81 「やわらかさ」を数値化できるセンサー

【本技術の概要】

　はかり分野の専門メーカーである新光電子株式会社は、これまで曖昧だったモノのやわらかさという感覚を簡単に数値化できるセンサー「SOFTGRAM（ソフトグラム」を開発した。 　SOFTGRAMは、特定の音で変わることなく発し続ける音叉の原理を世界で初めて実用化した「EVERTONE SENSING」（注）技術により、肌や筋肉、食品などのやわらかさをいつでも、どこでも、誰でも簡単に正しく数値化できる。音叉式力センサー（またはEVERTONE SENSING）は、形状と材質だけで決まる単純な構造であるため温度変化や経年劣化にも強く、小型化が可能でかつ正確で丈夫なのが特徴である。
　プローブ先端を測定物に軽く押し当てることで、中央の圧子で受ける反力を物理量であるヤング率に変換し、表示する。原理は、プローブ先端の３つの突起部のうち、中央が力を測定する圧子で、形状は球形（Φ３）で両側の突起は接触検知センサーとなっている。圧子は接触検知センサーより、0.5 ㎜だけ凸で設置されている。測定時は、両側の接触検知センサーが検知した瞬間の圧子にかかる反力を測定し、(1)式に示した Hertz 接触応力理論式で演算することでヤング率を算出する。

(1)式からポアソン比、球圧子径、押込み量は固定とみなすと、反力を高精度に測定することで、高精度なヤング率測定が可能になることがわかる。この最も重要な力センサー部に、音叉振動式センサーを採用した。一般的な力センサーである歪ゲージ式（ロードセル）では、実用分解能が数千分の一に対し、開発した音叉振動式センサーでは、2 万分の一分解能を実現した。

【本技術の構造と特徴】

　センサー部(筒状)と持ち手の表示部で構成されている。
　センサー部は、「力センサー」、測定物からの反発力をセンサーに伝える「圧子」、測定物との接触を検知する「振動式接触検知センサー」から成り立っている。先端部にはアクリルの透明なガイドが取り付けられており、測定の誤差が最小になるように押し当て面を確保している。持ち手表示部には各種基板類が実装されており、有機EL画面上で測定結果等が確認できる。測定のモード切替えなどメニュー操作もジョイスティックを用いて実施できる。

【特徴】

1. これまでできなかったやわらかさの「匠の感触」をデジタル化し見える化した。
2. 測定値が物理量のヤング率なので、定量的に比較・分析ができる。
3. 物理法則に基づく測定原理なので、異なる物質も同じ基準で比較・分析ができる。
4. 持ち運びが容易で、測りたいその場で瞬時に測定ができる。
5. 測定者サポート機能により、誰でも精度良く測定ができる。

【本技術の用途】

　本技術の用途展開としては、ヒトの肌や筋肉、食品、スポーツ医学、医療・医薬など多岐にわたり、新しい価値の創出が期待される。