CN106456127B - 超声波骨评估装置 - Google Patents

Abstract

超声波骨评估装置(10)具有测量夹持受检体的两个振子单元(18、20)之间的距离的测距仪(86)。在两个振子单元(18、20)之间进行超声波的发送接收，得到超声波在单元所夹持的受检体内传播的时间，进而通过该传播时间和由测距仪(86)得到的距离来求出受检体内的音速。另外，在用振子单元(18、20)夹持受检体时，基于由测距仪(86)得到的距离来控制振子单元(18、20)的移动。

Description

超声波骨评估装置

技术领域

本发明涉及对受检体发送接收超声波来评估受检体内的骨的状态的超声波骨评估装置。

背景技术

通过对受检体发送接收超声波来测量在受检体内的骨组织中传播的超声波的音速、衰减的程度等而评估骨组织的状态的超声波骨评估装置已经被用于实际使用中。该超声波骨评估装置例如具有互相对置地配置的成对的超声波振子。在这些超声波振子之间配置作为评估对象的骨，从一方的超声波振子发送超声波，且通过另一方的超声波振子接收通过骨组织后的超声波，基于这些发送接受信号，进行对象的骨组织的状态的评估。

下述专利文献1示出了一种骨评估装置，其经由丝杠(88)而利用驱动马达来驱动一对振子组件(28、30)并夹住生物体(39)，利用振子组件发送接收超声波来评估骨。振子组件具有与生物体接触的连接部(34)。在该连接部中封入有液体。在使振子组件与生物体接触时，若由于接触而对生物体施加的按压力超过预定值，则将来自驱动马达的传递切断，振子组件停止(参照第0039段)。此外，()内是在专利文献1中使用的符号，与在本申请的实施方式使用的符号无关。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-206299号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在分别使具备超声波振子的两个振子单元移动来夹住受检体时，在振子单元夹住了受检体时，需要将用于使振子单元移动的驱动机构停止。为了掌握振子单元夹住了受检体，在上述专利文献1中利用了按压力，需要用于测量按压力的结构。但是，设置测量用于控制振子单元的驱动机构的物理量(例如按压力)的结构存在导致装置大型化、以及成本上升的问题。

本发明的目的在于以简易的结构来控制振子单元的驱动机构。

用于解决课题的方案

本发明的超声波骨评估装置将在受检体内的音速测定时使用的测距仪也用于振子单元的驱动机构的控制。在骨评估中，将骨组织内的超声波的速度、也就是音速作为用于评估的物理量来使用。根据超声波振子间的距离和超声波的传播时间求出音速，因此，在超声波骨评估装置具备用于测量超声波振子间的距离的测距仪。利用该测距仪来控制振子单元的驱动。例如，在对两个振子单元沿着靠近的方向进行驱动时，当由测距仪所测量的距离的不再变化时，判断为振子单元与受检体抵接，停止振子单元的驱动。

测距仪能够使用激光测距仪。激光测距仪能够具有：固定于一方的振子单元的激光光源及光接收器；以及固定于另一方的振子单元的反射镜。从激光光源所照射的激光在反射镜进行反射而朝向光接收器。例如，基于激光往复所需的时间，能够测量振子单元间的距离。

各振子单元能够具有与受检体接触的硬质的接触头。另外，驱动振子单元的单元驱动机构能够包括：驱动源；以及向振子单元传递驱动源的驱动力的传递机构，而且，传递机构具有弹性部件，该弹性部件在振子单元与受检体抵接时伸长而缓解冲击。

发明效果

通过将在音速测量时使用的测距仪用于使振子单元移动的单元驱动机构的控制，从而能够简单地构成超声波骨评估装置。

附图说明

图1是表示本实施方式的超声波骨评估装置的外观的立体图。

图2是表示本实施方式的超声波骨评估装置的外观的立体图。

图3是表示本实施方式的超声波骨评估装置的外观的立体图。

图4是表示本实施方式的超声波骨评估装置和测量对象的脚部的关系的侧视图。

图5是表示驱动振子单元的单元驱动机构和控制系统的结构的图。

图6是单元驱动机构的立体图。

图7是表示用振子单元夹持脚部时的单元驱动机构的状态的图。

图8是表示测量的控制流程的图。

具体实施方式

以下，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中，作为超声波骨评估装置的一例，列举以脚跟为对象的超声波骨评估装置来进行说明。通过例如骨密度来进行骨的评估。骨密度与在骨中传导的超声波的速度(音速)关联，能够通过测量音速而进行骨的评估。

在本说明书及权利要求书中，除非另外指明，否则表达朝向的语句均以包括作为测量对象的脚跟的脚部(在图4中用符号F表示。)的朝向为基准而确定。也就是，在使脚心贴紧水平面而进行配置时，脚尖的朝向为“前”、其相反的朝向为“后”，与水平面平行且与前后方向正交的朝向为“左”及“右”，与前后方向和左右方向正交的朝向为“上”“下”。

图1～3是超声波骨评估装置10的立体图，图4是侧视图。超声波骨评估装置10包括：装置主体12；以及在装置主体12的上表面的两个隆起部14、16内分别配置的一对振子单元18、20。在需要区分一对振子单元18、20时，将位于测量对象的脚跟的左侧的振子单元记作左振子单元18，将位于右侧的振子单元记作右振子单元20。振子单元18、20具有：发送及接收超声波的超声波振子；以及与测量对象的脚跟接触的接触头22、24。接触头22、24也在需要对它们进行区分的时，将位于脚跟的左侧的接触头记作左接触头22，将位于右侧的接触头记作右接触头24。在测量时，将脚部F置于两个振子单元18、20之间。装置主体12的上表面是搁置脚部F的搁脚面。

利用搭载于装置主体12内的单元驱动机构26(图5、6参照)，在左右方向上驱动振子单元18、20，从左右夹住对象的脚部F的脚跟，设于振子单元18、20的前端的接触头22、24能够贴紧脚跟。在装置主体12内，除了能够搭载单元驱动机构26外，还能够搭载控制超声波的发送接收的控制部28(参照图5)、作为电源的电池。另外，也可以搭载用于与外部设备连接的接口、用于存储测量的数据的存储器。在装置主体12的前方设置开口30，包围该开口30的部分中的前方侧的部分作为把手32发挥功能。在搬运该超声波骨评估装置10时，将手指放入开口30，握住把手32而拿住。

在装置主体12的上表面、即作为隆起部14、16之间的部分及其前方的部分的平坦的部分搁置测量对象的脚跟。在装置主体12的上表面能够转动地装配有三张调节板34A、34B、34C。在无需区分各调节板34A、34B、34C的情况下，为了简单，而记作调节板34来进行说明。各调节板34在与左右方向正交的截面中为L字形状，将脚后跟碰到该L字的角的部分而固定脚部F的位置。调节板34能够在搁置脚跟的位置与比该位置靠前方的位置之间转动。图1及图2示出了三张调节板34A、34B、34C处于搁置脚跟的位置的状态。另外，图3示出了三张调节板中的两张调节板34A、34B从搁置脚跟的位置转动而处于退避的位置的状态。根据重叠调节板34的张数，能够调节脚跟相对于振子单元18、20的位置。由此，能够对应体格不同的受检者。该超声波骨评估装置10构成为，在受检者为儿童等体格小的情况下，使用三张调节板34，在虽然为成年人但体格小的情况下(例如成人女性)，使用两张，对于体格大的成年人(例如成人男性)，使用一张。

图5是表示对振子单元18、20在左右方向上进行驱动的单元驱动机构26及超声波骨评估装置10的控制的结构的主要部分的图。图6是表示单元驱动机构26的立体图。此外，在图6中，为了便于观察单元驱动机构26，省略了振子单元18、20。单元驱动机构26具有：作为驱动源的驱动马达36；以及向振子单元18传递驱动马达36的驱动力的传递机构38。传递机构38包括：在超声波骨评估装置10的左右方向上延伸地配置的丝杠40；与丝杠40螺纹结合的螺母部42、44；沿着导向件46滑动的滑块48、50；以及将螺母部42、44和滑块48、50接合的缓冲弹簧52、54。在滑块48、50搭载有振子单元18、20，振子单元18、20与滑块48、50一体地滑动。与振子单元18、20对应地分别设有两个螺母部42、44、滑块48、50以及缓冲弹簧52、54，在需要区分两个时，与左右的振子单元18、20同样地，在其名称之前添加“左”“右”来进行说明。在以下的说明中，根据需要，使用左、右来区分在左右的振子单元18、20分别对应地设置的成对的构件。

驱动马达36经由齿轮副56而旋转驱动丝杠40。如图所示，驱动马达36和丝杠40位于齿轮副56的相同侧，由此，能够缩短装置的左右方向的尺寸。齿轮副56的速度比能够设为1比1。另外，也可以将驱动马达36和丝杠40配置于同一轴线上，不经由齿轮副56而进行直接驱动。另外，也可以在丝杠40的中央部分设置齿轮，从该齿轮输入驱动力。驱动马达36能够使用内置有减速齿轮的减速马达。另外，在驱动马达36也可以不设置减速齿轮，而将齿轮副56设置成减速齿轮组。

丝杠40具有切割有相互相反的方向的螺纹的两个螺纹部58、60。在该超声波骨评估装置10中，与左振子单元18相关的左侧螺纹部58切割有左旋螺纹，在与右振子单元20相关的右侧螺纹部60切割有右旋螺纹。当使驱动马达36旋转时，丝杠40旋转，螺母部42、44随之沿丝杠40的轴线方向移动。丝杠40的两个螺纹部58、60为反向螺纹，因此，两个螺母部42、44以互相靠近、或以互相远离的方式移动。两个螺母部42、44在驱动马达36正转时以互相靠近的方式移动，在反转时以互相远离的方式移动。在螺母部42、44分别固定地设有限位件62、64。

滑块48、50包括：能够沿着卡合的导向件46移动的滑动底座66、68；以及固定地竖立设置于滑动底座66、68上的单元架70、72。单元架70、72具有圆环部，将振子单元18、20插入该圆环部而进行装配。另外，导向件46是直线状的导向件，且与丝杠40平行地配置。由此，振子单元18、20与滑块48、50成为一体，并沿着连结它们的直线移动。

在滑块48、50设有与设于螺母部42、44的限位件62、64抵接的抵接片74、76。在该超声波骨评估装置10中，抵接片74、76设置为从滑动底座66、68延伸。抵接片74、76从限位件62、64的外侧抵接。也就是，左抵接片74从左限位件62的左侧抵接，通过左限位件62来限制从抵接的位置向右的移动。同样地，右抵接片76从右限位件64的右侧抵接，通过右限位件64来限制从抵接的位置向左的移动。

在螺母部42、44与滑块48、50之间设有缓冲弹簧52、54。缓冲弹簧52、54在设置于螺母部42、44的螺母部弹簧座78、80和设置于滑块48、50的滑块弹簧座82、84之间架设，且在将架设的两个弹簧座靠近的方向上作用弹力。通过缓冲弹簧52、54的弹力，在不对螺母部42、44和滑块48、50作用外力的状态下，将抵接片74、76维持在与限位件62、64抵接的状态。当在抵抗缓冲弹簧52、54的弹力的朝向上对螺母部42、44和滑块48、50作用超过弹力的外力时，如图7所示，抵接片74、76和限位件62、64分离。缓冲弹簧52、54能够采用盘簧。另外，也能够取代弹簧，而使用橡胶等弹性部件。

在滑块48、50设有测量滑块48、50之间的距离的测距仪86。测距仪86包括：固定于两个滑块48、50中的一方上，且激光光源和激光接收器形成为一体的测距部88；以及固定于另一方的滑块的反射镜90。从测距部88射出的激光92被反射镜90反射后朝向测距部88而被测距部88接收。在测距部88内、或者在外部，基于激光的射出和入射，计算测距部88与反射镜90之间的距离。测距部88和反射镜90与固定它们的滑块48、50及振子单元18、20形成一体而移动，因此利用测距仪86所测量出的距离是在对两个振子单元18、20之间的距离加上常数后的值。因此，测量测距部88和反射镜的距离也可以说与测量两个振子单元18、20之间的距离同义。

两个振子单元18、20的接触头22、24是由丙烯酸树脂等硬质材料构成的实心的部件。在上述专利文献中，与受检体抵接的部分由向内部填充有液体的橡胶等的膜状部件构成，且构成为膜状部材利用其变形而形成受检体的外形。与之相对，该超声波骨评估装置10的接触头22、24不产生因与受检体的接触而引起的变形。对于该程度的硬度，在此使用了“硬质”的语句。接触头22、24为硬质，因此，在接触头22、24与脚部F抵接时，存在受检者感到疼痛的情况。该超声波骨评估装置10利用缓冲弹簧52、54来缓解接触头22、24与脚部F抵接时的冲击。

在两个振子单元18、20中的一方连接有发送电路94，在另一方连接有接收电路96。发送电路94及接收电路96与控制部28连接。在该超声波骨评估装置10中，发送电路94与左振子单元18连接，接收电路96与右振子单元20连接。根据控制部28的触发信号，通过发送电路94驱动振子单元18的超声波振子，发送超声波。所发送的超声波被振子单元20的超声波振子接收，且向接收电路96发送接收信号。接收电路96对接收信号进行预定的处理后，向控制部28发送处理后的信号。控制部28基于接收信号而进行预定的解析。例如，音速计算部100求出生物体内的超声波的音速。音速计算部100基于超声波的传播时间和由测距仪86所测量的距离而计算受检体内的音速，其中超声波的传播时间基于发送至发送电路94的触发信号及从接收电路96接收的接收信号而计算。控制部28进行基于该音速的骨评估。

控制部28还包括进行单元驱动机构26的控制的驱动机构控制部102。控制部28在接受测量开始的指令时，通过驱动机构控制部102对驱动马达36进行驱动控制。当驱动马达36旋转时，经由传递机构38，振子单元18、20以互相靠近的方式移动。当基于由测距仪86测量的距离而判断为振子单元18、20停止时，驱动机构控制部102停止驱动马达36的驱动控制。

控制部28根据预定的程序进行动作时，能够作为上述的音速计算部100及驱动机构控制部102发挥功能。

在测量前，两个螺母部42、44处于最远离的状态，被螺母部的限位件62、64限制，进而两个振子单元18、20也为最远离的状态。当开始测量时，利用驱动马达36对丝杠40进行旋转驱动，随着该旋转，两个螺母部42、44以互相靠近的方式移动。此时，由于缓冲弹簧52、54的弹力，维持抵接片74、76与限位件62、64抵接的状态，滑块48、50及振子单元18、20也与移动的螺母部42、44一同移动。

如图7所示，当振子单元18、20与脚部F抵接时，缓冲弹簧52、54延长，缓解抵接时的冲击。另外，当由于与脚部F抵接而振子单元18、20的移动停止时，两个振子单元18、20间的距离不再变化，测距仪86对其进行检测。通过该检测，对驱动马达36进行停止控制。在两个振子单元18、20中的仅一方与脚部F抵接的情况下，另一方的振子单元能够移动，振子单元间的距离进行变化。例如，在右振子单元20先与脚部F抵接的情况下，通过缓冲弹簧54伸长，右螺母部44能够继续移动。由于右螺母部44继续移动，因此，左螺母部42也移动，左振子单元18也随之移动。由此，在此期间，两个振子单元18、20之间的距离继续减少。当左振子单元18也与脚部F抵接时，两个振子单元18、20之间的距离不再变化，对驱动马达36进行停止控制。当驱动马达36停止时，螺母部42、44停留在其位置，利用缓冲弹簧52、54的弹力而维持振子单元18、20对脚部F的按压状态。当发送接受超声波而得到接收信号时，使驱动马达36与刚才相反地旋转，对两个螺母部42、44及两个振子单元18、20沿互相远离的方向进行驱动。首先，螺母部42、44开始移动，当限位件62、64和抵接片74、76接触时，振子单元18、20也开始移动。在振子单元18、20回到初始位置后，对驱动马达36进行停止控制。

图8是超声波骨评估装置10的测量的流程图。在输入测量开始指令时(S100)，确认装置的状态(S102)。确认的内容有例如是否已对电池充分地充电、数据保持目的地的空余容量是否充分、环境温度是否合适等。而且，也可以获取正在使用的调节板34的张数。在初始确认结束后，对振子单元18、20沿着互相靠近的方向进行驱动控制(S104)。按照预定时间进行距离测量(S106、S108)。判断所测量的距离是否与上次的测量产生了变化(S110)，若产生了变化，则返回步骤S106。在步骤S110中，在距离未发生变化的情况下，判断为振子单元18、20与脚部F抵接，并对驱动马达36进行停止控制(S112)。

当驱动马达36停止，进行实际的测量(S114)。从左振子单元18发送超声波，且在此接收沿脚部F传导而到达了右振子单元20的超声波。一旦确认接收，则使驱动马达36反转，对两个振子单元18、20沿互相远离的方向进行驱动(S116)。按照预定时间对两个振子单元18、20之间的距离进行测量(S118、120)。在测量的距离为预定值以上的时刻(S122)，使驱动马达36停止(S124)。由此，振子单元18、20回到初始位置。当驱动马达36停止时，或者与将两个振子单元18、20沿远离的方向进行驱动同时地、进行在步骤S114所得到的测量结果的解析(S126)。例如，基于发送接收信号和距离，计算音速，评估骨的状态。将评估结果输出至显示器、打印机等外部设备(S128)，并结束。另外，为了提示评估结果，也能够在超声波骨评估装置10设置显示部或打印部等。另外，也能够在超声波骨评估装置10搭载用于保存评估结果的存储器。

在以上说明的实施方式中，在移动中，由驱动马达36所控制的振子单元18、20的速度恒定，但是也可以发生变化。例如，也可以在两个振子单元18、20靠近到预定值后进行减速，使与脚部F接触时的速度降低。

另外，也可以不使两个振子单元一同移动，而仅使一方移动来夹住脚部F。该情况下，首先，将脚部F碰触固定的振子单元，然后，使另一方的振子单元移动而使之与脚部F抵接。此时，也在两个振子单元之间的距离不再变化后，使振子单元的移动停止。

以上，对基于音速来进行骨的评估的装置进行了说明，但是，对于以下装置，也能够应用本发明，即、在测量音速的基础上，测量超声波的衰减量等其它物理量，基于衰减量等其它物理量和音速的值来进行骨的评估。

本实施方式的超声波骨评估装置的振子单元和单元驱动机构具有以下特征。

(1)对受检体发送接收超声波来进行骨的评估的超声波骨评估装置具有：

分别具备超声波振子和与受检体接触的硬质的接触头且夹持受检体的两个振子单元；以及

对两个振子单元以相对于受检体前进及后退的方式进行驱动的单元驱动机构，

单元驱动机构包括：驱动源；以及向振子单元传递驱动源的驱动力的传递机构，

传递机构具有弹性部件，该弹性部件在振子单元与受检体抵接时伸长而缓解冲击。

(2)对受检体发送接收超声波来进行骨的评估的超声波骨评估装置具有：

分别具备超声波振子和与受检体接触的硬质的接触头且夹持受检体的两个振子单元；以及

对两个振子单元以相对于受检体前进及后退的方式进行驱动的单元驱动机构，

单元驱动机构具有：

驱动马达；

具有右旋螺纹部和左旋螺纹部且被驱动马达旋转驱动的丝杠；

与丝杠的右旋螺纹部螺纹结合且经由第一缓冲弹簧而与一方的振子单元结合的右旋螺纹螺母部；以及

与丝杠的左旋螺纹部螺纹结合且经由第二缓冲弹簧而与另一方的振子单元结合的左旋螺纹螺母部。

符号说明

10—超声波骨评估装置，18、20—振子单元，22、24—接触头，26—单元驱动机构，28—控制部，36—驱动马达，38—传递机构，40—丝杠，42、44—螺母部，46—导向件，48、50—滑块，52、54—缓冲弹簧，62、64—限位件，74、76—抵接片，86—测距仪，88—测距部，90—反射镜，100—音速计算部，102—驱动机构控制部。

Claims (5)

1.一种超声波骨评估装置，其对受检体发送接收超声波来进行骨的评估，

上述超声波骨评估装置的特征在于，具有：

分别具备超声波振子且夹持受检体的两个振子单元；

单元驱动机构，其对两个振子单元以靠近的方式及以远离的方式进行驱动；

测距仪，其测量两个振子单元间的距离；

音速计算部，其基于由测距仪测量的距离和两个超声波振子间的超声波传播时间，来计算在受检体传播的超声波的速度；以及

驱动机构控制部，其基于由测距仪测量的距离，来控制单元驱动机构的动作，

驱动机构控制部在两个振子单元沿靠近的方向被驱动时，若由测距仪测量的距离不再变化，则对单元驱动机构进行停止控制。

2.根据权利要求1所述的超声波骨评估装置，其特征在于，

测距仪包括：激光光源，其固定于一方的振子单元；反射镜，其固定于另一方的振子单元，且对从激光光源照射的激光进行反射；以及激光接收器，其固定于上述一方的振子单元，且接收被反射镜反射的激光。

3.根据权利要求1或2所述的超声波骨评估装置，其特征在于，

各振子单元具有与受检体接触的硬质的接触头，

单元驱动机构包括：驱动源；以及传递机构，其向振子单元传递驱动源的驱动力，

传递机构具有弹性部件，该弹性部件在振子单元与受检体抵接时伸长而缓解冲击。

4.根据权利要求1或2所述的超声波骨评估装置，其特征在于，

各振子单元具有与受检体接触的硬质的接触头，

单元驱动机构具有：

驱动马达；

丝杠，其具有右旋螺纹部和左旋螺纹部且通过驱动马达而被旋转驱动；

右旋螺纹螺母部，其与丝杠的右旋螺纹部螺纹结合，且经由第一缓冲弹簧而与一方的振子单元结合；以及

左旋螺纹螺母部，其与丝杠的左旋螺纹部螺纹结合，且经由第二缓冲弹簧而与另一方的振子单元结合。

5.根据权利要求4所述的超声波骨评估装置，其特征在于，

第一缓冲弹簧及第二缓冲弹簧在各自关联的振子单元与受检体抵接时伸长而缓解抵接时的冲击。