(57)【要約】【課題】体の表面から体内の動脈または静脈までの距離を知ることができる技術を提供する。【解決手段】照射装置は、第１レーザー光と第２レーザー光の照射位置を移動させることによって交差点を体の表面から体内の深部へ向けて移動させる移動装置を備えており、処理装置は、前記移動装置の動作によって前記交差点が体の表面から体内へ移動した距離を特定し、特定した距離を表示装置に表示すると共に、受光装置が出力した信号に基づいて前記交差点が当たっている血液の流速を特定し、特定した血液の流速が所定の第１流速より速い場合は、動脈または静脈を表す表示を前記表示装置に表示する。【選択図】図２
2019097574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レーザー光と、第１レーザー光と交差する第２レーザー光とを体内に向けて照射する照射装置と、
前記照射装置によって照射された第１レーザー光と第２レーザー光との交差点が体内を流れる血液に当たることによって生じる散乱光を受光し、受光した散乱光に応じた信号を出力する受光装置と、
表示装置と、
処理装置と、を備えており、
前記照射装置は、第１レーザー光と第２レーザー光の照射位置を移動させることによって前記交差点を体の表面から体内の深部へ向けて移動させる移動装置を備えており、
前記処理装置は、前記移動装置の動作によって前記交差点が体の表面から体内へ移動した距離を特定し、特定した距離を前記表示装置に表示すると共に、前記受光装置が出力した信号に基づいて前記交差点が当たっている血液の流速を特定し、特定した血液の流速が所定の第１流速より速い場合は、動脈または静脈を表す表示を前記表示装置に表示する、測定装置。
【請求項２】
前記処理装置は、特定した血液の流速が前記第１流速より速い所定の第２流速より速い場合は、動脈を表す表示を前記表示装置に表示する、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記処理装置は、特定した血液の流速が前記第１流速より速い所定の第２流速より遅い場合は、静脈を表す表示を前記表示装置に表示する、請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記処理装置は、前記交差点が当たっている血液の流速を所定の時間にわたって特定し、所定の時間にわたる血液の流速の変化量が所定の変化量より大きい場合は、動脈を表す表示を前記表示装置に表示する、請求項１に記載の測定装置。
【請求項５】
前記処理装置は、前記交差点が当たっている血液の流速を所定の時間にわたって特定し、所定の時間にわたる血液の流速の変化量が所定の変化量より小さい場合は、静脈を表す表示を前記表示装置に表示する、請求項１または４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記照射装置と前記受光装置とが収容されている筐体を備えており、
前記筐体は、前記照射装置によって第１レーザー光と第２レーザー光とが体内に向けて照射される際に体の表面に押し当てられる先端部材を備えており、
前記先端部材には、第１レーザー光と第２レーザー光とが通過する開口部が形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項７】
前記先端部材は、前記開口部の周縁部から中心部に向けて突出している複数の突起を備えている、請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記照射装置は、レーザー光を発光する発光素子と、発光素子によって発光されたレーザー光を反射させて第１レーザー光と第２レーザー光とに分光する回折格子とを備えている、請求項１から７のいずれか一項に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療現場では医師が患者に動脈注射または静脈注射をすることがある。例えば患者の腕の動脈または静脈に注射をすることがある。医師が患者に注射をする際には、医師は触診や目視によって患者の動脈または静脈の位置を推定し、推定した位置に注射針を刺しこむ。動脈または静脈を視認する技術として例えば特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０８９８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来では一般的に医師が触診や目視によって患者の動脈または静脈の位置を推定していたので、動脈または静脈の位置を正確に特定することが困難であった。特に動脈は患者の体内の深部に存在しているので、触診や目視ではその位置を特定することが難しい。そのため、医師が患者に注射をする際に、動脈または静脈の位置が正確に分からないので、注射針をどの程度深くまで刺しこむべきかを判断することが難しかった。そこで本明細書は、体の表面から体内の動脈または静脈までの距離を知ることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示する測定装置は、第１レーザー光と、第１レーザー光と交差する第２レーザー光とを体内に向けて照射する照射装置を備えている。また、測定装置は、前記照射装置によって照射された第１レーザー光と第２レーザー光との交差点が体内を流れる血液に当たることによって生じる散乱光を受光し、受光した散乱光に応じた信号を出力する受光装置を備えている。また、測定装置は、表示装置と、処理装置とを備えている。前記照射装置は、第１レーザー光と第２レーザー光の照射位置を移動させることによって前記交差点を体の表面から体内の深部へ向けて移動させる移動装置を備えている。前記処理装置は、前記移動装置の動作によって前記交差点が体の表面から体内へ移動した距離を特定し、特定した距離を前記表示装置に表示すると共に、前記受光装置が出力した信号に基づいて前記交差点が当たっている血液の流速を特定し、特定した血液の流速が所定の第１流速より速い場合は、動脈または静脈を表す表示を前記表示装置に表示する。
【０００６】
この構成によれば、体の表面から体内へ移動した交差点までの距離が表示装置に表示される。また、体内の動脈または静脈を流れる血液の流速は、その他の毛細血管を流れる血液の流速より速い。そのため、交差点が当たっている血液の流速が所定の第１流速より速い場合は、その血液が流れている血管が動脈または静脈であると判断することができる。この場合は、動脈または静脈を表す表示が表示装置に表示される。これによって、体の表面から血液に当たっている交差点までの距離と、動脈または静脈を表す表示とが共に表示装置に表示されるので、表示装置を視たユーザーが、体の表面から体内の動脈または静脈までの距離を知ることができる。例えば、表示装置を視た医師が患者の動脈または静脈の位置を知ることができる。
【０００７】
前記処理装置は、特定した血液の流速が前記第１流速より速い所定の第２流速より速い場合は、動脈を表す表示を前記表示装置に表示してもよい。
【０００８】
体内の動脈を流れる血液の流速は、静脈を流れる血液の流速より速い。そのため、交差点が当たっている血液の流速が所定の第２流速より速い場合は、その血液が流れている血管が動脈であると判断することができる。この場合は、体の表面から交差点までの距離と共に、動脈を表す表示が表示装置に表示される。そのため、表示装置を視たユーザーが、体の表面から体内の動脈までの距離を知ることができる。
【０００９】
前記処理装置は、特定した血液の流速が前記第１流速より速い所定の第２流速より遅い場合は、静脈を表す表示を前記表示装置に表示してもよい。
【００１０】
体内の静脈を流れる血液の流速は、毛細血管を流れる血液の流速より速く、動脈を流れる血液の流速より遅い。そのため、交差点が当たっている血液の流速が第１流速より速く、第２流速より遅い場合は、その血液が流れている血管が静脈であると判断することができる。この場合は、体の表面から交差点までの距離と共に、静脈を表す表示が表示装置に表示される。そのため、表示装置を視たユーザーが、体の表面から体内の静脈までの距離を知ることができる。
【００１１】
前記処理装置は、前記交差点が当たっている血液の流速を所定の時間にわたって特定し、所定の時間にわたる血液の流速の変化量が所定の変化量より大きい場合は、動脈を表す表示を前記表示装置に表示してもよい。
【００１２】
体内の動脈を流れる血液の流速の変化量は、心臓の拍動の影響によって、静脈を流れる血液の流速の変化量より大きい。そのため、所定の時間にわたる血液の流速の変化量が所定の変化量より大きい場合は、その血液が流れている血管が動脈であると判断することができる。この場合は、体の表面から交差点までの距離と共に、動脈を表す表示が表示装置に表示される。そのため、表示装置を視たユーザーが、体の表面から体内の動脈までの距離を知ることができる。
【００１３】
前記処理装置は、前記交差点が当たっている血液の流速を所定の時間にわたって特定し、所定の時間にわたる血液の流速の変化量が所定の変化量より小さい場合は、静脈を表す表示を前記表示装置に表示してもよい。
【００１４】
体内の静脈を流れる血液の流速の変化量は、心臓の拍動の影響が小さいので、動脈を流れる血液の流速の変化量より小さい。そのため、所定の時間にわたる血液の流速の変化量が所定の変化量より小さい場合は、その血液が流れている血管が静脈であると判断することができる。この場合は、体の表面から交差点までの距離と共に、静脈を表す表示が表示装置に表示される。そのため、表示装置を視たユーザーが、体の表面から体内の静脈までの距離を知ることができる。
【００１５】
測定装置は、前記照射装置と前記受光装置とが収容されている筐体を備えていてもよい。前記筐体は、前記照射装置によって第１レーザー光と第２レーザー光とが体内に向けて照射される際に体の表面に押し当てられる先端部材を備えていてもよい。前記先端部材には、第１レーザー光と第２レーザー光とが通過する開口部が形成されていてもよい。
【００１６】
この構成によれば、測定装置が使用される際に、筐体の先端部材が体の表面に押し当てられる。このとき、第１レーザー光と第２レーザー光との交差点が先端部材に形成されている開口部内に配置されることによって、交差点の位置が体の表面の位置と一致し易くなる。そのため、交差点が体の表面から体内へ移動した距離を特定し易くなる。その結果、測定精度が向上する。
【００１７】
また、前記先端部材は、前記開口部の周縁部から中心部に向けて突出している複数の突起を備えていてもよい。
【００１８】
この構成によれば、複数の突起の位置を参考にすることによって、開口部内に交差点を正確に配置することができる。これによって、交差点の位置が体の表面の位置と一致し易くなる。そのため、交差点が体の表面から体内へ移動した距離を精度良く特定することができる。
【００１９】
前記照射装置は、レーザー光を発光する発光素子と、発光素子によって発光されたレーザー光を反射させて第１レーザー光と第２レーザー光とに分光する回折格子とを備えていてもよい。
【００２０】
この構成によれば、反射型の回折格子を用いることによって、第１レーザー光と第２レーザー光とを生成するための構成を小型にすることができる。レーザー光の進行方向が折り返されることによって測定装置が小型になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例に係る測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例に係る測定装置が人の体に適用された状態を示す図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】実施例に係る受光装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】実施例に係る受光素子の概略構成を示す側面図である。
【図６】実施例に係る受光素子の概略構成を示す平面図である。
【図７】実施例に係る測定装置のブロック図である。
【図８】測定装置で実行される第１実施例に係る測定処理のフローチャートである。
【図９】実施例に係る表示装置における表示の一例を示す図である。
【図１０】周波数スペクトルの一例を示す図である。
【図１１】体内を流れる血液の流速の波形の一例を示す図である。
【図１２】体内を流れる血液の流速の波形の他の一例を示す図である。
【図１３】測定装置で実行される第２実施例に係る測定処理のフローチャートである。
【図１４】実施例に係る表示装置における表示の他の一例を示す図である。
【図１５】実施例に係る表示装置における表示の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施例）
実施例に係る測定装置１について図面を参照して説明する。図１および図２に示すように、第１実施例に係る測定装置１は、人の体Ｂに適用される。例えば、人の腕、脚、胴等に測定装置１が適用される。図１および図２に示す例では、測定装置１が人の腕に適用されている。測定装置１が適用される人は、例えば患者である。測定装置１のユーザーは、例えば医師である。測定装置１が適用される人の体内１０１には複数の血管１０３が存在しており、複数の血管１０３に血液が流れている。複数の血管１０３は、例えば動脈、静脈または毛細血管である。体内１０１の血液は、体内１０１に存在している動脈、静脈および毛細血管を流れている。動脈には心臓から送り出された血液が流れている。静脈には心臓に送り戻される血液が流れている。また、毛細血管には、動脈から流れ出した血液、または、静脈に流れ込む血液が流れている。動脈を流れている血液の流速は、心臓の拍動の影響によって静脈を流れている血液の流速より速い。また、静脈を流れている血液の流速は毛細血管を流れている血液の流速より速い。また、動脈および静脈を流れている血液の流速は、心臓の拍動の影響によって周期的に変化する。動脈を流れている血液の流速の変化量は、心臓の拍動の影響によって、静脈を流れている血液の流速の変化量よりも大きくなる。
【００２３】
測定装置１は、筐体８と、照射装置２と、受光装置３と、表示装置４と、処理装置９とを備えている。照射装置２と受光装置３とは、筐体８の内部に配置されており、筐体８に収容されている。表示装置４と処理装置９とは、筐体８の外部に配置されている。他の実施例では、表示装置４と処理装置９とが筐体８の内部に配置されていてもよい。筐体８は、本体部材８０と先端部材８１を備えている。本体部材８０は、測定装置１のユーザーが把持する部分である。先端部材８１は、測定装置１が人の体Ｂに適用される際に、人の体Ｂの表面１０２（皮膚）に押し当てられる部分である。先端部材８１の端面が人の体Ｂの表面１０２に密着する。先端部材８１は薄い板状の部材である。
【００２４】
図３に示すように、筐体８の先端部材８１には開口部８２が形成されている。開口部８２は四角形状に形成されている。また、先端部材８１は、複数の突起８５を備えている。開口部８２の四辺のそれぞれに突起８５が形成されている。各突起８５は、開口部８２の各辺の中央部に形成されている。各突起８５は、開口部８２の周縁部から中心部に向けて突出している。各突起８５は、開口部８２の周縁部から中心部に向けて細くなっている。各突起８５は三角形状に形成されている。
【００２５】
図１および図２に示すように、筐体８の内部に配置されている照射装置２は、人の体内１０１に向けて第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とを照射する装置である。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは互いに交差する。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが交差する点を交差点１０と呼ぶ。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは、筐体８の開口部８２を通過する。
【００２６】
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、移動装置２５と、第１ミラー４３と、第２ミラー４４とを備えている。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Ｌを発光する。発光素子２１が発光したレーザー光Ｌがコリメーターレンズ２２に入射する。発光素子２１は、回折格子２３と第１ミラー４３および第２ミラー４４との間に配置されている。発光素子２１は、第１ミラー４３および第２ミラー４４が配置されている方向とは反対側にレーザー光Ｌを発光する。レーザー光Ｌは、例えば波長が８５０ｎｍ−１３００ｎｍ程度の近赤外線光である。
【００２７】
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。
【００２８】
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レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とに分光する装置である。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レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とに分かれる。回折格子２３によって生じた第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは、異なる方向に進行する。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは、発光素子２１とコリメーターレンズ２２とを結ぶ線に関して線対称になるように進行する。図１および図２に示す例では、第１レーザー光Ｌ１が右斜め上方に向かって進行し、第２レーザー光Ｌ２が左斜め上方に向かって進行する。第１レーザー光Ｌ１が第１ミラー４３に向かって進行し、第２レーザー光Ｌ２が第２ミラー４４に向かって進行する。第１レーザー光Ｌ１の波長と第２レーザー光Ｌ２の波長とは同じ波長である。また、第１レーザー光Ｌ１の周波数と第２レーザー光Ｌ２の周波数とは同じ周波数である。
【００２９】
移動装置２５は、回折格子２３を移動させる装置である。回折格子２３は可動式である。移動装置２５は例えば機械式の装置であり、測定装置１のユーザー（例えば医師）がボルト２５１を回すことによって回折格子２３を図１の上下方向に移動させることができる。移動装置２５は手動式でも自動式でもよい。移動装置２５が回折格子２３を移動させることによって、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の照射位置を移動させることができる。移動装置２５は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の照射位置を移動させることによって、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との交差点１０の位置を移動させることができる。また、移動装置２５は、リニアエンコーダ２５２を備えている。リニアエンコーダ２５２は、移動距離を測定する装置である。移動装置２５は、リニアエンコーダ２５２によって交差点１０を移動させた距離を特定することができる。移動装置２５は、交差点１０を移動させた距離の情報を処理装置９へ送信する。
【００３０】
第１ミラー４３と第２ミラー４４とは、回折格子２３と人の体Ｂの間に配置されている。第１ミラー４３と第２ミラー４４とは、互いに向かい合っている。第１ミラー４３は第１反射面２４１を備えている。また、第２ミラー４４は第２反射面２４２を備えている。第１反射面２４１と第２反射面２４２とは、互いに向かい合っている。回折格子２３によって生じた第１レーザー光Ｌ１は、第１ミラー４３の第１反射面２４１に入射する。第１レーザー光Ｌ１は第１反射面２４１で反射する。また、回折格子２３によって生じた第２レーザー光Ｌ２が第２ミラー４４の第２反射面２４２に入射する。第２レーザー光Ｌ２は第２反射面２４２で反射する。
【００３１】
第１ミラー４３で反射した第１レーザー光Ｌ１は、第１方向Ｄ１に進行する。第２ミラー４４で反射した第２レーザー光Ｌ２は、第２方向Ｄ２に進行する。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは、筐体８の先端部材８１の開口部８２を通過して筐体８から出射する。筐体８から出射した第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは人の体内１０１に入射する。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２は互いに交差する方向である。第１方向Ｄ１に進行する第１レーザー光Ｌ１と第２方向Ｄ２に進行する第２レーザー光Ｌ２とは、交差点１０で交差する。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは、互いに重なり合って干渉する。
【００３２】
第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との交差点１０が人の体内１０１を流れる血液に当たると、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが散乱する。より詳細には、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが血液に含まれている粒子（例えば赤血球）に当たることによって散乱する。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とは、互いに異なる方向から血液に当たる。第１レーザー光Ｌ１は、第１方向Ｄ１に進行して血液に当たる。第２レーザー光Ｌ２は、第２方向Ｄ２に進行して血液に当たる。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが体内１０１を流れる血液に当たることによって散乱光が生じる。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが散乱することによって散乱光が生じる。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが血液に当たって散乱するときに、ドップラーシフトによって各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の周波数が変化する。各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の散乱によって生じる散乱光の周波数は、各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の各周波数とは異なる周波数である。
【００３３】
各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の散乱によって生じる散乱光は様々な方向に進行する。各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の散乱によって生じた散乱光のうち、受光装置３に向かって進行する散乱光Ｐを受光装置３が受光する。散乱光Ｐは、第１レーザー光Ｌ１の散乱によって生じた散乱光と第２レーザー光Ｌ２の散乱によって生じた散乱光とが干渉して重なり合った干渉光である。この散乱光Ｐが受光装置３に入射する。
【００３４】
散乱光Ｐを受光する受光装置３は、人の体Ｂと照射装置２との間に配置される。受光装置３は、図示省略する固定具によって照射装置２に固定されている。受光装置３は、人の体Ｂと対向するように配置されている。受光装置３は、図４に示すように、受光素子３１と、遮光性の箱体３８を備えている。受光素子３１は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。箱体３８内に受光素子３１が配置されている。
【００３５】
箱体３８は、前壁３８ａと、後壁３８ｂと、一対の側壁３８ｃ、３８ｃとを備えている。測定装置１が人の体Ｂ（図４には図示せず）に適用された状態では、前壁３８ａが人の体Ｂと受光素子３１との間に配置される。後壁３８ｂは、受光素子３１と照射装置２（図４には図示せず）と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と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には中空の光通過孔３５が形成されている。
【００３６】
光通過孔３５は、受光素子３１に向かう方向（図４の上下方向）に延びている。光通過孔３５は、入射口３６と出射口３７を備えている。各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の散乱によって生じた散乱光Ｐが入射口３６から光通過孔３５に入射する。受光装置３に向かって進行する散乱光Ｐが光通過孔３５に入射する。光通過孔３５に入射した散乱光Ｐは、光通過孔３５を通過して出射口３７から出射する。出射口３７から出射した散乱光Ｐが受光素子３１に入射する。
【００３７】
図５および図６に示すように、受光素子３１は、有効受光領域３１２と受光面３１３とを備えている。有効受光領域３１２は、受光素子３１の中央部に形成されている。有効受光領域３１２は、入射する光を電気信号に変換することができる領域である。受光素子３１は、有効受光領域３１２に入射する散乱光Ｐを有効に受光することができる。受光面３１３は、有効受光領域３１２の表面である。受光素子３１は、受光面３１３に入射する散乱光Ｐを受光することができる。受光素子３１は、散乱光Ｐを受光すると、その散乱光Ｐの強さに応じた電気信号を出力する。本実施例では、受光素子３１は、散乱光Ｐの強さに応じた電圧信号を出力する。
【００３８】
図７に示すように、処理装置９は、照射装置２の発光素子２１と、受光装置３の受光素子３１と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が受光する散乱光Ｐに基づいて、人の体内１０１を流れる血液の流速を演算する。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血液の流速を演算する。より詳細には、処理装置９は、血液に含まれている粒子（例えば赤血球）の速度を演算する。血液の流速の演算方法については後述する。
【００３９】
また、処理装置９は、移動装置２５と表示装置４に電気的に接続されている。処理装置９は、移動装置２５から受信する情報に基づいて、移動装置２５が回折格子２３を移動させた距離を特定する。すなわち、処理装置９は、移動装置２５が第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との交差点１０を移動させた距離を特定する。表示装置４は、例えば液晶モニタである。表示装置４には、例えば人の体内１０１を流れる血液の流速や交差点１０が移動した距離等が表示される。処理装置９が実行する情報処理については後述する。
【００４０】
次に、上記の測定装置１を用いて人の体内１０１の血管（動脈または静脈）の位置を測定する方法について説明する。この方法では、まず測定装置１のユーザー（例えば医師）が、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との交差点１０の位置を、筐体８の先端部材８１に形成されている開口部８２内に配置する（図１参照）。具体的には、ユーザーが移動装置２５を手動で操作することによって、交差点１０の位置を移動させる。ユーザーは、交差点１０の位置が先端部材８１の開口部８２内に配置されるように移動装置２５を操作する。ユーザーは、複数の突起８５の位置を参考にして開口部８２内に交差点１０を配置する。
【００４１】
続いて、ユーザーが測定装置１を人（例えば患者）の体Ｂに適用する。ユーザーが測定装置１を人の体Ｂに適用する際には、測定装置１の筐体８の先端部材８１を人の体Ｂの表面１０２に密着させる（図２参照）。これによって、先端部材８１に形成されている開口部８２の位置が人の体Ｂの表面１０２の位置と一致する。その結果、開口部８２内に配置されている交差点１０の位置が、人の体Ｂの表面１０２の位置と一致するとみなすことができる。処理装置９は、交差点１０の位置が人の体Ｂの表面１０２の位置と一致しているときの距離Ｘを０（ゼロ）として認識する。
【００４２】
続いて、ユーザーが移動装置２５を手動で操作することによって、交差点１０を人の体Ｂの表面１０２から人の体内１０１の深部へ向けて移動させる。移動装置２５が自動で動作することによって、交差点１０を人の体Ｂの表面１０２から人の体内１０１の深部へ向けて移動させてもよい。移動装置２５の動作によって、交差点１０が人の体内１０１に進入してゆく。移動装置２５は、交差点１０を移動させた距離Ｘの情報を処理装置９へ送信する。
【００４３】
人の体内１０１に進入した交差点１０が人の体内１０１を流れる血液に当たると、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが散乱する。第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが散乱することによって散乱光Ｐが生じる。各レーザー光Ｌ１、Ｌ２の散乱によって生じた散乱光Ｐは、受光装置３に向かって進行して受光装置３に入射する。受光装置３の受光素子３１が散乱光Ｐを受光する。受光素子３１は、受光した散乱光Ｐに応じた信号を出力する。本実施例では、受光素子３１は、散乱光Ｐの強さに応じた電圧信号を出力する。受光素子３１が出力した電圧信号を処理装置９が受信する。
【００４４】
次に、上記の測定装置１で実行される測定処理について説明する。測定処理は、例えば測定装置１の電源がオンになると実行される。図８に示すように、測定処理のＳ１１では、処理装置９が、移動装置２５から距離Ｘの情報を受信する。続いてＳ１３では、処理装置９が、移動装置２５から受信した距離Ｘの情報に基づいて、移動装置２５が交差点１０を移動させた距離Ｘを特定する。すなわち、処理装置９は、移動装置２５の動作によって交差点１０が人の体Ｂの表面１０２から体内１０１へ移動した距離Ｘを特定する。続いてＳ１５では、処理装置９が、特定した距離Ｘを表示装置４に表示する（図９参照）。人の体Ｂの表面１０２と体内１０１に進入した交差点１０との距離Ｘが表示装置４に表示される。
【００４５】
続いてＳ１７では、処理装置９が、受光素子３１から電圧信号を受信する。処理装置９は、受光素子３１から受信した電圧信号を例えば０．０６秒の間隔でサンプリングする。続いてＳ１９では、処理装置９が、受光素子３１から受信してサンプリングした電圧信号をフーリエ変換する。処理装置９は、例えばＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザーによってフーリエ変換を実行することができる。フーリエ変換は、時間の関数を周波数の関数に変換することができる手法である。フーリエ変換については、よく知られているので詳細な説明を省略する。処理装置９は、フーリエ変換を実行して周波数スペクトルを生成する。また、処理装置９は、生成した周波数スペクトルをデシベル換算する。デシベル換算された周波数スペクトルは、例えば図１０に示すように、周波数と電圧レベルの関係で示される。
【００４６】
続いてＳ２１では、処理装置９が、Ｓ１９の処理で得られた周波数スペクトルにおけるピーク周波数fpを検出する。ピーク周波数fpは、周波数スペクトルにおいて最も突出している電圧レベルに対応する周波数である。また、その近傍の周波数をピーク周波数fpとしてもよい。続いてＳ２３では、処理装置９が、周波数スペクトルにおけるピーク周波数fpに基づいて血液の流速を特定する。処理装置９は、下記の式（１）によって血液の流速を演算することができる。ただし、下記の式（１）において、ｖは、人の体内１０１を流れる血液の流速である。また、λは、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の波長である。また、θは、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の交差角度の１／２の角度である（図１および図２参照）。処理装置９は、下記の式（１）によって、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との交差点１０が当たっている血液の流速を特定することができる。なお、処理装置９は、他の演算方法によって血液の流速を特定してもよい。演算方法は特に限定されない。
【数１】
2019097574.tif 000003
【００４７】
続いてＳ２５では、処理装置９が、上記のＳ２３で特定した血液の流速が所定の第１流速より速いか否かを判断する。所定の第１流速は、例えば、一般的な動脈または静脈を流れる血液の流速を参考にして決定される。所定の第１流速は、例えば５０ｍｍ／ｓである。処理装置９は、Ｓ２５で肯定判断する場合は（Ｓ２５でＹｅｓ）、Ｓ２７に進む。一方、処理装置９は、Ｓ２５で否定判断する場合は（Ｓ２５でＮｏ）、Ｓ３１に進む。
【００４８】
人の体内１０１の動脈または静脈を流れる血液の流速は、毛細血管を流れる血液の流速より速い。処理装置９がＳ２５で肯定判断する場合は、交差点１０が当たっている血液の流速が所定の第１流速より速いので、その血液が流れている血管が動脈または静脈であると判断することができる。一方、処理装置９がＳ２５で否定判断する場合は、交差点１０が当たっている血液の流速が所定の第１流速より遅いので、その血液が流れている血管が動脈または静脈でない（毛細血管である）と判断することができる。あるいは、処理装置９がＳ２５で否定判断する場合は、交差点１０の位置に血管が存在していないとみなすこともできる。
【００４９】
Ｓ２５で否定判断した後のＳ３１では、処理装置９が、毛細血管を表す表示を表示装置４に表示する（図９参照）。もしくは、処理装置９が、血管が存在していないことを表す表示を表示装置４に表示する（図９参照）。例えば、処理装置９は、「毛細血管ｏｒなし」の文字列Ｃ３を表示装置４に表示する。また、処理装置９は、上記のＳ１３で特定してＳ１５で表示した距離Ｘの隣に文字列Ｃ３を表示する。例えば、処理装置９は、上記のＳ１３で特定してＳ１５で表示した距離Ｘが０．５ｍｍであった場合は、その距離Ｘ（０．５ｍｍ）隣に文字列Ｃ３を表示する。処理装置９は、Ｓ３１の処理が終了した後に上記のＳ１１に戻る。
【００５０】
Ｓ２５で肯定判断した後のＳ２７では、処理装置９が、上記のＳ２３で特定した血液の流速が所定の第２流速より速いか否かを判断する。所定の第２流速は、例えば、一般的な動脈または静脈を流れる血液の流速を参考にして決定される。所定の第２流速は、上記の所定の第１流速より速い流速である。所定の第２流速は、例えば３００ｍｍ／ｓである。処理装置９は、Ｓ２７で肯定判断する場合は（Ｓ２７でＹｅｓ）、Ｓ２９に進む。一方、処理装置９は、Ｓ２７で否定判断する場合は（Ｓ２７でＮｏ）、Ｓ３３に進む。
【００５１】
人の体内１０１の動脈を流れる血液の流速は、静脈を流れる血液の流速より速い。処理装置９がＳ２７で肯定判断する場合は、交差点１０が当たっている血液の流速が所定の第２流速より速いので、その血液が流れている血管が動脈であると判断することができる。一方、処理装置９がＳ２７で否定判断する場合は、交差点１０が当たっている血液の流速が所定の第２流速より遅いので、その血液が流れている血管が静脈であると判断することができる。
【００５２】
Ｓ２７で肯定判断した後のＳ２９では、処理装置９が、動脈を表す表示を表示装置４に表示する（図９参照）。例えば、処理装置９は、動脈を表す「動脈」の文字列Ｃ１を表示装置４に表示する。また、処理装置９は、上記のＳ１３で特定してＳ１５で表示した距離Ｘの隣に動脈を表す表示を表示する。例えば、処理装置９は、上記のＳ１３で特定してＳ１５で表示した距離Ｘが８．０ｍｍであった場合は、その距離Ｘ（８．０ｍｍ）隣に文字列Ｃ１を表示する。処理装置９は、Ｓ２９の処理が終了した後に上記のＳ１１に戻る。
【００５３】
Ｓ２７で否定判断した後のＳ３３では、処理装置９が、静脈を表す表示を表示装置４に表示する（図９参照）。例えば、処理装置９は、静脈を表す「静脈」の文字列Ｃ２を表示装置４に表示する。また、処理装置９は、上記のＳ１３で特定してＳ１５で表示した距離Ｘの隣に静脈を表す表示を表示する。例えば、処理装置９は、上記のＳ１３で特定してＳ１５で表示した距離Ｘが５．０ｍｍであった場合は、その距離Ｘ（５．０ｍｍ）隣に文字列Ｃ２を表示する。処理装置９は、Ｓ３３の処理が終了した後に上記のＳ１１に戻る。
【００５４】
処理装置９は、上記の測定処理（Ｓ１１−Ｓ３３）を繰り返す。処理装置９は、移動装置２５が交差点１０を移動させた距離Ｘ毎に上記の測定処理（Ｓ１１−Ｓ３３）を実行する。そのため、処理装置９は、移動装置２５が交差点１０を移動させた距離Ｘ毎に、交差点１０が当たっている血液が流れている血管の種類（動脈、静脈、毛細血管、または、なし）を特定する。その後、例えば測定装置１の電源がオフになると測定処理が終了する。
【００５５】
以上、第１実施例に係る測定装置１について説明した。上記の説明から明らかなように、測定装置１では、照射装置２が、第１レーザー光Ｌ１と、第１レーザー光Ｌ１と交差する第２レーザー光Ｌ２とを人の体内１０１に向けて照射する。また、照射装置２によって照射された第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２との交差点１０が人の体内１０１を流れる血液に当たることによって生じる散乱光Ｐを受光装置３が受光する。受光装置３は、受光した散乱光Ｐに応じた信号を出力する。また、照射装置２は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の照射位置を移動させることによって交差点１０を人の体Ｂの表面１０２から体内１０１の深部へ向けて移動させる移動装置２５を備えている。処理装置９は、移動装置２５の動作によって交差点１０が人の体Ｂの表面１０２から体内１０１へ移動した距離Ｘを特定し（Ｓ１３）、特定した距離Ｘを表示装置４に表示する（Ｓ１５）。それと共に、処理装置９は、受光装置３が出力した信号に基づいて交差点１０が当たっている血液の流速を特定し（Ｓ２３）、特定した血液の流速が所定の第１流速より速い場合は（Ｓ２５でＹｅｓ）、動脈または静脈を表す表示を表示装置４に表示する（Ｓ２９、Ｓ３３）。
【００５６】
この構成によれば、人の体Ｂの表面１０２から体内１０１へ移動した交差点１０までの距離Ｘが表示装置４に表示される。また、交差点１０が当たっている血液の流速が所定の第１流速より速い場合は、その血液が流れている血管が動脈または静脈であると判断することができる。そのため、この場合は、動脈または静脈を表す表示が表示装置４に表示される。これによって、人の体Ｂの表面１０２から交差点１０までの距離Ｘと、動脈または静脈を表す表示とが共に表示装置４に表示されるので、表示装置４を視たユーザーが、人の体Ｂの表面１０２から体内１０１の動脈または静脈までの距離Ｘを知ることができる。
【００５７】
また、上記の測定装置１では、処理装置９が、Ｓ２３で特定した血液の流速が所定の第２流速より速い場合は（Ｓ２７でＹｅｓ）、動脈を表す表示を表示装置４に表示する（Ｓ２９）。交差点１０が当たっている血液の流速が所定の第２流速より速い場合は、その血液が流れている血管が動脈であると判断することができる。この場合は、人の体Ｂの表面１０２から交差点１０までの距離Ｘと共に、動脈を表す表示が表示装置４に表示される。その結果、表示装置４を視たユーザーが、人の体Ｂの表面１０２から体内１０１の動脈までの距離Ｘを知ることができる。
【００５８】
また、上記の測定装置１では、処理装置９が、Ｓ２３で特定した血液の流速が所定の第２流速より遅い場合は（Ｓ２７でＮｏ）、静脈を表す表示を表示装置４に表示する（Ｓ３３）。血液の流速が所定の第２流速より遅い場合は、その血液が流れている血管が静脈であると判断することができる。この場合は、人の体Ｂの表面１０２から交差点１０までの距離Ｘと共に、静脈を表す表示が表示装置４に表示される。そのため、表示装置４を視たユーザーが、人の体Ｂの表面１０２から体内１０１の静脈までの距離を知ることができる。
【００５９】
また、上記の測定装置１では、筐体８が先端部材８１を備えている。先端部材８１は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが人の体内１０１に向けて照射される際に人の体Ｂの表面１０２に押し当てられる。先端部材８１には、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とが通過する開口部８２が形成されている。この構成によれば、測定装置１が使用される際に、交差点１０が先端部材８１に形成されている開口部８２内に配置されることによって、交差点１０の位置が人の体Ｂの表面１０２の位置と一致し易くなる。そのため、交差点１０が人の体Ｂの表面１０２から体内へ移動した距離Ｘを精度良く特定することができる。
【００６０】
また、筐体８の先端部材８１は、開口部８２の周縁部から中心部に向けて突出している複数の突起８５を備えている。そのため、複数の突起８５の位置を参考にすることによって、開口部８２内に交差点１０を正確に配置することができる。これによって、交差点１０が人の体Ｂの表面１０２から体内へ移動した距離Ｘを精度良く特定することができる。
【００６１】
また、上記の測定装置１では、照射装置２が、レーザー光Ｌを発光する発光素子２１と、反射型の回折格子２３とを備えている。回折格子２３は、発光素子２１によって発光されたレーザー光Ｌを反射させて第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とに分光する。この構成によれば、反射型の回折格子２３を用いることによって、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２とを生成するための構成を小型にすることができる。レーザー光Ｌの進行方向が折り返されることによって測定装置１が小型になる。
【００６２】
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。
【００６３】
（第２実施例）
第２実施例に係る測定装置１では、上記のＳ２３で処理装置９が血液の流速を特定する際に、所定の時間にわたって血液の流速を特定する。所定の時間は、例えば４秒である。これによって、例えば図１１または図１２に示すように、所定の時間（例えば４秒）にわたる血液の流速の波形が得られる。
【００６４】
また、第２実施例に係る測定装置１では、図１３に示すように、処理装置９がＳ２５で肯定判断した後にＳ４７の処理を実行する。Ｓ４７では、処理装置９が、Ｓ２３で特定した所定の時間にわたる血液の流速の変化量が所定の変化量より大きいか否かを判断する。血液の流速の所定の変化量は、例えば３００ｍｍ／ｓである。図１１に示す例では、所定の時間（例えば４秒）の間に血液の流速が１００ｍｍ／ｓ以下から４００ｍｍ／ｓ以上まで変化している。したがって、血液の流速の変化量が所定の変化量（例えば３００ｍｍ／ｓ）より大きい。図１２に示す例では、所定の時間（例えば４秒）の間に血液の流速が２００ｍｍ／ｓ以下で変化している。したがって、血液の流速の変化量が所定の変化量（例えば３００ｍｍ／ｓ）より小さい。処理装置９は、Ｓ４７で肯定判断する場合は（Ｓ４７でＹｅｓ）、Ｓ２９に進む。一方、処理装置９は、Ｓ４７で否定判断する場合は（Ｓ４７でＮｏ）、Ｓ３３に進む。
【００６５】
人の体内１０１の動脈を流れる血液の流速の変化量は、静脈を流れる血液の流速の変化量より大きい。処理装置９がＳ４７で肯定判断する場合は、血液の流速の変化量が所定の変化量より大きいので、その血液が流れている血管が動脈であると判断することができる。一方、処理装置９がＳ４７で否定判断する場合は、血液の流速の変化量が所定の変化量より小さいので、その血液が流れている血管が静脈であると判断することができる。
（その他の実施例）
【００６６】
上記のＳ４７で処理装置９が血液の流速の変化量を判断する処理の他の例について説明する。他の例では、図１１または図１２に示すように、処理装置９が、Ｓ２３で得られた血液の流速の波形の１波長を同じ時間で等分割する。例えば、処理装置９は、波形の１波長を０．５秒間隔で３等分割する。続いて処理装置９は、分割した波形の各区間の面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を算出する。波形の面積は距離に対応している。続いて処理装置９は、各区間の面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の平均面積Ｓａ（＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３／３）を算出する。続いて処理装置９は、平均面積Ｓａを１波長の期間Ｔで除して平均流速Ｖａ（＝Ｓａ／Ｔ）を算出する。そして処理装置９は、波形の１波長の間に、平均流速Ｖａ＋（プラス）１００ｍｍ／ｓより速い血液の流速と、平均流速Ｖａ−（マイナス）１００ｍｍ／ｓより遅い血液の流速との両方が出現する場合は、血液の流速の変化量が所定の変化量より大きいと判断する。なお、血液の流速の変化量の演算方法は特に限定されるものではない。
【００６７】
上記の実施例では測定装置１が人の体Ｂに適用されていたが、他の実施例では測定装置１が人以外の動物（例えば犬や猫）の体に適用されてもよい。
【００６８】
上記の実施例では処理装置９がＳ３１の処理を実行していたが、他の実施例ではＳ３１の処理を省略してもよい。処理装置９は、Ｓ２５で否定判断した場合は、Ｓ３１の処理を実行せずにＳ１１に戻ってもよい。
【００６９】
また、表示装置４における表示は、上記の構成に限定されるものではない。例えば、図１４に示すように、処理装置９が、距離Ｘの範囲を表示装置４に表示してもよい。処理装置９は、測定処理（Ｓ１１−Ｓ３３）を複数回繰り返した後に、距離Ｘの範囲を表示装置４に表示する。また、動脈を表す「動脈」の文字列Ｃ１と、静脈を表す「静脈」の文字列Ｃ２とを、距離Ｘの範囲の隣に表示する。
【００７０】
また、図１５に示すように、処理装置９は、距離Ｘの目盛りを表示装置４に表示してもよい。また、動脈および静脈を表す表示は、文字列に限定されるものではない。例えば、図１５に示すように、動脈を表す表示が濃い色の表示であり、静脈を表す表示が薄い色の表示であってもよい。あるいは、動脈を表す表示が強い光の表示であり、静脈を表す表示が弱い光の表示であってもよい。動脈と静脈を認識できる表示であれば特に限定されるものではない。
【００７１】
上記の実施例では、受光装置３から出力される信号が電圧信号であったが、この構成に限定されるものではなく、受光装置３から電流信号が出力されてもよい。
【００７２】
上記の実施例では、第１ミラー４３と第２ミラー４４を用いていたが、この構成に限定されるものではなく、ミラーに代えて、端面を十分に研磨したガラスブロック等のレーザー光を全反射する部材を用いてもよい。
【００７３】
上記の実施例では、反射型の回折格子２３を用いていたが、この構成に限定されるものではなく、反射型に代えて、透過型の回折格子を用いてもよい。この場合、発光素子２１とコリメーターレンズ２２と透過型の回折格子が並ぶ順序が、図１に示す順序と逆になる（図示省略）。また、移動装置の構成は、第１レーザー光Ｌ１と第２レーザー光Ｌ２の照射位置を移動させて交差点１０の位置を移動させることができれば特に限定されるものではない。
【００７４】
上記の実施例では、箱体３８の前壁３８ａに形成されている光通過孔３５が中空の構成であったが、この構成に限定されるものではなく、光通過孔３５に光透過性を有する部材が配置されていてもよい。例えば、光通過孔３５にガラスが充填されていてもよい。
【００７５】
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。
【符号の説明】
【００７６】
１      ：測定装置
２      ：照射装置
３      ：受光装置
４      ：表示装置
８      ：筐体
９      ：処理装置
１０    ：交差点
２１    ：発光素子
２２    ：コリメーターレンズ
２３    ：回折格子
２５    ：移動装置
３１    ：受光素子
３５    ：光通過孔
３６    ：入射口
３７    ：出射口
４３    ：第１ミラー
４４    ：第２ミラー
８１    ：先端部材
８２    ：開口部
８５    ：突起
２４１  ：第１反射面
２４２  ：第２反射面
２５１  ：ボルト
２５２  ：リニアエンコーダ
【図１】
2019097574.tif 000004
【図２】
2019097574.tif 000005
【図３】
2019097574.tif 000006
【図４】
2019097574.tif 000007
【図５】
2019097574.tif 000008
【図６】
2019097574.tif 000009
【図７】
2019097574.tif 000010
【図８】
2019097574.tif 000011
【図９】
2019097574.tif 000012
【図１０】
2019097574.tif 000013
【図１１】
2019097574.tif 000014
【図１２】
2019097574.tif 000015
【図１３】
2019097574.tif 000016
【図１４】
2019097574.tif 000017
【図１５】
2019097574.tif 000018