JP3659514B2 - 手指の挟圧筋力測定装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、健康診断法の一つであるバイ・デジタル・O−リング・テストと呼ばれている手指の挟圧力を測定する場合に利用し、この挟圧力を具体的な数値として表現するための手指の挟筋力測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
バイ・デジタル・Oリング・テストの実施方法は、テストを受ける被験者が親指とこれと対向する1本の指の先端を閉じてO状の輪(Oリング)を作り、テストを実施する験者が両手の手指を使用して、被験者のOリングを開いて被験者の手指の指挟圧筋力をテストするものである(図1参照)。この手段は、米国特許第5188107号に開示されている。しかしこの方法では験者が感覚と経験によって判断するものであって、被験者の手指の挟圧力を測定して一般的な数値で表現する方法は未解決である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Oリング・テストを行なう際には、被験者の周辺に存在する電界及び磁界が極めて強く被験者の指挟力に影響するため、Oリングテストの被験者の身体を電界・磁界から遠ざけると同時に、被験者の手指やその周辺から金属製装飾品、例えば指輪、腕時計、ブレスレット等を取り外す必要があることは、既に周知の事実である。即ち、Oリングテストを正確に行おうとすれば、電界・磁界を被験者より極力遠ざける必要がある。
【0004】
また、Oリングテストは、験者が自分の手指で直接被験者のOリングを開く作業や、験者と被験者の間に介在する第三者のOリングを験者が直接開く作業が不可欠であるが、験者が直接Oリングを開く作業を継続した場合には、験者の指や腕の力を消耗させるので、均一の力でOリングを開く作業を長時間継続するのは困難である。そこで験者に代えて被験者や第三者のOリングを機械装置で強制的に開き、これをグラフや数値で読みとることができれば、験者の作業量が軽減される。これと関連して、現在のOリングテストは、その分析や判断は験者の経験と技術に依存するところが多く、被験者のOリングテストの結果を具体的な数字で画一的に表現する有効な装置は未だに開発されていない。
【0005】
本発明は上記従来の課題を解決することを目的とするもので、機械装置によってOリングを強制的に開くとともに、Oリングテストの判定のために被験者の手指の挟圧力をグラフ化、あるいは/および数値化するための有効な装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明では上述した目的を達成するために、被験者の第1指とその他の指1本で形成したOリングの挟圧力を測定する装置であって、Oリング測定用の一対の擬似手指と、この擬似手指を左右に拡開するための一対のシリンダおよびピストンと、このピストンの動作を制御するためのエア回路を備え、上記シリンダに対するエアによる加圧によって上記一対のピストンが左右に拡開するよう一対のシリンダおよびピストンを配置し、上記エア回路に空気を供給するためのエア供給装置は複数のエアチューブで遠隔的に接続され、少なくとも上記シリンダおよびピストンと、上記エア回路を含む主要部分は非鉄金属および絶縁体で構成し、さらにこれらを外部電界および磁界からシールドすると共に、上記一対のシリンダのうち、少なくとも一方のシリンダには加圧側の圧力測定装置と、排初側の圧力測定装置を設け、これら2つの圧力測定装置の測定圧力を検知するという手段を採用した。
以 上
【0007】
疑似手指を駆動するシリンダの加圧側の空気圧と排気側の空気圧を電圧に変換してオシロスコ−プで同時に観測すると、被験者の作成したOリングが開く点、即ち被験者の指挟筋力が疑似手指の推力に抗しきれなくなった点で加圧側の圧力が一瞬急激に低下し、また急激に供給圧に復帰する観測波形にディップが発生し、同時に排気側の空気圧が急激に上昇しピ−クを示す現象が、時間的に一致して発生することを発見した。これは、被験者の指挟筋力がOリングを開く方向に移動する疑似手指の推力よりも大きい場合には、疑似手指は移動を阻まれる状態となり、加圧側の圧力には変化は現われないが、排気側の圧力は排気系統に備えられる絞り弁の効果で緩やかに低下することに起因する。即ち、被験者の指挟筋力が疑似手指の推力よりも弱いか、疑似手指の推力に抗し切れなくなった点で疑似手指が被験者のOリングを開き始める状態となり、疑似手指の負荷、即ち被験者の指挟筋力が減少すると、被験者の指挟筋力で停止状態にあった疑似手指を押しているピストンの負荷が急激に低下することになるので、ピストンは急激加速されて移動を開始する。ピストンの急加速に伴って排気側の圧力が瞬間に上昇し、また加圧側の圧力はピストンの急激な加速開始に即応して追従出来ないので、一瞬加圧力が降下するディップ現象が発生するのである。加圧側の圧力のディップ点と排気側の圧力のピ−ク点の時間はミリ秒単位で計測しても完全に一致する。一方、被験者のOリングが開かない場合は上記の現象は発生しない。
【0008】
このディップ点、またはピ−ク点を電気的に検出し被験者のOリングが開いた指開検知信号とし、本装置による各種計測の基準信号とする。前記のほかに、市販されているデジタル方式の圧力計には圧力の上限と下限を予め設定しておけば、その圧力になると制御信号を外部に電圧で出力する機能を有するものがあり、この機能を利用してOリングの開く直前の空気圧の変化を検出して、指開検知信号とすることも可能である。疑似手指の駆動開始と同時に作動するストップウォッチをスタ−トさせ、指開検知信号でストップさせれば被験者のOリングが開いた時間が計測される。そこで前もって疑似手指が無負荷で完全に終端に到達した時間を計測し基本数値として記録しておけば、この値と被験者のOリングが開いた時間を対比することが出来るので、被験者のOリングが開いた点が時間を基準とした数値対比で具体的な数値で表現できる。コンピュ−タをソフトウェアでデジタルオシロスコ−プとして機能させることは既に公知であるが、デジタルオシロスコ−プ化したコンピュ−タを使用して、上記デジタルオシロスコ−プに替えることも可能である。
【0009】
一方、シールドに関しては、被験者に電界及び磁界の影響を与えないことを目的として疑似手指の駆動動力には空気圧のみを使用し、また、この装置に使用する部品類は磁気に感応しない非鉄金属を使用すると共に、これらの機械部品類をアルミニウム箔で覆って第1次の簡易電磁遮蔽とした上で、さらに非鉄金属、例えばアルミニウム製の筺体に格納し、そのうえで電磁遮蔽材を内側に充填した非鉄金属、例えばアルミニウム製の第2の筺体に納めて2重シ−ルドを施し、外部からの電界・磁界の影響を防止すればほぼ確実である。電界・磁界による影響を極力防止すると共に、電気の使用が不可欠な制御装置との間は複数のナイロン製のチュ−ブとナイロン製のコネクタ群で接続し、遠隔制御を行なう。即ち、空気源と制御装置の間は一切電気を使用せずに接続される。
【0010】
【作用】
本発明は、Oリングテストを行なう験者に代わって器具装置を使用し、自動的にOリングテストを実施するための作用を行うものである。一対の疑似手指は被験者の作ったOリングを拡開する験者の手指を模したものであり、Oリングに拡開方向の力を付加する。一対のシリンダおよびピストンは、疑似手指の作動を行わせるものであって、エア制御される。少なくとも一方のシリンダでは、加圧側および排圧側が共に圧力測定されているが、これはOリングがどの程度の圧力で拡開したかを検出するためのパラメータとして機能する。これらの圧力は、制御空気圧と、Oリングによる疑似手指への逆負荷とのバランスによって出現するものであるが、Oリング拡開点においてディップ点を形成することになる。また、コンプレッサに代表されるエア供給装置は、エアチューブによって遠隔配置されているが、これは電気系統などによる被験者への影響を極力遮断するものである。そして、シリンダやピストンなどを非鉄金属や絶縁体で構成し、さらにシールドを施す手段は、被験者より電界・磁界の影響を除去する作用を有している。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、添付した図面に従って詳述する。図2は本発明装置の外観を示す斜視図であって、1は函体、2a・2bはそれぞれ疑似手指であって、長孔3に沿った矢印方向に開閉する。図示した状態は、Oリングテスト開始前の状態であって、被験者が第1指と第2指でOリングを形成しているところを示す。函体1は、外部からの電界や磁界の影響を遮断するために、アルミニウムで形成し、内部回路や機械部品はアルミニウム箔4で覆い、さらに函体1の内周には電磁遮蔽材5を充填しており、2重シールドが施され、さらに万全を期するために内部函体6を採用している。函体1はアルミニウムに限らず、非鉄金属であればよい。7はOリングが函体1に接触した場合の接地効果による不安定な結果や誤差を回避し、着衣などに起因する静電気の影響をも回避するために載置された、静電気を誘発しない樹脂素材の絶縁板である。
【0012】
次に図4〜図6に疑似手指2a・2bの複数の実施例を開示する。図4は円柱を直径に沿って縦割り2分割にして疑似手指2a・2bを構成したもので、非験者は両方の疑似手指の任意の位置を2本の指で軽く握り、Oリングを形成することになる。図5は験者の手指をより疑似的に形成したものであって、立設した2本の棒8a・8bにリング状のフック9a・9bを取り付けたものである。図6は立設した2本の棒10a・10bを切削加工して、験者の手指が被験者のOリングに掛かっている状態に近づけたものである。何れにしても、被験者が自然にOリングを形成しやすい形状の疑似手指にすることが好ましいのはもちろんである。
【0013】
図7は本装置の疑似手指2a・2bの開閉状態を示した図であって、Oリングによる負荷がかかっていない場合には図面の実線で示した疑似手指2a・2bの位置から点線で示した全開位置まで開くことができる。11装置を駆動し、制御するためのエアを入力するための複数のエアチューブが接続されたエアコネクタ群である。
【0014】
図8および図9は2本の疑似手指2a・2bの動作をエア制御するための構成を示したものであり、疑似手指2a・2bはそれぞれエア制御が行われるピストン21a・21bに固定立設されている。それぞれのピストン21a・21bはシリンダ22a・22bに沿って摺動可能であり、これを制御するためにエアの注入口23および排気口24が設けられている。25a・25bはシリンダロッドである。そして、以下に説明する構成によってこの一対の疑似手指2a・2bを制御するのである。
【0015】
図10は本装置を駆動させるための制御パネル、図11は駆動用の空気回路図である。図10中、41は操作パネル、42は減圧空気を制御回路に供給または遮断すると共に、空電スイッチを動作させて主電源スイッチを開閉する手動の空気開閉弁、43は減圧空気を被験者の指の挟圧力に対応させるための精密圧力調整器、44は精密圧力調整器43で減圧調整された動作空気圧を表示する圧力計、45はタッチスイッチの機能を備えたオープンスイッチで、疑似手指をゆっくりした速度で開くために動作空気圧をさらに減圧しながら送るための空電圧力調整器を備え、被験者の指挟圧力と疑似手指の推力がバランスするまで空気圧力を送るものである。46はクローズスイッチで、Oリングと疑似手指のバランス点まで疑似手指をゆっくりした速度で閉じるための機構である。47は被験者の指挟圧力と疑似手指がバランスした点で疑似手指を一挙に左右に開くためのスタートスイッチ、48は電源オン・オフを示すパイロットランプ、49は図7における疑似手指2bを右側に開くシリンダの加圧側圧力計、50は同、排気側圧力計、51は疑似手指2aを左側に開くシリンダの加圧側圧力計、52は同、排気側圧力計、53は一定秒単位の電気式デジタルストップウオッチで、本実施例では0.01秒を1単位としている。54はストップウオッチ53の数値をゼロに復帰させるためのリセットスイッチ、55は2本の疑似手指の何れの方の動作を計測するかを切り換えるための親指側選択スイッチである。これは、被験者がOリングに右手を使用するか左手を使用するかによって、親指があたる疑似手指が逆になるが、親指側の疑似手指では微妙な計測が困難であるため、被験者の握り方向に応じて計測側を切り換えることを目的としている。56は装置に供給される減圧空気の圧力計である。なお、装置内部ではエアフィルタと圧力調整器およびルブリケータが1組に構成されており、これらによって減圧された空気圧が本装置に供給される減圧空気となる。
【0016】
空気制御の詳細は図11の回路図で明らかであるが、エアコンプレッサ61で発生した空気はエアフィルタ62を通過し、圧力調整器63、ルブリケータ64を経由して手動空気開閉弁65に減圧空気として供給される。66は減圧空気圧力計である。手動空気開閉弁65を開路するとポート65pがポート65aにつながり、減圧空気は精密圧力調整器67に送られるが、同時に空電スイッチ68にも供給され、スイッチが閉路してAC電源が装置の電源部に供給される。同時に図10におけるパイロットランプ48が点灯する。験者は被験者の指挟圧力に適応して疑似手指が円滑に動作するように精密圧力調整器67を調整して動作圧力を設定するが、この動作圧力はデジタル表示の動作圧力計69に数値表示されるので、調整は容易である。
【0017】
験者は被験者のOリングの指挟圧力を測定するためにオープンスイッチ70を兼用した空電圧力調整器71のツマミを調整して、疑似手指が被験者のOリングに軽く接触する程度の圧力に減圧するが、このツマミはタッチスイッチの電極を兼ねており、験者がツマミに触れながら圧力調整を行っている間はモメンタリスイッチ70aが閉の状態を維持する。そうするとリターン形電磁パイロット切換弁72が作動して、ポート72pがポート72aにつながり、減圧空気がエアチューブ73を経由して疑似手指の駆動機構に流入する。流入した空気圧はシャトル弁74のポ−ト74aよりポ−ト74cを通過して2つの別のシャトル弁75・76の各々のポ−ト75b・76bからポ−ト75c・76cを通ってそれぞれエアパイロットアクチュエ−タ77・78を加圧する。それぞれのエアパイロットアクチュエ−タ77・78に空気圧がかかっている間は2つの押しボタン形リタ−ン切換弁79・80は押しボタンが押された状態となるので空気ポ−トが切り換わり、その状態を保持する。
【0018】
エアチュ−ブ73の空気圧は同時にシャトル弁81のポ−ト81bよりポ−ト81cを通り、押しボタン形リタ−ン切換弁79のポ−ト79aよりポ−ト79bを通って速度調整器82の加圧側82pを経由し、さらに疑似手指を駆動する2本のアクチュエ−タシリンダ83・84の各々の加圧ポ−ト83p・84pに印加される。そして、それぞれピストン83c・84cを前進させて、これに固定された疑似手指を開方向に拡開させる。ピストン83c・84cの背面にあるアクチュエ−タシリンダの排気側の空気はピストンに押されてそれぞれの排気ポ−ト83e・84eからもう一方の速度調整器85の絞り弁85e側を通るが、この絞り弁85eは、通過する空気量を制限するのでこれに抗して排気側圧力が上昇し、ピストンの推力に逆向きの抵抗を与えて減速させることになる。速度調整器85を通った排気側の空気は押しボタン形リタ−ン切換弁80に達するが、エアパイロットアクチュエ−タ78には既に空気圧が印加されて状態が固定されているのでポ−ト80bよりポ−ト80aを通ってシャトル弁86のポ−ト86cからポ−ト86aを通過し、絞り弁87を通って大気中に放出される。この絞り弁87は疑似手指がゆるやかな速度で開くように調整するものある。排気流の速度が減少すると排気圧が上昇し、前進するピストン83c・84cの推力には大きな逆負荷がかかるので移動速度が遅くなり、疑似手指は緩やかに被験者のOリングに接触するまで開く。ここで、験者は被験者の指挟圧力に対抗して疑似手指の推力がバランスする点まで空電圧力調整器71でバランス空気圧を上昇させる。
【0019】
上述したバランス空気圧が被験者の指挟圧力より大きくなると被験者のOリングは開き始めるが、被験者のOリングが開き始める寸前で験者が図10に示したオ−プンスイッチ45から手を離せば、これはタッチスイッチになっているのでスイッチオフとなり、モメンタリスイッチ70aが開いてリタ−ン形電磁パイロット切換弁72はスプリングの力で復帰する。そうすると加圧ポ−ト72pは閉鎖され、疑似手指を移動させる空気圧は遮断される。空気圧が遮断されるとシャトル弁75・76が急速排気弁として動作するので、それぞれのエアパイロットアクチュエ−タ77・78の内部空気圧はシャトル弁75・76の各ポ−ト75c・76cからポ−ト75a・76aを通って大気中に放出される。従ってエアパイロットアクチュエ−タ77・78の動作は停止する。そこで2つの押しボタン形リタ−ン切換弁79・80の状態は原姿に復帰し、ポ−ト79a・80aはそれぞれ排気ポ−ト79c・80cにつながり、この経路は大気圧と等しくなる。なお、アクチュエ−タシリンダ83・84の加圧側の空気は加圧ポ−ト83p・84pから速度調整器82の絞り弁82e側を通り、原姿に復帰している押しボタン形リタ−ン切換弁79のポ−ト79bよりポ−ト79pを通り、エアパイロット形リタ−ン切換弁88のポ−ト88aに達する。しかしこのエアパイロット形リタ−ン切換弁88は作動していないのでポ−ト88aは閉鎖されており、空気圧はアクチュエ−タシリンダ83・84の加圧側に保持される。一方、アクチュエ−タシリンダ83・84の排気側の空気は各々の排気ポ−ト83e・84eから速度調整器85の絞り弁85e側を通って押しボタン形リタ−ン切換弁80に達するが、エアパイロットアクチュエ−タ78には既に空気圧がなくなっている結果、押しボタン形リタ−ン切換弁80は原姿に復帰している。従って排気圧はポ−ト80bからポ−ト80pを経てエアパイロット形リタ−ン切換弁88のポ−ト88bに到達するが、エアパイロット形リタ−ン切換弁88は動作していないのでポ−ト88bは閉鎖されたままであり、排気側の空気圧もアクチュエ−タシリンダ83・84の排気側に保持される。
【0020】
被験者の指挟圧力と疑似手指の推力がバランスした点で、験者がオ−プンスイッチ70から手を離せば、制御装置より供給された空気圧は各々の圧力系統内に保持された状態となり、疑似手指の動作は停止する。この時の空気圧は2本のアクチュエータシリンダ83・84にそれぞれ対応した加圧側圧力計89・90と各々の排気側圧力計91・92に数値表示されているが、加圧側圧力計89・90の数値は被験者の空気圧に変換された指挟力に相当し、疑似手指の推力とのバランス点の空気圧でもある。このバランス点を求める際に疑似手指が開き過ぎて被験者のOリングが開き始めた場合には、クロ−ズスイッチ93を押せばリタ−ン形電磁パイロット切換弁72が逆方向に作動するので、空気圧はポ−ト72pからポ−ト72bを経てエア・チュ−ブ94を通り、シャトル弁86のポ−ト86bからポ−ト86cを通り、押しボタン形リタ−ン切換弁80のポ−ト80aからポ−ト80bを通って速度調整器85の加圧側85pからアクチュエ−タシリンダ83・84の排気ポ−ト83e・84eを介して印加され、疑似手指を閉じる方向にピストンを移動させる。また、アクチュエ−タシリンダ83・84の加圧側の空気はそれぞれのポート83p・84pから速度調整器82の絞り弁82e側を通るので空気流量が制限され、疑似手指を閉じる方向に移動しているピストンの負荷が増加し、移動速度が低下する。速度調整器82を通った空気は、押しボタン形リタ−ン切換弁79のポ−ト79bからポ−ト79aを通り、シャトル弁81のポ−ト81cからポ−ト81aを経て絞り弁95に達するが、この絞り弁95はピストンの大きな抵抗となり、その移動速度を大幅に低下させる。従って、疑似手指はゆるやかな速度で閉じる方向に移動するから、開き始めた被験者のOリングを適当な位置まで戻すことが出来る。疑似手指が適当な位置まで戻った点で験者がクロ−ズスイッチ93から手を離してリタ−ン形電磁パイロット切換弁72の動作電圧を切断すれば、リタ−ン形電磁パイロット切換弁は原姿に復帰し、ポ−ト72pが閉鎖されて空気圧は遮断される。空気圧が遮断されるとエアパイロットアクチュエ−タ77・78が動作を停止し、押しボタン形リタ−ン切換弁79・80も復帰するので、ポ−ト79a・80aは排気ポ−ト79c・80cにつながり、疑似手指を閉じる方向にピストンを動かしていた空気圧は大気中に放出される。
【0021】
アクチュエ−タシリンダ83・84の排気側に加わっていた空気圧はそれぞれのポート83e・84eから速度調整器85の絞り弁85e側を通り、既に復帰している押しボタン形リタ−ン切換弁80のポ−ト80bからポ−ト80pを経て、エアパイロット形リタ−ン切換弁88のポ−ト88bに達する。しかし切換弁が作動していないのでポ−ト88bは閉じたままであり、空気圧はアクチュエ−タシリンダ83・84の排気側に保持される。また、アクチュエ−タシリンダ83・84の加圧側に加わっていた空気圧は、それぞれの加圧ポート83p・84pから速度調整器82の絞り弁82e側を通って既に原姿に復帰している押しボタン形リタ−ン切換弁79のポ−ト79bよりポ−ト79pを通り、エアパイロット形リタ−ン切換弁88のポ−ト88aに達するが、切換弁が作動していないのでポ−ト88aは閉じたままであり、空気圧はアクチュエ−タシリンダ83・84の加圧側に保持される。
【0022】
被験者の指挟圧力と疑似手指の推力がバランスした点で験者がオ−プンスイッチ70から手を離せば、供給された空気圧は各々の圧力系内に保持された状態となる。
【0023】
ところで、験者はオ−プンスイッチ70とクロ−ズスイッチ93を交互に操作し、被験者の指挟圧力の基準となる加圧側の空気圧を正確に計測しなければならない。空電圧力調整器71は一般的な回転式可変抵抗器を使用し、空電圧力調整器71の制御入力電圧を調整する構造になっているので、いったん基準となる空気圧が設定された後は、可変抵抗器のツマミを操作する必要はなく、タッチスイッチを兼用している金属製のツマミに手指を触れるだけで空気圧が空電圧力調整器71から自動的に供給されるので操作性は極めて良い。被験者の指挟圧力の基準となる空気圧が設定されると、験者は精密圧力調整器67のツマミを回して基準空気圧よりも5〜10%程度高めの圧力を疑似手指の駆動圧力として設定する。この調整圧力は駆動圧力計に数値表示されるので調整は容易である。基準空気圧より少し高めの圧力を駆動圧力とする理由は、慣れない被験者であっても適正な指挟圧力で疑似手指を保持させるためである。即ち、疑似手指を操作して被験者の基準となる空気圧を求める場合には、アクチュエ−タシリンダ83・84に加える空気圧として低い空気圧を使用して徐々にアクチュエ−タシリンダ内部に蓄積させる。アクチュエ−タシリンダの加圧側も排気側もエアパイロット形リタ−ン切換弁が閉鎖されているため、外部への排出を阻止されて、アクチュエ−タシリンダに取り付けた疑似手指が被験者のOリングに接触した位置で停止している。慣れない被験者の場合には、Oリングを開く疑似手指の推力に対抗する力として、指挟圧力だけでなく、排気側の空気圧が加わっていることを知らず、自分の指挟圧力のみで疑似手指の開きを阻止しているように感じるので、本来必要な指挟圧力未満の力でよいと判断したり、または通常の指挟圧力以上の力が必要ではないかと判断して、意識的に指挟力を変化させる場合が発生する。従って、被験者には通常の指挟圧力を保持するよう注意を促すと共に、疑似手指の推力を多少増加させて駆動するほうが良好な結果を得ることができるのである。Oリングテストに精通した被験者の場合は、意識的に指挟力に強弱をつけたりするようなことはない。
【0024】
駆動圧力を設定した験者は、被験者にOリングテストを実施するので指挟力を保持するように告げた後にスタ−トスイッチ95’を押すと、それに連動してモメンタリスイッチ70aが閉路し、電磁パイロット切換弁96が作動して加圧ポ−ト96pがポート96aにつながり、動作空気圧がエアチュ−ブ97を通ってエアパイロット形リタ−ン切換弁88のパイロットポ−ト88eに加わる。すると弁が作動し、エアチュ−ブ98から送圧される駆動空気圧が加圧ポ−ト88pからポ−ト88aを通り、押しボタン形リタ−ン切換弁79のポ−ト79pからポ−ト79bを経て、速度調整器82の加圧側82pを通過し、アクチュエ−タシリンダ83・84に圧力が印加される。そうすると、ピストン83c・84cを急速に拡開させる。一方、アクチュエ−タシリンダ83・84の排気側の空気は排気ポ−ト83e・84eから速度調整器85の絞り弁85e側を通るが、その時に空気流量が大幅に制限されるので疑似手指を開く推力に対して大きな抵抗が発生し、疑似手指を開く速度が減少するが、実際に験者が自分で被験者のOリングを開く程度の速度に調整しておく。速度調整器85を通過した排気側の空気は、復帰している押しボタン形リタ−ン切換弁80のポ−ト80bからポ−ト80pを通って、エアパイロット形リタ−ン切換弁88のポ−ト88bからポ−ト88cを介して大気中に放出される。
【0025】
スタ−トスイッチ95’を押すと同時にストップウォッチ99にはスタ−ト信号が送られ、ストップウォッチでは0.01秒を単位として計時を開始する。また、このスタ−ト信号は制御装置の背面に備えられた端子板より外部に供給することも可能で、外部に接続するデジタルオシロスコ−プのトリガ信号に使用したり、コンピュ−タの計測スタ−ト信号にも使用することが出来る。さらに、外部からのスタ−ト信号でスタ−トスイッチ95が閉路するように電気回路が構成されているので、操作開始は制御装置のスタ−トスイッチに限らず、外部に接続した装置からのスタ−ト信号でも制御装置をスタ−トさせることが可能である。なお、被験者のOリングが開かない場合でもストップウォッチは計時を継続し続けているので、適当な機会にリセットスイッチを押してストップウォッチをリセットする必要がある。
【0026】
疑似手指が開く方向に移動を継続すると、被験者の指挟圧力が低い場合にはOリングが開くが、開く直前、即ち疑似手指の推力が被験者の指挟圧力を超えた瞬間に加圧側の空気圧力が急激に下降し、再び急激に駆動圧に復帰する結果、ディップ点が発生し、排気側の空気圧力が急激に上昇してピ−クに達し急激に下降した後は緩やかに低下する現象が同時に発生する。このディップ点、並びにピ−ク点を電気的に検出して指開検知信号とし、この信号でストップ信号を発生させ、ストップウォッチを停止させると共に、停止スイッチとして備えられている空電スイッチ100の共通側端子に加えて電磁パイロット切換弁96を逆方向に切り替えると、ポ−ト96pが閉鎖されるので動作空気圧は遮断される。動作空気圧が遮断されるとエアパイロット形リタ−ン切換弁88のポ−ト88eに圧力が無くなるので、ポ−トが切り換わり、加圧ポ−ト88pと排出ポ−ト88cは同時に閉鎖される。駆動空気圧を遮断されたアクチュエ−タシリンダ83・84のピストン83c・84cは推力を失う。また排気側の空気も同じく排気ポ−トが閉鎖されているのでピストンの推力に対して大きな抵抗となり、ピストンは移動を停止する。従って、Oリングが開いたことを検知した疑似手指は空気圧の持つ慣性で少し開く方向に移動した後に停止することになる。
【0027】
験者はストップウォッチの停止で被験者のOリングが開いた時間を判定することができるので、予め計測記録しておいた疑似手指を無負荷で全開した場合の時間と、被験者のOリングが開いたことを検知して停止したストップウォッチの時間を対比すれば、時間比による数値が得られる。予め加圧側圧力計89・90を最低値保持に設定し、排気側圧力計91・92を最高値保持に設定しておけば、排気側圧力を被験者の指挟圧力を空気圧に変換した値で読み取ることができ、指挟圧力の強弱判定の材料になる。また、各圧力計に印加される圧力を圧力/電圧変換回路で電圧に変換し、外部のデジタルオシロスコ−プに接続して電圧/時間の波形を表示させ、スタ−ト信号からストップ信号までの時間を時間軸カ−ソルで計測しても同様な結果が得られる。さらに、この電圧/時間の波形を別な形式の方法で電力表示とし、疑似手指が全く開かない程度の大きい負荷をかけた場合の予め計測記録しておいた電力と対比して、被験者の指挟圧力を電力比に変換して判定することも可能である。
【0028】
さらにまた、変換された出力電圧をアナログ/デジタル変換回路を介してデジタルオシロスコ−プの機能が与えられたコンピュ−タに入力し、前述の時間対比や電力対比に加えて、スタ−ト信号よりストップ信号までの電圧波形を高速でサンプリングした後の総和を求めて面積化し、予め計測記録しておいた疑似手指が開かない大きい負荷状態の場合と対比すれば、被験者の正確な指挟圧力とOリングが開いたエネルギ−の総和が得られる。なお、加圧側の面積化した数値に排気側の圧力波形を同様な方法で面積化したものを加算し、予め面積化した上記大きい負荷状態の場合と対比すれば、より精密な被験者の指挟力の変化とOリングを開くために要したエネルギ−が数値で得られる。
【0029】
ストップ信号を検知して途中で停止している疑似手指をスタ−ト位置に戻すには、図10におけるクロ−ズスイッチ44を押し続けると緩やかな速度でスタ−ト位置に復帰する。各々の空気弁の動作は、被験者のOリングの基準圧力を測定する際にOリングが開き過ぎた場合、クロ−ズスイッチ44を押して疑似手指を閉じる方向に移動させる動作と全く同じである。
【0030】
その他に、被験者のOリングを疑似手指より離しておいて疑似手指を無負荷の状態にした後、スタ−トスイッチを押すと、動作空気圧は電磁パイロット切換弁96のポ−ト96pよりポ−ト96aを経てエアチュ−ブ97を通り、エアパイロット形リタ−ン切換弁88のポ−ト88eに加わる。そうすると切換弁が動作し、空気圧は加圧ポ−ト88pからポ−ト88aを通って押しボタン形リタ−ン切換弁79のポ−ト79pからポ−ト79bを経て速度調整器82の加圧側82pを通過し、アクチュエ−タシリンダ83・84に印可される。この場合、疑似手指は無負荷状態なので、ピストンは抵抗なくストロ−クの終端まで前進するが、ピストン83cに取り付けられているブラケット101の一方端101aが押しボタン保持形切換弁102の押しボタン102aを押し、弁の動作を切り換える。そうすると駆動空気圧はエアパイロット形リタ−ン切換弁88のポ−ト88fに加わると同時にエアチュ−ブ103を通って空電スイッチを加圧し、スイッチを閉路して電磁パイロット形切換弁96を逆方向に切り換える。この場合、加圧ポ−ト96pは閉鎖されるので、エアパイロット形リタ−ン切換弁88のポ−ト88eに空気圧がなくなり、切換弁の動作が停止して各々のポ−トを一瞬閉鎖するように見える。しかしその時には既にポ−ト88fには駆動空気圧が印加されているので、エアパイロット形リターン切換弁88のポート88aはポ−ト88cにつながれ、アクチュエ−タシリンダ83・84の空気はポ−ト88dより大気中に放出される。
【0031】
一方、ポ−ト88fに空気圧を印加されたエアパイロット形リターン切換弁88は加圧ポ−ト88pをポ−ト88bにつなぎ、駆動空気圧は押しボタン形リタ−ン切換弁80、速度調整器85を通ってアクチュエ−タシリンダ83・84に印可され、各々のピストン83c・84cを逆進させて疑似手指をスタ−ト位置に戻す動きをする。疑似手指がスタ−ト位置に戻った瞬間、ブラケット101の他方端101bが押しボタン保持形切換弁102の反対側の押しボタンを押し、ポ−ト102pを閉鎖するので、ピストン83c・84cをスタ−ト位置に復帰させるための空気圧はなくなり、待機状態となる。
【0032】
上述した装置を操作してOリングテストを行うが、そのテスト結果を図12〜図14に示す。ここで、図12は疑似手指を5本の指で強く握り、加圧されても疑似手指が開かないようにした場合の加圧・排圧グラフである。ここで、縦軸は空気圧、横軸は時間軸であり、ゼロ点から動作がスタートしている。図13は疑似手指を無負荷の状態で全開した場合の加圧・排圧グラフである。また、図14は被験者がOリングを作り、これを疑似手指で拡開した場合において、Oリングが開いた時点をとらえたグラフである。3つのグラフともに、加圧側が上側カーブ、排圧側が下側カーブである。これらのグラフを比較しても分かるように、Oリングが開いた時点ではディップ点、ピーク点が明確に形成されるので、動作スタートからの時間や耐圧の強さなどを確認すれば、容易かつ験者によるばらつきなしにOリングテストを行うことができる。
【0033】
【発明の効果】
本発明では比較的簡単な構成によってOリングテストを行うことができ、かつ験者によるばらつきや回数による験者の感覚の変化などに全く影響されずに適正な結果を求めることができるようになったので、従来と比較して、これを用いた判断に客観性を与えることが可能となった。また、疑似手指の動きは加圧側と排圧側の両方から並行して検出するようにしているので、Oリング拡開時点の変化を明白に把握することができる。本発明装置を利用して、多数のOリングテストの被験例を収集しておくことによって、これらサンプリングと現実の被験を客観的に比較することができるようになるので、将来、Oリングテストの利用価値は飛躍的に高くなる。
【0034】
また、本発明装置は外部からの電界および磁界の影響を全く受けないように構成しているので、非常に繊細といわれているOリングテストに機器の悪影響を与えることなく行うことができ、信頼性が高い装置とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】Oリングテストの従来例を示す斜視図、
【図2】本発明装置の外観を示す斜視図、
【図3】同、シールド構造を示す断面図、
【図4】疑似手指の一実施例を示す斜視図、
【図5】同、他の実施例を示す斜視図、
【図6】同、さらに他の実施例を示す斜視図、
【図7】本発明装置の疑似手指の拡開状態を示す斜視図、
【図8】疑似手指の駆動構造を示す斜視図、
【図9】同、平面図、
【図10】操作パネルを示す正面図、
【図11】エア制御回路を示す回路図、
【図12】本発明装置を用いて出力したグラフの一例、
【図13】同、別の場合を示すグラフ、
【図14】同、さらに他の場合を示すグラフである。
【符号の説明】
1 函体
2a・2b 疑似手指
3 長孔
4 アルミニウム箔
5 電磁遮蔽材
6 内部函体
7 絶縁板
8a・8b 棒
9a・9b フック
10a・10b 棒
Claims (1)
- 被験者の第1指とその他の指1本で形成したOリングの挟圧力を測定する装置であって、Oリング測定用の一対の擬似手指と、この擬似手指を左右に拡開するための一対のシリンダ及びピストンと、このピストンの動作を制御するためのエア回路を備え、上記シリンダに対するエアによる加圧によって上記一対のピストンが左右に拡開するよう一対のシリンダおよびピストンを配置し、上記エア回路に空気を供給するためのエア供給装置は複数のエアチューブで遠隔的に接続され、少なくとも上記シリンダおよびピストンと、上記エア回路を含む主要部分は非鉄金属および絶縁体で構成し、さらにこれらを外部電界および磁界からシールドすると共に、上記一対のシリンダのうち、少なくとも一方のシリンダには加圧側の圧力測定装置と、排圧側の圧力測定装置を設け、これら2つの圧力測定装置の測定圧力を検知することを特徴とした手指の挟圧筋力測定装置。
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JPH08243096A JPH08243096A (ja) | 1996-09-24 |
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- 1995-03-08 JP JP07829895A patent/JP3659514B2/ja not_active Expired - Fee Related
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