JP2019164012A - Fluid measuring device, fluid measuring method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、流体測定装置、流体測定方法、及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to a fluid measurement device, a fluid measurement method, and a program.
近年、流路を流れる流体の速度又は流量などを求める流体測定装置が研究されている。例えば、特許文献1は、例えばチューブ又は生体等の内部を流れる流体の流量及び流速の少なくとも一方を求める流体評価装置を開示している。
In recent years, research has been conducted on fluid measuring devices that determine the speed or flow rate of fluid flowing through a flow path. For example,
種々の条件下で流体の流動状態を測定することができれば、流体測定装置の利便性を高めることができる。 If the fluid flow state can be measured under various conditions, the convenience of the fluid measuring device can be enhanced.
本開示は、利便性の高い流体測定装置、流体測定方法、及びプログラムの提供関する。 The present disclosure relates to provision of a highly convenient fluid measurement device, fluid measurement method, and program.
一実施形態に係る流体測定装置は、供給部と、第1受発光部と、算出部と、を備える。
前記供給部は、第1流体が流れる流路に、散乱物質を供給する。
前記第1受発光部は、第1発光部及び第1受光部を備える。
前記第1発光部は、光を照射する。
前記第1受光部は、前記第1発光部から前記流路に向けて照射された第1照射光のうち、前記散乱物質により散乱された第1散乱光を受光する。
前記算出部は、前記第1散乱光に基づいて、前記第1流体の第1流動状態を算出する。
A fluid measurement device according to an embodiment includes a supply unit, a first light emitting / receiving unit, and a calculation unit.
The supply unit supplies the scattering material to the flow path through which the first fluid flows.
The first light emitting / receiving unit includes a first light emitting unit and a first light receiving unit.
The first light emitting unit emits light.
The first light receiving unit receives the first scattered light scattered by the scattering material among the first irradiation light irradiated from the first light emitting unit toward the flow path.
The calculation unit calculates a first flow state of the first fluid based on the first scattered light.
一実施形態に係る流体測定方法は、次のステップ(1)乃至(4)を含む。
(1)第1流体の流路に、散乱物質を供給するステップ
(2)光を照射するステップ
(3)前記流路に向けて照射された光のうち、前記散乱物質により散乱された散乱光を受光するステップ
(4)前記散乱光に基づいて、前記第1流体の第1流動状態を算出するステップ
The fluid measurement method according to one embodiment includes the following steps (1) to (4).
(1) A step of supplying a scattering material to the flow path of the first fluid (2) A step of irradiating light (3) Of the light irradiated toward the flow path, the scattered light scattered by the scattering material (4) calculating the first flow state of the first fluid based on the scattered light
一実施形態に係るプログラムは、上述のステップ(1)乃至(4)をコンピュータに実行させる。 A program according to an embodiment causes a computer to execute the above steps (1) to (4).
本開示の一実施形態によれば、利便性の高い流体測定装置、流体測定方法、及びプログラムを提供することができる。 According to an embodiment of the present disclosure, it is possible to provide a highly convenient fluid measurement device, fluid measurement method, and program.
以下、本開示の一実施形態を、図面を参照して説明する。なお、本開示に係る流体測定装置は、流体の流動状態を測定する。流体の流動状態とは、例えば流体の流速及び流量の少なくとも一方としてよい。本開示に係る流体測定装置が測定する流体は、典型的には、主として液体を含む物質としてよい。本開示に係る流体測定装置が測定する流体は、固体及び気体の少なくとも一方を部分的に含んでもよい。また、本開示に係る流体測定装置が測定する流体は、例えば透明な液体など、少なくとも一部が透光性を有してよい。 Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Note that the fluid measurement device according to the present disclosure measures the flow state of the fluid. The fluid flow state may be, for example, at least one of a fluid flow rate and a flow rate. Typically, the fluid measured by the fluid measuring device according to the present disclosure may be a substance mainly including a liquid. The fluid measured by the fluid measuring device according to the present disclosure may partially include at least one of a solid and a gas. In addition, the fluid measured by the fluid measuring device according to the present disclosure may be at least partially translucent, such as a transparent liquid.
(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る流体測定装置の概略構成例を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る流体測定装置1は、例えば、算出部16と、第1受発光部60A(第1センサ部60A)と、供給部80と、を含んで構成される。流体測定装置1において、第1センサ部60Aは、流路70を流れる流体Aに関する検出を行う。供給部80は、流体Aの一部を流路70に供給する。供給部80については、さらに後述する。そして、算出部16は、第1センサ部60Aによって検出された結果に基づいて、流路70を流れる流体Aの流動状態を算出する。算出部16及び供給部80については、さらに後述する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a fluid measurement device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
図1において、各機能部に供給される電力を供給する電源、及び当該電源から各機能部に電力が供給される構成などについては、図示を省略してある。また、後述するように、本実施形態に係る流体測定装置1は、図1に示すような各機能部を、適宜含めたり省略したりして構成してもよい。
In FIG. 1, a power supply that supplies power supplied to each functional unit, a configuration in which power is supplied from the power source to each functional unit, and the like are not illustrated. Further, as will be described later, the
図1に示すように、第1センサ部60Aは、流路70を流れる流体Aに向けて光を照射して、流体Aの流動状態を算出できるように、流路70に対して位置決めされる。第1センサ部60Aは、図1に示すように、第1発光部62Aと、第1受光部64Aとを備えている。すなわち、第1センサ部60Aは、レーザ光のような光の発光及び受光の少なくとも一方を行う受発光部として機能してよい。
As shown in FIG. 1, the first sensor unit 60 </ b> A is positioned with respect to the
第1発光部62Aは、例えば、任意の数のLD(レーザダイオード:Laser Diode)により構成される。第1発光部62Aは、図1に示すように、流路70に向けて光を照射する。第1発光部62Aは、例えばレーザ光などの光を照射する。第1発光部62Aは、例えば、流体Aに含まれる所定の液体又は固体等の成分を検出可能な波長のレーザ光を、測定光として照射してよい。
The first
第1発光部62Aは、駆動部50によって駆動される。駆動部50は、任意のレーザ駆動回路などにより構成してよい。駆動部50は、流体測定装置1に内蔵されてもよいし、流体測定装置1の外部に設けてもよい。また、駆動部50は、第1センサ部60Aに内蔵されてもよいし、第1センサ部60Aの外部に設けてもよい。
The first
第1受光部64Aは、例えば、任意の数のPD(フォトダイオード:Photo Diode)により構成される。第1受光部64Aは、図1に示すように、第1発光部62Aから照射された光の少なくとも一部を受光することができる。また、第1受光部64Aは、第1発光部62Aから流路70に向けて照射された光のうち、流路70の流体Aにより散乱された光を受光することができる。すなわち、第1受光部64Aは、検出情報として、測定光の流体Aによる散乱光を受光することができる。また、第1受光部64Aは、第1発光部62Aから流路70に向けて照射された光のうち、流路70によって界面反射された光を受光することができる。すなわち、第1受光部64Aは、検出情報として、測定光の流路70による反射光を受光することができる。
For example, the first
第1受光部64Aによって受光された光の強度に関する信号は、スペクトル生成部12に送信される。スペクトル生成部12については後述する。第1受光部64Aによって受光された光の強度に関する信号をスペクトル生成部12に送信して処理する際は、各種の増幅器及び/又はフィルタなどを用いてもよいが、これらは図示を省略してある。
A signal related to the intensity of the light received by the first
流路70を流れる流体Aの少なくとも一部は透光性を有しており、例えば、血液、牛乳、インク、及びオイルのような、各種の液体とすることができる。また、流体Aは有色のものに限定されず、例えば水のような無色透明な液体としてよい。流体Aは、各種の液体に限定されず、固体及び気体の少なくとも一方を部分的に含んでいてもよく、第1発光部62Aから照射された光を光学的に散乱させる微粒子を含むものとしてもよい。光学的に散乱を生じさせる微粒子が、流体Aに成分として含まれる場合であれば、流体Aの媒体は、散乱光が十分に得られない流体であってもよい。
At least a part of the fluid A flowing through the
流体Aが流れる流路70は、各種の素材で構成されたチューブ状の部材としてよい。また、流路70は、流体Aの流動状態が適切に測定されるように、流体Aが漏れ出したりしないように構成してよい。例えば、流路70は、プラスチック、塩化ビニール、又はガラスなどで構成されたチューブとしてよい。また、流路70は、例えば血管のような、人体又は動物等の体液などが流れる流路を構成する組織としてもよい。流路70は、第1発光部62Aが照射する光の少なくとも一部を透過させる材料で構成してよい。
The
図1においては、流路70を流れる流体Aが粒子又は微粒子を含む様子を模式的に示してある。図1は、流体Aに含まれる粒子又は微粒子が、流体Aの流動とともに移動する様子も模式的に示している。
In FIG. 1, a state in which the fluid A flowing through the
第1センサ部60Aにおいて、第1発光部62A及び/又は第1受光部64Aは、流路70を流れる流体Aの流動状態を適切に測定できるように、それぞれ流路70に対して位置決めされる。具体的には、第1発光部62Aは、流路70を流れる流体Aにレーザ光のような光が適切に照射されるように、位置決めされる。また、第1受光部64Aは、第1発光部62Aから照射されたレーザ光のような光のうち、流路70及び流体Aの少なくとも一方によって散乱された光が適切に受光されるように、位置決めされる。
In the
図1において、第1センサ部60Aは、第1発光部62A及び第1受光部64Aの双方を含んでいる。しかしながら、本実施形態に係る第1センサ部60Aは、図1に示すような構成に限定されない。例えば、第1センサ部60Aは、第1発光部62A及び第1受光部64Aの双方をワンパッケージにして含むものではなく、第1発光部62Aと第1受光部64Aとをそれぞれ別体として構成してもよい。
In FIG. 1, the
供給部80は、流路70に第2流体F2を供給する。流路70において、流体Aは、後述のように、第1流体F1及び第2流体F2を含む。流路70には、流動状態を算出する対象である第1流体F1が供給される。そして、供給部80は、第1流体F1の流路70に、第2流体F2を供給する。供給部80による第2流体F2の供給については、さらに後述する。
The
流体測定装置1は、図1に示すように、算出部16の他に、スペクトル生成部12も含んで構成してもよい。また、図1に示すように、流体測定装置1は、記憶部20と、通信部30と、表示部40と、駆動部50との少なくともいずれかを、適宜含んで構成してもよい。
As shown in FIG. 1, the
スペクトル生成部12及び算出部16のそれぞれは、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、例えばCPU(Central Processing Unit)のような、少なくとも1つのプロセッサを含んでよい。スペクトル生成部12及び算出部16は、まとめて1つのプロセッサで実現してもよいし、いくつかのプロセッサで実現してもよいし、それぞれ個別のプロセッサで実現してもよい。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、IC(Integrated Circuit)ともいう。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。本実施形態において、スペクトル生成部12及び算出部16は、例えばCPU及び当該CPUで実行されるプログラムとして構成してよい。
Each of the
スペクトル生成部12は、本実施形態に係る周波数スペクトルを生成する。スペクトル生成部12による周波数スペクトルの生成については、さらに後述する。算出部16は、周波数スペクトルに基づいて、流体Aの流動状態を算出する。算出部16による流体Aの流動状態の算出については、さらに後述する。
The
記憶部20は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されてよい。記憶部20は、各種情報及び実行されるプログラム等を記憶する。記憶部20は、算出部16などのワークメモリとして機能してよい。本実施形態において、記憶部20は、スペクトル生成部12が生成した周波数スペクトルから流体Aの流動状態を算出するために用いられる各種情報を記憶してよい。記憶部20は、上述の各種情報を予め記憶しておいてもよいし、外部から通信などにより取得して記憶してもよい。また、記憶部20は、各種のメモリカードなどとして、上述の各種情報を記憶してもよい。また、記憶部20は、例えばスペクトル生成部12及び/又は算出部16などに含まれてもよい。
The storage unit 20 may be configured with a semiconductor memory, a magnetic memory, or the like. The storage unit 20 stores various information, programs to be executed, and the like. The storage unit 20 may function as a work memory such as the
通信部30は、無線通信をはじめとする各種の機能を実現することができる。通信部30は、例えばLTE(Long Term Evolution)等の種々の通信方式による通信を実現してよい。通信部30は、例えばITU−T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector)において通信方式が標準化されたモデムを含んでよい。通信部30は、例えばアンテナを介して、例えば外部サーバ又はクラウドサーバのような外部機器と、ネットワークを介して無線通信してよい。本実施形態において、通信部30は、例えば外部サーバ又はクラウドサーバなどの外部のデータベースから、上述の各種情報を受信してよい。また、このようにして通信部30が受信した各種情報は、記憶部20に記憶してもよい。
The
表示部40は、流体Aの流動状態の測定結果などを表示することで、流体Aの流動状態などの情報をユーザに通知する。表示部40は、液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイ、又は無機ELディスプレイ等の表示デバイスとしてよい。表示部40は、文字、図形、記号、又はグラフ等の画像を表示してよい。また、表示部40は、操作用オブジェクト等の画像を表示してもよい。例えば、表示部40は、流体測定装置1による流体Aの流動状態の測定が完了したとき、その測定結果(例えば流体Aの流速)などの情報を表示してよい。
The
また、表示部40は、必ずしもユーザに視覚的効果を与えるものに限定されない。表示部40は、流体Aの流動状態をユーザに伝えることができれば、任意の構成を採用してよい。例えば、表示部40は、流体Aの流動状態を音声などで伝えるスピーカなどで代用してもよい。さらに、このようなスピーカを、表示部40に併設してもよい。
Moreover, the
図1において、記憶部20、通信部30、及び表示部40は、それぞれ流体測定装置1に内蔵されてもよいし、流体測定装置1の外部に設けてもよい。また、例えば表示部40は、第1センサ部60Aに内蔵されてもよいし、第1センサ部60Aの外部に設けてもよい。
In FIG. 1, the storage unit 20, the
次に、本実施形態に係る流体測定装置1における流体測定の原理について説明する。図2は、本実施形態に係る流体測定における散乱光の検出を説明する図であり、図1に示した第1センサ部60Aの第1発光部62A及び第1受光部64A、並びに流体Aが流れる流路70を、拡大して示している。
Next, the principle of fluid measurement in the
まず、本実施形態に係る流体測定装置1において流体測定を行う構成について説明する。
First, a configuration for performing fluid measurement in the
本実施形態において、流体測定装置1は、流路70を流動可能な流体の流動状態を算出する。ここで、流体測定装置1によって流動状態が算出される流体を、適宜、第1流体F1(被験物質)と記す。第1流体F1は、任意の機構によって流路70に供給されるようにしてよい。本実施形態において、第1流体F1は、透光性を有する透明な液体としてもよく、例えば血液などの各種の被験物質とすることもできる。
In the present embodiment, the
また、供給部80は、第1流体F1とは別の流体を、流路70に供給する。ここで、供給部80が供給する流体を、適宜、第2流体F2(散乱物質)と記す。図2においては、流路70を流動可能な流体Aが、第1流体F1(被験物質)及び第2流体F2(散乱物質)を含むことを示している。
The
本実施形態において、第1受光部64は、第1発光部62から流路70に向けて照射された光(第1照射光)のうち、第2流体F2(散乱物質F2)により散乱された光(第1散乱光)を受光する。ここで、第1散乱光は、例えば第2流体F2の表面、すなわち第1流体F1と第2流体F2との界面、または、例えば第2流体F2と流路70との界面で散乱された散乱光としてもよい。ここで、第2流体F2(散乱物質F2)の屈折率は、第1流体F1あるいは流路70と、第2流体F2との界面において散乱を生じさせるために、第1流体F1の屈折率とは異なるようにしてよい。
In the present embodiment, the first light receiving unit 64 is scattered by the second fluid F2 (scattering substance F2) among the light (first irradiation light) irradiated from the first light emitting unit 62 toward the
供給部80は、第2流体F2を流路70に供給可能なものであれば、任意の機構を有してよい。典型的には、供給部80は、例えば任意のタンクに貯蔵された第2流体F2を、各種のポンプなどにより送出する機構によって構成してよい。供給部80は、例えば算出部16などの制御により、第2流体F2の供給の開始及び停止、第2流体F2の供給量の制御などを制御可能としてもよい。
The
第2流体F2は、典型的には、気体及び液体の少なくとも一方を含んでもよい。一方、第2流体F2は、例えばスラリー液等の固体を含む流体としてもよい。したがって、第2流体F2は、気体、液体、及び固体のうち少なくとも一つを含む流体としてよい。ここで、第2流体F2は、流路70に断続的に供給される非連続体の流体としてもよい。第2流体F2は、酸素及び窒素の少なくとも一方を含んでもよい。また、流体Aが液体であるとき、第2流体F2は、第1流体F1と分離可能な液体でよく、例えば第1流体が水のときに、第2流体を油としてもよい。また、第2流体F2は、任意の形状のものを採用することができ、例えば図2に示すように粒状体としてもよい。
The second fluid F2 may typically include at least one of a gas and a liquid. On the other hand, the second fluid F2 may be a fluid containing a solid such as a slurry liquid. Therefore, the second fluid F2 may be a fluid containing at least one of gas, liquid, and solid. Here, the second fluid F <b> 2 may be a discontinuous fluid that is intermittently supplied to the
また、本実施形態において、第2流体F2の断面積は、任意に決定してもよい。典型的には、例えば流路70の断面積よりも小さくしてもよい。ここで、流路70の断面積は、流路70を流体が流動する方向に垂直な面で切断した際の切断面の面積としてよく、図2において、流速Vの矢印に垂直な面で流路70を切断した断面積としてよい。すなわち、本実施形態において、第2流体F2の直径は、流路70の径よりも小さくしてよい。散乱物質F2の断面積のうち、流路70に沿う方向に対して直交する方向の断面積の最大値は、流路70の断面積のうち、流路70に沿う方向に対して直交する方向の断面積の最小値よりも小さくてもよい。さらに、第2流体F2の断面積の最大値が小さければ小さいほど、すなわち第2流体F2の体積が小さければ小さいほど、流路70に沿う方向に対して直交する方向の断面において、流路70に存在する第2流体F2の個数を増やすことが出来る。これによれば、第1照射光を散乱させる第2流体F2の界面の総面積を増やすことが出来るため、第1受光部64が受光する第1散乱光の受光量が増加する。すなわち、第2流体F2を供給して測定を行う有用性をさらに向上可能である。また、第2流体F2の大きさは、第2流体F2に照射された光が、透過光ではなく散乱光が優位になるか否かで決めてもよい。したがって、第2流体F2は、マイクロバブルのような微小な流体として供給してもよい。図2においては、流路70内において全体的に第1流体F1が満たされており、粒状の第2流体F2が混入された様子を概略的に示してある。また、図2においては、粒状の第2流体F2は、説明の便宜のため、いくつかのみを示してある。
In the present embodiment, the cross-sectional area of the second fluid F2 may be arbitrarily determined. Typically, it may be smaller than the cross-sectional area of the
以上のように、本実施形態に係る流体測定装置1は、散乱物質F2を供給することにより、第1流体F1が例えば水などの後方散乱が少ない透明な液体であっても、第1発光部62Aから照射された光は散乱物質F2によって散乱されるため、第1受光部64Aは十分な散乱光の強度を得ることができる。これにより、後方散乱が少ない被検物質を測定対象とした場合においても、第1流体F1の流動状態の算出が可能となる。したがって、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、流体測定装置の利便性を高めることができる。
As described above, the
次に、本実施形態に係る流体測定装置1における散乱光の検出を説明する。
Next, detection of scattered light in the
図2において、流体Aが速度Vで右方向に流動する様子を示している。流体Aは、第1発光部62Aから照射された光を光学的に散乱する第2流体F2を含んでおり、第2流体F2は粒状体のものとして示してある。このように、流体Aが第1流体F1及び第2流体F2を含む場合、第1流体F1の流動に伴って、第2流体F2も流動し、流路70において第1流体F1及び第2流体F2(すなわち流体A)は、速度Vで流動する。
FIG. 2 shows a state in which the fluid A flows in the right direction at a velocity V. The fluid A includes a second fluid F2 that optically scatters the light emitted from the first
図2に示すように、第1発光部62Aから流路70に向けて照射される光(適宜「第1照射光」と記す)には、入射光Le1及び入射光Le2が含まれる。入射光Le1及び入射光Le2は、第1発光部62Aから照射される際、周波数f0の光とする。図2においては、周波数f0の入射光Le1を、Le1(f0)と示し、周波数f0の入射光Le2を、Le2(f0)と示してある。
As shown in FIG. 2, the light irradiated from the first light emitting unit 62 </ b> A toward the flow path 70 (referred to as “first irradiation light” as appropriate) includes incident light Le <b> 1 and incident light Le <b> 2. The incident light Le1 and the incident light Le2 are light having a frequency f0 when irradiated from the first
図2に示すように、入射光Le1は、流路70の表面において界面反射する。すなわち、入射光Le1は、流体Aにおいて散乱されず、流路70の表面において散乱される。図2に示すように、入射光Le1は、流路70の表面において散乱されて、散乱光Lr1になる。散乱光Lr1は、入射光Le1が静止している流路70の表面によって散乱されたものである。この時、入射光Le1の周波数f0は変化しない。図2においては、周波数f0が保たれた散乱光Lr1を、Lr1(f0)と示してある。
As shown in FIG. 2, the incident light Le <b> 1 is interface reflected on the surface of the
図2に示すように、入射光Le2は、流路70の表面において界面反射せずに、流路70の表面を透過する。すなわち、入射光Le2は、流路70の表面において散乱されずに、流体Aにおいて散乱される。図2に示すように、入射光Le2は、流体Aにおいて散乱されて、散乱光Lr2(適宜「第1散乱光」と記す)になる。特に、散乱光Lr2は、図2に示すように、流速Vで流動している流体Aに含まれる第2流体F2(散乱物質F2)によって散乱されている。散乱光Lr2は、流動している流体Aに含まれる第2流体F2(散乱物質F2)の表面によって入射光Le2が散乱されたものである。この時、第2流体F2によって散乱された散乱光Lr2は、流体Aとともに動いている第2流体F2の移動速度に依存したドップラー効果による周波数シフト(ドップラーシフト)を受ける。このため、入射光Le2の周波数f0は僅かに変化する。図2においては、周波数f0が周波数Δfだけ変化した散乱光Lr2を、Lr2(f0+Δf)と示してある。
As shown in FIG. 2, the incident light Le <b> 2 passes through the surface of the
このように、本実施形態において、第1受光部64Aは、図2に示すように、上述した散乱光Lr1及び散乱光Lr2を受光してよい。特に、本実施形態において、第1受光部64Aは、第1発光部62Aから流路70に向けて照射された第1照射光のうち、散乱物質F2により散乱された第1散乱光を受光する。そして、本実施形態に係る流体測定装置1は、散乱光Lr1及び散乱光Lr2を受光した第1受光部64Aからの出力に基づいて、第1流体F1の流動状態を測定(算出)してよい。このように、「散乱光に基づいて算出される第1流体F1の流動状態」を第1流動状態と記す。
Thus, in the present embodiment, the first
次に、本実施形態に係る流体測定装置1における第1流動状態の算出について説明する。図3は、本実施形態に係る流体測定を説明するフローチャートである。
Next, calculation of the first flow state in the
図3は、第1流動状態を算出する動作を示している。図3に示す動作を開始するに際し、第1流体F1は、予め流路70に供給されるなどして、流路70において流動可能な状態にあるものとする。
FIG. 3 shows an operation for calculating the first flow state. When starting the operation shown in FIG. 3, the first fluid F <b> 1 is assumed to be in a state in which it can flow in the
図3に示す動作が開始すると、まず、供給部80は、流路70に第2流体F2を供給する(ステップS1)。ステップS1において、第2流体F2を流路70に供給する際には、例えば算出部16などが供給部80を電子制御してもよいし、流体測定装置1のユーザが供給部80を手動で動作させてもよい。
When the operation shown in FIG. 3 starts, first, the
ステップS1において第2流体F2が流路70に供給されると、スペクトル生成部12は、第1受光部64Aからの出力に基づいて、ビート信号を取得する(ステップS2)。ビート信号は、静止している流路70の表面からの散乱光Lr1と、動いている流体Aに含まれる第2流体F2からの散乱光Lr2との干渉によって生じるうなり信号であり、第1受光部64からの信号出力の強度を時間の関数として表したものである。
When the second fluid F2 is supplied to the
図4は、図3のステップS2において取得されるビート信号の一例を示す図である。図4において、縦軸は信号出力の強度を表し、横軸は時間を表している。図4に示す例では、第1受光部64Aからの信号出力が電圧値であり、単位は電圧(V)で示してある。なお、ビート信号は、信号出力の強度の時間変化を示すものであれば、電圧に限定されない。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the beat signal acquired in step S2 of FIG. In FIG. 4, the vertical axis represents signal output intensity, and the horizontal axis represents time. In the example shown in FIG. 4, the signal output from the first
ステップS2においてビート信号が取得されたら、スペクトル生成部12は、取得したビート信号から、ある時間における信号出力の強度を周波数成分ごとに表した周波数スペクトル(以下、パワースペクトルと記す)を生成する(ステップS3)。スペクトル生成部12は、例えば、ステップS2で取得したビート信号のある時間における信号出力に高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier transform)を行うことで、パワースペクトルを生成している。
When the beat signal is acquired in step S2, the
図5は、図3のステップS3において生成されるパワースペクトルの例を示す図である。図5の縦軸は信号出力の強度P(f)を表しており、単位は任意単位(arbitrary unit)である。また、横軸は周波数fを表しており、単位はヘルツ(Hz)である。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a power spectrum generated in step S3 of FIG. The vertical axis in FIG. 5 represents the intensity P (f) of the signal output, and the unit is an arbitrary unit. The horizontal axis represents the frequency f, and the unit is hertz (Hz).
図5は、流体Aの流速を変化させて取得したいくつかのビート信号から、パワースペクトルをそれぞれ生成し、それらをまとめて示している。図5に示す例では、流体Aの流速が2mm/s、4mm/s、6mm/s、8mm/s、10mm/s、及び14mm/sの場合におけるパワースペクトルを、まとめて示している。図5に示す通り、パワースペクトルの周波数分布は、流速の変化に伴って変化する。以下、パワースペクトルを示す場合は、適宜、「パワースペクトルP(f)」とも記す。 FIG. 5 shows a power spectrum generated from several beat signals obtained by changing the flow velocity of the fluid A, and these are collectively shown. In the example shown in FIG. 5, the power spectrum when the flow rate of the fluid A is 2 mm / s, 4 mm / s, 6 mm / s, 8 mm / s, 10 mm / s, and 14 mm / s is shown collectively. As shown in FIG. 5, the frequency distribution of the power spectrum changes as the flow rate changes. Hereinafter, the power spectrum is also referred to as “power spectrum P (f)” as appropriate.
算出部16は、ステップS3において生成されたパワースペクトルP(f)に対し、以下の式(1)に示すような周波数の重み付けを行う(ステップS4)。
ステップS4において周波数の重み付けが行われたら、算出部16は、上記式(1)を適当な周波数範囲で積分することにより、以下の式(2)に示すような1次モーメントを算出する(ステップS5)。
ステップS5において1次モーメントが算出されたら、算出部16は、以下の式(3)に示すように、上記式(2)のようにして得られた1次モーメントに、比例定数Kを乗じて、受光信号の全パワー(Iの2乗)すなわち信号の直流成分(DC成分)で規格化する(ステップS6)。これにより、信号出力の直流成分を低減することができる。
なお、ステップS6においては、実際には、流体Aに含まれる第2流体F2の第1流動状態が算出される。ここで、第2流体F2が含まれる流体Aには、第1流体F1も含まれる。したがって、第2流体F2の第1流動状態を算出することで、第1流体F1の第1流動状態を算出したことと同視することができる。 In step S6, the first flow state of the second fluid F2 included in the fluid A is actually calculated. Here, the fluid A including the second fluid F2 includes the first fluid F1. Therefore, by calculating the first flow state of the second fluid F2, it can be regarded as having calculated the first flow state of the first fluid F1.
図6は、上述のようにして算出された1次モーメントに基づいて得られる第1流体F1の流量の例を示す図である。なお、上述の通り、パワースペクトルP(f)はビート信号のある時間ごとに生成することができ、それぞれ1次モーメントを算出することができる。算出部16は、さらに、算出した1次モーメントに基づいて第1流体F1の流動状態の算出を行うことができる。図6は、ある時間ごとのパワースペクトルP(f)から算出した第1流体F1の流量を、それぞれを算出した時間ごとにプロットした図である。図6は、一例として、第1流体F1を血液としたときの流量、すなわち血流量の時間変化を示している。図6の縦軸は血液の流量(血流量)を表し、横軸は時間を表している。図6において、縦軸に示す血流量の単位は任意単位(arbitrary unit)である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the flow rate of the first fluid F1 obtained based on the first moment calculated as described above. As described above, the power spectrum P (f) can be generated every time the beat signal is present, and the first moment can be calculated for each. The calculating
図6においては、例として、血液の流量(血流量)の時間変化を示したが、本実施形態に係る流体測定装置1において、流路70の断面積などの情報に基づいて、流体A(第1流体F1)の流速などのような情報も算出することができる。以上のように、本実施形態に係る流体測定装置1において、ビート信号から生成されるパワースペクトルP(f)から、流体の流量などを算出することができる。
In FIG. 6, the time change of the blood flow rate (blood flow rate) is shown as an example. However, in the
上述の通り、1次モーメントに基づいて第1流動状態を算出する場合は、例えば、既知の1次モーメントと算出した1次モーメントとの対応関係に基づいて第1流動状態の算出を行ってよい。すなわち、例えば、設定された流量で所定の流体を正確に流動させることができるポンプなどによって、予め把握された流量の所定の流体を流動させた際の1次モーメントを取得しておく。そして、上述のようにして算出した1次モーメントを、既知の1次モーメントが取得されたときの流体の流量とすることにより、流体の流量を算出することができる。 As described above, when the first flow state is calculated based on the first moment, for example, the first flow state may be calculated based on the correspondence relationship between the known first moment and the calculated first moment. . That is, for example, a first moment when a predetermined fluid having a flow rate grasped in advance is caused to flow by a pump that can accurately flow a predetermined fluid at a set flow rate is acquired. The fluid flow rate can be calculated by using the primary moment calculated as described above as the fluid flow rate when a known primary moment is acquired.
以上説明したように、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、種々の条件下における流体の流動状態(例えば流速又は流量など)を適切かつ精度よく測定することができる。
As described above, according to the
(第2実施形態)
次に、流体測定装置1に係る第2実施形態として、流体測定装置1が複数のセンサ部60を備える例について説明する。
(Second Embodiment)
Next, an example in which the
図7は、本実施形態に係る流体測定装置1の概略構成の一例を示すブロック図である。図7において、図1又は図2と同様になる説明は、適宜、簡略化又は省略する。
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
図7に示すように、本実施形態に係る流体測定装置1は、図1及び図2において説明した第1センサ部60Aと同様の構成とすることができるセンサ部を、もう1つ備える。第1センサ部60Aは、上述のように、第1発光部62A及び第1受光部64Aを備えるため、受発光部として機能してよい。図7に示すように、第2センサ部60Bも、第2発光部62B及び第2受光部64Bを備えるため、受発光部として機能してよい。第2発光部62B及び第2受光部64Bは、それぞれ第1発光部62A及び第1受光部64Aと同様の構成とすることができる。しかしながら、第2発光部62B及び第2受光部64Bは、それぞれ第1発光部62A及び第1受光部64Aと同様の構成に限定されず、異なる構成の発光部及び/又は受光部としてもよい。図7に示す例では、第2発光部60Bは、第1発光部62Aと同様に、光を照射する。また、第2受光部64Bは、第2発光部60Bから流路70に向けて照射された光(第2照射光)のうち、散乱物質F2により散乱された光(第2散乱光)を受光する。
As shown in FIG. 7, the
図7に示すように、本実施形態に係る流体測定装置1は、流路70の上流側に第1センサ部60Aを備え、流路70の下流側に第2センサ部60Bを備える。第1センサ部60A及び第2センサ部60Bは、流路70において、距離Dだけ離して設置してある。このような構成において、第1流体F1の流路70に第2流体F2を供給することにより、第2流体F2により散乱された散乱光に基づいて、第1流体F1の流動状態を算出するのは、図1乃至図3に示した例と同様である。すなわち、図7に示す構成においても、図2において説明した原理、および図3に示したフローチャートに従って、第1流動状態を算出することができる。
As shown in FIG. 7, the
このように、本実施形態において、流体測定装置1は、第2発光部62B及び第2受光部64Bをそれぞれ有する第2受発光部(第2センサ部60B)をさらに備えてもよい。そして、第1受発光部(第1センサ部60A)及び第2受発光部(第2センサ部60B)は、それぞれ、第1流動状態を算出することができる。
As described above, in the present embodiment, the
本実施形態において、算出部16は、(第1センサ部60Aから照射される)第1照射光の周波数がドップラーシフトした第1散乱光に基づいて、第1の1次モーメントを算出してもよい。ここで、第1の1次モーメントとは、(第1センサ部60Aが受光する)第1の散乱光に基づいて算出される1次モーメントとしてよい。この場合、算出部16は、算出された第1の1次モーメントに基づいて、第1流動状態を算出してもよい。また、本実施形態において、算出部16は、ドップラーシフトにより周波数が(第2センサ部60Bから照射される)第2照射光の周波数からシフトした第2散乱光に基づいて、第2の1次モーメントを算出してもよい。ここで、第2の1次モーメントとは、(第2センサ部60Bが受光する)第2の散乱光に基づいて算出される1次モーメントとしてよい。この場合、算出部16は、算出された第2の1次モーメントに基づいて、さらに第1流動状態を算出してもよい。
In the present embodiment, the
上述の例においては、第1センサ部60A及び第2センサ部60Bのように受発光部を複数備えることで、第1流体F1の第1流動状態を、複数算出することができる。したがって、本実施形態において、流体測定装置1は、後述するように複数の第1流動状態に基づく統計処理などにより、それぞれ対比することができる。これにより、本実施形態に係る流体測定装置1は、第1流体F1の第1流動状態を算出する精度を向上させることができる。したがって、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、流体測定装置の利便性を高めることができる。
In the above-described example, a plurality of first flow states of the first fluid F1 can be calculated by providing a plurality of light emitting / receiving units like the
また、第1センサ部60A及び第2センサ部60Bのように受発光部を複数備えることにより、算出される1次モーメントと第1流動状態との対応付けを、上述したように既知の1次モーメントを用いることなく、行うことが可能になる。以下、本実施形態に係る複数のセンサ部を備える流体測定装置1によって算出される1次モーメントと第1流動状態との対応付けについて説明する。
In addition, by providing a plurality of light emitting / receiving units such as the
図8及び図9は、第1流体F1が流れている流路70において、供給部80が第2流体F2を供給する様子を示す図である。
FIGS. 8 and 9 are diagrams showing how the
図8は、第1流体F1が流れている流路70において、供給部80が第2流体F2の供給を開始した後、時刻T1において、第2流体F2が第1センサ部60Aの検出位置に到達した様子を示している。この場合、図8に示すように、第1センサ部60A(の第1受光部64A)は、第1発光部62Aから流路70に向けて照射された第1照射光のうち、散乱物質F2により散乱された第1散乱光を受光している。一方、図8に示すように、時刻T1において、第2流体F2は第2センサ部60Bの検出位置に到達していない。このため、図8に示すように、第2センサ部60B(の第2受光部64B)は、第2発光部62Bから流路70に向けて照射された第2照射光のうち、散乱物質F2により散乱された第2散乱光を受光していない。
FIG. 8 shows that in the
図9は、図8に示した時刻T1の後時間ΔTが経過した時刻T1+ΔTにおいて、第2流体F2が第2センサ部60Bの検出位置に到達した様子を示している。この場合、図9に示すように、第2センサ部60B(の第2受光部64B)も、第2発光部62Bから流路70に向けて照射された第2照射光のうち、散乱物質F2により散乱された第2散乱光を受光している。
FIG. 9 shows a state in which the second fluid F2 reaches the detection position of the
図10は、図8及び図9に示したような状況を経て、第1センサ部60A及び第2センサ部60Bそれぞれによる検出に基づいて算出された1次モーメントの時間変化をまとめて示す図である。上述のように、第1センサ部60A(の第1受光部64A)が受光する第1散乱光に基づいて、第1の1次モーメントが算出される。また、第2センサ部60B(の第2受光部64B)が受光する第2散乱光に基づいて、第2の1次モーメントが算出される。したがって、図10は、第1の1次モーメントの時間変化と、第2の1次モーメントの時間変化とを示している。
FIG. 10 is a diagram collectively showing temporal changes in the primary moments calculated based on the detection by the
図10に示すように、時刻T1において、第1センサ部60Aによる検出に基づく第1の1次モーメントは急峻に増大を開始する。これは、図8に示すように、時刻T1において、第1センサ部60Aが散乱物質F2により散乱された第1散乱光の受光を開始したことに基づく。一方、図10に示すように、時刻T1において、第2センサ部60Bによる検出に基づく第2の1次モーメントは増大していない。これは、図8に示すように、時刻T1において、第2センサ部60Bは散乱物質F2により散乱された第2散乱光を受光していないことに基づく。
As shown in FIG. 10, at the time T1, the first first moment based on the detection by the
次に、図10に示すように、時刻T1+ΔTにおいて、第2センサ部60Bによる検出に基づく第2の1次モーメントも急峻に増大を開始する。これは、図9に示すように、時刻T1+ΔTにおいて、第2センサ部60Bも散乱物質F2により散乱された第2散乱光を受光したことに基づく。また、図10に示すように、時刻T1+ΔTにおいて、第1センサ部60Aによる検出に基づく第1の1次モーメントは増大したままである。これは、図9に示すように、時刻T1+ΔTにおいて、第1センサ部60Aは散乱物質F2により散乱された第1散乱光の受光を維持していることに基づく。
Next, as shown in FIG. 10, at the time T1 + ΔT, the second first moment based on the detection by the
図10に示す結果から、第1センサ60Aによる第1散乱光の検出開始から、第2センサ60Bによる第2散乱光の検出開始までの時間を求めることができる。図10に示す例においては、第1センサ60Aによる第1散乱光の検出開始時刻T1から第2センサ60Bによる第2散乱光の検出開始時刻T1+ΔTまでの時間は、ΔTとなる。以下、第1センサ60Aによる第1散乱光の検出開始時刻T1を、適宜、「第1時点」と記す。同様に、第2センサ60Bによる第2散乱光の検出開始時刻T1+ΔTを、適宜、「第2時点」と記す。本実施形態において、第1時点は、第1センサ部60A(の第1受光部64A)が第1散乱光を受光することによって第1の1次モーメントが変化した時点としてもよい。同様に、本実施形態において、第2時点は、第2センサ部60B(の第2受光部64B)が第2散乱光を受光することによって第2の1次モーメントが変化した時点としてもよい。
From the result shown in FIG. 10, the time from the start of detection of the first scattered light by the
一方、図8及び図9に示す状況から、第1時点と第2時点との間に移動する流体の単位時間当たりの体積、すなわち流量を求めることができる。流路70において、流体が流れる方向に垂直な流路の断面の面積(以下、単に「流路70の断面積」と記す)をSとする。また、第1時点と第2時点との間に移動する第2流体F2が移動した距離Dとする。以上から、第2流体F2の流量は、S×D/ΔTと表すことができる。ここで、第2流体F2と伴って流動する第1流体F1の第1流体F1の流量も、同様にS×D/ΔTと表すことができる。なお、流路70の断面積Sを含めずに、D/ΔTとすることで、流速を求めることができる。このように、「面積、距離、時間に基づいて算出する第1流体F1の流動状態」を「第2流動状態」と記す。
On the other hand, from the situation shown in FIGS. 8 and 9, the volume per unit time of the fluid moving between the first time point and the second time point, that is, the flow rate can be obtained. In the
すなわち、本実施形態において、算出部16は、以下の(1)〜(3)に基づいて、第2流動状態を算出してもよい。
(1)流路70の断面積S
(2)第1受発光部60Aから第2受発光部60Bまでの距離D
(3)散乱物質F2が、第1受発光部60Aを通過する第1時点から第2受発光部60Bを通過する第2時点までの時間ΔT
That is, in the present embodiment, the
(1) Cross-sectional area S of
(2) Distance D from first light emitting / receiving
(3) Time ΔT from the first time point when the scattering material F2 passes through the first light emitting / receiving
本実施形態において算出される1次モーメントは任意単位の量であるため、算出された1次モーメントのみから第1流体F1の流速又は流量などを直接求めることはできない。したがって、1つの受発光部のみで流動状態の算出を行う態様においては、第1実施形態において例示したように、予め既知の1次モーメントを用意する必要がある。一方で、本実施形態において、上述のようにして第2流動状態を算出して、当該第2流動状態が算出された際の1次モーメントと第2流動状態との対応付けを行ってもよい。これによれば、本実施形態に係る流体測定装置1は、第2流動状態と対応付けた1次モーメントに基づいて第1流動状態を算出することにより、第2流動状態を第1流動状態として求めることができる。よって、予め既知の1次モーメントを用意することなく、流動状態の算出を行うことができる。また、上述のように1次モーメントと流動状態の対応付けを行った以降は、各受発光部で取得したそれぞれの1次モーメントに基づいて第1流動状態の算出を行うことができる。
Since the primary moment calculated in the present embodiment is an arbitrary unit amount, the flow velocity or flow rate of the first fluid F1 cannot be directly obtained from only the calculated primary moment. Therefore, in the aspect in which the flow state is calculated using only one light emitting / receiving unit, it is necessary to prepare a known first moment in advance as illustrated in the first embodiment. On the other hand, in the present embodiment, the second flow state may be calculated as described above, and the first moment when the second flow state is calculated may be associated with the second flow state. . According to this, the
また、本実施形態において、算出部16は、第2流動状態と、第1の1次モーメント及び第2の1次モーメントの少なくとも一方と、の対応関係を取得し、このような対応関係に基づいて、第1流動状態を算出してもよい。ここで、第1の1次モーメント及び第2の1次モーメントの少なくとも一方は、第2流動状態と同時に算出したものとしてよい。
In the present embodiment, the
本実施形態に係る流体測定装置1によれば、散乱光が十分に得られる流体を測定する際において、第2流体を流すことなく好適な1次モーメントが得られる。そのため、上述のとおり第2流動状態の検出による1次モーメントの変化に基づいて1次モーメントとの対応付けを行った以降においては、必ずしも第2流体を用いることを要しない。すなわち、第2流体を供給していない状態の1次モーメントによって流動状態の算出が可能となる。一方、散乱光が十分に得られない透明な流体を測定する際には、第2流体を供給することで、十分な散乱光を得ることができるため、第2流体を供給し続けることによって流動状態の算出を行うことができる。
According to the
また、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、流体の測定精度を向上させることも期待できる。例えば、流体の種類が異なれば、当該流体の流量が同じであっても、得られる1次モーメントの値は異なることがある。また、流路70の状態など、流体が測定される環境は同じでないことも想定される。このような場合であっても、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、測定する流体の種類、および流体を測定する環境に合わせて1次モーメントを対応付けることができる。このため、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、流体の測定条件ごとに新たに1次モーメントと第2流動状態との対応関係を取得することができるため、流動状態の測定を行うごとに対応関係を最適化することができる。したがって、予め用意した既知の1次モーメントに基づく測定よりも好適な測定を実現可能であり、流体測定装置1の測定精度を向上可能である。
Moreover, according to the
さらに、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、第1センサ部60A及び第2センサ部60Bのような複数のセンサ部の検出感度が同じでない状況にも対応することができる。
Furthermore, according to the
図11は、第1センサ部60Aと第2センサ部60Bとの検出感度が異なる場合に1次モーメントをそれぞれ算出した例を示す図である。図11に示す例においては、第2センサ部60Bの検出感度は、第1センサ部60Aの検出感度よりも低い。したがって、図11に示す1次モーメントは、例えば図8及び図9に示すような同一の測定環境における第2流体F2の散乱光の検出に基づく1次モーメントであっても、それぞれ大きさが異なっている。本実施形態に係る流体測定装置1によれば、このような状況であっても、1次モーメントの増大が開始する時点をそれぞれ検出できれば、上述の通り第2流動状態の算出が可能である。図11に示す例においては、第1センサ部60Aと第2センサ部60Bとの検出感度は異なるが、それぞれの1次モーメントの増大が開始する時点(それぞれ時刻T1と時刻T1+ΔT)は検出できている。したがって、第2流動状態を算出し、センサごとに第2流動状態と1次モーメントの対応付けを行うことにより、センサの感度の違いを考慮することなく、流動状態の算出が可能である。すなわち、流体測定装置1を較正することが可能であり、本実施形態に係る流体測定装置1の測定精度を向上可能である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example in which the first moments are calculated when the
また、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、1次モーメントとの対応付けを行った後は、例えば第1センサ部60A及び第2センサ部60Bのような複数のセンサ部それぞれの検出結果から、それぞれ流動状態を測定することができる。したがって、算出部16は、(第1受光部64Aが受光する)第1散乱光及び(第2受光部64Bが受光する)第2散乱光のそれぞれに基づいて、複数の第1流動状態を算出してもよい。この場合、算出部16は、算出された第1流動状態に基づいて、第1流動状態の統計量を算出してもよい。ここで、第1流動状態の統計量は、第1流動状態の平均値、分散値、標準誤差、及び標準偏差、の少なくとも1つとしてもよい。これによれば、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、例えば測定環境又は流路70を構成する材料の質などに起因する測定誤差に対して、測定結果の精度(どの程度正確か、どの程度ばらつきがあるか)を示すこともできる。また、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、測定結果の精度に基づいて、装置の設定及び/又は装置の設置箇所を微調整することもできる。したがって、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、測定の有用性を向上することもできる。
In addition, according to the
このように、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、第1流体F1の流動状態の算出に基づいて、多様な測定結果を得ることができる。したがって、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、流体測定装置の利便性を高めることができる。
Thus, according to the
また、本実施形態において、供給部80が第2流体F2を流路70に供給する態様は、種々変更してもよい。例えば、供給部80は、第2流体F2を流路70に一旦供給開始したら、そのまま第2流体F2を供給し続けてもよい。また、例えば、供給部80は、第2流体F2が流路70に供給されている状態において、第2流体F2の供給を一旦停止したら、そのまま第2流体F2の供給を停止し続けてもよい。
In the present embodiment, the manner in which the
さらに、供給部80は、これらの動作を所定の回数繰り返してもよい。つまり、供給部80は、第2流体F2を流路70に供給するに際し、供給状態と供給停止状態とを、切り替えてもよい。第2流体F2の供給停止状態から供給状態に切り替えると、第2流体F2は、流路70の上流側のセンサ部60Aにおいて検出されてから、次いで流路70の下流側のセンサ部60Bにおいて検出される。また、第2流体F2の供給状態から供給停止状態に切り替えると、第2流体F2は、流路70の上流側のセンサ部60Aにおいて検出されなくなってから、次いで流路70の下流側のセンサ部60Bにおいて検出されなくなる。したがって、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、センサ部60A及びセンサ部60Bのような各センサ部60において、当該各センサ部60の位置を第2流体F2が通過したことを判定することができる。
Further, the
上述のように、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、上述したドップラーシフトに基づく方法によって算出した流動状態と、ドップラーシフトに基づく方法とは異なる方法によって算出した流動状態とを対比することができる。すなわち、異なる原理に基づく流動状態の算出が可能である。したがって、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、単に複数のセンサ部60を設け同じ原理に基づいて算出した流動状態を比較して測定精度を向上させる場合以上の効果が期待できる。
As described above, according to the
このように、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、各種の情報に基づいて第1流体F1の流動状態を算出することができるため、第1流体F1の流動状態を良好に算出することができる。したがって、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、流体測定装置の利便性を高めることができる。
As described above, according to the
以上、第1実施形態および第2実施形態を用いて説明したように、本開示に係る流体測定装置1によれば、例えば水のような無色透明な流体でも、また散乱物質を含まない流体でも、流動状態(例えば流速又は流量など)を適切かつ精度よく測定することができる。したがって、本実施形態に係る流体測定装置1によれば、流体測定装置の利便性を高めることができる。
As described above, as described using the first embodiment and the second embodiment, according to the
また、本開示に係る流体測定装置1は、センサが流体にも流路にも接触せずに測定可能な構成を容易に実現することができる。したがって、例えば高温条件下にある流体の流動状態の測定において、流路が高温になるような場合であっても、流体測定装置のセンサ部のような各機能部の耐熱化処理などの保護処理を要しない。その他、衛生上等の観点から非接触であることが望まれる医療用途に用いる場合においても、流量の測定が可能となる。このため、本開示に係る流体測定装置1によれば、流体の流動状態の測定に関して有用性を向上可能である。
Moreover, the
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部は、含まれる機能などが論理的に矛盾しないように、適宜配置の変更が可能である。複数の機能部等は、1つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施され得る。 Although the present disclosure has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes or modifications based on the present disclosure. Accordingly, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present disclosure. For example, the arrangement of the functional units can be changed as appropriate so that the included functions do not logically contradict each other. A plurality of functional units or the like may be combined into one or divided. Each embodiment according to the present disclosure described above is not limited to being performed faithfully to each of the embodiments described above, and may be implemented by appropriately combining the features or omitting some of the features. .
また、上述の実施形態は、流体測定装置1としての実施に限定されない。例えば、上述の実施形態は、流体測定装置1において実行されるような流体測定方法、及び流体測定装置1のような装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムとして実施してもよい。
Further, the above-described embodiment is not limited to the implementation as the
1 流体測定装置
12 スペクトル生成部
16 算出部
20 記憶部
30 通信部
40 表示部
50 駆動部
60A 第1センサ部(第1受発光部)
60B 第2センサ部(第2受発光部)
62A 第1発光部
62B 第2発光部
64A 第1受光部
64B 第2受光部
70 流路
80 供給部
DESCRIPTION OF
60B Second sensor unit (second light emitting / receiving unit)
62A 1st
Claims (16)
光を照射する第1発光部、及び、前記第1発光部から前記流路に向けて照射された第1照射光のうち、前記散乱物質により散乱された第1散乱光を受光する第1受光部を有する第1受発光部と、
前記第1散乱光に基づいて、前記第1流体の第1流動状態を算出する算出部と、を備える流体測定装置。 A supply unit for supplying the scattering material to the flow path through which the first fluid flows;
A first light-emitting unit that irradiates light, and a first light-receiving unit that receives first scattered light scattered by the scattering material among the first irradiation light irradiated from the first light-emitting unit toward the channel. A first light emitting / receiving unit having a portion;
A fluid measurement device comprising: a calculation unit that calculates a first flow state of the first fluid based on the first scattered light.
前記流路の断面積、
前記第1受発光部から前記第2受発光部までの距離、及び、
前記散乱物質が、前記第1受発光部を通過した第1通過時点から前記第2受発光部を通過した第2通過時点までの時間差、
に基づいて、前記第1流体の第2流動状態を算出する、請求項4〜5に記載の流体測定装置。 The calculation unit includes:
Cross-sectional area of the flow path,
A distance from the first light emitting and receiving unit to the second light emitting and receiving unit; and
A time difference from a first passage time when the scattering material has passed through the first light emitting and receiving unit to a second passage time through the second light emitting and receiving unit;
The fluid measurement device according to claim 4, wherein the second fluid flow state of the first fluid is calculated based on
前記第2通過時点は、前記第2散乱光の受光によって前記第2の1次モーメントが変化した時点である、請求項6に記載の流体測定装置。 The first passage time point is a time point when the first first moment is changed by receiving the first scattered light,
The fluid measurement device according to claim 6, wherein the second passage time is a time when the second first moment is changed by receiving the second scattered light.
前記第2流動状態と、
前記第2流動状態と同時に算出した、前記第1の1次モーメント及び前記第2の1次モーメントの少なくとも一方と、
の対応関係を取得し、前記対応関係に基づいて、前記第1流動状態を算出する、請求項6または請求項7に記載の流体測定装置。 The calculation unit includes:
The second flow state;
At least one of the first primary moment and the second primary moment calculated simultaneously with the second flow state;
The fluid measurement device according to claim 6, wherein the first flow state is calculated based on the correspondence relationship.
光を照射するステップと、
前記流路に向けて照射された光のうち、前記散乱物質により散乱された散乱光を受光するステップと、
前記散乱光に基づいて、前記第1流体の第1流動状態を算出するステップと、
を含む、流体測定方法。 Supplying scattering material to the flow path through which the first fluid flows;
Irradiating with light;
Receiving scattered light scattered by the scattering material among the light irradiated toward the flow path;
Calculating a first flow state of the first fluid based on the scattered light;
A fluid measurement method comprising:
第1流体が流れる流路に散乱物質を供給するステップと、
光を照射するステップと、
前記流路に向けて照射された光のうち、前記散乱物質により散乱された散乱光を受光するステップと、
前記散乱光に基づいて、前記第1流体の第1流動状態を算出するステップと、
を実行させる、プログラム。 On the computer,
Supplying scattering material to the flow path through which the first fluid flows;
Irradiating with light;
Receiving scattered light scattered by the scattering material among the light irradiated toward the flow path;
Calculating a first flow state of the first fluid based on the scattered light;
A program that executes
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