JPH0947434A - コリセンサー - Google Patents

コリセンサー

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JPH0947434A
JPH0947434A JP13040096A JP13040096A JPH0947434A JP H0947434 A JPH0947434 A JP H0947434A JP 13040096 A JP13040096 A JP 13040096A JP 13040096 A JP13040096 A JP 13040096A JP H0947434 A JPH0947434 A JP H0947434A
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JP
Japan
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ultrasonic transducer
sensor
circuit
resonance frequency
counter board
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Pending
Application number
JP13040096A
Other languages
English (en)
Inventor
Reiko Okumura
礼子 奥村
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサー部の押し付け圧を常に一定に保持す
る。測定値のばらつきを無くして再現性のある測定結果
を得る。 【解決手段】 対物接触振動子、押し付け圧を検出する
荷重センサー等を備えたセンサー本体1を、支点部14
cを中心に回動自在に支持された支持棒14の一端部1
4a側に保持する。支持棒14の他端部14b側に押し
付け圧をコントロールするためのバランサー15を保持
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コリセンサーに関
し、詳しくは例えば人体におけるしこり(コリ)を測定
する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、生体などの軟組織の硬さを計
測する装置としては、押圧または吸引による変位量から
測定するもの、バイブレーションによる加速度応答から
測定するものがある。また、近年では、超音波を利用し
た硬度計などが挙げられる。その一例として、超音波振
動子が物体に接触することにより共振周波数が変化する
原理を利用して、人体などの軟組織の硬さの程度を定量
的に計測するコリセンサーが知られており、本出願人は
既に特願平7−193333号において開示している。
このコリセンサーは、図8に示すように、一対の超音波
振動子6Aのうちの一方の超音波振動子6Aの端部には
接触子6aが接合されており、両方の超音波振動子6A
の中間には円筒形状の振動検出用素子7が設けられてお
り、これら超音波振動子6A及び振動検出用素子7の全
体が保持体35にて保持されている。そして、回路ボッ
クス33中の増幅回路8から発生する電圧をフィルタ回
路10を介して超音波振動子6Aに印加すると、その超
音波振動子6Aは電歪作用を起こすが、その超音波振動
子6Aによる歪みを検知して振動検出用素子7が電圧を
発生する。振動検出用素子7による電圧は、回路内にお
いて増幅回路8及びフィルタ回路10を介して再び超音
波振動子6Aにフィードバックされ、その超音波振動子
6Aの共振周波数で自励発振を起こす。このような状態
のもとで接触子6aが物体M(例えば人体)に当接して
接触すると共振周波数が変化するようになり、この共振
周波数の変化量を周波数カウンタ50で計測することに
より物体Mの硬さの程度を硬さ表示計51で定量的に確
認できるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
コリセンサーは、いずれも人間の感覚によってのみ押し
付け圧をコントロールしており、測定値にばらつきが生
じ易く、特に人体のコリを測定する場合、物質の有する
硬さや軟らかさの度合いを正確に知覚するのはきわめて
困難であった。
【0004】本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、センサー本体の押
し付け圧を常に一定に保持して、人間の感覚によりコン
トロールすることによる測定値のばらつきを無くし、再
現性のある測定結果が得られるコリセンサーを提供する
ことにあり、さらに他の目的とするところは、システム
全体の小型化を図ると共に、コストをできる限り削減で
き、さらに信頼性の高い測定結果が得られるようにした
コリセンサーを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、対物接触振動子6の振動検出信号を該対
物接触振動子6に帰還させるように構成された発振回路
に、対物接触振動子6の押し付け圧を検出する荷重セン
サー4aが組み込まれたセンサー本体1を備えると共
に、支点部14cを中心に回動自在に支持された支持棒
14の一端部14a側に該センサー本体1が保持され、
支持棒14の他端部14b側に押し付け圧をコントロー
ルするためのバランサー15が保持されて成ることを特
徴としており、このように構成することで、バランサー
15の位置又は荷重などによってセンサー本体1の押し
付け圧を任意にコントロールでき、例えば人体Aのコリ
を測定する場合でも、センサー本体1の押し付け圧を常
に一定に保持でき、測定値にばらつきが生じるのを防止
できるようになる。
【0006】また上記センサー本体1は、対物接触振動
子6を構成する超音波振動子6Aと、この超音波振動子
6Aの共振周波数の変化量を示す単位時間当たりのパル
ス信号をカウントして、超音波振動子6Aの共振周波数
の変化のグラフ表示等が可能なプログラムが組み込まれ
たコンピューター装置31にカウントデータを送るカウ
ンタボード30とを備えていることを特徴とするのが好
ましく、この場合、超音波振動子6Aの共振周波数の変
化量を、従来のような周波数カウンタを用いずに、カウ
ンタボード30を利用して正確且つ安価に計測できる。
【0007】また上記超音波振動子6Aとカウンタボー
ド30との間に、増幅回路8とフィルタ回路10とを収
納した回路ボックス33が介在されると共に、この回路
ボックス33とカウンタボード30とがコンピューター
装置31に接続される拡張ユニット32内に収納されて
成るのが好ましく、この場合、カウンタボード30と、
増幅回路8及びフィルタ回路10を収納した回路ボック
ス33とを1つの拡張ユニット32内に収めることで、
システムの小型化が可能となる。
【0008】また上記カウンタボード30は、超音波振
動子6Aの共振周波数の変化量を順次タイミングをずら
して計測する複数のチャンネルを有していることを特徴
とするのが好ましく、この場合、超音波振動子6Aの共
振周波数の変化量を各チャンネルごとに順次タイミング
をずらしてカウンタボード30で計測することによっ
て、リアルタイムでの計測ができると共に、計測データ
のサンプリング数を増やすことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。本実施形態のコリセンサーのセンサ
ー本体1は、図2に示すように、超音波振動子を利用し
て物質の硬さを測定するセンサー部2と、計測部3と、
荷重検出部4とで構成されている。
【0010】センサー部2は、図3に示すように、圧電
素子による対物接触振動子6と、振動検出用素子7とか
ら成り、これらはセンサー支持部20にて保持されてい
る。対物接触振動子6には、プラスチック製の接触子6
aを付設してある。この対物接触振動子6は、例えば周
波数60KHzの超音波振動子で、この振動を対物接触
振動子6に取付けた振動検出用素子7によりピックアッ
プし、振動検出用素子7より検出された信号を図2
(b)に示す増幅回路8、位相回路9、フィルタ回路1
0を介して対物接触振動子6に帰還させることにより自
励式発信回路が構成されている。ここで、プラスチック
製の接触子6aに人体Aが触れると、センサー部2の振
動条件が変化し、これに応じて回路全体の発振周波数が
変化し、このときの周波数変化量により、人体Aの特性
を検知できるようになっている。尚図3中の30は共通
電極である。
【0011】荷重検出部4は、センサー部2の円筒状ケ
ース11(図3)の物体接触面11aに組み込まれた荷
重センサー4aから成り、モニター12(図2(b))
により荷重センサー4aの押し付け圧をセンシングする
ことが可能となっている。一方、荷重コントロール部5
は、図1に示すように、支持台13に支持棒14の支点
部14cが回動自在に連結され、支持棒14の一端部1
4a側にセンサー本体1が保持され、支持棒14の他端
部14b側にバランサー15(重り)が保持されると共
に、このバランサー15は支持棒14の長さ方向にスラ
イド自在に取付けてある。従って、支持棒14は支点部
14cを中心軸として回動自在であるので、バランサー
15の位置(或いは荷重)をコントロールすることで、
バランサー15によって押し付け圧を任意にコントロー
ル可能となる。
【0012】従って、超音波振動子を利用したセンサー
部2の物体接触部或いはセンサー部2内部に、物体に対
する押し付け圧を検知する荷重センサー4aを組み込む
ことによって、押し付け圧を計測でき、且つ、バランサ
ー15によってその押し付け圧を任意にコントロールす
ることが可能となる。つまり計測時において、バランサ
ー15の位置或いは荷重を調整することで、人体Aに対
する押し付け圧を常に一定に保てるようになり、且つ、
人体Aが動いても一定の押し付け圧が保たれるようにコ
ントロールできるので、従来のような人間の感覚により
コントロールする場合の測定値のばらつきが生じるのを
防止でき、再現性のある硬さ計測が可能となる。
【0013】なお、この実施形態では、円筒状ケース1
1の物体接触面11aに荷重センサー4aを組み込んだ
が、これに限定されるものではなく、例えば図4のよう
に荷重センサー4aをセンサー支持部20の背面に組み
込むようにしてもよい。図4はセンサー本体1の他の実
施形態を示している。尚、センサー本体1以外の構造
(バランサー、荷重センサー等)は図1の実施形態と同
様である。この実施形態では、センサー本体1は、対物
接触振動子6を構成する超音波振動子6Aを有するセン
サー部2と、増幅回路8及びフィルタ回路10を収納す
る回路ボックス33と、超音波振動子3Aの共振周波数
の変化量をカウントするカウンタボード30とを備えて
いる。
【0014】超音波振動子6Aは、振動検出用素子7の
両側に夫々設けられ、一方の超音波振動子6Aの端部に
接触子6aが接合された状態で装着されている。また各
超音波振動子6A及び振動検出用素子7は例えばポリウ
レタン製の保持体35にて保持されている。上記振動検
出用素子7からの信号は、回路ボックス33内に収納し
た増幅回路8とフィルタ回路10とを介して、拡張ユニ
ット32内に収納されたカウンタボード30に送られ
る。このカウンタボード30は、従来の周波数カウンタ
とは異なり、可変時間当たりのパルス信号を計数するだ
けのものである。つまり、送られてきた信号を、ある基
準時間内(例えば1秒)にいくつ送られてきたのかをカ
ウントし、Hzとして表示するものである。このカウン
タボード30は、例えば24ビットのアップダウン型の
もので、共振周波数の変化量を順次タイミングをずらし
て計測する複数のチャンネルを有するものが使用され
る。
【0015】カウンタボード30を収納した拡張ユニッ
ト32は、パーソナルコンピューター装置31(以下、
「パソコン31」という。)に接続される。このパソコ
ン31は、例えば図5に示すようなノート型パソコンで
あり、パソコン31内に超音波振動子6Aの共振周波数
の変化のグラフ表示等が可能なプログラムが組み込まれ
ている。そして、このパソコン31と上記カウンタボー
ド30とを利用して物体Mの硬さの程度を確認できるよ
うになっている。
【0016】しかして、回路ボックス33中の増幅回路
8から発生する電圧をフィルタ回路10を介して超音波
振動子6Aに印加すると、その超音波振動子6Aは電歪
作用を起こすが、その超音波振動子6Aによる歪みを検
知して振動検出用素子7が電圧を発生する。この振動検
出用素子7による電圧は、回路ボックス33内において
増幅回路8及びフィルタ回路10を介して再び超音波振
動子6Aにフィードバックされ、その超音波振動子6A
の共振周波数で自励発振を起こす。このような状態のも
とで接触子6aが物体M(例えば人体)に当接して接触
すると共振周波数が変化するが、この共振周波数の変化
量を増幅回路8及びフィルタ回路10を介して、拡張ユ
ニット32内に収納したカウンタボード30でカウント
することにより、物体Mの硬さの程度をパソコン31で
定量的に確認できるようになる。つまり、人体のコリ等
を測定するときは、パソコン31の制御によってある一
定時間のパルスを表示することで超音波振動子6Aの共
振周波数の変化量を、従来の周波数カウンタを用いず
に、カウンタボード30を利用して正確且つ安価に計測
でき、結果としてシステム全体のコスト削減を図ること
が可能となる。
【0017】しかも、カウンタボード30は複数のチャ
ンネルを有しているので、物体M(に当接させたときの
超音波振動子6Aの共振周波数の変化量を各チャンネル
ごとに順次タイミングをずらして計測することができ
る。つまり、ある基準時間だけずらして各チャンネルご
とに送られてきた複数のパルス信号を個別にカウントす
ることによって、計測データのサンプリング数を増やす
ことができ、且つ超音波振動子6Aの共振周波数の変化
量の計測をリアルタイムで行なえるので、データの信頼
性が大幅に向上する。特に物体Mが人体のような軟組織
では、接触子6aによる押し付け圧の大小如何により硬
さの計測に誤差が現れやすいが、複数のチャンネルを有
するカウンタボード30を利用することで、時間的に変
化しやすい物体Mの硬さ(例えば人体のコリ)を計測す
るのに最適となる。
【0018】上記実施形態では、増幅回路8とフィルタ
回路10とを収納した回路ボックス33と、カウンタボ
ード30を収納した拡張ユニット32とを別構成とした
が、例えば図6に示すように、増幅回路8とフィルタ回
路10とを収納した回路ボックス33を、カウンタボー
ド30と共に拡張ユニット32に収納してもよい。つま
り、拡張ユニット32内部のカウンタボード30が収納
される部分以外のユニット部分を取外し、生じた空間部
を利用して、増幅回路8及びフィルタ回路10を収納し
た回路ボックス33を収納することによって、パソコン
31に接続される拡張ユニット32を利用して、カウン
タボード30と回路ボックス33とをコンパクトに収納
でき、結果として、システム全体の小型化を図ることが
できるという利点がある。
【0019】なお、カウンタボード30はノート型パソ
コン31に接続される拡張ユニット32に収納される場
合に限られず、例えば拡張ユニットを使用しない通常の
スタンドアロン型のコンピューター装置の場合には、外
部ボードを取付けるスロットを備えているため、このス
ロット内にカウンタボード30を収納できるので、この
場合においてもシステム全体の小型化に寄与できるもの
である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項1記載の発明は、対物接触振動子の振動検出信号を該
対物接触振動子に帰還させるように構成された発振回路
に、対物接触振動子の押し付け圧を検出する荷重センサ
ーが組み込まれたセンサー本体を備えると共に、支点部
を中心に回動自在に支持された支持棒の一端部側に該セ
ンサー本体が保持され、支持棒の他端部側に押し付け圧
をコントロールするためのバランサーが保持されている
から、バランサーの位置又は荷重などによってセンサー
本体の押し付け圧を任意にコントロールでき、例えば人
体のコリを測定する場合でも、センサー本体の押し付け
圧を常に一定に保持して、人間の感覚によりコントロー
ルすることによる測定値のばらつきを無くすことができ
るので、再現性のある測定結果を得ることができるもの
である。
【0021】また請求項2記載の発明は、請求項1記載
のセンサー本体は、対物接触振動子を構成する超音波振
動子と、この超音波振動子の共振周波数の変化量を示す
単位時間当たりのパルス信号をカウントして、超音波振
動子の共振周波数の変化のグラフ表示等が可能なプログ
ラムが組み込まれたコンピューター装置にカウントデー
タを送るカウンタボードとを備えているから、請求項1
記載の効果に加えて、超音波振動子の共振周波数の変化
量を、従来のような周波数カウンタを用いずに、カウン
タボードを利用して正確に且つ安価に計測できる結果、
システム全体のコスト削減を図ることができる。
【0022】また請求項3記載の発明は、請求項2記載
のカウンタボードと超音波振動子との間に、増幅回路と
フィルタ回路とを収納した回路ボックスが介在されると
共に、この回路ボックスとカウンタボードとがコンピュ
ーター装置に接続される拡張ユニット内に収納されて成
るから、請求項2記載の効果に加えて、コンピューター
装置に接続される拡張ユニットを利用して、カウンタボ
ードと、増幅回路及びフィルタ回路を収納した回路ボッ
クスとをコンパクトに収納できるので、システムの小型
化が可能となる。
【0023】また請求項4記載の発明は、請求項2記載
のカウンタボードは、超音波振動子の共振周波数の変化
量を順次タイミングをずらして計測する複数のチャンネ
ルを有しているから、請求項2記載の効果に加えて、例
えば人体に当接させたときの超音波振動子の共振周波数
の変化量を各チャンネルごとに順次タイミングをずらし
て計測することで、リアルタイムでの計測ができると共
に、データのサンプリング数を増やすことができ、デー
タの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のセンサー本体の使用状態
の説明図である。
【図2】(a)は同上のセンサー本体のブロック図、
(b)はセンサー部に関連するブロック図である。
【図3】同上のセンサー本体の一部破断側面図である。
【図4】本発明の他の実施形態の一部破断側面図であ
る。
【図5】本発明の更に他の実施形態の概略構成図であ
る。
【図6】図5のカウンタボードと回路ボックスを拡張ユ
ニット内に収納した状態を説明する分解斜視図である。
【図7】本発明の更に他の実施形態の概略構成図であ
る。
【図8】従来のコリセンサーの概略構成図である。
【符号の説明】
1 センサー本体 4a 荷重センサー 6 対物接触振動子 6A 超音波振動子 8 増幅回路 10 フィルタ回路 14 支持棒 14a 一端部 14b 他端部 14c 支点部 15 バランサー 30 カウンタボード 31 コンピューター装置 32 拡張ユニット 33 回路ボックス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対物接触振動子の振動検出信号を該対物
    接触振動子に帰還させるように構成された発振回路に、
    対物接触振動子の押し付け圧を検出する荷重センサーが
    組み込まれたセンサー本体を備えると共に、支点部を中
    心に回動自在に支持された支持棒の一端部側に該センサ
    ー本体が保持され、支持棒の他端部側に押し付け圧をコ
    ントロールするためのバランサーが保持されて成ること
    を特徴とするコリセンサー。
  2. 【請求項2】 センサー本体は、対物接触振動子を構成
    する超音波振動子と、この超音波振動子の共振周波数の
    変化量を示す単位時間当たりのパルス信号をカウントし
    て、超音波振動子の共振周波数の変化のグラフ表示等が
    可能なプログラムが組み込まれたコンピューター装置に
    カウントデータを送るカウンタボードとを備えているこ
    とを特徴とする請求項1記載のコリセンサー。
  3. 【請求項3】 カウンタボードと超音波振動子との間
    に、増幅回路とフィルタ回路とを収納した回路ボックス
    が介在されると共に、この回路ボックスとカウンタボー
    ドとがコンピューター装置に接続される拡張ユニット内
    に収納されて成ることを特徴とする請求項2記載のコリ
    センサー。
  4. 【請求項4】 カウンタボードは、超音波振動子の共振
    周波数の変化量を順次タイミングをずらして計測する複
    数のチャンネルを有していることを特徴とする請求項2
    記載のコリセンサー。
JP13040096A 1995-05-26 1996-05-24 コリセンサー Pending JPH0947434A (ja)

Priority Applications (1)

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JP13040096A JPH0947434A (ja) 1995-05-26 1996-05-24 コリセンサー

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7-128536 1995-05-26
JP12853695 1995-05-26
JP13040096A JPH0947434A (ja) 1995-05-26 1996-05-24 コリセンサー

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ID=26464168

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4749530B2 (ja) * 2000-07-04 2011-08-17 日立アロカメディカル株式会社 生体組織評価装置
CN109030631A (zh) * 2018-08-06 2018-12-18 贵州新联爆破工程集团有限公司 一种检测矿山爆破工作面表层完整度超声波检测装置
JP2019158683A (ja) * 2018-03-14 2019-09-19 新光電子株式会社 押込み試験装置

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