JP2013011461A - Viscoelasticity measuring device, probe device, and viscoelasticity measuring support program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粘弾性計測装置、プローブ装置及び粘弾性計測支援プログラムに関する。 The present invention relates to a viscoelasticity measuring device, a probe device, and a viscoelasticity measurement support program.
従来、例えば皮膚や食品などの粘弾性が定量的に計測されることがある。すなわち、例えば健康状態のチェックや美容の観点から皮膚の粘弾性の計測が要求されることがあり、食感や鮮度などの指標として食品の粘弾性の計測が要求されることがある。これらの要求に応えるため、一般には、計測対象物である皮膚や食品を押圧し、押圧部分における計測対象物の変位を測定して粘弾性を計測することが行われている。 Conventionally, for example, viscoelasticity of skin, food, and the like is sometimes quantitatively measured. That is, for example, measurement of viscoelasticity of skin may be required from the viewpoint of health check or beauty, and measurement of viscoelasticity of food may be required as an index such as texture or freshness. In order to meet these requirements, generally, the skin or food that is the measurement object is pressed, and the displacement of the measurement object in the pressed portion is measured to measure viscoelasticity.
具体的には、例えばモータなどの動力を用いて計測対象物の表面に押圧部材を押し当て、押圧部材による押圧に伴った計測対象物の表面の変位を測定することにより、計測対象物の粘弾性が計測される。また、バイブレータによって計測対象物を振動させ、この振動による計測対象物表面の変位を超音波を用いて測定することなども検討されている。 Specifically, for example, by pressing the pressing member against the surface of the measurement object using power such as a motor, and measuring the displacement of the surface of the measurement object accompanying the pressing by the pressing member, the viscosity of the measurement object is measured. Elasticity is measured. In addition, it has been studied to vibrate a measurement object with a vibrator and measure the displacement of the surface of the measurement object due to the vibration using ultrasonic waves.
しかしながら、上述した従来の粘弾性計測においては、計測のために使用される装置が比較的大規模なものとなり、一般のユーザが手軽に粘弾性を計測することが困難であるという問題がある。すなわち、従来の粘弾性計測装置は、計測対象物の表面を押圧するための動力機構や計測対象物の表面の変位を測定するための測定装置などを備えるのが一般的であるため、サイズやコストの面で比較的大規模なものとなる傾向がある。このため、一般のユーザが例えば家庭などに従来の粘弾性計測装置を導入することは現実的でなく、手軽に自分の皮膚や食品などの粘弾性を計測することができない。 However, in the conventional viscoelasticity measurement described above, there is a problem that an apparatus used for measurement becomes relatively large and it is difficult for a general user to easily measure viscoelasticity. That is, a conventional viscoelasticity measuring device generally includes a power mechanism for pressing the surface of the measurement object, a measurement device for measuring the displacement of the surface of the measurement object, and the like. There is a tendency to be relatively large in terms of cost. For this reason, it is not realistic for a general user to introduce a conventional viscoelasticity measuring device into, for example, a home, and it is not possible to easily measure viscoelasticity of his skin, food, and the like.
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、手軽かつ簡便に対象物の粘弾性を計測することができる粘弾性計測装置、プローブ装置及び粘弾性計測支援プログラムを提供することを目的とする。 The disclosed technology has been made in view of such a point, and provides a viscoelasticity measurement device, a probe device, and a viscoelasticity measurement support program that can easily and easily measure viscoelasticity of an object. Objective.
本願が開示する粘弾性計測装置は、1つの態様において、プローブ装置及び情報処理装置を備えた粘弾性計測装置であって、前記プローブ装置は、前記情報処理装置に着脱可能に取り付けられる筐体と、前記筐体に対して移動可能に設けられ、ユーザによって押下される押下部材と、一端が前記押下部材に固定され、前記押下部材が押下された場合に弾性係数に応じて変位する弾性部材と、前記弾性部材の他端に固定され、先端が粘弾性計測対象物に当接するとともに、前記弾性部材の変位に伴って前記先端により前記粘弾性計測対象物を押圧する当接部材と、を有し、前記情報処理装置は、前記筐体が取り付けられた状態で、前記粘弾性計測対象物の前記当接部材によって押圧された部分周辺の変位を計測する計測部と、粘弾性計測を開始する場合に前記押下部材の押下を要求する押下要求メッセージを出力し、押下要求メッセージ出力後に前記弾性部材の変位が所定値となったことを検出した場合に前記押下部材の開放を要求する開放要求メッセージを出力し、開放要求メッセージ出力後に前記計測部によって計測された粘弾性計測対象物の変位の変化量が所定範囲内に収まる場合に粘弾性計測が終了した旨の終了メッセージを出力する制御部と、を有する。 In one aspect, the viscoelasticity measurement device disclosed in the present application is a viscoelasticity measurement device including a probe device and an information processing device, and the probe device includes a housing that is detachably attached to the information processing device. A pressing member that is movable with respect to the housing and is pressed by a user; and an elastic member that has one end fixed to the pressing member and is displaced according to an elastic coefficient when the pressing member is pressed. A contact member that is fixed to the other end of the elastic member and has a tip that contacts the viscoelasticity measurement object and that presses the viscoelasticity measurement object by the tip as the elastic member is displaced. Then, the information processing apparatus starts viscoelasticity measurement with a measurement unit that measures a displacement around a portion pressed by the contact member of the viscoelasticity measurement object with the housing attached. A pressing request message for requesting pressing of the pressing member, and an output request for requesting opening of the pressing member when it is detected that the displacement of the elastic member has reached a predetermined value after the pressing request message is output. A control unit that outputs a message and outputs an end message to the effect that the viscoelasticity measurement has been completed when the change in displacement of the viscoelasticity measurement object measured by the measurement unit is within a predetermined range after the release request message is output And having.
本願が開示する粘弾性計測装置、プローブ装置及び粘弾性計測支援プログラムの1つの態様によれば、手軽かつ簡便に対象物の粘弾性を計測することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the viscoelasticity measurement device, the probe device, and the viscoelasticity measurement support program disclosed in the present application, there is an effect that the viscoelasticity of the object can be easily and easily measured.
以下、本願が開示する粘弾性計測装置、プローブ装置及び粘弾性計測支援プログラムの一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of a viscoelasticity measurement device, a probe device, and a viscoelasticity measurement support program disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
図1は、一実施の形態に係る粘弾性計測装置の外観を示す斜視図である。図1に示す粘弾性計測装置は、プローブ装置100及び携帯端末装置200を備えている。
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a viscoelasticity measuring apparatus according to an embodiment. The viscoelasticity measuring device shown in FIG. 1 includes a
プローブ装置100は、携帯端末装置200に着脱可能な略円筒形状の装置である。後述するように、プローブ装置100は、携帯端末装置200のカメラ部分に装着されて使用される。また、プローブ装置100の筐体110内部には、押下部材120が押下可能に設けられている。筐体110及び押下部材120はいずれも略円筒形状となっており、プローブ装置100が携帯端末装置200のカメラ部分に装着された状態では、円筒形状の一方の底面に位置するカメラから他方の底面側を見通すことができるようになっている。
The
携帯端末装置200は、例えば携帯電話機などの一般のユーザが所持する装置である。携帯端末装置200は、表示部として機能するとともに入力部としても機能するタッチパネル210を備えている。また、携帯端末装置200は、操作時にユーザが押下する操作キー220を備えている。さらに、図2に示すように、携帯端末装置200は、タッチパネル210を備える面とは反対側の面にカメラ230を備えている。カメラ230は、被写体までの距離を測定して焦点距離を自動調整する所謂オートフォーカス機能を有している。
The
図1に示す粘弾性計測装置によって粘弾性を計測する際には、携帯端末装置200は、ユーザに対する種々の案内メッセージを例えばタッチパネル210に表示し、プローブ装置100を適切に操作させる。そして、携帯端末装置200から出力される案内メッセージに従ってユーザがプローブ装置100の押下部材120を押下することにより、計測対象物の表面が押圧される。計測対象物が押圧されると、携帯端末装置200のカメラ230がプローブ装置100の筒穴を通して計測対象物の表面までの距離を計測し、この計測結果から計測対象物の表面の変位が求められ粘弾性が計測される。具体的な粘弾性の計測方法については、後に詳述する。
When measuring viscoelasticity with the viscoelasticity measuring device shown in FIG. 1, the
図3は、一実施の形態に係るプローブ装置100の外観を示す斜視図である。図3に示すように、プローブ装置100は、筐体110及び押下部材120を備え、筐体110は、上面部111、第1円筒部112、第2円筒部113を有している。
FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of the
上面部111は、携帯端末装置200に取り付けられる底面部分であり、この底面の中央には筒穴の開口部111aが形成されている。なお、以下においては、携帯端末装置200に取り付けられるプローブ装置100の底面を「上面」という。プローブ装置100が携帯端末装置200に装着される際には、開口部111aとカメラ230が向き合うように取り付けられる。また、プローブ装置100の装着に際しては、例えば上面に接着性のゲルなどを塗布しておくことで、プローブ装置100を携帯端末装置200に取り付けることが可能である。さらに、携帯端末装置200の外枠に嵌合する嵌合部を上面部111に設け、この嵌合部によってプローブ装置100を携帯端末装置200に取り付けることなども可能である。
The
第1円筒部112は、上面部111と第2円筒部113を接続する略円筒形状を有している。第1円筒部112には、ユーザが指を入れて押下部材120を押下するための切欠部112aが形成されている。すなわち、第1円筒部112の内部には、押下部材120が収納されており、ユーザは、切欠部112aから第1円筒部112内部に指を入れて押下部材120を押下することができる。このとき押下される押下部材120も略円筒形状を有している。すなわち、押下部材120の上面部111側の面中央には筒穴の開口部120aが形成されている。そして、ユーザが押下部材120を押下する際には、開口部120aの周囲を押下することになる。
The first
第2円筒部113は、粘弾性の計測対象物に接する底面部分であり、後述するように、この底面の中央には筒穴の開口部が形成されている。また、第2円筒部113は、後述するように、計測対象物の表面に当接する当接部材を収納しており、押下部材120が押下されると底面の開口部から当接部材の先端を突出させる。
The second
図4は、図3に示すプローブ装置100のX−X線断面を示す模式図である。図4に示すように、第1円筒部112の切欠部112a内部には押下部材120が収納されており、第2円筒部113の筒穴部113aには、当接部材130が収納されている。そして、押下部材120と当接部材130は、コイルばね140によって接続されている。筐体110、押下部材120、当接部材130及びコイルばね140には、共通の中心軸を有する筒穴が形成されており、この筒穴を介してプローブ装置100の上面から底面側が見通せるようになっている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross section taken along line XX of the
具体的には、押下部材120は、筐体110の上面部111側の面中央に開口部120aが形成された略円筒形状の部材であり、開口部120a付近には肉厚部121が形成されている。また、当接部材130は、開口部111a及び開口部120aの中心を結ぶ直線を中心軸とする筒穴部130aを有する略円筒形状の部材であり、中央付近に肉厚部131が形成されている。そして、当接部材130の先端132は、押下部材120が押下された場合に第2円筒部113の底面に形成された開口部から突出するようになっている。
Specifically, the pressing
コイルばね140は、所定の弾性係数を有する圧縮ばねである。コイルばね140の一端面は、押下部材120の肉厚部121に固定され、コイルばね140の他端面は、当接部材130の肉厚部131に固定されている。コイルばね140の直径は、押下部材120の円筒形状の内径以下であるとともに、当接部材130の円筒形状の外径以上である。したがって、押下部材120の円筒形状内部にコイルばね140の一部が収納され、コイルばね140の内部に当接部材130の円筒形状の一部が収納される。また、押下部材120が押下された場合には、コイルばね140が圧縮されつつ、当接部材130が移動し、先端132が第2円筒部の113の底面に形成された開口部から突出する。このとき、押下部材120の先端122及び当接部材130の肉厚部131は、第2円筒部113の筒穴部113aの内面を摺動し、先端132が図4中の鉛直下方向へ突出するように案内する。
The
ところで、押下部材120が押下されていない状態では、押下部材120の先端122と当接部材130の肉厚部131との間の距離はSである。換言すれば、押下部材120が押下された場合には、コイルばね140が圧縮されて、コイルばね140の変位が0からSまで増加する。そして、コイルばね140の変位がSになった場合には、押下部材120の先端122が当接部材130の肉厚部131に当接し、それ以上はコイルばね140の変位が増加することはない。したがって、押下部材120が押下されてコイルばね140の変位が0からSまで増加する間は、コイルばね140の弾性力と当接部材130の先端132に当接する計測対象物の弾性力とが等しいことになる。本実施の形態においては、この弾性力の釣り合いを利用して、計測対象物の弾性を計測する。
By the way, when the
次に、一実施の形態に係る携帯端末装置200の構成について、図5を参照しながら説明する。図5は、一実施の形態に係る携帯端末装置200の構成を示すブロック図である。図5に示すように、携帯端末装置200は、タッチパネル210、操作キー220、カメラ230、無線部240、スピーカ250、プロセッサ260、ROM(Read Only Memory)270及びRAM(Random Access Memory)280を有している。
Next, the configuration of the mobile
タッチパネル210は、例えば液晶パネルなどを備え、様々な情報を表示するとともに、例えば静電容量方式のセンサなどを備え、ユーザによる接触を検知して様々な入力を受け付ける。操作キー220は、押下可能に設けられており、ユーザによって押下されることにより様々な入力を受け付ける。カメラ230は、ユーザの操作に応じて被写体を撮影する。このとき、カメラ230は、被写体までの距離を測定し、焦点距離を自動調整する。また、カメラ230は、被写体の撮影を行うことなく、オートフォーカス機能を用いて被写体までの距離を測定することもできる。具体的には、カメラ230は、プローブ装置100が取り付けられた場合に、プローブ装置100の開口部111a、開口部120a及び筒穴部130aを介して当接部材130の先端132に当接する計測対象物までの距離を測定する。
The
無線部240は、アンテナを介して無線信号を送受信する。無線部240は、例えばプロセッサ260によって生成された送信信号をD/A(Digital/Analog)変換し、さらに無線周波数にアップコンバートした上でアンテナから送信する。スピーカ250は、プロセッサ260の制御に従って音声信号を出力する。具体的には、スピーカ250は、プローブ装置100の押下部材120を押下するタイミングや、押下を止めて開放するタイミングをユーザに報知するための音声信号などを出力する。
The
プロセッサ260は、携帯端末装置200の各部を統括制御する。具体的には、プロセッサ260は、例えばプローブ装置100を用いた粘弾性計測プログラムが起動された場合、粘弾性計測のために携帯端末装置200の各部を制御する。すなわち、プロセッサ260は、タッチパネル210又はスピーカ250などを制御して、プローブ装置100の操作をユーザに要求したり、カメラ230を制御して、計測対象物までの距離を計測したりする。
The
ROM270及びRAM280は、プロセッサ260によって利用される様々な情報を記憶する。すなわち、ROM270及びRAM280は、例えば粘弾性計測プログラムを記憶したり、プロセッサ260によって計測された計測対象物までの距離を記憶したりする。
次いで、携帯端末装置200のプロセッサ260が実行する機能について、図6を参照しながら説明する。図6は、プロセッサ260の機能を示す機能ブロック図である。プロセッサ260は、本実施の形態に係る粘弾性計測プログラムが起動された場合に、図6に示した各機能処理部として動作する。すなわち、プロセッサ260は、出力制御部261、距離計測部262、変化点検出部263、変化量判定部264及び粘弾性演算部265として機能する。
Next, functions executed by the
出力制御部261は、ユーザがタッチパネル210又は操作キー220などを操作して粘弾性計測プログラムを起動する場合に、この通知を受けて粘弾性計測プログラムを起動し、ユーザ向けのメッセージを出力する。具体的には、出力制御部261は、粘弾性プログラムの起動通知を受けた場合に、粘弾性の計測を開始する旨の開始メッセージを出力する。このとき、出力制御部261は、プローブ装置100を携帯端末装置200のカメラ230に取り付け、プローブ装置100の当接部材130の先端132を計測対象物に当接させるように要求するメッセージを出力する。出力されたメッセージは、タッチパネル210に表示されたり、スピーカ250から音声出力されたりする。
When the user activates the viscoelasticity measurement program by operating the
また、出力制御部261は、距離計測部262によって計測された計測対象物までの距離に基づいて粘弾性計測を開始する準備が整ったと判断された場合に、プローブ装置100の押下部材120を押下するように要求する押下要求メッセージを出力する。一方、出力制御部261は、粘弾性計測を開始する準備が整わないと判断された場合に、エラーが生じている旨のメッセージを出力する。
In addition, the
そして、出力制御部261は、変化点検出部263からの通知を受けた場合に、プローブ装置100の押下部材120を開放するように要求する開放要求メッセージを出力する。その後、出力制御部261は、変化量判定部264からの通知を受けた場合に、粘弾性の計測を終了する旨の終了メッセージを出力する。
When the
距離計測部262は、カメラ230を制御して、カメラ230からプローブ装置100の当接部材130の先端132当接する計測対象物までの距離を計測する。距離計測部262は、出力制御部261から押下要求メッセージ又は開放要求メッセージが出力された後は、継続的に所定周期の計測タイミングで計測対象物までの距離を計測し、計測された距離の変化から計測対象物の変位を求める。そして、距離計測部262は、求められた計測対象物の変位をそれぞれの計測タイミングに対応する計測データとしてRAM280などに記憶させる。
The
変化点検出部263は、押下要求メッセージの出力後、距離計測部262によって測定される計測対象物の変位を監視し、計測対象物の変位の変動の仕方が変化する変化点を検出する。具体的には、変化点検出部263は、前回の計測タイミングから今回の計測タイミングまでの間の計測対象物の変位の変動を、前回の計測タイミングまでに測定された計測対象物の変位の変動の平均値などと比較することにより、変化点を検出する。そして、変化点検出部263は、変化点が検出されたことを出力制御部261へ通知する。
The change
ここで、上述したように、プローブ装置100の押下部材120の先端122と当接部材130の肉厚部131との間の距離はSである。したがって、押下部材120が押下され始めた後、コイルばね140の変位がSに達するまでは、ユーザが押下部材120を押下する力の一部がコイルばね140の弾性力によって吸収されながら、計測対象物が当接部材130の先端132によって押圧される。一方、コイルばね140の変位がSに達した後は、コイルばね140の弾性力がなくなるため、ユーザが押下部材120を押下する力がそのまま当接部材130の先端132に伝わり、計測対象物が押圧される。これらのことから、コイルばね140の変位がSに達するまでは、押圧による計測対象物の変位が比較的緩やかに増加するのに対し、コイルばね140の変位がSに達した後は、押圧による計測対象物の変位が比較的急激に増加する。そこで、変化点検出部263は、計測対象物の変位の変動の仕方が変化する変化点を検出することにより、コイルばね140の変位がSに達したタイミングを検出する。
Here, as described above, the distance between the
変化量判定部264は、開放要求メッセージの出力後、距離計測部262によって測定される計測対象物の変位を監視し、計測対象物の変位の変化量が所定の閾値未満になったか否かを判定する。具体的には、変化量判定部264は、前回の計測タイミングから今回の計測タイミングまでの間の計測対象物の変位の変化量が所定の閾値未満になったか否かを判定する。そして、変化量判定部264は、計測対象物の変位の変化量が所定の閾値未満になった場合に、その旨を出力制御部261へ通知する。
After the output of the release request message, the change
ここで、開放要求メッセージが出力されてユーザが押下部材120の押下を止めて開放すると、計測対象物が元の形状に戻ろうとする粘性力によって計測対象物の変位が0に戻り始める。そして、計測対象物の形状がほぼ元に戻った状態では、計測対象物の変位がほとんど変動しなくなる。そこで、変化量判定部264は、計測対象物の変位の変化量が所定の閾値未満になったことを検出することにより、計測対象物の形状が元に戻ったタイミングを検出する。
Here, when the release request message is output and the user stops pressing the
粘弾性演算部265は、RAM280などに記憶された計測対象物の変位の計測データを取得し、計測対象物の弾性及び粘性を算出する。具体的には、粘弾性演算部265は、変化点検出部263によって検出された変化点のタイミングが出力制御部261から通知されると、変化点のタイミングにおける計測対象物の変位を取得し、以下の式(1)によって計測対象物の弾性係数Ksを算出する。
Ks=Ka・(S/d) …(1)
The
Ks = Ka · (S / d) (1)
なお、式(1)において、Kaはコイルばね140の弾性係数であり、Sは押下部材120が押下されていない場合の先端122と肉厚部131の間の距離であり、dは計測対象物の変位である。この式(1)は、コイルばね140の変位がSとなった時のコイルばね140の弾性力(Ka・S)と計測対象物の弾性力(Ks・d)とが等しいことから得られる。
In Equation (1), Ka is the elastic coefficient of the
また、粘弾性演算部265は、計測対象物の変位の変化量が所定の閾値未満となったタイミングが出力制御部261から通知されると、このタイミングに到るまでの計測対象物の変位の推移を取得し、以下の式(2)によって計測対象物の粘性係数σを算出する。
d=d’・α・e-σt …(2)
In addition, when the
d = d ′ · α · e −σt (2)
なお、式(2)において、d’は時刻0における計測対象物の変位であり、αは所定の比例定数であり、eは自然対数の底であり、tは経過時間である。粘弾性演算部265は、出力制御部261によって開放要求メッセージが出力された後の、押下部材120が開放されている間の計測対象物の変位の推移から上式(2)の曲線を求めることにより、計測対象物の粘性係数σを算出する。
In equation (2), d ′ is the displacement of the measurement object at time 0, α is a predetermined proportional constant, e is the base of the natural logarithm, and t is the elapsed time. The
次に、上記のように構成された携帯端末装置200の動作について、図7に示すフロー図を参照しながら具体的に説明する。
Next, the operation of the mobile
まず、ユーザがタッチパネル210又は操作キー220などを操作して粘弾性計測プログラムの開始を選択すると、プロセッサ260によってこのアプリケーションが起動される(ステップS101)。そして、プロセッサ260の出力制御部261によってタッチパネル210又はスピーカ250が制御されることにより、プローブ装置100をカメラ230に取り付け、ユーザに粘弾性計測の準備を促す開始メッセージが出力される(ステップS102)。具体的には、例えば「穴の位置がカメラに合うようにプローブを取り付け、プローブを計測対象物に当ててください。」などの開始メッセージがタッチパネル210に表示されたりスピーカ250から音声出力されたりする。
First, when the user operates the
開始メッセージ出力後、プローブ装置100を取り付けるための所定の時間が経過すると、距離計測部262によってカメラ230が制御され、カメラ230から当接部材130の先端132に当接する計測対象物までの距離が測定される(ステップS103)。このとき、出力制御部261によってスピーカ250などが制御され、測定の開始及び終了の少なくとも一方のタイミングが報知されるようにしても良い。すなわち、測定の開始タイミング又は終了タイミングにおいてビープ音などが出力されるようにしても良い。
When a predetermined time for attaching the
ところで、ここではまだ押下部材120が押下されていないため、当接部材130の先端132が第2円筒部113の底面から突出しておらず、カメラ230から計測対象物までの距離はプローブ装置100を形成する円筒の高さに等しいはずである。すなわち、例えば図8(a)に示すように、初期状態である時刻T0においては、カメラ230から計測対象物までの距離は、プローブ装置100の高さX0に等しいはずである。そこで、距離計測部262によって、測定された距離とプローブ装置100の上面から底面までの寸法とが一致するか否かが判定される(ステップS104)。
By the way, since the
この結果、一致していない場合には(ステップS104No)、既にユーザが押下部材120を押下しているなどのエラーが考えられる。そこで、出力制御部261によって、適正な状態で再度計測対象物までの距離を測定するための再測メッセージが出力される(ステップS106)。すなわち、例えば「プローブのボタンに触れないでください。」などのメッセージがタッチパネル210に表示されたりスピーカ250から音声出力されたりする。そして、距離計測部262によって、再度カメラ230から計測対象物までの距離が測定される(ステップS103)。
As a result, if they do not match (No in step S104), an error such as the user already pressing the
一方、測定された距離がプローブ装置100の寸法と一致している場合には(ステップS104Yes)、粘弾性計測の準備が整ったため、出力制御部261によって、押下部材120の押下を要求する押下要求メッセージが出力される(ステップS105)。すなわち、例えば「プローブのボタンをゆっくり押し下げてください。」などのメッセージがタッチパネル210に表示されたりスピーカ250から音声出力されたりする。
On the other hand, when the measured distance matches the dimension of the probe apparatus 100 (step S104 Yes), the
出力制御部261によって押下要求メッセージが出力された後、距離計測部262によってカメラ230が制御され、継続的に所定の周期でカメラ230から計測対象物までの距離が計測される。そして、距離計測部262によって、計測された距離に基づいて計測対象物の変位が求められる(ステップS107)。すなわち、例えば図8(b)に示すように、押下部材120が押下されている最中の時刻T1における計測対象物までの距離がX1であるとする。このとき、計測対象物の変位d1は、以下の式(3)によって求められる。
d1=X1−X0 …(3)
After the pressing request message is output by the
d1 = X1-X0 (3)
なお、図8(b)に示す時刻T1においては、押下部材120の先端122が当接部材130の肉厚部131に当接しておらず、コイルばね140の弾性力と計測対象物の弾性力とが釣り合っている。
At time T1 shown in FIG. 8B, the
距離計測部262によって測定された計測対象物の変位は、それぞれの計測タイミングと対応付けられ、計測データとしてRAM280などに記憶される。また、計測対象物の変位は、変化点検出部263によって監視され、計測対象物の変位の変動の仕方が変化する変化点が検出される(ステップS108)。変化点が検出されない間は(ステップS108No)、距離計測部262によって計測対象物の変位の測定が繰り返される。
The displacement of the measurement object measured by the
そして、計測対象物の変位が急に増加し始めた場合に、変化点検出部263によって変化点が検出される。具体的には、例えば前回の計測タイミングから今回の計測タイミングまでの間における計測対象物の変位の変動の大きさと、前回の計測タイミングまでの計測対象物の変位の変動の大きさの平均値との差分が所定の閾値以上である場合に、変化点が検出される。すなわち、例えば図8(b)に示した時刻T1の状態では、ユーザが押下部材120を押下する力がコイルばね140の弾性力によって吸収され、計測対象物の変位の増加は比較的緩やかである。
When the displacement of the measurement object starts to increase suddenly, the change
一方、例えば図8(c)に示した時刻T2の状態では、押下部材120の先端122が当接部材130の肉厚部131に直接接触しており、ユーザが押下部材120を押下する力がコイルばね140の弾性力によって吸収されることがない。したがって、ユーザの力が直接当接部材130に伝わり、先端132が計測対象物を押圧する。このため、時刻T2以降における計測対象物の変位の増加の仕方は、時刻T1付近における計測対象物の変位の増加の仕方と比べて急激になる。すなわち、例えば図9に示すように、時刻T2までは計測対象物の変位が緩やかに増加するのに対し、時刻T2以降は、計測対象物の変位が急激に増加する。
On the other hand, for example, in the state at time T2 shown in FIG. 8C, the
このことは、時刻T2において、押下部材120の先端122が当接部材130の肉厚部131に接触したことを示しており、コイルばね140の変位がSとなったことを示している。そして、コイルばね140の変位がSとなった際に、計測対象物の変位がd2であったことがわかるため、上述した式(1)から計測対象物の弾性係数を求めることが可能となる。
This indicates that the
このような変化点が変化点検出部263によって検出されると(ステップS108Yes)、その旨が出力制御部261へ通知され、出力制御部261によって、押下部材120の開放を要求する開放要求メッセージが出力される(ステップS109)。すなわち、例えば「プローブのボタンから指を放してください。」などのメッセージがタッチパネル210に表示されたりスピーカ250から音声出力されたりする。
When such a change point is detected by the change point detection unit 263 (Yes in step S108), the
出力制御部261によって開放要求メッセージが出力された後、距離計測部262によってカメラ230が制御され、継続的に所定の周期でカメラ230から計測対象物までの距離が計測される。そして、距離計測部262によって、計測された距離に基づいて計測対象物の変位が求められる(ステップS110)。ここでの計測対象物の変位の測定は、上述した押下部材120の押下中における変位の測定と同様に、計測対象物までの距離から変位が求められる。
After the output request message is output by the
距離計測部262によって測定された計測対象物の変位は、それぞれの計測タイミングと対応付けられ、計測データとしてRAM280などに記憶される。また、計測対象物の変位は、変化量判定部264によって監視され、計測対象物の変位の変化量が所定の閾値未満になったか否かが判定される(ステップS111)。計測対象物の変位の変化量が所定の閾値以上の間は(ステップS111No)、距離計測部262によって計測対象物の変位の測定が繰り返される。
The displacement of the measurement object measured by the
そして、例えば前回の計測タイミングから今回の計測タイミングまでの間における計測対象物の変位の変化量が所定の閾値未満になったと判定された場合に(ステップS111Yes)、その旨が出力制御部261へ通知される。ここで、押下部材120の開放後は、粘性力によって計測対象物の形状が当接部材130の先端132によって押圧される前の形状に戻ろうとする。すなわち、例えば図10に示すように、ユーザが押下部材120を開放した時刻T3においてはd3である計測対象物の変位が減少していく。
For example, when it is determined that the amount of change in the displacement of the measurement object between the previous measurement timing and the current measurement timing is less than a predetermined threshold (Yes in step S111), the fact is notified to the
このとき、押下部材120が開放された直後は計測対象物の変位が急激に減少し、計測対象物の形状がほぼ元に戻ると、計測対象物の変位はほとんど減少しなくなる。すなわち、図10において、時刻T3から時間が経過するほど、曲線の接線の傾きの絶対値が小さくなる。そして、最終的には、計測対象物の形状が元に戻る時刻T4において計測対象物の変位が0になるとともに、計測対象物の変位の変化量も0になる。押下部材120が開放されてから計測対象物の形状が元に戻るまでの間の計測対象物の変位の推移が得られれば、近似により上述した式(2)の曲線が得られ、計測対象物の粘性係数を求めることが可能となる。
At this time, immediately after the
そこで、計測対象物の変位の変化量が所定の閾値未満になったことが通知されると、出力制御部261によって、粘弾性計測が終了した旨の終了メッセージが出力される(ステップS112)。具体的には、例えば「計測が終了しました。プローブを計測対象物から離してください。」などの終了メッセージがタッチパネル210に表示されたりスピーカ250から音声出力されたりする。
Therefore, when it is notified that the amount of change in the displacement of the measurement object has become less than a predetermined threshold, the
また、出力制御部261によって、変化点検出部263によって検出された変化点のタイミングと、変化量判定部264によって計測対象物の変位の変化量が所定の閾値未満になったと判定されたタイミングとが粘弾性演算部265へ通知される。これらのタイミングが通知されると、粘弾性演算部265によって、RAM280などから計測データが取得され、出力制御部261から通知されたタイミングと取得された計測データとから計測対象物の弾性係数及び粘性係数が算出される(ステップS113)。
Also, the timing of the change point detected by the change
具体的には、変化点のタイミングにおける計測データが式(1)に代入されることにより、計測対象物の弾性係数が算出される。また、開放要求メッセージが出力されてから計測対象物の変位の変化量が所定の閾値未満になったと判定されたタイミングまでの計測データから、近似により式(2)の曲線が求められる。そして、求められた曲線から計測対象物の粘性係数が算出される。算出された弾性係数及び粘性係数は、例えばタッチパネル210に表示される。また、例えば、プローブ装置100を肌の粘弾性計測に用いる場合、プローブ装置100の当接部材130の先端132が肌に当てられた状態で図7に示す処理が行われることになる。この場合には、所定の計算式により弾性係数及び粘性係数を肌年齢に換算し、タッチパネル210に肌年齢が表示されるようにしても良い。さらに、算出された弾性係数及び粘性係数の履歴を例えばROM270などに記憶しておき、これらの係数の時系列変化がグラフ形式でタッチパネル210に表示されるなどとしても良い。
Specifically, the elastic coefficient of the measurement object is calculated by substituting the measurement data at the timing of the change point into Equation (1). Further, the curve of Expression (2) is obtained by approximation from the measurement data from when the release request message is output until the timing at which the amount of change in the displacement of the measurement object is determined to be less than the predetermined threshold. Then, the viscosity coefficient of the measurement object is calculated from the obtained curve. The calculated elastic coefficient and viscosity coefficient are displayed on the
以上のように、本実施の形態によれば、携帯端末装置に取り付けられたプローブ装置をユーザが携帯端末装置からのメッセージに従って手動で操作し、携帯端末装置は、計測対象物が押圧される過程における計測対象物の変位を測定する。そして、プローブ装置に設けられたコイルばねの弾性力と計測対象物の弾性力との釣り合いを考慮して、計測対象物の変位から弾性係数を算出する。また、本実施の形態によれば、携帯端末装置は、プローブ装置による押圧がなくなって計測対象物の形状が元に戻る過程における計測対象物の変位を測定する。そして、計測対象物の変位の推移から粘性係数を算出する。このため、例えばユーザが所持する携帯電話機と簡易な構造のプローブ装置によって、粘弾性を計測することができる。すなわち、手軽かつ簡便に対象物の粘弾性を計測することができる。 As described above, according to the present embodiment, a user manually operates a probe device attached to a mobile terminal device according to a message from the mobile terminal device, and the mobile terminal device is a process in which a measurement object is pressed. Measure the displacement of the measurement object at. Then, considering the balance between the elastic force of the coil spring provided in the probe device and the elastic force of the measurement object, the elastic coefficient is calculated from the displacement of the measurement object. Moreover, according to this Embodiment, a portable terminal device measures the displacement of the measurement object in the process in which the pressure by a probe apparatus is lost and the shape of a measurement object returns. Then, the viscosity coefficient is calculated from the transition of the displacement of the measurement object. For this reason, for example, viscoelasticity can be measured by a mobile phone possessed by a user and a probe device having a simple structure. That is, the viscoelasticity of the object can be measured easily and easily.
なお、上記一実施の形態においては、変化点検出部263によって変化点が検出されることにより、コイルばね140の変位がSとなったタイミングを検出するものとした。しかし、式(1)を見れば明らかなように、コイルばね140の変位を測定すれば、変化点のタイミングにおける計測対象物の変位から弾性係数を求めなくても良い。すなわち、コイルばね140の変位Sxと計測対象物の変位dとが得られれば、それぞれの変位を以下の式(4)に代入することにより、計測対象物の弾性係数Ksを算出することができる。
Ks=Ka・(Sx/d) …(4)
In the above embodiment, when the change point is detected by the change
Ks = Ka · (Sx / d) (4)
ここで、コイルばね140の変位を測定するためには、プローブ装置100を例えば図11に示すように構成することが考えられる。すなわち、図11に示すように、押下部材120の開口部120aに透明板125を設け、当接部材130の筒穴部130aに透明板135を設ける。そして、透明板125及び透明板135には、互いに重ならない位置にそれぞれ不透明の目印125a及び目印135aを形成しておく。
Here, in order to measure the displacement of the
そして、押下部材120が押下される場合に、距離計測部262は、カメラ230から計測対象物までの距離を計測するとともに、カメラ230から目印125a及び目印135aまでの距離を計測する。目印125a及び目印135aまでの距離が計測されることにより、計測された距離の差分からコイルばね140の変位Sxを算出することが可能となる。コイルばね140の変位Sxが得られれば、同じタイミングで得られた計測対象物の変位dとともに式(4)に代入することで、計測対象物の弾性係数Ksが算出される。
When the
この場合、距離計測部262によって算出されるコイルばね140の変位Sxが所定値以上となった場合に、出力制御部261によって開放要求メッセージが出力されるようにすれば良い。こうすることにより、コイルばね140の変位がSに達する前に出力制御部261から開放要求メッセージが出力され、粘弾性計測に要する時間を短縮することができる。
In this case, when the displacement Sx of the
また、上記一実施の形態においては、携帯端末装置200のカメラ230のオートフォーカス機能を用いて計測対象物までの距離を計測することとした。しかし、距離の計測が可能なセンサを有する情報処理装置であれば、プローブ装置100を取り付けて、上記一実施の形態と同様に計測対象物の粘弾性を計測することができる。
In the above embodiment, the distance to the measurement object is measured using the autofocus function of the
この場合、情報処理装置には、上述した携帯端末装置200の粘弾性計測処理をコンピュータが実行可能な言語で記述したプログラムを導入すれば良い。そして、導入されたプログラムを情報処理装置が実行することにより、上記一実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、上記のプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませて実行することにより上記一実施の形態と同様の粘弾性計測処理を実現しても良い。
In this case, what is necessary is just to introduce the program which described the viscoelasticity measurement process of the portable
図12は、粘弾性計測処理を実現するコンピュータ300のハードウェア構成例を示すブロック図である。図12に示すように、このコンピュータ300は、上記プログラムを実行するCPU310と、計測対象物までの距離を計測するセンサなどを含む入力装置320と、各種データを記憶するROM330と、演算パラメータ等を記憶するRAM340とを有する。さらに、コンピュータ300は、粘弾性計測処理を実現するためのプログラムを記録した記録媒体400からプログラムを読み取る読取装置350と、ディスプレイ等の出力装置360とを有する。また、コンピュータ300は、ネットワーク500を介して他のコンピュータとの間でデータを授受するネットワークインターフェース370を有し、各ハードウェアがバス380で接続された構成となっている。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of a
CPU310は、読取装置350を経由して記録媒体400に記録されているプログラムを読み込んだ後、プログラムを実行することにより、粘弾性計測処理を実現する。なお、記録媒体400としては、光ディスク、フレキシブルディスク、CD−ROM、ハードディスク等が挙げられる。また、このプログラムは、ネットワーク500を介してコンピュータ300に導入することとしても良い。このとき、ネットワーク500は、無線ネットワークであっても有線ネットワークであっても良い。
The
さらに、コンピュータ300は、粘弾性計測処理により算出された弾性係数及び粘性係数をネットワークインターフェース370から他のサーバ装置などへ送信し、弾性係数及び粘性係数から肌年齢への換算などを要求することとしても良い。この場合、他のサーバ装置から返信される加工された情報は、ネットワークインターフェース370によって受信され、出力装置360によって出力される。
Furthermore, the
100 プローブ装置
110 筐体
111 上面部
111a 開口部
112 第1円筒部
112a 切欠部
113 第2円筒部
113a 筒穴部
120 押下部材
120a 開口部
121 肉厚部
122 先端
125、135 透明板
125a、135a 目印
130 当接部材
130a 筒穴部
131 肉厚部
132 先端
200 携帯端末装置
210 タッチパネル
220 操作キー
230 カメラ
240 無線部
250 スピーカ
260 プロセッサ
261 出力制御部
262 距離計測部
263 変化点検出部
264 変化量判定部
265 粘弾性演算部
270 ROM
280 RAM
DESCRIPTION OF
280 RAM
Claims (12)
前記プローブ装置は、
前記情報処理装置に着脱可能に取り付けられる筐体と、
前記筐体に対して移動可能に設けられ、ユーザによって押下される押下部材と、
一端が前記押下部材に固定され、前記押下部材が押下された場合に弾性係数に応じて変位する弾性部材と、
前記弾性部材の他端に固定され、先端が粘弾性計測対象物に当接するとともに、前記弾性部材の変位に伴って前記先端により前記粘弾性計測対象物を押圧する当接部材と、を有し、
前記情報処理装置は、
前記筐体が取り付けられた状態で、前記粘弾性計測対象物の前記当接部材によって押圧された部分周辺の変位を計測する計測部と、
粘弾性計測を開始する場合に前記押下部材の押下を要求する押下要求メッセージを出力し、押下要求メッセージ出力後に前記弾性部材の変位が所定値となったことを検出した場合に前記押下部材の開放を要求する開放要求メッセージを出力し、開放要求メッセージ出力後に前記計測部によって計測された粘弾性計測対象物の変位の変化量が所定範囲内に収まる場合に粘弾性計測が終了した旨の終了メッセージを出力する制御部と、を有する
ことを特徴とする粘弾性計測装置。 A viscoelasticity measuring device provided with a probe device and an information processing device,
The probe device includes:
A housing detachably attached to the information processing apparatus;
A pressing member provided to be movable with respect to the housing and pressed by a user;
One end is fixed to the pressing member, and an elastic member that is displaced according to an elastic coefficient when the pressing member is pressed;
An abutting member fixed to the other end of the elastic member, the tip abutting against the viscoelasticity measurement object, and pressing the viscoelasticity measurement object with the tip as the elastic member is displaced. ,
The information processing apparatus includes:
In a state where the housing is attached, a measurement unit that measures displacement around a portion pressed by the contact member of the viscoelasticity measurement object;
When a viscoelasticity measurement is started, a pressing request message for requesting pressing of the pressing member is output, and when it is detected that the displacement of the elastic member has reached a predetermined value after the pressing request message is output, the pressing member is released. An end message indicating that the viscoelasticity measurement is completed when the change amount of the displacement of the viscoelasticity measurement object measured by the measurement unit after the output of the release request message is within a predetermined range. A viscoelasticity measuring device characterized by comprising:
前記筐体に対して移動可能に設けられ、ユーザによって押下される押下部材と、
一端が前記押下部材に固定され、前記押下部材が押下された場合に弾性係数に応じて変位する弾性部材と、
前記弾性部材の他端に固定され、先端が粘弾性計測対象物に当接するとともに、前記弾性部材の変位に伴って前記先端により前記粘弾性計測対象物を押圧する当接部材と、
を有することを特徴とするプローブ装置。 A housing that is detachably attached to the information processing device;
A pressing member provided to be movable with respect to the housing and pressed by a user;
One end is fixed to the pressing member, and an elastic member that is displaced according to an elastic coefficient when the pressing member is pressed;
An abutting member fixed to the other end of the elastic member and having a tip abutting on the viscoelasticity measurement object and pressing the viscoelasticity measurement object with the tip as the elastic member is displaced;
A probe device comprising:
前記情報処理装置に面する筒穴が中央に設けられた略筒形状に形成され、
前記押下部材、前記弾性部材及び前記当接部材は、
前記筐体に設けられた筒穴と共通の中心軸を有する筒穴が設けられた略筒形状に形成されて前記筐体に収納される
ことを特徴とする請求項2記載のプローブ装置。 The housing is
A cylindrical hole facing the information processing device is formed in a substantially cylindrical shape provided in the center,
The pressing member, the elastic member, and the contact member are
The probe device according to claim 2, wherein the probe device is formed in a substantially cylindrical shape provided with a cylindrical hole having a central axis common to a cylindrical hole provided in the casing, and is stored in the casing.
前記弾性部材の変位が所定値に達した後は、押下方向の先端を前記当接部材に直接接触させ、前記弾性部材を変位させることなく前記当接部材を押下することを特徴とする請求項2記載のプローブ装置。 The pressing member is
2. After the displacement of the elastic member reaches a predetermined value, a tip in a pressing direction is brought into direct contact with the contact member, and the contact member is pressed without displacing the elastic member. 2. The probe device according to 2.
一部に距離測定のための不透明な目印が付加された第1の透明部材を有し、
前記当接部材は、
前記第1の透明部材に付加された目印とは重複しない位置に不透明な目印が付加された第2の透明部材を有する
ことを特徴とする請求項2記載のプローブ装置。 The pressing member is
A first transparent member partially including an opaque mark for distance measurement;
The contact member is
The probe apparatus according to claim 2, further comprising: a second transparent member to which an opaque mark is added at a position that does not overlap with the mark added to the first transparent member.
前記押下要求メッセージの出力後に前記粘弾性計測対象物の前記当接部材によって押圧された部分周辺の変位を継続的に計測し、
前記弾性部材の変位が所定値となったことを検出した場合に、前記押下部材の開放を要求する開放要求メッセージを出力し、
前記開放要求メッセージの出力後に前記粘弾性計測対象物の前記当接部材によって押圧された部分周辺の変位を継続的に計測し、
計測された前記粘弾性計測対象物の変位の変化量が所定範囲内に収まる場合に、粘弾性計測が終了した旨の終了メッセージを出力する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする粘弾性計測支援プログラム。 When starting viscoelasticity measurement, a housing that is detachably attached to a computer, a pressing member that is movably provided with respect to the housing and is pressed by a user, and one end is fixed to the pressing member, An elastic member that is displaced according to an elastic coefficient when the pressing member is pressed, and is fixed to the other end of the elastic member, the tip abuts against a viscoelasticity measurement object, and with the displacement of the elastic member Outputting a pressing request message for requesting pressing of the pressing member of the probe device including a contact member pressing the viscoelasticity measurement object by the tip;
Continuously measuring the displacement around the portion pressed by the contact member of the viscoelasticity measurement object after the output of the pressing request message,
When it is detected that the displacement of the elastic member has reached a predetermined value, an opening request message for requesting opening of the pressing member is output,
Continuously measuring the displacement around the portion pressed by the contact member of the viscoelasticity measurement object after the output of the release request message,
Viscoelasticity measurement characterized by causing a computer to execute a process of outputting an end message indicating that viscoelasticity measurement has been completed when the measured change in displacement of the viscoelasticity measurement object falls within a predetermined range. Support program.
前記押下要求メッセージの出力後に計測される前記粘弾性計測対象物の変位の変動の仕方が変化する変化点を検出し、
変化点が検出された場合に、開放要求メッセージを出力する
処理を含むことを特徴とする請求項6記載の粘弾性計測支援プログラム。 The process of outputting the release request message includes:
Detecting a change point at which the manner of change in displacement of the viscoelasticity measurement object measured after the output of the press request message is changed;
The viscoelasticity measurement support program according to claim 6, further comprising: a process of outputting a release request message when a change point is detected.
前記押下部材までの距離と前記当接部材までの距離とに基づいて前記弾性部材の変位を求め、求められた変位が所定値となったことを検出した場合に、開放要求メッセージを出力する処理を含むことを特徴とする請求項6記載の粘弾性計測支援プログラム。 The process of outputting the release request message includes:
Processing for obtaining a displacement of the elastic member based on the distance to the pressing member and the distance to the contact member, and outputting an opening request message when it is detected that the obtained displacement has reached a predetermined value The viscoelasticity measurement support program according to claim 6, comprising:
前記粘弾性計測対象物までの距離を計測し、
計測された距離が前記筐体の寸法に一致するか否かを判定し、
判定の結果、計測された距離が前記筐体の寸法に一致する場合に、押下要求メッセージを出力する
処理を含むことを特徴とする請求項6記載の粘弾性計測支援プログラム。 The process of outputting the press request message includes:
Measure the distance to the viscoelastic measurement object,
Determine whether the measured distance matches the dimensions of the housing;
The viscoelasticity measurement support program according to claim 6, further comprising: a process for outputting a press request message when the measured distance matches the size of the casing as a result of the determination.
判定の結果、計測された距離が前記筐体の寸法に一致しない場合に、エラーメッセージを出力する処理を含むことを特徴とする請求項10記載の粘弾性計測支援プログラム。 The process of outputting the press request message includes:
11. The viscoelasticity measurement support program according to claim 10, further comprising a process of outputting an error message when the measured distance does not match the size of the casing as a result of the determination.
前記開放要求メッセージの出力後に計測された前記粘弾性計測対象物の変位の変化量が所定の閾値未満になった場合に、終了メッセージを出力する処理を含むことを特徴とする請求項6記載の粘弾性計測支援プログラム。 The process of outputting the end message includes:
The process according to claim 6, further comprising a process of outputting an end message when an amount of change in displacement of the viscoelasticity measurement object measured after outputting the release request message is less than a predetermined threshold. Viscoelasticity measurement support program.
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