DE69633057T2

DE69633057T2 - Luftdetektionsvorrichtung für intravenöse leitung

Info

Publication number: DE69633057T2
Application number: DE69633057T
Authority: DE
Inventors: T. William LARKINS; Russell Beavis; L. Dean KAMEN
Original assignee: Deka Products LP
Current assignee: Deka Products LP
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2016-05-10
Also published as: US5641892A; EP0830597A1; DE69633057D1; JPH11506823A; EP0830597B1; WO1996041156A1; JP3584039B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren von Luftblasen in intravenösen Leitungen, und insbesondere eine Vorrichtung und Verfahren zum Messen und Regeln der Strömung durch eine intravenöse Leitung, während auch Luftblasen detektiert werden.
In der US 5,349,852 ist ein System zum Regeln der Strömung eines Fluids durch eine Leitung offenbart. Das System kann ein erstes und ein zweites Ventil in der Leitung umfassen. Zwischen dem ersten und dem zweiten Ventil befindet sich eine Kammer, wobei ein Teil derselben mit einer Flüssigkeit gefüllt werden kann, die ein variables Volumen aufweist, und ein anderer Teil derselben mit einem Messgas, beispielsweise Luft, gefüllt wird. Die Kammer kann gegen Druckeffekte im Rest der Leitung durch Verschließen beider Ventile isoliert werden. Die Ventile können es auch ermöglichen, dass Flüssigkeit in die Kammer oder aus ihr heraus fließt. Der zweite Teil der Kammer weist eine gemeinsame Grenze mit dem ersten Teil auf, so dass das kombinierte Volumen des ersten und des zweiten Teils konstant ist. Ein Lautsprecher erzeugt Schallwellen im Gas im zweiten Teil der Kammer, um das Volumen der Flüssigkeit im ersten Teil zu messen. Eine Steurung lenkt die Tätigkeit der Ventile und steuert positive und negative Druckquellen, die dazu verwendet werden können, Druckvariationen unterhalb des Schallgeschwindigkeitsbereiches zu erzeugen, um die gewünschte Strömung hervorzurufen. Die Volumenmessung wird durch akustische Volumenmesstechniken erzielt.
Um die Resonanzfrequenz zu bestimmen, wird die Verstärkung der akustischen Antwort relativ zum elektrischen Signal bei einer Anzahl an Frequenzen gemessen. Die Steuerung kann auch den Phasenwinkel der akustischen Antwort relativ zum elektrischen Signal messen, um die Resonazfrequenz zu bestimmen. Durch Untersuchen der Phasen- und Verstärkungsinformation kann die Steuerung das Vorhandensein einer Gasblase in der Flüssigkeit detektieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Detektiern des Vorhandenseins einer Blase in einer Flüssigkeit angegeben, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Schaffen eines akustischen Resonanzsystems mit einem Bereich, der gegen äußere Druckeffekte isoliert ist, wobei der Bereich einen ersten Abschnitt aufweist, der ein Messgas enhält, und einen zweiten Abschnitt, der die Flüssigkeit enthält, innerhalb der das Vorhandensein der Blase zu detektieren ist, wobei die beiden Abschnitte voneinander getrennt sind und die Summe des Volumens des ersten Abschnitts und des Volumens des zweiten Abschnitts ein konstantes Volumen ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren des Weiteren folgende Schritte aufweist: Bestimmen der Resonanzfrequenz des Systems bei einem ersten Druck des Messgases; Ändern des Druckes des Messgases auf einen zweiten Druck; Bestimmen der Resonanzfrequenz des Systems beim zweiten Druck; Bestimmen, ob sich das Volumen des ersten Abschnitts aufgrund der Veränderung des Druckes verändert hat, basierend auf der Resonanzfrequenz, die beim ersten Druck gemessen wurde, und der Resonanzfrequenz, die beim zweiten Druck gemessen wurde; und, wenn die Volumen beim ersten und beim zweiten Druck verschieden sind, Erzeugen eines Signals, das das Vorhandensein einer Blase in der Flüssigkeit anzeigt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Detektieren des Vorhandenseins einer Blase in einer Flüssigkeit angegeben, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: ein akustisches Resonanzsystem mit einem Bereich, der gegen äußere Druckeffekte isoliert ist, wobei der Bereich einen ersten Abschnitt aufweist, der ein Messgas enthält, und einen zweiten Abschnitt, der die Flüssigkeit enthält, in der das Vorhandensein der Blase zu detektieren ist, wobei die beiden Abschnitte voneinander getrennt sind und die Summe des Volumens des ersten Abschnitts und des Volumens des zweiten Abschnitts ein konstantes Volumen ist; und Mittel zum Detektieren der Resonanzfrequenz des Systems; dadurch gekennzeichnet, dass darüber hinaus Mittel zum Ändern des Druckes des Messgases im isolierten Bereich vorhanden sind; und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Resonanzdetektierungsmittels und des Druckände rungsmittels, um basierend auf den Resonanzfrequenzen, die an zwei verschiedenen Drücken gemessen wurden, zu bestimmen, ob sich das Volumen des ersten Abschnitts aufgrund einer Veränderung des Druckes ändert, und um ein Signal zu erzeugen, das das Vorhandensein einer Blase in der Flüssigkeit anzeigt, wenn sich das Volumen des ersten Abschnitts aufgrund einer Veränderung des Druckes ändert.
Weitere, bevorzugte Ausfrührungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung der mechanischen Anordnung eines akustischen Resonanzsystems, das in der Erfindung verwendet werden kann.
2 ist ein elektrisches Modell des in 1 gezeigten Resonanzsystems.
3 ist eine Auftragung der Amplitude der akustischen Antwort des Systems von 1 über einem Bereich von Eingangsfrequenzen.
4 ist eine Austragung der Phasenveränderung der akustischen Antwort des Systems von 1 über einem Bereich von Frequenzen.
5 ist ein Flussdiagramm eines bevorzugten Verfahrens gemäß der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung spezifischer Ausführungsformen
1 zeigt ein akustisches Resonanzsystem, das zum Bestimmen des Volumems (V_f) der vorderen Kammer 85 eingesetzt werden kann, die von einem Messgas, vorzugsweise Luft, ausgefüllt ist. Das Volumen der vorderen Kammer 85 variiert mit der Menge an IV-Fluid in einem isolierbaren Bereich der IV-Leitung 3, der sich zwischen den Ventilen 6 und 7 befindet. Die Summe des Volumens des IV-Fluids im Bereich (einschließlich jeglicher Blasen 51) und des Volumens (V_f) des Messgases in der vorderen Kammer 85 ist konstant, so dass, wenn das Volumen (V_f) des Messgases in der vorderen Kammer 85 und das Gesamtvolumen bekannt sind, das Volumen des IV-Fluids im Bereich zwischen den Ventilen 6 und 7 leicht bestimmt werden kann, indem einfach das Volumen (V_f) des Messgases vom Gesamtvolumen subtrahiert wird. Um die Strömungsrate durch die IV-Leitung zu messen, muss man jedoch nur messen, wie stark sich das Volumen (V_f) des Messgases verändert hat, um zu bestimmen, wieviel IV-Fluid dem Patienten verabreicht wurde. Eine Membran 41 trennt das IV-Fluid von der vorderen Kammer 85. Vorzugsweise sind alle Bereiche der Vorrichtung, die in Kontakt mit dem IV-Fluid gelangen – in der dargestellten Ausführungsform handelt es sich dabei um die IV-Leitung 3, die Ventile 6 und 7, die Membran 41 und eine starre Wand 59 (die zusammen mit der Membran 41 und den Ventilen 6 und 7 die Grenzen des isolierbaren Bereiches des IV-Fluids definiert) – wegwerfbar. Es wird vermieden, dass der Rest der Vorrichtung in Kontakt mit dem IV-Fluid gelangt.
Die vordere Kammer 85 ist über einen Kanal 84 mit einer Hinterkammer 86 verbunden. Der Kanal 84 enthält eine Masse (m) an Messgas, welches in Resonanz gebracht werden kann. Ein Lautsprecher 81, vorzugsweise in der Art eines Piezokristalls, obwohl jeglicher geeignete elektroakustische Wandler eingesetzt werden kann, dient dazu, akustische Energie bei verschiedenen Frequenzen in das System einzuleiten. Der Lautsprecher 81 bildet Teil einer Wand, welche die Hinterkammer 86 von einer Betriebskammer 87 trennt. Mikrophone 82 und 83, vorzugsweise des Elektrettyps, obwohl jeglicher geeignete akustoelektrischer Wandler verwendet werden kann, sind sowohl in der Hinterkammer 86 als auch der Betriebskammer 87 angeordnet. Die Mikrophone 82 der Hinterkammer werden dazu verwendet, die Antwort des Systems auf die akustische Energie, die vom Lautsprecher 81 erzeugt wurde, zu detektieren, und die von dem Mikrophon 83 der Betriebskammer detektierte Antwort wird dazu verwendet, den Lautsprecher 81 und das Mikrophon 82 der Hinterkammer kontinuierlich zu kalibrieren.
Mit der Hinterkammer 86 ist eine Druckquelle 42 verbunden, welche Messgas an die Hinterkammer 86 liefert und/oder Messgas aus der Hinterkammer 86 abzieht, um den auf die Membran 41 durch das Messgas ausgeübten Druck zu ändern. Die Druckquelle 42 kann einen Kolben, eine Pumpe oder Zuleitungen für positiven und/oder negativen Druck aufweisen. Die Druckquelle 42 ist über eine lange dünne Röhre 73 mit dem System verbunden, um zu verhindern, dass die Druckquelle 42 die elektroakustischen Parameter des Systems beeinflusst. Die Druckquelle 42 kann als Pumpe auf das IV-Fluid wirken, indem der Druck auf die Membran 41 vermindert wird, wenn das Ventil 6 offen ist, so dass IV-Fluid von der IV-Quelle in den isolierbaren Bereich abgezogen wird, und indem eine Zunahme des Druckes gegen die Membran 41 bewirkt wird, wenn das Ventil 7 geöffnet ist, um das IV-Fluid zum Patienten zu bringen. Eine Steuerung, vorzugsweise ähnlich der im Zusammenhang mit den 12 und 13 der US 5,349,852 erörterten Steuerung, steuert die Ventile 6 und 7 sowie die Druckquelle 42 und bewirkt, dass der Lautsprecher 81 bei gegebenen Frequenzen vibriert, während die Antworten von den Mikrophonen 82 und 83 interpretiert werden.
2 zeigt ein elektrisches Modell des akustischen Resonanzsystems, das in 1 gezeigt ist. Wie in dem Modell von 2 gezeigt, variiert die "Kapazität" der vorderen Kammer 85, da das Volumen (V_f) der vorderen Kammer variiert. Wie dies ebenfalls im Modell von 2 gezeigt ist, kann das Vorhandensein einer Blase 51 in der Flüssigkeit eine zusätzliche Resonanzfrequenz erzeugen. Der Effekt der Blase variiert mit der Größe der Blase: Je größer die Blase ist, desto niedriger ist allgemein die Resonanzfrequenz, die von der Blase erzeugt wird, und desto größer ist die Amplitude des Peaks der akustischen Antwort bei jener Resonanzfrequenz. Die Antwort kleinerer Blasen weist allgemein kleinere Peakamplituden auf und höhere Resonanzfrequenzen.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Größen des Kanals 84, der vorderen Kammer 85 und der Hinterkammer 86 vorzugsweise konfiguriert, was bedeutet, dass das System eingestellt ist – so dass große Blasen keinen wesentlichen Effekt auf die Volumenmessung ausüben. Durch Einstellen des Systems in einem ausreichend hohen Maß, d. h. durch Verwirklichen einer relativ geringen Induktivität des Kanals 84, kann das System durch den Lautsprecher 81 bei einer relativ hohen Resonanzfrequenz erregt werden, während die relativ hohe Induktivität einer Blase 51 (oder, genauer ausgedrückt, die Kopplung der Blase mit dem Rest des Systems, d. h. dem IV-Fluid und dem Membranmaterial zwischen der Blase und dem Messgas in der vorderen Kammer) dazu führt, dass die Blase für das Mikrophon 82 undurchdringbar wird. (Veranschaulichend sei angemerkt, dass im elektrischen Modell von 2 die relativ hohe Induktivität (L_A) der Blase in Bezug auf die Induktivität (L) des Kanals zu einer "offene Schaltung" bei hohen Frequenzen zwischen den Komponenten des Modells für die Blase und der Komponente des Modells für die vordere Kammer führt, so dass die Funktion der Blase nicht die Funktion des Rest des akustischen Systems beeinflusst.) Durch Einstellen des Kanals 84 hoch genug, um den Effekt von großen Luftblasen zu minimieren, ist es wichtig, dass er niedrig genug eingestellt wird, so dass das akustische System sich mehr wie ein Grobmodell (wie im elektrischen Modell von 2 dargestellt) denn als Verteilungsmodell verhält.
Im elektrischen Modell, das in 2 gezeigt ist, entspricht die Induktivität L des Kanals 84 wie folgt dem physikalischen System:
wobei die effektive Länge des Kanals (I_e) gleich der Summe der Länge des Kanals und des Durchmessers des Kanals (I_e = I + 2r) ist, p die Dichte des Messgases ist, m die Masse des Volumens des Messgases ist und A die Querschnittsfläche des Kanals ist. Die Kapazität des Modells entspricht dem physikalischen System wie folgt:
wobei V das Volumen des Messgases ist, y die Konstante für die adiabatische Ausdehnung ist, R die universale Gaskonstante ist und T die absolute Temperatur ist. Da gilt:
und wenn die Winkelfrequenz ω als lineare Frequenz f aufgedrückt wird:
gilt somit in einem einfachen System:
Dies ist das Äquivalent zur Gleichung (2) des vorstehend erwähnten US-Patentes 5,349,852.
Durch Ausführen einer Laplacanalyse für die Ausführungsform von 1 gemäß der Modellbildung von 2 wird das folgende Paar an Gleichungen erhalten:
wobei die folgenden Ersetzungen ausgeführt wurden:
Die Resonanzen befinden sich an den Punkten, an denen der Nenner zu Null wird. Deshalb gilt:
wobei die folgende Ersetzung gemacht wurde:
Wenn Q ausreichend größer ist als 1, kann obige Gleichung wie folgt reduziert werden:
Das Volumen kann dann wie folgt aus den Resonanzen berechnet werden:
Somit kann, da das Volumen der Hinterkammer (V_b) feststeht und bekannt ist, das Volumen der Luft (V_f) in der vorderen Kammer 82 basierend auf den detektierten Frequenzen der Resonanz (ω₂) und "Anti-Resonanz" (ω₁) bestimmt werden. Die 3 und 4 zeigen jeweils die Amplitude und die Phasenänderung der akustischen Antworten des akustischen Systems von 1 über einem Bereich von Frequenzen von 300 bis 800 Hz für den Fall, dass sich V_f an einem Minimum befindet, d. h., wenn der isolierbare Bereich voll ist, und bei einem Maximum, d. h. wenn der isolierbare Bereich leer ist. Wie aus dem Amplitudengraphen von 3 ersichtlich ist, weist das in 1 gezeigte System eine Resonanz- oder Peakfrequenz (ω₂) bei etwa 560 Hz auf, wenn der Bereich leer ist, und von etwa 670 Hz, wenn der Bereich voll ist. Eine "Anti-Resonanz" oder Minimalverstärkungsfrequenz (ω₁) wird bei etwa 360 Hz gefunden, wenn der Bereich voll ist, und bei 510 Hz, wenn der Bereich leer ist. Sowohl die Resonanz- als auch die Anti-Resonanzfrequenz sind darüber hinaus auf dem Phasenänderungsgraphen von 4 durch die Punkte angedeutet, an denen die Phasenänderung gleich 90° ist.
Da das Signal-/Rauschverhältnis niedrig ist, wenn die Antiresonanzfrequenz (ω₁) bestimmt wird, ist es häufig genauer und deshalb vorzuziehen, das Volumen (V_f) der vorderen Kammer zu bestimmen, ohne dass man sich auf die Antiresonanzfrequenz (ω₁) verlassen muss. Ein alternatives Verfahren des Bestimmens des Volumens (V_f) der vorderen Kammer stützt sich auf die Resonanzfrequenz (ω₂) und die Temperatur (T), die gemessen werden kann, sowie auch das Volumen (V_b) der Hinterkammer, welches bekannt ist. Aus den obigen Gleichungen 10 bis 12 kann folgendes abgeleitet werden:
was nach dem Volumen der vorderen Kammer wie folgt aufgelöst werden kann:
Somit kann das Volumen der vorderen Kammer (V_f) aus der Resonanzfrequenz (ω₂) des Systems und der Temperatur (T) hergeleitet werden. Unter der Annahme, dass die Temperatur zwischen den Bestimmungen der Resonanzfrequenz im Wesentlichen konstant bleibt, kann bestimmt werden, ob eine Änderung im Volumen der vorderen Kammer auftritt, indem einfach bestimmt wird, ob eine Änderung der Resonanzfrequenz vorliegt.
Um eine Blase zu detektieren, wird der Druck in der vorderen Kammer 85 mittels der Druckquelle 42 geändert. Vorzugsweise wird der Druck in der vorderen Kammer 85 erhöht, so dass, wenn keine Blase detektiert wird, der zusätzliche Druck dazu verwendet werden kann, das IV-Fluid dem Patienten zuzuführen, wenn das Auslassventil 7 geöffnet ist. Wenn eine Blase 51 im IV-Fluid vorhanden ist, bewirkt die Druckänderung in der vorderen Kammer 85 eine Änderung des Volumens des IV-Fluids 50 im isolierbaren Bereich und wiederum eine entsprechende gegenteilige Änderung des Volumens (V_f) der vorderen Kammer 85. Somit bewirkt eine Druckzunahme, dass die Größe der Blase abnimmt und somit das Volumen in der vorderen Kammer um die gleiche Menge zunimmt. Wenn keine Blase im IV-Fluid vorhanden ist, ändert sich das Volumen (V_f) der vorderen Kammer nicht, da Flüssigkeit im Wesentlichen inkompressibel bei Normaldrücken ist. Somit deutet eine Änderung des Volumens (V_f) auf eine Blase hin, wohingegen keine Änderung des Volumens auf das Fehlen einer Blase hindeutet. Eine Änderung des Volumens (V_f) kann bestimmt werden, indem die Volumen vor und nach der Druckänderung in den zuvor spezifisch beschriebenen Weisen basierend auf der Resonanz- und der Antiresonazfrequenz (ω₂ und ω₁) vor und nach der Druckänderung oder basierend auf der Resonanzfrequenz (ω₂) und der Temperatur (T) vor und nach der Druckänderung berechnet werden. Alternativ dazu kann, wenn die Temperaturänderung insignifikant ist, eine Veränderung des Volumens (V_f) detektiert werden, indem einfach bestimmt wird, ob eine Änderung der Resonanzfrequenz vorliegt. Die Druckänderung beeinflusst nicht wesentlich die Detektion der Resonanz und die Bestimmung des Volumens (V_f) der vorderen Kammer ausgenommen in dem Ausmaß, als die Druckänderung die Temperatur des Messgases beeinflusst. (Die Änderung des Druckes ist auf bestimmte Weise analog dem Anlegen einer Gleichspannungskomponente an das elektrische Modell von 2: Es beeinflusst nicht die Resonanzfrequenz.)
In einem bevorzugten Verfahren unter Einsatz der in 1 gezeigten Vorrichtung ist das Auslassventil 7 zu Beginn geschlossen, und das Einlassventil 6 ist geöffnet, um eine Strömung aus der IV-Quelle in den isolierbaren Bereich zu ermöglichen. Nachdem der Bereich ausreichend gefüllt ist und bevor eine Druckänderung in die vordere Kammer eingeleitet wird, wird das Einlassventil 6 ebenfalls geschlossen, so dass der Bereich gegen den Druck im Rest der IV-Leitung 3 isoliert ist. Der Lautsprecher 81 leitet akustische Energie in das System bei variierenden Frequenzen ein, bis die Resonanzfrequenz des akustischen Systems detektiert ist. Die Resonanzfrequenz kann auf eine der Weisen bestimmt werden, die in der zuvor erwähnten US 5,349,852 beschrieben sind, und vorzugsweise auf die Weise, die im Zusammenhang mit den 13 und 17 jenes Patents erörtert ist. Diese Resonanzfrequenz kann dann dazu verwendet werden, das Volumen (V_f) der vorderen Kammer zu bestimmen. Der Druck in der vorderen Kammer wird verändert – vorzugsweise erhöht, indem Messgas von der Druckquelle 42 zugeführt wird – während der Bereich des IV-Fluids gegen Druckeffekte aus dem Rest der Leitung isoliert wird. Die Resonanzfrequenz wird wiederum bestimmt. Die zwei gemessenen Resonanzfrequenzen werden von einer elektronischen Steuerung analysiert, um zu bestimmen, ob sich das Volumen der vorderen Kammer geändert hat.
Wenn eine Änderung des Volumens (V_f) der vorderen Kammer angedeutet wird, erzeugt die Steuerung ein Signal, das das Vorhandensein einer Blase andeutet. Vorzugsweise bewirkt dieses Signal, dass sich das Ventil 6 öffnet, während das Ventil 7 geschlossen bleibt, und bewirkt dann, dass die Druckquelle 42 den Druck gegen die Membran erhöht, so dass bewirkt wird, dass das IV-Fluid im isolierbaren Bereich, einschließlich der Blase 51, zurück zur IV-Quelle getrieben wird.
Wenn keine Änderung des Volumens (V_f) der vorderen Kammer angezeigt wird, bewirkt die Steuerung, dass sich das Ventil 7 öffnet, so dass IV-Fluid an den Patienten abgegeben werden kann. Das Maß, in dem das Ventil 7 (oder ein anderes Ventil stromabwärts des isolierbaren Bereiches) geöffnet wird, und die Größe des Drucks, der durch die Druckquelle 42 aufgebracht wird, werden gesteuert, um so die Strömungsrate von IV-Fluid zum Patienten zu steuern. Die Änderung des Volumens in der vorderen Kammer kann durch die Steuerung verfolgt werden, indem dem Trackmodus-Prozess gefolgt wird, welcher im Zusammenhang mit 17 der US 5,349,852 beschrieben ist. Wenn eine ausreichende Menge an IV-Fluid abgegeben wurde, wird das Ventil 7 wiederum geschlossen. An diesem Punkt kann das Volumen (V_f) der vorderen Kammer erneut bestimmt werden. Das Volumen der vorderen Kammer, das gemessen wurde, bevor das Ventil 7 geöffnet wurde, kann von dem Volumen der vorderen Kammer, nachdem das Ventil 7 geschlossen wurde, subtrahiert werden, um die Menge an IV-Fluid zu bestimmen, welche dem Patienten während jenes Zyklus verabreicht wurde. Der Zyklus kann wiederholt werden – beginnend mit dem Öffnen des Ventils 6, dem anschließenden Füllen des isolierbaren Bereiches, dem Bestimmen des Volumens, dem Bestimmen, ob eine Blase im IV-Fluid im isolierbaren Bereich vorliegt, usw. – bis die gewünschte Menge an IV-Fluid dem Patienten verabreicht wurde. 5 ist ein Flussdiagramm, welches ein bevorzugtes Verfahren zum Ausführen der Erfindung zeigt. Die Steuerung verfolgt vorzugsweise die gesamte Summe des an den Patienten abgegebenen Fluids und die Menge an Zeit, die seit dem Beginn der IV-Fluid-Abgabe verstrichen ist, und steuert die Geschwindigkeit, mit der das Fluid dem Patienten verabreicht wird, so dass das Fluid mit einer im Wesentlichen konstanten Strömungsrate verabreicht wird, und so, dass die gewünschte Menge an IV-Fluid in der gewünschten Zeitperiode verabreicht wird.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den nachstehenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zum Detektieren des Vorhandenseins einer Blase (51) in einer Flüssigkeit, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Schaffen eines akustischen Resonanzsystems mit einem Bereich (85), der gegen äußere Druckeffekte isoliert ist, wobei der Bereich einen ersten Abschnitt aufweist, der ein Messgas enthält, und einen zweiten Abschnitt, der die Flüssigkeit enthält, innerhalb der das Vorhandensein der Blase zu detektieren ist, wobei die beiden Abschnitte voneinander getrennt sind und die Summe des Volumens des ersten Abschnitts und des Volumens des zweiten Abschnitts ein konstantes Volumen ist; Bestimmen der Resonanzfrequenz des Systems bei einem ersten Druck des Messgases; Ändern des Druckes des Messgases auf einen zweiten Druck; Bestimmen der Resonanzfrequenz des Systems beim zweiten Druck; Bestimmen, ob sich das Volumen des ersten Abschnitts aufgrund der Veränderung des Druckes geändert hat, basierend auf der Resonanzfrequenz, die beim ersten Druck gemessen wurde, und der Resonanzfrequenz, die beim zweiten Druck gemessen wurde; und wenn die Volumen beim ersten und beim zweiten Druck verschieden sind, Erzeugen eines Signals, das das Vorhandensein einer Blase (51) in der Flüssigkeit anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das akustische Resonanzsystem in einer intravenösen Leitung (3) vorhanden ist, die die Flüssigkeit, in der die Blase (51) zu detektieren ist, von einer intravenösen Fluidquelle zu einem Patienten leitet, wobei der Bereich (85) mittels eines ersten Ventils (6), das die Strömung von der Quelle steuert, und eines zweiten Ventils (7), das die Strömung zum Patienten steuert, gegenüber Druckeffekten im Rest der Leitung isoliert werden kann; wobei das Verfahren vor dem Schritt des Bestimmens der Resonanzfrequenz des Systems die folgenden Schritte umfasst: Schließen des zweiten Ventils (7) und Öffnen des ersten Ventils (6), um eine Strömung von der Quelle in den Bereich (85) zu ermöglichen; nach dem Strömen der Flüssigkeit von der Quelle in den Bereich, Schließen des ersten Ventils, so dass der Bereich gegen Druckeffekte in der Leitung isoliert wird; wobei, wenn keine Volumenveränderung aufgrund der Änderung des Druckes detektiert wird, das Verfahren den Schritt des Öffnens des zweiten Ventils (7) umfasst, um eine Strömung zum Patienten zu ermöglichen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend den Schritt des Abziehens von Flüssigkeit aus dem zweiten Abschnitt des Bereichs zur Fluidquelle als Antwort auf das Signal, das das Vorhandensein einer Blase (51) in der Flüssigkeit anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, aufweisend die folgenden weiteren Schritte: Bestimmen des Volumens des Messgases im ersten Abschnitt des Bereiches basierend auf einer gemessenen Resonanzfrequenz, bevor das zweite Ventil (7) geöffnet wird, um die Strömung zum Patienten zu ermöglichen; Schließen des zweiten Ventils, nachdem ein Flüssigkeitsvolumen zum Patienten geflossen ist; Bestimmen der Resonanzfrequenz, nachdem das zweite Ventil (7) geschlossen wurde; Bestimmen des Volumens des ersten Abschnitts basierend auf der Resonanzfrequenz, die gemessen wurde, nachdem das zweite Ventil geschlossen worden ist; und Bestimmen des Volumens der Flüssigkeit, die dem Patienten zugeführt wurde, durch Subtrahieren des Volumens des ersten Abschnitts, das bestimmt wurde, bevor das zweite Ventil geöffnet wurde, vom Volumen, das bestimmt wurde, nachdem das zweite Ventil geschlossen wurde.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das akustische Resonanzsystem so eingestellt ist, dass verhindert wird, dass das Vorhandensein einer Blase (51) die Bestimmung des Volumens im ersten Abschnitt des Bereiches basierend auf einer Resonanzfrequenz signifikant beeinflusst.
Vorrichtung zum Detektieren des Vorhandenseins einer Blase (51) in einer Flüssigkeit, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: ein akustisches Resonanzsystem mit einem Bereich (85), der gegen äußere Druckeffekte isoliert ist, wobei der Bereich einen ersten Abschnitt aufweist, der ein Messgas enthält, und einen zweiten Abschnitt, der die Flüssigkeit enthält, in der das Vorhandensein der Blase zu detektieren ist, wobei die beiden Abschnitte voneinander getrennt sind und die Summe des Volumens des ersten Abschnitts und des Volumens des zweiten Abschnitts ein konstantes Volumen ist; und Mittel zum Detektieren der Resonanzfrequenz des Systems; Mittel zum Ändern des Druckes des Messgases im isolierten Bereich; und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Resonanzdetektierungsmittels und des Druckänderungsmittels (42), um basierend auf den Resonanzfrequenzen, die an zwei verschiedenen Drücken gemessen wurden, zu bestimmen, ob sich das Volumen des ersten Abschnitts aufgrund einer Veränderung des Druckes ändert, und um ein Signal zu erzeugen, das das Vorhandensein einer Blase in der Flüssigkeit anzeigt, wenn sich das Volumen des ersten Abschnitts aufgrund einer Änderung des Druckes ändert.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das System unterschiedliche Resonanzfrequenzen für verschiedene Volumen des Messgases im ersten Abschnitt des Bereiches aufweist, wobei der Bereich (85) gegen Druckeffekte im Rest der Leitung mittels eines ersten Ventils (6), das die Strömung von der Quelle steuert, und eines zweiten Ventils (7), das die Strömung zum Patienten steuert, isoliert werden kann, wobei die Steuerung darüber hinaus die Ventile steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Steuerung bewirkt, dass das zweite Ventil (7) die Strömung zum Patienten ermöglicht, wenn keine Veränderung des Volumens des ersten Bereichs bestimmt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, weiter umfassend Mittel zum Spülen von Flüssigkeit aus dem zweiten Abschnitt des Bereiches zur Fluidquelle als Antwort auf das Signal, das das Vorhandensein einer Blase (51) in der Flüssigkeit anzeigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das akustische Resonanzsystem so eingestellt ist, dass verhindert wird, dass das Vorhandensein einer Blase (51) die Bestimmung des Volumens des ersten Abschnitts des Bereiches basierend auf einer Resonanzfrequenz signifikant beeinflusst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, weiter umfassend Mittel zum Bestimmen des Volumens des ersten Abschnitts des Bereiches basierend auf einer gemessenen Resonanzfrequenz.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei das akustische Resonanzsystem folgendes umfasst: eine Hinterkammer (86), und einen Kanal (84), der eine in Resonanz versetzbare Masse enthält und die Hinterkammer mit dem ersten Abschnitt des Bereiches verbindet, wobei das Resonanzdetektierungsmittel einen Lautsprecher (81) zum Einleiten akustischer Energie in das akustische Resonanzsystem bei verschiedenen Frequenzen und ein Mikrophon (82) zum Detektieren der Antwort des akustischen Resonanzsystems auf die durch den Lautsprecher in das System eingeleitete akustische Energie umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Mikrophon (82) in Verbindung mit der Hinterkammer steht und der Lautsprecher (81) einen Abschnitt einer Wand der Hinterkammer bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei das Resonanzdetektierungsmittel weiter folgendes aufweist: eine Betriebskammer (87), in der der Lautsprecher einen Abschnitt der Wand der Betriebskammer bildet und die Betriebskammer von der Hinterkammer trennt, und ein Betriebsmikrophon (83), das in Verbindung mit der Betriebskammer steht.