JP2003220038A - 生体組織の弾力特性測定装置 - Google Patents
生体組織の弾力特性測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生体の管部に挿通し、管部内側の生体組織の
弾力特性を定量的に測定できる、生体組織の弾力特性測
定装置を提供することである。 【解決手段】 弾力特性測定装置１は、長棒状の探触子
基部５と、探触子基部５に取付けられ、生体組織に対し
押付け戻し駆動される探触子７を備える。探触子７は、
板ばね１５の先端に、応力検出基台１７が設けられた略
半球状の接触ボール１９が取付けられ、応力検出基台１
７に応力検出センサ２１が配置される。また、板バネ１
５の反対側に受光素子が設けられ、これに対向して探触
子基部５に発光素子が設けられ、この一対の発光素子と
受光素子とで変位量検出センサ２３を構成する。応力検
出センサ２１、変位量検出センサ２３は、それぞれ信号
線で応力算出部２５、変位量算出部２７と接続され、そ
れらの出力は、弾性特性算出部２９に接続される。
弾力特性を定量的に測定できる、生体組織の弾力特性測
定装置を提供することである。 【解決手段】 弾力特性測定装置１は、長棒状の探触子
基部５と、探触子基部５に取付けられ、生体組織に対し
押付け戻し駆動される探触子７を備える。探触子７は、
板ばね１５の先端に、応力検出基台１７が設けられた略
半球状の接触ボール１９が取付けられ、応力検出基台１
７に応力検出センサ２１が配置される。また、板バネ１
５の反対側に受光素子が設けられ、これに対向して探触
子基部５に発光素子が設けられ、この一対の発光素子と
受光素子とで変位量検出センサ２３を構成する。応力検
出センサ２１、変位量検出センサ２３は、それぞれ信号
線で応力算出部２５、変位量算出部２７と接続され、そ
れらの出力は、弾性特性算出部２９に接続される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体組織の弾力特
性測定装置に関する。
性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】婦人の出産後、または加齢が進むにつ
れ、尿道を支えていた筋肉が伸びきって、その弾性が低
下し、ちょっとした衝撃で失禁を起こしやすくなる。そ
のため、例えば骨盤に支え穴を設けて、その穴を利用
し、尿道周辺の筋肉を吊り上げ、尿道を支える筋肉の弾
性を回復させる手術が行われる。適切な手術のために
は、尿道を取り囲む筋肉の弾力特性の評価が必要であ
る。
れ、尿道を支えていた筋肉が伸びきって、その弾性が低
下し、ちょっとした衝撃で失禁を起こしやすくなる。そ
のため、例えば骨盤に支え穴を設けて、その穴を利用
し、尿道周辺の筋肉を吊り上げ、尿道を支える筋肉の弾
性を回復させる手術が行われる。適切な手術のために
は、尿道を取り囲む筋肉の弾力特性の評価が必要であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】尿道は膣のごく近傍に
あるので、膣の管部内部の生体組織につきその弾性を把
握することで、尿道を取り囲む筋肉の弾力特性の評価を
行える。しかし、尿道を取り囲む筋肉の機能の一つは、
尿道を適度の弾力で拡張させ、また収縮させることであ
るので、応力とひずみの単純な比であらわされる生体組
織の弾性係数ではその弾力特性、例えば粘弾性特性の十
分な評価ができない。また、膣はその径が約１５ｍｍ程
度あるので、管部に探触子を挿通することは可能である
が、膣の管部を取り囲み、尿道を支える筋肉について、
上述の弾力特性を測定できる適切な探触子および測定方
法がない。したがって、尿道付近の筋肉についての弾性
低下の程度や、弾性を回復させるための支え穴への筋肉
の吊り上げ程度は、術者の手による触診等、経験に頼る
診断により判断されているのが現状である。
あるので、膣の管部内部の生体組織につきその弾性を把
握することで、尿道を取り囲む筋肉の弾力特性の評価を
行える。しかし、尿道を取り囲む筋肉の機能の一つは、
尿道を適度の弾力で拡張させ、また収縮させることであ
るので、応力とひずみの単純な比であらわされる生体組
織の弾性係数ではその弾力特性、例えば粘弾性特性の十
分な評価ができない。また、膣はその径が約１５ｍｍ程
度あるので、管部に探触子を挿通することは可能である
が、膣の管部を取り囲み、尿道を支える筋肉について、
上述の弾力特性を測定できる適切な探触子および測定方
法がない。したがって、尿道付近の筋肉についての弾性
低下の程度や、弾性を回復させるための支え穴への筋肉
の吊り上げ程度は、術者の手による触診等、経験に頼る
診断により判断されているのが現状である。
【０００４】本発明の目的は、かかる従来技術の課題を
解決し、生体の管部に挿通し、管部内側の生体組織の弾
力特性を定量的に測定できる、生体組織の弾力特性測定
装置を提供することである。
解決し、生体の管部に挿通し、管部内側の生体組織の弾
力特性を定量的に測定できる、生体組織の弾力特性測定
装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明に係る生体組織の弾力特性測定装置は、生体
の管部に挿通し、管部内側の組織の弾力特性を測定する
生体組織の弾力特性測定装置であって、探触子を保持
し、生体の管部に挿通する探触子基部と、探触子基部に
取付けられ、生体の管部内側の生体組織に近接配置さ
れ、生体組織に対し押付け戻し駆動される探触子と、探
触子に設けられ、押付け戻し駆動されるときの生体組織
からの反力から、生体組織に与える応力を検出する応力
検出センサと、探触子基部に対する応力検出センサの変
位量を検出する変位量検出センサと、を備え、押付け戻
し駆動されるときの応力−変位量特性から生体の弾力特
性を測定することを特徴とする。
め、本発明に係る生体組織の弾力特性測定装置は、生体
の管部に挿通し、管部内側の組織の弾力特性を測定する
生体組織の弾力特性測定装置であって、探触子を保持
し、生体の管部に挿通する探触子基部と、探触子基部に
取付けられ、生体の管部内側の生体組織に近接配置さ
れ、生体組織に対し押付け戻し駆動される探触子と、探
触子に設けられ、押付け戻し駆動されるときの生体組織
からの反力から、生体組織に与える応力を検出する応力
検出センサと、探触子基部に対する応力検出センサの変
位量を検出する変位量検出センサと、を備え、押付け戻
し駆動されるときの応力−変位量特性から生体の弾力特
性を測定することを特徴とする。
【０００６】また、本発明に係る生体組織の弾力特性測
定装置は、生体の管部に挿通し、管部内側の組織の弾力
特性を測定する生体組織の弾力特性測定装置であって、
探触子を保持し、生体の管部に挿通する探触子基部と、
探触子基部に取付けられ、生体の管部内側の生体組織に
近接配置され、生体組織に対し押付け戻し駆動される探
触子と、探触子に設けられ、生体の硬さに関する信号を
出す硬さセンサ部と、硬さセンサ部からの信号に基づき
生体の硬さを検出する硬さ検出手段と、探触子基部に対
する硬さセンサ部の変位量を検出する変位量検出センサ
と、を備え、押付け戻し駆動されるときの硬さ特性から
生体の弾力特性を測定することを特徴とする。
定装置は、生体の管部に挿通し、管部内側の組織の弾力
特性を測定する生体組織の弾力特性測定装置であって、
探触子を保持し、生体の管部に挿通する探触子基部と、
探触子基部に取付けられ、生体の管部内側の生体組織に
近接配置され、生体組織に対し押付け戻し駆動される探
触子と、探触子に設けられ、生体の硬さに関する信号を
出す硬さセンサ部と、硬さセンサ部からの信号に基づき
生体の硬さを検出する硬さ検出手段と、探触子基部に対
する硬さセンサ部の変位量を検出する変位量検出センサ
と、を備え、押付け戻し駆動されるときの硬さ特性から
生体の弾力特性を測定することを特徴とする。
【０００７】また、本発明に係る生体組織の弾力特性測
定装置において、前記探触子は、流体圧により膨張収縮
自在のバルーンで、バルーンの膨張収縮により生体組織
に押付け戻し駆動されることが好ましい。
定装置において、前記探触子は、流体圧により膨張収縮
自在のバルーンで、バルーンの膨張収縮により生体組織
に押付け戻し駆動されることが好ましい。
【０００８】また、本発明に係る生体組織の弾力特性測
定装置において、前記硬さセンサ部は、振動子と、振動
検出センサとが設けられ、振動子に接続される入力端子
と、振動検出センサに接続される出力端子を備え、前記
硬さ検出手段は、前記硬さセンサ部の出力端子に入力端
が接続される増幅器と、増幅器の出力端と前記硬さセン
サ部の入力端子との間に設けられ、前記振動子への入力
波形と振動検出センサからの出力波形に位相差が生じる
ときは、周波数を変化させて前記位相差をゼロにシフト
する位相シフト回路と、を備え、硬さセンサ部と生体組
織を含む閉ループの共振状態を維持しつつ、生体組織の
硬さが変化することで生ずる前記周波数変化から、生体
組織の硬さを検出することが好ましい。
定装置において、前記硬さセンサ部は、振動子と、振動
検出センサとが設けられ、振動子に接続される入力端子
と、振動検出センサに接続される出力端子を備え、前記
硬さ検出手段は、前記硬さセンサ部の出力端子に入力端
が接続される増幅器と、増幅器の出力端と前記硬さセン
サ部の入力端子との間に設けられ、前記振動子への入力
波形と振動検出センサからの出力波形に位相差が生じる
ときは、周波数を変化させて前記位相差をゼロにシフト
する位相シフト回路と、を備え、硬さセンサ部と生体組
織を含む閉ループの共振状態を維持しつつ、生体組織の
硬さが変化することで生ずる前記周波数変化から、生体
組織の硬さを検出することが好ましい。
【０００９】本発明に係る生体組織の弾力特性測定装置
は、探触子を保持し、生体の管部に挿通する探触子基部
と、探触子基部に取付けられ、生体の管部内側の生体組
織に近接配置され、生体組織に対し押付け戻し駆動され
る探触子を備える。そして、生体組織に対し探触子を押
付け戻すときの、生体組織への圧力である接触圧、すな
わち応力について、そのヒステリシスを応力検出センサ
で検出し、また、変位量検出センサで、探触子基部に対
する応力検出センサの変位量、すなわち生体組織の拡
張、収縮の変位量のヒステリシスも検出する。これらの
ヒステリシスのデータから、生体組織の応力−変位量特
性のヒステリシスを評価し、生体の弾力特性、例えば粘
弾性特性を定量的に測定することができる。
は、探触子を保持し、生体の管部に挿通する探触子基部
と、探触子基部に取付けられ、生体の管部内側の生体組
織に近接配置され、生体組織に対し押付け戻し駆動され
る探触子を備える。そして、生体組織に対し探触子を押
付け戻すときの、生体組織への圧力である接触圧、すな
わち応力について、そのヒステリシスを応力検出センサ
で検出し、また、変位量検出センサで、探触子基部に対
する応力検出センサの変位量、すなわち生体組織の拡
張、収縮の変位量のヒステリシスも検出する。これらの
ヒステリシスのデータから、生体組織の応力−変位量特
性のヒステリシスを評価し、生体の弾力特性、例えば粘
弾性特性を定量的に測定することができる。
【００１０】また、本発明に係る生体組織の弾力特性測
定装置は、探触子を保持し、生体の管部に挿通する探触
子基部と、探触子基部に取付けられ、生体の管部内側の
生体組織に近接配置され、生体組織に対し押付け戻し駆
動される探触子を備える。そして、生体組織に対し探触
子を押付け戻すときの、生体組織の硬さのヒステリシス
を、探触子に設けられた硬さセンサ部の信号に基づいて
硬さ検出手段で検出し、また、変位量検出センサで、探
触子基部に対する硬さセンサ部の変位量、すなわち生体
組織の拡張、収縮の変位量のヒステリシスも検出する。
これらのヒステリシスのデータから、生体組織の硬さ−
変位量特性のヒステリシスを評価できる。硬さは、応力
とひずみの比である弾性係数に密接に関係するので、そ
のヒステリシスの評価から、生体の弾力特性を定量的に
測定することができる。
定装置は、探触子を保持し、生体の管部に挿通する探触
子基部と、探触子基部に取付けられ、生体の管部内側の
生体組織に近接配置され、生体組織に対し押付け戻し駆
動される探触子を備える。そして、生体組織に対し探触
子を押付け戻すときの、生体組織の硬さのヒステリシス
を、探触子に設けられた硬さセンサ部の信号に基づいて
硬さ検出手段で検出し、また、変位量検出センサで、探
触子基部に対する硬さセンサ部の変位量、すなわち生体
組織の拡張、収縮の変位量のヒステリシスも検出する。
これらのヒステリシスのデータから、生体組織の硬さ−
変位量特性のヒステリシスを評価できる。硬さは、応力
とひずみの比である弾性係数に密接に関係するので、そ
のヒステリシスの評価から、生体の弾力特性を定量的に
測定することができる。
【００１１】探触子の押付け戻し駆動は、板ばねとモー
タ機構のほか、流体圧による膨張収縮自在のバルーンを
用いて行うことができる。
タ機構のほか、流体圧による膨張収縮自在のバルーンを
用いて行うことができる。
【００１２】また、本発明に係る生体組織の弾力特性測
定装置において、前記硬さセンサ部の出力端子に入力端
が接続される増幅器と、増幅器の出力端と前記硬さセン
サ部の入力端子との間に設けられ、前記振動子への入力
波形と振動検出センサからの出力波形に位相差が生じる
ときは、周波数を変化させて前記位相差をゼロにシフト
する位相シフト回路とを備える。このような構成で、硬
さセンサ部と生体組織を含む閉ループの共振状態維持の
もとで、生体組織の硬さが変化することで生ずる前記周
波数変化から、生体組織の硬さを定量的に検出すること
ができ、硬さのヒステリシスの定量的評価につき信頼性
が高まる。
定装置において、前記硬さセンサ部の出力端子に入力端
が接続される増幅器と、増幅器の出力端と前記硬さセン
サ部の入力端子との間に設けられ、前記振動子への入力
波形と振動検出センサからの出力波形に位相差が生じる
ときは、周波数を変化させて前記位相差をゼロにシフト
する位相シフト回路とを備える。このような構成で、硬
さセンサ部と生体組織を含む閉ループの共振状態維持の
もとで、生体組織の硬さが変化することで生ずる前記周
波数変化から、生体組織の硬さを定量的に検出すること
ができ、硬さのヒステリシスの定量的評価につき信頼性
が高まる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明に係
る実施の形態について詳細に説明する。図１は、弾力特
性測定装置１が、生体の管部３に挿通されている状態を
示した図である。弾力特性測定装置１は、数ｍｍ角また
は直径数ｍｍの長棒状の探触子基部５と、探触子基部５
に取付けられ、管部３の内側の生体組織に先端が接触
し、生体組織に対し押付け戻し駆動される探触子７を備
える。探触子基部５の外側に、探触子基部５の外形より
一回り大きな内径を有し、探触子基部５の長手軸方向に
移動自在のスリーブ９が設けられる。
る実施の形態について詳細に説明する。図１は、弾力特
性測定装置１が、生体の管部３に挿通されている状態を
示した図である。弾力特性測定装置１は、数ｍｍ角また
は直径数ｍｍの長棒状の探触子基部５と、探触子基部５
に取付けられ、管部３の内側の生体組織に先端が接触
し、生体組織に対し押付け戻し駆動される探触子７を備
える。探触子基部５の外側に、探触子基部５の外形より
一回り大きな内径を有し、探触子基部５の長手軸方向に
移動自在のスリーブ９が設けられる。
【００１４】探触子７は、探触子基部５の外周に取付け
られた板ばね１５の先端に、応力検出基台１７を備えた
略半球状のプラスチック製の接触ボール１９が取付けら
れ、応力検出基台１７に応力検出センサ２１が貼り付け
られる。また、板バネ１５の応力検出基台１７が取付け
られる側と反対側と、それに対向する探触子基部５の表
面とに、一対の変位量検出センサ２３が配置される。応
力検出センサ２１、変位量検出センサ２３は、それぞれ
信号線で応力算出部２５、変位量算出部２７と接続さ
れ、応力算出部２５、変位量算出部２７の出力は、弾性
特性算出部２９に接続される。接触子７は、接触子基部
５の外周に対称な配置で四個設けられる。
られた板ばね１５の先端に、応力検出基台１７を備えた
略半球状のプラスチック製の接触ボール１９が取付けら
れ、応力検出基台１７に応力検出センサ２１が貼り付け
られる。また、板バネ１５の応力検出基台１７が取付け
られる側と反対側と、それに対向する探触子基部５の表
面とに、一対の変位量検出センサ２３が配置される。応
力検出センサ２１、変位量検出センサ２３は、それぞれ
信号線で応力算出部２５、変位量算出部２７と接続さ
れ、応力算出部２５、変位量算出部２７の出力は、弾性
特性算出部２９に接続される。接触子７は、接触子基部
５の外周に対称な配置で四個設けられる。
【００１５】図２は、接触子基部５と、その外側に配置
されたスリーブ９とが、軸方向に相対的に移動するとき
の、接触子７の動きを説明する図である。スリーブ９
が、接触子基部５に対し、例えば図２において左側に移
動すると、スリーブ９のパイプ状の内側が、接触子７の
板ばね１５に押し当てられ、さらに左側に移動するにつ
れ、板ばね１５を接触子基部５側に押付けるように働
く。したがって、接触子７の先端の接触ボール１９は、
スリーブ９が左側に移動するにつれ下向きに動き、スリ
ーブ９が右側に移動するときは上側に動く。このよう
に、スリーブ９と接触子基部５との間の相対運動によ
り、接触子７の先端の接触ボール１９を、生体組織に対
し、押付け戻し駆動をさせることができる。スリーブ９
と接触子基部５との間の相対運動は、図示されていない
小型モータにより行うことができる。また、簡単な測定
においては、術者の手による操作によってスリーブ９と
接触子基部５との相対的移動を行うこともできる。
されたスリーブ９とが、軸方向に相対的に移動するとき
の、接触子７の動きを説明する図である。スリーブ９
が、接触子基部５に対し、例えば図２において左側に移
動すると、スリーブ９のパイプ状の内側が、接触子７の
板ばね１５に押し当てられ、さらに左側に移動するにつ
れ、板ばね１５を接触子基部５側に押付けるように働
く。したがって、接触子７の先端の接触ボール１９は、
スリーブ９が左側に移動するにつれ下向きに動き、スリ
ーブ９が右側に移動するときは上側に動く。このよう
に、スリーブ９と接触子基部５との間の相対運動によ
り、接触子７の先端の接触ボール１９を、生体組織に対
し、押付け戻し駆動をさせることができる。スリーブ９
と接触子基部５との間の相対運動は、図示されていない
小型モータにより行うことができる。また、簡単な測定
においては、術者の手による操作によってスリーブ９と
接触子基部５との相対的移動を行うこともできる。
【００１６】スリーブ９の左側の移動により、探触子ボ
ール１９を含み探触子７全体をスリーブ９の内部に収納
することもできる。この場合は、複雑な機構の探触子７
をスリーブ９の内部に収納した状態で、生体の弾力特性
測定装置１を生体の管部における所定の測定部位まで挿
通でき、挿通がスムーズに行える。そして、所定の測定
部位において、スリーブ９を移動させることにより、管
部内部で四個の探触子７を傘状に開き、すぼめることが
できる。探触子の数は、四個の他に、例えば一個、二
個、三個、六個等他の数でも良い。
ール１９を含み探触子７全体をスリーブ９の内部に収納
することもできる。この場合は、複雑な機構の探触子７
をスリーブ９の内部に収納した状態で、生体の弾力特性
測定装置１を生体の管部における所定の測定部位まで挿
通でき、挿通がスムーズに行える。そして、所定の測定
部位において、スリーブ９を移動させることにより、管
部内部で四個の探触子７を傘状に開き、すぼめることが
できる。探触子の数は、四個の他に、例えば一個、二
個、三個、六個等他の数でも良い。
【００１７】生体組織に対し押付け戻し駆動される接触
子は、上述の板ばね構造のほかに、流体圧により膨脹伸
縮自在のバルーンを用いることができる。図３にバルー
ン１１を接触子基部５に取付けた場合を示す。バルーン
１１は、ポンプ１３に接続され、ポンプ１３の圧力を調
整することで、生体組織に対し押付け戻し駆動されるこ
とができる。
子は、上述の板ばね構造のほかに、流体圧により膨脹伸
縮自在のバルーンを用いることができる。図３にバルー
ン１１を接触子基部５に取付けた場合を示す。バルーン
１１は、ポンプ１３に接続され、ポンプ１３の圧力を調
整することで、生体組織に対し押付け戻し駆動されるこ
とができる。
【００１８】図４は、接触子７の先端部分につき詳細に
示した図である。探触子７の先端部は、板ばね１５の先
端の、生体組織に対向する一方側の面上に、応力検出基
台１７を備えた略半球状のプラスチック製の接触ボール
１９が接着により取付けられ、応力検出基台１７に、応
力検出センサ２１が配置される。応力検出センサ２１
は、ひずみゲージで、接着により、応力検出基台１７に
しっかり貼り付けられる。また、板バネ１５の応力検出
基台１７が取付けられる側と反対側に受光素子が設けら
れ、またそれに対向して探触子基部５の表面に発光素子
が設けられ、この一対の発光素子と受光素子とで、変位
量検出センサ２３を構成する。応力検出センサ２１、変
位量検出センサ２３は、それぞれ信号線で応力算出部２
５、変位量算出部２７と接続される。応力検出基台１７
と接触ボール１９とは、同じ材料で構成するほか、別々
の材料を用いこれらを積層構造で形成してもよい。変位
量検出センサは、一対の発光素子と受光素子のほか、一
対の磁石と磁気センサ等、他の小型の近接センサを用い
ることもできる。
示した図である。探触子７の先端部は、板ばね１５の先
端の、生体組織に対向する一方側の面上に、応力検出基
台１７を備えた略半球状のプラスチック製の接触ボール
１９が接着により取付けられ、応力検出基台１７に、応
力検出センサ２１が配置される。応力検出センサ２１
は、ひずみゲージで、接着により、応力検出基台１７に
しっかり貼り付けられる。また、板バネ１５の応力検出
基台１７が取付けられる側と反対側に受光素子が設けら
れ、またそれに対向して探触子基部５の表面に発光素子
が設けられ、この一対の発光素子と受光素子とで、変位
量検出センサ２３を構成する。応力検出センサ２１、変
位量検出センサ２３は、それぞれ信号線で応力算出部２
５、変位量算出部２７と接続される。応力検出基台１７
と接触ボール１９とは、同じ材料で構成するほか、別々
の材料を用いこれらを積層構造で形成してもよい。変位
量検出センサは、一対の発光素子と受光素子のほか、一
対の磁石と磁気センサ等、他の小型の近接センサを用い
ることもできる。
【００１９】上記構成の作用について説明する。接触子
基部５の外周に対称に配置された四個の接触子７を、傘
状にすぼめた状態で、接触子基部５を生体の管部、例え
ば患者の膣に挿通する。そして、生体組織の弾力特性を
測定したい箇所において、スリーブ９を接触子基部５に
対し、図１において徐々に右側に移動し、接触子７を傘
状に開く。そのことで、接触ボール１７が、生体組織側
に動き、管部内部の生体組織に押付けられる。その後、
スリーブ９を接触子基部５に対し、徐々に左側に戻し、
接触子７をすぼめる。その押付け戻し駆動の時々刻々の
生体組織からの反力Ｆは、接触ボール１７が設けられた
応力検出基台１７に設けられた圧力検出センサ２１によ
り検出される。圧力検出センサ２１がひずみゲージの場
合は、抵抗値変化の信号となって、信号線により、応力
算出部２５に送られ、そこで演算処理され、応力に換算
される。
基部５の外周に対称に配置された四個の接触子７を、傘
状にすぼめた状態で、接触子基部５を生体の管部、例え
ば患者の膣に挿通する。そして、生体組織の弾力特性を
測定したい箇所において、スリーブ９を接触子基部５に
対し、図１において徐々に右側に移動し、接触子７を傘
状に開く。そのことで、接触ボール１７が、生体組織側
に動き、管部内部の生体組織に押付けられる。その後、
スリーブ９を接触子基部５に対し、徐々に左側に戻し、
接触子７をすぼめる。その押付け戻し駆動の時々刻々の
生体組織からの反力Ｆは、接触ボール１７が設けられた
応力検出基台１７に設けられた圧力検出センサ２１によ
り検出される。圧力検出センサ２１がひずみゲージの場
合は、抵抗値変化の信号となって、信号線により、応力
算出部２５に送られ、そこで演算処理され、応力に換算
される。
【００２０】一方、接触子基部５に対する接触ボールの
距離の変化、すなわち接触ボールが生体組織に対し、押
付け戻し駆動された相対的な変位量は、変位量検出セン
サ２３で検出される。すなわち、接触子基部５に対する
接触ボールの距離が変化すると、発光素子と受光素子と
の間の距離が変化し、その距離に応じて、受光量変化の
信号となって、信号線により変位量算出部２７に送ら
れ、そこで演算処理され、変位量が求められる。
距離の変化、すなわち接触ボールが生体組織に対し、押
付け戻し駆動された相対的な変位量は、変位量検出セン
サ２３で検出される。すなわち、接触子基部５に対する
接触ボールの距離が変化すると、発光素子と受光素子と
の間の距離が変化し、その距離に応じて、受光量変化の
信号となって、信号線により変位量算出部２７に送ら
れ、そこで演算処理され、変位量が求められる。
【００２１】このようにして、生体組織に接触子が押付
け戻し駆動の状態下で、応力Ｆと、変位量Ｘが対応して
得ることができる。そこで、生体組織の所定の測定箇所
で、接触子基部５の位置は固定し、図１の場合では、ス
リーブ９を接触子基部５に対し徐々に右側に移動させ、
つぎに再び左側に徐々に戻す。このことで、接触ボール
は生体組織に対し最初押付けられ、次に戻される。すな
わち、このときの応力Ｆと、変位量Ｘの変化を対応付け
ることで、生体組織の弾力特性のヒステリシスを評価で
きる。図５に、所定の測定箇所において、接触子７を押
付け戻し駆動したときの、生体組織の応力Ｆと変位量Ｘ
の変化を、縦軸に応力Ｆ、横軸に変位量Ｘとして示した
例を示す。このように、弾力特性のヒステリシス曲線が
得られるので、この曲線を用いて、生体組織の弾力特性
が定量的に測定、評価できる。例えば、ヒステリシス曲
線で囲まれた面積の大きさ等から、生体組織の粘弾性特
性が定量的に評価できる。
け戻し駆動の状態下で、応力Ｆと、変位量Ｘが対応して
得ることができる。そこで、生体組織の所定の測定箇所
で、接触子基部５の位置は固定し、図１の場合では、ス
リーブ９を接触子基部５に対し徐々に右側に移動させ、
つぎに再び左側に徐々に戻す。このことで、接触ボール
は生体組織に対し最初押付けられ、次に戻される。すな
わち、このときの応力Ｆと、変位量Ｘの変化を対応付け
ることで、生体組織の弾力特性のヒステリシスを評価で
きる。図５に、所定の測定箇所において、接触子７を押
付け戻し駆動したときの、生体組織の応力Ｆと変位量Ｘ
の変化を、縦軸に応力Ｆ、横軸に変位量Ｘとして示した
例を示す。このように、弾力特性のヒステリシス曲線が
得られるので、この曲線を用いて、生体組織の弾力特性
が定量的に測定、評価できる。例えば、ヒステリシス曲
線で囲まれた面積の大きさ等から、生体組織の粘弾性特
性が定量的に評価できる。
【００２２】図６は、生体の管部の異なる三点における
弾力特性の測定例を示す図である。探触子基部５の管部
に挿通する深さを変えた三点Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれにお
いて、探触子７を管部内側の生体組織に押付け戻し駆動
し、そのときの応力Ｆ、変位量Ｘのヒステリシス特性を
求め、縦軸に応力Ｆ、横軸に変位量Ｘをとり、比較した
ものである。例えば、点Ａにおけるヒステリシス特性
と、点Ｂ，Ｃにおけるヒステリシス曲線を比べると、点
Ａにおける曲線のほうがヒステリシス曲線で囲まれた面
積が小さく、より弾力に富むことが定量的に評価できる
ことがわかる。
弾力特性の測定例を示す図である。探触子基部５の管部
に挿通する深さを変えた三点Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれにお
いて、探触子７を管部内側の生体組織に押付け戻し駆動
し、そのときの応力Ｆ、変位量Ｘのヒステリシス特性を
求め、縦軸に応力Ｆ、横軸に変位量Ｘをとり、比較した
ものである。例えば、点Ａにおけるヒステリシス特性
と、点Ｂ，Ｃにおけるヒステリシス曲線を比べると、点
Ａにおける曲線のほうがヒステリシス曲線で囲まれた面
積が小さく、より弾力に富むことが定量的に評価できる
ことがわかる。
【００２３】上述のように、生体組織の応力とひずみと
をそれぞれ測定し、その結果から、応力−ひずみ特性の
ヒステリシスを評価することで、生体組織の弾力特性の
測定、評価を行うことができる。一方、硬さは、応力と
ひずみの比である弾性係数に密接に関係するので、硬さ
のヒステリシスの評価からも、生体の弾力特性を定量的
に測定することができる。
をそれぞれ測定し、その結果から、応力−ひずみ特性の
ヒステリシスを評価することで、生体組織の弾力特性の
測定、評価を行うことができる。一方、硬さは、応力と
ひずみの比である弾性係数に密接に関係するので、硬さ
のヒステリシスの評価からも、生体の弾力特性を定量的
に測定することができる。
【００２４】図７は、本発明の生体組織の弾性特性測定
装置に係る、別の実施の形態における、硬さ検出の部分
のブロック図である。硬さセンサ部４１は、探触子７の
先端に、振動子４３と、振動検出センサ４５とが設けら
れ、振動子４３に接続される入力端子４７と、振動検出
センサ４５に接続される出力端子４９を備える。また、
硬さ検出手段５１は、硬さセンサ部４１の出力端子４９
に入力端が接続される増幅器５３と、増幅器５３の出力
端と硬さセンサ部４１の入力端子４７との間に設けら
れ、振動子４３への入力波形と振動検出センサ４５から
の出力波形に位相差が生じるときは、周波数を変化させ
て前記位相差をゼロにシフトする位相シフト回路５５と
を備える。かかる機能を持つ位相シフト回路の内容につ
いては、特開平９−１４５６９１号公報に詳しく述べら
れている。
装置に係る、別の実施の形態における、硬さ検出の部分
のブロック図である。硬さセンサ部４１は、探触子７の
先端に、振動子４３と、振動検出センサ４５とが設けら
れ、振動子４３に接続される入力端子４７と、振動検出
センサ４５に接続される出力端子４９を備える。また、
硬さ検出手段５１は、硬さセンサ部４１の出力端子４９
に入力端が接続される増幅器５３と、増幅器５３の出力
端と硬さセンサ部４１の入力端子４７との間に設けら
れ、振動子４３への入力波形と振動検出センサ４５から
の出力波形に位相差が生じるときは、周波数を変化させ
て前記位相差をゼロにシフトする位相シフト回路５５と
を備える。かかる機能を持つ位相シフト回路の内容につ
いては、特開平９−１４５６９１号公報に詳しく述べら
れている。
【００２５】このような構成で、硬さセンサ部４１と生
体組織を含む閉ループの共振状態を維持しつつ、生体組
織の硬さが変化することで生ずる周波数変化を、周波数
偏差検出部５７で検出し、硬さ変換器５９により硬さに
変換する。このようにして検出される生体の硬さを用
い、探触子７を押付け戻し駆動することで、そのヒステ
リシス特性を定量的に得ることができる。
体組織を含む閉ループの共振状態を維持しつつ、生体組
織の硬さが変化することで生ずる周波数変化を、周波数
偏差検出部５７で検出し、硬さ変換器５９により硬さに
変換する。このようにして検出される生体の硬さを用
い、探触子７を押付け戻し駆動することで、そのヒステ
リシス特性を定量的に得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明に係る生体組織の弾力特性測定装
置は、生体の管部に挿通し、管部内側の生体組織の弾力
特性を定量的に測定できる。
置は、生体の管部に挿通し、管部内側の生体組織の弾力
特性を定量的に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施の形態の、弾力特性測定装
置が、生体の管部に挿通されている状態を示した図であ
る。
置が、生体の管部に挿通されている状態を示した図であ
る。
【図２】 本発明に係る実施の形態の、弾力特性測定装
置において、接触子基部と、その外側に配置されたスリ
ーブとが、軸方向に相対的に移動するときの、接触子の
動きを説明する図である。
置において、接触子基部と、その外側に配置されたスリ
ーブとが、軸方向に相対的に移動するときの、接触子の
動きを説明する図である。
【図３】 本発明に係る実施の形態の、弾力特性測定装
置において、探触子としてバルーンを接触子基部に取付
けたものを示す図である。
置において、探触子としてバルーンを接触子基部に取付
けたものを示す図である。
【図４】 本発明に係る実施の形態の、弾力特性測定装
置において、接触子の先端部分につき詳細に示した図で
ある。
置において、接触子の先端部分につき詳細に示した図で
ある。
【図５】 本発明に係る実施の形態の、弾力特性測定装
置を用い、所定の測定箇所において、接触子を押付け戻
し駆動したときの、生体組織の応力Ｆと変位量Ｘの変化
を、縦軸に応力Ｆ、横軸に変位量Ｘとして示した図であ
る。
置を用い、所定の測定箇所において、接触子を押付け戻
し駆動したときの、生体組織の応力Ｆと変位量Ｘの変化
を、縦軸に応力Ｆ、横軸に変位量Ｘとして示した図であ
る。
【図６】 本発明に係る実施の形態の、弾力特性測定装
置を用いた、生体の管部の異なる三点における弾力特性
の測定例を示す図である。
置を用いた、生体の管部の異なる三点における弾力特性
の測定例を示す図である。
【図７】 本発明に係る他の実施の形態の、弾力特性測
定装置における、硬さ検出の部分のブロック図である。
定装置における、硬さ検出の部分のブロック図である。
１ 弾力特性測定装置、３ 生体の管部、５ 探触子基
部、７ 探触子、９スリーブ、１１ バルーン、１３
ポンプ、１５ 板バネ、１７ 応力検出基台、１９ 接
触ボール、２１ 応力検出センサ、２３ 変位量検出セ
ンサ、２５応力算出部、２７ 変位量算出部、２９ 弾
性特性算出部、４１ 硬さセンサ部、４３ 振動子、４
５ 振動検出センサ、４７ 入力端子、４９ 出力端
子、５１ 硬さ検出手段、５３ 増幅器、５５ 位相シ
フト回路、５７ 周波数偏差検出部、５９ 硬さ変換
器。
部、７ 探触子、９スリーブ、１１ バルーン、１３
ポンプ、１５ 板バネ、１７ 応力検出基台、１９ 接
触ボール、２１ 応力検出センサ、２３ 変位量検出セ
ンサ、２５応力算出部、２７ 変位量算出部、２９ 弾
性特性算出部、４１ 硬さセンサ部、４３ 振動子、４
５ 振動検出センサ、４７ 入力端子、４９ 出力端
子、５１ 硬さ検出手段、５３ 増幅器、５５ 位相シ
フト回路、５７ 周波数偏差検出部、５９ 硬さ変換
器。
Claims (4)
- 【請求項１】 生体の管部に挿通し、管部内側の組織の
弾力特性を測定する生体組織の弾力特性測定装置であっ
て、 探触子を保持し、生体の管部に挿通する探触子基部と、 探触子基部に取付けられ、生体の管部内側の生体組織に
近接配置され、生体組織に対し押付け戻し駆動される探
触子と、 探触子に設けられ、押付け戻し駆動されるときの生体組
織からの反力から、生体組織に与える応力を検出する応
力検出センサと、 探触子基部に対する応力検出センサの変位量を検出する
変位量検出センサと、を備え、押付け戻し駆動されると
きの応力−変位量特性から生体の弾力特性を測定するこ
とを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。 - 【請求項２】 生体の管部に挿通し、管部内側の組織の
弾力特性を測定する生体組織の弾力特性測定装置であっ
て、 探触子を保持し、生体の管部に挿通する探触子基部と、 探触子基部に取付けられ、生体の管部内側の生体組織に
近接配置され、生体組織に対し押付け戻し駆動される探
触子と、 探触子に設けられ、生体の硬さに関する信号を出す硬さ
センサ部と、 硬さセンサ部からの信号に基づき生体の硬さを検出する
硬さ検出手段と、 探触子基部に対する硬さセンサ部の変位量を検出する変
位量検出センサと、を備え、押付け戻し駆動されるとき
の硬さ特性から生体の弾力特性を測定することを特徴と
する生体組織の弾力特性測定装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の生体組
織の弾力特性測定装置において、 前記探触子は、 流体圧により膨張収縮自在のバルーンで、バルーンの膨
張収縮により生体組織に押付け戻し駆動されることを特
徴とする生体組織の弾力特性測定装置。 - 【請求項４】 請求項２に記載の生体組織の弾力特性測
定装置において、 前記硬さセンサ部は、 振動子と、振動検出センサとが設けられ、振動子に接続
される入力端子と、振動検出センサに接続される出力端
子を備え、 前記硬さ検出手段は、 前記硬さセンサ部の出力端子に入力端が接続される増幅
器と、 増幅器の出力端と前記硬さセンサ部の入力端子との間に
設けられ、前記振動子への入力波形と振動検出センサか
らの出力波形に位相差が生じるときは、周波数を変化さ
せて前記位相差をゼロにシフトする位相シフト回路と、
を備え、硬さセンサ部と生体組織を含む閉ループの共振
状態を維持しつつ、生体組織の硬さが変化することで生
ずる前記周波数変化から、生体組織の硬さを検出するこ
とを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002020178A JP4052504B2 (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 生体組織の弾力特性測定装置 |
| PCT/JP2002/008389 WO2003063698A1 (en) | 2002-01-29 | 2002-08-20 | Elasticity measuring device for biological tissue |
| US10/502,240 US7648470B2 (en) | 2002-01-29 | 2002-08-20 | Elasticity measuring device for biological tissue |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002020178A JP4052504B2 (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 生体組織の弾力特性測定装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003220038A true JP2003220038A (ja) | 2003-08-05 |
| JP2003220038A5 JP2003220038A5 (ja) | 2005-08-04 |
| JP4052504B2 JP4052504B2 (ja) | 2008-02-27 |
Family
ID=27654333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002020178A Expired - Fee Related JP4052504B2 (ja) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | 生体組織の弾力特性測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7648470B2 (ja) |
| JP (1) | JP4052504B2 (ja) |
| WO (1) | WO2003063698A1 (ja) |
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