RU2445606C1 - Laser device for measuring dialysate flow rate - Google Patents

Laser device for measuring dialysate flow rate Download PDF

Info

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
Application number
RU2010129203/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010129203A (en
Inventor
Виктор Матвеевич Гринвальд (RU)
Виктор Матвеевич Гринвальд
Юрий Петрович Маслобоев (RU)
Юрий Петрович Маслобоев
Виталий Маркович Подгаецкий (RU)
Виталий Маркович Подгаецкий
Сергей Васильевич Селищев (RU)
Сергей Васильевич Селищев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ)
Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ), Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ)
Priority to RU2010129203/28A priority Critical patent/RU2445606C1/en
Publication of RU2010129203A publication Critical patent/RU2010129203A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2445606C1 publication Critical patent/RU2445606C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: laser device for measuring flow rate of dialysate has a dialysate pumping system with a membrane. The laser device also has a laser light source, a laser beam splitter for irradiating the dialysate, a photodetector with light reflectors and an electronic unit for measuring the flow rate of dialysate. The dialysate pumping system has one or more tubular cuvettes, on the inner surface of which there is an interference coating, and a probing laser beam passes along the axis of the cuvette. The material used for the interference coating is metal fluorides and/or selenides.
EFFECT: high accuracy of measurements owing to high output of scattered laser light.
2 cl, 2 dwg, 1 tbl

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 tubular cuvette 8 with windows 17.

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

Figure 00000001
Figure 00000001

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

Figure 00000002
Figure 00000002

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)

1. Лазерное устройство для измерения скорости потока диализата, содержащее 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 трубчатая кювета, на внутреннюю поверхность которых наносится интерференционное покрытие, а зондирующий лазерный луч пропускается вдоль оси кювет.1. A laser device for measuring dialysate flow rate, comprising 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 a more tubular cuvette, on the inner surface of which an interference coating is applied, and a probe laser beam is transmitted along the axis of the cuvette. 2. Лазерное устройство для измерения скорости потока диализата по п.1, отличающееся тем, что в качестве материалов интерференционного покрытия используются фториды и/или селениды металлов. 2. A laser device for measuring dialysate flow rate according to claim 1, characterized in that metal fluorides and / or metal selenides are used as interference coating materials.
RU2010129203/28A 2010-07-15 2010-07-15 Laser device for measuring dialysate flow rate RU2445606C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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