DE69121924T2

DE69121924T2 - Sonde für Strömungsgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE69121924T2
Application number: DE69121924T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Ishitsu; Hiromasa Kohno; Masaru Kurio; Shigekazu Sekii; Kouji Tsuchida
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2011-01-30
Also published as: AU7003691A; US5373850A; JP2866132B2; AU639065B2; EP0440155A2; EP0440155B1; EP0440155A3; JPH03221815A; DE69121924D1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit, die bei Strömungsgeschwindigkeitsmessungen wie der Messung des Herzzeitvolumens verwendet wird.
Bei Messung des Herzzeitvolumens, die wesentlich beim Umgang mit kritisch kranken Patienten mit Herzinsuffizienz ist, wird herkömmlicherweise von den Methoden Gebrauch gemacht, die sich auf Ultraschall, Farbstoffverdünnung und Radioisotopen usw. stützen. Infolge ihrer Einfachheit und Genauigkeit wird breiter Gebrauch von einer Thermodilutionsmethode basierend auf der Rechtsherzkathetermethode gemacht, bei der ein Katheter in der Pulmonalarterie gehalten wird.
Jedoch ist die durch die Thermodilutionsmethode erhaltene Information diskontinuierlich. Wenn das Herzzeitvolumen gemessen wird, muß zusätzlich jedesmal wenn eine Messung durchgeführt wird, eine Infusionsflüssigkeit injiziert werden. Infolge solcher Probleme wie der Kompliziertheit des Eingriffs, Infektion, die die wiederholte Injektion einer kalten Kochsalzlösung begleitet, eines Abfalls der Körpertemperatur und erhöhter Belastung des Herzens, ist die Anzahl der Male beschränkt, die Messungen durchgeführt werden können, besonders im Falle eines ernstlich erkrankten Patienten, dessen Herzzeitvolumen festgestellt werden muß.
Eine Methode des sehr präzisen kontinuierlichen Messens des Herzzeitvolumens ist eine Methode, die das CCOM-System (kontinuierliches Herzzeitvolumenüberwachungssystem) verwendet, das durch die gegenwärtigen Erfinder entwickelt worden ist (US-A-4 685 470). Dieses Überwachungssystem umfaßt eine Kathetersonde und eine Überwachungseinheit Mittels kontinuierlichen Messens der Menge des Wärmeverlustes, der auf den Blutdurchfluß zurückführbar ist, wird bei Verwendung eines sich durch den Durchgang eines Stroms hindurch selbst erwärmenden Thermistor (auf den als CFT Bezug genommen wird) das Herzzeitvolumen kontinuierlich ohne die intermittierende Injektion einer kalten Kochsalzlösung überwacht.
Das Herzzeitvolumen (CO) ist die Blutmenge, die vom Herzen in einer Zeiteinheit ausgestoßen wird und gewöhnlich durch einen Wert pro Minute ausgedrückt wird. Wenn das Herz oder ein Hauptblutgefäß nicht kurzgeschlossen ist, sind die von der rechten Herzhälfte ausgestoßenen Blutmengen und die von der linken. Herzhälfte ausgestoßenen Blutmengen gleich und das Herzzeitvolumen CO (L/min) wird gemäß der folgenden Gleichung von der Strömungsgeschwindigkeit v (cm/s) in der Pulmonalarterie und der Querschnittsfläche s (cm²) der Pulmonalarterie erhalten:
CO = 0,06 s v ... (1)
Nun wird das Prinzip der kontinuierlichen Messung des Herzzeitvolumens beschrieben.
Ein Thermistor wird als herkömmlicher Temperaturmeßfühler verwendet und arbeitet auf der Basis einer Änderung des Widerstandswerts in Abhängigkeit einer Änderung der Temperatur.
Da ein Thermistor auch ein Widerstand ist, gibt der Thermistor selbst Wärme ab, wenn eine große Strommenge durch ihn hindurch geführt wird. Wenn ein derartiger Thermistor im Blutstrom angeordnet ist, wird demgemäß die Temperatur des Thermistors diejenige, bei der Gleichgewicht zwischen der durch den elektrischen Strom erzeugten Wärmemenge und der durch die Blutströmung abgeführten Wärmemenge hergestellt ist. Da sich diese Gleichgewichtstemperatur Tt in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit verändert, kann der Thermistor als Strömungsgeschwindigkeitsmeßfühler verwendet werden.
Die Beziehung zwischen der Gleichgewichtstemperatur Tt (CO) und der Blutströmungsgeschwindigkeit v (cm/s) kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden, die auf Experimentieren beruht:
log Tt = A log v + B ... (2)
wobei A und B Konstanten sind, die vom Fluid und den Eigenschaften des Thermistors usw. abhängig sind.
Um das Herzzeitvolumen CO kontinuierlich zu messen, ist es notwendig, eine Beziehung zwischen der Gleichgewichtstemperatur Tt und CO zu erhalten. Deshalb ergibt Streichen der Strömungsgeschwindigkeit v aus Gl. (1) und (2) die folgende Gleichung:
log Tt = A log CO + B - A log (0,06 s) ... (3)
Gl. (3) enthält jedoch einen unbekannten Parameter, nämlich die Querschnittsfläche s der Pulmonalarterie, und kann deshalb nicht, wie sie ist, beim Messen des Herzzeitvolumens verwendet werden. Wenn Herzzeitvolumen und Gleichgewichtstemperatur wenigstens einmal gemessen werden und die gemessenen Werte in Gl. (3) als Kalibrationswerte COCAL und TtCAL ausgetauscht werden, haben wir demgemäß
log TtCAL = A log COCAL + B - A log (0,06 s) ... (4)
Wenn die Querschnittsfläche s der Pulmonalarterie aus Gl. (3) und (4) gestrichen wird, erhalten wir
log (Tt/TtCAL) = A log (CO/COCAL) ... (5)
Das Herzzeitvolumen CO kann demgemäß durch die folgende Gleichung als eine Funktion der Gleichgewichtstemperatur Tt ausgedrückt werden:
CO = COCAL (Tt/TtCAL)1/A ... (6)
Dies ermöglicht es, das Herzzeitvolumen kontinuierlich unter Verwendung eines selbsterwärmenden Thermistors zu messen.
Eine Methode des Berechnens des Herzzeitvolumens, die das CCOM-System verwendet, wird nun beschrieben.
In einem CCOM-System wird die oben erwähnte Kalibration durch die Thermodilutionsmethode ausgeführt und zwei Thermistoren sind an einer Kathetersonde angebracht. Einer dieser Thermistoren ist ein selbsterwärmender CFT-Thermistor zum Messen der Gleichgewichtstemperatur und ein PAT-Thermistor zum Messen der Bluttemperatur verwendet die Thermodilutionsmethode.
Die CFT-Thermistortemperatur TtR ist abhängig von der Blutströmungsgeschwindigkeit, aber sie ist auch abhängig von einer Änderung der Bluttemperatur TB. Demgemäß wird eine Korrektur bei TtR, die eine Änderung der Bluttemperatur vom Zeitpunkt der Kalibration begleitet, gemäß der folgenden Gleichung ausgeführt:
Tt = TtR - K (TB - TBCAL) ... (7)
wobei TtR: CFT-Thermistortemperatur zur Zeit der Messung
K: Bluttemperaturkorrekturkoeffizient
TB: Bluttemperatur
TBCAL: Bluttemperatur zur Zeit der Kalibration
Wenn die Temperaturkorrektur von Gl. (7) auf Gl. (6) angewandt wird, wird die folgende Gleichung erhalten:
CO = COCAL {[TtR-K (TB-TBCAL)]/TtCAL}1/A ... (8)
Wie oben dargelegt, kann demnach das Herzzeitvolumen CO gemäß Gl. (8) aus der kontinuierlich gemessenen CFT-Thermistortemperatur TtR und der Bluttemperatur TB berechnet werden. Wenn jedoch der gesamte Bereich (0 - 12 L/min) des Herzzeitvolumens berechnet wird, wobei der Wert der Konstanten A aus Gl. (8) ein einfacher Wert ist, gibt es einen Abfall in der Genauigkeit. Deshalb ist der Bereich, über den das Herzzeitvolumen gemessen wird, in zwei Teile unterteilt. Genauer, das Herzzeitvolumen wird unter Verwendung arithmetischer Ausdrücke für einen Fall berechnet, bei dem der Wert von A AH ist, wenn das Herzzeitvolumen sich in einem hohen Durchflußbereich befindet, und für einen Fall, bei dem der Wert von A AL ist, wenn sich das Herzzeitvolumen in einem niedrigen Durchflußbereich befindet. Es soll angemerkt werden, daß die Konstante A ein Temperaturindex in bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit ist und hiernach auf sie als der "A-Wert" Bezug genommen werden soll.
(1) Vorgehen in einem Fall, bei dem der Kalibrationswert COCAL des Herzzeitvolumens größer als 2,75 L/min ist:
Zu Anfang wird die Kalibration des Herzzeitvolumens mittels der Thermodilutionsmethode ausgeführt. Als nächstes wird die CFT-Thermistortemperatur Tt2,75 aus den Kalibrationswerten (COCAL und TtCAL) berechnet, wenn das Herzzeitvolumen 2,75 L/min ist. Das heißt, wenn Gl. (6) in eine Gleichung überführt wird, die Tt ergibt, und CO = 2,75 L/min in dieser Gleichung ersetzt wird, wobei der A-Wert als AH dient, erhalten wir
Tt2,75 = TtCAL (2,75/COCAL)AH (9)
Zum Zeitpunkt der Messung wird das Herzzeitvolumen gemäß der folgenden arithmetischen Ausdrücke erhalten, bei denen der Meßbereich in zwei Teile geteilt ist:
Wenn TtR - K (TB - TBCAL) > Tt2,75
wenn TtR - K (TB - TBCAL) ≤ Tt2,75
(2) Vorgehen in einem Fall, bei dem der Kalibrationswert COCAL des Herzzeitvolumens kleiner als 2,75 L/min ist:
Wie im obigen Fall von (1) wird die CFT-Thermistortemperatur Tt&sub2;,&sub7;&sub5; aus den Kalibrationswerten (COCAL und TtCAL) berechnet, wenn das Herzzeitvolumen 2,75 L/min ist. Das heißt, der A-Wert wird als AL übernommen und das folgende wird aus Gl. (6) erhalten:
Tt2,75 = TtCAL (2,75/COCAL)AL ... (12)
Zur Zeit der Messung wird das Herzzeitvolumen gemäß der folgenden arithmetischen Ausdrücke erhalten, bei denen der Meßbereich in zwei Teile geteilt ist:
Wenn TtR - K (TB - TBCAL) > Tt2,75
wenn TtR - K (TB - TBCAL) ≤ Tt2,75
Fig. 1 veranschaulicht den Aufbau einer herkömmlichen Meß fühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit (Kathetersonde). Die Sonde umfaßt einen Katheterschlauch 1 und eine Ballonaufblasleitung 9, eine Druckmeßleitung 10, eine Flüssigkeitsinfusions-Injektionsleitung 11 und eine Thermistorverbindungsleitung 12, die alle über einen Verteiler 6 mit dem Katheterschlauch 1 verbunden sind.
Der Aufbau des Katheterschlauchs 1 ist derart, daß eine Druckmeßöf fnung 4, ein CFT-Thermistor 2 und ein PAT-Thermistor 3 an der Spitze des Katheterschlauchs angeordnet sind. Der CFT-Thermistor 2 und der PAT-Thermistor 3 sind jeweils mit einem CFT-Verbindungselement 7 und einem PAT-Verbindungselement 8 elektrisch verbunden.
Fig. 2 veranschaulicht den Aufbau der CFT-Thermistorbefestigung bei der herkömmlichen Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der CFT-Thermistor 2 in ein wasserdichtes Epoxidharz 34 eingetaucht, um eine wasserdichte Bedingung sicherzustellen, und er ist dann in einen aus Polyimid hergestellten Schlauch 31 eingeführt. Der in den Schlauch 31 eingeführte CFT-Thermistor 2 ist in eine Seitenöffnung 29 in den Katheterschlauch 1 eingepaßt und der Thermistor 2 ist dann an den Platz mittels eines Epoxidklebemittels 36 geklebt, um den Thermistor am Katheterschlauch 1 zu befestigen.
Thermistorleitungen 32 sind durch das Innere des Katheterschlauchs 1 gelegt und sind elektrisch mit dem CFT-Verbindungselement 7 der Thermistorverbindungsleitung 12 verbunden.
Eine Anzahl von Problemen treffen beim Stand der Technik zusammen. Speziell, beim herkömmlichen oben beschriebenen CCOM-System ist die Temperaturänderung des CFT-Thermistors betreffend den Blutdurchfluß gering und die nötige Empfindlichkeit zur Messung des Herzzeitvolumens ist unbefriedigend. Genauer, bei der CFT-Thermistorbefestigung der Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit (Kathetersonde) ist der Aufbau derart, daß ein eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisendes Harz, das zwischen dem CFT-Thermistor und der Außenseite (Blut) befindlich ist, die wirksame Wärmeübertragung zur Außenseite hemmt, die durch den CFT-Thermistor emittiert wird und deshalb kann Kühlen durch das Blut unzureichend ausgeführt werden.
Außerdem läßt die herkömmliche Strömungsgeschwindigkeitssonde (Kathetersonde) Wärmeverlust entlang der Thermistorleitungen zu und dies hat eine Wirkung auf die Temperatur des PAT-Thermistors.
Die US-A-3 435 400 offenbart eine Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit, die eine als ein Widerstandheizelement, d.h. Wärmeerzeugungsmittel, verwendete Metallmembran aufweist. Der Temperaturmeßfühler (Thermistorwulstkörper) ist zur Erfassung der Temperatur der Membran vorgesehen, die in einer höchst wirksamen Wärmeübertragungsbeziehung mit dem zu messenden Medium angeordnet ist. Bei dieser bekannten Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit sind das Wärmeerzeugungsmittel und das Wärmestrahlungsmittel beide durch dieselbe Membran verkörpert und sind somit identisch. Genauer, die Metallmembran der Meßfühlersonde fungiert sowohl als Wärmeerzeugungsmittel als auch als Wärmestrahlungsmittel und Strom fließt durch die Membran selbst hindurch.
Demgemäß ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Meß fühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit vorzusehen, die die oben erwähnten Probleme löst, die beim Stand der Technik angetroffen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das vorangehende Ziel erreicht durch Vorsehen einer Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit, umfassend Wärmeerzeugungsmittel, die nicht in direktem Kontakt mit dem Fluidtemperaturerfassungsmittel zum Erfassen der durch das Wärmeerzeugungsmittel erzeugten Temperatur stehen, wobei die Temperatur von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist und im zu messenden Fluid angeordnete wärmeleitende Wärmestrahlungsmittel. Das wärmeleitende Wärmestrahlungsmittel umfaßt ein Metall, das in Kontakt mit dem Fluid angeordnet ist. Es ist als ein getrenntes Teil in unmittelbarer Nähe zu und in wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärmeerzeugungsmittel vorgesehen. In einer derartigen Anordnung ist eine Änderung der Temperatur des CFT-Thermistors in bezug auf Blut vergrößert, um die Empfindlichkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung zu erhöhen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile durch ihre Figuren hindurch bezeichnen. In den Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, die den Aufbau einer Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit (Kathetersonde) gemäß dem Stand der Technik zeigt;
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die den Aufbau eines CFT-Thermistorbefestigungsabschnitts in der Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit nach dem Stand der Technik zeigt;
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die eine Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt und den Aufbau eines CFT-Thermistorbefestigungsabschnitts in der Seitenöffnung eines Katheters veranschaulicht;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen A-Werten und einer Änderung der Temperatur eines CFT-Thermistors, aufgetragen über der berechneten strömungsgeschwindigkeit, zeigt;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein System zur Messung des A-Werts einer Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit zeigt;
Fig. 6 ist eine Tabelle, die einen Vergleich zwischen der Funktion einer Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung und der Funktion einer herkömmlichen Sonde zeigt;
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die ein anderes Ausführungsbeispiel veranschaulicht und die Sonde für Strömungsgeschwindigkeit der Erfindung eingebaut in einen Katheter zeigt; und
Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht&sub1; die den Aufbau dieser Sonde für Strömungsgeschwindigkeit zeigt.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun genauer unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die eine Meßfühler sonde für Strömungsgeschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt und den Aufbau eines CFT-Thermistorbefestigungsabschnitts in der Seitenöffnung eines Katheters veranschaulicht.
Wie in Fig. 3 veranschaulicht, ist der CFT-Thermistor 2 in das wasserdichte Epoxidharz 34 eingetaucht, um eine wasserdichte Eigenschaft sicherzustellen, und er ist dann mit einem kleinen Metallstück 35 verbunden. Das kleine Metallstück 35 besteht aus Gold (Au), das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Bornitrid (BN) ist mit dem wasserdichten Epoxidharz 34 für den Zweck der Erhöhung seiner Wärmeleitfähigkeit vermischt.
Der am kleinen Metallstück 35 befestigte CFT-Thermistor 2 ist mittels eines Epoxidhaftmittels 36 an die Stelle verbunden, um den Thermistor in der Seitenöffnung 29 am Katheterschlauch 1 zu befestigen. Um eine wasserdichte Abdichtung zwischen der Seitenöffnung 29 des Katheters und dem kleinen Metallstück 35 zu erhalten, sind der Thermistor und der Katheterschlauch (aus Vinylchlorid hergestellt) mittels eines Epoxidhaftmittels 33 verbunden, welches eine ausgezeichnete Klebeeigenschaft aufweist. Ein Material wird ausgewählt, das eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit aufweist, und als das wasserdichte Epoxidharz 34 verwendet.
Die Thermistorleitungen 32 sind elektrisch mit dem CFT-Verbindungselement 7 der Thermistorverbindungszuleitung 12 durch das Innere der Kathetersonde 1 verbunden. Das Führen eines elektrischen Stroms über die Thermistorleitungen 32 bewirkt, daß der Thermistor 2 Wärme erzeugt, die zur Außenseite über das Harz 34 und das Metallstück 35 übertragen wird.
Die Empfindlichkeit der Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit kann durch Verwenden des oben erwähnten A-Werts als Index ausgedrückt werden.
Fig. 4 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem A-Wert uhd einer Änderung der CFT-Thermistortemperatur, aufgetragen über der aus Gl. (2) berechneten Strömungsgeschwindigkeit.
Wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist, verringert sich die CFT-Temperatur und deshalb ist die Empfindlichkeit der Sonde für Strömungsgeschwindigkeit mit einem Ansteigen im A-Wert verbessert. Es soll angemerkt werden, daß die in Fig. 4 gezeigten A-Werte Werte sind, die durch Multiplizieren des A-Werts in Gl. (2) mit -1000 erhalten werden.
Ein System zur Messung des A-Werts der Meßfühlersonde für strömungsgeschwindigkeit wird nun beschrieben.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein System zur Messung des A-Werts der Meßfühlersonde für strömungsgeschwindigkeit zeigt. Das System besteht aus einem einen Durchmesser von 20 mm aufweisenden Acrylschlauch und einem aus Vinylchlorid hergestellten Schlauch. Eine Kochsalzlösung 20 wird anstelle von Blut durch diese Schlauchleitung zirkuliert. Die Pfeile in Fig. 5 zeigen die Richtung an, in der die Kochsalzlösung 20 zirkuliert.
Die Kochsalzlösung 20 ist in einem isothermischen Bad 19 auf eine Temperatur von 37ºC erwärmt und die Lösung ist auf einen vorbestimmten Durchfluß mittels einer Diffusionspumpe 23 und einem Durchflußregelventil 22 eingestellt. Der umlaufende Durchfluß wird kontinuierlich durch einen elektromagnetischen Blutdurchflußmesser 17 gemessen. Der durch den elektromagnetischen Blutdurchflußmesser 17 gemessene Wert wird im voraus durch Vergleichen mit einem Wert kalibriert, der durch Verwenden einer Meßmethode des Durchflusses durch einen abgestuften Meßzylinder erhalten wird.
Eine CCOM-Kathetersonde 15, welche eine Meßfühlersonde für Durchflußgeschwindigkeit ist, ist über ein im Zirkulationskreislauf 14 vorgesehenes Absperrventil 16 eingeführt und sie ist derart angeordnet, daß ein CFT-Thermistor 18 einem Rührwerk 21 nachgeschaltet gelegen ist. Das Rührwerk 21 bringt die kalte Kochsalzlösung in Bewegung, wenn das Kalibrieren bei der thermischen Dilutionsmethode ausgeführt wird, und es dient als Ersatz für das Herz eines lebenden Körpers.
Der CFT-Thermistor 18 wird durch eine CCOM-Kontrollvorrichtung 24 überwacht und der elektromagnetische Blutdurchflußmesser 17 und die CCOM-Kontrolleinrichtung 24 sind mit einem Rechner 25 verbunden.
Für die Berechnung des A-Werts wird das Durchflußregelventil 22 betätigt, um den umlaufenden Durchfluß des Zirkulationskreislaufs 14 von 12 L/min schrittweise zu vermindern. Die CFT-Temperatur und die PAT-Temperatur (Bluttemperatur) werden dann bei jeder schrittweisen Verringerung des Durchflusses gemessen und der A-Wert wird aus einer Korrelation zwischen diesen Temperaturen und der Strömungsgeschwindigkeit, die aus dem Durchfluß, der aus dem durch den elektromagnetischen Blutdurchflußmesser 17 angegebenen Durchfluß berechnet wird, ermittelt.
Fig. 6 zeigt die Meßergebnisse und vergleicht die Funktion der Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit der vorliegenden Erfindung und die Funktion der herkömmlichen Sonde.
Mittels des A-Werts ausgedrückt, der die Empfindlichkeit einer Sonde beim Messen der Strömungsgeschwindigkeit angibt, weist die Sonde für Strömungsgeschwindigkeit der vorliegenden Erfindung einen A-Wert auf, der fünfmal größer als der der herkömmlichen Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit sowohl in den hohen als auch den niederen Strömungsgeschwindigkeitsbereichen ist. Außerdem, auch mit Bezug auf den B-Parameter [der gleiche wie die Konstante B aus Gl. (2)], der ein Index ist, der den Grad der Wärmestrahlung einer Sonde veranschaulicht, ist der B-Parameter der Sonde gemäß der vorliegenden Erfindung um etwa drei Punkte niedriger. Die Anzahl der beim Messen verwendeten Sonden und die A-Werte und die Werte der B-Parameter waren Durchschnittswerte für die Anzahl der beim Messen verwendeten Sonden.
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die ein anderes Ausführungsbeispiel veranschaulicht und die Sonde für Strömungsgeschwindigkeit der Erfindung eingebaut in einen Katheter zeigt, und Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Aufbau dieser Sonde für Strömungsgeschwindigkeit zeigt.
Wie in Fig. 7 gezeigt, ist eine Sonde für Strömungsgeschwindigkeit 100, gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einen Katheterschlauch 1 eingepaßt.
In Fig. 8 wird ein Nichromdraht 102 als Wärmeerzeugungsmittel bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet und er wird um den Katheterschlauch 1 von mehreren zehn Malen bis zu mehreren hundert Malen gewickelt. Ein Thermistor 103 zur Temperaturerfassung ist derart angeordnet, daß er den Nichromdraht 102 möglichlichst viel berührt und von dem Nichromdraht 102 umgeben ist. Die Außenseite des um den Katheterschlauch 1 gewickelten Nichromdrahts 102 ist durch einen Metaliring 104 bedeckt und der Nichromdraht 102 und der Metallring 104, die als Mittel zur Wärmestrahlung von Wärmeleitungswärme verwendet werden, berühren sich und sind durch ein wasserdichtes Haftmittel befestigt. Damit die Schlauchfläche des Katheterschlauchs 1 und die Außenfläche des Metallrings fluchtend sind, ist der Außendurchmesser des Katheterschlauchs im voraus um die Dicke des Nichromdrahts und des Metallrings verringert.
Der hier verwendete Nichromdraht weist einen Durchmesser von 0,05 mm und einen Widerstandswert von 560,7 Ω/m auf. Der Draht ist mit Polyurethan ummantelt, um ihn elektrisch zu isolieren.
Das Führen eines elektrischen Stroms durch den Nichromdraht bewirkt, daß der Draht Wärme erzeugt, die zur Außenseite über den Metallring übertragen wird. Das Ausmaß der Übertragung hängt von der Strömungsgeschwindigkeit des äußeren Fluids ab. Die Strömungsgeschwindigkeit kann durch Messen der Temperatur des Nichromdrahts zu dieser Zeit gemessen werden.
Gemäß dem wie oben beschriebenen vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird durch den CFT-Thermistor erzeugte Wärme wirksam zur Außenseite übertragen und die Menge des Wärmeverlustes entlang der Thermistorleitungen ist vermindert. Damit kann die Empfindlichkeit, mit der die Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit die Strömungsgeschwindigkeit mißt, erhöht werden.
Da das Verhältnis des A-Werts im Bereich mit hohem Durchfluß zu dem im Bereich mit geringem Durchfluß verringert ist, kann außerdem die Beziehung zwischen der CFT-Temperatur und der. Strömungsgeschwindigkeit sehr genau unter Verwendung von Gl. (2) berechnet werden.
Gemäß der wie oben beschriebenen vorliegenden Erfindung wird so durch den CFT-Thermistor erzeugte Wärme wirksam zur Außenseite übertragen und die Empfindlichkeit der Strömungsgeschwindigkeitsmessung kann erhöht werden.
Da viele offensichtlich weit unterschiedliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, ohne sich von ihrem Umfang zu entfernen, ist diese Erfindung nicht auf ihre speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt, ausgenommen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen festgelegt sind.

Claims

1. Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit umfassend

- ein Wärmeerzeugungsmittel (2, 102),

- ein wärmeleitendes Wärmestrahlungsmittel (35, 104),

- ein Temperaturerfassungsmittel (2, 103), das die Temperatur des Wärmeerzeugungsmittels (2, 102) erfaßt, dessen Temperatur von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist,

dadurch gekennzeichnet daß,

- das wärmeleitende Wärmestrahlungsmittel (35, 104) ein Metall umfaßt, das in Kontakt mit dem Fluid angeordnet ist und als ein getrenntes Teil in dichter Nähe zu und in wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärmeerzeugungsmittel (2, 102) vorgesehen ist, um zu verhindern, daß das Wärmeerzeugungsmittel (2, 102) in direktem Kontakt mit dem zu messenden Fluid steht.

2. Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit nach Anspruch 1, bei der das wärmeleitende wärmestrahlungsmittel (104) das Wärmeerzeugungsmittel (102) überdeckt.

3. Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit nach Anspruch 1 oder 2, bei der das wärmeleitende Wärmestrahlungsmittel weiter eine Harzschicht (34) umfaßt, die eine Wasserdichtigkeitseigenschaft und eine Eigenschaft elektrischer Isolierung aufweist, die so angeordnet ist, daß sie in Kontakt mit dem Wärmeerzeugungsmittel (2) ist.

4. Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit nach Anspruch 3, bei der ein eine hohe Wärmeleitfähigkeit und einen hohen Durchgangswiderstand aufweisendes wärmeleitendes Material in die Harzschicht (34) gemischt ist.

5. Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit nach Anspruch 4, bei der das wärmeleitende Material wenigstens ein Element umfaßt, das aus der aus Bornitrid, Siliciumnitrid, Aluminiumoxid und Diamant bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

6. Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Metall des wärmeleitenden Wärmestrahlungsmittels (35, 104) Gold ist.

7. Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das wärmeleitende Wärmestrahlungsmittel einen Metallring (104) umfaßt, um die durch das Wärmeerzeugungsmittel (102) erzeugte Wärme auf das Fluid zu übertragen.

8. Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Wärmeerzeugungsmittel (2, 102) und das Temperaturerfassungsmittel (103) einen einzelnen Widerstand umfassen.

9. Meßfühlersonde für Strömungsgeschwindigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der das Temperaturerfassungsmittel (103) derart vorgesehen ist, daß es durch das Wärmeerzeugungsmittel (102) umgeben ist.