JP2000217789A - 生体計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生体組織の特性を連続して計測することがで
きなかった。 【解決手段】 診断対象の生体組織に接触する先端チッ
プと、前記先端チップを振動させる加振器と、前記先端
チップを振動させたとき、前記生体組織に前記先端チッ
プを通じて生じる振動応力及び振動加速度を検出するイ
ンピーダンスヘッドと、前記先端チップの位置を移動さ
せるアクチュエータと、前記アクチュエータによる前記
先端チップの移動量を検出する検出器とを備えたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体組織の粘弾性
特性を計測する生体計測装置に関するものであり、特に
人体の筋肉の硬さ、凝りの程度といった粘弾性特性を計
測する生体計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば、特開平７ー１００１５５
号公報に開示された従来の生体計測装置の構成を示すブ
ロック図である。図４において、１は信号発生器、２は
アクチュエータ、３は加振器、４は荷重測定器、５はイ
ンピーダンスヘッド、６は先端チップ、７はデータ処理
部である。次に動作について説明する。

【０００３】先端チップ６を生体組織に押し当て、信号
発生器１で生成した振動を加振器３で発生させ、生体組
織に振動を与える。インピーダンスヘッドで振動応力及
び振動加速度を測定し機械的インピーダンスを測定す
る。その際、先端チップ６の生体組織への押しつけ力を
一定にするために、荷重測定器４で計測した静的接触荷
重のデータを用いて、アクチュエータ２をデータ処理部
７でフィードバック制御する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】粘弾性を正確に推定す
るためには、押し込みの深さを変化させて測定し、その
結果を比較することが必要である。しかしながら、従来
の生体計測装置では、単一の押し込んだ深さでの計測し
かできず、押し込みの深さを変化させながら機械的イン
ピーダンスを計測できないという課題があった。

【０００５】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、弾性と各押しつけ深さでの機械的イン
ピーダンスを同時に計測することができる生体計測装置
を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る生体計測
装置は、診断対象の生体組織に接触する先端チップと、
前記先端チップを振動させる加振器と、前記先端チップ
を振動させたとき、前記生体組織に前記先端チップを通
じて生じる振動応力及び振動加速度を検出するインピー
ダンスヘッドと、前記先端チップの位置を移動させるア
クチュエータと、前記アクチュエータによる前記先端チ
ップの移動量を検出する検出器とを備えたことを特徴と
するものである。

【０００７】この発明に係る生体計測装置は、先端チッ
プが生体組織に対して一定速度で移動するようにアクチ
ュエータを動作させること特徴とするものである。

【０００８】この発明に係る生体計測装置は、先端チッ
プを生体組織に接触したときの静的接触荷重を測定する
荷重測定器を備え、先端チップが生体組織に対して与え
る荷重を一定の割合で変化させながら移動するようにア
クチュエータを動作させることを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施形態を図を用いて説明する。図１は本発明の実施の
形態１による生体計測装置の構成を示す図である。図に
おいて、１は信号発生器、２はアクチュエータ、３は加
振器、４は荷重測定器、５はインピーダンスヘッド、６
は先端チップ、７はデータ処理部、８は検出器である。
荷重測定器４としては、例えば、ロードセル等を用いれ
ばよい。検出器８としては、例えば、リニアゲージ等を
用いればよい。

【００１０】アクチュエータ２は先端チップ６の位置を
移動させるものである。先端チップ６を生体組織に接触
した状態でアクチュエータ２を動作させると、アクチュ
エータ２は先端チップ６を生体組織に押し込む力を発生
する。押し込む力の大きさは先端チップ６の移動量に応
じて変化する。加振器３は信号発生器１より発生する信
号に応じ、その振動する周波数、振幅の大きさが変化す
る。また加振器３が振動する方向は、先端チップ２が移
動する方向と同一の方向である。荷重測定器４は静的接
触荷重の値を測定するものである。

【００１１】インピーダンスヘッド５は振動応力および
振動加速度を測定するものである。検出器８はアクチュ
エータ２による先端チップ６の移動量を検出するための
ものであり、例えば先端チップ６を生体組織に押し込み
始めた位置からの変位量（つまり、押し込んだ深さ）を
検出することにより、先端チップ６を生体組織に押し込
んだ深さを検出することができる。

【００１２】データ処理部７はインピーダンスヘッド５
により得られる振動応力および振動加速度、荷重測定器
４により得られる静的接触荷重の値、深さ検出器８によ
り得られる先端チップ６の変位量からアクチュエータ２
を制御するためのデータを算出した信号をアクチュエー
タ２に送るとともに、アクチュエータ２は送られてくる
信号に応じて先端チップ６の移動量、移動速度を調節す
る。

【００１３】次に動作について説明する。先端チップ６
を生体組織に接触させた状態で押し当て、信号発生器１
で生成した振動を加振器３で発生させ、生体組織に振動
を与える。インピーダンスヘッドで先端チップ６の振動
応力及び振動加速度を測定することにより、生体組織の
機械的インピーダンスを測定する。また、先端チップ６
を一定速度で生体組織に押しつけていくように、アクチ
ュエータ２で先端チップ６を生体組織に対して押し込ん
でいく。

【００１４】静的接触荷重を荷重測定器４で測定し、先
端チップ６を押し込んだときの深さを検出器８で測定
し、弾性を計測する。先端チップ６を生体組織に押し込
んでいく間に連続的に機械的インピーダンスを計測する
ので、各押し込みの深さでの機械的インピーダンスを計
測することができる。また、機械的インピーダンスの変
化を比較することにより、生体の粘性等の特性を推定す
ることができる。

【００１５】機械的インピーダンスを計測する方法とし
ては、信号発生器１で発生させた複数の周波数の合成信
号またはランダムノイズを発生させることにより、一度
に周波数特性を測定する方法がある。または、単一の周
波数の振動を順に与え、周波数依存性を測定する方法で
もよい。

【００１６】図２は静的接触荷重と押しつけ深さの関係
を示した図である。図２において（１）は先端チップ６
を生体組織に接触させ、先端チップ６を生体組織に押し
込む方向に移動させたときの静的接触荷重と押し込みの
深さの関係を示す図であり、（２）は先端チップ６を生
体組織の所定の深さまで押し込んだ状態から、深さを０
（ｍｍ）にするまで移動させたときの静的接触荷重と押
し込みの深さの関係を示す図である。

【００１７】生体組織の弾性は、図２の特性における傾
きが弾性の値となる。図２に示す（１）の特性を用いて
傾きを算出しても良いし、図２に示す（２）の特性を用
いて傾きを算出しても良い。また図２に示す（１）、
（２）の特性により傾きを算出するとともに、これらの
値の平均を用いても良い。

【００１８】図３は先端チップ６を押し込んだときの深
さを変化させて機械的インピーダンスを計測した結果を
示す図である。一般に、機械的インピーダンスは複素数
でその値が表現されるものである。図３に示したのは、
機械的インピーダンスの実部である機械抵抗の周波数依
存性である。機械抵抗から生体の粘性を算出することが
できる。図に示したように、機械抵抗の周波数依存性は
先端チップ６を生体組織に押しつけたときの深さによっ
て変化することがわかる。また、機械抵抗の変化を比較
することにより、先端チップ６を押し付けた部位付近の
生体組織の粘性を推定することができる。

【００１９】この実施の形態では、先端チップ６を生体
組織に接触させた状態で、一定の速度で移動させるもの
を例に説明したがこれに限定されるものではない。荷重
測定器４で計測した静的接触荷重の値から、この値の単
位時間当たりの変化量調べると共に、これを一定にする
ための制御データをデータ処理部７で算出し、この値に
基づきアクチュエータ２をフィードバック制御すること
により、単位時間当たりに静的接触荷重の変化する割合
を一定にしつつ先端チップ６を生体組織に接触させなが
ら移動させることができ、弾性と各押し込みの深さでの
機械的インピーダンスを同時に連続して計測することが
できる。

【００２０】この実施の形態では検出器８をアクチュエ
ータ２の後方に位置するものを例に示したが、これに限
定されるものではなく、インピーダンスヘッド５の動き
を検出する非接触式の位置センサを検出器８として用い
ても良い。

【００２１】

【発明の効果】この発明に係る生体計測装置によれば、
診断対象の生体組織に接触する先端チップと、前記先端
チップを振動させる加振器と、前記先端チップを振動さ
せたとき、前記生体組織に前記先端チップを通じて生じ
る振動応力及び振動加速度を検出するインピーダンスヘ
ッドと、前記先端チップの位置を移動させるアクチュエ
ータと、前記アクチュエータによる前記先端チップの移
動量を検出する検出器とを備えたので、先端チップを生
体組織に接触させた状態で移動させながら生体の特性を
連続して計測することができる。

【００２２】この発明に係る生体計測装置によれば、先
端チップが生体組織に対して一定速度で移動するように
アクチュエータを動作させるので、生体組織の粘性をよ
り安定に測定することができる。

【００２３】この発明に係る生体計測装置によれば、先
端チップを生体組織に接触したときの静的接触荷重を測
定する荷重測定器を備え、先端チップが生体組織に対し
て与える荷重を一定の割合で変化させながら移動するよ
うにアクチュエータを動作させるので、生体組織の弾性
をより安定に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１による生体計測装置の構成を示
す図である。

【図２】 実施の形態１において、静的接触荷重と押し
つけ深さの関係を示した図である。

【図３】 実施の形態１において、粘性計測を説明する
説明図である。

【図４】 従来の生体計測装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１：信号発生器 ２：アクチュエータ ３：
加振器 ４：荷重測定器 ５：インピーダンスヘッド ６：
先端チップ ７：データ処理部 ８：検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 道夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 柳浦 真美子 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 診断対象の生体組織に接触する先端チッ
   プと、 前記先端チップを振動させる加振器と、 前記先端チップを振動させたとき、前記生体組織に前記
   先端チップを通じて生じる振動応力及び振動加速度を検
   出するインピーダンスヘッドと、 前記先端チップの位置を移動させるアクチュエータと、 前記アクチュエータによる前記先端チップの移動量を検
   出する検出器とを備えたことを特徴とする生体計測装
   置。
2. 【請求項２】 先端チップが生体組織に対して一定速度
   で移動するようにアクチュエータを動作させること特徴
   とする請求項１記載の生体計測装置。
3. 【請求項３】 先端チップを生体組織に接触したときの
   静的接触荷重を測定する荷重測定器を備え、 先端チップが生体組織に対して与える荷重を一定の割合
   で変化させながら移動するようにアクチュエータを動作
   させることを特徴とする請求項１記載の生体計測装置。