JP7148520B2 - 物体の構造的特徴を判定するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
この特許協力条約国際出願は、“SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF AN OBJECT”という名称で2016年12月30日出願の米国仮特許出願整理番号62/441,085の優先権及び利益を主張し、その内容は、参照によりその全体がこれにより組み込まれる。
この出願は、一般的に、物体の構造的特性の評価に関し、より詳細には、その上にエネルギーの印加を受けた後の物体の完全性を反映する構造的特徴の評価に関する。
を複雑にし得る。本発明では、こうした遠隔制御又は複雑さ無しに、柔軟性の同じ利点が得られ得る。
部分の物体接触部分に結合された力伝達スリーブ類似コンポーネントであり得、物体上のスリーブ部分の物体接触部分によって力がもたらされる場合に筐体の内部で摺動するように適応され得る。幾つかの実施形態では、それはスリーブ部分の内部に配備され得る。摺動距離は、非常に小さくてもよく、例えば、(ミリメートル又はmmの)約0.3mmから約1mm、更に、例えば、約0.5mmのオーダーであり得る。検知パッドは、層状構造を含み得、それは、力測定を提供するための、パッドに印加された力に依存して抵抗を変化し得る“シャントモード”FSR(感圧抵抗器)と一般的に称され得る。別の実施形態に従えば、スリーブ部分の物体接触部分によって物体上に力が印加された場合に、力伝達スリーブ類似部分がばねに向かって力を伝達し得るように、力伝達スリーブ類似コンポーネントは、ばねによって前方に付勢され得る。一側面に従えば、力検知は、リニアポジションセンサによって行われ得、それは、例えば、力伝達スリーブ類似部分が位置Xにある場合に、それをその位置に移動するために(ばねの反力に向かって)それにYの力が印加されなければならないと知られている。別の側面に従えば、力検知は、ばねに向かって押し込まれた場合に移動部分の位置を光学的に検知するための光学センサによって実施され得る。発明の更に別の実施形態では、物体上のスリーブ部分の物体接触部分の相対的位置は、移動部分、例えば、力検知スリーブ類似コンポーネントに一端が、静的要素、例えば、筐体に他端が取り付けられ得る1つ以上のひずみゲージを有することによって判定され得る。発明の更なる実施形態では、デバイスは、力を直接測定するための圧電素子を含み得る。発明の更に更なる実施形態では、センサの位置に対して(移動する要素に取り付けられた)磁石が移動している場合に磁界の変化を検出するためにホール効果センサが使用され得る。発明の更に別の実施形態では、力を測定するために、デジタルカリパスに見られるような静電容量リニアエンコーダシステムが使用され得る。
し出し、正確な範囲内の力が維持された約1秒後、更に例えば0.5秒後に衝突が開始されるであろう。
体上を押し込み過ぎた場合、光は、琥珀色にまず変化し得、その後赤色に変化し得る。光を赤色に変化させるのに押力が十分である場合、衝突は開始されないか、既に開始されている場合には中断され得る。また、ユーザが過大な押力に近づく場合に警告する琥珀色のLED状態があり得る。その段階では、LEDが琥珀色に点灯される場合に計器は依然として動作し得る。別の側面では、光は過小な力を何ら示さなくてもよく、過大な力を赤色光が示し得る一方で、適量の力を青色光が示し得る。更に別の側面では、1つの光システムが含まれ得る。例えば、光は過小な力の信号を何ら与えなくてもよく、過大な力の信号を赤色光が与えてもよい。更なる側面では、点滅赤色光が過大な力を示してもよく、光は過小な力を何ら示さなくてもよい。
ピボット点付近で筐体の長手方向軸と鋭角をなす位置まで振動する。エネルギー印加ツールは、測定中に水平方向に又はその他の位置に保持され得、該ツールの主要部分に実質的に垂直で、静止又は衝撃の何れかにおける一定の長さを維持する先端部分を有し得る。エネルギー印加ツール、例えば、打診棒の移動は、先端が上下に順番に振動しながら、筐体の長手方向軸に実質的に並行な位置から、ピボット点付近で該軸と鋭角をなす位置まで打診棒を駆動し、元に戻すために筐体の内部に搭載された駆動機構によって達せられ得る。この実施形態を使用すると、例えば、患者の歯の大臼歯領域内等、比較的アクセス不可能な場所で測定が着手され得る。
電磁コイルと、エネルギー印加ツール、例えば、打診棒の後端に固定された永久磁石とを含み得る。電磁コイルは、例えば、永久磁石の背後に軸方向に横たわり得る。
はその他の障害物等の移動停止物がスリーブ部分の内部に存在し得る。例えば、閉鎖端の少なくとも一部は、物体の表面に近接してもよく、接触機構上のエネルギー印加ツールによる衝撃の直前に物体の表面と接触してもよく、しなくてもよい。接触機構の閉鎖端上のエネルギー印加ツールによる衝撃中、接触機構の閉鎖端の外面又は閉鎖端の物体接触面の少なくとも一部は、物体の表面と密接に接触している。それ故、閉鎖端の物体接触面の少なくとも一部が、それが接触して来る物体の表面を反映するように輪郭付けられている場合、物体とのより良い接触がなされ、エネルギー印加ツールによる衝撃からのエネルギー伝達は、実質的に損なわれなくてもよい。一側面では、接触機構の閉鎖端は、物体の平面を実質的に反映するための物体に面する実質的平坦部分を有し得る少なくとも一部を含み得る。別の側面では、接触機構の閉鎖端は、物体の表面が輪郭付けられる場合に接触して
来る物体の表面を反映するように輪郭付けられ得る少なくとも一部を含み得る。例えば、測定を受ける物体の表面が窪みを含む場合、接触機構は、衝撃中に閉鎖端と物体との間の接触を維持するためにそれ自体を調節するように、窪みを実質的に反映するための凹形外面を有する閉鎖端を含み得る。別の例として、物体の表面が***を含む場合、接触機構は、測定中に物体との接触を維持するように、***を実質的に反映するための凸形面を有する閉鎖端を含み得る。更なる側面では、衝撃中に物体との密接な接触が実現され得るように、閉鎖端は、幾らかの弾性を有し得、又は変形可能であり得る。
少なくとも一部が、接触して来る物体の表面を反映するように輪郭付けられ得る場合、物体とのより良い接触がなされ、エネルギー印加ツールによる衝撃からのエネルギー伝達は損なわれなくてもよい。一側面では、接触機構の閉鎖端は、物体の平面を実質的に反映するための物体に面する実質的平坦部分を有し得る少なくとも一部を含み得る。別の側面では、接触機構の閉鎖端は、物体の表面が輪郭付けられる場合に接触して来る物体の表面を反映するように輪郭付けられ得る少なくとも一部を含み得る。例えば、測定を受ける物体の表面が窪みを含む場合、接触機構は、衝撃中に閉鎖端と物体との間の接触を維持するためにそれ自体を調節するように、窪みを実質的に反映するための凹形外面を有する閉鎖端を含み得る。別の例として、物体の表面が***を含む場合、接触機構は、測定中に物体との接触を維持するように、***を実質的に反映するための凸形面を有する閉鎖端を含み得る。更なる側面では、衝撃中に物体との密接な接触が実現され得るように、閉鎖端は、幾らかの弾性を有し得、又は変形可能であり得る。
例えば、接触機構は、金属(例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、又はその他の適切な金属)を押し付けること等によって、所望の厚さの閉鎖端を有する管状又は輪の構造に形作られ得る材料から形成され得る。
を赤色に変化させるのに押力が十分である場合、衝突は開始されないか、既に開始されている場合には中断され得る。また、ユーザが過大な押力に近づく場合に警告する琥珀色のLED状態があり得る。その段階では、LEDが琥珀色に点灯される場合に計器は依然として動作し得る。別の側面では、光は過小な力を何ら示さなくてもよく、過大な力を赤色光が示し得る一方で、適量の力を青色光が示し得る。更に別の側面では、1つの光システムが含まれ得る。例えば、光は過小な力の信号を何ら与えなくてもよく、過大な力の信号を赤色光が与えてもよい。更なる側面では、点滅赤色光が過大な力を示してもよく、光は過小な力を何ら示さなくてもよい。
、使い捨て機構は、使用前にエネルギー印加ツールを拭き取る及び/又はオートクレーブする必要性なしに、システム若しくは物体からの伝達を通じたエネルギー印加ツール又は測定を受ける物体の汚染若しくは相互汚染、又は測定を受ける以前の物体からの相互汚染を排除又は最小限にするのを助力する。それらの内容が参照によりそれらの全体がこれにより組み込まれる米国特許番号4,482,324及び4,689,011に開示されるような、計器がスリーブ部分の物体接触部分を含まないその他の例に対しては、使い捨て機構は、再現可能な測定のためにこうした測定を受ける物体上に再現可能に直接設置可能で、且つ、使用前にエネルギー印加ツールを拭き取る及び/又はオートクレーブする必要性なしに、システム若しくは物体からの伝達を通じたエネルギー印加ツール又は測定を受ける物体の汚染若しくは相互汚染、又は測定を受ける以前の物体からの相互汚染を排除又は最小限にするのを助力可能なシステムにそれらを変形し得る。
接する歯又はその他の直交面との間に嵌まり込み得、それ故、物体の表面に渡るタブの実質的な横方向の移動を阻止するのを助力し得、及び/又は併行精度を更に助力し得る。動作中にリッジ又は突起が適切に設置され得るように、タブは、物体の最上部分の長さ又は幅に応じた十分な長さ又は幅のものであり得る。
構造物、複合物、及び同等物等の物体がエネルギー印加又は打診の方向に平行な方向以外の方向に移動するのを防止するのを助けるのにも役立つ。このことは、検査中の物体及び/若しくはそれが固定される基礎の不必要な任意の障害、並びに/又はこれらのその他の障害から生じ得る複雑性を最小化するのを助け、それ故、検出の感度及び/又は精度に更に貢献する。タブ又はタブ及び/若しくはコンポーネントは、スリーブ部分が物体接触部分を有するか、それとも接触機構が物体への接触を提供するかで適用可能である。
動機構は、電磁機構であり得、電磁コイルを含み得る。駆動機構は、エネルギー印加ツール、例えば、打診棒の後端に固定された永久磁石を含み得、電磁コイルは、この永久磁石の背後に軸方向に横たわり得る。一実施形態では、デバイスがハンドピースである場合には、筐体の後部と任意の給電線と共に、電磁コイルは構造ユニットを形成し、構造ユニットは、一体的に動作可能であり得、例えば、取り外し可能な適切な接続、例えば、ねじ式の接続又はプラグ式の接続によって、残留するデバイスに接続され得る。この取り外し可能な接続は、クリーニング及び修理等を容易にし得る。別の実施形態では、デバイスがハンドピースである場合には、筐体の後部と任意の給電線と共に、電磁コイルは構造ユニットを形成し、構造ユニットは、一体的に動作可能であり得、残留するデバイスに永久的に接続され得る。打診棒等のエネルギー印加ツールは、筐体の前部に設置され、打診棒用の搭載機構は、無摩擦のベアリングを含み得る。これらのベアリングは、筐体及び打診棒により形成される隣接のチャンバーが空気交換のために相互に連絡するように、1つ以上の軸方向の開口を含み得る。
的に一定を維持するように、エネルギー印加ツール、例えば、打診棒のストロークよりも遥かに大きくてもよい。前進運動中に打診棒に対する搭載機構のベアリングの何れの不要な摩擦力も、このばねによって実質的に補償され得る。
傷に起因する破折を有する天然歯、少なくとも部分的に膿瘍して来ている天然歯、又は骨増生処置を受けている天然歯、補綴歯科的インプラント構造物、歯科的構造物、整形外科的構造物、又は整形外科的インプラント等の解剖学的物体に対しては、こうした特徴は、物体の健全性、又は物体が固定若しくは取り付けられ得る下にある土台の健全性を示し得る。物体及び/又は下にある土台の健全性は、密度若しくは骨密度、又はオッセオインテグレーションのレベル;任意の固有の若しくはその他の欠陥;又は亀裂、破折、微小破折、微小亀裂;セメントシールの喪失;セメント不良;接着不良;微小漏洩;病変;又は虫歯にも関係があり得る。一般的な物体、例えば、ハニカム若しくは重構造ハニカムを含むポリマー複合構造物又は金属複合構造物;機体構造物、自動車、船、橋、ビル、発電設備を含むがそれに限定されない産業構造物、アーチ構造物、又はその他の同様の物理的構造物に対しては、こうした測定はまた、欠陥又は亀裂、更に極細のひび又は微小亀裂等の任意の構造的完全性又は構造的安定性にも関係があり得る。
ては、デバイスを充電するためよりも多くの電流が提供され得る。
結合を助力するためにも利用され得る。
体に対しては、こうした測定は、上にも記述した欠陥又は亀裂等のそれらの構造的完全性にも関係があり得る。飛行機、自動車、船、橋、ビル、若しくはその他の同様の物理的構造物等の物理的構造物、又はそうした構造物の構築を助力するのに適切な制振材料に対しては、本明細書で定義されるような構造的特徴の例は、振動減衰能、音響減衰能、又は構造的安定性を含み得、物体の構造的完全性の健全性を示し得る。
わせであり得る、電力源146を用いて示すような、電力源によって動力が与えられ得る。ハンドピース100に動力を与えるため、又は電力源146等の内部電力源を充電するために、図1の電力インタフェース147等の電力源への外部接続が提供され得、それは、例えば、ダイレクトコンダクティブ充電のための図1c及び図1dのような電力接点113aを含み得、又は、電力インタフェース147は、インダクティブ充電等のワイヤレス充電を利用し得る。
。一般的に、検知機構111又はその一部の位置は、所望の特徴の最適な検知のために決定され得る。例えば、エネルギー印加ツール110のより多くの量の物理的変形が検出され得るように、圧電検知素子は、一般的に、物体を衝撃する先端近辺等、実用可能な限り衝撃のポイント近くに配置され得る。検知機構111は、動作中の物体との衝撃時にエネルギー印加ツール110の減速、又は該衝撃により生じた任意の振動を測定するように適応され得る。検知機構111は、物体の特性の変化を検出し得、その内部の特徴を客観的に定量化し得る。検知機構111により送信されたデータは、更に以下で論じるシステムプログラムによって処理され得る。
に、筐体102の開口から出現し得る。筐体102は、説明されるような把持機構103等の操作機構をも含み得る。筐体102は、電池アクセスカバー104等の内部の部分にアクセスする等のためのその他の機構をも含み得る。
構を含み得、それは、相互汚染又はその他の浄化問題を減少させる方法で行い得る。
タフェースの任意のその他の形式等の、その他の形式の電子機器インタフェース等を介してハンドピース100の電子機器とインタフェースで連結するのに利用され得るスリーブ120に結合されるデバイスを説明する。
て示すように、物体に向かって静止するためのより大きな操作台を提供するため、又は図3及び図3aに変化に富んだ表面を用いて示すように、より変化に富んだ物体表面に適合し得るより大きな開口部を提供するため等、開口部のサイズは可変であり得る。
他の適切な金属)を押し付けること等によって、所望の厚さの閉鎖端を有する管状又は輪構造に形作られ得る材料から形成され得る。例えば、接触機構121は、変形可能性又は可動性の特徴を提供する厚さのものであり得る閉鎖端を有するシンブル又はカップに類似の外形をとり得る。
から作られてもよい。例えば、金属及び/又はセラミック材料は、実質的に振動の減衰/吸収/反射し得ることに利用され得る。粘弾性の及び/又はその他のコーティングはまた、振動及び/又はその他の機械的エネルギーがスリーブ120の金属及び/又はセラミックコンポーネントに移され得ないように用いられ得る。
リーブ112を用いて図1eに示すように、力伝導又は伝送部材は、図1c及び図1eに説明するようにスリーブ120無しに利用され得る。
する導電性ポリマーから構成される。FSRの検知膜は、典型的には、マトリクスに浮遊する導電性粒子及び非導電性粒子の両方を含む。FSRの表面に力を印加することは、粒子を導電電極に接触させ、FSRの抵抗を変化させる。FSRは、典型的には0.5mmよりも小さい厚さ等の小さいサイズで、低コストで、良好な耐衝撃であることが望ましくてもよい。
て示すような操作者信号を説明する。幾つかの実施形態では、上述したように、可視又は可聴信号により示されるように、物体上に適切な接触力が一旦もたらされると、エネルギー印加ツール110を活性化する前に遅延があり得る。更なる実施形態では、物体上にある一定の押力が一旦検出され、ある期間、例えば、約0.5秒維持されると、測定を開始するために計器はオンにされ得る。
sである。デバイスに密封された残留ガスから減衰が生じる。外部の加速度計の影響を受けて、プルーフマスはそのニュートラルポジションを偏らせる。この偏りは、アナログ又はデジタルの方法で測定される。
限にすることを可能にする、その上にコーティングされた抗菌性コーティングを有し得、そうしたツール又は計器の製作用の基板として有用な材料の種類及び数を増加させ得る。
ントの精度の新たな形式と、新たな方法で診断するための機会とを表す。本発明は、検体への運動エネルギー、検体により判定され得る負荷及び変位速度、衝撃時に測定される減速の管理、及び亀裂、破折、微小亀裂;微小破折;セメントシールの喪失;セメント不良;接着不良;微小漏洩;病変;虫歯;一般的な構造的完全性;一般的な構造的安定性又は欠陥場所のより正確な予測のための動的な機械的応答の分析を提供する。
リストされない、又はそうしたプロセス、製品、品目、又は装置に固有ではないその他の要素も含み得る。
Claims (13)
- 物体の構造的特徴を判定するためのデバイスであって、
中空内部と、開放前方端と、長手方向軸とを有する筐体と、
移動のために前記筐体の内部に搭載されたエネルギー印加ツールであって、収納形式と伸長形式とを有する前記エネルギー印加ツールと、
前記収納形式と前記伸長形式との間で前記エネルギー印加ツールを移動させるための、前記筐体の内部に支持された駆動機構と、
前記デバイスの一部を包むための使い捨て機構であって、
長手方向軸を有し、前記筐体の前記開放前方端から所定の距離を突出するスリーブ部分であって、前端及び後端を有する中空内部と、物体接触部分の少なくとも一部を用いて前記物体の少なくとも一部に向かって静止し、接触し、又は圧迫するための、前記前端における前記物体接触部分とを有する前記スリーブ部分と、
前記スリーブ部分の前記長手方向軸に沿って前記スリーブ部分の内部で自由に移動又は摺動するための、前記スリーブ部分の内部に配備された、前記エネルギー印加ツールの一部ではない接触機構であって、長さを有する本体と、測定中に前記エネルギー印加ツールと前記物体との間の直接の接触を最小限にするために、前記スリーブ部分の前記前端を実質的に閉鎖するための実質的な閉鎖前端とを有する前記接触機構とから成る前記使い捨て機構と
を含む、デバイス。 - 前記スリーブ部分の前記物体接触部分に実質的に垂直に前記スリーブ部分から伸長するタブを更に含む、請求項1に記載のデバイス。
- 前記スリーブ部分の前記物体接触部分が前記物体上を圧迫する場合に接触力を検知するように適応されたセンサを更に含む、請求項1又は2に記載のデバイス。
- 物体の構造的特徴を判定するためのシステムであって、
開放端と長手方向軸とを有する筐体を有するデバイスと、
前記物体にエネルギーを印加するための、前記筐体の内部に搭載されたエネルギー印加ツールであって、収納位置と伸長位置とを有する前記エネルギー印加ツールと、
前記筐体の内部に支持され、前記エネルギー印加ツールに結合された駆動機構であって、前記収納位置から前記伸長位置に前記エネルギー印加ツールを繰り返し移動するように適応された前記駆動機構と、
前記筐体の前記開放端から所定の距離を突出するスリーブ部分であって、その自由開放端において物体接触部分を有し、その開放端の前記物体接触部分の少なくとも一部と前記物体の少なくとも一部を接触するように適応される前記スリーブ部分と、
前記スリーブ部分の前記物体接触部分の少なくとも一部が前記物体の少なくとも一部に接触する場合に前記スリーブ部分の前記物体接触部分と前記物体との間の接触力を監視するための、前記筐体の内部に位置付けられたセンサであって、前記エネルギー印加ツールに物理的に直接結合されない前記センサと、
前記スリーブ部分から前記センサの一端に前記接触力を伝達するための、前記筐体の前方に配備された可動の力伝達スリーブ類似コンポーネントであって、並進移動のために適応される前記力伝達スリーブ類似コンポーネントと
を含み、前記センサは、もたらされた前記接触力が所定範囲内にある場合に前記駆動機構を活性化する、前記デバイスのための内部オン/オフスイッチと
を含む、システム。 - もたらされた前記接触力の前記所定範囲は、約1ニュートンから約40ニュートンの間である、請求項4に記載のシステム。
- 前記力伝達スリーブ類似コンポーネントの前記並進移動は、前記物体接触部分の少なくとも一部が前記物体の少なくとも一部上を距離に対して圧迫する場合に発動される、請求項4又は5記載のシステム。
- 前記センサは、検知パッド、少なくとも1つのひずみゲージ、線形力センサ、光学センサ、圧電素子、又はホール効果センサを含む、請求項4~6の何れか一項に記載のシステム。
- 使用の前に前記デバイスにペアリングするためのベースステーションを更に含む、請求項4~7の何れか一項に記載のシステム。
- 前記デバイスは、無線送受信機を更に含み、前記ベースステーションは、前記デバイスを充電するように適応され、前記デバイス内の前記無線送受信機と通信するコンピュータに対する無線送受信機としての機能を果たす、請求項8に記載のシステム。
- 物体の構造的特徴を判定するためのシステムであって、
開放端と長手方向軸とを有する筐体を有するデバイスと、
前記物体にエネルギーを印加するための、前記筐体の内部に搭載されたエネルギー印加ツールであって、収納位置と伸長位置とを有する前記エネルギー印加ツールと、
前記収納位置から前記伸長位置に前記エネルギー印加ツールを繰り返し移動するように適応された、前記筐体の内部に支持され、前記エネルギー印加ツールに結合された駆動機構と、
前記筐体の前記開放端から所定の距離を突出するスリーブ部分であって、その自由開放端における物体接触部分を有し、その自由開放端の前記物体接触部分の少なくとも一部と前記物体の少なくとも一部を接触させるように適応された前記スリーブ部分と、
前記エネルギー印加ツールに物理的に結合されずに前記デバイスの少なくとも一部と結合され、前記スリーブ部分の前記物体接触部分と前記物体との間の接触力を監視するために前記筐体の内部に位置付けられた力センサと
を含み、
前記接触力は、前記スリーブ部分の前記物体接触部分により前記物体上に適切な力がもたらされた場合に、測定を開始するために前記エネルギー印加ツールの前記駆動機構を活性化する、
システム。 - 前記スリーブ部分と前記物体との間の前記接触力を前記力センサに伝達するための、前記筐体の前記開放端に向かって配備された可動の力伝達スリーブ類似コンポーネントを更に含む、請求項10に記載のシステム。
- 前記スリーブ部分の内部に配備された接触機構であって、長さを有する本体と、測定中に前記エネルギー印加ツールと前記物体との間の直接の接触を最小限にするために、前記スリーブ部分の前記自由開放端を実質的に閉鎖するための実質的な閉鎖前端とを有する前記接触機構を更に含む、請求項10又は11に記載のシステム。
- 前記接触機構は使い捨てアセンブリの一部を形成し、前記使い捨てアセンブリは、前記使い捨てアセンブリが新しい又は未使用であることを認証するために前記デバイス内の送受信機と通信するためのチップを更に含む、請求項12に記載のシステム。
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