(57)【要約】  さまざまな実施形態に従って、頭に装着可能なヘッドセットが提供され、ヘッドセットは、頭の中にエネルギを放出するためのプローブを含む。ヘッドセットは、プローブに結合された支持構造体をさらに含む。支持構造体は、プローブを、頭の表面に対して略平行な２つの軸に沿って並進させるための並進アクチュエータを含む。
2018519047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭に装着可能なヘッドセットであって、
前記頭の中にエネルギを放出するためのプローブと、
前記プローブに結合された支持構造体であって、前記プローブを、前記頭の表面に対して略平行な２つの軸に沿って並進させるための並進アクチュエータを含む、支持構造体と、
を備える、ヘッドセット。
【請求項２】
前記プローブを、前記頭の前記表面に対して略垂直な垂直軸に沿って並進させるための、少なくとも１つの垂直な並進アクチュエータ
をさらに備える、請求項１に記載のヘッドセット。
【請求項３】
前記プローブを、少なくとも１つの回転軸を中心として回転させるための、少なくとも１つの回転アクチュエータ
をさらに備える、請求項２に記載のヘッドセット。
【請求項４】
前記１つの回転軸が、前記垂直軸と略直交する傾斜軸を含む、請求項３に記載のヘッドセット。
【請求項５】
前記１つの回転軸が、前記垂直軸と略直交するパン軸を含む、請求項４に記載のヘッドセット。
【請求項６】
前記ヘッドセットが、前記頭の前記表面に対して略平行な前記２つの軸を通した並進を含む、正確に５自由度の前記プローブの動きと、前記頭の前記表面に対して略垂直な前記垂直軸を通した１自由度と、前記傾斜軸に沿った１自由度と、前記パン軸に沿った１自由度とを提供する、請求項５に記載のヘッドセット。
【請求項７】
対象面と相互作用するように構成された装置であって、
前記対象面と相互作用するように構成されたプローブと、
前記プローブを、前記対象面に対して移動させるための、前記プローブに結合された支持構造体であって、
前記プローブを、前記対象面に対して略平行な並進平面の両方に沿って並進させ、
前記プローブを、少なくとも１つの回転軸を中心として回転させる
ように構成された、支持構造体と、
を備える、装置。
【請求項８】
前記支持構造体が、前記プローブを、前記並進平面に対して略垂直な並進軸に沿って並進させるようにさらに構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記１つの回転軸が、前記並進軸とは異なる傾斜軸を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記１つの回転軸が、前記並進軸および前記傾斜軸とは異なるパン軸を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記支持構造体が、前記プローブを、前記傾斜軸および前記パン軸を中心として、前記対象面に向かって、およびそれから離れるように回転させるようにさらに構成される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記支持構造体が、前記並進平面および前記並進軸の各々に沿って剛性を有し、前記並進平面に沿った前記剛性が、前記並進軸に沿った前記剛性よりも大きい、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
前記プローブが、超音波を前記対象面に放出するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項１４】
前記プローブを、前記並進平面に沿った第１の方向に沿って並進させるように構成された第１のアクチュエータと、
前記プローブを、前記並進平面に沿った前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿って並進させるように構成された第２のアクチュエータと、
前記プローブを、前記並進軸に沿って並進させるように構成された第３のアクチュエータと、
をさらに備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータが、前記並進平面の剛性を備えて構成され、前記第３のアクチュエータが、前記並進軸の剛性を備えて構成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１、第２、および第３のアクチュエータの各々が、各々サーボモータである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１、第２、および第３のアクチュエータの各々の入力が、
前記プローブのための前記支持構造体と、前記支持構造体のための前記第１、第２、および第３のアクチュエータの各々との構成を判定することと、
前記支持構造体の前記構成および前記支持構造体の所望の条件付き剛性に基づいて、前記支持構造体のための剛性マトリックスを判定することと、
前記剛性マトリックスと、前記プローブの前記所望および実際の並進および回転位置の差のベクトルとを乗ずることによって、力ベクトルを判定することと、
前記支持構造体のヤコビアンを算出することと
前記力ベクトルと前記ヤコビアンの転置とを乗ずることによって、前記第１の、第２の、および第３のアクチュエータの各々についての前記入力を判定することと、を含む方法によって判定される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
対象面と相互作用するように構成された装置を製造する方法であって、
前記対象面と相互作用するように構成されたプローブを設けることと、
支持構造体を、前記プローブを前記対象面に対して移動させるために、前記プローブと結合することであって、前記支持構造体が、
前記プローブを、前記対象面に対して略平行な並進平面両方に沿って、前記並進平面に対して略垂直な並進軸に沿って並進させ、
前記プローブを、少なくとも１つの回転軸を中心として回転させる
ように構成される、結合することと、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記１つの回転軸が、前記並進軸とは異なる傾斜軸を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記１つの回転軸が、前記並進軸および前記傾斜軸とは異なるパン軸を含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本開示は、２０１５年６月１９日出願の米国仮特許出願第６２／１８１，８５９号、発明の名称ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ  ＤＩＳＣＯＶＥＲＹ  ＯＦ  ＴＲＡＮＳＣＲＡＮＩＡＬ  ＤＯＰＰＬＥＲ  ＷＩＮＤＯＷに対する優先権およびその利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。本開示は、２０１５年６月１９日出願の米国仮特許出願第６２／１８１，８６２号、発明の名称ＩＮＩＴＩＡＬ  ＰＬＡＣＥＭＥＮＴ  ＯＦ  ＴＲＡＮＳＣＲＡＮＩＡＬ  ＤＯＰＰＬＥＲ  ＳＥＮＳＯＲＳに対する優先権およびその利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。本開示は、２０１６年６月８日出願の米国仮特許出願第６２／３４７，５２７号、発明の名称ＰＲＯＢＥ  ＳＵＰＰＯＲＴ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ  ＷＩＴＨ  ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＳＴＩＦＦＮＥＳＳに対する優先権およびその利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本明細書で説明される主題は、概して医療用装置に関し、より具体的には、医学的状況を診断するためのプローブを含むヘッドセットに関する。
【背景技術】
【０００３】
頭蓋内ドップラー（ＴＣＤ）は、脳の主要な伝達動脈（例えば、ウィリス動脈輪）内の脳血流速度（ＣＢＦＶ）を非侵襲的に測定するために用いられる。これは、数多くの神経学的状態の診断および監視、そのようなくも膜下出血（ＳＡＨ）後の動脈の評価、鎌型赤血球貧血症を有する子どもの予防医療支援、および塞栓性脳卒中患者のリスク評価で用いられる。
【０００４】
従来的に、ＴＣＤ超音波は、技術者による患者に対するプローブの手動での位置付けを含む。プローブは、患者の頭の中にエネルギを放出する。技術者は、頭内の脳動脈または静脈のＣＢＦＶ波形シグネチャを確認する。信号の確認は、いくつかの超音波窓のうちの１つの中でのプローブ照射深さ、角度、および配置に加えて、波形スペクトル、音響、Ｍ−Ｍｏｄｅ、および速度を含む超音波信号からの特性の組込みを必要とする。プローブを利用する装置（例えば、自動頭蓋内ドップラー装置）に対しては、（例えば、人間に対して保持されたときの快適性および安全性のため、またはプローブの有効性を確実にするために）使用中にプローブが及ぼすアラインメントおよび及圧力に関する懸念が存在する。いくつかの装置では、プローブ内部にばねが組み入れられるが、そのような装置は、プローブ内部でのばねの横方向への滑りおよびずれに起因して、圧力制御に効果的ではない場合がある。
【発明の概要】
【０００５】
さまざまな実施形態によれば、頭に装着可能なヘッドセットが提供され、ヘッドセットは、頭の中にエネルギを放出するためのプローブを含み得る。ヘッドセットは、プローブに結合された支持構造体をさらに含み得、支持構造体は、プローブを、頭の表面に対して略平行な少なくとも２つの軸に沿って並進させるための並進アクチュエータを含む。
【０００６】
いくつかの実施形態では、ヘッドセットは、プローブを、頭の表面に対して略垂直な垂直軸に沿って並進させるための、垂直並進アクチュエータを少なくともさらに含み得る。いくつかの実施形態では、ヘッドセットは、プローブを、少なくとも１つの回転軸を中心として回転させるための、少なくとも１つの回転アクチュエータをさらに含み得る。ヘッドセットは、垂直軸と略直交する傾斜軸をさらに含み得る。ヘッドセットは、垂直軸と略直交するパン軸をさらに含み得る。
【０００７】
いくつかの実施形態では、ヘッドセットは、頭の表面に対して略平行な２つの軸を通した並進を含む、正確に５自由度のプローブの動きと、頭の表面に対して略垂直な垂直軸を通した１自由度と、傾斜軸に沿った１自由度と、パン軸に沿った１自由度とを提供し得る。
【０００８】
さまざまな実施形態によれば、対象面と相互作用するように構成された装置が提供され、当該装置は、対象面と相互作用するように構成されたプローブを含む。装置は、プローブを、対象面に対して移動させるための、プローブに結合された支持構造体をさらに含み得る。支持構造体は、プローブを、対象面に対して略平行な並進平面の両方に沿って並進させるように構成され得る。支持構造体は、プローブを、少なくとも１つの回転軸を中心として回転させるようにさらに構成され得る。
【０００９】
いくつかの実施形態では、支持構造体は、プローブを、並進平面に対して略垂直な並進軸に沿って並進させるようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、支持構造体は、並進軸とは異なる傾斜軸を含む。いくつかの実施形態では、支持構造体は、並進軸および傾斜軸とは異なるパン軸を含む。いくつかの実施形態では、支持構造体は、プローブを、傾斜軸およびパン軸を中心として、対象面に向かって、およびそれから離れるように回転させるようにさらに構成される。いくつかの実施形態では、支持構造体は、並進平面および並進軸の各々に沿って剛性を有し、並進平面に沿った剛性は、並進軸に沿った剛性よりも大きい。いくつかの実施形態では、プローブは、超音波を対象面に放出するように構成される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、本装置は、プローブを、並進平面に沿った第１の方向に沿って並進させるように構成された第１のアクチュエータをさらに含む。いくつかの実施形態では、本装置は、プローブを、並進平面に沿った第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿って並進させるように構成された第２のアクチュエータをさらに含む。いくつかの実施形態では、本装置は、プローブを、並進軸に沿って並進させるように構成された第３のアクチュエータをさらに含む。いくつかの実施形態では、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータは、並進平面の剛性を備えて構成され、第３のアクチュエータは、並進軸の剛性を備えて構成される。いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３のアクチュエータの各々は、サーボモータである。
【００１１】
いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３のアクチュエータの各々の入力は、プローブのための支持構造体と、支持構造体のための第１、第２、および第３のアクチュエータの各々との構成を判定することを含む方法によって判定される。いくつかの実施形態では、本方法は、支持構造体の構成および支持構造体の所望の条件付き剛性に基づいて、支持構造体のための剛性マトリックスを判定することをさらに含む。いくつかの実施形態では、本方法は、剛性マトリックスと、プローブの所望および実際の並進および回転位置の差のベクトルとを乗ずることによって、力ベクトルを判定することをさらに含む。いくつかの実施形態では、本方法は、支持構造体のヤコビアンを算出することをさらに含む。いくつかの実施形態では、本方法は、力ベクトルとヤコビアンの転置とを乗ずることによって、第１の、第２の、および第３のアクチュエータの各々についての入力を判定することをさらに含む。
【００１２】
さまざまな実施形態によれば、対象面と相互作用するように構成された装置を製造する方法が提供され、本方法は、対象面と相互作用するように構成されたプローブを設けることを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、支持構造体を、プローブを対象面に対して移動させるために、プローブと結合することをさらに含み、支持構造体は、プローブを、対象面に対して略平行な並進平面両方に沿って、並進平面に対して略垂直な並進軸に沿って並進させ、プローブを、少なくとも１つの回転軸を中心として回転させるように構成される。いくつかの実施形態では、１つの回転軸は、並進軸とは異なる傾斜軸を含む。いくつかの実施形態では、１つの回転軸は、並進軸および傾斜軸とは異なるパン軸を含む。
【００１３】
本発明の特徴、態様、および利点は、以下に続く説明と、以下に簡潔に説明される図面に示された、付随する典型的な実施形態から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】典型的な実施形態による、医療用プローブのための仮想支持構造体の図である。
【図２】典型的な実施形態による、医療用プローブおよびジンバル構造体の斜視図である。
【図３】典型的な実施形態による、図２の医療用プローブのための２リンクの多関節支持構造体の斜視図である。
【図４】図３の支持構造体の正面立面図である。
【図５】図３の支持構造体の右側立面図である。
【図６】典型的な実施形態による、図２の医療用プローブのための直動支持構造体の斜視図である。
【図７】図６の支持構造体の正面立面図である。
【図８】図６の支持構造体の右側立面図である。
【図９】図３の支持構造体の概略正面図である。
【図１０】図６の支持構造体の概略正面図である。
【図１１】典型的な実施形態による、アクチュエータに対する入力、またはトルクを判定するための方法のフローチャートである。
【図１２】典型的な実施形態による、図２の医療用プローブのための５バーの並行機構（多関節−多関節）支持構造体の斜視図である。
【図１３】図１２の支持構造体の正面立面図である。
【図１４】図１２の支持構造体の右側立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付の図面に関連して以下に述べられる詳細な説明は、さまざまな構成の説明として意図され、本明細書で説明された概念が実践され得る構成のみを表すことは意図されていない。詳細な説明は、さまざまな概念の完全な理解を提供するための特定の詳細を含む。しかしながら、これらの概念が、これらの特定の詳細なしに実践され得ることが、当業者には明らかであろう。いくつかのケースでは、周知の構造および構成要素は、そのような概念を不明瞭にすることを回避するために、ブロック図の形式で示される。
【００１６】
さまざまな実施形態によれば、時間窓の質の評価を完全に自動化し、信号を完全に失った後であっても時間窓を再発見することができる、５自由度（ＤＯＦ）の動態的機構が用いられる。いくつかの実施形態では、コンピュータは、候補信号が配置されるまで、頭の表面に沿ってプローブを並進させ向きを変えるための機構を生成し命令する。いったん配置されると、プローブは、信号強度を増大させるように向きを変えられる。いくつかの実施形態では、時間窓を発見するための自動化システムのサーチ時間の低減は、機構およびプローブを既知の解剖学的特徴で位置合わせすることによって達成される。いくつかの実施形態では、アラインメントは、ユーザが、プローブを耳と目との間の頬骨弓に沿った最初の開始点に設置するための目視窓ガイドによって行われる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、プローブが正しく位置合わせされた後、プローブのコンプライアンスは、プローブが頭の表面に追従して出入りするときに、プローブを据え付けた状態に保つために十分に高いが、ユーザにとって心地よいために十分に低いレベルで、表面に対して直角に保持される。いくつかの実施形態では、Ｘ軸およびＹ軸は、プローブの地点の精密な制御を維持するために、より高いサーボ剛性を存続させることができる。いくつかの実施形態では、プローブの法線力がＺ軸剛性によって判定されるため、Ｘ軸およびＹ軸による摺動力の遭遇は、快適なレベルまで制限され、プローブは、ＴＣＤ窓のサーチを行うことに向けられることができる。いくつかの実施形態では、プローブの向きを変える必要がある場合、ソフトウェアを介して向きの剛性を増大させることができる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、プローブの動態的機構は、位置および向きにおける５自由度Ｘ＝｛ｘ，ｙ，ｚ，ｐａｎ，ｔｉｌｔ｝（すなわち、タスク空間）をもたらすための５つのモータ自由度、Ｑ＝｛Ｊｌ，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５）（すなわち、モータまたは継手空間）を含む。このように、順動態は、モータ座標とプローブ座標との間の関係性、Ｘ＝ｆｗｄ＿ｋｉｎ（Ｑ）として書かれ得、ここで、ｆｗｄ＿ｋｉｎは、機構設計に基づく一連の数式を表す関数であり、通常はデナビット−ハーテンバーグパラメータによって解析される。
【００１９】
いくつかの実施形態では、ＴＣＤプローブの設置は、解析的逆解法：Ｑ＝ｉｎｖ＿ｋｉｎ（Ｘ）によるか、または数値差、例えばヤコビアン逆解法ｄＱｃｍｄ（ｎ）＝Ｊ−ｌ（Ｘｅｒｒ（ｎ））を用いることによる、逆動態を介して特定され、ここでＪは、プローブの差動に対するモータの差動に関連するヤコビアンであり、Ｘｅｒｒ（ｎ）は、時間ｎでのプローブの位置および向きの誤差であり、ｄＱｃｍｄ（ｎ）は、時間ｎでのモータ微分指令である。
【００２０】
図１は、典型的な実施形態による、プローブ２０のための仮想支持構造体１０のモデルの図である。支持構造体１０は、プローブ２０を対象面２２に対して位置付けるように構成される。いくつかの実施形態では、プローブ２０は、医療用プローブ、例えば対象面２２に向けられた超音波放射を放射するために、頭蓋内ドップラー（ＴＣＤ）装置とともに用いるための医療用プローブである。他の実施形態では、プローブ２０は、手術中に、例えば赤外線、ｘ線等であるがこれらに限定されない他のタイプの波動を放出するように構成される。
【００２１】
いくつかの実施形態では、プローブ２０は、第１の端２０ａと第２の端２０ｂとを有する。いくつかの実施形態では、第１の端２０ａは、支持構造体１０と整合する。いくつかの実施形態では、第２の端２０ｂは、その上でプローブ２０が接点２１で動作する対象面２２に接触する。いくつかの実施形態では、第２の端２０ｂは、接点２１がリング型であるような凹状の構造体である（すなわち、第２の端２０ｂは、凹状の第２の端２０ｂの円形の外縁に沿って対象面２２に接触する）。支持構造体１０は、プローブ２０の相対位置（例えば、ｚ軸圧、ｙ軸圧、ｘ軸圧、垂直アラインメント等）を制御する。支持構造体１０は、プローブ２０と仮想面１２との間に結合され、ｚ軸１３に沿って力を作用させる第１の仮想ばね１１と、プローブ２０と仮想面１５との間に結合され、ｙ軸１６に沿って力を作用させる第２の仮想ばね１４と、プローブ２０と仮想面１９との間に結合され、ｘ軸１８に沿って力を作用させる第３の仮想ばね１７とを含む仮想構造体として示される。仮想支持構造体１０はさらに、傾斜軸２７を中心としたトルクを作用させるねじりばね２３と、パン軸２９を中心としたトルクを作用させる第２のねじりばね２５とを含む。いくつかの実施形態では、仮想支持構造体１０は、他の仮想要素、例えば仮想ダンパ（図示せず）を含む。仮想ダンパは、システムの安定性を改善し、システムの動的応答を調製するために有用である要素を表す。
【００２２】
仮想支持構造体１０は、以下により詳細に説明されるような、プローブ２０を対象面２２に対して位置付けるために利用され得る多様な機械的構造を表す。いくつかの実施形態では、プローブ２０の第２の端２０ｂは、比較的デリケートな面、例えば患者の皮膚に接触するようにされる。支持構造体は、その剛性（例えば、インピーダンス、コンプライアンス等）を調整して、プローブ２０に可変の線形力および回転力を提供するように構成され、ある方向には比較的堅固であり得、他の方向には比較的従順であり得る。例えば、支持構造体１０は、最小の力を付与し得、対象面２２に対して略直角な方向に向かって患者に付与される力を最小限にする（例えば、患者が支持構造体に対して動く場合）ように、ｚ軸１３に沿って比較的従順であり得、対象面２２に対して略平行な平面に沿ったプローブ２０の位置正確さおよび精度を改善するように、ｙ軸１６およびｘ軸１８に沿って比較的堅固であり得る。さらに、さまざまな軸に沿った支持構造体１０の所望の剛性は、当面のタスクに依存して経時変化し得る。例えば、支持構造体は、支持構造体１０が患者に対して動かされている（例えば、プローブ構造体の初期セットアップ中、プローブ構造体の除去等）シナリオにおいて、または比較的自由に動くことが有利であるとき（例えば、保守／清掃中等）、比較的従順であるように構成され得、プローブ２０の位置付けの正確さおよび精度が有利であるシナリオにおいて（例えば、プローブ２０によってＴＣＤ処置または他の処置が行われている間）、ある方向には比較的堅固であるように構成され得る。
【００２３】
以下により詳細に説明されるように、支持構造体１０の動態的モデルは、プローブ２０によって対象面２２に付与される力と、支持構造体１０を作動させるアクチュエータによって付与される力（例えば、トルク）との間の関係を算出するために利用されることができる。したがって、理想的なシステムにおいてプローブ２０によって対象面２２に付与される力、直接の力検知なしに理論的に判定されることができ、それによって、プローブ２０および／またはプローブ２０に結合されたトルクセンサに合わせて配設されたロードセルの必要性を除去することができる。物理的なシステムでは、静止摩擦は、他のモデル化されていない物理的な影響とともに、いくらかの不確実性を導入する場合がある。
【００２４】
図２を参照すると、第１の端２０ａにおいて、多軸を中心として回転することができるジンバル構造体２４として示された支持構造体の一部に装着された、典型的な実施形態による、プローブ２０が示される。ジンバル構造体２４は、傾斜軸２７を中心として回転することが可能である第１のフレーム部材２６と、パン軸２９を中心として回転することが可能である第２のフレーム部材２８とを含む。対象面２２は、不均一（例えば、非平坦）であり得る。ジンバル構造体２４は、プローブ２０が、接点２１において対象面２２に対して直角であるように向けられることを可能にする。
【００２５】
ここで図３〜５を参照すると、典型的な実施形態によるプローブ２０のための支持構造体３０が、２リンクの多関節（例えば、多関節−多関節）ロボットとして示される。支持構造体３０は、第１のフレーム部材３２と、第２のフレーム部材３４と、第３のフレーム部材３６と、第４のフレーム部材３８と、ジンバル構造体２４とを含む。第１のフレーム部材３２は、静止部材であるように構成される。第１のフレーム部材３２は、例えば患者の頭に着用されるハローまたはヘッドセット３３か、または第１のフレーム部材３２を患者に取り付けるか、または患者に対する第１のフレーム部材３２の位置を固定する他の構造体に装着され得る。プローブ２０は、患者の頭の中にエネルギを放出するように構成される。
【００２６】
第２のフレーム部材３４は、ｚ軸１３を中心として回転するように構成されたリンクである。ｚ軸１３は、頭の表面に対して略垂直である。第２のフレーム部材３４の第１の端４０は、第１のフレーム部材３２に結合される。典型的な実施形態によれば、第１のフレーム部材３２に対する第２のフレーム部材３４の回転は、第１のフレーム部材３２を通して取り付けられた電気モータおよび変速機として示されるアクチュエータ４２によって制御される。アクチュエータ４２は、プローブを頭の表面に対して略垂直な垂直軸に沿って並進させるための垂直並進アクチュエータの働きをする。
【００２７】
第３のフレーム部材３６は、ｚ軸１３を中心として回転するように構成されたリンクである。第３のフレーム部材３６の第１の端４４は、第２のフレーム部材３４の第２の端４６に結合される。典型的な実施形態によれば、第２のフレーム部材３４に対する第３のフレーム部材３６の回転は、第２のフレーム部材３４を通して取り付けられたアクチュエータ４８、例えば電気モータおよび変速機によって制御される。
【００２８】
第４のフレーム部材３８は、ｚ軸１３に沿って（例えば、内外に、頭に対して中におよびそこから離れて、等）並進させるように構成される。典型的な実施形態によれば、第４のフレーム部材３８は、第３のフレーム部材３６の第２の端５２に固定されたレール部材５０に沿って摺動する。第３のフレーム部材３６に対する第４のフレーム部材３８の位置は、アクチュエータ、例えば電気モータおよび親ねじ（明確にするために図示しない）によって制御される。
【００２９】
ジンバル構造体２４およびプローブ２０は、第４のフレーム部材３８に装着される。ジンバル構造体２４は、傾斜軸２７およびパン軸２９を中心としたプローブ２０の向き（例えば、パンおよびチルト）を制御する。傾斜軸２７を中心としたプローブ２０の位置は、電気モータおよび変速機として示されるアクチュエータ５４によって制御される。アクチュエータ５４は、プローブを回転させるための回転アクチュエータの働きをする。パン軸２９を中心としたプローブ２０の位置は、電気モータおよび変速機として示されるアクチュエータ５６によって制御される。アクチュエータ５６は、プローブ回転させるための回転アクチュエータの働きをする。一実施形態では、傾斜軸２７およびパン軸２９を中心としたプローブ２０の回転は、フレーム部材３４および３６の回転に関わらず、ｚ軸１３とは異なる。
【００３０】
プローブ２０は、第２のフレーム部材３４および第３のフレーム部材３６の回転を通してｘ軸１８およびｙ軸１６によって画定されたｘ−ｙ平面、すなわち並進平面上で動くことが可能である。プローブ２０は、第４のフレーム部材３８の並進を通してｚ軸１３、すなわち並進軸に沿って動くことが可能である。さらに、プローブ２０は、ジンバル構造体２４を通して傾斜軸２７およびパン軸２９を中心として回転することが可能である。これらの５自由度を組み合わせることによって、対象面２２に対するプローブ２０の位置および向きが、完全に説明されかつ制御され、パン軸２９および傾斜軸２７と直交する第３の軸を中心とした回転を割り引くことが可能になる。
【００３１】
典型的な実施形態によれば、支持構造体３０を位置付けるために利用されるアクチュエータは、サーボモータである。支持構造体を制御するためのサーボモータの使用は、ステッパモータと比較して、モータのトルク出力、回転位置、および角速度に加えて、プローブ２０の対応位置およびプローブ２０と対象面２２との間の相互作用に対するより精密な制御を可能にしている。当然ながら、当業者に既知の他の好適なモータを用いることもできる。
【００３２】
ここで図６〜８を参照すると、別の典型的な実施形態によるプローブ２０およびジンバル構造体２４のための支持構造体６０が、直動機構（例えば、デカルト、直線等）ロボットとして示される。支持構造体６０は、第１のフレーム部材６２と、第２のフレーム部材６４と、第３のフレーム部材６６と、第４のフレーム部材６８と、ジンバル構造体２４とを含む。第１のフレーム部材６２は、静止部材であるように構成される。第１のフレーム部材６２は、例えば患者の頭に着用されるハローまたはヘッドセット３３か、または患者に対する第１のフレーム部材６２の位置を固定する他の構造体に装着され得る。
【００３３】
第２のフレーム部材６４は、ｙ軸１６に沿って（例えば、上下に、耳の底部から耳の上部に、等）並進させるように構成される。典型的な実施形態によれば、第２のフレーム部材６４は、第１のフレーム部材６２に固定されたレール部材７０に沿って摺動する。第１のフレーム部材６２に対する第２のフレーム部材６４の位置は、アクチュエータ、例えば電気モータおよび親ねじ（明確にするために図示しない）によって制御される。
【００３４】
第３のフレーム部材６６は、ｘ軸１８に沿って（例えば、前後に、耳から目に、等）並進されるように構成される。典型的な実施形態によれば、第３のフレーム部材６６は、第２のフレーム部材６４に固定されたレール部材７２に沿って摺動する。レール部材７２は、レール部材７０と直交する。第２のフレーム部材６４に対する第３のフレーム部材６６の位置は、アクチュエータ、例えば電気モータおよび親ねじ（明確にするために図示しない）によって制御される。
【００３５】
第４のフレーム部材６８は、ｚ軸１３に沿って（例えば、内外に、頭に対して中におよびそこから離れて、等）並進するように構成される。典型的な実施形態によれば、第４のフレーム部材６８は、第３のフレーム部材６６に固定されたレール部材７４に沿って摺動する。第３のフレーム部材６６に対する第４のフレーム部材６８の位置は、アクチュエータ、例えば電気モータおよび親ねじ（明確にするために図示しない）によって制御される。
【００３６】
ジンバル構造体２４およびプローブ２０は、第４のフレーム部材６８に装着される。ジンバル構造体２４は、傾斜軸２７およびパン軸２９を中心としたプローブ２０の向き（例えば、チルトおよびパン）を制御する。傾斜軸２７を中心としたプローブ２０の位置は、電気モータおよび変速機として示されるアクチュエータ８４によって制御される。パン軸２９を中心としたプローブ２０の位置は、電気モータおよび変速機として示されるアクチュエータ８６によって制御される。
【００３７】
プローブ２０は、第２のフレーム部材６４および第３のフレーム部材６６の並進を通してｘ−ｙ平面上で動き、第４のフレーム部材６８の並進を通してｚ軸１３に沿って動き、ジンバル構造体２４を通して傾斜軸２７およびパン軸２９を中心として回転することが可能である。これらの５自由度を組み合わせることによって、対象面２２に対するプローブ２０の位置および向きが、完全に説明されかつ制御され、パン軸２９および傾斜軸２７と直交する第３の軸を中心とした回転を割り引くことが可能になる。
【００３８】
プローブ２０のための支持構造体のいずれかの実施形態について、プローブ２０で作用される力と、支持構造体を制御するアクチュエータによって付与される力との間の関係を判定するための動態的モデルを開発することができる。
【００３９】
まず、支持構造体のための剛性マトリックスを判定する。剛性マトリックスは、支持構造体の物理的性質（例えば、フレーム部材の形状寸法、個々のフレーム部材の剛性等）、選択された座標系軸に沿ったシステム剛性、およびシステム減衰のための速度ベースの項を含む、多数の変数を用いて判定される。典型的な実施形態によれば、支持構造体の所望の剛性は、ｚ方向（Ｋｚ）、ｙ方向（Ｋｙ）、およびｘ方向（Ｋｘ）に（例えば、図１において仮想ばね１１、１４、および１７によって表される通り）、およびパン軸２９（Ｋωｘ）を中心とし傾斜軸２７（Ｋωｙ）を中心として（例えば、図１において仮想ねじりばね２３および２５によって表される通り）定義される。上述のように、いくつかの実施形態では、仮想剛性は、経時変化し、プローブ２０で達成されるタスクに基づく。例えば、ｙ方向およびｘ方向における剛性は、支持構造体が比較的従順であるように構成される、セットアップまたは除去処置中の比較的低い横方向の剛性に対応する下限と、支持構造体が比較的堅固であるように構成され、プローブ２０のより正確な位置付けを可能にする、スキャニング処置中の比較的高い剛性に対応する上限とを有し得る。同様に、ｚ方向における剛性は、支持構造体が比較的従順であるように構成され、プローブ２０が（例えば、患者の不快感を最小限にするために）自己位置合わせすることを可能にする、ｚ方向におけるプローブ２０の最初の位置付け中の比較的低い剛性に対応する下限と、支持構造体がより堅固であるように構成され、プローブ２０と対象面２２との間の摩擦力を克服してプローブ２０の向きを維持するスキャニング処置中の比較的高い剛性に対応する上限とを有し得る。さらに、ｙ軸およびｘ軸を中心とした回転剛性は、支持構造体（例えば、ジンバル構造体２４）が（例えば、患者の不快感を最小限にするために）比較的従順であるように構成される、対象面２２の外形（例えば、患者の頭）に一致させるようなプローブ２０の位置付け中の比較的低い回転剛性に対応する下限と、プローブ２０のより正確な位置付け（例えば、パニング、チルティング等）が望ましい場合の比較的高い回転剛性に対応する上限とを有し得る。
【００４０】
そして、力ベクトルは、以下の式を用いて導かれる。
【数１】
2018519047.tif 000003
（式１）
ここで、Ｋは、剛性マトリックスであり、
【数２】
2018519047.tif 000004
は、ｘ、ｙ、およびｚ方向への所望のおよび実際の並進位置と、プローブ２０のｘ軸１８およびｙ軸１６を中心とした回転位置との差のベクトルである。
【００４１】
そして、支持構造体の位置を制御するアクチュエータによって付与される力（例えば、回転アクチュエータによって付与されるトルク）は、以下の式を用いて決定され得る。
【数３】
2018519047.tif 000005
（式２）
【００４２】
ここで、ＪＴは、特定の支持構造体の動態によって判定されたヤコビアン転置である。ヤコビアンは、継手位置と、エンドエフェクタの位置および向き（例えば、プローブ２０の位置）との間の微分関係である。継手位置は、ラジアン単位で（例えば、回転継手について）、あるいは長さの単位で（例えば、直動継手または線形継手について）のいずれかである。ヤコビアンは、静的ではなく、支持構造体位置が関節連結すると変化する。
【００４３】
ここで図９を参照すると、支持構造体３０の概略正面図が示される。第２のフレーム部材３４は、長さｌ１を有する第１のリンク９０によって表される。第１のリンク９０は、回転式アクチュエータ９４によって関節結合され、その回転は、ｑ１として示される。第３のフレーム部材３６は、長さｌ２を有する第２のリンク９２によって表される。第２のリンク９２は、回転式アクチュエータ９６によって関節結合され、その回転は、ｑ２として示される。アクチュエータ９４および９６は、プローブ２０をｘ−ｙ平面内で移動させる。
【００４４】
本装置の順動態は、以下の通りである。
【数４】
2018519047.tif 000006
（式３）
【数５】
2018519047.tif 000007
（式４）
【００４５】
そのような多関節−多関節ロボットについてのヤコビアンは、ｑ１およびｑ２の両方に対する順動態の偏導関数を取ることによって導かれる。
【数６】
2018519047.tif 000008
（式５）
式５に示されるヤコビアンは、ｘ−ｙ平面上での多関節−多関節ロボットのデカルト運動（例えば、ｙ軸１６およびｘ軸１８に沿った並進）についてのヤコビアンであり、継手の運動とプローブの運動との間の微分関係を説明している。当業者には、他の実施形態において、ヤコビアンに、プローブ２０の運動とロボットの他の運動（例えば、傾斜軸２７およびパン軸２９を中心としたプローブ２０の回転およびｚ軸１３に沿った並進）との間の微分関係を説明する付加的な項が含まれてもよいことが理解されよう。
【００４６】
ここで図１０を参照すると、支持構造体６０の概略正面図が示される。プローブ２０は、第１の線形アクチュエータ１００（例えば、電気モータおよび親ねじ）によってｙ方向に動かされ、第２の線形アクチュエータ１０２（例えば、電気モータおよび親ねじ）によってｘ方向に動かされる。アクチュエータ１００および１０２は、プローブ２０をｘ−ｙ平面内で移動させる。各継手は、他と直交し、継手運動対でカルド運動の一対一のマッピングを有するため、そのような直動機構ロボットについてのヤコビアンは、単位マトリックスになる。
【数７】
2018519047.tif 000009
（式６）
式６に示されるヤコビアンは、ｘ−ｙ平面上での直動機構ロボットのデカルト運動（例えば、ｙ軸１６およびｘ軸１８に沿った並進）についてのヤコビアンであり、継手の運動とプローブの運動との間の微分関係を説明している。他の実施形態では、ヤコビアンに、プローブ２０の運動とロボットの他の運動（例えば、傾斜軸２７およびパン軸２９を中心としたプローブ２０の回転およびｚ軸１３に沿った並進）との間の微分関係を説明する付加的な項が含まれてもよい。
【００４７】
支持構造体３０は、ｚ方向におけるプローブ２０の位置を、単一の線形アクチュエータ（例えば、電気モータおよび親ねじ）による第４のフレーム部材３８の並進で制御する。同じように、支持構造体６０は、ｚ方向におけるプローブ２０の位置を、単一の線形アクチュエータ（例えば、電気モータおよび親ねじ）による第４のフレーム部材６８の並進で制御する。いずれの支持構造体についても、アクチュエータの位置とプローブ２０の位置との間の直接相関がある。
【００４８】
ここで図１１を参照すると、典型的な実施形態による、プローブ支持構造体のためのアクチュエータに対する入力、またはトルクを判定する方法１１０が示される。まず、プローブのための支持構造体の構成が判定される（ステップ１１２）。当該構成は、任意の数の多関節継手および／または直動継手を含み得る。いくつかの実施形態では、支持構造体は、プローブの、１つ以上の軸（例えば、デカルト座標系におけるｘ、ｙ、およびｚ軸、極座標系におけるｒ、θ、およびｚ軸等）に沿った並進、および／または１つ以上の軸を中心とした回転を提供する。
【００４９】
支持構造体の構成および支持構造体の所望の可変の剛性に基づいて、支持構造体の剛性マトリックスが判定される（ステップ１１４）。剛性マトリックスは、フレーム部材の形状寸法および個々のフレーム部材の剛性、ｚ方向（Ｋｚ）、ｙ方向（Ｋｙ）、およびｘ方向（Ｋｘ）における支持構造体の所望の剛性、支持構造体の所望の回転剛性（Ｋωｘ、Ｋωｙ）、およびシステム減衰のための速度ベースの項を含む、支持構造体の物理的性質に基づく項を含む。
【００５０】
剛性マトリックスおよびプローブの所望の並進および回転位置に基づいて、力ベクトルが判定される（ステップ１１６）。プローブの所望の位置は、任意の座標系を用いて判定され得る。典型的な実施形態によれば、力ベクトルは、式１に示されるように、剛性マトリックスとプローブの所望の並進および回転位置のマトリックスとの積から導かれる。
【００５１】
そして、支持構造体についてのヤコビアンが算出される（ステップ１１８）。ヤコビアンは、特定の支持構造体の動態によって判定される。ヤコビアンは、継手位置とエンドエフェクタ位置との間の微分関係である。継手位置は、ラジアン単位で（例えば、回転継手について）、あるいは長さの単位で（例えば、直動継手または線形継手について）のいずれかである。ヤコビアンは、静的ではなく、支持構造体位置が関節連結と変化する。
【００５２】
力ベクトルおよびヤコビアンに基づいて、アクチュエータに対する入力が判定される（ステップ１２０）。典型的な実施形態によれば、アクチュエータに対する入力は、式２に示されるように、ヤコビアンと力ベクトルとの積から導かれる。
【００５３】
ここで図１２〜１４を参照すると、別の典型的な実施形態によるプローブ２０のための支持構造体１３０が、５リンクの多関節ロボットとして示される。支持構造体１３０は、第１のフレーム部材１３２と、第１のフレーム部材１３２に結合された、第２のフレーム部材１３４ａおよび第３のフレーム部材１３４ｂとして示される一対の近位部材と、それぞれの近位フレーム部材に、および互いに結合された、第４のフレーム部材１３６ａおよび第５のフレーム部材１３６ｂとして示される一対の遠位部材と、遠位フレーム部材に結合された第６のフレーム部材１３８と、ジンバル構造体２４とを含む。第１のフレーム部材１３２は、静止部材であるように構成される。第１のフレーム部材１３２は、例えば患者の頭に着用されるハローまたはヘッドセット３３か、または患者に対する第１のフレーム部材１３２の位置を固定する他の構造体に装着され得る。
【００５４】
第２のフレーム部材１３４ａおよび第３のフレーム部材１３４ｂは、ｚ軸１３を中心として回転するように構成されたリンクである。第２のフレーム部材１３４ａの第１の端１４０ａは、第１のフレーム部材１３２に結合される。同じように、第３のフレーム部材１３４ｂの第１の端１４０ｂは、第１のフレーム部材１３２の別個の部分に結合される。典型的な実施形態によれば、第１のフレーム部材１３２に対する第２のフレーム部材１３４ａの回転は、第１のフレーム部材１３２を通して取り付けられた電気モータおよび変速機として示されるアクチュエータ１４２ａによって制御される。典型的な実施形態によれば、第１のフレーム部材１３２に対する第３のフレーム部材１３４ｂの回転は、第１のフレーム部材１３２通して取り付けられた電気モータおよび変速機として示されるアクチュエータ１４２ｂによって制御される。
【００５５】
第４のフレーム部材１３６ａおよび第５のフレーム部材１３６ｂは、ｚ軸１３を中心として回転するように構成されたリンクである。第４のフレーム部材１３６ａの第１の端１４４ａおよび第２のフレーム部材１３４ａの第２の端１４６ａは、ベアリング（例えば、圧入ベアリング等）を介してハブ部材１４８ａに各々に結合される。同じように、第５のフレーム部材１３６ｂの第１の端１４４ｂおよび第３のフレーム部材１３４ｂの第２の端１４６ｂは、ベアリング（例えば、圧入ベアリング等）を介してハブ部材１４８ｂに各々に結合される。
【００５６】
第４のフレーム部材１３６ａおよび第５のフレーム部材１３６ｂは、ベアリング（例えば、圧入ベアリング等）を介してともに結合され、５バーリンクを形成する。ハブ部材１４８ａおよび１４８ｂは、近位部材を遠位部材からｚ軸１３に沿ってオフセットし、これによって、リンクがアクチュエータ１４２ａおよび１４２ｂによって回転されると、近位フレーム部材（例えば、第２のフレーム部材１３４ａおよび第３のフレーム部材１３４ｂ）が、遠位フレーム部材（例えば、第４のフレーム部材１３６ａおよび第５のフレーム部材１３６ｂ）を通過して自由に動くことが可能になる。
【００５７】
ジンバル構造体２４およびプローブ２０は、第６のフレーム部材１３８に装着される。第６のフレーム部材１３８は、遠位部材（例えば、第４のフレーム部材１３６ａまたは第５のフレーム部材１３６ｂ）のうちの１つに結合され、ジンバル構造体２４およびプローブ２０をｚ軸１３に沿って（例えば、内外に、頭に対して中におよびそこから離れて、等）並進させるように構成される。第６のフレーム部材１３８は、支持構造体３０の第４のフレーム部材３８に関して、例えば上述のようにレール上で並進させ得る（図３〜５参照）。ジンバル構造体２４は、傾斜軸２７およびパン軸２９を中心としたプローブ２０の向き（例えば、パンおよびチルト）を制御する。傾斜軸２７を中心としたプローブ２０の位置は、電気モータおよび変速機等のアクチュエータ（図示せず）によって制御される。パン軸２９を中心としたプローブ２０の位置は、電気モータおよび変速機等のアクチュエータ（図示せず）によって制御される。一実施形態では、傾斜軸２７およびパン軸２９を中心としたプローブ２０の回転は、フレーム部材１３４および１３６の回転に関わらず、ｚ軸１３とは異なる。
【００５８】
プローブ２０は、第１のフレーム部材１３２と、第２のフレーム部材１３４ａと、第３のフレーム部材１３４ｂと、第４のフレーム部材１３６ａと、第５のフレーム部材１３６ｂとによって形成された５バーリンクの動きを通してｘ−ｙ平面上で動くことが可能である。プローブ２０は、第６のフレーム部材１３８の並進を通してｚ軸１３に沿って動くことが可能である。さらに、プローブ２０は、ジンバル構造体２４を通して傾斜軸２７およびパン軸２９を中心として回転することが可能である。これらの５自由度を組み合わせることによって、対象面２２（図１〜２参照）に対するプローブ２０の位置および向きが、完全に説明されかつ制御され、パン軸２９および傾斜軸２７と直交する第３の軸を中心とした回転を割り引くことが可能になる。
【００５９】
典型的な実施形態によれば、支持構造体１３０を位置付けるために利用されるアクチュエータは、サーボモータである。当然ながら、サーボモータに代えて、任意の好適なモータを用いることができる。支持構造体を制御するためのサーボモータの使用は、ステッパモータと比較して、モータの回転位置、および角速度に加えて、プローブ２０の対応位置およびプローブ２０と対象面２２との間の相互作用に対するより精密な制御を可能にしている。
【００６０】
アクチュエータ１４２ａおよび１４２ｂに対する入力は、上述されたものと同様の方法で、力ベクトルを判定し、支持構造体１３０の順動態を判定し、アクチュエータ１４２ａおよび１４２ｂの各々の回転に関する順動態の偏導関数を取ることによってヤコビアンを算出することによって算出されることができる。
【００６１】
いくつかの実施形態では、プローブ２０の接触および据え付けについては、プローブ２０の正確な位置および向きを予測し制御することを試みることに代えて、プローブ２０のインピーダンスは、機械的設計によって、またはソフトウェアを通して選択的に制御される。このように、プローブ２０の向き自由度は、それらが接触に抗して回転し、プローブ２０を頭と同じ高さに据え付けるように従順であることができ、一方で並進自由度は、プローブ２０を動かし、頭に抗して位置させたままに保つために十分に堅固である。いくつかの実施形態では、方向各々が異なるインピーダンスを有する。
【００６２】
いくつかの実施形態では、ソフトウェアは、プローブ２０のモータトルクおよびモータサーボ剛性を制限するために組み入れられる。いくつかの実施形態では、方向ごとに異なる限度があり、異なる方向において異なる剛性を作り出し得る。いくつかの実施形態では、パンおよびチルトは、非常に従順であり、一方で並進運動は、適度により堅固である。いくつかの実施形態では、プローブ２０を通した剛性は、Ｘ、Ｙ並進自由度よりも従順である。
【００６３】
いくつかの実施形態では、ソフトウェアは、タスク空間インピーダンス制御のために組み入れられる。言い換えると、プローブ２０の中心を通るＺ軸を備えるローカル座標系を定義するためのプローブ２０の向きを考慮することができる。モータサーボ剛性およびトルク制限を調整することによってプローブ２０のインピーダンスを操作することに代えて、いくつかの実施形態では、ロボット全体の動態を考慮して、プローブ２０の座標枠にローカルな５つの方向、Ｘ、Ｙ、Ｚ、パン、およびチルトの各々のインピーダンスを設定することができる。このように、プローブ２０は、プローブ２０の中央線を通してより従順であるが、依然として皮膚の表面との接触を維持し、しかしプローブ２０の場所を高精度に制御するために十分なローカルなＸおよびＹ剛性を有することができる。
【００６４】
さまざまな実施形態によれば、プローブ２０は、直列弾性アクチュエータを含む。いくつかの実施形態では、装置のインピーダンスは、機械的設計の中に従順な部材を、ばね要素としてモータ内に、またはロボットの構造的部材として付加することによって変更される。いくつかの実施形態では、プローブ２０の正確な位置および向きを測定するために、たわみ量の測定が組み入れられる。直列弾性アクチュエータは、正確なコンプライアンスのために設計される利点を有し、さらには付加された減衰要素を有し、同時にインピーダンスのプログラミングに関連する計算の非直線性および不安定性を回避する。
【００６５】
いくつかの実施形態では、プローブ２０と頭との間の相互作用力およびトルクは、プローブ２０の後に力／トルク検知機構を設置することによって制御される。当該情報を用いて、ソフトウェアにおけるプローブ２０のインピーダンスは、閉ループ制御を用いてプログラミングされる。
【００６６】
いくつかの実施形態では、力は、モータの印加電流を監視することによって間接的に測定される。静的なケースについては、ロボットの動態を考慮して、システムの力／トルクベクトルが、ヤコビアン：Ｆ＝（ＪＴ）−１τから計算され、ここで、τは、モータの印加電流によって予測されるモータトルクのベクトルである。
【００６７】
プローブ２０のための支持構造体のいくつかの構成のみが上述され、図に示されてきたが、当業者においては、多くの他の構成が可能であり、同様の方法を用いて、支持システムのアクチュエータに対する入力を判定し、任意の方向の所望の可変の剛性を実現することができることが理解されよう。
【００６８】
上記で用いられた、「取り付けられ（ａｔｔａｃｈｅｄ）」、「接続され（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「留められ（ｓｅｃｕｒｅｄ）」等を含む用語は、交換可能に用いられている。加えて、第１の要素が第２の要素に「結合され（ｃｏｕｐｌｅｄ）」（または「取り付けられ（ａｔｔａｃｈｅｄ）」、「接続され（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、「締結され（ｆａｓｔｅｎｅｄ）」等）ているとして含まれるような一定の実施形態が説明されているが、第１の要素は、第２の要素に直接結合されてもよく、または第３の要素を介して第２の要素に間接的に結合されてもよい。
【００６９】
先の説明は、あらゆる当業者が、本明細書で説明されたさまざまな態様を実践することを可能にするために提供されている。当業者には、これらの態様に対するさまざまな変更が容易に明らかであり、本明細書で定義された一般的な原理は、他の態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示された態様に限定されることは意図されておらず、言語による特許請求の範囲と整合する全範囲と合致するものとされ、単数での要素に対する言及は、特にそのように述べられていない限り、「唯一無二（ｏｎｅ  ａｎｄｏｎｌｙ  ｏｎｅ）」を意味することは意図されておらず、むしろ「１つ以上（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ」」を意味する。特にことわらない限り、用語「いくつかの（ｓｏｍｅ）」は、１つ以上を指す。当業者に既知であるかまたは後に既知となる、先の説明全体を通して説明されたさまざまな態様の要素に対するすべての構造的かつ機能的等価物は、参照により本明細書に明白に組み込まれ、特許請求の範囲によって包含されることが意図されている。また、本明細書に開示されたいずれもが、そのような開示が特許請求の範囲において明示的に列記されているかに関わらず、公衆に供されることが意図されていない。特許請求の範囲の要素は、当該要素が、文言「のための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」を用いて明らかに列記されない限り、ミーンズプラスファンクションとして解釈されるものではない。
【００７０】
開示されたプロセスにおけるステップの特定の順序または階層は、例示的な手法の一例であることが理解される。設計の優先度に基づいて、当該プロセスにおけるステップの特定の順番または階層を再編成する一方で、先の説明の範囲内で維持し得ることが理解される。付随する方法は、サンプルの順序におけるさまざまなステップの現在の要素を請求し、提示された特定の順序または階層に限定されることは意図されない。
【００７１】
開示された実施の先の説明は、あらゆる当業者が、開示された主題を作るかまたは用いることを可能にするために提供される。当業者には、これらの実施に対するさまざまな変更が容易に明らかであり、本明細書で定義された一般的な原理は、先の説明の本質または範囲から逸脱することなく、他の態様に適用され得る。したがって、先の説明は、本明細書に示された実施に限定されることは意図されておらず、本明細書に開示された原理および新規な特徴と整合する最も広い範囲と合致するものとされる。
【図１】
2018519047.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2018519047.tif 000021
【図１３】
2018519047.tif 000022
【図１４】
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【国際調査報告】
2018519047.tif 000024