特許 7553726 遮光装置および測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】遮光装置および測定装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/04 20060101AFI20240910BHJP

   A61B 5/0285 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

G02B26/04

A61B5/0285 H

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023564369

(86)(22)【出願日】2021-12-02

(86)【国際出願番号】 JP2021044283

(87)【国際公開番号】W WO2023100322

(87)【国際公開日】2023-06-08

【審査請求日】2024-01-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000116633

【氏名又は名称】愛知時計電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】関谷 涼花

(72)【発明者】

【氏名】平 英路

(72)【発明者】

【氏名】五明 智夫

【審査官】山本 貴一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－３３８１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０９７００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２２５４６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００２－０６５６４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２６／０４

Ａ６１Ｂ ５／０２８５

Ｇ０１Ｎ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

並行して進行する第１レーザー光と第２レーザー光とを遮光する遮光装置であって、
前記第１レーザー光と前記第２レーザー光との間に回転軸が配置され、前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを横切るように配置された回転体を備え、
前記回転体は、
前記回転体が回転しているときに前記第１レーザー光を遮光する一方で前記第２レーザー光を遮光しない第１部分と、
前記回転体が回転しているときに前記第２レーザー光を遮光する一方で前記第１レーザー光を遮光しない第２部分と、
前記回転体が回転しているときに前記第１レーザー光と前記第２レーザー光との両方を遮光しない第３部分と、を備え、
前記回転体の回転により前記第１部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過した後に前記第２部分または前記第３部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過し、
前記回転体の回転により前記第２部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過した後に前記第１部分または前記第３部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過し、
前記回転体の回転により前記第３部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過した後に前記第１部分または前記第２部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過するように構成されている、遮光装置。

【請求項2】

前記回転体は、前記回転体の回転方向に間隔をあけて配置されている複数の遮光部を備え、
前記遮光部は、前記回転体が回転しているときに前記第１レーザー光または前記第２レーザー光を遮光し、
複数の前記遮光部のうち、前記回転方向に第１の間隔をあけて配置されている２個の前記遮光部の重量の合計が、前記回転方向に前記第１の間隔よりも広い第２の間隔をあけて配置されている２個の前記遮光部の重量の合計よりも軽い、請求項１に記載の遮光装置。

【請求項3】

前記第１の間隔をあけて配置されている２個の前記遮光部の重心位置は、前記回転方向に６０°離間しており、
前記第２の間隔をあけて配置されている２個の前記遮光部の重心位置は、前記回転方向に１２０°離間している、請求項２に記載の遮光装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の遮光装置と、
前記第１レーザー光および／または前記第２レーザー光が体内を流れる血液に当たることによって生じる散乱光を受光し、受光した前記散乱光に応じた信号を出力する受光装置と、
前記受光装置が出力した信号に基づいて前記第１レーザー光および／または前記第２レーザー光が当たっている前記血液の流速を特定する処理装置と、を備える測定装置。

【請求項5】

前記処理装置は、前記回転体の前記第１部分が前記第１レーザー光を遮光する一方で前記第２レーザー光を遮光しないときに前記受光装置が出力する第１信号と、前記回転体の前記第２部分が前記第２レーザー光を遮光する一方で前記第１レーザー光を遮光しないときに前記受光装置が出力する第２信号と、前記回転体の前記第３部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光との両方を遮光しないときに前記受光装置が出力する第３信号と、に基づいて前記血液の流速を特定する、請求項４に記載の測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、遮光装置および測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、第１遮光装置と第２遮光装置が開示されている。第１遮光装置は、血液に向けて進行する第１レーザー光を遮光する。第２遮光装置は、第１レーザー光と並行して血液に向けて進行する第２レーザー光を遮光する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１８８９１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の技術では、２つの遮光装置が用いられるので、それらを同期させることが難しい。本明細書では、第１レーザー光と、第２レーザー光と、その両方とを照射対象に順序良く照射することができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書に開示する遮光装置は、並行して進行する第１レーザー光と第２レーザー光とを遮光する。遮光装置は、前記第１レーザー光と前記第２レーザー光との間に回転軸が配置され、前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを横切るように配置された回転体を備えている。前記回転体は、前記回転体が回転しているときに前記第１レーザー光を遮光する一方で前記第２レーザー光を遮光しない第１部分と、前記回転体が回転しているときに前記第２レーザー光を遮光する一方で前記第１レーザー光を遮光しない第２部分と、前記回転体が回転しているときに前記第１レーザー光と前記第２レーザー光との両方を遮光しない第３部分と、を備え、前記回転体の回転により前記第１部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過した後に前記第２部分または前記第３部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過し、前記回転体の回転により前記第２部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過した後に前記第１部分または前記第３部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過し、前記回転体の回転により前記第３部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過した後に前記第１部分または前記第２部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光とを通過するように構成されている。

【0006】

この構成によれば、第１レーザー光と第２レーザー光のうち、第１レーザー光のみが遮光される状態（第２レーザー光が遮光装置を通過する状態）と、第２レーザー光のみが遮光される状態（第１レーザー光が遮光装置を通過する状態）と、第１レーザー光と第２レーザー光との両方が遮光されない状態（両方が遮光装置を通過する状態）と、を順序良く切り替えることができる。これにより、第１レーザー光と、第２レーザー光と、その両方とを照射対象に順序良く照射することができる。

【0007】

前記回転体は、前記回転体の回転方向に間隔をあけて配置されている複数の遮光部を備えていてもよい。前記遮光部は、前記回転体が回転しているときに前記第１レーザー光または前記第２レーザー光を遮光してもよい。複数の前記遮光部のうち、前記回転方向に第１の間隔をあけて配置されている２個の前記遮光部の重量の合計が、前記回転方向に前記第１の間隔よりも広い第２の間隔をあけて配置されている２個の前記遮光部の重量の合計よりも軽くてもよい。

【0008】

この構成によれば、回転体の重量のバランスが良くなり、回転体がバランス良く回転する。

【0009】

前記第１の間隔をあけて配置されている２個の前記遮光部の重心位置は、前記回転方向に６０°離間していてもよい。前記第２の間隔をあけて配置されている２個の前記遮光部の重心位置は、前記回転方向に１２０°離間していてもよい。

【0010】

この構成によれば、回転体の回転方向における重量のバランスが更に良くなる。

【0011】

本明細書に開示する測定装置は、上記のいずれか一項に記載の遮光装置と、前記第１レーザー光および／または前記第２レーザー光が体内を流れる血液に当たることによって生じる散乱光を受光し、受光した前記散乱光に応じた信号を出力する受光装置と、前記受光装置が出力した信号に基づいて前記第１レーザー光および／または前記第２レーザー光が当たっている前記血液の流速を特定する処理装置と、を備えていてもよい。

【0012】

この構成によれば、血液の流速を精度良く測定することができる。

【0013】

前記処理装置は、前記回転体の前記第１部分が前記第１レーザー光を遮光する一方で前記第２レーザー光を遮光しないときに前記受光装置が出力する第１信号と、前記回転体の前記第２部分が前記第２レーザー光を遮光する一方で前記第１レーザー光を遮光しないときに前記受光装置が出力する第２信号と、前記回転体の前記第３部分が前記第１レーザー光と前記第２レーザー光との両方を遮光しないときに前記受光装置が出力する第３信号と、に基づいて前記血液の流速を特定してもよい。

【0014】

この構成によれば、第１信号と第２信号と第３信号を用いることにより、血液の流速を更に精度良く測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施例の測定装置を模式的に示す図。

【図2】実施例の回転体を回転軸方向に視た断面図（１）。

【図3】実施例の回転体を回転軸方向に視た断面図（２）。

【図4】実施例の回転体を回転軸方向に視た断面図（３）。

【図5】実施例の回転体の回転角度と、レーザー光の遮光状態との関係を示す表。

【図6】実施例の測定装置のブロック図。

【図7】周波数スペクトルの一例を示す図。

【図8】変形例１の測定装置を模式的に示す図。

【図9】変形例２の回転体を回転軸方向に視た断面図。

【図10】変形例３の回転体を回転軸方向に視た断面図。

【図11】変形例４の回転体を回転軸方向に視た断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

実施例の測定装置１と遮光装置５について図面を参照して説明する。図１に示すように、実施例の測定装置１は、例えば、ユーザー（例えば、医師）の操作により人体Ｂの一部（例えば、患者の腕、脚、胴等）に適用される。測定装置１が適用される人の体内１０１には複数の血管１０３（例えば、動脈、静脈、毛細血管等）が存在しており、複数の血管１０３に血液が流れている。例えば、体内１０１の動脈には人の心臓から送り出された血液が流れており、静脈には心臓に送り戻される血液が流れている。また、毛細血管には、動脈から流れ出した血液、または、静脈に流れ込む血液が流れている。測定装置１は、体内１０１の血管１０３を流れる血液の流速や流量を測定することができる。なお、測定装置１は、人以外の動物に適用されてもよい。

【0017】

実施例の測定装置１は、筐体８と、照射装置２と、受光装置３と、処理装置９と、表示装置４とを備えている。照射装置２は、筐体８の内部に配置されている。受光装置３と処理装置９と表示装置４は、筐体８の外部に配置されている。他の実施例では、受光装置３と処理装置９と表示装置４が筐体８の内部に配置されていてもよい。

【0018】

筐体８は、本体部材８０と先端部材８１を備えている。本体部材８０は、測定装置１のユーザー（例えば、医師）が把持する部分である。先端部材８１は、測定装置１が人体Ｂに適用される際に、人体Ｂの表面１０２（皮膚）に押し当てられる部分である。先端部材８１の端面が人体Ｂの表面１０２に密着する。先端部材８１は、例えば、薄い板状の部材で構成されている。先端部材８１には開口部８２が形成されている。

【0019】

筐体８の内部に配置されている照射装置２は、人の体内１０１に向けて第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とを照射する装置である。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは、互いに交差する方向に進行する。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが交差する点を交差点１０と呼ぶ。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは、互いに並行（平行ではない）して進行し、筐体８の開口部８２を通過する。

【0020】

照射装置２は、発光素子２１と、コリメーターレンズ２２と、回折格子２３と、移動装置２５と、第１ミラー４１と、第２ミラー４２と、遮光装置５とを備えている。発光素子２１は、例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）である。発光素子２１は、コリメーターレンズ２２と対向するように配置されている。発光素子２１は、コリメーターレンズ２２に向けてレーザー光Ｌを発光する。発光素子２１が発光したレーザー光Ｌがコリメーターレンズ２２に入射する。発光素子２１は、回折格子２３と第１ミラー４１および第２ミラー４２との間に配置されている。発光素子２１は、第１ミラー４１および第２ミラー４２が配置されている方向とは反対側にレーザー光Ｌを発光する。レーザー光Ｌは、例えば、波長が８５０ｎｍ－１３００ｎｍ程度の近赤外線光である。

【0021】

コリメーターレンズ２２は、発光素子２１と回折格子２３の間に配置されている。コリメーターレンズ２２は、発光素子２１が発光したレーザー光Ｌを平行光にして出射する。コリメーターレンズ２２から出射したレーザー光Ｌ（平行光）は、回折格子２３に入射する。

【0022】

回折格子２３は、光の回折を利用して回折格子２３に入射したレーザー光Ｌを第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とに分光する装置である。回折格子２３は、反射型の回折格子である。回折格子２３に入射したレーザー光Ｌが回折格子２３で反射するときに第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とに分かれる。回折格子２３によって生じた第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは、互いに異なる方向に進行する。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは、発光素子２１とコリメーターレンズ２２とを結ぶ線に関して線対称になるように進行する。図１に示す例では、第１レーザー光Ｌ１が右斜め上方に向かって進行し、第２レーザー光Ｌ２が左斜め上方に向かって進行する。第１レーザー光Ｌ１が第１ミラー４１に向かって進行し、第２レーザー光Ｌ２が第２ミラー４２に向かって進行する。第１レーザー光Ｌ１の波長と第２レーザー光Ｌ２の波長とは同じ波長である。また、第１レーザー光Ｌ１の周波数と第２レーザー光Ｌ２の周波数とは同じ周波数である。

【0023】

移動装置２５は、回折格子２３を移動させる装置である。回折格子２３は可動式である。移動装置２５は、例えば、機械式の装置であり、測定装置１のユーザー（例えば医師）がボルト２５１を回すことによって回折格子２３を図１の上下方向に移動させることができる。移動装置２５は手動式でも自動式でもよい。移動装置２５が回折格子２３を移動させることによって、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の照射位置を移動させることができる。移動装置２５は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の照射位置を移動させることによって、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との交差点１０の位置を移動させることができる。また、移動装置２５は、リニアエンコーダ２５２を備えている。リニアエンコーダ２５２は、移動距離を測定する装置である。移動装置２５は、リニアエンコーダ２５２によって交差点１０を移動させた距離を特定することができる。移動装置２５は、交差点１０を移動させた距離の情報を処理装置９へ送信する。

【0024】

第１ミラー４１と第２ミラー４２とは、回折格子２３と遮光装置５との間に配置されている。第１ミラー４１と第２ミラー４２とは、互いに向かい合っている。回折格子２３によって生じた第１レーザー光Ｌ１は、第１ミラー４１に入射してそこで反射する。また、回折格子２３によって生じた第２レーザー光Ｌ２は、第２ミラー４２に入射してそこで反射する。

【0025】

第１ミラー４１で反射した第１レーザー光Ｌ１は、第１方向Ｄ１に進行する。第２ミラー４２で反射した第２レーザー光Ｌ２は、第２方向Ｄ２に進行する。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２は、互いに交差する方向である。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２は、筐体８の先端部材８１の開口部８２を通過して筐体８から出射する。筐体８から出射した第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２は、それぞれ、人の体内１０１に入射する。第１方向Ｄ１に進行する第１レーザー光Ｌ１と第２方向Ｄ２に進行する第２レーザー光Ｌ２とは、交差点１０で交差する。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２は、互いに重なり合って干渉する。

【0026】

遮光装置５は、第１ミラー４１および第２ミラー４２と、筐体８の先端部材８１との間に配置されている。遮光装置５は、交差点１０に向けて進行する第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を遮光する。遮光装置５は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の進路上に配置されている回転体５０を備えている。回転体５０は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を横切るように配置されている。回転体５０は、モーター駆動により時計回りまたは反時計回りに所定の回転速度で回転する。

【0027】

図２から図４に示すように、回転体５０の回転軸５２は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の間に配置されている。回転軸５２は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を結んだ線の略中点に位置している。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２は、回転軸５２に関して対称の位置で進行する。

【0028】

回転体５０は、レーザー光を遮光する複数（本実施例では４個）の遮光部６０と、レーザー光を遮光しない複数（本実施例では８個）の非遮光部６２とを備えている。複数の遮光部６０は、回転体５０の回転方向に間隔をあけて並んで配置されている。複数の遮光部６０は、回転体５０の回転方向に分散して配置されている。複数の遮光部６０は、回転体５０の回転軸５２に固定されており、放射状に延びている。各遮光部６０は、扇状の羽根で構成されており、回転体５０の径方向外側に向かうに従って拡開している。各遮光部６０は、回転体５０の回転方向において略３０°にわたり延びている。回転体５０を回転軸方向に視たときに、複数の遮光部６０の形状、大きさ、および長さは、略同じである。各遮光部６０は、回転体５０が回転しているときに、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を横切るように通過することにより、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を遮光する。

【0029】

複数の遮光部６０のうち、第１の遮光部６０１と第２の遮光部６０２は、回転軸５２を中心にして、回転体５０の回転方向に３０°の間隔（第１の間隔の一例）をあけて配置されている。第１の遮光部６０１の重心位置Ｇ１と第２の遮光部６０２の重心位置Ｇ２とは、回転体５０の回転方向に６０°離間している。第２の遮光部６０２と第３の遮光部６０３は、回転軸５２を中心にして、回転体５０の回転方向に６０°の間隔をあけて配置されている。第２の遮光部６０２の重心位置Ｇ２と第３の遮光部６０３の重心位置Ｇ４とは、回転体５０の回転方向に９０°離間している。第３の遮光部６０３と第４の遮光部６０４は、回転軸５２を中心にして、回転体５０の回転方向に９０°の間隔（第２の間隔の一例）をあけて配置されている。第３の遮光部６０３の重心位置Ｇ３と第４の遮光部６０４の重心位置Ｇ４とは、回転体５０の回転方向に１２０°離間している。第４の遮光部６０４と第１の遮光部６０１は、回転軸５２を中心にして、回転体５０の回転方向に６０°の間隔をあけて配置されている。第４の遮光部６０４の重心位置Ｇ４と第１の遮光部６０１の重心位置Ｇ１とは、回転体５０の回転方向に９０°離間している。

【0030】

また、第１の遮光部６０１の重量をＭ１、第２の遮光部６０２の重量をＭ２、第３の遮光部６０３の重量をＭ３、第４の遮光部６０４の重量をＭ４とすると、Ｍ１＝Ｍ２であり、Ｍ３＝Ｍ４である。また、Ｍ３＝Ｍ４＝１．７３Ｍ１＝１．７３Ｍ２である。第１の遮光部６０１の重量と第２の遮光部６０２の重量との合計（Ｍ１＋Ｍ２）は、第３の遮光部６０３の重量と第４の遮光部６０４の重量との合計（Ｍ３＋Ｍ４）よりも軽い。これにより、図４に示すｘ軸とｙ軸を仮定した場合に、ｘ軸を中心としたモーメント、および、ｙ軸を中心としたモーメントのバランスが良くなる。

【0031】

また、回転軸５２の軸方向における第１の遮光部６０１の厚さをＴ１、第２の遮光部６０２の厚さをＴ２、第３の遮光部６０３の厚さをＴ３、第４の遮光部６０４の厚さをＴ４とすると、Ｔ１＝Ｔ２であり、Ｔ３＝Ｔ４である。また、Ｔ３＝Ｔ４＝１．７３Ｔ１＝１．７３Ｔ２である。なお、複数の遮光部６０の重量と厚さは、特に限定されるものではない。また、複数の遮光部６０の配置位置も限定されない。

【0032】

回転体５０の複数の非遮光部６２は、回転体５０の回転方向に並んでいる。回転体５０の遮光部６０と遮光部６０の間に１または複数の非遮光部６２が配置されている。各非遮光部６２は、扇状に構成されており、回転体５０の径方向外側に向かうに従って拡開している。各非遮光部６２は、回転体５０の回転方向において略３０°にわたり延びている。回転体５０を回転軸方向に視たときに、複数の非遮光部６２の形状、大きさ、および長さは、略同じである。各非遮光部６２は、回転体５０が回転しているときに、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を横切るように通過する。非遮光部６２は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を遮光しない。すなわち、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２は、非遮光部６２を通過する。

【0033】

回転体５０は、複数の第１部分５４と、複数の第２部分５６と、複数の第３部分５８とを備えている。図２に示すように、第１部分５４は、第１レーザー光Ｌ１を遮光する遮光部６０と、第２レーザー光Ｌ２を遮光しない非遮光部６２とを備えている。図２は、回転体５０の回転中に、第１レーザー光Ｌ１が遮光され、第２レーザー光Ｌ２が遮光されないときの図である。第１部分５４の遮光部６０と非遮光部６２は、回転軸５２に関して対称の位置に配置されている。回転軸５２を挟んで回転軸５２の両側に遮光部６０と非遮光部６２が配置されている。第１部分５４は、回転体５０が回転しているときに、第１レーザー光Ｌ１を遮光する一方で第２レーザー光Ｌ２を遮光しない。回転体５０が回転することにより、第１部分５４が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を横切るように通過する。これにより、第１部分５４の遮光部６０が第１レーザー光Ｌ１を遮光する。第１部分５４の非遮光部６２は第２レーザー光Ｌ２を遮光しない。第２レーザー光Ｌ２は第１部分５４の非遮光部６２を通過する。

【0034】

図３に示すように、第２部分５６は、第２レーザー光Ｌ２を遮光する遮光部６０と、第１レーザー光Ｌ１を遮光しない非遮光部６２とを備えている。図３は、回転体５０の回転中に、第２レーザー光Ｌ２が遮光され、第１レーザー光Ｌ１が遮光されないときの図である。第２部分５６の遮光部６０と非遮光部６２は、回転軸５２に関して対称の位置に配置されている。回転軸５２を挟んで回転軸５２の両側に遮光部６０と非遮光部６２が配置されている。第２部分５６は、回転体５０が回転しているときに、第２レーザー光Ｌ２を遮光する一方で第１レーザー光Ｌ１を遮光しない。回転体５０が回転することにより、第２部分５６が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を横切るように通過する。これにより、第２部分５６の遮光部６０が第２レーザー光Ｌ２を遮光する。第２部分５６の非遮光部６２は第１レーザー光Ｌ１を遮光しない。第１レーザー光Ｌ１は第２部分５６の非遮光部６２を通過する。

【0035】

図４に示すように、第３部分５８は、一対の非遮光部６２を備えている。図４は、回転体５０の回転中に、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との両方が遮光されないときの図である。第３部分５８の一対の非遮光部６２は、回転軸５２に関して対称の位置に配置されている。回転軸５２を挟んで回転軸５２の両側に一対の非遮光部６２が配置されている。第３部分５８は、回転体５０が回転しているときに、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の両方を遮光しない。回転体５０が回転することにより、第３部分５８が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を横切るように通過する。このとき、第３部分５８の一対の非遮光部６２は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の両方を遮光しない。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２は、第３部分５８の一対の非遮光部６２を通過する。

【0036】

回転体５０の第１部分５４は、回転体５０の回転方向において第３部分５８と隣接し、回転方向と反対方向において第２部分５６と隣接している。第１部分５４は、第３部分５８と第２部分５６の間に配置されている。回転体５０の回転方向と反対方向に順に第３部分５８と第１部分５４と第２部分５６が並んでいる。回転体５０が時計回りに回転すると、第３部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過した後に、第１部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過し、その後に第２部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過する。変形例では、第１部分５４は、回転体５０の回転方向において第２部分５６と隣接し、回転方向と反対方向において第３部分５８と隣接していてもよい。変形例では、第２部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過した後に、第１部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過し、その後に第３部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過する。

【0037】

第２部分５６は、回転体５０の回転方向において第１部分５４と隣接し、回転方向と反対方向において第３部分５８と隣接している。第２部分５６は、第１部分５４と第３部分５８の間に配置されている。回転体５０の回転方向と反対方向に順に第１部分５４と第２部分５６と第３部分５８が並んでいる。回転体５０が時計回りに回転すると、第１部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過した後に、第２部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過し、その後に第３部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過する。変形例では、第２部分５６は、回転体５０の回転方向において第３部分５８と隣接し、回転方向と反対方向において第１部分５４と隣接していてもよい。変形例では、第３部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過した後に、第２部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過し、その後に第１部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過する。

【0038】

第３部分５８は、回転体５０の回転方向において第１部分５４または第２部分５６と隣接し、回転方向と反対方向において第１部分５４または第２部分５６と隣接している。回転体５０が時計回りに回転すると、第１部分または第２部分５６が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過した後に、第３部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過する。また、回転体５０が時計回りに回転すると、第３部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過した後に、第１部分５４または第２部分が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を通過する。

【0039】

上記のように、回転体５０が回転すると、第１部分５４と第２部分５６と第３部分５８が、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２を順序良く通過する。これにより、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２が順序良く遮光される。

【0040】

図５は、回転体５０の回転角度と、第１レーザー光Ｌ１および第２レーザー光Ｌ２の遮光状態との関係を示す表である。回転体５０の回転角度は、図２に示す状態が０°であり、図３に示す状態が３０°であり、図４に示す状態が６０°であると仮定する。図５では、レーザー光が遮光されている状態が「×」で示され、レーザー光が遮光されていない状態が「〇」で示されている。すなわち、レーザー光が回転体５０を通過しない状態が「×」で示され、レーザー光が回転体５０を通過する状態が「〇」で示されている。図５に示すように、回転体５０が回転すると、第１レーザー光Ｌ１および第２レーザー光Ｌ２の遮光状態／非遮光状態が順序良く切り替わる。すなわち、第１レーザー光Ｌ１が遮光される状態（第２レーザー光Ｌ２が遮光されない状態）と、第２レーザー光Ｌ２が遮光される状態（第１レーザー光Ｌ１が遮光されない状態）と、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の両方が遮光されない状態とが順序良く切り替わる。

【0041】

測定装置１（図１参照）において、第１レーザー光Ｌ１が遮光される状態（第２レーザー光Ｌ２が遮光されない状態）では、第２レーザー光Ｌ２が人の体内１０１に入射する。また、第２レーザー光Ｌ２が遮光される状態（第１レーザー光Ｌ１が遮光されない状態）では、第１レーザー光Ｌ１が人の体内１０１に入射する。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の両方が遮光されない状態では、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の両方が人の体内１０１に入射する。

【0042】

人の体内１０１に入射した第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２が体内１０１を流れる血液に当たると、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが散乱する。より詳細には、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが血液に含まれている粒子（例えば赤血球）に当たることによって散乱する。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは、互いに異なる方向から血液に当たる。第１レーザー光Ｌ１は、第１方向Ｄ１に進行して血液に当たる。第２レーザー光Ｌ２は、第２方向Ｄ２に進行して血液に当たる。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが体内１０１を流れる血液に当たることによって、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが散乱して散乱光が生じる。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが血液に当たって散乱するときに、ドップラーシフトによって各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の周波数が変化する。各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の散乱によって生じる散乱光の周波数は、各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の各周波数とは異なる周波数である。各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の散乱によって生じる散乱光は様々な方向に進行する。各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の散乱によって生じた散乱光のうち、受光装置３に向かって進行する散乱光Ｐを受光装置３が受光する。

【0043】

受光装置３は、人体Ｂと対向するように配置されている。受光装置３は、遮光性の箱体３８と、箱体３８の内部に配置されている受光素子３１とを備えている。受光装置３は、箱体３８に固定されている筒体３４を備えている。受光素子３１は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。箱体３８には、散乱光Ｐが通過する光通過孔３５が形成されている。各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の散乱によって生じた散乱光のうち、受光装置３に向かって進行する散乱光Ｐが筒体３４の内部と光通過孔３５を通過する。光通過孔３５を通過した散乱光Ｐが受光素子３１に入射する。受光素子３１は、散乱光Ｐを受光すると、その散乱光Ｐの強さに応じた電圧信号を出力する。散乱光Ｐの強さに応じた電圧信号が受光素子３１から処理装置９に送信される。変形例では、受光素子３１は、電圧信号に代えて電流信号を出力してもよい。

【0044】

図６に示すように、処理装置９は、照射装置２の発光素子２１と、受光装置３の受光素子３１とに電気的に接続されている。処理装置９は、発光素子２１が発光するレーザー光Ｌと、受光素子３１が受光する散乱光Ｐに基づいて、人の体内１０１を流れる血液の流速を演算する。処理装置９は、ドップラーシフトに基づく演算方法によって血液の流速を演算する。より詳細には、処理装置９は、血液に含まれている粒子（例えば赤血球）の速度を演算する。血液の流速の演算方法については後述する。

【0045】

また、処理装置９は、移動装置２５と表示装置４に電気的に接続されている。処理装置９は、移動装置２５から受信する情報に基づいて、移動装置２５が回折格子２３を移動させた距離を特定する。すなわち、処理装置９は、移動装置２５が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との交差点１０を移動させた距離を特定する。表示装置４は、例えば液晶モニタである。表示装置４には、例えば、人の体内１０１を流れる血液の流速や交差点１０が移動した距離等が表示される。また、処理装置９は、遮光装置５に接続されている。処理装置９は、遮光装置５の動作を制御する。例えば、処理装置９は、遮光装置５の回転体５０の回転速度を制御する。

【0046】

次に、血液の流速の演算方法について説明する。上記の測定装置１では、処理装置９が、受光素子３１から電圧信号を受信する。処理装置９は、遮光装置５の第１部分５４が第１レーザー光Ｌ１を遮光する一方で第２レーザー光Ｌ２を遮光しないときに受光素子３１が出力する第１電圧信号Ｓ１と、遮光装置５の第２部分５６が第２レーザー光Ｌ２を遮光する一方で第１レーザー光Ｌ１を遮光しないときに受光素子３１が出力する第２電圧信号Ｓ２と、遮光装置５の第３部分５８が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との両方を遮光しないときに受光素子３１が出力する第３電圧信号Ｓ３と、を受信する。第１電圧信号Ｓ１は、第２レーザー光Ｌ２が血液に照射されている一方で第１レーザー光Ｌ１が血液に照射されていないときの信号である。また、第２電圧信号Ｓ２は、第１レーザー光Ｌ１が血液に照射されている一方で第２レーザー光Ｌ２が血液に照射されていないときの信号である。第３電圧信号Ｓ３は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との両方が血液に照射されているときの信号である。

【0047】

処理装置９は、受光素子３１から第１電圧信号Ｓ１、第２電圧信号Ｓ２、および、第３電圧信号Ｓ３を受信すると、それらを、それぞれ、例えば０．０６秒の間隔でサンプリングする。続いて、処理装置９は、サンプリングした第１電圧信号Ｓ１、第２電圧信号Ｓ２、および、第３電圧信号Ｓ３のそれぞれをフーリエ変換する。処理装置９は、例えばＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザーによってフーリエ変換を実行することができる。フーリエ変換は、時間の関数を周波数の関数に変換することができる手法である。フーリエ変換については、よく知られているので詳細な説明を省略する。処理装置９は、フーリエ変換を実行することにより周波数スペクトルを生成する。また、処理装置９は、生成した周波数スペクトルをデシベル換算する。デシベル換算された周波数スペクトルは、例えば図７に示すように、周波数と電圧レベルの関係で示される。

【0048】

続いて、処理装置９は、第１電圧信号Ｓ１、第２電圧信号Ｓ２、および、第３電圧信号Ｓ３のそれぞれについて、周波数スペクトルにおけるピーク周波数ｆｐ（第１ピーク周波数ｆｐ１、第２ピーク周波数ｆｐ２、および、第３ピーク周波数ｆｐ３）を検出する。ピーク周波数ｆｐは、周波数スペクトルにおいて最も突出している電圧レベルに対応する周波数である。また、その近傍の周波数をピーク周波数ｆｐとしてもよい。

【0049】

続いて、処理装置９は、第１ピーク周波数ｆｐ１、第２ピーク周波数ｆｐ２、および、第３ピーク周波数ｆｐ３に基づいて、合成ピーク周波数ｆｐｘを演算する。処理装置９は、例えば、下記の式（１）によって合成ピーク周波数ｆｐｘを演算する。なお、合成ピーク周波数ｆｐｘの演算方法については特に限定されない。

【0050】

【数1】

【0051】

続いて、処理装置９は、合成ピーク周波数ｆｐｘに基づいて血液の流速を特定する。処理装置９は、例えば、下記の式（２）によって血液の流速を演算する。下記の式（２）において、ｖは、血液の流速である。また、λは、第１レーザー光Ｌ１および第２レーザー光Ｌ２の波長である。また、θは、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との交差角度の１／２の角度である（図１参照）。処理装置９は、下記の式（２）によって、第１レーザー光Ｌ１および／または第２レーザー光Ｌ２が照射される血液の流速を特定することができる。なお、処理装置９は、他の演算方法によって血液の流速を特定してもよい。演算方法は特に限定されない。

【0052】

【数2】

【0053】

以上、実施例の測定装置１および遮光装置５について説明した。上記の説明から明らかなように、遮光装置５は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とを横切るように配置された回転体５０を備えている。回転体５０の回転軸５２は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の間に配置されている。回転体５０は、回転しているときに、第１レーザー光Ｌ１を遮光する一方で第２レーザー光Ｌ２を遮光しない第１部分５４と、第２レーザー光Ｌ２を遮光する一方で第１レーザー光Ｌ１を遮光しない第２部分５６と、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との両方を遮光しない第３部分５８とを備えている。回転体５０は、時計回りに回転しているときに、第１部分５４が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とを通過した後に第２部分５６が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とを通過し、第２部分５６が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とを通過した後に第３部分５８が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とを通過し、第３部分５８が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とを通過した後に第１部分５４または第２部分５６が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とを通過するように構成されている。

【0054】

この構成によれば、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２のうち、第１レーザー光Ｌ１のみが遮光される状態（第２レーザー光Ｌ２が遮光装置を通過する状態）と、第２レーザー光Ｌ２のみが遮光される状態（第１レーザー光Ｌ１が遮光装置を通過する状態）と、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との両方が遮光されない状態（両方が遮光装置を通過する状態）と、を順序良く切り替えることができる。これにより、第１レーザー光Ｌ１と、第２レーザー光Ｌ２と、その両方とを照射対象に順序良く照射することができる。

【0055】

上記の実施例では、回転体５０が、回転体５０の回転方向に間隔をあけて配置されている複数の遮光部６０を備えている。遮光部６０は、回転体５０が回転しているときに第１レーザー光Ｌ１または第２レーザー光Ｌ２を遮光する。複数の遮光部６０のうち、回転体５０の回転方向に３０°の間隔をあけて配置されている２個の遮光部６０１、６０２の重量の合計（Ｍ１＋Ｍ２）が、回転体５０の回転方向に３０°よりも広い９０°の間隔をあけて配置されている２個の遮光部６０３、６０４の重量の合計（Ｍ３＋Ｍ４）よりも軽い。この構成によれば、回転体５０の重量のバランスが良くなり、回転体５０がバランス良く回転する。

【0056】

また、回転体５０の回転方向に３０°の間隔をあけて配置されている２個の遮光部６０１、６０２の重心位置Ｇ１、Ｇ２は、回転体５０の回転方向に６０°離間している。回転体５０の回転方向に９０°の間隔をあけて配置されている２個の遮光部６０３、６０４の重心位置Ｇ３、Ｇ４は、回転体５０の回転方向に１２０°離間している。この構成によれば、回転体５０の回転方向における重量のバランスが更に良くなる。

【0057】

実施例の測定装置１は、第１レーザー光Ｌ１および／または第２レーザー光Ｌ２が体内１０１を流れる血液に当たることによって生じる散乱光Ｐを受光し、受光した散乱光Ｐに応じた電圧信号を出力する受光装置３を備えている。また、測定装置１は、受光装置３が出力した電圧信号に基づいて第１レーザー光Ｌ１および／または第２レーザー光Ｌ２が当たっている血液の流速を特定する処理装置９を備えている。この構成によれば、血液の流速を精度良く測定することができる。

【0058】

処理装置９は、回転体５０の第１部分５４が第１レーザー光Ｌ１を遮光する一方で第２レーザー光Ｌ２を遮光しないときに受光装置３が出力する第１電圧信号Ｓ１と、回転体５０の第２部分５６が第２レーザー光Ｌ２を遮光する一方で第１レーザー光Ｌ１を遮光しないときに受光装置３が出力する第２電圧信号Ｓ２と、回転体５０の第３部分５８が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との両方を遮光しないときに受光装置３が出力する第３電圧信号Ｓ３と、に基づいて血液の流速を特定する。この構成によれば、第１電圧信号Ｓ１と第２電圧信号Ｓ２と第３電圧信号Ｓ３を用いることにより、血液の流速を更に精度良く測定することができる。

【0059】

以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されない。以下の説明において、上記の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0060】

（変形例）
（１）図８に示すように、遮光装置５は、回折格子２３と、第１ミラー４１および第２ミラー４２との間に配置されていてもよい。遮光装置５は、回折格子２３から第１ミラー４１に向けて進行する第１レーザー光Ｌ１と、回折格子２３から第２ミラー４２に向けて進行する第２レーザー光Ｌ２とを遮光する。

【0061】

（２）図９に示すように、回転体５０は、複数の遮光部６０を連結する連結部６４を備えていてもよい。連結部６４は、複数の遮光部６０のそれぞれの先端部に固定されている。連結部６４は、回転体５０の回転方向に延びて１周している。

【0062】

（３）図１０に示すように、非遮光部６２は、回転体５０に設けられた開口部によって構成されていてもよい。

【0063】

（４）図１１に示すように、複数の非遮光部６２（開口部）が一体にされていてもよい。例えば、回転体５０の第２部分５６の非遮光部６２と、第３部分５８の非遮光部６２とが、回転体５０に設けられた開口部によって一体にされていてもよい。

【0064】

（５）測定装置１は、人体Ｂの血管１０３を流れる血液以外に、流路を流れる流体に適用されてもよい。測定装置１は、流路を流れる流体の流速を測定する構成であってもよい。

【0065】

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0066】

１：測定装置、２：照射装置、３：受光装置、４：表示装置、５：遮光装置、８：筐体、９：処理装置、１０：交差点、２１：発光素子、２２：コリメーターレンズ、２３：回折格子、２５：移動装置、３１：受光素子、４１：第１ミラー、４２：第２ミラー、５０：回転体、５２：回転軸、５４：第１部分、５６：第２部分、５８：第３部分、６０：遮光部、６２：非遮光部、６４：連結部、Ｌ：レーザー光、Ｌ１：第１レーザー光、Ｌ２：第２レーザー光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】