JPH09276270A - Bloodstream measuring device - Google Patents
Bloodstream measuring deviceInfo
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- JPH09276270A JPH09276270A JP9259596A JP9259596A JPH09276270A JP H09276270 A JPH09276270 A JP H09276270A JP 9259596 A JP9259596 A JP 9259596A JP 9259596 A JP9259596 A JP 9259596A JP H09276270 A JPH09276270 A JP H09276270A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は血流量測定装置に関
する。より詳細には、測定の迅速性、測定値精度の正確
性及び再現性に優れ、且つ操作が容易で、測定に際し測
定値のゼロ補正やプローベの測定角度の微調整及び血管
径の正確な事前調査が不必要な血流量測定装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a blood flow measuring device. More specifically, it is excellent in quickness of measurement, accuracy and reproducibility of measured value accuracy, and easy operation.When measuring, zero correction of measured value, fine adjustment of measuring angle of probe and accurate advance of blood vessel diameter are performed. The present invention relates to a blood flow measuring device that does not require investigation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、外科手術、その他の医療処置等に
使用される血流測定装置としては、数多くの種類のもの
が提案され又使用されている。これらの血流測定装置乃
至血流計の殆ど全ては、その測定原理として、凡そ次の
３種類の方法を用いている。即ち、電磁式流量測定法、
ドップラー原理利用流速測定法、及びトランジットタイ
ム原理利用流量測定法である。2. Description of the Related Art Conventionally, many types of blood flow measuring devices have been proposed and used for surgical operations and other medical procedures. Almost all of these blood flow measuring devices or blood flow meters use the following three types of methods as their measurement principles. That is, the electromagnetic flow measurement method,
A velocity measurement method using the Doppler principle and a flow rate measurement method using the transit time principle.
【０００３】電磁式流量測定法は、血液や他の体液が電
気伝導性であり、血液等の電気伝導性物質が磁界に対し
て垂直方向に移動したときに電気回路に電圧が生ずると
いう原理を利用したものであり、発生電圧は流量に比例
する。この電磁式流量測定法では、血流検知センサーと
して一般にクリップ・オンタイプの装置を用い、精度の
良い測定値を得るためには、測定に際して、血管壁と電
極との接触が良好でなければ成らず、適当な内径のプロ
ーベを選択選定するのに熟練を要すると共に事前の調
査、選択、セッティングに手間、時間等が掛かるという
問題点を有する。又、測定値は、必ずゼロ点補償が必要
で、この流量ゼロの点での電位がドリフトし易いため、
精度の良い測定値を得るには熟練した技術を要する。更
に、この方法では、測定値は血液のヘマトクリットに依
存する。Electromagnetic flow measurement is based on the principle that blood and other body fluids are electrically conductive and that a voltage is generated in an electric circuit when an electrically conductive substance such as blood moves in a direction perpendicular to a magnetic field. The generated voltage is proportional to the flow rate. In this electromagnetic flow measurement method, a clip-on type device is generally used as a blood flow detection sensor, and in order to obtain accurate measurement values, contact between the blood vessel wall and the electrode must be good at the time of measurement. However, there is a problem that it takes a lot of skill to select and select a probe having an appropriate inner diameter, and it takes time and time to conduct preliminary investigation, selection and setting. In addition, the measured value must be compensated for zero point, and the potential at the point of zero flow rate easily drifts.
Skilled techniques are required to obtain accurate measured values. Furthermore, in this method, the measurement depends on the hematocrit of the blood.
【０００４】ドップラー原理利用流速測定法は、超音波
の後方散乱を利用するもので、波動のドプラーシフトは
物体の移動速度に比例する。血液中では、血液の移動速
度の相違に応じて周波数シフトが異なり、移動速度が速
いと周波数シフトが大きくなる。最近の技術の進歩によ
り、この方法の測定装置は広範囲の周波数に対してシグ
ナル／ノイズ比に優れ、従って検出感度が良好なものが
提供されるようになってきている。この方法では、プロ
ーベと血管との接触面積が小さくてよく、従って細い血
管にも適用できるという利点もある。又、出力を大きく
する事が出来、血管壁面に直接接触しない場合でも測定
が可能であるという利点もある。しかしながら、ドプラ
ーシフトは、超音波の入射角度にも比例して変化するの
で例えば、ｍｌ／ｍｉｎで表されるような体積流量の測
定はこの方法では厄介な問題を生ずる。即ち、プローベ
の角度がほんの僅か変化するだけでも実質的な速度変化
が生じ得るからである。又、体積流量をこの方法で算出
するには血管の正確な内径を知る必要があり、何らかの
別の手段を用いてこの内径を測定しない限り、このドプ
ラー原理による測定法では正確な値の体積流量を知るこ
とは出来ない。血管中の血液の線速度はその位置により
異なり、例えば血管壁近くの部分の線速度はその中心付
近の速度とは当然異なるからその流速スペクトラム（流
速分布曲線の形状）は血管の位置毎に異なるからであ
る。The Doppler principle-based velocimetry uses the backscattering of ultrasonic waves, and the Doppler shift of waves is proportional to the moving speed of an object. In blood, the frequency shift differs depending on the difference in the moving speed of blood, and the higher the moving speed, the larger the frequency shift. Due to recent technological advances, the measuring device of this method is provided with an excellent signal-to-noise ratio over a wide range of frequencies, and thus with a good detection sensitivity. This method has an advantage that the contact area between the probe and the blood vessel may be small, and thus it can be applied to a thin blood vessel. Further, there is an advantage that the output can be increased and the measurement can be performed even when the blood vessel wall surface is not directly contacted. However, since the Doppler shift changes in proportion to the incident angle of ultrasonic waves, the measurement of volumetric flow rate represented by, for example, ml / min causes a troublesome problem in this method. That is, even a slight change in the probe angle can cause a substantial speed change. Also, in order to calculate the volumetric flow rate with this method, it is necessary to know the exact inner diameter of the blood vessel, and unless the inner diameter is measured using some other means, the measurement method based on the Doppler principle requires an accurate volumetric flow rate. Can't know. The linear velocity of blood in a blood vessel varies depending on its position. For example, the linear velocity of a portion near the blood vessel wall is naturally different from the velocity near its center, so that its velocity spectrum (shape of velocity distribution curve) differs depending on the position of the blood vessel. Because.
【０００５】トランジットタイム原理利用流量測定法
は、超音波の一定距離間の伝播時間が流体の流れに沿っ
て伝播する場合と流れに逆らって伝播する場合とで異な
り、流れに沿った場合の伝播時間は、流体が静止してい
る場合に比べて短く、流れに逆らった場合は、長いとい
う原理に基ずくものである。このトランジットタイム流
量測定法では直接血管内の流量を測定するので、超音波
の入射角度の厳密な調節や正確な血管内径を知る必要が
ない。又、ゼロ補償値の測定も特に必要としない、然も
迅速な測定が可能である等の利点を有するが、前記した
血流の流速に比例する伝播時間差は、その値が極めて小
さく（ピコセカンド；１０ー12ｓ程度）、正確な体積流
量の測定が可能なプローベや処理装置等の測定機器の製
作が困難であったため極最近に至るまで、この方法を用
いた実用的な血流量計は出現しなかった。最近に至り、
動物実験用にこの種の装置が実用化され、市販されるに
至ったが、未だその精度と再現性は十分とは云えない現
状にある。The flow rate measuring method using the transit time principle is different in the propagation time of ultrasonic waves over a certain distance between the case of propagating along the flow of a fluid and the case of propagating against the flow of a fluid. The time is based on the principle that the time is shorter than when the fluid is stationary and is longer when the fluid is against the flow. Since this transit time flow rate measuring method directly measures the flow rate in the blood vessel, it is not necessary to strictly control the incident angle of ultrasonic waves or to know the accurate inner diameter of the blood vessel. In addition, it does not require the measurement of the zero compensation value, and it has the advantage that it can be measured quickly. However, the propagation time difference proportional to the flow velocity of the blood flow is extremely small (picosecond). Since about 10-12 s), it was difficult to manufacture measuring instruments such as a probe and a processing device that can accurately measure the volumetric flow rate. Did not appear. Recently,
Although this kind of device has been put to practical use for animal experiments and has been put on the market, its accuracy and reproducibility are still inadequate.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記した従来の血流量測定装置の問題点、すなわち
測定データの毎のゼロ補償やプローベの測定角度の微細
調整、血管内径の精確な調査が不必要で且つ特に従来の
トランジットタイム原理を利用した流量測定装置の問題
点の全てを解決し、迅速性、正確性、再現性、操作簡易
性に優れた超音波トランジットタイム方式血流量測定装
置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional blood flow measuring device, namely, zero compensation for each measurement data, fine adjustment of the measurement angle of the probe, and accurate measurement of the inner diameter of the blood vessel. Ultrasonic transit-time method blood flow that does not require detailed investigation and solves all the problems of the conventional flow-rate measurement device that uses the transit-time principle, and is excellent in speed, accuracy, reproducibility, and operability. It is to provide a measuring device.
【０００７】又、本発明の他の目的は、正確な血流量と
血圧とが同時に得られ、且つ得られたインタイムの両測
定信号値を演算操作し、血管インピーダンスを直接表示
させることの出来る超音波トランジットタイム方式血流
量測定装置を提供することにある。更に、本発明の別の
目的は、プローベ内にＥＥＰＲＯＭ等の電子素子回路を
備え検出データの校正が可能な超音波トランジットタイ
ム方式血流量測定装置を提供することにある。Another object of the present invention is to obtain an accurate blood flow and blood pressure at the same time, and to operate both of the obtained in-time measurement signal values to directly display the blood vessel impedance. An object is to provide an ultrasonic transit time type blood flow measuring device. Further, another object of the present invention is to provide an ultrasonic transit time type blood flow measuring device which has an electronic element circuit such as an EEPROM in a probe so that detection data can be calibrated.
【０００８】[0008]
【問題点を解決するための手段】本発明によれば、超音
波の発信受信部、血管挿入取り出し用スライド開閉式カ
バー付血管保持部、コネクター付接続コード及びハンド
ルより成る血流量測定用プローベ、該ペローベから接続
コードを介しての電気信号を受信して血流量を算出する
演算処理装置、及びデータ表示装置とから少なくとも構
成される超音波トランジットタイム方式血流量測定装置
であって、前記プローベの超音波発信受信部は、前記血
管保持部に保持された血管に接する帯状の平滑、平坦平
面を有し、且つその内部側に該帯状平面に沿って間隔を
隔てて配置された、血管内径以上のビーム幅の超音波発
信、受信が可能な一対の板状ピエゾ素子を内蔵し、前記
血管保持部には、保持血管の裏面側で、前記超音波発信
受信部の平面に並行し、且つ両ピエゾ素子の間隔の中間
点に、超音波反射板が設けられ、先ず前記素子の一方か
ら、斜め方向に、反射板に向けて超音波ビームを発信
し、ビームが前記平面及び血管を通過して、反射板に達
し、反射板で反射されて再び血管及び平面を通過し、他
方のピエゾ素子により受信され、次いで、前記両素子の
発信、受信を逆転させて操作し、該両操作により受信さ
れた両受信超音波周波の位相差により血流量を計測する
ことを特徴とする超音波トランジットタイム方式血流量
測定装置が提供される。According to the present invention, a probe for measuring blood flow comprising an ultrasonic wave transmitting / receiving unit, a blood vessel holding unit with a slide opening / closing cover for inserting and removing blood vessels, a connecting cord with a connector and a handle, An ultrasonic transit time type blood flow measuring device comprising at least an arithmetic processing unit for receiving an electric signal from the perobe via a connection cord to calculate a blood flow, and a data display device, wherein the probe The ultrasonic wave transmitting / receiving unit has a strip-shaped smooth and flat plane that is in contact with the blood vessel held by the blood vessel holding unit, and is arranged on the inner side thereof at intervals along the strip-shaped plane, and has a blood vessel inner diameter or more. A pair of plate-shaped piezo elements capable of transmitting and receiving ultrasonic waves having a beam width of 10 μm are built in, and the blood vessel holding part is arranged on the back surface side of the holding blood vessel in parallel with the plane of the ultrasonic wave sending and receiving part. In addition, an ultrasonic reflection plate is provided at an intermediate point between the intervals of both piezo elements, and first, from one of the elements, an ultrasonic beam is emitted obliquely toward the reflection plate, and the beam is transmitted to the plane and the blood vessel. To reach the reflection plate, and is reflected by the reflection plate, passes through the blood vessel and the plane again, and is received by the other piezo element, and then the transmission and reception of the both elements are reversed and operated, There is provided an ultrasonic transit time type blood flow measuring device characterized by measuring a blood flow by a phase difference between both received ultrasonic frequencies received by operation.
【０００９】本発明の血流量測定装置は、超音波トラン
ジットタイム原理を利用した流量測定装置であって、所
謂ドプラーシフト効果を利用するドップラー方式流速測
定法とは異なり、直接血管内の流量を測定するものであ
る。The blood flow measuring device of the present invention is a flow measuring device utilizing the ultrasonic transit time principle, and directly measures the flow amount in a blood vessel, unlike the Doppler type flow velocity measuring method utilizing the so-called Doppler shift effect. To do.
【００１０】この超音波トランジットタイム方式による
本発明の血流量測定装置は、超音波発信／受信素子とし
てピエゾ素子を用い、該素子の全面より送られる幅広い
超音波ビームは、流体断面全てを通過する均一な超音波
のフィールドを形成する。The blood flow rate measuring device of the present invention using the ultrasonic transit time method uses a piezo element as an ultrasonic wave transmitting / receiving element, and a wide ultrasonic beam sent from the entire surface of the element passes through the entire fluid cross section. Create a uniform ultrasonic field.
【００１１】添付した図面（図３）を参照することによ
り明らかなように、最初に超音波のバースト波が上流側
のピエゾ素子（図３では１３２）より発信され、血管と
その周囲の媒体組織を通過し、血管の下方側に設置され
た反射板上に達しそこで反射されて再び血管を通過し下
流側のピエゾ素子（１３２’）で受信される。As is apparent from the accompanying drawing (FIG. 3), a burst wave of ultrasonic waves is first transmitted from the upstream piezo element (132 in FIG. 3), and the blood vessel and the medium tissue around it. To reach a reflection plate installed on the lower side of the blood vessel, the light is reflected there, passes through the blood vessel again, and is received by the downstream piezo element (132 ').
【００１２】この時の超音波の媒体内伝播は血流により
加速され、血流がゼロの場合に比べ到達時間は早くなり
この到達時間はマスターオシレータの基本信号との位相
差として検出される。The propagation of ultrasonic waves in the medium at this time is accelerated by the blood flow, and the arrival time is shorter than that when the blood flow is zero, and this arrival time is detected as a phase difference from the basic signal of the master oscillator.
【００１３】そして次のサイクルでは、発信と受信の機
能を反転させ超音波のバースト波を下流側より上流側へ
伝播させるが、この時の伝播は、はじめのサイクルとは
逆に血流により減速され到達時間は遅くなる。この受信
信号も、同様にして位相差として検出され、血流量はこ
れら両サイクルの位相差に直接比例することから、演算
算出される。In the next cycle, the functions of transmission and reception are reversed and the burst wave of ultrasonic waves is propagated from the downstream side to the upstream side, but the propagation at this time is decelerated by the blood flow contrary to the first cycle. The arrival time will be delayed. This received signal is also detected as a phase difference in the same manner, and the blood flow is directly calculated in proportion to the phase difference between these two cycles.
【００１４】この場合に於いて、該両サイクルの位相差
値を正確に検出するには、超音波ビーム幅が測定血管の
内径より少なくとも広く、且つ少なくともその幅の範囲
内で照射が均等でなければならない、本発明の装置で
は、プローベの超音波発信、受信素子として板状のピエ
ゾ素子を使用し、且つプローベハウジングの血管に接す
る前方面が平滑な帯状平面に形成されているため照射超
音波の好ましくない散乱や分散の発生が回避され極めて
正確な位相差値の測定を可能にしているのである。In this case, in order to accurately detect the phase difference value between the two cycles, the ultrasonic beam width must be at least wider than the inner diameter of the measurement blood vessel, and the irradiation must be uniform at least within the range. In the apparatus of the present invention, which is not required, a plate-shaped piezo element is used as an ultrasonic wave transmitting and receiving element of the probe, and the front surface of the probe housing that is in contact with the blood vessel is formed into a smooth strip-shaped flat surface. The generation of undesired scattering and dispersion is avoided, and extremely accurate measurement of the phase difference value is possible.
【００１５】尚、血管内に於ける血流速度は、その血管
内の位置により各々異なる、例えば通常の血流に於いて
は血管断面から見て血管中央部は血流速度は最も速く壁
面近傍は相対的に流速が遅い、本装置ではこれら血管内
の各位置に対応した血流速度をその位相差値として検出
し、これを信号として演算処理装置に伝達する。そして
該装置内に備えられた変換演算回路によりこれらの信号
から血管内全流量を算出し、データ表示装置に表示す
る。The blood flow velocity in the blood vessel differs depending on the position in the blood vessel. For example, in the case of normal blood flow, the blood flow velocity is the fastest in the central portion of the blood vessel when viewed from the cross section of the blood vessel, and near the wall surface. The flow velocity is relatively slow. In this device, the blood flow velocity corresponding to each position in these blood vessels is detected as its phase difference value, and this is transmitted to the arithmetic processing device as a signal. Then, the conversion arithmetic circuit provided in the device calculates the total blood flow in the blood vessel from these signals and displays it on the data display device.
【００１６】従って、本発明の装置では、例えば、電磁
式流量測定法等の他の方法を用いた装置で必要とされる
ゼロ点補償等の補償操作を特に要することなく、且つ直
接血流量を迅速、正確に得ることが出来るという利点を
有する。Therefore, in the apparatus of the present invention, the blood flow rate can be directly measured without the need for the compensation operation such as the zero point compensation, which is required in the apparatus using another method such as the electromagnetic flow measurement method. It has the advantage that it can be obtained quickly and accurately.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下に添付図面に基き本発明を更
に具体的に説明する。図１は本発明の装置の基本的な構
成部品を示した略図であって、本発明の装置は典型的に
は、血流量測定用プローベ（１）、該プローベからの信
号を受信して血流量を算出する演算処理装置（２）、デ
ータ表示装置（３）、及び、操作条件、検出データ処理
条件、データ等の表示条件を入力するキイボード（４）
とから構成される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described more specifically below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic components of the device of the present invention. The device of the present invention is typically a blood flow measuring probe (1) and receives a signal from the probe to detect blood flow. An arithmetic processing unit (2) for calculating the flow rate, a data display unit (3), and a keyboard (4) for inputting display conditions such as operation conditions, detected data processing conditions, and data.
It is composed of
【００１８】プローベにはコード１１が接続されており
該コードの端末には、演算処理装置に接続するためのコ
ネクター１２が取付けられている。A cord 11 is connected to the probe, and a connector 12 for connecting to an arithmetic processing unit is attached to a terminal of the cord.
【００１９】本発明のプローベの構成を示す図２ａ，ｂ
を参照すると明らかなように、プローベ（１）は超音波
発信、受信部であるプローベハウジング（１３）、スラ
イド式カバー付血管保持部（１４）、該保持部に設けら
れた超音波反射板（１４２）と、該ハウジングに取り付
けられ、流量を測定すべき血管のある場所に該プローベ
の血管保持部とハウジングを適正に誘導、配置するため
のハンドル（１５）、演算処理装置に測定データを電気
信号として移送するコード（１１）とよりなる。2a and 2b showing the construction of the probe of the present invention.
As is apparent from the above, the probe (1) includes a probe housing (13) as an ultrasonic wave transmitting / receiving unit, a blood vessel holding unit (14) with a slide-type cover, and an ultrasonic reflection plate () provided on the holding unit. 142), a handle (15) attached to the housing, for properly guiding and arranging the blood vessel holding portion and the housing of the probe at a place where a blood vessel whose flow rate is to be measured exists, and the measurement data is electrically supplied to the arithmetic processing unit. It consists of a code (11) which is transported as a signal.
【００２０】プローベのハウジング（１３）（超音波発
信受信部）には同図に示されているように、測定血管に
接する帯状の平坦平滑な前方平面（１３１）が形成され
ており、血管をこの平面と反射板（１４２）との間に挿
入する。As shown in the figure, the housing (13) (ultrasonic wave transmitting / receiving section) of the probe is formed with a strip-shaped flat and smooth front plane (131) in contact with the measuring blood vessel. It is inserted between this plane and the reflector (142).
【００２１】該ハウジング内部には帯状の前方平面に沿
って距離を置いて２個のピエゾ素子（１３２，１３
２’）が設置されており、図３に示されているように、
この素子の一方から、両ピエゾ素子の中間点で、且つ測
定血管の裏面側に位置する反射板に向けて超音波ビーム
を照射する。照射されたビームは、前記ハウジング前方
面を経て、血管内を通過し反射板に達し、そこで反射さ
れて再び血管内を通過し、平面を経由して他方側のピエ
ゾ素子に達して受信される。該ピエゾ素子で受信された
電気的信号は演算処理装置に伝達され、演算処理され
る。Inside the housing, two piezo elements (132, 13) are arranged at a distance along a belt-shaped front plane.
2 ') is installed, and as shown in FIG.
An ultrasonic beam is radiated from one of the elements toward a reflector located at the midpoint between both piezo elements and on the back side of the measurement blood vessel. The irradiated beam passes through the front surface of the housing, reaches the reflection plate through the inside of the blood vessel, is reflected there, passes through the blood vessel again, reaches the piezo element on the other side through the plane, and is received. . The electric signal received by the piezo element is transmitted to the arithmetic processing device and processed.
【００２２】実際の測定に於ては、超音波の発信は、既
に述べたように、両素子の１方から他方に向けて交互に
繰り返され、それら両測定における位相差が血液流のパ
ラメータとして、伝達される。該ピエゾ素子は、少なく
とも測定血管内径以上の幅を有する平板形状のもので、
必ずしもこれに限定されるものではないが、少なくとも
発信面はシリコーンで形成されていることが好ましい。In the actual measurement, the transmission of ultrasonic waves is alternately repeated from one of the two elements to the other, as already described, and the phase difference between the two measurements is used as a parameter of the blood flow. , Transmitted. The piezo element has a flat plate shape having a width of at least the inner diameter of the measurement blood vessel,
Although not necessarily limited to this, at least the transmitting surface is preferably made of silicone.
【００２３】又、超音波反射板は到達した照射ビームを
適正に反射するに足る面積と平坦な反射平面を有するこ
とが必要であるが、材質としては、ステンレス鋼の表面
研磨板が好適に使用される。Further, the ultrasonic reflection plate needs to have an area large enough to properly reflect the radiated irradiation beam and a flat reflection plane. As a material, a stainless steel surface polishing plate is preferably used. To be done.
【００２４】プローベの血管保持部（１３）には、ハウ
ジング前方面（１３１）と反射面（１４２）との間に測
定用血管を挿入したり、取り出したりできるように、ス
ライド式の開閉カバー（１４１）が設けられている。In the blood vessel holding portion (13) of the probe, a slide-type opening / closing cover (so that the blood vessel for measurement can be inserted and removed between the front surface (131) of the housing and the reflection surface (142) ( 141) are provided.
【００２５】本発明のこのカバーは、開閉がスライド式
で、いわゆるねじ止めを必要としないため、ねじをゆる
めてカバーを移動させる必要がなく、ねじをゆるめすぎ
て、脱落し、脱落したねじがプローベの血流量測定部に
落ち込んだり、紛失してしまう不都合が回避される利点
を有する。Since this cover of the present invention is a slide type that opens and closes and does not require so-called screwing, it is not necessary to loosen the screw to move the cover, and the screw is loosened too much and is dropped. This has the advantage of avoiding the inconvenience of falling into the blood flow measuring unit of the probe or being lost.
【００２６】本発明の装置においては、プローベのサイ
ズ、特に、ハウジングと血管保持部のサイズが測定すべ
き血管径にマッチしたサイズのものを使用することが精
度の良い、適正なデータを迅速に得るために重要で、こ
のためサイズの異なる多種類のプローベを用意しておく
ことが好ましい。又、測定すべき血管が、ハウジング前
方面に沿って均等、且つ良好に接するように血管保持部
内に適正に収容、配置されることも正確な血流量値を得
る上で重要で、演算処理装置に、この適正収容配置状態
を判断する機構とそのインデケータが設けられているこ
とがより好ましい。In the device of the present invention, it is preferable to use a probe having a size, in particular, a size of the housing and the blood vessel holding part which matches the diameter of the blood vessel to be measured. It is important to obtain various kinds of probes, and it is therefore preferable to prepare various kinds of probes having different sizes. Further, it is important for the blood vessel to be measured to be properly accommodated and arranged in the blood vessel holding portion so as to contact the front surface of the housing evenly and satisfactorily, in order to obtain an accurate blood flow value. Further, it is more preferable that a mechanism for judging the proper accommodation arrangement state and an indicator thereof are provided.
【００２７】更に、本発明のプローベには、流量計算用
の関連パラメータがストアーされ、データの自動校正機
能を有するＥＥＰＲＯＭ等の電子回路が付設されている
ことがより好ましく、これにより測定値の精度をより向
上できると共に、迅速性を更に向上させることができ
る。Further, it is more preferable that the probe of the present invention is provided with an electronic circuit such as an EEPROM having a function of automatically calibrating data, which stores related parameters for flow rate calculation. Can be further improved, and the swiftness can be further improved.
【００２８】本発明で使用する演算装置は、前記プロー
ベから伝達される測定データ信号を処理して、体積血流
量を算定し、測定者があらかじめ設定した表示形式（数
値・時間関係を示す表、グラフ等）に従って表示装置に
表示するものであるが、本発明の演算処理装置の演算処
理部としては、上記演算処理用の回路機構が、例えばプ
リントボード板等の形で組込まれている以外は、通常の
コンピュータを使用するすことができる。The arithmetic unit used in the present invention processes the measurement data signal transmitted from the probe to calculate the volumetric blood flow, and the display format preset by the measurer (a table showing numerical values / time relationships, However, as the arithmetic processing unit of the arithmetic processing unit of the present invention, the circuit mechanism for the arithmetic processing is incorporated, for example, in the form of a printed board or the like. , You can use a normal computer.
【００２９】典型的には、市販のパーソナルコンピュー
タと同種のものを使用してよい。トランジットタイム演
算、データ処理は、パーソナルコンピュータマザボート
に互換性を有する専用ハードウエアーとパーソナルコン
ピュータのオペレーティングシステムに互換性を有する
専用ソフトウエアーとにより遂行される。トランジット
タイムプローベはコンピュータに接続され専用ハードウ
エアーにデータ信号を伝達する。[0029] Typically, the same kind of commercially available personal computer may be used. The transit time calculation and data processing are performed by dedicated hardware compatible with the personal computer mother board and dedicated software compatible with the operating system of the personal computer. The transit time probe is connected to a computer and transmits a data signal to dedicated hardware.
【００３０】本発明の演算処理装置は、複数のプローベ
からの信号を同時処理することも出来るように設定でき
るため、該接続用端子は複数個、通常２乃至４ケ設けら
れてよい。Since the arithmetic processing unit of the present invention can be set so as to be able to simultaneously process signals from a plurality of probes, a plurality of the connecting terminals, usually 2 to 4 may be provided.
【００３１】本発明の演算処理装置は、上記した血流量
以外に、それ自体公知の方法で測定検出した血圧、体
温、心電、呼吸数、心拍数等を同時に演算処理乃至表示
させることも可能で、例えば血圧及び心拍数測定機構を
併設し、血流量と共に血圧値、心拍数を同時表示させる
と共に、得られた各測定信号値を用いてインタイムで例
えばフーリエ変換により血管のインピーダンスを得、こ
の値を表示させる様にすることが好ましい。このような
場合には、演算装置にそれらの各データ信号を入力する
端子群が設けられる。In addition to the above-mentioned blood flow rate, the arithmetic processing apparatus of the present invention can simultaneously perform arithmetic processing or display of blood pressure, body temperature, electrocardiogram, respiration rate, heart rate, etc. measured and detected by a method known per se. In addition, for example, a blood pressure and heart rate measuring mechanism is provided side by side, and simultaneously with the blood flow rate, the blood pressure value and the heart rate are simultaneously displayed, and the impedance of the blood vessel is obtained by in-time Fourier transform using each obtained measurement signal value, It is preferable to display this value. In such a case, the arithmetic unit is provided with a terminal group for inputting the respective data signals.
【００３２】血流インピーダンスは、例えば心臓外科手
術等の外科手術において重要なパラメータであるが、こ
の値は、血管中の血流の動的態様を表わすものであり、
静的な平均値である血流抵抗とは異なる。Blood flow impedance is an important parameter in surgical operations such as cardiac surgery, and this value represents a dynamic mode of blood flow in a blood vessel.
It is different from blood flow resistance, which is a static average value.
【００３３】シグナル理論によれば、時間的に変化する
信号値は、各々振幅、周波数及び位相を異にする個々の
シヌソイダル波の集積和として表示され、各波の周波数
は常に基本周波数の整数倍となる。即ち、この値は、数
学的には、下記のフーリエ級数として表され得る。According to the signal theory, a time-varying signal value is displayed as an integrated sum of individual sinusoidal waves having different amplitudes, frequencies and phases, and the frequency of each wave is always an integral multiple of the fundamental frequency. Becomes That is, this value can be represented mathematically as the following Fourier series.
【００３４】[0034]
【数１】 但し、Ｐ0 は平均血圧値、ｔは時刻[Equation 1] Where P 0 is the average blood pressure value and t is the time
【００３５】上記式において、Ｐ（ｔ）が血管中の或る
位置における時間的に変化する動的圧力波形を表すとす
ると、Ｐ（ｔ）は、式（１）から判るように、平均圧力
値の項とシヌソイダル波の集積和の項とからなる。この
シヌソイダル波の集積和の項の第１項は Ｐ1 ・ sin（ω0 ｔ−Ψ1 ） （２） で表され、ここでＰ1 は周波数（ω0 ） ω0 ＝２π・ｆ0 （３） 但しｆ0 は基本周波数 のサインカーブの振幅である。In the above equation, if P (t) represents a time-varying dynamic pressure waveform at a certain position in the blood vessel, P (t) is the average pressure as can be seen from equation (1). It consists of a value term and a summation term of sinusoidal waves. The first term of the sum of accumulated sinusoidal waves is represented by P 1 · sin (ω 0 t−Ψ 1 ) (2), where P 1 is frequency (ω 0 ) ω 0 = 2π · f 0 ( 3) However, f 0 is the amplitude of the sine curve of the fundamental frequency.
【００３６】本発明の場合のように、医学分野では、こ
のｆ0 は常に心拍数を表わす。信号の全ての周波数は、
従って、この心拍数の整数倍となり、いわゆる調和周波
数信号となり、この調和周波数は、 ωn ＝２π・ｎｆ0 （４） ｎ＝２，…………，Ｎ で表される。血流量値（Ｑ（ｔ））も同様に表され、In the medical field, as in the case of the invention, this f 0 always represents the heart rate. All frequencies of the signal are
Therefore, it becomes an integral multiple of this heart rate and becomes a so-called harmonic frequency signal, and this harmonic frequency is represented by ω n = 2π · nf 0 (4) n = 2, ... The blood flow value (Q (t)) is also expressed in the same way,
【数２】 ここで、ｑ0 は平均体積流量値 となる。[Equation 2] Here, q 0 is the average volume flow rate value.
【００３７】従って、インピーダンス値（Ｚ（ｔ））
は、前記Ｐ（ｔ）とＱ（ｔ）との比、即ち、Therefore, the impedance value (Z (t))
Is the ratio of P (t) and Q (t), that is,
【数３】 で表わされる。この式(６)から判るように、インピーダ
ンス値は、平均抵抗値Ｒ＝ｐ0 ／ｑ0と時間的に変化す
る信号値とを含み、より完全に血管内の血流の流通状態
を表すパラメータである。(Equation 3) Is represented by As can be seen from the formula (6), the impedance value includes the average resistance value R = p 0 / q 0 and the signal value that changes with time, and is a parameter that more completely represents the flow state of the blood flow in the blood vessel. Is.
【００３８】上記の説明及びＺ（ｔ）の式から明瞭に理
解できるように、血流インピーダンス値の算出には、脈
動により時々刻々変化する血流量値と血圧値との正確な
測定が必要である。血流インピーダンスは、前記時間的
に変化するＰ（ｔ）及びＱ（ｔ）を迅速フーリエ変換法
により演算変換して後に得られ、所定時間毎に成分値と
して表される。As can be clearly understood from the above description and the equation Z (t), the calculation of the blood flow impedance value requires accurate measurement of the blood flow value and the blood pressure value, which change momentarily due to pulsation. is there. The blood flow impedance is obtained after the time-varying P (t) and Q (t) are arithmetically converted by the fast Fourier transform method, and is represented as a component value at every predetermined time.
【００３９】本発明の血流量測定装置は、トランジット
タイム方式によるものであるため、時間的に変化する血
流量波形を極めて正確に表示されることが可能である。
従って、公知の血圧測定法を組合せることにより、従来
のものに比較して著しく正確且つ迅速にインピーダンス
値を得ることができる。Since the blood flow measuring device of the present invention is based on the transit time method, it is possible to display the blood flow waveform that changes with time extremely accurately.
Therefore, by combining known blood pressure measurement methods, it is possible to obtain impedance values significantly more accurately and quickly as compared with the conventional ones.
【００４０】なお、図４は本発明のこの態様の血流量測
定装置により得られた血流量線図、血圧線図及びインピ
ーダンス値を表示した画面の一例を模式図として示した
ものである。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a screen displaying a blood flow diagram, a blood pressure diagram and an impedance value obtained by the blood flow measuring device of this aspect of the present invention.
【００４１】更に、又本発明の血流量測定装置では、例
えばドプラー原理を利用した、ドプラーシフト型プロー
ベを接続し、トランジットタイムプローベで測定した血
流量値とドプラーシフトプローベで測定した血流速とを
同時表示させることも可能である。Further, in the blood flow measuring device of the present invention, for example, a Doppler shift type probe utilizing the Doppler principle is connected, and the blood flow rate value measured by the transit time probe and the blood flow velocity measured by the Doppler shift probe are shown. It is also possible to display simultaneously.
【００４２】本発明の演算処理装置で処理算出されたデ
ータは、原則として、ディスプレイ（ＣＲＴ）等により
画面表示されるが、プリンターから、プリントアウトし
て書面として表示することも、固定ディスク、フロッピ
ーディスク等に記入して保存することも任意である。In principle, the data processed and calculated by the arithmetic processing unit of the present invention is displayed on the screen of a display (CRT) or the like. However, it can be printed out from a printer and displayed as a document, a fixed disk or a floppy disk. It is also optional to fill out a disk or the like and save it.
【００４３】これらの表示装置、出力装置、データ保存
装置及び測定条件、表示条件、出力条件等の制御条件を
入力するキイボード等はそれ自体公知のものを使用する
ことができる。As the display device, the output device, the data storage device, the keyboard for inputting the control conditions such as the measurement condition, the display condition and the output condition, those known per se can be used.
【００４４】本発明の血流量測定装置は、流量精度が相
対誤差として±２％程度と非常に小さく、絶対誤差でも
±１０％以内であり、従来品に比べてきわめて優れてい
る。The blood flow rate measuring device of the present invention has an extremely small flow rate accuracy of about ± 2% as a relative error and an absolute error of ± 10% or less, which is extremely superior to the conventional product.
【００４５】[0045]
【実施例】１０頭のブタの血管３５６ケ所について、そ
の血流量を５ｍｍサイズのプローベを使用して超音波周
波数２．５ＭＨｚで測定した（測定流量範囲０〜５８０
ｍｌ／ｍｉｎ）。上記測定と同時に、同一血管の血流を
補正目盛付容器に受けて、その流量を測定し、この流量
値を真流量として、対応する上記各測定値との流量差を
真流量に対する相対誤差として算出した。３５６点の絶
対値数として表した誤差の平均値は４．７％であった。Example The blood flow rate of 356 blood vessels of 10 pigs was measured at an ultrasonic frequency of 2.5 MHz using a probe of 5 mm size (measurement flow rate range 0 to 580).
ml / min). Simultaneously with the above measurement, the blood flow of the same blood vessel is received in a container with a correction scale, the flow rate is measured, and this flow rate value is taken as the true flow rate, and the flow rate difference between the corresponding measured values is taken as the relative error to the true flow rate It was calculated. The average value of the error expressed as the absolute value number of 356 points was 4.7%.
【００４６】[0046]
【発明の効果】本発明の血流量測定装置は、トランジッ
トタイム方式を用い、上述した特定構造のプローベを使
用して血流量を測定するものであるため、従来の電磁式
流量測定装置に比べて、測定操作に高度な熟練を必要と
せず、又この方式の装置に必要とされるデータ毎のゼロ
点補償を必要とせず、しかも精度において格段に優れて
いる。更に、電磁式流量測定方式の場合のように、血液
中の赤血球濃度（ヘマトクリット）により測定値が影響
を受けることがない。更に、ドプラーシフト方式流速計
のようにプローベ角度の厳密な微調整を必要とせず迅速
な測定が可能であるだけでなく、血管の正確な内径を事
前調査により知る必要もない。又、従来の動物実験用等
に使用されて来たトランジットタイム方式の血流量計に
比べて、格段に優れた測定値精度と再現性を示し、且
つ、易操作性に優れ、従って、人の外科手術、例えば大
腿部バイパス移植手術、心臓外科手術等に適用した場合
に優れた性能を発揮する。The blood flow rate measuring apparatus of the present invention uses the transit time method and measures the blood flow rate using the probe having the above-mentioned specific structure. In addition, it does not require a high degree of skill in measurement operation, does not require zero point compensation for each data required in the apparatus of this system, and is extremely excellent in accuracy. Further, unlike the case of the electromagnetic flow rate measurement method, the measured value is not affected by the red blood cell concentration (hematocrit) in blood. Further, unlike the Doppler shift anemometer, it does not require strict fine adjustment of the probe angle, so that quick measurement is possible, and it is not necessary to know the exact inner diameter of the blood vessel in advance. In addition, compared with the transit time type blood flow meter that has been used for conventional animal experiments and the like, it shows markedly superior measurement value accuracy and reproducibility, and is also easy to operate, and therefore It exhibits excellent performance when applied to surgical operations such as femoral bypass transplant surgery and cardiac surgery.
【図１】本発明の超音波トランジットタイム方式血流量
測装の構成部品を示す略図。FIG. 1 is a schematic diagram showing the components of the ultrasonic transit time blood flow measurement device of the present invention.
【図２】本発明の装置におけるプローベの構成を示す
図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a probe in the device of the present invention.
【図３】本発明の装置の測定原理を説明するための略
図。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the measurement principle of the device of the present invention.
【図４】インピーダンス値測定算出機構が備えられた本
発明の血流量測定装置により得られた血流量、血圧及び
インピーダンス値線図の一例を示した模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a blood flow rate, blood pressure, and impedance value diagram obtained by the blood flow rate measuring device of the present invention provided with an impedance value measurement / calculation mechanism.
１ プローベ ２ 演算処理装置 ３ データ表示装置 ４ キーボード １１ コード １２ コネクター １３ プローベハウジング（超音波発信受信部） １４ 血管保持部 １５ ハンドル １００ 血管 １３１ 前方平面 １３２，１３２’ ピエゾ素子 １４１ スライド式カバー １４２ 反射板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 probe 2 arithmetic processing unit 3 data display device 4 keyboard 11 code 12 connector 13 probe probe housing (ultrasonic wave transmitting / receiving unit) 14 blood vessel holding unit 15 handle 100 blood vessel 131 front plane 132, 132 'piezo element 141 sliding cover 142 reflector plate
Claims (4)
用スライド開閉式カバー付血管保持部、コネクター付接
続コード及びハンドルより成る血流量測定用プローベ、
該プローベから接続コードを介して電気信号を受信して
血流量を算出する演算処理装置、及びデータ表示装置と
から少なくとも構成される超音波トランジットタイム方
式血流量測定装置であって、 前記プローベの超音波発信受信部は、前記血管保持部に
保持された血管に接する帯状の平滑、平坦平面を有し、
且つその内部側に該帯状平面に沿って間隔を隔てて配置
された血管内径以上のビーム幅の超音波発信受信が可能
な一対の板状ピエゾ素子を内蔵し、 前記血管保持部には、保持血管の裏面側で、前記超音波
発信受信部の平面に並行し、且つ両ピエゾ素子の間隔の
中間点に、超音波反射板が設けられ、 先ず前記ピエゾ素子の一方から、斜め方向に、反射板に
向けて超音波ビームを発信し、ビームが前記平面及び血
管を通過して、反射板に達し、反射板で反射されて再び
血管及び平面を通過し、他方のピエゾ素子により受信さ
れ、次いで、前記両素子の発信、受信を逆転させて操作
し、該両操作により受信された両受信超音波周波の位相
差により血流量を計測することを特徴とする超音波トラ
ンジットタイム方式血流量測定装置。1. A probe for blood flow measurement comprising an ultrasonic wave transmitting / receiving unit, a blood vessel holding unit with a slide opening / closing cover for inserting and removing blood vessels, a connection cord with a connector, and a handle,
An ultrasonic transit time type blood flow measuring device comprising at least an arithmetic processing device for receiving an electric signal from the probe through a connection cord to calculate a blood flow, and a data display device. The sound wave transmission / reception unit has a strip-shaped smooth, flat plane in contact with the blood vessel held by the blood vessel holding unit,
And a pair of plate-shaped piezoelectric elements capable of transmitting and receiving an ultrasonic wave having a beam width equal to or larger than the inner diameter of the blood vessel, which are arranged on the inner side of the blood vessel at intervals, are incorporated, and the blood vessel holding portion holds the An ultrasonic reflector is provided on the back side of the blood vessel, parallel to the plane of the ultrasonic transmission / reception unit, and at the midpoint of the interval between the two piezoelectric elements. First, the ultrasonic reflection plate is obliquely reflected from one of the piezoelectric elements. Emitting an ultrasonic beam toward the plate, the beam passes through the plane and the blood vessel, reaches the reflector, is reflected by the reflector and again passes through the blood vessel and the plane, and is received by the other piezo element, and then An ultrasonic transit time type blood flow measuring device, characterized in that transmission and reception of both elements are reversed and operated, and the blood flow is measured by a phase difference between both received ultrasonic frequencies received by the both operations. .
記載の超音波トランジットタイム方式血流量測定装置。2. A blood pressure measuring mechanism is further provided.
The ultrasonic transit time type blood flow measuring device described.
値とから血管のインピーダンス値を算出する演算機構が
前記演算処理装置内に備えられ且つインピーダンス曲線
が表示可能な請求項２記載の超音波トランジットタイム
方式血流量測定装置。3. A calculation mechanism for calculating an impedance value of a blood vessel from the obtained blood flow measurement value and blood pressure measurement value, which is further provided in the calculation processing device, and an impedance curve can be displayed. Ultrasonic transit time method blood flow measuring device.
が可能な電子回路を備えている請求項１記載の超音波ト
ランジットタイム方式血流量測定装置。4. The ultrasonic transit time blood flow measuring device according to claim 1, wherein the probe has an electronic circuit capable of automatically calibrating detection data.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP9259596A JP2915343B2 (en) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | Blood flow measurement device |
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| JPH09276270A true JPH09276270A (en) | 1997-10-28 |
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| JP (1) | JP2915343B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003506693A (en) * | 1999-08-09 | 2003-02-18 | クロス マッチ テクノロジーズ， インコーポレイテッド | Piezo film fingerprint scanner |
| JP2006513731A (en) * | 2003-05-14 | 2006-04-27 | ボルケーノ・コーポレイション | A multi-purpose host system for capturing and displaying invasive cardiovascular diagnostic measurements |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP6592164B1 (en) | 2018-10-22 | 2019-10-16 | 束原 幸俊 | Blood flow probe, blood flow sensor, and blood flow measuring instrument |
-
1996
- 1996-04-15 JP JP9259596A patent/JP2915343B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2003506693A (en) * | 1999-08-09 | 2003-02-18 | クロス マッチ テクノロジーズ， インコーポレイテッド | Piezo film fingerprint scanner |
| JP2006513731A (en) * | 2003-05-14 | 2006-04-27 | ボルケーノ・コーポレイション | A multi-purpose host system for capturing and displaying invasive cardiovascular diagnostic measurements |
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| JP2915343B2 (en) | 1999-07-05 |
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