JPH10201739A

JPH10201739A - 打骨式簡易骨密度測定方法及び簡易骨密度測定装置

Info

Publication number: JPH10201739A
Application number: JP9011302A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yokoi; 正之横井
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1998-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易かつ安全に骨密度を測定することができ
る打骨式簡易骨密度測定方法、及び、それを実施するた
めの簡易骨密度測定装置を提供する。【解決手段】打骨により骨密度を測定する方法であっ
て、被測定者の骨を打骨することにより上記骨の固有振
動数を測定し、上記固有振動数と上記被測定者の身長及
び足サイズのいずれか一方とから、上記骨の骨密度を算
出する打骨式簡易骨密度測定方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、打骨式簡易骨密度
測定及び簡易骨密度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高齢化社会の到来は世界的傾向である。
特に日本では人類がかつて経験したことのない早さで高
齢化社会を迎えようとしており、骨粗鬆症の問題が大き
く取り上げられるようになってきている。骨粗鬆症は、
高齢者の骨折、腰痛等の基礎疾患となるため、この早期
診断、予防は高齢化社会に対応した極めて重要な課題で
ある。

【０００３】骨粗鬆症を診断するための骨密度の測定方
法としては、ＭＤ（Ｍｉｃｒｏｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｒ
ｙ）法、ＳＰＡ（単一光子吸収測定）法、ＤＰＡ（二重
光子吸収測定）法、ＳＸＡ（単一エネルギーＸ線吸収測
定）法、ＤＸＡ（二重エネルギーＸ線吸収測定）法、Ｑ
ＣＴ（定量的ＣＴ）法等が行われている。しかしなが
ら、これらの方法はいずれも、装置が大がかりかつ高価
であり、操作が複雑であった。また、わずかではあるが
放射線を用いているため、妊婦等に使用することは安全
性の面から問題があった。

【０００４】より簡便で安全に骨密度を測定する方法と
して、打骨することにより骨に振動を加え、その固有振
動数を測定することにより骨密度を算出する方法があ
る。しかしながら、固有振動数から骨密度を算出するた
めには、骨の長さを測定する必要があるため、測定操作
が煩雑である等の問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、簡易かつ安全に骨密度を測定することができる打骨
式簡易骨密度測定方法、及び、それを実施するための簡
易骨密度測定装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、打骨により骨
密度を測定する方法であって、被測定者の骨を打骨する
ことにより上記骨の固有振動数を測定し、上記固有振動
数と上記被測定者の身長及び足サイズのいずれか一方と
から、上記骨の骨密度を算出する打骨式簡易骨密度測定
方法である。

【０００７】本発明は、また、打骨により骨密度を測定
するための装置であって、被測定者の骨を打骨するハン
マー部、上記骨の固有振動数を検出する検出部、上記被
測定者の身長及び足サイズのいずれか一方を入力する入
力部、上記固有振動数と、上記身長及び足サイズのいず
れか一方とから骨密度を演算する演算部、並びに、上記
骨密度を表示する表示部よりなる簡易骨密度測定装置で
ある。以下に本発明を詳述する。

【０００８】本発明の打骨式簡易骨密度測定方法におい
ては、まず、被測定者の骨を打骨することにより、上記
骨の固有振動数を測定する。上記打骨の方法としては特
に限定されず、例えば、ハンマー等を用いる方法等が挙
げられる。また、打骨する骨としては特に限定されない
が、踵骨が好ましい。一般に骨粗鬆症による骨折のリス
クを予知するには、腰椎や大腿骨等の骨密度を直接測定
することが好ましいが、これらの部位には加齢に伴う骨
の変形や大動脈の石灰化等の疾患が合併することがあ
り、必ずしも最適とはいえない。一方、踵骨は、早期に
骨量減少を示す新陳代謝が盛んな海綿骨の占める割合が
９５％以上あり、また、同じ荷重骨である腰椎や大腿骨
等の骨密度と比較的相関が高いため、骨粗鬆症による骨
折のリスクを適切に診断することができる。

【０００９】次に、上記固有振動数から骨密度を算出す
る。上記固有振動数からの踵骨密度の算出は、以下のと
おりである。一般に両端が自由端の固有振動数は、下記
式で表される。

【００１０】

【数１】

【００１１】上記式中、Ｌは長さ、Ｅはヤング係数、ｌ
は断面２次モーメント、μは単位長さ当たりの重量を表
す。ここで踵骨の形は一定であると仮定する。ｌ＝ａ₁×Ｌ⁴ 上記式中、ａ₁は定数を表す。また、 ω＝２πｆ最小の固有振動数は、ｎ＝１より、

【００１２】

【数２】

【００１３】上記式中、Ｍは、踵骨の重量を表す。ここ
で踵骨密度をρとすると、Ｍ＝ρ×Ｖとなる。上記式中、Ｖは踵骨の体積を表す。踵骨の形一
定という仮定より、Ｖ＝ａ₄×Ｌ³ よって、Ｍ＝ａ₄×ρ×Ｌ³ となる。これらを代入し、

【００１４】

【数３】

【００１５】ここで、踵骨の場合、ヤング係数と骨密度
との間には以下の式が成り立つ。

【００１６】

【数４】

【００１７】上記式中、ｈ₁、ｈ₂及びｈ₃は、それぞ
れ定数を表す。本発明においては、踵骨長の代わりに、
日頃からよく認識している身長又は足サイズを使用す
る。踵骨長と身長又は足サイズとは比例関係にあるの
で、踵骨長Ｌと身長又は足サイズＬ₁との関係をＬ＝ｋ₁×Ｌ₁ （式中、ｋ₁は定数を表す）とすれば、骨密度ρは、下
記式（１）により算出することができる。 ρ＝ｋ₂×（ｆＬ₁）^1.10 （１）上記式（１）中、ｋ₂は定数であり、身長又は足サイズ
の何れを用いたかにより適宜決定される。

【００１８】本発明の打骨式簡易骨密度測定は、本発明
２の簡易骨密度測定装置により好適に実施することがで
きる。本発明２の簡易骨密度測定装置は、ハンマー部、
検出部、入力部、演算部、及び、表示部よりなる。

【００１９】上記ハンマー部においては、被測定者の骨
がハンマーにより打骨される。上記検出部においては、
上記ハンマー部により打骨された骨の固有振動数を検出
する。上記検出部としては、例えば、圧電セラミックス
等の圧電効果を利用した衝撃センサにより構成される振
動センサ等が挙げられる。上記入力部においては、適宜
の入力回路により被測定者の身長又は足サイズが入力さ
れる。

【００２０】上記演算部においては、上記検出部におい
て検出された固有振動数と、上記入力部より入力された
身長又は足サイズとから、上記式（１）により、骨密度
が算出される。上記表示部においては、液晶ディスプレ
イ等の適宜の表示回路により上記演算部において算出さ
れた骨密度が表示される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
簡易骨密度測定装置の詳細を説明する。本発明の簡易骨
密度測定装置の一例を説明するための平面図を図１に示
す。また、本発明の簡易骨密度測定装置の略図的正面断
面図を図２に示す。簡易骨密度測定装置１のケース２上
面には、表示部３が設けられている。表示部３には、骨
密度表示部３ａ、並びに、入力された身長又は足サイズ
表示部３ｂが設けられている。また、身長又は足サイズ
表示部３ｂの横には、身長又は足サイズを入力するため
の入力部が設けられている。

【００２２】表示部３の側方には、プリンタ４が内蔵さ
れており、表示部３及びプリンタ４が設けられている部
分の側方には、足を載置するための載置台５が設けられ
ている。載置台５の高さは、表示部３及びプリンタ４が
設けられている部分の上面に比べて低くされている。

【００２３】載置台５の側方には、振動センサ６が配置
されており、後述する連結機構により、足を載置台５に
載置した際に踵の骨が位置している部分の足の表面に当
接するように構成されている。振動センサ６は、例え
ば、圧電セラミックス等の圧電効果を利用した衝撃セン
サ等により構成することができる。

【００２４】載置台５の後方には、図１に示すように、
ヒトの足の踵後方部分に沿う形状の踵支持部７ａを有す
る踵ガイド７が設けられている。載置台５上面には、図
１に示すように、足踏みスイッチ８がその上面を露出し
た状態で設けられている。足踏みスイッチ８は、図２に
示すように、ヒトの足Ａが載置台５に載置された際に足
の踵部裏面に接触することにより、簡易骨密度測定装置
１をオン状態とする。

【００２５】踵ガイド７の中間高さ位置には、踵に向か
って開かれた開口（図示されず）が形成されている。該
開口は、後述するハンマーが踵を打診することができる
ように設けられている。このハンマー及びハンマーを駆
動するための機構は、ケース２内に内蔵されている。

【００２６】踵を打振するためのハンマー及びハンマー
を駆動するための機構を、図３及び図４を参照して説明
する。ハンマー及びハンマーを駆動するための機構を説
明するための略図的平面断面図を図３に示す。また、図
３に示した部分の部分切欠正面断面図を図４に示す。

【００２７】図３に示すように、ケース２の前述した表
示部３が設けられている部分の下方には、ハンマーを支
持するためのベースプレート９が設けられている。ベー
スプレート９は、図４に示すように、ケース２の底板２
ｂに対して、上方にかつ斜めに傾いた状態で複数のボル
ト１０及びナット１１により固定されている。なお、ハ
ンマーの振動を振動センサ６に伝えないために、防振ゴ
ム１２，１２が底板２ｂとベースプレート９との間にお
いてボルト１０に外挿されている。なお、ベースプレー
ト９の高さが高くされた部分においては、防振ゴム１２
の長さが不足するため、防振ゴム１２の上方に筒状のス
ペーサ１３がボルト１０に外挿されている。

【００２８】ベースプレート９の上方には、ハンマーを
駆動するための駆動源としてのロータリーソレノイド１
４が、ロータリーソレノイド１４と一体化されているソ
レノイドプレート１５の上方から挿通された複数本のボ
ルト１６，１６により、ベースプレート９から浮かされ
た状態で固定されている。ボルト１６は、ソレノイドプ
レート１５とベースプレート９との間において、筒状の
スペーサ１７及び防振ゴム１８が外挿されており、ベー
スプレート９の裏面側において、ナット１９により締め
付けられている。中央が膨らんだ形状を有する防振ゴム
１８は、ソレノイド１４の振動を振動センサ６に伝えな
いようにするために設けられており、図４に示すよう
に、該膨らんだ部分においてソレノイド１４に当接され
ている。本実施形態においては、ロータリーソレノイド
１４を用いたが、他のモーター等の駆動源を用いてもよ
い。

【００２９】ロータリーソレノイド１４は、図示しない
制御装置により駆動され、ロータリーソレノイド１４の
回転軸に連結されているアームブッシュ２０を回転駆動
する。アームブッシュ２０は、ロータリーソレノイド１
４の回転軸（図示せず）と共に回転するように、該回転
軸に固定されている。なお、上記制御装置は、前述した
足踏みスイッチ８に接続されており、足踏みスイッチ８
がオン状態となった場合にロータリーソレノイド１４を
回転させて、後述のハンマー２７による打振を行わせ
る。

【００３０】図３に示すように、アームブッシュ２０
は、略直方体状の形状を有し、かつ一方側面に所定の幅
のクリアランス２０ａを有する。クリアランス２０ａが
設けられている部分には、破線で示すボルト２０ｂが挿
通されており、クリアランス２０ａの両側の壁面間の距
離を狭めることにより、アームブッシュ２０をロータリ
ーソレノイド１４の回転軸に対して固定する。

【００３１】図４に示すように、アームブッシュ２０の
側面には、アームプレート２１がボルト２２を用いて固
定されている。アームプレート２１の上部には、ハンマ
ー支持棒２７ａが固定されている。ハンマー支持棒２７
ａは、アームプレート２１に取り付けられている部分に
おいて貫通孔を有し、該貫通孔を利用して、ボルト２３
及びナット２４並びに防振ゴム２５により固定されてい
る。防振ゴム２５は、アームプレート２１とハンマー支
持棒２７ａとの間において、ボルト２３に外挿されてお
り、ハンマー２７の振動をアームプレート２１側に伝え
ないように機能する。

【００３２】ハンマー支持棒２７ａの先端には、足の踵
を打振するための球状のハンマー球２７ｂが固定されて
いる。本実施形態では、上記ハンマー球２７ｂが用いら
れているが、足の踵を点接触的に打振し得る限り、球状
のものに限らず、他の形状のハンマー部材を用いること
もできる。もっとも、点接触的に足の踵部を打振するた
めには、足の踵に打振される部分が球面状の形状とされ
ていることが望ましい。

【００３３】次に、ハンマー球２７ｂ及びハンマー支持
棒２７ａからなるハンマー２７を用いて踵を打振する工
程を、図３を参照して説明する。ハンマー２７は、初期
状態においては、ハンマー球２７ｂがクッション材２８
に当接した状態で位置する。次に、後述するように足を
載置台に載せた際には、足踏みスイッチ８がオン状態と
され、それに伴ってロータリーソレノイド１４が駆動さ
れることにより、ハンマー支持棒２７ａが矢印Ｂ方向に
移動し、ハンマー球２７ｂが矢印Ｃで示す部分において
足の踵を打振する。その後、ハンマー球２７ｂは当初の
状態に戻される。当初の状態に戻された際においては、
ケース２の側壁にハンマー球２７ｂが衝突すると、該衝
突による振動がノイズとなるため、前述したクッション
材２８がケース２の側壁に固定されている。なお、ロー
タリーソレノイド１４は、上記のように、ハンマー２７
による打振を果たすように駆動された後に、逆方向に回
転し、ハンマー２７を当初の状態に復帰させる。

【００３４】次に、載置台５上に足を載置した際に振動
センサ６を踵の表面に当接させる連結機構につき、図５
を参照して説明する。図５は、ケース２内に内蔵されて
いる上記連結機構を説明するための略図的側面図であ
る。載置台５に設けられている足踏みスイッチ８の下面
には、支持棒３１が下方に延びるように固定されてい
る。支持棒３１の下方には、防振ゴム３２が外挿されて
おり、防振ゴム３２により、外部からの振動が足踏みス
イッチ８に伝わることを防止している。また、防振ゴム
３２の下端には、回転プレート３３が固定されている。
回転プレート３３は、回転軸３４を中心に回転可能に構
成されている。回転軸３４は、ケース２の底板２ｂ上に
固定されたポスト３５に設けられている。また、回転プ
レート３３が図示の水平状態から時計方向には回転しな
いようにするために、スペーサ３６が設けられている。

【００３５】回転プレート３３上には、回転軸３４の左
側において、上方に延びるように連結ポスト３７が設け
られている。連結ポスト３７には、複数の貫通孔３７ａ
が設けられている。本実施形態では、最上方に設けられ
た貫通孔３７ａに引っ張りばね３８が取り付けられてい
る。引っ張りばね３８の他端は、センサ支持プレート３
９に固定されている。

【００３６】他方、センサ支持プレート３９は、底板２
ｂ上に設けられたポスト４０の上部に設けられた回転軸
４１を中心として矢印Ｄ方向に回転可能に構成されてい
る。他方、ポスト４０には、振動センサ６にノイズとな
る振動が伝わることを防止するための防振ゴム４２が外
挿されている。センサ支持プレート３９の上方には、前
述した振動センサ６が取り付けられている。

【００３７】従って、足踏みスイッチ８を足の踵で踏ん
だ際には、足踏みスイッチ８が矢印Ｅ方向に移動すると
共に、回転プレート３３が反時計方向に回転し、引っ張
りばね３８によりセンサ支持プレート３９の上端が矢印
Ｄ方向に引き寄せられる。その結果、振動センサ６が足
の踵の側面に当接されることになる。このように、振動
センサ６を踵の体表面に当接させる機構は、本実施形態
では、モーター等の駆動源を必要とすることなく、上記
連結機構により機械的に行われる。

【００３８】次に、本実施形態に係る簡易骨密度測定装
置を用いた測定方法を説明すると共に、振動センサ６か
ら得られた信号に基づいて骨密度を算出し、骨密度表示
部３ａにおいて表示させる操作につき説明する。

【００３９】簡易骨密度測定装置１を使用するに際して
は、図１及び図２に示す載置台５上に足の踵をおろし、
足踏みスイッチ８を押圧する。その結果、図５に示した
連結機構により振動センサ６が踵の側面に当接される。
同時に、足踏みスイッチ８がオン状態とされ、前述した
ロータリーソレノイド１４が駆動されて、ハンマー２７
のハンマー球２７ｂにより足の踵が打振される。従っ
て、ハンマー球２７ｂにより踵骨に与えられた衝撃に基
づく踵骨の振動が振動センサ６から検出される。

【００４０】振動センサ６により検出された踵骨の振動
は、演算部（図示せず）において高速フーリエ変換処理
された後、波形の周波数分析が行われ、固有振動数が求
められる。求められた固有振動数と、入力部から入力さ
れた被測定者の身長又は足サイズとから、上述した式
（１）により骨密度が算出される。算出された骨密度
は、骨密度表示部３ａに与えられ、適宜の表示回路によ
り表示される。

【００４１】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００４２】実施例１、２、比較例１図１に示した簡易骨密度測定装置を用いて、２０人の被
測定者の踵骨の骨密度を測定した。骨密度の算出におい
て、実施例１ではそれぞれの被測定者の身長を、実施例
２では足サイズを用いた。また、比較例１として、Ｈｅ
ｅｌｓｃａｎＤＸ−２０００（ＤＸＡ法、京都第一科学
社製）を用いて、踵骨の骨量を測定した。それぞれの結
果を表１に示した。また、実施例１と比較例１、及び、
実施例２と比較例１の相関を示すグラフを、それぞれ図
６及び図７に示した。身長又は足サイズを利用した本発
明の簡易骨密度測定装置による測定結果は、ＤＸＡ法に
よる測定結果と高い相関を示すことが分かった。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【発明の効果】本発明の打骨式簡易骨密度測定及び簡易
骨密度測定装置は、上述の構成からなるので、骨の長さ
の測定が不要であるため、装置の小型化、フルオート
化、低価格化を図ることができる。また、簡便かつ安全
な方法により測定することができるため、測定時間の短
縮、被測定者負担の軽減等を図ることができ、測定者が
いなくても測定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の簡易骨密度測定装置の一例を説明する
ための略図的平面図。

【図２】図１に示した簡易骨密度測定装置の略図的正面
図。

【図３】ハンマー及びハンマーを駆動するための機構を
説明するための略図的平面断面図。

【図４】図３に示したハンマー及び機構を説明するため
の部分切欠正面断面図。

【図５】振動センサを踵部の体表面に当接させるための
連結機構を説明するための略図的側面図。

【図６】実施例１における測定結果と比較例１における
測定結果との相関を示すグラフ。縦軸はＤＸＡ法により
測定された骨量を示し、横軸は本発明の簡易骨密度測定
装置において身長を利用して測定した骨密度を示す。

【図７】実施例２における測定結果と比較例１における
測定結果との相関を示すグラフ。縦軸はＤＸＡ法により
測定された骨量を示し、横軸は本発明の簡易骨密度測定
装置において足サイズを利用して測定した骨密度を示
す。

【符号の説明】

１簡易骨密度測定装置２ケース３表示部４プリンタ５載置台６振動センサ８足踏みスイッチ１４ロータリーソレノイド２７ハンマー２７ａハンマー支持棒２７ｂハンマー球３１支持棒３３回転プレート３８引っ張りばね３９センサ支持プレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】打骨により骨密度を測定する方法であっ
て、被測定者の骨を打骨することにより前記骨の固有振
動数を測定し、前記固有振動数と前記被測定者の身長及
び足サイズのいずれか一方とから、前記骨の骨密度を算
出することを特徴とする打骨式簡易骨密度測定方法。
【請求項２】打骨により骨密度を測定するための装置
であって、被測定者の骨を打骨するハンマー部、前記骨
の固有振動数を検出する検出部、前記被測定者の身長及
び足サイズのいずれか一方を入力する入力部、前記固有
振動数と、前記身長及び足サイズのいずれか一方とから
骨密度を演算する演算部、並びに、前記骨密度を表示す
る表示部よりなることを特徴とする簡易骨密度測定装
置。