WO2007019820A2 - Pneumatischer nebenwiderstand sowie gasmischer - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to the technical field of gas mixers.
  • the invention relates to gas mixers used in the artificial respiration of patients.
  • Gas mixers conventionally used in the field of intensive care are based i.d.R. on elaborate mechanical pressure regulators (Dräger u.a.).
  • the setting is made by mechanical rotary selector switch. But their setting error is often greater than the required accuracy in the gas mixture.
  • Flow regulators as a combination of gas flow sensor and proportional valve are known and commercially available. Gas mixers or feeders as a parallel connection of flow controllers are known as discrete assemblies.
  • An advantage of a flow through a gap is the laminarity of the flow. This results in a wide range of linear characteristics.
  • the advantage of the use of a gap between a cylindrical measuring cavity and a cylindrical resistance body is the ease of manufacture, for example, by drilling, injection molding or turning.
  • a uniformly wide gap advantageously provides for a large linear range. This is advantageously achieved in that the axes of rotation of the resistor body and the measuring cavity coincide.
  • the flow resistance of the shunt resistance can be adjusted by different applications in a simple manner to the requirements.
  • An O-ring provides easy pressure tightness.
  • a gas mixer which contains a block with the most important pneumatic connections and to which as many valves and sensors as possible are fastened and pneumatically connected, takes up little space and is easy to assemble because the tubing effort is reduced because fewer tubes are required.
  • An inventive pneumatic bypass resistor can be advantageously integrated into the block of the gas mixer and thus facilitates the adaptation of the gas mixer to gas sources that provide different pressures.
  • a sword insert ensures rapid and complete mixing of the gases to be mixed. This is particularly advantageous when using gas sensors in order to avoid incorrect measurements.
  • constriction together with a storage volume that can be connected to the port connected in parallel to the gas outlet, creates a pneumatic low-pass that increases the stability of the control loops, even if different amounts of gas are withdrawn at the exit during inspiration and expiration.
  • An oxygen sensor can advantageously be calibrated with the aid of the supplied synthetic air and, after switching over a corresponding switching valve, verify the oxygen concentration of the mixed glass.
  • FIG. 1 shows a vertical section through a pneumatic bypass resistor according to the invention.
  • Fig. 3 is a pneumatic circuit diagram of the gas mixer according to the invention.
  • Fig. 5 is a perspective view of the gas mixer according to the invention.
  • FIG. 1 and 2 show two sections through a pneumatic bypass resistor 1 according to the invention.
  • a block 2 there is a gas-carrying bore 4, left and right each a hose connection 9 at the gas-carrying bore 4, two sensor connections 10 and an insert 3.
  • the insert 3 is screwed tightly by a thread 7 in the block 2.
  • the insert 3 has a cylinder 13 in its lower region.
  • the cylinder 13 is located in a measuring bore 6, which perpendicularly crosses the gas-carrying bore, with the center lines of both holes intersect.
  • the diameter of the measuring bore 6 is slightly larger than the diameter of the gas-carrying bore 4.
  • Between the measuring bore 6 and the cylinder 13 creates a narrow gap 5 of a few tenths of a millimeter. In the gap 5, the flowing gas is brought into an approximately laminar flow, so as to obtain a monotonous, regionally linear characteristic for the relationship of pressure drop and flow.
  • the insert 3 has a sealing collar, which is sealed by an O-ring 8 relative to the block 2. Such inserts are easy to manufacture.
  • a laminar flow is generated in a very simple way in the pneumatic bypass resistor according to the invention.
  • the gap 5 can be adapted to the flow area, so that a high variability results without having to change the block 2.
  • the basic adaptation takes place by selecting the measuring bore 6 in relation to the gas-carrying bore 4.
  • the pressure drop at the measuring bore 6 can be tapped off.
  • a flow sensor or a differential pressure sensor can be connected, whereby the pneumatic shunt resistor 1 is thereby expanded to a flow sensor.
  • FIGS. 3, 4 and 5 show various embodiments of a gas mixer according to the invention.
  • FIG. 3 shows a pneumatic circuit diagram of the fully populated gas mixer 100 according to the invention.
  • FIG. 4 shows a section through an embodiment of such a gas mixer 100, which is shown in perspective in FIG.
  • the gas mixer comprises a base module 109, a first additional module 139 and a second additional module 169.
  • the core of the modules are a base block 110, a first additional block 140 and a second additional block 170.
  • the execution in milled and drilled blocks, for example made of anodized aluminum, guarantees a compact construction.
  • the required, but not shown PCB is located parallel to and just below the blocks.
  • the assembly time is significantly lower than discretely constructed gas mixers, because fewer tubes are needed in the gas mixer according to the invention to connect the required valves and sensors through hoses.
  • the gas mixer consists in the simplest embodiment of a basic module in which the mixture of two gas streams is realized.
  • the oxygen port 111 is, as the name implies, for the connection to oxygen.
  • At the air connection 121 is artificial air or over a
  • Compressor supplied compressed air.
  • the supply of gases takes place in the in
  • FIGS. 4 and 5 illustrated embodiment via hoses. Therefore, hose connections are shown at the connections in Figures 4 and 5.
  • an unillustrated filter module may be attached directly to the base block 110 and sealed against it.
  • Each of the two gas streams initially passes a pressure sensor 112 or 122, in which the pressure at the oxygen port 111 or the air port 121 is measured.
  • Each gas flow then passes through a combination of a proportional valve 113 or 123 and a gas flow sensor 114, 115, 116, 117 and 124, 125, 126, 127.
  • Each gas flow sensor consists of a pneumatic shunt resistor as described with reference to FIGS. 1 and 2 was explained.
  • the inserts 117 and 127 are shown by way of example. Via the flow sensor outlets and inlets 114 and 115 or 124 and 125, flow sensors 116 and 126 are connected. As mentioned above, instead of the flow sensors 116 and 126, differential pressure sensors may also be used. By a known, not shown, electronic circuit, the two proportional valves are connected together with the two gas flow sensors to two control loops, wherein in each control loop, the position of the proportional valve is adjusted so that a predetermined gas flow is maintained as possible.
  • the two gas streams in the transverse bore in which a sword insert 133 is mixed.
  • the sword insert 133 ensures that the gas coming from the air connection 121 initially flows to the left in the upper half (see Fig. 4) of the transverse bore, where it meets the gas coming from the oxygen connection, and then flows through the lower half of the transverse bore to the bottleneck 136 and on to the gas outlet 137 of the basic module.
  • the merging of two gas streams with a constant flow creates a new gas flow, which also has a constant flow.
  • a connection reservoir 135, not shown, can be connected via a connection 135 so that the constriction 136 and the compensation reservoir form a pneumatic low-pass.
  • This low-pass interference on the control loops are reduced when the gas outlet 137, for example, in inspiration and expiration different amounts of gas is removed.
  • the valves for the airway and the inserts 117 and 127 can be exchanged depending on the intended application, so that they both for the supply of compressed air from the bottle or the hospital system (2-7bar) and for low compressed air from a compressor (150mbar ) allow optimal regulation.
  • a first add-on module 139 may be attached via which, as an alternative to the air, up to two other gases, e.g. Nitrous oxide at the nitrous oxide port 141 or a noble gas such as helium or xenon at the noble gas port 151, can be connected simultaneously.
  • the ports 142 and 152 connected pressure sensors 143 and 153, the input pressure can be checked to indicate, for example by an alarm to an empty gas cylinder.
  • a series connection of switching valves 144 and 145 ensures that only one of the three gases is mixed with oxygen. If the first add-on module 139 is connected, the airway is interrupted by interrupters 130 to avoid a pneumatic short circuit of change-over valve 145. If the first additional module 139 is not required, the connection openings in the basic block are sealed tight.
  • a valve 131 and a port for an oxygen sensor 132 may be mounted to the base block 110.
  • Figure 3 also shows the combination of both variants.
  • the oxygen sensor 132 may be calibrated in one position of valve 131 either by means of the gas supplied to the air port 121 or measure the oxygen concentration of this gas or monitor in the other, shown in Figure 3 position of the valve 131, the oxygen concentration of the discharged gas outlet 137 gas mixture , In particular, because of this analysis option, it is necessary to mix the two gas streams quickly.
  • a second additional module 169 can be connected to the second additional block 170.
  • the second additional module 169 again contains a gas flow sensor with a pneumatic auxiliary resistor according to the invention with insert 178, a flow sensor outlet 175 and a flow sensor inlet 176 to which a flow sensor 177 can be connected, a proportional valve 174 and a connection 185 for a pressure sensor 179 to control the flow to or pressure at the breathing port 187 regardless of flow through and pressure at the gas outlet 137 to be able to adjust.
  • the second additional module 169 provides an injector port 186, which can be supplied via the valve 173 and the switching valve 134 directly with gas from the oxygen port 111 or the air port 121.
  • the flow through the injection port 186 may be limited via a valve 172 and a capillary 171.
  • the capillary may for example have an opening of 0.3 mm.
  • the second additional module 169 has a manual breathing connection 188, which can be connected to the gas outlet 137 via a valve 181.
  • the second additional module 169 has a nebulizer port 189, which can be connected to the gas outlet 137 via a capillary 184 and a valve 183.
  • the capillary 184 may, for example, have an opening of 0.8 mm.
  • the pressure sensors 112, 122, 138, 143, 153 have a measuring range of 0 to 7 bar.
  • the pressure sensor 179 has a measuring range of 0 to 300 mbar in this embodiment.
  • the valves 131, 172, 173 and 183 have a nominal diameter of 0.7 mm.
  • the valves 134, 144, 145 and 181 have a nominal width of 1, 5 mm.
  • the gas mixer was developed for the generation of gas mixtures for ventilation, but can be used for many other gas mixing tasks.

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Abstract

Diese Erfindung betrifft einen pneumatischer Nebenwiderstand mit einem Block (2), der einen gasführenden, länglichen Hohlraum (4) aufweist, der von einem ebenfalls länglichen Messhohlraum (6) geschnitten wird. Die beiden Hohlräume sind so angeordnet, dass der Messhohlraum (6) den gasführenden Hohlraum (4) schneidet und so einen Schnittbereich definiert; wobei der Messhohlraum (6) in Schnitten senkrecht zu seiner Längsausdehnung im Schnittbereich der beiden Hohlräume einen ähnlichen Querschnitt aufweist. Der pneumatische Nebenwiderstand weist ferner einen Widerstandskörper (13) auf, der sich im Schnittbereich der beiden Hohlräume befindet und eine ähnliche Form wie der Messhohlraum (6) an dieser Stelle aufweist, so dass zwischen der Wand des Widerstandskörpers (13) und der Wand des Messhohlraums ein Spalt verbleibt. Ferner betrifft diese Erfindung Gasmischer mit zwei Flussregelkreisen und einem Block, der den Verschlauchungsaufwand reduziert.

Description

Pneumatischer Nebenwiderstand sowie Gasmischer
Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet von Gasmischern. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Gasmischer, die bei der künstlichen Beatmung von Patienten eingesetzt werden.
Konventionell im Bereich der Intensivmedizin eingesetzte Gasmischer basieren i.d.R. auf aufwändigen mechanischen Druckreglern (Dräger u.a.). Die Einstellung erfolgt über mechanische Drehwahlschalter. Allein deren Einstellfehler ist häufig größer als die geforderte Genauigkeit in der Gasmischung.
Durchflussregler als Kombination von Gasflusssensor und Proportionalventil sind bekannt und handelsüblich. Gasmischer oder -dosierer als Parallelschaltung von Durchflussreglern sind als diskrete Aufbauten bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen kompakten pneumatischen Nebenwiderstand und einen kompakten Gasmischer anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteilhaft an einer Strömung durch einen Spalt ist die Laminarität der Strömung. Hieraus ergibt sich eine in weiten Bereichen lineare Kennlinie.
Vorteilhaft an der Verwendung eines Spalts zwischen einem zylinderförmigen Messhohlraum und einem zylinderförmigen Widerstandskörper ist die leichte Herstellbarkeit beispielsweise durch Bohren, Spritzgießen oder Drehen.
Ein gleichmäßig breiter Spalt sorgt vorteilhafter Weise für einen großen linearen Bereich. Dies wird vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass die Rotationsachsen des Widerstandskörpers und des Messhohlraums zusammenfallen.
Ist der Widerstandskörper Teil eines Einsatzes, der mittels eines Gewindes in den Block eingedreht wird, kann der Strömungswiderstand des Nebenwiderstands durch unterschiedliche Einsätze in einfacher Weise den Erfordernissen angepasst werden.
Ein O-Ring sorgt auf einfache Weise für Druckdichtigkeit. Ein Gasmischer, der einen Block mit den wichtigsten pneumatischen Verbindungen enthält und an dem möglichst viele Ventile und Sensoren unmittelbar befestigt und pneumatisch angeschlossen werden, nimmt wenig Platz ein und ist leicht zu montieren, da der Verschlauchungsaufwand sinkt, weil ja weniger Schläuche benötigt werden.
Ein erfindungsgemäßer pneumatischen Nebenwiderstand kann in vorteilhafter Weise in den Block des Gasmischers integriert werden und erleichtert so die Anpassung des Gasmischers an Gasquellen, die unterschiedliche Drücke liefern.
Ein Schwerteinsatz sorgt für eine rasche und vollständige Vermischung der zu mischenden Gase. Dies ist insbesondere beim Einsatz von Gassensoren vorteilhaft, um Fehlmessungen zu vermeiden.
Die Engstelle zusammen mit einem Speichervolumen, das an dem Anschluss angeschlossen werden kann, der dem Gasauslass parallel geschaltet ist, bildet einen pneumatischen Tiefpass, der die Stabilität der Regelschleifen erhöht, auch wenn am Ausgang während der Inspiration und Exspiration unterschiedlich viel Gas abgenommen wird.
Ein Sauerstoffsensor kann in vorteilhafter Weise mit Hilfe der zugeführten synthetischen Luft kalibriert werden und nach Umschalten eines entsprechenden Umschaltventils die Sauerstoffkonzentration des gemischten Glases verifizieren.
Die Verwendung von Zusatzblöcken erlaubt es in vorteilhafter Weise, den Gasmischer an unterschiedliche Anforderungen anzupassen. So lassen sich Herstellungskosten durch Verwendung von gleichen Bauteilen in unterschiedlichen Geräten aufgrund der größeren Stückzahlen reduzieren.
Mit Hilfe des zweiten Zusatzblocks ist es in vorteilhafter Weise möglich, die vorgelagerten Ausgänge mit einem bestimmten Druckniveau aus dem Grundblock zu versorgen und für den Beatmungsanschluss separat ein Druck- oder Durchsatzniveau einzuregeln.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen pneumatischen Nebenwiderstand;
Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen pneumatischen Nebenwiderstand;
Fig. 3 ein pneumatisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Gasmischers;
Fig. 4 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Gasmischer; und
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Gasmischers.
Figuren 1 und 2 zeigen zwei Schnitte durch einen erfindungsgemäßen pneumatischen Nebenwiderstand 1. In einem Block 2 befindet sich eine gasführende Bohrung 4, links und rechts je ein Schlauchanschluss 9 an der gasführenden Bohrung 4, zwei Sensoranschlüsse 10 sowie ein Einsatz 3. Der Einsatz 3 wird durch ein Gewinde 7 im Block 2 fest geschraubt.
In dem in Figur 1 dargestellten Schnitt weist der Einsatz 3 in seinem unteren Bereich einen Zylinder 13 auf. Der Zylinder 13 befindet sich in einer Messbohrung 6, die senkrecht die gasführenden Bohrung kreuzt, wobei sich auch die Mittellinien beider Bohrungen kreuzen. Der Durchmesser der Messbohrung 6 ist geringfügig größer als der Durchmesser der gasführenden Bohrung 4. Zwischen der Messbohrung 6 und dem Zylinder 13 entsteht ein schmaler Spalt 5 von einigen Zehntelmillimetern. Im Spalt 5 wird das strömende Gas in eine annähernd laminare Strömung gebracht, so dass man eine monotone, bereichsweise lineare Kennlinie für den Zusammenhang von Druckabfall und Fluss erhält. Der Einsatz 3 weist einen Dichtbund auf, der durch einen O-Ring 8 gegenüber dem Block 2 gedichtet wird. Solche Einsätze sind einfach herzustellen.
Im Gegensatz zu anderen Strömungswiderständen wird beim erfindungsgemäßen pneumatische Nebenwiderstand auf sehr einfache Art eine laminare Strömung erzeugt. Durch Austausch des Einsatzes 3 durch einen anderen Einsatz mit einem Zylinder 13 mit geringfügig anderem Radius kann das Spaltmaß 5 auf den Durchflussbereich angepasst werden, so dass sich eine hohe Variabilität ergibt, ohne den Block 2 verändern zu müssen. Die Grundanpassung erfolgt durch Wahl der Messbohrung 6 im Verhältnis zur gasführenden Bohrung 4.
Über Querbohrungen 12, Sensoranschlussbohrungen 11 sowie Sensoranschlüsse 10 kann der Druckabfall an der Messbohrung 6 abgegriffen werden. An den Sensoranschlüssen 10 kann entweder ein Flusssensor oder ein Differenzdrucksensor angeschlossen werden, wobei hierdurch der pneumatische Nebenwiderstand 1 zu einem Flusssensor erweitert wird.
In Figuren 3, 4 und 5 sind verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Gasmischers dargestellt. Figur 3 zeigt ein pneumatisches Schaltbild des voll bestückten, erfindungsgemäßen Gasmischers 100. Figur 4 zeigt einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines solchen Gasmischers 100, die in Figur 5 perspektivisch dargestellt ist.
Der Gasmischer umfasst ein Grundmodul 109, ein erstes Zusatzmodul 139 sowie ein zweites Zusatzmodul 169. Herzstücke der Module sind ein Grundblock 110, ein erster Zusatzblock 140 beziehungsweise ein zweiter Zusatzblock 170. Die Ausführung in gefrästen und gebohrten Blöcken, beispielsweise aus eloxiertem Aluminium, garantiert einen kompakten Aufbau. Die benötigte, aber nicht dargestellte Leiterplatte befindet sich parallel zu und unmittelbar unter den Blöcken. Die Montagezeit ist deutlich geringer als bei diskret aufgebauten Gasmischern, weil beim erfindungsgemäßen Gasmischer weniger Schläuche benötigt werden, um die erforderlichen Ventile und Sensoren durch Schläuche zu verbunden.
Der Gasmischer besteht in der einfachsten Ausführungsform aus einem Grundmodul, in dem die Mischung zweier Gasströme realisiert ist.
Der Sauerstoffanschluss 111 ist, wie der Name sagt, für den Anschluss an Sauerstoff vorgesehen. Am Luftanschluss 121 wird künstliche Luft oder über einen
Kompressor komprimierte Luft zugeführt. Die Zuführung von Gasen erfolgt in der in
Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsform über Schläuche. Deshalb sind an den Anschlüssen in Figuren 4 und 5 Schlauchanschlüsse dargestellt. In einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise ein nicht dargestelltes Filtermodul unmittelbar am Grundblock 110 befestigt und gegenüber diesem gedichtet sein. Jeder der beiden Gasströme passiert zunächst einen Drucksensor 112 bzw. 122, in denen der Druck am Sauerstoffanschluss 111 beziehungsweise dem Luftanschluss 121 gemessen wird. Anschließend passiert jeder Gasstrom eine Kombination aus einem Proportionalventil 113 beziehungsweise 123 und einem Gasflusssensor 114, 115, 116, 117 bzw. 124, 125, 126, 127. Jeder Gasflusssensor besteht aus einem pneumatischen Nebenwiderstand, wie er unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 erläutert wurde. In den Figuren 3 bis 5 sind beispielhaft die Einsätze 117 beziehungsweise 127 dargestellt. Über die Flusssensoraus- und -einlasse 114 und 115 bzw. 124 und 125 sind Flusssensoren 116 beziehungsweise 126 angeschlossen. Wie oben erwähnt, können an Stelle der Flusssensoren 116 und 126 auch Differenzdrucksensoren eingesetzt werden. Durch eine nicht dargestellte, bekannte, elektronische Schaltung werden die beiden Proportionalventile mit den beiden Gasflusssensoren zu zwei Regelkreisen zusammengeschaltet, wobei in jedem Regelkreis die Stellung des Proportionalventils so eingestellt wird, dass ein vorgegebener Gasfluss möglichst eingehalten wird.
Anschließend werden die beiden Gasströme in der Querbohrung, in der sich ein Schwerteinsatz 133 befindet, gemischt. Um eine gute und schnelle Durchmischung zu erreichen, sorgt der Schwerteinsatz 133 dafür, dass das vom Luftanschluss 121 kommende Gas in der oberen Hälfte (vgl. Fig. 4) der Querbohrung zunächst nach links fließt, dort auf das vom Sauerstoffanschluss kommende Gas trifft, und anschließend durch die untere Hälfte der Querbohrung zur Engstelle 136 und weiter zum Gasauslass 137 des Grundmoduls fließt.
Bei der Zusammenführung von zwei Gasströmen mit je konstantem Fluss entsteht ein neuer Gasstrom, der ebenfalls einen konstanten Fluss aufweist. Alternativ kann auch mit Hilfe eines an der Mischstelle angebrachten Drucksensors 138 auf einen bestimmten Solldruck am Gasauslass 137 geregelt werden.
Über einen Anschluss 135 kann ein nicht dargestelltes Ausgleichsreservoir angeschlossen werden, so dass die Engstelle 136 und das Ausgleichsreservoir einen pneumatischen Tiefpass bilden. Durch diesen Tiefpass werden Störeinflüsse auf die Regelkreise verringert, wenn am Gasauslass 137 beispielsweise bei Inspiration und Exspiration unterschiedlich viel Gas abgenommen wird. Die Ventile für den Luftweg und die Einsätze 117 und 127 können je nach vorgesehenem Einsatzfall ausgetauscht werden, so dass sie sowohl für die Versorgung mit Druckluft aus der Flasche oder dem Kliniksystem (2-7bar) als auch für gering komprimierte Luft aus einem Kompressor (150mbar) eine optimale Regelung ermöglichen.
Auf der Eingangsseite kann ein erstes Zusatzmodul 139 angebracht werden, über das alternativ zur Luft bis zu zwei andere Gase, z.B. Lachgas am Lachgasanschluss 141 oder ein Edelgas wie Helium oder Xenon am Edelgasanschluss 151 , gleichzeitig angeschlossen werden können. Mittels der über Anschlüsse 142 beziehungsweise 152 angeschlossenen Drucksensoren 143 beziehungsweise 153 kann der Eingangsdruck überprüft werden, um beispielsweise durch einen Alarm auf eine leere Gasflasche hinzuweisen. Eine Reihenschaltung aus Umschaltventilen 144 und 145 sorgt dafür, dass immer nur eines der drei Gase mit Sauerstoff gemischt wird. Falls das erste Zusatzmodul 139 angeschlossen ist, wird der Luftweg durch Unterbrecher 130 unterbrochen, um einem pneumatischen Kurzschluss von Umschaltventil 145 zu vermeiden. Wird das erste Zusatzmodul 139 nicht benötigt, so werden die Anschlussöffnungen im Grundblock dicht verschlossen.
Anstelle des ersten Zusatzmoduls 139 kann ein Ventil 131 und ein Anschluss für einen Sauerstoffsensor 132 am Grundblock 110 montiert werden. Lediglich aufgrund der Abmessungen der Bauteile ist es bei der derzeit in Betracht gezogenen Ausführungsform von Grundblock 110 nicht möglich, sowohl das Ventil 131 als auch das erste Zusatzmodul 139 gleichzeitig zu montieren. Deshalb zeigt Figur 3 auch die Kombination von beiden Varianten. Der Sauerstoffsensor 132 kann in der einen Stellung von Ventil 131 entweder an Hand des am Luftanschluss 121 zugeführten Gases kalibriert werden oder die Sauerstoffkonzentration dieses Gases messen oder in der anderen, in Figur 3 dargestellten Stellung des Ventils 131 die Sauerstoffkonzentration des am Gasauslass 137 abgegebenen Gasgemisches überwachen. Insbesondere wegen dieser Analysemöglichkeit ist es notwendig, die beiden Gasströme rasch zu mischen. Andernfalls hängt die gemessene Sauerstoffkonzentration auch vom Abzweigungspunkt der Rückleitung zu Ventil 131 ab, was nicht akzeptabel ist. Diese Rückleitung zweigt kurz vor der Engstelle 136 nach oben aus der Zeichnungsebene in Figur 4 ab, so dass sie in Figur 4 nicht dargestellt ist. Auf der Ausgangsseite kann ein zweites Zusatzmodul 169 mit dem zweiten Zusatzblock 170 angeschlossen werden. Das zweite Zusatzmodul 169 enthält nochmals einen Gasflusssensor mit einem erfindungsgemäßen pneumatischen Nebenwiderstand mit Einsatz 178, einem Flusssensorauslass 175 und einem Flusssensoreinlass 176, an denen ein Flusssensor 177 angeschlossen werden kann, ein Proportionalventil 174 und einen Anschluss 185 für einen Drucksensor 179, um den Fluss zum oder Druck am Beatmungsanschluss 187 unabhängig von Fluss durch und Druck am Gasauslass 137 einstellen zu können.
Daneben bietet das zweite Zusatzmodul 169 einen Injektoranschluss 186, der über das Ventil 173 und das Umschaltventil 134 direkt mit Gas vom Sauerstoffanschluss 111 oder vom Luftanschluss 121 versorgt werden kann. Alternativ kann der Fluss durch den Injektionsanschluss 186 über ein Ventil 172 und eine Kapillare 171 begrenzt werden. Die Kapillare kann beispielsweise eine Öffnung von 0,3 mm aufweisen.
Ferner weist das zweite Zusatzmodul 169 einen Handbeatmungsanschluss 188 auf, der über ein Ventil 181 mit dem Gasauslass 137 verbunden werden kann. Schließlich weist das zweite Zusatzmodul 169 einen Vernebleranschluss 189 auf, der über eine Kapillare 184 und ein Ventil 183 mit dem Gasauslass 137 verbunden werden kann. Die Kapillare 184 kann beispielsweise eine Öffnung von 0,8 mm aufweisen.
In einer Ausführungsform haben die Drucksensoren 112, 122, 138, 143, 153 einen Messbereich von 0 bis 7 bar. Der Drucksensor 179 weist in dieser Ausführungsform einen Messbereich von 0 bis 300 mbar auf. Die Ventile 131 , 172, 173 und 183 weisen eine Nennweite von 0,7 mm auf. Die Ventile 134, 144, 145 sowie 181 weisen eine Nennweite von 1 ,5 mm auf.
Der Gasmischer wurde zur Erzeugung von Gasmischungen zur Beatmung entwickelt, ist aber für viele weitere Aufgaben der Gasmischung einsetzbar.
Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt.
Bezugszeichenliste
1 pneumatischer Nebenwiderstand
2 Block
5 3 Einsatz
4 gasführende Bohrung
5 Spalt
6 Messbohrung
7 Gewinde
10 8 O-Ring
9 Schlauchanschluss
10 Sensoranschluss
11 Sensoranschlussbohrung
12 Querbohrung
15 13 Zylinder
100 Gasmischer
109 Grundmodul
110 Grundblock
111 Sauerstoffanschluss
20 112 Drucksensor
113 Proportionalventil
114 Flusssensorauslass
115 Flusssensoreinlass
116 Flusssensor
25 117 Einsatz
121 Luftanschluss
122 Drucksensor
123 Proportionalventil
124 Flusssensorauslass
30 125 Flusssensoreinlass
126 Flusssensor
127 Einsatz
130 Unterbrecher 131 Ventil
132 Sauerstoffsensor
133 Schwerteinsatz
134 Ventil
5 135 Anschluss
136 Engstelle
137 Gasauslass
138 Drucksensor
139 erstes Zusatzmodul 10 140 erster Zusatzblock
141 Lachgasanschluss
142 Anschluss
143 Drucksensor 144, 145 Ventil
15 151 Edelgasanschluss
152 Anschluss
153 Drucksensor
169 zweites Zusatzmodul
170 zweiter Zusatzblock 20 171 Kapillare
172, 173 Ventil
174 Proportionalventil
175 Flusssensorauslass
176 Flusssensoreinlass 25 177 Flusssensor
178 Einsatz
179 Drucksensor
180 O-Ring
181 Ventil 30 183 Ventil
184 Kapillare
185 Anschluss
186 Injektoranschluss
187 Beatmungsanschluss 188 Handbeatmungsanschluss
189 Vernebleranschluss

Claims

Patentansprüche
1. Pneumatischer Nebenwiderstand mit:
einem Block (2), der einen gasführenden, länglichen Hohlraum (4) aufweist, der von einem ebenfalls länglichen Messhohlraum (6) geschnitten wird, wobei die beiden Hohlräume so angeordnet sind, dass der Messhohlraum (6) den gasführenden Hohlraum (4) schneidet und so einen Schnittbereich definiert, wobei der Messhohlraum (6) in Schnitten senkrecht zu seiner Längsausdehnung im Schnittbereich der beiden Hohlräume einen ähnlichen Querschnitt aufweist; und
einen Widerstandskörper (13), der sich im Schnittbereich der beiden
Hohlräume befindet und eine ähnliche Form wie der Messhohlraum (6) an dieser Stelle aufweist, so dass zwischen der Wand des Widerstandskörpers (13) und der Wand des Messhohlraums ein Spalt verbleibt.
2. Pneumatischer Widerstand gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Messhohlraum (6) als auch der Widerstandskörper (13) im
Schnittbereich einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und somit Zylinder sind.
3. Pneumatischer Nebenwiderstand gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Widerstandskörpers (13) mit der Achse des Messhohlraums (6) zusammenfällt.
4. Pneumatischer Nebenwiderstand gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandkörper (13) Teil eines Einsatzes (3; 117, 127, 178) ist, wobei sowohl der Einsatz (3; 117, 127, 178) als auch der Block (2) ein Gewinde (7) aufweisen, so dass der Einsatz durch das Gewinde (7) im Block (2) gehalten wird.
5. Pneumatischer Nebenwiderstand gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (3; 117, 127, 178) durch einen O-Ring gegenüber dem Block (2) gedichtet ist.
6. Gasmischer mit: einem Block (110), der eine Vielzahl von Hohlräumen zur Gasleitung aufweist und aus einem Stück gefertigt ist; wobei der Block (110) aufweist:
einen ersten Gaseinlass (111);
einen ersten Anschluss für einen Drucksensor (112), der mit dem ersten Gaseinlass (111) pneumatisch verbunden ist;
einen ersten Flusssensorauslass (114);
einen ersten Flusssensoreinlass (115);
einen zweiten Glaseinlass (121);
einen zweiten Anschluss für einen Drucksensor (122), der mit dem zweiten Gaseinlass (121) pneumatisch verbunden ist;
einen zweiten Flusssensorauslass (124);
einen zweiten Flusssensoreinlass (125);
einen Gasauslass (137), der pneumatisch mit dem ersten und zweiten Flusssensoreinlass (115, 125) verbunden ist; wobei der Gasmischer ferner aufweist:
ein erstes Proportionalventil (113), das mechanisch mit dem Block (110) verbunden ist, dessen Einlass pneumatisch mit dem ersten Gaseinlass (111) und dessen Auslass pneumatisch mit dem ersten Flusssensorauslass (114) verbunden ist; und
ein zweites Proportionalventil (123), das mechanisch mit dem Block (110) verbunden ist, dessen Einlass pneumatisch mit dem zweiten Gaseinlass (121) und dessen Auslass pneumatisch mit dem zweiten Flusssensorauslass (124) verbunden ist.
7. Gasmischer gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Flusssensorauslass (114) mit dem ersten Flusssensoreinlass (115) über einen pneumatischen Nebenwiderstand gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 pneumatisch verbunden ist und der zweite Flusssensorauslass (124) mit dem zweiten Flusssensoreinlass (125) ebenfalls über einen pneumatischen Nebenwiderstand gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 pneumatisch verbunden ist, wobei der Block (110) des Gasmischers auch die Blöcke der pneumatischen Nebenwiderstände bildet.
5 8. Gasmischer gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (110) einen ersten länglichen Hohlraum aufweist, der den ersten Flusssensoreinlass (115) mit dem Gasauslass (137) verbindet, wobei der Block (110) einen zweiten länglichen Hohlraum aufweist, der parallel zum ersten länglichen Hohlraum verläuft, wobei der Block (110) einen dritten io länglichen Hohlraum aufweist, der den ersten und zweiten länglichen
Hohlraum schneidet, wobei in den dritten länglichen Hohlraum ein Schwerteinsatz (133) hinein ragt, der den dritten länglichen Hohlraum entlang der Längsachse in zwei Teile teilt, so dass im Betrieb Gas aus dem ersten länglichen Hohlraum zunächst durch den ersten Teil des dritten länglichen
15 Hohlraums zum zweiten länglichen Hohlraum fließt, sich dort mit Gas aus dem zweiten länglichen Hohlraum vermischt und durch den zweiten Teil des dritten länglichen Hohlraums zum ersten länglichen Hohlraum zurück und durch den ersten länglichen Hohlraum zum Gasauslass (137) fließt.
9. Gasmischer gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, 20 dass der Block (110) einen ersten länglichen Hohlraum aufweist, der den ersten Flusssensoreinlass (115) mit dem Gasauslass (137) verbindet, wobei der erste längliche Hohlraum eine Engstelle (136) aufweist, wobei ein weiterer Hohlraum den Teil des ersten länglichen Hohlraums zwischen der Engstelle (136) mit einem Anschluss (135) verbindet.
25 10. Gasmischer gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Block (110) ein Umschaltventil (131) mechanisch befestigt ist, das einen ersten und einen zweiten Einlass besitzt, wobei der erste Einlass des Umschaltventils (131) pneumatisch mit dem zweiten Gaseinlass (121) verbunden ist, wobei der zweite Einlass des Umschaltventils (131)
30 pneumatisch mit dem Gasauslass (137) verbunden ist und wobei der Auslass des Umschaltventils (131) mit einem Sauerstoffsensor pneumatisch verbindbar ist.
11. Gasmischer gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Block (110) mechanisch ein erster Zusatzblock (140) befestigt ist, wobei der Zusatzblock (140) umfasst:
einen dritten Gaseinlass (141);
5 einen dritten Anschluss (142) für einen Drucksensor (143), der mit dem dritten
Gaseinlass (141) pneumatisch verbunden ist;
einen vierten Gaseinlass (151);
einen vierten Anschluss (152) für einen Drucksensor (153), der mit dem vierten Gaseinlass (151) pneumatisch verbunden ist; wobei am Zusatzblock (140) 10 mechanisch folgendes befestigt ist:
ein zweites Umschaltventil (144), das zwei Einlasse aufweist, wobei der erste Einlass des zweiten Umschaltventils (144) pneumatisch mit dem dritten Gaseinlass (141) und der zweite Einlass des zweiten Umschaltventils (144) mit dem vierten Gaseinlass (151) verbunden ist;
15 ein drittes Umschaltventil (145), das zwei Einlasse aufweist, wobei der erste Einlass des dritten Umschaltventils (145) pneumatisch mit einem Auslass des zweiten Umschaltventils (144) und der zweite Einlass des dritten Umschaltventils (145) pneumatisch mit dem zweiten Gaseinlass (121) verbunden ist, wobei der Auslass des dritten Umschaltventils (145)
20 pneumatisch mit dem Einlass des zweiten Proportionalventils (123) verbunden ist; und
wobei ein Unterbrecher (130) im Block (110) montiert ist, so dass die pneumatische Verbindung zwischen dem zweiten Gaseinlass (121) und dem Einlass des zweiten Proportionalventils (123) unterbrochen ist.
25 12. Gasmischer gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Zusatzblock (170) mechanisch am Block (110) befestigt ist, wobei ein Einlass des zweiten Zusatzblocks pneumatisch mit dem Gasauslass (137) verbunden ist, wobei ein Drucksensor (138) mechanisch am Block (110) an einem fünften Anschluss für einen Drucksensor befestigt ist, wobei der fünfte Anschluss für einen Drucksensor pneumatisch mit dem Gasauslass (137) verbunden ist, wobei am zweiten Zusatzblock (170) folgendes mechanisch befestigt ist:
ein drittes Proportionalventil (174), dessen Einlass mit dem Einlass des zweiten Zusatzblocks (170) pneumatisch verbunden ist;
ein dritter Flusssensorauslass (175), der pneumatisch mit dem Auslass des dritten Proportionalventils (174) verbunden ist;
ein dritter Flusssensoreinlass (176);
ein sechster Anschluss (185) für einen Drucksensor, der pneumatisch mit dem dritten Flusssensoreinlass (176) verbunden ist;
ein Beatmungsanschluss (187), der mit dem dritten Flusssensoreinlass (176) pneumatisch verbunden ist;
ein erstes Ventil (181), dessen Einlass mit dem Einlass des zweiten Zusatzblocks (170) pneumatisch verbunden ist und dessen Auslass mit einem Handbeatmungsanschluss (188) pneumatisch verbunden ist;
ein zweites Ventil (183), dessen Einlass mit dem Einlass des zweiten Zusatzblocks (170) pneumatisch verbunden ist;
eine Kapillare (184), deren Einlass mit dem Auslass des zweiten Ventils (183) pneumatisch verbunden ist und deren Auslass mit einem Vernebleranschluss (189) pneumatisch verbunden ist.
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