[0001]【産業上の利用分野】本発明はX線CTや超音波CT等のような断層撮影方法及びその装置に係り、特に、原子炉やボイラ等の気液ニ相流中のボイド率分布等の様に高速に計測しなければならない被検体の断層撮影に好適な電気インピ−ダンス分布測定方法及びその装置に関する。[0002]【従来の技術】人体や動植物等の生体の断層を撮影したり、各種物体の中の空孔率の分布を測定したり、非破壊検査や液体中の物体の探索等を目的として、X線CTや超音波CTが実用化されている。X線CTや超音波CTは、測定対象物をX線や超音波で走査するために1回の計測に時間がかかり、静止体の断層撮影にしか用いることができない。原子炉やボイラ等の気液ニ相流の気相体積割合であるボイド率分布を測定することはできない。Tomo-graphy:断層像再構成)が好適である。preferable.【0003】従来の電気インピーダンスCTは、特開昭59−17329号公報に記載されている。この従来技術では、測定対象物の周囲に複数個の電極を配置し、電位分布を発生させるために、電気励振用の信号源(電流源、電圧源)を各電極対間に順次に印加し、電極対間の電位測定を順次行っている。JP-63-3839号,特開平2−216441号等があるが、これらの従来技術は、計測した電気インピーダンスの値から測定対象物の断層像を再構成するものではない。[0005]【発明が解決しょうとする課題】測定対象物が静止体である場合、デ−タの収集時間にかかわらず、同一の物理現象を表すデ−タを収集できる。同一現象のデ−タを採用する限り、本質的に、像再構成処理では、断層像の不鮮明さや再構成不良を生じない。測定対象物が移動体である場合、例えば、混相流の流体計測を行なう場合、前記のようにスキャン方式の信号印加,電位測定では測定時間がかかるという問題がある。1回のスキャン中に測定対象物が移動してしまうので、収集したデータは時間のずれ即ち位置のずれが生じてしまい、このデータから像を再構成しても正確で鮮明な画像を得ることはできない。従って、要求される時間分解能に応じてデ−タ収集の全測定時間を短くしなければならないが、スキャン方式では測定時間の大幅な短縮化ができず、デ−タ収集の高速化を望めない。.【0006】本発明の目的は、高速に移動する被測定体でもその断層撮影を高精度に行うことのできる電気インピーダンス分布測定方法及びその装置を提供することにある。[0007]【課題を解決するための手段】上記目的は、測定対象物の周囲に設けられた複数の電極に特徴量の異なる複数の電気信号を同時に印加し、各電極間で計測した電気信号を前記特徴量で識別し、測定対象物の断層像を再構成することで、達成される。組合せることで、達成される。しては、単方向導通素子(順方向の電気抵抗が導体程度を示し、逆方向の電気抵抗が絶縁体程度となる電気的な基本特性を有する電気回路素子、例えば、ダイオ−ド)を用いる。used.次に、1つの単方向導通素子と1つの信号源を直列に接続する(以下、これを直列素子という。前記の直列素子を複数個もちいて、前記の直列素子の陰極の全てを共通に結束して、この陰極を測定対象物の外周に設置した1つの電極に接続する。直列素子の陽極を測定対象物の外周に設置した残りの電極にそれぞれ配置する。electrodes,複数個の互いに異なる電気信号(例えば周波数を違える。)を並列かつ分散して測定対象物に同時かつ独立に印加する。しては、電気インピ−ダンスの大きい測定対象物が流れる電気絶縁性の管路に複数個(N個)の電極を設け、入力電気抵抗が絶縁体程度となる電気的な基本特性を有する差動増幅回路を複数個(N−1個)用い、前記の差動増幅回路の陰極の全て(N−1個)を1つに結束して共通点を形成し、前記の共通点を前記の電極の1個に接続し、さらに前記の差動増幅回路のN−1個の陽極を前記の共通点が接続された電極以外のN−1個の電極にそれぞれ接続して、管路内の測定対象物からの複数の電気信号を同時かつ安定にまた感度良く測定するともに、複数個の電気信号の独立な測定の組合せを簡単化して測定する。もちいた励振信号の周波数に対応する信号応答を解析し、励振信号源の供給位置に対応する電位分布(振幅と位相)の測定値を求め、前記の電位分布(振幅と位相)の測定値、信号源の接続位置と励振周波数を用いて測定対象物の電気インピ−ダンスの断層像を再構成する。dance.【0012】尚、前記の管路(配管)の壁を貫通させて測定対象物に接触するように管路内周に電気導電性の電極を複数個(N個)2次元または3次元に配置する。電気インピ−ダンスの大きい測定対象物が流れる管路(配管)の材料に電気絶縁性の材料を適用する。[0013]【作用】電気インピ−ダンスCT法で用いる正常な電位分布(同一現象を表す同時刻のデ−タ、または時間分解能に優れたデ−タ)を発生・収集するには、多種類の励振信号を電気抵抗の大きい測定対象物に同時かつ安定に感度良く与え、同時に計測し、多種類の励振信号の信号源に対応する電位分布を弁別することで、断層像を高精度に再構成することができる。can.【0014】この場合、測定対象物の電気抵抗が大きいと、同時に印加する各信号源の内部の電気抵抗が悪い影響を及ぼし、信号が測定対象物に流れずに接続した各信号源に流入してしまうことがある。そこで、単方向導通素子を使用することで、この悪影響を回避することができる。直列素子はダイオ−ドの特性と同様な信号の伝達特性を示す。より、直接接続以外のダイオ−ドに流れ込まず、測定対象物に全て流れる。Therefore,各信号源の内部の電気抵抗に影響されず、測定対象物に電気信号を同時に供給できる。信号印加の独立な配置が可能となる。入力電気抵抗が絶縁体程度となる電気的な基本特性を有する差動増幅回路を用いるので、差動増幅回路の電気抵抗に影響されず、測定対象物に複数個の電気信号を同時に供給できるともに、測定対象物から複数個の電気信号を多信号を同時に測定できる。N-1個の陽極を前記の共通点が持つので、複数個の電気信号の独立な測定の組合せを簡単化できる。follows.同時供給と同時計測から得たデ−タから電気インピ−ダンスCTに必要な独立な電位分布を弁別する。信号応答として振幅だけでなく位相も弁別するので、電位分布の測定値して振幅だけでなく位相の情報を用いた電気インピ−ダンスCTの再構成計算が可能となる。したがって、インピ−ダンス(または、アドミタンス)分布として、抵抗(または、コンダクタンス)分布のみでなくリアクタンス(または、サセプタンス)分布を求めることができる。一実施例を図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施例に係る電気インピ−ダンス分布測定装置の全体構成図である。示し、測定対象物に多くの信号を並列かつ分散させて同時に供給する。示し、測定対象物からの多くの信号を並列かつ分散させて同時に計測する。2で収集したデ−タを処理して、測定対象物の内部の電気インピ−ダンス分布を現す断層像を再構成する。静止体も断層撮影可能であるのは勿論である。)、6は測定セル(例えばセラミック、アクリルなどの絶縁体の管路、生体例えば腕の断層を計測するときは、可撓製のバンドに電極を埋め込み、これを腕に巻いて測定セルとする。Inpi測定対象物5を内部に流す測定セル6の内周面に、複数個N(例えばN=8個)の電極4a〜4hを設置した構成を示す。2および断層像再構成装置3の内部構成図を図2に示す。7a〜7gの組合せにより構成する。is,例えば、互いの信号を区別するため、それぞれ異なる周波数fa〜fgの信号を発振する。16に、無負荷の各信号源の信号波形を示す。各信号源の信号波形として、図17に示すようなデジタル信号も使用可能である。1の構成要素は、前記の電極数N個(例えばN=8個)に合せて、N−1個(図2では例えばN−1=7個)で構成される。信号源7a〜7gの陰極(−)の全てを1つに結束し、信号源7a〜7gの陽極(+)をそれぞれN−1個に分離する。17h)し、信号源7a〜7gの陽極は、夫々対応する電極4a〜4gに配線(配線17a〜17g)する。17a〜17gは、電気励振信号の並列に分散する供給経路を形成する。1は電極4hを基準に、残りの各電極4a〜4gを介して、測定対象物5の周囲から測定対象物5を同時に電気励振する構成とする。13に示す4種類の回路素子の組合せより構成する。10a〜10gはアナログ信号をサンプルしてホ−ルドするサンプル・ホ−ルド回路であり、前記の電極数N個(図示の例ではN=8個)に合せてN−1個(=7個)の構成としてある。11a〜11gはアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル(AD)変換器であり、N−1個(=7個)の構成としてある。12a〜12gはディジタル信号を記憶するバッファ・メモリであり、N−1個(=7個)の構成とする。11a〜11g、バッファ・メモリ12a〜12gを制御する制御ユニット(例えばマイクロプロセッサ)である。2は、スキャン方式によるデ−タ収集(例えば、電位測定)の欠点を解消し同時のデ−タ収集を実現するために、サンプル・ホ−ルド回路−AD変換器−バッファ・メモリで構成する並列かつ分散の信号計測系統をN−1個の複数個(図2の例では7系統)装備する。10a~10gは、図2に示すように、夫々の陰極の全てを1つに結束し、夫々の陽極は夫々のN−1個に分離する構成となっている。18h),前記の各信号源7a〜7gの陰極の全ての結束点(配線17h)を共通に接続して電気的な導通状態を与え、これを電極4hに接続する。4h.【0023】また、サンプル・ホ−ルド回路の各陽極(配線18a〜18g)は、各信号源7a〜7gの各陽極(配線17a〜17g)と電気的な導通状態にして各電極4a〜4gに配線する。配線18a〜18gは、電気信号の並列に分散する計測経路を形成する。4h,残りの各電極4a〜4gの電位を同時に検出して計測する構成とする。3は、例えば14,15,16で構成する。14はデ−タ転送及び数値解析などを行なうデ−タ処理用計算機(例えばマイクロコンピュタ−あるいはその複合体)である。15はデ−タ表示及び解析結果の出力などを行なうディスプレイユニット(例えばCRT)である。16はデ−タ処理用計算機に指令を与えるキ−ボ−ドである。断層像再構成装置3は、同時にサンプルされたデ−タから電位分布の測定値を演算して求める。この演算手順のフローチャートが図5である。これらのフローチャートについては後述する。-ダンス分布測定装置100の基本動作を説明する。1は、測定対象物5の周囲から電気励振用の多信号を同時に与える。2は、測定対象物5の内部の電気インピ−ダンス分布に応じて、測定対象物5の周囲に発生する電位分布を同時に測定する。断層像再構成装置3は、電位分布の測定値を用いて、測定対象物5の内部の電気インピ−ダンス分布を求める。1の詳細動作を説明する。図2の構成では、前記の各信号源7a〜7gの陰極をすべて共通に結束し、この共通の接続点を電極4hに電気配線している。各信号源7a〜7gの陽極は、電極4h以外の対応する電極4a〜4gそれぞれに接続している。各信号源7a〜7gは、例えば、正弦波の励振周波数fa〜fgにより区別している。5→各信号源の陰極に配線した電極→各信号源の陰極の経路を流れる。7a→電極4a→測定対象物5→電極4h→信号源7a、の経路で流れる。他の信号源の信号の経路も同様である。2の詳細動作を説明する。N-1個の信号計測系統により並列かつ分散して検出する。22)を周期的に与える。11a〜11gに入力する。AD変換信号(配線23の信号)を与える。12a〜12gに記憶する。Access)方式により高速転送する。10a~10gで検出する多信号を並列かつ分散的に処理して同時に計測するように作動する。一例として、図7に各信号計測系統a〜gの同時サンプル電圧波形を示す。data転送によりメイン・メモリに転送する。transfer.【0030】図5は、同時計測したデ−タから電位分布の測定値を求める処理手順を示すフローチャートである。3は、メイン・メモリから各信号計測系統a〜gの同時計測したデ−タを読み込む(ステップ501)。一例として、図8に、信号計測系統dのサンプル信号の周波数分析結果を示す。7a~7gが例えば単一の周波数fa〜fgの正弦波で区別されている場合、周波数fa,...,fgで振幅および位相のピ−クを有するので、周波数fa〜fgについて、振幅と位相の大きさを抽出する(ステップ503)。前記の振幅と位相の組合せより、信号源7a〜7gの電気励振信号の入力に対応する複素電位分布の測定値φma〜φmgを算出する(ステップ504)。...,φmgは、それぞれ電気励振の周波数fa,...,fgに関するものである。φma,...,φmgを示す。φmg.【0032】図6は、断層像を再構成する処理手順を示すフローチャートである。分布を仮定する(ステップ601)。複素電気導電率σの分布を用いて、測定対象物の周囲に接続した信号源7a〜7gを境界条件として、信号源7a〜7gの各入力信号に対応する信号応答として測定対象物の周囲(電極)に発生する複素電位分布の計算値φca〜φcgを解析する(ステップ602)。複素電位分布の測定値φma〜φmgと計算値φca〜φcgを比較し(ステップ603)、その誤差が最小になるように複素電気導電率σの分布を補正する(ステップ604)。602,603,604)。sigmaの分布をインピ−ダンス分布に変換したもの)をディスプレィユニット16に出力する(ステップ605)。このようにして、測定対象物の内部の電気インピ−ダンス分布を求め、断層像を再構成できる。image.【0034】図3は、本発明の第2実施例に係る電気インピ−ダンス分布測定装置の全体構成図である。bufferアンプ9a〜9gの陰極の全てを1つに結束してこれを各信号源7a〜7gの陰極結束点に配線18hにて接続してある。その他の構成は、第1実施例と同様である。1を構成する各ダイオ−ド8a〜8gは、図4に示す電圧と電流の基本特性を持つ。順方向の電気抵抗は前記の測定対象物や測定セルの電気抵抗に比べて大変に小さく導体程度である。Ωm)などの電気抵抗値より大きい。such.【0036】この第2実施例では、ダイオ−ドの電気特性を活用するため、図3において、ダイオ−ドと信号源を直列に接続した複数の直列素子(7aと8a、7bと8b、...、7gと8gの直列接続)を構成する。各直列素子においては、ダイオ−ドに直列に配線した信号源がダイオ−ドの順方向電圧を示すとき、順方向の電流が流れる。)をこえないように信号レベルを設定するので、各直列素子の逆方向の電流は前記のダイオ−ドの電気特性により流れない。1の構成では、各直列素子の陰極のすべてを共通に結束して、この共通の接続点を電極4hに接続している。各直列素子の陽極は電極4h以外の電極4a〜4gそれぞれに接続している。4h.このため、各直列素子の信号(順方向の電流)は、各直列素子の陽極→各直列素子の陽極を接続した電極→測定対象物5→各直列素子の陰極を接続した電極の経路で流れ、各直列素子の信号源に帰還する。element.【0037】直列素子の信号(順方向の電流)は、前記の共通接続点の設置構成とダイオ−ドの逆方向電圧特性により、別の直列素子の陽極には流入せず、測定対象物5の内部のみに分布する。8f、7gと8gの電気回路が存在しないことに等価である。