Die Erfindung betrifft Messeinrichtungen zur Bestimmung des Durchflusses und des Vorhandenseins von Flüssigkeiten zur parenteralen Ernährung, der Pharmazie oder der Biotechnologie oder von Blut oder Blutbestandteilen als Medium mit einem Messrohr, zwei Ultraschallwandlern zur und mit Kopplung an das Messrohr und einem Aufnahmeteil.

Die Druckschrift DE 10 2004 053 673 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung des Volumen- und/oder Massendurchflusses eines Mediums, das ein Messrohr mit einem Innendurchmesser in einer Strömungsrichtung durchfließt. Mindestens zwei Ultraschallwandler sind so angeordnet, dass die Ultraschallmesssignale entlang definierter Schallpfade aussenden und/oder empfangen. Über eine Regel-/Auswerteeinheit wird der Massedurchfluss des Messmediums im Messrohr anhand der Ultraschallmesssignale nach dem Laufzeitdifferenzprinzip ermittelt. Dazu ist zumindest ein Reflektorelement im Innenraum des Messrohres mit einem definierten Abstand zur Innenwand angeordnet. Angelagerte Partikel am Reflektorelement, beispielsweise als Verschmutzungen im Medium, können das Messergebnis beeinflussen.

Durch die Druckschrift DE 10 2010 053 261 A1 ist eine Messkapsel zur Durchflussmessung bekannt, wobei die Messkapsel eine Anschlussseite mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung, ein eine Messstrecke definierendes Messrohr und zwei Ultraschallwandler zur Messung der Durchflussgeschwindigkeit entlang der Messstrecke aufweist. Das Messrohr ist senkrecht zur Anschlusseite angeordnet. Die Messkapsel umfasst weiterhin einen Umlenkraum für das Medium vor dem Messrohr. An diesen ist ein Ultraschallwandler angekoppelt, so dass dessen Ultraschallwellen koaxial in das Messrohr gelangen. Der andere Ultraschallwandler ist so angeordnet, dass die Ultraschallwellen des Messrohres über einen Umlenkspiegel zu diesem Ultraschallwandler gelangen. Nachteilig ist hierbei der nicht verlustfreie Umlenkspiegel. Darüber hinaus beeinflusst dieser die Strömung des Mediums in der Messkapsel. Partikel im Medium können sich anlagern und die Verluste an Ultraschallwellen erhöhen.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Durchfluss und das Vorhandensein von Flüssigkeiten zur parenteralen Ernährung, der Pharmazie oder der Biotechnologie oder von Blut oder Blutbestandteilen als Medium auch in kleinsten Mengen einfach und sicher zu messen.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Die Messeinrichtungen zur Bestimmung des Durchflusses und des Vorhandenseins von Flüssigkeiten zur parenteralen Ernährung, der Pharmazie oder der Biotechnologie oder von Blut oder Blutbestandteilen als Medium mit einem Messrohr, zwei Ultraschallwandlern zur und mit Kopplung an das Messrohr und einem Aufnahmeteil zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass der Durchfluss und das Vorhandensein auch kleinster Mengen des Mediums einfach und sicher messbar sind.

Dazu ist das Messrohr ein beidseitig mit jeweils einem Rohrboden geschlossenes Rohr mit an den Endenbereichen angeordneten Mantelflanschen als Anschluss. Das Aufnahmeteil besteht aus zwei miteinander verbundenen und beabstandet zueinander angeordneten Gehäuseteilen, so dass das Messrohr zwischen den Gehäuseteilen platzierbar ist. Die Gehäuseteile weisen jeweils einen Ultraschallwandler auf, wobei wenigstens einer der Ultraschallwandler mittels eines Kolbens verfahrbar ist, so dass die Ultraschallwandler zur Messung an die Rohrböden des Messrohres gekoppelt werden und nach der Messung das Messrohr freigeben. Das Aufnahmeteil weist wenigstens einen Sensor zur Erfassung der Temperatur wenigstens eines Bereichs des Messrohrs und damit des Mediums im Messrohr auf. Weiterhin sind die Ultraschallwandler und der Sensor mit wenigstens einem Datenverarbeitungssystem verbunden.

Die Ultraschallwandler sind vorteilhafterweise jeweils an oder in einem Kolben angeordnet und so mittels eines Bewegungsmechanismus an das Messrohr ankoppelbar und damit lose verbunden. Dazu kann sich wenigstens eine Koppelscheibe und/oder der Boden des Kolbens zwischen einem Ultraschallwandler und dem Rohrboden befinden.

Zur Messung der Strömung im Messrohr ist einer der Ultraschallwandler ein Sender und der andere gegenüber angeordnete Ultraschallwandler ein Empfänger jeweils der Ultraschallwellen. Aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen im fluiden Medium des Messrohres lässt sich die Geschwindigkeit des fluiden Mediums im Messrohr und damit die Durchflussmenge mittels des Datenverarbeitungssystems bestimmen. Damit ist weiterhin die Voll-Leer-Prüfung des Messrohres oder die Erfassung von Luftblasen verschiedener Größe zur Fehlerminimierung beim Dosiervorgang und/oder zur Prozessüberwachung gegeben.

Der Sensor zur Erfassung der Temperatur kann ein Kaltleiter, ein Heißleiter, ein integrierter Halbleiter-Temperatursensor oder ein als Diode geschalteter Transistor sein. Vorteilhafterweise ist bei Kenntnis der Medientemperatur eine Medienüberprüfung auf Grundlage der Schallgeschwindigkeit des Mediums möglich.

Das Messrohr kann so ein beidseitig mit jeweils einem Rohrboden geschlossenes Rohr mit an den Endenbereichen angeordneten Mantelflanschen zum Anschluss jeweils eines Schlauches sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das Messrohr kann ein steriles oder sterilisierbares Einwegprodukt sein.

Das Messrohr besteht optional aus zwei Teilen mit jeweils einem Mantelflansch, wobei wenigstens ein Endenbereich des einen Teils in den Endenbereich des anderen Teils eingeschoben ist. Damit lässt sich vorteilhafterweise leicht und ökonomisch günstig ein Messrohr mit einer U-Form herstellen, wobei die Schenkel der U-Form die Mantelflansche sind. Jedes der Teile besitzt dazu einen Mantelflansch.

Wenigstens ein Bereich des Mantels des Messrohres ist optional eine Ebene. Vorteilhafterweise weist weiterhin das Verbindungsstück des Aufnahmeteils mindestens eine Führungsplatte für die Ebene auf, so dass das Messrohr im Aufnahmeteil fest positioniert ist.

Der Mantelflansch ist optional ein Einschub mit einem Anschlag für einen Endenbereich des Schlauches zum Transport des Mittels zur parenteralen Ernährung oder des Blutes. Die Abmessungen der Bohrung des Mantelflansches sind vorteilhafterweise so ausgebildet, dass der Endenbereich des Schlauches dichtend im Mantelflansch platzierbar ist. Das Messrohr kann aus einem Kunststoff bestehen.

Der Ultraschallwandler befindet sich optional in einem topfförmigen Kolben mit einem einen Boden aufweisenden Hohlzylinder. Der Ultraschallwandler ist auf dem Boden im topfförmigen Kolben oder auf dem Boden auf dem topfförmigen Kolben angeordnet. Damit sind die Scheiben darstellenden Ultraschallwandler einfach handzuhaben. Der topfförmige Kolben mit dem Ultraschallwandler kann so einfach in einer Bohrung des Gehäuseteils platziert werden. Die Anschlüsse des Ultraschallwandlers können einfach aus dem Hohlraum des Kolbens geführt werden. Die nach außen weisende Oberfläche des Bodens kann die Ankoppelfläche des Messrohres sein, wobei jeweils der Rohrboden des Messrohres an den Boden des topfförmigen Kolbens gedrückt wird. Der topfförmige Kolben kann dazu aus einem Metall oder einem Kunststoff bestehen.

Zwischen dem Boden und dem Ultraschallwandler befindet sich optional eine Scheibe aus einem elektrisch nichtleitenden Material und/oder eine elektrisch nichtleitende Kleberschicht.

Die Kleberschicht besitzt optional Kugeln aus einem elektrisch nichtleitenden Material. Mittels der Kugeln kann ein bestimmter Abstand zwischen Boden und Ultraschallwandler gewährleistet werden.

Zwischen dem Rohrboden und dem Boden oder dem Ultraschallwandler befindet sich optional wenigstens eine Andruckscheibe. Diese gewährleistet eine weitestgehend verlustfreie Einkopplung der Ultraschallwellen über das Eckstück in das fluide Medium im Messrohr.

Der topfförmige Kolben ist optional in einer Bohrung im Gehäuseteil geführt.

Der verfahrbare Kolben ist optional an einen Exzenter und/oder an eine Schraube in einem Gewindestück und/oder einen Federmechanismus des Gehäuseteils gekoppelt.

Der Ultraschallwandler wird optional mittels eines Federmechanismus auf den Boden des aus einem Kunststoff bestehenden topfförmigen Kolbens gedrückt.

Im Aufnahmeteil befindet sich optional wenigstens eine Einrichtung zur Beeinflussung der Temperatur wenigstens eines Bereichs des Messrohrs und damit des Mediums. Weiterhin ist die Einrichtung zur Beeinflussung der Temperatur mit dem Datenverarbeitungssystem verbunden. Diese kann eine Heizeinrichtung beispielsweise in Form eines elektrischen Widerstands in einem elektrischen Stromkreis oder eine Kühleinrichtung beispielsweise in Form eines Peltierelements sein.

Zur Messung ist optional einer der Ultraschallwandler ein Sender und der andere gegenüber angeordnete Ultraschallwandler ein Empfänger jeweils der Ultraschallwellen. Weiterhin ist das Datenverarbeitungssystem so mit den Ultraschallwandlern und dem Sensor verbunden, dass aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen im Medium und der Temperatur des Mediums im Messrohr die Durchflussmenge und/oder eine Medienüberprüfung auf Grundlage der Schallgeschwindigkeit des Mediums und/oder eine Voll-Leer-Prüfung und/oder eine Erfassung von Luftblasen zur Fehlerminimierung beim Dosiervorgang und/oder zur Prozessüberwachung bestimmt wird.

Zur Messung ist optional einer der Ultraschallwandler ein Sender und der andere gegenüber angeordnete Ultraschallwandler ein Empfänger jeweils der Ultraschallwellen. Weiterhin ist das Datenverarbeitungssystem so mit den Ultraschallwandlern, dem Sensor und der Einrichtung zur Beeinflussung der Temperatur verbunden, dass aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen im Medium und der Temperatur des Mediums im Messrohr die Durchflussmenge und/oder eine temperaturabhängige Medienüberprüfung auf Grundlage der temperaturabhängigen Schallgeschwindigkeit des Mediums und/oder eine Voll-Leer-Prüfung und/oder eine Erfassung von Luftblasen zur Fehlerminimierung beim Dosiervorgang und/oder zur Prozessüberwachung bestimmt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Durchflusses von Flüssigkeiten zur parenteralen Ernährung, der Pharmazie oder der Biotechnologie oder von Blut oder Blutbestandteilen,

Fig. 2 ein Messrohr,

Fig. 3 ein topfförmiger Kolben mit einem Ultraschallwandler und

Fig. 4 ein topfförmiger Kolben mit einem aufgeklebten Ultraschallwandler.

Eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Durchflusses von Flüssigkeiten zur parenteralen Ernährung, der Pharmazie oder der Biotechnologie oder von Blut oder Blutbestandteilen besteht im Wesentlichen aus einem Messrohr 1 und einem Aufnahmeteil 2.

Die Fig. 1 zeigt eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Durchflusses von Flüssigkeiten zur parenteralen Ernährung, der Pharmazie oder der Biotechnologie oder von Blut oder Blutbestandteilen in einer prinzipiellen Darstellung. Das Aufnahmeteil 2 besteht aus zwei miteinander verbundenen und beabstandet zueinander angeordneten Gehäuseteilen 3, 4 besteht. Das Messrohr 1 ist zwischen den Gehäuseteilen 3, 4 platzierbar. Die Gehäuseteile 3, 4 weisen jeweils einen Ultraschallwandler 14 auf, wobei wenigstens einer der Ultraschallwandler 14 mittels eines Kolbens 5 im Gehäuseteil 4 verfahrbar ist. Der andere gegenüber dem bewegbaren Ultraschallwandler 14 angeordnete Ultraschallwandler 14 befindet sich in einem feststehenden Kolben 6 im anderen Gehäuseteil 4. Damit werden die Ultraschallwandler 14 zur Messung an die Rohrböden 7 des Messrohres 1 gekoppelt und nach der Messung ist das Messrohr 1 freigegeben, so dass das Messrohr 1 aus dem Aufnahmeteil 2 entfernt werden kann. Das Aufnahmeteil 2 weist wenigstens einen Sensor zur Erfassung der Temperatur wenigstens eines Bereichs des Messrohrs 1 und damit des Mediums im Messrohr 1 auf. Dieser und die Ultraschallwandler 14 sind mit wenigstens einem Datenverarbeitungssystem verbunden. Das Aufnahmeteil 2 kann aus einem Metall oder einem Kunststoff bestehen.

Die Fig. 2 zeigt ein Messrohr 1 in einer prinzipiellen Darstellung.

Das Messrohr 1 ist ein beidseitig mit jeweils einem Rohrboden 7 geschlossenes Rohr 8 mit an den Endenbereichen angeordneten Mantelflanschen 9 zum Anschluss jeweils eines Schlauches 10. Das Messrohr 1 ist ein steriles Einwegprodukt und besteht aus einem Kunststoff. Das Messrohr 1 besteht weiterhin aus zwei Teilen 1 1a, 1 1 b mit jeweils einem Mantelflansch 9, wobei wenigstens ein Endenbereich des einen Teils 1 1 a in den Endenbereich des anderen Teils 1 1 b eingeschoben ist. Der Mantelflansch 9 ist ein Einschub mit einem Anschlag für einen Endenbereich des Schlauches 10 zum Transport des Mittels zur parenteralen Ernährung oder des Blutes.

Wenigstens ein Bereich des Mantels des Messrohres 1 ist eine Ebene. Das die Gehäuseteile 3, 4 miteinander verbindende Verbindungsstück 12 des Aufnahmeteils 1 weist mindestens eine Führungsplatte 13 für die Ebene auf, so dass das Messrohr 1 im Aufnahmeteil 2 fest und damit insbesondere verdrehsicher positioniert ist.

Die Fig. 3 zeigt einen topfförmigen Kolben 5, 6 mit einem Ultraschallwandler 14 in einer prinzipiellen Darstellung.

Der Ultraschallwandler 14 befindet sich in einem topfförmigen Kolben 15 mit einem einen Boden 16 aufweisenden Hohlzylinder 17. Dazu ist der Ultraschallwandler 14 auf dem Boden 16 im topfförmigen Kolben 15 angeordnet. Zwischen dem Boden 16 und dem Ultraschallwandler 14 befindet sich eine Scheibe 18 aus einem elektrisch nichtleitenden Material.

Die Fig. 4 zeigt einen topfförmigen Kolben 15 mit einem aufgeklebten Ultraschallwandler 14 in einer prinzipiellen Darstellung.

In einer Ausführungsform des Kolbens 15 befindet sich zwischen Ultraschallwandler 14 und Boden 16 eine elektrisch nichtleitende Kleberschicht 19, die Kugeln 20 aus einem elektrisch nichtleitenden Material besitzt.

Die nach außen weisende Oberfläche 21 des Bodens 16 der topfförmigen Kolben 15 der Ausführungsformen ist die Ankoppelfläche des Messrohres 1 , wobei jeweils der Rohrboden 7 des Messrohres 1 an den Boden 16 des jeweiligen topfförmigen Kolbens 15 gedrückt wird.

Der topfförmige Kolben 15 kann vorteilhafterweise in einer Bohrung im jeweiligen Gehäuseteil 3, 4 geführt sein. Der verfahrbare Kolben 15 kann dazu an einen Exzenter und/oder an eine Schraube in einem Gewindestück und/oder einen Federmechanismus des Gehäuseteils 4 gekoppelt sein. Zur Bewegung besitzt dieses einen Griff 22. Der topfförmige Kolben 15 kann aus einem Metall oder einem Kunststoff bestehen.

Zur Messung der Strömung im Messrohr 1 ist einer der Ultraschallwandler 14 ein Sender und der andere gegenüber angeordnete Ultraschallwandler 14 ein Empfänger jeweils der Ultraschallwellen. Das Datenverarbeitungssystem ist so mit den Ultraschallwandlern 14 verbunden, dass aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen im Mittel zur parenteralen Ernährung oder im Blut des Messrohres die Geschwindigkeit des Mittels zur parenteralen Ernährung oder des Blutes im Messrohr 1 und damit die Durchflussmenge bestimmt wird. Dazu sind entsprechende Kabel 23 zur Energieversorgung und als Datenleitung vorhanden.

Bezugszeichen

1 Messrohr

2 Aufnahmeteil

3 Gehäuseteil

4 Gehäuseteil

5 verfahrbarer Kolben

6 feststehender Kolben

7 Rohrboden

8 Rohr

9 Mantelflansch

10 Schlauch

1 1 Teile des Messrohres

12 Verbindungsstück

13 Führungsplatte

14 Ultraschallwandler

15 Kolben

16 Boden

17 Hohlzylinder

18 Scheibe

19 Kleberschicht

20 Kugel

21 Oberfläche

22 Griff

23 Kabel