JPS6034430A - フロー測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 不発明龜、フロー測定に関するもので必ジ、とくにビー
ボ血液フロー測定に関するものでるる。

この明細−書で使用する［フロー」という用語は、流体
の密度と６ｔＩ、体の速度との積で表される流体の動き
の測定値である。血液フロー測定Ｃｉ種々の医学的用途
をもつ重要な診断技術でろる。主な用途は正確なフロー
・レート測定が極めて有用となる診…１用の分析と心臓
の諸状態の処置におけるものである。

〔従来技術〕

７０−を測定するため、とくに血管系における非圧縮性
流体としての血液の体積束すなわち平均フロー・レー）
ｋ測定するために種々の技術が開発されている。そのよ
うな技術の一例が、殺菌した指示染料すなわち標識染料
全正確に測って心臓血管系中に断続的に、または連続し
て注入し、それ力）ら下流の測定点において濃度を検出
するという、指示薬稀釈技術でろる。フロー・レート６
：質量保存の原理を基にして計η、できる。しかし、そ
の手法は、系についていくつかの仮定を必要とし、しか
もその実施には時間が非′話にかかる。

フローを測定するために、測定場１５ｉに挿入される測
定器装備のカテーテルを用いるという熱稀釈（ｔｂｅｒ
ｍｏｄ　ｉ　１ｕｔｉｏｎ）技術が知られている。スワ
ンおよびガング（Ｓｗａｎ　＆　Ｇａｎｚ）により開発
された４ルーメン・カテーテル（ｆｏｕｒ　−１ｕｒｎ
ｅｎｃａｔｈｅｔｅｒ）　では、高渦ｔたは低温の生理
的食塩水のようなある量の熱を、測定点の上流側に注入
する。測定点の下流側における温度の変化全温度計によ
り測定する。温度の時間的変化を解析することによりフ
ローが計算される。染料注入技術のように、このスワン
ーガンズ手法でも、殺菌された外部物質を用い、その動
作は本質的に断続的である。

閉じた系における流体フローを分散関数（ｄｉｓｐｅｒ
ｓｉｏｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）　から計算できる。その
分散関数は、一般に、インパルス注入による指示物の投
与の結果として得られるインパルス応答関数でを）る。

ステップ応答測定および正弦波応答測定のような他の決
定技術も、流体フロー全計算するために用いられている
。

上記の在米技術はともに質量保存の原理を基にしている
。それらの技術の全ての性質は基本的には決定論的なも
のであって、必ずしも真ではないことがあり得る仮定に
依存している。たとえば、指示（標識）物理量のフロー
が全流体のフローを表すと仮定し、および基準の点と測
定場所との間を流れるのに要する時間の分布は全流体の
要素と指示物理量の要素とに対して同じであると仮定し
ている。その上、指示物理量の体積は１つの入口ボート
と１つの出口ポートとの間で一定で必ると仮定し、測定
期間中は出口ボートη・ら入口ボートへの環流はないと
仮定している。更に、測定場所におけるるる量の指示物
理量の平均到達時間により平均流れ時間を計算できると
仮定している。

非決定論的信号励振を行うことにより、電子装置のイン
パルス応答全測定づ゛るための技哲が信号処理の分野に
おいて知られている。それらの技術ケよ、一般に通信の
用途においてり）み従来用いられていたものでめる。

必要なものはフロー測定技術でめり、とくに、決定論的
測定技術に伴う不確定性かはとんとない液フロー測定技
術でるる。

し発明の概要〕 本発明によれば、確率的励振信号（ｓｔｏｃｈａｓｔｌ
ｃ　ｅＸｅｌｔａｊｌｏｎ　８１ｇｎａｌ　）　ｋ系の
入口に加え、その結果としてその系の下流側の出口に測
定加能な出力信号を発生させることＫより、フローとく
に血管系におけるような不均一なフロー、が測定される
。励振信号と出力信号との相互相関（ｃｒｏｓｓ　−ｃ
ｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）　ｆｃ”解析１−ることにより
７０−・レート’ｔ−得ることができる。質量保存の原
理により較正を行うことができ、それにより量的なパラ
メータが濃度型パラメータに関連させられる。確率的励
振信号は白色雑音の性質金有するから、希望の情報を得
るために簡単にされた拡散スペクトル検出技術と信号抽
出技術を用いることができる。ある特定の実施例におい
ては、指示物理量の形で注入された信号は温度丑たはそ
れに類似のパラメータに変化を与えて、測定中の系の分
散関数に従って検出点まで流体のフローで伝えられる効
果を生じさせる。擬似ランダム２進シーケンス（ｐｓｅ
ｕｄｏ　−ｒａｎｄｏｍ　ｂｉｎａｒｙ　５ｅｑｕｅｎ
ｃｅ）の形の好適な確率的入力信号が、検出点で受けら
れた信号と相互相関させられて、相互相関関数を表す出
力信号を得る。その出力信号力・らフロー・レートを計
算できる。とくに、相互相関関数があたかも系の分散関
数であるかのようにその相互相関関数が積分されて、そ
れ力）らフローを計算できるモーメント値を得られる。

本発明の目的は、フローに関連する分散関数の誘導とい
う問題に対する確率的解決技術を得ることでるる。

本発明の別の目的は、インパルス応答を用いる技術、ス
テップ応答を用いる技術、または正弦波励振応答を用い
る技術のような、分散関数を得るための決定論的手法に
関連する仮定において本質的に生ずる誤差を避けること
である。

本発明の更に別の目的は、ビーポ血液フロー測定のため
の技術を得ることでろる。

〔実施例〕

本発明全理解するためには、流れを測定する技術につい
て調べることが助けとなる。

質量の保存により、系に入る一ｆｆｉｑすなわち制御量
は、フロー・レー）Ｆと時間に依存する濃度関数ｃ（ｔ
）との積の時間積分に等しい。すなわち、ｑ＝　Ｊ″、
　Ｆ−ｃ（ｔ）　ｄ　ｔ　（１）分散関数というのは、
ぞＪる濃度関数Ｃ（ｔ）の２つの点の間の移動時間の分
布を記述する関数である。

すなわち、 ここｅこｈ（ｔ）は、再循環がないと仮定した時の分散
関数でるる。

血管系における分散関数は、サンプリング場所の間にお
ける血管部分の正規化されたユニット・インパルス応答
である。その分散関数は、変形、分散および遅延全記述
するために使用でき、かつフロー全計算するためにも使
用できる。／ことえば周知の原理ｅこよジ、ある流体の
７０−・レートは、ろる母集団の全ての要素の到達時間
で体積を除したものに等し、いことをボすことができる
。丁なわら、 　ｑ Ｆ　＝　ｖ／　ｔ　＝　−（３） Σｈ（ｔ） ここに、■は体積、ｔは指示物理量の平均到達時間でめ
る。

この平均到達時間は、るる到達点におけるある体積の母
集団分布全記述する関数の第１のモーメントすなわち積
分を表す。この例においては、分散関数ｈ（ｔ）は母集
団分布でるる。したがって、分散関数をめることにより
、その他の仮定に関連してフローを計算できる。

本発明によれば、拡散スペクトルまたは既知の確率的励
振信号’ｔ６る系の入口点に刀ｌえ、その系の出口点に
おいて時間に依存する応答を検出し、励振信号を応答信
号に相互相関させて分散関数を構成することにより、フ
ローに対する分１枚関数力玉求められる。そして、較正
ノくラメータを参考にして、フローを計算できる。

分散関数（これは伝達関数とも呼ｔまれる）ｈは、ウイ
ーｔ−＝ホップ７　（Ｗｉ　ｅｎｅｒ＝　１（ｏｐｆ　
）の式を用いて得ることがで、きる。そのウイーナー＝
ホップ７０式は、める系の入ブｊとインノくルス応答す
なわち伝達関数との自己相関のコンボ１ツユ−ジョンが
、入力と出力との相互相関に等しいということを表すも
のでめる。すなわち、 φｘｙ（ｔ）　＝ｈ（ｖ）φＸ　ｚ　（ｔ　−ｖ　）　
ｄ　ｖ　（４）ここに φＸｙ（ｔ）　（４ａ　） は入力と出力の相互相関で、１、 φＸＸ（ｔ）（４ｂ） は入力の自己相関でろり、 ｈ　（ｖ）（４ｃ　） は分散関数、伝達関数またはインパルス応答関数でろる
。

（４）式は、任意の自己相関に対して真でめる一般式て
める。自己相関関数を適切に選択することにより、すな
わち、自己相関関数が白色雑音であるように作られてい
るものとすると、ウイーナー＝ホツプフの式は簡単では
めるが重要な彫りｙ（ｔ）　＝　Ｋ　ｈ（ｔ）　＋　Ｂ
　（５）となる。ここに、Ｋは比例定数、Ｂはオフセッ
トでろる。この簡単な形は、零に等しい時間値において
のみ自己相関値を有するという性質の結果である。

この簡単にさ％ｆしたウイーナー＝ホツプフの式（式（
５））は、そのインパルス応答ｈ　（ｔ）がめられてい
る系でろって、かつろる有限の時間で相互相関関数と自
己相関関数の適切な評価を行える系につ武 いての、適切な帯域幅を有する擬似ランダム雑音源によ
り実現できる。適当な励振源は、測定開始前の少くとも
安定化シーケンス期間中に連続して加えられる２進最大
長シーケンスである。その２進最大長シーケンスは、次
のような性質を一督する一連の２進数でろる。すなわち
、ｎ個の個５ｊ１」時間間隔に対して、そのシーケンス
はＮ個の個、ＭＩＪ時間間隔すなわちデジットで形成さ
れる。ここに、Ｎ＝２−１　（６） でるり、 （Ｎ＋１）／２　（７） 論理ｌ状態と、 （Ｎ−１）／２　（８） 論理０状態とを含む。２進最大長シーケンスの状態と特
性とについての別の情報力（デービイス（Ｗ。

Ｄ、　Ｔ、　Ｄａｖｉｅｓ　）著［自己ｊ轟応ＩＩＩ御
ｃ７）　ｆｃ　メ（７）系識別（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｄｅ
ｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒ　５ｅｉｆ　−Ａｄａｐ
ｔｉｖｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　）　Ｊ　（ＮＹ：　Ｊｏｈ
ｎＷｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ、　１９７０）に見られる
。

系のインパルス応答関数ｈ（ｔ、）　ｋ得るために相互
相関させる目的でるる系への入力として２進最大長シー
ケンスが用いらする場合には、（４）入力）らのコンボ
リューション積分は次の形となる。

２進シーケンスにおいては、乗算の代りに加算金使用で
きるから、実時間演算のために相互相関過程を簡単にで
きる。

系のインパルス応答関数ｈ（ｔ）　？適切に識別するｆ
ｃめに（ｒ−ｔ、、シーケンス長の周期Ｔ＝Ｎ△を全、
ぞの糸のインパルスがほぼ零まで減衰するのに要する時
間ニジ長くしなければならない。さもないと、スペクト
ルの折９曲りが起き、そのために不正確な系関数が生ず
ることになる。

同じ種類の制約が周波数領域に対してもめては凍る。

流体のフローとくに血液のフローの計算は、系の関数ｈ
　（ｔ）の時間積分が定義により１に等しいことに注意
して、（９）式から行うことができる。個別の形におい
ては、系の関数ｈ（ｔ）は個別値ｈ（ｋΔｔ）に一致す
る。

ユニット励振を仮定すると、相互相関関数φｘｙは係数
ａによジ換算′きれる。ここに、ａは濱１ｊ定すべきフ
ロー系の中枢側（入口）月？−トにおける温度上昇また
は指示物理量の増加に等しい。Ｐｆｆｉ入カパフカパワ
一時間当りの熱、または単位時間当りの指示物理量の注
入′＠：）、Ｃを媒体（すな増）ち、血液の比熱または
媒体中の指示物理量の量の上ヒ密度、Ｆをフロｍ−レー
トとして、 Ｐ　（ｌｏ） ８−］下 を認めると、系に与えられる２進最大長シーケンス励振
の相互相関関数の値を測定づ−ることＶこよシフロー・
シー１−Ｆｆｚ決定できることが示さねる。

づ−なわぢ、 ΣφＸｙ（ｋΔＬ） １（＝１ （１１）式は、フローを相互相関関数に亘接関連づける
ものでるるから、非常に重要な式でるる。この例では、
相互相関関数は、擬似ランタ゛ム雑音自己相関関数との
インパルス応答関数のコンボリューションである。選択
された入力により信号処理を行うことができ、それによ
り糸の入口における信号は系の出口において検出された
信号と相互相関させられる。その結果を積分、具体的に
は加え合わせることができ、その積分の逆数に定数を乗
することによりフロー・レートを表す値が得られる。そ
の値が本発明に従ってめられるパラメータである。

本発明の特定の実施例においてケよ、指示物理量は温度
レベルの間で変化できる加熱要素により加えられる熱で
ある。本発明の別の実施例においては、指示物理量は、
流体注入シーケンスにおいてオン−オフの変化をさせて
注入できる駆動要素により注入される染料でるる。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

図には、血管系のような流体系１２の中枢側ボート１４
と末梢側ボート１６の間を流れる流体のフローを測定す
るための測定装置１０の代表的な実施例が示されている
。熱のような指示物理量Ｑ（ｔ）だけ加熱要素１８によ
って中枢（ＩＩＩボート１４に導入される。温度のよう
な指示物理量の濃度の変１Ｌが末梢側ボート１６におい
てトランスデユーサ２０により検出される。るる特定の
実施例においては、加熱要素１８は、フローにより与力
ふれる風船を先端部にと９つけら＋’Ｌｆｃ肺動脈カテ
ーテル（ｆｌｏｗ−ｄｉｒｅｃｔｅｄ　ｂａｌｌｏｏｎ
　−ｔｉｐｐｅｄ　ｐｕｌｍｏｎａｒｙ　ａｒｔｅｒｙ
　ｃａｔｈｅｔｅｒ）にと９つり゛られた精密級の高抵
抗ニクロム加熱線とすること７５玉でき、トランスデユ
ーサ２０としてほそ・Ｄ同じカテーテルの内部にとりつ
けられたサーミスタで構成できる。そのカテーテルの構
造はスワンーガンズの熱稀釈カテーテルの構造に類似す
る。

加熱要素１８は、約１ｏ　ｏ　ミＩＪ秒より短い時間中
に零状態から約２〜１０ワツトの連続電力状態へ電流を
迅速に切換えることができる電子的増幅器２２のような
電源により、加熱づれる。この増幅器２２は確率的発振
器２４により励振される。

その確率的発振器２４は白色雑音に似た擬（以ランダム
２進パルス列またはランダム２ン篤長シーケンスを発生
する。

トランスデユーサ２ｏから信号を受けるために筒利得検
出増幅器２６が結合される。その検出増幅器２６φｊ；
、センサ出カナなゎぢサーミスタ出力のマイクロボルト
ａ度の変化全検出できる。その変化は末梢側ポート１６
における指示物理量濃度の小さな変１は示すものである
。演算処理の便宜のため、検出増幅器２６の出方はアナ
ログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２８によりデジタル形
式に変換される。

確率的発振器２４により発生さｉｔた信号Ｘ（△ｔ）と
ＡＬ）０２Ｂ　の出方端子に生じた信号ｙ（Δｔ〕は相
互相関器３０へ与えられる。その相互相関器は並列接続
されている一群の遅延器３１と、乗算器３３と、積分器
３５とを備える。それらの積分器３５ｔｒＪ、、イ＝号
ｙ全乗ぜられた、Ｎ個の遅延させられた人力２進最大長
シーケンスを、並列に処理する。、相互相関器３ｏの出
方は、Ｎ個の信号φｘｙ（ｋ△ｔ）である。相互相関器
３ｏは、相互相関関数φｘｙ（ｋΔｔ）の全てのもの全
同時に計算できるように構成される。したがって、相互
相関器３０の出力は、直列時間から並列時間に変換され
た所定ノシーケンス長Ｔの並列的にサンプリングした信
号と拷えることができる。シーケンス長Ｔは、インパル
ス応答関数ｈ（ｋ△ｔ）　（ｋ−’＝１・・・。

Ｎ）がほぼ零まで減少できるように十分に長く選択され
る。

相互相関器３０の出力は、加算器３２へ与えられる。こ
の加算器ｔよ、相互相関関数φＸｙの全てのものを加え
合わせることにより、前記した（１１）式の分母の値を
得る積分器として動作する。

分散関数のための基準線を得ることが通常望ましい。そ
のために、相互相関器Ｎ　をオフセットして片寄りを除
去する。とくｖご、１回またはそれ以上の動作にわたっ
て相互相関器３０の出力を入力として受け、（５）式に
示す基準線オフセット係数Ｂを出力として生ずる応答関
数正規化器３４が設けられる。この応答関数正規化器は
、まず応答関数ｈ（ｋ△ｔ）が１つの減衰する指数関数
過程を表すと仮定することにより、（５）式を基にして
Ｂを計算するように動作する。それから、応答関数正規
化器３４は、インパルス応答関数の以前のピーク部分を
最も良い指数関数曲線に適合させるために、最小平均二
乗誤差技術（１ｅａｓｔ　ｍｅａｎｓ　５ｑｕａｒｅｄ
　ｅｒｒｏｒ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）’ｆｃ用いる。最
も良く適合いで指数関数曲線に最も良く適合するそのイ
ンパルス応答関数は、基準線値Ｂを計算フロるために用
いられる 加算器３２は、並列相互相関関数の和の形の出力をメモ
リ３６に与える。そのメモリには多数回の試験？行って
得られたデータが格納される。メモリ３６はフロー・レ
ート計算器３８に結合される。フロー・レート計算器３
８は、（１１）式の簡単な代数計算ケ行い、メモリ３６
から相互相関関数をと９出し、オフセット係数を応答関
数正規化器３４からと９出し、パワーＰの値と、比ＡＣ
の値と、シーケンス長Ｎの値とを外部の、典型的には手
動の、入カ装ｆｉｔ４０から得る。フロー・レート計算
器３８の出方端子は適当なフロー・レート指示器３９に
接続される。このフロー・レート指示器は、２ボート系
でろると仮定して、中枢側ポート１４と末梢側ポート１
６を有する系を流れるフロー・レートの希望の値を表示
する。

以上説明した本発明の装Ｅ＜’ｃ作って試験看：行った
。血管系を表す試＠部分は、混合室と、右心臓・肺動脈
に数学的ＶＣ類似する寸つ丁ぐな部分とで構成された血
管系で、ちる。体積ンシ）＠接測定され、フィッシャー
拳アンドΦポーター（Ｆｉｓｈｅｒ　＆Ｐｏｒｔｅｒ）
社の１０Ａ１１０２７Ａ型流量計全用いて実際の流量を
測定した。注入量を脈動しない流れ、すなわち、一定の
流れの下に測定した。冷水と、一定水頭タンクと、−犀
抵抗値り）逃し弁とを用いて、諸条件を一定に保持した
。相互相関器をシミ：Ｌ　シ／　−ｉ−するためＮｉ　
ＰＤＰ−１１ミニコンピユータをプログラムした。（た
とえばヒユーレット・パラカード社（Ｉ−Ｉｅｗｌｅｔ
ｔ　Ｐａｃｋｅｒｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ　）　により製造
・販売され１いる装置のような市販の相互相関器も使用
できる。） この試験の結果、測定しグ、−フロー・レートｂ″、広
い実験したフロー・レートの範囲にわたって、真のフロ
ー・レートとめまり大きくは異ならないことか判明して
いる。偏差は、装置の構成部品が理想的なものでないこ
と、雑音を避けられないＣと、量子化誤差が生ずること
、相互相関関数φｘｙ（１）がインパルス応答関数ｈ（
ｔ）に正比例するという仮定に起因する二次的な影響な
どにより生ずるものでるる。系の固有の雑音が高次の成
分の太きさより大きいために、相互相関関数と系の関数
が等しいという理論的仮定は正当化される。

動物実験も行った。熱励振要素として力ロ熱要素をと９
つけるタメに、スワン＝ガンズ型のフローにより４かれ
る肺動脈力テーブルを改装した。麻酔をかけｒｃ犬に大
腿動脈を通してカテーテル全挿入した。肺動脈の中にサ
ーミスタ検出器を挿入した。内部大静脈（１ｎｔｅｒｉ
ｏｒ　ｖｅｎａ　ｃａｖａ）内に加熱要素を挿入した。

そうすると、確率的入力により７ＪＩ′Ｉ熱要素を加熱
し、時間を基準にして出力温度を監視し、本発明に従っ
て相互相関を計算することにより心臓の出力を決定した
。

本発明に従って作られた実用的な装置に誤差が生ずるこ
とについて少し述べることＶｃｊる。第１に、本発明は
、理論的に完全な入力２進最大長シ一ケンス関数信号、
すなわち、ただ２Ｑの状態が存在し、それら２つの状態
の間のスイッチング時間が無限に短いと仮定する関数信
号、を仮定する。

突際には、状態遷移時間を要求される。その状態遷移時
間は自己相関関数に誤差を生じさせると考えられる。し
かし、クロック時間と比較してスイッチング時間が短い
とすると、励振時には大きな誤差が生ずることはない。

しかし、加熱要素の時定数の結果として無視でキナい立
上り時間と立下９時間が存在する。し〃）シ、加熱要素
は０１は等しい温度上昇時間と温度低下時間を示す力・
ら、修正を行うことは不要でろる。

同様に、出カドランスデューサは有限の時定数を示す。

試作した装置で用いたサーミスタの助定数は０．１秒台
でめった。しかし、この時定Ｖ、は０．５秒と１秒の間
のクロック時間間隔と比較して十分に短いから、データ
は（互とんど影響を受けなかった。時定数がサンプル時
間と比較して長くさ４ている力・ら、高い周波数の情報
が除去される。系のインパルス応答関数ｈ（ｔ）　は比
較的少い高周波数成分を有する応答でろると仮定してお
り、かつ高い周波数成分が系のインパルス応答の一部で
はない二次の影響る表子から、出カドランスデューサの
時定数がクロック時間より長くなると、望ましくない高
い周波数成分を無くす効果的かつ望ましい低域フィルタ
関数が得られる。

定常状態利得といわゆる白色雑音が、系にオフセット誤
差を生じさせることが予測される。本発明の装置により
実行される計算は、面積またはモーメンＩｆ得るために
系のインパルス応答関数を積分１゛ることに等しいから
、インパルス応答関数ｈ（ｔ）のための真の基準線を得
る要素を設けなけれ。

ばならない。前記した応答関数正規化器３４のような要
素により曲線に適合する指数関数を使用する技術が最も
効果的な技術であることが判明している。

この装置によるフロー測定の精度は、測定すべき系にお
けるフローの変動に左右される刀・ら、正確な平均フロ
ー・レートを得ることは困難となる。

この目的のために、データを得るための測定を、何回か
実行するのが一般的でβる。１つの標本に対する出力フ
ロー・レー＋−存生ずるためにフロー・レート計算器全
使用でき、廿たは何回かの測定にわたってフロー・レー
トを平均するために希望に応じてフロー・レート計算器
を使用できる。この方法は、平均フロー・レートヲ−層
正確に決定するために積分時間を長くすることか、１つ
の標本についての測定を長く行うことシこ大体等しい。

ッ、上、特定の実施例について本発明全説明したが、そ
の他の実施例も当業者には明らかでめろう。

たとえば、インライン流量計励低の挿入に適さない装置
において、直接的流体フロー測定が実用的でない場合に
は、常に本発明を用いることができる。可変熱入力以外
の手段、たとえば、２進最大長シーケンス励振パターン
の形の指示染料および放射性トレーサのような挿入さ′
＃′１．なし１励振要素を使用できる。それらの指示体
をよ、それらに固有の欠点を示すが、同様に良く機能で
きる。本発明の装置の潜在的な用途は、多ボート流体系
の解析に才・・けるものである。予測さ才りる各出口ボ
ートにトランスデユーサを設けることができ、入力ボー
トにおける平均フロー・レートヲより正確に知るために
信号出力をいくつ刀島のディメンジョンで相互相関させ
ることができる。更に、本発明は自動連続心臓フロー測
定のために使用でき、心臓の鎖状態の処置における潜在
的に重装な診断手段となる。

【図面の簡単な説明】

添附図面は本発明に従って７０−を測定する装置のブロ
ック図である。 １０・・・・測定装置、１２・・・・流体系、１８・・
・・〃口前要素、２０・・・・トランスデユーサ、２２
・・・・増幅器、２４・・・・確率的発振器、２６・・
′・・検出増幅器、２８・・・曽アナログーデジタル変
換器、３０・・・・相互相関器、３１・・・會遅延器、
３２・・・・メモリ、３３・・・・乗算器、３４・・φ
・応答関数正規化器、３５佛・・・積分器、３６・・轡
・メモリ、３８ψ・・・フロー吻し−）計算！、３９・
・・・フロー・レート指示器。 特許出願人　ザ・ボード・オブ・トラステイーズ・オプ
φザ・リーランド・スクンフオー トーシュニア・ユニヴアーシティ 代理人　山川政樹（ほか２名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１，）、Ｍの入口点と系の出口点の間の流体のフロー
   を測足フーる方法でるって、既知の確率的励振信号の形
   の指示物理量を系の前ｆｊＬ入口点において流体に加え
   る過程と、 系の前記出口点において前記励振信号Ｖこ対する前記流
   体の時間に依存する応答を検出して応答信号を得る過程
   と、 前記励振信号をｎｔＪ記応答信号に相互相関させて相互
   相関関数信号全構成する過程と、 υｉＪ　ｉｔ　４ｆｊ互ａｌ関関数信号および前記励振
   ４ｇ号の指示物理の最の情報からフロー・レートを表子
   イば号をとり出す過程と、 フローを表す前記信号を信号利用装置へ与える過程と、 全１＋ｉｉｉえることを特徴とＴるフロー測定方法。 （２）特ｉ、Ｖ（′請求の範囲第１項記載の方法であっ
   て、前記記とり出し過程は、Ｆを７０−金表す信号、Ｐ
   を単位時間当りの指示物理量の注入量、Ｃを前記流体中
   における指示物理量の比畝匹、Ｉ’ｌ前記確率的励振信
   号にお（ハ）る間隔の数、ｌ＼ｔｆａ：クロック間隔、
   φｘＹを相互相関関数、■＜を・整数として、式 に従ってフロー全表す信号荀発生１゛る過程を含むこと
   を特徴と１−るフロー測定方法。 （３）％許請求の範囲第１項ｌた社第２項記載の方法で
   めって、前記確率的励振４３号は白色雑廿源を近似する
   ことを特徴とするフロー測定方法。 （４）特許請求の範囲第１項、第２項、または、第３項
   記載の方法でろって、前記確率的励振信号は２進最大長
   シーケンスであることを特徴とするフロー測定方法。 （５）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、−！た
   は、第４項記載の方法でろって、前記加える過程は、前
   記流体に温度変化を与えるために熱を加える過程を含む
   ことを特徴とするフロー測定方法。 （６）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、また＆
   Ｊ：、第４項記載の方法であって、前記加える過程は、
   前記流体中に、指示物理量を、その濃度が変化するよう
   にして入れる過程を含むことを特徴とするフロー６１１
   ｊ定方法。 （７）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
   、第５項、または、第６項記載の方法であって、ｎｔＪ
   記相互相関関数信号を指数減衰関数として近似すること
   によジ、前記相互相関過程のための基準線を設定する過
   程と、前記基準線として前記指数減衰関数の漸近線に対
   応する値全選択する過程とを含むＣとを特徴とするフロ
   ー測定方法。 （８）フロー・シー１測定すべき系の入口ボートに既知
   の硲率的励振信号の形で指示物理量を加える斤めの要素
   と、 前記系の出口ポートに配性され、前記系の前記入口ボー
   トにおける前記励振信号に応答して前記系の流体パラメ
   ータの変化を検出し、検出された信号を発生するように
   動作する要素と、前記励振信号と検出された前記信号を
   相互相関させて、前記系の特性インノクルス応答にほぼ
   ｉ線型に関連させられる相互相関関数信号を得るための
   要素と、 複数の相互相関関数信号全積分して相互相関関数信号の
   和を発生するための要素と、 相互相関関数信号の前記和に応答して、測定されたフロ
   ー・レートを表す系の出力Ｓ号音発生するための要素と
   、 全備えるフロー測定装置。 （９）％許請求の範囲第８項記載の装置であって、前記
   信号を与える要素は、白色雑音源を近似する擬似ランダ
   ム信号を発生するように動作することを特徴とするフロ
   ー測定装置。 （１０）特許請求の範囲第９項記載の装置でろって、前
   記信号を与える要素は、２進最大長シーケンスの形で前
   記確率的励振信号を発生するように動作することを特徴
   とするフロー測定装置。 （１１）特許請求の範囲第８項、第９項、または、第１
   Ｏ項記載の装置であって、前記系を較正するための要素
   を含み、この較正要素は、前記相互相関関数信号を指数
   減衰関数と（７て近似するｋめの要素と、前記指数減衰
   関数の漸近線に対応する値を基準線と［７て選択するた
   めの要素とを含むことを％徴とするフロー測定装部−８