JP2021025823A - Flow analyzer in flow channel - Google Patents

Flow analyzer in flow channel Download PDF

Info

Publication number
JP2021025823A
JP2021025823A JP2019142239A JP2019142239A JP2021025823A JP 2021025823 A JP2021025823 A JP 2021025823A JP 2019142239 A JP2019142239 A JP 2019142239A JP 2019142239 A JP2019142239 A JP 2019142239A JP 2021025823 A JP2021025823 A JP 2021025823A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow
flow path
light
laser beam
laser light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019142239A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
宜明 中川
Nobuaki Nakagawa
宜明 中川
純香 岩本
Sumika Iwamoto
純香 岩本
秀之 冨士野
Hideyuki Fujino
秀之 冨士野
弘樹 石田
Hiroki Ishida
弘樹 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JMS Co Ltd
Kake Educational Institution
Original Assignee
JMS Co Ltd
Kake Educational Institution
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JMS Co Ltd, Kake Educational Institution filed Critical JMS Co Ltd
Priority to JP2019142239A priority Critical patent/JP2021025823A/en
Publication of JP2021025823A publication Critical patent/JP2021025823A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

To allow for quickly performing a flow analysis even when an LDV is used to analyze a flow in a flow channel.SOLUTION: An irradiation direction of a first laser beam L1 and a second laser beam L2 to a blood chamber 100 is defined as an X-direction. A flow analyzer 1 provided herein comprises an X-direction scanning unit 30 configured to scan the first and second laser beams L1, L2 such that an intersection of the first and second laser beams L1, L2 in the blood chamber 100 moves in the X-direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば血液浄化療法等で使用される血液回路の血液チャンバー内を流動する血液の流動状態を解析する等、流路内の流動解析装置に関し、特にレーザー光の可干渉性を利用し流速を測定する構造の技術分野に属する。 The present invention relates to a flow analyzer in a flow path, such as analyzing the flow state of blood flowing in a blood chamber of a blood circuit used in blood purification therapy or the like, and particularly utilizes the coherence of laser light. It belongs to the technical field of structures for measuring flow velocity.

血液浄化療法で使用される血液回路は血液チャンバーやチューブ等で構成されており、これらのうち、特に、血液チャンバー内の血液の流動解析は、血液チャンバー内での血液凝固を抑制する手段を検討するために重要視されている。血液チャンバー内での血液凝固の要因として考えられているのは、例えば部分的な血液滞留や速度変化等であり、これらを具体的に把握して血液凝固のメカニズムを解析できれば、血液凝固を起こしにくい血液チャンバーの設計が可能になる。しかし、血液チャンバー内での血液の挙動は血液が不透明液体であることから、外観による判断が難しく、またシミュレーション解析では、そのパラメータ設定が複雑化し、十分な解析が困難である。 The blood circuit used in blood purification therapy is composed of a blood chamber, a tube, etc. Among these, in particular, for blood flow analysis in the blood chamber, a means for suppressing blood coagulation in the blood chamber is examined. It is important to do so. Possible factors of blood coagulation in the blood chamber are, for example, partial blood retention and speed change, and if these can be grasped concretely and the mechanism of blood coagulation can be analyzed, blood coagulation will occur. Allows difficult blood chamber design. However, the behavior of blood in the blood chamber is difficult to judge by appearance because the blood is an opaque liquid, and the parameter setting is complicated in the simulation analysis, and sufficient analysis is difficult.

また、一般に、円管内の流体の流速は、例えば2次元流速計によって計測できることが知られている。高空間分解能を有する2次元流速計としては、粒子画像流速測定法(Particle Image Velocimetry:PIV)が広く使われている。粒子画像流速測定法を用いて例えば円管内の流れを可視化する場合は、シート状のレーザー光を円管の中心軸を通過するように入射させ、シート光の面上を移動するトレーサー粒子をハイスピードカメラで撮影する方法が用いられる。 Further, it is generally known that the flow velocity of a fluid in a circular tube can be measured by, for example, a two-dimensional current meter. As a two-dimensional current meter having high spatial resolution, a particle image velocimetry (PIV) method is widely used. For example, when visualizing the flow in a circular tube using the particle image velocimetry method, a sheet-shaped laser beam is incident so as to pass through the central axis of the circular tube, and the tracer particles moving on the surface of the sheet light are high. The method of shooting with a speed camera is used.

また、高空間分解能を有する他の流速計測としては、Laser Doppler velocimetry(LDV)が知られており、この技術はレーザードップラー血流計として使われている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1、2のレーザードップラー血流計は、レーザー光源から出射されたレーザー光を2つに分岐してロッドレンズやシリンドリカルレンズに入射させてシート光を形成するとともに、シート光を測定対象物に入射させるように屈折させる光学系を備えている。2つのシート光が交差した交差領域での流体内のトレーサー粒子からの散乱光を2次元的に集光して光電変換素子によって電気信号に変換する。ドップラーバースト信号と呼ばれるこの電気信号には、流体内のトレーサー粒子の速度に比例した周波数の成分が含まれているため、ドップラーバースト信号に対して高速フーリエ変換等を実施することで得られるパワースペクトラムより前記交差領域での流体の流速を演算処理するように構成されている。 Laser Doppler velocimetry (LDV) is known as another flow velocity measurement having high spatial resolution, and this technique is used as a laser Doppler blood flow meter (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In the laser Doppler blood flow meters of Patent Documents 1 and 2, the laser light emitted from the laser light source is branched into two and incident on a rod lens or a cylindrical lens to form a sheet light, and the sheet light is measured. It is equipped with an optical system that refracts the light so that it is incident on the lens. The scattered light from the tracer particles in the fluid in the intersecting region where the two sheet lights intersect is two-dimensionally focused and converted into an electric signal by the photoelectric conversion element. Since this electric signal called the Doppler burst signal contains a frequency component proportional to the velocity of the tracer particles in the fluid, the power spectrum obtained by performing a fast Fourier transform or the like on the Doppler burst signal. It is configured to calculate the flow velocity of the fluid in the intersection region.

国際公開第2009/081883号パンフレットInternational Publication No. 2009/081883 Pamphlet 特開2015−59856号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-59856

ところで、粒子画像流速測定法の場合、シート状のレーザー光を円管の中心軸を通過するように入射させることで、2軸の速度成分を得ることができるが、残る1軸(すなわちシート光の面に対して鉛直方向)の速度成分を得ることはできない。3軸方向の全ての流速を可視化する場合には、2台のハイスピードカメラと厚みのあるシート光を用いたステレオPIVを利用する必要がある。よって、円管の内壁に沿って渦が発生しているような測定対象では、ステレオPIVが選択されると考えられる。血液の場合、赤血球がトレーサー粒子としての役割を果たすため都合が良いのであるが、ステレオPIVの適応範囲は限定的であり、抹消血管や薄い人工流路などに限られてきた。これは、PIVが不透明な流体には適応できないという本質的な仕様に起因している。 By the way, in the case of the particle image velocimetry method, a two-axis velocity component can be obtained by incident a sheet-shaped laser beam so as to pass through the central axis of the circular tube, but the remaining one axis (that is, the sheet light). It is not possible to obtain the velocity component (in the vertical direction with respect to the surface of). In order to visualize all the flow velocimetry in the three axial directions, it is necessary to use a stereo PIV using two high-speed cameras and thick sheet light. Therefore, it is considered that the stereo PIV is selected for the measurement target in which a vortex is generated along the inner wall of the circular tube. In the case of blood, it is convenient because red blood cells act as tracer particles, but the range of application of stereo PIV is limited, and it has been limited to peripheral blood vessels and thin artificial channels. This is due to the essential specification that PIV cannot adapt to opaque fluids.

そこで、LDVの手法を適用したレーザードップラー血流計を使用し、血液中のヘモグロビンおよび水分子での光の吸収率を小さく抑えることが可能な近赤外レーザー光をその光源として用いれば、PIVでは測定が難しいような太い人工流路にも適応できる可能性がある。ただし、LDVを使って流速イメージングを取得する技術は未熟であり、円管内の流速を可視化するための計測技術は無い。勿論、既存のLDVシステムでも人工流路の任意の1点の流速を計測することができるから、長い時間を費やせば広範囲の速度分布を得ることは不可能ではないと考えられるが、実際のところ計測時間には制限があるので、血液チャンバー内の血液の流動解析には無理があった。 Therefore, if a laser Doppler blood flow meter to which the LDV method is applied is used and a near-infrared laser light capable of suppressing the light absorption rate by hemoglobin and water molecules in the blood is used as the light source, PIV There is a possibility that it can be applied to a thick artificial flow path that is difficult to measure. However, the technique for acquiring flow velocity imaging using LDV is immature, and there is no measurement technique for visualizing the flow velocity in the circular tube. Of course, even with the existing LDV system, the flow velocity at any one point of the artificial flow path can be measured, so it is considered that it is not impossible to obtain a wide range of velocity distribution if a long time is spent, but in reality However, since the measurement time is limited, it is difficult to analyze the flow rate of blood in the blood chamber.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、血液チャンバー内の血液の流動解析を行う場合に、LDVを用いても短時間で流動解析を行うことができるようにすることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is that when performing blood flow analysis in a blood chamber, flow analysis can be performed in a short time even by using LDV. To do so.

上記目的を達成するために、本発明では、シート状の第1レーザー光及び第2レーザー光を流路内の所定位置で互いに交差するように入射させ、レーザー光の交差領域での散乱光に含まれるビート(うなり)周波数から血液の流速を演算するようにし、第1レーザー光及び第2レーザー光の流路内での交差位置を当該レーザー光の照射方向の照射方向に走査するようにした。 In order to achieve the above object, in the present invention, the sheet-shaped first laser beam and the second laser beam are incident so as to intersect each other at a predetermined position in the flow path, and the scattered light is generated in the intersecting region of the laser beam. The flow velocity of blood is calculated from the included beat frequency, and the intersection position of the first laser light and the second laser light in the flow path is scanned in the irradiation direction of the laser light. ..

第1の発明は、流路内を流動する流体の流動状態を解析する流路内の流動解析装置において、近赤外領域のレーザー光を出射するレーザー光源と、前記レーザー光源から出射したレーザー光を第1レーザー光及び第2レーザー光に分岐するレーザー光分岐部と、前記レーザー光分岐部により分岐された第1レーザー光及び第2レーザー光を前記流路内の所定位置で互いに交差するように屈折させる第1光学系と、前記レーザー光分岐部により分岐された前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光をそれぞれシート状にする第2光学系と、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光が互いに交差した線状照射部位を移動する流体中の粒子による前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の散乱光を直線状に集光させる集光光学系と、前記集光光学系の集光位置に配置された受光素子と、前記受光素子に入射した前記散乱光を電気信号に変換する光電変換素子と、前記線状照射部位での散乱光に含まれる光ビートの周波数を前記電気信号に基づいて得て、得られた周波数から前記線状照射部位での流体の流速を演算する流速演算部と、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の前記流路への照射方向をX方向としたとき、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の前記流路内での交差位置が前記X方向に移動するように、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光を走査するX方向走査部とを備えていることを特徴とする。 The first invention is a laser light source that emits a laser beam in the near infrared region and a laser beam emitted from the laser light source in a flow analyzer in the flow path that analyzes the flow state of the fluid flowing in the flow path. The laser light branching portion that branches into the first laser light and the second laser light, and the first laser light and the second laser light branched by the laser light branching portion intersect each other at a predetermined position in the flow path. A first optical system for refracting the laser light, a second optical system for forming the first laser light and the second laser light branched by the laser light branch into a sheet, the first laser light, and the second laser light. A condensing optical system that linearly condenses the scattered light of the first laser light and the second laser light by particles in a fluid moving through linear irradiation sites where the laser light intersects each other, and the condensing optical system. The frequency of the light beat included in the light-receiving element arranged at the light-collecting position, the photoelectric conversion element that converts the scattered light incident on the light-receiving element into an electric signal, and the scattered light at the linear irradiation site is described. A flow velocity calculation unit that calculates the flow velocity of the fluid at the linear irradiation site from the obtained frequency based on an electric signal, and the irradiation direction of the first laser beam and the second laser beam to the flow path. Is the X direction, the first laser beam and the second laser beam are scanned so that the intersection position of the first laser beam and the second laser beam in the flow path moves in the X direction. It is characterized in that it is provided with an X-direction scanning unit.

この構成によれば、レーザー光源から出射したレーザー光が第1レーザー光及び第2レーザー光に分岐してからシート状のレーザー光になるとともに、流路内の所定位置で互いに交差するように入射する。第1レーザー光及び第2レーザー光が互いに交差した線状照射部位を流動する流体中の粒子によって当該レーザー光の散乱光が発生し、この散乱光が集光光学系によって直線状に集光して受光素子によって受光され、光電変換素子によって電気信号に変換される。散乱光は、流路内の流体中の粒子の速度に比例したビートをもつため、そのビートの周波数に基づいて線状照射部位での流体の流速を演算することができる。この演算手法は、従来から周知の方法であり、例えば、特許文献1、2等に記載されている方法を用いることができる。 According to this configuration, the laser light emitted from the laser light source is branched into the first laser light and the second laser light to become a sheet-shaped laser light, and is incident so as to intersect each other at a predetermined position in the flow path. To do. Scattered light of the laser light is generated by particles in the fluid flowing through the linear irradiation site where the first laser light and the second laser light intersect each other, and the scattered light is linearly focused by the focusing optical system. It is received by a light receiving element and converted into an electric signal by a photoelectric conversion element. Since the scattered light has a beat proportional to the velocity of the particles in the fluid in the flow path, the flow velocity of the fluid at the linear irradiation site can be calculated based on the frequency of the beat. This calculation method is a well-known method, and for example, the methods described in Patent Documents 1, 2, and the like can be used.

レーザー光が近赤外領域の光であるため、例えば流体が血液である場合には、血液中のヘモグロビンおよび水分子での光の吸収率が低く、したがって、流路内の表層部分だけでなく、その奥の方にも届き、測定範囲が拡大する。上記レーザー光の波長は、例えば760nm以上2500nm以下の範囲とすることができ、特に、780nm以上820nm以下の範囲に設定するのが好ましい。この範囲内の波長であれば、ヘモグロビンと水でのレーザー光の吸収率をより一層低くすることができる。 Since the laser light is light in the near infrared region, for example, when the fluid is blood, the absorption rate of light by hemoglobin and water molecules in the blood is low, and therefore not only the surface layer portion in the flow path but also , It reaches the back, and the measurement range is expanded. The wavelength of the laser light can be, for example, in the range of 760 nm or more and 2500 nm or less, and is particularly preferably set in the range of 780 nm or more and 820 nm or less. If the wavelength is within this range, the absorption rate of the laser light in hemoglobin and water can be further reduced.

そして、第1レーザー光及び第2レーザー光を流路への照射方向に走査することで、流路の手前側から奥行き方向の全体に亘って短時間で流体の流速を取得することが可能になる。 Then, by scanning the first laser beam and the second laser beam in the irradiation direction of the flow path, it is possible to acquire the flow velocity of the fluid in a short time from the front side of the flow path to the entire depth direction. Become.

上記流路を構成する部材としては、例えば血液チャンバー、血液チューブ等を挙げることができるが、これらに限られるものではない。流路は、例えば、円筒状の部材、角筒状の部材、円錐状の部材、角錐状の部材、これらに近似可能な形状を有する部材等で形成することができる。これら部材は第1レーザー光及び第2レーザー光の透光性を有していることが前提となる。前記流体は、例えば血液や、疑似血液等であってもよい。 Examples of the members constituting the flow path include, but are not limited to, a blood chamber, a blood tube, and the like. The flow path can be formed of, for example, a cylindrical member, a square tubular member, a conical member, a pyramidal member, a member having a shape similar to these, or the like. It is premised that these members have the translucency of the first laser beam and the second laser beam. The fluid may be, for example, blood, pseudo-blood, or the like.

第2の発明は、前記線状照射部位の長手方向をY方向としたとき、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の前記流路内での交差位置が前記Y方向に移動するように、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光を走査するY方向走査部とを備えていることを特徴とする。 In the second invention, when the longitudinal direction of the linear irradiation site is the Y direction, the intersection position of the first laser beam and the second laser beam in the flow path moves in the Y direction. It is characterized by including a Y-direction scanning unit that scans the first laser beam and the second laser beam.

この構成によれば、第1レーザー光及び第2レーザー光をX方向だけでなく、線状照射部位の長手方向にも走査することで、より広範囲で流体の流速を得ることができる。 According to this configuration, the flow velocity of the fluid can be obtained in a wider range by scanning the first laser beam and the second laser beam not only in the X direction but also in the longitudinal direction of the linear irradiation site.

第3の発明は、前記X方向走査部を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記散乱光を前記受光素子で受光する間、前記X方向走査部による走査を停止させることを特徴とする。 A third invention is characterized in that a control device for controlling the X-direction scanning unit is provided, and the control device stops scanning by the X-direction scanning unit while the scattered light is received by the light receiving element. To do.

すなわち、第1レーザー光及び第2レーザー光が走査されていると、散乱光の周波数が走査速度も加味された周波数になり、流体の流速に誤差が生じるおそれがあるが、本発明では、第1レーザー光及び第2レーザー光の走査が停止している時に、線状照射部位を流動する流体の成分による散乱光を受光素子で受光し、これに基づいて流体の流速を得ることができる。これにより、第1レーザー光及び第2レーザー光の走査速度が流体の流速に影響しなくなり、正確な流速を得ることができる。 That is, when the first laser light and the second laser light are scanned, the frequency of the scattered light becomes a frequency in which the scanning speed is also taken into consideration, and an error may occur in the flow velocity of the fluid. When the scanning of the 1st laser light and the 2nd laser light is stopped, the light receiving element receives the scattered light due to the component of the fluid flowing in the linear irradiation site, and the flow velocity of the fluid can be obtained based on this. As a result, the scanning speeds of the first laser beam and the second laser beam do not affect the flow velocity of the fluid, and an accurate flow velocity can be obtained.

第4の発明は、前記X方向走査部は、前記レーザー光源、前記レーザー光分岐部、前記第1光学系、前記第2光学系、前記集光光学系及び前記受光素子が取り付けられた可動部材と、該可動部材を前記X方向に駆動するX方向駆動装置とを備えていることを特徴とする。 In the fourth invention, the X-direction scanning unit is a movable member to which the laser light source, the laser light branching unit, the first optical system, the second optical system, the condensing optical system, and the light receiving element are attached. The movable member is provided with an X-direction drive device for driving the movable member in the X-direction.

すなわち、光学系とレーザー光源との相対的な位置関係や、集光光学系と受光素子との相対的な位置関係が初期状態からずれてしまうと、例えば測定精度の低下等を招くおそれがあるが、本発明では、レーザー光源、レーザー光分岐部、第1光学系、第2光学系、集光光学系及び受光素子を可能部材に取り付け、可動部材をX方向駆動装置によってX方向に駆動するようにしているので、第1レーザー光及び第2レーザー光の走査時に、光学系とレーザー光源との相対的な位置関係や、集光光学系と受光素子との相対的な位置関係が初期状態からずれることはなく、測定精度を高めることができる。 That is, if the relative positional relationship between the optical system and the laser light source or the relative positional relationship between the condensing optical system and the light receiving element deviates from the initial state, for example, the measurement accuracy may decrease. However, in the present invention, the laser light source, the laser light branch, the first optical system, the second optical system, the condensing optical system and the light receiving element are attached to the possible member, and the movable member is driven in the X direction by the X direction drive device. Therefore, when scanning the first laser beam and the second laser beam, the relative positional relationship between the optical system and the laser light source and the relative positional relationship between the condensing optical system and the light receiving element are in the initial state. It does not deviate from the deviation, and the measurement accuracy can be improved.

第5の発明は、前記流路内の前記線状照射部位に可視光を照射する可視光照射部を備えていることを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is characterized in that the linear irradiation portion in the flow path is provided with a visible light irradiation unit that irradiates visible light.

すなわち、例えば第1レーザー光及び第2レーザー光の照射位置を調整する際、第1レーザー光及び第2レーザー光が近赤外領域の光であることから作業者は照射位置がどこにあるのか目視することができない。本発明では、流路内の線状照射部位に可視光が照射されるので、第1レーザー光及び第2レーザー光の照射位置を目視で確認することができる。 That is, for example, when adjusting the irradiation positions of the first laser light and the second laser light, since the first laser light and the second laser light are light in the near infrared region, the operator can visually check where the irradiation positions are. Can not do it. In the present invention, since visible light is irradiated to the linear irradiation site in the flow path, the irradiation positions of the first laser light and the second laser light can be visually confirmed.

第6の発明は、前記可視光照射部は、前記集光光学系を挟んで前記流路とは反対側に配置され、前記集光光学系を通して前記線状照射部位に可視光を照射するように構成されていることを特徴とする。 In the sixth invention, the visible light irradiation unit is arranged on the side opposite to the flow path with the condensing optical system interposed therebetween, and irradiates the linear irradiation portion with visible light through the condensing optical system. It is characterized by being configured in.

この構成によれば、可視光照射部から照射された可視光の焦点を集光光学系を利用して線状照射部位に合わせることができる。 According to this configuration, the focus of the visible light emitted from the visible light irradiation unit can be adjusted to the linear irradiation site by using the condensing optical system.

第7の発明は、前記集光光学系は、前記受光素子側に配置される第1集光レンズと、前記流路側に配置される第2集光レンズとを備え、前記第1光学系は、前記第2集光レンズで構成されていることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, the condensing optical system includes a first condensing lens arranged on the light receiving element side and a second condensing lens arranged on the flow path side, and the first optical system It is characterized in that it is composed of the second condenser lens.

この構成によれば、レーザー光分岐部により分岐された第1レーザー光及び第2レーザー光を、集光光学系を構成している第2集光レンズによって屈折させて流路に入射させることができる。つまり、集光光学系を構成している第2集光レンズを第1光学系として利用することができるので、光学系の構成をシンプルにすることができる。 According to this configuration, the first laser light and the second laser light branched by the laser light branching portion can be refracted by the second focusing lens constituting the focusing optical system and incident on the flow path. it can. That is, since the second condensing lens constituting the condensing optical system can be used as the first optical system, the configuration of the optical system can be simplified.

第8の発明は、前記第2集光レンズは、前記流路における前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の入射側に対向するように配置され、前記第1集光レンズと前記第2集光レンズとは互いに対向するように配置され、前記第1集光レンズは、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の光路を避けるように形成されていることを特徴とする。 In the eighth invention, the second condensing lens is arranged so as to face the incident side of the first laser light and the second laser light in the flow path, and the first condensing lens and the second condensing lens are opposed to each other. The first condensing lens is arranged so as to face each other, and the first condensing lens is formed so as to avoid the optical paths of the first laser beam and the second laser beam.

この構成によれば、集光光学系が流路における第1レーザー光及び第2レーザー光の入射側に対向するように配置されることになるので、レーザー光源、レーザー光分岐部、第1光学系、第2光学系、集光光学系及び受光素子を集約してコンパクトな流動解析装置にすることができる。この場合に、第1レーザー光及び第2レーザー光が第1集光レンズに入射しないので、第2集光レンズによって所定の方向に屈折させることができる。 According to this configuration, the condensing optical system is arranged so as to face the incident side of the first laser light and the second laser light in the flow path, so that the laser light source, the laser light branching portion, and the first optical The system, the second optical system, the condensing optical system, and the light receiving element can be integrated into a compact flow analyzer. In this case, since the first laser light and the second laser light do not enter the first condensing lens, they can be refracted in a predetermined direction by the second condensing lens.

第9の発明は、前記第1集光レンズの外周部における前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の光路に対応する部分が切除されていることを特徴とする。 A ninth aspect of the present invention is characterized in that a portion of the outer peripheral portion of the first condenser lens corresponding to the optical path of the first laser beam and the second laser beam is cut off.

この構成によれば、第1集光レンズの一部を切除するという簡単な構成により、第1レーザー光及び第2レーザー光の光路を避けるように第1集光レンズを設けることができる。 According to this configuration, the first condenser lens can be provided so as to avoid the optical paths of the first laser beam and the second laser beam by a simple configuration in which a part of the first condenser lens is cut off.

本発明によれば、近赤外領域のレーザー光を第1レーザー光及び第2レーザー光に分岐してシート状にするとともに、流路内の所定位置で互いに交差させ、線状照射部位を流動する流体中の粒子による散乱光の光ビートの周波数に基づいて流体の流速を演算する場合に、第1レーザー光及び第2レーザー光を、流体への照射方向に走査するようにしたので、流体の流動解析をLDVによって短時間に行うことができる。 According to the present invention, the laser light in the near infrared region is branched into the first laser light and the second laser light to form a sheet, and the laser light is crossed at a predetermined position in the flow path to flow the linear irradiation site. When calculating the flow velocity of the fluid based on the frequency of the optical beat of the scattered light by the particles in the fluid, the first laser beam and the second laser beam are scanned in the irradiation direction of the fluid. The fluid analysis of the above can be performed in a short time by LDV.

本発明の実施形態に係る血液チャンバー内の流動解析装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the flow analysis apparatus in a blood chamber which concerns on embodiment of this invention. 血液チャンバー内の流動解析装置のブロック図である。It is a block diagram of the flow analyzer in a blood chamber. 血液チャンバーにレーザー光を照射した状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which irradiated the laser beam to the blood chamber. 第1集光レンズ及び第2集光レンズの斜視図である。It is a perspective view of the 1st condensing lens and the 2nd condensing lens. 受光素子及び光電変換素子の構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of a light receiving element and a photoelectric conversion element. 血液チャンバー内でのレーザー光の走行を示す図である。It is a figure which shows the running of a laser beam in a blood chamber. レーザー光の交差位置の補正に用いられるグラフである。It is a graph used for correction of the intersection position of a laser beam. スペクトル密度と周波数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a spectral density and a frequency. 流動解析結果を示す図である。It is a figure which shows the flow analysis result.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is essentially merely an example and is not intended to limit the present invention, its application or its use.

図1は、本発明の実施形態に係る流体内の流動解析装置1を示すものである。流動解析装置1は、例えば血液浄化療法等で使用される血液回路の血液チャンバー100内に形成された流路を流動する血液の流動状態を解析するために使用される装置である。本例では、血液チャンバー内の流動解析装置1として説明するが、これに限られるものではなく、後述するレーザー光の照射によって散乱光を生じる粒子を含んだ流体の流動解析装置としても使用することができる。 FIG. 1 shows an in-fluid flow analysis device 1 according to an embodiment of the present invention. The flow analyzer 1 is an apparatus used for analyzing the flow state of blood flowing in a flow path formed in the blood chamber 100 of a blood circuit used in, for example, blood purification therapy. In this example, the flow analysis device 1 in the blood chamber will be described, but the present invention is not limited to this, and the device may also be used as a flow analysis device for a fluid containing particles that generate scattered light by irradiation with laser light, which will be described later. Can be done.

上記血液浄化療法は、いわゆる体外循環を伴う血液透析である。血液回路は、血液チャンバー100の他に、図示しないが、血液チャンバー100に血液を流入させる流入側チューブや、血液チャンバー100から血液を流出させる流出側チューブ等を備えている。図3にも示すように、血液チャンバー100は、円筒状に成形された透明樹脂製の本体筒部101と、本体筒部101の一端部を閉塞する第1閉塞部材102と、本体筒部101の他端部を閉塞する第2閉塞部材103とを備えている。第1閉塞部材102には、流入側チューブが接続される流入管部102aが設けられている。流入管部102a内には、凝固した血液などの固形物が体内に戻らないようにするためのメッシュ(図示せず)が設けられている。また、第2閉塞部材103には、流出側チューブが接続される流出管部103aが設けられている。したがって、この実施形態では、血液チャンバー100の上方から流入した血液が下方から排出されることになる。また、流入管部102aが水平方向に向いているので、血液チャンバー100内では側壁に沿って旋回流が発生することになる。尚、本体筒部101の内径は、例えば15mm〜20mm程度に設定されている。また、本体筒部101の材質は、例えば塩化ビニル等である。 The blood purification therapy is hemodialysis with so-called extracorporeal circulation. In addition to the blood chamber 100, the blood circuit includes an inflow side tube for inflowing blood into the blood chamber 100, an outflow side tube for flowing out blood from the blood chamber 100, and the like, although not shown. As shown in FIG. 3, the blood chamber 100 includes a main body cylinder 101 made of a transparent resin formed into a cylindrical shape, a first closing member 102 that closes one end of the main body 101, and a main body 101. It is provided with a second closing member 103 that closes the other end of the. The first closing member 102 is provided with an inflow pipe portion 102a to which an inflow side tube is connected. A mesh (not shown) is provided in the inflow pipe portion 102a to prevent solids such as coagulated blood from returning to the body. Further, the second closing member 103 is provided with an outflow pipe portion 103a to which the outflow side tube is connected. Therefore, in this embodiment, the blood that has flowed in from above the blood chamber 100 is discharged from below. Further, since the inflow pipe portion 102a faces in the horizontal direction, a swirling flow is generated along the side wall in the blood chamber 100. The inner diameter of the main body cylinder 101 is set to, for example, about 15 mm to 20 mm. The material of the main body cylinder 101 is, for example, vinyl chloride.

(流動解析装置1の全体構成)
流動解析装置1は、いわゆるレーザードップラー流速測定が可能に構成されており、図1に示す装置本体2と、制御装置3と、キーボード4及びマウス5と、表示部6とを備えている。制御装置3は、例えばパーソナルコンピュータの本体やマイクロコンピュータ等で構成することができる。キーボード4及びマウス5は、制御装置3の操作、各種設定、情報の入力等を行うためのものである。表示部6は、例えば液晶ディスプレイ等で構成されており、制御装置3によって制御され、キーボード4及びマウス5で入力された情報、各種データ、画像等をカラー表示することが可能に構成されている。
(Overall configuration of flow analyzer 1)
The flow analyzer 1 is configured to enable so-called laser Doppler flow velocity measurement, and includes a device main body 2 shown in FIG. 1, a control device 3, a keyboard 4, a mouse 5, and a display unit 6. The control device 3 can be composed of, for example, the main body of a personal computer, a microcomputer, or the like. The keyboard 4 and the mouse 5 are for operating the control device 3, making various settings, inputting information, and the like. The display unit 6 is composed of, for example, a liquid crystal display or the like, is controlled by the control device 3, and is configured to be capable of displaying information, various data, images, and the like input by the keyboard 4 and the mouse 5 in color. ..

装置本体2はベース材20を備えている。ベース材20は、水平方向に延びる板材等で構成されており、上下方向及び水平方向に移動しないように固定されている。装置本体2は、ベース材20の他に、レーザー出力器21と、レーザー光分岐部22と、第1ロッドレンズ23及び第2ロッドレンズ24と、集光光学系25と、受光素子26と、光電変換素子27とを備えている。さらに、装置本体2は、レーザー光を走査するX方向走査部30と、Y方向走査部31とを備えている。X方向走査部30及びY方向走査部31は、例えば、電動ステージ等で構成することができる。 The apparatus main body 2 includes a base material 20. The base material 20 is made of a plate material or the like extending in the horizontal direction, and is fixed so as not to move in the vertical direction and the horizontal direction. In addition to the base material 20, the apparatus main body 2 includes a laser output device 21, a laser light branching portion 22, a first rod lens 23 and a second rod lens 24, a condensing optical system 25, a light receiving element 26, and the like. It includes a photoelectric conversion element 27. Further, the apparatus main body 2 includes an X-direction scanning unit 30 for scanning the laser beam and a Y-direction scanning unit 31. The X-direction scanning unit 30 and the Y-direction scanning unit 31 can be configured by, for example, an electric stage or the like.

この実施形態の説明では、ベース材20の長手方向をX方向とし、鉛直方向をY方向とし、ベース材20の短手方向をZ方向と定義するが、これは説明の便宜を図るために定義するだけである。Y方向は、血液チャンバー100の長手方向と一致するようになっている。 In the description of this embodiment, the longitudinal direction of the base material 20 is defined as the X direction, the vertical direction is defined as the Y direction, and the lateral direction of the base material 20 is defined as the Z direction, but this is defined for convenience of explanation. Just do it. The Y direction coincides with the longitudinal direction of the blood chamber 100.

Y方向走査部31は、ベース材20の長手方向一端側から上方へ突出するように設けられた走査部取付板20aに取り付けられている。Y方向走査部31は、血液チャンバー100が固定される血液チャンバー固定部材31aと、血液チャンバー固定部材31aを鉛直方向に案内する案内レール31bと、図2に示すY方向駆動装置31cとを備えている。Y方向駆動装置31cは、制御装置3に接続されており、制御装置3によって制御されるようになっている。Y方向駆動装置31cとしては、例えば周知のリニアアクチュエータや、ステッピングモータと送りねじ機構とを組み合わせたアクチュエータ等を用いることができるが、これらに限られるものではなく血液チャンバー固定部材31aを鉛直方向に移動させることができる装置であればよい。血液チャンバー固定部材31aは案内レール31bによってY方向にのみ移動可能となっている。血液チャンバー固定部材31aの移動量や移動のタイミングは、制御装置3から出力される制御信号によって設定される。 The Y-direction scanning portion 31 is attached to a scanning portion mounting plate 20a provided so as to project upward from one end side in the longitudinal direction of the base material 20. The Y-direction scanning unit 31 includes a blood chamber fixing member 31a to which the blood chamber 100 is fixed, a guide rail 31b for guiding the blood chamber fixing member 31a in the vertical direction, and a Y-direction driving device 31c shown in FIG. There is. The Y-direction drive device 31c is connected to the control device 3 and is controlled by the control device 3. As the Y-direction drive device 31c, for example, a well-known linear actuator, an actuator in which a stepping motor and a feed screw mechanism are combined, and the like can be used, but the present invention is not limited to these, and the blood chamber fixing member 31a is vertically oriented. Any device that can be moved will do. The blood chamber fixing member 31a can be moved only in the Y direction by the guide rail 31b. The movement amount and movement timing of the blood chamber fixing member 31a are set by a control signal output from the control device 3.

ベース材20の上面には、走査部取付板20aから他側に離れた部分に、X方向走査部30が取り付けられている。X方向走査部30は、可動部材30aと、固定部材30bと、X方向駆動装置30cとを備えている。固定部材30bは、ベース材20の上面に対して固定されるとともに、X方向に延びる案内レール30dを備えている。可動部材30aは、X方向及びZ方向に延びる板材等で構成することができ、案内レール30dに沿ってX方向へのみ移動可能となっている。X方向駆動装置30cは、制御装置3に接続されており、制御装置3によって制御されるようになっている。X方向駆動装置30cとしては、例えば周知のリニアアクチュエータや、ステッピングモータと送りねじ機構とを組み合わせたアクチュエータ等を用いることができるが、これらに限られるものではなく可動部材30aをX方向に移動させることができる装置であればよい。 An X-direction scanning portion 30 is attached to the upper surface of the base material 20 at a portion separated from the scanning portion mounting plate 20a to the other side. The X-direction scanning unit 30 includes a movable member 30a, a fixing member 30b, and an X-direction driving device 30c. The fixing member 30b is fixed to the upper surface of the base material 20 and includes a guide rail 30d extending in the X direction. The movable member 30a can be made of a plate material or the like extending in the X direction and the Z direction, and can move only in the X direction along the guide rail 30d. The X-direction drive device 30c is connected to the control device 3 and is controlled by the control device 3. As the X-direction drive device 30c, for example, a well-known linear actuator, an actuator in which a stepping motor and a feed screw mechanism are combined, and the like can be used, but the present invention is not limited to these, and the movable member 30a is moved in the X direction. Any device that can do this will do.

レーザー出力器21、レーザー光分岐部22、第1ロッドレンズ23、第2ロッドレンズ24、集光光学系25及び受光素子26は、例えばブラケットや台座等(図示せず)により可動部材30aに取り付けられている。レーザー出力器21は、近赤外領域のレーザー光を出射するレーザー光源となるものである。近赤外領域のレーザー光の波長は、例えば760nm以上2500nm以下の範囲とすることができる。この実施形態では、波長808nmの近赤外レーザー光を照射するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば780nm以上820nm以下の範囲の近赤外レーザー光を照射することもできる。800nm付近はヘモグロビンと水での吸収率が共に低い波長領域であり、一般的には、可視光(波長400〜700nm)に比べ10倍程度の深さまで血液中を進むことができるが、レーザー光が血液中での減衰するのは避けられないので、レーザー出力器21は高出力なものを使用するのが好ましい。この実施形態では、レーザー出力器21の射出端での出力は141mWとしているが、これに限られるものはない。 The laser output device 21, the laser light branch portion 22, the first rod lens 23, the second rod lens 24, the condensing optical system 25, and the light receiving element 26 are attached to the movable member 30a by, for example, a bracket, a pedestal, or the like (not shown). Has been done. The laser output device 21 is a laser light source that emits laser light in the near infrared region. The wavelength of the laser light in the near infrared region can be, for example, in the range of 760 nm or more and 2500 nm or less. In this embodiment, the near-infrared laser light having a wavelength of 808 nm is irradiated, but the present invention is not limited to this, and for example, the near-infrared laser light in the range of 780 nm or more and 820 nm or less can be irradiated. Around 800 nm is a wavelength region where both hemoglobin and water absorption are low, and in general, it can travel in the blood to a depth of about 10 times that of visible light (wavelength 400 to 700 nm), but laser light. Is inevitably attenuated in the blood, so it is preferable to use a laser output device 21 having a high output. In this embodiment, the output at the injection end of the laser output device 21 is 141 mW, but the output is not limited to this.

レーザー出力器21の出射方向は、X方向でかつ血液チャンバー100に向かう側とされている。レーザー出力器21の射出端には、コリメートレンズ21aが設置されている。また、レーザー出力器21の射出端には、コリメートレンズ21aよりも血液チャンバー100に近い側に、直線偏光のp偏光を通過させるための偏光フィルター21bも設置されている。レーザー出力器21から出射されたレーザー光は、コリメートレンズ21aを通過した後、偏光フィルター21bに入射するようになっている。この実施形態では、p偏光が使用されているが、偏向方向はこれに限られるものはない。 The emission direction of the laser output device 21 is the X direction and the side toward the blood chamber 100. A collimating lens 21a is installed at the injection end of the laser output device 21. Further, at the ejection end of the laser output device 21, a polarizing filter 21b for passing linearly polarized p-polarized light is also installed on the side closer to the blood chamber 100 than the collimating lens 21a. The laser light emitted from the laser output device 21 passes through the collimating lens 21a and then enters the polarizing filter 21b. In this embodiment, p-polarized light is used, but the deflection direction is not limited to this.

レーザー光分岐部22は、レーザー出力器21から出射されたレーザー光を分岐させるビームスプリッタであり、従来から周知の部材である。レーザー光分岐部22は、偏光フィルター21bよりも血液チャンバー100に近い側において当該偏光フィルター21と対向するように配置されている。レーザー光分岐部22からは、X方向でかつ血液チャンバー100に向けて進む第1レーザー光L1と、Z方向に進む第2レーザー光L2とが出射するようになっている。 The laser light branching unit 22 is a beam splitter that splits the laser light emitted from the laser output device 21, and is a well-known member. The laser light branching portion 22 is arranged so as to face the polarizing filter 21 on the side closer to the blood chamber 100 than the polarizing filter 21b. From the laser light branching portion 22, the first laser light L1 traveling in the X direction and toward the blood chamber 100 and the second laser light L2 traveling in the Z direction are emitted.

可動部材30aにはミラー28が取り付けられている。ミラー28は、レーザー光分岐部22から出射する第2レーザー光L2が入射するように配置されており、ミラー28により反射された第2レーザー光L2は、第1レーザー光L1と平行になり、血液チャンバー100へ向けて進む光となる。第1レーザー光L1と第2レーザー光L2とは、同一高さを通り、かつ、水平に進む光である。また、第1レーザー光L1の光路と第2レーザー光L2の光路とは、Z方向に離れている。 A mirror 28 is attached to the movable member 30a. The mirror 28 is arranged so that the second laser light L2 emitted from the laser light branching portion 22 is incident, and the second laser light L2 reflected by the mirror 28 becomes parallel to the first laser light L1. It becomes the light that travels toward the blood chamber 100. The first laser light L1 and the second laser light L2 are light that passes through the same height and travels horizontally. Further, the optical path of the first laser beam L1 and the optical path of the second laser beam L2 are separated in the Z direction.

レーザー光分岐部22と、血液チャンバー100との間には、集光光学系25が設置されている。集光光学系25は、第1集光レンズ25aと、第2集光レンズ25bとを備えており、第1集光レンズ25a及び第2集光レンズ25bは、光軸がX方向を向くように、かつ、互いに対向するように配置されている。第1集光レンズ25a及び第2集光レンズ25bは、それぞれ、屈折率の異なる材料で構成されたレンズを接合してなるアクロマティックレンズで構成することができる。第1集光レンズ25aがレーザー出力器21側に配置され、第2集光レンズ25bが血液チャンバー100側に配置されている。 A condensing optical system 25 is installed between the laser light branching portion 22 and the blood chamber 100. The condensing optical system 25 includes a first condensing lens 25a and a second condensing lens 25b, and the first condensing lens 25a and the second condensing lens 25b have their optical axes oriented in the X direction. They are arranged so as to face each other. The first condensing lens 25a and the second condensing lens 25b can each be composed of an achromatic lens formed by joining lenses made of materials having different refractive indexes. The first condensing lens 25a is arranged on the laser output device 21 side, and the second condensing lens 25b is arranged on the blood chamber 100 side.

図4にも示すように、第1集光レンズ25aの外周部における第1レーザー光L1の光路に対応する部分と、第2レーザー光L2の光路に対応する部分とはそれぞれ切除されている。すなわち、第1集光レンズ25aの外周部には、Z方向に離れた2箇所に、第1集光レンズ25aの一部を切除してなる切除部25c、25cが設けられている。この切除部25c、25cを備えていることにより、第1レーザー光L1の光路及び第2レーザー光L2の光路を避けるように第1集光レンズ25aが形成されることになる。第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2は、第1集光レンズ25aの側方を通ってX方向に直進する。 As shown in FIG. 4, the portion of the outer peripheral portion of the first condensing lens 25a corresponding to the optical path of the first laser beam L1 and the portion corresponding to the optical path of the second laser beam L2 are cut off. That is, on the outer peripheral portion of the first condensing lens 25a, cutting portions 25c and 25c formed by cutting a part of the first condensing lens 25a are provided at two locations separated in the Z direction. By providing the cutting portions 25c and 25c, the first condensing lens 25a is formed so as to avoid the optical path of the first laser beam L1 and the optical path of the second laser beam L2. The first laser beam L1 and the second laser beam L2 travel straight in the X direction through the side of the first condensing lens 25a.

一方、第2集光レンズ25bは、第1レーザー光L1の光路及び第2レーザー光L2の光路上に位置するように形成されている。第2集光レンズ25bは、レーザー光分岐部22により分岐された第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2を血液チャンバー100内の所定位置で互いに交差するように屈折させるレンズである。したがって、第2集光レンズ25bは、本発明の第1光学系を構成するレンズであり、集光光学系25を構成している第2集光レンズ25bを第1光学系として利用することで、光学系の構成をシンプルにすることができる。第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の交差位置は、第2集光レンズ25bの位置や第2集光レンズ25bの光学設計によって任意に設定することができ、この実施形態では、図1に示すように、第2集光レンズ25bから150mm程度離れたところで、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2が交差するようにしている。 On the other hand, the second condensing lens 25b is formed so as to be located on the optical path of the first laser beam L1 and the optical path of the second laser beam L2. The second condensing lens 25b is a lens that refracts the first laser light L1 and the second laser light L2 branched by the laser light branching portion 22 so as to intersect each other at a predetermined position in the blood chamber 100. Therefore, the second condensing lens 25b is a lens constituting the first optical system of the present invention, and by using the second condensing lens 25b constituting the condensing optical system 25 as the first optical system, , The configuration of the optical system can be simplified. The intersecting position of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 can be arbitrarily set by the position of the second condensing lens 25b and the optical design of the second condensing lens 25b. In this embodiment, FIG. As shown in the above, the first laser beam L1 and the second laser beam L2 intersect at a distance of about 150 mm from the second condenser lens 25b.

第2集光レンズ25bよりも血液チャンバー100側には、第1ロッドレンズ23及び第2ロッドレンズ24が互いにZ方向に間隔をあけて配置されている。第1ロッドレンズ23には第2集光レンズ25bを通過した第1レーザー光L1が入射し、第2ロッドレンズ24には第2集光レンズ25bを通過した第2レーザー光L2が入射する。第1ロッドレンズ23は、第1レーザー光L1をY方向に延びるシート状の光(第1シート光)に変えるレンズである。第2ロッドレンズ24は、第2レーザー光L2をY方向に延びるシート状の光(第2シート光)に変えるレンズである。第1ロッドレンズ23及び第2ロッドレンズ24は、本発明の第2光学系である。尚、この実施形態では、第1集光レンズ25a、第2集光レンズ25b、第1ロッドレンズ23及び第2ロッドレンズ24等の光学部品の表面に、レーザー光の波長の減衰を抑えるために、この波長に対する反射防止膜がコーティングされている。また、ロッドレンズの代わりにシリンドリカルレンズ等を用いることもでき、シート状の光を生成できる光学系であればその構成は問わない。 The first rod lens 23 and the second rod lens 24 are arranged on the blood chamber 100 side of the second condensing lens 25b at intervals in the Z direction. The first laser beam L1 that has passed through the second condenser lens 25b is incident on the first rod lens 23, and the second laser beam L2 that has passed through the second condenser lens 25b is incident on the second rod lens 24. The first rod lens 23 is a lens that changes the first laser beam L1 into sheet-shaped light (first sheet light) extending in the Y direction. The second rod lens 24 is a lens that changes the second laser beam L2 into sheet-shaped light (second sheet light) extending in the Y direction. The first rod lens 23 and the second rod lens 24 are the second optical systems of the present invention. In this embodiment, in order to suppress the attenuation of the wavelength of the laser light on the surfaces of optical components such as the first condensing lens 25a, the second condensing lens 25b, the first rod lens 23, and the second rod lens 24. , Anti-reflection film for this wavelength is coated. Further, a cylindrical lens or the like can be used instead of the rod lens, and the configuration is not limited as long as it is an optical system capable of generating sheet-like light.

図3に示すように、Y方向に延びるシート状の光にすることで、第1レーザー光及び第2レーザー光が互いに交差した部分は、Y方向に延びる1本の線状に光強度の高い部分として形成され、この部分が線状照射部位Aとなる。線状照射部位Aにおけるシート光の厚さは、コリメートレンズ21aによって調整することができ、この実施形態では、線状照射部位Aにおけるシート光の厚さが0.2mmとなるようにしている。線状照射部位Aでは、第1レーザー光L1と第2レーザー光L2の入射波面の位相差によってY方向に連続する縦縞の干渉縞が形成されることになる。上記シート光の厚さは、例えば0.1mm〜1.0mmの範囲で設定することができる。 As shown in FIG. 3, by forming the sheet-shaped light extending in the Y direction, the portion where the first laser light and the second laser light intersect each other has a high light intensity in a single linear shape extending in the Y direction. It is formed as a portion, and this portion becomes the linear irradiation site A. The thickness of the sheet light at the linear irradiation site A can be adjusted by the collimating lens 21a, and in this embodiment, the thickness of the sheet light at the linear irradiation site A is 0.2 mm. At the linear irradiation site A, interference fringes of vertical stripes continuous in the Y direction are formed due to the phase difference between the incident wave planes of the first laser light L1 and the second laser light L2. The thickness of the sheet light can be set in the range of, for example, 0.1 mm to 1.0 mm.

光の波長よりも大きな直径をもつ粒子(トレーサー粒子)に光を照射するとMie散乱により粒子から散乱光が放たれる。近赤外レーザー光の波長よりも大きな直径をもつ粒子としては、例えば血液の成分である赤血球等を挙げることができる。したがって、血液が流動している血液チャンバー100に第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2を入射させると、赤血球からMie散乱による散乱光が放たれることになる。その散乱光は、Mie散乱の理論に従い様々な方向へ散乱する。このとき、線状照射部位Aからの散乱光には、光ビート(うなり)が含まれる。光ビートの周波数は、線状照射部位Aを赤血球が通過した速度に比例する。 When light is irradiated to particles (tracer particles) having a diameter larger than the wavelength of light, scattered light is emitted from the particles by Mie scattering. Examples of particles having a diameter larger than the wavelength of near-infrared laser light include red blood cells, which are components of blood. Therefore, when the first laser light L1 and the second laser light L2 are incident on the blood chamber 100 in which blood is flowing, scattered light due to Mie scattering is emitted from the red blood cells. The scattered light is scattered in various directions according to the theory of Mie scattering. At this time, the scattered light from the linear irradiation site A includes a light beat (beat). The frequency of the optical beat is proportional to the speed at which the red blood cells pass through the linear irradiation site A.

粒子から放たれる散乱光のうち、集光光学系25の第2集光レンズ25bに向けて進んだ光は第2集光レンズ25b及び第1集光レンズ25aを順に通過して集光される。散乱光が集光する位置には、図1に示す受光素子26が配置されている。したがって、集光光学系25の第1集光レンズ25aは受光素子26側に配置され、また、第2集光レンズ25bは、血液チャンバー100における第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の入射側に対向するように配置されることになる。 Of the scattered light emitted from the particles, the light that travels toward the second condenser lens 25b of the condenser optical system 25 passes through the second condenser lens 25b and the first condenser lens 25a in order and is condensed. The light. The light receiving element 26 shown in FIG. 1 is arranged at a position where the scattered light is collected. Therefore, the first condensing lens 25a of the condensing optical system 25 is arranged on the light receiving element 26 side, and the second condensing lens 25b is the incident of the first laser light L1 and the second laser light L2 in the blood chamber 100. It will be arranged so as to face the side.

図5に示すように、受光素子26は、例えば、複数の光ファイバー26aからなる光ファイバーアレイで構成することができ、この実施形態では、複数の光ファイバー26aの一端部(受光部となる端部)26bがY方向に互いに隣接して直線状に並ぶように配置されている。線状照射部位Aの散乱光は、集光光学系25によって光ファイバー26aの一端部26bが並んでいる箇所で直線状に集光するようになっている。 As shown in FIG. 5, the light receiving element 26 can be composed of, for example, an optical fiber array composed of a plurality of optical fibers 26a, and in this embodiment, one end portion (end portion serving as the light receiving portion) 26b of the plurality of optical fibers 26a. Are arranged so as to be adjacent to each other in the Y direction and arranged in a straight line. The scattered light of the linear irradiation site A is linearly focused by the condensing optical system 25 at a position where one end 26b of the optical fiber 26a is lined up.

受光素子26を構成する光ファイバー26aは、例えば直径が0.25mmのプラスチックファイバー(EsKa SH−1001)等を用いることができる。尚、光ファイバー26aはガラスファイバーであってもよい。空間分解能を高めるためには、より小径の光ファイバー26aを用いるのが好ましい。 As the optical fiber 26a constituting the light receiving element 26, for example, a plastic fiber (EsKa SH-1001) having a diameter of 0.25 mm or the like can be used. The optical fiber 26a may be a glass fiber. In order to increase the spatial resolution, it is preferable to use an optical fiber 26a having a smaller diameter.

光ファイバー26aの数は特に限定されるものではないが、この実施形態では32本としている。光ファイバー26aの一端部26bは隙間無く並べて図示しない保持部材によって保持することができる。光ファイバー26aの一端部26bの開口数NAは、0.5であり、第1集光レンズ25a及び第2集光レンズ25bの開口数に比べて小さく設定されている。したがって、光ファイバー26aの一端部26bに迷光が入り込むのを避けるため、光ファイバー26aの一端部26bの手前にY方向に長い単スリット26c(図1に示す)が配置されている。単スリット26cの幅は、第1集光レンズ25a及び第2集光レンズ25bの開口数に合うように設定されている。単スリット26cと、光ファイバー26aの一端部26bとの間には、偏光フィルター26eが配置されている。偏光フィルター21bと偏光フィルター26の偏光方向は同じであることが望ましい。 The number of optical fibers 26a is not particularly limited, but is 32 in this embodiment. One end 26b of the optical fiber 26a can be arranged side by side without a gap and held by a holding member (not shown). The numerical aperture NA of one end 26b of the optical fiber 26a is 0.5, which is set smaller than the numerical aperture of the first condensing lens 25a and the second condensing lens 25b. Therefore, in order to prevent stray light from entering the one end 26b of the optical fiber 26a, a single slit 26c (shown in FIG. 1) long in the Y direction is arranged in front of the one end 26b of the optical fiber 26a. The width of the single slit 26c is set so as to match the numerical aperture of the first condensing lens 25a and the second condensing lens 25b. A polarizing filter 26e is arranged between the single slit 26c and one end 26b of the optical fiber 26a. It is desirable that the polarization directions of the polarizing filter 21b and the polarizing filter 26 are the same.

図5に示すように、光ファイバー26aの他端部26dは、ジルコニアフェルールを使ってアバランシェフォトダイオード(APD)27とカップリング(接続)されている。アバランシェフォトダイオード27は、受光素子26に入射した散乱光を電気信号に変換する光電変換素子であり、光ファイバー26a毎に設けられている。よって、この実施形態では、アバランシェフォトダイオード27を32個有している。 As shown in FIG. 5, the other end 26d of the optical fiber 26a is coupled (connected) to the avalanche photodiode (APD) 27 using a zirconia ferrule. The avalanche photodiode 27 is a photoelectric conversion element that converts scattered light incident on the light receiving element 26 into an electric signal, and is provided for each optical fiber 26a. Therefore, in this embodiment, 32 avalanche photodiodes 27 are provided.

制御装置3は、流速演算部3aを備えている。上記散乱光は、血液チャンバー100内の血液の流動により光ビード(うなり)をもつことになる。流速演算部3aは、血液チャンバー100内の血液の流動により発生した光ビート周波数を、各アバランシェフォトダイオード27から出力される電気信号に基づいて得て、得られた周波数から線状照射部位Aでの血液の流速を演算するように構成されている。この流速演算部3aによる演算手法は、例えば特許文献1、2に開示されている手法や後述する手法を用いることができる。 The control device 3 includes a flow velocity calculation unit 3a. The scattered light has a light bead (beat) due to the flow of blood in the blood chamber 100. The flow velocity calculation unit 3a obtains an optical beat frequency generated by the flow of blood in the blood chamber 100 based on an electric signal output from each avalanche photodiode 27, and from the obtained frequency at the linear irradiation site A. It is configured to calculate the flow velocity of blood. As the calculation method by the flow velocity calculation unit 3a, for example, the method disclosed in Patent Documents 1 and 2 and the method described later can be used.

流速は、光ファイバー26aを単位として、集光光学系25の倍率により決まる空間分解能で求めることができる。例えば、0.25mmの径の光ファイバー26aを用いて集光光学系25の倍率を1とすると、空間分解能は0.25mmとなる。 The flow velocity can be obtained with a spatial resolution determined by the magnification of the condensing optical system 25 in units of the optical fiber 26a. For example, if the optical fiber 26a having a diameter of 0.25 mm is used and the magnification of the condensing optical system 25 is 1, the spatial resolution is 0.25 mm.

また、レーザー光分岐部22は、レーザー出力器21からの連続発振レーザー光を周波数の若干異なる第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2に分岐させる音響光学素子(AOM)を備えたものであってもよい。音響光学素子により変調をかけることで、血液の流れの方向も識別することができる。ただし、流れの方向を識別する必要がない場合は、音響光学素子による周波数変調を行わなくてもよい。 Further, the laser light branching unit 22 is provided with an acoustic optical element (AOM) that branches the continuously oscillating laser light from the laser output device 21 into the first laser light L1 and the second laser light L2 having slightly different frequencies. You may. By applying modulation with an acoustic optical element, the direction of blood flow can also be identified. However, when it is not necessary to identify the flow direction, it is not necessary to perform frequency modulation by the acoustic optical element.

第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の波長は可視光の領域外であるため、線状照射部位Aを目視することができない。この実施形態では、図5に示すように、血液チャンバー100内の線状照射部位Aに可視光を照射する可視光照射部29を備えている。可視光照射部29は、上記光ファイバー26aと同様な光ファイバー29aと、可視光を放射する可視光放射部29bとを有している。光ファイバー29aの一端部29cは、上記光ファイバー26aの一端部26bと並ぶように配置されている。光ファイバー29aの他端部には、例えば発光ダイオード(LED)等の発光素子を備えた可視光放射部29bが接続されており、可視光放射部29bから放射された光は、光ファイバー29aの他端部に入射するようになっている。したがって、光ファイバー29aの一端部29cからは可視光が照射される。この可視光照射部29は、集光光学系25を挟んで血液チャンバー100とは反対側に配置されているので、光ファイバー29aの一端部29cから照射された可視光は、集光光学系25を通して線状照射部位Aで結合し、当該線状照射部位Aに照射される。これにより、線状照射部位A上で光の点が見えることになり、この光の点を基準にして血液チャンバー100の初期位置を決めることができる。可視光放射部29bから照射する光は、特に限定されるものではないが、例えば赤、緑、青等にすることができ、自然光との区別が容易な色が好ましい。 Since the wavelengths of the first laser light L1 and the second laser light L2 are outside the visible light region, the linear irradiation site A cannot be visually observed. In this embodiment, as shown in FIG. 5, a visible light irradiation unit 29 that irradiates the linear irradiation site A in the blood chamber 100 with visible light is provided. The visible light irradiation unit 29 has an optical fiber 29a similar to the optical fiber 26a, and a visible light emitting unit 29b that emits visible light. One end 29c of the optical fiber 29a is arranged so as to be aligned with the one end 26b of the optical fiber 26a. A visible light emitting unit 29b provided with a light emitting element such as a light emitting diode (LED) is connected to the other end of the optical fiber 29a, and the light emitted from the visible light emitting unit 29b is the other end of the optical fiber 29a. It is designed to be incident on the part. Therefore, visible light is emitted from one end 29c of the optical fiber 29a. Since the visible light irradiation unit 29 is arranged on the opposite side of the condensing optical system 25 from the blood chamber 100, the visible light irradiated from one end 29c of the optical fiber 29a passes through the condensing optical system 25. It binds at the linear irradiation site A and irradiates the linear irradiation site A. As a result, a spot of light can be seen on the linear irradiation site A, and the initial position of the blood chamber 100 can be determined with reference to the spot of light. The light emitted from the visible light emitting unit 29b is not particularly limited, but a color that can be, for example, red, green, blue, or the like and is easily distinguished from natural light is preferable.

(レーザー光の走査)
図1に示すX方向走査部30のX方向駆動装置30cを作動させることにより、可動部材30aをX方向のプラス側及びマイナス側の両方向に移動させることができる。可動部材30aには、レーザー出力器21、レーザー光分岐部22、第1ロッドレンズ23、第2ロッドレンズ24、集光光学系25及び受光素子26が取り付けられているので、レーザー光の照射系及び受光系を各部材の相対的な位置関係を変えることなく、X方向に移動させることができる。これにより、レーザー出力器21から射出された第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の交差部位である線状照射部位AがX方向に移動することになる。
(Scanning of laser light)
By operating the X-direction drive device 30c of the X-direction scanning unit 30 shown in FIG. 1, the movable member 30a can be moved in both the plus side and the minus side in the X direction. A laser output device 21, a laser light branching portion 22, a first rod lens 23, a second rod lens 24, a condensing optical system 25, and a light receiving element 26 are attached to the movable member 30a, so that a laser light irradiation system is attached. And the light receiving system can be moved in the X direction without changing the relative positional relationship of each member. As a result, the linear irradiation portion A, which is the intersection of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 emitted from the laser output device 21, moves in the X direction.

図6に基づいてレーザー光の走査について詳しく説明する。図6は、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2が照射された血液チャンバー100の水平断面を示しており、点Oは血液チャンバー100の中心線上の一点である。血液チャンバー100内には疑似血液が流動しているものとするが、血液が流動していてもよい。疑似血液は、血液の粘性を模擬して45wt%濃度のグリセリン水溶液にトレーサー粒子を分散させた液体である。トレーサー粒子としては、直径10μmのポリエチレン粒子を用いた。ポリエチレン粒子は、グリセリン水溶液1リットルに対して10mg入れた。疑似血液を送液する送液ポンプには、実際に透析治療に用いられるローラー式チューブポンプ(JMS社製 MF−01)を用いている。送液ポンプによる疑似血液の流量は、透析治療において典型的な値である150〜300ml/minの範囲で設定した。 The scanning of the laser beam will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 shows a horizontal cross section of the blood chamber 100 irradiated with the first laser beam L1 and the second laser beam L2, and the point O is a point on the center line of the blood chamber 100. It is assumed that pseudo blood is flowing in the blood chamber 100, but blood may be flowing. Pseudo-blood is a liquid in which tracer particles are dispersed in a 45 wt% glycerin aqueous solution simulating the viscosity of blood. As the tracer particles, polyethylene particles having a diameter of 10 μm were used. 10 mg of polyethylene particles was added to 1 liter of an aqueous glycerin solution. A roller-type tube pump (MF-01 manufactured by JMS), which is actually used for dialysis treatment, is used as a liquid feeding pump for sending simulated blood. The flow rate of simulated blood by the liquid feed pump was set in the range of 150 to 300 ml / min, which is a typical value in dialysis treatment.

ここで、血液チャンバー100の外部から内部に入射する光は、空気と血液チャンバー100との界面、及び血液チャンバー100と疑似血液との界面において2度屈折する。空気の屈折率n1は1.0であり、血液チャンバー100の材料であるほぼ無色透明な塩化ビニルの屈折率n2は1.52であり、疑似血液の屈折率n3は1.32であることから、光の照射角が2度変化することになる。また、本実施形態では、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2がX方向に走査されるので、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の血液チャンバー100への入射角は、X方向走査部30の可動部材30aの位置に応じて変化することになり、可動部材30aのX方向の変位量と、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の交差点のX方向の変位量とは同じにならない。 Here, the light incident from the outside to the inside of the blood chamber 100 is refracted twice at the interface between the air and the blood chamber 100 and the interface between the blood chamber 100 and the pseudo blood. Since the refractive index n1 of air is 1.0, the refractive index n2 of almost colorless and transparent vinyl chloride which is the material of the blood chamber 100 is 1.52, and the refractive index n3 of pseudo-blood is 1.32. , The irradiation angle of light will change twice. Further, in the present embodiment, since the first laser light L1 and the second laser light L2 are scanned in the X direction, the incident angles of the first laser light L1 and the second laser light L2 on the blood chamber 100 are in the X direction. It changes according to the position of the movable member 30a of the scanning unit 30, and the amount of displacement of the movable member 30a in the X direction and the amount of displacement of the intersection of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 in the X direction are Not the same.

このことを図6に基づいて説明する。図6において、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2が屈折することなく直進した場合(空気中を直進した場合)の仮想の交差点をP1とすると、実際の第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の交差点はP2になる。図6中の点Sを基準位置としたとき、点Sから点P1までの距離dと、点Sから点P2までの距離d1との関係は、図7に示すグラフに表示する曲線で表すことができる。 This will be described with reference to FIG. In FIG. 6, assuming that the virtual intersection when the first laser light L1 and the second laser light L2 go straight without refraction (when going straight in the air) is P1, the actual first laser light L1 and the second laser light L1 and the second laser light L1. The intersection of the laser beam L2 is P2. When the point S in FIG. 6 is used as the reference position, the relationship between the distance d from the point S to the point P1 and the distance d1 from the point S to the point P2 is represented by the curve displayed in the graph shown in FIG. Can be done.

制御装置3では、図7に示す曲線を使うことで、X方向走査部30の可動部材30aの変位から第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の交差点の位置を求めることができる。図7に示すグラフを構成するデータは、上記屈折率及びレーザー光の入射角等に基づいて予め得ておき、図2に示す制御装置3の記憶部3bに記憶させておくことができる。X方向走査部30の可動部材30aの変位は、周知の変位センサやX方向駆動装置30cによる駆動量等に基づいて得ることができる。 In the control device 3, by using the curve shown in FIG. 7, the position of the intersection of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 can be obtained from the displacement of the movable member 30a of the X-direction scanning unit 30. The data constituting the graph shown in FIG. 7 can be obtained in advance based on the refractive index, the incident angle of the laser beam, and the like, and stored in the storage unit 3b of the control device 3 shown in FIG. The displacement of the movable member 30a of the X-direction scanning unit 30 can be obtained based on a well-known displacement sensor, a drive amount by the X-direction drive device 30c, or the like.

ただし、血液チャンバー100の中心点Oを通ってX方向に延びる直線B上を、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の交差点が常に通るようにX方向走査部30の可動部材30aを動かせば、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の血液チャンバー100への入射角は常に同じになるため、簡単な幾何学計算で第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の交差点のX軸上の変位量を求めることができる。同様に、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の交差角(交差角は流速を算出するときに必要なパラメータである)についても、常に一定ではないが簡単な幾何学計算で求めることができる。 However, move the movable member 30a of the X-direction scanning unit 30 so that the intersection of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 always passes on the straight line B extending in the X direction through the center point O of the blood chamber 100. For example, since the angles of incidence of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 on the blood chamber 100 are always the same, the X-axis of the intersection of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 can be calculated by a simple geometric calculation. The amount of displacement above can be obtained. Similarly, the intersection angle of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 (the intersection angle is a necessary parameter when calculating the flow velocity) can be obtained by a simple geometric calculation, although it is not always constant. it can.

仮に、Z軸上に沿ってレーザー光の交差点を走査させて速度分布を得ようとすると、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の血液チャンバー100への入射角は同じになるとは限らないため、レーザー光の交差位置も交差角も特定するのに計算が複雑になるだけではなく、レーザー光の交差点が血液チャンバー100の中心線を通過する直線的な軌道上を動くようにするためには、結局はX方向の駆動装置も使って2軸を制御する必要がある。よって、Z軸方向に走査させるのは構成が複雑になるとともに制御が煩雑になるので、上述したX方向の走査が好ましい。 If the intersection of the laser beams is scanned along the Z axis to obtain the velocity distribution, the angles of incidence of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 on the blood chamber 100 are not always the same. Therefore, not only the calculation becomes complicated to specify the intersection position and the intersection angle of the laser light, but also to make the intersection of the laser light move on a straight orbit passing through the center line of the blood chamber 100. After all, it is necessary to control the two axes by also using the drive device in the X direction. Therefore, scanning in the Z-axis direction complicates the configuration and complicates control, so scanning in the X-direction described above is preferable.

Y方向走査部31は、Y方向の寸法が長い測定対象を測定する際に使用するものである。X方向走査部30とY方向走査部31の2軸の電動ステージの動作は、制御装置3によって自動制御されるようになっている。X方向走査部30の可動部材30aをX方向に移動しながら45回計測した後、Y方向走査部31の血液チャンバー固定部材31aをY方向に移動し、それを10回繰り返して、1つの血液チャンバー100内の疑似血液の流速を計測することができる。よって、この場合、トータルの計測回数は450回になる。また、計測1回あたり32chの同時計測を行っているので、トータルの測定ポイントは14,400点である。例えば、全てのポイントでの1.5秒間の時系列データを記録した場合、トータルでの計測時間は、記憶部3bへのデータの保存にかかった時間も含め約38分で終了する。計測時間を短縮する最も単純な方法は、同時計測するチャネル数を現在の32chから増やすこと、即ち、受光素子26を構成している光ファイバー26aの本数を増やすことである。 The Y-direction scanning unit 31 is used when measuring a measurement target having a long dimension in the Y direction. The operation of the two-axis electric stage of the X-direction scanning unit 30 and the Y-direction scanning unit 31 is automatically controlled by the control device 3. After measuring 45 times while moving the movable member 30a of the X-direction scanning unit 30 in the X direction, the blood chamber fixing member 31a of the Y-direction scanning unit 31 is moved in the Y direction and repeated 10 times to obtain one blood. The flow velocity of pseudo blood in the chamber 100 can be measured. Therefore, in this case, the total number of measurements is 450. Moreover, since 32 channels are simultaneously measured per measurement, the total measurement points are 14,400 points. For example, when time-series data for 1.5 seconds is recorded at all points, the total measurement time is about 38 minutes including the time required to save the data in the storage unit 3b. The simplest method of shortening the measurement time is to increase the number of channels to be simultaneously measured from the current 32 channels, that is, to increase the number of optical fibers 26a constituting the light receiving element 26.

上述した測定回数は一例であり、血液チャンバー100の径が小さければ測定回数を減らすことができ、また、血液チャンバー100の上下方向の寸法が短ければ測定回数を減らすことができる。一方、測定ポイントをより細密化して分解能を高めることもできる。測定回数の設定や測定範囲等は、キーボード4及びマウス5等によって制御装置3に入力し、表示部6に表示された入力結果を確認することができる。 The above-mentioned number of measurements is an example, and if the diameter of the blood chamber 100 is small, the number of measurements can be reduced, and if the vertical dimension of the blood chamber 100 is short, the number of measurements can be reduced. On the other hand, the measurement points can be made finer to improve the resolution. The setting of the number of measurements, the measurement range, and the like can be input to the control device 3 by the keyboard 4, the mouse 5, and the like, and the input result displayed on the display unit 6 can be confirmed.

制御装置3は、散乱光を受光素子26で受光する間、X方向走査部30による走査を停止させるように構成されている。散乱光を受光素子26で受光する時間は、上述したように1.5秒程度に設定することができるが、この間、X方向走査部30による走査を停止させることで、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の線状照射部位Aを動かさないようにする。すなわち、受光時間中に第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2が走査されていると、散乱光の周波数が、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の走査速度も加味された周波数になり、血液の流速に誤差が生じるおそれがあるが、この実施形態では、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の走査が停止している時に、線状照射部位Aを流動する血液の成分による散乱光を受光素子26で受光することができ、これに基づいて血液の流速を得ることができる。これにより、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2の走査速度が血液の流速に影響しなくなり、正確な流速を得ることができる。尚、散乱光を受光素子26で受光する時間は、任意に設定することができ、例えば0.1秒〜3秒の範囲で設定することができる。 The control device 3 is configured to stop scanning by the X-direction scanning unit 30 while the scattered light is received by the light receiving element 26. The time for receiving the scattered light by the light receiving element 26 can be set to about 1.5 seconds as described above, but during this period, the scanning by the X-direction scanning unit 30 is stopped, so that the first laser light L1 and The linear irradiation site A of the second laser beam L2 is not moved. That is, when the first laser light L1 and the second laser light L2 are scanned during the light receiving time, the frequency of the scattered light becomes the frequency in which the scanning speeds of the first laser light L1 and the second laser light L2 are taken into consideration. Therefore, there is a possibility that an error may occur in the flow velocity of the blood, but in this embodiment, the component of the blood flowing through the linear irradiation site A when the scanning of the first laser light L1 and the second laser light L2 is stopped. The scattered light can be received by the light receiving element 26, and the flow velocity of blood can be obtained based on this. As a result, the scanning speeds of the first laser beam L1 and the second laser beam L2 do not affect the blood flow velocity, and an accurate flow velocity can be obtained. The time for receiving the scattered light by the light receiving element 26 can be arbitrarily set, and can be set in the range of, for example, 0.1 seconds to 3 seconds.

(信号処理)
アバランシェフォトダイオード27では、光ファイバー26aから入射された光子がキャリアに変換されるが、この電流の振幅はとても微弱(1pA以下)なので、制御装置3には増幅部3cを設け、この増幅部3cにより最大で振幅1V程度の電圧信号に変換するように構成されている。また、増幅部3cにより増幅された信号が入力されるハイパスフィルター3dが制御装置3に設けられている。ハイパスフィルター3dは、高次バタワースフィルタであり、カットオフ周波数は100Hzとすることができる。このハイパスフィルター3dを使ってペデスタル成分を除去する。さらに、32chの電圧信号がそれぞれ入力される32個のAD変換部3eも制御装置3に設けられている。AD変換部3eの分解能は12bit、サンプリング周波数は10MHzとすることができる。AD変換部3eにより同時にA/D変換された時系列の電圧データは記憶部3bに記憶しておくことができる。尚、増幅部3c、ハイパスフィルター3d及びAD変換部3eは、制御装置3以外に設けてもよい。
(Signal processing)
In the avalanche photodiode 27, photons incident from the optical fiber 26a are converted into carriers, but since the amplitude of this current is very weak (1 pA or less), an amplification unit 3c is provided in the control device 3, and the amplification unit 3c provides an amplification unit 3c. It is configured to convert into a voltage signal having an amplitude of about 1 V at the maximum. Further, the control device 3 is provided with a high-pass filter 3d into which the signal amplified by the amplification unit 3c is input. The high-pass filter 3d is a high-order Butterworth filter, and the cutoff frequency can be 100 Hz. The pedestal component is removed using this high-pass filter 3d. Further, the control device 3 is also provided with 32 AD conversion units 3e into which 32ch voltage signals are input. The resolution of the AD conversion unit 3e can be 12 bits, and the sampling frequency can be 10 MHz. The time-series voltage data simultaneously A / D converted by the AD conversion unit 3e can be stored in the storage unit 3b. The amplification unit 3c, the high-pass filter 3d, and the AD conversion unit 3e may be provided in addition to the control device 3.

ここで、時系列の電圧データを高速フーリエ変換(FFT処理)し、スペクトラム上に現れるピークの周波数位置から流速を求める方法があるが、十分な散乱光の強度を得るためには大粒径のトレーサー粒子が必要になる。例えば、ポリエチレン粒子であれば、直径が30μm以上の粒子が必要となる。これは、散乱光の強度が粒子径の2乗に比例するためである。しかし、血液チャンバー100の流入管部102a内にはメッシュがあり、直径が30μmの粒子はこのメッシュの穴を詰まらせてしまう。そこで、上述した疑似血液では、10μmの粒子をグリセリン水溶液に高い濃度で入れており、これにより単位体積当たりの粒子の数を増加させている。勿論、粒子の数が増えると散乱光の強度は強くなるが、同時に多くの粒子からの散乱光を同時に受光するため、スペクトラム上で明確なピークを確認するのが難しくなる場合がある。 Here, there is a method of performing a fast Fourier transform (FFT process) on the voltage data of the time series to obtain the flow velocity from the frequency position of the peak appearing on the spectrum, but in order to obtain sufficient intensity of scattered light, a large particle size is used. Tracer particles are needed. For example, in the case of polyethylene particles, particles having a diameter of 30 μm or more are required. This is because the intensity of scattered light is proportional to the square of the particle size. However, there is a mesh in the inflow tube portion 102a of the blood chamber 100, and particles having a diameter of 30 μm clog the holes in the mesh. Therefore, in the above-mentioned pseudo-blood, 10 μm particles are added to the glycerin aqueous solution at a high concentration, thereby increasing the number of particles per unit volume. Of course, as the number of particles increases, the intensity of scattered light increases, but since scattered light from many particles is received at the same time, it may be difficult to confirm a clear peak on the spectrum.

血液チャンバー100内の任意の1点を計測した場合に得られる典型的なスペクトル上で明確なピークを観測するのは難しいが、送液ポンプからグリセリン水溶液などの流体を流す前と後でスペクトルを確認すると、流体が流れた場合、図8に示したように送液ポンプの流量を増やすと高周波側が少し盛り上がることが確認できる。このようなスペクトルから光ビートの周波数の期待値を求め、ビート周波数の期待値から流速vを得るために波数の重み付き積分を使った次のような式を用いることができる。 It is difficult to observe a clear peak on the typical spectrum obtained by measuring any one point in the blood chamber 100, but the spectrum can be seen before and after flowing a fluid such as an aqueous glycerin solution from the liquid feed pump. As a result, it can be confirmed that when the fluid flows, the high frequency side rises a little when the flow rate of the liquid feed pump is increased as shown in FIG. The following equation using the weighted integral of the wavenumber can be used to obtain the expected value of the optical beat frequency from such a spectrum and to obtain the flow velocity v from the expected value of the beat frequency.



ここで、dはレーザー光のフリンジ間隔、P(f)はパワースペクトル密度である。積分開始周波数fは、ハイパスフィルターのカットオフ周波数である100Hzに設定した。また、終了周波数fは25kHzで設定した。結果的に、上記式はレーザードップラー血流計で流速を求めるのと同じ式になる。 Here, d is the fringe interval of the laser beam, and P (f) is the power spectral density. The integration start frequency f 1 was set to 100 Hz, which is the cutoff frequency of the high-pass filter. In addition, the end frequency f Z was set at 25kHz. As a result, the above formula becomes the same formula as calculating the flow velocity with a laser Doppler blood flow meter.

例えば、1chあたり1.5秒間の時系列データを記録すると1枚の2次元流速イメージあたり、バイナリーデータの典型的なサイズは約30Gbyteになる。このように膨大なデータを全てFFT処理すると膨大な解析時間が必要となる。 For example, when time series data for 1.5 seconds per channel is recorded, the typical size of binary data is about 30 Gbytes per two-dimensional flow velocity image. If all the huge amount of data is FFT processed in this way, a huge amount of analysis time is required.

そこで、グラフィック・プロセッシング・ユニット(Nvidia GTX-1080Ti)を用いた並列計算によって解析時間の短縮化を図ることができる。30GbyteのバイナリーデータをFFT処理して流速に変換するまでの処理時間はおおよそ9分であり、CPU(Intel core i7 6700K)を使って8スレッドの並列計算した場合に比べ、処理時間を約1/3に短縮することができる。したがって、制御装置3は、上記グラフィック・プロセッシング・ユニットを備えていることが好ましい。 Therefore, the analysis time can be shortened by parallel calculation using the graphic processing unit (Nvidia GTX-1080Ti). The processing time for FFT processing 30 Gbyte binary data and converting it to flow velocity is about 9 minutes, which is about 1/1/ compared to the case of parallel calculation of 8 threads using a CPU (Intel core i7 6700K). It can be shortened to 3. Therefore, it is preferable that the control device 3 includes the graphic processing unit.

尚、アバランシェフォトダイオード27のもつ量子効率の個体差に起因して感度ばらつきが生じてしまうが、多数のアバランシェフォトダイオード27を準備して同一の光信号入を入力した際に得られるパワースペクトラムを全てのアバランシェフォトダイオード27において測定し、特性の揃った32個のアバランシェフォトダイオード27を選択して使用するのが好ましい。 In addition, although sensitivity variation occurs due to individual differences in the quantum efficiency of the avalanche photodiode 27, the power spectrum obtained when a large number of avalanche photodiodes 27 are prepared and the same optical signal input is input. It is preferable to select and use 32 avalanche photodiodes 27 having the same characteristics as measured by all avalanche photodiodes 27.

(測定結果)
図9は、図3に示す表示部3に表示される測定結果表示画面の一例を示している。このグラフでは、流速値を縦軸にとり、さらに流速値に応じて色を変化させた表示形態としており、この表示形態は、制御装置3による処理によって実現可能である。
(Measurement result)
FIG. 9 shows an example of the measurement result display screen displayed on the display unit 3 shown in FIG. In this graph, the flow velocity value is set on the vertical axis, and the color is changed according to the flow velocity value. This display form can be realized by processing by the control device 3.

実験に用いた液体は上記疑似血液であり、送液ポンプの流量は250ml/minとした。実験には、ローラー式チューブポンプを使っているため、血液チャンバー100内ではローラーの回転周期に一致した脈動が発生する。よって、流速も脈動に対応して変化するので流速値は、ローラーの2周期(流量250ml/minの場合それは、約2.0秒)での時間平均値とした。流入管部102aが横にあるタイプの血液チャンバー100を用いているので、円管の中心部の流速が遅く、両側の流速が速い分布が現れる。この速度分布は、チャンバーの中で旋回流が発生していることを示唆するものであり、このグラフから渦の中心の流速はおおよそ4mm/s、渦が外周の流速がおおよそ10mm/sであることがわかる。一般的に血液チャンバー内での血液凝固は、流速の遅い部分や流速の変化が大きな部分で起こりやすいと考えられており、このような速度分布から血液凝固が発生しやすい部分を予測することができる。 The liquid used in the experiment was the above-mentioned pseudo blood, and the flow rate of the liquid feed pump was 250 ml / min. Since a roller type tube pump is used in the experiment, pulsations that match the rotation cycle of the rollers are generated in the blood chamber 100. Therefore, since the flow velocity also changes in response to the pulsation, the flow velocity value is set as the time average value in two cycles of the roller (when the flow rate is 250 ml / min, it is about 2.0 seconds). Since the blood chamber 100 of the type in which the inflow tube portion 102a is laterally used is used, the flow velocity in the central portion of the circular tube is slow, and the flow velocity on both sides is high. This velocity distribution suggests that a swirling flow is occurring in the chamber, and from this graph, the flow velocity at the center of the vortex is about 4 mm / s, and the flow velocity at the outer circumference of the vortex is about 10 mm / s. You can see that. It is generally considered that blood coagulation in a blood chamber is likely to occur in a part where the flow velocity is slow or a part where the change in the flow velocity is large, and it is possible to predict the part where blood coagulation is likely to occur from such a velocity distribution. it can.

(実施形態の作用効果)
以上説明したように、この実施形態に係る血液チャンバー内の流動解析装置1によれば、レーザー出力器21から出射したレーザー光が第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2に分岐してからシート状のレーザー光になるとともに、血液チャンバー100内の所定位置で互いに交差するように入射する。第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2が互いに交差した線状照射部位Aを流動する血液中の血球によって当該レーザー光の散乱光が発生し、この散乱光が集光光学系25によって直線状に集光して受光素子26によって受光され、光電変換素子27によって電気信号に変換される。散乱光は、血液チャンバー100内の血液の流速に比例した周波数のビート(うなり)をもち、このビートの周波数に基づいて線状照射部位Aでの血液の流速を演算することができる。レーザー光が近赤外領域の光であるため、血液中のヘモグロビンおよび水分子での光の吸収率が低く、したがって、血液チャンバー100内の表層部分だけでなく、その奥の方にも届き、測定範囲が拡大する。
(Action and effect of the embodiment)
As described above, according to the flow analyzer 1 in the blood chamber according to this embodiment, the laser light emitted from the laser output device 21 is branched into the first laser light L1 and the second laser light L2 before the sheet. It becomes a laser beam in the shape of a laser beam, and is incident so as to intersect each other at a predetermined position in the blood chamber 100. Scattered light of the laser light is generated by blood cells in the blood flowing through the linear irradiation site A where the first laser light L1 and the second laser light L2 intersect each other, and the scattered light is linearized by the condensing optical system 25. The light is collected by the light receiving element 26, and is converted into an electric signal by the photoelectric conversion element 27. The scattered light has a beat (beat) having a frequency proportional to the flow velocity of the blood in the blood chamber 100, and the flow velocity of the blood at the linear irradiation site A can be calculated based on the frequency of this beat. Since the laser light is light in the near-infrared region, the absorption rate of light by hemoglobin and water molecules in the blood is low, and therefore, it reaches not only the surface layer portion in the blood chamber 100 but also the inner part thereof. The measurement range is expanded.

そして、第1レーザー光L1及び第2レーザー光L2をX方向走査部30によって血液チャンバー100への照射方向であるX方向に走査することで、血液チャンバー100の手前側から奥行き方向の全体に亘って短時間で血液の流速を取得することができる。 Then, by scanning the first laser beam L1 and the second laser beam L2 in the X direction, which is the irradiation direction of the blood chamber 100, by the X-direction scanning unit 30, the blood chamber 100 extends from the front side to the entire depth direction. The blood flow velocity can be obtained in a short time.

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The above embodiments are merely exemplary in all respects and should not be construed in a limited way. Furthermore, all modifications and modifications that fall within the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

例えば、受光素子26や光電変換素子27は、光電子増倍管、もしくはCCDやC−MOS等のイメージセンサ(固体撮像素子)であってもよい。固体撮像素子は、ラインセンサであってもよい。 For example, the light receiving element 26 and the photoelectric conversion element 27 may be a photomultiplier tube or an image sensor (solid-state image sensor) such as a CCD or C-MOS. The solid-state image sensor may be a line sensor.

流路は、上述した血液チャンバーのような円筒状の部材以外にも、角筒状の部材、円錐状の部材、角錐状の部材、これらに近似可能な形状を有する部材等で形成することができる。 The flow path may be formed of a cylindrical member, a conical member, a pyramidal member, a member having a shape similar to these, or the like, in addition to the cylindrical member such as the blood chamber described above. it can.

以上説明したように、本発明に係る流路内の流動解析装置は、例えば血液回路の血液チャンバー内を流動する血液の流動状態を解析する場合に使用することができる。 As described above, the flow analyzer in the flow path according to the present invention can be used, for example, when analyzing the flow state of blood flowing in the blood chamber of the blood circuit.

1 流動解析装置
3 制御装置
3a 流速演算部
21 レーザー出力器(レーザー光源)
22 レーザー光分岐部
23 第1ロッドレンズ(第2光学系)
24 第2ロッドレンズ(第2光学系)
25 集光光学系
25a 第1集光レンズ
25b 第2集光レンズ(第1光学系)
26 受光素子
27 アバランシェフォトダイオード(光電変換素子)
29 可視光照射部
30 X方向走査部
30a 可動部材
30c X方向駆動装置
31 Y方向走査部
100 血液チャンバー
A 線状照射部位
L1 第1レーザー光
L2 第2レーザー光
1 Flow analysis device 3 Control device 3a Flow velocity calculation unit 21 Laser output device (laser light source)
22 Laser light branch 23 1st rod lens (2nd optical system)
24 2nd rod lens (2nd optical system)
25 Condensing optical system 25a First condensing lens 25b Second condensing lens (first optical system)
26 Receiver element 27 Avalanche photodiode (photoelectric conversion element)
29 Visible light irradiation unit 30 X-direction scanning unit 30a Movable member 30c X-direction driving device 31 Y-direction scanning unit 100 Blood chamber A Linear irradiation site L1 First laser light L2 Second laser light

Claims (9)

流路内を流動する流体の流動状態を解析する流路内の流動解析装置において、
近赤外領域のレーザー光を出射するレーザー光源と、
前記レーザー光源から出射したレーザー光を第1レーザー光及び第2レーザー光に分岐するレーザー光分岐部と、
前記レーザー光分岐部により分岐された第1レーザー光及び第2レーザー光を前記流路内の所定位置で互いに交差するように屈折させる第1光学系と、
前記レーザー光分岐部により分岐された前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光をそれぞれシート状にする第2光学系と、
前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光が互いに交差した線状照射部位を移動する流体中の粒子による前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の散乱光を直線状に集光させる集光光学系と、
前記集光光学系の集光位置に配置された受光素子と、
前記受光素子に入射した前記散乱光を電気信号に変換する光電変換素子と、
前記線状照射部位での散乱光に含まれる光ビートの周波数を前記電気信号に基づいて得て、得られた周波数から前記線状照射部位での流体の流速を演算する流速演算部と、
前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の前記流路への照射方向をX方向としたとき、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の前記流路内での交差位置が前記X方向に移動するように、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光を走査するX方向走査部とを備えていることを特徴とする流路内の流動解析装置。
In a flow analyzer in a flow path that analyzes the flow state of a fluid flowing in the flow path,
A laser light source that emits laser light in the near infrared region,
A laser light branching portion that branches the laser light emitted from the laser light source into the first laser light and the second laser light, and
A first optical system that refracts the first laser light and the second laser light branched by the laser light branching portion so as to intersect each other at predetermined positions in the flow path.
A second optical system that forms a sheet of the first laser light and the second laser light branched by the laser light branching portion, and
Condensing the scattered light of the first laser beam and the second laser beam by particles in a fluid moving in a linear irradiation site where the first laser beam and the second laser beam intersect each other in a linear manner. Optical system and
The light receiving element arranged at the condensing position of the condensing optical system and
A photoelectric conversion element that converts the scattered light incident on the light receiving element into an electric signal, and
A flow velocity calculation unit that obtains the frequency of the light beat included in the scattered light at the linear irradiation site based on the electric signal and calculates the flow velocity of the fluid at the linear irradiation site from the obtained frequency.
When the irradiation direction of the first laser beam and the second laser beam to the flow path is the X direction, the intersection position of the first laser light and the second laser light in the flow path is the X direction. A flow analyzer in a flow path, characterized in that it includes an X-direction scanning unit that scans the first laser beam and the second laser beam so as to move to.
請求項1に記載の流路内の流動解析装置において、
前記線状照射部位の長手方向をY方向としたとき、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の前記流路内での交差位置が前記Y方向に移動するように、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光を走査するY方向走査部とを備えていることを特徴とする流路内の流動解析装置。
In the flow analyzer in the flow path according to claim 1,
When the longitudinal direction of the linear irradiation site is the Y direction, the first laser beam is such that the intersection position of the first laser beam and the second laser beam in the flow path moves in the Y direction. A flow analysis device in a flow path, which comprises a Y-direction scanning unit that scans the second laser beam.
請求項1または2に記載の流路内の流動解析装置において、
前記X方向走査部を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記散乱光を前記受光素子で受光する間、前記X方向走査部による走査を停止させることを特徴とする流路内の流動解析装置。
In the flow analyzer in the flow path according to claim 1 or 2.
A control device for controlling the X-direction scanning unit is provided.
The control device is a flow analysis device in a flow path, characterized in that scanning by the X-direction scanning unit is stopped while the scattered light is received by the light receiving element.
請求項1から3のいずれか1つに記載の流路内の流動解析装置において、
前記X方向走査部は、前記レーザー光源、前記レーザー光分岐部、前記第1光学系、前記第2光学系、前記集光光学系及び前記受光素子が取り付けられた可動部材と、該可動部材を前記X方向に駆動するX方向駆動装置とを備えていることを特徴とする流路内の流動解析装置。
In the flow analyzer in the flow path according to any one of claims 1 to 3,
The X-direction scanning unit includes the laser light source, the laser light branching unit, the first optical system, the second optical system, the condensing optical system, a movable member to which the light receiving element is attached, and the movable member. A flow analyzer in a flow path including the X-direction drive device that drives in the X direction.
請求項1から4のいずれか1つに記載の流路内の流動解析装置において、
前記流路内の前記線状照射部位に可視光を照射する可視光照射部を備えていることを特徴とする流路内の流動解析装置。
In the flow analysis device in the flow path according to any one of claims 1 to 4.
A flow analysis device in a flow path, which comprises a visible light irradiation unit that irradiates the linear irradiation site in the flow path with visible light.
請求項5に記載の流路内の流動解析装置において、
前記可視光照射部は、前記集光光学系を挟んで前記流路とは反対側に配置され、前記集光光学系を通して前記線状照射部位に可視光を照射するように構成されていることを特徴とする流路内の流動解析装置。
In the flow analyzer in the flow path according to claim 5,
The visible light irradiation unit is arranged on the side opposite to the flow path with the condensing optical system interposed therebetween, and is configured to irradiate the linear irradiation site with visible light through the condensing optical system. A flow analyzer in a flow path characterized by.
請求項1から6のいずれか1つに記載の流路内の流動解析装置において、
前記集光光学系は、前記受光素子側に配置される第1集光レンズと、前記流路側に配置される第2集光レンズとを備え、
前記第1光学系は、前記第2集光レンズで構成されていることを特徴とする流路内の流動解析装置。
In the flow analysis device in the flow path according to any one of claims 1 to 6.
The condensing optical system includes a first condensing lens arranged on the light receiving element side and a second condensing lens arranged on the flow path side.
The first optical system is a flow analysis device in a flow path, characterized in that it is composed of the second condenser lens.
請求項7に記載の流路内の流動解析装置において、
前記第2集光レンズは、前記流路における前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の入射側に対向するように配置され、
前記第1集光レンズと前記第2集光レンズとは互いに対向するように配置され、
前記第1集光レンズは、前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の光路を避けるように形成されていることを特徴とする流路内の流動解析装置。
In the flow analyzer in the flow path according to claim 7,
The second condensing lens is arranged so as to face the incident side of the first laser beam and the second laser beam in the flow path.
The first condensing lens and the second condensing lens are arranged so as to face each other.
The first condensing lens is a flow analysis device in a flow path, which is formed so as to avoid the optical paths of the first laser beam and the second laser beam.
請求項8に記載の流路内の流動解析装置において、
前記第1集光レンズの外周部における前記第1レーザー光及び前記第2レーザー光の光路に対応する部分が切除されていることを特徴とする流路内の流動解析装置。
In the flow analyzer in the flow path according to claim 8,
A flow analysis device in a flow path, wherein a portion of the outer peripheral portion of the first condensing lens corresponding to the optical path of the first laser beam and the second laser beam is cut off.
JP2019142239A 2019-08-01 2019-08-01 Flow analyzer in flow channel Pending JP2021025823A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019142239A JP2021025823A (en) 2019-08-01 2019-08-01 Flow analyzer in flow channel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019142239A JP2021025823A (en) 2019-08-01 2019-08-01 Flow analyzer in flow channel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021025823A true JP2021025823A (en) 2021-02-22

Family

ID=74662946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019142239A Pending JP2021025823A (en) 2019-08-01 2019-08-01 Flow analyzer in flow channel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021025823A (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6117067A (en) * 1984-07-03 1986-01-25 Mitsubishi Electric Corp Laser doppler current meter system
JPH08304022A (en) * 1995-05-11 1996-11-22 Canon Inc Displacement-information measuring apparatus
JPH1183885A (en) * 1997-09-08 1999-03-26 Takeshi Nakajima Optical-fiber laser doppler velocimeter and its optical parameter determining method
WO2009081883A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Institute Of National Colleges Of Technology, Japan Laser doppler blood flow measuring method and device
WO2016117703A1 (en) * 2015-01-23 2016-07-28 オリンパス株式会社 Blood vessel recognition device and surgical treatment device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6117067A (en) * 1984-07-03 1986-01-25 Mitsubishi Electric Corp Laser doppler current meter system
JPH08304022A (en) * 1995-05-11 1996-11-22 Canon Inc Displacement-information measuring apparatus
JPH1183885A (en) * 1997-09-08 1999-03-26 Takeshi Nakajima Optical-fiber laser doppler velocimeter and its optical parameter determining method
WO2009081883A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Institute Of National Colleges Of Technology, Japan Laser doppler blood flow measuring method and device
WO2016117703A1 (en) * 2015-01-23 2016-07-28 オリンパス株式会社 Blood vessel recognition device and surgical treatment device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6936144B2 (en) Particle characterization method and equipment
CN101216409B (en) Multi-source chromatography laser measurement method and device for flue gas, particle concentration and temperature distribution
JP7444941B2 (en) Particle characterization
CN111551250B (en) Method and device for measuring light field distribution
US9031640B2 (en) Laser doppler blood flow measuring method and device
JP2020510838A (en) Particle property evaluation device using variable focus lens
KR101392311B1 (en) Object inspection apparatus using terahertz wave bessel beam
JPH07209177A (en) Method and apparatus for measuring scattering absorbing member
RU2006108798A (en) OPTICAL FLOW METER FOR MEASURING GAS AND LIQUID FLOW IN PIPELINES
JP2014200447A (en) Subject information acquisition apparatus and method of controlling the same
CN104316507B (en) Raman signal detection system and method
KR101691544B1 (en) High-speed 3D imaging system having non-axially symmetric lens using THz beam scan
CN105378458A (en) Detector-array-based sample characterization
CN106618496A (en) All-optical photoacoustic Doppler transverse flow speed measuring method and device
CN109900602A (en) Corpuscular counter
CN110243729A (en) Corpuscular counter
JP2021517963A (en) Particle sizing improved by light diffraction
JP4382141B2 (en) Fine particle detector
KR101557878B1 (en) Method and device for determining the throughput of a flowing fluid
JPH0843292A (en) Detector for measuring luminous intensity of scattered lightwith thin film of colloid-state medium
JP2021025823A (en) Flow analyzer in flow channel
JP2011503591A5 (en)
JP6735463B2 (en) Measuring device
RU90906U1 (en) DEVICE FOR TOMOGRAPHIC RECONSTRUCTION OF THE INTERNAL STRUCTURE OF REFRACTIVE AND DIFFUSING OBJECTS
RU2781503C1 (en) Method and device for determining oil, mechanical particles and their average size in produced water

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20190805

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220720

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230516

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230713

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231030

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20240116

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240416

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20240430