JP2000504411A - 流体が通過するシステムをモニタする装置 - Google Patents
流体が通過するシステムをモニタする装置Info
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Abstract
(57)【要約】
流体が通過するシステムをモニタする方法および装置において、この流体は、このシステムにおける時間空間での変化によって特徴付けられている。このシステム中の予じめ選択された場所をモニタ(14)して、システムイベントに相関した、2つまたはそれ以上の時刻(12)においてデータを収集する。このデータは、システムパラメータを表わし、このシステムパラメータは、システムウォッシュインおよびシステムウォッシュアウトビィフェイビア(15)に関連した少なくとも2つの変数の関数として、時間と共に変化する。各ピクセルまたはボックセルを有する演算結果に基いてキャリブレーションマップを作成(20)する。このピクセル、またはボックセルは、ウォッシュアウトビィフェイビア(19)を表示する色相を表わすと共に、ウォッシュインビィフェイビア(16)を表示する色強度を表わしている。満足できるマップが得られた場合には、収集したデータをこのマップを基準として処理して、色相および色強度と相関性を有する各空間ユニットを保有した予じめ選ばれた場所のイメージを得る。ソフトウエアおよびデータ処理システムを設けて、このキャリブレーションマップを生成する。このキャリブレーションマップおよび予じめ選ばれた場所のイメージは、また、新規な手段である。
Description
【発明の詳細な説明】
流体が通過するシステムをモニタする装置発明の分野
本発明は、時間空間で、システムをモニタする装置および方法に関し、特に、
以下のような新規な装置に関するものである。即ち、ユニークなMRIマシーン
や、かんがい(灌漑)システムの効率をテストする新規なかんがい装置や、暖房
および冷房システムの効率を決定する新規なテスト装置で、流体が通過するシス
テムをテストまたは制御する装置であり、ここで、システムの流体は、部分的に
消費するか、または再生を必要としている。従来例の説明
現在、流体が通過するシステムをモニタしたり、テストしたり、測定する種々
の装置が知られている。また、この流体中の物質の一部分は、このシステムを横
切る時に消費したり、再生を必要としたりする。例えば、今日、MRIマシーン
を用いて、トレーサ造影剤を注入したり、注入しないでイメージを生成している
。慣例上、このMRIマシーンを制御して、個別の時間間隔で、一連のイメージ
を採取しており、次に、これらイメージを動的に分析して、出力を得ている。例
えば、胸部腫瘍におけるコントラスト(造影剤)強調による動的検査により、信
号強度における変化率は、胸部塊りの識別用の重要なパラメータであり、これに
よって薬物動態学が発展している。しかし乍ら、腫瘍の不均一性の結果として、
コントラスト強調における時間変化の局部的な大きな変動が存在している。その
結果として、記録および分析ステップの両者における高い空間解像度を維持する
ことは、極めて重要なことである。胸部の標準的な医学的なMRIでは、高い空
間解像度を達成すると共に、高い時間解像度を維持することは、困難である。以
前から実行されてきた動的検査の大部分においては、この強調は、高い時間解像
度(空間解像度を犠牲にして)によるものであり、これは細胞内空間における平
衡をモニタすると共に、組織の細胞外空間に、初期に分散するものであった。従
って、標準的なMRIマシーンでは、出力結果が、時として、想像外のものとな
っ
てしまう。前述したことは、他のシステムの特性でもある。これら他のシステム
中では、流体が通過するか、または、この流体の成分が、一部分消費するか、ま
たは、再生を要求するようになり、例えば、かんがいシステム、暖房および冷房
システム等が相当する。発明の要旨
従って、本発明の目的は、流体が通過する、時間空間的にシステムをモニタす
る装置、またはマシーンおよびそれの方法を提供するものであり、これらによっ
て、システム偏差またはシステム効率に関連した、更に相像可能な結果が得られ
る。
また、本発明は、時間空間におけるシステムをモニタする装置に関する。この
システムとしては、物理的、化学的、生物学的、生理学的、環境的、医学的、ま
たは、他のシステムが部分的、または全体的に考案でき、このシステムは、所定
方法において、時間空間的に徐々に変化している。本発明の装置は、1次、2次
、3次またはそれ以上の高次元を基準にして機能できるものである。この装置に
よって選択される空間解像度のタイプや範囲、時刻数、およびその時間間隔は、
このシステムに依存するものであると共に、2つの時刻に対する低い限度値と共
に変化することができる。例えば、放射線検査の時間依存データの処理に利用で
き、例えば、MRI、超音波ホログラフィ、X線断層診断、従来のX線または核
医学診断、予後、および腫瘍の治療や、更に、他の病理学的異常診断に利用でき
る。また、用水かんがいの環境データのモニタおよびコントロールにも利用でき
る。また、データを分析して、パイプ内の漏洩エリアの決定が行なえる。更にま
た、食物、化粧や他の産業で得られるデータを分析することもでき、これらデー
タには混合物および溶液が包含されており、それらの均一性を決定できる。また
、暖房および/または冷房システムの効率を評価できる。
新規なアプローチを駆使して本発明による処理方法において、時間と共に、空
間に亘って徐々に変化する現象には多数の現象が存在しており、このことを、本
明細書では、ウォッシュイン(wash−in)およびウォッシュアウト
(wach−out)ビィフェイビア(振舞)と称するものとする。これらウォ
ッシュインおよびウォッシュアウトの用語は、一方向に変化すること(ウォッシ
ュイン)および逆方向に変化すること(ウォッシュアウト)をシンボル的に記述
したものであり、これらは、実際に逆のものでないが、変化を伴うあらゆる通路
である。特に、流体または流体成分が消費するか、または再生要求が生じるシス
テムにおける流体の流れは、本発明においては、ウォッシュインおよびウォッシ
ュアウトと記述してある。
あらゆるウォッシュイン/ウォッシュアウト状況の下では、“n”が1からあ
らゆる整数2,3,4等に変化する場合には、n個の時刻を基準にして、n個の
ウォッシュアウトパターンを記述でき、“m”が2から、プロセスの時間変化に
おける特別な時刻のあらゆる整数値に変化する場合にも記述できる。このウォッ
シュアウトの定義は、厳密なものでなく、ウォッシュインは、ウォッシュアウト
にもなれると共に、逆にもなることが可能である。
各種のシステムに対して、本発明による装置によれば、このシステムの時刻お
よび他の最適なパラメータを設定する手段によって、このシステムをモニタした
り、コントロールしたり、調整したりする手段が得られる。このパラメータ等の
設定には、物理的モデルに基いた新規なキャリブレーションマップが利用され、
このマップによって、近似な手法または正確な手法で、時間を伴う変化について
記述する。また、これらキャリブレーションマップによって、この装置製品の一
つとして得られた最終色相/色強度を、定量的に解釈することもできる。
この新規な装置の1つの特定な利用法としては、ガンの特別な診断を行なう製
品を得るために、造影剤強調されたMRIデータ用の装置が存在する。造影剤投
与の開始時間は、時刻t0であり、続く、2つの造影剤時刻t1とt2とを利用
する。これら造影剤時刻は、造影剤(コントラスト)強調の運動のモデルに基い
てキャリブレーションマップを作成することによって選択される。この造影剤強
調によって、ウォッシュイン/ウォッシュアウトレートを2つの病理学的パラメ
ータに関連付けている。即ち、微小血管透過率×表面積(短かく、微小血管透過
率と称し、文字Kで表わす)、およびνで表わされた細胞外ボリュームの有理数
である。このキャリブレーションマップは、この装置によって形成される。図面の簡単な説明
第1図は、時間空間において、システムをモニタするための、本発明による新
規な装置のブロックダイヤグラム;
第2図は、データ収集用パラメータを設定するための、第1図の装置の選択手
段の詳細なブロックダイヤグラム;
第3図は、第1図の装置の選択手段の着色機能Cを、詳細に表現するブロック
ダイヤグラム;
第4a図および第4b図は、第1図の装置の選択手段による、データ収集用の
パラメータ設定を説明するフローチャート;
第5a図および第5b図は、MRIイメージ収集用の新規なMRI装置として
使用する新規な装置の選択手段の選択を説明するフローチャート;
第6図は、第1図装置における、システムに関するデータ収集の制御および実
行する装置の制御/実行手段のブロックダイヤグラム;
第7図は、上記装置をMRIに適用した時のブロックダイヤグラム、および、
被検体に関するMRIデータ収集を制御/実行する装置の制御/実行手段の詳細
を示すブロックダイヤグラム;
第8図は、第1図装置における、収集したデータを処理する処理手段の詳細を
表わすブロックダイヤグラム;
第9図は、第1図装置における、二次元で収集したデータを処理する処理手段
の詳細を表わすフローチャート;
第10図は、第1図の装置における、MRI用に、被検体から収集したイメー
ジを処理する処理手段の詳細を示すフローチャート;
第11図は、第1図の装置における、処理したデータを分析する分析手段を詳
細に表わすブロックダイヤグラム;
第12図は、第1図の装置における、3TPイメージを分析するMRIに使用
される分析手段を詳細に示すブロックダイヤグラム;
第13図は、3つの時刻t0、t1、t2およびデータ値I(t0)、I(t
1)、I(t2)に対する、
ウォッシュアウト/スローウォッシュインおよびスローウォッシュアウト/フ
ァーストウォッシュインのパターンを表わすグラフ;
第14図は、第13図と同様に、モデレートウォッシュアウト/スローウォッ
シュインおよびモデレートウォッシュアウト/ファーストウォッシュインのパタ
ーンを表わすグラフ;
第15図は、第13図と同様に、ファーストウォッシュアウト/スローウォッ
シュインおよびファーストウォッシュアウト/ファーストウォッシュインのパタ
ーンを表わすグラフ;
第16図は、MRI用の新規な装置に利用される、代表的なキャリブレーショ
ンマップ(較正図)を、表わす線図。好適実施例の詳細な説明
第1図には、本発明を具現化したモニタ装置のブロックダイヤグラムが図示さ
れており、このモニタ装置によって、システムを時間空間でモニタする。この装
置には、選択手段1が設けられており、この選択手段1によって、データ収集の
ための時刻を設定し、データ収集用に利用されるこの装置の各部におけるパラメ
ータを設定し、更に、処理したデータの分析用の着色(colorized)済
みキャリブレーションマップ(較正図)を処理する。これら処理データは、独特
のウォッシュアウト/ウォッシュイン ビフェイビア(振舞)に対するこのシス
テムの変数に関連しており、これらによって色相および色強度を利用して、上述
したビフェイビアをコーデング(符号化する)。この選択手段を記憶手段2に接
続する。この記憶手段2には、選ばれた回数、パラメータ、およびキャリブレー
ションマップが記憶されている。この記憶手段2を、制御/実行手段3に接続す
る。この制御/実行手段3は、選択手段1によって決定されたデータ収集の回数
およびパラメータを制御すると共に、このデータ収集を実行する。このデータ収
集実行手段3は、既知なもので、この装置で利用される。
また、制御/実行手段3を、記憶手段4に接続し、この記憶手段4には、時間
空間で収集したデータが記憶されている。この記憶手段4を、処理手段5に接続
し、この処理手段5によって、新規でユニークなウォッシュアウト/ウォッシュ
インスキームに従って、これら記憶/収集データを処理する。このスキームによ
って、色相および色強度が利用される。また、このスキームは、この処理手段5
にプログラムされている。また、この処理手段5を、記憶手段2にも接続して、
1で設定した、その入力パラメータおよび値の一部として受信する。この処理手
段5を、これら処理データをストアする記憶手段6に接続する。この記憶手段6
を、処理データを分析する分析手段7に接続する。この分析手段7を、また、記
憶手段2に接続して、ストアされているキャリブレーションマップに基いて、処
理データを分析する。
これら全部の記憶手段、一部の記憶手段、または、全くこれら記憶手段を用い
ないで、これらすべての手段を、順次作動されることが可能となる。記憶手段の
代わり、ブロック1〜3、ブロック3〜5、またはブロック5〜7間に、ダイレ
クト出力−入力リンクを設けることもできる。この装置の各部は、全く同時に機
能する必要もないし、同一位置において機能する必要もない。また、第2図には
、第1図のブロック1を示された、選択手段の詳細なブロックダイヤグラムが示
されている。この選択手段の機能は、データ収集の時刻、およびデータ収集のパ
ラメータを選択するためのものであり、且つ、新規なキャリブレーションマップ
(較正図)を生成する機能である。このマップは、モニタすべき特定のシステム
の変数に対して、色相/色強度でコーディングしたウォッシュアウト/ウォッシ
ュイン特性に関連している。
このプログラムの入力としては、10、11、12および13が存在し、これ
らには、以下のものが包含されている。即ち、モニタ中のシステムの変数に対す
る最小値および最大値(ブロック10);データ収集用に用いられる一定パラメ
ータの入力(ブロック11);可能できるデータ収集用のパラメータ(ブロック
12);および、3の時刻である。これら時刻は、繰返し手順の開始点として、
このシステムの一般的な知識から直感的想像として、当初より選択されている(
ブロック13)。ブロック10の入力によって、このシステムにおいて、これら
変数によって、規定されたシステムスペースをブロック14中のグリッドに分割
することができる。1個の変数に対しては、各グリッドポイントは、単位長さを
有する。2個の変数に対しては、各グリッドポイントによってピクセルを規定す
る。3個の変数に対しては、各グリッドポイントは、ボリューム(ボックセル)
を規定する。ブロック14で発生されたグリッドおよびブロック11、12、1
3の入力によって、ブロック15において、各グリッドポイントに対して、パラ
メータに対する値が決定されるように作用し、このパラメータは、予じめ選ばれ
た回数I(t0)、I(t1)、およびI(t2)のそれぞれで測定される。こ
の決定、即ち演算では、モニタ中の特定のシステム特有の方程式が利用され、こ
の式によって、このシステムの変数の各組に対して、測定すべきパラメータの値
における時間変化を、正確または実質的に概算することができる。このような方
程式は、特定のシステムに対する分野では周知である。ブロック15において演
算されたI(t0)とI(t1)との値を利用して、ブロック16において、
強度関数を決定、即ち演算する。この強度関数は、ウォッシュインの初期レート
のウォッシュイン特性を表わす。次に、ブロック17において、従来のループに
よって、最大強度関数を有するグリッドポイントを決定すると共に、次に、これ
を最大強度としてブロック18に出力する。ブロック18において、残りのグリ
ッドポイントにおける他の強度関数の全部を、この最大強度を参照し乍ら正規化
する。次に、ブロック19において、この装置によって、各グリッドポイントを
、第3図に示したプログラムに基いて着色する。第3図において、ウォッシュア
ウト/色相のパターンを決定する関数Cを、各グリッドポイントに対して、I(
t1)およびI(t2)に関して、ブロック22と23とにおいて、演算、即ち
、
トパターン/色相を選択する。
第13図、第14図および第15図は、色相でコーディングされたウォッシュ
アウトパターンを選択する原理および、色の強度でコーディングされた初期レー
ト(見掛け上の初期レート)におけるウォッシュを選択する原理を、系統的に説
明する。第1のパターン(第13図)は、I(t1)<I(t2)によって規定
されたスローウォッシュアウトパターンであり、このパターンは、
ンを、赤色でコーディング(符号化)する。(これは、ウォッシュインの見掛け上の初期レートの測定値である)が、スロー
ウォッシュアウトパターンに対して高い値を有する場合には、この赤色は、ファ
ーストウォッシュイン(第13図)を反映して明るくなる。この強度関数が、ス
ローウォッシュアウトパターンに対して、低い値を有する場合には、この赤色は
、スローウォッシュイン(第13図)を反映して、暗くなる。
ォッシュアウトパターン(第14図)であり、
のパターンを緑色でコーディングする。上述の赤色の場合のように、この強度関
数が、このモデレートパターンに対して、高い値を有する場合に、この緑色は、
明るく(第14図)なる。しかし乍ら、この強度関数が低い値を有する場合には
、この緑色は暗くなる(第14図)、また、第3パターン(第15図)は、
I(t1)>I(t2)によって規定されるファーストウォッシュアウトパター
ば、このパターンを青色でコーディングする。再度、この強度関数が高い場合に
、即ち、ウォッシュイン見掛けの初期レートが速い場合には、この青色は、明る
くなる(第15図)。しかし乍ら、この強度関数が低い場合には、この青色は暗
くなる(第15図)。その結果、色相によってコーディングされたウォッシュア
ウトの各パターンに対して、ウォッシュインレートを規定することができ、この
レートは、色強度を規定する強度関数に関連するものである。異なったウォッシ
ュインレート間の分離は、選定した色強度の範囲に依存するものである。
再び、第2図に戻り、ブロック20では、選択されたt0、t1、t2および
選択されたシステムパラメータに対する最終出力において、この装置によって、
色相および色強度が各グリッドポイントに割当てられる。この各グリッドポイン
トによって、このシステムの変数の値を規定する。これら着色されると共に、強
度正規化されたグリッドポイントを、集合的に、“キャリブレーションマップ”
と称する。後述するように、選択されたt0、t1、t2および選択されたシス
テムパラメータに対する合成キャリブレーションマップが満足できるものであれ
ば、このプログラムは終了し、更に、この出力をブロック2(第1図)中のスト
レージに送信するか、またはブロック3(第1図)に直接送信する。このキャリ
ブレーションマップが満足できない場合には、この装置は、例えば、t1とt2
とを増大させることによって、3つの時刻の適当な調整を行なうと共に、ブロッ
ク13に入力する。また、システムのパラメータに対して新しい値をインクレメ
ントするか、および/または測定に対して新しい値(予じめ選択して)をインク
レメントして、更に、ブロック12に入力することも可能である。また、これら
時刻およびパラメータの両者を変化させることもできる。ブロック10および1
1の元の入力を利用し乍ら、このプログラムにおける各ステップを繰返えすと共
に、ブロック10〜20から実行する。この巡回(第2図中のブロック21)は
、予じめ選択された回数およびパラメータの一組に対して、満足なキャリブレー
ションマップが得られるまで、繰返えすことができる。
ブロック16(第2図)の強度関数の定義およびブロック22と23(第3図
)のウォッシュアウト/色相関数のパターンの定義において、I(t1)>I(
t0)であるものと仮定している。I(t1)が負であるが、|I(t1)|の
絶対値がI(t0)より大きい場合には、これら定義はこれら絶対値に対して支
持される。ブロック23(第3図)における着色関数に対する選択は、C<−0
.1、−0.1≦C<0.1、およびC≧0.1の特定な例に限定されるもので
なく、他の有理数(例えば、0.05または0.2)を利用して、このシステム
に依存して、Cを規定することが可能である。
第4図には、データ収集用のパラメータの設定およびキャリブレーションマッ
プの生成のフローチャート(ステップまたはブロック)が図示されている。この
フローチャートは、モニタされたパラメータ用に書かれたもので、このパラメー
タは、このシステムの2つの変数(文字“K”および“ν”で割当てられている
)の関数として、時間と共に変化する。Kとνとの二次元グリッドにおける各グ
リッドポイントに対して、Kの0.01ユニットおよびνの0.01ユニットの
次
元のピクセルが、ステップ、またはブロック38、40、53、55で規定され
ている。このプログラムは、ブロック30から開始し、時刻t0、t1、t2;
システムおよび測定パラメータ;ならびにそれらの最小値および最大値間のKの
範囲およびνの範囲の入力が、ブロック31で得られる。このプログラムは、ブ
ロック32において、ピクセル(Kmin、νmin)から開始して、モニタ中
のシステムに相関している近似式または正確な式を利用し、ブロック33でI
(t0)、I(t1)、I(t2)を演算する。この式は、既知なように、時間
I(t)でモニタしているパラメータが、どのように、値Kおよびν、ならびに
他のシステムパラメータに依存するかを予測するものである。これら演算した、
即ち決定したI(t1)およびI(t0)を用いて、ブロック34で示したよう
に、各ピクセル強度(K、ν)に対して演算する。これらI(t1)およびI
(t0)は、ウォッシュイン初期レートを表わしている。次に、このプログラム
では、ピクセルが最大強度を有すかどうか(ブロック35〜40)を探索すると
共に、これをすべてのピクセルに対して、ブロック33に戻るループモードで進
める。また、再度、ステップ34からブロック40まで進み、これら処理は、最
大値Kおよび最大値νを有するピクセルに達するまで行なう。このループ中にお
いて、最大強度を有するピクセルが識別されると共に、すべてのピクセル(Kν
)に対して、強度を演算する。ここで、ピクセル(Kmin、νmin)ブロッ
ク43から開始して、各ピクセルに対して、正規化した強度を演算し、ブロック
44で、この最大強度に関連して正規化する。最大強度を有するピクセルに、強
度Nに対する最大値を割当てる。このNとしては、システムの要求に応じて、1
、2、3または、例えば、8、64、256(コンピュータ数字)等の他の数を
使用することが可能となる。次に、ピクセル(Kmin、νmin)からスター
トして、各ピクセルに対して、ウォッシュアウトパターンを演算し、この演算は
、ピクセル(Kmax、νmax)に到達するまで実行される。また、ブロック
45〜54までに図示したように、色相で、各パターンをコーディングする。こ
こで、すべてのピクセルは、色相および正規化された色強度を有するようになる
。このことによって、出力において、選択したt0、t1、t2および、システ
ムと測定パラメータに対して、ブロック56において、K、νのキャリブレーシ
ョ
ンマップが生成される。ここで、このキャリブレーションマップが満足できない
場合には、例えば、過度に、1つの色相に傾斜する場合、新しい時刻、新しいシ
ステム又は測定パラメータ値、また、これらすべてが一方向に調整されて、この
キャリブレーションマップを補正すると共に、更に、このマップを満足できるよ
うに、色分布の基準からバランスさせる。ここで、これら新しい入力を利用して
、満足できるキャリブレーションマップが得られるまで、このフローチャートに
おける全ステップを実行する。このプログラムによって、選択された時刻および
システムパラメータが設定される。また、何がこのような満足できるキャリブレ
ーションマップかは、このシステムに依存すると共に、当業者にとっては明らか
なものである。大部分のシステムにおいては、満足できるマップとは、ピクセル
の1/3を赤色、1/3を緑色、および1/3を青色を有するものである。
第5図には、トレーサ変調型MRI、別称“コントラスト強調型MRI用のパ
ラメータを設定するためのフローチャートの特別な例が図示されている。MRI
信号は、モニター中のパラメータであり、このパラメータは、別名“造影剤”と
して知られているトレーサを投与した結果として、時間と共に変化している。ス
テップ6における入力パラメータには、3つの時刻t0、t1、t2が包含され
ている。これら3つの時刻は、初期値として、ステップ87において、経験によ
って得られ、これら時刻は、最適の3つの時間が得られるまで、巡回処理される
。他の入力としては、トレーサ線量およびMRIパラメータであり、これらによ
って、MRI信号を、何如にして記録するかを規定する。これらトレーサ線量お
よびMRIパラメータの両者を一定値とすることもでき、また、ステップ87に
おいて、巡回処理によって最適化することもできる。また、この入力には、薬物
動態学パラメータが包まれており、これらパラメータによって、血液中のトレー
サの時間変化が規定される。また、この入力には、2つの変数K、およびν用の
最大/最小値が含まれており、これら値によって、このシステムの病理形態学、
即ち、被検体を規定するものである。また、変数Kによって、微小血管透過率を
規定するものであり、この透過率により、トレーサを漏出させるための血管の容
量を概算する。また、変数νによって、細胞外の体積の有理数を規定し、これに
よって、組織中の自由空間の量を概算する。このフローチャート内のステップ6
2
〜85は、第4図のステップ32〜54に追従する。このフローチャートにおい
て、最大強度を、ステップ74に割当てて、256の値を有するようにする。ス
テップ86の出力は、2つの変数Kとνとのキャリブレーションマップから構成
される。これら変数は、時刻と他の入力との特定の組合せに対して、Kmin、
νminから、Kmax、νmaxまでの間の変数である。特定のKとνとの値
を有するこのマップにおける各ピクセルは、色相と色強度とを有する。満足可能
なキャリブレーションマップは、色、または色と色強度との或る分布に達するこ
とによって規定される。例えば、満足可能なマップとしては、K−ν平面を分割
するマップ、または、これら3色間のボリュームを、ほぼ均等の3つの領域に分
割するマップとすることができる。換言すれば、このキャリブレーションマップ
におけるピクセルの1/3が赤、1/3が緑、および1/3が青である。
第16図には、本発明による、代表的なキャリブレーションマップが図示され
ている。このマップは、変数、微小血管透過率Kおよび細胞外ボリュームνの有
理数に対する、公知であるコントラスト強調式に基いて生成されたものである。
このマップは、3個、またはそれ以上の選ばれた時刻に対する予期されたパター
ン(例えば、色および色強度)として構成されている。更に、具体的には、第1
6図には、2次元図面中に、3次元表示したものが利用されている。第16図は
、グラディエントエコーおよび0.08mmol/kgのトレーサ線量を駆使し
て、時刻t0=0、t1=4、t2=12min.で、人体に対する時刻を表わ
している。これら3つの時刻は、例えば、繊維腺腫と悪性腫瘍とを区別するため
に選択されている。これら等曲線は、各パターン中の同一強度、例えば、ウォッ
シュインの同じ初期レートの領域を表わす。1つの次元は、関心値(例えば、0
.00min-1から0.3min-1)の間の微小血管透過率Kである。第2の次
元は、.1〜1間で変化する細胞外ボリュームνの有理数で、第3の次元は、正
規化された強度であり、これは、実際には、各色の強度(例えば、0〜256強
度内の何れかの値である)。このキャリブレーションマップによって、最適なプ
リセット時刻t0、t1、t2ならびに例えば線量等の他のパラメータを決定す
るように作用する。また、他の異なるシステムに対しては、他の異なる最適な時
刻を選ぶことができる。また、このキャリブレーションマップによって、この装
置の
処理手段の出力を解釈するように作用する。この装置としては、後述するように
、MRIの特定例として、3TPイメージがある。また、これら3つの時刻を、
互いに近接するように選択した場合には、このキャリブレーションマップによっ
て、スローウォッシュアウトビフェイビアのみが表わされる。即ち、上述した例
では、赤色パターンが支配的である。他方、最後の時刻を、かなり遅れて選んだ
場合には、このキャリブレーションマップは、ファーストウォッシュアウト、即
ち、青によって支配される。ある特定システムに対する好適な3つの時刻は、多
く表わされてる方法において、3色全部が分布するような値を選ぶ、即ち、キャ
リブレーションマップでは、この領域の1/3が、各色によって占有されるよう
になる。
第5図に示したフローチャートに類似したフローチャートが、他の特定のシス
テムに対して存在する。最終出力において、t0、t1、t2および他の入力の
最適な組合せに対する変数の満足できるキャリブレーションマップが、常時得ら
れる。
時刻およびパラメータが、ブロック1(第1図)において設定されると共に、
制御/実行手段3によって利用されることによって、データ収集を制御および実
行する(第1図)。また、第6図には、データ収集の制御/実行のための詳細な
ブロックダイヤグラムが表われている。ブロック90および91の入力が、スト
レージ2(第1図)から直接得られるか、また、ブロック1(第1図)から直接
得られる。ブロック92、95、および97における測定が、各システムにおけ
る特定の手段によって実行される。このような手段は、既知なものである。トレ
ーサの投与の回数、および測定の回数を制御することによって、入力のt0、t
1、t2が、正確に制御されるようになる。このシステム中へのブロック94で
のトレーサの注入または投与は、あらゆる既知な手法によって実行できる。トレ
ーサ投与のタイミングは、時刻t0で開始するように固定されており、通常、こ
のt0に近い時刻で終了することが望ましいが、時刻t1以前にする必要は無い
。ブロック92、95、97で収集したデータを処理手段5(第1図)に、ブロ
ック3(第1図)から直接、またはストレージ4(第1図)から転送する。
第7図には、データ収集を制御/実行する制御/実行手段のブロックダイヤグ
ラムの特別な例が示されており、この手段は、変形したMRI装置の一部分また
は、トレーサ変調型MRI用のマシーンとして作用する。第7図のブロックダイ
ヤグラムに示した制御/実行手段は、第1図のブロック1における選択手段によ
って設定された時刻t0、t1、t2をブロック120の入力として受信する。
これら時刻t0、t1、t2は、第4図のフローチャートにおいて、この特別な
例に対して、詳細されている。他の入力は、MRIパラメータに関連すると共に
、トレーサの線量や、このトレーサの薬物動態的パラメータに関連しており、こ
のトレーサを、被検体の血液中に注入する。これらMRIパラメータおよびトレ
ーサの線量を、第1図のブロック1の選択手段によって設定すると共に、これら
MRIパラメータおよびトレーサ線量について、第4図のフローチャート中でト
レーサ変調型MRIについて詳細に説明している。次に、第7図のブロック12
1において、装置は、このシステム中の規定された領域、または規定されたボリ
ュームのイメージ、即ち、人体を、既知手段によって記録する。記録用パラメー
タは、第1図における選択手段1によって設定されると共に、第7図のブロック
12に入力されるパラメータである。次に、このイメージをブロック122にス
トアすると共に、別名、造影剤と称されるトレーサを、既知の手法によって、ブ
ロック123において、人体中に、時刻t0で、投与する。この投与は、t0に
おいて開始するようにタイミング調整され、この投与期間は、好適には(しかし
、必然的でなく)、時刻t0に近接すると共に、時間t1における記録動作の前
に終了する。トレーサ投与の後、この装置は、時刻t1において、ブロック12
4において、同一領域またはボリュームのイメージを記録する。このイメージは
、ブロック121における同一MRIパラメータを利用して、同一人体において
、このブロック121において、記録されたイメージのようなものである。この
イメージを、ブロック125においてストアする。次に、時刻t2において、こ
の装置は、ブロック121におけるような同一のMRIパラメータを利用し乍ら
、同一人体中の同一領域、または同一ボリュームの他のイメージを記録し、次に
、このイメージを、ブロック127のストレージにストアする。
また、第8図は、第1図のブロック5に示した処理手段の更に、詳細なブロッ
クダイヤグラムを表わす。第8図のブロック100で示した入力は、第1図のブ
ロック1でセットすると共に、第1図のブロック3で用いた時刻t0、t1、t
2である。第8図のブロック101に示した他の入力には、第1図のブロック3
で収集したデータが包含されている。これらデータを、第1図のブロック3から
、または第1図のブロック4のストレージから直接、転送することができる。各
空間ユニット(単位)に対して、第8図のブロック101におけるデータを、3
つの異なった時間で得られた3つのデータ値によって表わす。まず、各空間ユニ
ットに対する第1データ値を、I(t0)と称し、このデータ値は、トレーサの
投与の前に得られる。トレーサおよび/または第3を、時刻t0に投入する。従
って、この第1データ値を、時刻t0以前であるが、このt0に可能な限り近接
した時刻において測定する。各空間ユニットに対する第2データ値が、時刻t1
で得られ、これをI(t1)と称する。各空間ユニットに対して、第3データ値
が、時刻t2で得られると共に、このデータ値をI(t2)と称す。第8図のブ
ロック101におけるもう1つの入力は、最大強度である。この最大強度は、第
2図のブロック20で示したような選択手段の出力の一部である。
これらデータI(t0)、I(t1)および時刻t0、t1から、次に、正規
化された強度が、各空間ユニットに対して、ブロック102で決定されている。
この正規化された強度は、以下の方程式によって与えられる:
ここで、I(t0)、I(t1)および最大強度が、ブロック101に入力され
ている。“N”は整数であり、例えば、1、2、3または8、64、256(コ
ンピータ数字)とすることができる。システムの同一モニタ動作上では、第8図
のブロック102におけるNは、第4図のブロック44におけるNと等しいもの
である。次に、ブロック104において、この装置によって、第3図に示すプロ
グラムに従って、各空間ユニットを着色する。また、ブロック106の最終出力
は、色相および色強度で割当てられた各空間値を有するようになる。色相は、ウ
ォッシュアウトパターンを表わすと共に、色の強度は、ウォッシュインの初期レ
ートを表わす。ブロック106における着色された出力を、第1図のストレージ
6に送給するか、または、第1図のブロック7における分析手段へ直接送給する
。第8図のブロック106における出力中の、各空間ユニットでの各色および色
強
度に対して、キャリブレーションマップ中の少なくとも1個のグリッドポイント
、または少なくとも1つの場所における同一色および同一色強度が存在する。こ
のキャリブレーションマップには、このシステムの変数の規定値が設けられてい
る。従って、処理手段5によって得られた、各空間ユニットにおける、色/色強
度を、このキャリブレーションマップで決定した変数の規定値に関連付ることが
できる。 第1図に示した装置は、正規化された強度と一緒に機能する。この正
規化は、すでに詳述したように、キャリブレーションマップを得るためのプロセ
スにおいて、第1図のブロック1における選択手段によって実行されるものであ
る。この選択手段によって、最大強度が規定されると共に、この最大強度の値を
利用して、この最大強度に対して測定したすべての強度を正規化する。この代り
に、好適なものではないが、最大強度を参照し乍ら選択手段によって実行した正
規化を、選択手段および処理手段によって独立して最大強度を選択することによ
り、この処理手段によって実行した正規化を分離することもできる。しかし乍ら
、このことによって、第8図のブロック106に示すと共に、第9図のブロック
126、および第10図のブロック166に示したデータ処理の最終出力と、キ
ャリブレーションマップとの間の相関性が弱められてしまう。
第9図には、収集したデータを処理する装置のステップまたはブロックのフロ
ーチャートが示されている。このフローチャートは、2次元で記憶したデータを
取扱っているので、各データポイントはピクセルである。第9図における第1ス
テップ110は開始である。このステップに続いて、ステップ111の入力とな
る。この入力は、第1図のブロック1における選択手段によってセットされた選
ばれた時刻t0、t1、t2から成っており、これら時刻は、第1図のブロック
3における制御/実行手段によって利用されている。空間ユニット(単位)“n
”および“m”によって、グリッド中のピクセルを規定する。第1ピクセルに対
して、n=1およびm=1で、従って、nは1からnまで進み、mは1からmま
で、1のステップで進む。もう1つの入力は、各ピクセルの収集したデータI(
t0)、I(t1)およびI(t2)である。この入力は、第1図のブロック3
における制御/実行手段、または第1図のブロック4のストレージより直接、得
ることができる。この入力には、また、最大強度が含まれており、この最大強度
は、
第2図のブロック20に示した選択手段の出力または、第4図のフローチャート
のステップ56で得られる。次に、第9図のステップ112と113とにおいて
、この装置によって、第1ピクセルn=m=1が選択されると共に、ステップ1
14において、このピクセル中の正規化された強度を決定する。この強度
の最大強度を参考にした正規化によって規定される。ここで前述したようにN=
整数≧1である。この正規化された強度は、ウォッシュインビィフェイバに対す
る初期レートの測定値である。ステップ114のNは、システムの同じモニタリ
ング動作中では、第4図におけるステップ44のNと等しいものである。次に、
このピクセル(n=m=1)を、ステップ115〜120において、第3図のブ
ロックダイヤグラムに従った色関数Cおよび第4図のステップ45〜50に従っ
て着色する。このことによって、このピクセルのウォッシュアウトパターン/色
相を決定する。可能なパターン(3つのパターン)のいずれも発生しない場合に
は、例えば、I(t1)=0の場合には、このピクセルはステップ121で黒に
色付けされる。ステップ122、123、124、125では、次のピクセルが
選ばれると共に、ステップ120まで続行するステップ114へのループによっ
て、この次のピクセルに対して、正規化された強度およびパターン/色相を決定
する。このループは、すべてのピクセル(n×m)に対して、繰返えされる。第
9図のステップ126の出力において、各ピクセルは、色によってコーディング
されたウォッシュアウトパターンおよび、色強度によってコーディングされたウ
ォッシュイン初期レートを有する。この出力は、ステップ127に進んで、この
第9図のフローチャートを終了する。
第10図には、トレーサ変調型MRIにおいて収集したデータを処理する装置
のフローチャートの特定の例を示す。このフローチャートは、ステップ150で
スタートする。次のステップ151では、選択した時刻t0、t1、t2の入力
が行われる。これら時刻は、第5図のフローチャートで説明した装置におけるト
レーサ変調型MRI用に示した、この装置の選択手段によって設定される。また
このステップは、第5図の出力ステップ86の一部分である。これら3つの時刻
は、また、第10図のステップ151における人体の同一モニタリング動作にお
けるデータ収集において、制御/実行手段によって利用される。また、最大強度
が、第4図の出力ステップ86から得られると共に、このシステムの同じモニタ
リング動作、即ち、人体から得られる。また、この入力には、第7図のトーサ変
調型MRIで示した制御/実行手段によって収集されたデータが包含されている
。これらデータがイメージとして記録される。同一領域、またはボリュームの3
つの記録されたイメージ、即ち、3組の記録イメージが存在している。第1のイ
メージ、またはイメージの1組が、時刻t1で記録されると共に、第3のイメー
ジ、または、1組のイメージが時刻t2で記録される。このイメージにおける各
ピクセルまたはボックセルは、MRI信号強度を有し、この信号強度は、トレー
サの投与後、時間と共に変化する。トレーサ投与以前であるが、この投与時間に
近接した時間に記録した第1イメージにおいて、この強度を、Iimage1(n,m) と
称する。また、n=1およびm=1であるピクセルを、強度Iimage1(1,1) を有
する第1ピクセルと称する。n×m個のピクセルが存在し、ここでは、nは、1
からnまで進み、mは1からmまで進む。時刻t1において記録された第2イメ
ージにおける各ピクセル(n、m)における強度を、Iimage2(n,m) と称する。
同様に、時刻t2において記録した第3イメージの各ピクセルにおける強度を、
Iimage3(n,m) と称する。第10図におけるステップ152、153において、
n=1およびm=1から開始して、これらピクセルが割当てられる。また、第1
0のステップ154において、正規化された色強度は、ピクセル(n、m)に対
して、Iimage1(n,m) およびIimage2(n,m) におけるピクセル(n、m)の値か
ら、以下の式に従って決定される:
すべてのピクセルに対して、すべてのピクセルが処理されるまで、ステップ16
2、163、164および165中のループによって、正規化された強度が決定
される。
次に、ステップ155〜160において、各ピクセル(n、m)に対して、ウ
ォッシュアウトパターン/色が、値Iimage2(n,m) およびIimage3(n,m) から、
色関数Cを利用して決定される。この色関数Cは、この特定な例に対して、以下
のように規定される:
ならびに、第3図のブロック23において示したように、および第10図のブロ
ック155〜159において示したように、色が選択される。ステップ155〜
160までにおいて、着色されずに残っているピクセルは、ステップ161にお
いて、Iimage2(n,m) =0が黒に割当てられる場合である。着色ステップは、
ステップ162、163、164、165によってループに形成されて、すべて
のピクセルを包含する。ステップ166における出力は、n×mイメージを表わ
し、このイメージにおいて、各ピクセル(n、m)は、規定されたウォッシュア
ウトパターン/色相、および規定されたウォッシュインレート/色強度を有する
。この着色されたイメージは、3時刻イメージ、短縮して、3TPイメージと称
する。色相/色強度は、キャリブレーションマップに相関すると共に、微小血管
透過率Kおよび細胞外ボリュームνの有理数の値および、第5図のステップ86
の出力のキャリブレーションマップ中の被検体の2つの変数に照して、解釈され
る。
また、第11図には、第1図の分析手段7の構造を表わすブロックダイヤグラ
ムである。ブロック200における入力は、キャリブレーションマップから成り
、このキャリブレーションマップは、選択手段1によって得られると共に、第2
図のブロック20中の出力または、第4図のブロック56中の出力に含まれてい
る。第11図のブロック201の他の入力は、第9図のブロック126と、第8
図のブロック106に示した処理手段の出力である。これらブロック200中の
入力と、ブロック201中の入力とは、対象となるシステムの同一のモニタリン
グ動作から得られる。ブロック202の分析は、例えば、ヒストグラムを利用し
て、色の分布および色強度の分析から構成される。また、この分析は、ブロック
201の入力の各空間ユニットに対するキャリブレーションマップと、色/色強
度との間の相関性から成る。この相関性によって、ブロック201の入力におけ
る各空間ユニットに対するキャリブレーションマップの変数の値を概算する。最
終的に、ブロック203の装置によって、この分布分析およびキャリブレーショ
ンマ
ップ付きの相関性が出力される。
第12図には、トレーサ変調型MRIで得られた3TPイメージの分析用の手
段を包含した装置の一部分の特定例を示す。ブロック210の入力は、3TPイ
メージである。この3TPイメージのブロック212での分析は、色分布および
色強度分布の分析から成り、この分析としては、例えば、何個のピクセルを、或
る強度で赤に着色するかを決定すると共に、他の色に対して、同様の決定を行な
うかである。また、強度分布および色分布の独立した分析を行なうことができる
。ブロック211における装置の一部分によって、第5図のトレーサ変調型MR
Iに対して図示したように、選択手段によって得られるキャリブレーションマッ
プを入力する手段が得られる。このキャリブレーションマップは、同じt0、t
1、t2用のもので、および3TPイメージとして、他の割当てられたパラメー
タ用のものである。キャリブレーションマップの2つの変数Kおよびνに関連し
て、3TPイメージの分析が、第12図のブロック213に表わされている。こ
れにより、3TPイメージの各ピクセル中の色相/色強度を、キャリブレーショ
ンマップ中の色相/色強度によって決定された、薬物動態学パラメータ値、微小
血管透過率K、および細胞外ボリュームνの有理数に相関させる。従って、この
分析が、撮影された領域またはボリューム中の2つの薬物動態学変数の分布に照
らして実行される。最終的に、ブロック214において、この装置によって、ス
トアまたは出力中に、ディジタル信号をストアするか、または、モニタのような
ディスプレイデバイス上で表示するか、または、プリンタに送給して、1つまた
は、複数の3TPイメージのカラープリントを行なうと共に、対応する相関的な
キャリブレーションマップを得るようにする。
他の特定な例としては、かんがい(灌漑)システム用のコントロール/モニタ
装置がある。通常使われる最新の技術で、有効な手法で大規模領域を、かんがい
(用水)する技術の1つとして、ドリップイリゲータ(dripirrigat
or)によるものがある。
そのようなシステムを構築する場合には、以下のような、ニーズによって調整
可能なパラメータが存在する。即ち、パイプの寸法、滴下(ドリップ)孔のサイ
ズおよび長さ、およびかんがいの圧力およびタイミングのパラメータ。これらパ
ラメータの全体によって、単位面積当りの水の滴下速度が、決定され、本例では
、文字Kによって割当てられている。しかし乍ら、このかんがいの効率を決定す
るもう1つのパラメータは、本例において、文字νで割当てられている、地中に
おける見掛けの水分散定数である。この分散率、または定数は、地中の土の物理
的および化学的特性に依存するもので、この地中を、水が通過する。換言すれば
、例えば砂のような軽い土を保有する領域では、見掛けの分散定数は大きなもの
となり、他方、重い土を保有する領域では、この定数は小さなものとなる。従っ
て、この分散率は、かんがいすべきフィールドによって変化する。本発明の装置
によれば、Kおよびνを見積ることができ、これによって、かんがい効率を最適
化できる。
予備条件として、土の単位重量当りの水量を測定する必要がある。水定数を決
定する方法には、数種類の方法がある。一例としては、堀った、直後の土の量を
正確に測る。土を完全に乾燥させると共に、次に、再度、その重量を測定する。
この重量における損失は、このサンプルの水の重さに等価なものとなる。
フィールドのサイズおよび到達すべき精度に依存して変化する空間解像度を有
するサンプルを採用することができる。例えば、極めて大きなフィールド(数十
〜数百km2 )に対しては、このフィールドを1km2 単位に分割することが当
然のことである。従って、本発明の新規な装置(特に処理手段)によって構成さ
れたかんがいの最終イメージにおける各ピクセルによって、1km2 当りのビィ
フェイビアが反映される。土のサンプルは、この1km2 の単位面積中の中央、
または他の規定された位置から採取する必要がある。このサンプルのサイズを変
化させることは可能であるが、約1gより小さくすることが可能である。また、
このサンプルを採取する深さは、ニーズに従って変化させられる。例えば、かん
がいすべき植物の成長は、根のレベルの水の量に依存する場合には、このサンプ
ルを、このレベルから採取する必要がある。また、この装置を、3Dで利用する
ことができ、且つ、サンプルを同一エリアから異なった深さで採取できる。複数
のサンプルは、ほぼ同一場所(このサンプルのサイズは、全体の単位面積よりか
なり小さいものである)から採取すべきである。
本発明の装置によれば、以下の動作が行われる。テストされるエリアには、テ
スト準備ができた滴下システムが設けられると共に、サンプリングの位置が割当
てられている。このかんがいシステムの動作直前の時間において、これら割当て
られたすべての位置からサンプルが採取される。次に、時刻t0において、この
かんがいシステムの動作が、プリセット時間だけ開始し、時刻t1の前に終了す
る。この時刻は、キャリブレーションマップによって決定される。かんがい動作
が停止した後に、時刻t1において、各割当て位置から、測定用に、第2サンプ
ルが採取される。最終的に、プリセットされた時刻t2において、各割当て位置
から第3のサンプルが、測定用に採取される。次に、水の量がこれらサンプル中
で決定される。時刻t0、t1、およびt2において、各位置において、採用さ
れた3つのサンプル中の水分内容は、ウォッシュインレートおよびウォッシュア
ウトパターンに従って変化する。また、この水分内容は、本発明による新規な装
置および方法によって開発されたような色相/色強度コードによって特徴付けら
れている。ウォッシュインおよびウォッシュアウトビィフェイビアは、単位面積
当りの水滴下レート=Kおよび地中の、見掛け上の水分散定数=νに依存する。
同じνに対しては、初期レートは、Kと一緒に増大し、同一Kに対しては、この
初期レートは、νと一緒に増大する。このウォッシュアウトパターンは、Kおよ
びνにも依存する。例えばνがKより大きい場合には、ファーストウォッシュア
ウトパターン(青に割当てられた)が支配的になる。また、Kおよびνが同じ程
度の場合には、緑色のコーディングモデレートウォッシュアウトが支配的になる
。σがKより小さい場合には、スローウォッシュアウトパターン(赤色)が支配
的になる。
全位置(各位置は、ピクセルよって記述されている)上のK、νの分布は、こ
のキャリブレーションマップを参照し乍ら、これらピクセルの着色および色強度
(各々は、色相および色強度を有している)を相関させることによって決定され
る。
このキャリブレーションマップによって、時刻t0、t1、t2に対して、K
−ν平面上で、ウォッシュイン強度関数およびウォッシュアウトパターンが、以
下のように与えられる。即ち、時刻t1とt2とにおいて、累積された水分量の
各K、ν対に対する演算が、既知のモデルに基いて実行される。このKの範囲が
、
対応のかんがいシステムの最高レベルまで0から選ばれる一方、νの範囲が、0
から、純水の分散定数、又は、既知ならば、かんがい処理すべきフィールドにお
ける最大の水分散定数までから選ばれる。Kとνとの範囲以内において、最良の
分解能を得るために、時刻t0、t1、t2を以下のように選ぶ、即ち、K−ν
平面を、3つのウォッシュアウトパターン/色間で、3つのほぼ同一面積に分解
する。
これら測定が一旦行われると共に、本発明による新規な装置が、その初期機能
の下で実行されると、この装置を調整して、K(このKは、かんがいシステムに
依存するので、可変である)を以下の方法によって変化させることが可能となる
。即ち、ピクセルによって表わされた各規定領域におけるかんがいが最高効率で
行われるように変化させる。例えば、モデレートウォッシュアウトパターン(緑
色)は、所定期間において、一定の水分量を得るために好適なものである。Kを
増大させることによって、同じνに対して、青領域から緑領域まで移動できる。
最終調整を達成できるようにするため、Kを変化させ、次に、対象フィールド中
の位置および同じ3つの時刻で、この装置を作動させることができる。
かんがいの色/色強度コーディングされたマップの他の利用としては、植物の
種類を調整することによる植物プランの準備が存在する。即ち、土の種類および
かんがいシステムによって規定されるかんがいの数量に対する植物の密度を調整
することである。
また、本発明の新規な装置を利用することによって、空調プランをテストする
と共に変更するために利用でき、例えば、加熱または冷却、更には、両方の機能
に利用できる。以下に、加熱プロセスを制御することおよび/またはモニタリン
グするための新規な装置について詳述する。
複数の室または規定された複数空間において、家屋、工場、オフィスビル、シ
ョッピング街、または集合住宅を有する全体構造に対して建築した空調システム
(暖房、冷房、またはそれらの両方)に対しては、各規定のエリアを、効率的に
空調すると共に、その結果として、実物そっくりにすることを確認できるように
この空調システムを設計することが重要なことである。或るエリアを過剰に加熱
する一方、他のエリアを過剰に冷却することが可能となる。そのような構造体用
の新規な装置による調整は、単位面積当りの熱量および本例では、文字Kで割当
てられた単位時間当りの熱量を変更することによって実行できる。熱容量を決定
する他の変数としては、周囲環境への単位面積当りの熱伝導率がある。これは、
本例では、文字νで割当てられた隔離における不完全性によるものである。
この加熱に対する評価は、各室、または規定空間内のあらゆる位置に配置され
た熱電対または温度計を使用して温度を測定することによって行われる。各温度
計位置によって、対象システム(構造物)の2Dまたは3Dプランにおけるピク
セル位置が規定される。
このシステムがオフされている、t0の前の時刻において、すべて位置におけ
るすべての温度測定デバイスの読取りが行われ、温度T0が決定される。時刻t
0において、空調システムが、プリセット時間だけオンとなる。このプリセット
時間は、時刻t1の前で、近いものである。この時刻t1において、システムが
オフされてしまった後で、すべてのデバイスの2回目の読取りが行なわれて、温
度T1が決定される。次に、時刻t2で終了する第2プリセット時間の後に、第
3回目の読取りが行なわれて、各位置の温度T2が決定される。時刻t0、t1
、t2間での温度変化、即ち、各測定位置における温度T0、T1、T2間の差
は、室に放出された、時間(K)/面積当りの空調量、および拡散(ν)によっ
て壁部を介して外部への放出される熱損失または熱吸収量に依存するものである
。後者のパラメータνは、測定が行なわれる位置と、環境との間の熱流方向に依
存して、負または、正の値とすることができる。これらの変化は、空気流のウォ
ッシュインパターンとウォッシュアウトパターンによって記述できる。このウォ
ッシュアウトのパターンは、色相で記述される。時刻t1における温度T1が、
時刻t2における温度T2より高い場合には、ウォッシュアウトプロセスは、フ
ァースト(fast)に規定されて、青が割当てられる。T1がT2より低い場
合には、このウォッシュアウトプロセスは、スローとして規定されて、赤が割当
てられる。この温度が、同一時刻T1=T2(装置によって決められた範囲内に
おいて)で維持される場合には、ウォッシュアウトプロセスは、モデレート
(moderate)として規定され、緑色が割当てられる。これら色の輝度は
、
れる初期レートに依存するようになる。また、この初期レートは、Kとνとに依
存する。同じνに対して、この初期レートは、Kと共に増大する。また、同じK
に対して、この初期レートは、νを増加させ乍ら、減少すると共に、νを負の値
に減少させ乍ら、増大する。また、その場所が十分に隔離されていない共に、そ
の周囲がより冷たい場合には、νは大きくなると共に、温度変化によって、ファ
ーストウォッシュアウトのパターンが得られる。また、この隔離が良好でない場
合(νが小さく、0に近似する場合)、温度変化によって、モデレートウォッシ
ュアウトのパターンが得られる。周囲が暖かく、室が十分に隔離されていない場
合には、νは、大きな負の値を有し、温度変化によってスローウォッシュアウト
パターンが得られる。本発明による新規な色相/色強度のコンセプトを利用して
、十分に空調、例えば暖房されていない場所を識別できると共に、十分に、隔離
されていない場所、および過剰空調されている、例えば、過剰暖房されている場
所を識別できる。
空調が暖房の場合には、この温度は、熱量によって決定される。この熱は、温
度測定器、例えば温度計が設置された場所に達するものであり、および周囲から
の熱損失または熱利得の結果として、この場所に残存する熱量によって決定され
る。室のサイズおよび熱源の分布によって規定された所定ケースにおいて、加熱
時間中、熱流は、比較的速くなると共に、この室での平衡が急速に達成されるも
のと仮定できる。従って、この温度は、この加熱期間中に発注された総熱量に依
存するものである。従って、Kは、0とこの加熱システムの最大容量との間で存
在している。また、周囲からまた、周囲への熱流は、同じ絶縁、即ち、同じνで
あるが、逆の符号によって決定される。従って、νは、−νから+νまでの間で
、例えば、無絶縁での値によって決められる実際の値と共に、存在する。
時刻t0、t1、t2は、既知の方程式に基いて形成されたキャリブレーショ
ンマップを利用して選択され、この方程式は、前述したように、Kまで、時間と
共に、変化する温度に関連している。特定な例として、加熱について説明してい
るが、この新規な装置は、同じプログラムと、冷却を評価する手段と共に利用で
き、この場合には、ウォッシュアウトパターンおよびウォッシュインパターンを
決定する温度変化に対する絶対値を利用している。
本発明の装置には、電子的、光学的、または両方で作動するコンピュータシス
テムが設けられており、このコンピュータシステムには、メモリ、CPU、ディ
スプレイ、デバイスイベント信号を発生する入力デバイス、ならびに、これらと
協動するソフトウエアが設けられている。このソフトウエア(二進数、または関
連したフォーム)は、コンピュータ解読可能なプログラムコードを有するコンピ
ュータ利用可能な媒体を有する。このプログラムコードには、種々のフローチャ
ートを実行するプログラムロジックおよび上述したブロックダイヤグラムを実行
するロジックが包含されている。これらコンピュータの詳細については、周知で
あると共に、当業者であれば、これらフローチャート/ブロックダイヤグラムを
実行できる十分な経験および知識を有しているので、上述した本発明を十分且つ
完全に理解/認識するのに不必要且つ過剰なので、特別なハードウェアの詳述は
省略するものとする。また、当業者であれば、本発明の方法および装置を、記載
の詳細な説明/技術思想より実現できる。
以上、本発明について詳述したが、種々の変形および変更を、本発明の技術思
想から逸脱しないで実行できることは、当業者にとって明白であり、これら変形
については、添付の請求範囲から規定されるものである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,
CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,G
E,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR
,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,
MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,P
L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK
,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ,
VN
【要約の続き】
ータ処理システムを設けて、このキャリブレーションマ
ップを生成する。このキャリブレーションマップおよび
予じめ選ばれた場所のイメージは、また、新規な手段で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 流体がその中を流れるシステムをモニタするに当り、この流体が、システ ム中の時間空間における変化によって特徴付けられるモニタ装置において; (a)前記システム内の予じめ選択された場所をモニタして、システムパラメ ータを表わすデータを収集するモニタ手段と、このシステムパラメータは、シス テムウォッシュインおよびウォッシュアウトビィフェイビアに関連した、少なく とも1つの変数の関数として時間と共に変化し; (b)前記モニタ手段に応答して、前記収集したデータを受信すると共に、こ のデータを処理する第1データ処理手段と; (c)前記モニタ手段を制御して、データ収集のパラメータを設定すると共に 、前記システムパラメータと、システムイベントに相関した複数の時刻とを包含 するシステムパラメータの入力を受入れる選択手段と; (d)第2のデータ処理手段と; この第2データ処理手段には: (1)各々が最小から最大まで変化する、少なくとも2つの変数によって 規定されたスペースをグリッドに分割するグリッド手段と; (2)各グリッド位置に対して、各時刻でモニタされている前記パラメー タのウォッシュインを表わす演算した値/強度関数を決定する第1決定手段と; (3)最大強度のグリッド位置を決定すると共に、前記最大値を参照し乍 らすべてのグリッド位置を正規化する第1正規化手段と; (4)ウォッシュアウトビィフェイビアを表わす色関数に基いて、すべて のグリッド位置を複数色の一色で着色する第1着色手段と; (5)すべての時刻において、すべてのグリッド位置を合成物にアレンジ して、色相/色強度に相関した各グリッド位置を有する前記グリッドのキャリブ レーションマップを展開するアレンジ手段と; (6)このキャリブレーションマップを分析して、このキャリブレーショ ンマップの属性が、予じめ選択された基準に合致するかどうか決定し、不一致の 場合、複数の時刻、またはシステムパラメータを実行すると共に、結果としての キャリブレーションマップが上記基準を満すまで巡回する分析手段とが設けられ ており; (e)前記第2データ処理手段において決定されたような前記複数の時刻およ び前記強度関数の最大値を、更に入力として受入れる前記第1データ処理手段と を具備し; この第1データ処理手段には: (1)前記システム中の予じめ選択された場所を、空間単位に空間的に分 割する分割手段と; (2)各空間ユニットに対して、各時刻で収集した前記データに基いて、 ウォッシュインビフェイバーを表わす値/強度関数を決定する第2決定手段と; (3)前記第1正規手段から得られた最大強度に基いて、各空間単位の強 度を正規化する第2正規化手段と; (4)前記第1着色手段のウォッシュアウトビィフェイビアを表わす色関 数に基いて、すべての空間単位を複数色の1色で着色する第2着色手段と; (5)すべての時刻に対して、すべての空間単位を、色相/色強度に相関 した各空間単位と共に、予じめ選択した空間の合成物をアレンジするアレンジ手 段とが設けられたことを特徴とするモニタ装置。 2. 前記第1着色手段によって、前記色関数が、スローウォッシュアウトビィ フェイビアを表わすX以上の場合に、1色が得られ;このXより小さく、且つ、 モデレートウォッシュアウトビィフェイビアの表わすY以上の場合に、第2色が 得られ;ファーストウォッシュアウトビィフェイビアを表わすYより小さい場合 には、第3色が得られ、ここで、前記XおよびYは、Xが正であり、且つYが負 であると共に、1より少ない小数であることを特徴とする請求項1記載の装置。 3. 前記Xが0.1に等しい前記Yが0.1に等しいことを特徴とする請求項 2記載の装置。 4. 3つの時刻として、t0、t1、t3を利用し、このt0は前記システム イベントの開始の時刻であり;t1は、このt0の後の時刻であり、且つ、t2 はt1以降の時刻であることを特徴とする請求項2記載の装置。 5. 前記システムイベントは、トレーサ材料を、このシステム中に流れる前記 流体中に注入することであることを特徴とする請求項1記載の装置。 6. 前記装置がMRIシステムであることを特徴とする請求項5記載の装置。 7. ディスプレイ手段を設けて、前記最終キャリブレーションマップおよび、 前記予じめ選択された場所の合成物を表示したことを特徴とする請求項1記載の 装置。 8. ストレージ手段を設けて、前記最終キャリブレーションマップおよび前記 予じめ選択した場所の合成物をストアしたことを特徴とする請求項1記載の装置 。 9. プリンタ手段を設けて、前記最終キャリブレーションマップおよび前記予 じめ選択した場所の合成を印刷したことを特徴とする請求項1記載の装置。 10. 流体がその中を流れるシステムをモニタするに当り、この流体がシステ ム中の時間空間における変化によって特徴付けられるモニタ装置において; (a)第1出力を有し、前記システム内の予じめ選択された場所をモニタして 、システムパラメータを表わすデータを収集するモニタ手段と;このシステムパ ラメータは、システムウォッシュインおよびウォッシュアウトビィフェイビアに 関連した、少なくとも1つの変数の関数として時間と共に変化し; (b)第2出力と第1入力とを有し、前記第1出力から収集したデータを受信 すると共に、これを処理する第1処理手段と; (c)第3出力を有し、前記モニタ手段を制御し、データ収集のパラメータを 設定し、および入力を前記第1入力に与える選択手段と; この選択手段には: (i)前記システムパラメータと、システムイベントに相関した、複数の予 じめ選択した時刻とを有するシステムパラメータの入力を受信する入力手段と; (ii)第2処理手段とが設けられ; この第2処理手段には: (1)各々が最小から最大まで変化する、少なくとも2つの変数によって 規定されたスペースをグリッドに分割するグリッド手段と; (2)各グリッド位置に対して、各時刻でモニタされるパラメータの強度 の演算された値を決定する第1決定手段と; (3)前記グリッド位置の最大強度を決定すると共に、この最大強度を参 照し乍ら、すべてのグリッド位置を正規化する第1正規化手段と; (4)ウォッシュアウトビィフェイビアを表わす色関数に基いて、すべて のグリッド位置を複数色の一色で着色する第1着色手段と; (5)すべての時刻において、すべてのグリッド位置を合成物にアレンジ して、色相/色強度に相関した各グリッド位置を有する前記グリッドのキャリブ レーションマップを展開するアレンジ手段と; (6)このキャリブレーションマップを分析して、このキャリブレーショ ンマップの色分布が予じめ決められた条件を満たすかどうかを決定し;および満 たさない場合には、前記複数の時刻の1つおよびシステムパラメータを実行し; 前記最終キャリブレーションマップが前記予じめ決められた条件を満たすまで巡 回のための入力手段に入力する分析手段とが設けられ; (d)前記第2処理手段中で決められたような前記複数の時刻と前記強度関数 の最大値を、別の入力として受信する前記第1処理手段とを具備し; この第2処理手段には: (i)前記システム中の前記予じめ選択された場所を、空間単位に空間的に 分割する分割手段と; (ii)各時刻において収集したデータに基いて、各空間単位について、値/ 強度を決定する第2決定手段と; (iii)前記第1正規化手段から得られた最大強度に基いて各空間単位の強 度を正規化する第2正規化手段と; (iv)前記第1着色手段で利用したウォッシュアウトビィフェイビアの相関 性に基いて、すべての空間単位を、複数色の一色で着色する第2着色手段と; (v)すべての時刻で、すべての空間単位をアレンジして、色相/色強度に 相関した各空間単位と一緒に、前記予じめ選択した場所の合成物を構成するアレ ンジ手段とを有したことを特徴とするモニタ装置。 11. メモリと、デバイスイベント信号を発生する入力デバイスと、ディスプレ イとを有するコンピュータと共に利用するソフトウエアにおいて、このソフトウ エアには、コンピュータによって読取り可能なプログラムコードを有するコンピ ュータ読取り可能な媒体が設けられ; このプログラムコードには: システムの予じめ選択されたパラメータに相関した2つの変数によって規定さ れたスペースを、グリッドに分割する第1プログラムロジックと;このシステム 中を流体が通過すると共に、このシステムのパラメータは、このシステムにおけ る時間空間での変化によって特徴付けられており、各変数は、最小値から最大値 まで変化し; 前記デバイスイベント信号に応答して、予じめ決められた強度関数に基いて、 複数の時刻の各々の時刻における各グリッドの強度を決定する第2プログラムロ ジックと; この第2プログラムロジックに応答して、予じめ決められた色関数に基いてす べてのグリッド位置を着色する第3プログラムロジックと;および この第3プログラムロジックに応答して、色相/色強度に相関する各グリッド 位置と共に、このグリッドの合成キャリブレーションマップを生成する第4プロ グラムロジックとが設けられたことを特徴とするソフトウエア。 12. 更に、前記第4プログラムロジックに応答して、前記キャリブレーション マップを、前記ディスプレイ上に表示する第5プログラムロジックを設けたこと を特徴とする請求項11記載のソフトウエア。 13. 更に、前記第4プログラムロジックに応答して、前記キャリブレーション マップを分析して、このマップが予じめ決められた条件を満たすかどうかを決定 する第5プログラムロジックを設けたことを特徴とする請求項11記載のソフト ウエア。 14. 前記第5プログラムロジックに応答して、前記条件を満たすかどうかを決 定すると共に、満たさない場合には、前記プログラムロジックを巡回させること によって、この条件を満たすまで前記キャリブレーションマップを調整する第6 プログラムロジックを設けたことを特徴とする請求項13記載のソフトウエア。 15. モニタされているシステムと一緒に利用されるキャリブレーションマップ を生成するに当り、このシステム中に流体が流れ、この流体がこのモニタ中のシ ステムにおける時間空間での変化によって特徴付けられ、このモニタリング動作 が予じめ決められた位置において起るようなデータ処理システムにおいて、 (a)データを処理するコンピュータ処理手段と; (b)データを記憶媒体にストアするストレージ手段と; (c)この記憶媒体を初期化する手段と; (d)各々が最小値から最大値まで変化する2つの変数によって規定される空 間をグリッドに分割する処理手段と;これら変数は、前記モニタされたシステム の予じめ選択されたパラメータに相関しており; (e)各グリッド位置に対して、複数の時刻の各々において、演算した値およ び強度関数を決定する処理手段と; (f)前記グリッド位置の強度関数の最大値を決定すると共に、この最大値を 参照し乍らすべてのグリッド位置を正規化する処理手段と; (g)モニタ中のシステムビィフェイビアに相関した色関数に基いて、すべて のグリッド位置を、複数色の1色で着色する処理手段と; (h)すべての時刻について、すべてのグリッド位置を合成物にアレンジして 、色相/色強度に相関した各グリッド位置を有するグリッドのキャリブレーショ ンマップを生成する処理手段と;および (i)このキャリブレーションマップを分析して、このキャリブレーションマ ップの属性が予じめ決められた条件を満たすかどうかを決定すると共に、満たさ ない場合には、複数の時刻、または変数を実行すると共に、最終的なキャリブレ ーションマップの属性がこの予じめ決められた条件を満たすまで巡回する処理手 段とを具備したことを特徴とするデータ処理システム。 16. 前記属性は色分布であることを特徴とする請求項15記載のデータ処理シ ステム。 17. 前記条件は、前記キャリブレーションマップの色の着色に実質的に同一で あることを特徴とする請求項16記載のデータ処理システム。 18. モニタ中のシステムと一緒に用いられるキャリブレーションマップを作成 するに当り、このシステム中には流体が流れており、これがこのシステムにおけ る時間空間における変化によって特徴付けられており、予じめ決められた位置で モニタリング動作が行われるデータ処理方法において、以下のステップから成り ; (a)データを処理し; (b)データを記憶媒体にストアし; (c)この記憶媒体を初期化し; (d)各々が最小値から最大値まで変化する2つの変数によって規定されるス ペースをグリッドに分割処理し、これら変数が前記モニタ中のシステムの予じめ 選択されたパラメータに相関しており; (e)各グリッド位置において、複数の時刻の各時刻におけるこのパラメータ の演算した値/強度関数を決定するように処理し; (f)これらグリッド位置の強度関数の最大値を決定すると共に、この最大値 を参照し乍ら、すべてのグリッド位置を正規化するように処理し; (g)このモニタ中のシステムビィフェイビアに相関した色関数に基いて、す べてのグリッド位置を複数色の一色で着色処理し; (h)すべての時刻に対して、すべてのグリッド位置を合成物にアレンジする ことによって、色相/色強度に相関した各グリッド位置を有するグリッドのキャ リブレーションマップを生成処理し;および (i)このキャリブレーションマップを分析して、このマップの属性が予じめ 決められた条件に合致するかどうか決定処理し、合致しなければ、複数の時刻ま たは変数を実行し、最終的なキャリブレーションマップの属性が上記条件に合致 するまで巡回するように処理するステップを具備したことを特徴とするデータ処 理方法。 19. 流体が通過するシステムをモニタするに当り、これがシステム中の時間空 間における変化として特徴付けられるモニタ方法において、以下のステップより 成り; (a)システムパラメータを表わすデータを収集するために、このシステムに おける予じめ選択された位置をモニタし、このシステムパラメータは、ウォッシ ュイン/ウォッシュアウトビィフェイビアに関連した少なくとも2つの変数の関 数として時間と共に変化し; (b)収集したデータを処理し; (c)データ収集のパラメータを設定すると共に、システムイベントに相関し た複数の時刻を選択することによって、上記モニタリング動作を制御し; (d)各々が最小値から最大値まで変化する、少なくとも2つの変数によって 規定される空間をグリッドに分割し; (e)各グリッド位置において、各時刻において、モニタされるパラメータの 演算された値/強度を決定し; (f)これらグリッド位置の最大強度を決定すると共に、この最大強度を参照 し乍ら、すべてのグリッド位置を正規化し; (g)ウォッシュアウトビィフェイビアに相関した色関数に基いて、すべての グリッド位置を、複数色の一色によって着色し; (h)すべての時刻について、すべてのグリッド位置を、合成物にアレンジし て、色相/色強度に相関した各グリッド位置を有するグリッドのキャリブレーシ ョンマップを生成し; (i)このキャリブレーションマップを分析して、このマップの属性が予じめ 決められた条件に合致するかどうかを決定すると共に、合致しない場合には、複 数の時刻またはシステムパラメータを実行し、最終的なキャリブレーションマッ プの属性が予じめ選択された条件に合致するまで巡回するようにし; (j)前記ステップ(f)で決定された強度関数の最大値および複数の時刻を 、前記ステップ(b)の処理ステップに入力し;このステップ(b)には、更に : (i)このシステムの予じめ選択された場所を空間ユニットに、空間的に分割 するステップと; (ii)各空間ユニットに対して、各時刻について収集したデータに基いて、値 /強度関数を決定するステップと; (iii)前記ステップ(f)から得られた最大強度に基いて、各空間ユニットの 強度を正規化するステップと; (iv)前記ステップ(g)の色関数に基いて、すべての空間ユニットを、複数 色の一色で着色するステップと; (v)すべての時刻について、すべての空間ユニットを、上記予じめ選択され た場所の合成物にアレンジするステップが設けられ、この場所には、色相/色強 度に相関した各空間ユニットが設定されていることを特徴とするモニタ方法。 20. 前記属性を、色分布としたことを特徴とする請求項19記載の方法。 21. 前記条件は、実質的に着色であることを特徴とする請求項20記載の方法 。 22. 前記システムイベントは、前記予じめ選択された位置のシステム上流にお ける前記流体中に、トレーサを注入することであることを特徴とする請求項19 記載の方法。 23. 2つの時刻を用いるようにしたことを特徴とする請求項19記載の方法。 24. 3つの時刻t0、t1、t2を用い、t0は、注入時間に近い時刻であり 、t1は、システムウォッシュインビィフェイビアを表わすt0より予じめ決め られた時間だけ遅い時刻であり、t2は、システムウォッシュアウトビィフェイ ビアを表わすt1より、予じめ決められた時間だけ遅い時刻であることを特徴と する請求項22記載の方法。 25.流体が通過するシステムをモニタする時に利用され、この流体が、シス テムパラメータにおける、時間空間での変化によって特徴付けられ;システムイ ベント以後の2つの時間間隔におけるシステムウォッシュインおよびシステムウ ォッシュアウトビィフェイビアに関連した2つの変数の関数として変化するよう なキャリブレーションマップにおいて、このマップによって、二次元または三次 元で、最小値から最大値まで変化する、これら2つの変数のイメージを描画し; このイメージの個別エレメントは、システムウォッシュアウトビィフェイビアを 表わす複数色の1色の色相および、システムウォッシュインビィフェイビアを表 わす色強度を有することを特徴とするキャリブレーションマップ。 26. 前記イメージは、モニタ上に表示されることを特徴とする請求項25記載 のキャリブレーションマップ。 27. 前記イメージを、コンピュータ読取り可能な媒体上にディジタル的に符号 化したことを特徴とする請求項25記載のキャリブレーションマップ。 28. 前記イメージを、印刷可能媒体上に印刷したことを特徴とする請求項25 記載のキャリブレーションマップ。 29. 3色を用いたことを特徴とする請求項25記載のキャリブレーションマッ プ。 30. 前記色は、赤、青、緑であることを特徴とする請求項29記載のキャリブ レーションマップ。 31. 流体が通過するシステムにおける位置を、二次元または三次元で描画する に当り、これが、システムパラメータにおける変化によって、この位置において 特徴付けられるイメージにおいて、システムイベントの後の第1時間間隔におけ るシステムウォッシュインビィフェイビアおよび、第2時間間隔におけるシステ ムウォッシュアウトビィフェイビアに関連した2つの変数の関数として変化し; このイメージの個別エレメントは、システムウォッシュアウトビィフェイビアを 表わす複数色の1色の色相およびシステムウォッシュインビィフェイビアを表わ す色強度を有したことを特徴とするイメージ。 32. 前記イメージを、モニタ上に表示したことを特徴とする請求項31記載の イメージ。 33. 前記イメージを、コンピュータ読取り可能媒体上に、ディジタル的に符号 化したことを特徴とする請求項31記載のイメージ。 34. 前記イメージを、印刷可能な媒体上に印刷したことを特徴とする請求項3 1記載のイメージ。 35. 少なくとも3色を利用したことを特徴とする請求項31記載のイメージ。 36. 前記色は、赤、青、緑であることを特徴とする請求項35記載のイメージ 。
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