CN118001538A - 用于混合呼吸气体的多种呼吸气体组分的静态混合元件 - Google Patents

Abstract

描述了静态混合元件、混合堆垛和混合器以及用于制造静态混合元件和混合堆垛的方法。静态混合元件适合于混合在呼吸装置或麻醉装置的主流动通道中流动的呼吸气流的至少两种呼吸气体组分。静态混合元件具有布置在入口侧和出口侧之间并且可以与主流动通道流体连通连接的流动通道。所描述技术方案的特征在于，至少一个第一流动通道位于第一平面中，且至少一个第二流动通道位于第二平面中，第一平面和第二平面布置成至少几乎彼此平行，其中至少一个第一流动通道和至少一个第二流动通道至少部分区段地交叉，且在至少一个第一流动通道和至少一个第二流动通道之间布置有穿过部作为混合点。

Description

用于混合呼吸气体的多种呼吸气体组分的静态混合元件

技术领域

本发明涉及用于混合在呼吸装置或麻醉装置中的呼吸气流的至少两种呼吸气体组分的静态(或称为静力学，即statisches)混合元件、混合堆垛和混合器，以及用于制造静态混合元件和混合堆垛的方法。

背景技术

通过呼吸装置或麻醉装置使患者呼吸涉及向患者供给以呼吸气体。在此，呼吸气体通常是两种或更多种呼吸气体组分组成的混合物。实践中最常见的呼吸气体组分是空气和氧气。呼吸气体组分可以从不同的来源获得，例如经由呼吸装置或麻醉装置在安装地点与其连接的中央气体供应、经由填充有相应呼吸气体组分的气瓶、和/或经由通过呼吸装置或麻醉装置本身从周围环境中吸入空气，即所谓的鼓风机技术。

所供应的呼吸气体组分在呼吸装置或麻醉装置中混合，以便实现呼吸气体组分的至少几乎均匀的分布。这对于确保紧接着正确监测呼吸气体尤其必要，而对于患者的安全和成功治疗也很重要的是，在呼吸装置或麻醉装置处调设的相应地存在于呼吸气流中的呼吸气体组分(例如空气和氧气)的比例。用于监测呼吸气体特性的所使用的传感器通常仅检测横截面中的局部气体特性，例如相应呼吸气体组分的浓度。因此，如果测量的气体浓度例如太低，局部浓度差可能会导致错误测量并触发误报。因此，期望一种混合呼吸气体，其中相应的呼吸气体组分的浓度梯度尽可能低。

为了产生混合呼吸气体，呼吸装置或麻醉装置内的设备是已知的，例如呼吸气体组分被导引到其中的中空体或容积。如此选择容积的大小，使得呼吸气流的停留时间足够长，以通过扩散降低相应呼吸气体组分的浓度梯度，理想地如此降低，使得它们几乎为零。停留时间决定呼吸装置或麻醉装置处呼吸气体组分的浓度变化只能缓慢发生，因为必须填充和穿流附加容积的呼吸气体。由此限制了在呼吸的情形中具有此类混合容积的呼吸装置或麻醉装置的动态范围。

此外，马达式运行的混合器从现有技术中是已知的，其中例如通过安装马达式运行的搅拌器(Quirls)到呼吸装置或麻醉装置中以及其操作来实现呼吸气体组分的混合。该解决方案的缺点是针对必要组件及其维护的与之伴随的较高成本。

上述两种解决方案都需要呼吸装置或麻醉装置中的大量空间。由此不利地增加了这种装置的结构大小。此外，此类解决方案并非针对不同的流动形式而设计，并且具有压力损失。

此外，从US2016082220 A1已知一种具有静态穿流混合器的用于呼吸治疗的系统。所描述的静态穿流混合器配置成其可混合多种气体并且包括入口和出口以及入口和出口之间的第一偏转板。此外，静态流动混合器包括布置在第一偏转板的下游的棱边和最近的下游表面之间的收缩部，其中收缩部的长度小于第一偏转板的高度。通过该技术解决方案应基本均匀地混合供给至静态流动混合器的气体。

发明内容

从现有技术中已知的解决方案以及所描绘的问题出发，本发明的任务是创造一种设备，其以简单且可靠的方式产生由至少两种呼吸气体组分组成的混合呼吸气体，所述至少两种呼吸气体组分从不同来源获得，用于呼吸装置或麻醉装置。在此，用于呼吸的呼吸装置或麻醉装置的动态特性应尽可能不受负面影响，尤其，应在尽可能低的压降的情形中引起呼吸气体组分中的一种的浓度尽快改变。

此外，应当说明一种设备，其具有构造上相对简单的结构并且能够以有效的方式制造，使得制造成本能够保持在经济上合理的范围内。

此外，该设备应该具有较小的结构大小，使得呼吸装置或麻醉装置也可以具有尽可能小的尺寸。

根据本发明，上述任务通过静态混合元件、混合堆垛以及混合器来解决。此外，本发明以一种用于制造静态混合元件的方法以及一种用于制造混合堆垛的方法解决。在此，结合根据本发明的静态混合元件描述的特征和细节也结合根据本发明的混合堆垛、混合器和根据本发明的方法适用，以及分别反之亦然并且相互亦然，从而可以关于各个发明方面的公开内容始终相互参考或可相互参考。本发明的有利实施形式是另外的主题，并且在下面部分参考附图的描述中更详细地解释。

本发明涉及一种用于混合在呼吸装置或麻醉装置的主流动通道中流动的呼吸气流的至少两种呼吸气体组分的静态混合元件，其中该静态混合元件具有布置在入口侧和出口侧之间并且可以与主流动通道流体连通连接的流动通道。根据本发明，静态混合元件的特征在于，至少一个第一流动通道位于第一平面中，并且至少一个第二流动通道位于第二平面中，第一平面和第二平面至少布置成几乎彼此平行，其中至少一个第一流动通道和至少一个第二流动通道至少部分区段地交叉，并且在至少一个第一流动通道和至少一个第二流动通道之间布置有穿过部作为混合点。在此，单个穿过部或多个穿过部是可以设想的。在任何情况下，在流动通道之间存在至少一个呼吸气体可穿透的连接，其用作混合点，在不同平面中流动的流体流在该混合点处至少部分地混合。

从主流动通道引入到静态混合元件中的呼吸气流因此被分成部分呼吸气流，其然后穿流不同的流动通道。相对于它们在主流动通道中的原始流动方向(其中它们在入口侧流入直到到达出口侧)，部分呼吸气流经历至少一个、优选多个方向变化。根据本发明在此设置成，部分呼吸气流中的至少一个相对于布置在不同平面中的流动通道至少部分地执行平面转换。

本发明的核心是产生相对于至少两种呼吸气体组分混合的呼吸气流，即由几乎均匀分布的呼吸气体组分组成的呼吸气流。这是通过静态混合元件来实现的，其用于将呼吸气流分离成多个部分呼吸气流，这些部分呼吸气流首先导引穿过单独的流动通道，且在下游被重新引入主流动通道中。在形成混合点的穿过部的区域中的流动通道的交叉区段中，以及在静态混合元件的出口处，通过多个部分呼吸气流的重新组合发生部分呼吸气流的混合。混合点是指具有两个或多个部分呼吸气流在其中混合的穿过部的区域。

流动通道的总数取决于相应的应用情况、呼吸气体组分和呼吸气流的流动特性。此外，静态混合元件的流动通道的数量取决于麻醉装置或呼吸装置中的针对静态混合元件的可用容积。因此，可以设置不同数量的流动通道，例如但不限于第一平面中的流动通道和第二平面中的流动通道、优选第一平面中的两个流动通道和第二平面中的两个流动通道、特别优选第一平面中的八个流动通道和第二平面中的七个流动通道。还可以设想将流动通道布置在多于两个平面中，例如三个平面或四个平面。流动通道布置在静态混合元件的入口侧和出口侧之间，并且可以各自在入口侧和/或出口侧与主流动通道流体连通连接。

本发明的对象还是一种可简单制造的结构，利用该结构实现不同呼吸气体组分的有效混合，即至少两种不同呼吸气体组分的至少几乎均匀的分布。由于根据本发明设计的静态混合元件能集成、例如置入、推入和/或插入到呼吸装置或麻醉装置的主流动通道中的事实，因此不需要附加的联接部或复杂的匹配，并且呼吸装置或麻醉装置的大小可以减小或至少保持不变。与之相应地，这种呼吸装置或麻醉装置的构造的耗费及其制造成本有利地较低。

在一个优选实施形式中，设置有偏转元件，穿流流动通道中的一个的部分呼吸气流可通过该偏转元件至少部分地偏转到至少部分地位于另一平面中的另一流动通道中。在这种情况下，通过将第一流动通道的部分呼吸气流有针对性偏转到至少第二流动通道的部分呼吸气流中来发生混合。界定上述流动通道的静态混合元件的内壁优选用作偏转元件。偏转元件的附加或替代实施形式是不透气结构，其阻塞前述流动通道中的一个的部分并因此将该流动通道的部分呼吸气流偏转到另一流动通道中。

根据本发明的一个特别实施形式，基本上布置在一个平面中的流动通道至少几乎彼此平行地伸延。通过这种特殊的设计以有利的方式实现了部分呼吸气流的均匀分布，其中它们在流动通道的出口处的相应平面中被均匀地分离并且可以彼此重新组合。此外，由此能够实现根据本发明的静态混合元件的更简单且因此更成本适宜的制造。

本发明的另一优选特征在于，基本上布置在不同平面中的流动通道至少部分地彼此交叉，使得它们彼此以不等于0°的角度伸延，优选地以在45°和90°之间、特别优选几乎90°的角度伸延。由此得出，这些流动通道中在入口侧彼此靠近的部分呼吸气流由流动通道如此偏转，使得它们在出口侧彼此具有更大距离。在此特别优点在于，由此例如存在于静态混合元件的入口侧的区域中的高浓度的呼吸气体组分朝出口侧分布并且通过与出口侧的区域中的另外的部分呼吸气流重新组合而减少。以有利的方式得出呼吸气流的呼吸气体组分的改善的、均匀的分布。关于流动通道的各个入口在入口侧上的平面中的布置，与流动通道的出口在出口侧上的平行平面中的布置相比优选存在差异。因此，相对于主流动通道，在与主流动通道垂直的平面中的流动通道的入口的布置与在出口侧上的对此平行的平面中的流动通道的出口的布置相比，发生变化。由此得出呼吸气体的呼吸气体组分在静态混合元件的出口侧处的特别有利的分布。

在另一有利的设计方案中设置成，在静态混合元件处存在至少一个连接单元，该连接单元适合于建立静态混合元件与另一静态混合元件的连接。由此能够组合多个静态混合元件，使得可用流动通道的数量以及因此在出口侧重新组合的部分呼吸气流可以根据需要成倍增加。这具有如下优点，呼吸装置或麻醉装置的主流动通道可以根据其尺寸配备有多个彼此连接的静态混合元件，并且呼吸气体的呼吸气体组分混合得还更好。

这种连接单元以有利的方式基本上垂直于相应的流动通道所在的平面。因此，至少两个静态混合元件可以优选地相互插接。

该连接优选地是非破坏性可松脱连接。在此有利的是如下可能性，即从组合件(Verbund)中松脱出有缺陷的静态混合元件并更换它。此外，通过分离静态混合元件以有利的方式提供其简化清洁和/或处理。

连接单元优选地如此设计，即，其在静态混合元件的一侧处形成容纳部、孔或特别优选地插座，并且在优选地基本上直接相对而置的一侧上形成构造成与其匹配的插头。

至少一个连接单元适宜地如此设计，即堆垛至少两个静态混合元件，使得它们的平面至少几乎彼此平行伸延。静态混合元件的堆垛有利地简单地并且以在制造中较少的耗费来实现。通过各个静态混合元件在平面中的平行布置形成了特别坚固、对称的几何形状，该几何形状易于操作并且能够均匀定向分布各个部分呼吸气流。

静态混合元件的流动通道的垂直于流动方向的横截面几乎是矩形的优选实施形式提供了简单且成本适宜的制造的优点。

流动通道特别优选具有垂直于主流动方向的至少约4.5mm²的横截面。因此，穿流的元件和不穿流的元件的比例被设计为使得在穿流静态混合元件时不发生显著的压降。因此，这种结构以特别有利的程度同样适用于带有较低用于压力积聚的能力的装置，例如采用鼓风机技术的呼吸装置或麻醉设备。

本发明的另一观点涉及一种由至少两个根据如其上面所述的实施形式中的至少一个的静态混合元件组成的混合堆垛，其中至少两个静态混合元件经由至少一个连接单元彼此连接。根据本发明，除了上述优点之外，这种混合堆垛还具有结构上灵活的特性。因此，彼此连接的静态混合元件的数量可以根据需要匹配于相应的呼吸装置或麻醉装置，并且可以作为针对该装置的单独部件和/或备用件使用。此外，由多个静态混合元件组装而成的混合堆垛比由一个件制成的混合堆垛制造上更容易且更适宜(或称为更便宜，即günstiger)得多。

混合堆垛垂直于主流动方向的横截面优选几乎为矩形的。在此有利的再次在于，简单的操作以及关联较少耗费的到呼吸装置或麻醉装置的类似成型的主流动通道中的集成。

此外，垂直于混合堆垛的主流动方向的横截面优选为至少大约9cm²。这种紧凑的混合堆垛以有利的方式支持呼吸装置或麻醉装置关于浓度和/或压力变化的动态特性，其在这种情况下可以非常快速且灵活地执行。

本发明的另一观点涉及一种混合器，其包括至少两个如其上面所述的混合堆垛，其中混合堆垛在主流动方向上彼此先后地布置。由于至少一个附加的混合堆垛，混合器提供了呼吸气流在呼吸装置或麻醉装置的主流动通道中的改善混合的优点。在此，通过确定所包含的混合堆垛的数量，可以特别容易地使混合器的特性匹配于相应的装置。

在一个优选的设计方案中，混合器的至少两个混合堆垛布置成围绕主流动通道的纵向中心轴线相对于彼此以至少约90°的角度转动。布置在主流动通道中的两个混合堆垛(其特别优选地被实施为结构相同)在运行中彼此先后地穿流，使得实现混合，即，在彼此转动约90°的平面中在呼吸气流中穿流主流动通道中的呼吸气体组分的浓度梯度的减小。静态混合元件的流动通道和由它们形成的混合堆垛相应地位于相应的平面中。由此得出，与单个混合堆垛相比，至少两种呼吸气体组分的浓度梯度的进一步减小，即呼吸气体的进一步混合，然而在第二混合堆垛中相比在第一混合堆垛中沿不同的方向。如果由第一混合堆垛引起的混合发生在竖直方向上，则这在第二混合堆垛中发生在水平方向上，或者反之亦然。因此，呼吸气体组分以有利的方式在呼吸气流的整个横截面中如此混合，即实现至少几乎均匀的分布。

混合器进一步优选地在如下意义中被设计，即，至少两个混合堆垛具有混合堆垛的液力直径的一倍、优选一倍半的距离。根据本发明识别出，由该距离产生的主流动通道中的该容积对于部分呼吸气流的重新组合是有利的。此外，该容积被设计成不会导致呼吸装置或麻醉装置的动态特性关于浓度和/或压力变化的显著恶化。

本发明的另一观点涉及一种用于制造如其上面所述的静态混合元件的方法，其中利用注射成型方法或3D打印方法中的至少一个工艺步骤来制造静态混合元件。注射成型方法有利地在制造大量静态混合元件的情形中是适宜的。3D打印方法有利于尽快制造。此外，根据本发明，静态混合元件被设计成，使得为此两种制造方法都可以以较少耗费实现。这是由于静态混合元件的基本上对称的结构以及优选地几乎平坦的侧面，使得在制造时可以使用相应简单的面作为基底。

此外，如其上面所述，说明了一种用于制造混合堆垛的方法，其中利用3D打印方法中的至少一个工艺步骤来制造混合堆垛。3D打印方法有利于尽快制造。此外，根据本发明混合堆垛设计成，使得可以以较少耗费实现3D打印制造方法。这是由于混合堆垛的基本对称结构。

附图说明

本发明的另外的特征、任务和效果由说明书和附图得出。描述本发明的实施例而不限制总体发明思想。

在图中：

图1：显示了静态混合元件的示意图；

图2：显示了混合堆垛的示意图；和

图3：显示了主流动通道中的混合器的示意图，其中标识了呼吸气流和部分呼吸气流的流动路线。

具体实施方式

下面根据附图详细描述本发明的实施例。在此，在多幅图中，相同的构件分别设有相同的附图标记。只要未明确或明显排除，否则关于实施例描述的结构元件和特征、目的和效果被认为可用于任何其它实施例，并且也应关于相应其它实施例视为被公开，即使当它们在此没有明确显示和/或描述时。此外可理解的是，附图应被理解为示意性的，并且不应从它们得到关于具体尺寸或大小比例的限制，除非这如此明确地描述。

图1示意性地示出了根据本发明实施的静态混合元件1。静态混合元件1具有多个流动通道2a,2b,2c,...,2o，这些流动通道由布置成网格状的桥接部界定。在此，彼此平行伸延的第一组流动通道2a,2c,2e,2g,2i,2j,2k和2m至少部分地布置在图1中上方的第一平面中。彼此平行伸延的第二组流动通道2b,2d,2f,2h,2l,2n和2o至少部分地布置在在图1中下方的第二平面中，该第二平面平行于第一平面布置。静态混合元件1具有入口侧A和出口侧B，该入口侧A和出口侧B由呼吸气体的主流动方向6确定。呼吸气流首先撞击静态混合元件1的地方位于入口侧A，与其相对而置相应地出口侧B。流动通道各自在入口侧A和出口侧B的流动通道入口和流动通道出口的横截面之间延伸并倾斜于入口侧A和出口侧B的流动通道入口和流动通道出口的横截面。借助图1中所示的静态混合元件1将撞击入口侧A的呼吸气流分成部分呼吸气流，如将在下面还更详细地解释的。部分呼吸气流在进一步的走向中穿流不同的流动通道2a,2b,2c,...,2o。示例性地，示出了第一部分呼吸气流7、第二部分呼吸气流8和第三部分呼吸气流9，其中第一部分呼吸气流7基本上并且尤其在入口侧A附近在下方的平面的第一流动通道2f中伸延，第二部分呼吸气流8基本上并且尤其在入口侧A附近在上方的平面的第二流动通道2e中伸延，并且第三部分呼吸气流基本上在上方的平面的第三流动通道2a中伸延。为了清楚起见，没有明确示出其它部分呼吸气流。

当使用根据图1的混合元件1时，呼吸气体沿主流动方向6流向静态混合元件1。当呼吸气流撞击混合元件1时，相应于在入口侧A处开始的流动通道2a,2b,2c,...,2i的数量，呼吸气流被分成多个部分呼吸气流。图1中所示的混合元件1在入口侧A处具有五个流动通道2a,2c,2e,2g和2i，它们至少部分地布置在上方的第一平面中，并且具有另外四个流动通道2b,2d,2f和2h，它们至少部分地布置在下方的第二平面中。因此，呼吸气流被分成九个部分呼吸气流，其中这些部分呼吸气流中的三个部分呼吸气流7,8和9在图1中明确地示出。

如图1中所示，静态混合元件1的流动通道2a,2b,2c,...,2o被构造成，使得它们部分区段地交叉。在这些区域中，下文中称为混合点(3a,3b)，由于相应的交叉流动通道2a,2b,2c,…,2o的在那里存在的流动技术连接，实现了在其中流动的部分呼吸气流的至少部分混合。混合点形成布置在相邻平面中的流动通道2a,2b,2c,...,2o之间的穿过部。混合元件1的混合点的数量相应于以部分呼吸气体穿流的流动通道2a,2b,2c,...,2o的数量增加。由此有利地发生穿流布置在不同平面中的流动通道2a,2b,2c,...,2o的多个部分呼吸气流的混合。示例性地，在图1中示出混合点3a和3b。混合点3a由位于不同平面中的交叉流动通道2a和2f产生。在混合点3a中，发生部分呼吸气流7和9的至少部分混合。混合点3b相应地由位于不同平面中的交叉流动通道2e和2f产生。在混合点3b中，发生部分呼吸气流7和8的至少部分混合。尤其在部分呼吸气流7和9以及7和8的在连接点3a和3b的区域中交叉的接触边缘区域中，发生两个部分呼吸气流的至少部分混合。此外，在这些边缘区域中，产生一种部分呼吸气流的部分至相应另一部分呼吸气流的混合。混合点处的混合强度在此主要取决于部分呼吸气流的流速和流动形态。

伸延到在入口侧A上开始的流动通道2a,2b,2c,...,2i中的部分呼吸气流在穿流静态混合元件1时至少部分地经历从其原始平面偏转至另一流动通道2a,2b,2c,...,2o的相应另一平面，其中同样产生不同的部分呼吸气流的混合。部分呼吸气流的基本上完全的偏转发生在偏转元件5a,5b,...,5f的区域中，这些偏转元件5a,5b,...,5f由静态混合元件1的侧壁的内侧区域形成或装设到其处。在该实施例中，第一部分呼吸气流7在第一偏转元件5c的区域中从下方的平面和流动通道2f至少部分地偏转到上方的平面和流动通道2j中。第二部分呼吸气流8相应地在第二偏转元件5f的区域中从上方的平面和流动通道2e至少部分地偏转到下方的平面和流动通道2o中。第三部分呼吸气流9在下方的平面的与流动通道2a交叉的流动通道2b,2d,2f,2h,2l,2n,2o的区域中(即混合点)至少部分地偏转。

在偏转时，穿流混合元件1的部分呼吸气流因此至少部分经历其流动方向的改变。在穿流混合元件1之后，各个部分呼吸气流从混合元件1的出口侧B处的流动通道2a,2c,2h,2j,2k,2l,2m,2n,2o逸出并且再次合并成呼吸气流。通过将撞击到根据图1实施的混合元件1上的呼吸气流分成部分呼吸气流、在混合元件1中混合和偏转部分呼吸气流和紧接着将混合的部分呼吸气流合并成呼吸气流，可以以特别有利的方式实现呼吸气流中的内含物的混合，尤其不同气体的混合。

图1中的连接单元4包括插座4a形式的第一连接元件和相应于插座4a设计的插头4b形式的第二连接元件。图1示出了总共四个这样的连接单元4，其可与另一静态混合元件的相应连接单元连接。与之相应地，插座4a适合于以非破坏性可松脱的方式与插头4b连接，并且反之亦然。

图2示意性地示出了根据本发明实施的混合堆垛10，其具有总共七个堆垛的静态混合元件1。这些静态混合元件通过连接单元4彼此连接。图2中示出了相应的连接单元4，其具有分别构造成与根据图1的插座4a匹配的插头4b。插头4b和/或插座4a可以具有合适的元件和/或以合适的方式成形，使得当建立连接时产生轻微的压配合或实现不同静态混合元件锁定。因此，以特别有利的方式，静态混合元件1可以容易且快速地组装成具有期望数量的混合元件1的混合堆垛10。根据该实施例，63个部分呼吸气流由单个静态混合元件1的上述九个部分呼吸气流产生。以同样的方式，混合堆垛10中图1中所示的混合点和偏转元件的数量也成倍增加。因此，在混合堆垛10内有利地发生部分呼吸气流的偏转以及更强的混合。当从混合堆垛10离开时，分离的部分呼吸气流也再次合并，且形成混合呼吸气流，其中各个呼吸气体组分至少几乎均匀地分布。

图3示意性地显示了根据本发明实施的混合器20，该混合器具有两个混合堆垛10,11，它们位于未示出的呼吸装置或麻醉装置的主流动通道21中，并且优选地根据图2中所示的实施形式构造。此外，示出了气体传感器25，其适合于测量呼吸气体组分的浓度；以及控制单元，其与气体传感器连接并使用测量的呼吸气体浓度来调节呼吸气体的呼吸气体组分的比例。呼吸气体沿主流动通道24的流动方向流动。在呼吸气体穿流沿主流动通道24的流动方向的第一混合堆垛10之前，呼吸气体的至少两种呼吸气体组分，例如空气和氧气，不混合至几乎不混合。通常，至少两种呼吸气体组分的流动路径甚至在主流动通道24的流动方向上彼此并排伸延，并且各个呼吸气体组分的混合仅发生在它们的面对的边缘区域中。在主流动通道21内的不同区域中，相应的呼吸气体组分的浓度有很大差异。与之相应地，利用气体传感器25的测量在这种呼吸气体的情形中提供不同的浓度测量值。利用这样的浓度值，控制单元26不可能实现由用户期望的对呼吸气体的呼吸气体组分的比例的调节。因此呼吸气体的混合是必要的。如果呼吸气体撞击位于主流动通道24的流动方向上的第一混合堆垛10，则如结合图2的描述所解释的，其在相应的流动通道中被分成63个部分呼吸气流，其沿第一静态混合元件22的流动方向流动。在此，第一静态混合元件22的流动方向显示基本上位于不同平面中的流动通道的基本方向，而不是每个单独的流动通道的基本方向。第一混合堆垛10内的部分呼吸气流在第一混合堆垛10的出口处混合并分布。在那里它们重新组合成在主流动通道21内的容积中的呼吸气流。该平静容积的大小取决于两个混合堆垛10和11的距离并且具有混合堆垛10的液力直径的一倍或特别优选地一倍半。相应于第一混合堆垛22的流动方向的平面，在该横截面中产生混合的呼吸气流，其中至少两种呼吸气体组分的浓度差基本上为零。该混合呼吸气体继续穿流第二混合堆垛11，并在相应的流动通道中又被分成63个部分呼吸气流。第二混合堆垛11布置成相对于第一混合堆垛10围绕主流动通道的纵向中心轴线以几乎90°的角度转动。与之相应地，第二混合堆垛23的流动方向的平面也关于第一混合堆垛22的流动方向的平面几乎垂直地伸延。第二混合堆垛11内的部分呼吸气流再一次混合并在第二混合堆垛11的出口处再次重新组合。相应于第二混合堆垛23的流动方向的平面，呼吸气体的至少两种呼吸气体组分现在也在该横截面中混合。由此得出空间上完全混合的呼吸气流，由此气体传感器26测量呼吸气流中呼吸气体组分的几乎恒定的浓度，并且控制单元能够利用这些测量值来执行至少两种呼吸气体组分的比例的调节。

上面根据优选的实施例、实施变型、实施替换和修改描述了本发明并且在附图中进行了说明。这些描述和图示是纯粹示意性的并且不限制权利要求的保护范围，而仅用于其示例性说明。可以理解的是，在不脱离本专利权利要求的保护范围的情况下，可以以多种方式实施和修改本发明。

参考符号列表

1静态混合元件

2a,2b,...,2o流动通道

3a,3b混合点

4 连接单元

4a 连接单元的插座

4b 连接单元的插头

5a,5b,...5f偏转元件

6 呼吸气体的主流动方向

7 第一部分呼吸气流

8 第二部分呼吸气流

9 第三部分呼吸气流

10,11混合堆垛

20 混合器

21 主流动通道

22第一混合堆垛的流动方向

23第二混合堆垛的流动方向

24 主流动通道的流动方向

25 气体传感器

26 控制单元

A 入口侧

B 出口侧

Claims (17)

1.一种静态混合元件(1)，用于混合在呼吸装置或麻醉装置的主流动通道(21)中流动的呼吸气流的至少两种呼吸气体组分，带有布置在入口侧(A)和出口侧(B)之间且能够与主流动通道(21)流体连通连接的流动通道(2a,2b,2c,...,2o)，

其特征在于，

至少一个第一流动通道(2a,2c,2e,2g,2i)位于第一平面中并且至少一个第二流动通道(2b,2d,2f,2h)位于第二平面中，所述第一平面和所述第二平面布置成至少几乎彼此平行，其中至少一个第一流动通道(2a,2c,2e,2g,2i)和至少一个第二流动通道(2b,2d,2f,2h)至少部分区段地交叉，并且在至少一个第一流动通道(2a,2c,2e,2g,2i)和至少一个第二流动通道(2b,2d,2f,2h)之间布置有至少一个穿过部作为混合点(3a,3b)。

2.根据权利要求1所述的静态混合元件(1)，其特征在于，设置有偏转元件(5a,5b,...,5f)，使得流动穿过位于两个平面中的一个中的流动通道(2a,2b,2c,...,2i)中的一个的部分呼吸气流可以至少部分地偏转到流动通道(2j,2k,2l,2m,2n,2o)中的另一个中，其位于两个平面中的另一个中。

3.根据前述权利要求中任一项所述的静态混合元件(1)，其特征在于，基本上布置在一个平面中的所述流动通道(2a,2b,2c,…,2o)至少几乎彼此平行地伸延。

4.根据前述权利要求中任一项所述的静态混合元件(1)，其特征在于，基本上布置在不同平面中的所述流动通道(2a,2b,2c,…,2o)至少部分地如此交叉，使得它们彼此以不等于0°的角伸延。

5.根据前述权利要求中任一项所述的静态混合元件(1)，其特征在于，设置有至少一个连接单元(4)，所述连接单元适合于建立与另一静态混合元件(1)的连接。

6.根据权利要求5所述的静态混合元件(1)，其特征在于，所述连接是非破坏性可松脱连接。

7.根据权利要求5或6所述的静态混合元件(1)，其特征在于，所述至少一个连接单元(4)被设计成堆垛至少两个静态混合元件(1)，使得它们的平面至少几乎彼此平行地伸延。

8.根据前述权利要求中任一项所述的静态混合元件(1)，其特征在于，所述流动通道(2a,2b,2c,...,2o)垂直于流动方向的横截面几乎是矩形的。

9.根据权利要求8所述的静态混合元件(1)，其特征在于，所述流动通道(2a,2b,2c,...,2o)垂直于流动方向的横截面为至少约4.5mm²。

10.一种混合堆垛(10)，其由至少两个根据前述权利要求中任一项所述的静态混合元件(1)组成，其特征在于，所述至少两个静态混合元件(1)经由至少一个连接单元(4)彼此连接。

11.根据权利要求10所述的混合堆垛(10)，其特征在于，垂直于主流动方向(24)的所述横截面几乎是矩形的。

12.根据权利要求11所述的混合堆垛(10)，其特征在于，其垂直于主流动方向(24)的横截面为至少约9cm²。

13.一种混合器(20)，其由至少两个根据权利要求10至12中任一项所述的混合堆垛(10,11)组成，其特征在于，所述混合堆垛(10,11)沿主流动方向(24)彼此先后地布置。

14.根据权利要求13所述的混合器(20)，其特征在于，所述至少两个混合堆垛(10,11)布置成围绕所述主流动通道(21)的纵向中心轴线相对于彼此转动至少约90°的角度。

15.根据权利要求13或14所述的混合器(20)，其特征在于，所述至少两个混合堆垛(10,11)具有所述混合堆垛(10,11)的液力直径的一倍、优选一倍半的距离。

16.一种方法，用于制造根据权利要求1至9中任一项所述的静态混合元件(1)，其中所述静态混合元件(1)在注射成型方法或3D打印方法中以至少一个工艺步骤来制造。

17.一种方法，用于制造根据权利要求10至12中任一项所述的混合堆垛(10)，其中，所述混合堆垛(10)在3D打印方法中以至少一个工艺步骤来制造。