JPH07303643A - 超音波骨評価装置 - Google Patents

超音波骨評価装置

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JPH07303643A
JPH07303643A JP6097338A JP9733894A JPH07303643A JP H07303643 A JPH07303643 A JP H07303643A JP 6097338 A JP6097338 A JP 6097338A JP 9733894 A JP9733894 A JP 9733894A JP H07303643 A JPH07303643 A JP H07303643A
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Sadao Shigeyama
貞夫 重山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波を利用して骨中の音速などを測定する
超音波骨評価装置において、生体表面への振動子ユニッ
トの押圧力を検出しその押圧力の自動制御を行う。 【構成】 アーム10、12には振動子ユニット18、
20が設けられ、両アームを近接させることによって生
体表面へ振動子ユニット18、20を当接する。その
際、振動子ユニット18、20には圧力センサ26、2
8が配置され、検出された押圧力に基づき制御部30は
アーム10及び12の駆動調整を行い押圧力の適正化を
図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用して骨の
評価を行う超音波骨評価装置に関する。
【0002】
【従来の技術】老齢人口の増加と相俟って、骨の病気の
診断と予防の必要性が高まっており、そのようなことを
背景として、超音波骨評価装置が提案されている。かか
る装置は、生体(例えば踵)に対して超音波を放射し、
その時の骨中の音速や減衰度合い等から、骨を診断する
ものである。
【0003】周知のように、生体内へ超音波を効率的に
放射するためには、超音波振動子と生体表面との間に空
気層が介在することを回避しなければならない。そこ
で、従来の骨評価装置では、水槽中に超音波振動子を配
置し、その水槽内に測定部位を沈めた状態で、超音波診
断が行われていた。
【0004】しかし、水槽の管理が煩雑で、また被検者
が違和感を感じることもあり、水槽を用いない手法が要
望されていた。
【0005】そこで、本出願人は、超音波振動子を水袋
内に収納させた装置を検討した。すなわち、超音波振動
子とそれを内蔵しつつ音響伝搬媒体が充填された水袋と
で振動子ユニットを構成し、それを生体表面に当接させ
て、骨の診断を行うものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、水槽の必要性
は解消されたものの、生体表面に対する振動子ユニット
の押圧力が各測定毎に異なると、測定精度が低下するお
それがあった。すなわち押圧力によって生体の軟組織や
骨自体の音響伝搬状態が微妙に変化し、それが測定条件
を変え、演算により求められる音速や減衰量等の値に影
響を及ぼす可能性があった。なお骨診断においては、同
一人に対して一定期間毎、定期的に診断を行って骨の経
時的変化を観察する場合が多いが、それは測定条件が一
定であることが前提とされ、測定条件の再現性が求めら
れる。
【0007】また上記の水袋を用いる場合の他に、超音
波振動子を直接生体へ当接する場合にも同様の問題が生
じていた。
【0008】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は生体表面への押圧力を検出するこ
とを目的とする。
【0009】また本発明は、その押圧力が一定になるよ
うに制御することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、生体に対して超音波の送受
波を行って骨評価を行う骨評価装置において、超音波振
動子を内蔵した一対の振動子ユニットと、前記一対の振
動子ユニットを互いに対向させて保持する一対のアーム
を有し、振動子ユニット間の距離を可変可能なユニット
保持機構と、前記振動子ユニットの生体表面への押圧力
を検出する圧力検出器と、を含むことを特徴とする。
【0011】請求項2記載の発明は、前記圧力検出器は
前記振動子ユニット毎に配置されていることを特徴とす
る。
【0012】請求項3記載の発明は、前記圧力検出器の
出力に応じて前記被検体への押圧力が適正範囲になるよ
うに前記一対のアームを駆動制御する制御部を含むこと
を特徴とする。
【0013】
【作用】上記請求項1記載の構成によれば、一対の振動
子ユニットが一対のアームによって保持され、各アーム
端を互いに近付けることによって、生体表面に対して各
振動子ユニットを当接させることができる。その当接時
の押圧力が圧力検出器によって検出されるので、その検
出結果に基づいて自動的にあるいは人為的に押圧力を適
正な値に設定することが可能となる。
【0014】従ってこのように押圧力がモニタされるの
で、常に一定の押圧力で骨の評価を行うことができ、押
圧力が異なることに起因して軟組織や骨自体の音響伝搬
状態が変化することによる測定条件の不一致を解消する
ことが可能となる。
【0015】また請求項2記載の構成によれば、圧力検
出器が各振動子ユニットごとに配置されているため、一
対の振動子ユニットによって挾まれる測定部位の両側に
おいて押圧力を検出でき、例えば片ぎきなどの押圧力の
アンバランスが生じたことを判断できる。従って各振動
子ユニットの押圧力を均一にできる。
【0016】さらに請求項3記載の構成によれば、制御
部によって押圧力が適正範囲になるように一対のアーム
が駆動制御されるので、自動的に押圧力の適正化を図る
ことが可能となる。従って再現性を向上できる利点があ
る。
【0017】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。
【0018】図1には本発明に係る超音波骨評価装置の
概略構成が示されている。まず、図1を用いて各構成要
素について説明する。
【0019】アーム10及びアーム12は、支点14を
回動軸として回動するものであり、その揺動運動は駆動
機構16によって駆動されている。
【0020】アーム10の先端部には、振動子ユニット
18が配置され、一方、アーム12の先端部には振動子
ユニット20が配置されている。
【0021】各振動子ユニット18、20は互いに対向
配置され、アーム10、12の運動により相互間距離を
自在に調整可能である。
【0022】振動子ユニット18、20は、それぞれそ
の内部に振動子22、24を含み、これらによって生体
に対する超音波の送受波が行われる。すなわち、振動子
ユニット18、20によって生体が直接挟まれ、その状
態で超音波の送受波が行われて骨評価が実行される。
【0023】また、振動子ユニット18、20には、そ
れぞれ生体表面への押圧力を検出する圧力センサ26、
28が設けられ、その検出信号は制御部30へ出力され
ている。
【0024】アーム10、12の相互間には距離検出器
32が設けられ、これによって振動子ユニット間の距離
が検出され、検出信号が制御部30に送られている。
【0025】制御部30は、送受信回路34を介して振
動子22、24を駆動制御するものであり、これにより
得られた受信信号に基づいて骨評価のための骨中の音速
や減衰度合いなどを演算する。その際、距離検出器32
で検出された距離が用いられる。また、制御部30は、
駆動機構16を制御しており、圧力センサ26、28の
出力信号に基づいて振動子ユニット18、20の押圧力
が適正範囲に入るように制御を行っている。
【0026】なお一方の押圧力のみが過大である場合、
自動的に両側の押圧力が均一になるように制御を行って
もよい。なお例えばそのような片ぎきが生じた場合、ア
ラームを発生させることもできる。勿論、両側の押圧力
が常に均一になる機構が採用されていれば、一方側のみ
に圧力センサを設けてもよい。
【0027】次に、図2〜図3を用いて本実施例の超音
波骨評価装置の具体的要部構成について詳細に説明す
る。
【0028】図2には、アーム10、12を含むユニッ
ト保持機構100の上面図が示され、図3には、ユニッ
ト保持機構100の側面図が示されている。さらに、図
4には振動子ユニット18、20の詳細な構成が断面図
として示されている。
【0029】図2において、アーム10、12は、互い
に支柱40によって回動自在に支持され、その支柱40
部分で両者がクロスしている。したがって、このような
交差配置によって、生体42側の前方側の運動と後方側
の運動とが連動している。
【0030】生体42は、骨評価を行う部位であり、本
実施例では、踵が測定部位とされている。その生体42
はベース44上に位置決めされ、具体的には位置決め板
46に踵を当接するさせることによってその位置決めが
行われる。
【0031】アーム10の前側端には生体側に向けて振
動子ユニット18が配置されおり、一方、アーム12の
前側端には前記振動子ユニット18に対向させて振動子
ユニット20が配置されている。なお、各振動子ユニッ
ト18、20は同一の構造を有し、図4には振動子ユニ
ット18が代表して示されている。
【0032】アーム12の支柱40近傍には、アーム1
2に対してアーム10が必要以上に近接しないようにス
トッパ48が設けられている。
【0033】またアーム10及び12の後方側には両ア
ームにまたがってばね50が設けられている。このばね
50はスプリング状の押しばねであって、これによって
アーム10、12の前方端が相互に近接する方向に付勢
力が加えられている。なお生体42が存在しない場合、
振動子ユニット18、20が互いに衝突しないように上
述したストッパ48が設けられている。この図2に示す
構成では、距離検出器32がアーム10、12の後方側
に配置され、振動子ユニット18、20の間の距離が検
出されている。もちろんアーム10、12の前方側に距
離検出器32を配置することも可能である。
【0034】アーム10の後方側には徐々に幅広となっ
たスライド辺10Aが形成され、このスライド辺10A
上をスライダ52が摺動する。ここで、スライド辺10
Aの方向とスライダ52のスライド方向とは一定角度で
交差しており、すなわちスライダ52が右側へ運動する
と振動子ユニット間の距離が狭められ、一方スライダ5
2が左側に運動すると振動子ユニット間の距離が大きく
なる。
【0035】従ってスライダ駆動機構54によってスラ
イダ52の運動を制御することにより、機械的に振動子
ユニット間距離を制御可能である。
【0036】なお人為的に行う場合には、圧力センサで
検出された圧力値を確認しながらスライダ52をスライ
ドさせ、所望の位置でスライダ52を固定すればよい。
その場合には、例えばねじ止め機構や段差機構などを採
用することが好適である。
【0037】以上のように、アーム10、12は互いに
X字状に交差し、その前方側の一部のみがケース56か
ら外部に露出している。
【0038】図3において、支柱40は、2つのアーム
10、12の中央部分を貫通しており、さらに揺動軸5
8によって揺動自在に支持されている。すなわち、アー
ム前方側を自在に上下動可能である。なお、支柱40は
上方の揺動軸58によって支持されたが、もちろん下方
側から支柱40を支持することも可能である。
【0039】このように、アーム10、12の前方側が
上下動自在にかつ両者間距離自在に配置されているた
め、被験者の足の形状に応じて最も適切な位置に振動子
ユニットを当接させることが可能である。そして、図1
に示した制御部30の制御の下、圧力センサの検出値に
応じて自動的にスライダ52の位置が制御され、その結
果常に適切な生体表面への押圧力を得られる。
【0040】次に、図4を用いて振動子ユニット18の
内部構造について説明する。
【0041】円形の基板60と膜62との間の気密空間
にオイル材64が充填され、さらにその空間内に振動子
24が基板60上に配置されている。膜62は、例えば
ネオプレンゴム材などで構成され、いずれにおいても超
音波伝搬に悪影響を及ぼさない材料で構成される。ま
た、充填剤についても同様であり、オイル材64のほ
か、例えば生体軟組織と音響インピーダンスが近い水な
どを用いることもできる。
【0042】膜62を周囲辺はOリング66を介して外
カバー68によって基板60上で圧止されている。よっ
て、膜62内は気密状態に構成されている。外カバー6
8と基板60の下方とはねじ合わせによって両者が係合
されて、図4にはそれが係合部70として示されてい
る。基板60内にはオイル材64に接触した圧力センサ
26が配置され、これによって内圧が検出されている。
すなわち、生体表面へこの振動子ユニット18を当接さ
せる場合、膜62が変型してその内部の内圧が上昇する
ため、その圧力を圧力センサ26によってモニタする。
これによって押圧力を検出できる。もちろん、このよう
な内圧検出方式によらずに、直接的にロードセルなどを
基板60とアーム10との間に配置し、その荷重を検出
することも可能である。
【0043】以上説明したように本実施例の超音波骨評
価装置によれば、2つのアーム10、12の前方側に互
いに対向して振動子ユニット18、20が配置され、そ
の2つの振動子ユニットによって生体42を挾んで超音
波診断を実行できる。その際、圧力センサ26、28に
よって生体表面への押圧力が検出され、それに応じて自
動的に押圧力が適正値に制御されているので、測定条件
を常に均一にできるという効果がある。また、生体に対
して必要以上に違和感などを与えることもない。
【0044】なお、バネ50はアーム10、12の後方
側に配置されていたが、前方側に配置してもよい。また
本実施例のように互いにクロスするアーム10、12を
用いず、直線的なアームを用いてそれを連動させること
も可能である。ただし、本実施例によれば簡易な構成に
よって生体の挾み込みを行うことができるという効果が
ある。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば圧
力検出器によって振動子ユニットの生体表面での押圧力
を検出できるので、これによって自動的又は人為的にそ
の押圧力を適正値に維持して、測定条件の均一化を図る
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る骨評価装置の概略構成を示すブロ
ック図である。
【図2】ユニット保持機構100の上面図である。
【図3】ユニット保持機構100の側面図である。
【図4】振動子ユニットの断面図である。
【符号の説明】
10、12 アーム 18、20 振動子ユニット 22、24 振動子 26、28 圧力センサ 30 制御部 100 ユニット保持機構

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生体に対して超音波の送受波を行って骨
    評価を行う骨評価装置において、 超音波振動子を内蔵した一対の振動子ユニットと、 前記一対の振動子ユニットを互いに対向させて保持する
    一対のアームを有し、振動子ユニット間の距離を可変可
    能なユニット保持機構と、 前記振動子ユニットの生体表面への押圧力を検出する圧
    力検出器と、 を含むことを特徴とする超音波骨評価装置。
  2. 【請求項2】 前記圧力検出器は、前記振動子ユニット
    毎に配置されていることを特徴とする請求項1記載の超
    音波骨評価装置。
  3. 【請求項3】 前記圧力検出器の出力に応じて前記被検
    体への押圧力が適正範囲になるように前記一対のアーム
    を駆動制御する制御部を含むことを特徴とする請求項1
    記載の超音波骨評価装置。
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