ITBO20130024A1 - Flussimetro differenziale per la misura del calo ponderale in trattamenti di emodialisi - Google Patents

Flussimetro differenziale per la misura del calo ponderale in trattamenti di emodialisi

Info

Publication number
ITBO20130024A1
ITBO20130024A1 IT000024A ITBO20130024A ITBO20130024A1 IT BO20130024 A1 ITBO20130024 A1 IT BO20130024A1 IT 000024 A IT000024 A IT 000024A IT BO20130024 A ITBO20130024 A IT BO20130024A IT BO20130024 A1 ITBO20130024 A1 IT BO20130024A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
differential
temperature
detecting
heating means
flow meter
Prior art date
Application number
IT000024A
Other languages
English (en)
Inventor
Davide Bagnoli
Marco Bellei
Luciano Fecondini
Original Assignee
Medica S P A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Medica S P A filed Critical Medica S P A
Priority to IT000024A priority Critical patent/ITBO20130024A1/it
Priority to EP14710961.5A priority patent/EP2946179A1/en
Priority to PCT/IB2014/058447 priority patent/WO2014111908A1/en
Priority to CN201480006122.XA priority patent/CN105122019B/zh
Priority to US14/762,391 priority patent/US10288465B2/en
Publication of ITBO20130024A1 publication Critical patent/ITBO20130024A1/it

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/36—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3621—Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3663—Flow rate transducers; Flow integrators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1601—Control or regulation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1621—Constructional aspects thereof
    • A61M1/1647—Constructional aspects thereof with flow rate measurement of the dialysis fluid, upstream and downstream of the dialyser
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6845—Micromachined devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331—Pressure; Flow
    • A61M2205/3334—Measuring or controlling the flow rate
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3368—Temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3379—Masses, volumes, levels of fluids in reservoirs, flow rates
    • A61M2205/3393—Masses, volumes, levels of fluids in reservoirs, flow rates by weighing the reservoir

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

DESCRIZIONE
“FLUSSIMETRO DIFFERENZIALE PER LA MISURA DEL CALO PONDERALE IN TRATTAMENTI DI EMODIALISIâ€
La presente invenzione si riferisce ad un flussimetro differenziale per la misura della differenza di portata, o di velocità, tra due fluidi.
In particolare, la presente invenzione trova una vantaggiosa applicazione nel calcolo del calo ponderale nei trattamenti di emodialisi.
Come à ̈ noto, a livello mondiale ci sono oggi più di due milioni di persone affette da insufficienza renale cronica con un tasso di crescita annuale vicino al 6%.
Attualmente, i pazienti non sottoposti a trapianto di rene, vengono trattati mediante emodialisi (o dialisi extracorporea), oppure mediante dialisi peritoneale, allo scopo di mimare le funzioni depurative dei reni.
In entrambi questi trattamenti il sangue viene posto a contatto con una speciale soluzione (chiamata “dialisato†, o “liquido di dialisi†) attraverso una membrana semi-permeabile.
Nell’emodialisi la depurazione del sangue avviene fuori dal corpo, all’interno di uno speciale filtro, il dializzatore, mentre nell’emodialisi peritoneale si usa la membrana naturale del peritoneo.
Attraverso la membrana semipermeabile, il sangue cede al dialisato le sostanze di rifiuto e cede/acquisisce ioni per diffusione e convezione, mentre l’eccesso di fluido (due litri circa) viene rimosso per ultrafiltrazione.
Questi processi avvengono utilizzando una macchina computerizzata che controlla la massa totale di liquidi da sottrarre al paziente durante la seduta dialitica, altresì detta “calo ponderale†.
Il sistema di controllo viene programmato per raggiungere l’obiettivo della totale rimozione dei liquidi in eccesso al termine del trattamento (che dura tipicamente 4 ore).
Questa funzione rappresenta uno degli aspetti più delicati della dialisi, in quanto rimozioni violente dei liquidi possono causare effetti collaterali di rilievo, quali, per esempio, collassi e crampi.
Pertanto, il sistema di controllo dell’ultrafiltrazione deve essere realizzato con la massima accuratezza.
Gli attuali sistemi di misura del calo ponderale sono tutti di grandi dimensioni ed hanno un elevato costo di produzione dovendo includere diversi elementi attivi. In particolare:
i sistemi volumetrici a camere, che utilizzano camere di volume noto per misurare in modo discreto i volumi di dialisato in ingresso ed in uscita, sono ingombranti e costosi ed hanno la necessità di lavorare con volumi relativamente grandi (per esempio 1 lt) per minimizzare gli errori e necessitano di valvole ed altri componenti attivi per regolare il riempimento e lo svuotamento delle camere; ed
i sistemi volumetrici ad ingranaggi o a turbina, pur essendo poco costosi, sono soggetti a perdite di carico e a trafilamenti (fughe di liquido); inoltre sono soggetti a usura dei componenti e necessitano di frequenti ricalibrazioni, come del resto accade anche per i flussimetri volumetrici di tipo elettromagnetico. Infine, tutti i sistemi volumetrici sono sensibili alla presenza di bolle d’aria nel fluido.
D’altra parte, i sistemi di portata (che misurano la variazione temporale del volume di un fluido in un condotto), come ad esempio i flussimetri Coriolis, sono molto costosi e hanno problemi di affidabilità legati alla presenza di complesse parti meccaniche in movimento. Nel caso di una dialisi extracorporea (emodialisi), il volume di liquidi prelevato dal paziente à ̈ di circa 0,6 Kg/ora, per un totale di 2,4 Kg rimossi nelle tipiche quattro ore di trattamento. Su tale valore viene attualmente tollerato un errore massimo di 0,250 Kg, ovvero il 10% circa.
Soltanto attraverso un misuratore di flusso differenziale, che misura cioà ̈ direttamente la differenza tra il flusso nel canale d’ingresso al filtro dializzatore e quello in uscita (privato dei liquidi in eccesso), à ̈ possibile ottenere la precisione richiesta senza costi eccessivi.
Infatti, per ottenere una misura del calo ponderale con una precisione al 10% utilizzando due flussimetri indipendenti, uno che misuri il flusso di dialisato prima e uno dopo l’ultrafiltrazione, entrambe le misure dovrebbero essere precise allo 0,1%. Difatti, l’errore della misura per ciascun flussimetro sarebbe di 0,120 litri su un totale di circa 120 litri di flusso per canale. L’errore complessivo associato alla misura della variazione di flusso (flusso in entrata meno flusso in uscita) à ̈ dato dalla somma degli errori delle due misure, essendo esse indipendenti (statistica dell’errore), e risulta quindi di 0,240 litri.
Considerando che il sangue ha una densità media di 1,061 Kg/litro, 0,240 litri corrispondono a 0,255 Kg di sangue, ovvero all’incirca la tolleranza imposta nella misura del calo ponderale. Una precisione dello 0,1% à ̈ ottenibile soltanto con flussimetri decisamente sofisticati e costosi, considerando anche che ne servono due.
Come citato in precedenza, misuratori di flusso differenziale su macchine per emodialisi sono già utilizzati da molti anni. Essi sono tutti basati sul principio dei flussimetri di Coriolis.
Come à ̈ noto, il flussimetro differenziale di Coriolis misura in modo diretto la differenza di flusso tra il dialisato fresco in ingresso ed il dialisato sporco in uscita. Il grosso limite dei flussimetri di Coriolis à ̈ costituito essenzialmente del fatto che i tubi sono sottoposti a continue vibrazioni; ciò costituisce una criticità meccanica che ha come conseguenza la necessità di frequenti manutenzioni, come calibrazioni o sostituzioni di parti meccaniche. Pertanto, mediante la presente invenzione si intende soddisfare quattro requisiti fondamentali, che, allo stato dell’arte, non sono soddisfatti contemporaneamente da nessuna delle tecnologie disponibili sul mercato:
− dimensioni ridotte;
− costo di produzione contenuto;
− affidabilità nel tempo grazie all’assenza di parti meccaniche in movimento; e
− ripetibilità nel tempo della misura (affidabilità), ovvero la capacità del sensore di non modificare il suo comportamento, in particolare a causa dello sporco trasportato dal dializzato in uscita.
In particolare, per ottenere sensibilità e precisione elevate, a garanzia dell’accuratezza della misura, sarà sviluppato un sistema differenziale che misura direttamente la differenza tra i due flussi (il calo ponderale).
Ciò permetterà di ottenere una precisione del 5% almeno, quando il limite tollerato à ̈ del 10%. All’interno del flussimetro i flussi in ingresso ed in uscita scorreranno in due canali contigui, identici per forma e dimensione. Sul setto di separazione tra i due canali si troverà un elemento sensibile, contenente uno o più resistori, mediante il quale verrà misurato in modo diretto la differenza di dispersione termica tra i due canali, correlata alla differenza di flusso.
In accordo con la presente invenzione viene fornito un flussimetro differenziale secondo quanto definito nella rivendicazione indipendente allegata, e preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni dipendenti direttamente o indirettamente dalla menzionata rivendicazione indipendente.
Per una migliore comprensione della presente invenzione, viene ora descritta una forma di attuazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la figura 1 illustra una vista schematica di un flussimetro differenziale realizzato in accordo alla presente invenzione;
- la figura 2 mostra un circuito ematico di una macchina di emodialisi a cui viene applicato un flussimetro differenziale secondo l’invenzione;
- la figura 3 illustra una vista tridimensionale del flussimetro differenziale i cui componenti sono stati montati tra di loro; e
- la figura 4 mostra un esploso del flussimetro differenziale di cui alla figura 3.
In figura 1, con 10 si à ̈ indicato, nel suo complesso, un flussimetro differenziale che à ̈ uno degli oggetti della presente invenzione.
Il flussimetro differenziale 10 comprende un primo canale 20 ed un secondo canale 30 separati tra di loro ed in cui scorrono due fluidi, uguali o diversi tra loro.
Sulla parete interna del canale 20 sono fissati i seguenti dispositivi:
− un mezzo di riscaldamento 21 del fluido in transito secondo una freccia (F1); la quantità di calore erogata dal mezzo di riscaldamento 21 à ̈ controllata da un dispositivo di misurazione differenziale 40; il mezzo di riscaldamento 21 utilizza l’effetto Joule per riscaldare il fluido localmente in prossimità di essa; ed
− un mezzo atto a rilevare la temperatura 22 posto in prossimità del mezzo di riscaldamento 21; la temperatura di detto sensore di temperatura 22 essendo rilevata sempre tramite il dispositivo di misurazione differenziale 40.
Analogamente sulla parete interna del canale 30 sono fissati i seguenti dispositivi:
- un mezzo di riscaldamento 31 del fluido in transito secondo una freccia (F2); la quantità di calore erogata dal mezzo di riscaldamento 21 à ̈ controllata da un dispositivo di misurazione differenziale 40; il mezzo di riscaldamento 21 utilizza l’effetto Joule per riscaldare il fluido localmente in prossimità di essa; ed
- un mezzo atto a rilevare la temperatura 32 posto in prossimità del mezzo di riscaldamento 31; la temperatura di detto sensore di temperatura 32 essendo rilevata sempre tramite il dispositivo di misurazione differenziale 40, che può anche includere un sistema di elaborazione a microprocessore.
Inoltre, il dispositivo di misurazione differenziale à ̈ atto a trasformare le temperature istantanee rilevate dai sensori di temperatura 22, 32 in misure di portata o velocità differenziali tra i due fluidi in transito nei due canali 20, 30.
Per ciascun canale, il mezzo atto a rilevare la temperatura posto in prossimità del mezzo di riscaldamento può consistere in un singolo elemento posto a valle (come mostrato in figura 1) oppure a monte del mezzo di riscaldamento (non illustrato) oppure in più elementi posti sia a valle che a monte (non illustrati). In tutti i suddetti casi il principio fisico resta invariato e tutti i suddetti mezzi resterebbero comunque controllati e misurati dal dispositivo di misurazione differenziale 40.
Lo schema presentato precedentemente con riferimento alla figura 1 funziona sostanzialmente secondo il “principio del calorimetro†(calorimetric flow-meter). In altre parole, secondo tale tipologia, si misurerebbe la variazione di temperatura del fluido preventivamente surriscaldato nel punto in cui viene posto il sensore di temperatura, variazione indotta dalla portata, o velocità del fluido stesso.
Se, invece, si volesse adottare uno schema realizzato secondo il “principio dell’anemometro†(thermal anemometer flow-meter) basterebbe far coincidere il sensore di temperatura 22 con la piastrina di riscaldamento 21, e, rispettivamente, il sensore di temperatura 32 con la piastrina di riscaldamento 31. In altre parole, in tal modo si misurerebbe la variazione di flusso di calore dalla piastrina al fluido, variazione indotta dalla portata, o velocità, del fluido stesso.
In figura 2, con 100 si à ̈ indicato, nel suo complesso, un circuito ematico di una macchina di emodialisi (non illustrata nelle sua interezza).
Il circuito ematico 100 comprende un dializzatore 50 alimentato, da una parte, dal dializzato attraverso un condotto 51, e, dall’altra, da sangue arterioso che fluisce attraverso un condotto 52 per effetto dell’azione di una pompa peristaltica 53. Lo scambio di impurità tra sangue e dializzato avviene secondo il sistema descritto in precedenza.
Il dializzato “sporco†esce dal dializzatore 50 fluendo in un condotto 54, mentre il sangue trattato viene re-immesso nel corpo umano (BD) attraverso un canale 55 collegato con una vena del paziente.
In modo noto, nel condotto 52 viene pompata nel sangue arterioso una certa quantità di eparina mediante un dispositivo di pompaggio 56 per evitare la coagulazione del sangue stesso.
Il condotto 52 Ã ̈ munito di un dispositivo 57 per la misurazione della pressione arteriosa. Analogamente, al condotto 55 Ã ̈ associato un dispositivo 58 per la misurazione della pressione venosa ed il rilevamento della indesiderata presenza di aria.
Nelle figure 3, 4 Ã ̈ stata mostrata una ulteriore forma di attuazione di un flussimetro differenziale 10* oggetto della presente invenzione.
Tale flussimetro differenziale 10 può essere collegato ai condotti 51, 54 del circuito ematico 100 (figura 2) per calcolare il cosiddetto “calo ponderale†, cioà ̈ la massa di liquidi sottratta al paziente.
Per l’uomo dell’arte à ̈ anche ovvio, in una forma alternativa di attuazione, di collegare il flussimetro differenziale 10 ai due condotti del sangue 52, 55 (figura 2).
Come illustrato nelle figure 3, 4 il flussimetro differenziale 10* comprende due canali 20*, 30*.
Nella forma di attuazione mostrata nelle figure 3, 4 i canali 20*, 30* sono identici ma potrebbero anche avere forme differenti.
Ciascun canale 20*, 30* Ã ̈ allineato lungo un rispettivo asse di simmetria longitudinale (Y1), (Y2), i quali, in uso, sono paralleli fra di loro.
In particolare il canale 20* (ma questo vale, ovviamente, anche per il canale 30*) comprende due porzioni cilindriche di estremità (PC) che si raccordano con una porzione prismatica centrale (PP).
Le due porzioni cilindriche di estremità (PC) servono per l’inserimento delle porzioni restanti del condotto in cui sono inserite (coppia di condotti 51, 54. Oppure, in alternativa, coppia di condotti 52, 55).
La porzione prismatica centrale (PP) prevede, a sua volta, una faccia posteriore piana (FP) su cui à ̈ realizzato uno scasso posteriore (SC), ed una faccia anteriore piana (FA) su cui si trova una finestra di ispezione (WN) ricoperta, in uso, da un pannello trasparente (PN) (figura 4) atto a consentire l’ispezione visiva del fluido che scorre nella porzione prismatica centrale (PP) stessa.
Sullo scasso posteriore (SC) Ã ̈ appoggiato, in uso (figura 3) un chip 90 micro-fabbricato, vantaggiosamente realizzato in silicio, che integra le due piastrine di riscaldamento 21, 31, i sue sensori di temperatura 22, 32 ed il dispositivo di misurazione differenziale 40 visti in relazione alla forma di attuazione illustrata in figura 1.
Più precisamente il chip 90 à ̈ incollato e collegato (per esempio tramite la tecnica del “wire-bonding†) ad un substrato 91 (per esempio un PCB, acronimo che sta per “Printed Circuit Board†) recante tutte le connessioni elettriche per il controllo e l’acquisizione dei dati; i due canali presenti sul substrato 91 recanti i due flussi devono presentare un’apertura opportuna per l’alloggiamento del chip 90.
Una volta assemblato il flussimetro differenziale 10 si presenta come illustrato in figura 3.
Riassumendo, secondo la forma di attuazione preferita illustrata nelle figure 3, 4, la presente invenzione si riferisce ad un flussimetro differenziale 10* per la misura delle differenze di portata, o di velocità, tra due fluidi.
Il flussimetro differenziale 10* Ã ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere:
a) un primo canale 20* ed un secondo canale 30* separati tra di loro ed in cui scorrono due fluidi, uguali o diversi tra loro; ed
b) un chip 90 posto a cavallo dei due canali 20*, 30* in modo tale che una prima porzione 90A del chip 90 sia lambita soltanto da un primo fluido che scorre nel primo canale 20*, e che una seconda porzione 90B del chip 90 sia lambita soltanto da un secondo fluido che scorre nel secondo canale 30*.
Inoltre, il chip 90 à ̈ atto a misurare ed a comparare, con il metodo visto con riferimento alla figura 1, le eventuali variazioni di resistenza elettrica nella prima porzione 90A e nella seconda porzione 90B in modo tale da calcolare le eventuali variazioni di portata, o di velocità, tra i fluidi che fluiscono nei due canali 20*, 30*.
Per realizzare la parte sensibile del flussimetro differenziale 10 Ã ̈ possibile utilizzare la tecnologia di micro-fabbricazione del silicio (silicon micromachining). Questa tecnologia, a partire dalle tecniche di lavorazione planare del silicio , permette di realizzare strutture planari e tridimensionali miniaturizzate , come resistori appoggiati su membrane elastiche.
Le tecniche di micro-fabbricazione del silicio consentono di realizzare oggetti molto piccoli a costi contenuti. Le piccole dimensioni, unite ai costi ridotti ed alla precisione, permettono di realizzare macchine per dialisi più economiche, più piccole e leggere e con costi di gestione inferiori. In particolare, il costo di gestione verrebbe drasticamente ridotto, e, non essendoci elementi attivi in movimento, le rotture e le manutenzioni sarebbero più rare ed economiche.
Obiettivo del dispositivo oggetto della presente invenzione à ̈ la misura diretta della differenza di portata (massica o volumica), oppure di velocità, fra due canali separati recanti rispettivamente due flussi.
I fluidi costituenti i due flussi possono avere la stessa composizione chimica oppure differente e possono avere stesse condizioni fisiche oppure differenti (ad esempio: densità, temperatura, velocità, pressione).
Gli elementi sensibili sono connessi e controllati in modo tale da risentire direttamente della differenza dei due flussi in esame. A questo scopo può essere usata una connessione a ponte di Wheatstone per cui la misura dello sbilanciamento del ponte di Wheatstone risulta proporzionale alla differenza di flusso nei due canali.
Si precisa che la misura in questione non può prescindere dalla temperatura dei fluidi, che deve quindi essere nota (misurata nel sensore) e opportunamente compensata.
La fabbricazione del sensore à ̈ da intendersi in due fasi:
1. micro-fabbricazione del chip di silicio, contenente tutti i necessari elementi sensibili e riscaldatori; ed
2. assemblaggio del suddetto chip con le altre parti funzionali (sostanzialmente PCB e canali fluidici), in modo tale da ottenere un sensore di flusso impiegabile nelle condizioni termiche, fluidiche ed elettriche desiderate.
In sintesi, la micro-fabbricazione consiste nella realizzazione di una opportuna rete di resistori isolati elettricamente verso il fluido e termicamente verso il substrato. Indicativamente, i resistori fabbricati sono di dimensione micrometrica nella sezione e millimetrica nella lunghezza.
L’assemblaggio del sensore può essere fatto come segue. Il chip, recante gli elementi sensibili configurati in modo differenziale, viene incollato e collegato (per esempio tramite wire-bonding) ad un substrato (per esempio PCB) recante tutte le connessioni elettriche per il controllo e l’acquisizione dei dati; i due canali recanti i due flussi devono presentare un’apertura opportuna per l’alloggiamento del chip.
In una seconda forma alternativa di attuazione (non illustrata) i due canali del flussimetro differenziale sono ricavati direttamente in almeno un blocco, una cui faccia à ̈ chiusa da uno strato di materiale opportuno (ad esempio silicio) su cui sono ricavati gli elementi 21, 22, 31, 32 ed il dispositivo di misurazione differenziale 40.
In una terza forma di attuazione, gli elementi sensibili (termoresistenze) sono realizzati tramite termopile o termistori.
I principali vantaggi del flussimetro differenziale oggetto della presente invenzione sono i seguenti:
− sensibilità e risoluzione elevate;;
− dimensioni ridotte;
− costo di produzione contenuto; e
− migliore affidabilità nel tempo.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Flussimetro differenziale (10) comprende un primo canale (20) ed un secondo canale (30) separati tra di loro ed in cui scorrono due fluidi, uguali o diversi tra loro; detto primo canale (20) comprendendo i seguenti dispositivi: - primi mezzi di riscaldamento (21) del fluido in transito secondo una freccia (F1); la quantità di calore erogata da detti primi mezzi di riscaldamento (21) essendo controllata da un dispositivo di misurazione differenziale (40); - primi mezzi atti a rilevare la temperatura (22) posti in prossimità di detti primi mezzi di riscaldamento (21); la misura della temperatura di detti primi mezzi atti a rilevare la temperatura (22) essendo rilevata sempre tramite il dispositivo di misurazione differenziale (40); e detto secondo canale (30) comprendendo i seguenti dispositivi: - secondi mezzi di riscaldamento (31) del fluido in transito secondo una freccia (F2); la quantità di calore erogata da detti secondi mezzi di riscaldamento (31) essendo controllata da detto dispositivo di misurazione differenziale (40); - secondi mezzi atti a rilevare la temperatura (32) posti in prossimità di detti secondi mezzi di riscaldamento (31); la misura della temperatura di detti secondi mezzi atti a rilevare la temperatura (32) essendo rilevata sempre tramite il dispositivo di misurazione differenziale (40); flussimetro differenziale (10) caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di misurazione differenziale (40) à ̈ atto a trasformare le temperature istantanee rilevate da detti mezzi atti a rilevare la temperatura (22, 32) in misure di portata o velocità differenziali tra i due fluidi in transito nei due canali (20, 30).
  2. 2. Flussimetro differenziale (10, come rivendicato alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi atti a rilevare la temperatura (22) sono posti a valle di detti primi mezzi di riscaldamento (21), e rispettivamente, detti secondi mezzi atti a rilevare la temperatura (32) sono posti a valle di detti secondi mezzi di riscaldamento (31).
  3. 3. Flussimetro differenziale (10, come rivendicato alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi atti a rilevare la temperatura (22) sono posti a monte di detti primi mezzi di riscaldamento (21), e rispettivamente, detti secondi mezzi atti a rilevare la temperatura (32) sono posti a monte di detti secondi mezzi di riscaldamento (31).
  4. 4. Flussimetro differenziale (10), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi atti a rilevare la temperatura (22) sono integrati, almeno parzialmente, a detti primi mezzi di riscaldamento (21), e/o detti secondi mezzi atti a rilevare la temperatura (32) sono integrati, almeno parzialmente, a detti secondi mezzi di riscaldamento (31).
  5. 5. Flussimetro differenziale (10), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi atti a rilevare la temperatura (22), detti primi mezzi di riscaldamento (21), detti secondi mezzi atti a rilevare la temperatura (32), detti secondi mezzi di riscaldamento (31) e detto dispositivo di misurazione differenziale (40) sono integrati in un chip micro-fabbricato (90).
  6. 6. Flussimetro differenziale (10), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli elementi sensibili di detto dispositivo di misurazione differenziale (40; 90) comprendono almeno un ponte di Wheatstone, e che la misura differenziale à ̈ effettuata misurando lo sbilanciamento di tali ponti.
  7. 7. Flussimetro differenziale (10), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascun canale (20*, 30*) comprende porzioni cilindriche di estremità (PC) che si raccordano con una porzione prismatica centrale (PP).
  8. 8. Macchina per emodialisi caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un flussimetro differenziale (10) come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7.
  9. 9. Macchina per emodialisi, come rivendicato nella rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che i due canali (20*, 30*) di tale flussimetro differenziale (10) sono collegati idraulicamente con due condotti (51, 54) in cui scorre il dializzato con la finalità di calcolare il calo ponderale.
  10. 10. Macchina per emodialisi, come rivendicato nella rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che i due canali (20*, 30*) di tale flussimetro differenziale (10) sono collegati idraulicamente con due condotti (52, 55) in cui scorre il sangue con la finalità di calcolare il calo ponderale.
IT000024A 2013-01-21 2013-01-21 Flussimetro differenziale per la misura del calo ponderale in trattamenti di emodialisi ITBO20130024A1 (it)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000024A ITBO20130024A1 (it) 2013-01-21 2013-01-21 Flussimetro differenziale per la misura del calo ponderale in trattamenti di emodialisi
EP14710961.5A EP2946179A1 (en) 2013-01-21 2014-01-21 Differential flow-meter for measuring the weight loss in haemodialysis treatments
PCT/IB2014/058447 WO2014111908A1 (en) 2013-01-21 2014-01-21 Differential flow-meter for measuring the ponderal decrease in hemodialysis treatments
CN201480006122.XA CN105122019B (zh) 2013-01-21 2014-01-21 用于测量血液透析治疗的重量损失的差分流量计
US14/762,391 US10288465B2 (en) 2013-01-21 2014-01-21 Differential flow-meter for measuring the weight loss in haemodialysis treatments

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000024A ITBO20130024A1 (it) 2013-01-21 2013-01-21 Flussimetro differenziale per la misura del calo ponderale in trattamenti di emodialisi

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ITBO20130024A1 true ITBO20130024A1 (it) 2014-07-22

Family

ID=47748687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT000024A ITBO20130024A1 (it) 2013-01-21 2013-01-21 Flussimetro differenziale per la misura del calo ponderale in trattamenti di emodialisi

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10288465B2 (it)
EP (1) EP2946179A1 (it)
CN (1) CN105122019B (it)
IT (1) ITBO20130024A1 (it)
WO (1) WO2014111908A1 (it)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6870398B2 (ja) * 2017-03-14 2021-05-12 オムロン株式会社 熱式流量計、流量処理装置および熱式流量計測方法
IT201800005288A1 (it) * 2018-05-11 2019-11-11 Macchina per emodialisi provvista di un sistema di misura della portata di un liquido e relativo metodo di funzionamento
IT202100000521A1 (it) 2021-01-13 2022-07-13 Medica S P A Dispositivo per diuresi artificiale

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2946220A (en) * 1957-03-01 1960-07-26 Electro Chimie Metal Differential flowmeter
US5861555A (en) * 1994-12-07 1999-01-19 Gambro Ab Method and apparatus for measuring the flow differential in a dialysis machine, and method for calibrating the apparatus

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60145438A (ja) * 1983-09-07 1985-07-31 Hitachi Ltd 内燃機関の燃料制御装置
IT1204338B (it) * 1986-05-06 1989-03-01 Bellco Spa Flussimetro differenziale di massa
DE69817962T2 (de) * 1997-04-25 2004-05-19 Applied Materials, Inc., Santa Clara Differential-hitzedraht-näherungsmesser
US6917886B2 (en) * 2000-11-06 2005-07-12 Adam Cohen Microflow based differential pressure sensor
JP2003106887A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Yamatake Corp 流量計測装置
US6871535B2 (en) * 2002-08-14 2005-03-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Flow direction detector
US7347092B1 (en) * 2006-09-28 2008-03-25 Delphi Technologies, Inc. Apparatus and method for fluid flow measurement
US8652084B2 (en) 2007-08-09 2014-02-18 Indiana University Research And Technology Corporation Arteriovenous shunt with integrated surveillance system
US8500672B2 (en) * 2007-12-04 2013-08-06 Gambro Lundia Ab Extracorporeal blood circuit
US7971480B2 (en) * 2008-10-13 2011-07-05 Hitachi Metals, Ltd. Mass flow controller having a first pair of thermal sensing elements opposing a second pair of thermal sensing elements
DE102010003642A1 (de) * 2010-03-15 2011-09-15 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Kassette mit einem Sensor zur Bestimmung der Differenz eines ersten und eines zweiten Flüssigkeitsstroms
DE102011002947B3 (de) 2011-01-20 2012-01-26 Siemens Aktiengesellschaft Messanordnung mit in Gaswegen angeordneten elektrisch beheizten Widerständen
NL2006895C2 (nl) * 2011-06-03 2012-12-04 Berkin Bv Stromingsmeetapparaat en gebruik daarvan voor het bepalen van een stroming van een medium, alsmede werkwijze daarvoor.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2946220A (en) * 1957-03-01 1960-07-26 Electro Chimie Metal Differential flowmeter
US5861555A (en) * 1994-12-07 1999-01-19 Gambro Ab Method and apparatus for measuring the flow differential in a dialysis machine, and method for calibrating the apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP2946179A1 (en) 2015-11-25
WO2014111908A8 (en) 2014-12-11
CN105122019B (zh) 2019-03-01
CN105122019A (zh) 2015-12-02
US10288465B2 (en) 2019-05-14
WO2014111908A1 (en) 2014-07-24
US20150367053A1 (en) 2015-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11085588B2 (en) Cassette with a sensor for determining the difference between a first and a second fluid stream
CN104470554B (zh) 用于透析装置中的超滤控制的相对泵校准
JP2017176847A5 (it)
EP2931331B1 (en) Cassette for pumping a treatment solution through a dialyzer
US20170112990A1 (en) Balancing device, dialysis machine, extracorporeal circulation and method for balancing fluids with a fluid measuring cell
JP2009516575A5 (it)
CN104470553B (zh) 用于透析装置中的超滤控制的单泵校准
JP5889896B2 (ja) 透析装置を通る流体流れの方向を検出するためのデバイスおよび方法
US10620029B2 (en) Flowmeter and cassette module for a flowmeter
ITBO20130024A1 (it) Flussimetro differenziale per la misura del calo ponderale in trattamenti di emodialisi
AU2016236287B2 (en) Balancing method and balancing device independent of temperature disturbance
CN105764542B (zh) 用于平衡体外血液处理设备的液体的设备和方法
AU2016236286B2 (en) Temperature variation-independent balancing apparatus and balancing method
CN208596045U (zh) 一种透析器性能评价系统
IT201800005288A1 (it) Macchina per emodialisi provvista di un sistema di misura della portata di un liquido e relativo metodo di funzionamento
JP6418936B2 (ja) 流量計
US10864311B2 (en) Device and method for extracorporeal blood treatment
US20230084231A1 (en) Flow sensor and method of measuring a flow
ITUB20155190A1 (it) Macchina per dialisi
KR940002244B1 (ko) 혈액 투석에 있어서의 제수량 제어방법 및 제어장치
JP2009020124A5 (it)
RU2020109921A (ru) Регулятор текучей среды для медицинского прибора