DE4243679A1

DE4243679A1 - Multi gas mixer

Info

Publication number: DE4243679A1
Application number: DE4243679A
Authority: DE
Inventors: Konrad Prof Dr Med Falke; Gottfried Dipl Ing Merker; Ulrich Dr Med Pison
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-06-23

Abstract

The multi-gas mixer has at least two twin-gas mixers (10,20) with preceding pressure controls, switched in a cascade in succession, combined with a triple gas mixer.The twin-gas mixer uses perforated or slitted diaphragms, or is as needle valves.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrgas-Mischvorrichtung.The invention relates to a multi-gas mixing device.

In verschiedenen Fällen, insbesondere im medizinischen Be reich bei der maschinellen Beatmung (Anästhesie, Intensiv therapie) werden Mischvorrichtungen für Gase benötigt. Da bei sind besonders diejenigen Fälle von Bedeutung, bei denen die Gase diskontinuierlich entnommen werden können, zum Beispiel nur während der Phase der Einatmung. In der Regel werden nur zwei Gase gemischt, zum Beispiel Luft und Sauerstoff oder Sauerstoff und Lachgas. Muß ein drittes Gas zugemischt werden, wurden bisher Gasfluß-Steuerventile mit Rotametern, daß sind Schwebekörper-Durchflußmesser, als Flußmesser parallelgeschaltet oder Narkosegas-Verdampfer mit einem Zweigas-Mischer kombiniert.In various cases, especially in the medical field rich in mechanical ventilation (anesthesia, intensive care therapy) mixing devices for gases are required. There are particularly important in cases where from which the gases can be removed discontinuously, for example, only during the inhalation phase. In the Usually only two gases are mixed, for example air and Oxygen or oxygen and nitrous oxide. Must have a third gas have been admixed with gas flow control valves Rotameters, that are variable area flow meters, as Flow meter connected in parallel or anesthetic gas vaporizer combined with a two-gas mixer.

Für die Applikation von Stickstoffmonoxid (NO) zur Senkung des Druckes in den Lungenarterien, zur Relaxierung der die Atemwege umhüllenden Muskulatur und/oder zur Verbesserung der Sauerstoffversorgung ist ein weiteres Verfahren be kannt. Hierbei wird das NO aus einer Druckgasflasche mit definierter NO-Konzentration über eine handelsübliche Redu zier-Armatur und ein Rotameter einem Medikamentenvernebler zugeführt. Der Auslaß des Verneblers wird über einen, dem Befeuchter nachgeschalteten, patientenfernen Konnektor mit dem Einatmungszweig des Beatmungsschlauchsystems verbunden. Der Medikamentenvernebler öffnet den NO-Gasfluß während der Einatmung. Ein definiertes NO-Volumen wird mit dem Druck regler einer zweiten Regelstufe der Reduzier-Armatur einge stellt. Die gewünschte NO-Konzentration ist abhängig von der Flaschenkonzentration, der Dauer der Einatmung, dem eingestellten NO-Volumen und dem eingeatmeten Atemzugvolu men.For the application of nitrogen monoxide (NO) for lowering the pressure in the pulmonary arteries, to relax the Respiratory muscles and / or improvement the oxygen supply is another method knows. Here, the NO from a compressed gas bottle defined NO concentration using a commercially available reducing agent Ornamental fitting and a rotameter of a medication nebulizer fed. The outlet of the nebulizer is through one, the Humidifier connected downstream, remote patient with connected to the inhalation branch of the breathing circuit. The medication nebulizer opens the NO gas flow during the Inhalation. A defined NO volume is associated with the pressure regulator of a second control stage of the reducing valve poses. The desired NO concentration depends on the bottle concentration, the duration of inhalation, the set NO volume and inhaled breath volume men.

Die oben genannten, bekannten Geräte zur Herstellung von Mehrgasmischungen weisen diverse Nachteile auf.The above known devices for the production of Multi-gas mixtures have various disadvantages.

Parallelschaltungen von manuell eingestellten Gasfluß- Steuerventilen mit Rotametern können Konzentrationsänderun gen eines Gases nur erreichen, wenn gleichzeitig alle ande ren Gase sowohl in ihrer absoluten Konzentration, als auch in deren Verhältnis zueinander geändert werden. Um sie kon stant zu halten, müssen sie nachjustiert werden.Parallel connections of manually set gas flow Control valves with rotimeters can change concentration only reach one gas if all the others gases in their absolute concentration as well be changed in their relationship to each other. To con to keep them steady, they have to be readjusted.

Mehr-Gas-Mischungen mit Verdampfern sind abhängig vom ent nommenen Volumen des Zweigas-Mischers und nur anwendbar bei Gasen mit einem Siedepunkt nahe der Atemgas-Temperatur.Multi-gas mixtures with evaporators are dependent on the ent taken volume of the two-gas mixer and only applicable Gases with a boiling point close to the breathing gas temperature.

Bei der Zumischung von Spuren eines dritten Gases, wie zum Beispiel Stickstoffmonoxid, treten folgende Nachteile auf:When adding traces of a third gas, such as Example nitrogen monoxide, the following disadvantages occur:

Die zur Zeit verfügbaren Medikamentenvernebler sind nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt. Sie müssen nach Ab lauf der maximalen Verneblungszeit neu gestartet werden. Dadurch entsteht einerseits für den Patienten ein erhöhtes Risiko durch Unterbrechung der NO-Gabe und andererseits wird das Pflegepersonal zusätzlich belastet.The drug nebulizers currently available are not designed for continuous operation. You have to go to Ab restarted after the maximum nebulization time. On the one hand, this creates an increased for the patient Risk of interruption of NO administration and on the other hand the nursing staff is additionally burdened.

Für die Behandlung notwendige Änderungen des Beatmungs musters (z. B. Einatmungsdauer, Atemzugvolumen und Beat mungsdrucke) verändern die vorgegebene einzuatmende NO-Kon zentration. Dadurch entsteht wiederum ein höheres Risiko für den Patienten durch falsche NO-Konzentration - sie muß nachjustiert werden.Ventilation changes necessary for treatment patterns (e.g. duration of inhalation, tidal volume and beat pressure) change the specified NO con to be inhaled centering. This in turn creates a higher risk for the patient due to incorrect NO concentration - it must be readjusted.

Werden Patienten unterstützt beatmet, bestimmen sie Atemfrequenz und Atemzugvolumen weitgehend selbst. Damit ist eine sichere Einstellung der therapeutisch gewünschten NO-Konzentration nicht mehr möglich.If patients are supported with ventilation, they determine Breathing frequency and tidal volume largely self is a safe setting of the therapeutically desired NO concentration no longer possible.

Bestehen Leckagen mit wechselnder Leckrate, z. B. durch Risse im Gewebe der Lunge oder in den Atemwegen bzw. durch ungeblockte Endotrachealtuben, kann wiederum eine sichere Einstellung der therapeutisch gewünschten NO-Konzentration nicht mehr gewährleistet werden.If there are leaks with changing leak rates, e.g. B. by Cracks in the tissue of the lungs or in the respiratory tract or through unblocked endotracheal tubes, in turn, can be a safe one Setting the therapeutically desired NO concentration can no longer be guaranteed.

Änderungen der gewünschten NO-Konzentration ändern ebenfalls die eingeatmete Sauerstoffkonzentration (FIO₂).Changes in the desired NO concentration also change the inhaled oxygen concentration (FIO ₂ ).

Eine Graduierung des Reglers für das zu applizierende NO-Volumen ist nicht möglich, die Einstellung der Ziel-NO- Konzentration erfolgt in der Regel in mehreren Schritten.A graduation of the controller for the one to be applied NO volume is not possible, setting the target NO Concentration is usually done in several steps.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mehr gas-Mischvorrichtung anzugeben, bei der die zuvor erwähnten Nachteile weitgehend vermieden werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß minde stens zwei Zwei-Gas-Mischer mit vorgeschalteten Druckreg lern kaskadenartig hintereinander geschaltet zu einem Drei- Gas-Mischer kombiniert sind.The invention is therefore based on the object, a more Specify gas mixing device in which the aforementioned Disadvantages are largely avoided. To solve this Task is proposed according to the invention that minde At least two two-gas mixers with an upstream pressure regulator learn cascaded in series to a three Gas mixers are combined.

Ein solcher Drei-Gas-Mischer kann an alle Beatmungsge räte angeschlossen werden, die mit einer Frischgasversor gung größer/gleich einem halben Bar betrieben werden.Such a three-gas mixer can be used on all types of ventilation counters connected with a fresh gas supplier be operated greater than or equal to half a bar.

Sauerstoff- und NO-Konzentrationen können in weiten Grenzen völlig unabhängig voneinander eingestellt werden.Oxygen and NO concentrations can vary widely Limits can be set completely independently.

Auch wenn eine FIO₂ von 100% erforderlich ist, kann die Zumischung von NO so gestaltet werden, daß die resultie rende Abnahme der FIO₂ für den Patienten tolerierbar bzw. in einigen Fällen vernachlässigbar ist.Even if a FIO ₂ of 100% is required, the addition of NO can be designed in such a way that the resulting decrease in FIO _{2 is} tolerable for the patient or, in some cases, negligible.

Änderungen der Beatmungsparameter haben einen geringen Einfluß auf die NO-Konzentration.Changes in ventilation parameters are minor Influence on the NO concentration.

Der Regler zur Einstellung der NO-Konzentration kann zwischen null und dem NO-Maximum graduiert werden. Damit ist ein Wechsel der NO-Konzentration schnell, sicher und ohne Unterbrechung der NO-Gabe möglich.The controller for setting the NO concentration can graduated between zero and the NO maximum. In order to is a change of the NO concentration quickly, safely and possible without interrupting the NO administration.

Wenn die NO-Konzentration nur in geringen Bereichen verändert werden soll, ergibt sich eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, wenn als Zweigas-Mischer nach Art von Loch- oder Schlitzblenden arbeitende Mischvorrichtungen Verwendung finden. If the NO concentration is only in small ranges should be changed, there is an advantageous Embodiment of the invention when as a two-gas mixer Kind of perforated or slit diaphragms working Mixing devices are used.

Sollen jedoch sowohl sehr kleine als auch größere NO- Konzentrationen einstellbar sein, ergeben sich besondere Vorteile bei der Ausgestaltung der Erfindung, wenn als Zweigasmischer nach Art von Nadelventilen arbeitende Mischvorrichtungen Verwendung finden.However, should both very small and larger NO Concentrations are adjustable, there are special Advantages in the design of the invention if as Two-gas mixer operating in the manner of needle valves Mixing devices are used.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbei spiele im einzelnen erläutert.The invention is illustrated schematically in the drawing illustrated and described below games explained in detail.

In der Zeichnung zeigt:The drawing shows:

Fig. 1 das Schema eines Mehrgasmischers anhand eines zwei stufigen Drei-Gas-Mischers, Fig. 1 shows the diagram of a multi-gas mixer using a two-stage three-gas mixer,

Fig. 2 das Schema eines dreistufigen Vier-Gas-Mischers, zusammengesetzt aus nach Art von Loch- oder Schlitzblenden arbeitenden Zwei-Gas-Mischern, Fig. 2 shows the scheme of a three-stage four-gas mixer, composed of the manner of perforated or slit diaphragms operated twin-gas mixers,

Fig. 3 das Schema eines zweistufigen Vier-Gas-Mischers, zu sammengesetzt aus nach Art von Nadelventilen arbei tenden Zweigas-Mischern. Fig. 3 shows the scheme of a two-stage four-gas mixer, composed of two-gas mixers working in the manner of needle valves.

In Fig. 1 sind die beiden Zweigas-Mischer mit 10 und 20 bezeichnet. Beiden Zweigas-Mischern sind je zwei Druckreg ler 11 bzw. 21 mit entsprechenden Manometern 12 bzw. 22 vorgeschaltet. Die Eingänge der drei zu mischenden Gase sind mit 18 bzw. 27 und 26 bezeichnet. Das aus dem Zweigas- Mischer 20 austretende Gasgemisch wird über die Leitung 25 dem zweiten Druckregler 11 des Zweigas-Mischers 10 zuge führt. Über die Leitung 15 am Ausgang des Mischers 10 kann das Drei-Gas-Gemisch entnommen werden. In Fig. 1, the two two-gas mixers are designated 10 and 20 . Both two-gas mixers are connected upstream of two pressure regulators 11 and 21 with corresponding pressure gauges 12 and 22 , respectively. The inputs of the three gases to be mixed are designated 18, 27 and 26 . The gas mixture emerging from the two-gas mixer 20 is fed via line 25 to the second pressure regulator 11 of the two-gas mixer 10 . The three-gas mixture can be removed via line 15 at the outlet of mixer 10 .

Die Funktion des Mehrgas-Mischers wird dadurch gewährlei stet, daß die Druckregler je Kaskadenstufe auf denselben Druck eingeregelt werden, wobei der eingestellte Druck je der vorgeschalteten Kaskadenstufe um einen bestimmten Be trag größer als der Druck der nachgeschalteten Stufe ist. Die Druckregler 11 des Zweigas-Mischers 10 werden dabei auf den Druck eingeregelt, der für die Entnahmeleitung 15 er forderlich ist. Die Druckregler 21 werden auf etwa den dop pelten Druck eingestellt.The function of the multi-gas mixer is ensured by the fact that the pressure regulators per cascade level are adjusted to the same pressure, the set pressure for each upstream cascade level being a certain amount greater than the pressure of the downstream level. The pressure regulator 11 of the two-gas mixer 10 are adjusted to the pressure that it is required for the extraction line 15 . The pressure regulator 21 are set to approximately the double pressure.

Fig. 2 zeigt einen dreistufigen Vier-Gas-Mischer, der aus nach Art von Lochblenden arbeitenden Zwei-Gas-Mischern 30, 40, 50 und 60 besteht, wobei der Mischer 30 die Stufe eins, die Mischer 40 und 50 die Stufe zwei und der Mischer 60 die dritte Stufe des Vier-Gas-Mischers bilden. Dabei sind jedem Zwei-Gas-Mischer, analog dem in Fig. 1 dargestellten Prin zip, Druckregler 31, 41, 51 und 61 mit Manometern 32, 42, 52 und 62 vorgeschaltet. Die Eingänge der vier zu mischenden Gase sind mit 46, 47, 58 und 69 bezeichnet. Über die Lei tung 69 wird Gas eins einem der Druckregler 61, über die Leitung 58 wird Gas zwei einem der Druckregler 51 und dem anderen Druckregler 61 zugeführt. Die Ausgangsleitung 65 des Zwei-Gas- Mischers 60 wird dem andern Druckregler 51 zugeführt. Der eine Druckregler 41 wird über die Leitung 47 mit dem Gas drei und der andere Druckregler 41 über die Leitung 46 mit dem Gas vier beaufschlagt. Die aus den Zwei- Gas-Mischern 40 bzw. 50 austretenden Gasgemische werden über die Leitungen 45 bzw. 55 den beiden Druckreglern 31 des Mischers 30 zugeleitet. Die Ausgangsleitung 35 des Zwei-Gas-Mischers 30 führt das gewünschte Vier-Gas-Gemisch zum Beispiel einem Beatmungsgerät 100 zu. FIG. 2 shows a three-stage four-gas mixer which consists of two-gas mixers 30 , 40 , 50 and 60 which operate in the manner of pinholes, the mixer 30 being the stage one, the mixers 40 and 50 being the stage two and the mixer 60 form the third stage of the four-gas mixer. Each two-gas mixer, similar to the principle shown in FIG. 1, pressure regulators 31 , 41 , 51 and 61 with pressure gauges 32 , 42 , 52 and 62 are connected upstream. The inputs of the four gases to be mixed are designated 46, 47, 58 and 69 . Via the line 69 , gas one is one of the pressure regulators 61 , via line 58 , gas two is supplied to one of the pressure regulators 51 and the other pressure regulator 61 . The output line 65 of the two-gas mixer 60 is fed to the other pressure regulator 51 . A pressure regulator 41 is applied via line 47 to the gas three and the other pressure regulator 41 via the line 46 to the gas four. The gas mixtures emerging from the two-gas mixers 40 and 50 are fed via lines 45 and 55 to the two pressure regulators 31 of the mixer 30 . The output line 35 of the two-gas mixer 30 feeds the desired four-gas mixture to a ventilator 100, for example.

Die Funktion des Vier-Gas-Mischers wird dadurch gewährlei stet, daß analog dem in Fig. 1 dargestellten Prinzip die Druckregler 31 auf den vom Beatmungsgerät 100 benötigten Eingangsdruck eingeregelt werden. Die Druckregler 41 und 51 werden auf etwa den doppelten Druck eingeregelt. Die Druck regler 61 werden auf einen Druck eingeregelt, der minde stens etwa den dreifachen Wert der Druckregler 31 hat.The function of the four-gas mixer is ensured by the fact that, analogously to the principle shown in FIG. 1, the pressure regulators 31 are adjusted to the inlet pressure required by the ventilator 100 . The pressure regulators 41 and 51 are adjusted to approximately twice the pressure. The pressure regulator 61 are adjusted to a pressure which has at least about three times the value of the pressure regulator 31 .

In Fig. 3 wird das Schema eines zweistufigen Vier-Gas- Mischers gezeigt, der aus den nach Art von Nadelventilen arbeitenden Zwei-Gas-Mischern 70, 80 und 90 besteht, wobei der Mischer 70 die Stufe eins, die Mischer 80 und 90 die Stufe zwei des Vier-Gas-Mischers bilden. Wieder sind, ana log dem Prinzip in Fig. 1, jedem Zwei-Gas Mischer die Druckregler 71, 81 und 91 mit den Manometern 72, 82 und 92 vorgeschaltet. Die Eingänge der vier zu mischenden Gase sind mit 86, 87, 98 und 99 bezeichnet. Über die Leitung 99 wird Gas eins dem einen Druckregler 91, über die Leitung 98 Gas zwei dem anderen Druckregler 91 zugeführt. Der eine Druckregler 81 wird über die Leitung 87 mit Gas drei und der andere Druckregler 81 über die Leitung 86 mit Gas vier versorgt. Die aus den Mischern 80 bzw. 90 austretenden Zwei-Gas-Gemische werden über die Ausgangsleitungen 85 bzw. 95 je einem der Druckregler 71 des Zwei-Gas-Mischers 70 zu geführt. Die Ausgangsleitung 75 des Zwei-Gas-Mischers 70 führt das gewünschte Vier-Gas-Gemisch zum Beispiel dem Be atmungsgerät 100 zu. In Fig. 3 the scheme of a two-stage four-gas mixer is shown, which consists of the needle valve-type two-gas mixers 70 , 80 and 90 , the mixer 70 the stage one, the mixers 80 and 90 the Form stage two of the four-gas mixer. Again, analog to the principle in FIG. 1, each two-gas mixer is preceded by the pressure regulators 71 , 81 and 91 with the pressure gauges 72 , 82 and 92 . The inputs of the four gases to be mixed are labeled 86, 87, 98 and 99 . Via line 99 , gas one is fed to one pressure regulator 91 , via line 98 gas two to the other pressure regulator 91 . One pressure regulator 81 is supplied with gas three via line 87 and the other pressure regulator 81 is supplied with gas four via line 86 . The two-gas mixtures emerging from the mixers 80 and 90 are each fed to one of the pressure regulators 71 of the two-gas mixer 70 via the outlet lines 85 and 95, respectively. The output line 75 of the two-gas mixer 70 supplies the desired four-gas mixture to the breathing apparatus 100, for example.

Die Funktion des Vier-Gas-Mischers wird analog dem Prinzip in Fig. 1 dadurch erreicht, daß die Druckregler 71 auf den vom Beatmungsgerät 100 benötigten Eingangsdruck geregelt, und die Druckregler 81 und 91 der zweiten Stufe wieder auf etwa den doppelten Wert eingeregelt werden.The function of the four-gas mixer is achieved analogously to the principle in FIG. 1 in that the pressure regulators 71 are regulated to the inlet pressure required by the ventilator 100 , and the pressure regulators 81 and 91 of the second stage are regulated again to approximately twice the value.

Claims

1. Multi-gas mixing device, characterized in that at least two two-gas mixers ( 10 , 20 ) with upstream pressure regulators are cascaded in series to a three-gas mixer combined.

2. Multi-gas mixing device according to claim 1, characterized in that as a two-gas mixer ( 30 , 40 , 50 , 60 ) working in the manner of perforated or slit diaphragms find Ver use.

3. Multi-gas mixing device according to claim 1, characterized in that as a branch mixer ( 70 , 80 , 90 ) in the manner of Nadelven valves working mixing devices are used.