(57)【要約】  一実施形態に係る測定装置は、流体を含む被照射物に対して光を照射する第１発光部と、第１発光部から照射され、流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を受光する受光部と、第１受光光に基づいて流体の流動状態を推定する推定部と、を備える。
2019146762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を含む被照射物に対して光を照射する第１発光部と、
前記第１発光部から照射され、前記流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を受光する受光部と、
前記第１受光光に基づいて前記流体の流動状態を推定する推定部と、を備える、流体測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体測定装置であって、
前記被照射物に対して光を照射する第２発光部、をさらに備え、
前記受光部は、第２発光部から照射され、周波数がシフトしていない第２受光光を受光し、
前記推定部は、前記第１受光光の周波数と、前記第２受光光の周波数との差に基づいて、前記流体の流動状態を推定する、流体測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の流体測定装置であって、
前記被照射物は、前記流体が流れる流路を含み、
前記第２発光部は、前記流路を流体が流れる方向に平面視した際に、前記流路に対して前記第１発光部の反対側に位置付けられる、流体測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の流体測定装置であって、
前記受光部は、前記第２発光部から照射され、前記流路によって散乱された散乱光と、前記第１受光光とを受光し、
前記推定部は、前記第１受光光の周波数と前記散乱光の周波数との差に基づいて、前記流体の流動状態を推定する、流体測定装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の流体測定装置であって、
前記受光部が受光する光の光量を調整可能な調整部、をさらに備え、
前記調整部は、
前記第１発光部から照射されて前記受光部に受光される光の光量、及び、
前記第２発光部から照射されて前記受光部に受光される光の光量、
の少なくとも一方を調整可能である、流体測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の流体測定装置であって、
前記調整部は、
前記第１発光部から照射される光の光量、及び、
前記第２発光部から照射される光の光量、
の少なくとも一方を調整可能である、流体測定装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の流体測定装置であって、
前記調整部は、
前記第１発光部、前記第２発光部、前記受光部、及び前記流路の少なくとも１つの位置を調整可能である、流体測定装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の流体測定装置であって、
前記調整部は、
前記第１発光部から照射されて前記受光部に受光される光の前記受光部に対する入射角、及び、
前記第２発光部から照射されて前記受光部に受光される光の前記受光部に対する入射角、
の少なくとも一方を調整可能である、流体測定装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の流体測定装置であって、
前記調整部は、
前記第１発光部から照射された光の前記流路に対する入射角、及び、
前記第２発光部から照射された光の前記流路に対する入射角、
の少なくとも一方を調整可能である、流体測定装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の流体測定装置であって、
前記第１発光部は、前記流体の流れ方向に平行な方向成分を有する光を照射する、流体測定装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の流体測定装置であって、
前記流体の少なくとも一部は透光性を有する、流体測定装置。
【請求項１２】
流体を含む被照射物に対して光を照射するステップと、
前記流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を受光するステップと、
前記第１受光光に基づいて前記流体の流動状態を推定するステップと、を備える、流体測定方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の流体測定方法であって、
前記被照射物に対して照射され、周波数がシフトしていない第２受光光を受光するステップ、をさらに備え、
前記第１受光光の周波数と、前記第２受光光の周波数との差に基づいて、前記流体の流動状態を推定する、流体測定方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の流体測定方法であって、
前記被照射物は、流体が流れる流路、をさらに含み、
前記第２受光光は、前記流路によって散乱された散乱光であり、
前記第１受光光の周波数と前記散乱光の周波数との差に基づいて、前記流体の流動状態を推定する、流体測定方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の流体測定方法であって、
照射される光の強度、及び受光される光の強度、の少なくとも一方を調整するステップ、をさらに含む、流体測定方法。
【請求項１６】
コンピュータに、
流体を含む被照射物に対して第１発光部から光を照射させる第１発光ステップと、
前記第１発光部から照射され、前記流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を受光部に受光させるステップと、
前記第１受光光に基づいて、前記流体の流動状態を推定部に推定させる推定ステップと、を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１８年１月２６日に日本国に特許出願された特願２０１８−１１８１６の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、流体測定装置、流体測定方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、流路を流れる流体の速度あるいは流量などを求める流体測定装置が研究されている。例えば、特許文献１は、チューブ又は生体等の内部を流れる流体の流量及び流速の少なくとも一方を求める流体評価装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１１３３２０号公報
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態に係る測定装置は、流体を含む被照射物に対して光を照射する第１発光部と、第１発光部から照射され、流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を受光する受光部と、第１受光光に基づいて流体の流動状態を推定する推定部と、を備える。
【０００６】
一実施形態に係る流体測定方法は、流体を含む被照射物に対して光を照射するステップと、流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を受光するステップと、第１受光光に基づいて流体の流動状態を推定するステップと、を備える。
【０００７】
一実施形態に係るプログラムは、コンピュータに、流体を含む被照射物に対して第１発光部から光を照射させる第１発光ステップと、第１発光部から照射され、流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を受光部に受光させるステップと、第１受光光に基づいて、流体の流動状態を推定部に推定させる推定ステップと、を実行させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る流体測定装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図２】一実施形態に係る流体測定における散乱光の検出を説明する図である。
【図３】一実施形態に係る流体測定を説明するフローチャートである。
【図４】一実施形態に係る流体測定の原理を説明するための図である。
【図５】一実施形態に係る流体測定の原理を説明するための図である。
【図６】一実施形態に係る流体測定の原理を説明するための図である。
【図７】一実施形態に係る流体測定の原理を説明するための図である。
【図８】一実施形態に係る流体測定の原理を説明するための図である。
【図９】一実施形態に係る流体測定装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】一実施形態に係る流体測定における散乱光の検出を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
種々の条件下で流体の流動状態を推定することができれば、流体測定装置の利便性を高めることができる。本開示は、利便性の高い流体測定装置、流体測定方法、及びプログラムの提供に関する。一実施形態によれば、利便性の高い流体測定装置、流体測定方法、及びプログラムを提供することができる。以下、本開示の一実施形態を、図面を参照して説明する。まず、一実施形態に係る流体測定装置の構成について説明する。
【００１０】
図１は、一実施形態に係る流体測定装置の概略構成例を示すブロック図である。なお、各機能部に供給される電力を供給する電源、及び当該電源から各機能部に電力が供給される構成などについては、図示を省略してある。また、一実施形態に係る流体測定装置１は、図１に示すような各機能部を、適宜含めたり省略したりして構成してもよい。
【００１１】
一実施形態に係る流体測定装置は、流れる物体（流体）の流動状態（例えば流速又は流量など）を測定することができる。具体的には、流体測定装置は、流体の流量又は流速を流体の流動状態として算出することができる。なお、流量は、単位時間あたりに流れる流体の体積又は質量であり、流速は、単位時間あたりに流体が進む距離である。
【００１２】
流体測定装置は、光のドップラー効果を利用して流体の流動状態を算出することができる。被照射物（流体及び流体が流れる流路など）に照射される光は、流体によって散乱し、周波数が流体の流動状態に応じてドップラー効果によってシフト（ドップラーシフト）する。そのため、ドップラー効果を利用すれば、流動状態を算出することができる。具体的には、流体測定装置は、測定対象の流体を含む被照射物に向けて発光部から光を照射し、当該被照射物で散乱された光を含む干渉光を受光部で受光することができる。そして、流体測定装置は、受光部の出力に基づいて、流体の流動状態を算出することができる。
【００１３】
測定対象の流体は、透光性を有し、光のドップラー効果を利用して流動状態を算出可能なものであれば特に限定されない。具体的には、流体は、それ自体が光を散乱するもの、又は光を散乱する物質（散乱物質）を流動させるものであればよい。流体は、例えば、水、血液、牛乳、プリンター用のインク、オイルなどの液体、又は粉体などの固体を含む気体などであればよい。なお、流体は、少なくとも一部が透光性を有していればよい。また、散乱物質又は粉体などが流体に追従して流動する場合、流体測定装置は、散乱物質又は粉体などの流量又は流速を、流体の流量又は速度とみなすこともできる。すなわち、「流体の流量又は流速」とは、「散乱物質又は粉体などの流量又は流速」と解釈することもできる。
【００１４】
一実施形態に係る流体測定装置１は、受光光に基づいて流動状態の推定を行う推定部１６を含む。また、一実施形態に係る流体測定装置１は、例えばセンサ部６０及び第１発光部６１の少なくとも一方を含んでもよい。一実施形態に係る流体測定装置において、第１発光部６１は、例えばレーザ光などの光を、流路７０に向けて照射することができる。また、センサ部６０は、流路７０を流れる流体Ａに関する検出を行うことができる。そして、推定部１６は、センサ部６０によって検出された結果に基づいて、流路７０を流れる流体Ａの流動状態を推定することができる。
【００１５】
第１発光部６１は、流路７０を流れる流体Ａに向けて光を照射できるように、流路７０に対して位置決めされる。また、センサ部６０は、流路７０を流れる流体Ａの流動状態を推定できるように、流路７０に対して位置決めされる。センサ部６０は、第２発光部６２と、受光部６４とを備えている。
【００１６】
一実施形態に係る流体測定装置において、第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０のそれぞれは、以下の条件を満たすように、適宜、位置決めされる。
（１）第１発光部６１によって照射される光の少なくとも一部は、流路７０（を流れる流体Ａ）を透過してから、受光部６４に受光される
（２）第２発光部６２によって照射される光の少なくとも一部は、流路７０によって反射されてから、受光部６４に受光される
【００１７】
第１発光部６１及び第２発光部６２は、例えば、任意の数のＬＤ（レーザダイオード：Laser Diode）により構成されればよい。第１発光部６１及び第２発光部６２は、流路７０に向けて光を照射することができる。具体的には、第１発光部６１及び第２発光部６２は、例えばレーザ光などを照射することができる。なお、第１発光部６１及び第２発光部６２は、流体Ａに含まれる測定対象を検出可能な波長の光を照射可能であればよい。
【００１８】
駆動部５０は、第１発光部６１、第２発光部６２、及び受光部６４を駆動させることができる。駆動部５０は、任意のレーザ駆動回路などにより構成されればよい。駆動部５０は、流体測定装置１に内蔵されてもよいし、流体測定装置１の外部に設けてもよい。また、駆動部５０は、センサ部６０に内蔵されてもよいし、センサ部６０の外部に設けてもよい。
【００１９】
受光部６４は、例えば、任意の数のＰＤ（フォトダイオード：Photo Diode）により構成されればよい。受光部６４は、第１発光部６１から照射された光及び第２発光部６２から照射された光の少なくとも一方の少なくとも一部を受光することができる。また、受光部６４は、第１発光部６１から流路７０に向けて照射された光のうち、流路７０の流体Ａを透過した光（透過光）を受光することができる。すなわち、受光部６４は、流体Ａによって前方に散乱された光（前方散乱光）を受光することができる。また、受光部６４は、第２発光部６２から流路７０に向けて照射された光のうち、流路７０によって反射された光（反射光）を受光することができる。
【００２０】
受光部６４によって受光された光（受光光）の強度に関する信号は、生成部１２に送信される。生成部１２については後述する。なお、流体測定装置１は、受光光の強度に関する信号を生成部１２に送信して処理する際に、各種の増幅器及び／又はフィルタなどを用いてもよいが、これらは図示を省略してある。
【００２１】
流体Ａが流れる流路７０は、各種の素材で構成されたチューブ状の部材としてよい。また、流路７０は、流体Ａの流動状態が適切に測定されるように、流体Ａが漏れ出したりしないように構成してよい。例えば、流路７０は、プラスチック、塩化ビニール、又はガラスなどで構成されたチューブとしてよい。また、流路７０は、例えば血管のような、人体又は動物等の体液などが流れる流路を構成する組織としてもよい。流路７０は、第１発光部６１が照射する光及び／又は第２発光部６２が照射する光の少なくとも一部を透過させる材料で構成してよい。なお、流路７０の形状は、流体Ａを流すことが可能であれば特に限定されない。流路７０の形状は、例えば、円形、四角形、又はその他の多角形のいずれであってもよい。
【００２２】
なお、図１においては、流体Ａが流路７０を流れる様子を模式的に示してある。流体Ａが粒子又は微粒子を含む場合、流体Ａに含まれる粒子又は微粒子は、流体Ａの流動とともに移動する。
【００２３】
第１発光部６１は、流路７０を流れる流体Ａの流動状態をセンサ部６０が適切に測定できるように、流路７０及び／又はセンサ部６０に対して位置決めされる。具体的には、第１発光部６１は、流路７０を流れる流体Ａに光を適切に照射することができるように、位置決めされる。また、第１発光部６１は、第１発光部６１から照射されて流路７０及び流体Ａを透過した光が、受光部６４によって適切に受光されるように、流路７０及び／又は受光部６４に対して位置決めされる。一実施形態において、第１発光部６１と第２発光部６２とは、流路７０を流体Ａが流れる方向に平面視した際に、流路７０に対して互いに反対側に位置付けられてよい。すなわち、第１発光部６１と第２発光部６２とは、流路７０を介して互いに反対側に位置付けられてよい。これによれば、受光部６４は、透過光と反射光の両方を受光することができる。
【００２４】
センサ部６０において、第２発光部６２及び／又は受光部６４は、流路７０を流れる流体Ａの流動状態を適切に測定できるように、それぞれ流路７０に対して位置決めされる。具体的には、第２発光部６２は、流路７０に光を適切に照射することができるように、位置決めされる。また、受光部６４は、第２発光部６２から照射され、流路７０によって反射された光を適切に受光することができるように、位置決めされる。
【００２５】
なお、センサ部６０は、第２発光部６２及び受光部６４の双方をワンパッケージにして含むものではなく、第２発光部６２と受光部６４とをそれぞれ別体として構成されたものであってもよい。また、第１発光部６１は、受光部を含む、ワンパッケージのセンサの一部として構成されてもよい。
【００２６】
次に、流体測定装置１について、さらに説明する。
【００２７】
流体測定装置１は、装置全体を制御する制御部１０を備えている。制御部１０は、生成部１２と、推定部１６とを備えている。制御部１０は、調整部１８を含んで構成されてもよい。また、制御部１０は、記憶部２０と、通信部３０と、表示部４０と、駆動部５０との少なくともいずれかを、適宜含んで構成されてもよい。
【００２８】
制御部１０は、生成部１２、推定部１６、及び調整部１８などが種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）のような、少なくとも１つのプロセッサを含む。制御部１０は、生成部１２、推定部１６、及び調整部１８などの機能を、まとめて１つのプロセッサで実現されてもよいし、いくつかのプロセッサで実現してもよいし、それぞれ個別のプロセッサで実現してもよい。また、プロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）として実現されてよい。また、プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、従来周知の種々の技術に基づいて実現されてよい。一実施形態において、生成部１２、推定部１６、及び調整部１８の機能は、例えばＣＰＵ及び当該ＣＰＵで実行されるプログラムとして構成されてよい。
【００２９】
生成部１２は、一実施形態に係る周波数スペクトルＳを生成する。生成部１２による周波数スペクトルＳの生成については、さらに後述する。推定部１６は、周波数スペクトルＳに基づいて、流体Ａの流動状態を推定することができる。推定部１６による流体Ａの流動状態の推定については、さらに後述する。調整部１８は、第１発光部６１から照射されて受光部６４に受光される光の強度、及び／又は、第２発光部６２から照射されて受光部６４に受光される光の強度などを調整することで、受光部６４が受光する光の光量を調整することができる。調整部１８による光量の調整については、さらに後述する。なお、光量とは、受光部６４が受光する光の量であり、光のエネルギーの大きさを示すものである。
【００３０】
記憶部２０は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されてよい。記憶部２０は、各種情報及び実行されるプログラム等を記憶することができる。記憶部２０は、例えば生成部１２及び／又は推定部１６のワークメモリとして機能してよい。一実施形態において、記憶部２０は、生成部１２が生成した周波数スペクトルＳから流体Ａの流動状態を推定するために用いられる各種情報を記憶してよい。記憶部２０は、上述の各種情報を予め記憶しておいてもよいし、外部から通信などにより取得して記憶してもよい。また、記憶部２０は、各種のメモリカードなどとして、上述の各種情報を記憶してもよい。また、記憶部２０は、例えば生成部１２及び／又は推定部１６などに含まれてもよい。
【００３１】
通信部３０は、無線通信をはじめとする各種の機能を実現することができる。通信部３０は、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）等の種々の通信方式による通信を実現してよい。通信部３０は、例えばＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）において通信方式が標準化されたモデムを含んでよい。通信部３０は、例えばアンテナを介して、例えば外部サーバ又はクラウドサーバのような外部機器と、ネットワークを介して無線通信してよい。一実施形態において、通信部３０は、例えば外部サーバ又はクラウドサーバなどの外部のデータベースから、上述の各種情報を受信してよい。また、このようにして通信部３０が受信した各種情報は、記憶部２０に記憶してもよい。
【００３２】
表示部４０は、流体Ａの流動状態の測定結果などを液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ、又は無機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスに表示させることで、流体Ａの流動状態などの情報を映像としてユーザに通知することができる。表示部４０は、表示デバイスに文字、図形、記号、又はグラフ等の画像を表示させてよい。また、表示部４０は、操作用オブジェクト等の画像を表示デバイスに表示させてもよい。
【００３３】
なお、表示部４０が表示デバイスに表示させるものは、必ずしもユーザに視覚的効果を与えるものに限定されない。例えば、表示部４０は、流体Ａの流動状態などの情報をスピーカなどの音声デバイスから音で出力させてもよい。また、表示部４０は、音声デバイスと、表示デバイスを用いて、測定結果などの情報を音と映像としてユーザに通知させてもよい。表示部４０は、流体Ａの流動状態をユーザに伝えることができれば、任意に構成されればよい。
【００３４】
記憶部２０、通信部３０、表示部４０、及び駆動部５０は、それぞれ流体測定装置１に内蔵されてもよいし、流体測定装置１の外部に設けてもよい。また、例えば、表示デバイスは、センサ部６０に内蔵されてもよいし、センサ部６０の外部に設けられてもよい。
【００３５】
次に、一実施形態に係る流体測定における散乱光の検出について説明する。
【００３６】
図２は、一実施形態に係る流体測定における散乱光の検出を説明する図である。なお、第１発光部６１、センサ部６０の第２発光部６２、センサ部６０の受光部６４、及び流体Ａが流れる流路７０は、拡大して示してある。また、図２は、流路７０において、流体Ａが速度Ｖで右方向に流動する様子を模式的に示している。したがって、流体Ａに微粒子が含まれる場合、当該微粒子も流路７０において速度Ｖで流動する。
【００３７】
第１発光部６１から流路７０に向けて照射される光には、入射光Ｌｅ１が含まれる。入射光Ｌｅ１は、第１発光部６１から照射される際、周波数ｆ０の光とする。なお、周波数ｆ０の入射光Ｌｅ１を、Ｌｅ１（ｆ０）と示す。
【００３８】
また、第２発光部６２から流路７０に向けて照射される光には、入射光Ｌｅ２が含まれる。入射光Ｌｅ２は、第２発光部６２から照射される際、周波数ｆ０の光とする。なお、周波数ｆ０の入射光Ｌｅ２を、Ｌｅ２（ｆ０）と示す。
【００３９】
入射光Ｌｅ２は、流路７０で反射する。すなわち、入射光Ｌｅ２は、流体Ａによって散乱されず、流路７０によって散乱され、散乱光Ｌｒ２になる。散乱光Ｌｒ２は、入射光Ｌｅ２が、静止している流路７０によって散乱されたものである。この時、入射光Ｌｅ２の周波数ｆ０は変化しない。なお、周波数ｆ０の散乱光Ｌｒ２を、Ｌｒ２（ｆ０）と示す。以下、第２発光部６２から照射されて受光部６４で受光された光のうち、周波数がシフトしていない光を、適宜、第２光Ｌｒ２と記す。
【００４０】
入射光Ｌｅ１の少なくとも一部は、流路７０で反射せずに、流路７０を透過する。すなわち、入射光Ｌｅ１の少なくとも一部は、流路７０によって散乱されずに、流体Ａによって散乱され、散乱光Ｌｒ１になる。この時、散乱光Ｌｒ１の周波数は、流体Ａの移動速度に依存してドップラーシフトするため、ｆ０から僅かに変化する。なお、周波数がｆ０からΔｆだけ変化した散乱光Ｌｒ１を、Ｌｒ１（ｆ０＋Δｆ）と示す。以下、第１発光部６１から照射されて受光部６４で受光された光のうち、流路７０を流れる流体Ａを透過することによって周波数がシフトした光を、適宜、第１光Ｌｒ１と記す。
【００４１】
一実施形態に係る流体測定装置１は、散乱光Ｌｒ１及び散乱光Ｌｒ２を受光した受光部６４からの出力に基づいて、流体Ａの流動状態を推定することができる。
【００４２】
次に、一実施形態に係る流体測定装置１による流体測定について説明する。
【００４３】
図３は、一実施形態に係る流体測定を説明するフローチャートである。
【００４４】
まず、生成部１２は、受光部６４からの出力に基づいて、静止している流路７０からの散乱光（第２光）Ｌｒ２と、動いている流体Ａからの散乱光（第１光）Ｌｒ１との干渉によって生じる干渉光のうなり信号（ビート信号）を取得する（ステップＳ１）。なお、ビート信号は、受光部６４の信号出力の強度と時間の関係を示すものである。
【００４５】
図４は、図３のステップＳ１において取得されるビート信号の一例を示す図である。図４の縦軸は信号出力の強度を表し、横軸は時間を表している。図４に示す例において、受光部６４からの信号出力は電圧値であり、信号出力Ｖｓとして電圧の単位（Ｖ）で示してある。なお、ビート信号は、信号出力の強度の時間変化を示すものであれば、電圧に限定されない。例えば、ビート信号は、電流値又は抵抗値などであってもよい。
【００４６】
ステップＳ１においてビート信号が取得されたら、生成部１２は、取得したビート信号から、周波数スペクトルＳを生成する（ステップＳ２）。周波数スペクトルＳとは、所定時間におけるビート信号に基づいて生成される、周波数成分ごとの信号強度を示したスペクトルである。例えば、ステップＳ２において、生成部１２は、ステップＳ１で取得した所定時間におけるビート信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を行うことで、当該所定時間における周波数スペクトルＳを生成することができる。
【００４７】
図５は、図３のステップＳ２において生成される周波数スペクトルＳの例を示す図である。周波数スペクトルＳは、所定時間における受光部６４の信号出力の強度と周波数の関係を表したものである。図５の縦軸は任意単位（arbitrary unit）の信号出力の強度Ｐ（ｆ）を表し、横軸は周波数ｆを表している。このように、周波数スペクトルＳは、ビート信号に基づいて、所定時間におけるパワーを周波数の関数として表したスペクトル（周波数スペクトル）である。このビート信号の周波数スペクトルでは、ドップラーシフト周波数は流体Ａの速度に依存する。
【００４８】
図５は、流体Ａの流速を変化させて取得したいくつかのビート信号から、いくつかの周波数スペクトルＳをそれぞれ生成し、それらをまとめて示している。図５では、例えば、流体Ａの流速が２ｍｍ／ｓ、４ｍｍ／ｓ、６ｍｍ／ｓ、８ｍｍ／ｓ、１０ｍｍ／ｓ、及び１４ｍｍ／ｓの場合における周波数スペクトルＳを、まとめて示している。一実施形態においては、それぞれの所定時間における周波数スペクトルＳを生成することができる。すなわち、図５に示す複数の周波数スペクトルＳのそれぞれは、所定の時刻における瞬間的な周波数スペクトルとすることができる。また、周波数スペクトルＳにおいて、流体Ａの流速が速くなるにつれて、高周波数側の強度が増加している。このように、周波数スペクトルＳは、流動状態に応じたものとなるため、流体測定装置１は、周波数スペクトルＳに基づいて流動状態を測定することができる。なお、上述のように、ビート信号にＦＦＴを行って生成される周波数スペクトルを、以下、適宜、周波数スペクトルＰ（ｆ）と記す。
【００４９】
ステップＳ２において周波数スペクトルＳが生成されたら、推定部１６は、生成された周波数スペクトルＰ（ｆ）に対し、以下の式（１）に示すような周波数の重み付けを行う（ステップＳ３）。
【数１】
2019146762.tif 000003
【００５０】
ステップＳ３において周波数の重み付けが行われたら、推定部１６は、上記式（１）を適当な周波数範囲で積分することにより、以下の式（２）に示すような積分値を算出する（ステップＳ４）。
【数２】
2019146762.tif 000004
【００５１】
ステップＳ４において積分値が算出されたら、推定部１６は、上記式（２）のようにして得られた積分値に比例定数Ｋを乗じる。そして、推定部１６は、レーザ光のような光の受光強度に依存しなくなるように、受光信号の全パワー（Ｉの２乗）、すなわちＤＣ成分でこれを除することで規格化することにより、以下のような値を算出することができる（式（３））。
【数３】
2019146762.tif 000005
【００５２】
そして、推定部１６は、算出した測定対象の流体の式（３）の値と、予め既知の流動状態の流体を測定して算出した式（３）の値を比較することで、測定対象の流体Ａの流動状態を推定することができる（ステップＳ５）。
【００５３】
図６は、上述のようにして算出された流体の流量の例を示す図である。上述したように、例えばある時間ごとのビート信号から生成される周波数スペクトルＰ（ｆ）から、それぞれ流量を測定することができる。図６は、測定した流量の時間変化の例をプロットした図である。図６は、一例として、流体を血液としたときの流量、すなわち血流量の時間変化を示している。図６の縦軸は血液の流量（血流量）を表し、横軸は時間を表している。なお、縦軸に示す血流量は任意単位（arbitrary unit）である。
【００５４】
なお、一実施形態に係る流体測定装置１において、流路７０の断面積などの情報に基づいて、流体Ａの流速などのような情報も推定することができる。
【００５５】
以上のように、一実施形態に係る流体測定装置１において、ビート信号から生成される周波数スペクトルＰ（ｆ）から、流体の流量などを算出することができる。
【００５６】
このように、一実施形態において、流体測定装置１は、推定部１６を備える。推定部１６は、流体Ａの流動状態を推定することができる。より詳細には、推定部１６は、周波数がシフトした第１光Ｌｒ１に基づいて、流体Ａの流動状態を推定することができる。ここで、推定部１６は、第１光Ｌｒ１の周波数と、第２光Ｌｒ２の周波数との差に基づいて、流体Ａの流動状態を推定してよい。また、受光部６４は、第２発光部６２から照射され流路７０によって散乱された散乱光と、第１光Ｌｒ１とを受光してよい。そして、推定部１６は、第２発光部６２から照射され流路７０によって散乱された散乱光の周波数と、第１光Ｌｒ１の周波数との差に基づいて、流体Ａの流動状態を推定してよい。
【００５７】
以上説明したように、一実施形態に係る流体測定装置１によれば、種々の条件下で流体の流動状態（例えば流速又は流量など）を適切かつ精度よく測定することができる。また、一実施形態に係る流体測定装置１によれば、流体Ａが、例えば水のような無色透明な液体であったとしても、流動状態（例えば流速又は流量など）を適切かつ精度よく測定することができる。したがって、一実施形態に係る流体測定装置１によれば、利便性の高い流体測定装置を提供することができる。
【００５８】
従来、ドップラーシフトの原理を利用した流量計は、レーザ光を照射した物体によって引き起こされるドップラー現象のＦＦＴ解析の結果得られたスペクトルに対する、例えば１次モーメントを利用した四則演算結果を、流体の流量として算出した。例えば、従来、レーザ光を利用して血流を計測する方法として、ＬＤＦ（Laser Doppler flowmetry）法が知られている。したがって、一実施形態に係る流体測定装置１は、１つの発光部（第２発光部６２）及び１つの受光部（受光部６４）のみを用いて、ＬＤＦ法による血液の流量などを算出することができる。
【００５９】
しかし、例えば水のような透明な液体などは、レーザ光によって良好に後方散乱が生じない。このため、従来、透明な液体のような流体の流動状態を良好に推定することは困難な場合があった。以下、例えば水のような透明な液体の流量を測定することについて検討する。
【００６０】
図７は、従来の手法に基づいて、例えば水のような透明な液体の流量を測定した例を示す図である。図７に示す測定は、例えば一実施形態に係る流体測定装置１のセンサ部６０のみを用いて（すなわち第１発光部６１を用いずに）、透明な液体の流量を算出した例を示すものとみなすことができる。この結果は、同様の構成を採用した従来のＬＤＦ法によって測定した場合においても同様に得られる。
【００６１】
図７に示す測定においては、例として、径が２ｍｍの流路に、水のような透明な液体を流動させている。また、図７に示す測定においては、設定された流量で流体を流動させることができるポンプなどによって、予め把握された流量の流体を流動させている。すなわち、図７に示す例においては、既知の流量を実際に測定することで、測定の精度の検証を試みている。
【００６２】
図７において、横軸は経過する時間（秒）を示し、縦軸は測定された流量（任意単位）を示している。図７に示す例においては、区間１、区間２、及び区間３において、それぞれ流体の流量を変化させている。具体的には、区間１は、流体の流量は、０ｍｌ／分の流量で流体を流動させている（つまり流体は（ほぼ）静止している）。また、区間２は、３ｍｌ／分の流量で流体を流動させている。また、区間３は、６ｍｌ／分の流量で流体を流動させている。しかし、図７に示すように、実際には流体の流量を区間ごとに変化させているにもかかわらず、測定された流量は区間ごとの変化は観測されていない。
【００６３】
図７に示す例は、上述のように、例えば図１に示した流体測定装置１のセンサ部６０のみを用いて（すなわち第１発光部６１を用いずに）、流体を測定したものと想定することができる。ここで、センサ部６０の第２発光部から照射された光の少なくとも一部は、流路７０によって界面反射した後に、受光部６４によって受光される。そして、センサ部６０の第２発光部から流路７０に向けて照射された光のうち、流路７０によって界面反射しなかった光は、流体Ａを透過する。この場合、流体Ａは透明であるため、流路７０を流れる流体Ａによって後方散乱される光は、ほとんど生じない。すなわち、受光部６４は、第２発光部から照射された光のうち、流体Ａによる後方散乱光をほとんど受光できない。したがって、図７に示す例のように、実際には流体の流量を区間ごとに変化させているにもかかわらず、測定された流量は区間ごとの変化が観測されていないものと考えられる。
【００６４】
一方、一実施形態に係る流体測定装置１において、受光部６４は、図１及び図２に示したように、第２発光部６２から照射される光のみならず、第１発光部６１から照射される光も受光することができる。ここで、受光部６４は、第２発光部６２から流路７０に向けて照射された光（入射光Ｌｅ２）のうち、流路７０によって散乱された光の少なくとも一部（散乱光Ｌｒ２）を受光することができる。また、受光部６４は、第１発光部６１から流路７０に向けて照射された光（入射光Ｌｅ１）のうち、流路７０を流れる流体Ａを透過した光の少なくとも一部（散乱光Ｌｒ１）を受光することができる。
【００６５】
ここで、入射光Ｌｅ１は、上述したように、第１発光部６１から照射されて受光部６４で受光された光のうち、流路７０を流れる流体Ａを透過することによって周波数がシフトした光（第１光Ｌｒ１）である。また、散乱光Ｌｒ２は、上述したように、第２発光部６２から照射されて受光部６４で受光された光のうち、周波数がシフトしていない光（第２光Ｌｒ２）である。したがって、一実施形態に係る流体測定装置１において、推定部１６は、第１光Ｌｒ１に基づいて、流体Ａの流動状態を推定することができる。
【００６６】
より詳細には、推定部１６は、第１光Ｌｒ１の周波数と、第２光Ｌｒ２の周波数との差に基づいて、流体Ａの流動状態を推定してよい。具体的には、推定部１６は、第２発光部６２から照射された光のうち流路７０によって散乱された散乱光の周波数と、第１光Ｌｒ１の周波数との差に基づいて、流体Ａの流動状態を推定してよい。
【００６７】
図８は、図１及び図２に示した流体測定装置１において、例えば水のような透明な液体である流体を測定した例を示す図である。すなわち、図８は、一実施形態に係る流体測定装置１において、センサ部６０のみならず、第１発光部６１も適切に動作させた状態で、透明な液体である流体を測定した例を示している。図８において、横軸は経過する時間（秒）を示し、縦軸は測定された流量（任意単位）を示している。また、図８に示す測定においても、流体は、設定された流量で流体を流動させることができるポンプなどを用いて、流量を把握した上で流動させている。すなわち、図８に示す例においても、既知の流量を実際に測定することで、測定の精度の検証を試みている。
【００６８】
図８においては、縦軸に示す流量を、センサ出力として示してある。ここで、センサ出力とは、例えば一実施形態に係る流体測定装置１においてセンサ部６０の受光部６４が受光する光の強度などとしてよい。受光部６４が受光する光の強度は、例えば受光部６４からの信号出力として電圧値などを検出してよいが、信号出力の強度の時間変化を示すものであれば、電圧に限定されない。信号出力は、例えば、電流値又は抵抗値などであればよい。
【００６９】
図８に示す例においては、測定開始から１０秒ごとに時間を区切った区間を設定し、それぞれ流体の流量を変化させている。具体的には、測定開始から１０秒までの区間は、流体の流量は、０ｍｌ／分の流量で流体を流動させている（つまり流体は（ほぼ）静止している）。また、１０秒から２０秒までの区間は、１ｍｌ／分の流量で流体を流動させている。また、２０秒から３０秒までの区間は、２ｍｌ／分の流量で流体を流動させている。また、３０秒から４０秒までの区間は、３ｍｌ／分の流量で流体を流動させ、以降も同様に、徐々に流量を増大させている。
【００７０】
一実施形態に係る流体測定装置１においては、徐々に増大させた流量に追従して、センサ出力も増大していることが確認された。ここで、受光部６４は、流路７０で反射した光を第２光Ｌｒ２として受光することができる。また、受光部６４は、水のような透明な液体である流体を透過することによりドップラーシフトした光を第１光Ｌｒ１として受光することができる。そして、一実施形態に係る流体測定装置１は、第２光Ｌｒ２と第１光Ｌｒ１との干渉に基づくうなりをとらえることができる。すなわち、一実施形態に係る流体測定装置１においては、水のような透明な液体である流体も測定することができる。以上説明したように、一実施形態に係る流体測定装置１によれば、流体Ａが、例えば水のような透明な液体であったとしても、流動状態（例えば流速又は流量など）を適切かつ精度よく測定することができる。したがって、一実施形態に係る流体測定装置１によれば、利便性の高い流体測定装置を提供することができる。
【００７１】
上述のように、第１発光部６１及び第２発光部６２の双方から照射される光を受光部６４が受光して、透明な流体などを測定する場合、第１発光部６１が出力する光の光量と、第２発光部６２が出力する光の光量とのバランスが重要となる。以下、一実施形態に係る流体測定装置１において、第１発光部６１が出力する光の光量と、第２発光部６２が出力する光の光量とのバランスの調整について説明する。
【００７２】
一実施形態に係る流体測定装置１において、受光部６４の受光光に基づく信号出力のうち、第１光Ｌｒ１に基づく出力と、第２光Ｌｒ２に基づく出力とが釣り合っていない場合、これらの光によるうなりを良好に検出することが困難になるおそれがある。第１光Ｌｒ１及び第２光Ｌｒ２によるうなりが良好に検出できないと、一実施形態に係る流体測定装置１において、例えば透明な液体などの流量を良好な精度で測定することも困難になるおそれがある。したがって、一実施形態に係る流体測定装置１においては、受光部６４の信号出力のうち、第１発光部６１から照射された光に基づく出力と、第２発光部６２から照射された光に基づく出力のバランスを調整可能にしてもよい。具体的には、調整部１８は、受光部６４が受光する光の光量を調整可能であってもよい。その結果、流体測定装置１は、第１光Ｌｒ１の周波数と第２光Ｌｒ２の周波数との差を検出可能なように受光部６４の信号出力を調整することができるため、有用性を向上させることができる。一実施形態に係る流体測定装置１において行う光量の調整は、各種のものが想定できる。以下、典型的ないくつかの代表例について説明する。
【００７３】
（１）第１発光部６１及び／又は第２発光部６２から照射される光の光量の調整
例えば、一実施形態に係る流体測定装置１において、調整部１８は、駆動部５０を介するなどして、第１発光部６１及び第２発光部６２の少なくとも一方から照射される光の光量を調整してよい。すなわち、調整部１８は、例えば、第１発光部６１及び／又は第２発光部６２から照射する光の光量を増減させることで、受光光の光量を調整することができる。
【００７４】
この場合、調整部１８は、駆動部５０から第１発光部６１及び／又は第２発光部６２に供給される電力を調整してよい。また、調整部１８は、駆動部５０から第１発光部６１及び／又は第２発光部６２に供給される電流又は電圧を調整してもよい。また、例えば、第１発光部６１及び／又は第２発光部６２に電動又は手動のスリット等を設けることにより、第１発光部６１及び／又は第２発光部６２から照射される光の光量を調整可能にしてもよい。この場合、調整部１８は、例えば駆動部５０を介するなどして、第１発光部６１及び／又は第２発光部６２に設けられたスリット等の状態を調整してもよい。また、調整部１８は、受光部６４の受光感度の強弱を調整してもよい。また、第１発光部６１及び／又は第２発光部６２に対して、スリット等を設ける代わりに、例えば任意のフィルタ等を設けてもよい。
【００７５】
（２）第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つの位置の調整
例えば、第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つにモータ等によって駆動可能な変位機構を設けることで、これら少なくとも１つの位置を調整可能にしてもよい。その結果、受光部６４が受光する光の光量が変化するため、流体測定装置１は、第１光Ｌｒ１の周波数と第２光Ｌｒ２の周波数との差を検出可能なように受光光の光量を調整することができる。
【００７６】
図９は、一実施形態に係る流体測定装置１において、第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つの位置を調整可能にする調整部１８を示す図である。図９においては、第１発光部６１、センサ部６０（第２発光部６２及び受光部６４）、並びに流路７０と、調整部１８とをそれぞれ接続する制御線を、破線により示してある。また、図９においては、調整部１８と制御線によって接続された第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つには、モータ等によって駆動可能な変位機構を設けてあるものとする。
【００７７】
調整部１８は、第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つと制御線によって接続されることで、これらの少なくとも１つに設けられた変位機構を駆動する。このような構成により、一実施形態に係る流体測定装置１において、調整部１８は、第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つの位置を調整してよい。具体的には、例えば第１発光部６１及び／又は第２発光部６２と、受光部６４との距離の長短を調整することで、第１発光部６１及び／又は第２発光部６２から照射されて受光部６４で受光される光の光量を調整してよい。また、第１発光部６１、第２発光部６２、及び受光部６４の少なくとも１つと、流路７０との相対的な位置を調整してもよい。
【００７８】
なお、変位機構は、電動のものに限定されない。例えば、第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つは、手動で位置が変更可能な変位機構を備えてもよい。この場合、ユーザは、例えば、表示デバイスに表示された測定結果を確認しながらこれらの位置を調整することで、受光光の光量を調整することができる。その結果、流体測定装置１は、消費電力を低減しつつ、有用性を向上させることができる。
【００７９】
（３）第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つの向き（角度）の調整
例えば、第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つにモータ等によって駆動可能な回転機構を設けることで、これら少なくとも１つの向き（角度）を調整可能にしてもよい。その結果、受光光の光量が変化するため、流体測定装置１は、第１光Ｌｒ１の周波数と第２光Ｌｒ２の周波数との差を検出可能なように受光光の光量を調整することができる。なお、回転機構とは、回転運動の少なくとも一部を実現するものであればよい。すなわち、回転機構は、１回転の回転運動を実現しなくてもよく、例えば半回転又は１／４回転などの回転運動を実現してもよい。また、回転は、一方向に限定されない。すなわち、回転機構は、３６０度の回転運動を実現してもよい。
【００８０】
図９は、一実施形態に係る流体測定装置１において、第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つの向き（角度）を調整可能にする調整部１８を示す図である。図９においては、第１発光部６１、センサ部６０（第２発光部６２及び受光部６４）、並びに流路７０と、調整部１８とをそれぞれ接続する制御線を、破線により示してある。また、図９においては、調整部１８と制御線によって接続された第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つには、モータ等によって運動可能な回転機構を設けてあるものとする。
【００８１】
調整部１８は、第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つと制御線によって接続されることで、これらの少なくとも１つに設けられた回転機構を駆動する。このような構成により、一実施形態に係る流体測定装置１において、調整部１８は、第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つの向き（角度）を調整してよい。
【００８２】
具体的には、例えば受光部６４の向き（角度）を変更することにより、一方向から入射する光の立体角を変更することができる。例えば、受光部６４が一方向から照射された光を受光する際に、受光部６４の受光面が光の進行方向に垂直であれば、受光部６４の受光面が受光する光の立体角は最大となる。この場合、受光部６４の受光面が受光する光の量は最大に近くなると想定される。一方、例えば、受光部６４が一方向から照射された光を受光する際に、受光部６４の受光面が光の進行方向に垂直でなくなれば、受光部６４の受光面が受光する光の立体角は小さくなる。すなわち、光が受光部６４の受光面に対して斜め方向から入射することにより、受光部６４の受光面が受光する光の立体角は小さくなる。この場合、受光部６４の受光面に対する光の入射角を大きくするにつれて、受光部６４の受光面が受光する光の立体角を小さくすることができる。この場合、受光光の光量も小さくすることができる。
【００８３】
このように、一実施形態において、調整部１８は、第１発光部６１から照射されて受光部６４に受光される光の当該受光部６４に対する入射角（入射角１）を調整してよい。また、一実施形態において、調整部１８は、第２発光部６２から照射されて受光部６４に受光される光の当該受光部６４に対する入射角（入射角２）を調整してよい。ここで、調整部１８は、入射角１及び入射角２の少なくとも一方を調整してよい。
【００８４】
なお、回転機構は、電動のものに限定されない。例えば、第１発光部６１、第２発光部６２、受光部６４、及び流路７０の少なくとも１つは、手動で向き（角度）が変更可能な回転機構を備えてもよい。
【００８５】
このように、一実施形態において、調整部１８は、第１発光部６１及び第２発光部６２の少なくとも一方から照射されて受光部６４に受光される光の光量を調整してよい。これにより、調整部１８は、第１光Ｌｒ１の周波数と第２光Ｌｒ２の周波数との差が検出可能になるようにしてよい。
【００８６】
次に、一実施形態に係る流体測定装置１において、水のような透明な液体である流体Ａが、流路７０を流動する場合の測定について説明する。
【００８７】
一実施形態に係る流体測定装置１において、流体Ａが流路７０を流動する際に、受光部６４において流体Ａの流動状態を良好に検出できない場合も想定される。例えば、流体Ａが流路７０を流れる方向と、第１発光部６１が光を照射する方向とが直行するような場合、第１発光部６１から照射される光が流体Ａを透過する際のドップラーシフトが小さくなると考えられる。このような場合、第１発光部６１及び受光部６４の構成によっては、十分な感度でドップラーシフトを検出できない恐れもある。
【００８８】
したがって、一実施形態に係る流体測定装置１において、流体Ａが流路７０を流れる方向と、第１発光部６１が光を照射する方向とが直行しないような配置としてよい。例えば、図１及び図２においては、第１発光部６１から照射される光は、流路７０に対して約４５度の角度で流体Ａを透過している。すなわち、一実施形態において、第１発光部６１は、流Ａの流れ方向に平行な方向成分を有する光を照射してよい。ここで、第１発光部６１が照射する光の、流体Ａの流れ方向に平行な方向とは、流体Ａが流れる方向と同じ方向に限定されず、流体Ａが流れる方向と逆の方向であってもよい。
【００８９】
このような配置によれば、第１発光部６１から照射される光が流体Ａを透過する際のドップラーシフトを大きくすることができると考えられる。したがって、このような配置によれば、一実施形態に係る流体測定装置１において、測定感度を向上させることができるため、有用性を向上させることができる。
【００９０】
ここで、第１発光部６１から照射される光の流路７０に対する方向を変更する際には、上述したように、第１発光部６１及び／又は流路７０に、適切な変位機構及び／又は回転機構を備え付けてよい。ここで、変位機構及び／又は回転機構は、自動であってもよいし、手動であってもよい。
【００９１】
さらに、この場合においても、受光部６４及び／又は流路７０に設けられた変位機構及び／又は回転機構などを利用して、受光部６４の信号出力を調整してもよい。例えば、第１発光部６１の方向を変更する場合、変更された第１発光部６１の方向に応じて、第１発光部６１の発光強度、位置、及び向き（角度）の少なくともいずれかを調整してよい。また、例えば、第１発光部６１の方向を変更する場合、変更された第１発光部６１の方向に応じて、受光部６４の発光感度、位置、及び向き（角度）の少なくともいずれかを調整してよい。
【００９２】
このように、一実施形態において、調整部１８は、第１発光部６１から照射された光の流路７０に対する入射角、及び、第２発光部６２から照射された光の流路７０に対する入射角の少なくとも一方を調整してよい。
【００９３】
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。複数の機能部等は、１つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施され得る。
【００９４】
例えば、図１及び図９においては、センサ部６０が第２発光部６２及び受光部６４を含み、第１発光部６１が別個設けられる例を示した。しかし、第１発光部６１、第２発光部６２、及び受光部６４の構成は、図１及び図９に示した例に限定されず、各種の構成としてよい。例えば、第１発光部６１、第２発光部６２、及び受光部６４がそれぞれ別個に設けられてもよい。また、第１発光部６１、第２発光部６２、及び受光部６４は、まとめて１つのパッケージに含まれたセンサ部を構成してもよい。また、透過光を反射するように、流路の少なくとも一部、又は流路の外部に反射鏡を設置する構成としてもよい。これによれば、流体測定装置１は、透過光の反射光を受光して流量の測定を行い得る。この場合において、受光光の光路長が長くなる結果、より好適な測定も実現し得る。加えて、流体測定装置１は、必ずしも第１発光部６１及び第２発光部６２の２つの異なる発光部は要しない。すなわち、センサ部をより簡単な構成にすることが出来る。
【００９５】
例えば、図１０に示すように、発光部及び受光部を１パッケージに含めたセンサ部を２つ用いることで、一実施形態に係る流体測定装置１による測定を簡単に行うことができる。
【００９６】
図１０に示す例において、第１センサ部６０Ａは、第１発光部６１及び第１受光部６３を含んで構成される。また、第２センサ部６０Ｂは、第２発光部６２及び第２受光部６４を含んで構成される。このような構成においては、例えば第１センサ部６０Ａに含まれる第１受光部６３は、第１発光部６１から照射されて流路７０によって散乱された光の少なくとも一部を受光する。さらに、第１受光部６３は、第２発光部６２から照射されて流路７０を流れる流体Ａを透過した光の少なくとも一部も受光する。このため、流体Ａが、例えば水のような透明な液体であったとしても、流動状態を適切かつ精度よく測定することができる。したがって、利便性の高い流体測定装置を提供することができる。また、発光部及び受光部を含むセンサ部を２つ用意して、これらを互い違いに向かい合わせるだけで、一実施形態に係る流体測定装置１におけるセンサ部を簡単に構成することができる。
【００９７】
また、上述した実施形態は、流体測定装置１としての実施に限定されない。例えば、上述した実施形態は、流体測定装置１において実行されるような流体測定方法、及び流体測定装置１のような装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムとして実施してもよい。
【００９８】
一実施形態に係る流体測定方法は、流体を含む被照射物に対して光を照射するステップと、流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を受光するステップと、第１受光光に基づいて流体の流動状態を推定するステップと、を備える。
【００９９】
一実施形態に係るプログラムは、コンピュータに、流体を含む被照射物に対して第１発光部から光を照射させる第１発光ステップと、第１発光部から照射され、流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を受光部に受光させるステップと、第１受光光に基づいて、流体の流動状態を推定部に推定させる推定ステップと、を実行させる。
【符号の説明】
【０１００】
１  流体測定装置
１０  制御部
１２  生成部
１６  推定部
１８  調整部
２０  記憶部
３０  通信部
４０  表示部
５０  駆動部
６０  センサ部
６１  第１発光部
６２  第２発光部
６４  受光部
７０  流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月16日(2019.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を含む被照射物に対して光を照射する第１発光部と、
前記第１発光部に対向する受光部と、を備え、
前記受光部は、前記第１発光部から照射され、前記流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を受光し、
前記第１受光光に基づいて、前記流体の流動状態を測定する、流体測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体測定装置であって、
前記被照射物に対して光を照射する第２発光部、をさらに備え、
前記受光部は、第２発光部から照射され、周波数がシフトしていない第２受光光を受光し、
前記第１受光光の周波数と、前記第２受光光の周波数との差に基づいて、前記流体の流動状態を測定する、流体測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の流体測定装置であって、
前記被照射物は、前記流体が流れる流路を含み、
前記第２発光部は、前記流路を流体が流れる方向に平面視した際に、前記流路に対して前記第１発光部の反対側に位置付けられる、流体測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の流体測定装置であって、
前記受光部は、前記第２発光部から照射され、前記流路によって散乱された散乱光と、前記第１受光光とを受光し、
前記第１受光光の周波数と前記散乱光の周波数との差に基づいて、前記流体の流動状態を測定する、流体測定装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の流体測定装置であって、
前記受光部が受光する光の光量を調整可能な調整部、をさらに備え、
前記調整部は、
前記第１発光部から照射されて前記受光部に受光される光の光量、及び、
前記第２発光部から照射されて前記受光部に受光される光の光量、
の少なくとも一方を調整可能である、流体測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の流体測定装置であって、
前記調整部は、
前記第１発光部から照射される光の光量、及び、
前記第２発光部から照射される光の光量、
の少なくとも一方を調整可能である、流体測定装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の流体測定装置であって、
前記調整部は、
前記第１発光部、前記第２発光部、前記受光部、及び前記流路の少なくとも１つの位置を調整可能である、流体測定装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の流体測定装置であって、
前記調整部は、
前記第１発光部から照射されて前記受光部に受光される光の前記受光部に対する入射角、及び、
前記第２発光部から照射されて前記受光部に受光される光の前記受光部に対する入射角、
の少なくとも一方を調整可能である、流体測定装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の流体測定装置であって、
前記調整部は、
前記第１発光部から照射された光の前記流路に対する入射角、及び、
前記第２発光部から照射された光の前記流路に対する入射角、
の少なくとも一方を調整可能である、流体測定装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の流体測定装置であって、
前記第１発光部は、前記流体の流れ方向に平行な方向成分を有する光を照射する、流体測定装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の流体測定装置であって、
前記流体の少なくとも一部は透光性を有する、流体測定装置。
【請求項１２】
流体を含む被照射物に対して光を照射するステップと、
前記流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を前記光の照射方向に対向する位置において受光するステップと、
前記第１受光光に基づいて前記流体の流動状態を測定するステップと、を備える、流体測定方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の流体測定方法であって、
前記被照射物に対して照射され、周波数がシフトしていない第２受光光を受光するステップ、をさらに備え、
前記第１受光光の周波数と、前記第２受光光の周波数との差に基づいて、前記流体の流動状態を測定する、流体測定方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の流体測定方法であって、
前記被照射物は、流体が流れる流路、をさらに含み、
前記第２受光光は、前記流路によって散乱された散乱光であり、
前記第１受光光の周波数と前記散乱光の周波数との差に基づいて、前記流体の流動状態を測定する、流体測定方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の流体測定方法であって、
照射される光の強度、及び受光される光の強度、の少なくとも一方を調整するステップ、をさらに含む、流体測定方法。
【請求項１６】
コンピュータに、
流体を含む被照射物に対して第１発光部から光を照射させる第１発光ステップと、
前記第１発光部から照射され、前記流体を透過することによって周波数がシフトした第１受光光を、前記第１発光部に対向する受光部に受光させるステップと、
前記第１受光光に基づいて、前記流体の流動状態を測定させる測定ステップと、を実行させるプログラム。
【国際調査報告】
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