KR100344609B1 - Dual Sensor Line Air Detector - Google Patents
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Abstract
액체를 전달하는 튜빙(14) 내의 기체, 예를 들어 공기를 검출하는 장치가 제공된다. 이 장치는 튜빙(14) 내에 포함된 액체에 광 빔을 전송시키는 송신기(21), 및 송신기(21)로부터 방출되고 튜빙 내의 액체에 입사된 반사광 및 투과광을 수신하는 제1 및 제2 광 수신기(20a, 20b)를 포함한다. 광 수신기들은 액체 전달 튜빙 주위의 본체 부재(12) 내에 위치되고 각각 튜빙 내의 액체의 상태에 따라 신호를 발생시킨다. 양 수신기들은 액체 내에 기체가 존재할 때 선정된 신호를 발생시키거나, 또는 각 수신기는 다른 액체 상태에 대해 선정된 신호를 발생시킨다. 2개의 수신기들로부터의 출력들에 응답하고 양 수신기들이 상기 주어진 신호를 제공할 때만 기체가 튜빙 내에 존재한다는 것을 표시하는 처리 수단(33)이 제공된다.An apparatus is provided for detecting a gas, such as air, in a tubing 14 that delivers a liquid. The apparatus comprises a transmitter 21 for transmitting a light beam to a liquid contained in the tubing 14, and first and second optical receivers for receiving reflected and transmitted light emitted from the transmitter 21 and incident on the liquid in the tubing. 20a, 20b). The optical receivers are located in the body member 12 around the liquid delivery tubing and each generate a signal in accordance with the state of the liquid in the tubing. Both receivers generate a predetermined signal when gas is present in the liquid, or each receiver generates a predetermined signal for a different liquid state. Processing means 33 are provided that respond to the outputs from the two receivers and indicate that gas is present in the tubing only when both receivers provide the given signal.
Description
발명의 분야Field of invention
본 발명은 액체 전달 튜빙(fluid conducting tubing), 특히 의료 환자에게 정맥 주사 공급을 하는데 사용되는 액체 흐름 시스템의 액체 전달 튜빙 형성부 내의 기체, 예를 들어 공기 또는 기포를 검출하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for detecting fluid conducting tubing, in particular gas, for example air or air bubbles, in the liquid delivery tubing formation of a liquid flow system used for intravenous infusion delivery to medical patients.
전형적으로 투명한 벽으로 된 p.v.c. 튜빙은 앞서 언급된 것과 같은 시스템에 사용된다. 사용하는 튜빙의 길이를 자주 변화시키고 폐기하는 것이 통상적인데, 이는 그것이 위생적이고 저렴하기 때문이다. 임상 분석에 사용되고 튜빙 내의 공기를 검출할 수 있는 공지된 설비로서 제1도에 단면도로 도시된 것과 같은 장치를 사용한다.P.v.c., typically with transparent walls Tubing is used in systems such as those mentioned above. It is common to frequently change the length of tubing used and discard it, because it is hygienic and inexpensive. Known equipment used for clinical analysis and capable of detecting air in tubing uses devices such as those shown in cross section in FIG.
제1도를 참조하면, 이 공지된 장치의 본체 부재(1)의 내부에는 통로(2)가 관통하고 있으며 통로(2) 내에는 투명한 벽으로 된 p.v.c. 튜빙(3)이 수용될 수 있도록 되어 있다. (도시된 바와 같이) 통로(2)는 튜빙(3)이 용이하게 제 위치에 슬롯되고, 사용 후에도 용이하게 제거될 수 있도록 상부가 개방되어 있다. (도시된 바와 같이) 하부와 우측으로부터 본체(1) 내로 각각 2개의 원통형 통로(4 및 5)가 연장하고, 이 2개의 원통형 통로는 서로 직교하고 각각 개구들(6, 7)을 통해 튜빙 통로(2)로 통한다. 원통형 통로(4) 내에는 적외선 수신기(8)(포토트랜지스터)가 배치되어 있고 이 수신기는 적외선 송신기(9)(LED)에 의해 송신된 적외선 에너지를 수신한다.Referring to FIG. 1, a passage 2 penetrates inside a body member 1 of this known device and a transparent wall within the passage 2 is p.v.c. The tubing 3 is adapted to be accommodated. The passage 2 (as shown) has an open top so that the tubing 3 is easily slotted in place and can be easily removed after use. Two cylindrical passages 4 and 5 respectively extend into the body 1 from the bottom and the right side (as shown), which are orthogonal to each other and through the tubing passages through the openings 6 and 7 respectively. It leads to (2). In the cylindrical passage 4 an infrared receiver 8 (phototransistor) is arranged, which receives infrared energy transmitted by the infrared transmitter 9 (LED).
동작시에 수신기(8)의 출력 레벨은 수신기(8)와 송신기(9)를 지나 튜빙(3)을 통과하는 액체의 성질에 의존한다. 액체가 다르면 다른 출력 레벨이 발생되며 만약 공기 등의 기체가 존재하는 경우 현저한 변화가 생길 것이다. 예를 들어, 테스트시에 적절한 검출기 회로(11)의 출력에 접속된 전압계(10)는 튜빙(3)을 통해 흐르는 액체가 증류수일 때 0.1V를 표시하고, 반탈지유이었을 때 0.2V를 표시하며, 액체가 20% 내부 지질 용액일 때 1.4V를, 그리고 공기가 통과할 때는 4.2V를 표시한다.In operation, the output level of the receiver 8 depends on the nature of the liquid passing through the tubing 3 past the receiver 8 and the transmitter 9. Different liquids will produce different output levels, and if there is a gas such as air there will be a significant change. For example, the voltmeter 10 connected to the output of the appropriate detector circuit 11 at the time of the test shows 0.1 V when the liquid flowing through the tubing 3 is distilled water and 0.2 V when it is half skim milk. , 1.4V when the liquid is a 20% internal lipid solution, and 4.2V when the air passes through.
임상 분석기의 주요 기능은 아니지만, 제1도에 도시한 바와 같은 장치는 튜빙(3)을 통과하는 공기의 검출기로서 동작한다. 그러나, 도시한 바와 같이, 임상 분석기에 전형적으로 사용되는 p.v.c. 튜빙은 외부 직경이 2.5mm이고 내부 직경이 0.9mm인 작은 구멍을 갖는 두꺼운 벽으로 된 튜빙이다. 그러나, 환자에게 액체를 정맥 주사할 때에, 사용된 표준 p.v.c. 튜빙은 외부 직경이 4mm이고, 내부 직경이 3.1mm인 비교적 큰 구멍을 갖는 얇은 벽으로 된 튜빙이다.Although not the main function of the clinical analyzer, the device as shown in FIG. 1 acts as a detector of air passing through the tubing 3. However, as shown, p.v.c. typically used in clinical analyzers. Tubing is a thick walled tubing with small holes with an outer diameter of 2.5 mm and an inner diameter of 0.9 mm. However, the standard p.v.c. Tubing is a thin walled tubing with a relatively large hole with an outer diameter of 4 mm and an inner diameter of 3.1 mm.
제1도에 도시한 통상적인 장치로 라인 내 공기(air-in-line) 검출과 관련한 실험이, 환자에게 정맥 주사액을 공급하는 데 사용되는 비교적 큰 구멍과 얇은 벽을 갖는 튜빙을 치수면에서 채택하여 수행되었으나 그 달성된 결과는 만족스럽지 않았다. 이러한 응용에서 "라인 내 공기" 검출의 중대성을 특히 유념한다면, 제1도의 수신기(8)에 대응하는 수신기의 출력에서 발생된 변화는 이와 관련하여 유용한 장치라고 하기엔 불충분한 것으로 판명되었다. 그러나, 송신기와 튜빙 사이 및 튜빙과 수신기 사이에 광 스페이서를 도입하는 추가 실험 결과, 현저하게 개선된 결과가 나타났다.Experiments involving air-in-line detection with the conventional apparatus shown in FIG. 1 employ a relatively large bore and thin-walled tubing used to supply intravenous fluids to patients in dimensions The results were not satisfactory. With particular attention to the importance of "air in line" detection in this application, the change in the output of the receiver corresponding to receiver 8 in FIG. 1 has proved insufficient to be a useful device in this regard. However, further experiments introducing optical spacers between the transmitter and the tubing and between the tubing and the receiver have resulted in significantly improved results.
이러한 광 스페이서는 EP-A-0481656에 공지되어 있는데, 이 EP-A-0481656은 액체 전달용 반투명 또는 투명 튜빙 내의 공기의 존재를 검출하는 장치에 있어서, 상기 튜빙을 수용하는 통로, 상기 통로를 향해 방사선(이 경우에, 광)을 송신하는 송신기, 튜빙을 통과한 방사선을 상기 통로로부터 수신하는 수신기와 처리 수단을 포함하는데, 이 수신기는 i) 공기가 튜빙 내에 존재하거나 ii) 튜빙 내의 액체의 희석비가 제1의 사전설정된 임계값 미만일 때 출력 신호를 발생하도록 동작한다. 상기 처리 수단은 상기 출력 신호를 처리하여, 공기가 튜빙 내에 존재한다는 표시를 제공한다. 그러므로, 이 장치는 상기 ii)에 해당하는 경우에 공기가 존재하는 것으로 오검출을 하는 경향이 있다.Such an optical spacer is known from EP-A-0481656, which is a device for detecting the presence of air in a translucent or transparent tubing for liquid delivery, the passage for receiving the tubing, towards the passage. A transmitter for transmitting radiation (in this case, light), a receiver for receiving radiation through the tubing from the passage, and the receiver comprising i) air in the tubing or ii) dilution of liquid in the tubing Generate an output signal when the ratio is less than the first predetermined threshold. The processing means processes the output signal to provide an indication that air is present in the tubing. Therefore, this apparatus tends to erroneously detect that air is present in the case corresponding to ii) above.
본 발명의 특허 청구 범위 제1항은 EP-A-0481656의 장치의 개선에 관한 것으로, 기체가 튜빙 내에 존재하는 것으로 수신기가 오검출하는 것을 제거하는 수단을 포함하고, 상기 오검출 제거 수단은, (iii) 상기 튜빙을 통과한 방사선을 상기 통로로부터 수신하고 기체가 튜빙 내에 존재할 때 출력 신호를 발생하도록 동작하며 상기 수신기(제1 수신기)가 오검출을 행하는 액체 상태와는 다른 액체 상태에서 오검출을 하는 제2 수신기와, (iv) 상기 두 수신기들에 동작가능하게 접속되어 상기 출력 신호를 수신하고 상기 2개의 수신기 둘 모두로부터의 출력 신호가 존재할 때만 기체가 튜빙 내에 존재한다는 표시를 제공하는 처리 수단을 포함한다.Claim 1 of the present invention relates to an improvement of the apparatus of EP-A-0481656, comprising means for eliminating false detection of a receiver by the presence of gas in the tubing, wherein the false detection removing means comprises: (iii) receive radiation from the passage from the passageway and operate to generate an output signal when a gas is present in the tubing and misdetect in a liquid state different from the liquid state in which the receiver (first receiver) misdetects; And (iv) a process operably connected to the two receivers to receive the output signal and provide an indication that gas is present in the tubing only when there is an output signal from both receivers. Means;
송신기와 수신기들은 각각 광 에너지 송신기와 광 에너지 수신기들이고, 모두 적외선 스펙트럼에서 실효적인 것이 바람직하며, 송신기는 LED(발광 다이오드)이고 수신기들은 포토트랜지스터들인 것이 바람직하다.Transmitters and receivers are optical energy transmitters and optical energy receivers, respectively, preferably both effective in the infrared spectrum, preferably the transmitter is an LED (light emitting diode) and the receivers are phototransistors.
상기 장치는 상기 통로를 한정하고 상기 통로와 송신기 사이, 그리고 상기 통로와 상기 수신기들 사이의 공간을 점유하는 광 스페이서를 포함하고, 이 광 스페이서는 공기보다 큰 유전 상수를 갖는 원통형 소자를 포함하며, 상기 튜빙 통로는 상기 원통형 소자와 밀접하게 접촉하여 상기 튜빙을 수용하기 위해 원통형 소자의 세로축을 따라 연장되는 것이 바람직하다.The apparatus comprises an optical spacer defining the passage and occupying a space between the passage and the transmitter and between the passage and the receivers, the optical spacer comprising a cylindrical element having a dielectric constant greater than air, The tubing passage preferably extends along the longitudinal axis of the cylindrical element in close contact with the cylindrical element to receive the tubing.
광 스페이서는 튜빙을 둘러싸는 칼라 형태로 되어 있고, 송신기와 수신기들은 본체 내에 하우징되는 것이 바람직하다. 송신기와 수신기들은 본체를 통해 연장되며 튜빙 수용 통로를 향해 개방되어 있는 통로에 위치하는 것이 바람직하다.The optical spacer is in the form of a collar surrounding the tubing, and the transmitter and receivers are preferably housed in the body. The transmitter and receiver are preferably located in a passage extending through the body and open toward the tubing receiving passage.
보통, 송신기와 수신기들이 배치된 통로들은 각각의 개구들을 통해 튜빙 수용 통로쪽으로 개방되어 있다. 개구들은 본체와 일체로 되고 다른 상황에서 통로를 폐쇄하는 고정된 벽에 있을 수 있으며, 또는 다른 상황에서 통로를 폐쇄하기 위해 통로들에 삽입된 플러그들에 있을 수 있다.Usually, the passages in which the transmitter and receivers are arranged are opened through the respective openings toward the tubing receiving passage. The openings may be in a fixed wall that is integral with the body and closes the passage in other situations, or may be in plugs inserted in the passages to close the passage in other situations.
개구들은 임의의 주어진 장치에서 최적 효과를 제공하도록 선택된 다른 크기들을 가질 수 있다. 통상적으로, 송신기가 거쳐서 통신하는 개구는 수신기들이 거쳐서 통신하는 개구보다 적은 단면적을 갖고 있다. 한 실시예에서, 개구는 원형 단면이고, 송신기가 거쳐서 통신하는 개구의 직경은 수신기들이 거쳐서 통신하는 개구의 직경의 적어도 거의 반이다.The openings can have different sizes selected to provide the optimum effect in any given device. Typically, the opening through which the transmitter communicates has a smaller cross-sectional area than the opening through which the receivers communicate. In one embodiment, the opening is a circular cross section and the diameter of the opening through which the transmitter communicates is at least nearly half the diameter of the opening via which the receivers communicate.
송신기와 수신기들은 튜빙 수용 통로 주위에 간격을 두고 배치되고, 동일한횡단면 내의 주 광학 축을 갖고 배치되는 것이 바람직하다. 수신기들은 그들의 주광학 축들이 서로 직교하게 배열되는 것이 바람직하다. 축들이 동일한 횡단면 내에 놓인 경우, 상기 축들이 90°와 다른 상대 각도에서 만족할 만한 결과가 얻어지는 것으로 판명되었으나, 상기 축들이 서로 직교할 때 최적의 결과가 얻어지는 것으로 생각된다. 또한, 튜빙 수용 통로의 길이를 따라 송신기와 수신기들을 간격을 두고 배치시키면 만족할 만한 결과가 얻어지는 것으로 판명되었으나, 그들의 주 광학 축들이 튜빙 수용 통로 주위에서 간격을 두고 배치되도록 배열하면 최적의 결과가 제공되는 것으로 생각된다. 환자에게 정맥 주사액을 공급하는 데 사용되는 튜빙은 물론 원형 단면이고, 따라서 본 출원에서는 튜빙 수용 통로가 통상 원형 단면으로 되어 있다.Transmitters and receivers are preferably spaced around the tubing receiving passageway and preferably arranged with the main optical axis in the same cross section. The receivers preferably have their main optical axes arranged perpendicular to each other. If the axes lie in the same cross section, it has been found that satisfactory results are obtained at relative angles different from 90 [deg.], But optimum results are obtained when the axes are orthogonal to each other. In addition, it has been found that spacing the transmitter and receiver along the length of the tubing receiving passage yields satisfactory results, while aligning their main optical axes so that they are spaced around the tubing receiving passage provides optimal results. It is thought to be. The tubing used to supply the intravenous fluid to the patient is, of course, of circular cross section, so in this application the tubing receiving passage is usually of circular cross section.
전형적으로 광 스페이서가 존재할 때, 그 외부 직경은 상기 튜빙의 2~3배일 것이다. 양호한 실시예에서, 스페이서의 외부 직경은 튜빙의 외부 직경의 2.5배이다. 송신기와 수신기들은 서로 분리된 장치들인 것이 바람직하며, 각각 LED(발광 다이오드)와 포토트랜지스터들인 것이 바람직하다. 통상적으로 이러한 소자들은 전체 윤곽이 일반적으로 원통형이고, 따라서, 송신기와 수신기들의 통로는 보통 원통형이다. 튜빙의 삽입 및 제거를 간단히 하기 위해, 튜빙 수용 통로는 튜빙이 슬롯될 수 있는 선형적으로 연장된 슬롯을 가지는 것이 바람직하다.Typically when optical spacers are present, their outer diameter will be 2-3 times that of the tubing. In a preferred embodiment, the outer diameter of the spacer is 2.5 times the outer diameter of the tubing. The transmitter and receiver are preferably separate devices, preferably LEDs (light emitting diodes) and phototransistors, respectively. Typically these elements are generally cylindrical in overall contour, and therefore the passages of the transmitter and receiver are usually cylindrical. In order to simplify insertion and removal of the tubing, the tubing receiving passage preferably has a linearly extending slot into which the tubing can be slotted.
광 스페이서가 존재할 때, 광 스페이서용으로 채택된 물질은 상기 튜빙 물질과 광학적으로 무리없이 매치되는 유전 상수를 가져야 한다. 이 물질은 아크릴 수지인 것이 바람직하다. 양호한 실시예에서, 송신기는 액체 전달 튜브에 광 빔을 투사하고, 서로 수직으로 배치되어 있는 한 쌍의 센서들의 형태로 되어 있는 광 수신기들은, 기포가 라인 내에 존재하는 경우 검출기가 이러한 상황을 기포가 존재하지 않는 경우와 신뢰성있게 구별할 수 있도록, 반대 모드로 동작한다. 한 센서는 송신기의 광학 축으로부터 90°에 위치되어 있고, 다른 센서는 180°에 즉, 송신기 광학축을 따라 배치되어 있다. 송신기로부터 투사된 광 빔은 튜빙 상에 입사되어 액체의 특성(액체의 불투명 및/또는 액체의 희석 비) 및 라인 내 공기 또는 기포의 유무에 따라서도 반사되거나 또는 투과된다. 2개의 수직으로 배치된 센서들은 수신된 광량을 표시하는 출력을 제공한다. 처리기는 2개의 센서들의 출력들의 조합에 기초하여 라인 내의 공기의 유무를 판정한다. 센서 둘 모두의 출력이 높으면, 처리기는 공기가 라인 내에 있다고 판정하고, 그렇지 않고 2개의 센서들의 출력들 중 하나가 낮으면, 처리기는 공기가 라인 내에 없는 것으로 판정한다. 이러한 구성에 의해, 2개의 센서들의 출력들은 액체 전달 튜빙 내의 공기 또는 기포의 유무를 판정하기 위해 사용되고, 따라서 센서들 및 송신기의 초기 캘리브레이션에 관계없이 신뢰성있는 검출 장치를 제공한다.When optical spacers are present, the materials employed for the optical spacers should have a dielectric constant that matches the tubing material optically. This material is preferably an acrylic resin. In a preferred embodiment, the transmitter projects a beam of light onto the liquid delivery tube, and optical receivers in the form of a pair of sensors arranged perpendicular to each other, such that if a bubble is present in the line, the detector may It operates in the reverse mode to reliably distinguish it from nonexistent cases. One sensor is located at 90 ° from the optical axis of the transmitter and the other sensor is disposed at 180 °, ie along the transmitter optical axis. The light beam projected from the transmitter is incident on the tubing and reflected or transmitted depending on the properties of the liquid (opacity of the liquid and / or the dilution ratio of the liquid) and the presence or absence of air or bubbles in the line. Two vertically arranged sensors provide an output indicative of the amount of light received. The processor determines the presence of air in the line based on the combination of the outputs of the two sensors. If the output of both sensors is high, the processor determines that air is in the line; otherwise, if one of the outputs of the two sensors is low, the processor determines that air is not in the line. By this arrangement, the outputs of the two sensors are used to determine the presence or absence of air or bubbles in the liquid delivery tubing, thus providing a reliable detection device regardless of the initial calibration of the sensors and the transmitter.
제1도는 튜빙 내의 공기를 검출하기 위한 종래의 장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional apparatus for detecting air in tubing.
제2도는 의료 환자에게 정맥 주사액을 공급하기 위한 액체 흐름 시스템의 튜빙 형성부 내에 공기가 존재하는 지를 검출하기 위한 EP-A-0481656에 개시된 장치의 횡단면도.2 is a cross-sectional view of the device disclosed in EP-A-0481656 for detecting the presence of air in the tubing formation of a liquid flow system for supplying an intravenous fluid to a medical patient.
제3도는 하나의 송신기와 한쌍의 센서들이 서로 수직으로 제공된 본 발명에따른 실시예의 구성을 도시한 도면.3 shows the configuration of an embodiment according to the invention in which one transmitter and a pair of sensors are provided perpendicular to one another.
제4도는 제3도에 도시된 센서(20a)의 출력을 도시한 도면.4 shows the output of the sensor 20a shown in FIG.
제5도는 제3도에 도시된 센서(20b)의 출력을 도시한 도면.FIG. 5 shows the output of the sensor 20b shown in FIG.
제6도는 "최상의 캘리브레이션" 경우에서의 표 1에 도시된 값들의 그래프.Figure 6 is a graph of the values shown in Table 1 in the "best calibration" case.
제7도는 "최악의 캘리브레이션" 경우에서의 표 1에 도시된 값들의 그래프.Figure 7 is a graph of the values shown in Table 1 in the "worst calibration" case.
제8도는 제3도의 송신기와 센서들 사이의 관계를 도시한 회로도.8 is a circuit diagram showing the relationship between the transmitter and the sensors of FIG.
양호한 실시예의 설명Description of the preferred embodiment
동일한 참조 번호들이 여러 도면들에서 동일한 또는 대응하는 부품들에 병기되는데, 이제 도면들, 특히 제2도를 참조하면, EP-A-0481656에 개시된 장치는 구멍이 크고 투명한 얇은 벽으로 된 p.v.c. 튜빙(14)이 통과하여 수용될 수 있는 튜빙 수용 통로(13)를 갖는 본체 부재(12)를 포함한다. 튜빙(14)은 3.0mm의 내부 직경과 4.1mm의 외부 직경을 가진다. 통로(13)는 10mm인 직경을 갖는 것이 바람직하다. 통로(13) 내에는 튜빙(14)의 재질과 양호하게 광학적으로 매치하도록 선택된 재질로 된 광 스페이서(15)가 배치된다. 이 경우에 광 스페이서(15)의 물질은 아크릴 수지이다. 튜빙(14)을 둘러싸는 광 스페이서(15)는 튜빙(14)이 통과하기에 충분한 폭의 갭(16)을 위한 공간을 남겨 놓는다. 갭(16)은 유사한 폭의 슬롯(17)과 얼라인되고(도시된 바와 같이) 통로(13)의 상부를 통해 세로로 연장한다. 슬롯(17)과 갭(16)은 튜빙(14)이 제 위치로 용이하게 슬롯되고 사용 후 용이하게 제거될 수 있게 한다. 그 아래와 우측(보이는 바와 같이)으로부터 본체(12)로 각각 연장한 것은 2개의 원통형 통로들(18 및 19)이고, 이들에는 각각 포토트랜지스터 형태의 적외선수신기(20)와 LED의 형태의 적외선 송신기(21)가 각각 배치된다. 원통형 통로들(18, 19)은 서로 직교하고 각각 개구들(22, 23)을 통해 튜빙 수용 통로(13)로 통한다. 통로(13) 내의 개구들(22, 23)의 개구부는 광 스페이서(15)의 외부면에 의해 덮혀진다. 이 특정예에서 수신기와 송신기 개구들(22, 23)은 동일한 직경이 아니다. 송신기 개구(23)의 직경은 수신기 개구(22)의 직경의 반이다.The same reference numerals refer to the same or corresponding parts in the several figures, and now with reference to the figures, in particular in FIG. 2, the device disclosed in EP-A-0481656 shows a p.v.c. The tubing 14 includes a body member 12 having a tubing receiving passage 13 through which the tubing 14 can be received. The tubing 14 has an inner diameter of 3.0 mm and an outer diameter of 4.1 mm. The passage 13 preferably has a diameter of 10 mm. Within the passage 13 is arranged an optical spacer 15 of a material selected to suitably optically match the material of the tubing 14. In this case, the material of the optical spacer 15 is an acrylic resin. The optical spacer 15 surrounding the tubing 14 leaves room for the gap 16 of a width sufficient for the tubing 14 to pass through. The gap 16 is aligned with the slot 17 of similar width (as shown) and extends longitudinally through the top of the passage 13. Slot 17 and gap 16 allow tubing 14 to be easily slotted into place and easily removed after use. Extending from below and to the right (as shown) into the body 12 are two cylindrical passages 18 and 19, each of which has an infrared receiver 20 in the form of a phototransistor and an infrared transmitter in the form of an LED ( 21 are arranged respectively. The cylindrical passages 18, 19 are orthogonal to each other and communicate with the tubing receiving passage 13 through the openings 22, 23, respectively. The openings of the openings 22, 23 in the passage 13 are covered by the outer surface of the optical spacer 15. In this particular example, the receiver and transmitter openings 22, 23 are not the same diameter. The diameter of the transmitter opening 23 is half the diameter of the receiver opening 22.
상술한 구성으로써, 그리고 적외선 송신기(21)용으로 TSTS 7202형 LED를, 적외선 수신기(20)용으로 BPW 77B형을 사용하고, 수신기와 송신기 개구들의 직경들을 각각 3.0 mm와 1.5 mm로 하면, 제1도와 관련하여 앞서 설명된 것에 대응하는 테스트에서는 튜빙(14)을 통과하는 액체가 증류수일 때 0.3 V를, 액체가 반탈지유일때 1.2 V를, 20% 내부 지질 용액일 때 1.2 V를, 공기가 통과할 때 4.0 V를 표시하였다. 제1도에 일반적으로 도시한 구성에서는 (제2도의 튜빙(14)과 같이 치수적으로 비교적 큰 구멍의 얇은 벽으로 된 튜빙을 수용하도록 채택됨) "라인 내 공기" 검출이라는 관점에서 유용하다고 보기엔 공기의 존재에 대한 출력의 변화가 불충분하게 제공되었다.With the above-described configuration, and using the TSTS 7202 type LED for the infrared transmitter 21 and the BPW 77B type for the infrared receiver 20, and the diameters of the receiver and transmitter openings are 3.0 mm and 1.5 mm, respectively, Tests corresponding to those described above with respect to 1 degree show 0.3 V when the liquid passing through the tubing 14 is distilled water, 1.2 V when the liquid is half degreasing milk, 1.2 V when the liquid is 20% internal lipid solution, and 4.0 V was indicated when passing. In the configuration shown generally in FIG. 1 (adopted to accommodate thin-walled tubing with relatively large holes, such as tubing 14 in FIG. 2), it is considered useful in terms of "air in line" detection. Insufficient variations in the output for the presence of yen air were provided.
본 발명의 실시예에 대해 이제부터 제3도를 참조하여 설명하기로 한다. 본 실시예에서 부가 센서(20b)가 센서(20a)와 90°의 각도로 송신기(21)의 세로축을 따라 제공된다. 제3도에 도시된 바와 같이, 예를 들어 TS 7302형의 적외선 LED 송신기(21)는 광 빔을 액체 전달 튜빙(14)에 투사하기 위해 제공된다. 예를 들어 BPW 77형의 포토트랜지스터들(20a, 20b)은 또한 적외선 스펙트럼에서 동작하고 센서(20a)는 송신기로부터 광 빔의 입사 광에 직각인 위치에 제공되고, 센서(20b)는 광 빔 입사 방향에 평행인 경로, 즉 180°각도에 제공된다. 또한, 예를 들어 아크릴계 물질로 된 투명 광 스페이서(15)가, 큰 구멍의 얇은 벽으로 된 튜빙(14)을 홀딩하기 위해 본체 부재(12) 내의 튜빙 수용 통로(13) 내에 제공된다.An embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 3. In this embodiment, the additional sensor 20b is provided along the longitudinal axis of the transmitter 21 at an angle of 90 ° with the sensor 20a. As shown in FIG. 3, an infrared LED transmitter 21 of type TS 7302, for example, is provided for projecting a light beam onto the liquid delivery tubing 14. For example, the phototransistors 20a and 20b of type BPW 77 also operate in the infrared spectrum and the sensor 20a is provided at a position perpendicular to the incident light of the light beam from the transmitter, and the sensor 20b is incident to the light beam. It is provided at a path parallel to the direction, ie at an angle of 180 °. In addition, a transparent optical spacer 15 of, for example, an acrylic material is provided in the tubing receiving passage 13 in the body member 12 to hold the thin walled tubing 14 of the large hole.
송신기와 제1 및 제2 에너지 수신기는 본체 부재를 통해 연장되어 튜빙 수용 통로로 개방된 각각의 통로에 배치된다. 개구들(22, 23, 24)은 각각의 통로가 송신기와 수신기들에 제공되는 튜빙 수용 통로들에 연결되는 것으로 도시되어 있다. 수신기들과 송신기 각각의 개구들은 다른 크기들을 가질 수 있고, 혹은 이들중 2개는 동일한 크기를 갖고 나머지 제3의 소자는 다른 크기를 가질 수 있다. 또한, 송신기 개구는 제1 및 제2 수신기에 의해 광이 수신되는 개구들보다 작은 단면적을 갖는다. 양호한 실시예에서, 개구들은, 송신기가 전송하는 광이 통과하는 개구의 직경이 제1 및 제2 수신기가 튜빙 수용 통로와 통신하는 개구들의 직경들보다 대략 1.5배 큰 원형 단면을 갖는다. 그러나, 본 발명은 개구가 이러한 원형 단면형을 갖는 것에만 제한되지 않는다. 광 스페이서의 적당한 직경은 큰 구멍의 얇은 벽으로 된 튜빙의 외부 직경보다 2 ~ 3 배이다. 튜빙 수용 통로의 양호한 외부 직경은 튜빙의 외부 직경의 거의 2.5 배이다.The transmitter and the first and second energy receivers are disposed in respective passages extending through the body member and open to the tubing receiving passages. The openings 22, 23, 24 are shown as each passage is connected to tubing receiving passages provided to the transmitter and receivers. The openings in each of the receivers and the transmitter may have different sizes, or two of them may have the same size and the other third element may have a different size. Also, the transmitter opening has a smaller cross-sectional area than the openings through which light is received by the first and second receivers. In a preferred embodiment, the openings have a circular cross section in which the diameter of the opening through which the light transmitted by the transmitter passes is approximately 1.5 times larger than the diameters of the openings in which the first and second receivers communicate with the tubing receiving passage. However, the present invention is not limited only to the opening having such a circular cross section. The proper diameter of the optical spacer is two to three times the outer diameter of the thin walled tubing of the large hole. The preferred outer diameter of the tubing receiving passage is almost 2.5 times the outer diameter of the tubing.
제3도에 도시한 송신기와 센서들의 구성으로써, 센서들(20a 및 20b)에 의해 제공된 전압 출력이 제4도 및 제5도에 도시되어 있다. 상술한 바와 같이, 센서(20a)만의 출력을 이용하면, 송신기와 센서의 캘리브레이션 값이 사전설정된 범위 내에 있는 경우 만족한 결과가 제공될 것이다. 그러나, 제7도에 도시된 "최악의 경우"의 캘리브레이션에서는, 도시된 바와 같이, 20% 내부 지질 용액에 대한9/1의 희석비에서의 센서(20a)의 출력은 센서(20a)의 캘리브레이션된 출력, 즉 공기 설정값과 동일하다. 이 공기 설정값은 기포가 라인 내에 존재할 때의 출력과 동일할 수 있기 때문에, (센서(20)만을 사용하는) 제2도에 도시된 장치는 라인 내에 기포가 존재하는 것과 기포가 존재하지 않는 경우를 구별해 낼 수가 없을 것이다. 반면, 제3도에 도시된 장치로는, "최악의 경우"의 캘리브레이션 상황에서도, 검출기는 센서(20a)의 것과는 반대 모드에서 동작하는 제2 센서(20b)의 사용으로 인해 어떤 희석비에서도 기포의 유무를 구별할 수 있을 것이다. 바꾸어 말하면, 예를 들어 약 10/1과 같은 낮은 희석비에서, 센서(20a)의 출력이 높을 때 센서(20b)의 출력은 낮을 것이다. 유사하게, 희석비가 높은 경우, 센서(20a)의 출력이 낮을 때 센서(20b)의 출력은 높을 것이다.With the configuration of the transmitter and sensors shown in FIG. 3, the voltage output provided by the sensors 20a and 20b is shown in FIGS. 4 and 5. As described above, using the output of only the sensor 20a, a satisfactory result will be provided if the calibration values of the transmitter and sensor are within a predetermined range. However, in the “worst case” calibration shown in FIG. 7, as shown, the output of sensor 20a at a dilution ratio of 9/1 to 20% internal lipid solution is calibrated by sensor 20a. Output is equal to the air setpoint. Since this air set point may be the same as the output when bubbles are present in the line, the device shown in FIG. 2 (using sensor 20 only) is the case where there are bubbles in the line and no bubbles are present. You won't be able to tell them apart. On the other hand, with the apparatus shown in FIG. 3, even in a “worst case” calibration situation, the detector bubbles at any dilution ratio due to the use of the second sensor 20b operating in a mode opposite to that of the sensor 20a. Will be able to distinguish between In other words, at low dilution ratios, for example about 10/1, the output of sensor 20b will be low when the output of sensor 20a is high. Similarly, when the dilution ratio is high, the output of the sensor 20b will be high when the output of the sensor 20a is low.
양 센서들에서, 기포가 라인 내에 존재할 때 각 센서의 출력은 높고, 즉 공기 설정 또는 캘리브레이션 값과 동일하다는 것에 주목하여야 한다. 그러므로, 기포가 라인 내에 존재하고, 센서(20a)의 출력이, 기포가 존재할 때의 센서(20a)의 출력과 실질적으로 동일하도록 희석비가 나타나는 상황에서, 센서(20b)의 출력도 높게 되고(3 V) 공기 설정값과 동일하게 될 것이다. 이러한 방식으로 본 발명에 따른 검출기 장치는 기포가 액체 전달 튜빙 내에 실제로 존재할 때를 신뢰성있게 검출할 수 있을 것이다. 한편, 기포가 존재하지 않는 경우, 센서(20a)의 출력은 높으나 센서(20b)의 출력은 낮게 되어 기포가 존재하지 않는다는 것을 표시한다.It should be noted that in both sensors, the output of each sensor is high when air bubbles are present in the line, ie equal to the air setting or calibration value. Therefore, in the situation where bubbles exist in the line and the dilution ratio appears so that the output of the sensor 20a is substantially the same as the output of the sensor 20a when bubbles exist, the output of the sensor 20b is also high (3 V) will be the same as the air setpoint. In this way the detector device according to the invention will be able to reliably detect when bubbles are actually present in the liquid delivery tubing. On the other hand, when no bubbles exist, the output of the sensor 20a is high but the output of the sensor 20b is low, indicating that no bubbles exist.
실험 데이타의 결과가 다음 표에 도시되어 있다.The results of the experimental data are shown in the following table.
표 1Table 1
위의 표 1의 결과는 첨부 도면 제6도 및 제7도에 도식적으로 도시되어 있다. 제6도는 최상의 캘리브레이션 결과, 즉 센서(20a)의 출력이, 공기 설정값, 즉 4.0V에 대해 센서(20a)의 출력과 교차하지 않도록 하는 출력 센서의 캘리브레이션 결과를 도시한 것이다. 그러나, 제7도에 도시한 바와 같이, 최악의 경우의 캘리브레이션에서는 비교적 낮은 희석비에서의 센서(20a)의 출력은 공기 설정값에 대한 센서(20a)의 출력과 동일할 수 있고, 또한 기포가 액체 라인에 존재하는 경우와 동일하다. 그러나, 2개의 센서들을 함께 사용하면, 기포가 존재하지 않는 상황이 쉽게 판정될 수 있다. 왜냐하면 센서(20a)의 출력은, 센서(20b)의 출력이 공기 설정값에 가까운 포인트에서 낮게 될 것이기 때문이다. 반대로 기포가 라인 내에 존재하는 경우, 2개의 센서들(20a 및 20b)은 공기가 라인 내에 존재하지 않는 경우에는 있을 수 없는 고출력을 나타낸다. 그 결과는 다음 표에 요약될 수 있다.The results of Table 1 above are shown schematically in FIGS. 6 and 7 of the accompanying drawings. FIG. 6 shows the best calibration result, i.e., the calibration result of the output sensor so that the output of the sensor 20a does not intersect the output of the sensor 20a for an air set point, i.e. 4.0V. However, as shown in FIG. 7, in the worst case calibration, the output of the sensor 20a at a relatively low dilution ratio may be the same as the output of the sensor 20a relative to the air setpoint, Same as when present in the liquid line. However, using two sensors together, a situation where bubbles are not present can be easily determined. This is because the output of the sensor 20a will be low at the point where the output of the sensor 20b is close to the air set point. In contrast, when bubbles are present in the line, the two sensors 20a and 20b exhibit a high power that cannot be present if no air is present in the line. The results can be summarized in the following table.
표 2TABLE 2
제8도는 제3도의 송신기 및 센서들의 회로 구성도를 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 송신기(21)는 양호한 실시예에서 100Ω인 저항 R1과 직렬로 접속되고, 5V전원과 접지 사이에 접속된다. 또한, 센서(20a)에 의해 수신된 광 빔과 센서(20b)에 의해 수신된 광 빔 사이의 각은 90°이다. 센서들은 서로 직각으로 있고, 따라서 제8도에 도시된 각도는 센서들(20a와 20b) 사이의 실제 각도가 아니다. 센서들(20a, 20b)의 출력 단자들(32, 31)은 각각 200KΩ 가변 저항 R2, R3를 통해 접지에 접속된다. 센서들(20a, 20b)의 출력들은 튜빙(14) 내의 공기의 유무를 판정하고 디스플레이 장치(도시 안됨)에 적절한 신호를 출력하는 처리 장치(33)에 입력된다. 처리 장치(33)는 센서들(20a 및 20b)의 출력들이 둘다 높을 때 제1 신호를, 센서(20a)의 출력이 낮고 센서(20b)의 출력이 높을 때(물 또는 상당히 낮게 희석된 용액을 표시) 제2 신호를, 센서(20b)의 출력이 낮을 때(낮은 희석의 진한 액체를 표시) 제3 신호를 출력한다. 처리 장치(33)는 센서들(20a, 20b)로부터 수신된 출력에 대응하는 적절한 출력 신호를 발생시키도록 프로그램 제어하에서 동작하는 마이크로프로세서를 포함하여 라인 내의 공기의 유무를 표시한다. 따라서, 센서(20a)와 처리 장치(33)는 기체가 튜빙 내에 존재한다고 잘못 검출한 센서(20a)의 오검출을 제거하는 기능을 한다. 대안적으로, 처리 장치(33)는 광 수신기들의 출력들을 수신하여 필요한 출력을 발생하는 별도의 논리 회로를 포함할 수 있다.FIG. 8 shows a circuit diagram of the transmitter and sensors of FIG. As shown, the transmitter 21 is connected in series with a resistor R 1 which is 100Ω in the preferred embodiment, and is connected between a 5V power supply and ground. Further, the angle between the light beam received by the sensor 20a and the light beam received by the sensor 20b is 90 degrees. The sensors are at right angles to each other, so the angle shown in FIG. 8 is not the actual angle between the sensors 20a and 20b. The output terminals 32, 31 of the sensors 20a, 20b are connected to ground via 200KΩ variable resistors R 2 , R 3 , respectively. The outputs of the sensors 20a, 20b are input to a processing device 33 that determines the presence or absence of air in the tubing 14 and outputs an appropriate signal to a display device (not shown). The processing device 33 receives the first signal when the outputs of the sensors 20a and 20b are both high, and when the output of the sensor 20a is low and the output of the sensor 20b is high (water or a solution diluted significantly lower). Indication) The second signal is output when the output of the sensor 20b is low (a low dilution of thick liquid is displayed). The processing device 33 includes a microprocessor operating under program control to generate an appropriate output signal corresponding to the output received from the sensors 20a, 20b to indicate the presence of air in the line. Accordingly, the sensor 20a and the processing device 33 function to eliminate false detection of the sensor 20a which is incorrectly detected that gas is present in the tubing. Alternatively, processing apparatus 33 may include a separate logic circuit that receives the outputs of the optical receivers and generates the required output.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |