defined period of time, a Exceeding a gas concentration, exceeding a critical gas concentration and exceeding at least one physiological value comprises.
  • termination criteria such as exceeding a critical gas concentration and / or exceeding at least one critical physiological value (for example, pulse rate, respiratory rate, respiratory minute volume, etc.) are provided.
  • a particularly high level of security can be realized.
  • two or more termination criteria which need not necessarily come from the group mentioned) with each other.
  • At least one of the at least one main measurement phase is followed by at least one decay phase during which the gas mixture is preferably adjusted to an approximate ambient condition.
  • This can increase the comfort for the subject.
  • the subject it is also possible for the subject to be supplied, for example, with an increased oxygen concentration over a certain period of time in order, for example, to compensate for the physiological reactions to, for example, increased carbon dioxide concentration.
  • At least one of the at least one output values indicates a severity level for at least one lung disease and / or for at least respiratory disease.
  • the output value may be, for example, immediate (eg, direct issue of a disease category) and / or indirectly (for example, by issuing multiple values to be interpreted by the operator of the device, by healthcare professionals, and / or by physicians).
  • the proposed method is particularly suitable for the diagnosis of lung diseases and / or respiratory diseases (including the diagnosis of the severity of the disease in question). Particularly noteworthy is the suitability for the diagnosis and evaluation of the severity of hypoventilation or the diagnosis of respiratory response.
  • a device for detecting physiological values of the respiration of a person which at least one Gaskonzentrati- onsdosiervoriques, preferably at least one Gaskonzentrationsdosier- device for each gas, particularly preferably for each variable and / or relevant gas of a gas mixture, at least one measuring device which at least a physiological single reading of the breathing of a person detected, as well as at least one data processing device, wherein the device is designed and arranged such that it can perform the method described above.
  • the device in question then also has the advantage and properties already described in connection with the method in an analogous manner. Moreover, it is possible to further develop the device in the sense of the proposals made in connection with the method.
  • the device has at least one closed gas circulation and / or at least one air circulation means and / or at least one gas addition agent and / or at least one gas removal agent and / or at least one gas flow meter and / or at least one dehumidifying agent and / or at least one volume equalizing agent.
  • a closed gas circulation it is possible in a particularly simple manner, for example, to change the carbon dioxide concentration of the gas mixture offered by a subject.
  • the exhaled by the subject carbon dioxide can be used to change the carbon dioxide concentration. This is usually very easy.
  • At least one air circulating means such as a fan or a fan, is advantageously used.
  • the oxygen concentration can be kept constant by that according to the "consumption" of oxygen by the subject (withdrawal of oxygen by the respiration of the subject) by an appropriate addition (“Nachsch manen") of oxygen.
  • a gas removal means for example a chemical agent which can bind carbon dioxide, for example.
  • a gas flow meter With the aid of a gas flow meter, it is possible, in particular, to determine the respiratory minute volume and / or the short-term gas volume flow of the subject.
  • the at least one volume compensation means can be used, in particular, to control the to compensate for the volume of gas introduced or removed from the measuring device by the respiration of the subject.
  • the (closed) gas volume of the device is at least the same size, preferably larger, particularly preferably significantly larger than the lung volume of a human being.
  • a slow change in concentration of a gas such as carbon dioxide can be easily realized (even using a closed gas cycle).
  • a slow change of at least one gas concentration is generally particularly advantageous with regard to the significance of the output values obtained.
  • Volumes of 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 or 15 l, particularly preferably 6-8 l, have proved to be particularly advantageous volumes.
  • the numerical values mentioned can not only be used as discrete individual values, but also as a lower limit or upper limit for an interval with intermediate values. This applies not only to the numerical values available but also to the numerical values already mentioned above.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an apparatus for carrying out a measuring method for detecting physiological values of the respiration of a person
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a combined advance phase and pre-measurement phase
  • 3 shows an exemplary illustration of a main measurement phase
  • 4 shows an exemplary illustration of a part of measured values obtained during a main measurement phase
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a possible execution scenario for a measurement method.
  • a possible embodiment for a respiratory response measuring system 1 is shown in a schematic view.
  • the respiratory response measuring system 1 is a closed gas circuit 2.
  • the closed gas circuit 2 can be ventilated or vented in a controlled manner via corresponding valves 3 to 7 (the actuation of the valves 3 to 7 can take place, for example, via an electronic control device 34).
  • the closed gas circuit 2 is opened via a mouthpiece 8 to a subject 9 out.
  • the test person 9 breathes in via the mouthpiece 8 the gas mixture present in the closed gas circuit 2 and then back into the closed gas circuit 2.
  • an elastic airbag 1 1 is provided with a corresponding volume, which communicates via a connection opening 12 with the closed gas circuit 2 in connection.
  • the elastic airbag 1 1 is protected in a housing 13.
  • the housing 13 is connected to the environment via a pneumotachograph 14. With the aid of the pneumotachograph 14, the inspired or exhaled gas volume can thus be determined. Indirectly, 14 further values can be measured with the help of the pneumotachograph, such as the respiratory volume (breathed air measured in liters per minute).
  • the functions of the respiratory response measuring system 1, such as the control of the intake valves 3, 5, 6, 7 and the exhaust valve 4 and the shuttle valve 10, and the storage of the different sensors (in particular the pneumotachograph 14, the respiratory gas sensor 21 and the respiratory response -Messsensorik 22) delivered measurements and their subsequent processing is carried out by an electronic control device 34, which is connected via corresponding lines 37 with the corresponding devices 2 to 7, 10, 14, 15, 21, 22.
  • the electronic control device 34 is connected to an operating unit 35, via which data can be input or read out.
  • the gas mixture in the closed gas circuit 2 is as homogeneous as possible, a flow pump 15 is provided which continuously circulates the gas in the closed gas circuit 2.
  • the flow pump 15 has a throughput of 50 liters per minute.
  • the gas mixture in the closed gas circuit 2 is typically sufficiently mixed within less than 3 seconds.
  • the connection opening 12 of the mouthpiece and the connection opening 12 of the elastic airbag 1 1, a pressure wave damper 17 downstream, which makes the air flow for the downstream Lucasgemischarbeitarbeitung.
  • the gas is supplied in flow circuit 16 of a foreign gas inlet 18, via which the gas via an oxygen inlet valve 5 with oxygen and / or via a carbon dioxide inlet valve 6 can be acted upon with carbon dioxide.
  • the oxygen inlet valve 5 it is possible, for example, to realize a constant oxygen content in the closed gas circulation 2 despite the loss of oxygen as a result of the respiration of the subject 9.
  • the carbon dioxide inlet valve 6 for example, a faster increase of the carbon dioxide oxide concentration can be effected, as this is possible by the generation of carbon dioxide as a result of the respiration of the subject 9 alone.
  • the foreign gas inlet 18 simultaneously acts as a distributor for one of the two partial circuits 16a, 16b of the flow circuit 16. Which of the two branches is selected by the gas flowing therethrough depends on the position of the shuttle valve 10.
  • the gas in the closed gas circuit 2 flows through a carbon dioxide absorber 19.
  • the carbon dioxide absorber 19 may be, for example, one with sodium bicarbonate granules act filled container. With the help of the carbon dioxide absorber 19, the closed gas cycle 2 targeted carbon dioxide can be withdrawn. If, however, the shuttle valve 10 is in a position opposite thereto, then the gas flows through the connecting line 16b, bypasses the carbon dioxide absorber 19 and is therefore not treated. Of course, it is also possible that the shuttle valve 10 assumes an intermediate position.
  • a condenser 20 Downstream of the shuttle valve 10 in the flow circuit 16, a condenser 20 is arranged, which extracts moisture from the gas in the closed gas circuit 2. The moisture is inevitably introduced via the respiration of the subject 9 in the closed gas circuit 2. Subsequently, the flow circuit 16 via an inlet valve 3, via which the closed gas circuit 2 can be supplied with ambient air. The position of the intake valve 3 can be controlled by the electronic control device 34. Subsequently, the gas flows through the already described flow pump 15 in the flow circuit 16. Thereafter, the gas flows through an outlet valve 4 (which is controlled for example by the electronic control device 34), via the gas the closed gas circuit 2 can be discharged into the environment. This is necessary in particular when gas is supplied to the closed gas circuit 2 via one of the inlet valves 3, 5, 6, 7.
  • a nitrogen inlet valve 7 is provided behind the outlet valve 4. With the aid of a suitable amount of nitrogen, the gas mixture can be "filled up to 100%.” In this way it is possible to set specific specific oxygen concentrations and / or carbon dioxide concentrations in the closed gas circuit 2.
  • the respiratory response measuring system 1 a respiratory gas sensor 21 and an air drive measurement sensor 22.
  • Atmospheric gauging sensor 22 is a fast shutter in conjunction with a (sub) pressure sensor, and when inhaled, mouthpiece 8 is momentarily closed (for example, 1/10 of a second) by respiratory gauging sensor 22, as a result of inhalation in the mouthpiece Negative pressure a measure of the so-called Atemant rubbed.
  • FIG. 6 shows, in a schematic flow diagram 23, a conceivable execution scenario for carrying out a measuring method.
  • the respiratory response measuring system 1 After the respiratory response measuring system 1 has been switched on in step 24, the respiratory response measuring system 1 initially passes through an initialization step 25.
  • various self-tests are initially carried out (for example, the flow pump 15 is switched on, and the valves 3 to 7, 10 and Pneumotachograph 14 are tested for function).
  • a specific gas mixture in the closed gas circuit 2 is provided. This may in particular be a gas mixture which (approximately) corresponds to the ambient conditions.
  • the data of the subject 9 are determined, entered into the respiratory response measuring system 1 using the operating unit 35, and the test person 9 is connected to the respiratory response measuring system 26. Thereafter, the actual measuring cycle 27 started (indicated by a dashed line in the flowchart).
  • the measuring cycle 27 initially begins with a calming phase 28 during which no measured values are obtained (or in which the measured values obtained from the electronic control device 34 are subsequently not used for calculating the output values of the respiratory response measuring system 1).
  • the subject 9 receives a gas mixture which typically corresponds approximately to that of normal ambient air.
  • the resting measurement 29 begins. Even during the resting measurement 29, the test person 9 receives a gas mixture which is usually approximated to the ambient air. During rest measurement 29, the typical tidal breathing behavior for the test person 9 is determined. This respiratory behavior at rest is different for different subjects 9. By taking into account the data measured in the course of the sleep measurement 29, the output value of the respiratory response measuring system 1 can become more accurate.
  • the course of calming phase 28 and resting breathing 29 is shown in more detail in FIG.
  • the gas mixture supplied to the subject 9 is mixed with about 22% by volume of oxygen and about 0.4% by volume of carbon dioxide (this corresponds approximately to the composition of normal ambient air).
  • the actual main measuring cycle 30 begins.
  • the oxygen content in the closed gas circuit 2 is left at 40% by volume via corresponding oxygen supply via the oxygen inlet valve 5.
  • the carbon dioxide content is slowly and successively increased to a final value of typically 8 percent by volume of carbon dioxide.
  • the increase of the carbon dioxide content can either be done by the respiration of the subject 9 itself or accelerated to accelerate the main measurement cycle 30 by the controlled addition of carbon dioxide via the carbon dioxide inlet valve 6.
  • the decay phase 31 begins, in which the subject again ambient air is supplied.
  • further measured values can be recorded, in particular in order to check the recovery of the subject for the carbon dioxide stimulus during the main measuring cycle 30. If necessary, the values obtained here can be stored and used for the calculation of the output value.
  • FIG. 2 shows typical measurement data which were recorded in a temporal course of a calming phase 28 with a subsequent resting measurement 29 in a subject 9.
  • the abscissa 38 shows the time in minutes, while along the ordinate 39 the respiratory minute volume (AMV) of the subject 9 is plotted in liters per minute. Both during the reassurance phase 28, and during the rest measurement 29, the subject receives 9 room air.
  • the subjects 9 are usually very nervous, which is typically expressed in a quick and shallow breathing. Accordingly, the initial measurements in FIG. 2 show a high respiratory minute volume. After a short time, the subjects 9 calm down, which is also clearly evident from the data shown in FIG. As an advantageous value in practice, a preliminary phase (reassurance phase 28 and rest measurement 29 taken together) with a time length of 5 minutes has been proven. During the relaxation phase 28, the measured values obtained are not taken into account for the subsequent calculation of the output value. On the other hand, the measured values obtained during resting measurement 29 are used as the individual resting sensation values of the respective subject 9. During the main measuring cycle 30, the carbon dioxide content is successively increased, while the oxygen content of the sample 9 fed gas mixture is constantly adjusted to 40 percent by volume oxygen content.
  • the progressive region 42 of FIG. 3 is shown enlarged. As can be clearly seen in FIG. 4, the progressive region 42 can be approximately approximated by a linear regression line.
  • the carbon dioxide limit value 41 is defined as the point at which, for the first time, an excess of the AMV quiescent value by more than twice the standard deviation from the quiescent measurement 29 occurs.
  • the slope of the linear compensator 43 is determined by linear regression.

Abstract

The invention relates to a method (23) for actuating a measuring device (1) for detecting physiological values of the respiration of a person (9), the measuring device (1) outputting different gas mixtures during different measurement phases (28, 29, 30, 31). During a main measurement phase (30), the concentration of at least one first gas of the gas mixture is held constant at least temporarily, and the concentration of at least one second gas of the gas mixture is changed at least temporarily. A plurality of individual measurement values is further detected during the main measurement phase (30), the individual measurement values each being stored in an individual data set.

Description

Atemmessvorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb  Respiratory measuring device and method for its operation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Messvorrichtung zur Erfassung physiologischer Werte der Atmung einer Person. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung physiologischer Werte der Atmung einer Person, welche zumindest eine Gaskonzentrationsdosier- vorrichtung, zumindest eine Messeinrichtung sowie zumindest eine Daten- Verarbeitungsvorrichtung aufweist. The invention relates to a method for controlling a measuring device for detecting physiological values of the respiration of a person. Furthermore, the invention relates to a device for detecting physiological values of the respiration of a person, which device has at least one Gaskonzentrationsdosier-, at least one measuring device and at least one data processing device.
Bestimmte Atemwegserkrankungen haben in den vergangenen Jahren stetig zugenommen. Ein typisches Beispiel hierfür ist die sogenannte COPD (für Chronic Obstructive Pulmonary Desease), eine chronische Erkrankung der Lunge. Während die COPD 1990 noch an 6. Stelle der häuftigsten Todesursachen lag, wird derzeit erwartet, dass sie bis zum Jahr 2020 auf den 3. Platz vorrücken wird. Somit besteht der dringende Bedarf an verbesserten Diagnose- und Therapiemöglichkeiten. Physiologisch bewirkt die COPD eine anhaltende Überlastung der Atemmuskulatur der betroffenen Patienten. Dies gilt insbesondere für fortgeschrittene Stadien der Erkrankung. Bedingt durch die Obstruktion der Atemwege in Folge der COPD, und dem hierdurch bedingten, erhöhten Atemwegswider- stand, haben die Patienten ein Mehrfaches der Atemarbeit eines gesunden Menschen zu leisten. Im Verlauf der Erkrankung kann es zu einer Sauerstoffunterversorgung der Patienten kommen. Insbesondere im Schlaf können sogenannte Hypoventilationsphasen auftreten. Durch die damit einhergehende Sauerstoffunterversorgung ist das Risiko für das Auftreten einer FoI- geerkrankung wie beispielsweise Herzinfarkt deutlich erhöht. Certain respiratory diseases have steadily increased in recent years. A typical example of this is the so-called COPD (Chronic Obstructive Pulmonary Disease), a chronic disease of the lung. While the COPD was still the 6th leading cause of death in 1990, it is currently expected to move up to 3rd place by 2020. Thus, there is an urgent need for improved diagnostic and therapeutic options. Physiologically, COPD causes prolonged congestion of the respiratory muscles of the affected patients. This is especially true for advanced stages of the disease. Due to the obstruction of the respiratory tract as a result of COPD, and the consequent increased respiratory resistance, the patients have to perform a multiple of the respiratory work of a healthy person. In the course of the disease, there may be a lack of oxygen in the patients. Especially during sleep, so-called hypoventilation phases can occur. The associated lack of oxygen significantly increases the risk of the onset of a fatal illness such as myocardial infarction.
Ein Problem bei der Diagnose der nächtlichen Hypoventilation besteht beispielsweise bereits darin, diese mit einfachen Mitteln durchzuführen. So sind zwar heutzutage unterschiedliche Diagnoseverfahren bekannt, diese weisen jedoch sämtliche erhebliche Nachteile auf. For example, one problem with the diagnosis of nocturnal hypoventilation is that it can be performed with simple means. Although different diagnostic methods are known today, they all have considerable disadvantages.
So ist es beispielsweise bekannt, Patienten in einem Schlaflabor während einer mehrstündigen Schlafphase dauerhaft zu überwachen. Während der Schlafphasen wird die Atmung des Patienten kontinuierlich aufgezeichnet. Aus dem Atemrythmus, und insbesondere aus den gegebenenfalls auftretenden Hypoventilationsphasen kann auf das Vorhandensein bzw. die Schwere der Erkrankung geschlossen werden. Derartige Untersuchungen sind jedoch überaus aufwändig und kostenintensiv. Insbesondere für Reihenuntersuchungen scheiden sie daher im Wesentlichen aus. For example, it is known to permanently monitor patients in a sleep laboratory during a sleep phase of several hours. During sleep, the patient's breathing is continuously recorded. The presence or severity of the disease can be deduced from the respiratory rhythm and, in particular, from the possible phases of hypoventilation. However, such studies are very complicated and expensive. In particular, they are therefore essentially exempted for screening.
Eine Methode zur Bestimmung der Atemantwort, als Reaktion des Körpers auf einen chemischen Reiz ist die sogenannte CO2-Rückatmungsmethode nach Read. Hier atmet die Versuchsperson in einem Beutel mit mehreren Litern Gasvolumen hinein und wieder heraus. Während der Messung erhöht sich somit stetig der CO2-Gehalt der rückgeatmeten Luft. Aus dem sich verändernden Atemverhalten des Probanden wird die Atemantwort berechnet. Ausgehend von der gemessenen Atemantwort wird auf die Schwere der Erkrankung geschlossen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dieses Verfahren nach Read nur sehr ungenaue Aussagen (falls überhaupt) erlaubt. Dementsprechend ist auch dieses Verfahren dazu ungeeignet, genaue Aus- sagen treffen zu können. One method for determining the respiratory response, as a reaction of the body to a chemical stimulus, is the so-called CO 2 rebreathing method according to Read. Here the subject breathes in a bag with several liters of gas volume in and out again. During the measurement, the CO 2 content of the rebreathed air increases steadily. From the changing breathing behavior of the subject, the respiratory response is calculated. Based on the measured respiratory response is concluded on the severity of the disease. However, it has been found that this method after Read only allows very inaccurate statements (if any). Accordingly, this method is also unsuitable for being able to make precise statements.
Eine weitere Diagnosemethode besteht darin, den Patienten schnellstmöglich ausatmen zu lassen, und hierbei den Luftdurchsatz (Luftvolumen pro Zeiteinheit) sowie dessen zeitliche Veränderung in kurzen Zeiträumen zu messen. In Abhängigkeit von gegebenenfalls vorhandenen Atemwegsobstruktionen verändert sich das schnelle Ausatemverhalten der betroffenen Patienten, so dass auch hier auf die Schwere der Erkrankung geschlossen werden kann. Problematisch ist es bei diesem Verfahren jedoch insbesondere, dass die Patienten aktiv mitarbeiten müssen. Dabei kann es stets zu Messungenauigkeiten, aber auch zu gezielten Manipulationsversuchen (beispielsweise um eine Arbeitsunfähigkeitsrente zu erhalten) kommen. Another diagnostic method is to allow the patient to exhale as quickly as possible, measuring the air flow rate (air volume per unit time) and its temporal change over a short period of time. Depending on possibly existing airway obstructions, the rapid exhalation behavior of the affected patients changes, so that the severity of the disease can also be deduced here. However, it is particularly problematic in this method that the patients must actively participate. It can always lead to measurement inaccuracies, but also to specific manipulation attempts (for example, to obtain a disability pension).
Es besteht somit nach wie vor ein Bedarf an einer Diagnosemöglichkeit für die Bestimmung der Atemantwort zur Risikoabschätzung von nächtlichen Hypoventilationen bei COPD-Patienten, welche insbesondere schnell und kostengünstig durchgeführt werden kann (beispielsweise um Reihenuntersuchungen zu ermöglichen), und dabei möglichst genau und manipulationssicher ist. Die Aufgabe der Erfindung ist es somit ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Messverfahren bzw. dazu geeignete Vorrichtungen vorzuschlagen. There is therefore still a need for a diagnostic option for the determination of the respiratory response for risk assessment of nocturnal hypoventilation in COPD patients, which in particular can be performed quickly and inexpensively (for example, to allow screening), while being as accurate and tamper-proof. The object of the invention is thus to propose a measuring method which is improved over the prior art or devices suitable for this purpose.
Dazu wird vorgeschlagen, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Messvorrich- tung zur Erfassung physiologischer Werte der Atmung einer Person derart durchzuführen, dass die Messvorrichtung ein Gasgemisch ausgibt, wobei während zumindest einer Hauptmessphase die Konzentration zumindest eines ersten Gases des Gasgemischs zumindest zeitweise konstant gehalten wird und die Konzentration zumindest eines zweiten Gases des Gasgemischs zumindest zeitweise verändert wird, und wobei während der Haupt- messphase eine Mehrzahl von Einzelmesswerten erfasst wird, wobei die Einzelmesswerte jeweils in einem einzelnen Datensatz gespeichert werden. Dadurch, dass dem Probanden ein genauer spezifiziertes Gasgemisch während der Hauptmessphase angeboten werden kann, können verblüffenderweise besonders aussagekräftige Messergebnisse erzielt werden. Grund- sätzlich ist es möglich, beliebige Einzelmesswerte zu erfassen. Beispielsweise könnten transkutane Sensoren verwendet werden, welche eine bestimmte (oder mehrere) Gaskonzentrationen im Blut des Probanden messen. Besonders vorteilhaft ist es wenn nicht-invasiv gemessene Messwerte verwendet werden. Derartige nicht-invasiv gewonnene Messwerte sind üblicherweise mit weniger Zeitaufwand und/oder kostengünstiger zu gewinnen und darüber hinaus weniger belastend für den Patienten. In aller Regel ist es dabei besonders sinnvoll, wenn Messwerte gewonnen werden, welche in relativ engem logischen Zusammenhang mit der Atmung des Probanden stehen. Aber auch andere Messwerte können selbstverständlich verwendet werden, wie beispielsweise der Pulsschlag und/oder der Blutdruck des Probanden. Der Begriff „Einzelmesswert" ist vorliegend in der Regel dahingehend zu verstehen, dass dieser einen patientenbezogenen Messwert darstellt. Diese Einzelmesswerte werden dabei jeweils als einzelner Datensatz gewonnen und abgespeichert, so dass zu einem späteren Zeitpunkt die zeitliche Entwick- lung des bzw. der betreffenden Messwerte nachvollzogen werden kann. Auch dies kann die Aussagekraft der mit den vorgeschlagenen Verfahren gewonnenen Ergebnisse erhöhen. Insbesondere ist es auch möglich, eine besonders große Anzahl an Messpunkten (beispielsweise 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 oder mehr Messpunkte) zu erfassen, was die Aussagekraft der gewonnenen Ergebnisse nochmals erhöhen kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Konzentration nicht nur eines einzelnen Gases zu ver- ändern und/oder konstant zu halten. Vielmehr ist es auch möglich, dass die Konzentration mehrerer Gase verändert und/oder konstant gehalten wird. Insbesondere ist es auch möglich, dass in einem Fall, in dem die Konzentration zweier oder mehrerer Gase verändert wird, das Konzentrationsverhältnis dieser Gase zumindest zeitweise gleich gehalten und/oder verändert wird. Bevorzugt erfolgen die Konzentrationsänderungen (bzw. die Konzentrations- Konstanthaltungen) basierend auf den im Einzelfall erforderlichen Messanforderungen. Im Übrigen sollte darauf hingewiesen werden, dass es für praktische Anwendungen üblicherweise von Vorteil ist, wenn nur die Konzentrati- on relevanter Gase gezielt gesteuert (also verändert und/oder konstant gehalten) wird. So sind zum Beispiel im Falle der Atmung in aller Regel Konzentrationsschwankungen des Stickstoffgehalts, des Heliumgehalts usw. der Atemluft für die Atmung unerheblich (solange diese nicht extrem schwanken). Dementsprechend ist es hier möglich, für diese Gase keinerlei Kon- zentrationsregelung vorzusehen, was die Kosten der Vorrichtung, auf der das Verfahren angewandt wird, verringern kann. Im Übrigen können derartige, nicht-relevanten Gase gut dafür verwendet werden, um das gesamte Gasgemisch auf 100 % "aufzufüllen". Wenn die Konzentration eines Gases (oder mehrerer Gase; gegebenenfalls auch das Konzentrationsverhältnis un- terschiedlicher Gase) konstant gehalten wird und/oder verändert wird, kann dies insbesondere auf kontrollierte Weise erfolgen. Beispielsweise kann hier eine geeignete Ansteuerung unter Verwendung einer elektronischen Steuerung erfolgen. Dadurch kann die Konzentration des jeweiligen Gases besonders genau gesteuert werden, was die Aussagekraft der mit dem vorge- schlagenen Verfahren gewonnenen Ergebnisse nochmals erhöhen kann. For this purpose, it is proposed to carry out a method for controlling a measuring device for detecting physiological values of the respiration of a person such that the measuring device outputs a gas mixture, wherein during at least one main measurement phase, the concentration of at least one first gas of the gas mixture is kept at least temporarily constant and the concentration of at least one second gas of the gas mixture is changed at least temporarily, and wherein a plurality of individual measured values is detected during the main measurement phase, wherein the individual measured values are respectively saved to a single record. The fact that the subject can be offered a more precisely specified gas mixture during the main measurement phase, surprisingly particularly meaningful measurement results can be achieved. Basically, it is possible to record any individual measured values. For example, transcutaneous sensors could be used which measure a certain (or more) gas concentrations in the subject's blood. It is particularly advantageous if non-invasively measured values are used. Such non-invasively obtained measured values are usually less time-consuming and / or cheaper to obtain and, moreover, less stressful for the patient. As a rule, it is particularly useful if measured values are obtained which are in a relatively close logical relationship with the respiration of the subject. But other measurements can of course be used, such as the pulse rate and / or the blood pressure of the subject. In the present case, the term "individual measured value" is generally to be understood as representing a patient-related measured value .These individual measured values are each obtained and stored as a single data record, so that the temporal development of the respective measured value (s) at a later time This can also increase the significance of the results obtained with the proposed methods, In particular, it is also possible to use a particularly large number of measuring points (for example 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 or Of course, it is also possible to determine the concentration of not just a single gas. change and / or keep constant. Rather, it is also possible that the concentration of several gases changed and / or kept constant. In particular, it is also possible that in a case in which the concentration of two or more gases is changed, the concentration ratio of these gases is at least temporarily kept the same and / or changed. The concentration changes (or the concentration constants) preferably take place based on the measurement requirements required in the individual case. Incidentally, it should be pointed out that it is usually advantageous for practical applications if only the concentration of relevant gases is purposefully controlled (that is, changed and / or kept constant). For example, in the case of breathing, concentration fluctuations of the nitrogen content, the helium content, etc. of the breathing air are generally irrelevant to breathing (as long as they do not fluctuate extremely). Accordingly, it is possible here to provide no concentration control for these gases, which can reduce the cost of the apparatus on which the method is applied. Incidentally, such non-relevant gases can be used well to "top up" the entire gas mixture to 100%. If the concentration of a gas (or several gases, if appropriate also the concentration ratio of different gases) is kept constant and / or changed, this can be done in a controlled manner in particular. For example, a suitable control using an electronic control can take place here. As a result, the concentration of the respective gas can be controlled particularly accurately, which can further increase the validity of the results obtained with the proposed method.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Datensätze zur Ausgabe zumindest eines Ausgabewerts rechnerisch miteinander verknüpft werden. Die gewonnenen Einzelmesswerte (üblicherweise eine Vielzahl von Einzel- messwerten) sind im Allgemeinen wenig„griffig" (also zur direkten unmittelbaren Interpretation durch einen Bediener des Geräts, medizinisches Fach- personal und/oder einen Arzt) geeignet. Durch geeignete rechnerische Verknüpfungen der gewonnenen (und zwischengespeicherten) Einzelmesswerte miteinander können „griffigere" Ausgabedaten berechnet und ausgegeben werden. Diese können insbesondere die Interpretation durch die betreffende Person (also zum Beispiel den Bediener des Geräts, medizinisches Fachpersonal und/oder einen Arzt) vereinfachen. Selbstverständlich ist es möglich, dass ein einzelner Wert ausgegeben wird, oder aber auch mehrere (vorteilhafterweise relativ wenige) Werte ausgegeben werden um jeweils eine besonders schnelle Interpretation und/oder eine genauere Interpretation zu ermöglichen. It is particularly advantageous if the individual data records for the output of at least one output value are mathematically linked to one another. The individual measurements obtained (usually a large number of individual readings) are generally less "handy" (ie for direct, immediate interpretation by an operator of the device, medical professional). staff and / or a doctor). By suitable computational links of the obtained (and temporarily stored) individual measured values with one another, "more intuitive" output data can be calculated and output, which in particular can simplify the interpretation by the person concerned (for example the operator of the device, medical personnel and / or a doctor). Of course, it is possible that a single value is output, or several (advantageously relatively few) values are output to each allow a particularly fast interpretation and / or a more accurate interpretation.
Vorteilhaft ist es, wenn die Einzelmesswerte gemeinsam mit zumindest einem Messparameter jeweils einen einzelnen Datensatz bilden. Während die Einzelmesswerte (wie bereits beschrieben) sich üblicherweise auf physiolo- gische Daten des Probanden beziehen, beziehen sich die Messparameter demgegenüber üblicherweise auf einen Geräteparameter der Messvorrichtung, mit der das vorgeschlagene Verfahren durchgeführt wird. Dabei kann es sich beispielsweise um die jeweilige Konzentration eines oder mehrerer Gase handeln. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass auch sonstige Messparameter (wie insbesondere externe Messparameter) gespeichert werden. Hier ist beispielsweise an die Umgebungstemperatur, die Uhrzeit, das Datum und dergleichen zu denken. Wenn die Einzelmesswerte - wie vorgeschlagen - gemeinsam mit zumindest einem Messparameter einen einzelnen Datensatz bilden, so kann die Genauigkeit des vorgeschlagenen Verfahrens nochmals erhöht werden. Insbesondere kann es dadurch vermieden werden, dass beispielsweise ein nicht-linearer Anstieg der Konzentration eines Gases des Gasgemischs zu einem größeren Fehler bei der Interpretation der gewonnen Daten führt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn es sich bei dem ersten Gas um Sauerstoff handelt und/oder es sich bei dem zweiten Gas um Kohlendioxid handelt. Versuche haben ergeben, dass es für die Diagnose von Hypoventilation beziehungsweise der Atemantwort besonders sinnvoll ist, den Probanden (zumindest zeitweise) mit einer konstanten Sauerstoffkonzentration zu versorgen, wohingegen die Kohlendioxidkonzentration (zumindest zeitweise) suk- zessive verändert wird. Dies betrifft insbesondere die Hauptmessphase des vorgeschlagenen Verfahrens. It is advantageous if the individual measured values together with at least one measuring parameter each form a single data record. While the individual measured values (as already described) usually relate to physiological data of the test person, the measuring parameters usually relate to a device parameter of the measuring device with which the proposed method is carried out. This may be, for example, the respective concentration of one or more gases. Of course, it is also possible that other measurement parameters (such as external measurement parameters) are stored. Here, for example, to the ambient temperature, the time, the date and the like to think. If, as proposed, the individual measured values form a single data record together with at least one measuring parameter, the accuracy of the proposed method can be increased even further. In particular, it can be avoided that, for example, a non-linear increase in the concentration of a gas of the gas mixture leads to a larger error in the interpretation of the data obtained. It is particularly advantageous if the first gas is oxygen and / or the second gas is carbon dioxide. Experiments have shown that it is particularly useful for the diagnosis of hypoventilation or the respiratory response to provide the subject (at least temporarily) with a constant oxygen concentration, whereas the carbon dioxide concentration is (at least temporarily) changed successively. This applies in particular to the main measurement phase of the proposed method.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest ein Einzel messwert der Gruppe entnommen wird, welche den nachgefragten Gasdurchsatz pro Zeiteinheit, die Atemgeschwindigkeit und die Atemfrequenz umfasst. So haben Versuche ergeben, dass die Verwendung der genannten Werte in aller Regel zu besonders aussagekräftigen Werten in Bezug auf die Diagnose der Atemantwort beziehungsweise von Hypoventilation führt. Der nachgefragte Gasdurchsatz pro Zeiteinheit stellt einen zeitlich gemittelten Wert dar und ist auch unter dem Begriff „Atemminutenvolumen" bekannt. Die Atemfrequenz hingegen stellt die Anzahl der Atemzüge eines Probanden pro Zeiteinheit dar. Bei der Atemgeschwindigkeit handelt es sich um das Maximum des Gasvolumenstroms beim einatmen und/oder ausatmen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren derart durchgeführt wird, das sich die Konzentration zumindest eines zweiten Gases des Gasgemischs nur langsam im Verhältnis zur Atemgeschwindigkeit des Probanden verändert. Hierdurch kann eine genauere zeitliche Auflösung der Einzelmesswerte erzielt werden - und damit der Aussagewert des gesamten Messverfahrens erhöht werden. Weiterhin kann dadurch eine größere Anzahl an Messwerten/Datensätzen erfasst werden. Insbesondere ist durch eine entsprechend langsame Änderung der betreffenden Konzentration eine „Mittelung" über mehrere Atemzüge hinweg möglich, so dass statistische Fluktuationen ausgeglichen werden können. Als vorteilhaft hat sich eine Ge- samtmessdauer von beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12, 13, 14 oder 15 Minuten für die Hauptmessphase erwiesen (wobei die jeweils ge- nannten Werte als unterer Wert und/oder als oberer Wert eines (gegebenenfalls offenen) Intervalls verwendet werden können). It is particularly advantageous if at least one individual reading is taken from the group which comprises the demanded gas throughput per time unit, the respiratory rate and the respiratory rate. Thus, tests have shown that the use of the stated values usually leads to particularly meaningful values with regard to the diagnosis of respiratory response or of hypoventilation. The demanded gas flow rate per unit of time represents a time-averaged value and is also known as "respiratory minute volume." The respiratory rate, on the other hand, represents the number of breaths of a subject per time unit. The respiratory rate is the maximum of the gas volume flow during inhalation and respiration It is particularly advantageous if the method is carried out in such a way that the concentration of at least one second gas of the gas mixture changes only slowly in relation to the respiratory velocity of the test subject In addition, a larger number of measured values / data sets can be recorded, in particular by means of a correspondingly slow change of the relevant concentration an "averaging" over several breaths is possible, so that statistically fluctuations can be compensated. A total measurement duration of, for example, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 or 15 minutes has proved to be advantageous for the main measurement phase (with the respective values could be used as the lower value and / or as the upper value of an (possibly open) interval).
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn zumindest einer der zumindest einen Hauptmessphasen zumindest eine Vormessphase voran geht, während der die Konzentration des ersten Gases und/oder die Konzentration des zweiten Gases zumindest zeitweise nicht verändert wird, bevorzugt die Gesamtzusammensetzung des Gasgemischs zumindest zeitweise nicht verändert wird, und während der bevorzugt eine Mehrzahl von Einzelmesswerten erfasst wird, wobei die Einzelmesswerte jeweils in einem einzelnen Datensatz gespeichert werden, wobei die Datensätze bevorzugt zur Bestimmung der Länge der Vormessphase verwendet werden und/oder bevorzugt in die Berechnung des zumindest einen Ausgabewerts eingehen. Es hat sich herausgestellt, dass die Atmung zwischen unterschiedlichen Versuchspersonen in al- ler Regel in einem Ausmaß variiert, dass die Aussagekraft der mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens gewonnen Werte nachteilig beeinflusst werden und im Extremfall sogar gänzlich unbrauchbar werden kann, wenn keine entsprechende Korrektur durchgeführt wird. Daher wird vorgeschlagen, dass im Rahmen einer Vormessphase zunächst die individuellen Atemparameter des Probanden unter Normbedingungen erfasst werden, bevor die eigentliche Hauptmessphase beginnt. Als Normbedingung kann insbesondere eine angenähert normale Atemluftkonzentration verwendet werden. Gegebenenfalls kann auch beispielsweise eine leicht erhöhte Sauerstoffkonzentration vorgesehen werden. Insbesondere ist es möglich, die im Laufe der Vormessphase gewonnenen Einzelmesswerte zur Bestimmung der Länge der Vormessphase zu verwenden (beispielsweise kann ein Abbruch der Vormessphase erfolgen, wenn sich die Atmung der Versuchsperson „eingependelt" hat; beispielsweise kann dies durch ein Nicht-Überschreiten eines statistischen Fluktuationsgrenzwerts ermittelt werden). Insbesondere können die im Laufe der Vormessphase gewonnenen Messwerte in die Berechnung des zumindest einen Ausgabewerts eingehen, indem sie die individuellen Normwerte der Atmung des Probanden ermitteln und in die Berechnung des zumindest einen Ausgabewerts einfließen lassen. It is furthermore advantageous if at least one of the at least one main measurement phases proceeds at least one pre-measurement phase during which the concentration of the first gas and / or the concentration of the second gas is not changed at least temporarily, preferably the total composition of the gas mixture is at least temporarily not changed, and during which preferably a plurality of individual measured values are recorded, wherein the individual measured values are each stored in a single data record, wherein the data records are preferably used for determining the length of the pre-measurement phase and / or preferably enter into the calculation of the at least one output value. It has been found that respiration between different subjects generally varies to such an extent that the validity of the values obtained by the proposed method is adversely affected and, in extreme cases, may even become completely unusable if no corresponding correction is made , Therefore, it is suggested that the individual respiratory parameters of the subject under standard conditions are first recorded during a pre-measurement phase before the actual main measurement phase begins. In particular, an approximately normal breathing air concentration can be used as the standard condition. Optionally, for example, a slightly increased oxygen concentration can be provided. In particular, it is possible to use the individual measurement values obtained in the course of the pre-measurement phase to determine the length of the pre-measurement phase (for example, a pre-measurement phase may be discontinued if the subject's breathing has "leveled off", for example by not exceeding a statistical limit) In particular, the measured values obtained in the course of the pre-measurement phase can be included in the calculation of the at least one output value by determining the individual standard values of the output values Determine respiration of the subject and let it flow into the calculation of the at least one output value.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zumindest einer der zumindest einen Hauptmessphase und/oder zumindest einer der zumindest einen Vormess- phase, bevorzugt zumindest einer der zumindest einen Vormessphase zumindest eine Vorlaufphase voran geht, während der die Konzentration des ersten Gases und/oder die Konzentration des zweiten Gases zumindest zeitweise nicht verändert wird, und während der eine Mehrzahl von Einzel- messwerten erfasst wird, wobei die Einzelmesswerte jeweils in einem einzelnen Datensatz gespeichert werden, und wobei die Datensätze bevorzugt zur Bestimmung der Länge der Vorlaufphase und/oder zur Bestimmung der Länge der Vormessphase verwendet werden, jedoch bevorzugt nicht in die Berechnung des zumindest eines Ausgabewerts eingehen. So hat sich in ersten Versuchen ergeben, dass die Probanden in aller Regel in Anbetracht der für sie ungewohnten Situationen zunächst sehr nervös sind. Durch das Vorschalten einer Vorlaufphase kann sich der Proband zunächst an die Messsituation gewöhnen und sich beruhigen. In aller Regel erfolgt die Beruhigung des Probanden relativ schnell, typischerweise innerhalb von 1 , 2, 3, 4 oder 5 Minuten. Es ist möglich, die Dauer der Vorlaufphase durch einen bestimmten Zeitraum zu bestimmen. Möglich ist es jedoch auch, die Dauer der Vorlaufphase durch während der Vorlaufphase gewonnene Einzelmesswerte zu bestimmen. Beispielsweise kann die Vorlaufphase beendet werden, wenn sich die Atmung des Probanden auf einen bestimmten Wert eigependelt hat, der Proband sich also„beruhigt" hat. Möglich ist selbstverständlich auch eine Kombination aus diesen beiden Vorgehensweisen. Da die während der Vorlaufphasen gewonnenen Daten in Folge der Aufregung des Probanden in aller Regel untypisch für das Atemverhalten des Probanden sind, und daher in aller Regel die Aussagekraft der Messung verfälschen würden, ist es be- sonders vorteilhaft, wenn die im Rahmen der Vorlaufphase gewonnenen Messwerte nicht in die Berechnung des zumindest einen Ausgabewerts eingehen. Furthermore, it is advantageous if at least one of the at least one main measuring phase and / or at least one of the at least one pre-measuring phase, preferably at least one of the at least one pre-measuring phase, precedes at least one preliminary phase during which the concentration of the first gas and / or the concentration of the second gas is at least temporarily not changed, and while the plurality of individual measured values is detected, wherein the individual measured values are each stored in a single record, and wherein the data sets preferably for determining the length of the preliminary phase and / or for determining the length the Vormessphase be used, but preferably not enter into the calculation of at least one output value. Thus, in the first experiments, it emerged that the subjects are usually very nervous in view of the unfamiliar situations for them. By pre-switching a preliminary phase, the test person can first get used to the measuring situation and calm down. As a rule, the reassurance of the subject is relatively fast, typically within 1, 2, 3, 4 or 5 minutes. It is possible to determine the duration of the preliminary phase by a certain period of time. However, it is also possible to determine the duration of the preliminary phase by individual measured values obtained during the preliminary phase. For example, the preliminary phase can be ended if the subject's breathing has leveled off to a certain value, ie the subject has "calmed down." Of course, a combination of these two approaches is also possible Excitement of the test person is usually atypical for the breathing behavior of the test person, and therefore would generally distort the informative value of the test, it is particularly advantageous if the test results obtained during the preliminary phase Measured values are not included in the calculation of the at least one output value.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei dem Verfahren zur Ermittlung des zumindest einen Ausgabewerts insbesondere eine Änderungsrate und/oder eine Veränderung der Änderungsrate der Einzelmesswerte, bevorzugt eine Änderungsrate und/oder eine Veränderung der Änderungsrate der Einzelmesswerte während der zumindest einen Hauptmessphase, eingeht. In den bereits durchgeführten ersten Versuchsreihen mit Probanden hat sich gezeigt, dass typischerweise weniger der absolute Wert der Einzelmesswerte (beispielsweise des Atemminutenvolumens) sich mit dem Erkrankungsgrad, beispielsweise bei einer COPD, ändert. Vielmehr hat sich herausgestellt, dass die Änderungsrate der Einzelmesswerte (also beispielsweise die Änderung des Atemminutenvolumens in Abhängigkeit von der Änderung der Kohlendioxidkonzentration) relativ stark von vielen Atemwegserkrankungen (wie beispielsweise der COPD) abhängt (entspricht der Steigung der Messkurve in einem annähernd linearen Abschnitt). Weiterhin haben die bislang durchgeführten Versuche ergeben, dass es bei der Atemantwort sehr häufig zu einem„Knick" in der Atemantwortkurve (Atemminu- tenvolumen gegen die Kohlendioxidkonzentration aufgetragen) kommt, sich also die Steigung der entsprechenden Kurve (die Änderungsrate des Einzelmesswerts) abrupt ändert. In den bislang durchgeführten Versuchen hat sich ergeben, dass gerade die Position dieses Knicks (also die Position der Veränderung der Änderungsrate der Einzelmesswerte), sowie die Steigung des Kurvenabschnitts, der hinter dem "Knick" liegt, eine besonders hohe Aussagekraft in Bezug auf Atemwegserkrankungen, wie beispielsweise der COPD ist. Furthermore, it has proven to be advantageous if in the method for determining the at least one output value, in particular a rate of change and / or a change in the rate of change of the individual measured values, preferably a rate of change and / or a change in the rate of change of the individual measured values during the at least one main measuring phase , In the first series of experiments with subjects already carried out, it has been found that typically less the absolute value of the individual measured values (for example of the respiratory minute volume) changes with the degree of illness, for example in the case of COPD. Rather, it has been found that the rate of change in the individual readings (ie, for example, the change in respiratory minute volume as a function of the change in carbon dioxide concentration) is relatively strongly dependent on many respiratory disorders (such as COPD) (corresponds to the slope of the trace in an approximately linear section). Furthermore, the tests carried out so far have shown that the respiratory response very often leads to a "kink" in the respiratory response curve (respiratory minute volume plotted against the carbon dioxide concentration), ie the slope of the corresponding curve (the rate of change of the individual measured value) changes abruptly. In the tests carried out so far, it has been found that it is precisely the position of this bend (ie the position of the change in the rate of change of the individual measured values) and the slope of the curve section which lies behind the "kink" that are particularly significant with regard to respiratory diseases. such as the COPD.
Vorteilhaft ist es, wenn bei den Verfahren die Hauptmessphase durch eine Abbruchbedingung beendet wird, welche vorzugsweise der Gruppe von Abbruchbedingungen entnommen ist, welche eine definierte Zeitdauer, ein Überschreiten einer Gaskonzentration, ein Überschreiten einer kritischen Gaskonzentration und ein Überschreiten zumindest eines physiologischen Werts umfasst. Wird eine bestimmte Zeitdauer als maximale Zeitdauer vorgegeben, so kann sich dies als besonders vorteilhaft erweisen, da Proban- den in einem bestimmten, definierten Zeitraster bestellt werden können. In diesem Fall eignet sich das Verfahren in besonderem Maße für Screening- Verfahren. Ein Überschreiten einer bestimmten Gaskonzentration (beispielsweise von Kohlendioxid) kann insbesondere vorteilhaft als Abbruchkriterium verwendet werden, wenn sich eine Gaskonzentration beispielsweise aufgrund der Atmung des Probanden selbst ändert. Gerade für medizinische Anwendungen ist es wichtig, wenn Abbruchkriterien wie das Überschreiten einer kritischen Gaskonzentration und/oder ein Überschreiten zumindest eines kritischen physiologischen Werts (beispielsweise Pulsschlag, Atemfrequenz, Atemminutenvolumen usw.) vorgesehen werden. Dadurch kann eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden. Selbstverständlich ist es auch möglich zwei oder mehrere Abbruchkriterien (die nicht notwendigerweise aus der genannten Gruppe stammen müssen) miteinander zu kombinieren. It is advantageous if in the method, the main measurement phase is terminated by a termination condition, which is preferably taken from the group of termination conditions, which a defined period of time, a Exceeding a gas concentration, exceeding a critical gas concentration and exceeding at least one physiological value comprises. If a specific period of time is specified as the maximum period of time, this can prove to be particularly advantageous because students can be ordered in a specific, defined time frame. In this case, the method is particularly suitable for screening procedures. Exceeding a certain gas concentration (for example of carbon dioxide) can be used particularly advantageously as a termination criterion if a gas concentration changes, for example due to the respiration of the subject himself. Especially for medical applications, it is important when termination criteria such as exceeding a critical gas concentration and / or exceeding at least one critical physiological value (for example, pulse rate, respiratory rate, respiratory minute volume, etc.) are provided. As a result, a particularly high level of security can be realized. Of course it is also possible to combine two or more termination criteria (which need not necessarily come from the group mentioned) with each other.
Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn zumindest einer der zumindest einen Hauptmessphase zumindest eine Abklingphase nachgeschaltet ist, während der bevorzugt das Gasgemisch auf annähernde Umgebungsbedingung angepasst wird. Dies kann den Komfort für den Probanden erhöhen. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass der Proband beispielsweise über eine gewisse Zeit hinweg mit einer erhöhten Sauerstoff- konzentration versorgt wird, um beispielsweise die physiologischen Reaktionen auf eine beispielsweise erhöhte Kohlendioxidkonzentration auszugleichen. Weiterhin ist es möglich, auch während der Abklingphase Einzelmesswerte aufzunehmen. Die Einzelmesswerte können angeben, wie schnell sich der Körper des Probanden wieder erholen kann. Derartige Ein- zelmesswerte können ebenfalls eine Aussagekraft in Bezug auf zumindest manche Lungenerkrankungen haben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei dem Verfahren zumindest einer der zumindest einen Ausgabewerte einen Schweregrad für zumindest ein Lungenerkrankung und/oder für zumindest Atemwegserkrankung angibt. Der Ausgabewert kann beispielsweise unmittelbar (zum Beispiel direkte Ausgabe einer Erkrankungskategorie) und/oder mittelbar (beispielsweise durch Ausgabe mehrerer Werte, die durch den Bediener des Geräts, durch medizinisches Fachpersonal und/oder durch Ärzte zu interpretieren sind) erfolgen. Versuche haben ergeben, dass sich das vorgeschlagene Verfahren insbe- sondere zur Diagnose von Lungenerkrankungen und/oder Atemwegserkrankungen (einschließlich der Diagnose der Schwere der betreffenden Erkrankung) eignet. Besonders hervorstechend ist dabei die Eignung für die Diagnose und Bewertung der Schwere der Hypoventilation beziehungsweise der Diagnose der Atemantwort. Furthermore, it may prove to be advantageous if at least one of the at least one main measurement phase is followed by at least one decay phase during which the gas mixture is preferably adjusted to an approximate ambient condition. This can increase the comfort for the subject. Additionally or alternatively, it is also possible for the subject to be supplied, for example, with an increased oxygen concentration over a certain period of time in order, for example, to compensate for the physiological reactions to, for example, increased carbon dioxide concentration. It is also possible to record individual readings during the decay phase. The individual readings can indicate how fast the subject's body can recover. Such individual readings may also be informative with respect to at least some lung diseases. It is particularly advantageous if in the method at least one of the at least one output values indicates a severity level for at least one lung disease and / or for at least respiratory disease. The output value may be, for example, immediate (eg, direct issue of a disease category) and / or indirectly (for example, by issuing multiple values to be interpreted by the operator of the device, by healthcare professionals, and / or by physicians). Experiments have shown that the proposed method is particularly suitable for the diagnosis of lung diseases and / or respiratory diseases (including the diagnosis of the severity of the disease in question). Particularly noteworthy is the suitability for the diagnosis and evaluation of the severity of hypoventilation or the diagnosis of respiratory response.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Erfassung physiologischer Werte der Atmung einer Person vorgeschlagen, die zumindest eine Gaskonzentrati- onsdosiervorrichtung, bevorzugt zumindest eine Gaskonzentrationsdosier- vorrichtung für jedes Gas, besonders bevorzugt für jedes veränderlich und/oder relevante Gas eines Gasgemischs, zumindest eine Messeinrichtung, welche zumindest einen physiologischen Einzel messwert der Atmung einer Person erfasst, sowie zumindest eine Datenverarbeitungsvorrichtung aufweist, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie das vorab beschriebene Verfahren durchführen kann. Auch die betref- fende Vorrichtung weist dann die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Vorteil und Eigenschaften in analoger Weise auf. Darüber hinaus ist es möglich, die Vorrichtung im Sinne der im Zusammenhang mit dem Verfahren gemachten Vorschläge weiter zu entwickeln. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung zumindest einen geschlossenen Gaskreislauf und/oder zumindest ein Luftumwälzungsmittel und/oder zumindest ein Gaszugabemittel und/oder zumindest ein Gasentfernungsmittel und/oder zumindest ein Gasdurchsatzmessgerät und/oder zumindest ein Entfeuchtungsmittel und/oder zumindest ein Volumenausgleichsmittel aufweist. Mit einem geschlossenen Gaskreislauf ist es bei- spielsweise auf besonders einfache Weise möglich, die Kohlendioxidkonzentration des einen Probanden angebotenen Gasgemischs zu verändern. Insbesondere kann das vom Probanden ausgeatmete Kohlendioxid zur Änderung der Kohlendioxidkonzentration verwendet werden. Dies ist in der Regel besonders einfach. Um eine besonders gute Homogenisierung des Gas- gemischs, insbesondere im Falle eines geschlossenen Gaskreislaufs, zu realisieren, wird vorteilhafter Weise zumindest ein Luftumwälzungsmittel, wie beispielsweise ein Gebläse bzw. ein Ventilator verwendet. Insbesondere im Fall eines geschlossenen Gaskreislaufs kann beispielsweise die Sauerstoffkonzentration dadurch konstant gehalten werden, dass entsprechend des „Verbrauchs" von Sauerstoff durch den Probanden (Entzug von Sauerstoff durch die Atmung des Probanden) durch eine entsprechende Zugabe („Nachschießen") von Sauerstoff erfolgt. Weiterhin ist es insbesondere bei einem geschlossenen Gaskreislauf möglich ein Gasentfernungsmittel vorzusehen, beispielsweise ein chemisches Mittel, welches zum Beispiel Kohlen- dioxid binden kann. Dadurch ist es möglich, eine konstante (sehr niedrige) Kohlendioxidkonzentration einzustellen, wie sie beispielsweise für eine Vorlaufphase, eine Vormessphase und/oder eine Abklingphase benötigt wird. Mit Hilfe eines Gasdurchsatzmessgeräts ist es insbesondere möglich, das Atemminutenvolumen und/oder den kurzzeitigen Gasvolumenstrom des Pro- banden zu bestimmen. Weiterhin ist es insbesondere bei einem geschlossenen Gaskreislauf von Vorteil zumindest ein Entfeuchtungsmittel vorzusehen, da bei der Atmung des Probanden Wasserdampf freigesetzt wird, der die Wasserdampfkonzentration im Gaskreislauf erhöhen könnte, und gegebenenfalls die Messungen beeinträchtigen könnte. Das zumindest eine VoIu- menausgleichsmittel kann insbesondere dazu verwendet werden, um das durch die Atmung des Probanden in die Messvorrichtung eingebrachte beziehungsweise aus dieser entnommene Gasvolumen zu kompensieren. Furthermore, a device for detecting physiological values of the respiration of a person is proposed which at least one Gaskonzentrati- onsdosiervorrichtung, preferably at least one Gaskonzentrationsdosier- device for each gas, particularly preferably for each variable and / or relevant gas of a gas mixture, at least one measuring device which at least a physiological single reading of the breathing of a person detected, as well as at least one data processing device, wherein the device is designed and arranged such that it can perform the method described above. The device in question then also has the advantage and properties already described in connection with the method in an analogous manner. Moreover, it is possible to further develop the device in the sense of the proposals made in connection with the method. It is particularly advantageous if the device has at least one closed gas circulation and / or at least one air circulation means and / or at least one gas addition agent and / or at least one gas removal agent and / or at least one gas flow meter and / or at least one dehumidifying agent and / or at least one volume equalizing agent. With a closed gas circulation, it is possible in a particularly simple manner, for example, to change the carbon dioxide concentration of the gas mixture offered by a subject. In particular, the exhaled by the subject carbon dioxide can be used to change the carbon dioxide concentration. This is usually very easy. In order to realize a particularly good homogenization of the gas mixture, in particular in the case of a closed gas cycle, at least one air circulating means, such as a fan or a fan, is advantageously used. In particular, in the case of a closed gas cycle, for example, the oxygen concentration can be kept constant by that according to the "consumption" of oxygen by the subject (withdrawal of oxygen by the respiration of the subject) by an appropriate addition ("Nachschießen") of oxygen. Furthermore, it is possible, in particular in the case of a closed gas cycle, to provide a gas removal means, for example a chemical agent which can bind carbon dioxide, for example. This makes it possible to set a constant (very low) carbon dioxide concentration, as required, for example, for a preliminary phase, a Vormessphase and / or a decay phase. With the aid of a gas flow meter, it is possible, in particular, to determine the respiratory minute volume and / or the short-term gas volume flow of the subject. Furthermore, it is particularly advantageous in the case of a closed gas cycle to provide at least one dehumidifying agent, since during the respiration of the test person water vapor is released which could increase the water vapor concentration in the gas circulation and possibly impair the measurements. The at least one volume compensation means can be used, in particular, to control the to compensate for the volume of gas introduced or removed from the measuring device by the respiration of the subject.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das (geschlossene) Gasvolumen der Vor- richtung zumindest gleich groß, vorzugsweise größer, besonders vorzugsweise signifikant größer als das Lungenvolumen eines Menschen ist. Dadurch kann eine langsame Konzentrationsänderung eines Gases wie beispielsweise von Kohlendioxid auf einfache Weise realisiert werden (auch unter Verwendung eines geschlossenen Gaskreislaufs). Wie bereits beschrie- ben ist eine langsame Änderung zumindest einer Gaskonzentration in aller Regel besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Aussagekraft der gewonnenen Ausgabewerte. Als besonders vorteilhafte Volumina haben sich dabei Volumina von 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12, 13, 14 oder 15 I, besonders bevorzugt von 6-8 I erwiesen. Die genannten Zahlenwerte können nicht nur als diskrete Einzelwerte verwendet werden, sondern jeweils auch als untere Grenze beziehungsweise obere Grenze für ein Intervall mit Zwischenwerten. Dies gilt nicht nur für die vorliegenden Zahlenwerte, sondern ebenso für die bereits vorab genannten Zahlenwerte. It is particularly advantageous if the (closed) gas volume of the device is at least the same size, preferably larger, particularly preferably significantly larger than the lung volume of a human being. As a result, a slow change in concentration of a gas such as carbon dioxide can be easily realized (even using a closed gas cycle). As already described, a slow change of at least one gas concentration is generally particularly advantageous with regard to the significance of the output values obtained. Volumes of 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 or 15 l, particularly preferably 6-8 l, have proved to be particularly advantageous volumes. The numerical values mentioned can not only be used as discrete individual values, but also as a lower limit or upper limit for an interval with intermediate values. This applies not only to the numerical values available but also to the numerical values already mentioned above.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 : ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung eines Messverfahrens zur Erfassung physiologischer Werte der Atmung einer Person; In the following the invention will be explained in more detail by means of advantageous embodiments and with reference to the accompanying drawings. 1 shows an exemplary embodiment of an apparatus for carrying out a measuring method for detecting physiological values of the respiration of a person;
Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel für eine kombinierte Vorlaufphase und Vormessphase;  2 shows an exemplary embodiment of a combined advance phase and pre-measurement phase;
Fig. 3: eine beispielhafte Darstellung einer Hauptmessphase; Fig. 4: eine beispielhafte Darstellung eines Teils von während einer Hauptmessphase gewonnener Messwerte; 3 shows an exemplary illustration of a main measurement phase; 4 shows an exemplary illustration of a part of measured values obtained during a main measurement phase;
Fig. 5: eine Darstellung weiterer Messwerte, die während eines Teils einer Hauptmessphase gewonnen wurden;  5 shows a representation of further measured values which were obtained during a part of a main measuring phase;
Fig. 6: ein Ausführungsbeispiel für ein mögliches Ablaufszenario für ein Messverfahren.  6 shows an exemplary embodiment of a possible execution scenario for a measurement method.
In Fig. 1 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel für eine Atemantwort- Messanlage 1 in einer schematischen Ansicht dargestellt. Grundsätzlich stellt die Atemantwort-Messanlage 1 einen geschlossenen Gaskreislauf 2 dar. Der geschlossene Gaskreislauf 2 kann jedoch über entsprechende Ventile 3 bis 7 kontrolliert belüftet bzw. kontrolliert entlüftet werden (die Ansteuerung der Ventile 3 bis 7 kann beispielsweise über eine elektronische Steuervorrichtung 34 erfolgen). Weiterhin ist der geschlossene Gaskreislauf 2 über ein Mundstück 8 zu einem Probanden 9 hin geöffnet. Der Proband 9 atmet über das Mundstück 8 das im geschlossenen Gaskreislauf 2 befindliche Gasgemisch ein und anschließend wieder in den geschlossenen Gaskreislauf 2 hinein aus. Damit der geschlossene Gaskreislauf 2 das vom Probanden 9 eingeatmete bzw. ausgeatmete Gasgemisch aufnehmen beziehungs- weise freigeben kann, ohne dass Gas nach außen hin abgegeben (Ventil 4) oder von einer externen Quelle aufgenommen werden muss (Ventile 3, 5, 6, 7) ist ein elastischer Luftsack 1 1 mit einem entsprechendem Volumen vorgesehen, der über eine Verbindungsöffnung 12 mit dem geschlossenen Gaskreislauf 2 in Verbindung steht. Der elastische Luftsack 1 1 befindet sich ge- schützt in einem Gehäuse 13. Das Gehäuse 13 ist über einen Pneumotachographen 14 mit der Umgebung verbunden. Mit Hilfe des Pneumota- chographens 14 kann somit das eingeatmete bzw. ausgeatmete Gasvolumen ermittelt werden. Mittelbar können mit Hilfe des Pneumotachographen 14 weitere Werte gemessen werden, wie beispielsweise das Atemvolumen (geatmete Luft in Litern pro Minute gemessen). Die Funktionen der Atemantwort-Messanlage 1 , wie beispielsweise die Ansteuerung der Einlassventile 3, 5, 6, 7 sowie des Auslassventils 4 und des Wechselventils 10, sowie die Speicherung der von den unterschiedlichen Sensoren (insbesondere dem Pneumotachograph 14, dem Atemgassensor 21 und der Atemantwort-Messsensorik 22) gelieferten Messwerte und deren anschließende Verarbeitung erfolgt durch eine elektronische Steuervorrichtung 34, welche über entsprechende Leitungen 37 mit den entsprechenden Vorrichtungen 2 bis 7, 10, 14, 15, 21 , 22 verbunden ist. Zusätzlich ist die elektronische Steuervorrichtung 34 mit einer Bedieneinheit 35 verbunden, über die Daten eingegeben bzw. ausgelesen werden können. In Fig. 1, a possible embodiment for a respiratory response measuring system 1 is shown in a schematic view. Basically, the respiratory response measuring system 1 is a closed gas circuit 2. The closed gas circuit 2, however, can be ventilated or vented in a controlled manner via corresponding valves 3 to 7 (the actuation of the valves 3 to 7 can take place, for example, via an electronic control device 34). Furthermore, the closed gas circuit 2 is opened via a mouthpiece 8 to a subject 9 out. The test person 9 breathes in via the mouthpiece 8 the gas mixture present in the closed gas circuit 2 and then back into the closed gas circuit 2. So that the closed gas circuit 2 can receive or release the gas mixture inhaled or exhaled by the subject 9 without having to release gas to the outside (valve 4) or to be taken up by an external source (valves 3, 5, 6, 7). an elastic airbag 1 1 is provided with a corresponding volume, which communicates via a connection opening 12 with the closed gas circuit 2 in connection. The elastic airbag 1 1 is protected in a housing 13. The housing 13 is connected to the environment via a pneumotachograph 14. With the aid of the pneumotachograph 14, the inspired or exhaled gas volume can thus be determined. Indirectly, 14 further values can be measured with the help of the pneumotachograph, such as the respiratory volume (breathed air measured in liters per minute). The functions of the respiratory response measuring system 1, such as the control of the intake valves 3, 5, 6, 7 and the exhaust valve 4 and the shuttle valve 10, and the storage of the different sensors (in particular the pneumotachograph 14, the respiratory gas sensor 21 and the respiratory response -Messsensorik 22) delivered measurements and their subsequent processing is carried out by an electronic control device 34, which is connected via corresponding lines 37 with the corresponding devices 2 to 7, 10, 14, 15, 21, 22. In addition, the electronic control device 34 is connected to an operating unit 35, via which data can be input or read out.
Damit das im geschlossenen Gaskreislauf 2 befindliche Gasgemisch möglichst homogen ist, ist eine Strömungspumpe 15 vorgesehen, die das Gas im geschlossenem Gaskreislauf 2 kontinuierlich umwälzt. Im vorliegenden Aus- führungsbeispiel der Atemantwort-Messanlage 1 hat die Strömungspumpe 15 einen Durchsatz von 50 Liter pro Minute. Bei dieser Umwälzgeschwindigkeit wird das im geschlossenen Gaskreislauf 2 befindliche Gasgemisch typischerweise innerhalb von weniger als 3 Sekunden hinreichend durchmischt. Weiterhin ist im Strömungskreislauf 16 des geschlossenen Gaskreislaufs 2 der Verbindungsöffnung 12 des Mundstücks sowie der Verbindungsöffnung 12 des elastischen Luftsacks 1 1 ein Druckwellendämpfer 17 nachgeschaltet, der die Luftströmung für die nachgeschaltete Luftgemischaufarbeitung vergleichmäßigt. Anschließend wird das Gas in Strömungskreislauf 16 einer Fremdgaseinleitung 18 zugeführt, über die das Gas über ein Sauerstoff- Einlassventil 5 mit Sauerstoff und/oder über ein Kohlendioxid-Einlassventil 6 mit Kohlendioxid beaufschlagt werden kann. Mit Hilfe des Sauerstoff- Einlassventils 5 ist es beispielsweise möglich, trotz des Sauerstoffverlusts in Folge der Atmung des Probanden 9 einen konstanten Sauerstoffgehalt im geschlossenen Gaskreislauf 2 zu realisieren. Mit Hilfe des Kohlendioxid- Einlassventils 6 kann beispielsweise ein schnellerer Anstieg der Kohlendi- oxidkonzentration bewirkt werden, als dies durch die Kohlendioxiderzeugung in Folge der Atmung des Probanden 9 alleine möglich ist. Thus, the gas mixture in the closed gas circuit 2 is as homogeneous as possible, a flow pump 15 is provided which continuously circulates the gas in the closed gas circuit 2. In the present exemplary embodiment of the respiratory response measuring system 1, the flow pump 15 has a throughput of 50 liters per minute. At this recirculation speed, the gas mixture in the closed gas circuit 2 is typically sufficiently mixed within less than 3 seconds. Furthermore, in the flow circuit 16 of the closed gas circuit 2, the connection opening 12 of the mouthpiece and the connection opening 12 of the elastic airbag 1 1, a pressure wave damper 17 downstream, which makes the air flow for the downstream Luftgemischarbeitarbeitung. Subsequently, the gas is supplied in flow circuit 16 of a foreign gas inlet 18, via which the gas via an oxygen inlet valve 5 with oxygen and / or via a carbon dioxide inlet valve 6 can be acted upon with carbon dioxide. With the aid of the oxygen inlet valve 5, it is possible, for example, to realize a constant oxygen content in the closed gas circulation 2 despite the loss of oxygen as a result of the respiration of the subject 9. With the help of the carbon dioxide inlet valve 6, for example, a faster increase of the carbon dioxide oxide concentration can be effected, as this is possible by the generation of carbon dioxide as a result of the respiration of the subject 9 alone.
Die Fremdgaseinleitung 18 wirkt gleichzeitig als Verteiler für einen der bei- den Teilkreisläufe 16a, 16b des Strömungskreislaufs 16. Welcher der beiden Zweige vom hindurch strömenden Gas gewählt wird, hängt von der Stellung des Wechselventils 10 ab. Bei einer entsprechenden Stellung des Wechselventils 10 (welches beispielsweise durch eine geeignete elektronische Steuervorrichtung 34, wie beispielsweise einen Computer angesteuert wird) durchströmt das im geschlossenen Gaskreislauf 2 befindliche Gas einen Kohlendioxidabsorber 19. Bei dem Kohlendioxidabsorber 19 kann es sich beispielsweise um einen mit Natriumhydrogencarbonat-Granulat gefüllten Behälter handeln. Mit Hilfe des Kohlendioxidabsorbers 19 kann dem geschlossenen Gaskreislauf 2 gezielt Kohlendioxid entzogen werden. Befindet sich das Wechselventil 10 dagegen in einer dazu entgegengesetzten Stellung, so strömt das Gas durch die Verbindungsleitung 16b, umgeht dabei den Kohlendioxid-Absorber 19 und wird dementsprechend nicht behandelt. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das Wechselventil 10 eine Zwischenstellung einnimmt. The foreign gas inlet 18 simultaneously acts as a distributor for one of the two partial circuits 16a, 16b of the flow circuit 16. Which of the two branches is selected by the gas flowing therethrough depends on the position of the shuttle valve 10. At a corresponding position of the shuttle valve 10 (which is driven for example by a suitable electronic control device 34, such as a computer), the gas in the closed gas circuit 2 flows through a carbon dioxide absorber 19. The carbon dioxide absorber 19 may be, for example, one with sodium bicarbonate granules act filled container. With the help of the carbon dioxide absorber 19, the closed gas cycle 2 targeted carbon dioxide can be withdrawn. If, however, the shuttle valve 10 is in a position opposite thereto, then the gas flows through the connecting line 16b, bypasses the carbon dioxide absorber 19 and is therefore not treated. Of course, it is also possible that the shuttle valve 10 assumes an intermediate position.
Dem Wechselventil 10 im Strömungskreislauf 16 nachgeschaltet ist ein Kondensor 20 angeordnet, welcher dem im geschlossenen Gaskreislauf 2 befindlichen Gas Feuchtigkeit entzieht. Die Feuchtigkeit wird zwangsläufig über die Atmung des Probanden 9 in den geschlossenen Gaskreislauf 2 einge- bracht. Anschließend führt der Strömungskreislauf 16 über ein Einlassventil 3, über das der geschlossene Gaskreislauf 2 mit Umgebungsluft versorgt werden kann. Die Stellung des Einlassventils 3 kann durch die elektronische Steuereinrichtung 34 gesteuert werden. Anschließend durchströmt das Gas im Strömungskreislauf 16 die bereits beschriebene Strömungspumpe 15. Hernach durchströmt das Gas ein Auslassventil 4 (das beispielsweise von der elektronischen Steuervorrichtung 34 gesteuert wird), über das Gas aus dem geschlossenen Gaskreislauf 2 in die Umgebung abgegeben werden kann. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn über eines der Einlassventile 3, 5, 6, 7 dem geschlossenen Gaskreislauf 2 Gas zugeführt wird. Im Strömungskreislauf 16 ist hinter dem Auslassventil 4 schließlich noch ein Stickstoff-Einlassventil 7 vorgesehen. Mit Hilfe einer geeigneten Menge an Stickstoff kann das Gasgemisch „auf 100% aufgefüllt" werden. Auf diese Weise ist es möglich, gezielt bestimmte Sauerstoffkonzentrationen und/oder Kohlendioxidkonzentrationen im geschlossenen Gaskreislauf 2 einzustellen. Zusätzlich ist in der Nähe des Mundstücks 8 der Atemantwort-Messanlage 1 ein Atemgassensor 21 sowie eine Atemantriebsmesssensorik 22 vorgesehen. Mit Hilfe des Atemgassensors 21 kann insbesondere der Sauerstoffgehalt und/oder der Kohlendioxidgehalt des Gasgemischs gemessen werden, so wie es dem Probanden 9 zugeführt wird, bzw. vom Probanden 9 ausge- atmet wird. Bei der Atemantriebsmesssensorik 22 handelt es sich um eine schnelle Verschlussklappe in Verbindung mit einem (Unter-) Drucksensor. Wird beim Einatmen das Mundstück 8 kurzfristig von der Atemantriebsmesssensorik 22 verschlossen (beispielsweise 1/10 Sekunde lang), so ist der in Folge der Einatmung im Mundstück entstehende Unterdruck ein Maß für den sogenannten Atemantrieb. Downstream of the shuttle valve 10 in the flow circuit 16, a condenser 20 is arranged, which extracts moisture from the gas in the closed gas circuit 2. The moisture is inevitably introduced via the respiration of the subject 9 in the closed gas circuit 2. Subsequently, the flow circuit 16 via an inlet valve 3, via which the closed gas circuit 2 can be supplied with ambient air. The position of the intake valve 3 can be controlled by the electronic control device 34. Subsequently, the gas flows through the already described flow pump 15 in the flow circuit 16. Thereafter, the gas flows through an outlet valve 4 (which is controlled for example by the electronic control device 34), via the gas the closed gas circuit 2 can be discharged into the environment. This is necessary in particular when gas is supplied to the closed gas circuit 2 via one of the inlet valves 3, 5, 6, 7. Finally, in the flow circuit 16, a nitrogen inlet valve 7 is provided behind the outlet valve 4. With the aid of a suitable amount of nitrogen, the gas mixture can be "filled up to 100%." In this way it is possible to set specific specific oxygen concentrations and / or carbon dioxide concentrations in the closed gas circuit 2. In addition, in the vicinity of the mouthpiece 8, the respiratory response measuring system 1, a respiratory gas sensor 21 and an air drive measurement sensor 22. By means of the respiratory gas sensor 21, it is possible in particular to measure the oxygen content and / or the carbon dioxide content of the gas mixture as it is supplied to the subject 9 or exhaled by the subject 9 Atmospheric gauging sensor 22 is a fast shutter in conjunction with a (sub) pressure sensor, and when inhaled, mouthpiece 8 is momentarily closed (for example, 1/10 of a second) by respiratory gauging sensor 22, as a result of inhalation in the mouthpiece Negative pressure a measure of the so-called Atemant rubbed.
In Fig. 6 ist in einem schematischen Flussdiagramm 23 ein denkbares Ausführungsszenario zur Durchführung eines Messverfahrens dargestellt. Nachdem die Atemantwort-Messanlage 1 im Schritt 24 eingeschaltet wurde, durchläuft die Atemantwort-Messanlage 1 zunächst einen Initialisierungsschritt 25. In diesem Initialisierungsschritt 25 werden zunächst diverse Selbsttests durchgeführt (beispielsweise wird die Strömungspumpe 15 eingeschaltet, und die Ventile 3 bis 7, 10 sowie der Pneumotachograph 14 werden auf ihre Funktion getestet). Weiterhin wird durch entsprechende An- Steuerung der diversen Einlassventile 3, 5, 6, 7 sowie des Auslassventils 4 ein bestimmtes Gasgemisch im geschlossenen Gaskreislauf 2 bereit gestellt. Dabei kann es sich insbesondere um ein Gasgemisch handeln, welches (annähernd) den Umgebungsbedingungen entspricht. FIG. 6 shows, in a schematic flow diagram 23, a conceivable execution scenario for carrying out a measuring method. After the respiratory response measuring system 1 has been switched on in step 24, the respiratory response measuring system 1 initially passes through an initialization step 25. In this initialization step 25, various self-tests are initially carried out (for example, the flow pump 15 is switched on, and the valves 3 to 7, 10 and Pneumotachograph 14 are tested for function). Furthermore, by appropriate activation of the various intake valves 3, 5, 6, 7 and of the exhaust valve 4, a specific gas mixture in the closed gas circuit 2 is provided. This may in particular be a gas mixture which (approximately) corresponds to the ambient conditions.
Nachdem die Initialisierung abgeschlossen ist (und hierbei kein Fehler fest- gestellt wurde) werden die Daten des Probanden 9 ermittelt, mithilfe der Bedieneinheit 35 in die Atemantwort-Messanlage 1 eingegeben, und der Proband 9 mit der Atemantwort-Messanlage verbunden 26. Danach wird der eigentliche Messzyklus 27 gestartet (im Flussdiagramm durch eine gestrichelte Linie angedeutet). Der Messzyklus 27 beginnt zunächst mit einer Beruhi- gungsphase 28, während der keine Messwerte gewonnen werden (bzw. bei der die gewonnenen Messwerte von der elektronischen Steuervorrichtung 34 anschließend nicht für die Berechnung der Ausgabewerte der Atemantwort- Messanlage 1 verwendet werden). Während der Beruhigungsphase 28 erhält der Proband 9 ein Gasgemisch, welches typischerweise in etwa dem von normaler Umgebungsluft entspricht. After the initialization has been completed (and no error has been detected in this case), the data of the subject 9 are determined, entered into the respiratory response measuring system 1 using the operating unit 35, and the test person 9 is connected to the respiratory response measuring system 26. Thereafter, the actual measuring cycle 27 started (indicated by a dashed line in the flowchart). The measuring cycle 27 initially begins with a calming phase 28 during which no measured values are obtained (or in which the measured values obtained from the electronic control device 34 are subsequently not used for calculating the output values of the respiratory response measuring system 1). During the calming phase 28, the subject 9 receives a gas mixture which typically corresponds approximately to that of normal ambient air.
Im Anschluss an die Beruhigungsphase 28 beginnt die Ruhemessung 29. Auch während der Ruhemessung 29 erhält der Proband 9 ein üblicherweise an die Umgebungsluft angenähertes Gasgemisch. Während der Ruhemes- sung 29 wird das für den Probanden 9 typische Ruheatmungsverhalten ermittelt. Dieses Atmungsverhalten in Ruhe ist für unterschiedliche Probanden 9 verschieden. Durch Berücksichtigung der im Laufe der Ruhemessung 29 gemessenen Daten kann der Ausgabewert der Atemantwort-Messanlage 1 genauer werden. Following the calming phase 28, the resting measurement 29 begins. Even during the resting measurement 29, the test person 9 receives a gas mixture which is usually approximated to the ambient air. During rest measurement 29, the typical tidal breathing behavior for the test person 9 is determined. This respiratory behavior at rest is different for different subjects 9. By taking into account the data measured in the course of the sleep measurement 29, the output value of the respiratory response measuring system 1 can become more accurate.
Der Verlauf von Beruhigungsphase 28 und Ruheatmung 29 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Um reproduzierbare Werte zu erhalten, ist es im Übrigen sinnvoll, dass das dem Probanden 9 zugeführte Gasgemisch mit etwa 22 Volumenprozent Sauerstoff sowie ca. 0,4 Volumenprozent Kohlendioxid ver- setzt ist (dies entspricht ungefähr der Zusammensetzung normaler Umgebungsluft). Nach dem Beenden der Ruhemessung 29 beginnt der eigentliche Hauptmesszyklus 30 (vergleiche Fig. 3). Beim vorliegend erläuterten Verfahren wird durch entsprechende Sauerstoffzufuhr über das Sauerstoff-Einlassventil 5 der Sauerstoffgehalt im geschlossenen Gaskreislauf 2 bei 40 Volumenprozent belassen. Dagegen wird der Kohlendioxidgehalt langsam und sukzessive auf einen Endwert von typischerweise 8 Volumenprozent Kohlendioxid erhöht. Die Erhöhung des Kohlendioxidanteils kann entweder durch die Atmung des Probanden 9 selbst erfolgen, oder aber zur Beschleunigung des Hauptmesszyklus 30 durch kontrollierte Zugabe von Kohlendioxid über das Kohlendioxid-Einlassventil 6 beschleunigt werden. The course of calming phase 28 and resting breathing 29 is shown in more detail in FIG. In order to obtain reproducible values, it is otherwise meaningful that the gas mixture supplied to the subject 9 is mixed with about 22% by volume of oxygen and about 0.4% by volume of carbon dioxide (this corresponds approximately to the composition of normal ambient air). After the quiescent measurement 29 has ended, the actual main measuring cycle 30 (see FIG. 3) begins. In the presently explained method, the oxygen content in the closed gas circuit 2 is left at 40% by volume via corresponding oxygen supply via the oxygen inlet valve 5. In contrast, the carbon dioxide content is slowly and successively increased to a final value of typically 8 percent by volume of carbon dioxide. The increase of the carbon dioxide content can either be done by the respiration of the subject 9 itself or accelerated to accelerate the main measurement cycle 30 by the controlled addition of carbon dioxide via the carbon dioxide inlet valve 6.
Zusätzlich sind weitere Abbruchkriterien vorgesehen, beispielsweise wenn der Proband 9 eine zu hohe Atemfrequenz, einen zu schnellen Puls oder andere physiologische Warnzeichen zeigt. In addition, further termination criteria are provided, for example if the subject 9 shows too high a respiratory rate, too fast a pulse or other physiological warning signs.
Nach dem Ende des Hauptmesszyklus 30 beginnt die Abklingphase 31 , bei der dem Probanden erneut Umgebungsluft zugeführt wird. Hierbei können weiterhin Messwerte erfasst werden, insbesondere um die Erholung des Probanden auf den Kohlendioxidreiz während des Hauptmesszyklus 30 zu überprüfen. Gegebenenfalls können die hierbei gewonnenen Werte gespeichert und für die Berechnung des Ausgabewerts verwendet werden. After the end of the main measuring cycle 30, the decay phase 31 begins, in which the subject again ambient air is supplied. In this case, further measured values can be recorded, in particular in order to check the recovery of the subject for the carbon dioxide stimulus during the main measuring cycle 30. If necessary, the values obtained here can be stored and used for the calculation of the output value.
Mit dem Ende der Abklingphase 31 endet der eigentliche Messzyklus 27, und der Proband 9 kann von der Atemantwort-Messanlage 32 getrennt werden. Währenddessen (oder danach) erfolgt die Berechnung des Ausgabewerts 33 mit anschließender Ausgabe des Ausgabewerts an der Bedieneinheit 35 der Atemantwort-Messanlage 1. Damit endet 36 das Messverfahren 23. Gegebenenfalls kann eine weitere Messung gestartet werden. In Fig. 2 sind typische Messdaten dargestellt, die im zeitlichen Verlauf einer Beruhigungsphase 28 mit einer anschließenden Ruhemessung 29 bei einem Probanden 9 aufgezeichnet wurden. Auf der Abszisse 38 ist dabei die Zeit in Minuten dargestellt, während längs der Ordinate 39 das Atemminutenvolu- men (AMV) des Probanden 9 in Litern pro Minute aufgetragen ist. Sowohl während der Beruhigungsphase 28, als auch während der Ruhemessung 29 erhält der Proband 9 Raumluft. Zunächst sind die Probanden 9 meist sehr nervös, was sich typischerweise in einer schnellen und flachen Atmung äußert. Dementsprechend zeigen die anfänglichen Messwerte in Fig. 2 ein ho- hes Atemminutenvolumen. Bereits nach kurzer Zeit beruhigen sich die Probanden 9, was ebenfalls gut anhand der in Fig. 2 dargestellten Daten ersichtlich ist. Als in der Praxis vorteilhafter Wert hat sich eine Vorlaufphase (Beruhigungsphase 28 und Ruhemessung 29 zusammengenommen) mit einer zeitlichen Länge von 5 Minuten bewährt. Dabei werden während der Be- ruhigungsphase 28 die gewonnenen Messwerte für die anschließende Berechnung des Ausgabewerts nicht berücksichtigt. Dem gegenüber werden die während der Ruhemessung 29 gewonnenen Messwerte als die individuellen Ruheatemwerte des jeweiligen Probanden 9 verwendet. Während des Hauptmesszyklus 30 wird der Kohlendioxidanteil sukzessive erhöht, während der Sauerstoffanteil des dem Probanden 9 zugeführten Gasgemischs konstant auf 40 Volumenprozent Sauerstoffgehalt eingeregelt wird. Erste Messungen haben gezeigt, dass verblüffenderweise - und entgegen bisheriger Annahmen - in aller Regel trotz steigender Kohlendioxid- konzentration zunächst keine Änderung des Atemverhaltens auftritt. Erst ab einem bestimmten Kohlendioxidgehalt 41 , der von Proband 9 zu Proband 9 unterschiedlich hoch ist, kommt es mit weiter steigender Kohlendioxidkonzentration des Gasgemischs zu einer Veränderung des Atemverhaltens, speziell zu einer Erhöhung des Atemminuntenvolumens. Dies ist insbeson- dere gut in Fig. 3 zu erkennen, bei der das Atemminutenvolumen in Litern pro Minute (längs der Ordinate 39 aufgetragen) gegen den Kohlendioxidge- halt in mmHg (längs der Abszisse 38 aufgetragen) dargestellt ist. Man erkennt deutlich, wie in einem Initialbereich 40 das Atemminutenvolumen AMV trotz unterschiedlichem Kohlendioxidgehalts annähernd gleich bleibt. Erst ab einem Kohlendioxidgrenzwert 41 tritt ein progressiver Bereich 42 auf, bei dem das Atemminutenvolumen mit steigendem Kohlendioxidgehalt ansteigt. With the end of the decay phase 31, the actual measurement cycle 27 ends, and the subject 9 can be disconnected from the respiratory response measurement system 32. In the meantime (or afterwards), the calculation of the output value 33 with subsequent output of the output value takes place on the operating unit 35 of the respiratory response measuring system 1. Thus, the measuring method 23 ends. 36 If appropriate, a further measurement can be started. FIG. 2 shows typical measurement data which were recorded in a temporal course of a calming phase 28 with a subsequent resting measurement 29 in a subject 9. The abscissa 38 shows the time in minutes, while along the ordinate 39 the respiratory minute volume (AMV) of the subject 9 is plotted in liters per minute. Both during the reassurance phase 28, and during the rest measurement 29, the subject receives 9 room air. First, the subjects 9 are usually very nervous, which is typically expressed in a quick and shallow breathing. Accordingly, the initial measurements in FIG. 2 show a high respiratory minute volume. After a short time, the subjects 9 calm down, which is also clearly evident from the data shown in FIG. As an advantageous value in practice, a preliminary phase (reassurance phase 28 and rest measurement 29 taken together) with a time length of 5 minutes has been proven. During the relaxation phase 28, the measured values obtained are not taken into account for the subsequent calculation of the output value. On the other hand, the measured values obtained during resting measurement 29 are used as the individual resting sensation values of the respective subject 9. During the main measuring cycle 30, the carbon dioxide content is successively increased, while the oxygen content of the sample 9 fed gas mixture is constantly adjusted to 40 percent by volume oxygen content. Initial measurements have shown that, surprisingly - and contrary to previous assumptions - as a rule, despite increasing carbon dioxide concentration, no change in the respiratory behavior initially occurs. Only from a certain carbon dioxide content 41, which is different from subject 9 to subject 9, it comes with increasing carbon dioxide concentration of the gas mixture to a change in the breathing behavior, especially to increase the respiratory minute volume. This can be seen particularly well in FIG. 3, in which the respiratory minute volume is plotted in liters per minute (plotted along the ordinate 39) against the carbon dioxide just in mmHg (plotted along the abscissa 38) is shown. It can be seen clearly how, in an initial region 40, the minute ventilation volume AMV remains approximately the same despite different carbon dioxide contents. Only starting from a carbon dioxide limit value 41, a progressive region 42 occurs, in which the respiratory minute volume increases with increasing carbon dioxide content.
In Fig. 4 ist der progressive Bereich 42 der Fig. 3 vergrößert dargestellt. Wie man in Fig. 4 gut erkennen kann, lässt sich der progressive Bereich 42 in etwa durch eine lineare Ausgleichsgerade annähern. 4, the progressive region 42 of FIG. 3 is shown enlarged. As can be clearly seen in FIG. 4, the progressive region 42 can be approximately approximated by a linear regression line.
Versuche haben ergeben, dass nicht nur das Atemminutenvolumen im Ruhezustand 28, 29 (bzw. im Initialbereich 40 während des Hauptmesszyklus 30) von Proband 9 zu Proband 9 unterschiedlich ist. Vielmehr variiert auch der Kohlendioxidgrenzwert 41 von Proband 9 zu Proband 9. Darüber hinaus ist auch die Steigung der linearen Ausgleichsgerade 43 von Proband 9 zu Proband 9 unterschiedlich. Experiments have shown that not only the respiratory minute volume in the idle state 28, 29 (or in the initial region 40 during the main measurement cycle 30) from subject 9 to subject 9 is different. Rather, the carbon dioxide limit value 41 also varies from subject 9 to subject 9. In addition, the slope of the linear correction straight 43 from subject 9 to subject 9 is also different.
Versuche haben ergeben, dass insbesondere die Steigung der linearen Ausgleichsgerade 43 (welche nach dem Kohlendioxidgrenzwert 41 liegt) mit dem Schweregrad der COPD und dem Auftreten von Hypoventilation korrelieren. Experiments have shown that in particular the slope of the linear regression line 43 (which lies below the carbon dioxide limit 41) correlates with the severity of COPD and the occurrence of hypoventilation.
Erste Versuche haben ergeben, dass Probanden mit einem COPD- Schweregrad von 0 oder I eine durchschnittliche Steigung der linearen Aus- gleichsgerade 43 von x > 1 ,75 Liter pro Minute pro mmHg aufweisen. Probanden 9 mit einem COP D-Schweregrad von Il weisen eine Steigung der linearen Ausgleichsgerade 43 von 1 ,75 > x > 1 ,1 auf. Probanden 9 mit einem COP D-Schweregrad von III weisen eine Steigung der linearen Ausgleichsgerade 43 von 1 ,1 > x > 0,7 auf. Probanden 9 mit einem COP D-Schweregrad von IV weisen eine Steigung der linearen Ausgleichsgeraden 43 von x < 0,7 auf. Die gegebenen Werte beruhen auf Messungen mit lediglich 20 COPD- Patienten. Die angegebenen Werte stellen somit lediglich einen ersten Hinweis dar. Im Rahmen einer klinischen Reihenuntersuchung können sich hier durchaus noch andere Grenzwerte ergeben. Initial tests have shown that subjects with a COPD severity of 0 or I have an average slope of the linear regression line 43 of x> 1.75 liters per minute per mmHg. Subjects 9 with a COP D severity of Il have a slope of the linear equalizer 43 of 1.75>x> 1.1. Subjects 9 with a COP D severity of III have a slope of the linear balance straight 43 of 1.1>x> 0.7. Subjects 9 with a COP D severity of IV have a slope of the linear regression line 43 of x <0.7 on. The given values are based on measurements with only 20 COPD patients. The values given are thus only a first indication. In the context of a clinical screening, there may well be other limits.
Beim vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Kohlendioxidgrenzwert 41 als der Punkt definiert, bei dem erstmals eine Überschreitung des AMV-Ruhewerts um mehr als das Zweifache der Standardabweichung aus der Ruhemessung 29 auftritt. Die Steigung der linearen Ausgleichsgera- de 43 wird durch lineare Regression ermittelt. In the presently illustrated embodiment, the carbon dioxide limit value 41 is defined as the point at which, for the first time, an excess of the AMV quiescent value by more than twice the standard deviation from the quiescent measurement 29 occurs. The slope of the linear compensator 43 is determined by linear regression.
Erste Studien haben darüber hinaus ergeben, dass auch der sogenannte Atemantrieb (P01 ) eine ähnliche lineare Steigung gegenüber einer Veränderung des Kohlendioxidgehalts aufweist, wie das Atemminutenvolumen. Die- ser Zusammenhang ist in Fig. 5 näher dargestellt, in der der Atemantrieb (gemäß üblicher medizinischer Definition; längs der Ordinate 39 aufgetragen) gegenüber der Kohlendioxidkonzentration (längs der Abszisse 38 aufgetragen) dargestellt ist. Initial studies have also shown that the so-called respiratory drive (P01) has a similar linear slope to a change in carbon dioxide content, such as the minute volume. This relationship is illustrated in more detail in Fig. 5, in which the respiratory drive (according to the usual medical definition, plotted along the ordinate 39) against the carbon dioxide concentration (plotted along the abscissa 38) is shown.
1 Atemantwort-Messanlage 23 Flussdiagramm 1 Respiratory Response Measurement System 23 Flowchart
2 geschlossener Gaskreislauf 24 Start  2 closed gas cycle 24 Start
3 Einlassventil 25 25 Initialisierung  3 inlet valve 25 25 initialization
4 Auslassventil 26 Anschließen des Probanden 4 outlet valve 26 Connecting the subject
5 Sauerstoff-Einlassventil 27 Messzyklus 5 oxygen inlet valve 27 measuring cycle
6 Kohlendioxid-Einlassventil 28 Beruhigungsphase  6 carbon dioxide inlet valve 28 calming phase
7 Stickstoff-Einlassventil 29 Ruhemessung  7 Nitrogen inlet valve 29 Sleep measurement
8 Mundstück 30 30 Hauptmesszyklus  8 Mouthpiece 30 30 Main measuring cycle
9 Proband 31 Abklingphase  9 Subject 31 Decay phase
10 Wechselventil 32 Abklemmen des Patienten 10 Shuttle valve 32 Disconnecting the patient
1 1 Luftsack 33 Berechnung 1 1 Airbag 33 Calculation
12 Verbindungsöffnung 34 elektronische Steuervorrich¬ 12 connection opening 34 electronic Steuervorrich¬
13 Gehäuse 35 tung 13 housing 35 tung
14 Pneumotachograph 35 Bedieneinheit  14 Pneumotachograph 35 Control unit
15 Strömungspumpe 36 Ende  15 flow pump 36 end
16 Strömungskreislauf 37 Leitungen  16 flow circuit 37 lines
17 Druckwellendämpfer 38 Abszisse  17 pressure wave damper 38 abscissa
18 Fremdgaseinleitung 40 39 Ordinate  18 Foreign gas introduction 40 39 ordinate
19 Kohlendioxidabsorber 40 Initialbereich  19 Carbon dioxide absorber 40 Initial area
20 Kondensor 41 Kohlendioxidgrenzwert 20 condenser 41 carbon dioxide limit
21 Atemgassensor 42 Progressiver Bereich21 Respiratory gas sensor 42 Progressive range
22 Atemantriebssensorik 43 lineare Ausgleichsgerade 22 respiratory drive sensors 43 Linear straight line

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1 . Verfahren (23) zur Ansteuerung einer Messvorrichtung (1 ) zur Erfassung physiologischer Werte der Atmung einer Person (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1 ) ein Gasgemisch ausgibt, wobei während zumindest einer Hauptmessphase (30) die Konzentration zumindest eines ersten Gases des Gasgemischs zumindest zeitweise konstant gehalten wird und die Konzentration zumindest eines zweiten Gases des Gasgemischs zumindest zeitweise ver- ändert wird, wobei es sich bei zumindest einem ersten Gas um Sauerstoff handelt und es sich bei zumindest einem zweiten Gas um Kohlendioxid handelt, und wobei während der Hauptmessphase (30) eine Mehrzahl von Einzelmesswerten erfasst wird, wobei die Einzelmesswerte jeweils in einem einzelnen Datensatz gespeichert werden. 1 . Method (23) for controlling a measuring device (1) for detecting physiological values of the respiration of a person (9), characterized in that the measuring device (1) outputs a gas mixture, wherein during at least one main measuring phase (30) the concentration of at least one first gas of the gas mixture is kept constant at least temporarily and the concentration of at least one second gas of the gas mixture is at least temporarily changed, wherein at least one first gas is oxygen and at least one second gas is carbon dioxide, and wherein during the Hauptmessphase (30) a plurality of individual measured values is detected, wherein the individual measured values are each stored in a single record.
2. Verfahren (23) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Datensätze zur Ausgabe zumindest eines Ausgabewerts rechnerisch miteinander verknüpft werden. 2. The method (23) according to claim 1, characterized in that the individual data sets are linked to each other for the output of at least one output value.
3. Verfahren (23) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelmesswerte gemeinsam mit zumindest einem Messparameter jeweils einen einzelnen Datensatz bilden. 3. Method (23) according to claim 1 or 2, characterized in that the individual measured values together with at least one measuring parameter each form a single data record.
4. Verfahren (23) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Einzelmesswert der Gruppe entnommen ist, die den an einem Mundstück (8) nachgefragten Durch- satz an Gasgemisch pro Zeiteinheit, die Atemgeschwindigkeit und die Atemfrequenz umfasst. 4. Method (23) according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one individual measured value is taken from the group which satisfies the demand at a mouthpiece (8). set of gas mixture per unit time, the respiratory rate and the respiratory rate includes.
5. Verfahren (23) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Konzentration zumindest eines zweiten Gases des im Gasgemisch langsam im Verhältnis zur Atemgeschwindigkeit des Probanden erfolgt. 5. The method (23) according to any one of the preceding claims, characterized in that the change in the concentration of at least one second gas in the gas mixture takes place slowly in relation to the breathing rate of the subject.
6. Verfahren (23) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der zumindest einen Hauptmessphase (30) zumindest eine Vormessphase (29) vorangeht, während der die Konzentration des ersten Gases und/oder die Konzentration des zweiten Gases zumindest zeitweise nicht verändert wird, bevorzugt die Gesamtzusammensetzung des Gasgemischs zumindest zeitweise nicht verändert wird, und während der bevorzugt eine Mehrzahl von Einzelmesswerten erfasst wird, wobei die Einzelmesswerte jeweils in einem einzelnen Datensatz gespeichert werden, wobei die Datensätze zur Bestimmung der Länge der Vormessphase (29) verwendet werden und/oder in die Berechnung des zumindest einen Ausgabewertes eingehen. 6. Method (23) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least one main measuring phase (30) precedes at least one pre-measuring phase (29) during which the concentration of the first gas and / or the concentration of the second gas at least temporarily is not changed, preferably the total composition of the gas mixture is at least temporarily not changed, and while preferably a plurality of individual measured values is recorded, wherein the individual measured values are each stored in a single record, the data sets used to determine the length of Vormessphase (29) be and / or enter into the calculation of the at least one output value.
7. Verfahren (23) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der zumindest einen Hauptmessphase (30) und/oder zumindest einer der zumindest einen Vor- messphase (29), bevorzugt zumindest einer der zumindest einen Vormessphase (29) zumindest eine Vorlaufphase (28) vorangeht, während der die Konzentration des ersten Gases und/oder die Konzentration des zweiten Gases zumindest zeitweise nicht verändert wird, bevorzugt die Gesamtzusammensetzung des Gasgemischs zumindest zeitweise nicht verändert wird, und während der eine Mehrzahl von7. Method (23) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least one main measurement phase (30) and / or at least one of the at least one pre-measurement phase (29), preferably at least one of the at least one pre-measurement phase (29). precedes at least one preliminary phase (28) during which the concentration of the first gas and / or the concentration of the second gas is at least temporarily not changed, preferably the total composition of the gas mixture is at least temporarily not changed, and during the plurality of
Einzelmesswerten erfasst wird, wobei die Einzelmesswerte jeweils in einem einzelnen Datensatz gespeichert werden, und wobei die Datensätze zur Bestimmung der Länge der Vorlaufphase (28) und/oder zur Bestimmung der Länge der Vormessphase (29) verwendet werden, jedoch nicht in die Berechnung des zumindest einen Ausgabe- wertes eingehen. Individual measured values is recorded, with the individual measured values in each case in are stored in a single data record, and wherein the data sets are used to determine the length of the preliminary phase (28) and / or to determine the length of the pre-measurement phase (29), but do not enter into the calculation of the at least one output value.
8. Verfahren (23) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des zumindest einen Ausgabewertes insbesondere eine Änderungsrate (42) und/oder eine Verände- rung der Änderungsrate (41 ) der Einzelmesswerte, bevorzugt eine8. Method (23) according to one of the preceding claims, characterized in that for determining the at least one output value in particular a rate of change (42) and / or a change in the rate of change (41) of the individual measured values, preferably one
Änderungsrate (42) und/oder eine Veränderung der Änderungsrate (41 ) der Einzelmesswerte während der zumindest einen Hauptmessphase (30), eingeht. Rate of change (42) and / or a change in the rate of change (41) of the individual measured values during the at least one main measuring phase (30), received.
9. Verfahren (23) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptmessphase (30) durch eine Abbruchbedingung beendet wird, welche vorzugsweise der Gruppe von Abbruchbedingungen (30) entnommen ist, welche eine definierte Zeitdauer, ein Überschreiten einer Gaskonzentration, ein Überschreiten einer kritischen Gaskonzentration und ein Überschreiten zumindest eines kritischen physiologischen Werts umfasst. 9. Method (23) according to one of the preceding claims, characterized in that the main measuring phase (30) is terminated by a termination condition, which is preferably taken from the group of termination conditions (30), which includes a defined period of time, exceeding a gas concentration Exceeding a critical gas concentration and exceeding at least one critical physiological value comprises.
10. Verfahren (23) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der zumindest einen Haupt- messphase (30) zumindest eine Abklingphase (31 ) nachgeschaltet ist, während der bevorzugt das Gasgemisch auf annähernde Umgebungsbedingungen angepasst wird. 10. The method according to claim 1, wherein at least one of the at least one main measurement phase is followed by at least one decay phase, while the gas mixture is preferably adjusted to approximate ambient conditions.
1 1 . Verfahren (23) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der zumindest einen Ausga- bewerte einen Schweregrad für zumindest eine Lungenerkrankung und/oder zumindest für eine Atemwegserkrankung angibt. 1 1. Method (23) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the at least one output rates a severity level for at least one lung disease and / or at least for a respiratory disease condition.
12. Vorrichtung (1 ) zur Erfassung physiologischer Werte der Atmung einer Person, aufweisend zumindest eine Gaskonzentrationsdosiervorrich- tung (3, 4, 5, 6, 7, 19), zumindest eine Messeinrichtung (14, 21 , 22), welche zumindest einen physiologischen Einzelmesswert der Atmung einer Person erfasst, sowie zumindest eine Datenverarbeitungsvorrichtung (34), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie ein Verfahren (23) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 durchführen kann. 12. A device (1) for detecting physiological values of the respiration of a person, comprising at least one Gaskonzentrationsdosiervorrich- device (3, 4, 5, 6, 7, 19), at least one measuring device (14, 21, 22), which at least one physiological Single measured value of the breathing of a person detected, and at least one data processing device (34), characterized in that the device (1) is designed and arranged such that it can perform a method (23) according to one of claims 1 to 1 1.
13. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch zumindest eine Gaskonzentrationsdosiervorrichtung für jedes Gas eines Gasge- mischs, besonders bevorzugt für jedes veränderliche und/oder relevante Gas eines Gasgemischs. 13. Device (1) according to claim 12, characterized by at least one gas concentration metering device for each gas of a gas mixture, particularly preferably for each variable and / or relevant gas of a gas mixture.
14. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch zumindest einen geschlossenen Gaskreislauf (2) und/oder zumindest ein Luftumwälzungsmittel (15) und/oder zumindest ein Gaszugabemittel (3, 5, 6, 7) und/oder zumindest ein Gasentfernungsmittel (4, 19) und/oder zumindest ein Gasdurchsatzmessgerät (14) und/oder zumindest ein Entfeuchtungsmittel (20) und/oder zumindest ein Volumenausgleichsmittel (1 1 ). 14. Device (1) according to claim 12 or 13, characterized by at least one closed gas circuit (2) and / or at least one air circulation means (15) and / or at least one gas addition means (3, 5, 6, 7) and / or at least one Gas removal means (4, 19) and / or at least one gas flow meter (14) and / or at least one dehumidifying means (20) and / or at least one volume equalizing means (1 1).
15. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch ein Gasvolumen, welches zumindest gleich groß, vorzugsweise größer, besonders vorzugsweise signifikant größer als das Lungenvolumen eines Menschen ist. 15. Device (1) according to any one of claims 12 to 14, characterized by a gas volume which is at least the same size, preferably larger, particularly preferably significantly larger than the lung volume of a human.
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