(57)【要約】  液体流量の測定精度を向上でき、測定値の再現性を向上できる。流量測定装置は、測定対象部位に光を出射する光源と、光源から出射された出射光が測定対象部位で散乱された散乱光を受光する受光素子と、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有し、測定対象部位と対向する対向面の全面に対して測定対象部位が接触可能な接触部材と、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定する流量測定部と、を備える。
2017208645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象部位に光を出射する光源と、
前記光源から出射された出射光が前記測定対象部位で散乱された散乱光を受光する受光素子と、
前記出射光の波長及び前記散乱光の波長に対して透光性を有し、前記測定対象部位と対向する対向面の全面に対して前記測定対象部位が接触可能な接触部材と、
前記散乱光に基づいて前記測定対象部位を流れる液体の流量を測定する流量測定部と、を備える、
流量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流量測定装置であって、
前記光源及び前記受光素子の少なくとも一部を覆い、前記出射光の波長及び前記散乱光の波長に対して透光性を有する透光性部材、を更に備え、
前記接触部材は、前記透光性部材の前記測定対象部位に対向する面に配置された突起である、
流量測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の流量測定装置であって、
前記透光性部材は、当該透光性部材の延在方向において、前記突起に対向する第１の位置が、前記突起に対向しない第２の位置よりも厚く形成された、
流量測定装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の流量測定装置であって、
前記透光性部材の少なくとも一部を包囲し、前記測定対象部位が前記接触部材に接触された状態で前記測定対象部位の一部を支持する支持部材、を更に備え、
前記支持部材は、前記測定対象部位が前記接触部材に接触する面に対向する開口部を有する、
流量測定装置。
【請求項５】
請求項２〜４のうちいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
前記光源及び前記受光素子を収容する基台、を更に備え、
前記透光性部材の両端は、前記基台の両端に固定された、
流量測定装置。
【請求項６】
請求項２〜４のうちいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
前記光源及び前記受光素子を収容する基台、を更に備え、
前記透光性部材の周端は、前記基台の周端に固定された、
流量測定装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
前記流量測定部は、前記接触部材における接触圧、及び、前記散乱光に基づいて前記測定対象部位を流れる液体の流量、を測定する、
流量測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の流量測定装置であって、
前記流量測定部は、前記接触部材への接触圧が所定の接触圧である場合、前記散乱光に基づいて前記測定対象部位を流れる液体の流量を測定する、
流量測定装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
前記接触部材の基準方向に対する傾きが所定以上である場合、警告情報を出力する出力部、を更に備える、
流量測定装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
前記液体の流量は、血流量である、
流量測定装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
前記液体の流量は、管状部材を流れる液体の流量である、
流量測定装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
前記流量測定部により測定された前記測定対象部位を流れる液体の流量に基づいて、前記測定対象部位における脱水状態の有無を識別する脱水状態識別部、を更に備える、
流量測定装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の流量測定装置であって、
前記流量測定部は、測定された前記測定対象部位を流れる液体の、所定回数分の周期に相当する流量に基づいて、１心拍当たりの血流量を示す１回拍出量を算出する、
流量測定装置。
【請求項１４】
測定対象部位に光を出射する光源と、
前記光源から出射された出射光が前記測定対象部位で散乱された散乱光を受光する受光素子と、
前記出射光の波長及び前記散乱光の波長に対して透光性を有する透光性部材と、
前記透光性部材に埋め込まれ、前記測定対象部位と対向する対向面の全面に対して前記測定対象部位が接触可能であり、前記測定対象部位の接触による接触圧を検出する圧力センサと、
前記散乱光に基づいて前記測定対象部位を流れる液体の流量を測定する流量測定部と、を備える、
流量測定装置。
【請求項１５】
測定対象部位に光を出射する光源と、
前記光源から出射された出射光が前記測定対象部位で散乱された散乱光を受光する受光素子と、
前記出射光の波長及び前記散乱光の波長に対して透光性を有し、前記測定対象部位と対向する対向面の全面に対して前記測定対象部位が接触可能な接触部材と、
前記散乱光に基づいて前記測定対象部位を流れる液体の流量を測定する流量測定部と、
前記測定対象部位の前記流量の脈波振幅を基に、前記測定対象部位を流れる液体の圧力を測定する圧力測定部と、を備える、
圧力測定装置。
【請求項１６】
接触部材を用いて流量を測定する流量測定装置を用いた流量測定方法であって、
測定対象部位に光を出射するステップと、
出射された出射光が前記測定対象部位で散乱された散乱光を受光するステップと、
前記散乱光に基づいて前記測定対象部位を流れる液体の流量を測定するステップと、を有し、
前記接触部材は、前記出射光の波長及び前記散乱光の波長に対して透光性を有し、前記測定対象部位と対向する対向面の全面に対して前記測定対象部位が接触可能である、
流量測定方法。
【請求項１７】
接触部材を用いて圧力を測定する圧力測定装置を用いた圧力測定方法であって、
測定対象部位に光を出射するステップと、
出射された出射光が前記測定対象部位で散乱された散乱光を受光するステップと、
前記散乱光に基づいて前記測定対象部位を流れる液体の流量を測定するステップと、
前記測定対象部位の前記流量の脈波振幅を基に、前記測定対象部位を流れる液体の圧力を測定するステップと、を有し、
前記接触部材は、前記出射光の波長及び前記散乱光の波長に対して透光性を有し、前記測定対象部位と対向する対向面の全面に対して前記測定対象部位が接触可能である、
圧力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、流量測定装置、流量測定方法、圧力測定装置、及び圧力測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光部から出射した光が外部の生体組織に向かって出射され、生体組織からの散乱光が受光部で受光されて生体組織内の液状物質に関する値を測定する生体センサが知られている（特許文献１参照）。生体センサは例えば血流量測定装置である。【０００３】
血流量測定装置では、血流量の測定値が、対象測定部に加わる圧力（接触圧）の影響を受ける。これに対し、被検体の測定対象部位の接触圧を検出し、測定対象部位の接触圧が所定の接触圧となった場合に、測定対象部位の血流量を測定する血流量測定装置が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特許第４０６１４０９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／１９９１５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の血流量測定装置では、血流量測定装置への接触圧は考慮しているが、血流量測定装置への接触箇所や接触面積が考慮されていない。そのため、接触箇所や接触面積によって血流量の測定値にぶれが生じ、測定精度が低下することがある。【０００６】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、液体流量の測定精度を向上でき、測定値の再現性を向上できる流量測定装置、流量測定方法、圧力測定装置、及び圧力測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の流量測定装置は、測定対象部位に光を出射する光源と、光源から出射された出射光が測定対象部位で散乱された散乱光を受光する受光素子と、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有し、測定対象部位と対向する対向面の全面に対して測定対象部位が接触可能な接触部材と、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定する流量測定部と、を備える。【０００８】
本開示の流量測定装置は、測定対象部位に光を出射する光源と、光源から出射された出射光が測定対象部位で散乱された散乱光を受光する受光素子と、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有する透光性部材と、透光性部材に埋め込まれ、測定対象部位と対向する対向面の全面に対して測定対象部位が接触可能であり、測定対象部位の接触による接触圧を検出する圧力センサと、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定する流量測定部と、を備える。【０００９】
本開示の圧力測定装置は、測定対象部位に光を出射する光源と、光源から出射された出射光が測定対象部位で散乱された散乱光を受光する受光素子と、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有し、測定対象部位と対向する対向面の全面に対して測定対象部位が接触可能な接触部材と、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定する流量測定部と、測定対象部位の流量の脈波振幅を基に、測定対象部位を流れる液体の圧力を測定する圧力測定部と、を備える。【００１０】
本開示の流量測定方法は、流量測定装置における流量測定方法であって、測定対象部位に光を出射し、出射された出射光が測定対象部位で散乱された散乱光を受光し、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定する。接触部材は、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有し、測定対象部位と対向する対向面の全面に対して測定対象部位が接触可能である。【００１１】
本開示の圧力測定方法は、圧力測定装置における圧力測定方法であって、測定対象部位に光を出射し、出射された出射光が測定対象部位で散乱された散乱光を受光し、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定し、測定対象部位の流量の脈波振幅を基に、測定対象部位を流れる液体の圧力を測定する。接触部材は、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有し、測定対象部位と対向する対向面の全面に対して測定対象部位が接触可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、液体流量の測定精度を向上でき、測定値の再現性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（Ａ），（Ｂ）血流量センサと電子機器とを含む血流量測定装置の第１構成例を示す概略図
【図２】（Ａ），（Ｂ）血流量センサと電子機器とを含む血流量測定装置の第２構成例を示す概略図
【図３】第１の実施形態における血流量センサの第１構成例を示す断面図
【図４】第１の実施形態における血流量センサの第２構成例を示す断面図
【図５】第２の荷重負荷方法により荷重を負荷する血流量測定システムの構成例を示す断面図
【図６】（Ａ），（Ｂ）第３の荷重負荷方法により荷重を負荷する血流量測定システムの構成例を示す断面図
【図７】血流量測定装置の電気的構成例を示すブロック図
【図８】接触圧による血流量の変化例を示す模式図
【図９】（Ａ）指先部分での接触圧の分布例を示す模式図、（Ｂ）指先部分でのミーゼス応力の分布例を示す模式図
【図１０】（Ａ），（Ｂ）両もち梁における等荷重分布の様子の一例を示す模式図
【図１１】両もち梁における楔荷重分布の様子の一例を示す模式図
【図１２】（Ａ）第１のシミュレーションに用いたパラメータの一例を示す模式図、（Ｂ）梁中央部の撓み量と接触長さとの関係の一例を示すグラフ、（Ｃ）接触長さの変化（傾き）の影響の一例を示すグラフ
【図１３】アクリル梁中央部の撓み量と接触長さとの関係の一例を示すグラフ
【図１４】第２のシミュレーションに用いた第１のパラメータの一例を示す模式図
【図１５】（Ａ）等荷重分布の一例を示す模式図、（Ｂ）第１の楔荷重分布の一例を示す模式図、（Ｃ）第２の楔荷重分布の一例を示す模式図
【図１６】（Ａ）等荷重分布での梁中央部からの距離と両もち梁の撓み量との関係の一例を示すグラフ、（Ｂ）等荷重分布での梁中央部からの距離と両もち梁の傾きとの関係の一例を示すグラフ
【図１７】（Ａ）第１の楔荷重分布での梁中央部からの距離と両もち梁の撓み量との関係の一例を示すグラフ、（Ｂ）第１の楔荷重分布での梁中央部からの距離と両もち梁の傾きとの関係の一例を示すグラフ
【図１８】（Ａ）第２の楔荷重分布での梁中央部からの距離と両もち梁の撓み量との関係の一例を示すグラフ、（Ｂ）第２の楔荷重分布での梁中央部からの距離と両もち梁の傾きとの関係の一例を示すグラフ
【図１９】各荷重パターンでの梁中央部及び最大変位部分での両もち梁の撓み量及び傾きを示す模式図
【図２０】（Ａ）突起が設けられていない血流量測定装置により測定されたラットの尾の血流量の時間変化例を示すグラフ、（Ｂ）突起が設けられた血流量測定装置により測定されたラットの尾の血流量の時間変化例を示すグラフ
【図２１】（Ａ）健常なラット（脱水前のラット）の尾の血流量の時間変化例を示すグラフ、（Ｂ）脱水状態のラットの尾の血流量の時間変化例を示すグラフ
【図２２】変形例に係る血流量センサの構成例を示す断面図
【図２３】第２の実施形態における血流量センサの構成例を示す断面図
【図２４】第３の実施形態における血流量センサの構成例を示す断面図
【図２５】（Ａ）第４の実施形態における流量センサの構成例を示す側面断面図、（Ｂ）第４の実施形態における流量センサの構成例を示す正面断面図
【図２６】第５の実施形態における血流量センサの構成例を示す断面図
【図２７】（Ａ）第６の実施形態における血流量センサの第１構成例を示す平面図、（Ｂ）（Ａ）のＡ−Ａ’断面図
【図２８】（Ａ）第６の実施形態における血流量センサの第２構成例を示す平面図、（Ｂ）（Ａ）のＢ−Ｂ’断面図
【図２９】（Ａ）梁６５における等荷重分布の一例を示す模式図、（Ｂ）第３のシミュレーションに用いたパラメータの一例を示す模式図
【図３０】（Ａ）等荷重分布での梁中央部からの距離と梁の撓み量との関係の一例を示すグラフ、（Ｂ）等荷重分布での梁中央部からの距離と梁の傾きとの関係の一例を示すグラフ
【図３１】（Ａ）第７の実施形態における血流量センサの構成例を示す平面図、（Ｂ）（Ａ）のＣ−Ｃ’断面図
【図３２】（Ａ），（Ｂ）突起の有無による血流量測定の再現性を示す模式図
【図３３】運動前（つまり、平静時）において、血流量センサの突起に対する接触圧を徐々に下げた時の被験者の指における血流量の時間変化例を示すグラフ
【図３４】運動中において、血流量センサの突起に対する接触圧を徐々に下げた時の被験者の指における血流量の時間変化例を示すグラフ
【図３５】運動後において、血流量センサの突起に対する接触圧を徐々に下げた時の被験者の指における血流量の時間変化例を示すグラフ
【図３６】（Ａ）３人の被験者の平均血圧の運動前、運動中、運動後のそれぞれの変化例を示すグラフ、（Ｂ）３人の被験者の心拍数の運動前、運動中、運動後のそれぞれの変化例を示すグラフ、（Ｃ）３人の被験者の１心拍当たりの血流量の運動前、運動中、運動後のそれぞれの変化例を示すグラフ、（Ｄ）３人の被験者の全拍出量の運動前、運動中、運動後のそれぞれの変化例を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１（Ａ），（Ｂ）は、第１の実施形態における血流量測定装置１００の第１構成例を示す斜視図である。血流量測定装置１００は、血流量センサ２００及び電子機器３００を備える。電子機器３００は、例えば、携帯端末装置、スマートフォン、携帯電話機、タブレット端末、その他の電子機器を含む。
【００１６】
血流量センサ２００は、測定対象部位（例えば人の指ＦＧ）により当接され、光源から測定対象部位に対して光を出射し、測定対象部位で散乱された光を受光する。電子機器３００は、血流量センサ２００による受光量の情報を取得し、受光量の情報を基に、測定対象部位を流れる液体（例えば血液）の流量を測定する。
【００１７】
図１（Ａ），（Ｂ）の血流量測定装置１００では、血流量センサ２００と電子機器３００とが別体で構成されている。血流量センサ２００及び電子機器３００は、無線又は有線により接続され、血流量センサ２００で測定された受光量の情報を電子機器３００へ送る。図１（Ａ），（Ｂ）では、マイクロＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）２５０により血流量センサ２００及び電子機器３００が接続されている。図１（Ｂ）では、血流量を測定するために、血流量センサ２００に設けられた突起６０に対して、指ＦＧが接触している。
【００１８】
図２（Ａ），（Ｂ）は、血流量測定装置１００の第２構成例を示す斜視図である。血流量測定装置１００は、血流量センサ２００及び電子機器３００を備える。図２（Ａ），（Ｂ）では、血流量センサ２００は、電子機器３００に内蔵されている。このように、血流量センサ２００と電子機器３００とが一体に構成されてもよい。図２（Ｂ）では、血流量を測定するために、血流量センサ２００に設けられた突起６０に対して、指ＦＧが接触している。
【００１９】
図３は、第１の実施形態における血流量センサ２００の構成例を示す断面図である。血流量センサ２００は、基台１０と、ＶＣＳＥＬ２０と、第１フォトダイオード３０と第２フォトダイオード４０と、アクリルプレート５０と、突起６０とを備える。
【００２０】
基台１０は、シリコンやセラミックを含んで形成され、血流量センサ２００の各部材（例えば、ＶＣＳＥＬ２０、第１フォトダイオード３０、第２フォトダイオード４０）を内部に収容する。尚、突起６０は、基台１０の内部には収容されない。基台１０は、基台１０の上部がアクリルプレート５０により覆われる。基台１０の上端部は、アクリルプレート５０の両端部を固定する。これにより、基台１０の内部に収容空間１０ａが形成される。
【００２１】
ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ＬＡＳＥＲ：垂直共振器面発光レーザ）２０は、光を出射する。ＶＣＳＥＬ２０から出射された出射光Ｌ１の少なくとも一部は、アクリルプレート５０及び突起６０を介して、指ＦＧに向かう。出射光Ｌ１の波長は、例えば近赤外光の波長であり、例えば８５０ｎｍ〜１３００ｎｍの波長である。出射光Ｌ１は、指ＦＧにより反射や散乱（以下まとめて単に「散乱」ともいう）され、散乱光Ｌ２となる。ＶＣＳＥＬ２０は、光源の一例である。
【００２２】
また、出射光Ｌ１の一部は、ミラー５２で反射され、反射光Ｌ３となる。ミラー５２は、アクリルプレート５０のＶＣＳＥＬ２０と対向する第１面Ａ１に貼り付けられる。
【００２３】
出射光Ｌ１は、ユーザの生体組織内の測定対象部位（例えば指ＦＧ）内の毛細血管内の血球や組織によって散乱又は反射を繰り返しながらほぼ半球状に伝播していく。出射光Ｌ１が指ＦＧによって反射又は散乱された散乱光Ｌ２は、第１フォトダイオード３０において受光される。
【００２４】
第１フォトダイオード３０は、血流量センサ用（血流量測定用）のフォトダイオードである。第１フォトダイオード３０は、指ＦＧからの散乱光Ｌ２を受光する。第１フォトダイオード３０は、散乱光Ｌ２を光電変換して散乱光Ｌ２の強度に応じた光検出信号を生成する。光検出信号は、増幅器（不図示）により増幅されてもよい。第１フォトダイオード３０は、受光素子の一例である。
【００２５】
第２フォトダイオード４０は、変位検出用のフォトダイオードである。第２フォトダイオード４０は、反射光Ｌ３を受光する。第２フォトダイオード４０は、反射光Ｌ３を光電変換して反射光Ｌ３の強度に応じた光検出信号を生成する。光検出信号は、増幅器（不図示）により増幅されてもよい。第２フォトダイオード４０は、圧力センサの一例である。
【００２６】
尚、後述するように、第２フォトダイオード４０による検出値（反射光Ｌ３の強度）に基づいて、アクリルプレート５０の撓み量や傾き、突起６０に対する接触圧や荷重分布が導出される。アクリルプレート５０の撓み量は、後述する撓み量ｙに相当する。アクリルプレート５０の傾きは、後述する変化率（ｄｙ／ｄｘ）や傾きθに相当する。
【００２７】
アクリルプレート５０は、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２の波長に対して透光性を有する。つまり、アクリルプレート５０は、ＶＣＳＥＬ２０と指ＦＧとの間、第１フォトダイオード３０と指ＦＧとの間に配置され、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２を通過させる。また、図３では、アクリルプレート５０は、アクリルプレート５０の両端が基台１０の上端に固定されている。そのため、アクリルプレート５０は、両もち梁（両端固定梁）となる。アクリルプレート５０は、透光性部材の一例である。
【００２８】
突起６０は、アクリルプレート５０の指ＦＧと対向する第２面Ａ２に配置される。突起６０は、例えばアクリルプレート５０の中央部に配置される。突起６０は、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２の波長に対して透光性を有する。つまり、突起６０は、ＶＣＳＥＬ２０と指ＦＧとの間、第１フォトダイオード３０と指ＦＧとの間に配置され、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２を通過させる。
【００２９】
突起６０は、例えばアクリルにより形成される。この場合、アクリルプレート５０と同様の素材となり、アクリルプレート５０と突起６０との境界での屈折率差が小さくなり、光の透過性が高くなる。尚、突起６０は、アクリル以外の透光性を有する部材で形成されてもよい。
【００３０】
また、突起６０のアクリルプレート５０と接触する第１面Ａｘ１は、アクリルプレート５０の第２面Ａ２よりも小さい（面積が小さい）。また、突起６０の指ＦＧと接触する第２面Ａｘ２の全面に、指ＦＧが接触可能である。つまり、突起６０の第２面Ａｘ２は、突起６０と接触する指ＦＧよりも小さい。よって、突起６０が指ＦＧにより押圧される際には、突起６０の第２面Ａｘ２の全面で指ＦＧの接触を受け、突起６０における単位面積あたりの接触圧が一定になり易くなる。突起６０は、接触部材の一例である。
【００３１】
図４は、血流量センサ２００の第２構成例を示す断面図である。図４では、血流量センサ２００は、基台１０、ＶＣＳＥＬ２０と、第１フォトダイオード３０と、歪ゲージ４２と、アクリルプレート５０と、突起６０とを備える。つまり、図４では、図３と比較すると、血流量測定装置１００は、第２フォトダイオード４０及びミラー５２を備えず、歪ゲージ４２を備える。
【００３２】
図４では、図３と同じ構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００３３】
歪ゲージ４２は、例えば、アクリルプレート５０に貼り付けられ、第１面Ａ１に取り付けられる。また、歪ゲージ４２は、複数（例えば２個）設けられる。歪ゲージ４２は、例えば絶縁体上にジグザグ形状に配置された金属箔を含み、変形により電気抵抗が変化する。尚、後述するように、歪ゲージ４２による計測値（電気抵抗の変化）に基づいて、アクリルプレート５０の撓み量や傾き、突起６０に対する接触圧や荷重分布が導出される。
【００３４】
次に、突起６０に対する荷重の負荷方法について説明する。荷重負荷方法は、例えば、下記の第１〜第３の荷重負荷方法が考えられる。
【００３５】
第１の荷重負荷方法は、図３，図４に示したように、指ＦＧを移動させて突起６０に対して接触させ、荷重を負荷する方法である。
【００３６】
第２の荷重負荷方法は、指ＦＧを固定し、突起６０を含む血流量センサ２００を移動させて、指ＦＧ及び突起６０を接触させ、荷重を負荷する方法である。
【００３７】
図５は、第２の荷重負荷方法により荷重を負荷する血流量測定システム１０００の構成例を示す断面図である。図５では、ガイドレール７０と分銅７４とを用いて荷重負荷が行われる。図５では、図３，図４と同じ構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００３８】
血流量測定システム１０００は、突起６０を含む血流量センサ２００、電子機器３００（不図示）、ガイドレール７０、ベース７２、分銅７４を含む。血流量センサ２００の構成は、図３又は図４と同様でよい。第２の荷重負荷方法では、血流量センサ２００は、第１の荷重負荷方法とは天地逆向きに設置される。血流量センサ２００では、突起６０が鉛直方向下向きの端部に配置される。
【００３９】
ガイドレール７０は、例えばＬ字形状に形成され、所定の接続範囲にベース７２が接続される。ベース７２は、ガイドレール７０に対して鉛直方向に沿う上下方向にスライド可能である。ベース７２の上面には、分銅７４が載置される。分銅７４により任意の荷重が鉛直方向下向きに負荷される。ベース７２の下面には、血流量センサ２００が固定される。
【００４０】
血流量センサ２００の下方には、指ＦＧが突起６０と対向して固定的に位置する。つまり、第１の荷重負荷方法では、指ＦＧを動かして突起６０に指ＦＧを接触させていたが、第２の荷重負荷方法では、指ＦＧを固定しておき、ベース７２を動かして指ＦＧに突起６０を接触させる。
【００４１】
第２の荷重測定方法によれば、ガイドレール７０や分銅７４を利用して荷重負荷する場合でも、血流量測定システム１０００は、指ＦＧにより適切に突起６０に対して荷重を負荷できる。また、指ＦＧが固定されているので、指ＦＧの動きに伴う荷重負荷の誤差を抑制でき、測定値のばらつきを抑制でき、測定結果の再現性を向上できる。
【００４２】
第３の荷重負荷方法は、指ＦＧをクリップで挟持して、指ＦＧ及び突起６０を接触させ、荷重を負荷する方法である。
【００４３】
図６（Ａ），（Ｂ）は、第３の荷重負荷方法により荷重を負荷する血流量測定システム１０００の構成例を示す断面図である。血流量測定システム１０００は、突起６０を含む血流量センサ２００と、電子機器３００（不図示）と、クリップ８２と、板ばね８４と、ねじ８６と、を含む。血流量センサ２００の構成は、図３又は図４と同様でよい。
【００４４】
クリップ８２は、クリップ上部８２ａとクリップ下部８２ｂとを含む。クリップ下部８２ｂには、血流量センサ２００が所定位置に取り付けられ、突起６０が、クリップ上部８２ａとクリップ下部８２ｂとに挟まれた空間（測定空間）に突出する。血流量を測定する際には、この測定空間に指ＦＧが挿入される。クリップ８０は、指ＦＧが突起６０に接触した状態で、指ＦＧを挟持する。
【００４５】
板ばね８４は、クリップ上部８２ａとクリップ下部８２ｂとを相互に離反する方向に付勢する。板ばね８４の付勢力は、ねじ８６の螺合状態によって調整される。ねじ８６は、板ばね８４をクリップ８２に螺合する。ねじ８６を回して板ばね８４によってクリップ上部８２ａとクリップ下部８２ｂとの距離を可変し、指ＦＧによる突起６０への荷重負荷を可変する。
【００４６】
尚、ここでは便宜上、クリップ上部８２ａ及びクリップ下部８２ｂとしたが、必ずしもクリップ上部８２ａが鉛直方向上側になくてもよく、クリップ下部８２ｂが鉛直方向下側になくてもよい。
【００４７】
次に、血流量測定装置１００の電気的構成について説明する。
【００４８】
図７は、血流量測定装置１００の電気的構成例を示すブロック図である。ここでは、図３のように、第２フォトダイオード４０を有することを例示する。
【００４９】
血流量センサ２００は、ＶＣＳＥＬ２０、第１フォトダイオード３０、及び第２フォトダイオード４０を備える。電子機器３００は、プロセッサ３１０、メモリ３２０、及びディスプレイ３３０を備える。
【００５０】
血流量センサ２００では、ＶＣＳＥＬ２０は、レーザ駆動回路（不図示）の駆動により、出射光Ｌ１を出射する。レーザ駆動回路の駆動は、電子機器３００からの制御信号に応じて行われてもよい。また、ＶＣＳＥＬ２０は、出射光Ｌ１に係る情報（出射光Ｌ１の発光量、波長の情報）を電子機器３００へ送ってもよい。
【００５１】
第１フォトダイオード３０は、散乱光Ｌ２の受光量や受光強度の情報（検出情報）を含む光検出信号を、電子機器３００へ送る。
【００５２】
第２フォトダイオード４０は、反射光Ｌ３の受光量や受光強度の情報（検出情報）を含む光検出信号を、電子機器３００へ送る。
【００５３】
尚、血流量センサ２００が歪ゲージ４２を備える場合には、歪ゲージ４２による検出値（検出情報）が、電子機器３００へ送られる。
【００５４】
電子機器３００では、プロセッサ３１０は、血流量センサ２００から検出情報を取得（例えば受信）する。プロセッサ３１０は、制御信号を血流量センサ２００へ送ってもよい。
【００５５】
プロセッサ３１０は、例えば、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を含む。
【００５６】
プロセッサ３１０は、メモリ３２０に保持されたプログラムを実行することで、各種処理を行う。各種処理は、例えば、血流量測定に係る演算、警告情報表示、を含む。プロセッサ３１０による各種処理の詳細については、後述する。
【００５７】
メモリ３２０は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの一次記憶装置を含む。また、メモリ３２０は、ＳＤカードなどの二次記憶装置を含んでもよい。メモリ３２０は、各種データや各種プログラムを保持する。メモリ３２０は、プロセッサ３１０に内蔵されてもよい。
【００５８】
ディスプレイ３３０は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）を含み、各種データを表示する。ディスプレイ３３０は、画像、文字、記号、図形又はこれらのいずれか２つ以上の組み合わせたデータなどを表示する。例えば、ディスプレイ３３０は、血流量測定に係る警告情報を表示する。
【００５９】
これにより、血流量測定装置１００は、例えば、突起６０に対する指ＦＧの接触が等荷重分布となるように、つまり単位面積あたりの接触圧が一定になるように、ユーザを誘導できる。
【００６０】
次に、プロセッサ３１０による処理例について説明する。
【００６１】
プロセッサ３１０は、第２フォトダイオード４０からの検出情報（例えば、反射光Ｌ３の強度変化）に基づいて、アクリルプレート５０の撓み量や傾きを算出する。アクリルプレート５０の傾きは、例えば、基準方向（ここではアクリルプレート５０の無荷重時の延在方向ｄ１、図３，図４では水平方向）に対する傾きで示される。また、プロセッサ３１０は、アクリルプレート５０の撓み量及び傾きに基づいて、指ＦＧによる突起６０に対する接触圧を算出し、突起６０に対する荷重分布を推定する。
【００６２】
同様に、血流量センサ２００が歪ゲージ４２を備える場合には、プロセッサ３１０は、歪ゲージ４２の検出情報に基づいて、アクリルプレート５０の撓み量及び傾きを算出する。また、プロセッサ３１０は、アクリルプレート５０の撓み量及び傾きに基づいて、指ＦＧによる突起６０に対する接触圧を算出し、突起６０に対する荷重分布を推定する。
【００６３】
また、プロセッサ３１０は、ドップラーシフトを利用して、第１フォトダイオード３０による検出情報に基づいて、血流量を算出する。血流量の算出は、任意のタイミングで開始されてもよい。また、プロセッサ３１０が、突起６０への接触圧（つまりアクリルプレート５０への接触圧）を算出（測定）し、突起６０への接触圧が所定の接触圧（例えば８０ｍｍＨｇ）であることを検出することで、血流量の算出が開始されてもよい。また、血流量の算出は、突起６０への接触圧を順次変更しながら行われてもよい。プロセッサ３１０は、流量測定部としての機能を有する。
【００６４】
例えば、指ＦＧの毛細血管内を動いている血球により散乱された散乱光Ｌ２では、血球の移動速度に比例したドップラー効果によって、周波数のシフトが生じている。静止した組織からの散乱光Ｌ２と動いている血球からの散乱光Ｌ２とでは、周波数の差（シフト）が数百Ｈｚ程度から数十ｋＨｚの帯域に分布する。
【００６５】
このため、両者の散乱光Ｌ２の干渉によって生じるうなり信号（ビート信号）のパワースペクトルにおいて、ドップラー効果によりシフトした周波数は血球の速度に対応し、パワーは血球の量に対応する。血流量とは、各々の血球の速度と血球の数の積の総和である。そのため、プロセッサ３１０は、上述したビート信号のパワースペクトルに周波数を乗算して積分することで、血流量の演算が可能となる。
【００６６】
プロセッサ３１０は、第１フォトダイオード３０からの検出情報に対して、散乱光Ｌ２の干渉成分の周波数解析（例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算）を行う。プロセッサ３１０は、周波数解析によりビート信号のスペクトル列を導出（算出）し、各スペクトル列に対して対応する周波数を乗算して積分することで、指ＦＧの血流量を導出（算出）する。また、プロセッサ３１０は、ディスプレイ３３０を介して、測定結果としての血流量に係る情報を表示してもよい。
【００６７】
次に、接触圧による血流量の変化について考察する。
図８は、指ＦＧに対する接触圧による血流量の変化例を示す模式図である。
【００６８】
図８では、０，２０，４０，６０，８０，１００（単位はｍｍＨｇ）の各圧力での血流量（単位はａ，ｕ）の時間変化を示す。図８を参照すると、０，２０，４０，６０（ｍｍＨｇ）の接触圧では、血流量波形の振幅（脈波振幅）が比較的小さく、８０，１００（ｍｍＨｇ）の接触圧では、脈波振幅が比較的大きいことが理解できる、また、特に８０（ｍｍＨｇ）の接触圧の場合に脈波振幅が大きくなることが理解できる。尚、脈波振幅は、血圧測定にも関連する。
【００６９】
指ＦＧで散乱した散乱光Ｌ２のドップラーシフトを利用した血流量の測定では、血流量波形の振幅が大きい方が、血流量測定を安定して実施でき、再現性が高い。よって、指ＦＧが血流量センサ２００に対して一定の接触圧（例えば８０（ｍｍＨｇ））の状態で、血流量が測定されることが好ましい。
【００７０】
一方、８０（ｍｍＨｇ）と接触圧がそれ程変わらない６０ｍｍＨｇの場合でも、血流量波形の振幅が大幅に小さくなることが理解できる。これは、血流量センサ２００に対する微妙な接触時の押圧力の加減で、血流量の測定値が大きく変化することを意味する。
【００７１】
本実施形態では、血流量測定装置１００は、突起６０への接触圧が所定の接触圧（例えば８０（ｍｍＨｇ））である際に、血流量を測定してもよい。つまり、突起６０への接触圧が所定の接触圧（例えば８０（ｍｍＨｇ））である際に、血流量測定に係る出射光Ｌ１の出射及び散乱光Ｌ２の受光が行われてもよい。この接触圧は、例えば、第２フォトダイオード４０又は歪ゲージ４２により検出された撓み量に基づいて導出されてもよいし、他の圧力センサが設けられて検出されてもよい。
【００７２】
次に、指ＦＧｎの接触圧分布について考察する。
【００７３】
図９（Ａ）は、指ＦＧ（ユーザの指先）の接触圧分布の一例を示す模式図である。図９（Ｂ）は、指ＦＧ（ユーザの指先）のミーゼス応力分布の一例を示す模式図である。
【００７４】
図９（Ａ），（Ｂ）により、接触圧やミーゼス応力が等しい範囲は狭く、指先のように狭い範囲でも、接触部分によって接触圧やミーゼス応力が変化することが理解できる。これは、血流量センサ２００に対する指ＦＧ内の接触位置によって、血流量の測定値が大きく変化することを意味する。
【００７５】
よって、本実施形態では、測定対象部位としての指ＦＧにより全面が押下されやすいように、血流量測定装置１００は、突起６０を備える。これにより、指ＦＧの接触位置によい血流量の測定値が大きく変化することを抑制できる。
【００７６】
次に、両もち梁における荷重分布毎の接触圧について考察する。
まず、荷重分布が等荷重分布の場合について説明する。
【００７７】
図１０（Ａ），（Ｂ）は、両もち梁６５（単に「梁」ともいう）における等荷重分布の一例を示す模式図である。本実施形態では、各パラメータは、以下を示す。
「Ｐ」：両もち梁６５に対する全荷重
「α」：両もち梁６５と測定対象部位とが接触する接触部分長さ
「ｌ」：両もち梁６５の長手方向の長さ
「ｂ」：両もち梁６５の奥行方向（短手方向）の長さ
「ｈ」：両もち梁６５の高さ
「Ｅ」：両もち梁６５のヤング率
「Ｉ」：両もち梁６５の断面２次モーメント
【００７８】
両もち梁６５の長手方向の位置（基点（図１０（Ａ）では両もち梁６５の左端）からの距離）を変数ｘで表す。両もち梁６５の高さ方向の位置（基点（図１０（Ａ）では両もち梁６５の上端）からの距離）を変数ｙで表す。変数ｙは、両もち梁６５の撓み量に相当する。
【００７９】
両もち梁６５の撓み量（ｙ）は、例えば（式１）で表される。
【数１】
2017208645.tif 000003
【００８０】
よって、両もち梁６５の中央部（梁中央部ｃ１）（ｘ＝ｌ／２）における撓み量（ｙ（ｘ＝ｌ／２））は、例えば（式２）で表される。
【数２】
2017208645.tif 000004
【００８１】
よって、両もち梁６５の長手方向の各位置における撓み量（ｙ）の変化率（ｄｙ／ｄｘ）は、例えば（式３）で表される。この変化率は、両もち梁６５の長手方向の位置の微小変化に対する撓み量の変化に相当する。
【数３】
2017208645.tif 000005
【００８２】
よって、等荷重分布の場合、梁中央部ｃ１における撓み量（ｙ）の変化率（ｄｙ／ｄｘ（ｘ＝ｌ／２））は、例えば（式４）で表される。
【数４】
2017208645.tif 000006
【００８３】
次に、荷重分布が楔荷重分布の場合について説明する。
【００８４】
図１１は、両もち梁６５における楔荷重分布の一例を示す模式図である。図１１に示す楔荷重分布では、両もち梁６５の長手方向に沿って、荷重が段階的に大きくなっている。
【００８５】
両もち梁６５の撓み量（ｙ）は、例えば（式５）で表される。
【数５】
2017208645.tif 000007
【００８６】
よって、梁中央部ｃ１（ｘ＝ｌ／２）における撓み量（ｙ（ｘ＝ｌ／２））は、例えば（式６）で表される。
【数６】
2017208645.tif 000008
【００８７】
よって、楔荷重分布の場合、梁中央部ｃ１における撓み量（ｙ）の変化率（ｄｙ／ｄｘ（ｘ＝ｌ／２））は、例えば（式７）で表される。
【数７】
2017208645.tif 000009
【００８８】
また、梁中央部ｃ１よりも基端と反対側における所定位置（ｘ＝ｌ／２＋α／６）での撓み量（ｙ）は、例えば（式８）で表される。
【数８】
2017208645.tif 000010
【００８９】
よって、楔荷重分布の場合、梁中央部ｃ１よりも基端と反対側における所定位置（ｘ＝ｌ／２＋α／６）での撓み量（ｙ）の変化率（ｄｙ／ｄｘ（ｘ＝ｌ／２））は、例えば（式９）で表される。
【数９】
2017208645.tif 000011
【００９０】
よって、（式２）及び（式６）に示したように、等荷重分布及び楔荷重分布の場合ともに、撓み量ｙ（ｘ＝ｌ／２）の値、つまり梁中央部ｃ１の撓み量ｙが、接触部分長さαの３乗に比例する。従って、接触部分長さαが変化し、接触面積が変化すると、両もち梁６５の撓み量が大きく変化することになる。
【００９１】
本実施形態では、血流量センサ２００は、突起６０を備えることで、接触面積を一定にし易くでき、接触部分長さαを一定にし易くできるので、アクリルプレート５０の撓み量を一定にし易くできる。
【００９２】
次に、梁中央部ｃ１の撓み量ｙと接触長さαの変化の影響について考察する。この考察では、第１のシミュレーションを行った。
【００９３】
図１２（Ａ）は、第１のシミュレーションに用いたパラメータの一例を示す模式図である。図１２（Ｂ）は、梁中央部ｃ１の撓み量ｙと接触長さαとの関係の一例を示すグラフである。図１２（Ｃ）は、両もち梁６５に対する接触長さの変化（傾き）の影響の一例を示すグラフである。
【００９４】
図１２（Ｂ）により、接触長さαが長くなる程、梁中央部ｃ１の撓み量ｙが徐々に小さくなることが理解できる。
【００９５】
図１２（Ｃ）により、接触長さαが短い場合、ｄｙ／ｄαの値が０に近づくことが理解できる。つまり、接触長さαの微小変化に対する撓み量ｙの変化が０に近づき、接触長さαの変化による撓み量ｙへの影響が小さいことが分かる。
【００９６】
また、接触長さαが２０ｍｍ程のときに、ｄｙ／ｄαの値が最小になり、接触長さαが２０ｍｍよりも長くなるに連れ、ｄｙ／ｄαの値が大きくなっている。これは、ここでは両もち梁６５の長さｌ＝２９．５ｍｍであり、接触長さαが長さｌに近づくにつれ、撓み難くなるからである。
【００９７】
よって、接触長さαが小さい方が、指ＦＧによる血流量センサ２００への接触具合が微妙に変化した場合でも、両もち梁６５の撓み量ｙの変化が少ないと言える。一方、接触長さαが大きい方が、指ＦＧによる血流量センサ２００への接触具合が微妙に変化した場合に、両もち梁６５の撓み量ｙの変化が大きいと言える。よって、なるべく小さな接触長さαで、つまりなるべく小さな接触面積で、血流量センサ２００へ指が接触することが好ましい。
【００９８】
本実施形態では、両もち梁６５としてのアクリルプレート５０への接触面積がなるべく小さくなるように、血流量センサ２００が突起６０を備える。血流量測定装置１００は、指ＦＧが突起６０を介してアクリルプレート５０を押下することで、血流量を測定する。これにより、ユーザは、突起６０を介して、アクリルプレート５０に対する接触面積を一定に小さくできる。
【００９９】
また、ユーザが不意に突起６０の接触面を超えてアクリルプレート５０をわずかに押下した場合、アクリルプレート５０への接触面積が変化することとなるが、この場合のアクリルプレート５０の撓み量ｙの変化に対する影響を小さくできる。よって、血流量測定の測定結果が安定する。
【０１００】
次に、両もち梁６５がアクリルにより形成された場合の梁中央部ｃ１の撓み量ｙと接触長さαとの関係について考察する。
【０１０１】
図１３は、両もち梁６５がアクリルにより形成された場合の梁中央部ｃ１の撓み量ｙと接触長さαとの関係を示すグラフである。図１３では、両もち梁６５のヤング率Ｅ＝２．２の場合の、接触長さαに対する撓み量ｙの理論値を示すグラフＧ１が示されている。この理論値は、最大値となる。また、両もち梁６５のヤング率Ｅ＝３．１４の場合の、接触長さαに対する撓み量ｙの理論値を示すグラフＧ２が示されている。この理論値は、最小値となる。
【０１０２】
また、図１３では、荷重分布が等荷重分布である場合の接触長さαに対する撓み量ｙの測定結果の平均値が示されている。ここでは、測定１２回の平均値が示されている。図１３により、実際の測定結果が、接触長さαに対する撓み量ｙの理論値の最大値と最小値との間に、おおよそ含まれることが理解できる。尚、測定回数１２回は一例であり、他の回数でもよい。
【０１０３】
次に、荷重分布別の梁中央部ｃ１の撓み量ｙと傾き（ｄｙ／ｄｘ）について考察する。この考察は、第２のシミュレーションを行った。
【０１０４】
図１４は、第２のシミュレーションに用いたパラメータの一例を示す模式図である。第２のシミュレーションでは、荷重分布別の両もち梁６５の撓み量ｙや傾きθについて考察している。尚、図１４では、断面２次モーメントの条件等の欄に、「ｂｈ＾３」が登場しているが、これは「ｂｈ３」を示す。つまり、各実施形態において、「Ａ＾Ｂ」は、「ＡＢ」（ＡのＢ乗）を示す。
【０１０５】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、荷重分布の一例を示す模式図である。図１５（Ａ）は、総荷重がＬであり、単位面積あたりの荷重が両もち梁６５の全体にわたって一定である等荷重分布であることを示す。図１５（Ｂ）は、総荷重が同じくＬである第１の楔荷重分布であることを示す。図１５（Ｃ）は、総荷重が同じくＬである第２の楔荷重分布であることを示す。
【０１０６】
図１５（Ｂ）の第１の楔荷重分布では、最小の荷重位置が、図中で両もち梁６５の測定対象部位との接触部分の左端（梁中央部ｃ１から見て負方向の端部とする）である。最大の荷重位置が、図中で両もち梁６５の測定対象部位との接触部分の右端（梁中央部ｃ１から見て正方向の端部とする）である。左端から右端に向かって同量ずつ荷重が増大し、右端での荷重が左端での荷重の２倍になる。
【０１０７】
図１５（Ｃ）の第２の楔荷重分布では、最小の荷重位置が、図中で両もち梁６５の測定対象部位との接触部分の左端である。最大の荷重位置が、図中の両もち梁６５の測定対象部位との接触部分の右端である。左端から右端に向かって同量ずつ荷重が増大し、左端での荷重が値０である。
【０１０８】
図１６（Ａ）は、等荷重分布での梁中央部ｃ１からの距離と両もち梁６５の撓み量ｙとの関係の一例を示すグラフである。図１６（Ｂ）は、等荷重分布での梁中央部ｃ１からの距離と両もち梁６５の傾きθとの関係の一例を示すグラフである。
【０１０９】
等荷重分布では、両もち梁６５の測定対象部位との接触部分で荷重が均一である。そのため、図１６（Ａ）に示すように、梁中央部ｃ１での撓み量ｙが最大となる。従って、図１６（Ｂ）に示すように、撓み量ｙが最大の梁中央部ｃ１において、両もち梁６５に荷重がない場合の両もち梁６５の延在方向と平行（例えば水平）となり、傾きθが値０となる。
【０１１０】
尚、傾きθの値は、先述した、両もち梁６５の長手方向（図１０，図１１では左右方向）の各位置における撓み量（ｙ）の変化率（ｄｙ／ｄｘ）の値に相当する。
【０１１１】
図１７（Ａ）は、第１の楔荷重分布での梁中央部ｃ１からの距離と両もち梁６５の撓み量ｙとの関係の一例を示すグラフである。図１７（Ｂ）は、第１の楔荷重分布での梁中央部ｃ１からの距離と両もち梁６５の傾きθとの関係の一例を示すグラフである。
【０１１２】
第１の楔荷重分布では、両もち梁６５の測定対象部位との接触部分で荷重が不均一であり、梁中央部ｃ１から正方向に向かって徐々に荷重が大きくなっている。そのため、図１７（Ａ）に示すように、梁中央部ｃ１からやや正方向にずれた位置（ここでは、梁中央部ｃ１から＋０．０５の位置）での撓み量ｙが最大となる。
【０１１３】
従って、図１７（Ｂ）に示すように、梁が延在方向と平行となり、傾きθが値０となる位置は、梁中央部ｃ１からやや正方向にずれている。この場合、梁中央部ｃ１では、傾きθが値０．１４程度となる。
【０１１４】
図１８（Ａ）は、第２の楔荷重分布での梁中央部ｃ１からの距離と両もち梁６５の撓み量ｙとの関係の一例を示すグラフである。図１８（Ｂ）は、第２の楔荷重分布での梁中央部ｃ１からの距離と両もち梁の傾きθとの関係の一例を示すグラフである。
【０１１５】
第２の楔荷重分布では、両もち梁６５の測定対象部位との接触部分で荷重が不均一であり、梁中央部ｃ１から正方向に向かって、第１の楔荷重分布よりも急激に荷重が大きくなっている。そのため、図１８（Ａ）に示すように、梁中央部ｃ１から正方向にずれた位置（ここでは、梁中央部ｃ１から＋０．１の位置）での撓み量ｙが最大となる。
【０１１６】
従って、図１８（Ｂ）に示すように、梁が延在方向と平行となり、傾きθが値０となる位置は、梁中央部ｃ１から正方向にずれている。正方向へのずれは、第１の楔荷重分布の場合よりも大きい。また、梁中央部ｃ１では、傾きθが値０．４０程度となり、第１の楔荷重分布の場合よりも傾きが大きくなる。
【０１１７】
図１９は、各荷重パターン（各荷重分布）での梁中央部ｃ１及び最大変位部分での両もち梁６５の撓み量ｙ及び傾きθを示す模式図である。
【０１１８】
図１９では、「Ａ」は、荷重パターンＡを示し、等荷重分布であることを示す。「Ｂ」は、荷重パターンＢを示し、第１の楔荷重分布であることを示す。「Ｃ」は、荷重パターンＣを示し、第２の楔荷重分布であることを示す。
【０１１９】
このように、第２のシミュレーションの結果により、両もち梁６５の測定対象部位との接触部分への荷重が等荷重分布に近づく程、梁中央部ｃ１での撓み量ｙが小さく、傾きθが０に近づき水平になり易いことが理解できる。
【０１２０】
梁中央部ｃ１での撓み量ｙが大きくなり、傾きθが大きくなると、第１フォトダイオード３０、第２フォトダイオード４０による散乱光Ｌ２、反射光Ｌ３の受光量が変化し、受光量にばらつきが生じる可能性がある。そのため、散乱光Ｌ２に基づく血流量の測定結果にばらつきが生じ、再現性が低下する可能性がある。
【０１２１】
これに対し、本実施形態では、プロセッサ３１０は、梁中央部ｃ１における、突起６０やアクリルプレート５０の延在方向ｄ１に対する突起６０やアクリルプレート５０の傾きθを、第２フォトダイオード４０や歪ゲージ４２による検出情報に基づき導出する。血流量測定装置１００は、傾きθの値により、等荷重分布であるか、楔荷重分布であるか、荷重分布の偏り度合、などを判定できる。
【０１２２】
また、ディスプレイ３３０は、プロセッサ３１０の制御により、傾きθが閾値ｔｈより大きい場合、警告情報を表示する。閾値ｔｈは、例えば値０である。警告情報は、例えば、「真ん中を押してください」のようなメッセージが考えられる。
【０１２３】
これにより、ユーザは、好ましい突起６０の押下方法に係る情報を取得でき、突起６０の中央部に指ＦＧを意識的に接触させることができる。例えば、ユーザとしては等荷重分布となるように突起６０を押下しているつもりでも、楔荷重分布となっていることを理解できる。従って、第１フォトダイオード３０による散乱光Ｌ２の受光量が安定し、血流量測定の測定精度が向上し、血流量測定の再現性を向上できる。
【０１２４】
尚、本実施形態では、アクリルプレート５０は、突起６０を介して測定対象部位（例えば指ＦＧ）と接触するので、アクリルプレート５０としての両もち梁６５の測定対象部位（例えば指ＦＧ）との接触部分は、突起６０との接触部分となる。
【０１２５】
次に、血流量測定装置１００の突起６０の有無による血流量の測定結果の再現性について考察する。
【０１２６】
ここでは、ラットの尾を用いて血流量の測定結果の再現性を考察しているが、人の指ＦＧを用いた再現性も同様であると考えられる。尚、人の指ＦＧを用いた場合の血流量の測定結果の再現性については、後述の第７の実施形態にて説明する。
【０１２７】
図２０（Ａ）は、突起６０が設けられていない血流量測定装置１００により測定されたラットの尾の血流量の時間変化を示すグラフである。横軸は時間（秒）を示し、縦軸は血流量（ａ．ｕ．）を示す。図２０（Ａ）では、ラットの尾に対して麻酔が１％投与され、４３ｇの荷重が負荷された時の測定結果を示している。
【０１２８】
図２０（Ｂ）は、突起６０が設けられた血流量測定装置１００により測定されたラットの尾の血流量の時間変化を示すグラフである。横軸は時間（秒）を示し、縦軸は血流量（ａ．ｕ．）を示す。図２０（Ｂ）では、ラットの尾に対して麻酔が１％投与され、４３ｇの荷重が負荷された時の測定結果を示している。ここでは一例として、ラットの尾と接触する接触面、つまり第２面Ａｘ２での各辺の長さが５ｍｍ×４ｍｍであり、高さが２ｍｍである突起６０を用いている。
【０１２９】
図２０（Ａ）では、血流量の測定結果にばらつきがあることが理解できる。測定結果のばらつきは、血流量測定装置１００を用いてラットの尾の血流量の測定を試みた際に、血流量センサ２００（例えばアクリルプレート５０）にラットの尾が接触する接触位置、接触圧、接触面積、等が一定で無かったために発生したと考えられる。突起６０が設けられていない場合には、ラットの尾が血流量センサ２００に接触するための基準が無く、安定して接触することが困難であったと考えられる。
【０１３０】
これに対し、図２０（Ｂ）では、血流量の測定結果にばらつきが少なく、つまり再現性良く１０回測定されていることを理解できる。図２０（Ｂ）では、血流量測定装置１００を用いてラットの尾の血流量の測定を試みた際に、血流量センサ２００（例えば突起６０）にラットの尾が接触する接触位置、接触圧、接触面積、等が一定であったと考えられる。突起６０が、ラットの尾が血流量センサ２００に接触するための基準となり、安定した血流量センサ２００への接触に寄与し、再現性の良い血流量測定が可能であったと考えられる。
【０１３１】
尚、突起６０の高さが２ｍｍであることは一例であり、他の値であってもよい。突起６０の高さは、血流量測定時に指ＦＧが突起６０に接触する際、指ＦＧが突起６０が配置されたアクリルプレート５０に接触しない程度の高さであることが望ましい。
【０１３２】
また、突起６０の第２面Ａｘ２での各辺の長さが５ｍｍ×４ｍｍであることは一例であり、他の値であってもよい。例えば、突起６０の第２面Ａｘ２での各辺の長さが３ｍｍ×３ｍｍであると、先述のように測定対象部位で接触する接触面積が小さくなるので、測定対象部位の接触具合によるアクリルプレート５０の撓み量ｙの変化を抑制できる。よって、血流量測定の測定結果の安定性を増大でき、再現性を向上できる。
【０１３３】
次に、ラットの脱水前後の血流量について考察する。
【０１３４】
ここでは一例として、図２０（Ｂ）の場合と同様に、ラットの尾と接触する接触面での長さが５ｍｍ×４ｍｍであり、高さが２ｍｍである突起６０を用いている。
【０１３５】
図２１（Ａ）は、健常なラット（脱水前のラット）の尾の血流量の時間変化を示すグラフである。図２１（Ａ）では、突起６０が血流量センサ２００に設けられており、ラットの体温が２８．６℃であり、麻酔が１％投与され、４３ｇの荷重が負荷された時の測定結果を示している。
【０１３６】
図２１（Ｂ）は、脱水状態のラットの尾の血流量の時間変化を示すグラフである。図２１（Ｂ）では、突起６０が血流量センサ２００に設けられており、ラットの体温が２８．６℃であり、麻酔が１％投与され、４３ｇの荷重が負荷された時の測定結果を示している。
【０１３７】
図２１（Ａ）では、ラットの尾の血流量が、概ね、値４．０〜６．５で安定している。図２１（Ｂ）では、ラットの尾の血流量が、概ね、値３．０〜５．０で安定している。また、図２１（Ａ）に対応する健常なラットでは、平均血流量が４．９８（単位の記載は割愛。以下同様。）、平均血流量振幅が０．９２４であるのに対し、図２１（Ｂ）に対応する脱水状態のラットでは、平均血流量が３．５４、平均血流量振幅が０．６４２であった。従って、同一のラット（言い換えると、個体）及び同一の測定条件において、健常な状態から脱水状態になるにつれて、血流量と血流量振幅において、ともに減少することが分かった。血流量が減少する理由は、健常な状態から脱水状態に移行するにつれて、例えば体内の水分の減少により、循環される血液量が減少したり、細胞成分（例えばヘマトクリット）の割合が増加したりするためであると考えられる。血流量振幅が減少する理由は、健常な状態から脱水状態に移行するにつれて、循環される血液量の減少に伴う拍動が低下したり、脱水症による血管の伸展性が低下したりするためであると考えられる。
【０１３８】
従って、本実施形態のように、突起６０が血流量センサ２００に設けられることで、血流量の測定を再現性良く行うことができ、上述したように、測定された血流量の信頼性が高いために血流量の多寡に応じて脱水状態の有無を高精度に推定できる。また、血流量が高くなると、例えば血液中に占める血球の体積の割合を示すヘマトクリットが正常範囲値よりも高くなったり（言い換えると、脱水状態になっていたり）、或いは、例えば血液粘度が健常な状態よりも脱水状態の方が高くなったりする。このため、血流量の多寡により、脱水症状の有無の識別が容易になると考えられる。
【０１３９】
そこで、本実施形態の血流量センサ２００（例えば脱水状態識別部の一例としてのプロセッサ３１０）は、血流量が所定値より多い場合（例えば図２１（Ａ）に示すように、ラットの尾の血流量が概ね値４．０〜６．５で安定している状態）には脱水症状ではないことを識別できる。ここで、所定値は、測定対象部位（例えばラットの尾又は人の指ＦＧ）が脱水状態であると血流量センサ２００が識別するための閾値であり、例えばプロセッサ３１０の動作の中で規定されている。
【０１４０】
一方で、本実施形態の血流量センサ２００（例えば脱水状態識別部の一例としてのプロセッサ３１０）は、血流量が上述した所定値より低い場合（例えば図２１（Ｂ）に示すように、ラットの尾の血流量が概ね値３．０〜５．０で安定している状態）には脱水症状であることを識別できる。言い換えると、本実施形態の血流量センサ２００は、単に、測定対象部位（例えば人の指ＦＧ或いはラットの尾）を流れる血液の血流量を測定できるだけでなく、脱水症状にあるラットを高精度に識別できると言える。
【０１４１】
また、例えば本願の一部の発明者らにより案出された関連の国際公開第２０１５／１９９１５９号において開示されているように、被験者が挙手することによって、その被験者の血管内圧を低下させることで、その被験者が脱水症にかかっているかどうかを検出することが知られている。一方で、本実施形態の血流量センサ２００は、上述した被験者に挙手させること無く、突起６０に対して所定の接触圧を与えさせることにより、その被験者の血管内圧を相対的に低下させることで、脱水症の有無を容易かつ高精度に検出することが可能となり、以降の各実施形態の血流量センサの構成においても同様である。
【０１４２】
また、本実施形態の血流量センサ２００は、被験者に挙手させることに代わって、突起６０に対して所定の接触圧を与えさせることで、例えば脱水症に限らず、強皮症や飲酒の有無も検出することが可能となり、以降の各実施形態の血流量センサの構成においても同様である。言い換えると、本実施形態の血流量センサ２００は、被験者が挙手して血流量を測定する従来方法に比べて、本実施形態のように、突起６０に対して所定の接触圧が加えられた上で被験者の測定対象部位（例えば指ＦＧ）における血流量を測定することで、例えば脱水症、強皮症、飲酒等の症状にかかっているかどうか、つまり、その被験者の生体情報（バイタル情報）を簡易かつ高精度に把握することができる。
【０１４３】
例えば同一人物であっても、突起６０のような接触箇所の目安が血流量センサ２００に不在である場合には、同一箇所や同一の接触面積で血流量センサ２００に対して接触することが困難である。これに対し、第１の実施形態の血流量測定装置１００によれば、突起６０を備えることで、突起６０が接触箇所の目安となり、血流量測定装置１００に対する指ＦＧの接触面積を容易に一定にできる。よって、血流量測定装置１００は、単位面積あたりの接触圧を一定にし易くなり、血流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、血流量測定の再現性を向上できる。
【０１４４】
また、同一の接触面積であっても、突起６０に対する荷重分布が等荷重分布でない場合には、ディスプレイ３３０により警告情報を表示してもよい。これにより、ユーザは、どのような荷重分布で突起６０に接触しているかを認識でき、等荷重分布となるように突起６０を押下できる。これにより、ユーザによる突起６０の接触具合を修正できるので、血流量測定装置１００は、血流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、血流量測定の再現性を向上できる。
【０１４５】
また、血流量測定装置１００は、血流量の測定結果を基に、血圧を測定してもよい。具体的には、血流量測定装置１００では、プロセッサ３１０は、上述のように導出された、測定値のばらつきが少なく、再現性の高い血流量の脈波振幅を基に、指ＦＧの平均血圧を導出（算出）してもよい。また、プロセッサ３１０は、平均血圧が得られた時点の血流量の脈波振幅に所定の第１係数（例えば０．５）を乗算した結果の血流量に基づいて、最高血圧を導出（算出）してもよい。また、プロセッサ３１０は、平均血圧が得られた時点の血流量の脈波振幅に所定の第２係数（例えば０．４）を乗算した結果の血流量に基づいて、最低血圧を導出（算出）してもよい。血流量の脈波振幅に基づく平均血圧、最高血圧、最低血圧の導出方法としては、公知の方法（例えば特許文献２参照）が用いられてよい。
【０１４６】
このように、血流量測定装置１００は、再現性の高い血流量の脈波振幅を基に、指ＦＧの平均血圧を導出できる。よって血流量測定装置１００は、血圧に関しても、血圧測定の測定値のばらつきを抑制でき、血圧測定の再現性を向上できる。
【０１４７】
（変形例）
変形例では、図３、図４と比較すると、血流量センサのアクリルプレートの構成が異なる。図２２は、変形例に係る血流量センサを示す断面図である。図２２の血流量センサ２００ａは、図３，図４の血流量センサ２００と同様であるが、アクリルプレート５０の代わりにアクリルプレート５０ａを備える。図２２では、図３と同じ構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【０１４８】
アクリルプレート５０ａは、突起６０が配置されたアクリルプレート５０ａの位置を含む所定範囲において、厚肉部５４が形成される。アクリルプレート５０ａは、アクリルプレート５０ａの厚肉部５４以外の範囲において、薄肉部５３が形成される。尚、厚肉部５４及び薄肉部５３は、異なる材料で形成されてもよい。よって、厚肉部５４は、突起６０に対向する位置を含む。薄肉部５３は、突起６０に対向しない位置を含む。
【０１４９】
上記の所定範囲（つまり、突起６０が配置されたアクリルプレート５０ａの位置を含む所定範囲）では、出射光Ｌ１や散乱光Ｌ２が通過する箇所が含まれる。また、この所定範囲は、指ＦＧが突起６０に接触した際に、所定値以上の応力がかかり、アクリルプレート５０ａが変形を生じやすい範囲を意図している。例えば、この所定範囲は、指ＦＧが突起６０に対して加圧接触した際に、指ＦＧが突起６０に接触し、薄肉部５３に接触しない程度の厚さとなっている。例えば、指ＦＧを用いて血流量を測定する場合、肉厚部の厚さは２ｍｍ弱、薄肉部の厚さは０．３ｍｍであることが想定されるが、これらの厚さは測定対象部位や血流量センサ２００のサイズに応じて変更可能である。また、例えば測定対象部位が指ＦＧの場合、厚肉部５４の長さは、直径４．５ｍｍ程度である。
【０１５０】
厚肉部５４では、剛性が高くなるので、突起６０に対して指ＦＧにより荷重がかけられても、アクリルプレート５０の厚肉部５４が撓み難くなり、傾き難くなる。
【０１５１】
ここで、両もち梁６５の撓み量（ｙ）の算出例を示す（式１）のパラメータ「Ｉ」は、詳細には（式１０）で示される。
【数１０】
2017208645.tif 000012
【０１５２】
よって、（式１０）に示す「Ｉ」は、「ｈ」つまり両もち梁６５の高さ（厚さ）の３乗に比例する。そのため、（式１）より、両もち梁６５の高さが僅かに増大しても、両もち梁６５の撓み量は大きく減少すると言える。
【０１５３】
このように、変形例に係る血流量センサ２００ａを備える血流量測定装置１００によれば、アクリルプレート５０ａにおける出射光Ｌ１や散乱光Ｌ２が通過する箇所に厚肉部５４が形成される。よって、血流量測定装置１００は、アクリルプレート５０ａが撓み難くなることで、等荷重分布や楔荷重分布などの荷重分布によるアクリルプレート５０ａの傾きへの影響を抑制できる。よって、血流量測定装置１００は、第１フォトダイオード３０による散乱光Ｌ２による受光量が安定し、ドップラーシフトを利用した血流量測定の測定精度が向上し、血流量測定の再現性を向上できる。
【０１５４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態とは血流量測定装置における血流量センサが異なる。第１の実施形態では、血流量センサが突起６０を備えることを説明したが、第２の実施形態では、血流量センサが突起６０を備えていないことを説明する。また、血流量センサは、サイズが第１の実施形態と比較して小型化されており、マイクロマシンである。
【０１５５】
図２３は、第２の実施形態における血流量センサ２００Ａの構成例を示す断面図である。図２３において、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
【０１５６】
血流量センサ２００Ａは、不図示であるが、基台１０と、ＶＣＳＥＬ２０と、第１フォトダイオード３０と、第２フォトダイオード４０と、アクリルプレート５０と、を備える。但し、血流量センサ２００Ａは、アクリルプレート５０の指ＦＧと対向する第２面Ａ２に、突起を備えていない。
【０１５７】
アクリルプレート５０は、血流量測定の際に指ＦＧと接触するが、第２面Ａ２の全面が指ＦＧと接触可能である。つまり、指ＦＧのアクリルプレート５０と接触する接触面の接触面積が、アクリルプレート５０の第２面Ａ２の面積と等しくなり、接触面積一定となる。これにより、アクリルプレート５０の第２面Ａ２に対して等荷重分布により押圧され易くなり、血流量測定の精度が向上する。本実施形態では、アクリルプレート５０が接触部材の一例である。
【０１５８】
尚、本実施形態においても、第２フォトダイオード４０の代わりに、歪ゲージ４２が設けられてもよい。
【０１５９】
このように、本実施形態の血流量センサ２００Ａを備える血流量測定装置によれば、突起６０を省略しても、アクリルプレート５０の全面に対して指ＦＧが接触でき、接触面積を一定にできる。よって、血流量測定装置は、等荷重分布で接触し易くでき、血流量測定の精度を向上でき、血流量測定の再現性が高くなる。
【０１６０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態とは血流量測定装置における血流量センサが異なる。第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、血流量センサが突起を有していない。また、第３の実施形態では、第２の実施形態と異なり、歪みゲージがアクリルプレート内に埋め込まれている。
【０１６１】
図２４は、第３の実施形態における血流量センサ２００Ｂの構成例を示す断面図である。図２４において、第１又は第２の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
【０１６２】
血流量センサ２００Ｂは、基台１０と、ＶＣＳＥＬ２０と、第１フォトダイオード３０と、歪ゲージ４２Ｂと、アクリルプレート５０Ｂと、を備える。但し、血流量センサ２００Ｂは、アクリルプレート５０Ｂの指ＦＧと対向する第２面Ａ２に、突起を備えていない。
【０１６３】
また、歪ゲージ４２Ｂは、アクリルプレート５０Ｂに埋め込まれている。歪ゲージ４２Ｂの指ＦＧに対向する対向面Ａ３は、アクリルプレート５０の第２面Ａ２と同一平面上に位置する。
【０１６４】
つまり、血流量センサ２００Ｂでは、アクリルプレート５０Ｂに微小な歪ゲージ４２Ｂが埋め込まれており、歪ゲージ４２Ｂが単位面積当たりの指ＦＧによる撓みや傾きを検出する。撓みや傾きから、接触圧が導出される。歪ゲージ４２Ｂは、血流量測定の際に指ＦＧと接触するが、対向面Ａ３の全面が指ＦＧと接触可能である。つまり、指ＦＧのアクリルプレート５０と接触する接触面の接触面積が、歪ゲージ４２Ｂの対向面Ａ３の面積と等しくなり、接触面積一定となる。これにより、歪ゲージ４２Ｂの対向面Ａ３に対して等荷重分布により押圧され易くなり、血流量測定の精度が向上する。
【０１６５】
歪ゲージ４２Ｂの内部には、微小梁として金属抵抗体が内包されている。この微小梁が接触圧により変位し、撓みを検出し、つまり圧力を測定する。即ち、圧力を決定する圧力センサとしての歪ゲージ４２Ｂに対する指ＦＧの接触面積は一定であり、歪ゲージ４２Ｂのサイズは指ＦＧよりも小さい。
【０１６６】
このように、本実施形態の血流量センサ２００Ｂを備える血流量測定装置によれば、突起６０を省略しても、更にアクリルプレート５０Ｂの全面に対する指ＦＧの接触が困難な場合でも、圧力測定に係る歪ゲージ４２Ｂに対する指ＦＧの接触面積を一定にできる。よって、血流量測定装置は、等荷重分布で接触し易くでき、血流量測定の精度を向上でき、血流量測定の再現性が高くなる。
【０１６７】
（第４の実施形態）
第１〜第３の実施形態では、指ＦＧやラット等の生体の血流量を測定することを説明したが、第４の実施形態では、生体の血流量以外の測定対象の流量を測定することを説明する。
【０１６８】
図２５（Ａ）は、第４の実施形態における流量センサ２００Ｃの側面断面図である。図２５（Ｂ）は、流量センサ２００Ｃの正面断面図である。流量センサ２００Ｃにおいて、第１〜第３の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
【０１６９】
図２５（Ａ），（Ｂ）では、一例として、測定対象部位としてのチューブ９０内を流れる血液の流量を測定することを想定している。チューブ９０は、例えば可撓性に優れる。チューブ９０は、管状部材の一例である。
【０１７０】
流量センサ２００Ｃは、基台１０、レーザダイオード（ＬＤ）２２、第１フォトダイオード（ＰＤ）３０、歪ゲージ４２Ｃ、ガラスプレート５０Ｃ、及び突起６０Ｃを備える。
【０１７１】
レーザダイオード２２は、出射光Ｌ１を出射する。出射光Ｌ１は、基台１０上に配置されたミラー１２により反射され、ガラスプレート５０Ｃを透過して測定対象部位としてのチューブ９０に向かう。尚、レーザダイオード２２の代わりに、前述のＶＣＳＥＬ２０が設けられてもよい。
【０１７２】
第１フォトダイオード３０は、チューブ９０において出射光Ｌ１が散乱又は反射された散乱光Ｌ２を、突起６０Ｃ及びガラスプレート５０Ｃを介して受光する。
【０１７３】
つまり、図２５（Ａ），（Ｂ）では、レーザダイオード２２からの出射光Ｌ１は、基台１０のミラー１２で反射され、ガラスプレート５０Ｃを透過して、チューブ９０内部の血液に向かう。ガラスプレート５０Ｃは、凸曲面５６ａを有し、凸曲面５６ａによってレーザダイオード２２の出射光Ｌ１をチューブ９０内部の所定位置に集光させる。この所定位置で散乱又は反射した散乱光Ｌ２は、突起６０Ｃ及びガラスプレート５０Ｃを透過して、第１フォトダイオード３０に受光される。
【０１７４】
ガラスプレート５０Ｃは、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２の波長に対して透光性を有する。つまり、ガラスプレート５０Ｃは、レーザダイオード２２と指ＦＧとの間、第１フォトダイオード３０と指ＦＧとの間に配置され、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２を通過させる。また、図２５（Ａ），（Ｂ）では、ガラスプレート５０Ｃは、ガラスプレート５０Ｃの両端が基台１０の上端に固定されている。そのため、ガラスプレート５０Ｃは、両もち梁（両端固定梁）となる。ガラスプレート５０Ｃは、透光性部材の一例である。尚、ガラスプレート５０Ｃの代わりに、先述のアクリルプレート５０が設けられてもよい。
【０１７５】
突起６０Ｃは、ガラスプレート５０Ｃのチューブ９０と対向する第２面Ｃ２に配置される。突起６０Ｃは、例えばガラスプレート５０Ｃの中央部に配置される。突起６０Ｃは、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２の波長に対して透光性を有する。つまり、突起６０Ｃは、レーザダイオード２２とチューブ９０との間、第１フォトダイオード３０とチューブ９０との間に配置され、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２を通過させる。
【０１７６】
突起６０Ｃは、例えばガラスにより形成される。この場合、ガラスプレート５０Ｃと同様の素材となり、ガラスプレート５０Ｃと突起６０Ｃとの境界での屈折率差が小さくなり、光の透過性が高くなる。尚、突起６０Ｃは、アクリル以外の透光性を有する部材で形成されてもよい。
【０１７７】
また、突起６０Ｃのガラスプレート５０Ｃと接触する第１面Ｃｘ１は、ガラスプレート５０Ｃの第２面Ｃ２よりも小さい（面積が小さい）。また、突起６０Ｃのチューブ９０と接触する第２面Ｃｘ２の全面に、チューブ９０が接触可能である。つまり、突起６０の第２面Ｃｘ２は、突起６０Ｃと接触するチューブ９０よりも小さい。よって、突起６０Ｃがチューブ９０により押圧される際には、突起６０Ｃの第２面Ｃｘ２の全面でチューブ９０を受け、突起６０Ｃにおける単位面積あたりの接触圧が一定になり易くなる。
【０１７８】
このように、本実施形態の流量センサ２００Ｃを備える流量測定装置によれば、チューブ９０と突起６０Ｃとが接触することにより、突起６０Ｃに対する荷重が等荷重分布となり易く、チューブ９０の変形量を一定に維持できる。よって、流量測定装置は、流量測定の安定性を向上でき、測定結果の再現性を向上できる。
【０１７９】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、突起の周囲に指ＦＧを支持する支持部材が設けられることを説明する。
【０１８０】
図２６は、第５の実施形態における血流量センサ２００Ｄの構成例を示す断面図である。図２６において、第１〜第４の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
【０１８１】
血流量センサ２００Ｄは、基台１０と、ＶＣＳＥＬ２０と、第１フォトダイオード３０と、第２フォトダイオード４０と、アクリルプレート５０Ｄと、ミラー５２と、突起６０Ｄと、支持部材６２を備える。
【０１８２】
図２６では、アクリルプレート５０Ｄと突起６０Ｄとが一体に形成されているが、別体で形成されてもよい。突起６０Ｄは、前述の実施形態と同様に、アクリル等の透光性部材により形成される。
【０１８３】
支持部材６２は、例えば鉄やＳＵＳを含んで形成され、透光性を有しなくてもよい。支持部材６２は、中央部に開口部６２ａを有する。開口部６２ａの面積は、突起６０Ｄの第２面Ａｘ２の面積よりも大きい。開口部６２ａは、突起６０Ｄの第２面Ａｘ２を覆わないので、突起６０Ｄが外部に露出した状態となる。また、開口部６２ａの面は、突起６０Ｄが指ＦＧにより押圧されない状態において、突起６０Ｄの第２面よりアクリルプレート５０Ｄ側に位置する。つまり、突起６０Ｄは、支持部材６２の開口部６２ａから一部が突出する。よって、指ＦＧは、支持部材６２よりも先に突起６０Ｄに接触でき、突起６０Ｄを押下すると支持部材６２により指ＦＧが支持され、アクリルプレート５０Ｄへの指ＦＧの接触を抑制できる。
【０１８４】
支持部材６２は、突起６０Ｄに対して指ＦＧにより荷重がかけられる際に、指ＦＧがアクリルプレート５０Ｄにおける突起６０Ｄ以外の箇所に接触しないように、アクリルプレート５０Ｄから離間して指ＦＧを支持する。そのため、支持部材６２により、アクリルプレート５０Ｄに対して指ＦＧが接触することを抑制できる。
【０１８５】
このように、本実施形態の血流量センサ２００Ａを備える血流量測定装置によれば、血流量センサ２００Ｄが支持部材６２を備えることで、アクリルプレート５０Ｄに対して指ＦＧが接触することを抑制できる。
【０１８６】
また、本実施形態では、撓み量、傾き、接触圧、荷重分布などは、散乱光Ｌ２の受光量に応じて導出される。また、支持部材６２により、アクリルプレート５０Ｄにおいて、所定位置（突起６０Ｄの対向位置）で限定して指ＦＧの押圧力を受け、他の位置で押圧力を受けることが抑制される。よって、アクリルプレート５０Ｄの撓み量が安定し、第１フォトダイオード３０による散乱光Ｌ２の受光量が安定する。従って、血流量測定装置は、ドップラーシフトを利用した血流量測定の測定精度が向上し、血流量測定の再現性を向上できる。
【０１８７】
（第６の実施形態）
第１〜第５の実施形態では、両もち梁６５として、両端（２点）が基台１０に固定されたアクリルプレートやガラスプレートを説明した。第６の実施形態では、周端の全部又は一部（例えば直交する線分の端部４点）が基台１０に固定されたアクリルプレートやガラスプレートを説明する。
【０１８８】
図２７（Ａ）は、血流量センサ２０Ｅの第１構成例を示す平面図である。図２７（Ｂ）は、図２７（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図２８（Ａ）は、血流量センサ２０Ｅの第２構成例を示す平面図である。図２８（Ｂ）は、図２８（Ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。図２７（Ａ），（Ｂ）及び図２８（Ａ），（Ｂ）において、第１〜第５の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
【０１８９】
図２７（Ａ），（Ｂ）及び図２８（Ａ），（Ｂ）において、血流量センサ２００Ｅは、基台１０と、ＶＣＳＥＬ２０と、第１フォトダイオード３０と、第２フォトダイオード４０と、アクリルプレート５０Ｅと、ミラー５２と、支持突起５７と、ミラー保持部材５８と、突起６０Ｅと、を備える。
【０１９０】
図２７（Ａ），（Ｂ）及び図２８（Ａ），（Ｂ）では、アクリルプレート５０Ｅと突起６０Ｅとが一体に形成されているが、別体で形成されてもよい。突起６０Ｅは、前述の実施形態と同様に、アクリル等の透光性部材により形成される。
【０１９１】
図２７（Ａ），（Ｂ）では、アクリルプレート５０Ｅは、平面図において円形状に形成されているが、他の形状（例えば楕円形状）でもよい。図２８（Ａ），（Ｂ）では、アクリルプレート５０Ｅは、平面図において略正方形状に形成されているが、他の形状（例えば略長方形状、略四角形状以外の略多角形状）でもよい。
【０１９２】
図２７（Ａ），（Ｂ）及び図２８（Ａ），（Ｂ）では、アクリルプレート５０Ｅは、アクリルプレート５０Ｅの周端（周端の一部であることも含む）が基台１０の上端に固定されている。そのため、アクリルプレート５０Ｅは、周端固定梁となる。
【０１９３】
アクリルプレート５０Ｅは、突起６０Ｅが配置されたアクリルプレート５０Ｅの位置が、厚肉部５４Ｅとなる。アクリルプレート５０Ｅは、厚肉部５４Ｅ及び基台１０に固定される位置以外の範囲において、薄肉部５３Ｅとなる。尚、厚肉部５４及び薄肉部５３は、異なる材料で形成されてもよい。厚肉部５４Ｅの厚さ（高さ）は、例えば２．３ｍｍである。薄肉部５３Ｅの厚さ（高さ）は、例えば０．３ｍｍである。
【０１９４】
アクリルプレート５０Ｅの厚肉部５４Ｅでは、出射光Ｌ１や散乱光Ｌ２が通過する箇所が含まれる。厚肉部５４Ｅでは、剛性が高くなるので、突起６０Ｅに対して指ＦＧにより荷重がかけられても、アクリルプレート５０Ｅの厚肉部５４Ｅが撓み難くなり、傾き難くなる。
【０１９５】
アクリルプレート５０ＥのＶＣＳＥＬ２０と対向する第１面Ａ１には、１つ以上（例えば２つ）の支持突起５７が設けられる。支持突起５７は、アクリルプレート５０Ｅと同様に、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２の波長に対して透光性を有する。支持突起５７は、ミラー保持部材５８を支持する。
【０１９６】
支持突起５７は、アクリルプレート５０Ｅと同様に、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２の波長に対して透光性を有する。図２７（Ａ）及び図２８（Ａ）では、ミラー保持部材５８は、コの字型の形状を有する。尚、ミラー保持部材５８は、これ以外の形状でもよい。ミラー保持部材５８は、ＶＣＳＥＬ２０と対向する面に、ミラー５２が設けられる（例えば貼り付けられる）。
【０１９７】
ミラー５２は、ＶＣＳＥＬ２０から出射された出射光Ｌ１の一部を反射し、反射光Ｌ３とする。尚、図２７（Ａ）及び図２８（Ａ）では、ミラー５２がミラー保持部材５８のコの字型の形状の中央部に貼り付けられているが、ミラー保持部材５８の他の位置に張り付けられてもよい。
【０１９８】
このように、ミラー５２は、アクリルプレート５０Ｅの厚肉部５４Ｅの下方に取り付けられる。ミラー５２の位置では、剛性が高く、アクリルプレート５０Ｅが撓み難いので、傾きにくい。よって、ミラー５２で反射され、第２フォトダイオード４０で受光される反射光Ｌ３の受光量が安定する。従って、血流量測定装置は、反射光Ｌ３を用いたアクリルプレート５０Ｅの変位、撓み量、傾き、圧力などの測定精度を安定化できる。
【０１９９】
一方、厚肉部５４Ｅに隣り合う薄肉部５３Ｅでは、アクリルプレート５０Ｅが撓み易いので、撓み量が大きくなる。よって、血流量測定装置は、反射光Ｌ３の受光量に基づいてアクリルプレート５０Ｅの変位を確実に得られ、血流量信号を導出し易くできる。
【０２００】
次に、平面視において円形状のアクリルプレート５０Ｅ周辺が基台１０に固定された場合について考察する。
【０２０１】
図２９（Ａ）は、梁６５Ｅ（単に「梁」ともいう）における等荷重分布の一例を示す模式図である。本実施形態では、各パラメータは、以下を示す。梁６５Ｅは、周端が固定された周端固定梁である。
「ｑ」：梁６５Ｅに対する単位面積あたりの荷重
「α」：梁６５Ｅと測定対象部位とが接触する接触部分長さ（接触部分直径）
「ｌ」：梁６５Ｅの直径の長さ
「ｈ」：梁６５Ｅの高さ
「Ｅ」：梁６５Ｅのヤング率
「Ｄ」：梁６５Ｅの撓み強さ
【０２０２】
梁６５Ｅの直径方向の位置（基点（図２９（Ａ）では梁６５Ｅの中央部）からの距離）を変数ｒで表す。梁６５Ｅの高さ方向の位置（基点（図２９（Ａ）では梁６５Ｅの上端）からの距離）を変数ｙで表す。変数ｙは、梁６５Ｅの撓み量に相当する。
【０２０３】
梁６５Ｅの撓み量（ｙ）は、例えば（式１１）で表される。
【数１１】
2017208645.tif 000013
【０２０４】
単位面積あたりの荷重ｑと全荷重Ｐとの関係は、例えば（式１２）で表される。
【数１２】
2017208645.tif 000014
【０２０５】
よって、梁６５Ｅの直径方向の各位置における撓み量（ｙ）の変化率（ｄｙ／ｄｒ）は、例えば（式１３）で表される。この変化率は、梁６５Ｅの直径方向の位置の微小変化に対する撓み量の変化に相当する。
【数１３】
2017208645.tif 000015
【０２０６】
また、梁６５Ｅの撓み量は、（式１１）に示したように、接触部分長さαの４乗に比例する。従って、接触部分長さαが変化し、接触面積が変化すると、梁６５Ｅの撓み量が大きく変化することになる。
【０２０７】
尚、本実施形態では、梁６５Ｅにおける楔荷重分布の場合の数式の例示を省略したが、楔荷重分布の場合でも、梁６５Ｅの撓み量は、接触部分長さαの４乗に比例する。従って、接触部分長さαが変化し、接触面積が変化すると、梁６５Ｅの撓み量が大きく変化することになる。
【０２０８】
図２９（Ｂ）は、第３のシミュレーションに用いたパラメータの一例を示す模式図である。第３のシミュレーションでは、等荷重分布での梁６５Ｅの撓み量ｙ及び傾きθについて考察している。
【０２０９】
図３０（Ａ）は、等荷重分布での梁中央部ｃ１１からの距離と梁６５Ｅの撓み量ｙとの関係の一例を示すグラフである。図３０（Ｂ）は、等荷重分布での梁中央部ｃ１１からの距離と梁６５Ｅの傾きθとの関係の一例を示すグラフである。
【０２１０】
等荷重分布では、梁６５Ｅの測定対象部位との接触部分で荷重が均一である。そのため、図３０（Ａ）に示すように、梁中央部ｃ１１での撓み量ｙが最大となる。従って、図３０（Ｂ）に示すように、撓み量ｙが最大の梁中央部ｃ１１において、梁６５Ｅに荷重がない場合の梁６５Ｅの延在方向と平行（例えば水平）となり、傾きθが値０となる。
【０２１１】
尚、傾きθの値は、先述した、梁６５Ｅの直径方向（図２９（Ａ）では左右方向）の各位置における撓み量（ｙ）の変化率（ｄｙ／ｄｒ）の値に相当する。
【０２１２】
このように、本実施形態の血流量センサ２００Ｅを備える血流量測定装置は、梁６５Ｅ（周端固定梁）としてのアクリルプレート５０Ｅを備える。この場合でも、突起６０Ｅを指ＦＧにより押下することで、血流量測定装置に対する指ＦＧの接触面積を容易に一定にできる。よって、血流量測定装置１００は、単位面積あたりの接触圧を一定にし易くなり、血流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、血流量測定の再現性を向上できる。
【０２１３】
尚、本実施形態では、楔荷重分布での梁６５Ｅの撓み量ｙや傾きθの詳細については説明を省略したが、第１の実施形態と同様に、梁中央部ｃ１１からずれた位置で撓み量ｙが最大となり、梁中央部ｃ１１では傾きθが値０よりも大きくなる。即ち、梁６５Ｅの測定対象部位との接触部分への荷重が等荷重分布に近づく程、梁中央部ｃ１１での撓み量ｙが小さく、傾きθが０に近づき水平になり易い。
【０２１４】
また、プロセッサ３１０は、梁中央部ｃ１１における、突起６０Ｅやアクリルプレート５０Ｅの延在方向ｄ１に対する突起６０Ｅやアクリルプレート５０Ｅの傾きθを、第２フォトダイオード４０等による検出情報に基づき導出してもよい。血流量測定装置は、傾きθの値により、等荷重分布であるか、楔荷重分布であるか、荷重分布の偏り度合、などを判定できる。
【０２１５】
また、第１の実施形態と同様に、ディスプレイ３３０は、プロセッサ３１０の制御により、傾きθが閾値ｔｈ（例えば値０）より大きい場合、「真ん中を押してください」等の警告情報を表示してもよい。
【０２１６】
尚、本実施形態では、平面視において円形状のアクリルプレート５０Ｅ周辺が基台１０に固定された場合の梁６５Ｅの撓み量ｙ、傾きθなどについて考察したが、平面視において略正方形状のアクリルプレート５０Ｅの場合においても、同様の結果が得られる。
【０２１７】
（第７の実施形態）
本実施形態では、静電容量式センサを用いて血流量を測定することを説明する。
【０２１８】
図３１（Ａ）は、血流量センサ２０Ｆの第１構成例を示す平面図である。図３１（Ｂ）は、図３１（Ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。図３１（Ａ），（Ｂ）において、第１〜第６の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
【０２１９】
血流量センサ２０Ｆは、基台１０と、ＶＣＳＥＬ２０と、第１フォトダイオード３０と、アクリルプレート５０Ｆと、支持突起５７Ｆと、静電容量式センサ５９と、突起６０Ｆとを備える。つまり、第２フォトダイオード４０の代わりに、静電容量式センサ５９が設けられている。
【０２２０】
図３１（Ａ），（Ｂ）では、アクリルプレート５０Ｆと突起６０Ｆとが別体に形成されているが、一体で形成されてもよい。アクリルプレート５０Ｆと突起６０Ｆとは、前述の実施形態と同様に、アクリル等の透光性部材により形成される。
【０２２１】
図３１（Ａ），（Ｂ）では、アクリルプレート５０Ｆは、平面図において円形状に形成されているが、他の形状（例えば楕円形状、略正方形状、略長方形状、略四角形状以外の略多角形状）でもよい。また、アクリルプレート５０Ｆは、両もち梁でもよいし、周端固定梁でもよい。
【０２２２】
アクリルプレート５０ＦのＶＣＳＥＬ２０と対向する第１面Ａ１には、１つ以上（例えば３つ）の支持突起５７Ｆが設けられる。支持突起５７Ｆは、静電容量式センサ５９を支持する。
【０２２３】
静電容量式センサ５９には、２つの導体（不図示）がアクリルプレート５０Ｆと平行に配置され、これらの導体間が電気的に接続されている。静電容量式センサ５９は、２つの導体間の静電容量を測定することで、２つの導体間の距離を測定する。突起６０Ｆを介して指ＦＧによりアクリルプレート５０Ｆが押下されることで、支持突起７Ｆを介して１つの導体の位置が変位し、２つの導体間の距離が変化する。この場合、静電容量式センサ５９は、２つの導体間の静電容量が大きくなり、２つの導体間の距離が短くなったことを検出する。この距離の変化は、アクリルプレート５０Ｆの変位量、つまりアクリルプレート５０Ｆの撓み量ｙに相当する。つまり、静電容量式センサ５９は、突起６０Ｆが指ＦＧにより押下されると、アクリルプレート５０Ｆの撓み量を検出する。アクリルプレート５０Ｆの撓み量に基づいて、突起６０Ｆに対する接触圧やアクリルプレート５０Ｆの傾きが検出可能である。
【０２２４】
また、静電容量式センサ５９の中心部、つまり静電容量式センサ５９において出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２が通過する領域に、開口部５９ａを有する。静電容量式センサ５９は、開口部５９ａを有することで、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２の通過の遮断を回避でき、散乱光Ｌ２を用いた血流量の測定精度の低下を抑制できる。
【０２２５】
このように、本実施形態の血流量センサ２００Ｆを備える血流量測定装置は、アクリルプレート５０Ｆの撓み量ｙを検出するための静電容量式センサ５９を備える。静電容量式センサ５９は、透光性を有していなくても、中心部に開口部５９ａを有することで、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２が静電容量式センサ５９の中心部付近を通過できる。そのため、ＶＣＳＥＬ２０、指ＦＧ、及び第１フォトダイオード３０の間での光の進行を阻害せず、血流量測定を安定的に実施できる。また、血流量センサ２００Ｆは、突起６０Ｆを備えることで、単位面積あたりの接触圧を一定にし易くなり、血流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、血流量測定の再現性を向上できる。
【０２２６】
（第８の実施形態）
第１の実施形態では、ラットの尾を用いた血流量の測定結果の再現性について説明したが、本実施形態では、人の指ＦＧを用いた血流量測定の測定結果の再現性について説明する。
【０２２７】
第８の実施形態の血流量センサ２００Ｇは、第１〜第７の実施形態の血流量センサ２００Ｇ，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｄ〜２００Ｆのいずれであってもよい。
【０２２８】
図３２（Ａ），（Ｂ）は、突起の有無による血流量測定の再現性を示す模式図である。図３２（Ａ）は、突起６０を備える血流量センサ２００Ｇによる人の指ＦＧを用いた血流量の測定結果を示す。図３２（Ｂ）は、突起を備えない血流量センサによる人の指ＦＧを用いた血流量の測定結果を示す。尚、突起を備えない血流量センサの構成は、突起以外の構成については、血流量センサ２００Ｇと同様である。図３２（Ａ），（Ｂ）において、それぞれのグラフの横軸は、血流量測定の試行回数を示す。尚、図３２（Ａ），（Ｂ）において、縦軸の血流量での「Ｅ」は、１０の指数を示す。例えば、「３．００Ｅ＋０８」は、「３．００×１０８」を示す。
【０２２９】
本実施形態における人の指ＦＧを用いた血流量測定では、一例として、突起６０の直径を４．５ｍｍとし、突起６０の高さ（厚み方向の長さ）を２ｍｍとする。また、血流量の測定部位は、人の指ＦＧとするが、人のふくらはぎでもよい。
【０２３０】
血流量が接触圧の影響を受けることから、まず、突起６０を備える血流量センサ２００Ｇにより、０．３７Ｎの接触圧で１０回血流量を測定した。この１０回の測定結果が、図３２（Ａ）で示されている。その後、突起を備えない血流量センサにより、突起６０を備える血流量センサ２００Ｇの測定結果とほぼ同じ血流量が得られる接触圧を導出し、その接触圧で１０回測定した。この１０回の測定結果が、図３２（Ｂ）で示されている。
【０２３１】
図３２（Ａ）を参照すると、１０回の血流量の測定値の平均値Ａｖｅ１が約１．８０×１０８であり、各測定値が約１．７０〜２．００×１０８の範囲に収まっていることが理解できる。図３２（Ｂ）を参照すると、１０回の血流量の測定値の平均値Ａｖｅ２が約１．６０×１０８であり、各測定値が約１．１０〜２．４０×１０８の範囲に収まっていることが理解できる。つまり、突起有りの場合、突起無しの場合と比較して、血流量の測定値のばらつきが小さいことが理解できる。
【０２３２】
このように、本実施形態の血流量センサ２００Ｇを備える血流量測定装置は、突起６０を備えることで、突起６０が接触箇所の目安となり、血流量測定装置１００に対する人の指ＦＧの接触面積を容易に一定にできる。よって、血流量測定装置１００は、単位面積あたりの接触圧を一定にし易くなり、血流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、血流量測定の再現性を向上できる。
【０２３３】
次に、人の運動前、運動中、運動後のそれぞれの状態における測定対象部位（例えば指ＦＧ）の血流量の測定の実験結果について考察する。
【０２３４】
この考察の目的は、人が運動前の平静時、運動中、運動後のそれぞれの状態において、心拍数や血圧の上昇に従って、第１〜第８の各実施形態のいずれか（例えば、第１の実施形態）の血流量センサ（例えば血流量センサ２００）により測定された血流量の測定結果がどのような変化を示すかを比較することである。
【０２３５】
血流量の測定の実験は、次の条件下で行われた。
実験場所：
空調により室温が一定温度に保たれた屋内（例えば被験者が運転操作するエアロバイク（登録商標）が設置された実験室）
実験方法：
（１）被験者（例えば２０代の男性）の左上腕に血圧計のカフ（不図示）を巻く。
（２）同被験者の右手人指し指（例えば指ＦＧ）を測定対象部位とし、例えば第１の実施形態の血流量センサ２００を用いて、血流量を測定（心臓と同じ高さで測定）し、中指に指温度計（不図示）を貼り付けた。
（３）右手を対象として、同被験者の血流量及び指温度がそれぞれ測定され、更に、実験場所の室温や湿度も記録された。
（４）左上腕を対象として、同被験者の血圧が測定された。
【０２３６】
測定を行ったタイミングは、次の通りである。
（運動前）平静時
→（運動中）運動開始から５分後
→（運動後）運動終了から２分後
【０２３７】
運動強度は、次の通りである。
【０２３８】
被験者は、例えばエアロバイク（登録商標）に跨り、中程度（つまり、心拍数が１１０〜１２０ｂｐｍとなる程度）に、ペダルの回転速度が一定となるように漕いだ。
【０２３９】
図３３は、運動前（つまり、平静時）において、血流量センサ２００の突起６０に対する接触圧を徐々に下げた時の被験者の指ＦＧにおける血流量の時間変化例を示すグラフである。図３４は、運動中において、血流量センサ２００の突起６０に対する接触圧を徐々に下げた時の被験者の指ＦＧにおける血流量の時間変化例を示すグラフである。図３５は、運動後において、血流量センサ２００の突起６０に対する接触圧を徐々に下げた時の被験者の指ＦＧにおける血流量の時間変化例を示すグラフである。
【０２４０】
図３３に示すように、プロセッサ３１０の制御に基づくアクチュエータ（例えば図７では不図示）の駆動により、例えば被験者の指ＦＧが載置される突起６０を有する血流量センサ２００を支持するフレーム（不図示）内に設けられた接触圧センサ（不図示）を、実験場所の床面（つまり、地面に水平な面）に対して垂直な鉛直上下方向に移動させる。これにより、被験者の指ＦＧが突起６０に接触する時の接触圧を任意に変更可能である。なお、被験者の指ＦＧが突起６０に接触する時の接触圧を変更する方法は、上述した方法に限定されない。
【０２４１】
上述した接触圧の変更方法を用いて、先ず、運動前（つまり、平静時）において、被験者の指ＦＧを測定対象部位とした血流量の測定が行われた。
【０２４２】
測定結果としては、次のデータが得られた。
最高血圧：１３２ｍｍＨｇ
最低血圧：７５ｍｍＨｇ
心拍数：７９ｂｐｍ
平均血圧：９４ｍｍＨｇ
脈拍：５７ｍｍＨｇ
指尖温度：３５，５度
室温：２１度
湿度：５３％
（結果）
図３３に示すように、接触圧が徐々に下がるにつれて、反対に血流量は徐々に増加した結果が得られた。測定開始後の１０秒から５０秒が経過するまでの血流量については、血流量の最大値が３６．３６（単位は割愛。以下同様。）、血流量の最小値が４．５６で、差分が３１．８０となった。血流量の上昇率（言い換えると、図３３に示す血流量の時間変化率を示す傾き）は、０．７９５となった。
【０２４３】
次に、運動中において、被験者の指ＦＧを測定対象部位とした血流量の測定が行われた。図３４に示すように、運動前（つまり、平静時）と同様に、接触圧が徐々に下がるにつれて、反対に血流量は徐々に増加した結果が得られた。
【０２４４】
測定結果としては、次のデータが得られた。
最高血圧：１６０ｍｍＨｇ
最低血圧：９３ｍｍＨｇ
心拍数：１１９ｂｐｍ
平均血圧：１１５ｍｍＨｇ
脈拍：６７ｍｍＨｇ
指尖温度：３６．２度
室温：２０．９度
湿度：５３％
（結果）
運動による効果（例えば運動の重樹に基づく血行の良好）により、運動前（つまり、平静時）と比べて、それぞれの測定値が相対的に上昇した。測定開始後の７秒から４７秒が経過するまでの血流量については、血流量の最大値が５８．２２、血流量の最小値が９．８６で、差分が４８．３６となった。血流量の上昇率（言い換えると、図３４に示す血流量の時間変化率を示す傾き）は、１．２０９となり、運動前（つまり、平静時）に比べて上昇した。
【０２４５】
最後に、運動後において、被験者の指ＦＧを測定対象部位とした血流量の測定が行われた。図３５に示すように、運動前（つまり、平静時）や運動中と同様に、接触圧が徐々に下がるにつれて、反対に血流量は徐々に増加した結果が得られた。
【０２４６】
測定結果としては、次のデータが得られた。
最高血圧：１６０ｍｍＨｇ
最低血圧：９３ｍｍＨｇ
心拍数：１１９ｂｐｍ
平均血圧：１１５ｍｍＨｇ
脈拍：６７ｍｍＨｇ
指尖温度：３６．２度
室温：２０．９度
湿度：５３％
（結果）
運動後であるためか、一部の測定値については、運動中の時から下がった。しかし、運動による効果（例えば運動の重樹に基づく血行の良好）により、運動前（つまり、平静時）や運動中と比べて、血流量の上昇率（言い換えると、図３５に示す血流量の時間変化率を示す傾き）は、上昇した。測定開始後の７秒から３７秒が経過するまでの血流量については、血流量の最大値が５２．００、血流量の最小値が６．０２で、差分が４５．９８となった。血流量の上昇率（言い換えると、図３５に示す血流量の時間変化率を示す傾き）は、１．５３３となり、運動前（つまり、平静時）や運動中に比べて上昇した。
【０２４７】
また、この実験では、上述した被験者の他に、２人の被験者も同様に実験対象と含め、計３人の被験者について、被験者毎の相違が見られるかどうかの観察も行われた。本開示に係る血流量センサ（例えば第１の実施形態の血流量センサ２００）は、測定値としての血流量を用いて、１心拍当たりの血流量（つまり、１回拍出量）を算出することができる。ここでは、説明を簡単にするために、第１の実施形態の血流量センサ２００を例示して説明するが、他の実施形態の血流量センサを用いても同様に、１回拍出量を測定可能であることは言うまでもない。
【０２４８】
具体的には、流量測定部の一例としてのプロセッサ３１０は、図３３〜図３５に示す血流量の時間変化を基に、６０を１心拍（つまり、周期的な変動を繰り返す血流量の１周期相当分）にかかる時間（ｔ２−ｔ１）で除算した値（つまり、（式１４）参照）を、先ず心拍数ｂｐｍとして算出する。時刻ｔ１は１心拍分の血流量の１周期の開始時刻、時刻ｔ２は１心拍分の血流量の１周期の終了時刻をそれぞれ示す。なお、プロセッサ３１０は、指ＦＧにかかる接触圧が例えば８０ｍｍＨｇである時に、（式１４）に従って算出している。
【数１４】
2017208645.tif 000016
【０２４９】
また、流量測定部の一例としてのプロセッサ３１０は、図３３〜図３５に示す血流量の時間変化を基に、所定回数分（例えば３心拍）にかかる時間（ｔ４−ｔ１）における血流量の積分値の平均値（（式１５）参照）により、１回拍出量Ｓを算出する。時刻ｔ４は、時刻ｔ１を開始時刻とした３心拍分の血流量の３周期の終了時刻を示す。なお、プロセッサ３１０は、指ＦＧにかかる接触圧が例えば８０ｍｍＨｇである時に、（式１５）に従って算出している。（式１５）において、Ｂは、指ＦＧにかかる接触圧が例えば８０ｍｍＨｇである時に測定された時刻ｔ１〜ｔ４における血流量を示す。
【数１５】
2017208645.tif 000017
【０２５０】
また、流量測定部の一例としてのプロセッサ３１０は、図３３〜図３５に示す血流量の時間変化と（式１４）及び（式１５）の算出結果とを用いて、（式１６）に従って、心拍出量ＳＡを算出する。なお、プロセッサ３１０は、指ＦＧにかかる接触圧が例えば８０ｍｍＨｇである時に、（式１６）に従って算出している。
【数１６】
2017208645.tif 000018
【０２５１】
図３６（Ａ）は、３人の被験者の平均血圧の運動前、運動中、運動後のそれぞれの変化例を示すグラフである。図３６（Ｂ）は、３人の被験者の心拍数の運動前、運動中、運動後のそれぞれの変化例を示すグラフである。図３６（Ｃ）は、３人の被験者の１心拍当たりの血流量の運動前、運動中、運動後のそれぞれの変化例を示すグラフである。図３６（Ｄ）は、３人の被験者の全拍出量の運動前、運動中、運動後のそれぞれの変化例を示すグラフである。
【０２５２】
図３６（Ａ）〜図３６（Ｄ）において、横軸は被験者３人の運動前（つまり、平静時）、運動中、運動後の状態を示し、縦軸はそれぞれ平均血圧［ｍｍＨｇ］、心拍数［ｂｐｍ］、１心拍当たりの血流量［ｍｌ］、全拍出量［Ｌ／ｍｉｎ］を示し、それぞれ被験者３人の運動前（つまり、平静時）の状態を基準値（例えばゼロ）となるように作成されている。
【０２５３】
図３６（Ａ），（Ｂ）では、被験者３人の平均血圧及び心拍数は運動前（つまり、平静時）が最も小さく、運動中に最も高く、運動後には運動前（つまり、平静時）と同じくらいにまで下がっているい。つまり、運動によって平均血圧及び心拍数がともに上昇したことが示されている。
【０２５４】
ところが、図３６（Ｃ）に示すように、被験者３人の１心拍当たりの血流量（（式１５）参照）は、運動前（つまり、平静時）が最も小さく、運動中、運動後と時間が経過するにつれて徐々に増加している。これは、それぞれの被験者３人において、運動によって、１心拍当たりの血流量が増大し、体内の細胞を正常に機能させるための血液の流れ（つまり、血行）が改善されたことを裏付けていると推測される。
【０２５５】
図３６（Ｄ）では、被験者３人の全拍出量は運動前（つまり、平静時）が最も小さく、運動中に最も高く、運動後には運動中より若干低下している。
【０２５６】
以上により、本開示に係る血流量センサ（例えば第１の実施形態の血流量センサ２００）によれば、血流量の時間変化を基に、指ＦＧにかかる接触圧が所定値（例えば８０ｍｍＨｇ）である時に、例えば３心拍にかかる時間（ｔ４−ｔ１）における血流量の積分値の平均値（（式１５）参照）により、１回拍出量（つまり、１心拍当たりの血流量）を算出することができる。これにより、血流量センサ２００は、健康の増進を促すための指標の一例としての１回拍出量（つまり、１心拍当たりの血流量）を簡易かつ高精度に算出することができる。
【０２５７】
以上、図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０２５８】
上記実施形態では、アクリルプレートやガラスプレートを例示したが、アクリル膜やガラス膜であってもよい。また、出射光Ｌ１及び散乱光Ｌ２に対して透光性を有する他の板状部材や膜であってもよい。
【０２５９】
上記実施形態では、測定対象部位は、生体（例えば人、牛、ラット）の指ＦＧや尾でもよいし、他の部位（例えば額、手首、足首、その他の部位）であってもよい。また、第４の実施形態では、測定対象部位は、チューブ９０に限らず、他の測定対象の部位であってもよい。
【０２６０】
上記実施形態では、警告情報がディスプレイ３３０により表示されることを例示したが、他の出力態様で警告情報が出力されてもよい。例えば、警告情報が文字情報ではなく、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が、警告を示す色で点灯や点滅してもよい。また、警告情報がスピーカ（不図示）により音声出力されてもよいし、バイブレータ（不図示）により警告情報を示す振動パターンで振動してもよい。
【０２６１】
上記実施形態では、突起が１つ設けられることを例示したが、突起は複数設けられてもよい。
【０２６２】
（本開示の一形態の概要）
本開示の一形態の流量測定装置は、測定対象部位に光を出射する光源と、光源から出射された出射光が測定対象部位で散乱された散乱光を受光する受光素子と、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有し、測定対象部位と対向する対向面の全面に対して測定対象部位が接触可能な接触部材と、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定する流量測定部と、を備える。
【０２６３】
この構成により、流量測定装置は、流量測定装置に対する測定対象部位の接触面積を一定にできる。よって、流量測定装置は、単位面積あたりの接触圧を一定にし易くなり、流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、流量測定の再現性を向上できる。
【０２６４】
本開示の一形態の流量測定装置は、光源及び受光素子の少なくとも一部を覆い、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有する透光性部材を備え、接触部材は、透光性部材の測定対象部位に対向する面に配置された突起である。
【０２６５】
この構成により、流量測定装置は、流量測定に係る構成部を内包する透光性部材の面が測定対象部位よりも大きくても、つまり流量測定装置は測定対象部位より大きくても、流量測定装置に対する測定対象部位の接触面積を一定にできる。
【０２６６】
本開示の一形態の流量測定装置は、透光性部材は、当該透光性部材の延在方向において、突起に対向する第１の位置が、突起に対向しない第２の位置よりも厚く形成される。
【０２６７】
この構成により、流量測定装置は、突起を介して測定対象部位から接触圧を受けた透光性部材が撓み難くなり、流量測定の測定精度の劣化を抑制できる。よって、流量測定装置は、流量測定の再現性を向上できる。
【０２６８】
本開示の一形態の流量測定装置は、透光性部材の少なくとも一部を包囲し、測定対象部位が接触部材に接触された状態で測定対象部位の一部を支持する支持部材を備え、支持部材は、測定対象部位が接触部材に接触する面に対向する開口部を有する。
【０２６９】
この構成により、流量測定装置は、測定対象部位が不用意に透光性部材に接触することを抑制できる。よって、流量測定装置は、透光性部材の撓み量が安定するので、撓み量に基づく流量測定の測定精度が向上し、流量測定の再現性を向上できる。
【０２７０】
本開示の一形態の流量測定装置は、光源及び受光素子を収容する基台を備え、透光性部材の両端は、基台の両端に固定される。
【０２７１】
この構成により、流量測定装置は、透光性部材が両端固定梁として動作する場合でも、撓み量に基づく流量測定の測定精度が向上し、流量測定の再現性を向上できる。
【０２７２】
本開示の一形態の流量測定装置は、光源及び受光素子を収容する基台を備え、透光性部材の周端は、基台の周端に固定される。
【０２７３】
この構成により、流量測定装置は、透光性部材が周端固定梁として動作する場合でも、撓み量に基づく流量測定の測定精度が向上し、流量測定の再現性を向上できる。
【０２７４】
本開示の一形態の流量測定装置は、流量測定部が、接触部材における接触圧、及び、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量、を測定する。
【０２７５】
この構成により、流量測定装置は、例えば接触部材における接触圧を意図的に変更させ、血流量の測定に適した接触圧を探りながら血流量を測定でき、血流量の測定精度を向上できる。
【０２７６】
本開示の一形態の流量測定装置は、流量測定部が、接触部材への接触圧が所定の接触圧である場合、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定する。
【０２７７】
この構成により、流量測定装置は、比較的大きな脈波振幅を測定可能な所定の接触圧で液体の流量を測定することで、血流量測定を安定して実施でき、再現性の高い血流量の測定値を得ることができる。
【０２７８】
本開示の一形態の流量測定装置は、接触部材の基準方向に対する傾きが所定以上である場合、警告情報を出力する出力部を備える。
【０２７９】
この構成により、測定対象部位による接触部材の押圧が接触部材の接触面に対して均等になるようにユーザに提示でき、等分布荷重となるようユーザに促すことができる。
【０２８０】
本開示の一形態の流量測定装置は、液体の流量が、血流量である。
【０２８１】
この構成により、流量測定装置は、血流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、血流量測定の再現性を向上できる。
【０２８２】
本開示の一形態の流量測定装置は、液体の流量が、管状部材を流れる液体の流量である。
【０２８３】
この構成により、例えば、点滴時のチューブ内を流れる点滴液の流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、点滴液の流量測定の再現性を向上できる。
【０２８４】
本開示の一形態の流量測定装置は、流量測定部により測定された測定対象部位を流れる液体の流量に基づいて、測定対象部位における脱水状態の有無を識別する脱水状態識別部、を更に備える。
【０２８５】
この構成により、流量測定装置は、突起にかかる接触圧の安定性に基づいて測定された血流量の信頼性が高いので、血流量の多寡に応じて、測定対象部位における脱水状態の有無を高精度に推定できる。
【０２８６】
本開示の一形態の流量測定装置は、測定された前記測定対象部位を流れる液体の、所定回数分の周期に相当する流量に基づいて、１心拍当たりの血流量を示す１回拍出量を算出する。
【０２８７】
この構成により、流量測定装置は、突起にかかる接触圧の安定性に基づいて測定された血流量の信頼性が高いので、健康の増進を促すための指標の一例としての１回拍出量（つまり、１心拍当たりの血流量）を簡易かつ高精度に算出することができる。
【０２８８】
本開示の一形態の流量測定装置は、測定対象部位に光を出射する光源と、光源から出射された出射光が測定対象部位で散乱された散乱光を受光する受光素子と、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有する透光性部材と、透光性部材に埋め込まれ、測定対象部位と対向する対向面の全面に対して測定対象部位が接触可能であり、測定対象部位の接触による接触圧を検出する圧力センサと、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定する流量測定部と、を備える。
【０２８９】
この構成により、流量測定装置は、透光性部材に埋め込まれた圧力センサに対する測定対象部位の接触面積を一定にできる。よって、流量測定装置は、圧力センサにより検出される単位面積あたりの接触圧を一定にし易くなり、流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、流量測定の再現性を向上できる。
【０２９０】
本開示の一形態の圧力測定装置は、測定対象部位に光を出射する光源と、光源から出射された出射光が測定対象部位で散乱された散乱光を受光する受光素子と、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有し、測定対象部位と対向する対向面の全面に対して測定対象部位が接触可能な接触部材と、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定する流量測定部と、測定対象部位の流量の脈波振幅を基に、測定対象部位を流れる液体の圧力を測定する圧力測定部と、を備える。
【０２９１】
この構成により、圧力測定装置は、圧力測定装置に対する測定対象部位の接触面積を一定にできる。よって、単位面積あたりの接触圧を一定にし易くなり、流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、流量測定の再現性を向上できる。従って、圧力測定装置は、流量測定の測定値に基づいて導出される圧力測定の測定値のばらつきを抑制でき、圧力測定の再現性を向上できる。
【０２９２】
本開示の一形態の流量測定方法は、流量測定装置における流量測定方法であって、測定対象部位に光を出射し、出射された出射光が測定対象部位で散乱された散乱光を受光し、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定し、接触部材は、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有し、測定対象部位と対向する対向面の全面に対して測定対象部位が接触可能である。
【０２９３】
この方法により、流量測定装置は、流量測定装置に対する測定対象部位の接触面積を一定にできる。よって、流量測定装置は、単位面積あたりの接触圧を一定にし易くなり、流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、流量測定の再現性を向上できる。
【０２９４】
本開示の一形態の圧力測定方法は、圧力測定装置における圧力測定方法であって、測定対象部位に光を出射し、出射された出射光が測定対象部位で散乱された散乱光を受光し、散乱光に基づいて測定対象部位を流れる液体の流量を測定し、測定対象部位の流量の脈波振幅を基に、測定対象部位を流れる液体の圧力を測定し、接触部材は、出射光の波長及び散乱光の波長に対して透光性を有し、測定対象部位と対向する対向面の全面に対して測定対象部位が接触可能である。
【０２９５】
この構成により、圧力測定装置は、圧力測定装置に対する測定対象部位の接触面積を一定にできる。よって、単位面積あたりの接触圧を一定にし易くなり、流量測定の測定値のばらつきを抑制でき、流量測定の再現性を向上できる。従って、圧力測定装置は、流量測定の測定値に基づいて導出される圧力測定の測定値のばらつきを抑制でき、圧力測定の再現性を向上できる。
【０２９６】
なお、本出願は、２０１６年５月３１日出願の日本特許出願（特願２０１６−１０９５５７）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
【産業上の利用可能性】
【０２９７】
本開示は、液体流量の測定精度を向上でき、測定値の再現性を向上できる流量測定装置、流量測定方法、圧力測定装置、及び圧力測定方法等に有用である。
【符号の説明】
【０２９８】
１０  基台
１０ａ  収容空間
１２  ミラー
２０  ＶＣＳＥＬ
２２  レーザダイオード
３０  第１フォトダイオード
４０  第２フォトダイオード
４２，４２Ｂ，４２Ｃ  歪ゲージ
５０，５０ａ，５０Ｂ，５０Ｄ，５０Ｅ，５０Ｆ  アクリルプレート
５０Ｃ  ガラスプレート
５２  ミラー
５３，５３Ｅ  薄肉部
５４，５４Ｅ  厚肉部
５６ａ  凸曲面
５７，５７Ｆ  支持突起
５８  ミラー保持部材
５９  静電容量式センサ
５９ａ  開口部
６０，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅ，６０Ｆ  突起
６５  両もち梁
６５Ｅ  梁
７０  ガイドレール
７２  ベース
７４  分銅
８２  クリップ
８２ａ  クリップ上部
８２ｂ  クリップ下部
８４    板ばね
８６  ねじ
９０  チューブ
１００  血流量測定装置
２００，２００ａ，２００Ｂ，２００Ｄ，２００Ｅ，２００Ｆ  血流量センサ
２００Ｃ  流量センサ
３００  電子機器
１０００  血流量測定システム
【図１】
2017208645.tif 000019
【図２】
2017208645.tif 000020
【図３】
2017208645.tif 000021
【図４】
2017208645.tif 000022
【図５】
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【図６】
2017208645.tif 000024
【図７】
2017208645.tif 000025
【図８】
2017208645.tif 000026
【図９】
2017208645.tif 000027
【図１０】
2017208645.tif 000028
【図１１】
2017208645.tif 000029
【図１２】
2017208645.tif 000030
【図１３】
2017208645.tif 000031
【図１４】
2017208645.tif 000032
【図１５】
2017208645.tif 000033
【図１６】
2017208645.tif 000034
【図１７】
2017208645.tif 000035
【図１８】
2017208645.tif 000036
【図１９】
2017208645.tif 000037
【図２０】
2017208645.tif 000038
【図２１】
2017208645.tif 000039
【図２２】
2017208645.tif 000040
【図２３】
2017208645.tif 000041
【図２４】
2017208645.tif 000042
【図２５】
2017208645.tif 000043
【図２６】
2017208645.tif 000044
【図２７】
2017208645.tif 000045
【図２８】
2017208645.tif 000046
【図２９】
2017208645.tif 000047
【図３０】
2017208645.tif 000048
【図３１】
2017208645.tif 000049
【図３２】
2017208645.tif 000050
【図３３】
2017208645.tif 000051
【図３４】
2017208645.tif 000052
【図３５】
2017208645.tif 000053
【図３６】
2017208645.tif 000054
【国際調査報告】
2017208645.tif 000055
2017208645.tif 000056
2017208645.tif 000057
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