JP6777756B2 - 流体測定装置 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る第1の流体測定装置は、流体に光を照射する照射部と、前記流体によって散乱された光を受光する受光部と、前記受光部の受光信号に基づいて、前記流体の逆流を検出する検出部と、前記検出部の検出結果と前記受光部の受光信号とに基づいて、前記流体の流量又は流速を示す推定流体情報を算出する算出部とを備える。
本実施形態に係る流体測定装置の一態様では、前記検出部は、前記受光信号が示す受光強度の変化量が所定値以上である場合に、前記流体の逆流を検出する。
本実施形態に係る流体測定装置の他の態様では、前記受光信号に基づいて、平均周波数信号を出力する解析部を更に備え、前記算出部は、(i)前記流体の逆流が検出された逆流期間以外の他の期間では、前記平均周波数信号に基づいて前記推定流体情報を算出し、(ii)前記逆流期間では、前記平均周波数信号を補正した補正平均周波数信号に基づいて前記推定流体情報を算出する。
上述した逆流期間において補正平均周波数信号を利用する態様では、前記補正平均周波数信号は、前記平均周波数信号に所定係数を乗じた信号であってもよい。
本実施形態に係る流体測定装置の他の態様では、前記受光信号に基づいて、平均周波数信号を出力する解析部を更に備え、前記算出部は、前記平均周波数信号に基づいて第1流体情報を算出すると共に、前記第1流体情報を補正して第2流体情報を算出し、(i)前記流体の逆流が検出された逆流期間以外の他の期間では、前記第1流体情報を前記推定流体情報として出力し、(ii)前記逆流期間では、前記第2流体情報を前記推定流体情報として出力する。
上述した第1流体情報及び第2流体情報を選択的に出力する態様では、前記第2流体情報は、前記第1流体情報の極性を反転させた情報であってもよい。
本実施形態に係る流体測定装置の他の態様では、過去の前記推定流体情報を平均化して、平均流体情報を算出する平均算出部と、前記平均流体情報が示す前記流体の流量又は流速が大きいほど、前記流体の逆流が検出された逆流期間を短く制限する制限部とを更に備える。
上述した所定値を用いて逆流を検出する態様では、過去の前記推定流体情報を平均化して、平均流体情報を算出する平均算出部と、前記平均流体情報が示す前記流体の流量又は流速が大きいほど、前記所定値を高く変更する変更部とを更に備えてもよい。
本実施形態に係る流体測定装置の他の態様では、前記受光部は、第1受光素子及び第2受光素子を有しており、前記検出部は、前記第1受光素子から出力される第1受光信号に基づいて、前記流体の逆流を検出し、前記算出部は、前記検出部の検出結果と前記第2受光素子から出力される第2受光信号とに基づいて、前記推定流体情報を算出する。
本実施形態に係る第2の流体測定装置は、流体に光を照射する照射部と、前記流体によって散乱された光を受光する受光部と、前記受光部の受光信号が示す受光強度の変化量が所定値以上であることを検出する検出部と、前記検出部の検出結果と前記受光部の受光信号とに基づいて、前記流体の流量又は流速を示す推定流体情報を算出する算出部とを備える。
第1実施例に係る流体測定装置について、図1から図10を参照して説明する。なお、以下では、流体測定装置が血流量を測定する装置として構成される場合を例にとり説明を進める。
先ず、図1を参照して、本実施例に係る流体測定装置の全体構成について説明する。ここに図1は、第1実施例に係る流体測定装置の全体構成を示す概略構成図である。
次に、図2から図8を参照して、流体測定装置の各部の構成及び動作について詳細に説明する。
図2を参照して、受光素子及びI−V変換器の構成及び動作について説明する。ここに図2は、第1受光素子及び第1I−V変換器の構成を示す回路図である。
図3を参照して、逆流検出部の構成及び動作について説明する。ここに図3は、第1実施例に係る逆流検出部の構成を示すブロック図である。
図4を参照して、補正処理部の構成及び動作について説明する。ここに図4は、第1実施例に係る補正処理部の構成を示すブロック図である。
図5を参照して、周波数解析部の構成及び動作について説明する。ここに図5は、周波数解析部の構成を示すブロック図である。
ここで図6及び図7を参照して、推定流量Qを算出する方法について、より具体的に説明する。ここに図6は、周波数fとパワースペクトルP(f)との関係を示すグラフである。また図7は、流量Qと平均周波数fmとの関係を示すグラフである。
次に、図8を参照して、逆流検出部310による逆流検出と、補正処理部320による補正処理について、より具体的に説明する。ここに図8は、光量に関する各信号の時間的な変動の一例を示すグラフである。
次に、図9及び図10を参照して、第1実施例に係る流体測定装置によって得られる技術的効果について説明する。ここに図9は、比較例に係る流量の推定誤差を示すグラフである。また図10は、第1実施例に係る流量の推定誤差を示すグラフである。
次に、第2実施例に係る流体測定装置について、図11を参照して説明する。ここに図11は、第2実施例に係る補正処理部の構成を示すブロック図である。
次に、第3実施例に係る流体測定装置について、図12を参照して説明する。ここに図12は、第3実施例に係る流体測定装置の全体構成を示す概略構成図である。
次に、第4実施例に係る流体測定装置について、図13及び図14を参照して説明する。ここに図13は第4実施例に係る逆流検出部の構成を示すブロック図である。また図14は、逆流検出に関する時間幅の制限方法を示すグラフである。
120 半導体レーザ
131 第1受光素子
132 第2受光素子
141 第1I−V変換器
142 第2I−V変換器
151 LPF増幅器
152 BPF増幅器
161 第1A/D変換器
162 第2A/D変換器
200 被測定対象
300 逆流補正流量推定部
310 逆流検出部
320 補正処理部
Claims (10)
- 流体に光を照射する照射部と、
前記流体によって散乱された光を受光する受光部と、
前記受光部の受光信号が示す受光強度に基づいて、前記流体の逆流を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果と前記受光部の受光信号とに基づいて、前記流体の流量又は流速を示す推定流体情報を算出する算出部と
を備えることを特徴とする流体測定装置。 - 前記検出部は、前記受光信号が示す受光強度の変化量が所定値以上である場合に、前記流体の逆流を検出することを特徴とする請求項1に記載の流体測定装置。
- 前記受光信号に基づいて、平均周波数信号を出力する解析部を更に備え、
前記算出部は、(i)前記流体の逆流が検出された逆流期間以外の他の期間では、前記平均周波数信号に基づいて前記推定流体情報を算出し、(ii)前記逆流期間では、前記平均周波数信号を補正した補正平均周波数信号に基づいて前記推定流体情報を算出する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の流体測定装置。 - 前記補正平均周波数信号は、前記平均周波数信号に所定係数を乗じた信号であることを特徴とする請求項3に記載の流体測定装置。
- 前記受光信号に基づいて、平均周波数信号を出力する解析部を更に備え、
前記算出部は、前記平均周波数信号に基づいて第1流体情報を算出すると共に、前記第1流体情報を補正して第2流体情報を算出し、(i)前記流体の逆流が検出された逆流期間以外の他の期間では、前記第1流体情報を前記推定流体情報として出力し、(ii)前記逆流期間では、前記第2流体情報を前記推定流体情報として出力する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の流体測定装置。 - 前記第2流体情報は、前記第1流体情報の極性を反転させた情報であることを特徴とする請求項5に記載の流体測定装置。
- 過去の前記推定流体情報を平均化して、平均流体情報を算出する平均算出部と、
前記平均流体情報が示す前記流体の流量又は流速が大きいほど、前記流体の逆流が検出された逆流期間を短く制限する制限部と
を更に備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の流体測定装置。 - 過去の前記推定流体情報を平均化して、平均流体情報を算出する平均算出部と、
前記平均流体情報が示す前記流体の流量又は流速が大きいほど、前記所定値を高く変更する変更部と
を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の流体測定装置。 - 前記受光部は、第1受光素子及び第2受光素子を有しており、
前記検出部は、前記第1受光素子から出力される第1受光信号に基づいて、前記流体の逆流を検出し、
前記算出部は、前記検出部の検出結果と前記第2受光素子から出力される第2受光信号とに基づいて、前記推定流体情報を算出する
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の流体測定装置。 - 流体に光を照射する照射部と、
前記流体によって散乱された光を受光する受光部と、
前記受光部の受光信号が示す受光強度に基づいて、前記流体の流量又は流速を示す推定流体情報を算出する算出部と、
前記受光強度に基づいて、平均周波数信号を出力する解析部と
を備え、
前記算出部は、(i)前記受光強度の変化量が所定値未満である期間では、前記平均周波数信号に基づいて前記推定流体情報を算出し、(ii)前記受光強度の変化量が前記所定値以上である期間では、前記平均周波数信号を補正した補正平均周波数信号に基づいて前記推定流体情報を算出する
ことを特徴とする流体測定装置。
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