JPH08322809A - Taction sensor - Google Patents

Taction sensor

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Publication number
JPH08322809A
JPH08322809A JP13056795A JP13056795A JPH08322809A JP H08322809 A JPH08322809 A JP H08322809A JP 13056795 A JP13056795 A JP 13056795A JP 13056795 A JP13056795 A JP 13056795A JP H08322809 A JPH08322809 A JP H08322809A
Authority
JP
Japan
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probe
hardness
tactile sensor
ultrasonic
contact
Prior art date
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Pending
Application number
JP13056795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshito Horikawa
義人 堀川
Yuichi Ikeda
裕一 池田
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP13056795A priority Critical patent/JPH08322809A/en
Publication of JPH08322809A publication Critical patent/JPH08322809A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a hardness sensor with which the information on the change in hardness with a wide rage of the surfaces of a measuring object is obtainable rapidly with relatively good accuracy. CONSTITUTION: This taction sensor consists of a probe 1 for the taction sensor including at least one ultrasonic oscillators and having a contact part for measurement to be brought into contact with vital tissues and a detecting circuit 22 for detecting the change in the resonance characteristics of the ultrasonic vibrator transducers when the contact part for measurement is brought into contact with the vital tissues and converting this change to the information on the hardness of the vital tissues. The regions where the ultrasonic oscillators act on the surface of the vital tissue sections with which the contact part for measurement comes into contact are made two-dimensional.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、生体などの物体に接触
させてその接触部分における硬さを検知する触覚センサ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tactile sensor which is brought into contact with an object such as a living body to detect the hardness at the contact portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の触覚センサの従来技術として、
まず、特開平2−290529号公報に開示された硬さ
センサがある。この硬さセンサは物体に接触させる振動
板上に圧電素子を設け、この圧電素子には発信回路と、
物体に接触したときに生じる共振周波数の変化を検出す
る検出回路を接続してなり、検出回路からの出力により
物体の硬さを計測するものである。
2. Description of the Related Art As a conventional technology of this kind of tactile sensor,
First, there is a hardness sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-290529. This hardness sensor is provided with a piezoelectric element on a vibration plate that contacts an object, and this piezoelectric element has an oscillation circuit and
A detection circuit for detecting a change in the resonance frequency that occurs when the object is touched is connected, and the hardness of the object is measured by the output from the detection circuit.

【0003】また、特公昭40−27236号公報では
柔軟度測定装置が提案されている。この装置は超音波発
振器よりの電気エネルギーを圧電素子を介して超音波振
動エネルギーに変換し、この超音波振動エネルギーを金
属針に与える一方、金属針の先端の超音波振動に対する
機械的負荷の変化を、前記圧電素子における音響インピ
ーダンスの変化として取り出して、金属針の先端が当た
る物体の柔軟度を測定するものである。
In Japanese Patent Publication No. 40-27236, a flexibility measuring device is proposed. This device converts electrical energy from an ultrasonic oscillator into ultrasonic vibration energy through a piezoelectric element and applies this ultrasonic vibration energy to a metal needle, while changing the mechanical load due to ultrasonic vibration at the tip of the metal needle. Is taken out as a change in acoustic impedance in the piezoelectric element, and the flexibility of an object with which the tip of the metal needle hits is measured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】これらの従来例におい
ては測定場所が点または非常に狭い面であり、いずれの
場合も広がりを持った面内においての硬さを知るもので
はない。また、このような測定装置を用いて広がりを持
った面内においての硬さ情報を得ようとする場合には圧
電振動子を含むセンシング部分を手で動かす必要がある
が、その際に測定対象物体に対する押圧力量が大きく変
動する。押圧力量が大きく変化すれば当然に押圧された
部分の硬さも変化して同一条件としての情報が得にくく
なる。
In these conventional examples, the measurement location is a point or a very narrow surface, and in any case, it is not possible to know the hardness within a wide surface. Also, when trying to obtain hardness information in a plane with a spread using such a measuring device, it is necessary to move the sensing part including the piezoelectric vibrator by hand. The pressing force on the object fluctuates greatly. If the amount of pressing force greatly changes, the hardness of the pressed portion naturally changes, and it becomes difficult to obtain information under the same condition.

【0005】さらに言えば、特に対象物体が生体である
場合、本来柔軟な組織が多く、シビアな測定、つまり均
一な押圧で広範な面内における圧電素子の移動が実際上
困難である。接触面積の小さいセンサ先端を、ある範囲
に渡って均一な力量で移動させることはかなりの熟練を
要する。しかも、慎重な操作と多大な時間を要する割に
正確な測定結果を得にくいものである。
Furthermore, in particular, when the target object is a living body, there are many soft tissues by nature, and it is practically difficult to perform strict measurement, that is, movement of the piezoelectric element within a wide range by uniform pressing. It requires considerable skill to move the tip of the sensor having a small contact area with a uniform force over a certain range. Moreover, it is difficult to obtain an accurate measurement result although careful operation and a lot of time are required.

【0006】本発明は前記課題に着目してなされたもの
で、その目的とするところは短時間で、しかも比較的精
度よく測定対象の広範囲な面に対しての硬さ変化の情報
を得ることができる硬さセンサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to obtain information on the change in hardness over a wide range of surfaces of an object to be measured in a short time and relatively accurately. It is to provide a hardness sensor capable of

【0007】[0007]

【課題を解決する手段および作用】本発明は、少なくと
も1つ以上の超音波振動子を含み、生体組織に接触させ
る測定用接触部を有した触覚センサプローブと、 前記
測定用接触部を生体組織に接触させたときの超音波振動
子の共振特性の変化を検出しこれを生体組織の硬さの情
報とするための検出手段と、 前記測定用接触部が接触
する生体組織の表面で前記超音波振動子が作用する領域
が2次元的にならしめる駆動手段を具備したことを特徴
とする触覚センサである。超音波振動子を2次元的に走
査可能な手段により走査することで広範囲にわたり共振
特性の変化を測定できる。
The present invention provides a tactile sensor probe including at least one or more ultrasonic transducers and having a measuring contact portion for contacting the living tissue, and the measuring contact portion for the living tissue. Detecting means for detecting the change in the resonance characteristic of the ultrasonic transducer when contacted with the ultrasonic transducer and using it as the information of the hardness of the biological tissue, It is a tactile sensor characterized in that the tactile sensor is equipped with a driving means for making a region on which a sound wave oscillator acts two-dimensionally. By scanning the ultrasonic transducer with a means capable of two-dimensionally scanning, it is possible to measure a change in resonance characteristic over a wide range.

【0008】[0008]

【実施例】【Example】

<第1の実施例>図1及び図2を参照して、本発明の第
1の実施例を説明する。 (目的)この実施例の目的は主に短時間に広範囲な面に
対して硬さの変化の情報を得ることと、人体に対して低
侵襲な状態で体腔内に挿通でき、体腔内臓器に対して直
接に接触させて硬さ変化の情報が得られるようにするこ
とにある。 (構成)図1は触覚センサのシステムの概要を示す。本
システムは生体に接触させる触覚センサ用プローブ1及
びプローブ制御部2を備える。プローブ1は生体に接触
させる先端部3と、先端部3の向きを変えることを許容
する弾性湾曲部4と、これに続く挿入管5と、この挿入
管5の基端に設けた駆動部6と、操作時に必要な把持部
7とを備え、さらにプローブ1の把持部7には前記プロ
ーブ制御部2との信号をやり取りするケーブル8が接続
されている。プローブ1における先端部3の側面部分に
はこれに納められた超音波振動子9を有するセンサ部1
0が設けられている。超音波振動子9には信号線11が
接続されている。
<First Embodiment> A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. (Purpose) The purpose of this example is mainly to obtain information on the change in hardness over a wide range of surfaces in a short time, and to insert it into a body cavity in a minimally invasive state to the human body. The point is to make direct contact with them so that information on hardness changes can be obtained. (Structure) FIG. 1 shows an outline of a tactile sensor system. This system includes a tactile sensor probe 1 and a probe control unit 2 that are brought into contact with a living body. The probe 1 includes a distal end portion 3 that comes into contact with a living body, an elastic bending portion 4 that allows the orientation of the distal end portion 3 to be changed, an insertion tube 5 that follows this, and a drive unit 6 provided at the proximal end of the insertion tube 5. And a gripping part 7 required for operation, and a cable 8 for exchanging signals with the probe control part 2 is connected to the gripping part 7 of the probe 1. The sensor unit 1 having the ultrasonic transducer 9 housed in the side surface of the tip 3 of the probe 1
0 is provided. A signal line 11 is connected to the ultrasonic transducer 9.

【0009】プローブ1は直列に連結した先端部3、弾
性湾曲部4、及び挿入管5の部材の外径が略同径であ
り、これらの部分は図2で示すように、トラカール等の
外套管12を介して体腔内に挿入され得るものである。
先端部3及び弾性湾曲部4は軸受け部13を介して挿入
管5に対して回動自在に固定されている。挿入管5は駆
動部6のケース14に固定されている。
In the probe 1, the outer diameters of the tip portion 3, the elastic bending portion 4, and the insertion tube 5 which are connected in series are substantially the same, and these portions, as shown in FIG. It can be inserted into the body cavity through the tube 12.
The tip portion 3 and the elastic bending portion 4 are rotatably fixed to the insertion tube 5 via the bearing portion 13. The insertion tube 5 is fixed to the case 14 of the drive unit 6.

【0010】ケース14内には駆動力伝達軸15を連結
した回転駆動源16が配設されている。駆動力伝達軸1
5は挿入管5に挿通され、その駆動力伝達軸15の先端
は前記湾曲部4に固定されている。駆動力伝達軸15内
には前記信号線11が配設されている。先端部3と弾性
湾曲部4は駆動力伝達軸15を介して回転駆動源16に
より操作されて挿入管5を中心として回転する手段、つ
まり前記センサ部10が測定用接触部となって、これが
接触する生体組織の表面で前記超音波振動子9が作用す
る領域が2次元的にならしめる駆動手段を構成する。
A rotary drive source 16 to which a drive force transmission shaft 15 is connected is arranged in the case 14. Driving force transmission shaft 1
5 is inserted into the insertion tube 5, and the tip of the driving force transmission shaft 15 is fixed to the bending portion 4. The signal line 11 is arranged in the driving force transmission shaft 15. The distal end portion 3 and the elastic bending portion 4 are operated by the rotary drive source 16 via the drive force transmission shaft 15 to rotate about the insertion tube 5, that is, the sensor portion 10 serves as a measurement contact portion. A driving means is provided which two-dimensionally smoothes the region where the ultrasonic transducer 9 acts on the surface of the living tissue that comes into contact.

【0011】駆動部6内には駆動力伝達軸15の回転情
報を得るためのエンコーダ17、信号線11を通じての
センサ部10との電気信号を中継するスリップリング1
8が設けられている。
In the drive unit 6, an encoder 17 for obtaining rotation information of the drive force transmission shaft 15 and a slip ring 1 for relaying an electric signal with the sensor unit 10 through a signal line 11.
8 are provided.

【0012】一方、本システムにおいてのプローブ制御
部2は大きく次のように分けられる。つまり、プローブ
1の先端部3内に収められたセンサ部10に超音波駆動
信号を送るための超音波駆動ユニット21と、センサ部
10にて検知される共振周波数を測定する周波数カウン
トユニット22と、この周波数カウントユニット22で
測定された周波数変化、またはそれに対応した生体組織
部位の硬さの表示をする表示ユニット23と、先端部3
の走査を行うために回転駆動源16を制御する走査制御
ユニット24とである。 (作用・効果)このプローブ1を使用する場合、図2で
示すように予め体腔壁25に穿刺した外套管12を通じ
て体腔内へプローブ1の先端部3を挿入し、弾性湾曲部
4を屈曲させて挿入管5に対して先端部3が略直角な状
態にし、センサ部10が体腔内の生体組織部位26の表
面に接触させる。駆動力伝達軸15を通じて回転駆動源
16の回転力を先端部3と弾性湾曲部4に伝えると、そ
の屈曲状態を保持しながら先端部3と弾性湾曲部4は挿
入管5を中心として矢印で示す如く回転する。つまり、
弾性湾曲部4の弾性により先端部3はそのセンサ部10
が生体組織部位26の表面に常に接触させたまま移動す
ることにより、そのセンサ部10は生体組織部位26の
表面を円環状に走査する。このときのセンサ部10にて
検知される共振周波数を周波数カウントユニット22で
測定する。周波数変化は一般に柔らかい物質程、空中で
の周波数に対する変化量が大きくなる特性がある。そこ
で、その周波数の変化によりそれに対応した生体組織部
位の硬さを測定する。
On the other hand, the probe control unit 2 in this system is roughly divided into the following. That is, an ultrasonic drive unit 21 for sending an ultrasonic drive signal to the sensor unit 10 housed in the tip portion 3 of the probe 1, and a frequency count unit 22 for measuring the resonance frequency detected by the sensor unit 10. The display unit 23 for displaying the frequency change measured by the frequency counting unit 22 or the hardness of the living tissue part corresponding thereto, and the tip portion 3
And a scanning control unit 24 that controls the rotary drive source 16 to perform scanning. (Operation / Effect) When this probe 1 is used, as shown in FIG. 2, the distal end portion 3 of the probe 1 is inserted into the body cavity through the outer tube 12 punctured in the body cavity wall 25 in advance, and the elastic bending portion 4 is bent. The distal end portion 3 is made substantially perpendicular to the insertion tube 5, and the sensor portion 10 is brought into contact with the surface of the living tissue part 26 in the body cavity. When the rotational force of the rotary drive source 16 is transmitted to the distal end portion 3 and the elastic bending portion 4 through the driving force transmission shaft 15, the distal end portion 3 and the elastic bending portion 4 are indicated by arrows around the insertion tube 5 while maintaining the bent state. Rotate as shown. That is,
Due to the elasticity of the elastic bending portion 4, the tip portion 3 has its sensor portion 10
The sensor unit 10 scans the surface of the biological tissue portion 26 in an annular shape by moving the surface of the biological tissue portion 26 while always contacting the surface of the biological tissue portion 26. The resonance frequency detected by the sensor unit 10 at this time is measured by the frequency counting unit 22. Generally, the frequency change has a characteristic that the softer the material, the greater the amount of change with respect to the frequency in the air. Therefore, the hardness of the body tissue portion corresponding to the change in the frequency is measured.

【0013】つまり、前記センサ部10が測定用接触部
となって、これが接触する生体組織の表面で前記超音波
振動子9が作用する領域が2次元的にならしめるように
駆動される。このことにより生体組織部位の広い範囲に
わたって硬さ変化の情報が得られる。さらに、エンコー
ダ17により硬さ情報と順次操作される位置の情報を関
連づけることも可能であり、このようにすれば、広い範
囲にわたっての各位置の硬さ情報を個別的に得ることが
できる。
That is, the sensor section 10 serves as a measurement contact section, and the sensor section 10 is driven so as to two-dimensionally smooth the area on the surface of the living tissue with which the ultrasonic transducer 9 acts. As a result, information on the change in hardness can be obtained over a wide range of biological tissue parts. Further, it is possible to associate the hardness information by the encoder 17 with the information on the position sequentially operated, and in this way, the hardness information on each position over a wide range can be individually obtained.

【0014】また、プローブ1はトラカール等の外套管
12を介して挿入可能であるので、被検者に対する侵襲
が少なく、それでいて体腔内では挿入管5に対して先端
部3を屈曲させた上でその先端部3を回転できるので、
その外套管12の外径に比しても広い範囲の硬さ測定が
効率よくできる。さらに体腔内に挿入することで、目的
部位に対してより直接的にセンサ部10を当てがうこと
が可能となった。加えて、弾性湾曲部4によりセンサ部
10が常に適当な圧力にて付勢されており、また接触圧
力が安定し、硬さ測定の精度を高めることができる。 <第2の実施例>図3を参照して、本発明の第2の実施
例を説明する。 (目的)この実施例の目的は主に簡単な構成により短時
間で、しかも比較的精度よく広範囲な面に対して硬さ変
化の情報が得られ、また安価なシステムを提供できるよ
うにすることにある。 (構成)この実施例のプローブ30はハウジング31を
備える。ハウジング31の前面開口部には例えばシリコ
ンゴム等の弾性のある膜体32が張設されている。ハウ
ジング31の内部には超音波振動子33と振動伝搬体3
4からユニット化されたセンサユニット部36が設けら
れている。振動伝搬体34は先端部37がその先端に僅
かな丸みのある円錐形に形成されている。ハウジング3
1の内部にはボールネジ38が前記膜体32の表面と平
行に配置され、ハウジング31の片側にはボールネジ3
8を駆動するステッピングモータ39が設けられてい
る。ステッピングモータ39によるボールネジ38の回
転情報はエンコーダ40により得られるようになってい
る。
Further, since the probe 1 can be inserted through the outer tube 12 such as a trocar, it is less invasive to the subject, and yet the tip portion 3 is bent with respect to the insertion tube 5 in the body cavity. Since the tip 3 can be rotated,
Even in comparison with the outer diameter of the outer tube 12, a wide range of hardness can be efficiently measured. Furthermore, by inserting it into the body cavity, it becomes possible to apply the sensor unit 10 more directly to the target site. In addition, the elastic bending portion 4 constantly urges the sensor portion 10 at an appropriate pressure, and the contact pressure becomes stable, so that the hardness measurement accuracy can be improved. <Second Embodiment> A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. (Purpose) The purpose of this embodiment is mainly to provide a low-cost system in which information on hardness change over a wide range of surfaces can be obtained relatively accurately in a short time with a simple configuration. It is in. (Structure) The probe 30 of this embodiment includes a housing 31. An elastic film body 32 made of, for example, silicon rubber is stretched over the front opening of the housing 31. Inside the housing 31, the ultrasonic transducer 33 and the vibration propagating body 3 are provided.
A sensor unit portion 36 that is unitized from 4 is provided. The vibration propagating body 34 has a tip portion 37 formed in a conical shape with a slightly rounded tip. Housing 3
1, a ball screw 38 is arranged in parallel with the surface of the film body 32, and a ball screw 3 is provided on one side of the housing 31.
8 is provided with a stepping motor 39. The rotation information of the ball screw 38 by the stepping motor 39 is obtained by the encoder 40.

【0015】ユニット化されたセンサユニット部36は
ボールネジ38に支持され、ボールネジ38の回転によ
って図面上の水平方向、つまり膜体32の表面に沿った
方向に移動可能である。つまり、生体組織の表面で前記
超音波振動子が作用する領域が2次元的にならしめる駆
動手段を構成している。センサユニット部36の振動伝
搬体34の先端部37はこの移動中において膜体32の
内面に滑らかに接するように設けられている。超音波振
動子33についての信号の送受はコイル状に巻かれてい
る伸縮性信号ケーブル41によって行われる。
The unitized sensor unit portion 36 is supported by a ball screw 38, and is movable in the horizontal direction in the drawing, that is, the direction along the surface of the film body 32, by the rotation of the ball screw 38. In other words, the driving means is provided which two-dimensionally smoothes the region where the ultrasonic transducer acts on the surface of the living tissue. The tip portion 37 of the vibration propagating body 34 of the sensor unit portion 36 is provided so as to be in smooth contact with the inner surface of the film body 32 during this movement. Transmission / reception of signals with respect to the ultrasonic transducer 33 is performed by a stretchable signal cable 41 wound in a coil shape.

【0016】この信号ケーブル41はステッピングモー
タ39への駆動信号ケーブル42と共に前述したような
プローブ制御部に導かれている。プローブ制御部にはセ
ンサユニット部36に超音波駆動信号を送るための超音
波駆動ユニットと、センサユニット部36にて検知され
る共振周波数を測定する周波数カウントユニットと、こ
の周波数カウントユニットで測定された周波数変化を表
示する表示ユニットと、センサユニット部36の走査を
行うために回転駆動源としてのステッピングモータ39
を制御する走査制御ユニット等が設けられている。ま
た、エンコーダ40によって得たボールネジ38の回転
情報もそのプローブ制御部に伝送されるようになってい
る。 (作用・効果)この実施例のプローブ30を使用する場
合、図3で示すように予め生体組織部位44の表面に膜
体32を当てがう。そして、プローブ制御部に指令を与
えてステッピングモータ39を駆動し、ボールネジ38
を回転してセンサユニット部36を膜体32に沿って移
動させる。センサユニット部36における振動伝搬体3
4の先端部37は膜体32の内面に滑らかに接するよう
に移動し、膜体32を介して生体組織部位44の表面に
押し当たり直線的に移動して2次元的な走査を行う。こ
のことにより広い範囲にわたっての硬さ変化の情報が得
られる。さらに、エンコーダ40により、硬さ情報と位
置情報を関連づけることも可能であり、このようにすれ
ば、広い範囲にわたっての各位置の硬さ情報を個別的に
得ることができる。
The signal cable 41 is led to the probe control section as described above together with the drive signal cable 42 to the stepping motor 39. The probe control unit includes an ultrasonic drive unit for sending an ultrasonic drive signal to the sensor unit unit 36, a frequency count unit for measuring the resonance frequency detected by the sensor unit unit 36, and a frequency count unit for measuring the resonance frequency. And a stepping motor 39 as a rotation driving source for scanning the sensor unit 36.
A scanning control unit and the like for controlling the are provided. The rotation information of the ball screw 38 obtained by the encoder 40 is also transmitted to the probe control unit. (Operation / Effect) When the probe 30 of this embodiment is used, the membrane 32 is applied to the surface of the living tissue part 44 in advance as shown in FIG. Then, a command is given to the probe controller to drive the stepping motor 39, and the ball screw 38
Is rotated to move the sensor unit portion 36 along the film body 32. Vibration propagating body 3 in the sensor unit section 36
The tip portion 37 of 4 moves so as to be in smooth contact with the inner surface of the film body 32, is pressed against the surface of the living tissue part 44 through the film body 32, and linearly moves to perform two-dimensional scanning. This provides information on hardness changes over a wide range. Furthermore, it is possible to associate the hardness information with the position information by the encoder 40, and in this way, the hardness information at each position over a wide range can be individually obtained.

【0017】この実施例によれば、単一の超音波振動子
を機械的に走査しながら硬さ情報を得る方法をとってい
るので、超音波振動子の固体差の補正をする必要がな
い。したがって、周波数変化を測定する場合の精度がよ
い。
According to this embodiment, since the hardness information is obtained by mechanically scanning a single ultrasonic transducer, it is not necessary to correct the individual difference of the ultrasonic transducer. . Therefore, the accuracy in measuring the frequency change is good.

【0018】また、配線も少なく構造が簡単なため、安
価なプローブが実現できる。さらに、プローブ制御部内
の回路も簡略化されるので、システムとしても安価にな
る。加えて、水平走査幅に合わせて成形されているハウ
ジングに対して膜体が張ってあるので、被検物に対して
本プローブを当てがう事で、走査範囲内を均一に押圧す
ることが可能であり、測定精度が向上する。
Further, since the wiring is small and the structure is simple, an inexpensive probe can be realized. Further, the circuit in the probe control unit is also simplified, so that the system is inexpensive. In addition, since the film body is stretched over the housing that is molded according to the horizontal scanning width, by applying this probe to the test object, it is possible to uniformly press within the scanning range. It is possible and the measurement accuracy is improved.

【0019】なお、この実施例のプローブは体腔内に導
入して使用するように比較的小型に構成して体腔内の生
体組織の硬さの測定にも使用することが可能である。 <第3の実施例>図4を参照して、本発明の第3の実施
例を説明する。 (目的)この実施例の目的は主に簡単な構成により短時
間で、しかも比較的精度よく広範囲な面に対して硬さ変
化の情報が得られるシステムを提供し、さらに、安価で
かつ故障のしにくいプローブを提供できるようにするこ
とにある。 (構成)この実施例のプローブ50はハウジング51を
備える。ハウジング51の前面開口部には例えばシリコ
ンゴム等の弾性のある膜体52が張設されている。ハウ
ジング51の内部には超音波振動子53と振動伝搬体5
4からユニット化された同一構成のセンサユニット部5
6が複数個、並べて固定的に配設されている。センサユ
ニット部56の振動伝搬体54は先端部57がその先端
に僅かな丸みのある円錐形に形成されている。複数個の
センサユニット部56は振動伝搬体54の先端部57が
膜体52の内表面に当たるように一列で、かつ互いに平
行で密接する状態で隣接して配置されている。つまり、
生体組織の表面で前記超音波振動子53が作用する領域
が2次元的にならしめる駆動手段を構成している。
The probe of this embodiment can be used in measuring the hardness of the living tissue in the body cavity by being constructed in a relatively small size so as to be introduced into the body cavity for use. <Third Embodiment> A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. (Purpose) The purpose of this embodiment is to provide a system in which hardness change information can be obtained over a wide range of surfaces in a short period of time with a simple configuration, and with relatively high accuracy. It is to be able to provide a probe that is difficult to do. (Structure) The probe 50 of this embodiment includes a housing 51. An elastic film body 52 made of, for example, silicon rubber is stretched on the front opening of the housing 51. Inside the housing 51, the ultrasonic transducer 53 and the vibration propagating body 5 are provided.
Sensor unit part 5 of the same configuration unitized from 4
A plurality of 6 are arranged side by side and fixedly arranged. The tip portion 57 of the vibration propagating body 54 of the sensor unit portion 56 is formed in a conical shape with a slightly rounded tip. The plurality of sensor unit portions 56 are arranged in a line so that the tip 57 of the vibration propagating body 54 contacts the inner surface of the film body 52, and are arranged in parallel and in close contact with each other. That is,
A region where the ultrasonic transducer 53 acts on the surface of the living tissue constitutes a driving means for smoothing the region two-dimensionally.

【0020】超音波振動子53への信号の供給はケーブ
ル部58を介して前述したようなプローブ制御部に導か
れている。プローブ制御部には各センサユニット部56
に超音波駆動信号を送るための超音波駆動ユニットと、
各センサユニット部56にて検知される共振周波数をそ
れぞれ測定する周波数カウントユニットと、この周波数
カウントユニットで測定された周波数変化を表示する表
示ユニット等が設けられている。なお、超音波駆動ユニ
ットは超音波振動子53の数だけ内蔵するか、もしくは
駆動信号切り替え回路を用いて駆動ユニットの数を超音
波振動子53の数より減らしてもよい。 (作用・効果)この実施例のプローブ50を使用する場
合、その膜体52を生体組織部位の表面に当てがう。そ
して、プローブ制御部に指令を与えて各センサユニット
部56の超音波振動子53を駆動し、各センサユニット
部56にて検知される共振周波数を測定する。この共振
周波数の違いから硬さ変化の情報が得られる。各センサ
ユニット部56がライン状に2次元的に配置されてお
り、このため、広い範囲にわたっての硬さ変化の情報が
得られる。また、広い範囲にわたって各センサユニット
部56に対応した各位置の硬さ情報をそれぞれ個別的に
得ることができる。
The signal supply to the ultrasonic transducer 53 is guided to the probe control section as described above via the cable section 58. Each sensor unit unit 56 is provided in the probe control unit.
An ultrasonic drive unit for sending an ultrasonic drive signal to
A frequency counting unit that measures the resonance frequency detected by each sensor unit unit 56, a display unit that displays the frequency change measured by the frequency counting unit, and the like are provided. The ultrasonic drive units may be built in as many as the ultrasonic transducers 53, or the number of drive units may be reduced from the number of the ultrasonic transducers 53 by using a drive signal switching circuit. (Operation / Effect) When the probe 50 of this embodiment is used, the film body 52 is applied to the surface of the living tissue site. Then, a command is given to the probe controller to drive the ultrasonic transducer 53 of each sensor unit 56, and the resonance frequency detected by each sensor unit 56 is measured. Information on the change in hardness can be obtained from the difference in the resonance frequency. The sensor unit portions 56 are two-dimensionally arranged in a line, and therefore, information on the hardness change over a wide range can be obtained. Further, the hardness information of each position corresponding to each sensor unit portion 56 can be individually obtained over a wide range.

【0021】複数のセンサユニット部56の超音波振動
子53がほぼ同時に駆動できるので、非常に短時間に測
定が行える。したがって、被検者に対する時間的制約が
少なくて済む。ハウジング51及び膜体52がある程度
の面積を持っているので、均一な押圧が得られ、硬さの
測定精度が向上する。プローブ50自身が機械的に動く
要素を持っていないため、一旦、組立てると故障しにく
い。 <第4の実施例>図5及び図6を参照して、本発明の第
4の実施例を説明する。 (目的)この実施例の目的は短時間で、しかも比較的精
度よく広範囲な面に対して硬さ変化の情報が得られるシ
ステムを提供することにある。 (構成)この実施例のプローブ60はハンドル61を備
えた本体62に対して回転自在なドラム63を備える。
ドラム63にはスリップリング64を有する。ドラム6
3はその円筒状のハウジング65の一部に同じく例えば
シリコンゴム等の弾性のある円筒状の膜体66を張り、
この中に複数のセンサユニット部67を放射状に配置し
たものである。センサユニット部67は前記第3の実施
例と同様、超音波振動子68と振動伝搬体69からユニ
ット化された同一構成のものであり、その振動伝搬体6
9の先端部70を外側に向けて膜体66の内面に当てる
ようにする。ドラム63に複数のセンサユニット部67
を組み込むことにより生体組織の表面で前記超音波振動
子68が作用する領域が2次元的にならしめる駆動手段
を構成している。複数のセンサユニット部67はドラム
63の回転中心を中心とする放射状に等間隔で配置され
ているが、センサユニット部67の数を増やし、これら
を密に配置するため、その中心側基部を隣接側部71を
細く狭めて密に突き合わせている。
Since the ultrasonic transducers 53 of the plurality of sensor unit portions 56 can be driven almost simultaneously, the measurement can be performed in a very short time. Therefore, there are few time restrictions on the subject. Since the housing 51 and the film body 52 have a certain area, uniform pressing can be obtained, and the hardness measurement accuracy is improved. Since the probe 50 itself has no mechanically moving element, once assembled, it is unlikely to break down. <Fourth Embodiment> A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. (Purpose) The purpose of this embodiment is to provide a system that can obtain information on hardness change over a wide range of surfaces in a relatively short time and with relatively high accuracy. (Structure) The probe 60 of this embodiment includes a drum 63 rotatable with respect to a main body 62 having a handle 61.
The drum 63 has a slip ring 64. Drum 6
3 also has an elastic cylindrical film body 66 made of, for example, silicon rubber, attached to a part of the cylindrical housing 65,
A plurality of sensor unit parts 67 are radially arranged in this. Similar to the third embodiment, the sensor unit portion 67 has the same configuration in which the ultrasonic transducer 68 and the vibration propagating body 69 are unitized.
The tip portion 70 of 9 is directed to the outside so as to contact the inner surface of the film body 66. The drum 63 has a plurality of sensor unit parts 67.
By incorporating the above, the driving means is configured to two-dimensionally smooth the region where the ultrasonic transducer 68 acts on the surface of the living tissue. The plurality of sensor unit parts 67 are arranged at equal intervals radially around the rotation center of the drum 63. However, in order to increase the number of the sensor unit parts 67 and arrange them densely, the center side base parts thereof are adjacent to each other. The side portions 71 are narrowed and tightly butted.

【0022】超音波振動子68に接続されたケーブル部
72はドラム63の円筒中心に向かって束ねられ、図5
で示すスリップリング64に接続され、ハンドル61内
に挿通されたケーブル部72と電気的に接続されてい
る。ケーブル部72はハンドル61の端面から導出さ
れ、前述したようなプローブ制御部に接続される。
The cable portion 72 connected to the ultrasonic transducer 68 is bundled toward the cylindrical center of the drum 63, as shown in FIG.
Is connected to the slip ring 64, and is electrically connected to the cable portion 72 inserted in the handle 61. The cable portion 72 is led out from the end surface of the handle 61 and is connected to the probe control portion as described above.

【0023】プローブ制御部には各センサユニット部6
7に超音波駆動信号を送るための超音波駆動ユニット
と、各センサユニット部67にて検知される共振周波数
を測定する周波数カウントユニットと、この周波数カウ
ントユニットで測定された周波数変化を表示する表示ユ
ニット等が設けられている。なお、超音波駆動ユニット
は超音波振動子68の数だけ内蔵するか、もしくは駆動
信号切り替え回路を用いて駆動ユニットの数をセンサユ
ニット部67の数より減らしてもよい。 (作用・効果)この実施例のプローブ60を使用する場
合、そのドラム63を生体組織部位の表面に当てがって
転がす。そして、各センサユニット部67の超音波振動
子68を駆動し、各センサユニット部67にて検知され
る共振周波数を測定する。この共振周波数の違いから硬
さ変化の情報が得られる。各センサユニット部67が回
転するドラム63に放射状に配されており、生体組織部
位の表面に当てがって転がすことによって広い範囲にわ
たっての硬さ変化の情報が得られる。また、広い範囲に
わたって各センサユニット部67に対応した各位置の硬
さ情報をそれぞれ得ることができる。
Each sensor unit 6 is provided in the probe controller.
7, an ultrasonic drive unit for sending an ultrasonic drive signal, a frequency count unit for measuring the resonance frequency detected by each sensor unit 67, and a display for displaying the frequency change measured by this frequency count unit. Units and the like are provided. The ultrasonic drive units may be built in as many as the ultrasonic transducers 68, or the number of drive units may be less than the number of sensor unit sections 67 by using a drive signal switching circuit. (Operation / Effect) When using the probe 60 of this embodiment, the drum 63 is applied to the surface of the living tissue part and rolled. Then, the ultrasonic transducer 68 of each sensor unit 67 is driven, and the resonance frequency detected by each sensor unit 67 is measured. Information on the change in hardness can be obtained from the difference in the resonance frequency. The respective sensor unit parts 67 are radially arranged on the rotating drum 63, and by applying the sensor unit parts 67 to the surface of the living tissue part and rolling it, information on the hardness change over a wide range can be obtained. Further, the hardness information at each position corresponding to each sensor unit portion 67 can be obtained over a wide range.

【0024】ハンドル61を持ってドラム63を転がす
ことによって単一のセンサユニット部67を点接触させ
ることなく、常にハウジング65を含めた広い面で対象
物を押さえながら硬さ測定が2次元的に測定することが
可能となり、しかも、ドラム63を転動させるので、押
付け圧がバラつきにくく、精度よく硬さの変化の情報が
得られる。 <変形例>前述した第3、第4の実施例においてセンサ
ユニット部は一列に並べて配置したが、センサユニット
部を複数列に配置してもよい。このようにすれば、測定
部位に対して、一度に多くのセンサユニット部を対向可
能となるため、広い範囲をより短時間に測定を行なうこ
とができる。
By rolling the drum 63 while holding the handle 61, the hardness is two-dimensionally measured without pressing the single sensor unit portion 67 into a point contact and always holding the object with a wide surface including the housing 65. Since the measurement can be performed and the drum 63 is rolled, the pressing pressure is less likely to vary, and the information on the change in hardness can be obtained accurately. <Modification> In the third and fourth embodiments described above, the sensor unit parts are arranged in a line, but the sensor unit parts may be arranged in a plurality of lines. With this configuration, a large number of sensor unit parts can be opposed to the measurement site at one time, and thus a wide range can be measured in a shorter time.

【0025】図7及び図8を参照して、触覚センサシス
テムの他の例を説明する。 (構成)図7はこの例に係る触覚センサシステムの概略
的な構成を示しており、これには内視鏡81内を通じて
体腔内に導入される触覚センサプローブ82とプローブ
制御部83とを備えている。
Another example of the tactile sensor system will be described with reference to FIGS. 7 and 8. (Structure) FIG. 7 shows a schematic structure of a tactile sensor system according to this example, which is provided with a tactile sensor probe 82 and a probe control unit 83 which are introduced into a body cavity through the endoscope 81. ing.

【0026】触覚センサプローブ82は長尺で可撓性の
挿入部84を備えてなり、その挿入部84の先端部85
には図8で示すようなセンサユニット部が組み込まれて
いる。つまり、先端部85には円筒状の超音波振動子8
6が挿入部84の長軸に対して同軸的に配置した状態で
設けられ、さらに超音波振動子86は先端カバー87に
よって密着した状態で同軸的に覆われている。先端カバ
ー87の外周側面は例えば管腔状の臓器に接触させる接
触部88を形成している。円筒状の超音波振動子86は
図8(b)で示すようにその中心軸に対して径方向xの
振動を行うように分極されている。そして、自励発振に
よって超音波振動子86と接触部88が一体となって共
振周波数による径方向xの向きの振動を行うようになっ
ている。
The tactile sensor probe 82 has a long and flexible insertion portion 84, and the tip portion 85 of the insertion portion 84.
The sensor unit portion as shown in FIG. That is, the cylindrical ultrasonic transducer 8 is attached to the tip portion 85.
6 is provided coaxially with respect to the long axis of the insertion portion 84, and the ultrasonic transducer 86 is coaxially covered with a tip cover 87 in a close contact state. The outer peripheral side surface of the tip cover 87 forms a contact portion 88 for contacting, for example, a tubular organ. The cylindrical ultrasonic transducer 86 is polarized so as to vibrate in the radial direction x with respect to its central axis as shown in FIG. 8B. Then, the ultrasonic transducer 86 and the contact portion 88 are integrally united by self-excited oscillation to vibrate in the radial direction x by the resonance frequency.

【0027】超音波振動子86の電極には信号線89が
接続されている。この信号線89は挿入部84の内部を
通じてその手元側に導かれた後、信号ケーブル91を通
じてプローブ制御部83に接続される。また、触覚セン
サプローブ82の手元部には発振動作を操作する動作ス
イッチ92が設けられている。術者はその動作スイッチ
92を任意に操作することができるようになっている。
A signal line 89 is connected to the electrode of the ultrasonic transducer 86. The signal line 89 is guided to the hand side through the inside of the insertion portion 84, and then connected to the probe control portion 83 through the signal cable 91. Further, an operation switch 92 for operating an oscillating operation is provided at the hand of the tactile sensor probe 82. The operator can arbitrarily operate the operation switch 92.

【0028】前記プローブ制御部83には超音波振動子
86を共振周波数で振動させるための信号を発振する発
振回路93が設けられている。発振回路93には周波数
検出回路94と電圧検出回路95が接続されており、共
振周波数の変化や機械的インピーダンスの変化をモニタ
する手段を構成している。 (作用)この触覚センサシステムを使用して管腔状臓器
の硬さを測定し、病変部の位置を同定しようとする場合
には次のように行われる。まず、予め体腔内に挿入した
内視鏡81のチャンネルを通じて触覚センサプローブ8
2を誘導し、内視鏡81の観察下で、触覚センサプロー
ブ82の先端部85を患者97の管腔状臓器98内に挿
入する。図8(a)はその状態の様子を示している。
The probe control section 83 is provided with an oscillating circuit 93 which oscillates a signal for vibrating the ultrasonic transducer 86 at the resonance frequency. A frequency detection circuit 94 and a voltage detection circuit 95 are connected to the oscillation circuit 93, and constitute a means for monitoring a change in resonance frequency and a change in mechanical impedance. (Operation) When the hardness of the luminal organ is measured using this tactile sensor system to identify the position of the lesion, the operation is performed as follows. First, the tactile sensor probe 8 is inserted through the channel of the endoscope 81 that is previously inserted into the body cavity.
2 is guided and the tip portion 85 of the tactile sensor probe 82 is inserted into the luminal organ 98 of the patient 97 under the observation of the endoscope 81. FIG. 8A shows the state.

【0029】そして、先端部85の接触部88を管腔状
臓器98の内面に接触させながらその臓器98内を移動
させる。ここで、術者が動作スイッチ92を操作して発
振回路93を動作させると、超音波振動子86と接触部
88が発振回路93からの信号によって一体的に共振周
波数による振動を行う。接触部88の臓器98への接触
によって臓器98の硬さに応じて機械的インピーダンス
が変化し、接触部88の共振周波数は変化するが、発振
回路93が自励発振を行うために共振周波数の変化に追
随した発振を行うことができる。この際の共振周波数の
変化は周波数検出回路94によってモニターされ、また
電圧変化は電圧検出回路95によってモニターされ、こ
れらの少なくとも一方の情報によって臓器98の硬さの
変化情報として得ることができる。例えば、臓器98の
粘膜下に局在する病変部99の位置を硬さの変化情報に
よって同定することができる。 (効果)この実施例の触覚センサプローブ82によれ
ば、触覚センサプローブ82の挿入方向に対して垂直方
向の硬さ特性を周波数や電圧の変化として測定するた
め、管腔状臓器98の粘膜下の例えば腫瘍等の病変部9
9の存在の判断のために、優れた操作性を発揮すること
ができる。
Then, the contact portion 88 of the tip portion 85 is moved inside the organ 98 while contacting the inner surface of the tubular organ 98. Here, when the operator operates the operation switch 92 to operate the oscillation circuit 93, the ultrasonic transducer 86 and the contact portion 88 integrally vibrate at the resonance frequency by the signal from the oscillation circuit 93. The mechanical impedance changes according to the hardness of the organ 98 due to the contact of the contact portion 88 with the organ 98, and the resonance frequency of the contact portion 88 changes, but the resonance frequency of the resonance frequency changes because the oscillation circuit 93 performs self-excited oscillation. It is possible to oscillate following changes. The change in the resonance frequency at this time is monitored by the frequency detection circuit 94, and the change in voltage is monitored by the voltage detection circuit 95, and the information on at least one of them can be obtained as the change information on the hardness of the organ 98. For example, the position of the lesioned part 99 localized under the mucous membrane of the organ 98 can be identified by the hardness change information. (Effect) According to the tactile sensor probe 82 of this embodiment, the hardness characteristic in the direction perpendicular to the insertion direction of the tactile sensor probe 82 is measured as a change in frequency or voltage. Lesions such as tumors 9
It is possible to exert excellent operability for judging the presence of the No. 9 element.

【0030】図9及び図10を参照して、触覚センサシ
ステムの例を説明する。 (構成)図9はこの例に係る触覚センサシステムの概略
的な構成を示しており、これにはトラカール外套管10
1を通じて体腔内に導入される触覚センサプローブ10
2とプローブ制御部103とを備えている。これとは別
に、トラカール外套管104を通じて体腔内に導入され
る硬性鏡105が用意されている。
An example of the tactile sensor system will be described with reference to FIGS. 9 and 10. (Structure) FIG. 9 shows a schematic structure of the tactile sensor system according to this example.
Tactile sensor probe 10 introduced into body cavity through
2 and the probe control unit 103. Apart from this, a rigid endoscope 105 to be introduced into the body cavity through the trocar outer tube 104 is prepared.

【0031】触覚センサプローブ102は長尺の硬性の
挿入部106を備えてなり、その挿入部106の先端部
107には図10で示すようなセンサユニット部が組み
込まれている。つまり、先端部107には円筒状の超音
波振動子108が挿入部106の長軸に対して同軸的に
配置した状態で設けられている。超音波振動子108は
先端部107の中心軸方向xに振動するように分極され
ている。さらに超音波振動子108はその先端に触覚用
接触部を兼ねた振動角度変換素子109を有している。
振動角度変換素子109では超音波振動子108より受
けた振動を内部で反射させ、中心軸方向xと特定の角度
を持つ斜め前方へその振動方向を変換する。振動角度変
換素子109の先端部分はカバー111の孔112から
突出し、その最先端部分は僅かに丸みが付けられた接触
部113を形成している。
The tactile sensor probe 102 is provided with a long rigid insertion portion 106, and a sensor unit portion as shown in FIG. 10 is incorporated in the tip end portion 107 of the insertion portion 106. That is, the cylindrical ultrasonic transducer 108 is provided on the tip portion 107 in a state of being coaxially arranged with respect to the long axis of the insertion portion 106. The ultrasonic transducer 108 is polarized so as to vibrate in the central axis direction x of the tip portion 107. Further, the ultrasonic vibrator 108 has a vibration angle conversion element 109 also serving as a tactile contact portion at its tip.
The vibration angle conversion element 109 internally reflects the vibration received from the ultrasonic vibrator 108 and converts the vibration direction obliquely forward with a specific angle with respect to the central axis direction x. The tip portion of the vibration angle conversion element 109 projects from the hole 112 of the cover 111, and the tip portion thereof forms a slightly rounded contact portion 113.

【0032】超音波振動子108の電極には信号線11
4が接続されている。この信号線114は挿入部106
の内部を通じてその手元側に導かれた後、信号ケーブル
115を通じてプローブ制御部103に接続される。ま
た、触覚センサプローブ102の手元部には発振動作を
操作する動作スイッチ116が設けられている。術者は
その動作スイッチ116を任意に操作することができる
ようになっている。
The signal line 11 is connected to the electrode of the ultrasonic transducer 108.
4 are connected. The signal line 114 is connected to the insertion section 106.
After being guided to the hand side through the inside of the probe, it is connected to the probe control unit 103 through the signal cable 115. Further, an operation switch 116 for operating the oscillation operation is provided at the hand of the tactile sensor probe 102. The operator can arbitrarily operate the operation switch 116.

【0033】前記プローブ制御部103には超音波振動
子108を共振周波数で振動させるための信号を発振す
る発振回路93が設けられている。この発振回路93に
は周波数検出回路94と電圧検出回路95が接続されて
おり、共振周波数の変化や機械的インピーダンスの変化
をモニタする手段を構成している。 (作用)この触覚センサシステムを使用して腹腔内臓器
の硬さを測定し、病変部の位置を同定しようとする場合
には次のようになる。トラカール外套管101を通じて
触覚センサプローブ102を腹腔内に挿入し、硬性鏡1
05の観察下で、斜めに突き出した振動角度変換素子1
09の先端にある接触部113を臓器121の表面に接
触させながらその臓器121の表面上を移動させる。こ
の際、術者が動作スイッチ116を操作することにより
発振回路93を動作させる。接触部113のある振動角
度変換素子109と超音波振動子108は発振回路93
からの信号によって一体的に共振周波数による振動を行
う。接触部113の先端部は触覚センサプローブ102
の軸に対して斜め前方に突出して振動している。このた
め、触覚センサプローブ102の斜め前方にある臓器1
21へのアプローチが容易にできる。自励発振によって
超音波振動子108と振動角度変換素子109は一体と
なって共振周波数による振動を行う。また、図10で示
すように接触部113ではその接触表面に垂直なx方向
の縦振動が行われる。そして、この接触部113の、臓
器121への接触によって臓器121の硬さに応じて機
械的インピーダンスが変化し、接触部113の共振周波
数は変化するが、発振回路93が自励発振を行うために
共振周波数の変化に追随した発振を行う。共振周波数の
変化は周波数変化検出回路94によってモニターされ、
また電圧変化は電圧検出回路95によってモニターさ
れ、これらの少なくとも一方のものを臓器121の硬さ
の変化情報として得ることができる。硬さの変化によっ
て例えば、臓器121の内部に局在する病変部122の
位置を同定することができる。 (効果)触覚センサプローブ102の斜め前方の臓器1
21に対して硬さ測定ができるために、それの操作性を
向上させることができる。
The probe control unit 103 is provided with an oscillating circuit 93 which oscillates a signal for vibrating the ultrasonic oscillator 108 at the resonance frequency. A frequency detection circuit 94 and a voltage detection circuit 95 are connected to the oscillation circuit 93, and constitute a means for monitoring changes in resonance frequency and changes in mechanical impedance. (Operation) When the hardness of the abdominal organ is measured by using this tactile sensor system to identify the position of the lesion, the procedure is as follows. The tactile sensor probe 102 is inserted into the abdominal cavity through the trocar mantle 101, and the rigid endoscope 1
Under the observation of 05, the vibration angle conversion element 1 protruding obliquely
The contact portion 113 at the tip of 09 is moved on the surface of the organ 121 while contacting the surface of the organ 121. At this time, the operator operates the operation switch 116 to operate the oscillation circuit 93. The vibration angle conversion element 109 having the contact portion 113 and the ultrasonic vibrator 108 are the oscillation circuit 93.
The vibration from the resonance frequency is integrally generated by the signal from the. The tip of the contact portion 113 has a tactile sensor probe 102.
It vibrates by projecting diagonally forward with respect to the axis of. Therefore, the organ 1 obliquely in front of the tactile sensor probe 102
21 can be easily approached. By the self-excited oscillation, the ultrasonic vibrator 108 and the vibration angle conversion element 109 integrally vibrate at the resonance frequency. Further, as shown in FIG. 10, in the contact portion 113, longitudinal vibration in the x direction perpendicular to the contact surface is performed. The contact of the contact portion 113 with the organ 121 changes the mechanical impedance according to the hardness of the organ 121, and the resonance frequency of the contact portion 113 changes, but the oscillation circuit 93 performs self-excited oscillation. It oscillates following changes in the resonance frequency. The change in the resonance frequency is monitored by the frequency change detection circuit 94,
Further, the voltage change is monitored by the voltage detection circuit 95, and at least one of them can be obtained as the change information of the hardness of the organ 121. By the change in hardness, for example, the position of the lesion 122 localized inside the organ 121 can be identified. (Effect) Organ 1 diagonally ahead of the tactile sensor probe 102
Since the hardness can be measured with respect to 21, the operability thereof can be improved.

【0034】図11及び図12を参照して、触覚センサ
プローブの例を説明する。 (構成)この例における触覚センサプローブ131はそ
の体腔内挿入部132の先端部近傍の上下両側面部分に
それぞれ薄い膜状のエネルギ閉込め型振動子133が配
置されている。このエネルギ閉込め型振動子133の数
は一つでも複数個でもよいし、また、エネルギ閉込め型
振動子133を1つの管状のものとして形成してもよい
ものである。
An example of the tactile sensor probe will be described with reference to FIGS. 11 and 12. (Structure) In the tactile sensor probe 131 in this example, thin film-like energy confinement type vibrators 133 are arranged on both upper and lower side surfaces near the tip of the body cavity insertion portion 132. The number of the energy confinement type vibrators 133 may be one or more, and the energy confinement type vibrators 133 may be formed as one tubular shape.

【0035】エネルギ閉込め型振動子133は膜厚方向
に振動するが、触覚センサプローブ131の軸に対して
垂直方向に振動するように取り付けられており、外部に
対しては接触部134となるポリウレタン、シリコンな
どの樹脂膜によって外部に対して気密的に覆われてい
る。
The energy confinement vibrator 133 vibrates in the film thickness direction, but is attached so as to vibrate in the direction perpendicular to the axis of the tactile sensor probe 131, and serves as a contact portion 134 to the outside. It is airtightly covered with a resin film such as polyurethane or silicon.

【0036】このエネルギ閉込め型振動子133は図1
2に示すように構成されている。すなわち、セラミック
等の圧電素子材の円弧状薄板135の両面に電極136
を形成してなり、円弧状薄板135はその膜厚方向に分
極されている。また、この超音波振動子133と接触部
134は一体となって共振周波数による自励発振が行わ
れ、触覚センサプローブ131の径方向xへ振動する。
エネルギ閉込め型振動子133は例えば半導体製造技術
を利用して形成できる。
This energy confining oscillator 133 is shown in FIG.
It is configured as shown in FIG. That is, the electrodes 136 are formed on both surfaces of the arc-shaped thin plate 135 of piezoelectric element material such as ceramics.
The arc-shaped thin plate 135 is polarized in the film thickness direction. Further, the ultrasonic oscillator 133 and the contact portion 134 are integrated with each other to perform self-excited oscillation at the resonance frequency, and vibrate in the radial direction x of the tactile sensor probe 131.
The energy confinement oscillator 133 can be formed using, for example, a semiconductor manufacturing technique.

【0037】エネルギ閉込め型振動子133の電極13
6には信号線137が接続されている。この信号線13
7は前述したようなプローブ制御部に接続される。ま
た、触覚センサプローブ131の手元部には発振動作を
操作する動作スイッチ(図示し内。)が設けられてい
る。術者はその動作スイッチを任意に操作することがで
きるようになっている。
Electrode 13 of energy confinement oscillator 133
A signal line 137 is connected to 6. This signal line 13
7 is connected to the probe controller as described above. Further, an operation switch (in the figure) for operating the oscillation operation is provided at the hand of the tactile sensor probe 131. The operator can operate the operation switch arbitrarily.

【0038】前記プローブ制御部にはエネルギ閉込め型
振動子133を共振周波数で振動させるための信号を発
振する発振回路が設けられている。この発振回路には周
波数検出回路と電圧検出回路が接続されており、共振周
波数の変化や機械的インピーダンスの変化をモニタする
手段を構成している。 (作用)この触覚センサプローブ131は経内視鏡的に
管腔状臓器内に挿入し、その接触部134を臓器の内面
に接触させながらその臓器内を移動させる。この際、術
者が動作スイッチを操作することにより発振回路を動作
させる。超音波振動子133と接触部134は発振回路
からの信号によって一体的に共振周波数による振動を行
う。接触部134の臓器への接触によってその臓器の硬
さに応じて機械的インピーダンスが変化し、接触部13
4の共振周波数は変化するが、発振回路が自励発振を行
うために共振周波数の変化に追随した発振を行うことが
できる。共振周波数の変化は周波数検出回路によってモ
ニターされ、また電圧変化は電圧検出回路によってモニ
ターされ、これらの少なくとも一方のものを臓器の硬さ
の変化情報として得ることができる。これから、例えば
臓器の粘膜下に局在する病変部の位置を同定することが
できる。 (効果)この実施例の触覚センサプローブ131によれ
ば、その挿入方向に対して垂直方向の硬さ特性を周波数
や電圧の変化として測定するため、管腔状臓器の粘膜下
の例えば腫瘍等の病変部の存在の判断のために、優れた
操作性を発揮することができる。 [付記] 1.少なくとも1つ以上の超音波振動子を含み、生体組
織に接触させる測定用接触部を有した触覚センサプロー
ブと、 前記測定用接触部を生体組織に接触させたとき
の超音波振動子の共振特性の変化を検出しこれを生体組
織の硬さの情報とするための検出手段と、 前記測定用
接触部が接触する生体組織の表面で前記超音波振動子が
作用する領域が2次元的にならしめる駆動手段を具備し
たことを特徴とする触覚センサ。 2.前記駆動手段が、複数の超音波振動子を備え、同時
に駆動するものであることを特徴とする付記第1項に記
載の触覚センサ。 3.前記駆動手段が、複数の超音波振動子を備え、これ
らの超音波振動子を電気的に切り替えて駆動するもので
あることを特徴とする付記第1項に記載の触覚センサ。 4.前記駆動手段が、1つの超音波振動子を機械的に走
査するものであることを特徴とする付記第1項に記載の
触覚センサ。 5.前記駆動手段が、複数の超音波振動子を機械的に走
査するものであることを特徴とする付記第1項に記載の
触覚センサ。 6.複数の超音波振動子を備え、これらの超音波振動子
が直線状に配されていることを特徴とする付記第1項に
記載の触覚センサ。 7.複数の超音波振動子を備え、これらの超音波振動子
が円環状に配されていることを特徴とする付記第1項に
記載の触覚センサ。 8.複数の超音波振動子を備え、これらの超音波振動子
がマトリクス状に配置されていることを特徴とする付記
第1項に記載の触覚センサ。 9.前記駆動手段が、体腔内に挿通可能なプローブの挿
入部に弾性湾曲部を設け、この弾性湾曲部の先端側に設
けられた超音波振動子を含む測定用接触部を湾曲させた
状態で挿入部の中心軸回りに回動させるものであること
を特徴とする付記第1項に記載の触覚センサ。 10.少なくとも1つ以上の超音波振動子を含み、生体
組織に接触させる測定用接触部を有した触覚センサプロ
ーブと、前記測定用接触部を生体組織に接触させたとき
の超音波振動子の共振特性の変化を検出しこれを生体組
織の硬さの情報とするための検出回路とを備えた触覚セ
ンサにおいて、測定部における超音波振動の振動の方向
が触覚センサプローブの中心軸と平行ではないことを特
徴とする触覚センサ。 11.上記超音波振動子が円筒形状であり、その径方向
に分極していることを特徴とする付記第10項に記載の
触覚センサ。 12.上記超音波振動子と測定部との間に振動方向変換
部材が配置されていることを特徴とする付記第10項に
記載の触覚センサ。 13.上記超音波振動子がエネルギ閉込み型振動子であ
ることを特徴とする付記第10項に記載の触覚センサ。 14.上記エネルギ閉込め型振動子がプローブの側面に
取り付けられていることを特徴とする付記第13項に記
載の触覚センサ。 (付記第10〜14の従来例と問題点)超音波振動する
プローブを生体組織に接触させ、プローブの共振周波数
の変化を検知することによって生体組織の硬さを測定す
る触覚センサが提案されている。このような触覚センサ
は、皮膚の弾性度を測定したり、内視鏡下に使用するこ
とによって、体腔内の粘膜下に局在する腫瘍の位置を同
定するために用いられている。しかしながら、従来の触
覚センサでは、測定部と一体となった軸方向に振動する
超音波振動子がプローブの先端部の軸上に配置されてい
るため、プローブの軸方向に測定物を接触させる必要が
あった。このため、プローブの側方や、斜め前方に存在
する生体組織の触覚を測定することが困難であり、操作
性が非常に悪いという問題があった。
The probe control section is provided with an oscillation circuit for oscillating a signal for vibrating the energy confinement type oscillator 133 at the resonance frequency. A frequency detection circuit and a voltage detection circuit are connected to the oscillation circuit, and constitute a means for monitoring a change in resonance frequency and a change in mechanical impedance. (Operation) This tactile sensor probe 131 is inserted endoscopically into the tubular organ, and is moved inside the organ while the contact portion 134 is in contact with the inner surface of the organ. At this time, the operator operates the oscillation switch to operate the oscillation circuit. The ultrasonic vibrator 133 and the contact portion 134 integrally vibrate at the resonance frequency according to the signal from the oscillation circuit. The contact of the contact portion 134 with the organ changes the mechanical impedance according to the hardness of the organ,
Although the resonance frequency of No. 4 changes, the oscillation circuit performs self-excited oscillation, so that the oscillation can follow the change of the resonance frequency. The change in the resonance frequency is monitored by the frequency detection circuit, and the change in the voltage is monitored by the voltage detection circuit, and at least one of these can be obtained as the change information of the hardness of the organ. From this, it is possible to identify the position of a lesion localized under the mucosa of an organ, for example. (Effect) According to the tactile sensor probe 131 of this embodiment, since the hardness characteristic in the direction perpendicular to the insertion direction is measured as a change in frequency or voltage, it is possible to measure, for example, a tumor under the mucous membrane of a tubular organ. Excellent operability can be exhibited for determining the presence of a lesion. [Additional Notes] 1. A tactile sensor probe including at least one or more ultrasonic transducers and having a contact portion for measurement which is brought into contact with a biological tissue, and resonance characteristics of the ultrasonic transducer when the contact portion for measurement is brought into contact with the biological tissue. Detecting means for detecting the change in the body tissue and using it as the information of the hardness of the living tissue, and the region where the ultrasonic transducer acts on the surface of the living tissue contacting the measuring contact portion is two-dimensional. A tactile sensor comprising a driving means for tightening. 2. The tactile sensor according to Supplementary Note 1, wherein the driving unit includes a plurality of ultrasonic transducers and drives them at the same time. 3. The tactile sensor according to Item 1, wherein the driving unit includes a plurality of ultrasonic vibrators and electrically switches and drives the ultrasonic vibrators. 4. The tactile sensor as set forth in appendix 1, wherein the driving means mechanically scans one ultrasonic transducer. 5. The tactile sensor according to item 1, wherein the driving means mechanically scans a plurality of ultrasonic transducers. 6. The tactile sensor according to Supplementary Note 1, wherein the tactile sensor includes a plurality of ultrasonic vibrators, and the ultrasonic vibrators are linearly arranged. 7. The tactile sensor according to Supplementary Note 1, wherein the tactile sensor includes a plurality of ultrasonic transducers, and the ultrasonic transducers are arranged in a ring shape. 8. The tactile sensor according to Additional Note 1, comprising a plurality of ultrasonic transducers, and the ultrasonic transducers are arranged in a matrix. 9. The drive means is provided with an elastic bending portion at the insertion portion of the probe that can be inserted into the body cavity, and the measurement contact portion including the ultrasonic transducer provided at the distal end side of the elastic bending portion is inserted in a bent state. The tactile sensor according to claim 1, wherein the tactile sensor is rotated around a central axis of the portion. 10. A tactile sensor probe including at least one or more ultrasonic transducers and having a contact portion for measurement that makes contact with biological tissue, and resonance characteristics of the ultrasonic transducer when the contact portion for measurement is brought into contact with biological tissue. In the tactile sensor equipped with a detection circuit for detecting the change of the body temperature and using it as the information of the hardness of the living tissue, the vibration direction of the ultrasonic vibration in the measuring section is not parallel to the central axis of the tactile sensor probe. A tactile sensor characterized by. 11. The tactile sensor according to Additional Note 10, wherein the ultrasonic transducer has a cylindrical shape and is polarized in the radial direction. 12. The tactile sensor according to Supplementary Note 10, wherein a vibration direction conversion member is arranged between the ultrasonic transducer and the measurement unit. 13. 11. The tactile sensor according to appendix 10, wherein the ultrasonic transducer is an energy confinement type transducer. 14. 14. The tactile sensor according to appendix 13, wherein the energy confinement type vibrator is attached to a side surface of a probe. (Problems with Conventional Examples of Supplementary Notes 10 to 14) A tactile sensor has been proposed which measures hardness of a biological tissue by bringing a probe that vibrates ultrasonically into contact with the biological tissue and detecting a change in resonance frequency of the probe. There is. Such a tactile sensor is used to measure the elasticity of the skin or to identify the position of a tumor localized under the mucosa in a body cavity by using it under an endoscope. However, in the conventional tactile sensor, since the ultrasonic transducer that vibrates in the axial direction integrated with the measurement unit is arranged on the axis of the tip of the probe, it is necessary to bring the measurement object into contact with the axial direction of the probe. was there. For this reason, it is difficult to measure the tactile sensation of the living tissue existing laterally of the probe or diagonally forward, and there is a problem that operability is extremely poor.

【0039】付記第10〜14は触覚センサのプローブ
の挿入方向にかかわらず、さまざまな方向に位置する生
体組織の触覚が測定することのできる操作性の良い触覚
センサを提供するものである。この構成のものによれ
ば、測定部における超音波振動の振動の方向がプローブ
の中心軸と平行ではないために、プローブ軸の斜め前方
や、側面にある生体組織に対して測定部における超音波
振動が生体表面に対して垂直方向に入力しやすく、操作
性の良い触覚センサとすることができる。
Supplementary notes 10 to 14 provide a tactile sensor with good operability that can measure the tactile sensation of living tissue located in various directions regardless of the probe insertion direction of the tactile sensor. According to this configuration, since the vibration direction of the ultrasonic vibration in the measurement unit is not parallel to the center axis of the probe, the ultrasonic waves in the measurement unit with respect to the biological tissue obliquely forward of the probe axis or on the side surface are not measured. Vibration can be easily input in the direction perpendicular to the surface of the living body, and a tactile sensor with good operability can be provided.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
音波の周波数変化により硬さ測定を行なうものにおい
て、短時間で、しかも精度よく広範囲な面に対して硬さ
の変化の情報が得られる。
As described above, according to the present invention, when hardness is measured by changing the frequency of ultrasonic waves, information on the change in hardness can be accurately measured in a wide range in a short time. can get.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施例に係る触覚センサのシステムの概
要を示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a tactile sensor system according to a first embodiment.

【図2】同じく、その触覚センサ用プローブの使用状態
の説明図。
FIG. 2 is an explanatory view of the usage state of the tactile sensor probe.

【図3】第2の実施例に係る触覚センサ用プローブの説
明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a tactile sensor probe according to a second embodiment.

【図4】第3の実施例に係る触覚センサ用プローブの説
明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a tactile sensor probe according to a third embodiment.

【図5】第4の実施例に係る触覚センサ用プローブの斜
視図。
FIG. 5 is a perspective view of a tactile sensor probe according to a fourth embodiment.

【図6】同じく、その触覚センサ用プローブの横断面
図。
FIG. 6 is a transverse sectional view of the tactile sensor probe.

【図7】触覚センサのシステムの概要を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an outline of a tactile sensor system.

【図8】同じく、その触覚センサ用プローブの説明図。FIG. 8 is an explanatory view of the tactile sensor probe.

【図9】他の触覚センサのシステムの概要を示す説明
図。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an outline of another tactile sensor system.

【図10】同じく、その触覚センサ用プローブの説明
図。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the tactile sensor probe of the same.

【図11】さらに他の触覚センサの説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram of another tactile sensor.

【図12】同じく、そのエネルギ閉込め型振動子の斜視
図。
FIG. 12 is a perspective view of the energy confinement type vibrator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…触覚センサ用プローブ、2…プローブ制御部、3…
先端部、4…弾性湾曲部、5…挿入管、6…駆動部、9
…超音波振動子、10…センサ部、11…信号線、14
…ケース、15…駆動力伝達軸、16…回転駆動源、1
7…エンコーダ、18…スリップリング、21…超音波
駆動ユニット、22…周波数カウントユニット、24…
走査制御ユニット。
1 ... Tactile sensor probe, 2 ... Probe control unit, 3 ...
Tip part, 4 ... Elastic bending part, 5 ... Insertion tube, 6 ... Driving part, 9
... ultrasonic transducer, 10 ... sensor part, 11 ... signal line, 14
... case, 15 ... drive force transmission shaft, 16 ... rotary drive source, 1
7 ... Encoder, 18 ... Slip ring, 21 ... Ultrasonic drive unit, 22 ... Frequency counting unit, 24 ...
Scan control unit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも1つ以上の超音波振動子を含
み、生体組織に接触させる測定用接触部を有した触覚セ
ンサプローブと、 前記測定用接触部を生体組織に接触させたときの超音波
振動子の共振特性の変化を検出しこれを生体組織の硬さ
の情報とするための検出手段と、 前記測定用接触部が接触する生体組織の表面で前記超音
波振動子が作用する領域が2次元的にならしめる駆動手
段を具備したことを特徴とする触覚センサ。
1. A tactile sensor probe having at least one ultrasonic transducer and having a measuring contact portion for contacting with biological tissue, and ultrasonic waves when the measuring contact portion is brought into contact with biological tissue. A detection unit for detecting a change in the resonance characteristic of the oscillator and using it as information on the hardness of the biological tissue, and a region where the ultrasonic oscillator acts on the surface of the biological tissue in contact with the measurement contact portion is A tactile sensor characterized in that it is provided with a driving means that can be made two-dimensionally.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003505134A (en) * 1999-07-22 2003-02-12 アータン ラボラトリーズ Apparatus for palpation and mechanical imaging of the prostate
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