NL9101825A - Werkwijze voor nauwkeurige uitstroomdebiet bepaling van vloeistoffen en op een inrichting voor het uitvoeren van die werkwijze. - Google Patents

Description

Werkwijze voor nauwkeurige uitstroomdebiet bepaling van vloeistoffen en op een inrichting voor het uitvoeren van die werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor nauwkeurige uitstroomdebiet bepaling van vloeistoffen en op een inrichting voor het uitvoeren van die werkwijze.

Bij bekende methoden voor uitstroomdebiet bepaling, het meten van uitstroom- volume per tijdseenheid, wordt de uitstromende hoeveelheid vloeistof over een gegeven tijdsduur in een houder opgevangen en het volume, dan wel het gewicht, daarvan bepaald. Omgekeerd kan ook worden bepaald hoelang het duurt voor een vastgesteld volume is uitgestroomd. Vooral voor relatief kleine uitstroomdebieten is de bekende methode onnauwkeurig, omslachtig, tijdrovend en gevoelig voor stoorsignalen. Dit geldt in versterkte mate voor bijvoorbeeld medische infuuspompen waar vaak wordt gewerkt met uiterst geringe debieten. Afwijkingen van een beoogde flow kunnen medisch uiterst nadelige gevolgen hebben.

Dè uitvinding beoogt een werkwijze te verschaffen die ook bij lage uit- stroomdebieten voldoende nauwkeurig werkt, weinig omslachtig is en goeddeels met op zich bekende dus betrouwbare onderdelen kan worden uitgevoerd.

Een werkwijze als hierboven aangegeven heeft daartoe het kenmerk, dat voor bepaling van een uitstroomvolume optische beeldregistratiemiddelen worden gebruikt.

Gebruik van optische beeldregistratiemiddelen laat een real-time volume bepaling met hoge nauwkeurigheid toe en resulteert in een flexibele meetopstelling. In het bijzonder wordt voor volumebepaling uit optisch geregistreerde beelden gebruik gemaakt van, bij voorkeur digitale, beeldbewerking. Registratie, bewerking en presentatie van meetgegevens kan aldus snel, nauwkeurig en overzichtelijk worden doorgevoerd.

In een voorkeursuitvoering maakt meting van volumegroei van een zich aan een uitstroomopening vormende druppel deel uit van de werkwijze.

Door via optische registratie volumetoename van zich vormende druppels te bepalen wordt, vooral voor lage flows, een uiterst nauwkeurige meting gerealiseerd. Volumetoename per tijdseenheid van zich vormende drupels kan aldus on-line worden bepaald. Door daarbij, naast het volume van de vallende druppels, het aantal druppels per tijdseenheid te meten kunnen met eenzelfde inrichting ook grotere uitstroomdebieten worden gemeten. Het volume van de vallende druppels wordt bij voorkeur daar gemeten waar deze, nadat ze zijn losgekomen van de uitstroomopening een stabiele cylindersymmetrische vorm hebben.

In een voorkeursuitvoering wordt voor de optische registratie gebruik gemaakt van een detector matrix, zoals een open RAM geheugen, een CCD- of klassieke videocamera, of anderszins lichtgevoelige cellen. Een dergelijke detector is in een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze bezijden een door uitstromende en vallende druppels te volgen baan opgesteld.

Hoewel verondersteld mag worden dat zowel een zich vormende druppel als een ^ v r vallende druppel dwars op de valrichting een ronde doorsnede zal hebben, kan het gunstig zijn met meer, onderling onder een hoek geplaatste opnemers te werken.

Hierdoor kan voor eventuele onrondheid van de doorsnede worden gecorrigeerd en kan tevens de invloed van trillingen in de druppel op de meetnauwkeurigheid worden gereduceerd. Volumemeting van vallende druppels met het tellen van het aantal druppels kan zowel als uitstroomdebietbepaling op zich worden gebruikt als worden toegepast voor controle op de volumegroei meting van de druppels. Ook hiermede kan nadelige beïnvloeding van trillingen in de druppels, die vooral ook optreden op een laatste moment voor vallen, worden voorkomen.

Controle via druppelvolume, van de vallende druppels, op de lage flow gemeten via druppelgroei is wenselijk omdat de uitstroomsnelheid kan variëren met een hogere frequentie dan waarmee de uitstroomsnelheid wordt gemeten. Mogelijk beduidende verdamping, vooral bij uiterst lage flow, van de zich vormende te meten druppel kan worden vermeden door aanpassing van de dampspanning in de meetkamer.

Zo kan bijvoorbeeld worden gemeten bij een temperatuur dicht boven het dauwpunt van de uitstromende vloeistof. Daarbij moet worden vermeden dat damp op onderdelen van optische beeldregistratie-middelen neerslaat.

In een voorkeursuitvoering van een inrichting volgens de uitvinding is per meetlocatie een beeldopnemer of een stel opnemers geplaatst. Hierdoor kunnen alle beelden on-line simultaan voor eventuele on-line verwerking worden ingelezen en aan een beeldverwerkingsinrichting worden doorgegeven. Er kan evenwel ook, bijvoorbeeld uit oogpunt van kostenbesparing met een enkele beeldopnemer worden gewerkt. Verschillende beeldinformatie, zoals groeiende en vallende druppel, wordt daarbij bijvoorbeeld met spiegels op die beeldopnemer geprojecteerd. r

Dit kan kostenbesparend zijn en heeft tevens als voordeel dat dan ook alle beeldinformatie via één kanaal wordt ingelezen. Met eenvoudige middelen kan bijvoorbeeld vanuit een centrale besturingsinrichting elk van de gewenste meetlocaties worden geactiveerd. In een verdere voorkeursuitvoering is de inrichting uitgevoerd met een druppelopvanger in de vorm van een doorschijnende cylinder waarvan de vloeistofmeniscus optisch wordt gemeten.

In een inrichting daarvoor is aan een van de opnemers af gekeerde zijde van een transparante cylindervormige opvanger een scherm geplaatst met een parallel aan de as van de opvanger verlopende verlichtingspleet die in het brandvlak van een door de opvanger gevormde cylinderbuis is gelegen. Het vloeistofoppervlak is dan gemakkelijk optisch registreerbaar door het verschil in lenssterkte van het gevulde cylinderdeel en het lege cylinderdeel. De daarvoor te gebruiken beeldopnemer kan langwerpig zijn uitgevoerd. De onderzijde van de opvanger is bij voorkeur afgesloten met een klep waaronder zich ook vloeistof bevindt hetgeen een volledige, intermitterende, uitstroming bevordert. Voor het verzekeren van een reproduceerbare meniscus en het reduceren van druppelvorming op de wand is het gunstig de binnenzijde van de opvanger enigermate op te ruwen. Deze opruwing zal de optische niveaumeting niet hinderen omdat die voor het gevulde gedeelte optisch wordt geëlimineerd. De volumemeting via de opvanger kan als eigenlijke uitstroomdebietbepaling gelden en kan ook worden gebruikt voor callibratie van andere uitstroommetingen.

Aan de hand van de tekening zullen in het onderstaande enkele voorbeelden volgens de uitvinding nader worden beschreven. In de tekening toont figuur 1 zeer schematisch een meetopstelling volgens de uitvinding; figuur 2 een meetopstelling voor optische niveaumeting; en figuur 3 een voorbeeld van vloeistofopvanghouder voor een dergelijke meetopstelling.

Een meetopstelling als aangegeven in figuur 1 toont zeer schematisch een drager 2 met nabij een uitstroomopening 4 van bijvoorbeeld een infuusinrichting 6 met een infuuspomp 7 een eerste, hier dubbel uitgevoerde opnemer 8 en een tweede, bezijden een druppelbaan 9, hier eveneens dubbel uitgevoerde opnemer 10. Met een steun 12 kan uitstroomopening eenvoudig in een gewenste positie ten opzichte van de opnemer 8 worden gepositioneerd. Aan de onderzijde van de drager bevindt zich een houder 14 voor het opvangen van vallende druppels. De houder 8 kan zo zijn uitgevoerd dat een daarin opgenomen volume bijvoorbeeld met een optische opnemer 16 direct afleesbaar is, kan zodanig zijn opgesteld dat on-line het gewicht van de uitgestroomde vloeistof kan worden bepaald en kan voorzien zijn van een inrichting waarmede vallende druppels 13 kunnen worden geteld. De opnemers 8, 10 en 16 zijn verbonden met een registratie- en verwerkingsinrichting 18. Hierin kan uit meetsignalen van de opnemer 8 on-line de druppelvolumegroei per tijdseenheid dus uitstroomdebiet worden bepaald. Op eenvoudige wijze kunnen daarbij tevens druppels worden geteld. In de inrichting wordt verder met meetsignalen van de opnemer 10 het druppelvolume van vallende druppels bepaald. Deze volumebepaling kan als callibratie voor de druppelgroeimeting worden gebruikt. Het volume bepalen en tellen van vallende druppels kan ook op zich als uitstroomdebietbepaling worden gebruikt. Vanuit de houder 18 kan vervolgens de geïntegreerde volumetoename van een reeks druppels door gewichtsbepaling worden gevolgd. Aan de registratie bewerkingsïnrichting 18 is hier voor presentatie van meetgegevens een weergave inrichting 20 bijvoorbeeld in de vorm van een monitor, schrijver of printer gekoppeld.

De geschetste inrichting toont per locatie twee opnemers die loodrecht ten opzichte van elkaar zijn opgesteld, om fouten als gevolg van afwijkingen in cylindersymmetrie, van vooral de druppelvorming, te voorkomen. Het uiteindelijke aantal en de hoeken waaronder opnemers worden geplaatst is afhankelijk van de verwachte fout tengevolge van de asymmetrie.

Een inrichting voor niveaumeting in de houder 14 als geschetst in fig.2 toont een lichtbron 22, een tussen de lichtbron en de houder 14 geplaatst scherm 24 met een spleet 26. Bij voorkeur is het scherm geplaatst in het brandvlak van een daartoe cylindische, doorschijnende houder in gevulde toestand. Aldus kan bepaling van een vloeistofniveau 25 worden doorgevoerd door per beeldpaneel van de opnemer 16 op helderheidsverschil te discrimineren. Voor het meten van relatief grote uitstroomdebieten kan deze meting voldoende nauwkeurige gegevens opleveren. De meting kan ook worden gebruikt voor calibratie van eerder genoemde metingen en de volumebepaling van vallende druppels. De optische opnemer 16 is daartoe bij voorkeur eveneens verbonden met de centrale inrichting 18.

Figuur 3 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een drager 30 voor meerdere houders 14. De drager 30 omvat een, om een as 32, die bij gebruik parallel met de druppel valrichting is gericht, roteerbare schijf 34. In de schijf bevinden zich een aantal openingen 36 voor houders 14, die elk naar wens in de valbaan kunnen worden geplaatst. De houders 14 hebben, eventueel een aan de te meten uitstroomdebieten aangepaste, onderling beduidend verschillende grootte, bijvoorbeeld verschillende diameter of lengte. Voor een continue meting zijn de houders aan een onderzijde 38 voorzien van een klep 40 waarlangs de houders eenvoudig kunnen worden geledigd.

Het openen en sluiten van de kleppen 40 kan eenvoudig met de positie van de houder ten opzichte van de druppelbaan gekoppeld worden doorgevoerd.

Claims (11)

1. Werkwijze voor nauwkeurige bepaling van vloeistof uitstroomdebieten met het kenmerk, dat voor bepaling van een uitstroomvolume gebruik wordt gemaakt van optische beeldregistratiemiddelen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor optische beeldregistratie en beeldbewerking gebruikt wordt gemaakt van digitaal werkende middelen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat volumegroei per tijdseenheid van zich aan een uitstroomopening vormende druppels wordt bepaald.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk, dat volumebepaling van vallende druppels wordt doorgevoerd.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, 2, 3 of 4 met het kenmerk, dat het aantal vallende druppels wordt bepaald.

6. Werkwijze volgens conclusie 4 met het kenmerk, dat het volume van vallende druppels in een positie wordt gemeten waar deze een voldoende stabiele cylinder symmetrische geometrie hebben.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het volume van door een houder opgevangen vloeistof wordt bepaald door optische meting van het vloeistofniveau in de houder.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat voor druppel groei meting en of voor druppel volumebepaling per locatie eventueel meer dan een, onderling onder bekende hoeken geplaatste beeldopnemers worden gebruikt.

9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de beeldopnemers CCD camera’s zijn.

10. Inrichting voor het uitvoeren van een werkwijze volgens één der voorgaande conclusies.

11. Inrichting volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat een uitstroomopening voor de te meten uitstroomdebiet deel uitmaakt van een testinrichting voor een medische infuusset.