CN113597536A - 测定装置、测定***、测定方法以及程序 - Google Patents
测定装置、测定***、测定方法以及程序 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113597536A CN113597536A CN202080022677.9A CN202080022677A CN113597536A CN 113597536 A CN113597536 A CN 113597536A CN 202080022677 A CN202080022677 A CN 202080022677A CN 113597536 A CN113597536 A CN 113597536A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- value
- frequency
- intensity
- light
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 125
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 169
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 149
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 144
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 59
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 84
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 83
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 25
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 25
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 12
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 7
- 238000003556 assay Methods 0.000 claims 14
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 16
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 9
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 4
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N [Ga].[As].[In] Chemical compound [Ga].[As].[In] KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 102100022907 Acrosin-binding protein Human genes 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100310674 Tenebrio molitor SP23 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0261—Measuring blood flow using optical means, e.g. infrared light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0285—Measuring or recording phase velocity of blood waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/661—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters using light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
- G01F1/663—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters by measuring Doppler frequency shift
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/14—Casings, e.g. of special material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
- G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/26—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting optical wave
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Hematology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
测定装置具备发光部、受光部、放大部以及运算处理部。发光部向在内部流动流体的被照射物照射光。受光部对包含由被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号。放大部对从受光部输出的信号进行放大。运算处理部针对由放大部放大了的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度所涉及的第1频谱,并且通过包含使用了第1值和第2值的除法的运算,计算流体的流动的状态所涉及的计算值。第1值是基于第1频谱的频率所涉及的值。第2值是基于第1频谱的强度所涉及的值。
Description
技术领域
本公开涉及测定装置、测定***、测定方法以及程序。
背景技术
作为定量地测定流体的流动的状态的测定装置,例如已知有使用激光血流仪等光学方法来测定流体的流量以及流速的装置(例如,参照乡间雅树、外6名、“小型激光血流传感器的开发”PIONEERR&D、VOL.21、No.1、2012年、p.30~37以及日本特开2016-27337号公报的记载)。
发明内容
公开了测定装置、测定***、测定方法以及程序。
测定装置的一个方式具备发光部、受光部、放大部以及运算处理部。所述发光部向在内部流动流体的被照射物照射光。所述受光部对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号。所述放大部对从所述受光部输出的信号进行放大。所述运算处理部针对由所述放大部放大了的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度所涉及的第1频谱,并且通过包含使用了第1值和第2值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值。所述第1值是基于该第1频谱的频率所涉及的值。所述第2值是基于所述第1频谱的强度所涉及的值。
测定装置的一个方式具备发光部、受光部和运算处理部。所述发光部向在内部流动流体的被照射物照射光。所述受光部对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号。运算处理部针对从所述受光部输出的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度的第1分布。所述运算处理部通过包含将第2A频率范围内的第2信号强度所涉及的第2A值除以第1A频率范围内的第1信号强度所涉及的第1A值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值。所述第1A频率范围包含该第1分布之中的信号强度表示最大值的第1A频率。所述第2A频率范围包含所述第1分布之中的比所述第1A频率范围高的频率的范围中信号强度表示最小值的第2A频率,
测定***的一个方式具备发光部、受光部、放大部以及运算处理部。所述发光部向在内部流动流体的被照射物照射光。所述受光部对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号。所述放大部对从所述受光部输出的信号进行放大。所述运算处理部针对由所述放大部放大了的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度所涉及的第1频谱,并且通过包含使用了第1值和第2值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值。所述第1值是基于该第1频谱的频率所涉及的值。所述第2值是基于所述第1频谱的强度所涉及的值。
测定***的一个方式具备发光部、受光部和运算处理部。所述发光部向在内部流动流体的被照射物照射光。所述受光部对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号。所述运算处理部针对从所述受光部输出的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度的第1分布。所述运算处理部通过包含将第2A频率范围内的第2信号强度所涉及的第2A值除以第1A频率范围内的第1信号强度所涉及的第1A值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值。所述第1A频率范围包含该第1分布之中的信号强度表示最大值的第1A频率。所述第2A频率范围包含所述第1分布之中的比所述第1A频率范围高的频率的范围中信号强度表示最小值的第2A频率。
测定方法的一个方式具有第1工序、第2工序以及第3工序。在所述第1工序中,通过发光部向在内部流动流体的被照射物照射光,并且通过受光部来对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号。在所述第2工序中,通过放大部对所述第1工序中从所述受光部输出的信号进行放大。在所述第3工序中,通过运算处理部,针对所述第2工序中由所述放大部放大了的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度所涉及的第1频谱,并且通过包含使用了第1值和第2值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值。所述第1值是基于该第1频谱的频率所涉及的值。所述第2值是基于所述第1频谱的强度所涉及的值。
测定方法的一个方式具有第1A工序和第2A工序。在所述第1A工序中,通过发光部向在内部流动流体的被照射物照射光,并且通过受光部来对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号。在所述第2A工序中,通过运算处理部,针对所述第1A工序中从所述受光部输出的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度的第1分布。在所述第2A工序中,通过所述运算处理部,通过包含将第2A频率范围内的第2信号强度所涉及的第2A值除以第1A频率范围内的第1信号强度所涉及的第1A值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值。所述第1A频率范围包含该第1分布之中的信号强度表示最大值的第1A频率。所述第2A频率范围包含所述第1分布之中的比所述第1A频率范围高的频率的范围中信号强度表示最小值的第2A频率。
程序的一个方式是一种程序,通过被测定装置所包含的处理部执行,从而使所述测定装置作为上述测定装置的一个方式发挥功能。
附图说明
图1是示出第1实施方式以及第2实施方式所涉及的测定装置的概略结构的一个例子的框图。
图2是示意性地示出第1实施方式以及第2实施方式所涉及的测定装置的一部分的剖面的一个例子的图。
图3是示出表示流动定量值为比较小的值Q1的流体在内部流动的来自被照射物的干扰光所涉及的频谱的一个例子的曲线Ln1、表示流动定量值为比较中等程度的值Q2的流体在内部流动的来自被照射物的干扰光所涉及的频谱的一个例子的曲线Ln2、以及表示流动定量值为比较大的值Q3的流体在内部流动的来自被照射物的干扰光所涉及的频谱的一个例子的曲线Ln3的图。
图4是示出流动定量值与流动计算值的关系的一个例子的图。
图5的(a)是示出第1值的第1例的图。图5的(b)是示出第1值的第2例的图。
图6的(a)是示出第2值的第1例的图。图6的(b)是示出第2值的第2例的图。
图7的(a)以及图7的(b)是示出第1实施方式所涉及的测定装置中的动作的一个例子的流程图。
图8的(a)是示出关于在流体的流动小的情况下由第2实施方式所涉及的测定装置计算的干扰光的频谱的一个例子的图。图8的(b)是示出关于在流体的流动大的情况下由第1实施方式所涉及的测定装置计算的干扰光的频谱的一个例子的图。
图9是示出流动定量值与流动计算值的关系的一个例子的图。
图10的(a)以及图10的(b)是示出第2实施方式所涉及的测定装置中的动作的一个例子的流程图。
图11的(a)是示出关于在流体的流动停止的情况下由测定装置获取的干扰光的频谱的一个例子的图。图11的(b)是关于在流体流动的情况下由测定装置获取的干扰光的频谱的一个例子的图。图11的(c)是示出减少了噪声分量的频谱的一个例子的图。
图12是示出第3实施方式所涉及的测定装置的概略结构的一个例子的框图。
图13是示出第4实施方式所涉及的测定装置的概略结构的一个例子的框图。
图14是示出第5实施方式所涉及的测定***的概略结构的一个例子的框图。
图15的(a)是示出由第1参考例所涉及的测定装置得到的流量设定值分别为Q1、Q2以及Q3的流体在内部流动的来自被照射物的干扰光所涉及的加权频谱以及平均频率的理想的一个例子的图。图15的(b)是示出第1参考例所涉及的测定装置中的流量设定值与所计算的平均频率的关系的理想的一个例子的图。
图16是示出放大电路中的受光信号的放大率与频率的关系的一个例子的图。
图17的(a)是示出由第1参考例所涉及的测定装置得到的流量设定值分别为Q1、Q2以及Q3的流体在内部流动的来自被照射物的干扰光所涉及的加权频谱以及平均频率的一个例子的图。图17的(b)是示出一个参考例所涉及的测定装置中的流量设定值与所计算的平均频率的关系的一个例子的图。
图18是示出关于由第2参考例所涉及的测定装置得到的干扰光的频谱的图。
图19是示出由第2参考例所涉及的测定装置计算的流量所涉及的计算值与设定值的关系的图。
具体实施方式
作为定量地测定流体的流动的状态的测定装置,例如已知有使用激光血流仪等光学方法来测定流体的流量以及流速中的至少一者的装置。该激光血流仪例如能够基于起因于在照射到生物体的激光散射时产生的多普勒频移(Doppler Shift)的激光的波长的变化,来计算生物体的血流量。
具体地,若向生物体照射频率fo的激光,则通过由血管内的血液的流动(作为散射体的血球等的移动)引起的散射和由其他固定组织(皮肤组织以及形成血管的组织等)引起的散射而分别产生散射光。血球的直径例如为几微米(μm)至10μm左右。此时,由作为散射体的血球中的散射产生的散射光的频率f与由其他固定组织中的散射产生的散射光的频率fo相比,成为通过与作为散射体的血球等的移动速度对应的多普勒频移而变化了Δf的量的频率fo+Δf。若将血流的速度设为V,将激光相对于流体的入射角度设为θ,将激光的波长设为λ,则该调制频率Δf由下述的数式(1)表示。
Δf=(2V×cosθ)/λ…(1)。
在此,通过由固定组织散射的频率fo的散射光与由移动的血球散射的频率fo+Δf的散射光的相互干扰,能够观测到差频Δf作为光拍(拍频)。换言之,在通过对这两种散射光进行受光而得到的信号(受光信号)中,包含与通过这两种散射光的相互干扰而产生的光拍对应的信号(也称为光拍信号)的分量。
在此,与光拍的频率对应的差频Δf与原来的光的频率f相比非常小。例如,780nm的波长的原来的光是频率为400太赫兹(THz)左右的光,超过了通常的受光元件能够检测的响应速度。相对于此,光拍的频率(也称为光拍频率)Δf虽然依赖于血球的移动速度,但是例如为几千赫兹(kHz)至几十kHz左右,包含在通常的受光元件能够充分响应地进行检测的频带中。因此,通过使用受光元件来对由固定组织散射的频率fo的散射光和由移动的血球散射的频率fo+Δf的散射光进行受光而得到的信号(受光信号)示出如在直流分量的信号(DC信号)上重叠了光拍频率Δf的强度调制信号那样的波形。而且,通过对频率Δf的光拍信号进行解析,能够计算血流量。
例如,首先,对由受光元件检测到的受光信号使用傅里叶变换(FFT)等运算来计算频谱P(f)。接着,通过对该频谱P(f)进行频率f的加权,计算加权后的频谱(也称为加权频谱)P(f)×f。接着,在给定的频率的范围内对加权频谱P(f)×f进行积分,计算第1计算值(∫{P(f)×f}df)。接着,如下述的数式(2)所示,将第1计算值(∫f·P(f)df)除以通过针对给定的频率的范围对频谱P(f)进行积分而计算的第2计算值(∫P(f)df),由此计算平均频率fm。而且,可想到通过对平均频率fm乘以给定的常数来计算生物体的血流量。
fm=∫{P(f)×f}df/{∫P(f)df}…(2)。
在此,例如,设想如下结构,即,在作为流路的透明管内,在使分散有几μm左右的光散射体的流体流动时,使用激光血流仪来测定流体的流量Q。在该结构中,例如设为能够利用泵等设定在流路中流动的流体的流量(也称为流量设定值)。在此,例如设想如下情况,即,使流量设定值按Q1、Q2、Q3的顺序增加,针对各流量设定值Q1、Q2、Q3,使用激光血流仪来计算光拍信号所涉及的频谱P(f)、加权频谱P(f)×f、平均频率fm以及流体的流量Q。
在该情况下,例如,在流量设定值为Q1时,根据图15的(a)的用粗实线描绘的曲线Ln101所示的加权频谱P(f)×f来计算平均频率fm1。在流量设定值为Q2时,根据图15的(a)的用粗单点划线描绘的曲线Ln102所示的加权频谱P(f)×f来计算平均频率fm2。在流量设定值为Q3时,根据图15的(a)的用粗虚线描绘的曲线Ln103所示的加权频谱P(f)×f来计算平均频率fm3。在此,例如,假设如图15的(b)的粗实线所示,流量设定值Q1、Q2、Q3与平均频率fm1、fm2、fm3的关系处于比例关系,则通过对平均频率fm乘以给定的乘数的运算,能够正确地计算流体的流量Q。
然而,例如从受光元件输出的受光信号微弱。因此,在激光血流仪中,例如设想在通过放大电路将受光信号放大之后,计算光拍信号所涉及的频谱P(f)、加权频谱P(f)×f、平均频率fm以及流体的流量Q。
然而,例如,如图16的用粗实线描绘的曲线Ln104所示,放大电路中的受光信号的放大率依赖于受光信号的频率。具体地,在放大电路中,若受光信号的频率变高,则信号强度的放大率下降。由此,例如,若使流量设定值增加,则虽然构成受光信号的频率分量向高频侧移动,但是加权频谱P(f)×f中的高频侧的分量衰减。其结果是,例如,存在使用加权频谱P(f)×f计算的频谱P(f)的平均频率不与流量设定值的增加成比例地增加的情况。
在此,例如,设想使流量设定值按值Q1、值Q2以及值Q3的顺序增加的情况。在该情况下,例如,在流量设定值为Q1时,根据图17的(a)的用粗实线描绘的曲线Ln201所示的加权频谱P(f)×f来计算平均频率fm1。在流量设定值为Q2时,根据图17的(a)的用粗单点划线描绘的曲线Ln202所示的加权频谱P(f)×f来计算平均频率fm2。在流量设定值为Q3时,根据图17的(a)的用粗虚线描绘的曲线Ln203所示的加权频谱P(f)×f来计算平均频率fm3。
在此,如图17的(b)的粗实线所示,如果流量设定值处于比较小的值的范围A101,则流量设定值与平均频率处于比例关系,但是如果流量设定值处于比较大的值的范围A102,则流量设定值与平均频率的关系不显示比例关系。在图17的(b)中,为了进行比较,用细双点划线示出处于理想的比例关系的流量设定值与平均频率的关系。具体地,如果流量设定值处于比较大的值的范围A102,则相对于流量设定值的增加率,所计算的平均频率fm的增加率下降。即,例如,存在即使使流量设定值增加,由激光血流仪得到的平均频率也不与流量设定值的增加成比例地增加的情况。由此,存在无法通过对平均频率fm乘以给定的乘数的运算来正确地计算流体的流量Q的情况。
此外,例如,通过对与由受光元件检测到的受光信号所包含的差拍信号光相当的信号分量使用傅里叶变换(FFT)等运算来计算频谱P(f),从而计算生物体的血流量。在此,例如,通过对按照数式(3)计算的值(也称为流量计算值)Q4乘以给定的系数L、K等,从而能够计算血流量。在此,例如,针对0千赫兹(kHz)至500kHz的范围的频率f,进行由数式(3)表示的积分的运算。
Q4=∫{f×P(f)}df…(3)。
然而,例如,设想如下情况,即,在作为流路的透明管内,在使分散有几μm左右的光散射体的流体流动时,使用激光血流仪来测定流体的流量。在该情况下,例如,计算使用激光血流仪而得到的差拍信号所涉及的频谱。在此,例如,设想利用泵等设定在流路中流动的流体的流量(也称为流量设定值)的情况。在该情况下,例如,如果流量设定值为比较小的值Qa,则得到如在图18中用粗实线L101描绘的频谱。此外,例如,如果流量设定值为比较大的值Qb,则得到如在图18中用粗虚线L102描绘的频谱。在此,在频谱中,例如,根据流量设定值的增大,低频分量的信号强度减少,高频分量的信号强度增加。但是,此时,例如依赖于环境噪声的影响以及微计算机(微型计算机)等中的受光信号的基于采样频率的限速等,频谱中的高频分量的信号强度难以大幅上升。
因此,例如,即使使流量设定值增加,也存在基于由激光血流仪得到的受光信号所涉及的频谱和上述数式(3)的运算而计算的流量的计算值(也称为流量计算值)不与流量设定值的增加成比例地增加的情况。例如,如图19所示,如果流量设定值处于比较低的范围A201,则即使流量设定值与流量计算值之间的关系显示线性,如果流量设定值成为比较高的范围A202,则也存在流量设定值与流量计算值之间的关系不显示线性的情况。在此,例如,如果流量设定值比较低,则流量计算值与流量设定值的增加成比例地增加,但是如果流量设定值变得比较高,则相对于流量设定值的增加的流量计算值的增加量逐渐减少,流量计算值变得不与流量设定值的增加成比例地增加。
上述的各问题并不限于测定流体的流量的测定装置,对包含流体的流量以及流速中的至少一者的流体的流动的状态所涉及的定量值进行测定的测定装置通常是共通的。
因此,对于定量地测定流体的流动的状态的测定装置,在使测定精度提高的方面存在改善的余地。
因此,本发明人们创造出了针对定量地测定流体的流动的状态的测定装置,能够使测定精度提高的技术。
对此,以下,参照附图对第1实施方式至第5实施方式进行说明。在附图中,对具有相同的结构以及功能的部分标注相同的符号,在下述说明中省略重复说明。附图是示意性地示出的。
<1.第1实施方式>
<1-1.测定装置>
如图1以及图2所示,第1实施方式所涉及的测定装置1例如能够定量地测定在构成流路的物体(也称为流路结构部)2a的内部2i流动的流体2b的流动的状态。在此,流路结构部2a例如能够包含生物体内的血管或各种装置的配管等管状的物体(也称为管状体)。表示流体2b的流动的状态的定量值(也称为流动定量值)例如能够包含流量以及流速中的至少一者的值。流量是每单位时间通过流路的流体的量。流体的量例如能够用体积或质量表示。流速是流路中的流体的流动的速度。流动的速度能够以每单位时间流体前进的距离来表示。
第1实施方式所涉及的测定装置1例如能够利用光的多普勒效应来定量地测定流体2b的流动的状态。在此,例如,在根据对流体2b的光的照射,该光在流体2b中产生散射的情况下,通过与流体2b的流动相应的多普勒效应,产生与流体2b的移动速度相应的光的频率的移动(也称为多普勒频移)。第1实施方式所涉及的测定装置1能够利用该多普勒频移来测定表示流体2b的流动的状态的流动定量值。后述的测定装置1的各种结构能够使用适当公知或公知的方法来制造。
在此,作为流动的状态被定量地测定的对象物(也称为被测定物)的流体2b例如包含该流体2b自身使光散射的流体、或使其流动使光散射的物质(也称为散射物质)或使光散射的物体(也称为散射体)的流体。具体地,作为该被测定物的流体2b例如可应用水、血液、打印机用的墨水、或包含粉体等散射体的气体等。在此,例如,在散射物质或散射体追随流体而流动的情况下,可以将“散射物质或散射体的流量”看作“流体的流量”,也可以将“散射物质或散射体的流速”看作“流体的流速”。
如图1以及图2所示,第1实施方式所涉及的测定装置1例如具备传感器部10、信号处理部20和控制部30。此外,测定装置1具备连接部(连接器部)40。
传感器部10例如具有发光部11和受光部12。
发光部11例如能够向在内部2i流动流体2b的物体(也称为被照射物)2照射光L1。被照射物2至少包含管状体等构成流路的物体(流路结构部)2a和在流路中流动的流体2b。发光部11向被照射物2照射的光L1例如可应用与作为被测定物的流体2b相应的给定的波长的光。例如,在流体2b为血液的情况下,向被照射物2照射的光L1的波长被设定为600纳米(nm)至900nm左右。此外,例如,在流体2b为打印机用的墨水的情况下,向被照射物2照射的光的波长被设定为700nm至1000nm左右。发光部11例如可应用垂直腔面发光激光器(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting LASER)等半导体激光元件。
受光部12例如能够对从发光部11照射到被照射物2的光L1之中包含由被照射物2散射的光的干扰光L2进行受光。而且,受光部12例如能够将所受光的光变换为与光的强度相应的电信号。换言之,受光部12例如能够对包含由被照射物2散射的光的干扰光L2进行受光,并输出与该干扰光L2的强度相应的信号。受光部12能够受光的干扰光L2包含由来自被照射物2的散射光中的、来自在流体2b的周围静止的物体(也称为静止物体)的未产生多普勒频移的散射光和来自流体2b的产生了偏移量为Δf的多普勒频移的散射光产生的干扰光。在此,例如,在流体2b为在血管内流动的血液的情况下,静止物体包含皮肤以及血管等。在流体2b为在配管内流动的墨水的情况下,静止物体包含配管等构成流体2b的流路的物体(流路结构部)2a等。在该情况下,配管例如能够包含具有透光性的材料。具有透光性的材料例如可应用玻璃或聚合物树脂等。
在此,例如,干扰光L2的强度相对于时间的经过的变化(也称为时间变化)能够表示与未产生多普勒频移的散射光的频率与产生了多普勒频移的散射光的频率之差(也称为差频)Δf对应的频率的拍频。因此,例如,与从受光部12输出的干扰光L2的强度对应的信号能够包含与干扰光L2的强度的时间变化中的拍频对应的信号(也称为拍频信号、也称为光拍信号)的分量。受光部12例如可应用具有能够追随干扰光L2的强度的时间变化中的拍频的能力(也称为时间分辨率)的受光部。受光部12能够受光的光的波长例如能够根据从发光部11向被照射物2照射的光L1的波长以及流体2b的速度的范围等测定条件来设定。受光部12例如可应用硅(Si)光电二极管、砷化镓(GaAs)光电二极管、砷化铟镓(InGaAs)光电二极管或锗(Ge)光电二极管等各种光电二极管。
此外,传感器部10也可以还具有封装件13。封装件13收纳发光部11以及受光部12。在图2的例子中,测定装置1具有以安装有传感器部10、信号处理部20、控制部30以及连接部40的状态设置的基板(也称为安装基板)1s。安装基板1s例如可应用印刷基板等。在此,传感器部10的封装件13位于安装基板1s上。传感器部10与信号处理部20之间、信号处理部20与控制部30之间、传感器部10与控制部30之间以及控制部30与连接部40之间分别处于例如通过安装基板1s电连接的状态。
封装件13例如具有立方体状或长方体状的外形。封装件13例如具有分别朝向上方开口的第1凹部R1以及第2凹部R2。发光部11以安装的状态位于第1凹部R1。受光部12以安装的状态位于第2凹部R2。在此,从发光部11发出的光L1经由第1凹部R1的开口照射到被照射物2。此外,来自被照射物2的干扰光L2经由第2凹部R2的开口被受光部12接收。封装件13例如可应用包含陶瓷材料或有机材料等的布线基板的层叠体。陶瓷材料例如可应用氧化铝质烧结体或莫来石质烧结体等。有机材料例如可应用环氧树脂或聚酰亚胺树脂等。
此外,例如,如图2所示,也可以设置具有透光性的覆盖构件14以使得覆盖封装件13中的第1凹部R1以及第2凹部R2各自的开口。如果采用这样的结构,则例如能够实现在封装件13的第1凹部R1内发光部11被密闭的状态以及在封装件13的第2凹部R2内受光部12被密闭的状态。覆盖构件14可应用玻璃板等。
信号处理部20例如能够对从受光部12接收到的电信号进行各种处理。各种处理例如能够包含将电信号变换为电压值的处理、对电信号的强度进行放大的处理以及将模拟信号变换为数字信号的处理等。因此,信号处理部20例如具有作为能够对从受光部12输出的信号进行放大的部分(也称为放大部)20a的功能。信号处理部20例如通过具有放大电路,能够实现作为放大部20a的功能。在此,放大部20a中的信号的放大率例如能够设定为3分贝(dB)至150dB。在放大部20a中信号的放大率开始衰减的频率(也称为截止频率)例如能够设定为500kHz。此外,放大部20a例如也可以通过两个阶段或三个阶段以上对信号进行放大。此外,从受光部12输出的电信号例如包含直流(DC)分量和交流(AC)分量。因此,例如,在信号处理部20中,也可以在将从受光部12输出的电信号分为DC分量和AC分量之后,通过放大部20a对AC分量的信号进行放大。在该情况下,由信号处理部20进行的各种处理例如能够包含将电信号变换为电压值的处理、将电信号的交流(AC)分量和直流(DC)分量分离的处理以及对AC信号进行放大的处理、以及将模拟信号变换为数字信号的处理等。信号处理部20例如具有包含晶体管或二极管等有源元件以及电容器等无源元件等的多个电子部件。信号处理部20例如能够具有电流-电压变换电路(I-V变换电路)、交流-直流分离电路(AC-DC去耦电路)、交流放大电路(AC放大电路)以及模拟-数字变换电路(AD变换电路)等电路。在此,例如,信号处理部20能够在对从受光部12接收到的模拟的电信号实施了放大处理以及AD变换处理等处理的基础上,朝向控制部30输出数字信号。
控制部30例如能够控制测定装置1。控制部30例如具有包含晶体管或二极管等有源元件以及电容器等无源元件等的多个电子部件。连接部40例如能够将控制部30和外部装置电连接。
在此,例如,通过将多个电子部件集成而形成一个以上的集成电路(IC)或大规模集成电路(LSI)等,能够构成包含信号处理部20、控制部30以及连接部40的各种功能部。此外,例如,也可以通过进一步集成多个IC或LSI等来构成包含信号处理部20、控制部30以及连接部40的各种功能部。构成信号处理部20、控制部30以及连接部40的多个电子部件例如处于安装在安装基板1s上的状态。在此,处于封装件13与信号处理部20电连接、封装件13与控制部30电连接、控制部30与连接部40电连接的状态。
控制部30例如具有运算处理部30a和存储部30b。
运算处理部30a例如具有作为电路的处理器。处理器例如能够包含一个以上的处理器、控制器、微处理器、微控制器、面向特定用途的集成电路(ASIC)、数字信号处理装置、可编程逻辑器件、或这些器件或任意结构的组合、或者其他已知的器件或结构的组合。
存储部30b例如具有即时调用存储装置(RAM)以及只读存储器(ROM)等。存储部30b例如处于存储有包含程序PG1的固件的状态。运算处理部30a能够按照存储于存储部30b的固件,执行一个以上的数据的运算或数据处理。换言之,例如,通过运算处理部30a执行程序PG1,能够实现测定装置1的各种功能。由此,控制部30例如能够控制发光部11的动作。
然而,例如,从受光部12输出的电信号的频率以及强度(也称为信号强度)依赖于光的多普勒效应。因此,例如,表示电信号的频率与信号强度的关系的频谱根据流体2b的流动定量值(流量或流速)而变化。因此,控制部30例如能够通过运算处理部30a执行用于基于从受光部12输出并由信号处理部20放大了的电信号来定量地测定流体2b的流动的状态的运算。
运算处理部30a例如能够对与通过由放大部20a放大从受光部12输出的信号而得到的信号的强度相关的相对于时间的经过的变化(时间变化),计算每个频率的信号强度所涉及的分布。在此,例如,对从信号处理部20输出的信号的强度的时间变化,进行使用了傅里叶变换等运算的解析。由此,例如,对由放大部20a放大了的信号的强度的时间变化,能够计算表示每个频率的信号强度所涉及的分布的功率谱(也称为第1频谱)。在此,第1频谱中的频率的范围例如能够基于AD变换电路中的采样率来设定。
在此,例如,在流体2b的流动定量值(流量或流速)为比较小的值Q1的情况下,运算处理部30a能够计算如图3的用粗实线描绘的曲线Ln1所示的第1频谱。例如,在流体2b的流动定量值(流量或流速)为比较中等程度的值Q2的情况下,运算处理部30a能够计算如图3的用粗单点划线描绘的曲线Ln2所示的第1频谱。例如,在流体2b的流动定量值(流量或流速)为比较大的值Q3的情况下,运算处理部30a能够计算如图3的用粗双点划线描绘的曲线Ln3所示的第1频谱。如图3所示,若流体2b的流动定量值增加,则第1频谱P(f)的形状成为信号强度相对于频率的变化平缓地增减。
《流动计算值的计算》
运算处理部30a例如能够基于第1频谱来识别频率所涉及的第1值(也称为第1值)V1和信号强度所涉及的第2值(也称为第2值)V2。而且,运算处理部30a例如能够通过包含使用了第1值V1和第2值V2的除法的运算,计算在被照射物2的内部2i流动的流体2b的流动的状态所涉及的计算值(也称为流动计算值)Vc。例如,流动计算值Vc通过以下的数式(4)、第1值V1和第2值V2来计算。在该情况下,例如,使用了第1值V1和第2值V2的除法包含将第1值V1除以第2值V2的计算。流动的状态例如能够包含流量以及流速中的至少一者。
Vc=V1/V2…(4)。
在此,例如,设想如下情况,即,假设利用泵等设定在作为流路结构部2a的透明管内流动的流体2b的流动的状态所涉及的定量值(流动定量值),并且利用测定装置1计算流动计算值Vc。在该情况下,如图4所示,流动计算值Vc能够显示与流动定量值的增加成比例地增加的倾向。
然而,例如,如图16所示,在放大电路中,若信号的频率变高,则信号的放大率下降。因此,例如,如图17的(a)以及图17的(b)所示,第1频谱的平均频率显示不与流动定量值的增加成比例地增加的倾向。此外,例如,若使流动定量值增加,则如图3所示,虽然构成第1频谱的频率分量向高频侧移动,但是第1频谱中的高频侧的分量显示衰减的倾向。因此,例如,即使使流动定量值增加,基于第1频谱的频率所涉及的第1值V1的增加率也显示比流动定量值的增加率变低的倾向。此外,例如,基于第1频谱的强度所涉及的第2值V2随着流动定量值的增加,与第1值V1的增加率同样地显示变低的倾向。因此,利用这些倾向,例如,若计算使用了上述的数式(4)的流动计算值Vc,则能够得到第1值V1的增加率相对于流动定量值的增加率的下降和第2值V2相对于流动定量值的增加的下降相抵消了的流动计算值Vc。换言之,例如,能够使用第1值V1和第2值V2进行抵消根据放大部30a的放大特性而衰减的值的运算。例如,如图4的用粗线描绘的那样,流动计算值Vc能够显示与流动定量值的增加成比例地增加的倾向。换言之,例如,从流动定量值比较低的范围到比较高的范围为止,流动定量值与流动计算值Vc之间的关系能够显示线性。其结果是,例如,能够使定量地测定流体的流动的状态的测定装置1中的测定精度提高。在图4中,为了进行比较,用细双点划线示出图17的(b)所示的流量设定值与流动计算值(平均频率)之间的关系。
在此,基于第1频谱的频率所涉及的第1值V1,例如能够应用针对第1频谱的频率所涉及的特定的值。此外,基于第1频谱的频率所涉及的第1值V1,例如也可以应用针对通过对第1频谱进行各种运算而计算的频谱(也称为第2频谱)的频率所涉及的特定的值。此外,在此,基于第1频谱的强度所涉及的第2值V2,例如能够应用针对第1频谱的强度所涉及的特定的值。此外,基于第1频谱的强度所涉及的第2值V2,例如也可以应用针对第2频谱的强度所涉及的特定的值。在此,各种运算例如能够应用使用了针对第1频谱的频率的加权的运算(也称为加权运算)。在该情况下,例如,运算处理部30a能够通过进行对第1频谱中的每个频率的强度乘以对应的频率的加权运算来计算加权后的频谱(第2频谱)。
《第1值V1的具体例》
第1值V1例如能够应用针对第1频谱以及第2频谱中的任一频谱的、通过低频侧的强度所涉及的积分的计算而得到的值(也称为第1积分值)与通过高频侧的强度所涉及的积分的计算而得到的值(也称为第2积分值)成为给定的比率的边界的频率(也称为边界频率)。在该情况下,例如,如图5的(a)所示,运算处理部30a针对频谱计算比频率fc靠低频侧的信号强度的积分值(第1积分值)Ar1以及比频率fc靠高频侧的信号强度的积分值(第2积分值)Ar2。在图5的(a)中,用利用粗单点划线描绘的曲线Ln10来示出频谱的一个例子。接着,例如,运算处理部30a将第1积分值Ar1与第2积分值Ar2成为给定的比率的频率f识别为边界频率。而且,例如,运算处理部30a采用作为边界频率的频率f作为第1值V1。在此,给定的比率能够设定为第1积分值Ar1与第2积分值Ar2的比成为2∶3至3∶2之间的给定的比。例如,也可以设定给定的比率以使得第1积分值Ar1与第2积分值Ar2的比成为1∶1。
此外,第1值V1例如能够应用针对第1频谱以及第2频谱中的任一频谱的、包含强度表示最大值(也称为第1最大强度)Pmax的频率(也称为第1频率)fp1的频率的范围(也称为第1频率范围)A1中的任一强度(也称为第1强度)所涉及的频率。在此,第1频率范围A1例如如图5的(b)所示,能够设定为以频谱的强度表示最大值Pmax的第1频率fp1为基准的给定的宽度的范围。在图5的(b)中,用利用粗单点划线描绘的曲线Ln10来示出频谱的一个例子。具体地,第1频率范围A1例如能够设定为以第1频率fp1为中心的给定的宽度的范围。在此,第1强度例如可以是第1最大强度Pmax的0.8倍以上的值,也可以是第1最大强度Pmax的0.9倍以上的值。在该情况下,例如,如图5的(b)所示,运算处理部30a在频谱中识别信号强度表示最大值Pmax的第1频率fp1。而且,例如,运算处理部30a采用包含第1频率fp1的第1频率范围A1中的第1强度所涉及的频率作为第1值V1。在此,例如,如果第1强度为第1最大强度Pmax,则容易求出第1强度,因此流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系能够容易地接近比例关系。其结果是,例如,能够容易地提高测定装置1中的测定精度。在该情况下,例如,如图5的(b)所示,第1强度所涉及的频率成为第1频率fp1。在此,例如,如图5的(b)所示,运算处理部30a在频谱中识别信号强度表示最大值Pmax的第1频率fp1。而且,例如,运算处理部30a采用该第1频率fp1作为第1值V1。
此外,第1值V1例如能够应用针对第1频谱以及第2频谱中的任一频谱的、包含强度的变化的斜率的绝对值表示最小值的频率(也称为第2频率)fp2的频率的范围(也称为第2频率范围)A2中的任一斜率(也称为第1斜率)所涉及的频率。在此,作为频谱中的强度的变化的斜率,例如采用信号强度的变化相对于频率的变化的比例。此外,第2频率范围A2例如如图5的(b)所示,能够设定为以强度的斜率的绝对值表示最小值(例如0)的第2频率fp2为基准的给定的宽度的范围。具体地,第2频率范围A2例如能够设定为以第2频率fp2为中心的给定的宽度的范围。在此,第1斜率例如可应用绝对值为给定值以下的斜率。在该情况下,例如,如图5的(b)所示,运算处理部30a在频谱中识别信号强度的斜率的绝对值表示最小值的第2频率fp2。而且,例如,运算处理部30a采用包含第2频率fp2的第2频率范围A2中的第1斜率所涉及的频率作为第1值V1。在此,例如,如果第1斜率为强度的变化的斜率的绝对值中的最小值,则容易求出第1斜率,因此流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系能够容易地接近比例关系。其结果是,例如,能够容易地提高测定装置1中的测定精度。在该情况下,例如,如图5的(b)所示,第1斜率所涉及的频率成为第2频率fp2。在此,例如,如图5的(b)所示,运算处理部30a在频谱中识别信强度的变化的斜率的绝对值表示最小值的第2频率fp2。而且,例如,运算处理部30a采用该第2频率fp2作为第1值V1。
此外,第1值V1例如能够应用发光部11向被照射物2照射的光L1的频率fo与包含由被照射物2散射的光的干扰光L2的频率之间的频率的偏移量(也称为频移量)Δf。在此,例如,与从受光部12输出的干扰光L2的强度相应的信号包含具有与频移量Δf相应的频率的光拍信号的分量。而且,第1频谱例如是对从受光部12输出之后由放大部20a放大了的信号的强度的时间变化,表示每个频率的信号强度所涉及的分布的功率谱。因此,频移量Δf例如能够基于第1频谱来推定。因而,例如,频移量Δf是基于第1频谱的频率所涉及的值的一个例子。作为该频移量Δf,例如能够应用针对第1频谱的频率的平均值(也称为平均频率)fm、以及第1频谱中的表示特定值以上的强度的频率的范围的宽度(也称为第1频率宽度)中的任一个。在该情况下,例如,流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系也可能接近比例关系。其结果是,例如,能够提高测定装置1中的测定精度。在此,例如,平均频率fm对应于与频移量Δf相应的光拍信号的频率。平均频率fm例如能够通过将通过对第1频谱P(f)进行频率f的加权而求出的针对第2频谱P(f)×f的强度的积分值(∫{P(f)×f{df)除以针对第1频谱P(f)的强度的积分值(∫P(f)df)来计算。在该情况下,例如,运算处理部30a通过对第1频谱P(f)进行频率f的加权来计算第2频谱P(f)×f。接着,例如,运算处理部30a计算针对第2频谱P(f)×f的强度的积分值(∫{P(f)×f}df)和针对第1频谱P(f)的强度的积分值(∫P(f)df)。接着,例如,运算处理部30a通过将针对第2频谱P(f)×f的强度的积分值(∫{P(f)×f}df)除以针对第1频谱P(f)的强度的积分值(∫P(f)df)来计算平均频率fm。而且,例如,运算处理部30a采用该平均频率fm作为第1值V1。此外,在此,例如,第1频率宽度与平均频率fm同样地,对表示在流路结构部2a的内部2i流动的流体2b的流动的状态的定量值(流动定量值)具有强的相关。因此,例如,代替平均频率fm,能够使用第1频谱中的第1频率宽度,作为相当于频移量Δf的值。在此,用于规定第1频率宽度的特定值例如应用以第1频谱的强度的最大值Pmax为基准的值。具体地,特定值例如可应用第1频谱的强度的最大值Pmax的1/2的值。换言之,作为第1频率宽度,也可以采用所谓的半值宽度。在该情况下,例如,运算处理部30a计算第1频率宽度。而且,例如,运算处理部30a采用该第1频率宽度作为第1值V1。
此外,在此,作为第1值V1,例如也可以采用通过对上述的边界频率、第1强度所涉及的频率、第1斜率所涉及的频率或频移量Δf实施乘以系数的乘法运算或进行乘幂(乘方)的计算等一个以上的计算而计算出的频率所涉及的值。换言之,作为第1值V1,例如也可以采用上述的边界频率、第1强度所涉及的频率、第1斜率所涉及的频率以及频移量Δf中的任意一个频率所涉及的值。此外,第1值V1例如也可以应用上述的边界频率、第1强度所涉及的频率、第1斜率所涉及的频率以及频移量Δf中的至少一个频率所涉及的值。即使采用这样的结构,例如,流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系也能够接近比例关系。其结果是,例如,能够提高测定装置1中的测定精度。在此,作为第1值V1,例如也可以采用上述的边界频率、第1强度所涉及的频率、第1斜率所涉及的频率以及频移量Δf中的两个以上的值之和等。
《第2值V2的具体例》
第2值V2例如能够应用针对第1频谱以及第2频谱中的任一频谱的、通过积分的计算而得到的积分值(也称为第3积分值)。在该情况下,例如,运算处理部30a也可以通过计算针对第1频谱P(f)的强度的积分值(∫P(f)df)来计算第3积分值。例如,如图6的(a)所示,针对第1频谱P(f)的强度的积分值(∫P(f)df)随着流动设定值的增加而显示变低的倾向。此外,例如,运算处理部30a也可以通过对第1频谱P(f)进行频率f的加权来计算第2频谱P(f)×f。在此,例如,运算处理部30a也可以通过计算针对第2频谱P(f)×f的强度的积分值(∫{P(f)×f}df)来计算第3积分值。在此,针对用于计算第3积分值的频谱的积分例如也可以对给定的频率的范围进行。给定的频率的范围能够设定为频谱中的预先设定的特定的频率以下。特定的频率例如可以根据放大电路的放大特性而预先设定,也可以设定为频谱的强度表示最大值Pmax的第1频率fp1。
此外,第2值V2例如能够应用针对第1频谱以及第2频谱中的任一频谱的、包含强度表示最大值Pmax的第1频率fp1的频率的范围(也称为第3频率范围)A3中的第2强度。在此,第3频率范围A3例如如图6的(b)所示,能够设定为以频谱的强度表示最大值Pmax的第1频率fp1为基准的给定的宽度的范围。在图6的(b)中,用利用粗单点划线描绘的曲线Ln10来示出频谱的一个例子。具体地,第3频率范围A3例如能够设定为第1频率fp1以下的频率的范围。在该情况下,例如,如图6的(b)所示,运算处理部30a在频谱中识别信号强度表示最大值Pmax的第1频率fp1。而且,例如,运算处理部30a采用包含第1频率fp1的第3频率范围A3中的第2强度作为第2值V2。在此,例如,如果第2强度为第1最大强度Pmax,则容易求出第2强度,因此流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系能够容易地接近比例关系。其结果是,例如,能够容易地提高测定装置1中的测定精度。在该情况下,例如,如图6的(b)所示,第2强度成为最大值Pmax。此外,在该情况下,例如,如图6的(b)所示,运算处理部30a在频谱中识别信号强度的最大值Pmax。而且,例如,运算处理部30a采用该最大值Pmax作为第2值V2。
此外,在此,作为第2值V2,例如也可以采用通过对上述的第3积分值或第2强度实施乘以系数的乘法运算或进行乘幂的计算等一个以上的计算而计算出的强度所涉及的值。换言之,作为第2值V2,例如也可以采用上述的第3积分值以及第2强度中的任意一个强度所涉及的值。此外,第2值V2例如也可以应用上述的第3积分值以及第2强度中的至少一个强度所涉及的值。即使采用这样的结构,例如,流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系也能够接近比例关系。其结果是,例如,能够提高测定装置1中的测定精度。在此,作为第2值V2,例如也可以采用上述的第3积分值与第2强度之和等。
《流动定量值的计算》
运算处理部30a例如能够基于计算出的流动计算值Vc来计算表示流体2b的流动的状态的定量值(流动定量值)。例如,运算处理部30a能够基于计算出的流动计算值Vc和预先准备的校准数据(也称为校准线),计算流体2b的流动所涉及的定量值(流动定量值)。在此,例如,如果预先准备了流体2b的流量所涉及的校准数据,则能够基于流动计算值Vc和作为流动定量值的流量所涉及的校准线,计算流体2b的流量。此外,例如,如果预先准备了流体2b的流速所涉及的校准数据,则能够基于流动计算值Vc和作为流动定量值的流速所涉及的校准线,计算流体2b的流速。由此,能够计算流体2b的流量以及流速中的至少一者。在此,如上所述,例如,流动定量值从小的值到大的值为止,能够显示如流动计算值Vc与流动定量值的增加成比例地增加那样的倾向。由此,例如能够使测定装置1中的测定精度提高。
校准数据例如在测定流体2b的流动定量值之前预先存储在存储部30b等即可。校准数据例如可以以函数式的形式存储,也可以以表格的形式存储。
在此,校准数据例如能够通过如下而准备,即,对于流体2b,将以已知的流动定量值在流路结构部2a内流动的流体2b作为测定的对象,并通过测定装置1进行流动计算值Vc的计算。此时,由测定装置1进行的流动计算值Vc的计算进行由发光部11进行的朝向被照射物2的光L1的照射、由受光部12进行的包含由被照射物2散射的光的干扰光L2的受光以及由运算处理部30a进行的流动计算值Vc的计算。在此,例如,将以已知的流动定量值在流路结构部2a内流动的流体2b作为对象,通过测定装置1计算流动计算值Vc,基于已知的流动定量值与计算出的流动计算值Vc的关系,能够导出校准数据。具体地,例如,能够导出以流动计算值Vc为参数的运算式(校准线)作为校准数据。
例如,设想将流动定量值设为y,将流动计算值设为x,通过具有系数a以及常数b的数式(5)来表示校准线的情况。
y=ax+b…(5)。
在此,例如,如果将以已知的流动定量值x1在流路结构部2a内流动的流体2b作为对象而计算流动计算值y1,并将以已知的流动定量值x2在流路结构部2a内流动的流体2b作为对象而计算流动计算值y2,则可得到数式(6)以及数式(7)。
y1=ax1+b…(6)
y2=ax2+b…(7)。
在此,根据数式(6)以及数式(7)计算系数a以及常数b。然后,如果将计算出的系数a以及常数b代入数式(5),则得到表示校准线的校准数据。
在此,表示校准线的函数式例如也可以由将流动定量值设为v并将流动计算值设为变量即x的、包含n次(n为2以上的自然数)项的多项式来表示。表示校准线的函数式例如也可以具有针对作为变量的x的流动计算值的对数项以及乘幂项中的至少一项。
<1-2.测定装置的动作>
接着,列举一个例子对测定装置1的动作进行说明。图7的(a)以及图7的(b)是示出测定装置1的动作的一个例子的流程图。该动作例如能够通过在运算处理部30a中执行程序PG1,由控制部30控制测定装置1的动作来实现。在此,通过执行图7的(a)的步骤SP1至步骤SP4,能够计算表示流体2b的流动的状态的流动定量值。
在图7的(a)的步骤SP1中,执行如下工序(也称为第1工序),即,发光部11向在内部2i流动有流体2b的被照射物2照射光,并且受光部12对包含由被照射物2散射的光的干扰光L2进行受光,并输出与该干扰光L2的强度相应的信号。
在步骤SP2中,执行如下工序(也称为第2工序),即,信号处理部20的放大部20a对在步骤SP1中从受光部12输出的信号进行放大。此时,信号处理部20也可以对从受光部12输出的信号实施信号的强度的放大以外的AD变换处理等各种处理。然后,由信号处理部20实施了处理的信号被输入到控制部30。由此,控制部30获取与来自被照射物2的干扰光L2的强度相应的信号的时间变化所涉及的信息。
在步骤SP3中,执行如下工序(也称为第3工序),即,控制部30的运算处理部30a基于在步骤SP2中由信号处理部20的放大部20a放大了的信号的强度的时间变化,计算被照射物2的内部2i的流体2b的流动的状态所涉及的流动计算值Vc。在该步骤SP3中,执行图7的(b)的步骤SP31至步骤SP33。
在步骤SP31中,运算处理部30a针对在步骤SP2中由放大部20a放大了的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度所涉及的分布(第1频谱)。
在步骤SP32中,运算处理部30a获取基于在步骤SP31中计算出的第1频谱的频率所涉及的第1值V1,获取基于在步骤SP31中计算出的第1频谱的频率所涉及的第2值V2。
在步骤SP33中,运算处理部30a通过包含使用了在步骤SP32中获取到的第1值V1以及第2值V2的除法的运算,计算被照射物2的内部2i的流体2b的流动的状态所涉及的流动计算值Vc。在此,例如,如果通过将第1值V1除以第2值V2来计算流动计算值Vc,则流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系能够容易地接近比例关系。其结果是,例如,能够容易地提高测定装置1中的测定精度。
在步骤SP4中,运算处理部30a基于在步骤SP3中计算出的流动计算值Vc,计算表示被照射物2的内部2i的流体2b的流动的状态的流动定量值。流动定量值包含流体2b的流量以及流速中的至少一者。
<1-3.第1实施方式的总结>
第1实施方式所涉及的测定装置1例如基于针对与干扰光L2的强度相应的信号的第1频谱,根据放大部20a中的相对于频率的增加的放大率的衰减,通过包含使用了增加率下降的频率所涉及的第1值V1和减少的强度所涉及的第2值V2的除法的运算,计算被照射物2的内部2i的流体2b的流动的状态所涉及的流动计算值Vc。在此,例如,伴随着频率的增加的第1值V1的增加率的下降和伴随着频率的增加的第2值的减少相互抵消,由此流动定量值从小的值到大的值为止,能够显示流动计算值Vc与流动定量值的增加成比例地增加的倾向。换言之,例如,流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系能够接近比例关系。由此,例如能够使测定装置1中的测定精度提高。
<2.第2实施方式>
控制部30例如也可以通过运算处理部30a,基于从受光部12输出的电信号,执行与上述第1实施方式不同的、用于定量地测定流体2b的流动的状态的运算。
<2-1.运算处理部中的运算>
运算处理部30a例如能够针对从受光部12输出的信号的强度相对于时间的经过的变化(时间变化),计算每个频率的信号强度的分布(也称为第1分布)。在此,例如,对从受光部12输出的信号的强度的时间变化,进行使用了傅里叶变换等运算的解析,由此能够计算表示针对由受光部12接收到的干扰光L2的每个频率的信号强度的分布(第1分布)的功率谱(也称为频谱)。在此,频谱中的频率的范围例如能够基于AD变换电路中的采样率来设定。在此,运算处理部30a例如也可以针对从受光部12输出的信号的强度的时间变化,对通过使用了傅里叶变换等运算的解析而得到的频谱进行各种运算,由此计算第1分布。各种运算例如能够应用使用了针对频谱的频率的加权的运算(加权运算)。在该情况下,例如,运算处理部30a能够通过进行对频谱中的每个频率的强度乘以对应的频率的加权运算来计算加权后的频谱作为第1分布。在此,例如,在流体2b的流量或流速比较小的情况下,运算处理部30a能够计算如图8的(a)的用粗线描绘的第1分布(频谱)。此外,例如,在流体2b的流量或流速比较大的情况下,运算处理部30a能够计算如图8的(b)的用粗线描绘的第1分布(频谱)。
此外,运算处理部30a例如能够识别第1分布中的信号强度的最大值(也称为最大信号强度)fPmax作为第1信号强度fP1。此时,运算处理部30a例如能够识别在第1分布中表示第1信号强度fP1的频率(也称为第1A频率)f1a。此外,运算处理部30a例如能够识别第1分布中的比第1A频率f1a高的频率的范围内的信号强度的最小值(也称为最小信号强度)fPmin作为第2信号强度fP2。在图8的(a)以及图8的(b)中,分别示出第1分布中的表示最小信号强度fPmin的频率(也称为第2A频率)f2a。运算处理部30a例如能够使用将第2信号强度fP2除以第1信号强度fP1的除法来计算在被照射物2的内部2i流动的流体2b的流动的状态所涉及的计算值(流动计算值)Vc。换言之,例如,流动计算值Vc通过以下的数式(8)、第1信号强度fP1、第2信号强度fP2来计算。流动的状态例如能够包含流量以及流速中的至少一者。
Vc=fP2/fP1…(8)。
在此,例如,设想如下情况,即,假设利用泵等设定在作为流路结构部2a的透明管内流动的流体2b的流动的状态所涉及的定量值(流动定量值),并且利用测定装置1计算流动计算值Vc。在该情况下,如图9所示,流动计算值Vc能够显示与流动定量值的增加成比例地增加的倾向。
然而,例如,若作为流动定量值的流量设定值从比较小的值Qa成为比较大的值Qb,则如图18所示,频谱中的信号强度成为最大值的频率向高频侧移动。此外,例如,若流动定量值从比较小的值成为比较大的值,则如图8的(a)以及图8的(b)所示,频谱中的信号强度成为最大值的频率向高频侧移动。此时,在频谱中,随着流动定量值的增加,显示最大信号强度fPmax减少,最小信号强度fPmin增加的倾向。因此,若利用这样的倾向来计算使用了上述的数式(8)的流动计算值Vc,则如图9的用粗线描绘的那样,流动计算值Vc能够显示与流动定量值的增加成比例地增加的倾向。换言之,例如,从流动定量值比较低的范围到比较高的范围为止,流动定量值与流动计算值之间的关系能够显示线性。在图9中,为了进行比较,用双点划线示出图19所示的流量设定值与流量计算值之间的关系。
在此,计算流动计算值Vc的运算也可以代替将第2信号强度fP2直接除以第1信号强度fP1的除法而例如应用将第2信号强度fP2所涉及的值(也称为第2A值)除以第1信号强度fP1所涉及的值(也称为第1A值)的除法。第1A值例如能够通过对第1信号强度fP1实施乘以系数的乘法或进行乘幂(乘方)的计算等一个以上的计算来计算。第2A值例如能够通过对第2信号强度fP2实施乘以系数的乘法运算或进行乘幂的计算等一个以上的计算来计算。此外,例如,可以将第1信号强度fP1直接设为第1A值,也可以将第2信号强度fP2直接设为第2A值。
<2-2.测定装置的动作>
接着,列举一个例子对第2实施方式所涉及的测定装置1的动作进行说明。图10的(a)以及图10的(b)是示出第2实施方式所涉及的测定装置1的动作的一个例子的流程图。该动作例如能够通过在运算处理部30a中执行程序PG1,由控制部30控制测定装置1的动作来实现。在此,通过执行图10的(a)的步骤SP1至步骤SP3,能够计算表示流体2b的流动的状态的流动定量值。
在图10的(a)的步骤SP1中,执行如下工序(也称为第1A工序),即,发光部11向在内部2i流动有流体2b的被照射物2照射光,并且受光部12对包含由被照射物2散射的光的干扰光L2进行受光,并输出与该干扰光L2的强度相应的信号。此时,从受光部12输出的信号例如在信号处理部20中被实施放大以及AD变换处理之后被输入到控制部30。由此,控制部30获取与来自被照射物2的干扰光L2的强度相应的信号的时间变化所涉及的信息。
在步骤SP2中,执行如下工序(也称为第2A工序),即,运算处理部30a基于在步骤SP1中从受光部12输出的信号的强度的时间变化,计算被照射物2的内部2i的流体2b的流动的状态所涉及的流动计算值Vc。在该步骤SP2中,执行图10的(b)的步骤SP21至步骤SP23。
在步骤SP21中,运算处理部30a针对在步骤SP1中从受光部12输出的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度的分布(第1分布)。该第1分布相当于频谱。
在步骤SP22中,运算处理部30a识别第1分布中的作为第1信号强度fP1的最大信号强度fPmax,并识别第1分布中的比表示第1信号强度fP1的第1A频率f1a高的频率的范围内的作为第2信号强度fP2的最小信号强度fPmin。
在步骤SP23中,运算处理部30a通过将作为第2信号强度fP2的最小信号强度fPmin除以作为第1信号强度fP1的最大信号强度fPmax的除法来计算被照射物2的内部2i的流体2b的流动的状态所涉及的流动计算值Vc。
在步骤SP3中,运算处理部30a基于在步骤SP2中计算出的流动计算值Vc,计算表示被照射物2的内部2i的流体2b的流动的状态的流动定量值。流动定量值包含流体2b的流量以及流速中的至少一者。
<2-3.第2实施方式的总结>
第2实施方式所涉及的测定装置1例如对于针对干扰光L2中的信号强度的时间变化的每个频率的信号强度的第1分布,通过将比表示最大信号强度fPmax的第1A频率f1a高的频率的范围内的最小信号强度fPmin除以最大信号强度fPmax的运算,计算流动计算值Vc。由此,例如,流动定量值从小的值到大的值为止,能够显示流动计算值Vc与流动定量值的增加成比例地增加的倾向。换言之,例如,流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系能够接近比例关系。由此,例如能够使测定装置1中的测定精度提高。
<2-4.第2实施方式的一个变形例>
在上述第2实施方式中,运算处理部30a例如也可以针对从受光部12输出的信号的强度的时间变化,以进行噪声的分量(也称为噪声分量)的减少的方式,计算每个频率的信号强度的分布(第1分布)。噪声分量的减少例如能够使用与在被照射物2的内部2i中的流体2b的流动被停止的状态下得到的干扰光L2的强度相应的信号的强度的时间变化所涉及的信息来进行。
具体地,例如,通过发光部11向内部2i的流体2b的流动被停止的被照射物2照射光L1。在此,例如,假设利用泵等设定在透明管等流路结构部2a内流动的流体2b的流动的状态所涉及的定量值(流动定量值),则被照射物2的内部2i的流体2b的流动能够被停止。此时,通过受光部12,例如对包含由被照射物2散射的光的干扰光L2进行受光,并输出与该干扰光L2的强度相应的信号。然后,运算处理部30a针对从受光部12输出的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度的分布(也称为第2分布)。换言之,运算处理部30a能够针对与在通过发光部11向内部2i的流体2b的流动被停止的被照射物2照射了光L1时,通过受光部12根据包含由被照射物2散射的光的干扰光L2的受光而输出的干扰光的强度相应的信号的强度的时间变化,计算第2分布。在此,运算处理部30a例如能够计算如图11的(a)的用粗线描绘的作为第2分布的频谱。第2分布例如相当于针对与起因于与流体2b的流动不同的流体2b的外部的环境(也称为外部环境)的干扰光的强度相应的信号强度的时间变化的频谱。这样的第2分布能够看作起因于外部环境的噪声分量。在此,起因于外部环境的噪声例如能够包含由透明管等流路结构部2a的振动产生的噪声以及由信号处理部20以及控制部30产生的电磁噪声等。在图11的(a)的例子中,在用粗双点划线的箭头示出的部分,出现由起因于外部环境的噪声引起的明显的影响。
此外,例如,运算处理部30a能够针对与在通过发光部11向在内部2i流动有流体2b的被照射物2照射了光L1时通过受光部12根据包含由被照射物2散射的光的干扰光L2的受光而输出的干扰光的强度相应的信号强度的时间变化,计算每个频率的信号强度的分布(也称为第3分布)。在此,运算处理部30a例如能够计算如图11的(b)的用粗线描绘的作为第3分布的频谱。在图11的(b)的例子中,在粗双点划线的箭头示出的部分,出现了由起因于外部环境的噪声引起的明显的影响。
而且,例如,运算处理部30a例如使用第2分布,对每个频率进行减少第3分布的信号强度中的噪声分量的运算,由此能够计算减少了噪声分量的第1分布。在此,运算处理部30a例如能够计算如图11的(c)的用粗线描绘的作为第1分布的频谱。这样,例如,通过减少起因于外部环境的噪声对流动定量值的测定造成的影响,能够使流体2b的流动的状态所涉及的定量测定中的测定精度进一步提高。在此,例如,与被照射物2的内部2i的流体2b的流动停止的状态相比,流体2b在被照射物2的内部2i流动的状态更容易产生起因于外部环境的噪声。因此,作为减少噪声分量的运算,例如,如果对每个频率采用将第3分布的信号强度除以第2分布的信号强度的除法,则能够减少起因于外部环境的噪声对流动定量值的测定造成的影响。由此,例如能够使测定装置1中的测定精度提高。
在此,作为减少噪声分量的运算,例如,也可以采用按每个频率将第3分布的信号强度所涉及的值(也称为第4A值)除以第2分布的信号强度所涉及的值(也称为第3A值)的运算。第3A值例如能够通过对第2分布的信号强度实施乘以系数的乘法运算或进行乘幂的计算等一个以上的计算来计算。第4A值例如能够通过对第3分布的信号强度实施乘以系数的乘法运算或进行乘幂的计算等一个以上的计算来计算。此外,例如,可以将第2分布的信号强度直接设为第3A值,也可以将第3分布的信号强度直接设为第4A值。此外,作为减少噪声分量的运算,例如也可以采用按每个频率从第3分布的信号强度减去第2分布的信号强度的减法运算。在此,作为减少噪声分量的运算,例如也可以采用按每个频率从第3分布的信号强度所涉及的第4A值减去第2分布的信号强度所涉及的第3A值的运算。
<3.其他实施方式>
本公开并不限定于上述的第1实施方式以及第2实施方式,在不脱离本公开的主旨的范围内能够进行各种变更以及改良等。
<3-1.第3实施方式>
在上述各实施方式中,测定装置1例如如图12所示,可以具有输入部50,也可以具有输出部60。
输入部50例如能够经由连接部40与控制部30连接。输入部50例如能够响应于用户的动作,将与测定装置1中的流动定量值的测定相关的各种条件(也称为测定条件)输入到控制部30。测定条件例如包含由运算处理部30a计算的频谱中的频率的范围等。输入部50例如可应用键盘、鼠标、触摸面板或开关等操作部或者能够实现基于声音的输入的麦克风部等。由此,例如,用户能够容易地设定要求的测定条件。其结果是,例如能够提高测定装置1的便利性。此外,测定条件例如也可以包含发光部11发出的光L1的光量、受光部12输出信号的周期、AD变换中的采样率、校准数据所涉及的运算式以及该运算式的系数、或者除法或减法中的系数以及幂指数等。此外,输入部50例如也能够输入流体2b中的粘度、浓度或散射体的大小等与流体2b相关的各种信息。
输出部60例如能够经由连接部40与控制部30连接。输出部60例如可以包含可视地输出与流动定量值的测定相关的各种信息的显示部,也可以包含可听地输出与流动定量值的测定相关的各种信息的扬声器部。显示部例如可应用液晶显示器或触摸面板等。在输入部50包含触摸面板的情况下,输入部50和输出部60的显示部也可以由一个触摸面板实现。由此,例如,测定装置1的结构构件减少,能够谋求测定装置1的小型化以及制造的容易化。在此,例如,如果显示部能够可视地显示测定条件、频谱或作为测定结果的流动计算值或流动定量值等,则用户能够容易地识别与流动定量值的测定相关的各种信息。在此,例如,用户也可以经由输入部50变更输出部60中的各种信息的输出方式。输出方式的变更例如能够包含显示形式的变更或所显示的信息的切换等。由此,例如,用户能够容易地识别与流动定量值的测定相关的各种信息。其结果是,例如能够提高测定装置1的便利性。
<3-2.第4实施方式>
在上述各实施方式中,测定装置1例如如图13所示,也可以还具有外部控制部70。外部控制部70例如能够包含微计算机(微型计算机)等计算机。
外部控制部70例如也可以保持光L1的光量、受光部12输出信号的周期以及AD变换中的采样率等测定条件,并能够将该测定条件输入到控制部30。由此,例如,在运算处理部30a中处理的项目变少,能够使控制部30中的处理速度提高。在此,测定条件例如可应用与能够通过输入部50输入的、与测定装置1中的流动定量值的测定相关的各种条件相同的条件。
此外,外部控制部70例如也可以能够进行输入部50以及输出部60的控制。在该情况下,例如,控制部30所控制的具有各种功能的部分(也称为功能部)的数量变少,能够使控制部30的处理速度提高。此外,外部控制部70例如也可以具有通过多个电子部件构成的各种其他功能部。各种其他功能部例如可应用压力计或温度计等。由此,例如,能够提高测定装置1中的设计的自由度,提高测定装置1的便利性。
外部控制部70与控制部30、输入部50以及输出部60之间的通信可以通过有线以及无线中的任一方式来实现。控制部30与外部控制部70之间的通信例如可应用以任意的通信标准为基准的通信。任意的通信标准例如包含IIC(Inter Integrated Circuit,内部集成电路)、SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)、或UART(UniversalAsynchronous Receiver Transmitter,通用异步收发器)等。
在此,例如,传感器部10以及信号处理部20与外部控制部70也可以能够直接进行通信。在该情况下,例如,测定装置1也可以不具有控制部30,而外部控制部70具有控制部30的功能。在此,例如,通过传感器部10以及信号处理部20与外部控制部70进行直接通信,从而能够消除在控制部30与外部控制部70之间产生的信号的延迟。由此,例如能够使测定装置1的处理速度提高。其结果是,例如能够提高测定装置1的便利性。
<3-3.第5实施方式>
在上述各实施方式中,也可以采用构成测定装置1的全部部分或至少两个以上的部分相互可通信地连接的测定***200。例如,如图14所示,第5实施方式所涉及的测定***200具备发光部11、受光部12、包含放大部20a的信号处理部20以及包含运算处理部30a的控制部30。在图14的例子中,例如,发光部11与受光部12之间、发光部11与控制部30之间、受光部12与信号处理部20之间、以及信号处理部20与控制部30之间分别处于可通信地连接的状态。在此,例如,关于上述第2实施方式,信号处理部20也可以不包含放大部20a。
<4.其他>
在上述第1实施方式以及上述第3实施方式至上述第5实施方式中,例如,运算处理部30a例如也可以针对由信号处理部20的放大部20a放大了的信号的强度的时间变化,以进行噪声的分量(也称为噪声分量)的减少的方式,计算每个频率的信号强度的分布(第1频谱)。噪声分量的减少例如能够使用与在被照射物2的内部2i的流体2b的流动被停止的状态下得到的干扰光L2的强度相应的信号的强度的时间变化所涉及的信息来进行。
在上述第1实施方式以及上述第3实施方式至上述第5实施方式中,运算处理部30a中的包含使用了第1值V1和第2值V2的除法的运算例如也可以是包含将第2值V2除以第1值V1的除法的运算。在该情况下,例如,也能够得到伴随着流动定量值的增加的第1值V1的增加率的下降和伴随着流动定量值的增加的第2值V2的下降被抵消的流动计算值Vc。
在上述第1实施方式以及上述第3实施方式至上述第5实施方式中,作为应用于第1值V1的频移量Δf,例如也可以采用表示第1频谱或第2频谱中的信号强度的变化相对于频率的变化的比例的斜率的倒数等。
在上述第2实施方式至上述第5实施方式中,第1分布中的第1信号强度fP1例如也可以是在第1分布中包含表示最大信号强度fPmax的第1A频率f1a的频率的范围(也称为第1A频率范围)A1a中的任一信号强度。此外,第1分布中的第2信号强度fP2例如也可以是第1分布中的在比第1A频率范围A1a高的频率的范围内包含表示最小信号强度fPmin的第2A频率f2a的频率的范围(也称为第2A频率范围)A2a中的任一信号强度。即使采用这样的结构,例如,流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系也能够接近比例关系。
在此,第1A频率范围A1a例如如图8的(a)以及图8的(b)所示,能够设定为以第1A频率f1a为基准的给定的宽度的范围。第2A频率范围A2a例如如图8的(a)以及图8的(b)所示,能够设定为以第2A频率f2a为基准的给定的宽度的范围。具体地,第1A频率范围A1a例如能够设定为以第1A频率f1a为中心的给定的宽度的范围。第2A频率范围A2a例如能够设定为以第2A频率f2a为中心的给定的宽度的范围。在此,例如,第1A频率范围A1a和第2A频率范围A2a只要设定为不重叠即可。在该情况下,例如,可想到第1A频率范围A1a和第2A频率范围A2a被设定为夹着第1A频率f1a与第2A频率f2a的中间的频率的方式。第1A频率范围A1a和第2A频率范围A2a例如可以相邻,也可以分离。在此,第1信号强度fP1例如可以是最大信号强度fPmax的0.8倍以上的值,也可以是最大信号强度fPmax的0.9倍以上的值。此外,第2信号强度fP2例如可以是最小信号强度fPmin的1.2倍以下的值,也可以是最小信号强度fPmin的1.1倍以下的值。
此外,第1分布中的第1信号强度fP1例如可以设为比最大信号强度fPmax与最小信号强度fPmin的平均值fPme大的值。此外,第1分布中的第2信号强度fP2例如可以设为比最大信号强度fPmax与最小信号强度fPmin的平均值fPme小的值。即使采用这样的结构,例如,流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系也能够接近比例关系。在此,第1信号强度fP1也例如可以是最大信号强度fPmax的0.8倍以上的值,也可以是最大信号强度fPmax的0.9倍以上的值。此外,第2信号强度fP2例如可以是最小信号强度fPmin的1.2倍以下的值,也可以是最小信号强度fPmin的1.1倍以下的值。
在此,例如,如上述各实施方式那样,如果将最大信号强度fPmax设为第1信号强度fP1,将最小信号强度fPmin设为第2信号强度fP2,则流动定量值从小的值到大的值为止,流动定量值与流动计算值Vc的关系能够容易地接近比例关系。其结果是,例如,能够容易地提高测定装置1中的测定精度。
在上述各实施方式中,运算处理部30a例如也可以不基于流体2b的流动所涉及的流动计算值Vc来计算表示流体2b的流动的状态的流动定量值。通过这样的结构,例如,用户也能够基于流动计算值Vc的变化来掌握流体2b的流动的状态的变化。因此,例如,能够使定量地测定流体2b的流动的状态的测定装置1的测定精度提高。
在上述各实施方式中,运算处理部30a的功能的至少一部分的功能例如也可以通过专用的电子电路等硬件构成。
在不矛盾的范围内,能够将分别构成上述各实施方式以及各种变形例的全部或一部分适当地进行组合,这是不言而喻的。
符号说明
1:测定装置;
2:被照射物;
2a:流路结构部;
2b:流体;
2i:内部;
10:传感器部;
11:发光部;
12:受光部;
20:信号处理部;
30:控制部;
30a:运算处理部;
30b:存储部;
70:外部控制部;
200:测定***;
A1:第1频率范围;
A2:第2频率范围;
A3:第3频率范围;
A1a:第1A频率范围;
A2a:第2A频率范围;
Ar1:第1积分值;
Ar2:第2积分值;
L1:光;
L2:干扰光;
PG1:程序;
Pmax:第1最大强度(最大值);
V1:第1值;
V2:第2值;
Vc:流动计算值;
f1a:第1A频率;
f2a:第2A频率;
fm:平均频率;
fo:频率;
fp1:第1频率;
fp2:第2频率;
fP1:第1信号强度;
fP2:第2信号强度;
fPmax:最大信号强度;
fPmin:最小信号强度。
Claims (19)
1.一种测定装置,具备:
发光部,向在内部流动流体的被照射物照射光;
受光部,对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号;
放大部,对从所述受光部输出的信号进行放大;以及
运算处理部,针对由所述放大部放大了的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度所涉及的第1频谱,并且通过包含使用了第1值和第2值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值,所述第1值是基于该第1频谱的频率所涉及的值,所述第2值是基于所述第1频谱的强度所涉及的值。
2.根据权利要求1所述的测定装置,其中,
所述除法包含将所述第1值除以所述第2值的计算。
3.根据权利要求1或2所述的测定装置,其中,
所述第1值包含针对所述第1频谱或通过对所述第1频谱进行运算而计算的第2频谱的下述频率中的至少一个频率所涉及的值:
通过低频侧的强度所涉及的积分的计算而得到的第1积分值与通过高频侧的强度所涉及的积分的计算而得到的第2积分值成为给定的比率的边界的频率;
包含强度表示最大值的第1频率的第1频率范围内的第1强度所涉及的频率;
包含强度的变化的斜率的绝对值表示最小值的第2频率的第2频率范围内的第1斜率所涉及的频率;以及
所述发光部向所述被照射物照射的光的频率与所述干扰光的频率之间的频率的偏移量。
4.根据权利要求3所述的测定装置,其中,
所述第1强度是所述最大值。
5.根据权利要求3或4所述的测定装置,其中,
所述第1斜率的绝对值是所述最小值。
6.根据权利要求3所述的测定装置,其中,
所述偏移量包含针对所述第1频谱的平均频率、或在所述第1频谱中表示特定值以上的强度的频率的范围的宽度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的测定装置,其中,
所述第2值包含针对所述第1频谱或通过对所述第1频谱进行运算而计算的第2频谱的通过积分的计算而得到的第3积分值、以及第3频率范围内的第2强度中的至少一个强度所涉及的值,所述第3频率范围包含强度表示最大值的第1频率。
8.根据权利要求7所述的测定装置,其中,
所述第2强度是所述最大值。
9.一种测定装置,具备:
发光部,向在内部流动流体的被照射物照射光;
受光部,对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号;以及
运算处理部,针对从所述受光部输出的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度的第1分布,并且通过包含将第2A频率范围内的第2信号强度所涉及的第2A值除以第1A频率范围内的第1信号强度所涉及的第1A值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值,所述第1A频率范围包含该第1分布之中的信号强度表示最大值的第1A频率,所述第2A频率范围包含所述第1分布之中的比所述第1A频率范围高的频率的范围中信号强度表示最小值的第2A频率。
10.根据权利要求9所述的测定装置,其中,
所述第1信号强度是比所述第1分布之中的所述最大值与所述最小值的平均值大的值,
所述第2信号强度是比所述第1分布之中的所述平均值小的值。
11.根据权利要求9或10所述的测定装置,其中,
所述第1信号强度是所述最大值,
所述第2信号强度是所述最小值。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的测定装置,其中,
所述运算处理部针对通过所述发光部向所述内部的所述流体的流动被停止的所述被照射物照射光时、根据由所述受光部进行的包含由所述被照射物散射的光的干扰光的受光而输出的该干扰光的强度所相应的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度的第2分布,针对通过所述发光部向所述内部中流动所述流体的所述被照射物照射光时、根据由所述受光部进行的包含由所述被照射物散射的光的干扰光的受光而输出的该干扰光的强度所相应的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度的第3分布,使用所述第2分布,按照每个频率进行减少所述第3分布的信号强度中的噪声分量的运算,由此计算所述第1分布。
13.根据权利要求12所述的测定装置,其中,
减少所述噪声分量的运算包含按照每个频率,将所述第3分布的信号强度所涉及的第4A值除以所述第2分布的信号强度所涉及的第3A值的除法。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的测定装置,其中,
所述运算处理部基于所述计算值,计算表示所述流体的流动的状态的流动定量值。
15.一种测定***,具备:
发光部,向在内部流动流体的被照射物照射光;
受光部,对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号;
放大部,对从所述受光部输出的信号进行放大;以及
运算处理部,针对由所述放大部放大了的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度所涉及的第1频谱,并且通过包含使用了第1值和第2值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值,所述第1值是基于该第1频谱的频率所涉及的值,所述第2值是基于所述第1频谱的强度所涉及的值。
16.一种测定***,具备:
发光部,向在内部流动流体的被照射物照射光;
受光部,对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号;以及
运算处理部,针对从所述受光部输出的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度的第1分布,并且通过包含将第2A频率范围内的第2信号强度所涉及的第2A值除以第1A频率范围内的第1信号强度所涉及的第1A值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值,所述第1A频率范围包含该第1分布之中的信号强度表示最大值的第1A频率,所述第2A频率范围包含所述第1分布之中的比所述第1A频率范围高的频率的范围中信号强度表示最小值的第2A频率。
17.一种测定方法,具有:
第1工序,通过发光部向在内部流动流体的被照射物照射光,并且通过受光部来对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号;
第2工序,通过放大部对所述第1工序中从所述受光部输出的信号进行放大;以及
第3工序,通过运算处理部,针对所述第2工序中由所述放大部放大了的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度所涉及的第1频谱,并且通过包含使用了第1值和第2值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值,所述第1值是基于该第1频谱的频率所涉及的值,所述第2值是基于所述第1频谱的强度所涉及的值。
18.一种测定方法,具有:
第1A工序,通过发光部向在内部流动流体的被照射物照射光,并且通过受光部来对包含由所述被照射物散射的光的干扰光进行受光,并输出与该干扰光的强度相应的信号;以及
第2A工序,通过运算处理部,针对所述第1A工序中从所述受光部输出的信号的强度的时间变化,计算每个频率的信号强度的第1分布,并且通过包含将第2A频率范围内的第2信号强度所涉及的第2A值除以第1A频率范围内的第1信号强度所涉及的第1A值的除法的运算,计算所述流体的流动的状态所涉及的计算值,所述第1A频率范围包含该第1分布之中的信号强度表示最大值的第1A频率,所述第2A频率范围包含所述第1分布之中的比所述第1A频率范围高的频率的范围中信号强度表示最小值的第2A频率。
19.一种程序,
通过被测定装置所包含的处理部执行,从而使所述测定装置作为权利要求1至14中任一项所述的测定装置发挥功能。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019-068194 | 2019-03-29 | ||
JP2019068194 | 2019-03-29 | ||
JP2019-178839 | 2019-09-30 | ||
JP2019178839 | 2019-09-30 | ||
PCT/JP2020/013640 WO2020203637A1 (ja) | 2019-03-29 | 2020-03-26 | 測定装置、測定システム、測定方法およびプログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113597536A true CN113597536A (zh) | 2021-11-02 |
Family
ID=72668276
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202080022677.9A Pending CN113597536A (zh) | 2019-03-29 | 2020-03-26 | 测定装置、测定***、测定方法以及程序 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220039675A1 (zh) |
EP (1) | EP3951327A4 (zh) |
JP (1) | JP7386849B2 (zh) |
CN (1) | CN113597536A (zh) |
WO (1) | WO2020203637A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112964901B (zh) * | 2021-02-07 | 2022-03-29 | 中南大学 | 一种基于太赫兹高速回波效应的流体流速测量装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1608198A (zh) * | 2001-10-26 | 2005-04-20 | 东京电力株式会社 | 多普勒型超声流量计 |
JP2008309753A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Tokiko Techno Kk | 流量計 |
JP2012210321A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Pioneer Electronic Corp | 光検出装置及び流体計測装置 |
CN103002799A (zh) * | 2010-06-24 | 2013-03-27 | 日本先锋公司 | 光检测设备和流体测量设备 |
JP2015078969A (ja) * | 2013-10-19 | 2015-04-23 | ウシオ電機株式会社 | 液滴内流動観察方法及び液滴内流動観察装置 |
CN105078441A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-11-25 | 广州医软智能科技有限公司 | 人体微循环血流灌注检测仪及检测方法 |
JP2018009919A (ja) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | 日本電信電話株式会社 | 流体測定装置および方法 |
JP2018197732A (ja) * | 2017-05-25 | 2018-12-13 | 日本電信電話株式会社 | 流体測定装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60203235A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-14 | キヤノン株式会社 | レ−ザ−スペツクル血流計 |
JPS60203236A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-14 | キヤノン株式会社 | レ−ザ−スペツクル血流計 |
JP3844629B2 (ja) * | 1998-11-20 | 2006-11-15 | 富士写真フイルム株式会社 | 血管の画像化装置 |
JP4719713B2 (ja) * | 2007-05-09 | 2011-07-06 | 日本電信電話株式会社 | 生体情報測定装置 |
JP6033934B2 (ja) * | 2015-09-03 | 2016-11-30 | パイオニア株式会社 | 流体評価装置及び方法 |
WO2019035175A1 (ja) * | 2017-08-15 | 2019-02-21 | オリンパス株式会社 | 血管認識方法および血管認識装置 |
-
2020
- 2020-03-26 US US17/599,019 patent/US20220039675A1/en active Pending
- 2020-03-26 EP EP20782573.8A patent/EP3951327A4/en not_active Withdrawn
- 2020-03-26 JP JP2021511916A patent/JP7386849B2/ja active Active
- 2020-03-26 WO PCT/JP2020/013640 patent/WO2020203637A1/ja unknown
- 2020-03-26 CN CN202080022677.9A patent/CN113597536A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1608198A (zh) * | 2001-10-26 | 2005-04-20 | 东京电力株式会社 | 多普勒型超声流量计 |
JP2008309753A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Tokiko Techno Kk | 流量計 |
CN103002799A (zh) * | 2010-06-24 | 2013-03-27 | 日本先锋公司 | 光检测设备和流体测量设备 |
JP2012210321A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-01 | Pioneer Electronic Corp | 光検出装置及び流体計測装置 |
JP2015078969A (ja) * | 2013-10-19 | 2015-04-23 | ウシオ電機株式会社 | 液滴内流動観察方法及び液滴内流動観察装置 |
CN105078441A (zh) * | 2015-09-23 | 2015-11-25 | 广州医软智能科技有限公司 | 人体微循环血流灌注检测仪及检测方法 |
JP2018009919A (ja) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | 日本電信電話株式会社 | 流体測定装置および方法 |
JP2018197732A (ja) * | 2017-05-25 | 2018-12-13 | 日本電信電話株式会社 | 流体測定装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020203637A1 (ja) | 2020-10-08 |
JPWO2020203637A1 (zh) | 2020-10-08 |
US20220039675A1 (en) | 2022-02-10 |
EP3951327A1 (en) | 2022-02-09 |
EP3951327A4 (en) | 2023-04-05 |
JP7386849B2 (ja) | 2023-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2638390B1 (en) | Multifunctional breath analyzer | |
US20110260176A1 (en) | Light-emitting sensor device and method for manufacturing the same | |
CN113597536A (zh) | 测定装置、测定***、测定方法以及程序 | |
WO2021085525A1 (ja) | 測定装置、測定システム、測定方法およびプログラム | |
CN103385711B (zh) | 基于mems的人体生理参数检测装置 | |
JP2022085336A (ja) | 測定装置、測定システム、測定方法、プログラムおよび測定装置の校正方法 | |
JP7403674B2 (ja) | 測定装置、測定システム、プログラムおよび測定装置の校正方法 | |
JP3928347B2 (ja) | 微粒子カウント式濁度計および微粒子カウンタ用の電子回路 | |
US20230243680A1 (en) | Measurement module and measurement device | |
WO2019082688A1 (ja) | 計測装置、及び計測方法 | |
JP6045100B2 (ja) | 血流量測定装置 | |
US11771335B2 (en) | Bio-optical measuring apparatus | |
JP5392919B2 (ja) | 生体情報計測装置及び生体情報計測方法 | |
WO2020121944A1 (ja) | 測定装置、測定システムおよび測定方法 | |
Kumar et al. | Development and validation of offset current compensation technique for optical sensors | |
US20230337926A1 (en) | Measurement device, measurement system, measurement method, and non-transitory computer-readable recording medium | |
US11709082B2 (en) | Fluid measurement apparatus | |
JP2019076538A (ja) | 信号処理回路および生体解析装置 | |
JP7332789B2 (ja) | 計測システム、計測モジュール、計測処理装置、及び計測方法 | |
EP3550271B1 (en) | Fluid evaluation device and method, computer program, and recording medium | |
JP2022070650A (ja) | 測定装置、測定システム、測定方法及びプログラム | |
WO2022255327A1 (ja) | 測定装置、処理方法及びプログラム | |
JP2018183375A (ja) | 流体解析装置、血流解析装置および流体解析方法 | |
WO2021153582A1 (ja) | 測定装置 | |
JP4714017B2 (ja) | 生体センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |