RU2445606C1 - Laser device for measuring dialysate flow rate - Google Patents
Laser device for measuring dialysate flow rate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2445606C1 RU2445606C1 RU2010129203/28A RU2010129203A RU2445606C1 RU 2445606 C1 RU2445606 C1 RU 2445606C1 RU 2010129203/28 A RU2010129203/28 A RU 2010129203/28A RU 2010129203 A RU2010129203 A RU 2010129203A RU 2445606 C1 RU2445606 C1 RU 2445606C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dialysate
- flow rate
- laser
- measuring
- laser device
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Заявляемое устройство относится к области измерительной техники, конкретно к лазерной доплеровской анемометрии, и может быть использовано для бесконтактного дистанционного измерения скорости потока диализата.The inventive device relates to the field of measurement technology, specifically to laser Doppler anemometry, and can be used for non-contact remote measurement of dialysate flow rate.
Лазерная доплеровская анемометрия широко применяется при анализе характеристик потоков газовых и жидкостных сред [1]. В области прикладной медицинской оптики большое практическое значение имеет измерение скорости потока диализата (совокупности веществ, проходящих при диализе через диализирующую мембрану), определяющее эффективность аппаратов гемодиализа, применяемых для временного замещения выделительной функции почек [2].Laser Doppler anemometry is widely used in the analysis of flow characteristics of gas and liquid media [1]. In the field of applied medical optics, measuring the flow rate of dialysate (the totality of substances passing through the dialysis membrane during dialysis) is of great practical importance, which determines the effectiveness of hemodialysis machines used to temporarily replace the excretory function of the kidneys [2].
Известны лазерные доплеровские измерители скорости, содержащие последовательно расположенные лазер, поляризационный расщепитель, фокусирующий и приемный объективы, поляризационную призму-анализатор, два фотоприемника и электронный блок измерения доплеровской частоты [3].Known laser Doppler speed meters containing a sequentially located laser, a polarizing splitter, focusing and receiving lenses, a polarizing prism analyzer, two photodetectors and an electronic unit for measuring Doppler frequency [3].
Недостатком этих устройств является относительно невысокая точность измерений из-за низкого отношения сигнал/шум.The disadvantage of these devices is the relatively low accuracy of the measurements due to the low signal-to-noise ratio.
Известен также лазерный доплеровский измеритель скорости, который содержит лазер и последовательно расположенные по ходу луча сферический и цилиндрический объективы, поляризационный расщепитель Волластона лазерного пучка, поворотное зеркало с двумя щелевыми диафрагмами, расположенными на пути пучков, фокусирующий объектив, защитное стекло. В него входят также последовательно размещенные по направлению рассеянного поверхностью движущегося объекта второе поворотное зеркало, микрообъектив, интерференционный фильтр, полевая щелевая диафрагма, инфракрасный фильтр, поляризационная призма Волластона, два фотоприемника, установленные на пути расщепленных этой призмой лазерных пучков и подключенные выходами ко входам вычитающей схемы, и электронный блок измерения. Электронный блок измерения содержит узел фильтрации, два компаратора, блоки формирования счетных импульсов и строб импульсов и аналоговый и цифровой измерители скорости [4].A laser Doppler speed meter is also known, which contains a laser and spherical and cylindrical lenses sequentially arranged along the beam, a Wollaston polarizing splitter of a laser beam, a rotary mirror with two slit diaphragms located in the path of the beams, a focusing lens, and protective glass. It also includes a second rotary mirror, a micro lens, an interference filter, a field slit diaphragm, an infrared filter, a Wollaston polarizing prism, two photodetectors installed on the path of the laser beams split by this prism and connected by outputs to the inputs of the subtractive circuit, sequentially placed in the direction of the scattered surface of a moving object , and an electronic measurement unit. The electronic measurement unit contains a filtration unit, two comparators, counting pulse generation units and a pulse strobe, and analog and digital speed meters [4].
Указанный измеритель скорости потока также имеет недостаточную точность измерений, вызванную низким отношением сигнал/шум.The specified flow rate meter also has insufficient measurement accuracy caused by a low signal to noise ratio.
Наиболее близким техническим решением заявляемого устройства является динамическое рассеивающее устройство для анализа потока диализата, содержащее систему перекачки диализата с мембраной, источник света с оптоволоконным световодом для облучения диализата, фотоприемное устройство, светоотражатель и насос для перекачки диализата [5].The closest technical solution of the claimed device is a dynamic scattering device for analyzing a dialysate stream, containing a dialysate pumping system with a membrane, a light source with a fiber optic fiber for irradiating dialysate, a photodetector, a reflector and a dialysate pump [5].
Недостатком этого устройства является низкий выход рассеянного лазерного излучения ввиду существенных потерь при вводе рассеянного излучения в световод, что снижает точность измерений.The disadvantage of this device is the low yield of scattered laser radiation due to significant losses when scattered radiation is introduced into the optical fiber, which reduces the accuracy of the measurements.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение точности измерений за счет увеличения выхода рассеянного лазерного излучения.The task of the invention is to increase the accuracy of measurements by increasing the yield of scattered laser radiation.
Предложенное лазерное устройство для измерения скорости потока диализата содержит систему перекачки диализата с мембраной, лазерный источник света с расщепителем лазерного пучка для облучения диализата, фотоприемные устройства со светоотражателями и электронный блок измерения скорости потока диализата, отличающееся тем, что в системе перекачки диализата содержатся одна или более трубчатые кюветы, на внутреннюю поверхность которых наносится интерференционное покрытие, а зондирующий лазерный луч пропускается вдоль оси кювет.The proposed laser device for measuring dialysate flow rate comprises a dialysate pumping system with a membrane, a laser light source with a laser beam splitter for irradiating dialysate, photodetectors with reflectors and an electronic dialysate flow rate measuring unit, characterized in that the dialysate pumping system contains one or more tubular cuvettes, on the inner surface of which an interference coating is applied, and a probe laser beam is transmitted along the axis of the cuvette.
В качестве материалов интерференционного покрытия могут использоваться фториды и(или) селениды металлов [6].Fluorides and (or) metal selenides can be used as materials of the interference coating [6].
Принципиально новым техническим решением является размещение в системе перекачки диализата одной или более трубчатых кювет, на внутреннюю поверхность которой наносится интерференционное покрытие, а зондирующий лазерный луч пропускается вдоль оси кювет. Увеличение точности измерений достигается здесь за счет увеличения выхода рассеянного лазерного излучения при пропускании зондирующего лазерного луча вдоль оси кювет, что обеспечивает получение максимального значения получаемого доплеровского сигнала.A fundamentally new technical solution is the placement of one or more tubular cuvettes in the dialysate pumping system, on the inner surface of which an interference coating is applied, and a probe laser beam is transmitted along the axis of the cuvettes. An increase in the measurement accuracy is achieved here by increasing the output of the scattered laser radiation by transmitting a probe laser beam along the axis of the cuvettes, which ensures the maximum value of the obtained Doppler signal.
Предложенное устройство иллюстрируется следующим графическим материалом.The proposed device is illustrated by the following graphic material.
На фиг.1 представлена принципиальная схема лазерного устройства для измерения скорости диализата, где 1 - интерферометр Майкельсона, 2, 3 - полупрозрачные зеркала интерферометра, 4, 5 - отражающие зеркала интерферометра, 6 - лазер, 7 - расщепитель лазерного пучка, 8-11 - трубчатые кюветы, 12 - шланги, 13 - делительные пластины, 14 - электронный блок измерения скорости потока диализата.Figure 1 shows a schematic diagram of a laser device for measuring dialysate speed, where 1 is a Michelson interferometer, 2, 3 are translucent mirrors of the interferometer, 4, 5 are reflective mirrors of the interferometer, 6 is a laser, 7 is a laser beam splitter, 8-11 - tubular cuvettes, 12 - hoses, 13 - dividing plates, 14 - electronic unit for measuring dialysate flow rate.
На фиг.2 представлена система перекачки раствора диализата, где 12 - шланги, 15 - мембрана, 16 - бак с диализатом.Figure 2 presents the system for pumping a solution of dialysate, where 12 are hoses, 15 is a membrane, 16 is a dialysate tank.
На фиг.3 представлена трубчатая кювета 8 с окошками 17.Figure 3 presents a
Устройство работает следующим образом. Пучки излучения, создаваемого лазером (6) после прохождения расщепителя лазерного пучка (7), проходят через полупрозрачные зеркала (2), (3) и распространяются в интерферометре Майкельсона (1) в противоположные стороны, отражаясь от полупрозрачных (2), (3) и непрозрачных зеркал (4), (5). Лазерное излучение рассеивается в растворе диализата, перекачиваемого через шланги (12) с помощью системы перекачки раствора диализата с мембраной для очистки диализата (15) и баком с диализатом (16) через кюветы (8-11) с просветленными плоскопараллельными окошками (17), размещаемые в плечах интерферометра. Доплеровский сигнал, создаваемый при рассеянии лазерного излучения, распространяющегося в интерферометре Майкельсона в противоположные стороны, через делительные пластины 13 поступает на вход электронного блока измерения скорости (14), который представляет собой частотомер с управляемым задатчиком времени счета.The device operates as follows. Beams of radiation generated by a laser (6) after passing through a laser beam splitter (7) pass through translucent mirrors (2), (3) and propagate in the Michelson interferometer (1) in opposite directions, reflected from translucent (2), (3) and opaque mirrors (4), (5). Laser radiation is scattered in a dialysate solution pumped through hoses (12) using a dialysate solution pumping system with a dialysate cleaning membrane (15) and a dialysate tank (16) through cuvettes (8-11) with enlightened plane-parallel windows (17) placed in the shoulders of the interferometer. The Doppler signal generated by the scattering of laser radiation propagating in the Michelson interferometer in opposite directions through the dividing plates 13 is fed to the input of the electronic speed measuring unit (14), which is a frequency meter with a controlled counting clock.
Устанавливая время счета, кратное коэффициенту пересчета доплеровской частоты в значение скорости, можно получить показания частотомера непосредственно в единицах скорости [1].By setting the counting time multiple of the conversion factor of the Doppler frequency to the speed value, it is possible to obtain the frequency meter readings directly in units of speed [1].
За счет распространения в интерферометре Майкельсона лазерных пучков в противоположные стороны достигается удвоенное значение получаемого сигнала, так что скорость потока диализатаDue to the propagation of laser beams in the Michelson interferometer in opposite directions, a doubled value of the received signal is achieved, so that the dialysate flow rate
где с - скорость света в растворе диализата, Δf - разность частот принимаемого доплеровского сигнала и источника лазерного излучения, f0 - частота излучения лазера, θ - угол между направлением движения потока диализата и волновым вектором рассеянного излучения [1]. В предлагаемом изобретении реализуются условия получения максимального значения получаемого сигнала, т.к здесь θ=0 иwhere c is the speed of light in the dialysate solution, Δf is the frequency difference between the received Doppler signal and the laser radiation source, f 0 is the laser radiation frequency, θ is the angle between the direction of movement of the dialysate stream and the scattered radiation wave vector [1]. In the present invention, the conditions for obtaining the maximum value of the received signal are realized, because here θ = 0 and
Благодаря новому техническому решению по размещению в системе перекачки диализата одной или более трубчатых кювет, на внутреннюю поверхность которой наносится интерференционное покрытие, достигается увеличение точности измерений за счет увеличения выхода рассеянного лазерного излучения при пропускании зондирующего лазерного луча вдоль оси кювет, что обеспечивает получение максимального значения получаемого доплеровского сигнала.Thanks to a new technical solution for placing one or more tubular cuvettes on the inner surface of which an interference coating is applied in the dialysate pumping system, an increase in the measurement accuracy is achieved by increasing the yield of scattered laser radiation when a probe laser beam is transmitted along the axis of the cuvettes, which ensures the maximum value obtained Doppler signal.
ЛитератураLiterature
1. Дубнищев Ю.Н., Арбузов В.А., Белоусов П.П., Белоусов П.Я. Оптические методы исследования потоков. Новосибирск: Сиб.унив. изд, 2003.1. Dubnischev Yu.N., Arbuzov V.A., Belousov P.P., Belousov P.Ya. Optical methods for studying flows. Novosibirsk: Sib.univ. ed, 2003.
2. Гринвальд В.М., Киселев Б.Л., Максимов Е.П., Хайтлин А.И. Аппаратура искусственного очищения крови, под ред. В.А.Викторова. М.: ЗАО «ВНИИМВ-ВИТА, 2002.2. Grinvald V.M., Kiselev B.L., Maksimov E.P., Khaitlin A.I. Equipment for artificial blood purification, ed. V.A. Viktorov. M .: CJSC VNIIMV-VITA, 2002.
3. Авт. свид. СССР №529660.3. Auth. testimonial. USSR №529660.
4. Артамонов Б.Ф., Белоусов П.Я., Дубнищев Ю.Н., Жмудь В.А., Столповский А.А. Лазерный измеритель скорости горячего проката // Сталь, №8, 1986.4. Artamonov B.F., Belousov P.Ya., Dubnischev Yu.N., Zhmud V.A., Stolpovsky A.A. Laser meter of speed of hot rolling // Steel, No. 8, 1986.
5. Патент США №5485270 - прототип.5. US patent No. 5485270 - prototype.
6. Патент РФ №2097801.6. RF patent No. 2097801.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010129203/28A RU2445606C1 (en) | 2010-07-15 | 2010-07-15 | Laser device for measuring dialysate flow rate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010129203/28A RU2445606C1 (en) | 2010-07-15 | 2010-07-15 | Laser device for measuring dialysate flow rate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010129203A RU2010129203A (en) | 2012-01-20 |
RU2445606C1 true RU2445606C1 (en) | 2012-03-20 |
Family
ID=45785328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010129203/28A RU2445606C1 (en) | 2010-07-15 | 2010-07-15 | Laser device for measuring dialysate flow rate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2445606C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1034497A1 (en) * | 1977-10-10 | 1984-12-15 | Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР | Speed measuring device |
US5485270A (en) * | 1994-07-25 | 1996-01-16 | General Signal Corporation | Dynamic light scattering microvolume cell assembly for continuous flow dialysis |
DE19700592A1 (en) * | 1997-01-10 | 1998-07-30 | Haberland Udo Dipl Ing | Measurement system for depth resolution determination in laser doppler perfusion imaging for fluid flowmeter |
RU2161791C2 (en) * | 1998-12-30 | 2001-01-10 | Василевский Александр Михайлович | Device to monitor liquid biological medium |
RU27427U1 (en) * | 2001-12-03 | 2003-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Клиника экстракорпоральной гемокоррекции" | DEVICE FOR MONITORING DIALYSIS LIQUID DURING DIALYSIS |
RU2003126704A (en) * | 2003-08-29 | 2005-02-20 | Виталий Борисович Атнашев (RU) | METHOD FOR MEASURING A FLOW OF A FLUID AND AN INTERFEROMETER FOR ITS IMPLEMENTATION |
CN101196465A (en) * | 2007-12-14 | 2008-06-11 | 武汉大学 | Laser double-mode micro-volume sample analyzing method and its device |
-
2010
- 2010-07-15 RU RU2010129203/28A patent/RU2445606C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1034497A1 (en) * | 1977-10-10 | 1984-12-15 | Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР | Speed measuring device |
US5485270A (en) * | 1994-07-25 | 1996-01-16 | General Signal Corporation | Dynamic light scattering microvolume cell assembly for continuous flow dialysis |
DE19700592A1 (en) * | 1997-01-10 | 1998-07-30 | Haberland Udo Dipl Ing | Measurement system for depth resolution determination in laser doppler perfusion imaging for fluid flowmeter |
RU2161791C2 (en) * | 1998-12-30 | 2001-01-10 | Василевский Александр Михайлович | Device to monitor liquid biological medium |
RU27427U1 (en) * | 2001-12-03 | 2003-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Клиника экстракорпоральной гемокоррекции" | DEVICE FOR MONITORING DIALYSIS LIQUID DURING DIALYSIS |
RU2003126704A (en) * | 2003-08-29 | 2005-02-20 | Виталий Борисович Атнашев (RU) | METHOD FOR MEASURING A FLOW OF A FLUID AND AN INTERFEROMETER FOR ITS IMPLEMENTATION |
CN101196465A (en) * | 2007-12-14 | 2008-06-11 | 武汉大学 | Laser double-mode micro-volume sample analyzing method and its device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010129203A (en) | 2012-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Norgia et al. | Low-cost optical flowmeter with analog front-end electronics for blood extracorporeal circulators | |
CN102506896B (en) | Device and method for testing back scattering noise in resonator optical gyro (ROG) by resonant cavity technology | |
RU2385461C2 (en) | Optical time-of-flight velocimetre | |
CN103487146A (en) | Ultra wide band stimulated raman spectroscopy microscopic imaging system simple and convenient to use | |
CN103308142A (en) | Method and device for measuring speed and frequency of ultrasonic traveling wave in liquid | |
US20140132943A1 (en) | Localized dynamic light scattering system with doppler velocity measuring capability | |
CN110207733B (en) | Optical fiber interferometer arm length difference measuring device and method based on sweep frequency laser | |
CN101122555A (en) | High concentration super fine granule measuring device and method based on backward photon related spectrum | |
CA2810630A1 (en) | Measuring apparatus and measuring method for metallic microstructures or material properties | |
CN106370111A (en) | Variable frequency phase measurement principle-based femtosecond laser length measuring device and method | |
RU2445606C1 (en) | Laser device for measuring dialysate flow rate | |
CN101765765B (en) | Measurement instrument of optical characteristics for sample flowing in passage | |
CN104197967A (en) | Double-ring coaxial optical fiber turbine flow meter and test method | |
CN103116035B (en) | Micro-electromechanical systems (MEMS) Doppler velocimetry method and device based on embedded twin-core photonic crystal fiber (PCF) | |
RU2506568C2 (en) | Device to measure index of refraction | |
Tajikawa et al. | Development of miniaturized fiber-optic laser Doppler velocimetry sensor for measuring local blood velocity: measurement of whole blood velocity in model blood vessel using a fiber-optic sensor with a convex lens-like tip | |
RU81323U1 (en) | COMBINED FIBER OPTICAL PRESSURE AND TEMPERATURE SENSOR | |
RU2435166C1 (en) | Laser device for measuring water flow rate | |
RU115497U1 (en) | RELATIVE RELATIVE SPEED LASER METER AND SHIP MOTOR DIRECTIONS | |
RU2727778C1 (en) | Doppler fibre-optic device of projectile initial speed | |
RU2144194C1 (en) | Laser doppler flow rate meter | |
CN108982418B (en) | Air refractive index measuring device and method based on microcavity laser dispersion interference method | |
RU160760U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING LIGHT ABSORPTION FACTOR IN MIRRORS OF A RING RESONATOR | |
RU2013103373A (en) | METHOD FOR CONTACTLESS OPTICAL-LASER DIAGNOSTICS OF NON-STATIONARY HYDRAULIC FLOW AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU75043U1 (en) | FIBER OPTICAL SPEED METER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170716 |