JPH1073614A

JPH1073614A - 流速計

Info

Publication number: JPH1073614A
Application number: JP8248642A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Nishino; 和義西野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】血流５の外部において観血的にかつ安定にそ
の流速を測定する。【解決手段】血流５に対して離れた位置に配置される
２つの磁気センサ１、２と、血流５の上流側に配置され
た磁場発生装置３と、磁気センサ１、２からの検出信号
が送られ、これらの検出信号と２つの磁気センサ１、２
間の距離とから血流５の速度を計算してディスプレイ装
置の画面に表示するコンピュータ４とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、血流の速度な
ど、流体の速度を計測する流速計に関する。

【０００２】

【従来の技術】血流の速度の計測には、従来では、電磁
血流計や超音波血流計が用いられてきた。電磁血流計
は、磁場中で血液が運動することによりファラデーの法
則に基づいて発生する起電力を測定することによって血
流の速度を測定するものである。また、超音波血流計
は、血球に超音波を当て反射した音波の周波数や位相が
ドップラー現象によってずれ、そのずれの大きさが血球
速度に対応していることから血流速度を測定するもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
流速計ではいずれも問題があった。電磁血流計では、起
電力測定のためにセンサを血流内に挿入する必要がある
ため、観血的であるだけでなく、センサが血液に浸され
てその付着による劣化があるため連続的に長時間測定で
きない。

【０００４】また、超音波血流計では、超音波プローブ
の血流に対する幾何学的な位置関係によって測定値が変
わり、しかもこれを校正することが難しいし、かといっ
ていったん超音波プローブの位置を固定すると被検者が
身動きできなくなるなど、被検者の動作が制限されると
いう問題がある。

【０００５】この発明は、上記に鑑み、センサの劣化な
どがなくて長期間連続的に測定可能であるとともに、セ
ンサ（プローブ）と流体との位置関係に敏感でなく設置
が容易な、血流計を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による流速計においては、磁化可能な被測
定流体の上流側に配置される磁場発生手段と、被測定流
体の下流側の異なる位置に配置される少なくとも２つの
磁気検出手段と、該磁気検出手段の間の距離とこれらの
磁気検出出力とから上記被測定流体の流速を計算する演
算手段とが備えられることが特徴となっている。

【０００７】流体は磁場発生装置によって磁化される
が、その磁場発生装置を離れると時間とともに磁化を失
っていくという緩和現象が見られる。磁気検出手段は流
体の異なる位置に配置されるため、磁化された流体が磁
場発生装置を離れてからこれらの磁気検出手段に到達す
るまでの時間が異なり、そのためそれらで検出される磁
化は異なるものとなる。磁化は時定数にしたがって減衰
していくので、検出された磁化の比の対数は、２つの磁
気検出手段への到達時間差に対応する。そこで、検出さ
れた磁化と磁気検出手段の間の距離とから流速を計算す
ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示す
流速計は、血流の速度を測定する血流計として構成した
ものである。この図１に示すように、血流計は、２つの
磁気センサ１、２と、磁場発生装置３と、これらをコン
トロールし、これらからの信号を取り込んで演算処理す
るコンピュータ４とからなる。

【０００９】磁場発生装置３は血流（動脈流）５の上流
側に配置され、血流５に対してほぼ直角に、一定の強さ
の磁場を連続的に発生して、その磁場中に流れて込んで
来る血流を磁化する。磁気センサ１、２は血流５の磁化
を検出するもので、血流５に対して上記の磁場発生装置
３よりも下流側に、相互に間隔をあけて配置される。磁
気センサ１は磁場発生装置３から距離Ｌ１に、磁気セン
サ２は距離Ｌ２にそれぞれ装着される。

【００１０】磁場発生装置３としてはコアにコイルを巻
いた電磁石やあるいは永久磁石などを用いることができ
る。磁気センサ１、２としては、半導体磁気センサ等を
使用できる。

【００１１】磁気センサ１、２で検出された出力はコン
ピュータ４に送られて演算され、血流５の速度ｖが求め
られる。その原理はつぎのようなものである。

【００１２】血流５の血液は磁場発生装置３の磁場中で
磁化されるが、その磁場の発生領域を外れて出てくる
と、緩和現象により時間とともに磁化を失っていく。単
位時間当たりの血液の磁化は、外部磁場が消失してから
の時間をｔとすると、Ｂ（ｔ）＝Ｂ・ｅｘｐ（−Ｋ・ｔ）ここに、Ｂは外部磁場中での磁化、Ｋは時定数で表わさ
れる。

【００１３】磁気センサ１、２でそれぞれ血液の磁化の
測定値がＢ１、Ｂ２として得られたとする。血流速度を
ｖとすると、磁場発生装置３によって磁化された血液が
磁気センサ１、２の位置にまで到達する時間ｔ１、ｔ２
は、ｔ１＝Ｌ１／ｖｔ２＝Ｌ２／ｖである。

【００１４】そのため、Ｂ１＝Ｂ（ｔ１）＝Ｂ・ｅｘｐ（−Ｋ・ｔ１）Ｂ２＝Ｂ（ｔ２）＝Ｂ・ｅｘｐ（−Ｋ・ｔ２）となり、これらからつぎの式が導かれる。ｖ＝Ｋ・（Ｌ２−Ｌ１）／ｌｏｇ｛Ｂ（ｔ１）／Ｂ（ｔ
２）｝すなわち、磁気センサ１、２間の距離を、磁気センサ
１、２の測定値の比の対数で割り算したものに時定数Ｋ
を乗算すれば流速ｖが求められる。

【００１５】ここで磁気センサ１、２間の距離Ｌ２−Ｌ
１は装着時に測定してコンピュータ４のキーボードなど
から入力する。また、時定数Ｋを知る必要があるが、こ
の時定数Ｋは、血液の成分比や密度によって変化する磁
化Ｂとは異なり、血液の構成成分の性質により定まるも
のであるから、個人差は少なく、あらかじめ求めておく
ことが可能であり、その値はキーボードなどにより入力
することができる。

【００１６】求められた血流５の速度はコンピュータ４
のディスプレイ装置の画面などに表示され、あるいは図
示しない記録装置に記録される。

【００１７】なお、上記の説明では、血流５に対して磁
場が直角になるように磁場発生装置３を装着するものと
して説明したが、この位置関係は正確である必要はな
い。なぜなら、その位置関係は磁化Ｂにのみ影響を与え
るに過ぎず、このＢは上記の式において磁気センサ１、
２の測定値の比をとることによって消えてしまうからで
ある。そのため、被測定流体（たとえば腕の動脈流）の
位置的な変動にかかわらず安定に測定することができ
る。

【００１８】そのため、被検者の身体（腕など）が動い
ても影響されないので、医学的な血流測定にとくに有効
である。そして血流計としては、磁気センサ１、２およ
び磁場発生装置３のすべてが腕などの血流５の外部に装
着するだけでよく、非観血的に測定できて被検者の負担
が軽くなるという大きな利点が得られる。さらに、磁気
センサ１、２が血液に浸されてその付着によって劣化す
るなどということとは無縁になり、安定な測定を連続的
に長時間行なうことができる。

【００１９】上記の説明は一つの例についてのものであ
って、この発明がこれに限定される趣旨ではないことは
もちろんである。たとえば、磁場発生装置３等をコント
ロールし、磁気センサ１、２からの検出信号を受けて演
算する装置としてコンピュータ４を用いたが、このよう
な制御・演算機能を有するものであれば専用のハードウ
ェアで構成することができることはいうまでもないであ
ろう。また、上記では血流を測定対象とする血流計につ
いて説明したが、磁化可能な流体であれば血液以外の流
体についても同様にして測定可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の流速計
によれば、流体の外部において測定できるため磁気セン
サなどの装着が容易であり、とくに血流速を測定する場
合には非観血的かつ連続的に測定できる利点がある。ま
た、装着時の位置関係に比較的影響されにくいため、装
着に際して厳密な校正作業を行なう必要などがなくな
り、被検者の動き等、非測定流体側の位置的な変動にか
かわらず、安定に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示す模式図。

【符号の説明】

１、２磁気センサ３磁場発生装置４コンピュータ５血流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁化可能な被測定流体の上流側に配置さ
れる磁場発生手段と、被測定流体の下流側の異なる位置
に配置される少なくとも２つの磁気検出手段と、該磁気
検出手段の間の距離とこれらの磁気検出出力とから上記
被測定流体の流速を計算する演算手段とを備えることを
特徴とする流速計。