JPS6377434A - 組織血流量計の校正値を求める方法 - Google Patents

組織血流量計の校正値を求める方法

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JPS6377434A
JPS6377434A JP61221224A JP22122486A JPS6377434A JP S6377434 A JPS6377434 A JP S6377434A JP 61221224 A JP61221224 A JP 61221224A JP 22122486 A JP22122486 A JP 22122486A JP S6377434 A JPS6377434 A JP S6377434A
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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】 [発明の構成] (産業上の利用分野) 本発明は熱伝導方式の組織血流口センサを用いた組織血
流量計の校正値を求める方法に関する。
(従来の技術) 生体組織の熱伝導率の変化から組織血流口を求める方法
は大きく分けるとC−C法(コンスタントカレントヒー
ティング法)と、S−C法(セルファジャストカレント
ヒーティング法)とがある。C−C法はセンサの熱源に
一定電流を流し、センサ内の2点間の温度差から血流量
を求める方法であり、S−C法はセンサ内の2点間の温
度差を一定に保つために熱源に流す電流の変化から血流
量を求める方法でおる。いずれの方法も、組織血流量と
熱伝導率の間には直線関係がおることを利用したもので
ある。
これらの方法で組織血流量を求める場合、用いられる組
織血流量計の校正が必要となる。ここで校正とはセンサ
から得られる値から測定部位の組織血流」を算出すると
きに使用される式の定数を定めることをいう。従来この
校正は全ての場合他の方法(例えばキセノンクリアラン
ス法、水素クリアランス法等)でセンサ毎に実際の生体
から求めた組織血流口に基づいて行なわれていた。
(発明が解決しようとする問題点) しかしこのような従来の方法では、センサを交換した場
合や通電電流(CG法)や温度差(SC法)をかえたり
等のアンプの条件を変更した場合はいちいち生体を用い
て校正をし直す必要があり、きわめて煩雑であった。本
発明の目的はこのような従来の欠点を解決することにあ
る。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) そこで本発明では、その熱伝導率が生体の特定の部位に
おける所定の組織血流量に対応することが既知である部
材にセンサを取付け、このときのこのセンサから得られ
る検出信号と、上記既知の組織血流量と、熱伝導方式の
センサから得られる検出信号と組織血流量との関係を示
す一般式とに基づいて上記生体の上記特定の部位にあけ
る組織血流量の測定に必要な校正値を求めるようにした
(作用) この方法によれば、センサを交換した場合やアンプの条
件を変更した場合であってもその都度生体で校正するこ
となく、容易に必要な校正値を求めることができるので
、組織血流量計の校正作業を簡単に行なうことができる
(実施例) 以下本発明の一実施例を詳細に説明する。この実施例で
はC−C法について述べる。
まず、センサから出力される熱起電力と組織血流量との
関係について説明する。C−C法で用いるセンサは一般
に第3図に示すような構成となっている。ベルチェスタ
ック1の発熱側、吸熱側夫々には金属板2,3が取付け
られている。ベルチェスタック1には一定電流が流れる
ようになっている。金属板2,3は生体組織4と接触す
る接触面を有し、その反対側の夫々面には絶縁部材を介
してコンスタンタン線5の一端と銅線6の接続点、コン
スタンタン線5の他端と銅線7の接続点が夫々固定され
ている。
ここで TH:金属板2の温度 Tc:金属板3の温度 TB:生体組織の温度 QD:金属板2から生体組織へ 伝導する熱量 Qnet ”生体組織から金属板3へ 吸出される熱量 とする。フーリエの法則から生体組R4の各点における
熱流は、等温間に垂直な温度勾配に比例することから生
体組織4の熱伝導率をK、スタック係数をSFとすれば
次式(1)、(2)が成立する。
QD=SF K (TH−73)   ・・・(1)Q
、et−sFK (TB−Tc)  ・(2)(1)式
と(2)式を夫々T8について解くと、−TB= (Q
D/5FK)−T)l   ・・・(3)TB = (
Qnet/SF K) +TC”・(4)(3)式と(
4)式の和をとりTI−Toについて求めると、 THTC= (Qnet //5FK) 十(Qo/S
、K)    −(5) Kについて解(と、 K−(Qnet 十QO) / (SF  (THTC
) )・・・(6) この(6)式は熱伝導率と温度差は反比例関係に市るこ
とを示している。
G raysonによれば血流が無い時の生体組織の熱
伝導率をに0とし、aを変換係数、Fを組織血流口とす
れば、血流がある時の生体組織の熱伝導率には、 K=に、 +aF  ・・(7) と表わすことができる。従って、(6)式はに□ + 
a F = (Qnet 十〇□ ) /(SF(TH
−Tc>)−(8) となる。ここで各血流量レベルF1.F2.F3゜・・
・でのプレート間の温度差を夫々Δ丁 、ΔT2゜ΔT
3.・・・とすれば、その内面流量レベルF1について
は、 (Qnet +of) ) / (SF・6丁)1=K
O+aF1−(9) 血流レベルF2については、 (Q   +Q  )/(SF ・ΔT2 >net 
   D = KQ 十a F2−(10) が成立つ。(9)式より(10)式の各辺を夫々差し引
くと、 Fl−F2−(Qn8t+Q、)/5F−a・((1/
ΔT1−1/ΔT2))・・・(11)血流が零のとき
の温度差をΔToとし、(11)式のF2とΔT2を夫
々Fo (=O)とΔT0に置き換えれば Fl−Fo=F1=(Qn8t+Q、)/(s、−a(
1/ΔT1−1/ΔT□ > ) −(12)(12)
式を一般的に表現すれば F′=(Qo8t+Q、)/ (S−a・N/へ丁−1/ΔTo))  −(13)次
に温度差を計測する熱電対の温度に対する熱起電力の特
性は、このセンサが用いられる温度範囲ではほぼ直線と
みなせるから、熱起電力をΔ■とすれば、温度差6丁は
γを定数としてΔT=γΔ■・・・(14) と表わすことができる。(14)式の関係を(11)式
、(13)式に代入すれば、 PI  F2 = (Qnet 十〇□ ) / (S
、−a−γ・(1/ΔV1−1 /ΔV2) ) ・(
15)F  =Oすなわち血流口がゼロのときΔV2=
ΔVoとすれば、 F = (Qnet + QD) / (3F−a−γ
・(1/ΔV1−1/Δvo> )   ・(16)な
る関係が得られる。
ここで、ベルチェスタック1への電流供給は一定に保た
れていることと、生体粗織4は金属板2゜3に比べて非
常に大きな熱容量を持っていることがらQ。et十Qo
は一定とみなすことができる。
又、SFは金属板2,3が生体組織4に正しく接触して
いる限り一定である。更に、aは血流量を熱伝導率に変
換する定数であり、γは熱電対の温度係数の逆数でおる
から一定でおる。このため、センサが置かれる部位、使
用されるセンサの温度差−熱起電力特性によって異なる
が、これらが特定されるならば、 (Qnot+Q[) ) / (SF−a−γ)=Φ0
=一定・・・(17) とおくことができる。このΦ0を用いれば(16)式%
式%(18) ここでΔ■、Δvoを同じ増幅度で増幅し、夫々をV、
Voと記し、このときΦ。に対応する値をΦとすれば F=Φ((1/V−1/VQ))  ・(19)と表わ
すことができる。第4図に血流量Fと熱起電力の増幅値
Vとの関係を示し、第5図に血流口Fと熱起電力の増幅
値Vの逆数との関係を示す。
次に、本発明の詳細な説明する。
第1図に示す600は生体の所定部位の組織血流量を測
定するために校正された組織血流量計である。この組織
血流量計600は、センサ300とこのセンサ300の
検出信号を増幅するアンプ400と、アンプ400の出
力電圧Vから血流量Fを求める演算回路500とから成
る。ここで、演算回路500は(19)式に基づいてF
=Φ、((1/V)−(1/V ))を計算する回路で
ある。oa ” oaがoa この組織血流最計600の校正値でおる。すなわち、演
算回路500にこれらの値Φa、■oaが設定されてい
るならば、センサ300が上記生体の上記所定部位に取
付けられたとき、演算回路500は正確な組織血流量F
を出力する。100 、200は夫々熱伝導率が異なる
板である。(以後A板、B板と称する。)601は未校
正の組織血流置針である。この組織血流最計801も上
記の組織血流最計600と同様のセンサ301、アンプ
401及び演算回路501から成る。この未校正の組織
血流量計601の校正値Φb、vobを求める手順を以
下に述べる。
■A板100. B板200の血流量換算値F1.F2
を求める。
校正された組織血流量計600のセンサ300 tA板
に取付ける。このとき演算回路500はA板100の熱
伝導率に応じた血流量換算値F1を出力する。
このFlを記録しておく。次に組織血流量計600のセ
ンサ300@B板200に取付ける。このとき演算回路
500G、tBB2O33熱伝導率に応じた血流量換算
値F2を出力する。このF2を記録しておく。
■AAl2O2、B板200に校正すべき組織血流最計
のセンサを取付は夫々の場合のアンプからの出力電圧v
1.v2を求める。
校正すべき組織血流量計601のセンサ301をA板1
00に取付ける。このときアンプ401はセンサ301
の出力電圧を所定倍増幅した値v1を出力する。このV
lを記録しておく。次に組織血流置針601のセンサ3
01をB板200に取付ける。このときアンプ401は
センサ301の出力電圧を上記と同じく所定倍増幅した
値■2を出力する。この■2を記録しておく。
■上記■■で求めたFl、F2.■1.V2よりΦb、
vob求める。
組織血流置針601を用いてA板100.B板200の
血流量換算値を測定した場合であっても、夫々■で求め
たFl、F2が得られるようにスパン値。
ゼロ値を定める。これらの値をΦb、■obとすると(
19)式より次式が成立する。
F1=Φb((1/V1)  (1−/Vob>)(2
0)F2 =Φb((1/V2>  (1/Vob))
(2t)(20)、 (21)式より Φb= (PI  F2 )/ ((1/V1 )−(
’1/V2 ) )       ・・・(22)Vo
b=1/ ((1/V1) −(F1/Φb))・・・
(23) ■、■で求めたFl、F2.Vl、V2@ (22>式
に代入すればobが求められ、更にこのobと■、■で
求めたFl、Vlを(23)式に代入すれば■。bが求
められる。
こうしてΦb、■obが求められると、これらの値を演
算回路501に設定する。すなわち演算回路501はア
ンプ401の出力電圧Vに基づいて血流量換算値Fを次
式により求めるようにする。
F=Φb((1/V)  (1/VOb> )  −(
24)以上の操作が行なわれるならば、組織血流旦計6
01は校正されたことになる。すなわち、組織血流置針
600の校正の対象となった生体の所定部位に組織血流
置針601のセンサ301を取付けるならば、その演算
回路501の出力Fはその部位における正しい組織血流
口を示すことになる。
この方法によれば、生体の目的部位で絶対値校正された
組織血流量計で、2つの熱伝導板夫々の血流量換算値を
その組織血流量で求めておきざえすれば他の未校正の組
織血流量計の校正を行なう場合、生体を用いる必要がな
くなる。以上の説明において、組織血流量計600と6
01は、全く別の装置であるとした。しかし校正流の組
織血流量計600においてセンサ300を他のセンサに
交換する必要がおる場合、あるいはアンプ400を他の
アンプに交換する必要がおる場合(または同じアンプ4
00であってもセンサに流す電流の値を変える等アンプ
の条件を変える必要がおる場合)が考えられる。このよ
うな場合、まずセンサ300 ciるいはアンプ400
  (またはアンプ400の条件)を変える前に2つの
熱伝導板A板100 、 B板200の血流量換算値F
1.F2をその組織血流量計600によって正しく求め
ておく。そして、センサ300あるいはアンプ400 
 (またはアンプ400の条件)を変えた後は全く異な
る組織血流量計(第1図に示す組織血流量計601)と
考えると、上記と同様の作業によってその組織血流量計
のスパン値及びゼロ値を求めることができる。従って、
このような場合であっても生体を用いた絶対値校正は不
要となる。
尚、以上の説明は、組織血流置針601のスパン値、ゼ
ロ値のいずれもが不明の場合にそれらの値を求める方法
である。これに対しゼロ値が既知でおる場合には、熱伝
導板は1種類おれば良い。すなわち、(20)式にFl
 ” 1 ” obを代入すればobを求めることがで
きるから、A板100についてFl、vlを求めるのみ
で良いことになる。
また、いずれの方法によるかを問わずA板ioo。
B板200夫々が組織血流fiF1.F2に対応する熱
伝導率を有することが既知となっている場合には、第1
図に示したような校正された組織血流量計600は使用
することなく、直ちに未校正の組織血流量計601を用
いてA板100.B板200にセンサ301を取付はア
ンプ401の出力電圧V1.V2を求める作業を行なえ
ば良いことになる。
次に、第2図に示す校正システムに基づいて一実施例を
説明する。
第2図中10は組織血流置針の本体でおる。本体10は
コネクタ11を備えている。このコネクタ11にセンサ
が接続される。本体10はアンプ及びマイクロコンピュ
ータを内蔵しており、センサから出力される熱起電力(
検出信号)をアンプによって所定倍(約2400倍)増
幅した後、A/D変換し、その電圧値■を上記(19)
式に代入して演算を行ない、その結果の血流量FをLE
D表示器12に表示するものである。また本体10は、
コネクタ11に接続されるセンサに一定の熱を発生させ
るための電流供給をも行なうようになっている。13は
センサのベルチェスタックに流す電流をオンオフする電
流供給用スイッチ、14は血流量/熱起電力切換スイッ
チである。この本体10は血流ロ/熱起電力切換スイッ
チ14によってLED表示器12の表示を血流量、熱起
電力の増幅値のいずれにも切換えることができるもので
ある。15はゼロ値入力用スイッチ、16はスパン値入
力用スイッチである。これらのスイッチ15.16が操
作されると本体100マイクロコンピユータはゼロ値、
スパン値を書き換える。ここでゼロ値は、血流量がゼロ
のときにセンサから出力される熱起電力の増幅値でおり
、(19)式では■oで表わされる値である。又、スパ
ン値とは、ある時点における血流量と、その時点におけ
るセンサの熱起電力の増幅値の逆数と血流が無い時のセ
ンサの熱起電力の増幅値の逆数との差の比であり、ここ
では(19)式のΦの1直をいう。
第2図に示すセンサ20は、測定部位が特定されており
、その測定部位で使用されたときに本体10に設定すべ
きゼロ値およびスパン値が既知のものである。すなわち
、これらの値が入力された本体10にセンサ20を接続
して成る組織血流旦計は校正流のものとなる。本実施例
ではこのように校正された組織血流量計のセンサ20を
他のセンサ30に代えた場合、その校正値、すなわちゼ
ロ値およびスパン値を求めることにする。
40、50は熱伝導率が異なる2枚の板でおり、夫々A
板、B板と称する。操作者はまずセンサ20をコネクタ
11に接続すると共に、センサ20に関するゼロ値(V
0=vo1)、スパン値(Φ=01)となるように夫々
ゼロ値入力用スイッチ15、スパン値入力用スイッチ1
6を操作する。次に操作者はセンサ20をA板40に取
付け、そのときのLED表示器12が示す血流量FAを
読みとり、この値を記録する。同様にして操作者はセン
サ20@:B板50に取付け、そのときのLED表示器
12が示す血流量FBを読みとり、この値を記録する。
この場合、本体10に内蔵されているマイクロコンピュ
ータのCPUは次の演算を行なってFA、F8を算出し
ている。
FA=01 ((1/ VIA)  (1/VO1) 
) ・・・(25)FB=Φi ((1/ Vl、) 
=(1/V01) )−(26)(VIA、 VIBハ
夫々センサ20がA板40SB板50ニ取付けられたと
きセンサ20から得られる熱起電力の増幅値) 次に操作者はセンサ30をセンサ20と交換してコネク
タ11に接続すると共に、血流量/熱起電力切換スイッ
チ14を操作して、LED表示器12にセンサ30から
出力される熱起電力の増幅値が表示されるようにする。
そして操作者はセンサ30をA板40に取付け、そのと
きのLED表示器12が示す熱起電力の増幅値v2A8
読みとり、この値を記録する。
同様にして操作者はセンサ30をB板50に取付け、そ
のときのしED表示器12が示す熱起電力の増幅値V2
Bを読みとり、この値を記録する。
操作者はここまでの操作で次の4つの値を得ている。す
なわち、 A板の熱伝導率に対応する血流量FA B板の熱伝導率に対応する血流量FB A板にセンサ30を取付けたときセンサ30から得られ
る熱起電力の増幅値v2A B板にセンサ30を取付けたときセンサ30から得られ
る熱起電力の増幅値V2B これらの値と(22)、 (23)式より、Φ2、vo
2を求めると次のようになる。
ここで本実施例ではFA 、FB = V2A、V2B
の記録およびこれらの値を(27)、 (2B)式に代
入して計算することは、操作者が直接あるいは他の装置
を用いて行なうこととしたが、本体10にこれらの機能
を具備させてあけば便利である。
このようにしてVO2、Φ2を求めると、センサ30を
用いた組織血流置針を校正することができる。
すなわち、操作者はゼロ値入力用スイッチ15.スパン
値入力用スイッチ16を操作し、ゼロ値、スパン値を夫
々VO2、Φ2に設定する。そして血流量/熱起電力変
換スイッチ14を切換え、LED表示器12に血流量が
表示されるようにする。この状態でセンサ30を、セン
サ20の校正の対象となった生体の測定部位に取付ける
ならば、センサ20を用いて得られる組織血流量と同じ
血流量、すなわち校正された血流量が得られることにな
る。
以上の説明は、センサ30に関するゼロ値、スパン値の
いずれもが未知の場合である。しかし、ゼロ値vo2が
予め分っている場合にはA板40.3板50のうちいず
れか1枚を用いるだけでスパン1直Φ2を求めることが
できる。
熱伝導率の異なる2枚の板を用いた場合の具体的な例を
第2図を参照して説明する。
測定部位を第3指中節背面とし、センサ20を用いた場
合のゼロ値V  スパン値Φ1は夫々次のようでおる。
V01=490 (mV) Φ1=288867 A板40にはネオプレンゴムを用い、B板50には塩化
ビニールを用いる。センサ20をA板40. B板50
夫々に取付けたときに得られる熱起電力の増幅値V I
A、 V IB踵 VIA=’440 (mV) VIB−508(mV> であった。これらの値を血流量に換算すると夫々、FA
=67m、f?/min /10100GFB=−21
’/min /100gとなる。次にセンサ20に替え
センサ30を本体10に取付ける。センサ30をA板4
0. B板50夫々に取付けて得られる熱起電力の増幅
値2A、V2Bは、V 2A= 467  (m V 
> V2B=567  (mV) でめった。以上のようにして求めたFA、FB。
V2B、V2Bを(27)式に代入すると、センサ30
についてのスパン値Φ2は、 となる。又、このΦ2とFA 、V2Aを(28)式に
代入すると、センサ30についてのゼロ値V。2は、と
なる。こうして求めたスパン値Φ2とゼロ値VO2を本
体10に入力し、センサ30を第3指中節背面に取付け
るならば、センサ20を用いて得られる値と同様の正確
な組織血流量を求めることができる。
尚、以上の説明はC−C法を用いた例であるが、S−C
法の場合も組織血流量と熱伝導率の間には直線関係があ
るので、C−C法と同様にして必要な校正値を求めるこ
とができる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、その熱伝導率が生
体の特定の部位における所定の組織血流量に対応するこ
とが既知の部材を用意するならば、生体を用いることな
く組織血流二計の校正値を容易に求めることができる。
例えばセンサを交換した場合あるいはアンプの条件を変
更した場合にはきわめて容易にその校正値を求めること
ができる。更に本発明によれば、センサに接続されるア
ンプが一定の条件下にあれば、センサ毎に測定部位毎の
校正値を付することかできるので、校正作業の迅速化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法の原理的説明図、第2図は本発明
の一実施例に用いられる校正システムを示す図、第3図
は第2図に示したセンサの構成図、第4図、第5図は組
織血流量とセンサの熱起電力の増幅値との関係を示す図
である。 600、 601・・・組織血流■計 300、 301.20.30・・・センサ400、 
401・・・アンプ  500. 501・・・演算回
路10・・・本体       40. 100・・・
A仮50.200・・・B仮

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 熱伝導方式のセンサを用いた組織血流量計の校正値を求
    める方法において、その熱伝導率が生体の特定の部位に
    おける所定の組織血流量に対応することが既知である部
    材に前記センサを取付け、このセンサからの検出信号と
    、前記所定の組織血流量と、熱伝導方式のセンサの検出
    信号と組織血流量との関係を示す一般式とに基づいて前
    記生体の前記特定の部位における組織血流量の測定に必
    要な校正値を求めることを特徴とする組織血流量計の校
    正値を求める方法。
JP61221224A 1986-09-19 1986-09-19 組織血流量計の校正値を求める方法 Granted JPS6377434A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009168037A (ja) * 2002-01-17 2009-07-30 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd エネルギー回収システム及び揚水ポンプ
JP2010022723A (ja) * 2008-07-23 2010-02-04 Osaka Univ 温度伝導率測定装置、皮膚組織血液循環評価装置及び褥瘡診断装置

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JP2009168037A (ja) * 2002-01-17 2009-07-30 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd エネルギー回収システム及び揚水ポンプ
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