WO1991016087A1 - Process and device for detecting gas bubbles in ducts filled with liquid, in particular flexible, tubular ducts or containers - Google Patents

Process and device for detecting gas bubbles in ducts filled with liquid, in particular flexible, tubular ducts or containers Download PDF

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WO1991016087A1
WO1991016087A1 PCT/EP1991/000760 EP9100760W WO9116087A1 WO 1991016087 A1 WO1991016087 A1 WO 1991016087A1 EP 9100760 W EP9100760 W EP 9100760W WO 9116087 A1 WO9116087 A1 WO 9116087A1
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F. Baldo Veracchi
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Infurex Ag
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Definitions

  • Liquid-filled lines especially flexible, tubular lines or containers
  • the invention relates to a method and a device for detecting gas bubbles in lines filled with liquid, such as, in particular, flexible lines or tubular containers as used, for example, in medical technology.
  • air detection devices are provided which work on a photoelectric basis.
  • a method and a device according to the preamble of claims 1 and 11 is known from US-A-4,607,520.
  • large numbers of signal or energy surges are sent through the liquid in the line to be examined. If, for example, an air bubble contained in the liquid to be examined passes the detection device of the known device, no received signal is recorded.
  • the disadvantage of the generic method and the generic device is that mechanical stress is placed on the liquid to be examined, which, for example in the case of blood, leads to an increased risk of hemolysis.
  • investigations carried out within the scope of the invention have shown that the measuring sections of the generic device tend to instability, which in turn can lead to incorrect measurements and the like.
  • a transmission pulse of a certain height and duration is triggered and a reception pulse of a certain height and within a certain time is expected.
  • This dynamic process enables the distinction to be made as to whether the line is filled with liquid or not, or whether only the outer walls of the line are moist, which, if the received pulse is of the same magnitude, results in a response time which starts later.
  • the detection of a gas bubble takes place in that the transmission pulse is more weakened when a gas bubble is present than when the line is completely filled with liquid.
  • a single pulse of high energy and defined form is sent from one side of the line and for the duration of a certain window, which is coordinated with the duration of the transmission pulse, on the other side of the line receive.
  • One of the particular advantages of the method according to the invention is that it offers the possibility of distinguishing gas bubbles of different sizes, so that gas bubbles of unobjectionable size can pass through, while gas bubbles of a size relevant to the respective application, for example trigger an alarm or block the line to interrupt the liquid flow.
  • the frequency of the transmission pulse should expediently be adapted to the delivery rate, which simplifies the detection of the bubble length without mechanical stress on the medium carried in the line.
  • the response time to the emitted pulses is related to the respective flow rate of the liquid to be examined. If two spaced measuring sections are provided, the bubble length is determined by first determining the simultaneous response of both measuring sections for a certain period of time, which in other words means that there is a bubble of a length which is at least the distance between the two Corresponds to measuring distances. Therefore, depending on the application, the distance between the two measuring sections can advantageously be adapted to the respective conditions and needs, so that a critical minimum bubble length can be set by the distance between the measuring sections, in the presence of which, for example, an alarm is triggered or the line is blocked.
  • the absolute bubble length can be determined by determining two time spans, the first of which indicates the time during which both measuring sections respond to the presence of a bubble, and the second Time period indicates the time that elapses after the first measuring section, as seen in the direction of flow, is deactivated, until the time at which the gas bubble leaves the second measuring section, so that it no longer emits display signals.
  • the absolute bubble length can then be determined from the sum of the first and second time span in connection with the determined flow velocity, which in many cases represents a known variable.
  • the method according to the invention can carry out a bubble count, the sequential excitation of both measurement sections indicating that the respective bubble or bubbles have actually passed both measurement points, whereas a bubble which oscillates in the line section between the measurement points or measurement sections, is not registered in the count.
  • a particularly preferred mode of generation for the transmit and receive pulses is acoustic signals, the particular advantage of the individual pulse generation being that mechanical stress on the liquid to be examined is avoided, as would otherwise be the case, for example, by permanent sonication, particularly at low levels Flow rates would be expected. Moreover, the acoustic individual pulse generation has the advantage that the measuring sections are very stable, which helps to avoid triggering false alarms.
  • the device according to the invention it is advantageously possible, owing to the arrangement of the transmitter and the receiver on opposite sides of the line and the support of the transceiver on the outer surface of the line, to send out individual pulses of the previously described type and while the duration of a predeterminable reception window to be received and evaluated.
  • the device according to the invention therefore provides the same advantages as the method according to the invention.
  • the device according to the invention By selecting the distance between the " transmitter and receiver, it is also possible in the device according to the invention to deform the line, which preferably consists of flexible compressible material, at the measuring points in such a way that the distance between the transmitter and receiver is smaller , as the dimension of the line in the relaxed state. This results in a reduction in the travel distance for the sensor designal, which contributes the advantages described above enables the detection and evaluation of the existing conditions.
  • the deformation of the line advantageously results in a pair of opposing, essentially parallel and planar contact surfaces, the width of which is preferably greater than the width of the transmitter and receiver.
  • the correct setting of the width of the transmitter and receiver relative to the line ensures that a bypass is created when the line surface is moist, but the path of which is significantly longer than the path through the inside of the line, so that a correspondingly received signal, possibly same signal level and shape, but is only received after a significantly longer response time.
  • the detection device of the device according to the invention can have two transmitting / receiving devices, the spacing of which along the longitudinal axis of the line can be adjusted depending on the application and boundary conditions.
  • the detection device can have two transmitting / receiving devices, the spacing of which along the longitudinal axis of the line can be adjusted depending on the application and boundary conditions.
  • the device according to the invention preferably has an acoustic detection device with acoustic transmitter / receiver units which emit individual acoustic signals, the signal shape and level of which can be set according to the principles of the method according to the invention. In this case, signal reception and evaluation also take place according to the principles explained above.
  • FIG. 1 is a schematically highly simplified illustration of a longitudinal section through a line which is provided with an air bubble detection device according to the invention
  • Fig. 2 is a representation corresponding to FIG. 1
  • Fig. 4 shows a receive pulse when the line is empty
  • FIG. 5 shows the representation of a receive pulse when the line is filled.
  • 1 shows a device 1 according to the invention for detecting gas bubbles in a liquid which is guided in a line 2.
  • the line 2 can in principle be part of a device or device from all the technical or medical fields in which gas bubbles can occur in flowing liquids and in which the occurrence of such gas bubbles can lead to complications, so that detection is required ⁇ is.
  • the occurrence of gas bubbles in the medical field is particularly problematic, for example in the case of arterial or venous infusion, since even the smallest amounts can lead to considerable damage to the patient and even death.
  • the use of the device according to the invention is not restricted to the medical field, so that the line 2 can in principle be any type of preferably flexible and tubular line or container.
  • the device 1 according to the invention has a detection device which is arranged outside the line 2 and which, for example, has two transmitting / receiving devices 3 and 4 which are arranged at a preselectable distance from one another along the longitudinal axis L of the line 2.
  • the transmitting / receiving device 3 forms a first measuring section
  • the transmitting / receiving device 4 represents a second measuring section.
  • the detection device of the device 1 also has the usually required energy sources, a pulse generator, an alarm device and evaluation and display units, which are schematically symbolized by block 5 in FIG. 1.
  • a schematically simplified shut-off device 6, which is arranged downstream of the second measuring section 4 in the flow direction F, is provided, which can comprise, for example, two shut-off swords 7 and 8, which If necessary, completely close line 2.
  • the shut-off device 6 can be part of the detection device and can be controlled as a function of the detection of air bubbles in the line 2 and can therefore be actuated to shut off the line 2.
  • each transmitting / receiving device 3, 4 has a transmitter 9 or 10 and a receiver 11 or 12 arranged opposite it.
  • the transmitting / receiving devices 3 and 4 are acoustic measuring sections which emit individual pulses of a defined shape and height and, with their receivers 11 and 12, these due to the presence or absence of gas bubbles receive more or less weakened signals according to a predetermined reception window.
  • the transmitters 9, 10 and receivers 11, 12 are each arranged on opposite sides of the line 2, as can be seen from FIG. 1 and from the individual illustration of FIG. 2.
  • Transmitter 9, 10 and receiver 11, 12 lie on the outer surface of line 2 and press them together at the measuring points in the manner shown in FIGS. 1 and 2.
  • support wall regions 13 and 14 (FIG. 2) are formed which are essentially flat and are aligned parallel to one another. From FIG. 2, which is representative of both transmission / reception devices 3, 4, it is clear that this results in a compression of line 2, which "means the distance between the transmitter and receiver of the respective transmission / reception device 3 , 4 reduced in comparison to the dimension of the line when not compressed.
  • FIG. 2 further clarifies that the width of the transmitter and receiver is less than the width of the support wall areas 13, 14. This ensures that A pulse must pass through the outer wall of the line 2 via a bypass, which corresponds to the curved edge areas 15 and 16, respectively, which is considerably longer than the direct path between the transmitter and receiver perpendicular to the support wall areas 13 and 14.
  • the transmitter 9 has a membrane 17 and a piezo disk 18 which is connected to the membrane 17. This arrangement can e.g. be positioned on the line 2 by means of a suitable base body.
  • the transmitter 9 can be connected to a high-voltage pulse generator, not shown in FIG. 2.
  • the receiver 11 is constructed in a corresponding manner.
  • two acoustic earth / reception devices 3 and 4 are formed, which can be operated according to the principles of the inventive method explained at the beginning.
  • FIGS. 3-5 The type of generation of the transmit / receive pulses is illustrated in FIGS. 3-5, FIG. 4 illustrating a receive pulse when the line is empty, while FIG. 5 shows the receive pulse when the line is full.
  • the dashed lines here show that it is also possible to send out only a part of a previously generated total pulse (which can be cut with respect to its shape, height and duration, so to speak) as a transmission pulse.
  • the detection device of the device 1 according to the invention also has a bubble counting device and a determination device for the bubble length, which are also symbolized by block 5.
  • the length of a bubble passing line 2 in the direction of arrow F is to be determined, a determination is first made through the first measuring section 3 and, after the bubble has reached the measuring section 4, so that both measuring sections 3 and 4 open address the presence of a blister.
  • the time during which both measuring sections 3 and 4 respond is registered as the first time period.
  • the first measuring section 3 is deactivated, that is to say the bubble has left the measuring section 3, there is a time count which determines a second time period during which the second measuring section 4 still indicates the presence of the bubble.
  • the absolute bubble length can then be determined from the sum of the first and second time periods determined in this way and the usually known flow velocity.
  • a critical minimum size can be set by selecting the distance between the measuring sections 3 and 4, when detected, for example, an alarm in block 5 or a shut-off of the line by the shut-off device 6 can be triggered.
  • This alarm and shut-off is particularly important in the medical field, for example when an infusion is carried out and the air is detected shortly before the line 2 enters the patient, so that an immediate shut-off can take place if a critical bubble size occurs or number has been determined.
  • the device according to the invention thus has the advantage that both quantitative and qualitative detection of gas bubbles in lines filled with liquid is possible.
  • a critical bubble length can also be determined by setting a critical number of pulses. For this, z. B. the critical pulse number depending on the respective flow rate is set on a scaled switch. Then this setting is compared by comparison with the determined number of pulses. If this is below the set number of pulses, the bubble length is tolerable; in the opposite case, the line is alarmed or blocked.
  • Particularly preferred embodiments of the invention are listed under items 1-20:
  • Method according to one of the items 4-6 in which, for counting individual bubbles of a size which is smaller than the distance between the measuring points, it is determined whether the two measuring points sequentially detect the presence of a bubble, and that the bubble passage are counted by the signals representing the second measuring point. 8. The method according to any one of items 1-7, in which an alarm is triggered as a function of adjustable maximum values for bubble number and bubble size if at least one of these maximum values is exceeded.
  • a detection device arranged outside the line (2) with at least one transmitting / receiving device (3, 4) which has a transmitter (9 or 10) and a receiver (11 or 12),
  • the transmitter (9, 10) is arranged on one side of the line (2) and the receiver (11, 12) on the other diametrically opposite side of the line (2),
  • the detection device is designed as a single pulse detection device.
  • the detection device has two transmitting / receiving devices (3, 4) which are arranged at a selectable distance from one another along the longitudinal axis (L) of the line (2).
  • the detection device further comprises a device for determining the absolute bubble length, which relates the response time to the flow velocity (F) of the fluid carried in the line.
  • the detection device further comprises an alarm device.
  • a shut-off device (6) is provided which, in the event of an alarm, depending on the detection of bubbles of critical size or number, the line (2) for blocking the Fluid flow blocks.
  • the transmitting / receiving device (3, 4) are designed as acoustic air detectors.
  • the device according to item 19 in which the transmitters (9, 10) and receivers (11, 12) are provided with piezo elements for generating the transmit pulses or receive pulses.

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Abstract

A process and device (1) are disclosed to detect gas bubbles in flexible ducts (2) filled with liquid. Emitters/receivers (3, 4) are arranged on both sides of the duct (2) and emit individual pulses having a particular height and shape which are awaited within a particular time as reception pulses having a particular height and shape by the corresponding receivers (11, 12).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Gasblasen in mit Method and device for detecting gas bubbles in with
Flüssigkeit gefüllten Leitungen, insbesondere flexiblen, schlauchförmigen Leitungen oder ContainernLiquid-filled lines, especially flexible, tubular lines or containers
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Gasblasen in mit Flüssigkeit gefüllten Leitungen, wie insbesondere flexiblen Leitungen oder schlauchförmigen Containern wie sie beispielsweise in der Medizin-Technik Verwendung finden.The invention relates to a method and a device for detecting gas bubbles in lines filled with liquid, such as, in particular, flexible lines or tubular containers as used, for example, in medical technology.
In vielen Bereichen der Technik sowie im medizinischen Be¬ reich ist das Auftreten von Gasblasen problematisch, da sie beispielsweise die Strömungsverhältnisse erheblich beein¬ flussen können, und da sie beim Eindringen in menschliche oder tierische Gefäßsysteme Ursache schwerer Komplikationen sein können.In many areas of technology and in the medical field, the occurrence of gas bubbles is problematic since, for example, they can have a considerable influence on the flow conditions and because they can cause serious complications when they enter human or animal vascular systems.
Um diesen Komplikationen zu begegnen, werden beispielsweise bei Druckinfusionsapparaten oder auch bei Geräten aus son¬ stigen Bereichen Lufterkennungseinrichtungen vorgesehen, die auf fotoelektrischer Basis arbeiten.In order to counter these complications, for example in the case of pressure infusion apparatuses or also in devices from other areas, air detection devices are provided which work on a photoelectric basis.
Der Nachteil von fotoelektrischen Systemen ist jedoch darin zu sehen, daß bei Opaquen-Flüssigkeiten, wie Blut oder Lipi- den, nicht unterschieden werden kann, ob die die Flüssigkei¬ ten führenden Leitungen vollständig oder nur mit Flüssig¬ keitsschaum gefüllt sind, oder ob nur ein an den inneren Wänden anhaftender undurchsichtiger Restfilm der Flüssigkeit vorhanden ist, während der Schlauch an sich nur mit Gas ge¬ füllt ist.The disadvantage of photoelectric systems is, however, that in opaque liquids such as blood or lipid It cannot be distinguished whether the lines carrying the liquids are completely or only filled with liquid foam, or whether there is only an opaque residual film of the liquid adhering to the inner walls, while the hose itself is only filled with gas ¬ is filled.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 11 ist aus der US-A-4,607,520 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung werden jedoch große Zahlen von Signal- bzw. Energiestößen durch die in der zu untersuchendenen Leitung befindlichen Flüssigkeit gesendet. Passiert beispielsweise eine in der zu untersu¬ chenden Flüssigkeit enthaltene Luftblase die Detektionsein- richtung der bekannten Vorrichtung, wird kein Empfangssignal aufgenomme .A method and a device according to the preamble of claims 1 and 11 is known from US-A-4,607,520. In the known method and the known device, however, large numbers of signal or energy surges are sent through the liquid in the line to be examined. If, for example, an air bubble contained in the liquid to be examined passes the detection device of the known device, no received signal is recorded.
Der Nachteil des gattungsgemäßen Verfahrens bzw. der gat¬ tungsgemäßen Vorrichtung besteht vor allem darin, daß eine mechanische Beanspruchung der zu untersuchenden Flüssigkeit auftritt, was zum Beispiel im Falle von Blut zu einer erhöh¬ ten Gefahr des Auftretens von Hämolyse führt. Darüberhinaus haben im Rahmen der Erfindung durchgeführte Untersuchungen ergeben, daß die Meßstrecken der gattungsgemäßen Vorrichtung zur Instabilität neigen, was wiederum zu Fehlmessungen und ähnlichem führen kann.The disadvantage of the generic method and the generic device is that mechanical stress is placed on the liquid to be examined, which, for example in the case of blood, leads to an increased risk of hemolysis. In addition, investigations carried out within the scope of the invention have shown that the measuring sections of the generic device tend to instability, which in turn can lead to incorrect measurements and the like.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver¬ fahren sowie eine Vorrichtung zur Erkennung von Gasblasen in mit Flüssigkeit gefüllten Leitungen zu schaffen, die zum einen eine sichere Unterscheidung zwischen tatsächlich mit Flüssigkeit oder nur bzw. teilweise mit Gasblasen gefüllten Leitungen ermöglichen, und die andererseits dabei eine hohe mechanische Beanspruchung der zu untersuchenden Flüssigkeit vermeiden. Die Losung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des An¬ spruches 1 bzw. des Anspruches 11.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device for detecting gas bubbles in lines filled with liquid, which on the one hand allow a reliable distinction between lines actually filled with liquid or only partially filled with gas bubbles, and the on the other hand avoid high mechanical stress on the liquid to be examined. This problem is solved by the features of claim 1 and claim 11.
Gemäß den Prinzipien des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Sendeimpuls bestimmter Höhe und Dauer ausgelöst und ein Empfangsimpuls bestimmter Höhe und innerhalb einer bestimm¬ ten Zeit erwartet. Dieser dynamische Vorgang ermöglicht die Unterscheidung, ob die Leitung mit Flüssigkeit gefüllt ist oder nicht, oder ob nur die Außenwände der Leitung feucht sind, was bei eventuell gleicher Hohe des Empfangsimpulses eine später einsetzende Ansprechzeit bewirkt. Hierbei erfolgt die Erkennung einer Gasblase prinzipiell dadurch, daß der Sendeimpuls bei Vorliegen einer Gasblase mehr ge¬ schwächt wird, als bei einer vollständig mit Flüssigkeit ge¬ füllten Leitung.According to the principles of the method according to the invention, a transmission pulse of a certain height and duration is triggered and a reception pulse of a certain height and within a certain time is expected. This dynamic process enables the distinction to be made as to whether the line is filled with liquid or not, or whether only the outer walls of the line are moist, which, if the received pulse is of the same magnitude, results in a response time which starts later. In principle, the detection of a gas bubble takes place in that the transmission pulse is more weakened when a gas bubble is present than when the line is completely filled with liquid.
Es wird mit anderen Worten gemäß dem erfindungsgemäßen Ver¬ fahren ein einzelner Impuls hoher Energie und definierter Form von einer Seite der Leitung gesendet und während der Dauer eines bestimmten Fensters, das mit der Dauer des Sen¬ deimpulses abgestimmt wird, an der anderen Seite der Leitung empfangen. Durch die Bestimmung des Verhältnisses Impuls¬ länge/Fensterdauer kann ausgeschlossen werden, daß Flüssig¬ keitsansammlungen um den Schlauch herum vorliegen, da die Laufzeit des definierten, vorzugsweise extrem kurzen Impul¬ ses, auf dem direkten Wege vom Sender zum Empfänger wesent¬ lich geringer ist, als die Laufzeit eines Impulses, der bei¬ spielsweise über einen Bypass um den Schlauch herum laufen muß.In other words, according to the method according to the invention, a single pulse of high energy and defined form is sent from one side of the line and for the duration of a certain window, which is coordinated with the duration of the transmission pulse, on the other side of the line receive. By determining the ratio of pulse length / window duration, it can be ruled out that there is accumulation of liquid around the hose, since the running time of the defined, preferably extremely short pulse on the direct path from the transmitter to the receiver is significantly shorter , as the transit time of a pulse which, for example, has to run around the hose via a bypass.
Zu den besonderen Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zählt, daß es die Möglichkeit bietet, Gasblasen verschiede¬ ner Größe zu unterscheiden, damit Gasblasen von unbedenkli¬ cher Größe passieren können, während Gasblasen von für den jeweiligen Anwendungsfall relevanter Größe beispielsweise einen Alarm auslösen oder die Sperrung der Leitung zur Un¬ terbrechung der Flüssigkeitsströmung bewirken.One of the particular advantages of the method according to the invention is that it offers the possibility of distinguishing gas bubbles of different sizes, so that gas bubbles of unobjectionable size can pass through, while gas bubbles of a size relevant to the respective application, for example trigger an alarm or block the line to interrupt the liquid flow.
Die Dnteransprüche 2 - 5 haben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Inhalt.The dependent claims 2 - 5 contain advantageous developments of the method according to the invention.
Wird die Leitung an der bzw. den jeweiligen Meßstellen um ein bestimmtes Maß, das je nach Leitungsart und Anwendungs¬ fall vorbestimmbar ist, zusammengedrückt, ergibt sich vor¬ teilhafterweise eine weitere Verbesserung der zuvor be¬ schriebenen Unterscheidungsmöglichkeit, da durch die Zusam¬ mendrückung bzw. Quetschung des Schlauches zwischen Sender¬ seite und Empfängerseite der Weg der Direktübertragung ge¬ ringer wird, und überdies die Adhäsion der Leitung durch den Anpreßdruck des Schlauches gegen die aktiven Flächen des Senders und Empfängers unterstützt wird.If the line is compressed at the respective measuring point (s) by a certain amount, which can be predetermined depending on the type of line and the application, this advantageously results in a further improvement of the previously described differentiation possibility, since the compression or Squeezing the hose between the transmitter side and the receiver side reduces the path of direct transmission, and moreover the adhesion of the line is supported by the contact pressure of the hose against the active surfaces of the transmitter and receiver.
Werden zwei in Längsrichtung der Leitung voneinander beab- standete Meßstellen bzw. Meßstrecken vorgesehen, die jeweils Sendeimpulse erzeugen und erwarten sowie auswerten, ergibt sich der Vorteil, daß Blasenlänge und Anzahl der die Me߬ strecken passierenden Blasen mit hoher Genauigkeit bestimmt werden können.If two measuring points or measuring sections spaced apart from one another in the longitudinal direction of the line are provided, each of which generate and expect and evaluate transmission pulses, the advantage results that the bubble length and number of bubbles passing the measuring sections can be determined with high accuracy.
Hierbei sollte zweckmäßigerweise die Frequenz des Sendeim¬ pulses der Förderrate angepaßt werden, was die Erkennung der Blasenlänge ohne eine mechanische Beanspruchung des in der Leitung geführten Mediums vereinfacht.In this case, the frequency of the transmission pulse should expediently be adapted to the delivery rate, which simplifies the detection of the bubble length without mechanical stress on the medium carried in the line.
Zur Bestimmung der Blasenlänge wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die An¬ sprechzeit auf die ausgesendeten Impulse mit der jeweiligen Fließgeschwindigkeit der zu untersuchenden Flüssigkeit in Relation gesetzt. Sind zwei beabstandete Meßstrecken vorgesehen, wird die Be¬ stimmung der Blasenlänge dadurch bewirkt, daß zunächst für eine gewisse Zeitspanne das gleichzeitige Ansprechen beider Meßstrecken festgestellt werden muß, was mit anderen Worten bedeutet, daß eine Blase einer Länge vorliegt, die zumindest dem Abstand der beiden Meßstrecken entspricht. Daher kann vorteilhafterweise je nach Anwendungsfall der Abstand der beiden Meßstrecken an die jeweiligen Verhältnisse und Be¬ dürfnisse angepaßt werden, so daß eine kritische Mindestbla- senlänge durch den Meßstreckenabstand eingestellt werden kann, bei deren Vorliegen beispielsweise Alarm ausgelöst wird oder eine Sperrung der Leitung erfolgt. Jedoch auch über diese Mindestgrδße hinaus kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die absolu¬ te Blasenlänge bestimmt werden, indem zwei Zeitspannen er¬ mittelt werden, deren erste die Zeit angibt, während der beide Meßstrecken auf das Vorliegen einer Blase ansprechen, und deren zweite Zeitspanne die Zeit angibt, die ver¬ streicht, nachdem die in Strömungsrichtung gesehen erste Meßstrecke desaktiviert wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Gasblase die zweite Meßstrecke verläßt, so daß diese keine Anzeigesignale mehr abgibt. Aus der Summe der ersten und zweiten Zeitspanne kann dann in Zusammenhang mit der er¬ mittelten Fließgeschwindigkeit, die in vielen Fällen eine bekannte Größe darstellt, die absolute Blasenlänge ermittelt werden.To determine the bubble length, in a preferred embodiment of the method according to the invention, the response time to the emitted pulses is related to the respective flow rate of the liquid to be examined. If two spaced measuring sections are provided, the bubble length is determined by first determining the simultaneous response of both measuring sections for a certain period of time, which in other words means that there is a bubble of a length which is at least the distance between the two Corresponds to measuring distances. Therefore, depending on the application, the distance between the two measuring sections can advantageously be adapted to the respective conditions and needs, so that a critical minimum bubble length can be set by the distance between the measuring sections, in the presence of which, for example, an alarm is triggered or the line is blocked. However, even beyond this minimum size, according to a preferred embodiment of the method according to the invention, the absolute bubble length can be determined by determining two time spans, the first of which indicates the time during which both measuring sections respond to the presence of a bubble, and the second Time period indicates the time that elapses after the first measuring section, as seen in the direction of flow, is deactivated, until the time at which the gas bubble leaves the second measuring section, so that it no longer emits display signals. The absolute bubble length can then be determined from the sum of the first and second time span in connection with the determined flow velocity, which in many cases represents a known variable.
Ferner ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, eine Blasenzählung vorzunehmen, wobei die sequentielle Erregung beider Meßstrecken anzeigt, daß die jeweilige Blase bzw. die Blasen tatsächlich beide Meßpunkte passiert haben, wohingegen eine Blase, die im Leitungsabschnitt zwischen den Meßpunkten bzw. Meßstrecken pendelt, nicht bei der Zählung registriert wird. Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, daß in Abhän¬ gigkeit jeweils maximal zulässiger Werte für Blasenlänge und Blasenzahl entweder Alarm ausgelöst wird oder die Leitung abgesperrt wird, oder daß eine Kombination hieraus gebildet wird.Furthermore, it is possible with the method according to the invention to carry out a bubble count, the sequential excitation of both measurement sections indicating that the respective bubble or bubbles have actually passed both measurement points, whereas a bubble which oscillates in the line section between the measurement points or measurement sections, is not registered in the count. According to the invention, it can further be provided that, depending on the maximum permissible values for the bubble length and number of bubbles, either an alarm is triggered or the line is shut off, or a combination thereof is formed.
Als eine besonders bevorzugte Erzeugungsart für die Sende- und Empfangsimpulse sind akustische Signale hervorzuheben, wobei sich durch die Einzelimpulserzeugung der besondere Vorteil ergibt, daß eine mechanische Beanspruchung der zu untersuchenden Flüssigkeit vermieden wird, wie sie ansonsten beispielsweise durch eine permanente Beschallung insbesonde¬ re bei niedrigen Fließgeschwindigkeiten zu erwarten wäre. Überdies ergibt sich durch die akustische Einzelimpulserzeu¬ gung der Vorteil, daß die Meßstrecken sehr stabil sind, was das Vermeiden der Auslösung von Fehlalarmen unterstützt.A particularly preferred mode of generation for the transmit and receive pulses is acoustic signals, the particular advantage of the individual pulse generation being that mechanical stress on the liquid to be examined is avoided, as would otherwise be the case, for example, by permanent sonication, particularly at low levels Flow rates would be expected. Moreover, the acoustic individual pulse generation has the advantage that the measuring sections are very stable, which helps to avoid triggering false alarms.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorteilhafter¬ weise aufgrund der Anordnung des Senders und des Empfängers auf einander gegenüberliegenden Seiten der Leitung und der Auflage der Sende-Empfangseinrichtung auf der Außenober¬ fläche der Leitung möglich, Einzelimpulse der zuvor be¬ schriebenen definierten Art auszusenden und während der Dauer eines vorbestimmbaren Empfangsfensters zu empfangen und auszuwerten. Daher ergibt die erfindungsgemäße Vor¬ richtung insofern die gleichen Vorteile wie das erfindungs¬ gemäße Verfahren.With the device according to the invention, it is advantageously possible, owing to the arrangement of the transmitter and the receiver on opposite sides of the line and the support of the transceiver on the outer surface of the line, to send out individual pulses of the previously described type and while the duration of a predeterminable reception window to be received and evaluated. The device according to the invention therefore provides the same advantages as the method according to the invention.
Durch die Wahl des Abstandes zwischen"Sender und Empfänger ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ferner möglich, die Leitung, die vorzugsweise aus flexiblem zusammendrück¬ baren Material besteht, an den Meßstellen derart zu verfor- men, daß der Abstand zwischen Sender und Empfänger geringer ist, als die Abmessung der Leitung im entspannten Zustand. Hierdurch wird eine Verringerung des Laufweges für das Sen¬ designal bewirkt, die die zuvor beschriebenen Vorteile bei der Erkennung und Auswertung der vorliegenden Verhältnisse ermöglicht. Durch die Verformung der Leitung ergibt sich vorteilhafterweise ein Paar gegenüberliegender im wesent¬ lichen paralleler und planer Auflageflächen, deren Breite vorzugsweise größer ist, als die Breite des Senders und Empfängers. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine Fehler¬ quelle eliminiert werden, die bei Sender und Empfänger, die breiter wären als die Auflageflächen darin bestehen würde, daß es dann nicht ausgeschlossen werden könnte, daß ein über die Randbereiche laufender Sendeimpuls so empfangen und aus¬ gewertet werden würde, als hätte er die Leitung und die darin befindliche Flüssigkeit im Leitungsinneren durchdrun¬ gen. Diese Fehlerquelle bestünde vor allem dann, wenn die Außenoberfläche der Leitung feucht wäre, so daß ein Vorbei¬ laufen eines Sendeimpulses bei zu bereitem Sender und Empfänger über diesen äußeren Flüssigkeitsfilm nicht ausge¬ schlossen werden könnte.By selecting the distance between the " transmitter and receiver, it is also possible in the device according to the invention to deform the line, which preferably consists of flexible compressible material, at the measuring points in such a way that the distance between the transmitter and receiver is smaller , as the dimension of the line in the relaxed state. This results in a reduction in the travel distance for the sensor designal, which contributes the advantages described above enables the detection and evaluation of the existing conditions. The deformation of the line advantageously results in a pair of opposing, essentially parallel and planar contact surfaces, the width of which is preferably greater than the width of the transmitter and receiver. This advantageously eliminates a source of error which, in the case of the transmitter and receiver, which would be wider than the contact surfaces, would mean that it could not be ruled out that a transmission pulse running over the edge areas would be received and evaluated in this way, as if he had penetrated the line and the liquid therein inside the line. This source of error would exist especially if the outer surface of the line was damp, so that a transmission pulse would not pass through this outer liquid film when the transmitter and receiver were ready could be excluded.
Im Gegensatz hierzu wird durch die erfindungsgemäß richtige Breiteneinstellung des Senders und Empfängers relativ zur Leitung sichergestellt, daß bei feuchter Leitungsoberfläche ein Bypass erzeugt wird, dessen Laufweg jedoch deutlich län¬ ger ist, als der Laufweg durch das Leitungsinnere, so daß ein entsprechend empfangenes Signal, u.U. gleicher Signal¬ höhe und Form, jedoch erst nach einer deutlich längeren An¬ sprechzeit empfangen wird.In contrast to this, the correct setting of the width of the transmitter and receiver relative to the line according to the invention ensures that a bypass is created when the line surface is moist, but the path of which is significantly longer than the path through the inside of the line, so that a correspondingly received signal, possibly same signal level and shape, but is only received after a significantly longer response time.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die De- tektionseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwei Sende/Empfangs-Einrichtungen aufweisen, deren Abstand entlang der Längsachse der Leitung je nach Anwendüngsfall und Randbedingungen eingestellt werden kann. Hierbei ist es auch denkbar, bei einem Gerät, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gasblasenerkennung verwendet wird, eine fle¬ xible Einstellbarkeit des Abstandes der Sende/Empfangs-Ein¬ richtungen vorzusehen. Bevorzugterweise sind Zusatzeinrichtungen für die De- tektionseinrichtung vorgesehen, die die Ermittlung der Bla¬ senlänge, der Blasenzahl, eine Absperrung sowie eine Alarm- auslδsung ermöglichen.In a particularly preferred embodiment, the detection device of the device according to the invention can have two transmitting / receiving devices, the spacing of which along the longitudinal axis of the line can be adjusted depending on the application and boundary conditions. Here it is also conceivable to provide a flexible adjustability of the distance between the transmitting / receiving devices in a device in which the device according to the invention is used for gas bubble detection. Additional devices are preferably provided for the detection device, which enable the determination of the bubble length, the number of bubbles, a shut-off and an alarm triggering.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist bevorzugterweise eine akustische Detektionseinrichtung mit akustischen Sende/ Empfangseinheiten auf, die akustische Einzelsignale aussen¬ den, deren Signalform und Höhe nach den Prinzipien des er¬ findungsgemäßen Verfahrens eingestellt werden können. Hier¬ bei erfolgt der Signalempfang und die Auswertung ebenfalls nach den zuvor erläuterten Prinzipien.The device according to the invention preferably has an acoustic detection device with acoustic transmitter / receiver units which emit individual acoustic signals, the signal shape and level of which can be set according to the principles of the method according to the invention. In this case, signal reception and evaluation also take place according to the principles explained above.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausfüh¬ rungsbeispieles anhand der Zeichnung.Further details, features and advantages of the invention result from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines Längsschnittes durch eine Leitung, die mit einer erfindungsgemäßen Luftblasen-Erkennungsvor¬ richtung versehen ist,1 is a schematically highly simplified illustration of a longitudinal section through a line which is provided with an air bubble detection device according to the invention,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einesFig. 2 is a representation corresponding to FIG. 1
Schnittes durch eine Sende-Empfangs-Einrichtung der Vorrichtung gemäß Fig. 1,Section through a transceiver device of the device according to FIG. 1,
Fig. 3 die Darstellung eines Sendeimpulses,3 shows the representation of a transmission pulse,
Fig. 4 die Darstellung eines Empfangsimpulses bei leerer Leitung, undFig. 4 shows a receive pulse when the line is empty, and
Fig. 5 die Darstellung eines Empfangsimpulses bei gefüll¬ ter Leitung. In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Er¬ kennung von Gasblasen in einer Flüssigkeit dargestellt, die in einer Leitung 2 geführt ist. Die Leitung 2 kann hierbei grunds tzlich Teil einer Vorrichtung oder eines Gerätes aus all den technischen oder medizinischen Bereichen sein, bei denen Gasblasen in strömenden Flüssigkeiten auftreten kön¬ nen, und bei denen das Auftreten derartiger Gasblasen zu Komplikationen führen kann, so daß eine Erkennung erforder¬ lich ist. Besonders problematisch ist das Auftreten von Gas¬ blasen im medizinischen Bereich, beispielsweise bei arte¬ rieller oder venöser Infusion, da hierbei bereits geringste Mengen zu erheblichen Schädigungen des Patienten bis hin zum Tode führen können. Es sei jedoch nochmals betont, daß die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auf den medizinischen Bereich beschränkt ist, so daß es sich bei der Leitung 2 prinzipiell um jede Art von vorzugsweise flexibler und schlauchförmiger Leitung oder Container handeln kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist eine außerhalb der Leitung 2 angeordnete Detektionseinrichtung auf, die im bei- spielsfalle zwei Sende/Empfangs-Einrichtungen 3 und 4 auf¬ weist, die entlang der Längsachse L der Leitung 2 in einem vorwählbaren Abstand zueinander angeordnet sind. Aufgrund der in Fig. 1 gewählten Darstellung der Fließrichtung F bil¬ det die Sende/Empfangs-Einrichtung 3 eine erste Meßstrecke, während die Sende/Empfangs-Einrichtung 4 eine zweite Me߬ strecke darstellt.5 shows the representation of a receive pulse when the line is filled. 1 shows a device 1 according to the invention for detecting gas bubbles in a liquid which is guided in a line 2. The line 2 can in principle be part of a device or device from all the technical or medical fields in which gas bubbles can occur in flowing liquids and in which the occurrence of such gas bubbles can lead to complications, so that detection is required ¬ is. The occurrence of gas bubbles in the medical field is particularly problematic, for example in the case of arterial or venous infusion, since even the smallest amounts can lead to considerable damage to the patient and even death. However, it should be emphasized again that the use of the device according to the invention is not restricted to the medical field, so that the line 2 can in principle be any type of preferably flexible and tubular line or container. The device 1 according to the invention has a detection device which is arranged outside the line 2 and which, for example, has two transmitting / receiving devices 3 and 4 which are arranged at a preselectable distance from one another along the longitudinal axis L of the line 2. On the basis of the representation of the flow direction F selected in FIG. 1, the transmitting / receiving device 3 forms a first measuring section, while the transmitting / receiving device 4 represents a second measuring section.
Die Detektionseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 weist neben den Sende/Empfangs-Einrichtungen ferner die üblicherweise erforderlichen Energiequellen, einen Impulsge¬ nerator, eine Alarmeinrichtung sowie Auswerte- und Anzeige¬ einheiten auf, die in Fig. 1 schematisch durch den Block 5 symbolisiert sind. Ferner ist eine in Fließrichtung F hinter der zweite Meßstrecke 4 angeordnete schematisch vereinfacht dargestellte Absperreinrichtung 6 vorgesehen, die beispiels¬ weise zwei Absperrschwerter 7 und 8 umfassen kann, die im Bedarfsfalle die Leitung 2 vollständig schließen. Die Ab¬ sperreinrichtung 6 kann hierbei ein Teil der Detektionsein¬ richtung sein und in Abhängigkeit vom Erfassen von Luftbla¬ sen in der Leitung 2 gesteuert und mithin zum Absperren der Leitung 2 betätigt werden.In addition to the transmitting / receiving devices, the detection device of the device 1 according to the invention also has the usually required energy sources, a pulse generator, an alarm device and evaluation and display units, which are schematically symbolized by block 5 in FIG. 1. Furthermore, a schematically simplified shut-off device 6, which is arranged downstream of the second measuring section 4 in the flow direction F, is provided, which can comprise, for example, two shut-off swords 7 and 8, which If necessary, completely close line 2. The shut-off device 6 can be part of the detection device and can be controlled as a function of the detection of air bubbles in the line 2 and can therefore be actuated to shut off the line 2.
Wie Fig. 1 verdeutlicht, weist jede Sende/Empfangs-Einrich¬ tung 3,4 einen Sender 9 bzw. 10 und einen diesem gegenüber angeordneten Empfänger 11 bzw. 12 auf. Bei der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Sende/Empfangs-Einrichtungen 3 und 4 um akustische Meßstrecken, die Einzelimpulse definierter Form und Höhe aussenden und mit ihren Empfängern 11 bzw. 12 diese durch das Vorhandensein bzw. NichtVorhandensein von Gasblasen mehr oder weniger geschwächten Signale entsprechend einem vorbe¬ stimmbaren Empfangsfenster empfangen.As illustrated in FIG. 1, each transmitting / receiving device 3, 4 has a transmitter 9 or 10 and a receiver 11 or 12 arranged opposite it. In the preferred embodiment shown in FIG. 1, the transmitting / receiving devices 3 and 4 are acoustic measuring sections which emit individual pulses of a defined shape and height and, with their receivers 11 and 12, these due to the presence or absence of gas bubbles receive more or less weakened signals according to a predetermined reception window.
Die Sender 9,10 und Empfänger 11,12 sind jeweils auf gegen¬ überliegenden Seiten der Leitung 2 angeordnet, wie dies aus Fig. 1 und aus der Einzeldarstellung der Fig. 2 hervorgeht. Hierbei liegen Sender 9,10 und Empfänger 11,12 auf der Aus- senfläche der Leitung 2 auf und drücken diese an den Me߬ stellen in der aus den Fig. 1 und 2 ersichtlichen Art und Weise zusammen. Hierdurch werden Auflagewandbereiche 13 und 14 (Fig. 2) gebildet, die im wesentlichen plan sind und pa¬ rallel zueinander ausgerichtet sind. Aus Fig. 2, die reprä¬ sentativ für beide Sende/Empfangs-Einrichtungen 3,4 zu sehen ist, verdeutlicht, daß hierdurch ein Zusammendrücken der Leitung 2 resultiert, was"den Abstand zwischen Sender und Empfänger der jeweiligen Sende/Empfangs-Einrichtung 3,4 im Vergleich zur Abmessung der Leitung im nicht zusammenge¬ drückten Zustand verkleinert.The transmitters 9, 10 and receivers 11, 12 are each arranged on opposite sides of the line 2, as can be seen from FIG. 1 and from the individual illustration of FIG. 2. Transmitter 9, 10 and receiver 11, 12 lie on the outer surface of line 2 and press them together at the measuring points in the manner shown in FIGS. 1 and 2. As a result, support wall regions 13 and 14 (FIG. 2) are formed which are essentially flat and are aligned parallel to one another. From FIG. 2, which is representative of both transmission / reception devices 3, 4, it is clear that this results in a compression of line 2, which "means the distance between the transmitter and receiver of the respective transmission / reception device 3 , 4 reduced in comparison to the dimension of the line when not compressed.
Fig. 2 verdeutlicht ferner, daß die Breite des Senders und Empfängers geringer ist als die Breite der Auflagewandbe- reiche 13,14. Hierdurch wird sichergestellt, daß bei feuch- ter Außenwand der Leitung 2 ein Impuls über einen Bypass laufen muß, der den gekrümmten Randbereichen 15 bzw. 16 ent¬ spricht, der wesentlich länger ist als der direkte Weg zwi¬ schen Sender und Empfänger senkrecht zu den Auflagewandbe- reichen 13 und 14.FIG. 2 further clarifies that the width of the transmitter and receiver is less than the width of the support wall areas 13, 14. This ensures that A pulse must pass through the outer wall of the line 2 via a bypass, which corresponds to the curved edge areas 15 and 16, respectively, which is considerably longer than the direct path between the transmitter and receiver perpendicular to the support wall areas 13 and 14.
Anhand der Fig. 2 wird nachfolgend beispielhaft ein mögli¬ cher Aufbau einer Sende/Empfangs-Einrichtung der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung 1 beschrieben, der als akustischer Luft¬ sensor ausgebildet ist. Hierbei wird beispielhaft auf den Sender 9 Bezug genommen, da dieser prinzipiell genau so auf¬ gebaut ist wie der Empfänger 11. Der Sender 9 weist eine Membran 17 und eine Piezoscheibe 18 auf, die mit der Membran 17 verbunden ist. Diese Anordnung kann z.B. mittels eines geeigneten Grundkörpers an der Leitung 2 positioniert wer¬ den. Der Sender 9 kann an einen in Fig. 2 nicht näher dar¬ gestellten Hochtvolt-Impulsgenerator angeschlossen werden.A possible construction of a transmitting / receiving device of the device 1 according to the invention, which is designed as an acoustic air sensor, is described below with reference to FIG. 2. Reference is made here by way of example to the transmitter 9, since in principle it is constructed exactly like the receiver 11. The transmitter 9 has a membrane 17 and a piezo disk 18 which is connected to the membrane 17. This arrangement can e.g. be positioned on the line 2 by means of a suitable base body. The transmitter 9 can be connected to a high-voltage pulse generator, not shown in FIG. 2.
In entsprechender Weise ist der Empfänger 11 aufgebaut.The receiver 11 is constructed in a corresponding manner.
Durch diese Art Aufbau werden mithin zwei akustische Serde/ Empfangs-Einrichtungen 3 und 4 gebildet, die nach den Prin¬ zipien des eingangs erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden können.With this type of construction, two acoustic earth / reception devices 3 and 4 are formed, which can be operated according to the principles of the inventive method explained at the beginning.
Die Art der Erzeugung der Sende/Empfangsimpulse ist in den Fig. 3 - 5 verdeutlicht, wobei Fig. 4 einen Empfangsimpuls bei leerer Leitung verdeutlicht, während Fig. 5 den Em¬ pfangsimpuls bei voller Leitung zeigt. Die gestrichelten Li¬ nien zeigen hierbei, daß es auch möglich ist, als Sendeim¬ puls nur einen Teil eines zuvor erzeugten Gesamtimpulses (der sozusagen bzgl. seiner Form, Höhe und Dauer zugeschnit¬ ten werden kann) auszusenden.The type of generation of the transmit / receive pulses is illustrated in FIGS. 3-5, FIG. 4 illustrating a receive pulse when the line is empty, while FIG. 5 shows the receive pulse when the line is full. The dashed lines here show that it is also possible to send out only a part of a previously generated total pulse (which can be cut with respect to its shape, height and duration, so to speak) as a transmission pulse.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform erlaubt aufgrund des Vorsehens zweier Meßstrecken 3 und 4 sowohl eine Be- Stimmung der absoluten Blasenlänge als auch eine Blasenzäh¬ lung. Daher weist bei einer besonders bevorzugten Ausfüh¬ rungsform die Detektionseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ferner eine Blasenzähleinrichtung sowie eine Bestimmungseinrichtung für die Blasenlänge auf, die eben¬ falls durch den Block 5 symbolisiert werden.The embodiment shown in FIG. 1 allows both loading due to the provision of two measuring sections 3 and 4. Mood of the absolute bubble length as well as a bubble count. Therefore, in a particularly preferred embodiment, the detection device of the device 1 according to the invention also has a bubble counting device and a determination device for the bubble length, which are also symbolized by block 5.
Soll beispielsweise die Länge einer die Leitung 2 in Rich¬ tung des Pfeiles F passierenden Blase bestimmt werden, wird zunächst durch die erste Meßstrecke 3 und, nachdem die Blase die Meßstrecke 4 erreicht hat, eine Ermittlung vorgenommen, so daß beide Meßstrecken 3 und 4 auf das Vorliegen einer Blase ansprechen. Die Zeit, während der beide Meßstrecken 3 und 4 ansprechen, wird als erste Zeitspanne registriert. So¬ bald die erste Meßstrecke 3 desaktiviert wird, also die Bla¬ se die Meßstrecke 3 verlassen hat, erfolgt eine Zeitzählung, die eine zweite Zeitspanne ermittelt, während der die zweite Meßstrecke 4 das Vorliegen der Blase noch anzeigt. Aus der Summe der auf diese Art und Weise ermittelten ersten und zweiten Zeitspanne und der üblicherweise bekannten Fließge¬ schwindigkeit kann dann die absolute Blasenlänge ermittelt werden. Voraussetzung hierbei ist, daß die Blase eine gewis¬ se Mindestlänge aufweist, die dem Abstand zwischen den Me߬ strecken 3 und 4 entspricht. Dementsprechend kann durch Wahl des Abstandes zwischen den Meßstrecken 3 und 4 beispielswei¬ se eine kritische Mindestgröße eingestellt werden, bei deren Erfassung beispielsweise ein Alarm im Block 5 oder eine Ab¬ sperrung der Leitung durch die Absperreinrichtung 6 ausge¬ löst werden kann. Diese Alarmabgabe und Absperrung ist ins¬ besondere im medizinischen Bereich von großer Bedeutung, wenn beispielsweise eine Infusion vorgenommen wird und die Lufterkennung kurz vor dem Eintritt der Leitung 2 in den Pa¬ tienten erfolgt, so daß eine sofortige Absperrung erfolgen kann, wenn eine kritische Blasengröße oder Zahl ermittelt worden ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt somit den Vorteil, daß sowohl eine quantitative als auch qualitative Erkennung von Gasblasen in mit Flüssigkeit gefüllten Leitungen möglich ist.If, for example, the length of a bubble passing line 2 in the direction of arrow F is to be determined, a determination is first made through the first measuring section 3 and, after the bubble has reached the measuring section 4, so that both measuring sections 3 and 4 open address the presence of a blister. The time during which both measuring sections 3 and 4 respond is registered as the first time period. As soon as the first measuring section 3 is deactivated, that is to say the bubble has left the measuring section 3, there is a time count which determines a second time period during which the second measuring section 4 still indicates the presence of the bubble. The absolute bubble length can then be determined from the sum of the first and second time periods determined in this way and the usually known flow velocity. The prerequisite here is that the bubble has a certain minimum length which corresponds to the distance between the measuring sections 3 and 4. Accordingly, a critical minimum size can be set by selecting the distance between the measuring sections 3 and 4, when detected, for example, an alarm in block 5 or a shut-off of the line by the shut-off device 6 can be triggered. This alarm and shut-off is particularly important in the medical field, for example when an infusion is carried out and the air is detected shortly before the line 2 enters the patient, so that an immediate shut-off can take place if a critical bubble size occurs or number has been determined. The device according to the invention thus has the advantage that both quantitative and qualitative detection of gas bubbles in lines filled with liquid is possible.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausfüh¬ rungsbeispiele beschränkt. Die Bestimmung einer kritischen Blasenlänge kann bei bekanntem und fixem Abstand der Detek¬ tionseinrichtung und bekannter - aber von Fall zu Fall durchaus variabler - Fließgeschwindigkeit auch durch Ein¬ stellen einer kritischen Impulszahl erfolgen. Hierzu wird z. B. an einem skalierten Schalter die kritische Impulszahl in Abhängigkeit der jeweiligen Fließgeschwindigkeit einge¬ stellt. Dann wird diese Einstellung durch Vergleich mit der ermittelten Impulszahl verglichen. Liegt diese unter der eingestellten Impulszahl, ist die Blasenlänge tolerierbar, im gegenteiligen Fall erfolgt Alarm oder Sperrung der Lei¬ tung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind unter den Punkten 1 - 20 aufgelistet:The invention is not limited to the exemplary embodiments described above. With a known and fixed distance between the detection device and a known - but variable from case to case - flow rate, a critical bubble length can also be determined by setting a critical number of pulses. For this, z. B. the critical pulse number depending on the respective flow rate is set on a scaled switch. Then this setting is compared by comparison with the determined number of pulses. If this is below the set number of pulses, the bubble length is tolerable; in the opposite case, the line is alarmed or blocked. Particularly preferred embodiments of the invention are listed under items 1-20:
1. Verfahren zur Erkennung von Gasblasen in mit Flüssigkeit gefüllten Leitungen (2), insbesondere flexiblen Leitun¬ gen bzw. Containern, bei dem auf einer Seite der Leitung Sendesignale ausgesandt und auf der anderen diametral gegenüberliegenden Seite der Leitung Empfangssignale aufgenommen werden, bei dem als Sendesignale Einzelim¬ pulse bestimmter Höhe, Form und Dauer ausgelöst werden und ein Empfangssignal bestimmter Höhe und Form und in¬ nerhalb einer bestimmten Zeit auf der gegenüberliegenden Seite der Leitung erwartet wird.1. A method for detecting gas bubbles in lines (2) filled with liquid, in particular flexible lines or containers, in which transmission signals are transmitted on one side of the line and reception signals are received on the other diametrically opposite side of the line, in which Transmit signals individual pulses of a certain height, shape and duration are triggered and a reception signal of a certain height and shape and within a certain time is expected on the opposite side of the line.
2. Verfahren nach Punkt 1, bei dem ein Sendeimpuls hoher Energie erzeugt wird. 3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, bei dem die Leitung an der Meßstelle um ein vorbestimmtes Maß zusammengedrückt wird.2. The method according to item 1, in which a transmission pulse of high energy is generated. 3. The method according to item 1 or 2, in which the line is compressed at the measuring point by a predetermined amount.
4. Verfahren nach einem der Punkte 1 - 3, bei dem an zwei in Längsrichtung der Leitung voneinander beabstandeten Meßstellen Sendeimpulse erzeugt und erwartet werden.4. Method according to one of the items 1-3, in which transmission pulses are generated and expected at two measuring points spaced apart in the longitudinal direction of the line.
5. Verfahren nach einem der Punkte 1 - 4, bei dem zur Bestimmung der absoluten Blasenlänge die Ansprechzeit mit der jeweiligen Fließgeschwindigkeit der untersuchten Flüssigkeit in Relation gesetzt wird.5. Method according to one of items 1-4, in which the response time is set in relation to the respective flow rate of the liquid under investigation in order to determine the absolute bubble length.
6. Verfahren nach Punkt 4 und 5, bei dem die Bestimmung der absoluten Blasenlänge dadurch erfolgt, daß bestimmt wird, ob für eine gewisse Zeit an beiden Meßstellen das Vorhandensein einer Blase ermittelt wird, daß diese Zeit als eine erste Zeitspanne gespeichert wird, daß der Zeitpunkt ermittelt wird, ab dem an der in Strömungs¬ richtung gesehen ersten Meßstelle keine Blase mehr vorliegt, daß ab diesem Zeitpunkt die Zeit des Vor- liegens der Blase nur an der zweiten Meßstelle als eine zweite Zeitspanne ermittelt wird, und daß aus der Summe der ersten und zweiten Zeitspanne und dem ermittelten Wert der Fließgeschwindigkeit die Blasenlänge abgeleitet wird.6. The method according to items 4 and 5, in which the determination of the absolute bubble length is carried out by determining whether the presence of a bubble is determined for a certain time at both measuring points, that this time is stored as a first time period that the The point in time is determined from which there is no longer a bubble at the first measuring point in the direction of flow, that from this point in time the bubble is only found at the second measuring point as a second time span, and that the sum of the The first and second time period and the determined value of the flow rate, the bubble length is derived.
7. Verfahren nach einem der Punkte 4 - 6, bei dem zur Zäh¬ lung einzelner Blasen einer Größe, die kleiner ist als der Abstand zwischen den Meßpunkten, ermittelt wird, ob sequentiell beide Meßstellen das Vorliegen einer Blase erfassen, und daß die den Blasendurchgang durch die zweite Meßstelle repräsentierenden Signale gezählt wer¬ den. 8. Verfahren nach einem der Punkte 1 - 7, bei dem in Ab¬ hängigkeit einstellbarer Maximalwerte für Blasenzahl und Blasengröße bei Überschreiten zumindest eines dieser Maximalwerte ein Alarm ausgelöst wird.7. Method according to one of the items 4-6, in which, for counting individual bubbles of a size which is smaller than the distance between the measuring points, it is determined whether the two measuring points sequentially detect the presence of a bubble, and that the bubble passage are counted by the signals representing the second measuring point. 8. The method according to any one of items 1-7, in which an alarm is triggered as a function of adjustable maximum values for bubble number and bubble size if at least one of these maximum values is exceeded.
9. Ver ahren nach Punkt 8, bei dem bei Überschreiten der Maximalwerte ferner die Leitung abgesperrt wird.9. Proceed according to point 8, in which the line is also shut off if the maximum values are exceeded.
10. Verfahren nach einem der Punkte 1 - 9, bei dem als Sende- und Empfangsimpulse akustische Signale erzeugt bzw. empfangen werden.10. The method according to any one of items 1-9, in which acoustic signals are generated or received as transmit and receive pulses.
11. Vorrichtung (1) zur Erkennung von Gasblasen in mit Flüs¬ sigkeit gefüllten Leitungen (2), insbesondere flexiblen, schlauchförmigen Leitungen bzw. Containern,11. Device (1) for detecting gas bubbles in lines (2) filled with liquid, in particular flexible, tubular lines or containers,
- mit einer außerhalb der Leitung (2) angeordneten De¬ tektionseinrichtung mit zumindest einer Sende/ Emp¬ fangseinrichtung (3,4), die einen Sender (9 bzw. 10) und einem Empfänger (11 bzw. 12) aufweist,with a detection device arranged outside the line (2) with at least one transmitting / receiving device (3, 4) which has a transmitter (9 or 10) and a receiver (11 or 12),
- wobei der Sender (9,10) auf einer Seite der Leitung (2) und der Empfänger (11,12) auf der anderen dia¬ metral gegenüberliegenden Seite der Leitung (2) ange¬ ordnet ist,the transmitter (9, 10) is arranged on one side of the line (2) and the receiver (11, 12) on the other diametrically opposite side of the line (2),
- wobei der Sender (9) und der Empfänger (11,12) auf der Außenfläche der Leitung (2) aufliegt, und- The transmitter (9) and the receiver (11, 12) resting on the outer surface of the line (2), and
- wobei die Detektionseinrichtung als Einzelimpuls- Detektionseinrichtung ausgebildet ist.- The detection device is designed as a single pulse detection device.
12. Vorrichtung nach Punkt 11, bei der der Abstand des Sen¬ ders (9,10) zum Empfänger (11,12) senkrecht zur Längs¬ achse (L) der Leitung (2) kleiner ist als die Außen- abmessung der Leitung (2), und bei der dadurch zwei Auf- lagewandbereiche (13,14) der Leitung (2) geschaffen werden, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.12. Device according to point 11, in which the distance between the transmitter (9, 10) and the receiver (11, 12) perpendicular to the longitudinal axis (L) of the line (2) is smaller than the outside dimension of the line (2), and thereby creating two support wall areas (13, 14) of the line (2) which are arranged essentially parallel to one another.
13. Vorrichtung nach Punkt 12, bei der die Breite des Sen¬ ders (9,10) und Empfängers (11,12) geringer ist als die Breite der Auflagewandbereiche (13, 14).13. Device according to item 12, in which the width of the transmitter (9, 10) and receiver (11, 12) is less than the width of the support wall areas (13, 14).
14. Vorrichtung nach einem der Punkte 11 - 13, bei der die Detektionseinrichtung zwei Sende/Empfangs-Einrichtungen (3,4) aufweist, die entlang der Längsachse (L) der Lei¬ tung (2) in wählbarem Abstand zueinander angeordnet sind.14. Device according to one of the points 11-13, in which the detection device has two transmitting / receiving devices (3, 4) which are arranged at a selectable distance from one another along the longitudinal axis (L) of the line (2).
15. Vorrichtung nach einem der Punkte 11 - 14, bei der die Detektionseinrichtung eine Zähleinrichtung (5) aufweist, die die Anzahl der Blasen ermittelt, die die Sende/ Empfangs-Einrichtungen (3,4) passieren.15. Device according to one of the points 11-14, in which the detection device has a counting device (5) which determines the number of bubbles that pass through the transmitting / receiving devices (3, 4).
16. Vorrichtung nach einem der Punkte 11 - 15, bei der die Detektionseinrichtung ferner eine Einrichtung zur Be¬ stimmung der absoluten Blasenlänge aufweist, die die Ansprechzeit mit der Fließgeschwindigkeit (F) des in der Leitung geführten Fluides in Relation setzt.16. Device according to one of the points 11-15, in which the detection device further comprises a device for determining the absolute bubble length, which relates the response time to the flow velocity (F) of the fluid carried in the line.
17. Vorrichtung nach einem der Punkte 11 - 16, bei der die Detektionseinrichtung ferner eine Alarmeinrichtung auf¬ weist.17. Device according to one of items 11-16, in which the detection device further comprises an alarm device.
18. Vorrichtung nach einem der Punkte 11 - 17, bei der eine Absperreinrichtung (6) vorgesehen ist, die in Alarm¬ fällen in Abhängigkeit von der Detektion Blasen kriti¬ scher Größe bzw. Zahl in kürzester Zeit die Leitung (2) zur Blockierung des Fluidflusses sperrt. 19. Vorrichtung nach einem der Punkte 11 - 18, bei der die Sende/Empfangs-Einrichtung (3,4) als akustische Luft¬ detektoren ausgebildet sind.18. Device according to one of the items 11-17, in which a shut-off device (6) is provided which, in the event of an alarm, depending on the detection of bubbles of critical size or number, the line (2) for blocking the Fluid flow blocks. 19. Device according to one of items 11-18, in which the transmitting / receiving device (3, 4) are designed as acoustic air detectors.
20. Vorrichtung nach Punkt 19, bei der die Sender (9,10) und Empfänger (11,12) mit Piezoelementen zur Erzeugung der Sendeimpulse bzw. Empfangsimpulse versehen sind. 20. The device according to item 19, in which the transmitters (9, 10) and receivers (11, 12) are provided with piezo elements for generating the transmit pulses or receive pulses.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Erkennung von Gasblasen in mit Flüssigkeit gefüllten Leitungen (2) , insbesondere flexiblen Leitun¬ gen bzw. Containern, bei dem auf einer Seite der Leitung Sendesignale ausgesandt und auf der anderen diametral gegenüberliegenden Seite der Leitung EmpfangsSignale aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Sendesignale Einzelimpulse bestimmter Höhe, Form und Dauer ausgelöst werden und ein Empfangssignal bestimmter Höhe und Form und innerhalb einer bestimmten Zeit auf der gegenüberliegenden Seite der Leitung erwartet wird.1. A method for detecting gas bubbles in lines (2) filled with liquid, in particular flexible lines or containers, in which transmission signals are transmitted on one side of the line and reception signals are received on the other diametrically opposite side of the line, characterized in that that individual pulses of a certain height, shape and duration are triggered as transmission signals and a reception signal of a certain height and shape and within a certain time is expected on the opposite side of the line.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sendeimpuls hoher Energie erzeugt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a transmission pulse of high energy is generated.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß an zwei in Längsrichtung der Leitung voneinan¬ der beabstandeten Meßstellen Sendeimpulse erzeugt und erwartet werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized gekennzeich¬ net that transmission pulses are generated and expected at two measuring points spaced apart in the longitudinal direction of the line.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß zur Bestimmung der absoluten Blasen¬ länge die Ansprechzeit mit der jeweiligen Fließgeschwin¬ digkeit der untersuchten Flüssigkeit in Relation gesetzt wird.4. The method according to any one of claims 1-3, characterized ge indicates that the response time is set in relation to the respective Fließgeschwin¬ speed of the liquid under investigation in order to determine the absolute length of bubbles.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß als Sende- und Empfangsimpulse akusti¬ sche Signale erzeugt bzw. empfangen werden.5. The method according to any one of claims 1-4, characterized ge indicates that acoustic signals are generated or received as transmit and receive pulses.
6. Vorrichtung (1) zur Erkennung von Gasblasen in mit Flüs¬ sigkeit gefüllten Leitungen (2), insbesondere flexiblen, schlauchförmigen Leitungen bzw. Containern, - mit einer außerhalb der Leitung (2) angeordneten De¬ tektionseinrichtung mit zumindest einer Sende/ Emp¬ fangseinrichtung (3,4), die einen Sender (9 bzw. 10) und einem Empfänger (11 bzw. 12) aufweist,6. Device (1) for the detection of gas bubbles in lines (2) filled with liquid, in particular flexible, tubular lines or containers, with a detection device arranged outside the line (2) with at least one transmitting / receiving device (3, 4) which has a transmitter (9 or 10) and a receiver (11 or 12),
- wobei der Sender (9,10) auf einer Seite der Leitung (2) und der Empfänger (11,12) auf der anderen dia¬ metral gegenüberliegenden Seite der Leitung (2) ange¬ ordnet is , und- The transmitter (9, 10) on one side of the line (2) and the receiver (11, 12) on the other diametrically opposite side of the line (2) is arranged, and
- wobei der Sender (9) und der Empfänger (11,12) auf der Außenfläche der Leitung (2) aufliegt, dadurch gekennzeichnet,- The transmitter (9) and the receiver (11, 12) resting on the outer surface of the line (2), characterized in that
- daß die Detektionseinrichtung als Einzelimpuls-Detek- tionseinrichtung ausgebildet ist.- That the detection device is designed as a single pulse detection device.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Senders (9,10) zum Empfänger (11,12) senkrecht zur Längsachse (L) der Leitung (2) kleiner ist als die Außenabmessung der Leitung (2), und daß dadurch zwei Auflagewandbereiche (13,14) der Leitung (2) ge¬ schaffen werden, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.7. The device according to claim 6, characterized in that the distance of the transmitter (9,10) to the receiver (11,12) perpendicular to the longitudinal axis (L) of the line (2) is smaller than the outer dimension of the line (2), and that thereby two support wall areas (13, 14) of the line (2) are created, which are arranged essentially parallel to one another.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Detektionseinrichtung zwei Sende/Empfangs- Einrichtungen (3,4) aufweist, die entlang der Längsachse (L) der Leitung (2) in wählbarem Abstand zueinander an¬ geordnet sind.8. The device according to claim 6 or 7, characterized gekennzeich¬ net that the detection device has two transmitting / receiving devices (3,4) which are arranged along the longitudinal axis (L) of the line (2) at a selectable distance from each other .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtung eine Zähl¬ einrichtung (5) aufweist, die die Anzahl der Blasen er¬ mittelt, die die Sende/Empfangs-Einrichtungen (3,4) pas¬ sieren. 9. Device according to one of claims 6-8, characterized in that the detection device has a counting device (5) which determines the number of bubbles that pass / receive devices (3, 4) pass .
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende /Empfangs-Einrichtung (3,4) als akustische Luftdetektoren ausgebildet sind. 10. Device according to one of claims 6-9, characterized in that the transmitting / receiving device (3,4) are designed as acoustic air detectors.
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