用于測量液體流速的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是用于測量經(jīng)過導管的液體的流速的裝置和方法。該裝置基于流速計，該流速計被適配為使用僅使用一個溫度傳感器的簡單、低成本并且節(jié)能的精確方法，精確地測量液體的體積流速。該方法基于向流動的液體施加熱能脈沖并且測量作為時間和能量輸入的函數(shù)的溫度增加。通過將測量值與通過針對已知的流速執(zhí)行類似的測量得到的標度表格相比較，流速可以被確定。將被描述以示意本發(fā)明的方法和裝置的特征的一種應用是對被導尿的病人排泄的尿液的流速的測量。
【專利說明】用于測量液體流速的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及流速計領域。尤其是，本發(fā)明涉及能精確確定液體的體積流速的流速計。
【背景技術】
[0002]流速測量在很多領域都很重要。例如，許多工業(yè)過程需要測量經(jīng)過各種導管的流速以便于適當?shù)乜刂七^程。其它需求測量液體或氣體的用途，包括向消費者傳遞產(chǎn)品，例如氣體、油和水。
[0003]在醫(yī)學領域，液體測量有時被應用于病人的尿液排出量或應用于將被執(zhí)行靜脈注射的藥物。急性腎損傷(AKI)是在住院病人中的常見問題，尤其是在急救護理和手術室中。然而，僅最近才有用于對AKI的風險和進展的評估和分級的專業(yè)制定的標準。這些標準規(guī)定了 AKI進展中的五個主要階段:危險、受傷、衰竭、損耗、以及終結階段腎疾病(以其首字母被稱為RIFLE標準)?；赗IFLE的成功，由引導臨床醫(yī)生關注AKI的問題的國際干部形成了急性腎損傷網(wǎng)絡-AKIN。AKIN已經(jīng)認可并推廣RIFLE。此外，他們還對RIFLE標準提出了小幅的修正，被稱為AKIN標準。RIF LE-AKIN標準為預防AKI提供了有價值的手段。這些標準包括肌酐清除率和尿液排出量的測量。肌酐清除率是最近的僅顯示AKI已經(jīng)發(fā)生的指標。尿液排出量作為腎功能的計量通常以每日或輪班(shiftwise)(例如八小時)為基礎來被評估。
[0004]熱傳遞流速儀典型地使用加熱元件和兩個溫度傳感器(一個在加熱器的上游一個在加熱器的下游或者與加熱器相鄰)連續(xù)地測量流速。通過測量兩個溫度計的溫度差值，計算出流速?？商鎿Q地，將在加熱器處的溫度維持在高于液體的周圍環(huán)境溫度的恒定值，并且監(jiān)控為此而需要的能量，流速可以由該能量而被計算。
[0005]圖1示意性地示出了現(xiàn)有技術的熱質量流速計的基本布置。液體以箭頭指示的方向流經(jīng)管100。在管壁或管的內部的某位置放置加熱元件120。測量溫度Ti的溫度傳感器110和測量溫度Tj的溫度傳感器120分別位于加熱器120的上游和下游。等溫線130、131和132象征性地示出了作為向加熱元件輸入能量的結果的溫度分布，其中T13tlXT131XT132。
[0006]用于確定流速的計算根據(jù)等式:
[0007]
【權利要求】
1.一種用于測量經(jīng)過導管流動的液體的體積流速的裝置，該裝置包括以下部件: a)加熱元件，該加熱元件與所述導管中的所述液體熱接觸，所述加熱元件被適配為向該流動的液體傳遞已知的熱量； b)溫度傳感器，該溫度傳感器被適配為測量所述加熱元件的即時溫度；以及 c)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括以下組件中的至少一個:處理器、輸入模塊、存儲單元、顯示設備以及輸出模塊，其中所述控制系統(tǒng)的組件被配置為: i)激活所述加熱元件以傳遞所述已知的熱量； ?)從所述溫度傳感器接收所述加熱元件的即時溫度的測量值； iii)從所述存儲器單元獲取預存的標度數(shù)據(jù)，該標度數(shù)據(jù)使所述加熱元件的溫度變化與已知的所述液體的流速相關聯(lián)；以及 iv)使用所述已知的熱量、所述加熱元件的即時溫度的測量值以及所述預存的標度數(shù)據(jù)來確定體積流速。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中述控制系統(tǒng)的組件被配置為執(zhí)行下述中的至少一個: a)存儲并且向用戶顯示信息，該信息相關于所述裝置的操作以及由所述裝置的組件測量或確定的所述液體的性質； b)向遠程位置發(fā)送測得溫度的即時或歷史值以及與所述液體和所述裝置相關的其它信息； c)向其它系統(tǒng)發(fā)送能夠被用作輸入的信號；以及 d)如果所述液體的流速或其它測得的性質中有預定的變化則發(fā)送警報。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，包括下述之一: a)位于測量位置上游的除泡器； b)位于所述測量位置上游的透氣膜。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述裝置被配置為連接至導管或作為導管的組成部分。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其中所述導管是來自病人的導尿管或引流管。
6.根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中所述控制系統(tǒng)被配置為檢測急性腎損傷的危險及其階段。
7.一種用于使用裝置實時測量通過導管流動的液體的體積流速的方法，該裝置包括:與所述流動的液體熱接觸并且被適配為向所述流動的液體傳遞已知的熱量的加熱元件；被適配為測量所述加熱元件的即時溫度的溫度傳感器；以及包括處理器和存儲單元的控制系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟: i)測量所述加熱元件的溫度Ti； ii)激活所述加熱元件以向所述流動的液體傳遞已知的熱量； iii)在所述已知的熱量被傳送至所述流動的液體之后，立即測量所述加熱元件的溫度Tj; iv)根據(jù)測量值確定ΛT的值，其中AT=Tj-Ti ； V)從存儲器中查詢?yōu)樗鲆阎臒崃繕嫿ǖ臉硕缺砀?、圖表或數(shù)學關系式，并且根據(jù)所述表格、圖表或關系式確定對應于測得的△ T值的流速值。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述方法被適配為測量經(jīng)過來自病人的導尿管或引流管的液體的體積流速。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述液體是尿液。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中所述測量值被用于檢測急性腎損傷的危險及其階段。
11.一種方法，該方法使用與經(jīng)過導管流動的液體熱接觸并且被適配為向所述流動的液體傳遞已知的熱量的加熱元件，以及使用被適配為測量所述加熱元件的溫度以構建標度表格、圖表或數(shù)學關系式的溫度傳感器，其中該標度表格、圖表或數(shù)學關系式能夠被用于針對由所述加熱元件傳遞的已知熱量確定對應于測得的AT值的流速值，所述方法包括下述步驟: a)將流速調節(jié)為已知恒定值； b)測量所述加熱元件的溫度Ti； c)激活所述加熱元件以向所述流動的液體傳遞所述已知的熱量； d)在所述已知的熱量被傳送至所述流動的液體之后，立即測量所述加熱元件的溫度Tj; e)確定Λ T=TrTi ； f)在存儲單元中存儲以下量的值:所述流速、所述熱量以及所述ΛΤ;以及 g)針對不同的已知流速重復步驟a至f。
【文檔編號】G01F1/68GK103649693SQ201280031040
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年6月21日 優(yōu)先權日:2011年6月23日
【發(fā)明者】J·Y·蔓庭班德, M·阿德勒 申請人:瑞納森斯有限公司