EP4078109A1 - Vorrichtung zur messung von volumina einer flüssigkeit in einem behältnis mittels messung einer abgegeben hochfrequenten strahlung - Google Patents

Vorrichtung zur messung von volumina einer flüssigkeit in einem behältnis mittels messung einer abgegeben hochfrequenten strahlung

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EP4078109A1
EP4078109A1 EP20837970.1A EP20837970A EP4078109A1 EP 4078109 A1 EP4078109 A1 EP 4078109A1 EP 20837970 A EP20837970 A EP 20837970A EP 4078109 A1 EP4078109 A1 EP 4078109A1
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EP
European Patent Office
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container
ant
frequency radiation
liquid
transmitter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20837970.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Felix Wege
David HANNES
Robert Lindemann
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Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Original Assignee
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61M2205/3389—Continuous level detection

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring volumes of a liquid in a container by measuring an emitted high-frequency radiation.
  • a device for measuring volumes of a liquid in a container by measuring an emitted high-frequency radiation having a control unit, a transmitter, at least one first transmitting antenna and at least one second transmitting antenna, at least one first receiving antenna and a receiver, the The transmitter is set up to emit high-frequency radiation during operation, the first transmitting antenna and the second transmitting antenna being set up to emit the high-frequency radiation during operation so that radiation can reach the container, the receiving antenna being set up to receive high-frequency radiation reflected by the container during operation, the receiver is set up to receive the high-frequency radiation picked up by the receiving antenna during operation, the control unit being set up to control the transmitter so that the transmitter emits high-frequency radiation, and the control unit continues to set up et is to evaluate the high-frequency radiation picked up by the receiver in such a way that a measure for the volume of the liquid in the container is determined, the measure for the volume of the liquid in the container being determined from a channel state information.
  • a device for measuring volumes of a liquid in a container by measuring an emitted high-frequency radiation comprising a control unit, a transmitter, at least one first transmitting antenna and at least one second transmitting antenna, at least one first receiving antenna and one second receiving antenna and a receiver, the transmitter being set up to emit high-frequency radiation during operation, the first transmitting antenna and the second transmitting antenna being set up to emit the high-frequency radiation during operation so that radiation can reach the container, the first receiving antenna being set up to be high-frequency reflected from the container during operation Receiving radiation, wherein the second receiving antenna is set up to receive high-frequency radiation transmitted by the container during operation, wherein the control unit is set up to control the transmitter so that the transmitter emits high-frequency radiation, u nd wherein the control unit is further set up to evaluate the high-frequency radiation picked up by the receiver on the basis of received digital data packets so that a measure for the volume of the liquid in the Container is determined, the measure for the volume of the liquid in the container is determined from a channel
  • FIG. 1 a schematic overview of elements in embodiments of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic arrangement of antennas in relation to the container according to embodiments of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic arrangement of antennas in relation to the container according to alternative or additional aspects in embodiments of the invention
  • FIG. 4 shows a schematic arrangement of antennas in relation to the container according to alternative or additional aspects in embodiments of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic arrangement of antennas in relation to the container according to alternative or additional aspects in embodiments of the invention
  • FIG. 4 shows a schematic arrangement of antennas in relation to the container according to alternative or additional aspects in embodiments of the invention
  • FIG. 5 shows a schematic arrangement of antennas in relation to the container according to alternative or additional aspects in embodiments of the invention. Detailed description of the invention
  • FIG. 1 shows a schematic overview of elements in embodiments of the invention. That is, not all elements are necessary for the solution according to the invention.
  • a device 1 is provided for measuring volumes of a liquid in a container B by measuring an emitted high-frequency radiation.
  • the device 1 has a control unit C, a transmitter TX, at least one first transmitting antenna ANT_TX1 and at least one second transmitting antenna ANT_TX2, at least one first receiving antenna ANT_RX1 and a receiver RX. Such an arrangement is shown schematically in FIG.
  • the transmitter TX is set up to emit high-frequency radiation during operation.
  • the radiation can be modulated on one or more frequencies.
  • the high-frequency radiation carries digital data packets.
  • the first transmitting antenna ANT_TX1 and the second transmitting antenna ANT_TX2 are set up to emit the high-frequency radiation during operation, so that radiation can reach the container B.
  • the receiving antenna ANT_RX1 is set up to receive high-frequency radiation reflected by the container B during operation.
  • the device 1 has a predetermined arrangement of transmitting antenna (s), container B and receiving antenna (s).
  • the receiver RX is set up to receive the high-frequency radiation picked up by the receiving antenna ANT_RX1 during operation.
  • the control unit C is set up to control the transmitter TX in such a way that the transmitter TX emits high-frequency radiation. This means that the control system causes the transmitter TX to emit high-frequency radiation in a controlled manner (via one or more antennas) (on one or more frequencies).
  • the control unit C is also set up to evaluate the high-frequency radiation recorded by the receiver RX (via one or more antennas) (at one or more frequencies) on the basis of received digital data packets so that a measure for the volume of the liquid in the container B is determined becomes.
  • the measure for the volume of the liquid in the container B is preferably determined from channel state information.
  • Channel state information is used in many wireless (digital) communication systems to characterize the properties of a communication channel.
  • the Channel State Information thus reflects properties along the propagation path that are influenced, for example, by scattering, attenuation, loss of power due to distance, etc.
  • channel state information By evaluating channel state information, it is possible, for example, to obtain clues as to how transmission properties should be changed so that given channel properties a secure connection with preselected properties (such as reaching a certain data rate) can be enabled.
  • this adaptability is not important in the invention.
  • the invention utilizes the change in channel state information data packets during the propagation of the signal, in particular when passing through liquids: Certain packets show errors after passing through a liquid. The knowledge of the occurrence of errors along the signal propagation is used to determine the liquid volume.
  • the arrangement can be arranged as in FIG. 2 so that the connecting lines between the transmitting antennas ANT_TX1 and ANT_TX2 used form an angle of 1 ° to 180 °, preferably 30 ° to 90 °, with respect to the container B.
  • a device 1 is provided for measuring volumes of a liquid in a container B by measuring an emitted high-frequency radiation.
  • the device 1 in turn has a control unit C, a transmitter TX, at least one first transmitting antenna ANT_TX1 and at least one second transmitting antenna ANT_TX2, at least one first receiving antenna ANT_RX1 and a second receiving antenna ANT_RX2 and a receiver RX.
  • a control unit C a transmitter TX, at least one first transmitting antenna ANT_TX1 and at least one second transmitting antenna ANT_TX2, at least one first receiving antenna ANT_RX1 and a second receiving antenna ANT_RX2 and a receiver RX.
  • the transmitter TX is set up to emit high-frequency radiation during operation.
  • the transmitter TX is set up to emit high-frequency radiation during operation.
  • the radiation can be modulated on one or more frequencies.
  • the high-frequency radiation carries digital data packets.
  • the first transmitting antenna ANT_TX1 and the second transmitting antenna ANT_TX2 are set up to emit the high-frequency radiation during operation, so that radiation can reach the container B.
  • the first receiving antenna ANT_RX1 is set up to receive high-frequency radiation reflected by the container B during operation.
  • the second receiving antenna ANT_RX2 is set up to receive high-frequency radiation transmitted by the container B during operation. That is, the device 1 has a predetermined arrangement of transmitting antenna (s), container B and receiving antenna (s).
  • the control unit C is set up to control the transmitter in such a way that the transmitter TX emits high-frequency radiation. This means that the control system causes the transmitter TX to emit high-frequency radiation in a controlled manner (via one or more antennas) (on one or more frequencies).
  • the control unit C is also set up to evaluate the high-frequency radiation picked up by the receiver RX on the basis of received digital data packets so that a measure for the volume of the liquid in the container B is determined.
  • the measure for the volume of the liquid in the container B is preferably determined from channel state information.
  • Channel state information is used in many wireless communication systems to characterize the properties of a communication channel.
  • the channel state information thus reflects properties along the propagation path that are influenced, for example, by scattering, attenuation, loss of power due to distance, etc.
  • the Channel State Information is to be distinguished from the less meaningful RSSI (Received Signal Strength Indicator).
  • the invention uses the change of channel state information data packets when propagating the signal especially when passing through liquids, from: Certain packets show errors after passing through a liquid. Knowledge of the origin of errors along the signal propagation is used to determine the liquid volume. Data rate). However, this adaptability is not important in the invention. For the invention, only the description of the property of the propagation path is of interest. In this respect, other information that reflects the properties of the propagation path in a similar way can be used in the same way.
  • This second embodiment is particularly suitable for the detection of liquids in bags that tend to change shape when the volume changes, e.g. due to lateral displacement, bulges, etc.
  • creases, dents, displacements, etc. can occur, which can have a disruptive influence on other measuring arrangements, since this causes a wall of the container (namely the bag) to migrate relative to the measuring devices how sensors or antennas can lead.
  • a measure for the volume of the liquid in the container B could be determined from a respective channel state information both at the same time or with a time delay. Both dimensions determined in this way can then be made available, for example, for a plausibility check and / or a message.
  • one or more antennas can also serve as transmitting and receiving antennas (e.g. for different spatial measurements in one embodiment or in a first measurement according to the first embodiment and in a second measurement according to the second embodiment). That is to say, on the basis of a predetermined structure, the volume in a container B can be measured without contact in a particularly simple manner in all embodiments.
  • the receiver RX and transmitter TX and / or the assigned antennas can be components of a WLAN device.
  • a WLAN device e.g. certain network chipsets make it possible to determine channel state information or to provide the data on which this determination is based.
  • An exemplary chipset is sold as the Atheros chipset. Chipsets that provide this information can usually also be found in access points, such as WLAN-enabled routers and MIMO-enabled devices.
  • a chipset or a WLAN card that is capable of channel state information is also offered by Intel, for example.
  • a corresponding device 1 can thus be implemented particularly easily with a single computer as the control unit C and two network interfaces which enable a CTI value to be determined.
  • the distance between the first transmitting antenna ANT_TX1 and the first receiving antenna ANT_RX1 is at least 3/8 of the wavelength used for the high-frequency radiation to be emitted.
  • the distance between the first transmitting antenna ANT_TX1 and / or the first receiving antenna ANT_RX1 in relation to the container B is at least 3/8 of the wavelength used of the high-frequency radiation to be emitted.
  • the distance between the first transmitting antenna ANT_TX1 and the first receiving antenna ANT_RX1 is approximately 4 times the wavelength used for the high-frequency radiation to be emitted. Furthermore, it is provided in embodiments of the invention that the high-frequency radiation, radiation of a near-field communication system or radiation of a frequency that are approved for use for industrial, scientific, medical, domestic or similar purposes that are not radio applications are selected.
  • Typical near-field communication systems are e.g. WLAN, Bluetooth (Low Energy), ZigBee, DECT (Ultra Low Energy), or their successor systems without being limited to a specific specification.
  • Typical frequencies that are approved for use for industrial, scientific, medical, domestic or similar purposes that are not radio applications are in the frequency ranges 433.05 MHz - 434.79 MHz, 902 MHz -928 MHz, 2.4 GHz - 2.5 GHz, 5.725 GHz - 5.875 GHz, 24 GHz - 24.25 GHz, 61 GHz - 61.5 GHz, 122 GHz - 123 GHz as well as 244 GHz - 246 GHz, but without being limited to this.
  • the container B is a bag. Bags are characterized by the fact that they are usually closed and the liquid can flow out of the bag / into the bag via a controlled opening. Bags can also change their external shape, e.g. when liquid is removed from container B. In particular, if a bag B provides a larger volume than a liquid in bag B requires, the external shape will be able to change under the influence of, for example, the force of gravity.
  • Bags as container B represent a great challenge in terms of volume determination, but are easy to manage within the scope of the invention.
  • at least one transmitting antenna ANT_TX1 is attached to the container B or a receptacle H.
  • an antenna can be printed or glued on. The antenna can then be contacted with the transmitter by means of a suitable contact device.
  • Providing an antenna on the container B or a receptacle H can be advantageous, for example, if the distance between the transmitting antenna and the container B or the liquid is to be small or defined.
  • At least one receiving antenna ANT_RX1 is attached to the container B or a receptacle H.
  • an antenna can be printed or glued on. The antenna can then be contacted with the transmitter by means of a suitable contact device.
  • Providing an antenna on the container B or a receptacle H can be advantageous, for example, if the distance between the receiving antenna and the container B or the liquid is to be small or defined.
  • the location of the attachment of such a transmitting antenna or receiving antenna can, for example, be selected on the basis of the properties of the container B, for example such that the liquid can be irradiated as independently as possible of the fill level of the liquid in the container B.
  • a transmitting antenna or a receiving antenna can be arranged on the bottom of the container B.
  • the container B has a flexible wall. It can then be provided that the device 1 for measurement - as sketched in FIG. 1 - has a receptacle H with a rigid wall, so that the container B rests laterally on the receptacle H in a filled state.
  • the wall can be so high that a bag B fully filled with liquid, when it is in the receptacle H, does not protrude beyond the wall.
  • the receptacle H can be designed as a rigid container, for example as a tub or drawer. It can be made of plastic, for example.
  • the base of the receptacle H can be selected, for example, so that a bag B fully filled with liquid can be inserted into the receptacle H.
  • the base area can be selected in such a way that a bag B completely filled with liquid touches the wall over about 50% of the wall area of the bag.
  • the base area can of course also be determined by other considerations. For example, it may be desirable that the base size of the base area, such as the diameter, does not fall below a certain size, e.g. at least one wavelength of the related radiation.
  • the receptacle H is designed as one or more spikes or rods on which a bag can be hung.
  • a bag can have eyelets, for example, so that when hanging, spikes or rods protrude through corresponding eyelets.
  • the device 1 also has a receiving antenna ANT_H for determining background radiation.
  • the background radiation can also be determined by means of one or more existing receiving antennas. This is possible, for example, at times when the receiving antenna is not required for other types of measurements.
  • auxiliary antennas in particular with directional auxiliary antennas (possible as both transmitting and receiving antennas), for example, the proportion of attenuation caused by free-space radiation can be determined very reliably, whereby a corrective parameter can be determined. If the influence of the free space attenuation is small, the determination can be dispensed with.
  • a transmitting antenna (or several or all) ANT_TX1, ANT_TX2 can have a directional characteristic as an alternative to an omnidirectional characteristic.
  • a receiving antenna (or several or all) ANT_RX1, ANT_RX2, ANT_RX3, ANT_H can have a directional characteristic as an alternative to an omnidirectional characteristic.
  • Omnidirectional characteristics are provided by rod antennas, for example.
  • Directional characteristics are exhibited, for example, by dipole antennas or panel antennas.
  • the invention can be used in many areas.
  • the medical field is of particular importance.
  • medical devices M in which a weight or a volume of a liquid is monitored, for example during a treatment.
  • a medical device M can measure the volume of a liquid in a container B which is supplied to a body of a mammal or discharged from a body of a mammal or is a liquid in a secondary circuit for the treatment of this liquid.
  • Exemplary fluids that are supplied to a body of a mammal are, for example, infusions, heparin, blood, saline solutions, medicaments for intravenous administration, parenteral nutrition, etc.
  • Exemplary fluids that are drained from a body of a mammal are, blood, urine.
  • the medical device M can be a dialysis device, the liquid being a liquid in connection with dialysis, in particular dialysate.
  • the form of dialysis is not fixed, but can be kidney dialysis, in particular in the form of hemodialysis, peritoneal dialysis, hemofiltration, hemodiafiltration and hemoperfusion, as well as liver dialysis, in particular apheresis, single pass albumin dialysis, molecular adsorbents recirculation system , affect.
  • the medical device M is preferably a dialysis machine and the dialysis measures the volume of a liquid in one or more bags.
  • the dialysis machine is connected to a bag B for fresh dialysate and / or for used dialysate.
  • the dialysis machine M can determine the fluid balance during a treatment by measuring fresh and used dialysate.
  • a dialysis machine M has one or more receptacles H, for example for hanging, from one or more containers B, for example bags - for example for dialysate - on its housing, for example on the lower edge, and a device 1 according to the invention for measuring the volume of a Liquid in such a way that the dialysis machine M can measure the volume of liquid in attached containers B by means of high-frequency radiation.
  • FIGS. 6 to 9 schematically show different attachment locations in relation to a medical device M.
  • the medical device M has, for example, an optional display SC, e.g. a (flat) screen) on which results relating to one or more volume measurements, e.g. current volume, volume change, volume flow, etc. can be displayed.
  • the optional display SC can also provide a user interface with which, for example, a measurement can be initiated manually by the device 1.
  • Several receptacles H_1, H_2, H_3_ H_4 are shown in the figures. However, only one receptacle H or even more receptacles can be provided.
  • instead of one container B several containers B can also be provided.
  • the antennas ANT_1 ... ANT_4 ... ANT_N of the device 1 can be arranged on the upper side of the medical device M, for example, as shown in FIGS. 6a-6c.
  • the antennas can, however, also be arranged on the underside of the medical device M, as shown in FIGS. 7a-7c. However, this does not exclude other arrangements.
  • the antennas can also be arranged in a distributed manner. While ANT_1 is arranged more centrally on the front, the antennas ANT_2 and ANT_3 can e.g. be arranged distributed on the underside.
  • antenna ANT_1 is arranged offset to antennas ANT_2 ... ANT_4.
  • the function of the antennas ANT_1 ... ANT_5 ... ANT_N of the device 1, i.e. as a transmitting antenna and / or as a receiving antenna, can be suitably selected.
  • the medical device of FIGS. 6-9 can be a dialysis treatment machine (in particular a hemodialysis machine) with a device 1 according to the invention.
  • a dialysis treatment machine for example, the fill level in a connected container B is measured (and monitored).
  • the container B is typically a 5 L plastic canister.
  • a typical liquid that is stored in such a container B is a concentrate for dialysis treatment.
  • the liquids contain acetates or bicarbonates.
  • the measure for the volume of the liquid in the container B is determined via a large number of individual measurements, e.g. several tens of thousands of measurements, for example 27 thousand measurements. For example, a large number of data packets can be sent and received.
  • the associated parameters such as the channel state information, can themselves represent an averaged value or, if necessary, be averaged themselves.
  • the measuring arrangement of transmitting antenna (s) and receiving antenna (s) are present several times.
  • an arrangement according to FIG. 2 is provided several times, it can be provided, for example, that the arrangements have an angle of 15 ° to 135 to one another, as shown in FIG.
  • a first arrangement could consist of the transmitting antennas ANT_TX1, ANT_TX2 and the receiving antenna ANT_RX1
  • a second arrangement shown in mirror image, consists of the transmitting antennas ANT_TX3, ANT_TX4 and the receiving antenna ANT_RX2.
  • the arrangements can generally have different positions with respect to one another and / or the arrangement can be constructed differently from one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen (1) zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis (B) mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung, aufweisend • eine Steuereinheit (C), • einen Sender (TX) und einen Empfänger (RX), • wobei die Steuereinheit (C) eingerichtet ist, den Sender anzusteuern, sodass der Sender (TX) hochfrequente Strahlung abgibt, und wobei die Steuereinheit (C) weiter eingerichtet ist, die vom Empfänger (RX) aufgenommene vom Behältnis (B) reflektierte hochfrequente Strahlung dahingehend auszuwerten, dass aus einer Channel State Information ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis (B) ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung (1) zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis (B) mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung, aufweisend • eine Steuereinheit (C), • einen Sender (TX) und einen Empfänger (RX), • wobei die Steuereinheit (C) eingerichtet ist, den Sender anzusteuern, sodass der Sender (TX) hochfrequente Strahlung abgibt, und wobei die Steuereinheit (C) weiter eingerichtet ist, die vom Empfänger (RX) vom Behältnis (B) reflektierte oder transmittierte aufgenommene hochfrequente Strahlung dahingehend auszuwerten, dass aus einer Channel State Information ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis (B) ermittelt wird.

Description

Vorrichtung zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung.
Es ist bekannt, Volumina einer Flüssigkeit mittels eines Messgefäßes zu messen. Allerdings ist das Umfüllen von Flüssigkeiten in ein Messgefäß nicht immer praktikabel. Beispielsweise gibt es Flüssigkeiten, die beim Umfüllen ausgasen oder bei denen ein Teil des Messgutes verdampft. Andere Flüssigkeiten können mit Umgebungsgasen reagieren. Wiederum andere Flüssigkeiten sollen aus hygienischen Gründen mit so wenig anderen Materialien in Kontakt kommen als möglich.
Ebenso ist es bekannt, Volumina bei einer bekannten Dichte mittels Messung des Gewichtes zu bestimmen. Bei einer solchen Messung muss aber dann auch das Gewicht des Behältnisses, in dem sich die Flüssigkeit befindet, bekannt sein. Ist dieses nicht im Vorhinein bekannt, kann eine Volumenbestimmung erst nach Entleerung der Flüssigkeit bzw. nur als Differenzmessung erfolgen. Dies ist häufig nachteilig. Zudem zeigt sich, dass Wiegevorrichtungen vergleichsweise teuer und aufwändig konstruiert sind.
Aufgabe
Ausgegend hiervon ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine einfache und/oder kostengünstige Möglichkeit bereitzustellen, mit der Flüssigkeiten in Behältnissen, insbesondere in flexiblen Behältnissen, bestimmt werden können. Bevorzugt soll die Messung dabei zeitnah, insbesondere in Echtzeit, ermöglicht werden. Kurzdarstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung, aufweisend eine Steuereinheit, einen Sender, zumindest eine erste Sendeantenne und zumindest eine zweite Sendeantenne, zumindest eine erste Empfangsantenne und einen Empfänger, wobei der Sender eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben, wobei die erste Sendeantenne und die zweite Sendeantenne eingerichtet sind im Betrieb die hochfrequente Strahlung abzugeben, sodass Strahlung zum Behältnis gelangen kann, wobei die Empfangsantenne eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente vom Behältnis reflektierte Strahlung aufzunehmen, wobei der Empfänger eingerichtet ist im Betrieb die von der Empfangsantenne aufgenommene hochfrequente Strahlung aufzunehmen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, den Sender anzusteuern, sodass der Sender hochfrequente Strahlung abgibt, und wobei die Steuereinheit weiter eingerichtet ist, die vom Empfänger aufgenommene hochfrequente Strahlung dahingehend auszuwerten, dass ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis ermittelt wird, wobei das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis aus einem Channel State Information ermittelt wird.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung, aufweisend eine Steuereinheit, einen Sender, zumindest eine erste Sendeantenne und zumindest eine zweite Sendeantenne, zumindest eine erste Empfangsantenne und eine zweite Empfangsantenne und einen Empfänger, wobei der Sender eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben, wobei die erste Sendeantenne und die zweite Sendeantenne eingerichtet sind im Betrieb die hochfrequente Strahlung abzugeben, sodass Strahlung zum Behältnis gelangen kann, wobei die erste Empfangsantenne eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente vom Behältnis reflektierte Strahlung aufzunehmen, wobei die zweite Empfangsantenne eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente vom Behältnis transmittierte Strahlung aufzunehmen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, den Sender anzusteuern, sodass der Sender hochfrequente Strahlung abgibt, und wobei die Steuereinheit weiter eingerichtet ist, die vom Empfänger aufgenommene hochfrequente Strahlung auf Basis empfangener digitaler Datenpakete dahingehend auszuwerten, dass ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis ermittelt wird, wobei das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis aus einem Channel State Information ermittelt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche, der Figuren und der Beschreibung.
Kurzdarstellung der Figuren
Nachfolgend wird die Erfindung näher unter Bezug auf die Figuren erläutert. In diesen zeigt: Figur 1 eine schematische Übersicht von Elementen in Ausführungsformen der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Anordnung von Antennen in Bezug auf Behältnis gemäß Ausführungsformen der Erfindung,
Figur 3 eine schematische Anordnung von Antennen in Bezug auf Behältnis gemäß alternativen oder zusätzlichen Aspekten in Ausführungsformen der Erfindung, Figur 4 eine schematische Anordnung von Antennen in Bezug auf Behältnis gemäß alternativen oder zusätzlichen Aspekten in Ausführungsformen der Erfindung, und
Figur 5 eine schematische Anordnung von Antennen in Bezug auf Behältnis gemäß alternativen oder zusätzlichen Aspekten in Ausführungsformen der Erfindung. Ausführliche Darstellung der Erfindung
Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen werden. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter „ein", „eine" und „eines" nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.
Soweit nachfolgend Verfahren beschrieben werden, sind die einzelnen Schritte eines Verfahrens in beliebiger Reihenfolge anordbar und/oder kombinierbar, soweit sich durch den Zusammenhang nicht explizit etwas Abweichendes ergibt. Weiterhin sind die Verfahren - soweit nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet - untereinander kombinierbar.
Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1% bis zu +/- 10 %. Nachfolgend werden wir insbesondere auf die Figur 1 Bezug nehmen, in der eine schematische Übersicht von Elementen in Ausführungsformen der Erfindung gezeigt ist. D.h. nicht alle Elemente sind für die erfindungsgemäße Lösung notwendig.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung 1 zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis B mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung zur Verfügung gestellt.
Die Vorrichtung 1 weist eine Steuereinheit C, einen Sender TX, zumindest eine erste Sendeantenne ANT_TX1 und zumindest eine zweite Sendeantenne ANT_TX2, zumindest eine erste Empfangsantenne ANT_RX1 und einen Empfänger RX auf. Eine solche Anordnung ist schematisch in Figur 2 dargestellt.
Der Sender TX ist eingerichtet im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben. Die Strahlung kann moduliert auf einer oder mehreren Frequenzen sein. Die hochfrequente Strahlung trägt digitale Datenpakete.
Die erste Sendeantenne ANT_TX1 und die zweite Sendeantenne ANT_TX2 sind dazu eingerichtet im Betrieb die hochfrequente Strahlung abzugeben, sodass Strahlung zum Behältnis B gelangen kann. Die Empfangsantenne ANT_RX1 wiederum ist eingerichtet im Betrieb hochfrequente vom Behältnis B reflektierte Strahlung aufzunehmen.
D.h. die Vorrichtung 1 weist eine vorbestimmte Anordnung von Sendeantenne(n), Behältnis B und Empfängerantenne(n) auf.
Der Empfänger RX ist eingerichtet im Betrieb die von der Empfangsantenne ANT_RX1 aufgenommene hochfrequente Strahlung aufzunehmen. Die Steuereinheit C ist dazu eingerichtet den Sender TX so anzusteuern, dass der Sender TX hochfrequente Strahlung abgibt. D.h. durch die Steuerung wird der Sender TX zur kontrollierten Abgabe von hochfrequenter Strahlung (über eine oder mehrere Antennen) (auf einer oder mehreren Frequenzen) veranlasst. Die Steuereinheit C ist weiter dazu eingerichtet, die vom Empfänger RX (über eine oder mehrere Antennen) (auf einer oder mehreren Frequenzen) aufgenommene hochfrequente Strahlung auf Basis empfangener digitaler Datenpakete dahingehend auszuwerten, dass ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B ermittelt wird. Bevorzugt wird dabei das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B aus einem Channel State Information ermittelt.
Eine Channel State Information wird in vielen drahtlosen (digitalen) Kommunikationssystemen dazu verwendet die Eigenschaften eines Kommunikationskanals zu charakterisieren. Die Channel State Information spiegelt damit Eigenschaften entlang des Propagationsweges wider, die z.B. durch Streuung, Dämpfung, Leistungsabfall infolge Abstandes, etc. beeinflusst werden.
Mittels Auswertung einer Channel State Information können z.B. Anhaltspunkte gewonnen werden, wie Sendeeigenschaften geändert werden sollten, sodass bei gegebenen Kanaleigenschaften eine sichere Verbindung mit vorgewählten Eigenschaften (wie z.B. Erreichen einer bestimmten Datenrate) ermöglicht werden kann. Auf diese Anpassbarkeit kommt es in der Erfindung jedoch nicht an. Für die Erfindung ist lediglich die Beschreibung der Eigenschaft des Propagationsweges von Interesse. Insofern sind andere Informationen, die in ähnlicher Weise die Eigenschaften des Propagationsweges wiederspiegeln, in gleicher Weise verwendbar. Die Erfindung nutzt die Veränderung von Channel State Information Datenpaketen bei der Propagation des Signals, insbesondere beim Durchgang durch Flüssigkeiten, aus: Bestimmte Pakete zeigen Fehler nach dem Durchlaufen einer Flüssigkeit. Die Kenntnis der Fehlerentstehung entlang der Signalpropagation wird zur Ermittlung des Flüssigkeitsvolumens herangezogen.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann die Anordnung wie in Figur 2 so angeordnet sein, dass die Verbindungslinien zwischen den verwendeten Sendeantennen ANT_TX1 und ANT_TX2 in Bezug auf das Behältnis B einen Winkel von 1° bis zu 180°, bevorzugt 30° bis 90° bilden.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung 1 zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis B mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung zur Verfügung gestellt.
Die Vorrichtung 1 weist wiederum eine Steuereinheit C, einen Sender TX, zumindest eine erste Sendeantenne ANT_TX1 und zumindest eine zweite Sendeantenne ANT_TX2, zumindest eine erste Empfangsantenne ANT_RX1 und eine zweite Empfangsantenne ANT_RX2 und einen Empfänger RX auf. Eine solche Anordnung ist schematisch in Figur 5 dargestellt.
Der Sender TX ist dazu eingerichtet im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben.
Der Sender TX ist eingerichtet im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben. Die Strahlung kann moduliert auf einer oder mehreren Frequenzen sein. Die hochfrequente Strahlung trägt digitale Datenpakete. Die erste Sendeantenne ANT_TX1 und die zweite Sendeantenne ANT_TX2 sind eingerichtet im Betrieb die hochfrequente Strahlung abzugeben, sodass Strahlung zum Behältnis B gelangen kann.
Die erste Empfangsantenne ANT_RX1 ist dazu eingerichtet im Betrieb hochfrequente vom Behältnis B reflektierte Strahlung aufzunehmen.
Die zweite Empfangsantenne ANT_RX2 hingegen ist dazu eingerichtet im Betrieb hochfrequente vom Behältnis B transmittierte Strahlung aufzunehmen. D.h. die Vorrichtung 1 weist eine vorbestimmte Anordnung von Sendeantenne(n), Behältnis B und Empfängerantenne(n) auf.
Die Steuereinheit C ist dazu eingerichtet den Sender so anzusteuern, dass der Sender TX hochfrequente Strahlung abgibt. D.h. durch die Steuerung wird der Sender TX zur kontrollierten Abgabe von hochfrequenter Strahlung (über eine oder mehrere Antennen) (auf einer oder mehreren Frequenzen) veranlasst.
Die Steuereinheit C ist weiterhin dazu eingerichtet, die vom Empfänger RX aufgenommene hochfrequente Strahlung auf Basis empfangener digitaler Datenpakete dahingehend auszuwerten, dass ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B ermittelt wir.
Bevorzugt wird dabei das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B aus einem Channel State Information ermittelt, Eine Channel State Information wird in vielen drahtlosen Kommunikationssystemen dazu verwendet die Eigenschaften eines Kommunikationskanals zu charakterisieren. Die Channel State Information spiegelt damit Eigenschaften entlang des Propagationsweges wider, die z.B. durch Streuung, Dämpfung, Leistungsabfall infolge Abstandes, etc. beeinflusst werden. Die Channel State Information ist dabei zu unterscheiden von der weniger aussagekräftigen RSSI (Received Signal Strength Indicator). Mittels Auswertung einer Channel State Information können z.B. Anhaltspunkte gewonnen werden, wie Sendeeigenschaften geändert werden sollten, sodass bei gegebenen Kanaleigenschaften eine sichere Verbindung mit vorgewählten Eigenschaften (wie z.B. Erreichen einer bestimmten Die Erfindung nutzt die Veränderung von Channel State Information Datenpaketen bei der Propagation des Signals, insbesondere beim Durchgang durch Flüssigkeiten, aus: Bestimmte Pakete zeigen Fehler nach dem Durchlaufen einer Flüssigkeit. Die Kenntnis der Fehlerentstehung entlang der Signalpropagation wird zur Ermittlung des Flüssigkeitsvolumens herangezogen. Datenrate) ermöglicht werden kann. Auf diese Anpassbarkeit kommt es in der Erfindung jedoch nicht an. Für die Erfindung ist lediglich die Beschreibung der Eigenschaft den Propagationsweges von Interesse. Insofern sind andere Informationen, die in ähnlicher Weise die Eigenschaften des Propagationsweges wiederspiegeln, in gleicher Weise verwendbar.
Diese zweite Ausführungsform ist besonders gut für die Erkennung von Flüssigkeiten in Beuteln geeignet, die bei einer Volumenänderung zur Änderung der Form, z.B. durch seitliche Verschiebung, Beulen, etc., neigen. Bei der Änderung des Volumens einer Flüssigkeit in einem flexiblen Beutel kann es zu Knittern, Beulen, Verlagerungen etc. kommen, was einen störenden Einfluss auf andere Messanordnungen haben kann, da dies zu einem Wandern einer Wand des Behältnisses (nämlich des Beutels) relativ zu Messeinrichtungen wie Sensoren oder Antennen führen kann.
Obwohl vorstehend die Vorrichtungen 1 getrennt beschrieben wurden, kann es vorgesehen sein, dass beide Ausführungsformen in einer gemeinsamen Vorrichtung bereitgestellt werden. Somit könnte innerhalb einer Vorrichtung 1 auf unterschiedlichen Messprotokollen aufbauend sowohl zeitgleich oder auch zeitversetzt ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B aus jeweils einer Channel State Information ermittelt werden. Beide so ermittelten Maße können dann z.B. für eine Plausibilitätsprüfung und/oder eine Mitteilung zur Verfügung gestellt werden. Es sei angemerkt, dass durch eine geschickte Wahl auch eine oder mehrere Antennen als Sende- und Empfangsantenne (z.B. für unterschiedliche räumliche Messungen in einer Ausführungsform oder in einer ersten Messung gemäß der ersten Ausführungsform und in einer zweiten Messung gemäß der zweiten Ausführungsform) dienen können. D.h. aufgrund einer vorgegebenen Struktur kann in besonders einfacher Weise bei allen Ausführungsformen das Volumen in einem Behältnis B berührungsfrei gemessen werden.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Erfindung kann dafür z.B. konventionelle Hardware, wie sie sich z.B bei WLAN-Geräten vorfinden lässt, verwendet werden. Hierdurch können besonders kostengünstige Vorrichtungen 1 zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise können Empfänger RX und Sender TX und/oder die zugeordneten Antennen Komponenten eines WLAN-Gerätes sein. Es ist bekannt, dass z.B. bestimmte Netzwerkchipsätze es ermöglichen, eine Channel State Information zu bestimmen bzw. die Daten, die dieser Bestimmung zu Grunde liegen, zur Verfügung stellen. Ein beispielhafter Chipsatz wird als Atheros-Chipsatz vertrieben. Chipsätze, die diese Information zur Verfügung stellen, sind in aller Regel auch in Zugangspunkten (Access Points), wie z.B. WLAN-fähigen Routern und MIMO-fähigen Geräten zu finden. Ein Chipsatz bzw. eine WLAN-Karte, die zu Channel- State-Information fähig ist, wird beispielsweise auch von Intel angeboten.
Besonders einfach kann damit mit einem einzigen Rechner als Steuereinheit C und zwei Netzwerkschnittstellen, die die Ermittlung eines CTI-Wertes ermöglichen, eine entsprechende Vorrichtung 1 realisiert werden.
In Ausführungsformen der Erfindung ist optional vorgesehen, dass der Abstand zwischen der ersten Sendeantenne ANT_TX1 und der ersten Empfangsantenne ANT_RX1 zumindest 3/8 der verwendeten Wellenlänge der abzugebenden hochfrequente Strahlung beträgt.
In Ausführungsformen der Erfindung ist weiter optional vorgesehen, dass der Abstand zwischen der ersten Sendeantenne ANT_TX1 und/oder der ersten Empfangsantenne ANT_RX1 in Bezug auf das Behältnis B zumindest 3/8 der verwendeten Wellenlänge der abzugebenden hochfrequente Strahlung beträgt.
In Ausführungsformen der Erfindung ist optional vorgesehen, dass der Abstand zwischen der ersten Sendeantenne ANT_TX1 und der ersten Empfangsantenne ANT_RX1 etwa das 4-fache der verwendeten Wellenlänge der abzugebenden hochfrequenten Strahlung beträgt. Weiterhin ist in Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen, dass die hochfrequente Strahlung, Strahlung eines Nahfeldkommunikationssystems oder Strahlung einer Frequenz, die zur Nutzung für industrielle, wissenschaftliche, medizinische, häusliche oder ähnliche Zwecke, die nicht Funkanwendung sind, zugelassen sind, ausgewählt sind.
Typische Nahfeldkommunikationssysteme sind z.B. WLAN, Bluetooth (Low Energy), ZigBee, DECT (Ultra Low Energy), oder deren Nachfolgesystem ohne hierbei auf eine bestimmte Spezifikation beschränkt zu sein. Typische Frequenzen, die zur Nutzung für industrielle, wissenschaftliche, medizinische, häusliche oder ähnliche Zwecke, die nicht Funkanwendung sind, zugelassen sind, sind in den Frequenzbereichen 433,05 MHz - 434,79 MHz, 902 MHz -928 MHz, 2,4 GHz - 2,5 GHz, 5,725 GHz - 5,875 GHz, 24 GHz - 24,25 GHz, 61 GHz - 61,5 GHz, 122 GHz - 123 GHz als auch 244 GHz - 246 GHz zu finden, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. In einer Ausführungsform der Erfindung wird jedoch auf hochfrequente Strahlung mit einer Frequenz aus dem Bereich 2 GHz bis 4 GHz, insbesondere 2,4 GHz und insbesondere auf Signale im WLan- Spektrum und/oder gemäß WLAN-Spezifikation IEEE 802.11 IEE 802.11b IEEE 802.11g IEEE 802.11h entsprechend der Zusammenfassung in IEE 002-11-2012 zurückgegriffen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Behältnis B ein Beutel. Beutel zeichnen sich dadurch aus, dass diese in aller Regel geschlossen sind und über eine kontrollierte Öffnung die Flüssigkeit aus dem Beutel / in den Beutel strömen kann. Weiterhin können Beutel ihre äußere Form ändern, z.B. wenn Flüssigkeit aus dem Behältnis B entnommen wird. D.h. Insbesondere dann, wenn eine Beutel B ein größeres Volumen zur Verfügung stellt als eine Flüssigkeit im Beutel B benötigt, wird sich die äußere Form unter Einfluss von z.B. der Schwerkraft verändern können.
Beutel als Behältnis B stellen eine große Herausforderung an die Volumenbestimmung dar, sind jedoch im Rahmen der Erfindung leicht zu bewältigen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine Sendeantenne ANT_TX1 auf dem Behältnis B oder einer Aufnahme H angebracht. Beispielsweise kann eine Antenne aufgedruckt oder aufgeklebt sein. Mittels einer geeigneten Kontakteinrichtung kann die Antenne dann mit dem Sender kontaktiert werden. Eine Bereitstellung einer Antenne auf dem Behältnis B oder einer Aufnahme H kann z.B. von Vorteil sein, wenn der Abstand zwischen der Sendeantenne und dem Behältnis B bzw. der Flüssigkeit gering bzw. definiert sein soll.
In einer weiten Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine Empfangsantenne ANT_RX1 auf dem Behältnis B oder einer Aufnahme H angebracht. Beispielsweise kann eine Antenne aufgedruckt oder aufgeklebt sein. Mittels einer geeigneten Kontakteinrichtung kann die Antenne dann mit dem Sender kontaktiert werden. Eine Bereitstellung einer Antenne auf dem Behältnis B oder einer Aufnahme H kann z.B. von Vorteil sein, wenn der Abstand zwischen der Empfangsantenne und dem Behältnis B bzw. der Flüssigkeit gering bzw. definiert sein soll. Der Ort der Anbringung einer solchen Sendeantenne bzw. Empfangsantenne kann z.B. an Hand von Eigenschaften des Behältnisses B gewählt sein, z.B. so, dass z.B. möglichst unabhängig vom Füllstand der Flüssigkeit im Behältnis B die Flüssigkeit durchstrahlt werden kann. Z.B. kann eine Sendeantenne bzw. eine Empfangsantenne am Boden des Behältnisses B angeordnet sein. In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Behältnis B eine flexible Wandung auf. Dann kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung 1 zur Messung - wie in Figur 1 skizziert - eine Aufnahme H mit einer starren Wandung aufweist, sodass das Behältnis B in einem gefüllten Zustand seitlich an der Aufnahme H anliegt. Beispielsweis kann die Wandung so hoch sein, dass ein voll mit Flüssigkeit gefüllter Beutel B, wenn er in der Aufnahme H befindlich ist, nicht über die Wandung hinaussteht. Beispielsweise kann die Aufnahme H als starres Behältnis, beispielsweise als Wanne oder Schublade, gestaltet sein. Sie kann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein. Die Grundfläche der Aufnahme H kann z.B. so gewählt sein, dass ein voll mit Flüssigkeit gefüllter Beutel B in die Aufnahme H eingeführt werden kann. Dabei kann die Grundfläche so gewählt sein, dass ein voll mit Flüssigkeit gefüllter Beutel B die Wandung auf etwa 50 % der Wandfläche des Beutels berührt.
Die Grundfläche kann natürlich auch durch andere Überlegungen bestimmt sein. So kann z.B. es wünschenswert sein, dass Basisgrößen der Grundfläche, wie z.B. der Durchmesser, eine bestimmte Größe, z.B. mindestens eine Wellenlänge der verwandten Strahlung nicht unterschreiten.
In einer Ausführungsform ist die Aufnahme H als einer oder mehrere Dorne oder Stäbe gestaltet, auf die ein Beutel aufgehängt werden kann. Hierbei kann ein Beutel beispielsweise Ösen aufweisen, sodass beim Aufhängen Dorne bzw. Stäbe durch jeweils korrespondierend Ösen ragen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung 1 weiterhin eine Empfangsantenne ANT_H zur Bestimmung einer Hintergrundstrahlung auf. Die Hintergrundstrahlung kann auch mittels einer oder mehrerer bereits vorhandenen Empfangsantennen ermittelt werden. Dies ist z.B. möglich in Zeiten, in denen die Empfangsantenne nicht für Messungen anderer Art benötigt wird.
Mit Hilfsantennen, insbesondere mit gerichteten Hilfsantennen (sowohl als Sende- auch als Empfangsantenne möglich), kann z.B. sehr zuverlässig der Anteil der Dämpfung durch die Freiraumausstrahlung bestimmt werden, wodurch ein korrigierender Parameter bestimmt werden kann. Ist der Einfluss der Freiraumdämpfung gering, kann auf die Bestimmung verzichtet werden.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Erfindung kann eine Sendeantenne (oder mehrere oder alle) ANT_TX1, ANT_TX2 eine Richt-Charakteristik alternativ zu einer Rundstrahl-Charakteristik aufweisen.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit der Erfindung kann eine Empfangsantenne (oder mehrere oder alle) ANT_RX1, ANT_RX2, ANT_RX3, ANT_H eine Richt-Charakteristik alternativ zu einer Rundstrahl- Charakteristik aufweisen. Rundstrahl-Charakteristik wird beispielsweise von Stabantenne zur Verfügung gestellt. Richt charakteristik wird beispielsweise von dipolartigen Antennen oder Panelantennen aufgewiesen.
Die Erfindung ist in vielen Bereichen verwendbar.
Von besonderer Bedeutung ist jedoch der medizinische Bereich. Im medizinischen Bereich finden sich zahlreiche medizinische Geräte M, bei denen ein Gewicht oder ein Volumen einer Flüssigkeit z.B. während einer Behandlung, überwacht wird.
Beispielsweise kann ein medizinisches Gerät M das Volumen einer Flüssigkeit in einem Behältnis B messen, das einem Körper eines Säugetieres zugeführt oder von einem Körper eines Säugetieres abgeführt wird oder eine Flüssigkeit in einem Sekundärkreislauf zur Behandlung dieser Flüssigkeit ist. Beispielhafte Flüssigkeiten, die einem Körper eines Säugetieres zugeführt werden, sind z.B. Infusionen, Heparin, Blut, Kochsalzlösungen, Medikamente zur intravenösen Verabreichung, parenterale Ernährung, etc. Beispielhafte Flüssigkeiten, die von einem Körper eines Säugetieres abgeführt werden, sind, Blut, Urin.
Insbesondere kann das medizinische Gerät M eine Dialysevorrichtung sein, wobei die Flüssigkeit eine Flüssigkeit in Zusammenhang mit einer Dialyse, insbesondere Dialysat, ist. Dabei ist die Dialyseform nicht festgelegt, sondern kann z.B. die Nierendialyse, insbesondere in der Form der Hämodialyse, der Peritonealdialyse, der Hämofiltration, der Hämodiafiltration und der Hämoperfusion, als auch die Leberdialyse, insbesondere die Apherese, Single Pass Albumin Dialysis, Molecular Adsorbents Recirculation System, betreffen.
Bevorzugt ist das medizinische Gerät M eine Dialysemaschine und die Dialyse misst das Volumen einer Flüssigkeit in einem oder mehreren Beuteln, ln einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Dialysemaschine mit einem Beutel B für frisches Dialysat und/oder für gebrauchtes Dialysat verbunden. Die Dialysemaschine M kann die Flüssigkeitsbilanz während einer Behandlung durch die Messung von frischem und verbrauchtem Dialysat ermitteln. In einer weiterführenden Ausführungsform weist eine Dialysemaschine M eine oder mehrere Aufnahme(n) H z.B. zum Hängen, von einem oder mehreren Behältnissen B, z.B. Beuteln - z.B. für Dialysat - an ihrem Gehäuse, beispielweise an der Unterkante, und eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Messung des Volumens einer Flüssigkeit derart auf, dass die Dialysemaschine M mittels hochfrequenter Strahlung das Flüssigkeitsvolumen in angehängten Behältnissen B messen kann.
Hierbei können die Antennen ANT_1 ... ANT_5 ... ANT_N der Vorrichtung 1 geeignet angeordnet sein. In den Figuren 6 bis 9 sind dazu schematisch unterschiedliche Anbringungsorte in Relation zu einem medizinischen Gerät M gezeigt. Das medizinische Gerät M weist z.B. eine optionalen Anzeige SC, z.B. einen (Flach-)Bildschirm) auf, auf dem Ergebnisse in Bezug auf eine oder mehrere Volumenmessungen, z.B. aktuelles Volumen, Volumenänderung, Volumenstrom, etc. dargestellt werden kann. Zugleich kann die optionale Anzeige SC aber auch ein User-Unterface zur Verfügung stellen, mit dem z.B. eine Messung durch die Vorrichtung 1 manuell veranlasst werden kann. In den Figuren sind mehrere Aufnahme(n) H_l, H_2, H_3_ H_4 gezeigt. Es kann jedoch auch nur eine Aufnahme H oder noch mehr Aufnahmen vorgesehen sein. Ebenso kann anstatt einem Behältnis B auch mehrere Behältnisse B vorgesehen sein.
Die Antennen ANT_1 ... ANT_4 ... ANT_N der Vorrichtung 1 können z.B. wie in Figur 6a-6c gezeigt auf der Oberseite des medizinischen Gerätes M angeordnet sein. Die Antennen können aber auch wie in Figur 7a-7c gezeigt an der Unterseite des medizinischen Gerätes M angeordnet sein. Jedoch sind auch andere Anordnungen hierdurch nicht ausgeschlossen. Beispielsweise kann wie in Figur 8a-8c gezeigt die Antennen auch verteilt angeordnet sein. Während ANT_1 auf der Vorderseite eher zentral angeordnet ist, können die Antennen ANT_2 und ANT_3 z.B. verteilt auf der Unterseite angeordnet sein. In Figur 9a-9c ist z.B. Antenne ANT_1 versetzt zu en Antennen ANT_2 ... ANT_4 angeordnet.
Die Funktion der Antennen ANT_1 ... ANT_5 ... ANT_N der Vorrichtung 1, d.h. als Sendeantenne und/oder als Empfangsantenne kann geeignet gewählt werden.
Hierdurch können beispielsweise teure und aufwändige Waagen eingespart werden und andererseits ergibt sich der Vorteil, dass schwere Beutel B nur unten am Gehäuse des medizinischen Gerätes M angehängt werden müssen und nicht etwa oben auf eine Waagschale aufgelegt werden müssen. Dadurch wird die Handhabung erleichtert. Solche medizinischen Geräte M können in Regionen mit unsteter Wasserversorgung, in temporären oder mobilen Einsätzen oder in Intensivstationen zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann das medizinische Gerät der Figuren 6-9 eine Dialyse-Behandlungsmaschine (insbesondere Hämodialysemaschine) mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sein. Bei solchen Dialyse-Behandlungsmaschine wird z.B. der Füllstand in einem angeschlossenen Behältnis B gemessen (und überwacht). Das Behältnis B ist typischerweise ein 5 L Kunststoffkanister. Eine typische Flüssigkeit, die in einem solchen Behältnis B bevorratet ist, ist ein Konzentrat für die Dialysebehandlung. Beispielsweise enthalten die Flüssigkeiten Acetate oder Bicarbonate.
Dadurch lässt sich besonders vorteilhaft erreichen, dass das Behältnis B / die Behältnisse B nicht unerwartet während einer Behandlung entleert und die gewünschten Behandlungsparameter nicht eingehalten werden können oder eine Pumpe Luft ansaugt, etc..
In allen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis B über eine Vielzahl von Einzelmessungen, z.B. mehre 10 Tausend Messungen, beispielsweise 27 Tausend Messungen, ermittelt wird. Dabei können z.B. eine Vielzahl von Datenpaketen gesendet und empfangen werden. Die zugehörigen Parameter, wie z.B. das Channel State Information können dabei selbst einen gemittelten Wert darstellen oder gegebenenfalls selbst gemittelt werden.
Zudem kann in allen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass die Messanordnung von Sendeantenne(n) und Empfangsantenne(n) mehrfach vorhanden sind.
Wird z.B. eine Anordnung gemäß Figur 2 mehrfach vorgesehen, so kann z.B. vorgesehen sein, dass die Anordnungen einen Winkel von 15° bis 135 zueinander aufweisen, wie in Figur 4 gezeigt. In Figur 3 könnte z.B. eine erste Anordnung aus den Sendeantennen ANT_TX1, ANT_TX2 und der Empfangsantenne ANT_RX1 bestehen, während spiegelbildlich dazu gezeigt eine zweite Anordnung aus den Sendeantennen ANT_TX3, ANT_TX4 und der Empfangsantenne ANT_RX2 besteht. Die Anordnungen können ganz allgemein unterschiedliche Positionen zueinander aufweisen und/oder, die Anordnung unterschiedlich zueinander aufgebaut sein.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis (B) mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung, aufweisend
• eine Steuereinheit (C),
• einen Sender (TX), zumindest eine erste Sendeantenne (ANT_TX1) und zumindest eine zweite Sendeantenne (ANT_TX2), zumindest eine erste Empfangsantenne (ANT_RX1) und einen Empfänger (RX),
• wobei der Sender (TX) eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben,
• wobei die erste Sendeantenne (ANT_TX1) und die zweite Sendeantenne (ANT_TX2) eingerichtet sind im Betrieb die hochfrequente Strahlung abzugeben, sodass Strahlung zum Behältnis (B) gelangen kann,
• wobei die Empfangsantenne (ANT_RX1) eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente vom Behältnis (B) reflektierte Strahlung aufzunehmen,
• wobei der Empfänger (RX) eingerichtet ist im Betrieb die von der Empfangsantenne (ANT_RX1) aufgenommene hochfrequente Strahlung aufzunehmen,
• wobei die Steuereinheit (C) eingerichtet ist, den Sender anzusteuern, sodass der Sender (TX) hochfrequente Strahlung abgibt, und wobei die Steuereinheit (C) weiter eingerichtet ist, die vom Empfänger (RX) aufgenommene hochfrequente Strahlung dahingehend auszuwerten, dass ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis (B) ermittelt wird,
• wobei das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis (B) aus einem Channel State Information ermittelt wird.
2. Vorrichtung (1) zur Messung von Volumina einer Flüssigkeit in einem Behältnis (B) mittels Messung einer abgegeben hochfrequenten Strahlung, aufweisend
• eine Steuereinheit (C),
• einen Sender (TX), zumindest eine erste Sendeantenne (ANT_TX1) und zumindest eine zweite Sendeantenne (ANT_TX2), zumindest eine erste Empfangsantenne (ANT_RX1) und eine zweite Empfangsantenne (ANT_RX2) und einen Empfänger (RX), • wobei der Sender (TX) eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente Strahlung abzugeben,
• wobei die erste Sendeantenne (ANT_TX1) und die zweite Sendeantenne (ANT_TX2) eingerichtet sind im Betrieb die hochfrequente Strahlung abzugeben, sodass Strahlung zum Behältnis (B) gelangen kann,
• wobei die erste Empfangsantenne (ANT_RX1) eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente vom Behältnis (B) reflektierte Strahlung aufzunehmen,
• wobei die zweite Empfangsantenne (ANT_RX2) eingerichtet ist im Betrieb hochfrequente vom Behältnis (B) transmittierte Strahlung aufzunehmen,
• wobei die Steuereinheit (C) eingerichtet ist, den Sender anzusteuern, sodass der Sender (TX) hochfrequente Strahlung abgibt, und wobei die Steuereinheit (C) weiter eingerichtet ist, die vom Empfänger (RX) aufgenommene hochfrequente Strahlung dahingehend auszuwerten, dass ein Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis (B) ermittelt wird,
• wobei das Maß für das Volumen der Flüssigkeit in dem Behältnis (B) aus einem Channel State Information ermittelt wird.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der ersten Sendeantenne (ANT_TX1) und der ersten Empfangsantenne (ANT_RX1) zumindest 3/8 der verwendeten Wellenlänge der abzugebenden hochfrequente Strahlung beträgt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der ersten Sendeantenne (ANT_TX1) und der ersten Empfangsantenne (ANT_RX1) etwa das 4-fache der verwendeten Wellenlänge der abzugebenden hochfrequente Strahlung beträgt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hochfrequente Strahlung, Strahlung eines Nahfeldkommunikationssystems oder Strahlung einer Frequenz, die zur Nutzung für industrielle, wissenschaftliche, medizinische, häusliche oder ähnliche Zwecke, die nicht Funkanwendung ist, zugelassen ist, ausgewählt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hochfrequente Strahlung, Strahlung einer Frequenz aus dem Bereich 2 GHz bis 4 GHz aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis ein Beutel ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeantenne (ANT_TX1) auf dem Behältnis (B) oder einer Aufnahme (H) angebracht ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsantenne (ANT_RX1) auf dem Behältnis (B) oder der Aufnahme (H) angebracht ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (B) eine flexible Wandung aufweist, wobei die Vorrichtung (1) zur Messung eine Aufnahme (H) mit einer starren Wandung aufweist, sodass das Behältnis (B) in einem gefüllten Zustand seitlich an der Aufnahme (H) anliegt.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin eine Empfangsantenne (ANT_H) zur Bestimmung einer Hintergrundstrahlung aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sendeantenne eine Richt-Charakteristik aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Empfangsantenne eine Richt-Charakteristik aufweist.
14. Medizinisches Gerät (M) aufweisend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
15. Medizinisches Gerät (M) nach Anspruch 14, wobei die Flüssigkeit, dessen Volumen im Behältnis B zu messen ist, einem Körper eines Säugetieres zugeführt oder von ihm abgeführt wird oder eine Flüssigkeit in einem Sekundärkreislauf zur Behandlung dieser Flüssigkeit ist.
16. Medizinisches Gerät (M) nach Anspruch 14 oder 15, wobei das medizinische Gerät (M) eine Dialysevorrichtung ist und wobei die Flüssigkeit eine Flüssigkeit in Zusammenhang mit einer Dialyse ist.
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