DE102006024363A1 - Fluids volume- and flow-speed measurement e.g. for respiration air of patients, uses micro-mechanical air-mass sensor for connection as pluggable sensor - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung der Fließgeschwindigkeit und/oder des Volumens von Fluiden gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie des nebengeordneten Anspruchs.The The invention is based on a device for measuring the flow rate and / or the volume of fluids according to the preamble of the main claim and the independent claim.
Solche
Vorrichtungen sind allgemein bekannt. Unter anderem sind hierbei
Ultraschall-Sensoren als Messeinrichtung vorgesehen, die schräg zur Fließrichtung
des Volumenstroms angeordnet sind. Beispielsweise ist aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung des Volumens und/oder der Fließgeschwindigkeit von Fluiden gemäß dem Hauptanspruch hat demgegenüber den Vorteil, dass die Vorrichtung neben dem Blasrohr mit einem austauschbaren, kostengünstigen Steckfühler, der ein Sensorelement und eine Auswerteschaltung umfasst, ausgestattet ist, so dass der Steckfühler im wesentlichen für die einmalige Verwendung vorgesehen werden kann. Insbesondere ist es dadurch vorteilhaft, dass im Falle einer Kontamination der Meßeinrichtung eine aufwendige Reinigung derselben entfallen kann. Besonders vorteilhaft ist es ferner, dass durch die Anordnung der Auswerteschaltung zusammen mit dem Sensorelement auf dem Steckfühler eine aufwändige Kalibrierung nach dem Einbau des Sensorelements entfällt. Erfindungsgemäß ist es nämlich vorteilhaft vorgesehen, dass der Steckfühler bereits fertig kalibriert vorliegt. Daher wird im Sinne der vorliegenden Erfindung unter einer Auswerteschaltung eine Schaltung bzw. eine Anordnung verstanden, die wenigstens eine Kalibrierung der vom Sensorelement als Rohsignale bereitgestellten Messwerte durchführt, wobei eine Normalisierung der Messwerte zur Weiterverarbeitung stattfindet. Die Weiterverarbeitung kann entweder in der Auswerteschaltung (auf dem Steckfühler) erfolgen oder aber (bevorzugt) über angebundene Zusatzgeräte (bei denen bevorzugt eine Mehrfachverwendung möglich und vorgesehen ist) erfolgen.The inventive device for measuring the volume and / or flow rate of fluids according to the main claim has in contrast the advantage that the device next to the blowpipe with a replaceable, inexpensive Plug-in sensor, comprising a sensor element and an evaluation circuit equipped is, so the plug-in sensor essentially for the one-time use can be provided. In particular It thereby advantageous that in case of contamination of the measuring device a complex cleaning of the same can be omitted. Especially advantageous it is further, that together by the arrangement of the evaluation circuit with the sensor element on the plug-in sensor a complex calibration after installation of the sensor element is eliminated. It is according to the invention namely advantageously provided that the plug-in sensor already finished calibrated is present. Therefore, in the context of the present invention under a Evaluation circuit understood a circuit or an arrangement, the at least one calibration of the sensor element as raw signals provided measured values, with a normalization the measured values for further processing takes place. The further processing can be done either in the evaluation circuit (on the plug-in sensor) or (preferred) via connected accessories (in which preferably a multiple use is possible and provided) take place.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, dass es sich bei dem Sensorelement um einen mikromechanischen Luftmassensensor handelt. Ein solches Sensorelement kann besonders einfach kompakt hergestellt werden, so dass eine integrierte Anordnung in einem Steckfühler zusammen mit einer Auswerteschaltung besonders einfach möglich ist. Insbesondere ist es hierbei nicht erforderlich, dass – wie bei einem auf einem Ultraschall-Messprinzip beruhenden Sensorelementmehrere Sensoreinrichtungen (Ultraschallköpfe) durch eine Laufstrecke getrennt, d.h. an vergleichsweise weit entfernt liegenden Orten der Vorrichtung vorgesehen sein müssen.Farther it is inventively advantageous that the sensor element is a micromechanical air mass sensor is. Such a sensor element can be particularly compact be prepared, so that an integrated arrangement in one plug-in sensor together with an evaluation circuit is particularly easy. Especially it is not necessary here that - as with an ultrasonic measuring principle based sensor element several sensor devices (ultrasonic heads) a running track separated, i. comparatively far away lying locations of the device must be provided.
Erfindungsgemäß ist ferner bevorzugt, dass der Fluidvolumenstrom, der einen Haupt- und einen Messvolumenstrom umfasst, innerhalb des Blasrohrs durch getrennte Strömungskanäle verlaufend vorgesehen ist. Hierdurch ist es möglich, dass der Messvolumenstrom zumindest im Bereich des Sensorelements im wesentlichen laminar verläuft, was die Qualität der Messergebnisse erhöht.The invention is further preferred that the fluid volume flow, a main and a measurement volume flow includes, within the blowpipe extending through separate flow channels is provided. This makes it possible that the measuring volume flow at least in the region of the sensor element is substantially laminar runs, what the quality the measurement results increased.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Strömungskanäle solchermaßen symmetrisch ausgeführt sind, dass eine Fluidvolumenmessung in beide Richtungen möglich ist. Hierdurch kann eine besonders genaue Messung sowohl während der Einatmung als auch während der Ausatmung durch den Benutzer der Vorrichtung erfolgen.Farther it is advantageous that the flow channels in such a symmetrical are executed, that a fluid volume measurement in both directions is possible. This allows a particularly accurate measurement both during the Inhalation as well while exhalation by the user of the device.
Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Strömungskanal für den Messvolumenstrom so ausgeführt ist, dass der zugehörige Fluidvolumenstrom zumindest im Bereich des Sensorelements im wesentlichen laminar ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass eine genaue Messung der Eigenschaften des Fluidvolumenstroms vorgenommen werden kann. Es ist nämlich so, dass turbulente Strömungsanteile das Messsignal verfälschen können.Further it is inventively preferred that the flow channel for the Measuring volume flow carried out this way is that the associated one Fluid volume flow at least in the region of the sensor element substantially is laminar. As a result, it is advantageously possible according to the invention made an accurate measurement of the properties of the fluid flow can be. It's like that, that turbulent flow components falsify the measuring signal can.
Ferner ist es erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, dass das Blasrohr so ausgeführt ist, dass der Hauptvolumenstrom wesentlich größer ist als der Messvolumenstrom. Hierdurch kann die Lebensdauer des Sensorelements wesentlich erhöht werden, da das Sensorelement lediglich mit einer geringeren Menge des Fluidvolumens und damit auch der darin enthaltenen Verunreinigungen in Kontakt kommt.Further it is preferably provided according to the invention that the blowpipe so executed is that the main volume flow is much larger than the measuring volume flow. This can significantly increase the life of the sensor element, because the sensor element only with a smaller amount of fluid volume and thus also the impurities contained therein come into contact.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin bevorzugt, dass das Sensorelement basierend auf einem thermischen Messprinzip vorgesehen ist. Hierdurch ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, das Sensorelement besonders kompakt und kostengünstig zu gestalten und gleichzeitig eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen.It is according to the invention Furthermore, it is preferred that the sensor element is based on a is provided thermal measuring principle. This makes it advantageous according to the invention possible, make the sensor element particularly compact and inexpensive and at the same time to achieve a high measuring accuracy.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Sensorelement eine Messeinrichtung und Auswerteschaltung aufweist, wobei die Messeinrichtung und die Auswerteschaltung so ausgeführt sind, dass das Sensorelement ohne Verbindung mit der Vorrichtung kalibrierbar ist. Hierdurch ist eine besonders einfache Benutzung der Vorrichtung möglich. Insbesondere ist es hierdurch möglich, dass ungeschulte Benutzer der Vorrichtung zu genauen Messergebnissen hinsichtlich der zu messenden Parameter gelangen können.Farther it is advantageous that the sensor element is a measuring device and evaluation circuit, wherein the measuring device and the evaluation circuit so executed in that the sensor element can be calibrated without connection to the device is. This is a particularly simple use of the device possible. In particular, this makes it possible that untrained users of the device to accurate measurement results with regard to the parameters to be measured.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin bevorzugt, dass die Vorrichtung Anschlüsse für die Versorgungsspannung und ein oder mehrere Zusatzgeräte aufweist. Hierdurch ist es mit einfachen Mitteln möglich, den Steckfühler schnell und funktionssicher mit der Vorrichtung und/oder mit dem bzw. den Zusatzgerät(en) zu verbinden. Insbesondere ist es hierdurch erfindungsgemäß auch möglich, dass die Herstellung bzw. die Lösung der Verbindung zwischen dem Steckfühler und der restlichen Vorrichtung auch von einem nichtgeschulten Benutzer vorgenommen werden kann.It is according to the invention Furthermore, preferred that the device connections for the supply voltage and has one or more accessories. This makes it possible with simple means, the plug-in sensor quickly and functionally reliable with the device and / or with the or the Additional device (s) connect to. In particular, according to the invention, it is also possible that the production or the solution the connection between the plug-in sensor and the rest of the device can also be made by an untrained user.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das oder die über die Anschlüsse verbundenen Zusatzgeräte für weitere Auswertungen und/oder die Anzeige der Messergebnisse vorgesehen sind. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass eine sehr schnelle und damit auch genaue Auswertung der Messergebnisse vorgenommen werden kann. Alternativ zu einer drahtgebundenen Weiterleitung der Messergebnisse kann es erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass der Steckfühler eine Schnittstelle zur drahtlosen Übertragung der Messergebnisse aufweist.Farther it is advantageous that the one or more connected via the connections accessories for further Evaluations and / or the display of the measurement results provided are. As a result, it is advantageously possible that a very fast and therefore accurate evaluation of the measurement results can be. Alternatively to a wired forwarding of Measurement results can also be inventively provided that the plug-in sensor an interface for the wireless transmission of measurement results having.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Steckfühler zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein solcher Steckfühler kann beispielsweise als Ersatzteil bzw. als Verbrauchsmaterial zur Benutzung der Vorrichtung verwendet werden. Insbesondere ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, dass die Verunreinigung des Steckfühlers bzw. des Messelements auf dem Steckfühler und/oder die Zeitdauer der Verwendung eines und desselben Steckfühlers mittels geeigneter Messgeräte ermittelt wird und dem Benutzer der Vorrichtung die Notwendigkeit eines Wechsels des Steckfühlers angezeigt oder anderweitig vermittelt wird. Dies hat den Vorteil, dass einem solchen Benutzer die Entscheidung über die Notwendigkeit eines Austausches des Steckfühlers abgenommen wird, was den Benutzungskomfort der Vorrichtung vergrößert.One Another object of the present invention is a plug-in sensor for Use with a device according to the invention. Such a plug-in sensor can for example, as a spare part or as a consumable for use the device can be used. In particular, it is advantageous according to the invention possible, that the contamination of the plug-in sensor or the measuring element on the plug-in sensor and / or the duration of use of one and the same plug-in sensor by means of suitable measuring instruments determined and the need for the user of the device a change of the plug-in sensor displayed or otherwise mediated. This has the advantage that such a user's decision on the need for a Replacing the plug-in sensor is removed, which increases the ease of use of the device.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention are illustrated in the drawing and in the following description explained in more detail.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Es zeigen:It demonstrate:
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) the invention
In
Die
Vorrichtung
Erfindungsgemäß ist ein
Steckfühler
Der
Steckfühler
In
Claims (10)
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