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Eine Einrichtung zur schnellanzeigenden, analogen und digitalen Registrierung der Stoff'wechselgrößen sowie weiterer ergometrischer Daten

Device for rapid analog and digital registration of metabolic rate and further ergometric data

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Internationale Zeitschrift für angewandte Physiologie einschließlich Arbeitsphysiologie Aims and scope Submit manuscript

Summary

The device consists of an open system to determine the metabolic rate by a constant air flow and a system for recording the data in an analog and digital way. O2 uptake and CO2 output are recorded and printed continuously, in connection with ventilation, respiratory and heart rate, as well as pedaling frequency and friction of the Åstrand-ergometer. Accuracy and sources of error are described, examples for recording and calculation are given. The 90% response time is less than 20 sec for O2 and CO2 registration, therefore it is possible to determine exactly rapid changes of the metabolic rate, e.g. the maximum in the last seconds of an exhausting work or the 1st rapid phase of recovery. The ventilatory resistance varies between +18 and −28 mm H2O (peak values for the impact pressure) at a ventilation of 651/min. During constant air flow of 180 1/min + 5,5 mm H2O was measured. All parameters are lined by a multi-pen-recorder. Electro-mechanical converters and printer permit printing easyly the values, integrated over 1 min. The standard deviation for the “true” maximal oxygen consumption was determined as 105 ml/min.

The advantages of this system compared to other open systems are the direct and linear recording of the metabolic rate and the digital printing of integrated values over 1 min. Therefore the system is well suitable to determine the oxygen debt. The fast response also permits to achieve rapid changes of the metabolic rate. By adding N2, O2 and CO2 to the imput of the system all respiration gas mixtures desired can be produced.

Zusammenfassung

Die Anlage besteht aus einem offenen Stoffwechsel-Meßsystem mit konstanter Frischluftdurchströmung sowie Vorrichtungen zur fortlaufend analogen und digitalen Registrierung anfallender Ergometriedaten. O2-Aufnahme und CO2-Abgabe werden fortlaufend geschrieben und ausgedruckt. Weiterhin werden die Ventilation, Atem- und Pulsfrequenz sowie Pedalumdrehungszahl und Bremsreibung des Åstrand-Ergometers registriert. Genauigkeit und Fehlerquellen werden beschrieben, Registrier- und Berechnungsbeispiele diskutiert. Die 90%- Einstellzeit des Systems liegt für die O2- und CO2-Anzeige unter 20 sec, so daß auch schnelle Stoffwechseländerungen fortlaufend und genau erfaßt werden können. Daher kann sowohl der Spitzenwert der letzten Sekunden im Verlauf einer bis zur Erschöpfung ansteigenden Belastung als auch die erste schnelle Erholungsphase zeitgetreu registriert werden. Der Atemwiderstand schwankt bei einer Ventilation von 65 1/min zwischen +18 und −28 mm Ws (Spitzenwerte des Staudruckes). Bei konstanter Durchströmung von 180 l/min beträgt der Staudruck + 5,5 mm Ws. Die Meßgrößen werden mit einem 6-Kanal-Kompensationsschreiber registriert. Elektromechanische Wandler und Drucker gestatten es, auf einfache Weise das Minutenintegral als Zahlenwert auszudrucken. Die mittlere Standardabweichung für Dreifachbestimmungen der „echten” maximalen Sauerstoffaufnahme liegt bei 105 ml/min.

Die Vorteile dieses Systems gegenüber anderen offenen Systemen liegt in der direkten linearen Anzeige der Stoffwechselgrößen und deren digitalem Abdruck als Minutenintegral. Deshalb eignet es sich auch besonders gut zur Ermittlung der Sauerstoffschuld. Die kurze Einstellzeit erlaubt, auch die schnellsten Änderungen der O2-Aufnahme exakt zu erfassen. Durch Zugabe von N2, O2 und CO2 zur Systemluft lassen sich Atemgemische beliebiger Zusammensetzung einfach herstellen.

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Authors and Affiliations

  1. Physiologisches Institut der Deutschen Sporthochschule Köln, Deutschland

    Hans -V. Ulmer

Authors
  1. Hans -V. Ulmer
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Additional information

Die Untersuchungen wurden durch den Herrn Ministerpräsidenten des Landes Nordrhein-Westfalen — Landesamt für Forschung — (I,1-03-40/3650) gefördert.

Herrn Professor Dr. med. J. Stegemann danke ich besonders für die gewährte Unterstützung. — Die Tabelle 5 enstand in Zusammenarbeit mit Hern R. Schleger, auch ihm sei an dieser Stelle gedankt.

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Ulmer, H.V. Eine Einrichtung zur schnellanzeigenden, analogen und digitalen Registrierung der Stoff'wechselgrößen sowie weiterer ergometrischer Daten. Int. Z. Angew. Physiol. Einschl. Arbeitsphysiol. 28, 292–320 (1970). https://doi.org/10.1007/BF00698070

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