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CN111198142B - 硬度计 - Google Patents

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CN111198142B CN202010090131.9A CN202010090131A CN111198142B CN 111198142 B CN111198142 B CN 111198142B CN 202010090131 A CN202010090131 A CN 202010090131A CN 111198142 B CN111198142 B CN 111198142B
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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够使与对象物的接触部顺畅地进行活塞运动的硬度计。本发明的硬度计包括：具有能够连续地按压测量对象物的可动部的主体部；输出与上述测量对象物中的与上述可动部的接触部分的按压方向的运动的加速度对应的加速度信息的第一传感器；输出与上述测量对象物中的与上述可动部的接触部分的反作用力对应的反作用力信息的第二传感器；电动机；由上述电动机驱动，使上述主体部和上述可动部进行活塞运动的曲柄机构；和配置在上述主体部的周围的至少一个缓冲部件。

Description

硬度计
技术领域
本发明涉及硬度计。
背景技术
一直以来，测量对象物的硬度是有益的情况较多。在对象物为人体的情况下，硬度的测量在医疗领域、或者皮肤整形、美容的领域是有益的。例如在医疗领域中，通过测量规定部位的硬度，能够判断长期以相同姿势卧床不起导致的支承面皮肤的溃疡、脏器的变化导致的皮肤的浮肿、硬皮症状等。另外，在皮肤整形和美容的领域，通过测量规定部位的硬度，能够判断疾病的发展度和进行药物治疗时的效果等。
例如，现有技术中，有一种触觉传感器，其得到机械振动部与物体接触时的共振状态的变化信息，将其作为物体的硬度信息输出(参照专利文献1)。
另一方面，现有技术中，有用曲柄机构使活塞进行往复运动的技术(参照专利文献2)和活塞组件的密封技术(参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-062328号公报
专利文献2：日本特开2012-154260号公报
专利文献3：日本特开2003-156146号公报
发明内容
发明要解决的课题
例如在测量对象物的硬度的硬度计中，预想使用加速度传感器的信息的情况。在使用加速度传感器的情况下，为了使得不在从该传感器取得的信息中混入噪声，需要使与对象物的接触部顺畅地进行活塞运动。
专利文献1的技术，利用机械振动部与物体接触时的共振状态的变化信息，本身并不是使用加速度传感器的技术。因此，在使用加速度传感器的硬度计中，要求使得与对象物的接触部顺畅地进行活塞运动的结构。
专利文献2中公开了一种使用曲柄机构进行活塞运动的技术。在这样的技术中，因为将相对于动力源(电动机等)的轴偏心的曲轴的运动转换为活塞运动，所以与对象物的接触部会在横向上摆动。因其影响会在来自加速度传感器的信息中混入噪声，因此可以认为难以在使用加速度传感器的硬度计中应用曲柄机构。
另外，专利文献3公开了一种对活塞进行密封的技术，在该技术中，只考虑了减轻活塞前端部分的机械负载。像这样，在现有技术中，没有探讨过在使用加速度传感器的硬度计中能够顺畅地进行活塞运动的密封技术。
于是，本发明的目的在于提供一种能够使与对象物的接触部顺畅地进行活塞运动的硬度计。
用于解决课题的技术方案
例如，为了解决上述课题，采用权利要求书中记载的结构。本发明包括多个解决上述课题的技术方案，举出一例，提供一种硬度计，其包括：具有能够连续地按压测量对象物的可动部的主体部；输出与上述测量对象物中的与上述可动部的接触部分的按压方向的运动的加速度对应的加速度信息的第一传感器；输出与上述测量对象物中的与上述可动部的接触部分的反作用力对应的反作用力信息的第二传感器；电动机；由上述电动机驱动，使上述主体部和上述可动部进行活塞运动的曲柄机构；和配置在上述主体部的周围的至少一个缓冲部件。
另外，根据另一例，提供一种硬度计，其特征在于，包括：具有能够连续地按压测量对象物的可动部的主体部；输出与上述测量对象物中的与上述可动部的接触部分的按压方向的运动的加速度对应的加速度信息的第一传感器；输出与上述测量对象物中的与上述可动部的接触部分的反作用力对应的反作用力信息的第二传感器；电动机；由上述电动机驱动，使上述主体部和上述可动部进行活塞运动的曲柄机构；和配置在上述主体部的周围的至少一个缓冲部件；和包围上述可动部的周围且与上述测量对象物接触的接触部件，上述接触部件具有缺口部。
另外，根据另一例，提供一种包括能够连续地按压测量对象物的可动部的硬度计用的接触部件。上述接触部件构成为包围上述可动部的周围，且与上述测量对象物接触，并且具有缺口部。
发明效果
根据本发明，在硬度计中，能够使与对象物的接触部顺畅地进行活塞运动。与本发明关联的进一步的特征，能够根据本说明书的记载和附图而明确。另外，上述以外的课题、结构和效果通过以下的实施例的说明而明确。
附图说明
图1是一个实施方式的生物体硬度计的整体结构图。
图2是测量装置的动作原理的说明图。
图3是测量装置的结构例的示意图。
图4是表示接收线圈侧的输出电压与压迫所致的压力的关系的图。
图5是在对象物为弹簧的情况下，(a)是表示加速度传感器的输出的图，(b)是表示磁传感器的输出的图，(c)是表示压力传感器的输出的图，(d)是表示位移传感器的输出的图。
图6(a)是表示磁传感器电压的图，(b1)是表示二阶微分波形的图，(b2)是表示基于加速度传感器的输出的加速度波形的图，(c)是表示对象物的位移的图。
图7是表示生物体硬度计进行的处理的整个流程的流程图的一例。
图8是第一实施例的生物体硬度计的结构图。
图9是从上方看测量装置内的轴承部件和曲轴的图。
图10是从侧面看第一实施例的缓冲部件的图。
图11是从活塞运动的行进方向侧看第一实施例的缓冲部件的图。
图12是图11的A-A线截面图。
图13是第一实施例的缓冲部件的优选配置例。
图14是第一实施例的生物体硬度计的另一结构的放大图。
图15是从活塞运动的行进方向侧看第一实施例的接触部件的图。
图16是从侧面看第一实施例的接触部件的图。
图17是第二实施例的生物体硬度计的结构图。
图18是从侧面看缓冲部件的另一例的图。
图19是从活塞运动的行进方向侧看图18的缓冲部件的图。
图20是从活塞运动的行进方向侧看缓冲部件的另一例的图。
图21是将图20的缓冲部件配置于测量装置时的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施例进行说明。附图表示了基于本发明的原理的具体的实施例，但它们只是用于理解本发明的，不用于对本发明进行限定解释。另外，对各图中共用的结构有时标注相同的附图标记。另外，以下的说明中，为了便于说明和图示，有“V(伏特)”和“mV(毫伏)”等单位的比例尺不同的部分。
以下的实施例涉及计算测量对象物的硬度的技术。以下以人体等生物体作为测量对象物的例子进行说明，但并不限定于此。例如，以下的实施例的硬度计也可以应用于生物体以外的对象物。
硬度是表示测量对象物的坚硬度的指标。硬度能够用各种指标表示，但作为一例，可以用包含弹性和粘性的至少一者的概念来定义。弹性是表示施加力而变形的对象物在消除该力时要返回原来形状的特性。粘性是表示施加力而使对象物变形时难以返回原来形状的特性。
图1是生物体硬度计的整体结构图。生物体硬度计1000包括：测量装置1和硬度计算装置2。其中，图1的测量装置1中，与图2、图3的测量装置1相比较，省略了结构的一部分图示。
在此，一并参照图2和图3，对测量装置1的结构和工作原理进行说明。测量装置1包括：具有接收线圈11(磁场检测单元)的主体部14；具有发送线圈12(磁场产生单元)和加速度传感器13的可动部15；和弹簧16(弹性体)。另外，将接收线圈11和发送线圈12合称为磁传感器19。磁传感器19输出与对象物中的与可动部15的接触部分的反作用力对应的反作用力信息。加速度传感器13输出与对象物中的与可动部15的接触部分的按压方向的运动的加速度对应的加速度信息。
可动部15的接触部20是硬度的计算时以使得作为对象物的人体的躯体B凹陷的方式被按压到躯体B的部位。其中，主体部14和可动部15具有刚性。加速度传感器13检测该按压方向的运动的加速度的信息。在此，躯体B具有弹簧的性质和缓冲器(dashpot)的性质。例如，可以认为躯体B具有弹簧17(a)(弹簧常数K)和缓冲器17(b)(缓冲器常数G)。弹簧常数K对应于躯体B的弹性成分，缓冲器常数G对应于躯体B的粘性成分。该弹性成分和粘性成分的至少一者为本实施例的计算对象。
磁传感器19输出相当于与由测量装置1施加到躯体B的压力相应的躯体B的反作用力的大小的电压的信息。因此，接收线圈11和发送线圈12以彼此相对的方式配置。而且，在主体部14与可动部15之间配置有弹簧常数为K'(已知)的弹簧16(参照图2)。其中，选择弹簧16以使得K'＞K的关系成立。这是因为如果不这样做，则当对主体部14施加压迫的力F时(参照图2)，主体部14和可动部15会与接触部20接触，会损害作为磁传感器19的作用。另外，例如可以设计成，主体部14与可动部15之间的距离D为2mm程度，对主体部14施加压迫的力F时的弹簧16的收缩量为0.5mm程度。
另外，弹簧16可以替换为相同形状的线径粗的弹簧。另外，可以进一步增大弹簧16的自由长度。在采用这些结构时，用于使弹簧16成为相同收缩量的压迫的力F变大，其结果是，从主体部14向对象物的力也变大。由此，能够测量对象物的深层位置的硬度。现有技术存在只进行皮肤表面的硬度的测量，无法应对皮肤深层的信息的课题。与之不同，根据该结构，不仅能够测量皮肤表面，而且能够测量直至皮肤深层的皮下组织和肌肉等的硬度。
接着，参照图2，对磁传感器19和周边部件的动作进行说明。首先，交流振荡源31生成具有特定频率(例如20kHz)的交流电压。该交流电压被放大器32转换为具有特定频率的交流电流，该转换后的交流电流流过发送线圈12。由流过发送线圈12的交流电流产生的磁场，使接收线圈11产生感应电动势。
由感应电动势而在接收线圈11产生的交流电流(频率与由交流振荡源31生成的交流电压的频率相同)，被前置放大器33放大，放大后的信号被输入到检波电路34。检波电路34根据由交流振荡源31生成的特定频率或2倍频率进行上述放大后的信号的检波。为此，将交流振荡源31的输出作为参照信号35导入到检波电路34的参照信号输入端子。另外，也可以不使用检波电路34而采用使用全波整流电路的工作方式。来自检波电路34(或整流电路)的电压的信息(输出信号)，通过低通滤波器36之后，被导入到硬度计算装置2的驱动电路21(参照图1)。
另外，施加到主体部14的压力(力F)与由从低通滤波器36导入到驱动电路21的输出信号表示的电压的大小的关系，如图4的线4a(虚线)所示。线4a是线性的，是因为弹簧16的弹簧常数K'大，弹簧16对应于向主体部14的压力的收缩量小。即使在压力(力F)与导入到驱动电路21的输出信号不成比例的情况下，也转换为线性来计算图4所示的线性关系。进而，通过对该线4a进行修正以使得压力为0时电压为0从而成为线4b(实线)，能够使压力与电压的关系成为通过原点的比例关系。该修正例如能够由后述的微处理器23来进行。另外，以下，将表示施加到躯体B的压力与磁传感器19输出的电压的信息之比的转换系数称为电压-压力转换系数(Cmp[N/mV])，其值预先通过实验计算出来。
接着，回到图1，对硬度计算装置2进行说明。硬度计算装置2是计算机装置。硬度计算装置2包括：驱动电路21、22、微处理器23、存储部24、声音产生部25、显示部26、电源部27和输入部28。
驱动电路21将从测量装置1的接收线圈11经由低通滤波器36(参照图2)等接收到的电压的信息传递到微处理器23。驱动电路22将从测量装置1的加速度传感器13接收到的加速度的信息传递到微处理器23。
微处理器23例如由CPU(Central Processing Unit：中央处理器)实现。微处理器23包括：微分波形生成部231、波形比较部232、转换系数计算部233、计算部235和判断部236。微处理器23的上述处理部能够由各种程序实现。例如，在硬度计算装置2的未图示存储器中展开保存在存储部24中的各种程序。微处理器23执行载入到存储器中的程序。以下，参照图5～图6对微处理器23的各处理部的处理内容进行说明。
如图5所示，使用弹簧常数为0.935kgf/mm的弹簧时，加速度传感器13的输出如(a)所示，磁传感器19的输出如(b)所示，在替代磁传感器19使用压力传感器(未图示)时的压力如(c)所示，作为参照的激光传感器等位移传感器(未图示)的输出(位移的真值(正确值))如(d)所示。
另外，本实施例的目的在于，计算对象物的硬度、即图2的弹簧常数K和缓冲器常数G的至少一者。为此，首先，可以考虑使用图5的(a)、(b)、(c)所示的输出信息中的至少一个，得到与(d)所示信息尽可能接近的信息。然后，使用该得到的信息来计算对象物的硬度。
即，为了不使用激光传感器等位移传感器地计算对象物的硬度特征，使用加速度传感器13和磁传感器19(或压力传感器)的信息。不使用位移传感器的理由可以举出，例如，对象物的表面状况、因可否固定于对象物而难以使用的情况、位移传感器价格高等。
图5中，将(b)所示的磁传感器19的输出的波形与(d)所示的位移传感器的输出的波形进行比较，纵轴的单位和振幅的大小不同，但大致波形很相似，另外，频率相同。因此，通过将(b)所示的磁传感器19的输出的波形乘以规定的转换系数(以下称为“电压-位移转换系数(Cmd[mm/mV])”)，能够得到与(d)所示的位移传感器的输出的波形近似的波形的信息。电压-位移转换系数Cmd是表示对于二阶微分波形(详情后述)的、加速度波形的各个大小之比的数值。另外，(c)所示的压力传感器的输出的波形和(d)所示的位移传感器的输出的波形也同样。
在此，关于对象物的硬度的计算，使用计算式进行说明(适当参照各图)。设对主体部14施加压迫的力(压力)F时的弹簧17(a)和缓冲器17(b)的收缩量(位移量)为X(参照图2)，磁传感器19的输出电压为Vm，则下式(1)、式(2)、式(3)成立。另外，根据作用力反作用力的法则，在可动部15的与躯体B的接触部20也施加力(压力)F。
F＝K×X……式(1)
X＝Cmd×Vm……式(2)
F＝Cmp×Vm……式(3)
式(1)是表示胡克定律的式子。
式(2)是表示通过将磁传感器19的输出电压Vm乘以电压-位移转换系数Cmd而能够得到位移量X的式子。
式(3)是表示通过将磁传感器19的输出电压Vm乘以电压-压力转换系数Cmp而能够得到圧力F的式子。
然后，将式(2)和式(3)代入到式(1)进行整理，则能够得到下式(4)。
Figure BDA0002383414310000081
即，通过将电压-压力转换系数Cmp除以电压-位移转换系数Cmd，能够计算对象物的复数弹性模量(Complex modulus)。本例中，将该复数弹性模量用作关于硬度的信息。
回到图1，存储部24是存储各种信息的单元，例如由RAM(Random Access Memory，随机读取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等实现。存储部24预先存储有通过实验计算出的电压-压力转换系数Cmp。
声音产生部25是产生声音的单元，例如由扬声器实现。声音产生部25例如在测量装置1的测量开始时和结束时发出警告音。
显示部26是进行各种显示的单元，例如由LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)或CRT(Cathode Ray Tube：阴极射线管)Display实现。显示部26显示各种的波形、对象物的硬度(例如，弹性的信息和粘性的信息中的至少一者)以及将对象物的硬度可视化的指示器等。
电源部27是硬度计算装置2的电源供给单元。输入部28是用于各种信息输入而由用户操作的单元，例如由键盘、鼠标等实现。
在此，参照图3对测量装置1的结构例进行说明。其中，关于图2中说明过的事项，适当省略说明。测量装置1a(1)是整体为笔型的。测量装置1a(1)由主体部14和可动部15构成。
主体部14包括：接收线圈11、担载接收线圈11的线圈基板120、连接于接收线圈11和发送线圈12的动作电路基板130、电池18、硬度计算的开始时等被操作的动作按钮190和显示部26。可动部15包括：发送线圈12、加速度传感器13和担载发送线圈12和加速度传感器13的线圈基板110。
在线圈基板110与线圈基板120之间配置有1根～4根弹簧16a(16)。作为简易的方式，弹簧16a(16)为一个，能够使用具有与线圈基板110和发送线圈12的线圈直径相同或以上的直径的弹簧16a(16)。如果采用弹簧16a(16)为1个的结构则能够将线圈基板110和发送线圈12的线圈配置在弹簧16a(16)内部，能够实现小型化。
根据测量装置1a(1)，在可动部15按压对象物以使得对象物凹陷时，弹簧16a(16)收缩，发送线圈12和接收线圈11接近，接收线圈11检测出的磁场的大小增加，由此将与由接触部20产生的反作用力的大小相应的电压的信息从接收线圈11输出。另外，测量装置1a(1)整体是笔型的，因此能够紧凑且容易使用。
接着，参照图7的流程图(适当参照其他图)，对生物体硬度计1000的处理进行说明。
首先，由操作者操作测量装置1的动作按钮190(步骤S1)。在此，测量装置1a(1)的整体安装于未图示的电动机。在采用该结构时，通过驱动电动机，能够以规定的频率fHz使可动部15连续地按压对象物。
硬度计算装置2的微处理器23在每次测量装置1的可动部15按压对象物时从该测量装置1取得信息。微处理器23基于从测量装置1取得的信息(反作用力信息和加速度信息)计算硬度(例如，复数弹性模量)(步骤S2)。接着，微处理器23对于步骤S2中计算出的硬度的数据计算平均值和方差(步骤S3)。
接着，微处理器23基于步骤S3中计算出的平均值和方差，判断这些值是否为异常值(步骤S4)。该处理由微处理器23的判断部236执行。在为是(Yes)的情况下前进至步骤S5，在为否(No)的情况下前进至步骤S6。其中，是否为异常值的判断，例如通过将平均值和方差与预先设定的阈值进行比较来实现。
另外，在步骤S4中为是的情况下(为异常值的情况下)，微处理器23使显示部26显示重新测量的消息，回到步骤S2(步骤S5)。
在步骤S4为否的情况下，微处理器23使显示部26显示关于硬度的信息(步骤S6)，结束处理。本例中，测量装置1的可动部15多次按压对象物，因此通过步骤S2的计算，能够取得多个关于硬度的信息。作为一例，可以在显示部26显示关于硬度的信息的平均值和关于弹性成分的信息的平均值。
接着，参照图6，对硬度的计算处理(步骤S2)进行说明。以下的例子中，对作为硬度计算复数弹性模量的例子进行说明。其中，图7中对能够取得多个硬度的信息进行了说明，但以下对计算一次硬度进行说明。
微处理器23取得基于从磁传感器19经由驱动电路21取得的电压的信息的电压波形和基于从加速度传感器13经由驱动电路22取得的加速度的信息的加速度波形。电压波形被输入到微分波形生成部231。加速度波形被输入到波形比较部232。图6(a)表示电压波形。另外，图6(b2)表示加速度波形。
接着，微分波形生成部231对电压波形进行二阶微分，生成二阶微分波形。图6(b1)表示从电压波形计算出的二阶微分波形。
接着，波形比较部232将由微分波形生成部231计算出的二阶微分波形(图6(b1))和加速度波形(图6(b2))进行比较，将比较结果输出到转换系数计算部233。转换系数计算部233基于该比较结果计算电压-位移转换系数Cmd。转换系数计算部233将电压-位移转换系数Cmd输出到计算部235。
具体来说，例如，能够用下式(5)计算电压-位移转换系数Cmd(参照图6(b))。此处Am、Aa分别对应于图6的(b1)、(b2)所示值。
Figure BDA0002383414310000101
接着，计算部235通过将预先保存在存储部24中的电压-压力转换系数Cmp除以电压-位移转换系数Cmd(参照式(4))，计算对象物的复数弹性模量的绝对值K。复数弹性模量是考虑了测量对象物变形时和恢复时作为热消失的能量的、材料的动态物理性质值。复数弹性模量的实部等于储能弹性模量，虚部等于损耗弹性模量。
上述的例子中，对作为硬度计算复数弹性模量的例子进行了说明，但并不限定于此。作为其他例子，作为硬度的更详细的信息，也可以计算弹性成分和粘性成分的至少一者的信息。作为一例，可以计算加速度波形与从电压波形计算出的二阶微分波形之间的相位差，用复数弹性模量和相位差来计算弹性成分和粘性成分的信息。
以下对上述说明过的生物体硬度计1000的测量装置1的结构的实施例进行说明。
[第一实施例]
图8是第一实施例的生物体硬度计的结构图。图8仅主要图示了测量装置1的构成要素，省略了硬度计算装置2的构成要素。硬度计算装置2可以组装到图8的测量装置1中，也可以用以有线或无线连接的其他计算机装置来实现。
测量装置1包括：电动机81和由电动机81驱动的曲柄机构。曲柄机构包括：位于相对于电动机81的轴81a偏心的位置的曲轴82；和将曲轴82和主体部14连接的连杆(连接部件)84。测量装置1利用曲柄机构将来自电动机81的动力传递到主体部14，以规定的频率将可动部15按压于对象物。
对测量装置1的结构进行更具体的说明。测量装置1包括用于收纳以下说明的各种构成要素的壳体80。壳体80在图8的俯视时具有大致直角弯折的形状。壳体80包括第一部分80a和第二部分80b。在第一部分80a配置有电动机81，在第二部分80b配置有主体部14。在壳体80的第一部分80a与第二部分80b之间的弯折的部分，配置有曲柄机构。根据该结构，在驱动配置于第一部分80a的电动机81时，能够利用曲柄机构使主体部14和可动部15进行活塞运动。
进而，根据该结构，操作者能够用手拿着第一部分80a使第二部分80b朝向对象物。这样，本实施例的生物体硬度计不需要测量对象物的绝对安静，对于人体这样活动的测量对象物是优选的结构。
在电动机81的轴81a安装有圆筒状的轴承部件83。在轴承部件83，在相对于电动机81的轴81a偏心的位置安装有曲轴82。图9是从上方看轴承部件83和曲轴82的图。进而，为了使轴81a的旋转稳定，可以在轴承部件83中在轴81a的周边固定轴承。
曲轴82利用连杆84与主体部14连接。根据该结构，当驱动电动机81时，位于相对于电动机81的轴81a偏心的位置的曲轴82，在图9的俯视时绕电动机81的轴81a旋转。随着该曲轴82的旋转，连杆84在图8中的左右方向运动，其结果是，主体部14和可动部15进行活塞运动。以下将主体部14和可动部15的活塞运动的方向称为行进方向。
另外，连杆84的长度l1优选相对于主体部14的行进方向的长度l2为1/3以上。根据该结构，能够减轻利用曲柄机构使主体部14和可动部15进行活塞运动时的横向的运动(壳体80内的晃荡)。
主体部14具有圆筒形状。主体部14包括与连杆84连接的第一部件86和与该第一部件86连接的第二部件87。第一部件86利用连结部件85与连杆84连接。第一部件86具有在第二部件87的内侧延伸的延伸部86a。延伸部86a具有安装有接收线圈11的线圈基板120。线圈基板120配置在与可动部15的线圈基板110相对的位置。
主体部14的第二部件87包括可动部15。可动部15具有圆筒形状。可动部15包括：具有与对象物的接触部20的第一部件91；和与该第一部件91连接，且配置于主体部14的第二部件87的内侧的第二部件92。可动部15以与对象物的接触部20从第二部件87的前端突出的状态被支承在主体部14的第二部件87的内侧。
在可动部15的第一部件91与主体部14的第二部件87的突出部87a之间配置有弹簧16。可动部15的第二部件92具有安装有发送线圈12的线圈基板110。线圈基板110配置在与线圈基板120相对的位置。由此，接收线圈11和发送线圈12以彼此相对的方式配置。另外，在线圈基板110安装有加速度传感器13。
作为本实施例的特征，在主体部14的周围配置有多个缓冲部件93。作为一例，缓冲部件93是橡胶部件。例如，缓冲部件93由硅橡胶形成。在此，缓冲部件93可以不是硅橡胶，也能够利用在衬垫部件等中使用的橡胶。图8的例子中，2个缓冲部件93配置于主体部14与壳体80之间。根据该结构，即使在利用曲柄机构使主体部14和可动部15进行活塞运动时产生横向的运动(壳体80内的晃荡)的情况下，由于在主体部14与壳体80之间配置有缓冲部件93，所以能够防止主体部14与壳体80接触。由于能够防止主体部14与壳体80接触，所以能够进行主体部14和可动部15的顺畅的活塞运动。因此，能够防止在来自加速度传感器13的信息中混入噪声，其结果是，能够提高用生物体硬度计测量的硬度的精度。
另外，出于防止主体部14与壳体80接触这一观点，只要将缓冲部件93在主体部14的周围配置于至少2个部位即可。另外，缓冲部件93可以配置在预想主体部14与壳体80会接触的部分。
图10～图12表示缓冲部件93的结构。图10是从侧面看缓冲部件93的图，图11是从活塞运动的行进方向侧看缓冲部件93的图。另外，图12是图11的A-A截面图。
缓冲部件93具有包围主体部14的周围的环形形状(图11)。另外，缓冲部件93具有S字的截面(图12)。通过缓冲部件93具有S字的截面，能够使缓冲部件93具有弹性。当使缓冲部件93具有弹性时，在主体部14进行活塞运动时，缓冲部件93容易总是回到相同的位置。因此，为了进行稳定的活塞运动，缓冲部件93优选具有防止主体部14与壳体80接触的功能，并且具有弹性。
图13表示缓冲部件93的优选配置例。2个缓冲部件93配置成它们的S字形状彼此相对。换言之，2个缓冲部件93配置成它们的S字形状关于与行进方向垂直的面(图13的虚线)对称。在主体部14进行活塞运动时，缓冲部件93的位置有可能偏离行进方向。像这样配置成缓冲部件93的S字形状彼此相对时，能够防止主体部14进行活塞运动时的缓冲部件93的偏离。
另外，图10～图13的例子中，对具有S字截面的缓冲部件93进行了说明，但并不限定于该结构。缓冲部件93也可以具有矩形的截面形状。另外，考虑到弹性，缓冲部件93也可以具有包括至少一个曲线部分的截面形状。
另外，为了防止进行活塞运动时的缓冲部件93的偏移，主体部14可以包括配置于缓冲部件93的周围的止滑部件94。作为一例，止滑部件94是聚酯带(迈拉胶带，mylartape)。止滑部件94只要是用于在主体部14形成阶差的部件即可，可以为其他材料。
另外，图8的例子中，止滑部件94配置在2个缓冲部件93之间，但并不限定于该结构。图14是生物体硬度计的另一结构例。如图14所示，优选止滑部件94相对于行进方向配置在各缓冲部件93的前后。
另外，如图14所示，主体部14可以在与缓冲部件93对应的位置具有槽部96。由此，能够防止主体部14进行活塞运动时的缓冲部件93的偏移。
另外，如图14所示，壳体80可以在与缓冲部件93对应的位置具有槽部95。由此，能够防止主体部14进行活塞运动时的缓冲部件93的偏移。
另外，本实施例中，测量装置1还包括包围可动部15的周围且与测量对象物接触的接触部件(防护部件)101。接触部件101为圆筒形状，由螺钉103安装于壳体80的第二部分80b的前端。
接触部件101具有用于按压于测量对象物的按压部101a(图8)。在此，对接触部件101的按压部101a和可动部15的接触部20的关系进行说明。可动部15的接触部20的面和接触部件101的按压部101a的面，在活塞运动的振幅的中心位置时位于同一平面上。因此，可动部15的接触部20的面在活塞运动的振幅最大时比接触部件101的按压部101a的面突出。作为一例，在活塞运动的振幅为3mm的情况下，可动部15的接触部20的面在活塞运动的振幅最大时比接触部件101的按压部101a的面突出1.5mm。
图15是从活塞运动的行进方向侧看接触部件101的图，图16是从侧面看接触部件101的图。接触部件101具有3个按压部101a。为了相对于测量对象物形成一个面，接触部件101具有至少3个按压部101a即可。根据该结构，当使3个按压部101a与测量对象物接触地使主体部14进行活塞运动时，能够将测量装置1相对于测量对象物保持在一定的位置(高度)，并且能够使可动部15的接触部20垂直地碰到测量对象物。因此，能够得到准确的硬度的信息。
另外，接触部件101具有3个缺口部102。例如，在测量对象物为人体的情况下，当将接触部件101按压到测量对象物时因皮肤表面的张力而皮肤表面变硬。像这样皮肤表面成为变硬的状态时，变得无法测量皮肤或肌肉本来的硬度。对此，通过使接触部件101具有缺口部102，皮肤表面的张力从缺口部102的部分释放，能够测量皮肤或肌肉本来的硬度。
另外，缺口部102的个数不限定于3个。另外，如上所述，缺口部102发挥释放皮肤表面的张力的作用，因此缺口部102优选在接触部件101中的更大的范围中设置。作为一例，在图15的俯视(与测量对象物的接触面)时，优选缺口部102相对于接触部件101的圆周R占1/2以上。
[第二实施例]
图17是第二实施例的生物体硬度计的结构图。对于与上述的实施例中说明过的构成要素，标注相同的附图标记，省略说明。
本实施例的特征在于，在主体部14的周围配置有一个缓冲部件104。缓冲部件104配置于主体部14与壳体80之间。缓冲部件104是覆盖主体部14的周围的凝胶状部件。例如，缓冲部件104为硅胶。而且，缓冲部件104可以使用将硅胶那样的部件填成袋状而得的结构。另外，出于防止主体部14与壳体80接触这一观点，作为缓冲部件104也可以使用其他凝胶状部件。
另外，图17表示了将缓冲部件104配置在主体部14的周围的整体的例子，但并不限定于此。例如，也可以在预想主体部14与壳体80接触的部分，局部地配置缓冲部件104。
另外，除了上述那样凝胶状的缓冲部件以外，作为缓冲部件104，能够使用一个或多个树脂制成或金属制成的轴承结构的部件。作为轴承结构的缓冲部件104的材料，例如可以举出特氟隆。图18是树脂制成或金属制成的轴承结构的缓冲部件104的侧视图，图19是从活塞运动的行进方向侧看图18的缓冲部件104的图。缓冲部件104是圆筒状部件，配置于主体部14的周围。
另外，缓冲部件104也可以为树脂制成或金属制成的环状部件。在采用该结构的情况下，环状的缓冲部件104配置于主体部14的周围中预想与壳体80接触的一个或多个部位。
另外，图18和图19的例子中，为了减少轴承结构(缓冲部件104)的内侧面与主体部14之间的摩擦，优选对缓冲部件104的与主体部14的接触面实施如下所述的表面处理。例如，可以对缓冲部件104的与主体部14的接触面实施镜面处理(例如，在缓冲部件104为金属制成时，可以进行磨削处理)。另外，可以对缓冲部件104的与主体部14的接触面实施涂层处理。例如，作为涂层处理，硅涂层或特氟隆涂层等是有效的。
另外，作为缓冲部件104，可以在壳体80的内壁(内侧面)88设置多个凸部。图20表示设置有凸形的8个棒(肋结构)作为缓冲部件104的结构，是从主体部14的活塞运动的行进方向侧看缓冲部件104的图。图21是将图20的缓冲部件104配置于测量装置1时的截面图。如图20所示，8个棒状的缓冲部件104在主体部14(用假想线图示)的周围以一定间隔设置。另外，如图21所示，8个棒状的缓冲部件104沿主体部14的活塞方向延伸。
图20和图21的例子中，对设置有8个棒状的缓冲部件104的例子进行了说明，而凸形状的多个缓冲部件104采用减小壳体80与主体部14之间的接触面积、或者减小壳体80与主体部14之间的摩擦系数的结构是有效的。
凸形状的多个缓冲部件104只要设置成在至少3点支承主体部14的周围(主体部14的圆周)即可。另外，考虑利用曲柄机构使主体部14和可动部15进行活塞运动时的晃荡，凸形状的多个缓冲部件104优选在主体部14的周围(主体部14的圆周)设置有4个以上。
图20的例子中，缓冲部件104的截面(即，从活塞运动的行进方向侧看时的凸部的截面)为四边形，但并不限定于此。缓冲部件104的截面(凸部的截面)可以为三角形、半圆形状等其他形状。另外，图20和图21的例子中，缓冲部件104的截面为四边形，且形成为沿主体部14的活塞方向的棒状，因此与主体部14面接触，但并不限定于该结构。凸形状的缓冲部件104可以根据其截面形状等结构与主体部14线接触或点接触。另外，可以对凸形状的缓冲部件104的与主体部14的接触面实施上述的涂层处理。
进而，考虑到利用曲柄机构使主体部14和可动部15进行活塞运动时的稳定性，主体部14可以在与缓冲部件104对应的位置具有槽部。例如，可以在主体部14的周围在与棒状的缓冲部件104对应的位置，沿主体部14的活塞方向设置多个槽部(导轨结构)。根据该结构，能够有效防止利用曲柄机构使主体部14和可动部15进行活塞运动时的晃荡。
根据该结构，即使在利用曲柄机构使主体部14和可动部15进行活塞运动时产生横向的运动(壳体80内的晃荡)的情况下，因为在主体部14与壳体80之间配置有缓冲部件104，所以能够防止主体部14与壳体80接触。因为能够防止主体部14与壳体80接触，所以能够进行主体部14和可动部15的顺畅的活塞运动。因此，能够防止在来自加速度传感器13的信息中混入噪声，其结果是，能够提高用生物体硬度计测量出的硬度的精度。
本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须包括说明的所有结构。另外，某个实施例的结构的一部分能够置换为其他实施例的结构。另外，能够在某个实施例的结构中加入其他实施例的结构。另外，各实施例的结构的一部分，也能够追加、删除、置换其他结构。
上述微处理器23的各种处理的一部分或全部例如可以通过以集成电路进行设计等而用硬件实现。另外，上述各结构、功能等，也可以通过处理器解析、执行实现各功能的程序而用软件实现。实现各功能的程序、表、文件等信息，能够保存在存储器、硬盘、SSD(SolidState Drive，固态硬盘)等记录装置、或者IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。
上述实施例中，控制线、信息线表示的是说明所需的部分，并不一定表示产品上所有的控制线和信息线。可以认为所有的结构都相互连接。
附图标记的说明
1000……生物体硬度计
1、1a……测量装置
2……硬度计算装置
11……接收线圈
12……发送线圈
13……加速度传感器(第一传感器)
14……主体部
15……可动部
16、16a……弹簧
17(a)……弹簧
17(b)……缓冲器
18……电池
19……磁传感器(第二传感器)
20……接触部
21、22……驱动电路
23……微处理器
24……存储部
25……声音产生部
26……显示部
27……电源部
28……输入部
31……交流振荡源
32……放大器
33……前置放大器
34……检波电路
35……参照信号
36……低通滤波器
80……壳体
81……电动机
82……曲轴
83……轴承部件
84……连杆
85……连结部件
86……主体部的第一部件
87……主体部的第二部件
91……可动部的第一部件
92……可动部的第二部件
93……缓冲部件
94……止滑部件
95、96……槽部
101……接触部件
101a……按压部
102……缺口部
104……缓冲部件
110、120……线圈基板
130……动作电路基板
190……动作按钮
231……微分波形生成部
232……波形比较部
233……转换系数计算部
235……计算部
236……判定部。

Claims (17)

1.一种硬度计，其特征在于，包括：
能够连续地按压测量对象物的可动部；
经由弹性体与所述可动部连接的主体部；
收纳所述主体部的壳体；和
由电动机驱动，使所述主体部和所述可动部相对于所述壳体进行活塞运动的驱动机构，
在所述可动部和所述主体部中分别相对的位置设置有接收线圈和发送线圈，利用所述接收线圈和所述发送线圈输出对应于所述测量对象物中的与所述可动部的接触部分的反作用力的反作用力信息，
在所述主体部的周围与所述壳体之间配置有至少一个缓冲部件。
2.如权利要求1所述的硬度计，其特征在于：
所述缓冲部件是以与所述壳体和所述主体部接触的方式配置的橡胶部件。
3.如权利要求2所述的硬度计，其特征在于：
所述缓冲部件在所述主体部的周围至少配置在2个部位。
4.如权利要求2所述的硬度计，其特征在于：
所述缓冲部件具有S字形状的截面。
5.如权利要求4所述的硬度计，其特征在于：
所述缓冲部件配置成它们的S字形状彼此相对。
6.如权利要求2所述的硬度计，其特征在于：
所述主体部在与所述缓冲部件对应的位置具有槽部。
7.如权利要求2所述的硬度计，其特征在于：
所述主体部包括配置在所述缓冲部件的周围的止滑部件。
8.如权利要求1所述的硬度计，其特征在于：
所述驱动机构是曲柄机构。
9.如权利要求1所述的硬度计，其特征在于：
所述壳体在与所述缓冲部件对应的位置具有槽部。
10.如权利要求1所述的硬度计，其特征在于：
所述缓冲部件是覆盖所述主体部的周围的凝胶状部件。
11.如权利要求1所述的硬度计，其特征在于：
还包括形成为包围所述可动部的周围的形状、且与所述测量对象物接触的接触部件，
所述接触部件在所述接触部件的与所述测量对象物接触的位置具有缺口部。
12.如权利要求11所述的硬度计，其特征在于：
所述接触部件为圆筒形状，所述缺口部在从其与所述测量对象物的接触面看时相对于所述接触部件的圆周占1/2以上。
13.如权利要求8所述的硬度计，其特征在于：
所述曲柄机构包括：位于相对于所述电动机的轴偏心的位置的曲轴；和将所述曲轴与所述主体部连接的连接部件，
所述连接部件的长度相对于所述主体部的行进方向的长度为1/3以上。
14.如权利要求1所述的硬度计，其特征在于：
所述缓冲部件是配置在所述主体部的周围的1个或多个部位的树脂制成或金属制成的圆筒状部件。
15.如权利要求14所述的硬度计，其特征在于：
所述圆筒状部件的内侧面被实施了涂层处理或磨削处理。
16.如权利要求1所述的硬度计，其特征在于：
所述缓冲部件是在所述壳体形成于内侧面的至少3个凸部。
17.如权利要求16所述的硬度计，其特征在于：
所述凸部构成为沿所述主体部的活塞方向延伸。
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