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JP7698282B2 - Fluidic device and contact detection method for fluidic device - Google Patents
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JP7698282B2 - Fluidic device and contact detection method for fluidic device - Google Patents

Fluidic device and contact detection method for fluidic device Download PDF

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JP7698282B2 JP2021042265A JP2021042265A JP7698282B2 JP 7698282 B2 JP7698282 B2 JP 7698282B2 JP 2021042265 A JP2021042265 A JP 2021042265A JP 2021042265 A JP2021042265 A JP 2021042265A JP 7698282 B2 JP7698282 B2 JP 7698282B2
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Description

本発明は、流体機器および流体機器の接触検出方法に関する。 The present invention relates to a fluid device and a contact detection method for the fluid device.

流体機器として、柔軟指などの、空気圧によって力を発生させるアクチュエータが知られている(例えば特許文献1参照)。柔軟指は、弾性材料により内側に流体を収容する中空体を形成して、中空体の内圧を変化させることにより中空体の形状を変化させて物品を把持するように構成されている。 As fluid devices, actuators that generate force using air pressure, such as soft fingers, are known (see, for example, Patent Document 1). Soft fingers are configured to form a hollow body using an elastic material to hold a fluid inside, and to grip an object by changing the internal pressure of the hollow body to change the shape of the hollow body.

特表2020-512203号公報Special Publication No. 2020-512203

このような、流体機器は、中空体の内圧を調整することによりその動作が制御されているが、より高機能な作業の実現には、中空体の外表面における接触を精度よく検出することが望まれている。中空体の外表面に接触センサを実装することも考えられるが、この場合、流体機器のコスト増大およびシステムの複雑化等の問題が生じる。 The operation of such fluidic devices is controlled by adjusting the internal pressure of the hollow body, but to achieve more sophisticated operations, it is desirable to accurately detect contact on the outer surface of the hollow body. It is possible to mount a contact sensor on the outer surface of the hollow body, but this would result in problems such as increased costs for the fluidic device and a more complicated system.

特に、物品を把持する柔軟指に接触センサを実装した場合、接触センサおよび接触センサに接続された配線の耐久性の確保が容易でない。さらに、食品などの把持対象物への適合性に課題がある。さらにまた、水中で使用する場合に、接触センサの耐水性確保に課題がある。すなわち、従来の流体機器は、接触センサを設けることなく、接触を検知する観点で改良する余地がある。 In particular, when a contact sensor is mounted on a soft finger that grasps an object, it is not easy to ensure the durability of the contact sensor and the wiring connected to the contact sensor. Furthermore, there are issues with compatibility with objects to be grasped, such as food. Furthermore, there are issues with ensuring the water resistance of the contact sensor when used underwater. In other words, there is room for improvement in conventional fluid devices in terms of detecting contact without providing a contact sensor.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、流体機器において、中空体の表面に接触センサを設けることなく、中空体の外表面における接触を検出できる流体機器を提供することを課題とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a fluid device that can detect contact on the outer surface of a hollow body without providing a contact sensor on the surface of the hollow body.

本発明の第1の側面は、
内側に流体が収容されており、外表面が接触により変形可能に構成された、中空体と、
先端部が前記中空体の内側に流体連通した配管と、
前記配管の途中に設けられており、該配管内を流動する流体の流れを計測する、流量センサと、
前記流量センサによる計測結果に基づいて、前記接触を検出する、接触検出部と
を備えた、流体機器を提供する。
The first aspect of the present invention is
A hollow body containing a fluid therein and having an outer surface that is deformable upon contact;
a pipe having a tip end in fluid communication with the inside of the hollow body;
a flow rate sensor provided in the pipe to measure a flow of a fluid flowing through the pipe;
and a contact detection unit that detects the contact based on a measurement result by the flow rate sensor.

中空体の外表面が接触により変形したとき、内側の流体が変形した分だけ配管に押し出されて流動が生じる一方で、流体の圧力はほとんど変化しない。この現象は、接触による中空体の変形が小さいほどより顕著である。その結果、中空体の接触時においては、流体の流動を流量センサにより精度よく検出しやすい一方で、圧力の変動を検出しにくい。したがって、本発明によれば、接触センサを設けることなく、流量センサの計測結果に基づいて中空体における接触を検出できる。 When the outer surface of a hollow body is deformed by contact, the fluid inside is pushed into the pipe by the amount of deformation, creating a flow, but the pressure of the fluid changes very little. This phenomenon is more pronounced the smaller the deformation of the hollow body due to contact. As a result, when the hollow body is in contact, it is easy to accurately detect the flow of fluid using a flow sensor, but it is difficult to detect pressure fluctuations. Therefore, according to the present invention, contact in a hollow body can be detected based on the measurement results of the flow sensor, without providing a contact sensor.

前記接触検出部は、前記流量センサにより計測される流量の微分値が、所定の閾値を超える場合に、前記接触を検出してもよい。 The contact detection unit may detect the contact when a differential value of the flow rate measured by the flow sensor exceeds a predetermined threshold value.

本構成によれば、流量の微分値を所定の閾値と比較することによって、接触による流体の流動を精度よく検出しやすい。 With this configuration, it is easy to accurately detect the flow of fluid due to contact by comparing the differential value of the flow rate with a predetermined threshold value.

前記配管の基端部に接続されており、前記中空体の内側に前記配管を介して前記流体を供給する、ポンプと、
前記配管の途中に設けられており、前記流量センサに対して前記中空体とは反対側に位置しており、前記配管内に画定される流路を開閉可能に構成された、バルブと
をさらに備え、
前記中空体は、内側に供給される前記流体によって動作可能に構成されていてもよい。
a pump connected to a base end of the pipe and configured to supply the fluid to the inside of the hollow body through the pipe;
a valve provided in the pipe on the opposite side of the hollow body with respect to the flow rate sensor and configured to open and close a flow path defined in the pipe;
The hollow body may be configured to be operable by the fluid supplied inside.

本構成によれば、中空体に、ポンプからバルブを介して流体が供給される流体機器において、本発明が好適に実施される。 With this configuration, the present invention can be suitably implemented in a fluid device in which a fluid is supplied from a pump to a hollow body via a valve.

前記配管の内側には、前記流量センサに対して前記中空体とは反対側において、前記流量センサへの連通部を除いて閉空間に構成された、第1空間が画定されており、
前記中空体の内側には、前記配管への連通部を除いて閉空間に構成された、第2空間が画定されていてもよい。
A first space is defined inside the pipe on the opposite side of the hollow body with respect to the flow sensor, the first space being a closed space except for a communication portion to the flow sensor,
A second space may be defined inside the hollow body, the second space being a closed space except for a portion communicating with the pipe.

本構成によれば、第2空間が閉空間に構成されている場合でも、流体の圧縮性、及び/又は第1空間および第2空間の変形に起因して生じる第1空間から第2空間への流体の流動を検出できる。 With this configuration, even if the second space is configured as a closed space, it is possible to detect the flow of fluid from the first space to the second space caused by the compressibility of the fluid and/or the deformation of the first space and the second space.

前記中空体が、カフ式血圧計において被験者の被血圧測定部に巻回されるカフを構成してもよい。 The hollow body may form a cuff that is wrapped around the part of the subject whose blood pressure is to be measured in a cuff-type blood pressure monitor.

本構成によれば、カフ式血圧計において、本発明が好適に実施される。特に、オシロメトリック法によりカフ内における空気の圧力の変動に基づいて血圧を測定する場合に比して、カフ内の空気の流動を精度よく検出しやすいので、例えば脈拍が弱い虚脈である被験者の場合でも、血圧を安定して計測しやすい。 According to this configuration, the present invention can be suitably implemented in a cuff-type blood pressure monitor. In particular, compared to measuring blood pressure based on the fluctuation of air pressure in the cuff using the oscillometric method, it is easier to detect the air flow in the cuff with high accuracy, so blood pressure can be measured stably even in the case of a subject with a weak pulse, for example.

前記接触における接触力を推定する、接触力推定部をさらに備えており、
前記接触力推定部は、前記流量センサにより計測される信号波形に基づいて接触力推定関数から前記接触力を推定し、
前記接触力推定関数は、前記流体の前記信号波形を変数として前記接触力を算出してもよい。
The touch panel further includes a contact force estimation unit that estimates a contact force at the contact,
the contact force estimation unit estimates the contact force from a contact force estimation function based on a signal waveform measured by the flow sensor;
The contact force estimation function may calculate the contact force using the signal waveform of the fluid as a variable.

本構成によれば、流量センサにより計測される信号波形に基づいて、中空体における接触力を推定できる。 With this configuration, the contact force in the hollow body can be estimated based on the signal waveform measured by the flow sensor.

前記中空体の内側または前記配管内における前記流体の圧力を計測する圧力センサをさらに備え、
前記接触力推定関数は、前記変数として、前記圧力センサにより計測された前記流体の圧力をさらに含んでおり、
前記接触力推定部は、前記流体の前記信号波形および前記圧力に基づいて、前記接触力推定関数から、前記接触力を推定してもよい。
Further comprising a pressure sensor for measuring a pressure of the fluid inside the hollow body or in the pipe;
the contact force estimation function further includes, as one of the variables, a pressure of the fluid measured by the pressure sensor;
The contact force estimating unit may estimate the contact force from the contact force estimation function based on the signal waveform and the pressure of the fluid.

本構成によれば、流量センサにより計測される信号波形に加えて、圧力センサにより計測される流体の圧力に基づいて、中空体の外表面における接触力をより精度よく推定できる。特に、接触力の推定に流体の圧力を使用することによって、接触後に平衡状態となり流動が無くなった場合でも、流体の圧力に基づいて接触力を推定できる。 With this configuration, the contact force on the outer surface of the hollow body can be estimated with greater accuracy based on the fluid pressure measured by the pressure sensor in addition to the signal waveform measured by the flow sensor. In particular, by using the fluid pressure to estimate the contact force, the contact force can be estimated based on the fluid pressure even when an equilibrium state is reached after contact and no flow is observed.

前記流量センサにより計測される信号波形に基づいて、前記接触における接触速度を推定する、接触速度推定部をさらに備えてもよい。 The device may further include a contact speed estimation unit that estimates the contact speed at the time of contact based on the signal waveform measured by the flow sensor.

本構成によれば、流量センサにより計測される信号波形に基づいて、接触速度を推定できる。例えば、信号波形の1つのピークにおける面積を時間で除することによって接触速度を推定してもよく、また上記1つのピークの立ち上がり部分の傾きによって接触速度を推定してもよく、さらにまた上記1つのピークの立ち上がり高さによって接触速度を推定してもよい。なお、流量センサにより計測される信号波形に加えて、作動流体の圧力を利用してもよい。 According to this configuration, the contact speed can be estimated based on the signal waveform measured by the flow sensor. For example, the contact speed may be estimated by dividing the area of one peak of the signal waveform by time, or the contact speed may be estimated from the slope of the rising part of the one peak, or the contact speed may be estimated from the rising height of the one peak. Note that the pressure of the working fluid may be used in addition to the signal waveform measured by the flow sensor.

前記流量センサは、複数設けられていてもよい。 There may be multiple flow rate sensors.

本構成によれば、複数の流量センサによる複数の計測結果に基づいて、中空体における接触をより精度よく検出しやすい。 With this configuration, it is easier to detect contact in the hollow body with greater accuracy based on multiple measurement results from multiple flow sensors.

前記中空体には、互いに異なる複数の位置に複数の配管がそれぞれ接続されており、
前記流量センサは、前記複数の配管それぞれに設けられており、
前記接触における接触位置を推定する、接触位置推定部をさらに備えており、
前記接触位置推定部は、複数の前記流量センサにより計測される複数の信号波形それぞれにおける、前記接触が検出されたときのピークの時間差に基づいて、前記接触位置を推定してもよい。
A plurality of pipes are connected to the hollow body at different positions,
The flow rate sensor is provided in each of the plurality of pipes,
The touch device further includes a touch position estimation unit that estimates a touch position of the touch,
The contact position estimating unit may estimate the contact position based on a time difference between peaks at the time when the contact is detected in each of a plurality of signal waveforms measured by the plurality of flow sensors.

本構成によれば、中空体における接触位置を精度よく推定できる。具体的には、接触位置から複数の流量センサそれぞれまでの距離の差がそれぞれの信号波形におけるピークの時間差に対応するので、予め求めた中空体および配管における接触による流動の伝わる速さに基づいて、ピークの時間差から上記距離の差を推定できる。よって、複数の流量センサの位置と上記距離の差とに基づいて、中空体における接触位置を精度よく推定できる。 According to this configuration, the contact position in the hollow body can be estimated with high accuracy. Specifically, since the difference in distance from the contact position to each of the multiple flow sensors corresponds to the time difference between the peaks in the respective signal waveforms, the difference in distance can be estimated from the time difference between the peaks based on the speed at which the flow due to contact in the hollow body and piping is transmitted, which has been determined in advance. Therefore, the contact position in the hollow body can be estimated with high accuracy based on the positions of the multiple flow sensors and the difference in distance.

前記中空体には、互いに異なる少なくとも3箇所に、少なくとも3本の配管がそれぞれ接続されており、
前記流量センサは、前記少なくとも3本の配管それぞれに設けられていてもよい。
At least three pipes are connected to the hollow body at at least three different locations,
The flow rate sensor may be provided in each of the at least three pipes.

本構成によれば、接触位置から少なくとも3つ流量センサまでの、3つの距離の差を推定できる。よって、3つの距離の差に基づいて、接触位置を2次元的または3次元的に推定できる。 With this configuration, it is possible to estimate the differences in three distances from the contact position to at least three flow sensors. Therefore, it is possible to estimate the contact position in two or three dimensions based on the differences in the three distances.

前記複数の配管は、前記中空体に接続された端部とは反対側の端部が互いに連結されていてもよい。 The multiple pipes may be connected to each other at their ends opposite the end connected to the hollow body.

本構成によれば、複数の流量センサが、中空体に対して環状に接続された配管に設けられることになる。その結果、中空体への接触時において、流体の流動は、配管において一方向に流れるので、中空体から一方の流量センサに流体が流動する一方で、他方の流量センサから中空体へ流動することになる。すなわち、複数の流量センサにおいて、中空体に対する流体の流動方向が逆になる。これによって、流体の流動をより精度よく検出しやすく、接触位置をより精度よく推定できる。 According to this configuration, multiple flow sensors are provided in a pipe that is connected in a ring shape to the hollow body. As a result, when contacting the hollow body, the fluid flows in one direction in the pipe, so that while the fluid flows from the hollow body to one of the flow sensors, it flows from the other flow sensor to the hollow body. In other words, the direction of fluid flow relative to the hollow body is reversed in the multiple flow sensors. This makes it easier to detect the fluid flow with greater accuracy, and allows the contact position to be estimated with greater accuracy.

前記接触における接触形状を推定する、接触形状推定部をさらに備えており、
前記接触形状推定部は、前記流量センサにより計測される信号波形に基づいて前記接触形状を推定してもよい。
The touch sensor further includes a contact shape estimation unit that estimates a contact shape of the touch,
The contact shape estimating unit may estimate the contact shape based on a signal waveform measured by the flow rate sensor.

本構成によれば、流量センサにより計測される信号波形に基づいて中空体に対する接触形状を推定できる。すなわち、接触に対応する信号波形のうち、最初のピークが接触により中空体から押し出された流体の体積に相当するので、当該最初のピークの面積を求めることによって接触形状を推定できる。 With this configuration, the contact shape with respect to the hollow body can be estimated based on the signal waveform measured by the flow sensor. That is, since the first peak in the signal waveform corresponding to the contact corresponds to the volume of the fluid pushed out of the hollow body by the contact, the contact shape can be estimated by calculating the area of the first peak.

本発明の第2の側面は、
内側に流体が収容されており外表面が接触により変形可能に構成された中空体に流体連通した配管において、前記流体が流動したときの流量を計測し、
計測された前記流体の流量に基づいて、前記中空体の接触を検出する、流体機器の接触検出方法を提供する。
A second aspect of the present invention is
A flow rate of a fluid is measured in a pipe fluidically connected to a hollow body having an outer surface that is deformable by contact with the hollow body,
The present invention provides a contact detection method for a fluid device, which detects the contact of the hollow body based on the measured flow rate of the fluid.

本流体機器の接触検出方法によれば、上記流体機器における効果が同様に発揮される。 This contact detection method for fluid devices achieves the same effects as those in the above-mentioned fluid devices.

本発明によれば、流体機器において、中空体の表面に接触センサを設けることなく、中空体の外表面における接触を精度よく検出できる。 According to the present invention, in a fluid device, contact on the outer surface of a hollow body can be detected with high accuracy without providing a contact sensor on the surface of the hollow body.

本発明の第1実施形態に係る空圧機器を概略的に示す図。1 is a diagram illustrating a schematic diagram of a pneumatic device according to a first embodiment of the present invention; 流量センサにより検出された流体の流量の変動を示すグラフ。4 is a graph showing fluctuations in the flow rate of a fluid detected by a flow sensor. 他の例に係る図3と同様のグラフ。4 is a graph similar to FIG. 3 according to another example. 第1実施形態の変形例に係る血圧計を概略的に示す図。FIG. 13 is a diagram illustrating a blood pressure monitor according to a modified example of the first embodiment. 本発明の第2実施形態に係る空圧機器を概略的に示す図。FIG. 5 is a schematic diagram showing a pneumatic device according to a second embodiment of the present invention. 流量センサにより検出された流体の流量の変動を示すグラフ。4 is a graph showing fluctuations in the flow rate of a fluid detected by a flow sensor. 接触位置とピークの時間差との関係を示すグラフ。11 is a graph showing the relationship between the contact position and the time difference between peaks. 第2実施形態の変形例に係る空圧機器を概略的に示す図。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a pneumatic device according to a modified example of the second embodiment. 図8の流体機器に係る流体の流量の変動を示すグラフ。9 is a graph showing fluctuations in the flow rate of a fluid in the fluidic device of FIG. 8 . 第2実施形態のさらなる変形例に係る空圧機器を概略的に示す図。FIG. 13 is a diagram illustrating a pneumatic device according to a further modified example of the second embodiment. 図10の流体機器に係る流体の流量の変動を示すグラフ。11 is a graph showing fluctuations in the flow rate of a fluid in the fluidic device of FIG. 10 . 第2実施形態のさらなる他の変形例に係る空圧機器を概略的に示す図。FIG. 13 is a diagram illustrating a pneumatic device according to still another modified example of the second embodiment.

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。 Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. Note that the following description is essentially merely illustrative and is not intended to limit the present invention, its applications, or its uses. The drawings are schematic, and the ratios of dimensions, etc., differ from the actual ones.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る流体機器1の構成を概略的に示している。図1に示されるように、流体機器1は、アクチュエータ10と、先端部2aがアクチュエータ10の内側に流体連通した配管2と、配管2の途中に設けられた流量センサ3と、流体機器1の作動を制御する制御装置20とを有している。
[First embodiment]
Fig. 1 shows a schematic configuration of a fluidic device 1 according to a first embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, the fluidic device 1 includes an actuator 10, a pipe 2 having a tip 2a fluidly connected to the inside of the actuator 10, a flow rate sensor 3 provided midway along the pipe 2, and a control device 20 that controls the operation of the fluidic device 1.

配管2の基端部2bには、配管2内に作動流体を供給するポンプ4が接続されている。配管2の流量センサ3とポンプ4との間には、バルブ5が設けられている。配管2のアクチュエータ10と流量センサ3との間には、圧力センサ6が設けられている。 A pump 4 is connected to the base end 2b of the pipe 2, supplying the working fluid into the pipe 2. A valve 5 is provided between the flow rate sensor 3 of the pipe 2 and the pump 4. A pressure sensor 6 is provided between the actuator 10 of the pipe 2 and the flow rate sensor 3.

アクチュエータ10は、弾性材料からなる中空体であって、内側に作動流体が収容(充填)されており、外表面が接触により変形可能(凹み変形)であって、該接触が解消されると弾性力によって元の形状に復元するように構成されている。本実施形態では、アクチュエータ10は、配管2が接続されたベース11と、ベース11から下方に延びる一対の把持指12とを有している。把持指12は、互いに対向する対向面12aとは反対側に位置する背面12bがアコーディオン状に形成されている。 The actuator 10 is a hollow body made of an elastic material, and is filled (contains) a working fluid inside. The outer surface is deformable (deforms concavely) when contact is made, and is configured to return to its original shape by elastic force when the contact is released. In this embodiment, the actuator 10 has a base 11 to which the piping 2 is connected, and a pair of gripping fingers 12 extending downward from the base 11. The gripping fingers 12 have a back surface 12b, located on the opposite side to the opposing surfaces 12a, which face each other, formed in an accordion shape.

配管2は、内側に作動流体が流れる流路が形成されている。ポンプ4は、制御装置20によって電子制御されて作動流体を配管2内に供給する。バルブ5は、制御装置20によって電子制御式されて配管2内に画定される流路を開閉可能に構成されている。バルブ5が開いた状態で、ポンプ4が配管2を介してアクチュエータ10の内側に作動流体を供給すると、アクチュエータ10は、内側の作動流体の圧力に応じて変形する。 The pipe 2 has a flow path formed inside through which the working fluid flows. The pump 4 is electronically controlled by the control device 20 to supply the working fluid into the pipe 2. The valve 5 is electronically controlled by the control device 20 and configured to be capable of opening and closing the flow path defined within the pipe 2. When the pump 4 supplies the working fluid to the inside of the actuator 10 through the pipe 2 with the valve 5 open, the actuator 10 deforms according to the pressure of the working fluid inside.

流量センサ3は、流量センサ3を通過する作動流体の流量(例えば、分子数、重量、体積)を計測する。圧力センサ6は、配管2内の作動流体の圧力を計測する。本実施形態では、流量センサ3は計測した作動流体の流量を電圧値として制御装置20に出力し、同様に圧力センサ6は計測した作動流体の圧力を電圧値として制御装置20に出力する。 The flow sensor 3 measures the flow rate (e.g., number of molecules, weight, volume) of the working fluid passing through the flow sensor 3. The pressure sensor 6 measures the pressure of the working fluid in the pipe 2. In this embodiment, the flow sensor 3 outputs the measured flow rate of the working fluid as a voltage value to the control device 20, and similarly, the pressure sensor 6 outputs the measured pressure of the working fluid as a voltage value to the control device 20.

本実施形態では、アクチュエータ10は、作動流体の圧力が低い状態(例えば、該気圧と等しい)では、一対の把持指12は背面12b側に湾曲して互いに離間している。この状態から、アクチュエータ10の内側にポンプ4によって作動流体を供給することにより作動流体の圧力が増大するにつれて、二点鎖線で示すように、一対の把持指12は、背面12b側が伸長して対向面12a側に湾曲して互いに近接する方向に変形する。これによって、一対の把持指12の間において物品を把持可能に構成されている。すなわち、アクチュエータ10は、内側に供給される作動流体によって動作可能に構成されている。本実施形態では、作動流体として、空気を使用しているが、このほか水または生理食塩水等の任意の流体を使用してもよい。 In this embodiment, when the pressure of the working fluid in the actuator 10 is low (e.g., equal to the atmospheric pressure), the pair of gripping fingers 12 are curved toward the back surface 12b and separated from each other. As the pressure of the working fluid increases by supplying the working fluid to the inside of the actuator 10 from this state using the pump 4, the pair of gripping fingers 12 are deformed in a direction in which they approach each other, with the back surface 12b side extending and the pair of gripping fingers 12 curved toward the opposing surface 12a, as shown by the two-dot chain line. This allows an object to be gripped between the pair of gripping fingers 12. In other words, the actuator 10 is configured to be operable by the working fluid supplied to the inside. In this embodiment, air is used as the working fluid, but any other fluid such as water or saline may be used.

制御装置20は、ハードディスク等の記憶部21、演算処理部(CPU)22、メモリ、および入出力装置を備えた周知のコンピュータと、コンピュータに実装されたソフトウエアとにより構成されている。演算処理部22は、ポンプ制御部23と、バルブ制御部24と、接触検出部25と、接触力推定部26と、接触速度推定部27と、接触形状推定部28とを有している。 The control device 20 is composed of a well-known computer equipped with a storage unit 21 such as a hard disk, an arithmetic processing unit (CPU) 22, memory, and an input/output device, and software implemented in the computer. The arithmetic processing unit 22 has a pump control unit 23, a valve control unit 24, a contact detection unit 25, a contact force estimation unit 26, a contact speed estimation unit 27, and a contact shape estimation unit 28.

記憶部21には、流体機器1の作動に必要な情報が予め記憶されており、例えば、接触検出用閾値Aと、接触力推定関数f(t)と、接触速度推定関数g(t)と、接触形状推定関数h(t)とが記憶されている。ポンプ制御部23およびバルブ制御部24は、ポンプ4の作動およびバルブ5の開閉をそれぞれ電子制御する。 The memory unit 21 stores information necessary for the operation of the fluid device 1 in advance, such as a contact detection threshold A, a contact force estimation function f(t), a contact speed estimation function g(t), and a contact shape estimation function h(t). The pump control unit 23 and the valve control unit 24 electronically control the operation of the pump 4 and the opening and closing of the valve 5, respectively.

接触検出部25は、流量センサ3による計測結果に基づいて、アクチュエータ10の外表面への物品の接触を検出する。具体的には、接触によってアクチュエータ10の外表面が凹むように変形したときに、アクチュエータ10内の作動流体が配管2側へ押し出されて、配管2内に作動流体の流動が生じ、接触検出部25は該流動を流量センサ3によって検出することにより接触を検出する。 The contact detection unit 25 detects contact of an object with the outer surface of the actuator 10 based on the measurement results from the flow sensor 3. Specifically, when the outer surface of the actuator 10 is deformed by being concave due to contact, the working fluid in the actuator 10 is pushed towards the pipe 2, causing a flow of the working fluid in the pipe 2, and the contact detection unit 25 detects the flow using the flow sensor 3 to detect the contact.

より具体的には、接触検出部25は、流量センサ3により計測される作動流体の流量を示す信号の時間ごとの推移を示す流量波形W(t)の微分値を計算し、該微分値が記憶部21から読み出した閾値Aを超える場合に接触を検出する。tは時間を意味している。閾値Aを低く設定した場合には接触の検出感度を高めることができ、閾値Aを高く設定した場合には接触の検出感度が過度に高くなることを防止できる。すなわち、閾値Aの設定により接触の検出感度を適宜に設定できる。 More specifically, the contact detection unit 25 calculates the differential value of the flow waveform W(t), which indicates the time progression of the signal indicating the flow rate of the working fluid measured by the flow sensor 3, and detects contact when the differential value exceeds the threshold value A read from the memory unit 21. t represents time. If the threshold value A is set low, the contact detection sensitivity can be increased, and if the threshold value A is set high, the contact detection sensitivity can be prevented from becoming excessively high. In other words, the contact detection sensitivity can be appropriately set by setting the threshold value A.

接触力推定部26は、流量センサ3による計測結果に基づいて、アクチュエータ10に対する物品の接触力(外力)を推定する。具体的には、接触力推定部26は、流量センサ3により計測される流量波形W(t)に基づいて、記憶部21から読み出した接触力推定関数f(t)から接触力を推定する。 The contact force estimation unit 26 estimates the contact force (external force) of the article against the actuator 10 based on the measurement results from the flow sensor 3. Specifically, the contact force estimation unit 26 estimates the contact force from the contact force estimation function f(t) read out from the memory unit 21 based on the flow waveform W(t) measured by the flow sensor 3.

接触力推定関数f(t)は、実測された流量波形W(t)と接触力との関係に基づいて、例えば、テーブルルックアップ法、解析的な手法、ニューラルネットワーク法により予め設定されており、信号波形W(t)を変数として接触力を推定する関数である。例えば、接触力推定関数f(t)は、実測された流量波形W(t)のうち最初のピークに着目して、このピークの高さ、面積及び/又は傾き等と、実測された接触力との関係から決定される。 The contact force estimation function f(t) is preset based on the relationship between the measured flow waveform W(t) and the contact force, for example, by a table lookup method, an analytical method, or a neural network method, and is a function that estimates the contact force using the signal waveform W(t) as a variable. For example, the contact force estimation function f(t) focuses on the first peak of the measured flow waveform W(t) and is determined from the relationship between the height, area, and/or slope of this peak and the measured contact force.

接触速度推定部27は、流量センサ3による計測結果に基づいて、アクチュエータ10に対する物品の接触速度を推定する。具体的には、接触速度推定部27は、流量センサ3により計測される流量波形W(t)に基づいて、記憶部21から読み出した接触速度推定関数g(t)から接触速度を推定する。 The contact speed estimation unit 27 estimates the contact speed of the article with respect to the actuator 10 based on the measurement results from the flow sensor 3. Specifically, the contact speed estimation unit 27 estimates the contact speed from the contact speed estimation function g(t) read from the memory unit 21 based on the flow waveform W(t) measured by the flow sensor 3.

接触速度推定関数g(t)は、実測された流量波形W(t)と接触速度との関係に基づいて、例えばテーブルルックアップ法、解析的な手法、ニューラルネットワーク法により予め設定されており、流量波形W(t)を変数として接触速度を推定する関数である。例えば、接触速度推定関数g(t)は、流量波形W(t)の1つのピークにおける面積を当該ピークが生じる時間で除することによって接触速度を推定してもよく、また上記1つのピークの立ち上がり部分の傾きによって接触速度を推定してもよく、さらにまた上記1つのピークの立ち上がり高さによって接触速度を推定してもよい。 The contact speed estimation function g(t) is preset based on the relationship between the measured flow waveform W(t) and the contact speed, for example, by a table lookup method, an analytical method, or a neural network method, and is a function that estimates the contact speed using the flow waveform W(t) as a variable. For example, the contact speed estimation function g(t) may estimate the contact speed by dividing the area of one peak of the flow waveform W(t) by the time at which the peak occurs, or may estimate the contact speed from the slope of the rising part of the one peak, or may further estimate the contact speed from the rising height of the one peak.

接触形状推定部28は、流量センサ3による計測結果に基づいて、アクチュエータ10に接触する物品の接触形状を推定する。具体的には、接触形状推定部28は、流量センサ3により計測される流量波形W(t)に基づいて、記憶部21から読み出した接触形状推定関数h(t)から接触形状を推定する。 The contact shape estimation unit 28 estimates the contact shape of the item contacting the actuator 10 based on the measurement results from the flow sensor 3. Specifically, the contact shape estimation unit 28 estimates the contact shape from the contact shape estimation function h(t) read out from the memory unit 21 based on the flow waveform W(t) measured by the flow sensor 3.

接触形状推定関数h(t)は、実測された流量波形W(t)と接触形状との関係に基づいて、例えばテーブルルックアップ法、解析的な手法、ニューラルネットワーク法により予め設定されており、流量波形W(t)を変数として接触形状を推定する関数である。例えば、接触形状推定関数h(t)は、接触に対応する流量波形W(t)のうち、最初のピークが接触によりアクチュエータ10から配管2内に押し出された作動流体の体積に相当するので、当該最初のピークの面積を求め該面積に基づいて接触形状を推定してもよい。 The contact shape estimation function h(t) is a function that is set in advance, for example, by a table lookup method, an analytical method, or a neural network method, based on the relationship between the measured flow waveform W(t) and the contact shape, and estimates the contact shape using the flow waveform W(t) as a variable. For example, since the first peak of the flow waveform W(t) corresponding to the contact corresponds to the volume of the working fluid pushed out from the actuator 10 into the pipe 2 due to the contact, the contact shape estimation function h(t) may calculate the area of the first peak and estimate the contact shape based on the area.

なお、必要に応じて、接触力推定関数f(t)、接触速度推定関数g(t)および接触形状推定関数h(t)の変数として、作動流体の圧力波形P(t)を加えてもよい。圧力波形P(t)は、圧力センサ6により計測される作動流体の圧力を示す信号の時間ごとの推移を示す信号波形である。この場合、これらの関数f(t)、g(t)、h(t)は、実測された流量波形W(t)と圧力波形P(t)と接触力との関係に基づいて、例えばテーブルルックアップ法、解析的な手法、ニューラルネットワーク法により予め設定されており、流量波形W(t)および圧力波形P(t)を変数として接触力、接触速度、接触形状をそれぞれ推定してもよい。 If necessary, the pressure waveform P(t) of the working fluid may be added as a variable of the contact force estimation function f(t), the contact velocity estimation function g(t), and the contact shape estimation function h(t). The pressure waveform P(t) is a signal waveform showing the time progression of the signal indicating the pressure of the working fluid measured by the pressure sensor 6. In this case, these functions f(t), g(t), and h(t) are set in advance, for example, by a table lookup method, an analytical method, or a neural network method, based on the relationship between the actually measured flow waveform W(t), the pressure waveform P(t), and the contact force, and the contact force, the contact velocity, and the contact shape may be estimated using the flow waveform W(t) and the pressure waveform P(t) as variables.

次に、図2を参照して、アクチュエータ10の内圧が、大気圧である場合、大気圧より高く加圧されている場合、および大気圧より低く減圧されている場合、のそれぞれにおける接触の検知、接触力の推定、接触速度の推定および接触形状の推定について説明する。なお、図2に示される状態では、アクチュエータ10は、内圧が一定値に維持されており、一対の把持指12は内圧に応じた形状で停止している。 Next, referring to FIG. 2, the detection of contact, the estimation of contact force, the estimation of contact speed, and the estimation of contact shape in each of the cases where the internal pressure of the actuator 10 is atmospheric pressure, is pressurized higher than atmospheric pressure, and is depressurized lower than atmospheric pressure will be described. Note that in the state shown in FIG. 2, the internal pressure of the actuator 10 is maintained at a constant value, and the pair of gripping fingers 12 are stopped in a shape corresponding to the internal pressure.

また、図2の各グラフにおいて、作動流体の、流量波形W(t)と圧力波形P(t)とが示されている。流量波形W(t)は、作動流体の流動が生じていないときに基準値W0(V)であり、本実施形態では作動流体がアクチュエータ10側から配管2側へ流動するときに基準値W0より低くなり、配管2側からアクチュエータ10側へ流動するときに基準値W0より高くなる。図2において、圧力波形P(t)は、値が小さいほど圧力が高いことを意味している。 In addition, each graph in FIG. 2 shows the flow rate waveform W(t) and pressure waveform P(t) of the working fluid. The flow rate waveform W(t) is a reference value W0 (V) when no flow of working fluid occurs, and in this embodiment, it becomes lower than the reference value W0 when the working fluid flows from the actuator 10 side to the piping 2 side, and becomes higher than the reference value W0 when the working fluid flows from the piping 2 side to the actuator 10 side. In FIG. 2, the smaller the value of the pressure waveform P(t), the higher the pressure.

図2(a),(b)は、ポンプ4が作動しておらず、配管2およびアクチュエータ10の内圧が大気圧である場合における信号波形W(t)を示している。図2(a)はバルブ5が開いておりアクチュエータ10の内側が周囲の大気圧に連通している状態における信号波形W(t)が示されており、図2(b)はバルブ5が閉じておりアクチュエータ10の内側が周囲の大気圧から切り離された状態における信号波形W(t)が示されている。 Figures 2(a) and (b) show the signal waveform W(t) when the pump 4 is not operating and the internal pressure of the pipe 2 and the actuator 10 is atmospheric pressure. Figure 2(a) shows the signal waveform W(t) when the valve 5 is open and the inside of the actuator 10 is connected to the surrounding atmospheric pressure, and Figure 2(b) shows the signal waveform W(t) when the valve 5 is closed and the inside of the actuator 10 is isolated from the surrounding atmospheric pressure.

図2(a),(b)のいずれにおいても、信号波形W(t)には、第1変動Z1、第2変動Z2、第3変動Z3および第4変動Z4が順に認められる。第1変動Z1は、アクチュエータ10の外表面に接触したときに流量センサ3を通過する作動流体の流動が示されている。すなわち、まず接触によりアクチュエータ10から配管2へ押し出された作動流体の流動が最初の下方に凸となるピークとして示されており、次いで反動(例えば過度に押し出された作動流体が戻る等)として逆向きの作動流体の流動が上方に凸となるピークとして示されている。 2(a) and (b), the signal waveform W(t) shows the first fluctuation Z1, second fluctuation Z2, third fluctuation Z3, and fourth fluctuation Z4 in that order. The first fluctuation Z1 shows the flow of the working fluid passing through the flow sensor 3 when it comes into contact with the outer surface of the actuator 10. That is, the flow of the working fluid pushed out from the actuator 10 into the pipe 2 due to the contact is first shown as a downward convex peak, and then the flow of the working fluid in the opposite direction as a reaction (for example, the working fluid that was pushed out too much returns) is shown as an upward convex peak.

第1変動Z1以降、接触状態がしばらく維持された後に接触を解消させると、第2変動Z2が生じている。第2変動Z2では、接触の離脱に伴い、アクチュエータ10の変形(凹み)の解消に伴って、アクチュエータ10の内側への作動流体の流動が生じる。このとき、第2変動Z2における流動は、第1変動Z1における流動よりも長く生じている。これは、第1変動Z1では接触状態が維持されているためアクチュエータ10の外表面が一定形状に維持されている一方で、第2変動Z2では接触状態が解消されたためアクチュエータ10の外表面が自らの弾性力によって復元するときに振動するためと推定される。 After the first variation Z1, when the contact state is maintained for a while and then the contact is released, a second variation Z2 occurs. In the second variation Z2, as the contact is released and the deformation (dent) of the actuator 10 is released, a flow of the working fluid occurs toward the inside of the actuator 10. At this time, the flow in the second variation Z2 occurs for longer than the flow in the first variation Z1. This is presumably because in the first variation Z1, the contact state is maintained and the outer surface of the actuator 10 is maintained in a constant shape, whereas in the second variation Z2, the contact state is released and the outer surface of the actuator 10 vibrates as it returns to its original shape due to its own elastic force.

次いで、第3変動Z3では接触状態が示されており、第4変動Z4では接触の解消状態が示されている。 Next, the third variation Z3 shows a contact state, and the fourth variation Z4 shows a contact-free state.

図2(c),(d)は、ポンプ4が作動しており、配管2およびアクチュエータ10の内圧が大気圧よりも加圧された状態における信号波形W(t)を示している。図2(c)はバルブ5が閉じておりアクチュエータ10の内側がポンプ4側から切り離された状態における信号波形W(t)が示されており、図2(d)はバルブ5が開いておりアクチュエータ10の内側がポンプ4に連通している状態における信号波形W(t)が示されている。 Figures 2(c) and (d) show the signal waveform W(t) when the pump 4 is operating and the internal pressure of the pipe 2 and the actuator 10 is higher than atmospheric pressure. Figure 2(c) shows the signal waveform W(t) when the valve 5 is closed and the inside of the actuator 10 is separated from the pump 4, and Figure 2(d) shows the signal waveform W(t) when the valve 5 is open and the inside of the actuator 10 is connected to the pump 4.

また、図2(e),(f)は、ポンプ4に換えて不図示の負圧源が配管2の基端部2bに接続されており、配管2およびアクチュエータ10の内圧が大気圧よりも減圧された状態における信号波形W(t)を示している。図2(e)はバルブ5が閉じておりアクチュエータ10の内側が負圧源側から切り離された状態における信号波形W(t)が示されており、図2(f)はバルブ5が開いておりアクチュエータ10の内側が負圧源に連通している状態における信号波形W(t)が示されている。 Figures 2(e) and (f) show the signal waveform W(t) when a negative pressure source (not shown) is connected to the base end 2b of the pipe 2 instead of the pump 4, and the internal pressure of the pipe 2 and the actuator 10 is reduced below atmospheric pressure. Figure 2(e) shows the signal waveform W(t) when the valve 5 is closed and the inside of the actuator 10 is isolated from the negative pressure source, and Figure 2(f) shows the signal waveform W(t) when the valve 5 is open and the inside of the actuator 10 is connected to the negative pressure source.

図2(c)~(f)においてもぞれぞれ、図2(a),(b)と同様に、接触、接触解消、接触、接触解消をそれぞれ順に示す、第1~第4変動Z1~Z4がそれぞれ認められる。 As in Figs. 2(a) and (b), Figs. 2(c) to (f) also show first to fourth fluctuations Z1 to Z4, which respectively indicate contact, contact elimination, contact, and contact elimination, respectively.

接触検出部25は、流量波形W(t)に基づいて、アクチュエータ10の外表面における接触を検出する。具体的には、接触検出部25は、流量波形W(t)の微分値が所定の閾値Aを超過している場合、すなわち作動流体の変動が大きい場合に、接触を検知する。なお、作動流体の流動を検出方法として、流量波形W(t)の微分値に限定されず、例えば単位時間あたりの流量波形(t)の変化量(傾き)を求めて、該変化量に対応する閾値によって接触を検出するようにしてもよく、任意の方法を採用できる。 The contact detection unit 25 detects contact on the outer surface of the actuator 10 based on the flow waveform W(t). Specifically, the contact detection unit 25 detects contact when the differential value of the flow waveform W(t) exceeds a predetermined threshold A, i.e., when the fluctuation of the working fluid is large. Note that the method of detecting the flow of the working fluid is not limited to the differential value of the flow waveform W(t). For example, the amount of change (slope) of the flow waveform (t) per unit time may be calculated and contact may be detected using a threshold value corresponding to the amount of change, and any method may be used.

また、接触力推定部26は、流量波形W(t)に基づいて、接触力推定関数f(t)からアクチュエータ10の外表面における接触力を推定する。接触速度推定部27は、流量波形W(t)に基づいて、接触速度推定関数g(t)からアクチュエータ10の外表面における接触速度を推定する。接触形状推定部28は、流量波形W(t)に基づいて、接触形状推定関数h(t)からアクチュエータ10の外表面における接触形状を推定する。 The contact force estimation unit 26 estimates the contact force on the outer surface of the actuator 10 from a contact force estimation function f(t) based on the flow waveform W(t). The contact velocity estimation unit 27 estimates the contact velocity on the outer surface of the actuator 10 from a contact velocity estimation function g(t) based on the flow waveform W(t). The contact shape estimation unit 28 estimates the contact shape on the outer surface of the actuator 10 from a contact shape estimation function h(t) based on the flow waveform W(t).

このとき、圧力波形P(t)を参照すると、流量波形W(t)の第1~第4変動Z1~Z4に対応するときに、極僅かな振幅が認められるが、該変動を信号のノイズと区別して接触を検知することは難しい。特に、より微小な接触を精度よく検出することは難しい。 At this time, when looking at the pressure waveform P(t), a very slight amplitude is observed when it corresponds to the first to fourth fluctuations Z1 to Z4 of the flow waveform W(t), but it is difficult to distinguish this fluctuation from signal noise and detect contact. In particular, it is difficult to accurately detect even the most minute contacts.

しかしながら、例えば、接触が維持されて定常となった状態では作動流体の流動がなく流量センサ3の出力は基準値W0で一定となるが、圧力波形P(t)を利用することによって、接触力推定部26による接触力の推定の精度を高めることができる。すなわち、アクチュエータ10が、十分に硬いものに接触したときのように、ある程度変形した状態において内圧が増大する一方でそれ以上変形しない場合においても、圧力波形P(t)を利用することにより接触力の増大を精度よく推定できる。 However, for example, when contact is maintained and the state is steady, there is no flow of working fluid and the output of the flow sensor 3 is constant at the reference value W0, but by using the pressure waveform P(t), the accuracy of the estimation of the contact force by the contact force estimation unit 26 can be improved. That is, even in a state in which the actuator 10 is deformed to a certain extent, such as when it comes into contact with a sufficiently hard object, and the internal pressure increases but the actuator 10 does not deform any further, the increase in contact force can be accurately estimated by using the pressure waveform P(t).

また、図2の各グラフにおいて、バルブ5が開いている状態と、バルブ5が閉じている状態とを比較すると、バルブ5が開いているほうが、より作動流体の変動が大きくなっている。これは、アクチュエータ10から押し出された作動流体が移動できる空間が大きいほうが、より作動流体が流動しやすいためであると考えられる。 In addition, in each graph in Figure 2, when comparing the state in which valve 5 is open with the state in which valve 5 is closed, the fluctuation of the working fluid is greater when valve 5 is open. This is thought to be because the working fluid can flow more easily when there is a larger space in which the working fluid pushed out from actuator 10 can move.

このため、バルブ5を設けるなど流量センサ3のアクチュエータ10とは反対側を閉空間とする場合には、該閉空間の容積を十分に確保することが、作動流体の流動性を確保する上で好ましい。 For this reason, when the side of the flow sensor 3 opposite the actuator 10 is made into a closed space by providing a valve 5 or the like, it is preferable to ensure that the volume of the closed space is sufficient in order to ensure the fluidity of the working fluid.

第2空間V2が閉空間に構成されている場合でも、流体の圧縮性、及び/又は第1空間V1および第2空間V2の変形に起因して生じる第1空間V1から第2空間V2への流体の流動を検出できる。 Even if the second space V2 is configured as a closed space, it is possible to detect the flow of fluid from the first space V1 to the second space V2 caused by the compressibility of the fluid and/or the deformation of the first space V1 and the second space V2.

なお、極端に言えば、第1空間V1および第2空間V2のどちらか一方の容積が零でなければ原理的には流体の流動を検出することができ、流量センサーによる検出の感度(SN比)が十分あれば、第1空間V1および第2空間V2の容積に限定されない。 In addition, to put it in extreme terms, if the volume of either the first space V1 or the second space V2 is not zero, the flow of fluid can in principle be detected, and if the detection sensitivity (signal-to-noise ratio) of the flow sensor is sufficient, there is no limitation to the volumes of the first space V1 and the second space V2.

図3は、アクチュエータ10を作動させているときに、一対の把持指12の外表面に接触が生じたときの、流量波形W(t)および圧力波形P(t)が示されている。図3(a)はアクチュエータ10の内圧を次第に増大させて一対の把持指12を閉じるときの動作を示しており、図3(b)はアクチュエータ10の内圧を次第に減圧させて一対の把持指12を開くときの動作を示している。 Figure 3 shows the flow waveform W(t) and pressure waveform P(t) when contact occurs with the outer surfaces of the pair of gripping fingers 12 while the actuator 10 is operating. Figure 3(a) shows the operation when the internal pressure of the actuator 10 is gradually increased to close the pair of gripping fingers 12, and Figure 3(b) shows the operation when the internal pressure of the actuator 10 is gradually decreased to open the pair of gripping fingers 12.

図3(a)に示されるように、一対の把持指12を閉じているとき、すなわちポンプ4から流量センサ3を通してアクチュエータ10内へ作動流体を供給しており、流量センサ3の出力が基準値W0を超えている場合でも、接触時には流量波形W(t)に振幅が認められる。 As shown in FIG. 3(a), when the pair of gripping fingers 12 is closed, that is, when the working fluid is supplied from the pump 4 to the actuator 10 through the flow sensor 3, and the output of the flow sensor 3 exceeds the reference value W0, an amplitude is observed in the flow waveform W(t) at the time of contact.

一方で、図3(b)に示されるように、一対の把持指12を開いているとき、すなわちアクチュエータ10から配管2側へ作動流体を放出しており、流量センサ3の出力が基準値W0を下回っている場合でも、接触時には流量波形W(t)に振幅が認められる。これらの振幅に基づいて、接触検出部25によって、接触が精度よく検出される。 On the other hand, as shown in FIG. 3(b), when the pair of gripping fingers 12 is open, i.e., when the actuator 10 is releasing the working fluid into the pipe 2, and the output of the flow sensor 3 is below the reference value W0, amplitudes are observed in the flow waveform W(t) at the time of contact. Based on these amplitudes, the contact detection unit 25 detects contact with high accuracy.

上記実施形態では、1つの流量センサ3を用いた場合を例にとって説明したが、図1において二点鎖線で示すように、さらなる流量センサ3’を設けてもよい。具体的には、流量センサ3と、さらなる流量センサ3’とを並列となるように、配管2に設けてもよい。この場合、さらなる流量センサ3’における作動流体の検出方向を、流量センサ3に対して反対方向としてもよい。この場合、図3において二点鎖線で示すように、流量センサ3による流量波形W(t)と、さらなる流量センサ3’による流量波形W’(t)とが、互いに反対方向にピークを有するので、作動流体の流動を検出しやすい。 In the above embodiment, the case where one flow sensor 3 is used has been described as an example, but an additional flow sensor 3' may be provided as shown by the two-dot chain line in FIG. 1. Specifically, the flow sensor 3 and the additional flow sensor 3' may be provided in parallel in the pipe 2. In this case, the detection direction of the working fluid in the additional flow sensor 3' may be the opposite direction to that of the flow sensor 3. In this case, as shown by the two-dot chain line in FIG. 3, the flow waveform W(t) by the flow sensor 3 and the flow waveform W'(t) by the additional flow sensor 3' have peaks in opposite directions, making it easier to detect the flow of the working fluid.

また、上記実施形態では、流体機器としてアクチュエータ10を例にとって説明したが、このほか図4に示されるように、カフ式血圧計80のカフ81に本発明を適用してもよい。すなわち、流体機器1におけるアクチュエータ10を、被験者の腕等の被血圧測定部に巻回されるカフ81(中空体)置き換えてもよい。これによって、血圧測定時において、カフ81の内圧の変化に従って生じ得るカフ81内の作動流体による振動(流動)を、流量センサ3によって精度よく検出できる。 In the above embodiment, the actuator 10 has been used as an example of a fluid device, but the present invention may also be applied to the cuff 81 of a cuff-type blood pressure monitor 80, as shown in FIG. 4. That is, the actuator 10 in the fluid device 1 may be replaced with a cuff 81 (hollow body) that is wrapped around the part of the subject's body where blood pressure is to be measured, such as the subject's arm. This allows the flow sensor 3 to accurately detect vibrations (flow) caused by the working fluid in the cuff 81 that may occur due to changes in the internal pressure of the cuff 81 during blood pressure measurement.

特に、オシロメトリック法によりカフ81内における空気の圧力の変動に基づいて血圧を測定する場合に比して、カフ81内の空気の流動を精度よく検出しやすいので、例えば脈拍が弱い虚脈である被験者の場合でも、血圧を安定して計測しやすい。よって、血圧計において本発明を好適に実施できる。 In particular, since it is easier to detect the air flow in the cuff 81 with high accuracy compared to measuring blood pressure based on the fluctuation of air pressure in the cuff 81 using the oscillometric method, it is easier to stably measure blood pressure even in the case of a subject with a weak pulse, for example. Therefore, the present invention can be suitably implemented in a blood pressure monitor.

[第2実施形態]
次に、図5~7を参照して第2実施形態に係る流体機器30について説明する。図5は、流体機器30の構成を概略的に示している。図5に示されるように、流体機器30は、第1端部31aから第2端部31bまで延びる長尺状の中空体31と、第1端部31aに先端部32aが接続された第1配管32と、第2端部31bに先端部33aが接続された第2配管33と、第1配管32の途中に設けられた第1流量センサ34と、第2配管33の途中に設けられた第2流量センサ35と、流体機器30の作動を制御する制御装置40とを有している。第1配管32の基端部32bおよび第2配管33の基端部33bは、大気に開口されている。
[Second embodiment]
Next, a fluid device 30 according to a second embodiment will be described with reference to Figs. 5 to 7. Fig. 5 shows a schematic configuration of the fluid device 30. As shown in Fig. 5, the fluid device 30 includes a long hollow body 31 extending from a first end 31a to a second end 31b, a first pipe 32 having a tip end 32a connected to the first end 31a, a second pipe 33 having a tip end 33a connected to the second end 31b, a first flow sensor 34 provided in the middle of the first pipe 32, a second flow sensor 35 provided in the middle of the second pipe 33, and a control device 40 for controlling the operation of the fluid device 30. A base end 32b of the first pipe 32 and a base end 33b of the second pipe 33 are open to the atmosphere.

中空体31は、弾性材料から形成されており、外表面に物品等が接触すると凹み、接触状態が解除されると、弾性力によって元の形状に復元する。 The hollow body 31 is made of an elastic material, and when an object or the like comes into contact with its outer surface, it becomes depressed, and when the contact is released, it returns to its original shape due to its elasticity.

第1流量センサ34および第2流量センサ35は、第1実施形態の流量センサ3と同じであり、第1配管32および第2配管33内を流動する流体の流量を計測して、流量を電圧値として制御装置40に出力する。本実施形態では、第1流量センサ34および第2流量センサ35はそれぞれ、中空体31から第1配管32および第2配管33に流体が押し出されたときに、基準値W0よりも低い電圧値を出力するような向きで配置されている。 The first flow sensor 34 and the second flow sensor 35 are the same as the flow sensor 3 in the first embodiment, and measure the flow rate of the fluid flowing through the first pipe 32 and the second pipe 33, and output the flow rate as a voltage value to the control device 40. In this embodiment, the first flow sensor 34 and the second flow sensor 35 are each oriented so as to output a voltage value lower than the reference value W0 when the fluid is pushed out from the hollow body 31 into the first pipe 32 and the second pipe 33.

制御装置40は、ハードディスク等の記憶部41、演算処理部(CPU)42、メモリ、および入出力装置を備えた周知のコンピュータと、コンピュータに実装されたソフトウエアとにより構成されている。演算処理部42は、接触検出部45と、接触力推定部46と、接触速度推定部47と、接触形状推定部48と、接触位置推定部49とを有している。接触検出部45、接触力推定部46、接触速度推定部47および接触形状推定部48については、第1実施形態の制御装置20における接触検出部25、接触力推定部26、接触速度推定部27および接触形状推定部28と同じであり、説明を省略する。 The control device 40 is composed of a storage unit 41 such as a hard disk, a calculation processing unit (CPU) 42, a known computer equipped with a memory and an input/output device, and software implemented in the computer. The calculation processing unit 42 has a contact detection unit 45, a contact force estimation unit 46, a contact speed estimation unit 47, a contact shape estimation unit 48, and a contact position estimation unit 49. The contact detection unit 45, the contact force estimation unit 46, the contact speed estimation unit 47, and the contact shape estimation unit 48 are the same as the contact detection unit 25, the contact force estimation unit 26, the contact speed estimation unit 27, and the contact shape estimation unit 28 in the control device 20 of the first embodiment, and therefore a description thereof will be omitted.

すなわち、制御装置40は、第1実施形態の制御装置20に対して、ポンプ制御部23およびバルブ制御部24を有しておらず、接触位置推定部49を追加的に備えている点で異なっている。 That is, the control device 40 differs from the control device 20 of the first embodiment in that it does not have a pump control unit 23 and a valve control unit 24, and additionally includes a contact position estimation unit 49.

記憶部41には、流体機器30の作動に必要な情報が予め記憶されており、制御装置20と同様に、例えば、接触検出用閾値Aと、接触力推定関数f(t)と、接触速度推定関数g(t)と、接触形状推定関数h(t)とが記憶されている。また、記憶部41には、接触位置推定関数x(t)がさらに記憶されている。 The memory unit 41 stores in advance information necessary for the operation of the fluid device 30, and similar to the control device 20, stores, for example, a contact detection threshold A, a contact force estimation function f(t), a contact speed estimation function g(t), and a contact shape estimation function h(t). The memory unit 41 also stores a contact position estimation function x(t).

接触位置推定部49は、第1流量センサ34および第2流量センサ35により計測される2つの流量波形W(t)およびW(t)それぞれにおける、接触が検出されたときの最初のピークの時間差に基づいて、接触位置を推定する。 The contact position estimation unit 49 estimates the contact position based on the time difference between the first peaks when contact is detected in the two flow waveforms W1 (t) and W2 (t) measured by the first flow sensor 34 and the second flow sensor 35, respectively.

具体的には、中空体31における接触位置から、第1流量センサ34および第2流量センサ35それぞれまでの経路の長さが異なり得るため、第1流量センサ34および第2流量センサ35に、接触による流動が伝わる時間が異なり得、この時間差を利用して接触位置推定部49は接触位置推定関数x(t)から接触位置を推定する。 Specifically, since the length of the path from the contact position in the hollow body 31 to each of the first flow sensor 34 and the second flow sensor 35 may differ, the time it takes for the flow due to contact to be transmitted to the first flow sensor 34 and the second flow sensor 35 may differ, and the contact position estimation unit 49 uses this time difference to estimate the contact position from the contact position estimation function x(t).

例えば、図5に示されるように、中空体31の外表面のうち長手方向において第1端部31aに近接した接触位置Y1に接触した場合、接触位置Y1から第1端部31aおよび第2端部31bの両側に向けて流体が押し出されて、第1流量センサ34および第2流量センサ35を通して中空体31から大気に流体が押し出される。 For example, as shown in FIG. 5, when contact is made at contact position Y1 on the outer surface of hollow body 31, which is adjacent to first end 31a in the longitudinal direction, fluid is pushed out from contact position Y1 toward both sides of first end 31a and second end 31b, and the fluid is pushed out of hollow body 31 into the atmosphere through first flow sensor 34 and second flow sensor 35.

このとき、図6(a)に示されるように、第1流量センサ34および第2流量センサ35のうち、接触位置Y1により近い第1流量センサ34による流量波形W(t)のピークは、接触位置Y1からより離れた第2流量センサ35による流量波形W(t)のピークよりも早く生じる。この時間差Δt1に基づいて、接触位置推定部49は、接触位置推定関数x(t)から接触位置Y(t)を推定する。 6A, the peak of the flow waveform W 1 (t) by the first flow sensor 34, which is closer to the contact position Y1, occurs earlier than the peak of the flow waveform W 2 ( t) by the second flow sensor 35, which is farther from the contact position Y1. Based on this time difference Δt1, the contact position estimator 49 estimates the contact position Y(t) from the contact position estimation function x(t).

図7は、ピークの時間差を横軸にとり、中空体31の長手方向における中央位置から接触位置までの長さを縦軸にとったグラフである。図7に示されるように、ピークの時間差と、接触位置の中央位置からの長さとは、比例の関係にある。 Figure 7 is a graph in which the horizontal axis represents the time difference between the peaks and the vertical axis represents the length from the center position to the contact position in the longitudinal direction of the hollow body 31. As shown in Figure 7, the time difference between the peaks and the length from the center position to the contact position are in a proportional relationship.

例えば、図7のグラフにおけるプロットMは、中央位置から図5において右側へ100cmの位置においてピークの時間差が10mm秒であったことを示している。この場合、接触位置から第1流量センサ34までの経路の長さは、該接触位置から第2流量センサ35までの経路の長さよりも200cm長くなる。よって、200cmの経路差によって10mm秒のピークが生じることを考慮すると、200m/秒の速度で接触位置から流動が伝わっていることが判り、概ね音速(340m/秒)に近い結果となっている。 For example, plot M in the graph of FIG. 7 indicates that the time difference between the peaks at a position 100 cm to the right of the center position in FIG. 5 was 10 ms. In this case, the length of the path from the contact position to the first flow sensor 34 is 200 cm longer than the length of the path from the contact position to the second flow sensor 35. Therefore, considering that a 10 ms peak occurs due to a path difference of 200 cm, it can be seen that the flow is transmitted from the contact position at a speed of 200 m/s, which is roughly close to the speed of sound (340 m/s).

接触位置推定関数x(t)は、第1流量センサ34および第2流量センサ35のうちピークが早く生じた側に、上記流動が伝わる速度を利用してピークの時間差から中心位置から接触位置までの距離を推定している。 The contact position estimation function x(t) estimates the distance from the center position to the contact position from the time difference of the peaks, using the speed at which the flow is transmitted to the first flow sensor 34 or the second flow sensor 35, whichever occurs first.

したがって、接触位置推定部49は、中空体31のうち位置Y1に接触した場合には、時間差Δt1に基づいて、記憶部41から読み出した接触位置推定関数x(t)から中央位置からの距離L1を推定する。次いで、接触位置推定部49は、第1流量センサ34において早くピークが生じていることから中央位置から第1流量センサ34側に距離L1だけ離れた位置に接触位置Y1が位置すると推定することができる。 Therefore, when contact is made at position Y1 in the hollow body 31, the contact position estimation unit 49 estimates the distance L1 from the central position from the contact position estimation function x(t) read from the memory unit 41 based on the time difference Δt1. Next, the contact position estimation unit 49 can estimate that the contact position Y1 is located at a position distance L1 away from the central position toward the first flow sensor 34 because a peak occurs early in the first flow sensor 34.

一方、中空体31の外表面のうち長手方向における中央位置である接触位置Y2に接触した場合、図6(b)に示されるように、第1流量波形W(t)および第2流量波形W(t)のピークの時間差Δt2は概ねゼロである。この場合、接触位置推定部49は、時間差Δt2に基づいて、接触位置推定関数から中央位置からの距離がゼロであると推定する。よって、接触位置推定部49は、接触位置Y2が中空体31の長手方向の中央であると推定することができる。 On the other hand, when contact is made at contact position Y2, which is the longitudinal center position of the outer surface of the hollow body 31, as shown in Fig. 6(b), the time difference Δt2 between the peaks of the first flow waveform W1 (t) and the second flow waveform W2 (t) is approximately zero. In this case, the contact position estimator 49 estimates that the distance from the central position is zero from the contact position estimation function based on the time difference Δt2. Therefore, the contact position estimator 49 can estimate that the contact position Y2 is the longitudinal center of the hollow body 31.

さらにまた、中空体31の外表面のうち長手方向における第2端部31bに近接した接触位置Y3に接触した場合、図6(c)に示されるように、第2流量波形W2(t)のピークのほうが、第1流量波形W1(t)よりも早く生じ、第1流量波形W(t)および第2流量波形W(t)のピークの時間差がΔt3となっている。 Furthermore, when contact is made at contact position Y3 on the outer surface of the hollow body 31, which is close to the second end 31b in the longitudinal direction, as shown in Figure 6 (c), the peak of the second flow waveform W2(t) occurs earlier than the peak of the first flow waveform W1 (t), and the time difference between the peaks of the first flow waveform W1(t) and the second flow waveform W2 (t) is Δt3.

したがって、接触位置推定部49は、時間差Δt3に基づいて、接触位置推定関数x(t)から中央位置からの距離L3を推定する。次いで、接触位置推定部49は、第2流量センサ35において早くピークが生じていることから中央位置から第2流量センサ35側に距離L3だけ離れた位置に接触位置Y3が位置すると推定することができる。 Therefore, the contact position estimation unit 49 estimates the distance L3 from the central position from the contact position estimation function x(t) based on the time difference Δt3. Next, the contact position estimation unit 49 can estimate that the contact position Y3 is located at a position that is the distance L3 away from the central position toward the second flow sensor 35 because a peak occurs earlier in the second flow sensor 35.

流体機器30では、2つの流量センサ34,35により計測された2つの流量波形W(t)、W(t)に基づいて、接触による流動が精度よく検出されるので、接触検出部45によって接触をより精度よく検出できると共に、接触力推定部46による接触力の推定、接触速度推定部47による接触速度の推定、接触形状推定部48による接触形状の推定の精度が向上する。 In the fluid device 30, the flow due to contact is accurately detected based on the two flow waveforms W1 (t) and W2 (t) measured by the two flow sensors 34, 35, so that the contact detection unit 45 can detect contact more accurately, and the accuracy of the contact force estimation by the contact force estimation unit 46, the contact velocity estimation by the contact velocity estimation unit 47, and the contact shape estimation by the contact shape estimation unit 48 is improved.

上記実施形態では、ポンプ4およびバルブ5を設けない場合を例にとって説明したが、第1実施形態のように、第1配管32および第2配管33にポンプ4およびバルブ5を設けてもよい。 In the above embodiment, a case where the pump 4 and the valve 5 are not provided has been described as an example, but the pump 4 and the valve 5 may be provided in the first pipe 32 and the second pipe 33 as in the first embodiment.

図8は、第2実施形態の変形例に係る流体機器50を概略的に示している。流体機器50は、流体機器30に比して、第1配管32および第2配管33の基端部32b、33bに閉鎖空間として構成された流体袋51,52が接続されており大気解放されていない点で異なっている。この場合でも、流体機器30と同様に、接触位置Y1~Y3のそれぞについて、図9に示されるピークの時間差Δt1~Δt3に基づいて、それぞれの接触位置Y1~Y3を推定することができる。 Figure 8 shows a schematic diagram of a fluid device 50 according to a modified example of the second embodiment. Fluid device 50 differs from fluid device 30 in that fluid bags 51, 52 configured as closed spaces are connected to base ends 32b, 33b of first pipe 32 and second pipe 33 and are not open to the atmosphere. Even in this case, as with fluid device 30, each of contact positions Y1 to Y3 can be estimated based on the time differences Δt1 to Δt3 of the peaks shown in Figure 9.

また、図10は、第2実施形態のさらなる変形例に係る流体機器60を概略的に示している。流体機器60は、流体機器30に比して、第1配管32および第2配管33の基端部32b、33bが互いに第3配管61で流体連通するように連結されており、中空体31を含めて流路が環状に構成されている点で異なっている。この場合でも、流体機器30、50と同様に、接触位置Y1~Y3のそれぞについて、図11に示されるピークの時間差Δt1~Δt3に基づいて、それぞれの接触位置Y1~Y3を推定することができる。 Figure 10 also shows a schematic diagram of a fluid device 60 according to a further modified example of the second embodiment. The fluid device 60 differs from the fluid device 30 in that the base ends 32b, 33b of the first pipe 32 and the second pipe 33 are connected to each other in fluid communication via a third pipe 61, and the flow path including the hollow body 31 is configured in a ring shape. Even in this case, as with the fluid devices 30 and 50, the contact positions Y1 to Y3 can be estimated based on the time differences Δt1 to Δt3 of the peaks shown in Figure 11 for each of the contact positions Y1 to Y3.

なお、この場合には、第1流量センサ34および第2流量センサ35における流動は、接触位置が長手方向の中央である場合を除いて、互いに反対方向に生じる。すなわち、第1端部31aに近接した接触位置Y1の場合、第1流量センサ34には中空体31から第1配管32に向かう流動が生じるのに対し、第2流量センサ35には第2配管33から中空体31に向かう流動が生じている。しかしながら、この場合でも、流動が伝わる経路の長さの差に応じてピークの時間差が生じるので、接触位置推定部49は、該ピークの時間差に基づいて、接触位置を推定できる。 In this case, the flows in the first flow sensor 34 and the second flow sensor 35 occur in opposite directions, except when the contact position is in the center of the longitudinal direction. That is, in the case of contact position Y1 close to the first end 31a, a flow occurs in the first flow sensor 34 from the hollow body 31 toward the first pipe 32, whereas a flow occurs in the second flow sensor 35 from the second pipe 33 toward the hollow body 31. However, even in this case, a time difference in the peaks occurs according to the difference in the length of the path along which the flow travels, and the contact position estimation unit 49 can estimate the contact position based on the time difference in the peaks.

図12は、第2実施形態のさらなる他の変形例に係る流体機器70を概略的に示している。流体機器70は、流体機器30に対して、第3配管76および第3流量センサ77を備えており、さらに長尺状の中空体31に換えて幅広の中空体71備えている点で異なっている。 Figure 12 shows a schematic diagram of a fluid device 70 according to yet another modified example of the second embodiment. Fluid device 70 differs from fluid device 30 in that it includes a third pipe 76 and a third flow rate sensor 77, and further includes a wide hollow body 71 instead of the long hollow body 31.

すなわち、中空体71には、互いに異なる少なくとも3箇所に、少なくとも3本の配管32,33,76がそれぞれ接続されており、3つの流量センサ34,35,77により計測される流量波形W(t)、W(t)、W(t)に基づいて、接触による流動を精度よく検出できる。よって、接触検出部45による接触をより精度よく検出できると共に、接触力推定部46による接触力の推定、接触速度推定部47による接触速度の推定、接触形状推定部48による接触形状の推定の精度がさらに向上する。 That is, at least three pipes 32, 33, 76 are connected to at least three different locations on the hollow body 71, and the flow due to contact can be detected with high accuracy based on the flow waveforms W1 (t), W2 (t), W3(t) measured by the three flow sensors 34, 35 , 77. Therefore, the contact can be detected with higher accuracy by the contact detection unit 45, and the accuracy of the estimation of the contact force by the contact force estimator 46, the estimation of the contact velocity by the contact velocity estimator 47, and the estimation of the contact shape by the contact shape estimator 48 are further improved.

また、3つの流量センサ34,35,77を使用することにより、ピークの時間差と中央位置からの距離が2組以上算出されるので、2次元的な接触位置を推定できる。さらにまた、3つの流量センサ34,35,77が3次元的に配置されている場合には、ピークの時間差と中央位置からの距離が3組算出されるので、接触位置の3次元的な接触位置を推定できる。なお、配管および流量センサは3つに限らず複数設けてもよく、4つ以上設けてもよい。 In addition, by using three flow sensors 34, 35, 77, two or more sets of peak time differences and distances from the central position are calculated, making it possible to estimate a two-dimensional contact position. Furthermore, when three flow sensors 34, 35, 77 are arranged three-dimensionally, three sets of peak time differences and distances from the central position are calculated, making it possible to estimate a three-dimensional contact position. Note that the number of pipes and flow sensors is not limited to three, and multiple pipes and flow sensors may be provided, or four or more may be provided.

本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and various modifications are possible.

1,30,50,60,70,80 流体機器
2 配管
3 流量センサ
4 ポンプ
5 バルブ
6 圧力センサ
10 アクチュエータ
25 接触検出部
26 接触力推定部
27 接触速度推定部
28 接触形状推定部
31 中空体
34 第1流量センサ
35 第2流量センサ
49 接触位置推定部
W(t) 流量波形
P(t) 圧力波形
f(t) 接触力推定関数
g(t) 接触速度推定関数
h(t) 接触形状推定関数
x(t) 接触位置推定関数
REFERENCE SIGNS LIST 1, 30, 50, 60, 70, 80 Fluid device 2 Pipe 3 Flow sensor 4 Pump 5 Valve 6 Pressure sensor 10 Actuator 25 Contact detection unit 26 Contact force estimation unit 27 Contact speed estimation unit 28 Contact shape estimation unit 31 Hollow body 34 First flow sensor 35 Second flow sensor 49 Contact position estimation unit W(t) Flow waveform P(t) Pressure waveform f(t) Contact force estimation function g(t) Contact speed estimation function h(t) Contact shape estimation function x(t) Contact position estimation function

Claims (13)

内側に流体が収容されており、外表面が接触により変形可能に構成された、中空体と、
先端部が前記中空体の内側に流体連通した配管と、
前記配管の途中に設けられており、該配管内を流動する流体の流れを計測する、流量センサと、
前記流量センサによる計測結果に基づいて、前記接触を検出する、接触検出部と
を備えており、
前記配管の内側には、前記流量センサに対して前記中空体とは反対側において、前記流量センサへの連通部を除いて閉空間に構成された、第1空間が画定されており、
前記中空体の内側には、前記配管への連通部を除いて閉空間に構成された、第2空間が画定されている、流体機器。
A hollow body containing a fluid therein and having an outer surface that is deformable upon contact;
a pipe having a tip end in fluid communication with the inside of the hollow body;
a flow rate sensor provided in the pipe to measure a flow of a fluid flowing through the pipe;
a contact detection unit that detects the contact based on a measurement result by the flow rate sensor ,
A first space is defined inside the pipe on the opposite side of the hollow body with respect to the flow sensor, the first space being a closed space except for a communication portion to the flow sensor,
A fluid device , wherein a second space is defined inside the hollow body, the second space being a closed space except for a portion communicating with the pipe .
内側に流体が収容されており、外表面が接触により変形可能に構成された、中空体と、
先端部が前記中空体の内側に流体連通した配管と、
前記配管の途中に設けられており、該配管内を流動する流体の流れを計測する、流量センサと、
前記流量センサによる計測結果に基づいて、前記接触を検出する、接触検出部と
を備えており、
前記中空体が、カフ式血圧計において被験者の被血圧測定部に巻回されるカフを構成している、流体機器。
A hollow body containing a fluid therein and having an outer surface that is deformable upon contact;
a pipe having a tip end in fluid communication with the inside of the hollow body;
a flow rate sensor provided in the pipe to measure a flow of a fluid flowing through the pipe;
a contact detection unit that detects the contact based on a measurement result by the flow rate sensor;
It is equipped with
The fluid device, wherein the hollow body constitutes a cuff that is wrapped around a part of a subject whose blood pressure is to be measured in a cuff-type sphygmomanometer.
内側に流体が収容されており、外表面が接触により変形可能に構成された、中空体と、
先端部が前記中空体の内側に流体連通した配管と、
前記配管の途中に設けられており、該配管内を流動する流体の流れを計測する、流量センサと、
前記流量センサによる計測結果に基づいて、前記接触を検出する、接触検出部と
を備えており、
前記流量センサにより計測される信号波形に基づいて、前記接触における接触速度を推定する、接触速度推定部をさらに備えている、流体機器。
A hollow body containing a fluid therein and having an outer surface that is deformable upon contact;
a pipe having a tip end in fluid communication with the inside of the hollow body;
a flow rate sensor provided in the pipe to measure a flow of a fluid flowing through the pipe;
a contact detection unit that detects the contact based on a measurement result by the flow rate sensor;
It is equipped with
The fluid device further comprises a contact speed estimator that estimates a contact speed at the contact based on a signal waveform measured by the flow sensor.
内側に流体が収容されており、外表面が接触により変形可能に構成された、中空体と、
先端部が前記中空体の内側に流体連通した配管と、
前記配管の途中に設けられており、該配管内を流動する流体の流れを計測する、流量センサと、
前記流量センサによる計測結果に基づいて、前記接触を検出する、接触検出部と
を備えており、
前記中空体には、互いに異なる複数の位置に複数の配管がそれぞれ接続されており、
前記流量センサは、前記複数の配管それぞれに設けられており、
前記接触における接触位置を推定する、接触位置推定部をさらに備えており、
前記接触位置推定部は、複数の前記流量センサにより計測される複数の信号波形それぞれにおける、前記接触が検出されたときのピークの時間差に基づいて、前記接触位置を推定する、流体機器。
A hollow body containing a fluid therein and having an outer surface that is deformable upon contact;
a pipe having a tip end in fluid communication with the inside of the hollow body;
a flow rate sensor provided in the pipe to measure a flow of a fluid flowing through the pipe;
a contact detection unit that detects the contact based on a measurement result by the flow rate sensor;
It is equipped with
A plurality of pipes are connected to the hollow body at different positions,
The flow rate sensor is provided in each of the plurality of pipes,
The touch device further includes a touch position estimation unit that estimates a touch position of the touch,
The contact position estimating unit estimates the contact position based on a time difference between peaks when the contact is detected in each of a plurality of signal waveforms measured by the plurality of flow sensors.
前記接触検出部は、前記流量センサにより計測される流量の微分値が、所定の閾値を超える場合に、前記接触を検出する、
請求項1~4のいずれか1つに記載の流体機器。
The contact detection unit detects the contact when a differential value of the flow rate measured by the flow rate sensor exceeds a predetermined threshold value.
The fluid device according to any one of claims 1 to 4 .
前記配管の基端部に接続されており、前記中空体の内側に前記配管を介して前記流体を供給する、ポンプと、
前記配管の途中に設けられており、前記流量センサに対して前記中空体とは反対側に位置しており、前記配管内に画定される流路を開閉可能に構成された、バルブと
をさらに備え、
前記中空体は、内側に供給される前記流体によって動作可能に構成されている、
請求項1~5のいずれか1つに記載の流体機器。
a pump connected to a base end of the pipe and configured to supply the fluid to the inside of the hollow body through the pipe;
a valve provided in the pipe on the opposite side of the hollow body with respect to the flow rate sensor and configured to open and close a flow path defined in the pipe;
The hollow body is configured to be operable by the fluid supplied thereto.
The fluid device according to any one of claims 1 to 5 .
前記接触における接触力を推定する、接触力推定部をさらに備えており、
前記接触力推定部は、前記流量センサにより計測される信号波形に基づいて接触力推定関数から前記接触力を推定し、
前記接触力推定関数は、前記流体の前記信号波形を変数として前記接触力を算出する、
請求項1~6のいずれか1つに記載の流体機器。
The touch panel further includes a contact force estimation unit that estimates a contact force at the contact,
the contact force estimation unit estimates the contact force from a contact force estimation function based on a signal waveform measured by the flow sensor;
the contact force estimation function calculates the contact force using the signal waveform of the fluid as a variable.
The fluid device according to any one of claims 1 to 6 .
前記中空体の内側または前記配管内における前記流体の圧力を計測する圧力センサをさらに備え、
前記接触力推定関数は、前記変数として、前記圧力センサにより計測された前記流体の圧力をさらに含んでおり、
前記接触力推定部は、前記流体の前記信号波形および前記圧力に基づいて、前記接触力推定関数から、前記接触力を推定する、
請求項7に記載の流体機器。
Further comprising a pressure sensor for measuring a pressure of the fluid inside the hollow body or in the pipe;
the contact force estimation function further includes, as one of the variables, a pressure of the fluid measured by the pressure sensor;
the contact force estimation unit estimates the contact force from the contact force estimation function based on the signal waveform and the pressure of the fluid.
The fluid device according to claim 7 .
前記接触における接触形状を推定する、接触形状推定部をさらに備えており、
前記接触形状推定部は、前記流量センサにより計測される信号波形に基づいて前記接触形状を推定する、
請求項1~8のいずれか1つに記載の流体機器。
The touch sensor further includes a contact shape estimation unit that estimates a contact shape of the touch,
the contact shape estimation unit estimates the contact shape based on a signal waveform measured by the flow rate sensor;
A fluid device according to any one of claims 1 to 8 .
内側に流体が収容されており外表面が接触により変形可能に構成された中空体に流体連通した配管において、前記流体が流動したときの流量を流量センサにより計測し、ここで、前記配管の内側には、前記流量センサに対して前記中空体とは反対側において、前記流量センサへの連通部を除いて閉空間に構成された、第1空間が画定されており、且つ、前記中空体の内側には、前記配管への連通部を除いて閉空間に構成された、第2空間が画定されており、
計測された前記流体の流量に基づいて、前記中空体の接触を検出する、流体機器の接触検出方法。
In a pipe fluidly connected to a hollow body having a fluid contained therein and an outer surface configured to be deformable by contact, a flow rate of the fluid when the fluid flows is measured by a flow rate sensor, wherein a first space is defined inside the pipe on the opposite side of the hollow body from the flow rate sensor, the first space being a closed space except for a portion communicating with the flow rate sensor, and a second space is defined inside the hollow body, the second space being a closed space except for a portion communicating with the pipe,
A contact detection method for a fluid device, comprising: detecting contact of the hollow body based on a measured flow rate of the fluid.
内側に流体が収容されており外表面が接触により変形可能に構成された中空体に流体連通した配管において、前記流体が流動したときの流量を計測し、ここで、前記中空体が、カフ式血圧計において被験者の被血圧測定部に巻回されるカフを構成しており、A flow rate of a fluid flowing through a pipe fluidly connected to a hollow body having a fluid contained therein and an outer surface configured to be deformable by contact, the hollow body constituting a cuff that is wrapped around a part of a subject to be subjected to blood pressure measurement in a cuff-type blood pressure monitor,
計測された前記流体の流量に基づいて、前記中空体の接触を検出する、流体機器の接触検出方法。A contact detection method for a fluid device, comprising: detecting contact of the hollow body based on a measured flow rate of the fluid.
内側に流体が収容されており外表面が接触により変形可能に構成された中空体に流体連通した配管において、前記流体が流動したときの流量を計測し、A flow rate of a fluid is measured in a pipe fluidly connected to a hollow body having an outer surface that is deformable by contact with the hollow body,
計測された前記流体の流量に基づいて、前記中空体の接触を検出し、detecting contact of the hollow body based on the measured flow rate of the fluid;
計測された前記流体の流量の信号波形に基づいて、前記接触における接触速度を推定する、流体機器の接触検出方法。A contact detection method for a fluid device, comprising estimating a contact speed at the contact based on a signal waveform of the measured flow rate of the fluid.
内側に流体が収容されており外表面が接触により変形可能に構成された中空体に流体連通した配管において、前記流体が流動したときの流量を流量センサにより計測し、ここで、前記中空体には、互いに異なる複数の位置に複数の配管がそれぞれ接続されており、前記流量センサは、前記複数の配管それぞれに設けられており、In a pipe fluidly connected to a hollow body having a fluid contained therein and an outer surface configured to be deformable by contact, a flow rate of the fluid when the fluid flows is measured by a flow rate sensor, wherein a plurality of pipes are connected to the hollow body at a plurality of different positions, and the flow rate sensor is provided in each of the plurality of pipes;
計測された前記流体の流量に基づいて、前記中空体の接触を検出し、detecting contact of the hollow body based on the measured flow rate of the fluid;
複数の前記流量センサにより計測される複数の信号波形それぞれにおける、前記接触が検出されたときのピークの時間差に基づいて、接触位置を推定する、流体機器の接触検出方法。A contact detection method for a fluid device, comprising: estimating a contact position based on a time difference between peaks when the contact is detected in each of a plurality of signal waveforms measured by a plurality of the flow sensors.
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