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JP7224016B2 - Blood vessel diameter sensor and blood vessel diameter measuring device - Google Patents
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JP7224016B2 - Blood vessel diameter sensor and blood vessel diameter measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、超音波を用いた血管径センサおよび血管径測定装置に関するものである。 The present invention relates to a blood vessel diameter sensor and a blood vessel diameter measuring device using ultrasonic waves.

従来、超音波を用いて動脈血管などの血管径を測定する血管径センサが知られている(例えば特許文献1)。超音波を用いた測定は、CTのように放射線被ばくがなく、妊婦または胎児に対しても使用可能であること、およびリアルタイム測定が可能であること、などの多くの利点を有する。 Conventionally, there is known a blood vessel diameter sensor that measures the diameter of a blood vessel such as an arterial blood vessel using ultrasonic waves (for example, Patent Document 1). Measurement using ultrasound has many advantages, such as no radiation exposure unlike CT, use for pregnant women or fetuses, and real-time measurement.

特開2014-111209号公報JP 2014-111209 A

血管径センサを用いて血管径を測定する際には、頸部または前腕などに血管径センサが貼りつけられる。このとき、測定者の熟練度または被測定者の個人差によって、血管径センサの貼り付けの位置がずれることがある。また、血管径センサで用いられる超音波素子は、圧電セラミックスなどの硬い材料で構成され、平面状の基板に配置される。これに対し、測定対象である血管の断面は円形であるため、血管径センサの位置が測定対象からずれるほど、超音波の入射角が大きくなる。貼りつける際の位置ずれの他、頸部または前腕など貼り付けた身体の部位が回転した場合にも体表に貼り付けた血管径センサと体内の測定対象がずれ、超音波の入射角が大きくなる。その結果、反射信号を受信できなくなること、または血管径の測定精度低下が生じてしまう。 When measuring a blood vessel diameter using a blood vessel diameter sensor, the blood vessel diameter sensor is attached to the neck or the forearm. At this time, the attachment position of the blood vessel diameter sensor may deviate due to the skill level of the measurer or the individual difference of the person to be measured. Also, an ultrasonic element used in a blood vessel diameter sensor is made of a hard material such as piezoelectric ceramics and arranged on a planar substrate. On the other hand, since the blood vessel to be measured has a circular cross section, the more the position of the blood vessel diameter sensor shifts from the measurement target, the greater the incident angle of the ultrasonic waves. In addition to misalignment when attaching the sensor, if the part of the body to which the sensor is attached, such as the neck or forearm, is rotated, the blood vessel diameter sensor attached to the body surface and the measurement target inside the body will be misaligned, resulting in a large incident angle of the ultrasonic waves. Become. As a result, the reflected signal cannot be received , or the measurement accuracy of the blood vessel diameter is lowered.

そこで、本発明は、位置ずれによる測定精度の低下を抑制できる血管径センサおよび血管径測定装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a blood vessel diameter sensor and a blood vessel diameter measuring device capable of suppressing deterioration in measurement accuracy due to positional deviation.

本発明に係る血管径センサは、人体の表皮に貼り付けられる血管径センサであって、可撓性を有する基板と、基板上に横方向に一列に配置された複数の超音波素子と、を備え、複数の超音波素子は、超音波を送信し、測定対象からの反射信号を受信するものであり、複数の超音波素子により形成される超音波の送受信面が凹であり、人体の平面でない箇所に貼り付けられた場合も、送受信面が貼り付け箇所に密着するA blood vessel diameter sensor according to the present invention is a blood vessel diameter sensor that is attached to the epidermis of a human body, and includes a flexible substrate and a plurality of ultrasonic elements arranged in a row in the lateral direction on the substrate. The plurality of ultrasonic elements transmit ultrasonic waves and receive reflected signals from the object to be measured, and the ultrasonic wave transmission/reception surface formed by the plurality of ultrasonic elements is concave, Even if it is attached to a non-flat area, the transmitting/receiving surface is in close contact with the attached area .

以上のように、本発明によれば、複数の超音波素子により形成される超音波の送受信面を凹とすることで、血管径センサの貼りつける際に位置ずれが生じた場合、または貼り付けた身体の部位が回転した場合にも、血管に対する超音波の入射角が大きくなることを抑制し、反射信号を受信できなくなること、および血管径の測定精度の低下を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, by making the transmitting/receiving surface of ultrasonic waves formed by a plurality of ultrasonic elements concave, it is possible to prevent positional deviation when attaching the blood vessel diameter sensor , or to Even when the body part rotates , it is possible to suppress the incident angle of the ultrasonic wave to the blood vessel from becoming large, to suppress the inability to receive the reflected signal, and to suppress the deterioration of the measurement accuracy of the blood vessel diameter.

実施の形態1における血管径測定装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter measuring device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における血管径センサの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における血管径センサの駆動を説明する図である。4A and 4B are diagrams for explaining the driving of the blood vessel diameter sensor according to the first embodiment; FIG. 実施の形態1の変形例1における血管径センサの概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor according to Modification 1 of Embodiment 1; 実施の形態1の変形例2における血管径センサの概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor in Modification 2 of Embodiment 1; 実施の形態1の変形例3における血管径センサの概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor in Modification 3 of Embodiment 1; 実施の形態1の変形例4における超音波素子の外観斜視図である。FIG. 11 is an external perspective view of an ultrasonic element in Modification 4 of Embodiment 1; 実施の形態1の変形例5における超音波素子の外観斜視図である。FIG. 11 is an external perspective view of an ultrasonic element in Modification 5 of Embodiment 1; 実施の形態1の変形例6における血管径センサの駆動を説明する図である。FIG. 11 is a diagram for explaining driving of a blood vessel diameter sensor in Modification 6 of Embodiment 1; 実施の形態1の変形例7における血管径センサの駆動を説明する図である。FIG. 20 is a diagram illustrating driving of a blood vessel diameter sensor in Modification 7 of Embodiment 1; 実施の形態2における血管径センサの概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor according to Embodiment 2; 実施の形態2における血管の位置の推定方法を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a method for estimating the position of a blood vessel according to Embodiment 2; FIG. 実施の形態2の変形例1における血管径センサの概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor in Modification 1 of Embodiment 2; 実施の形態2の変形例2における血管径センサの概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor in Modification 2 of Embodiment 2; 実施の形態2の変形例3における血管径センサの概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor in Modification 3 of Embodiment 2; 実施の形態2の変形例4における血管径測定装置の概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter measuring device according to Modification 4 of Embodiment 2; 実施の形態3における血管径センサの概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor according to Embodiment 3;

実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1に係る血管径センサ1および血管径測定装置100について説明する。図1は、実施の形態1における血管径測定装置100の概略構成図である。図1に示すように、血管径測定装置100は、血管径センサ1と、パルサーレシーバ2と、制御装置3と、表示器4とを備える。
Embodiment 1.
A blood vessel diameter sensor 1 and a blood vessel diameter measuring device 100 according to Embodiment 1 of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter measuring device 100 according to Embodiment 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 1, the blood vessel diameter measuring device 100 includes a blood vessel diameter sensor 1, a pulser receiver 2, a control device 3, and a display device 4.

図1に示すように、パルサーレシーバ2は、血管径センサ1に駆動信号(パルス電圧)を送信し、血管径センサ1からの反射信号を受信する。血管径センサ1は、超音波ゲルまたは超音波ゲルシートを介して人体の表皮に貼り付けられるものであり、パルサーレシーバ2により駆動されることで、超音波を人体の表皮に送信する。そして、血管径センサ1は、血管前壁の内側からの反射信号と血管後壁の内側(血液と血管内壁の境界)からの反射信号とを受信し、パルサーレシーバ2へ送信する。パルサーレシーバ2は、受信した反射信号を制御装置3に送信する。 As shown in FIG. 1 , the pulser receiver 2 transmits a drive signal (pulse voltage) to the blood vessel diameter sensor 1 and receives a reflected signal from the blood vessel diameter sensor 1 . The blood vessel diameter sensor 1 is attached to the epidermis of the human body via ultrasonic gel or an ultrasonic gel sheet, and is driven by the pulser receiver 2 to transmit ultrasonic waves to the epidermis of the human body. The blood vessel diameter sensor 1 receives a reflected signal from the inner side of the anterior wall of the blood vessel and a reflected signal from the inner side of the posterior wall of the blood vessel (the boundary between the blood and the inner wall of the blood vessel), and transmits them to the pulser receiver 2 . The pulser receiver 2 transmits the received reflected signal to the control device 3 .

制御装置3は、CPUおよびメモリを備えたPCなどで構成される。制御装置3は、パルサーレシーバ2による血管径センサ1の駆動を制御するとともに、パルサーレシーバ2が受信した反射信号に基づいて血管径dを求める。なお、血管径dは血管の内径である。詳しくは、制御装置3は、血管前壁の内側からの反射信号と血管後壁の内側からの反射信号との受信時間を計測する。そして、その時間差を、下記の式(1)のように音速を用いて距離に換算し、血管径dを算出する。 The control device 3 is composed of a PC or the like having a CPU and a memory. The control device 3 controls driving of the blood vessel diameter sensor 1 by the pulser receiver 2 and obtains the blood vessel diameter d based on the reflected signal received by the pulser receiver 2 . Note that the blood vessel diameter d is the inner diameter of the blood vessel. Specifically, the control device 3 measures the reception time of the reflected signal from the inner side of the anterior wall of the blood vessel and the reflected signal from the inner side of the posterior wall of the blood vessel. Then, the time difference is converted into a distance using the speed of sound as in the following formula (1), and the blood vessel diameter d is calculated.

Figure 0007224016000001
なお、式(1)の「C」は音速であり、「t1」は血管前壁の内側からの反射信号を受信した時間であり、「t2」は血管後壁の内側からの反射信号を受信した時間である。
Figure 0007224016000001
In addition, "C" in Equation (1) is the speed of sound, "t1" is the time at which the reflected signal is received from the inside of the anterior wall of the blood vessel, and "t2" is the time at which the reflected signal is received from the inside of the posterior wall of the blood vessel. It's time to

パルサーレシーバ2が受信した反射信号は、オシロスコープなどで構成される表示器4に表示してもよい。なお、パルサーレシーバ2が制御装置3を兼ねる構成としてもよい。また、制御装置3が表示器4を兼ねる構成としてもよい。 The reflected signal received by the pulser receiver 2 may be displayed on a display 4 such as an oscilloscope. It should be noted that the pulser receiver 2 may also serve as the control device 3 . Alternatively, the control device 3 may also serve as the display device 4 .

図2は、実施の形態1における血管径センサ1の概略構成図である。図2に示すように、本実施の形態の血管径センサ1は、基板11と、基板11に配置される複数の超音波素子12とを備える。基板11は、ポリイミドまたは塩化ビニルなどの可撓性を有する材質で構成される。なお、基板11は、可撓性を有しつつ、伸縮しないものであることが望ましい。 FIG. 2 is a schematic diagram of the blood vessel diameter sensor 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2 , the blood vessel diameter sensor 1 of this embodiment includes a substrate 11 and a plurality of ultrasonic elements 12 arranged on the substrate 11 . The substrate 11 is made of a flexible material such as polyimide or vinyl chloride. In addition, it is desirable that the substrate 11 has flexibility and does not expand or contract.

超音波素子12は、圧電セラミックスなどで構成され、測定対象に対して超音波を送信し、測定対象からの反射信号を受信する。複数の超音波素子12は、直方体形状を有し、空隙を挟んで横方向に一列に配置される。図2の例では、超音波素子12は、縦長形状を有し、隣り合う超音波素子12の長辺が対向するように配置される。超音波素子12の縦の長さLは、例えば0.2~2.0mmである。また、超音波素子12の横方向のピッチPは、0.04mm~4.0mmである。ピッチPは、超音波素子12の横方向の幅と、空隙の幅とを足したものとする。超音波素子12の厚さは、印加されるパルス電圧の周波数に応じて設定される。超音波素子12の数は、図2の例に限定されるものではなく、2個以上であればよい。 The ultrasonic element 12 is made of piezoelectric ceramics or the like, transmits ultrasonic waves to an object to be measured, and receives reflected signals from the object to be measured. The plurality of ultrasonic elements 12 have a rectangular parallelepiped shape and are arranged in a line in the horizontal direction across a gap. In the example of FIG. 2, the ultrasonic elements 12 have a vertically long shape and are arranged so that the long sides of adjacent ultrasonic elements 12 face each other. The vertical length L of the ultrasonic element 12 is, for example, 0.2 to 2.0 mm. The horizontal pitch P of the ultrasonic elements 12 is 0.04 mm to 4.0 mm. The pitch P is the sum of the lateral width of the ultrasonic element 12 and the width of the air gap. The thickness of the ultrasonic element 12 is set according to the frequency of the applied pulse voltage. The number of ultrasonic elements 12 is not limited to the example in FIG. 2, and may be two or more.

図2に示すように、複数の超音波素子12は、可撓性を有する基板11に配置されるため、複数の超音波素子12により形成される超音波の送受信面を凹とすることができる。より詳しくは、複数の超音波素子12により形成される超音波の送受信面の横方向の断面形状を、基板側に凹とする、例えば湾曲させることができる。これにより、複数の超音波素子12により形成される送受信面が平面の場合と比べて、超音波素子12の位置に依らず、血管からの反射信号を受信することができる。 As shown in FIG. 2, since the plurality of ultrasonic elements 12 are arranged on the substrate 11 having flexibility, the ultrasonic transmitting/receiving surface formed by the plurality of ultrasonic elements 12 can be concave. . More specifically, the horizontal cross-sectional shape of the ultrasonic transmission/reception surface formed by the plurality of ultrasonic elements 12 can be concaved toward the substrate side, for example curved. As a result, reflected signals from blood vessels can be received regardless of the positions of the ultrasonic elements 12, compared to the case where the transmitting/receiving surface formed by the plurality of ultrasonic elements 12 is flat.

血管径センサ1は、例えばフォトリソグラフィおよびパターニングなどの技術を用いて製造される。なお、基板11と超音波素子12との間には、図示しない接地電極が配置される。また、各超音波素子12は、パルサーレシーバ2と個別に配線接続される。これにより、各超音波素子12が個別に駆動される。 The blood vessel diameter sensor 1 is manufactured using techniques such as photolithography and patterning, for example. A ground electrode (not shown) is arranged between the substrate 11 and the ultrasonic element 12 . Also, each ultrasonic element 12 is individually wired to the pulser receiver 2 . Thereby, each ultrasonic element 12 is driven individually.

図3は、実施の形態1における血管径センサ1の駆動を説明する図である。図3に示すように、本実施の形態では、複数の超音波素子12a~12gのうち、隣り合う複数個の超音波素子12が同時に駆動される。図3の例では、3つの超音波素子12c、12dおよび12eが同時に駆動される。これにより、超音波素子12が小型の場合にも、超音波ビームを生成し、測定対象の深いところまで測定することができる。駆動する超音波素子12の数および位置は、図3の例に限定されるものではなく、測定対象に応じて設定される。 3A and 3B are diagrams for explaining the driving of the blood vessel diameter sensor 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, adjacent ultrasonic elements 12 among the ultrasonic elements 12a to 12g are simultaneously driven. In the example of FIG. 3, three ultrasonic elements 12c, 12d and 12e are driven simultaneously. As a result, even when the ultrasonic element 12 is small, it is possible to generate an ultrasonic beam and measure the depth of the object to be measured. The number and positions of the ultrasonic elements 12 to be driven are not limited to the example in FIG. 3, and are set according to the object to be measured.

上記のように、本実施の形態によれば、可撓性を有する基板11を備えることで、複数の超音波素子12により形成される超音波の送受信面を凹とすることができる。これにより、血管径センサ1の貼りつける際に位置ずれが生じた場合にも、血管に対する超音波の入射角が大きくなることを抑制し、血管径の測定精度の低下を抑制することができる。また、人体などの平面でない箇所に取り付けられた場合も、血管径センサ1の送受信面を密着させることができる。 As described above, according to the present embodiment, by providing the substrate 11 having flexibility, the transmitting/receiving surface of ultrasonic waves formed by the plurality of ultrasonic elements 12 can be made concave. As a result, even when the blood vessel diameter sensor 1 is attached and misaligned, it is possible to suppress an increase in the angle of incidence of the ultrasonic waves on the blood vessel, thereby suppressing deterioration in measurement accuracy of the blood vessel diameter. In addition, even when the blood vessel diameter sensor 1 is attached to a non-flat location such as a human body, the transmitting and receiving surfaces of the blood vessel diameter sensor 1 can be brought into close contact with each other.

なお、血管径センサ1の構成は、図2の例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。図4は、実施の形態1の変形例1における血管径センサ1Aの概略構成図である。図4に示すように、隣り合う超音波素子12間の空隙を、柔軟性を有する物質13によって埋めてもよい。柔軟性を有する物質13は、例えばシリコーン樹脂またはポリウレタンである。これにより、血管径センサ1をコンポジット構造(この場合は2-2コンポジット構造)として柔軟性を持たせることができ、生体に対する超音波の送信および受信の効率を向上させることができる。 The configuration of the blood vessel diameter sensor 1 is not limited to the example of FIG. 2, and various modifications are possible. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor 1A according to Modification 1 of Embodiment 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 4, the gaps between adjacent ultrasonic elements 12 may be filled with a material 13 having flexibility. The flexible material 13 is, for example, silicone resin or polyurethane. As a result, the blood vessel diameter sensor 1 can have flexibility as a composite structure (in this case, a 2-2 composite structure), and the efficiency of ultrasonic wave transmission and reception to and from the living body can be improved.

また、隣り合う超音波素子12間の空隙を、硬い物質によって埋めてもよい。この場合は、複数の超音波素子12により形成される超音波の送受信面が、所望の凹形状となるように設定された状態で、複数の超音波素子12を固定すればよい。この場合も、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。 Also, the gaps between adjacent ultrasonic elements 12 may be filled with a hard substance. In this case, the plurality of ultrasonic elements 12 may be fixed in a state in which the ultrasonic transmission/reception surface formed by the plurality of ultrasonic elements 12 is set to have a desired concave shape. Also in this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

図5は、実施の形態1の変形例2における血管径センサ1Bの概略構成図である。図5に示すように、超音波素子12の送受信面を覆う可撓性膜14を設けてもよい。可撓性膜14は、例えばポリイミドで構成される。可撓性膜14を設けることにより、音響整合層としての機能を備えることができ、超音波の送信および受信を効率よく行うことができる。また、可撓性膜14にて超音波素子12の送受信面を覆うことで、超音波素子12の劣化を抑制するとともに、送受信面を拭きやすくなり、衛生面も改善されるといった効果を有する。 FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor 1B according to Modification 2 of Embodiment 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 5, a flexible film 14 covering the transmission/reception surface of the ultrasonic element 12 may be provided. The flexible film 14 is made of polyimide, for example. By providing the flexible film 14, the function as an acoustic matching layer can be provided, and ultrasonic waves can be efficiently transmitted and received. Moreover, by covering the transmitting/receiving surface of the ultrasonic element 12 with the flexible film 14, deterioration of the ultrasonic element 12 can be suppressed, and the transmitting/receiving surface can be easily wiped, thereby improving sanitation.

図6は、実施の形態1の変形例3における血管径センサ1Cの概略構成図である。図6に示すように、超音波素子12と基板11との間、詳しくは図示しない電極と基板11との間にバッキング15を設けてもよい。バッキング15は、図6(a)に示すように、超音波素子12の各々に対応して設けてもよいし、図6(b)に示すように、複数の超音波素子12に対して1つのバッキング15を設けてもよい。なお、複数の超音波素子12に対して1つのバッキング15を設ける場合は、バッキング15にも可撓性を持たせる必要がある。バッキング15は、制振材であり、例えばエポキシ樹脂とタングステン粉末を混合したものから構成される。バッキング15を備えることで、超音波素子12の不要な振動を減衰させ、超音波のパルス幅を短くすることができる。また、バッキング15により、基板11側からの超音波の戻りを抑制することができる。 FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor 1C according to Modification 3 of Embodiment 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 6, a backing 15 may be provided between the ultrasonic element 12 and the substrate 11, more specifically between an electrode (not shown) and the substrate 11. As shown in FIG. The backing 15 may be provided corresponding to each ultrasonic element 12 as shown in FIG. 6(a), or may be provided for a plurality of ultrasonic elements 12 as shown in FIG. 6(b). Two backings 15 may be provided. When one backing 15 is provided for a plurality of ultrasonic elements 12, the backing 15 also needs to be flexible. The backing 15 is a damping material, and is made of, for example, a mixture of epoxy resin and tungsten powder. By providing the backing 15, it is possible to attenuate unnecessary vibrations of the ultrasonic element 12 and shorten the pulse width of the ultrasonic waves. In addition, the backing 15 can suppress return of ultrasonic waves from the substrate 11 side.

また、血管径センサ1における超音波素子12の形状は、図2の例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。図7は、実施の形態1の変形例4における超音波素子12Aの外観斜視図である。図7に示すように、超音波素子12の送受信面を形成する面を、縦方向の断面形状が基板11側に凹となるよう構成してもよい。 Further, the shape of the ultrasonic element 12 in the blood vessel diameter sensor 1 is not limited to the example of FIG. 2, and various modifications are possible. FIG. 7 is an external perspective view of an ultrasonic element 12A in Modification 4 of Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 7, the surface forming the transmitting/receiving surface of the ultrasonic element 12 may be configured such that the vertical cross-sectional shape is concave toward the substrate 11 side.

図8は、実施の形態1の変形例5における超音波素子12Bの外観斜視図である。図8に示すように、超音波素子12の送受信面を形成する面に、音響レンズ120を設けてもよい。音響レンズ120は、ポリフッ化ビニリデン等の超音波発振面の表面に適当な音響インピーダンスを持つ素材で構成され、超音波の送信方向に対して凸の形状を有する。 FIG. 8 is an external perspective view of an ultrasonic element 12B according to Modification 5 of Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 8, an acoustic lens 120 may be provided on the surface forming the transmitting/receiving surface of the ultrasonic element 12 . The acoustic lens 120 is made of a material such as polyvinylidene fluoride that has an appropriate acoustic impedance on the surface of the ultrasonic oscillation surface, and has a convex shape with respect to the transmission direction of ultrasonic waves.

変形例4または変形例5の構成とすることで、送信される超音波の広がりを抑制し、測定対象からより強い反射信号を得ることができる。なお、音響レンズ120は、超音波素子12をそれぞれ覆うものであってもよいし、隣り合う複数個の超音波素子12を覆うものであってもよい。 With the configuration of Modification 4 or Modification 5, it is possible to suppress the spread of transmitted ultrasonic waves and obtain a stronger reflected signal from the object to be measured. The acoustic lens 120 may cover each ultrasonic element 12 or may cover a plurality of adjacent ultrasonic elements 12 .

また、血管径センサ1の駆動は、図3の例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。図9は、実施の形態1の変形例6における血管径センサ1の駆動を説明する図である。図3では、隣り合う複数個の超音波素子12が、同時に駆動される構成としたが、図9に示すように、複数個の超音波素子12を、時間差をつけて駆動してもよい。 Further, the driving of the blood vessel diameter sensor 1 is not limited to the example of FIG. 3, and various modifications are possible. FIG. 9 is a diagram for explaining driving of blood vessel diameter sensor 1 in Modification 6 of Embodiment 1. In FIG. In FIG. 3, the plurality of adjacent ultrasonic elements 12 are driven simultaneously, but as shown in FIG. 9, the plurality of ultrasonic elements 12 may be driven with a time lag.

例えば、図9(a)に示すように、まず、外側から2番目に位置する超音波素子12bおよび12fを駆動し、所定時間経過後に、外側から3番目に位置する超音波素子12cおよび12eを駆動し、所定時間経過後に、中央の超音波素子12dを駆動してもよい。これにより、直線状の超音波を送信することができ、表皮近傍の送信幅を大きくとることができる。 For example, as shown in FIG. 9A, first, the ultrasonic elements 12b and 12f located second from the outside are driven, and after a predetermined time has passed, the ultrasonic elements 12c and 12e located third from the outside are driven. After a predetermined period of time has elapsed, the central ultrasonic element 12d may be driven. As a result, linear ultrasonic waves can be transmitted, and the transmission width in the vicinity of the epidermis can be widened.

または、図9(b)に示すように、超音波素子12bから超音波素子12fまでを時間差をつけて順番に駆動してもよい。これにより、超音波ビームの入射角度を調整することができ、深部での広角の測定が可能となる。 Alternatively, as shown in FIG. 9B, the ultrasonic elements 12b to 12f may be sequentially driven with a time lag. As a result, the incident angle of the ultrasonic beam can be adjusted, and wide-angle measurement in the deep part becomes possible.

さらに、血管径の測定に用いる複数個の超音波素子12を、血管との位置関係に応じて自動的に決定する構成としてもよい。図10は、実施の形態1の変形例7における血管径センサ1の駆動を説明する図である。本変形例では、パルサーレシーバ2は、複数の超音波素子12a~12gのうち、隣り合った複数個の超音波素子からなるグループを順番に駆動させる。具体的には、まず超音波素子12a、12b、12cを駆動させ、次に超音波素子12b、12c、12dを駆動させる。そして、次に超音波素子12c、12d、12e、その次に超音波素子12d、12e、12f、と一つずつ超音波素子をずらしながら、グループ毎に駆動させる。1グループにおける超音波素子の数は、3つに限定されるものではない。そして、制御装置3によって、最も強い反射信号を受信したグループを決定し、当該グループに含まれる超音波素子12を用いて血管径を測定するよう、パルサーレシーバ2を制御する。 Furthermore, a configuration may be adopted in which the plurality of ultrasonic elements 12 used for measuring the blood vessel diameter are automatically determined according to the positional relationship with the blood vessel. 10A and 10B are diagrams for explaining the driving of the blood vessel diameter sensor 1 in Modification 7 of Embodiment 1. FIG. In this modification, the pulser receiver 2 sequentially drives a group of adjacent ultrasonic elements among the ultrasonic elements 12a to 12g. Specifically, the ultrasonic elements 12a, 12b, and 12c are driven first, and then the ultrasonic elements 12b, 12c, and 12d are driven. Then, the ultrasonic elements 12c, 12d, and 12e, then the ultrasonic elements 12d, 12e, and 12f are shifted one by one, and each group is driven. The number of ultrasonic elements in one group is not limited to three. Then, the control device 3 determines the group that received the strongest reflected signal, and controls the pulser receiver 2 so that the ultrasonic elements 12 included in the group are used to measure the blood vessel diameter.

例えば、図10(a)では、超音波素子12c、12dおよび12eを含むグループG1が駆動される。図10(b)では、超音波素子12d、12eおよび12fを含むグループG2が駆動される。ここで、グループG2は、血管の上に位置するため、グループG1よりも強い反射信号を受信する。そのため、グループG2に含まれる超音波素子12d、12eおよび12fが血管径の測定に用いられる。 For example, in FIG. 10(a), group G1 including ultrasonic elements 12c, 12d and 12e is driven. In FIG. 10(b), group G2 including ultrasonic elements 12d, 12e and 12f is driven. Here, since the group G2 is positioned above the blood vessel, it receives a stronger reflected signal than the group G1. Therefore, the ultrasonic elements 12d, 12e, and 12f included in group G2 are used to measure the blood vessel diameter.

変形例7によれば、血管径センサの貼り付け位置が血管からずれてしまった場合、または貼りつけ後に位置がずれてしまった場合にも、血管の上に位置する超音波素子12を用いて血管径を測定できる。これにより、位置ずれが発生した場合でも、血管径測定装置100の測定精度の低下を抑制することができる。 According to Modified Example 7, even if the attachment position of the blood vessel diameter sensor is displaced from the blood vessel, or if the position is displaced after attachment, the ultrasonic element 12 positioned above the blood vessel is used. Blood vessel diameter can be measured. As a result, it is possible to suppress deterioration in the measurement accuracy of the blood vessel diameter measuring device 100 even when positional displacement occurs.

実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態の血管径センサ20は、2つの血管径センサ10Aおよび血管径センサ10Bからなる点において、実施の形態1と相違する。血管径測定装置100のその他の構成は、実施の形態1と同様である。
Embodiment 2.
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described. A blood vessel diameter sensor 20 of the present embodiment differs from that of the first embodiment in that it consists of two blood vessel diameter sensors 10A and 10B. Other configurations of blood vessel diameter measuring apparatus 100 are the same as those of the first embodiment.

図11は、実施の形態2における血管径センサ20の概略構成図である。図11に示すように、血管径センサ20は、可撓性シート16と、可撓性シート16上に所定の距離をあけて一列に配置される血管径センサ10Aおよび血管径センサ10Bからなる。血管径センサ10Aおよび血管径センサ10Bは、それぞれ実施の形態1における血管径センサ1と同じ構成を有する。 FIG. 11 is a schematic configuration diagram of blood vessel diameter sensor 20 according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, the blood vessel diameter sensor 20 comprises a flexible sheet 16, and blood vessel diameter sensors 10A and 10B arranged in a row on the flexible sheet 16 with a predetermined distance therebetween. Blood vessel diameter sensor 10A and blood vessel diameter sensor 10B each have the same configuration as blood vessel diameter sensor 1 in the first embodiment.

本実施の形態では、制御装置3において、血管径センサ10Aおよび血管径センサ10Bが受信した反射信号から、血管の位置を推定する。図12は、実施の形態2における血管の位置の推定方法を説明する図である。血管の位置を推定するために、まず、制御装置3によって、血管径センサ10Aにおいて最も強い反射信号を受信する位置、および血管径センサ10Bにおいて最も強い反射信号を受信する位置が決定される。ここでは、実施の形態1の変形例7で説明したように、超音波素子12を順番に駆動させ、最も強い反射信号を受信した位置を決定する。図12の例では、血管径センサ10Aの超音波素子12gの位置、および血管径センサ10Bの超音波素子12dの位置が、最も強い反射信号を受信したものとする。 In the present embodiment, control device 3 estimates the position of the blood vessel from the reflection signals received by blood vessel diameter sensor 10A and blood vessel diameter sensor 10B. FIG. 12 is a diagram explaining a method for estimating the position of a blood vessel according to the second embodiment. To estimate the position of the blood vessel, first, the controller 3 determines the position where the strongest reflected signal is received by the blood vessel diameter sensor 10A and the position where the strongest reflected signal is received by the blood vessel diameter sensor 10B. Here, as described in Modification 7 of Embodiment 1, the ultrasonic elements 12 are sequentially driven to determine the position where the strongest reflected signal is received. In the example of FIG. 12, it is assumed that the position of the ultrasonic element 12g of the blood vessel diameter sensor 10A and the position of the ultrasonic element 12d of the blood vessel diameter sensor 10B receive the strongest reflected signals.

そして、制御装置3は、血管径センサ10Aの超音波素子12gと血管径センサ10Bの超音波素子12dとを結んだ線L1に沿って、血管が走行していると推定する。そして、血管径センサ10Aの中心と血管径センサ10Bの中心とを結んだ線L2に対する超音波素子12gと超音波素子12dとを結んだ線L1の角度を、血管径センサ10Aおよび血管径センサ10Bに対する血管の走行との角度θとする。言い換えると、角度θは、血管径センサ10Aおよび血管径センサ10Bにおける超音波素子12の縦方向に対する血管の走行の傾きである。制御装置3は、角度θを表示器4に表示してもよい。また、制御装置3は、角度θが閾値を超える場合には、測定者に血管径センサ20の位置ずれを報知する、または角度θに基づいて測定した血管径を補正してもよい。 Then, the control device 3 estimates that the blood vessel runs along the line L1 connecting the ultrasonic element 12g of the blood vessel diameter sensor 10A and the ultrasonic element 12d of the blood vessel diameter sensor 10B. Then, the angle of the line L1 connecting the ultrasonic elements 12g and 12d with respect to the line L2 connecting the center of the blood vessel diameter sensor 10A and the center of the blood vessel diameter sensor 10B is determined. The angle θ between the running of the blood vessel and the In other words, the angle θ is the inclination of the running blood vessel with respect to the vertical direction of the ultrasonic element 12 in the blood vessel diameter sensor 10A and the blood vessel diameter sensor 10B. The control device 3 may display the angle θ on the display 4 . Further, when the angle θ exceeds a threshold value, the control device 3 may notify the measurement person of the positional deviation of the blood vessel diameter sensor 20 or correct the measured blood vessel diameter based on the angle θ.

このように、本実施の形態では、血管径センサ20が位置ずれして貼りつけられた場合にも、位置ずれを検知するとともに、血管の位置を推定し、測定者に報知することまたは測定値を補正することができる。これにより、測定者が位置ずれを適切に修正することができ、血管径の測定精度の低下を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, even when the blood vessel diameter sensor 20 is attached with a positional deviation, the positional deviation is detected, the position of the blood vessel is estimated, and the measurement person is notified or the measured value is detected. can be corrected. As a result, the measurement person can appropriately correct the positional deviation, thereby suppressing a decrease in measurement accuracy of the blood vessel diameter.

なお、血管径センサ20の構成は、図11の例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。図13は、実施の形態2の変形例1における血管径センサ20Aの概略構成図である。図13に示すように、血管径センサ10Aと、血管径センサ10Bとをそれぞれ可撓性シート16に配置し、これらをケーブルなどの接続部17にて接続する構成としてもよい。 The configuration of the blood vessel diameter sensor 20 is not limited to the example of FIG. 11, and various modifications are possible. FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor 20A according to Modification 1 of Embodiment 2. As shown in FIG. As shown in FIG. 13, a blood vessel diameter sensor 10A and a blood vessel diameter sensor 10B may be arranged on a flexible sheet 16, respectively, and connected by a connecting portion 17 such as a cable.

また、実施の形態2の血管径センサ20における可撓性シート16の裏面に、推定した血管の位置を表示するLEDアレイなどの表示装置をさらに設けてもよい。可撓性シート16の裏面とは、血管径センサ10Aおよび血管径センサ10Bが配置されない面をいう。これにより、測定者が血管径センサ20と血管との位置ずれを容易に把握することができる。 Further, a display device such as an LED array for displaying the estimated position of the blood vessel may be further provided on the back surface of the flexible sheet 16 in the blood vessel diameter sensor 20 of the second embodiment. The back surface of the flexible sheet 16 refers to the surface on which the blood vessel diameter sensor 10A and the blood vessel diameter sensor 10B are not arranged. This allows the measurer to easily grasp the positional deviation between the blood vessel diameter sensor 20 and the blood vessel.

または、血管径センサ20が貼りつけられる皮膚上に、推定される血管の位置を表示してもよい。図14は、実施の形態2の変形例2における血管径センサ20Bの概略構成図である。図14に示すように、本変形例の血管径センサ20Bの可撓性シート16Aは、血管径センサ10Aと、血管径センサ10Bとの間に開口18を有する。また、可撓性シート16Aの裏面の開口18の近傍には、表示装置19を備える。表示装置19は、例えば光源およびマイクロスキャナから構成され、制御装置3により制御される。表示装置19は、開口18の皮膚上に、光を照射することで、血管の走行を表示する。これにより、測定者が血管の走行を把握することができ、採血を行う際の目印とすることができる。 Alternatively, the estimated position of the blood vessel may be displayed on the skin to which the blood vessel diameter sensor 20 is attached. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor 20B according to Modification 2 of Embodiment 2. As shown in FIG. As shown in FIG. 14, the flexible sheet 16A of the blood vessel diameter sensor 20B of this modification has an opening 18 between the blood vessel diameter sensor 10A and the blood vessel diameter sensor 10B. A display device 19 is provided near the opening 18 on the back surface of the flexible sheet 16A. The display device 19 comprises, for example, a light source and a microscanner, and is controlled by the control device 3 . The display device 19 displays running blood vessels by irradiating light on the skin of the opening 18 . As a result, the measurement person can grasp the course of the blood vessel, which can be used as a mark when collecting blood.

図15は、実施の形態2の変形例3における血管径センサ20Cの概略構成図である。本変形例は、実施の形態2の変形例1に実施の形態2の変形例2を適用したものである。この場合は、接続部17が可撓性シート16の中央からずらして配置される。これにより、血管径センサ10Aと血管径センサ10Bとの間に血管の走行を表示する空間を確保できる。 FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter sensor 20C according to Modification 3 of Embodiment 2. As shown in FIG. This modification is obtained by applying the second modification of the second embodiment to the first modification of the second embodiment. In this case, the connecting portion 17 is arranged offset from the center of the flexible sheet 16 . As a result, a space for displaying the running of the blood vessel can be secured between the blood vessel diameter sensor 10A and the blood vessel diameter sensor 10B.

さらに、実施の形態2の変形例4として、制御装置3は、血管径センサ10Aおよび血管径センサ10Bが受信した反射信号に基づき、血管壁の硬さおよび血管内圧を測定してもよい。図16は、実施の形態2の変形例4における血管径測定装置100Aの概略構成図である。 Furthermore, as a fourth modification of the second embodiment, control device 3 may measure the hardness of the blood vessel wall and the intravascular pressure based on the reflected signals received by blood vessel diameter sensor 10A and blood vessel diameter sensor 10B. FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a blood vessel diameter measuring device 100A according to Modification 4 of Embodiment 2. As shown in FIG.

具体的には、血管径センサ10Aおよび血管径センサ10Bにおいて測定される血管径の変化から、心臓の収縮に伴う脈波を測定することができる。そして、血管径センサ10Aと血管径センサ10Bとの距離、および血管径センサ10Aと血管径センサ10Bとにおける脈波の伝播時間の差から、脈波伝播速度Tが求められる。 Specifically, a pulse wave associated with contraction of the heart can be measured from changes in the blood vessel diameters measured by the blood vessel diameter sensors 10A and 10B. Then, the pulse wave velocity T is obtained from the distance between the blood vessel diameter sensors 10A and 10B and the difference in pulse wave propagation time between the blood vessel diameter sensors 10A and 10B.

そして、下記の脈波伝播速度と動脈壁の(血圧上昇時の)増分弾性係数との関係を示すメーンズ・コルテベークの式(2)により、血管の硬さが求められる。 Then, the stiffness of the artery is determined by the following Maens-Kortebeek equation (2), which indicates the relationship between the pulse wave velocity and the incremental elastic modulus of the arterial wall (when the blood pressure rises).

Figure 0007224016000002
ここで、Eincは増分弾性係数(血管壁の材質としての硬さ、ヤング率に相当)、hは壁の厚さ、ρは血液の密度、Tは脈波伝播速度、dは血管径(血管内径)である。図16に示すように、深さ方向の分解能(距離分解能)が高い場合、血管径センサ20によって、血管前壁と血管周囲組織の間の反射波、および血管後壁と血管周囲組織の間の反射波を計測することができ、血管の外径Dを測定することができる。そして、血管径(内径)dと外径Dとから、壁の厚さhを計測できる。血管密度ρは文献値を用いることができる。または、血管径センサ20装着時に一般的な血圧計であるカフ式の血圧計を一時的に用いて、血管径センサ20装着時の最高血圧と最低血圧を計測する。そして、血管径センサ20によって同時に計測した最大血管径と最小血管径の値を用いて、下記の式(3)からEincを求め、本センサにより測定したT、d、hの値を用いてρを算出しても良い。
Figure 0007224016000002
where Einc is the incremental elastic modulus (hardness of the vascular wall material, corresponding to Young's modulus), h is the wall thickness, ρ is the blood density, T is the pulse wave velocity, d is the vascular diameter (vascular inner diameter). As shown in FIG. 16, when the resolution in the depth direction (distance resolution) is high, the vascular diameter sensor 20 detects the reflected wave between the anterior wall of the blood vessel and the perivascular tissue and the reflected wave between the posterior wall of the blood vessel and the perivascular tissue. A reflected wave can be measured, and the outer diameter D of the blood vessel can be measured. Then, from the blood vessel diameter (inner diameter) d and the outer diameter D, the wall thickness h can be measured. A literature value can be used for the blood vessel density ρ. Alternatively, a cuff-type sphygmomanometer, which is a general sphygmomanometer, is temporarily used when the blood vessel diameter sensor 20 is attached to measure the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure when the blood vessel diameter sensor 20 is attached. Then, using the values of the maximum blood vessel diameter and the minimum blood vessel diameter simultaneously measured by the blood vessel diameter sensor 20, Einc is obtained from the following equation (3), and the values of T, d, and h measured by this sensor are used to determine ρ can be calculated.

Figure 0007224016000003
ここで、ΔPは最高血圧-最低血圧、ΔRoは最大血管外半径-最小血管外半径、Riは最小血管内半径、Roは最小血管外半径、νはポアソン比で、値を0.5とする。その後は、カフ式の血圧計を外した後、求めたρの値を一定として血管径センサ20により適宜計測したT、d、hの値からEincを求めることができる。さらに求めたEincと計測した最小血管内半径、最小血管外半径および最大血管外半径の値を用いて式(3)からΔP(最高血圧-最低血圧)を求めることができる。
Figure 0007224016000003
Here, ΔP is systolic blood pressure - diastolic blood pressure, ΔRo is maximum outer radius of blood vessel - minimum outer radius of blood vessel, Ri is minimum inner radius of blood vessel, Ro is minimum outer radius of blood vessel, ν is Poisson's ratio, and the value is 0.5. . After that, after removing the cuff-type sphygmomanometer, Einc can be obtained from the values of T, d, and h appropriately measured by the blood vessel diameter sensor 20 while keeping the obtained value of ρ constant. Furthermore, ΔP (systolic blood pressure - diastolic blood pressure) can be obtained from equation (3) using the obtained Einc and the measured values of the minimum inner vascular radius, the minimum outer vascular radius, and the maximum outer vascular radius.

血管の硬さを示す指標として上記Eincを用いる他、血管の硬さを示す簡便な方法として、血管径センサ20の装着時に一般的な血圧計であるカフ式の血圧計を一時的に用いて、血管径センサ20装着時の最高血圧と最低血圧を計測する。そして、血管径センサ20によって同時に計測した最大血管径と最小血管径の値を用いて式(4)からスティフネス(管としてみた場合の膨らみ難さ)Epを血管硬さの指標として提示してもよい。
Ep=(最高血圧-最低血圧)/{(最大血管径-最小血管径)/最小血管径}・・・(4)
In addition to using Einc as an index indicating the hardness of the blood vessel, as a simple method of indicating the hardness of the blood vessel, a cuff-type blood pressure gauge, which is a general blood pressure gauge, is temporarily used when the blood vessel diameter sensor 20 is attached. , the systolic blood pressure and the diastolic blood pressure are measured when the blood vessel diameter sensor 20 is attached. Then, using the values of the maximum blood vessel diameter and the minimum blood vessel diameter simultaneously measured by the blood vessel diameter sensor 20, the stiffness (difficulty in swelling when viewed as a tube) Ep can be presented as an index of blood vessel hardness from equation (4). good.
Ep=(systolic blood pressure-diastolic blood pressure)/{(maximum vessel diameter-minimum vessel diameter)/minimum vessel diameter} (4)

さらに、(4)を変形して得られる式(5)を用いても良い。
Ep最小血管径=(最高血圧-最低血圧)/(最大血管径-最小血管径)・・・(5)
このとき、横軸が血管径、縦軸が血圧のグラフに最高血圧・最大血管径の点と、最低血圧・最小血管径の点を結ぶ傾き一定の線を描く。そして、脈波伝播速度から計算される血圧と血管径センサ20によって計測される血管径を上記のグラフにプロットする。その際に、上記傾き一定の線より上にプロットされた場合は交感神経優位、線より下にプロットされた場合は副交感神経優位としてもよい。そして、最低血圧・最小血管径の点と上記プロットした点を結んだ傾きを、Ep最小血管径として血管硬さの値として提示しても良い。
Furthermore, equation (5) obtained by modifying equation (4) may be used.
Ep / minimum vascular diameter=(systolic blood pressure-diastolic blood pressure)/(maximum vascular diameter-minimum vascular diameter) (5)
At this time, on a graph in which the horizontal axis is the blood vessel diameter and the vertical axis is the blood pressure, a line with a constant slope connecting the point of the maximum blood pressure and the maximum blood vessel diameter and the point of the minimum blood pressure and the minimum blood vessel diameter is drawn. Then, the blood pressure calculated from the pulse wave velocity and the blood vessel diameter measured by the blood vessel diameter sensor 20 are plotted on the above graph. In this case, the sympathetic nerve may be dominant when plotted above the line with a constant slope, and the parasympathetic nerve may be dominant when plotted below the line. Then, the gradient obtained by connecting the diastolic blood pressure/minimum blood vessel diameter points and the plotted points may be presented as the value of blood vessel hardness as Ep / minimum blood vessel diameter.

本変形例によると、血管径に加えて血管の硬さおよび血圧を求めることができる。血管の硬さは、交感神経の活動に伴う緊張を反映するものと考えられる。そのため、血管径センサ20を用いて、ストレス反応、または循環血液量の異常などを知ることができる。 According to this modified example, the hardness and blood pressure of the blood vessel can be obtained in addition to the diameter of the blood vessel. Blood vessel stiffness is thought to reflect the tension associated with sympathetic nerve activity. Therefore, the blood vessel diameter sensor 20 can be used to detect stress reactions, abnormalities in circulating blood volume, and the like.

実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態の血管径センサ30は、2つの血管径センサ10Cおよび血管径センサ10Dが、血管に対して傾きを持って配置される点において、実施の形態2と相違する。血管径測定装置100のその他の構成は、実施の形態1と同様である。なお、血管径センサ10Cおよび血管径センサ10Dは、それぞれ実施の形態1における血管径センサ1と同じ構成を有する。
Embodiment 3.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described. A blood vessel diameter sensor 30 of the present embodiment differs from the second embodiment in that two blood vessel diameter sensors 10C and 10D are arranged with an inclination with respect to the blood vessel. Other configurations of blood vessel diameter measuring apparatus 100 are the same as those of the first embodiment. Blood vessel diameter sensor 10C and blood vessel diameter sensor 10D each have the same configuration as blood vessel diameter sensor 1 in the first embodiment.

図17は、実施の形態3における血管径センサ30の概略構成図である。なお、血管径センサ10Cおよび血管径センサ10Dにおける超音波素子12は、紙面上、奥行方向に配置される。図17に示すように、本実施の形態では、可撓性シート16上において、2つの血管径センサ10Cおよび血管径センサ10Dの送受信面が、血管および可撓性シート16に対して45°傾いた状態となるよう配置される。また、血管径センサ10Cと血管径センサ10Dとは、互いに対向する方向へ傾くよう配置される。 FIG. 17 is a schematic configuration diagram of blood vessel diameter sensor 30 according to the third embodiment. The ultrasonic elements 12 in the blood vessel diameter sensor 10C and the blood vessel diameter sensor 10D are arranged in the depth direction on the paper surface. As shown in FIG. 17, in the present embodiment, on the flexible sheet 16, the transmitting and receiving surfaces of the two blood vessel diameter sensors 10C and 10D are inclined 45° with respect to the blood vessels and the flexible sheet 16. placed so that they are In addition, the blood vessel diameter sensor 10C and the blood vessel diameter sensor 10D are arranged so as to be inclined in directions facing each other.

そして、本実施の形態では、一方の血管径センサ10Cが超音波を送信し、他方の血管径センサ10Dが反射信号を受信するよう駆動される。制御装置3は、血管内を移動する赤血球からの反射信号のドップラ周波数偏移から、血管内の血流速度を測定することができる。 In this embodiment, one blood vessel diameter sensor 10C is driven to transmit ultrasonic waves and the other blood vessel diameter sensor 10D is driven to receive reflected signals. The control device 3 can measure the blood flow velocity in the blood vessel from the Doppler frequency shift of the reflected signal from red blood cells moving in the blood vessel.

また、本実施の形態の血管径センサ30においても、血管径を測定することができる。この場合は、血管径センサ10Cまたは血管径センサ10Dの何れか一方を用いて、血管径が測定される。具体的には、実施の形態1と同様に、血管径センサ10Cにて超音波の送信および反射信号の受信を行う。そして、制御装置3において、血管径センサ10Cの傾き(45°)を用いて測定された血管径を補正し、血管径が求められる。また、制御装置3は、血流速度と血管径とから、血流量を求めることができる。 Also, the blood vessel diameter can be measured with the blood vessel diameter sensor 30 of the present embodiment. In this case, the blood vessel diameter is measured using either the blood vessel diameter sensor 10C or the blood vessel diameter sensor 10D. Specifically, as in the first embodiment, the blood vessel diameter sensor 10C transmits ultrasonic waves and receives reflected signals. Then, in the control device 3, the measured vascular diameter is corrected using the inclination (45°) of the vascular diameter sensor 10C, and the vascular diameter is obtained. Further, the control device 3 can obtain the blood flow rate from the blood flow velocity and the blood vessel diameter.

また、実施の形態3の変形例1として、血管径センサ10Cおよび血管径センサ10Dを傾けて配置するのではなく、血管径センサ10Cおよび血管径センサ10Dの超音波素子12の縦方向の断面形状を三角形とし、送受信面を45°傾斜させてもよい。これにより、図17に示す状態(血管径センサ10Cおよび血管径センサ10Dの送受信面が可撓性シート16に対して45°傾いた状態)と、同じ状態とすることができる。 Further, as a first modification of the third embodiment, instead of arranging the blood vessel diameter sensor 10C and the blood vessel diameter sensor 10D at an angle, the vertical cross-sectional shape of the ultrasonic element 12 of the blood vessel diameter sensor 10C and the blood vessel diameter sensor 10D is changed. may be triangular and the transmitting/receiving plane may be inclined at 45°. As a result, the same state as shown in FIG. 17 (where the transmitting/receiving surfaces of the blood vessel diameter sensor 10C and the blood vessel diameter sensor 10D are inclined at 45° with respect to the flexible sheet 16) can be obtained.

さらに、実施の形態3の変形例2として、血管径センサ10Cおよび血管径センサ10Dに加え、血管径を測定するための血管径センサ追加で設けてもよい。追加の血管径センサは、血管径センサ10Cおよび血管径センサ10Dの上流または下流に、血管径センサ10Cおよび血管径センサ10Dから所定の距離をおいて配置される。追加の血管径センサを設けることで、血管径および血流量に加え、実施の形態2と同様に血管の位置および走行を求めることができる。この場合は、追加の血管径センサを実施の形態2の血管径センサ10Aとし、血管径センサ10Cまたは血管径センサ10Dを血管径センサ10Bとみなして、血管の位置および走行を求めればよい。 Furthermore, as a second modification of the third embodiment, a blood vessel diameter sensor for measuring the blood vessel diameter may be additionally provided in addition to the blood vessel diameter sensor 10C and the blood vessel diameter sensor 10D. An additional vessel diameter sensor is positioned upstream or downstream of vessel diameter sensor 10C and vessel diameter sensor 10D at a predetermined distance from vessel diameter sensor 10C and vessel diameter sensor 10D. By providing an additional blood vessel diameter sensor, in addition to the blood vessel diameter and blood flow rate, the position and running of the blood vessel can be determined as in the second embodiment. In this case, the blood vessel diameter sensor 10A of the second embodiment is used as the additional blood vessel diameter sensor, and the blood vessel diameter sensor 10C or the blood vessel diameter sensor 10D is regarded as the blood vessel diameter sensor 10B.

以上が本発明の実施の形態の説明であるが、本発明は、上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形または組み合わせが可能である。例えば、実施の形態1~3および各変形例は、それぞれ組み合わせることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations of the above-described embodiments, and various modifications and combinations are possible within the technical scope of the invention. For example, Embodiments 1 to 3 and each modified example can be combined.

1、1A、1B、1C、10A、10B、10C、10D、20、20A、20B、20C、30 血管径センサ、2 パルサーレシーバ、3 制御装置、4 表示器、11 基板、12、12A、12B、12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g 超音波素子、13 物質、14 可撓性膜、15 バッキング、16、16A 可撓性シート、17 接続部、18 開口、19 表示装置、100、100A 血管径測定装置、120 音響レンズ。 1, 1A, 1B, 1C, 10A, 10B, 10C, 10D, 20, 20A, 20B, 20C, 30 blood vessel diameter sensor, 2 pulser receiver, 3 controller, 4 indicator, 11 substrate, 12, 12A, 12B, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g ultrasonic element, 13 substance, 14 flexible film, 15 backing, 16, 16A flexible sheet, 17 connector, 18 opening, 19 display device, 100, 100A vessel diameter measuring device, 120 acoustic lens.

Claims (16)

人体の表皮に貼り付けられる血管径センサであって、
可撓性を有する基板と、
前記基板上に横方向に一列に配置された複数の超音波素子と、を備え、
前記複数の超音波素子は、超音波を送信し、測定対象からの反射信号を受信するものであり、
前記複数の超音波素子により形成される前記超音波の送受信面が凹であり、前記人体の平面でない箇所に貼り付けられた場合も、前記送受信面が貼り付け箇所に密着することを特徴とする血管径センサ。
A blood vessel diameter sensor that is attached to the epidermis of a human body,
a flexible substrate;
a plurality of ultrasonic elements arranged in a row in the lateral direction on the substrate,
The plurality of ultrasonic elements transmit ultrasonic waves and receive reflected signals from the measurement object,
The transmitting/receiving surface of the ultrasonic wave formed by the plurality of ultrasonic elements is concave, and even when the ultrasonic wave transmitting/receiving surface is attached to a non-flat portion of the human body, the transmitting/receiving surface is in close contact with the attached portion. blood vessel diameter sensor.
前記送受信面の前記横方向の断面形状が、前記基板側に凹であることを特徴とする請求項1に記載の血管径センサ。 2. The blood vessel diameter sensor according to claim 1, wherein the lateral cross-sectional shape of the transmitting/receiving surface is concave toward the substrate. 前記複数の超音波素子は、空隙を挟んで配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の血管径センサ。 3. The blood vessel diameter sensor according to claim 1 , wherein the plurality of ultrasonic elements are arranged with a gap therebetween. 前記空隙は、柔軟性を有する物質にて埋められていることを特徴とする請求項に記載の血管径センサ。 4. The blood vessel diameter sensor according to claim 3 , wherein said gap is filled with a material having flexibility. 前記送受信面上に配置される可撓性膜をさらに備える請求項1~の何れか一項に記載の血管径センサ。 The blood vessel diameter sensor according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a flexible membrane arranged on the transmitting/receiving surface. 前記基板と、前記複数の超音波素子との間に配置されるバッキングをさらに備えることを特徴とする請求項1~の何れか一項に記載の血管径センサ。 The blood vessel diameter sensor according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a backing arranged between the substrate and the plurality of ultrasonic elements. 前記複数の超音波素子の前記送受信面を形成する面は、縦方向の断面形状が前記基板側に凹となっていることを特徴とする請求項1~の何れか一項に記載の血管径センサ。 The blood vessel according to any one of claims 1 to 6 , wherein the surfaces forming the transmitting/receiving surfaces of the plurality of ultrasonic elements have a vertical cross-sectional shape that is concave toward the substrate. diameter sensor. 前記送受信面に配置される音響レンズをさらに備えることを特徴とする請求項1~の何れか一項に記載の血管径センサ。 The blood vessel diameter sensor according to any one of claims 1 to 6 , further comprising an acoustic lens arranged on the transmitting/receiving surface. 前記複数の超音波素子の縦の長さが0.2~2.0mmであり、前記複数の超音波素子の前記横方向におけるピッチが0.04~4.0mmであることを特徴とする請求項1~の何れか一項に記載の血管径センサ。 The vertical length of the plurality of ultrasonic elements is 0.2 to 2.0 mm, and the pitch of the plurality of ultrasonic elements in the horizontal direction is 0.04 to 4.0 mm. Item 9. The blood vessel diameter sensor according to any one of items 1 to 8 . 複数の前記基板と、
複数の前記基板の各々に配置される前記複数の超音波素子と、
複数の前記基板が一列に配置される可撓性シートまたは複数の前記基板を接続する接続部の何れかと、を備えることを特徴とする請求項1~の何れか一項に記載の血管径センサ。
a plurality of said substrates;
the plurality of ultrasonic elements arranged on each of the plurality of substrates;
The blood vessel diameter according to any one of claims 1 to 9 , characterized by comprising either a flexible sheet in which a plurality of said substrates are arranged in a row or a connecting portion that connects a plurality of said substrates. sensor.
請求項1~の何れか一項に記載の血管径センサと、
前記血管径センサに駆動信号を送信し、前記血管径センサから反射信号を受信するパルサーレシーバと、
前記パルサーレシーバによる前記血管径センサの駆動を制御し、前記パルサーレシーバが受信した反射信号に基づいて血管径を求める制御装置と、を備え
前記パルサーレシーバは、前記複数の超音波素子のうち、隣り合う複数個の超音波素子を同時に、または時間差をつけて駆動することを特徴とする血管径測定装置。
a blood vessel diameter sensor according to any one of claims 1 to 9 ;
a pulser receiver that transmits a drive signal to the blood vessel diameter sensor and receives a reflected signal from the blood vessel diameter sensor;
a control device that controls driving of the blood vessel diameter sensor by the pulser receiver and obtains a blood vessel diameter based on the reflected signal received by the pulser receiver; A blood vessel diameter measuring device characterized by driving a plurality of matching ultrasonic elements simultaneously or with a time lag.
前記制御装置は、前記複数の超音波素子のうち、隣り合った複数個の超音波素子からなるグループを順番に駆動させ、最も強い反射信号を受信した前記グループを決定し、
決定した前記グループに含まれる複数個の前記超音波素子を駆動させることを特徴とする請求項11に記載の血管径測定装置。
The control device sequentially drives a group consisting of a plurality of adjacent ultrasonic elements among the plurality of ultrasonic elements, and determines the group that receives the strongest reflected signal,
12. The blood vessel diameter measuring apparatus according to claim 11 , wherein a plurality of said ultrasonic elements included in said determined group are driven.
一列に配置された2つの前記血管径センサを備え、
前記制御装置は、
2つの前記血管径センサの一方において最も強い反射信号を受信した位置と、2つの前記血管径センサの他方において最も強い反射信号を受信した位置とに基づき、血管の位置を推定し、
2つの前記血管径センサに対する前記血管の走行の角度を求めることを特徴とする請求項12に記載の血管径測定装置。
comprising two blood vessel diameter sensors arranged in a row;
The control device is
estimating the position of the blood vessel based on the position where one of the two blood vessel diameter sensors received the strongest reflected signal and the position where the other of the two blood vessel diameter sensors received the strongest reflected signal;
13. The blood vessel diameter measuring device according to claim 12 , wherein an angle of running of said blood vessel with respect to said two blood vessel diameter sensors is obtained.
推定した前記血管の位置を表示する表示装置をさらに備えることを特徴とする請求項13に記載の血管径測定装置。 14. The blood vessel diameter measurement device according to claim 13 , further comprising a display device for displaying the estimated position of the blood vessel. 一列に配置された2つの前記血管径センサを備え、
前記制御装置は、
2つの前記血管径センサにより測定された前記血管径の変化から2つの前記血管径センサの各々における脈波の伝播時間を求め、
2つの前記血管径センサにおける前記脈波の伝播時間の差、および2つの前記血管径センサの距離から血管の硬さおよび血圧を求めることを特徴とする請求項11または12に記載の血管径測定装置。
comprising two blood vessel diameter sensors arranged in a row;
The control device is
Obtaining the pulse wave propagation time in each of the two blood vessel diameter sensors from the change in the blood vessel diameter measured by the two blood vessel diameter sensors,
13. The blood vessel diameter measurement according to claim 11 or 12, wherein the hardness and blood pressure of the blood vessel are obtained from the difference in propagation time of the pulse wave in the two blood vessel diameter sensors and the distance between the two blood vessel diameter sensors. Device.
一列に配置された2つの前記血管径センサを備え、
2つの前記血管径センサは、血管に対して傾いて配置され、一方が前記超音波を送信し、他方が前記反射信号を受信するものであり、
前記制御装置は、前記血管内を移動する赤血球からの反射信号のドップラ周波数偏移から前記血管内における血流速度を測定することを特徴とする請求項11または12に記載の血管径測定装置。
comprising two blood vessel diameter sensors arranged in a row;
The two blood vessel diameter sensors are arranged at an angle with respect to the blood vessel, one transmitting the ultrasonic waves and the other receiving the reflected signals,
13. The blood vessel diameter measuring apparatus according to claim 11, wherein the controller measures the blood flow velocity in the blood vessel from Doppler frequency shift of reflected signals from red blood cells moving in the blood vessel.
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