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用于測量液體流速的方法和裝置制造方法

文檔序號(hào):6165762閱讀:589來源:國知局
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(dǎo)管的液體的流速的裝置和方法。該裝置基于流速計(jì),該流速計(jì)被適配為使用僅使用一個(gè)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(dòng)的液體施加熱能脈沖并且測量作為時(shí)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(biāo)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(yīng)用是對被導(dǎo)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流速計(jì)領(lǐng)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(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]流速測量在很多領(lǐng)域都很重要。例如,許多工業(yè)過程需要測量經(jīng)過各種導(dǎo)管的流速以便于適當(dāng)?shù)乜刂七^程。其它需求測量液體或氣體的用途,包括向消費(fèi)者傳遞產(chǎn)品,例如氣體、油和水。
[0003]在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,液體測量有時(shí)被應(yīng)用于病人的尿液排出量或應(yīng)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(hù)理和手術(shù)室中。然而,僅最近才有用于對AKI的風(fēng)險(xiǎn)和進(jìn)展的評(píng)估和分級(jí)的專業(yè)制定的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 AKI進(jìn)展中的五個(gè)主要階段:危險(xiǎn)、受傷、衰竭、損耗、以及終結(jié)階段腎疾病(以其首字母被稱為RIFLE標(biāo)準(zhǔn))。基于RIFLE的成功,由引導(dǎo)臨床醫(yī)生關(guān)注AKI的問題的國際干部形成了急性腎損傷網(wǎng)絡(luò)-AKIN。AKIN已經(jīng)認(rèn)可并推廣RIFLE。此外,他們還對RIFLE標(biāo)準(zhǔn)提出了小幅的修正,被稱為AKIN標(biāo)準(zhǔn)。RIF LE-AKIN標(biāo)準(zhǔn)為預(yù)防AKI提供了有價(jià)值的手段。這些標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)。尿液排出量作為腎功能的計(jì)量通常以每日或輪班(shiftwise)(例如八小時(shí))為基礎(chǔ)來被評(píng)估。
[0004]熱傳遞流速儀典型地使用加熱元件和兩個(gè)溫度傳感器(一個(gè)在加熱器的上游一個(gè)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(gè)溫度計(jì)的溫度差值,計(jì)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(jì)算。
[0005]圖1示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)的熱質(zhì)量流速計(jì)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(nèi)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(jié)果的溫度分布,其中T13tlXT131XT132。
[0006]用于確定流速的計(jì)算根據(jù)等式:
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種用于測量經(jīng)過導(dǎo)管流動(dòng)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(dǎo)管中的所述液體熱接觸,所述加熱元件被適配為向該流動(dòng)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(shí)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(gè):處理器、輸入模塊、存儲(chǔ)單元、顯示設(shè)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(shí)溫度的測量值; iii)從所述存儲(chǔ)器單元獲取預(yù)存的標(biāo)度數(shù)據(jù),該標(biāo)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(guān)聯(lián);以及 iv)使用所述已知的熱量、所述加熱元件的即時(shí)溫度的測量值以及所述預(yù)存的標(biāo)度數(shù)據(jù)來確定體積流速。
2.根據(jù)權(quán)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(gè): a)存儲(chǔ)并且向用戶顯示信息,該信息相關(guān)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(zhì); b)向遠(yuǎn)程位置發(fā)送測得溫度的即時(shí)或歷史值以及與所述液體和所述裝置相關(guān)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(hào);以及 d)如果所述液體的流速或其它測得的性質(zhì)中有預(yù)定的變化則發(fā)送警報(bào)。
3.根據(jù)權(quán)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(quán)利要求1所述的裝置,其中所述裝置被配置為連接至導(dǎo)管或作為導(dǎo)管的組成部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置,其中所述導(dǎo)管是來自病人的導(dǎo)尿管或引流管。
6.根據(jù)權(quán)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(xiǎn)及其階段。
7.一種用于使用裝置實(shí)時(shí)測量通過導(dǎo)管流動(dòng)的液體的體積流速的方法,該裝置包括:與所述流動(dòng)的液體熱接觸并且被適配為向所述流動(dòng)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(shí)溫度的溫度傳感器;以及包括處理器和存儲(chǔ)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(dòng)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(dòng)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(chǔ)器中查詢?yōu)樗鲆阎臒崃繕?gòu)建的標(biāo)度表格、圖表或數(shù)學(xué)關(guān)系式,并且根據(jù)所述表格、圖表或關(guān)系式確定對應(yīng)于測得的△ T值的流速值。
8.根據(jù)權(quán)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(dǎo)尿管或引流管的液體的體積流速。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中所述液體是尿液。
10.根據(jù)權(quán)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(xiǎn)及其階段。
11.一種方法,該方法使用與經(jīng)過導(dǎo)管流動(dòng)的液體熱接觸并且被適配為向所述流動(dòng)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(gòu)建標(biāo)度表格、圖表或數(shù)學(xué)關(guān)系式的溫度傳感器,其中該標(biāo)度表格、圖表或數(shù)學(xué)關(guān)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(yīng)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(diào)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(dòng)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(dòng)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(chǔ)單元中存儲(chǔ)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(fù)步驟a至f。
【文檔編號(hào)】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(quán)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
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