RU2256884C2 - Capacitance fluid amount sensor for urofluometer - Google Patents
Capacitance fluid amount sensor for urofluometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2256884C2 RU2256884C2 RU2002129172/28A RU2002129172A RU2256884C2 RU 2256884 C2 RU2256884 C2 RU 2256884C2 RU 2002129172/28 A RU2002129172/28 A RU 2002129172/28A RU 2002129172 A RU2002129172 A RU 2002129172A RU 2256884 C2 RU2256884 C2 RU 2256884C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitor
- liquid
- mug
- volume
- contact
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title abstract description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 42
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 abstract description 3
- 230000027939 micturition Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 7
- 101100327917 Caenorhabditis elegans chup-1 gene Proteins 0.000 description 5
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 4
- 101100185402 Mus musculus Mug1 gene Proteins 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 230000003202 urodynamic effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый емкостный датчик объема жидкости для урофлоуметра предназначен для использования в измерительной технике при измерении объема ионопроводящей жидкости, в частности в медицинской технике в урофлоуметрии, когда требуется в процессе мочеиспускания измерять изменяющийся во времени объем мочи.The proposed capacitive liquid volume sensor for uroflowmeter is intended for use in measuring technique for measuring the volume of ion-conducting fluid, in particular in medical equipment in uroflowmetry, when it is necessary to measure urine volume changing in time during urination.
Известен весовой датчик объема жидкости для урофлоуметрии, преобразующий массу жидкости в объем [1]. Однако такой датчик не может быть использован для измерения объема ионопроводящей жидкости, так как не учитывает то, что все ионопроводящие жидкости являются растворами различных химических соединений и их плотности существенно отличаются от единицы (на 20-30% и более). В 100 мл воды можно, например, растворить до 35,7 г поваренной соли, при этом плотность такого раствора равна 1,18. Поэтому при измерении объема ионопроводящей жидкости такие датчики дают большую ошибку измерения.Known weight sensor fluid volume for uroflowmetry, converting the mass of fluid into volume [1]. However, such a sensor cannot be used to measure the volume of an ion-conducting liquid, since it does not take into account the fact that all ion-conducting liquids are solutions of various chemical compounds and their densities differ significantly from unity (by 20-30% or more). In 100 ml of water it is possible, for example, to dissolve up to 35.7 g of sodium chloride, while the density of such a solution is 1.18. Therefore, when measuring the volume of an ion-conducting liquid, such sensors give a large measurement error.
Известен емкостный датчик объема ионопроводящей жидкости, преобразующий объем жидкости в электрическую емкость с последующим преобразованием электрической емкости в объем в цифровой форме [2]. Такой емкостный датчик преобразует объем поступившей в него ионопроводящей жидкости в электрическую емкость, величина которой прямо пропорциональна объему жидкости, а не ее массе, и поэтому не чувствителен к плотности ионопроводящей жидкости. Он содержит кружку из диэлектрика с опущенной в нее двусторонней платой из фольгированного стеклотекстолита с электрическими выводами от обоих слоев фольги, имеющих диэлектрическое покрытие, соприкасающееся с поступающей в кружку ионопроводящей жидкостью, причем два слоя фольги являются двумя обкладками конденсатора электрической емкости, образующегося при поступлении ионопроводящей жидкости в кружку. При увеличении уровня жидкости в кружке площадь фольги на плате из фольгированного стеклотекстолита, покрытая ионопроводящей жидкостью, увеличивается, поэтому электрическая емкость такого датчика также пропорционально увеличивается. Этот емкостный датчик по своей физической сущности является наиболее близким предлагаемому.Known capacitive sensor volume of ion-conducting liquid, converting the volume of liquid into an electric capacitance, followed by converting the electric capacitance into a volume in digital form [2]. Such a capacitive sensor converts the volume of ion-conducting fluid that has entered it into an electric capacitance, the magnitude of which is directly proportional to the volume of the fluid, and not its mass, and therefore not sensitive to the density of the ion-conducting fluid. It contains a mug made of a dielectric with a double-sided board made of foil-coated fiberglass with electric leads from both layers of the foil having a dielectric coating in contact with the ion-conducting liquid entering the mug, and the two layers of foil are two plates of the capacitor of the electric capacitance formed upon the arrival of the ion-conducting liquid in a mug. With an increase in the liquid level in the circle, the foil area on the board of foil-coated fiberglass coated with ion-conducting liquid increases, therefore, the electric capacitance of such a sensor also increases proportionally. This capacitive sensor in its physical essence is the closest to the offer.
Однако такой емкостный датчик объема ионопроводящей жидкости не очень удобен в эксплуатации по следующим причинам:However, such a capacitive sensor for the volume of an ion-conducting liquid is not very convenient in operation for the following reasons:
- не имеет индикации надежности подключения его электрических выводов к схеме индикации объема жидкости;- does not have an indication of the reliability of the connection of its electrical terminals to the liquid volume indication circuit;
- требует перед началом измерения предварительного налива в кружку 75-100 мл водопроводной воды для того, чтобы нижний конец платы из фольгированного стеклотекстолита оказался погруженным в ионопроводящую жидкость;- requires before starting the measurement of the preliminary filling in a mug of 75-100 ml of tap water so that the lower end of the board made of foil fiberglass is immersed in an ion-conducting liquid;
- требует после окончания процесса измерения объема жидкости перед выливанием жидкости из кружки предварительного вынимания из нее платы из фольгированного стеклотекстолита, при этом с платы капают остатки мочи, что неудобно и негигиенично при эксплуатации.- requires after the end of the process of measuring the volume of the liquid before pouring the liquid from the mug preliminary removing the board from the foil-coated fiberglass from it, while the remaining urine is dripped from the board, which is inconvenient and unhygienic during operation.
Целью настоящего изобретения является улучшение условий эксплуатации емкостного датчика объема жидкости для урофлоуметра.The aim of the present invention is to improve the operating conditions of a capacitive liquid volume sensor for uroflowmeter.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известном емкостном датчике объема жидкости для урофлоумера, содержащем кружку с дном из диэлектрика, две обкладки конденсатора электрической емкости, с электрическим выводом каждая, причем одна из обкладок - металлическая и имеет диэлектрическое покрытие, соприкасающееся с жидкостью, поступающей в кружку в процессе измерения, металлической обкладкой конденсатора электрической емкости является боковая стенка кружки, а поверхность измеряемой жидкости является второй обкладкой конденсатора электрической емкости, электрический вывод которой контактирует с измеряемой жидкостью, при этом между электрическими выводами конденсатора электрической емкости емкостного датчика объема жидкости для урофлоуметра установлен конденсатор постоянной электрической емкости.This goal is achieved due to the fact that in the well-known capacitive liquid volume sensor for the uroflow meter, containing a mug with a bottom made of a dielectric, two plates of a capacitor of electric capacity, each with an electrical output, and one of the plates is metal and has a dielectric coating in contact with the liquid, the metal lining of the capacitor of the electric capacitance entering the mug during the measurement process is the side wall of the mug, and the surface of the measured liquid is the second lining of the condenser torus electrical capacitance, electrical terminal which is in contact with the measured fluid, wherein the electrical connections between the capacitor capacitance fluid volume sensor capacitance set for the capacitor Uroflowmeter constant capacitance.
На чертеже представлена возможная конструкция предлагаемого емкостного датчика объема жидкости для урофлоуметра, когда боковая стенка кружки 1 выполнена из металла и имеет нанесенное на всю ее внутреннюю поверхность диэлектрическое покрытие 2. В кружку вставлено дно из диэлектрика 4. В дно кружки из диэлектрика 4 вставлен контакт из нержавеющей стали 6 таким образом, что один конец контакта 6 находится внутри кружки и имеет электрический контакт с ионопроводящей жидкостью, поступающей в кружку, а другой конец контакта 6 выходит из дна кружки наружу так, что кружка может быть установлена на контактной площадке. Нижний край кружки 3 является электрическим выводом металлической обкладки конденсатора электрической емкости емкостного датчика объема жидкости, а конец контакта 6, выходящий наружу из дна кружки, является электрическим выводом второй обкладки конденсатора электрической емкости, образованного поверхностью ионопроводящей жидкости 5, соприкасающейся с диэлектрическим покрытием 2 внутренней поверхности боковой стенки кружки 1. Между боковой стенкой кружки 1 и контактом 4 установлен конденсатор постоянной электрической емкости 7, обеспечивающий возможность индикации надежности контакта емкостного датчика объема жидкости для урофлоуметра со схемой индикации объема жидкости, подключенной к емкостному датчику. В качестве простейшей схемы индикации объема жидкости может быть использован стандартный измеритель электрической емкости, шкала которого проградуирована в единицах объема.The drawing shows a possible design of the proposed capacitive liquid volume sensor for uroflowmeter, when the side wall of the cup 1 is made of metal and has a dielectric coating applied to the entire inner surface 2. A bottom made of dielectric 4 is inserted into the cup. A contact made from the bottom of the insulated circle 4 stainless steel 6 so that one end of the contact 6 is inside the cup and has electrical contact with the ion-conducting fluid entering the cup, and the other end of the contact 6 comes out of the bottom of the circle and outwards so that the cup can be installed on the pad. The lower edge of the circle 3 is the electrical terminal of the metal plate of the capacitor of the electric capacitance of the capacitive liquid volume sensor, and the end of the contact 6, extending outward from the bottom of the circle, is the electric terminal of the second plate of the capacitor of the electric capacitance formed by the surface of the ion-conducting liquid 5 in contact with the dielectric coating 2 of the inner surface the side wall of the mug 1. Between the side wall of the mug 1 and the contact 4 is installed a capacitor of constant electric capacity 7, providing The possibility of indicating the reliability of the contact of the capacitive liquid volume sensor for the uroflowmeter with the liquid volume indication circuit connected to the capacitive sensor. As a simple scheme for indicating the volume of a liquid, a standard electric capacitance meter can be used, the scale of which is calibrated in units of volume.
Работа предлагаемого емкостного датчика объема жидкости для урофлоуметра на примере конструкции, представленной на чертеже, происходит следующим образом. Когда ионопроводящая жидкость 5 поступает в кружку 1, в ней образуется конденсатор электрической емкости, причем обкладками конденсатора являются боковая стенка кружки 1 с диэлектрическим покрытием 2 и поверхность ионопроводящей жидкости 5, поступившей в кружку 1 и соприкасающейся с диэлектрическм покрытием 2.The work of the proposed capacitive liquid volume sensor for uroflowmeter on the example of the design shown in the drawing, is as follows. When the ion-conducting liquid 5 enters the cup 1, an electric capacitor is formed in it, the capacitor plates being the side wall of the cup 1 with a dielectric coating 2 and the surface of the ion-conducting liquid 5 entering the cup 1 and in contact with the dielectric coating 2.
Электрическая емкость такого конденсатора в пФ определяется известной формулой плоского конденсатора:The electric capacitance of such a capacitor in pF is determined by the well-known formula of a flat capacitor:
где ε - абсолютная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, нанесенного на поверхность металлической обкладки конденсатора, в пФ/СМ;where ε is the absolute dielectric constant of the dielectric deposited on the surface of the metal plate of the capacitor, in pF / SM;
π=3,14;π = 3.14;
S - площадь поверхности ионопроводящей жидкости, соприкасающейся с диэлектрическим покрытием, нанесенным на металлическую обкладку конденсатора электрической емкости, в см;S is the surface area of the ion-conducting fluid in contact with the dielectric coating deposited on the metal plate of the capacitor of the electric capacity, in cm;
d - толщина диэлектрика, нанесенного на металлическую обкладку конденсатора, в см.d is the thickness of the dielectric deposited on the metal plate of the capacitor, in cm
Учитывая, что диаметр кружки 1 в сотни раз больше толщины диэлектрического покрытия 2, нанесенного на ее внутреннюю поверхность, можно для расчета электрической емкости предлагаемого емкостного датчика объема жидкости для урофлоуметра использовать формулу (1). Площадь внутренней поверхности кружки 1, покрытая жидкостью 5, определяется следующим образом:Given that the diameter of the cup 1 is hundreds of times greater than the thickness of the dielectric coating 2 deposited on its inner surface, it is possible to use formula (1) to calculate the electric capacitance of the proposed capacitive liquid volume sensor. The area of the inner surface of the circle 1, covered with liquid 5, is determined as follows:
где D - внутренний диаметр кружки 1, в см;where D is the inner diameter of the circle 1, in cm;
h - высота уровня жидкости 5, поступившей в кружку, в см.h is the height of the liquid level 5 received in the mug, in cm
Подставляя S из формулы (2) в формулу (1), получаем:Substituting S from formula (2) into formula (1), we obtain:
Из описания работы емкостного датчика объема жидкости урофлоуметра и формулы (3) следует, что электрическая емкость конденсатора, образованного поступившей в кружку ионопроводящей жидкостью, при постоянном диаметре кружки D и постоянной толщине диэлектрического покрытия d, нанесенного на внутреннюю боковую поверхность кружки, линейно зависит только от высоты уровня жидкости h, то есть от объема налитой в кружку ионопроводящей жидкости.From the description of the operation of the capacitive liquid volume sensor of the uroflowmeter and formula (3), it follows that the electric capacitance of the capacitor formed by the ion-conducting liquid entering the cup with a constant diameter of the cup D and a constant thickness of the dielectric coating d deposited on the inner side surface of the cup linearly depends only on the height of the liquid level h, i.e., from the volume of the ion-conducting liquid poured into the mug.
Для последующих измерений кружка снимается с контактной площадки, а жидкость выливается, при этом обеспечивается удобство эксплуатации емкостного датчика объема жидкости для урофлоуметра медперсоналом с точки зрения санитарии и гигиены за счет отсутствия вынимаемых или вставляемых в кружку элементов.For subsequent measurements, the cup is removed from the contact pad, and the liquid is poured out, while ensuring the convenience of operating the capacitive liquid volume sensor for the uroflow meter by medical staff from the point of view of sanitation and hygiene due to the absence of elements that can be removed or inserted into the cup.
Из изложенного выше следует, что предлагаемый емкостный датчик объема жидкости для урофлоуметра существенно улучшает удобство и санитарно-гигиенические условия эксплуатации урофлоуметра как медицинского прибора.From the above it follows that the proposed capacitive liquid volume sensor for the uroflowmeter significantly improves the convenience and sanitary conditions of the uroflowmeter as a medical device.
Источники информацииSources of information
1. Проспект “Urocap Uroflowmeter Laborie Urodynamic Systems. Laborie Medical Technologies Corp., 1960.1. Prospectus “Urocap Uroflowmeter Laborie Urodynamic Systems. Laborie Medical Technologies Corp., 1960.
2. Single Channel Uroflow Service /User Information Manual/, Lectromed UK Lim., Unit 23, 1991.2. Single Channel Uroflow Service / User Information Manual /, Lectromed UK Lim., Unit 23, 1991.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002129172/28A RU2256884C2 (en) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | Capacitance fluid amount sensor for urofluometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002129172/28A RU2256884C2 (en) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | Capacitance fluid amount sensor for urofluometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002129172A RU2002129172A (en) | 2004-04-27 |
| RU2256884C2 true RU2256884C2 (en) | 2005-07-20 |
Family
ID=35842765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002129172/28A RU2256884C2 (en) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | Capacitance fluid amount sensor for urofluometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2256884C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10448875B2 (en) | 2015-10-15 | 2019-10-22 | Stream DX, Inc | Capacitive measurement device with integrated electrical and mechanical shielding |
| US11473958B2 (en) | 2017-05-22 | 2022-10-18 | Stream DX, Inc | Capacitive measurement device with minimized sensitivity to manufacturing variability and environmental changes |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1527671A (en) * | 1975-01-03 | 1978-10-04 | Wolf Gmbh Richard | Apparatus for measuring rates of urine flow electrically |
| US5062304A (en) * | 1989-05-12 | 1991-11-05 | Endotherapeutics | Urine collection monitor with temperature sensing |
| DE4023336A1 (en) * | 1990-07-23 | 1992-02-06 | Hessberg Sigfried | DEVICE FOR MONITORING BODY LIQUID LEAKING FROM A CATHETER |
| RU2034516C1 (en) * | 1992-12-25 | 1995-05-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Прогресс" | Uroflowmeter |
-
2002
- 2002-10-31 RU RU2002129172/28A patent/RU2256884C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1527671A (en) * | 1975-01-03 | 1978-10-04 | Wolf Gmbh Richard | Apparatus for measuring rates of urine flow electrically |
| US5062304A (en) * | 1989-05-12 | 1991-11-05 | Endotherapeutics | Urine collection monitor with temperature sensing |
| DE4023336A1 (en) * | 1990-07-23 | 1992-02-06 | Hessberg Sigfried | DEVICE FOR MONITORING BODY LIQUID LEAKING FROM A CATHETER |
| RU2034516C1 (en) * | 1992-12-25 | 1995-05-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Прогресс" | Uroflowmeter |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Single Channel Uroflow Service /User Information Manual/, Lectromed UK Lim., Unit 23, 1991. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10448875B2 (en) | 2015-10-15 | 2019-10-22 | Stream DX, Inc | Capacitive measurement device with integrated electrical and mechanical shielding |
| US11473958B2 (en) | 2017-05-22 | 2022-10-18 | Stream DX, Inc | Capacitive measurement device with minimized sensitivity to manufacturing variability and environmental changes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4051431A (en) | Apparatus for measuring rates of urine flow electrically | |
| KR0164597B1 (en) | Water-cut monitoring means and method | |
| US20110000309A1 (en) | Apparatus for measuring parameters of fluid flow | |
| US20110314907A1 (en) | Contactless filling level measurement of liquids | |
| EP1324025A2 (en) | Biosensor apparatus and method with sample type and volume detection | |
| WO2014145971A2 (en) | Urine monitoring systems and methods | |
| CA2944616A1 (en) | Fluid analysis device and associated systems and methods | |
| WO2014141234A1 (en) | System for measuring urine volume and flow rate | |
| JPH0257240A (en) | Urine collecting monitor | |
| RU2256884C2 (en) | Capacitance fluid amount sensor for urofluometer | |
| JPH0413928A (en) | Liquid meter | |
| CN101356424A (en) | Frequency conversion charge pump in capacitive level sensor | |
| CN201765028U (en) | Capacitance type water level sensor with automatic correction function | |
| CN218628535U (en) | Capacitive liquid level sensor based on circuit board | |
| WO2007117748A1 (en) | Conductivity sensor for determining the level of granules in a water-filled capsule | |
| CN201765027U (en) | Capacitive water level sensor | |
| RU105437U1 (en) | CAPACITIVE LEVEL MEASURER WITH DISCRETE MEASUREMENT OF THE LEVEL OF LIGHT OIL PRODUCTS AND BASED WATER | |
| CN214310025U (en) | Sediment content measuring device | |
| CN104957939A (en) | Intelligent water cup for measuring volume of liquid in cup | |
| JP2010121962A (en) | Device of measuring amount of liquid | |
| GB2571243A (en) | Level probe and sensor | |
| US8344898B2 (en) | Liquid level sensor | |
| JPS6335375Y2 (en) | ||
| NZ527959A (en) | A flow meter | |
| CN219736498U (en) | Error detection device for sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181101 |