(57)【要約】【課題】  微小空間内の検出対象の可動性を適正に計測できるようにする。【解決手段】  アクチュエータの出力軸に取り付けた接触ロッドを手動操作によって微小空間に挿入して行くときに、接触ロッドが検出対象に接触した時当該接触ロッドの初期押込み位置データを取り込み、続いてアクチュエータを駆動して一旦接触ロッドを引き戻した後、再度接触ロッドを初期押込み位置を通って押込み動作させることにより、所定の計測押込み量ずつ押込み動作させながら接触ロッドが受ける反力を検出し得、これにより検出対象の可動性を表す計測結果を適正に検出することができる。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ部に設けたアクチュエータの出力軸の先端に、先端部に接触ロッドを有する力検出子を設け、上記接触ロッドが検出対象に接触した時の反力に対応する検出信号を上記力検出子から得る可動性検出装置において、
手動操作で上記プローブ部の上記接触ロッドを微小空間内にある上記検出対象に近づけて行くことにより上記接触ロッドが上記検出対象に接触した時の上記反力に対応する検出信号に応じて上記接触ロッドの初期押込み位置を表す初期押込み位置データを取り込むと共に、上記アクチュエータを駆動して上記接触ロッドを一旦上記検出対象から離れた位置に引き戻す手段と、
その後上記アクチュエータを駆動して上記接触ロッドを、上記初期押込み位置を通って再度上記検出対象に接触させると共に、順次所定の計測押込み量ずつ押し込んで行くことにより、上記反力に対応する検出信号を可動性を表す計測結果として取り込む手段と
を具えることを特徴とする可動性検出装置。
【請求項２】
プローブ部に設けたアクチュエータの出力軸の先端に、先端部に接触ロッドを有する力検出子を設け、上記接触ロッドが検出対象に接触した時の反力に対応する検出信号を上記力検出子から得る可動性検出方法において、
手動操作で上記プローブ部の上記接触ロッドを微小空間内にある上記検出対象に近づけて行くことにより上記接触ロッドが上記検出対象に接触した時の上記反力に対応する検出信号に応じて上記接触ロッドの初期押込み位置を表す初期押込み位置データを取り込むと共に、上記アクチュエータを駆動して上記接触ロッドを一旦上記検出対象から離れた位置に引き戻し、
その後上記アクチュエータを駆動して上記接触ロッドを、上記初期押込み位置を通って再度上記検出対象に接触させると共に、順次所定の計測押込み量ずつ押し込んで行くことにより、上記反力に対応する検出信号を可動性を表す計測結果として取り込む
ことを特徴とする可動性検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可動性検出装置及び方法に関し、特に狭い微小空間内において可動する検出対象の可動性を検出しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の可動性検出装置として、中耳の鼓室内の狭い微小空間にある耳小骨の可動性を確認するものが提案されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
人の耳は、図１０に示すように、外耳道１に入った音の音圧によって鼓膜２が振動し、この鼓膜２の振動を鼓室３内にある３つの耳小骨、すなわち、つち骨４、きぬた骨５及びあぶみ骨６を順次介して蝸牛７に伝達することにより、当該蝸牛７において音として感知するように構成されている。
【０００４】
正常耳においては、３つの耳小骨が正常な可動性を維持しているために、鼓膜２の振動を適正に伝達させて行くことができるが、例えば中耳の疾病により、当該耳小骨のいずれか１つ又は複数が正常な可動性を保持できずに、疾病の程度に応じた固着が生ずると、鼓膜２の振動を適正に伝達させて行けなくなることがある。
【０００５】
この場合の治療法として、固着部位を人工耳小骨などで置き換える手術が行われるが、手術の方法を決定するとき、各耳小骨の可動性の程度を確認する必要があり、当該確認手段として非特許文献１の構成が提案されている。
【非特許文献１】信学技報（TECHNICAL REPORT OF IEICE 、EA2000-36 、2000年８月号、71〜84頁、社団法人電子情報通信学会発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１の可動性検出装置においては、鼓室３内の耳小骨の変位を検出する際に、外耳道１及び鼓膜２を通るようにプローブを挿入するが、術中の耳小骨の状態を検出するためには、取扱いの自由度が大きい、手持ちによる計測が望まれる。
【０００７】
しかしながら手持ちされたプローブにより計測する場合は、手ぶれにより計測結果に誤差が生じるおそれがある。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、手持ちによる計測がし易く、かつ手ぶれによる計測誤差の発生を有効に回避できるようにした可動性検出装置及び方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため本発明においては、プローブ部９に設けたアクチュエータ１２の出力軸１３の先端に、先端部に接触ロッド３１を有する力検出子１５Ｃを設け、接触ロッド３１が検出対象６に接触した時の反力に対応する検出信号Ｓ２を力検出子１５Ｃから得る可動性検出装置８において、手動操作でプローブ部９の接触ロッド３１を微小空間内にある検出対象６に近づけて行くことにより接触ロッド３１が検出対象６に接触した時の反力に対応する検出信号Ｓ２に応じて接触ロッド３１の押込み位置Ｚ０を表す初期押込み位置データを取り込むと共に、アクチュエータ１２を駆動して接触ロッド３１を一旦検出対象６から離れた位置に引き戻す手段（４４Ａ、ＳＰ３、ＳＰ４）と、その後アクチュエータ１２を駆動して接触ロッド３１を、初期押込み位置Ｚ０を通って再度検出対象６に接触させると共に、順次所定の計測押込み量ずつ押し込んで行くことにより、反力に対応する検出信号Ｓ２を可動性を表す計測結果として取り込む手段（４４Ａ、ＳＰ５）とを設ける。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アクチュエータの出力軸に取り付けた接触ロッドを手の操作によって微小空間に挿入して行くときに、接触ロッドが検出対象に接触した時当該接触ロッドの初期押込み位置データを取り込み、続いてアクチュエータを駆動して一旦接触ロッドを引き戻した後、再度接触ロッドを初期押込み位置を通って押込み動作させることにより、所定の計測押込み量ずつ押込み動作させながら接触ロッドが受ける反力を検出し得、これにより検出対象の可動性を表す計測結果を適正に検出することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１２】
図１において、８は全体として可動性検出装置を示し、微小空間である鼓室３内の耳小骨の動きを検出するプローブ部９と、当該プローブ部９から検出された検出信号Ｓ１を処理することにより耳小骨の可動性についての情報を得る検出制御部１０とを有する。
【００１３】
プローブ部９は、図２に示すように、細長い円筒状ケース１１内の根元側端部に液圧アクチュエータ１２を設け、その出力軸１３にジョイント１４を介して耳孔挿入針１５が連設されている。
【００１４】
耳孔挿入針１５は、細い（直径３ｍｍ）の案内チューブ１５Ａ内に３本の力伝達用ワイヤ１５Ｂ（直径０．７ｍｍ）を通した構成を有し、当該３本の力伝達用ワイヤ１５Ｂの根元側端をジョイント１４を介して出力軸１３に接続されている。
【００１５】
耳孔挿入針１５の案内チューブ１５Ａは、円筒状ケース１１の先端に取付けられた支持部材１６に固定されている軸支部材１７によって、固定保持されている。これにより液圧アクチュエータ１２に対して円筒状ケース１１の根元側端に設けられたコネクタ１８を介して圧力水案内管１９から圧力水が供給されることにより、出力軸１３がその軸線上を先端方向に又はその逆方向に駆動されたとき、力伝達用ワイヤ１５Ｂが案内チューブ１５Ａ内を矢印ａで示す先端方向に又はその逆方向にスライドするように構成されている。
【００１６】
力伝達用ワイヤ１５Ｂの先端には、力検出子１５Ｃが取り付けられている。力検出子１５Ｃは、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、力伝達用ワイヤ１５Ｂの先端に一体に固着された結合部材２１に対して、先端側から検出器ケース２５を嵌め込んで一体にした構成を有する。
【００１７】
検出器ケース２５は結合部材２１に嵌め合わされる円環状の連結部材２５Ａを有すると共に、連結部材２５Ａの先端側に円環状の検出器保持部材２５Ｂを嵌め込んだ構成を有する。
【００１８】
検出器保持部材２５Ｂはその軸線上に先端方向に又はその逆方向に可動自在に接触ロッド３１を保持しており、これにより接触ロッド３１の先端を中耳の鼓室３（図１０）内の耳小骨に接触したとき、その反力を力検出器３２に伝達する。
【００１９】
力検出器３２は、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、円板状基台３２Ａ上に固着された円環状ゴム材でなる支持リング３２Ｂの中心孔上に互いに貼り合わされた２枚のひずみゲージ３２Ｃ１及び３２Ｃ２を跨がせるように載置した構成を有する。基台３２Ａは、支持リング３２Ｂの中心軸が接触ロッド３１Ａの中心軸と一致し、かつ当該接触ロッド３１Ａの後端面がひずみゲージ３２Ｃ１及び３２Ｃ２の表面に当接するように、検出器保持部材２５Ｂに取り付けられている。
【００２０】
この実施の形態の場合、検出器保持部材２５Ｂの先端には、保持用コマ２５Ｃが嵌め込まれ、その中心軸線上に穿設された保持用透孔２５Ｃ１に接触ロッド３１を挿通させることにより、当該接触ロッド３１を中心軸線上を摺動できるように保持している。
【００２１】
かくして摺動自在に保持された接触ロッド３１の根元側端部は検出器保持部材２５Ｂに設けられた可撓性係止部材２５Ｂによって把持され、これにより接触ロッド３１は、その後端面を力検出器３２のひずみゲージ３２Ｃ１及び３２Ｃ２の表面に当接した状態で、先端部に耳小骨から受けた反力を、ひずみゲージ３２Ｃ１及び３２Ｃ２に伝達する。
【００２２】
この結果、ひずみゲージ３２Ｃ１及び３２Ｃ２の抵抗値が耳小骨の反力に応じた量だけ変化し、この抵抗値の変化を表す電気的な検出信号Ｓ１が、出力配線（図示せず）によって連結部材２５Ａ、結合部材２１、案内チューブ１５Ａを順次通って円筒状ケース１１の根元側端に設けられた出力端子９Ａ（図１）に引き出されて、検出制御部１０の反力検出回路４１に供給される。
【００２３】
反力検出回路４１は、図５に示すように、力検出器３２のひずみゲージ３２Ｃ１及び３２Ｃ２の抵抗値出力を隣合うブリッジ辺に受けるブリッジ回路４２によって構成される。
【００２４】
このブリッジ回路４２は、ひずみゲージ３２Ｃ１及び３２Ｃ２の抵抗値をＲとし、かつひずみゲージ３２Ｃ１及び３２Ｃ２との対向辺を構成する固定抵抗４１Ｃ１及び４１Ｃ２の抵抗値をＲとすると共に、ブリッジ電源４１Ｄの電圧をＥに選定されている。
【００２５】
その結果、ひずみゲージ３２Ｃ１及び３２Ｃ２の抵抗値が接触ロッド３１に対して与えられる反力に応じて抵抗値ΔＲだけ変化したとき、ブリッジ回路４２の出力端４１Ｅ１及び４１Ｅ２間に得られる反力検出電圧VOUTは、次式
【００２６】
【数１】
2006136419.tif 000003
【００２７】
として、求めることができ、これが反力検出信号Ｓ２として増幅回路４２を介してアナログ／ディジタル変換回路４３に与えられる。これにより圧力検出信号Ｓ２は反力検出データＳ３に変換された後、パーソナルコンピュータ構成の演算処理部４４の中央処理ユニット（ＣＰＵ）４４Ａによって、プログラムメモリ４４Ｂのプログラムに従って処理されてデータベース４４Ｃに取り込まれる。
【００２８】
ＣＰＵ４４Ａは、取り込んだ反力検出データＳ３に応じて、接触ロッド移動指令Ｓ４を、ディジタル／アナログ変換回路４５を介してアクチュエータ駆動信号Ｓ５としてアクチュエータ駆動部４６に与える。
【００２９】
アクチュエータ駆動部４６は、アクチュエータ駆動信号Ｓ５に応じて圧力水を作る水圧ポンプを有し、その圧力水を圧力水案内管１９及びコネクタ１８を介してプローブ部２の液圧アクチュエータ１２（図２）に供給する。
【００３０】
かくして液圧アクチュエータ１２は、ＣＰＵ４４Ａの接触ロッド移動指令Ｓ４に応じて出力軸１３を先端方向に又はそれとは逆方向に駆動することにより、力伝達ワイヤ１５Ｂを介して接触ロッド３１を突出又は引込み動作させる。
【００３１】
以上の構成において、演算処理部４４のＣＰＵ４４Ａは、オペレータの入力操作子５０の操作に応じて図６に示す可動性検出処理手順Ｒ０の処理を実行する。
【００３２】
このとき、オペレータは、プローブ部９の円筒状ケース１１を手に持って耳孔挿入針１５の先端にある接触ロッド３１を、外耳道１及び鼓膜２を通って微小空間である鼓室３に挿入し、検出対象、例えばあぶみ骨６に接触ロッド３１を近づけて行く（図１０）。
【００３３】
この状態において、ＣＰＵ４４Ａは、ステップＳＰ１において、プローブ部９から得られる検出信号Ｓ１に基づいて反力検出データＳ３を取り込むと共に、ステップＳＰ２において当該取り込んだ反力検出データが所定の接触閾値を超えたか否かを確認する。
【００３４】
ここで否定結果が得られると、このことは、接触ロッド３１が耳小骨に近づいてはいるが未だ接触していないことを意味し、このときＣＰＵ４４Ａは上述のステップＳＰ１に戻って再度反力検出データＳ３を取り込むと共に、ステップＳＰ２における反力検出データが接触閾値を超えたか否かの判断を繰り返す。
【００３５】
やがて図７（Ａ）に示すように、接触ロッド３１があぶみ骨６に接触すると、接触ロッド３１があぶみ骨６から反力を受けることにより、反力検出データＳ３が接触閾値を超える状態になる。このときＣＰＵ４４ＡはステップＳＰ２において肯定結果が得られることによりステップＳＰ３に移る。
【００３６】
このときの接触ロッド３１の挿入位置は、現在のプローブ部９の押込み状態における初期押込み位置Ｚ０にあることを意味し、ＣＰＵ４４Ａはこの初期押込み位置データをデータベース４４Ｃに取り込むことにより、以後の計測における押込み量の基準とする。
【００３７】
続いてＣＰＵ４４Ａは、ステップＳＰ４に移って、図７（Ｂ）において矢印ｂで示すように、液圧アクチュエータ１２によって力伝達ワイヤ１５Ｂを引戻し動作させることにより、接触ロッド３１があぶみ骨６から離れた位置Ｚ１まで力検出子１５Ｃを引き戻す。
【００３８】
このように、力伝達ワイヤ１５Ｂが引戻し動作したとき、図３（Ａ）に示すように、結合部材２１（従って接触ロッド３１）を案内チューブ１５Ａの先端部内に引き込んだような状態になる。
【００３９】
続いてＣＰＵ４４Ａは、ステップＳＰ５に移って液圧アクチュエータ１２によって力伝達ワイヤ１５Ｂを押込み動作させることにより、図７（Ｃ）の矢印ｃで示すように、接触ロッド３１を初期押込み位置Ｚ０においてあぶみ骨６に接触させた後、所定の計測押込み量だけ押し込んだ計測位置Ｚ２に押し込んだ状態にすると共に、このとき反力検出データＳ３をデータベース４４Ｃに取り込むような処理をする。
【００４０】
このように、力伝達ワイヤ１５Ｂが押込み動作したとき、図３（Ｂ）に示すように、結合部材２１（従って接触ロッド３１）を案内チューブ１５Ａから外方に突出させたような状態にする。
【００４１】
このときの反力検出データＳ３は、あぶみ骨６によって接触ロッド３１が受ける荷重量を表しており、正常耳の場合と比較して固着耳の場合の方が大きい値になる。
【００４２】
続いてＣＰＵ４４ＡはステップＳＰ６に移って、現在の荷重が計測許容値（この実施の形態の場合５ｍＮ）を超えたか、又は押込み量が計測許容値（この実施の形態の場合５０μｍ）を超えた否かを判断する。
【００４３】
このステップＳＰ６において否定結果が得られると、このことは荷重及び押込み量のいずれもが計測許容値の範囲内にあることを意味し、ＣＰＵ４４Ａは上述のステップＳＰ５に戻って、接触ロッド３１を再度所定の計測押込み量だけ押し込んで反力検出データＳ３を取り込む処理を繰り返す。
【００４４】
以下同様にしてＣＰＵ４４Ａは、ステップＳＰ６において否定結果が得られるごとに、ステップＳＰ５において接触ロッド３１を所定の計測押込み量ずつ押し込んで行きながら、反力検出データＳ３を取り込むような処理を繰り返す。
【００４５】
やがて、ステップＳＰ６において肯定結果が得られると、このことは接触ロッド３１による検出対象に対する押込み動作が荷重又は押込み量のいずれかの点から計測許容値を超えたことを意味し、このときＣＰＵ４４ＡはステップＳＰ７に移って１回の計測サイクルを終了する。
【００４６】
かくして１回の計測サイクルにおいて得られる反力検出データは、図８において曲線Ｋ１ないしＫ３で示すように、押込み量が０〜５０μｍの範囲で、かつ荷重が０〜５．０ｍＮの範囲の計測結果が得られる。
【００４７】
従ってＣＰＵ４４Ａは、次のステップＳＰ８おいて、データベース４４Ｃに取り込まれた計測結果データをディスプレイ５１やプリンタ５２に出力した後、ステップＳＰ９において当該可動性検出処理手順Ｒ０を終了する。
【００４８】
以上の構成によれば、オペレータがプローブ部９を手に持って、耳孔挿入針１５を手動操作によって耳に挿入することにより、たとえ術中であっても、その状況に適合するような挿入の仕方をしながら、簡易かつ手早く可動性を判定できるような計測データを短時間の間（例えば０．２秒程度）に得ることができる。
【００４９】
かくするにつき、図７（Ａ）ないし（Ｃ）について上述したように、可動性検出処理を実行する際に、接触ロッド３１が最初に検出対象に接触したとき、当該押込み位置Ｚ０を初期押込み位置データとして取り込むと共に、一旦接触ロッド３１を検出対象から引き離した押込み位置Ｚ１に引き戻した後、接触ロッド３１を再度初期押込み位置Ｚ０を通って当該初期押込み位置Ｚ０から順次計測押込み位置を変えて行くことにより、計測データを安定に取り込むことができる。
【００５０】
図８の計測結果において、曲線Ｋ１は、正常耳の場合の可動性を表すもので、接触ロッド３１の挿入量を０から５０μｍまで変化させたところ、ゆるやかな傾きで荷重が上昇して行くことが分かる。
【００５１】
この曲線の傾きは測定対象であるあぶみ骨６のばねの強さを表しており、この正常耳の曲線Ｋ１より傾きが大きくなれば、あぶみ骨６の可動性は悪くなる（すなわち硬くなっている）ことが分かる。
【００５２】
実際上固着耳では、曲線Ｋ２で示すように傾きがかなり大きくなり、押込み量が３０μｍ程度で荷重が許容計測量５．０ｍＮを超える程度にまで、傾斜（従って硬さ）が大きくなる。
【００５３】
曲線Ｋ３の場合には、さらに傾きが大きくなり、このことは可動性が小さいために耳小骨の本来の振動伝達機能を果たし得ない状態になっていることを表している。
【００５４】
なお、上述の実施の形態においては、接触ロッド３１を直接にあぶみ骨６に接触させるようにした場合について述べたが、これに代え、図９に示すように、接触ロッド３１の先端に、円筒状の中間チューブ６１を差し込むようにしても良く、このようにすれば接触ロッド３１を直接にあぶみ骨６に接触させる場合より安定性が大きい接触状態を得ることができる。
【００５５】
また、上述の実施の形態の場合は、本発明を、人の中耳の鼓室３内にある耳小骨の可動性を検出する場合に適用した場合について述べたが、適用対象はこれに限らず、微小空間内にある検出対象の可動性（すなわち硬さ）を検出する場合に、本発明を広く適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、微小空間内にある検出対象の可動性を検出する場合に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明による可動性検出装置の一実施の形態を示すブロックである。
【図２】図１のプローブ部の詳細構成を示す断面図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、図２の耳孔挿入針の先端にある力検出子の詳細構成を引込み状態及び突出状態について示す断面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、力検出器の詳細構成を示す斜視図及び平面図である。
【図５】図１の反力検出回路の詳細構成を示す接続図である。
【図６】ＣＰＵの可動性検出処理手順を示すフローチャートである。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、接触ロッドの押込み動作の説明に供する略線図である。
【図８】計測結果を示す特性曲線図である。
【図９】他の実施の形態を示す斜視図である。
【図１０】人の耳の構造を示す略線的断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１……外耳道、２……鼓膜、３……鼓室、４……つち骨、５……きぬた骨、６……あぶみ骨、７……蝸牛、８……可動性検出装置、９……プローブ部、１０……検出制御部、１１……円筒状ケース、１２……液圧アクチュエータ、１３……出力軸、１４……ジョイント、１５……耳孔挿入針、１５Ａ……案内チューブ、１５Ｂ……力伝達用ワイヤ、１６……支持部材、１７……軸支部材、１８……コネクタ、１９……圧力水案内管、２１……結合部材、２５Ａ……連結部材、２５Ｂ……検出器保持部材、２５Ｃ……保持用コマ、２５Ｄ……係止部材、３１……接触ロッド、３２……力検出器、３２Ａ……基台、３２Ｂ……支持リング、３２Ｃ１、３２Ｃ２……ひずみゲージ、４１……反力検出回路、４２……ブリッジ回路、６１……中間チューブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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