DE102007058807A1

DE102007058807A1 - Device for providing respiratory gas mixture consisting of at least two gases has facility for recording volumetric flow and/or mass flow, or of gas composition, of at least one gas or gas mixture to be mixed

Info

Publication number: DE102007058807A1
Application number: DE102007058807A
Authority: DE
Inventors: Florian Dr. Dietz; Benjamin Adametz
Original assignee: Loewenstein Medical Technology GmbH and Co KG
Current assignee: Loewenstein Medical Technology SA
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2008-06-12

Abstract

The device for providing a respiratory gas mixture consisting of at least two gases is provided with at least one recording of the volumetric flow and/or mass flow, or of the gas composition, of at least one of the gases or gas mixtures which are to be mixed, and a control system processes at least one recorded volumetric flow and/or mass flow of gas or gas mixture, and controls this volumetric flow and/or mass flow. Independent claims are included for the following: (1) a method for determining the concentration of at least a portion of a gas mixture consisting of at least two gases with known concentrations of the respective contents, in which the distribution of the concentration of at least a portion of a gas mixture along a transporting line is determined at at least two points; and (2) a device for feeding respiratory gas with a control and evaluating unit with a control programme for presetting oxygen dosing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zumischen von Sauerstoff in ein Atemgasgemisch zur Beatmung eines Patienten.The The invention relates to an apparatus and method for admixing of oxygen in a breathing gas mixture for the ventilation of a patient.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Einsparung von Sauerstoff in der Beatmung, insbesondere bei injektorbetriebenen Notfallbeatmungsgeräten.The Invention relates to this In addition, an apparatus and a method for saving oxygen in ventilation, especially in injector-operated emergency ventilators.

In vielen Fällen reicht die Versorgung eines Patienten mittels einer Atemmaske nur mit Umgebungsluft nicht aus und es muss Sauerstoff beigemischt werden. Die Konzentration des Sauerstoffs variiert hierbei von dem normalen in der Umgebungsluft enthaltenen Anteil bis zu einem Anteil von 60%.In many cases The supply of a patient by means of a breathing mask is sufficient only with ambient air and it must be mixed with oxygen. The concentration of oxygen varies from the normal one in the ambient air content up to a proportion of 60%.

Es sind Atemmaskensysteme bekannt und erhältlich, die über eine Atemmaske, die an einen Schlauch angeschlossen ist, ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Umgebungsluft mit vorgegebener Sauerstoffkonzentration zu den Atemorganen eines Patienten zuführen.It Atemmaskensysteme are known and available, which have a Respiratory mask, which is connected to a hose, a gas mixture from oxygen and ambient air with given oxygen concentration to the respiratory organs of a patient.

Der Sauerstoff wird hierbei grundsätzlich auf zwei verschiedene Arten mit der Umgebungsluft vermischt. Nach einer der beiden Arten der Gasgemischzubereitung wird der Sauerstoff mit der Umgebungsluft in einer Vorkammer eines elektromechanischen Gerätes zusammengefügt und anschließend über einen Schlauch zur Atemmaske und somit zu den Atemorganen des Patienten mittels einer Gasquelle unter Druckerzeugung zugeführt. Diese Art der Luftgemischzubereitung wird vor allem in den Intensiv-Beatmungsgeräten eingesetzt. Als Gasquelle sind erfindungsgemäß alternativ Luftpumpen, Pumpen, Gebläse und Druckgasbehälter zu verstehen oder weitere Quellen für Beatmungsgase.Of the Oxygen is basically Mixed with the ambient air in two different ways. To one of the two types of gas mixture preparation becomes oxygen with the ambient air in an antechamber of an electromechanical equipment together and then over one Hose to the breathing mask and thus to the respiratory organs of the patient fed by means of a gas source under pressure generation. These Type of air mixture preparation is mainly used in the intensive care ventilators. As a gas source according to the invention alternatively Air pumps, pumps, blowers and compressed gas tank to understand or other sources of respiratory gases.

Nach einer zweiten Art der Gasgemischzubereitung wird der Sauerstoff über eine eigene Schlauchzuleitung, die vorzugsweise als ein dünnes flexibles Rohr innen in dem Luftzuführungsschlauch der Atemmaske verlegt ist, bis in den so genannten Totraum der Atemmaske, d.h. den sich unterhalb der Atemwegeglocke einer Atemmaske und den von ihr abgedeckten Gesichtspartien des Patienten gebildeten Raum, geführt, wo sich der austretende Sauerstoff mit der Luft vermischt. Diese Art der Luftgemischzubereitung wird vorwiegend in den Heimbeatmungssystemen eingesetzt.To a second type of gas mixture preparation, the oxygen is a own hose inlet, preferably as a thin flexible Pipe inside in the air supply hose of the Respiratory mask is laid, until the so-called dead space of the breathing mask, i.e. below the respiratory bell of a breathing mask and the space formed by the patient's covered areas, guided, where the escaping oxygen mixes with the air. These Type of air mixture preparation is predominantly in the home ventilation systems used.

Eine Verlegung des Sauerstoffschlauchs außerhalb des Luft zuführenden Schlauchs bis zur Atemmaske führt zum gleichen Ergebnis. Der Sauerstoff liegt gewöhnlich komprimiert in einer Druckflasche vor und strömt daher unter eigenem Druck ins System. Die Umgebungsluft wird zumeist von einer Gasquelle angesaugt und unter Druck weiter zu dem Vermischungssystem geleitet.A Laying the oxygen hose outside the air feeding Hose leads to the breathing mask to the same result. The oxygen is usually compressed in one Pressure bottle before and flows therefore under own pressure into the system. The ambient air is mostly sucked from a gas source and under pressure on to the mixing system directed.

Ein bestimmter Patient muss nach ärztlicher Anweisung eine bestimmte Konzentration des Sauerstoffs in seinem Atemgasgemisch erhalten, und zwar auch ohne Aufsicht über mehrere Stunden oder gar Tage. Für beide oben beschriebenen Arten der Atemgasgemisch-Zubereitung besteht hierbei ein grundsätzliches Problem, das sich durch die Ausatmung der verbrauchten Luft durch den Patienten einstellt.One Certain patient must be advised by a doctor a certain concentration of oxygen in its breathing gas mixture received, even without supervision over several hours or even days. For both consists of the above-described types of the breathing gas mixture preparation this is a fundamental Problem caused by the exhalation of the exhausted air through to the patient.

Die mit CO2-Gas angereicherte ausgeatmete Luft wird von dem Patienten in den oben erwähnten Totraum der Atemmaske gegen den dort herrschenden Überdruck ausgeatmet und sie kann gewöhnlich über die hierfür vorgesehenen Öffnungen oder über ein spezielles Diffusionsfilter entweichen. Hierbei kann das in dem zuführenden Luftschlauch stehendes Gasgemisch soweit zurück gedrängt werden, dass der Sauerstoff über den Luftschlauch in die Gasquelle gelangt, wo er durch seine hohen chemischen Reaktionseigenschaften in dem Bereich des Elektromotors der Gasquelle Brandschäden verursachen kann, bzw. eine teurere, feuerfeste Motorauslegung erforderlich macht.The CO2-gas-enriched expired air is supplied by the patient in the above mentioned Dead space of the breathing mask against the prevailing overpressure exhaled and she can usually over the therefor provided openings or over a escape special diffusion filter. Here, in the afferent Air hose stagnant gas mixture are pushed back so far that the oxygen over the Air hose passes into the gas source where it is characterized by its high chemical Reaction properties in the region of the electric motor of the gas source fire damage may require, or a more expensive, refractory engine design required power.

Ein in dem Totraum der Atemmaske positionierter chemischer Sauerstoffsensor wird verwendet, um mit dem gemessenen Wert eine gewünschte Sauerstoffkonzentration einzustellen. Wegen der Trägheit des zumeist chemischen Sauerstoffsensors und der Länge des Luft zuführenden Schlauchs, die gewöhnlich etwa 2 m beträgt, kann dieses System jedoch nur im statischen Betrieb, d.h. ohne einen angeschlossenen Patienten, eine genaue Sauerstoffkonzentration gewährleisten. Die durch den Patienten ausgeatmete Luft verursacht Rückströme, die bis in den Luft zuführenden Schlauch wirken und das Atemgasgemisch mit dem CO2-Gas anreichern.One in the dead space of the breathing mask positioned chemical oxygen sensor is used to obtain a desired oxygen concentration with the measured value adjust. Because of the inertia of the mostly chemical oxygen sensor and the length of the Air-feeding Hose, usually is about 2 m, However, this system can only be used in static mode, i. without one connected patients to ensure an accurate oxygen concentration. The air exhaled by the patient causes backflows feeding into the air Working hose and enrich the breathing gas mixture with the CO2 gas.

Abgesehen davon, verursachen die durch die Atemperiodizität bewirkten, vor- und rückwärts gerichteten Gasgemischbewegungen in dem Totraum der Atemmaske, dass dort der Sauerstoffgehalt stark in Abhängigkeit von Atemphasen variiert. Zur Kontrolle der Sauerstoffkonzentration werden Sauerstoff-Sensoren eingesetzt, die bevorzugt unmittelbar im Bereich des Totraums der Atemmaske positioniert werden. Diese chemischen Sauerstoff-Sensoren verfügen jedoch über eine große Zeitkonstante, die eine Trägheit in die Messergebnisse einbringt, wodurch keine Unterscheidung der Sauerstoffkonzentration zu verschiedenen Atemphasen möglich ist.apart of which cause the effects caused by the Atemperiodizität, forward and backward Gas mixture movements in the dead space of the breathing mask that there the Oxygen content strongly dependent varied by breathing phases. To control the oxygen concentration oxygen sensors are used, preferably directly be positioned in the dead space of the breathing mask. These However, chemical oxygen sensors have a large time constant, the one sloth into the measurement results, whereby no distinction of the Oxygen concentration to different breathing phases is possible.

Die bekannten Lösungen für diese Probleme sind zum einen eine Zufuhr eines übermäßig mit Sauerstoff angereicherten Atemgasgemisches und zum anderen eine Regelung des Sauerstoffgehalts in Abhängigkeit von einem im Blut des Patienten gemessenen Sauerstoffgehalt. Im ersten Fall kann es neben den unwirtschaftlichen Aspekten zu einer Überversorgung mit Sauerstoff, einer sogenannten Überoxidierung, des Patienten führen und im zweiten Fall ist ein komplexeres System mit einer Erfassung des Sauerstoffgehalts im Blut des Patienten erforderlich. Außerdem besteht bei letzterem Verfahren eine noch längere Zeitkonstante zwischen einer Änderung der Sauerstoffkonzentration in dem Atemgasgemisch und einer durch sie bewirkten Änderung des Sauerstoffgehalts im Blut des Patienten, was zumindest in einer Einstellphase bei besonders schwer betroffenen Patienten unerwünscht sein kann, da hierbei der Patient als ein Messinstrument zum experimentellen Auffinden einer optimalen Einstellung für eine gewisse Zeit benutzt wird.The known solutions to these problems are on the one hand a supply of an excessively oxygen-enriched breathing gas mixture and, on the other hand, a regulation of the oxygen content as a function of a blood in the patient Gemes oxygen content. In the first case, in addition to the uneconomic aspects, it may lead to an oversupply of oxygen, a so-called over-oxidation of the patient and in the second case, a more complex system with a detection of the oxygen content in the blood of the patient is required. In addition, in the latter method there is an even longer time constant between a change in the oxygen concentration in the respiratory gas mixture and a change in the oxygen content in the blood of the patient, which may be undesirable, at least in an adjustment phase, in particularly severely affected patients, since the patient is considered to be a Measuring instrument is used for experimentally finding an optimal setting for a certain amount of time.

In der medizinischen Fachwelt hat sich ein Fachbegriff "FiO2" für den Sauerstoffgehalt in der Atemluft verbreitet. Die englische Aufschlüsselung für FiO2 ist "Fraction of inspired O2", was wörtlich "Anteil des eingeatmeten Sauerstoffs" bedeutet. Die Bemühungen aller technischen Lösungen und der Medizin lauten möglichst dahingehend, das FiO2 genauer vorgeben zu können, wobei hier eine mehr oder weniger große Differenz zwischen einem theoretisch vorgegebenen, einem gemessenen und dem tatsächlichen FiO2 besteht.In The medical community has a technical term "FiO2" for the oxygen content spread in the air. The English breakdown for FiO2 is "Fraction of inspired O2 ", which literally means" proportion of the inhaled Oxygen "means. The effort all technical solutions and medicine are as possible to specify the FiO2 more accurate, here is a more or less big Difference between a theoretically given and a measured one and the actual FiO2 exists.

Die zum technologischen Hintergrund zu zählenden, berücksichtigten Veröffentlichungen seien hierbei ohne Einzelbeschreibung angeführt: WO 002005051280 A3 , WO 000000045702 A1 , US 000006761165 B2 , US 000040060560 A1 , CA 000001039144 A .The publications to be included in the technological background are given here without a detailed description: WO 002005051280 A3 . WO 000000045702 A1 . US 000006761165 B2 . US 000040060560 A1 . CA 000001039144 A ,

Ein weiteres Problem besteht darin, daß in der Beatmung überwiegend hochkonzentrierter Sauerstoff als Beatmungsgas verwendet wird. Insbesondere in der Notfallbeatmung, bei der das Beatmungsgerät mindestens einen Teil seiner Betriebsenergie aus der angeschlossenen Gasdruckflasche bezieht, geht eine große Verschwendung und ein erhöhter Kostenfaktor mit diesem Sachverhalt einher.One Another problem is that in the ventilation predominantly highly concentrated oxygen is used as the respiratory gas. Especially in emergency ventilation, where the ventilator is at least a part of his Operating energy from the connected gas cylinder refers goes a big Waste and an increased cost factor associated with this situation.

Um die Sauerstoffverschwendung einzudämmen, stellen einige Geräte bereits Beatmungsgas über einen einstellbaren Mix aus Sauerstoff und Umgebungsluft zur Verfügung. Im Allgemeinen ist eine adäquate Versorgung eines beatmungsbedürftigen Patienten mit 50% Sauerstoffanteil in dem Beatmungsgas für die meisten Patienten völlig ausreichend.Around To curb the oxygen waste, some appliances already set Ventilation gas over an adjustable mix of oxygen and ambient air available. in the General is an adequate one Supply of a ventilator-requiring Patients with 50% oxygen in the respiratory gas for most Patients completely sufficient.

Technisch wird dies meist durch eine Venturidüse realisiert, welche den Venturi-Effekt zur Beimischung von Umgebungsluft dem Treibgas Sauerstoff ausnutzt. Der Sauerstoff strom wird dabei von einer Gasquelle an die Venturidüse übergeben. Der aus der Venturidüse ausströmende Sauerstoff erzeugt eine Sogwirkung, die es ermöglicht, die Luft aus einer Umgebung anzusaugen. Eine einfache Einstellbarkeit der Sauerstoffdosierung wird dadurch unterstützt, dass die Venturidüse durch einen verstellbaren Ventilkegel reguliert wird. Diese und weitere Beispiele für eine oben genannte Venturidüse sind in der Schrift DE 10 2004 030 747 A1 bereits beschrieben.Technically, this is usually realized by a Venturi nozzle, which exploits the Venturi effect for admixing ambient air to the propellant gas oxygen. The oxygen stream is transferred from a gas source to the Venturi nozzle. The effluent from the venturi oxygen generates a suction effect, which makes it possible to suck the air from an environment. A simple adjustability of the oxygen dosage is supported by the fact that the Venturi nozzle is regulated by an adjustable valve cone. These and other examples of a Venturi nozzle mentioned above are in the document DE 10 2004 030 747 A1 already described.

Im Bereich der Sauerstofflangzeittherapie wird eine Einsparung von Sauerstoff durch so genannte Sauerstoffsparsysteme erreicht. Diese sind meist an kleinere Sauerstoffdruckflaschen oder Flüssigsauerstoffbehälter kleiner 2 Liter angeschlossen. Der Patient ist über eine Nasenbrille oder Atemmaske mit dem Sparsystem verbunden. Bei der Einatmung pflanzt sich der dabei produzierte Unterdruck bis zum Gerät fort, wird gemessen und zu Beginn der Einatmung ein einstellbarer Bolus abgeliefert.in the The area of oxygen long-term therapy will be a saving of Oxygen achieved by so-called oxygen saving systems. These are usually smaller on smaller oxygen cylinders or liquid oxygen tanks 2 liters connected. The patient is over a nasal cannula or breathing mask connected to the savings system. When inhaling the plants while produced negative pressure continues to the device, is measured and closed Beginning of inhalation delivered an adjustable bolus.

Durch die im Einatemzyklus erfolgende frühzeitige Abgabe des Sauerstoffes gelangt dieser in die für den Sauerstoff und Kohlendioxidaustausch wirksamen Lungenareale mit Lungenfunktionsgewebe, die sogenannten Alveolen. Die restlichen Atemwege dienen lediglich dem Transport der Atemluft und sind nicht mit Lungenfunktionsgewebe ausgestattet. Bei diesen Systemen erhält man Sparraten von bis zu 5:1 gegenüber einem Dauerflowbetrieb.By the early delivery of oxygen in the inspiratory cycle this comes in the for oxygen and carbon dioxide exchange effective lung areas with pulmonary function tissue, the so-called alveoli. The remaining Airways are only for the transport of air and are not equipped with lung function tissue. Savings rates are obtained with these systems of up to 5: 1 opposite a continuous flow operation.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Zubereitung und die Zuführung eines Atemgasgemischs derart zu gestalten, dass der Sauerstoffgehalt des effektiv für die Einatmung bereitgestellten Atemgasgemisches, d.h FiO2, dynamisch genauer bestimmbar ist, ohne hierfür eine Messung des Sauerstoffgehalts im Blut des Patienten oder in dem Totraum der Atemmaske durchführen zu müssen. Zugleich soll auch das Problem der Rückführung des Sauerstoffs in die Gasquelle gelöst werden.The The present invention has as its object, the preparation and the feeder a breathing gas mixture to make such that the oxygen content the effective for the respiratory gas mixture provided, i.e. FiO2, dynamically more accurately is determinable without this a measurement of the oxygen content in the blood of the patient or in the Perform dead space of the breathing mask to have to. At the same time, the problem of the return of oxygen in the Gas source solved become.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich der bereitzustellenden Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Vorrichtung über mindestens eine Erfassung des Volumenstroms mindestens eines der zu vermischenden Gase oder Gasgemische verfügt, und die Steuerung den mindestens einen erfassten Volumenstromwert des mindestens einen zu vermischenden Gases oder Gasgemischs verarbeitet, und den Volumenstrom mindestens eines der zu vermischenden Gase oder Gasgemische steuert.These Task will be in terms of the device to be provided thereby solved, that the Device over at least one detection of the volume flow of at least one of to be mixed gases or gas mixtures, and the control of the at least a detected volume flow value of the at least one to be mixed Processes gas or gas mixture, and the flow rate at least controls one of the gases or gas mixtures to be mixed.

Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß entlang der Transportleitung an zumindest zwei Punkten die Verteilung der Konzentration mindestens eines Anteils eines Gasgemisches ermittelt wird.Regarding the method according to the invention the task is solved by that along the Transport line at least two points, the distribution of concentration at least one portion of a gas mixture is determined.

Es wird erfindungsgemäß auf die Verwendung eines Sauerstoffsensors zum Bestimmen des Sauerstoffgehalts ganz verzichtet. Die für die erfindungsgemäße Steuerung der Vermischung mindestens zweier Gase, bzw. Gasgemische erforderlichen Messwerte werden erfindungsgemäß aus mindestens einer Erfassung des Volumenstroms mindestens eines der zu vermischenden Gase, bzw. Gasgemische gewonnen. Die hierfür erforderlichen Durchflussmessgeräte weisen sehr gute dynamische Messeigenschaften bei guter Genauigkeit auf, wodurch eine sehr zeitnahe Vermessung eines oder mehrerer Volumenströme ermöglicht wird.It is according to the invention completely dispensed with the use of an oxygen sensor for determining the oxygen content. The for the inventor According to the invention, control of the mixing of at least two gases or gas mixtures required measured values is obtained from at least one detection of the volume flow of at least one of the gases or gas mixtures to be mixed. The flowmeters required for this purpose have very good dynamic measurement properties with good accuracy, which allows a very timely measurement of one or more volume flows.

Erfindungsgemäß werden nicht ausschließlich Volumenströme, sondern auch zusätzlich oder alternativ Massenströme bestimmt und gesteuert. Die Verwendung der Begriffe Volumen strom/Massenstrom und Volumendurchfluss oder Massenfluss erfolgt im Wesentlichen synonym.According to the invention not exclusively Volume flows, but also in addition or alternatively mass flows determined and controlled. The use of the terms volume flow / mass flow and volume flow or mass flow is essentially synonymous.

Ein weiteres wichtiges erfindungsgemäßes Merkmal ist der in den Luft zuführenden Schlauch verlegte Einleitungspunkt des zweiten zu vermischenden Gases, des Sauerstoffs, der zwischen den beiden Schlauchenden liegt. Die optimale Position dieses Einleitungspunktes wurde erfindungsgemäß in einem Modell experimentell ermittelt und das Volumen in dem Schlauch in diskrete Volumensegmente in diesem Modell rechnerisch aufgeteilt, die orts- und zeitabhängig jeweils eine berechenbare Sauerstoffkonzentration aufweisen.One another important feature of the invention is the air feeding Hose threaded introduction point of the second to be mixed Gas, the oxygen that lies between the two hose ends. The optimal position of this point of introduction was inventively in a Model determined experimentally and the volume in the tube in discrete volume segments are mathematically divided in this model, the location and time dependent each have a calculable oxygen concentration.

Erfindungsgemäß wird in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung mit Hilfe von mindestens einem Durchflussmessgerät der Volumendurchfluss mindestens eines der zu vermischenden Gase erfasst. Der Volumendurchfluss des zweiten Gases oder Gasgemischs kann ebenso in einer bevorzugten Ausführung mit einem Durchflussmessgerät erfasst werden, oder alternativ, in einer anderen Ausführung, als ein konstanter Volumendurchfluss vorgegeben sein, der evtl. in mehreren konstanten Stufen verstellbar ist, um hierdurch eine Anpassung des Atemgemischvolumens durchführen zu können.According to the invention is in a preferred embodiment the invention with the help of at least one flow meter, the volume flow at least one of the gases to be mixed detected. The volume flow of the second gas or gas mixture may also in a preferred execution with a flow meter be detected, or alternatively, in another embodiment, as be given a constant volume flow, which may be in several constant levels is adjustable, thereby adjusting the Atemgemischvolumens carry out to be able to.

Der mindestens eine erfasste Messwert des Volumendurchflusses wird einer Steuerung zugeführt, in der aus dem oder den Messwerten das Volumen des einen oder beider zu vermischenden Gase berechnet wird. Die Information über das Volumen des zweiten beteiligten Gases/Gasgemischs liegt der Steuerung dann entweder als eine Konstante oder als ein erfasster Messwert vor.Of the At least one recorded measured value of the volume flow becomes one Control supplied, in which the volume of the one or both of the measured values is calculated to be mixed gases. The information about the Volume of the second gas / gas mixture involved is the control then either as a constant or as a sensed reading in front.

Da die Erfassung mittels der Durchflussmessgeräte dynamisch sehr gut dem zeitlichen Ablauf von Inspiration- und Expirations-Phasen (Ein- und Ausatmen) folgen kann, lassen sich aus den gewonnenen zeitabhängigen Signalen u.a. auch Schlüsse auf die Atemfrequenz und dem Atemluftbedarf des Patienten ziehen.There the detection by means of the flowmeters dynamically very well the temporal Expiration of inspiration and expiration phases (inhaling and exhaling) can follow, can be derived from the time-dependent signals obtained et al also conclusions to the patient's respiratory rate and breathing demand.

Beim Ausatmen verursacht die von dem Patienten unter einem gewissen Druck entgegen dem in den Totraum der Atemmaske zugeführten Atemgasgemisch ausgeblasene Atemluft, dass sich dort ein Stau aus den beiden Gasgemischströmen ergibt. In dieser Phase verlangsamt sich der Zustrom des Atemgasgemischs aus dem Schlauch, was die Durchflussmessgeräte in einem verringerten Volumendurchfluss feststellen. Die Steuerung erkennt anhand des oder der verringerten Volumendurchflüsse und der berechneten Volumina die Atemfrequenz und den Atemluftbedarf des Patienten, und regelt, in einer bevorzugten Ausführung, den Zufluss eines oder beider zu vermischender Gase entsprechend den gemessenen und ermittelten Größen.At the Exhaling causes pressure from the patient under pressure blown out against the supplied into the dead space of the breathing mask breathing gas mixture Breathing air that there is a congestion from the two gas mixture streams. In this phase, the influx of the breathing gas mixture slows down out of the hose, causing the flowmeters in a reduced volume flow determine. The controller recognizes by means of the or the reduced Volume flow and the calculated volumes, the respiratory rate and the respiratory demand of the patient, and, in a preferred embodiment, regulates the Inflow of one or both gases to be mixed according to the measured and determined quantities.

Der Algorithmus zur Bestimmung der Regelgrößen für die Regelventile benutzt sowohl eine Zeit-, wie Ortsdiskretisierung der Volumenabschnitte in dem gesamten das Gasgemisch zuführenden System, hauptsächlich dem Schlauch und dem Totraum der Atemmaske, und geht hierfür von den gemessenen Volumendurchflüssen beider beteiligten Gase, bzw. Gasmischungen aus.Of the Algorithm used to determine the control variables for the control valves both a time and place discretization of the volume sections in the whole gas mixture feeding system, mainly the Hose and the dead space of the breathing mask, and goes for this from the measured volume flow rates both involved gases or gas mixtures.

Die gemessenen Volumendurchflüsse sind durch die Ausatmungsphasen des an das Beatmungssystem angeschlossenen Patienten zeitabhängig, wodurch deren Größen nach einem Integrationsrechenschritt über die Zeit das jeweilige Volumen für den betrachteten Zeitraum liefern. Untergliedert man die Integrationszeitabschnitte in kleine diskrete Abschnitte, dann erhält man die zugehörigen pro Zeitperiode ins System eingeleiteten Volumina der beiden beteiligten Gase.The measured volume flow are due to the exhalation phases of the connected to the respiratory system Patients time-dependent, whereby their sizes are an integration calculation step the time the respective volume for deliver the considered period. Divide the integration periods into small discrete sections, then you get the associated pro Time period introduced into the system volumes of the two involved Gases.

Durch Referenzmessungen der Sauerstoffkonzentration entlang eines in dem Zuführungsschlauch gebildeten Modells bei verschiedenen simulierten Volumendurchflüssen erhält man eine experimentelle Entsprechung der Konzentrationsentstehung und Verteilung in Abhängigkeit von den Volumendurchflüssen der einzelnen Gase. Hinzu kommt, dass eine dritte Gasmischung, nämlich die ausgeatmete Luft, periodisch entgegen dem Haupfluss der Atemgasmischung in den Modellraum einströmt und durch den erhöhten CO2-Gehalt die Konzentration des Sauerstoffs insbesondere in dem Totraum der Atemmaske periodisch herabsetzt.By Reference measurements of the oxygen concentration along a in the supply hose model obtained at different simulated volume flow rates, one gets one experimental equivalent of concentration formation and distribution dependent on from the volume flows the individual gases. On top of that, a third gas mixture, namely the exhaled Air, periodically against the main flow of the breathing gas mixture in the Model space flows in and through the raised CO2 content is the concentration of oxygen in particular in the Periodically reduces dead space of the breathing mask.

Eine weitere wichtige Rolle kommt im erfindungsgemäßen System dem Entlüftungssystem zu, durch welches die ausgeatmete Luft in die Umgebung entweichen kann. Es sind Ventile, definierte Lecköffnungen oder Diffusionsfilter hierzu im Einsatz. Der Algorithmus errechnet die entweichende Luftmenge aus dem Gesamtfluss der Atemgasmischung, da diese zusammen mit der ausgeatmeten Luft sämtlich entweichen muss.A Another important role in the system according to the invention is the venting system to, through which the exhaled air escape into the environment can. They are valves, defined leak openings or diffusion filters in use. The algorithm calculates the escaping air volume from the total flow of the breathing gas mixture, since these together with the exhaled air all must escape.

Durch Referenzmessungen im selben Model können mit den CO2-Sensoren ebenso die Konzentration und ihre zeitliche, wie örtliche Verteilung im Atemgas führenden System für verschiedene Betriebsregime ermittelt werden und in einer mathematischen Abbildung eine Berücksichtigung in dem Algorithmus finden.By Reference measurements in the same model can be done with the CO2 sensors as well Concentration and its temporal, as local distribution in the breathing gas leading System for different operating regimes are determined and in a mathematical Figure a consideration in the algorithm.

In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung kann der Volumendurchfluss auch des Sauerstoffs geregelt werden, so dass während der Expirationsphase kein Sauerstoff und in der Inspirationsphase dafür gezielt eine genau benötigte Menge von Sauerstoff beigemischt wird.In a preferred embodiment of the invention, the volume flow Also, the oxygen can be regulated so that during the expiration phase no oxygen and in the inspiration phase targeted for a precisely required amount is admixed by oxygen.

Als Resultat erhält man ein Vermischungssystem für zwei Gase oder Gasmischungen, das wesentlich genauer ohne Verwendung einer zu trägen chemisch-sensorischen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration auskommt, wodurch bei entsprechend sorgfältiger Auslegung des Systems eine verbesserte Genauigkeit der Versorgung eines Patienten mit der für ihn richtigen Sauerstoffmischung ermöglicht wird.When Result receives one a mixing system for two gases or gas mixtures, much more accurate without use too sluggish chemical-sensory Determination of the oxygen concentration gets along, whereby with appropriate careful interpretation the system improved accuracy of care of a patient with the for it allows him to mix oxygen properly.

Ferner lassen sich die gleichen Prinzipien und Algorithmen nach der vorliegenden Erfindung auch auf andere technische Gebiete und Systeme übertragen, so auch auf flüssige Stoffe, für mehr als zwei Stoffe und für verschiedenste Anwendungen, bei denen chemisch arbeitende Sensoren zu träge für eine dynamisch veränderliche Mischungsgröße sind, so dass eine Anwendung möglich ist. Ebenfalls kann eine Anwendung in Fällen erfolgen, in denen das System über definierte geometrische und auch durchaus recht komplexe Gestalt gebildet ist, da die Strömungsverhältnisse im wesentlichen erfindungsgemäß mathematisch abgebildet werden können.Further let the same principles and algorithms according to the present Transferring the invention to other technical fields and systems, so too on liquid Fabrics, for more than two substances and for various applications in which chemically working sensors too sluggish for a dynamic variable Are mixture size, making an application possible is. Also, an application can be made in cases where the System over defined geometrical and quite complex shape is formed, since the flow conditions essentially according to the invention mathematically can be displayed.

Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich unter solch komplexen und ähnlichen Bedingungen, wie einem Beatmungssystem, welches über eine entgegen strömende Exspirationsluft verfügt, wesentlich genauere FiO2-Werte gemäß den Vorgaben einhalten, als es konventionelle Systeme zu erreichen vermögen.With The present invention can be understood as being complex and similar Conditions, such as a respiratory system, which have a counter-flowing expiratory air features, Much more accurate FiO2 values according to the specifications, than able to achieve conventional systems.

Hinsichtlich der Einsparung von Sauerstoff besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß die Verbrauchsmenge an Sauerstoff reduziert wird.Regarding The saving of oxygen is an object of the present invention Invention therein, a method and an apparatus of the aforementioned To improve the way that the Consumption amount of oxygen is reduced.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für einen Zeitbereich einer frühen Inspirationsphase eine hohe Sauerstoffkonzentration im Vergleich zu einer restlichen Inspirationszeit am Ende einer Beatmungsphase bereitgestellt wird.Regarding of the method, this object is achieved in that for a time range of an early inspiratory phase a high oxygen concentration compared to a remaining one Inspiratory time is provided at the end of a ventilation phase.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuer- und Auswerteeinheit ein Steuerprogramm zur Vorgabe einer Sauerstoffdosierung derart aufweist, daß für einen Zeitbereich einer frühen Inspirationsphase eine hohe Sauerstoffkonzentration im Vergleich zu einer restlichen Inspirationszeit am Ende einer Beatmungsphase vorgegeben ist.Regarding the device this object is achieved in that the control and evaluation a control program for specifying an oxygen dosage such has that for a Time range of an early Inspiratory phase a high oxygen concentration in comparison to a residual inspiratory time at the end of a ventilation phase is predetermined.

Vorteil des Verfahrens ist, dass lediglich der Anteil des Atemgases mit hoher Sauerstoffkonzentration bereitgestellt wird, welcher auch physiologisch zur Oxygenierung des Blutes sinnvoll genutzt werden kann. Das weiterhin zur Ventilation nötige Atemgas wird optimiert in der Hinsicht, dass der eingesetzte Sauerstoff minimiert wird. Daraus erwächst eine deutlich verlängerte Einsatzdauer des verfügbaren Drucksauerstoffs.advantage of the method is that only the proportion of the breathing gas with high oxygen concentration is provided, which also physiologically used to oxygenate the blood can be useful. The further necessary for ventilation Breathing gas is optimized in the sense that the oxygen used is minimized. It grows out of that a significantly extended Operating time of available pressure oxygen.

Mit optimierten Injektoren nach dem Venturiprinzip zur Ansaugung von Umgebungsluft ist eine Verlängerung der Sauerstoffverfügbarkeit um den Faktor 2 bis 4 möglich.With Optimized injectors according to the venturi principle for the suction of Ambient air is an extension the oxygen availability by a factor of 2 to 4 possible.

Durch eine Dosierung von höchstkonzentriertem Sauerstoff zu Beginn einer Inspiration wird eine bestmögliche Versorgung der Alveolen mit Sauerstoff erzielt, auch wenn im nachfolgenden Verlauf der Inspiration die Sauerstoffkonzentration verringert wird. Diese Verringerung kann durch Beimischung von z.B. Umgebungsluft oder Luft aus Haussystemen, wie sie in Krankenhäusern vorzufinden sind, durch ein Venturiprinzip o.ä. erfolgen. Dieses Gas mit verringerter Sauerstoffkonzentration dient in erster Linie dazu, um den Bolus hoher O2-Konzentration bis zu den Alveolen zu transportieren, wobei es selbst nur die Atemwege und nicht die Areale mit Lungenfunktionsgewebe erreicht.By a dosage of highly concentrated Oxygen at the beginning of an inspiration will provide the best possible care the alveoli achieved with oxygen, even if in the following Course of inspiration the oxygen concentration is reduced. This reduction can be achieved by admixing e.g. ambient air or air from house systems as found in hospitals a venturi principle or similar respectively. This gas with reduced oxygen concentration is used primarily to increase the bolus high O2 concentration up to to transport the alveoli, it being only the respiratory tract itself and not reach the areas of pulmonary function tissue.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die zeitlich begrenzte Abgabe der hohen Sauerstoffkonzentration zu Beginn der Inspiration unabhängig von den Beatmungsparametern erfolgen. Der Zeitbereich der erhöhten Sauerstoffabgabe kann fest vorgeben werden.In an embodiment The invention can be the time-limited delivery of high oxygen concentration at the beginning of inspiration regardless of take the ventilation parameters. The time range of increased oxygen delivery can be fixed.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die begrenzte Abgabe der hohen Sauerstoffkonzentration in Abhängigkeit von Beatmungsparametern erfolgen. Dabei kann beispielsweise eine beliebige Kombination aus Inspirationszeit, Inspirationsflow und Inspirationsdruck sowie generell Druck-, Flow- und Volumen-Kriterien, beispielsweise in Abhängigkeit von der Inspirationszeit Ti, in unterschiedlichen Gewichtungen zur Festlegung des Zeitbereiches für die Abgabe der hohen Sauerstoffkonzentration herangezogen werden.In a further embodiment The invention can provide the limited release of high oxygen concentration dependent on of respiratory parameters. In this case, for example, any Combination of inspiration time, inspiratory flow and inspiration pressure and generally pressure, flow and volume criteria, for example dependent on from the inspiratory time Ti, in different weights to Defining the time range for the delivery of the high oxygen concentration can be used.

Ebenso können weitere physiologische Parameter wie z.B. Hämoglobinwert, etCO2, spO2 oder weitere direkte oder indirekte Indikatoren für eine Oxygenierung des Blutes genutzt werden. Ferner können gerätetechnische Parameter wie Schlauchvolumen, Volumen der gesamten Beatmungsstrecke, Volumen Geräteblock, pneumatische Widerstände der Beatmungsgerätkomponenten sowie weitere zur Berechnung des richtigen Applikationszeitpunktes des Sauerstoffes notwendige technische Parameter in das Verfahren einfließen.Likewise, other physiological parameters such as hemoglobin, etCO2, spO2 or additional direct or indirect indicators of oxygenation of the blood are used. Furthermore, device-related parameters such as tube volume, volume of the entire ventilation section, volume of the device block, pneumatic resistances of the ventilator components as well as other technical parameters necessary for calculating the correct application time of the oxygen can be included in the method.

Der Zeitpunkt der Auslösung des Bolus ist durch das Volumen zwischen dem Ort der Sauerstoffeinspeisung und dem Ort des Gemischausganges mit einer Vorlaufzeit t_x versetzt vorher auszulösen. Dazu sind unter anderem Flow und Beatmungsstreckenvolumen auszuwerten.Of the Time of triggering The bolus is determined by the volume between the location of the oxygen supply and the location of the mixture output offset with a lead time t_x trigger before. To Among other things, the flow and ventilation volume are to be evaluated.

In einer weiteren Ausführungsform werden die physiologischen, beatmungsrelevanten Parameter mit verschiedenen Sensoren erfasst und einer Trendanalyse unterzogen. Diese versucht, die nächsten Atembewegungen des Patienten vorherzusagen, um die Vorlaufzeit t_x optimal zu berechnen.In a further embodiment become the physiological, ventilation-relevant parameters with different Sensors recorded and subjected to a trend analysis. This one tries the next To predict respiratory movements of the patient to the lead time t_x to calculate optimally.

Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen lediglich beispielhaft beschrieben, wobei funktionell gleiche Teile mit entsprechenden gleichen Bezugskennziffern bezeichnet sind.versions The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings merely described by way of example, wherein functionally identical parts are designated with corresponding same reference numerals.

1 zeigt eine prinzipielle Anordnung eines Volumenmodels einer bevorzugter Ausführung vorliegender Erfindung, 1 shows a basic arrangement of a solid model of a preferred embodiment of the present invention,

2 zeigt ein Flussdiagramm des Algorithmus zur Berechnung der Austrittskonzentration und des FiO2 der bevorzugten Ausführung vorliegender Erfindung, 2 FIG. 12 is a flowchart of the exit concentration calculation algorithm and FiO2 of the preferred embodiment of the present invention. FIG.

3 zeigt einen Algorithmus der FiO2-Regelung, 3 shows an algorithm of FiO2 control,

4 zeigt ein Blockschaltbild der FiO2-Regelung, 4 shows a block diagram of FiO2 control,

5 zeigt eine graphische Darstellung des Volumendurchflussverlaufs, 5 shows a graphical representation of the volume flow rate,

6 zeigt eine schematische Anordnung eines erfindungsgemäßen Beatmungssystems, 6 shows a schematic arrangement of a ventilation system according to the invention,

7 zeigt einen Längsschnitt durch einen Venturiinjektor mit angeschlossenen Funktionskomponenten, 7 shows a longitudinal section through a venturi injector with connected functional components,

8 zeigt eine Darstellung einer Beatmungsphase mit erfindungsgemäßer Sauerstoffdosierung, 8th shows a representation of a ventilation phase with inventive oxygen dosage,

9 zeigt eine gegenüber 8 abgewandelten Darstellung unter Berücksichtigung einer Vorlaufzeit und 9 shows one opposite 8th modified representation taking into account a lead time and

10 zeigt eine Darstellung mit konstanter Sauerstoffdosierung während der gesamten Inspirationsphase. 10 shows a representation with constant oxygen dosage during the entire inspiratory phase.

In 1 ist eine prinzipielle Anordnung eines Volumenmodels einer bevorzugter Ausführung vorliegender Erfindung zu sehen. Ganz allgemein erklärt, wird aus einer Quelle 1 ein nicht fester Stoff erster Art, ein flüssiger oder gasförmiger, mit einem Volumen Vins,n(cins,n) in einen relativ zu seinem Durchmesser länglich ausgebildeten Mischraum 2 mit einem bestimmten Volumendurchfluss unter Druck eingegeben. In einem Einleitungspunkt 4 wird in den Mischraum 2 ein nicht fester Stoff zweiter Art, ein flüssiger oder gasförmiger, mit einem Volumen VO2,n unter Druck eingeleitet. Aus dem Mischraum 2 tritt ein Gemisch aus den zwei nicht festen Stoffen mit einem Volumen Vadd3,n(cmix3,n) heraus.In 1 is a basic arrangement of a solid model of a preferred embodiment of the present invention. Generally explained, becomes from a source 1 a non-solid material of the first type, a liquid or gaseous, with a volume Vins, n (cins, n) in a longitudinally relative to its diameter formed mixing space 2 entered with a certain volume flow under pressure. In an introductory point 4 gets into the mixing room 2 a non-solid material of the second kind, a liquid or gaseous, having a volume VO2, n introduced under pressure. From the mixing room 2 A mixture of the two non-solid substances with a volume Vadd3, n (cmix3, n) emerges.

Der nicht feste Stoff erster Art mit dem Volumen Vins,n(cins,n) weist eine Konzentration c1 des nicht festen Stoffes zweiter Art auf. In der bevorzugten Ausführung ist der Stoff zweiter Art der reine Sauerstoff (bzw. ein hochkonzentriertes Sauerstoff-Gemisch) und der Stoff erster Art ist ein Gasgemisch, das im wesentlichen der atmosphärischen Luft entspricht. Vorzugsweise ist der Einleitungspunkt als ein Rohr ausgeführt, der in Flussrichtung in dem Mischraum 2 angeordnet ist. Die Zahl n in Klammern bei dem Volumen Vadd2,n(cmix2,n) steht für ein gedachtes diskretes Teilvolumen, dessen Konzentration des zweiten in ihm enthaltenen nicht festen Stoffs, hierbei des Sauerstoffs, eine orts- und zeitabhängige Variable cmix ist.The non-solid substance of the first type with the volume Vins, n (cins, n) has a concentration c1 of the non-solid of the second kind. In the preferred embodiment, the second type of substance is pure oxygen (or a high concentration oxygen mixture) and the first type of substance is a gas mixture that substantially corresponds to the atmospheric air. Preferably, the introduction point is designed as a tube, which in the flow direction in the mixing space 2 is arranged. The number n in parentheses at the volume Vadd2, n (cmix2, n) represents a discrete partial volume, the concentration of the second non-solid contained in it, oxygen in this case, being a location-dependent and time-dependent variable cmix.

Am Ausgang aus dem Mischraum 2 tritt das Gemisch aus den zwei vermischten Stoffen erster und zweiter Art mit einem gesamten Volumen Vadd3,n(cmix3,n) heraus, welches eine Konzentration des zweiten nichtfesten Stoffs von cmix3,n aufweist, die ebenso in diskreten Volumenmengen-Schritten n sich in einem Fertiggemisch-Raum 5 orts- und zeitabhängig verändert. Ein nicht festes Stoffgemisch dritter Art mit dem Volumen V3,n(cexp,n) ist in den Fertiggemisch-Raum 5 eingeleitet. In der bevorzugten Ausführung ist es die ausgeatmete Luft einer Person, wobei die Luft periodisch zeit- und ortsabhängig ihre Richtung, Sauerstoff-, CO2-Gehalt usw. verändert.At the exit from the mixing room 2 The mixture of the two mixed substances of the first and second type with a total volume Vadd3, n (cmix3, n) emerges, which has a concentration of the second non-solid substance of cmix3, n, which also in discrete volume steps n in a ready-mixed room 5 changed depending on location and time. A non-solid mixture of the third kind with the volume V3, n (cexp, n) is in the final mixture space 5 initiated. In the preferred embodiment, it is the exhaled air of a person, the air periodically and time dependent their direction, oxygen, CO2 content, etc. changed.

Nicht eingezeichnet sind die Volumendurchfluss oder Massen stromsensoren, die die beiden, bzw. zumindest einen von beiden, Volumenströme der beiden zu vermischenden Stoffe messen, sowie Regelstelleinheiten, wie elektromechanisch gesteuerte Ventile, mittels derer eine Steuerung mindestens einen der Volumenströme in Abhängigkeit von gemessenen und vorliegenden Volumenströmen bzw. Massenströmen steuert.Not shown are the volumetric flow or mass flow sensors that measure the two, or at least one of the two, volume flows of the two substances to be mixed, and control units, such as electromechanically controlled valves, by means of which a control at least one of the volume flows as a function of ge measure and present volume flows or mass flows.

Des Weiteren sind zwei weitere Abschnitte des Mischraums 2 aufgezeigt: Vorraum 2' und Nachraum 2'' bezogen auf den Einleitungspunkt 4 Furthermore, there are two more sections of the mixing room 2 shown: anteroom 2 ' and nightmare 2 '' with reference to the point of introduction 4

In 2 ist ein Flussdiagramm des Algorithmus zur Berechnung der Austrittskonzentration und des FiO2 der bevorzugten Ausführung nach vorliegender Erfindung zu sehen.In 2 Figure 4 is a flow chart of the exit concentration calculation algorithm and FiO2 of the preferred embodiment of the present invention.

Dem Prozess liegen zunächst die Werte für eine jeweilige Grundkonzentration in den beiden Abschnitten des Mischraums 2, zugrunde einem Wert im Vorraum 2' und einem Wert im Nachraum 2'' bezogen auf den Einleitungspunkt 4.The process initially contains the values for a respective basic concentration in the two sections of the mixing chamber 2 , underlying a value in the vestibule 2 ' and a value in the nightmare 2 '' with reference to the point of introduction 4 ,

Im ersten Prozessschritt werden die Messwerte der Volumenströme V ._insp,n, V ._O2,n mittels Volumendurchflusssensoren erfasst, bzw. mindestens ein Wert als Messwert erfasst, wenn der andere Wert als ein konstanter Durchfluss vorliegt. Da die Volumenströme erste zeitabhängige Ableitungen des zugehörigen Volumens sind, wird in einem nächsten Schritt aus den gemessenen Volumenströmen jeweils das zugehörige Volumen V_insp,n, V_O2,n, V_add2,n in einer Steuerung berechnet. Mit den dann vorliegenden Werten wird in der Steuerung die Mischkonzentration c_mix2,n berechnet. Ferner wird in der Steuerung nach einem geeigneten Algorithmus ortsabhängig die Konzentration des Sauerstoffs für diskrete Volumen berechnet. Abhängig von den Inspirations- und Exspirationsphasen wird daraus eine Volumenverschiebung berechnet und als Resultat eine Austrittskonzentration c_mix3,n für die fertige Gasmischung am Austrittsende des Mischraums berechnet, die zeitabhängig die Verschiebung der ortsdiskreten Volumenabschnitte verschiedener Konzentrationen berechnet.In the first process step, the measured values of the volume flows V. _{insp, n} , v. _{O2, n} detected by volume flow sensors, or at least one value detected as a measured value, if the other value is present as a constant flow. Since the volume flows are first time-dependent derivatives of the associated volume, in a next step, the associated volume V _{insp, n} , V _{O2, n} , V _{add2, n is} calculated in a control from the measured volume flows. With the values then available, the mixing _{concentration} c _{mix2, n is} calculated in the controller. Further, in the controller, the concentration of oxygen for discrete volumes is calculated in a location-dependent manner according to a suitable algorithm. Depending on the inspiration and expiration _phases, a volume _{shift is} calculated from this and, as a result, an exit _{concentration} c _{mix3, n is} calculated for the finished gas mixture at the outlet end of the mixing _space, which calculates the time-dependent displacement of the discrete-volume sections of different concentrations.

Die austretende Gasmischung wird, wenn gerade zeitablauftechnisch mit der Beatmung der Person passend, in einer Inspirationsphase eingeatmet. Falls diese Bedingung nicht vorliegt, wird in dem Ablauf an den Anfang verzweigt.The escaping gas mixture is, if just time-technical with appropriate for the respiration of the person, inhaled in an inspiratory phase. If this condition does not exist, the flow is sent to the Beginning branches.

Für die Berechnung des FIO2, d.h. des Sauerstoffgehalts in der Atemgasmischung, wird in einer bevorzugten Ausführung ein am Schluss des Diagramms gezeigter Algorithmus verwendet. Weitere genauere Algorithmen sind denkbar, sowohl aus theoretischen, wie experimentellen Ansätzen.For the calculation of the FIO2, i. the oxygen content in the breathing gas mixture is in a preferred embodiment used an algorithm shown at the end of the diagram. More accurate Algorithms are conceivable, both theoretical and experimental Approaches.

In 3 ist ein Algorithmus der Steuerung des Sauerstoffgehalts, des FIO2, der Atemluft zu sehen.In 3 is an algorithm of controlling the oxygen content, the FIO2, to see the breathing air.

Als Eingangsgrößen liegen die Therapieparameter für FiO2 vor, die beispielsweise ein Arzt für einen bestimmten Patienten vorschreibt. Diese werden mittels einer Eingabeeinheit in das System eingegeben.When Input variables are the therapy parameters for FiO2, for example, a doctor for a specific patient prescribes. These are entered into the system by means of an input unit entered.

Im nächsten Verfahrensschritt wird ein Vergleich zwischen dem vorgegebenen FiO2-Sollwert und dem ermittelten FiO2-Istwert durchgeführt und aus diesem Vergleich werden ein oder zwei Werte für einen anschließend folgenden Verfahrensschritt bereit gestellt, in dem eine Regelung des Sauerstoff-Volumenstroms durchgeführt wird. Für die Ausführung dieser Regelung des Volumenstroms sind in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung elektromechanisch angetriebene Ventile oder Stelleinheiten vorgesehen, die jeweils einen der beteiligten nichtfesten Stoffe, hierbei im Beispiel Gase und Gasmischungen, vorgesehen.in the next Process step will be a comparison between the given FiO2 setpoint and the determined FiO2 actual value carried out and from this comparison, one or two values for one subsequently following method step provided in which a scheme the oxygen volume flow is performed. For the execution of this regulation of the volume flow are in a preferred embodiment the invention electromechanically driven valves or actuators each one of the non-solid substances involved, in this example gases and gas mixtures, provided.

In einer vereinfachten bevorzugten Ausführung der Erfindung wird nur einer der beiden zu vermischenden Stoffe mit einer Regelung, d.h. einem elektromechanischen Ventil oder einer Stelleinheit, ausgestattet, während für den Volumenstrom des zweiten beteiligten Stoffes eine konstante Größe vorgegeben wird, die durch eine kalibrierte Durchlassöffnung strömungshydraulisch vorgegeben ist.In a simplified preferred embodiment of the invention will only one of the two substances to be mixed with a control, i. an electromechanical valve or an actuator, equipped, while for the Volumetric flow of the second substance involved given a constant size is given by a calibrated passage opening flow hydraulic is.

Im nächsten Verfahrensschritt steht die zubereitete Atemgasmischung der Beatmung des Patienten zur Verfügung.in the next Process step is the prepared respiratory gas mixture of the ventilation of the patient.

Der nächste folgende Verfahrensschritt beinhaltet die unter 2 beschriebene Berechnung des FiO2-Wertes aus den gemessenen Volumendurchflusswerten, woraus die FiO2-Istwerte für den geschlossenen Regelkreis ermittelt werden und wieder an seinen Anfang dem Verfahrensschritt zugeführt werden, in dem ein Sollwert-Istwert-Vergleich stattfindet.The next following process step includes the under 2 described calculation of the FiO2 value from the measured volume flow values, from which the FiO2 actual values are determined for the closed loop and are fed back to the beginning of the process step in which a setpoint-actual value comparison takes place.

In 4 ist ein Blockschaltbild der FIO2-Regelung nach einer bevorzugten Ausführung vorliegender Erfindung dargestellt. Es schließt als ein Teilelement einen Patienten 12 mit ein, und umfasst eine Steuerung 7 mit einer in ihr enthaltenen Recheneinheit (CPU), eine pneumatische Einheit 10, eine Benutzerschnittstelle 11, die in der bevorzugten Ausführung der Erfindung einer Atemmaske entspricht, und einer zwischen der Steuerung 7 und der pneumatischen Einheit geschalteten Sensorikeinheit 8, sowie einer Aktorikeinheit 9.In 4 Fig. 3 is a block diagram of the FIO2 control according to a preferred embodiment of the present invention. It closes as a partial element a patient 12 with, and includes a controller 7 with a processing unit (CPU) included in it, a pneumatic unit 10 , a user interface 11 which in the preferred embodiment of the invention corresponds to a breathing mask, and one between the controller 7 and the pneumatic unit switched sensor unit 8th , as well as an actuator unit 9 ,

Die pneumatische Einheit 10 umfasst alle die Pneumatik betreffenden Teile, wie den Mischraum, der in einer bevorzugten Ausführung als ein Schlauch gestaltet ist und einen zweiten Zuführungsschlauch, über den der Sauerstoff in den Mischraum eingespeist wird, sowie kalibrierte Öffnungen, die strömungshydraulisch für einen vorgegebenen normalen oder maximalen Volumendurchfluss sorgen.The pneumatic unit 10 includes all of the pneumatically related parts, such as the mixing chamber, which is designed in a preferred embodiment as a hose and a second supply hose, via which the oxygen is fed into the mixing chamber, as well as calibrated orifices, which provide hydraulic flow for a given normal or maximum volume flow ,

Die Steuerung 7 umfasst eine Recheneinheit, die in der bevorzugten Ausführung mit den üblichen Mitteln zum Laden, Vorhalten und Zwischenspeichern von Daten, sowie einer datentechnischen Peripherie-Schnittstelle ergänzt ist. Sie empfängt über diese Peripherie-Schnittstelle von den Volu mendurchflusssensoren die gemessenen Signale und verarbeitet sie nach einem programmtechnisch in der Recheneinheit ablaufenden Algorithmus. Als Ergebnis gibt die Steuerung 7 über einen Ausgabeteil der Peripherie-Schnittstelle den rechnerisch ermittelten Regel-Stellgrößen entsprechende elektrische Signale für eine oder mehrere Stelleinheiten aus, die den Volumendurchfluss eines jeweiligen zu vermischenden Stoffes regeln.The control 7 includes a computing unit, which is supplemented in the preferred embodiment with the usual means for loading, holding and caching of data, as well as a data-technical peripheral interface. It receives the measured signals from the volumetric flow sensors via this peripheral interface and processes them according to a program algorithm in the arithmetic unit. As a result, the controller gives 7 via an output part of the peripheral interface of the computationally determined control manipulated variables corresponding electrical signals for one or more actuators that regulate the volume flow of a respective substance to be mixed.

Die Benutzerschnittstelle 11 ist in der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung eine Atemmaske, die als Bindeglied zwischen dem ein Atemgasgemisch zubereitenden System und dem Patienten dient.The user interface 11 For example, in the preferred embodiment of the present invention, a respiratory mask serves as a link between the respiratory gas mixture preparing system and the patient.

Die Sensorikeinheit 8 umfasst den oder die Volumendurchfluss-Sensoren, sowie dazu gehörende Leitungen und evtl. benötigte Signalumsetzer. Als Volumendurchfluss-Sensoren eignen sich vorzugsweise Hitzedraht- oder Differenzdrucksensoren, die über gute dynamische Eigenschaften verfügen.The sensor unit 8th includes the volume flow sensor or sensors, as well as associated lines and possibly required signal converter. As volume flow sensors are preferably suitable hot wire or differential pressure sensors, which have good dynamic properties.

Die Aktorikeinheit 9 umfasst ein oder mehrere elektromechanisch angetriebene Regelventile, bzw. Stelleinheiten, die den Volumendurchfluss variieren können, sowie dazu gehörende Leitungen und evtl. benötigte Signalumsetzer.The actuator unit 9 includes one or more electromechanically driven control valves, or actuators that can vary the volume flow, as well as associated lines and possibly required signal converter.

In 5 ist eine graphische Darstellung des Volumendurchflussverlaufs zu sehen. In dieser bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Volumendurchfluss des Sauerstoffs konstant vorgegeben, hierbei dargestellt mit der durchgezogenen Linie. Die gepunktete Linie stellt den Volumendurchfluss der mit dem Sauerstoff zu vermischenden Luft dar, und die gestrichelte Linie zeigt den Verlauf des gesamten summierten Volumendurchflusses und/oder O2-Regelung der zubereiteten Atemgasmischung. Es ist ersicht lich, dass zwischen der Startzeit und der Zeit T1 eine Inspiration, d.h. ein Einatmen, stattfindet, und zwischen der Zeit T1 und T2 die Exspiration oder ein Ausatmen stattfindet. Die erfindungsgemäße Steuerung regelt hierbei den Volumendurchfluss in Abhängigkeit von der aus den gemessenen Durchflusswerten ermittelten Atemfrequenz hoch und runter.In 5 is a graphical representation of the volume flow rate to see. In this preferred embodiment of the invention, the volumetric flow rate of the oxygen is constant, here represented by the solid line. The dotted line represents the volume flow of the air to be mixed with the oxygen, and the dashed line shows the course of the total summed volume flow and / or O2 control of the prepared breathing gas mixture. It is apparent that inspiration, ie inhalation, takes place between the start time and time T1, and expiration or exhalation takes place between time T1 and T2. The controller according to the invention regulates the volume flow as a function of the respiratory rate determined from the measured flow values up and down.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist auch der Durchfluss des Sauerstoffs abhängig von den Atemphasen gesteuert – dann erhalten alle drei Kurvenverläufe eine ähnliche Gestalt.In a further preferred embodiment of Invention, the flow of oxygen is dependent on controlled the respiratory phases - then get all three curves a similar Shape.

6 zeigt eine schematische Anordnung einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Beatmungssystems. 6 shows a schematic arrangement of a preferred embodiment of the ventilation system according to the invention.

Das System besitzt eine Gasquelle 13, welche eines der zu vermischenden Stoffe, hierbei die Umgebungsluft, komprimiert und in den Schlauch 10' einleitet. Der zweite zu vermischende Stoff, der hierbei Sauerstoff ist, ist über eine eigene Zuleitung 16 in den Schlauch 10' an einem günstig positionierten Einleitpunkt 4, der sich zwischen den Enden des Schlauchs 10' befindet, eingeleitet. Der Sauerstoff wird entweder, wie zumeist üblich, aus einer Gasflasche über einen Druckminderer entnommen, oder von einem Erzeugergerät direkt geliefert (beide sind nicht dargestellt).The system has a gas source 13 , which compresses one of the substances to be mixed, in this case the ambient air, and into the hose 10 ' initiates. The second substance to be mixed, which in this case is oxygen, is via its own supply line 16 in the hose 10 ' at a conveniently positioned entry point 4 that is between the ends of the hose 10 ' is initiated. The oxygen is either taken from a gas cylinder via a pressure reducer, as is usually the case, or supplied directly by a generator device (both are not shown).

Die Zufuhr der Umgebungsluft wird mit dem vorzugsweise am Anfang des Schlauchs 10' positionierten Volumendurchflusssensor 14 erfasst und mit einem elektromechanisch angetriebenen Regelventil 15 gesteuert, dessen Durchflussöffnung sich verstellen lässt.The supply of ambient air is with the preferably at the beginning of the hose 10 ' positioned volume flow sensor 14 detected and with an electromechanically driven control valve 15 controlled, the flow opening can be adjusted.

In dem Schlauch 10' zwischen seinen beiden Enden ist der Einleitpunkt 4 der Zuleitung 16 positioniert, über den der Sauerstoff eingeleitet wird. Die Zuleitung 16 für die Sauerstoffzufuhr weist in dieser bevorzugten Ausführung der Erfindung ebenso einen Volumendurchflusssensor 17 und ein elektromechanisch angetriebenes Regelventil 18 auf, die eine Steuerung des Volumendurchflusses des Sauerstoffs ermöglichen.In the hose 10 ' between its two ends is the point of introduction 4 the supply line 16 positioned over which the oxygen is introduced. The supply line 16 for the supply of oxygen in this preferred embodiment of the invention also has a volume flow sensor 17 and an electromechanically driven control valve 18 on, which allow a control of the volume flow of oxygen.

Die Signale der Volumendurchflusssensoren 14 und 17 werden der Steuerung 7 zugeführt, die sie auswertet und nach einem Algorithmus berechneten Stellwerte für die ebenso an sie angeschlossenen elektromechanisch angetriebenen Regelventile 15 und 18 ausgibt. Die Steuerung 7 gibt außerdem Messwerte und/oder berechnete Werte auf einer Anzeigevorrichtung 19 zu Kontrollzwecken aus. Für die manuelle Vorgabe von Sollwerten für die Sauerstoffkonzentration, des FiO2-Wertes, ist eine Eingabeeinheit 20 vorgesehen.The signals of the volumetric flow sensors 14 and 17 become the controller 7 which evaluates them and calculated by an algorithm manipulated values for the also connected to them electromechanically driven control valves 15 and 18 outputs. The control 7 also provides readings and / or calculated values on a display device 19 for control purposes. For the manual specification of setpoints for the oxygen concentration, the FiO2 value, is an input unit 20 intended.

Am Ende des Schlauchs 10' befindet sich ein Ausatemsystem 10'', das zumeist entweder als ein Diffusionsfilter oder eine Öffnung realisiert ist. Unmittelbar daran anschließend folgt eine Benutzerschnittstelle 11, die in der vorliegenden bevorzugten Ausführung als eine Atemmaske ausgeführt ist. Diese Benutzerschnittstelle ist an die Atemorgane eines Patienten 12 angeschlossen und sorgt für eine komfortable erträgliche Anbindung des Menschen an das Beatmungssystem.At the end of the hose 10 ' there is an exhalation system 10 '' which is usually realized either as a diffusion filter or an opening. Immediately following this is a user interface 11 , which in the present preferred embodiment is designed as a breathing mask. This user interface is to the respiratory organs of a patient 12 connected and ensures a comfortable tolerable connection of the human to the ventilation system.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mittels eines in der Steuerung 7 ablaufenden Programms realisiert, welches anhand gemessener Volumendurchflusswerte für den einen oder beide zu vermischende Stoffe deren Volumina im zeitlichen und örtlichen Verlauf erfasst, daraus nach einem Algorithmus den Verlauf der FiO2-Konzentration im Schlauch 10', dem Ausatemsystem 10'' und der Benutzerschnittstelle 11 berechnet und auf der Anzeigevorrichtung 19 anzeigt.The inventive method is by means of a in the control 7 realizes the program running on the basis of measured volumetric flow rates for the one or both substances to be mixed their volumes in time and place It then uses an algorithm to determine the course of the FiO2 concentration in the tube 10 ' , the exhalation system 10 '' and the user interface 11 calculated and displayed on the display 19 displays.

7 zeigt eine Druckgasquelle (21), die über einen Druckregler (22) und ein Steuerventil (23) an eine Mischeinrichtung (24) angeschlossen ist. Die Mischeinrichtung (24) besitzt einen Druckgaseingang (25), mindestens einen Umgebungsluftanschluß (26, 27) sowie einen Ausgang (28). 7 shows a compressed gas source ( 21 ), which have a pressure regulator ( 22 ) and a control valve ( 23 ) to a mixing device ( 24 ) connected. The mixing device ( 24 ) has a compressed gas inlet ( 25 ), at least one ambient air connection ( 26 . 27 ) as well as an output ( 28 ).

Die Druckgasquelle (21) kann beispielsweise als eine Flüssiggasquelle ausgebildet sein, deren Druck vom Druckregler (22) auf einen Bereich von 2,7 bis 6 bar eingestellt wird. Das Steuerventil (23) kann als ein Proportionalventil ausgebildet sein. Den Umgebungsluftanschlüssen (26, 27) wird die Umgebungsluft vorteilhafterweise über einen Luftfilter (29) zugeführt.The compressed gas source ( 21 ) may be formed for example as a liquid gas source whose pressure from the pressure regulator ( 22 ) is set to a range of 2.7 to 6 bar. The control valve ( 23 ) may be formed as a proportional valve. The ambient air connections ( 26 . 27 ), the ambient air is advantageously via an air filter ( 29 ).

Die Mischeinrichtung (24) gemäß 1 weist zwei Venturidüsen (30, 31) auf, wobei die Venturidüse (30) eine Grundstromstufe für einen unteren Lastbereich und die Venturidüse (31) eine Vollstromstufe für einen oberen Lastbereich bereitstellt. Insbesondere ist daran gedacht, im oberen Lastbereich die Venturidüsen (30, 31) relativ zueinander parallel zu betreiben.The mixing device ( 24 ) according to 1 has two venturi nozzles ( 30 . 31 ), wherein the Venturi nozzle ( 30 ) a base load stage for a lower load range and the Venturi nozzle ( 31 ) provides a full current stage for an upper load range. In particular, it is thought, in the upper load range, the venturi ( 30 . 31 ) operate in parallel relative to each other.

Die Venturidüse (30) ist als ein Festinjektor ausgebildet, dem über den Druckgaseingang (25) das Druckgas als Treibgas zugeführt wird. Die Umgebungsluft wird über den Umgebungsluftanschluß (26) zur Venturidüse (30) geleitet. Aufgrund der Injektorwirkung der aus der Venturidüse (30) ausströmenden Gasströmung an Druckgas wird Umgebungsluft mitgerissen, im Bereich einer Mischkammer (32) mit dem Druckgas vermengt und anschließend in Richtung auf den Ausgang (28) geleitet. Dabei wird über einem Diffusor (32a) erneut Druck aufgebaut.The Venturi nozzle ( 30 ) is designed as a Festinjektor, which via the compressed gas inlet ( 25 ) the compressed gas is supplied as propellant gas. The ambient air is supplied via the ambient air connection ( 26 ) to the Venturi nozzle ( 30 ). Due to the injector effect of the Venturi nozzle ( 30 ) flowing gas flow to pressurized gas ambient air is entrained, in the region of a mixing chamber ( 32 ) mixed with the compressed gas and then in the direction of the output ( 28 ). It is about a diffuser ( 32a ) again pressure built up.

Die Venturidüse (31) ist als ein Nadelinjektor ausgebildet, wobei bei in dem in 1 dargestellten Betriebszustand eine Nadel (33) den Düsenausgang (34) verschließt. Die Nadel (33) ist von einem Nadelträger (35) gehaltert, in dem die Nadel (33) in Richtung einer Nadellängsachse (16) beweglich geführt ist. Eine Nadelspitze (37) ragt aus dem Düsenausgang (34) heraus. Ein der Nadelspitze (37) abgewandter Nadelsockel (38) ist auf einer Membran (39) befestigt, die in einer Membrankammer (40) angeordnet ist. Die Membrankammer (40) ist über einen Steuerkanal (41) mit dem Druckgaseingang (25) verbunden. Darüber hinaus ist die Membran (39) im Bereich ihrer der Membrankammer (40) abgewandten Oberfläche von einem Gegenelement (42) abgestützt, das über eine Feder (43) gegenüber einem Kammergehäuse (44) verspannt ist.The Venturi nozzle ( 31 ) is formed as a Nadelinjektor, wherein in the in 1 operating state a needle ( 33 ) the nozzle outlet ( 34 ) closes. The needle ( 33 ) is from a needle carrier ( 35 ), in which the needle ( 33 ) in the direction of a needle longitudinal axis ( 16 ) is movably guided. A needlepoint ( 37 ) protrudes from the nozzle exit ( 34 ) out. One of the needle tip ( 37 ) averted needle base ( 38 ) is on a membrane ( 39 ) mounted in a diaphragm chamber ( 40 ) is arranged. The diaphragm chamber ( 40 ) is via a control channel ( 41 ) with the compressed gas inlet ( 25 ) connected. In addition, the membrane ( 39 ) in the region of the membrane chamber ( 40 ) facing away from a counter element ( 42 ) supported by a spring ( 43 ) with respect to a chamber housing ( 44 ) is braced.

Die Kraft der Feder (43) ist derart dimensioniert und mit Hilfe einer Einstellschraube (43a) so voreingestellt, daß bei einem am Druckgaseingang (25) anliegenden unteren Druckbereich, der über den Steuerkanal (41) auf die Membrankammer (40) übertragen wird, die Kraft der Feder (43) ausreichend ist, um die Nadel (33) abdichtend in den Düsenausgang (34) zu drücken.The force of the spring ( 43 ) is dimensioned in such a way and with the aid of an adjusting screw ( 43a ) preset so that at one of the compressed gas inlet ( 25 ) adjacent lower pressure range, via the control channel ( 41 ) on the diaphragm chamber ( 40 ), the force of the spring ( 43 ) is sufficient to remove the needle ( 33 ) sealingly into the nozzle outlet ( 34 ).

Zur Unterstützung einer kompakten Ausbildung der Mischeinrichtung (24) verläuft ein Verbindungskanal (45) ausgehend vom Druckgaseingang (25) am Nadelträger (15) vorbei bis zu einem Eingangskanal (46) der Venturidüse (30). Hierdurch kann eine gemeinsame Druckgasversorgung beider Venturidüsen (30, 31) erreicht werden.To support a compact design of the mixing device ( 24 ) runs a connection channel ( 45 ) starting from the compressed gas inlet ( 25 ) on the needle carrier ( 15 ) to an input channel ( 46 ) of the Venturi nozzle ( 30 ). In this way, a common compressed gas supply both venturi ( 30 . 31 ) can be achieved.

8 zeigt einen Verlauf eines Beatmungszyklus mit einer Inspirationsphase und einer Exspirationsphase. Während eines Teiles der Dauer des Exspirationsphase wird Sauerstoff zudosiert. Die Zeitspanne der Zudosierung ist durch den gestrichelten Verlauf gekennzeichnet. Es ist zu erkennen, daß die Sauerstoffdosierung unmittelbar mit dem Beginn der Inspirationsphase startet und noch innerhalb der Inspirationsphase zu einem geeigneten Zeitpunkt beendet wird, an dem die Effektivität einer Sauerstoffaufnahme durch den Patienten zurückgeht. 8th shows a course of a ventilation cycle with an inspiratory phase and an expiratory phase. During a part of the duration of the expiration phase oxygen is added. The period of dosing is indicated by the dashed curve. It can be seen that the oxygen dosage starts immediately with the beginning of the inspiration phase and is terminated within the inspiratory phase at a suitable time, at which the effectiveness of an oxygen uptake by the patient goes back.

9 zeigt eine gegenüber der Darstellung in 8 abgewandelte Dosierung des Sauerstoffes. Die Dosierung beginnt hier unter Berücksichtigung einer Vorlaufzeit TX, die die Laufzeit der der Sauerstoffeinspeisung zugeordneten Volumeneinheiten durch das Beatmungssystem hindurch bis in den Bereich des Applikationsortes berücksichtigt. 9 shows one opposite the representation in 8th Modified dosage of oxygen. The dosage starts here, taking into account a lead time TX, which takes into account the transit time of the volume units assigned to the oxygen supply through the respiratory system into the area of the application site.

10 zeigt eine Sauerstoffdosierung, die sich über den gesamten Zeitraum der Inspirationszeit erstreckt. 10 shows an oxygen dosage, which extends over the entire period of the inspiratory time.

Claims

Device for providing a breathing gas mixture consisting of at least two gases with a user interface ( 11 ), at least one of the gases to be mixed or a gas mixture feeding and to a gas source ( 13 ) connected hose ( 10 ' ), an oxygen supply tube connected to an oxygen source ( 16 ), with means ( 10 '' ) for discharging the exhaled air, with a volume flow and / or mass flow of at least one of the mixing gases regulating control valve ( 15 . 18 ) and with a controller ( 7 ), characterized in that the device has at least one detection of the volume flow and / or mass flow or Gaszusam composition of at least one of the gases or gas mixtures to be mixed, and the controller processes the at least one detected volume flow and / or mass flow value of the at least one gas or gas mixture to be mixed, and controls the volume flow and / or mass flow of at least one of the gases or gas mixtures to be mixed.

Device according to claim 1, characterized in that one of the gases to be mixed is a gas mixture.

Device according to Claim 1 or 2, characterized that one of the gases to be mixed is a gas mixture, preferably Air is.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the detection of the volume flow and / or mass flow extends to at least a second gas to be mixed or a gas mixture and the control ( 7 ) also processes this metric.

Device according to claim 1, characterized in that the oxygen tube ( 16 ) is laid inside the air supplying hose.

Device according to claim 1, characterized in that the oxygen tube ( 16 ) is routed outside the air feeding hose.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the discharge point ( 4 ) of the oxygen in the air supplying hose ( 10 ' ) between its connection to the user interface ( 11 ) and its connection to the user interface ( 11 ) and its connection to the gas source.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the controller controls the volume flow and / or mass flow at least another gas to be mixed controls.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one of the gases to be mixed or gas mixtures with a constant volume flow and / or mass flow in the associated Hose inserted is.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the oxygen source is a pressure vessel with precompressed oxygen.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the oxygen source is an oxygen generator is.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the detection of the volume flow and / or mass flow takes place by means of at least one flow meter.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the regulation of the volume flow rate of at least one of the substances to be mixed by means of at least one electromechanically driven control valve ( 15 . 18 ) he follows.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the controller ( 7 ) has an interface which receives incoming signals from one or more volumetric flow and / or mass flow sensors and outputs outgoing signals for one or more control valves.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the controller ( 7 ) via a display device ( 19 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the controller ( 7 ) via an input device ( 20 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the user interface as a breathing mask or an endotracheal tube or a tracheostoma is performed.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the gas source is designed as a fan.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the gas source is designed as a precompressed pressure vessel.

Method for determining the concentration of at least one portion of a gas mixture consisting of at least two gases with known concentrations of the respective ingredients, wherein the volume flow and / or the mass flow of at least one first gas, which flows through a transport line, at least a second gas at least temporarily in the region of a mixing point is metered in and a detection and / or specification of the volume flows and / or the mass flows of the gases to be mixed is carried out and a determination of the shifted volumes of gases in the respective transport line, wherein the determination of the mixing concentration in the mixing point of the calculated concentrations of the shifted Volumes and / or masses follows, characterized in that along the transport line at least two points, the distribution of the concentration of at least a portion of a gas mixture is determined.

Method according to claim 20, characterized in that that the dimensions of the transport line are known or determined become.

Method according to claim 20 or 21, characterized that one the non-solid substances to be mixed, preferably gases or gas mixtures supplied with a constant volume flow and / or mass flow, and no Detection of the volume flow and / or mass flow is performed.

Method according to one of claims 21 to 22, characterized one of the gases to be mixed is oxygen.

Method according to one of claims 21 to 23, characterized that one of the gases to be mixed is air.

Method according to one of Claims 21 to 24, characterized that the regulation of the volume flow and / or mass flow for oxygen carried out becomes.

Method according to one of claims 21 to 25, characterized that the CO2 concentration is in the range below the user interface is calculated.

Method according to one of claims 21 to 26, characterized that the nitrogen concentration is in the range below the user interface is calculated.

Method according to one of claims 21 to 27, characterized that in case of deviation of the calculated gas concentration from the predetermined setpoint an alarm is triggered.

Method according to one of claims 21 to 28, characterized that the breathing phases, in particular the inhalation and exhalation, of the patient recorded and the volume flow and / or mass flow at least one the gases or gas mixtures to be mixed in dependence controlled by the breathing phases.

Method according to claim 25, characterized in that that the respiratory phases by the detection of the volume flow and / or Mass flow of at least one of the gases or gas mixtures to be mixed and an evaluation of the measurement results is performed.

Method according to one of Claims 21 to 29, characterized that from the measured values and calculated quantities and the temporal course of which the respiratory air requirement of the patient is calculated and the supply of the prepared breathing gas mixture depending thereon is controlled.

Method according to one of claims 21 to 30, characterized that at the end of the transport line the concentration of at least one part a gas mixture is determined.

Method according to one of claims 21 to 31, characterized that a comparison of the predetermined setpoint and the calculated Actual value of the mixed concentration is carried out, and that with the Comparison result is a control of the volume flow and / or mass flow at least one of the non-solid substances involved, preferably Gases or mixtures, carried out becomes.

Process for the supply of respiratory gases, in which at least partially oxygen from an oxygen source and air merged into a gas mixture where the oxygen concentration (composition) of the Gas mixture can be varied over time, characterized that for a time range of an early one Inspiratory phase a high oxygen concentration in comparison to a residual inspiratory time at the end of a ventilation phase provided.

A method according to claim 34, characterized that the oxygen concentration is between 20% and 100%.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the time range is fixed adjustable.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the time range is freely selectable.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the calculation of the time range depends on physiological, device-related and / or ventilation-related parameters takes place.

Method according to claim 38, characterized in that that as a physiological parameter at least one of the following Parameter is used: hemoglobin value, etCO2, spO2 or other direct or indirect indicators of oxygenation of the blood.

Method according to Claim 38, characterized in that at least one of the following parameters is used as the device-specific parameter The tube volume, tube length, volume of the entire ventilation section, volume of the device block, pneumatic resistances of the ventilator components as well as other technical parameters necessary for calculating the correct application time of the oxygen.

Method according to claim 38, characterized in that that at least one of the following parameters is relevant as respiration-relevant parameters Parameters: inspiratory time, inspiratory flow, inspiratory pressure, Pressure, flow and volume criteria, inspiratory time Ti, expiratory time.

Method according to one of the above claims, characterized characterized in that the lead time for triggering the increased oxygen concentration of the device over at least the flow and ventilator volume.

Device for supplying breathing gas the one Gas source, a user interface a hose, a mixing room, an optional oxygen sensor, a flow sensor and a control and evaluation unit, characterized in that the control and evaluation a control program for specifying an oxygen dosage such that for a Time range of an early Inspiratory phase a high oxygen concentration in comparison to a residual inspiratory time at the end of a ventilation phase provided.