KR20210108052A - 전동식 약물주입펌프용 유량 및 버블 측정장치 및 이를 이용한 유량 및 버블 측정방법 - Google Patents

Abstract

전동식 약물주입펌프용 유량 및 버블 측정장치 및 이를 이용한 유량 및 버블 측정방법에서, 상기 유량 및 버블 측정장치는 하부 케이스, 상부 케이스, 가열부 및 온도 센서부를 포함한다. 상기 하부 케이스는 하부 함입부가 형성되며, 상기 하부 함입부를 따라 튜브가 위치하도록 함몰된 연장 함몰부가 형성된다. 상기 상부 케이스는 상기 하부 함입부와 마주하도록 상부 함입부가 형성되며, 상기 하부 케이스와 마주하며 결합되어 상기 튜브를 고정시킨다. 상기 가열부는 상기 하부 함입부에 위치하여 상기 튜브를 통과하는 유체에 열을 제공한다. 상기 온도 센서부는 상기 하부 및 상부 함입부들 각각에 위치하여 상기 튜브를 통과하는 유체의 온도를 측정한다. 상기 튜브는 상기 가열부, 및 상기 온도 센서부 상에 위치한다.

Description

전동식 약물주입펌프용 유량 및 버블 측정장치 및 이를 이용한 유량 및 버블 측정방법{FLOW RATE AND BUBBLE MEASURING APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING FLOW RATE AND BUBBLE USING THE SAME}

본 발명은 유량 및 버블 측정장치 및 이를 이용한 유량 및 버블 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동식 약물 주입기를 통과하는 약물 등의 유체의 유량 또는 유속은 물론 유체에 포함되는 버블을 직접 약물과 접촉하지 않으면서 보다 정밀하고 정확하게 측정할 수 있는 전동식 약물주입펌프용 유량 및 버블 측정장치 및 이를 이용한 유량 및 버블 측정방법에 관한 것이다.

현재까지 개발되어 사용되고 있는 전동식 약물주입기의 경우 CAM 축의 회전으로 약물의 주입량을 계산하는 간접방식의 유량측정방식이 적용되는데, 이러한 간접방식의 유량측정의 경우, 측정에서의 오차나 전동식 약물주입펌프의 약물 주입의 안정성 등의 문제가 발생하고 있다. 또한, 최근에는 전동식 약물주입기에 실제 약물 주입속도를 직접 또는 간접적으로 측정하는 기술이 반드시 구비되도록 FDA 승인에서 요구하고 있어, 이러한 전동식 약물주입기에 대한 보다 정확한 유량측정기술의 개발이 요구되고 있다.

그러나, 실제 약물주입펌프용 유량 측정기술과 관련하여는 많은 기술적 제한이 있으며, 예를 들어, 약물과 비접촉식으로 구현되어야 하며, 주입 튜브 라인에 공통적으로 적용되어야 하며, 센서를 재사용할 수 있어야 하고, 특히, 진통제의 경우 2mL/hr 정도의 유속을 가지도록 매우 저속으로 주입되어야 하기 때문에 유속 측정을 민감하고 정밀하게 수행할 수 있는 측정기술이 필요하다.

이러한 약물주입펌프용 유량 측정기술과 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1682145호에서는 열 신호를 이용하여 정밀유속을 측정하는 기술을 개시하고 있으며, 이러한 열 신호를 이용한 방법은 대표적인 유량 측정기술이라 할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 열 신호를 이용한 측정기술의 경우, 각각의 계측 상황에서의 열전달 상태에 따라 측정가능 구간이나 민감도의 변화가 크며, 이에 따라 측정용액과 직접 접촉하도록 센서를 배열하여야 하는 한계가 있으며, 이는 약물과 비접촉식으로 구현되어야 하는 기술적 제한을 극복하지 못하는 문제를 야기한다.

나아가, 상기 유량의 측정과 함께 유체에 포함되는 버블을 동시에 측정하는 기술도 필요한데, 대한민국 등록특허 제10-1431461호 등에서는 버블 측정을 위한 별도의 버블 측정센서를 구비하는 것을 개시하며, 일본국 등록특허 제5408411호에서는 초음파를 이용한 버블 측정 기술을 개시하고 있다.

이상과 같이, 현재까지는 유량과 함께 버블의 측정을 위해, 버블만을 측정하기 위한 별도의 센서들이 추가로 구비되어야 하며, 이에 따라 설계가 복잡해지고, 제조 단가가 증가하는 등의 문제가 야기된다.

대한민국 등록특허 제10-1682145호 대한민국 등록특허 제10-1431461호 일본국 등록특허 제5408411호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 약물과 비접촉식으로 유량은 물론 버블을 동시에 측정할 수 있으며, 넓은 영역에 대하여 보다 정밀하고 정확하게 유량과 버블을 동시에 측정할 수 있는 전동식 약물주입펌프용 유량 및 버블 측정장치에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 유량 및 버블 측정장치를 이용한 유량 및 버블 측정방법에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 유량 및 버블 측정장치는 하부 케이스, 상부 케이스, 가열부 및 온도 센서부를 포함한다. 상기 하부 케이스는 하부 함입부가 형성되며, 상기 하부 함입부를 따라 튜브가 위치하도록 함몰된 연장 함몰부가 형성된다. 상기 상부 케이스는 상기 하부 함입부와 마주하도록 상부 함입부가 형성되며, 상기 하부 케이스와 마주하며 결합되어 상기 튜브를 고정시킨다. 상기 가열부는 상기 하부 함입부에 위치하여 상기 튜브를 통과하는 유체에 열을 제공한다. 상기 온도 센서부는 상기 하부 및 상부 함입부들 각각에 위치하여 상기 튜브를 통과하는 유체의 온도를 측정한다. 상기 튜브는 상기 가열부, 및 상기 온도 센서부 상에 위치한다.

일 실시예에서, 상기 온도 센서부는, 상기 하부 함입부에 배치되는 제1 온도센서, 및 상기 상부 함입부에 상기 제1 온도센서 및 상기 가열부의 사이에 마주하도록 배치되는 제2 온도센서를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 가열부는, 상기 하부 함입부에, 상기 제1 온도센서에 인접하도록 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 온도센서들의 측정결과를 바탕으로, 상기 유체에 포함되는 버블을 계측하는 제어유닛을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어유닛은, 상기 제1 온도센서의 측정온도 및 상기 제2 온도센서의 측정온도를 획득하는 데이터 획득부, 상기 제1 온도센서의 측정온도와 상기 제2 온도센서의 측정온도의 차이를 연산하는 연산부, 및 상기 연산부의 연산 결과를 바탕으로 상기 유체에 포함되는 버블을 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 하부 및 상부 함입부들의 전단에 위치하며, 상기 튜브를 통과하는 유체로 광을 제공하여, 상기 유체에 포함되는 버블을 계측하는 광학센서부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 광학센서부는, 상기 하부 케이스의 연장 함몰부 상에 위치하며, 상기 튜브로 광을 제공하는 발광부, 및 상기 상부 케이스 상에 상기 발광부와 마주하도록 위치하여, 상기 발광부에서 제공된 광을 수광하는 수광부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 하부 함입부는 복수개가 형성되고, 각각의 하부 함입부마다 위치하는 상기 온도센서부에서의 측정온도를 바탕으로, 상기 튜브를 통과하는 유체의 유량을 계측하는 제어유닛을 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 유량 및 버블 측정방법에서, 초기값이 설정된 유체를 튜브로 유동시킨다. 서로 마주하는 하부 함입부와 상부 함입부에 각각 위치하는 온도 센서부에서 상기 튜브를 통과하는 유체의 온도를 측정한다. 상기 하부 함입부의 온도 센서부에서 측정된 유체의 온도와, 상기 상부 함입부의 온도 센서부에서 측정된 유체의 온도의 차이를 연산한다. 상기 연산된 온도의 차이를 바탕으로, 상기 튜브를 통과하는 유체에 포함되는 버블을 계측한다.

일 실시예에서, 상기 유체를 튜브로 유동시키는 단계에서, 상기 하부 함입부에 배치되는 가열부를 통해 상기 유체가 가열될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 유체를 튜브로 유동시키는 단계 후에, 상기 하부 및 상부 함입부들의 전단에 위치하여 상기 튜브를 통과하는 유체로 광을 제공하여 상기 유체에 포함되는 버블을 계측하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 유체의 온도의 차이를 연산하는 단계에서, 상기 하부 함입부는 복수개가 형성되며, 각각의 하부 함입부마다 위치하는 상기 온도 센서부에서 측정된 유체의 온도의 차이를 추가로 연산할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 유체의 온도 차이를 연산하는 단계 후에, 상기 각각의 하부 함입부마다 위치하는 온도 센서부에서 측정된 유체의 온도 차이에 대한 연산을 바탕으로, 상기 튜브를 통과하는 유체의 유량을 계측하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 유체에 포함되는 버블의 측정을 위해 별도의 초음파 센서나 버블 측정센서를 생략하면서도, 서로 마주하도록 배치되는 온도 센서에서의 유체의 온도 측정결과만을 이용하여 유체에 포함되는 버블을 정확하게 측정할 수 있다.

즉, 가열부에 인접하게 배치되는 온도센서 및 이에 마주하도록 배치되는 온도센서에서의 온도 측정 결과를 바탕으로, 유체에 포함되는 버블을 정확하게 측정할 수 있으므로, 버블을 측정하기 위해 별도의 센서를 구비해야 하는 설계나 구조의 복잡성을 줄일 수 있다.

나아가, 광학 센서부를 통해, 광학을 이용하여 튜브를 통과하는 유체의 버블을 추가로 센싱함으로써, 상기 온도센서만을 이용하여 계측되는 버블 측정의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 버블의 측정 외에, 복수의 하부 함입부들에 각각 배치되는 온도 센서들의 측정 결과를 바탕으로 상기 튜브를 통과하는 유체의 유량도 계측할 수 있으므로, 유량과 버블을 동시에 측정할 수 있는 측정장치를 상대적으로 간단하게 구성할 수 있다.

이 경우, 튜브는 고정식이 아니며 연장 함몰부에 삽입 및 탈착되는 형태로, 다양한 튜브를 통과하는 유체의 유량을 필요에 따라 선택적으로 측정할 수 있어 사용자의 사용성 및 편의성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 약물주입펌프용 유량 및 버블 측정장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 유량 및 버블 측정장치를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 유량 및 버블 측정장치에 약물주입 튜브가 위치하는 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 유량 및 버블 측정장치에 약물주입 튜브가 위치한 상태에서의 유량 및 버블의 유동을 도시한 단면 모식도이다.
도 5는 도 1의 유량 및 버블 측정장치를 이용한 유량 및 버블 측정방법을 도시한 흐름도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 유량 및 버블 측정방법을 통해 획득할 수 있는 온도, 유량 및 버블 정보를 도시한 그래프들이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전동식 약물주입펌프용 유량 및 버블 측정장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 유량 및 버블 측정장치를 도시한 평면도이다. 도 3은 도 1의 유량 및 버블 측정장치에 약물주입 튜브가 위치하는 상태를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 유량 및 버블 측정장치(이하, 측정장치라 함)(10)는 전동식 약물주입펌프의 약물 주입 튜브(20)를 통과하는 유체의 유량 및 유체에 포함되는 버블(bubble)을 측정하는 것으로, 상기 약물 주입 튜브(20)를 통해서는 일반적으로 약물이 통과하게 되므로, 결국 상기 측정장치(10)는 약물의 유량 및 약물에 포함된 버블을 측정하게 된다.

그러나, 상기 측정장치(10)는 그 용도가 약물의 유량 및 버블을 측정하는 것으로 제한되지는 않으며, 다양한 종류의 유체의 유량 및 버블을 측정하기 위해 사용될 수 있다.

이에 따라, 상기 측정장치(10)는, 도시하지는 않았으나, 약물 주입펌프 또는 약물 주입장치 등에 구비될 수도 있으며, 이와 달리, 별도의 장치로 제작되어, 상기 약물 주입펌프 또는 약물 주입장치에 선택적으로 사용될 수도 있다.

보다 구체적으로, 상기 측정장치(10)는 하부 케이스(100), 상부 케이스(200), 연결부(300), 가열부(400), 온도 센서부(500), 광학 센서부(510), 지지부 및 제어유닛(700)을 포함한다.

상기 하부 케이스(100)는 도시된 바와 같은 사각 블록 형상을 가질 수 있으며, 전체적인 외형의 형상은 제한되지는 않는다.

상기 상부 케이스(200) 역시, 도시된 바와 같은 사각 블록 형상을 가질 수 있으며, 전체적으로는 상기 하부 케이스(100)의 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다.

이 경우, 상기 하부 케이스(100)는 상기 상부 케이스(200)와 상기 연결부(300)를 통해 서로 연결되며, 다양한 방법으로 상기 상부 케이스(200)와 서로 결합할 수 있는데, 본 실시예에서는, 도시된 바와 같이, 상기 상부 케이스(200)와 상기 하부 케이스(100)가 상기 연결부(300)를 통해 서로 회전됨으로써 서로 결합되는 것을 예시하였다.

즉, 상기 연결부(300)는 상기 하부 케이스(100)의 일 측부, 및 상기 상부 케이스(200)의 일 측부를 서로 연결하며, 이에 따라 상기 상부 케이스(200)는 상기 하부 케이스(100)에 대하여 회전하여, 상기 상부 케이스(200)의 하면(201)은 상기 하부 케이스(100)의 상면(101)과 서로 접촉하게 된다.

그리하여, 상기 하부 케이스(100)와 상기 상부 케이스(200)가 서로 마주하도록 접촉하게 되어, 사이의 공간에 상기 튜브(20)가 고정되며, 상기 튜브(20)가 고정된 상태에서, 상기 튜브(20)를 통과하는 유체의 유량 및 버블이 계측된다.

한편, 상기 하부 케이스(100)에는 복수의 하부 함입부들이 형성되며, 상기 하부 함입부들은 도시된 바와 같이, 3개로서, 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130)을 포함할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130)은 서로 이격되도록 형성되며, 이에 따라 각각의 하부 함입부들은 서로 분리되어 위치하게 된다.

또한, 상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130) 각각은 상기 하부 케이스(100)의 상면(101)으로부터 내측으로 함입된 형상으로, 이에 따라 소정의 공간을 형성하게 된다.

그리하여, 상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130) 각각에 의해 형성되는 공간에는 후술되는 상기 온도 센서부(500), 상기 가열부(400) 및 상기 지지부가 위치하게 된다.

이 경우, 상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130) 각각은 평면상에서 관측하였을 때, 사각형 형상을 가지는 것을 예시하였으나, 이에 제한되지는 않으며 원형이나, 마름모 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 하부 케이스(100) 상에는, 연장 함몰부(140)가 형성된다.

상기 연장 함몰부(140)는, 상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130)을 서로 연결하면서 직선 형태로 연장되어 형성되는 것으로, 상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130)과 마찬가지로, 상기 하부 케이스(100)의 상면(101)으로부터 내측으로 함입된 형상을 가지게 된다.

상기 연장 함몰부(140)에는 상기 튜브(20)가 삽입 및 고정되는 것으로, 상기 튜브(20)의 단면이 원형 형상을 가진다면, 상기 연장 함몰부(140)는 라운드된 형상으로 형성됨으로써, 상기 튜브(20)가 적절히 삽입될 수 있도록 형성된다.

이 경우, 상기 튜브(20)의 단면의 크기를 고려하여, 상기 라운드된 형상의 곡률이나 직경 등을 설계할 수 있다. 한편, 상기 튜브(20)는 대체로 유연성 재료로 형성되므로, 상기 연장 함몰부(140)의 크기나 형상이 상기 튜브(20)의 크기나 형상과 반드시 동일할 필요는 없으나, 상기 튜브(20)가 삽입되어 고정될 수 있을 정도의 크기와 형상으로 형성되는 것이 필요하다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 튜브(20)를 통과하는 유체는 직선 방향으로 흐르는 상태에서 온도를 측정하는 것이 온도 측정의 정확성을 보다 향상시킬 수 있으므로, 상기 연장 함몰부(140)는 일직선으로 연장되어 상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130)을 통과하며 형성될 수 있다.

다만, 실시예에 따라, 상기 튜브(20)가 소정의 곡선 형상을 가진다면, 이에 부합하도록 상기 연장 함몰부(140)도 곡선 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130)은 상기 곡선 형상으로 연장되는 연장 함몰부(140)와 중첩되도록 배치될 수 있다.

상기 가열부(400)는 상기 제2 하부 함입부(120)에 위치하며, 가열 소자를 포함하여 열을 발생시키고, 이렇게 발생된 열은 상기 튜브(20)를 통과하는 유체를 가열하게 된다.

이 경우, 상기 가열부(400)는 스스로 열을 발생하는 가열 소자일 수도 있으며, 외부로부터 전기 에너지나 열 에너지를 공급받아 열을 발생 또는 제공하는 가열 소자일 수도 있다.

또한, 상기 가열부(400)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 연장 함몰부(140)가 연장되는 라인(line) 상에 정렬됨으로써, 실질적으로 상기 튜브(20)의 하면에 접촉하도록 위치하게 된다. 그리하여, 상기 가열부(400)로부터 발생되는 열은 외부로의 손실이 최소화되면서 상기 튜브(20)를 통해 상기 유체로 효과적으로 전달된다.

이렇게 상기 가열부(400)를 통해 제공되는 열에 의해, 상기 튜브(20)를 통과하는 유체는 가열되며, 유체의 온도는 상승하게 된다.

상기 상부 케이스(200)는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 하부 케이스(100)와 결합되는 것으로, 상기 상부 케이스(200)의 하면(201)에는 상부 함입부(220)가 형성된다.

상기 상부 함입부(220)는 앞서 설명한 상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130) 각각과 유사하게, 상기 상부 케이스(200)의 하면(201)으로부터 내측으로 함입된 형상으로, 이에 따라 소정의 공간을 형성하게 된다.

그리하여, 상기 상부 함입부(220)에 의해 형성되는 공간에는 후술되는 상기 온도 센서부(500)가 위치하게 된다.

이 경우, 상기 상부 함입부들(220) 역시, 평면상에서 관측하였을 때, 사각형 형상을 가지는 것을 예시하였으나, 이에 제한되지는 않으며 원형이나, 마름모 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 상부 케이스(200)의 하면(201) 상에는, 추가 함몰부(210)가 형성될 수 있다.

상기 추가 함몰부(210)는, 상기 상부 함입부(220)를 통과하면서 상기 연장 함몰부(140)와 마주하여 직선 형태로 연장되어 형성되는 것으로, 상기 상부 케이스(200)의 하면(201)으로부터 내측으로 함입된 형상을 가지게 된다.

상기 추가 함몰부(210)에는 상기 튜브(20)가 삽입 및 고정되는 것으로, 상기 튜브(20)의 단면이 원형 형상을 가진다면, 상기 추가 함몰부(210)는 라운드된 형상으로 형성됨으로써, 상기 튜브(20)가 적절히 삽입될 수 있도록 형성된다.

이 경우, 상기 튜브(20)의 단면의 크기를 고려하여, 상기 라운드된 형상의 곡률이나 직경 등을 설계할 수 있다. 한편, 상기 튜브(20)는 대체로 유연성 재료로 형성되므로, 상기 추가 함몰부(210)의 크기나 형상이 상기 튜브(20)의 크기나 형상과 반드시 동일할 필요는 없으나, 상기 튜브(20)가 삽입되어 고정될 수 있을 정도의 크기와 형상으로 형성되는 것이 필요하다.

이상과 같이, 상기 추가 함몰부(210)는 상기 연장 함몰부(140)와 함께, 각각 상기 튜브(20)의 상면 및 하면에 접촉하면서, 상기 튜브(20)를 상기 하부 케이스(100) 및 상기 상부 케이스(200) 사이에 고정시킨다.

상기 온도 센서부(500)는 복수의 제1 내지 제4 온도 센서들(501, 502, 503, 504)을 포함하며, 각각의 온도 센서들은 상기 튜브(20)를 통과하는 유체의 온도를 측정하게 된다.

상기 제1 온도 센서(501)는 상기 제1 하부 함입부(110)에 위치하며, 상기 제2 온도 센서(502)는 상기 제2 하부 함입부(120)에 위치하며, 상기 제3 온도 센서(503)는 상기 상부 함입부(220)에 위치하며, 상기 제4 온도 센서(504)는 상기 제3 하부 함입부(130)에 위치한다.

이 경우, 상기 제1 온도 센서(501) 및 상기 제4 온도 센서(504)는 각각 상기 제1 하부 함입부(110) 및 상기 제3 하부 함입부(130)의 중앙부에 위치할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제3 온도 센서(503)도 상기 상부 함입부(220)의 중앙부에 위치할 수 있다.

다만, 상기 제2 하부 함입부(120)에는 상기 가열부(400)가 동시에 위치하므로, 상기 제2 온도 센서(502) 및 상기 가열부(400)가 소정거리 이격되도록 상기 제2 하부 함입부(120)의 양 측에 각각 위치하게 된다.

이에 따라, 상기 제3 온도 센서(503)는 상기 제2 온도 센서(502)와 상기 가열부(400)의 사이의 공간과 마주하도록 배치될 수 있다.

이 경우, 상기 제2 온도 센서(502) 및 상기 가열부(400)의 이격 거리는 다양하게 설정될 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제4 온도 센서들(501, 502, 503, 504)은, 상기 가열부(400)와 마찬가지로, 상기 연장 함몰부(140) 및 상기 추가 함몰부(210)가 연장되는 라인 상에 각각 정렬됨으로써, 실질적으로 상기 튜브(20)의 하면 또는 상면에 접촉하도록 위치하게 된다. 그리하여, 상기 제1 내지 제4 온도 센서들(501, 502, 503, 504) 각각은 상기 튜브(20)를 통과하는 유체의 온도를 보다 정확하게 측정할 수 있다.

상기 튜브(20)를 통과하는 유체가 도 1에서, 상기 제1 하부 함입부(110)로부터 상기 제3 하부 함입부(130)를 향하는 방향으로 유동된다면, 상기 제1 온도 센서(501)는 상기 튜브(20)로 인입되는 유체의 초기 온도를 측정하게 된다.

즉, 상기 제1 온도 센서(501)에서 측정되는 유체의 온도는, 기준 온도로 정의될 수 있다.

이와 달리, 상기 제4 온도 센서(504)는 상기 유량 및 버블 측정장치(10)를 통과하여 유출되는 유체의 온도를 측정하는 것으로, 상기 가열부(400)에 의해 가열되어 상기 튜브(20)로부터 인출되는 유체의 온도를 측정하게 된다.

한편, 상기 제2 온도 센서(502)는 상기 가열부(400)에 인접하게 위치하되, 상기 가열부(400)에 의해 가열되기 전의 유체의 온도를 측정하는 것이지만, 상기 가열부(400)에 인접하게 위치함으로 상기 제1 온도 센서(501)에서 측정되는 유체의 온도보다는 높은 온도가 계측될 수 있다.

즉, 상기 제2 온도 센서(502)에 의해서는, 상기 제1 온도 센서(501)에서 측정되는 유체의 온도보다는 높은 온도가 측정되지만, 상기 튜브(20)를 통과하는 유체의 유량이 증가하게 되면 상기 가열부(400)에 의한 가열 효과가 감소하게 되며, 이에 따라 상기 제2 온도 센서(502)에 의해 측정되는 온도는 유체의 유량이 증가하기 전에 측정되었던 온도보다 감소할 수 있다.

따라서, 상기 제2 온도 센서(502)를 통해서 측정되는 유체의 온도는, 상기 튜브(20)를 통해 유체가 지속적으로 공급되어 유체의 유량이 지속적으로 증가한다면, 지속적으로 감소하게 된다.

나아가, 상기 제2 온도 센서(502)를 통해 측정되는 유체의 온도는, 후술되는 상기 제3 온도 센서(503)를 통해 측정되는 유체의 온도와의 사이에서, 상기 유체에 버블이 포함되는 경우 이를 계측할 수 있다.

즉, 상기 유체에 버블이 포함되어, 상기 버블이 상기 제2 온도 센서(502)를 통과하는 경우, 상기 가열부(400)에서 발생된 열은 유체가 아닌 공기로 전달되는 것으로, 공기로의 열전달이 유체로의 열전달보다 크므로(즉, 공기의 비열이 유체의 비열보다 매우 작기 때문에), 상기 제2 온도 센서(502)의 온도가 급격하게 증가할 수 있다.

이는, 상기 제3 온도 센서(503)에서도 동일하여, 상기 유체에 버블이 포함되는 경우, 상기 가열부(400)에서 발생된 열이 유체가 아닌 공기로 전달되므로, 상기 제3 온도 센서(503)의 온도가 급격하게 증가할 수 있다.

따라서, 상기 제2 온도 센서(502) 및 상기 제3 온도 센서(503)의 온도의 변화를 바탕으로 상기 유체에 버블이 포함되었는지의 여부를 판단할 수 있으며, 상기 온도 변화의 크기 또는 온도 변화의 시간 등을 바탕으로, 상기 유체에 포함되는 버블의 양도 판단할 수 있다.

나아가, 상기 제4 온도 센서(504)의 경우, 버블이 포함된 유체의 경우, 유체로 제공된 가열부(400)의 열이 감소하게 되므로(즉, 공기의 비열이 유체의 비열보다 매우 작아 버블로 제공된 열은 빨리 냉각됨), 상대적으로 상기 제4 온도 센서(504)에서 측정되는 온도는 감소하게 된다.

이러한, 유체에 포함된 버블의 판단 방법에 대하여는 후술한다.

이상과 같이, 상기 제1 온도 센서(501)의 측정값은 기준 온도로 정의될 수 있고, 상기 제2 온도 센서(502)에서의 측정값은 유량의 증가에 따른 상기 가열부(400)의 온도가 감소하는 정도 및 상기 유체에 포함되는 버블에 따라 온도가 증가하는 상태를 나타낼 수 있고, 상기 제3 온도 센서(503)에서의 측정값 역시 상기 유체에 포함되는 버블에 따라 온도가 증가하는 상태를 나타낼 수 있으며, 상기 제4 온도 센서(504)에서의 측정값은 상기 유체의 온도 상승 현상 또는 버블에 따른 온도 하강 현상을 나타내게 된다.

상기 광학 센서부(510)는 상기 유체에 포함되는 버블(25, 도 4 참조)을 광학을 이용하에 센싱하는 것으로, 발광부(511) 및 수광부(512)를 포함한다.

상기 발광부(511)는 예를 들어, 상기 하부 케이스(100)에 구비될 수 있으며, 상기 수광부(512)는 상기 발광부(511)와 마주하도록 상기 상부 케이스(200)에 구비될 수 있다.

이와 달리, 상기 발광부(511)가 상기 상부 케이스(200)에 구비되고, 상기 수광부(512)가 상기 하부 케이스(100)에 구비될 수도 있다. 이하에서는, 상기 발광부(511)가 상기 하부 케이스(100)에 구비되는 것을 예를 들어 설명한다.

상기 발광부(511)는 상기 제1 하부 함입부(110) 및 상기 제2 하부 함입부(120)의 사이에 위치하며, 상기 수광부(512)는 상기 발광부(511)에 마주하도록 배치되므로, 상기 상부 함입부(220)의 앞단에 위치하게 된다.

이 경우, 상기 발광부(511)는 상기 튜브(20)를 통과하는 유체로 광을 직접 제공하는 것으로, 상기 튜브(20)가 위치하는 상기 연장 함몰부(140) 상에 위치하여야 한다.

마찬가지로, 상기 수광부(512)도 상기 튜브(20)를 관통한 상기 광을 수신하는 것으로, 상기 튜브(20)가 위치하는 상기 추가 함몰부(210) 상에 위치하여야 한다.

상기 발광부(511)는, 상기 수광부(512)가 센싱할 수 있는 광을 제공하면 충분한 것으로, 예를 들어 발광 다이오드(light emitting diode, LED)일 수 있으며, 상기 수광부(512)는 상기 광을 센싱하는 LED 수광 소자일 수 있다.

이에 따라, 상기 발광부(511)에서 제공되는 광은, 상기 튜브(20) 및 상기 튜브(20)를 유동하는 유체를 관통하여 상기 수광부(512)로 제공되는데, 상기 유체 상에 버블(25)이 존재하게 되면, 상기 수광부(512)에서 수광되는 광의 세기가 변화하게 된다.

이를 통해, 상기 광학 센서부(510)에서는 상기 유체에 버블(25)이 포함되는 지의 여부, 또는 상기 버블(25)의 양에 대하여 계측할 수 있다.

한편, 상기 광학 센서부(510)는 상기 제2 온도센서(502) 및 상기 제3 온도센서(503)보다 전단에 위치하게 되므로, 상기 제2 및 제3 온도센서들(502, 503)을 통해 상기 버블(25)에 대하여 계측하기 전에 미리 상기 버블(25)에 대하여 계측을 수행할 수 있다.

이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 광학 센서부(510)를 통해 선행적으로 상기 유체에 포함되는 버블(25)을 계측한 후, 상기 온도 센서부(500)를 통해 상기 버블(25)에 대한 재확인을 수행하게 되며, 이에 따라, 상기 유체에 포함되는 버블(25)에 대한 계측의 정확성 및 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 하부 케이스(100)의 양 모서리에는 하부 결합부(150)가 형성되며, 상기 상부 케이스(200)의 양 모서리에도 상기 하부 결합부(150)에 대응되는 부분에 상부 결합부(240)가 형성될 수 있다.

그리하여, 상기 하부 케이스(100)와 상기 상부 케이스(200)가 서로 마주하며 결합되는 경우, 상기 하부 결합부(150)는 상기 상부 결합부(240)와 서로 결합될 수 있다.

이 경우, 상기 하부 결합부(150)와 상기 상부 결합부(240)는 예를 들어, 영구 자석으로, 서로 자력으로 결합될 수 있다.

상기 지지부(601, 602, 603)는 상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130)에 구비되며, 각각의 하부 함입부들에, 도 2에 도시된 바와 같이 복수개가 구비될 수 있다.

도시하지는 않았으나, 상기 상부 케이스(200)의 하면(201) 상에는, 상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130)에 마주하는 위치에, 돌출되는 돌출부들이 형성될 수 있으며, 상기 돌출부들에 의해 상기 제1 내지 제3 하부 함입부들(110, 120, 130)과 상기 상부 함입부(220)가 서로 정확하게 정렬될 수 있다.

그리하여, 이와 같이, 상기 돌출부들이 형성되는 경우, 상기 지지부(601, 602, 603)에 의해 상기 돌출부들의 위치를 지지함으로써, 상기 상부 케이스(200) 및 상기 하부 케이스(100)의 결합시의 결합 위치를 정확하게 제어할 수 있다.

그리하여, 상기 돌출부들에 의해 상기 튜브(20)가 과도하게 압착되어 내부를 통과하는 유체의 흐름이 방해되거나 상기 튜브(20)에 손상이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

상기 제어유닛(700)은 상기 유량 및 버블 측정장치(10)의 동작을 제어하는 것으로, 구체적으로는, 데이터 획득부(710), 연산부(720) 및 판단부(730)를 포함한다.

물론, 도시하지는 않았으나, 상기 제어유닛(700)은 초기 설정부를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 초기 설정부는, 상기 튜브(20)를 통과하는 유체의 유량에 대한 정보, 및 이를 바탕으로 상기 온도 센서부(500) 및 상기 광학 센서부(510)에 대한 초기 설정값을 설정할 수 있다.

상기 데이터 획득부(710)는, 상기 광학 센서부(510)를 통해 계측되는 센싱 데이터, 및 상기 온도 센서부(500)를 통해 계측되는 센싱 데이터를 획득하며, 이렇게 획득된 센싱 데이터는 상기 연산부(720)로 제공된다.

상기 연산부(720)는 상기 데이터 획득부(710)를 통해 획득된 센싱 데이터를 바탕으로, 상기 판단부(730)에서의 유체의 유량 및 버블을 판단하기 위한 데이터로 연산을 수행한다.

예를 들어, 상기 온도 센서부(500)에서는, 상기 제1 내지 제4 온도센서들(501, 502, 503, 504) 각각에서 온도(T1, T2, T3, T4)를 센싱하므로, 이렇게 센싱된 온도들에 대한 연산을 수행한다.

특히, 본 실시예에서, 상기 유체에 포함되는 버블을 판단하기 위해서는 상기 제2 온도(T2)와 상기 제3 온도(T3)의 차이를 연산해야 하므로, 상기 연산부(720)에서는 이러한 연산을 수행한다.

나아가, 상기 광학 센서부(510)에서 획득되는 센싱 데이터를 변환 또는 연산하여 광학 데이터를 획득할 수 있다.

한편, 상기 유체의 유량을 판단하기 위해서는, 상기 온도 센서부(500)에서 센싱된 각각의 온도들(T1, T2, T3, T4)을 입력값으로, 소정의 유량 판단 적용식을 적용하여, 소정의 연산을 수행하여야 하는데, 상기 연산부(720)에서는 상기 유량 판단 적용식을 바탕으로 소정의 연산을 수행할 수 있다.

그리하여, 상기 연산부(720)에서 연산된 연산 결과를 바탕으로, 상기 판단부(730)에서는, 상기 튜브(20)를 통과하는 유체의 유량을 판단하거나, 또는 상기 유체에 버블(25)이 포함되는가의 여부, 나아가 상기 버블(25)의 양을 판단할 수 있다.

특히, 상기 판단부(730)에서 상기 버블(25)에 대하여 판단하는 방법에 대하여는 상세하게 후술한다.

도 4는 도 1의 유량 및 버블 측정장치에 약물주입 튜브가 위치한 상태에서의 유량 및 버블의 유동을 도시한 단면 모식도이다.

도 4를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 상부 케이스(200)가 상기 하부 케이스(100)와 서로 결합되는 상태에서, 상기 연장 함몰부(140) 및 상기 추가 함몰부(210)의 사이에 상기 튜브(20)가 위치하게 된다.

이에 따라, 상기 튜브(20)를 따라 유체가 유동하는 방향을 기준으로, 상기 튜브(20)의 하면에는, 제1 온도센서(501), 발광부(511), 제2 온도센서(502), 가열부(400) 및 제4 온도센서(504)가 정렬되며, 상기 튜브(20)의 상면에는, 수광부(512) 및 제3 온도센서(503)가 위치하게 된다.

이 경우, 상기 수광부(512)는 상기 발광부(511)와 서로 마주하도록 배치되며, 상기 제3 온도센서(503)는, 상기 제2 온도센서(502) 및 상기 가열부(400)의 사이에 위치하게 된다.

그리하여, 상기 가열부(400)는 상기 튜브(20)를 통과하는 유체에 대한 가열을 수행하게 되며, 상기 가열부(400)의 가열에 따라, 상기 튜브의 각각의 위치에서 상기 제1 내지 제4 온도센서들(501, 502, 503, 504)에 의해 제1 내지 제4 온도들(T1, T2, T3, T4)이 센싱된다.

또한, 상기 발광부(511)에서 발광되는 광은 상기 유체를 통과하여 상기 수광부(512)로 수광된다.

이상과 같이, 상기 온도 센서부(500) 및 상기 광학 센서부(510)를 통한 상기 유체에 대한 센싱에서, 상기 튜브(20)를 통과하는 유체에 버블(25)이 포함되는 경우, 상기 온도 센서부(500) 및 상기 광학 센서부(510)에서의 센싱 결과가 크게 변화하게 되며, 이를 통해 상기 버블(25)의 존재 또는 상기 버블(25)의 양을 측정하게 된다.

물론, 상기 온도 센서부(500)에서의 센싱된 온도에 대하여 소정의 유량 적용식을 적용함으로써, 상기 튜브(20)를 통과하는 유체의 유량을 측정할 수 있음은 이미 설명한 바와 같다.

그리하여, 본 실시예의 경우, 상기 튜브(20)를 통과하는 유체의 유량은 물론 유체에 포함되는 버블(25)에 대하여도 계측이 가능하게 된다.

나아가, 본 실시예의 경우, 상기 튜브(20)의 내측에 온도 센서부 및 가열부가 유체와 직접 접촉하여 온도를 측정하거나 가열하는 것이 아니므로 상대적으로 가열 효과나 측정의 정확성이 저하될 수 있는 문제를 해결하기 위해, 상기와 같이 상기 튜브(20)에 온도 센서부 및 가열부가 직접 접촉하도록 하여, 가열 효과 및 온도 측정의 결과의 정확성을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 광학 센서부, 온도 센서부 및 가열부가 유체와 직접 접촉되지 않으므로, 유체가 특히 약물 등인 경우 약물의 오염을 방지하면서도, 광학 센서부, 온도 센서부 및 가열부에 대한 재사용을 수행할 수 있어 사용성 및 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.

이하에서는, 상기 유량 및 버블 측정장치(10)를 이용한 유량 및 버블 측정방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 5는 도 1의 유량 및 버블 측정장치를 이용한 유량 및 버블 측정방법을 도시한 흐름도이다. 도 6a 및 도 6b는 도 5의 유량 및 버블 측정방법을 통해 획득할 수 있는 온도, 유량 및 버블 정보를 도시한 그래프들이다.

한편, 상기 도 6a는 서로 다른 4가지의 유량(4mL/hr, 3mL/hr, 2mL/hr, 1mL/hr)을 가지는 유체를 상기 튜브(20)를 통과시키고, 상기 유체에 소정의 버블(25)이 포함되는 경우, 상기 온도 센서부(500) 및 상기 광학 센서부(510)를 통해 획득되는 온도 데이터(temperature, ℃) 및 광학 데이터(mV)를 예시한 그래프이다.

또한, 도 6b는 도 6a의 유체에 대하여, 상기 광학 센서부(510)를 통해 획득되는 광학 데이터와, 상기 제2 및 제3 온도센서들(502, 503)에서 획득된 온도들(T2, T3)의 온도차(T2-T3)를 연산한 결과를 동시에 도시한 그래프이다.

도 5를 참조하면, 상기 유량 및 버블 측정방법에 있어서는, 우선, 상기 튜브(20)로 유체의 유동을 시작한다(단계 S10).

이 경우, 상기 튜브(20)로 유동되는 유체 및 제어값은, 초기값으로 기 설정된 것으로, 예를 들어, 상기 유체의 초기 유량(flow rate), 상기 제1 내지 제4 온도센서들(501, 502, 503, 504)의 초기값, 상기 광학 센서부(510)의 센싱값은 모두 0(zero)으로 설정될 수 있다.

이와 같이, 관련 초기값이 설정된 이후, 상기 튜브(20)의 내측으로 유체가 통과하여 유동이 시작된다.

한편, 도시하지는 않았으나, 상기 유체의 유동을 제어하는 별도의 동작부가 구비될 수 있으며, 상기 동작부는, 상기 유체의 유동을 유도하는 펌프를 동작시키거나, 차단된 튜브를 개방하는 동작을 수행함으로써, 상기 유체의 유동을 유도할 수 있다.

이 후, 도 5를 참조하면, 상기 광학 센서부(510)에서, 상기 튜브(20)를 통과하는 유체에 광을 제공하고, 상기 유체를 통과한 광을 수광하는, 광학 센싱을 수행한다(단계 S20).

이 경우, 상기 광학 센서부(510)에서의 상기 광학 센싱 결과는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 데이터 획득부(710)를 통해 센싱 데이터가 획득된 이후, 상기 연산부(720) 및 상기 판단부(730)를 통해, 최종적으로 상기 유체에 버블(25)이 포함되는 가의 여부, 또는 상기 버블(25)의 양에 대하여 판단된다(단계 S60).

보다 구체적으로, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 4가지의 서로 다른 유량을 갖는 유체가 상기 튜브(20)를 통과하는 경우, 상기 유체에 소정의 버블(25)이 포함된다면, 상기 버블(25)이 상기 광학 센서부(510)를 통과하는 경우, 상기 센싱되는 광학 데이터가 급격하게 감소하는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 상기 판단부(730)에서는, 이러한 광학 센싱 데이터의 급격한 감소를 바탕으로, 상기 유체에 버블(25)이 포함되었는지의 여부를 판단할 수 있다.

나아가, 도시하지는 않았으나, 상기 광학 센싱 데이터의 감소되는 양, 또는 감소상태가 유지되는 시간 등을 바탕으로, 상기 유체에 포함되는 버블(25)의 양에 대하여도 판단할 수 있다.

이상과 같이, 상기 광학 센서부(510)를 통한, 광학 센싱 결과로부터 상기 버블(25)에 대하여 계측하는 것은 별개로 하고, 상기 온도 센서부(500)에서는 각각의 온도센서들이 위치한 위치에서의 상기 유체의 온도를 측정한다(단계 S30).

즉, 상기 제1 내지 제4 온도센서들(501, 502, 503, 504)이 도 4에 도시된 위치에서, 상기 유체의 제1 내지 제4 온도들(T1, T2, T3, T4)을 각각 센싱한다.

이후, 상기 온도 센서부(500)에서 센싱된 측정 결과는 상기 데이터 획득부(710)로 제공된 후, 상기 연산부(720)에서, 유체의 유량 또는 버블을 계측하기 위해 소정의 연산을 수행한다(단계 S40).

예를 들어, 상기 유체에 포함되는 버블(25)을 계측하기 위해, 상기 연산부(720)에서는 상기 제2 온도(T2)와 상기 제3 온도(T3)의 차이를 연산할 수 있다.

즉, 도 6a에 도시된 그래프에서 확인되는 바와 같이, 제2 온도센서(502)에서 측정된 유체의 온도인 제2 온도(T2), 및 제3 온도센서(503)에서 측정된 유체의 온도인 제3 온도(T3)의 측정 결과를 바탕으로, 상기 연산부(720)에서는 상기 두 온도의 온도차이(T2-T3)를 연산할 수 있으며, 이렇게 연산된 결과는 도 6b에 예시된 바와 같다.

도 6a에서 확인되는 바와 같이, 제2 온도(T2)도 버블(25)이 상기 제2 온도센서(502)를 통과하는 경우(A), 급격하게 상승하는 것을 확인할 수 있으며, 제3 온도(T3)도 버블(25)이 상기 제3 온도센서(503)를 통과하는 경우(A), 급격하게 상승하는 것을 확인할 수 있다.

이는, 앞서 설명한 바와 같이, 버블(25)은 결국 공기에 해당되는 것으로, 유체보다 공기의 비열이 매우 작으므로, 상기 가열부(400)에서의 열 제공에 따른 버블(25)의 온도가 급격하게 상승하는 결과이다.

또한, 도 6a에서 확인되는 바와 같이, 상기 제2 온도센서(502)를 통과하기 전에 상기 버블(25)은 상기 광학 센서부(510)를 통과한 것으로, 상기 제2 온도센서(502)에서의 온도의 급격한 상승이 센싱되기 전에, 상기 광학 센서부(510)에서의 광학 데이터의 급격한 감소를 확인할 수 있다.

따라서, 상기 버블(25)이 상기 광학 센서부(510)를 통과한 이후, 상기 제2 온도센서(502) 및 상기 제3 온도센서(503)를 차례로 통과하는 것을 확인할 수 있다.

다만, 도 6a에서는, 상기 버블(25)이 통과하는 영역(A)이 발생하기 전에, 즉, 각각의 서로 다른 유량을 상기 튜브(20)로 통과시키기 시작하는 지점(B)에서, 상기 제2 온도(T2) 및 제3 온도(T3)가 급격하게 상승하는 것을 추가로 확인할 수 있는데, 이는, 상기 튜브(20)의 내측으로 유체를 초기에 제공하는 경우 급격한 유체의 공급에 따라 온도가 상승하기 때문이다.

즉, 이러한 도 6a의 그래프 상에서의 온도가 상승하는 것은, 상기 유체에 버블(25)이 포함되기 때문이 아니다.

그러나, 도 6a의 그래프에서의 상기 제2 온도(T2) 및 상기 제3 온도(T3)의 변화만으로는, 상기 버블(25)이 통과하기 때문에 발생하는 온도의 상승(A)인지, 상기 튜브(20)의 내측으로 유체의 제공에 따른 온도의 상승(B)인지를 명확하게 구분하기는 쉽지 않다.

따라서, 상기 제2 온도(T2)와 상기 제3 온도(T3)의 차이인 온도차를 연산할 필요가 있으며, 이렇게 연산된 결과가 도 6b에 도시된 바와 같다.

즉, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 제2 온도와 상기 제3 온도의 차이(T2-T3)를 연산한 결과를 확인하건대, 상기 버블(25)이 통과하는 경우, 상기 온도차가 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 이러한 온도차의 급격한 증가는 상기 광학 센서부(510)에서 계측된 광학 데이터가 급격하게 감소한 이후 바로 발생하는 것을 확인할 수 있다.

나아가, 상기 온도차의 급격한 증가는, 상기 버블(25)이 통과하는 구간을 제외하고는 별도로 발생하지 않음을 확인할 수 있으며, 이에 따라, 도 6b에 도시된 상기 온도차의 결과를 통해서는, 상기 버블(25)이 통과하는 것에 대한 정확한 판단이 가능하게 된다.

즉, 상기 판단부(730)에서는, 이상과 같이, 상기 제2 온도와 상기 제3 온도의 온도차(T2-T3)를 바탕으로, 상기 유체에 버블(25)이 포함되는가의 여부를 판단하여, 버블을 계측할 수 있다(단계 S60).

나아가, 도시하지는 않았으나, 상기 온도차(T2-T3)의 크기 또는 상기 온도차(T2-T3)의 지속 시간을 바탕으로 상기 유체에 포함되는 버블(25)의 양도 판단할 수 있다.

이상과 같이, 상기 온도차에 대한 연산만을 통해, 상기 유체에 포함되는 버블(25)에 대한 계측을 용이하게 수행할 수 있다.

한편, 본 실시예의 경우, 상기 연산부(720)에서는, 상기 센싱된 각 온도센서들에서의 센싱 온도들(T1, T2, T3, T4)의 추가적인 연산을 수행할 수 있으며(단계 S40), 이러한 연산 결과를 바탕으로, 상기 판단부(730)에서는 상기 튜브(20)를 통과하는 유체의 유량을 계측할 수 있다(단계 S50).

이 경우, 상기 연산부(720)에서는, 상기 유량을 계측하기 위해 필요한 센싱 온도들 사이의 기 설정된 적용식을 바탕으로, 연산을 수행할 수 있으며, 상기 판단부(730)에서는 상기 적용식을 통해 도출된 연산 결과값을 바탕으로, 상기 유체의 유량을 판단할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 유체에 포함되는 버블의 측정을 위해 별도의 초음파 센서나 버블 측정센서를 생략하면서도, 서로 마주하도록 배치되는 온도 센서에서의 유체의 온도 측정결과만을 이용하여 유체에 포함되는 버블을 정확하게 측정할 수 있다.

즉, 가열부에 인접하게 배치되는 온도센서 및 이에 마주하도록 배치되는 온도센서에서의 온도 측정 결과를 바탕으로, 유체에 포함되는 버블을 정확하게 측정할 수 있으므로, 버블을 측정하기 위해 별도의 센서를 구비해야 하는 설계나 구조의 복잡성을 줄일 수 있다.

나아가, 광학 센서부를 통해, 광학을 이용하여 튜브를 통과하는 유체의 버블을 추가로 센싱함으로써, 상기 온도센서만을 이용하여 계측되는 버블 측정의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 버블의 측정 외에, 복수의 하부 함입부들에 각각 배치되는 온도 센서들의 측정 결과를 바탕으로 상기 튜브를 통과하는 유체의 유량도 계측할 수 있으므로, 유량과 버블을 동시에 측정할 수 있는 측정장치를 상대적으로 간단하게 구성할 수 있다.

이 경우, 튜브는 고정식이 아니며 연장 함몰부에 삽입 및 탈착되는 형태로, 다양한 튜브를 통과하는 유체의 유량을 필요에 따라 선택적으로 측정할 수 있어 사용자의 사용성 및 편의성이 향상된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 유량 및 버블 측정장치 100 : 하부 케이스
110, 120, 130 : 하부 함입부
140 : 연장 함몰부 150 : 하부 결합부
200 : 상부 케이스 220 : 상부 함입부
240 : 상부 결합부 300 : 연결부
400 : 가열부 500 : 온도 센서부
501, 502, 503, 504 : 온도 센서
510 : 광학 센서부 511 : 발광부
512 : 수광부 601, 602, 603 : 지지부

Claims (13)

1. 하부 함입부가 형성되며, 상기 하부 함입부를 따라 튜브가 위치하도록 함몰된 연장 함몰부가 형성되는 하부 케이스;
   상기 하부 함입부와 마주하도록 상부 함입부가 형성되며, 상기 하부 케이스와 마주하며 결합되어 상기 튜브를 고정시키는 상부 케이스;
   상기 하부 함입부에 위치하여 상기 튜브를 통과하는 유체에 열을 제공하는 가열부; 및
   상기 하부 및 상부 함입부들 각각에 위치하여 상기 튜브를 통과하는 유체의 온도를 측정하는 온도 센서부를 포함하며,
   상기 튜브는 상기 가열부, 및 상기 온도 센서부 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 유량 및 버블 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도 센서부는,
   상기 하부 함입부에 배치되는 제1 온도센서; 및
   상기 상부 함입부에, 상기 제1 온도센서 및 상기 가열부의 사이에 마주하도록 배치되는 제2 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 및 버블 측정장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 가열부는,
   상기 하부 함입부에, 상기 제1 온도센서에 인접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 유량 및 버블 측정장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 온도센서들의 측정결과를 바탕으로, 상기 유체에 포함되는 버블을 계측하는 제어유닛을 더 포함하는 유량 및 버블 측정장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어유닛은,
   상기 제1 온도센서의 측정온도 및 상기 제2 온도센서의 측정온도를 획득하는 데이터 획득부;
   상기 제1 온도센서의 측정온도와 상기 제2 온도센서의 측정온도의 차이를 연산하는 연산부; 및
   상기 연산부의 연산 결과를 바탕으로 상기 유체에 포함되는 버블을 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 및 버블 측정장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 하부 및 상부 함입부들의 전단에 위치하며, 상기 튜브를 통과하는 유체로 광을 제공하여, 상기 유체에 포함되는 버블을 계측하는 광학센서부를 더 포함하는 유량 및 버블 측정장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 광학센서부는,
   상기 하부 케이스의 연장 함몰부 상에 위치하며, 상기 튜브로 광을 제공하는 발광부; 및
   상기 상부 케이스 상에 상기 발광부와 마주하도록 위치하여, 상기 발광부에서 제공된 광을 수광하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 및 버블 측정장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 하부 함입부는 복수개가 형성되고,
   각각의 하부 함입부마다 위치하는 상기 온도센서부에서의 측정온도를 바탕으로, 상기 튜브를 통과하는 유체의 유량을 계측하는 제어유닛을 더 포함하는 유량 및 버블 측정장치.
9. 초기값이 설정된 유체를 튜브로 유동시키는 단계;
   서로 마주하는 하부 함입부와 상부 함입부에 각각 위치하는 온도 센서부에서 상기 튜브를 통과하는 유체의 온도를 측정하는 단계;
   상기 하부 함입부의 온도 센서부에서 측정된 유체의 온도와, 상기 상부 함입부의 온도 센서부에서 측정된 유체의 온도의 차이를 연산하는 단계; 및
   상기 연산된 온도의 차이를 바탕으로, 상기 튜브를 통과하는 유체에 포함되는 버블을 계측하는 단계를 포함하는 유량 및 버블 측정방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 유체를 튜브로 유동시키는 단계에서,
    상기 하부 함입부에 배치되는 가열부를 통해 상기 유체가 가열되는 것을 특징으로 하는 유량 및 버블 측정방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 유체를 튜브로 유동시키는 단계 후에,
    상기 하부 및 상부 함입부들의 전단에 위치하여 상기 튜브를 통과하는 유체로 광을 제공하여 상기 유체에 포함되는 버블을 계측하는 단계를 더 포함하는 유량 및 버블 측정방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 유체의 온도의 차이를 연산하는 단계에서,
    상기 하부 함입부는 복수개가 형성되며, 각각의 하부 함입부마다 위치하는 상기 온도 센서부에서 측정된 유체의 온도의 차이를 추가로 연산하는 것을 특징으로 하는 유량 및 버블 측정방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 유체의 온도 차이를 연산하는 단계 후에,
    상기 각각의 하부 함입부마다 위치하는 온도 센서부에서 측정된 유체의 온도 차이에 대한 연산을 바탕으로, 상기 튜브를 통과하는 유체의 유량을 계측하는 단계를 더 포함하는 유량 및 버블 측정방법.

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