(57)【要約】【課題】加圧装置からの押圧力を生体に伝達する生体押圧装置において、過剰な押圧力が発生した場合にそれが生体に及ばないようにする。特に、動作の信頼性を高める。【解決手段】安全機構２０は、主保護機構２３と補助保護機構２７とで構成される。主保護機構２３はアーム部材２４とその姿勢をラッチする主保持部２６とを有する。アーム部材２４がラッチしている状態では、その規制端２４Ａによって押圧部材１８の後退運動が規制される。同時に、補助保護機構により具体的にはボール５４とＶ字溝４４との嵌り合いにより押圧部材１８が捕獲される。押圧力が限界値を超えると主保護機構２３及び補助保護機構２７がいずれも非作動状態となり押圧部材１８が上方へ運動する。復元操作部３０はアーム部材２４を元の状態に復帰させる際に用いられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧機構からの押圧力を受ける本体と、
前記本体からの押圧力が伝達され、その押圧力を生体へ与える押圧部材と、
前記本体と前記押圧部材との間において、前記押圧部材による生体への押圧力が限界値よりも小さい場合には前記押圧部材の後退運動を規制して前記本体から前記押圧部材への押圧力の伝達状態を形成し、前記押圧部材による生体への押圧力が前記限界値よりも大きい場合には前記押圧部材の後退運動を許容して前記本体から前記押圧部材への押圧力の非伝達状態を形成する安全機構と、
を含み、
前記安全機構は、
前記伝達状態において前記押圧部材に作用する作動状態となり、前記非伝達状態において前記押圧部材を解放する非作動状態となる主保護機構と、
前記伝達状態において前記押圧部材の捕獲状態となり、前記非伝達状態において前記押圧部材の運動を許容しつつ保持する非捕獲状態となる補助保護機構と、
を有することを特徴とする生体押圧装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記主保護機構は、そこで伝達される押圧力成分が第１降伏値を越えた場合に前記作動状態から前記非作動状態へ遷移し、
前記補助保護機構は、そこで伝達される押圧力成分が第２降伏値を越えた場合に前記捕獲状態から前記非捕獲状態に遷移し、
前記限界値は、前記第１降伏値と前記第２降伏値とを加算した値に相当する、ことを特徴とする生体押圧装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、
前記主保護機構は前記１降伏値を増減する主調整部を有する、ことを特徴とする生体押圧装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の装置において、
前記補助保護機構は前記第２降伏値を増減する補助調整部を有する、ことを特徴とする生体押圧装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の装置において、
前記主保護機構は、
前記本体に設けられた回転軸を中心として回転する部材であって、シーソー運動関係にあるラッチ端部及び規制端部を有するアーム部材と、
前記ラッチ端部を保持し、前記アーム部材の回転を規制する主保持部と、
を含み、
前記主保持部により前記ラッチ端部が保持されている場合には、前記規制端部が前記押圧部材の後端面に当接され、これにより前記押圧部材の後退運動が規制されて前記伝達状態が形成され、
前記主保持部から前記ラッチ端部が離脱して前記アーム部材が回転すると、前記規制端部による前記押圧部材の後退運動の規制が解除されて前記非伝達状態が形成される、ことを特徴とする生体押圧装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置において、
前記主保持部は、弾性部材と、それによって前記ラッチ端部側へ付勢されたボール部材と、を有し、
前記ラッチ端部には前記ボール部材が嵌り込む凹部が形成された、ことを特徴とする生体押圧装置。
【請求項７】
請求項５又は６記載の装置において、
前記アーム部材を前記非作動状態から回転させて前記作動状態に復元するための復元操作部が設けられた、ことを特徴とする生体押圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体押圧装置に関し、特に過剰な押圧力が生体に加わることを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の骨の性状や健全性、骨折後の癒合度、等を診断するため超音波を利用した骨の診断システムが実用化されつつある（例えば特許文献１参照）。かかるシステムでは、骨に対して定常的にあるいは周期的に荷重が印加され、その際の骨の変位が計測される。そのようなシステムにおいて、押圧力を生体に対して機械的に付与する装置として加圧装置がある。加圧装置には、生体に対して押圧力を及ぼす押圧部材を搭載した生体押圧装置が連結される。あるいは、加圧装置内にそのような生体押圧装置が組み込まれる。生体押圧装置は、例えば肝臓の触診に代わるような診断方法を適用する場合においても利用されるものである。
【０００３】
従来の一般的な生体押圧装置は、生体表面に当接される棒状の押圧部材と、押圧部材を保持する本体と、を備える。押圧部材の一部にＶ字溝が形成され、そのＶ字溝には本体によって保持され且つ付勢されたボールの一部がはめ込まれる。押圧部材に所定値以上の過剰な力が加わると、ボールがＶ字溝から飛び出て、押圧部材の後退が許容され、これによって電気的な制御によらずに過剰負荷に対処できる。つまり、安全性を高められる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５２０７９号公報
【特許文献２】特開平４−２５４７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ボールとＶ字溝との係合による安全機構だけの場合、ボールがＶ字溝から飛び出た後（トリップ後）も付勢力がそのまま残留するために、ボールが押圧部材側に強く押しつけられる状態が維持され、押圧部材の後退運動等を円滑に行わせるのが難しい。特に、大きな保持力を発揮させる場合、ボールに対してより大きな付勢力が加えられることになり、上記問題がより顕著になる。また、製造時のバラツキ、経年変化等によってボール接触の摩擦力が変化してしまうこともある。上記特許文献２には円筒状の回転部材をＶ字溝に落とし込んで運動部材を保持する構造が記載されているが、複数の安全機構の組み合わせを開示するものではない。
【０００６】
本発明の目的は、生体押圧装置において、押圧部材を解放した後に押圧部材が円滑に後退運動できるようにすることにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、生体押圧装置の動作信頼性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、加圧機構からの押圧力を受ける本体と、前記本体からの押圧力が伝達され、その押圧力を生体へ与える押圧部材と、前記本体と前記押圧部材との間において、前記押圧部材による生体への押圧力が限界値よりも小さい場合には前記押圧部材の後退運動を規制して前記本体から前記押圧部材への押圧力の伝達状態を形成し、前記押圧部材による生体への押圧力が前記限界値よりも大きい場合には前記押圧部材の後退運動を許容して前記本体から前記押圧部材への押圧力の非伝達状態を形成する安全機構と、を含み、前記安全機構は、前記伝達状態において前記押圧部材に作用する作動状態となり、前記非伝達状態において前記押圧部材を解放する非作動状態となる主保護機構と、前記伝達状態において前記押圧部材の捕獲状態となり、前記非伝達状態において前記押圧部材の運動を許容しつつ保持する非捕獲状態となる補助保護機構と、を有することを特徴とする生体押圧装置に関する。
【０００９】
上記構成において、生体押圧装置は荷重機構（荷重源）からの荷重を押圧力として生体へ伝達する装置である。かかる生体押圧装置は、本体、押圧部材及び安全機構を有し、安全機構は、過剰な押圧力が生じると、本体から押圧部材への押圧力の伝達を自動的にかつ機械的に遮断し、これによって安全性を確保するものである。安全機構は、主保護機構と補助保護機構とを備え、押圧部材から生体へ及ぶ押圧力が限界値に達した場合に、主保護機構が作動状態から非作動状態へ移行し、同時に、補助保護機構が捕獲状態から非捕獲状態へ移行する。押圧力の伝達は望ましくは主保護機構によって支配的になされ、その場合に補助保護機構は補助的に機能する。非作動状態において、主保護機構は押圧部材を解放し、同時に、補助保護機構が押圧部材の運動を許容する非捕獲状態となる。補助保護機構が摩擦力等による保持力を発揮し続けても、上記構成では２つの保護機構を併用しているので、当該保持力を小さなものにすることが容易である。つまり、トリップ後に、押圧部材を円滑に後退運動させることができる。
【００１０】
なお、上記構成から補助保護機構を除外することも不可能ではないが、その場合には押圧部材の脱落やがたつきを防止する何らかの機構を設ける必要がある。主保護機構と補助保護機構とを併用すれば、伝達状態における限界値とは別に、非伝達状態における押圧部材の保持力を独立して設定できるという利点があり、また非伝達状態において押圧部材を軽く保持すればその脱落やがたつきを防止できるという利点がある。
【００１１】
望ましくは、前記主保護機構は、そこで伝達される押圧力成分が第１降伏値を越えた場合に前記作動状態から前記非作動状態へ遷移し、前記補助保護機構は、そこで伝達される押圧力成分が第２降伏値を越えた場合に前記捕獲状態から前記非捕獲状態に遷移し、前記限界値は、前記第１降伏値と前記第２降伏値とを加算した値に相当する。望ましくは、第１降伏値（ｆ１）＞第２降伏値（ｆ２）である。
【００１２】
望ましくは、前記主保護機構は前記１降伏値を増減する主調整部を有する。望ましくは、前記補助保護機構は前記第２降伏値を増減する補助調整部を有する。それぞれの降伏値（降伏点）を調整できるようにすれば、安全性の観点から限界値を所望の値に設定でき、しかも、非伝達状態において押圧部材へ及ぶ作用を独立して調整できる。
【００１３】
望ましくは、前記主保護機構は、前記本体に設けられた回転軸を中心として回転する部材であって、シーソー運動関係にあるラッチ端部及び規制端部を有するアーム部材と、前記ラッチ端部を保持し、前記アーム部材の回転を規制する主保持部と、を含み、前記主保持部により前記ラッチ端部が保持されている場合には、前記規制端部が前記押圧部材の後端面に当接され、これにより前記押圧部材の後退運動が規制されて前記伝達状態が形成され、前記主保持部から前記ラッチ端部が離脱して前記アーム部材が回転すると、前記規制端部による前記押圧部材の後退運動の規制が解除されて前記非伝達状態が形成される。
【００１４】
望ましくは、前記主保持部は、弾性部材と、それによって前記ラッチ端部側へ付勢されたボール部材と、を有し、前記ラッチ端部には前記ボール部材が嵌り込む凹部が形成される。望ましくは、前記アーム部材を前記非作動状態から回転させて前記作動状態に復元するための復元操作部が設けられる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、生体押圧装置において、押圧部材を解放した後に押圧部材を円滑に後退運動させることができる。あるいは、本発明によれば、生体押圧装置の動作信頼性を高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１及び図２には、本発明に係る生体押圧装置の好適な実施形態が示されており、図１は側断面図であり、図２は上面図である。以下、図１を中心として生体押圧装置１０の構成を説明する。
【００１８】
生体押圧装置１０は、超音波を用いた骨や他の組織の診断において用いられる装置であり、特に、加圧装置１２において発生した押圧力（荷重）を生体１４へ伝達する装置である。加圧装置１２は、一定の荷重を生成するものであり、あるいは周期的に変動する荷重を生成するものである。
【００１９】
生体押圧装置１０は、ハウジング１６、押圧部材１８、安全機構２０及び復元操作部３０等を有している。安全機構２０は、後に詳述するように、主保護機構２３と補助保護機構２７とを有している。ここで、ハウジング１６について説明すると、ハウジング１６は生体押圧装置１０の本体をなすものであり、ハウジング１６に対しては加圧装置１２からの押圧力が直接的に伝達される。ハウジング１６には、図示されるように下側から上方に向けて形成された円筒形状の空洞部１６Ａが形成されている。その空洞部１６Ａ内には押圧部材１８の上側部分が差し込まれている。ハウジング１６の上端部分はカバー１６Ｂを構成しており、その内部には後に説明する主保護機構２３に跨ってアーム部材２４等が配置されている。符号４２は加圧装置１２に対して連結を行う際に用いられる連結金具を表している。
【００２０】
押圧部材１８はその下端が接触端部１８Ａを構成しており、接触端部１８Ａは図示の例において水平方向に広がった円盤形状を有している。そこから押圧部材１８の本体部分が上方へ伸長しており、その上部には外周方向に沿ってＶ字溝４４が形成されている。すなわち一部分に括れが形成されている。Ｖ字溝４４の上側及び下側には一対のスリーブ４６が設けられ、それらのスリーブ４６は滑り軸受けを構成している。押圧部材１８の上端面は後端面１８Ｂを構成している。
【００２１】
次に、安全機構２０を構成する主保護機構２３及び補助保護機構２７のうちで前者の主保護機構２３について説明する。主保護機構２３は、図示される例において、回転軸２５を中心として回転するアーム部材２４と、アーム部材２４の姿勢をラッチするすなわち保持する主保持部２６と、を有している。回転軸２５は本体をなすハウジング１６に固定的に設けられており、アーム部材２４はその回転軸を中心として回転運動可能に設けられている。アーム部材２４は、回転軸２５から見た一方側の端部としての規制端２４Ａと、他方側の端部としてのラッチ端２４Ｂとを有している。アーム部材２４におけるそれらの２つの端部は互いにシーソー運動関係にあり、一方が持ち上がれば他方が引き下げられる関係にある。アーム部材２４は「く」字状の形態を有しているが、当然ながら各種の形態を採用することができる。
【００２２】
主保持部２６は、アーム部材２４が作動状態すなわち押圧力を伝達する状態にある場合において当該状態を保持するための手段である。本実施形態において、主保護機構２３において発揮される押圧力成分についての上限値として第１降伏値ｆ１が定められている。後に説明するように、この第１降伏値ｆ１はマニュアルによって調整することが可能である。
【００２３】
主保持部２６は、フレーム３３に挿入された軸３４、軸３４を回転操作するためのつまみ３６、ラッチ端２４Ｂに形成された凹球溝３２に填り込むボール４０、ボール４０に対して付勢力を生じさせるバネ３８、等を有するものである。つまみ３６を回転させればバネ３８の圧縮率を調整でき、これによってボール４０と凹球溝３２とのはめ合いにより生ずるラッチ力すなわち上述した第１降伏値ｆ１を増減することが可能である。そのような調整が行われた後、ナット３７を用いて当該調整後の状態をロックすることが可能である。ちなみに、上記のバネ３８は後に説明するバネ５２よりも強いバネである。フレーム３３におけるボール４０の周囲はボール受け３３Ａとして機能している。上記のような主保護機構２３によれば、アーム部材が作動状態つまり押圧力の伝達状態にある場合、アーム部材２４のラッチ端２４Ｂがラッチされ、規制端２４Ａが押圧部材１８の後端面１８Ｂに当接されている状態が維持されるため、つまり、押圧部材１８が上方へ運動することが規制され、押圧力が主保護機構２３を介して（及び後に説明する補助保護機構２７を介して）押圧部材１８に伝達され、更にその押圧力が生体１４へ伝達される。アーム部材２４が非作動状態つまり押圧力の非伝達状態となった場合における動作については後に説明する。
【００２４】
次に、補助保護機構２７について説明する。補助保護機構２７は、上述したＶ字溝４４に押しつけられるボール５４と、そのボール５４に対して付勢力を及ぼす補助保持部２８とを有している。補助保持部２８は、具体的にはフレーム４６に差し込まれた軸４８、軸４８を操作するためのつまみ５０、ボール５４に対して付勢力を及ぼすバネ５２、等を有している。つまみ５０を回転操作すれば、軸４８を介してバネ５２の圧縮率を調整することができ、これによってボール５４へ加える付勢力を増減することが可能である。ボール５４は押圧力の伝達状態においてすなわちボール５４が捕獲されている状態においてＶ字溝４４内へ押しつけられている。そのような係合関係に基づいて補助保護機構２７を介して押圧力成分を伝達することができる。なお、つまみ５０による付勢力の調整後、ナット５７を締め付けることにより調整後の状態をロックすることが可能である。なお、ハウジング１６の一部分がボール５４を収容するボール受け１６Ｃとして機能している。
【００２５】
上記の補助保護機構２７は押圧力の伝達について、第２降伏値ｆ２を有しており、そのような第２降伏値ｆ２を押圧力成分が超えない限りにおいて力の伝達を行えるものである。押圧力成分が第２降伏値ｆ２を超えた場合には、それに伴いボール５４がＶ字溝４４から離脱し、その後の押圧力の非伝達状態において、ボール５４は押圧部材１８に対してなお押しつけられるが、バネ５２の作用は弱いものであるため、そのような押しつけ力あるいはそれに伴う摩擦力により押圧部材１８の後進運動に障害が生じることが防止あるいは軽減される。
【００２６】
次に、図１及び図２に示した生体押圧装置１０の動作を説明する。上述したように、主保護機構２３は第１降伏値ｆ１を有しており、補助保護機構２７は第２降伏値ｆ２を有している。加圧装置１２から本体としてのハウジング１６に対して押圧力ｆが加えられたと仮定すると、ｆ＜（ｆ１＋ｆ２）の場合にはトリップ限界値を押圧力が超えていないため、２つの保護機構２３及び２７がそれぞれ押圧力の伝達状態を維持し、その結果、加圧装置１２から生体押圧装置１０を介して押圧力ｆがそのまま生体１４へ伝達される。その状態が図１に示されている。
【００２７】
一方、ｆ＞（ｆ１＋ｆ２）の条件が満たされた場合、押圧力がトリップ限界値を超えることになり、図１に示した安全機構２０が過剰な荷重の生体への印加を防止するため押圧力の伝達を遮断する。具体的には、主保護機構２３が非作動状態となり、補助保護機構２７も非作動状態（非捕獲状態）となる。
【００２８】
そのような状態が図３において二点鎖線で示されている。押圧力がトリップ限界値を超えた場合、主保護機構２３においては、主保持部２６によるラッチが成立しなくなり、また補助保護機構２７における捕獲状態が維持できなくなり、押圧部材１８が上方へ運動をすることになる。換言すれば、アーム２４が図においてθ方向へ回転し、その規制端２４Ａによる規制作用が解除されて、主保護機構２３による押圧力の伝達が遮断される。これと同時に、補助保護機構２７においても、Ｖ字溝４４からボール５４が離脱する結果、それらの当たり関係により生ずる捕獲作用は解消されて、ボール５４が押圧部材１８の表面に当接して生ずる若干の摩擦力のみが残ることになる。そのような摩擦力によって押圧部材１８の脱落やがたつきの発生が防止されるが、そのような摩擦力は非常に小さなものであるので、押圧部材１８が上方へ後退運動することは円滑に行われる。
【００２９】
図においては、押圧部材１８の後退運動の距離すなわちストローク量としてΔＨが表されている。このようなストローク量との兼ね合いにおいてアーム２４等の形状を定めるのが望ましく、またモーメントの関係から、回転軸から各端までの長さを定めればよい。ちなみに主保護機構２３におけるバネによる付勢力は回転軸方向に生じさせるのが望ましい。
【００３０】
アーム２４が非作動状態すなわち押圧力非伝達状態となった後に、そのアームを元の姿勢へ復元させるために、本実施形態においては復元操作部３０が設けられている。すなわち、アーム２４に対して指等によって力を加えて元の状態へ復元させることは可能であるかもしれないが、バネの力に抗して復元を行わせるのは一般に容易ではないため、本実施形態においては復元操作部３０に設けられている軸５８をつまみ５９によって前進操作することにより、その当接面５８Ａの高さＨ１を変化させ、具体的にはそのレベルＨ１を上昇させ、最終的にアーム２４を上方へ押し上げてその結果として復元状態を得るようにしている。復元後においてはつまみ５９が後退操作されて、軸５８は下方へ後退した状態となる。
【００３１】
上述したトリップ動作を行う限界値は、主保護機構２３における第１降伏値ｆ１を調整することにより、及び、補助保護機構２７における第２降伏値ｆ２を調整することにより容易に実現することが可能である。特に、本実施形態においてはｆ１がｆ２の数倍程度に設定されており、安全面において主保護機構２３が支配的に動作している。一方において、補助保護機構２７におけるバネの付勢力を独立して調整できるので、ボール５４がＶ字溝４４から離脱した状態（押圧部材１８の保持状態）における摩擦力あるいは保持力の増減を独立して調整できるという利点がある。そのような状態においても、摩擦力を小さくすることが容易であるので、押圧部材１８の安全動作時においてそれを円滑に運動させることができるという利点がある。またそのような状態においてボール５４の作用によって押圧部材１８が保持されるため、保持部材１８の脱落を防止でき、またそのがたつきを防止できるという利点がある。
【００３２】
本実施形態においては主に主保護機構２３によって安全動作が行われ、それは摩擦力を中心として動作するものではないので、各装置毎の動作特性のバラツキを抑制でき、また経年変化によるバラツキも生じにくいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る生体押圧装置の好適な実施形態を示す側断面図である。
【図２】図１に示す生体押圧装置の上面図である。
【図３】トリップ動作後の状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  生体押圧装置、１２  加圧装置、１４  生体、１６  ハウジング、１８  押圧部材、２０  安全機構、２３  主保護機構、２４  アーム部材、２５  回転軸、２６  主保持部、２７  補助保護機構、２８  補助保持部、３０  復元操作部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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