DE4218899A1 - FLOW MEASURING DEVICE - Google Patents

FLOW MEASURING DEVICE

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DE4218899A1
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flow measuring
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DE19924218899
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Malcolm Charles Brown
Paul Edwin Hammond
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Masar Ltd
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Abstract

A flow measurement device for testing medical infusion devices comprises an upright tube 11 into which a flow to be measured is directed. The height of the liquid in the tube is sensed continuously throughout the entire length of the tube by a photo-electric strip, or by an array of closely spaced CCD sensors 14, responsive to a strip light 12. A logic arrangement 17 determines when the height of liquid in the tube changes, and triggers a calculation of rate of rise and flow rate. There can be two tubes with the flow switched between them, so that measurement can continue whilst one tube is emptying. Alternatively, the height of the liquid may be determined by measuring the capacitance between a central metal electrode and a conductive coating on the tube. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmeßvorrichtung zum Prüfen von medizinischen Infusionsgeräten.The invention relates to a flow measuring device for testing of medical infusion equipment.

Das britische Patent 22 00 445 beschreibt eine Strömungsmeßvor­ richtung, bei der eine Strömung in eine aufrecht stehende Röhre geführt wird und bei der eine Mehrzahl von optischen Sensoren vorgesehen sind. Dieser Stand der Technik wird hier mit in die Offenbarung eingeschlossen. Eine Recheneinheit empfängt Signale von diesen Sensoren und, wenn eine bestimmte Zeitdifferenz in­ nerhalb vorgegebener Grenzen liegt, wird eine Strömungsge­ schwindigkeit oder Strömungsrate (Menge pro Zeiteinheit) be­ rechnet. Liegt allerdings die Zeitdifferenz nicht innerhalb der Grenzen, dann wird eine andere Zeitdifferenz abgefragt, die von einem anderen Paar von Sensoren ermittelt wird und, falls diese zwischen bestimmten Zeitgrenzen liegt, wird daraus die Strö­ mungsgeschwindigkeit bzw. -rate abgeleitet. Diese Vorrichtung stellt zwar gegenüber dem Stand der Technik einen Fortschritt dar, jedoch gibt es Umstände, unter denen die von der bekannten Vorrichtung gelieferten Ergebnisse nicht optimal sind. Hat ein Infusionsgerät keine stabile, gleichförmige Strömung, wie z. B. ein kleiner Membran-Kassetten-Infusionsapparat, der eine Folge von kleinen Flüssigkeitsschüben von beispielsweise 0,03 ml lie­ fert, so kann die pulsierende Flüssigkeit den Flüssigkeitsspie­ gel an den Sensoren vorbeiführen und die berechnete Strömungs­ geschwindigkeit (bzw. -rate), welche von der ermittelten Zeit­ differenz und dem Volumen zwischen den Sensoren abhängt, kann ungenau werden. Auch ist das geringste, zwischen den ersten und zweiten Sensoren gemessene Volumen relativ gering, so daß sich eine kurze Zeitspanne vor der Berechnung der Strömungsgeschwin­ digkeit ergibt, jedoch geht dies auf Kosten der Meßgenauigkeit, welche proportional zum Volumen (Länge des Röhrchens) ansteigt. Darüberhinaus erfolgt die Messung der Strömungsgeschwindigkeit aufgrund einer Reihe von Volumen-Proben, wonach der Flüssig­ keitsspiegel unter die Sensoren gesenkt wird und der Vorgang sich wiederholt. Treten keine Proben-Volumen auf, so bleibt die Strömung unvermessen. Wenn nachfolgend von "Strömungsgeschwin­ digkeit" die Rede ist, umfaßt dies auch die "Strömungsrate".British Patent 22 00 445 describes a flow meter direction where a flow is in an upright tube is performed and in which a plurality of optical sensors are provided. This state of the art is included in the Revelation included. A computing unit receives signals from these sensors and when a certain time difference in is within predetermined limits, a flow is speed or flow rate (quantity per unit of time) calculates. However, the time difference is not within the Limits, then another time difference is queried, that of another pair of sensors and if so between certain time limits, it becomes the current speed or rate derived. This device represents an advance over the state of the art represents, however, there are circumstances in which those of the known Results delivered to the device are not optimal. Has a Infusion device no stable, uniform flow, such as. B. a small membrane cassette infusion device that resulted of small bursts of liquid, for example 0.03 ml finished, so the pulsating liquid can spill the liquid Pass the gel past the sensors and the calculated flow  speed (or rate), which is based on the determined time difference and the volume between the sensors depends become inaccurate. Even the slightest is between the first and second sensor measured volume relatively low, so that a short time before the flow velocity is calculated results, but this is at the expense of measuring accuracy, which increases in proportion to the volume (length of the tube). The flow velocity is also measured due to a series of volume samples, after which the liquid level below the sensors and the process repeats itself. If there are no sample volumes, the sample remains Current unmeasured. If subsequently from "flow rate digkeit ", this also includes the" flow rate ".

Der vorliegenden Erfindung liegt das Ziel zugrunde, eine Strö­ mungsmeßvorrichtung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln auch unter unterschiedlichen Meßbedingungen genaue Meßergebnisse liefert.The present invention is based on the goal of a flow mungsmeßvorrichtung to create that with simple means too accurate measurement results under different measurement conditions delivers.

Die Strömungsmeßvorrichtung nach der Erfindung dient zum Über­ prüfen insbesondere von medizinischen Infusionsgeräten, wobei eine Strömung einer Flüssigkeit (z. B. einer wäßrigen Flüssig­ keit), welche gemessen werden soll, in ein vertikal stehendes Röhrchen oder in einen Behälter gerichtet wird, wobei eine Ein­ richtung vorgesehen ist zum Ermitteln der Höhe der Flüssigkeit und zwar im wesentlichen über die gesamte Länge des Röhrchens und im wesentlichen kontinuierlich, und wobei weiterhin eine Rechen- und Steuereinheit vorgesehen ist zum Feststellen und Setzen einer anfänglich ermittelten Flüssigkeitshöhe und zum Berechnen der Strömungsgeschwindigkeiten aufgrund der Geschwin­ digkeit des Anstiegs der Flüssigkeit.The flow measuring device according to the invention is used for over check especially of medical infusion equipment, whereby a flow of a liquid (e.g. an aqueous liquid speed), which is to be measured, in a vertical position Tube or in a container, with an on direction is provided for determining the height of the liquid essentially over the entire length of the tube and essentially continuous, and still a Computing and control unit is provided for detection and Set an initially determined liquid level and to Calculate the flow velocities based on the speed the rate of increase in fluid.

Da die Ermittlung der Höhe der Flüssigkeit im wesentlichen kon­ tinuierlich ist, ist es möglich, mit hoher Genauigkeit eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit und/oder (mit eventuell ge­ ringerer Genauigkeit) momentane Strömungsgeschwindigkeiten zu berechnen und anzuzeigen. Die Messung der gerade herrschenden Strömungsgeschwindigkeit setzt die Bedienungsperson mit Hilfe der Recheneinheit in die Lage, die sich wiederholenden Zyklen des Infusionsgerätes zu identifizieren und auf diese Weise ist es auch möglich, mit höherer Genauigkeit über längere Zeitspan­ nen die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Gerätes zu be­ rechnen.Since the determination of the height of the liquid is essentially con is continuous, it is possible with high accuracy one mean flow velocity and / or (with possibly ge lower accuracy) current flow velocities  calculate and display. The measurement of the prevailing The operator sets the flow rate with the help the arithmetic unit capable of repeating the cycles of the infusion device and in this way it is also possible with greater accuracy over longer periods of time the average flow velocity of the device count.

Das Sensorsystem kann eine kontinuierliche Anordnung von photo­ empfindlichem Material, wie Photodioden, sein, die extern des Röhrchens und parallel zu dessen Mittelachse angeordnet sind und die durch das Röhrchen oder den Behälter mittels einer Lichtquelle beleuchtet werden, so daß das Ausgangssignal des Sensors proportional ist zur Höhe der Flüssigkeit in dem Röhr­ chen. Andererseits kann das Sensorsystem auch eine Reihe von optischen Sensoren aufweisen, die so nahe beieinander angeord­ net sind, daß der Meniskus im wesentlichen kontinuierlich ver­ folgt werden kann. Dies kann zum Beispiel erreicht werden durch eine lineare Anordnung von Festkörper-Lichtsensoren (CCD), wie sie beispielsweise in FAX-Geräten verwendet wird. Gemäß einer anderen Ausführung kann das Sensorsystem auch eine Kapazitäts­ meßeinrichtung sein, welche die Kapazität beispielsweise zwi­ schen einer äußeren, metallischen Beschichtung auf dem Röhrchen oder dem Behälter und einer Elektrode mißt, die im oder nahe dem Zentrum des Röhrchens angeordnet ist. In diesem Falle hängt die momentane Kapazität vom Spiegel (Meniskus) der Flüssigkeit im Röhrchen ab. Eine Kapazitätsmessung kann temperaturabhängig sein oder auf andere Weise Verschiebungen unterliegen. Jedoch sind geeignete automatische Eichverfahren und Drift-Korrekturen möglich mit einem Paar von optischen Sensoren, die nahe dem Boden und dem oberen Ende des Röhrchens angeordnet sind.The sensor system can have a continuous arrangement of photo sensitive material, such as photodiodes, which are external to the Tubes and are arranged parallel to the central axis and through the tube or container by means of a Light source are illuminated so that the output signal of the Sensor is proportional to the amount of liquid in the tube chen. On the other hand, the sensor system can also be a number of have optical sensors that are so close together net are that the meniscus ver can be followed. This can be achieved, for example, by a linear array of solid state light sensors (CCD), such as it is used, for example, in fax machines. According to one another version, the sensor system can also have a capacitance be measuring device, the capacity for example between an outer, metallic coating on the tube or the container and an electrode that is in or near the center of the tube is arranged. In this case it hangs the current capacity from the level (meniscus) of the liquid in the tube. A capacitance measurement can be temperature-dependent be or otherwise subject to shifts. However are suitable automatic calibration procedures and drift corrections possible with a pair of optical sensors that are close to the Bottom and the upper end of the tube are arranged.

Die Recheneinrichtung kann so ausgelegt sein, daß sie den Start einer Flüssigkeitsbewegung an jedem Punkt entlang dem Röhrchen ermittelt und unter bestimmten Umständen können die Start- und Endpunkte benutzt werden, um einen Bolus nach einer Occlusion anzuzeigen. The computing device can be designed to start a fluid movement at any point along the tube determined and under certain circumstances the start and Endpoints are used to add a bolus after an occlusion display.  

Vorzugsweise mißt die Vorrichtung auch andere Meßparameter, insbesondere den Bolus (das ist die anfänglich auftretende Flüssigkeit nach Aufhebung einer Sperre im Strömungsweg des Infusionsgerätes) und die Strömung bei Betrieb des Gerätes gegen einen konstanten Gegendruck (negativ oder positiv).The device preferably also measures other measurement parameters, especially the bolus (this is the one that occurs initially Liquid after lifting a barrier in the flow path of the Infusion device) and the flow during operation of the device against a constant back pressure (negative or positive).

Weiterhin ermöglicht die Ausnutzung der gesamten Länge des Rohres eine Reduzierung der Anzahl der Entleerungen des Rohres, wodurch das Flüssigkeitsvolumen reduziert werden kann, welches während der nicht für eine Messung benutzten Zeitspannen abge­ geben wird.Furthermore, the use of the entire length of the Pipe a reduction in the number of pipe empties, whereby the volume of liquid can be reduced, which during the periods not used for a measurement will give.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Meßeinrichtung ver­ wendet zwei Meßrohre, die abwechselnd eingesetzt werden, so daß im wesentlichen alle abgegebene Flüssigkeit gemessen wird. Dabei wird ein Rohr für die Messung verwendet, während das andere Rohr entleert wird.Another preferred embodiment of the measuring device ver uses two measuring tubes, which are used alternately, so that essentially all dispensed liquid is measured. A tube is used for the measurement, while the other pipe is emptied.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher be­ schrieben. Es zeigt:The invention is based on the drawing wrote. It shows:

Fig. 1 schematisch einen Vertikalschnitt einer Meßvorrich­ tung mit optischen Hilfsmitteln; Figure 1 shows schematically a vertical section of a Meßvorrich device with optical aids.

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Recheneinheit zur Verwendung mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows a block diagram of a computing unit for use with a device according to FIG. 1;

Fig. 3 eine Einzelheit eines schematischen Vertikalschnittes einer Meßvorrichtung, bei der eine Kapazitätsmessung erfolgt; Fig. 3 shows a detail of a schematic vertical section of a measuring device in which a capacitance measurement is carried out;

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Auswerteschaltung zur Ver­ wendung bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 3; und FIG. 4 shows a block diagram of an evaluation circuit for use in a device according to FIG. 3; and

Fig. 5 eine Einzelheit einer Anordnung mit zwei Röhrchen, die entweder zusammen mit einer optischen Meßeinrich­ tung oder einer Kapazitätsmeßeinrichtung gemäß den Fig. 1 bzw. 3 einsetzbar ist. Fig. 5 shows a detail of an arrangement with two tubes that can be used either together with an optical Meßeinrich device or a capacitance measuring device according to FIGS . 1 and 3.

Gemäß Fig. 1 tritt eine zu messende Strömung in eine Strömungs­ meßvorrichtung über ein Mehrweg-Ventil 10 (oder eine Kombina­ tion von Ventilen mit entsprechendem Ergebnis) in das Gerät ein und wird in ein vertikales, transparentes Rohr 11 geführt. Das Rohr wird von der Seite durch eine Streifen-Lichtquelle 12 beleuchtet. Es ist auch möglich, das Licht einer Lampe mittels einer optischen Linsenanordnung so zu steuern, daß das Licht durch das Rohr gelenkt wird und zwar zur gegenüberliegenden Seite, wo eine Anordnung 14 aus dicht nebeneinander liegenden Sensoren positioniert ist, beispielsweise Festkörper-Lichtwand­ ler, wie CCDs. Es kann auch ein kontinuierlicher Streifen eines photoempfindlichen Materials, wie eine Photodiode, vorgesehen sein.Referring to FIG. 1 enters a flow to be measured in a flow measuring device a multi-way valve 10 (or a combina tion of valves with corresponding results) in the device and is guided in a vertical, transparent tube 11. The tube is illuminated from the side by a strip light source 12 . It is also possible to control the light of a lamp by means of an optical lens arrangement in such a way that the light is directed through the tube and to the opposite side, where an arrangement 14 of sensors lying close to one another is positioned, for example solid-state light wall, such as CCDs. A continuous strip of photosensitive material, such as a photodiode, can also be provided.

Die Ventilanordnung weißt mehrere Wege auf, derart, daß unter Steuerung durch eine Steuereinheit 17 die Strömung zum Beispiel unterbrochen werden kann oder ein Durchfluß zum Ablauf 15 durchgeschaltet werden kann, so daß das Rohr zum Ablauf ent­ leert werden kann. Der Ablauf kann mit dem oberen Ende des Roh­ res oder des Behälters verbunden werden, so daß eine geschlos­ sene Schleife gebildet wird, die unter Druck gesetzt werden kann. Das obere Ende des Rohres ist in Form einer sich verjün­ genden Düse 18 ausgebildet, die in ein Rohr 19 mit einer weiten Bohrung ragt. Die Düse reduziert die Größe der Flüssigkeits­ tropfen, welche das obere Ende des Rohres 11 verlassen und das Rohr 19 hat eine Bohrung mit zum Beispiel 8 mm Durchmesser, so daß die Tropfen dieses Rohr nicht überbrücken, jedoch an der Seite ablaufen können, so daß die Gefahr reduziert wird, daß eine Luft/Flüssigkeit-Mischung in das Rohr 11 eintritt. Das Rohr 19 führt abwärts zum Sumpf 20, in den auch der Ablauf 15 führt. Dieser Sumpf ist abgedichtet und kann mittels einer Pumpe 21 unter Druck gesetzt werden. The valve arrangement has several paths, such that, under the control of a control unit 17, the flow can be interrupted, for example, or a flow can be switched through to the outlet 15 so that the tube can be emptied to the outlet. The drain can be connected to the upper end of the raw res or the container, so that a closed loop is formed, which can be pressurized. The upper end of the tube is designed in the form of a tapering nozzle 18 which projects into a tube 19 with a wide bore. The nozzle reduces the size of the liquid drops which leave the upper end of the tube 11 and the tube 19 has a bore, for example 8 mm in diameter, so that the drops do not bridge this tube, but can run off to the side, so that the The risk is reduced that an air / liquid mixture enters the tube 11 . The tube 19 leads down to the sump 20 , into which the drain 15 also leads. This sump is sealed and can be pressurized by means of a pump 21 .

Fig. 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm der Steuer- und Aus­ werteeinheit 17. Diese empfängt Eingangssignale von dem Fest­ körper-Photosensor 14 und verwendet einen Pulsgenerator oder eine entsprechende Einrichtung 23 zum Umwandeln der Ausgangs­ signale der optischen Sensoranordnung (z. B. CCD) oder eines photoempfindlichen Streifens in ein elektrisches Signal, wel­ ches proportional ist zur Höhe der Flüssigkeit im Rohr oder Behälter. Eine zentrale Verarbeitungseinrichtung 24 empfängt Eingangssignale von einem Zeitgeber 25 und das Ausgangssignal der Wandlereinrichtung 23. Die zentrale Verarbeitungseinheit 24 verwendet Eichfaktoren, um Geräteparameter, insbesondere des Rohres, und andere Fehlerquellen zu berücksichtigen und um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das zur Anzeigeeinrichtung 26 über­ tragen wird. Die Rechenschaltungen in der zentralen Verarbei­ tungseinheit ermitteln, ob eine Änderung des Signals vorliegt und stellen fest, ob die Höhe der Flüssigkeit sich positiv ändert und nur dann, wenn sich die Höhe ändert, ist eine Mes­ sung der Bewegung und der Zeit, ggf. nach einer kurzen Verzö­ gerung, erlaubt und es wird eine Berechnung begonnen. Die zen­ trale Verarbeitungseinheit stellt auch Steuersignale für das Ventil 10 auf der Leitung 27 bereit und empfängt Positionssig­ nale des Ventils auf einer Leitung 28. Diese Positionssignale können auch dazu verwendet werden, einen Startpegel der Flüs­ sigkeit zu ermitteln und eine Meßoperation einzuleiten. Das Ventil wird üblicherweise betätigt, wenn die Flüssigkeit ent­ weder in das obere Ende des Rohres 11 eindringt, um dann den Inhalt des Rohres in den Abfluß abzulassen, oder wenn Flüssig­ keit am Boden in das Rohr eindringt, um den Beginn einer Strömung in das Rohr 11 einzuleiten. Darüberhinaus kann ein Schalter 29 betätigt werden, um das Ventil zu schließen, so daß die Strömung in das Rohr unterbrochen wird, wonach dann eine momentane Öffnung möglich ist, so daß ein Bolus auftritt und die Verarbeitungseinheit mißt dann nur die Änderung im Flüssig­ keitspegel. Der Schalter kann Teil einer Steuerkonsole 29a für die Bedienungsperson sein, wobei der Bedienungsperson ermög­ licht ist, die folgenden Informationen auf der Anzeigeeinrich­ tung abzufragen: Fig. 2 is a simplified block diagram of the control and evaluation unit 17th This receives input signals from the solid-state photosensor 14 and uses a pulse generator or a corresponding device 23 for converting the output signals of the optical sensor arrangement (e.g. CCD) or a photosensitive strip into an electrical signal, which is proportional to the level of the Liquid in the pipe or container. A central processing device 24 receives input signals from a timer 25 and the output signal of the converter device 23 . The central processing unit 24 uses calibration factors to take into account device parameters, in particular the pipe, and other sources of error and to generate an output signal which is transmitted to the display device 26 . The arithmetic circuits in the central processing unit determine whether there is a change in the signal and determine whether the height of the liquid changes positively and only if the height changes is a measurement of the movement and the time, if necessary, after a short delay, allowed and a calculation is started. The central processing unit also provides control signals for valve 10 on line 27 and receives position signals of the valve on line 28 . These position signals can also be used to determine a start level of the liquid and to initiate a measurement operation. The valve is usually actuated when the liquid ent either enters the upper end of the tube 11 to then drain the contents of the tube into the drain, or when liquid penetrates the bottom of the tube to begin flow into the tube 11 initiate. In addition, a switch 29 can be operated to close the valve so that the flow into the tube is interrupted, after which a momentary opening is possible so that a bolus occurs and the processing unit then only measures the change in the liquid speed level. The switch can be part of a control console 29 a for the operator, the operator being able to query the following information on the display device:

  • 1) die mittlere Strömung1) the mean flow
  • 2) die momentane (inkrementale) Strömung2) the current (incremental) flow
  • 3) das Bolus-Volumen und3) the bolus volume and
  • 4) den Occlusionsdruck.4) the occlusion pressure.

Alternativ oder gleichzeitig kann auch angefordert werden, die Ergebnisse an eine andere Anzeigeeinrichtung zu übertragen, wie beispielsweise einen Drucker, und es ist auch möglich, den Druck im Sumpf zu steuern. Die Anzeige der mittleren Strömung kann für eine vorgegebene Zeitspanne gesperrt werden und/oder für ein gewisses Strömungsvolumen, um sicherzustellen, daß eine geforderte Genauigkeit hinsichtlich der mittleren Strömungsge­ schwindigkeit bzw. -rate erzielt wird.Alternatively or simultaneously, you can also request that Transfer results to another display device, such as for example a printer, and it is also possible to use the Control pressure in the swamp. The display of the average flow can be blocked for a predetermined period of time and / or for a certain flow volume to ensure that a required accuracy with regard to the mean flow rate speed or rate is achieved.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausge­ staltung dahingehend, daß das Rohr (oder ein entsprechender Behälter) mit einer leitfähigen Schicht 31 ummantelt ist und eine zentrale Metallelektrode 32 aufweist sowie eine Kapazi­ tätsmeßeinrichtung 33. Zwei optische Sensoren 34 und 35 sind angeordnet, um die Position des Meniskus (Flüssigkeitsspiegels) nahe dem Boden des Rohres bzw. nahe dessen oberem Ende festzu­ stellen. Kleine Löcher sind in der äußeren leitfähigen Schicht 31 vorgesehen und die zentrale Elektrode wird geringfügig ex­ zentrisch (das Wort "zentral" ist somit nur angenähert zu ver­ stehen) angeordnet, so daß der optische Weg für die Sensoren nicht behindert ist. Die Ventilanordnung ist ähnlich der Fig. 1 mit entsprechenden Funktionen. Es sind Abwandlungen hinsicht­ lich der Kapazitätsmessung möglich, beispielsweise kann das Rohr einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei gegenüber­ liegende großflächige Seiten mit einer Metallbeschichtung ver­ sehen sind. Das dargestellte Ausführungsbeispiel wird jedoch bevorzugt. Fig. 3 shows a modification of the configuration described above in that the tube (or a corresponding container) is coated with a conductive layer 31 and has a central metal electrode 32 and a capaci ty measuring device 33rd Two optical sensors 34 and 35 are arranged to determine the position of the meniscus (liquid level) near the bottom of the tube or near its upper end. Small holes are provided in the outer conductive layer 31 and the central electrode is arranged slightly eccentrically (the word "central" is therefore only approximately to be understood) so that the optical path for the sensors is not obstructed. The valve arrangement is similar to FIG. 1 with corresponding functions. Modifications are possible with regard to the capacitance measurement, for example the tube can have a rectangular cross-section, opposite large sides being provided with a metal coating. However, the illustrated embodiment is preferred.

Fig. 4 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Steuer- und Auswerteeinheit, die bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 3 einge­ setzt wird. Der Flüssigkeitsspiegel wird mittels der Kapazi­ tätsmessung zwischen der äußeren Metallschicht und der inneren Elektrode bestimmt. Die Kapazitätsmessung kann unter Berück­ sichtigung von Randeffekten durch die nachfolgende Gleichung beschrieben werden: FIG. 4 is a simplified block diagram of a control and evaluation unit that is used in a device according to FIG. 3. The liquid level is determined by means of the capacitance measurement between the outer metal layer and the inner electrode. The capacitance measurement can be described taking into account edge effects by the following equation:

C = Ll(Cg + Cw)/(Cg × Cw) + (Lt - Ll) (Cg + Ca)/(Cg × Ca)C = Ll (Cg + Cw) / (Cg × Cw) + (Lt - Ll) (Cg + Ca) / (Cg × Ca)

wobei:
Cg = Kapazität/Einheitslänge des Glasrohres,
Ca = Kapazität/Einheitslänge des Luftraumes,
Cw = Kapazität/Einheitslänge von Wasser.in which:
Cg = capacity / unit length of the glass tube,
Ca = capacity / unit length of the air space,
Cw = capacity / unit length of water.

Die Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeit (wäßrig) hängt ab von der Temperatur und der Verunreinigung der wäßrigen Lösung (e.g. eines Salzes unbekannter Konzentration). Die Meßvorrich­ tung wird geeicht durch Messung des Inhaltes des Rohres 11 zwi­ schen zwei optischen Sensoren mittels der Kapazitätsmeßeinrich­ tung 33 und anschließendem Vergleich des Meßergebnisses mit der genau bekannten, vorab gemessenen Menge. Entsprechend werden Parameter in die Berechnung der Strömungsgeschwindigkeiten und des Bolus eingeführt. Das Flüssigkeitsvolumen, das zwischen diesen beiden Punkten eingeführt wird, wird während einer Eichung beim Hersteller festgelegt. Das Volumen steht in Be­ ziehung zur Kapazitätsänderung, um die Einheit für die verwen­ dete Flüssigkeit zu eichen und zwar vor jeder Verwendung des Gerätes. Jedesmal dann, wenn Flüssigkeit bei einer normalen Verwendung die Strecke zwischen den optischen Sensoren durch­ läuft, wird die Eichung der Kapazitätsänderung korrigiert, um die Genauigkeit des angezeigten Ergebnisses zu verbessern, be­ vor die Flüssigkeit den oberen Sensor beim nachfolgenden Meß­ zyklus erreicht. In Praxis wird die Kapazitätsänderung keine lineare Funktion der Länge der Flüssigkeitssäule sein und vor­ gegebene Eichtafeln werden der zentralen Verarbeitungseinheit zur Justierung zur Verfügung gestellt. The dielectric constant of the liquid (aqueous) depends on the temperature and the contamination of the aqueous solution (eg a salt of unknown concentration). The measuring device is calibrated by measuring the content of the tube 11 between two optical sensors by means of the capacitance measuring device 33 and then comparing the measurement result with the precisely known, previously measured amount. Accordingly, parameters are introduced into the calculation of the flow velocities and the bolus. The volume of liquid that is introduced between these two points is determined during a calibration by the manufacturer. The volume is related to the change in capacity in order to calibrate the unit for the liquid used before each use of the device. Whenever liquid passes through the distance between the optical sensors during normal use, the calibration of the capacitance change is corrected to improve the accuracy of the displayed result before the liquid reaches the upper sensor in the subsequent measuring cycle. In practice, the change in capacity will not be a linear function of the length of the liquid column, and the given processing tables will be made available to the central processing unit for adjustment.

Oftmals ist es wünschenswert, eine Strömung auch dann aufrecht­ zuerhalten, wenn das Rohr entleert wird. Dies kann dadurch er­ reicht werden, daß gleichzeitig die Eingangsströmung zum Abfluß geführt wird, während das Rohr entleert wird. Während dieser Zeit ist aber keine Messung möglich und bisweilen ist es nütz­ lich, Strömungsgeschwindigkeiten über eine längere Zeitspanne zu beobachten. Dies kann erreicht werden durch die in Fig. 5 ge­ zeigte Anordnung, die zusammen mit den Einrichtungen gemäß den Fig. 1 und 2 oder 3 und 4 verwendbar ist. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel sind zwei Rohre 11a und 11b und zugehörige Ven­ tilanordnungen vorgesehen mit einem Hauptventil 10a zum Richten der Strömung in das eine oder das andere Rohr 11a bzw. 11b. Ventile 10b und 10c sind vorgesehen zum Steuern der Entleerung in den Sumpf.It is often desirable to maintain flow even when the pipe is emptied. This can be done by simultaneously feeding the inlet flow to the drain while the pipe is being emptied. During this time, however, no measurement is possible and sometimes it is useful to observe flow velocities over a longer period of time. This can be achieved by the arrangement shown in FIG. 5, which can be used together with the devices according to FIGS. 1 and 2 or 3 and 4. In this example, two pipes 11 a and 11 b and associated valve arrangements are provided with a main valve 10 a for directing the flow into one or the other pipe 11 a or 11 b. Valves 10 b and 10 c are provided for controlling the emptying into the sump.

In den Figuren sind die Ventile jeweils als Drehventile darge­ stellt, jedoch sind diesbezüglich Abwandlungen möglich.In the figures, the valves are each shown as rotary valves provides, however, modifications are possible in this regard.

Claims (9)

1. Strömungsmeßvorrichtung, insbesondere zum Prüfen von medi­ zinischen Infusionsgeräten, bei der eine Strömung einer zu mes­ senden Flüssigkeit in ein vertikales Rohr (11) oder einen Be­ hälter gerichtet wird, mit einem zugeordneten Sensor (12, 14) zum Ermitteln der Höhe des Flüssigkeitsspiegels im wesentlichen über die gesamte Länge des Rohres und im wesentlichen konti­ nuierlich, und mit einer Recheneinheit (17) zum Setzen einer anfänglich ermittelten Flüssigkeitshöhe und zum Berechnen der Strömungsgeschwindigkeiten und/oder Strömungsraten aufgrund der Geschwindigkeit des Anstiegs der Flüssigkeit.1. Flow measuring device, in particular for testing medical infusion devices in which a flow of a liquid to be measured is directed into a vertical tube ( 11 ) or a container, with an associated sensor ( 12 , 14 ) for determining the height of the liquid level essentially over the entire length of the tube and essentially continuously, and with a computing unit ( 17 ) for setting an initially determined liquid height and for calculating the flow velocities and / or flow rates based on the speed of the rise of the liquid. 2. Strömungsmeßvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Ein­ richtung (14) zum Ermitteln des Flüssigkeitsspiegels einen Streifen aus photoempfindlichem Material aufweist, der extern und parallel in bezug auf eine Mittelachse des Rohres ange­ ordnet ist und durch das Rohr mittels einer Lichtquelle (12) beleuchtet wird, so daß das Ausgangssignal dieses Sensors eine Funktion der Höhe der Flüssigkeit ist.2. Flow measuring device according to claim 1, wherein the device ( 14 ) for determining the liquid level has a strip of photosensitive material which is arranged externally and in parallel with respect to a central axis of the tube and is illuminated by the tube by means of a light source ( 12 ) so that the output signal from this sensor is a function of the height of the liquid. 3. Strömungsmeßvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor eine Reihe aus dicht beieinander stehenden optischen Einzelsensoren ist. 3. flow measuring device according to claim 1, characterized in that the sensor a Row of closely spaced optical single sensors is.   4. Strömungsmeßvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Sensor Elektroden (31, 32) eines Kondensators aufweist, die derart an­ geordnet sind, daß die Flüssigkeit ein Dielektrikum bildet, und mit einer Einrichtung zum Messen der Kapazität des Kondensa­ tors.4. Flow measuring device according to claim 1, wherein the sensor electrodes ( 31 , 32 ) of a capacitor, which are arranged in such a way that the liquid forms a dielectric, and with a device for measuring the capacitance of the capacitor. 5. Strömungsmeßvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Recheneinheit (17) den Start einer Flüssigkeitsver­ schiebung an jedem Punkt entlang des Rohres ermittelt und so­ dann aufgrund der anschließenden Bewegung die Strömungsge­ schwindigkeit oder Strömungsrate berechnet.5. Flow measuring device according to one of claims 1 to 4, wherein the computing unit ( 17 ) determines the start of a liquid displacement at each point along the pipe and then calculates the flow rate or flow rate based on the subsequent movement. 6. Strömungsmeßvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Recheneinheit so gesetzt werden kann, daß ein Bolus-Volumen ge­ messen wird.6. Flow measuring device according to claim 5, wherein the Computing unit can be set so that a bolus volume ge will measure. 7. Strömungsmeßvorrichtung gemäß einem der vorangehenden An­ sprüche, wobei die Recheneinheit die mittlere Strömungsge­ schwindigkeit, die momentane, inkrementale Strömungsgeschwin­ digkeit, das Bolus-Volumen und den Occlusionsdruck berechnen und anzeigen kann.7. Flow measuring device according to one of the preceding An say, the arithmetic unit the mean flow speed, the current, incremental flow velocity the bolus volume and occlusion pressure and can display. 8. Strömungsmeßvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rohr Teil einer geschlossenen Schleife ist.8. Flow measuring device according to one of the preceding Claims, wherein the tube is part of a closed loop is. 9. Strömungsmeßvorrichtung gemäß einem der vohergehenden An­ sprüche, wobei zwei Rohre (11a, 11b) vorgesehen sind sowie eine Ventileinrichtung (10a, 10b, 10c) zum Richten der Strömung in eines der Rohre, während das andere Rohr entleert wird, und um­ gekehrt.9. Flow measuring device according to one of the preceding claims, wherein two pipes ( 11 a, 11 b) are provided and a valve device ( 10 a, 10 b, 10 c) for directing the flow into one of the pipes while the other pipe is being emptied , and vice versa.
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