JP5068323B2 - デジタル深さゲージ - Google Patents

Description

本発明は、概して、測定装置に関し、特に対象（例えば、骨）の穴又は内腔の長さ又は深さを測定するように構成されたデジタル測定装置に関する。

多くの外科用処置は、外科医が装置を患者の骨に固定する必要がある。幾つかの処置では、外科医は骨プレート及びねじ又は他の締結具を使用して、１つ又は複数の骨、又は骨片にまたがり、固定する。他の処置では、外科医は、例えば、移植した腱を固定するために、別の装置がない状態でねじ又は他の締結具を使用する。多くの処置では、外科医は締結具を骨に固定する前に、骨に穴をあける。穴が正しい位置にある状態で、外科医は適切な長さの締結具をより容易に選択することができる。合併症を回避するために、場合によっては適切な長さの締結具を選択することが重要なことがある。何故なら、理解することができるように、締結具が長すぎる場合は、締結具が骨から突出し、隣接する軟組織を損傷することがあるからである。

穿孔中に、外科医は、通常、骨に当たるドリルの抵抗が低下することから、ドリルが骨をいつ貫通したかを感じることができる。穿孔では、骨の深さを正確に測定されないので、外科医は従来のアナログ深さゲージを使用して、穴の深さを測定することがある。例示としての従来のアナログ深さゲージが、ニュージャージー州エマーソンのｇＳｏｕｒｃｅ，ＬＬＣ、ペンシルバニア州ウェストチェスターのＳｙｎｔｈｅｓ Ｉｎｃ．、及び他の医療器具の会社から入手可能である。

アナログ深さゲージは、その長さの一部に沿って目盛り付きスケール（インチ又はミリメートルの単位）が構成されている。骨の穴の深さを測定するためのアナログ深さゲージを使用するために、外科医は、通常、穴にプローブ部材を挿入し、穴の遠位側を越えてプローブ部材を延ばし、プローブの返し又はフックで穴の遠位側に当たる「足掛かりを探す」ためにプローブ部材を後退させ、穴の近位側に対して可動マーカを突き当て、長さ又は深さの測定値を与える目盛り付きスケールに沿った位置を示す。

場合によって、外科医には、このようなアナログ深さゲージを使用して正確な測定値を入手することが困難であることが判明する。１つの状況では、明るい手術室の照明でスケールを読み取ることが困難なことがある。別の状況では、歪みのない視野を得るために外科医が目盛り付きスケールに対して位置決めしたり、又は位置合わせしたりできないことがある。以上の問題に対応するために、外科用デジタル深さ計器が開発されている。例示としての外科用デジタル深さ計器が、参照により本明細書に組み込むものとする共通に譲渡された米国特許出願第１１／０８１，１４７号及び第１１／３７６，３９９号に開示されている。このような外科用デジタル深さ計器は、比較的浅い術野である骨の穴の深さを測定するには有用であるが、このような計器は、脊椎、腰部、骨盤又は他の深部の骨測定問題に対応しようとする場合に、使用が困難なことがある。上記特許出願の外科用深さ計器の幾つかの実施形態は、プローブとともに動くデジタル表示装置を使用する。すなわち骨を通してプローブを延ばすにつれて、表示装置が使用者から離れる。それ故、外科医が深くて十分に制約的な体内の空間内で作業しなければならない場合、このような外科用デジタル深さ計器は、表示装置が外科医から遠位側で深い術野内で配向されることがあるので、配置して読み取りを得るのが困難な場合があることを理解されたい。

以上を鑑みて、例えば、深い術野の骨、組織などの穴の深さの測定を容易にするために、近位側に配向され、ほぼ静止したユーザインタフェースを備える新しい深さゲージが当技術分野で重要な改良点になる。

例えば、骨などの対象の穴又は内腔の深さ又は長さを測定するために、デジタル深さゲージが提供される。一実施形態においては、ゲージは、近位側に配向され、ほぼ静止し、表示装置及び少なくとも１つのアクチュエータを含むユーザインタフェース部分と、遠位端及びユーザインタフェース部分に接続された近位端を含むリーダシャフトと、リーダシャフトの遠位端から延び、穴の遠位表面を突き止めるように構成された先端を含むプローブと、穴の近位表面に突き当たるように構成された遠位端を含み、相対的な並進及び回転運動のためにリーダシャフトに結合されているスリーブ部材と、リーダシャフトとスリーブ部材との間の相対的並進運動を測定するためにリーダシャフトとスリーブ部材の間に介在されたセンサとを含む。幾つかの実施形態では、ゲージは、センサの要素を位置合わせするための手段を含むことができる。

[0008]構成要素の例示的動作を示す例示的深さゲージの斜視図である。 [0009]図１の例示的深さゲージの別の斜視図である。 [0010]図１の例示的深さゲージのシャフト部分の、線３−３に沿って切り取った半径方向の断面図である。 [0011]図１の例示的深さゲージの、軸Ｌに沿って切り取った縦断面図である。 [0012]図４に示した例示的深さゲージのシャフト部分の拡大断面図である。 [0013]図１の例示的深さゲージのユーザインタフェース及びリーダシャフトの斜視図である。 [0014]図５に示したリーダシャフトの遠位端の拡大斜視図である。 [0015]図１の例示的深さゲージの内部スリーブの斜視図である。 [0016]図６に示した内部スリーブの遠位端の拡大斜視図である。

次に図面を参照すると、デジタル脊椎深さゲージの実施形態が提供されている。実施形態は、対象の穴又は内腔の正確な長さ又は深さを割り出すことが望ましい種々の用途に使用することができる。１つのこのような用途は、例えば、外科医が、１つ又は複数の骨を接続、癒合、又は他の方法で修復できるように、１つ又は複数の骨、又は骨片に穴をあけ、穴を通して挿入するために当技術分野で周知のねじ、ピン又は他の締結具を選択する必要があるような医療処置である。一実施形態においては、測定するためにゲージを使用するプロセス中に、ユーザインタフェース部分が近位側に配向され、ほぼ静止しているので、脊椎、腰部、骨盤又は他の部分の骨測定問題に対応しようとする場合など、比較的深い術野で骨の深さを測定するためにゲージの使用は特に有利である。ゲージの一実施形態は、上述した深い術野の用途に有利な場合があるが、本発明によるゲージは、上記用途に制限されるものと解釈すべきではない。

図１に示すように、例示的深さゲージ１００は、ユーザインタフェース部分１２０、及びユーザインタフェース部分１２０から長手方向に延びるシャフト部分１４０を含む。理解されるように、深さゲージ１００を使用する場合、ユーザインタフェース部分１２０は使用者に対して近位側であるように構成され、従ってユーザインタフェース部分１２０は測定するためにゲージを使用している間、ほぼ静止し、使用者に容易に見える。以降では、近位側という用語は、ゲージ１００の使用者に近い方のゲージ１００（又はその構成要素）の端部又は部分を指すために使用され、遠位側という用語は、ゲージ１００の使用者から離れた、又は遠い方のゲージ１００（又はその構成要素）の端部又は部分を指すために使用される。

図１でさらに図示されているように、例示的深さゲージ１００のシャフト部分１４０は、ハウジング１３０から長手方向に延びるリーダシャフト１５０、ニードル又はプローブ１６０、及び外部スリーブ１７０を含む。リーダシャフト１５０、プローブ１６０及び外部スリーブ１７０は、「Ｌ」と表示された縦軸の周囲で相互に同軸であることを理解されたい。さらに、「Ｍ」と表示された両方向の矢印及び点線で示すように遠位側に配置された外部スリーブ１７０は、軸Ｌに沿って「Ｄ」で示した遠位方向及び「Ｐ」で示した近位方向に直線に動作又は並進するように構成されていることを理解されたい。図示のように、リーダシャフト１５０、外部スリーブ１７０及びプローブ１６０は、スリーブ１７０がプローブ１６０の有意の長さに沿って並進することができるように構成される。すなわち、外部スリーブ１７０は、長さがプローブ１６０（及びリーダシャフト１５０）と実質的に類似であってもよい。言い換えると、図４に示すように、外部スリーブ１７０の全長は、リーダシャフト１５０及びプローブ１６０の長さの約半分であってもよい。さらに、「Ｒ」と表示された両方向の円形矢印で示すように、ユーザインタフェース部分１２０は外部スリーブ１７０に対して軸Ｌを中心に回転可能であり、その逆もある。図１には図示されていないが、ゲージの幾つかの実施形態では、内部スリーブ（参照番号１８０で表示され、図３、図４、図４Ａ、図６及び図６Ａに図示）を設けて、外部スリーブ１７０とユーザインタフェース部分１２０（及びリーダシャフト１５０）との間の相対的回転運動「Ｒ」を容易にすることができる。

次に図２を参照しながら、例示的ゲージ１００についてさらに詳細に説明する。図２に示すように、近位方向に配向され、ほぼ静止したユーザインタフェース部分１２０は、図示のようにハウジング１３０、ハウジング上の１つ又は複数のアクチュエータ１３２、１３４、及び表示装置１３６を含む。理解されるように、ハウジング１３０は例示的深さゲージ１００の種々の構成要素（図示せず）を囲むことができる。ハウジング１３０内に、例えば、多数の集積回路（ＩＣ）チップを有するＰＣＢなどの回路基板のような制御及び作動回路（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサなど）及び他の電子及び／又は電気構成要素を構成することができる。さらに、ゲージ１００をつながれていない／コードがない方法で使用することができるように、ハウジング１３０内に充電式又は使い捨ての電池のような電源（図示せず）を構成することができる。理解されるように、アクチュエータ１３２、１３４は、例えば、表示装置１３６の動作を制御するために、ゲージ１００の内部回路に入力信号を提供することができる。

図示のように、ハウジング１３０は、ほぼ平行六面体の形状で、ほぼ矩形の前側が表示装置１３６を含むが、ハウジング１３０及び表示装置１３６は所望に応じて他の構成であってもよい。１つ又は複数のアクチュエータ１３２、１３４は、例えば、ボタン、スイッチ、ノブなどであってもよい。使用者は、ゲージ１００をオンとオフに切り換える、測定値をリセット又はゼロにする、測定単位（例えば、インチ、ミリメートルなど）を変更するなどのために、アクチュエータ１３２、１３４を起動することができる。２つのアクチュエータ１３２、１３４が図示されているが、所望に応じてこれより少ないアクチュエータ又は追加のアクチュエータを設けてもよい。表示装置１３６は、液晶表示装置（ＬＣＤ）パネル、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイなどのように、当技術分野で周知の種々の表示装置であってもよい。表示装置１３６は、測定中の長さについて視覚的表示を使用者に提供するために、幾つかの英数字表示を表示するように構成することができる。例えば、表示装置１３６は、例示的ゲージ１００が約１０ｍｍから約１５０ｍｍの範囲の長さ又は深さを測定するように構成されている場合、３桁の測定値及び２桁の小数点又は分数の量を含む５桁を示すように構成することができる。

図５及び図５Ａを簡単に参照しながら、リーダシャフト１５０について説明する。図５に示すように、リーダシャフトはハウジング１３０から長手方向に延びる本体部分１５２を含む。本体部分１５２はハウジング１３０と接続する近位端１５４を含む。幾つかの実施形態では、リーダシャフト１５０と少なくともハウジング１３０の一部（例えば、上半分又は下半分）を一体成形するかユニット式に成形するか、又は他の方法で形成する。リーダシャフト１５０の遠位端１５６は、プローブ１６０の一部を受けるように構成された長手方向の盲穴１５８（図５Ａ）を有する先端を含む。

実施形態では、プローブ１６０は接着剤又は当技術分野で周知の他の機械的締結手段によってリーダシャフト１５０に固定状態で取り付けることができるが、別の実施形態では、ゲージ１００の洗浄、殺菌などを容易にするために、プローブ１６０をリーダシャフト１５０に着脱式に接続することができる。例えば、プローブ１６０がリーダシャフト１５０と摩擦結合し、そこから切り離し可能であるように、プローブ１６０の近位端１６４は盲穴１５８（図５Ａ）と実質的に類似の直径を有することができる。別の方法としては、プローブ１６０の近位端１６４を、リーダシャフト１５０の相補的なねじ穴に螺入することができる。上記構成によると、プローブ１６０は、プローブ１６０を別個に殺菌できるようにリーダシャフト１５０から切り離すことができる。理解されるように、幾つかの実施形態では、プローブ１６０を使い捨てと見なせるように、プローブ１６０を十分に安価な材料（例えば、プラスチック）で製造することができる。プローブ１６０を使い捨てと見なせるゲージ１００の実施形態では、ゲージ１００を複数のプローブ１６０とともにキットとして販売するか、又は包装することができる。また、ゲージ１００とは別個に１つ又は複数のプローブ１６０を販売、包装、又は他の方法で提供することができる。

図２に示すように、プローブ１６０は、近位端１６４及び遠位端１６６を有するプローブ本体１６２を含む。近位端１６４は、図４で最もよく示すようにリーダシャフト１５０の遠位端１５６に接続される。さらに、遠位端１６６は、対象の遠位表面を突き止めるように構成された先端１６８を含む。図示のように、先端１６８はプローブ本体１６２の表面から外側へ、軸Ｌ（図１）にほぼ垂直である方向に延びることができる。この方法で、対象を通してプローブ１６０を穴又は内腔に挿入する場合、穴又は内腔の深さ又は長さを割り出すことができるように、先端１６８が対象の遠位表面で「足掛かりを探す」か遠位表面に引っかかるように構成される。先端１６８には代替的に、遠位表面と機械的に結合するためにフック、返しなどを構成することができる。しかし、ゲージ１００の幾つかの実施形態では、先端１６８は遠位表面を検出する、識別する、突き止める、又は他の方法で検知する手段を含むか、又はそれを構成することができる。上記手段は、内腔の底面又は穴の遠位開口部を割り出すか突き止める光学要素、超音波エミッタ、密度決定装置などであってもよい。プローブ１６０は、曲げ又は変形に抵抗するほど十分強力な材料（例えば、鋼又はアルミなどの金属）で作成した線又は細い棒であってもよい。

図２にさらに示すように、外部スリーブ１７０は近位端１７４及び遠位端１７６を有するスリーブ本体１７２を含む。理解されるように、外部スリーブ１７０は、外部スリーブ１７０をほぼ中空の環状シリンダ又は管として構成するように、近位端１７４から遠位端１７６へとスリーブ本体１７２の全長に延びる長手方向に延びる円筒形内腔１７９（図４Ａ）を含む。この方法で、外部スリーブ１７０が、リーダシャフト１５０及びプローブ１６０に対して軸Ｌに沿って直線的に並進するように構成されることを理解することができる。ユーザインタフェース部分１２０は、ゲージ１００の使用中に外部スリーブ１７０を静止状態で保持することによってほぼ静止状態に保持することができるが、使用者がユーザインタフェース部分１２０を把持して、リーダシャフト１５０及びプローブ１６０を外部スリーブ１７０に対してほぼ入れ子式に移動又は並進させることができる。従って、ゲージ１００は、一方の手を使用してユーザインタフェース部分１２０をほぼ静止状態に保持し、他方の手を使用して外部スリーブ１７０を動かす、又はその逆にして、両手で使用することができる。さらに理解されるように、ゲージ１００の使用中に使用者が最もよく見えるよう表示装置１３６を配向することができるように、ユーザインタフェース部分１２０（及び接続されたリーダシャフト１５０）は、外部スリーブ１７０に対して軸Ｌの周囲で回転してもよい（図１、矢印Ｒ）。

図示のように、スリーブ本体１７２は使用者が外部スリーブ１７０を把持して、動かすのを補助するグリップ部分１７８を含むことができる。図示のようなグリップ部分１７８は、複数の窪んだ周方向のリングを含むが、グリップ部分１７８はスリーブ本体１７２の外面の少なくとも一部にローレット又は他の処理（例えば、人間工学的な指用溝、粗くした表面など）を含むことができる。幾つかの実施形態では、スリーブ本体１７２の遠位端１７６は、固体又は液体の汚染物質がスリーブ本体１７２の中空の内腔に入るのを防止するように、ワッシャ、グロメットなどの密封部材を含むことができる。例えば、洗浄、殺菌、修理などのためにゲージ１００を分解する目的で、先端１６８が通過することができるように、上記密封部材は弾性であってもよい（例えば、ゴムなどで作成する）。すでに説明したように、図２には図示されていないが、ゲージの幾つかの実施形態では、外部スリーブ１７０とユーザインタフェース部分１２０（及び接続されたリーダシャフト１５０）との間の相対的な並進及び／又は回転運動（図１、矢印Ｒ）を容易にするために、内部スリーブ（参照番号１８０で表示し、図３、図４、図４Ａ、図６及び図６Ａに図示）を設けることができる。

図示されたゲージ１００の実施形態の使用例では、使用者は最初にプローブ１６０が実質的に露出するように、スリーブ１７０を実質的に後退位置又は近位位置で配向する。次に使用者は、プローブ１６０の遠位端１６６が穴又は内腔の遠位表面を越えて延びるまで、（参照により本明細書に組み込むものとする共通に譲渡された米国特許出願第１１／０８１，１４７号及び第１１／３７６，３９９号で最もよく示されているように）対象の穴又は内腔にプローブ１６０を挿入する。次に使用者は、プローブ先端１６８が遠位表面を捕らえるまで、プローブ１６０を調節する。これで、スリーブ本体１７２の遠位端１７６が穴又は内腔の近位表面に接触するまで、使用者は外部スリーブ１７０を遠位方向に動かす。外部スリーブ１７０が遠位方向に移動している状態で、使用者は近位側に向いた表示装置１３６を読み取り、穴又は内腔の長さ又は深さを割り出す。使用中に、ユーザインタフェース部分１２０は使用者に対してほぼ静止状態に維持されるが、読み取るために表示装置１３６を最適に配向するために、使用者は外部スリーブ１７０の動作前又は動作後にユーザインタフェース部分１２０を回転することができる。

理解されるように、ゲージ１００は、測定される穴又は内腔の長さ又は深さを割り出すために任意の適切な検知装置を使用することができる。適切な機械式、電気機械式又は電子式センサ、例えば、リニアエンコーダは、相対又は絶対距離の測定値を割り出すために音響、超音波、容量、電界、誘導、電磁（例えば、ホール効果型）及び光学構成要素のうちいずれか１つ又は複数を使用することができる。次に図３、図４、図４Ａ、図５、図５Ａ、図６及び図６Ａを参照しながら、ゲージ１００のプローブ先端１６８とスリーブ本体１７２の遠位端１７６との間の長さ又は距離を測定、検知、識別、又は他の方法で割り出す例示的センサについて説明する。

図３、図４及び図４Ａに示すように、例示的ゲージ１００のシャフト部分１４０は、外部スリーブ１７０とリーダシャフト１５０の間に介在された内部スリーブ１８０をさらに含むことができる。図４から理解されるように、内部スリーブ１８０は、実質的の閉じた遠位端１７６、及び近位端１７４で外部スリーブ１７０に嵌合するコネクタ又は継手１７５により、外部スリーブ１７０内に保持される。継手１７５は、近位端１７４の表面の相補的ねじと係合する雌ねじが構成されたほぼ円筒形の本体と、半径方向内側に（軸Ｌに向かって）延び、内部スリーブ１８０の近位端１８４と接触するリップ又は肩を有する近位端とを含む保持キャップであってよく、従って内部スリーブ１８０及び外部スリーブ１７０は軸Ｌに沿って一緒に長手方向に並進又は移動する。外部スリーブ１７０から継手１７５を切り離すことによりゲージ１００の分解を実行することができる。

図４Ａに示すように、少なくとも１つのセンサ１９０が内部スリーブ１８０とリーダシャフト１５０の間に介在されて、リーダシャフト１５０に対する外部スリーブ１７０の（及びその逆の）相対運動、絶対運動及び漸進的運動（例えば、距離、速度など）のうち少なくとも１つを測定する。一実施形態においては、少なくとも１つのセンサ１９０が、例えば、プローブ１６０の先端１６８又はリーダシャフト１５０の近位端１５４などの固定基準点に対して外部スリーブ１７０が移動する絶対距離を測定することができる。理解されるように、内部スリーブ１８０及びリーダシャフト１５０は、動作及び距離の測定又は割り出しが確実に行われるように、少なくとも１つのセンサ１９０の協働する第１のセンサ要素と第２のセンサ要素１９２、１９４間の位置合わせ不良、分離又は連通不良を回避するように構成される。例示としての実施形態では、内部スリーブ１８０及びリーダシャフト１５０は、適切に配向された場合にのみリーダシャフト１５０が内部スリーブ１８０に挿入可能であるように、相補的な（当技術分野では「キー締め」として周知である）表面を有するように構成される。しかし、内部スリーブ１８０を含まない他の実施形態では、リーダシャフト１５０、外部スリーブ１７０及び第１及び第２のセンサ要素１９２、１９４のうち１つ又は複数を、少なくとも１つのセンサ１９０によって正確な測定が確実に行われるように構成することができる。以降で、リーダシャフト１５０及び内部スリーブ１８０について、さらに詳細に説明する。

図５及び図５Ａに示すように、リーダシャフト１５０の本体部分１５２は、ほぼ半円筒形又は円筒台の形状である。図３の半径方向の断面図で示すように、リーダシャフト１５０の本体部分１５２は、ほぼＤ字形の断面を有する。図５Ａでは、本体部分１５２は、ほぼ平面である第１の表面１５２ａ、及びほぼ円筒形である第２の表面１５２ｂを含むように図示されている。少なくとも１つのセンサ１９０（図４Ａ）の第１のセンサ要素１９２は、ほぼ平面である第１の表面１５２ａ上に構成されているが、第１のセンサ要素１９２は代替的に第２の表面１５２ｂ上に、又は表面１５２ａ及び１５２ｂの両方にも構成することができる。第１のセンサ要素１９２は、本体部分１５２のほぼ全長に沿って延びることができる。第１のセンサ要素１９２は、ユーザインタフェース部分１２０の回路（例えば、制御装置）と連通する能動的な誘導、容量、又は光学要素であってもよい。図３、図５及び図５Ａから理解されるように、第１のセンサ要素１９２は１つ又は複数の長手方向に延びる導体を含むことができ、これは、例えば、フレックス回路などのプリント回路基板上の線、ケーブル又はトレースである。さらに図５Ａで最もよく理解されるように、第１のセンサ要素１９２は、長手方向に延びる導体と結合し、その上に配置することができる複数の誘導、容量又は光学要素をさらに含むことができる。図示のように、複数の誘導、容量又は光学要素は、１つ又は複数の長手方向に延びる導体に対してほぼ垂直になるように構成されるが、これらの要素はそれ以外に構成してもよい。図示されていないが、この複数の誘導、容量又は光学要素は、本体部分１５２のほぼ全長に沿って延びることを理解することができるだろう。さらに、図示されていないが、複数の誘導、容量又は光学要素及び１つ又は複数の長手方向に延びる導体のうち少なくとも１つを、ユーザインタフェース部分１２０の回路に接続することができることを理解することができる。場合によっては、複数の誘導、容量又は光学要素を、１つ又は複数の長手方向に延びる導体と一体形成するか、又はユニット式に形成することができる。

図６及び図６Ａに示すように、内部スリーブ１８０は、外部スリーブ１７０に多少類似し、内部スリーブ１８０がほぼ中空の円筒又は管として構成されるように、長手方向に延び、近位端１８４から遠位端１８６までスリーブ本体１８２の全長に延びる半円筒形又は円筒台の内腔１８８を含む。図３から理解されるように、内腔１８８はほぼＤ字形の半径方向断面を有し、リーダシャフト１５０のほぼＤ字形の半径方向断面に実質的に対応する。スリーブ本体１８２の長さは、リーダシャフト１５０（図５）の本体部分１５２の長さと実質的に類似である。図６Ａに示すように、長手方向に延びる半円筒形又は円筒台の内腔１８８は、ほぼ平面の内面１８８ａ及びほぼ円筒形の内面１８８ｂを含む。少なくとも１つのセンサ１９０（図４Ａ）の第２のセンサ要素１９４は、ほぼ平面の第１の表面１８８ａ上に構成されるが、第２のセンサ要素１９４は代替的に第２の表面１８８ｂ上に、又は両方の表面１８８ａ及び１８８ｂ上にさえ構成することができる。とにかく、第２のセンサ要素１９４は、リーダシャフト１５０上の第１のセンサ要素１９２と協働するように内腔１８８内に構成される。第２のセンサ要素１９４は、第１のセンサ要素１９２と協働、連通又は他の方法で相互作用するように構成された永久磁石、光学要素（例えば、表示）などのようなほぼ受動的な要素であってもよい。例示としての実施形態では、内部スリーブ１８０が軸Ｌ（図１）に沿って長手方向に並進するためにリーダシャフト１５０に位置合わせされ、それと摺動可能に嵌合している場合、第１及び第２のセンサ要素１９２、１９４は、相互に作用するか、又は他の方法により連通するように構成される。それ故、リーダシャフト１５０が内部スリーブ１８０に対して（又はその逆に）長手方向に並進すると、センサ要素１９２、１９４も移動して、ユーザインタフェース部分１２０の回路に信号（例えば、パルスなど）を提供し、これが信号を処理して、表示装置１３６上に距離測定値を表示する。

図３、図５及び図６から理解されるように、シャフト部分１４０の３部構造（すなわち外部スリーブ１７０及び任意選択の内部スリーブ１８０を有するリーダシャフト１５０）は、プローブ１６０（及びユーザインタフェース部分１２０）に対する外部スリーブ１７０の独立した回転及び並進運動を容易にする。すなわち、内部スリーブ１８０は、リーダシャフト１５０に対して並進することができるが、回転することができず、長手方向に並進するためにキー締めされた内部スリーブ１８０及びリーダシャフト１５０は、外部スリーブ１７０に対して（及びその逆で）回転するように構成される。この方法で、ユーザインタフェース部分１２０は、使用者にとって種々の視野角／方向を容易にするために、所望に応じて外部スリーブ１７０に対して配向することができる。外部スリーブ１７０の回転及び並進中に、表示装置１３６上に示される距離測定値又は表示は実質的に連続的にリアルタイムで変化することができる。

第１及び第２のセンサ要素１９２、１９４は、それぞれリーダシャフト１５０及び内部スリーブ１８０上に構成されるように図示され、説明されているが、逆に構成してもよい。さらに、第１及び第２のセンサ要素１９２、１９４はそれぞれほぼ平面の部分１５２ａ、１８８ａ上に構成されるように図示され、説明されているが、第１及び第２のセンサ要素１９２、１９４は代替的に、半円筒又は円筒台の部分１５２ｂ、１８８ｂ上に構成することができる。さらに、リーダシャフト１５０及び内部スリーブ１８０は、それぞれ相補的又はキー締めされた半円筒又は円筒台の形状の本体部分１５２及び内腔１８８を有するように図示され、説明されているが、リーダシャフト１５０及び内部スリーブ１８０は、当技術分野で周知の他の適切な相補的又はキー締めされた形状又は表面で構成することができる。

また、上記例示的ゲージ１００はデジタル表示された測定値を提供するが、ゲージ１００は追加的に絶対スケール測定値を提供する従来型のスケールを含むことができる。例えば、リーダシャフト１５０の表面（例えば、半円筒又は円筒台の形状の部分１５２ｂ）は、数字又は目盛りなどの複数のスケール表示を載せることができる。この方法で、外部スリーブ１７０が長手方向に移動するにつれ、近位端１７４が従来型スケールの表示と一致し、従って使用者は、表示装置１３６上に表示されている距離を検証するか、又は再確認することができる。

センサ及びセンサアセンブリは、Ｓｙｌｖａｃ及びＭｉｔｕｔｏｙｏなどの製造業者から商業的に容易に入手可能である。例えば、容量性及び誘導性リードヘッド及びライトヘッドアセンブリは、イリノイ州オーロラ、Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ Ｂｌｖｄ．９６５所在のＭｉｔｕｔｏｙｏ Ａｍｅｒｉｃａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、及び中国広西壮族自治区５４１００２桂林市Ｃｈｏｎｇｘｉｎ Ｒｏａｄ １０６所在のＧｕｉｌｉｎ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ａｎｄ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｗｏｒｋｓが製造するようなデジタルノギスに使用される。

種々の実施形態では、表示装置１３６を制御する出力を生成するために、少なくとも１つのセンサ１９０が、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は他の制御装置型装置のような制御装置と有線又は無線通信することができる。幾つかの実施形態では、信号調整回路が電子センサ及び制御装置型装置の誘導又は容量性要素を挟んで、種々の構成要素に正確な入力電流及び電圧レベルが確実に提供されるようにすることができる。

表示装置は、インチ、ミリメートルなどの１つ又は複数の種々のメートル法単位（ｍｅｔｒｉｃ ｕｎｉｔｓ）又はフィートポンド法単位（Ｅｎｇｌｉｓｈ ｕｎｉｔｓ）で、その小数又は分数を付けて測定値を提供するように構成することができる。アクチュエータ１３２、１３４は、表示される好ましい測定単位の選択を容易にすることができる。幾つかの実施形態では、ゲージ１００は追加的に、使用者が常時、断続的又は定期的に表示装置を調べる必要がないように、表示された測定値の音響表示を提供することができる。幾つかの実施形態では、ゲージ１００は（例えば、アクチュエータ１３２、１３４の一方を起動することにより）使用者が較正することができる。別の方法としては、ゲージ１００は自動較正式又は自動ゼロ設定式であってもよい。

表示装置は、測定値の表示以外に、例えば、プローブ１６０及び外部スリーブ１７０の一方又は両方が相互に対してほぼ静止していないことにより、読み取り値が安定していないという表示も提供することができる。さらに、ある実施形態の場合には、センサ１９０及び関連する電子機器は、例えば、金属微小球を含む誘導性ペイントでハウジング１３０の内側を被覆することによって、電磁干渉から遮蔽することができる。このような遮蔽は、低周波磁界又は他の漂遊電磁界からの干渉を軽減するのに効果的な場合がある。

本発明を説明する文脈において（特に特許請求の範囲の文脈において）、ある（「ａ」及び「ａｎ」）及び「前記」という用語を使用するか、類似の言及をした場合、他に別段の指定がない限り、又は文脈と明白に矛盾していない限り、単数と複数の両方を含むものと解釈されたい。本明細書における値の範囲への言及は、他に別段の指定がない限り、範囲内に入る別個の各値を個別に言及する省略方法として働くように意図されたものにすぎず、別個の各値は、個別に言及されたかのように本明細書に組み込むものとする。本明細書で説明したすべての方法は、他に別段の指定がない限り、又は文脈と明白に矛盾していない限り、任意の適切な順序で実行することができる。本明細書で提供される任意及びすべての例、又は例示としての言語（例えば、「など」）の使用は、単に本発明をより明らかにするよう意図されたもので、他に主張されていない限り、本発明の範囲に制限を設けるものではない。明細書のいかなる言語も、特許請求の範囲にない任意の要素が本発明を実施するために必須であることを示すものと解釈すべきではない。

本明細書では、本発明を実行するために本発明の発明者らが知っている最善の方法を含めて、本発明の好ましい実施形態を説明している。記載された実施形態は単に例示としてのものに過ぎず、本発明の範囲を制限するものと解釈すべきではないことを理解されたい。

Claims (38)

1. 深い術野内にある対象の穴の深さを測定するためのデジタル深さゲージ装置であって、
   遠位端と、近位端を形成するユーザインタフェースとを含む細長いリーダシャフトであって、前記ユーザインタフェースが表示装置と、前記表示装置及び前記装置の少なくとも一方の動作を制御する少なくとも１つのアクチュエータとを含む細長いリーダシャフトと、
   前記リーダシャフトの遠位端と結合して、そこから延びるプローブであって、前記対象の遠位表面を突き止めるように構成された先端を含むプローブと、
   前記対象の近位表面に隣接するように構成された遠位端を含むスリーブ部材であって、前記細長いリーダシャフトの長手方向軸に対して相対的な並進及び回転運動をするために、前記細長いリーダシャフトに結合されているスリーブ部材と、
   前記細長いリーダシャフトと前記スリーブ部材との間の相対的な並進運動を測定するために、前記細長いリーダシャフトと前記スリーブ部材との間に介在されたセンサと、
   を備える装置。
2. 前記スリーブ部材が前記細長いリーダシャフトに対して動いている場合に、前記ユーザインタフェース部分が、前記プローブに対してほぼ静止している、請求項１に記載の装置。
3. 前記プローブが、前記細長いリーダシャフトから切り離し可能である、請求項１に記載の装置。
4. 前記プローブが、別個に殺菌可能である、請求項３に記載の装置。
5. 前記プローブが使い捨てである、請求項３に記載の装置。
6. 前記センサが第１及び第２のセンサ要素を備え、前記第１及び第２のセンサ要素の一方が、前記細長いリーダシャフトの外面に結合され、前記第１及び第２のセンサ要素の他方が、前記スリーブ部材の内面に結合される、請求項１に記載の装置。
7. 前記第１のセンサ要素と前記第２のセンサ要素の位置合わせを維持するための手段をさらに備える、請求項６に記載の装置。
8. 前記位置合わせを維持するための手段が、前記第１のスリーブ部材と同軸であり、前記細長いリーダシャフトと前記第１のスリーブ部材との間に介在された第２のスリーブ部材を備える、請求項７に記載の装置。
9. 前記細長いリーダシャフトが、前記第１及び第２のセンサ要素の一方が配置されたほぼ平面で長手方向に延びる外面を含み、前記第２のスリーブ部材が、前記第１及び第２のセンサ要素の他方が配置されたほぼ平面の表面を有する長手方向に延びる内腔を含む、請求項８に記載の装置。
10. 前記第１のスリーブ部材が、ほぼ円筒形で長手方向に延びる内腔を含み、前記第２のスリーブ部材が、前記第１のスリーブ部材に対する前記ユーザインタフェース部分の相対的回転を容易にするほぼ円筒形で長手方向に延びる外面を含む、請求項９に記載の装置。
11. 前記センサが、リニアエンコーダである、請求項１に記載の装置。
12. 前記細長いリーダシャフトの前記遠位端が、第１の直径を有する盲穴を含み、
    前記プローブが、前記先端の反対側に位置する近位端を含み、前記近位端が、前記第１の直径と実質的に類似の第２の直径を有し、従って前記プローブが、前記細長いリーダシャフトと摩擦結合し、そこから取り外し可能である、請求項１に記載の装置。
13. 前記プローブの前記先端が、前記遠位表面上に足掛かりを探すように構成される、請求項１に記載の装置。
14. 前記プローブの前記先端が、前記プローブの縦長の本体からほぼ垂直に延びる、請求項１３に記載の装置。
15. 前記プローブの前記先端が、前記遠位表面を検出するための第２のセンサを備える、請求項１に記載の装置。
16. 近位表面及び遠位表面を有する穴の深さを測定するためのデジタル深さゲージ装置であって、
    前記装置の近位端を形成し、表示装置と、前記表示装置及び前記装置の少なくとも一方の動作を制御する少なくとも１つのアクチュエータとを含むユーザインタフェース部分と、
    遠位端と、前記ユーザインタフェース部分に接続された近位端とを含むリーダシャフトと、
    前記リーダシャフトの前記遠位端と結合して、そこから延びるプローブであって、前記遠位表面を突き止めるように構成された先端を含むプローブと、
    前記近位表面と隣接するように構成された遠位端を含むスリーブ部材であって、前記リーダシャフトの長手方向軸に対して相対的に並進及び回転運動するために前記リーダシャフトと結合されたスリーブ部材と、
    前記リーダシャフトと前記スリーブ部材との間の相対的な並進運動を測定するために、前記リーダシャフトと前記スリーブ部材の間に介在されたセンサと、
    を備える装置。
17. 前記センサが、第１及び第２のセンサ要素を備え、前記第１及び第２のセンサ要素の一方が、前記リーダシャフトの外面に結合され、前記第１及び第２のセンサ要素の他方が、前記スリーブ部材の内面に結合される、請求項１６に記載の装置。
18. 前記第１のセンサ要素と前記第２のセンサ要素との位置合わせを維持するための手段をさらに備える、請求項１７に記載の装置。
19. 前記位置合わせを維持するための手段が、前記第１のスリーブ部材と同軸であり、前記リーダシャフトと前記第１のスリーブ部材との間に介在された第２のスリーブ部材を備える、請求項１８に記載の装置。
20. 前記リーダシャフトが、前記第１及び第２のセンサ要素の一方が配置されたほぼ平面で長手方向に延びる外面を含み、前記第２のスリーブ部材が、前記第１及び第２のセンサ要素の他方が配置されたほぼ平面の表面を有する長手方向に延びる内腔を含む、請求項１９に記載の装置。
21. 前記第１のスリーブ部材が、ほぼ円筒形で長手方向に延びる内腔を含み、前記第２のスリーブ部材が、前記第１のスリーブ部材に対する前記ユーザインタフェース部分の相対的回転を容易にするほぼ円筒形で長手方向に延びる外面を含む、請求項２０に記載の装置。
22. 前記センサが、リニアエンコーダである、請求項１６に記載の装置。
23. 前記リーダシャフトの前記遠位端が、第１の直径を有する盲穴を含み、
    前記プローブが、前記先端の反対側に位置する近位端を含み、前記近位端が、前記第１の直径と実質的に類似の第２の直径を有し、従って前記プローブが前記リーダシャフトと摩擦結合し、そこから取り外し可能である、請求項１６に記載の装置。
24. 前記プローブの前記先端が、前記遠位表面上に足掛かりを探すように構成される、請求項１６に記載の装置。
25. 前記プローブの前記先端が、前記プローブの縦長の本体からほぼ垂直に延びる、請求項２４に記載の装置。
26. 前記プローブの前記先端が、前記遠位表面を検出するための第２のセンサを備える、請求項１６に記載の装置。
27. 近位表面及び遠位表面を有する穴の深さを測定するためのデジタル深さゲージ装置であって、
    前記装置の近位端を形成し、表示装置と、前記表示装置及び前記装置の少なくとも一方の動作を制御する少なくとも１つのアクチュエータとを含むユーザインタフェース部分と、
    キー締めされた外面、遠位端、及び前記ユーザインタフェース部分に接続された近位端を含む長手方向に延びるリーダシャフトと、
    前記長手方向に延びるリーダシャフトの前記遠位端と結合して、そこから延びるプローブであって、前記遠位表面上の足掛かりを探すように構成された先端を含むプローブと、
    ほぼ円筒形の外面、及び前記リーダシャフトの前記キー締めされた外面に対して相補的なキー締め表面を有する長手方向に延びる内腔を含む第１のスリーブ部材であって、前記長手方向に延びるリーダシャフト上で並進可能である第１のスリーブ部材と、
    前記第１のスリーブ部材を囲む第２のスリーブ部材であって、外面、前記穴の前記近位表面に隣接するように構成された遠位端、及びほぼ円筒形で長手方向に延びる内腔を含む第２のスリーブ部材と、
    前記長手方向に延びるリーダシャフトの前記キー締め外面と、前記第１のスリーブ部材の前記相補的キー締め表面との間に介在されたセンサと、
    を備える装置。
28. 前記センサが、第１及び第２のセンサ要素を備え、前記第１及び第２のセンサ要素の一方が、前記キー締め外面に結合され、前記第１及び第２のセンサ要素の他方が、前記相補的キー締め表面に結合される、請求項２７に記載の装置。
29. 前記キー締め外面及び前記相補的キー締め表面が、それぞれ前記第１及び第２のセンサ要素の一方が配置されたほぼ平面の部分を含む、請求項２７に記載の装置。
30. 前記センサが、リニアエンコーダである、請求項２７に記載の装置。
31. 前記リーダシャフトの前記遠位端が、第１の直径を有する盲穴を含み、
    前記プローブが、前記先端の反対側に位置する近位端を含み、前記近位端が、前記第１の直径と実質的に類似の第２の直径を有し、従って前記プローブが前記リーダシャフトと摩擦結合し、そこから取り外し可能である、請求項２７に記載の装置。
32. 前記リーダシャフトが、ほぼＤ字形の半径方向断面を有し、前記第１のスリーブ部材が、実質的に類似のＤ字形の長手方向に延びる内腔を有する、請求項２７に記載の装置。
33. 前記第１のスリーブ部材を前記ほぼ円筒形で長手方向に延びる内腔内に保持するために、前記第２のスリーブ部材の近位端と着脱式に係合するキャップをさらに備える、請求項２７に記載の装置。
34. 前記キャップが、前記第２のスリーブ部材の前記外面の相補的なねじとねじ結合する雌ねじを含む、請求項３３に記載の装置。
35. 前記第２のスリーブ部材の前記外面上に構成されたグリップをさらに備える、請求項２７に記載の装置。
36. 近位表面及び遠位表面を有する穴の深さを測定するためのデジタル深さゲージ装置であって、
    前記装置の近位端を形成し、ハウジング、前記ハウジング内に配置された制御回路、前記制御回路に結合された表示装置、及び前記表示装置の表示を変更するために前記制御回路と結合した少なくとも１つのアクチュエータを含むユーザインタフェース部分と、
    キー締めされた外面、遠位端、及び前記ユーザインタフェース部分に接続された近位端を含む長手方向に延びるリーダシャフトと、
    前記長手方向に延びるリーダシャフトの前記遠位端から延びるプローブであって、前記遠位表面上の足掛かりを探すように構成された先端を含むプローブと、
    ほぼ円筒形の外面、及び前記リーダシャフトの前記キー締め外面に対して相補的なキー締め表面を有する長手方向に延びる内腔を含む内部スリーブ部材であって、前記長手方向に延びるリーダシャフトのほぼ全長にわたって並進可能である内部スリーブ部材と、
    前記内部スリーブ部材を囲み、外面、前記穴の前記近位表面と隣接するように構成された遠位端、及びほぼ円筒形で長手方向に延びる内腔を含む外部スリーブ部材と、
    前記ほぼ円筒形で長手方向に延びる内腔内に前記内部スリーブ部材を保持するために、前記外部スリーブ部材の近位端と着脱式に係合する継手と、
    第１及び第２のセンサ要素を含むセンサであって、前記第１のセンサ要素が、前記制御回路と結合して、前記長手方向に延びるリーダシャフトの前記キー締め外面上に構成され、前記第２のセンサ要素が、前記内部スリーブ部材の前記相補的キー締め表面上に構成されるセンサと、
    を備える装置。
37. 前記長手方向に延びるリーダシャフトが、ほぼＤ字形の半径方向断面を有し、前記内部スリーブ部材が、実質的に類似のＤ字形の長手方向に延びる内腔を有する、請求項３６記載の装置。
38. 前記センサが、リニアエンコーダであり、前記第１のセンサ要素が、電界放出手段、電磁界放出手段及び光学読み取り手段のうち少なくとも１つである、請求項３６に記載の装置。

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