JP2000506271A - 気泡検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 気泡検出器は、第１の屈折率を有する第１の流体をそれを通って流そうとする導管と、透明な導管壁部分と導管空胴とそして第２の透明な導管壁部分を通って出る光ビーム（４，４１，４２）を指向する光源（３）と、ビームが導管およびその中の第１の流体を透過した後光ビーム（４，４１）を受光する検出器手段（５，５１，５２，５３）を含んでいる。導管（１）の二つの対向する透明壁部分（１２，１１）は光ビームにより透過照射され、そして実質上平坦かつ平行である。光源（３）は、ビームが第１の流体を通過するかまたは気泡のような異なる屈折率を有する第２の導管運搬流体を通過するかに応じて異なる経路（４１，４２）に分れるように導管（１）の直近の壁部分（１２）に対して斜めの角度（α）において光ビーム（４）を指向するように適応している。検出器手段（５，５３，５１，５２）は、流体の屈折率に関係なく導管（１）から出る光ビーム（４２）によって衝突されるように適応しており、そして検出器手段（５，５３，５１，５２）は第１の流体中の気泡の発生を同定できるように、検出器手段上の光ビーム（４１，４２）の衝突位置に応じた出力信号を出すように適応している。

Description

【発明の詳細な説明】 気泡検出器 本発明は、請求項１の前文に規定した種類の気泡検出器に関する。 以前既知の技術はＦＲ−Ａ１−２６６０７５５に記載されており、第１の屈折 率を有する第１の流体が通過する導管と、該導管の第１の透明壁部分と導管空胴 を透過し、そして前記導管の第２の透明壁部分を透過して出る光ビームを指向す る光源と、そして該導管およびその中に存在する第１の流体を透過した後の光ビ ームを受光する検出器手段を含んでいる気泡検出器が開示されている。ＦＲ−Ａ １−２６６０７５５にはまた、光ビームが円筒形導管の軸に垂直な平面内に指向 され、そして前記導管を非正反対に通るように指向されることが開示されている 。この構造では、屈折率（関係する第１の流体／液体）に関して光源の位置およ び方向を正確に調節することが必要であり、そして検出器の位置は光ビームを受 光するように調節されなければならない。この既知の構造は流体の屈折率はコン スタントであり、そして誤差関数を流体屈折率の比較的小さい変動において既に 記録するものと仮定する。この既知構造の信頼性は、流体中の気泡の存在が検出 器による光ビームの不検出によって検出されるので比較的低い。光ビームが気泡 を通過するとき、ビームは分割され、そして明瞭な光ビームが導管から出て来な いようにひろがる。 この既知構造の他の欠点は、主要部品の誤作動の明白な指示を与 えないことである。 本発明の目的はこれら欠点の少なくとも一つを軽減もしくはなくすことである 。 この目的は、請求の範囲の請求項１による気泡検出器によって達成される。他 の請求項はこの気泡検出器のさらなる具体例を規定する。 本発明は、光ビームによって透過照射される二つの透明な導管部分は実質上平 坦かつ平行であり、そして光ビームは、導管を例えば４５°の斜めの角度で通っ て透過照射される壁部分の最も近い平面へ指向され、そのため導管内でビームが 第１の流体を通過するか、または異なる屈折率を有する第２の流体の泡を通過す るかによって異なる経路に分れるという基本的着想に基いている。検出器手段は このため、二つの導管壁部分の間に存在する流体または流体混合物の屈折率に関 係なく、導管から出る光ビームが衝突するように適応される。検出器手段は、前 記第１の流体中の前記第２の流体の泡の存在を検出器出力信号の対応する変動に よって同定することができるように、光ビームが検出器手段に出会う位置に依存 する出力信号を出すように適応している。 本発明の好ましい具体例においては、検出器手段は光ビームがダイオード表面 と出会う位置に依存する信号を出す応差光ダイオードを含んでいる。この種の検 出器手段は容易に較正することができる。第１の流体、例えば液体を第１の流体 が気泡等を含まない状態で導管を通過させることができる。第１の流体の無気泡 状態を規定する信号が同時に記録される。この出力信号の与えられた偏差は導管 中の媒質の屈折率の変化か、検出器手段が誤作動していることか、 または導管および／または検出器に関して光源のアラインメントが変化したこと を指示するであろう。出力信号の変化は、較正位置からの光ビームの接触位置の 距離の変位の結果であるため、光源が作動可能で、そして装置が壊れていない限 り、検出器手段からの出力信号が常に得られるであろう。 本発明の最も簡単な変形例においては、検出器手段は光ダイオードの代わりに 、相互に分離された複数の簡単な光検出器を含むことができる。この場合、一方 の光検出器は光ビームが無気泡の第１の流体を通過する時光ビームと出会う位置 に配置され、他方の検出器はビームが第１の流体とは異なる屈折率を有する導管 中の流体を通過する時のみ光ビームと出会う位置に配置される。 導管が円筒形である時、光ビームにより透過照射される導管壁部分が実質上平 坦かつ平行になる条件は、ビームがその種々の屈折率に応じて経路において狭く かつ導管軸と交差する限り、なお確立可能である。このように光ビームの経路は 好ましくは導管軸を含む平面内に横たわるであろう。 しかしながら、光ビームが導管壁部分と出会う位置が決定的とならないように 、透過照射される壁部分は好ましくは平坦かつ平行壁部分であることは自明であ ろう。 この発明思想のため、導管が無気泡流体を輸送する時、および流体流に気泡が 存在するかまたは導管中に気体だけが存在する時の両方の出力信号の形で、検出 器手段から積極的な情報が得られる。さらに、出力信号の消滅により、光源の誤 差動または検出器手段の誤差動に関する情報も得られる。 このように、本発明の検出器手段は、導管を通る流体の流れを制 御するため、および／または気泡出現の時または検出器出力が完全に消滅した時 警報をトリガするために使用することができる。 本発明またはその具体例は請求の範囲に規定されている。 本発明の例示具体例を添付図面を参照して今から記載する。 図１は、本発明の概略図示した具体例の軸断面図である。 図２は、図１の線II−IIに沿った断面図である。 図３はおよび４は、検出器手段中の検出器の代替具体例を図示する。 図５は、図２に対応する概略図であって、長方形断面の導管に使用した本発明 を示している。 図１および２から、本発明の光検出器はその長軸を２で示した光透過性導管１ を含んでいることが明らかであろう。液体は導管１を通ってその軸２の方向に流 れる。気泡検出器は、液体流中の空気泡のような気泡を検出するように機能する 。この場合液体と気体とは相互に異なる屈折率を有するものとする。 光源３は軸２に対して斜め角度αで導管を通る光ビーム４を指向する。“斜め ”とは０より大きく９０°より小さい角度α，好ましくは３０〜６０°の範囲、 例えば約４５°の角度を意味する。導管１はビーム４が通過する二つの壁部分１ １，１２において光透過性である。 光ビーム４は、導管１内の光ビームの経路が位置する媒質の屈折率に応じて導 管１を通る異なる経路を取るであろう。このように、光ビームは、水のような液 体が導管を通って流れるときのように、導管内の流体が導管１がつくられる材料 と実質上同じ屈折率を有する時は経路４１を取るであろう。光ビーム４は、導管 内の流体が液 体より有意に低い屈折率を有する時、例えば流体が空気である時は図１の経路４ ２を取るであろう。 導管１は、泡が光ビーム４，４１，４２の横をすり抜けて導管１を通過できな いように、危険もしくは有害と考えられる気泡寸法に相当する断面寸法を有する 。 図１から、二つのビーム経路４１，４２は導管１を出る時実質上平行であるが しかし離れていることが見られるであろう。ビーム４１を受光する検出器手段５ は、その大小がダイオード５３の表面上のビーム衝突位置に依存する信号を出す 検出器５３，好ましくは慣用の応差光ダイオードを含んでいる。このようにビー ム４１，４２の衝突位置から得られる異なる出力信号は容易に相互に識別するこ とができ、そして応差光ダイオードにより得られるさらなる利益は流体の異なる 屈折率に従ってその位置を調節する必要がないことである。 このため気泡検出器は、既知の屈折率を有する気泡なし液体に関して得られる 出力信号を記録することによって容易に較正することができる。検出器の特性が 既知である時は、未知（無気泡）流体の屈折率をそれに関して得た出力信号によ って決定することができ、この出力信号はそのためビーム衝突の位置に依存する 。 図１および２に図示した具体例においては、導管１は円筒形状を有している。 この場合には、透過照射される壁部分１１，１２は、実施において平坦かつ平行 であるように、ビーム４，４１，４２が導管軸２と交差することが重要である。 しかしながら、導管１が、図５に示すように、均一厚みの二つの平坦な平面平行 な壁部分１１，１２を実際に持つような形状を有する時は、図５の検討から明ら かなように、導管１の流れ方向である軸２と光ビーム４，４１，４２とが共通の 平面内に横たわる必要は勿論ない。 図３は、検出器手段５が、ビーム４１およびビーム４２をそれぞれ受光するよ うに配置された二つの分離された検出器５１，５２を含んでいる、本発明の簡単 化された具体例を図示する。前述したように、そのように簡単化された検出器手 段を相互に異なる屈折率の液体および気泡のために調節することは困難である。 ビーム４１，４２を二つの検出器５１，５２へ屈曲するように機能するプリズム を、二つの検出器５１，５２間のよりシャープな区別を得る意図で設けることが できる。 導管中の気泡もしくは気体の存在が有害と考えられる時は、信号４１に対応す る検出器からの一方の出力信号の消失は警告状況を構成すること、そして検出器 手段上のビーム４２の衝突に対応する出力信号も警告状況を構成することが明ら かである。このように本発明の構造は有意義な冗長を得る。検出器手段（または 常に検出器５１，５２の少なくとも一方）は、作動している光源３に応答して常 に出力信号を出しているから、光源３が誤作動する時の指示が直ちに得られる。 検出器手段５３または検出器５１，５２の一方が出力を有しない時にも警告指示 が得られ、この警告指示は光源または検出器手段が何らかの態様で誤作動する時 に直ちに与えられる。例証した装置は、導管１を通る液体の輸送を例えば導管中 のバルブを警告指示の場合閉じることにより制御するように機能するモニタリン グユニット２０を含んでいる。このユニットは警告指示に応答してトリガされる 警報手段を便利に含んでもよい。 本発明は、流体輸送を止めること、または流体が気泡を含んでは ならない、もしくは気体で置換されてはならない液体である時のように、流体の 屈折率が変化した時少なくともある種の警報を発することが重要な場合に、導管 を通る流体輸送に関連して一般的用途がある。それ故、本発明は人体の血液循環 へ流体注入に関して特に有用である。 導管１は、好ましくは有害な気泡が導管を通過する時ビーム４が常に経路４２ を取るように、有害と考えられる気泡サイズに実質上等しい最大内径を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 （４１，４２）の衝突位置に応じた出力信号を出すよう に適応している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の屈折率を有する第１の流体をそれを通って流そうとする導管（１） と、透明な導管壁部分（１２）と導管空胴ととそして第２の透明な導管壁部分（ １１）を通って出る光ビーム（４，４１，４２）を指向する光源（３）と、そし てビームが導管およびその中の第１の流体を透過した時光ビーム（４，４１）を 受光する検出器手段（５，５１，５２，５３）を備えている気泡検出器であって 、 光ビームによって透過照射される導管（１）の二つの互いに対向する透明な壁 部分（１２，１１）は、実質上平坦かつ平行であること、 光源（３）は、ビームが第１の流体を通過するか、または気泡のような他の屈 折率を有する第２の導管誘導流体を通過するかに応じて異なる経路（４１，４２ ）に分れるように直近の透明な導管壁部分（１２）に対して斜め角度（α）にお いて光ビーム（４）を指向するように適応していること、 検出器手段（５，５３，５１，５２）は、流体の屈折率に関係なく導管（１） から出る光ビーム（４，４２）によって衝突されるように適応していること、 検出器手段（５，５３，５１，５２）は、第１の流体中の気泡の発生を同定で きるように、検出器手段上の光ビーム（４１，４２）の衝突位置に応じて出力信 号を出すように適応していること、 を特徴とする気泡検出器。 ２．導管は筒形好ましくは円筒形であり、光源（３）から出る光 ビーム（４，４１，４２）と導管軸（２）は共通の平面内に横たわっていること を特徴とする請求項１の気泡検出器。 ３．検出器手段は、検出器手段上の光ビーム衝突位置が導管中の気泡を含まな い第１の流体を透過する光ビームに対応する衝突位置が偏位する時に警報をトリ ガし、および／または導管（１）を通る第１の流体の輸送を止めるように適応し ていることを特徴とする請求項１または２の気泡検出器。 ４．検出器手段（５，５３，５１，５２）は、出力信号が消失する時警報をト リガし、および／または導管（１）を通る流体の輸送を止めるように機能するモ ニタリング論理へ連結されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか の気泡検出器。 ５．検出器手段は、ダイオード表面上の光ビーム衝突位置に応じて出力信号を 出す応差光ダイオード（５３）である請求項１ないし４のいずれかの気泡検出器 。