(57)【要約】構造体（７６、８６、４７６）と使用するロードセル装置（１００、２００、３００）は、加えられた荷重に応じて撓むセルブロック（７０、３７０、４７０）と、隙間（１６２）の横断方向の距離（１６０）を測定するようにされたトランスデューサ（１４２）とを備えている。いくつかの実施形態では、隙間（１６２）はトランスデューサ（１４２）と構造体（７６、８６、４７６）との間に画定されるが、別の実施形態では、隙間（１６２）はトランスデューサ（１４２）とセルブロック（７０、３７０、４７０）との間に画定される。
2004531733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体とともに使用するためのロードセル装置であって、前記ロードセル装置は、
加えられた荷重に応じて撓むセルブロックと、
トランスデューサとを備え、
前記トランスデューサは、前記トランスデューサと前記構造体との間に画定された隙間の横断方向の距離を測定するようになっている。
【請求項２】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記ロードセルは前記構造体に結合されるようになっている。
【請求項３】
請求項２に記載のロードセル装置であって、
前記構造体はターゲット面を設けており、前記トランスデューサは前記ターゲット面に向けて電磁エネルギを放射する。
【請求項４】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記トランスデューサは、前記構造体に対向する端面を備えている。
【請求項５】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記セルブロックは平坦面を備えており、前記トランスデューサは前記平坦面と実質的に同一平面である端面を備えている。
【請求項６】
請求項５に記載のロードセル装置であって、
前記平坦面に平行な軸線に沿って前記セルブロックから延びているスタッドを更に備えている。
【請求項７】
請求項６に記載のロードセル装置であって、
前記セルブロックが端面を備えており、
前記スタッドが前記端面から延びており、
前記端面が前記平坦面に実質的に垂直であることを特徴とする。
【請求項８】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
電気回路を更に備えており、
前記トランスデューサは、前記隙間の横断方向の距離に対応する出力信号を生成し、
前記出力信号は前記電気回路によって処理される。
【請求項９】
請求項８に記載のロードセル装置であって、
前記電気回路が前記セルブロックに結合されている。
【請求項１０】
請求項８に記載のロードセル装置であって、
前記電気回路は、前記セルブロックの可動部に加えられている荷重に対応する処理信号を生成する。
【請求項１１】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記トランスデューサは整形された電磁界（shaped electromagnetic field）を生成する。
【請求項１２】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記トランスデューサは前記隙間に電磁エネルギを放射する。
【請求項１３】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記セルブロックはねじ付き孔を備えるように形成されており、
前記トランスデューサはねじ付き孔に収容されるねじ部分を備えている。
【請求項１４】
請求項１３に記載のロードセル装置であって、
前記トランスデューサは検知ヘッドを備えており、
前記ねじ部分に貫通路が設けられており、
前記トランスデューサは前記検知ヘッドから前記通路を通って延びているワイヤを備えている。
【請求項１５】
請求項１４に記載のロードセル装置であって、
前記ねじ部分は第１の直径を有しており、
前記検知ヘッドは第２の直径を有しており、
第２の直径は第１の直径よりも大きい。
【請求項１６】
構造体とともに使用するためのロードセル装置であって、前記ロードセル装置は、
前記構造体に結合されるようになっている第１部分及び前記構造体から間隔を設けた第２部分を有して、前記第２部分と前記構造体との間には隙間が画定されるセルブロックと、
前記隙間の横断方向の距離を検知するように構成されているトランスデューサとを備えている。
【請求項１７】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記セルブロックの前記第１部分が前記構造体に当接するようになっている。
【請求項１８】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記トランスデューサは平坦な端面を備えており、前記セルブロックの前記第２部分は前記平坦な端面と実質的に平行である平坦面を備えている。
【請求項１９】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記ロードセル装置は電気回路を更に備えており、
前記トランスデューサは、前記隙間の横断方向の距離に対応する出力信号を生成し、
前記出力信号は前記電気回路によって処理される。
【請求項２０】
請求項８に記載のロードセル装置であって、
前記電気回路は、前記セルブロックの可動部に加えられている荷重に対応する処理信号を生成する。
【請求項２１】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記トランスデューサは整形された電磁界を生成する。
【請求項２２】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記トランスデューサは前記隙間に電磁エネルギを放射する。
【請求項２３】
請求項１に記載のロードセル装置であって、
前記トランスデューサは、前記構造体に形成されたねじ付き孔に収容されるようになっているねじ部分を備えている。
【請求項２４】
請求項１３に記載のロードセル装置であって、
前記トランスデューサは検知ヘッドを備えており、
前記ねじ部分は貫通路を備えており、
前記トランスデューサは、前記検知ヘッドから前記通路を通って延びているワイヤを備えている。
【請求項２５】
請求項１４に記載のロードセル装置であって、
前記ねじ部分は第１の直径を有しており、
前記検知ヘッドは第２の直径を有しており、
第２の直径は第１の直径よりも大きい。
【請求項２６】
構造体とともに使用するためのロードセル装置であって、前記ロードセル装置は、
前記構造体に支持されるセルブロックと、
前記隙間の横断方向の距離を測定する手段とを備えており、
前記セルブロックは荷重を加えると撓み、
前記セルブロックと前記構造体との間には隙間が画定される。
【請求項２７】
請求項２６に記載のロードセル装置であって、
前記測定手段は前記セルブロックに結合されている。
【請求項２８】
請求項２６に記載のロードセル装置であって、
前記測定手段は前記構造体に結合されている。
【請求項２９】
二個の構成部材とトランスデューサとを設けたロードセル装置であって、
二個の前記構成部材は、両者の間に隙間を画定しており、荷重が加わると両構成部材のうちの少なくとも一方が撓んで隙間を変化させ、
前記トランスデューサは荷重に応じて変化する隙間を測定する。
【請求項３０】
請求項２９に記載のロードセル装置であって、
前記トランスデューサは、前記隙間に対向する端面を備えている。
【請求項３１】
請求項２９に記載のロードセル装置であって、
前記トランスデューサは、整形された電磁界技術を利用して前記隙間を測定する。
【請求項３２】
二個の構成部材とトランスデューサとを設けたロードセル装置であって、
二個の前記構成部材は両者の間に隙間を画定しており、荷重が加わると前記構成部材のうちの少なくとも一方が撓んで隙間の寸法を変化させ、
前記トランスデューサは荷重に応じた隙間の寸法の変化を測定するように配置され構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願への相互参照＞
本願は、２００１年６月２２日に出願された米国特許仮出願第６０／３００，１４２号に基づく利益を主張するものであり、同特許出願の完全な開示は本明細書に援用される。
【０００２】
本明細書の開示はロードセルに関するものであり、特に、ロードセルに加わる荷重を表す信号を生成するロードセルに関連している。より特定すると、本明細書の開示は、隙間測定器を備えたロードセル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
荷重を検知するためにロードセルを利用することは周知である。従来技術のロードセルには、ブロックと（ロードビームとしても公知である）、ブロックに搭載された１個以上のひずみ計とを備えているものがある。加わった荷重に起因するブロックの撓みがひずみ計の形状を変化させ、その結果、ひずみ計の抵抗の変化を生じる。一般に、既知の入力電圧がひずみ計に印加され、ひずみ計の抵抗が変化すると、ひずみ計からの出力信号が変化し、ロードセルに加わった荷重を表す信号が提供される。従来技術のロードセルによっては、光センサや容量センサなど、ひずみ計とは別のタイプのセンサを備えており、かかるセンサがロードセルシステムの構成要素間の隙間の寸法を測定するものもある。勿論、加えられた荷重をロードセルが高精度かつ高反復精度で検知するのが望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書の開示によれば、構造体とともに使用するためのロードセル装置は、加えられた荷重に応じて撓むセルブロックを備えている。ロードセル装置は、セルブロックに連結されたトランスデューサを更に備えている。トランスデューサは、トランスデューサと構造体との間に画定された隙間の横断方向の距離を測定するように工夫されている。
【０００５】
いくつかの実施形態では、トランスデューサはターゲット表面に向けて電磁エネルギを放射する。これらいくつかの実施形態のトランスデューサは、電磁界整形技術を利用して、隙間の横断方向の距離を測定する。いくつかの実施形態では、ロードセル装置が結合される構造体は取付けバーを備えており、更に、このバーが別の構造体に結合されるようになっている。かかる実施形態では、セルブロックは取付けバーに結合され、隙間はトランスデューサと取付けバーとの間に画定される。別の実施形態では、セルブロックは構造体に結合されるようになっており、トランスデューサは、セルブロックではなくてこの構造体に結合される。このような実施形態では、隙間はトランスデューサとセルブロックとの間に画定される。
【０００６】
いくつかの実施形態では、ロードセル装置は、セルブロックの可動部から延びるスタッドを備えている。かかる実施形態では、セルブロックは第１の構造体に結合され、スタッドは、第２の構造体に結合された取付け部に嵌合している。例示の実施形態では、スタッドはセルブロックの端部の第１の平坦面から延びており、トランスデューサには、セルブロックの端部の第２の平坦面と実質的に同一平面にある端面が設けられている。このような例示の実施形態では、第１の平坦面は第２の平坦面に垂直である。
【０００７】
更に本明細書の開示によれば、ロードセル装置は、構造体に関して支持されたセルブロックを備えている。セルブロックは、構造体から間隔を設けて離れた位置にある可動部を備えており、このため、隙間は可動部と構造体との間に画定される。ロードセル装置は、この隙間の横断方向の距離を測定するように構成されたトランスデューサを備えている。可動部は移動し、上記距離は可動部に加えられている荷重に応じて変動する。実施形態によっては、トランスデューサはセルブロックに結合されており、別の実施形態では、トランスデューサは構造体に結合されている。
【０００８】
更に本発明によれば、ロードセル装置は二個の部材を備えており、両部材の間に隙間を画定する。少なくとも一方の部材は荷重が加わると撓み、隙間を変化させる。ロードセル装置は、荷重に応じた隙間の変化を測定するためのトランスデューサを備えている。
【０００９】
例示の実施形態では、電気回路がトランスデューサに接続されて、トランスデューサからの出力信号を受信する。トランスデューサからの出力信号は隙間の横断方向の距離とロードセルに加わった荷重とを表している。トランスデューサがターゲット表面に向けて電磁エネルギを放射する実施形態では、電磁界整形技術を利用した実施形態も含め、電気回路がトランスデューサに入力信号を与え、電磁エネルギを生成する。いくつかの実施形態では、電磁エネルギはパルス形式で生成される。実施例によっては、電気回路はセルブロックに搭載されるが、別の実施形態では、電気回路はセルブロック以外の構造体に搭載される。
【００１０】
ここで認識されるような本発明を実施する最良の態様を具体化した、以下に詳述する例示の実施形態の説明を思量すれば、本発明の別の特性と利点が当業者には明白となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本明細書の開示は、本明細書中では病院用ベッドの計量システムで使用されるものとして説明される、ロードセル装置に関するものである。しかし、本明細書に開示される多様なロードセル装置は病院用ベッドにおける用途に限定されるものではなく、本明細書の開示に従った多様なロードセル装置は、荷重が検知される広範な応用例で用いられてもよいものと、当業者であれば評価するだろう。
【００１２】
病院用ベッド１０は基部フレーム１２を備えており、この基部フレームには、図１に例示されているように、複数のキャスター１４が結合されている。例示のベッド１０はまた、制動及び舵取り制御ペダル１６を備えており、これらペダルがそれぞれのキャスター１４に隣接した位置で基部フレーム１２に連結されている。図２に最も良好に例示されているように、ベッド１０は基部フレーム１２に結合された計量フレーム１８と、計量フレーム１８に結合された中間フレーム１９と、中間フレーム１９に結合された後退用フレーム２０と、中間フレーム１９及び後退フレーム２０に結合された可動連結デッキ２２とを備えている。デッキ２２は頭部セクション１０６と、座席セクション１０８と、大腿部セクション１１０と、脚部セクション１１２とから構成されている。フレーム２０の両側のブラケット２１は、好適な留め具（図示せず）を用いて、デッキ２２の頭部セクション１０６と大腿部セクション１１０との間に連結されるような形状を成している。
【００１３】
ベッド１０は、図１に例示されているように、ヘッドボード２４がベッド１０の頭側の端部２６に隣接して取付けられ、フットボード２８がベッド１０の足側の端部３０に隣接してフレーム２０に取付けられている。ベッド１０には、更に、１対の頭側の端部のサイドレール３２と１対の足側の端部のサイドレール３４とがベッド１０の両側の位置で可動連結デッキ２２に取付けられている。サイドレール３２及び３４は、図１に例示された降下位置と、デッキ２２によって支持されているマットレス３８の上面３６の上に来る上昇位置（図示せず）との間で移動可能である。
【００１４】
ベッド１０の多様な機能を制御する制御部が、サイドレール３２とフットボード３８とに設けられている。例示の制御部４０は、フットボード２８の上傾斜パネル４２と下傾斜パネル４４とに設置されている。カバー４６はフットボード２８に回転自在に結合されて、パネル４２を露出させる図１に例示された上昇位置と、パネル４２を隠した下降位置（図示せず）との間で移動する。フットボード２８はまた、サイドバンパー６６と把持用の開口６８とを備えている。
【００１５】
フットボード２８にある制御部４０は、図２に例示された制御装置５０に電気接続されている。制御装置５０と、他のベッドエレクトロニクスは、例示するように、フレーム２０に搭載されているように示されている。制御部４０からの信号は、フットボード２８に結合されているコネクタ５２を経由して制御装置５０へ向かい送られ、また、フレーム２０に結合されているコネクタ５４を経由して送られる。図２に例示されているように、フットボード２８がフレーム２０から取外されると、コネクタ５２はコネクタ５４から切離される。フットボード２８は開口部５６を備えるように形成されており、フットボード２８をフレーム２０に取付けている最中には、図２の矢印６０の方向に開口部が滑ってフレーム２０の支柱５８にはまる。
【００１６】
上記以外のベッド１０の詳細が、「ベッド用の患者位置検出装置（Patient Position Detection Apparatus for a Bed）」という名称の米国特許第６，２０８，２５０号及び「キャスター及び制動システム（Caster and Braking System）」という名称の米国特許第６，３２１，８７６号に開示されているが、これら特許は各々が本発明の譲受人に譲渡されており、また、これら特許は各々が本明細書中に援用されている。上述のように、ベッド１０の詳細は、本明細書の開示のロードセル装置を利用することができる応用例の一類型の説明を提示するためのみに明示されたのであって、かかる詳細は、いかなる態様であれ、特許請求の範囲を限定しようとの意図のもとにはない。
【００１７】
下パネル４４の制御部４０は、ベッド１０の計量システムを作動させるための制御器を備えている。計量システムは、本明細書の開示に従ったロードセル装置１００を備えている。軽量システムはまた、図２に例示されているように、好適な留め具１１６によりデッキ２２に結合された患者位置センサ１１４、１２０、１２２、１２４を備えている。センサ１１４、１２０、１２２、１２４の更なる詳細が米国特許第６，２０８，２５０号に記載されている。
【００１８】
計量フレーム１８及びその上のベッド１０の各部は、ロードセル装置１００により基部フレーム１２に関して支持されている。基部フレーム１２はサイドフレーム部材７２と、図３などに例示されているように、サイドフレーム部材７２同士の間に延在している横断方向フレーム部材７４とを備えている。計量フレーム１８は、１対の中空のサイドフレーム部材７６と、サイドフレーム部材７６同士の間に延在している１対の横断方向のフレーム部材７５とを備えている。
【００１９】
ベッド１０で使用される単一ロードセル装置１００の後段の説明は、特に注記した場合を除いて、ベッド１０で使用される全てのロードセル装置１００についての説明である。ロードセル装置１００は、荷重部材、荷重ビーム、又は、セルブロックを備えており、これは計量フレーム１８の四隅のうちの一つに取付けられる。本明細書で使用されるような「セルブロック」という用語は、特許請求の範囲で使用されているものも含め、あらゆる類の荷重部材、荷重ビーム、ロードセルを網羅することを意図している。セルブロックの寸法及び形状は一般に、同部材が使用される特定の応用例に準じて調整される。大半の場合、設計者はセルブロックを設計するにあたり、それぞれの力対撓み特性が、少なくとも加わった荷重の或る範囲内では、可能な限り線形に近づくようにと試みている。しかし、本明細書の開示における「セルブロック」という用語は、特許請求の範囲で使用されているものも含め、線形の力対撓み特性、或いは、非線形の力対撓み特性などのあらゆる類の力対撓み特性を有する多くの材料を網羅することを意図している。
【００２０】
ロードセル装置１００には近接センサ、すなわち、トランスデューサ１４２が備わっており、このトランスデューサは、図３から図７に例示された実施形態では、セルブロック７０に結合されている。トランスデューサ１４２は、ロードセル装置１００により支持されている荷重と相関関係のある出力信号を出すように作動する。
【００２１】
ロードセル装置１００のセルブロック７０は、取付けバー８６に当接する、図４に例示されているような平坦面８９を設けた第１部分８８と、図５に例示された距離１６０だけ取付けバー８６から間隔を設けた第２部分９８と、第１部分８８と第２部分９８とを相互結合している、厚みを減じた部分１０４とを備えている。従って、隙間１６２はトランスデューサ１４２と取付けバー８６の下面１６６との間に画定される。実施例によっては、距離１６０は極めて小さく、約０．０５インチ（０．１２７ｃｍ）である。ブロック７０は、例えば図２及び図３に例示されているボルト９０などのような好適な留め具により、取付け部材又は取付けバー８６に結合される。取付けバー８６及びブロック７０はフレーム部材７６の内部領域に収容され、ボルト９４などの好適な留め具が、図５に最良に例示されているようなフレーム部材７６の上壁９２に取付けバー８６を固定する。スペーサ９６が取付けバー８６と壁９２の間に設けられ、取付けバー８６の上に設置された留め具９０の部分に適当な空隙を設けている。これに代わる例として、取付けバー８６には一体型の上に向かって延びるボスが形成され、これらボスがスペーサ９６と同じ機能を果たすようにしてもよい。
【００２２】
トランスデューサ１４２は隙間１６２の横断方向の距離１６０を検知して、距離１６０に対応する出力信号を生成するように構成されている。計量フレーム１８により支持される重量を増大させると、第１部分８８が、図４に例示されている二重線の矢印１０３の方向に下向きに移動させられ、そのため部分１０４が撓ませられる。増大する重量のために部分１０４が撓むと、隙間１６２が僅かな量だけ狭くなり、距離１６０が小さくなる。隙間１６２の横断方向の距離１６０が変化すると、トランスデューサ１４２の出力信号が変化する。ロードセル装置１００は電気回路１５８を備えており、この回路は、トランスデューサ１４２により生成された出力信号を１本以上のワイヤ１６４を介して受信する。電気回路１５８は出力信号を処理し、隙間１６２の横断方向の距離に相関関係のある、セルブロック７０に加えられている荷重に相関関係のある処理信号を１本以上のワイヤ１０２を介して送信する。処理信号は、制御装置５０に設けられた計量システムの回路に転送される。計量システムの回路は、ベッド１０に備え付けられている４個のロードセル装置１００の全部から処理信号を受信し、計量フレーム１８により支持されている全重量を算出する。
【００２３】
所定の「最大」重量が計量フレーム１８によって支持されている場合、取付けバー８６がセルブロック７０の第２部分９８に接触し、それにより、「最大」量を超える付加重量が計量フレーム１８に加えられても、第１部分８８が参照番号１０３で示される方向にそれより更に移動するのを阻止する。この特性は、当該技術で周知であり、セルブロック７０の部分１０４の過剰な撓みを防止している。例示の実施形態では、最大重量は約４００ポンド（１８１ｋｇ）である。
【００２４】
トランスデューサ１４２は、図４及び図５に例示されているように、検知ヘッド１４４と、検知ヘッド１４４から延びるねじ部分１４６とを備えている。検知ヘッド１４４は、ねじ部分１４６とは反対方向に面した端面１４８を備えている。検知ヘッド１４４は円筒状か円盤状であり、ねじ部分１４６の直径よりも大きい径を有している。これに代わるいくつかの実施形態では、検知ヘッド及びねじ部分の直径はそれぞれが実質的に同一であり、また別の代替例では、ねじ部分の直径は検知ヘッドの径よりも大きい。更に別の実施形態では、検知ヘッド１４４は円筒状又は円盤状とは別の形状を有している。
【００２５】
ワイヤ１６４は、検知ヘッド１４４から出て、ねじ部分１４６に形成された通路（図示せず）を通って延びている。セルブロック７０の第２部分９８は、平坦面１５０と、平坦面１５０で開口している円筒状の孔１５２とを備えている。第２部分９８にはまた、環状のショルダー面１５４と、ショルダー面１５４で開口しているねじ付き孔１５６とが設けられている。
【００２６】
ねじ部分１４６はねじ付き孔１５６に収容されて、トランスデューサ１４２をセルブロック７０に結合する。検知ヘッド１４４が円筒状の孔１５２内に載置されるように位置決めされた結果、検知ヘッド１４４の裏面１４９は、図５に最良に例示されているように、ショルダー面１５４に当接する。検知ヘッド１４４は、円筒状の孔１５２の直径と実質的に同じである径を有している。従って、検知ヘッド１４４は孔１５２内の空間を実質的に占有する。しかし、検知ヘッド１４４の円筒状の表面と、孔１５２を画定している第１部分８８の円筒状の表面との間には、僅少量の空隙が存在している。これに代わるいくつかの実施例では、これより多くの量の空隙が検知ヘッド１４４と第１部分８８との間に設けられており、また別の代替例では、ねじ部分１４６が省かれるため検知ヘッド１４４は上記以外の方法でブロック７０に取付けられるが、孔１５２にプレス嵌めするとか、或いは、例えば粘着剤、タブ、指状突起部材、ネジ、杭打ち（staking）、紐、バンド、ラッチ、リベット等の適切な結合器具を介在させる方法がある。
【００２７】
例示の実施形態では、ワイヤ１６４はねじ部分１４６から延びて、セルブロック７０に形成された１本以上の通路（図示せず）を経由する順路を取る。また、例示の実施形態では、平坦面１５０より低い円筒状の孔１５２の深さは、検知ヘッド１４４がショルダー面１５４に当接した時に、検知ヘッド１４４の端面１４８がセルブロック７０の第２部分９８の平坦面１５０と同一平面に来るような深さである。これに代わる例では、円筒状の孔１５２の深さは、検知ヘッド１４４の端面１４８が平坦面１５０から僅かな量だけ後退又は沈降する程度のものである。また別の例では、円筒状の孔１５２の深さは、検知ヘッド１４４の端面１４８が平坦面１５０を僅かな量だけ超えて突出する程度のものである。本明細書中及び添付の特許請求の範囲で使用されるような「実質的に同一平面の」という用語は、上記のような構成の全てを網羅することを意図している。これに代わるいくつかの実施例では、円筒状の孔１５２が省かれており、検知ヘッド１４４がセルブロック内に後退していない。
【００２８】
トランスデューサ１４２の検知ヘッド１４４はパルス形式の電磁エネルギを隙間１６２に放射して、下面又はターゲット面１６６に向けるが、このターゲット面は、例示の実施例では、取付けバー８６の一部となっている。ターゲット面１６６は電磁エネルギに影響を及ぼすが、その電磁エネルギが今度は検知ヘッド１４４の出力信号に影響を及ぼす。電気回路１５８は、入力信号を与えてトランスデューサ１４２を励振させ、電磁エネルギパルスを生成するように構成されている。
【００２９】
一実施形態では、図３に例示されているように、ロードセル装置１００のスタッド７８は、六角ナット部１３０、ナット部１３０の一方側のねじ部分１３２、及び、ナット部１３０の他方側の球状部１３４からなる。スタッド７８は図４に例示された結合部１３５を更に備えており、この部分が球状部１３４を六角ナット部１３０に結合している。スタッド７６の部分１３２は、ブロック７０に形成された図３に例示された開口部７７にネジ嵌合され、最終的には、六角ナット部１３０がブロック７０の端面１３６に当接するようにし、球状部１３４がブロック７０とフレーム部７６との両方から軸線方向反対に伸び出た状態となる。ロードセル装置１００は、取付けブロック、取付け管、又は、これ以外の好適な取付け構造体８２を更に備えているが、この部材は、例えば図２から図４に例示されているようなボルト８４などの好適な留め具により、基部フレーム１２のフレーム部材４の上面に結合される。取付け構造体８２は、図４に最良に例示されている孔１４０を設けて形成されている。
【００３０】
いくつかの実施形態では、セルブロック７０、スタッド７８、及び、取付け構造体８２は金属材料から製作されている。例えば、取付け構造体８２はＦＣ−０２０８−５０スチールから製作されていてもよいし、亜鉛鍍金処理されていてもよく、セルブロック７０はアルミニウムから製作されていてもよく、また、スタッド７８は４１４０  Ｃ．Ｄ．Ｓ．スチール又は４１４２  Ｃ．Ｄ．Ｓ．スチールのいずれかから製作されていてもよい。しかし、セルブロック７０、スタッド７８、及び、取付け構造体８２の製作材料である素材は先に羅列した材料に限定される訳ではなく、適切な強度と性能特性を有している材料であればどんなものでも利用することができると理解される。
【００３１】
図６に例示された第１の代替のロードセル装置２００の各部と、図７に例示された第２の代替のロードセル装置３００の各部とは、ロードセル装置１００の対応する各部と実質的に同一である。よって、適当な場所では同一参照番号を使用して、ロードセル装置１００の対応する各部に実質的に類似しているロードセル装置２００の各部とロードセル装置３００の各部とを表示している。ロードセル装置２００は円筒状の部分２３４を設けたスタッド１７８を備えており、取付け構造体８２は円筒状の部分２３４を収容するライナ１９０を備えている。ライナ１９０とこのライナの代替例とは、スタッドの代替例と共に、「ロードセル装置（Load Cell Apparatus）」という名称の米国特許出願第０９／６６９，７０７号に詳細に記載されており、同特許出願は本明細書中に援用されている。
【００３２】
ロードセル装置３００は、ロードセル装置２００のスタッド１７８と同様に、円筒状の部分２３４を設けたスタッド２７８を備えているが、ロードセル装置３００の取付け構造体８２は、ロードセル装置２００に設けられていたようなライナを備えてはいない。従って、スタッド２７８の円筒状の部分２３４は、図７に例示されているように、ロードセル装置３００の取付け構造体８２の孔表面２８０（bore surface）に載置される。ロードセル装置３００はセルブロック３７０を備えており、このセルブロックは、セルブロック７０の第１部分８８よりも長い部分２９８を有している。図８に例示されているように、トランスデューサ１４２は、セルブロック３７０の両平坦側面３１０の間の概ね中間付近に設置される。
【００３３】
いくつかの実施形態によっては、トランスデューサ１４２はセルブロックに結合されてはおらず、むしろ、何か他の構造体に連結されている。例えば、図９に例示されたロードセル装置４００は、好適な留め具４９０で構造体４７６に連結されている第１部分４８８と、第１部分４８８から間隔を設けた第２部分４９８と、第１部分４８８及び第２部分４９８を相互に結合している厚みを減じた部分５０４とを設けたセルブロック４７０を備えている。第２部分４９８は、トランスデューサ１４２の端面１４８と対向する平坦面４６６を備えている。しかし、平坦面４６６は端面１４８から距離１６０だけ間隔を置かれている。従って、隙間１６２は平坦面４６６とトランスデューサ１４２との間に存在する。平坦面４６６にはターゲット面が設けられており、このターゲット面に向けてトランスデューサ１４２から電磁エネルギが放射される。矢印５００によって示されているような、第２部分４９８への荷重の付加により、部分５０４は撓み、第２部分４９８はトランスデューサ１４２に向かって移動し、隙間１６２を狭くする。トランスデューサ１４２は、勿論、先に開示された実施例の事例と同様に、距離１６０を表している出力信号を生じるように作動する。
【００３４】
構造体４７６には、図９に例示されているように、平坦面５５０と、平坦面５５０で開口している円筒状の孔５５２とが設けられている。構造体４７６はまた、環状のショルダー面５５４と、ショルダー面５５４で開口しているねじ付き孔５５６とを備えている。ねじ部分１４６はねじ付き孔５５６に収容されて、トランスデューサ１４２を構造体４７６に結合する。検知ヘッド１４４が円筒状の孔５５２内に載置されるように位置決めされた結果、検知ヘッド１４４の背面１４９がショルダー面５５４に当接する。検知ヘッド１４４は、円筒状の孔５５２の直径と実質的に同じ径を有している。従って、検知ヘッド１４４は孔５５２の内部空間を実質的に占有する。しかし、検知ヘッド１４４の円筒状の表面と、構造体４７６の孔５５２を画定している円筒状の表面との間には、僅少量の空隙が存在している。トランスデューサ１４２をブロック７０に結合することができる上述のような代替の方法は、トランスデューサ１４２を構造体４７６に結合する方法にも同様に適用できる。
【００３５】
ワイヤ１６４はねじ部分１４６から延びて、ねじ付き孔５５６を出てから電気回路１５８に向かうように布線される。ロードセル装置４００と関連する電気回路１５８は、構造体４７６又はそれ以外の構造的部材のいずれかに取付けられる。例示の実施形態では、平坦面５５０より低い円筒状の孔５５２の深さは、検知ヘッド１４４の端面１４８が構造体４７６の端面と実質的に同一平面に来る程度のものである。これに代わるいくつかの実施例では、端面１４８は平坦面５５０より僅かに下に後退しており、別の代替例では、端面１４８は平坦面５５０よりも僅かに上に位置する。このような構成は各々が「実質的に同一平面の」という語句の範囲に入ると見なされる。更に別の実施例では、孔５５２は省かれており、検知ヘッド１４４が構造体４７６の奥へと陥没することはない。
【００３６】
多様な例示の実施形態では、トランスデューサ１４２は線形近接センサであり、電磁界（ＳＥＦ）整形技術を基本としている。かかるトランスデューサ１４２は、米国ノースカロライナ州ケアリーに所在するエム・ティー・エス・システムズ・コーポレーション（MTS Systems Corporation）のセンサ部門から入手できる。よって、本明細書の開示によれば、トランスデューサ１４２は距離１６０を測定するのに電磁気学を利用している。この種のセンサは本質的には抵抗性でもなく、容量性でもなく、誘導性でもなく、磁歪性でもない。
【００３７】
ＳＥＦセンサは高度の線形性を有し、センサの電磁界が作業領域に集中しているので、外部の電磁干渉に対する感度は低い。ＳＥＦセンサの構成要素のいずれもフェライトから製作されているものは無く、距離測定の誤差は極めて低く、摂氏マイナス10度から摂氏75度の温度範囲で約０．０００１１インチ（０．０００２８ｃｍ）程度である。更に、ＳＥＦセンサは、測定されるべき隙間の寸法が約０ミリメートルから約５ミリメートルの範囲にある場合の応用例に好適である。いくつかのＳＥＦセンサの反復精度は１マイクロメートル（すなわち、０．００００３９４インチ）よりも良好であることが分かっており、典型的な分解能は約０．０６４マイクロメートル（０．０００００２５インチ）であることが分かっている。従って、ＳＥＦセンサは高精度線形近接測定を提供している。これとは別のタイプのトランスデューサでも、かかるセンサが特定の応用例について容認できる作動特性を有しているのであれば、本明細書の開示によるロードセル装置に使用することもできる。
【００３８】
ロードセル装置１００、２００、３００は病院用ベッド１０の計量システムで使用されるものとして本明細書では説明されているが、ロードセル装置１００、２００、３００を荷重が検知されるあらゆる応用例で使用するのは本明細書の開示の範囲内であり、かかる応用例では、ロードセル１００、２００、３００はどのようなタイプの構造体又は支持体に結合されてもよいことを当業者なら認識するだろう。よって、添付の特許請求の範囲で使用される「構造体」という用語は無制限たるべく意図されており、すなわち、ありとあらゆる類のフレーム、基台、構造体,支持体、台座、高床、塊、その他を意味するものである。更に、本明細書に記載されているロードセル装置１００、２００、３００、４００は、事例によっては、セルブロック７０、３７０、４７０を備えているが、上記以外のタイプのセルブロック、荷重ビーム、又は、荷重部材をセルブロック７０、３７０、４７０の代用として使用することもできることを当業者なら評価するであろう。よって、添付の特許請求の範囲で使用されているような「セルブロック」という用語は、あらゆるタイプのあらゆる形状の荷重部材を意味するよう意図されている。
【００３９】
以上、例示の実施形態に言及しながら本発明を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲に記載され、定義されているような本発明の範囲及び精神の範囲には、多数の変更例と多数の修正例が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本明細書の開示に従って構成されたロードセル装置を備えた計量システムを設けた病院用ベッドの斜視図である。
【図２】図２は、図１の病院用ベッドの各部の展開斜視図であり、キャスターが取付けられた基部フレームと、基部フレーム上の計量フレームと、計量フレーム上の中間フレームと、中間フレーム上の後退用フレームと、後退用フレーム上の可動連結デッキとを例示する図である。
【図３】図３は、図２の基部フレーム及び計量フレームの展開斜視図であり、図面の右端では、ロードセル装置が計量フレームに連結するように配置された細長い取付けバーと、取付けバーの下のセルブロックと、取付けバーとセルブロックとの間に据付けられたトランスデューサと、セルブロックに隣接するスタッドと、基部フレームに連結された取付け部材とを備えているのを例示した図である。
【図４】図４は、基部フレーム、計量フレーム、及び、ロードセル装置の部分断面図であり、スタッドが取付け部材に形成された孔に収容される球状部を有しているのを例示するとともに、トランスデューサの上端面が取付けバーの下側に面しているのを例示している図である。
【図５】図５は、図４のロードセル装置の一部の拡大部分断面図である。
【図６】図６は、図４に類似する部分断面図であり、円筒状である代替例のスタッドと、円筒状のスタッドを収容する孔を設けたライナを備えた第１の代替例の取付け部材とを例示した図である。
【図７】図７は、図６に類似する部分断面図であり、トランスデューサの上端面と取付けバーの下面との間の隙間を例示しているとともに、円筒状のスタッドを収容する孔を設けた第２の代替例の取付け部材を例示した図である。
【図８】図８は、図６のセルブロック及びトランスデューサの平面図である。
【図９】図９は、代替のロードセル装置の図６に類似する部分断面図であり、構造体に搭載されたセルブロックと構造体に搭載されたトランスデューサとを例示しているとともに、トランスデューサがセルブロックの一部に面している端面を有しているのを例示する図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004531733.tif 000028
2004531733.tif 000029