JP4528448B2 - 管内に存在する流体の特性を測定する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、管内に存在する流体の特性を、所望の特性を測定するセンサで測定する装置に関し、センサは管に配置され、側方アクセス部を通して流体と直接接触する。
【０００２】
（技術的背景）
管内に存在する流体の特性を測定するため、様々な装置の実現が知られている。これらは、例えば透析監視装置など、流体の特性を測定する多種多様な装置に使用されている。そのため、これは通常、センサを備え、これは所望の特性の測定に適している。測定される流体の特性は、例えば温度、流速、圧力、電気伝導率などである。
【０００３】
しかし、流体の特性の測定には、センサが流体と直接接触する必要があり、それは一般に側方アクセス部、つまり管の側方開口を通して確立される。このため、センサは、側方アクセス部を通して管内に少なくとも部分的に突き出し、したがってそのほぼ全周を流れる流体と直接接触するような方法で、管に配置される。これは、例えば温度センサにとって必要であり、これは、正確な温度を記録するために、ほぼ全体的に流体に囲まれる必要があるか、流体をほぼその全周に流す。
【０００４】
センサは、流体と接触するが、流体がその全周を流れないか、それぞれ流体に完全には囲まれないよう、側方アクセス部内にのみ突き出すが、管自体の中には突き出さないように配置してもよい。これは、例えば流体のインダクタンスを測定する電極を有するセンサに適している。
【０００５】
しかし、管の幾何学的形状により、一方ではセンサが流体と直接接触することができ、他方では周囲から確実に密封される側方アクセス部を提供することは、困難である。流体との必要な直接的接触とは別に、管に配置されるセンサは、測定値を評価ユニットなどに中継するため、それとの接続も必要である。
【０００６】
密封の問題を解決するため、ドイツ特許第３５０８５７０号は、例えばプラグを有する遮断弁を管に挿入し、プラグは回転軸に内腔を備えることを示唆している。センサを内腔に挿入し、密封リングで密封する。次に、例えば流体の組成の結果として、時間の経過とともに流体と直接接触しているセンサに付着物が蓄積し、必要な測定値の正確な測定を妨げる場合は、問題なくセンサを交換することが可能である。そのため、流体の流れを中断し、流体の喪失なくセンサを交換できるよう、遮断弁を閉塞位置に設定する。
【０００７】
これの欠点は、遮断弁の設置中には管を完全に切り離さなければならないことである。したがって、遮断弁の設置に成功した後、密封されていない区域が追加された可能性がある追加の密封表面が生成される。さらに、遮断弁は、追加の設置費用に加えて追加の材料費を伴い、費用が増加する。
【０００８】
ドイツ特許第４１０１５４９号から、ブッシュ即ち入れ子が管の側方に溶接され、側方アクセス部を形成する、管の温度を測定する装置が知られている。中心内腔を有するプラグをブッシュに挿入する。さらに、温度センサをブッシュにねじ込み、プラグの内腔を通して流体へと押込み、流体内に突き出す。プラグは、流体から温度センサを密封し、流体に向かう側で特に働く。これは、バクテリアおよび他の細菌の温床としてプラグと管の壁との間にギャップ即ち隙間が形成されるのを防止する意図を有する。
【０００９】
これによって、温度センサを流体から確実に密封することが可能になるが、この密封には多大な労力が必要である。特に、管への側方アクセス部を設け、ブッシュを側方アクセス部または管それぞれ、および流体に向かう側に特に加工されたプラグに溶接しなければ、温度センサをブッシュにねじ込むことができない。これによって、追加的に必要な材料に加えて、さらなる費用がかかる。
【００１０】
ブッシュを同様に管の側方に溶接して、流体への側方アクセス部を形成し、管内に存在する流体の温度を測定する装置が、欧州特許第４１３１９８号において知られている。大規模に加工したボール弁をブッシュにねじ込む。温度センサは、ボール弁を通して後者の開位置で管内の流体まで押し込み、ボール弁の前後でリング・シールによって流体から密封する。この方法で、流体を遮断することなる温度センサを交換することが可能である。しかし、多数の密封表面が必要であり、これは漏れの危険を増大させる。また、この既知の装置も、材料および労働力に関して費用がかかり、したがって高価である。
【００１１】
（発明の概要）
したがって、この背景に鑑みて、本発明の目的は、特性を測定するセンサで管内に存在する流体の特性を測定し、センサが管に配置され、側方アクセス部を通して流体に直接接触し、単純かつ安価に製造され、側方アクセス部が確実、単純かつ安価に密封される装置を提供することである。
【００１２】
この目的は、記載された形式の装置で達成され、管はドーム状の壁部分を含み、ドーム状壁部分はその外側に密封表面を含み、密封表面に側方アクセス部が形成され、センサは、密封された状態で、側方アクセス部の密封表面に配置される。
【００１３】
この方法で、例えば透析監視装置に使用することができ、管の側方アクセス部を単純に、それと同時に確実に密封することができる単純な装置が提供される。管にドーム状壁部分を形成し、このドーム状壁部分の外側に密封表面を配置すると、ほぼ縁および角がなく形成された大きい密封表面が設けられ、それにセンサを確実に密封された状態で単純に配置することができる。センサは、側方アクセス部に配置され、これは、密封表面で囲まれるような方法で、密封表面に配置されるか、このような方法で密封表面で終了する。この方法で、一方では側方アクセス部が単純かつ確実にセンサ自身によって密封され、他方では、センサは容易に流体と直接接触する。したがって、センサは密封表面に載り、それと同時に流体と直接接触する。
【００１４】
ドーム状壁部分を形成し、密封表面をその外側に配置することにより、特に、縁または角を含まず、センサが載ることができる比較的大きい密封表面が提供される。管内に側方アクセス部を有する、先行技術から知られている装置は、通常、縁、角またはギャップを有する側方密封表面を含む。センサは、これらの密封表面に横方向に存在し、これによって確実な密封が困難になる。この問題は、本発明によって除去される。
【００１５】
特に、好ましい実施形態による密封表面が平らな面である場合、さらに改良された側方アクセス部の密封が可能になる。確実な密封は、平らな面でさらに容易に獲得することができ、センサは、側方アクセス部を覆うよう、密封表面に単純に配置することができる。別の好ましい実施形態により提供されるように、例えばセンサと密封表面間の密封リングまたは接着剤でも、センサと密封表面の間に適切な密封が提供されると、側方アクセス部がセンサ自身によって確実に密封される。
【００１６】
管のドーム状壁部分は、任意の方法で形成することができる。例えば、好ましい実施形態により提供されるように、管全体を屈曲して、ドーム状壁表面を形成することができる。同様に、管の壁を、一方側の膨らみで膨張させてドーム状壁部分を形成することができ、これは別の好ましい実施形態により提供される。
【００１７】
両方の場合で、外側に十分に大きい密封表面を提供するため、十分に大きいドーム状壁部分が使用可能であるよう注意しなければならない。この場合、管の壁が密封表面を形成し、これにより製造がさらに容易になるので有利である。
【００１８】
密封表面に配置された管内部への側方アクセス部は、任意の方法で形成することができる。しかし、ドーム状壁部分の外側で平坦な面に沿って管の壁を平らにすることにより、側方アクセス部を形成すると有利であり、これは好ましい実施形態により提供される。それを実行する際に、ドーム状壁部分を、その外側で研削し、側方アクセス部を形成すると有利である。この方法で、密封表面が側方アクセス部と同時に形成され、したがって製造がさらに単純化され、装置が全体的に安価になる。さらに、この方法で、側方アクセス部と管内部との間に、流れにとって好ましい遷移が提供され、これは管内に存在する流体が流れている場合に、特に有利である。
【００１９】
側方アクセス部は、弾性および／または可撓性の管、または剛性の管で、記載の方法で形成することができる。しかし、この装置は、剛性管で特に有利であり、これは例えば金属、合成材料またはガラスでも構成することができる。特に、この最後の材料の場合、側方アクセス部の密封は、以前は困難であり、問題を伴っていたが、現在では本発明により除去されている。
【００２０】
この装置では、例えば温度センサ、圧力センサ、流量計または電気伝導率センサまで、任意のセンサを使用することができる。さらに、装置は、透析監視装置など、多様な装置に使用することができる。
【００２１】
次に、本発明を、好ましい実施形態を描く添付図面に関して、さらに詳細に説明する。
【００２２】
（好ましい実施形態の説明）
図１は、測定装置１の第１の実施形態を長手方向断面図で示す。測定装置１は、管３内に存在する流体１７の特性を測定するため、管３に配置されたセンサ１３を含む。流体１７は、管内で静止しても、それを通って流れてもよい。
【００２３】
管３はドーム状壁部分７を備え、これはこの実施形態では、管３全体を屈曲することによって形成される。ドーム状壁部分７は、その外側に密封表面９を有し、その中に側方アクセス部１１が配置される。この実施形態では、密封表面９は、ドーム状壁部分７の外側を平坦な面に沿って研削することによって、側方アクセス部１１とともに形成される。この面を、一点鎖線Ａ−Ａで示す。したがって、密封表面は、管３の壁５の一部を研削することによって形成される。側方アクセス部１１と管３内の間に、流体力学的に非常に好ましい遷移の形態が、ここに容易に見ることができ、流体が流れる場合に特に有利である。
【００２４】
センサ１３は、側方アクセス部１１を完全に覆い、したがってそれを密封するような方法で、密封表面９に配置される。同時に、これは流体１７と直接接触する。センサ１３と密封表面９の間に必要な密封は、任意の望ましい方法で達成することができる。ここで図示する実施形態では、センサ３３を適切な接着剤１９によって密封表面９に接着する。しかし、例えばセンサ１３と密封表面９間の密封リングまたは他のシールなどを設けることも可能であり、それにより次にセンサを他の適切な手段で管３に取り付けることができる。
【００２５】
管３は、ここではガラスで構成されるが、プラスチック、金属または弾性材料など、任意の他の材料で構成してもよい。
【００２６】
ここで図示する測定装置１の第１の実施形態では、センサ１３は、管３の側方アクセス部１１を通して管３内に存在する流体１７と直接接触する。この方法で、センサ１３は、流体１７の所望の特性を直接決定または測定し、電気接続部１５によって測定値を評価ユニットなど（図示せず）に中継することができ、そこで測定値を処理することができる。
【００２７】
図２には、図１の線Ｂ−Ｂに沿った断面を示す。容易に見られるように、密封表面９は、ドーム状壁部分７の外側の平坦な面に沿って平らにされている管３の壁５によって形成される。上述したように、この方法で、管３の内部への側方アクセス部１１が、密封表面９と同時に形成され、側方アクセス部１１と管３内部との間の遷移が、流体力学的に好ましい方法で獲得される。センサ１３は、側方アクセス部１１を完全に覆い、したがってこれを密封するような方法で、側方アクセス１１上の密封表面９に配置される。
【００２８】
図３には、測定装置の第２の実施形態を長手方向断面図で示す。同様の部品は同様の参照番号で指示されている。この実施形態の管３’は、ドーム状壁部分７を形成するために、全体的に屈曲されてはいない。代わりに、管３’の壁の一領域のみが外側に膨らんで、ドーム状壁部分７を形成する。
【００２９】
さらに、ここでも直線Ａ−Ａに沿ってドーム状壁部分の外側を平らにすることによって生成された密封表面９が、ドーム状壁部分７の外側に形成される。前述したように、この方法で側方アクセス部１１が同時に形成される。次に、センサ１３を、側方アクセス部１１を完全に覆い、したがってこれを密封するよう、密封表面９に配置し、これは同時に流体１７と直接接触する。センサ１３と密封表面９間の密封は、この実施形態でも、センサ１３を適切な接着剤１９によって密封表面９に接着することによって達成される。管３’は金属製であるが、ここで示す実施形態は、例えばガラスまたはプラスチック、さらには弾性材料など、他の材料の管でも使用することができる。
【００３０】
ここでも、センサ１３は、管３’内に存在する流体１７の特性に関して、センサ１３によって決定された値を中継し、処理するため、電気接続部１５によって図示されていない評価ユニットなどに結合される。
【００３１】
図３に示す実施形態では、管３’の断面が装置の領域内に拡張するが、図１に示す第１の実施形態では、管３の断面が装置の領域で狭くなる。したがって、第１の実施形態による装置を流れる流体１７の流速は増加するが、第２の実施例による装置を流れる流体１７の流速は低下する。これは、測定される流体１７の特性に影響を及ぼすことがあり、したがって測定される流体１７の特性に応じて、測定される特性に影響を与えない、または影響が最小である実施形態を選択する。しかし、代替的に、管３または３’の断面の変化がない、または極めて小さく無視できるほどしか変化がないよう、管３または３’にドーム状壁部分７を形成することも可能である。
【００３２】
この例を、図２と同様の方法で管３”の断面を示す図４で示す。同様の部品は同様の参照番号で指示されている。管３”は長方形であり、全体として屈曲し、図１に示すのと同様の方法でドーム状部分７を形成する。ドーム状部分７の外側は、側壁まで完全に平らにされて側方アクセス部１１を形成し、したがってそれに配置されるセンサ１３は、元の外側の位置をとる。この方法で、元の断面が維持される。
【００３３】
さらなる例を図５に示し、これも同様に、図２と同様の方法で管３'''の断面図を示す。ここでも同様の部品は同様の参照番号で指示されている。管３'''は円形の断面を備え、全体として屈曲されて、図１に示したのと同様の方法でドーム状部分７を形成する。側方アクセス部１１を形成するため、ドーム状部分７の外側は、壁５に小さい開口が形成される程度だけ平らにされる。これは、それに配置されるセンサ１３で覆われ、センサ１３は管３'''内にわずかだけ突出する。これは、測定装置の領域にある管の断面がわずかだけ、全体としては無視できる程度に減少するという影響を及ぼす。
【００３４】
以上の実施形態に対して、このセンサ１３は、保持バンド２３で密封表面９に取り付けられる。センサ１３と管３または密封表面９との間の密封は、この実施形態では密封リング２１で獲得される。
【００３５】
図６は、図１および図３の線Ａ−Ａに沿った平面断面図を示す。ここでは、密封表面９に完全に囲まれるよう、側方アクセス部１１が密封表面９に配置されることを、明瞭に識別することができる。これによって、側方アクセス部１１とセンサ１３（図示せず）の間に、以上で詳述したように単純で安全かつ確実な密封が可能になる。密封表面９は、平坦な面に沿って管３、３’の壁５を平らにすることによって形成され、これによって単純かつ安価に形成することができる。さらに、この方法で、角、縁またはギャップ即ち隙間がなく、したがって単純かつ確実な密封を可能にする平らな密封表面が提供される。
【００３６】
したがって、全体として、単純かつ安価に製造され、装置内で使用するセンサの確実な密封を単純かつ安価に可能にする、管内に存在する流体の特性を測定する装置が提供される。装置は、例えば透析監視装置など、任意の用途および任意の装置に使用することができる。後者では、装置は、例えば電気導電率センサを装備して、透析液の電気導電率を決定することができる。しかし、これは装置をこの目的に制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の長手方向断面図である。
【図２】 図１の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図３】 第２の実施形態の長手方向断面図である。
【図４】 第３の実施形態の断面図である。
【図５】 第４の実施形態の断面図である。
【図６】 図１および図３の線Ａ−Ａに沿った断面図である。

Claims (13)

1. 流体（１７）の特性を測定する装置であって、該装置が管（３）を有し、該管の内部に前記流体（１７）が存在し、前記管（３）が、
   壁（５）と、
   前記壁に設けられた側方アクセス開口部（１１）と、
   前記側方アクセス開口部（１１）を囲む前記管（３）の壁（５）上の密封表面（９）を有するドーム状壁部分（７）と、
   を有し、センサ（１３）が、前記密封表面（９）を密封するように、前記管（３）の前記側方アクセス開口部（１１）を囲む前記密封表面（９）上に配置されて、前記管（３）内の前記流体（１７）の特性を測定するために前記センサ（１３）が、前記管（３）内の前記流体（１７）と直接接触するようになっていることを特徴とする装置。
2. 前記密封表面（９）が平らな面であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記管（３）全体が屈曲して前記ドーム状壁部分（７）を形成することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記管（３）の壁（５）が、前記管（３）の一方側で外側に膨らみ、前記ドーム状壁部分（７）を形成することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
5. 前記管（３）の壁（５）が密封表面を形成することを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の装置。
6. 前記センサ（１３）が前記密封表面（９）に接着されることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の装置。
7. 前記センサ（１３）が温度センサ、圧力センサ、流量計または電気伝導率センサ（１３）であることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の装置。
8. 前記側方アクセス開口部（１１）が、平坦な面に沿って前記ドーム状壁部分（７）の外側で前記管（３）の壁（５）を平らにすることによって形成されることを特徴とする、請求項２から請求項７までのいずれか１項に記載の装置。
9. 前記側方アクセス開口部（１１）が研削によって形成されることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記管（３）が弾性および／または可撓性であることを特徴とする、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の装置。
11. 前記管（３）が剛性であることを特徴とする、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の装置。
12. 前記管（３）が金属、プラスチックまたはガラスであることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれか１項による装置を有する透析監視装置。

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