JP6881774B2 - 血流センサ及び血流測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、光のドップラシフトを用いて血流量を測定する血流センサ及び血流測定装置に関する。

従来より、血管の血流量を測定する血流センサが知られている。例えば、特許文献１には、レーザ光を用いた血流センサが記載されている。この血流センサにおいては、プローブを生体組織（例えば被験者の皮膚）に接触させて非侵襲に血流量が測定される。具体的には、生体組織にプローブからレーザ光を照射し、血管内の赤血球からの反射光をプローブで受光して、血流計本体において反射光を解析することにより、血流量が測定される。

また、特許文献２には、血流量の変化に基づいて脈波を検出する脈波検出装置において、指圧均等化手段が設けられた構成が開示されている。指圧均等化手段は、被験体の指先が押し当てられる押圧部材と、押圧部材を指へ向けて付勢するバネとを備えており、押圧部材によって血管に加わる圧力が略均等にされ、血流への影響が抑制される。

また、非特許文献１には、光ファイバを用いない小型の血流センサが記載されている。血流センサは、センサプローブの表面に取り付けられており、センサプローブの表面が被験体に押し当てられるか、センサプローブの表面を両面テープによって被験体に貼り付けることにより血流が測定される。

特開平１０−１１８０３９号公報 特開２００７−２４４６００号公報

ｈｔｔｐ：／／ｎａｎｏ−ｍｉｃｒｏ．ｍｅｃｈ．ｋｙｕｓｈｕ−ｕ．ａｃ．ｊｐ／ｄｅｔａｉｌ＿血流量．ｐｄｆ

皮膚に接触させて測定を行う血流センサでは、皮膚に対する血流センサの接触圧力が測定中に変動するおそれがある。血流センサの接触圧力が変動すると、血流が変化し、測定結果が変動する。

本発明は、上述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、血流量の測定中に測定結果の変動が抑制される血流センサを提供することにある。

(1) 本発明に係る血流センサは、レーザ光を発生するレーザ素子、光を受光する受光素子、被験体に接触する接触面を有する筐体、を備えており、上記レーザ素子が発生したレーザ光を当該接触面を通じて被験体に照射し、当該被験体からの反射光を上記受光素子において受光し、受光量に関する信号を出力するセンサ部と、上記筐体を、上記接触面と交差する方向へ移動可能に保持する保持部と、上記保持部に加わる外力を上記センサ部へ緩衝して伝達する伝達部と、を具備する。

上記構成によれば、センサ部における筐体の接触面が被験体（例えば人体の皮膚）に接触された状態で血流量が測定される。センサ部は、保持部に移動可能に保持されており、保持部に加わる外力が伝達部によってセンサ部へ緩衝して伝達される。そのため、保持部に外力が加わったときに、皮膚に対する接触面の接触圧力が変化することが抑制される。これにより、測定中に被験体の血流量の変動が抑制される。

(2) 好ましくは、上記伝達部は、上記保持部と上記センサ部とを連結する弾性部材である。

上記構成によれば、保持部に外力が加わったときに、被験体に対する接触面の接触圧力が変化することが、簡易な構成により抑制される。

(3) 好ましくは、上記弾性部材は、バネである。

上記構成によれば、保持部に外力が加わったときに、被験体に対する接触面の接触圧力が変化することが、より効果的に抑制される。

(4) 本発明に係る血流測定装置は、請求項１から６のいずれかに記載の血流センサと、上記受光素子が出力する信号に基づいて血流量を演算する演算部と、上記演算部による演算結果を表示する表示部と、を具備する。

(5) 上記血流センサは、上記被験体から上記接触面にかかる圧力を検出する圧力センサを更に具備する。

(6) 好ましくは、記憶部を更に具備する。上記演算部は、上記圧力センサによって検出された圧力を上記記憶部に記憶された所定のタイミングごとに取得し、上記演算を上記タイミングに対応させて実行し、取得した上記圧力が上記記憶部に予め記憶された所定範囲内にないことに応じて、当該圧力を取得した上記タイミングに対応する上記演算を実行しない。

上記構成によれば、被験体に対する接触面の接触圧力が、所定範囲外にはずれたときに演算が実行されない。そのため、信頼性の低い演算結果が表示部に表示されることが回避される。

(7) 上記演算部は、取得した上記圧力が上記記憶部に予め記憶された所定範囲内にあることに応じて、当該圧力を取得した上記タイミングに対応する上記演算を実行する。

上記構成によれば、圧力センサによって検出された圧力が所定範囲からはずれた場合であっても、圧力センサによって検出された圧力が所定範囲に再び入ったときは、測定者が演算開始の指示を演算部に明示的に与えることなく演算が実行される。

(8) 上記演算部は、上記記憶部に記憶された所定回数以上において上記演算を実行した後、当該所定回数以上の演算結果の平均値を算出し、当該平均値を上記演算結果として上記表示部に表示させる。

上記構成によれば、信頼性がより高い演算結果が表示部に表示される。

(9) 本発明に係る血流センサは、被験体に接触する接触面を有しており、当該接触面を通じて被験体からの反射光を受光して信号を出力する光センサ部と、上記光センサ部を、上記接触面と交差する移動方向へ移動可能に保持する保持部と、上記光センサ部を、上記移動方向のうち上記接触面が上記保持部から遠ざかる第１向きへ付勢する第１弾性体と、上記第１弾性体によって上記第１向きへ付勢された移動部材と、上記移動部材が上記第１弾性体の付勢力に抗して上記第１向きと反対の第２向きへ移動することによって、上記移動部材と当接し、当該当接を検知して信号を出力する圧力センサと、を具備する。

上記構成によれば、保持部がユーザに持たれた状態で、光センサ部の接触面が被験体に接触されると、移動部材が第２向きへ移動して圧力センサと当接する。

(10) 好ましくは、上記血流センサは、上記光センサ部と上記移動部材との間に位置して、上記移動方向に対して弾性的に圧縮変形可能な第２弾性体を更に具備しており、上記第１弾性体は、上記移動部材と上記圧力センサとの間に位置しており、上記光センサ部は、上記第２弾性体の付勢力に抗して上記第２向きへ移動することによって上記移動部材と当接可能であり、上記移動部材と上記圧力センサとが当接した状態における上記第１弾性体の第１付勢力は、上記光センサ部と上記移動部材とが当接した状態における上記第２弾性体の第２付勢力より小さい。

上記構成によれば、保持部がユーザに持たれた状態で、光センサ部の接触面が被験体に接触されると、第１弾性体が圧縮されて移動部材と圧力センサとが当接する。更に光センサ部の接触面が被験体に強く押しつけられると、第２弾性体が圧縮されて光センサ部と移動部材が当接する。これにより、光センサ部が受ける力が直接的に圧力センサへ伝達される。

(11) 好ましくは、上記第１弾性体と上記第２弾性体とが釣り合った均衡状態において、上記移動部材と上記圧力センサとの上記移動方向に沿った第１距離は、上記光センサ部と上記移動部材との上記移動方向に沿った第２距離より短い。

上記構成によれば、移動部材と圧力センサとが比較的短い距離で当接する。また、移動部材と圧力センサとが当接した状態において、光センサ部と移動部材とが当接するまでの距離が比較的長いので、血流量を測定可能な光センサ部と移動部材との相対的な距離の範囲を長くすることができる。

(12) 好ましくは、上記光センサ部は、レーザ光を発生するレーザ素子と、光を受光する受光素子と、被験体に接触する接触面を有する筐体と、を備えており、上記レーザ素子が発生したレーザ光を当該接触面を通じて被験体に照射し、当該被験体からの反射光を上記受光素子において受光し、受光量に関する信号を出力するものである。

(13) 本発明に係る血流量測定装置は、上記血流センサと、上記圧力センサの出力に応じて、上記光センサ部の出力に基づいて血流量を演算する演算部と、第１閾値及び第２閾値を記憶する記憶部と、警告を発信する警告部と、を具備しており、上記演算部は、上記圧力センサの出力が第１閾値より大きいことを条件として、上記光センサ部の出力に基づいて血流量を演算し、上記圧力センサの出力が第２閾値より大きいことを条件として、上記警告部に警告を発信させる。

上記構成によれば、第１閾値を超える適正な負荷が光センサ部の接触面に付与されると演算部が血流量の演算を行い、第２閾値を超える過剰な負荷が光センサ部の接触面に付与されると警告が発信される。

本発明によると、保持部に加わる外力がセンサ部へ緩衝して伝達されることにより接触圧力の変動が抑制されるので、測定中に測定結果の変動が抑制される。

図１は、血流測定装置１０の外観を示す斜視図である。 図２は、プローブ部１１が本体部１２から取り外された状態の血流測定装置１０を示す斜視図である。 図３は、非測定時におけるプローブ部１１の断面図である。 図４は、センサチップ２６を模式的に示す断面図である。 図５は、測定時におけるプローブ部１１の断面図である。 図６は、血流測定装置１０の電気的な構成を示すブロック図である。 図７は、測定処理の流れを示すフローチャートである。 図８は、第２実施形態に係るプローブ部１５の断面図である。 図９は、測定時におけるプローブ部１５の断面図である。 図１０は、過剰な負荷が付与された状態におけるプローブ部１１の断面図である。

以下に、適宜図面が参照されて、本発明の好ましい実施形態が説明される。なお、以下に説明される実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態が適宜変更できることは言うまでもない。また、以下の説明では、本体部１２に対してプローブ部１１が位置する向き（押圧向き８２）を下方として上下方向７（接触面と交差する方向の一例）が定義され、表示部６２が備えられた方を手前として前後方向８が定義され、血流測定装置１０を手前から見て左右方向９が定義される。

［第１実施形態］
血流測定装置１０は、ＬＤＦ（Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｆｌｏｗｍｅｔｒｙの略）法により血流量を測定するものである。ＬＤＰ法は、レーザ光を生体組織中に照射したときに赤血球で散乱される光のドップラシフトに基づく情報から、血流量を算出する方法である。

図１に示されるように、血流測定装置１０は、プローブ部１１（血流センサの一例）と、本体部１２とを備えている。

図２に示されるように、プローブ部１１は、本体部１２に対して着脱可能に構成されている。具体的には、プローブ部１１は、後述するように、一対の係合部５８と凸部５７（図３参照）とを有しており、本体部１２は、後述するように、プローブ部１１の一対の係合部５８と係合する一対の係合部６５と、プローブ部１１の凸部５７が嵌入される凹部６９とを有している。プローブ部１１が本体部１２に装着される過程において、保持部２２の上端部と一対の係合部５８とが外側に広がるように弾性変形した後、保持部２２の凸部５７と係合部５８の突起５８Ａとが、それぞれ本体部１２の凹部６９と係合部６５の凹部６５Ａとに嵌入される。また、プローブ部１１が本体部１２から脱抜される過程において、保持部２２の上端部と一対の係合部５８とが外側に広がるように弾性変形し、保持部２２の凸部５７と係合部５８の突起５８Ａとが、それぞれ本体部１２の凹部６９と係合部６５の凹部６５Ａとから外れる。これにより、プローブ部１１が、本体部１２に対して着脱可能となる。

図３に示されるように、プローブ部１１は、センサ部２１と、保持部２２と、コイルバネ２３（伝達部、弾性部材及びバネの一例）と、圧力センサ２４とを備えている。

［センサ部２１］
図３に示されるように、センサ部２１は、センサチップ２６と、センサ筐体２７（筐体の一例）とを備えている。

［センサチップ２６］
図４に示されるように、センサチップ２６は、血流量の測定において、血流量の情報を被験体から取得するものである。センサチップ２６は、レーザダイオード３１（レーザ素子の一例、以下、「ＬＤ」と称することがある。）と、フォトダイオード３２（受光素子の一例、以下、「ＰＤ」と称することがある。）と、パッケージ３３と、を備えている。

レーザダイオード３１は、本体部１２から後述するコネクタ６４を通じて受信した駆動電流によりレーザ光を出力する。フォトダイオード３２は、受光した光を電気信号に変換して出力する。出力された電気信号は、コネクタ６４を介して本体部１２に送信される。

パッケージ３３は、内部が空洞な概ね直方体形状である。パッケージ３３の内部は２つに仕切られている。パッケージ３３内の一方のＬＤ空間３４には、レーザダイオード３１が配置されており、他方のＰＤ空間３５には、フォトダイオード３２が配置されている。

パッケージ３３の外壁３６のうちＬＤ空間３４の一方に隣接する部分は、シリコンマイクロレンズ３７を有している。また、外壁３６のうちＰＤ空間３５の一方に隣接する部分は、貫通孔３８を有している。レーザダイオード３１から出力されたレーザ光は、シリコンマイクロレンズ３７を通じて、パッケージ３３の外部へ出力される。フォトダイオード３２は、貫通孔３８を通じて、パッケージ３３の外部からＰＤ空間３５に入射した光を受光する。

センサチップ２６は、フォトダイオード３２が出力する電気信号を増幅する増幅回路を備えていてもよい。

［センサ筐体２７］
図３に示されるように、センサ筐体２７は、センサチップ２６を保持するものである。センサ筐体２７は、概ね円柱形状を有している。センサ筐体２７は、貫通孔４１を有している。貫通孔４１は、センサ筐体２７において下面２７Ｂを有する下壁の中心を上下方向７に貫通している。貫通孔４１の内部には、例えば基板２６Ａに装着されたセンサチップ２６が、下面３６Ａが下方に向くように配置される。センサチップ２６又は基板２６Ａは、例えば、接着剤によってセンサ筐体２７に固着される。

センサ筐体２７は、フランジ４２を有している。フランジ４２は、センサ筐体２７の上部において、センサ筐体２７の外周面２７Ａから外方へ突出している。

センサ筐体２７は、貫通孔４３を有している。貫通孔４３は、センサ筐体２７の上壁２７Ｃの中心を上下方向７に貫通している。貫通孔４３には、センサチップ２６及び圧力センサ２４と、後述するコネクタ５６とを電気的に接続する電気ケーブル（不図示）が挿通される。

［圧力センサ２４］
センサ筐体２７の下面２７Ｂには、圧力センサ２４が位置する。圧力センサ２４は、例えば、ピエゾ素子である。圧力センサ２４の下面２４Ａと、センサチップ２６の下面３６Ａとは、同一の仮想平面上に位置している。以下では、下面２４Ａと下面３６Ａとを含む面が「接触面４４」と称される。

［保持部２２］
保持部２２は、センサ筐体２７を保持するものである。保持部２２は、概ね円錐台形状である。保持部２２の内部は、空洞である。保持部２２は、延部５１，５２と、孔５３，５４とを有している。

延部５１は、保持部２２の下端から内方へ延びている。延部５２は、保持部２２の内部空間において、上下方向７の中央付近から内方へ延びている。

孔５３は、延部５１の先端によって区画され、延部５１の上下に位置する空間を連通する円形の孔である。孔５３には、センサ筐体２７が挿通されている。センサ筐体２７のフランジ４２と、延部５１とが当接することにより、センサ筐体２７が保持部２２から下方へ脱抜することが防止される。

保持部２２は、延部５１と延部５２との間にまたがって形成された案内面５５を有している。案内面５５は、円筒形状の内周面である。センサ筐体２７のフランジ４２の外周が案内面５５に対して摺動されることにより、センサ筐体２７が保持部２２に対して上下方向７にスライド移動可能である。

孔５４は、延部５２の先端によって区画され、延部５２の上下に位置する空間を連通する円形の孔である。孔５４には、前述の電気ケーブルが挿通される。

保持部２２には、コネクタ５６が設けられている。コネクタ５６は、保持部２２の上端部における中央部に位置している。コネクタ５６は、前述の電気ケーブルを介してセンサチップ２６及び圧力センサ２４と電気的に接続されている。プローブ部１１が本体部１２に装着された状態において、コネクタ５６は、後述するコネクタ６４（図２参照）と電気的に接続された状態になる。

保持部２２は、凸部５７を有している。凸部５７は、保持部２２の上部における内周面から内方へ突出している。凸部５７が、後述する凹部６９（図２参照）に嵌入されることにより、プローブ部１１が本体部に装着された状態に保持される。

図２に示されるように、保持部２２は、一対の係合部５８を有している。一対の係合部５８が後述する本体部１２の係合部６５と係合されることにより、プローブ部１１が本体部１２に装着された状態に保持される。一対の係合部５８は、概ね矩形状であり、上端における前部及び後部から上方へ延びている。一対の係合部５８は、上端部に前後方向８の内方へ突出した突起５８Ａを有している。

［コイルバネ２３］
図３に示されるように、コイルバネ２３は、センサ筐体２７の上壁２７Ｃと保持部２２の延部５２との間に圧縮された状態で配置されている。図５に示されるように、コイルバネ２３は、保持部２２がセンサ筐体２７に対して押圧向き８１へ移動した状態において、保持部２２からセンサ筐体２７へ伝わる力を緩衝する。そのため、接触面４４に被験体８２が接触している状態で、保持部２２が押圧向き８１へ移動しても、接触面４４から被験体８２かかる力（以下、「接触圧力」と称する。）が変動しにくい。

［本体部１２］
本体部１２は、センサチップ２６から受信した血流に関する電気信号に基づいて血流量を算出し、その血流量を表示部６２に表示するものである。図２に示されるように、本体部１２は、本体筐体６１と、表示部６２と、操作部６３と、コネクタ６４とを備えている。

表示部６２は、例えば、液晶パネルである。表示部６２は、後述する制御部６６からの信号を受信して、例えば、測定結果としての血流量を表示する。

操作部６３は、例えば、ボタンである。操作部６３は、測定者によりボタンが押されたことに応じて、信号を制御部６６へ送信する。

コネクタ６４は、本体部１２にプローブ部１１が装着された状態（図１参照）において、プローブ部１１が備えるコネクタ５６と電気的に接続される。

本体筐体６１は、一対の係合部６５を有している。プローブ部１１が本体部１２に装着されると、一対の係合部６５がプローブ部１１の係合部５８と係合される。一対の係合部６５は、概ね矩形状の窪みである。一対の係合部６５は、上端部に前後方向８の内方へ凹んだ凹部６５Ａを有している。プローブ部１１の係合部５８における突起５８Ａが係合部６５の凹部６５Ａに嵌入されることにより、係合部５８と係合部６５とが係合する。

また、本体筐体６１は、下端部に凹部６９を有している。凹部６９は、本体筐体６１の外周面から内方への凹みであり、無端環状に形成されている。本体部１２にプローブ部１１が装着されるとプローブ部１１の凸部５７は、凹部６９に嵌入される。

［キャップ１３］
図１に示されるように、血流測定装置１０は、着脱可能なキャップ１３を備えている。キャップ１３は、血流測定装置１０に装着された状態において、センサ部２１を被覆する。

［電気的構成］
図６に示されるように、本体部１２は、制御部６６（演算部の一例）と、電源部６７と、信号処理部６８とを更に備える。

制御部６６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略）及びメモリを備える。メモリは、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略）、及びＥＥＰＲＯＭで（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙｌ Ｍｅｍｏｒｙの略）である。

ＣＰＵは、センサチップ２６のフォトダイオード３２から出力された電気信号に基づくデジタル信号を信号処理部６８から受信して、血流量を算出するための演算を行う。また、ＣＰＵは、表示部６２に測定結果を表示するために信号を送信し、操作部６３が操作されたことにより操作部６３から出力された信号を受信する。メモリは、ＣＰＵで実行されるプログラムや、データを記憶する。

電源部６７は、例えば、リチウムイオン電池である。電源部６７は、制御部６６からの指示に基づき、表示部６２及び信号処理部６８に電力を供給する。

信号処理部６８は、信号処理のための回路であり、例えば、増幅回路、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタルの略）変換回路、及びレーザ駆動回路を含む。

信号処理部６８は、駆動電流を出力する。駆動電流は、コネクタ５６，６４を介してセンサチップ２６のレーザダイオード３１に送信される。また、信号処理部６８は、コネクタ５６，６４を介してセンサチップ２６のフォトダイオード３２から受信した電気信号を増幅し、デジタル信号に変換する。

［血流量の算出］
信号処理部６８から出力された駆動電流によりレーザダイオード３１から被験体８２にレーザが照射される。一方、フォトダイオード３２は、レーザダイオード３１から照射された光の反射光を受光し、受光した光を電気信号に変換して出力する。フォトダイオード３２が受光した反射光は、血管などの静止組織からの散乱光と、赤血球などの移動組織からの散乱光である。移動組織からの散乱光は、ドップラシフトにより静止組織からの散乱光の周波数からずれた周波数を有している。これにより静止組織からの散乱光と移動組織からの散乱光とに干渉が生じ、光ビート（うねり）として観測される。この光ビートの周波数の情報が電気信号としてフォトダイオード３２から出力される。制御部６６は、光ビートの周波数に基づいて血流量を算出する。

［測定処理］
図７に示される測定処理は、制御部６６により実行される処理である。測定処理は、操作部６３が電源オン操作されたことに基づいて実行される。電源オン操作は、例えば操作部６３において電源オンに対応するボタンを測定者が押下する操作である。

測定処理において、制御部６６は、操作部６３が電源オフ操作されたことを検知したか否か、すなわち、操作部６３から電源オフ操作に対応した信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ１１）。電源オフ操作は、例えば電源オフに対応するボタンを測定者が押下する操作である。制御部６６は、操作部６３が電源オフ操作されたことを検知した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、電源部６７に電源オフ信号を送信することにより、本体部１２への電力の供給を停止させ（ステップＳ１８）、測定処理を終了する。

制御部６６は、操作部６３が電源オフ操作されたことを検知していない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、圧力センサ２４が出力する信号に基づいて、接触面４４にかかる接触圧力を検出する（ステップＳ１２）。そして、制御部６６は、検出した接触圧力が０より大きいか否かを判断する（ステップＳ１３）。接触圧力が０より大きいことをもって接触面４４が被験体に接触していると判断される。なお、接触面４４が被験体に接触していると判断するための接触圧力は、必ずしも０が基準でなくてもよく、例えば０に近い値が予め設定されていてもよい。

制御部６６は、接触圧力が０より大きいと判断しない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、信号処理部６８へレーザオフ信号を送信することにより、信号処理部６８にレーザダイオード３１への駆動電流の供給を停止させる（ステップＳ１４）。そして、制御部６６は、メモリに記憶されている計時フラグに１が記憶されているか否かを判断する（ステップＳ１５）。

制御部６６は、計時フラグに１が記憶されていないと判断した場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、計時を開始すると共に、メモリに記憶されている計時フラグに１を記憶して（ステップＳ１６）、ステップＳ１７に処理を進める。制御部６６は、計時フラグに１が記憶されていると判断した場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６の処理をスキップして、ステップＳ１７に処理を進める。

ステップＳ１７では、制御部６６は、計時を開始してから、メモリに記憶されている所定時間、例えば１２０秒が経過したかを判断する。制御部６６は、計時を開始してから１２０秒が経過したと判断した場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、電源部６７へ電源オフ信号を送信することにより、本体部１２への電力の供給を停止させ（ステップＳ１８）、測定処理を終了する。

一方、制御部６６は、計時を開始してから１２０秒が経過したと判断しない場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、ステップＳ１１の処理に戻り、操作部６３から入力された信号に基づいて、操作部６３が電源オフ操作されたことを検知したか否かを判断する。

また、制御部６６は、接触圧力が０より大きいと判断した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、信号処理部６８へレーザオン信号を送信することにより、信号処理部６８にレーザダイオード３１への駆動電流の供給を開始させる（ステップＳ１９）。

また、制御部６６は、計時を停止すると共に、メモリに記憶されている計時フラグに０を記憶する（ステップＳ２０）。計時が行われておらず、計時フラグに０が記憶されている場合、制御部６６は、本ステップを実行しなくてよい。

そして、制御部６６は、ステップＳ１２で検出した接触圧力が、メモリに予め記憶されている所定の規定圧力範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ２１）。規定圧力範囲は、血流測定が安定して行われる範囲の接触圧力の範囲として予め設定されている。制御部６６は、ステップＳ１２で検出した接触圧力が規定圧力範囲内にあると判断した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、信号処理部６８から出力されたデジタル信号を取得する（ステップＳ２２）。そして、制御部６６は、取得したデジタル信号に基づいて血流量を算出し（ステップＳ２３）、算出した血流量をメモリに記憶する（ステップＳ２４）。ステップＳ２２及びステップＳ２３の処理は、演算の一例である。

ステップＳ２２、ステップＳ２３及びステップＳ２４の処理は、メモリに予め記憶された所定時間間隔、例えば５秒間隔で実行される。これにより、時間間隔を空けた複数の血流量が取得される。また、記憶する血流量は、以前に記憶した血流量を上書きせずに追加して記憶される。そのため、測定が継続されるとメモリには複数の血流量が格納される。メモリに記憶されている血流量の数は、メモリに血流量を格納するごとにカウンタをカウントアップすることによってカウントしてもよい。

そして、制御部６６は、メモリに予め記憶されている所定数、例えば５つ以上の血流量がメモリに記憶されているか否かを判断する（ステップＳ２５）。制御部６６は、所定数以上の血流量がメモリに記憶されていると判断した場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、メモリに記憶された血流量の平均値を算出する（ステップＳ２６）。そして、制御部６６は、算出した平均値を血流量の測定結果として表示部６２に表示させる（ステップＳ２７）。

制御部６６は、ステップＳ２１において、ステップＳ１２で検出した接触圧力が規定圧力範囲内にないと判断した場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、ステップＳ２４において既にメモリに血流量が記憶されている場合には、その血流量をメモリから消去してステップＳ１１の処理に戻る。そして、制御部６６は、操作部６３から入力された信号に基づいて、操作部６３が電源オフ操作されたことを検知したか否かを判断する。

［第１実施形態の作用効果］
以上のように、センサ筐体２７の接触面４４が被験体８２（例えば人体の皮膚）に接触された状態で血流量が測定される。センサ筐体２７は、保持部２２に移動可能に保持されており、保持部２２に加わる外力（例えば、測定者が血流測定装置１０に加える力）がコイルバネ２３によってセンサ筐体２７へ緩衝して伝達される。そのため、保持部２２に外力が加わったときに、被験体８２（皮膚）に対する接触面４４の接触圧力が変化することが抑制される。これにより、測定中に被験体８２の血流量の変動が抑制される。

制御部６６は、圧力センサ２４によって検出された接触圧力が所定範囲内にないことに応じて、血流量を算出する演算を中止するので、信頼性の低い測定結果が表示部６２に表示されることが回避される。

制御部６６は、圧力センサ２４によって圧力が検出されたことに応じて、血流量を算出する演算を開始するので、圧力センサ２４によって検出された圧力が所定範囲からはずれた場合であっても、測定者が演算開始の指示を制御部６６に明示的に与えることなく演算が再開される。

制御部６６は、血流量を算出する演算を複数回実行した後、当該複数回の演算結果の平均値を算出し、この平均値が測定結果として表示部６２に表示されるので、信頼性がより高い測定結果に表示される。

［第２実施形態］
第２実施形態では、第１実施形態の血流測定装置１０において、プローブ部１１に代えて、プローブ部１５（血流センサの一例）が用いられる。その他の構成は、第１実施形態と同様である。プローブ部１５は、プローブ部１１と同様に、本体部１２に対して着脱可能である。

図８に示されるように、プローブ部１５は、光センサ部７１と、保持部７２と、移動部材７３と、圧力センサ７４と、コイルバネ７５，７６と、を有する。

［光センサ部７１］
光センサ部７１は、第１実施形態に係るセンサ部２１と同様のセンサチップ８３及びセンサ筐体８４（筐体の一例）を有するものであるから、ここでは、詳細な説明が省略される。なお、光センサ部７１には、圧力センサは設けられていない。

［保持部７２］
保持部７２は、光センサ部７１を上下方向７に移動可能に保持するものである。保持部７２の外形は、概ね円錐台形状である。保持部７２の内部は、光センサ部７１の一部や、移動部材７３、圧力センサ７４、コイルバネ７５，７６が収容可能な空間である。

保持部７２の外形を形成する外壁の下端には開口８５が形成されている。開口８５の内径は、センサ筐体８４の上下方向７の中央付近の外径と同等である。開口８５は、上下方向７に沿って開口している。開口８５には、光センサ部７１が挿入されている。センサ筐体８４の上端には、外側へ延びるフランジ８４Ａが形成されている。フランジ８４Ａの外形は、開口８５の内径より大きい。フランジ８４Ａは、開口８５を区画する周縁部８６に上方から当接可能である。フランジ８４Ａが周縁部８６に当接することによって、光センサ部７１が開口８５に対して上下方向７に移動する下端位置（図８に示される位置）が決定される。

保持部７２の内部空間において、周縁部８６から上方へ円筒形状の内周面８７が延びている。内周面８７の内径は上下方向７において一定であり、周縁部８６の外形と同等である。センサ筐体８４が開口８５に対して上下方向７に移動するときに、周縁部８６は、内周面８７に案内されて、内周面８７に対して摺動する。

内周面８７の上方付近には、ガイド筒８８が形成されている。ガイド筒８８は、内周面８７の内径より小さい外径の円筒形状である。ガイド筒８８の上端には外側へ拡がる上壁９０が形成されており、上壁９０は、保持部７２の外壁と連続している。ガイド筒８８の上端は上壁９０によって閉塞されている。ガイド筒８８の下端は開口９１が形成されている。ガイド筒８８の内周面９２は、移動部材７３を上下方向７へ案内する。

［移動部材７３］
移動部材７３は、円盤部９４と、円盤部９４から上方へ突出した第１突起９５と、円盤部９４から下方へ突出した第２突起９６と、を有する。円盤部９４は、外径がガイド筒８８の内周面９２の内径と同等の円盤形状である。円盤部９４は、平らな上下面が上下方向７にそれぞれ向いた姿勢で、ガイド筒８８の内部空間に収容されて、外周面が内周面９２に摺動しつつ上下方向７に移動可能である。第１突起９５は、円盤部９４の中心から上方へ突出している。第１突起９５が円盤部９４から上方へ突出する長さは、ガイド筒８８の上下方向７に沿った長さよりも短い。第２突起９６は、円盤部９４の中心から下方へ突出している。第２突起９６が円盤部９４から下方へ突出する長さは、ガイド筒８８の上壁９０から周縁部８６までの上下方向７に沿った長さよりも短い。移動部材７３の上下方向７に沿った長さは、ガイド筒８８の上下方向７に沿った長さよりも長い。第２突起９６は、光センサ部７１のセンサ筐体８４の上壁８９の中心に形成された凹部８０と当接可能である。

［圧力センサ７４］
ガイド筒８８の上壁９０の下面には、圧力センサ７４が設けられている。圧力センサ７４は、例えばピエゾ素子などの感圧センサである。圧力センサ７４は、下面が感圧面であり、下面に付与される力の大きさに応じた電気信号を出力する。圧力センサ７４の下面には、移動部材７３の第１突起９５が当接し得る。

［コイルバネ７５，７６］
コイルバネ７５（第１弾性体の一例）は、移動部材７３の円盤部９４と、ガイド筒８８の上壁９０をバネ座として、移動部材７３と圧力センサ７４との間に位置している。移動部材７３は、コイルバネ７５によって図８における下向き（第１向きの一例）へ付勢されている。コイルバネ７５は、上下方向７へ弾性的に圧縮変形可能である。コイルバネ７５の付勢力に抗して、移動部材７３が図８における上向き（第２向きの一例）へ移動することにより、移動部材７３の第１突起９５が圧力センサ７４に当接する（図９参照）。

コイルバネ７６（第２弾性体の一例）は、移動部材７３の円盤部９４と、光センサ部７１のセンサ筐体８４の上面に形成されて下方へ凹むバネ座９３との間に位置している。光センサ部７１は、コイルバネ７５，７６によって図８における下向きへ付勢されている。コイルバネ７６は、上下方向７へ弾性的に圧縮変形可能である。光センサ部７１が、コイルバネ７６の付勢力に抗して図８における上向きへ移動することにより、移動部材７３の第２突起９６が光センサ部７１の凹部８０に当接する（図１０参照）。

移動部材７３の第１突起９５と圧力センサ７４とが当接した状態（図９参照）におけるコイルバネ７５の第１付勢力Ｆ１は、移動部材７３の第２突起９６と光センサ部７１の凹部８０とが当接した状態（図１０参照）におけるコイルバネ７６の第２付勢力Ｆ２より小さい（Ｆ１＜Ｆ２）。したがって、コイルバネ７５は、コイルバネ７６より圧縮変形しやすい。

また、図８に示されるように、コイルバネ７５の付勢力とコイルバネ７６の付勢力とが釣り合った均衡状態において、移動部材７３は、第１突起９５が圧力センサ７４に当接しておらず、且つ第２突起９６が凹部８０に当接していない。この均衡状態において、移動部材７３の第１突起９５の上端と圧力センサ７４との上下方向７（移動方向）に沿った第１距離Ｌ１は、光センサ部７１の凹部８０と移動部材７３の第２突起９６の下端との上下方向７に沿った第２距離Ｌ２より短い（Ｌ１＜Ｌ２）。

保持部７２の上端付近には、コネクタ７７が設けられている。コネクタ７７は、電気ケーブルを介して、センサチップ８３及び圧力センサ７４に電気的に接続されている。プローブ部１５が本体部１２に装着されると、コネクタ７７は、コネクタ６４（図２参照）と電気的に接続される。

保持部７２の内周面の上端付近には、内側へ突出する凸部９７が形成されている。凸部９７が凹部６９（図２参照）に嵌入されることにより、プローブ部１５が本体部１２に装着される。

［測定処理］
プローブ部１５を用いた測定処理は、制御部６６（演算部の一例）により実行される。演算部６６のメモリ（記憶部の一例）には、第１閾値及び第２閾値が予め記憶されている。第１閾値は、コイルバネ７５が圧縮変形されて、移動部材７３の第１突起９５が圧力センサ７４に当接したときに、圧力センサ７４から出力されると予想される値である。第２閾値は、コイルバネ７５，７６が圧縮変形されて、移動部材７３の第１突起９５が圧力センサ７４に当接し、且つ移動部材７３の第２突起９６が光センサ部７１の凹部８０に当接したときに、圧力センサ７４から出力されると予想される値である。

プローブ部１５を用いた測定処理は、第１実施形態における測定処理と同様である。すなわち、制御部６６は、操作部６３が電源オフ操作されたことを検知していない場合（図７，ステップＳ１１：Ｎｏ）、圧力センサ７４が出力する信号に基づいて、圧力を演算する（図７，ステップＳ１２）。そして、制御部６６は、演算した圧力が第１閾値より大きいか否かを判断する（図７，ステップＳ１３）。接触圧力が第１閾値より大きいことをもって光センサ部７１が被験体に接触していると判断される。なお、圧力センサ７４が出力する信号を圧力に演算することなく、電圧など信号の電気的な強さを第１閾値と比較してもよい。

また、制御部６６は、ステップＳ１２で検出した圧力が、メモリに予め記憶されている所定の規定圧力範囲内、すなわち第１閾値と第２閾値との間にあるか否かを判断する（図７，ステップＳ２１）。制御部６６は、ステップＳ２１において、ステップＳ１２で検出した圧力が規定圧力範囲内にないと判断した場合（図７，ステップＳ２１：Ｎｏ）、ステップＳ２４において既にメモリに血流量が記憶されている場合には、その血流量をメモリから消去してステップＳ１１の処理に戻る。また、制御部６６は、光センサ部７１が受けている圧力が既定範囲を外れていることを警告する表示を表示部６２（警告部の一例）に表示させる。

［第２実施形態の作用効果］
第２実施形態に係るプローブ部１５によれば、保持部７２が直接又は間接にユーザに持たれた状態で、光センサ部７１の接触面が被験体に接触すると、移動部材７３が上向きへ移動して第１突起９５が圧力センサ７４と当接する。第１突起９５の当接によって圧力センサ７４から出力される信号を受信して、演算部６６は、光センサ部７１の出力に基づいて血流量を演算する。

また、保持部７２が直接又は間接にユーザに持たれた状態で、光センサ部７１の接触面が被験体に接触されると、コイルバネ７５が圧縮変形して第１突起９５と圧力センサ７４とが当接する。更に光センサ部７１の接触面が被験体に強く押しつけられると、コイルバネ７６が圧縮変形して凹部８０と第２突起９６とが当接する。これにより、光センサ部７１が受ける力が、コイルバネ７５，７６によって緩衝されることなく、直接的に圧力センサ７４へ伝達される。

また、移動部材７３の第１突起９５と圧力センサ７４とが比較的短い距離で当接する。また、第１突起９５と圧力センサ７４とが当接した状態において、光センサ部７１の凹部８０と移動部材７３の第２突起９６とが当接するまでの距離が比較的長いので、血流量を測定可能な、光センサ部７１の凹部８０と移動部材７３の第２突起９６との相対的な距離が長い。

また、第１閾値を超える適正な負荷が光センサ部７１の接触面に付与されると演算部６６が血流量の演算を行い、第２閾値を超える過剰な負荷が光センサ部７１の接触面に付与されると警告が発信される。

［その他の変形例］
前述の実施形態では、伝達部の一例としてコイルバネ２３，７５，７６が用いられたが、保持部２２，７２に加わる外力をセンサ筐体２７，８４へ緩衝して伝達することが可能な部材であれば、コイルバネ２３，７５，７６に代えて他の部材が用いられてもよい。例えば、コイルバネ２３，７５，７６に代えて、スポンジ、ポーラス弾性体、ゲル弾性体などの弾性体や、内部に空気や液体を用いたダンパーや、電磁力などの斥力を用いたダンパーが用いられてもよい。

接触面４４は、必ずしも平面である必要はなく、例えば、接触面４４が突出した曲面であってもよい。

電源部６７は、必ずしもリチウムイオン電池である必要はなく、他の二次電池であってもよいし、一次電池であってもよい。また、商用電源を用いてもよい。

血流測定装置１０に、ＰＣ（パーソナルコンピュータの略）などの情報処理装置にデータを送信可能な送信部が備えられていてもよい。

また、光センサ部７１が受けている圧力が既定範囲を外れていることの警告は、表示部６２による表示に代えて、例えばブザー音やＬＥＤランプなどで発信されてもよい。

７・・・上下方向
８・・・前後方向
９・・・左右方向
１０・・・血流測定装置
１１，１５・・・プローブ部（血流センサ）
２１・・・センサ部
２２，７２・・・保持部
２３，７５，７６・・・コイルバネ（伝達部、弾性部材、バネ）
２４・・・圧力センサ
２６・・・センサチップ
２７，８４・・・センサ筐体（筐体）
３１・・・レーザダイオード（レーザ素子）
３２・・・フォトダイオード（受光素子）
４４・・・接触面
６２・・・表示部
６６・・・制御部（演算部）
７１・・・光センサ部
７３・・・移動部材
８１・・・押圧向き（接触面と交差する方向）
８２・・・被験体

Claims (9)

1. レーザ光を発生するレーザ素子、光を受光する受光素子、被験体に接触する接触面を有する筐体、を備えており、上記レーザ素子が発生したレーザ光を当該接触面を通じて被験体に照射し、当該被験体からの反射光を上記受光素子において受光し、受光量に関する信号を出力するセンサ部と、
   上記筐体を、上記接触面と交差する方向へ移動可能に保持する保持部と、
   上記保持部に加わる外力を上記センサ部へ緩衝して伝達する伝達部と、
   上記被験体から上記接触面にかかる圧力を検出する圧力センサと、を更に具備し、
   上記受光素子が出力する信号に基づいて血流量を演算する演算部と、
   上記演算部による演算結果を表示する表示部と、
   記憶部と、を具備し、
   上記演算部は、
   上記圧力センサによって検出された圧力を上記記憶部に記憶された所定のタイミングごとに取得し、
   取得した上記圧力が上記所定範囲内であることに応じて、当該圧力を取得した上記タイミングに対応する上記演算を実行し、
   取得した上記圧力が上記記憶部に予め記憶された所定範囲内にないことに応じて、当該圧力を取得した上記タイミングに対応する上記演算を実行せず、
   上記演算を、上記記憶部に記憶された所定回数以上実行したか否かを判断し、上記所定回数以上上記演算を実行したと判断した場合に、当該所定回数以上の演算結果の平均値を算出し、当該平均値を上記演算結果として上記表示部に表示させる血流測定装置。
2. 上記伝達部は、上記保持部と上記センサ部とを連結する弾性部材である請求項１に記載の血流測定装置。
3. 上記弾性部材は、バネである請求項２に記載の血流測定装置。
4. 上記演算部は、メモリを有しており、
   上記演算部は、
   取得した上記圧力が上記所定範囲内であることに応じて、上記演算の実行結果を上記メモリに記憶し、
   取得した上記圧力が上記記憶部に予め記憶された所定範囲内にないことに応じて、上記メモリに上記演算の実行結果が記憶されている場合には、上記メモリに記憶済の上記演算結果を上記メモリから消去する請求項１から３のいずれかに記載の血流測定装置。
5. 被験体に接触する接触面を有しており、当該接触面を通じて被験体からの反射光を受光して信号を出力する光センサ部と、
   上記光センサ部を、上記接触面と交差する移動方向へ移動可能に保持する保持部と、
   上記光センサ部を、上記移動方向のうち上記接触面が上記保持部から遠ざかる第１向きへ付勢する第１弾性体と、
   上記第１弾性体によって上記第１向きへ付勢された移動部材と、
   上記移動部材が上記第１弾性体の付勢力に抗して上記第１向きと反対の第２向きへ移動することによって、上記移動部材と当接し、当該当接を検知して信号を出力する圧力センサと、を具備する血流センサ。
6. 上記光センサ部と上記移動部材との間に位置して、上記移動方向に対して弾性的に圧縮変形可能な第２弾性体を更に具備しており、
   上記第１弾性体は、上記移動部材と上記圧力センサとの間に位置しており、
   上記光センサ部は、上記第２弾性体の付勢力に抗して上記第２向きへ移動することによって上記移動部材と当接可能であり、
   上記移動部材と上記圧力センサとが当接した状態における上記第１弾性体の第１付勢力は、上記光センサ部と上記移動部材とが当接した状態における上記第２弾性体の第２付勢力より小さい請求項５に記載の血流センサ。
7. 上記第１弾性体と上記第２弾性体とが釣り合った均衡状態において、上記移動部材と上記圧力センサとの上記移動方向に沿った第１距離は、上記光センサ部と上記移動部材との上記移動方向に沿った第２距離より短い請求項６に記載の血流センサ。
8. 上記光センサ部は、レーザ光を発生するレーザ素子と、光を受光する受光素子と、被験体に接触する接触面を有する筐体と、を備えており、上記レーザ素子が発生したレーザ光を当該接触面を通じて被験体に照射し、当該被験体からの反射光を上記受光素子において受光し、受光量に関する信号を出力するものである請求項５から７のいずれかに記載の血流センサ。
9. 請求項６又は７に記載の血流センサと、
   上記圧力センサの出力に応じて、上記光センサ部の出力に基づいて血流量を演算する演算部と、
   第１閾値及び第２閾値を記憶する記憶部と、
   警告を発信する警告部と、を具備しており、
   上記演算部は、上記圧力センサの出力が第１閾値より大きいことを条件として、上記光センサ部の出力に基づいて血流量を演算し、上記圧力センサの出力が第２閾値より大きいことを条件として、上記警告部に警告を発信させる血流測定装置。

Images