WO2020179691A1 - 測定器 - Google Patents

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WO2020179691A1
WO2020179691A1 PCT/JP2020/008400 JP2020008400W WO2020179691A1 WO 2020179691 A1 WO2020179691 A1 WO 2020179691A1 JP 2020008400 W JP2020008400 W JP 2020008400W WO 2020179691 A1 WO2020179691 A1 WO 2020179691A1
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WO
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measuring
connecting portion
measurement
unit
measuring instrument
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PCT/JP2020/008400
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English (en)
French (fr)
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純 ▲高▼木
高橋 智紀
浩明 富樫
堅志 田中
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株式会社村田製作所
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Publication date
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    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/053Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
    • A61B5/0537Measuring body composition by impedance, e.g. tissue hydration or fat content
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813Specially adapted to be attached to a specific body part
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    • A61B5/682Mouth, e.g., oral cavity; tongue; Lips; Teeth
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    • A61B5/683Means for maintaining contact with the body
    • A61B5/6835Supports or holders, e.g., articulated arms
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    • A61B5/42Detecting, measuring or recording for evaluating the gastrointestinal, the endocrine or the exocrine systems
    • A61B5/4261Evaluating exocrine secretion production
    • A61B5/4277Evaluating exocrine secretion production saliva secretion
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    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6843Monitoring or controlling sensor contact pressure

Definitions

  • This disclosure relates to a measuring instrument.
  • an intraoral water content measuring device as a measuring device that a measurer holds by hand to measure an object (see, for example, Patent Document 1).
  • This intraoral moisture meter has a capacitance type sensor at the tip of the probe, and presses the measurement surface of the sensor in parallel with the measurement surface of the tongue mucosa, which is the target object, to measure the moisture content of the target object. Measure the quantity.
  • the tongue may be difficult for the person to be measured, which is the target object.
  • the person to be measured which is the target object.
  • it may be difficult to insert the tip of the probe into the oral cavity, or it may be difficult to press the measurement surface of the sensor in the oral cavity in parallel with the tongue. There is. If an angle occurs between the measurement surface of the sensor and the surface of the object, there is a possibility that the values of the measurement results will vary.
  • An object of the present disclosure is to provide a measuring instrument capable of improving the contactability of the measuring surface of the sensor with respect to the surface of an object.
  • a measuring instrument includes a main body portion, a head portion at a tip, and a probe portion having an arm portion that connects the head portion to the main body portion, and the head portion includes the arm. Disposed between the measuring unit and the supporting unit, a supporting unit connected to the tip of the unit, a first surface on which the measuring surface of the sensor is exposed, the measuring unit having a thickness with the first surface as a reference, and the measuring unit and the supporting unit.
  • a connecting part for connecting the measuring part to the supporting part having a first connecting part connected to the measuring part, a second connecting part connected to the supporting part, and a through hole, It has a connecting portion made of a soft material.
  • the measuring part is easily inclined with respect to the supporting part by the connecting part made of the soft material, and the contact property of the first surface of the measuring part with the measured surface of the object is improved.
  • the contactability of the measuring surface of the sensor with respect to the surface of the object can be improved.
  • (A) is a schematic side view of the measuring instrument of one embodiment
  • (b) is a partial cross-sectional view of the probe part
  • (c) is a partial plan view of the probe part seen from the sensor surface
  • (d) is a soft member.
  • Plan view of. (A) and (b) are partially enlarged views of the probe portion showing the operation of the measuring instrument.
  • (A) to (e) are plan views showing the soft member of the modified example.
  • Partial sectional view of the probe part of the modified example (A) is a partial cross-sectional view of the probe portion of the modified example, and (b) is a cross-sectional view taken along the line 8b-8b of (a). Schematic exploded perspective view of the probe portion of FIG. Schematic exploded perspective view of the probe portion of FIG. Block diagram of the electric circuit.
  • the measuring device 1 shown in FIG. 1 (a) is an oral water content measuring device that measures, for example, the amount of water in the oral cavity as a measurement target.
  • the measuring instrument 1 has a substantially rod shape and has a main body portion 11 and a probe portion 12 in the longitudinal direction.
  • the main body 11 has, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the shape of the main body 11 may be a polygonal shape, a circular shape, an elliptical shape, or a combination thereof in which the outer shape of the cross section orthogonal to the longitudinal direction is. Further, the main body portion 11 can also be formed so that the outer dimensions are different in a cross section orthogonal to the longitudinal direction.
  • the probe portion 12 has a head portion 21 at the tip and an arm portion 22 that connects the head portion 21 to the main body portion 11.
  • the head portion 21 has a support portion 31, a connecting portion 32, and a measuring portion 33, and is arranged in the order of the supporting portion 31, the connecting portion 32, and the measuring portion 33.
  • the support portion 31 has a substantially rectangular plate shape.
  • the support portion 31 is connected to the tip of the arm portion 22.
  • the support portion 31 and the arm portion 22 may be formed separately, or the support portion 31 and the arm portion 22 may be integrally formed.
  • the arm unit 22 is shown to be narrower than the measuring unit 33, but the arm unit 22 may have the same width as the measuring unit 33 or is wider than the measuring unit 33. May be good.
  • the measurement unit 33 has a first surface 33a, and has a thickness 33h with the first surface 33a as a reference.
  • the measuring unit 33 has, for example, a substantially rectangular plate shape.
  • the measuring unit 33 has a second surface 33b opposite to the first surface 33a.
  • the measuring unit 33 is provided with a sensor 40.
  • the sensor 40 has a flat plate shape.
  • the sensor 40 has a flat measuring surface 40a.
  • the sensor 40 is, for example, a capacitance type sensor.
  • the measurement surface 40a of the sensor 40 is flush with the first surface 33a of the measurement unit 33.
  • FIGS. 1B and 1C the measurement surface 40 a of the sensor 40 is exposed from the first surface 33 a of the measurement unit 33.
  • the measurement surface 40a of the sensor 40 is provided with a pair of electrodes 41a and 41b.
  • the pair of electrodes 41a and 41b are formed, for example, in a comb shape.
  • the pair of electrodes 41a and 41b function as electrodes of a capacitor. That is, the measurement target facing the measurement surface 40a and the liquid on the surface thereof function as a dielectric for the pair of electrodes 41a and 41b.
  • the capacitance value of the pair of electrodes 41a and 41b becomes a value according to the measurement target and the amount of water on the surface thereof.
  • the connecting portion 32 is interposed between the second surface 33b of the measuring portion 33 and the first surface 31a of the supporting portion 31 to support the measuring portion 33.
  • the connecting portion 32 of the present embodiment has a frame shape of a substantially quadrangular outer shape, and is connected to the first connecting portion 32 a connected to the measuring portion 33 and the supporting portion 31. It has a second connecting portion 32b.
  • the first connecting portion 32a is connected to the second surface 33b of the measuring unit 33 and is constituted by, for example, a surface.
  • the second connection portion 32b is connected to the first surface 31a of the support portion 31 and is formed of, for example, a surface.
  • the first connecting portion 32a and the second connecting portion 32b may be referred to as a first connecting surface and a second connecting surface.
  • the first connecting portion 32a and the second connecting portion 32b are flat surfaces.
  • the connecting portion 32 has a through hole 32c.
  • the through hole 32c penetrates the connecting portion 32 in the thickness direction from the first connecting portion 32a to the second connecting surface 32b in the direction perpendicular to the first surface 33a of the measuring portion 33.
  • the connecting portion 32 has a uniform thickness in the direction perpendicular to the first surface 33a of the measuring portion 33 except for the through hole 32c.
  • the through hole 32c has a quadrangular shape when viewed from the stacking direction of the measuring unit 33, the connecting unit 32, and the supporting unit 31 in the head unit 21.
  • the stacking direction in the head portion 21 is a direction perpendicular to the first surface 33a of the measurement unit 33, that is, a direction perpendicular to the measurement surface 40a of the sensor 40.
  • the through hole 32c is formed so that the connecting portion 32 surrounds a line segment that passes through the center of the first surface 33a of the measuring section 33 and is perpendicular to the first surface 33a.
  • the center of the measuring portion 33 and the center of the connecting portion 32 are aligned in the direction perpendicular to the first surface 33a, or the center of gravity of the measuring portion 33 and the center of gravity of the connecting portion 32 are the first surface 33a.
  • the connecting portion 32 has a symmetrical shape when viewed from the direction perpendicular to the first surface 33a of the measuring portion 33.
  • the symmetrical shape is, for example, a point-symmetrical shape with the center of the measuring unit 33 as the center of symmetry, and a line-symmetrical shape with the axis passing through the center of the measuring unit 33 and parallel to the first surface 33a as the axis. You can
  • the connecting portion 32 is made of a soft material that is softer than the measuring portion 33 and the supporting portion 31.
  • silicone, acrylic, urethane, polyvinyl chloride, polyethylene, polystyrene, polypropylene, polycarbonate, Teflon-based (“Teflon” is a registered trademark) resin, or the like can be used.
  • Teflon-based (“Teflon” is a registered trademark) resin, or the like can be used.
  • a material having a hardness of E5 or more and an A50 or less is preferable, and for example, a material having a hardness of A30 is more preferable.
  • the support portion 31 is preferably made of a material softer than that of the measuring portion 33.
  • the hardness is measured by using a durometer based on ISO (International Organization for Standardization) or new JIS standard as a measuring instrument. A load is applied to the needle-shaped indenter, and the hardness is quantified from the pushing depth of the indenter against the balloon.
  • ISO International Organization for Standardization
  • new JIS standard as a measuring instrument.
  • Wiring (not shown) is inserted through the through hole 32c.
  • the sensor 40 is connected to the circuit board via wiring.
  • Components such as an oscillation circuit and a control circuit are mounted on the circuit board.
  • the oscillator circuit outputs, for example, a signal having a frequency corresponding to the capacitance value of the sensor 40.
  • the control circuit detects the amount of water to be measured from the output signal of the oscillation circuit. Then, the control circuit displays the detected water content on a display unit (not shown) provided in the main body 11.
  • the circuit board is built in, for example, the main body 11.
  • a plurality of circuit boards may be provided on the measuring instrument 1.
  • the plurality of circuit boards are arranged in the head portion 21, the arm portion 22, or the head portion 21 and the arm portion 22.
  • the measurer grips the main body 11 of the measuring instrument 1. As shown in FIG. 2A, the measurer presses the first surface 33a of the measurement unit 33 at the tip of the probe unit 12 against the measured surface TGa of the object TG.
  • the target TG is, for example, the tongue.
  • the connecting portion 32 between the measuring portion 33 and the supporting portion 31 is made of a soft material. Since the connecting portion 32 is easily deformed, the measuring portion 33 is tilted with respect to the support portion 31. As a result, the entire first surface 33a of the measuring unit 33 is likely to come into contact with the measured surface TGa of the object TG. For example, as shown in FIG.
  • the measuring portion 33 strikes the target TG at an angle, the measuring portion A gap is formed between the first surface 33a of 33 and the surface to be measured TGa of the object TG, and the measurement accuracy is lowered.
  • the measuring unit 33 is directly connected to the support unit 31.
  • the contactability of the first surface 33a of the measuring unit 33 with the measured surface TGa of the object TG is improved. As a result, the measurement accuracy can be improved.
  • the connecting portion 32 has a through hole 32c. Therefore, the deformation of the connecting portion 32 is likely to be uniform on each side of the quadrangular measuring portion 33. Therefore, the contact property of the first surface 33a of the measuring unit 33 with respect to the measured surface TGa of the object TG is improved, and the measurement accuracy can be improved.
  • the through hole 32c is formed so that the connecting portion 32 passes through the center of the first surface 33a of the measuring unit 33 and surrounds a line segment perpendicular to the first surface 33a.
  • the connecting portion 32 made of a soft material since the force applied to the first surface 33a of the measuring unit 33 is efficiently dispersed in the connecting portion 32 made of a soft material, the contact property of the first surface 33a of the measuring unit 33 with respect to the measured surface TGa of the object TG. Can be improved and the measurement accuracy can be improved.
  • the supporting portion 31 is preferably made of a material softer than the measuring portion 33, so that the measurement accuracy can be improved. For example, if the measuring unit 33 is soft, the distance between the electrodes 41a and 41b of the sensor 40 changes, and the measurement variation becomes large. If the support portion 31 is harder than the measurement portion 33, it becomes difficult to evenly apply the pressing force to the first surface 33a, and the measurement variation becomes large.
  • the measuring instrument 1 includes a main body 11, a head portion 21 at the tip, and a probe portion 12 having an arm portion 22 that connects the head portion 21 to the main body portion 11.
  • the head portion 21 has a support portion 31, a measuring portion 33, and a connecting portion 32.
  • the support portion 31 is connected to the tip of the arm portion 22.
  • the measuring unit 33 has a first surface 33a on which the measuring surface 40a of the sensor 40 is exposed.
  • the measuring unit 33 has a thickness of 33h with reference to the first surface 33a.
  • the connection part 32 is arranged between the measurement part 33 and the support part 31, and connects the measurement part 33 and the support part 31.
  • the connection part 32 has a first connection part 32 a connected to the measurement part 33 and a second connection part 32 b connected to the support part 31.
  • the connecting portion 32 has a through hole 32c and is made of a soft material.
  • the connecting portion 32 made of a soft material is easily deformed, so that the measuring unit The contact property between the first surface 33a of 33 and the surface to be measured TGa is improved, and the measurement accuracy can be improved.
  • the measuring unit 33 Since the measuring unit 33 has the thickness 33h with the first surface 33a as a reference, the measuring unit 33 determines the magnitude of the pressing reaction force from the surface TGa to be measured and the direction of the pressing reaction force by the connecting portion 32. It is advantageous to transmit to.
  • the connecting portion 32 is elastically deformed according to the magnitude of the pressure reaction force from the surface to be measured TGa and the direction of the pressure reaction force, so that the first surface 33a of the measurement portion 33 can follow the surface to be measured TGa. Can be improved.
  • the thickness 33h of the measuring unit 33 is the elastic deformation of the measuring unit 33 when the first surface 33a of the measuring unit 33 is pressed against the measured surface TGa of the object TG, for example, the bending and non-deflection of the measuring unit 33. It can be set to reduce or suppress uniform compression. When the elastic deformation of the measuring unit 33 is reduced or suppressed, it is advantageous to suppress the bending and twisting of the measuring surface 40a of the sensor 40.
  • the connecting portion 32 has a through hole 32c. Therefore, the deformation of the connecting portion 32 is likely to be uniform on each side of the quadrangular measuring portion 33. Therefore, the contact property of the first surface 33a of the measuring unit 33 with respect to the measured surface TGa of the object TG is improved, and the measurement accuracy can be improved.
  • the through hole 32c is formed so that the connecting portion 32 surrounds a line segment that passes through the center of the first surface 33a of the measuring portion 33 and is perpendicular to the first surface 33a.
  • the connecting portion 32 since the force applied to the first surface 33a of the measuring unit 33 is efficiently dispersed in the connecting portion 32 made of a soft material, the contact property of the first surface 33a of the measuring unit 33 with respect to the measured surface TGa of the object TG. Can be improved and the measurement accuracy can be improved.
  • the shape of the connecting portion 32 may be appropriately changed with respect to the above embodiment.
  • the through hole 32c may have a circular shape, and as shown in FIG. 3B, the size of the through hole 32c may be appropriately changed.
  • a plurality of through holes 32c may be provided.
  • the arrangement positions of the plurality of through holes 32c are, for example, point-symmetrical positions at the center of the connecting portion 32 as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (e), from FIGS. 3 (c) to 3 (e).
  • the position may be line-symmetrical with a line segment passing through the center as an axis.
  • the degree of deformation of the connecting portion 32 can be set depending on the number of through holes 32c and the arrangement position, and the easiness of inclination of the measuring portion 33 with respect to the supporting portion 31 can be adjusted.
  • the connecting portion 32 may be a porous body having a void 32d inside. As a result, the connecting portion 32 can be easily deformed. Therefore, the contact property of the measuring unit 33 with respect to the first surface 33a is improved, and the measurement accuracy can be improved.
  • the connecting portion 32 can be formed so that the external dimensions increase from the supporting portion 31 toward the measuring portion 33. Further, as shown in FIG. 6, the connecting portion 32 can be formed so that the outer dimension decreases from the supporting portion 31 toward the measuring portion 33.
  • the deformation of the connecting portion 32 becomes large due to the pressing force that presses the measuring unit 33 against the object TG, and the contact property of the first surface 33a of the measuring unit 33 with respect to the measured surface TGa of the object TG is improved, and the measurement accuracy is improved. it can.
  • the Z direction shown in the Cartesian coordinate system in the figure points to the thickness direction of the head portion 21 or the measuring portion 33.
  • the X direction refers to the length direction of the head portion 21 or the measuring portion 33.
  • the Y direction refers to the width direction of the head portion 21 or the measuring portion 33.
  • the XY plane is an example of the in-plane direction of the measurement unit 33 or the measurement surface 40a.
  • the X direction and the Y direction may be referred to as the lateral direction of the measuring unit 33.
  • the measuring unit 33 has a side surface 33c that extends intersecting or orthogonal to the first surface 33a of the measuring unit 33.
  • the side surface 33c of the measuring unit 33 is configured as an outer peripheral surface or a lateral outward surface of the measuring unit 33.
  • the side surface 33c of the measuring unit 33 may be configured as, for example, a stepped surface.
  • the first connecting portion 32a of the connecting portion 32 is configured to be in contact with at least a part of the side surface 33c of the measuring portion 33.
  • the first connection part 32 a of the connection part 32 may include a step surface corresponding to or matching the side surface 33 c of the measurement part 33.
  • the connecting portion 32 is configured in an annular shape or a tubular shape, and has an inner peripheral surface or a lateral inward surface of the through hole 32c and an outer peripheral surface or a lateral outward surface.
  • the inner peripheral surface of the connecting portion 32 is configured to be in contact with at least a part of the side surface 33c of the measuring portion 33, for example, over the entire circumference.
  • the contact area between the measuring unit 33 and the connecting unit 32 increases.
  • the elastic restoring force of the connecting portion 32 in the lateral direction acts on the side surface 33c of the measuring portion 33, and the lateral displacement of the measuring portion 33 at the time of measuring can be suppressed.
  • the measuring unit 33 can include a sensor 40 and a sensor mount component that supports or holds the sensor 40.
  • the sensor mount component has a sensor seat surface to which the sensor 40 is attached, and is configured as, for example, a synthetic resin mold component.
  • the support portion 31 is configured to surround the side surface 32e of the connecting portion 32 (for example, the outer peripheral surface of the connecting portion 32).
  • the support part 31 may have a housing part or a first recess 31b configured to house a part or all of the coupling part 32 in the thickness direction.
  • the first recess 31b may have an opening corresponding to or matching the projected shape of the connecting portion 32 in the thickness direction and a depth from the opening.
  • the side surface 32e of the connecting portion 32 is in contact with the supporting portion 31.
  • the side surface 32e of the connecting portion 32 may be configured to be in contact with the inner peripheral surface of the first recess 31b of the support portion 31 over the entire circumference.
  • the second connecting portion 32b of the connecting portion 32 may include the upper surface 32f of the connecting portion 32.
  • the upper surface 32f of the connecting portion 32 included in the second connecting portion 32b is configured to be in contact with the bottom of the first recess 31b of the supporting portion 31.
  • the upper surface 32f of the connecting portion 32 may be configured as, for example, an annular flat surface.
  • the connection part 32 is arranged between the measurement part 33 and the support part 31 in the thickness direction and the lateral direction. According to this configuration, the connecting portion 32 is elastically deformed in the thickness direction and/or the lateral direction according to the magnitude of the pressure reaction force when the measurement unit 33 is pressed against the target TG and the direction of the pressure reaction force. Therefore, the displacement followability of the measurement unit 33 can be improved, and the contact property of the first surface 33a of the measurement unit 33 with respect to the measured surface TGa of the object TG can be improved.
  • FIGS. 8 to 10 will be described focusing on the differences from FIG. 7.
  • the shapes of the measuring portion 33 and the supporting portion 31 are different from those of FIG.
  • the measuring unit 33 has a fixed portion 33d on the side opposite to the first surface 33a in the thickness direction of the measuring unit 33.
  • the support portion 31 has a second recess 31c into which the fixing portion 33d of the measurement portion 33 is fitted.
  • the connecting portion 32 is arranged between the measuring portion 33 and the supporting portion 31 in a state where the fixing portion 33d of the measuring portion 33 is fitted into the second recess 31c of the supporting portion 31.
  • the fixing portion 33d and the second recess 31c can be configured so that the measuring unit 33 can move at least in the thickness direction with respect to the supporting unit 31.
  • the fixing portion 33d is housed in the second recess 31c of the support portion 31 and is configured as a hook that engages with the support portion 31.
  • the first recess 31b and the second recess 31c of the support portion 31 may be continuous or in communication.
  • the support portion 31 may have a step or an engaged surface formed between the first recess 31b and the second recess 31c.
  • the fixed portion 33d of the measuring portion 33 may be engaged with the engaged surface of the supporting portion 31. The engagement between the fixed portion 33d and the support portion 31 can prevent the measuring portion 33 from falling off from the support portion 31.
  • the connecting portion 32 is sandwiched between the measuring portion 33 and the supporting portion 31 in a compressed state or an uncompressed state in a state where the measuring portion 33 is not pressed against the object TG.
  • the fixing unit 33d of the measuring unit 33 is displaced at least in the thickness direction within the second recess 31c of the supporting unit 31, and the connecting unit 32 is the measuring unit 33 and the supporting unit. It is compressed with 31.
  • the orientation of the measurement unit 33 changes according to the direction of the pressing reaction force when the measurement unit 33 is pressed against the object TG, and the contactability of the first surface 33a of the measurement unit 33 to the measured surface TGa of the object TG. Can be improved.
  • connection part 32 may have two or more electrodes provided at a distance vertically or horizontally.
  • the two or more electrodes have an output value corresponding to at least one of capacitance and resistance value and magnetism due to expansion and contraction of the connecting portion 32, or an electrostatic capacitance and resistance value due to expansion and contraction of the connecting portion 32. It may be configured to output an output value according to a change in at least one of magnetism.
  • the electrode group 55 of the connecting portion 32 is connected to the circuit board 50 on which the components such as the oscillation circuit 51 and the control circuit 52 are mounted.
  • the control circuit 52 may be configured to detect the load when the measurement surface 40a is pressed against the measurement target, based on the output values of the two or more electrodes 55 of the coupling portion 32.
  • the control circuit 52 is configured to start measurement based on the signal of the sensor 40 and to correct at least one of the measured values according to the output values detected by the two or more electrodes 55 of the connecting portion 32.
  • the control circuit 51 may include one or more memories storing computer readable instructions and one or more processors configured to execute the computer readable instructions.
  • the control circuit 51 may be an integrated circuit such as an IC for a specific application.
  • the sensor 40 may protrude from the first surface 33a of the measuring unit 33.
  • the measuring device for measuring the water content in the oral cavity has been described, but the water content may be measured outside the oral cavity.
  • each of the above embodiments and modified examples is a measuring instrument for measuring the amount of water
  • other measuring instruments may be used.
  • it may be a measuring device such as a pH measuring device or an oral bacteria measuring device. It may also be used as a measuring device for measuring blood flow and blood oxygen. Further, it may be a measuring instrument for measuring a plurality of types of measured values.
  • the capacitance type sensor of the above embodiment is used as the sensor corresponding to the measurement target.
  • Measuring instrument 11 ... Main body, 12 ... Probe, 21 ... Head, 22 ... Arm, 31 ... Support, 32 ... Connecting, 32a ... First connection, 32b ... Second connection surface, 32c ... through hole, 32d... void, 33... measurement part, 33a... first surface, 33b... second surface, 40... sensor, 40a... measurement surface.

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Abstract

本開示は、対象物の表面に対するセンサの測定面の接触性を向上できる測定器を提供する。測定器(1)は、本体部(11)と、先端のヘッド部(21)と、ヘッド部(21)を本体部(11)に接続するアーム部(22)とを有するプローブ部(12)と、を備える。ヘッド部(21)は、支持部(31)と、測定部(33)と、連結部(32)とを有している。支持部(31)は、アーム部(22)の先端に接続されている。測定部(33)は、センサ(40)の測定面(40a)が露出する第1面(33a)と、第1面(33a)を基準として厚みを有する。連結部(32)は、測定部(33)と支持部(31)との間に配置され測定部(33)を支持部(31)に連結する。連結部(32)は、測定部(33)と接続される第1接続部(32a)と、貫通孔(32c)とを有し、軟質材料からなる。

Description

測定器
 本開示は、測定器に関するものである。
 従来、測定者が手で保持して対象物を測定する測定器として例えば口腔内水分測定器がある(例えば、特許文献1参照)。この口腔内水分測定器は、プローブの先端に静電容量式のセンサを有し、対象物となる舌粘膜等の被測定面に対して平行にセンサの測定面を押し当て、対象物の水分量を測定する。
国際公開第2004/028359号
 ところで、対象物となる被測定者では、舌が出しにくかったりする場合がある。このような被測定者に対して、上記の測定器では、プローブの先端を口腔内に挿入し難かったり、口腔内でセンサの測定面を舌に対して平行に押し当てることが難しかったりする虞がある。センサの測定面と対象物の表面とに角度が生じると、測定結果の値にばらつきが生じる虞がある。
 本開示の目的は、対象物の表面に対するセンサの測定面の接触性を向上できる測定器を提供することにある。
 本開示の一態様である測定器は、本体部と、先端のヘッド部と、前記ヘッド部を前記本体部に接続するアーム部とを有するプローブ部と、を備え、前記ヘッド部は、前記アーム部の先端に接続された支持部と、センサの測定面が露出する第1面と、前記第1面を基準として厚みを有する前記測定部と、前記測定部と前記支持部との間に配置され前記測定部を前記支持部に連結する連結部であって、前記測定部と接続される第1接続部と、前記支持部と接続される第2接続部と、貫通孔とを有し、軟質材料からなる連結部と、を有する。
 この構成によれば、軟質材料からなる連結部によって支持部に対して測定部が傾き易く、対象物の被測定面に対する測定部の第1面の接触性が向上する。
 本開示の一態様である測定器によれば、対象物の表面に対するセンサの測定面の接触性を向上できる。
(a)は一実施形態の測定器の概略側面図、(b)はプローブ部の一部断面図、(c)はプローブ部をセンサ面から見た一部平面図、(d)は軟質部材の平面図。 (a)(b)は、測定器の作用を示すプローブ部の一部拡大図。 (a)~(e)は、変更例の軟質部材を示す平面図。 変更例の軟質部材を示すプローブ部の一部断面図。 変更例の軟質部材を示すプローブ部の一部断面図。 変更例の軟質部材を示すプローブ部の一部断面図。 変更例のプローブ部の一部断面図。 (a)は、変更例のプローブ部の一部断面図、(b)は(a)の8b-8b線に沿った断面図。 図8のプローブ部の模式的分解斜視図。 図8のプローブ部の模式的分解斜視図。 電気回路のブロック図。
 以下、一実施形態を説明する。
 図1(a)に示す測定器1は、測定対象として例えば口腔内の水分量を測定する口腔内水分測定器である。
 測定器1は、概略棒状であり、長手方向に本体部11とプローブ部12とを有している。
 本体部11は、例えば概略直方体状を成している。なお、本体部11の形状は、長手方向と直交する断面の外形形状が、多角形状、円形状、楕円形状、またはそれらの組み合わせた形状とすることができる。また、本体部11は、長手方向と直交する断面において外形寸法が異なるように形成することもできる。
 プローブ部12は、先端のヘッド部21と、ヘッド部21を本体部11に接続するアーム部22とを有している。
 ヘッド部21は、支持部31、連結部32、測定部33を有し、支持部31と連結部32と測定部33の順で配設されている。
 支持部31は、概略矩形の板状である。支持部31はアーム部22の先端に接続されている。なお、支持部31とアーム部22とは別々に形成されていてもよく、支持部31とアーム部22とが一体に形成されていてもよい。なお、図1(c)では、アーム部22を測定部33よりも幅狭にて示しているが、アーム部22は測定部33と同じ幅でもよく、または測定部33よりも幅広であってもよい。
 図1(b)に示すように、測定部33は、第1面33aを有し、第1面33aを基準として厚み33hを有する。測定部33は、例えば概略矩形の板状である。測定部33は、第1面33aとは反対側の第2面33bを有している。測定部33には、センサ40が設けられている。センサ40は、平板状である。センサ40は、平面状の測定面40aを有している。センサ40は、例えば静電容量式のセンサである。図1(b)に示すように、センサ40の測定面40aは、測定部33の第1面33aと面一である。また、図1(b)及び図1(c)に示すように、センサ40の測定面40aは、測定部33の第1面33aから露出している。
 図1(c)に示すように、センサ40の測定面40aには、一対の電極41a,41bが設けられている。一対の電極41a,41bは、例えば櫛歯状に形成されている。一対の電極41a,41bは、コンデンサの電極として機能する。つまり、測定面40aと対向する測定対象及びその表面の液体は、一対の電極41a,41bに対する誘電体として機能する。一対の電極41a,41bの容量値は、測定対象及びその表面の水分量に応じた値となる。
 図1(a)及び図1(b)に示すように、連結部32は、測定部33の第2面33bと支持部31の第1面31aとの間に介在し、測定部33を支持部31に連結する。図1(d)に示すように、本実施形態の連結部32は、外形形状が概略四角形の枠状であり、測定部33に接続される第1接続部32aと、支持部31に接続される第2接続部32bとを有している。第1接続部32aは測定部33の第2面33bに接続され、例えば面で構成される。第2接続部32bは支持部31の第1面31aに接続され、例えば面で構成される。第1接続部32a及び第2接続部32bは、第1接続面及び第2接続面と呼称することがある。図1(b)の例では、第1接続部32a及び第2接続部32bは、平坦面である。
 連結部32は、貫通孔32cを有する。貫通孔32cは、測定部33の第1面33aと垂直な方向に、第1接続部32aから第2接続面32bまで連結部32を厚さ方向に貫通する。連結部32は、貫通孔32cを除き、測定部33の第1面33aと垂直な方向における厚さが均一である。本実施形態において、貫通孔32cは、ヘッド部21における測定部33と連結部32と支持部31との積層方向にから視て、四角形状である。なお、ヘッド部21における積層方向は、測定部33の第1面33aと垂直な方向、つまりセンサ40の測定面40aと垂直な方向である。
 貫通孔32cは、測定部33の第1面33aの中心を通り、第1面33aと垂直な線分を連結部32が囲むように形成されている。例えば、連結部32は、測定部33の中心と連結部32の中心とが第1面33aと垂直な方向において一致する、又は測定部33の重心と連結部32の重心とが第1面33aと垂直な方向において一致するように形成されている。
 本実施形態において、連結部32は、測定部33の第1面33aと垂直な方向から視て対称な形状である。対称な形状としては、例えば、測定部33の中心を対称の中心とする点対称な形状、測定部33の中心を通り第1面33aと平行な軸を軸とする線対称な形状とすることができる。
 連結部32は、測定部33及び支持部31よりも軟らかな軟質材料からなる。軟質材料としては、シリコーン、アクリル、ウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、テフロン系(「テフロン」は登録商標)の樹脂、等を用いることができる。軟質材料としては、硬度E5以上、A50以下のものが好ましく、例えば硬度A30のものがより好ましい。なお、支持部31は、測定部33よりも軟らかい材料からなることが好ましい。なお、硬度の測定方法としては、ISO(国際標準化機構)や新JIS規格に基づいたデュロメータを計測器として用いて評価を行う。針状の圧子に荷重を付加して、バルーンに対する圧子の押し込み深さから硬さを定量化する。
 貫通孔32cには、図示しない配線が挿通される。センサ40は、配線を介して回路基板と接続される。回路基板には、発振回路、制御回路、等の構成部材が搭載される。発振回路は、例えばセンサ40の容量値に応じた周波数の信号を出力する。制御回路は、発振回路の出力信号により、測定対象の水分量を検出する。そして、制御回路は、検出した水分量を本体部11に設けられた図示しない表示部に表示する。回路基板は、例えば本体部11に内装される。なお、測定器1に複数の回路基板が設けられても良い。複数の回路基板は、ヘッド部21、アーム部22、又はヘッド部21及びアーム部22に配設される。
 (作用)
 次に、上記の測定器1の作用を説明する。
 測定者は、測定器1の本体部11を把持する。図2(a)に示すように、測定者は、プローブ部12の先端の測定部33の第1面33aを対象物TGの被測定面TGaに押し当てる。対象物TGは、例えば舌である。このとき、測定部33と支持部31との間の連結部32は、軟質材料からなる。この連結部32が容易に変形するため、支持部31に対して測定部33が傾く。その結果、対象物TGの被測定面TGaに対して測定部33の第1面33aの全体が接触し易い。例えば、図2(b)に示すように、硬い材質からなる連結部80を用いた場合、その連結部80が変形しない場合、測定部33が対象物TGに対して斜めに当ると、測定部33の第1面33aと対象物TGの被測定面TGaとの間に隙間ができ、測定制精度が低下する。なお、支持部31に測定部33を直接接続した場合も同様である。これに対し、本実施形態の測定器1では、対象物TGの被測定面TGaに対する測定部33の第1面33aの接触性が向上する。この結果、測定精度を向上できる。
 連結部32は貫通孔32cを有している。従って、四角形状の測定部33の各辺において連結部32の変形が均等になり易い。このため、対象物TGの被測定面TGaに対する測定部33の第1面33aの接触性が向上し、測定精度を向上できる。
 貫通孔32cは、測定部33の第1面33aの中心を通り、第1面33aと垂直な線分を連結部32が囲むように形成されている。この場合、測定部33の第1面33aに加わる力が軟質材料からなる連結部32に効率よく分散されるため、対象物TGの被測定面TGaに対する測定部33の第1面33aの接触性が向上し、測定精度を向上できる。
 支持部31は、測定部33よりも軟らかい材料からなることが好ましく、測定精度を向上できる。例えば、測定部33が軟らかいと、センサ40の電極41a,41bの間の距離が変化し、測定ばらつきが大きくなる。支持部31が測定部33より硬いと、第1面33aに対して均等に押圧力が加わり難くなり、測定ばらつきが大きくなる。
 以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
 (1)測定器1は、本体部11と、先端のヘッド部21と、ヘッド部21を本体部11に接続するアーム部22とを有するプローブ部12と、を備える。ヘッド部21は、支持部31と、測定部33と、連結部32とを有している。支持部31は、アーム部22の先端に接続されている。測定部33は、センサ40の測定面40aが露出する第1面33aを有する。測定部33は、第1面33aを基準として厚み33hを有する。連結部32は、測定部33と支持部31との間に配置され、測定部33と支持部31とを連結する。連結部32は、測定部33と接続される第1接続部32aと、支持部31と接続される第2接続部32bとを有する。連結部32は、貫通孔32cを有し、軟質材料からなる。
 この構成によれば、プローブ部12の先端の測定部33の第1面33aを対象物TGの被測定面TGaに押し当てるとき、軟質材料からなる連結部32が容易に変形するため、測定部33の第1面33aと被測定面TGaとの接触性が向上し、測定精度を向上できる。
 (2)測定部33は、第1面33aを基準として厚み33hを有するため、測定部33は、被測定面TGaからの押圧反力の大きさ及びその押圧反力の方向を、連結部32に伝達するのに有利である。連結部32は、被測定面TGaからのからの押圧反力の大きさ及びその押圧反力の方向に応じて弾性変形し、被測定面TGaに対する測定部33の第1面33aの追従性を向上できる。
 (3)測定部33の厚み33hは、測定部33の第1面33aが対象物TGの被測定面TGaに押し当てられたときの測定部33の弾性変形、例えば測定部33の撓み及び不均一な圧縮を低減または抑制するように設定することができる。測定部33の弾性変形が低減または抑制されていると、センサ40の測定面40aの撓み及び捻じれを抑制するのに有利である。
 (4)連結部32は貫通孔32cを有している。従って、四角形状の測定部33の各辺において連結部32の変形が均等になり易い。このため、対象物TGの被測定面TGaに対する測定部33の第1面33aの接触性が向上し、測定精度を向上できる。
 (5)貫通孔32cは、測定部33の第1面33aの中心を通り、第1面33aと垂直な線分を連結部32が囲むように形成されている。この場合、測定部33の第1面33aに加わる力が軟質材料からなる連結部32に効率よく分散されるため、対象物TGの被測定面TGaに対する測定部33の第1面33aの接触性が向上し、測定精度を向上できる。
 (変更例)
 尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
 ・上記実施形態に対し、連結部32の形状を適宜変更してもよい。
 図3(a)に示すように、貫通孔32cを円形状としてもよく、また図3(b)に示すように貫通孔32cの大きさを適宜変更してもよい。
 図3(c),図3(d),図3(e)に示すように、複数の貫通孔32cを設けてもよい。複数の貫通孔32cの配置位置は、例えば、図3(c)及び図3(e)に示すように連結部32の中心における点対称の位置、図3(c)から図3(e)に示すように中心を通る線分を軸とする線対称の位置、等とすることができる。
 貫通孔32cの数や配置位置によって連結部32の変形具合を設定でき、支持部31に対する測定部33の傾き易さ等を調整できる。
 図4に示すように、連結部32を、内部に空隙32dを有する多孔質体としてもよい。これにより、連結部32の変形を容易にできる。このため、測定部33の第1面33aに対する接触性が向上し、測定精度を向上できる。
 図5に示すように、連結部32を、支持部31から測定部33に向けて外形寸法が大きくなるように形成することができる。また、図6に示すように、連結部32を、支持部31から測定部33に向けて外形寸法が小さくなるように形成することができる。測定部33を対象物TGに押し当てる押圧力によって連結部32の変形が大きくなり、対象物TGの被測定面TGaに対する測定部33の第1面33aの接触性が向上し、測定精度を向上できる。
 図7を参照して変更例を説明する。図中の直交座標系で示すZ方向は、ヘッド部21のまたは測定部33の厚さ方向を指す。X方向は、ヘッド部21のまたは測定部33の長さ方向を指す。Y方向は、ヘッド部21のまたは測定部33の幅方向を指す。XY面は、測定部33のまたは測定面40aの面内方向の一例である。X方向及びY方向は、測定部33の横方向と呼称することがある。
 図7の例では、測定部33は、測定部33の第1面33aに交差または直交して広がる側面33cを有する。測定部33の側面33cは、測定部33の外周面または横方向外向き面として構成される。測定部33の側面33cは、例えば段差面として構成されてよい。
 連結部32の第1接続部32aは、測定部33の側面33cの少なくとも一部と接するように構成される。連結部32の第1接続部32aは、測定部33の側面33cに対応するまたは一致する段差面を含むことができる。例えば、連結部32は、環状または筒状に構成され、貫通孔32cの内周面または横方向内向き面と、外周面または横方向外向き面とを有する。連結部32の内周面は、測定部33の側面33cの少なくとも一部と例えば全周にわたって接するように構成される。測定部33の側面33cが連結部32と接することにより、測定部33と連結部32との接触面積が増加する。測定時において、連結部32の横方向の弾性復元力が測定部33の側面33cに作用し、測定時における横方向への測定部33の位置ずれを抑制できる。
 測定部33は、センサ40と、センサ40を支持又は保持するセンサマウント部品とを有することができる。センサマウント部品は、センサマウント部品はセンサ40が取り付けられるセンサ座面を有し、例えば合成樹脂モールド部品として構成される。
 図7の例では、支持部31は、連結部32の側面32e(例えば連結部32の外周面)を囲むように構成される。例えば、支持部31は、厚さ方向における連結部32の一部または全部を収容するように構成される収容部または第1凹部31bを有してよい。第1凹部31bは、厚さ方向における連結部32の投影形状に対応または一致する開口と、当該開口からの深さとを有してよい。連結部32の側面32eは支持部31に接している。連結部32の側面32eは、支持部31の第1凹部31bの内周面と全周にわたって接するように構成されてよい。連結部32の側面32eが連結部32よりも硬いまたは弾性変形しにくい支持部31と接することにより、横方向への測定部33の移動を抑制でき、測定時における横方向への測定部33の位置ずれを抑制できる。
 連結部32の第2接続部32bは、連結部32の上面32fを含むことができる。第2接続部32bに含まれる連結部32の上面32fは、支持部31の第1凹部31bの底と接するように構成される。連結部32の上面32fは、例えば、環状の平坦面として構成されてよい。連結部32が、厚さ方向及び横方向において、測定部33と支持部31との間に配置される。この構成によれば、測定部33を対象物TGに押し当てたときの押圧反力の大きさ及びその押圧反力の方向に応じて連結部32が厚さ方向および/または横方向へ弾性変形でき、測定部33の変位の追従性を向上でき、対象物TGの被測定面TGaに対する測定部33の第1面33aの接触性を向上できる。
 図8~10の変更例について、図7との相違点を中心に説明する。図8の例では、測定部33及び支持部31の形状が図7のものと相違している。
 図8に示すように、測定部33は、測定部33の厚み方向において第1面33aとは反対側に固定部33dを有する。支持部31は、測定部33の固定部33dが嵌め込まれる第2凹部31cを有する。連結部32は、測定部33の固定部33dが支持部31の第2凹部31cに嵌め込まれた状態で、測定部33と支持部31との間に配置される。支持部31の第2凹部31cへの固定部33dの嵌め込みにより、固定部33dが支持部31の第2凹部31c内で横方向に移動するのが抑制され、横方向への測定部33の移動を抑制できる。
 固定部33dと第2凹部31cとは、測定部33が支持部31に対して少なくとも厚さ方向に移動可能であるように構成することができる。図8の例では、固定部33dは、支持部31の第2凹部31cに収容され、支持部31と係合するフックとして構成される。支持部31の第1凹部31bと第2凹部31cとは連続又は連通してよい。支持部31は、第1凹部31bと第2凹部31cとの間に形成される段差または被係合面を有してよい。測定部33の固定部33dは、支持部31の被係合面と係合してよい。固定部33dと支持部31との係合によって、測定部33が支持部31から脱落するのを抑制できる。
 測定部33を対象物TGに押し当てない状態で、連結部32は、測定部33と支持部31との間で、圧縮状態でまたは非圧縮状態で挟まれる。測定部33を対象物TGに押し当てたとき、測定部33の固定部33dは支持部31の第2凹部31c内で少なくとも厚さ方向に変位し、連結部32は、測定部33と支持部31との間で圧縮される。測定部33を対象物TGに押し当てたときの押圧反力の方向に応じて測定部33の向きは変化し、対象物TGの被測定面TGaに対する測定部33の第1面33aの接触性を向上できる。
 ・上記実施形態及び各変更例において、連結部32は、上下又は左右に距離をおいて設けられた2つ以上の電極を有してもよい。2つ以上の電極は、連結部32の伸縮に伴う静電容量と抵抗値と磁性のうちの少なくとも1つに応じた出力値、または、連結部32の伸縮に伴う静電容量と抵抗値と磁性のうちの少なくとも1つの変化に応じた出力値を出力するように構成されてよい。例えば、図10に示すように、連結部32の電極群55は、発振回路51及び制御回路52等の構成部材を搭載した回路基板50に接続される。制御回路52は、連結部32の2つ以上の電極55の出力値により、測定面40aを測定対象に押し当てた際の荷重を検出するように構成されてよい。制御回路52は、連結部32の2つ以上の電極55の検出した出力値に応じて、センサ40の信号に基づく測定の開始、測定値の補正の少なくとも1つを実施するように構成されてもよい。例えば、制御回路51は、コンピュータ可読命令を格納した1つ以上のメモリと、そのコンピュータ可読命令を実行するように構成された1つ以上のプロセッサとを備えてもよい。制御回路51は、特定用途向けIC等の集積回路であってもよい。
 ・センサ40が測定部33の第1面33aから突出していてもよい。
 ・上記各実施形態及び各変更例は、口腔内において水分量を測定する測定器について説明したが、口腔外において水分量を測定するようにしてもよい。
 ・上記各実施形態及び各変更例は、水分量を測定する測定器としたが、その他を測定する測定器としてもよい。例えば、pH測定器や口腔細菌測定器等の測定器としてもよい。また、血流や血中酸素を測定する測定器としてもよい。また、複数種類の測定値を測定する測定器としてもよい。その際、上記実施形態の静電容量式のセンサを測定対象に対応するセンサとすることは言うまでもない。
 1…測定器、11…本体部、12…プローブ部、21…ヘッド部、22…アーム部、31…支持部、32…連結部、32a…第1接続部、32b…第2接続面、32c…貫通孔、32d…空隙、33…測定部、33a…第1面、33b…第2面、40…センサ、40a…測定面。

Claims (13)

  1.  本体部と、
     先端のヘッド部と、前記ヘッド部を前記本体部に接続するアーム部とを有するプローブ部と、
     を備え、
     前記ヘッド部は、前記アーム部の先端に接続された支持部と、
     センサの測定面が露出する第1面と、前記第1面を基準として厚みを有する前記測定部と、
     前記測定部と前記支持部との間に配置され前記測定部を前記支持部に連結する連結部であって、前記測定部と接続される第1接続部と、前記支持部と接続される第2接続部と、貫通孔とを有し、軟質材料からなる前記連結部と、
     を有する測定器。
  2.  前記測定部は、前記第1面とは反対側の第2面を有し、
     前記連結部の前記第1接続部及び前記第2接続部は、面で構成されている、請求項1に記載の測定器。
  3.  前記連結部は、複数の前記貫通孔を有する、請求項1又は請求項2に記載の測定器。
  4.  前記連結部は、前記測定面と直交する方向から視て線対称または点対称に形成されている、請求項1から請求項3の何れか一項に記載の測定器。
  5.  前記連結部は、前記貫通孔を除き、前記測定面と直交する方向における厚さが均一である、請求項1から請求項4の何れか一項に記載の測定器。
  6.  前記連結部は、内部に複数の空隙を有する多孔質体である、請求項1から請求項5の何れか一項に記載の測定器。
  7.  前記連結部は、前記支持部から前記測定部に向けて外形寸法が大きくなるように形成されている、請求項1から請求項6の何れか一項に記載の測定器。
  8.  前記連結部は、前記支持部から前記測定部に向けて外形寸法が小さくなるように形成されている、請求項1から請求項6の何れか一項に記載の測定器。
  9.  前記連結部は、上下、または左右に距離をおいて設けられた2つ以上の電極を有し、前記連結部の伸縮に伴う静電容量と抵抗値と磁性の少なくとも1つの変化により、前記測定面が測定対象に押し当てた際の荷重を検出する機能を有する、請求項1から請求項8の何れか一項に記載の測定器。
  10.  前記連結部は、上下、または左右に距離をおいて設けられた2つ以上の電極を有し、前記連結部の伸縮に伴う静電容量と抵抗値と磁性の少なくとも1つの変化により、前記測定面が測定対象に押し当てた際の荷重を検出し、その出力値に応じて、測定の開始と測定値の補正の少なくとも1つを実施する、請求項1から請求項9の何れか一項に記載の測定器。
  11.  前記測定部は側面を有し、前記測定部の前記側面の少なくとも一部は前記連結部と接している、請求項1または2に記載の測定器。
  12.  前記連結部は、前記支持部に接する側面を有する、請求項11に記載の測定器。
  13.  前記支持部は凹部を有し、
     前記測定部は、前記測定部の厚み方向において、前記第1面とは反対側に固定部を有し、前記固定部は前記支持部の前記凹部に嵌め込まれている、請求項11または12に記載の測定器。
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