JP2014038089A - 粘弾性測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定物の粘弾性を、高精度に測定できる粘弾性測定装置を提供する。
【解決手段】測定装置１は、ケース１０と、ケース１０に設けられ、肌Ｕ１に面接触する面接触部１１ａと、面接触部１１ａよりも肌Ｕ１側に移動して、肌Ｕ１に押し込まれる球圧子４０と、球圧子４０を支持し、球圧子４０を肌Ｕ１側に移動する駆動部３０と、右端部側２１ａがケース１０に固定され、左端部側２１ｂが駆動部３０を支持し、球圧子４０を肌Ｕ１に押し込む押し込み荷重を検出するロードセル２０と、球圧子４０の変位を取得する制御部６６と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、被測定物の粘弾性を測定する粘弾性測定装置に関するものである。

従来、人肌等の被測定物の粘弾性を測定する測定装置があった（例えば特許文献１）。特許文献１の発明は、深針が設けられた圧力センサ部を、駆動部を駆動して被測定物に加わる圧力を測定している。
しかし、特許文献１の発明は、駆動部が深針及び圧力センサ部を一体で駆動するため、駆動部の構造が大きくなり、駆動部の重量が増す。これにより、人が計測器を手に持ち測定する際の手ぶれが、圧力センサの測定精度へ及ぼす影響が大きくなる。また重量に比してアクチュエータの駆動力を大きくする必要がある。
また特許文献１の発明は、アクチュエータと深針の間に圧力センサを介すことで、アクチュエータから深針までの距離が長い。これにより、アクチュエータの回転軸ぶれが拡大され、測定精度に大きな影響を及ぼす。またこれを制御するための軸受けや軸継ぎ手等の部品が必要になり、コストアップの要因になる。軸受けは、摺動摩擦が生じるため、特に低圧力を扱う際には測定精度へ影響を及ぼす。
また特許文献１の発明は、圧力センサをバネで押しつけてがたつきを防止しており、かつ、ボールネジ装置に固定されているため、バックラッシュの影響等でセンサの固定状態が不安定である。より精度の高いセンシングを行うには、圧力センサの固定状態をより強固にする必要がある。
これらの要因により、特許文献１の発明は、微小な圧力を扱う高精度な測定には適していなかった。

特開２０００−３１６８１８号公報

本発明の課題は、被測定物の粘弾性を、高精度に測定できる粘弾性測定装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

・第１の発明は、ケース（１０，２１０，３１０）と、前記ケースに設けられ、被測定物に面接触する面接触部（１１ａ）と、前記面接触部よりも前記被測定物（Ｕ１）側に移動して、前記被測定物に押し込まれる加圧子（４０）と、前記加圧子を支持し、前記加圧子を前記被測定物側に移動する駆動部（３０）と、固定部側（２１ａ）が前記ケースに固定され、可動部側（２１ｂ）が前記駆動部を支持し、前記加圧子を前記被測定物に押し込む押し込み荷重を検出する荷重検出部（２０，２２０）と、前記加圧子の変位を取得する変位取得部（３１，６６，４６６）と、を備える粘弾性測定装置である。
・第２の発明は、第１の発明の粘弾性測定装置において、制御部（６６）を備え、前記制御部は、前記駆動部（３０）を制御して、前記加圧子（４０）を押し込み位置に配置する加圧子押し込み処理を行い、前記加圧子押し込み処理の前記押し込み位置において、前記荷重検出部（２０，２２０）の出力と、前記変位取得部（３１，６６，４６６）によって取得された前記加圧子の変位とに基づいて、前記被測定物（Ｕ１）の粘弾性を算出する粘弾性算出処理を行うこと、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第３の発明は、第２の発明の粘弾性測定装置において、前記駆動部（３０）は、パルスモータ（３１）を備え、前記制御部（６６，４６６）は、駆動パルスを出力して前記パルスモータを制御し、前記駆動パルスに基づいて前記加圧子（４０）の変位を取得し、前記変位取得部を兼用すること、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第４の発明は、第２又は第３の発明の粘弾性測定装置において、前記制御部（６６，４６６）は、前記加圧子（４０）の変位として、前記荷重検出部（２０，２２０）自体の変位を加えて、前記粘弾性算出処理を行うこと、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第５の発明は、第１から第４までのいずれかの発明の粘弾性測定装置において、前記加圧子（４０）の前記被測定物（Ｕ１）表面への接触角度を、前記被測定物表面に直交する方向に補正する接触角度補正部（３７１〜３７７）を備えること、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第６の発明は、第１から第５までのいずれかの発明の粘弾性測定装置において、前記面接触部と前記被測定物とが接触する圧力を適正に補正する接触圧補正部を備えること、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第７の発明は、第１から第６までのいずれかの発明の粘弾性測定装置において、この測定装置は、測定者が前記ケースを持って、前記面接触部を前記被測定物に接触させて使用するものであり、前記面接触部及び前記被測定物間の振動を低減する振動低減部を備えること、を特徴とする粘弾性測定装置である。

・第８の発明は、第１から第７までのいずれかの発明の粘弾性測定装置において、前記荷重検出部（２０）の検出方向の傾きを検出する傾き検出部（４８０）と、制御部（４６６）とを備え、前記制御部は、前記荷重検出部の出力に対して、前記傾き検出部が検出した前記検出方向の傾きに対応した量を補正することにより、前記荷重検出部の検出基準点の補正を行うこと、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第９の発明は、第８の発明の粘弾性測定装置において、前記傾き検出部（４８０）は、加速度を検出することにより前記検出方向を検出し、前記制御部（４６６）は、前記荷重検出部（２０）の出力に対して、前記傾き検出部が検出した加速度に対応した量を相殺することで、前記荷重検出部の検出基準点の補正を行うこと、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第１０の発明は、第１から第９までのいずれかの発明の粘弾性測定装置において、前記面接触部の押し当て力を検出する押し当て力検出部（４７５‐１〜４７５−３）と、制御部（４６６）とを備え、前記制御部は、前記押し当て力検出部の出力に基づいて、粘弾性測定をするか否かを判定すること、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第１１の発明は、第１０の発明の粘弾性測定装置において、前記制御部（４６６）は、前記押し当て力検出部（４７５‐１〜４７５−３）の出力に基づいて、前記面接触部の押し当て力の出力が規定圧力内であると判定した場合に、粘弾性測定をすること、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第１２の発明は、第１０又は第１１の発明の粘弾性測定装置において、前記面接触部の複数の位置の前記押し当て力を検出する複数の前記押し当て力検出部（４７５‐１〜４７５−３）を備え、前記制御部（４６６）は、前記複数の前記押し当て力検出部の出力に基づいて、前記複数の位置の前記押し当て力の相対値が規定範囲内である場合に、粘弾性測定をすること、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第１３の発明は、第１０から第１２までのいずれかの発明の粘弾性測定装置において、前記荷重検出部（２０）の検出方向の傾きを検出する傾き検出部（４８０）を備え、前記制御部（４６６）は、前記傾き検出部の出力に基づいて、前記押し当て力検出部（４７５‐１〜４７５−３）の検出基準点の補正を行うこと、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第１４の発明は、第１０から第１３までのいずれかの発明の粘弾性測定装置において、前記面接触部の複数の位置の前記押し当て力を検出する複数の前記押し当て力検出部（４７５‐１〜４７５−３）と、押し当て力に関する表示をする押し当て力表示部（４９３）とを備え、前記制御部（４６６）は、複数の前記押し当て力検出部の出力に基づいて、複数の位置の前記押し当て力の作用の中心位置を、前記押し当て力表示部に表示すること、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第１５の発明は、第１０から第１４までのいずれかの発明の粘弾性測定装置において、押し当て力に関する表示をする押し当て力表示部（４９３）を備え、前記制御部（４６６）は、前記押し当て力検出部（４７５‐１〜４７５−３）の出力に基づいて、前記押し当て力の大きさを識別可能な態様で、前記押し当て力表示部に表示すること、を特徴とする粘弾性測定装置である。
・第１６の発明は、第１から第９までのいずれかの発明の粘弾性測定装置において、前記面接触部の押し当て力を検出する押し当て力検出部（４７５‐１〜４７５−３）と、制御部（４６６）とを備え、前記制御部は、前記押し当て力検出部の出力が異なる複数の押し当て力において、前記被測定物の粘弾性を算出し、算出した複数の粘弾性に基づいて、前記複数の押し当て力よりも低い押し当て力に対応した粘弾性を求めること、を特徴とする粘弾性測定装置である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
・第１の発明は、重量が大きい荷重検出部を駆動することなく、重量の小さい加圧子を駆動すればよいため、駆動部の小型、軽量化が図れる。これにより、測定者が測定装置を手に持ち測定する際の手ぶれの影響を軽減できる。かつ、駆動部の駆動力を小さくできるため、駆動電力を低減でき、消費電力を少なくできる。
また駆動部から被測定物までの距離を短くできる。これにより、手ぶれ等にともなう駆動部の回転軸ぶれの拡大を減少でき、かつ、回転軸ぶれを制御する軸受けや軸継ぎ手等の部品が不要となりコストダウンを図ることができる。また軸受け等の摺動摩擦の影響を受けないため測定精度の向上が図れる。
さらに、荷重センサを計測機の筺体に強固に固定できるため、荷重センサの測定精度の向上が図れる。
・第２の発明は、制御部が、加圧子の押し込み位置における、荷重検出部の出力と、加圧子の変位とに基づいて、被測定物の粘弾性を算出できる。
・第３の発明は、制御部が、パルスモータの駆動パルスに基づいて、加圧子の変位を取得するので、構成を簡単にできる。
・第４の発明は、加圧子の変位として荷重検出部自体の変位を加えるので、測定精度をより向上できる。
・第５の発明は、加圧子の接触角度を補正するので、測定精度をより向上できる。
・第６の発明は、面接触部と被測定物とが接触する圧力を適正に補正するので、荷重検出、変位取得の精度を向上でき測定精度を向上できる。
・第７の発明は、面接触部及び被測定物間の振動を低減するので、測定者の手ぶれ、体動等があっても、荷重検出、変位取得が安定するため、測定精度を向上できる。

また、本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
・第８の発明は、測定装置が傾いた場合でも、荷重検出部の検出基準点を補正できる。これにより、圧子及び被測定部の接触点を正確に判定できるし、また、これらが接触後においても、正確に粘弾性を測定できる。
・第９の発明は、荷重検出部の出力に対して傾き検出部が検出した加速度に対応した量にて相殺すれば検出基準点を補正ができるので、補正処理が簡単である。

・第１０の発明は、面接触部の押し当て力を検出するので、面接触部の押し当て力の状態が適正な場合に、粘弾性を測定できる。
・第１１の発明は、面接触部の押し当て力が規定圧力内である場合に、荷重検出部等の出力を用いた測定をするので、押し当て力の変化に起因する被測定物の粘弾性の変化を低減できる。また、複数回測定した場合でも測定条件を均一にできる。
・第１２の発明は、円環部が被測定物を均一に押圧している状態で、粘弾性を測定できる。
・第１３の発明は、測定装置が傾いた場合でも、押し当て力検出部のゼロ点を補正できる。これにより、測定者が測定装置を手に持って測定し、測定装置の設置角度が変化する場面でも、ゼロ点を補正して、正確に測定できる。
・第１４の発明は、押し当て力の作用の中心位置を押し当て力表示部に表示するので、測定者は、押し当て力の作用の中心位置が適切になるように、装置の傾きを調整等できる。
・第１５の発明は、押し当て力の大きさを識別可能な態様で表示するので、測定者は、適切な押し当て力になるように、装置の加圧具合を調整等できる。
・第１６の発明は、複数の押し当て力の粘弾性から低押し当て力の粘弾性を求めるので、低押し当て力での測定が困難な被測定物であっても、低押し当て力の粘弾性を求めることができる。

第１実施形態の測定装置１の斜視図、使用態様を示す図である。 第１実施形態の測定装置１の上面図、断面図である。 第１実施形態の駆動部３０近傍（図２（ｂ）の矢印ＩＩＩ部）を拡大して示す断面図である。 第１実施形態の測定装置１のブロック図である。 第１実施形態の測定装置１の処理のフローチャートである。 第２実施形態の測定装置２０１の上面図、断面図（図２に相当する図）である。 第３実施形態の測定装置３０１−１〜３０１−３の斜視図である。 第３実施形態の測定装置３０１−４の斜視図、断面図である。 第３実施形態の測定装置３０１−５の三面図である。 第３実施形態の測定装置３０１−６の三面図である。 第３実施形態の測定装置３０１−７の斜視図である。 第４実施形態の測定装置４０１の斜視図、断面図である。 第４実施形態の測定装置４０１のブロック図である。 測定装置が傾いた場合の測定誤差を説明するグラフである。 第４実施形態のロードセル２０及び加速度センサ４８０の出力を示すグラフである。 被検者が揺動している状態における、肌の荷重及び変位の測定結果を示すグラフである。 第４実施形態の円環部４７１の押し当て力の分布が不均一な状態、均一な状態を説明する図である。 第４実施形態の測定装置４０１の一連の処理を説明するフローチャートである。 第４実施形態の押し当て力情報表示画面４９３ａを示す図である。 円環部４７１の押し当て力とヤング率との関係を示す図である。

（第１実施形態）
以下、図面等を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態の測定装置１の斜視図、使用態様を示す図である。
図１（ａ）は、測定装置１の斜視図である。
図１（ｂ）は、測定装置１の使用態様を示す図である。
なお、実施形態の説明及び図面では、図１（ｂ）の状態を基準に、左右方向Ｘ、奥行方向Ｙ、厚さ方向Ｚとする。

測定装置１は、左右方向Ｘに細長い直方体である。測定装置１の大きさは、掌に納まる程度の大きさである。測定装置１は、球圧子４０を肌Ｕ１に押し込み、肌Ｕ１の粘弾性を測定する粘弾性測定装置である。
利用者である測定者Ｕは、測定装置１を掌で包むように持って、円環部１１を頬等の肌Ｕ１（被測定物）に当てる。なお、測定者Ｕは、測定装置１を握るように持ってもよい。
また測定装置１を掌に収まるサイズに小型化することで、測定装置１を頬に充てる際、測定装置１が収まっている以外の掌を顔に当てながら計測することができる。これにより、手ぶれの影響を軽減できる。

図２は、第１実施形態の測定装置１の上面図、断面図である。
図２（ａ）は、測定装置１の内部構成を説明する上面図である。
図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ部断面図である。
図３は、第１実施形態の駆動部３０近傍（図２（ｂ）の矢印ＩＩＩ部）を拡大して示す断面図である。
図３（ａ）は、球圧子４０が退避位置に配置された状態である。
図３（ｂ）は、球圧子４０が繰り出された状態である。

図２に示すように、測定装置１は、ケース１０、円環部１１、ロードセル２０（荷重検出部）、駆動部３０、球圧子４０（加圧子）、基板５０を備える。
ケース１０は、測定装置１の筐体である。ケース１０は、左右方向Ｘに長い直方体である。
円環部１１は、ケース１０上面に固定された円環状の筒体である。円環部１１表面は、利用者の肌Ｕ１に面接触する面接触部１１ａである。円環部１１の中心軸１１ｂは、厚さ方向Ｚに平行である。

ロードセル２０は、肌Ｕ１に加わる荷重（圧力）を検出する部材である。
ロードセル２０は、平行ビーム型の起歪体２１に、４つの歪みゲージ２２ａ〜２２ｄを貼付したタイプである。
起歪体２１は、長手方向が、左右方向Ｘに一致するように配置される。起歪体２１の右端部側２１ａ（固定部側）は、ケース１０の取り付けボス１２に、ネジ止めにより固定されている。起歪体２１の左端部側２１ｂ（可動部側）は、フリーであり、駆動部３０を支持している。
上記構成により、ロードセル２０は、起歪体２１の左端部側２１ｂに、駆動部３０を介して厚さ方向Ｚに加わる荷重を測定することにより、肌Ｕ１に加わる荷重を測定する。

駆動部３０は、球圧子４０を支持し、球圧子４０を押し込み方向Ｚ２に（被測定物側）に移動する部材である。厚さ方向Ｚのうち、ケース１０の円環部１１側が球圧子４０の押し込み方向Ｚ２であり、その反対側が戻し方向Ｚ１である。
図３に示すように、駆動部３０は、パルスモータ３１、送りネジ３２、バネ３３、ガイド３４、移動体３５を備える。
パルスモータ３１の本体は、起歪体２１の左端部側２１ｂに固定されている。パルスモータ３１の回転軸３１ａの軸方向は、厚さ方向Ｚである。
送りネジ３２は、パルスモータ３１の回転軸３１ａ周囲に設けられたおネジである。送りネジ３２は、移動体３５のめネジ３５ａと噛み合っている。送りネジ３２は、回転駆動されることにより、移動体３５を厚さ方向Ｚに移動する。

バネ３３は、送りネジ３２のガタ（バックラッシュ等）を防止する引っ張りコイルバネである。バネ３３は、下端が起歪体２１に固定され、上端が移動体３５に固定されている。これにより、バネ３３は、移動体３５を戻し方向Ｚ１（起歪体２１側）に引き寄せる。バネ３３は２つ設けられており、移動体３５をバランスよく引き寄せるようになっている。

ガイド３４は、移動体３５を厚さ方向Ｚに平行に案内する軸体である。ガイド３４の軸方向は、厚さ方向Ｚである。ガイド３４の下端は、起歪体２１の左端部側２１ｂに固定されている。ガイド３４は、移動体３５のガイド孔３５ｂに挿入されている。ガイド３４は、２つ設けられており、移動体３５をバランスよく案内し、かつ、移動体３５のＸＹ平面内での回転を防止できるようになっている。
移動体３５は、上記構成により、駆動部３０によって、厚さ方向Ｚに移動する被駆動部分である。移動体３５は、樹脂等により形成されており、軽量である。

球圧子４０は、面接触部１１ａよりも押し込み方向Ｚ２側に繰り出されて、肌Ｕ１に押し込まれる球体である。球圧子４０は、移動体３５上面に固定されており、移動体３５と一体で、円環部１１の中心軸１１ｂ上を厚さ方向Ｚに移動する。
球圧子４０は、面接触部１１ａに対して最も引き込まれた退避位置（図３（ａ）の位置）から、押し込み方向Ｚ２に繰り出され、面接触部１１ａに対して突出した位置（図３（ｂ）の位置）に配置される。球圧子４０の移動ストロークは、数ｍｍ程度である。
ここで、面接触部１１ａと肌Ｕ１の接触時に、肌Ｕ１には圧力が加わるため、肌Ｕ１は面接触部１１ａの中央部からＺ１方向に盛り上がる。この盛り上がり量は、肌Ｕ１の柔さや、測定者が測定装置１を手に持ち肌に押し付けたときの力によって変動する。これにより、球圧子４０の移動ストロークにおける、球圧子４０と肌Ｕ１の接触する領域が変動し、測定に影響を及ぼすことが考えられる。例えば盛り上がる量が多い場合には、測定開始時（図３（ａ）の退避位置）において球圧子４０が肌Ｕ１に接触してしまうことが考えられる。逆に盛り上がる量が少ない場合には、測定に十分な接触領域が得られないことが考えられる。
そこで、円環部１１をＺ方向に可動する機構を設けても良い。これにより、球圧子４０と肌Ｕ１の接触領域の調整を行うことができる。また、より精度の高い測定を行うために、調整位置において円環部１１の位置を固定できる機構を設けることが望ましい。
または、肌Ｕ１に加わる圧力をある範囲内に保つための機構や、圧力変動を測定する機構等の圧力調整部を設けても良い。例えば、圧力を吸収できる位置にバネを設け、バネの縮み量を変位計等でモニタリングすることで、適切な圧力であるかを判断し、測定開始のタイミングを測ったり、測定中に変動が大きかった場合にエラーを返したりすることができる。

上記構成により、駆動部３０は、重量が大きいロードセル２０を駆動することなく、重量の小さい球圧子４０のみを厚さ方向Ｚに駆動すればよいため、駆動部３０は、小型化、軽量化が図れる。これにより、測定者Ｕが測定装置１を手に持ち測定する際の手ぶれの影響を軽減できる。かつ、駆動部３０の駆動力を小さくできるため、駆動電力を低減でき、消費電力を少なくできる。
また測定装置１は、駆動部３０から被測定物である肌Ｕ１までの距離を短くできる。これにより、手ぶれ等にともなう駆動部３０の回転軸ぶれの拡大を減少でき、かつ、回転軸ぶれを制御する軸受けや軸継ぎ手等の部品が不要となりコストダウンを図ることができる。また軸受け等の摺動摩擦の影響を受けないため測定精度の向上が図れる。
さらに、測定装置１は、ロードセル２０をケース１０の取り付けボス１２にネジ止め（固定部）によって強固に固定し、ロードセル２０の上に駆動部３０を備える構成である。この構成のため、本願発明は、特許文献１の駆動部の上に荷重センサを備える構造による特有な問題、即ちロードセル２０がボールネジ装置に固定されているため、バックラッシュの影響等でセンサの固定状態が不安定であることに起因する、初期荷重の変動や、繰り返し精度の悪化という問題が軽減される。
なお、固定部は、ネジ止めに限らず、接着剤等によって固定してもよい。

図２に示すように、基板５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、半導体記憶装置等が実装されたプリント配線基板である。基板５０は、ケース１０の取り付けボス１３に固定されている。基板５０は、測定装置１の各電気部品に、電気ケーブル等（図示せず）を介して電気的に接続されている。また基板５０は、電池（図示せず）に接続され、各電気部品に電力を供給する。

図４は、第１実施形態の測定装置１のブロック図である。
測定装置１は、操作部６１、表示部６２、Ａ／Ｄコンバータ６３、モータ駆動回路６４、記憶部６５、制御部６６を備える。
操作部６１は、測定者Ｕが測定装置１を操作する部材である。測定装置１は、ケース１０に設けられた操作ボタン等を備える（図１、図２では、図示を省略した）。操作部６１は、操作情報を制御部６６に出力する。
表示部６２は、測定結果を表示する表示装置である。表示部６２は、ケース１０に設けられている（図１、図２では、図示を省略した）。
Ａ／Ｄコンバータ６３は、ロードセル２０からのアナログ信号をデジタル信号に変換して、制御部６６に出力する電気回路である。Ａ／Ｄコンバータ６３は、基板５０に組み込まれている。
モータ駆動回路６４は、パルスモータ３１の駆動回路である。モータ駆動回路６４は、制御部６６の駆動パルスの出力に基づいて、パルスモータ３１の駆動に適した電圧等を出力したりする。モータ駆動回路６４は、基板５０に組み込まれている。

記憶部６５は、測定装置１の動作に必要なプログラム、情報等を記憶するための記憶装置である。記憶部６５は、基板５０上に実装された記憶装置等により構成される。
制御部６６は、測定装置１を統括的に制御する制御装置である。制御部６６は、基板５０上に実装されたＣＰＵ等により構成される。
制御部６６は、Ａ／Ｄコンバータ６３の出力に基づいて、ロードセル２０の荷重を算出したりする。制御部６６は、駆動パルスを出力してパルスモータ３１を制御し、駆動パルスのパルス数をカウントして、球圧子４０の変位を取得する。つまり、制御部６６は、球圧子４０の変位を取得する変位取得部を兼用する。

図５は、第１実施形態の測定装置１の処理のフローチャートである。
測定開始時には、図１（ａ）に示すように、測定者Ｕは、測定装置１の円環部１１の面接触部１１ａを肌Ｕ１に軽く密着させる。これにより、図３（ａ）の状態になる。その状態で、測定者Ｕは、操作部６１を操作する。
ステップＳ（以下単に「Ｓ」という）１において、制御部６６は、操作部６１からの出力に基づいて、測定開始するか否かを判定する。制御部６６は、測定開始すると判定した場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｓ２に進み、一方、測定開始しないと判定した場合には（Ｓ１：ＮＯ）、Ｓ１の処理を繰り返す。
Ｓ２において、制御部６６は、操作後、測定対象である肌Ｕ１に対し面接触部１１ａを押し当てた時におけるロードセル２０に加わる荷重を、イニシャライズ、つまりゼロに設定する。
Ｓ３において、制御部６６は、駆動パルスを出力し、パルスモータ３１を駆動する。制御部６６は、パルスモータ３１の駆動開始と同時に、駆動パルスのカウントを開始してそのカウント数に基づいて球圧子４０の変位を取得し、またロードセル２０による荷重測定を開始する。
図３に示すように、これにより、球圧子４０は、押し込み方向Ｚ２に徐々に移動し、肌Ｕ１に接触する。
規定変位もしくは規定押込み荷重に至るまで、あるサンプリング時間間隔で、継続して変位及び押込み荷重を計測し、データを蓄積する。
Ｓ４において、制御部６６は、押し込み荷重が規定押し込み荷重に達したか否か、又は球圧子４０の変位が規定変位に達したか否かを判定する。制御部６６は、これらいずれかに達したと判定した場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、Ｓ５に進む。一方、制御部６６は、これらいずれにも達していないと判定した場合には（Ｓ４：ＮＯ）、Ｓ４を繰り返す。この繰り返しは、規定押し込み荷重に達するか、規定変位に達するまで（Ｓ４：ＹＥＳ）、繰り返される。
Ｓ５において、制御部６６は、球圧子４０を戻し方向Ｚ１に駆動し退避位置（図３（ａ）参照）に配置する。また変位及び荷重の測定を停止し、データ蓄積を終了する。

Ｓ６において、制御部６６は、粘弾性算出処理を行う。蓄積した変位及び荷重データに基づいて、肌Ｕ１の粘弾性を算出する。この算出方法は、種々の算出方法のなかから選択できる。例えば、「特開２０１１−１３７６６７の数式２８，２６及び３１」を用い、３要素個体モデルにおける非線形物性値、すなわち弾性部のヤング率、粘弾性部の粘性コンプライアンス、及び粘弾性部中の弾性部のヤング率を求めることができる。なお、上記数式２８，２６及び３１に対応する数式は、以下のとおりである。

添えｅ、ｖ、ｖｅは，それぞれ弾性部、粘弾性部、粘弾性部中の弾性部を表す。

上記は、（εαドット）＞（εβドット）＞＞（εγドット）の関係をもつひずみ速度であり、（εαドット）、（εβドット）は、比較的高速なひずみ速度、（εγドット）は、これらに比べ極めて低いひずみ速度を表す。
また、実施形態では、肌Ｕ１という薄い被測定物を測定する。このため、薄い被測定物の演算に適した「国際公開公報ＷＯ２０１０／０８４８４０の数式３１及び３４」を用い、肌Ｕ１の弾性として、ヤング率Ｅを求めた。なお、上記数式３１及び３４に対応する実施形態の各要素は、以下の通りである。

なお、球圧子４０の加圧にともなうロードセル２０の左端部側２０ｂの変位を無視できない場合には、制御部６６は、駆動パルスに基づく変位に、左端部側２０ｂの変位を加えて補正してもよい。この場合には、左端部側２０ｂの変位と、ロードセル２０の出力とを予め測定し記憶部６５に記憶しておけばよい。そして、測定時に、制御部６６が、ロードセル２０の出力に基づいて、左端部側２０ｂの変位を、記憶部６５から読み出すようにすればよい。

Ｓ７において、制御部６６は、粘弾性の測定結果を表示部６２に出力する。なお、測定者Ｕが測定結果を後で確認できるように、制御部６６は、測定結果を記憶部６５に記憶して、操作部６１の操作に応じて読み出せるようにしてもよい。
Ｓ８において、制御部６６は、一連の処理を終了する。
また、測定装置１にＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の外部装置を接続し、操作部６１、表示部６２、記憶部６５、制御部６６の機能の一部またはすべてを外部装置側に持たせることができる。あるいは測定装置１と外部装置の両方に機能を持たせることができる。例えば操作部６１で測定開始の操作をする場合、測定装置１には測定開始用のスイッチを設け、外部装置側には通信用ソフト等に測定開始のコマンドを送信するボタンを設ける。これにより、測定者が測定シーンに合わせて測定開始の操作を選ぶことができる。
基板５０には測定装置１と外部装置の通信用の回路を設ける。測定装置１と外部装置の接続は、有線（ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＳＢ等）と無線（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等）のいずれも可能である。

以上説明したように、本実施形態の測定装置１は、駆動部３０をロードセル２０の可動端側に配置することにより、測定精度を向上できる。また制御部６６がパルスモータ３１の駆動パルスに基づいて、球圧子４０の変位を取得するので、構成を簡単にできる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、以下の各実施形態の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図６は、第２実施形態の測定装置２０１の上面図、断面図（図２に相当する図）である。
測定装置２０１は、荷重センサ２２０、シャーシ２２５を備える。
荷重センサ２２０は、円柱状等の小型の圧電素子を用いる。荷重センサ２２０の下面（固定端側）は、ケース２１０の底面に固定されている。荷重センサ２２０の上面（可動端側）は、シャーシ２２５が固定されている。
シャーシ２２５は、駆動部３０を取り付けるベースとなる部材である。
上記構成により、測定装置２０１は、第１実施形態と同様に、球圧子４０の押し込み荷重を、駆動部３０を介して荷重センサ２２０が検出する。

以上説明したように、本実施形態の測定装置２０１は、荷重センサ２２０として圧電素子を用いるので、装置全体を小型化できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図７は、第３実施形態の測定装置３０１−１〜３０１−３の斜視図である。
図７（ａ）に示すように、測定装置３０１−１は、粘着シート３７１を備える。
粘着シート３７１は、円環部１１の先端に設けられる。測定時には、粘着シート３７１は、肌に粘着する。これにより、測定装置３０１−１は、球圧子４０の肌表面への接触角度を補正できるし、また測定者の手ぶれや体動があった場合でも、円環部１１の先端（面接触部）を肌表面に密着させ、手ぶれ等の測定への影響を低減できる。

図７（ｂ）に示すように、測定装置３０１−２は、３つの圧力センサ３７２を備える。
圧力センサ３７２は、円環部１１の先端に等間隔で配置される。各圧力センサ３７２は、検出した圧力情報を、制御部６６（図４参照）に出力する。制御部６６は、３つの圧力センサ３７２の出力差が規定範囲内の場合に、測定を開始する。
これにより、測定装置３０１−２は、球圧子４０の肌表面への接触角度が、規定範囲内に補正された場合にのみ、測定を開始できる。また、面接触部と肌とが適切な接触圧の状態で測定できるので、過度の接触圧に起因する肌の硬化にともなう測定誤差を抑制できる。
なお、制御部６６は、各圧力センサ３７２の出力差が規定範囲外、又は各圧力センサ３７２の重心の位置が規定範囲外の場合には、正確に測れない可能性を測定者に音や光で警告（報知）してもよい。

また、圧力センサ３７２は、３つの部材ではなく、１つの円環状の部材でもよい。この場合にも、制御部６６は、センサの出力が適切な範囲内のときに計測を開始することにより、球圧子４０の接触角度が、規定範囲内に補正された場合にのみ測定を開始できる。また面接触部と肌とが適切な接触圧の状態で測定できるので、過度の接触圧に起因する肌の硬化にともなう測定誤差を抑制できる。さらに、この態様であると、部品数を削減できる。

図７（ｃ）に示すように、測定装置３０１−３は、３つのスイッチ３７３を備える。
スイッチ３７３は、円環部１１の先端に等間隔で配置される。スイッチ３７３は、戻し方向Ｚ１に規定量移動すると、内部の電気接点がオンになり、信号を制御部６６（図４参照）に出力する。制御部６６は、３つのスイッチ３７３から信号が出力された場合にのみ、測定を開始する。
これにより、測定装置３０１−３は、球圧子４０の肌表面への接触角度が、規定範囲内に補正された場合にのみ、測定を開始できる。

図８は、第３実施形態の測定装置３０１−４の斜視図、断面図である。
図８（ａ）は、測定装置３０１−４の斜視図である。
図８（ｂ）は、図８（ａ）のｂ−ｂ部断面を拡大して示す断面図である。
図８（ｃ）、図８（ｄ）は、第３実施形態の測定装置３０１−４のその他の形態の斜視図、断面図である。
図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、測定装置３０１−４は、円環部の代わりに吸引ノズル３７４が設けられている。
測定装置３０１−４は、吸引ノズル３７４が肌Ｕ１表面に接した状態で、吸引ポンプ等（図示せず）を作動させて空気を吸引し、吸引ノズル３７４の縁部に肌Ｕ１を密着させる。
これにより、測定装置３０１−３は、球圧子４０の肌Ｕ１表面への接触角度を補正できる。
また測定者の手ぶれや体動があった場合でも、吸引ノズル３７４の先端（面接触部）を肌表面に密着させ、手ぶれ等の測定への影響を低減できる。

なお、図８（ｃ）、図８（ｄ）に示すように、吸引ノズル３７４の形状は、先端に至るほど、径が大きくなるようにしてもよい。

図９は、第３実施形態の測定装置３０１−５の三面図である。
測定装置３０１−５は、ケース３１０、把持部３１２と、４つのバネ３７５ａ〜３７５ｄとを備える。
ケース３１０は、第１実施形態のケース１０と同様な部材であり、第１実施形態と同様なロードセル、駆動部等が収容されている。
把持部３１２は、ケース３１０を支持する筐体である。測定時には、測定者は、把持部３１２を掌に包むように持ったり、握って、面接触部１１ａを肌に当てる。
バネ３７５ａ〜３７５ｄは、ケース３１０及び把持部３１２間に設けられたコイルバネである。バネ３７５ａ〜３７５ｄの下端は、把持部３１２に固定されている。バネ３７５ａ〜３７５ｄの上端は、ケース３１０の底部コーナ部に固定されている。

バネ３７５ａ〜３７５ｄが伸縮するので、ケース３１０は、把持部３１２に対して、回転方向θＸ，θＹに回転可能に支持される。
これにより、測定装置３０１−５は、面接触部１１ａが肌に当接した場合に、ケース３１０が回転し、球圧子４０の肌表面への接触角度を補正できる。また測定時の手ぶれ、体動にともなう面接触部１１ａ及び肌間の振動を吸収して低減でき、この振動が測定に与える影響を低減できる。
また測定者は、測定時には、ケース３１０を直接持たない。このため、測定装置３０１−５は、測定者の把持に起因するケース３１０の歪みを低減できるので、ケース３１０の歪みに起因するロードセルの歪みを低減できる。これにより、測定装置３０１−５は、測定精度をより向上できる。
なお、バネ３７５ａ〜３７５ｄは、弾性体であれば他の部材でもよく、バネ３７５ａ〜３７５ｄの代わりに、例えば、板バネやゴム等を用いてもよい。
またバネが規定量以上に縮んだことを検出するセンサを設け、制御部６６（図４参照）が、このセンサの出力に応じて、測定をしないようにしたり、正確に測れない可能性を測定者に音や光で警告（報知）すれば、過度の接触圧に起因する肌の硬化にともなう測定誤差を抑制できる。

図１０は、第３実施形態の測定装置３０１−６の三面図である。
測定装置３０１−６は、ケース３１０、把持部３１２、ボールジョイント３７６を備える。
上記測定装置３０１−５が、ケース３１０及び把持部３１２間をバネ３７５ａ〜３７５ｄで接続したのに対して、測定装置３０１−６は、これら間をボールジョイント３７６で接続している。
これにより、測定装置３０１−６は、上記測定装置３０１−５と同様に、球圧子４０の肌表面への接触角度を補正でき、面接触部１１ａ及び肌間の振動の影響を低減でき、またロードセルが収納されたケースを直接把持しないため、ケースの歪みを低減し、測定精度をより向上できる。

図１１は、第３実施形態の測定装置３０１−７の斜視図である。
測定装置３０１−７は、３つの突起３７７を備える。
突起３７７は、円環部１１の先端の面接触部１１ａに等間隔に設けられる。突起３７７は、面接触部１１ａから突出している。
このため、測定者は、突起３７７が肌に接触した感触を確認して、面接触部１１ａの当り具合を修正できる。これにより、測定装置３０１−７は、球圧子４０の肌表面への接触角度を補正できる。

また加速度センサや荷重センサ（荷重値誤差検出部）を搭載することで、手ぶれ等による荷重値の誤差の影響を低減し、測定精度を向上できる。荷重センサは、測定開始時点の初期負荷を基準として荷重変化を検出する。その際の初期負荷は、測定装置の角度（ｘ、ｙ、ｚ方向）によって決まる。手ぶれ等が生じると初期位置から角度が変化するため、初期負荷が変動し、荷重値の誤差として現れてくる。この誤差を加速度センサや荷重センサによって検出し補正する。
例えば、加速度センサを搭載した場合には、初期位置と手ぶれ時の加速度情報から、初期負荷の変化を推定し補正する。
また荷重センサを搭載した場合には、測定用の荷重センサとは別に、測定用の荷重センサと同じ検出方向の補正用荷重センサを設ける。補正用荷重センサの初期負荷は、測定用荷重センサと同じにするか、若しくは荷重値に係数をかける等して調整する。測定用荷重センサの出力から、補正用荷重センサの出力を差し引くことで、手ぶれ等による初期位置からの角度変化による測定誤差をキャンセルすることができ、球圧子４０に負荷された荷重のみを抽出することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１２は、第４実施形態の測定装置４０１の斜視図、断面図である。
図１３は、第４実施形態の測定装置４０１のブロック図である。
測定装置４０１は、図７で説明した測定装置３０１−２と同様に、３つの圧力センサ４７５（４７５−１〜４７５−３）を備えるタイプである。

図１２、図１３に示すように、測定装置４０１は、圧力センサ４７５（押し当て力検出部）、加速度センサ４８０（傾き検出部）、通信部４９１、通信端末４９２、制御部４６６を備える。
圧力センサ４７５（４７５−１〜４７５−３）は、円環部４７１（４７１−１〜４７１−３）の表面（面接触部）の肌表面への押し当て力を検出する。圧力センサ４７５としては、例えば、ロードセル２０と同様な構成を備えるもの、圧電素子を備えるもの等を利用できる。傾き検出部としては、加速度センサに限らず、例えば、傾斜センサ、ロードセル等でも代用できる。
各圧力センサ４７５−１〜４７５−３は、各円環部４７１−１〜４７１−３の直下に配置されている。各圧力センサ４７５−１〜４７５−３は、各円環部４７１−１〜４７１−３が押圧する肌の押し当て力を検出する。圧力センサ４７５の検出方向は、厚さ方向Ｚである。圧力センサ４７５の出力は、Ａ／Ｄコンバータ４７６によってＡ／Ｄ変換されて、制御部４６６に出力される。
なお、円環部４７１の形状は、球圧子４０を囲うような環状（枠状）であれば、円環状に限定されない。この形状は、例えば、四角形や三角形でもよい。

加速度センサ４８０は、ロードセル２０の検出方向の傾き、圧力センサ４７５の検出方向の傾きを検出する。加速度センサ４８０は、圧電素子等の加速度センサ４８０である。加速度センサ４８０の加速度の検出方向は、ロードセル２０及び圧力センサ４７５の検出方向と同様に、厚さ方向Ｚである。このため、加速度センサ４８０は、これらの検出方向の鉛直方向からの傾きを検出できる。加速度センサ４８０の出力は、Ａ／Ｄコンバータ４８１によってＡ／Ｄ変換されて、制御部４６６に出力される。
加速度センサ４８０は、ロードセル２０近傍に配置されている。このため、加速度センサ４８０は、ロードセル２０近傍における加速度を検出できるので、ロードセル２０の検出方向の傾きを正確に検出できる。

通信部４９１は、通信端末４９２に対して、押し当て力情報表示画面４９３ａ（図１９参照）を送信する部分である。この押し当て力情報表示画面４９３ａは、円環部４７１の押し当て力に関する情報を示す。通信部４９１は、無線通信するためのＲＦ回路、アンテナ等を備える。
通信端末４９２は、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、タブレット端末等である。通信端末４９２は、通信部４９１と無線通信して、押し当て力情報表示画面４９３ａを受信する機能を有する。

通信端末４９２は、押し当て力表示部４９３を備える。
押し当て力表示部４９３は、液晶表示装置等の表示装置である。押し当て力表示部４９３は、押し当て力情報表示画面４９３ａを表示する（図１９参照）。測定者は、押し当て力表示部４９３の表示を確認しながら、測定を行うことができる。この場合、測定装置４０１本体と、通信端末４９２とが別体であるので、例えば、被検者自らが自分の頬等を測定するときでも、被検者は、押し当て力表示部４９３を見ることができる。
なお、通信部４９１及び通信端末４９２は、通信ケーブル等を介した有線通信で、画像情報を送受信してもよい。また、表示部６２が、押し当て力表示部４９３を兼用してもよい。
制御部４６６は、上記実施形態と同様な処理の他に、後述する各種処理等を行う。

［ロードセル２０のゼロ点］
測定装置４０１のロードセル２０のゼロ点について説明する。
（測定装置が傾いた場合の測定誤差）
最初に、測定装置が傾いた場合の測定誤差について説明する。
図１４は、測定装置が傾いた場合の測定誤差を説明するグラフである。
図１４（ａ）は、測定装置の傾きが一定であり正常に測定した場合の測定結果を示すグラフである。
図１４（ｂ）は、被検者が揺動することによって、測定装置が揺動した場合の測定結果を示すグラフである。
図１４（ｃ）は、被検者が徐々に傾くことによって、測定装置が徐々に傾いた場合の測定結果を示すグラフである。

図１４（ａ）に示すように、正常に測定した場合には、測定開始から球圧子４０及び肌の接触前Ａ１では、ロードセル２０に基づいた実測値は、ほぼゼロでありブレがない。これは、ゼロ点（検出値基準点）が安定しているためである。なお、ゼロ点は、球圧子４０の荷重０ｇｆと判定すべき基準点である。つまり、ゼロ点は、球圧子４０の荷重０ｇｆに対応したロードセル２０の出力値である。
この場合には、球圧子４０及び肌の接触時（接触点Ａ２）の荷重変動を、高精度に判定できる。また、接触後Ａ３（接触点Ａ２から測定終了まで）も、ゼロ点が安定している。このため、実測値のグラフは、きれいなカーブを描く。

なお、制御部４６６は、接触後Ａ３の実測値に基づいて、第１実施形態で説明した「国際公開公報ＷＯ２０１０／０８４８４０の数式３１及び３４」にパラメータフィッティングを行い、ヤング率（粘弾性）を算出する。そして、上記数式に基づいた関数を、フィッティングカーブＡ４（上記数式に基づいた関数に対応した曲線）として、グラフ上に表示する。フィッティングカーブＡ４は、図中２点鎖線で示す。フィッティングカーブＡ４は、実測値を示す曲線とほぼ一致している。つまり、正常な測定で算出したヤング率は、正確である。
フィッティングカーブを正確に作成するためには、接触点の位置を正確に判定することが重要である。このため、接触点をより正確に判定することが、測定精度を向上するために重要である。

図１４（ｂ）に示すように、揺動した場合には、接触前Ｂ１において、被検者の揺動周期等に応じて、実測値が変動してしまう。
このような揺動は、被検者の呼吸等に起因する。また、このような実測値の変動は、測定装置４０１の傾きが変動することにより、駆動部３０、球圧子４０等の初期荷重によるロードセル２０への負荷が変動して、ゼロ点が変動すること等に起因する。
この場合には、球圧子４０及び肌の接触点Ｂ２の判定精度が低下してしまう。また、接触後Ｂ３にも、実測値の変動が発生する。フィッティングカーブＢ４は、実測値を示す曲線と一致しない。このため、ヤング率を算出しても、このヤング率は、不正確である。

図１４（ｃ）に示すように、被検者が徐々に傾いた場合にも、接触前Ｃ１において、傾きに応じて、ゼロ点が徐々に変動する。この傾きは、例えば、測定装置４０１が頬に押し当てられことによって、被検者の体が徐々に傾いてしまうこと等に起因する。
このため、図１４（ｂ）と同様に、制御部４６６は、球圧子４０及び肌の接触点Ｃ２の判定の精度が低下する。また、接触後Ｃ３も、測定誤差が発生する。フィッティングカーブＣ４は、実測値を示す曲線と一致するが、ゼロ点が変動している。このため、ヤング率を算出しても、このヤング率は、不正確である。

（ロードセル２０のゼロ点補正処理）
ロードセル２０のゼロ点補正処理について説明する。
図１５は、第４実施形態のロードセル２０及び加速度センサ４８０の出力を示すグラフである。
図１５（ａ）は、測定装置４０１を段階的に傾斜させた場合のロードセル２０の出力及び加速度センサ４８０の出力の比較を説明する表である。
図１５（ａ）に示すように、ロードセル２０の検出方向を以下の５段階に変化させて、ロードセル２０の出力及び加速度センサ４８０の出力を比較した。
・傾き−９０°：検出方向が上側
・傾き−４５°：検出方向が斜め上４５°
・傾き０°：検出方向が水平方向
・傾き＋４５°：検出方向が斜め下４５°
・傾き＋９０°：検出方向が下側
実線は、ロードセル２０の出力を示す。点線は、加速度センサ４８０の出力を示す。
加速度センサ４８０の出力は、傾斜０°の場合において、ロードセル２０の出力と同じになるように調整した。また、傾き−９０°及び傾き＋４５°間の加速度センサ４８０の出力の変動幅が、ロードセル２０の変動幅と同等になるように、係数を積算して補正した。つまり、加速度センサ４８０の出力を増幅した。

ところで、ロードセル２０は、測定装置４０１の傾きに応じた球圧子４０、駆動部３０等の荷重を検出する。また、加速度センサ４８０は、測定装置４０１の傾きに応じた加速度を検出する。これらのセンサの検出方向は、同じ方向（厚さ方向Ｚ）である。このため、これらのセンサは、測定装置４０１の傾きに応じて、同様な形態で、出力が変動する。
そこで、制御部４６６は、ロードセル２０の出力に対して、加速度センサ４８０の上記調整後の力で相殺する（差し引く又は足し合わせる）ことによって、ロードセル２０のゼロ点補正処理を行う。本実施形態では、ロードセル２０の出力値及び加速度センサ４８０の出力値の正負が反対になるように補正しているので、両者を加算すればよい。ゼロ点の補正処理は、このような簡単な演算処理を行えばよく、容易である。

図１５（ｂ）、図１５（ｃ）は、被検者が揺動した場合のロードセル２０、加速度センサ４８０の出力を示す図である。
図１５（ｄ）は、図１５（ｂ）、図１５（ｃ）に示す出力に基づいて、ゼロ点を補正した結果を示すグラフである。
なお、図１５（ｂ）〜図１５（ｄ）は、球圧子４０が肌に接する前の状態で測定したものである。

図１５（ｂ）に示すように、ロードセル２０の出力は、被検者の揺動周期に応じて、変動する。同様に、図１５（ｃ）に示すように、加速度センサ４８０の出力も、被検者の揺動周期に応じて、変動する。加速度センサ４８０の出力は、上記補正によって、ロードセル２０の出力と同様な振幅になっている。
制御部４６６は、ロードセル２０の出力値（図１５（ｂ））に、加速度センサ４８０の出力値（図１５（ｃ））を加算することにより、ロードセル２０のゼロ点を補正する。
図１５（ｄ）に示すように、補正後の出力は、ほぼゼロになり、ゼロ点を補正できることが確認できた。

図１６は、被検者が揺動している状態における、肌の荷重及び変位の測定結果を示すグラフである。
図１６（ａ）は、ロードセル２０のゼロ点補正をしない場合の測定結果である。
図１６（ｂ）は、ロードセル２０のゼロ点補正をした場合の測定結果である。
図１６（ａ）に示すように、被検者が揺動した場合には、測定結果は、図１４（ｂ）と同様に、球圧子４０と肌との接触前Ｄ１及び接触後Ｄ３の両方において、被検者の揺動の影響を受けてしまう。また、接触点Ｄ２の判定も、不正確である。
図１６（ｂ）に示すように、ロードセル２０のゼロ点補正をした場合には、接触前Ｅ１の荷重の実測値が安定している。接触後Ｅ３においても、被検者の揺動の影響が低減している。さらに、接触点Ｅ２の判定も、正確である。

このように、測定装置４０１は、ロードセル２０のゼロ点補正処理をするので、被検者が揺動した場合でも、球圧子４０及び肌の接触を正確に判定できるし、また、接触後も正確に測定できる。なお、説明は省略するが、被検者が徐々に傾いてしまう場合でも（図１４（ｃ）参照）、同様な効果を期待できる。

［圧力センサ４７５に関する補正処理］
圧力センサ４７５に関する補正処理について説明する。
（圧力センサ４７５のゼロ点補正処理）
測定装置４０１の押し当て力検出のゼロ点補正について説明する。
測定装置４０１は、加速度センサ４８０の出力を、上記ロードセル２０のゼロ点補正に加えて、圧力センサ４７５のゼロ点補正（検出基準点）にも利用する。
ロードセル２０、圧力センサ４７５、加速度センサ４８０の検出方向は、同じ（厚さ方向Ｚ）である。このため、加速度センサ４８０は、圧力センサ４７５の検出方向の傾きも検出できる。

圧力センサ４７５のゼロ点補正は、例えば、以下の手法を用いることができる。
圧力センサ４７５に加わる円環部４７１等の荷重は、測定装置４０１が傾いても、測定装置４０１の傾き（角度）に基づいて算出できる。
そこで、無負荷状態において、図１５（ａ）の−９０°の状態で、圧力センサ４７５に加わる円環部４７１等の荷重を予め測定し、この荷重情報を記憶部６５に記憶しておく。制御部４６６は、加速度センサ４８０の出力と、記憶部６５の荷重情報とに基づいて、測定装置４０１の傾きにともなう圧力センサ４７５の出力の変化を算出する。そして、制御部４６６は、この出力の変化を、圧力センサ４７５の出力から差し引くように、ゼロ点補正を行う。

なお、加速度センサ４８０の出力と、ゼロ点の補正量とは、対応している。このため、上記ゼロ点補正は、測定装置４０１の傾きと、ゼロ点の補正量とを対応付けて、記憶部６５に記憶しておくことによって、行ってもよい。この場合には、制御部４６６は、加速度センサ４８０の出力に基づいて、記憶部６５を参照して、ゼロ点の補正量を読み出し、圧力センサ４７５の出力から差し引くようにすればよい。

これにより、測定装置４０１は、測定者が手に持って測定するために、傾きが不安定な場合でも、肌への押し当て力を正確に測定できる。

（押し当て力の適正処理）
測定装置４０１の押し当て力の適正処理について説明する。
人の肌は、押し当て力が大きくなると、硬化してヤング率が大きくなる性質を有する。このため、円環部４７１が人の肌を押す押し当て力が大きくなると、ロードセル２０の出力が大きくなり、かつ、球圧子４０の変位が小さくなる傾向がある。押し当て力の適正処理は、この押し当て力を適正にする処理である。
制御部４６６は、３つの圧力センサ４７５−１〜４７５−３の出力に基づいて、円環部４７１−１〜４７１−３が肌を押す押し当て力の合計が、規定範囲以内になった場合にのみ、駆動部３０を駆動して、球圧子４０の荷重及び変位を測定する。また、球圧子４０及び肌が接触後に、押し当て力の合計が規定範囲外になった場合には、測定を中止する。
これにより、測定装置４０１は、押し当て力の合計が規定範囲内である場合にのみ測定を行うことができる。
規定範囲としては、３つの円環部４７１−１〜４７１−３の押し当て力の合計が「０〜２００ｇｆ」であること等を用いることができる。
これにより、測定装置４０１、押し当て力が適正な場合にのみ、測定を行うことができる。

（押し当て力分布の均一処理）
測定装置４０１の押し当て力の適正処理について説明する。
図１７は、第４実施形態の円環部４７１の押し当て力の分布が不均一な状態、均一な状態を説明する図である。
図１７（ａ）に示すように、円環部４７１が肌Ｕ１に対して傾いて接触したりすると、円環部４７１の押し当て力分布が不均一になり（押し当て力Ｆ１，Ｆ２参照）、肌Ｕ１の表層が引っ張られたりする状態になる。このような状態では、人の肌Ｕ１を正確に測定することができない。

制御部４６６は、３つの圧力センサ４７５−１〜４７５−３の出力に基づいて、円環部４７１−１〜４７１−３が肌を押す押し当て力の相対値（各押し当て力の値に対する他の押し当て力の値）が、規定範囲以内になった場合にのみ、駆動部３０を駆動して、球圧子４０の荷重及び変位を測定する。また、球圧子４０及び肌が接触後に、これら押し当て力の相対値が規定範囲外になった場合には、測定を中止する。
例えば、規定範囲が１０ｇｆ以内と設定されている場合において、円環部４７１−１〜４７１−３の押し当て力がそれぞれ２５ｇｆ，２４ｇｆ，２６ｇｆのときには、押し当て力の相対値が規定範囲内のため、制御部４６６は、測定を開始する。一方、円環部４７１−１〜４７１−３の押し当て力がそれぞれ５０ｇｆ，１５ｇｆ，１０ｇｆのときには、押し当て力の相対値が規定範囲外なので、制御部４６６は、測定を中止する。
これにより、測定装置４０１は、これら押し当て力の相対値が規定範囲内である場合にのみ測定を行うことができる。

図１７（ｂ）に示すように、これらの押し当て力の相対値が規定範囲内である場合は、円環部４７１が肌Ｕ１を均一に押圧できている状態である（押し当て力Ｆ３，Ｆ４参照）。この場合は、押し当て力の作用の中心点Ｇが、円環部４７１の中心（つまり球圧子４０の配置位置）に近接した状態で、測定できる。
これにより、測定装置４０１は、肌Ｕ１の表層が均一に引っ張られた状態で測定できる。

測定装置４０１の一連の処理を説明する。
図１８は、第４実施形態の測定装置４０１の一連の処理を説明するフローチャートである。
図１９は、第４実施形態の押し当て力情報表示画面４９３ａを示す図である。
Ｓ４０１は、第１実施形態のＳ１（図５参照）と同様である。
Ｓ４０２において、制御部４６６は、ロードセル２０、圧力センサ４７５−１〜４７５−３、加速度センサ４８０の出力の受け付けを開始して、圧子荷重、加速度（傾き）、押し当て力の測定を開始する。制御部４６６は、押し当て力として、圧力センサ４７５の上記ゼロ点補正処理を行ったものを用いる。

図１９に示すように、また、制御部４６６は、押し当て力情報表示画面４９３ａを作成する。
押し当て力情報表示画面４９３ａは、円目盛４９３ｂ、作用中心点指標４９３ｃを有する。
円目盛４９３ｂは、円環部４７１に対応した複数の同心円よって形成される。円目盛４９３ｂの中心は、円環部４７１の中心（つまり球圧子４０の位置）に対応している。円目盛４９３ｂの上下左右方向は、測定装置１の左右方向Ｘ、奥行方向Ｙに対応している。
作用中心点指標４９３ｃは、円環部４７１−１〜４７１−３の押し当て力の中心点を示す。
このため、押し当て力の中心は、作用中心点指標４９３ｃが円目盛４９３ｂの中心に近い程、球圧子４０の位置に近い。このような場合は、測定に適している。

また、制御部４６６は、作用中心点指標４９３ｃを、円環部４７１−１〜４７１−３の押し当て力の合計を識別可能な態様で表示する。この態様は、押し当て力の合計の大きさに応じて、例えば、作用中心点指標４９３ｃの色彩を変化させたり（小さい場合は青、適切な場合は緑、大きい場合は赤等）、濃度を変化させたり、指標の表示の大きさを変化させたりといった手法を用いることができる。また、制御部４６６は、押し当て力の合計の大きさを、数値で表示してもよい。
制御部４６６は、押し当て力情報表示画面４９３ａを測定が終了するまで逐次作成して、通信部４９１を制御して、通信端末４９２に送信する。
通信端末４９２は、押し当て力情報表示画面４９３ａを受信すると、押し当て力表示部４９３に表示する。

これにより、測定者は、押し当て力情報表示画面４９３ａをリアルタイムで確認することにより、測定装置４０１の傾きを調整して、押し当て力の状態が適切になるように調整できる。すなわち、測定者は、作用中心点指標４９３ｃが測定に適切な円（例えば円目盛４９３ｂの最も内側の円）の内側になるように装置の傾きを調整したり、作用中心点指標４９３ｃが適切な色彩になるように、円環部４７１の加圧具合を調整できる。
なお、図１９は、作用中心点指標４９３ｃの移動軌跡を表示した例を示すが、この軌跡の表示は、削除してもよい。

Ｓ４０３において、制御部４６６は、上記押し当て力の適正処理を行う。つまり、制御部４６６は、圧力センサ４７５−１〜４７５−３に基づいて円環部４７１−１〜４７１−３の押し当て力の合計が、規定範囲内であるか否かを判定する。制御部４６６は、規定範囲内であると判定した場合には（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、Ｓ４０４に進み、一方、規定範囲外であると判定した場合には（Ｓ４０３：ＮＯ）、この判定を繰り返す。
Ｓ４０４において、制御部４６６は、上記押し当て力分布の均一処理を行う。つまり、制御部４６６は、圧力センサ４７５−１〜４７５−３に基づいて円環部４７１−１〜４７１−３の押し当て力の相対値が、規定範囲内であるか否かを判定する。制御部４６６は、規定範囲内であると判定した場合には（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、Ｓ４０５に進み、一方、規定範囲外であると判定した場合には（Ｓ４０４：ＮＯ）、Ｓ４０３からの処理を繰り返す。

Ｓ４０３、Ｓ４０４の処理により、測定装置４０１は、押し当て力が適正であり（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、かつ、押し当て力分布が均一の場合（Ｓ４０４：ＹＥＳ）のみ、Ｓ４０５以降の処理に進んで、肌の粘弾性に関する測定を開始できる。

Ｓ４０５において、制御部４６６は、駆動部３０を駆動して、球圧子４０の駆動を開始する。制御部４６６は、パルスモータ３１のパルスカント（球圧子４０の移動変位）、圧子荷重、加速度、押し当て力の計測データの記憶部６５への蓄積（記憶）を開始する。

Ｓ４０６において、制御部４６６は、Ｓ４０３と同様に、押し当て力の合計が、規定範囲内であるか否かを判定する。制御部４６６は、規定範囲内であると判定した場合には（Ｓ４０６：ＹＥＳ）、Ｓ４０７に進み、一方、規定範囲外であると判定した場合には（Ｓ４０６：ＮＯ）、Ｓ４０７ａに進む。
Ｓ４０７において、制御部４６６は、Ｓ４０４と同様に、これら押し当て力の相対値が、規定範囲内であるか否かを判定する。制御部４６６は、規定範囲内であると判定した場合には（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、Ｓ４０８に進み、一方、規定範囲外であると判定した場合には（Ｓ４０７：ＮＯ）、Ｓ４０７ａに進む。

Ｓ４０７ａにおいて、制御部４６６は、計測を中止して処理を終了する（Ｓ４１１）。つまり、制御部４６６は、球圧子４０を退避位置に配置して、計測データの蓄積を終了する。
このＳ４０７ａに進む場合は、肌への押し当て力の状態が測定にとって不適正な場合（Ｓ４０６：ＮＯ、Ｓ４０７：ＮＯ）である。このため、測定装置４０１は、この場合には、測定を中止できる。測定者は、この場合には、最初から測定をやり直せばよい。

Ｓ４０８において、制御部４６６は、第１実施形態のＳ４（図５参照）と同様に、規定変位又は規定押し込み荷重に達したか否かを判定する。制御部４６６は、規定変位等に達したと判定した場合には（Ｓ４０８：ＹＥＳ）、Ｓ４０９に進み、一方、達していないと判定した場合には（Ｓ４０８：ＮＯ）、Ｓ４０６からの処理を繰り返す。

Ｓ４０９において、制御部４６６は、記憶部６５に蓄積した計測データに基づいて、球圧子４０の荷重データを補正する。つまり、制御部４６６は、球圧子４０の荷重データに対して、加速度データを用いて上記ロードセル２０のゼロ点補正処理を適用して、荷重データを補正する。そして、制御部４６６は、補正後の荷重データに基づいて、接触点の判定等を行い、さらに、パラメータフィッティングを行って、ヤング率を算出する。これにより、測定装置４０１は、信頼性の高い荷重データを用いて、粘弾性測定をすることができるので、測定精度を向上できる。
Ｓ４１０において、制御部４６６は、測定結果（補正後の荷重データに基づくグラフ（図１４等参照）、算出したヤング率等）を表示部６２に表示する。
Ｓ４１１において、制御部４６６は、一連の処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態の測定装置４０１は、測定者が手に持って測定する装置であるために装置が傾いた場合でも、各センサのゼロ点補正することによって、測定精度を向上できる。また、円環部４７１及び肌の接触の状態が適正である場合に、測定できるので、測定精度をさらに向上できる。

図２０は、円環部４７１の押し当て力とヤング率との関係を示す図である。
本実施形態のようなハンディタイプの測定装置４０１の場合、円環部４７１をある程度の押し当て力で肌に押し付けないと、測定結果が安定しない。すなわち、球圧子４０の荷重等を安定させるには、円環部４７１をある程度の押し当て力で肌に押し付ける必要がある。
そのため、押し当て力０ｇｆのヤング率を求めることは、困難である。一方で、図２０に示すように、押し当て力とヤング率とは、比例関係にある。

そこで、測定装置４０１は、以下の処理によって、押し当て力０ｇｆ時のヤング率を求めることができる。
（１）制御部４６６が、圧力センサ４７５−１〜４７５−３の出力に基づいて、押し当て力が例えば、１００ｇｆ、１５０ｇｆ、２００ｇｆ時の測定を行う。なお、測定数は３つに限定されず、また、押し当て力は、これらの数値に限定されない。
（２）制御部４６６が、この３点の押し当て力に対応したヤング率を算出する。この算出する処理は、図１８に示す上記処理を利用すればよい。
（３）制御部４６６が、これらのヤング率を用いて図２０に示すような近似直線又は近似曲線を求める。
（４）制御部４６６が、この近似直線又は近似曲線に基づいて、押し当て力０ｇｆのヤング率を求める。
このように、測定装置４０１は、押し当て力０ｇｆ以外のヤング率を求めることにより、押し当て力０ｇｆのヤング率も求めることができる。

なお、求めるヤング率は、押し当て力０ｇｆに対応したものに限定されず、これら３点で測定した押し当て力よりも低い押し当て力に対応したものであればよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
（１）実施形態において、制御部は、測定装置本体が備える例を示したが、これに限定されない。例えば、測定装置をパーソナルコンピュータ等の制御装置に接続し、制御部として、制御装置のＣＰＵ等を用いてもよい。

（２）実施形態において、制御部は、パルスモータの駆動パルスに基づいて、球圧子の変位を取得する例を示したが、これに限定されない。例えば、球圧子の変位を検出する光学センサ等の検出部を設け、制御部がこの検出部の出力に基づいて、球圧子の変位を取得するようにしてもよい。

（３）実施形態において、被測定物は、人の肌である例を示したが、これに限定されない。実施形態の測定装置は、柔らかい被測定物や薄い被測定物に適しているので、例えば、被測定物は、食品、繊維やゴム等でもよい。

（４）実施形態において、ロードセルの出力にノイズ（例えば、パルスモータの駆動にともなうロードセルの振動に起因するノイズ等）がのる場合には、例えば、ノイズを取り除くフィルタを設けてもよい。

（５）実施形態において、ロードセルの上に直接駆動部を配置した例を示したが、これに限定されない。例えば、ロードセル左端部（可動部）側に駆動部固定部をネジ止めし、ロードセル左端部側より左に位置した駆動部固定部に駆動部を固定する等にしてもよい。この場合、既存のロードセルに施す加工の手間が減る利点がある。

（６）実施形態において、圧子の形状は球である例を示したが、これに限定されない。

１，２０１，３０１−１〜３０１−７，４０１ 測定装置
１０，２１０，３１０ ケース
１１，４７１ 円環部
１１ａ 面接触部
２０，２２０ ロードセル
３０ 駆動部
３１ パルスモータ
４０ 球圧子
６６，４６６ 制御部
３１２ 把持部
３７１ 粘着シート
３７２，４７５（４７５−１〜４７５−３） 圧力センサ
３７３ スイッチ
３７４ 吸引ノズル
３７５ａ〜３７５ｄ バネ
３７６ ボールジョイント
３７７ 突起
Ｕ 測定者
Ｕ１ 肌

Claims (16)

1. ケースと、
   前記ケースに設けられ、被測定物に面接触する面接触部と、
   前記面接触部よりも前記被測定物側に移動して、前記被測定物に押し込まれる加圧子と、
   前記加圧子を支持し、前記加圧子を前記被測定物側に移動する駆動部と、
   固定部側が前記ケースに固定され、可動部側が前記駆動部を支持し、前記加圧子を前記被測定物に押し込む押し込み荷重を検出する荷重検出部と、
   前記加圧子の変位を取得する変位取得部と、
   を備える粘弾性測定装置。
2. 請求項１に記載の粘弾性測定装置において、
   制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記駆動部を制御して、前記加圧子を押し込み位置に配置する加圧子押し込み処理を行い、
   前記加圧子押し込み処理の前記押し込み位置において、前記荷重検出部の出力と、前記変位取得部によって取得された前記加圧子の変位とに基づいて、前記被測定物の粘弾性を算出する粘弾性算出処理を行うこと、
   を特徴とする粘弾性測定装置。
3. 請求項２に記載の粘弾性測定装置において、
   前記駆動部は、パルスモータを備え、
   前記制御部は、駆動パルスを出力して前記パルスモータを制御し、前記駆動パルスに基づいて前記加圧子の変位を取得し、前記変位取得部を兼用すること、
   を特徴とする粘弾性測定装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の粘弾性測定装置において、
   前記制御部は、前記加圧子の変位として、前記荷重検出部自体の変位を加えて、前記粘弾性算出処理を行うこと、
   を特徴とする粘弾性測定装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の粘弾性測定装置において、
   前記加圧子の前記被測定物表面への接触角度を、前記被測定物表面に直交する方向に補正する接触角度補正部を備えること、
   を特徴とする粘弾性測定装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の粘弾性測定装置において、
   前記面接触部と前記被測定物とが接触する圧力を適正に補正する接触圧補正部を備えること、
   を特徴とする粘弾性測定装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載の粘弾性測定装置において、
   この測定装置は、測定者が前記ケースを持って、前記面接触部を前記被測定物に接触させて使用するものであり、
   前記面接触部及び前記被測定物間の振動を低減する振動低減部を備えること、
   を特徴とする粘弾性測定装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載の粘弾性測定装置において、
   前記荷重検出部の検出方向の傾きを検出する傾き検出部と、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記荷重検出部の出力に対して、前記傾き検出部が検出した前記検出方向の傾きに対応した量を補正することにより、前記荷重検出部の検出基準点の補正を行うこと、
   を特徴とする粘弾性測定装置。
9. 請求項８に記載の粘弾性測定装置において、
   前記傾き検出部は、加速度を検出することにより前記検出方向を検出し、
   前記制御部は、
   前記荷重検出部の出力に対して、前記傾き検出部が検出した加速度に対応した量を相殺することで、前記荷重検出部の検出基準点の補正を行うこと、
   を特徴とする粘弾性測定装置。
10. 請求項１から請求項９までのいずれかに記載の粘弾性測定装置において、
    前記面接触部の押し当て力を検出する押し当て力検出部と、
    制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記押し当て力検出部の出力に基づいて、粘弾性測定をするか否かを判定すること、
    を特徴とする粘弾性測定装置。
11. 請求項１０に記載の粘弾性測定装置において、
    前記制御部は、
    前記押し当て力検出部の出力に基づいて、前記面接触部の押し当て力の出力が規定圧力内であると判定した場合に、粘弾性測定をすること、
    を特徴とする粘弾性測定装置。
12. 請求項１０又は請求項１１に記載の粘弾性測定装置において、
    前記面接触部の複数の位置の前記押し当て力を検出する複数の前記押し当て力検出部を備え、
    前記制御部は、
    前記複数の前記押し当て力検出部の出力に基づいて、前記複数の位置の前記押し当て力の相対値が規定範囲内である場合に、粘弾性測定をすること、
    を特徴とする粘弾性測定装置。
13. 請求項１０から請求項１２までのいずれかに記載の粘弾性測定装置において、
    前記荷重検出部の検出方向の傾きを検出する傾き検出部を備え、
    前記制御部は、
    前記傾き検出部の出力に基づいて、前記押し当て力検出部の検出基準点の補正を行うこと、
    を特徴とする粘弾性測定装置。
14. 請求項１０から請求項１３までのいずれかに記載の粘弾性測定装置において、
    前記面接触部の複数の位置の前記押し当て力を検出する複数の前記押し当て力検出部と、
    押し当て力に関する表示をする押し当て力表示部とを備え、
    前記制御部は、
    複数の前記押し当て力検出部の出力に基づいて、複数の位置の前記押し当て力の作用の中心位置を、前記押し当て力表示部に表示すること、
    を特徴とする粘弾性測定装置。
15. 請求項１０から請求項１４までのいずれかに記載の粘弾性測定装置において、
    押し当て力に関する表示をする押し当て力表示部を備え、
    前記制御部は、
    前記押し当て力検出部の出力に基づいて、前記押し当て力の大きさを識別可能な態様で、前記押し当て力表示部に表示すること、
    を特徴とする粘弾性測定装置。
16. 請求項１から請求項９までのいずれかに記載の粘弾性測定装置において、
    前記面接触部の押し当て力を検出する押し当て力検出部と、
    制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記押し当て力検出部の出力が異なる複数の押し当て力において、前記被測定物の粘弾性を算出し、
    算出した複数の粘弾性に基づいて、前記複数の押し当て力よりも低い押し当て力に対応した粘弾性を求めること、
    を特徴とする粘弾性測定装置。

Images