[发明专利]用于检测流过流径的液体中的气泡的传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测流过流径的液体中存在的气相气泡的传感器。

本发明还涉及用于与所述传感器协作的控制单元。

本发明还涉及包括所述传感器和所述控制单元的系统。

背景技术

在美国专利4555940中，公开了一种用于测量和监测流过流径的液体的体积和流量的装置。US-A 4555940中公开的装置包括用于修改一部分液体流径的温度的模块。在递送了固定量的热量并且液体流径及其中的液体的温度已经被充分修改后，温度变化检测器模块被激活。所述检测器模块监测作为穿过液体流径的温度修改部分的液体流量的函数的温度变化。根据US-A 4555940的装置可以基于以下事实来检测气泡，即，假设传递到液体流径的温度修改部分的热量保持基本不变，则液体流径的温度修改部分在气泡经过时的温度与在仅液体流过所述温度修改部分时的温度相比将增加。

US-A 4555940中所公开的技术不能够在可设想液体流速交替变化的情况下检测气相气泡的存在。亦即，US-A 4555940中所公开的技术不能够区别液体流径或其中的液体的温度变化的各种原因。换句话说，假设传递到液体流径的温度修改部分的热量保持基本不变，则温度变化可归因于液体流量的变化以及气泡的存在。因此，不能基于所记录的温度变化部署任何适当的动作。

发明内容

本发明的目标是提供一种能够检测在流过流径的液体中存在的气相气泡的传感器，这种检测不管流过流径的所述液体的速度如何变化都是稳健的。

这一目标是通过根据本发明的传感器来实现的，在权利要求1中限定该传感器。根据本发明的传感器包括用于加热液体的加热元件，该加热元件至少在检测过程中具有预定功率水平，该传感器还包括被布置为生成代表指示加热元件的温度的测量值的测量信号的换能器装置，以及用于比较该测量信号的测量值和预定阈值水平的比较器装置。在此，预定阈值水平对应于可由加热元件响应于所述预定功率水平以及可由流径中的液体获得的最小速度而获得的基准温度。比较器装置还被配置用于在测量信号的测量值超过预定阈值水平时生成输出信号。

通过使输出信号基于由测量信号代表的测量值与预定阈值水平的比较，其中所述预定阈值水平对应于可由加热元件响应于所述预定功率水平以及可由流径中的液体获得的最小速度而获得的基准温度，不管流过流径的液体的速度的可假定的变化如何，对气泡的检测都是稳健的。亦即，在供应到所述加热元件的功率被保持在预定水平的条件下，加热元件的温度随着流过流径的液体的速度降低而增加。虽然如此，加热元件的温度将不会超过可由加热元件响应于所述预定功率水平和最小速度可获得的基准温度。通过选择预定阈值以使其对应于所述基准温度，并且通过采用流体的热导率超过气泡的热导率的特性，加热元件的温度对预定阈值水平的可设想的超过仅可归因于流过流径的液体中存在气相气泡。由此，根据本发明的传感器允许准确检测流过流径的液体中气相气泡的可能存在。因此，对于医学应用，诸如静脉内输注、麻醉流控制和导尿管，有效地防止对患者供应有害量的例如气泡。在本文中，液体的热扩散率被定义为液体的热导与所述液体的体积热容的比率。对于气泡的热扩散率应用等价的定义。

在根据本发明的传感器的另一优选实施例中，所述换能器装置被布置为生成代表指示流过流径的液体的速度的另外的测量值的另外的测量信号。这一实施例是有益的，特别是对于医学介入，诸如静脉内输注、麻醉流控制和导尿管，因为它提供了关于例如药物被供应的速率的信息或者关于供应到患者的药物的积累量的信息。

在根据本发明的传感器的优选实施例中，所述输出信号指示所述测量信号的测量值超过所述预定阈值的持续时间。这一实施例的优势在于，它提供了在已经经过换能器装置的流过流径的液体中存在的气相气泡量的度量。亦即，通过监测指示液体流过流径的速度的另外的测量值并结合测量信号的测量值超过预定阈值的持续时间，可以获得已经经过换能器装置的气泡量的估计。例如，当被应用于静脉内药物供应系统时，可以在测量信号指示出临界量的例如空气已经被通过流径输送到患者之后部署专业动作，其中该空气可设想地存在于将在静脉内供应到患者的液体药物中。通过建立例如空气的所述临界水平，可以防止对医学专业人员的多余的通报。