JP6908245B2 - Measuring device - Google Patents
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Description
本明細書に開示する技術は、計測装置に関する。 The techniques disclosed herein relate to measuring devices.
従来から、計測対象物の速度を計測するレーザードップラー式の計測装置が知られている。レーザードップラー式の計測装置は、レーザー光照射装置と受光装置と処理装置を備えている。レーザー光照射装置は、移動する計測対象物に向かってレーザー光を照射する。レーザー光照射装置から照射されたレーザー光は、移動する計測対象物に当たったときに散乱して散乱光が生じる。そのときに生じた散乱光を受光装置が受光する。受光装置が散乱光を受光すると、処理装置がその散乱光の周波数に基づいて計測対象物の速度を演算する。処理装置は、公知のドップラーシフトに基づく演算方法によって計測対象物の速度を演算する。 Conventionally, a laser Doppler type measuring device for measuring the speed of an object to be measured has been known. The laser Doppler type measuring device includes a laser light irradiation device, a light receiving device, and a processing device. The laser light irradiating device irradiates a moving measurement object with a laser light. The laser light emitted from the laser light irradiating device is scattered when it hits a moving measurement object, and scattered light is generated. The light receiving device receives the scattered light generated at that time. When the light receiving device receives the scattered light, the processing device calculates the speed of the object to be measured based on the frequency of the scattered light. The processing apparatus calculates the speed of the measurement object by a calculation method based on a known Doppler shift.
特許文献1(日本国特開平5−66226号公報)には、移動する計測対象物に向かって異なる2方向からレーザー光を照射するレーザー光照射装置を備えている計測装置が開示されている。特許文献1の計測装置は、レーザー光照射装置と受光装置と処理装置を備えている。レーザー光照射装置は、移動する計測対象物に向かって第1のレーザー光と第2のレーザー光を照射する。第1のレーザー光と第2のレーザー光は、計測対象物に向かって互いに異なる方向から照射される。レーザー光照射装置から照射された第1のレーザー光と第2のレーザー光は、移動する計測対象物に当たったときに散乱し、それぞれの散乱光が生じる。そのときに生じたそれぞれの散乱光を受光装置が受光する。また、特許文献1の計測装置では、受光装置が集光レンズを備えており、この集光レンズによって様々な散乱光を集光して受光する。受光装置が第1のレーザー光と第2のレーザー光の散乱光を受光すると、処理装置がそれぞれの散乱光の周波数に基づいて計測対象物の速度を演算する。処理装置は、公知のドップラーシフトに基づく演算方法によって計測対象物の速度を演算する。
Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-66226) discloses a measuring device including a laser light irradiating device that irradiates a moving measurement object with laser light from two different directions. The measuring device of
計測対象物の速度を計測する計測装置では、流路を流れる流体中の粒子の速度を計測することがある。つまり、計測対象物が流体中の粒子であることがある。流体中の粒子としては、例えば、血液中の赤血球等が考えられる。計測装置が流路を流れる血液中の赤血球の速度を計測することになる。これによって、血液の流速を知ることができる。 A measuring device that measures the velocity of an object to be measured may measure the velocity of particles in a fluid flowing through a flow path. That is, the object to be measured may be particles in a fluid. As the particles in the fluid, for example, red blood cells in blood and the like can be considered. The measuring device will measure the speed of red blood cells in the blood flowing through the flow path. This makes it possible to know the flow velocity of blood.
一般的に流路を流れる流体中には無数の粒子が存在している。例えば、血液中には無数の赤血球が存在している。無数の粒子は流体中に拡散して存在している。そのため、無数の粒子の中には、例えば、流路の中心部を通過する粒子もあれば、流路の周縁部を通過する粒子もある。また、流体中の無数の粒子の速度は様々である。速度が速い粒子もあれば、速度が遅い粒子もある。 In general, innumerable particles exist in the fluid flowing through the flow path. For example, there are innumerable red blood cells in the blood. Innumerable particles are diffused in the fluid. Therefore, among the innumerable particles, for example, some particles pass through the central portion of the flow path and some particles pass through the peripheral portion of the flow path. Also, the velocities of innumerable particles in fluids vary. Some particles have a high velocity, while others have a slow velocity.
特許文献1の計測装置を用いて流路を流れる流体中の粒子の速度を計測する場合は、レーザー光照射装置から流路内の任意の計測点に向かって第1のレーザー光と第2のレーザー光を照射する。第1のレーザー光と第2のレーザー光は、流路内の計測点に向かって互いに異なる方向から照射される。レーザー光照射装置から照射された第1のレーザー光と第2のレーザー光は、計測点を通過する粒子に当たったときに散乱し、それぞれの散乱光が生じる。そのときに生じたそれぞれの散乱光を受光装置が受光する。受光装置は、集光レンズによって様々な散乱光を集光して受光する。そして、受光装置が受光したそれぞれの散乱光の周波数に基づいて、処理装置が計測点を通過する粒子の速度を演算する。
When measuring the velocity of particles in a fluid flowing through a flow path using the measuring device of
計測点を通過する粒子の速度を計測するためには、レーザー光照射装置から計測点に向かって第1のレーザー光と第2のレーザー光を照射する際に、各レーザー光を計測点のみに照射すればよい。そうすれば、計測点を通過する粒子のみに第1のレーザー光と第2のレーザー光が当たり、各レーザー光がその粒子に当たったときに生じる散乱光のみを取り出すことができる。したがって理想的には、第1のレーザー光と第2のレーザー光を照射する際に、第1のレーザー光と第2のレーザー光が計測点のみで重なり合うように照射することが好ましい。しかしながら現実的には、第1のレーザー光と第2のレーザー光を計測点のみに照射することは困難であり、光の拡散等によって計測点の周辺にも第1のレーザー光と第2のレーザー光が照射されてしまう。つまり、第1のレーザー光と第2のレーザー光が、光の拡散等によって計測点及びその周辺で重なり合うように照射されてしまう。そうすると、レーザー光照射装置から照射された第1のレーザー光と第2のレーザー光が粒子に当たって散乱するときに、計測点を通過する粒子に当たって散乱するだけでなく、計測点の周辺を通過する粒子にも第1のレーザー光と第2のレーザー光が当たって散乱してしまう。そのため、計測点を通過する粒子によって生じた散乱光だけでなく、計測点の周辺を通過する粒子によって生じた散乱光も取り出してしまうことになる。そうすると、流体中の無数の粒子の速度が様々であるので、様々な速度の粒子によって生じた様々な散乱光を受光装置が受光することになる。その結果、処理装置が様々な散乱光の周波数に基づいて粒子の速度を演算することになってしまい、流路を流れる流体中の粒子の速度を正確に計測することが困難になる。また、特許文献1の計測装置では、受光装置が集光レンズによって様々な散乱光を集光して受光しているので、処理装置が様々な散乱光の周波数に基づいて粒子の速度を演算することになる。その結果、流路を流れる流体中の粒子の速度を正確に計測することが困難になる。このように、特許文献1の計測装置では、計測点を通過する粒子によって生じた散乱光だけでなく、余分な散乱光も受光してしまうので、粒子の速度を正確に計測することが困難になる。特許文献1の計測装置は、計測対象物の速度が均一である場合は問題無いが、流体中の粒子のように速度が様々である場合は問題が生じてしまう。そこで本明細書は、余分な散乱光を受光することを抑制できる技術を提供する。
In order to measure the speed of particles passing through the measurement point, when irradiating the first laser light and the second laser light from the laser light irradiation device toward the measurement point, each laser light is applied only to the measurement point. You just have to irradiate. Then, the first laser beam and the second laser beam hit only the particles passing through the measurement point, and only the scattered light generated when each laser beam hits the particles can be extracted. Therefore, ideally, when irradiating the first laser beam and the second laser beam, it is preferable to irradiate the first laser beam and the second laser beam so that they overlap only at the measurement point. However, in reality, it is difficult to irradiate only the measurement point with the first laser beam and the second laser beam, and the first laser beam and the second laser beam are also provided around the measurement point due to light diffusion or the like. The laser light is irradiated. That is, the first laser beam and the second laser beam are irradiated so as to overlap each other at the measurement point and its surroundings due to light diffusion or the like. Then, when the first laser beam and the second laser beam emitted from the laser light irradiating device hit the particles and scatter, they not only hit the particles passing through the measurement point and scatter, but also the particles passing around the measurement point. Also, the first laser beam and the second laser beam hit and scatter. Therefore, not only the scattered light generated by the particles passing through the measurement point but also the scattered light generated by the particles passing around the measurement point is taken out. Then, since the velocities of the innumerable particles in the fluid are various, the light receiving device receives various scattered light generated by the particles having various velocities. As a result, the processing device calculates the velocity of the particles based on the frequencies of various scattered lights, and it becomes difficult to accurately measure the velocity of the particles in the fluid flowing through the flow path. Further, in the measuring device of
本明細書に開示する計測装置は、流路を流れる流体中の粒子の速度を計測するための装置である。この計測装置は、レーザー光照射装置と受光装置を備えている。レーザー光照射装置は、流路内の計測点に向かって進行する第1のレーザー光と、第1のレーザー光と異なる方向から流路内の計測点に向かって進行する第2のレーザー光を照射する。受光装置は、レーザー光照射装置から照射された第1のレーザー光と第2のレーザー光が計測点を通過する粒子に当たったときにそれぞれ生じる散乱光を受光する。受光装置は、受光素子と、受光素子と計測点の間に形成されている中空の光通過孔を備えている。光通過孔は、計測点から受光素子に向かう方向に延びており、計測点を通過する粒子によって生じた散乱光が光通過孔を通過して受光素子に入射する。 The measuring device disclosed in the present specification is a device for measuring the velocity of particles in a fluid flowing through a flow path. This measuring device includes a laser light irradiation device and a light receiving device. The laser light irradiation device emits a first laser beam traveling toward a measurement point in the flow path and a second laser light traveling toward the measurement point in the flow path from a direction different from the first laser light. Irradiate. The light receiving device receives scattered light generated when the first laser light and the second laser light emitted from the laser light irradiating device hit the particles passing through the measurement point. The light receiving device includes a light receiving element and a hollow light passing hole formed between the light receiving element and the measurement point. The light passing hole extends in the direction from the measurement point toward the light receiving element, and the scattered light generated by the particles passing through the measuring point passes through the light passing hole and is incident on the light receiving element.
このような構成によれば、計測点を通過する粒子によって生じた散乱光のみが光通過孔を通過して受光素子に入射する。レーザー光照射装置から第1のレーザー光と第2のレーザー光が照射されたときに、計測点だけでなく、計測点の周辺にも第1のレーザー光と第2のレーザー光が照射されてしまうことがある。そうすると、計測点を通過する粒子だけでなく、計測点の周辺を通過する粒子によっても散乱光が生じてしまう。しかしながら、上記の構成によれば、光通過孔を備えているので、計測点の周辺を通過する粒子によって生じた散乱光が受光素子に入射することを抑制できる。すなわち、上記の構成によれば、計測点と受光素子の間で光通過孔が計測点から受光素子に向かう方向に延びているので、計測点を通過する粒子によって生じた散乱光は光通過孔を通過して受光素子に入射するが、計測点の周辺を通過する粒子によって生じた散乱光は、光通過孔の存在によって受光素子に入射しにくくなる。これによって、余分な散乱光を受光することを抑制できる。そのため、流路を流れる流体中の粒子の速度を正確に計測することができる。 According to such a configuration, only the scattered light generated by the particles passing through the measurement point passes through the light passing hole and is incident on the light receiving element. When the first laser beam and the second laser beam are irradiated from the laser light irradiation device, not only the measurement point but also the periphery of the measurement point is irradiated with the first laser beam and the second laser beam. It may end up. Then, scattered light is generated not only by the particles passing through the measurement point but also by the particles passing around the measurement point. However, according to the above configuration, since the light passing hole is provided, it is possible to suppress the scattered light generated by the particles passing around the measurement point from entering the light receiving element. That is, according to the above configuration, since the light passing hole extends in the direction from the measuring point to the light receiving element between the measuring point and the light receiving element, the scattered light generated by the particles passing through the measuring point is the light passing hole. However, the scattered light generated by the particles passing around the measurement point is less likely to be incident on the light receiving element due to the presence of the light passing hole. As a result, it is possible to suppress receiving excess scattered light. Therefore, the velocity of particles in the fluid flowing through the flow path can be accurately measured.
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。 The main features of the examples described below are listed. The technical elements described below are independent technical elements, and exhibit their technical usefulness alone or in various combinations.
(特徴1)レーザー光照射装置は、レーザー光を発光する発光素子と、発光素子が発光したレーザー光を第1のレーザー光と、第1のレーザー光と異なる方向に進行する第2のレーザー光に分ける回折格子を備えていてもよい。また、レーザー光照射装置は、回折格子によって分けられた第1のレーザー光が入射する第1の透過反射面であって、入射した第1のレーザー光の一部が透過し、他の一部が反射し、反射した第1のレーザー光が計測点に向かって進行する第1の透過反射面を備えていてもよい。また、レーザー光照射装置は、回折格子によって分けられた第2のレーザー光が入射する第2の透過反射面であって、入射した第2のレーザー光の一部を透過し、他の一部を反射し、反射された第2のレーザー光が計測点に向かって進行する第2の透過反射面を備えていてもよい。 (Feature 1) The laser light irradiation device includes a light emitting element that emits laser light, and a second laser light that causes the laser light emitted by the light emitting element to travel in a direction different from that of the first laser light and the first laser light. It may be provided with a diffraction grating divided into. Further, the laser light irradiation device is a first transmission reflection surface on which the first laser light divided by the diffraction grating is incident, and a part of the incident first laser light is transmitted and the other part is transmitted. May include a first transmissive reflective surface that reflects and causes the reflected first laser beam to travel toward the measurement point. Further, the laser light irradiation device is a second transmission reflection surface on which the second laser light divided by the diffraction grating is incident, and transmits a part of the incident second laser light and a part of the other. It may be provided with a second transmission reflecting surface that reflects the reflected second laser light and travels toward the measurement point.
このような構成によれば、第1のレーザー光の一部(第1の透過反射面で透過する成分)を除去することができ、他の一部(第1の透過反射面で反射する成分)のみが計測点に向かって進行するので、計測点に向かって進行する第1のレーザー光の強度の強い光の広がりを絞ることができる。同様に、第2のレーザー光の一部(第2の透過反射面で透過する成分)を除去することができ、他の一部(第2の透過反射面で反射する成分)のみが計測点に向かって進行するので、計測点に向かって進行する第2のレーザー光の強度の強い光の広がりを絞ることができる。強度を弱くすることによって、計測点に向かって第1のレーザー光と第2のレーザー光が照射されたときに、第1のレーザー光と第2のレーザー光が計測点の周辺に広がることを抑制することができる。そのため、計測点の周辺を通過する粒子によって散乱光が生じることを抑制することができる。したがって、余分な散乱光を受光することを抑制できる。 According to such a configuration, a part of the first laser beam (a component transmitted by the first transmitted reflecting surface) can be removed, and another part (a component reflected by the first transmitted reflecting surface) can be removed. ) Only travels toward the measurement point, so that the spread of the strong light of the first laser beam traveling toward the measurement point can be narrowed down. Similarly, a part of the second laser beam (the component transmitted by the second transmitted reflecting surface) can be removed, and only the other part (the component reflected by the second transmitted reflecting surface) is a measurement point. Since it travels toward the measurement point, it is possible to narrow down the spread of the strong light of the second laser light that travels toward the measurement point. By weakening the intensity, when the first laser beam and the second laser beam are irradiated toward the measurement point, the first laser beam and the second laser beam spread around the measurement point. It can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the generation of scattered light by the particles passing around the measurement point. Therefore, it is possible to suppress receiving extra scattered light.
(特徴2)第1の透過反射面に入射する第1のレーザー光の光軸の入射角が、第1の透過反射面における臨界角より小さくてもよい。第2の透過反射面に入射する第2のレーザー光の光軸の入射角が、第2の透過反射面における臨界角より小さくてもよい。 (Feature 2) The angle of incidence of the optical axis of the first laser beam incident on the first transmission / reflection surface may be smaller than the critical angle of the first transmission / reflection surface. The incident angle of the optical axis of the second laser beam incident on the second transmitted reflecting surface may be smaller than the critical angle on the second transmitted reflecting surface.
このような構成によれば、第1の透過反射面に入射する第1のレーザー光のうち、透過する成分を多くすることができる(反射する成分を少なくすることができる)。同様に、第2の透過反射面に入射する第2のレーザー光のうち、透過する成分を多くすることができる(反射する成分を少なくすることができる)。これによって、第1の透過反射面で反射して計測点に向かって進行する第1のレーザー光の強度と、第2の透過反射面で反射して計測点に向かって進行する第2のレーザー光の強度を弱くすることができる。強度を弱くすることによって、計測点に向かって第1のレーザー光と第2のレーザー光が照射されたときに、第1のレーザー光と第2のレーザー光が計測点の周辺に広がることを抑制することができる。 According to such a configuration, the transmitted component can be increased (the reflected component can be reduced) in the first laser beam incident on the first transmitted reflecting surface. Similarly, the transmitted component can be increased (the reflected component can be reduced) in the second laser beam incident on the second transmitted reflecting surface. As a result, the intensity of the first laser beam that is reflected by the first transmission and reflection surface and travels toward the measurement point and the second laser that is reflected by the second transmission and reflection surface and travels toward the measurement point. The intensity of light can be weakened. By weakening the intensity, when the first laser beam and the second laser beam are irradiated toward the measurement point, the first laser beam and the second laser beam spread around the measurement point. It can be suppressed.
(特徴3)計測装置は、回折格子と第1の透過反射面及び第2の透過反射面の間の距離を変える移動装置を更に備えていてもよい。 (Feature 3) The measuring device may further include a moving device that changes the distance between the diffraction grating and the first transmission / reflection surface and the second transmission / reflection surface.
このような構成によれば、回折格子によって分けられた第1のレーザー光と第2のレーザー光が第1の透過反射面と第2の透過反射面に入射する位置を変えることができる。これによって、第1のレーザー光と第2のレーザー光が照射される位置を変えることができ、流路内の計測点の位置を変えることができる。 According to such a configuration, the positions where the first laser beam and the second laser beam separated by the diffraction grating are incident on the first transmission reflection surface and the second transmission reflection surface can be changed. Thereby, the positions where the first laser beam and the second laser beam are irradiated can be changed, and the positions of the measurement points in the flow path can be changed.
(特徴4)回折格子が、反射型の回折格子であってもよい。発光素子が、回折格子と第1の透過反射面と第2の透過反射面の間に配置されていてもよい。発光素子が発光したレーザー光が回折格子で反射することによって第1のレーザー光と第2のレーザー光に分かれる構成であってもよい。 (Feature 4) The diffraction grating may be a reflection type diffraction grating. The light emitting element may be arranged between the diffraction grating, the first transmission reflection surface, and the second transmission reflection surface. The laser light emitted by the light emitting element may be reflected by the diffraction grating to be separated into a first laser light and a second laser light.
このような構成によれば、計測装置をコンパクトにすることができる。なお、回折格子が透過型の回折格子であると、発光素子を回折格子に対して第1の透過反射面と第2の透過反射面の反対側に配置しなければならず、計測装置が大型化してしまう。 According to such a configuration, the measuring device can be made compact. If the diffraction grating is a transmission type diffraction grating, the light emitting element must be arranged on the opposite side of the first transmission reflection surface and the second transmission reflection surface with respect to the diffraction grating, and the measuring device is large. It will be transformed.
以下に実施例について添付図面を参照して説明する。図1に示すように、実施例に係る計測装置1は、固定具62によって管61に固定されて使用される。管61内に流路60が形成されている。計測装置1は、流路60を流れる流体F中の粒子Rの速度vを計測する装置である。これによって、流体Fの流速を知ることができる。
Examples will be described below with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the measuring
流路60を流れる流体F中には無数の粒子Rが存在している。無数の粒子Rは流体F中に拡散して存在している。したがって、無数の粒子Rの中には、例えば、流路60の中心部を通過する粒子Rもあれば、流路60の周縁部を通過する粒子Rもある。また、無数の粒子Rの速度は様々である。速度が速い粒子Rもあれば、速度が遅い粒子Rもある。流路60を流れる流体F中の粒子Rの速度vを計測する際に、流路60内の特定の計測点10に絞って粒子Rの速度vを計測することがある。流路60内の計測点10の位置は特に限定されるものではないが、例えば、流路60の中心部を計測点10として、流路60の中心部を通過する粒子Rの速度vを計測することができる。一般的に、流路60の中心部を流れる流体Fの流速は、流路60の全体を流れる流体Fの平均流速の2倍に相当することが知られている。
Innumerable particles R are present in the fluid F flowing through the
流路60を流れる流体Fとしては、例えば血液が挙げられる。流体F中の粒子Rとしては、例えば赤血球が挙げられる。計測装置1によって血液中の赤血球の速度を計測することができる。これによって、血液の流速を知ることができる。医療現場では、患者の体内を流れる血液を体外に送り出し、体外に送り出した血液を再び体内に送り戻す体外循環が行われることがある。この体外循環では、体外循環用の管が患者の血管に接続され、患者の血管を流れる血液が体外循環用の管に流入し、体外循環用の管を流れた血液が再び患者の血管に戻される。図1に示す計測装置1によって体外循環用の管61を流れる血液(流体F)中の赤血球(粒子R)の速度vを計測することができる。
Examples of the fluid F flowing through the
図1に示すように、計測装置1は、レーザー光照射装置2と、受光装置3と、処理装置9を備えている。レーザー光照射装置2は、発光素子21と、コリメーターレンズ22と、回折格子23と、導光体24を備えている。発光素子21は、例えばレーザーダイオード(LD)である。発光素子21は、コリメーターレンズ22と対向するように配置されている。発光素子21は、コリメーターレンズ22に向けてレーザー光を発光する。発光素子21が発光したレーザー光がコリメーターレンズ22に入射する。発光素子21は、導光体24とは反対側にレーザー光を発光する。発光素子21は、回折格子23と導光体24の間に配置されている。
As shown in FIG. 1, the measuring
コリメーターレンズ22は、発光素子21と回折格子23の間に配置されている。コリメーターレンズ22は、発光素子21が発光したレーザー光Lを平行光にして出射する。コリメーターレンズ22から出射したレーザー光L(平行光)は、回折格子23に入射する。
The
回折格子23は、コリメーターレンズ22と対向するように配置されている。回折格子23は、可動式になっており、移動装置25によって回折格子23を移動させることができる。移動装置25は、回折格子23と導光体24の間の距離を変えることができる。移動装置25は、例えば機械式の装置であり、ボルトを回すことによって回折格子23を上下動させることができる。回折格子23の位置を変えることによって、流路60内の計測点10の位置を変えることができる。回折格子23は、光の回折を利用して回折格子23に入射したレーザー光Lを第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2に分ける。回折格子23は、反射型の回折格子である。回折格子23に入射したレーザー光Lが回折格子23で反射するときに第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2に分かれる。発光素子21が発光したレーザー光Lが回折格子23で反射することによって第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2に分かれる。
The
回折格子23によって生じた第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2は、異なる方向に進行する。第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2は、共に導光体24に向かって進行するが、発光素子21とコリメーターレンズ22を結ぶ線に関して線対称になるように進行する。図1に示す例では、第1のレーザー光L1が右斜め上方に向かって進行し、第2のレーザー光L2が左斜め上方に向かって進行する。第1のレーザー光L1の波長と第2のレーザー光L2の波長は同じ波長である。また、第1のレーザー光L1の周波数と第2のレーザー光L2の周波数は同じ周波数である。
The first laser beam L1 and the second laser beam L2 generated by the
導光体24は、回折格子23と管61の間に配置されている。回折格子23によって生じた第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が導光体24に入射する。導光体24は、例えば直方体形状の透明なガラスブロックによって形成されている。導光体24は、入射面41、出射面42、第1の側面43および第2の側面44を備えている。入射面41は、回折格子23と対向するように配置されている。入射面41から第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が入射する。入射面41から入射した第1のレーザー光L1は、第1の側面43に向かって進行する。第1の側面43に第1のレーザー光L1が入射する。また、入射面41から入射した第2のレーザー光L2は、第2の側面44に向かって進行する。第2の側面44に第2のレーザー光L2が入射する。
The
第1の側面43と第2の側面44は、入射面41と出射面42の間に配置されている。第1の側面43では、入射した第1のレーザー光L1の一部が透過し、他の一部が反射する。すなわち、第1の側面43は、第1のレーザー光L1を透過及び反射する透過反射面になっている。以下では、第1の側面を第1の透過反射面と呼ぶ場合がある。あるいは、第1の側面を第1のハーフミラーと呼ぶ場合もある。第1の透過反射面43(第1の側面43あるいは第1のハーフミラー43)で反射した第1のレーザー光L1は、出射面42に向かって進行して出射面42から出射する。同様に、第2の側面44では、入射した第2のレーザー光L2の一部が透過し、他の一部が反射する。すなわち、第2の側面44は、第2のレーザー光L2を透過及び反射する透過反射面になっている。以下では、第2の側面を第2の透過反射面と呼ぶ場合がある。あるいは、第2の側面を第2のハーフミラーと呼ぶ場合もある。第2の透過反射面44(第2の側面44あるいは第2のハーフミラー44)で反射した第2のレーザー光L2は、出射面42に向かって進行して出射面42から出射する。
The
出射面42は、管61と対向するように配置されている。出射面42から第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が出射する。出射面42から出射した第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2は、管61内に入射する。第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2は、流路60内の計測点10に向かって進行する。
The
第1のレーザー光L1は、平行光であることが好ましいが、現実的には図2に示すようにある程度の広がりを有している。そのため、第1の透過反射面43に入射する第1のレーザー光L1では、α1で示すように第1の透過反射面43への入射角が大きい成分もあれば、β1で示すように第1の透過反射面43への入射角が小さい成分もある。第1のレーザー光L1の光軸X1は、第1の透過反射面43に入射角θiで入射する。第1のレーザー光L1の光軸X1の入射角θiは、第1の透過反射面43における臨界角θrより小さい。第1の透過反射面43に入射する第1のレーザー光L1のうち、入射角が臨界角θrより小さい成分が第1の透過反射面43を透過する。一方、第1の透過反射面43に入射する第1のレーザー光L1のうち、入射角が臨界角θrより大きい成分が第1の透過反射面43で反射する。第1のレーザー光L1の光軸X1の入射角θiを小さくすると、入射角が臨界角θrより小さい成分が多くなり、第1の透過反射面43を透過する成分が多くなる(反射する成分が少なくなる。)。第1のレーザー光L1の光軸X1の入射角θiを大きくすると、入射角が臨界角θrより大きい成分が多くなり、第1の透過反射面43で反射する成分が多くなる(透過する成分が少なくなる。)。
The first laser beam L1 is preferably parallel light, but in reality, it has a certain extent as shown in FIG. Therefore, in the first laser beam L1 incident on the first transmission /
第2のレーザー光L2についても第1のレーザー光L1と同様である。第2のレーザー光L2は、平行光であることが好ましいが、現実的には図2に示すようにある程度の広がりを有している。そのため、第2の透過反射面44に入射する第2のレーザー光L2では、α2で示すように第2の透過反射面44への入射角が大きい成分もあれば、β2で示すように第2の透過反射面44への入射角が小さい成分もある。第2のレーザー光L2の光軸X2は、第2の透過反射面44に入射角θiで入射する。第2のレーザー光L2の光軸X2の入射角θiは、第2の透過反射面44における臨界角θrより小さい。本実施例では、第2のレーザー光L2の光軸X2の入射角θiは、第1のレーザー光L1の光軸X1の入射角θiと同じ入射角である。また、第2の透過反射面44における臨界角θrは、第1の透過反射面43における臨界角θrと同じ臨界角である。第2の透過反射面44に入射する第2のレーザー光L2のうち、入射角が臨界角θrより小さい成分が第2の透過反射面44を透過する。一方、第2の透過反射面44に入射する第2のレーザー光L2のうち、入射角が臨界角θrより大きい成分が第2の透過反射面44で反射する。第2のレーザー光L2の光軸X2の入射角θiを小さくすると、入射角が臨界角θrより小さい成分が多くなり、第2の透過反射面44を透過する成分が多くなる(反射する成分が少なくなる。)。第2のレーザー光L2の光軸X2の入射角θiを大きくすると、入射角が臨界角θrより大きい成分が多くなり、第2の透過反射面44で反射する成分が多くなる(透過する成分が少なくなる。)。
The second laser beam L2 is the same as the first laser beam L1. The second laser beam L2 is preferably parallel light, but in reality, it has a certain extent as shown in FIG. Therefore, in the second laser beam L2 incident on the second
図1に示すように、導光体24の出射面42から出射した第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2は、流路60内の計測点10に向かって進行する。第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2は、互いに異なる方向から計測点10に向かって進行する。すなわち、レーザー光照射装置2から流路60内の計測点10に向かって第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が互いに異なる方向から照射される。第1のレーザー光L1は、流路60の下流側から計測点10に向かって進行する。第2のレーザー光L2は、流路60の上流側から計測点10に向かって進行する。第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2は、流路60内の計測点10で干渉して重なり合う。
As shown in FIG. 1, the first laser beam L1 and the second laser beam L2 emitted from the
流路60には流体F(例えば血液)が流れており、流体F中には無数の粒子R(例えば赤血球)が存在している。無数の粒子Rのうち、流路60内の計測点10を通過する粒子Rが存在する。計測点10を通過する粒子Rに第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が当たると、第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が散乱する。第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2は、異なる方向から粒子Rに当たる。第1のレーザー光L1は、流路60の下流側から粒子Rに当たる。すなわち、第1のレーザー光L1は、粒子Rの進行方向側から粒子Rに当たる。一方、第2のレーザー光L2は、流路60の上流側から粒子Rに当たる。すなわち、第2のレーザー光L2は、粒子Rの進行方向と反対側から粒子Rに当たる。第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が粒子Rに当たって散乱したときに散乱光が生じる。第1のレーザー光L1が粒子Rに当たって散乱することによって第1の散乱光P1が生じる。また、第2のレーザー光L2が粒子Rに当たって散乱することによって第2の散乱光P2が生じる。散乱によって生じた第1の散乱光P1と第2の散乱光P2は計測点10の周囲の様々な方向に向かって進行する。そのうち、計測点10から受光装置3に向かって進行する第1の散乱光P1と第2の散乱光P2が存在する。受光装置3が第1の散乱光P1と第2の散乱光P2を受光する。
A fluid F (for example, blood) flows through the
第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が粒子Rに当たって散乱するときにそれぞれの周波数が変化する。ドップラーシフトによって周波数が変化する。第1のレーザー光L1の散乱によって生じた第1の散乱光P1の周波数f1は、第1のレーザー光L1の周波数と異なる周波数である。また、第2のレーザー光L2の散乱によって生じた第2の散乱光P2の周波数f2は、第2のレーザー光L2の周波数と異なる周波数である。また、第1の散乱光P1の周波数f1と第2の散乱光P2の周波数f2は、互いに異なる周波数である。 When the first laser beam L1 and the second laser beam L2 hit the particles R and scatter, their respective frequencies change. The frequency changes due to the Doppler shift. The frequency f1 of the first scattered light P1 generated by the scattering of the first laser light L1 is a frequency different from the frequency of the first laser light L1. Further, the frequency f2 of the second scattered light P2 generated by the scattering of the second laser light L2 is a frequency different from the frequency of the second laser light L2. Further, the frequency f1 of the first scattered light P1 and the frequency f2 of the second scattered light P2 are different frequencies from each other.
受光装置3は、管61とレーザー光照射装置2の間に配置されている。受光装置3は、流路60と対向するように配置されている。受光装置3は、レーザー光照射装置2の導光体24に固定されている。受光装置3は、受光素子31と筒体32を備えている。
The
筒体32は、管61と受光素子31の間に配置されている。筒体32は、受光素子31に固定されている。筒体32は、円筒状である。図3に示すように、筒体32内は中空である。筒体32内には光通過孔35が形成されている。光通過孔35は、入射口36と出射口37を備えている。光通過孔35は、計測点10から受光素子31に向かう方向に延びている。光通過孔35は、計測点10と受光素子31の間に形成されている。計測点10を通過する粒子Rによって生じた第1の散乱光P1と第2の散乱光P2が入射口36から光通過孔35に入射する。計測点10から受光素子31に向かって進行する第1の散乱光P1と第2の散乱光P2が光通過孔35を通過する。光通過孔35を通過した第1の散乱光P1と第2の散乱光P2が出射口37から出射して受光素子31に入射する。筒体32の外周面は、遮光性のカバー312に覆われている。筒体32の外周面から光通過孔35には光が入射しない。筒体32の側方から光通過孔35の軸方向と交差する方向に進行する光P3は、カバー312によって遮断されて光通過孔35に入射しない。光通過孔35の軸方向に進行する散乱光P1、P2が光通過孔35に入射する。光通過孔35の軸方向の長さは、入射口36の直径の2倍以上である。
The
受光素子31は、光通過孔35を通過した第1の散乱光P1と第2の散乱光P2を受光する。受光素子31は、例えばフォトダイオード(PD)である。受光素子31は、光通過孔35の出射口37と対向している。それ以外の部分は、カバー312に覆われている。出射口37から出射した散乱光P1、P2が受光素子31に入射する。受光素子31の側方から受光素子31に向かって進行する光P4は、カバー312によって遮断されて受光素子31に入射しない。
The
図4に示すように、処理装置9は、発光素子21と受光素子31に電気的に接続されている。処理装置9は、発光素子21が発光するレーザー光Lと、受光素子31が受光する第1の散乱光P1と第2の散乱光P2に基づいて、計測点10を通過する粒子Rの速度vを演算する。処理装置9は、ドップラーシフトに基づく演算方法によって粒子Rの速度vを演算する。計測点10を通過する粒子Rの速度vは、下記の式(1)によって演算することができる。式(1)において、Fは、受光装置3が受光する光(第1の散乱光P1と第2の散乱光P2が干渉した光)のドップラー周波数である。θは、計測点10に向かって進行する第1のレーザー光L1と、計測点10と受光装置3を結んだ線とのなす角度(あるいは、計測点10に向かって進行する第2のレーザー光L2と、計測点10と受光装置3を結んだ線とのなす角度)である。λは、レーザー光(第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2)の波長である。粒子Rの速度vを演算する方法については公知であるので詳細な説明を省略する。
以上の説明から明らかなように、実施例の計測装置1は、流路60を流れる流体F中の粒子Rの速度vを計測する装置であって、第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2を照射するレーザー光照射装置2と、第1の散乱光P1と第2の散乱光P2を受光する受光装置3を備えている。第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2は、互いに異なる方向から流路60内の計測点10に向かって進行する。第1のレーザー光L1が計測点10を通過する粒子Rに当たったときに第1の散乱光P1が生じる。第2のレーザー光L2が計測点10を通過する粒子Rに当たったときに第2の散乱光P2が生じる。第1の散乱光P1と第2の散乱光P2を受光装置3が受光する。受光装置3は、受光素子31と、受光素子31と計測点10の間に形成されている中空の光通過孔35を備えている。光通過孔35は、計測点10から受光素子31に向かう方向に延びている。計測点10を通過する粒子Rによって生じた第1の散乱光P1と第2の散乱光P2が光通過孔35を通過して受光素子31に入射する。
As is clear from the above description, the measuring
上記の構成によれば、計測点10を通過する粒子Rによって生じた第1の散乱光P1と第2の散乱光P2を受光装置3が受光する。受光装置3が受光した第1の散乱光P1の周波数f1と第2の散乱光P2の周波数f2に基づいて、計測点10を通過する粒子Rの速度vを演算することができる。計測点10を通過する粒子Rの速度vを計測するためには、レーザー光照射装置2から第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2を照射する際に、計測点10のみに第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2を照射することが好ましい。しかしながら現実的には、計測点10のみに第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2を照射することは困難であり、光の拡散等によって、計測点10の周辺にも第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が照射されてしまう。そうすると、レーザー光照射装置2から照射された第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が流体F中の粒子Rに当たって散乱するときに、計測点10を通過する粒子Rに当たって散乱するだけでなく、計測点10の周辺を通過する粒子Rにも当たって散乱してしまう。その結果、計測点10を通過する粒子Rによって散乱光が生じるだけでなく、計測点10の周辺を通過する粒子Rによっても散乱光が生じてしまう。しかしながら上記の構成では、光通過孔35を備えているので、計測点10を通過する粒子Rによって生じた散乱光のみを受光することができ、計測点10の周辺を通過する粒子Rによって生じた散乱光を受光することを抑制できる。すなわち、上記の構成によれば、計測点10と受光素子31の間で光通過孔35が計測点10から受光素子31に向かう方向に延びているので、計測点10を通過する粒子Rによって生じた散乱光は光通過孔35を通過して受光素子31に入射するが、計測点10の周辺を通過する粒子Rによって生じた散乱光は、光通過孔35の存在によって受光素子31に入射しにくくなる。これによって、余分な散乱光を受光することを抑制できる。
According to the above configuration, the
流路60を流れる流体F中には無数の粒子Rが存在しており、無数の粒子Rの速度は様々である。そのため、様々な速度の粒子Rによって生じた散乱光を受光装置3が受光すると、処理装置9が粒子Rの速度を正確に演算することができなくなる。しかしながら、上記の構成によれば、余分な散乱光を受光することを抑制できるので、粒子Rの速度を正確に演算することができる。
Innumerable particles R exist in the fluid F flowing through the
また、上記の計測装置1では、レーザー光照射装置2が、レーザー光Lを発光する発光素子21と、発光素子21が発光したレーザー光Lを第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2に分ける回折格子23を備えている。回折格子23によって分けられた第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2は、異なる方向に進行する。また、レーザー光照射装置2は、回折格子23によって分けられた第1のレーザー光L1が入射する第1の透過反射面43と、第2のレーザー光L2が入射する第2の透過反射面44を備えている。第1の透過反射面43では、入射した第1のレーザー光L1の一部が透過し、他の一部が反射し、反射した第1のレーザー光L1が計測点10に向かって進行する。第2の透過反射面44では、入射した第2のレーザー光L2の一部を透過し、他の一部を反射し、反射された第2のレーザー光L2が計測点10に向かって進行する。第1の透過反射面43は、導光体24の第1の側面43によって構成されており、第1のレーザー光L1を透過および反射する第1のハーフミラー43と呼ぶ場合もある。また、第2の透過反射面44は、導光体24の第2の側面44によって構成されており、第2のレーザー光L2を透過および反射する第2のハーフミラー44と呼ぶ場合もある。
Further, in the above-mentioned
このような構成によれば、第1の透過反射面43に入射する第1のレーザー光L1のうち、透過する成分を除去することができ、反射する成分のみが計測点10に向かって進行するので、計測点10に向かって進行する第1のレーザー光L1の強度を弱くすることができる。同様に、第2の透過反射面44に入射する第2のレーザー光L2のうち、透過する成分を除去することができ、反射する成分のみが計測点10に向かって進行するので、計測点10に向かって進行する第2のレーザー光L2の強度を弱くすることができる。強度を弱くすることによって、計測点10に向かって第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が照射されたときに、第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が計測点10の周辺に広がることを抑制することができる。そのため、計測点10の周辺を通過する粒子によって散乱光が生じることを抑制することができる。したがって、余分な散乱光を受光することを抑制できる。なお、特許文献1に開示されている計測装置では、導光体の側面に入射するレーザー光が全反射するので、透過する成分が存在しない。そのため、レーザー光の強度を弱くすることができない。
According to such a configuration, the transmitted component of the first laser beam L1 incident on the first transmitted reflecting
また、上記の計測装置1では、第1の透過反射面43に入射する第1のレーザー光L1の光軸X1の入射角θiが、第1の透過反射面43における臨界角θrより小さい。また、第2の透過反射面44に入射する第2のレーザー光L2の光軸X2の入射角θiが、第2の透過反射面44における臨界角θrより小さい。このような構成によれば、第1の透過反射面43に入射する第1のレーザー光L1のうち、透過する成分を多くすることができる(反射する成分を少なくすることができる)。同様に、第2の透過反射面44に入射する第2のレーザー光L2のうち、透過する成分を多くすることができる(反射する成分を少なくすることができる)。これによって、計測点10に向かって進行する第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2の強度を弱くすることができる。そのため、計測点10に向かって第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が照射されたときに、第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が計測点10の周辺に広がることを抑制することができる。
Further, in the above-mentioned
また、上記の計測装置1は、回折格子23と第1の透過反射面43及び第2の透過反射面44の間の距離を変える移動装置25を備えている。このような構成によれば、回折格子23によって分けられた第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が第1の透過反射面43と第2の透過反射面44に入射する位置を変えることができる。これによって、第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2が照射される位置を変えることができ、流路60内の計測点10の位置を変えることができる。
Further, the above-mentioned
また、上記の計測装置1では、回折格子23が、反射型の回折格子である。また、発光素子21が、回折格子23と第1の透過反射面43と第2の透過反射面44の間に配置されており、発光素子21が発光したレーザー光Lが回折格子23で反射することによって第1のレーザー光L1と第2のレーザー光L2に分かれる。このような構成によれば、発光素子21を回折格子23と導光体24の間に収めることができるので、計測装置1をコンパクトにすることができる。
Further, in the above-mentioned
以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。 Although one embodiment has been described above, the specific embodiment is not limited to the above embodiment. In the following description, the same reference numerals will be given to the same configurations as those in the above description, and the description thereof will be omitted.
上記の実施例では、単一の導光体24に第1の透過反射面43と第2の透過反射面44が形成されていたが、この構成に限定されるものでない。他の実施例では、図5に示すように、レーザー光照射装置2が、分離されている第1の導光体241と第2の導光体242を備えていてもよい。第1の導光体241に第1の透過反射面43が形成されており、第2の導光体242に第2の透過反射面44が形成されている。このような構成でも、第1の透過反射面43に入射した第1のレーザー光L1の一部が透過し、他の一部が反射する。また、第2の透過反射面44に入射した第2のレーザー光L2の一部が透過し、他の一部が反射する。
In the above embodiment, the first
また、光通過孔35の形状は特に限定されるものではない。例えば、図6に示すように、光通過孔35の断面形状が円形状であってもよい。または、図7に示すように、光通過孔35の断面形状が多角形状であってもよい。また、図8に示すように、複数の光通過孔35がスリット状に形成されていてもよい。
Further, the shape of the
また、受光装置3の構成は上記の実施例に限定されるものではない。他の実施例では、図9に示すように、受光装置3が、受光素子31と、遮光性の箱体38を備えていてもよい。箱体38内に受光素子31が配置されている。箱体38は、前壁38aと、後壁38bと、一対の側壁38c、38cを備えている。前壁38aは、管61と受光素子31の間に配置されている。後壁38bは、受光素子31とレーザー光照射装置2の間に配置されている。一対の側壁38c、38cは、前壁38aと後壁38bの間に配置されている。箱体38の後壁38bに受光素子31が固定されている。箱体38の前壁38aは受光素子31から離れた位置に配置されている。前壁38aには光通過孔35が形成されている。光通過孔35は、入射口36と出射口37を備えている。光通過孔35は、計測点10から受光素子31に向かう方向に延びている。計測点10を通過する粒子Rによって生じた第1の散乱光P1と第2の散乱光P2が光通過孔35を通過して受光素子31に入射する。箱体38の側方から受光素子31に向かって進行する光P4は、箱体38によって遮断されて受光素子31に入射しない。また、光通過孔35に向かって光通過孔35の軸方向と交差する方向に進行する光P5は、光通過孔35を通過して箱体38内に入射したとしても、箱体38の側壁38cに向かって進行するので、受光素子31に入射しにくい。そのため、受光素子31が余分な光を受光することを抑制できる。
Further, the configuration of the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in this specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.
1 :計測装置
2 :レーザー光照射装置
3 :受光装置
9 :処理装置
10 :計測点
21 :発光素子
22 :コリメーターレンズ
23 :回折格子
24 :導光体
25 :移動装置
31 :受光素子
32 :筒体
35 :光通過孔
36 :入射口
37 :出射口
38 :箱体
41 :入射面
42 :出射面
43 :第1の側面(第1の透過反射面)
44 :第2の側面(第2の透過反射面)
60 :流路
61 :管
62 :固定具
241 :第1の導光体
242 :第2の導光体
312 :カバー
F :流体
L :レーザー光
L1 :第1のレーザー光
L2 :第2のレーザー光
P1 :第1の散乱光
P2 :第2の散乱光
R :粒子
X1 :第1のレーザー光の光軸
X2 :第2のレーザー光の光軸1: Measuring device 2: Laser light irradiation device 3: Light receiving device 9: Processing device 10: Measuring point 21: Light emitting element 22: Corimeter lens 23: Diffraction grating 24: Light guide body 25: Moving device 31: Light receiving element 32: Cylinder 35: Light passage hole 36: Incident port 37: Exit port 38: Box body 41: Incident surface 42: Exit surface 43: First side surface (first transmission reflection surface)
44: Second side surface (second transmission reflection surface)
60: Flow path 61: Tube 62: Fixture 241: First light guide body 242: Second light guide body 312: Cover F: Fluid L: Laser light L1: First laser light L2: Second laser Light P1: First scattered light P2: Second scattered light R: Particle X1: Optical axis of first laser light X2: Optical axis of second laser light
Claims (5)
前記流路内の計測点に向かって進行する第1のレーザー光と、第1のレーザー光と異なる方向から前記流路内の前記計測点に向かって進行する第2のレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、
前記レーザー光照射装置から照射された第1のレーザー光と第2のレーザー光が前記計測点を通過する粒子に当たったときにそれぞれ生じる散乱光を受光する受光装置を備えており、
前記受光装置が、受光素子と、前記受光素子と前記計測点の間に形成されている中空の光通過孔を備えており、
前記光通過孔が、前記計測点から前記受光素子に向かう方向に延びており、前記計測点を通過する粒子によって生じた散乱光が前記光通過孔を通過して前記受光素子に入射する、計測装置であって、
前記レーザー光照射装置は、
レーザー光を発光する発光素子と、
前記発光素子が発光したレーザー光を第1のレーザー光と、第1のレーザー光と異なる方向に進行する第2のレーザー光に分ける回折格子と、
前記回折格子によって分けられた第1のレーザー光が入射する第1の透過反射面であって、入射した第1のレーザー光の一部が透過し、他の一部が反射し、反射した第1のレーザー光が前記計測点に向かって進行する前記第1の透過反射面と、
前記回折格子によって分けられた第2のレーザー光が入射する第2の透過反射面であって、入射した第2のレーザー光の一部を透過し、他の一部を反射し、反射された第2のレーザー光が前記計測点に向かって進行する前記第2の透過反射面を備えている、計測装置。 A measuring device for measuring the velocity of particles in a fluid flowing through a flow path.
A laser that irradiates a first laser beam traveling toward a measurement point in the flow path and a second laser light traveling toward the measurement point in the flow path from a direction different from the first laser light. Light irradiation device and
It is provided with a light receiving device that receives scattered light generated when the first laser light and the second laser light emitted from the laser light irradiating device hit the particles passing through the measurement point.
The light receiving device includes a light receiving element and a hollow light passing hole formed between the light receiving element and the measuring point.
A measurement in which the light passing hole extends in a direction from the measuring point toward the light receiving element, and scattered light generated by particles passing through the measuring point passes through the light passing hole and is incident on the light receiving element. It ’s a device ,
The laser light irradiation device is
A light emitting element that emits laser light and
A diffraction grating that divides the laser light emitted by the light emitting element into a first laser light and a second laser light traveling in a direction different from that of the first laser light.
A first transmitted reflection surface on which the first laser beam separated by the diffraction grating is incident, and a part of the incident first laser beam is transmitted and the other part is reflected and reflected. The first transmitted reflection surface on which the laser light of 1 travels toward the measurement point, and
It is a second transmission reflection surface on which the second laser light separated by the diffraction grating is incident, and a part of the incident second laser light is transmitted, and the other part is reflected and reflected. A measuring device including the second transmitted reflecting surface in which a second laser beam travels toward the measuring point.
前記筒体内に光通過孔が形成されている、請求項1に記載の計測装置。The measuring device according to claim 1, wherein a light passing hole is formed in the cylinder.
前記第2の透過反射面に入射する第2のレーザー光の光軸の入射角が、前記第2の透過反射面における臨界角より小さい、請求項1または2に記載の計測装置。 The angle of incidence of the optical axis of the first laser beam incident on the first transmission / reflection surface is smaller than the critical angle on the first transmission / reflection surface.
The measuring device according to claim 1 or 2 , wherein the incident angle of the optical axis of the second laser beam incident on the second transmitted reflecting surface is smaller than the critical angle on the second transmitted reflecting surface.
前記発光素子が、前記回折格子と第1の透過反射面及び第2の透過反射面との間に配置されており、前記発光素子が発光したレーザー光が前記回折格子で反射することによって第1のレーザー光と第2のレーザー光に分かれる、請求項1から4のいずれか一項に記載の計測装置。 The diffraction grating is a reflection type diffraction grating,
The light emitting element is arranged between the diffraction grating and the first transmission reflection surface and the second transmission reflection surface, and the laser light emitted by the light emitting element is reflected by the diffraction grating to cause a first. The measuring device according to any one of claims 1 to 4 , which is divided into a laser beam of the above and a second laser beam.
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