特開 2024-75322 検出方法、検出器具、支援システム、及び、コンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024075322

(43)【公開日】2024-06-03

(54)【発明の名称】検出方法、検出器具、支援システム、及び、コンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/00 20060101AFI20240527BHJP

   A61B 34/10 20160101ALI20240527BHJP

   A61B 10/00 20060101ALI20240527BHJP

   G01L 1/00 20060101ALN20240527BHJP

【ＦＩ】

G01N3/00 A

A61B34/10

A61B10/00 T

G01L1/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022186695

(22)【出願日】2022-11-22

(71)【出願人】

【識別番号】593006630

【氏名又は名称】学校法人立命館

(71)【出願人】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(74)【代理人】

【識別番号】100111567

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 寛

(72)【発明者】

【氏名】小西 聡

(72)【発明者】

【氏名】堀 祐登

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 智

(72)【発明者】

【氏名】堀 佑太郎

【テーマコード（参考）】

2G061

【Ｆターム（参考）】

2G061AA02

2G061AB01

2G061BA07

2G061CA11

2G061DA01

2G061EA01

2G061EB04

2G061EC04

2G061EC05

(57)【要約】      （修正有）

【課題】弾性体の内部の弾性率の特異部を高精度で検出が可能な支援システムを提供する。
【解決手段】支援システム１００は生体の触診を支援する支援システムであって、弾性体の内部の弾性率の特異部の検出に用いられる検出器具２と、特異部の検出のための演算を行う演算装置３と、出力装置４と、を備え、検出器具は、生体の表面を押圧する押圧部材と、押圧部材の表面への押込み方向を可変とするアクチュエータと、押圧された表面上の点における反力を測定するセンサと、を有し、検出器具によって押圧する表面上の位置を指示する操作装置５を備え、演算装置は、表面を、接平面の法線方向に対して角度を成す押込み方向に押圧したときの各押圧点から受ける反力の測定結果を得、複数の押圧点のうち、第１の押込み方向に押圧したときの第１の測定結果と、第２の押込み方向に押圧したときの第２の測定結果と、を用いて特異部の表面上での位置を検出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータにおいて実行される、弾性体の内部の弾性率の特異部の検出方法であって、
前記弾性体の表面を、接平面の法線方向に対して角度を成す押込み方向に押圧したときの各押圧点から受ける反力の測定結果を得、
複数の前記押圧点のうち、第１の押込み方向に押圧したときの第１の測定結果と、前記第１の押込み方向とは異なる第２の押込み方向に押圧したときの第２の測定結果と、を用いて前記特異部の前記表面上での位置を検出する、ことを含む
検出方法。

【請求項2】

前記第１の測定結果と前記第２の測定結果とを用いることは、前記表面上の第１線と第２線との交点を得ることを含み、
前記第１線は、前記第１の押込み方向に押圧したときの前記反力が最大の第１の押圧点を通る、前記第１の押込み方向の前記表面上の線であり、
前記第２線は、前記第２の押込み方向に押圧したときの前記反力が最大の第２の押圧点を通る、前記第２の押込み方向の前記表面上の線である
請求項１に記載の検出方法。

【請求項3】

前記第１の押圧点は、前記複数の押圧点それぞれの前記第１の押込み方向に押圧したときの前記反力を比較して、前記反力が最大の点であり、かつ、前記反力が閾値以上の押圧点である
請求項２に記載の検出方法。

【請求項4】

前記第２線は、前記第１の押圧点から前記第１の押込み方向が向かう位置にある複数の押圧点それぞれを前記第２の押込み方向に押圧したときの前記反力が最大の第２の押圧点を通る
請求項２に記載の検出方法。

【請求項5】

前記交点を得ることは、
前記第１の押圧点から前記第１の押込み方向が向かう位置にある複数の押圧点を、前記第１の押圧点から前記第１の押込み方向が向かう順に前記第２の押込み方向に押圧し、
測定された前記反力が最大の点を前記交点として得る、ことを含む
請求項４に記載の検出方法。

【請求項6】

前記押圧点における前記押込み方向と、前記押圧による前記押圧点の位置の変化量と、前記特異部の前記表面上での位置からの距離と、を用いて、前記特異部の前記表面からの距離を算出する、ことをさらに含む
請求項１に記載の検出方法。

【請求項7】

弾性体の内部の弾性率の特異部の検出に用いられる検出器具であって、
前記弾性体の表面を押圧する押圧部材と、
前記押圧部材の前記表面への押込み方向を可変とするアクチュエータと、
前記押圧部材によって押圧された前記表面の押圧点から受ける反力を測定する第１センサと、を備える
検出器具。

【請求項8】

前記押込み方向を検出する第２センサをさらに備える
請求項７に記載の検出器具。

【請求項9】

前記アクチュエータは、内部に供給された流体の流体圧によって表面の膜体が伸びつつ膨張し、当該伸びによって生じた引っ張り応力によって曲がり運動を行うバルーンアクチュエータであって、
前記膜体は、
流体圧によって伸びが生じる第１膜体と、
流体圧によって伸びが生じるとともに、伸びによって生じる引っ張り応力が前記第１膜体とは異なるよう構成され、前記第１膜体との間に前記流体が供給されるよう前記第１膜体に接合された第２膜体と、を有して構成され、
前記曲がり運動によって前記押圧部材の前記表面に対する角度を変化させる
請求項７に記載の検出器具。

【請求項10】

前記押圧部材は、前記表面に接触する位置に、前記表面側に凸の突起を有する
請求項７に記載の検出器具。

【請求項11】

生体の触診を支援する支援システムであって、
弾性体の内部の弾性率の特異部の検出に用いられる検出器具と、
前記特異部の検出のための演算を行う演算装置と、
出力装置と、を備え、
前記検出器具は、
前記生体の表面を押圧する押圧部材と、
前記押圧部材の前記表面への押込み方向を可変とするアクチュエータと、
前記押圧部材によって押圧された前記表面上の点における反力を測定するセンサと、を有し、
前記検出器具によって押圧する前記表面上の位置を指示する操作装置をさらに備え、
前記演算装置は、
前記表面を、接平面の法線方向に対して角度を成す押込み方向に押圧したときの各押圧点から受ける前記反力の測定結果を得、
複数の前記押圧点のうち、第１の押込み方向に押圧したときの第１の測定結果と、前記第１の押込み方向とは異なる第２の押込み方向に押圧したときの第２の測定結果と、を用いて前記特異部の前記表面上での位置を検出する、ことを含み、
前記出力装置は、前記演算装置によって得られた前記特異部の前記表面上での位置を出力する
支援システム。

【請求項12】

前記出力装置は表示装置であって、
前記出力することは、前記特異部の前記表面上での位置を前記表面の画像に重ねて表示することを含む
請求項１１に記載の支援システム。

【請求項13】

前記操作装置は、ユーザの手に装着されて、前記手によって押圧する前記表面上の位置と前記押込み方向との指示を受け付ける
請求項１１に記載の支援システム。

【請求項14】

コンピュータに、弾性体の内部の弾性率の特異部の検出のための演算を行わせるコンピュータプログラムであって、
前記演算は、
前記弾性体の表面を、接平面の法線方向に対して角度を成す押込み方向に押圧したときの各押圧点から受ける反力の測定結果を得、
複数の前記押圧点のうち、第１の押込み方向に押圧したときの第１の測定結果と、前記第１の押込み方向とは異なる第２の押込み方向に押圧したときの第２の測定結果と、を用いて前記特異部の前記表面上での位置を検出する、ことを含む
コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、検出方法、検出器具、支援システム、及び、コンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

弾性体の反力を計測する手法として、直動型デバイスが知られている。直動型デバイスは、弾性体の表面に法線方向に押圧部材を押し込むことで押圧し、押圧部材が弾性体の表面から受ける反力を計測するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－２０４６１２号公報

【発明の概要】

【0004】

直動型デバイスを用いて計測される反力は、弾性体の表面から法線方向の反力である。そのため、直動型デバイスを用いると、押圧部材を押し込む位置の直下に弾性率の特異部が存在しない場合に、特異部が高精度で検出できない場合がある、という問題がある。

【0005】

弾性体の内部の弾性率の特異部の検出は、例えば、生体組織内の悪性腫瘍の検出などが挙げられる。この場合の手法として、低侵襲性治療の一つである内視鏡外科手術が注目されている。内視鏡外科手術では医師の手による触診での悪性腫瘍等の位置の検知ができない。そのため、医師の手による触診に替えてデバイスを用いることが考えられるものの、特に、生体の特異部を検出する場合、その表面は平面でないことも多く、直動型デバイスを用いることが難しい。また、内視鏡外科手術では押圧部材を表面の法線方向に押し込むためのスペースが確保できない場合もある。従って、特異部を高精度で検出が可能な検出方法、検出器具、支援システム、及び、コンピュータプログラムが求められている。

【0006】

ある実施の形態に従うと、検出方法は、コンピュータにおいて実行される、弾性体の内部の弾性率の特異部の検出方法であって、弾性体の表面を、接平面の法線方向に対して角度を成す押込み方向に押圧したときの各押圧点から受ける反力の測定結果を得、複数の押圧点のうち、第１の押込み方向に押圧したときの第１の測定結果と、第１の押込み方向とは異なる第２の押込み方向に押圧したときの第２の測定結果と、を用いて特異部の表面上での位置を検出する、ことを含む。

【0007】

ある実施の形態に従うと、検出器具は弾性体の内部の弾性率の特異部の検出に用いられる検出器具であって、弾性体の表面を押圧する押圧部材と、押圧部材の表面への押込み方向を可変とするアクチュエータと、押圧部材によって押圧された表面の押圧点から受ける反力を測定する第１センサと、を備える。

【0008】

ある実施の形態に従うと、支援システムは生体の触診を支援する支援システムであって、弾性体の内部の弾性率の特異部の検出に用いられる検出器具と、特異部の検出のための演算を行う演算装置と、出力装置と、を備え、検出器具は、生体の表面を押圧する押圧部材と、押圧部材の表面への押込み方向を可変とするアクチュエータと、押圧部材によって押圧された表面上の点における反力を測定するセンサと、を有し、支援システムは検出器具によって押圧する表面上の位置を指示する操作装置をさらに備え、演算装置は、表面を、接平面の法線方向に対して角度を成す押込み方向に押圧したときの各押圧点から受ける反力の測定結果を得、複数の押圧点のうち、第１の押込み方向に押圧したときの第１の測定結果と、第１の押込み方向とは異なる第２の押込み方向に押圧したときの第２の測定結果と、を用いて特異部の表面上での位置を検出する、ことを含み、出力装置は、演算装置によって得られた特異部の表面上での位置を出力する。

【0009】

ある実施の形態に従うと、コンピュータプログラムはコンピュータに弾性体の内部の弾性率の特異部の検出のための演算を行わせるコンピュータプログラムであって、演算は、弾性体の表面を、接平面の法線方向に対して角度を成す押込み方向に押圧したときの各押圧点から受ける反力の測定結果を得、複数の押圧点のうち、第１の押込み方向に押圧したときの第１の測定結果と、第１の押込み方向とは異なる第２の押込み方向に押圧したときの第２の測定結果と、を用いて特異部の表面上での位置を検出する、ことを含む。

【0010】

更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施の形態に係る支援システムの概略図である。

【図2】図２は、支援システムに含まれる検出器具の概略図である。

【図3】図３は、検出器具の有するアクチュエータの一例としての曲げ駆動装置の概略図である。

【図4】図４は、曲げ駆動装置での曲がり運動の原理を説明するための図である。

【図5】図５は、曲げ駆動装置での曲がり運動の原理を説明するための図である。

【図6】図６は、検出器具での検出のための動作を説明するための図である。

【図7】図７は、発明者らが行った実験に用いた弾性体の概要を表した図である。

【図8】図８は、実験での測定結果を表した図である。

【図9】図９は、検出器具による検出範囲を説明するための図である。

【図10】図１０は、実施の形態に係る特異部の検出方法を説明するための図である。

【図11】図１１は、実施の形態に係る特異部の検出方法を説明するための図である。

【図12】図１２は、支援システムに含まれる演算装置の概略構成図である。

【図13】図１３は、演算装置のプロセッサでの処理の流れの一例を表したフローチャートである。

【図14】図１４は、演算装置のプロセッサでの処理の流れの一例を表したフローチャートである。

【図15】図１５は、特異部の深度の算出方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜１．検出方法、検出器具、支援システム、及び、コンピュータプログラムの概要＞

【0013】

（１）実施の形態に係る検出方法は、コンピュータにおいて実行される、弾性体の内部の弾性率の特異部の検出方法であって、弾性体の表面を、接平面の法線方向に対して角度を成す押込み方向に押圧したときの各押圧点から受ける反力の測定結果を得、複数の押圧点のうち、第１の押込み方向に押圧したときの第１の測定結果と、第１の押込み方向とは異なる第２の押込み方向に押圧したときの第２の測定結果と、を用いて特異部の表面上での位置を検出する、ことを含む。

【0014】

弾性体の表面を、接平面の法線方向に対して角度を成す押込み方向に押圧したときの各押圧点から受ける反力の測定結果を用いることで、測定される反力が、押込み方向と押圧点から特異部に向かう方向との関係に応じたものとなる。そのため、この検出方法を採用した情報処理をコンピュータが実行することによって、押込み方向の異なる第１の測定結果と第２の測定結果とが用いられ、高精度で特異部の表面上での位置を検出することができる。

【0015】

（２）好ましくは、第１の測定結果と第２の測定結果とを用いることは、表面上の第１線と第２線との交点を得ることを含み、第１線は、第１の押込み方向に押圧したときの反力が最大の第１の押圧点を通る、第１の押込み方向の表面上の線であり、第２線は、第２の押込み方向に押圧したときの反力が最大の第２の押圧点を通る、第２の押込み方向の表面上の線である。これにより、高精度で特異部の表面上での位置を検出することができる。

【0016】

（３）好ましくは、第１の押圧点は、複数の押圧点それぞれの第１の押込み方向に押圧したときの反力を比較して、反力が最大の点であり、かつ、反力が閾値以上の押圧点である。これにより、複数の押圧点のうち、特異部が最も近くにある可能性のある押圧点を第１の押圧点とすることができる。

【0017】

（４）好ましくは、第２線は、第１の押圧点から第１の押込み方向が向かう位置にある複数の押圧点それぞれを第２の押込み方向に押圧したときの反力が最大の第２の押圧点を通る。これにより、特異部が近くにある可能性のある複数の押圧点の中を用いて特異部を検出することができる。その結果、高精度で特異部を検出することができる。

【0018】

（５）好ましくは、交点を得ることは、第１の押圧点から第１の押込み方向が向かう位置にある複数の押圧点を、第１の押圧点から第１の押込み方向が向かう順に第２の押込み方向に押圧し、測定された反力が最大の点を交点として得る、ことを含む。これにより、第１の押圧点から第１の押込み方向が向かう位置にある複数の押圧点を、第１の押圧点から第１の押込み方向が向かう順に第２の押込み方向に押圧しているときに交点が得られた時点で、第２の押込み方向での押圧を終了することができる。そのため、すべての押圧点を押圧するよりも少ない押圧で特異部を検出することができる。

【0019】

（６）好ましくは、押圧点における押込み方向と、押圧による押圧点の位置の変化量と、特異部の表面上での位置からの距離と、を用いて、特異部の表面からの距離を算出する、ことをさらに含む。これにより、特異部の表面からの深さも算出することができる。

【0020】

（７）実施の形態に係る検出器具は弾性体の内部の弾性率の特異部の検出に用いられる検出器具であって、弾性体の表面を押圧する押圧部材と、押圧部材の表面への押込み方向を可変とするアクチュエータと、押圧部材によって押圧された表面の押圧点から受ける反力を測定する第１センサと、を備える。アクチュエータが備えられることによって、検出器具では、押圧部材の弾性体の表面への押込み方向が可変となる。そのため、表面の押圧点を、その接平面の法線方向に対して角度を有して押圧することができる。これにより、検出器具による検出範囲は、押込み方向と、押圧点から特異部に向かう方向との関係による特性を有する。そのため、押込み方向ごとに特異部の位置が推定され、異なる押込み方向での反力の測定結果を用いることで、高精度で特異部を検出することができる。

【0021】

（８）好ましくは、検出器具は押込み方向を検出する第２センサをさらに備える。これにより、押込み方向を検出することができ、特異部の検出に用いることができる。

【0022】

（９）好ましくは、アクチュエータは、内部に供給された流体の流体圧によって表面の膜体が伸びつつ膨張し、当該伸びによって生じた引っ張り応力によって曲がり運動を行うバルーンアクチュエータであって、膜体は、流体圧によって伸びが生じる第１膜体と、流体圧によって伸びが生じるとともに、伸びによって生じる引っ張り応力が第１膜体とは異なるよう構成され、第１膜体との間に流体が供給されるよう第１膜体に接合された第２膜体と、を有して構成され、曲がり運動によって押圧部材の表面に対する角度を変化させる。アクチュエータとしてバルーンアクチュエータを用いることにより、押込み方向の調整が容易になる。

【0023】

（１０）好ましくは、押圧部材は、表面に接触する位置に、表面側に凸の突起を有する。これにより、押込み方向の調整が容易になる。

【0024】

（１１）実施の形態に係る支援システムは生体の触診を支援する支援システムであって、弾性体の内部の弾性率の特異部の検出に用いられる検出器具と、特異部の検出のための演算を行う演算装置と、出力装置と、を備え、検出器具は、生体の表面を押圧する押圧部材と、押圧部材の表面への押込み方向を可変とするアクチュエータと、押圧部材によって押圧された表面上の点における反力を測定するセンサと、を有し、支援システムは検出器具によって押圧する表面上の位置を指示する操作装置をさらに備え、演算装置は、表面を、接平面の法線方向に対して角度を成す押込み方向に押圧したときの各押圧点から受ける反力の測定結果を得、複数の押圧点のうち、第１の押込み方向に押圧したときの第１の測定結果と、第１の押込み方向とは異なる第２の押込み方向に押圧したときの第２の測定結果と、を用いて特異部の表面上での位置を検出する、ことを含み、出力装置は、演算装置によって得られた特異部の表面上での位置を出力する。

【0025】

支援システムを用いることで、ユーザの手による触診に替えて、検出器具を用いて生体の表面を押圧することができる。このとき、検出器具では、生体の表面の押圧点が、その接平面の法線方向に対して角度を有して押圧される。そのため、検出器具による検出範囲は、押込み方向と、押圧点から特異部に向かう方向との関係による特性を有する。演算装置は、検出器具による異なる押込み方向での反力の測定結果を用いて演算を行うことで、高精度で特異部を検出することができる。

【0026】

（１２）好ましくは、出力装置は表示装置であって、出力することは、特異部の表面上での位置を表面の画像に重ねて表示することを含む。これにより、対象の表面が生体内部のものであるなどして見えない場合であっても、表示装置の表示によってその表面に特異部が存在するように視認することができる。

【0027】

（１３）好ましくは、操作装置は、ユーザの手に装着されて、手によって押圧する表面上の位置と押込み方向との指示を受け付ける。これにより、例えば医師による触診など、ユーザが実際に触診しているような操作性で生体の触診を支援することができる。

【0028】

（１４）実施の形態に係るコンピュータプログラムはコンピュータに弾性体の内部の弾性率の特異部の検出のための演算を行わせるコンピュータプログラムであって、演算は、弾性体の表面を、接平面の法線方向に対して角度を成す押込み方向に押圧したときの各押圧点から受ける反力の測定結果を得、複数の押圧点のうち、第１の押込み方向に押圧したときの第１の測定結果と、第１の押込み方向とは異なる第２の押込み方向に押圧したときの第２の測定結果と、を用いて特異部の表面上での位置を検出する、ことを含む。

【0029】

このコンピュータプログラムによって、コンピュータでは押込み方向の異なる第１の測定結果と第２の測定結果とを用いた演算が行われ、その結果、高精度で特異部の表面上での位置を検出することができる。

【0030】

＜２．検出方法、検出器具、支援システム、及び、コンピュータプログラムの例＞

【0031】

図１は、本実施の形態に係る支援システム１００の概略図である。支援システム１００は、生体２００の触診を支援するシステムである。生体２００は弾性体であって、触診は、例えば腫瘍などの、生体２００の内部の弾性率の特異部２０１を検出するために行われる。

【0032】

支援システム１００は、弾性体の内部の弾性率の特異部の検出に用いられる検出器具２を備える。検出器具２は操作装置５に接続されて、操作装置５に対するユーザ操作に従って動作する。検出器具２は、例えば腫瘍が疑われる箇所などの生体２００の検出エリアに配置され、検出のための動作を行うことが想定される。

【0033】

図２は、検出器具２の概略図である。検出器具２は、先端に押圧部材２２が取り付けられたアーム２１を有する。検出のための動作は、生体２００の表面２００Ａを、押圧部材２２先端の接触部２２Ａにて押圧することを含む。

【0034】

検出器具２は、一例として、小型器具であって、人の手が入らない狭所箇所や、視認し難い生体内部で用いられることが想定されている。この場合、一例として、押圧部材２２の幅は８ｍｍ程度、長さは２０ｍｍ程度である。押圧部材２２の幅は押圧部材２２のアーム２１の長手方向に直交する方向の長さを指し、押圧部材２２の長さはアーム２１の長手方向に一致する方向の長さを指す。

【0035】

押圧部材２２は折れ部２３を有し、折れ部２３から先端の接触部２２Ａまでの曲げ部２２Ｂを構成している。検出器具２が小型である場合、曲げ部２２Ｂの長さｒは１０ｍｍ程度である。曲げ部２２Ｂは、折れ部２３が外に凸となるように屈曲する。押圧部材２２の屈曲度合は、アーム２１の長手方向に対する角度である屈曲角θで表される。

【0036】

好ましくは、折れ部２３の上面には１又は複数の溝２３Ａが形成されている。折れ部２３の上面は、曲げ部２２Ｂが屈曲したときの凸側の面を指す。検出器具２が小型である場合、溝２３Ａの幅は０．３ｍｍ程度であり、例えば０．８ｍｍ間隔で３本程度、長さが２．５ｍｍの範囲に設けられてもよい。これにより、折れ部２３の上面を凸として曲げ部２２Ｂが屈曲しやすくなる。

【0037】

好ましくは、接触部２２Ａの下面には、突起２７が形成されている。検出器具２が小型である場合、突起２７の高さは３ｍｍ程度である。これにより、検出器具２を用いて生体２００の表面２００Ａを押圧する際の、表面２００Ａへの接触面積を小さくすることができる。その結果、表面２００Ａを効率的に押圧できるとともに、後述する押込み量を増加させることで検出精度を向上させることができる。好ましくは、突起２７は柔軟な素材で形成され、一例として、エラストマー素材によって形成される。これにより、生体２００への侵襲性を低下させることができる。

【0038】

押圧部材２２には、第１センサ２４が配置されている。第１センサ２４は、接触部２２Ａが受ける反力を測定する。接触部２２Ａの面積は、押圧部材２２の生体２００への押込み量により変化する。そのため、第１センサ２４は、接触面に関わらず反力を検出可能なセンサが好ましい。第１センサ２４は、例えば、歪センサである。好ましくは、押圧部材２２には、屈曲角θを検出する第２センサ２６が配置されている。

【0039】

検出器具２は、屈曲角θを可変とするアクチュエータ１を有する。アクチュエータ１は、一例として、曲げ駆動装置１Ａである。図３～図５は、曲げ駆動装置１Ａを説明するための図であって、図３は曲げ駆動装置１Ａの概略図である。図４及び図５は曲げ駆動装置１Ａでの曲がり運動の原理を説明するための図である。

【0040】

曲げ駆動装置１Ａは、内部空間１３を有する膜体１０を備える。膜体１０は、第１膜体１１と第２膜体１２とを含む。第２膜体１２は、第１膜体１１との間に内部空間１３を構成するように、第１膜体１１の第１の面１１Ａに対して接合されている。内部空間１３は、図示しない空気流入口を有し、アーム２１に設けられた流路２１Ｂに接続されている。内部空間１３に対しては、空気流入口及び流路２１Ｂを介して給排気が可能である。

【0041】

説明の簡便のために、図３に示されるように、曲げ駆動装置１Ａに対してＸＹ軸を設定する。第１膜体１１の第１の面１１Ａ、及び、第１の面１１Ａの逆側の第２の面１１Ｂ内の第１の方向をＸ軸方向とし、第１の面１１Ａ内にＸ軸を設定する。第１の面１１Ａの法線方向をＹ軸方向として、第１膜体１１及び第２膜体１２のＸ軸方向の一方の端部ＥＤ１を原点ＯとしてＹ軸を設定する。第１膜体１１及び第２膜体１２のＸ軸方向の他方の端部ＥＤ２は、Ｘの値が大きくなるようにＸ軸の向きを設定する。第１膜体１１と第２膜体１２とはＸ軸を挟んで接合されている。Ｘ軸方向のうち、Ｘの値が大きくなる向きを＋Ｘ向き、Ｘの値が小さくなる向きを－Ｘ向きという。また、Ｘの値が大きい側を＋Ｘ側、小さい側を－Ｘ側という。Ｙ軸方向のうち、Ｙの値が大きくなる向きを＋Ｙ向き、Ｙの値が小さくなる向きを－Ｙ向きという。また、Ｙの値が大きい側を＋Ｙ側、小さい側を－Ｙ側という。第１膜体１１の第１の面１１Ａは第１膜体１１の－Ｙ側の面であり、第２の面１１Ｂは第１膜体１１の＋Ｙ側の面である。

【0042】

曲げ駆動装置１Ａは、さらに、第１膜体１１の第２の面１１Ｂ側に積層された非伸縮性のシート１４を備える。シート１４は、第２の面１１Ｂに対して、内部空間１３を挟む第１接合位置１４Ａ及び第２接合位置１４Ｂで接合され、接合位置１４Ａ，１４Ｂ以外は非接合である。第１接合位置１４Ａ及び第２接合位置１４Ｂが並ぶ方向がＸ軸方向（第１の方向）である。第１接合位置１４Ａは内部空間１３の－Ｘ側の位置であり、第２接合位置１４Ｂは内部空間１３の＋Ｘ側の位置である。好ましくは、曲げ駆動装置１Ａは、端部ＥＤ１が固定端、端部ＥＤ２が自由端である。

【0043】

第１膜体１１の材質は、内部空間１３内の空気圧によって伸びが生じるものである。そのため、第１膜体１１は内部空間１３内の空気圧によって＋Ｙ方向に膨張する。第２膜体１２の材質も、内部空間１３内の空気圧によって伸びが生じるものであるが、その伸びは第１膜体１１の伸びよりも小さい。そのため、第２膜体１２も内部空間１３内の空気圧によって－Ｙ方向に膨張するが、第１膜体１１の内部空間１３内の空気圧による膨張よりも小さい。シート１４は非伸縮性のシートである。なお、ここでの非伸縮性とは、まったく伸縮しないものに加えて、第１膜体１１及び第２膜体１２と比較して非伸縮と言える程度に伸縮が十分に小さいものも含む。つまり、若干の伸縮性を有するものが含まれてもよい。

【0044】

第１膜体１１及び第２膜体１２の素材は、一例として、シリコン樹脂である。第１膜体１１の素材は、例えば、二液型ＲＴＣ（Room-Temperature Curing：室温硬化型）シリコンゴムであって、例えば、主剤と硬化剤との重量比が１０：１のＲＴＣシリコンゴムである。物性値の一例として、密度は１．０３ｇ／ｃｍ＾３、引張強さは４．３ＭＰａ、破断伸びＴ１は３５０％である。

【0045】

第２膜体１２は、一例として、シリコン樹脂素材の膜と、ＰＤＭＳ（polydimethylsiloxane：ポリメチルシロキサン）素材の膜との積層構造である。ＰＤＭＳ素材は、例えば、主剤と硬化剤との重量比が１０：１である。物性値の一例として、ＰＤＭＳの密度は１．０５ｇ／ｃｍ＾３、引張強さは６．７ＭＰａ、破断伸びＴ２は１４０％である。ＰＤＭＳのヤング率は０．４４ＭＰａ程度であり、ＲＴＣシリコンゴムのヤング率はＰＤＭＳのヤング率よりも大きい。

【0046】

シート１４は高分子合成フィルムである。シート１４の素材は、一例として、ＰＩ（polyimide：ポリイミド）であって、例えば、厚みが５０μｍのＰＩである。物性値の一例として、密度は１．４２ｇ／ｃｍ＾３、引張強さは３００ＭＰａ、破断伸びＴ３は８５％である。ヤング率Ｅ３は３３００ＭＰａである。

【0047】

ＲＴＣシリコンゴムからなる第１膜体１１のヤング率Ｅ１、シリコン樹脂素材の膜とＰＤＭＳの膜との積層構造である第２膜体１２のヤング率Ｅ２、及び、シート１４のヤング率Ｅ３は、Ｅ２＞Ｅ３＞Ｅ１の関係を満たす。Ｅ２＞Ｅ１より、第２膜体１２の方が第１膜体１１より剛性が高い。このため、内部空間１３の空気圧によって第１膜体１１の方が第２膜体１２よりも変形しやすい。つまり、第２膜体１２の膨張が抑えられ、一方で、第１膜体１１が大きく膨張する。これにより、内部空間１３の膨張が効率的にシート１４に伝搬する。また、Ｅ２＞Ｅ３より、シート１４の方が第２膜体１２よりも変形しやすい。これにより、内部空間１３の膨張によってシート１４に生じた押上げ力が効率的に第２膜体１２に伝搬する。これらのことから、内部空間１３の膨張を効率的に曲がり運動に変換することができる。

【0048】

なお、上記した第１膜体１１、第２膜体１２、及びシート１４の素材は一例であって、他の素材であってもよい。他の例として、第１膜体１１、第２膜体１２、及びシート１４の素材は、それぞれのヤング率がＥ３＞Ｅ２＞Ｅ１の関係を満たす素材であってもよい。Ｅ３＞Ｅ２＞Ｅ１の関係より、第１膜体１１、第２膜体１２、及びシート１４の変形率（伸び）１／Ｅは、１／Ｅ１＞１／Ｅ２＞１／Ｅ３の関係を満たす。つまり、第１膜体１１の方が第２膜体１２より伸びやすい。このため、内部空間１３の空気圧によって第１膜体１１の方が第２膜体１２よりも伸びやすい。つまり、第２膜体１２の膨張が抑えられ、一方で、第１膜体１１が大きく膨張する。これにより、内部空間１３の膨張が効率的にシート１４に伝搬する。また、シート１４の方が第２膜体１２よりも伸びやすい。これにより、内部空間１３の膨張によってシート１４に生じた押上げ力が効率的に第２膜体１２に伝搬する。これらのことから、内部空間１３の膨張を効率的に曲がり運動に変換することができる。

【0049】

なお、好ましくは、第１膜体１１の厚みＨ１、第２膜体１２の厚みＨ２、及び、シート１４の厚みＨ３が、Ｈ２＞Ｈ３＞Ｈ１の関係を満たす。一例として、第１膜体１１の厚みＨ１は９０μｍ、第２膜体１２の厚みＨ２は１．２ｍｍである。第１膜体１１のヤング率Ｅ１、第２膜体１２のヤング率Ｅ２、及び、シート１４のヤング率Ｅ３が共通の場合、それぞれの曲げ剛性ＥＩは断面二次モーメントＩ（Ｉ＝ＷＨ＾３／１２（Ｗ：矩形幅、Ｈ：矩形厚み））に比例する。断面二次モーメントＩは、厚みＨの三乗に比例する。そのため、Ｈ２＞Ｈ１より、第２膜体１２の方が第１膜体１１より曲げ剛性が高い。このため、内部空間の空気圧による変形は、第１膜体１１の方が第２膜体１２よりも大きい。これにより、内部空間の膨張が効率的にシート１４に伝搬する。また、Ｈ２＞Ｈ３より、シート１４の押上げ力をより効率的に曲がり運動に変換することができる。

【0050】

なお、第１の例に係る曲げ駆動装置１Ａの場合、第１膜体１１及び第２膜体１２は、一例として、１６ｍｍ×５０ｍｍである。Ｘ軸方向の長さ５０ｍｍのうち、内部空間１３のＸ軸方向の長さは例えば１２ｍｍ、図示しない内部空間１３に伸びる流路の高さは例えば６５μｍである。

【0051】

第２膜体１２のヤング率Ｅ２は第１膜体１１のヤング率Ｅ１より大きいため、第２膜体１２の方が第１膜体１１より剛性が高い。つまり、第１膜体１１の方が第２膜体１２より変形しやすい。また、第１膜体の破断伸びＴ１は第２膜体の破断伸びＴ２より大きいため、第２膜体１２の方が第１膜体１１より伸び剛性が高い。これらのことより、内部空間１３に供給された空気の空気圧によって、第２膜体１２より第１膜体１１の方が大きく変形する。その結果、図４に示されたように、曲げ駆動装置１Ａでは、内部空間１３に空気が給気されると、第１膜体１１は＋Ｙ向きである膨張方向Ｅｘに膨張し、かつ、第２膜体１２の－Ｙ向きの膨張は第１膜体１１の膨張よりも小さい。又は、ほぼ膨張しない。

【0052】

シート１４は第１膜体１１の膨張により＋Ｙ向きに力Ｆ１が作用して押し上げられる。しかしながら、非伸縮性のシートであるため＋Ｙ向きに膨張しない。又は、膨張が極めて小さい。そのため、接合位置１４Ａ，１４Ｂに、それぞれ＋Ｘ向き、－Ｘ向きの内部空間１３に向かう方向の引っ張り力ＴＦ１，ＴＦ２が生じる（Ｂ）。これにより、第２膜体１２はＸ軸方向に圧縮され、接合位置１４Ａ，１４Ｂは、それぞれ、元の位置（Ａ）から＋Ｘ向き、－Ｘ向きに圧縮に応じた距離ｅ移動する。

【0053】

しかしながら、第２膜体１２は剛性が高いため、圧縮による変形が小さい。そのため、接合位置１４Ａ，１４Ｂはそれぞれ距離ｅよりも大きく移動しない。その結果、第２膜体１２の接合位置１４Ａ，１４Ｂと重なる位置には＋Ｙ向きにたわみＷ１，Ｗ２が生じる（Ｃ）。たわみＷ１，Ｗ２によって、接合された第１膜体１１及び第２膜体１２は＋Ｙ向きに曲がる。

【0054】

図５に示されるように、曲げ駆動装置１Ａの端部ＥＤ１は固定端であり、端部ＥＤ２は自由端であるため、接合位置１４Ａ，１４Ｂにそれぞれ引っ張り力ＴＦ１，ＴＦ２が生じる。この状態は、第２膜体１２を端部ＥＤ１を固定端とする片持ち梁とし、接合位置１４Ｂに引っ張り力ＴＦ２の＋Ｙ向き分力が集中荷重として作用している状態である。そのため、第２接合位置１４Ｂと重なる位置には＋Ｙ向きのたわみＷが発生する。たわみＷは、接合された第１膜体１１及び第２膜体１２に＋Ｙ向きの曲がり運動を生じさせる。

【0055】

アーム２１に設けられた流路２１Ｂには、図示しないポンプを含む給排気装置が接続されて、流路２１Ｂを通って内部空間１３への給排気が行われる。給排気装置は操作装置５に接続されて、操作装置５からの操作信号に従って動作する。操作装置５には、屈曲角θに応じた給排気量が予め設定されている。操作装置５は、ユーザ操作に対応した屈曲角θのための給排気量で給排気させるようポンプに操作信号を出力する。これにより、曲げ駆動装置１Ａをアクチュエータ１とした検出器具２は、曲げ部２２Ｂがアーム２１の長手方向に対してユーザ操作に対応した屈曲角θで屈曲する。

【0056】

アクチュエータ１として曲げ駆動装置１Ａを利用することで屈曲角θの調整が容易になり、柔軟な検出が可能になる。そのため、検出精度を向上させることができるとともに、後述する特異部の深さの算出も容易になる。

【0057】

アーム２１は、少なくとも一部、例えば基端２１Ａが可動部２５に取り付けられている。可動部２５は、操作装置５からの操作信号に従って基端２１Ａを移動させる。一例として、ユーザが、操作装置５を用いて特定の方向（例えば右）に対して規定量の移動を指示した場合に、操作装置５は可動部２５に対して、上記規定量に対応付けて予め記憶されている駆動量の駆動を指示する。これにより、検出器具２は、指示時の位置から規定量、移動する。その結果、押圧部材２２は、操作装置５からの操作指示に従う位置となる。

【0058】

操作装置５は、検出器具２の位置の移動、及び、屈曲角θの増減を指示するユーザ操作を受け付ける。一例として、操作装置５は、ユーザが指に装着するタイプのものである。この場合、操作装置５は、指の動き、及び、間接の角度を検出するセンサを有し、指の動きの検出結果を検出器具２の位置の移動の指示、間接の角度の検出結果を屈曲角θの増減の指示とする。これにより、ユーザは、自身の手で触診しているように、自然な動作で検出器具２の位置の移動、及び、屈曲角θの増減を指示することができる。

【0059】

図６は、検出器具２での検出のための動作を説明するための図であって、初期状態４０１及び押圧状態４０２の概略図である。初期状態４０１は、生体２００の表面２００Ａの押圧点Ｐに接触部２２Ａが接触した状態である。初期状態４０１にあるとき、曲げ部２２Ｂはアーム２１の長手方向に対して初期屈曲角θ０を成し、接触部２２Ａによって押圧点Ｐに与えられる初期押圧力Ｆ０が生じる。第１センサ２４のセンサ信号からは、接触による初期反力Ｒ０が検出される。

【0060】

初期状態４０１において、アーム２１を長手方向を表面２００Ａの押圧点Ｐにおける接平面Ｓと平行とすると、接触部２２Ａが押圧点Ｐに与えている初期押圧力Ｆ０の方向である押込み方向は、押圧点Ｐにおける接平面Ｓの法線方向Ｎに対して初期屈曲角θ０を成す。押圧点Ｐに初期押圧力Ｆ０が与えられることによって押圧点Ｐは移動し、初期の押込み量ｔ０が発生する。押込み量は、押圧点Ｐの法線方向Ｎの移動距離を指す。初期状態４０１では初期押圧力Ｆ０は極めて小さいため、押込み量ｔ０は概ね０であると想定される。

【0061】

初期状態４０１の検出器具２に対して操作装置５から操作信号が送られることによって、検出器具２は押圧状態４０２に移行する。押圧状態４０２は、曲げ部２２Ｂの屈曲の度合が初期屈曲角θ０から屈曲角θまで増した状態である。押圧状態４０２にあるとき、押圧点Ｐには接触部２２Ａによって押圧力Ｆが生じる。これにより、接触部２２Ａに対する反力Ｒが第１センサ２４のセンサ信号から検出される。また、押圧力Ｆによって押込み量ｔが発生する。押圧力Ｆの押込み方向Ｇは、押圧点Ｐにおける法線方向Ｎに対して屈曲角θを成す。すなわち、屈曲角θを得ることによって、押込み方向Ｇが得られる。

【0062】

図７及び図８は、発明者らが行った実験を説明するための図であって、図７は、実験に用いた弾性体３００の概要を表した図である。図８は、測定結果を表した図である。

【0063】

実験に用いた弾性体３００は、ゼラチンを用いて作成された、ヤング率約２８ＫＰａの疑似生体モデルである。特異部３０１として、直径５ｍｍの鋼球を表面から１０ｍｍの位置に配置されている。弾性体３００の表面３００Ａには、５ｍｍ間隔のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ行、５ｍｍ間隔の第１，第２，第３，第４列それぞれの交点に押圧点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，…，Ｄ４が設定されている。特異部３０１の直上に押圧点Ｂ３が設定されている。

【0064】

実験では、弾性体３００の表面３００Ａに設定された１６個の押圧点それぞれを、検出器具２を用いて押圧した。反力は、歪ゲージである第１センサ２４の抵抗値によって得た。押込み方向Ｇを同一として、隣接する押圧点にて得られた反力の差分を抵抗変化率としてそれぞれ算出することによって、図８の測定結果が得られた。

【0065】

図８の測定結果は、押圧点Ｂ３において抵抗変化率が最も高く、押圧点Ｂ３から四方に離れるほど抵抗変化率が低くなることを示している。この測定結果より、特異部３０１の直上にて最大反力が測定されていることが分かる。そのため、検出器具２を用いることによって特異部３０１が検出できることが検証された。

【0066】

さらに、図８の測定結果は、Ａ，Ｂ，Ｃ行それぞれの１～４列の測定結果を比較すると、１，２列の抵抗変化率の方が４列の抵抗変化率よりも大きいことを示している。実験における押込み方向Ｇは、１，２，３列において特異部３０１に向かい、４列において特異部３０１のない方向に向かう方向、つまり、図７において右下向きの方向である。このことより、押圧点と特異部３０１との位置関係と、押込み方向Ｇとの間に関連があると考察された。

【0067】

図９は、検出器具２による検出範囲を説明するための図である。検出器具２では、曲げ部２２Ｂが屈曲角θで屈曲することで、押圧点Ｐが、その接平面Ｓの法線方向Ｎに対して屈曲角θと同じ角度を有して押圧される。そのため、表面３００Ａのうち、押込み方向Ｇが特異部３０１に向かう方向である領域Ｗ１においては、押圧力Ｆが特異部３０１に影響する。そのため、接触部２２Ａが受ける反力は、特異部３０１の弾性率の違いの影響を受ける。一方、押込み方向Ｇが特異部３０１の存在しない方向である領域Ｗ２においては、押圧力Ｆが特異部３０１に影響しない。そのため、接触部２２Ａが受ける反力は、特異部３０１の弾性率の違いの影響を受けない。つまり、検出器具２による検出範囲は、押込み方向Ｇと、押圧点から特異部３０１に向かう方向との関係による特性を有する。

【0068】

実験においては、押圧点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が領域Ｗ１に存在し、押圧点Ｂ４が領域Ｗ２に存在している。そのため、押圧点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の測定結果が特異部３０１の弾性率の違いの影響を受けて大きくなり、押圧点Ｂ４の測定結果が特異部３０１の弾性率の違いの影響を受けていないと考えられる。これより、周囲の押圧点における反力との変化におって、特異部３０１が存在する方向が推定される。そのため、特異部３０１が存在する方向を少なくとも２方向、推定することによって、これら２方向の表面３００Ａ上の直線の交点の下に特異部３０１が存在すると推定することができる。

【0069】

検出器具２では、曲げ部２２Ｂが屈曲角θで屈曲することで、押圧点Ｐが、その接平面Ｓの法線方向Ｎに対して屈曲角θと同じ角度を有して押圧される。そのため、直上型デバイスを用いて押圧する場合と比較して、広範囲で特異部３０１を検出することができ、検出精度を向上させることができる。また、表面３００Ａが平面でない場合であっても押圧が可能であるとともに、押圧のためのストロークも直上型デバイスと比較して小さくすることができる。そのため、弾性体が生体などであっても精度よく特異部が検出できるとともに、体内や狭所であっても押圧が可能になる。

【0070】

本実施の形態に係る特異部の検出方法は、図９に説明された検出範囲を利用したものである。図１０及び図１１は、本実施の形態に係る特異部の検出方法を説明するための図である。本実施の形態に係る検出方法は、弾性体３００の表面３００Ａ上の押圧点を、検出器具２を用いて押圧したときに押圧点から受ける反力の測定結果を得ることを含む。このとき、検出器具２では、押圧点を、その点における表面３００Ａの接平面に直交する方向である法線方向に対して角度を成す押込み方向Ｇに押圧する。

【0071】

本実施の形態に係る検出方法は、複数の押圧点のうち、第１の押込み方向Ｇ１に押圧したときの第１の測定結果と、前記第１の押込み方向とは異なる第２の押込み方向Ｇ２に押圧したときの第２の測定結果と、を用いて特異部の表面上での位置を検出する、ことを含む。

【0072】

具体例として、第１の押込み方向に押圧したときの反力が最大の第１の押圧点を通り、第１の押込み方向を有する表面上の第１線を決定する。図１０の例では、一例として、押圧点Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１それぞれの第１の押込み方向Ｇ１に押圧したときの第１センサ２４の抵抗値を用いて、反力が最大の第１の押圧点を決定する。ここでの決定方法の一例として、押圧点Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１それぞれの第１センサ２４の抵抗値の基準値に対する変化率を算出し、変化率が最大の押圧点を第１の押圧点と決定する。基準値は、例えば、特異部を含まない弾性体で測定された抵抗値であってもよいし、予め規定された値であってもよい。

【0073】

好ましくは、変化率が最大であり、かつ、周囲の点における変化率との差が閾値以上である押圧点を第１の押圧点として抽出する。閾値は、例えば、０．１％程度であってよい。これにより、反力が最大の点であり、かつ、反力が閾値以上である押圧点を第１の押圧点として抽出されるようになる。

【0074】

図１０の例では、押圧点Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１それぞれでの反力の変化率を比較すると、押圧点Ｂ１での反力の変化率が最大であり、かつ、閾値とした０．１％より大きい。そのため、押圧点Ｂ１が第１の押圧点と決定される。そして、押圧点Ｂ１を通り、第１の押込み方向Ｇ１を有する表面３００Ａ上の線を第１線Ｌ１とする。なお、第１の押込み方向Ｇ１を有する表面３００Ａ上の線は、第１の押込み方向Ｇ１を表面３００Ａに投影した方向を有する線を指す。以降においても同様である。

【0075】

次に、第１の押込み方向とは異なる第２の押込み方向に押圧したときの反力が最大の第２の押圧点を通り、第２の押込み方向を有する表面上の第２線を決定する。好ましくは、第１の押圧点に対して第１の押込み方向に応じた位置にある複数の押圧点のうちの第２の押込み方向に押圧したときの反力が最大の第２の押圧点を通り、第２の押込み方向を有する表面上の第２線を決定する。

【0076】

図１１の例では、図１０の例で決定された第１の押圧点Ｂ１から第１の押込み方向Ｇ１が向かう位置にある押圧点Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４それぞれの第２の押込み方向Ｇ２に押圧したときの第１センサ２４の抵抗値を用いて、反力が最大の第２の押圧点を決定する。図１１の例では、押圧点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４それぞれでの反力の変化率を比較すると、押圧点Ｂ３での反力の変化率が最大であり、かつ、閾値とした０．１％より大きい。そのため、押圧点Ｂ３が第２の押圧点と決定される。そして、押圧点Ｂ３を通り、第２の押込み方向Ｇ２を有する表面３００Ａ上の線を第２線Ｌ２とする。

【0077】

図９の考察のよると、押圧点Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１のうちでは、第１の押圧点Ｂ１が第１の押込み方向Ｇ１の向く位置に特異部３０１が存在すると推定される。そのため、第１線Ｌ１は、その下に特異部３０１が存在する可能性が高い。同様に、第２線Ｌ２は、その下に特異部３０１が存在する可能性が高い。そのため、第１線Ｌ１と第２線Ｌ２との交点を特異部３０１の表面３００Ａ上での位置と推定することができる。つまり、第１線Ｌ１と第２線Ｌ２との交点を算出することで、特異部３０１の表面３００Ａ上での位置を検出する。

【0078】

なお、図１０及び図１１の例では、先に第１線Ｌ１を決定している。この場合、第１線Ｌ１上の押圧点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を、第１の押圧点Ｂ１から第１の押込み方向Ｇ１が向かう順である押圧点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の順に第２の押込み方向Ｇ２に押圧していき、測定された反力が最大となった点を交点として得てもよい。この例の場合、押圧点Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の押圧の時点で押圧点Ｂ３が交点として得られ、特異部３０１の表面３００Ａ上での位置と推定することができる。このようにリアルタイムで押圧しながら特異部３０１を検出する場合、図１０及び図１１の例に示された手順を採用することによって、押圧点Ｂ４の押圧を不要とでき、検出の簡略化、迅速化が図られる。

【0079】

なお、他の例として、第２線は、図１１に示されたような第１の押圧点Ｂ１を通る線でなくてもよい。この場合、第１線及び第２線は、どの順で決定されてもよい。例えば、複数の押圧点それぞれについて、１以上の押込み方向と反力の測定結果とが予め記憶されていてもよい。その場合であっても、本実施の形態に係る検出方法を用いることで第１線及び第２線が決定され、その交点に当たる位置を特異部の表面上での位置として検出することができる。

【0080】

支援システム１００は演算装置３を備える。演算装置３は、上の検出方法によって特異部の検出のための演算処理を行う。演算装置３は、第１センサ２４からのセンサ信号を取得する。演算装置３は、図１に示されたように第１センサ２４に有線又は無線で接続されてセンサ信号を受信してもよいし、センサ信号に示されるデータを記憶媒体から読み出すことで取得してもよい。これにより、演算装置３は、接触部２２Ａが受ける反力を得る。演算装置３は、第２センサ２６からのセンサ信号も、同様に取得する。これにより、演算装置３は、屈曲角θを得る。

【0081】

なお、第２センサ２６からのセンサ信号に替えて、演算装置３は、操作装置５からの操作信号や、アクチュエータ１の動作量を得ることで屈曲角θを得てもよい。これにより、第２センサ２６を不要とすることができる。

【0082】

図１２は、演算装置３の概略構成図である。演算装置３は、一例として、プロセッサ３１とメモリ３２とを有するコンピュータで構成されている。演算装置３は、複数のコンピュータが協働して実現されるものであってもよい。

【0083】

プロセッサ３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。メモリ３２は、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを含む。または、メモリ３２は、一次記憶装置であってもよいし、二次記憶装置であってもよい。

【0084】

メモリ３２は、プロセッサ３１に情報処理を実行させるコンピュータプログラム（以下、プログラム）３２１を記憶している。プロセッサ３１は、プログラム３２１を実行することによって、生体２００の内部の弾性率の特異部２０１を検出する検出処理３１１を含む演算処理を実行する。

【0085】

プロセッサ３１がプログラム３２１を実行することで実現される演算処理は、好ましくは、後述する、特異部２０１の表面２００Ａからの距離を算出する算出処理３１２を含む。また、図１に示されるように、支援システム１００が出力装置４を含む場合、プロセッサ３１がプログラム３２１を実行することで実現される演算処理は、好ましくは、出力処理３１３を含む。出力処理３１３は、反力の測定結果や特異部の位置などを出力装置４に出力するための処理を含む。

【0086】

出力装置４は、一例としてディスプレイである。この場合、出力処理３１３は、表示用データを生成し、出力装置４に表示を指示する処理を含む。出力装置４としてのディスプレイは、例えば、演算装置３と一体で形成されているものであってもよい。また例えば、ディスプレイは、演算装置３とは別体の、大型ディスプレイなどであってもよい。また例えば、ディスプレイは、透過ディスプレイであってもよい。また例えば、ディスプレイは、メガネ型ディスプレイであってもよい。また例えば、ディスプレイはこれらの組み合わせであってもよい。

【0087】

図１３及び図１４は、プロセッサ３１での処理の流れの一例を表したフローチャートである。プロセッサ３１は、検出器具２の第１センサ２４からのセンサ信号の入力を受け付け（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、センサ信号から得られる抵抗値を用いて反力を算出するとともに、押込み方向、及び、接触部２２Ａの位置を算出する（ステップＳ１０３）。図１０の例では、ユーザが操作装置５で検出器具２を操作し、押圧点Ａ１から順に第１の押込み方向Ｇ１で押圧を行っていくことが想定される。

【0088】

一例として、プロセッサ３１は、操作装置５からの操作信号を取得して検出器具２の移動量を算出する。プロセッサ３１は、記憶している初期位置に対して順に移動量を加えることで、移動先の位置を算出する。

【0089】

また、プロセッサ３１は、第２センサ２６からのセンサ信号を取得して屈曲角θを算出する。プロセッサ３１は、第２センサ２６からセンサ信号を取得するたびに屈曲角θを更新し、検出器具２の屈曲角θをリアルタイムに得る。

【0090】

プロセッサ３１は、ステップＳ１０１で第１センサ２４からセンサ信号を得ると、記憶されている検出器具２の位置と屈曲角θとを用いて接触部２２Ａの位置を算出するとともに、屈曲角θを押込み方向として得る。

【0091】

第１センサ２４から得られたセンサ信号が第１の押込み方向Ｇ１での押圧を行っているものである場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、プロセッサ３１は、算出した位置を押圧点の位置とし、反力とともに記憶する（ステップＳ１０７）。

【0092】

複数の押圧点に対する第１の押込み方向Ｇ１での押圧が行われている間、プロセッサ３１は、ステップＳ１０１～Ｓ１０７を繰り返す（ステップＳ１０９でＮＯ）。第１の押込み方向Ｇ１での押圧の終了は、一例として、所定時間、センサ信号が入力されないことや、終了の操作が行われたこと、などによって判断されてもよい。図１０の例では、これにより、押圧点Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１それぞれの位置とそれぞれで受けた反力の測定結果とが得られる。

【0093】

プロセッサ３１は、第１の押込み方向Ｇ１での押圧によって得られた反力のうちの最大であり、かつ、閾値以上である押圧点を（ステップＳ１１１でＹＥＳ，かつ、ステップＳ１１３でＹＥＳ）、第１の押圧点として決定する（ステップＳ１１５）。図１０の例では、押圧点Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１のうちの押圧点Ｂ１を第１の押圧点として決定する。好ましくは、ステップＳ１１５で第１の押圧点が決定されると、プロセッサ３１は、出力装置４に第１の押圧点の通知を出力させる。これにより、ユーザは、図１１のように、第２の押込み方向Ｇ２で押圧する押圧点を決めやすくなる。

【0094】

なお、そうでない場合（ステップＳ１１１でＮＯ、又は、ステップＳ１１３でＮＯ）、プロセッサ３１は第１の押圧点を決定せず、処理を終了する。この場合、第１の押込み方向Ｇ１の向かう方向に特異部がない、又は、特異部の影響を受け得る距離にないことが想定される。

【0095】

次に、プロセッサ３１は、第１センサ２４からのセンサ信号の入力を受け付け（ステップＳ１２１でＹＥＳ）、センサ信号から得られる抵抗値を用いて反力を算出するとともに、押込み方向、及び、接触部２２Ａの位置を算出する（ステップＳ１２３）。図１１の例では、ユーザが操作装置５で検出器具２を操作し、押圧点Ｂ１から順に第２の押込み方向Ｇ２で押圧を行っていくことが想定される。

【0096】

プロセッサ３１は、ステップＳ１２１で第１センサ２４からセンサ信号を得ると、記憶されている検出器具２の位置と屈曲角θとを用いて、接触部２２Ａの位置を算出するとともに、屈曲角θを押込み方向として得る。

【0097】

第１センサ２４から得られたセンサ信号が第２の押込み方向Ｇ２での押圧を行っているものである場合（ステップＳ１２５でＹＥＳ）、プロセッサ３１は、算出した位置を押圧点の位置とし、反力とともに記憶する（ステップＳ１２７）。

【0098】

プロセッサ３１は、ステップＳ１２７で記憶された、第２の押込み方向Ｇ２での押圧によって得られた反力のうちの最大であり、かつ、閾値以上である押圧点が検出されると（ステップＳ１２９でＹＥＳ，かつ、ステップＳ１３１でＹＥＳ）、第２の押圧点として決定するとともに、第２の押圧点を特異部の表面上での位置とする（ステップＳ１３３）。

【0099】

反力のうちの最大であり、かつ、閾値以上である押圧点が検出されなかった場合（ステップＳ１１１でＮＯ、又は、ステップＳ１１３でＮＯ）、プロセッサ３１は第２の押圧点を決定せず、処理を終了する。この場合、第２の押込み方向Ｇ２の向かう方向に特異部がない、又は、特異部の影響を受け得る距離にないことが想定される。他の例として、プロセッサ３１は、再度、ステップＳ１２１～Ｓ１３１を繰り返してもよい。この場合、ユーザが第２の押込み方向Ｇ２を変更して、再度操作をやり直すことが想定される。

【0100】

好ましくは、プロセッサ３１は、ステップＳ１３３で決定した特異部の表面上での位置を出力装置４に出力させる（ステップＳ１３５）。これにより、ユーザは、第２の押圧点が決定された時点で押圧の操作を終了することができるとともに、すべての点を押圧するより早く特異部の位置を知ることができる。

【0101】

ステップＳ１３５の出力は、出力装置４の一例であるディスプレイに表示させることであってよい。ステップＳ１３５での表示は、一例として、生体２００の検出エリアの撮影画像に重ねて行われる。例えば、撮影画像に、押圧点ごとの反力の測定結果を表示させてもよい。押圧点ごとの反力の測定結果は、例えば、図８に表されたような色分けやハッチングによって区別されてもよく、そのような画像を撮影画像に重畳して表示させるものであってもよい。これにより、生体２００の検出エリアの反力が視認しやすくなるとともに、特異部の位置も視覚的に把握することができる。

【0102】

なお、撮影画像に重ねて表示する場合、ステップＳ１３５でプロセッサ３１は、撮影画像に対して検出器具２の座標系を設定する。撮影画像は、予め撮影したものを用いてよい。一例として、撮影の際にマーキングを行って、撮影画像中の基準位置を設ける。マーキングは、フックワイヤー法や色素を注入する方法など、従来の方法であってよい。好ましくは、画像解析で基準位置が判別されるマーキング方法が採用される。

【0103】

また、この場合、プロセッサ３１は、検出器具２の初期位置と基準位置との位置関係を予め記憶しておく。初期位置は、操作装置５がユーザ操作によって移動の指示を受け付ける前に設置される位置であって、一例として、基準位置とすることができる。これにより、プロセッサ３１は、各押圧点の位置を基準位置との相対位置として算出することができる。その結果、プロセッサ３１は、撮影画像において各押圧点に対応した位置を決定し、その位置に応じた反力に基づく表示を行うことができる。

【0104】

好ましくは、プロセッサ３１は、得られた測定結果を用いて、特異部２０１の、表面２００Ａからの距離、すなわち、特異部２０１の深度を算出する（ステップＳ１３７）。図１５は、特異部２０１の深度ｄの算出方法を説明するための図である。

【0105】

特異部２０１の深度ｄは、初期状態での押圧点Ｐにおける表面２００Ａの接平面Ｓから特異部２０１までの、押圧点Ｐにおける接平面Ｓの法線方向の距離を指す。図１５に示された位置関係より、深度ｄは、押圧点Ｐの特異部２０１の表面２００Ａにおける位置からの距離ｌ（エル）、屈曲角θ、及び押込み量ｔを用いて、下の式（１）で表される。
ｔａｎ（９０°－θ）＝（ｄ－ｔ）／ｌ …（１）

【0106】

式（１）より、深度ｄは下の式（２）で表される。
ｄ＝ｌ×ｔａｎ（９０°－θ）＋ｔ＝ｌ／ｔａｎθ＋ｔ …（２）

【0107】

ここで、押込み量ｔは、屈曲角θで押圧したときの押圧点Ｐにおける押込み量であって、押圧点Ｐの接平面Ｓの法線方向の移動距離である。上記のように初期状態の押込み量ｔ０は概ね０であるため、押込み量ｔは、初期屈曲角θ０、及び、曲げ部２２Ｂの長さｒを用いて、下の式（３）で表される。
ｔ＝ｒ（ｓｉｎθ－ｓｉｎθ０） …（３）

【0108】

式（３）を式（１）に代入することで、深度ｄは下の式（４）で表される。
ｄ＝ｌ／ｔａｎθ＋ｒ（ｓｉｎθ－ｓｉｎθ０）

【0109】

以上より、ステップＳ１３７においてプロセッサ３１は、押圧点Ｐの特異部２０１の表面２００Ａにおける位置からの距離ｌ（エル）、屈曲角θ、及び押込み量ｔを式（３）に代入することによって特異部２０１の深度ｄを算出してもよい。

【0110】

また、他の例として、プロセッサ３１は、押圧点Ｐの特異部２０１の表面２００Ａにおける位置からの距離ｌ（エル）、屈曲角θ、及び初期屈曲角θ０を式（４）に代入することによって特異部２０１の深度ｄを算出してもよい。

【0111】

支援システム１００では、例えば人の手が入らない狭所箇所や、視認し難い生体内部であっても、ユーザの手に替わって小型器具である検出器具２を用いて押圧し、反力の測定結果や特異部の位置を検出することができる。従って、ユーザによって生体２００の検出エリアへの触診が行われているように、触診を支援することができる。さらに、ディスプレイである出力装置４に上記のように表示されることによって、生体２００の検出エリアを実際に見るように視認できる。

【0112】

＜３．付記＞
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

【符号の説明】

【0113】

１ ：アクチュエータ
１Ａ ：曲げ駆動装置
２ ：検出器具
３ ：演算装置
４ ：出力装置
５ ：操作装置
１０ ：膜体
１１ ：第１膜体
１１Ａ ：第１の面
１１Ｂ ：第２の面
１２ ：第２膜体
１３ ：内部空間
１４ ：シート
１４Ａ ：第１接合位置
１４Ｂ ：第２接合位置
２１ ：アーム
２１Ａ ：基端
２１Ｂ ：流路
２２ ：押圧部材
２２Ａ ：接触部
２２Ｂ ：曲げ部
２３ ：折れ部
２３Ａ ：溝
２４ ：第１センサ
２５ ：可動部
２６ ：第２センサ
２７ ：突起
３１ ：プロセッサ
３２ ：メモリ
１００ ：支援システム
２００ ：生体
２００Ａ ：表面
２０１ ：特異部
３００ ：弾性体
３００Ａ ：表面
３０１ ：特異部
３１１ ：検出処理
３１２ ：算出処理
３１３ ：出力処理
３２１ ：プログラム
４０１ ：初期状態
４０２ ：押圧状態
Ａ１ ：押圧点
Ａ２ ：押圧点
Ａ３ ：押圧点
Ａ４ ：押圧点
Ｂ１ ：押圧点
Ｂ２ ：押圧点
Ｂ３ ：押圧点
Ｂ４ ：押圧点
ＥＤ１ ：端部
ＥＤ２ ：端部
Ｆ ：押圧力
Ｆ０ ：初期押圧力
Ｆ１ ：力
Ｇ ：押込み方向
Ｇ１ ：第１の押込み方向
Ｇ２ ：第２の押込み方向
Ｈ ：厚み
Ｈ１ ：厚み
Ｈ２ ：厚み
Ｈ３ ：厚み
Ｉ ：断面二次モーメント
Ｌ１ ：第１線
Ｌ２ ：第２線
Ｎ ：法線方向
Ｏ ：原点
Ｐ ：押圧点
Ｒ ：反力
Ｒ０ ：初期反力
Ｓ ：接平面
ＴＦ１ ：引っ張り力
ＴＦ２ ：引っ張り力
Ｗ１ ：領域
Ｗ２ ：領域
ｄ ：深度
ｅ ：距離
ｌ ：距離
ｔ ：押込み量
ｔ０ ：押込み量
θ ：屈曲角
θ０ ：初期屈曲角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】