JPH09201356A - 骨評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波やＸ線を用いて骨評価を行う装置にお
いて、被検体である足のサイズにしたがって、適切に計
測点の自動的な設定を行う。 【解決手段】 計測ユニット１０において、本体３６の
上面にはアダプタ３８がセットされその上に足１４が載
せられる。足１４の両側には超音波振動子からなる送信
器１６及び受信器１８が設けられる。第１測定器として
の足底長検出器３２は踵から爪先までの足底長を検出す
る。甲高検出器３４は、足の甲の高さを検出する。足底
長及び甲高に基づき計測位置のＸ座標及びＹ座標が演算
され、その計測位置で超音波が送受波される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は骨評価装置、特に、
超音波などを利用して骨の評価を行う骨評価装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】超音波を利用して骨の評価を行う骨評価
装置としては、従来から各種のタイプの装置が提案され
ている。例えば、米国特許第３，８４７，１４１号に開
示された骨評価装置では、足の踵が一対の振動子で挟ま
れ、その状態で超音波を放射することにより、骨評価が
なされている。しかし、この装置では、計測点を位置決
め調整するための機構が備えられておらず、被検者の足
の大きさに合わせて計測点を適切に設定するのが困難で
あった。

【０００３】一方、特開平６−２２９６０号には、計測
点を位置決め調整するための走査機構を有し、超音波及
びＸ線を利用して骨評価を行う装置が開示されている。
この文献には、Ｘ線の２次元像に基づいて超音波の計測
点を決定することが開示されているが、その決定に当た
っては人為的な判断が前提であった。そこで、特開平６
−３２７６６９号において、骨の輪郭像から計測点を自
動的に決定する装置が提案されている。しかし、骨の輪
郭像を得るために、Ｘ線ビームの２次元走査などを行う
必要があった。

【０００４】なお、特開平７−２０４２０５号にも、計
測点を位置決め調整できる骨評価装置が開示されている
が、被検体（例えば、足）の大きさに合わせて、その計
測点を位置決めする構成は開示されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来装
置においては、被検体の大きさに従って計測点を調整す
ることができず、あるいは、その調整を行うために複雑
な機構や人為的判断が必要となるという問題があった。

【０００６】骨評価は様々な人を対象として行われるも
のであり、被検体（例えば足）が大きい人もいれば小さ
い人もおり、また、大人のみならず子供に対しても骨評
価を行いたいという要請がある。この場合、被検体の大
きさを考慮して計測点の位置決め調整をせずに骨評価を
行うと、被検体から測定波である超音波（あるいはＸ
線）が外れたり、予想外の反射・散乱などが生じたり
し、骨評価結果の信頼性が低下するという問題がある。

【０００７】その一方、計測点を決定するごとに、Ｘ線
の２次元走査や人為的な判断などを行うのは煩雑であ
り、迅速に骨評価を行いたいという要請に反する。ま
た、そのような走査機構は比較的大型かつ高価であり、
装置の大型化やコストアップという問題が生じる。

【０００８】なお、本出願人は、特願平７−８３７０３
号において、足の大きさに合わせて、互いに異なる形状
をもった複数のアダプタ（足台）の中から１つを選択
し、これにより計測点を調整する装置を提案している。
しかし、アダプタの選択は人の判断に委ねられており、
選択ミスが防止困難であり、また、きめ細かく調整する
ためには様々なアダプタを多数用意しなければならず、
そのアダプタのみで計測点の位置決め調整を完全に行う
のは実際的でなかった。

【０００９】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、簡易な構成でかつ迅速に、被
検体（例えば足）の大きさに合わせて計測点を自動的に
位置決め調整でき、骨評価結果の信頼性が高められる骨
評価装置を提供することにある。

【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、本発明は、被検体に対し測定波を送受波して被検体
の骨評価を行う骨評価装置において、前記被検体を載置
する載置台を有し、載置された被検体に対して測定波の
送受波を行う計測ユニットと、前記計測ユニットに設け
られ、前記被検体の外形の大きさを測定するサイズ測定
手段と、前記サイズ測定手段により測定された被検体の
サイズに基づいて計測条件を定める計測制御部と、を含
むことを特徴とする。

【００１１】また、上記目的を達成するために、本発明
は、足の踵に対し超音波を送受波して踵骨の骨評価を行
う骨評価装置において、前記足を載置する足置き台を有
し、載置された足の踵に対して超音波の送受波を行う計
測ユニットと、前記計測ユニットに設けられ、前記足の
外形の大きさを測定するサイズ測定手段と、前記サイズ
測定手段により測定された足のサイズに基づいて計測条
件を定める計測制御部と、を含むことを特徴とする。

【００１２】上記構成によれば、サイズ測定手段が被検
体である足のサイズを測定し、その測定された足のサイ
ズに基づいて、計測制御部が計測条件の決定、例えば超
音波の送受波を行う計測点の決定などを行う。よって、
本発明によれば、足の大きさを自動的に測定して、適切
な計測点を設定できるので、測定の再現性や信頼性を高
めることができる。もちろん、本発明は、足置き台とし
てのアダプタを備える骨評価装置にも適用可能であり、
その場合には、例えば測定点の決定に当たって、使用さ
れたアダプタを自動的に識別し、その形状（厚さなど）
を考慮した上で計測点を求めればよい。

【００１３】本発明の好適な態様では、前記サイズ測定
手段は、踵の端と爪先との間の足底の長さを測定する第
１の測定手段と、足の甲の高さを測定する第２の測定手
段と、の内で少なくとも一方を含み、望ましくは両者を
含む。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００１５】図１には、本発明に係る骨評価装置の全体
構成がブロック図で示されている。この骨評価装置は超
音波を生体に送受波することによって生体内部の骨の評
価を行うものである。勿論、本発明はＸ線を利用して骨
評価を行う骨評価装置にも適用できる。

【００１６】図１に示す骨評価装置は、大別して、超音
波の送受波を行う計測ユニット１０と、その超音波の送
受波により得られた結果に基づき骨評価値を演算する解
析ユニット１２と、で構成される。被検体である足１４
の両側には超音波振動子からなる送信器１６及び同じく
超音波振動子からなる受信器１８が配置される。これら
の送信器１６及び受信器１８は、駆動機構２０によって
三次元的にその位置を調整することができる。コントロ
ーラ２２は、この計測ユニット１０の動作制御を行うも
のであり、そのコントローラ２２から出力された送信ト
リガが送信回路２４に供給され、送信信号が送信回路２
４から送信器１６に供給される。すると、超音波が送信
器１６から足１４に送波され、その足１４を通過した超
音波が受信器１８にて受波される。これにより受信器１
８から受信信号が受信回路２６を介してコントローラ２
２に送られる。受信回路２６は例えば増幅器や検波器な
どを有する。コントローラ２２に入力された受信信号
は、解析ユニット１２へ送られ、その解析ユニット１２
において、骨評価値の演算が行われる。

【００１７】コントローラ２２は、計測位置演算部２８
を有する。この計測位置演算部２８は、足の大きさ、す
なわち足のサイズに基づいて適切な計測位置を演算し、
その結果である計測位置情報（Ｘ座標、Ｙ座標）を駆動
機構２０へ出力する。これにより駆動機構２０は送信器
１６及び受信器１８をＸ方向又はＹ方向に移動させて、
その計測点で超音波が送受波されるように位置決めを行
う。

【００１８】計測位置演算部２８には、アダプタ判別器
３０から出力された判別結果が入力されている。このア
ダプタ判別器３０は、後述するように計測ユニット１０
に装着された足台としてのアダプタの種別を判別するも
のであり、その判別結果が、計測位置の演算において利
用される。

【００１９】また、この計測位置演算部２８には、第１
測定器３２及び第２測定器３４からの測定信号が入力さ
れており、計測位置演算部２８はそれらの測定信号に基
づいて上述した計測位置の演算を行っている。これに関
し以下に詳述する。

【００２０】図２には、計測ユニット１０の斜視図が示
されている。本体３６の上面３６Ａには着脱自在に足台
としてのアダプタ３８がセットされる。大人用のアダプ
タ３８は比較的薄い厚さで形成され、子供用のアダプタ
３８は比較的厚い厚さで形成される。勿論、各種のサイ
ズのアダプタ３８を用いることもできる。このアダプタ
３８上には足１４が載せられる。そのアダプタ３８の両
側には上述した送信器１６及び受信器１８が移動自在に
設けられている。超音波の送受波を行う場合には、図２
におけるＺ軸方向すなわち送信器１６及び受信器１８が
互いに近接する方向に移動し、その結果、これらの送信
器１６及び受信器１８によって踵が挟まれる。そのよう
な状態で超音波の送受波が行なわれる。

【００２１】本実施形態の計測ユニット１０は図１に示
した第１測定器３２としての足底長検出器を有する。こ
の足底長検出器３２は、アダプタ３８上に配置された足
１４の爪先側に設けられており、レーザー光をＺ軸方向
にスキャンすることによってもっとも長い地点での足の
長さが測定されている。なお、本明細書では、一般的な
意味における足の長さと区別するため、足底長検出器３
２により検出される足の長さを「足底長」と称すること
にする。この足底長検出器３２は、レーザ変位センサで
構成されるが、このような光学的なセンサによらずに、
他のセンサを用いてもよい。なお、足底長は計測位置を
演算するためのパラメータとしての意義を有するため、
例えば踵の端から最も長い爪先までの距離を足底長とし
て定義してもよいし、あるいは足の特定の指の指先まで
の距離を足底長として定義してもよい。本実施形態のレ
ーザ変位センサは、レーザ光をＺ軸方向にスキャンし、
各Ｚ座標において足の指までの距離を求め、その距離の
中で最も短い距離に基づいて足底長を判定している。

【００２２】図２に示すように、本体３６の上面３６Ａ
には、足１４の甲の高さを測定するための第２測定器と
しての甲高検出器３４が設けられている。具体的には、
この甲高検出器３４は、発光器３４Ａと受光器３４Ｂと
で構成され、それらの発光器３４Ａと受光器３４Ｂとの
間でレーザ光を送受信することによって、受信できたレ
ーザ光の本数などから足の甲の高さを判定している。な
お、本実施形態では、甲高検出器３４は上面３６Ａに固
定的に設けられているが、例えば第１測定器３２の測定
結果に基づいて、それらの発光器３４Ａ及び受光器３４
Ｂを爪先方向あるいは踵方向にシフトさせる機構を設け
てもよい。そのような構成によれば、より足の甲の高さ
を客観的に判定することができる。

【００２３】図３には、第１測定器３２及び第２測定器
３４で測定される足底長Ｌ及び甲高Ｈが示されている。
すなわち足底長Ｌは踵の端から爪先までの長さであり、
甲高Ｈは第２測定器３４が設けられた位置における甲の
高さとして定義されている。このようにして求められた
足底長Ｌ及び甲高Ｈは測定座標Ｘ，Ｙを演算するための
パラメータとして用いられ、最終的に計測位置Ｓが踵骨
中心に相当する位置に決定される。なお、本実施形態で
は、図３に示すようにアダプタ判別器３０が設けられて
おり、セットされたアダプタの種別が自動的に判別され
ている。

【００２４】次に、図４を用いて計測ユニットの動作に
ついて説明する。

【００２５】まず、Ｓ１０１では、アダプタ判別器３０
によって計測ユニット１０にセットされたアダプタ３８
の種別が判別される。次に、Ｓ１０２において、アダプ
タ３８上に載せられた足１４の足底長Ｌが求められる。
すなわち、第１測定器３２の作用により光学的に踵から
爪先までの距離が測定される。勿論、足底長Ｌを求める
に当たっては、判別されたアダプタの厚さなどが考慮さ
れる。

【００２６】Ｓ１０３では、第２測定器３４により甲高
Ｈが光学的に求められる。この場合、上述同様に判別さ
れたアダプタの種別に基づいてその甲高Ｈが求められ
る。なお、Ｓ１０２とＳ１０３はいずれが先行して実行
されてもよく、あるいは２つの工程が同時に実行されて
もよい。

【００２７】次に、このようにして求められた足底長Ｌ
及び甲高Ｈに基づき、計測位置演算部２８がＳ１０４に
おいてＸ座標を演算し、Ｓ１０５においてＹ座標を演算
する。本実施形態では、一例としてＸ＝ａＬ＋ｂという
演算式に基づいて計測位置のＸ座標が求められている。
なお、ここでａ及びｂは所定の係数であり、その係数は
装置の各構成の大きさに基づき決定する。これと同様
に、計測位置演算部２８は、Ｙ＝ｃＨ＋ｄという演算式
に基づき計測位置のＹ座標を演算している。なお、ここ
でｃ及びｄは所定の係数であり、これについても装置の
各構成の大きさなどに基づいて適宜決定する。

【００２８】図４に示した例では、線形演算式に基づき
Ｘ及びＹが決定されていたが、勿論そのような計算式で
なければならないわけではなく、各構成の幾何学的な相
対関係に基づき適切な演算式を選択すればよい。

【００２９】Ｓ１０６では、以上のように決定された計
測位置を示す座標（Ｘ，Ｙ）が駆動機構２０に出力さ
れ、その座標（Ｘ，Ｙ）に超音波ビームが一致するよう
に送信器１６及び受信器１８の位置決めが行なわれる。
その後、Ｓ１０７において超音波を送受波することによ
り、各種計測が実行される。

【００３０】なお、以上の実施形態では超音波により骨
評価を行う装置について説明したが、勿論Ｘ線を用いて
骨評価を行う装置にも本発明を適用できる。また上述し
た例では第１測定器３２及び第２測定器３４がいずれも
光学的に足底長や甲高を検出するものであったが、その
ような光学的な検出によらず、機械的なセンサによって
その検出を行ってもよい。

【００３１】以上説明したように、本実施形態の骨評価
装置では、被検体である足の大きさ自体を測定し、その
大きさに基づいて計測位置を演算するので、計測対象で
ある踵骨の中心に超音波ビームを適切に位置決めするこ
とができ、再現性がよくかつ信頼性の高い計測が行える
という利点がある。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡易な構成でかつ迅速に、例えば足などの被検体の大き
さに合わせて計測点を自動的に位置決め調整することが
できる。その結果、骨評価結果の信頼性が高められると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る骨評価装置の全体構成を示すブ
ロック図である。

【図２】 計測ユニットの斜視図である。

【図３】 足の大きさの測定を示す説明図である。

【図４】 計測ユニットの動作を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１０ 計測ユニット、１４ 足、１６ 送信器、１８
受信器、２０ 駆動機構、２２ コントローラ、２８
計測位置演算部、３０ アダプタ判別器、３２第１測定
器（足底長検出器）、３４ 第２測定器（甲高検出器）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に対し測定波を送受波して被検体
   の骨評価を行う骨評価装置において、 前記被検体を載置する載置台を有し、載置された被検体
   に対して測定波の送受波を行う計測ユニットと、 前記計測ユニットに設けられ、前記被検体の外形の大き
   さを測定するサイズ測定手段と、 前記サイズ測定手段により測定された被検体のサイズに
   基づいて計測条件を定める計測制御部と、 を含むことを特徴とする骨評価装置。
2. 【請求項２】 足の踵に対し超音波を送受波して踵骨の
   骨評価を行う骨評価装置において、 前記足を載置する足置き台を有し、載置された足の踵に
   対して超音波の送受波を行う計測ユニットと、 前記計測ユニットに設けられ、前記足の外形の大きさを
   測定するサイズ測定手段と、 前記サイズ測定手段により測定された足のサイズに基づ
   いて計測条件を定める計測制御部と、 を含むことを特徴とする骨評価装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の装置において、 前記計測制御部は、前記の足サイズに基づいて計測位置
   を決定することを特徴とする骨評価装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の装置において、 前記サイズ測定手段は、踵の端と爪先との間の足底の長
   さを測定する第１の測定手段を含むことを特徴とする骨
   評価装置。
5. 【請求項５】 請求項２記載の装置において、 前記サイズ測定手段は、足の甲の高さを測定する第２の
   測定手段を含むことを特徴とする骨評価装置。
6. 【請求項６】 請求項２記載の装置において、 前記サイズ測定手段は、 踵の端と爪先との間の足底の長さを測定する第１の測定
   手段と、 足の甲の高さを測定する第２の測定手段と、 を含み、 前記計測制御部は、前記足底の長さ及び前記足の甲の高
   さに基づいて計測位置を算定することを特徴とする骨評
   価装置。
7. 【請求項７】 請求項２記載の装置において、 前記サイズ測定手段は、光学的に測定を行うものである
   ことを特徴とする骨評価装置。