JPS5938615A - 流速測定法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光ファイバを応用して流体の流速を測定する
方法および装置に関するものである。

本発明はとくに、血管のような細管中を流れる血流速度
の測定に適し、生体の表層部を流れる血管のみならず、
生体内実部を流れる血賀内の血液の流れにも使用可能で
ある点に大きな特徴がある。しかし、その測定対象物は
血流に限るわけではなく、一般工業分野において、流体
の流速測定にも利用できることはいう壕でもない。

心血管系における心拍出能力、血管抵抗、血管弾性など
の診断評価の手段として、血流速度の測定はきわめて有
用であり、従来も′電磁血流網、熱式血流計、超音波血
液針などによる測定が行われていだが、それぞれに欠点
があり、何れも十分満足できるものではなかった。

たとえば、今日もつとも広く使用されている電磁血流計
も、グローブの構造大きさの限界のために、磁束、血流
および電極を正確に直交させることが困難であり、磁場
、血流の不均一性、血流中のうず電流、外部からの電磁
誘導などの測定阻害要因の影響も受は易く、厳密な意味
では理論式と合致しない結果が得られるという欠点があ
った。

まだ、ザーミスタ捷だは熱電対を利用した熱式血流計に
は、生体にカテーテル挿入口をあけるだけで体内血流を
測定できるという特徴はあるが、熱慣性のだめ応答特性
が悪く、流速の校正が困難であり、流速と熱変化の関係
が非直線であるなどの欠点があった。

超音波血流計は、流体中１＝放射された超音波が流速に
比例してドプラー周波数シフトを生ずることを利用した
ものであるが、血流方向の検出が困難であり、まだプロ
ーブの装着状況によっては１Ｍ１ｔ音を生じ易いという
欠点があった。

本発明の目的は、従来の血流計の欠点を除いた血流の流
速測定法および装置、さらに一般工業分野における流体
の流速測定法および装置を提供することである。

以下図示の実施例について説明する。

第１図において、Ａは血管、Ｂは該血管Ａ中を流れる血
液を示す。血液は周知の通り、血漿と呼ばれる液体と、
赤血球、白血球および血小板と呼ばれる数種の粒子とか
ら構成されている。１は光フアイバセンサであって、内
部に１対の送光用光ファイバまたは送光用光ファイバ束
２，３と１対の受光用ファイバまたは受光用ファイバ束
／１，５を内蔵している。

送光用光ファイバあるいは光ファイバ束２，３の各一端
は光源６に接続されており、他端は第２図および第３図
に示すように、光フアイバセンサの先端付近において、
所定の距離ｌを隔てて側方に指向されており、一端から
送光された光は血管Ａ中に投光される。

受光用光ファイバあるいは光ファイバ束４，５の各一端
は相関計７内にある１対の光電変換器に接続されており
、他端は第２図および第３図に示すように、光フアイバ
センサの先端付近において、所定の距離４を隔てて側方
に指向されており、その指向方向は、それぞれ送光用光
ファイバあるいは光ファイバ束２，３から血管中に投光
され該血管中を流れる血液の粒状成分、赤血球、白血球
、細小板などで散乱された光を受光するに都合のよい方
向である。

第１図に示すように、晃ファイバセンサ１を血管Ａ中に
挿入し、光源６の光を送光用光ファイバあるいは光ファ
イバ束２，３から血液中に投光し、血液中の粒状成分に
よる散乱光の一部を受光用光ファイバあるいは光ファイ
バ束４，５で受光し、相関計７内の光電変換器で電気量
Ｉに変換すると、血管Ａ内において距離ｌを隔てた２個
所ＰおよびＱ（受光用光ファイバあるいは光ファイノく
束４および５の位置）における受光電が同時に測定され
る。

第４図は、距離４を隔てだ上記２個所Ｐ、Ｑにおける受
光量４′および５′を時間の関数として表示したもので
ある。血液中の粒状成分の分布は決して均等ではないの
で受光量４／　、　ｓ／は第４図に例示しだような曲線
を画いて変動する。しかしながら、Ｐ点を通過した血液
はある時間を後にＱ点を通過するのであるから、曲線４
′と曲線５′とは厳密な魁、味での同一形状ではないが
、類似した形状を画き、かつ若干の時間的ずれをもって
変化する。したがって、曲線４′と曲線５′の相関関係
を相関計を使用して測定す込と、血液の平均流速■、あ
るいは流速Ｖの時間的変化を連続的に測定し、かつ表示
することが可能である。

なお、流速Ｖが、前記距離ｌおよび、第４図においてＬ
ｌ　＋　ｔ、、　＋　ｔ３　　などで表示した曲線４′
と５′との対応点間の時間的距離の平均値ｔによって、
次であられされることはいう壕でもない。

ｊｌ、ｊ２＋ｊ８　　などの値は、脈拍の影響もあって
決して一定ではない。しかしながら、相関計７を使用す
れば、これらの関係を自動的に統計処理させて連続表示
させることが可能となる。

さらに、本発明によれば、血液の吸収スペクトルの検出
を同時に行うことが可能であるから、これか・ら血中ｒ
１り素飽和度を測定することも可能である０ また、色素希釈法を併用することによって、心拍出量の
６ｉ１１定も可能である。

以上、生体の血流の流速測定を例として説明したが、一
般工業分野においても、光を反射する粒状体あるいは鱗
片状体を包含する流体の６１１１定にも適用しうろこと
はいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる流速測定法および装置の原理
説明図、 第２図および第３図は、本発明の一実力市例装置の一部
の横断図および縦断図、 第４図は測定光量の統計処理原理説明図である。 １：光フアイバセンサ ２．３：送光用光ファイバまたは光ファイバ束４．５：
受光用光ファイバ寸たは光ファイバ束６：光源 ７：相関計 特許出願人　住友電気工業株式会社 代理　人　弁理士　湯　浅　恭　三、１．、’、：　六
（外２名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （＋）　　光を反射しつる粒子を包含する流体の流路に
   沿って所定圧離隔てた２点において、流体の流れを横切
   る方向に投光し、前記２点においてそてそれぞれ受光さ
   れた時間の関数として変化する受光量の相関関係と、前
   記２点間の距離とから前記流体の流速を測定する流速測
   定法。 （２）１対の投光用光ファイバまだは光ファイバ束と＼
   　１対の受光用光ファイバまたは光ファイバ束を内蔵す
   る光フアイバセンサ； 光源；および １対の光電変換器を含む相関計；よシなシ、前記１対の
   投光用光ファイバまたは光ファイバ束の各一端は前記光
   源に接続されており、各他端は前記光フアイバセンサの
   先端付近における流れの方向に所定の距離を隔てて配置
   され、かつ該流れを横切る方向に前記光源からの光を投
   光しうる方向に指向されており； 前記１対の受光用光ファイバまだは光ファイバ束の各一
   端は前記相関側内の前記光電変換器に接続されており、
   各他端は前記光フアイバセンサの先端付近における流れ
   の方向に所定の距離を隔てて配置され、かつ前記投光用
   光ファイバまたは光ファイバ束により投光され、流体中
   に包含される粒状体によって反射される光を受光するに
   都合のよい方向に指向されており；前記光電変換器出力
   相互の相関関係を前記相関計によって検出することによ
   り流体の流速を測定することを特徴とする流速測定装置
   。