JP2019158683A - 押込み試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】押込み試験時の装置の汚れや異物の侵入を確実に防止できる押込み試験装置を提供する。【解決手段】被検体に押し込まれる圧子５０と、圧子と機械的に結合されて該圧子に作用する力を検出する力センサと、圧子の力センサとの機械的結合部分及び力センサが内部に配置される筐体１０と、圧子を取り囲むように筐体に支持された複数のピン形状の接触検知センサ２２１と、を備え、圧子５０は、少なくとも先端部分が筐体１０の外部に在り、筐体から見て、圧子５０の先端部分が、接触検知センサ２２１の先端部分よりも所定距離遠い位置にある押込み試験装置であって、圧子５０及び複数の接触検知センサ２２１の先端部分を除く周囲がカバー部材６４１，６４２で覆われている。カバー部材の存在により、押込み試験に伴う押込み試験装置の汚れや異物の付着が防止できる。【選択図】図２

Description

本発明は、蒲鉾・ハム等の食品やヒトの柔軟な組織などに圧子を押込み、それらの柔らかさを計測する押込み試験装置に関する。

下記特許文献１には、柔軟な食品や人体組織などを被検体として、その柔らかさを計測する押込み試験装置が開示されている。
この装置は、図６に示すように、ペンシル状の外形を有しており、その外形を形作る筐体１０の内部に、被検体に押込まれる圧子５０や、圧子５０を被検体に押込んだ時に圧子５０に作用する力を検出する力センサ３０、圧子５０に作用する力に基づいて、被検体の柔らかさを評価するヤング率を算出する演算部４０等が収納されている。
図７は、この押込み試験装置の構成を簡略化して示している。圧子５０は、先端の半球部分の一定量が筐体１０の端面１１から突出するように筐体１０に収容されている。

この装置を操作する操作者は、筐体１０部分を把持して、筐体１０の端面１１が被検体に当接するまで圧子５０を被検体に押込む。
このとき、筐体１０の端面１１が被検体に当接したときに力センサ３０で検出された力（押込荷重）をＦ、筐体１０の端面１１から突出する圧子５０の突出量（即ち、被検体に押込まれる圧子５０の押込量）をδ、圧子５０の半球面の直径をφ、被検体のヤング率をＥ、被検体に固有のポアソン比をνとすると、これらの間には(数１)で表される関係が存在する。
この(数１)を用いて、力センサ３０で検出された押込荷重Ｆから被検体のヤング率Ｅを求めることができる。

この押込み試験装置は、被検体の柔らかさを、被検体が本来あるべき場所で測定すること（いわゆる“その場測定”）が可能である。図８には、筐体１０に把持部６０を設けた押込み試験装置を用いて、輸送管に装着された緩衝材の柔軟性を測定する様子や、運動直後の脚の筋肉の硬さを測定する様子を示している。

ＷＯ２０１７／１６４４２６

しかし、この押込み試験装置は、被検体への押込み試験を行ったとき、筐体１０の端面１１が被検体に接触するため、被検体の一部や被検体に付着した汚れが端面１１の開口部から筐体１０内に侵入する惧れがある。こうした異物を筐体１０内から取り除くには大変な手間が掛かる。また、こびり付いた異物は、測定誤差の原因にもなる。

本出願人は、先に、押込み試験時に筐体１０の端面１１が被検体に接触しない押込み試験装置を提案している（特願２０１８−１３２８１）。
この装置は、図９に示すように、筐体の端部から長い距離突出する圧子５０と、この圧子５０を取り囲む位置に配置されたピン形状の複数の接触検知センサ２２１とを備えている。筐体から圧子５０の先端までの長さは、接触検知センサ２２１の先端よりも、図７の圧子５０の突出量δに相当する距離だけ長くなるように設定されている。
ピン形状の接触検知センサ２２１は、被検体に接触したとき、電気抵抗値が変化したり、振動状態が変化したり、印加されている電気信号の周波数特性が変化したりする。それらの変化を検出することで、被検体との接触が検知できる。

この装置を操作する操作者は、押込み試験装置の筐体等を把持し、接触検知センサ２２１が被検体を検知するまで、圧子５０を被検体に押し込む。そして、接触検知センサ２２１が被検体を検知した時点の圧子５０に作用する押込荷重が力センサ３０で検出され、それに基づいて被検体のヤング率Ｅが算出される。
この装置は、押込み試験時に、筐体１０の端面１１が被検体に接触せず、端面１１の存在する筐体１０の開口位置が被検体から離れているため、被検体の一部や被検体の汚れが筐体１０内に侵入する可能性が少ない、と言う利点がある。

本発明は、図９の装置の更なる改良を図るものであり、押込み試験時の装置の汚れや異物の侵入を確実に防止できる押込み試験装置を提供することを目的としている。

本発明は、被検体に押し込まれる圧子と、圧子と機械的に結合されて該圧子に作用する力を検出する力センサと、圧子の力センサとの機械的結合部分及び力センサが内部に配置される筐体と、圧子を取り囲むように筐体に支持された複数のピン形状の接触検知センサと、を備え、力センサに機械的に結合された圧子は、少なくとも先端部分が筐体の外部に在り、筐体から見て、圧子の先端部分が、接触検知センサの先端部分よりも所定距離遠い位置にある押込み試験装置であって、圧子及び複数の接触検知センサの先端部分を除く周囲がカバー部材で覆われていることを特徴とする。
カバー部材の存在により、押込み試験に伴う押込み試験装置の汚れや異物の付着が防止できる。

また、本発明の押込み試験装置では、カバー部材を、接触検知センサ及び圧子を個々に挿通させる複数の貫通孔を設けた内カバーと、内カバーを外から覆う外カバーとで構成することが望ましい。
二重のカバーにより異物の侵入防止機能がさらに高まる。

また、本発明の押込み試験装置では、複数の接触検知センサを、筐体に支持されたセンサ保持部に固定し、カバー部材を、このセンサ保持部に取り外し可能に装着することが望ましい。
こうすることで、押込み試験後、カバー部材を取り外して掃除することが」できる。

本発明の押込み試験装置は、押込み試験に伴う装置の汚れを確実に防ぐことができる。

本発明の実施形態に係る押込み試験装置を示す図 図１の断面図 図２の装置の筐体と外筒部との結合構造を示す図 図３の構造に接触検知センサが結合された構造を示す図 図４の構造に内カバーが装着された構造を示す図 従来の押込み試験装置を示す図 従来の押込み試験装置の概略図 従来の押込み試験装置の使用状態を示す図 他の構造を有する従来の押込み試験装置を示す図

本発明の押込み試験装置は、図１及び図２（図１の断面図）に示すように、圧子５０が端面から突出する筐体１０と、筐体１０の外周を覆う外筒部６１と、外筒部６１に装着されて接触検知センサ２２１を保持するセンサ保持部６２と、圧子５０及び接触検知センサ２２１の先端部分を除く周囲を覆うキャップ状のカバー６４とを備えている。カバー６４は、内カバー６４２と外カバー６４１とで構成されている。

図３は、筐体１０と外筒部６１との結合状態を示している。筐体１０には、図７の装置と同様に、演算部４０、力センサ３０、力センサ３０と圧子５０との機械的結合部分などが収容される。圧子５０は、筐体１０から大きく突出しており、この点は、図７の構成と相違している。外筒部６１は、接触検知センサ２２１の取り付け場所を確保するために設けられている。

図４は、図３の構造に対して、接触検知センサ２２１を保持するセンサ保持部６２が外筒部６１に結合された状態を示している。
センサ保持部６２及び外筒部６１を介して筐体１０に支持される接触検知センサ２２１の先端は、筐体１０から突出する圧子５０の先端よりも、筐体１０から見て、近い位置にある。圧子５０の先端と接触検知センサ２２１の先端との距離の差は、図７の装置の圧子５０と筐体端部１１との距離差に相当する。
センサ保持部６２には、内カバー６４２が装着される係合部６２１と、外カバー６４１が係合される凹環部６２２及び凸部６２３とが設けられている。

図５は、図４の構造に対して、内カバー６４２が装着された状態を示している。
内カバー６４２は、キャップ形状を有し、薄く、軟質な素材で形成されている。キャップの頂面には、圧子５０及び接触検知センサ２２１の各々が通る孔を有し、その孔に圧子５０及び接触検知センサ２２１を通した内カバー６４２の端部が、センサ保持部６２の係合部６２１に装着される。
圧子５０や接触検知センサ２２１の間から内カバー６４２の内側へ侵入する異物は、その大部分が内カバー６４２によって阻止される。
また、内カバー６４２が圧子５０や接触検知センサ２２１に触れた場合でも、軟質な素材で形成された内カバー６４２は、圧子５０や接触検知センサ２２１の特性に影響を及ぼさない。

図２は、図５の構造に対して、外カバー６４１が装着された状態を示している。
外カバー６４１は、キャップ形状を有し、硬質の素材で形成されている。キャップの頂面には、圧子５０及び接触検知センサ２２１の全てが通る一つの大きな孔が形成されている。
また、キャップ形状の外カバー６４１の側壁内面には、センサ保持部６２の凹環部６２２に嵌る凸条環と、センサ保持部６２の凸部６２３に係合する凹部とが設けられており、それらが係合するように、外カバー６４１は、センサ保持部６２に装着される。
センサ保持部６２に装着された外カバー６４１は、内カバー６４２を保護し、内カバー６４２と共働して異物の内部への侵入を防ぐ。

この装置を操作する操作者は、押込み試験装置の外筒部６１を把持し、接触検知センサ２２１が被検体を検知するまで、圧子５０を被検体に押し込む。このとき、接触検知センサ２２１が被検体を検知した時点の圧子５０に作用する押込荷重が力センサ３０で検出され、それに基づいて被検体のヤング率Ｅが算出される。
操作者は、押込み試験後、外カバー６４１及び内カバー６４２をセンサ保持部６２から外し、圧子５０及び接触検知センサ２２１のカバー６４で覆われていない先端部分や、取り外した外カバー６４１及び内カバー６４２を掃除する。
このように、この押込み試験装置は、装置内への異物の侵入を確実に防ぐことができ、また、試験後の掃除が容易に実施できる。
なお、ここでは、カバー６４を内カバー６４２と外カバー６４１とで構成する場合について説明したが、外カバー６４１のみでもよく、内カバー６４２のみでも良い。

本発明の押込み試験装置は、被検体の一部や被検体に付いた汚れが装置内へ侵入することを防ぐことができ、柔らかさの測定を必要とする食品分野、医療分野、素材を扱う分野など、幅広い分野において広く利用することができる。

１０ 筐体
１１ 端部
３０ 力センサ
４０ 演算部
５０ 圧子
６０ 把持部
６１ 外筒部
６２ センサ保持部
６４ カバー
２２１ 接触検知センサ
６２１ 係合部
６２２ 凹環部
６２３ 凸部
６４１ 外カバー
６４２ 内カバー

Claims (3)

1. 被検体に押し込まれる圧子と、
   前記圧子と機械的に結合されて該圧子に作用する力を検出する力センサと、
   前記圧子の前記力センサとの機械的結合部分及び前記力センサが内部に配置される筐体と、
   前記圧子を取り囲むように前記筐体に支持された複数のピン形状の接触検知センサと、
   を備え、前記力センサに機械的に結合された前記圧子は、少なくとも先端部分が前記筐体の外部に在り、前記筐体から見て、前記圧子の前記先端部分が、前記接触検知センサの先端部分よりも所定距離遠い位置にある押込み試験装置であって、
   前記圧子及び複数の接触検知センサの先端部分を除く周囲がカバー部材で覆われている押込み試験装置。
2. 請求項１に記載の押込み試験装置であって、
   前記カバー部材が、前記接触検知センサ及び圧子を個々に挿通させる複数の貫通孔を備える内カバーと、前記内カバーを外から覆う外カバーとを備える押込み試験装置。
3. 請求項１又は２記載の押込み試験装置であって、
   前記複数の接触検知センサが、前記筐体に支持されたセンサ保持部に固定され、
   前記カバー部材が、前記センサ保持部に取り外し可能に装着されている押込み試験装置。