JPH10234679A

JPH10234679A - 触覚センサ

Info

Publication number: JPH10234679A
Application number: JP3767997A
Authority: JP
Inventors: Toshinari Maeda; 俊成前田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-09-08
Anticipated expiration: 2017-02-21
Also published as: JP3762509B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生体のような柔らかい組織の物性を比較する場
合に良好な分解能が得られる触覚センサを提供する。【解決手段】圧電膜２１と、圧電膜２１を含む機械的振
動部の振動特性を測定する計測器２７とを有し、機械的
振動部を被測定物に接触させたときに生じる機械的振動
部の共振状態を検出することで、被測定物の硬さを測定
する触覚センサにおいて、機械的振動部に接するように
設置され、機械的振動部に負荷を与えるための磁性流体
２３と、磁性流体２３の機械的インピーダンスを制御す
る制御回路２０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体などの物体に
接触させて、その接触部分における生体の硬さを検知す
る触覚センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波振動するプローブを測定対象物
（被測定物）に接触させ、その時のプローブの共振状態
の変化を計測することによって、測定対象物の硬さを測
定する触覚センサが従来より知られている。例えば、特
公昭４０−２７２３６号公報及び特開平２−２９０５２
９号公報はこのような触覚センサを開示している。

【０００３】図１３は上記した触覚センサによって測定
対象物の硬さを測定するときの概略構成を示している。
この構成では、まず、測定対象物１５に接触させる振動
子１１を含む振動系を、フィルタ回路１４を含む帰還ル
ープから構成される自励発振回路１３によって共振させ
る。そして、振動子１１あるいはこの振動子１１と機械
的に結合された接触子１２が測定対象物１５と接触した
ときの自励発振回路１３の発振周波数の変化を周波数測
定部１６にて測定するか、あるいは自励発振回路１３の
電圧の変化を電圧測定部１７にて測定して測定対象物１
５の機械的インピーダンスを求めこれより硬さ情報を得
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の触覚センサにおいては、例えば、セラミック振
動子を使った触覚センサで生体のような柔らかい組識の
物性比較を行なうときのように、センサ側の弾性係数と
測定対象物側の弾性係数との差が大きい場合は、周波数
変化量の差を求めても分解能が良好でないという欠点が
あった。

【０００５】本発明の触覚センサはこのような課題に着
目してなされたものであり、その目的とするところは、
センサ側の機械的インピーダンスを変化させて振動特性
を変化させることにより、特に生体のような柔らかい組
織の物性を比較する場合に良好な分解能が得られる触覚
センサを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の触覚センサは、振動子と、この振動子を
含む機械的振動部の振動特性を測定する機械的振動測定
手段とを有し、前記機械的振動部を被測定物に接触させ
たときに生じる前記機械的振動部の共振状態を検出する
ことで、前記被測定物の硬さを測定する触覚センサにお
いて、前記機械的振動部に関連して設置され、前記機械
的振動部に負荷を与えるための加圧体と、この加圧体の
機械的インピーダンスを制御する制御手段とを具備す
る。

【０００７】すなわち、本発明の触覚センサは、振動子
を含む機械的振動部を被測定物に接触させたときに生じ
る前記機械的振動部の共振状態を検出することで、前記
被測定物の硬さを測定するにあたって、前記機械的振動
部に負荷を与えるために加圧体を前記機械的振動部に関
連して設置するとともに、制御手段によってこの加圧体
の機械的インピーダンスを制御するようにする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
を参照して詳細に説明する。まず、本実施形態の概略を
説明する。図１は、共振している振動子を測定対象物に
押し当てたときの共振周波数の変化量から、測定対象物
の機械的インピーダンスを測定する原理を説明するため
の図である。図１に示すセンサと測定対象物が接し、一
つの振動体となる時の運動方程式は以下の式で表すこと
ができる。

【０００９】

【数１】

【００１０】ここで、ｍ_S ：センサ側質量、ｍ_T ：測定
対象側質量、η_S ：センサ側粘性係数、η_T ：測定対象
側粘性係数、ｋ_S ：センサ側弾性係数、ｋ_T ：測定対象
側弾性係数、ｘ：変位である。上記の式より共振周波
数を求め、この共振周波数と、センサが測定対象物に接
する前のセンサ単体の共振周波数との差を求めると、次
式のようになる。

【００１１】

【数２】

【００１２】この式において、測定対象物が生体組識の
様に柔らかいものであった場合はセンサ側の弾性係数ｋ
_S と測定対象物側の弾性係数ｋ_T の値とが大きく異な
り、測定対象物の物性値の違いである弾性係数ｋ_T を読
み取るには分解能が低すぎる。

【００１３】そこで本実施形態では、振動子に接するよ
うに設けられたレオロジー特性可変な流体の見かけ上の
粘性や密度等を変化させることにより振動子に圧力を印
加し、センサ側の機械的インピーダンスである弾性ｋ_s
の値を測定対象物の弾性係数ｋ_t に合わせて変化させて
制御するようにする。

【００１４】また、２個以上組み立てた触覚センサの個
体差のバラツキがなくなるように、センサ側の共振周波
数やゲインが同じになるように振動特性を制御する。ま
た、振動子の電極部分と電気的に導通させる弾性支持部
材を設けることによって、リード線を振動子に直接半田
付けすることを不要にするとともに、振動子の節を弾性
支持することによって半田の重さや圧電体に加えた熱に
よる影響を減らして安定した振動特性を得るようにす
る。

【００１５】さらに、センサ先端部を支持する支持手段
をネジ機構などにより任意の角度で保持できるような固
定手段を設け、この固定手段を手元に設けられた操作手
段によって操作したり、操作手段から固定手段に力を作
用させることで制御する。

【００１６】図２（ａ）は本発明の第１実施形態に係る
触覚センサの構成を示す図である。弾性チューブ２６
と、この弾性チューブ２６の先端部に取り付けられた筒
２２の内部には磁性流体２３が封入されている。筒２２
の先端には圧電膜２１が設けられ、この圧電膜２１と磁
性流体２３とは磁性流体２３を電気的に絶縁するための
弾性膜２４で仕切られている。また、弾性チューブ２６
には磁性流体２３に磁場を作用させるためにコイル２５
が巻かれている。圧電膜２１は計測器２７を介してコイ
ル２５の両端を接続している制御回路２０に接続されて
いる。また、圧電膜１は図２（ｂ）に示すように、振動
電極２７と検出電極２８とＧＮＤ電極２９とを具備し、
ＰＶＤＦなどのように柔軟な高分子圧電膜からなる。

【００１７】ここで、弾性チューブ２６とコイル２５と
は、磁性流体２３の見かけ上の密度等を変えることで、
センサ側の振動特性を変えるのに十分な磁場を発生でき
るだけの長さと巻数を有するものとする。

【００１８】上記した構成において、圧電膜２１の振動
特性を計測器２７により計測しながら、制御回路２０に
より弾性チューブ２６に巻かれたコイル２５に電流を流
すことで磁場を発生させ、この磁場を磁性流体２３に作
用させて図示せぬ測定対象物に筒２２の先端を押し当て
る。このとき磁性流体２３は機械的振動部としての圧電
膜２１に負荷を与える加圧体として作用する。

【００１９】このときの磁場の制御方法として、圧電膜
２１の周波数応答とゲイン及びフェーズを検出する。そ
して、センサの出力が最大となるようにコイル２５に電
流を流して磁性流体２３に磁場を作用させて見かけ上の
密度等を変化させて圧電膜２１に圧力をかけ、センサ側
の弾性係数等が図示せぬ測定対象物の機械インピーダン
スに近づくように制御する。又は、センサの組み立て完
了時に圧電膜２１から共振周波数とゲインを測定し、そ
れらが同じになるようにコイル２５に流す電流値を設定
する。

【００２０】上記した第１実施形態によれば、触覚セン
サの分解能が向上し、組み立て終了時におけるセンサの
個体差が少なくなる。図３（ａ）は本発明の第２実施形
態に係る触覚センサの構成を示す図である。筒３２には
電気粘性流体としてのＥＲ流体３３が封入されており、
筒３２の先端には圧電膜３１が設けられ、この圧電膜３
１とＥＲ流体３３とはＥＲ流体３３を電気的に絶縁する
ための弾性膜３４によって仕切られている。また、ＥＲ
流体３３中にはＥＲ流体３３に電場を作用させるための
一対の電極３２が挿入され、この一対の電極３２は制御
回路３０に接続されている。さらに、圧電膜３１は計測
器３６を介して制御回路３０に接続されている。

【００２１】また、圧電膜３１は図３（ｂ）に示すよう
に、振動電極３７と検出電極３８とＧＮＤ電極３９とを
具備し、ＰＶＤＦなどのように柔軟な高分子圧電膜から
なる。

【００２２】上記した構成において、圧電膜３１の振動
特性を計測器３６により計測しながら、制御回路３０に
より電極３５に電圧をかけることで電場を発生させ、電
気粘性流体３３に作用させて図示せぬ測定対象物に筒３
２の先端を押し当てる。このとき電気粘性流体３３は機
械的振動部としての圧電膜３１に負荷を与える加圧体と
して作用する。

【００２３】このときの電場の制御方法として、まず圧
電膜３１の周波数応答とゲイン及びフェーズを検出す
る。そして、センサの出力が最大となるように電極３５
に電圧をかけて電気粘性流体３３に電場を作用させて見
かけ上の粘性等を変化させる。これによって圧電膜３１
に圧力をかけてセンサ側の機械的インピーダンスが図示
せぬ測定対象物の機械的インピーダンスに近づくように
制御する。又は、センサの組み立て完了時に圧電体３１
から共振周波数とゲインを測定し、それらが同じになる
ように電極３５にかける電圧値を設定する。

【００２４】上記した第２実施形態によれば、触覚セン
サの分解能が向上し、組み立て時におけるセンサの個体
差が少なくなる。図４（ａ）は本発明の第３実施形態に
係る触覚センサの構成を示す図である。

【００２５】弾性チューブ１１６と、この弾性チューブ
１１６の先端部に取り付けられた筒１１２の内部には磁
性流体１１３が封入されている。この筒１１２の内部に
は振動電極とこの振動電極の振動状態を検出するための
検出電極とを有し、リード線を半田付けした後、コーテ
ィング等を施して電気的に絶縁処理された振動子１１１
が磁性流体１１３に接するように設けられている。ま
た、弾性チューブ１１６には磁性流体１１３に磁場を作
用させるためにコイル１１５が巻かれている。振動子１
１１は計測器１１４を介してコイル１１５の両端を接続
している制御回路１１７に接続されている。

【００２６】ここで、弾性チューブ１１６とコイル１１
５とは磁性流体１１３の見かけ上の密度等を変えること
で、センサ側の振動特性を変えるのに十分な磁場を発生
できるだけの長さと巻数を有するものとする。

【００２７】また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の点線ａ
−ａ′で示す部分の断面形状を示している。上記した構
成において、振動子１１１の振動特性を計測しながら、
制御回路１１７によって弾性チューブ１１６に巻かれた
コイル１１５に電流を流すことで磁場を発生させて磁性
流体１１３に作用させて図示せぬ測定対象物に筒１１２
の先端を押し当てる。このとき磁性流体１１３は機械的
振動部としての振動子１１１に負荷を与える加圧体とし
て作用する。

【００２８】このときの磁場の制御方法として、振動子
１１１の周波数応答とゲイン及びフェーズを検出し、セ
ンサの出力が最大となるようにコイル１１５に電流を流
して磁性流体１１３に磁場を作用させる。これによって
見かけ上の密度等を変化させて振動子１１１に圧力をか
け、センサ側の弾性係数等が測定対象物の機械的インピ
ーダンスに近づくように制御する。又、センサの組み立
て完了時に圧電膜１１１から共振周波数とゲインを測定
して、それらが同じになるようにコイル１１５に流す電
流値を設定して出荷する。

【００２９】上記した第３実施形態によれば、触覚セン
サの分解能が向上し、組み立て終了時におけるセンサの
個体差が少なくなる。図５（ａ）は本発明の第４実施形
態に係る触覚センサの構成を示す図である。筒１２２に
は電気粘性流体としてのＥＲ流体１２３が封入されてい
る。また、この筒１１２の内部には振動電極とこの振動
電極の振動状態を検出するための検出電極とを有し、リ
ード線を半田付けした後、コーティング等を施して電気
的に絶縁処理された振動子１２１がＥＲ流体１２３に接
するように設けられている。また、ＥＲ流体１２３中に
はＥＲ流体１２３に電場を作用させるための一対の電極
１２５が挿入され、この一対の電極１２５は制御回路１
２４に接続されている。さらに、振動子１２１は計測器
１２６を介して制御回路１２４に接続されている。

【００３０】また、図５（ｂ）は、図５（ａ）の点線ｂ
−ｂ′で示す部分の断面形状を示している。上記した構
成において、振動子１２１の振動特性を計測しながら、
制御回路１２４によって電極１２５に電圧をかけること
で電場を発生させ、ＥＲ流体１２３に作用させて図示せ
ぬ測定対象物に筒１２２の先端を押し当てる。このとき
ＥＲ流体１２３は機械的振動部としての振動子１２１に
負荷を与える加圧体として作用する。

【００３１】このときの電場の制御方法として、振動子
１２１の周波数応答とゲイン及びフェーズを検出し、セ
ンサの出力が最大となるように、電極１２５に電圧をか
けて電気粘性流体１２３に電場を作用させる。これによ
って見かけ上の粘性等を変化させて振動子１２１に圧力
をかけてセンサ側の機械的インピーダンスが測定対象物
の機械的インピーダンスに近づくように制御する。又
は、センサの組み立て完了時に振動子１２１から共振周
波数とゲインを測定して、それらが同じになるように電
極１２５にかける電圧値を設定する。

【００３２】上記した第４実施形態によれば、触覚セン
サの分解能が向上し、組み立て終了時におけるセンサの
個体差が少なくなる。図６は本発明の第５実施形態に係
る触覚センサの構成を示す図である。弾性チューブ１３
８及びこの弾性チューブ１３８の一端に取り付けられた
筒１３７の内部には空気などの気体１３３が封入されて
いる。筒１３７の先端には圧電膜１３１が設けられてい
る。この圧電膜１３１は計測器１３２を介して制御回路
１３７に接続されている。また、弾性チューブ１３８の
他端にはバルブ１３４が取り付けられ、このバルブ１３
４は気体１３３の量を制御するためにバルブ制御回路１
３６を介して制御回路１３７に接続されるとともにポン
プ１３５に接続されている。また、圧電膜１３１は、振
動電極とこの振動電極の振動状態を検出するための検出
電極とを具備し、ＰＶＤＦなどのように柔軟な高分子圧
電膜からなる。

【００３３】上記した構成において、計測器１３２によ
り圧電膜１３１の振動特性を計測しながら、ポンプ１３
５により一定圧力または一定流量の気体１３３で圧電膜
１３１に圧力をかけ、センサ先端を図示せぬ測定対象物
に押し当てる。このとき気体１３３は機械的振動部とし
ての圧電膜１３１に負荷を与える加圧体として作用す
る。

【００３４】このときの気体１３３の制御方法として、
圧電膜１３１の周波数応答とゲイン及びフェーズを検出
し、センサの出力が最も最大となるように圧電膜１３１
に圧力を作用させる。これによってセンサ側の見かけ上
の弾性係数等を変化させて、センサ側の機械的インピー
ダンスが測定対象物の機械的インピーダンスに近づくよ
うに制御する。又は、センサの組み立て完了時に圧電膜
１３１から共振周波数とゲインを測定し、それらが同じ
になるように気体１３３により圧力をかけるようにバル
ブ１３４等を設定する。

【００３５】上記した第５実施形態によれば、触覚セン
サの分解能が向上し、組み立て終了時におけるセンサの
個体差が少なくなる。図７は本発明の第６実施形態に係
る触覚センサの構成を示す図である。本実施形態の触覚
センサは、振動電極４５と、この振動電極４５の振動状
態を検出する検出電極４６とＧＮＤ電極４７とを共振さ
せたいモードの節に有する圧電体４８（図７（ａ））
と、この圧電体４８の振動の節の位置で電気的に導通さ
せつつ、弾性的に支持するために、内面に内部電極４
１、４２、４３が設けられた弾性支持部材４４（図７
（ｂ））とから構成される。図７（ｃ）は圧電体４８が
弾性支持部材４４の内部で支持されているようすを示し
ている。

【００３６】上記した構成において、圧電体４８の振動
電極４５、検出電極４６、ＧＮＤ電極４７がそれぞれ、
共振モードの節の位置で弾性支持部材４４の内面に設け
られた内部電極４１、４２、４３と接することで、電気
的に導通する。

【００３７】図８は上記した第６実施形態の変形例を示
す図である。この変形例では図８（ａ）に示すように一
部に切り欠け部を有し、電極５１、５２、５３が設けら
れたドーナツ状の弾性支持部材５４を用いる。このよう
な弾性支持部材５４に円筒状の圧電体５８を図８（ｂ）
に示すように装着したときに、弾性支持部材５４の電極
４１、４２、４３が圧電体５８の図示せぬ振動電極、検
出電極、ＧＮＤ電極と接することで電気的に導通する。

【００３８】上記した第６実施形態によれば、圧電体へ
のリード線の直接の半田付けをすることなく、圧電体を
共振させることが可能となり、加えた熱や半田の重さに
よる圧電体の振動特性への悪影響を減らすことができ
る。

【００３９】図９は本発明の第７実施形態に係る触覚セ
ンサの構成を示す図である。第７実施形態の触覚センサ
は、接触部６８を有し、圧電体６１の振動の節を支持す
る支持板６２が設けられたセンサ本体部６３（図９
（ａ））に、手元で回転させることができるワイヤ６５
の先端に設けられた、送りネジ部を有する固定手段６４
をボールジョイント６６により角度保持材６７を介して
接続した構成（図９（ｂ））を有する。

【００４０】上記した構成において、図１０（ａ）に示
すように、測定対象物８０に対して矢印で示す任意の押
し当て角度方向に近づけられた触覚センサを手元のワイ
ヤ６５を回転させることにより、送りネジ部を有する固
定手段６４は任意の回転位置で保持され、センサ本体部
７３が図１０（ｂ）に示すように任意の角度で保持され
る。図１１はこのときの状態を詳細に示す図である。

【００４１】上記した第７実施形態によれば、種々の測
定対象物に対して常に触覚センサ本体側面に設けられた
接触部６８を同じ方向から押し当てることが可能とな
り、触覚センサの出力値のバラツキが少なくなる。又、
触覚センサ本体に角度保持材６７を納めることが可能な
溝６９を設けることにより、例えば内視鏡下での使用時
にカンシ挿入口からカンシを挿入するにあたって角度保
持材６７が邪魔になることがない。そして、送りネジで
あることからネジの軸の方向に対して位置がしっかり固
定され、微少な角度調節も可能になる。

【００４２】図１２は本発明の第８実施形態に係る触覚
センサの構成を示す図である。第８実施形態の触覚セン
サは、センサ本体部９３に接する固定手段９４に、圧力
を伝えるシリコンゲル９５とこのシリコンゲル９５に手
元から圧力を作用させるプッシュ・プルワイヤなどから
なる操作部１００を設けた構成を有する。

【００４３】上記した構成において、図１０に示すよう
な測定対象物８０に対し、任意の押し当て角度の方向に
近づけられた触覚センサを手元の操作部１００を押すこ
とにより、シリコンゲル９５を介して固定手段９４に圧
力を伝え、センサ本体部９３が任意の角度で保持され
る。

【００４４】上記した第８実施形態によれば、種々の測
定対象物に対して常に触覚センサ本体側面に設けられた
接触部９８を同じ方向から押し当てることが可能とな
り、触覚センサの出力値のバラツキが少なくなる。又、
触覚センサ本体に角度保持部材９７を納めることが可能
な溝９９を設けることにより、例えば内視鏡下での使用
時にカンシ挿入口からカンシを挿入するにあたって角度
保持材９７が邪魔になることがない。Ａ．上記した具体的実施形態には、以下のような構成
を有する発明が含まれている。（１）振動子と、この振動子を含む機械的振動部の振動
特性を測定し、前記機械的振動部を測定対象物に接触さ
せた時に生じる前記機械的振動部の共振状態の変化量を
読みとることで、前記測定対象物の硬さを測定する触覚
センサにおいて、前記機械的振動部に関連して配置さ
れ、前記機械的振動部に負荷を加えるための加圧体と、
この加圧体の機械的インピーダンスを制御する制御手段
とを具備することを特徴とする触覚センサ。（１−１）前記加圧体がレオロジー特性可変な流体から
なり、前記制御手段でレオロジー特性を制御する構成
（１）に記載の触覚センサ。（１−２）前記加圧体が磁性流体からなり、前記制御手
段がコイルからなる構成（１）に記載の触覚センサ。（１−３）前記加圧体が電気粘性流体からなり、前記制
御手段が電極からなる構成（１）に記載の触覚センサ。（１−４）前記加圧体が気体である構成（１）に記載の
触覚センサ。（１−５）前記加圧体がポンプとバルブとを含む構成
（１−４）に記載の触覚センサ。（１−６）前記振動子がＰＶＤＦを含む高分子圧電体で
ある構成（１）に記載の触覚センサ。（２）振動子と、この振動子を含む機械的振動部の振動
特性を測定し、前記機械的振動部を測定対象物に接触さ
せた時に生じる前記機械的振動部の共振状態の変化量を
読みとることで、前記測定対象物の硬さを測定する触覚
センサにおいて、前記振動子の振動の節部に電極部材を
設けたことを特徴とする触覚センサ。（２−１）前記電極部材が弾性変形する部材であること
を特徴とする構成（２）に記載の触覚センサ。（２−２）前記電極部材が２つ以上の電極を有すること
を特徴とする構成（２）に記載の触覚センサ。（３）振動子と、この振動子を含む機械的振動部の振動
特性を測定し、前記機械的振動部を測定対象物に接触さ
せた時に生じる前記機械的振動部の共振状態の変化量を
読みとることで、前記測定対象物の硬さを測定する触覚
センサにおいて、触覚センサを支持する軸部材が中心軸
に対して、屈曲することを特徴とする触覚センサ。（３−１）前記軸部材の屈曲を操作する操作手段を設け
た構成（３）に記載の触覚センサ。（３−２）前記操作手段がプッシュ・プルワイヤからな
る構成（３−１）に記載の触覚センサ。（３−３）前記操作手段が送りネジ部を有する構成（３
−１）に記載の触覚センサ。（３−４）前記軸部材と、前記操作手段とが屈曲可能な
ジョイントで連結されている構成（３−１）に記載の触
覚センサ。（３−５）前記ジョイントがボールジョイントである構
成（３−４）に記載の触覚センサ。（３−６）前記ジョイントが弾性部材である構成（３−
４）に記載の触覚センサ。Ｂ．上記した各構成に対する「発明が解決しようとす
る課題」は以下の通りである。（１）〜（１−６）従来の触覚センサにおいては、測定対象物の機械的イン
ピーダンスの測定において、セラミック振動子を使った
触覚センサで生体のような柔らかい組識の物性比較を行
なうときのように、センサ側の弾性係数と測定対象物側
の弾性係数との差が大きい場合は、周波数変化量の差を
求めても分解能が良好でないという欠点があった。

【００４５】本発明は、センサ側の機械的インピーダン
スを可変とすることにより振動特性を変化させて、特に
生体組織のような柔らかい物体の物性を比較する場合に
良好な分解能が得られる触覚センサを提供することを目
的とする。（２）〜（２−２）従来の触覚センサにおいては、振動子にリード線を半田
付けするときに加えた熱や半田の重さ等により振動子の
共振周波数、ゲイン等の振動特性が大きく変化してしま
うという欠点があった。

【００４６】本発明は、組み立て時のセンサ出力のバラ
ツキを減らすために振動子の半田付けを不要とする構成
の触覚センサを提供することを目的とする。（３）〜（３−６）従来の触覚センサにおいては、例えば内視鏡下等でセン
サを用いた場合、測定対象物への押し当て角度が定まっ
ており、精度の良い出力値が得られないという欠点があ
った。

【００４７】本発明は、センサの押し当て角度を調整で
きるような操作手段を設けることで精度の良い出力値が
得られる触覚センサを提供することを目的とする。Ｃ．上記した各構成の効果は以下の通りである。（１）〜（１−６）触覚センサの分解能が良くなり、組み立て終了時におけ
るセンサの個体差が少なくなる。（２）〜（２−２）振動子へのリード線の直接の半田付けをすることなく、
振動子を共振させることが可能となり、加えた熱や半田
の重さ等による振動子の振動特性への悪影響を減らすこ
とが出来る。（３）〜（３−６）様々な測定対象物に対して常に触覚センサ本体側面に設
けられた接触部を同じ方向から押し当てることが可能と
なり、触覚センサの出力値にバラツキが少なくなる。
又、触覚センサ本体に角度保持材を収められる溝を設け
ておくことにより、内視鏡下での使用時にカンシ挿入口
からカンシを挿入するにあたって角度保持部材が邪魔に
なることがない。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、センサ側の機械的イン
ピーダンスを変化させて振動特性を変化させるようにし
たので、特に生体のような柔らかい組織の物性を比較す
る場合に良好な分解能が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の概略を説明するための図で
ある。

【図２】本発明の第１実施形態に係る触覚センサの構成
を示す図である。

【図３】本発明の第２実施形態に係る触覚センサの構成
を示す図である。

【図４】本発明の第３実施形態に係る触覚センサの構成
を示す図である。

【図５】本発明の第４実施形態に係る触覚センサの構成
を示す図である。

【図６】本発明の第５実施形態に係る触覚センサの構成
を示す図である。

【図７】本発明の第６実施形態に係る触覚センサの構成
を示す図である。

【図８】第６実施形態の変形例を示す図である。

【図９】本発明の第７実施形態に係る接触センサの構成
を示す図である。

【図１０】第７実施形態の作用を説明するための図であ
る。

【図１１】センサ本体部が任意の角度で保持された状態
を詳細に示す図である。

【図１２】本発明の第８実施形態に係る触覚センサの構
成を示す図である。

【図１３】従来の触覚センサによって測定対象物の硬さ
を測定するときの概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１１、１１１、１２１…振動子、１２…接触子、１３…
自励発振回路、１４…フィルタ回路、１５…測定対象
物、２０、３０…制御回路、２１、３１、１３１…圧電
膜、２２、３２、１１２、１２２、１３２…筒、２３、
１１３…磁性流体、２４、３４…弾性膜、２５、１１５
…コイル、２６、１１６、１３６…弾性チューブ、３
３、１２３…ＥＲ流体、３５、４１、４２、４３、５
１、５２、５３、１２５…電極、４４、５４…弾性支持
部材、４５、５５…振動電極、４６、５６…検出電極、
４７、５７…ＧＮＤ電極、４８、５８、６１、９１…圧
電体、６２、９２…支持板６３、７３、９３…センサ
本体部、６４、７４、９４…固定手段、６５、７５…ワ
イヤ、６６、７６…ボールジョイント、６７、７７、９
７…角度保持材、６８、７８、９８…接触部、６９、７
９、９９…溝９０…バネ、９５…シリコンゲル、１３
３…気体、１３４…バルブ、１３５…ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動子と、この振動子を含む機械的振動
部の振動特性を測定する機械的振動測定手段とを有し、
前記機械的振動部を被測定物に接触させたときに生じる
前記機械的振動部の共振状態を検出することで、前記被
測定物の硬さを測定する触覚センサにおいて、前記機械的振動部に関連して設置され、前記機械的振動
部に負荷を与えるための加圧体と、この加圧体の機械的インピーダンスを制御する制御手段
と、を具備したことを特徴とする触覚センサ。