DE3688077T2

DE3688077T2 - Durchflussfühler.

Info

Publication number: DE3688077T2
Application number: DE19863688077
Authority: DE
Inventors: Lawrence M Abrams
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-09-01
Filing date: 1986-09-01
Publication date: 1993-09-30
Anticipated expiration: 2006-09-02
Also published as: EP0258474A1; DE3688077D1; EP0258474B1

Description

Hintergrund zur Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine Fühlereinrichtung von Stromgeschwindigkeit, laut der Einleitung zu Behauptung 1. So eine Fühlereinrichtung von Strömungsgeschwindigkeit ist in US-A-4 277 227 veröffentlicht.

2. Beschreibung vom bisherigen Zustand

Verschiedene Systeme wurden bishin angewendet um verschiedene Flüssigkeiten, darunter zum Beispiel Blut, nährende Lösungen, pharmazeutische Lösungen usw. an menschliche oder Tierpatienten zu liefern oder verabreichen. Falls zum Beispiel intravenöse Verabreichung von Flüssigkeiten erwünscht ist, besteht die üblichste Einrichtung für solche Verabreichung aus einen Behälter für die Flüssigkeit die zu verabreichen ist, einen Schlauch der an den Behälter verbunden ist und eine hohle Nadel welche dem Patienten in die Vene einzuführen ist, wobei die Flüssigkeit unter Schwerkraft vom Behälter durch den Schlauch strömt. Oft ist irgend eine handbetätigte mechanische Vorrichtung vorgesehen, wie z. B. eine einstellbare Klammer, um die Geschwindigkeit der Strömung vom Vorratsbehälter an den Patienten zu kontrollieren. Solch eine Klammer tut natürlich nicht mehr als den Widerstand vom Schlauch zur Flüssigkeitsströmung zu verändern, und die effektive Strömungsgeschwindigkeit ist zusätzlich abhängig vom Druck der Flüssigkeit welche durch den Schlauch fließt, wobei dieser Druck an sich selbst vom Höhenunterschied zwischen [freien] Oberfläche der Flüssigkeit im Behälter und dem Einführungspunkt am Patienten abhängig ist.
In den oben beschriebenen, allgemein angewendeten Schwerkraftsystemen ist die Strömungsgeschwindigkeit in den Patienten, d. h. die Quantität der Flüssigkeit welche dem Patienten in einer Zeiteinheit zugeführt wird, ist erheblichen Schwankungen ausgesetzt. Der hauptsächliche Grund für solche Schwankungen in der Strömungsgeschwindigkeit sind Veränderungen des mechanischen Widerstands im Schlauch in der Gegend der einstellbaren Klammer (verursacht z. B. durch Abrutschen der Klammer) und in der hohlen Nadel die im Patienten steckt, Widerstand zur Ausströmung in der Nähe der Nadelspitze, des Höhenunterschiedes zwischen Flüssigkeitsoberfläche im Behälter und dem Einführungspunkt am Patienten und vom Rückdruck welcher gegen die Flüssigkeitsströmung ausgeübt wird, zum Beispiel vom Venenblutdruck beim Patienten. Zusätzlich, bei Durchströmung von demselben System werden verschiedene Flüssigkeiten verschiedenen Widerstandsausmaß antreffen, und das infolge verschiedlicher Dichte, Viskosität und Strömungseigenschaften, somit werden sie dann mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fließen. Infolge der obigen und anderen Einflüssen, und trotzdem daß in diesen Schwerkraftsystemen oft eine durchsichtige Tropfenkammer eingebaut wird, worin die Tropfenzahl der Strömung vom Behälter in den Schlauch beobachtet und in einheitlichen Zeitabschnitten gemessen werden können, ist die effektive Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit aus dem verabreichenden System an den Patienten ziemlich änderlich. Überdies ist das Volumen der Tropfen weder einheitlich noch genau und deren Anzahl ergibt keine treue Andeutung der Strömungsgeschwindigkeit.
Schwierigkeiten, welche bei den weit verbreiteten Schwerkraftssystemen durch Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit verursacht werden, können ernst sein. Im Falle von gewissen Medizinalflüssigkeiten welche einem Patienten verabreicht werden müssen, ist es höchst erwünscht eine unveränderte Strömungsgeschwindigkeit an den Patienten aufrecht zu halten, um das Blut- oder Gewebeniveau, von den in der zugeführten Flüssigkeit enthaltenen medizinischen Stoffen, an oder rundum vorausgesetzten Werten zu halten. Bei Transfusionen wie zum Beispiel von Blut ist es außerdem oft außerordentlich wichtig einen gleichmäßigen Strom der übertragenen Flüssigkeit an den Patienten aufrecht zu erhalten, so daß der Blutdruck beim Patienten ziemlich gleich gehalten wird.
Verbesserte Systeme in der bestehenden Technik, zur Verabreichung von Flüssigkeiten an Patienten, wurden vorgeschlagen um einige der Nachteile von den auf Schwerkraft beruhenden Systemen zu beheben. Diese verbesserte Systeme sind hauptsächlich zweierlei. Bei der ersten Art wird versucht, Mittel zu bieten um den Stromwiderstand durch das System zu kontrollieren, u.z. in einer genaueren und besser ausgebildeten Weise als die übliche einstellbare Klammer zur Verengung des Schlauches, durch den die Flüssigkeit strömt. So wurden zum Beispiel mechanische, veränderliche Widerstandsvorrichtungen in die Stromleitung eingebaut, welche nicht Verengung oder Eindrücken der Schläuche anwenden, sondern Durchflußöffnungen von verschiedenen Größen, laut Maß des erwünschten Widerstands. Diese veränderliche Widerstandseinrichtungen werden die Strömung öffentlich nicht direkt kontrollieren, gehen doch von der Annahme aus daß der statische Druck (Höhe) der Flüssigkeit, welche durch den veränderlichen Widerstand strömt, unverändert bleibt, so daß bei jeder Widerstandseinstellung eine gewisse unveränderte Strömung erfolgt. Tatsächlich dagegen, wie oben schon angedeutet ist, infolge Änderungen im Höhenunterschied zwischen der Flüssigkeit im Behälter und dem Verabreichungspunkt am Patienten, sowie auch veränderlicher Widerstand in der Nadel und Rückdruck vom Patienten, ist ein unveränderten Widerstand an einer Stelle in der Stromleitung - unter dem Behälter und über dem Patienten - nicht genügend um eine unveränderte Strömung an den Patienten zu sichern.
Eine zweite Gruppe von verbesserten Einrichtungen laut der bestehenden Technik versucht verschiede Wege zur Regulierung vom Druck in der Flüssigkeit welche vom Behälter oder Sack fließt. Nach einem Vorschlag zum Beispiel würde die Flüssigkeit in einem geschmeidig verförmlichen Behälter oder Sack unter Druck gebracht, mittels eines inneren oder äußeren Gasbalgs welcher seinen Innendruck an die Flüssigkeit im Behälter überträgt, vorbeblich um einen unveränderten Druck auf die Flüssigkeit, und dadurch eine unveränderte Strömung am Verabreichungspunkt, aufrecht zu erhalten. Tatsächlich dagegen mit dieser Technik wird der Druck auf die Flüssigkeit im Sack nicht unverändert gehalten, da infolge der Gasausdehnung der Druck vom Gas im Gasbalg abfällt. Auch Änderungen in der Umwelttemperatur führen zu Druckschwankungen im Balg, welche damit zu Druckschwankungen am Ausgang der Flüssigkeit vom Sack führt. Andere Vorschläge wurden vorgelegt um die Flüssigkeit in einem Behältersack mit Hilfe von Gewichten, Rollen und Federn unter Druck zu bringen, doch in jedem Fall ergeben sich Änderungen in der Strömung infolge Entleerung der Flüssigkeit vom Sack.
Veröffentlicht in US-A-4,043,332 ist eine Einrichtung zur Verabreichung von flüssigen Medikamenten mit [einstellbarer*?] Strömungsgeschwindigkeit, welche angeblich eine unveränderliche Strömung an den Patienten durch Druckkontrolle in der Flüssigkeitsstromlinie erzielt. Diese Einrichtung enthält einen Strömungsregulator welcher durch einen Druckunterschied zwischen seinem Ein- und Ausgang betätigt wird. Der Druckunterschied entsteht dadurch daß ein Teil der Flüssigkeitsströmung in eine Kammer eines Behälters geleitet wird, nach Durchgang einer Drosseleinrichtung welche den Druck verkleinert, während ein anderer Anteil der Flüssigkeitsströmung die Drosseleinrichtung umgeht und in demselben Behälter in eine zweiten Kammer ohne Ausgang gelangt.
Die Teilung zwischen den beiden Kammern ist ein geschmeidiges verformbares Membran, welches mechanisch mit einer Ventilstange verbunden ist. Der Flüssigkeitsdruck in der Kammer welche von der [die Drossel] umgehenden Leitung gespeist wird ist normalerweise höher wie der Flüssigkeitsdruck in der Kammer jenseits des Membranes, welche [letztere] von der gedrosselten Seite gespeist wird. Falls der Druckunterschied zwischen den zwei Kammern einen vorausgesetzten Wert überschreitet, wird das Membran von der Hochdruckkammerseite weg verformt und die mit dem Membran verbundene Ventilstange wird in einen Ventilsitz gedrückt und somit wird die Strömung aus der Niederdruckkammer verkleinert. Dagegen, falls der Druckunterschied unter einen [zweiten] vorausgesetzten Wert fällt wird das Membran in der Richtung weg von der Niederdruckkammer verformt. Auf diese Art soll die Strömungsgeschwindigkeit an den Verabreichungspunkt angeblich unverändert gehalten werden.
Die in US-A-4,043,332 veröffentlichte Einrichtung leidet an einer Reihe von Defekten. Erstens ist die Einrichtung zu kompliziert und enthält zu viele separate Bauelemente, viele davon mit beweglichen Teilen, welche zur Erzeugung und Erhaltung einen großen Aufwand von Kosten und Mühe verlangen. Diese Komplizierungen und Kosten sind höchst unerwünscht bei einer Einrichtung welche annehmbar auf höchst ausgebreiteter Basis zu gebrauchen ist, in Krankenhäusern und anderen Gesundheitspflegeanstalten worin die Verabreichung von Flüssigkeiten an Patienten universal verbreitet ist. Zusätzlich wäre es außergewöhnlich schwer, die in diesem Patent veröffentlichte Einrichtung so preiswert zu erzeugen, daß sie völlig wegwerfbar gemacht werden kann, wie es die meisten intravenöse Verabreichungseinheiten der bestehenden Technik sind. Eine nicht wegwerfbare Einrichtung verlangt gründliche Reinigungs- und Sterilisierungsvorgänge zwischen Verabreichungen, besonders falls die Einrichtung bei mehreren Patienten anzuwenden ist.
Zusätzlich ist die in US-A-4,043,332 veröffentlichte Einrichtung zugegeben nur operativ wenn ein verhältnismäßig hoher Druck in der Flüssigkeit am Ausgang vom Staubehälter und Eingang in die Strömungsregulageelemente erzeugt wird, so daß in der Drosseleinrichtung ein bedeutlicher Druckunterschied zwischen den Hoch- und Niederdruckkammern beiderseits vom Membran erzeugt werden kann.
Zur Erzeugung von solch einem hohen Druck in der Flüssigkeit am Behälterausgang wird vorgeschlagen, einen gasgefüllten Druckbalg einzusetzen, welcher mittels eines verformbaren Balgen mit der Flüssigkeit in Berührung gebracht wird, oder äußerliche Pumpmittel anzuwenden. Dieses Verlangen, für Erzeugung von künstlich hohen Druck um die Strömungskontrolleigenschaften der Einrichtung operativ zu machen, ist ein erheblicher Nachteil da es Betätigung und wahrscheinlich ständige Beobachtung durch Bedienende verlangt, nicht nur von der Flüssigkeitsströmung und allen damit verbundenen Elementen sondern auch der Druckerzeugungsmittel, um zu sichern daß genügend hoher Druck auf die Flüssigkeit im Behälter aufrecht erhalten bleibt, so daß die Einrichtung tätig bleibt. Zusätzlich wird Erhaltung des nötigen Druckes mit fallender Flüssigkeitshöhe im Stausack fortschreitend schwieriger.
Der bedeutendste Nachteil der Druckkontrolleneinrichtung von US-A-4,043,332 ist wahrscheinlich daß es die Strömungsgeschwindigkeit durch das System und an den Patienten nicht direkt fühlt oder kontrolliert, daß es anstatt dessen nur einen Druckunterschied zwischen den oberen und unteren Teilen der Stromleitung fühlt und reguliert. Das System rechnet nicht mit Schwankungen des gesamten Widerstandes zur Strömung welche die Ausgangsmenge vom System auf- oder absteigert, sogar auch wenn der gefühlte Druckunterschied bei einem vorausgesetzten unveränderlichen Wert erhalten bleibt. Beispielsweise werden Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Viskosität, Dichte und/oder anderen Strömungseigenschaften mit unterschiedlichen Geschwindigkeit fließen, auch wenn der an ihnen angewendete tätige Antriebsdruck gleich bleibt. So auch könnten Schwankungen vom mechanischen Widerstand im System die Strömungsgeschwindigkeit beeinflussen aber werden nicht genau ausgeglichen durch ein System welches nur den Flüssigkeitsdruckunterschied zwischen zwei Stellen der Stromleitung merken kann, wobei Druckunterschied nicht Funktion der Strömungsgeschwindigkeit ist.
US-A-4,277,227 bezieht sich auf einen Apparat zum Gebrauch mit einer Pumpe für die Kontrolle vom Druck welche die Pumpe an den Patienten ausübt. Das Problem welches mit solchen Apparaten verbunden ist besteht daraus daß der Flüssigkeitsdruck einen Wert erreichen kann der höher ist wie annehmbar. Es wird deshalb vorgeschlagen, einen [Druck-]Fühlapparat und Einstellungsmittel einzubauen, welches die Pumpe außer Gang setzt falls der gemessene Druck einen vorausgesetzten Schwellenwert überschreitet. Die bekannten Mittel dienen somit als Druckkontrolleur.
Bis heute gibt es somit keine Einrichtung welche die Strömungsgeschwindigkeit in einem System fühlen kann, welches einem Patienten Flüssigkeit liefert, mit der Fähigkeit eine unveränderliche Strömungsgeschwindigkeit an den Patienten aufrecht zu erhalten, ohne dem Verlangen einen Druck auf die Flüssigkeit im Stausack oder -behälter auszuüben. Besonders gibt es keine Einrichtung dieser Art welche einfach und billig zu erzeugen ist, bestehend aus verhältnismäßig wenigen einfachen Teilen, leicht wegwerfbar gemacht und in konventionellen Strömungssystemen eingebaut werden kann, wie zum Beispiel eine konventionelle Schwerkraftströmungsleitung mit oder ohne einer mechanisch einstellbaren Widerstandseinrichtung.

Zusammenfassung der Erfindung

1. Ziele der Erfindung

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung eine neuartige Fühlereinrichtung für Strömungsgeschwindigkeit anzubieten, welche in Vorrichtungen für Flüssigkeitsverabreichung eine unveränderliche Strömungsgeschwindigkeit aufrecht erhalten kann, und [doch] nicht den voran aufgeführten Nachteilen den gegenwärtigen Technik unterliegt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung mit dem oben beschriebenen Charakter anzubieten, welche die Verabreichung von Flüssigkeiten an Patienten ermöglicht, mit einer wesentlich einheitlichen Strömungsgeschwindigkeit, welche im Grundsatz unabhängig ist vom statischen Druck, vom Rückdruck, von eigenschaftlicher Dichte, Viskosität oder Strömungseigenschaften der zu verabreichenden Flüssigkeit.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine Einrichtung mit dem beschriebenen Charakter anzubieten, welche zur Aufrechthaltung von einer wesentlich unveränderten Strömungsgeschwindigkeit betätigt werden kann, ohne daß der Flüssigkeitsstaubehälter äußerlich unter Druck gehalten werden muß.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine Einrichtung mit beschriebenen Charakter zu bieten welche eine wesentlich unveränderte Strömungsgeschwindigkeit aufrecht erhalten kann, mit einem breiten Bereich von Höhenunterschieden zwischen der Flüssigkeit[soberfläche] im Behälter und dem Verabreichungspunkt.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine Fühlereinrichtung für Strömungsgeschwindigkeiten zu bieten welche auch mit Systemen zur Bewachung von Strömungsgeschwindigkeit verbunden werden kann, oder zur Koordinazion von Strömungsgeschwindigkeit mit einem zweiten System für Flüssigkeitverabreichung.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine Einrichtung mit dem beschriebenen Charakter zu bieten, welche aus verhältnismäßig wenigen und einfachen Teilen besteht, ist nicht teuer und leicht erzeuglich und kann bald wegwerfbar gemacht werden, so daß eine neue sterile Einrichtung für jeden Patienten angewendet werden kann.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine Einrichtung mit dem beschriebenen Charakter zu bieten, welche verträglich ist mit unter Schwerkraft betätigten Verabreichungssystemen der bestehenden Technik für Flüssigkeiten, welche nach Wahl eine mechanisch verstellbare Widerstandseinrichtung einverleiben können.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es eine Einrichtung zur Regulage von Strömungsgeschwindigkeit zu bieten, welche parallel zu Regulatoren der bestehenden Technik angewendet werden kann.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine Einrichtung mit dem beschriebenen Charakter zu bieten, welche tragbar, nicht elektrisch und leicht im Gewicht ist.
Diese und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung sichtlich werden.

2. Kurze Beschreibung der Erfindung

Laut diesen und anderen Zielen welche später hieran sichtlich werden, besteht die Erfindung kurz gefaßt von einer Fühlereinrichtung der Strömungsgeschwindigkeit, insbesonders für Anwendung zur Regulage der Strömungsgeschwindigkeit in einem System zur parenteralen Verabreichung einer Flüssigkeit, worin der statische Druck der Flüssigkeit am Ausgang von einem Staubehälter, der Rückdruck welcher der Strömung widersteht, die Viskosität und Dichte der gewählten Flüssigkeit und der mechanische Widerstand zur Strömung durch das System alle veränderlich sein können. Diese Einrichtung besteht aus einem Gehäuse mit einem Flüssigkeitseingang welcher Einströmen einer Flüssigkeit aus einer Strömungsleitung erlaubt und mit einem Flüssigkeitsausgang welcher Ausgang einer Flüssigkeit vom Gehäuse an einen anderen Teil der Strömungsleitung erlaubt. Ein flußaufwärtiger Teil der Strömungsleitung ist in Flüssigkeitsverbindung mit the Gehäuseeingang und ein flußabwärtiger Durchstrom Durchgang ist in Flüssigkeitsverbindung mit dem Gehäuseausgang.
Ein Durchstrom Verjüngungsdurchgang liegt zwischen und in Flüssigkeitsverbindung mit dem stromaufwärtigen Teil des Strömungsweges sowie auch mit dem stromabwärtigen Durchstrom Strömungswegteil; somit ist ein Flüssigkeitsstromweg festgelegt, vom Flüssigkeitseingang des *?zum*?! Ausgang, der Reihe nach durch den stromaufwärtigen Durchgang, den verjüngten Durchgang, den stromabwärtigen Durchgang und den Gehäuseausgang. Der verjüngte Durchgang ist bedeutend schmäler, d. h. er hat eine bedeutend kleinere durchschnittliche Durchstrom Querschnittsfläche wie der stromaufwärtige Weganteil oder der stromabwärtige Durchgang. Durch die Verjüngung mit der verkleinerten Durchstrom Querschnittsfläche fließt die Flüssigkeit somit laut Bernoulli's Satz mit größerer Geschwindigkeit und unter reduziertem Druck, wenn verglichen mit der Flüssigkeit welche im stromaufwärtigen Wegteil fließt. In der Einrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein Mittel vorgesehen zum Wahrnehmen des Unterschiedes zwischen dem Druck in der Flüssigkeit in oder stromabwärts sofort nach der Verjüngung und dem Druck in der Flüssigkeit im stromaufwärtigen Wegesteil, welcher Druckunterschied mit Geschwindigkeit der Flüssigkeit variiert. Der Druckunterschied zwischen der Flüssigkeit in der Verjüngung und der Flüssigkeit im stromaufwärtigen Wegesteil wird von einem Druckumwandler/transducer wahrgenommen, welcher imstande ist ein Signal zu erzeugen welches sich in Stärke verhältnismäßig zur Größe des wahrgenommenen Druckunterschiedes verändert. Falls die Strömungsgeschwindigkeit reguliert werden soll, wie in den vorgezogenen Ausführungen der Erfindung, erzeugt der Druckwandler ein electrisches oder mechanisches Signal, tätig zur Kontrolle eines Ventils oder anderer Mittel zur Strömungsbeschrenkung.
So zum Beispiel falls die Strömungsgeschwindigkeit durch den verjüngten Gangteil einen vorausgesetzten Wert übertrifft, mit folgender Vergrößerung vom [Druck]Unterschied zwischen der Flüssigkeit welche durch den verjüngten Durchgang fließt und der Flüssigkeit im stromaufwärtigen Wegesteil, wobei solche Druckwerte im allgemeinen normal/rechtwinklig zur Flüssigkeitsströmungsrichtung gemessen würde, wird der Druckumwandler ein Signal zum Ventil oder an andere Strombeschrenkungsmittel übertragen, um die Strömungsgeschwindigkeit durch die Leitung zu verkleinern. Falls dagegen die Strömungsgeschwindigkeit durch den verjüngten Gangteil unter den vorausgesetzten Wert fällt und der wahrgenommene [Druck]Unterschied somit kleiner wird, überträgt der Umwandler ein Signal zum Ventil oder anderen Mittel zur Strombeschrenkung, um die Strömungsgeschwindigkeit durch die Leitung ansteigen zu lassen.
Die wahrnehmende Einrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf Gebrauch als Regulator von Strömungsgeschwindigkeiten beschrenkt. Anstatt Erzeugung eines Signales an ein Mittel zur Beschrenkung der Strömungsgeschwindigkeit oder an ein Ventil zum Verkleinern der Strömungsgeschwindigkeit wenn ein übermäßiger seitwärtiger oder normaler/rechtwinkliger Druckunterschied zwischen der Flüssigkeit in dem verjüngten Durchgang und der Flüssigkeit in einem anderen Leitungsteil wahrgenommen wird, kann der Wandler eine Reihe von anderen Signalen abgeben. Der Wandler kann zum Beispiel mit einem elektronischen visualen Anzeigesystem verbunden werden, um eine sichtliche digitale, graphische oder andere Anzeige zu bieten, welche die Strömungsgeschwingkeit an irgend einem gewissen Zeitpunkt angibt. In einer anderen Anwendung der Einrichtung in der vorliegenden Erfindung kann der Wandler an ein Alarmsystem gebunden werden, um Spital- oder anderes Gesundheitspflegepersonal auf einen potentiell gefährlichen Ab- oder Aufsteigen in der Strömungsgeschwindigkeit der an den Patienten verabgereichten Flüssigkeit aufmerksam zu machen. Zusätzlich könnte der Wandler an eine zweite Strömungsleitung verbunden werden, welche letztere eine andere, dem Patienten verabgereichte Flüssigkeit führt, um die Strömungsgeschwindigkeit dieser zweiten Flüssigkeit zu regulieren, verhältnismäßig zu veränderten Strömungsgeschwindigkeiten der ersten Flüssigkeit.
Nach Durchsicht der hier gebrachten detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden verschiedene andere Anwendungen und Gebräuche der Fühlereinrichtung von Strömungsgeschwindigkeiten, besonders im Bereich der Medizin und Chirurgie, für die im Fach Ausgebildeten leicht offenbar. Die neuartigen Kennpunkte welche als charakteristisch der Erfindung gehalten werden, sind in den angeschlossenen Behauptungen/Claims in Einzelheiten ausgebreitet. Die Erfindung selbst, ihre Bauweise und auch ihre Betätigungsmethoden, sowie ihre zusätzlichen Ziele und Vorteile, werden am besten verstanden wenn die Beschreibung des vorgezogenen Ausführung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird. Die Lösung des Problems welche die Anwendung stellt, ist von den Kennzeichen in dem charakterisierende Teil von Behauptung 1 gegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bild 1 ist eine perspektive, teils diagrammatische Ansicht eines typischen Systems zur intravenösen Verabreichung von Flüssigkeiten an einen Patienten, im welchem [System] die Fühlereinrichtung für Strömungsgeschwindigkeit der vorliegenden Erfindung eingebaut ist.
Bild 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, hauptsächlich entlang Linie 2-2 in Bild 1 genommen, welche den Hauptbestandteil laut der vorliegenden Erfindung von einer Fühlereinrichtung für Strömungsgeschwindigkeit zeigt.
Bild 3 ist eine aufgesprengte Ansicht von einer Anzahl der inneren Bestandteile des in Bild 2 gegebenen Bauteils.

=Beschreibung der vorgezogenen Ausführungen

In Bezug auf die Zeichnungen, Bild 1 darunter stellt ein typisches System dar, allgemein 10 gekennzeichnet, zur intravenösen Verabreichung von Flüssigkeiten an einen Patienten, wobei dieses System, einschließlich der Fühlereinrichtung von Strömungsgeschwindigkeit aus der vorliegenden Erfindung, allgemein mit 12 gekennzeichnet ist. Die verabzureichende Flüssigkeit ist anfangs in einem Staubehälter enthalten, in Bild 1 gezeigt als Staubalg 14, aus einem schlaffen geschmeidigen Material, wie ein biegsamer synthetischer Kunststoff. In einem Schwerkraftströmungssystem hängt der Staubalg nach Konvenzion von einem Haken 16, welcher das Ende eines Arms bildet, quer herausragend von einer Stange oder Ständer 20 welche am Fußboden auf einer Basis 22 gestützt wird. Trotzdem der Arm 18 in Bild 1 als fest an Stange 20 angebracht erscheint, ist Arm 18 oft gleitend, senkrecht längs Stange 20 beweglich angebracht, um die Höhe des Staubalges 14 zu verändern, abhängig von der Höhe des Verabreichungspunktes am Patienten und dessen Orientierung und Stellung während der Verabreichung, z. B. ob der Patient ambulant, sitzend oder liegend sein wird usw.
Der Staubalg hat eine nach unten gerichtete Mündung 24 an dem von Haken 16 entfernten Ende, woran ein Tropfenkammeraufbau 26 angebracht ist, um Strömung vom Staubalg in eine durchsichtige Tropfenkammer 28 zu erlauben. Die Tropfenkammer 28 hat an der Unterseite einen Ausgang 30, um Ablauf der dort ansammelnder Flüssigkeit in einen Ausgangsschlauchabschnitt 32 zu erlauben. Die Tropfenkammer läßt den Systembetätiger beobachten und versichern daß Flüssigkeit wirklich aus dem Staubalg in die Stromleitung fließt.
Der Ausgangsschlauchabschnitt 32 führt durch eine handbetätigte verstellbare Klammer 34, die mit der Hand das Absperren der Strömung vom Behälter 14 ermöglicht, falls Beendigung vom Strömung notwendig sein soll. In einem System wo die Fühlereinrichtung von Strömungsgeschwindigkeit der vorliegenden Erfindung eingebaut ist, dient einstellbare Klammer 34 als auf/zu Kontrolle und dient nicht als Stromgeschwindigkeitsregulator.
Schlauchabschnitt 12 ist an seinem Ende abnehmbar angebracht an eine 4-wegige Schlauchverbindung 36, welche mit abständigen Armen 38 und 40 versehen ist, orientiert zu scharfen Winkel, z. B. rechtwinklig zum Schlauchabschnitt 32. Arm 38 ist unter Reibung an einen Umwegschlauchabschnitt 42 verbunden, welcher an eine Einrichtung 44 mit veränderlichen Widerstand leitet. Die veränderliche Widerstandseinrichtung kann zum Beispiel jede beliebige konventionelle Einrichtung sein, welche in einer Flüssigkeitsstromleitung mechanischen Widerstand in veränderlichen Ausmaß erzeugen kann. Beispiel einer solchen Einrichtung ist die Dial-A-Flow Einrichtung die von der Sorenson Research Inc. vertrieben wird.
Die veränderliche Widerstandseinrichtung steht durch einen Rückflußleitungsabschnitt 50 in Flüssigkeitsverbindung mit einem Arm 46 einer stromabwärtigen Y-förmigen Schlauchverbindung 48. Verbindung 48 hat einen zweiten Arm 52, abstehend von Arm 46 und dieser zweite Arm 52 an sich ist verbunden mit einer wie folgend in Einzelheit beschriebenen Flüssigkeitswegverlängerung des Ausgangsschlauchabschnittes 32. Somit liegt die veränderliche Widerstandseinrichtung 44 in einem Umgehungsstromweg welcher den umgehenden Schlauchabschnitt 42, den Rückstrom Schlauchabschnitt 50 und die stromabwärtige Schlauchverbindung 48 einschließt.
Der zweite abgespreizte Arm 40 der Schlauchverbindung 36 steht durch einer Schlauchleitung 62 in Flüssigkeitsverbindung mit der stromaufwärtigen Kammer 58 eines Druckwandlers 60. Aufbau und Tätigkeit des Druckwandlers 60 wird im folgenden in Einzelheit beschrieben.
Die Schlauchverbindung verbindet den Ausgangsschlauchabschnitt 32 auch an ein Ende eines Verbindungsschlauchabschnittes 57, welcher zum Zweck von Flüssigkeitsverbindung am zweiten Ende mit einer abstehenden Röhre 64 an einem strömungsbeschrenkenden Bauteil 66 verbunden ist. Der strömungsbeschrenkende Bauteil ist im vergrößerten Querschnitt in Bild 2 dargestellt, und einige seiner inneren Komponenten sind in Bild 3 in gesprengter Perspektivansicht gezeigt.
Der Aufbau des strömungsbeschrenkenden Bauteiles 66 ist bestens in der vergrößerten Schnittansicht in Bild 2 zu sehen. Die an Verbindungsschlauchabschnitt 57 verbundene Röhre 64 ist integral und in einem Stück mit dem fass-förmigen Gehäuse 70 des strombeschrenkenden Bauteiles 66 erzeugt. Der Teil von Gehäuse 70 welcher der Röhre 64 naheliegt wird Einlaufabteilung 72 von Gehäuse 70 genannt.
Ein stromaufwärtiger Durchgang 74 in der Form einer verlängerten geradlinigen Bohrung läuft axial durch die vorstehende Röhre 64 und davon weg, durch die Einlaufsabteilung 72 von Gehäuse 70. Der Durchflußgang 74 steht in Flüssigkeitsverbindung mit dem Verbindungsschlauchabschnitt 57. Somit ergibt Röhre mit dem stromaufwärtigen Durchflußgang ein Mittel zum Flüssigkeitseingang in die Einlaufabteilung 72 von Gehäuse 70. Durchmesser des Durchstromdurchganges 74 ist annähernd gleich den inneren Durchmessern des Verbindungsschlauchabschnittes 57 und des stromaufwärtigen Schlauchverbinders 36.
Gehäuse 70 hat eine weitgehend ausgeholte Abteilung 75, annähernd angefangen in der axialen Mitte vom Gehäuse, dann weitergehend zum stromabwärtigen Ende 76 vom Gehäuse. Eine niedrig gedrungene zylindrische Verlängerung 77 der Eingangsabteilung ragt in den Hohlraum 75 am seinem stromaufwärtigen Ende 78. Der Durchflußdurchgang 74 verläuft axial durch die annähernde Mitte der Verlängerung 77. Ein elstischer O-Ring 80 oder ein ähnliches Dichtungselement sitzt in der ringförmigen/annularen Senkung welche zwischen der Verlängerung 77 und den umliegenden Wänden 79 des Hohlraums 75 entsteht.
Eine druckreduzierende, auf Strömungsgeschwindigkeit reagierende Einrichtung 82 ist stromabwärts vom O-Ring und der Verlängerung 77, fest an beide letztere anliegend, am stromaufwärtigen Ende 78 von Hohlraum 75 gelagert. Diese druckreduzierende Einrichtung welche den Kern des strombegrenzenden Bauteils 66 bildet, besteht aus zwei Hauptelementen welche in Querschnitt in Bild 2 und in vergrößerter perspektiven Ansicht in Bild 3 zu sehen sind. Das erste dieser Elemente ist ein den Strömungsdurchgang beschrenkender Teil wie zum Beispiel eine dünne steife Scheibe 86, vornehmlich aus korrosionsfreiem Metall, Metallegierung, Nylon oder steifen synthetischen Kunststoff, mit einer Öffnung die Durchfluß von Flüssigkeiten erlaubt, die zum Beispiel ein geradliniges Bohrloch 88 in seiner annähernden Mitte. Scheibe 86 hat einen Durchmesser der größer ist wie von der Verlängerung 77 der Eingangsabteilung 72, aber etwas weniger wie der des zweiten Elementes der druckreduzierenden Einrichtung; dieser ist ein Zylinder 90 welcher vorzugsweise aus korrosionsfreiem Metall, Legierung oder steifen plastischen Kunststoff gebildet ist, mit einer kreisförmigen Vertiefung 92 auf seiner stromaufwärtigen Seite 94, passend um die Scheibe 86 dicht aufzunehmen.
Scheibe 86 sitzt in der Vertiefung 92 des druckübertragenden Zylinders 90, und die beiden Elemente liegen am stromaufwärtigen Ende 78 des Hohlraums 75, wobei Scheibe 86 dem O-Ring und der Verlängerung 77 anliegt. Durchgang 88 in Scheibe 86 ist in Flüssigkeitsverbindung mit dem Durchflußdurchgang 74. Bohrung 88 hat einen Durchmesser der bedeutend kleiner ist wie der Durchmesser vom stromaufwärtigen Stromwegabschnitt, bestehend aus Stromwegelementen vom Ausgangsschlauchabschnitt 32, durch den stromaufwärtigen Durchgang 74. Das Durchmesserverhältnis zwischen dem stromaufwärtigen Stromweg und der Bohrung kann zum Beispiel rundum 1 zu 60 sein, wobei die Durchfluß Querschnittsfläche der Bohrung 88 annähernd 2.8·10&supmin;&sup4; derselben des stromaufwärtigen Stromweges betreffen würde. Somit erzeugen Scheibe 86 und Bohrung 88 einen schmalen Drosseldurchgang, durch welchen eine Flüssigkeit beim Ausgang vom Durchflußdurchgang 74 fließen muß, und der O-Ring 80 zusammen mit der an Scheibe 86 fest anliegenden Verlängerung 77 erzeugen eine wasserdichte Dichtung, welche versichert daß Flüssigkeit nicht radial von der Kontaktfläche zwischen diesen Elementen und Scheibe 86 entgehen kann.
Der Durchmesser von Zylinder 90 ist etwas kleiner wie von der stromaufwärtigen Abteilung von Hohlraum 75 worin er sich befindet, so daß dadurch ein ring-förmiger Leerraum 95 entsteht, zwischen den Seitenwänden von Zylinder 90 und den Wänden 79 vom Hohlraum 75.
Ein zweiter O-Ring oder ein ähnliches Dichtungselement 96 liegt im Hohlraum 75 stromabwärtig von Zylinder 90, und liegt der stromabwärtigen Fläche 99 von Zylinder 90 fest an. Weiterhin sind die Abmessungen und Elastizität des O-Rings so daß er dichtend auf die umgebende Innenwände 79 des Hohlraumes 75 drückt, um Entgehen von Flüssigkeit längs der Axe stromabwärtig vom zweiten O-Ring 96 im Hohlraum 75 zu vermeiden. Dadurch entsteht eine flüssigkeitsdichte Abdichtung für den nanularen Hohlraum 95 welcher rund um die Seitenwände von Zylinder 90 liegt.
Angenähert in der Mitte der Senkung 92 welche in der stromaufwärtigen Seite 94 von Zylinder 90 geformt ist gibt es noch eine weitere seichte schüsselförmige Senkung 97. Wenn Scheibe 86 in die Senkung 92 gesetzt ist, liegt the schüsselförmige Senkung 97 stromabwärts direkt hinter dem verjüngten Drosseldurchflußdurchgang welcher vom Bohrloch 88 durch Scheibe 86 erzeugt wird.
Ein stromabwärtiger Durchflußdurchgang 98 verläuft durch die annähernd axiale Mitte von Zylinder 90, in der stromabwärtigen Richtung erweiternd von einem Eingangsportal 100 bis zu einem Ausgang 101 im stromabwärtigen Ende 99 von Zylinder 90. Portal 100 liegt annähernd in der Mitte der schüsselförmigen Senkung 97 im stromaufwärtigem Ende 94 von Zylinder 90. Die schüsselförmige Senkung hat einen Durchmesser welcher halbwegs zwischen dem der Senkung 92 und vom Portal 100 liegt.
Seichte radiale Kanäle 102 sind im Boden der Senkung 92 in der stromaufwärtigen Seite 94 von Zylinder 90 vorgesehen, wobei jeder dieser Kanäle am Umfang-der schüsselförmigen Vertiefung 97 anfängt und in einem gebohrten oder auf anderen Wegen im Boden der Vertiefung 92 geformten Loch 104 endet. Jedes dieser Löcher 104 gibt Zugang an eine effektiv L-förmige Bohrung 106, mit einem axialen Schenkel 108 der etwa halbwegs die axiale Länge des Zylinders durchgeht und einem radialen Schenkel 110, anschließend und annähernd rechtwinklig zum Ende des axialen Schenkels 108. Der radiale Schenkel 110 von jedem der Bohrungen 106 mündet in einer Öffnung 112 in der Seitenwand von Zylinder 90. Somit gibt jeder der Kanäle 102 zusammen mit den Bohrungen 106 einen Weg für Flüssigkeit- und Druckverbindung zwischen dem Flüssigkeitsstrom der aus dem Verjüngungsdurchgangbohrung 88 fließt und dem annualren Raum 95 rund um den Zylinder 90.
Offensichtlich könnten auch andere passende Wege für Flüssigkeits- und Druckverbindung zwischen dem verjüngten Drosseldurchflußdurchgang und dem Hohlraum 95 benützt werden. Kanäle 102 könnten zum Beispiel den Rand 103 rundum der Vertiefung 92 im stromaufwärtigen Ende 94 des Zylinders 90 durchlaufen, dann in einer Öffnung in den Seitenwänden des Zylinders 90 angrenzend Rand 103 auslaufen, und somit den Bedarf für die L-förmigen Bohrungen 106 aufheben. Anstatt dessen könnte ein Portal in der Wand der Bohrung 88 selber vorgesehen werden, mit einem radialen druckverbindenden Durchgang welcher von diesem Portal zu dem ring-förmigen/annularen Hohlraum 95 führt, indem er durch den Rand der Scheibe 86 und davon hin durch den Rand 103 rundum der Vertiefung läuft.
Ein Druckverbindungsdurchgang 114 läuft von einem Ausgang 116 in den Wänden 79 der Höhlung 75 durch einen seitwärtigen Stamm*?Rohransatz*? 118 welcher einen integralen Teil vom Gehäuse 70 bildet. Wie Bild 1 zeigt, ist Ansatz*? 118 angepaßt um eine Reibungsverbindung mit einem seitlichen Rohrabschnitt 120 zu bilden, wobei dieser in Flüssigkeitsverbindung mit einer ausgangslosen stromabwärtigen Flüssigkeitsempfangskammer 122 des Druckwandlers 60 steht. Die stromabwärtige Flüssigkeitsempfangskammer 122 ist von der stromaufwärtige Flüssigkeitsempfangskammer 58 des Druckwandlers 60 durch ein elastisches Membran oder ein biegsam elastisches Diaphragma 124 geteilt; diese sind aus beliebigen elastischen Material wie z. B. aus synthetischen elastischen Kunststoff gebildet, dünn genug um sogar auf kleine Veränderungen im Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen Kammer 58 und der stromabwärtigen Kammer 122 empfindlich zu sein. Somit dient die Scheibe 86 und Zylinder 90, in Zusammenarbeit mit dem Wandler 60 als Mittel zur Wahrnahme von Stromgeschwindigkeitsveränderungen.
Die Fühlereinrichtung für Strömungsgeschwindigkeit der vorliegenden Erfindung besteht grundsätzlich aus dem Stromverjüngungsteil 66 in Zusammenarbeit mit dem Druckwandler 60.
Der Hohlraum 75 der im Gehäuse 70 des Stromverjüngungsteil 66 hat einen etwas breiteren stromabwärtigen Teil 123 welcher in seinen Wänden mit Innengewinde 125 versehen ist. Ein ringförmiger/annularer Sitz 126 entsteht beim Zusammentreffen von dem breiteren Teils 123 und dem Rest des Hohlraumes 75.
Stöpsel 128 ist zusammengesetzt von einem Stamm 130, einer Kappe 132 und einem Stöpselkörper 134, alles in einem Stück. Der Stöpselkörper 134 ist an der vom Stamm 130 entfernten Seite der Kappe 132 und enthält einen der Kappe 132 angrenzenden Teil 136 welcher an seiner Außenwand mit Außengewinde 138 versehen ist, so wie auch einen unverschraubten, von der Kappe 132 entfernten Teil 140 mit einem verkleinerten Durchmesser. Eine Schulter 141 entsteht beim Zusammenkommen des verschraubten Teils 136 und dem Teil 140 mit verkleinerten Durchmesser. Ein niedrig gedrungener verlängernder Teil 142 dessen Durchmesser noch kleiner ist wie der des verkleinerten Teils 140 von Stöpsel 134, steht vor von der Vorderfläche 144 von Teil 140 mit dem verkleinerten Durchmesser.
Stöpsel 126 ist in den stromabwärtigen Teil des Hohlraums 75 eingeführt und mit dem/seinem Gewinde 136 am Stöpselkörper 134 freistellbar in das Innengewinde 125 an den Wänden des stromabwärtigen Teiles 123 des Hohlraumes 75 eingeschraubt, wobei die Schulter 141 am Stöpselkörper 132 dem Sitz 126 im Hohlraum 75 eng fest anliegt. Die Kappe 132, dessen Durchmesser größer ist wie der vom Gehäuse 70, drückt dicht gegen das stromabwärtige Ende 76 von Gehäuse 70. Wenn der Stöpsel so am Platz liegt drückt Fläche 144 vom Teil mit verkleinertem Durchmesser 140 rund um die vorstehende Verlängerung 142 fest gegen den zweiten O-Ring 96 und die Verlängerung 142 selbst füllt den kreisförmigen Raum innerhalb des O-Ringes 96 und liegt der stromabwärtigen Fläche 98 von Zylinder 90 an. Somit wird der O-Ring fest geklemmt, [axial] zwischen der stromabwärtigen Fläche 99 von Zylinder 90 und der Fläche 144 am Unterteil des Stöpselkörpers 134, und radial zwischen der vorstehenden Verlängerung 142 am Stöpselkörper 134 und den Wänden 79 vom Hohlraum 75.
Eine verlängerte gerad-linige Ausgangsbohrung 146 läuft axial durch den Stöpsel 128 vom Stamm 130 und dann der Reihe nach durch Kappe 132 und dessen Stöpselkörper 134 und endet am Ende des vorstehenden Teils 142. Wenn der Stöpsel wie oben beschrieben innerhalb Gehäuse 70 des strombeschrenkenden Teils 60 fest am Platz ist, dann steht die Ausgangsbohrung 146 dem stromabwärtigen Durchflußdurchgang 98 gegenüber und erzeugt eine Verlängerung dessen Flüssigkeitweges, und somit ergibt sich ein Flüssigkeitsausgangsmittel für den Ausgang von Flüssigkeit aus Gehäuse 70. Ein Teil des Flüssigkeitsstromweges ist somit bestimmt durch den stromaufwärtigen Durchgang 74, den verjüngten Drosseldurchstromdurchgang 88, den stromabwärtigen Durchgang 98 und der Ausgangsbohrung 146.
Laut der in Bild 1 gezeigten und vorgehend beschriebenen Ausführung der Erfindung besteht ein direkter Flüssigkeitsstromweg aus der Tropfenkammer 28, dem Ausgangsschlauchabschnitt 32, der vierseitigen Schlauchverbindung 36, dem Verbindungsschlauchabschnitt 57, dem stromaufwärtigen Durchstromdurchgang 74, dem verjüngten Drosseldurchstromdurchgang 88, dem stromabwärtigen Durchstromdurchgang 98 und der Ausgangsbohrung 146, wobei alle in gegenseitiger sukzessiven Flüssigkeitsverbindung stehen. Was "stromaufwärtiger Flüssigkeitsstromabschnitt" genannt wurde besteht in der in den Zeichnungen abgebildeten Ausführung aus dem Ablaufsschlauchabschnitt 32, der vierseitigen Schlauchverbindung 36, dem stromaufwärtigen Schlauchabschnitt 57 und dem Durchstromdurchgang 74.
Stamm 130 von Stöpsel 128 ist durch Reibung mit Arm 52 der stromabwärtigen Y-förmigen Schlauchverbindung 48 verbunden. Schlauchverbindung 48 an sich ist verbunden und durch ihren Arm 46 in Flüssigkeitsverbindung mit dem Rücklaufschlauchabschnitt 50; dieser bildet einen Teil des Umwegstromweges, in dem die veränderliche Widerstandseinrichtung 44 liegt. Verbindung 48 ist durch Arm 145 auch an einen Endschlauchabschnitt 147 verbunden. Es ist somit klar daß der Stromumweg parallel verläuft mit jenen Teilen des direkten Stromweges welche zwischen der vierseitigen Schlauchverbindung 36 und der stromabwärtigen Stromverbindung 48 liegen.
Infolge der durch Leitung 62 erzeugten Druck- und Flüssigkeitsverbindung zwischen der vierseitigen Schlauchverbindung 36 im stromaufwärtigen Stromwegabschnitt und der stromaufwärtigen Flüssigkeitsempfangskammer 58 im Druckwandler 60 ist der Druck der Flüssigkeit in der obigen stromaufwärtigen Flüssigkeitsempfangskammer 58 wesentlich gleich der seitlichen Komponente vom in Bild 1 als P&sub1; bezeichneten Druck der Flüssigkeit welche durch die obigbemerkte Schlauchverbindung 36 fließt. Ähnlicherweise ist der Druck in der stromabwärtigen Flüssigkeitsempfangskammer 122 gleich der seitlichen Komponente vom Druck in der vom verjüngten Drosseldurchstromdurchgang 88 ausströmenden und direkt stromabwärtigen Flüssigkeit, mit welchem die vorgenannte stromabwärtige Wandlerkammer 122 - durch die radialen Kanäle 102, die Löcher 104, die L-förmigen Bohrungen 106, die Öffnungen 116, dem druckverbindenden Durchgang 114 und dem seitlichen Schlauchabschnitt 120 - in Flüssigkeits- und Druckverbund steht. Dieser Druck ist in Bild 1 mit P&sub2; bezeichnet.
Wann immer die in Bild 1 gezeichnete einstellbare Klammer 34 anders wie ganz geschlossen steht, wird Flüssigkeit von Staubalg 14 durch die Tropfenkammer 28 und von dort in den oben beschriebenen direkten Flüssigkeitsstromweg fließen. Flüssigkeit welche das an der Schnittfläche der Verlängerung 77 und Scheibe 86 gelegene Ende des Stromdurchganges 74 erreicht muß sie, von ihrem [statischen] Druck gezwungen, durch den verjüngten, von Bohrung 88 und Scheibe 86 festgelegten Durchstrom Drosseldurchgang fließen. Ein Filtriersystem (nicht eingezeichnet) kann in den Flüssigkeitsstromweg stromaufwärts von der Schlauchverbindung 36 einverleibt werden, um zu sichern daß Festkörper Stoffe wie zum Beispiel Dextros- oder Salzteilchen den Drosseldurchgang nicht verlegen. Die Flüssigkeit fließt aus der Bohrung 88, überquert die schüsselförmige Versenkung 97 und geht in das Portal 100 des stromabwärtigen Durchstrom Durchgang 95 herein.
Wie allen in der Kunst der Hydraulik oder Flüssigkeitsdynamik Geschulten bekannt ist, bei einer reibungslosen Flüssigkeit welche laminar/schichtenweise wirbellos durch ein Rohr fließt, Bernoulli's Satz gibt an daß die Strömungsgeschwindigkeit anwächst wo das Rohr schmäler wird und zusätzlich, daß der Druck in dem schmäleren oder verjüngten Teil des Rohres niedriger wird wie der Druck stromauf- oder stromabwärts von dem verjüngten Teil. Bernoulli's Satz in mathematischer Form gibt an daß 1/2[rho]v&sub2; + [rho]gh + P [an allen Punkten in einem beliebigen, verbundenen Flüssigkeitskörper*!] unverändert bleibt; hierbei ist [rho] die Dichte (spezifische Masse) der Flüssigkeit (angenommen als unveränderlich), v die Geschwindigkeit der Flüssigkeit an einem beliebigen gegebenen Punkt, g der Schwerkraftsfestwert, h die Höhe*?senkrechte Entfernung*?! der Flüssigkeit*? des selben Punktes*! über*?unter*! irgend einem gewissen Referenzniveau und P der Druck am selben Punkt*?Referenzniveau*!. Das in der oben gegebenen Formel ausgedrückte Verhältnis zwischen Geschwindigkeit und Druck ist im großen Masse unabhängig von der Viskosität der betreffenden Flüssigkeit so daß in dieser Formel kein Viskositätsausdruck erscheint.
Es ist ein Folgesatz vom Bernoulli Satz daß der Druck in einer reibunglosen Flüssigkeit abfallen wird wenn seine Geschwindigkeit steigt und daß seine Geschwindigkeit steigt wenn die Durchstrom Querschnittsfläche eines Rohres, durch welches die Flüssigkeit fließt, kleiner wird. Zusätzlich, weil der Geschwindigkeitskomponent im Bernoulli Satz zum Quadrat steht, wird die verhältnismäßige Druckverkleinerung in der Flüssigkeit, welche in den Abschnitt mit verkleinerter Querschnittsfläche fließt, nicht konstant sein, sondern wird [im Verhältnis*!] größer mit steigender Geschwindigkeit der in den Abschnitt einfließenden Flüssigkeit. Eine Flüssigkeit welche mit erhöhter Geschwindigkeit in den verjüngten Abschnitt einfließt wird somit einen verhältnismäßig größeren Druckabfall untergehen wie Flüssigkeit welche langsamer anfließt. All dies obiges ist anwendbar sogar bei Flüssigkeiten mit erheblich unterschiedlichen Viskositäten.
In praktischen Anwendungen trifft man zwar selten auch nur annähernd reibungslose Flüssigkeiten oder auch völlig wirbellose laminare Strömung, doch ist Bernoulli's Satz normalerweise wenigstens anwendbar indem ein Druckabfall zu erwarten ist wo eine Flüssigkeit von konstantem statischen Druck angetrieben in Schlauch- oder Rohrabschnitte mit verjüngten Querschnittflächen fließt. Dazu noch, je höher die Geschwindigkeit der Flüssigkeit am Zufluß zum verjüngten Abschnitt, desto größer der Druckabfall weicher /über den*?im*?! verjüngten Abschnitt zu beobachten ist. Genau dieses Prinzip ermöglicht die Betätigung der Fühlereinrichtung von Strömungsgeschwindigkeit bei der vorliegenden Erfindung.
Wie eine Flüssigkeit anfängt aus dem Staubalgen 14 durch die Tropfenkammer 28 und den Ablaufschlauchabschnitt 32 zu fließen, kommt sie bis zur vierseitigen Schlauchverbindung 36, wo ein Teil der Flüssigkeit durch Arm 40 der Schlauchverbindung 36 and durch den Leitungsabschnitt 62 und von dort in die stromaufwärtige Flüssigkeitsempfangkammer 58 des Druckwandlers 60 fließt. Die übrige Flüssigkeit fließt entweder durch Arm 38 von Verbindung 36 in den Stromumweg oder fließt weiter im stromaufwärtigen Teil des Direktstromweges, durch den Verbindungsschlauchabschnitt 57 in den Strömungsbeschrenkungsteil 66.
Die Flüssigkeit welche beim Strömungsbeschrenkungsteil 66 ankommt, fließt durch den stromaufwärtigen Durchgang 74 und wird durch den, von Scheibe 86 und Bohrung 88 erzeugten, Durchstrom Drosseldurchgang gezwungen. Teil der Flüssigkeit welche aus der Bohrung 88 strömt, fließt zum Umfang (Peripherie) der schüsselförmigen Versenkung 97 und von dort durch Kanäle 102 und die Löcher 104 in die L-förmigen Bohrungen 106, von dort ausgehend durch Öffnungen 112 in den Seitenwänden von Zylinder 90 in den ringförmigen/annularen Hohlraum 95 welcher rund um diese Wände liegt. Der O-Ring 96 erlaubt nicht daß Flüssigkeit vom Hohlraum 95 axial stromabwärts entrinnt. Die Flüssigkeit im Hohlraum 95 geht dann durch Öffnung 116 in den druckverbindenden Durchgang 114 und weiter durch den seitlichen Stamm 118 und seitlichen Schlauchabschnitt 120, schließlich dann in die ausgangslose stromabwärtige Kammer 122 im Druckwandler 60.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit durch den Durchstrom Drosseldurchgang steigt, zum Beispiel infolge Schwerkraft (wie in dem in Bild 1 gezeichneten System), wird die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung im Durchstrom Drosseldurchgang erheblich höher wie die Geschwindigkeit der Flüssigkeit im stromaufwärtigen Flüssigkeitswegabschnitt, und der Druck der Flüssigkeit im Drosseldurchgang (P&sub2;), gemessen in einer Richtung allgemein senkrecht zur Richtung der Flüssigkeitsströmung wird laut dem Bernoulli Satz erheblich kleiner sein wie die normale [senkrecht zur Strömung] Komponente vom Druck in dem stromaufwärtigen Flüssigkeitsstromabschnitt (P&sub1;).
Ein Anteil der durch die Bohrung 88 fließenden Flüssigkeit fließt zum Hohlraum 95 und von dort durch den druckverbindenden Durchgang 114 und die damit verbundenen Leitungselemente in die stromabwärtige Wandlerkammer 122. Mit steigender Flüssigkeitsgeschwindigkeit durch den Durchfluß Drosseldurchgang und der infolgedessen fallenden Normalkomponente vom Druck P&sub2; in diesem Durchgang und in der schüsselförmigen Vertiefung angrenzend außerhalb von diesem Durchgang, wird ein erheblicher Druckabfall seitlich an die stromabwärtige Wandlerkammer 122 übertragen, so daß der Druckunterschied zwischen der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Wandlerkammer gleich ist dem seitwärtigen Druckabfall welchen die Flüssigkeit in ihrem Weg durch den Durchstrom Drosseldurchgang untergeht, oder P&sub1;-P&sub2;. Dieser Druckunterschied zwischen den Wandlerkammern bringt dazu daß Membran/Diaphragma 124 vom Druck der Flüssigkeit in der stromaufwärtigen Kammer 58 erheblich in Richtung zur stromabwärtigen Kammer 122 versetzt wird, nachdem Kammer 58 unverändert mit Flüssigkeit gefüllt bleibt, welche unter demselben Druck steht wie die Flüssigkeit im stromaufwärtigen Strömungswegabschnitt, und unverändert bei jeder Geschwindigkeitsänderung bleibt. Mit Verkleinerung der Strömungsgeschwindigkeit durch den im folgenden beschriebenen, strömungskontrollierenden Mechanismus, kehrt Flüssigkeit langsam in die stromabwärtige Wandlerkammer 122 zurück und infolgedessen steigt der Druck P&sub2; in dieser Kammer, so daß Diaphragma 124 an eine vorausgesetzte Gleichgewichtsstellung zurückkehrt. Die genaue Stellung vom Diaphragma bei Gleichgewicht ist natürlich abhängig von der zum Erreichen erwünschte Strömungsgeschwindigkeit oder von der Stärke des Wandlersignales welches zu erzeugen ist.
Solange Flüssigkeit durch den Direktstrom Flüssigkeitsweg fließt, bleibt P&sub2; kleiner wie P1, infolge dem Druckabfall welcher beim Durchgang der Flüssigkeit am Durchstrom Drosseldurchgang erzeugt wird. Je höher die Geschwindigkeit der durch den strombeschrenkenden Teil 66 fließend Flüssigkeit, desto größer wird der Druckunterschied zwischen den zwei Kammern des Wandlers sein.
Die in Bild 1 gezeichnete Betätigungslinie 148 weist hin auf Übertragung von dem durch Bewegung von Diaphragma 124 erzeugten mechanischen Signal, wobei diese Übertragung nach Wahl durch einen zweiten Wandler erzeugt werden kann, an ein signalempfangendes System. Die Art dieses signalempfangenden Systems ist abhängig von der erwünschten Tätigkeit der Fühlereinrichtung für Strömungsgeschwindigkeit und des Systems in dem sie einverleibt ist. Zum Beispiel, die in Bild 1 abgebildete Stromgeschwindigkeitseinrichtung erscheint in der Arbeit als Strömungsgeschwindigkeitregulator und das System welches das Signal von Druckwandler 60 direkt oder durch den zweiten Wandler 150 empfängt ist eine Strömungkontrolleneinrichtung so wie ein Ventilsystem 152, eingereiht stromaufwärts von der Schlauchverbindung 36. Dieses Ventilsystem kann zum Beispiel ein Solenoidsystem einschließen, welches zu größeren oder kleineren Ausmaß geöffnet wird, abhängig von der durch den Solenoid gehenden [elektrischen] Strommenge. In einem solchen Fall würde der zweite Wandler 150 ein mechanisch-zuelektrischer Wandler sein, wie zum Beispiel eine standard Wischerarmeinrichtung, welche das Solenoidventil zum langsamen Schließen bringen würde als die Strömungsgeschwindigkeit im System, und damit der Druckunterschied zwischen den Wandlerkammern und die Stärke des von Wandler 60 ausgeschickten mechanischen Signales, überhalb von einem vorausgesetzten Wert steigt. Falls Ventil 152 soweit geschlossen wird daß der Flüssigkeitsstrom durch das System unterhalb von einen vorausgesetzten Wert fällt, und der Druckunterschied zwischen den Kammern in Wandler 60 und davon hin das beim zweiten Wandler 150 empfangene mechanische Signal von kleineren Ausmaß werden, öffnet sich Ventil 152 um eine höhere Strömungsgeschwindigkeit durch das System zu gestatten.
Das Ventilsystem 152 kann natürlich auch eine Auswahl von standard, durch Feder oder anders mechanisch betätigten Ventilen einschließen, nach maß klein genug um mit schmalen intravenösen Schlauchen angewendet werden zu können. Im solchen Fall könnte eine mechanische Direktverbindung bestehen, zwischen dem Druckwandler 60 und dem Ventilsystem 152, oder auch könnte ein zwischengestellter zweiter Wandler 150 gebraucht werden, zusammengesetzt aus einer mechanisch-zu-mechanischen Wandlereinrichtung, aus einem System von Zahnrädern, Hebeln und/oder Federn. Dazu hin muß das Ventilsystem oder andere Strömungskontrollenmittel 152 nicht unbedingt stromaufwärts vom Strombegrenzungsteil 66 eingebaut sein, und kann auch zwischen dem Strömbeschrenkungsteil und dem Verabreichungspunkt am Patienten erfolgreich eingebaut werden.
Die Fühlereinrichtung für Strömungsgeschwindigkeit der vorliegenden Erfindung kann somit zusammen mit Stömungskontrollelementen angewendet werden, um eine unveränderte Ausgangsgeschwindigkeit von einem Flüssigkeitsverabreichungssystem aufrecht zu erhalten, wie in vielen biomedizinischen Anwendungen höchst erwünscht ist, ohne Forderung für externe Mittel um die von einem Staubehälter ausströmende Flüssigkeit unter Druck zu setzen, oder auch ohne Bedarf für ein kompliziertes Mittel zu scharfer Druckverkleinerung um einen sehr großen Druckunterschied an den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten eines Wandlermembrans zuerzeugen, wie in der Einrichtung nach der bisherigen Technik in US-A-4,043,332. Anstatt dessen dient der natürliche Druckabfall, welcher entsteht wenn die Flüssigkeit durch ein verjüngtes Leitungssystem zu fließen gezwungen ist, zur Betätigung eines empfindlichen automatischen feed-back/Rückleitungskontrollensystem.
Weiter kann die hier beschriebene Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtung, einverleibt in jeder beliebigen passenden Strömungskontrolleneinrichtung funktionieren, weitgehend unabhängig von zwischen vorausgesetzten Grenzen veränderlicher Viskosität und statischen Druck in der Flüssigkeit welche in den stromdrosselnden Teil 66 hereinfließt; sie kann Strömungsgeschwindigkeit genau fühlen und/oder regulieren, trotz Veränderungen am mechanischen Widerstand im System. Die Einrichtung ist somit nützlich im Gebrauch mit intravenösen Flüssigkeitsverabreichungssystemen, typisch dargestellt in Bild 1, worin der Höhenunterschied zwischen dem Flüssigkeitsstaubehälter und dem Eingangspunkt in den Blutumlauf vom Patienten, sowie die Viskosität der gewählten Flüssigkeit und der durch den Rückdruck des venösen Blutumlaufs beim Patienten erzeugte Widerstand zum Ausgang alle möglichst veränderlich sind.
Im dem typischen, in Bild 1 wiedergegebenen, intravenösen System strömt die von Ausgangbohrung 146 aus laufende Flüssigkeit nachher durch Endleitungsschlauchabschnitt 147 in eine hohle intravenöse, am Ende von Schlauchabschnitt 147 angebrachte Nadel 156, angepaßt zum Einführen in die Vene eines Patienten. Das in Bild 1 geschilderte und dargestellte System kann natürlich auch zur Verabreichung von medizinalen, nährenden und anderen therapeutischen Flüssigkeiten an einen Patienten dienen, auch auf anderen nicht intravenösen Wegen, wie zum Beispiel zur intracardiac oder intra-arterialen Verabreichung, in welchem Fall passende Mittel zur Lieferung der Flüssigkeit an erwünschte Punkte im Körper des Patienten, anstatt der in Bild 1 abgebildeten Einrichtung, angewendet würden.
Wie Ärzten und Anderen in den Gesundheitsberufen Beschäftigten bekannt ist, der venöse Blutdruck in einem Patienten, welcher z. B. zwischen 666 und 2666 Pa (5 und 20 mm Quecksilber) veränderlich sein kann, oder der innere Druck in jedem anderen körperlichen Organ oder Blutgefäß in welchen die Nadel gesteckt wird, erzeugt einen Rückdruck welcher der Strömung der Flüssigkeit von der Nadel an den Patienten widersteht. Zusätzlich verändert sich dieser venöse oder andere Druck auch weitreichend je nach dem Zustand vom Patienten, der [körperlichen] Lage vom Patienten, ob der Patient in Ruhe oder Bewegung ist, schläft, hustet usw. Dieser schwankende Rückdruck erzeugt oft weitgehende Schwankungen in der Strömungsgeschwindigkeit von standard intravenösen und anderen Systemen für Flüssigkeitsverabreichung, da kein anderer Mechanismus beigestellt wird um steigenden oder fallenden Widerstand zum Ausgang der Flüssigkeit von der verabreichenden Nadel auszugleichen. Dagegen aber in dem in Bild 1 wiedergegebenen System, welches die Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtung der vorliegenden Erfindung einverleibt, ist das Problem von Rückdruck und Schwankungen wesentlich ausgeglichen und von der Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtung selbst richtiggestellt. Jede Schwankung in dem Rückdruck an der Nadel 156 die mehr wie kurz vorübergehend ist wird zurück übertragen an den Durchstrom Drosseldurchgang, welcher Verstellung vom Druckunterschied, zwischen der stromaufwärtigen Kammer 58 und der stromabwärtigen Kammer 122 im Wandler 60, in Lauf setzen wird. Die durch Wandler 60 betätigte Strömungskontrolleneinrichtung wird den erhöhten oder gefallenen Rückdruck in der Leitung durch anpassendes Erhöhen oder Reduzieren vorn Flüssigkeitsstrom ausgleichen, um so die erwünschte Strömungsgeschwindigkeit aufrecht zu halten. In Bild 1 ist der durch venöse Strömung oder von anderen Bedingungen verursachte Rückdruck in der Stromleitung von P&sub3; dargestellt.
Einstellung der Empfindlichkeit von dem in Bild 1 dargestellten Strömungsgeschwindigkeit Regulagesystem kann auf verschiedene Wege erfolgen, einzeln oder in Serie eingesetzt. Diaphragma 124 kann zum Beispiel auf verschiedene Spannungen eingestellt werden, zum größer oder kleiner machen vom Druckunterschied (und damit von der Stromgeschwindigkeit), welcher nötig ist das Membran genügend zu versetzen um die Strömungskontrolleneinrichtung 152 in Lauf zu setzen. Dazu hin oder anstatt dessen kann der wahlhafte zweite Wandler 150 auf verschiedene Empfangssignal Empfindlichkeiten oder Signalerzeugungsstärken einstellbar gemacht werden. Ebenso kann die Strömungskontrolleneinrichtung 152 einstellbar gemacht werden um ein veränderliches maß von Strömungsgeschwindigkeitsänderungen für eine beliebige Signalstärke zu liefern.
Die veränderliche, im Umwegstrom liegende Widerstandseinrichtung 44, parallel zu einem Teil des direkten Flüssigkeitsströmungsweges ist ein wahlmäßiges Element, und für ein System welches die Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtung der vorliegenden Erfindung einverleibt ist sie nicht nötig. Der Gebrauch einer veränderlichen Widerstandseinrichtung in einem parallelen Stromweg vielfach vergrößert die Strecke der [möglichen] Stromgeschwindigkeiten welche mit Präzision durch ein, die vorliegende Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtung einverleibendes, Strömungsregulagesystem geliefert werden kann. Diese erweiterte Strecke von Strömungsgeschwindigkeiten ist aus folgenden Gründen geboten:
Der treibende Nettodruck in einem, wie in Bild 1 dargestellten und auf Schwerkraft beruhenden, System ist der Unterschied zwischen dem statischen Druck der Flüssigkeit am Ausgang vom Staubehälter und dem Rückdruck auf dem Nadel- und Endschlauchabschnitt welcher durch dem Venendruck des Patienten und anderen Einflüssen entsteht, oder P&sub0;-P&sub3; in der Notation von Bild 1. Der statische Druck der Flüssigkeit ist an sich eine direkte Funktion vom Höhenunterschied zwischen [der freien Oberfläche in] dem Flüssigkeitsbehälter und dem Verabreichungspunkt am Patienten. Dieser Höhenunterschied ist aus praktischen Gründen streng beschrenkt und in der normalen Spitalsumgebung würde er wahrscheinlich nicht mehr wie 60-80 cm betragen. In einem schwerkraftbetätigten System gibt es also eine natürliche Beschränkung der höchsten erreichbaren Strömungsgeschwindigkeit, die Beschrenkung wie gesagt abhängig vom größten erlaubten Höhenunterschied, dem Rückdruck am [Ende des] stromabwärtigen Ende des Verabreichungssystems and dem Widerstand zur Strömung durch das System.
Bei der in Bild 1 abgebildeten Einrichtung gibt es einen riesigen Widerstand gegen Strömung im direkten Flüssigkeitsströmungsweg, weil die Flüssigkeit durch den verhältnismäßig sehr engen Durchstrom Drosseldurchgang gehen muß bevor sie zum Verabreichungspunkt kommen kann. Nachdem der netto Antreibsdruck aus den oben gegebenen Gründen nicht über einen gegebenen Wert vergrößert werden kann, würde die höchste erreichbare Strömungsgeschwindigkeit von einem ziemlich kleinen Ausmaß sein wenn alle Flüssigkeit, die vom Behälter zum Verabreichungspunkt strömt, durch den Durchstrom Drosseldurchgang im Strombeschrenkungsteil 66 fließen müßte.
Mit Verfügung über einen Strömungsumweg welcher von der vierseitigen Schlauchverbindung 36 zur stromabwärtigen Schlauchverbindung 46 streckt, entsteht ein Parallelweg mit stark verkleinerten Widerstand wenn dieser mit dem direkten Flüssigkeitsstromweg verglichen wird. Wenn die veränderliche Widerstandseinrichtung 44 im voll-offenen Zustand steht und somit die Schlauchabschnitte im Umwegstromweg nicht verengt sind, wird der Widerstand zur Strömung im Stromumweg im Vergleich mit dem Widerstand durch den direkten Strömungsweg winzig sein. Ein großes Volumen von Flüssigkeitsströmung wird somit durch den Strömungsumweg fließen (im Vergleich mit der Strömung durch den direkten Strömungsweg, und dieses Volumen kann durch Einstellen der veränderlichen Widerstandseinrichtung 44 genau reguliert und angepaßt werden. Die Summe der Flüssigkeitslieferung (d. h. der gesammelte Ausgang von den direkten und Umwegströmungswegen) ist kontrolliert und reguliert durch Druckwandler 60, in Zusammenarbeit mit dem Ventil oder anderer Strömungsgeschwindigkeitskontrolle 152 (welche auf vom erwünschten Niveau steigende und fallende Strömungsgeschwindigkeiten reagiert), doch ist die höchste, durch Gebrauch von einem Strömungsumweg erreichbare Strömungsgeschwindigkeit um viele Mal größer wie diese ohne solch einen alternativen Parallelströmungsweg sein würde.
Ein anderer Weg um die Strecke der Strömungsgeschwindigkeitskontrolle in einem wie in Bild 1 angezeigtem System zu erweitern ist durch Einsatz von vielfältigen Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtungen, jede eine mit einem strömungsbeschrenkenden Teil 66 und einem Wandler 60, in parallelen Strömungswegen, so daß jeder strömungsbeschrenkende Teil nur einen verhältnismäßig kleinen Druckabfall erzeugt, welcher von dem ihn begleitenden Wandler angezeigt wird. Die einzelnen Druckwandlersignale würden dann zusammengefaßt an einen Zwischenwandler übertragen, oder direkt an eine Strömungskontrolleneinrichtung, um zur erwünschten Strömungsgeschwingkeitanpassung zu führen. Anders auch könnten eine Reihe von strömungsbeschrenkenden Teilen parallel zueinander gestellt werden, alle in Druckverbindung mit einem gemeinsamen Druckwandler. Der vom Druckwandler gespürte Druckunterschied würde dann annähernd den Durchschnitt der [separaten] von den einzelnen strömungsbeschrenkenden Teilen erzeugten Unterschiede sein; das wäre ein verhältnismäßig kleiner Unterschied zu dem das Wandlermembran reagieren müßte, doch könnten große Stromvolumen und Strömungsgeschwindigkeit erzielt werden.
Die Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtung der vorliegenden Erfindung ist auf keinen Fall beschrenkt zum Gebrauch in einem System zur Regulage von der Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten. Der in Bild 1 erscheinende Wandler 60 könnte durch einen zweiten Wandler 150 oder direkt an eine Reihe von Signalempfangssystemen verbunden werden; diese würden verschieden betätigt werden, abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit in Flüssigkeitssystem, und die daraus entstehende Signalstärke die von den Wandlern erzeugt wird. Zum Beispiel Wandler 60 mit oder ohne einem zweiten Wandler 150 könnte an ein elektronisches visuales Anzeigesystem verbunden werden, digitalisch, graphisch, analog oder anderes, welches dem Betätiger die genaue Strömungsgeschwindigkeit durch das Flüssigkeitssystem an jedem beliebigen Zeitpunkt anzeigen würde.
In einer anderen Anwendung der Einrichtung der vorliegenden Erfindung kann der Wandler an ein Alarmsystem verbunden werden, um Spital- und anderes Gesundheitspflegepersonal über potentiell gefährlichen Abfall oder Steigerung in der Strömungsgeschwindigkeit der dem Patienten zugeführten Flüssigkeit zu warnen. Noch dazu könnte der Wandler an eine zweite Stromleitung gekuppelt werden, welche eine andere Flüssigkeit dem Patienten zuführt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit dieser zweiten Flüssigkeit den Veränderungen in der Strömungsgeschwindigkeit der ersten Flüssigkeit angepaßt werden können.
Die in der Kunst der Medizin und der Kunst von biomedizinischen Einrichtungen Geschickten werden leicht auf verschiedene andere nützliche Anwendungen kommen, für die Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtung der vorliegenden Erfindung, und auch noch verschiedene Wege wobei solche Einrichtungen in konventionelle und höchstmoderne biomedizinische Systeme [vom letzten Schrei] einverleibt werden können.
Die Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtung der vorliegenden Erfindung, mit dem strömungsbeschrenkenden Teil, dem Druckwandler, den Schläuchen und anderen damit verbundenen Leitungselementen sind vorzugsweise aus hitzebeständigen [synthetischen] Kunststoff erzeugt, zum Beispiel aus Methyl Methakrylat, ausgenommen die Scheibe 86 und Zylinder 90 welche aus korrosionsfreien Metall, Metallegierung, Nylon oder [synthetischen] Kunststoff geformt werden können. Die Einrichtung der vorliegenden Erfindung kann verhältnismäßig preiswert erzeugt werden, so daß sie wegwerfbar ist wenn Sterilisieren und Weitergebrauch nicht praktisch sind, wie wenn Verlegen oder Sprünge in einzelnen Komponenten erschienen sind. Anwendung eines Filtriersystems, oben als wahlhafter Komponent beschrieben, würde natürlich ein Beitrag zur Vermeidung von Verstopfung des Durchstrom Drosseldurchgangs von festen Stoffteilchen.
Alle Elemente der Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtung von der vorliegenden Erfindung in der vorgezogenen Ausführung die als Schlauchabschnitte beschrieben wurden sind vorzüglich elastische geschmeidige Kunststoffschläuche von medizinischer Qualität, können aber wo passend auch Leitungsrohre aus steifen Kunststoff, Glas, Metallegierung etc. sein.
Sterilisieren der Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtung erfolgt normalerweise leicht durch Abschrauben von Stöpsel 128 vom Hohlraum 75 im Gehäuse 70 und Abnehmen der O-Ringe 80 und 96, der Scheibe 86 und des Zylinders 90, so daß alle diese Elemente sowie das Innere von Gehäuse 70 und die Durchstrom Durchgänge 74, 98 und 146 gründlich gereinigt und sterilisiert werden können.
Die Strömungsgeschwindigkeit Fühlereinrichtung der vorliegenden Erfindung kann auch mit sehr kleinen Dimensionen in völlig funktioneller Form erzeugt werden. Zum Beispiel wurde eine Einrichtung mit dem axialen maß des strombeschrenkenden Teils 70 in der Größenordnung von 3.2 cm (1 1/4 inch) und ein Gehäusedurchmesser von zirka 1.9 cm (3/4 inch) wurde operativ gefunden zur Kontrolle von der Strömungsgeschwindigkeit in einem standard Schwerkraftsystem zur intravenösen Verabreichung zusammen mit einer passenden Ventilanordnung.
Die abgebildete und beschriebene Erfindung ist nicht an die abgebildeten Einzelheiten als beschrenkt zu halten und nicht als beschrenkt an ein intravenöses Verabreichungssystem, wie in Bild 1 wiedergegeben. Verschiedene Anwendungen, Modifizierungen und bauliche Änderungen können von oder an der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden ohne in irgend einem Weg von der Idee abzugehen.

Claims

1. Durchflußfühler, umfassend

(a) ein Gehäuse (70), das eine Fluideinlaßeinrichtung (72) zum Ermöglichen des Eintritts eines Fluids und eine Fluidauslaßeinrichtung (146) zum Ermöglichen des Austritts des Fluids aufweist;

(b) eine Einrichtung (64) zur Bildung eines stromaufwärtigen Strömungswegabschnittes (74) in Fluidverbindung mit der Fluideinlaßeinrichtung (72), wobei der stromaufwärtige Strömungswegabschnitt (74) eine vorbestimmte mittlere Durchflußquerschnittsfläche aufweist; und

(c) eine Einrichtung (90) zur Bildung eines stromabwärtigen Durchflußkanals (98) in Fluidverbindung mit der Fluidauslaßeinrichtung (146), dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußfühler auch umfaßt

(d) eine Durchflußerfassungseinrichtung, umfassend

(i) eine Einrichtung in dem Gehäuse (70) zur Bildung eines engen Durchflußkanals, umfassend eine Strömungskanalverengungseinrichtung (86) und eine Einrichtung (88), die eine Öffnung umgrenzt und die Fluidströmung durch die Strömungskanalverengungseinrichtung (86) ermöglicht, wobei sich der enge Durchflußkanal von dem Bereich stromaufwärts der Strömungskanalverengungseinrichtung (86) zum Bereich stromaufwärts des stromabwärtigen Durchflußkanals (98) erstreckt und sich in Fluidverbindung mit dem stromaufwärtigen Strömungswegabschnitt (74) und auch mit dem stromabwärtigen Durchflußkanal (98) befindet, wodurch ein direkter strömungsfluidwegabschnitt (74) definiert wird, der enge Durchflußkanal, der stromabwartige Durchflußkanal (98), die Fluidauslaßeinrichtung (146), und die Verengungseinrichtung (86) eine mittlere Durchflußquerschnittsfläche umfaßt, die im wesentlichen kleiner als die vorbestimmte mittlere Durchflußquerschnittsfläche ist, so daß in dem engen Durchflußkanal ein Druckabfall des entlang dem Weg strömenden Fluids erzeugt wird; und

(ii) eine Druckwandlereinrichtung (60) jeweils in Fluid- und Druckverbindung mit dem engen Durchflußkanal und mit dem stromaufwärtigen Strömungswegabschnitt (74), wobei die Druckwandlereinrichtung (60) wirksam ist, eine Differenz zwischen dem Fluidströmungsdruck des durch den stromaufwärtigen Strömungswegabschnitt (74) strömenden Fluids und dem Fluidströmungsdruck des aus dem engen Durchflußkanal (98) strömenden Fluids abzutasten, wobei die Fluidströmungsdrücke jeweils in einer Richtung allgemein senkrecht zu dem Strömungsweg benachbart der Durchflußkanalverengungseinrichtung (86) gemessen werden, was ein Seitendruckdifferential ergibt, und um ein Wandlersignal (148) zu erzeugen, das sich abhängig von der abgetasteten Fluiddruckdifferenz ändert, wobei sich die Einrichtung (90) zur Bildung des stromabwärtigen Durchflußkanals (98) in Fluidverbindung mit der Druckwandlereinrichtung (60) befindet,

(e) und eine Durchflußregelanordnung (152), die funktionsmäßig mit der Druckwandlereinrichtung (60) verbunden ist, was es gestattet, daß die Durchflußerfassungseinrichtung durch Änderungen im Gefälledruck von aus einem Behälter (14) herauskommendem Fluid, der Viskosität und Dichte des Fluids und des mechanischen Strömungswiderstandes des Systems im wesentlichen unbeeinträchtigt wirksam ist.

2. Durchflußfühler nach Anspruch 1, bei, dem das Strömungskanalverengungsglied (86) eine Platte mit einer durchgehenden axialen Bohrung (88) umfaßt, wobei die Bohrung (88) eine Fluidverbindung zwischen dem stromaufwärtigen Strömungswegabschnitt (74) und dem stromabwärtigen Strömungskanal (98) liefert.

3. Durchflußfühler nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Einrichtung zur Bildung eines stromabwärtigen Durchflußkanals (98) ein Element (90) mit einer durchgehenden axialen Bohrung aufweist, wobei das Element (90) eine stromaufwärtige Seite (94) aufweist, die an die Durchflußkanalverengungseinrichtung (86) anstößt, wobei die stromaufwärtige Seite (94) eine konkave Vertiefung (92) aufweist, die darin gebildet ist und mit einer Einrichtung zur Druck- und Fluidverbindung zwischen der konkaven Vertiefung (92) und der Druckwandlereinrichtung (60) versehen ist.

4. Durchflußfühler nach Anspruch 3, bei dem das Element (90) zwischen der konkaven Vertiefung (92) und der Druckwandlereinrichtung (60) flache radiale Kanäle (102) an einer Grenzfläche zwischen der stromaufwärtigen Seite (94) des Elementes (90) und der Strömungskanalverengungseinrichtung (86) umfaßt, wobei die Kanäle (102) im wesentlichen senkrecht zum Fluidströmungsweg orientiert sind und jeder der Kanäle (102) ein zu einer Eingangsöffnung (100) zum stromabwärtigen Durchflußkanal (98) gerichtetes Ende und ein distales Ende in Fluidverbindung mit der Druckwandlereinrichtung (60) aufweist.

5. Durchflußfühler nach Anspruch 3 oder 4, bei dem sich die axiale Bohrung durch das Druckverbindungselement (90) in der stromabwärtigen Richtung von einem stromaufwärtigen Ende davon erweitert.

6. Durchflußfühler nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Druckwandlereinrichtung (60) einen Wandler mit zwei Fluidaufnahmekammern (58, 122) umfaßt, wobei die Kammern (58, 122) durch ein elastisches, deformierbares Diaphragma (124) getrennt sind, das dazu neigt, daß es von der einen höheren Fluiddruck darin aufweisenden Kammer fort und zu der niedrigeren Fluiddruck darin aufweisenden Kammer hin versetzt zu werden.

7. Durchflußfühler nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Druckwandlereinrichtung (60) ein mechanisches Wandlersignal erzeugt.

8. Durchflußfühler nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Druckwandlereinrichtung (60) ein elektrisches Wandlersignal erzeugt.

9. Durchflußfühler nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8, bei dem in der Durchflußschwankungserfassungseinrichtung der Seitenfluiddruck des aus dem engen Durchflußkanal (98) herausströmenden Fluids in einer Richtung allgemein senkrecht zu dem Fluidweg unmittelbar benachbart der engen Durchflußkanalverengungseinrichtung (86) durch Druckverbindung zwischen dem stromaufwärtigen Strömungswegabschnitt (74) und dem stromabwärtigen Durchflußkanal (98) gemessen wird, wobei die Einrichtung (90) zur Bildung des engen Durchflußkanals (86) mit einer Einrichtung zur Druck- und Fluidverbindung mit der Druckwandlereinrichtung (60) versehen ist.

10. Durchflußregelsystem, umfassend einen Durchflußfühler nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9 und eine Strömungsregelanordnung (192), die funktionsmäßig mit der Druckwandlereinrichtung (60) verbunden ist.

11. Anordnung zur Verabreichung von Flüssigkeiten an einen Patienten, die eine Flüssigkeitsbehältereinrichtung (14); eine Leitungseinrichtung (32) zur Förderung von Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsbehältereinrichtung (14); ein Durchflußregelsystem nach Anspruch 10 in Fluidverbindung mit der Leitungseinrichtung (132); und eine Einrichtung (147) zum Fördern der Flüssigkeit aus dem Durchflußregelsystem zu einer gewünschten Stelle im Körper eines Patienten umfaßt.