CN111225615A - 动态头戴式装置 - Google Patents

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CN111225615A CN201880065154.5A CN201880065154A CN111225615A CN 111225615 A CN111225615 A CN 111225615A CN 201880065154 A CN201880065154 A CN 201880065154A CN 111225615 A CN111225615 A CN 111225615A
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T·邓洛普
L·斯蒂斯
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Abstract

本发明提供一种动态头戴式系统。所述动态头戴式系统包括头部托架，所述头部托架被配置为接纳对象的头部并且具有底表面，所述底表面被配置为面向所述动态头戴式装置所放置的平台。动态头戴式系统还包括设备，该设备包括仪器，当对象的头部在头部托架中时仪器与对象的头部相邻。

Description

动态头戴式装置
相关申请
本申请要求于2017年8月11日提交的美国临时申请No.62/544,347的优先权，通过整体引用并入本文。
背景技术
对于使用通过相对于对象的头部保持稳定来优化性能的头戴式装置的设备(例如，光学设备、虚拟现实头戴式装置、手术设备、自动经颅多普勒设备等)而言，在操作过程中设备相对于对象的头部的特定区域对齐对于保持准确的读数并最小化设备的操作时间(例如，由于对象的移动导致设备重启)是非常重要的。此外，如果对象受到头戴式装置约束，使得只允许最小的移动，则由于约束而引起的对象的舒适性和焦虑会成为问题(例如，引起对象抵抗约束而在设备和对象之间产生不必要的位移)。
发明内容
根据各种布置，提供了一种头戴式装置，其允许对象的头部在其中的动态稳定性，使得附接到头戴式装置的设备可以随着对象的头部移动而移动，从而允许设备相对于对象的头部的位置保持适当地对准或以其它方式适当地定位。在各种布置中，动态头戴式装置优化了头戴式装置和设备的性能和舒适度(例如，通过准确和精确地扫描关于对象的头部而取得的生理读数，并由于数据读数质量足够好而最小化设备执行该过程所需的时间)。
根据各种布置，提供了一种动态头戴式装置，其包括被配置为接纳对象的头部的头部托架。在一些布置中，头部托架具有底表面，底表面被配置成面向动态头戴式装置所放置的平台。在一些布置中，动态头戴式装置具有设备，该设备包括仪器，当对象的头部在头部托架中时仪器与对象的头部相邻。
在一些布置中，头部托架的底表面具有凸出形状，使得对象的头部在头部托架中的旋转量引起仪器处的相同旋转量。
在一些布置中，对象的头部的旋转和仪器的旋转围绕相同轴线。
在一些布置中，头部托架成形为使得在对象的头部旋转之前和之后，仪器与对象的头部处的相同位置相邻。
在一些布置中，头部托架的底表面具有凸出和滚圆的形状。
在一些布置中，头部托架与动态头戴式装置所放置的平台接触。
在一些布置中，动态头戴式装置还包括底座，该底座位于头部托架下方并且具有凸出底表面，该凸出底表面被配置为面向动态头戴式装置所放置的平台。
在一些布置中，底座附接到头部托架。
在一些布置中，动态头戴式装置还包括基座，该基座具有腔体，该腔体被配置为接纳底座的凸出底表面。
在一些布置中，基座被配置为介于底座与动态头戴式装置所放置的平台之间。
在一些布置中，基座的腔体的面积大于底座的凸出底表面的面积，使得该腔体限定用于底座在腔体内的一个或多个移动路径。
在一些布置中，基座的腔体限定了底座的旋转移动路径和滑动移动路径。
在一些布置中，腔体具有圆形形状，并且旋转移动路径和滑动移动路径沿从腔体的中心起的任何方向。
在一些布置中，腔体具有长形弧形形状，并且滑动移动路径沿着长形弧形形状。
在一些布置中，旋转移动路径和滑动移动路径沿相同的方向。
在一些布置中，腔体具有凹入内表面，所述凹入内表面用于接纳底座的凸出底表面。
在一些布置中，腔体的凹入内表面和底座的凸出底表面是滚圆的。
在一些布置中，基座可拆卸地附接到底座。
在一些布置中，底座被成形为使得对象的头部在头部托架中的旋转量引起仪器处的相同旋转量。
在一些布置中，底座被成形为使得在对象的头部的旋转量之前和之后，仪器与对象的头部处的相同位置相邻。
在一些布置中，底座的凸出底表面具有滚圆的形状。
在一些布置中，仪器被配置成定位得与对象的头部的颞窗邻近或与对象的头部的颞窗接触。
在一些布置中，该仪器包括换能器，该换能器被配置成相对于对象的头部传输或接收能量波。
在一些布置中，能量波包括超声波、红外或近红外光谱(NIRS)能量波。
在一些布置中，动态头戴式装置还包括从头部托架延伸的设备附接机构，其中该设备可拆卸地附接到设备附接机构。
在一些布置中，头部托架被配置为接纳对象的头部的后部，使得当对象的头部在头部托架中时对象处于仰卧位置。
根据各种布置，一种制造动态头戴式装置的方法包括：提供头部托架，头部托架被配置为接纳对象的头部并且具有底表面，所述底表面被配置为面向头戴式系统所放置的平台。所述方法还包括提供一设备，所述设备包括仪器，当对象的头部在头部托架中时所述仪器与对象的头部相邻。
附图说明
根据以下描述和附图中所示的所附示例布置，本发明的特征、方面和优点将变得显而易见，所述附图在下面简要描述。
图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F和图1G示出了根据各种布置的动态头戴式装置的各种视图，动态头戴式装置包括与之联接的设备。
图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F和图2G示出了根据各种布置的图1A至图1G所示的动态头戴式装置的各种视图，其中没有联接的设备。
图3A和图3B示出了根据各种布置的图1A至图1G所示的动态头戴式装置的视图，其中对象的头部位于动态头戴式装置中。
图4A和图4B示出了根据各种布置的图1A至图1G所示的动态头戴式装置的视图，其中对象的头部位于动态头戴式装置中。
图5A和图5B示出了根据各种布置的图1A至图1G所示的动态头戴式装置的一部分。
图6A和图6B示出了根据各种布置的图1A至图1G所示的动态头戴式装置的立体图。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E和图7F示出了根据各种布置的动态头戴式装置的各种视图，动态头戴式装置包括与之联接的设备。
图8A、图8B、图8C、图8D、图8E、图8F和图8G示出了根据各种布置的图7A至图7F中所示的动态头戴式装置的各种视图，其中没有联接的设备。
图9A、图9B、图9C和图9D示出了根据各种布置的图7A至图7F所示的动态头戴式装置的一部分。
图10A、图10B、图10C和图10D示出了根据各种布置的与图7A至图7F所示的动态头戴式装置接触的旋转基座。
图11A、图11B、图11C和图11D示出了根据各种布置的与图7A至图7F所示的动态头戴式装置接触的滑动基座。
图12A示出了根据各种布置的图10A至图10D所示的旋转基座内的动态头戴式装置的移动。
图12B示出了根据各种布置的图11A至图11D所示的滑动基座内的动态头戴式装置的移动。
图13A示出了根据各种布置的动态头戴式装置和在其中的对象的头部的正视图。
图13B示出了根据各种布置的在对象的头部旋转一定量之后，如图13A所示的动态头戴式装置和在其中的对象的头部的正视图。
具体实施方式
以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而不旨在表示仅能实践本文中所描述的概念的配置。本详细描述包括用于提供对各种概念的透彻理解的具体细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些实例中，以框图形式示出众所周知的结构和部件以避免模糊这些概念。
在以下各种布置的描述中，对形成其一部分的附图进行参考，并且在附图中通过图示的方式示出了可以实践该布置的特定布置。应当理解，在不脱离本公开中公开的各种布置的范围的情况下，可以利用其它布置，并且可以进行结构改变。
在一些布置中，头戴式装置给其中的对象的头部提供动态稳定性，使得附接到头戴式装置的设备可以随着对象的头部移动而移动，以优化设备的性能。此外，通过允许与头戴式装置一起移动(例如，当头戴式装置附接在头部上时头戴式装置与头部一起移动)，由于对象未被完全限制移动，因而可以减少对象的焦虑。另外，在一些布置中，头戴式装置允许用于在特定位置具有解剖移位特性的对象(例如，中风对象，他们的脖子严重偏向左肩或右肩，以致其头部与脊柱轴线不对齐)。
图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F和图1G示出了根据各种布置的动态头戴式装置100的各种视图，该动态头戴式装置包括与之联接的设备130。图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F和图2G示出了根据各种布置的图1A至图1G所示的头戴式装置100的各种视图，其中没有联接的设备130。
在一些布置中，动态头戴式装置100包括头部托架110、约束系统120、设备130、设备附接机构140和底座150。在一些布置中，托架110被配置为接纳并支撑对象的头部(例如，在设备130的操作期间)。在一些布置中，托架110包括框架和附接到框架的衬垫。所述框架支撑所述衬垫，而所述衬垫被配置为接触人的头部。在一些布置中，托架110的框架被成形为适当地轮廓化并支撑各种头部尺寸和形状，并且框架还被成形为将用户的头部适当地定位在设备130的工作空间中。在一些布置中，托架110的框架由允许挠曲的任何合适的可延展材料制成，诸如但不限于柔性塑料、聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯、ABS、尼龙、纤维增强硅树脂、结构泡沫等。
在一些布置中，托架110的衬垫由任何合适的柔软材料制成，诸如但不限于：闭孔泡沫；开孔泡沫；自结皮开孔或闭孔泡沫；铸造、充气或挤出的硅树脂或聚氨酯；被配置为有效地分配压力的聚氨酯凝胶等。在一些布置中，托架110的衬垫具有用于支撑头部的任何合适的硬度，诸如但不限于在约0.1磅/平方英寸(psi)至约60psi的范围内(例如，在约0.1psi至约10psi的范围内)或在其它合适的硬度范围内。在一些布置中，托架110的衬垫具有用于扩张的记忆以配合头部的轮廓。在一些布置中，在用户的头部放置在头戴式装置100中之后托架110的衬垫(例如，泡沫)被压缩和扩张，使得衬垫扩张以固定头戴式装置100。在一些布置中，包括衬垫的托架110通过用于将衬垫固定在头戴式装置100内的任何合适的工艺制造，所述工艺诸如但不限于注塑、层压、粘合剂安装(例如，胶合或粘结)、共模、共铸、注射、咬合、通过搭扣紧固、通过钩和环紧固、摩擦配合、用倒钩附接、使用螺钉凸台(screw boss)等。
在其它布置中，托架110的衬垫包括可膨胀气囊。在一些布置中，气囊是手动地或利用泵填充的中空空隙(hollow void)。在这样的布置中，可膨胀气囊是利用具有记忆的内部结构自膨胀的，并且该内部结构在气囊内扩张以膨胀至至少约90％的容量。在其它布置中，将气囊膨胀至其它合适的容量，诸如但不限于至少约95％的容量、至少约80％的容量、至少约70％的容量等。在另外的布置中，利用集成泵或外部填充或泵送源来辅助膨胀。在一些布置中，可膨胀气囊填充有空气、气体、液体或用于将头戴式装置100的可膨胀垫附属或固定到用户的头部的任何其它合适的元件。在其它布置中，气囊填充有塑料珠或小球。在特定布置中，当对气囊施加真空时，填充有塑料珠或小球的气囊变硬，从而固定对象的头部或围绕对象的头部形成。
在一些布置中，托架110被成形为形成用于接纳对象的头部的凹部或腔体。在一些布置中，由托架110限定的腔体还保持并限制对象的头部以保持在托架110内。在一些布置中，托架110的形状被限定为与对象的头部的形状对应并轮廓化(例如，托架110的形状是凹入的以接纳对象的头部的凸出形状)。在一些布置中，托架110是长形的，以便还接触对象的颈部区域(例如，对象的上颈部区域)。在一些布置中，长形托架110在对象和动态头戴式装置100之间提供增加的稳定性。在一些布置中，托架110的被配置为与对象的颈部相接触的长形部分包括两个侧向突起。在一些布置中，侧向突起围绕颈部，以便在动态头戴式装置100内给对象提供进一步的约束和安全性。因此，在一些布置中，由托架110限定的腔体的表面具有与对象的头部的后部和颈部的部分基本上对应或一致的曲率。在其它布置中，托架110被设计成接触对象的头部的后部，而不接触对象的颈部。
在一些布置中，托架110具有沿其长度变化的宽度。例如，在一些布置中，在托架110的顶部(例如，托架110的与约束系统120相邻的部分)处，托架110具有相对较大的宽度。此外，在一些布置中，朝向托架110的中部，宽度变窄并随后朝向托架110的底部再变宽。在其它布置中，托架110可限定用于充分接纳对象的头部的任何合适形状。例如，托架110可以限定供对象放置头部的凹部、基本上平坦的表面、抬升的表面等。在一些布置中，托架110是用于放置对象的头部的简单平台。
在一些布置中，约束系统120被配置为当对象的头部放置在托架110中时约束对象的头部。在一些布置中，约束系统120包括基体121、本体122和触头123。在一些布置中，基体121附接到底座150。在一些布置中，本体122包括长形部分，该长形部分被配置成滑入基体121中并在基体121中锁定，从而提供约束系统120的可调节性以适应不同对象的不同头部(例如，不同的尺寸和形状)。在一些布置中，触头123附接到本体122，并且触头123被配置成与对象的头部(例如，前额)接触并抵靠其施加压力，以将头戴式装置100固定到对象。在一些布置中，触头123被配置为在触头123与本体122附接的位置处枢转，以便为对象的不同尺寸和形状的头部提供进一步的可调节性。在一些布置中，触头123包括用于与对象的头部接触的衬垫，并且衬垫由任何合适的柔软材料制成，诸如但不限于：闭孔泡沫；开孔泡沫；自结皮开孔或闭孔泡沫；铸造、充气或挤出的硅树脂或聚氨酯；被配置为有效地分配压力的聚氨酯凝胶等。
在一些布置中，头戴式装置100包括不同形式的约束系统120。例如，约束系统120的本体122可以从基体121侧向地或对角地(例如，向上和对角地)延伸，使得触头123被配置为与对象的头部的侧部(例如，太阳穴、与前额相邻的部分等)接触。本体122可以以伸缩的方式从基体121延伸。在一些布置中，多个本体122可从基体121延伸，且每个本体122均附接到单独的触头123，使得约束系统120被配置为在沿着对象的头部的多个位置处接触并约束对象的头部。例如，除了中间本体(例如，如图所示的本体122)之外，还有多个本体(每个本体可以是诸如但不限于本体122)可以从基体121侧向延伸并且终止于触头中(每个触头可以是诸如但不限于触头123)，所述触头被配置为接触对象的头部的侧部。在其它布置中，头戴式装置100不包括约束系统120。在一些布置中，约束系统120包括位于本体122的末端的多个触头123，并且所述多个触头123中的每一个均被配置为接触对象的头部的不同位置。
在一些布置中，设备130是模块化的，并且可以经由附接机构140与头戴式装置100附接和分离。在一些布置中，头戴式装置100与相对于用户的头部使用的医疗设备(例如，眼部监测系统、呼吸设备、用于监测神经活动的设备、手术设备、用于监测放射性轨迹的设备、或在设备自身相对于用户的头部在位置上不受干扰时被进行优化的任何其它装置)结合使用。在其它布置中，头戴式装置100与相对于用户的头部使用的非医疗设备(例如，虚拟现实目镜)结合使用。
在一些布置中，设备130包括换能器或探头131和用于控制探头131的机器人132，统称为“仪器”。在这方面，本文的“仪器”是指至少一个数据收集设备(例如，探头，诸如但不限于探头131)和被配置为控制数据收集设备的位置和操作(例如，数据收集)的设备(例如，定位部件，诸如但不限于机器人132)。机器人132被配置为使探头131沿着头部的表面平移并且使探头131朝向和远离头部移动。在一些布置中，探头131的端部与机器人132接口，并且机器人132包括用于控制探头131的部件，诸如但不限于电机组件等(例如，控制探头131的z轴压力，法线对准等)。
在一些布置中，探头131包括第一端和与第一端相对的第二端。在一些布置中，第一端包括凹入表面，凹入表面被配置成与扫描表面(例如，对象的头部)邻近或接触。凹入表面被配置为具有特定间距以将产生的能量朝向扫描表面聚焦。在一些布置中，设备130是经颅多普勒(TCD)装置，使得探头131的第一端被配置为与人的头部(例如，人的头部的一侧)邻近或接触并沿着人的头部对准，并且探头131的第一端被配置为提供从第一端发射且被引导到人的头部(例如，朝向大脑)的超声波。在其它布置中，探头被配置为在操作期间发射其它类型的波，诸如但不限于红外线、X射线、电磁、热、近红外、光学、照明、音频、脑电图等。
在一些布置中，探头131的第二端联接至机器人132。在一些布置中，探头131的第二端包括沿着探头131的本体的一部分的螺纹部分，并且第二端被配置为经由螺纹固定在机器人132中(例如，通过被拧入机器人132中)。在其它布置中，探头131通过任何其它合适的连接装置(诸如但不限于焊接、粘合剂、一个或多个钩和闩、一个或多个独立的螺钉、压装配件等)固定在机器人132中。
在其它布置中，探头131在没有任何机器人132的情况下被附接在头戴式装置100内，使得探头131被配置为在头戴式装置100被定位在用户的头部上时该探头由操作者手动操作。例如，用户的头部可以被放置在头戴式装置100中，并且当探头131被致动时，操作者可以手动地使探头131移动和定向。因此，附接到头戴式装置100的探头131将不会受到用户的头部的某些移动(例如，旋转)的影响，因为头戴式装置100是动态头戴式装置，其可允许探头131随着用户的头部的移动而移动，从而优化探头131的由操作者操作的性能。
关于可结合本文中所描述的头戴式装置使用的探头系统的进一步公开可以在序列号为15/399,648的标题为“ROBOTIC SYSTEMS FOR CONTROL OF AN ULTRASONIC PROBE(用于控制超声波探头的机器人系统)”，于2017年1月5日提交的非临时专利申请中找到，其全部内容通过引用并入本文。
在一些布置中，头戴式装置100用于保持相对于用户的头部使用和稳定的其它医疗和非医疗装置。例如，在一些布置中，眼部设备是通过维持与用户的眼睛的定位和对准而进行优化的装置(例如，如果眼部设备相对于用户的眼睛移位，则眼部设备的性能会下降)。在一些布置中，眼部设备附接在头戴式装置100处以覆盖对象的眼睛。作为相对于头戴式装置100使用的非医疗设备的示例，在一些布置中，头戴式装置100可与作为被配置成向用户提供虚拟体验的虚拟现实设备的眼部设备结合使用，因而对位于用户眼睛前面的眼部设备的定位的任何干扰都会导致用户虚拟体验的下降。
在一些布置中，眼部设备是被设计成跟踪对象的眼部行为(例如，诊断用户是否经历了脑震荡)的医疗设备。在其它布置中，眼部设备是用于确定或调节用户的视力的眼部诊断或治疗工具。作为示例，眼部设备是用于矫正用户的视力不佳的设备(例如，激光眼科手术)。作为另一示例，在一些布置中，眼部设备是用于确定用户的视力度数、一种或多种眼睛病症(例如，青光眼、白内障、高眼压症、葡萄膜炎等)的存在等的眼部诊断工具。在一些布置中，眼部设备被设计成同时或按顺序覆盖双眼并与之互动。在其它布置中，眼部设备被设计成覆盖单个眼睛(例如，另一只眼睛保持未被覆盖)并与之互动。在一些布置中，因为头戴式装置100是动态的，使得眼部设备可以随着用户的头部的移动而移动，因此眼部设备可以保持稳定，并且眼部设备的移动可以被最小化，使得眼部设备的性能被优化。眼部设备可以设置有本文所述的任何头戴式装置。
在一些布置中，附接机构140被配置接纳和固定所述设备130。在其它布置中，附接机构140被配置成接纳和固定其它医疗和非医疗设备(例如，上述的那些)。在一些布置中，附接机构140包括轨道141和滑动件142。轨道141接纳滑动件142，并且滑动件142可沿着轨道141调节。例如，滑动件142可以在轨道141内滑动并且可以在期望位置被锁定在位。在一些布置中，附接机构140包括两组轨道141和滑动件142，每组位于头戴式装置100的相对侧。因此，在一些布置中，多个设备130可以附接到头戴式装置100以相对于对象的头部的两侧进行操作。
在一些布置中，设备130被固定到滑动件142，使得滑动件142的调节导致设备130相对于对象的头部的调节(例如，朝向和远离对象的头部的伸缩调节)。在一些布置中，设备130的底部连接到滑动件142。在特定布置中，设备130通过任何合适的连接机构(诸如但不限于焊接、粘合剂、一个或多个独立的螺栓、一个或多个钩和闩、一个或多个独立的螺钉、压装配件等)固定到附接机构140。在一些布置中，附接机构140(例如，轨道141和/或滑动件142)由任何合适的刚性材料制成，诸如但不限于：硬塑料、金属、铝、钢、钛、镁、各种合金、硬质塑料、复合材料、碳纤维、玻璃纤维、膨胀泡沫、压缩成型泡沫、立体光刻(SLA)或熔融沉积成型(FDM)制成的材料、反应注塑(RIM)成型件、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、热塑性烯烃(TPO)、尼龙、聚氯乙烯(PVC)、纤维增强树脂等。
图3A和图3B示出了根据各种布置的图1A至图1G所示的动态头戴式装置100的视图，具有位于其中的对象的头部300。图4A和图4B示出了根据各种布置的图1A至图1G所示的动态头戴式装置100的视图，具有位于其中的对象的头部400。头部300表示大于99％的头部尺寸的男性头部，头部400表示仅大于1％的头部尺寸的女性头部。图3A、图3B、图4A和图4B示出了头戴式装置100的多功能性，其提供了一种系统，在该系统中，可以由设备130容纳大范围的头部尺寸并且适当地对其进行操作。如图所示，尽管头部300和400的尺寸差异很大，但是头部300和400都仍然充分地保持在设备130的范围内，以便由设备130操作。特别地，托架110能够容纳和支撑与设备130结合使用的不同头部尺寸。
图5A和图5B示出了根据各种布置的图1A至图1G中所示的动态头戴式装置100的一部分。图6A和图6B示出了根据各种布置的图1A至图1G中所示的动态头戴式装置100的立体图。
在一些布置中，底座150固定到约束系统120(例如，基体121)、附接机构140和托架110。在一些布置中，约束系统120、附接机构140和托架110中的一个或多个经由多个螺钉和/或螺栓附接到底座150。在其它布置中，约束系统120、附接机构140和托架110中的一个或多个通过任何其它合适的连接装置(诸如但不限于焊接、粘合剂、一个或多个钩和闩、压装配件等)附接到底座。在一些布置中，约束系统120、附接机构140和托架110中的一个或多个永久地附接至底座150。在其它布置中，约束系统120、附接机构140和托架110中的一个或多个可拆卸地附接到底座150。
在一些布置中，底座150在其底部是滚圆的，以允许其与用户一起移动。例如，如果用户想要将头部转动到右侧，则底座150使系统能够向右滚动，使得头戴式装置100的设备相对于用户的头部保持在相同的位置。换句话说，即使用户在动态头戴式装置100内移动，设备130也相对于头部保持在相同的位置。
在一些布置中，附接机构140联接至底座150，使得在底座150处的移动导致在附接机构140处的对应移动，使得仪器(包括但不限于设备130)也相应地与底座150和附接机构140一起移动。例如，当对象的头部在托架110中旋转(例如，向左、向右、向前、向后等)时，底座150(例如，连接至或以其它方式联接至托架110)、附接机构140(例如，连接至或以其它方式联接至托架150)和设备130(例如，连接至或以其它方式联接至附接机构140)也以与对象的头部相同的旋转量或基本相同的旋转量旋转。因此，在一些布置中，当对象的头部处于第一位置(例如，在旋转前对象的头部面向正上方的位置)时，包括设备130(例如，设备130的探头131)在内的仪器相对于对象的头部位于特定位置，在对象的头部移动(例如旋转)到第二个位置(例如，在旋转后对象的头部从面向正上方的中心偏离的位置)之后，仪器将位于相对于对象的头部的相同位置。
例如，在一些布置中，在动态头戴式装置100处，对象的头部处于第一位置并且仪器(例如，探头131)位于对象的头部的太阳穴处，并且当对象的头部移动(例如，旋转)至第二位置时，仪器(例如，探头131)将仍然位于对象的头部的太阳穴处。换句话说，在一些布置中，处于第一位置的对象的头部和设备130(例如，探头131)沿着第一平面(例如，与头戴式装置所放置的表面平行的平面)对准，并且当对象的头部移动(例如，旋转)到第二位置时，设备130与对象的头部将仍然对准，但是在不同于第一平面的第二平面上对准。例如，第一平面可以与第二平面相差一旋转量(例如，5度、10度等)。
在一些布置中，底座150被配置为放置在基座的顶部，使得底座150和基座相对于彼此移动或枢转，以允许对象的头部在头戴式装置100内的特定移动。在一些布置中，添加的基座提供了增加的稳定性。下面描述关于基座的更多细节。
在一些布置中，底座150由任何合适的刚性材料制成，诸如但不限于硬塑料、金属、铝、钢、钛、镁、各种合金、硬质塑料、复合材料、碳纤维、玻璃纤维、膨胀泡沫、压缩泡沫、立体光刻(SLA)或熔融沉积成型(FDM)制成的材料、反应注塑(RIM)成型件、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、热塑性烯烃(TPO)、尼龙、聚氯乙烯(PVC)、纤维增强树脂等。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E及图7F示出了根据各种布置的动态头戴式装置700的各种视图，包含与之联接的设备730。图8A、图8B、图8C、图8D、图8E、图8F和图8G示出了根据各种布置的图7A至图7F中所示的动态头戴式装置700的各种视图，没有联接的设备730。
在一些布置中，头戴式装置700包括托架710、约束系统720、设备730、附接机构740和底座750。在一些布置中，约束系统720包括基体721、本体722和触头723。在一些布置中，设备730包括换能器或探头731、机器人732和一个或多个相机733。相机733被配置成执行对象的头部的登记(registration)，以在设备730的操作期间自动确定探头731的行进边界。
图9A、图9B、图9C和图9D示出了根据各种布置的图7A至图7F所示的动态头戴式装置700的一部分。在一些布置中，附接机构740的中心部分740a被配置成定位在底座750的凹陷部分750a内。在一些布置中，凹陷部分750a的长度大于附接机构740的中心部分740a的长度，以使得附接机构740能够沿着凹陷部分750a的长度滑动。因此，因为附接机构740和底座750可滑动地彼此附接，所以能够调节托架710(例如，附接到附接机构740的中心部分740a)以最佳地定位各种对象的头部，使得头部的角度不要太向前(例如，对象的下巴朝向对象的胸部)或太向后(例如，对象的下巴远离对象的胸部)倾斜。在一些布置中，附接机构740和底座750被包含在头戴式装置100中，或者附接机构140和底座150被包含在头戴式装置700中。
图10A、图10B、图10C和图10D示出了与根据各种布置的图7A至图7F所示的动态头戴式装置700接触的旋转基座1002。在一些布置中，旋转基座1002包括位于旋转基座1002的中心处的凹入凹部，用于接纳底座750。在一些布置中，凹入旋转基座1002接纳凸出底座750，使得底座750能够沿着一个或多个轴线在旋转基座1002内移动。例如，当对象的头部在头戴式装置700内时，对象至少能够左右摇动头部(例如，围绕沿着对象颈部的长度的轴线旋转)并且能够向前和向后点头(例如，围绕与对象颈部的长度垂直的轴线旋转)。在特定的布置中，当对象的头部前后点头或左右摇动时，底座750在基座1002内滑动以在保持设备730与对象的头部之间对准的同时允许对象的一些移动自由度。
在一些布置中，可将底座750和旋转基座1002的材料选择为抑制或增强它们之间的滑动移动。例如，旋转基座1002和底座750可均由尼龙制成，或者底座750可以由抛光铝制成而基座1002可以由尼龙制成，以增强底座750与旋转基座1002之间的滑动移动。在一些布置中，底座750的接触表面和/或旋转基座1002的接触表面中的一者或两者都具有纹理，以抑制底座750与旋转基座1002之间的滑动移动。
图11A、图11B、图11C和图11D示出了根据各种布置的与图7A至图7F所示的动态头戴式装置700接触的滑动基座1102。在一些布置中，旋转基座1002包括沿着滑动基座1102的长度的凹入凹部，用于接纳底座750。因此，滑动基座1102提供一个或多个旋转轴线(例如，与由旋转基座1002提供的旋转轴线类似)，并且还提供允许对象的头部沿着滑动基座1102的长度滑动(例如，通过使头部沿从对象的一个肩部旋转到另一个肩部的移动弧线旋转)的旋转轴线。用于旋转基座1002的材料可实施为用于滑动基座1102的材料。
图12A示出了动态头戴式装置700在根据各种布置的图10A至图10D所示的旋转基座1002内的移动。如上文所论述，在一些布置中，包含与旋转基座1002接触的底座750的动态头戴式装置700能够沿着一个或多个轴线移动(例如，旋转)。例如，第一旋转轴线可以穿过中心位置，在该中心位置处底座750接触旋转基座1002，使得头戴式装置700沿着第一移动路径1200a移动。另外，第二轴线可以垂直于第一轴线并且允许头戴式装置700沿着第二移动路径1200b移动。在一些布置中，旋转基座1002使其它移动轴线和路径成为可能，诸如许多不同的路径(例如，与第一路径1200a和第二路径1200b类似但定向不同，或以各种角度从第一路径1200a和第二路径1200b转向的那些路径)，这允许底座750在旋转基座1002内滑动。例如，除了第一路径1200a和第二路径1200b之外，底座750可以沿着第一路径1200a和第二路径1200b之间的任何地方的路径移动。
图12B示出了动态头戴式装置700在根据各种布置的图11A至图11D所示的滑动基座1102内的移动。在一些布置中，滑动基座1102允许头戴式装置700围绕由旋转基座1002提供的一个或多个旋转轴线移动。例如，滑动基座1102允许头戴式装置700沿着第一移动路径1250a(例如，与移动的第一路径1200a类似)行进。此外，滑动基座1102允许头戴式装置700沿着滑动基座1102的长度行进，使得头戴式装置700能够沿着第二移动路径1250b。在一些布置中，滑动基座1102允许底座750(以及因此允许头戴式装置700)至少允许对象的头部沿着第一移动路径1250a前后点头以及沿着第二移动路径1250b以弧状移动的方式转动。
在一些布置中，与底座750结合使用的其它基座可用于为对象的头部提供不同的移动路径或限制对象的头部沿某些方向的移动。例如，在一些布置中，基座可允许对象的头部的竖直移动(例如，使得头部朝向约束系统720向上滑动以及朝向对象的身体向下滑动)。在一些布置中，基座提供底座750的旋转移动，但不提供滑动移动。在一些布置中，基座提供头戴式装置100和700的受控移动路径，同时还在底座150和750处提供稳定性，因为基座介于底座150、750与头戴式装置100、700和基座所放置的表面之间。在一些布置中，不使用基座，并且底座150、750直接放置在头戴式装置100、700所放置的表面的顶部上。在一些布置中，可以参考图13A和图13B来说明在不使用基座的情况下头戴式装置100和700的移动。
在一些布置中，底座150、750具有不同的形状，使得基座具有不同的对应形状以配合底座150、750的形状。例如，底座150、750可具有凸出矩形形状，因此基座具有对应的凹入矩形形状，用于允许底座150、750在基座内可滑动地移动，如上所述。作为另一示例，底座150、750可具有凸出棱锥形状，该凸出棱锥形状具有可被接纳在具有对应凹入形状的基座中的突出点。在其它布置中，底座150、750具有用于允许基座内的滑动和/或旋转移动的任何其它合适的形状。
图13A示出了根据各种布置的动态头戴式装置1300和其中的对象的头部1350的正视图。
在一些布置中，头戴式装置1300包括托架1310、约束系统1320、设备1330以及附接到头部托架1310的一个或多个附接机构1340。在一些布置中，设备1330包括换能器或探头1331和机器人1332。在一些布置中，元件1300、1310、1320、1330、1340、1331和1332结合了来自如上所述的类似标记的元件的描述。如图13A所示，对象的头部1350面向正上方，使得头戴式装置1300与头戴式装置1300所放置的平台齐平。例如，如图13A所示，在头部托架1310的两侧上的附接机构1340处于距平台基本上相同的高度处。
在一些布置中，第一参考线1360a延伸穿过头部1350的中心(例如，沿从约束系统1320延伸的方向穿过头部1350的鼻部并穿过头部支架1310的中心)，第二参考线1360b延伸穿过位置1350a，探头1331在该位置处与头部1350接触或靠近，以及第三参考线1360c朝向头部1350沿纵向延伸穿过探头1331并穿过位置1350a，探头1331在该位置处与头部1350接触或靠近。第一参考线1360a和第二参考线1360b基本上彼此平行地延伸，并且第三参考线1360c基本上垂直于第一参考线1360a和第二参考线1360b中的每一个延伸。如图13A所示，当头部1350在默认状态下基本上面朝上时，第三参考线1360c基本上平行于头戴式装置1300所放置的平台，而第一参考线1360a和第二参考线1360b基本上垂直于头戴式装置1300所放置的平台。
图13B示出了根据各种布置的在对象的头部1350旋转一定量之后，如图13A所示的动态头戴式装置1300和位于其中的对象的头部1350的正视图。
在一些布置中，头部托架1310直接接触头戴式装置1300所放置的平台。换言之，在一些布置中，头戴式装置1300不包括如本文在其它布置中所描述的位于头部托架1310下方的底座。在一些布置中，头部托架1310具有与平台接触的凸出或滚圆的底表面。因此，在一些布置中，头部托架1310的底表面允许头戴式装置1300的旋转，使得对象的头部1350可以在头部托架1310内扭转他或她的头部1350，并且使得整个头戴式装置1300与位于头部托架1310内的头部1350一起旋转。因此，因为头戴式装置1300随着头部1350的旋转而旋转，所以探头1331与头部1350接触或接近的位置1350a在对象的头部1350旋转之前和之后是相同位置。
如图13B所示，头部1350偏离其面朝上的默认位置，并旋转远离设备1330。例如，对象的头部1350可在位于头部托架1310内的同时在颈部处旋转到他或她的左侧。在一些布置中，在头部1350在头部托架1310内旋转之后，第一参考线1360a从图13A中所示的状态旋转与对象的头部1350相对应的旋转量。另外，在一些布置中，因为整个头戴式装置1300与头部1350一起旋转，所以第二参考线1360b也从图13A中所示的状态旋转与对象的头部1350相对应的旋转量。换句话说，在一些布置中，在头部1350的旋转之后，第一参考线1360a和第二参考线1360b旋转基本上相同的量，使得第一参考线1360a和第二参考线1360b保持基本上平行。此外，在一些布置中，第三参考线1360c也从图13A中示出的状态旋转与对象的头部1350相对应的旋转量以及与第一参考线1360a和第二参考线1360b相对应的旋转量，使得第三参考线1360c保持基本上垂直于第一参考线1360a和第二参考线1360b。
因此，在一些布置中，由于头戴式装置1300的上述移动响应于对象的头部1350在头部托架1310内的给定旋转量，因此在对象的头部1350旋转之前(例如，图13A)和之后(例如，图13B)，探头1331与头部1350接触或邻近的位置1350a相同或基本相同。尽管图13A和图13B示出了侧向旋转，在一些布置中，头部1350的其它旋转移动也依然导致在旋转移动之前和之后，探头1331与头部1350接触或接近的位置1350a保持稳定(或一致或锁定或固定)，所述旋转移动诸如但不限于前后旋转移动(例如，头部1350的点头)、对角线旋转移动等。
另外，在一些布置中，头戴式装置1300提供了使得头部1350的旋转轴线与头戴式装置1300和其部件(例如，如本文所述的仪器)的旋转轴线相同。例如，当如图13B所示对象的头部1350向他或她的左侧扭转时，头部1350的旋转轴线沿着对象的颈部的长度，并且类似地，例如，探头1331的旋转轴线也沿着颈部的长度(例如，与头部1350的旋转轴线相同的旋转轴线)。在另外的布置中，头部1350的其它旋转移动(例如，头部1350的前后旋转或点头)将导致头戴式装置1300及其部件的类似的旋转移动，使得头部1350的旋转轴线与头戴式装置1300及其部件的旋转轴线相同。
尽管图13A和图13B图示了没有底座的头戴式装置1300，但包括本文描述的底座的其它布置(例如，头戴式装置100和700)可以呈现类似的移动。例如，在一些布置中，凸出或滚圆的底座(例如，底座150或750)可允许头戴式装置响应于对象的头部的旋转以与如上文所描述的头戴式装置1300类似的方式旋转。此外，在一些布置中，当头戴式装置与基座(例如，基座1002或1102)结合使用时，可以得到对象的头部的其他移动路径，使得在头部1350的允许移动(例如，图12A和图12B所示的移动)之前和之后，探头1331与头部1350接触或接近的位置1350a保持稳定(或一致或锁定或固定)。
在一些布置中，本文中所描述的头戴式装置与头戴式装置所放置(例如，直接放置或通过介于其间的基座放置)的表面结合使用。例如，表面可以包括床(例如，轮床)，使得对象可以躺下进入头戴式装置中，使得对象的头处于水平(例如，对象处于仰卧位置)。因此，在一些布置中，对象的头部不会因为头戴式装置的重量而感到负担，因为安装到头戴式装置的设备的重量以及头戴式装置的其它部件的重量由例如底座、接纳底座的基座、以及头戴式装置所放置的平台或表面(例如床或轮床)支撑。因此，在一些布置中，头戴式装置能够随着对象的头部移动而移动，同时对象的头部实际上不支撑头戴式装置的重量。在特定布置中，对象的头部不支撑头戴式装置的任何重量，因为底座、基座和平台支撑头戴式装置(包括与其附接的任何装置)的总重量。
虽然本文描述了动态头戴式装置的不同布置，但是可以将一个布置中的任何一个或多个特征并入到另一个布置中，并且可以根据需要组合任何两个或更多个布置的特征。举例来说，头戴式装置100中的一个或多个特征可并入到头戴式装置700中，且反之亦然。此外，在一些布置中，尽管示出了头戴式装置700的底座750与基座1002和1102结合使用，但头戴式装置100的底座150或本文中所描述的任何其它底座也可与基座1002和1102结合使用。
在其它布置中，本文中所描述的头戴式装置被定位成使得对象处于坐姿，且对象的头部是竖直的。在特定布置中，头戴式装置被安装到竖直平台或表面上，使得对象的头部仅承受极少或不承受头戴式装置的重量。例如，竖直头戴式装置可以安装到墙壁、椅子等。可互换地使用以上使用的术语，包括“紧握”、“安装”、“附接”、“联接”、“贴附”、“连接”、“固定”等可以互换使用。此外，虽然某些布置已被描述成包括第一元件，该第一元件“联接”(或“附接”、“连接”、“紧固”等)到第二元件，第一元件可以直接联接到第二元件或者可以经由第三元件间接地联接到第二元件。
提供先前描述是为了使得所属领域的技术人员能够实践本文中所描述的各个方面。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是显而易见的，并且本文中所定义的一般原理可被应用于其它方面。因此，权利要求并不旨在受限于本文中所展示的方面，而是应被赋予与权利要求的语言一致的全部范围，其中，除非特别声明，否则以单数形式提及的元件并不意味着“一个且只有一个”，而是“一个或多个”。除非另有特别说明，否则术语“一些”是指一个或多个。本领域普通技术人员已知或以后会知道的，遍及先前的描述所描述的各个方面的要素的所有结构和功能等同物均明确地通过引用并入本文，并且旨在由权利要求涵盖。此外，无论在权利要求中是否明确记载了这些公开内容，都没有意图将其公开给公众。除非使用短语“用于……的装置”明确叙述该要素，否则任何权利要求要素都不应解释为装置加功能。
应当理解，所公开的过程中的步骤的具体顺序或层级是说明性方法的示例。应理解，基于设计偏好，可重新布置所述过程中的步骤的特定顺序或层级，同时保持在先前描述的范围内。所附方法权利要求以示例顺序呈现各种步骤的要素，且并不意味着受限于所呈现的特定顺序或层级。
提供对所公开的实施方案的先前描述以使得所属领域的技术人员能够制造或使用所公开的主题。对这些实施方案的各种修改对于本领域技术人员是显而易见的，并且在不脱离先前描述的精神或范围的情况下，所定义的一般原理可以应用于其它实施方案。因此，先前的描述并不旨在受限于在此示出的实施方案，而是应被赋予与在其中公开的原理和新颖特征一致的最大范围。
虽然本文示出和描述了分立的示例和布置，但是可以将任何给定布置和给定布置的特征、组件、设计等结合到本文所述的另一给定布置中。
所说明和描述的各种实例仅作为实例提供以说明权利要求的各种特征。然而，关于任何给定示例示出和描述的特征不一定受限于相关联的示例，并且可以与示出和描述的其它示例一起使用或组合。此外，权利要求并不旨在受到任何一个示例的限制。

Claims (27)

1.一种动态头戴式装置，包括：
头部托架，被配置为接纳对象的头部并且具有底表面，该底表面被配置为面向所述动态头戴式装置所放置的平台；以及
设备，包括当所述对象的头部在所述头部托架中时与所述对象的头部相邻的仪器。
2.根据权利要求1所述的动态头戴式装置，其中，所述头部托架的底表面具有凸出形状，并且所述对象的头部在所述头部托架中的旋转量引起所述仪器处的相同旋转量。
3.根据权利要求2所述的动态头戴式装置，其中，所述对象的头部的旋转与所述仪器的旋转围绕相同轴线。
4.根据权利要求2所述的动态头戴式装置，其中，所述头部托架成形为使得所述仪器在所述对象的头部旋转之前和之后与所述对象的头部的相同位置相邻。
5.根据权利要求1所述的动态头戴式装置，其中，所述头部托架的底表面具有凸出和滚圆的形状。
6.根据权利要求1所述的动态头戴式装置，其中，所述头部托架接触所述动态头戴式装置所放置的所述平台。
7.根据权利要求1所述的动态头戴式装置，还包括底座，该底座位于所述头部托架下方并且具有凸出底表面，该凸出底表面被配置成面向所述动态头戴式装置所放置的平台。
8.根据权利要求7所述的动态头戴式装置，其中，所述底座附接到所述头部托架。
9.根据权利要求7所述的动态头戴式装置，其中，所述动态头戴式装置还包括基座，所述基座具有腔体，所述腔体被配置为接纳所述底座的凸出底表面。
10.根据权利要求9所述的动态头戴式装置，其中，所述基座配置为介于所述底座与所述动态头戴式装置所放置的所述平台之间。
11.根据权利要求9所述的动态头戴式装置，其中，所述基座的腔体的面积大于所述底座的凸出底表面的面积，使得所述腔体限定所述底座在所述腔体内的一个或多个移动路径。
12.根据权利要求11所述的动态头戴式装置，其中，所述基座的腔体限定所述底座的旋转移动路径和滑动移动路径。
13.根据权利要求12所述的动态头戴式装置，其中，所述腔体具有圆形形状，并且所述旋转移动路径和所述滑动移动路径沿从所述腔体的中心起的任何方向。
14.根据权利要求12所述的动态头戴式装置，其中，所述腔体具有长形弧形形状，且所述滑动移动路径沿着所述长形弧形形状。
15.根据权利要求12所述的动态头戴式装置，其中，所述旋转移动路径和所述滑动移动路径沿相同方向。
16.根据权利要求9所述的动态头戴式装置，其中，所述腔体具有凹入内表面，所述凹入内表面用于接纳所述底座的凸出底表面。
17.根据权利要求16所述的动态头戴式装置，其中，所述腔体的凹入内表面和所述底座的凸出底表面是滚圆的。
18.根据权利要求9所述的动态头戴式装置，其中，所述基座能拆卸地附接到所述底座。
19.根据权利要求7所述的动态头戴式装置，其中，所述底座被成形为使得所述对象的头部在所述头部托架中的旋转量引起所述仪器处的相同旋转量。
20.根据权利要求19所述的动态头戴式装置，其中，所述底座被成形为使得所述仪器在所述对象的头部的旋转量之前和之后与所述对象的头部的相同位置相邻。
21.根据权利要求7所述的动态头戴式装置，其中，所述底座的凸出底表面具有滚圆形状。
22.根据权利要求1所述的动态头戴式装置，其中，所述仪器配置为定位得与所述对象的头部的颞窗邻近或与所述颞窗接触。
23.根据权利要求1所述的动态头戴式装置，其中，所述仪器包括换能器，所述换能器被配置为相对于所述对象的头部传输或接收能量波。
24.根据权利要求23所述的动态头戴式装置，其中，所述能量波包括超声波、红外或近红外线光谱(NIRS)能量波。
25.根据权利要求1所述的动态头戴式装置，还包括从所述头部托架延伸的设备附接机构，其中所述设备能拆卸地附接到所述设备附接机构。
26.根据权利要求1所述的动态头戴式装置，其中，所述头部托架被配置为接纳所述对象的头部的后部，使得当所述对象的头部在所述头部托架中时所述对象处于仰卧位置。
27.一种制造动态头戴式装置的方法，其中，所述方法包括：
提供头部托架，所述头部托架被配置为接纳对象的头部并且具有底表面，所述底表面被配置为面向所述头戴式系统所放置的平台；以及
提供包括仪器的设备，当所述对象的头部在所述头部托架中时所述仪器与所述对象的头部相邻。
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