JPH08294491A - 骨強度測定用加振機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一定の衝撃力を短時間に加えることができる
制御の簡単な加振機の提供。 【構成】 加振機10は、電磁ソレノイド22とハンマーヘ
ッド24とを有している。ヘッド24には、支持ロッド26の
一端が固設され、ロッド26の他端側は、ロッドホルダー
28に保持されている。ホルダー28は、筐体18の側面に渡
設された支点棒30により揺動自在に支持され、ホルダー
28の上面側には、リフター32が固設されている。ソレノ
イド22は、コイルが内蔵された本体部22a と、本体部22
a に出没自在に配置されたプランジャーロッド22b とを
有し、ロッド22b の上端側とリフター32の先端側とがワ
イヤ34で結合されている。ソレノイド22に通電すると、
リフター32が支点棒30を回転中心として回転し、へッド
24が上方に回転移動する。このとき、ヘッド24は、慣性
力により骨の端部に衝撃を加えるとともに、重力により
停止位置に復帰する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、骨強度測定用加振機
の改良技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、骨生体の診断装置として、レント
ゲンによる撮影手段に代えて、骨生体に振動を印加し
て、その応答振動を検出し、印加および応答振動の周波
数解析により、骨生体の状態を診断する装置が提案され
ており、例えば、その一例が、実用新案登録第３００４
９０６号に開示されている。

【０００３】この公報に示されている骨診断装置は、皮
膚を叩いて骨の一端に衝撃を与える加振機と、骨を伝播
した振動を検出する検出器と、この検出器で検出された
波動の周波数分布を解析する高速フーリエ変換器と、高
速フーリエ変換器で解析された周波数分布データから骨
密度を演算して診断を行なうマイクロプロセッサとから
構成されている。

【０００４】骨に衝撃を与える加振機は、皮膚を叩打す
ることにより骨に衝撃を与えるハンマーヘッドをプラン
ジャロッドの先端に剛結合した電磁ソレノイドで構成さ
れていて、プランジャロッドの外周に圧縮バネを介装し
て、パルス電流によりプランジャロッドを往復運動させ
るようにしている。しかしながら、このような構成の従
来の加振機には、以下に説明する技術的な課題が指摘さ
れていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、上記公報に
開示されているような骨診断装置では、加振機による骨
に加えられる衝撃は、ハンマーヘッドが衝撃を加えた後
に可能な限り短時間に離間することが望ましい。この理
由は、ハンマーヘッドが衝撃を加えた後に、皮膚に接触
していると、骨を伝播する振動にハンマーヘッドが影響
を及ぼし、正確な骨の診断を阻害することになるからで
ある。

【０００６】ところが、上記登録実用新案に開示されて
いる加振機では、プランジャロッドとハンマーヘッドと
が剛結合され、プランジャロッドの外周に圧縮バネを介
装して、骨に衝撃を加えたハンマーヘッドを、この圧縮
バネの弾発力により離間させるようにしているので、上
記要請に応えることが難しい状況になっていた。つま
り、このような構成の加振機では、電磁ソレノイドにパ
ルス状の電圧を加えることで、ハンマーヘッドにパルス
幅に対応したエネルギーが与えられるが、例えば、圧縮
バネの弾発力が小さい場合には、プランジャロッドに剛
結合されたハンマーヘッドがバネを圧縮して、骨に衝撃
を加えた後にも接触し、大きな衝撃が骨に加えられる恐
れがある。

【０００７】一方、これとは逆に圧縮バネの弾発力が大
きすぎると、ハンマーヘッドで衝撃を骨に十分加えるこ
とができず、一定の衝撃力を短時間に骨に加えるために
は、圧縮バネの弾発力と電磁ソレノイドに印加するパル
ス幅との関係を考慮しなければならないので、制御が非
常に複雑になるという問題があった。本発明は、このよ
うな従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その
目的とするところは、簡単な制御により、一定の衝撃力
を短時間に加えることができる骨強度測定用加振機を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、骨の一端部に衝撃を加え、前記骨の他端
部で検出される応答スペクトラムから骨強度を測定する
骨強度測定用の加振機において、慣性力により前記骨の
端部に衝撃を加えるとともに、重力により停止位置に復
帰するハンマーヘッドと、前記停止位置で前記ハンマー
ヘッドに慣性力を与えるアクチュエータとを備え、前記
ハンマーヘッドと前記アクチュエータとを力学的に分離
したことを特徴とする。前記ハンマーヘッドは、揺動自
在に支持された支持ロッドの一端に固設され、前記支持
ロッドの他端側に前記アクチュエータを配置し、前記支
持ロッドの他端と前記アクチュエータとを非剛結合する
ことができる。前記アクチュエータは、電磁ソレノイド
で構成され、この電磁ソレノイドのプランジャロッドと
前記支持ロッドの他端とを細径のワイヤで結合すること
ができる。前記アクチュエータは、電磁ソレノイドで構
成され、この電磁ソレノイドのプランジャロッドの直上
に前記ハンマーヘッドを配置し、前記プランジャロッド
を前記ハンマーヘッドに衝突させることができる。

【０００９】

【作用】上記構成の骨強度測定用加振機によれば、慣性
力により腕骨の端部に衝撃を加えるとともに、重力によ
り停止位置に復帰するハンマーヘッドと、停止位置でハ
ンマーヘッドに慣性力を与えるアクチュエータとを備
え、ハンマーヘッドとアクチュエータとを力学的に分離
しているので、ハンマーヘッドの重量とアクチュエータ
が与える慣性力とを決定すると、アクチュエータを駆動
させることだけで、一定の慣性力で短時間の衝撃を骨に
加えることができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照して詳細に説明する。図１から図５は、本発明に
かかる骨強度測定用加振機の一実施例を示している。図
１は、本発明にかかる加振機１０を使用した骨強度測定
装置の全体構成を示しており、同図に示す骨強度測定装
置は、装置本体１２と、加振台１４と、センサー保持具
１６とから構成されている。加振台１４は、箱状に形成
された筐体１８を有していて、脚部２０に支持された筐
体１８内に加振機１０が内蔵されている。

【００１１】加振機１０は、図２にその詳細を示すよう
に、電磁ソレノイド２２とハンマーヘッド２４とを有し
ている。ハンマーヘッド２４には、支持ロッド２６の一
端が固設され、支持ロッド２６の他端側は、ロッドホル
ダー２８に保持されている。ロッドホルダー２８は、筐
体１８の側面に渡設された支点棒３０により揺動自在に
支持され、ロッドホルダー２８の上面側には、支持ロッ
ド２６の反対方向に延びるリフター３２が固設されてい
る。

【００１２】一方、電磁ソレノイド２２は、励磁コイル
が内蔵された本体部２２ａと、この本体部２２ａに出没
自在に配置されたプランジャーロッド２２ｂとから構成
されていて、本体部２２ａ内の励磁コイルに通電する
と、プランジャーロッド２２ｂが本体部２２ａ内に吸引
されて、図示省略のストッパに当たって、プランジャー
ロッド２２ｂの下方移動が停止するようになっている。

【００１３】そして、プランジャーロッド２２ｂの上端
側とリフター３２の先端側とが細径のワイヤ３４で結合
されている。このように構成された加振機１０では、電
磁ソレノイド２２の励磁コイルに通電すると、プランジ
ャーロッド２２ｂが本体部２２ａ内に吸引され、この吸
引に伴って、ワイヤ３４を介してリフター３２が支点棒
３０を回転中心として、半時計方向に回転し、その結
果、ハンマーへッド２４が上方に回転移動する。

【００１４】筐体１８の上面側には、ハンマーヘッド２
４が上方に回転した際に、ハンマーヘッド２４が当接す
る位置に対応させて円形の貫通孔（図示省略）が形成さ
れている。この貫通孔には、これを閉塞するようにし
て、ゴムと補強繊維とで構成した肱当パット３８が配置
され、このパット３８は、リング３９で筐体１８に固定
されている。

【００１５】また、筐体１８の肱当パット３８と対向す
る側には、被測定者の手首を載せるて固定するためのロ
ッド４０が配置されており、このロッド４０は、アーム
４１を介して、筐体１８の側面に揺動自在に取り付けら
れていて、その高さ位置が調整できるようになってい
る。なお、図３に示した符号４２の部分は、被測定者が
パット３８に肱を載せる際の目印となるシールであっ
て、このシール４２は、肱当パット３８の中心に設けら
れている。

【００１６】このように構成された加振台１４では、背
筋を真っ直ぐに伸ばして椅子に腰掛け、肘をほぼ直角に
曲げて筐体１８の上面上に腕を載せて、肘がパット３８
の中心に位置する状態で、電磁ソレノイド２２を駆動す
る。電磁ソレノイド２２の駆動により、ハンマーヘッド
２４が上方に回転し、肘、すなわち、小指側の腕骨（尺
骨）の一端にハンマーヘッド２４により一定力の衝撃を
加えることができる。

【００１７】センサー保持具１６は、その詳細を図４，
５に示すように、ピン１６ａを介して結合されたハサミ
状の本体１６ｂと、この本体１６ｂの先端側が相互に当
接するように付勢する略コ字型に屈曲された板バネ１６
ｃと、本体１６ｂの先端側に、移動可能に嵌着された長
円形状のセンサホルダー１６ｄと、センサホルダー１６
ｄの内面側に設けられた加速度センサー１６ｅとから構
成されている。

【００１８】加速度センサー１６ｅのセンサホルダー１
６ｄへの取付け部分には、凹部１６ｆが設けられてい
て、加速度センサー１６ｅは、センサホルダー１６ｄの
端面から奥側に位置している。この凹部１６ｆは、図５
に示すように、センサー保持具１６を被測定者に装着す
る際に、被測定者の手首の骨が突出した部分（小指の根
元にあるグリグリした部分）に、位置決め嵌合し易くす
るために設けられている。

【００１９】一方、装置本体１２は、この実施例では、
マイクロコンピュータを主体として構成されており、セ
ンサー保持具１６の加速度センサー１６ｅに接続された
増幅器１２ａと、増幅器１２ａに接続されたＡ／Ｄ変換
器１２ｂと、ＣＰＵ１２ｃとを有している。ＣＰＵ１２
ｃには、キーボード１２ｄ，プリンタ１２ｅ，表示器１
２ｆ，ＲＯＭ１２ｇ，ＲＡＭ１２ｈが接続されている。
また、加振機１０の電磁ソレノイド２２は、インターフ
ェイス１２ｉを介してＣＰＵ１０ｃに接続されている。

【００２０】このように構成された骨強度測定機では、
図１に示すように、被測定者の肱をパット３８の中心に
載せ、手首の近傍をロッド４０に当接した状態で、手首
の骨にセンサー保持具１６を装着して、ＣＰＵ１２ｃか
らインターフェイス１２ｉを介して電磁ソレノイド２２
を駆動すると、ハンマーヘッド２４で腕骨（尺骨）に一
定の衝撃が加えられる。

【００２１】このとき、本実施例の加振機１０では、ハ
ンマーヘッド２４は、慣性力により腕骨の端部に衝撃を
加えるとともに、重力により停止位置に復帰する。ま
た、電磁ソレノイド２２は、停止位置でハンマーヘッド
２４に慣性力を与え、ハンマーヘッド２４と電磁ソレノ
イド２２とは、力学的に分離されている。つまり、本実
施例の加振機１０では、ハンマーヘッド２４が支点棒３
０を回転中心として、支持ロッド２６に揺動自在に支持
され、支持ロッド２６の他端側にアクチュエータとして
の電磁ソレノイド２２が配置され、電磁ソレノイド２２
のプランジャーロッド２２ｂとリフター３２とがワイヤ
３４を介して、非剛結合状態で連結されている。

【００２２】従って、電磁ソレノイド２２を駆動する
と、プランジャーロッド２２ｂが吸引されるが、ロッド
２２ｂがストッパに当たってその移動が停止した後に
は、ハンマーヘッド２４は、電磁ソレノイド２２によっ
て与えられた慣性力のみで上方に回転し、肱当パット３
８を介して骨に衝撃を加え、その後重力により元の位置
に復帰することになる。

【００２３】この場合の衝撃の大きさは、梃の原理に基
づく力点と作用点との関係が既知なので、ハンマーヘッ
ド２４の重量と電磁ソレノイド２２（アクチュエータ）
が与える慣性力とを決定すると、電磁ソレノイド２２を
特別な制御をすることなく、単に駆動させることだけ
で、一定の慣性力で短時間の衝撃を加えることができ
る。

【００２４】腕骨（尺骨）にこのような衝撃が加わる
と、腕骨（尺骨）には曲げ振動が発生し、この振動が加
速度センサー１６ｅで検出される。センサー１６ｅで検
出されたアナログ信号は、増幅器１２ａで増幅された後
に、Ａ／Ｄ変換器１２ｂでデジタル信号に変換され、Ｃ
ＰＵ１２ｃに入力されてＲＡＭ１２ｈに一旦記憶され
る。ＣＰＵ１２ｃは、ＲＯＭ１２ｇに予め記憶されてい
る高速フーリエ変換プログラムなどの解析処理手順に基
づいて、ＲＡＭ１２ｈに記憶されたデータを読み出し、
応答スペクトラムを演算する。

【００２５】そして、得られた応答スペクトラムは、例
えば、振幅演算することにより応答スペクトラムの大き
さとして求られ、各応答スペクトラムの大きさを比較す
ることにより、そのピーク値を演算し、そのピーク値お
よびピーク値となる周波数を腕骨（尺骨）の固有振動数
ｆ₀ としてＲＡＭ１２ｈに記憶する。このとき、腕骨
（尺骨）の長さＬが適当なスケールを使用して測定さ
れ、この測定値は、キーボード１２ｄから入力され、同
様にＲＡＭ１２ｈに記憶される。このようにして、腕骨
（尺骨）の固有振動数ｆ₀ と長さＬとが求められると、
ＣＰＵ１２ｃでは、固有振動数ｆ₀ と長さＬとの乗算が
行なわれ、腕骨（尺骨）の強度Ｈを推定する演算処理が
実行される。

【００２６】以上のように構成された加振機１０によれ
ば、肱当パット３８を介して腕骨に加えられる衝撃力
は、慣性によって決まり、与えられた慣性力以上の力が
加わらないので、被測定者に痛みを伴うような大きな衝
撃力が加わることがなく、しかも、骨伝達信号の検出に
必要な衝撃力を得ることができる。また、加振機１０
は、電磁ソレノイド２２とハンマーヘッド２４とワイヤ
３４などから構成されていて、簡単な構成なので組立て
が容易で経時的な特性変化が少なく、長期間の使用に耐
えうる。

【００２７】図６は、本発明にかかる加振機の他の実施
例を示しており、以下にその特徴点についてのみ説明す
る。同図に示す加振機１００は、電磁ソレノイド２２０
とハンマーヘッド２４０とを有している。電磁ソレノイ
ド２２０は、下端が閉止された中空筒状のヨーク２２０
ａと、このヨーク２２０ａ内に上下移動自在に装着され
たプランジャーロッド２２０ｂと、ヨーク２２０ａの外
周に捲回された励磁コイル２２０ｃとを有している。

【００２８】ハンマーヘッド２４０は、電磁ソレノイド
２４０と同軸上に設置される中空筒状のガイドスリーブ
２４１内に上下移動自在に嵌入されていて、スリーブ２
４１の下端には、ハンマーヘッド２４０の外周に設けら
れた段部２４２に当接するストッパ２４３が突設されて
いる。ガイドスリーブ２４１の上端縁は、上記実施例の
肱当パット３８の直下に所定の間隔をおいて設けられ
る。

【００２９】このように構成された加振機１００におい
ては、励磁コイル２２０ｃに通電すると、プランジャー
ロッド２２０ｂが上方に移動し、ハンマーヘッド２４０
の後端部と衝突することにより慣性力を与える。慣性力
を受けたハンマーヘッド２４０は、スリーブ２４１の内
面に沿って上方移動し、パット３８を介して骨に衝撃を
加えた後には、重力で元の位置に復帰する。

【００３０】このように構成された加振機１００によっ
ても，ハンマーヘッド２４０と電磁ソレノイド２２０
（アクチュエータ）とが力学的に分離されているので、
上記実施例と同等の作用効果が得られる。なお、上記実
施例では、ハンマーヘツド２４，２４０の駆動用アクチ
ュエータとして電磁ソレノイドを例示したが、本発明の
実施はこれに限定されることはなく、油圧ないしは空圧
式のシリンダーやモータなども使用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる骨強度測定用加振機によれば、簡単な制
御により、一定の衝撃力を短時間に加えることができ、
骨強度の測定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる骨強度測定用加振機を使用した
骨強度測定装置の構成ブロック図である。

【図２】同加振機の詳細説明図である。

【図３】図２の要部上面図である。

【図４】図１に示した骨強度測定装置のセンサー保持具
の平面図と側面図である。

【図５】図４に示したセンサー保持具の使用状態の説明
図である。

【図６】本発明にかかる骨強度測定用過信加振機の他の
実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０，１００ 加振機 １２ 装置本体 １４ 加振台 １６ センサー保持具 １８ 筐体 ２０ 脚部 ２２，２２０ 電磁ソレノイド（アクチュエータ） ２２ａ 本体部 ２２ｂ プランジャーロッド ２４，２４０ ハンマーヘッド ２６ 支持ロッド ２８ ロッドホルダー ３０ 支点棒 ３２ リフター ３４ ワイヤ ３８ 肱当てパット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 骨の一端部に衝撃を加え、前記骨の他端
   部で検出される応答スペクトラムから骨強度を測定する
   骨強度測定用の加振機において、 慣性力により前記骨の端部に衝撃を加えるとともに、重
   力により停止位置に復帰するハンマーヘッドと、前記停
   止位置で前記ハンマーヘッドに慣性力を与えるアクチュ
   エータとを備え、 前記ハンマーヘッドと前記アクチュエータとを力学的に
   分離したことを特徴とする骨強度測定用加振機。
2. 【請求項２】 前記ハンマーヘッドは、揺動自在に支持
   された支持ロッドの一端に固設され、前記支持ロッドの
   他端側に前記アクチュエータを配置し、前記支持ロッド
   の他端と前記アクチュエータとを非剛結合したことを特
   徴とする請求項１記載の骨強度測定用加振機。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータは、電磁ソレノイド
   で構成され、この電磁ソレノイドのプランジャロッドと
   前記支持ロッドの他端とを細径のワイヤで結合したこと
   を特徴とする請求項２記載の骨強度測定用加振機。
4. 【請求項４】 前記アクチュエータは、電磁ソレノイド
   で構成され、この電磁ソレノイドのプランジャロッドの
   直上に前記ハンマーヘッドを配置し、前記プランジャロ
   ッドを前記ハンマーヘッドに衝突させることを特徴とす
   る請求項１記載の骨強度測定用加振機。