JP2016120309A - 流体評価装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体の流量の平均値を好適に算出することが可能な流体評価装置及び方法を提供する。【解決手段】流体評価装置１は、内部に流体が流れている被測定対象１００に対してレーザ光ＬＢを照射する照射手段と、被測定対象に照射されたレーザ光を検出することで得られる、レーザ光のドップラシフトに起因する周波数変化に基づいて、流体の流量を検出する第１検出手段と、流量の変化に基づいて、流量の脈動周期を検出する第２検出手段と、脈動周期に同期した期間毎の流量の平均値を算出する算出手段とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば血流等の流体の流量を検出することで当該流体を評価する流体評価装置及び方法の技術分野に関する。

この種の流体評価装置として、例えば、レーザ血流計を用いて血流量を検出する装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたレーザ血流計は、レーザ光を生体に照射し、その反射又は散乱の際に生ずるドップラシフトに起因した波長の変化に基づいて、生体の血流量を検出する。より具体的には、レーザ光が生体に照射されると、生体の血管内の血液の流れ（即ち、散乱体である赤血球の移動）に起因した散乱光が発生する。この散乱光の周波数は、元のレーザ光の周波数と比較して、散乱体である赤血球の移動速度に対応したレーザドップラ作用によって変化している。この散乱光と生体からのレーザ光の反射光との相互干渉により、いわゆる周波数差分信号に相当する信号成分が得られる。この信号成分が解析されることで、生体の血流量が検出される。

尚、血流量を検出する装置を開示する文献ではないものの、本発明に関連するその他の先行技術文献として、特許文献２及び３がある。

特許第４６８５７０５号公報 特許第３３５０５２１号公報 特開２００１−２２４５９３号公報

血流量は、一般的には、心臓の拍動に合わせて大きく変動する（例えば、サインカーブ状に変化する）。このため、検出した血流量をそのまま出力する（例えば、レーザドップラ血流計の外部に接続されているディスプレイ等に出力する）と、時間軸に沿って刻一刻と変化する血流量が出力されることになる。場合によっては、このように出力される血流量（つまり、検出結果）が活用しにくいものとなってしまうおそれがある。従って、検出した血流量の時間平均値を算出すると共に、当該算出した時間平均値を出力することで、出力される血流量（つまり、検出結果）を活用しやすくする試みが考えられる。

ここで、血流量の時間平均値の算出方法によっては、算出された血流量の時間平均値が、本来算出されるべき（つまり、理想的な）血流量の時間平均値からずれてしまいかねないということが、本願発明者等の実験によって明らかになっている。例えば、所定の固定期間毎の血流量の時間平均値を算出するとする。一方で、血流の脈動周期は、心臓の拍動に応じて常に変動し得る。このため、所定の固定期間毎の血流量の時間平均値を算出すると、血流の脈動周期と血流量の時間平均値を算出する固定周期との間のずれに起因して、算出された血流量の時間平均値が、本来算出されるべき（つまり、理想的な）血流量の時間平均値よりも大きくなってしまう又は小さくなってしまいかねないということが、本願発明者等の実験によって明らかになっている。このような血流量の時間平均値の変動（つまり、誤差）は、血流量の高精度な検出という観点から好ましいとは言い難い。

尚、上述した技術的問題は、血液の流量（血流量）の時間平均値が算出される場合に限らず、任意の流体の流量の時間平均値が算出される場合にも同様に発生し得る。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、流体の流量の平均値を好適に算出することが可能な流体評価装置及び方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための流体評価装置は、内部に流体が流れている被測定対象に対してレーザ光を照射する照射手段と、前記被測定対象に照射された前記レーザ光を検出することで得られる、前記レーザ光のドップラシフトに起因する周波数変化に基づいて、前記流体の流量を検出する第１検出手段と、前記流量の変化に基づいて、前記流量の脈動周期を検出する第２検出手段と、前記脈動周期に同期した期間毎の前記流量の平均値を算出する算出手段とを備える。

上記課題を解決するための流体評価方法は、内部に流体が流れている被測定対象に対してレーザ光を照射する照射工程と、前記被測定対象に照射された前記レーザ光を検出することで得られる、前記レーザ光のドップラシフトに起因する周波数変化に基づいて、前記流体の流量を検出する第１検出工程と、前記流量の変化に基づいて、前記流体の脈動周期を検出する第２検出工程と、前記脈動周期に同期した期間毎の前記流量の平均値を算出する算出工程とを備える。

第１実施例の血流量検出装置の構成を示すブロック図である。 第１実施例の血流量検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。 第１実施例の血流量検出装置の動作の際に観測される各種信号の波形を示すタイミングチャートである。 脈波周期に対応するサンプル数を算出することなく、固定サンプル数個の血流量の平均値（平均血流量）を算出する比較例の血流量検出装置の動作の際に観測される各種信号の波形を示すタイミングチャートである。 第２実施例の血流量検出装置の構成を示すブロック図である。 第２実施例の血流量検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。 第３実施例の血流量検出装置の構成を示すブロック図である。 第３実施例の血流量検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。 第４実施例の血流量検出装置の構成を示すブロック図である。 第４実施例の血流量検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。 第４実施例の血流量検出装置の動作の際に観測される各種信号の波形を示すタイミングチャートである。

以下、発明を実施するための形態として、流体評価装置及び方法の実施形態について順に説明する。

（流体評価装置の実施形態）
＜１＞
本実施形態の流体評価装置は、内部に流体が流れている被測定対象に対してレーザ光を照射する照射手段と、前記被測定対象に照射された前記レーザ光を検出することで得られる、前記レーザ光のドップラシフトに起因する周波数変化に基づいて、前記流体の流量を検出する第１検出手段と、前記流量の変化に基づいて、前記流量の脈動周期を検出する第２検出手段と、前記脈動周期に同期した期間毎の前記流量の平均値を算出する算出手段とを備える。

本実施形態の流体評価装置によれば、照射手段は、被測定対象に対してレーザ光を照射する。被測定対象の内部には、流体が流れている。レーザ光は、当該流体に対して照射されることが好ましい。尚、被測定対象及び流体の一例として、人間や動物等の生体及び血液があげられる。或いは、被測定対象及び流体の他の一例として、水道管及び水があげられる。

第１検出手段は、レーザ光のドップラシフトに起因する周波数変化に基づいて、流体の流量を検出する。具体的には、例えば、レーザ光が被測定対象に照射されると、被測定対象の内部の流体の流れに起因した散乱光が発生する。この散乱光の周波数は、元のレーザ光の周波数と比較して、流体の移動速度に対応したレーザドップラ作用によって変化している。この散乱光と被測定対象からのレーザ光の反射光との相互干渉により、いわゆる周波数差分信号に相当する信号成分が得られる。この信号成分が解析されることで、流体の流量が検出される。

第２検出手段は、第１検出手段が検出した流量の変化に基づいて、流量の脈動周期を検出する。尚、「脈動周期」とは、例えば脈打つように変化する流量の変化周期（例えば、流量のピーク値から次のピーク値までの期間等）を意味する。尚、流体が血液である場合には、脈動周期は、実質的には、脈拍の周期（典型的には、１回の脈の周期）に一致する。

算出手段は、第１検出手段が検出した流量の平均値（例えば、所定時間毎の流量のサンプル値の和の平均値である時間平均値）を算出する。本実施形態では特に、算出手段は、脈動周期に同期した期間毎の流量の平均値（例えば、脈動周期に同期した期間毎の流量のサンプル値の和の平均値である時間平均値）を算出する。言い換えれば、算出手段は、脈動周期に同期した期間毎に、流量の平均値を算出する（例えば、脈動周期に同期した期間毎に、当該期間の間に検出された流量のサンプル値の和の平均値である時間平均値を算出する）。更に言い換えれば、算出手段は、脈動周期に同期して、流量の平均値を算出する（例えば、脈動周期に同期して、流量のサンプル値の和の平均値である時間平均値を算出する）。

具体的な例をあげる。例えば、第２検出手段が検出した脈動周期が１秒であるとする。また、第１検出手段は、０．１秒毎に１回、流量を検出するとする。この場合には、算出手段は、脈動周期である１秒毎の流量の平均値を算出する。つまり、脈動周期である１秒の間に第１検出手段が１０回流量を検出することを考慮すれば、算出手段は、脈動周期である１秒の間に検出される１０個の流量のサンプル値の和の平均値を算出する。一方で、第２検出手段が検出した脈動周期が１．２秒に変化したとすると、算出手段は、脈動周期である１．２秒の間に検出される１２個の流量のサンプル値の和の平均値を算出する。

以上説明した本実施形態の流体評価装置によれば、何らかの要因によって変化し得る流体の流量の脈動周期に合わせて、流体の流量の平均値が算出される。つまり、流体の流量の平均値を算出する際の算出周期は、流体の流量の脈動周期に合わせて適宜調整される。従って、本実施形態の流体評価装置によれば、流体の流量の平均値を算出する際の算出周期が固定されている比較例の流体評価装置と比較して、流体の流量の脈動周期と流体の流量の平均値を算出する算出周期との間にずれが生ずる可能性が低減される。或いは、本実施形態の流体評価装置によれば、流体の流量の脈動周期と流体の流量の平均値を算出する算出周期との間にずれが生ずることは殆ど又は全くなくなる。従って、本実施形態の流体評価装置によれば、流体の流量の平均値を算出する際の算出周期が固定されている比較例の流体評価装置と比較して、算出手段が算出した流体の流量の平均値が、本来算出されるべき（つまり、理想的な）流体の流量の平均値からずれてしまう可能性が低減される。或いは、本実施形態の流体評価装置によれば、算出手段が算出した流体の流量の平均値が、本来算出されるべき（つまり、理想的な）流体の流量の平均値からずれてしまうことが殆ど又は全くなくなる。このため、本実施形態の流体評価装置は、流体の流量の平均値を好適に算出することができる。

＜２＞
本実施形態の流体評価装置の他の態様では、前記算出手段は、前記脈動周期と同一の期間毎の又は前記脈動周期のＮ（但し、Ｎは、２以上の整数）倍の期間毎の前記流量の平均値を算出する。

この態様によれば、算出手段は、脈動周期に同期した期間毎の流量の平均値（例えば、脈動周期に同期した期間毎の流量のサンプル値の和の平均値である時間平均値）を好適に算出することができる。

＜３＞
本実施形態の流体評価装置の他の態様では、所望のタイミングで、前記算出手段が算出した前記平均値を出力する出力手段を更に備える。

この態様によれば、算出手段が算出した流体の流量の平均値が、流体評価装置が備える又は流体評価装置の外部に取り付けられた他の装置（例えば、ディスプレイや解析回路等）に対して出力される。

＜４＞
上述の如く出力手段を備える流体評価装置の他の態様では、前記所望のタイミングは、周期的に現れる固定されたタイミングである。

この態様によれば、算出手段が算出した流体の流量の平均値が、一定周期で出力される。このため、算出手段が平均値を算出する期間（つまり、脈動周期に同期した期間）が変動したとしても、算出手段が算出した流体の流量の平均値が出力手段から出力される周期が一定に保たれる。従って、算出手段が算出した流体の流量の平均値がランダムな周期で出力される場合と比較して、出力手段から平均値を取得する他の装置にとっては、当該平均値を利用しやすくなる。

＜５＞
上述の如く出力手段を備える流体評価装置の他の態様では、前記所望のタイミングは、ユーザによって指定されるタイミングである。

この態様によれば、算出手段が算出した流体の流量の平均値が、ユーザによって指定されるタイミングで出力される。このため、算出手段が平均値を算出する期間（つまり、脈動周期に同期した期間）が変動したとしても、算出手段が算出した流体の流量の平均値が出力手段から出力される周期は、ユーザの指示によって適宜調整される。従って、算出手段が算出した流体の流量の平均値がユーザの指示とは無関係な周期で出力される場合と比較して、出力手段から平均値を取得する他の装置にとっては、当該平均値を利用しやすくなる。

＜６＞
本実施形態の流体評価装置の他の態様では、前記流量の振幅を検出する第３検出手段を更に備え、前記算出手段は、(i)前記振幅が所定量以上となる場合に、前記第１検出手段が検出した前記脈動周期に同期した期間毎の前記流量の平均値を算出し、(ii)前記振幅が前記所定量以上とならない場合に、前記第１検出手段が過去に検出した前記脈動周期に同期した期間毎の前記流量の平均値を算出する。

この態様によれば、流量の振幅が相対的に小さい（つまり、所定量以上とならない）場合には、流量の振幅が相対的に大きい（つまり、所定量以上となる）場合と比較して、第２検出手段が検出する脈動周期の信頼性が相対的に低下していると推測される。従って、算出手段は、流量の振幅が相対的に小さい（つまり、所定量以上とならない）場合には、第２検出手段がリアルタイムで検出している信頼性が相対的に低い脈動周期に代えて、信頼性が相対的に高かった第２検出手段が過去に検出した脈動周期に同期した期間毎の流量の平均値を算出する。このため、第２検出手段がリアルタイムで検出している脈動周期に同期した期間毎の流量の平均値を常に算出する場合と比較して、算出手段が算出する平均値の信頼性を相対的に高めることができる。

尚、算出手段は、第２検出手段が過去に検出した流量の脈動周期そのものに同期した期間（つまり、脈動周期と同一の期間又は脈動周期のＮ（但し、Ｎは、２以上の整数）倍若しくは１／Ｎ倍の期間）毎の流量の平均値を算出してもよい。或いは、算出手段は、第２検出手段が過去に検出した流量の脈動周期の時間平均値に同期した期間毎の流量の平均値を算出してもよい。

＜７＞
前記流体は、前記被測定対象としての生体の内部を流れる血流であり、前記脈動周期は、前記血流の脈波周期である。

この態様によれば、流体評価装置は、算出手段は、血液の脈波周期（つまり、脈拍の周期であり、典型的には、１回の脈の周期）に同期した期間毎の血液の流量（つまり、血流量）の平均値を算出することができる。

（流体評価方法の実施形態）
＜８＞
本実施形態の流体評価方法は、内部に流体が流れている被測定対象に対してレーザ光を照射する照射工程と、前記被測定対象に照射された前記レーザ光を検出することで得られる、前記レーザ光のドップラシフトに起因する周波数変化に基づいて、前記流体の流量を検出する第１検出工程と、前記流量の変化に基づいて、前記流体の脈動周期を検出する第２検出工程と、前記脈動周期に同期した期間毎の前記流量の平均値を算出する算出工程とを備える。

本実施形態の流体評価方法によれば、上述した本実施形態の流体評価装置が享受する各種効果を好適に享受することができる。

尚、本実施形態の流体評価装置が採用する各種態様に対応して、本実施形態の流体評価方法も、各種態様を採用してもよい。

本実施形態のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から明らかにされる。

以上説明したように、本実施形態の流体評価装置は、照射手段と、第１検出手段と、第２検出手段と、算出手段とを備える。本実施形態の流体評価方法は、照射工程と、第１検出工程と、第２検出工程と、算出工程とを備える。従って、流体の流量の平均値を好適に算出することができる。

以下、図面を参照しながら、流体評価装置の実施例について説明する。尚、以下では、流体評価装置を、生体の血管内を流れる血液の流量（つまり、血流量）を検出する血流量検出装置に適用した例について説明を進める。但し、流体評価装置は、血液以外の任意の流体（例えば、水道管の中を流れる水や、人工透析装置の血流回路を構成するチューブの中を流れる血液等）の流量を検出する任意の流量検出装置に適用されてもよい。

（１）第１実施例
はじめに、図１から図４を参照しながら、第１実施例の血流量検出装置１について説明を進める。

（１−１）血流量検出装置の構成
はじめに、図１を参照しながら、第１実施例の血流量検出装置１の構成について説明する。図１は、第１実施例の血流量検出装置１の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、第１実施例の血流量検出装置１は、レーザ素子１１と、受光素子１２と、増幅器１３と、Ａ／Ｄ（Analogue to Digital）コンバータ１４と、演算回路１５と、脈波周期検出回路１６と、平均化回路１７と、タイミング生成器１８と、サンプリング回路１９とを備えている。

レーザ素子１１は、「照射手段」の一具体例を構成しており、人間や動物等の生体１００に対してレーザ光ＬＢを照射する。このとき、レーザ素子１１は、生体１００内の血管に対してレーザ光ＬＢを照射することが好ましい。

受光素子１２は、「第１検出手段」の一具体例を構成しており、生体１００からのレーザ光ＬＢの反射光と生体１００からのレーザ光ＬＢの散乱光との相互干渉によって生ずるビート信号光を受光する。受光素子１２は、受光したビート信号光を電気信号に変換することで得られる検出電流を生成する。

増幅器１３は、「第１検出手段」の一具体例を構成しており、受光素子１２から出力される検出電流を、電圧信号に変換した上で増幅する。

Ａ／Ｄコンバータ１４は、「第１検出手段」の一具体例を構成しており、増幅器１３の出力（つまり、受光素子１２が受光したビート信号光に応じた電圧信号）に対してＡ／Ｄ変換処理（つまり、量子化処理）を行う。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１４は、受光素子１２が受光したビート信号光に応じた電圧信号のサンプル値（つまり、量子化された電圧信号）を、演算回路１５に出力する。

演算回路１５は、「第１検出手段」の一具体例を構成しており、Ａ／Ｄコンバータ１４の出力（つまり、受光素子１２が受光したビート信号光に応じた電圧信号のサンプル値）に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を用いた周波数解析を行う。その結果、演算回路１５は、血流量Ｑ（ｋ（尚、ｋは、血流量の演算のタイミングに応じて時系列的に割り当てられる変数））を算出する。

脈波周期検出回路１６は、「第２検出手段」の一具体例を構成しており、演算回路１５が算出した血流量Ｑ（ｋ）の時間変化を解析することで、脈波周期（つまり、血液の脈動の周期であり、実質的には、脈拍の周期）Ｔｒを算出する。その後、脈波周期検出回路１６は、脈波周期Ｔｒに対応する血流量Ｑ（ｋ）のサンプル数ｎ（つまり、脈波周期と同一の期間に検出される血流量Ｑ（ｋ）のサンプル数ｎ）を算出する。

平均化回路１７は、「算出手段」の一具体例を構成しており、ｎ個の血流量Ｑ（ｋ）の平均値（以下、適宜“平均血流量Ｑｈ”と称する）を算出する。

タイミング生成器１８は、サンプリング回路１９が平均血流量Ｑｈを出力するタイミングを生成する。

サンプリング回路１９は、「出力手段」の一具体例を構成しており、平均化回路１７が算出した平均血流量Ｑｈを、タイミング生成器１８が生成したタイミングに同期して、血流量検出装置１の外部に（或いは、血流量検出装置１が内部に備える不図示の処理ブロックに）出力する。

尚、血流量検出装置１は、平均化回路１７が算出した平均血流量Ｑｈをそのまま出力してもよい。この場合、血流量検出装置１は、タイミング生成器１８及びサンプリング回路１９を備えていなくともよい。

（１−２）血流量検出装置の動作
続いて、図２及び図３を参照して、第１実施例の血流量検出装置１の動作の流れについて説明する。図２は、第１実施例の血流量検出装置１の動作の流れを示すフローチャートである。図３は、第１実施例の血流量検出装置１の動作の際に観測される各種信号の波形を示すタイミングチャートである。

図２に示すように、レーザ素子１１は、人間や動物等の生体１００に対してレーザ光ＬＢを照射する（ステップＳ１１）。このとき、レーザ素子１１は、生体１００内の血管に対してレーザ光ＬＢを照射することが好ましい。

その後、受光素子１２は、生体１００からのレーザ光ＬＢの反射光と生体１００からのレーザ光ＬＢの散乱光との相互干渉によって生ずるビート信号光を受光する（ステップＳ１２）。具体的には、レーザ光ＬＢが生体１００に照射されると、生体１００内の血管の内部の血液の流れ（即ち、散乱体である赤血球の移動）に起因した散乱光が発生する。この散乱光の周波数は、元のレーザ光の周波数と比較して、血液の移動速度に対応したレーザドップラ作用によって変化している。受光素子１２は、このような散乱光と生体１００からのレーザ光ＬＢの反射光との相互干渉により生ずるビート信号光（いわゆる、周波数差分信号）を受光する。尚、ビート信号光を生じさせる散乱光として、生体１００に照射されたレーザ光ＬＢの透過光に相当する前方散乱光が用いられてもよいし、生体１００に照射されたレーザ光ＬＢの反射光に相当する後方散乱光が用いられてもよい。

その後、受光素子１２は、受光したビート信号光を電気信号に変換することで得られる検出電流を生成する。受光素子１２は、生成した検出電流を、増幅器１３に出力する。増幅器１３は、受光素子１２から出力される検出電流（つまり、受光素子１２が受光したビート信号光に応じた検出電流）を、電圧信号に変換した上で増幅する。増幅器は、電圧信号をＡ／Ｄコンバータ１４に出力する。

その後、Ａ／Ｄコンバータ１４は、増幅器１３の出力（つまり、受光素子１２が受光したビート信号光に応じた電圧信号）に対してＡ／Ｄ変換処理（つまり、量子化処理）を行う（ステップＳ１３）。その結果、Ａ／Ｄコンバータ１４は、受光素子１２が受光したビート信号光に応じた電圧信号のサンプル値（つまり、量子化された電圧信号）を、演算回路１５に出力する。具体的には、例えば、Ａ／Ｄコンバータ１４は、Ａ／Ｄコンバータ１４のサンプリング周期をＴａとすると、周期Ｔａ毎に、受光素子１２が受光したビート信号光に応じた電圧信号のサンプル値（つまり、量子化された電圧信号）を出力する。

演算回路１５は、Ａ／Ｄコンバータ１４の出力（つまり、受光素子１２が受光したビート信号光に応じた電圧信号のサンプル値）に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を用いた周波数解析を行う。その結果、演算回路１５は、血流量Ｑ（ｋ）を算出する（ステップＳ１４：図３の１段目の波形参照）。具体的には、例えば、演算回路１５は、ビート信号光に応じた電圧信号のサンプル値であって且つＮｆ個のサンプル値に対してＦＦＴを行う。演算回路１５は、当該ＦＦＴを行うことで得られるパワースペクトルと周波数ベクトルとの乗算結果である１次モーメントを用いて、血流量Ｑ（ｋ）を算出する。ＦＦＴを用いた周波数解析による血流量Ｑ（ｋ）の算出方法については、公知の方法（例えば、特許第３３１３８４１号公報に開示された方法等）が用いられてもよいため、詳細な説明を省略する。演算回路１５は、算出した血流量Ｑ（ｋ）を、脈波周期検出回路１６及び平均化回路１７の夫々に出力する。

尚、血流量Ｑ（ｋ）が算出される周期（つまり、１個の（言い換えれば、１サンプルの）血流量Ｑ（ｋ）が算出される周期）Ｔｑは、図３の１段目及び２段目の夫々の波形に示すように、Ｎｆ×Ｔａ（つまり、ＦＦＴのポイント数Ｎｆ×Ａ／Ｄコンバータ１４のサンプリング周期Ｔａ）となる。

その後、脈波周期検出回路１６は、演算回路１５が算出した血流量Ｑ（ｋ）の時間変化（つまり、複数サンプルの血流量Ｑ（ｋ）の時間変化）を解析することで、脈波周期Ｔｒを算出する（ステップＳ１５）。例えば、脈波周期検出回路１６は、図３の１段目及び３段目の夫々の波形に示すように、血流量Ｑ（ｋ）の振幅中心を基準として血流量Ｑ（ｋ）を２値化すると共に、当該２値化した血流量Ｑ（ｋ）の立ち上がりから立ち下がりまで（つまり、振幅中心以上のパルスと振幅中心未満のパルスとの組み合わせ）の期間を、脈波周期Ｔｒを算出してもよい。言い換えれば、例えば、脈波周期検出回路１６は、図３の１段目及び３段目の夫々の波形に示すように、血流量Ｑ（ｋ）が当該血流量Ｑ（ｋ）の振幅中心と交わる点（いわゆる、ゼロクロス点）を検出することで、脈波周期Ｔｒを算出してもよい。或いは、例えば、脈波周期検出回路１６は、血流量Ｑ（ｋ）のピーク値を検出すると共に、時間軸上で連続する２つのピーク値の間の間隔を、脈波周期Ｔｒとして算出してもよい。或いは、例えば、脈波周期検出回路１６は、血流量Ｑ（ｋ）のボトム値を検出すると共に、時間軸上で連続する２つのボトム値の間の間隔を、脈波周期Ｔｒとして算出してもよい。

その後、脈波周期検出回路１６は、図３の３段目の波形に示すように、脈波周期Ｔｒに対応する血流量Ｑ（ｋ）のサンプル数ｎを算出する（ステップＳ１６）。具体的には、脈波周期検出回路１６は、脈波周期Ｔｒと同一の期間に検出される血流量Ｑ（ｋ）のサンプル数ｎを算出する。言い換えれば、脈波周期検出回路１６は、脈波周期Ｔｒと同一の期間に含まれる血流量Ｑ（ｋ）のサンプル数ｎを算出する。ここで、脈波周期検出回路１６は、ｎ＝Ｔｒ／Ｔｑ＝Ｔｒ／（Ｎｆ×Ｔａ）という数式を用いて、サンプル数ｎを算出してもよい。言い換えれば、脈波周期検出回路１６は、サンプル数ｎ＝脈波周期Ｔｒ／血流量Ｑ（ｋ）が算出される周期Ｔｑ＝脈波周期Ｔｒ／（ＦＦＴのポイント数Ｎｆ×Ａ／Ｄコンバータ１４のサンプリング周期Ｔａ）という数式を用いて、サンプル数ｎを算出してもよい。

具体的な数値を例にあげて説明する。Ａ／Ｄコンバータ１４のサンプリング周期Ｔａが５５マイクロ秒であり、ＦＦＴのポイント数Ｎｆが１０２４個であり、脈波周期Ｔｒが０．９秒であるとする。この場合、サンプル数ｎは、ｎ＝０．９／（５５×１０^−６×１０２４）≒１６個となる。従って、脈波周期Ｔｒ＝０．９秒に対応するサンプル数ｎは、１６個となる。或いは、脈波周期Ｔｒが１．０３秒に変わったとすると、サンプル数ｎは、ｎ＝１．０３／（５５×１０^−６×１０２４）≒１８個となる。

尚、脈波周期検出回路１６が算出するサンプル数ｎは、整数であることが好ましい。従って、脈波周期検出回路１６は、算出したサンプル数ｎが小数点以下の桁を有している場合には、小数点以下の桁が繰り上げられてもよい。或いは、小数点以下の桁が繰り下げられてもよい。或いは、小数点以下の桁が四捨五入されてもよい。

図３の３段目の波形を見て分かるように、脈波周期検出回路１６が算出するサンプル数ｎは、血流量Ｑ（ｎ）の時間変動に応じて適宜変わる。つまり、脈波周期検出回路１６が算出するサンプル数ｎは、脈波周期Ｔｒに応じて適宜変わる。図３の３段目の波形には、ある期間においてはサンプル数ｎ１が算出される一方で、その後の期間においてはサンプル数ｎ２が算出される例が示されている。

尚、脈波周期検出回路１６は、脈波周期ＴｒのＮ（但し、Ｎは、２以上の整数）倍の期間に対応する血流量Ｑ（ｋ）のサンプル数ｎを算出してもよい。この場合、脈波周期検出回路１６は、ｎ＝Ｔｒ×Ｎ／Ｔｑ＝Ｔｒ×Ｎ／（Ｎｆ×Ｔａ）という数式を用いて、サンプル数ｎを算出してもよい。

脈波周期検出回路１６は、算出したサンプル数ｎを、平均化回路１７に出力する。

その後、平均化回路１７は、ステップＳ１６で算出されたサンプル数ｎ個の血流量Ｑ（ｋ）の平均値（つまり、平均血流量Ｑｈ）を算出する（ステップＳ１７）。例えば、平均化回路１７は、（Ｑ（０）＋Ｑ（１）＋・・・＋（Ｑ（ｎ−１））／ｎを、平均血流量Ｑｈとして算出する。例えば、サンプル数ｎ＝１６個である場合には、平均化回路１７は、時間軸に沿って連続的に順次算出された１６個の血流量Ｑ（ｋ）のサンプル値を加算すると共に当該加算結果をサンプル数ｎ＝１６で除算することで、平均血流量Ｑｈを算出する。

より具体的には、図３の波形を例にあげれば、平均化回路１７は、ある期間（サンプル数ｎ１が算出されている期間）において、（Ｑ（０）＋Ｑ（１）＋・・・＋（Ｑ（ｎ１−１））／ｎ１を、平均血流量Ｑｈとして算出する。続いて、平均化回路１７は、別の期間（サンプル数ｎ２が算出されている期間）において、（Ｑ（ｎ１）＋Ｑ（ｎ１＋１）＋・・・＋（Ｑ（ｎ１＋ｎ２−１））／ｎ２を、平均血流量Ｑｈとして算出する。平均化回路１７は、算出した平均血流量Ｑｈを、サンプリング回路１９に出力する。

その後、サンプリング回路１９は、平均化回路１７が算出した平均血流量Ｑｈを、タイミング生成器１８が生成したタイミング（図３の５段目の波形に示す再サンプリングタイミングに相当）に同期して、血流量検出装置１の外部に（或いは、血流量検出装置１が内部に備える不図示の処理ブロックに）出力する（ステップＳ１８）。その結果、血流量検出装置１からは、図３の６段目（最終段）の波形に示す平均血流量Ｑｈが出力される。

尚、タイミング生成器１８が生成したタイミングは、固定タイミング（つまり、固定的な周期で現れるタイミング）であることが好ましい。この場合、血流量検出装置１から出力される平均血流量Ｑｈの出力レート（言い換えれば、転送レート）が一定になる。

また、サンプリング回路１９は、平均血流量Ｑｈを所定時間毎に更に平均化することで算出される時間平均値Ｑｈ’を出力してもよい。この場合、血流量検出装置１から出力する値（この場合には、時間平均値Ｑｈ’）の変動を少なくすることができる。

ここで、比較例として、図４を参照しながら、脈波周期Ｔｒに対応するサンプル数ｎを算出することなく、固定サンプル数ｍ個の血流量Ｑ（ｋ）の平均値（平均血流量Ｑｈ）を算出する血流量検出装置について説明する。図４は、脈波周期Ｔｒに対応するサンプル数ｎを算出することなく、固定サンプル数ｍ個の血流量Ｑ（ｋ）の平均値（平均血流量Ｑｈ）を算出する比較例の血流量検出装置の動作の際に観測される各種信号の波形を示すタイミングチャートである。

図４に示すように、比較例の血流量検出装置は、（Ｑ（０）＋Ｑ（１）＋・・・＋（Ｑ（ｍ−１））／ｍを、平均血流量Ｑｈとして算出する。例えば、固定サンプル数ｍ＝２１個である場合には、比較例の血流量検出装置は、時間軸に沿って連続的に順次算出された２１個の血流量Ｑ（ｋ）のサンプル値を加算すると共に当該加算結果を固定サンプル数ｍ＝２１で除算することで、平均血流量Ｑｈを算出する。

しかしながら、平均血流量Ｑｈを算出する際のサンプル数ｍが固定されている一方で、脈波周期Ｔｒは変動する。というのも血流量は、心拍に伴って脈動しているがゆえに、当該心拍の変化に伴って脈波周期Ｔｒも当然に変動するからである。従って、脈波周期Ｔｒと平均血流量Ｑｈを算出する算出周期（つまり、固定サンプル数ｍに対応する周期）との間にずれが生ずる。このため、平均血流量Ｑｈを算出するタイミングによっては、図４の１段目の波形の相対的に左側に示すように、平均血流量Ｑｈを算出するためのｍ個の血流量Ｑ（ｋ）のうち振幅中心よりも大きい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数が、振幅中心よりも小さい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数よりも多くなることがある。このようなｍ個の血流量Ｑ（ｋ）から算出される平均血流量Ｑｈは、図４の４段目の波形の中央付近に示すように、本来算出されるべき理想的な平均血流量Ｑｈよりも大きくなってしまう可能性が高い。或いは、平均血流量Ｑｈを算出するタイミングによっては、図４の１段目の波形の相対的に右側に示すように、平均血流量Ｑｈを算出するためのｍ個の血流量Ｑ（ｋ）のうち振幅中心よりも大きい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数が、振幅中心よりも小さい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数よりも少なくなることがある。このようなｍ個の血流量Ｑ（ｋ）から算出される平均血流量Ｑｈは、図４の４段目の波形の相対的に右側に示すように、本来算出されるべき理想的な平均血流量Ｑｈよりも小さくなってしまう可能性が高い。従って、平均血流量Ｑｈを算出する際のサンプル数ｍが固定されている場合には、平均血流量Ｑｈが誤差を含んでしまいかねない。

加えて、脈波周期Ｔｒよりも低い周波数の平均血流量Ｑｈの揺らぎとしては、生体１００の自律神経系の活動が関与する揺らぎが存在することが本願発明者等の実験等によって確かめられている。この揺らぎは、生体１００の反応として本来の揺らぎであり、検出されることが好ましい。ところで、比較例の血流量検出装置から出力される平均血流量Ｑｈには、図４の４段目の波形に示すように、揺らぎ（つまり、平均血流量Ｑｈの大小のゆらぎ）が生じている。しかしながら、この揺らぎの周期は、上述した平均血流量Ｑｈの誤差（つまり、平均血流量Ｑｈを算出する際に用いられる血流量Ｑ（ｋ）の振幅中心に対する偏り）に起因した誤った揺らぎであり、上述した生体１００の反応として本来の揺らぎとは異なる。しかしながら、このような誤った揺らぎもまた、血流量Ｑ（ｋ）の脈波周期Ｔｒよりも低い周波数（つまり、長い周期）を有している。従って、比較例の血流量検出装置では、生体１００の反応として本来の揺らぎと、上述した平均血流量Ｑｈの誤差（つまり、平均血流量Ｑｈを算出する際に用いられる血流量Ｑ（ｋ）の振幅中心に対する偏り）に起因した誤った揺らぎとが混在してしまう。このため、生体１００の反応として本来の揺らぎが好適に検出されないおそれがある。

しかるに、本実施例の血流量検出装置１によれば、脈波周期Ｔｒに合わせて算出されるサンプル数ｎ個の血流量Ｑ（ｋ）の平均値（平均血流量Ｑｈ）が算出される。つまり、平均血流量Ｑｈを算出する際の算出周期（つまり、サンプル数ｎに対応する周期）は、血流量Ｑ（ｋ）の脈動周期Ｔｒに合わせて適宜調整される。従って、本実施例の血流量検出装置１によれば、比較例の血流量検出装置と比較して、脈波周期Ｔｒと平均血流量Ｑｈを算出する算出周期との間にずれが生ずる可能性が低減される。或いは、本実施例の血流量検出装置１によれば、脈波周期Ｔｒと平均血流量Ｑｈを算出する算出周期との間にずれが生ずることは殆ど又は全くなくなる。本実施例の血流量検出装置１によれば、比較例の血流量検出装置と比較して、平均血流量Ｑｈを算出するためのｎ個の血流量Ｑ（ｋ）のうち振幅中心よりも大きい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数が、振幅中心よりも小さい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数よりも多くなる可能性が低減される。或いは、本実施例の血流量検出装置１によれば、平均血流量Ｑｈを算出するためのｎ個の血流量Ｑ（ｋ）のうち振幅中心よりも大きい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数が、振幅中心よりも小さい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数よりも多くなることが殆ど又は全くなくなる。同様に、本実施例の血流量検出装置１によれば、比較例の血流量検出装置と比較して、平均血流量Ｑｈを算出するためのｎ個の血流量Ｑ（ｋ）のうち振幅中心よりも大きい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数が、振幅中心よりも小さい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数よりも少なくなる可能性が低減される。或いは、本実施例の血流量検出装置１によれば、平均血流量Ｑｈを算出するためのｎ個の血流量Ｑ（ｋ）のうち振幅中心よりも大きい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数が、振幅中心よりも小さい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数よりも少なくなることが殆ど又は全くなくなる。つまり、本実施例の血流量検出装置１によれば、比較例の血流量検出装置と比較して、平均血流量Ｑｈを算出するためのｎ個の血流量Ｑ（ｋ）のうち振幅中心よりも大きい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数と振幅中心よりも小さい側に分布する血流量Ｑ（ｋ）の個数とが概ね一致する可能性が高くなる。このため、本実施例の血流量検出装置１によれば、比較例の血流量検出装置と比較して、平均血流量Ｑｈが、本来算出されるべき（つまり、理想的な）平均血流量Ｑｈからずれてしまう可能性が低減される。或いは、本実施例の血流量検出装置１によれば、平均血流量Ｑｈが、本来算出されるべき（つまり、理想的な）平均血流量Ｑｈからずれてしまうことが殆ど又は全くなくなる。このため、本実施例の血流量検出装置１は、平均血流量Ｑｈを好適に算出することができる。

加えて、本実施例の血流量検出装置１によれば、比較例の血流量検出装置と比較して、上述した平均血流量Ｑｈの誤差（つまり、平均血流量Ｑｈを算出する際に用いられる血流量Ｑ（ｋ）の振幅中心に対する偏り）に起因した誤った揺らぎが平均血流量Ｑｈに生ずる可能性が低減される。或いは、本実施例の血流量検出装置１によれば、上述した平均血流量Ｑｈの誤差（つまり、平均血流量Ｑｈを算出する際に用いられる血流量Ｑ（ｋ）の振幅中心に対する偏り）に起因した誤った揺らぎが平均血流量Ｑｈに生ずることが殆ど又は全くなくなる。このため、本実施例の血流量検出装置１によれば、生体１００の反応として本来の揺らぎが好適に検出される。

尚、上述した平均血流量Ｑｈの誤差（つまり、平均血流量Ｑｈを算出する際に用いられる血流量Ｑ（ｋ）の振幅中心に対する偏り）に起因した誤った揺らぎが発生することを防止するために、固定サンプル数ｍを相対的に大きくすることが考えられる。しかしながら、固定サンプル数ｍを相対的に大きくすると、生体１００の反応として本来の揺らぎもあまた平均化されて抑圧されてしまう。このため、結果的に、生体１００の反応として本来の揺らぎが好適に検出されないおそれがある。従って、サンプル数ｎを脈波周期Ｔｒに応じて算出する本実施例の血流量検出装置１は、実践上大変有利である。

加えて、本実施例の血流量検出装置１によれば、平均血流量Ｑｈは、タイミング生成器１８が生成したタイミングに同期して出力される。従って、血流量検出装置１から出力される平均血流量Ｑｈの出力レート（言い換えれば、転送レート）を一定にすることができる。従って、血流量検出装置１と外部機器との間のインタフェース構築が比較的容易になる。

加えて、本実施例の血流量検出装置１は、血流量Ｑ（ｋ）が算出される周期Ｔｑよりも長い周期で、平均化血流量Ｑｈを出力することができる。このため、血流量Ｑ（ｋ）をそのまま出力する場合と比較して、単位時間当たりの出力データ量を低減することができる。更には、本実施例の血流量検出装置１は、血流量Ｑ（ｋ）が平均化された後に平均化した結果である平均血流量Ｑｈが出力することができる。このため、血流量Ｑ（ｋ）をそのまま出力する場合と比較して、単位時間当たりの出力データ量を低減することができる。

（２）第２実施例
続いて、図５及び図６を参照しながら、第２実施例の血流量検出装置２について説明を進める。尚、以下の説明では、第１実施例の血流量検出装置１と同一の構成及び動作については、同一の参照符号及びステップ番号を付してその詳細な説明を省略する。

（２−１）血流量検出装置の構成
はじめに、図５を参照しながら、第２実施例の血流量検出装置２の構成について説明する。図５は、第２実施例の血流量検出装置２の構成を示すブロック図である。

図５に示すように、第２実施例の血流量検出装置２は、第１実施例の血流量検出装置１と比較して、タイミング生成器１８を備えていない一方でユーザ要求受付部２１を備えているという点で異なっている。第２実施例の血流量検出装置２が備えるその他の構成要素は、第１実施例の血流量検出装置１が備えるその他の構成要素と同一であってもよい。

ユーザ要求受付部２１は、サンプリング回路１９が平均血流量Ｑｈを出力するタイミングを指示するユーザ（つまり、血流量検出装置２のユーザ）の指示を受け付ける。ユーザ要求受付部２１は、受け付けたユーザの指示に同期して、サンプリング回路１９が平均血流量Ｑｈを出力するタイミングを生成する。

（２−２）血流量検出装置の動作
続いて、図６を参照して、第２実施例の血流量検出装置２の動作の流れについて説明する。図６は、第２実施例の血流量検出装置２の動作の流れを示すフローチャートである。

図６に示すように、第２実施例の血流量検出装置２は、第１実施例の血流量検出装置１と同様に、ステップＳ１１からステップＳ１７までの動作を行う。

その後、第２実施例の血流量検出装置２では、サンプリング回路１９は、平均化回路１７が算出した平均血流量Ｑｈを、タイミング生成器１８が生成したタイミング（つまり、ユーザの指示に応じたタイミング）に同期して、血流量検出装置１の外部に出力する（ステップＳ２１）。

このような第２実施例の血流量検出装置２は、第１実施例の血流量検出装置１が享受することができる各種効果と同様の効果を、好適に享受することができる。

加えて、第２実施例の血流量検出装置２によれば、平均血流量Ｑｈは、ユーザが指示したタイミングに同期して出力される。従って、血流量検出装置１から出力される平均血流量Ｑｈの出力レート（言い換えれば、転送レート）を、ユーザの好みのレートに設定することができる。従って、ユーザフレンドリな態様で、平均血流量Ｑｈが出力される。

（３）第３実施例
続いて、図７及び図８を参照しながら、第３実施例の血流量検出装置３について説明を進める。尚、以下の説明では、第１実施例の血流量検出装置１と同一の構成及び動作については、同一の参照符号及びステップ番号を付してその詳細な説明を省略する。

（３−１）血流量検出装置の構成
はじめに、図７を参照しながら、第３実施例の血流量検出装置３の構成について説明する。図７は、第３実施例の血流量検出装置３の構成を示すブロック図である。

図７に示すように、第３実施例の血流量検出装置３は、第１実施例の血流量検出装置１と比較して、脈拍数算出回路３１と、平均化回路３２と、サンプリング回路３３とを更に備えているという点で異なっている。第３実施例の血流量検出装置３が備えるその他の構成要素は、第１実施例の血流量検出装置１が備えるその他の構成要素と同一であってもよい。

脈拍数算出回路３１は、脈波周期検出回路１６が算出したサンプル数ｎから、脈拍数Ｒ（ｉ（尚、ｉは、脈拍数の算出のタイミングに応じて時系列的に割り当てられる変数））を算出する。

平均化回路３２は、所定数ｗ個の脈拍数Ｒ（ｉ）の平均値（以下、適宜“平均脈拍数Ｒｈ”と称する）を算出する。

サンプリング回路３３は、平均化回路３２が算出した平均脈拍数Ｒｈを、タイミング生成器１８が生成したタイミングに同期して、血流量検出装置１の外部に（或いは、血流量検出装置１が内部に備える不図示の処理ブロックに）出力する。

尚、血流量検出装置１は、平均化回路３２が算出した平均脈拍数Ｒｈをそのまま出力してもよい。この場合、血流量検出装置１は、サンプリング回路３３を備えていなくともよい。

（３−２）血流量検出装置の動作
続いて、図８を参照して、第３実施例の血流量検出装置３の動作の流れについて説明する。図８は、第３実施例の血流量検出装置３の動作の流れを示すフローチャートである。

図８に示すように、第３実施例の血流量検出装置３は、第１実施例の血流量検出装置１と同様に、ステップＳ１１からステップＳ１７までの動作を行う。

第３実施例の血流量検出装置３では、更に、脈拍数算出回路３１は、脈波周期検出回路１６が算出したサンプル数ｎから、脈拍数Ｒ（ｉ）を算出する（ステップＳ３１）。ここで、脈拍数算出回路３１は、Ｒ（ｉ）＝ｎ×Ｔｑ×６０＝ｎ×（Ｎｆ×Ｔａ）×６０という数式を用いて、脈拍数Ｒ（ｉ）を算出してもよい。言い換えれば、脈拍数算出回路３１は、脈拍数Ｒ（ｉ）＝サンプル数ｎ×血流量Ｑ（ｋ）が算出される周期Ｔｑ×６０＝サンプル数ｎ×（ＦＦＴのポイント数Ｎｆ×Ａ／Ｄコンバータ１４のサンプリング周期Ｔａ）×６０という数式を用いて、脈拍数Ｒ（ｉ）を算出してもよい。

具体的な数値を例にあげて説明する。Ａ／Ｄコンバータ１４のサンプリング周期Ｔａが５５マイクロ秒であり、ＦＦＴのポイント数Ｎｆが１０２４個であり、サンプル数ｎが１６個であるとする。この場合、脈拍数Ｒ（ｉ）は、Ｒ（ｉ）＝１６×（１０２４×５５×１０^−６）×６０≒５４回／分となる。

脈拍数算出回路３１は、算出した脈拍数Ｒ（ｉ）を、平均化回路３２に出力する。

その後、平均化回路３２は、所定数ｗ個の脈拍数Ｒ（ｉ）の平均値（つまり、平均脈拍数Ｒｈ）を算出する（ステップＳ３２）。例えば、平均化回路３２は、（Ｒ（０）＋Ｒ（１）＋・・・＋（Ｒ（ｗ−１））／ｗを、平均脈拍数Ｒｈとして算出する。例えば、所定数ｗ＝１６である場合には、平均化回路３２は、時間軸に沿って連続的に順次算出された６個の脈拍数Ｒ（ｉ）のサンプル値を加算すると共に当該加算結果を所定数ｗ＝１６で除算することで、平均脈拍数Ｒｈを算出する。平均化回路３２は、算出した平均脈拍数Ｒｈを、サンプリング回路３３に出力する。

その後、サンプリング回路３３は、平均化回路３２が算出した平均脈拍数Ｒｈを、タイミング生成器１８が生成したタイミングに同期して、血流量検出装置１の外部に（或いは、血流量検出装置１が内部に備える不図示の処理ブロックに）出力する（ステップＳ３３）。

このような第３実施例の血流量検出装置３は、第１実施例の血流量検出装置１が享受することができる各種効果と同様の効果を、好適に享受することができる。加えて、第２実施例の血流量検出装置２によれば、平均血流量Ｑｈのみならず、平均脈拍数Ｒｈもまた出力される。

（４）第４実施例
続いて、図９から図１１を参照しながら、第４実施例の血流量検出装置４について説明を進める。尚、以下の説明では、第１実施例の血流量検出装置１と同一の構成及び動作については、同一の参照符号及びステップ番号を付してその詳細な説明を省略する。

（４−１）血流量検出装置の構成
はじめに、図９を参照しながら、第４実施例の血流量検出装置４の構成について説明する。図９は、第４実施例の血流量検出装置４の構成を示すブロック図である。

図９に示すように、第４実施例の血流量検出装置４は、第１実施例の血流量検出装置１と比較して、脈振幅検出回路４１と、レベル低下検出回路４２と、平均化回路４３と、選択回路４４とを更に備えているという点で異なっている。第４実施例の血流量検出装置４が備えるその他の構成要素は、第１実施例の血流量検出装置１が備えるその他の構成要素と同一であってもよい。

脈振幅検出回路４１は、「第３検出手段」の一具体例を構成しており、演算回路１５が算出した血流量Ｑ（ｋ）の時間変化を解析することで、脈振幅（つまり、血流量Ｑ（ｋ）の振幅）Ａを算出する。

レベル低下検出回路４２は、脈振幅検出回路４１が検出した脈振幅Ａが所定閾値未満であるか否かを判定する。

平均化回路４３は、所定数ｐ個のサンプル数ｎ（ｊ（尚、ｊは、サンプル数の算出のタイミングに応じて時系列的に割り当てられる変数））の平均値（以下、適宜“平均サンプル数Ｎｈ”と称する）を算出する。

選択回路４４は、レベル低下検出回路４２での判定結果に基づいて、脈波周期検出回路１６が検出するサンプル数ｎ（ｊ）及び平均化回路４３が算出する平均サンプル値Ｎｈのいずれかを、平均化回路１７に出力する。

（４−２）血流量検出装置の動作
続いて、図１０及び図１１を参照して、第４実施例の血流量検出装置４の動作の流れについて説明する。図１０は、第４実施例の血流量検出装置４の動作の流れを示すフローチャートである。図１１は、第４実施例の血流量検出装置４の動作の際に観測される各種信号の波形を示すタイミングチャートである。

図１０に示すように、第４実施例の血流量検出装置４は、第１実施例の血流量検出装置１と同様に、ステップＳ１１からステップＳ１６までの動作を行う。

その後、第４実施例の血流量検出装置４では、平均化回路４３は、所定数ｐ個のサンプル数ｎ（ｊ）の平均値（つまり、平均サンプル数Ｎｈ）を算出する。例えば、平均化回路４３は、（ｎ（０）＋ｎ（１）＋・・・＋（ｎ（ｐ−１））／ｐを、平均サンプル数Ｎｈとして算出する。例えば、所定数ｐ＝１６である場合には、平均化回路４３は、時間軸に沿って連続的に順次算出された１６個のサンプル数ｎ（ｉ）のサンプル値を加算すると共に当該加算結果を所定数ｐ＝１６で除算することで、平均サンプル数Ｎｈを算出する。平均化回路４３は、算出した平均サンプル数Ｎｈを、選択回路４４に出力する。

その後、脈波振幅検出回路４１は、演算回路１５が算出した血流量Ｑ（ｋ）の時間変化を解析することで、脈振幅（つまり、血流量Ｑ（ｋ）の振幅であり、図１１の２段目の波形参照）Ａを算出する（ステップＳ４２）。尚、脈波振幅検出回路４１は、血流量Ｑ（ｋ）の振幅を、そのまま脈振幅Ａとして取り扱ってもよい。或いは、脈波振幅検出回路４１は、血流量Ｑ（ｋ）の振幅に対して所定の演算処理を行うことで得られる値を、脈振幅Ａとして取り扱ってもよい。

その後、レベル低下検出回路４２は、脈波振幅検出回路４１が検出した脈振幅Ａが所定閾値（図１１の２段目の波形参照）未満であるか否かを判定する（ステップＳ４３）。尚、所定閾値は、脈波周期Ｔｒを好適に算出することが可能な脈振幅Ａの下限値が設定されていてもよい。或いは、所定閾値は、信頼性のある脈波周期Ｔｒを算出することが可能な脈振幅Ａの下限値が設定されていてもよい。

ステップＳ４３の判定の結果、脈振幅Ａが所定閾値未満でないと判定される場合には（ステップＳ４３：Ｎｏ）、脈振幅Ａが相対的に低下していないと判定される。つまり、脈振幅Ａは、信頼性のある脈波周期Ｔｒを算出することが可能な大きさを有していると判定される。従って、現時点で脈波周期検出回路１６が算出しているサンプル値ｎ（ｊ）は信頼性が高いと推測される。このため、この場合には、選択回路４４は、図１１の５段目の波形の相対的に左側に示すように、脈波周期検出回路１６が検出するサンプル数ｎ（ｊ）を、平均化回路１７に出力する（ステップＳ４４）。その後、平均化回路１７は、サンプル数ｎ（ｊ）個の血流量Ｑ（ｋ）の平均値（つまり、平均血流量Ｑｈ）を算出する（ステップＳ１７）。

他方で、ステップＳ４３の判定の結果、脈振幅Ａが所定閾値未満であると判定される場合には（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、脈振幅Ａが相対的に低下していると判定される。つまり、脈振幅Ａは、信頼性のある脈波周期Ｔｒを算出することが可能な大きさを有していないと判定される。従って、現時点で脈波周期検出回路１６が算出しているサンプル値ｎ（ｊ）は信頼性が低いと推測される。このため、この場合には、選択回路４４は、図１１の５段目の波形の相対的に右側に示すように、平均化回路４３が算出する平均サンプル数Ｎｈを、平均化回路１７に出力する（ステップＳ４５）。その後、平均化回路１７は、平均サンプル数Ｎｈ個の血流量Ｑ（ｋ）の平均値（つまり、平均血流量Ｑｈ）を算出する（ステップＳ１７）。

その後、サンプリング回路１９は、平均化回路１７が算出した平均血流量Ｑｈを、タイミング生成器１８が生成したタイミングに同期して、血流量検出装置１の外部に（或いは、血流量検出装置１が内部に備える不図示の処理ブロックに）出力する（ステップＳ１８）。

このような第４実施例の血流量検出装置４は、第１実施例の血流量検出装置１が享受することができる各種効果と同様の効果を、好適に享受することができる。

加えて、第４実施例の血流量検出装置４によれば、脈振幅Ａの相対的な低下に起因して信頼性のあるサンプル数ｎの算出が困難（或いは、信頼性のある脈波周期Ｔｒの算出が困難）である場合には、リアルタイムで算出されているサンプル数ｎに代えて、過去に算出されたサンプル数ｎの平均値（つまり、平均サンプル数Ｎｈ）を用いることができる。従って、第４実施例の血流量検出装置４は、脈振幅Ａが相対的に低下した場合であっても、相応に信頼性のある平均血流量Ｑｈを算出することができる。

尚、サンプル数ｎの信頼性は、実質的には、脈波周期Ｔｒの信頼性と等価である。従って、第４実施例の血流量検出装置４は、過去に算出されたサンプル数ｎの平均値（つまり、平均サンプル数Ｎｈ）を算出することに加えて又は代えて、過去に算出された脈波周期Ｔｒの平均値を算出すると共に当該脈波周期Ｔｒの平均値からサンプル数ｎを算出してもよい。或いは、第４実施例の血流量検出装置４は、過去に算出されたサンプル数ｎの平均値（つまり、平均サンプル数Ｎｈ）を用いることに加えて又は代えて、統計的に算出される平均的な脈波周期Ｔｒの基準値からサンプル数ｎを算出してもよい。

尚、第１実施例から第４実施例で説明した各構成の一部を適宜組み合わせてもよい。この場合であっても、第１実施例から第４実施例で説明した各構成の一部を適宜組み合わせることで得られる血流量検出装置は、上述した各種効果を好適に享受することができる。

また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う血流量検出装置及び方法もまた本発明の技術思想に含まれる。

１、２、３、４ 血流量検出装置
１１ レーザ素子
１２ 受光素子
１３ 増幅器
１４ Ａ／Ｄコンバータ
１５ 演算回路
１６ 脈波周期検出回路
１７ 平均化回路
１８ タイミング生成器
１９ サンプリング回路
２１ ユーザ要求受付部
３１ 脈拍数算出回路
３２ 平均化回路
３３ サンプリング回路
４１ 脈波振幅検出回路
４２ レベル低下検出回路
４３ 平均化回路
４４ 選択回路

Claims (8)

1. 内部に流体が流れている被測定対象に対してレーザ光を照射する照射手段と、
   前記被測定対象に照射された前記レーザ光を検出することで得られる、前記レーザ光のドップラシフトに起因する周波数変化に基づいて、前記流体の流量を検出する第１検出手段と、
   前記流量の変化に基づいて、前記流量の脈動周期を検出する第２検出手段と、
   前記脈動周期に同期した期間毎の前記流量の平均値を算出する算出手段と
   を備えることを特徴とする流体評価装置。
2. 前記算出手段は、前記脈動周期と同一の期間毎の又は前記脈動周期のＮ（但し、Ｎは、２以上の整数）倍の期間毎の前記流量の平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載の流体評価装置。
3. 所望のタイミングで、前記算出手段が算出した前記平均値を出力する出力手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の流体評価装置。
4. 前記所望のタイミングは、周期的に現れる固定されたタイミングであることを特徴とする請求項３に記載の流体評価装置。
5. 前記所望のタイミングは、ユーザによって指定されるタイミングであることを特徴とする請求項３に記載の流体評価装置。
6. 前記流量の振幅を検出する第３検出手段を更に備え、
   前記算出手段は、(i)前記振幅が所定量以上となる場合に、前記第１検出手段が検出した前記脈動周期に同期した期間毎の前記流量の平均値を算出し、(ii)前記振幅が前記所定量以上とならない場合に、前記第１検出手段が過去に検出した前記脈動周期に同期した期間毎の前記流量の平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載の流体評価装置。
7. 前記流体は、前記被測定対象としての生体の内部を流れる血流であり、
   前記脈動周期は、前記血流の脈波周期であることを特徴とする請求項１に記載の流体評価装置。
8. 内部に流体が流れている被測定対象に対してレーザ光を照射する照射工程と、
   前記被測定対象に照射された前記レーザ光を検出することで得られる、前記レーザ光のドップラシフトに起因する周波数変化に基づいて、前記流体の流量を検出する第１検出工程と、
   前記流量の変化に基づいて、前記流体の脈動周期を検出する第２検出工程と、
   前記脈動周期に同期した期間毎の前記流量の平均値を算出する算出工程と
   を備えることを特徴とする流体評価方法。

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