血液および不透明混相流体の局所流速測定のための可搬型光ファイバーLDVの開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555067
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: 大場 謙吉 関西大学, 工学部, 教授 (30029186)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桜井 篤 関西大学, 工学部, 助手 (50162334) ; 板東 潔 関西大学, 工学部, 助教授 (70156545) ; 佐藤 行成 (株)カノマックス技術研究所, 副社長
• Keywords: 光ファイバーレーザードップラー流速計 / 血液と不透明流体の測定 / 分布屈折率レンズを持つセンサーヘッド / 斜め切頭円錐型レンズ / 注射針内組込式刺入センサー

Research Abstract

開発中の光ファイバー式レーザードップラー流速センサーについて今年度は光学系の最適化とセンサーヘッドの小型化に重点を置いて実験を行った。
1. 光学系の最適化については、光線理論による数値計算の結果を参考にしながら、受光可能領域を広げるために光学系を2ファイバー式から単ファイバー式に変更した。次に、入射ビームの透過とドップラー信号光の反射という2つの役割を持つ光学素子としてマルチモードカプラーを採用した。さらに、光学素子の接続端面からの有害な反射光を減らすため光ファイバーと分布屈折率レンズを紫外線硬化型接着剤を用いて接続した。その結果、前年までのセンサーと比べて懸濁流体の測定限界濃度を約2倍に上昇させることが出来た。
2. センサーヘッドの小型化のため、分布屈折率レンズを従来の直径2mmのものから1mmのものに変更した結果、センサー直径が1.2mmに抑えられ、注射針内に組み込み可能となった。また、この小型センサーは従来の直径2mmのセンサーと同等の性能を持つことが分かった。
3. この改良されたセンサーを用いて、血管を模擬したシリコンゴム管内を流れる懸濁流体中の流速分布を測定した結果、挿入角度の同定に困難は残ったが、円管内の発達した定常層流の回転放物面状の速度分布を得ることが出来た。

Research Products

• [Publications] K.Ohba,M.Nishiyama & K.Korenaga: "Development of fiber optic laser Doppler velocimeter sensor for measurement of local blood velocity" Proceedings of 9th International Symposium on Appl-ications of Laser Techniques to Fluid Mechanics. Vol.2. 28.3.1-28.3.5 (1998)
• [Publications] K.Ohba,K.Korenaga & N.Nishiyama: "A new fiber optic laser Doppler velocimeter sensor for measure-ment of local blood velocity" Abstracts of 3rd World Congress of Biomechanics. 200-200 (1998)
• [Publications] 大場,謙吉: "血流測定" 混相流(日本混相流学会誌). 12-4. 350-357 (1998)
• [Publications] 西山,正之,大場,謙吉: "局所血流速測定用小型光ファイバーLDVセンサーの開発" 第37回日本ME学会大会論文集. 36-Sup.307-307 (1998)