KR100407729B1 - 뼈평가장치 - Google Patents

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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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Abstract

본 발명은 측정파(특히, 초음파)의 송수파에 의해 뼈를 평가하는 뼈 평가장치로서, 한 쌍의 진동자 어셈블리(assembly)에 의해 피검체(예를 들면 발)가 끼워지고 그 상태에서 초음파가 송수파되며, 각 진동자 어셈블리는 초음파 진동자와 커플링부로 구성되고 커플링부와 피검체의 접촉면적을 조정함으로써 또는 초음파 진동자의 진동면적을 변화시킴으로써 또는 진동자 어셈블리에 초음파빔을 좁히는 부착수단을 장착함으로써 초음파빔의 횡단면적이 조정되어 피검체의 사이즈가 측정되며, 그 사이즈에 따라서 계측위치가 결정되고 피검체의 사이즈에 따라서 초음파빔의 횡단면적이 변화되는 것을 특징으로 한다.

Description

뼈 평가장치{BONE ASSESSMENT APPRATUS}
본 발명은 뼈 평가장치, 특히 초음파를 이용하여 뼈를 평가하는 장치에 관한 것이다. 초음파(ultrasound)를 이용하여 뼈의 평가를 실시하는 뼈 평가장치로서는 종래부터 각종 타입의 장치가 제안되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 3,847,141호에 개시된 뼈 평가장치에서는 발뒤꿈치뼈가 한 쌍의 진동자(ultrasonic transducer)사이에 끼워지고 그 상태에서 초음파를 발뒤꿈치뼈에 투과시킴으로써 뼈 평가가 이루어지고 있다. 이 종래 장치에서는 각 진동자의 앞면에 부드러운 러버·패드가 설치되어 있다. 초음파의 전달경로 상에서 음향 임피던스가 크게 달라지는 공기층이 존재하고 있으면 그 공기층에 의해 초음파가 감쇄 및 반사되어 버린다. 상기 러버·패드는 그 문제를 해소한 것이다.
다른 타입의 뼈 평가장치로서는 일본국 특개평6-22960호 공보(미국 특허번호 5,348,009호), 일본국 특개평6-254099호 공보 등에 개시된 장치를 들 수 있다. 이 타입의 뼈 평가장치에서는 음향정합을 위한 커플링 액체가 채워진 수조안에 일정한 거리를 두고 한 쌍의 초음파 진동자가 배치되어 있다. 그리고 수조 내에 발을 넣은 상태에서 한 쌍의 초음파 진동자 사이에서 초음파의 송수파가 실시되어. 이로 인해 뼈 평가가 실시되고 있다. 그러나 수조의 관리가 불편하다는 등의 문제가 지적되고 있다.
수조를 이용하지 않는 다른 타입의 뼈 평가장치로서는 일본국 특개평7-204205호 공보에 개시된 장치를 들 수 있다. 이 종래 장치에서는 생체의 양쪽에 초음파 진동자를 구비한 한 쌍의 진동자 어셈블리(assembly)가 설치되어 있다. 각 진동자 어셈블리는 초음파 진동자의 앞면 측에 커플링 액체를 수납한 액체 백을 갖는다. 액체백은 비교적 대형이고 그 생체접촉면은 사각형으로 형성되며, 그 생체 접촉면은 거의 외측(생체측)으로 부풀어 올라 있다. 또한, 이 액체백은 그 전체로서 변형이 자유롭지만 액체백의 형상이 변화되어도 생체 접촉면적은 변화되지 않는다. 이 종래 장치는 액체 백에 의해 초음파 진동자와 생체표면 사이에 커플링액체를 항상 위치시킬 수 있다.
특개평7-303643호 공보에는 상기 뼈 평가장치와 동일한 타입의 뼈 평가장치가 개시되어 있다. 이 장치에서는 액체 백 내에 진동자 어셈블리의 생체로의 누름력을 검출하는 압력 센서가 설치되어 있다. 그리고 일정한 누름 압력을 유지하면서 초음파 송수파가 실시되고 있다.
그러나 상술한 모든 뼈 평가장치에서도 생체에 방사되는 초음파빔의 횡단면(cross section)의 면적(바꾸어 말하면, 뼈 표면상에서의 초음파빔의 스폿면적)을 변화시킬 수 없었다. 즉, 종래에서 초음파빔 크기의 제어는 실시되고 있지 않다.
현재 보급되고 있는 뼈 평가장치는 원래 골다공증(osteoporosis) 등의 뼈 질환이 발생하기 쉬운 비교적 나이가 든 사람들(즉, 성인)을 진단대상으로 하는 것이다. 이 때문에, 종래의 뼈 평가장치에서는 초음파빔의 횡단면적이 성인뼈(예를 들면, 발뒤꿈치뼈(calcaneous or heel bone))에 대응하는 크기로 설정되어 있었다.
한편, 최근 비교적 어린 사람들(아동)에 대해서도 그 뼈 질환의 예방, 진단을 위해 뼈 평가를 실시할 필요성이 높아지고 있다. 뼈 질환의 예방 및 조기 치료를 위해서는 보다 빠른 시기부터 뼈 평가를 실시하는 것이 바람직하다.
그러나 종래의 뼈 평가장치에서는 상술한 바와 같이 성인의 계측을 전제로 하고 있었기 때문에 종래의 뼈 평가장치를 사용하여 아동의 뼈 평가를 실시하는 경우에는 아래와 같은 문제가 있었다. 이것을 도 1을 이용하여 설명한다.
도 1에는 성인의 발(발뒤꿈치뼈)이 도시되어 있고, "10"은 발뒤꿈치뼈이고 "12"는 거골(talus or ankle bone)이며, "14"는 주상골(navicular bone)이고 "16"은 입방골(cuboid bone)이다. 발뒤꿈치뼈(10)는 해면골(trabecula bone)을 많이 포함하기 때문에, 골다공증 등의 뼈 질환에 의한 구조변화가 나타나기 쉽다. 그래서 뼈 평가를 실시할 때에는 발뒤꿈치뼈(10)가 진단 대상이 되는 경우가 많다. 도1은 도시한 바와 같이 종래에서 초음파빔의 스폿(18)(즉, 발뒤꿈치뼈 상의 초음파빔의 조사면적)은 일반적인 성인의 발뒤꿈치뼈(10)의 크기를 고려하여 설정되어 있다.
그러나 도 2에 도시한 바와 같이 스폿의 직경을 변화시키지 않고 아동의 발뒤꿈치뼈(10)에 대해서 초음파를 송파하면 첫 번째로 부호(20)로 도시한 바와 같이 발뒤꿈치뼈(10)로부터 빔 스폿(18)이 벗어나는 문제가 발생한다. 또한, 두 번째로 뼈와 뼈의 접합부분(22)에 초음파가 송파되어 버리는 문제가 발생한다.
상기의 첫 번째 문제가 발생하면, 뼈의 평가를 실시하고 싶어도 뼈 이외의 부분의 계측 데이터도 입력되기 때문에, 뼈 평가 결과의 신뢰성이 저하된다. 또한, 상기 두 번째 문제가 발생하면 뼈의 접합부분이 구조적으로 특수하기 때문에(예를 들면, 그 부위에서는 음속이 매우 빨라짐), 음속을 이용하여 뼈 평가를 실시하는 경우에 뼈 평가 결과의 신뢰성이 저하되어 버린다.
또한, 이상과 같은 문제는 아동의 초음파 계측에 한정되지 않고, 발의 크기가 작은 사람에 대한 초음파 계측에서도 발생한다.
또한, 다른 문제로서 종래 장치에서는 계측점의 위치 결정을 자동적으로, 적절하게 실시할 수 없다는 것을 들 수 있다.
상기 미국 특허 제 3,847,141호에 개시된 뼈 평가장치에서는 계측점을 위치 결정 조정하기 위한 기구가 구비되어 있지 않아, 피검자 발의 크기에 맞추어서 계측점을 적절하게 설정하는 것이 매우 곤란했다.
상기 특개평6-22960호에는 계측점을 위치결정 조정하기 위한 주사기구가 개시되어 있다. 즉, 이 문헌은 X선의 2차원 상에 기초하여 초음파의 계측점을 결정하는 것이 개시되어 있다. 그러나 그것은 사용자에 의해 결정되는 것이다.
일본국 특개평6-327669호에는 뼈의 윤곽형상으로부터 계측점을 자동적으로 결정하는 장치가 제안되어 있다. 그러나 뼈의 윤곽형상을 얻기 위해 X선빔의 2차원 주사 등을 실시할 필요가 있다.
상기의 일본국 특개평7-204205호에는 계측점을 위치 결정하는 기구에 대해서는 개시되어 있지만, 피검체(예를 들면 발)의 크기에 맞추어서 그 계측점을 위치 결정하는 제어는 실시되고 있지 않다.
이상과 같이 종래 장치에서는 피검체의 크기에 따라서 계측점을 조정할 수 없거나 그 조정을 실시하기 위해 복잡한 기구 또는 인위적 판단이 필요해지는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같이 뼈 평가는 여러 사람을 대상으로 하여 실시되는 것이고 피검체(예를 들면, 발)가 큰 사람이 있으면 작은 사람도 있고, 또한 성인뿐만 아니라 아동에 대해서도 뼈 평가를 실시하고 싶다는 요청이 있다. 이 경우, 피검체의 크기를 고려하지 않고 뼈 평가를 실시하면, 피검체의 중심으로부터 측정파(measuring wave)(초음파 또는 X선)가 벗어나거나 예상 밖의 반사·산란 등이 발생하여 뼈 평가 결과의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 종래의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서 그 목적은 측정대상의 크기에 따라서 정밀도 높은 계측을 실시할 수 있는 뼈 평가장치를 제공하는데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 계측 대상의 크기에 맞추어 측정파빔의 스폿 면적을 변화시킬 수 있어, 뼈 평가 결과의 신뢰성을 높일 수 있는 뼈 평가장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 구성에 의해 측정파빔 면적의 크기를 조정할 수 있는 뼈 평가장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 사용자의 간단한 조작에 의해 측정파빔의 스폿 면적의 크기를 조정할 수 있는 뼈 평가장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 자동적으로 신속하게 계측점을 위치 결정할 수 있는 뼈 평가장치를 제공하는 데에 있다.
도 1은 성인의 발뒤꿈치뼈의 뼈 평가를 실시하는 경우의 초음파빔의 조사(照射)면적을 도시한 도면;
도 2는 아동의 발뒤꿈치뼈의 뼈 평가를 실시하는 경우의 초음파빔의 조사면적을 도시한 도면;
도 3은 본 발명에 관한 초음파 뼈 평가장치의 제 1 실시 형태를 도시한 도면;
도 4는 본 발명에 관한 초음파 뼈 평가장치의 외관도;
도 5는 본 발명에 관한 진동자 어셈블리의 외관도;
도 6은 본 발명에 관한 진동자 어셈블리의 단면도;
도 7은 커플링부가 많이 잠겨 큰 초음파 통과개구가 형성된 상태를 도시한 도면;
도 8은 커플링부가 약간 잠겨 작은 초음파 통과개구가 형성된 상태를 도시한 도면;
도 9는 한 쌍의 진동자 어셈블리를 반송하는 반송기구를 도시한 도면;
도 10은 본 발명에 관한 초음파 뼈 평가장치를 사용하여 뼈 평가를 실시하는 경우의 각 공정을 도시한 플로우차트;
도 11은 본 발명에 관한 초음파 뼈 평가장치의 제 2 실시 형태를 도시한 도면;
도 12는 본 발명에 관한 제 2 실시 형태에서 이용되는 압력센서를 도시한 도면;
도 13은 본 발명에 관한 초음파 뼈 평가장치의 제 3 실시 형태를 도시한 도면;
도 14는 제 3 실시 형태에서의 진동자 어셈블리의 단면도;
도 15는 제 3 실시 형태에서의 진동자 어셈블리의 투시 사시도;
도 16은 본 발명에 관한 초음파 뼈 평가장치의 제 4 실시 형태를 도시한 도면;
도 17은 제 4 실시 형태에 관한 진동자 어셈블리 및 부착수단의 외관도;
도 18은 진동자 어셈블리의 단면도;
도 19는 부착수단을 장착하지 않은 경우의 초음파 통과개구를 도시한 도면;
도 20은 부착수단을 장착한 경우의 초음파 통과개구를 도시한 도면;
도 21은 본 발명에 관한 초음파 뼈 평가장치의 제 5 실시형태를 도시한 블럭도;
도 22는 제 5 실시 형태에 관한 계측 유닛의 사시도;
도 23은 발 크기의 측정방법을 도시한 도면;
도 24는 계측 유닛의 동작을 도시한 플로우차트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 발 뒤꿈치뼈 18: 스폿
24: 유닛본체 28,30: 진동자 어셈블리
34: 커플링부 36,80,114: 컨트롤러
38,82: 송신회로 39: 생체
40,84: 수신회로 42: 반송기구
44: 개구조정기구 45: 사이즈 판정기
64: 개구조정부 94: 진동면적 변환부
154: 어댑터 연산부 156: 계측위치 연산부
200: 계측 유닛 202: 해석유닛
(1)상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 뼈 평가장치는 초음파 진동자(ultrasonic transducer)와 그 앞면에 설치된 커플링부(coupler)를 갖는 적어도 한 개의 진동자 어셈블리와, 상기 진동자 어셈블리에 의해 형성되는 초음파빔의 단면의 크기를 조정하기 위한 조정수단을 포함한다.
(2)또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관한 뼈 평가장치는, 초음파 진동자와 그 앞면에 설치된 커플링부를 갖는 적어도 한 개의 진동자 어셈블리, 상기 진동자 어셈블리를 이동시켜서 상기 커플링부를 피검체에 접촉시키는 어셈블리 구동기구 및 상기 어셈블리 구동기구를 제어함으로써 상기 커플링부가 피검체에 접촉하는 면적을 조정하는 조정수단을 포함하며, 상기 조정수단은 상기 커플링부의접촉면적을 조정함으로써 초음파가 통과 가능한 개구의 크기를 조정한다.
상기 구성에 따르면, 진동자 어셈블리(진동자 유닛)에 있어서, 초음파 진동자의 앞면에는 음향적인 정합을 도모하는 커플링부(또는 커플링돔(coupling-dome))가 설치되고 진동자 어셈블리를 피검체 방향으로 이동시키면, 커플링부의 정점부분이 우선 최초로 생체에 접촉된다. 그리고 또한 진동자 어셈블리부를 이동시켜서 피검체 생체로의 누름력을 증대시키면 그에 따라서 커플링부의 변형량(찌그러지는 양)이 커지고 피검체에 접촉하는 면적이 서서히 증대한다. 이 커플링부가 생체에 접촉하는 영역은 실질적으로 초음파의 통과개구에 상당하므로, 커플링부의 접촉면적을 변화시키면 초음파빔의 단면적(빔 축방향과 직교하는 방향의 단면적)을 조정할 수 있다.
즉, 상기 구성에 따르면 송신 신호 또는 수신신호에 대한 특별한 제어를 필요로 하지 않고, 간편한 구성으로 빔 스폿의 크기를 조정할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서는 상기 커플링부는 탄성 변형 가능한 탄성막(membrane)과 그 탄성막의 내부에 충전된 커플링액(coupling liquid)으로 구성되고, 상기 커플링부는 피검체로의 누름력의 크기에 따라서 피검체에 접촉하는 면적이 변화되는 돔 형상을 하고 있다.
바람직한 것은 상기 커플링부의 접촉 면적은 상기 커플링부의 상기 피검체로의 누름력의 증대에 따라서 최소면적에서부터 최대면적까지 변화되고, 상기 최대 면적은 상기 초음파 진동자의 진동면의 면적과 동등하거나 또는 그 이상이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서는, 상기 조정수단은 서로 다른 한계값을갖고 서로 병렬적으로 설치되며, 상기 진동자 어셈블리를 구동하기 위한 구동토크가 한계값에 도달한 시점에서 구동력의 전달을 중단하는 복수의 토크제한수단(torque limiter)과 상기 복수의 토크제한수단 중 어느 하나를 선택하여 기능시키는 제한수단 선택 수단을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서는, 상기 조정수단은 상기 커플링부에 의한 피검체로의 누름력을 검출하는 누름력 검출 수단과 복수의 한계값 중에서 선택된 한계값에 상기 누름력이 도달한 경우에 상기 진동자 어셈블리의 구동을 정지시키는 정지제어수단을 포함한다.
(3)상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관한 뼈 평가장치는 진동면적이 변환 가능한 초음파 진동자, 상기 초음파 진동자와 피검체 사이에서 초음파를 전달하는 커플링부(coupler)를 갖는 적어도 한 개의 진동자 어셈블리 및 상기 진동면적을 변화시킴으로써 초음파빔의 단면의 크기를 조정하는 조정수단을 포함한다.
상기 구성에 따르면, 조정 수단이 피검체의 크기에 따라서 초음파 진동자에서 동작(기능)하는 진동면적을 변화시킨다. 따라서 진동 면적의 적절한 설정을 실시하면, 측정부위의 크기에 대응한 크기를 갖는 초음파빔에 의해 계측을 실시할 수 있다.
(4)상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 뼈 평가장치는 초음파 진동자를 갖는 적어도 한 개의 진동자 어셈블리와, 상기 진동자 어셈블리에 착탈 자유롭게 설치되고 초음파를 좁히기 위한 개구를 갖는 적어도 한 개의 부착수단을 포함하고, 상기 부착수단을 상기 진동자 어셈블리에 장착함으로써 초음파빔의 단면의크기를 조정할 수 있다.
상기 구성에 따르면, 예를 들어 작은 피검체에 대하여 뼈 평가를 실시하는 경우에는 진동자 어셈블리에 부착수단을 장착함으로써 진동자 어셈블리에서 형성된 초음파빔의 형상을 좁혀서, 그 단면적을 작게 할 수 있다. 부착수단의 장착은 예를 들면 사용자에 의해서 실시되지만, 그것을 자동화해도 좋다. 서로 개구의 크기가 다른 복수의 부착수단을 준비하여 두고, 그 중에서 피검체의 크기에 따라서 한 개를 선택하여 사용해도 좋다.
본 발명의 바람직한 실시 형태로는, 상기 부착수단을 상기 진동자 어셈블리에 장착한 상태에서는 상기 진동자 어셈블리가 갖는 커플링부가 상기 개구로부터 돌출하고, 상기 개구의 주위부재(링형상 부분)는 초음파를 흡수하고 탄성 변형하는 부재이다.
상기 구성에 따르면 개구 조정 부착수단이 장착된 진동자 어셈블리로 생체를 누르면 커플링부가 탄성 변형되고, 또한 개구조정 부착수단의 링형상 부분도 탄성 변형된다. 링형상 부분은 초음파를 흡수 및 차단하여, 그 내부의 개구가 초음파빔의 두께를 제한한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 형태로는, 상기 진동자 어셈블리에 상기 부착수단을 장착하기 위한 장착 수단을 포함한다.
(5)상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관한 뼈 평가장치는 상기 피검체를 얹는 받침대를 갖는 계측 유닛, 상기 계측 유닛에 설치하고 상기 받침대에 얹힌 피검체의 사이즈를 측정하는 사이즈 측정수단 및, 상기 피검체의 사이즈에 기초하여뼈 평가를 위한 계측조건을 결정하는 계측제어부를 포함한다.
여기에서 바람직한 것은, 상기 계측 유닛은 초음파의 송수파를 실시하고, 상기 계측제어부는 상기 피검체의 사이즈에 따라서 초음파의 계측점을 결정한다.
상기 구성에 따르면, 사이즈 측정 수단이 피검체의 사이즈를 측정하고 그 측정된 사이즈에 기초하여 계측제어부가 계측조건을 결정, 예를 들면 초음파의 송수파를 실시하는 계측점의 결정등을 실행한다. 따라서 본 발명에 따르면 피검체의 크기에 따라서 자동적으로 적절한 계측점을 설정할 수 있으므로, 계측의 재현성 및 신뢰성을 높일 수 있다. 물론, 본 발명은 발 받침대로서의 어댑터를 구비한 뼈 평가장치에도 적용 가능하고, 그 경우에는 예를 들면 측정점의 결정에 있어서, 사용된 어댑터를 자동적으로 식별하여 상기 형상(두께 등)을 고려하면서 계측점을 결정하면 된다.
본 발명의 바람직한 실시형태로는 상기 사이즈 측정 수단은 발뒤꿈치의 단과 발톱끝 사이의 발바닥(planta)의 길이를 측정하는 제 1 측정수단과, 발등(instep)의 높이를 측정하는 제 2 측정수단 중에서 적어도 한쪽을 포함하고, 바람직하게는 양자를 포함한다.
(1)제 1 및 제 2 실시형태
도 3에는 본 발명에 관한 초음파 뼈 평가장치의 제 1 실시형태의 전체구성이 도시되어 있다. 이 초음파 뼈 평가장치는 초음파를 이용하여 계측을 실시하는 계측 유닛(200)과, 그 계측 유닛의 계측 결과를 해석하여 뼈 평가값을 연산하는 해석 유닛(202)으로 구성되어 있다. 해석 유닛(202)은 예를 들어 컴퓨터로 구성된다.
도 4에는 계측 유닛(200)의 외관이 도시되어 있다. 유닛 본체(24)의 윗면(24A)은 기울어져 있고 그 윗면(24A)에는 교환 자유롭게 발 받침대(어댑터)(26)가 배치되어 있다. 발의 크기에 따라서 여러 종류의 발 받침대(26)가 준비되어 있어 이중 한 발 받침대(26)가 선택되어 사용된다. 각 발 받침대(26)는 초음파빔의 중심과 발뒤꿈치의 중심을 일치시키기 위해 두께 등의 형상이 서로 다르게 형성되어 있다.
윗면(24A)에 세트된 발 받침대(26)의 양쪽에는 돌출부(24B,24C)가 세워져 형성되어 있고, 각 돌출부(24B,24C)에는 각각 진동자 어셈블리(28,30)가 전후 운동 자유롭게 설치되어 있다. 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)는 후술한 구동기구(반송기구)에 의해 구동되어, 양자를 근접시키거나 분리할 수 있다. 발 받침대(26) 위에 발을 얹어 놓은 후, 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)를 서로 접근시키면 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)에 발뒤꿈치를 양쪽에서 끼울 수 있다. 그 상태에서 한쪽의 진동자 어셈블리로부터 초음파가 송파되고, 발뒤꿈치를 통과한 초음파가 다른 쪽의 진동자 어셈블리에서 수파된다.
도 5에는 진동자 어셈블리(28)의 외관이 개략적으로 도시되어 있다. 또한, 2개의 진동자 어셈블리(28,30)는 동일한 형상 및 구조를 갖는다. 이 실시형태에서 진동자 어셈블리(28)는 비교적 대형의 단일한 초음파 진동자를 내장한 본체(32)와, 본체의 앞면쪽에 설치된 거의 원추형상(단면은 사다리꼴)의 커플링부(34)로 구성된다. 커플링부(34)는 초음파 진동자와 생체사이의 초음파 전달을 양호하게 하기 위해 설치된 것이다.
커플링부(34)는 생체로의 접촉을 양호하게 하기 위해, 또한 후술하는 초음파빔의 단면적의 조정을 위해 탄성변형을 일으키는 부재로 구성되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이 이 실시 형태에서는 커플링부(34)는 그 외형을 이루는 탄성막(34A)과 그 내부에 충전된 커플링액(34B)(예를 들면, 피마자유(castor oil))으로 구성된다. 커플링부(34)는 생체로의 접촉압력에 따라서 탄성 변형된다. 이것에 의해 진동자 어셈블리(28)와 생체가 밀착하고, 또한 이 실시 형태에서는 그 탄성변형 정도를 조정함으로써 초음파빔의 통과면적을 조정할 수 있다.
도 7에는 진동자 어셈블리의 생체로의 누름력을 크게 함으로써 커플링부(34)의 변형 정도가 커진 상태가 도시되어 있다. 도 8에는 진동자 어셈블리의 생체로의 누름력을 작게 함으로써 커플링부(34)의 변형정도가 작아진 상태가 도시되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같이 커플링부(34)를 크게 변형시키면, 커플링부(34)와 생체(39) 사이의 접촉면적(A1)을 증대시킬 수 있다. 이 경우, 접촉면적(A1)은 초음파 진동자(35) 앞면(진동면)의 크기와 동등하거나 그 이상의 크기로 설정된다.
한편, 도 8에 도시한 바와 같이 커플링부(34)의 변형량을 작게 하고 커플링부(34)와 생체(39) 사이의 접촉면적(A2)을 작게 하면, 초음파의 통과개구를 좁힐 수 있다. 즉, 접촉면의 면적은 실질적으로 초음파의 통과 개구의 면적에 상당한다. 접촉면적을 증가 또는 감소시키면 초음파빔의 단면적(바꾸어 말하면, 조사면적)을 증가 또는 감소시킬 수 있다.
본 실시 형태에서 커플링부(34)는 상술한 바와 같이 음향정합 기능(본래적 기능)과 초음파의 통과개구의 조정을 실시하는 기능(부가적 기능)을 갖는다.
커플링부(34)는 적어도 누름력의 증대에 따라서 생체에 접촉하는 면적이 서서히 증대하는 형상으로 형성할 필요가 있다. 예를 들면, 커플링부(34)는 앞쪽을 향해서 서서히 가늘어지는 형상으로 형성된다. 바람직한 것은 단면이 원형의 원추형상으로 형성된다. 커플링부(34)가 잠기지 않은 상태에서는 예를 들면 그 선단면의 직경은 1㎝이고 그 진동자쪽의 직경은 2.5㎝이며, 그 길이(높이)는 2∼3㎝이다.
도 3으로 돌아가서 컨트롤러(36)는 계측제어를 실시한다. 컨트롤러(36)로부터의 개시 신호에 기초하여 송신회로(38)가 진동자 어셈블리(30)에 송신구동 신호를 공급한다. 이에 의해 초음파(초음파 펄스)가 진동자 어셈블리(30)로부터 생체(39)를 향해서 송파된다. 생체(39)를 통과하여 특성이 변화된 초음파는 진동자 어셈블리(28)에서 수파된다. 그 진동자 어셈블리(28)로부터 출력된 수신신호는 수신회로(40)에 공급되고 있다. 수신회로(40)에서는 수신신호에 대해 소정의 처리(증폭, 검파, A/D변환 등)를 실시하고 그 수신신호를 컨트롤러(36)를 통하여 해석 유닛(202)으로 출력한다. 해석 유닛(202)에서는 종래와 마찬가지로 초음파의 음속 또는 감쇄율 등에 기초하여 뼈 평가값이 연산된다. 이 뼈 평가장치는 도시되어 있지 않는 표시기에 표시된다.
컨트롤러(36)는 초음파의 송수신제어 및 반송기구(42)의 제어를 실시하고 있다. 특히, 본 실시 형태의 컨트롤러(36)는 반송기구(42)에 포함되는 개구조정기구(44)의 제어를 실시하고 있다. 개구조정기구(44)는 구동 토크가 소정값에 도달한 시점에서 즉, 커플링부가 생체에 접촉하는 면적이 소정면적에 도달한 시점에서 반송기구(42)에 의한 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)의 반송을 정지시킨다.
컨트롤러(36)에는 발의 사이즈를 판정하는 사이즈 판정기(45)가 접속되어 있고 발 받침대 상에 있는 발이 큰지 작은지가 직접적으로 또는 간접적으로 검출된다. 이 사이즈 판정기(45)는 예를 들면 광학적 센서에 의해 발의 크기를 계측하는 장치이거나 또는 기계적 센서에 의해 발 받침대의 종류를 판정하는 장치로서, 둘 중 어떤 장치에 의하더라도 발의 사이즈가 자동 판정된다. 후술하는 제 5 실시 형태는 이 사이즈 판정기(45)에 관한 것이다.
컨트롤러(36)는 판정된 발의 크기에 따라서 초음파빔의 단면적을 자동적으로 변화시킬 수 있다.
도 9에는 반송기구(42)의 전체구성이 도시되어 있다. 구동모터(46)의 구동력은 복수의 타이밍벨트 및 복수의 풀리를 통하여 개구조정기구(44)에 전달되고 있다. 그 개구조정기구(44)를 통하여 전달된 구동력은 복수의 타이밍벨트 및 복수의 풀리를 통하여 이송나사(48)에 전달된다. 이송나사(48)에는 진동자 어셈블리(28)를 구비한 가동체(50)와 진동자 어셈블리(30)를 구비한 가동체(52)가 연결되어 있다. 이송나사(48)에는 서로 역방향의 2개의 스파이럴 홈이 형성되어 있고 가동체(50) 및 가동체(52)는 각각 방향이 다른 스파이럴 홈과 걸어 맞추어져 있다. 따라서 이송나사(48)를 순방향으로 회전시키면 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 서로 접근하고 이송나사(48)를 역방향으로 회전시키면, 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 서로 멀어진다.
본 실시형태에서 개구조정기구(44)는 병렬 배치된 기계적인 2개의 토크제한수단(54,56)과, 각각 각 토크제한수단에 직렬적으로 연결된 전자 클러치(58,60)로 구성된다. 2개의 토크제한수단(54,56)은 서로 다른 한계값(슬립에 의해 구동력 전달이 중단되는 토크값)을 갖는다. 예를 들면, 토크제한수단(54)이 갖는 한계값은 200g·㎝이고, 토크제한수단(56)이 갖는 한계값은 100g·㎝이다.
전자 클러치(58,60)는 컨트롤러(36)에 의해 어느 한쪽만이 선택된다. 성인(또는 발이 큰 사람)의 발에 대한 초음파 계측을 실시할 때에는 전자 클러치(58)가 온되고 즉, 한계값이 큰 토크제한수단(54)이 선택된다. 토크제한수단(54)은 구동 토크가 상기 한계값(200g·㎝)에 도달한 시점에서 구동력의 전달을 중단한다. 그렇게 하면, 도 7에 도시한 바와 같이 한 쌍의 진동자 어셈블리의 커플링부(34)가 최대로 잠긴 상태가 유지되어 초음파의 통과개구가 대(大)가된다.
한편, 아동(또는 발이 작은 사람)의 발에 대한 초음파 계측을 실시할 때에는 전자 클러치(60)가 온되고, 즉 한계값이 작은 토크제한수단(56)이 기능한다. 토크제한수단(56)은 구동 토크가 상기의 소정값(100g·㎝)에 도달한 시점에서 구동력의 전달을 중단한다. 그렇게 하면, 도 8에 도시한 바와 같이 한 쌍의 진동자 어셈블리의 커플링부가 약간만 잠긴 상태가 유지되어 초음파의 통과개구가 소(小)가 된다.
이와 같이 하여 초음파빔의 두께를 조정할 수 있으므로 도 2의 "18A"로 도시한 바와 같이 아동의 발뒤꿈치뼈(10)에 대해서도 적절한 직경의 빔 스폿을 형성할 수 있다. 이상의 실시 형태에서는 2개의 토크제한수단이 변환되어 사용되고 있었지만, 물론 3개 이상의 토크제한수단을 설치하여 개구면적을 다단개로 변화시켜도좋다.
다음에 본 발명에 관한 초음파 뼈 평가장치의 전체동작에 대해서 도 10을 사용하여 설명한다.
우선, "S101"에서 발 받침대 위에 놓여진 발의 사이즈가 판정된다. 이것은 도 1에 도시한 사이즈 판정기(45)에 의해 자동적으로 실시된다. 그러나 인위적으로 사이즈를 판정해도 좋다. "S102"에서 컨트롤러(36)는 성인용의 계측 즉, 초음파빔의 두께를 크게 하여 계측을 실시할지 아동용의 계측 즉, 초음파빔의 두께를 작게 하여 계측을 실시할지를 선택한다.
"S102"에서 발의 사이즈가 크다고 판정된 경우에는 "S103"에서 전자 클러치(58)가 선택 즉, 토크제한수단(54)이 선택된다. 그리고 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 서로 접근하도록 반송된다. 커플링부(34)가 도 7과 같이 변형된 시점에서 토크제한수단(54)이 작동하고 토크 전달이 중단되어 도 7의 상태가 유지된다. 그 상태에서 초음파의 송수파가 실시된다. 계측 후, 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 서로 분리되도록 반송된다.
한편, "S102"에서 발의 사이즈가 작다고 판정된 경우에는 "S104"에서 전자 클러치(60)가 선택, 즉 토크제한수단(56)이 선택되어 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 서로 근접하도록 반송된다. 커플링부(34)가 도 8과 같이 변형된 시점에서 토크제한수단(56)이 작동하고 토크 전달이 중단되어 도 8의 상태가 유지된다. 그 상태에서 초음파의 송수파가 실시된다. 계측 후, 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 서로 분리되도록 반송된다.
"S105"에서는 해석 유닛(202)에서 계측 데이터가 해석되어 뼈 평가장치가 연산되고 "S106"에서 그 뼈 평가장치가 표시된다.
도 11에는 본 발명에 관한 제 2 실시 형태가 도시되어 있다. 또한, 도 3에 도시한 제 1 실시 형태와 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 11에서 압력 센서(62)는 커플링부내의 커플링액의 압력을 검출하는 것이다. 도 12에는 그 압력센서(62)가 예시되어 있다. 압력센서(62)는 어셈블리 본체에 배치되고 압력센서(62)에는 탄성막(34A) 내의 커플링액(34B)이 튜브(63)를 통하여 인도되고 있다. 탄성막(34A) 내 커플링액(34B)의 압력은 생체로의 누름력을 나타내는 것이라 생각되어질 수 있으므로, 커플링액(34B)의 압력을 검출함으로써 간접적으로 생체로의 누름력이 검출된다.
도 11에서 컨트롤러(36) 내의 개구 조정부(64)는 서로 다른 복수의 기준압력값을 갖고 있다. 발의 사이즈에 따라서 선택된 기준 압력값에 압력센서(62)가 나타내는 압력값이 도달한 시점에서 개구 조정부(64)는 전자클러치(66)에 대해서 동력전달을 중단하는 지령을 보낸다. 전자클러치(66)가 온 상태로 있는 경우, 모터(46)의 동력이 전자클러치(66)를 통하여 기구(68)에 전달되고, 이송나사(48)의 회전구동이 이루어진다. 한편, 전자 클러치(66)에 의해 동력전달이 중단되면 이송나사(48)의 회전은 정지하고 그 결과, 각 진동자 어셈블리(28,30)의 생체로의 누름력이 소망의 값으로 설정·유지된다. 이로써 초음파빔의 단면적이 설정된다. 또한, 각 진동자 어셈블리(28,30)마다 압력 센서를 설치할 수도 있다.
상술한 제 1 및 제 2 실시 형태에서는 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)의 양쪽이 변형 자유로운 커플링부를 구비하고 그 커플링부의 잠기는 양을 조정함으로써 초음파빔의 통과개구가 조정되고 있었다. 그러나 적어도 송신측의 진동자 어셈블리에 통과개구를 조정하는 기능을 부여하면, 빔 스폿의 조정을 실시할 수 있다. 다만, 송신측 및 수신측의 양쪽에서 초음파빔의 통과개구를 제어하면, 보다 효과적으로 빔의 두께를 제어할 수 있다. 또한, 한 개의 진동자 어셈블리에 의해 초음파의 송파 및 반사파의 수파를 실시하는 뼈 평가장치에서도 커플링부의 잠기는 양의 조정에 의해 빔 두께의 조정을 실시할 수도 있다.
(2)제 3 실시 형태
도 13에는 본 발명에 관한 초음파 뼈 평가장치의 제 3 실시형태의 전체 구성이 도시되어 있다. 이 초음파 뼈 평가장치는 초음파를 이용하여 계측을 실시하는 계측 유닛(200)과, 그 계측 유닛의 계측 결과를 해석하여 뼈 평가값을 연산하는 해석 유닛(202)으로 구성된다. 해석 유닛(202)은 예를 들면, 컴퓨터로 구성된다.
이 실시 형태에 관한 계측 유닛의 외관은 도 4에 도시한 것과 동일하다.
진동자 어셈블리(28)의 외관은 도 5에 도시한 것과 동일하다. 또한, 2개의 진동자 어셈블리(28,30)는 동일한 형태 및 구조를 갖는다.
도 14에는 이 제 3 실시형태에 관한 진동자 어셈블리의 단면도가 도시되어 있다. 도 14에 도시한 바와 같이 이 실시형태에서는 커플링부(34)는 그 외형을 이루는 탄성막(34A)과, 그 내부에 충전된 커플링액(34B)(예를 들면 피마자유)으로 구성된다. 커플링부(34)는 생체로의 접촉압력에 따라서 탄성 변형된다.커플링부(34)의 선단면의 직경은 예를 들면 1㎝이고 그 진동자측의 직경은 예를 들면 2.5㎝이며, 그 길이(높이)는 예를 들면 2∼3㎝정도이다. 본 실시 형태에서는 각종 형태의 커플링부를 이용할 수 있다.
본체(32)내에는 초음파의 송파 또는 수파를 실시하는 초음파 진동자(64)가 설치되어 있다. 도 14의 투시사시도에 도시한 바와 같이 초음파 진동자(64)는 소위 환상배열(annular array)형의 초음파 진동자이다. 구체적으로는 초음파 진동자(64)는 단일한 원반형 압전재료(66), 압전재료(66)의 앞면에 형성된 전면측 전극(68) 및 압전재료의 뒷면에 형성된 뒷면측 전극(70)으로 구성된다.
앞면측 전극(68)은 서로 절연된 중앙전극소자(72)와 링형상 전극소자(74)로 이루어진다. 그 중앙전극소자(72)는 원형 영역(72A)과, 그 단부로부터 압전재료(66)의 측면을 따라서 뒤쪽으로 연장된 인출영역(72B)으로 이루어진다.
링형상 전극소자(74)는 원형 영역(72A)의 주위에 링형상으로 형성된 링형상 영역(74A)과 그 단부로부터 압전재료(66)의 측면을 따라서 뒤쪽으로 인출된 인출영역(74B)(도 14 참조)으로 이루어진다.
뒷면측 전극(70)은 원형의 중앙전극소자(76)와, 그 주위에 링형상으로 형성된 링형상 전극소자(78)로 이루어진다. 이들의 중앙전극소자(72), 링형상 전극소자(74), 중앙전극소자(76) 및 링형상 전극소자(78)에는 각각 개별적으로 신호선이 접속되어 전기적으로 각 전극 소자를 선택 가능하게 한다.
앞면측 전극(68)에서의 원형 영역(72A)과 뒷면측 전극(70)에서의 중앙 전극소자(76)는 동일한 직경을 갖는다. 또한, 앞면측 전극(68)에서의 링형상영역(74A)과 뒷면측 전극(70)에서의 링형상 소자(78)는 동일한 형상으로 형성되어 있다. 또한, 초음파 진동자(64)의 주위(뒷면측 공간, 측면 주위공간 등)에는 예를 들면 피마자유 등의 절연성을 갖는 기름이 충전되어 있다.
도 13으로 돌아가서 컨트롤러(80)로부터의 개시 신호에 기초하여 송신 회로(82)가 진동자 어셈블리(30)에 송신 구동 신호를 공급한다. 이로써 진동자 어셈블리(30)로부터 초음파(초음파 펄스)가 생체(39)를 향해서 송파된다. 생체(39)를 통과하고 특성의 변화를 받은 초음파는 진동자 어셈블리(28)에서 수파된다. 그 진동자 어셈블리(28)로부터 출력된 수신신호는 수신회로(84)에 공급된다. 수신회로(84)에서는 수신신호에 대해 소정의 처리(증폭, 검파, A/D변환 등)를 실시하고 그 수신신호를 컨트롤러(80)를 통하여 해석유닛(202)으로 출력한다. 해석유닛(202)에서는 종래와 마찬가지로 초음파의 음속 또는 감쇄율 등에 기초하여 뼈 평가값을 연산한다. 이 뼈 평가값은 도시되어 있지 않은 표시기에 표시된다.
컨트롤러(80)는 초음파의 송수신제어 및 반송기구(86)의 제어를 실시하고 있다.
반송기구(86)는 구동모터(도시하지 않음), 토크제한수단(도시하지 않음) 및 이송나사(88)를 포함한다. 이송나사(88)에는 진동자 어셈블리(28)를 구비한 가동체(90)와, 진동자 어셈블리(30)를 구비한 가동체(92)가 연결되어 있다. 이송나사(88)에는 서로 반대방향인 2개의 스파이럴 홈이 형성되어 있고, 가동체(90) 및 가동체(92)는 각각 방향이 다른 스파이럴 홈과 걸어 맞추어져 있다. 따라서 이송나사(88)를 순방향으로 회전시키면 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가서로 근접하고 이송나사(88)를 반대방향으로 회전시키면 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 서로 분리된다.
토크제한수단은 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)의 생체로의 누름력이 소정의 한계값에 도달한 경우에 구동모터로부터의 구동력의 전달을 중단한다. 이 경우, 도 14에 도시한 커플링부(34)는 충분히 잠긴 상태가 되고 초음파의 전달경로가 충분히 확보된다.
본 실시 형태의 컨트롤러(80)는 진동면적 변환부(94)를 갖는다. 이 진동면적 변환부(94)는 진동소자(바꾸어 말하면, 전극소자)의 선택수에 의해 초음파 진동자(64)에서의 진동면의 크기를 변환시키는 것이다.
구체적으로 설명하면 진동면적 변환부(94)는 성인용 계측 모드에서는 앞면측 전극(68)을 구성하는 중앙전극소자(72) 및 링형상 전극소자(74) 양자를 기능시키고 또한, 뒷면측 전극(70)을 구성하는 중앙전극소자(76) 및 링형상 전극소자(78) 양자를 기능시킨다. 즉, 앞면측 전극(68) 및 뒷면측 전극(70)의 전체가 송신용 전극 또는 수신용 전극으로서 기능하고, 압전재료(66)의 전체가 진동한다.
이로써 초음파빔의 단면적을 크게 할 수 있다.
한편, 아동 계측 모드에서는 진동면적 변환부(94)는 전면측 전극(68)을 구성하는 중앙전극소자(72) 및 링형상 전극소자(74) 내에서 중앙전극소자(72)만을 기능시키고, 뒷면측 전극(70)을 구성하는 중앙전극소자(76) 및 링형상 전극소자(78) 내에서 중앙전극소자(76)만을 기능시킨다. 즉, 앞면측 전극(68) 및 뒷면측전극(70)의 중앙부분만이 송신용 전극 또는 수신용 전극으로서 기능하고 그 결과,압전재료(66)의 진동영역이 제한된다. 이로써 초음파빔의 단면적을 작게 할 수 있다.
컨트롤러(80)에는 발의 사이즈를 판정하는 사이즈 판정기(45)가 접속되어 있다. 이 사이즈 판정기(45)에 의해 발 받침대 위에 있는 발이 큰지 작은지가 직접적으로 또는 간접적으로 검출된다. 이 사이즈 판정기(45)는 예를 들면 광학적 센서에 의해 발의 크기를 계측하는 장치이거나, 기계적 센서에 의해 발 받침대의 종류를 판정하는 장치로서 둘 중 어떠한 장치에 의하더라도 발 사이즈가 자동 판정된다. 물론, 인위적인 판정에 의해 컨트롤러(80)에 사이즈 판정 결과를 부여해도 좋다.
상술한 바와 같이 진동면적 변환부(94)는 판정된 발의 사이즈에 기초하여 진동면적의 변환을 실시하고 있다.
이상과 같이 초음파빔의 두께가 2단계로 변환되므로 도 2의 "18A"로 도시한 바와 같이 아동의 발뒤꿈치뼈(10)에 대해서도 적절한 직경의 빔 스폿을 형성할 수 있다. 이상 설명에서는 2개의 진동면적이 변환 선택되어 있었지만, 물론 3개 이상의 진동면적을 변환할 수 있도록 하여, 초음파의 개구 면적을 다단계로 변환시켜도 좋다.
제 3 실시 형태의 초음파 뼈 평가장치의 전체동작은 도 10에 도시한 바와 거의 동일하다.
우선, "S101"에서 발 받침대 위에 놓여진 발의 크기가 판정된다. 이것은 도 1에 도시한 사이즈 판정기(45)에 의해 자동적으로 실시되지만, 인위적으로 판정해도 좋다. "S102"에서 컨트롤러(80)는 성인용 계측 즉 초음파빔의 두께를 크게 하여 계측을 실시할지 또는 아동용 계측 즉 초음파빔의 두께를 작게 하여 계측을 실시할지를 선택한다. 그 후, 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30) 사이에 생체가 삽입되어 그 한 쌍의 진동자 어셈블리 사이에 생체가 끼워진다.
"S102"에서 발의 사이즈가 크다고 판정된 경우에는 "S103"에서 모든 전극소자의 선택(즉, 진동자 전체의 선택)에 의해 큰 진동면적 즉, 대개구가 설정되고, 두꺼운 초음파빔에 의한 계측이 실시된다. 한편, "S102"에서 발의 사이즈가 작다고 판정된 경우에는 "S104"에서 일부의 전극소자만을 선택(부분적인 영역의 선택)함으로써 작은 진동면적 즉 소개구가 설정되어, 가는 초음파빔에 의한 계측이 실시된다. "S105"에서는 계측 데이터가 해석되어 뼈 평가값이 연산되고 "S106"에서 그 뼈 평가값이 표시된다.
이상 설명한 실시형태에서는 환상배열 진동자를 이용하고 있었지만, 초음파 진동자소자가 이차원 배열된 어레이 진동자를 이용해도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는 송신측과 수신측 양쪽에서 진동면적의 변환 설정을 실시했지만, 송신측만 진동면적의 변환설정을 실시할 수도 있다.
또한, 한 개의 진동자 어셈블리에 의해 초음파의 송파 및 반사파의 수파를 실시하는 뼈 평가장치에서 진동면적의 변환을 실시할 수도 있다.
(3)제 4 실시형태
도 16에는 본 발명에 관한 초음파 뼈 평가장치의 제 4 실시형태가 도시되어있다. 이 초음파 뼈 평가장치는 초음파를 이용하여 계측을 실시하는 계측유닛(200)과 그 계측 유닛의 계측 결과를 해석하여 뼈 평가값을 연산하는 해석 유닛(202)으로 구성된다. 해석 유닛(202)은 예를 들면 컴퓨터로 구성된다.
계측 유닛(200)의 외관은 도 4에 도시한 것과 동일하다.
도 17에는 진동자 어셈블리(28) 및 그것에 착탈 자유롭게 장착되는 부착수단(100)의 외관이 도시되어 있다. 또한, 이 실시형태에서 2개의 진동자 어셈블리(28,30)는 동일한 형태 및 구조를 갖는다.
진동자 어셈블리(28)는 비교적 대형의 단일한 초음파 진동자(35)를 내장한 본체(32)와 본체의 앞면측에 설치된 대략 원추형상(단면은 사다리꼴)의 커플링부(34)로 구성된다. 커플링부(34)는 초음판 진동자(35)와 생체 사이의 초음파 전달을 양호하게 하기 위해 설치한 것으로 탄성변형을 발생시키는 것도 있다.
부착수단(100)은 통형상부(101), 그 앞면측에 형성된 링형상부(104) 및 통형상(101)으로부터 연장된 걸쇠(106)로 구성된다. 링형상부(104)에는 개구(102)가 형성되어 있고, 그 개구(102)에 의해 초음파빔의 단면적을 제한할 수 있다. 링형상부(104)는 탄성변형을 발생시키고, 또한 초음파를 흡수·차단하는 부재(예를 들면, 다수의 미소 기포가 함유된 고무)로 구성된다. 그 링형상부(104)에 의해, 빔 중심으로부터 일정한 거리(개구(102)의 반경에 상당)보다도 바깥쪽을 통과하려고 하는 초음파를 흡수·차단할 수 있다.
걸쇠(106)에는 고리(106A)가 형성되어 있다. 한편, 진동자 어셈블리(28)에는 그 본체(32)의 측면에 고리(106A)가 걸리는 홈(110)이 형성되어 있다.
또한, 진동자 어셈블리(28)는 장착 센서(112)를 갖는다.
도 18에는 부착수단(100)이 장착된 진동자 어셈블리(28)의 단면도가 도시되어 있다. 커플링부(34)는 그 외형을 이루는 탄성막(34A)과, 그 내부에 충전된 커플링액(34B)(예를 들면 피마자유)으로 구성되며, 생체로의 접촉압력에 의해 탄성 변형된다. 커플링부(34) 선단면의 직경은 예를 들면 1㎝이고 그 진동자측의 직경은 예를 들면 2.5㎝이며, 그 길이(높이)는 예를 들면 2∼3㎝정도이다. 물론 본 실시형태에서는, 각종 형태의 커플링부를 이용할 수 있다. 도 18에 도시한 바와 같이 부착수단 장착 상태에서는 개구(102)로부터 커플링부(34)가 바깥쪽으로 돌출된다. 이 상태에서는 링형상부(104)의 내면이 커플링부(34)의 탄성막(34A)에 밀착된다.
상기의 장착 센서(112)는 구체적으로는 발광소자(112B)와 수광소자(112A)로 구성되고 걸쇠(106)가 홈(110)내로 진입되어 있지 않은 상태에서는 발광소자(112B)에서 발생한 광이 수광소자(112A)로 검출된다. 한편, 도 18에 도시한 바와 같이 부착수단(100)을 적절하게 장착하면 그 걸쇠(106)가 발광소자(112B)와 수광소자(112A) 사이에 진입하여 발광소자(112B)로부터의 광을 차단한다.
도 19에 도시한 바와 같이 진동어셈블리(28)에 부착수단(100)을 장착하지 않고 진동자 어셈블리(28)를 생체(39)로 일정 압력으로 누르면, 커플링부(34)가 잠기고 큰 접촉면적(초음파 통과개구)(A1)을 얻을 수 있다. 또한, 상기 개구(A1)의 크기는 초음파 진동자(35)의 진동면의 면적과 동등하거나 그 이상이다.
한편, 도 20에 도시한 바와 같이 진동자 어셈블리(28)에 부착수단(100)을 장착하여 진동자 어셈블리(28)를 생체(39)로 일정 압력으로 누르면 커플링부(34)가잠기게 되지만, 그 탄성 변형은 부착수단(100)의 링형상부(104)에 의해 규제되고 도 19에 도시한 상태에 비해 작은 접촉면적(초음파 통과개구)(A2)이 형성된다. 이 경우, 링형상부(104)는 변형 가능한 고무와 같은 부재로 구성되어 있으므로 그 링형상부(104) 자신도 약간 탄성 변형된다. 이로써 링형상부(104)가 생체에 접촉함으로써 생기는 고통이나 위화감을 해소할 수 있다. 또한, 진동자 어셈블리(28)의 생체로의 누름력은 제어되어 있고 항상 설정한 대로의 접촉면적을 얻을 수 있다.
따라서 예를 들면 성인의 발뒤꿈치뼈에 대한 뼈 평가를 실시하는 경우에는 부착수단(100)을 장착하지 않고 빔 단면적을 크게 하여 초음파 계측을 실시할 수 있고, 아동의 발뒤꿈치뼈에 대한 뼈 평가를 실시하는 경우에는 부착수단(100)을 장착해서 빔 단면적을 작게 하여 초음파 계측을 실시할 수 있다.
도 16으로 돌아가서 컨트롤러(114)로부터의 개시 신호에 기초하여 송신회로(38)가 진동자 어셈블리(30)에 송신 구동신호를 공급한다. 이로써 초음파 진동자 어셈블리(30)로부터 초음파(초음파 펄스)가 생체(39)를 향해서 송파된다. 생체(39)를 통과하여 감쇄 등의 특성 변화를 받은 초음파는 진동자 어셈블리(28)에서 수파된다. 그 진동자 어셈블리(28)로부터 출력된 수신신호는 수신회로(40)에 공급된다. 수신회로(40)에서는 수신신호에 대하여 소정의 처리(증폭, 검파, A/D변환 등)를 실시하고 그 수신신호를 컨트롤러(114)를 통하여 해석 유닛(202)으로 출력한다. 해석 유닛(202)에서는 종래와 마찬가지로 초음파의 음속 또는 감쇄율 등에 기초하여 뼈 평가값을 연산한다. 이 뼈 평가값은 도시되어 있지 않는 표시기에 표시된다.
컨트롤러(114)는 초음파의 송수신 제어 및 반송구조(86)의 제어를 실시하고 있다.
반송기구(86)는 구동모터(도시하지 않음), 토크제한수단(도시하지 않음), 및 이송나사(88)를 포함한다. 이송나사(88)에는 진동자 어셈블리(28)를 구비한 가동체(90)와, 진동자 어셈블리(30)를 구비한 가동체(92)가 연결되어 있다. 이송나사(88)에는 서로 반대 방향의 스파이럴 홈이 형성되어 있고, 가동체(90) 및 가동체(92)는 각각 방향이 다른 두개의 스파이럴 홈과 걸어 맞추어져 있다. 따라서 이송나사(88)를 순방향으로 회전시키면, 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 서로 근접하고 이송나사(88)를 역방향으로 회전시키면, 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 서로 멀어진다.
토크제한수단은 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)의 생체로의 누름력이 소정의 한계값에 도달한 경우에 구동 모터에서 발생된 구동력의 전달을 중단한다.
컨트롤러(114)에는 발의 사이즈를 판정하는 사이즈 판정기(45)가 접속되어 있다. 사이즈 판정기(45)는 발 받침대 위에 있는 발이 큰지 작은지를 직접적 또는 간접적으로 검출한다. 이 사이즈 판정기(45)는 예를 들면, 광학적 센서에 의해 발의 크기를 계측하는 장치이거나, 혹은 기계적 센서에 의해 발 받침대의 종류를 판정하는 장치이다. 둘 중 어떠한 장치를 사용해도 발의 사이즈가 자동 판정된다. 물론, 인위적인 판정에 의해 컨트롤러(114)에 사이즈 판정결과를 부여해도 좋다.
컨트롤러(114)는 판정된 사이즈가 소(小)인 경우에, 도시되어 있지 않은 표시기에 부착수단의 장착을 재촉하는 표시를 실시한다. 컨트롤러(114)는 판정된 사이즈가 소인 경우임에도 불구하고 부착수단을 장착하지 않고 계측을 실시한 경우, 또는 판정된 사이즈가 대(大)임에도 불구하고 부착수단을 장착하여 계측을 실시한 경우에는 알람을 출력한다.
또한, 컨트롤러(114)내에 설치된 기억부에는 장착센서의 출력에 기초하여 환자마다 각 뼈 평가시의 부착수단 장착 유무의 정보가 저장된다. 이로써, 각 뼈 평가시의 계측 조건을 보존하여 둘 수 있다. 또한, 컨트롤러(114)는 각 환자에 대해서 과거의 계측시와 현재의 계측시에 부착수단의 장착 유무가 불일치하게 이루어진 것을 자동판정하고 그 불일치를 나타내는 알람을 출력하는 기능을 갖는다.
이상 설명한 바와 같이 부착수단의 착탈에 의해 초음파빔의 두께를 2단계로 변환할 수 있으므로, 도 2의 18A에 도시한 바와 같이 아동의 발뒤꿈치뼈(10)에 대해서도 적절한 직경의 빔 스폿을 형성할 수 있다. 또한, 서로 개구의 크기가 다른 복수 종류의 부착수단을 준비하여 두면 초음파의 개구면적을 다단계로 변환할 수 있다.
이 제 4 실시형태의 뼈 평가장치의 전체 동작은 도 10에 도시한 바와 같다.
우선, "S101"에서 발 받침대 상에 놓여진 발의 사이즈가 판정된다. 이것은 도 16에 도시한 사이즈 판정기(45)에 의해 자동적으로 실시되지만, 인위적으로 판정해도 좋다. 어떻게 해도 판정된 사이즈에 따라서 부착수단을 장착해야 할지 하지 말아야 할지가 판정된다. 이 판단은 컨트롤러가 실시해도 좋지만, 인위적으로 실시해도 좋다. "S102"에서 성인용 계측 즉 초음파빔의 두께를 크게 하여 계측을 실시할지 또는 아동용 계측 즉 초음파빔의 두께를 작게 하여 계측을 실시할지를 선택한다. 그 후, 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30) 사이에 생체가 삽입되어 그 한 쌍의 진동자 어셈블리 사이에 생체가 끼워진다.
"S102"에서 발의 사이즈가 크다고 판정된 경우에는 S103에서 부착수단을 장착하지 않고 초음파 계측이 실시된다. 즉, 대개구가 설정되고 두꺼운 초음파빔에 의한 계측이 실시된다. 한편, "S102"에서 발의 사이즈가 작다고 판정된 경우에는 S104에서 부착수단을 장착하여 작은 개구가 설정되며, 가는 초음파빔에 의한 계측이 실시된다. "S105"에서는 계측데이터가 해석되고 뼈 평가값이 연산되어 "S106"에서 그 뼈 평가값이 표시된다.
또한, 부착수단은 송신용 진동자 어셈블리 및 수신용 진동자 어셈블리의 한쪽 또는 양쪽에 장착된다. 또한, 상기 실시형태에서는 초음파에 의해 뼈 평가가 실시되고 있었지만, X선 등의 다른 측정파를 이용하여 뼈 평가를 실시하는 장치에도 동일하게 본 발명을 적용시킬 수 있다. 또한, 한 개의 진동자 어셈블리에 의해 초음파의 송파 및 반사파의 수파를 실시하는 뼈 평가장치에도 본 발명을 적용시킬 수 있다.
(4)제 5 실시형태
도 21에는 본 발명에 관한 뼈 평가장치의 제 5 실시형태의 전체 구성이 블럭도로 도시되어 있다. 이 뼈 평가장치는 초음파를 생체에 송수파함으로써 생체 내부의 뼈의 평가를 실시하는 것이다. 단, 본 발명은 X선을 이용하여 뼈 평가를 실시하는 뼈 평가장치에도 적용할 수 있다.
도 21에 도시한 뼈 평가장치는 크게 나누어서 초음파의 송수파를 실시하는계측 유닛(200)과 그 초음파의 송수파에 의해 얻어진 결과에 기초하여 뼈 평가값을 연산하는 해석 유닛(202)으로 구성된다. 피검체인 발(39)의 양쪽에는 초음파 진동자를 구비한 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 배치되어 있다. 진동자 어셈블리(30)는 송신용이고 진동자 어셈블리(28)는 수신용이다.
이 진동자 어셈블리(28,30)는 본 실시형태에서 반송기구(146)에 의해 3차원적으로 반송되어, 계측점의 위치를 자유롭게 조정할 수 있다. 컨트롤러(148)는 계측 유닛(200)의 동작 제어를 실시하는 것이다. 컨트롤러(148)로부터 출력된 송신 개시가 송신회로(38)에 공급되고 송신회로(38)로부터 송신신호가 진동자 어셈블리(30)에 공급된다. 그렇게 하면, 진동자 어셈블리(30)로부터 초음파가 발(39)에 송파되고 그 발(39)을 통과한 초음파가 진동자 어셈블리(28)에서 수파된다. 진동자 어셈블리(28)로부터의 수신신호가 수신회로(40)를 통하여 컨트롤러(148)에 보내진다. 수신회로(40)는 예를 들면, 증폭기, 검파기 등을 갖는다. 컨트롤러(148)에 입력된 수신신호는 해석 유닛(202)으로 보내지고, 그 해석 유닛(202)에서 뼈 평가값이 연산된다.
컨트롤러(148)는 계측 위치 연산부(156)를 갖는다. 이 계측위치 연산부(156)는 발의 크기, 즉 발의 사이즈에 기초하여 적절한 계측 위치를 결정하고 그것을 나타내는 계측 위치 정보(X좌표, Y좌표)를 반송기구(146)로 출력한다. 이에 의해 반송기구(146)는 결정된 계측점에 초음파빔의 중심이 일치하도록 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)를 X방향 또는 Y방향으로 이동시킨다(도 22참조).
계측 위치 연산부(156)에는 어댑터 판별기(154)로부터 출력된 판별 결과가입력되어 있다. 이 어댑터 판별기(154)는 후술한 바와 같이 계측 유닛(200)에 장착된 발 받침대로서의 어댑터(26)(도 22 참조)의 종류를 판별하는 것이고, 그 판별결과가 계측 위치의 연산에서 이용된다.
또한, 이 계측 위치 연산부(156)에는 제 1 측정기(150) 및 제 2 측정기(152)로부터의 측정신호가 입력되어 있다. 계측 위치 연산부(156)는 이들의 측정신호에 기초하여 상술한 바와 같이 적절한 계측 위치를 결정한다. 이에 관해 아래에 상세히 설명한다.
도 22에는 계측 유닛(200)의 사시도가 도시되어 있다. 본체(24)의 윗면(24A)에는 발 받침대로서의 어댑터(26)가 착탈 자유롭게 배치된다. 성인용 어댑터(26)는 비교적 얇은 두께로 형성되는 한편, 아동용 어댑터(26)는 비교적 두꺼운 두께로 형성된다. 이 외에 각종 사이즈의 어댑터(26)를 사용할 수도 있다.
어댑터(26) 위에는 발(39)이 놓여진다. 어댑터(26)의 양쪽에는 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 서로 대향하게 배치되어 있다. 뼈 평가를 실시하는 경우, 진동자 어셈블리(28,30)가 Z축 방향 즉 그들이 서로 근접하는 방향으로 이동하고, 그 결과 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)에 의해 피검체인 발뒤꿈치가 끼워진다. 그와 같은 상태에서 초음파의 송수파가 실시된다.
본 실시형태의 계측 유닛(200)에는 도 22에 도시한 바와 같이 제 1 측정기로서의 발바닥 길이 검출기(150)가 고정 배치되어 있다. 이 검출기(150)는 어댑터(26) 상에 배치된 발(39)의 발끝쪽에 설치되어 있고, 레이저광을 Z축 방향으로 스캔함으로써 검출기(150)로부터 각 발가락 선단까지의 거리가 측정되고 있다.그 측정결과의 최소값에 기초하여 발바닥의 길이(발뒤꿈치의 후단으로부터 가장 긴 발가락의 선단까지의 길이)가 연산된다.
이 검출기(150)는 레이저형의 센서로 구성되지만, 이와 같은 광학적인 센서를 대신하여 다른 센서를 이용해도 좋다.
발바닥 길이는 계측위치를 결정하기 위한 파라미터로서 이용된다. 따라서 발의 특정 발가락의 발톱끝까지의 거리를 발바닥 길이로서 정의해도 좋다. 또는, 발의 크기를 지표로하는 다른 부위의 크기를 측정하고 그것을 파라미터로서 이용해도 좋다.
도 22에 도시한 바와 같이 본체(24)의 윗면(24A)에는 발등의 높이를 측정하기 위한 제 2 측정기로서의 발등높이 검출기(152)가 설치되어 있다. 구체적으로는 이 검출기(152)는 발광기(152A)와 수광기(152B)로 구성되고, 그 발광기(152A)와 수광기(152B) 사이에서 복수의 레이저광을 송수신함으로써 수신해 온 레이저광의 갯수 또는 폭 등으로부터 발등의 높이를 판정하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는 검출기(152)는 윗면(24A)에 고정적으로 설치되어 있지만, 예를 들면 제 1 측정기(150)의 측정결과에 기초하여 그 발광기(152A) 및 수광기(152B)를 발톱끝 방향 또는 발뒤꿈치 방향으로 시프트시키는 기구를 설치해도 좋다. 그와 같은 구성에 따르면, 보다 발등의 높이를 객관적으로 판정할 수 있다.
도 23에는 제 1 측정기(150) 및 제 2 측정기(152)에서 측정되는 발바닥 길이(L) 및 발등높이(H)가 도시되어 있다. 즉, 발바닥 길이(L)는 발뒤꿈치의 후단으로부터 발톱끝까지의 길이이고 발등 높이(H)는 제 2 측정기(34)가 설치된 위치에서의 발등의 높이로서 정의되어 있다. 이와 같이 하여 구해진 발바닥 길이(L) 및 발등높이(H)는 측정좌표(X, Y)를 연산하기 위한 파라미터로서 이용되고 그 결과, 계측 위치(S)로서 발뒤꿈치뼈 중심이 추정된다. 또한, 본 실시형태에서는 도 23에 도시한 바와 같이 어댑터 판별기(154)가 설치되어 있어 장착된 어댑터의 종류가 자동적으로 판별되고 있다. 발바닥길이(L) 및 발등높이(H)의 연산에 있어서는 사용되고 있는 어댑터의 형상이 고려된다.
다음으로 도 24를 사용하여 계측 유닛의 동작에 대해서 설명한다.
우선, "S101"에서는 어댑터 판별기(154)에 의해 계측 유닛(200)에 설정된 어댑터(26)의 종류가 판별된다. 다음에 "S102"에서 어댑터(26) 상에 놓여진 발(39)의 발바닥 길이(L)가 구해진다. 즉, 제 1 측정기(150)에 의해 광학적으로 발뒤꿈치로부터 발톱끝까지의 거리가 측정된다. 발바닥 길이(L)를 구하는데에 있어서는 판별된 어댑터의 두께 등이 고려된다.
"S103"에서는 제 2 측정기(152)에 의해 발등의 높이(H)가 광학적으로 구해진다. 이 경우, 상술한 바와 마찬가지로 판별된 어댑터의 두께가 고려된다.
또한, "S102"와 "S103"중 어느 것이 선행하여 실행되어도 좋고 2개의 공정이 동시에 실행되어도 좋다.
다음에 이와 같이 하여 구해진 발바닥 길이(L) 및 발등의 높이(H)에 기초하여 계측 위치 연산부(156)가 "S104"에서 X좌표를 연산하고 "S105"에서 Y좌표를 연산한다. 본 실시형태에서는 한 예로서 X=aL+b라는 연산식에 기초하여 계측위치의 X좌표가 구해지고 있다. 또한, 여기에서 a 및 b는 소정의 계수이고, 그 계수는 장치의 각 구성의 크기에 기초하여 결정한다. 이와 마찬가지로 계측 위치 연산부(156)는 Y=cH+d라는 연산식에 기초하여 계측위치의 Y좌표를 연산하고 있다. 또한, 여기에서 c 및 d는 소정의 계수이고 이것에 대해서도 장치의 각 구성의 크기 등에 기초하여 적절하게 결정한다.
도 24에 도시한 예에서는 선형 연산식에 기초하여 X 및 Y가 결정되어 있지만, 그와 같은 계산식이 아니면 않되는 것은 아니고 각 구성의 기하학적인 관계에 기초하여 적절한 연산식을 선택하면 좋다.
"S106"에는 이상과 같이 결정된 계측 위치를 도시하는 좌표(X, Y)가 반송기구(146)에 출력되고 그 좌표(X, Y)에 초음파빔이 일치하도록 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)의 X 및 Y 방향의 위치 결정이 이루어진다. 그 후, "S107"에서 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)가 서로 근접하는 방향(Z방향)으로 구동되고, 한 쌍의 진동자 어셈블리(28,30)에 의해 발뒤꿈치가 소정의 압력으로 끼워진다. 그 상태에서 초음파가 송수파된다.
또한, 이상의 실시형태에서는 초음파에 의해 뼈 평가장치를 실시하는 장치에 대해서 설명했지만, X선을 사용하여 뼈 평가를 실시하는 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 상술한 예에서는 제 1 측정기(150) 및 제 2 측정기(152)가 모두 광학적으로 발바닥 길이나 발등높이를 검출하는 것이었지만, 그와 같은 광학적인 검출에 그치지 않고 기계적인 센서에 의해 그 검출을 실시해도 좋다.
또한, 상기 제 5 실시형태(계측점의 결정 및 설정을 위한 수단)는 제 1 실시 형태로부터 제 4 실시형태 중 어느 하나의 실시형태와 조합할 수 있다. 그와 같은조합에 의하면, 피검체의 크기에 따라서 적절한 계측조건(조사면적 및 계측점)을 설정하고 정밀도 높고 신뢰성 높은 뼈 평가를 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 뼈 평가장치에 의하면, 측정대상의 크기에 따라서 높은 정밀도로 계측을 실시할 수 있고, 또한 계측 대상의 크기에 따라서 측정파빔의 스폿 면적을 변화시킬 수 있으므로 뼈 평가 결과의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 간단한 구성에 의해서 측정파빔의 면적 크기를 조정할 수 있고 사용자의 간단한 조작에 의해서도 측정파빔의 스폿 면적의 크기를 조정할 수 있는 이점이 있다.

Claims (28)

  1. 초음파의 송수파에 의해 뼈를 평가하는 뼈 평가장치에 있어서,
    초음파 진동자를 갖는 적어도 한 개의 진동자 어셈블리와,
    상기 진동자 어셈블리에 의해 형성되는 초음파빔 단면의 크기를 조정하기 위한 조정수단을 포함하고,
    상기 뼈를 갖는 피검체의 사이즈에 따라 상기 초음파 빔의 단면의 크기가 조정되는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  2. 초음파의 송수파에 의해 뼈를 평가하는 뼈 평가장치에 있어서,
    초음파 진동자와 그 앞면에 설치된 커플링부를 갖는 적어도 한 개의 진동자 어셈블리와,
    상기 진동자 어셈블리를 이동시켜서 상기 커플링부를 피검체에 접촉시키는 어셈블리 구동기구와,
    상기 어셈블리 구동기구를 제어함으로써 상기 커플링부가 피검체에 접촉하는 면적을 조정하는 조정수단을 포함하며,
    상기 조정수단은 상기 커플링부의 접촉면적을 조정함으로써 초음파가 통과가능한 개구의 크기를 조정하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 커플링부는 탄성 변형 가능한 탄성막과 상기 탄성막의 내부에 충전된 커플링액체로 구성되며, 상기 커플링부는 피검체로의 누름력의 크기에 따라서 피검체에 접촉하는 면적이 변화되는 돔 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 커플링부의 접촉면적은 상기 커플링부의 상기 피검체로의 누름력의 증대에 따라서 최소면적에서부터 최대면적까지 변화하고, 상기 최대면적은 상기 초음파 진동자 진동면의 면적과 같거나 그 이상인 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 조정수단은, 서로 다른 한계값을 갖고 서로 병렬적으로 설치되며, 상기 진동자 어셈블리를 구동하기 위한 구동 토크가 한계값에 도달한 시점에서 구동력의 전달을 중단하는 복수의 토크제한수단과 상기 복수의 토크제한수단 중 어느 하나를 선택하여 기능시키는 제한수단 선택 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제한수단 선택 수단은 상기 각 토크제한수단에 대응하여 설치된 복수의 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    피검체의 사이즈를 판정하는 수단을 더 포함하고, 상기 조정수단은 상기 피검체의 사이즈에 따라서 상기 접촉면적의 조정을 실시하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 조정수단은, 상기 커플링부에 의한 피검체로의 누름력을 검출하는 누름력 검출수단과, 복수의 한계값 중에서 선택된 한계값에 상기 누름력이 도달한 경우에 상기 진동자 어셈블리의 구동을 정지시키는 정지제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 누름력 검출수단은 상기 커플링부내의 커플링 액체의 압력을 검출하는 압력센서인 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  10. 초음파의 송수파에 의해 뼈를 평가하는 뼈 평가장치에 있어서,
    진동면적이 변환 가능한 초음파 진동자와,
    상기 초음파 진동자와 피검체 사이에서 초음파를 전달하는 커플링부를 갖는 적어도 한 개의 진동자 어셈블리; 및
    상기 진동면적을 변환함으로써 초음파빔의 단면의 크기를 조정하는 조정수단을 포함하고,
    상기 뼈를 갖는 피검체의 사이즈에 따라 상기 초음파 빔의 단면 크기가 조정되는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 초음파 진동자는, 서로 독립하여 기능시키는 것이 가능한 복수의 진동소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 초음파 진동자는, 중앙에 배치된 원형의 제 1 진동소자와 그 주위에 배치된 링형상의 제 2 진동소자로 구성되어, 대형의 빔 단면적을 형성하는 경우에는 상기 제 1 진동소자 및 상기 제 2 진동소자의 양자가 동시에 이용되며, 소형의 빔 단면적을 형성하는 경우에는 상기 제 1 진동소자만이 이용되는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 초음파 진동자는,
    압전부재와,
    상기 압전부재의 앞면에 형성되고 개별적으로 또는 동시에 선택하는 것이 가능한 복수의 앞면측 전극소자 및,
    상기 압전부재의 뒷면에 형성되고 개별적으로 또는 동시에 선택하는 것이 가능한 복수의 뒷면측 전극소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    피검체의 사이즈를 판정하는 수단을 더 포함하고, 상기 조정수단은 상기 피검체의 사이즈에 따라서 상기 진동면적을 변화시키는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  15. 측정파의 송수파에 의해 뼈를 평가하는 뼈 평가장치에 있어서,
    측정파를 발생하는 소자를 갖는 적어도 한 개의 어셈블리와,
    상기 어셈블리에 착탈 자유롭게 설치되며, 측정파를 좁히기 위한 개구를 갖는 적어도 한 개의 부착수단을 포함하며,
    상기 부착수단을 상기 어셈블리에 장착함으로써 측정파빔 단면의 크기를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  16. 초음파의 송수파에 의해 뼈를 평가하는 뼈 평가장치에 있어서,
    초음파 진동자를 갖는 적어도 한 개의 진동자 어셈블리와,
    상기 진동자 어셈블리에 착탈 자유롭게 설치되며, 초음파를 좁히기 위한 개구를 갖는 적어도 한 개의 부착수단을 포함하며,
    상기 부착수단을 상기 진동자 어셈블리에 장착함으로써 초음파빔의 단면의 크기를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 부착수단을 상기 진동자 어셈블리에 장착한 상태에서는 상기 진동자 어셈블리가 갖는 커플링부가 상기 개구로부터 돌출하고, 상기 개구의 주위부재는 초음파를 흡수하고 탄성변형하는 부재인 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 진동자 어셈블리에 상기 부착수단을 장착하기 위한 장착 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 장착수단은,
    상기 진동자 어셈블리에 형성된 홈과,
    상기 부착수단에 형성되어 상기 홈에 거는 걸쇠로 구성되는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 부착수단의 장착을 검출하는 센서를 더 갖는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  21. 제 16 항에 있어서,
    피검체의 사이즈를 판정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 부착수단의 장착여부에 관한 정보를 저장하기 위한 메모리를 갖는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 피검체의 사이즈에 기초하여 부착수단이 필요한지 여부를 판정하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  24. 피검체를 놓는 받침대를 갖는 계측 유닛과,
    상기 계측 유닛에 설치되고 상기 받침대에 얹힌 피검체의 사이즈를 측정하는 사이즈 측정수단 및
    상기 피검체의 사이즈에 기초하여 뼈 평가를 위한 계측 조건을 결정하는 계측제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 계측 유닛은 초음파의 송수파를 실시하고, 상기 계측제어부는 상기 피검체의 사이즈에 따라서 초음파의 계측점을 결정하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 피검체는 발이고, 상기 사이즈 측정수단은 발뒤꿈치의 후단으로부터 발톱끝까지의 발바닥길이를 측정하는 제 1 측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 피검체는 발이고,
    상기 사이즈 측정수단은 발등의 높이를 측정하는 제 2 측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 피검체는 발이고,
    상기 사이즈 측정부는 발뒤꿈치의 후단에서부터 발톱끝까지의 발바닥길이를 측정하는 제 1 측정수단과 발등의 높이를 측정하는 제 2 측정수단을 포함하고, 상기 계측제어부는 상기 발바닥의 길이 및 상기 발등의 높이에 기초하여 계측 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 뼈 평가장치.
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