JP2010022585A5 - - Google Patents

Description

振動感覚測定装置

本発明は、振動障害を検査するための振動感覚測定装置に関する。

振動障害としては、チェーンソーやグラインダなどの振動工具を使う作業により、血行不良・神経障害になり、手のしびれや痛みを感じ指が白くなる白蝋病などが知られている。このような振動障害の検査を行うために、加振ユニットのプローブに被験者の指を接触させ、被験者が感知する振動レベルを測定する装置が提案されている。

検査においては、プローブの振動による刺激のみが被験者の指に与えられるようにしなければならず、装置自体の振動など被験者が感知する振動レベルの測定（閾値測定）に影響するものは排除しなければならない。例えば、加振ユニットを構成する加振部が、筐体に直接固定されると筐体が振動するため、その筐体に検査対象の指以外の指が触れると、被験者は振動を感知したと判断したり、筐体が振動することにより発生する音から振動を感知したと判断したりするという問題がある。

人の皮膚感覚の閾値を決定するための装置としては、振動器をゴム又はコイルばねを介して平衡はりに装着し、指による所定の力が振動器の可振動部材に加えられるときを指示するインジケータを設け、所定の力が振動器の可振動部材に加えられた状態で振動器による可振動部材の振動を被験者が感知し、振幅の閾値レベルとその周波数を記録する感覚計が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５８−７３３３７号公報

しかし、特許文献１に記載のような装置においては、ゴム又はコイルばねが振動器と平衡はりの間に取り付けられているだけであり、振動器の振動の影響及び被験者の指が可振動部材の先端に接触することによる影響を加振周波数である数Ｈｚから百数十Ｈｚの間で除去することができず、要求される測定精度を維持することができない。また、振動振幅の制御回路を振動器と同じ筐体の空間に配置しているので、この空間内の温度変化が測定精度に影響するという問題がある。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、筐体の振動を測定に影響しない程度に低減すると共に、測定精度を維持しつつ軽量で小型化が可能な加振ユニットを備えた振動感覚測定装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、指先に所定の振動を与える加振ユニットを有する振動感覚測定装置であって、加振ユニットは、振動子を有する加振部と、この加振部による振動を指先に伝える略円柱形状のプローブと、このプローブの周辺に配置されると共に弾性体で支持された略ドーナツ形状を有する周辺支持部を含む保持ユニットを備えるものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の振動感覚測定装置において、前記弾性体のばね定数は、前記プローブの先端を指先の所定部位により所定の押圧力で押した時、前記周辺支持部が所定範囲の距離だけ押し込まれると共に所定範囲の弾発力で前記プローブの先端周囲に位置する指先の部位が押し返されるように定められる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の振動感覚測定装置において、前記プローブは、指先による押圧力を測定する荷重センサを有する。

請求項４に係る発明は、請求項１、２又は３に記載の振動感覚測定装置において、前記加振部は、下面を支持すると共に振動の伝達を低減させる下面弾性体と加振部の横振動を低減させる側面弾性体を介して加振ユニットの筐体に支持されている。

請求項５に係る発明は、請求項１、２、３又は４に記載の振動感覚測定装置において、前記加振ユニットは、操作部・表示部・駆動回路や記憶部などを有する装置本体と前腕を支持するための前腕支持台から分離されている。

請求項１に係る発明によれば、測定精度を維持しつつ軽量で小型化が可能になる。また、検査する指のうちプローブに接する部分の周囲の部分を支持する周辺支持部を設けることにより、安定した測定を行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、弾性体の弾発力により、許容範囲の圧力が検査する指のうちプローブに接する部分の周囲の部分に掛けることができる。

請求項３に係る発明によれば、荷重センサにより、指のプローブに対する押圧力を測定することができる。

請求項４に係る発明によれば、加振部が下面弾性体と側面弾性体を介して筐体に支持されることにより、筐体の振動が低減され、検査している指以外の指が筐体に触れることによる誤判断がなくなる。また、筐体が振動することによる音の発生も低減されるので、音による誤判断がなくなる。

請求項５に係る発明によれば、加振ユニットが装置本体から分離されているので、互いに振動や熱などの影響を受けることがない。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る振動感覚測定装置の使用状態を示す説明図、図２は加振ユニットの第１実施の形態の構成図、図３は同じく使用状態説明図、図４は加振ユニットの第２実施の形態の要部構成図、図５は同じく第３実施の形態の要部構成図、図６は第２及び第３実施の形態の使用状態説明図、図７は加振部の構成図である。

本発明に係る振動感覚測定装置は、図１に示すように、操作部・表示部・駆動回路や記憶部などを有する装置本体１と、測定時に被験者の前腕を支持するための支持台２と、検査対象となる指に所定の振動を与える加振ユニット３からなる。装置本体１と支持台２と加振ユニット３は、互いに振動や熱などの影響を受けることがないよう個別に構成され、装置本体１と加振ユニット３はケーブル４で電気的に接続されている。図１では本発明の第１実施の形態である加振ユニット３を示している。なお、設置や取り扱いに問題なければ、互いに振動や熱などの影響がほとんどない支持台２と加振ユニット３を一体とし、装置本体１と分離した構成にすることもできる。

本発明の第１実施の形態である加振ユニット３は、図２に示すように、加振方向に突出する振動子５を有する加振部６と、振動子５にセンサ取付部７を介して取り付けられる略円柱形状のプローブ８と、加振部６を下面弾性体９と側面弾性体１０を介して支持する筐体１１などからなる。センサ取付部７には、振動センサ１２とプローブ８を取り付ける荷重センサ１３が収納されている。なお、１５は加振部６と下面弾性体９を接続するためのベース部材である。ベース部材１５は必須の部材ではなく、加振部６に下面弾性体９を直接取り付けてもよい。

また、図３に示すように、検査する指がプローブ８にのみ接するようプローブ８が筐体１１の上面１１ａに形成された開口部１１ｂから突出すると共に、プローブ８の先端面８ａと筐体１１の上面１１ａとの加振方向の距離が所定範囲を保つように、加振部６が筐体１１内に配置されている。開口部１１ｂはプローブ８が筐体１１と接触せずに挿通するように形成されている。筐体１１は加振部６の振動による影響や製造コストなどを考慮して金属製とするが、プラスチック製でもよい。

本発明の第２実施の形態である加振ユニット２３は、図４に示すように、プローブ８の周囲に略ドーナツ形状の保持ユニット２４をプローブ８と接触しないように筐体１１に取り付けている。その他の構成は、第１実施の形態である加振ユニット３と同様である。保持ユニット２４には、検査する指のうちプローブ８に接する部分の周囲の部分を支持する可動な周辺支持部２４ａが設けられている。

保持ユニット２４には、周辺支持部２４ａと底部２４ｂに挟持された支持弾性体２５が収納されている。支持弾性体２５は金属ばねや樹脂製弾性体などからなる。検査する指のうちプローブ８に接する部分が所定の押圧のとき、指の周囲の部分が周辺支持部２４ａに当接し、支持弾性体２５の弾発力により、許容範囲の圧力が指の周囲の部分に掛かることになる。また、支持弾性体２５に替えて荷重センサを保持ユニット２４に収納し、周辺支持部２４ａに対する指の押圧力を、プローブ８に対する押圧力と共に測定することもできる。

本発明の第３実施の形態である加振ユニット３３は、図５に示すように、保持ユニット３４をプローブ８や筐体１１と接触しないようにセンサ取付部７に取り付けている。その他の構成は、第１実施の形態である加振ユニット３と同様である。保持ユニット３４には、検査する指のうちプローブ８に接する部分の周囲の部分を支持する可動な周辺支持部３４ａが設けられている。

保持ユニット３４には、周辺支持部３４ａと底部３４ｂに挟持された支持弾性体３５が収納されている。支持弾性体３５は金属ばねや樹脂製弾性体などからなる。検査する指のうちプローブ８に接する部分が所定の押圧のとき、指の周囲の部分が周辺支持部３４ａに当接し、支持弾性体３５の弾発力により、許容範囲の圧力が指の周囲の部分に掛かることになる。また、支持弾性体３５に替えて荷重センサを保持ユニット３４に収納し、周辺支持部３４ａに対する指の押圧力を、プローブ８に対する押圧力と共に測定することもできる。

加振部６は、図７に示すように、動電型であり、ケース１６に収納された駆動部は磁気回路１７と、振動子５と一体に動くように構成されたコイル１８からなる。磁気回路１７は飽和磁束密度の高い軟磁性部材１９と永久磁石２０からなり、所定磁場の領域を形成する。小型化を図るためには、永久磁石２０は磁気特性として高保持力で高残留磁束密度であり、最大エネルギー積の大きいネオジウム磁石やサマリウムコバルト磁石などの希土類磁石を使用するが、特にネオジウム磁石が望ましい。

振動子５と一体に動くように構成されたコイル１８は、所定磁場の領域に配置され、コイル１８に電流を流すことにより、矢印Ｂで示す上下方向に振動することになる。振動子５には、横振動を防止する支持部２１が設けられている。ここで、振動子５・磁気回路１７・コイル１８・支持部２１は、振動軸のセンタに対して軸対称の形状である。また、本発明の実施の形態では加振部６の外形と筐体１１は、略直方体形状であるが、磁気回路１７などと同じく振動軸のセンタに対して軸対称となる略円柱形状でもよい。なお、加振部６は電磁型で構成することもできる。

下面弾性体９と側面弾性体１０は金属ばねや樹脂製弾性体などの弾性体を用いる。ここで、下面弾性体９は樹脂製弾性体であるシリコンなどの防振ゲルを使用し、図２に示すように、加振部６の振動が筐体１１に伝わらないように筐体１１の下面１１ｃに４個配置されている。下面弾性体９は４個に限定されるものではなく、シート状に形成した下面弾性体９を１枚配置してもよい。

ここで、側面弾性体１０は金属ばねを使用し、加振部６の横振動を低減すると共に、この横振動が筐体１１に伝わらないように筐体１１の側面１１ｄに合計８個（加振部６が略直方体形状で各側面（４面）に２個設けると、２×４＝８個）配置されている。但し、８個に限定されるものではない。なお、加振部６が略円柱形状であれば筐体の側面１１ｄに合計４個としてもよい。

振動センサ１２と荷重センサ１３を収納したセンサ取付部７は、加振部６が加振状態のときに、被験者の指がプローブ８を押圧することによる測定への影響を、要求される振動レベルの測定精度を維持することができる程度に低減する役割を果たす。振動センサ１２と荷重センサ１３は、検査対象となる指の近くに配置するのが望ましく、荷重センサ１３はセンサ取付部７の上側で、振動センサ１２はセンサ取付部７の下側に収納される。

保持ユニット２４，３４を取り付ける加振ユニット２３，３３の場合には、周辺支持部２４ａ，３４ａの大きさは、図４及び図５に示すように、検査に影響しないよう略円柱形状のプローブ８の周囲全体を囲み、被験者の指先が筐体１１に触れない程度とする。

加振部６、振動センサ１２、荷重センサ１３から加振ユニット３，２３の外部への配線（不図示）は、筐体１１に影響を与えることなく施されている。また、筐体１１の外側下面１１ｅに脚部（不図示）を設けてもよい。部屋の床などから筐体１１に振動が伝わる測定環境の場合には、脚部を設けるのが望ましい。

以上のように構成された加振ユニット３，２３，３３の作用・効果について説明する。
第１実施の形態である加振ユニット３の場合、図１に示すように、被験者が前腕を支持台２に載せ、支持台２と離れて置かれた加振ユニット３の開口部１１ｂから突出するプローブ８の先端面８ａに検査対象となる指を当てる。また、検査対象以外の指は筐体１１の上面１１ａに載置される。

この時、図２に示すように、プローブ８の先端面８ａ（プローブ８の振動振幅のセンタ位置）と筐体１１の上面１１ａとの矢印Ａで示す上下方向の距離が所定範囲を保つように加振部６を筐体１１内に配置している。なお、プローブ８の先端面８ａと筐体１１の上面１１ａとの加振方向の距離は、図３に示すように、被験者が指でプローブ８を押圧すると、指の柔らかさのために凹むことを考慮して決める。また、指がプローブ８の先端面８ａを押圧する力は所定範囲内と定めている。

第２実施の形態である加振ユニット２３の場合も、被験者が前腕を支持台２に載せ、支持台２と離れて置かれた加振ユニット２３の開口部１１ｂから突出するプローブ８の先端面８ａに検査対象となる指を当てる。また、検査対象以外の指は筐体１１の上面１１ａに載置される。プローブ８の先端面８ａと保持ユニット２４の周辺支持部２４ａとの加振方向の距離は、図６に示すように、被験者が指でプローブ８を押圧すると、指の柔らかさのために所定の範囲で凹むことを考慮して決める。また、指がプローブ８の先端面８ａを押圧する力は所定範囲内と定めている。

プローブ８の先端面８ａに検査対象となる指を当てると、図６に示すように、検査する指のうちプローブ８に接する部分の周囲の部分が周辺支持部２４ａに当接する。すると、支持弾性体２５の弾発力により、許容範囲の圧力が指の周囲の部分に掛かることになる。また、第３実施の形態である加振ユニット２３の作用・効果も、第２実施の形態である加振ユニット２３の場合と同様である。

次いで、加振部６を駆動すると、周波数が数Ｈｚから百数十Ｈｚの間で振動することになり、プローブ８の最大振動振幅は数Ｈｚで約１ｍｍとなる。振動子５に取り付けられたセンサ取付部７などを含め振動することにより、この反作用で加振部６全体が振動する。これが筐体１１の主な振動源となる。そして、加振部６の振動による筐体１１の振動は、加振部６と筐体１１の下面１１ｃとの間に配設された下面弾性体９により低減される。

周波数が数Ｈｚから百数十Ｈｚの間で筐体１１の振動を低減するためには、柔軟性がある弾性体を使用する必要がある。例えば、加振部６の重量が約１．６ｋｇの場合には、バネ定数が約６．２×１０^−３Ｎ／ｍの下面弾性体９を４個使用する。なお、下面弾性体９のバネ定数は加振部６の重量などにより選定する。

加振部６と筐体１１の下面１１ｃとの間に配設した下面弾性体９により、筐体１１の振動が低減されるが、更に振動子５の振動が加振部６全体の横振動を招来することがある。加振部６全体の横振動は振動子５からセンサ取付部７を介して取り付けられているプローブ８の横振動となり、周波数によっては加振条件を満足しないこともある。加振部６全体の横振動は、加振部６と筐体１１の側面１１ｄとの間に配設された側面弾性体１０により低減される。

例えば、加振部６の重量が約１．６ｋｇの場合には、バネ定数が約０．４×１０^−３Ｎ／ｍの側面弾性体１０を、各側面（４面）に夫々２個設けると、２×４＝８個使用することになる。なお、側面弾性体１０のバネ定数は加振部６の重量や下面弾性体９のバネ定数・設値条件などにより選定する。これらの条件のもとで、筐体１１の振動が振動レベルの測定に影響しない程度に低減される。

検査中、プローブ８の振動が振動センサ１２により測定され、指のプローブ８に対する押圧力が荷重センサ１３により測定される。これらの測定データは装置本体１に送られ、記憶部に記憶される。これらのセンサ１２，１３を収納し、振動子５の上部に設けたセンサ取付部７は、加振部６が加振状態のときに、被験者の指がプローブ８を押圧することによる測定への影響を、要求される振動レベルの測定精度を維持することができる程度に低減する。

この測定精度を維持するために、第１実施の形態である加振ユニット３の場合と保持ユニット２４を筐体１１に取り付けた第２実施の形態である加振ユニット２３の場合には、振動センサ１２・荷重センサ１３・センサ取付部７の総重量が、所定重量（例えば、約１２０ｇ）になるようにセンサ取付部７の重量を調節する。

また、保持ユニット３４をセンサ取付部７に取り付けた第３実施の形態である加振ユニット３３の場合には、振動センサ１２・荷重センサ１３・保持ユニット３４・センサ取付部７の総重量が、所定重量になるようにセンサ取付部７の重量を調節する。

ここで、加振部６は所定重量に対して十分な加振性能を有したものであり、加振部６の重量や外形状により、下面弾性体９・側面弾性体１０のバネ定数等や筐体１１の肉厚・外形寸法等を決定するが、一通りではなく様々であり、本発明の実施の形態に限定されるものではない。

本発明によれば、振動レベルの測定に影響しない程度に筐体の振動を減少させると共に、測定精度を維持しつつ軽量で小型化が可能な加振ユニットを備えた振動感覚測定装置を提供することができる。

本発明に係る振動感覚測定装置の使用状態を示す説明図 加振ユニットの第１実施の形態の構成図 加振ユニットの第１実施の形態の使用状態説明図 加振ユニットの第２実施の形態の要部構成図 加振ユニットの第３実施の形態の要部構成図 加振ユニットの第２及び第３実施の形態の使用状態説明図 加振部の構成図

１…装置本体、２…支持台、３，２３，３３…加振ユニット、５…振動子、６…加振部、７…センサ取付部、８…プローブ、８ａ…先端面、９…下面弾性体、１０…側面弾性体、１１…筐体、１１ａ…上面、１１ｂ…開口部、１１ｃ…下面、１１ｄ…側面、１２…振動センサ、１３…荷重センサ、２４，３４…保持ユニット、２４ａ，３４ａ…周辺支持部、２５…支持弾性体。

Claims (5)

1. 指先に所定の振動を与える加振ユニットを有する振動感覚測定装置であって、加振ユニットは、振動子を有する加振部と、この加振部による振動を指先に伝える略円柱形状のプローブと、このプローブの周辺に配置されると共に弾性体で支持された略ドーナツ形状を有する周辺支持部を含む保持ユニットを備えることを特徴とする振動感覚測定装置。
2. 請求項１に記載の振動感覚測定装置において、前記弾性体のばね定数は、前記プローブの先端を指先の所定部位により所定の押圧力で押した時、前記周辺支持部が所定範囲の距離だけ押し込まれると共に所定範囲の弾発力で前記プローブの先端周囲に位置する指先の部位が押し返されるように定められることを特徴とする振動感覚測定装置。
3. 請求項１又は２に記載の振動感覚測定装置において、前記プローブは、指先による押圧力を測定する荷重センサを有することを特徴とする振動感覚測定装置。
4. 請求項１、２又は３に記載の振動感覚測定装置において、前記加振部は、下面を支持すると共に振動の伝達を低減させる下面弾性体と加振部の横振動を低減させる側面弾性体を介して加振ユニットの筐体に支持されていることを特徴とする振動感覚測定装置。
5. 請求項１、２、３又は４に記載の振動感覚測定装置において、前記加振ユニットは、操作部・表示部・駆動回路や記憶部などを有する装置本体と前腕を支持するための前腕支持台から分離されていることを特徴とする振動感覚測定装置。