(57)【要約】  様々な実施形態によれば、プローブ構造が提供される。プローブ構造は、音響エネルギーを放出するように構成されたプローブを含む。プローブ構造は、プローブの下部の、プローブと位置合わせされたロードセルをさらに含む。プローブ構造は、プローブ及びロードセルを受け取る空洞を含むプローブハブをさらに含む。【選択図】図１２Ａ
2019500155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ構造であって、
音響エネルギーを放出するように構成されたプローブと、
前記プローブの下部において該プローブと位置合わせされたロードセルと、
前記プローブ及び前記ロードセルを受け取る空洞を含むプローブハブと、
を備えることを特徴とするプローブ構造。
【請求項２】
前記プローブと前記ロードセルとの間に介在するプローブシートをさらに備える、
請求項１に記載のプローブ構造。
【請求項３】
前記プローブハブは、長手方向スロットを含む、
請求項１に記載のプローブ構造。
【請求項４】
前記長手方向スロットは、前記プローブに接続されたケーブルと、前記ロードセルに接続されたワイヤとを位置合わせして保持するように構成される、
請求項３に記載のプローブ構造。
【請求項５】
前記ロードセルに接続された前記ワイヤは、前記長手方向スロット内に静的に保持されるのに対し、前記プローブの前記ケーブルは、前記長手方向スロットに沿って動くように構成される、
請求項４に記載のプローブ構造。
【請求項６】
前記ロードセルと、前記プローブハブの前記空洞の底部との間の接着層をさらに備える、
請求項１に記載のプローブ構造。
【請求項７】
前記プローブと前記ロードセルとの間に介在するプローブシートと、前記プローブと前記プローブシートとの間の接着層とをさらに備える、
請求項１に記載のプローブ構造。
【請求項８】
前記接着層は、エポキシを含む、
請求項７に記載のプローブ構造。
【請求項９】
前記ロードセルは、突出部を含み、前記プローブは、前記突出部を受け取って前記ロードセルと前記プローブとを共に固定する中空部を含む、
請求項１に記載のプローブ構造。
【請求項１０】
前記プローブと前記ロードセルとの間に介在するプローブシートをさらに備え、該プローブシートは貫通穴を有し、前記ロードセルの前記突出部は、前記貫通穴と前記プローブの前記中空部とに挿通される、
請求項９に記載のプローブ構造。
【請求項１１】
前記プローブハブは、前記ロードセルと前記プローブの一部とを収容するように構成される、
請求項１に記載のプローブ構造。
【請求項１２】
前記プローブハブの前記空洞は、前記プローブの前記一部の外径と実質的に等しい内径を含む、
請求項１１に記載のプローブ構造。
【請求項１３】
前記プローブハブ前記の空洞は、該空洞内に収容された前記プローブの前記一部の位置に対応する第１の内径と、前記空洞内に収容された前記ロードセルの位置に対応する、前記第１の内径と異なる第２の内径とを含む、
請求項１１に記載のプローブ構造。
【請求項１４】
前記第１の内径は、前記第２の内径よりも大きい、
請求項１３に記載のプローブ構造。
【請求項１５】
前記第１の内径は、前記プローブの前記一部の外径と実質的に等しく、前記第２の内径は、前記ロードセルの外径と実質的に等しい、
請求項１３に記載のプローブ構造。
【請求項１６】
前記プローブと前記ロードセルとの間に介在するプローブシートをさらに備え、前記第１の内径は、前記空洞内に収容された前記プローブシートの位置にさらに対応する、
請求項１３に記載のプローブ構造。
【請求項１７】
前記ロードセルは、複数の軸に沿って前記プローブに加わる力を検出するように構成される、
請求項１に記載のプローブ構造。
【請求項１８】
前記プローブは、経頭蓋ドップラー（ＴＣＤ）プローブを含む、
請求項１に記載のプローブ構造。
【請求項１９】
プローブ構造の製造方法であって、
音響エネルギーを放出するように構成されたプローブを準備するステップと、
前記プローブの下部にロードセルを位置合わせするステップと、
前記プローブ及び前記ロードセルを受け取る空洞を含むプローブハブを準備するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
被験者の神経学的状態を検出するシステムであって、
前記被験者に対してプローブ構造を位置付けるように構成された自動ロボットを備え、前記プローブ構造は、
音響エネルギーを放出するように構成されたプローブと、
前記プローブの下部において該プローブと位置合わせされたロードセルと、
前記プローブ及び前記ロードセルを受け取る空洞を含むプローブハブと、
を含む、
ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０１６年５月５日に出願された米国仮特許出願第６２／３３２，１３３号、２０１６年１月５日に出願された米国仮特許出願第６２／２７５，１９２号、及び２０１７年１月５日に出願された米国特許出願第１５／３９９，４４０号の利益及びこれらに対する優先権を主張するものであり、これらの文献の内容はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本明細書において説明する主題は、一般に医療装置に関し、具体的には、医学的状態を診断するためのプローブに関する。
【背景技術】
【０００３】
プローブを利用する装置（例えば、自動経頭蓋ドップラー（ＴＣＤ）装置）には、人間の頭蓋に対するＴＣＤプローブの配置及び位置合わせに関する患者の安全上の懸念がある。この安全上の懸念は、自動ロボットヘッドセットの構造、又はＴＣＤプローブの手動操作にある。既存の解決策では、ＴＣＤプローブの手動配置又はＴＣＤプローブ機構の複雑性が、いずれも最適でない場合がある。現在のところ、患者の時間窓（ｔｅｍｐｏｒａｌ  ｗｉｎｄｏｗ）又は頭蓋に加わる圧力又は力の量を観察する方法は存在せず、従って自動又は手動ＴＣＤプローブ配置中における患者の不快感をモニタする媒体も存在しない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一般に、様々な実施形態は、ジンバル構造又はプローブハブと一体化されたプローブを含む一体型プローブ構造を提供するシステム及び方法に関する。
【０００５】
様々な実施形態によれば、プローブ構造が提供される。プローブ構造は、音響エネルギーを放出するように構成されたプローブを含む。プローブ構造は、プローブの下部の、プローブと位置合わせされたロードセルをさらに含む。プローブ構造は、プローブ及びロードセルを受け取る空洞を含むプローブハブをさらに含む。
【０００６】
いくつかの実施形態では、プローブ構造が、プローブとロードセルとの間に介在するプローブシートをさらに含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、プローブハブが長手方向スロットを含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、長手方向スロットが、プローブに接続されたケーブルと、ロードセルに接続されたワイヤとを位置合わせして保持するように構成される。
【０００９】
いくつかの実施形態では、ロードセルに接続されたワイヤが、長手方向スロット内に静的に保持されるのに対し、プローブのケーブルは、長手方向スロットに沿って動くように構成される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、プローブ構造が、ロードセルと、プローブハブの空洞の底部との間の接着層をさらに含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、ロードセルが、プローブとロードセルとの間に介在するプローブシートと、プローブとプローブシートとの間の接着層とをさらに含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、接着層がエポキシを含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、ロードセルが突出部を含み、プローブが、突出部を受け取ってロードセルとプローブとを共に固定する中空部を含む。
【００１４】
いくつかの実施形態では、プローブ構造が、プローブとロードセルとの間に介在するプローブシートをさらに含み、プローブシートが貫通穴を有し、ロードセルの突出部が、貫通穴とプローブの中空部とに挿通される。
【００１５】
いくつかの実施形態では、プローブハブが、ロードセルとプローブの一部とを収容するように構成される。
【００１６】
いくつかの実施形態では、プローブハブの空洞が、プローブの一部の外径と実質的に等しい内径を含む。
【００１７】
いくつかの実施形態では、プローブハブの空洞が、空洞内に収容されたプローブの一部の位置に対応する第１の内径と、空洞内に収容されたロードセルの位置に対応する、第１の内径と異なる第２の内径とを含む。
【００１８】
いくつかの実施形態では、第１の内径が第２の内径よりも大きい。
【００１９】
いくつかの実施形態では、第１の内径が、プローブの一部の外径と実質的に等しく、第２の内径が、ロードセルの外径と実質的に等しい。
【００２０】
いくつかの実施形態では、プローブ構造が、プローブとロードセルとの間に介在するプローブシートをさらに含み、第１の内径が、空洞内に収容されたプローブシートの位置にさらに対応する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、ロードセルが、複数の軸に沿ってプローブに加わる力を検出するように構成される。
【００２２】
いくつかの実施形態では、プローブが、経頭蓋ドップラー（ＴＣＤ）プローブを含む。
【００２３】
様々な実施形態によれば、プローブ構造の製造方法が提供される。方法は、音響エネルギーを放出するように構成されたプローブを準備するステップを含む。方法は、プローブの下部にロードセルを位置合わせするステップをさらに含む。方法は、プローブ及びロードセルを受け取る空洞を含むプローブハブを準備するステップをさらに含む。
【００２４】
様々な実施形態によれば、被験者の神経学的状態を検出するシステムが提供される。システムは、被験者に対してプローブ構造を位置付けるように構成された自動ロボットを含む。プローブ構造は、音響エネルギーを放出するように構成されたプローブを含む。プローブ構造は、プローブの下部においてプローブと位置合わせされたロードセルをさらに含む。プローブ構造は、プローブ及びロードセルを受け取る空洞を含むプローブハブをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】当業で既知のＴＣＤプローブの斜視図である。
【図２】ＴＣＤプローブを組み込むためのロボットヘッドセットを示す図である。
【図３】様々な実施形態による一体型ＴＣＤプローブ構造の斜視図である。
【図４】様々な実施形態による一体型ＴＣＤプローブ構造の分解図である。
【図５】様々な実施形態による一体型ＴＣＤプローブ構造の側面断面図である。
【図６】様々な実施形態による一体型ジンバルプローブ構造の斜視図である。
【図７】様々な実施形態による一体型ＴＣＤプローブ構造の側面図である。
【図８】様々な実施形態による、カバーを有する一体型ジンバルプローブ構造と共に使用するように適合されたＴＣＤプローブの斜視図である。
【図９】様々な実施形態による一体型力中心プローブの斜視図である。
【図１０】様々な実施形態による、３部品一体型ジンバルプローブ構造と共に使用するように適合されたＴＣＤプローブの側面断面図である。
【図１１】様々な実施形態による、カバーと一体化された一体型ジンバルプローブ構造と共に使用するように適合されたＴＣＤプローブの分解斜視図である。
【図１２Ａ】様々な実施形態による一体型プローブ構造の斜視図である。
【図１２Ｂ】様々な実施形態による、図１２Ａに示す一体型プローブ構造の分解図である。
【図１２Ｃ】様々な実施形態による、図１２Ａに示す一体型プローブ構造の斜視断面図である。
【図１３Ａ】様々な実施形態による一体型プローブ構造の斜視図である。
【図１３Ｂ】様々な実施形態による、図１３Ａに示す一体型プローブ構造の透視斜視図である。
【図１３Ｃ】様々な実施形態による、図１３Ａに示す一体型プローブ構造の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
添付図面と共に後述する詳細な説明は、様々な構成の説明として意図するものであり、本明細書で説明する概念を実施できる唯一の構成を示すことを意図するものではない。詳細な説明は、様々な概念を完全に理解できるように具体的な詳細を含む。しかしながら、当業者には、これらの具体的な詳細を伴わずにこれらの概念を実施できることが明らかであろう。場合によっては、このような概念を曖昧にしないように、周知の構造及び構成要素についてはブロック図形式で示す。
【００２７】
図１は、人間の頭蓋１０４に押し付けられた先行技術のＴＣＤプローブ１０２の側面図である。先行技術では、人間のオペレータ（例えば、ＴＣＤプローブを操作する熟練超音波検査者）がＴＣＤプローブ１０２を操作する際に、ＴＣＤプローブ１０２のサイズを縮小することは重要でなかった。
【００２８】
図２に、人間の頭蓋１０４に装着されたロボットヘッドセット１０６を示す。ＴＣＤプローブを操作する人間のオペレータを使用しない自動ＴＣＤスキャンを支援するには、ＴＣＤプローブのサイズを適度なサイズのヘッドセット１０６内に収まるように縮小することが有利になる。
【００２９】
図３は、ロボットヘッドセット１０６において使用されるジンバル２０４内に装着されたＴＣＤプローブ２０２の斜視図である。本明細書では、ＴＣＤプローブについて説明することが多いが、一般に本明細書においてＴＣＤを使用するものとして具体的に説明する技術及び装置は、超音波、経頭蓋色分け超音波検査法（ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ  ｃｏｌｏｒ−ｃｏｄｅｄ  ｓｏｎｏｇｒａｐｈｙ：ＴＣＣＳ）、位相配列及びその他の既知の超音波エネルギーモダリティなどの方法のためにプローブを使用する様々な実施形態において使用することもできる。また、機能的近赤外分光法（ｆＮＩＲＳ）又はＥＥＧなどの、電磁スペクトルエネルギーの放出又は受け取りを行うプローブを使用する他の技術を使用することもできる。いくつかの実施形態では、ジンバル２０４が、軸の周囲（例えば、単一軸の周囲）における物体（例えば、プローブ２０２）の回転を可能にする枢動支持体を含む。いくつかの実施形態では、ジンバル２０４がプローブハブである。プローブハブに関するさらなる開示については後述する。データ／電力ケーブル２０６は、ＴＣＤプローブ２０２に給電を行う電気の流れと、ＴＣＤプローブ２０２からのデータの流れとを可能にする。ジンバル２０４は、ＴＣＤプローブ２０２のパン及びチルトを可能にする。
【００３０】
図４は、ジンバル２０４に対するＴＣＤプローブ２０２の接続の分解図である。ジンバル２０４に対するＴＣＤプローブ２０２の接続を可能にするために、ＴＣＤプローブ２０２は、典型的には接着剤を用いてスラストプレート２０８に締結される。スラストプレート２０８は、対応する受け入れ穴２１２ａ、２１２ｂ（他の穴２１２ｃ、２１２ｄは図示せず）に嵌め込まれて位置合わせされるように設計された複数の脚部２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄを有する。スラストプレート２０８は、ジンバル２０４の底部のスナップリング（図示せず）によってジンバル２０４に固定される。限定するわけではないが、インターフェイス連結（例えば、皿穴機構）などの、当業者に周知の他の締結方法を使用することもできる。ジンバル２０４には、典型的には初期位置合わせのための皿穴機構に適合する形態と安定化のためと接着剤とを含む、ジンバル２０４とスラストプレート２０８との間に狭装されるように設計されたロードセル２１４が締結される。当業で周知のように、ロードセル２１４は、物理的現象を、この例では測定された力に比例する大きさの電気信号に変換するために使用される変換器である。ロードセル２１４から延びるワイヤ２１６は、ロードセル２１４に加わる力に応答してロードセル２１４から生じる電気信号（例えば、データ信号及び電力信号）を供給する。動作時には、ＴＣＤプローブ２０２が人間の頭蓋１０４に押し付けられると、インターフェイス連結するスラストプレート２０８を通じてロードセル２１４にも力が伝わり、これによって測定できる電気信号が生じるようになる。
【００３１】
図５は、ジンバル２０４に接続されたロードセル２１４に接触するスラストプレート２０８に接続されたＴＣＤプローブ２０２の斜視断面図である。
【００３２】
図６は、一体型ジンバルＴＣＤプローブ３００の好ましい実施形態の斜視図であり、図７は、一体型ジンバルＴＣＤプローブ３００の正面図である。一体型ジンバルＴＣＤプローブ３００は、図４の実施形態に比べして部品数が少ない。一体型ジンバルＴＣＤプローブ３００は、人間の頭蓋１０４内に超音波を発信できるＴＣＤプローブ３０２を有する。超音波は、人間の頭蓋１０４の皮膚に押し付けられた変換器面３０３を通じて伝えられる。ＴＣＤプローブ３０２は、円筒形というよりも、（図８に示すような）カバーを受け取るように適合されたテーパ部分３０４を有する。テーパ部分３０４を過ぎると、ＴＣＤプローブ３０２のプローブ本体３０６がジンバルマウント３１４まで延びる。ジンバルマウント３１４は、ジンバルインターフェイスにジンバルマウント３１４を据え付けて締結を可能にするように設計された複数のねじ穴３１０ａ、３１０ｂを有する。一体型ジンバルＴＣＤプローブ３００のジンバルマウント３１４からは、ジンバルからの適切な間隔を有するようにデータ／電力ケーブル３１２が延びる。
【００３３】
図８には、図６に示す一体型ジンバルＴＣＤプローブ３００と同様の形状を有するＴＣＤプローブ４０２を示す。ＴＣＤプローブ４０２は、カバー４０６を受け取るように適合されたテーパ部分４０４を有する。カバー４０６は、ＴＣＤプローブ４０２とロボットヘッドセット１０６の他のいずれかの機構との間に患者の皮膚が挟まれるのを防ぐようにテーパ部分４０４にぴったりと取り付けられる。さらに、動作時には、患者の皮膚と変換器面４０８との間の伝導性を高めるように、通常はＴＣＤプローブ４０２の変換器面４０８上にゲルが配置される。テーパ部分４０４にぴったりと据え付けられたカバー４０６を使用すると、ゲルがテーパ部分を過ぎてロボットヘッドセット１０６の残りの機構内に入り込むのを防ぐ役割を果たすようになる。仮にロボットヘッドセット１０６の機構内にゲルが入り込むと、このゲルがロボットヘッドセット１０６の動作を悪化させることがあり、或いは望ましくないゲルを除去するために時々ロボットヘッドセット１０６を清掃する必要が生じ得る。
【００３４】
図９は、一体型力中心プローブ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｆｏｒｃｅ  ｃｅｎｔｅｒ  ｐｒｏｂｅ）５００の斜視図である。一体型力中心プローブ５００は、人間の頭蓋１０４内に超音波を発信できるＴＣＤプローブ５０２を含む。ＴＣＤプローブ５０２は、（図８に示すような）カバーを受け取るように適合されたテーパ部分５０４を有する。テーパ部分５０４の下方では、ＴＣＤプローブ５０２のプローブ本体５０６がジンバルマウント５１４まで延びる。ジンバルマウント５１４とプローブ本体５０６との間では、オーバーモールド部品５１６がジンバルマウント５１４とプローブ本体５０６とを接続する。ジンバルマウント５１４は、ジンバルマウント５１４をジンバルに据え付けて締結を可能にするように設計された複数のねじ穴５１０ａ、５１０ｂを有する。一体型ジンバルＴＣＤプローブ５００のジンバルマウント５１４からは、ジンバルからの適切な間隔を有するようにデータ／電力ケーブル５１２が延びる。
【００３５】
図１０は、一体型力中心プローブ５００の側面断面図である。プローブ本体５０６を有するＴＣＤプローブ５０２の底部内にロードセル５０８が成形される。次に、ロードセル５０８がジンバルマウント５１４に接触した時にロードセル５０８上の底部５１８に特定の予め定められた予荷重が加わるように、ロードセル５０８とＴＣＤプローブ５０２との組立体をジンバルマウント５１４にぴったりと合わせる。次に、オーバーモールド部品５１６を用いてジンバルマウント５１４とプローブ本体５０６とを共に成形する。一体型力中心プローブ５００のジンバルマウント５１４からは、ジンバルからの適切な間隔を有するようにデータ／電力ケーブル５１２が延びる。
【００３６】
図１１は、図１０の方向とは逆方向を向いた一体型力中心プローブ５００の分解部分の斜視図である。この図には、ジンバルマウント５１４又はデータ／電力ケーブル５１２は示していない。ロードセル５０８は、プローブ本体５０６の凹部又は皿穴５２０内に取り付けられる。ロードセル５０８から延びるワイヤ５２２は、ロードセル５０８に加わる力に応答してロードセル５０８から生じる電気信号を供給する。ワイヤ５２２は、プローブ本体５０６の凹部５２４を通じてプローブ本体５０６から出る。
【００３７】
図１２Ａは、様々な実施形態による一体型プローブ構造１２００の斜視図である。図１２Ｂは、様々な実施形態による、図１２Ａに示す一体型プローブ構造１２００の分解図である。図１２Ｃは、様々な実施形態による、図１２Ａに示す一体型プローブ構造１２００の斜視断面図である。
【００３８】
図１２Ａ〜図１２Ｃを参照すると、プローブ構造１２００は、プローブ１２０２と、プローブハブ又はジンバル１２０４と、プローブシート１２０６と、ロードセル１２０８とを含む。いくつかの実施形態では、プローブ１２０２が、第１の端部（例えば、空間に面する自由な端部）と、第１の端部の反対側の第２の端部とを含む。いくつかの実施形態では、第１の端部が、走査面に隣接又は接触するように構成された凹面を含む。凹面は、発生したエネルギーを走査面に向けて集中させる特定のピッチを有するように構成される。いくつかの実施形態では、プローブ構造が経頭蓋ドップラー（ＴＣＤ）装置であり、プローブ１２０２の第１の端部が、人の頭部（例えば、人の側頭部）に隣接又は接触して頭部に沿って位置合わせされるように構成されるとともに、第１の端部から超音波放出を行うように構成されて人の頭内に（例えば、脳の方に）向けられる。他の実施形態では、プローブ１２０２が、限定するわけではないが、赤外線波又はＸ線などの他のタイプの波動を動作中に放出するように構成される。
【００３９】
いくつかの実施形態では、プローブ１２０２の第２の端部がプローブシート１２０６に結合される。プローブ１２０２は、プローブ１２０２の中心を貫いて延びる中空部１２０２Ａを含む。いくつかの実施形態では、中空部１２０２Ａが、ねじ付き空洞型インターフェイス（ｔｈｒｅａｄｅｄ  ｃａｖｉｔｙ−ｔｙｐｅ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を含む。中空部１２０２Ａは、プローブ１２０２と、プローブシート１２０６と、ロードセル１２０８との間の位置合わせを可能にする。例えば、プローブシート１２０６は、プローブ１２０２の中空部１２０２Ａ内に向かって上向きに延びる、貫通穴１２０６Ｂを定める円形隆起部１２０６Ａを含む。円形隆起部１２０６Ａは、貫通穴を画定又は収容するリップ部を含み、このリップ部は、プローブシート１２０６から上向きに延びるように適合される。プローブ１２０２は、プローブシート１２０６の一方の側においてプローブシート１２０６に結合又は装着され、ロードセル１２０８は、プローブシート１２０６の反対側に結合又は装着されることにより、プローブ１２０２とロードセル１２０８との間にプローブシート１２０６が介在するようになる。従って、いくつかの実施形態では、プローブシート１２０６が、限定するわけではないが、非金属材料（例えば、ポリウレタン）などの、プローブ１２０２の第１の端部に加わる全ての又はほとんど全ての力をロードセル１２０８に伝えるのに適したいずれかの材料で形成される。いくつかの実施形態では、プローブ構造１２００がプローブシート１２０６を含まず、プローブ１２０２とロードセル１２０８とが互いに接触するようになる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、プローブシート１２０６が接着層を通じてプローブ１２０２に取り付けられる。接着層は、限定するわけではではないが、エポキシなどの、プローブシート１２０６とプローブ１２０２とを確実に結合するのに適したいずれかの好適な材料とすることができる。他の実施形態では、プローブ１２０２が、限定するわけではないが、溶接、ポッティング、１又は２以上のフック及びラッチ、１又は２以上の別個のねじ、又は圧入などの、他のいずれかの好適な接続手段によってプローブシート１２０６に固定される。
【００４１】
いくつかの実施形態では、プローブシート１２０６にロードセル１２０８が結合される。従って、プローブシート１２０６は、ロードセルレジスタとして機能することもできる。いくつかの実施形態では、ロードセル１２０８が、プローブ１２０２に加わる圧力又は力の測定値を取得するように構成される。いくつかの実施形態では、ロードセル１２０８が、予荷重を示すように組み立てられる。例えば、ロードセル１２０８は、約２ニュートン〜約３ニュートンの予荷重を示して含むように設計することができる。いくつかの実施形態では、ロードセル１２０８が、プローブ１２０２と位置合わせされて近接する（例えば、プローブシート１２０６を介してプローブ１２０２に結合される）ので、（例えば、凹面が人の頭部に押し付けられることに起因する）プローブ１２０２の第１の端部の凹面に加わる力がロードセル１２０８において検知され測定される。
【００４２】
いくつかの実施形態では、ロードセル１２０８が、測定された力に比例する大きさの電気信号を生じるために使用される変換器である。いくつかの実施形態では、ロードセル１２０８から延びるワイヤ１２１２が、プローブ１２０２に起因してロードセル１２０８に加わる力に応答してロードセル１２０８から生じる電気信号を供給する。動作中、いくつかの実施形態では、プローブ１２０２が人の頭蓋に押し付けられると、プローブシート１２０６を通じてロードセル１２０８にも力が加わり、この力をロードセル１２０８が測定して送信することができる。
【００４３】
従って、いくつかの実施形態では、プローブ構造１２００が、ロードセル１２０８の測定値を利用して、プローブ１２０２が（例えば、プローブ構造１２００に取り付けられたロボット装置が）及ぼす圧力を調整する。例えば、いくつかの実施形態では、プローブ構造１２００が、ロードセル１２０８によって測定された圧力が比較的高い（例えば、圧力測定値が所定の閾値を上回る）と判断された時に、プローブ１２０２が人の頭部に及ぼす力を減少させる。いくつかの実施形態では、所定の閾値がユーザによって定義され、必要に応じて調整することができる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、ロードセル１２０８が、ロードセル１２０８から上向きに延びる円筒形の突出部１２０８Ａを含む。突出部１２０８は、プローブシート１２０６の貫通穴１２０６Ｂを貫通してプローブ１２０２の中空部１２０２Ａ（又は中空部１２０２Ａのねじ付き空洞型インターフェイス）内に延びる。従って、プローブ１２０２、プローブシート１２０６及びロードセル１２０８は、プローブ１２０２からロードセル１２０８に最大限の力が伝わるように位置合わせされた状態を保つことができる。いくつかの実施形態では、ロードセル１２０８が、接着層を通じてプローブハブ（又はジンバル）１２０４の底部内面に取り付けられる。接着層は、限定するわけではではないが、エポキシ及びポッティングなどの、ロードセル１２０８とプローブハブ１２０４とを確実に結合するのに適したいずれかの好適な材料とすることができる。
【００４５】
いくつかの実施形態では、プローブハブ１２０４が複数の単一軸枢動支持体を提供し、リンク及びモータと連動してそれぞれのＹ軸及びＸ軸の周囲におけるパン及びチルトをもたらす。いくつかの実施形態では、上述したようにプローブハブ１２０４がジンバルである。いくつかの実施形態では、プローブハブ１２０４が、プローブ構造のさらなる安全性及び位置合わせをもたらすようにプローブ１２０２の一部と、プローブシート１２０６と、ロードセル１２０８とを受け取って収容するのに適した空洞を有する。プローブハブ（又はジンバル）１２０４の空洞は、ロードセル１２０８がプローブハブ１２０４内に収容された時のロードセル１２０８の位置に対応する皿穴の第１の内径Ｄ１を含む。第１の直径Ｄ１は、ロードセル１２０８がプローブハブ（又はジンバル）１２０４に収容されている間に半径方向に変位しないように、ロードセル１２０８の外径と実質的に等しい（例えば、これよりもわずかに大きい）。従って、ロードセル１２０８は、プローブシート１２０６及びプローブ１２０２の軸端と軸方向に位置合わせされた状態を保つ。
【００４６】
同様に、プローブハブ１２０４の空洞は、プローブ１２０２及びプローブシート１２０６がプローブハブ１２０４内に収容された時のプローブ１２０２及びプローブシート１２０６の位置に対応する第２の内径Ｄ２を含む。第２の内径Ｄ２は、プローブ１２０２及びプローブシート１２０６がプローブハブ１２０４に収容されている間に半径方向に変位しないように、プローブ１２０２の軸端及びプローブシート１２０６の外径と実質的に等しい（例えば、これよりもわずかに大きい）。従って、プローブ１２０２及びプローブシート１２０６は、ロードセル１２０８と軸方向に位置合わせされた状態を保つ。いくつかの実施形態では、第２の内径Ｄ２が第１の内径Ｄ１よりも大きい。
【００４７】
いくつかの実施形態では、プローブハブ（又はジンバル）１２０４が、ロードセル１２０８（例えば、全体）、プローブシート１２０６（例えば、全体）、及びプローブ１２０２の一部（例えば、かなりの部分）を包囲して収容できるほどの十分な長さを有する。いくつかの実施形態では、プローブハブ１２０４が、プローブ１２０２の本体の長さの約５０％を収容できるほどの長さである。他の実施形態では、プローブハブ１２０４が、プローブ１２０２の本体の長さの５０％よりも多く（例えば、約５５％、６０％、６５％又はそれよりも多く）を収容できるほどの長さである。他の実施形態では、プローブハブ１２０４が、プローブ１２０２の本体の長さの５０％未満（例えば、約４５％、４０％、３５％又はそれ未満）を収容する。特定の実施形態では、プローブハブ１２０４が、プローブ１２０２の本体の長さの約３３％を収容する。
【００４８】
いくつかの実施形態では、プローブハブ１２０４が、長手方向のスロット１２０４Ａを含む。スロット１２０４Ａは、プローブハブ１２０４の本体の全長に沿って延びることができる。他の実施形態では、スロット１２０４Ａが、プローブハブ１２０４の本体の全長未満に沿って延びる。スロット１２０４Ａは、プローブハブ１２０４に収容された部品から出ているワイヤ及びケーブルを受け取って保持するように構成される。例えば、スロット１２０４Ａは、ロードセル１２０８から出ているワイヤ１２１２、及びプローブ１２０２から出ているケーブル１２１０を受け取って保持する。従って、ワイヤ１２１２及びケーブル１２１０は、プローブ構造１２００の組み立て又は動作中に邪魔にならないように（例えば、組立中にプローブハブ又はジンバル１２０４の外側に）位置合わせして固定することができる。いくつかの実施形態では、ワイヤ１２１２がスロット１２０４Ａ内で静止状態を保つのに対し、ケーブル１２１０は、スロット１２０４Ａ内で動く（例えば、スロット１２０４Ａの長さに沿って屈曲し又は別様に動く）ように構成される。いくつかの実施形態では、プローブハブ１２０４が、プローブ構造１２００を制御できるジンバルリンク機構への取り付けのためのジンバルインターフェイス１２１４をさらに含む。
【００４９】
図１３Ａは、様々な実施形態による一体型プローブ構造１３００の斜視図である。図１３Ｂは、様々な実施形態による、図１３Ａに示す一体型プローブ構造１３００の斜視図における透明なプローブハウジングを示す図である。図１３Ｃは、様々な実施形態による、図１３Ａに示す一体型プローブ構造１３００の分解図である。
【００５０】
プローブ構造１３００は、プローブハウジング１３０２と、プローブ１３０４と、相互接続構造１３０６と、ロードセル１３０８とを含む。いくつかの実施形態では、プローブ構造１３００が、例えばロボットアーム（例えば、６軸ロボットアーム）と共に使用されるエンドエフェクタを含む。プローブハウジング１３０２は、プローブ１３０４、相互接続構造１３０６及びロードセル１３０８を覆って収容する。プローブ１３０４は、プローブハウジング１３０２の上部開口部を貫いて延びる。相互接続構造１３０６は、これらの部品を共に固定するプローブ構造１３００の骨格を提供する。ロードセル１３０８は、プローブ１３０４に隣接して（例えば、プローブ１３０４の真下に）配置される。プローブ構造１３００は、ロボットアーム（例えば、限定するわけではないが、６つの自由度などの複数の自由度を含むロボットアーム）に関連して使用することができる。
【００５１】
本開示では、単一軸において（例えば、走査面に面したプローブの上面に対して垂直な軸に沿って）プローブに加わる力を検出するロードセルを含む一体型プローブシステムを図示し説明したが、いくつかの実施形態では、ロードセル及び一体型プローブシステムを、複数の軸の力を検出するように構成することもできる。例えば、一体型プローブシステムは、２つの軸、３つの軸、４つの軸、５つの軸又は６つの軸に沿ってプローブに加わる力を検出するように構成することができる。いくつかの実施形態では、プローブが、複数の軸に沿った（例えば、６つの異なる軸に沿った）力を検出するロードセルを用いて、走査面に沿った通常位置を維持するように絶えず調整される。
【００５２】
本明細書で使用する「近似的に（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、「相当な（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ）」及び「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、わずかな変動の記述及び説明のために使用するものである。これらの用語は、事象又は状況に関連して使用した時には、これらの事象又は状況が間違いなく発生する場合、及びこれらの事象又は状況が発生する可能性が非常に高い場合を意味することができる。例えば、これらの用語は、数値に関連して使用した時には、その数値の±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、又は±０．０５％以下などの、±１０％以下の変動範囲を意味することができる。例えば、２つの数値間の差分がこれらの値の平均の±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、又は±０．０５％以下などの、±１０％以下である場合に、これらの値は「実質的に」同じ又は等しいと見なすことができる。
【００５３】
上記で使用した「取り付けられた（ａｔｔａｃｈｅｄ）」、「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」及び「固定された（ｓｅｃｕｒｅｄ）」などを含む用語は、同義的に使用するものである。また、実施形態によっては、第２の要素に「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」（又は「取り付けられた（ａｔｔａｃｈｅｄ）」、「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「締結された（ｆａｓｔｅｎｅｄ）」など）第１の要素を含むように説明したものもあるが、第１の要素は、第２の要素に直接結合することも、或いは第３の要素を介して第２の要素に間接的に結合することもできる。
【００５４】
上記の説明は、本明細書で説明した様々な態様をあらゆる当業者が実施できるように行ったものである。当業者には、これらの態様の様々な修正が容易に明らかになると思われ、また本明細書で定めた一般的原理は、他の態様に適用することもできる。従って、特許請求の範囲は、本明細書に示した態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲の文言に一致する完全な範囲が認められるものであり、単数形の要素についての言及は、特にそのように記載していない限り「唯一の」を意味するものではなく、むしろ「１又は２以上」を意味するように意図される。別途明示していない限り、「いくつかの（ｓｏｍｅ）」という用語は、１又は２以上を意味する。上記の説明全体を通じて説明した様々な態様の要素の、当業者に周知の又は後で知られるようになる全ての構造的及び機能的同等物は、引用によって本明細書に明確に組み入れられ、特許請求の範囲に含まれるように意図される。さらに、本明細書に開示した内容は、これらが特許請求の範囲に明示されているかどうかに関わらず、一般に公開されることを意図するものではない。請求項の要素については、この要素が「〜のための手段」という表現を用いて明確に示されていない限りミーンズプラスファンクションとして解釈すべきではない。
【００５５】
開示したプロセスにおけるステップの特定の順序又は階層は、例示的な方法の一例であると理解されたい。設計嗜好に基づいて、プロセスにおけるステップの特定の順序又は階層は、上記の説明の範囲を超えない状態で再構成することができると理解されたい。付随する方法の請求項は、様々なステップの要素をサンプル順で提示したものであり、提示する特定の順序又は階層に限定する意図はない。
【００５６】
開示した実装についての上記の説明は、開示した主題をあらゆる当業者が実施又は利用できるように行ったものである。当業者には、これらの実装の様々な修正が容易に明らかになると思われ、また本明細書で定めた一般的原理は、上記の説明の趣旨又は範囲から逸脱することなく他の実装にも適用することができる。従って、上記の説明は、本明細書に示した実装に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示した原理及び新規の特徴と一致する最も広い範囲を許容すべきものである。
【符号の説明】
【００５７】
１２０２  プローブ
１２０４  プローブハブ
１２０６  プローブシート
１２０８  ロードセル
１２１０  ケーブル
１２１２  ワイヤ
１２１４  ジンバルインターフェイス
【図１】
2019500155.tif 000003
【図２】
2019500155.tif 000004
【図３】
2019500155.tif 000005
【図４】
2019500155.tif 000006
【図５】
2019500155.tif 000007
【図６】
2019500155.tif 000008
【図７】
2019500155.tif 000009
【図８】
2019500155.tif 000010
【図９】
2019500155.tif 000011
【図１０】
2019500155.tif 000012
【図１１】
2019500155.tif 000013
【図１２Ａ】
2019500155.tif 000014
【図１２Ｂ】
2019500155.tif 000015
【図１２Ｃ】
2019500155.tif 000016
【図１３Ａ】
2019500155.tif 000017
【図１３Ｂ】
2019500155.tif 000018
【図１３Ｃ】
2019500155.tif 000019
【国際調査報告】
2019500155.tif 000020