(57)【要約】      （修正有）【課題】カテーテルおよび他の装置により細胞壁および他の面に加えられる力についての追加の情報を与えることのできる、接触力感知システムを提供する。【解決手段】力測定システム４００は、３つ（またはそれ以上）の流体充填圧力センサチャンバ４１０を中央ロッド４３４周りに備えることができる。受力構造４３０は、ボール４３２で力を受け、中央ロッド４３４を通して力分散構造４２０に力を与えることができる。力分散構造４２０は、圧力センサチャンバ４１０に力を与えることができる。結果として得られるこのような圧力を使用して、ボール４３２が受ける力の大きさ、角度、平面角、および非平面角を判定することができる。【選択図】図４
2020144118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸（１０２）と、
前記中心軸（１０２）周りに半径方向に配置されている３つ以上の圧力センサチャンバ（１１０、４１０、７１０、８１０、９１０、１０１０、１１１０、１２１０、１５１０、１６１０）と、
前記中心軸（１０２）に一致し、かつ少なくとも１つの方向に偏向可能な中央部材（４３４、５３４、７３４、８３０、９２０、１０２０）と
を備え、
前記圧力センサチャンバのそれぞれは、前記圧力センサチャンバに収容されている流体（１１１６、１２１６）、および前記流体（１１１６、１２１６）に加わる圧力を感知するように位置決めされている圧力センサ（７１２、８１２、１０１２、１１１２、１２１２、１３１２、１５１２、１６１２）を備える、力測定システム。
【請求項２】
前記中央部材（４３４、５３４、７３４、８３０、９２０、１０２０）を、前記中心軸（１０２）に一致する中心点周りで偏向させることができ、前記中央部材（４３４、５３４、７３４、８３０、９２０、１０２０）は、偏向すると、前記３つ以上の圧力センサチャンバ（１１０、４１０、７１０、８１０、９１０、１０１０、１１１０、１２１０、１５１０、１６１０）のうちの少なくとも１つに力を及ぼす、請求項１に記載の力測定システム。
【請求項３】
前記圧力センサチャンバ（８１０）は周囲バルーン（８１０）であり、前記中央部材は中央バルーン（８３０）であり、前記周囲バルーン（８１０）は前記中央バルーン（８３０）内に配置されている、請求項１に記載の力測定システム。
【請求項４】
前記３つ以上の圧力センサチャンバ（９１０）は各々、周囲バルーン（９１０）を備え、前記中央部材は、中央バルーン（９４０）と、偏向するように構成されているロッド（９２０）とを備え、前記ロッド（９２０）が横方向に偏向すると、前記ロッド（９２０）は、前記周囲バルーン（９１０）のうちの少なくとも１つに力を及ぼし、前記ロッド（９２０）が前記中心軸（１０２）に沿って偏向すると、前記ロッド（９２０）は、前記中央バルーン（９４０）に力を及ぼす、請求項１に記載の力測定システム。
【請求項５】
カテーテルまたは経鼻胃チューブの遠位端に配置されている、請求項１に記載の力測定システム。
【請求項６】
力測定システムの中心軸（１０２）周りに半径方向に配置されている３つ以上の周囲圧力センサチャンバ（１１０、４１０、７１０、８１０、９１０、１０１０、１１１０、１２１０、１５１０、１６１０）と、
前記中心軸（１０２）に一致する中央圧力センサチャンバ（８３０、９４０、１０４０）とを備え、
前記周囲圧力センサチャンバ（１１０、４１０、７１０、８１０、９１０、１０１０、１１１０、１２１０、１５１０、１６１０）のそれぞれは、前記周囲圧力センサチャンバに収容されている流体（１１１６、１２１６）、および前記周囲圧力センサチャンバの前記流体（１１１６、１２１６）に加わる圧力を感知するように位置決めされている圧力センサ（１１１２、１２１２、１３１２、１５１２、１６１２）を備え、
前記中央圧力センサチャンバ（８３０、９４０、１０４０）は、前記中央圧力センサチャンバに収容されている流体（１１１６、１２１６）、および前記中央圧力センサチャンバの前記流体（１１１６、１２１６）に加わる圧力を感知するように位置決めされている圧力センサ（１１１２、１２１２、１３１２、１５１２、１６１２）を備える、力測定システム。
【請求項７】
前記周囲圧力センサチャンバ（８１０）は、前記中央圧力センサチャンバ（８３０）内にある、請求項６に記載の力測定システム。
【請求項８】
前記周囲圧力センサチャンバ（９１０）は、前記力測定システムの前部と前記中央圧力センサチャンバ（９４０）との間にある、請求項６に記載の力測定システム。
【請求項９】
偏向するように構成されているロッド（９２０、１０２０）をさらに備え、前記ロッド（９２０、１０２０）は、横方向に偏向すると、前記周囲圧力センサチャンバ（９１０、１０１０）のうちの少なくとも１つに力を及ぼし、前記ロッド（９２０、１０２０）は、前記中心軸（１０２）に沿って偏向すると、前記中央圧力センサチャンバ（９４０、１０４０）に力を及ぼす、請求項６に記載の力測定システム。
【請求項１０】
前記３つ以上の周囲圧力センサチャンバ（８１０、９１０、１０１０）は各々、バルーン（８１０、９１０、１０１０）を備える、請求項６に記載の力測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
接触力感知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野において、最小侵襲手術が非常に重要なツールとなっている。従来の手術と比べると、最小侵襲手術によって、患者のリスクが低下し、結果が向上し、回復時間が早まり、費用が削減されている。
【０００３】
最小侵襲手術において、いくつかの手技を使用することができる。多くの場合、細胞壁または自然開口を通して、カテーテルを体内、例えば血管系に導くことができる。カテーテルが所望の位置に到達すると、特定の手術手技を適用することができる。例えば、カテーテルならびに関連する機器および装置を使用して、高周波加熱または液体冷却を用いるアブレーション、膨張式構造を用いる血管形成術、薬物送達、およびその他の手技を採用することができる。
【０００４】
これらの処置の一部として、カテーテルおよび関連する装置は、体内の細胞壁または他の面に接触することが多い。そのようなときに、外科医は、カテーテルによって細胞壁または他の構造に加えられている力の正確な測定値を有することが重要になり得る。例えば、過度の力を防ぐことができれば、細胞壁の破裂を防ぐのに役立ち得る。また、力が不十分であれば、効果がない場合があり、または望ましくない合併症を引き起こす場合がある。同様に、適切な力を与えることができれば、アブレーションなどの処置中に十分な力が確実に加わって、所望の結果を確実に得ることができる。
【０００５】
したがって、接触力感知システムは、最小侵襲手術における有効なツールとなっている。医療機器は、接触力センサを実装して、細胞壁または他の面にどのくらいの力が加わっているかを判定することができる。しかしながら、この知識の範囲は限定されているため、有効性が限られる。すなわち、接触力を反映する単一のデータ点のみでは、外科医は、カテーテルと細胞壁との接触の特質および詳細を十分に見ることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決すべき課題は、カテーテルおよび他の装置により細胞壁および他の面に加えられる力についての追加の情報を与えることのできる、接触力感知システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、カテーテルおよび他の装置により細胞壁および他の面に加えられる力についての追加の情報を与えることのできる、接触力感知システムが提供される。例えば、本発明の実施形態は、方向情報、すなわち、手術装置によって力が加えられている方向に関する情報を与えることができる。また、もしくは代わりに、本発明のこれらおよび他の実施形態は、手術装置を案内するために使用可能な情報を与えることができる。
【０００８】
本発明の例示的な実施形態は、接触力感知システムについての方向情報を与えることができる。複数の圧力センサチャンバを、接触力感知システムの中心軸の周囲に配置することができる。細胞壁に直接接触するように構成されている受力構造を備えることができ、この受力構造を中心軸内または中心軸に沿って配置することができる。受力構造は、ロッド、ボール、もしくは他の構造であってよく、またはこれを備えてもよい。受力構造は、受力構造が受ける力を周囲配置された圧力センサチャンバに分散させる力分散構造を備えることができ、またはこれに連結することができる。これらの圧力センサチャンバの各々は、流体を含むことができる。この流体は、圧縮性であっても非圧縮性であってもよい。
圧力センサを、圧力センサチャンバの各々に配置することができ、または関連付けることができる。結果として得られる圧力を使用して、受力構造に加わる力の大きさだけでなく、力の角度も判定することができる。例えば、本発明のこれらおよび他の実施形態を使用して、受力構造が受ける力の大きさ、平面角、および非平面角を判定することができる。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の実施形態は、１つまたは複数の中央配置圧力センサチャンバを、１つまたは複数の周囲配置圧力センサチャンバと共に使用することができる。これらの中央配置圧力センサチャンバを、接触力感知システムの中心軸に沿って配置することができる。このようなシステムにおいて、受力構造は、中央配置圧力センサチャンバに直接作用することができる。そのため、中央配置圧力センサチャンバを使用して、受力構造が受ける力の大きさを判定することができ、同時に、周囲配置圧力センサチャンバを使用して方向情報を判定することができる。
【００１０】
本発明のこれらおよび他の実施形態は、中央配置圧力センサチャンバを使用することができ、中央配置圧力センサチャンバは、１つまたは複数の周囲配置圧力センサチャンバを囲むまたは取り囲む。例えば、周囲配置圧力センサチャンバは、バルーンであってよい。中央配置圧力センサチャンバは、他のバルーンを取り囲むまたは囲むバルーンであってよい。極低温技術のために、より大きい中央バルーンに冷液を充填してもよい。また、もしくは代わりに、局所加熱のために、中央バルーンを使用して高周波エネルギーまたは他のエネルギーを伝えてもよい。
【００１１】
本発明のこれらおよび他の実施形態は、接触力感知システムの案内機能をもたらすことができる。例えば、接触力感知システムは、外科医または手術者に触覚応答を与えて、装置を体内で正確に案内できるようにしてもよい。装置は、手術道具、撮像装置、または他の装置であってよい。システムは、カテーテルを通して互いに連結されている２つの装置を備えることができる。遠位端は案内先端を備えることができる。案内先端を上下左右に方向付けして、遠位端を所望の位置に案内することができる。案内先端を、周囲配置圧力センサチャンバの数により方向付けしてもよい。例えば、上部圧力センサチャンバの増加により、案内先端を下方に傾斜させることができる。周囲配置圧力センサチャンバの圧力を、カテーテルの近位端に配置された対応する周囲配置圧力センサチャンバによって制御することができる。
近接圧力センサチャンバの圧力を、外科医または他の手術者が操作する操作棒または他の制御部によって制御することができる。例えば、操作棒の位置の変化により、近接圧力センサチャンバの圧力を変化させることができる。この近接圧力センサチャンバを、遠位圧力センサチャンバに連結することができ、または遠位圧力センサチャンバの一部として形成することができる。これにより、遠位圧力センサチャンバの圧力を変化させることができるため、案内先端の角度が変化する。このようにして、操作棒位置の変化により、案内先端の向きを変化させることができるため、カテーテルの遠位端を目的位置に案内することができる。本発明のこれらおよび他の実施形態において、案内先端を定位置に保持することができるため、これを受力構造として使用することができる。これにより、目的位置に到達した後に、装置を３Ｄ力感知システムとして使用することができる。
【００１２】
以下で、添付図面を参照しながら本発明について例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による接触力感知システムを示す図である。
【図２】本発明の実施形態による、案内情報を与えることのできる接触力感知システムを示す図である。
【図３】本発明の実施形態による、誘導センサシステムを示す図である。
【図４】本発明の実施形態による接触力感知システムの一部を示す図である。
【図５】本発明の実施形態による接触力感知システムの別の部分を示す図である。
【図６】本発明の実施形態による接触力感知システムが受ける力の例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す図である。
【図８】本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す図である。
【図９】本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態による接触力感知システムの一部を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態による接触力感知システムの一部を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態による接触力感知システムの一部を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態による、力の分散を判定するための測定装置を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す図である。
【図１６】本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態は、接触の大きさを超える情報を外科医に与える接触力感知システムを提供することができる。例えば、本発明の実施形態は、接触力感知システムが受ける力に関する方向情報を与えることができる。また、もしくは代わりに、本発明のこれらおよび他の実施形態は、案内情報を伝える接触力感知システムを提供することができる。方向情報を与えることのできる接触力感知システムの例を、以下の図に示す。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態による接触力感知システムを示す。この図は、他の図と同様に、例示の目的で示されるものであり、本発明の可能な実施形態または特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１６】
接触力感知システム１００は、いくつかの周囲配置された圧力センサチャンバ１１０を備えることができる。圧力センサチャンバ１１０を、中心軸１０２の周囲に配置することができる。接触力感知システム１００は、中央配置された受力構造１３０をさらに備えることができる。受力構造１３０は、細胞壁または他の面に直接接触することができる。受力構造１３０に作用する力を、力分散構造１２０を通して圧力センサチャンバ１１０に分散させることができる。力分散構造１２０を、受力構造１３０に取り付ける、もしくは受力構造１３０の一部として形成することができ、または力分散構造１２０と受力構造１３０とを別個に形成することができる。受力構造１３０、および本明細書に示され、本発明の他の実施形態に一致する他の受力構造は、剛性であっても可撓性であってもよい。例えば、これらの受力構造は、ポリマー被覆を有する剛性構造であってよい。
【００１７】
受力構造１３０は球体として示されているが、ロッドであってもよく、またはロッド、球体、もしくは他の構造を備えていてもよい。受力構造１３０は、細胞壁または他の面に遭遇するように適切に形成されている上面１３２を含むことができる。例えば、上面１３２は、平らであっても、円形であっても、他の適切な特徴を有していてもよい。力分散構造１２０は、圧力センサチャンバ１１０に接触していてよい。圧力センサチャンバ１１０の各々に流体を充填することができ、圧力センサチャンバ１１０は各々、圧力センサを備えることができる。流体は、圧縮性流体であっても非圧縮性流体であってもよい。
【００１８】
受力構造１３０に作用する力を、圧力センサチャンバの各々の圧力センサによって測定することができる。この例では、受力構造１３０に加わる力を、力分散構造１２０によって圧力センサチャンバ１１０に分散させることができる。圧力センサチャンバ１１０に加わる力は、圧力センサチャンバ１１０内の流体に作用することができる。流体に作用する力を、個々の圧力センサチャンバ１１０の圧力センサ（図示せず）によって測定することができる。
【００１９】
個々の圧力センサによって測定された圧力の大きさの組合せにより、受力構造１３０に作用する力の大きさの指標を与えることができる。個々の圧力センサによって測定された圧力の大きさの差は、受力構造１３０に作用する力の角度の指標を与えることができる。本発明のこれらおよび他の実施形態を使用して、受力構造１３０が受ける正味の力の大きさ、平面角、および非平面角を判定することができる。
【００２０】
さらに、本発明のこれらおよび他の実施形態は、案内情報を与えることのできる接触力感知システムを提供することができる。以下の図に例を示す。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態による、案内情報を与えることのできる接触力感知システムを示す。接触力感知システム２００は、患者の体内で動作し得る遠位部２０２と、外科医が操作することのできる近位部２０４とを備えることができる。接触力感知システム２００を外科医が使用して、遠位部２０２を特定位置に案内することができる。
【００２２】
受力構造２３０が細胞壁または他の構造に遭遇すると、受力構造２３０に力が作用し得る。受力構造２３０は、力分散構造（図示せず）を通して作用して、圧力チャネル２４０内の流体に圧力を加えることができる。このような流体は、受力構造２３０に加わる力の方向に応じて、圧縮力また膨張力を受けることができる。このような流体に加わる圧縮力また膨張力によって力を発生させることができ、この力を、力分散構造（図示せず）を通して操作棒２７０に与えることができる。結果として得られるこのような力によって操作棒２７０を動かすことができるため、外科医に触覚応答を与えることができる。
【００２３】
同様に、外科医は操作棒２７０に力を与えることができる。この力を、力分散システムを通して圧力チャネル２４０に分散させることができる。結果として得られる圧力チャネル２４０の圧力により、力分散構造を介して受力構造２３０に力を伝えることができる。これらの力により、受力構造２３０を案内のために傾斜させることができる。
【００２４】
これら２つの作用により、外科医は、受力構造２３０が遠位端で受ける力を示す触覚応答を受け取ることができ、同時に、受力構造２３０を上下左右に傾斜させて所望の位置に案内することができる。受け取る触覚応答および与えられる案内を、増幅する、または減衰させることができる。例えば、受力構造２３０の大きさおよび操作棒２７０の大きさを、互いに対して変化させてもよい。操作棒２７０が大きいほど、外科医または他の手術者が受力構造２３０をある量だけ動かすのに必要な動きが大きくなり得る。
【００２５】
本発明のこれらおよび他の実施形態は、案内可能な他のタイプのシステムを提供することができる。このようなシステムとしては、体内の流体を測定するための圧力センサなどのセンサ、体内の画像を提供するためのカメラ、または他のタイプのセンサが挙げられる。以下の図に例を示す。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態による、誘導センサシステムを示す。接触力感知システム３００は、患者の体内で動作し得る遠位部３０２と、外科医が操作することのできる近位部３０４とを備えることができる。この例では、外科医が操作棒３７０に力を加えることができる。このような力を、力分散システム（図示せず）によって圧力チャネル３４０に分散させることができる。このような力により、圧力チャネル３４０の流体の圧力差を生じさせることができる。このような圧力差により、カメラセンサ３３０に接続されている力分散構造に作用し得る力を与えることができる。このようにして、外科医は、カメラセンサ３３０を傾斜させる、または他の方法で方向付けすることのできる操作棒３７０に、力を与えることができる。結果として、外科医または他の手術者は、触覚情報に加えて視覚情報を受け取ることができる。
また、この構成により、カメラセンサ３３０は、カメラセンサ３３０による他の動きがない場合でも回転することができる。操作棒３７０によってカメラセンサ３３０に与えられる案内を、増幅する、または減衰させることができる。例えば、操作棒３７０の大きさを変化させてもよい。操作棒３７０が大きいほど、外科医または他の手術者がカメラセンサ３３０をある量だけ動かすのに必要な動きが大きくなり得る。
【００２７】
図４は、本発明の実施形態による接触力感知システムの一部を示す。接触力感知システム４００は、受力構造４３０を備えることができる。受力構造４３０を、接触力感知システム４００の中心軸に沿って配置することができる。受力構造４３０は、ロッド４３４に接続可能なボール４３２を備えることができる。接触力感知システム４００は、いくつかの周囲配置圧力センサチャンバ４１０を備えることもできる。受力構造４３０が受ける力を、力分散構造４２０を通して個々の圧力センサチャンバ４１０に分散させることができる。圧力センサチャンバ４１０に流体を充填してもよい。この流体は、圧縮性であっても非圧縮性であってもよい。圧力センサチャンバ４１０は各々、圧力センサを備えることができる。このような圧力センサは、接触力感知システム４００を備えるカテーテルまたは他の医療装置の反対側にある演算装置に、電気信号を与えることができる。
【００２８】
したがって、受力構造４３０に作用する力を、力分散構造４２０を通して圧力センサチャンバ４１０に分散させることができる。力分散構造４２０は、圧力センサチャンバ４１０の流体の圧力を増減させることができる。このような圧力の変化を、圧力センサチャンバ４１０に位置する圧力センサによって記録することができる。このような圧力の変化は、反対側端部にある演算装置により使用され、受力構造４３０に作用する力の大きさおよび方向の情報が判定される。この情報から、このような力の大きさ、角度、平面角、および非平面角の情報を判定することができる。
【００２９】
図５は、本発明の実施形態による接触力感知システムの別の部分を示す。この部分は、ボール５３２とロッド５３４とを備え得る受力構造５３０を備えることができる。受力構造５３０を、力分散構造５２０に取り付けることができる。受力構造５３０および力分散構造５２０は、この例ではロッド５４０により画定される中心軸周りで傾斜することができる。力分散構造５２０は、ロッド５２４を介して圧力センサチャンバ４１０（図４に示す）に圧力を加えることができる。ロッド５２４は、力分散構造５２０および個々の圧力センサチャンバ４１０の開口部で旋回可能な球形構造５２２を備えることができる。同様に、ロッド５４０は、力分散構造５２０の開口部に嵌入可能な球形端部５４２を備えて、力分散構造５２０をロッド５４０に対して傾斜させることができる。
【００３０】
図６は、本発明の実施形態による接触力感知システムが受ける力の例を示す。この例では、力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を、圧力センサチャンバの圧力センサの変化から推測することができる。このような圧力の変化を使用して、接触力感知システムに作用する正味の力の大きさ、角度、および非平面角を判定することができる。
【００３１】
図７は、本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す。この例では、接触力感知システム７００は、ハウジング７４０に収容することができ、使用中に細胞壁または他の構造に直接遭遇し得る受力構造７３０を備えることができる。受力構造７３０は、ロッド７３４を通して力分散構造７２０の板７２６に取り付けられている球形端部７３２を備えることができる。力分散構造７２０は、圧力センサチャンバ７１０に作用するように板７２６によって動かすことのできるロッド７２４をさらに備えることができる。圧力センサチャンバ７１０には、本明細書に示す他の圧力センサチャンバ、および本発明の実施形態に一致する他の圧力センサチャンバと共に、少なくとも部分的に流体を充填することができ、圧力センサチャンバ７１０は圧力センサ７１２を備えることができる。
これらの圧力センサチャンバに、弾性ゴムまたはポリマーなどの変形可能材料を少なくとも部分的に充填することができる。圧力センサ７１２を、ワイヤ７１４を通して演算装置に取り付けることができる。前述したように、ロッド７２４は、板７２６の開口部に存在し得る球形端部７２２を備えることができるため、板７２６を力感知システム７００の中心軸に対して傾斜させることができる。
【００３２】
本発明のこれらおよび他の実施形態は、中央圧力センサチャンバを、いくつかの周囲配置圧力センサチャンバと共に使用することができる。この配置を様々な構成で提供することができる。以下の図に例を示す。
【００３３】
図８は、本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す。この例では、周囲配置された周囲配置圧力センサチャンバ８１０は、流体または弾性材料もしくは変形可能材料を充填可能なバルーンであり得る。周囲配置圧力センサチャンバ８１０は、ワイヤ８１４を介して離れた演算装置に取り付け可能な圧力センサ８１２を備えることができる。周囲配置圧力センサチャンバ８１０を、中央圧力センサチャンバ８３０に入れることができる。電極８１６を使用して、この接触力感知システム８００が遭遇する組織の電気信号を測定することができる。また、もしくはあるいは、電極８１６を使用して、電流、電圧、または電流と電圧との両方をこのような組織に加えることができる。この接触力感知システム８００の遠位端にこのような信号を伝えるワイヤ（図示せず）に、電極８１６を連結することができる。
【００３４】
この構成により、中央圧力センサチャンバ８３０は、接触力感知システム８００に加わる力の大きさを測定することができ、同時に、個々の周囲配置圧力センサチャンバ８１０は方向情報を与えることができる。また、この構成により、アブレーションおよび他の処置中に加熱するための高周波信号を伝えることのできる材料から、中央圧力センサチャンバ８３０を形成することができる。また、もしくはあるいは、中央圧力センサチャンバ８３０に、これらおよび他の処置中に使用する極低温液体を充填することができる。
【００３５】
図９は、本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す。この例では、接触力感知システム９００は、中央配置圧力センサチャンバ９４０といくつかの周囲配置圧力センサチャンバ９１０とを備えることができる。中央圧力センサチャンバおよび周囲圧力センサチャンバは各々、ワイヤ９１４を通して演算装置に取り付け可能な圧力センサ（図示せず）を備えることができる。
【００３６】
受力構造９３０によって力を受けることができる。このような力を、力分散構造９２０を通して周囲配置圧力センサチャンバ９１０および中央配置圧力センサチャンバ９４０に分散させることができる。接触力感知システム９００の中心軸に沿った垂直分力が、中央配置圧力センサチャンバ９４０に直接作用することができる。この力は、中央配置圧力センサチャンバ９４０の流体に圧縮力を加えることができる。この圧縮力を、圧力センサにより測定し、受力構造９３０が受ける力の大きさの判定に使用することができる。受力構造９３０に横方向に作用する横力成分により、力分散構造９２０を、周囲配置圧力センサチャンバ９１０のうちの１つまたは複数に押し込むことができる。
これにより、周囲配置圧力センサチャンバ９１０の流体に加わる力を増減させることができるため、個々の圧力センサによって圧力差を測定することができる。その後、この情報は離れた演算装置によって使用され、受力構造９３０が受ける力の方向情報が判定される。
【００３７】
図１０は、本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す。この例では、接触力感知システム１０００は、力分散構造１０２０に接続可能な受力構造１０３０を備えることができる。力分散構造１０２０は、周囲配置圧力センサチャンバ１０１０および中央配置圧力センサチャンバ１０４０として作用するバルーンに隣接可能なカップ状サービス（cupped services）１０２２を備えることができる。周囲配置圧力センサチャンバ１０１０および中央配置圧力センサチャンバ１０４０は、ワイヤ１０１４を通じて演算装置と通信可能な圧力センサ１０１２を備えることができる。
【００３８】
このような様々な圧力センサチャンバの流体は、圧縮性であっても非圧縮性であってもよい。例えば、流体は、水、ココナッツウォータ、オリーブオイル、または他の流体、またはこれらもしくは他の流体の組合せであってよい。圧力センサチャンバにこれらの流体が完全に充填されていても、圧力センサチャンバが１つまたは複数の気泡を含んでいてもよい。以下の図に例を示す。
【００３９】
図１１は、本発明の実施形態による接触力感知システムの一部を示す。この例は、力分散構造１１２０に連結されている受力構造１１３０を備える。受力構造１１３０が受ける力は、力分散構造１１２０を通して圧力センサチャンバ１１１０に作用することができる。圧力センサチャンバ１１１０は、ワイヤ１１１４を通じて離れた演算装置と通信可能な圧力センサ１１１２を備えることができる。圧力センサチャンバ１１１０に流体１１１６を充填することができる。流体は、１つまたは複数の気泡１１１８を含むことができる。圧力センサチャンバ１１１０と力分散構造１１２０の一部とを、ハウジング１１５０に配置することができる。この例では、１つまたは複数の気泡１１１８を使用し、可能な流体を任意選択で使用することにより、使用中に圧力センサ１１１２の薄膜が損傷することを防ぐことができる。
【００４０】
図１２は、本発明の実施形態による接触力感知システムの一部を示す。この例は、力分散構造１２２０に連結されている受力構造１２３０を備える。受力構造１２３０が受ける力は、力分散構造１２２０を通して圧力センサチャンバ１２１０に作用することができる。圧力センサチャンバ１２１０は、ワイヤ１２１４を通じて離れた演算装置と通信可能な圧力センサ１２１２を備えることができる。圧力センサチャンバ１２１０に流体１２１６を充填することができる。流体は、１つまたは複数の気泡１２０８を含むことができる。圧力センサチャンバ１２１０と力分散構造１２２０の一部とを、ハウジング１２５０に配置することができる。この例では、１つまたは複数の気泡１２０８を使用し、可能な流体を任意選択で使用することにより、使用中に圧力センサ１２１２の薄膜が損傷することを防ぐことができる。
【００４１】
本発明のこれらおよび他の実施形態において、ゴムまたはエラストマーなどの他の圧縮性材料を使用することができる。以下の図に例を示す。
【００４２】
図１３は、本発明の実施形態による接触力感知システムの一部を示す。この例は、力分散構造１３２０を通して圧縮性材料１３１０に力を加えることのできる受力構造１３３０を備える。圧力センサ１３１２は、圧縮性材料１３１０内に配置され、ワイヤ１３１４を通じて離れた演算装置と通信することができる。
【００４３】
これらおよび同様の原理を、他のタイプの力感知構造で使用することができる。例えば、本発明のこれらおよび他の実施形態は、力の分散を判定可能な装置を提供することができる。以下の図に例を示す。
【００４４】
図１４は、本発明の実施形態による力の分散を判定するための測定装置を示す。測定装置１４００は、ハウジング１４２０に収容されているいくつかの圧力センサチャンバ１４１０を備えることができる。ハウジング１４２０に作用する力は、同様に圧力センサチャンバ１４１０に作用することができる。圧力センサチャンバ１４１０は、ワイヤ１４１４を通じて離れた演算装置と通信可能な圧力センサ１４１２を備えることができる。圧力センサチャンバ１４１０を１次元または複数次元に並べて、ハウジング１４２０に作用する力の分散を判定することができる。
【００４５】
図１５は、本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す。接触力感知システム１５００は、いくつかの圧力センサチャンバ１５１０を支持するバルーンまたは他の構造１５３０を備えることができる。圧力センサチャンバ１５１０を、構造１５３０の表面に取り付けることができる。圧力センサチャンバ１５１０は各々、対応する圧力センサ１５１２を備えることができる。圧力センサ１５１２は、ワイヤおよび電極１５１４を通じて離れた演算装置と通信することができる。構造１５３０をステム１５３２によって支持してもよい。
【００４６】
本発明の本実施形態において、圧力センサチャンバ１５１０を構造１５３０に取り付けることができる。本発明のこれらおよび他の実施形態において、圧力センサチャンバ１５１０の一部または全部を、構造上に可撓層を取り付けることによって形成することができる。以下の図に例を示す。
【００４７】
図１６は、本発明の実施形態による別の接触力感知システムを示す。接触力感知システム１６００は、いくつかの圧力センサチャンバ１６１０を支持する構造１６３０を備えることができる。構造１６３０の表面の一部に可撓層１６１８を配置することによって、圧力センサチャンバ１６１０を形成することができる。圧力センサチャンバ１６１０は、ワイヤおよび電極１６１４を通じて離れた演算装置と通信可能な圧力センサ１６１２を備えることができる。
【図１】
2020144118.tif 000003
【図２】
2020144118.tif 000004
【図３】
2020144118.tif 000005
【図４】
2020144118.tif 000006
【図５】
2020144118.tif 000007
【図６】
2020144118.tif 000008
【図７】
2020144118.tif 000009
【図８】
2020144118.tif 000010
【図９】
2020144118.tif 000011
【図１０】
2020144118.tif 000012
【図１１】
2020144118.tif 000013
【図１２】
2020144118.tif 000014
【図１３】
2020144118.tif 000015
【図１４】
2020144118.tif 000016
【図１５】
2020144118.tif 000017
【図１６】
2020144118.tif 000018
【外国語明細書】
2020144118000001.pdf