(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に流通する液体中に存在する気相内の気泡を検出する医療用途のセンサであって、
前記液体を加熱する加熱素子であって、少なくとも検出動作の間、所定のレベルの電力が提供される加熱素子と、
前記加熱素子の温度と前記加熱素子よりも上流のある位置における参照温度との差で表される第１の測定値を示す第１の測定信号を発生するように配置された変換器配置と、
前記第１の測定信号の前記第１の測定値を、所定の閾値レベルと比較する比較器配置であって、
前記所定の閾値レベルは、前記参照温度に対応するとともに、前記流路の前記液体によって得られる最小速度に対応し、
前記第１の測定信号の前記第１の測定値が前記所定の閾値レベルを超えた際に、出力信号を発生する、比較器配置と、
を有するセンサ。
【請求項２】
前記変換器配置は、前記流路に流通する前記液体の速度を示す測定値を表す、第２の測定信号を発生するように配置されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記出力信号は、前記第１の測定信号の前記第１の測定値が前記所定の閾値を超えた間の期間を表すことを特徴とする請求項２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記第２の測定信号の前記測定値は、前記第１の測定値と、第２の測定値の比に基づき、
前記第２の測定値は、前記流路に流通する液体の、前記加熱素子の通過後および通過前のそれぞれの位置で測定された温度の差であることを特徴とする請求項２または３に記載のセンサ。
【請求項５】
電磁放射線を受信し、該電磁放射線を受信した際に、前記加熱素子に給電するように配置された受信器を有することを特徴とする請求項1に記載のセンサ。
【請求項６】
前記比較器配置によって生じた前記出力信号、および／または前記変換器配置によって生じた前記第２の測定信号を送信する送信器を有することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載のセンサ。
【請求項７】
前記受信器は、アンテナであり、該アンテナは、前記加熱素子を有することを特徴とする請求項5に記載のセンサ。
【請求項８】
当該センサは、前記流路の壁部分で使用されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項９】
当該センサは、前記流路と実質的に同軸で配置されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項１０】
請求項5に記載のセンサと協働する制御ユニットであって、
前記受信器に前記電磁放射線を送信する、制御送信器を有することを特徴とする制御ユニット。
【請求項１１】
当該制御ユニットは、前記流路に当該制御ユニットを脱着可能に接続する機器を有する
ことを特徴とする請求項10に記載の制御ユニット。
【請求項１２】
当該制御ユニットは、前記比較器配置により生じた前記出力信号に応じて、アラーム信号を発生するアラームアクチュエータを有することを特徴とする請求項10に記載の制御ユニット。
【請求項１３】
当該制御ユニットは、前記比較器配置により生じた前記出力信号に応じて、前記液体が前記流路を通ることを妨害するアクチュエータを有することを特徴とする請求項10に記載の制御ユニット。
【請求項１４】
当該制御ユニットは、前記流路に流通する前記液体の流速を制御する制御アクチュエータを有することを特徴とする請求項10に記載の制御ユニット。
【請求項１５】
請求項５に記載のセンサと、請求項10に記載の制御ユニットを有するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路に流通する液体中に存在する気相内の気泡を検出するセンサに関する。
【０００２】
また、本発明は、センサと協働する制御ユニットに関する。
【０００３】
さらに、本発明は、センサおよび制御ユニットを有するシステムに関する。
【背景技術】
【０００４】
米国特許第4555940号には、流路を通る液体流の体積および速度を測定しモニタする機器が示されている。米国特許第4555940号に示された機器は、液体流路の一部の温度を加減する手段を有する。一定量の熱が供給され、液体流路の温度およびそこにある液体が十分に加減されると、温度変化検出器手段が活性化される。前記検出器手段は、液体流路の温度変更部分を通る温度の変化を、液体流速の関数としてモニタする。米国特許第4555940号による機器では、液体流路の温度変更部分への熱の輸送量が実質的に変化しないと仮定して、気泡が通過した際に、温度変更部分に液体のみが流れる場合の温度に比べて、液体流路の温度変更部分の温度が高くなるという事実を用いることにより、気泡を検出することができる。
【０００５】
米国特許第4555940号に記載の技術では、液体流の速度に変化が生じた場合、気相中の気泡の存在を検出することはできない。従って、米国特許第4555940号に記載の技術では、液体流路または液体のいずれかの温度変化による、各種要因間の差異を判断することはできない。すなわち、液体流路の温度変更部分への熱輸送の量が実質的に変化しない場合、温度変化は、液体流速の変化および気泡の存在に起因する。その結果、登録された温度変化に基づいて、適正な行動を採用することができなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第4555940号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、流路に流通する液体中に存在する気相内の気泡を検出することが可能なセンサを提供することである。この検出は、流路に流通する前記液体の速度に対して安定である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の課題は、本発明によるセンサにより達成される。このセンサは、請求項1に記載されている。本発明によるセンサは、液体を加熱する加熱素子であって、少なくとも検出動作の間、所定のレベルの電力が提供される加熱素子を有し、当該センサは、さらに前記加熱素子の温度を示す測定値を表す測定信号を発生するように配置された変換器配置と、前記測定信号の前記測定値を、所定の閾値レベルと比較するように配置された比較器配置とを有する。前記所定の閾値レベルは、前記所定のレベルの電力に応じて、前記加熱素子によって得られる参照温度に対応するとともに、前記流路の前記液体によって得られる最小速度に対応する。前記比較器配置は、さらに、前記測定信号の前記測定値が前記所定の閾値レベルを超えた際に、出力信号を発生するように構成される。
【０００９】
前記測定信号により表される測定値と、前記所定の閾値レベルとの比較に基づいて、出力信号が提供され、前記所定の閾値レベルは、前記所定のレベルの電力に応じて、加熱素子により得られる参照温度に対応するとともに、流路の液体により得られる最小速度に対応するため、ガス気泡の検出動作は、流路を流れる液体の速度の想定される変化に関して、安定（ロバスト）となる。すなわち、前記加熱素子に供給される電力が所定のレベルに保持される条件では、加熱素子の温度は、流路に流通する液体の速度低下とともに上昇する。しかしながら、加熱素子の温度は、前記所定のレベルの電力および最小速度に応じて、加熱素子によって得られる参照温度を超えない。前記参照温度に対応するような所定の閾値を選択することにより、および流体が気泡の熱伝導度を超える熱伝導度を有するという特徴を用いることにより、加熱素子の温度により所定の閾値レベルを超える可能性は、単純に、流路に流通する液体中の気相内の気泡の存在に起因する。その結果、本発明によるセンサでは、流路に流通する液体中の気相内に存在し得る気泡の正確な検出が可能となる。その結果、静脈内注射、麻酔フロー制御および導尿カテーテルのような医療用途において、患者に例えば空気気泡の有害な量が供給されることが、有効に防止される。本願において、液体の熱拡散率は、液体の体積比熱に対するその液体の熱伝導度の比として定義される。気泡の熱拡散率についても、等価な定義が用いられる。
【００１０】
本発明によるセンサの別の好適実施例では、変換器配置は、流路に流通する液体の速度を表す別の測定値を示す別の測定信号を発生するように配置される。この実施例は、特に、静脈内注射、麻酔フロー制御および導尿カテーテルのような、医療用診療に有益である。これは、例えば、医薬が供給される際の速度に関する情報、または患者に供給される医薬の累積量に関する情報が提供されるからである。
【００１１】
本発明によるセンサの好適実施例では、出力信号は、測定信号の測定値が所定の閾値を超えた間の期間を表す。この実施例は、これにより、変換器配置を通過した、流路に流通する液体中に存在する気相内の気泡の量の指標が提供される点で、有意である。すなわち、液体が流路に流通する際の速度を表す別の測定値を、測定信号の測定値が所定の閾値を超えた間の期間と組み合わせてモニタすることにより、変換器配置を通過した気泡量の予測が得られる。例えば、静脈内薬供給システムに適用されると、前記測定信号が、例えば、患者に静脈供給される液体薬物中に存在し得る空気の臨界量が、前記患者に流路を介して輸送されたことを示した場合、専用の行動が実施される。例えば空気の前記臨界レベルを構築することにより、医療専門家への過度の通知が回避される。
【００１２】
本発明によるセンサの別の好適実施例では、別の測定信号によって表される別の測定値は、第1の空間温度差と第2の空間温度差の比に基づく。この実施例は、別の測定信号の精度が有意に向上するという利点を有する。すなわち、測定信号が第1の空間温度差と第2の空間温度差の比をベースとすることにより、測定信号は、加熱素子に供給される実際の電力レベルに対して、安定（ロバスト）となる。従って、少なくとも、液体中の気相内に存在し得る気泡を検出する間、加熱素子に供給される電力の所定のレベルに関わらず、別の測定信号の精度が保持される。ここで、空間温度差とは、流路に沿った明確な位置で測定された温度同士の数字上の差を意味する。第1の空間温度差および第2の空間温度差は、いずれも、少なくとも流速の範囲において、加熱素子により擬似的に（アフィン法で）逸散した電力に関係する。直線表現の定数項がゼロの場合、アフィン関係は、直線関係となる。従って、第1の空間温度差と第2の空間温度差の比を取ることにより、加熱素子によって逸散する電力に独立した関係が得られる。
【００１３】
本発明によるセンサの別の好適実施例では、センサは、電磁放射線を受信するように配置されたセンサ受信器であって、電磁放射線を受信した際に加熱素子に給電するセンサ受信器を有する。この実施例は、加熱素子が無線的に給電されるという利点を有する。すなわち電磁放射線は、無線方式で供給される。後者の特徴は、煩雑な配線が存在しないため、センサを容易にハンドリングすることができることである。ここで、加熱素子は、電磁放射線自身に含まれるエネルギーを介して給電されても良い。あるいは、電磁放射線は、センサに設けられた小型バッテリのように、エネルギー貯蔵が可能となるように使用されても良い。この小型バッテリは、加熱素子に給電する。
【００１４】
本発明によるセンサの別の好適実施例では、センサは、比較器配置で生じた出力信号および／または変換器配置で生じた別の測定信号を、制御ユニットに設けられた制御受信器に送信するセンサ送信器を有する。この実施例は、センサが、該センサを駆動し、出力信号および／または別の測定信号に応答する回路と、物理的に接触しないという利点を有する。その結果、この実施例では、信頼性のあるハンドリングおよび信頼性のある適用が可能となる。例えば医療用途において本質的に存在する、電気的接触の汚染のリスクが制限され、これにより、出力信号および／または別の測定信号の無線送信が可能となるからである。後者の品質は、チャネルが規則的に交換される用途において、経済的に魅力的な実施例を保証する。すなわち、煩雑な配線がないため、センサは、制御ユニットから容易に脱着できる。接続解除の後、制御ユニットは、再利用されても良く、センサは、廃棄されても良い。特に、静脈内注射、麻酔流制御、導尿カテーテル、呼吸制御、ならびに経腸および非経口の栄養流測定のような、チャネルが規則的に交換される用途では、後者の品質は、極めて有益である。センサの廃棄性のため、殺菌センサを製造する際の極めて労働集約的なプロセスが、有効に回避される。センサが必ずしも廃棄される必要がないことは明らかであり、すなわちセンサは、長期にわたって使用することができることは明らかである。
【００１５】
本発明によるセンサの別の好適実施例では、センサ受信器は、アンテナであり、該アンテナが加熱素子を有しても良い。この実施例は、センサ受信器、すなわちアンテナと、加熱素子との間に、電圧を制御する整流器および付属の回路を設置する必要がないという利点を有する。従って、この実施例では、センサに取り付けられる部材の数が有意に抑制される。これにより、センサの製造コストが抑制される。また、このため、この実施例では、センサの小型化が可能となると言う利点が得られる。すなわち、現在利用可能な、小型化整流器および付属の小型化回路は、センサに設けられた加熱素子の給電のため、典型的に必要となる電力レベルをハンドリングすることができない。また、この実施例は、これにより、加熱素子以外の位置で、加熱の開始が回避される点で有意である。すなわち、前述の整流器は、その電気抵抗により加熱される。この有意な品質は、センサの精度を高める上、センサの効率も高める。
【００１６】
本発明によるセンサの別の好適実施例では、センサは、流路の壁に取り付けられる。この実施例は、変換器配置によって生じる出力信号および／または別の測定信号の精度が向上するという利点を有する。すなわち、流路の壁にセンサを埋設することにより、センサを、流路に流通する液体と比較的接近させて配置させることが可能になる。その結果、液体とセンサの間の熱抵抗が最小化され、この低下した熱抵抗は、センサによって検出することが可能な液体の温度変化の時間が短くなる点で有意である。この実施例は、さらに、センサが液体と物理的に接触しないという利点を有する。後者の品質は、静脈内注射または導尿カテーテルフロー制御のような、医療用途では重要である。すなわち、これらの用途では、センサまたはその一部が分離され、その後、液体流により人または動物の体に向かって搬送されるという緊急状態を回避することが極めて重要である。
【００１７】
本発明によるセンサの別の好適実施例では、センサは、流路と実質的に同軸に配置される。本願において、同軸とは、軸方向において、共通の軸を共有する本体または表面の配置を表す。従って、円形および非円形の本体と表面は、同軸配置が可能である。この実施例は、変換器配置で生じた出力信号および／または別の測定信号の精度が向上するという利点を有する。
【００１８】
本発明の別の課題は、本発明によるセンサと協働する制御ユニットを提供することである。この課題は、本発明による制御ユニットによって達成され、この制御ユニットは、センサ受信器に電磁放射線を送信する、制御送信器を有するという特徴を有する。制御送信器を備えることにより、当該制御ユニットは、加熱素子に給電する電磁放射線を供給することができる。その結果、物理的な接触を行わずに、センサと制御ユニットの間の協働が実現される。
【００１９】
本発明による制御ユニットの好適実施例では、制御ユニットは、流路に当該制御ユニットを脱着可能に接続する機器を有する。この実施例は、センサ自身、および該センサに埋設されることが好ましい流路の廃棄性を補償したまま、制御ユニットおよびセンサが効率的に協働するという利点を有する。すなわち、制御ユニットを流路に脱着可能に接続することにより、センサおよび制御ユニットは、相互に接近して配置することができ、センサの廃棄性、またはセンサおよび該センサが埋設されることが好ましい流路の組成が制限されることなく、電磁放射線のセンサ受信器への送信が助長される。すなわち、チャネルと制御ユニットを脱着可能に接続することにより、チャネルが容易に廃棄され、制御ユニットを再利用することができる。この品質は、センサを備える流路が規則的に、通常1日ごとに、交換されるような、医療用途に特に有意である。また、制御送信器による電磁放射線を介した、加熱素子への電力の好ましい無線供給のため、センサを有する流路の、制御ユニットとの接続解除が十分に容易となる。
【００２０】
本発明による制御ユニットの好適実施例では、制御ユニットは、アラームアクチュエータを有し、このアラームアクチュエータは、比較器配置により生じた出力信号に応じて、アラーム信号を発生する。この実施例は、センサによって、液体中に存在する気相内の気泡が検出された場合、適正な動作が実施されるという利点を有する。アラームアクチュエータで生じたアラーム信号は、医療専門家に可聴式であっても、可視式であっても良い。あるいは、これは、可視聴現象の組み合わせによって実施されても良い。
【００２１】
本発明による制御ユニットの好適実施例では、制御ユニットは、妨害アクチュエータを有し、この妨害アクチュエータは、比較器配置により生じた出力信号に応じて、液体が流路を通ることを妨害する。この実施例は、例えば、医薬の静脈供給が自動的に中断される、すなわち医療専門家が監督していなくても、液体流が中断されるという利点を有する。後者の特徴は、例えば、経静脈的方法で、医薬が供給される患者に対する安全性を大きく高める。すなわち、センサが、例えば、流路に流通する液体中に存在する空気の臨界量を観測した場合、患者への液体供給は、直ちに停止される必要がある。
【００２２】
本発明の制御ユニットの好適実施例では、制御ユニットは、流路に流通する液体の流速を制御する、制御アクチュエータを有する。この実施例は、流路に液体が流通する際の速度が、重力のような外部環境から独立となるという利点を有する。後者の品質は、例えば静脈供給システムに対する使用の容易性を、効率的に向上する。前記システムは、本発明による制御ユニットのこの実施例を使用することにより、医療専門家の継続的な監督から有意に独立して、使用することができる。制御アクチュエータは、流路に流通する液体の所定の流速と、センサに設けられた変換器配置で生じた別の測定信号との間の偏差に関する信号によって、制御可能であることが好ましい。後者の特徴は、所定の医療スキームに従って、液体流速を得るため、制御アクチュエータの設定を調節する際に、例えば、医師または緊急医療師の診療が不要になるという利点を有する。
【００２３】
本発明の別の課題は、本発明によるセンサと、本発明による制御ユニットとを有するシステムを提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるセンサの第1の実施例を概略的に示した図である。センサは、2つの熱電対列の変換器配置構成を有する。
【図２】本発明によるセンサの第2の実施例を概略的に示した図である。センサは、チャネルの壁に設置される。
【図３】本発明によるセンサの第1の実施例において使用される変換器配置によって、量の測定が可能となることの説明を概略的に示した図である。
【図４】本発明によるセンサの第3の実施例の断面図を模式的に示した図である。センサは、チャネルと同軸に配置される。
【図５】本発明によるシステムの実施例を概略的に示した図である。本発明による制御ユニットは、本発明によるセンサと協働するように配置される。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図1には、チップ104を有するセンサ102を示す。チップは、例えば、既知のポリイミド材料から製造された基板を有する。後者の材料の利点は、比較的RFパワーロスが少ないことである。ここで、RFとは、約1MHｚから約10GHzまでの範囲の周波数を表す、無線周波数を意味する。センサ102は、さらに、電磁放射線を受信するアンテナ110を有する。電磁放射線に含まれるエネルギーは、加熱素子106の給電に使用され、この加熱素子106は、液体を加熱するように配置され、該液体は、加熱素子106に沿って流通する。加熱素子106に給電される電力レベルは、少なくとも、液体中の気相内に存在し得る気泡を検出する間、所定のレベルを有する。加熱素子106は、アンテナ110と一体化され、これによりアンテナ110に対して比較的大きな電気抵抗が局部的に提供される。前記比較的大きな電気抵抗は、大きな電気抵抗を有する材料を局部的に提供することにより、あるいは小さな断面積を局部的に提供することにより、もたらされる。その結果、電力は、比較的大きな電気抵抗に沿って逸散し、この逸散により加熱が生じる。
【００２６】
チップ104は、変換器配置108を有し、この変換器配置108は、第1の熱電対列112と、第2の熱電対列114とを有する。本願において、熱電対列とは、複数の熱電対の直列接続を意味する。熱電対列は、絶対温度を測定する代わりに、局部的な温度勾配または温度差に関する出力を形成する。第1の熱電対列112は、ラインAでの温度とラインBでの温度の間の差を登録する。従って、第1の熱電対列112は、加熱素子106の温度と加熱素子106の上流の離れた参照位置での温度の間の差異を測定する。後者の温度は、さらに、参照温度とも称される。
【００２７】
第1の熱電対列112の出力に基づいて、変換器配置108は、測定値を表す測定信号114を発生し、この測定値114は、加熱素子106の温度を表す。比較器配置116は、測定信号114の測定値を、所定の閾値レベルと比較し、測定信号114によって示された測定値が所定の閾値レベルを超えた期間をモニタするように配置される。前記所定の閾値は、所定の電力のレベルに応じて加熱素子106によって達成される参照温度に対応するとともに、流路を流れる液体によって得られる最小速度に対応する。従って、液体は、ラインAと垂直な方向に沿って、ラインAからラインDに流れ、ラインAからラインBへの誘導が達成される。まず、液体に対して、実験的に所定の閾値レベルが構成され、その値が、センサ102に設置されたメモリ118に保管される。比較器配置116は、出力信号120を発生する。出力信号120は、測定信号114が所定の閾値レベルを超えた間の時間長さを表す。その結果、出力信号120は、加熱素子106を横断した気相中の気泡の量を表すことになる。
【００２８】
第2の熱電対列122は、ラインCでの温度とラインDでの温度の間の差を測定する。従って、第2の熱電対列122は、加熱素子106を通過した後の液体の温度と、加熱素子106を通過する前の液体の温度の間の差を測定する。第1の熱電対列112で生じた出力と、第2の熱電対列122で生じた出力の比に基づいて、変換器配置108は、別の測定信号124を発生し、この別の測定信号124は、液体の速度を表す。
【００２９】
センサ102は、さらに、出力信号120および別の測定信号124を送信するセンサ送信器126を有する。図2には、流路と協働させたセンサ102の使用が示されており、この図は、本発明によるセンサの第2の実施例に関する。
【００３０】
図2には、本発明によるセンサの実施例を示す。センサ202は、チャネル206の壁または壁部204に取り付けられ、チャネル206に流通する液体208の速度ｖ（m／s）を測定する。ここで、液体208は、水溶性薬剤または液相栄養物のような、医療用途で一般的な液体である。加熱素子210は、液体208を加熱するように配置される。センサに装備された電源（図示されていない）、例えば小型バッテリは、加熱素子210に所定のレベルの電力を供給する。第1の熱電対列212は、加熱素子210の温度Theat（K）と参照温度Tref（K）の間の差を測定するように配置され、後者の温度は、加熱素子210から距離Xrefだけ下流に離れた位置で登録される。図4参照。第1の熱電対列212の出力、すなわちTheat−Trefに基づいて、センサに設けられた変換器配置（図示されていない）は、加熱素子210の温度を表す測定信号を発生する。センサに設けられた比較器配置（図示されていない）は、測定信号を所定の閾値レベルと比較し、測定信号114が所定の閾値レベルを超えた期間をモニタするように配置される。前記所定の閾値レベルは、所定の電力レベルに応じて、加熱素子210によって達成可能な参照温度に対応するとともに、チャネル206内の液体によって得られる最小速度に対応する。比較器配置は、測定信号による、所定の閾値レベルの想定される過剰分を表す出力信号を発生する。その結果、出力信号120は、液体208の気相中に存在し得る気泡を表す。
【００３１】
また、第1の熱電対列212の出力は、加熱素子210に供給される電力P（W）、およびチャネル206内の液体208の流速ｖに関し、以下の関係式で表される：
【００３２】
【数１】
0005636006.tif 000002
ここで
【００３３】
【数２】
0005636006.tif 000003
【００３４】
【数３】
0005636006.tif 000004
【００３５】
【数４】
0005636006.tif 000005
ここで、lheatは、ヒータの長さを表し、dは、センサ202から液体208までの距離であり、hは、フローチャネルの高さである。図4参照。図4において、グラフの説明は、前述の量を表す。また、bheatは、加熱素子210の幅であり、aflは、液体208の熱拡散率であり、λflは、液体208の熱伝導度であり、λwallは、壁204の熱伝導度、すなわちセンサ202と液体208の間の材料の熱伝導度である。
【００３６】
第2の熱電対列214は、加熱素子210を通過した後の液体208の温度Tafterと、加熱素子210を通過する前の液体208の温度Tprior（K）との間の差を測定するように配置される。第2の熱電対列214の出力、すなわちTafter−Tpriorは、チャネル206内の液体208の速度vおよび温度T0と以下の式で関係づけられる：
【００３７】
【数５】
0005636006.tif 000006
ここで
【００３８】
【数６】
0005636006.tif 000007
ここで、XpriorおよびXafterは、それぞれ、加熱素子110から、第2の熱電対列214によってTpriorおよびTafterが登録される位置までの下流距離および上流距離を表す。図4参照。
【００３９】
センサ202に設けられた変換器配置（図示されていない）により生じた別の測定信号は、第1の熱電対列212の出力と第2の熱電対列214の出力の比τに基づく。P≠0と仮定すると、別の測定信号τは、以下の無次元式から得られる：
【００４０】
【数７】
0005636006.tif 000008
ここで、α1およびα2は、それぞれ、式［III］および式［IV］から得られる。式［VII］から明らかなように、比τは、加熱素子210に供給される電力Pと独立である。従って、別の測定信号は、加熱素子210に供給される実際の所定のレベルの電力に関して安定（ロバスト）である。
【００４１】
また、関係式［V］による別の測定信号は、周囲温度の変化に対して不変である。従って、温度のズレは生じない。また、別の測定信号は、チャネル206を流通する液体208の速度vに対して、実質的に大きな範囲で感度を有する。その結果、測定信号は、速度vを表す際に、比較的大きな範囲を提供する。センサ202は、速度の範囲に対して、比τを測定することにより校正され、センサ202に備えられたメモリ（図示されていない）内の参照表により校正が保管される。校正に基づいて、τを測定し、その後参照表を用いることにより、使用中の速度ｖを定めることができる。あるいは、速度vは、比τを測定することにより、およびその後、例えばニュートンラフソン法または二分法のような反復スキームにより、［V］に基づいて、計算することができる。これらの方法では、以下の式がゼロとなるvの計算値が示される：
【００４２】
【数８】
0005636006.tif 000009
後者の方法の利点は、例えば液体特性の変更を説明することができることである。
【００４３】
図4には、好適実施例を示す。センサ402は、チャネル406の壁404に取り付けられ、チャネル406に流通する液体408の速度が測定される。チャネル406の壁404は、適当なプラスチックで構成される。チャネル406は、内径R1および外径R2を有する。センサ402は、半径R3でチャネル406と同軸に配置され、この半径は、R1＜R2≦R3を満たす。液体とフローセンサの間の熱抵抗を抑制して、液体408に存在し得る気相の気泡の検出能力を高めるため、距離R2−R1は、比較的小さいこと、例えば約60μmであることが好ましい。センサ402は、チャネル406を流通する液体608と物理的に接触しないことは明らかである。センサ402に設けられた変換器配置（図示されていない）で生じる出力信号の精度を高めるため、センサ402は、比較的大きな範囲で、液体408を取り囲むことが好ましい。
【００４４】
図5には、本発明によるシステムの実施例を示す。このシステムは、静脈内注射システムのような、医療用途に使用される。システムは、制御ユニット502およびセンサ504を有する。センサは、フロー管508の壁506に取り付けられる。制御ユニット502は、第1のボディ510および第2のボディ512を有する。この実施例では、両ボディは、細長いボディである。この実施例では、第1のボディ510および第2のボディ512は、ヒンジ配置514を介して接合される。従って、第1のボディ510、第2のボディ512、およびヒンジ配置514は、ケーシングを構成する。あるいは、第1および第2のボディは、ネジ、スナップファスナ、またはクランプによって接続可能であっても良い。ヒンジ配置514は、第1のボディ510および第2のボディ512の回転軸516に沿った、相互自由回転角度φを構成する。第1のボディ510は、第1のキャビティ518を有する第1の面517を有し、第2のボディは、第2のキャビティ520を有する第2の面519を有する。相互自由回転角度φが消滅すると、すなわち面517および519が相互に合体して、ケーシングが閉じられると、第1のキャビティ518および第2のキャビティ520の構成により、チャネル508が取り囲まれる。
【００４５】
制御ユニット502は、センサ504と協働するように配置される。このため、制御ユニット502は、制御送信器522を有し、センサ504に設けられたセンサ受信器（図示されていない）に、電磁放射線が送信され、少なくとも検出動作の間、センサ504に設けられた加熱素子（図示されていない）に、所定のレベルの電力が供給される。ここで、加熱素子は、電磁放射線自身に含まれるエネルギーを介して給電される。あるいは、電磁放射線は、センサに設けられた小型バッテリ（図示されていない）のように、エネルギー貯蔵が可能となるように使用しても良い。この小型バッテリは、加熱素子に給電する。協働化のため、制御ユニット502は、さらに、出力信号および別の測定信号を受信する、制御受信器524を有する。一方、センサ502は、前記信号を制御受信器524に送信する、センサ送信器（図示されていない）を有する。
【００４６】
制御ユニットは、拡声器またはサイレンのようなアラームアクチュエータ526を有し、アラームアクチュエータは、制御受信器524で受信された出力信号に基づいて、可聴アラームを発する。すなわち、液体527に存在する気相内の気泡の臨界量がセンサ504に設けられた加熱素子を横断したことを出力信号が示した場合、医療専門家の注意を喚起するため、音声が生じる。制御ユニットは、さらに、アクチュエータ528を有し、このアクチュエータは、電磁モータ534により、旋回軸532の周囲を偏心して回転可能な、円筒状ボディ530によって構成されることが好ましい。アクチュエータ528は、制御受信器524によって受信された出力信号に基づいて、流れを妨げるように配置される。すなわち、気相内の気泡の臨界量がセンサ504に設けられた加熱素子を横断したことを出力信号が示した場合、フロー管を通る液体の流れが妨害され、気相中の想定される有害な量の気泡が患者に供給されることが防止される。さらに、アクチュエータ524は、制御受信器524によって受信された別の測定信号に基づいて、気相内の気泡の臨界量がセンサ502によって検出されたことを出力信号が示さない場合、チャネル508を流通する液体527の流速を制御するように配置される。液体527の気相中に気泡が存在しない場合、電磁モータ534は、チャネル508内の液体527の所定の流速と、別の測定信号によって示された速度との間の偏差に関する信号によって制御される。従って、所定の医療体制に基づいて、チャネル508内の液体527の速度を調節するための、例えば、医師または救急医療師の診療が不要となる。
【００４７】
第1のキャビティ518は、第1の複数の環状くぼみ536を有する。第1の複数の環状くぼみ536は、第1のキャビティ518に比べて、非並列な配向を有する。同様に、第2のキャビティ520は、第2の複数の環状くぼみ538を有する。第2の複数の環状くぼみ538は、第1の複数の環状くぼみ536の配向に整合する配向を有する。第1の複数の環状くぼみ538および第2の複数の環状くぼみ538は、チャネル508に取り付けられた複数の隆起540を取り囲むように配置される。チャネル508を適切に取り囲むことにより、相互回転軸516に沿って、自由回転角度φが消滅し、複数の隆起540を、第1の複数の環状くぼみ536および第2の複数の環状くぼみ538に整列させることにより、チャネル508および制御ユニット502の相互の軸位置が構築される。
【００４８】
図面および前述の記載において、本発明を詳細に示し記載したが、例示および記載は、説明および一例のためのものであり、限定的なものであると解してはならない。本発明は、開示の実施例に限定されない。本発明によるセンサおよび制御ユニット、ならびにこれらの全ての部材は、従来のプロセスおよび材料を適用することにより製造され得ることに留意する必要がある。特許請求の範囲および明細書において、「有する」と言う用語は、他の素子を排斥するものではなく、「一つの」と言う用語は、複数物の存在を否定するものではない。特許請求の範囲のいかなる参照符号も、発明の範囲を限定するものと解してはならない。さらに、特許請求の範囲に記載の特徴の全ての可能な組み合わせは、本発明の一部となることに留意する必要がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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