DE102022129535A1

DE102022129535A1 - Statisches Mischelement zum Durchmischen mehrerer Atemgaskomponenten eines Atemgases

Info

Publication number: DE102022129535A1
Application number: DE102022129535.4A
Authority: DE
Inventors: Hans Wilhelm Steen; Henryk Schnaars; Carsten Stemich; Oliver Garbrecht
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2022-11-09
Filing date: 2022-11-09
Publication date: 2024-05-16
Also published as: CN118001538A

Abstract

Beschrieben wird ein statisches Mischelement (1), ein Mischstapel (10) und ein Mischer (20) sowie Verfahren zur Herstellung des statischen Mischelements (1) und des Mischstapels (10). Das statische Mischelement (1) ist zum Durchmischen wenigstens zweier Atemgaskomponenten eines in einem Hauptströmungskanal (21) eines Beatmungs- oder Anästhesiegeräts strömenden Atemgasstroms geeignet. Das statische Mischelement (1) weist Strömungskanäle (2a, 2b, 2c, ... 2i) auf, die zwischen einer Einlassseite (A) und einer Auslassseite (B) angeordnet sind und mit dem Hauptströmungskanal (21) fluidkommunizierend verbindbar sind. Die beschriebene technische Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass sich wenigstens ein erster Strömungskanal (2a, 2c, 2e, 2g, 2i) in einer ersten Ebene und wenigstens ein zweiter Strömungskanal (2b, 2d, 2f, 2h) in einer zweiten Ebene befindet, die erste Ebene und die zweite Ebene zumindest nahezu parallel zueinander angeordnet sind, wobei sich der wenigstens eine erste Strömungskanal (2a, 2c, 2e, 2g, 2i) und der wenigstens eine zweite Strömungskanal (2b, 2d, 2f, 2h) zumindest abschnittsweise überkreuzen und zwischen dem wenigstens einen ersten Strömungskanal (2a, 2c, 2e, 2g, 2i) und dem wenigstens einen zweiten Strömungskanal (2b, 2d, 2f, 2h) ein Durchlass als Vermischungspunkt (3a, 3b) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein statisches Mischelement, einen Mischstapel und einen Mischer zum Durchmischen wenigstens zweier Atemgaskomponenten eines Atemgasstroms in Beatmungs- oder Anästhesiegeräten sowie Verfahren zum Herstellen des statischen Mischelements und des Mischstapels.
Bei der Beatmung eines Patienten durch Beatmungs- oder Anästhesiegeräte handelt es sich um die Versorgung des Patienten mit Atemgas. Das Atemgas ist dabei üblicherweise eine Mischung aus zwei oder mehr Atemgaskomponenten. Die in der Praxis am häufigsten vorkommenden Atemgaskomponenten sind Luft und Sauerstoff. Die Atemgaskomponenten können aus unterschiedlichen Quellen bezogen werden, zum Beispiel über eine zentrale Gasversorgung, mit der das Beatmungs- oder Anästhesiegerät am Aufstellort verbunden wird, über eine Gasflasche, die mit der jeweiligen Atemgaskomponente gefüllt ist, oder/und über das Ansaugen von Luft aus der Umgebung durch das Beatmungs- oder Anästhesiegerät selbst, die sogenannte Blower-Technologie.
Die zugeführten Atemgaskomponenten werden im Beatmungs- oder Anästhesiegerät gemischt, um eine zumindest nahezu gleichmäßige Verteilung der Atemgaskomponenten zu erreichen. Dies ist vor allem notwendig, um anschließend eine korrekte Überwachung des Atemgases zu gewährleisten, während es für die Sicherheit des Patienten und für eine erfolgreiche Therapie wichtig ist, dass das am Beatmungs- oder Anästhesiegerät eingestellte Verhältnis der Atemgaskomponenten, wie zum Beispiel Luft und Sauerstoff, entsprechend im Atemgasstrom vorliegt. Die verwendeten Sensoren zur Überwachung von Eigenschaften des Atemgases detektieren üblicherweise nur lokale Gaseigenschaften in einem Querschnitt, wie etwa die Konzentration der jeweiligen Atemgaskomponente. Lokale Konzentrationsunterschiede können somit zu Fehlmessungen führen und Fehlalarme auslösen, wenn die gemessene Gaskonzentration beispielsweise zu gering ist. Es ist also ein durchmischtes Atemgas gewünscht, bei dem die Konzentrationsgradienten der jeweiligen Atemgaskomponente möglichst niedrig sind.
Zur Herstellung eines durchmischten Atemgases sind Vorrichtungen innerhalb eines Beatmungs- oder Anästhesiegeräts, wie ein Hohlkörper oder ein Volumen bekannt, in welches die Atemgaskomponenten geleitet werden. Die Größe des Volumens ist derart gewählt, dass die Verweilzeit des Atemgasstroms lang genug ist, um die Konzentrationsgradienten der jeweiligen Atemgaskomponente durch Diffusion zu reduzieren, idealerweise derart zu reduzieren, dass sie nahezu null sind. Die Verweilzeit bedingt, dass Änderungen der Konzentration einer Atemgaskomponente am Beatmungs- oder Anästhesiegerät nur langsam erfolgen können, da ein zusätzliches Volumen vom Atemgas gefüllt und durchflossen werden muss. Dadurch wird der Dynamikbereich eines Beatmungs- oder Anästhesiegeräts mit derartigen Mischvolumen bei der Beatmung eingeschränkt.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik motorisch betriebene Mischer bekannt, wobei beispielsweise durch den Einbau eines motorisch betriebenen Quirls in das Beatmungs- oder Anästhesiegerät und dessen Betrieb eine Durchmischung der Atemgaskomponenten erreicht wird. Nachteilig an dieser Lösung sind die damit einhergehenden hohen Kosten für die notwendigen Bauteile sowie deren Wartung.
Beide vorherig genannten Lösungen benötigen viel Platz im Beatmungs- oder Anästhesiegerät. Dadurch vergrößert sich nachteilig die Baugröße eines solchen Geräts. Zudem sind derartige Lösungen nicht für unterschiedliche Strömungsformen ausgelegt und weisen einen Druckverlust auf.
Im Weiteren ist aus der US 2016082220 A1 ein System zur Atemtherapie mit einem statischen Durchflussmischer bekannt. Der beschriebene statische Durchflussmischer ist so konfiguriert, dass er mehrere Gase mischen kann und umfasst einen Einlass und einen Auslass sowie ein erstes Ablenkblech zwischen dem Einlass und dem Auslass. Weiterhin umfasst der statische Strömungsmischer eine Verengung, die zwischen einer stromabwärts gelegenen Kante des ersten Ablenkblechs und einer nächstgelegenen, stromabwärts gelegenen Oberfläche angeordnet ist, wobei eine Länge der Verengung kleiner als eine Höhe des ersten Ablenkblechs ist. Durch diese technische Lösung sollen dem statischen Strömungsmischer zugeleitete Gase im Wesentlichen gleichmäßig gemischt werden.
Ausgehend von den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen sowie den geschilderten Problemen liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche ein durchmischtes Atemgas bestehend aus wenigstens zwei Atemgaskomponenten, die aus unterschiedlichen Quellen bezogen werden, zur Verwendung in einem Beatmungs- oder Anästhesiegerät auf einfache und zuverlässige Weise herstellt. Dabei sollten die dynamischen Eigenschaften des Beatmungs- oder Anästhesiegeräts für die Beatmung möglichst nicht negativ beeinflusst werden, insbesondere sollte eine möglichst schnelle Änderung einer Konzentration einer der Atemgaskomponenten bei möglichst geringem Druckabfall herbeizuführen sein.
Im Weiteren sollte eine Vorrichtung angegeben werden, die über einen konstruktiv vergleichsweise einfachen Aufbau verfügt und sich auf effektive Weise herstellen lässt, sodass die Herstellkosten in einem ökonomisch sinnvollen Rahmen gehalten werden können.
Zudem sollte die Vorrichtung eine geringe Baugröße aufweisen, sodass auch das Beatmungs- oder Anästhesiegerät eine möglichst geringe Abmessung aufweisen kann.
Die zuvor genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein statisches Mischelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Mischstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und einen Mischer mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Ferner wird die Erfindung mit einem Verfahren zur Herstellung des statischen Mischelements mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und einem Verfahren zur Herstellung des Mischstapels mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Dabei gelten Merkmale und Einzelheiten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen statischen Mischelement beschrieben sind, auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Mischstapel, dem Mischer und dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie jeweils umgekehrt und wechselweise, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Die Erfindung betrifft ein statisches Mischelement zum Durchmischen wenigstens zweier Atemgaskomponenten eines in einem Hauptströmungskanal eines Beatmungs- oder Anästhesiegeräts strömenden Atemgasstroms, wobei das statische Mischelement Strömungskanäle aufweist, die zwischen einer Einlassseite und einer Auslassseite angeordnet und mit dem Hauptströmungskanal fluidkommunizierend verbindbar sind. Erfindungsgemäß zeichnet sich das statische Mischelement dadurch aus, dass sich wenigstens ein erster Strömungskanal in einer ersten Ebene befindet und wenigstens ein zweiter Strömungskanal in einer zweiten Ebene befindet, die erste Ebene und die zweite Ebene zumindest nahezu parallel zueinander angeordneten sind, wobei sich der wenigstens eine erste Strömungskanal und der wenigstens eine zweite Strömungskanal zumindest abschnittsweise überkreuzen und zwischen dem wenigstens einen ersten Strömungskanal und dem wenigstens einen zweiten Strömungskanal ein Durchlass als Vermischungspunkt angeordnet ist. Hierbei ist ein einzelner Durchlass denkbar oder mehrere Durchlässe. In jedem Fall besteht wenigstens eine atemgasdurchlässige Verbindung zwischen den Strömungskanälen, die als Vermischungspunkt, an dem in unterschiedlichen Ebenen strömende Fluidströme wenigstens teilweise gemischt werden, dient.
Ein aus dem Hauptströmungskanal in das statische Mischelement eingeleiteter Atemgasstrom wird somit in Teilatemgasströme aufgeteilt, die dann verschiedene Strömungskanäle durchströmen. In Bezug auf ihre ursprüngliche Strömungsrichtung im Hauptströmungskanal, in der sie auf der Einlassseite einströmen bis zum Erreichen der Auslassseite erfahren die Teilatemgasströme zumindest eine, bevorzugt eine Mehrzahl von Richtungsänderungen. Gemäß der Erfindung ist hierbei vorgesehen, dass wenigstens einer der Teilatemgasströme in Bezug auf die in unterschiedlichen Ebenen angeordneten Strömungskanäle zumindest teilweise einen Ebenenwechsel durchführt.
Kern der Erfindung ist es, einen in Bezug auf zumindest zwei Atemgaskomponenten durchmischten Atemgasstrom, also einen Atemgasstrom aus nahezu gleichmäßig verteilten Atemgaskomponenten, zu generieren. Dies wird durch ein statisches Mischelement zur Auftrennung des Atemgasstroms in mehrere Teilatemgasströme, die zunächst durch separate Strömungskanäle geleitet und stromabwärts wieder in den Hauptströmungskanal eingeleitet werden, erreicht. Es findet eine Vermischung der Teilatemgasströme in den sich überkreuzenden Abschnitten der Strömungskanäle im Bereich der Durchlässe, die Vermischungspunkte bilden, sowie am Ausgang des statischen Mischelements durch Rekombination der mehreren Teilatemgasströme statt. Vermischungspunkt meint einen Bereich mit einem Durchlass, in dem sich zwei oder mehr Teilatemgasströme vermischen.
Die Gesamtanzahl der Strömungskanäle ist abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall, der Atemgaszusammensetzung und den Strömungseigenschaften des Atemgasstroms. Ferner hängt die Anzahl der Strömungskanäle eines statischen Mischelements von dem zur Verfügung stehenden Volumen für ein statisches Mischelement in einem Anästhesie- oder Beatmungsgerät ab. Demnach kann eine unterschiedliche Anzahl von Strömungskanälen vorgesehen sein, beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, ein Strömungskanal in der ersten Ebene und ein Strömungskanal in der zweiten Ebene, vorzugsweise zwei Strömungskanäle in der ersten Ebene und zwei Strömungskanäle in der zweiten Ebene, besonders bevorzugt acht Strömungskanäle in der ersten Ebene und sieben Strömungskanäle in der zweiten Ebene. Denkbar ist auch eine Anordnung der Strömungskanäle in mehr als zwei Ebenen, beispielsweise in drei oder vier Ebenen. Die Strömungskanäle sind zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des statischen Mischelements angeordnet und an der Einlassseite und/oder Auslassseite jeweils fluidkommunizierend mit dem Hauptströmungskanal verbindbar.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine einfach herzustellende Struktur, mit der ein effektives Durchmischen unterschiedlicher Atemgaskomponenten, also eine zumindest nahezu gleichmäßige Verteilung von wenigstens zwei verschiedenen Atemgaskomponenten erreicht wird. Aufgrund der Tatsache, dass sich ein erfindungsgemäß ausgestaltetes statisches Mischelement in einen Hauptströmungskanal eines Beatmungs- oder Anästhesiegeräts integrieren lässt, beispielsweise einlegen, einschieben und/oder einstecken lässt, sind keine zusätzlichen Anschlüsse oder aufwändigen Anpassungen notwendig und die Größe das Beatmungs- oder Anästhesiegeräts kann verringert oder zumindest beibehalten werden. Dementsprechend sind vorteilhaft die Aufwände der Konstruktion eines solchen Beatmungs- oder Anästhesiegeräts sowie deren Herstellkosten gering.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Umlenkelement vorgesehen, durch das ein durch einen der Strömungskanäle strömender Teilatemgasstrom zumindest teilweise in einen anderen Strömungskanal, der sich zumindest teilweise in einer anderen Ebene befindet, umlenkbar ist. In diesem Fall erfolgt eine Vermischung durch eine gezielte Umlenkung eines Teilatemgasstroms eines ersten Strömungskanals in einen Teilatemgasstrom eines wenigstens zweiten Strömungskanals. Bevorzugt dient die Innenwand des statischen Mischelements, welche die vorher genannten Strömungskanäle begrenzt, als Umlenkelement. Eine zusätzliche oder alternative Ausführungsform des Umlenkelements ist eine gasundurchlässige Struktur, die einen Teil eines der vorher genannten Strömungskanäle blockiert und somit den Teilatemgasstrom dieses Strömungskanals in den anderen Strömungskanal umlenkt.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung verlaufen die Strömungskanäle, die im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, zumindest nahezu parallel zueinander. Durch diese spezielle Gestaltung wird auf vorteilhafte Weise die gleichmäßige Verteilung der Teilatemgasströme erreicht, wobei diese in der jeweiligen Ebene am Ausgang der Strömungskanäle gleichförmig vereinzelt sind und miteinander rekombinieren können. Weiterhin ist dadurch eine einfachere und somit kostengünstigere Herstellung eines erfindungsgemäßen statischen Mischelements realisierbar.
Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist, dass die Strömungskanäle, die im Wesentlichen in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, sich zumindest teilweise derart überkreuzen, dass diese in einem Winkel ungleich 0° zueinander verlaufen, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 45° und 90°, besonders bevorzugt nahezu 90°. Daraus ergibt sich, dass die Teilatemgasströme in diesen Strömungskanälen, die auf der Einlassseite nahe beieinander liegen, durch die Strömungskanäle derart abgelenkt werden, dass sie an der Auslassseite einen größeren Abstand zueinander aufweisen. Der besondere Vorteil hierbei ist, dass dadurch beispielsweise eine in einem Bereich der Einlassseite des statischen Mischelements vorliegende hohe Konzentration einer Atemgaskomponente zur Auslassseite hin verteilt und durch Rekombination mit weiteren Teilatemgasströmen in einem Bereich der Auslassseite reduziert wird. Es ergibt sich auf vorteilhafte Weise eine verbesserte gleichmäßige Verteilung der Atemgaskomponenten des Atemgasstroms. In Bezug auf die Anordnung der verschiedenen Eingänge der Strömungskanäle in einer Ebene auf der Einlassseite besteht somit gegenüber einer Anordnung der Ausgänge der Strömungskanäle in einer parallelen Ebene auf der Auslassseite bevorzugt ein Unterschied. In Bezug auf einen Hauptströmungskanal ändert sich die Anordnung der Eingänge der Strömungskanäle in einer Ebene senkrecht zum Hauptströmungskanal somit gegenüber der Anordnung der Ausgänge der Strömungskanäle in einer dazu parallelen Ebene auf der Auslassseite. Daraus ergibt sich eine besonders vorteilhafte Verteilung der Atemgaskomponenten eines Atemgases an der Auslassseite des statischen Mischelements.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an einem statischen Mischelement wenigstens eine Verbindungseinheit vorhanden ist, die geeignet ist, um eine Verbindung des statischen Mischelementes mit einem weiteren statischen Mischelement herzustellen. Dadurch wird eine Kombination mehrerer statischer Mischelemente ermöglicht, so dass sich die Anzahl der zur Verfügung stehenden Strömungskanäle und somit der an der Auslassseite rekombinierenden Teilatemgasströme bedarfsgerecht vervielfachen lässt. Dies hat den Vorteil, dass ein Hauptströmungskanal eines Beatmungs- oder Anästhesiegeräts gemäß dessen Abmessungen mit mehreren, miteinander verbundenen statischen Mischelementen ausgestattet werden kann und die Atemgaskomponenten eines Atemgases noch besser durchmischt werden.
Eine solche Verbindungseinheit ist in vorteilhafter Weise im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene, in der sich die jeweiligen Strömungskanäle befinden. Somit sind die wenigstens zwei statischen Mischelemente vorzugsweise aufeinander steckbar.
Vorzugsweise ist die Verbindung eine zerstörungsfrei lösbare Verbindung. Vorteilhaft ist hierbei die Möglichkeit ein defektes statisches Mischelement aus dem Verbund herauszulösen und auszutauschen. Weiter bietet sich durch das Trennen der statischen Mischelemente auf vorteilhafte Weise eine vereinfachte Säuberung und/oder Bearbeitung dieser an.
Eine Verbindungseinheit ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass es an der einen Seite des statischen Mischelements eine Aufnahme, eine Bohrung oder besonders bevorzugt eine Buchse, und auf der vorzugsweise im Wesentlichen direkt gegenüberliegenden Seite einen dazu passend ausgebildeten Stecker bildet.
Zweckmäßigerweise ist die wenigstens eine Verbindungseinheit derart gestaltet, um wenigstens zwei statische Mischelemente zu stapeln, so dass deren Ebenen zumindest nahezu parallel zueinander verlaufen. Das Stapeln der statischen Mischelemente ist vorteilhafterweise leicht und mit geringem Aufwand in der Herstellung umzusetzen. Durch die in Ebenen parallele Anordnung der einzelnen statischen Mischelemente entsteht eine besonders robuste, symmetrische Geometrie, die einfach in der Handhabung ist und eine gleichmäßig gerichtete Verteilung der einzelnen Teilatemgasströme ermöglicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform, bei der die Querschnittsfläche der Strömungskanäle eines statischen Mischelements senkrecht zur Strömungsrichtung nahezu rechteckig ist, bietet den Vorteil einer einfachen und kostengünstigen Herstellung.
Besonders bevorzugt weisen die Strömungskanäle eine Querschnittsfläche senkrecht zur Hauptströmungsrichtung von zumindest nahezu 4,5 mm² auf. Somit ist das Verhältnis durchströmter und nicht durchströmter Elemente derart gestaltet, dass kein signifikanter Druckabfall beim Durchströmen des statischen Mischelements entsteht. Somit eignet sich diese Struktur in besonders vorteilhaftem Maße ebenfalls für Geräte mit niedrigen Kapazitäten zum Druckaufbau, wie zum Beispiel Beatmungs- oder Anästhesiegeräts mit Blower-Technologie.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung richtet sich auf einen Mischstapel bestehend aus wenigstens zwei statischen Mischelementen gemäß wenigstens einer der Ausführungsformen, wie sie zuvor beschrieben wurden, wobei die wenigstens zwei statischen Mischelemente über wenigstens eine Verbindungseinheit miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß weist dieser Mischstapel neben den zuvor genannten Vorteilen die Eigenschaft auf, dass er im Aufbau flexibel ist. Die Anzahl der miteinander verbundenen statischen Mischelemente kann also je nach Bedarf an das jeweiligen Beatmungs- oder Anästhesiegeräts angepasst werden und er steht als Einzel- und/oder Ersatzteil für dieses Gerät zur Verfügung. Weiter ist ein aus mehreren statischen Mischelementen zusammengebauter Mischstapel weitaus günstiger und einfacher in der Herstellung als ein aus einem Stück gefertigter Mischstapel.
Die Querschnittsfläche des Mischstapels senkrecht zur Hauptströmungsrichtung ist vorzugsweise nahezu rechteckig. Vorteilhaft ist hierbei wiederum die einfache Handhabung und die, mit wenig Aufwand verbundene, Integration in einen ähnlich geformten Hauptströmungskanal eines Beatmungs- oder Anästhesiegeräts.
Weiterhin beträgt die Querschnittsfläche senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des Mischstapels vorzugsweise zumindest nahezu 9 cm². Ein solch kompakter Mischstapel unterstützt auf vorteilhafte Weise die dynamischen Eigenschaften eines Beatmungs- oder Anästhesiegeräts bezüglich Konzentrations- und/oder Druckwechsel, welche in diesem Fall sehr schnell und flexibel durchführbar sind.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung richtet sich auf einen Mischer bestehend aus wenigstens zwei Mischstapeln, wie sie zuvor beschrieben wurden, wobei die Mischstapel in Hauptströmungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Durch den mindestens einen zusätzlichen Mischstapel bietet der Mischer den Vorteil einer verbesserten Durchmischung des Atemgasstroms im Hauptströmungskanal eines Beatmungs- oder Anästhesiegeräts. Dabei sind die Eigenschaften des Mischers durch die Festlegung der Anzahl der enthaltenen Mischstapel besonders einfach an das jeweilige Gerät anpassbar.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die wenigstens zwei Mischstapel des Mischers um einen Winkel von zumindest nahezu 90° um eine Längsmittenachse des Hauptströmungskanals zueinander gedreht angeordnet. Die beiden im Hauptströmungskanal angeordneten Mischstapel, die besonders bevorzugt baugleich ausgeführt sind, werden im Betrieb nacheinander durchströmt, sodass eine Durchmischung, also eine Reduzierung der Konzentrationsgradienten der, den Hauptströmungskanal durchströmenden, Atemgaskomponenten im Atemgasstroms in um etwa 90° zueinander gedrehten Ebenen erfolgt. In den jeweiligen Ebenen liegen entsprechend die Strömungskanäle der statischen Mischelemente und der daraus gebildeten Mischstapel. Daraus ergibt sich eine, im Vergleich zu einem einzelnen Mischstapel, weitere Verringerung der Konzentrationsgradienten der wenigstens zwei Atemgaskomponenten, also eine weitere Durchmischung des Atemgases, im zweiten Mischstapel jedoch in einer anderen Richtung als im ersten Mischstapel. Findet die durch den ersten Mischstapel hervorgerufene Durchmischung in vertikaler Richtung statt, so geschieht dies im zweiten Mischstapel in horizontaler Richtung oder umgekehrt. Somit werden auf vorteilhafte Weise die Atemgaskomponenten im gesamten Querschnitt des Atemgasstroms derart gemischt, dass eine zumindest nahezu gleichmäßige Verteilung erreicht wird.
Der Mischer ist weiter bevorzugt ausgestaltet in dem Sinne, dass die wenigstens zwei Mischstapel einen Abstand vom Einfachen, bevorzugt Anderthalbfachen, des hydraulischen Durchmessers des Mischstapels aufweisen. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass dieses, durch den Abstand entstandene, Volumen im Hauptströmungskanal für die Rekombination der Teilatemgasströme vorteilhaft ist. Weiter ist das Volumen derart ausgelegt, dass es keine signifikante Verschlechterung der dynamischen Eigenschaften eines Beatmungs- oder Anästhesiegeräts bezüglich Konzentrations- und/oder Druckwechsel verursacht.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines statischen Mischelements, wie es zuvor beschrieben wurde, wobei das statische Mischelement mit wenigstens einem Prozessschritt im Spritzguss-Verfahren oder 3D-Druck-Verfahren hergestellt ist. Das Spritzguss-Verfahren bietet sich vorteilhaft bei der Herstellung einer großen Anzahl von statischen Mischelementen an. Das 3D-Druck-Verfahren ist für eine möglichst schnelle Herstellung von Vorteil. Weiter ist ein statisches Mischelement erfindungsmäßig so ausgestaltet, dass dafür beide Herstellverfahren mit wenig Aufwand umgesetzt werden können. Begründet ist dies durch einen im Wesentlichen symmetrischen Aufbau sowie vorzugsweise nahezu planen Seitenfläche eines statischen Mischelements, so dass bei der Herstellung eine entsprechend einfache Fläche als Untergrund genutzt werden kann.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung eines Mischstapels angegeben, wie er zuvor beschrieben wurde wobei der Mischstapel mit wenigstens einem Prozessschritt im 3D-Druck-Verfahren hergestellt ist. Das 3D-Druck-Verfahren ist für eine möglichst schnelle Herstellung von Vorteil. Weiter ist ein Mischstapel erfindungsmäßig so ausgestaltet, dass das 3D-Druck-Herstellverfahren mit wenig Aufwand umgesetzt werden kann. Begründet ist dies durch einen im Wesentlichen symmetrischen Aufbau des Mischstapels.
Weitere Merkmale, Aufgaben und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Figuren. Es werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, ohne den allgemeinen Erfindungsgedanken zu beschränken.
In den Figuren zeigt bzw. zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines statischen Mischelements;
2: eine schematische Darstellung eines Mischstapels; und
3: eine schematische Darstellung eines Mischers in einem Hauptströmungskanal mit Kennzeichnung der Strömungswege des Atemgasstroms und der Teilatemgasströme.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren im Einzelnen beschrieben. Dabei sind gleiche Bauteile in mehreren Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bauelemente und Merkmale, Zwecke und Wirkungen, die in Bezug auf ein Ausführungsbespiel beschrieben werden, sind, soweit nicht ausdrücklich oder ersichtlich ausgeschlossen, als in jedem anderen Ausführungsbeispiel anwendbar anzunehmen und sollen auch in Bezug auf das jeweils andere Ausführungsbeispiel als offenbart gelten, auch wenn sie dort nicht ausdrücklich gezeigt und/oder beschrieben werden. Es versteht sich ferner, dass die Zeichnungen als schematisch zu verstehen sind und ihnen keine Einschränkungen im Hinblick auf konkrete Abmessungen oder Größenverhältnisse entnommen werden sollen, es sei denn, dies wäre ausdrücklich so beschrieben.
1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäß ausgeführtes statisches Mischelement 1. Das statische Mischelement 1 verfügt über eine Mehrzahl von Strömungskanälen 2a, 2b, 2c, ..., 2o, die durch gitterförmig angeordnete Stege begrenzt werden. Dabei ist eine erste Gruppe von parallel zueinander verlaufenden Strömungskanälen 2a, 2c, 2e, 2g, 2i, 2j, 2k und 2m zumindest teilweise in einer ersten, in 1 oberen, Ebene angeordnet. Eine zweite Gruppe von parallel zueinander verlaufenden Strömungskanälen 2b, 2d, 2f, 2h, 21, 2n und 2o ist zumindest teilweise in einer, parallel zur ersten Ebene angeordneten, zweiten, in 1 unteren, Ebene angeordnet. Das statische Mischelement 1 besitzt eine Einlassseite A und eine Auslassseite B, welche von der Hauptströmungsrichtung 6 des Atemgases bestimmt werden. Dort, wo der Atemgasstrom erstmals auf das statische Mischelement 1 trifft, befindet sich die Einlassseite A, dem gegenüberliegend entsprechend die Ausgangsseite B. Die Strömungskanäle erstrecken sich jeweils zwischen und geneigt zu den Querschnittsflächen der Strömungskanaleingänge und Strömungskanalausgänge der Einlassseite A und der Einlassseite B. Ein auf die Einlassseite A auftreffender Atemgasstrom wird mithilfe des in 1 gezeigten statischen Mischelements 1, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, in Teilatemgasströme aufgeteilt. Die Teilatemgasströme durchströmen im weiteren Verlauf die unterschiedlichen Strömungskanäle 2a, 2b, 2c, ..., 2o. Exemplarisch sind ein erster Teilatemgasstrom 7, ein zweiter Teilatemgasstrom 8 und ein dritter Teilatemgasstrom 9 dargestellt, wobei der erste Teilatemgasstrom 7 im Wesentlichen und insbesondere in der Nähe der Einlassseite A in einem ersten Strömungskanal 2f der unteren Ebene verläuft, der zweite Teilatemgasstrom 8 im Wesentlichen und insbesondere in der Nähe der Einlassseite A in einem zweiten Strömungskanal 2e der oberen Ebene verläuft und der dritte Teilatemgasstrom im Wesentlichen in einem dritten Strömungskanal 2a der oberen Ebene verläuft. Weitere Teilatemgasströme sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht explizit dargestellt.
Bei Einsatz eines Mischelements 1 gemäß 1 strömt das Atemgas in einer Hauptströmungsrichtung 6 auf das statische Mischelement 1 zu. Beim Auftreffen des Atemgasstroms auf das Mischelement 1 teilt sich der Atemgasstrom entsprechend der Anzahl der an der Einlassseite A beginnenden Strömungskanäle 2a, 2b, 2c, ..., 2i in mehrere Teilatemgasströme auf. Das in 1 gezeigte Mischelement 1 verfügt an der Einlassseite A über fünf Strömungskanäle 2a, 2c, 2e, 2g und 2i, die zumindest teilweise in einer ersten, oberen Ebene angeordnet sind, und über weitere vier Strömungskanäle 2b, 2d, 2f und 2h, die wenigstens teilweise in einer zweiten, unteren Ebene angeordnet sind. Demnach teilt sich der Atemgasstrom in neun Teilatemgasströme auf, wobei in 1 drei dieser Teilatemgasströme 7, 8 und 9 explizit gezeigt sind.
Wie in 1 dargestellt, sind die Strömungskanäle 2a, 2b, 2c, ..., 2o eines statischen Mischelements 1 derart ausgebildet, dass sie sich abschnittsweise überkreuzen. In diesen Bereichen, im Folgenden als Vermischungspunkte (3a, 3b) bezeichnet, erfolgt ein zumindest teilweises Durchmischen der darin strömenden Teilatemgasströme aufgrund der dort vorliegenden strömungstechnischen Verbindung der jeweiligen überkreuzenden Strömungskanäle 2a, 2b, 2c, ..., 2o. Die Vermischungspunkte bilden einen Durchlass zwischen den in benachbarten Ebenen angeordneten Strömungskanälen 2a, 2b, 2c, ..., 2o. Die Anzahl der Vermischungspunkte eines Mischelements 1 steigt entsprechend der Anzahl der mit Teilatemgas durchströmten Strömungskanäle 2a, 2b, 2c, ..., 2o. Somit findet vorteilhaft eine Vermischung von mehreren Teilatemgasströmen, die in unterschiedlichen Ebenen angeordnete Strömungskanäle 2a, 2b, 2c, ..., 2o durchströmen, statt. Exemplarisch sind in 1 die Vermischungspunkte 3a und 3b dargestellt. Der Vermischungspunkt 3a ergibt sich aus den sich überkreuzenden, in unterschiedlichen Ebenen befindlichen Strömungskanälen 2a und 2f. Im Vermischungspunkt 3a findet ein zumindest teilweises Durchmischen der Teilatemgasströme 7 und 9 statt. Der Vermischungspunkt 3b ergibt sich entsprechend aus den sich überkreuzenden, in unterschiedlichen Ebenen befindlichen Strömungskanälen 2e und 2f. Im Vermischungspunkt 3b findet ein zumindest teilweises Durchmischen der Teilatemgasströme 7 und 8 statt. Insbesondere in den sich berührenden Randbereichen der Teilatemgasströme 7 und 9 sowie 7 und 8, die sich im Bereich der Verbindungspunkte 3a und 3b kreuzen, findet eine zumindest teilweise Vermischung der beiden Teilatemgasströme statt. Zudem kommt es in diesen Randbereichen zu einem Zumischen von Teilen des einen Teilatemgasstroms zum jeweils anderen Teilatemgasstrom. Die Stärke der Durchmischung an einem Vermischungspunkt hängt hierbei vor allem von der Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungsform der Teilatemgasströme ab.
Die in den auf der Einlassseite A beginnenden Strömungskanälen 2a, 2b, 2c, ..., 2i, verlaufenden Teilatemgasströme erfahren beim Durchströmen des statischen Mischelements 1 zumindest teilweise eine Umlenkung von ihrer ursprünglichen Ebene in die jeweils andere Ebene eines anderen Strömungskanals 2a, 2b, 2c, ..., 2o, wobei es ebenfalls zu einem Vermischen der unterschiedlichen Teilatemgasströme kommt. Ein im Wesentlichen vollständiges Umlenken von Teilatemgasströmen erfolgt im Bereich von Umlenkelementen 5a, 5b, ..., 5f, die durch Bereiche der Innenseiten der Seitenwände des statischen Mischelements 1 gebildet werden oder an diesen angebracht sind. In diesem Ausführungsbeispiel wir der erste Teilatemgasstrom 7 im Bereich eines ersten Umlenkelementes 5c aus der unteren Ebene und Strömungskanal 2f zumindest teilweise in die obere Ebene und Strömungskanal 2j umgelenkt. Der zweite Teilatemgasstrom 8 wird entsprechend im Bereich eines zweiten Umlenkelementes 5f von der oberen Ebene und Strömungskanal 2e zumindest teilweise in die untere Ebene und Strömungskanal 2o umgelenkt. Der dritte Teilatemgasstrom 9 wird im Bereich der sich mit Strömungskanal 2a kreuzender Strömungskanäle 2b, 2d, 2f, 2h, 2l, 2n, 2o der unteren Ebene, also den Vermischungspunkten, zumindest teilweise umgelenkt.
Bei der Umlenkung erfahren die das Mischelement 1 durchströmenden Teilatemgasströme also zumindest teilweise eine Änderung ihrer Strömungsrichtung. Nach dem Durchströmen des Mischelements 1 treten die einzelnen Teilatemgasströme aus den Strömungskanälen 2a, 2c, 2h, 2j, 2k, 21, 2m, 2n, 2o an der Auslassseite B des Mischelements 1 aus und vereinigen sich wieder zu einem Atemgasstrom. Durch das Aufteilen eines auf das gemäß 1 ausgeführten Mischelements 1 auftreffenden Atemgasstroms in Teilatemgasströme, das Vermischen und das Umlenken der Teilatemgasströme in dem Mischelement 1 und das anschließende Vereinigen der vermischten Teilatemgasströme zu einem Atemgasstrom, lässt sich auf besonders vorteilhafte Weise eine Durchmischung von Inhaltsstoffen in einem Atemgasstrom, insbesondere eine Durchmischung unterschiedlicher Gase, erreichen.
Die Verbindungseinheit 4 in 1 umfasst ein erstes Verbindungselement in Form einer Buchse 4a und ein zweites Verbindungselement in Form eines, entsprechend zur Buchse 4a ausgestalteten, Steckers 4b. 1 zeigt insgesamt vier dieser Verbindungseinheiten 4, welche mit den entsprechenden Verbindungseinheiten eines weiteren statischen Mischelements verbindbar sind. Dementsprechend ist eine Buchse 4a geeignet mit einem Stecker 4b zerstörungsfrei lösbar verbunden zu werden und umgekehrt.
2 zeigt schematisch einen erfindungsgemäß ausgeführten Mischstapel 10 mit insgesamt sieben gestapelten statischen Mischelementen 1. Diese sind über Verbindungseinheiten 4 miteinander verbunden. Die jeweilige Verbindungseinheit 4 ist in 2 mit dem jeweilig zur Buchse 4a, gemäß 1, passend ausgebildeten Stecker 4b dargestellt. Der Stecker 4b und/oder die Buchse 4a können geeignete Elemente aufweisen und/oder auf geeignete Weise geformt sein, sodass bei der Herstellung der Verbindung eine leichte Presspassung erzeugt wird oder ein Verrasten der verschiedenen statischen Mischelemente erfolgt. Auf besonders vorteilhafte Weise können die statischen Mischelemente 1 somit einfach und schnell zu einem Mischstapel 10 mit der gewünschten Anzahl von Mischelementen 1 zusammengesetzt werden. Aus den zuvor genannten neun Teilatemgasströme eines einzelnen statischem Mischelement 1 ergeben sich gemäß dieses Ausführungsbeispiels 63 Teilatemgasströme. Auf gleiche Weise vervielfachen sich auch die Anzahl der in 1 gezeigten Vermischungspunkte und Umlenkelemente in einem Mischstapel 10. Somit findet innerhalb des Mischstapels 10 vorteilhaft eine stärkere Vermischung sowie Umlenkung der Teilatemgasströme statt. Die vereinzelten Teilatemgasströme vereinigen sich beim Austritt aus dem Mischstapel 10 ebenfalls wieder und bilden einen durchmischten Atemgasstrom, in dem die einzelnen Atemgaskomponenten zumindest nahezu gleichmäßig verteilt sind.
3 zeigt schematisch einen erfindungsgemäß ausgeführten Mischer 20 mit zwei Mischstapeln 10, 11 die sich in einem Hauptströmungskanal 21 eines nicht dargestellten Beatmungs- oder Anästhesiegeräts befinden und bevorzugt gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform ausgebildet sind. Weiterhin ist ein Gassensor 25 gezeigt, der geeignet ist eine Konzentration einer Atemgaskomponente zu messen sowie eine Steuereinheit, die mit dem Gassensor verbunden ist und die gemessene Atemgaskonzentration für eine Regelung des Verhältnisses der Atemgaskomponenten des Atemgases nutzt. Das Atemgas strömt in Strömungsrichtung des Hauptströmungskanal 24. Bevor das Atemgas den in Strömungsrichtung des Hauptströmungskanal 24 ersten Mischstapel 10 durchströmt, sind die wenigstens zwei Atemgaskomponenten des Atemgases, beispielsweise Luft und Sauerstoff, nicht bis kaum durchmischt. Typischerweise verlaufen die Strömungspfade der wenigstens zwei Atemgaskomponenten sogar in Strömungsrichtung des Hauptströmungskanals 24 nebeneinanderher und eine Vermischung der einzelnen Atemgaskomponenten findet lediglich in deren zugewandten Randbereichen statt. Die Konzentrationen der jeweiligen Atemgaskomponenten sind in den verschiedenen Bereichen innerhalb des Hauptströmungskanals 21 sehr unterschiedlich. Dementsprechend würde eine Messung mit einem Gassensor 25 bei einem solchen Atemgas unterschiedliche Konzentrationsmesswerte liefern. Mit derartigen Konzentrationswerten ist es der Steuereinheit 26 nicht möglich eine vom Anwender gewünschte Regelung des Verhältnisses der Atemgaskomponenten eines Atemgases zu realisieren. Daher ist eine Durchmischung des Atemgases notwendig. Trifft das Atemgas auf den in Strömungsrichtung des Hauptströmungskanal 24 befindlichen ersten Mischstapel 10, so teilt es sich, wie im Zusammenhang mit der Beschreibung der 2 erläutert, in 63 Teilatemgasströme in den jeweiligen Strömungskanälen auf, welche in Strömungsrichtung des ersten statischen Mischelements 22 strömen. Dabei zeigt die Strömungsrichtung des ersten statischen Mischelements 22 die grundsätzliche Richtung der im Wesentlichen in unterschiedlichen Ebenen befindlichen Strömungskanälen an, nicht eines jeden einzelnen Strömungskanals. Die Teilatemgasströme innerhalb des ersten Mischstapels 10 vermischen sich und verteilen sich am Ausgang des ersten Mischstapels 10. Dort rekombinieren sie zu einem Atemgasstrom in einem Volumen innerhalb des Hauptströmungskanals 21. Die Größe dieses Beruhigungsvolumens hängt vom Abstand der beiden Mischstapel 10 und 11 ab und weist das Einfache oder besonders bevorzugt das Anderthalbfache des hydraulischen Durchmessers des Mischstapels 10 auf. Entsprechend der Ebene der Strömungsrichtung des ersten Mischstapels 22 ist in dieser Querschnittsebene ein durchmischter Atemgasstrom entstanden, in dem die Konzentrationsunterschiede der wenigstens zwei Atemgaskomponenten im Wesentlichen Null sind. Dieses durchmischte Atemgas durchströmt weiter den zweiten Mischstapel 11 und teilt sich wiederum in 63 Teilatemgasströme in den jeweiligen Strömungskanälen auf. Der zweite Mischstapel 11 ist um einen Winkel von nahezu 90° um eine Längsmittenachse des Hauptströmungskanals zum ersten Mischstapel 10 gedreht angeordnet. Dementsprechend verläuft auch die Ebene der Strömungsrichtung des zweiten Mischstapels 23 bezogen auf die Ebene der Strömungsrichtung des ersten Mischstapels 22 nahezu senkrecht. Die Teilatemgasströme innerhalb des zweiten Mischstapels 11 vermischen sich ein weiteres Mal und am Ausgang des zweiten Mischstapels 11 rekombinieren sie erneut. Entsprechend der Ebene der Strömungsrichtung des zweiten Mischstapels 23 sind die wenigstens zwei Atemgaskomponenten des Atemgases in dieser Querschnittsebene nun ebenfalls durchmischt. Daraus ergibt sich ein räumlich vollständig durchmischter Atemgasstrom, wodurch der Gassensor 26 eine nahezu konstante Konzentration einer Atemgaskomponente im Atemgasstrom misst und die Steuereinheit in der Lage ist, mit diesen Messwerten eine Regelung des Verhältnisses der wenigstens zwei Atemgaskomponenten durchzuführen.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele, - varianten, -alternativen und Abwandlungen beschrieben und in den Figuren veranschaulicht. Diese Beschreibungen und Darstellungen sind rein schematisch und schränken den Schutzumfang der Ansprüche nicht ein, sondern dienen nur deren beispielhafter Veranschaulichung. Es versteht sich, dass die Erfindung auf vielfältige Weise ausgeführt und abgewandelt werden kann, ohne den Schutzumfang der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: statisches Mischelement
2a, 2b, ..., 2o: Strömungskanäle
3a, 3b: Vermischungspunkte
4: Verbindungseinheit
4a: Buchse einer Verbindungseinheit
4b: Stecker einer Verbindungseinheit
5a, 5b, ... 5f: Umlenkelemente
6: Hauptströmungsrichtung des Atemgases
7: erster Teilatemgasstrom
8: zweiter Teilatemgasstrom
9: dritter Teilatemgasstrom
10, 11: Mischstapel
20: Mischer
21: Hauptströmungskanal
22: Strömungsrichtung erster Mischstapel
23: Strömungsrichtung zweiter Mischstapel
24: Strömungsrichtung Hauptströmungskanal
25: Gassensor
26: Steuereinheit
A: Einlassseite
B: Auslassseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2016082220 A1 [0007]

Claims

Statisches Mischelement (1) zum Durchmischen wenigstens zweier Atemgaskomponenten eines in einem Hauptströmungskanal (21) eines Beatmungs- oder Anästhesiegeräts strömenden Atemgasstroms mit Strömungskanälen (2a, 2b, 2c,..., 2o), die zwischen einer Einlassseite (A) und einer Auslassseite (B) angeordnet und mit dem Hauptströmungskanal (21) fluidkommunizierend verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein erster Strömungskanal (2a, 2c, 2e, 2g, 2i) in einer ersten Ebene und wenigstens ein zweiter Strömungskanal (2b, 2d, 2f, 2h) in einer zweiten Ebene befindet, die erste Ebene und die zweite Ebene zumindest nahezu parallel zueinander angeordnet sind, wobei sich der wenigstens eine erste Strömungskanal (2a, 2c, 2e, 2g, 2i) und der wenigstens eine zweite Strömungskanal (2b, 2d, 2f, 2h) zumindest abschnittsweise überkreuzen und zwischen dem wenigstens einen ersten Strömungskanal (2a, 2c, 2e, 2g, 2i) und dem wenigstens einen zweiten Strömungskanal (2b, 2d, 2f, 2h) wenigstens ein Durchlass als Vermischungspunkt (3a, 3b) angeordnet ist.
Statisches Mischelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umlenkelement (5a, 5b, ..., 5f) vorgesehen ist, sodass ein durch einen der Strömungskanäle (2a, 2b, 2c, ..., 2i), der sich in einer der beiden Ebenen befindet, strömender Teilatemgasstrom zumindest teilweise in einen anderen der Strömungskanäle (2j, 2k, 2l, 2m, 2n, 2o) umlenkbar ist, der sich in der anderen der beiden Ebenen befindet.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (2a, 2b, 2c, ..., 2o), die im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, zumindest nahezu parallel zueinander verlaufen.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (2a, 2b, 2c, ..., 2o), die im Wesentlichen in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, sich zumindest teilweise derart überkreuzen, dass diese in einem Winkel ungleich 0° zueinander verlaufen.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verbindungseinheit (4) vorgesehen ist, die geeignet ist, um eine Verbindung mit einem weiteren statischen Mischelement (1) herzustellen.
Statisches Mischelement (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine zerstörungsfrei lösbare Verbindung ist.
Statisches Mischelement (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verbindungseinheit (4) derart gestaltet ist, um wenigstens zwei statische Mischelemente (1) zu stapeln, so dass deren Ebenen zumindest nahezu parallel zueinander verlaufen.
Statisches Mischelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Strömungskanäle (2a, 2b, 2c, ..., 2o) senkrecht zur Strömungsrichtung nahezu rechteckig ist.
Statisches Mischelement (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Strömungskanäle (2a, 2b, 2c, ..., 2o) senkrecht zur Strömungsrichtung zumindest nahezu 4,5 mm² beträgt.
Mischstapel (10) bestehend aus wenigstens zwei statischen Mischelementen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei statischen Mischelemente (1) über wenigstens eine Verbindungseinheit (4) miteinander verbunden sind.
Mischstapel (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (24) nahezu rechteckig ist.
Mischstapel (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass seine Querschnittsfläche senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (24) zumindest nahezu 9 cm² beträgt.
Mischer (20) bestehend aus wenigstens zwei Mischstapeln (10, 11) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischstapel (10, 11) in Hauptströmungsrichtung (24) hintereinander angeordnet sind.
Mischer (20) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Mischstapel (10, 11) um einen Winkel von zumindest nahezu 90° um eine Längsmittenachse des Hauptströmungskanals (21) zueinander gedreht angeordnet sind.
Mischer (20) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Mischstapel (10, 11) einen Abstand vom Einfachen, bevorzugt Anderthalbfachen, des hydraulischen Durchmessers des Mischstapels (10, 11) aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines statischen Mischelements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das statische Mischelement (1) mit wenigstens einem Prozessschritt im Spritzguss-Verfahren oder 3D-Druck-Verfahren hergestellt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Mischstapels (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Mischstapel (10) mit wenigstens einem Prozessschritt im 3D-Druck-Verfahren hergestellt ist.