DE10352652A1

DE10352652A1 - Breathing apparatus breath flow volume sensor has bidirectional ultrasonic sensor in fY piece flow chamber

Info

Publication number: DE10352652A1
Application number: DE2003152652
Authority: DE
Inventors: Artur Dr. Kuo; Tilman Von Blumenthal; Henning Gerder; Hans-Ullrich Hansmann
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draeger Medical GmbH
Priority date: 2003-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2005-06-30
Also published as: DE20321641U1

Abstract

A breathing apparatus breath flow volume sensor is fitted in the flow chamber of the inspired and expired air (5, 7) connection Y piece and uses ultrasonic (1) waves with a bi directional non orthogonal measurement path (9) to give an electrical signal representing the sum of in and out flows that is not influenced by the base flow.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Atemvolumenstromsensor für ein Beatmungsgerät.The The present invention relates to a respiratory volume flow sensor for a ventilator.

Bisher wird der Volumenstrom des Patienten entweder (a) als Bilanz aus den Messwerten von zwei Sensoren, die den inspiratorischen und den exspiratorischen Volumenstrom separat voneinander im Beatmungsgerät erfassen, ermittelt oder (b) mit Hilfe eines dritten Sensors gemessen, der direkt am Patientenzugang hinter dem sogenannten Y-Stück liegt. In dem Y-Stück vereinigen sich die Leitungen für den inspiratorischen und exspiratorischen Volumenstrom aus dem Beatmungsgerät zu einer einzigen Leitung, an die der Beatmungsschlauch angeschlossen ist.So far the patient's flow rate is either (a) as a balance the readings of two sensors, the inspiratory and the capture expiratory flow separately in the ventilator, determined or (b) measured by means of a third sensor, the directly behind the patient access behind the so-called Y-piece. Unite in the Y-piece the lines for the inspiratory and expiratory volume flow from the ventilator to one single line to which the breathing tube is connected.

Die beiden oben genannten Messprinzipien sind mit unterschiedlichen Eigenschaften behaftet.The Both of the above measuring principles are different Properties tainted.

Werden die Volumenströme im Beatmungsgerät getrennt für den inspiratorischen und den exspiratorischen Volumenstrom gemessen, so werden die von den Sensoren gemessenen Signale zur Ermittlung einer Volumenstrom-Summe oder -Bilanz (unter Summe der Volumenströme soll hier die bei Berücksichtigung der Strömungsrichtungvorzeichen richtige Addition verstanden werden, d.h. bei entgegengesetzten Strömungen die Differenz der Absolutwerte der Volumenströme) verrechnet. Allerdings stellt dies hohe Anforderungen an den Gleichlauf und die Stabilität der Sensoren im Hinblick auf deren Signalnullpunkt, Linearität und Verstärkung, da Abweichungen der beiden Sensoren voneinander sich direkt in die Summe der Volumenströme fortpflanzen. Wird in dem Atemkreissystem mit einer zusätzlichen Basisströmung oder Basis-Flow (kontinuierlicher Fluss innerhalb des Beatmungskreissystems ohne Beteiligung des Patienten, was zur besseren Vermischung der Gase dient) gearbeitet, der in der Größenordnung des Patientenvolumenstroms liegt, wird die Genauigkeit des durch Summenbildung (d.h. die Differenzbildung von zwei großen, mit voneinander unabhängigen Fehlern behafteten Absolutwerten) errechneten Patientenvolumenstroms so gering, dass eine zeitliche Integration nicht mehr sinnvoll ist.Become the volume flows in the ventilator separate for measured the inspiratory and expiratory flow rate, Thus, the signals measured by the sensors for determination a volumetric flow total or balance (under sum of the volumetric flows should here the considering the flow direction sign correct addition, i. at opposite currents the difference between the absolute values of the volume flows). Indeed This places high demands on the synchronization and the stability of the sensors with regard to their signal zero point, linearity and gain, since deviations of two sensors from each other directly into the sum of the volume flows propagate. Used in the breathing circuit with an additional base flow or Basic flow (continuous flow within the ventilation loop system without involvement of the patient, resulting in better mixing of the Gases serving), which is of the order of magnitude of the patient's volume flow is the accuracy of the summation (i.e., the difference of two big, with independent Faulty absolute values) calculated patient volume flow so small that a temporal integration no longer makes sense.

Die Verwendung eines dritten Sensors direkt am Patientenzugang vermeidet die oben genannten Nachteile, bedingt aber durch das für den Aufbau des Sensors benötigte Leitungsstück zusätzliches Volumen, das sich gegenüber dem Beatmungsschlauch alleine als zusätzliches Totraumvolumen auswirkt. Dieses Totraumvolumen verhält sich bei der Beatmung als Pendelvolumen, das lediglich hin- und herfließt und den Frischgasanteil verringert und nicht an dem Basis-Flow teilnimmt. Weiterhin muss dieser Sensor, wenn sein Ausgangssignal zur zeitlichen Integration der Volumenströme zu Volumina dienen soll, eine eindeutige Richtungserkennung der Strömung ermöglichen, damit die Integration mit dem jeweils richtigen Vorzeichen erfolgt. Jetzt benötigen die bisher verwendeten Druckabfall- oder Wärmetransport-Sensoren (Hitzdraht-Anemometer, wie beispielsweise in DE 101 04 462 A1 beschrieben) eine Beruhigung und Gleichrichtung der Strömung, um möglichst konstante Strömuungsbedingungen frei von Turbulenzen zu erzeugen, wobei die strömungsleitenden Elemente entweder erheblichen Totraum oder einen erheblichen Druckabfall verursachen.The use of a third sensor directly at the patient access avoids the above-mentioned disadvantages, but requires due to the line piece required for the construction of the sensor additional volume, which acts against the breathing tube alone as an additional dead space volume. This dead space volume behaves during ventilation as a pendulum volume, which only flows back and forth and reduces the fresh gas content and does not participate in the base flow. Furthermore, if its output signal is to be used for temporal integration of the volume flows into volumes, this sensor must enable unambiguous directional recognition of the flow, so that the integration takes place with the respective correct sign. Now the previously used pressure drop or heat transfer sensors (hot wire anemometers, such as in DE 101 04 462 A1 described) a calming and rectifying the flow to generate the most constant flow conditions free of turbulence, the flow-conducting elements either cause significant dead space or a significant pressure drop.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Atemvolumenstromsensor zu schaffen, mit dem der tatsächliche Patienten-Volumenstrom unter Vermeidung von zusätzlichem Totraum und pneumatischem Widerstand messbar ist.It Object of the present invention, a tidal flow sensor to create, with which the actual Patient flow while avoiding additional Dead space and pneumatic resistance is measurable.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient der Atemvolumenstromsensor mit den Merkmalen von Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.to solution This task is served by the tidal flow sensor with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are in the subclaims specified.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in das Y-Stück ein Sensoraufbau integriert ist, der auf die Messgröße der Summe der in spiratorischen und exspiratorischen Volumenströme direkt anspricht und ein für diese Summe (wobei der Begriff Summe der Volumenströme hier auch als Volumenstrombilanz oder Nettovolumenstrom bezeichnet werden kann) repräsentatives elektrisches Signal erzeugt, ohne dabei von einer die inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme etwa überlagernden Basisströmung (Basis-Flow) beeinflusst zu werden.According to the invention, it is provided that in the Y-piece a sensor structure is integrated, which is based on the measured value of the sum that in spiratory and expiratory flows directly appeals and one for this sum (where the term sum of the volume flows here also referred to as volume flow balance or net volume flow can) representative produces electrical signal without being inspired by one and expiratory flow rates about overlapping base flow (Basic flow) to be influenced.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Sensoraufbau zwei Ultraschallwandler (Transducer) auf, die zwischen sich eine Messstrecke definieren, die die inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme oder den Patientenvolumenstrom zumindest teilweise durchläuft, wobei die Richtung der Messstrecke nicht senkrecht zu der Richtung der inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme oder des Patientenvolumenstroms liegt. Mit dem Sensoraufbau kann die Laufzeit der Ultraschallwellen bei der Durchschallung der inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströmung erfasst werden, die direkt ein Maß für die Summe der inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme liefert. Bei der Durchschallung der Messstrecke wird die Schallausbreitung durch die eine Strömung (stromabwärts) beschleunigt und durch die entgegengesetzte andere Strömung (stromaufwärts) verzögert, so dass sich aus der Laufzeit direkt ein Maß für die Volumenstromsumme oder Volumenstrombilanz ableiten lässt. Der Sensoraufbau liefert damit direkt ein Signal, das für die Volumenstromsumme oder die Volumenstrombilanz repräsentativ ist, ohne dass Signale oder Messwerte von zwei unabhängigen Sensoren miteinander verrechnet werden müssten.In a preferred embodiment, the sensor structure comprises two ultrasound transducers (transducers) which define between them a measurement path which at least partially passes through the inspiratory and expiratory volume flows or the patient volume flow, the direction of the measurement path not perpendicular to the direction of the inspiratory and expiratory flow rates the patient volume flow is. With the sensor design, the transit time of the ultrasound waves can be recorded during the transmittance of the inspiratory and expiratory volume flow, which directly provides a measure of the sum of the inspiratory and expiratory flow rates. During the sound transmission through the measuring section, the sound propagation through the one flow (downstream) is accelerated and delayed by the opposite other flow (upstream), so that a measure of the volume flow total or volumetric flow balance can be derived directly from the running time. The sensor structure thus directly supplies a signal which is representative of the total flow or the volume flow balance, without signals or measurement values of two independent sensors would have to be offset against each other.

Bei der Verwendung von Ultraschallwandlern in dem Sensoraufbau kann die Messstrecke entweder schräg zur Senkrechten auf den Volumenstromrichtungen, insbesondere parallel/antiparallel zu diesen durch getrennt geführte inspiratorische und exspiratorische Volumenströme verlaufen oder in nicht senkrechter Richtung direkt durch den Patientenvolumenstrom. In beiden Fällen wird so durch den Sensoraufbau als Messgröße ein Maß für die Summe der inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme ohne Einfluss durch eine etwa vorhandene, die exspiratorischen und inspiratorischen Volumenströme überlagernde Basisströmung erfasst.at the use of ultrasonic transducers in the sensor assembly can the measuring section either diagonally to the perpendicular to the flow directions, in particular parallel / anti-parallel to these separately conducted inspiratory and expiratory volumetric flows or in non-vertical Direction directly through the patient's volume flow. In both cases, so a measure of the sum of the inspiratory through the sensor structure as a measured variable and expiratory flow rates without influence by any existing, the expiratory and superimposed on inspiratory volume flows base flow detected.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass die Messstrecke die Volumenströme vollständig durchläuft. Vielmehr ist es ausreichend, wenn jeweils nur ein Teil der Volumenströme durchlaufen wird, da sich auch daraus ein Maß für die Volumenstrombilanz ableiten lässt. Dazu wird es aber in der Regel notwendig sein, zu Beginn einmalig eine Kalibrierung oder Eichung des Sensoraufbaus und seiner Auswerteelektronik dahingehend durchzuführen, dass aus dem erfassten Sensorsignal über eine anderweitige Messung der Summe der inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme der Funktionszusammenhang ermittelt wird, mit dem das von dem Sensoraufbau erzeugte elektrische Signal mit der Summe der inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme verknüpft ist. Eine solche Kalibrierung oder Eichung muss für eine gegebene Gerätekonfiguration einmal vorab bestimmt werden, um die gerätespezifischen geometrischen Gegebenheiten zu erfassen und aus dem Sensorsignal die gewünschte Volumenstrombilanz ableiten zu können.It It is not absolutely necessary that the measuring section completely traverses the volume flows. Much more it is sufficient if in each case only a part of the volume flows through since this also gives a measure of the volumetric flow balance leaves. But it will usually be necessary to do this at the beginning a calibration or calibration of the sensor assembly and its evaluation to do so that from the detected sensor signal via another measurement the sum of the inspiratory and expiratory flow rates of the functional relationship is determined, with the generated by the sensor assembly electrical Signal is linked to the sum of the inspiratory and expiratory flow rates. Such a calibration or calibration must be done once for a given device configuration be determined in advance to the device-specific geometric To detect conditions and from the sensor signal, the desired volumetric flow to derive.

Bei der Verwendung von Ultraschallwandlern besteht ein weiterer Vorteil gegenüber herkömmlichen Strömungssensoren (wie etwa Hitzdraht-Anemometer) darin, dass die Schallausbreitung in den zu messenden Medien nicht konzentriert oder gebündelt ist, sondern eher divergent ist. Der als Empfänger fungierende Ultraschallwandler empfängt somit auf seiner ganzen Detektorfläche Ultraschallwellen von dem in diesem Fall als Sender fungierenden gegenüberliegenden Ultraschallwandler. Die "Messstrecke" ist insofern nicht im geometrischen Sinne eine "Strecke", sondern eher ein zylindrisches Volumen, dessen Durchmesser oder Querabmessungen durch die Detektorfläche des empfangenden Ultraschallwandlers festgelegt ist. Dadurch ist der Sensoraufbau integrierend über einen ganzen Raumbereich sensitiv, während bei herkömmlichen Sensoren, wie etwa Hitzdraht-Anemometern, nur eine punktuelle Sensitivität für den Volumenstrom bzw. die punktuelle Strömungsgeschwindigkeit gegeben ist. Dadurch liefert der bevorzugte Sensoraufbau ein besser gemitteltes, weniger fluktuationsanfälliges Ergebnis als herkömmliche Sensoren.at the use of ultrasonic transducers is another advantage across from usual flow sensors (such as hot wire anemometer) in that the sound propagation is not concentrated or bundled in the media to be measured, but rather divergent. The ultrasonic transducer acting as a receiver receives Thus, on its entire detector surface ultrasonic waves of the in this case acting as a transmitter opposite ultrasonic transducer. The "measuring section" is not so far in the geometrical sense a "route", but rather a cylindrical volume, its diameter or transverse dimensions through the detector surface of the receiving ultrasonic transducer is determined. This is the sensor structure integrating over an entire spatial area sensitive, while in conventional Sensors, such as hot wire anemometers, only a one-time sensitivity to the flow rate or the punctual flow velocity given is. As a result, the preferred sensor construction provides a better averaged, less fluctuation prone result than conventional Sensors.

Bei einem Sensoraufbau mit Ultraschallwandlern wird das Prinzip der Laufzeitunterschiede bei der Durchschallung der Strömung mit Ultraschall stromaufwärts und stromabwärts durch den inspiratorischen und exspiratorischen Volumenstrom oder durch den inspiratorischen und exspiratorischen Patientenvolumenstrom gewählt. Die Geschwindigkeit der Schallausbreitung wird in eine Richtung von der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums unterstüzt (stromabwärts) und in der anderen Richtung verringert (stromaufwärts). Wird Die Messung in beiden Richtungen durchgeführt, wobei die Ultraschallwandler oder Transducer die Funktionen von Sender und Empfänger wechselseitig wahrnehmen, so sind die Einflüsse des Mediums wie Schallgeschwindigkeit und deren Abhängigkeiten von äußeren Parametern von geringerer Bedeutung. Zusätzlich kann die Messung der Schallgeschwindigkeit Rückschlüsse auf die Gasart ermöglichen.at A sensor structure with ultrasonic transducers is the principle of Run-time differences in the flow through the flow with Ultrasound upstream and downstream through the inspiratory and expiratory flow or through the inspiratory and expiratory patient volume flow selected. The speed of sound propagation is in one direction from the flow velocity the medium supports (downstream) and in the other direction decreases (upstream). Will the measurement in both directions carried out, wherein the ultrasonic transducers or transducers perform the functions of Sender and receiver perceive each other, so are the influences of the medium as the speed of sound and their dependencies from outside parameters of lesser importance. additionally For example, the measurement of the speed of sound allows conclusions to be drawn about the type of gas.

Durch die vorgesehene Integration des Sensoraufbaus in das ohnehin vorhandene Y-Stück wird eine Minimierung des Totraumvolumens erreicht. Die Kombination von Y-Stück und Messraum ermöglicht die Minimierung des Bauraums, der für Y-Stück und Atemvolumenstromsensor insgesamt benötigt wird, und eine starke Reduzierung des Totraumes für den Patientenvolumenstrom bei den periodischen Strömungsrichtungswechseln. Die bevorzugte Anwendung von Ultraschallsensoren in dem Atemstromvolumensensor ermöglicht ein richtungssensitives, integratives Messverfahren, das eindeutige (und nicht abgeleitete) Richtungsinformationen des Volumenstroms unmittelbar erfasst. Ferner wird ein größerer Bereich der Strömung als z.B. bei einem Hitzdraht-Anemometer in die Messung mit einbezogen, wodurch die Messung gegenüber Strömungsfluktuationen unabhängiger wird. Die Verwendung des richtungssensitiven Ultraschall-Sensoraufbaus ermöglicht die Reihenanordnung der Inspirations- und Exspirationsvolumenströme. Hierdurch wird eine physikalisch richtige Summenbildung oder Bilanz der Volumenströme direkt messbar.By the planned integration of the sensor assembly in the already existing Y-piece a minimization of the dead space volume is achieved. The combination from Y-piece and measuring room allows the Minimizing the space required for Y-piece and tidal flow sensor total needed and a large reduction in dead space for patient volume flow at the periodic flow direction changes. The preferred application of ultrasonic sensors in the respiratory flow volume sensor allows a direction-sensitive, integrative measuring method, the unique (and not derived) directional information of the flow rate directly detected. It also becomes a larger area the flow as e.g. in a hot-wire anemometer included in the measurement, thereby the measurement opposite flow fluctuations independent becomes. The use of the directionally sensitive ultrasonic sensor assembly allows the series arrangement of inspiratory and expiratory volume flows. hereby is a physically correct summation or balance of the flow rates directly measurable.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen erläutert, in denen:The Invention will be described below with reference to embodiments in the drawings explained in which:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Atemvolumenstromsensors mit Y-Stück und Sensoraufbau im Querschnitt zeigt; 1 shows a schematic representation of an embodiment of the tidal volume flow sensor with Y-piece and sensor structure in cross section;

2 ein Detail eines alternativen Sensoraufbaus bei einem 1 enstprechenden Y-Stück zeigt; 2 a detail of an alternative sensor construction in a 1 corresponding Y-piece shows;

3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Atemstromvolumensensors mit Y-Stück mit integriertem Sensoraufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt; 3 a schematic Querschnittsdar dar shows a position of a Y-piece airflow volume sensor with integrated sensor structure according to another embodiment;

4 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Atemstromvolumensensors mit Y-Stück mit integriertem Sensoraufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt; 4 shows a schematic cross-sectional view of a Y-piece airflow volume sensor with integrated sensor structure according to another embodiment;

5 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Atemstromvolumensensors mit Y-Stück mit integriertem Sensoraufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt; und 5 shows a schematic cross-sectional view of a Y-piece airflow volume sensor with integrated sensor structure according to another embodiment; and

6 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Atemstromvolumensensors mit Y-Stück mit integriertem Sensoraufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt. 6 a schematic cross-sectional view of a respiratory flow volume sensor with Y-piece with integrated sensor structure according to another embodiment shows.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Y-Stück eines Beatmungssystems für einen Patienten 8. In das Y-Stück tritt der inspiratorische Volumenstrom 5 an einem Anschluss 4 ein und der exspiratorische Volumenstrom 7 an einem Anschluss 6 aus. Bei der dargestellten Ausführungsform werden der inspiratorische Volumenstrom 5 und der exspiratorische Volumenstrom 7 in dem Y-Stück zunächst getrennt in einer koaxial zueinander verlaufenden Leitungsanordnung geführt, wobei sich die Volumenströme 5 und 7 am Ende des Y-Stücks zum Beatmungsschlauch 2 hin zu dem Patientenvolumenstrom 3 vereinigen. 1 shows a schematic cross section through a Y-piece of a ventilation system for a patient 8th , The Y-piece is filled with the inspiratory flow 5 at a connection 4 one and the expiratory flow 7 at a connection 6 out. In the illustrated embodiment, the inspiratory flow rate 5 and the expiratory flow rate 7 initially guided separately in the Y-piece in a coaxially extending line arrangement, wherein the volume flows 5 and 7 at the end of the Y-piece to the breathing tube 2 towards the patient volume flow 3 unite.

An dem Y-Stück ist ein Sensoraufbau 1 mit zwei gegenüberliegenden Ultraschallwandlern 1 vorgesehen, die zwischen sich eine nicht-senkrecht zu den inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströmen 5, 7 verlaufende Messstrecke 9 definieren. Die Ultraschallwandler 1 sind mit einer Auswerteelektronik (nicht gezeigt) verbunden. Die Geschwindigkeit der Schallausbreitung wird in einer Richtung von der Strömungsgeschwindigkeit unterstützt (stromabwärts) und in der anderen Richtung verringert (stromaufwärts). Dadurch ist dieser Sensoraufbau als Messgröße direkt auf die Summe der inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme oder mit anderen Worten auf die Volumenstrombilanz sensitiv und somit kann mit einem einzigen Sensoraufbau die interessierende Größe erfasst werden, ohne dass zwei Sensoren die jeweiligen Volumenströme separat erfassen und diese separat erfassten Werte anschließend verrechnet werden müssten.There is a sensor assembly on the Y-piece 1 with two opposite ultrasonic transducers 1 provided between them a non-perpendicular to the inspiratory and expiratory flow rates 5 . 7 running measuring section 9 define. The ultrasonic transducers 1 are connected to an evaluation (not shown). The speed of sound propagation is assisted in one direction by the flow velocity (downstream) and reduced in the other direction (upstream). As a result, this sensor structure as a measured variable is sensitive directly to the sum of the inspiratory and expiratory volume flows or, in other words, to the volumetric flow balance, and thus the quantity of interest can be detected with a single sensor structure, without two sensors separately detecting the respective volume flows and these separately recorded values then be charged.

Wird die Laufzeitmessung in beiden Richtungen durchgeführt, wobei die Ultraschallwandler 1 die Funktionen des Senders und Empfängers wechselseitig wahrnehmen, so sind die Einflüsse des Mediums wie etwa die Schallgeschwindigkeit und deren Abhängigkeiten von anderen Parametern von geringerer Bedeutung. Der Wechsel der Sender-Empfängerseite kann sowohl nach dem sogenannten "sing around" Verfahren erfolgen als auch mehrere Schwingungspulse hintereinander aus einer Richtung senden und mit der anderen Seite empfangen, bevor die Seiten gewechselt und erneut mehrere Schwingungspulse gesendet werden. Das Senden von mehreren Pulsen ermöglicht eine kürzere Wartezeit zwischen zwei Schwingungspulsen, wodurch mehr einzelne Messwerte pro Zeit zur Verfügung stehen. Allerdings wird die Zeit, über die die Messung durchgeführt werden kann, dadurch länger, dass der Messzyklus in beiden Richtungen abgeschlossen sein muss.If the transit time measurement is carried out in both directions, the ultrasonic transducers 1 the functions of the transmitter and receiver perceive each other, so are the influences of the medium such as the speed of sound and their dependencies on other parameters of less importance. The change of the transmitter-receiver side can take place both according to the so-called "sing-around" method as well as several oscillation pulses in a row send from one direction and received with the other side, before the pages are changed and sent again several oscillation pulses. Sending multiple pulses allows for a shorter wait time between two vibration pulses, allowing more individual readings per time. However, the time over which the measurement can be made becomes longer because the measurement cycle must be completed in both directions.

Die Ultraschall-Laufzeitmessung bedingt einen Mindestabstand zwischen den beiden wechselseitig benutzten Sender-Empfänger-Ultraschallwandlern 1. Dieser Abstand muss so gewählt sein, dass die Erfassung der Laufzeitunterschiede und die Triggerung eines Empfängers ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis ermöglicht. Überlicherweise sind minimale Abstände von 50 mm bis 80 mm geeignet. Die Querschnittsfläche der Leitungen kann wegen der sonst zu großen Strömungsgeschwindigkeiten und auch zu hohen Strömungswiderständen nicht kleiner als 150 mm² sein. Dies entspricht einem Durchmesser von etwa 14 mm. Ein engerer Querschnitt erzeugt zu hohe Druckabfälle und die Strömungsgeschwindigkeit liegt dann zu dicht an der Schallgeschwindigkeit, um mittels Ultraschallmessung noch gut genug erfasst werden zu können. Das sich aus Querschnittfläche und Abstand der Sender/Empfänger-Ultraschallwandler 1 ergebende Volumen ist zu groß, um komplett als funktionelles Totraumvolumen tolerierbar zu sein. Es muss bei der Gestaltung der Geometrie darauf geachtet werden, dass dieses Volumen während der Beatmungspausen durch die Basisströmung gespült wird oder dass dieses Volumen richtungsabhängiges Gas enthält und damit kein ehemaliges Exspirationsgas für die nächste Inspiration enthält. Ein funktionelles Totraumvolumen mindert den Anteil neuen Gases für die nächste Inspiration. Dieses funktionelle Totraumvolumen enthält, wenn es nicht gespült wird, Reste des Gases, welches der Patient bei der vorhergehenden Exspiration ausgeatmet hat. Die Basisströmung, die aus einer dem Patientvolumenstrom überlagerten Strömung besteht, sorgt für eine gute Durchmischung der Gaskonzentrationen im gesamten Beatmungskreissystem. In diesem Fall kann die Basisströmung für die Spülung der Messkammer des Atemvolumenstromsensors genutzt werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Basisströmung nicht von der eigentlichen Messung erfasst wird.The ultrasonic transit time measurement requires a minimum distance between the two mutually used transmitter-receiver ultrasonic transducers 1 , This distance must be chosen so that the detection of the transit time differences and the triggering of a receiver enables a high signal-to-noise ratio. Usually minimum distances of 50 mm to 80 mm are suitable. The cross-sectional area of the lines can not be smaller than 150 mm ² because of the otherwise too high flow velocities and also to high flow resistance. This corresponds to a diameter of about 14 mm. A narrower cross-section produces too high pressure drops and the flow velocity is then too close to the speed of sound to be able to be detected well enough by means of ultrasound measurement. This is due to the cross-sectional area and distance of the transmitter / receiver ultrasonic transducer 1 resulting volume is too large to be completely tolerable as a functional dead space volume. Care must be taken when designing the geometry that this volume is purged by the base flow during respiratory pauses, or that this volume contains directional gas and thus does not contain a former expiratory gas for the next inspiration. A functional dead space volume reduces the amount of new gas for the next inspiration. If not flushed, this functional dead space volume will contain residual gas that the patient has exhaled on the previous expiration. The base flow, which consists of a flow superimposed on the patient volume flow, ensures a good mixing of the gas concentrations in the entire ventilation loop system. In this case, the base flow can be used for purging the measuring chamber of the tidal flow sensor. Care must be taken here that the base flow is not detected by the actual measurement.

Bei der Ultraschalllaufzeitmessung ist es auch möglich, dass nur Teilbereiche eines Durchmessers oder Teillängen der Leitungen von dem Ultraschall durchschallt werden. In einem solchen Fall sollten die von dem Messstrahl erfassten Teilbereiche der Strömung stabil und repräsentativ sein. Bei allen Anordnungen, in denen der Sensoraufbau nur einen Teilbereich der Volumenströme erfasst, muss ein Formfaktor oder Geometriefaktor ermittelt werden, der den Zusammenhang zwischen dem gemessenen Signal und der Summe der Volumenströme und der Volumenstrombilanz herstellt. In diesen Fällen müssen für die spezifische Gerätegeometrie die Laufzeitmessungen durchgeführt und dann mit separaten Messgeräten die Summe der Volumenströme gemessen werden, um dadurch eine Verknüpfung zwischen dem gemessenen elektrischen Signal und dem diesem entsprechenden Volumenstrom herstellen zu können. Eine solche Eichung oder Kalibrierung muss für jede Gerätegeometrie jedoch nur einmal vorab vorgenommen werden.In the ultrasonic transit time measurement, it is also possible that only portions of a diameter or partial lengths of the lines are penetrated by the ultrasound. In such a case, the partitions covered by the measuring beam should the flow should be stable and representative. In all arrangements in which the sensor structure detects only a subarea of the volume flows, a form factor or geometric factor must be determined which establishes the relationship between the measured signal and the sum of the volume flows and the volumetric flow balance. In these cases, the runtime measurements must be carried out for the specific device geometry and then the sum of the volume flows must be measured with separate measuring devices in order to be able to establish a link between the measured electrical signal and the corresponding volume flow. However, such a calibration or calibration must be made only once in advance for each device geometry.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 werden der inspiratorische Volumenstrom 5 und der exspiratorische Volumenstrom 7 in dem Y-Stück zunächst ebenfalls getrennt geführt, indem sie durch zwei hintereinander liegende, mit ihren Längsachsen auf einer Geraden liegenden Leitungsstücke in entgegengesetzten Richtungen geführt werden, bis sich sich zum Patientenvolumenstrom 3 vereinigen. Die Ultraschallwandler 1 sind an den voneinander abgewandten Enden der Leitungsstücke angebracht, um so die in entgegengesetzte Richtungen fließenden inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme nacheinander zu durchschallen. Aus der Messung der Laufzeitunterschiede ergibt sich wiederum ein Maß für die Summe der inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme, oder mit anderen Worten der Volumenstrombilanz.According to the embodiment 3 become the inspiratory volume flow 5 and the expiratory flow rate 7 in the Y-piece initially also performed separately by being guided by two successive, lying with their longitudinal axes on a straight line sections in opposite directions, to become the patient volume flow 3 unite. The ultrasonic transducers 1 are attached to the opposite ends of the line pieces so as to successively through-pass the inspiratory and expiratory flow streams flowing in opposite directions. The measurement of the transit time differences in turn results in a measure of the sum of the inspiratory and expiratory volume flows, or in other words the volume flow balance.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 ist der Sensoraufbau ebenfalls in das Y-Stück integriert, jedoch ist hier der Patientenvolumenstrom 3 rechtwinklig zu einer Basisströmung 10 geführt. Die Anschlüsse für den inspiratorischen Volumenstrom 5 und den exspiratorischen Volumenstrom 7 sind hier gegenüberliegend an einer Durchflusskammer 11 angeordnet. Die zwischen den beiden Ultraschallwandlern 1 definierte Messstrecke 9 verläuft senkrecht zu einer den inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströmen 5, 7 überlagerten Basisströmung 10 durch die Durchflusskammer 11. Die überlagerte Basisströmung 10 hat, da sie senkrecht zur Messstrecke 9 für die Schallausbreitung liegt, keinen Einfluss auf die Schallausbreitung und beeinflusst daher die Messung der Summe der Volumenströme nicht. Der Beatmungsschlauchanschluss 2 steht über eine Anschlusskammer 12 in dem Y-Stück mit der Durchflusskammer 11 in Verbindung. Diese Verbindung wird durch eine gegenüber der Durchflusskammer 11 und Anschlusskammer 12 offene Leitung 13 hergestellt, die die Messstrecke 9 an ihrem im Bereich der Anschlusskammer 12 liegenden Ende im Wesentlichen koaxial umfasst, so dass der inspiratorische und der exspiratorische Patientenvolumenstrom 3 in entgegengesetzter Richtung durch die Leitung 13 fließt. Die Laufzeitunterschiede für Ultraschallausbreitung auf der Messstrecke 9 sind so unabhängig von der Größe der Basisströmung 10 und werden nur durch die Größe des Patientenvolumenstroms 3 bestimmt. Die eigentliche Messstrecke, die an der Veränderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit teilnimmt, ist hier nur ein Teil des Gesamtschallweges zwischen den Ultraschallwandlern 1 und liegt im Wesentlichen innerhalb des Bereichs der Leitung 13.According to the embodiment 4 the sensor assembly is also integrated into the Y-piece, but here is the patient volume flow 3 perpendicular to a base flow 10 guided. The connections for the inspiratory volume flow 5 and the expiratory flow rate 7 are here opposite to a flow chamber 11 arranged. The between the two ultrasonic transducers 1 defined measuring distance 9 runs perpendicular to one of the inspiratory and expiratory flow rates 5 . 7 superimposed base flow 10 through the flow chamber 11 , The superimposed base flow 10 has, since it is perpendicular to the measuring section 9 for the sound propagation has no influence on the sound propagation and therefore does not affect the measurement of the sum of the volume flows. The breathing tube connection 2 is above a connection chamber 12 in the Y-piece with the flow chamber 11 in connection. This connection is through one opposite the flow chamber 11 and connection chamber 12 open line 13 made the measuring section 9 at her in the area of the connection chamber 12 lying end substantially coaxial, so that the inspiratory and the expiratory patient flow 3 in the opposite direction through the pipe 13 flows. The transit time differences for ultrasonic propagation on the measuring section 9 are so independent of the size of the base flow 10 and only by the size of the patient's volume flow 3 certainly. The actual measuring section, which participates in the change of the propagation velocity, is here only a part of the total sound path between the ultrasonic transducers 1 and is substantially within the range of the line 13 ,

In einem nächsten Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist in dem Y-Stück wiederum eine Durchflusskammer 11 gebildet, wobei die Anschlüsse für den inspiratorischen Volumenstrom 5 und den exspiratorischen Volumenstrom 7 an gegenüberliegenden Seiten der Durchflusskammer 11 so angeordnet sind, dass eine die inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme überlagernde Basisströmung 10 im Wesentlichen senkrecht zu der Messstrecke 9 verläuft, die durch zwei an gegenüberliegenden Seiten der Durchflusskammer 11 angeordnete Ultraschallwandler 1 definiert ist. Der inspiratorische und exspiratorische Patientenvolumenstrom 3 wird über eine in der Durchflusskammer 11 angeordnete Leitung 14 eingeleitet, deren Längsachse die Messstrecke 9 im Wesentlichen koaxial umfasst und die eine Mehrzahl von Öffnungen entlang ihrer Länge hat, über die der Patientenvolumenstrom 3 mit der Strömung in der Durchflusskammer 11 vereinigt wird. Wie durch die Pfeile unterschiedlicher Länge an den beiden Endbereichen der Leitung 14 angedeutet, nimmt der inspiratorische und exspiratorische Patientenvolumenstrom 3 entlang der Leitung 14 ab, da sich der Patientenvolumenstrom 3 nach seiner Einleitung in die Leitung 14 zunehmend mit der Basisströmung 10 vereinigt. Die Durchflusskammer 11 kann z.B. als rohrförmige Leitung ausgebildet sein, durch die die Basisströmung 10 geführt wird. Diese Basisströmung 10 sorgt für einen Gasaustausch zwischen dem frischen inspiratorischen Volumenstrom 5 und dem Gas innerhalb der inneren Leitung 14. Auf diese Weise kann die innere Leitung 14 den Exspirationsvolumenstrom 7 an die leicht durchströmende Basisströmung 10 abgeben und wird mit frischem inspiratorischen Gas für die nächste Inspiration gefüllt. Innerhalb der inneren Leitung 14 verläuft die Basisströmung 10 in rechtwinkliger Richtung zu der zwischen den Ultraschallwandlern 1 definierten Messstrecke 9, so dass der Patientenvolumenstrom 3 parallel und antiparallel zur Richtung der Messstrecke 9 fließt und somit der Patientenvolumenstrom 3 von dem Sensoraufbau 3 direkt als Messgröße über die Laufzeit erfasst werden kann.In a next embodiment according to 5 is again a flow chamber in the Y-piece 11 with the connections for the inspiratory volume flow 5 and the expiratory flow rate 7 on opposite sides of the flow chamber 11 are arranged so that a base flow superimposed on the inspiratory and expiratory flow rates 10 essentially perpendicular to the measuring section 9 passes through two on opposite sides of the flow chamber 11 arranged ultrasonic transducer 1 is defined. The inspiratory and expiratory patient flow 3 is via one in the flow chamber 11 arranged line 14 introduced, the longitudinal axis of the measuring section 9 essentially coaxially and having a plurality of apertures along its length over which the patient volume flow 3 with the flow in the flow chamber 11 is united. As by the arrows of different length at the two end portions of the line 14 indicated, the inspiratory and expiratory patient volume decreases 3 along the line 14 as the patient volume flow decreases 3 after his introduction to the line 14 increasingly with the base flow 10 united. The flow chamber 11 may be formed, for example, as a tubular conduit through which the base flow 10 to be led. This base flow 10 ensures a gas exchange between the fresh inspiratory volume flow 5 and the gas inside the inner pipe 14 , In this way, the inner pipe 14 the expiratory volume flow 7 to the easily flowing base flow 10 and is filled with fresh inspiratory gas for the next inspiration. Inside the inner pipe 14 runs the base flow 10 in a direction perpendicular to that between the ultrasonic transducers 1 defined measuring section 9 so that the patient volume flow 3 parallel and antiparallel to the direction of the measuring section 9 flows and thus the patient volume flow 3 from the sensor assembly 3 can be detected directly as a measurand over the runtime.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß 6. weist das Y-Stück ein längliches Leitungsstück 15 auf, an deren gegenüberliegenden Enden jeweils ein Ultraschallwandler 1 angeordnet ist, so dass die Messstrecke 9 zwischen den Ultraschallwandlern 1 im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Leitungsstücks 15 verläuft. Damit die Durchspülung des Leitungsstücks 15 gewährleistet ist, muss die Einströmrichtung für den inspiratorischen Volumenstrom 5 im Wesentlichen axial ausgerichtet sein. Hierduch erhält die Gasströmung einen Impuls in Längsrichtung des Leitungsstückes und dringt entsprechend tief in das Leitungsstück 15 ein. Der inspiratorische Volumenstrom 5 wird in axialer Schallausbreitungsrichtung der Messstrecke 9, in das Leitungsstück 13 hineinfließen und als exspiratorischer Volumenstrom 7 in entgegengesetzter Richtung das Leitungsstück 13 verlassen. Solange kein Patientenvolumenstrom 3 entnommen und hinzugefügt wird, ist die Summe oder Bilanz der Volumenströme in Schallausbreitungsrichtung der Messstrecke 9 gleich Null, solange der Aufbau symmetrisch ist und so für symmetrische Strömungsverhältnisse sorgt. Jeder Patientenvolumenstrom 3 verschiebt die Summe oder Bilanz der Volumenströme und wird so als Patientenvolumenstrom 3 für den Sensoraufbau direkt erfassbar. Diese Anordnung benötigt eine gewisse Basisströmung 10, um durch eine gute Durchspülung des Leitungsstücks 13 das Totraumvolumen kleinzuhalten.In a further embodiment according to 6 , has the Y-piece an elongated piece of pipe 15 on, at the opposite ends in each case an ultrasonic transducer 1 is arranged so that the measuring section 9 between the ultrasounds transducers 1 substantially parallel to the longitudinal axis of the pipe section 15 runs. So that the flushing of the pipe section 15 guaranteed, the inflow direction must be for the inspiratory volume flow 5 be substantially axially aligned. Hereduch the gas flow receives a pulse in the longitudinal direction of the pipe section and penetrates correspondingly deep into the pipe section 15 one. The inspiratory volume flow 5 is in the axial sound propagation direction of the measuring section 9 , in the pipe section 13 flow in and as an expiratory volume flow 7 in the opposite direction, the line piece 13 leave. As long as no patient volume flow 3 is taken and added, is the sum or balance of the flow rates in sound propagation direction of the measuring section 9 equal to zero, as long as the structure is symmetrical and thus ensures symmetrical flow conditions. Every patient volume flow 3 shifts the sum or balance of the volume flows and thus becomes the patient volume flow 3 directly detectable for the sensor structure. This arrangement requires a certain base flow 10 to get through a good flushing of the pipe section 13 to keep the dead space volume small.

Bisher werden Ausführungsformen beschrieben, bei denen der Sensoraufbau auf der Erfassung der Laufzeit der Schallausbreitung in den Volumenströmen beruht. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Sensorprinzipien anwendbar.So far become embodiments described in which the sensor structure on the detection of the transit time the sound propagation in the volume flows is based. Basically However, other sensor principles applicable.

2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Y-Stück, das dem aus 1 entsprechend aufgebaut ist. Allerdings sind hier keine Ultraschallwandler 1 vorhanden. Der inspiratorische Volumenstrom 5 und der exspiratorische Volumenstrom 7 durchfließen das Y-Stück in getrennten Leitungen, nämlich einer inneren Leitung und einer koaxial dazu liegenden äußeren Leitung, die sich erst am Ende des Y-Stücks zu dem Anschluss für den Beatmungsschlauch hin vereinen. In der Wand der inneren Leitung für den exspiratorischen Volumenstrom 7 ist eine Ausnehmung vorgesehen, in die ein Sensor 16 integriert ist. Der Sensor 16 kann z.B. ein Drucksensor sein, der für die Druckdifferenz zwischen den Leitungen für den inspiratorischen und den exspiratorischen Volumenstrom sensitiv ist. Unterschiede in dem dynamischen Druck auf Grund der Strömungsgeschwindigkeiten in den Leitungen, die von einem Sensor 16 erfasst werden können, ergeben ebenfalls ein Maß für die Summe der inspiratorischen und exspiratorischen Volumenströme oder mit anderen Worten der Volumenstrombilanz. Auch bei einer derartigen Ausführungsform muss auf Grund der geometrischen Verhältnisse, die zur Folge haben, dass durch die unterschiedlichen Leitungsquerschnitte auch bei gleichen Volumenströmen unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten in den Leitungen für den exspiratorischen und den inspiratorischen Volumenstrom auftreten, einmal zu Beginn eine Eichung oder Kalibrierung mit separater Messung der Volumenströme durchgeführt werden, um das Drucksensorsignal mit dem anderweitig gemessenen Nettovolumenstrom zu korrelieren. Nach Festlegung der Abhängigkeit und deren Speicherung in der Auswerteelektronik kann das Sensorsignal direkt in die gewünschte Volumenstromsumme umgewandelt werden. 2 shows an enlarged section of a Y-piece, the 1 is constructed accordingly. However, here are no ultrasonic transducers 1 available. The inspiratory volume flow 5 and the expiratory flow rate 7 flow through the Y-piece in separate lines, namely an inner line and a coaxially outer line, which unite only at the end of the Y-piece to the connection for the breathing tube out. In the wall of the inner duct for the expiratory flow 7 a recess is provided in which a sensor 16 is integrated. The sensor 16 For example, it may be a pressure sensor that is sensitive to the pressure difference between inspiratory and expiratory flow lines. Differences in the dynamic pressure due to the flow rates in the lines coming from a sensor 16 can also be a measure of the sum of the inspiratory and expiratory flow rates, or in other words, the volumetric flow balance. Even with such an embodiment, due to the geometric conditions which result in different flow velocities occurring in the lines for the expiratory and inspiratory flow through the different line cross sections, even with the same volume flows, once at the beginning a calibration or calibration with a separate measurement the volumetric flows are performed to correlate the pressure sensor signal with the otherwise measured net volumetric flow. After determining the dependency and storing it in the transmitter, the sensor signal can be converted directly into the desired volume flow total.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform kann der Sensor 16 in 2 auch als Kraftsensor ausgebildet sein, wobei in diesem Fall ein Strömungswiderstandskörper in den inspiratorischen Volumenstrom 5 und ein Strömungswiderstandskörper in den exspiratorischen Volumenstrom 7 hinein ragen, wobei die beiden Strömungswiderstandskörper untereinander mechanisch verbunden sind und der Sensor 16 an eine mechanische Verbindung gekoppelt ist, so dass der Sensor 16 für die Summe der Kräfte auf die beiden Widerstandskörper sensitiv ist. Auch durch direkte Erfassung der Kraftsumme auf die beiden Widerstandskörper lässt sich ein Maß für die Summe der exspiratorischen und inspiratorischen Volumenströme gewinnen.In a further possible embodiment, the sensor 16 in 2 be designed as a force sensor, in which case a flow resistance body in the inspiratory flow 5 and a drag body into the expiratory flow 7 protrude into, wherein the two flow resistance body are mechanically connected to each other and the sensor 16 is coupled to a mechanical connection, so that the sensor 16 is sensitive to the sum of the forces on the two resistive bodies. Direct measurement of the total force on the two resistance bodies also provides a measure of the sum of the expiratory and inspiratory volume flows.

Claims

Respiratory flow sensor for a ventilator located in a Y-piece in which the inspiratory and expiratory flow rates ( 5 . 7 ) from the ventilator side to the breathing tube ( 2 ) is integrated on the patient side, integrated in the Y-piece by a sensor structure ( 1 ), which is a measure of the sum of the inspiratory and expiratory flow rates ( 5 . 7 ) without being influenced by any existing base flow superimposed on the inspiratory and expiratory flow streams ( 10 ) detected directly and generates a representative electrical signal.

Breathing volume flow sensor according to claim 1, wherein the sensor structure ( 1 ) a measuring section ( 9 ) defining the inspiratory and expiratory flow rates ( 5 . 7 ) in the Y-piece passes at least partially and is not perpendicular to their directions, and the sensor assembly is prepared to the measuring section ( 9 ) through ultrasound and a for the duration of the ultrasound over the measuring section ( 9 ) to generate representative signal as the electrical signal.

Breathing volume flow sensor according to claim 1, wherein the sensor structure ( 1 ) a measuring section ( 9 ) defining the inspiratory and expiratory patient flow ( 3 ) in the Y-piece passes at least partially and is not perpendicular to its directions, and the sensor assembly is prepared to the measuring section ( 9 ) with Ul sonic sound through and through the measuring path for the duration of the ultrasound ( 9 ) to generate representative signal as the electrical signal.

Breathing volume flow sensor according to claim 2 or 3, wherein the sensor structure ( 1 ) is prepared so that the measuring section ( 9 ) are successively sounded through in both directions and the signals representative for the transit time for both directions of the transmission of the test section ( 9 ) can be recorded separately.

Breathing volume flow sensor according to claim 1, 2 or 4, wherein the inspiratory and expiratory flow rates ( 5 . 7 ) are routed separately in conduits in the Y-piece which unite at the exit to the breathing tube.

Breathing volume flow sensor according to claim 5, wherein on the patient side of the Y-piece, the inspiratory and expiratory flow rates ( 5 . 7 ) are guided separately in a coaxial arrangement of two intersecting lines, which they are at the outlet to the breathing tube ( 2 ) unite.

A tidal flow rate sensor according to claim 5 or 6, wherein the sensor assembly comprises two ultrasonic transducers ( 1 ), which are arranged at a distance along the longitudinal axis of the inspiratory and expiratory lines and whose connecting straight line is the measuring path ( 9 ) through the lines for the inspiratory and expiratory flow rates ( 5 . 7 ) runs ( 1 ).

Breathing volume flow sensor according to one of claims 2, 4 or 5, wherein a line piece for the inspiratory flow ( 5 ) and a line piece for the expiratory flow ( 7 ) are arranged and arranged in the Y-piece so that the longitudinal axes of the line pieces in the longitudinal direction one behind the other lie on a straight line, so that the line pieces are flowed through by the inspiratory and expiratory flow rates in the opposite direction, and at the voneinender opposite ends of the line pieces each an ultrasonic transducer ( 1 ) is mounted so that the measuring section ( 9 ) between the two ultrasonic transducers ( 1 ) runs in the longitudinal direction through the two line pieces ( 3 ).

A tidal flow rate sensor according to claim 3, wherein in the Y-piece a flow chamber ( 11 ), whereby the connections for the inspiratory flow ( 5 ) and the expiratory flow rate ( 7 ) on opposite sides of the flow chamber ( 11 ) and two ultrasonic transducers ( 1 ) opposite to the flow chamber ( 11 ) are arranged so that the measuring section ( 9 between them substantially perpendicular to the flow direction between. the connections of the inspiratory flow and the expiratory flow to the flow chamber ( 11 ), wherein the breathing tube connection via a connection chamber ( 12 ) in the Y-piece with flow chamber ( 11 ), whereby this connection is separated by a flow chamber ( 11 ) and the connection chamber ( 12 ) open line ( 13 ) which is the measuring section ( 9 ) at one end is substantially coaxial so that the inspiratory and expiratory patient flow in opposite directions through the conduit (FIG. 13 ) ( 4 ).

A tidal flow rate sensor according to claim 3, wherein in the Y-piece a flow chamber ( 11 ), the connections ( 4 . 6 ) for the inspiratory flow and the expiratory flow on opposite sides of the flow chamber ( 11 ) and two ultrasonic transducers ( 1 ) opposite to the flow chamber ( 11 ) are arranged so that the measuring section ( 9 ) between them substantially perpendicular to the flow direction to the terminals ( 4 . 6 ) of the inspiratory volume flow and the expiratory volume flow to the flow chamber ( 11 ), whereby the inspiratory and the expiratory patient flow through a line ( 14 ) in the flow chamber ( 11 ), the longitudinal axis of the measuring section ( 9 ) substantially coaxially and having a plurality of openings along its length across which the patient's flow of volumetric flow with the flow in the flow chamber (FIG. 11 ) ( 5 ).

A tidal flow rate sensor according to claim 2 or 4, wherein the Y-piece is an elongate conduit piece ( 15 ), at whose opposite ends in each case an ultrasonic transducer ( 1 ) is arranged so that the measuring section ( 9 ) between the ultrasonic transducers ( 1 ) substantially parallel to the longitudinal axis of the line piece ( 15 ), the connections ( 4 . 6 ) for the inspiratory and expiratory flow rate ( 5 . 7 ) at an end portion of the pipe section ( 15 ) lie on opposite sides and the patient connection to the breathing tube ( 2 ) at the opposite end of the line piece ( 15 ) lies ( 6 ).

The tidal flow rate sensor of claim 5 when dependent on claim 1, wherein the sensor assembly is connected to the sensor 16 is formed as a pressure sensor at a connection of the lines of the inspiratory and expiratory flow rates to detect the differential pressure in the lines and to generate a differential pressure signal as the sum representing the sum of the inspiratory and expiratory flow rates signal.

A tidal flow rate sensor according to claim 5 when dependent on claim 1, wherein the sensor assembly is connected to the sensor (10). 16 ) is constructed as a force sensor, which detects the resulting total force on two identically constructed resistance body in the lines of inspiratory and expiratory flow rates to generate from the total force on the resistance body representing the sum of the inspiratory and expiratory flow rates signal.