JP6457618B2 - 物体の構造的特性を特定するための装置及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、一般的に物体の構造的特性の評価に関し、そしてより明確には、その上にエネルギー適用した後の、物体のインテグリティを反映する構造的特性の評価に関する。

物体が衝突力にあてられるときに、応力波が物体を通して伝播される。この応力波は、物体の内部構造に変形を引き起こす。物体は、その動作を変形するように、一部、衝突吸収装置として、衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）に関連する機械的エネルギーの部分を消失する。機械的エネルギーを消失する物体の能力は、一般に物体の“緩衝能力”（ｄａｍｐｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ）と称され、物体を構成する材料の種類及び構造的インテグリティを含む各種要因に依存する。

物体の緩衝能力を測定できる計器がある。そのような計器の例は、２０００年９月１９日に発行された“Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｑｕａｎｔｉｔａｖｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄａｍｐｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ”という題名の米国特許６，１２０，４４６号（‘４６６特許）、に記述される。‘４６６特許に開示された計器は、損失係数１７として参照され、物体の緩衝能力の定量的測定の指標を提供する。弾性波のエネルギーは、比較的に高損失係数で比較的に速く材料内に減衰することもあるが、弾性波のエネルギーは、比較的に低損失係数で比較的に遅く材料内に減衰することもある。

物体の緩衝能力は、多種の応用において重要なパラメータである。例えば、歯科医術の分野において、健康な歯が衝突力にさらされたとき、衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）に関連する機械的エネルギーは、歯周の靭帯によって大部分が消失される。衝突力に関連する機械的エネルギーを消失する能力を減少させ、全体的に歯の安定性を減少させる歯周の靭帯構造における変化は、歯の損失係数を計測することによって検出されることができる。

本発明は、物体の構造的特性を計測するための装置及びシステムに関する。物体は、エネルギー適用プロセスに当てられてもよく、そして、システムは、エネルギー適用プロセス後の物体の構造的特性の定量的測定の目標を提供するために適応される。本装置及びシステムは、より再生可能な測定を生成することができ、そして物体に存在し得る任意の異常を検出することがよりよくできる。

本発明は、更に、エネルギー適用ツールを用いた構造的特性の測定のための装置及びシステムに関し、システムの測定あるいは性能に干渉することなく、システムから伝播される、測定を受ける物体の汚染、あるいは、測定を受けた前の物体からの相互汚染を消去、あるいは、最小化することを助ける破棄可能なフィーチャを含む。システムは、エネルギー適用ツールを拭いたり、高圧蒸気滅菌を行う必要なく、同時に、エネルギー適用ツールの全体を廃棄することなく、そのような測定を受ける物体といくらか接触する、測定の非破壊的方法を提供する。廃棄可能なフィーチャは、望まれるなら、装置の感度、再現可能性、あるいは、一般的な動作に、実質的な程度の干渉をすることなく、測定を受ける物体に接触することのできる、システムの一部を包む膜を含む事が出来る。膜そのものは、物体と接触してもしなくても良く、物体と通常は接触しない、打診棒の一部のようなエネルギー適用ツールの残り部分を含む、システムの残り部分を保護するのみとすることが出来る。廃棄可能なフィーチャは、任意の衝突ツールなどの、任意の既存のエネルギー適用ツールに使用されることができ、システムは、テストされるべき物体に接触するスリーブフィーチャあるいは、再現可能性を助けるフィーチャを含んでも、含まなくても良い。

システムは、例えば、再現可能な測定に対してそのような測定を受ける物体上に直接的に再現可能に配置することができる衝撃（衝突、percussion）器具のような装置を含んでもよく、使用前にエネルギー適用ツールを拭いたり、高圧蒸気滅菌をすることなく、システムあるいは物体から伝播される、測定を受ける物体、あるいは、エネルギー適用ツールの汚染あるいは相互汚染、あるいは、測定を受けた前の物体からの相互汚染を消去する、あるいは、最小化することを助ける廃棄可能なフィーチャを含む事が出来る。

本明細書に定義される構造的特性は、振動緩衝能力、音響緩衝能力、例えば、物体を構成する骨又は材料内の固有欠陥を含む欠陥、亀裂、微亀裂、欠損、微欠損、例えば、固定部及び／あるいは土台への物体のセメントシールの損失、例えば、物体と、固定部及び／あるいは土台との間のセメント破損、例えば、物体と、固定部及び／あるいは土台との間の接着層破損、例えば、物体からの、及び／あるいは、物体と、固定部及び／あるいは土台のと間の微漏出、損傷、腐食、一般の構造的インテグリティ又は一般の構造的安定性を含んでもよい。歯、自然歯、人工の歯科インプラント構造、歯構造、整形外科的構造又は整形外科インプラントのような解剖学的物体に対して、そのような特性は、物体の健全性、又は、物体が据え付けられ又は取り付けられ得る下の土台の健全性を示し得る。物体及び／又は下の土台の健全性は、また、密度又は骨密度、又は亀裂、欠損、微欠損、微亀裂、セメントシールの損失、セメント破損、接着層破損、微漏出、損傷、腐食、又はそれらの組み合わせといった任意の固有又はその他の欠陥の骨結合のレベルに相互に関連し得る。一般の物体に対して、例えば、ハニカム又は層状のハニカムを含む重合体複合物の構造又は飛行機、自動車、船、橋、ビルの金属複合物の構造、限定するものではないが、発電施設を含む工業構造、アーチ構造、又は他の類似物理的構造、そのような測定はまた、欠陥又は亀裂、ひび割れ欠損又は微亀裂などのような任意の構造的インテグリティ又は構造的安定性に相互に関連し得る

更に、衝撃力に関連した機械的エネルギーを発散する能力を減退させ、したがって、全体の歯構造の安定性を減退させる歯の構造における変化は、理想的な非損失サンプルと比較した、エネルギーリターンデータの評価によって検知することができる。

ある例示的実施形態においては、装置は、開放端を有する筐体を有するハンドピースと、開放端の移動のために、筐体内部に搭載された、例えば、打診棒あるいは衝撃棒などのエネルギー適用ツールと、を含む事が出来る。筐体は、縦軸（長手軸）を有し、エネルギー適用ツールは、静止（resting）構成と作動構成とをとり得る長さを有する。

一実施形態では、エネルギー適用ツールが、筐体の縦軸（長手軸）に沿って軸上に動くとき、静止構成は引き込み形態であり、作動構成は伸張形態であることができ、引き込み形態は、筐体の開放端から引き込まれ、あるいは、筐体の開放端と実質的に同一の範囲である。例えば、打診棒などのエネルギー適用ツールの移動は、動作中、引き込み位置と伸張位置との間で、筐体内部で軸方向に打診棒を駆動するために、筐体内部に搭載されたドライブ機構によって行なわれても良い。伸張位置では、打診棒の自由端は、筐体の開放端から伸張あるいは突出することができる。

他の実施形態においては、静止構成は、筐体の縦軸（長手軸）に実質的に平行な形態とし、作動構成は、例えば、筐体内に搭載される打診棒あるいは衝撃棒などのエネルギー適用ツールが、例えば、縦軸の支点の周りに前後に揺れるなどして、筐体の縦軸と鋭角を形成するときの形態とすることができる。したがって、エネルギー適用ツールは、筐体の縦軸と実質的に平行な位置から、支点において、筐体の縦軸と鋭角をなす位置へ振動する。エネルギー適用ツールは、測定中、水平あるいは他の位置に保持されることができ、ツールの主な部分に実質的に垂直な先端部部分を有することができ、静止あるいは衝撃のいずれにおいても、一定の長さを維持する。例えば、打診棒などのエネルギー適用ツールの動きは、先端部が上下順番に振動する間、打診棒を、筐体の縦軸と実質的に平行な位置から、支点において、軸と鋭角をなす位置への動きとその反対の動きを駆動する、筐体内に搭載されるドライブ機構によってなされることができる。この実施形態を用いると、測定は、例えば、患者の歯の臼歯領域など、比較的届きにくい位置において行うことが出来る。

ドライブ機構は、電磁機構であってもよく、そして電磁コイルを有してもよい。１つの実施形態において、ドライブ機構は、エネルギー適用ツールの後側に固定される永久磁石を含んでもよく、例えば、打診棒と電磁コイルは、この永久磁石の軸方向後方に置かれてもよい。ハンドピース筐体の後部及び任意の電気的供給線と共に、電磁コイルは、構造的ユニットを形成する。この構造的ユニットは、完全に操作可能であり、そして、例えば、適した遊離可能な接続によって残りの装置に接続されてもよい。この遊離可能な接続は、例えば、スクリュー式接続又はプラグ式接続である。この遊離可能な接続は、手入れ、修理及び他の処理を容易なものとする。

打診棒のようなエネルギー適用ツールは、筐体の前部に置かれ、そして打診棒に対する取り付け機構は、摩擦なしのベアリングを含んでもよい。これらのベアリングは、１つ又は複数の軸上の開口部を含んでもよく、このように筐体によって形成された隣のチャンバーと打診棒は、空気交換のためにお互いに連通する。

１つの実施形態において、打診棒は、その長さ全体に渡って実質的に一定の断面構造を有してもよく、そして上述のように、自由端から離れた端に永久磁石の集合が取り付けられている。ドライブ機構の電磁コイルは、上述のように、打診棒の他端の後ろに置かれてもよく、そうすることでハンドピースの外径を比較的小さくすることができる。本実施形態において、ハンドピース筐体の外径は、打診棒の横断面、筐体内の打診棒の取り付け機構、そして筐体の壁の厚さのみによって実質的に画定されてもよい。

本発明の一例示的実施形態においては、例えば、衝撃棒あるいは打診棒のようなエネルギー適用ツールは、棒の大部分と実質的に平行か、打診棒の大部分と実質的に垂直な、それ（前部）に取り付けられる着脱可能な先端部を有する前部と、ドライブ機構と隣接した後部と、を有することが出来る。先端部部分は、患者の歯あるいは他の治療面などのテスト面に接触することができ、磁気によって、打診棒の前部に接続されることが出来る。一形態では、前部の端は、その上に配置された磁石を有することが出来る。他の形態では、前部の端は、磁力によって、先端部上に保持するために、磁気素子を含む事が出来る。一実施形態では、磁石あるいは磁気素子は、エネルギー適用ツールの前部上に存在することが出来る。他の実施形態では、磁石あるいは磁気素子は、着脱可能な先端部上に存在することが出来る。

本発明の一実施形態では、装置は、エネルギー適用ツールの先端部の周りに一体成形される事が出来る膜を含むことが出来、それは、先端部全体、及びエネルギー適用ツールアセンブリの残り部分を包み込むハンドピース筐体を実質的に覆う。先端部は、着脱可能でも、あるいは、着脱可能でなくてもよく、破棄可能であってもなくてもよい。膜は、打診棒のようなエネルギー適用ツールの動作に最小の影響しか与えないように選択されてもよい。一形態では、破棄可能フィーチャは、ドライブ機構に面する１つの開放端を有する、あるいは、それを有しない膜を含むことが出来る。先端部による、打診棒の前部への接続は、着脱可能であれば、磁石によって形成されることが出来、先端部は、テスト面と接触しないので、再利用しても良い。更なる形態においては、膜は、先端部全体を覆うことが出来、打診棒アセンブリを包む前部筐体の両側に折りたたみあるいは溝（flutes）を含み、膜を破らずに、打診棒を伸張し、引き込むことができるようにするだろう。

本発明の他の実施形態においては、廃棄可能なフィーチャは、別個の先端部と膜を含むことが出来る。膜は、１つの開放端を有し、打診棒アセンブリなどのエネルギー適用ツールアセンブリを包むハンドピース筐体の前部と実質的に同様な形状とサイズの中空内部を含むことが出来、打診棒の前端に接続されている着脱可能な先端部に閉鎖端が面しつつ、打診棒アセンブリを包むハンドピース筐体の前端の周りに硬くフィッティングされる、あるいは、固定されることができる。膜は、着脱可能な先端部を覆っていないため、着脱可能な先端部は、測定をされる物体に曝される。そのため、着脱可能な先端部は、廃棄可能であるようにする。廃棄可能なアセンブリは、製造工程において組み立てられ、ユニットとして販売され、あるいは、歯科医院で組み立てられ、別個に販売されることが出来る。一実施形態では、磁石あるいは磁気素子は、打診棒などの適用ツールの前端に存在することができる。他の実施形態では、磁石あるいは磁気素子は、着脱可能な先端部上に存在することが出来る。一形態では、着脱可能な先端部は、打診棒を包むハンドピース筐体の前端を覆う膜を介して、同様に膜によって覆われる打診棒アセンブリの前端における磁石あるいは磁気素子によって、磁気的に、打診棒アセンブリの前端に接続されることが出来る。他の形態では、着脱可能な先端部は、打診棒アセンブリの前端を覆う膜を介して、着脱可能な先端部上の磁石あるいは磁気素子によって、磁気的に、打診棒の前端に接続されることが出来る。したがって、着脱可能な先端部は、暴露されることから、廃棄が可能であるようにする。

本発明の更なる実施形態においては、例えば衝撃棒あるいは打診棒などのエネルギー適用ツールは、患者の歯あるいは任意の他の治療面などのテスト面に接触する前部と、ドライブ機構と隣接する後部と、を有することができる。ハンドピース筐体に包まれる前部は、膜などの廃棄可能なフィーチャ内に完全に覆われ、テスト面に接触しないようにすることが出来る。一実施形態では、打診棒の前部は、打診棒の大部分と垂直であることができる先端部を含むことが出来、膜は、打診棒アセンブリを包むハンドピース筐体の前部の両面上に、折りたたみ、あるいは、溝を含むことが出来る。折りたたみ、あるいは、溝により、膜を破らずに、ハンドピースの筐体の縦軸と実質的に平行な位置から、支点におけるハンドピースの筐体の縦軸と鋭角をなす位置に、打診棒を振動させることができる。他の実施形態においては、膜が打診棒の大部分と実質的に垂直な打診棒の先端部を覆うのみであるなら、エネルギー適用ツールが、ハンドピースの筐体の縦軸に実質的に平行な位置から、支点において、ハンドピースの筐体の縦軸と鋭角をなす位置まで動くとき、折りたたみ、あるいは、溝は、必要ではないだろう。一実施形態では、スリーブがない場合、廃棄可能な膜は、襟部分で保持されることが出来る。スリーブがある場合、襟部分とスリーブは、一体化されることが出来、廃棄可能な膜は、結合されたスリーブと襟部分で保持されることが出来、スリーブの部分は、廃棄可能な膜で覆われるか、廃棄可能であることができる。一形態では、膜は、スリーブによって、一体的に、あるいは、取除き可能に保持されることが出来、スリーブ全体と膜の両方は、廃棄可能とすることが出来る。他の形態では、膜は、スリーブによって、一体的に、あるいは、取除き可能に保持されることが出来、膜のみを廃棄可能とすることができる。

一形態では、スリーブは、筐体の大部分を覆うことが出来、物体と接触するスリーブの前部は、残り部分と切り離すことができ、その分離可能な部分は、廃棄可能であることができる。他の形態では、筐体の大部分を覆うスリーブ全体は、廃棄可能とすることができる。

ハンドピース自体は、外部電力供給に繋げられてもよく、又は、筐体内に含まれる例えば、電池、コンデンサ、変換器、ソーラセル、外部ソース且つ／又は他の適当なソースのような電気的ソースによって駆動されてもよい。

１つの実施形態において、ドライブ機構と打診棒のようなエネルギー適用ツール間の通信は、絶縁された導電性ワイヤのリード又は線を通じてもよい。このリード又は線は、打診棒の周りを同心螺旋状に巻かれてもよく、ばねのような弾性を有する。これはまた、線をやりとりするのに必要最小限の空間を可能にし得る。加えて、螺旋状に巻かれたワイヤによって形成された螺旋状のばねは、ワイヤ接続のルーピング又はねじれの回避又は防止の助けになり得る。

他の実施形態では、ドライブ機構との間の通信は、任意の適切な無線接続によって無線で伝送することが出来る。螺旋状のばねは、もしあるなら、ねじられた２つの個々ワイヤ又は同軸線を有するワイヤを撚って構成されてもよい。ばねが積載された状態において、ばねは、その予応力が摩擦力に一致する程度まで圧縮されてもよく、そして、エネルギー適用ツールの前方向への動きの間、例えば、打診棒の引込位置から伸長位置への動きの間、あるいは、筐体の縦軸と実質的に平行な位置から支点において軸と鋭角をなす位置までの動きの間、この摩擦力に対抗する。ばねの予応力経路は、ゆえに、打診棒のストロークよりもかなり大きく、そのようにばね力は、打診棒のストローク全体に実質的に一定である。前方向への動きの間、打診棒のための取り付け機構のベアリングの任意の望ましくない摩擦力は、また、このばねによって実質的に打ち消されるようにしてもよい。

１つの形態において、ドライブ機構は、打診棒のようなエネルギー適用ツールとの結合のため、例えば、ハンドピース筐体内に配置された圧電力センサの測定装置を含んでもよい。測定装置は、操作中の物体との衝突（ｉｍｐａｃｔ）、又は打診棒によって引き起こされる試料上の任意の振動に基づいて、打診棒の減速度を測定するために適応される。圧電力センサは、物体の特性における変化を検出してもよく、そして、その内部特性を客観的に定量化してもよい。圧電力センサによって転送されたデータは、さらに以下に述べられるシステムプログラムによって処理されてもよい。

他の形態において、ドライブ機構は、エネルギー適用の以前、間、そして以降に、打診棒のようなエネルギー適用ツールの変異を感知且つ／又は測定するために適応された線形可変差動変圧器を含んでもよい。線形可変差動変圧器は、非接触線形変異センサであってもよい。センサは、誘導技術を用いてもよく、そして故に、任意の金属対象を感知することが可能である。また、結果から重力の影響が除去され得るように、非接触変異測定は、衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）を与える直前の速度と加速度をコンピュータに特定させるようにしてもよい。

筐体の開放端に、スリーブを配置することができる。一実施形態では、スリーブは、少なくとも筐体の自由端の長さで取り付け、及び／あるいは囲むことができ、打診棒が軸方向に移動するなら、伸張形態において、打診棒の端と実質的に同一の範囲の長さに渡って、筐体から差し出る。したがって、スリーブの長さは、望ましい長さに伸長された打診棒の差出の長さに依存することができる。スリーブの自由端は、測定を受ける物体に対して配置されることができる。スリーブによる接触は、ハンドピースを物体上に安定化させるのを助ける。他の実施形態においては、スリーブは、打診棒が、動作中、実質平行な状態から、支点において、筐体の縦軸と鋭角をなす状態まで移動するとき、実質的に垂直な、筐体の端に取り付けられることができる。スリーブは、実質的に円筒形状であることができる。更なる実施形態においては、打診棒が、動作中、実質的に平行な状態から筐体の縦軸と鋭角をなす状態まで動くとき、打診棒が自由に動けるように、スリーブは、実質的に半円筒形状の、筐体の延長とすることができる。このシステムを使うことによって、測定を、例えば、患者の歯の臼歯領域など、比較的とどきにくい位置で行うことができる。

一実施形態では、筐体は、スリーブに囲まれた端に向かって先細りになるようにしてもよく、こうすることで、スリーブが取り付けられたとき、装置が、実質的に均一な寸法を有するようにすることができる。他の実施形態では、筐体は、実質的に均一な寸法を有することができ、スリーブは、自身が囲む端の寸法を、ある大きさまで拡張することができる。更なる実施形態においては、スリーブ自身は、自由端に向かって逆先細りとし、物体と接触する平坦領域を広くするようにすることができる。

測定の間、装置は、スリーブの端で、物体に接触することが出来る。接触圧力は、オペレータにより可変することが出来る。圧力は、所定の範囲で整合性良く印加され、その範囲が過大でないことが望ましい。力センサなどのセンサは、この圧力印加を検知するために、ハンドピース内に含まれることができ、視覚信号あるいはデジタル読み取り値を伴うことができる。このセンサは、測定の間、物体に対する適切なアラインメントを得ることを保証するためにも用いることが出来る。

１つの実例の実施形態において、スリーブは、その端の部分から差出ているタブを含み、そのようにしてスリーブの自由端が測定を受ける物体の表面の少なくともある部分と接触状態にあるとき、タブは、物体の上部に残ってもよい。タブとスリーブは共に、物体に関連するハンドピースの繰り返し可能な配置において補助し、故に、タブなしよりも結果がより再現可能である。加えて、タブは、常に物体の上部上の同一位置に実質的に繰り返して配置されるように適応されてもよい。１つの実施形態において、タブは、スリーブの縦軸と実質的に平行であってもよい。

他の実例の実施形態において、スリーブは、タブと、例えば、物体の表面に面するタブの面の表面に実質的に垂直なリッジ、突出又は、他のフィーチャのようなフィーチャを含むことができる。例えば、歯に対して、リッジ又は突出は、隣接歯又は他の垂直表面の間にネストしてもよく、そうすることで、物体の表面を横切る実質的に横又は縦方向のタブの動きを防止するのを助け、且つ／又は再現性において更に助けとなる。タブは、物体の上部の長さ又は幅に依存して十分な長さ又は幅であってもよく、そのようにしてリッジ又は突出は、操作中に適切に配置されてもよい。再度、タブとフィーチャはまた、タブなしよりも結果を再現するのを助ける。

１つの形態において、例えば、物体が歯であれば、隣接歯間に適合し得るように、フィーチャは、短くてそして十分に小さい厚さであってもよい。他の形態において、例えば、物体が歯であれば、フィーチャは、短くてそして隣接歯の上部間に適合するように形成されてもよい。また、他の形態において、例えば、物体が歯であれば、フィーチャは、タブが歯の上部に静止している間、歯の後又は前表面を支え、後又は前表面の大部分をカバーするための寸法であってもよい。

タブ且つ／又はタブ及びフィーチャは、歯又は上述の機械的又は工業的構造、複合物及び類似物のような物体上の器具の再現可能な配置の補助を果たすだけではなく、タブ且つ／又はタブ及びフィーチャはまた、エネルギー適用又はたたく方向と並行する方向以外の方向に、歯又は上述の機械的又は工業的構造、複合物及び類似物のような物体が移動することを避ける助けを果たす。これは、物体且つ／又は土台の任意の不要な外乱を最小限にするのを助け、テスト中のこれらの他の外乱から起こり得る問題を固定し、故に検出の感度且つ／又は精度にさらに寄与する。

それから差出るタブを有さないスリーブの端は、平坦又は実質的に平坦であってもよく、そして物体の上部と接触するタブの部分は、また、平坦又は実質的に平坦であってもよい。タブは、スリーブの端から実質的に平行方向に伸長してもよい。１つの形態において、タブは、スリーブの端から差出る以前の距離に対してスリーブと一体であってもよく、スリーブから差出る後のスリーブの横断面の外形を実質的に保つ。他の形態において、タブは、スリーブの上部又は底部から一様に差出てもよく、しかし、スリーブから差出る後のスリーブの横断面とは実質的に異なる横断面の外形を有する。

１つの実例の実施形態において、タブは、物体の表面の外形を実質的にミラーする接触表面を有してもよく、直接物体上に装置を再現可能に配置するのを補助するために、使用中に物体と接触する。

１つの実施形態において、タブの差出ている部分は、長方形の横断面を有してもよい。他の実施形態において、タブの差出ている部分は、わずかなアーチ形の上部を有してもよい。また他の実施形態において、タブの差出ている部分は、物体と接触することになる表面の外形と一致してもよい。

任意の実施形態において、支えている物体上に任意のつかみを防止するために、タブのコナーは、なめらか又は丸くされ又は実質的になめらか又は丸くされる。

一般に、本装置は、例えば、物体上に打診棒のようなものを打つといった、エネルギー適用を通じて振動が生成される、任意の測定の実施において有用である。接触しない従来装置に対して、たたく動作中に、装置は、物体との接触が保たれることが利点である。

スリーブとタブは、且つ／又はスリーブ、タブとフィーチャは、振動減衰、音響減衰、又は振動減衰特性を有する任意の材料から作られてもよく、そして、スリーブは、スリーブからハンドピースの筐体へと伝わる任意の振動が実質的に減衰され得るような長さを有してもよい。１つの実施形態において、スリーブとスリーブに隣接する筐体の端は、同一の材料から作られてもよい。他の実施形態において、スリーブとスリーブが取り付けられる筐体の端は、類似の振動減衰特性を有する材料から作られてもよい。また他の実施形態において、スリーブとスリーブが取り付けられる筐体の端は、異なる振動減衰特性を有する材料から作られてもよい。また他の実施形態において、スリーブは、その表面又は複数の表面上に振動減衰性コーティングを有する任意の材料から作られてもよい。更なる他の実施形態において、スリーブ、タブ且つ／又はフィーチャは、類似の熱膨張特性を有する異なる材料から作られてもよい。

加えて、スリーブとタブ且つ／又はスリーブ、タブとフィーチャは、再生性、コンポスト性又は生分解性の材料から作られてもよい。これらは、それらの実施形態において特別に有用であり、１回の使用後に処分されることになる。

一例示的実施形態においては、装置は、開放端を有する筐体と、開放端における動きのために筐体内に搭載される、例えば、打診棒あるいは衝撃棒のようなエネルギー適用ツールを有するハンドピースと、を含むことが出来る。筐体は、縦軸（長手軸）を有し、エネルギー適用ツールは、静止構成と作動構成とをとり得る長さを有し、スリーブが物体上に載置されるときに、適切な力が印加されるようにモニタするための筐体内に配置されたセンサを有する。スリーブは、開放端の少なくとも一部で物体に対し載置するように適用され、或る間隔を持たせて筐体の開放端に配置されることが出来る。力センサのようなセンサは、測定されている物体上にスリーブが載置されているときに、オペレータによって、適切な力が印加されることをモニタするために適用され、筐体内部に配置されることが出来る。センサは、上記したように、測定中、物体に対して適切なアラインメントが得られることを保証するためにも用いることができる。センサの更なる詳細が以下に記述される。スリーブは、上記したように、タブ、あるいは、それに取り付けられたフィーチャを有するタブを有することが出来、また、有しなくても良い。

一例示的実施形態においては、例えば、衝撃棒あるいは打診棒などのエネルギー適用ツールは、前部に取り付けられた着脱可能な先端部と、ドライブ機構に隣接した後部と、を有することができる。着脱可能な先端部は、本発明の廃棄可能なフィーチャとすることができる。着脱可能な先端部は、患者の歯あるいは他の治療面などのテスト面と接触することができ、磁気によって、打診棒の前部と接続することができる。一形態では、前部の端は、磁力で先端部を保持するために、その上に配置された磁石あるいは磁気素子を有することができる。他の形態では、着脱可能な先端部は、打診棒の前部を取り付けるために、その上に磁石あるいは磁気素子を有することができる。廃棄可能なフィーチャは、測定あるいはシステムの性能に干渉することなく使うことが出来る。システムは、再取り付け可能性を助けるためのフィーチャを含むことが出来、また、含まなくても良い。

一実施形態では、スリーブとタブ、及び／あるいは、スリーブとタブと再取り付け可能性を助けるフィーチャとは、ハンドピースの筐体に着脱可能に接続することが出来、廃棄可能なフィーチャは、スリーブとタブ、及び／あるいは、スリーブとタブとフィーチャ、及び、着脱可能な先端部を含むことが出来る。他の実施形態では、廃棄可能なフィーチャは、スリーブとタブ、及び／あるいは、スリーブとタブとフィーチャ、及び、着脱可能な先端部の周りに一体的に形成され、先端部全体を実質的に覆うことが出来る膜、を含むことが出来る。膜は、打診棒の動作に最小の影響しか与えないように選択され、先端部は、廃棄可能であっても廃棄可能でなくてもよい。一形態では、膜は、着脱可能な先端部全体を覆うことが出来、打診棒の前端への接続は、膜を介して、磁気的に形成することができる。他の形態では、膜は、一端あるいは両端に、開口部を有することができ、打診棒への接続は、磁力を介して、直接なされることができる。

他の実施形態では、スリーブとタブ、及び／あるいは、スリーブとタブとフィーチャは、ハンドピースの筐体に着脱可能に接続されることが出来、廃棄可能なフィーチャは、スリーブとタブの前部の部分、及び／あるいは、スリーブとタブとフィーチャの前部の部分、及び、別個の先端部と膜を含むことが出来る。廃棄可能なフィーチャは、製造工程の間に組み立てられ、ユニットとして販売されることができ、あるいは、歯科医院で組み立てられ、個別に、あるいは、一緒に販売されることができる。膜は、スリーブが硬く挿入され、あるいは、固定されるように、スリーブの後ろ部分と実質的に同様の形状とサイズで、１あるいは２個の開放端を有する中空の内部を有することができ、先端部は、磁気素子によって、打診棒の前端に接続されることができる。一形態では、磁石あるいは磁気素子は、打診棒の前端にあっても良い。他の形態では、磁石あるいは磁気素子は、着脱可能な先端部上にあっても良い。

一例示的実施形態においては、スリーブ、タップ、及び／あるいは、フィーチャは、再利用可能であっても良い。この構成に用いられる材料は、ふき取り、及び／あるいは、高圧蒸気滅菌を行うことが出来るものとすることができる。

他の例示的実施形態においては、上記した膜、あるいは、上記した打診棒の先端部と膜と同様に、スリーブ、タップ、及び／あるいは、フィーチャは、廃棄可能とすることが出来る。

更に例示的な実施形態においては、着脱可能な先端部と廃棄可能な膜は、測定中の物体に接触するように適用されていない、本発明の利点が実現される、任意の市販の衝撃ハンドピースに用いるように適用されても良い。

更に他の例示的実施形態においては、スリーブ、着脱可能な先端部と廃棄可能な膜は、測定中の物体と接触するのに適用されていない、本発明の利点が実現される、任意の市販の衝撃ハンドピースに用いられるように適用されても良い。

上述のような構造的特性の評価は、幾つかの器具を用いて幾つかの方法でなされ得る。例えば、適当な器具は、２０００年９月１９日に発行された“Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄａｍｐｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ”題名の米国特許６，１２０，４６６号（‘４６６特許）に述べられたものであり、この特許を参照することによって本明細書に組み入れられたものとする。他の器具と方法は、米国特許６，９９７，８８７号と７，００８，３８５号に開示されたものを含んでもよく、それらの全ての内容は、それらの全体を参照することによって本明細書に組み入れられたものとする。これらの測定は、ある時間間隔の間に、タッピング又はエネルギー適用の結果として物体から反射されるエネルギーを測定する器具を使用することを含んでもよく、時間間隔の間に物体から反射されたエネルギーに基づいて時間エネルギープロファイルを作成し、且つ／又は物体の緩衝能力を測定するために時間エネルギープロファイルを評価することを含んでもよい。更に、米国特許４，４８２，３２４号と４，６８９，０１１号に開示された装置もまた用いられてもよく、それらの全体を参照することによって本明細書に組み入れられたものとする。これらの全ての器具と装置は、反復的に再位置付けを可能とするために本スリーブ構成で修正されてもよい。

上述のいずれの実施形態におけるスリーブは、着脱可能であってもよい。本発明の１つの実施形態によれば、スリーブは使い捨てであってもよい。本発明の他の実施形態によれば、スリーブは再利用可能であってもよい。１つの形態において、使い捨てスリーブは、無菌化可能で、そして複数回の使用後に使い捨てするようにしてもよい。他の形態において、スリーブは、１回使用のためであってもよく、無菌化可能又は非無菌化可能ないずれかの材料から作られてもよい。

スリーブは、任意の適切な取り付けモードによって筐体に取り付けられてもよい。これらは、限定しないが、スレッド取り付け（ｔｈｒｅａｄｅｄ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）、摩擦適合（ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｆｉｔ）、バヨネット構造（ｍａｔｉｎｇ ｂａｙｏｎｅｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ）、溝形構造（ｔｏｎｇｕｅ ａｎｄ ｇｒｏｏｖｅ ｔｙｐｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ）、スナップ適合（ｓｎａｐ ｆｉｔ）、インターネスティングピンとピンホール構造（ｉｎｔｅｒｎｅｓｔｉｎｇ ｐｉｎ ａｎｄ ｐｉｎｈｏｌｅ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ）、ラッチ（ｌａｔｃｈｅｓ）そして他の相互接続構造を含む。１つの実例の実施形態において、スリーブと筐体は、よりよい適合のためにカスタムメードのスレッドシステムであってもよい。

本発明の他の実施形態によれば、スリーブは、測定される物体との接触に対して適応されない他の市販のハンドピースに適合されてもよく、そのようにして、本発明の利点はまた、実現され得る。

前述したように、本発明のシステム及び方法は、非破壊的である。再取り付け可能性を助けるための、廃棄可能なパーツ及び／あるいはフィーチャを含むことも出来るし、含まないことも出来るシステムに、これを適用可能である。本発明は更に、測定とシステムの動作の感度を犠牲にすることなく、衝撃、たとえ測定される物体への小さな衝撃さえも最小化する、構造的特性の測定のためのシステムと方法に関する。一実施形態では、システムは、測定のよりよい感度を示し、あるいは、維持しつつ、測定の間、物体への衝撃の力を最小化するように、軽量、及び／あるいは、遅い速度で動作可能なエネルギー適用ツールを含む。一形態では、例えば、打診棒などのエネルギー適用ツールは、ハンドピースの重量を最小化するために、軽量な材料で作られる事が出来る。他の実施形態では、例えば、打診棒などのエネルギー適用ツールは、ハンドピースのサイズも最小化できるように、より短く、及び／あるいは、より小さな直径で、作られることが出来る。更なる実施形態においては、システムは、エネルギー適用ツールの加速度を少なくすることが出来るドライブ機構を含むことが出来る。例えば、ドライブ機構は、測定の感度を維持しつつ、動作中、エネルギー適用ツールが軽い、及び／あるいは、長さあるいは直径が小さいか否かに関わらず、エネルギー適用ツールの加速度と、物体への衝撃力とを小さくする、小型のドライブコイルを含むことが出来る。これらの実施形態は、より軽量なハンドピース筐体を含む、前述した実施形態の１以上と組み合わせることができる。測定を実行する速度は、また、測定中、物体への衝撃を最小化するために、衝撃の初期速度を増加させない方が、望ましいだろう。本発明は、接触時の初期速度を同じに維持しつつ、エネルギー適用ツールの動作距離を、例えば、約４ｍｍから約２ｍｍに減少することができるドライブ機構を有する、構造的特性を測定するための更に他のシステムと方法に関し、したがって、システムの動作を犠牲にすることなく、より速い測定が可能になる。システムは、再取り付け可能性を助け、及び／あるいは前述したフィーチャによる衝撃を弱めるための、廃棄可能なパーツ及び／あるいはフィーチャを有することも出来るし、有しなくても良い。

軽量のエネルギー適用ツール、短いあるいは小さい直径のエネルギー適用ツールあるいは、エネルギー適用ツールの加速度を減少するための、より小さいドライブコイルを含むことが出来るドライブ機構を有する、あるいは、有しない上記した任意のシステムにおいては、スリーブの一部が物体と接触している間、測定を行うなら、オペレータが物体に印加する力は、また、重要であり、モニタされる必要があるだろう。なぜなら、例えば、オペレータが与える不十分あるいは余分な力は、測定を複雑化し得るし、より不正確な結果さえ生成するからである。一実施形態では、上記した本発明の実施形態の任意のものにおいて、ハンドピースは、測定中の物体に印加される力を測定するための張力ゲージを含むことが出来る。張力ゲージは、もしあるなら、ハンドピースとスリーブとの間のカンチレバーに取り付けられ、あるいは、搭載させることができ、スリーブを物体上に押すことは、また、張力ゲージによって測定されるカンチレバーを変形させ、したがって、力測定を提供することができる。

他の実施形態によれば、上述した本発明の実施形態の任意のものにおいて、ハンドピースは、上述した力を直接測定する圧電素子を含むことが出来る。

ある実施形態では、単一の、あるいは、個別のカンチレバーに搭載された複数の張力ゲージを用いることが出来る。カンチレバーは、例えば、マウント装置上などの、ハンドピースあるいはスリーブの残り部分からはなれたコンポーネント上に存在することも出来る。

一形態においては、力測定は、光のような、視覚出力に接続されることが出来る。一実施形態では、複数の光システムが含まれうる。例えば、緑の光は、力の量が適正であることを示し、赤の光は、力が大きすぎることを示すことができる。他の実施形態においては、一つの光システムが含まれることが出来る。例えば、光がない場合は、力の量が適正であることを示す信号を与え、赤の光が、大きすぎる力の信号を与えることができる。更なる実施形態においては、赤の光をフラッシュ点灯することが、大きすぎる力を示すことができる。

他の形態においては、力測定は、音声出力に接続されることが出来る。一実施形態では、音声出力は、大きすぎる力を示すために、ビープ音を含むことが出来る。他の実施形態では、音声出力は、大きすぎる力を示すために、赤の光のフラッシュ点灯と共にビープ音を含むことが出来る。更なる実施形態においては、力測定は、大きすぎる力を警告するために、音声警告システムと接続することが出来る。更に他の実施形態では、力測定は、大きすぎる力を警告するために、音声警告システムと、フラッシュ点灯する赤い光とに接続されることが出来る。

上述したように、ハンドピースは、コンピュータ化されたハードウェアと計測ソフトウェアを含むシステムの一部であってもよい。この計測ソフトウェアは、物体の構造的特性を特定するために、起動して入力し、そしてハンドピースの行動及び応答を追跡するようにプログラムされている。ハードウェアは、ハンドピースを制御し、そして任意の収集したデータ、例えば打診棒のようなエネルギー適用ツールと物体との衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）による減速度を解析するためのコンピュータを含んでもよい。１つの実施形態において、ハンドピースとハードウェアは、有線接続を通じて通信してもよい。他の１つの実施形態において、ハンドピースとハードウェアは、無線接続を通じて通信してもよい。

１つの実施形態において、ハンドピースのエネルギー適用プロセスは、スイッチ機構によるような機械機構を通じて誘引されてもよい。１つの形態において、オペレータが簡単に起動できるように、フィンガースイッチ（ｆｉｎｇｅｒ ｓｗｉｔｃｈ）は、ハンドピース上の便利な箇所に配置されてもよい。他の形態において、スイッチ機構は、スリーブを通じて物体に圧力を加えることによって誘引されてもよい。他の実施形態において、ハンドピースのエネルギー適用プロセスは、音声コントロール又はフットコントロールを通じて誘引されてもよい。

起動に際して、打診棒は、ある速度で物体に向かって伸長し、そして物体との衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）する際の打診棒の減速度が、例えばハンドピース内に取り付けられた圧電力センサといった測定装置によって測定され、そして、解析のためにシステムの残りの部分に転送されてもよい。１つの形態において、打診棒は、実質的に同一の速度で秒ごとに一定の回数で物体をたたく様にプログラムされ、そして、減速度情報は、システムによる解析のため、記録又は収集される。

スリーブ且つ／又は筐体のある部分は、抗菌性コーティングで覆われてもよく、こうすることで、微生物の成長を減少、防止、妨害又は最小限化することが可能になる。故に、高温オートクレーブプロセス又は侵食性の強い化学物質（ｈａｒｓｈ ｃｈｅｍｉｃａｌ）の使用を最小限にし、そしてそのようなツール又は器具の基板として有用な材料の種類と数を増やすことになり得る。

更に、器具は、構造に使われる機械的生体適合性材料、又は生物模倣適合性材料のような材料の選択、且つ／又は例えばインプラントのような解剖学的構造のための材料の選択における補助において有用であり得る。正常の健康な歯に対して、咀嚼によって生成される震動のエネルギーは、健康な骨質歯に接合する歯周の靭帯によって減衰される。しかし、自然歯が損傷又は病害によってインプラントで入れ替えられた場合、靭帯が一般に失われ、そして、インプラントは、震動の力を直接的に骨内に伝え得る。インプラントの橋脚歯の製造に使われる複合物、金、酸化ジルコニウム等のような複数の材料は、多数の研究において有効であること示した。これらの研究は、合成樹脂、金又は酸化ジルコニウム製の橋脚歯の使用によるインプラント復元の、橋脚歯の建造後における残存性を示すが、これらの橋脚歯の材料の積載に対する動的な応答を測定するような研究はない。本発明の器具は、そのような目的に使用されてもよく、そして、移植前に適合性又は同等性を推測し、又はインプラントに隣接する自然歯を保護する適切な材料を選択するのに有用であり得る。故に、材料の選択は、インプラントと自然歯が衝突に反応している間の不均衡を最小限し得る。

更に、器具は、構造に使われる機械的に又は化学的に恒久性又は同等性の材料のような材料の選択、且つ／又は例えば飛行機、自動車、船、橋、ビルの金属複合物の構造、限定するものではないが、発電施設を含む工業的構造、アーチ構造、又は他の類似物理的構造のための材料、又はそのような構造の建造において適切に補助する減衰材料の選択の助けに有用であり得る。本発明の器具は、そのような目的に使用されてもよく、そして、建造後における亀裂、欠損、微亀裂、セメントシールの損失、セメント破損、接着層破損又は欠陥箇所の検出に加え、建造前に材料の適合性を予測するのに有用であり得る。

更に、本発明は、物体の構造を構成する材料固有の欠陥及び上述したように傷又は磨耗又は繰り返し負荷による亀裂又は欠損等との間の区別にも有用である。骨又はインプラントの材料構造、すなわち、物理的構造の欠陥は、例えば、骨内の傷、インプラントの取り付け時又はポリマー、重合体複合物又は合金、又は金属複合物又は合金の製造時における類似欠陥を含み得る。

タブ又はタブ且つ／又はフィーチャによる器具の安定はまた、テスト結果を混乱させ得る任意のぎくしゃく行動を最小限化し得る。例えば、骨構造又は物理的又は工業的構造内の任意の固有の欠陥は、テスタのぎくしゃく行動によってマスクされてもよい。このタイプの欠陥検出は、重要である。なぜならば、欠陥の箇所と伸長は、インプラント又は物理的又は工業的構造の安定性上に劇的に影響を与え得る。一般に、例えば、インプラントに冠状体（ｃｒｅｓｔａ）又はアピカル（ａｐｉｃａｌ）欠陥のような傷が検出される時、冠状体（ｃｒｅｓｔａ）とアピカル（ａｐｉｃａｌ）欠陥のいずれもが存在していれば、インプラントの安定性に影響を与え得る。過去において、高価な集中的放射プロセス以外にこのタイプの情報を集める他の方法はなかった。本発明において、このタイプの情報が集められ、そして障害のない方法で実施され得る。

一般に、本発明は、歯科衛生又は物理的構造の構造的インテグリティにおけるリスク査定の精度の新しい形、そして新しい方法での診断を行う機会を更に示す。本発明は、試料への運動エネルギー、試料によって特定された負荷又は変位レート、衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）によって測定される減速度、及び亀裂、欠損、微亀裂、微欠損、セメントシールの損失、セメント破損、接着層破損、微漏出、損傷、腐食、一般の構造インテグリティ、一般の構造安定性又は欠格箇所のより正確な予測に対する動的な機械的応答の解析の管理に対して提供する。

更に、ＬＣ（ｌｏｓｓ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：損失係数）とＥＲＧ（ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｔｕｒｎ ｇｒａｐｈ：エネルギー帰還グラフ）のような構造的インテグリティの複数指標が、クリティカル方向における衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）負荷と同様に可能になり得る。上述のように構造的特性をテストするために、本システムは、頬側（ｂｕｃｃａｌ）の負荷及び舌（ｌｉｎｇｕａｌ）の方向のような他の負荷方向が可能になるような便利及び簡易な方法を提供する。

頬側の負荷は、重要である。これは、例えば、歯が衝突することで生ずる典型的なより危険なタイプの負荷である。一般に、垂直負荷は、歯に比較的に低い応力を引き起こす。しかし、作業且つ／又は非作業動きは、あごの横の動きと歯と復元物との咬合表面の傾斜形状の結果として側面負荷を引き起こす。この側面負荷は、外部と内部表面とふち下において非常に高い応力の集中を引き起こし得る。故に、本発明のシステムを使用すれば、そのようなテストは簡単に実施され得る。要するに、人工の歯科インプラント構造、歯の構造、整形外科的構造、又は整形外科インプラントの構造的安定性、インテグリティ、亀裂等の検出のためだけに適応されるものではなく、実際の建造における使用、そして移植後に受ける応力下でのテストを通じて入れ替えプロセスのためにも適応されてもよい。

自然負荷は、典型的に拍動性（例えば、反対として正弦性）である。筋肉、心循環系、ランニング、ジャンピング、かみ合わせ／歯ぎしり等全ては、例えば拍動性負荷といった負荷を生じ得る。衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）負荷は拍動性であり、そして故に生理的である。衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）負荷は、粘着性特性を測定し、そして構造内の損傷を抽出するために使用され得る。

上述のように、本発明は、適用の容易さと速さを提供し、そして、微小漏えい、全体の再発虫歯、ゆるいポスト／ビルドアップ、ポストスペース内の虫歯、歯が修復不可能な状態である、全体的な虫歯、歯髄がほぼ漏出した状態、エナメル質と象牙質の亀裂、内部欠損、又は任意の生体工学ミスマッチ、構造内に変化を作り出す任意の欠陥等を非破壊方法で検出及び査定するために採用されてもよい。上述のように、これは、工業的又は物理的構造においても当てはまる。

加えて、上述のように、本発明は、欠陥、亀裂、微亀裂、欠損、微欠損、漏えい、損傷、セメントシールの損失、微漏えい、腐食、セメント破損の構造的インテグリティ、接着層破損、一般的又は一般の構造的安定性の抽出の箇所の正確さにも寄与する。

本発明は、次に示される実施形態の後述の詳細な記述及び図面によって更に例示されるであろう。

図１は、本発明のシステムの実施形態の透視図を説明する。 図１ａは、本発明のタブの実施形態を示す。 図１ｂは、本発明のタブの実施形態を示す。 図２ａは、本発明のスリーブとタブの実施形態の側面透視図を説明する。 図２ｂは、本発明のスリーブとタブの実施形態の端透視図を説明する。 図２ｃは、本発明のスリーブとタブの実施形態の透視断面図を説明する。 図２ｄは、本発明のスリーブとタブの実施形態の端断面図を説明する。 図２ｅは、本発明の図２ａのスリーブとタブの実施形態の側面断面図を説明する。 図３は、本発明のスリーブの実施形態の透視側面図を示す。 図３ａは、図３のスリーブの実施形態の側面図を示す。 図３ｂは、本発明のスリーブの他の実施形態の側面図を示す。 図３ｃは、スリーブの端から見た図３ｂのスリーブの断面図を示す。 図３ｄは、ハンドピースに取り付けられたスリーブの端から見た図３ａのスリーブの断面図を示す。 図４ａは、本発明のハンドピースのスリーブの実施形態を説明する。 図４ｂは、本発明のハンドピースのスリーブの実施形態を説明する。 図５は、本発明のハンドピースの実施形態の縦方向の断面図を説明する。 図６は、本発明の図５の線III−IIIに沿って取られた断面図を説明する。 図７ａは、物体に置かれた時の図２ａ〜ｄのいずれかのスリーブとタブの実施形態の側面図を説明する。 図７ｂは、それぞれ操作中の本発明のスリーブとタブの実施形態の上面図と正面図の実施形態を説明する。 図７ｃは、それぞれ操作中の本発明のスリーブとタブの実施形態の上面図と正面図の実施形態を説明する。 図８は、本発明のスリーブとタブの他の実施形態を説明する。 図８ａは、操作中の図８のスリーブとタブ実施形態を説明する。 図８ｂは、操作中の図８のスリーブとタブ実施形態を説明する。 図９は、本発明の実施形態におけるソフトウェアプログラムのフローチャートを説明する。 図１０は、本発明のシステムと方法を用いる４スレッドチタンインプラントの骨密度の生体外（ｖｉｔｒｏ）研究におけるグラフを示す。 図１０ａは、本発明のシステムと方法を用いる４スレッドチタンインプラントの骨密度の生体外（ｖｉｔｒｏ）研究におけるグラフを示す。 図１１は、本発明のシステムと方法を用いる４スレッドチタンインプラントの骨密度の生体外（ｖｉｔｒｏ）研究におけるグラフを示す。 図１１ａは、本発明のシステムと方法を用いる４スレッドチタンインプラントの骨密度の生体外（ｖｉｔｒｏ）研究におけるグラフを示す。 図１２は、本発明の器具の打診棒による衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）中に加えられる力を示す。 図１３は、本発明の器具の打診棒による衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）に基づく物体の動的な応答を示す。 図１４は、理想状態の損失係数とエネルギー還元グラフの計算において使われる式を示す。 図１５は、理想状態の損失係数とエネルギー還元グラフの計算において使われる式を示す。 図１６は、本発明の器具を示す。 図１６ａは、本発明の打診棒による衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）後に生成される損失係数とエネルギー還元グラフ及びそれが如何にして理想適合との比較が行われるかを示す。 図１６ｂは、多数の測定後の正常と異常構造のグラフ及びそれが如何にして理想適合とのと比較が行われるかを示す。 図１７は、本発明のシステムと方法及び他の既存方法でテストされる歯を描く。 図１７ａは、本発明のシステムと方法及び他の既存方法でテストされる歯を描く。 図１７ｂは、本発明のシステムと方法及び他の既存方法でテストされる歯を描く。 図１７ｃは、本発明のシステムと方法及び他の既存方法でテストされる歯を描く。 図１７ｄは、本発明のシステムと方法及び他の既存方法でテストされる歯を描く。 図１７ｅは、本発明のシステムと方法及び他の既存方法でテストされる歯を描く。 図１７ｆは、本発明のシステムと方法及び他の既存方法でテストされる歯を描く。 図１７ｇは、本発明のシステムと方法及び他の既存方法でテストされる歯を描く。 図１７ｈは、本発明のシステムと方法及び他の既存方法でテストされる歯を描く。 図１８は、図１７ａ〜ｈにおける歯とは異なる歯上での繰り返し手順を示す。 図１８ａは、図１７ａ〜ｈにおける歯とは異なる歯上での繰り返し手順を示す。 図１８ｂは、図１７ａ〜ｈにおける歯とは異なる歯上での繰り返し手順を示す。 図１８ｃは、図１７ａ〜ｈにおける歯とは異なる歯上での繰り返し手順を示す。 図１８ｄは、図１７ａ〜ｈにおける歯とは異なる歯上での繰り返し手順を示す。 図１８ｅは、図１７ａ〜ｈにおける歯とは異なる歯上での繰り返し手順を示す。 図１８ｆは、図１７ａ〜ｈにおける歯とは異なる歯上での繰り返し手順を示す。 図１９は、従来の歯科治療のレントゲン写真を示す。 図１９ａは、従来の歯科治療のレントゲン写真を示す。 図１９ｂは、本発明の歯科治療における時間に対する衝撃応答のグラフを示す。 図１９ｃは、従来の歯科治療のレントゲン写真をを示す。 図１９ｄは、本発明の歯科治療における時間に対する衝撃応答のグラフを示す。 図１９ｅは、従来の歯科治療のレントゲン写真を示す。 図１９ｆは、本発明の歯科治療における時間に対する衝撃応答のグラフを示す。 図１９ｇは、従来の歯科治療のレントゲン写真を示す。 図２０は、歯と本発明のシステムを使用した時の歯科治療（ｄｅｎｔａｌ ｗｏｒｋ）前と後のその時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２０ａは、歯と本発明のシステムを使用した時の歯科治療（ｄｅｎｔａｌ ｗｏｒｋ）前と後のその時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２０ｂは、歯と本発明のシステムを使用した時の歯科治療（ｄｅｎｔａｌ ｗｏｒｋ）前と後のその時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２０ｃは、歯と本発明のシステムを使用した時の歯科治療（ｄｅｎｔａｌ ｗｏｒｋ）前と後のその時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２０ｄは、歯と本発明のシステムを使用した時の歯科治療（ｄｅｎｔａｌ ｗｏｒｋ）前と後のその時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２０ｅは、歯と本発明のシステムを使用した時の歯科治療（ｄｅｎｔａｌ ｗｏｒｋ）前と後のその時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２０ｆは、歯と本発明のシステムを使用した時の歯科治療（ｄｅｎｔａｌ ｗｏｒｋ）前と後のその時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２１は、同一歯のエックス線検査と本発明のシステムを使用した時の時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２１ａは、同一歯のエックス線検査と本発明のシステムを使用した時の時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２１ｂは、同一歯のエックス線検査と本発明のシステムを使用した時の時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２２は、同一歯の映像と本発明のシステムを使用した時の時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２２ａは、同一歯の映像と本発明のシステムを使用した時の時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２３は、ガラス棒を用いて歯をシミュレートする有限要素解析からのデータと有限要素モデルにおける衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）によって作られる曲線を示す。 図２４は、それぞれ欠陥のない合成層プレートとサンプルの中心において層間に欠陥を持つ合成層サンプルを示す。 図２４ｂは、それぞれ欠陥のない合成層プレートとサンプルの中心において層間に欠陥を持つ合成層サンプルを示す。 図２４ａは、それぞれ図２４、２４ｂの複合物に対し、有限要素解析を用いた際の衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のグラフを示す。 図２４ｃは、それぞれ図２４、２４ｂの複合物に対し、有限要素解析を用いた際の衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のグラフを示す。 図２５は、図２４、２４ｂの複合物の繰り返し測定を示す。 図２５ａは、図２４、２４ｂの複合物の繰り返し測定を示す。 図２６は、本発明のシステムの実施形態の写真を示す。 図２６ａは、本発明のシステムの測定装置を示す。 図２６ｂは、本発明のシステムの測定装置を示す。 図２７は、本発明のシステムと方法によって生成される時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２８は、本発明のシステムと方法によって生成される時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。 図２９は、本発明のシステムと器具の実施形態の概略図を示す。 図３０は、着脱可能な先端部と膜を有する、本発明のエネルギー適用ツールの実施形態の前端の断面図を示す。 図３０ａは、図３０の実施形態の保持磁石を有する先端部の背面図と前面図を示す。 図３０ｂは、図３０の実施形態の保持磁石を有する先端部の背面図と前面図を示す。 図３１は、着脱可能な先端部、膜、及び、スリーブの取り付け位置が示された、本発明のエネルギー適用ツールの他の実施形態の前端の断面図を示す。 図３２は、着脱可能な先端部、膜、及び、タブを有するスリーブの取り付け位置が示された、本発明のエネルギー適用ツールの更なる実施形態の前端の断面図を示す。 図３３は、折りたたまれた膜と着脱可能な先端部を有するエネルギー適用ツールの更に他の実施形態の断面図を示す。 図３４は、図３２の前端を含む本発明のハンドピースの断面図を示す。 図３４ａは、図３４のハンドピースの分解立体図を示す。 図３４ｂは、図３４の前端の分解立体図を示す。 図３４ｂ−１は、図３４の前端の分解立体図を示す。 図３４ｃは、カバーがない場合の図３４の上面図を示す。 図３５ａは、さまざまな図における図３４のハンドピースを示す。 図３５ｂは、さまざまな図における図３４のハンドピースを示す。 図３５ｃは、さまざまな図における図３４のハンドピースを示す。 図３６ａは、図３４の詳細な分解立体図を示す。 図３６ｂは、図３４の詳細な分解立体図を示す。 図３６ｃは、図３４の詳細な分解立体図を示す。 図３６ｄは、図３４の詳細な分解立体図を示す。 図３７は、廃棄可能な膜がある、あるいは、ない垂直先端部を有する本発明のハンドピースの他の実施形態を示す。 図３７ａは、廃棄可能な膜がある、あるいは、ない垂直先端部を有する本発明のハンドピースの他の実施形態を示す。 図３７ｂは、廃棄可能な膜がある、あるいは、ない垂直先端部を有する本発明のハンドピースの他の実施形態を示す。 図３８は、張力ゲージマウントの上面図を示す。 図３８ａは、屈曲の方向を示す張力ゲージマウントの側面プロファイル図を示す。

以下に示される詳細な説明は、本発明の形態に一致して提供される現行の例示されるシステム、装置及び方法の説明として意図されており、本発明が、用意され又は利用され得るただ１つの形態を表すようには意図されていない。むしろ、本発明の趣旨および範囲内に包含されるように意図された様々な実施形態によって、同一かまたは同等な機能及び構成要素が達成され得ることを理解されたい。

他に定義されない限り、本明細書に使われる全ての専門及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者が一般に理解すると同様の意味を有する。しかし、本明細書に述べられるものと同一か又は同等の任意の方法、装置と材料は、本発明の実践又はテストに用いられることができ、模範的方法、装置と材料は、これにより述べられる。

本明細書に言及される全ての出版物は、記述及び開示の目的のために参照することによって本明細書に取り込められ、例えば、現行の述べられる発明に関連して用いられてもよい出版物に述べられた設計と方法論である。以前、次にそして本文の全体に渡ってリストされ又は議論される出版物は、本出願の出願日前のそれらの開示に対して単に提供される。本明細書において、発明者が以前の発明の長所によるそのような開示を先立つように権利を与えない承認として解釈されるものはない。

本発明は、実用的な任意のサイズと形の物体をテストするために使用されてもよく、それらの構造的特性上の情報を得てもよい。そのような構造的特性は、物体又は物体が固定され得る土台の物理的特性だけでなく、それらの位置、本処置前の歯科治療で使用する材料の適合性又は安定性、本処置前に修復可能か否か、修復処置が成功かどうか、任意の処置を受けた歯構造が何時再構築されたか、歯科治療前と後の歯構造のゆるみ、そしてそれらの組み合わせとしての情報も含む。

本明細書に定義される構造的特性は、振動緩衝能力、音響緩衝能力、固有欠陥を含む欠陥、例えば、物体を構成する骨又は材料内の亀裂、微亀裂、欠損、微欠損、セメントシールの損失、セメント破損、接着層破損、微漏出、損傷、腐食、一般の構造的インテグリティ又は一般の構造的安定性を含んでもよい。歯、自然歯、人口の歯科インプラント構造、歯構造、整形外科的構造又は整形外科インプラントのような解剖学的物体に対して、そのような特性は、物体の健全性、又は、物体が据え付けられ又は取り付けられ得る下の土台の健全性を示し得る。物体及び／又は下の土台の健全性はまた、密度又は骨密度、又は亀裂、欠損、微欠損、微亀裂、セメントシールの損失、セメント破損、接着層破損、微漏出、損傷、腐食、又はそれらの組み合わせといった任意の固有又はその他の欠陥の骨結合のレベルに相互に関連し得る。一般の物体に対して、例えば、ハニカム又は重ねたハニカムを含む重合体複合物の構造又は飛行機、自動車、船、橋、ビルの金属複合物の構造、限定するものではないが、発電施設を含む工業構造、アーチ構造、又は他の類似物理構造、そのような測定はまた、欠陥又は亀裂、ひび割れ欠損又は微亀裂などのような任意の構造的インテグリティ又は構造的安定性に相互に関連し得る。

例えば、自然又は修復された歯、歯科インプラント構造、整形外科インプラント構造の減衰特性の測定、そして、限定しないがテスト飛行機構造、合成構造、工学材料、又は医科インプラントの安全性を含む、減衰特性の測定が用いられる様々な他の応用、そしてアクセスすることが困難である位置又は液体接触媒体が使用できない位置において特に有利であり。スクリューのゆるみ、骨と同様に歯の亀裂及び骨の空所、デボンドされた修復、そして集積回路材料における損傷のような構造的インテグリティ。しかし、上述のリストは網羅的なものであるつもりはない。

本発明は、上述の物体の構造的特性の有効かつ再現可能な測定を提供する。

物体は、物体からの生きた任意のデータを収集そして解析可能なコンピュータ化されたシステムの一部を形成するハンドピースを介して提供されるエネルギー適用プロセスを受けさせてもよい。上述のように、振動緩衝能力、音響緩衝能力、機械的と解剖学的物体とそれらがその上に固定され得る任意の土台の両方の構造的インテグリティ又は構造的安定性を含む多くの異なる構造的特性は、本発明のシステムと方法を用いて決定されてもよい。自然又は修復された歯、人口の歯科インプラント構造、歯の構造、又は整形外科インプラントのような解剖学的物体に対して、本明細書に定義される構造的特性の例は、振動緩衝能力、音響緩衝能力、又は構造的安定性を含んでもよく、そして物体の健全性を示してもよい。物体の健全性は、骨密度又は骨結合のレベル、上述の欠陥又は亀裂のような構造的インテグリティにも相互に関連し得る。一般の物体に対して、そのような測定は、上述したように、欠陥又は亀裂のようなそれらの構造的インテグリティにも相互に関連し得る。飛行機、自動車、船、橋、ビル又は他の類似の物理的構造のような物理的構造又はそのような構造の建造において適切に補助する減衰材料に対して、本明細書に定義される構造的特性の例は、振動緩衝能力、音響緩衝能力、又は構造的安定性を含んでもよく、そして物体の構造的インテグリティの健全性を示してもよい。

上述のように、本発明の器具は、そのような目的に使用されてもよく、そして、建造後のセメントシールの損失、セメント破損、接着層破損、微漏えい、腐食等を検出するのに加え、建造前に材料の適合性を予測するのに有用であろう。更に、本発明は、物体の構造を構成する材料内の固有の欠陥及び上述したように傷又は磨耗又は繰り返し負荷による亀裂又は欠損等との間の区別にも有用である。骨又はインプラントの材料構造、すなわち、物理的構造の固有の欠陥は、例えば、骨内の損、インプラント建造又はポリマー、重合体複合物又は合金、あらゆる種類のセラミック、又は金属複合物又は合金内の類似欠陥を含みえる。

１つの実施形態において、ハンドピース１０４は、図１、３５ａ〜ｃに例示されたように、例えば、衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）器具の形状であってもよい。ハンドピース１０４は、開放端１３２ａと閉端１３２ｂを持つ円柱型筐体１３２を有してもよい。開放端１３２ａは、ここに例示されるように漸減されるが、他の構成も熟慮される。エネルギー適用ツール１２０、例えば、打診棒１２０はまた、上述のように、軸方向の移動に対して筐体１３２内部に取り付けられてもよい。ハンドピースはまた、操作中に引込位置１２８と伸長位置１２９との間を筐体１３２内の軸方向に打診棒１２０を駆動するために筐体１３２内に取り付けられるドライブ機構１６０を含む。示されたように、伸長位置１２９において、打診棒１２０の自由端は、筐体１３２の開放端１３２ａから伸長又は突出する。図５に示されたように、ドライブ機構１６０は、後述する電磁コイル１５６を含んでもよい。１つの形態において、打診棒１２０は、その全体長にわたって実質的に一定の断面構造を有してもよく、そして自由端から離れた端に取り付けられた永久磁気アンサンブル１５７を有する。ドライブ機構１６０の磁気コイル１５６は、打診棒１２０の他端の後ろに配置させられてもよく、そうすることで、ハンドピース１０４の外径を比較的小さくすることができる。

図６に示されたように、エネルギー適用ツール１２０、例えば打診棒１２０のための取り付け機構は、ベアリング１００３と１００４によって形成されてもよく、そうすることで、ほとんど摩擦がない方法で打診棒１２０の支持又はサポートが可能となる。１つの例において、筐体１３２は、約１５０ｍｍの長さと約１５ｍｍの厚さとなる。磁気又は推進コイル１５６は、筐体１３２内の永久磁石１５７の隣に配置させられてもよく、そして永久磁石１５７の軸方向後ろに配置される。磁気コイル１５６と永久磁石１５７は、打診棒１２０の前後方向の動きのためのドライブを形成する。ドライブコイル１５６は、筐体１３２の必須の構成要素であってもよく、そして供給ホース又は線１０００に接続されてもよい。

２つのベアリング１００３と１００４は、実質的に無摩擦であってもよく、そして、図６に示されたように、軸方向の開口１４００によって分離される複数の放射状に内向きに伸長するリッジを含んでもよい。ベアリング１００３の軸方向の開口１４００は、チャンバー１６００からベアリング１００３によって分離されるチャンバー１５００間の空気の移動を許し、チャンバーは、筐体１３２の内壁表面と打診棒１２０との間に形成される。これらのチャンバー１５００と１６００間の空気移動が、打診棒１２０の移動を補うようにしてもよい。

再度図１を参照し、スリーブ１０８は、端１３２ａに対向して配置され、そして端１３２ａを越えて伸長する。スリーブ１０８は、筐体の端１３２ａを包み込み、そして操作中において物体１１２の表面上に容易に配置できるように、その端１１６は平らにされている。図２ａに示されたように、スリーブ１０８は、その端１１６の部分から突出するタブ１１０を有し、そうすることで、スリーブ１０８の開放端１１６が測定を受ける物体１１２の表面と接触する時、図６、２６aと２６ｂに示されたように、タブ１１０は、物体１１２の上部に載せられることが可能となる。タブ１１０とスリーブ１０８の両方が、物体１１２に対するハンドピース１０４の繰り返し可能な配置を補助するようにしてもよく、そして、よりよい再現性のために、タブ１１０は、毎回物体１１２の上部から実質的同一の距離で置かれてもよい。これは、図２ｂ、２ｃと２ｄ、図７ａ〜ｄ、又は図２６aとｂにて、よりよく見ることができる。但し、物体１１２は、図２ｂ〜ｄにおいては示されていない。上述のように、物体は、解剖学的構造又は物理的又は工業的構造を含んでもよいが、ここに言及される図においては、解剖学的物体が示されている。

図１、２ａ、２ｂ、２ｃ、と２６ｂに示されたように、そこから突出するタブ１１０を有さないスリーブ１０８の端１１６は、平ら又は実質的に平らで、そして、図２ａ、２ｂ、２ｃ、と２６ｂに示されたように、物体１１２の上部と接触するタブ１１０の部分も平ら又は実質的に平らである。図２ａ、２ｂ、２ｃ、と２９ｂに示されたように、タブ１１０は、スリーブ１０８の端から実質的に平行方向に伸長してもよい。１つの形態において、図２ｂに示されたように、タブ１１０は、スリーブ１０８の端から突出前の距離に対してスリーブ１０８と一体であってもよく、スリーブ１０８の端１１６から突出前と後のスリーブ１０８の断面的外形を実質的に保っている。本実施形態において、図２ｂに示されたように、タブ１１０の突出部分は、アーチ型の上部部分を有してもよい。他の形態において、図２ａと２ｃに示されたように、タブ１１０は、スリーブ１０８の上部から突出してもよく、スリーブ１０８の端から突出する前と後にスリーブの断面的外形を保たない。本実施形態において、図２ｃと２６ｂに示されたように、タブ１１０の突出部分は、長方形の断面を有してもよい。任意の実施形態において、図１ａに示されたように、それらを載せる物体１１２上をひっかけないようにするために、タブ１１０のコーナー（角）は、なめらか又は丸くされ又は実質的になめらか又は丸くされる。他の実施形態において、図１ｂに示されたように、タブ１１０は、なめらかであってもよいが、コーナーが、必ずしも丸くされる必要はない。更なる他の実施形態において、断面の図２ｄに示されたように、タブ１１０の断面は、スリーブ１０８の断面の周囲の外側へと伸長しない。

図３と３ａは、本発明のスリーブ１０８の実施形態の透視側面と側面図を示す。本実施形態において、スリーブ１０８は、筐体１３２ａの開放端への取り付けのためのスレッド部分１１６ａを有し、自由端１１６に向けて漸減される。図３ｄは、ハンドピース１０４に取り付けられるスリーブの端から見た図３ａのスリーブの断面図を示す。

他の実施形態において、図３ｂに示されたように、スリーブ１０８は、実質的に非先細りであってもよい。本実施形態において、図３ｃに示されたように、スリーブ１０８の端の断面は、実質的にラウンド状である。

これらの実施形態において、スリーブ１０８は、スレッド１１６ａによってハンドピース１０４に取り付けられてもよい。スレッド部分１１６ａは、確実な取り付けを可能にするための寸法を有してもよい。

図４ａ〜ｂにおいて、ハンドピース１０４のスリーブ１０８の他の実施形態がしめされる。図４ａと４ｂにおいて、ハンドピース１０４の位置合わせを更に補助するために、ポリマースリーブ１０８は、物体１１２にほぼ垂直に接触する平らな先端部１１６を特徴とする。図４ｂにおいて、外径は、スリーブ１０８の内径よりも少なくとも数倍大きい。用いる形又は形状がハンドピース１０４をほぼ垂直に位置合わせするのを補助し、スリーブ１０８を介して、高感度の測定を行うハンドピース１０４の筐体１３２内部に伝わり得る、測定過程で引き起こされる物体１１２からの振動を減衰するものであれば、スリーブ１０８は他の形と構成であってもよい。

図７ａは、操作中に物体１１２に置かれた時の図１ａ〜ｂと図２ａ〜ｄのいずれの実施形態におけるスリーブ１０８とタブ１１０の側面図を示している。図７ｂとｃに示されたように、タブ１１０が歯１１２の上部に載っている間、スリーブ１０８は、歯のような物体１１２に接触している。物体１１２と接触するタブ１１０の表面は、歯１１２の上部により適切に配置するように型どられていてもよく、又は平らであってもよい。図７ｂと２ｃは、それぞれ、操作中の図１ａと１ｂのスリーブとタブの実施形態の上面図と正面図の実施形態を示している。

他の実施形態において、図８に示されたように、スリーブ１０８は、例えば、物体１１２の表面に接する面においてタブ１１０の表面に実質的に垂直なリッジ、突出又は他の類似するフィーチャのようなフィーチャ１１１を含んでもよい。例えば、歯については、リッジ又は突出は、隣接する歯の間にはまり込むようにしてもよく、そうすることで、図８ａに示されたように、物体１１２の表面を横切る実質的に横方向へのタブ１１０の動きを防止するのを助ける。また、図８ｂに示されたように、テストされる歯の内部表面のような垂直表面上に載せるのを助ける。タブ１１０とフィーチャ１１１を有するスリーブ１０８は、物体１１２上に打診棒１２０のようなエネルギー適用ツールの配置を再現するのを更に助け得る。図８ａの実施形態に対して、リッジ又は突出１１１が隣接する歯の間に適切に静止させるために、タブ１１０は、スリーブから十分な長さで伸長してもよい。図８ｂの実施形態に対して、リッジ又は突出１１１がテストされる歯内部表面上に適切に静止させるために、タブ１１０は、十分な幅であってもよい。

１つの形態において、例えば、物体１１２が歯であれば、隣接歯１１２間に適合し得るように、フィーチャ１１１は、短くそして十分に小さい厚さであってもよい。他の形態において、例えば、物体１１２が歯であれば、フィーチャ１１１は、短くそして隣接歯１１２の上部間に適合するように形成されてもよい。また、他の形態において、例えば、物１１２が歯であれば、フィーチャ１１１は、後表面を支え、後表面の大部分をカバーするための寸法であってもよい。

他の物体１１２に対して、フィーチャ１１１は、物体１１２に対して適切な寸法に従って形成されてもよい。

ハンドピース１０４の操作を容易にするために、スリーブ１０８は、振動を減衰させる特性を有する任意の材料から作られてもよく、そして、スリーブ１０８を介してハンドピース１０４の筐体１３２へと伝わる任意の振動が減衰され得るような長さを有してもよい。１つの実施形態において、スリーブ１０８且つ／又はタブ１１０、そしてスリーブ１０８が取り付けられる筐体１３２ｂの端は、同一の材料から作られてもよい。他の実施形態において、スリーブ１０８且つ／又はタブ１１０、そしてスリーブ１０８が取り付けられる筐体１３２ｂの端は、類似の振動減衰特性を有する材料から作られてもよい。また他の実施形態において、スリーブ１０８且つ／又はタブ１１０、そしてスリーブ１０８が取り付けられる筐体１３２ｂの端は、異なる材料から作られてもよい。例えば、筐体１３２は、金属又は複合物から作られてもよく、一方で、スリーブ１０８且つ／又はタブ１１０は、ポリマー又は複合物から作られてもよい。更なる実施形態において、スリーブ１０８且つ／又はタブ１１０、そしてスリーブ１０８が取り付けられる筐体１３２ｂの端は、異なる振動減衰特性又は制振特性を有する材料から作られてもよい。上述のいずれの実施形態において、フィーチャ１１１はまた、突出、リッジ又は他の類似のフィーチャ又は類似機能を有するフィーチャであろうと、それが存在していれば、スリーブ１０８と同一の材料から作られてもよい。

一般に、ハンドピース筐体１３２上又は内部に確実に適合し、使用中に破壊し得ないように十分な剛性を有するスリーブ１０８が望まれる。複数使用が考慮される場合には、スリーブ１０８は、後述するように廃棄可能なカバーが用いられるにも関わらず、望まれれば、オートクレーブのような滅菌処理に複数回耐え得るように構成してもよい。他の実施形態において、スリーブ１０８は、後述するように、もし使用されるなら、廃棄可能なカバーと共に処分されてもよく、そうすることで、スリーブ１０８を形成し得るあらゆる材料で構成することが可能となる。適切な材料の例は、限定しないが、例えば、モールド、熱形成又は鋳造が可能なポリマーを含んでもよい。適切なポリマーは、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アクリルポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリオキシメチレン又はデルリン（Ｄｅｌｒｉｎ）（ＤｕＰｏｎｔ社から入手可能）のようなアセタールポリマー、天然又は合成ゴム、ポリアミド、又はＵＬＴＥＭ（登録商標）といったポリエーテルイミドのような他の高温ポリマー、ポリカーボネートとポリブチレンテレフタレーの混合物であるＸｅｎｏｙ（登録商標）樹脂のようなポリメリックアロイ、ポリカーボネートとイソフタル酸塩テレフタル酸塩レゾルシノ樹脂（全てＧＥプラスチックから入手可能）との共重合体であるＬｅｘａｎ（登録商標）プラスチック、芳香族ヒドロキシカルボン酸（ヒドロキシベンゾアート（剛性モノマー）、ベフェニウムヒドロキシナフトエート（軟性モノマー）、芳香族ヒドロキシ・アミンと芳香族ジアミン、（米国特許６，２４２，０６３号、６，７４，２４２号、６，６４３，５５２号と６，７９７，１９８号に例示され、これらの内容は、参照によって本明細書に取り込められるものとする）、ターミナル無水物グループを有するポリエステルイミド無水物又はラテラル無水物（米国特許６，７３０，３７７号に例示され、これらの内容は、参照によって本明細書に取り込められるものとする）を構成するグループから選択された少なくとも１つの化合物又はそれらの組み合わせを成分として含む芳香族ポリエステル又は芳香族ポリエステルアミドのような液晶ポリマーを含む。これらの材料の幾つかは、再利用可能又は再利用可能になるように作ることできる。コンポスト性又は生分解性材料をまた、用いてもよく、ポリ乳酸樹脂（Ｌ−乳酸とＤ−乳酸を含む）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリヒドロキシ吉草酸塩／ヒドロキシブチレート樹脂（ＰＨＢＶ）（３−ヒドロキシ酪酸と３−ヒドロキシペンタン酸（３−ヒドロキ吉草酸）のコポリマー）、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）コポリマー、ポリエステ／ウレタン樹脂のような任意の生分解性又は生体コンポスト性ポリエステを含んでもよい。幾つかの非コンポスト性又は非生分解性材料はまた、特定の添加物の追加によってコンポスト性又は生分解性を有するようにできる。例えば、英国ＢｏｒｅｈａｍｗｏｏｄのＳｙｍｐｈｏｎｙ
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌによって供給されるＤ２Ｗ（登録商標）及びカナダのＢｒｉｓｔｉｓｈ Ｃｏｌｕｍｂｉａ、ＶａｎｃｏｕｖｅｒのＥＰＩ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃによって製造されるＴＤＰＡ（登録商標）のような任意のオキソ生分解性添加物である。

更に、ビグメント、酸素粒子、シリカ、グラスファイバ、又はこれらの混合物で満たされるポリマーであるエンジニアリング・プリプレグ又は複合物のような任意のポリマー複合物をまた、用いてもよい。例えば、ポリカーボネートとＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）の混ぜ合わせたものを、筐体１３２とスリーブ１０８のために用いてもよい。更なる例として、カーボン繊維且つ／又はガラス繊維強化プラスチックをまた、用いてもよい。

合成ゴムは、例えば、ゴム状材料であってもよく、そして、限定しないが、Ｋａｒａｔｏｎ社から入手可能な様々な共重合体又はブロック共重合体（Ｋａｒａｔｏｎ（登録商標））、スチレンブタジエンゴム又はスチレンイソプレンエンゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンモノマー）ゴム、二トリル（アクリロニトリルブタジエン）ゴム、その類似物のようなポリマーを含んでもよい。

幾つかの実施形態において、スリーブ１０８且つ／又は筐体１３２はまた、上述のポリマー又は複合物のような適切な材料で更にコーティング且つ／又は処理された金属且つ／又はセラミック材料から作られてもよい。例えば、実質的に振動を減衰／吸収／反射するような金属且つ／又はセラミック材料を用いることができる。震動且つ／又は他の機械的エネルギーがスリーブ１０８且つ／又は筐体１３２の金属且つ／又はセラミック製のコンポーネント内部に伝わらないような、粘弾性且つ／又は他のコーティングをまた、採用してもよい。

１つの実施形態において、スリーブ１０８、且つ／又は筐体１３２、又はそれのコンポーネント／部分に対して、チタン及び、ニッケルチタンなどのチタン合金を用いてもよい。

他の実施形態において、圧電セラミックのような圧電材料が用いられてもよい。圧電材料は、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換するのに一般に用いられる。

発明の１つの特定の実施形態において、試料１１２と接触するポリマースリーブ１０８の先端部１１６からヘッド１２８を引っ込めた静止位置における打診棒１２０のヘッド１２８までの距離が、一般に、例えば、約３．５ミリメターから約５．５ミリメターまでの範囲、そしてさらなる例としては、約３．７５ミリメターから約４．５ミリメターまでの範囲となるように、ハンドピース１０４のポリマースリーブ１０８は突出する。１つの実例の実施形態において、試料１１２と接触するポリマースリーブ１０８の先端部１１６からヘッド１２８を引っ込めた静止位置における打診棒１２０のヘッド１２８までの距離は、大よそ４ミリメターであってもよい。打診棒１２０のこれらの測定値は、単なる例示であり、限定するものではない。１つの実施形態におけるポリマースリーブ１０８長さは、打診棒１２０の長さと、打診棒１２０が作動時に前方への進行が摩擦と重力によって著しく低下することなく進行可能な総距離と、に依存する。

上述のように、スリーブ１０８は、着脱可能であってもよく、任意のスレッド取り付け、摩擦適合、バヨネット構造、溝形構造、スナップ適合、インターネスティングピンとピンホール構造、ラッチそして他の相互接続構造で筐体１３２に取り付けられてもよい。１つの実例の実施形態において、スリーブと筐体は、よりよい適合のためにカスタムメードのスレッドシステムであってもよい。

１つの実例の実施形態において、図３に示されたように、ポリマースリーブ１０８の他端部１３６は、同様のスレッドを有するハンドピース筐体１３２と接合するようなスレッド１１６ａであってもよい。ポリマースリーブ１０８の試料端１１６を含む平面は、ハンドピース筐体の軸にほぼ垂直である。また、ポリマースリーブ１０８の試料端１１６の表面面積は、十分に大きくてもよい。これとタブ１１０は、ハンドピース１０４のほぼ垂直配置と位置安定において助けとなる。１つの実施形態において、先端部１１６の試料端の外径は、一般に、例えば、約６ミリメターから約１４ミリメターまでの範囲内であり、そして、更なる例示として、約８ミリメターから約１１ミリメターまでの範囲内である。１つの実例の実施形態において、外径は、約９．５ミリメターである。先端部１１６の試料端の内径は、一般に、例えば、約３ミリメターから約６ミリメターまでの範囲内であり、そして、更なる例示として、約４ミリメターから約５ミリメターまでの範囲内である。１つの実例の実施形態において、内径は、約４．７ミリメターである。

スリーブはまた、スリーブがスレッドするところからスリーブ１０８の試料端１１６に向かって減少するように変化する内径を有してもよい。図１は、ポリマースリーブ１０８が３つの別々の内径を有する実施形態を示す。他の実施形態は、３つ以上又は以下の内径を有する。この内の１つの実施形態は、ポリマースリーブがスレッドするところからポリマースリーブ１０８の試料端１１６に向かって連続的に減少する内径を有する。減少する内径は、打診棒１２０が、一貫した位置を一貫した傾斜角で試料１１２を打つようにガイドし得る。タブ１１０を持つスリーブ１０８は、物体１１２上への配置をより正確により精密なものとし得る。例えば、測定過程に影響を与え得る任意の応力波を減衰するような緩衝能力とそのような長さを有するポリメトリックスリーブ１０８は、操作中にポリマースリーブ１０８の先端部１１６を物体１１２に直接的に置くことが可能となる。物体１１２にハンドピース１０４のポリマースリーブ１０８の先端部１１６を直接的に配置することによって、物体１１２とハンドピース１０４のスリーブ１０８の先端部１１６との間の間隔を保つ上で利点を有し、スリーブの先端部１１６と、もし存在するならば、タブ１１０とフィーチャ１１１とによって更に固定される物体１１２の表面の位置は実質的に矛盾なく同じである。これにより、よりよいデータの再現性とより高い精度をもたらす。この可能性は、距離と配置の推測を除去し、そして、例えば、測定中の患者の頭又はオペレータの手が非常にわずかに震えることによって生じる誤差を除去する。

本発明の１つの実施形態において、ハンドピース１０４のタブ１１０を有するスリーブ１０８の先端部１１６は、試料１１２上に直接的に配置され、オペレータの評価と、もし存在するならば、試料１１２のわずかな移動とは関係なく、一貫性の再現と非常に精密な測定を可能とする。

他の実施形態において、また、ハンドピース１０４のタブ１１０とフィーチャ１１１を有するスリーブ１０８の先端部１１６は、試料１１２上に直接的に配置され、オペレータの評価と、もし存在するならば、試料１１２のわずかな移動とは関係なく、一貫性の再現と非常に精密な測定を可能とする。

更に、スリーブ１０８の先端部１１６とタブ１１０、又はタブ１１０とフィーチャ１１１を物体１１２上に直接的に載せることはまた、測定がなされる間に、オペレータがハンドピース１０４を安定して持つことを容易とし、スリーブ１０８の先端部１１６と物体１１２との間の距離を一定に保つことを容易にする。図１に示されたように、平ら状の先端部１１６を有するスリーブ１０８は、物体１１２と接触するように先端部１１６が配置されるときに、ハンドピース１０４が物体１１２の表面にほぼ垂直に配置することを更に助ける。先端部１１６、タブ１２０、及び物体１１２、又は先端部１１６、タブ１２０、及びフィーチャ１１１間の接触による自己位置合わせは、測定及び後続測定のいずれにおいても、打診棒１２０が物体１１２を打つ角度が一定に保たれることから、より正確そしてより精密な測定をもたらす。

更に、ハンドピース１０４のスリーブ１０８において、震動を減衰させる特性を有するポリマー又は他の材料を使用することはまた、ハンドピース１０４の筐体１３２へと応力波が伝播することを防ぐことによってよりクリーンな信号を得ることができる。１つの実例の実施形態において、スリーブ１０８としてＰＴＦＥを使用してもよい。他の実施形態において、ポリオキシメチレンを、スリーブ１０８のために使用してもよい。ＰＴＦＥとポリオキシメチレンは、オートクレーブ可能であり、そして物体１１２からの応力波を減衰するために十分な高緩衝能力を有する。スリーブ１０８材料は、一般的には、例えば約０．０３から約０．２の範囲内、そして、更なる例示として、約０．０６から約０．１の範囲内の損失係数として表される緩衝能力を有してもよい。１つの実例の実施形態において、損失係数は、大よそ０．０８であってもよい。ＰＴＦＥはまた、測定過程において、打診棒１２０が前後に動く時にスリーブ１０８と打診棒１２０間の摩擦を減らす固形潤滑剤となる利点を有する。

物体１１２に対してそれ自体で自己位置合わせを行う平ら状の先端部１１６及びスリーブ１０８のタブ１２０を有することから、オペレータは、ハンドピース１０４をグラウンドにほぼ水平にそして測定中の物体１１２の表面にほぼ垂直に保つのを助けられる。テスト中にオペレータがハンドピース１０４をほぼ水平に保つのを更に助けるために、ハンドピース１０４は、ハンドピース１０４の筐体１３２に取り付けられるレベル表示器１４０を有してもよい。本発明の１つの実施形態において、レベル表示器１４０は、透明ケースに閉じ込められる液に挟まれる気泡１４４を含んでもよい。ハンドピース１０４がほぼ水平位置にあることを保障するために、ユーザは単に、透明ケースの中間にある２つのマーク１４８と１５２の間の中央に気泡１４４がくるように保てばよい。

再び図１に戻り、ハンドピースは、圧電力センサ１６０ａを含むドライブ機構１６０と、例えば、高速データ収集ボードによってもたらされる高速データ収集性能を有するコンピュータ１６４といったシステムハードウェア１６４とを含むシステムの一部であってもよい。１つの実施形態において、コンピュータ１６４に収容されるデータ収集カードの１６ビットアナログ／デジタル変換チャネルを使用してもよい。他の実施形態において、純粋なディジタルチャネルを使用してもよい。図１ａにおいて、図１と１ａに示されたように、エネルギー適用の前、間及び後における、打診棒１２０のようなエネルギー適用ツールの変位を感知し、そして測定するために、ドライブ機構１６０は、線形可変差動変圧器１６０ｂを含んでもよい。線形可変差動変圧器１６０ｂは、非接触線形センサであってもよい。センサは、誘導技術を用いてもよく、そうすることで任意の金属の対象物を感知することが可能となる。

１つの実施形態において、ハンドピース１０４のエネルギー適用プロセスは、スイッチ機構１４０によるような機械機構を通じて誘引されてもよく、例えば、図１に示されたように、オペレータが簡単に起動できるように、ハンドピース上の便利な箇所に置かれたフィンガースイッチであってもよい。

他の実施形態において、ハンドピース１０４のエネルギー適用プロセスは、フットコントロールを通じて誘引されてもよい。

更なる実施形態において、ハンドピース１０４のエネルギー適用プロセスは、例えば音声コントロールを通じて誘引されてもよい。音声コントロールは、電気的制御装置に連結されてもよい。電気的制御装置は、マイクロプロセッサと電気機械式スイッチ又は固体素子スイッチのようなスイッチを含んでもよい。玩具、携帯電話、自動車と他の家電製品のような電子装置に用いられる技術に類似する電子音声コントロールの回路技術は、エネルギー適用プロセスを起動するために使用されてもよい。また更なる実施形態において、ハンドピース１０４のエネルギー適用プロセスは、遠隔無線制御を通じて誘引されてもよい。遠隔無線制御は、マイクロプロセッサと電気機械式スイッチ又は固体素子スイッチのようなスイッチを含んでもよいスイッチ機構１４０に連結されてもよい。スイッチは、赤外線放射を通じて又は無線ラジオ信号を通じて又は電磁スペクトルの可視部分からの光を通じて起動されてもよい。

１つの実例の実施形態において、物体１１２のテストを開始するために、ハンドピース１０４のスリーブ１０８の先端部１１６が試料１１２に対して配置され、そしてハンドピース１０４内部の打診棒１２０は、図１に示されたように、ハンドピース１０４上に配置されているフィンガースイッチ１２４を押すことで起動される。

フィンガースイッチ１２４又はハンドピース上のフットコントロール、音声又は無線制御の他のスイッチを起動すると、可動打診棒１２０がスリーブ１０８内の開口部を通じて推進コイルによって駆動され、物体１１２に、例えば、４秒に１６回衝突する。打診棒１２０が移動すると、打診棒１２０上に位置する磁石１５７は、測定コイル１５８に対し変位される。打診棒１２０の加速は、圧電力センサ１６０ａによって計測されてもよく、又は打診棒１２０の変位は、線形可変差動変圧器１６０ｂによって感知され、そして計測されてもよい。図１に示されたように、操作中に、打診棒によるタッピングのようなエネルギーの適用後に、圧電力センサ１６０ａによって測定がされる時に、そのような衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）から得られる衝突波に対応する信号は、収集されそしてコンピュータ１６４に送られる。１つの実施形態において、圧電力センサ１６０ａは、各々の衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）から得られる衝突波に対応する信号を生成するために使用されてもよい。１つの形態において、コンピュータ１６４内に収容されるデータ収集カード上の１６ビットアナログ／デジタル変換チャネルが使用されてもよい。そのような実施形態において、コンピュータ１６４は、少なくとも大よそ８００ｋＨｚのサンプリングレートで動作するが、他の実施形態において、コンピュータ１６４は、少なくとも大よそ６００ｋＨｚのサンプリングレートで動作してもよく、更なる例として、少なくとも大よそ５００ｋＨｚのサンプリングレートが用いられてもよい。圧電力センサ１６０ａによって生成される信号は、任意の器具のインターフェースを介してコンピュータ１６４内に収容されるデータ収集カードに提供されてもよい。１つの形態において、信号は、同軸ケーブル１６８を介して圧電力センサ１６０ａからコンピュータ１６４の高速データ収集カードに転送されてもよい。他の形態において、器具のインターフェースは、シグナルコンディショナと独立電源供給を含んでもよい。また他の形態において、器具のインターフェースの改良された実施形態は、コンピュータ１６４内部に組み込まれてもよい。

コンピュータ１６４に記憶されるソフトウェアは、物体１１２又は物体が取り作られる周辺部又は土台の例えば緩衝能力又は上に列挙した他の特性といった構造的特性を定量的に特定するために、例えば、１６回の衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）の内の１０回分を収集して解析する。典型的に、例えば与えられた物体に対する損失係数のサンプリングのために６から１０回の衝突は十分に足りる。例えば、１つの実施形態において、打診棒１２０は、物体１１２に４秒間に約１６回衝突する。他の実施形態において、より速い又はより遅い衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）繰り返しレートが用いられる。１つの実例の実施形態において、打診棒１２０は、フィンガースイッチ（図示されない）、あるいは、無線制御によって電子的に起動される１又は複数の推進コイル１５６によって駆動されるが、上述のように、他の実施形態において、推進コイル１５６は、遠隔的に起動されるようにしてもよい。

打診棒１２０が物体１１２に衝突した時に、打診棒１２０の運動エネルギーの一部は、応力波として物体１１２を介して伝播する機械的エネルギーに変換される。物体１１２の損失係数と構造によって規定されるように、残りの運動エネルギーのほとんどが、熱に変換（消費）される。伝播される機械的エネルギーの部分は、打診棒１２０に反射され、筐体１０６内部に取り付けられた圧電力センサ１６０ａによって検出されることができる。圧電力センサ１６０ａは、打診棒１２０と物体１１２との間の衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）から得られる反射された機械的エネルギーに対応する信号を生成する。

例示された実施形態において、コンピュータ１６４は、圧電力センサ１６０ａから受信した信号を解析できる器具を仮想的に実現するソフトウェアを含んでもよい。圧電力センサ１６０ａからのデータを収集するために、非常に多様な異なるタイプのデータ収集ソフトウェアが用いられることができる。１つの実施形態において、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ａｕｓｔｉｎ， Ｔｅｘ．）から入手可能のＬａｂＶＩＥＷプログラミング環境を用いて開発された、カスタマイズされたデータ収集ソフトウェアが使用されてもよいが、他の実施形態において、他のプログラミング環境が使用されてもよい。

圧電力センサ１６０ａから信号が受信された後、データ処理ソフトウェアは、例えばしばしば損失係数１７として表現される物体１１２の緩衝能力といった、要望される特性を定量的に測定することを可能とする。上述のように、一連の衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）に対して、緩衝能力の計算が複数回実行されてもよい。例えば、打診棒１２０が物体１１２に１６回衝突する、１つの実施形態において、物体１１２の緩衝能力が１６回の衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）の内の１０回に対して計算されてもよい。そのような実施形態において、緩衝能力測定の標準偏差が計算されることができ、故にユーザに測定精度の指標を提供することができる。特に、ハンドピース１０４が物体１１２に対して適切に配置されていなければ、又は他のエラーの原因が測定プロセスに存していれば、このエラーは、一連の緩衝能力測定の標準偏差が上昇する形からおそらくそのエラー自体を明らかにすることになる。事前に議論された任意の物体の任意の構造的特性の任意のテスト又は測定の実施において、上述のタブ且つ／又はフィーチャを有するスリーブのようなシステムの任意の部分の様々の実施形態が使用されてもよい。

上述のように、本発明は、合成構造及び他の工学材料における微亀裂、破損、微破損と層間はく離のような内部損傷の検出においても応用を有する。特に材料の引張強さに近い応力下にある時に、複合物は一般に、非補強の金属より損傷が大きくなりやすい。本発明は、合成材料及び構造における非破壊テストを介して損傷を検出するのに有用である。

図９は、ソフトウェア処理の１つの実例の実施形態のフローチャート３００を示す。プログラムがロードされそして実行された後（３０４）、次のステップ３０８は、キャリブレーションが必要か否かを決定する。普通のテスト構成が実施されれば、ファイルに記憶された以前決定されたキャリブレーション値をロードする（ステップ３１２）。キャリブレーションファイルは、メモリに記憶された多くの以前のキャリブレーションファイルの中から選択されることができる。新しいテスト構成が使用されれば、キャリブレーション処理３１６が完成され、そしてステップ３２０において新しいキャリブレーション値が実施される前に新しいキャリブレーション値が新しいファイルに記憶される。次のステップ３２４において、プログラムは、圧電力センサから信号を受け取り（ステップ３２４）、信号をエネルギーデータに変換し（ステップ３２８）、コンピュータモニター上にグラフィックとテキスト形式でエネルギーデータを表示し（ステップ３３２）、ｎ、例えば損失係数η、を計算し（ステップ３３６）、且つ／又は損失係数測定の標準偏差と正規化された理想適合誤差を計算し、そしてオペレータの裁量によりエネルギーデータを破棄するか又はファイルに保存する（ステップ３４０）。

次に、オペレータは、その一連の測定に対してより多くの測定を実行する（ステップ３５７）、新しい一連の測定を開始する（ステップ３５８）、又はプログラムを終了する（ステップ３５９）、の３つのオプションの中から選択する。プログラムの１つの実施形態において、グラフィカルユーザインターフェースは、ユーザが選択することができる上述の３つのオプションを表示する。このインターフェースは、そのボックスから延びる３つのパス３５７、３５８と３５９を有するフローチャート内に輪郭で描かれたボックス３５６によって反映されている。

一連の測定に対してより多くの測定が要求される場合は（パス３５７）、プログラムは、プログラムが圧電力センサからの信号を受け取ったステップ３２４にループバックする。一連の測定に対してより多くの測定が要求されず、しかし代わりに新しい一連の測定が要求された場合は、プログラムは、プログラムが圧電力センサからの信号を受け取ったステップ３２４にループバックする前に、オペレータの裁量によりエネルギーデータを破棄するか又はファイルに保存する（ステップ３５２）。一連の測定に対してより多くの測定が要求されず、且つ新しい一連の測定が要求されない場合は（パス３５９）、プログラムは、プログラムを終了する前に（３６６）、オペレータの裁量によりエネルギーデータを破棄するか又はファイルに保存する（ステップ３６０）。

また、自然歯に対する衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）に関連する機械的エネルギーは、例えば、歯周の靭帯によって大部分が消失される。より具体的には、歯が衝突力にさらされた時、応力波は、歯を介して、歯を下の骨に接続する役割を持つ歯周の靭帯内部に伝えられる。それは変形することから、歯周の靭帯は、緩衝装置として働き、衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）に関連するエネルギーの多くを消失する。この減衰プロセスは、結果として周辺骨へ伝えられる衝突波を都合良く減少させる。それに対して、歯科インプラント人工補綴は、使用されている材料の特性のために機械的エネルギーの量を著しく消失するメカニズムを通常有さない。そのため、機械的エネルギーは、比較的小さい減衰でインプラント構造からその下の骨へ伝わる傾向にある。機械的振る舞いにおけるこの違いは、習慣的に歯ぎしり且つ／又は歯をくいしばる人に対して特に重要になり得る。なぜならば、そのような振る舞いは、歯に比較的大きな衝突力を加えるからである。物理的構造に対して、構造内部に減衰材料が組み込まれているか否かにかかわらず、構造に対する衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）に関連する機械的エネルギーは、亀裂、微亀裂、破損、欠損又は任意の構造的不安定性がない時よりも、亀裂、微亀裂、破損、微破損、層間はく離、欠損又は任意の構造的不安定性がある時に、異なる応答を生成し得る。

上述のように、材料が弾性機械的エネルギーを消失させる相対的な大きさは、損失係数を用いて特徴付けられることができる。損失係数値は、自然歯と同様に樹脂マトリックス複合物、金合成、金の積層材料に融着したポーセレン、二けい酸リチウム、ジルコニア、全てのセラミック製の復元物又は口腔での使用に適した任意の他の材料でできている上部構造物のようなインプラントが支持する多種の上部構造物を含む上述の任意の物体に対して決定され得る。インプラントが支持する構造物は、一般的には、それらに対応する自然歯よりも少ない機械的エネルギーを消失する。しかしながら、インプラントが機械的エネルギーを消失する能力は、インプラント周辺の骨結合のレベルに依存し、インプラントと周辺骨との間の貧弱な骨結合は、非常に高いレベルのエネルギー消失を引き起こさせる。このように、エネルギー消失は、例えば骨のリモデリングによってインプラントを実施した後最初は増えるが、骨結合の進行に従って一般的には減少する。結局は、インプラントの消失（緩衝）能力は、骨結合進行が完了するに従って一定になる。上述のように、正常の健康な歯に対して、咀嚼によって生成された震動エネルギーは、健康な骨質歯と接合する歯周の靭帯によって減衰される。自然歯が損傷又は病害された場合、おそらくそして確実であり得るが、靭帯は一般的に損失されるので、靭帯なしでそれがインプラントで入れ替えられる。ほとんどの場合において、統合が成功したインプラントには靭帯がない。この状況において、インプラントは、骨内部に直接的に震動力を伝え得る。この消失を補うために、インプラントの橋脚歯を製造するために幾つかの複合物、金、酸化ジルコニウム等のような複数の材料の使用は、多数の研究において有効であること示している。本発明の器具は、例えばインプラントといった解剖学的構造のための建造又は製造且つ／又は材料の選択を補助するようなものであってもよい。橋脚歯の材料の負荷に対する動的応答の測定は、そのような目的に使用してもよくそして移植前又は修復前にインプラントに対する修復性材料の適合性を推測するのに有用である。

頬側の負荷は遭遇する応力の中でより危険なタイプのものであるため、テスト結果と移植された時の実際の応答とを互いに関係つける能力は、本発明の他の形態である。一般に、咬合性の噛みしめは、比較的に低い応力を引き起こし、作業且つ／又は非作業動きは、側面負荷を引き起こし、そして内部表面とセメント質−エナメル境下において最も高い応力の集中を生成する非常に大きな応力を引き起こし得る。故に、本発明のシステムを用いる定量的震動診断は、インプラント、あるいは、自然歯のための最良の材料選択又は構造設計において助けとなり得る。

損失係数の決定は、米国特許６，１２０，４６６号に記載されている内容に従って実施されてもよく、これらの内容は、その全体の参照によって本明細書に取り込められるものとする。図１４と１５は、損失係数を計算するために用いられる式を示し、そして図１６ａは、損質係数の測定の例を示す。

ある時間間隔の間に、タッピング又はエネルギー適用の結果として物体から反射されるエネルギーを測定するような他の測定は、米国特許６，９９７，８８７号と７，００８，３８５号に開示されるように、時間間隔の間に物体から反射されるエネルギーに基づいて時間エネルギープロファイルを作成し、且つ／又は物体の緩衝能力を測定するために時間エネルギープロファイルを評価することを含んでもよい。米国特許６，９９７，８８７号と７，００８，３８５号の全ての内容は、それらの全体を参照することによって本明細書に組み入れられたものとする。

例えば、図１でも説明されたように、コンピュータ１６４は、更にメモリレジスタを含んでもよく、そのようにして、例えば離散時間周期の幾つかのポイントにおける物体１１２から反射されるエネルギーの量といった、時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答が記録される。そのような実施形態において、物体１１２から反射されるエネルギーは、コンピュータ１６４に取り付けられたディスプレイ上に時間の関数としてプロットすることができる。この構成は、試料１１２から反射されるエネルギーの時間エネルギープロファイルをユーザが見て解析することを可能にする。

時間エネルギープロファイルの生成に加えて、他の解析も、圧電力センサ１６０ａから戻される信号に対して実施することが可能である。例えば、衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）に関連する仕事の量は、試料の変位に関連して打診棒１２０に加えられる力を積分することによって評価することが可能となる。物体１１２との衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）の間に打診棒１２０に加えられる力は、圧電力センサ１６０ａを用いて測定することができる。衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）後、仕事の量は、物体１１２に存在する欠陥の量に部分的に依存する。特に、物体１１２内の欠陥は、打診棒１２０が物体１１２に衝突することで、その運動エネルギーを消失させる。それにより、打診棒１２０に戻され得る弾性エネルギーの量を減らす。

１つの実施形態において、打診棒１２０に戻される弾性エネルギーの量と衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）に関連する全仕事量との比較は、物体１１２内に存在する構造的欠陥の量と性質を特定するために使用され得る。他の実施形態において、ガウシアン分布のピーク又は他の数学的に得られるピークは、エネルギー、応力又はフォースデータのような測定された衝撃（衝突，ｉｍａｐｃｔ）応答に適合されてもよい。残分又は平均誤差は、測定されたデータがどれほどぴったりと欠陥のない物体１１２を表すものであるかを決定するために用いられてもよい。

図１６ｂは、例えば歯上に生成された時間エネルギーのプロファイルといった時間に対する衝撃（衝突，ｉｍａｐｃｔ）応答の形の例を示す。正常の歯に対して、示されているように、滑らかなベル形カーブが生成される。異常の歯に対して、示されているように、例えば非対称のプロファイル又は複数ピークを有するプロファイルの様々な形を有するカーブが生成される。示されたプロファイルが歯に関連したものであるが、解剖学的又は工業的又は物理的なものであっても、上述の任意の物体に対してプロファイルが生成されてもよい。

本発明の装置とシステムはまた、米国特許５，４７６，００９号と５，６１４，６７４号に開示されたような、他のダンピングファクターの測定に用いられてもよいし、米国特許５，８３６，８９１号と５，４０２，７８１号に開示されたような、生物組織の別々の部分の密度における損失を非観血的に決定する際に用いてもよいし、米国特許５，６５２，３８６号に開示されたような構造の形式上のダンピングファクターに用いられてもよいし、米国特許４，２３１，２５９号に開示されたような物体の特定の緩衝能力を測定することによる初期欠陥の検出のために用いられてもよいし、米国特許４，５１９，２４５号に開示されたような非破壊テストで用いられてもよいし、米国特許５，９１５，２９２号に開示されたような震動を起こしそしてフーリエ変換による解析のために使用される器具に用いられてもよいし、米国特許６，９１８，７３６号に開示されたようなゴム内の歯又は体内のインプラントの安定性を検出するために用いられてもよいし、米国特許５，５１８，００８号に開示されたような歯又は歯科インプラントの可動性を特定するために用いられてもよいし、又は物体内に震動を生成するための衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）器具を用いた他の任意の測定に使用されてもよい。これら米国特許の内容は、その全体の参照によって本明細書に取り込められるものとする。

エネルギー適用ツール１２０、例えば、打診棒１２０は、図３７あるいは３７ａに示されるように、ハンドピース１０４の縦軸に実質的に垂直とすることができる先端部１０８ａを有することができる。打診棒１２０は、ハンドピース１０４の筐体１３２の縦軸に対し実質的に直角で配置される、支点軸１８上に重心を支点止めして置かれる長尺の振動レバーとすることが出来、先端部１０８ａは、縦軸あるいは振動レバー１２０と実質的に直角である。この実施形態のハンドピース１０４は、水平に関し、ハンドピース１２０の姿勢あるいは傾きとは独立に機能するようにすることで、望ましくないなら、重力の影響を受けないようにする。更に、先端部１０８ａの角度配置の結果として、測定を、例えば、患者の歯の臼歯領域などの、比較的とどきにくい場所においても行うことができる。

先端部１０８ａは、テストされるべき物体１１２に対して当接する円形の面を有することができる。圧電力センサ１６０ａは、先端部１０８ａの部分、あるいは、それに比較的近いところに配置することで、テストされる物体１１２に比較的近くになるようにすることができる。打診棒１２０の最も大きな動きは、その位置において発生するので、こうすることで、より小さな検出器１６０ａが用いられる事が出来るという有利な点を有する。

よく一体化されたインプラントは、図１６ｂの上の曲線に示されたように、滑らか、対称、ベル形の時間−弾性エネルギーのプロファイルで低レベルのエネルギー消失を示す。本文脈に使われたように、“弾性エネルギー”（ｅｌａｓｔｉｃ ｅｎｅｒｇｙ）は、衝撃（衝突，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）器具１００の打診棒１２０に加えられた弾性エネルギーを参照する。弾性エネルギーＥｅは、Ｅｅ＝ｋＦ２によって与えられる。ここで、定数ｋは、打診棒１２０の有効弾性係数とは逆に変化し、そして力Ｆは、打診棒１２０の質量と、衝突（衝撃，ｉｍｐａｃｔ）から作られる応力波の結果としての打診棒１２０の最大減速度の両方に比例する。

よく一体化されたインプラントとは対照的に、貧弱な骨結合、骨損失、内部欠陥、又は損傷した構造を患うインプラントは、一般的に不均一性の時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルを示す。例えば、図２７は、正常なインプラントに対する“正常な”時間に対する衝撃（衝突，ｉｍａｐａｃｔ）応答のプロファイル２００と同様に、良く一体化されていないインプラント構造に対する“異常な”時間に対する衝撃（衝突，ｉｍａｐａｃｔ）応答のプロファイル２１０を説明する。これらのことは、正常なインプラントと異常なインプラントに対して図１６ｂにも示されている。説明したように、健康な歯における時間に対する衝撃（衝突，ｉｍａｐｃｔ）応答のプロファイル２００は、滑らか、対称、ベル形を有するのに対して、異常なインプラント構造における時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイル２１０は、滑らかでも対称でもなく、又は第二極大２１２を有し得る。異常なインプラント構造における時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルの形は、ネジのゆるみ、損傷した内部構造、骨／インプラント接続部における骨損失、又は貧弱な骨結合のような欠陥が存在することを示す。第二極大に加えて、構造的欠陥を示す時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルの形状における他の異常は、散乱したデータ、非対称と不規則な形を含む。

この原理の追加の例は、図２８に提供され、よく一体化されたインプラントに対する“正常な” 時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイル３００と同様に
、良く一体化されていないインプラントに対する“異常な”時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイル３１０を説明する。これらのインプラント構造は、いずれも、例えば、機能異常（ｐａｒａｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）がひどい高齢患者の口内に配置されたものである。以前に説明したように、第二極大３１２は、ネジのゆるみ、損傷した内部構造、骨／インプラント接続部における骨損失、又は貧弱な骨結合のような欠陥がインプラントの箇所に存在することを示す。

前述の例は、歯科構造における時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルの解析がその構造のインテグリティ及び安定性に関する情報を提供することができることを説明する。これらの解析技術は、臨床医に対して、観血的処置を要求せずに自然及び人工的な歯科構造の安定性についての情報を提供する、正確で、速く、そして簡易なツールを提供する。タブ且つ／又はフィーチャは、これらの測定の再現性に寄与し、標準偏差をより小さくする。

複合物の構造に対して、上述の本発明の器具は、歯科医術以外の分野においても使用されてもよい。例えば、そのような器具は、層状のハニカム複合物又は他の構造のような複合物の構造の局所的な緩衝能力を査定するために使用されてもよい。特に、複合物の構造のテストにそのような器具を使用することは、構造を損傷させることなく、これらの構造の緩衝能力を評価することを可能にする。本明細書に開示される器具はまた、緩衝能力を評価するための従来の装置と比較して、軽く、ポータブルであり、利用しやすく、迅速でありそして安価である。

緩衝能力は、材料が震動を吸収し分離する能力を評価するため、緩衝能力は、航空宇宙、船、橋、アーチ構造、土木工学及び自動車工学分野等において、防音のために使用される材料に関して特に関心がある。継続使用後の従来材料と同様に、開発中の新しい材料の緩衝能力をテストすることがしばしば求められる。

１つの例として、層状のハニカム構造は、一般に比較的高い緩衝能力を有し、そのため、これらの分野において防音材としてしばしば使用される。一般的な層状のハニカム構造は、比較的薄く、高強度及び剛度を有する２つの表層を有する。表層は、比較的厚いが、軽く、表層に対し垂直方向に高強度を有するハニカムコア構造を囲む。例えば、ハニカムコア構造は、Ｅ．ｌ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ， Ｄｅｌ．）から入手可能なＮｏｍｅｘ（登録商標）のハニカムコアを含んでもよい。表層とコアは、一般的に機械的に又は接着剤（例えば、フェノール樹脂又は他の構造的又は反応性の接着剤など）で接着され、構造に複合物の特性を与える。複合物の構造において、コアがせん断応力を帯びている間、表層は、曲げ応力を帯びる。長期間に渡って音響震動にさらされた時、ハニカムコアそのものと同様に、層間の結合における劣化は、層状のハニカムコア構造の防音能力を減少させ得る。

ここで、図２９を参照し、複合物の構造の緩衝能力を評価するために構成された装置の実例の実施形態が説明される。装置は、衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）器具１００を安定させるために構成された固定されたブラケット１５０内部に取り付けられた本発明のシステム１００の実施形態を含む。システム１００は、テストされる物体又は試料１１２に実質的に垂直に器具１００を配置するのを助けるためにレベル１５２を備えていてもよい。実例の実施形態において、試料１１２は、手で調整可能なバイスドライブ１５６を有するアングルバイス１５４内に獲りつけられる。そのため、テストの間、試料１１２を圧縮状態に保つことが可能になる。改正された実施形態において。システム１００によって検出される可能性がある振動性ノイズの外部ソースを減少させるために、アングルバイス１５４は、ゴムグリップを備えていてもよい。

まだ図２９を参照し、システム１００は、器具のインターフェース１６８を通じてコンピュータ１６４に接続される。そのような実施形態において、コンピュータ１６４は、時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイルのようなシステム１００によって生成されたデータをグラフィカルに表現可能なディスプレイ１８０を含んでもよい。

図２９に説明されたテスト装置は、多種の材料の緩衝能力を評価するために用いられてもよい。例えば、１つの応用において、この装置は、層状のハニカム複合体の試料の緩衝能力を評価するために用いられてもよい。そのような応用において、テストされる試料１１２は、アングルバイス１５４内に取り付けられ、バイスドライブ１５６を用いてほぼ２７６５ｇｃｍのトルクで固定されるが、他の実施形態において、試料１１２は、異なるトルクを負荷されてもよい。

１つの実例の実施形態において、本発明の器具は、正常の機能異常活動、繰り返し負荷を与える活動そして限定するものではないがただの異常のイベントような損害を与え得る衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）から口を守るための最高の生物模倣型の材料を選択するために助ける。加えて、それはまた、インプラントが支持するどのタイプの復元物（例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭ複合樹脂及びＣＡＤ／ＣＡＭ複合樹脂とセラミック製のアンレーとクラウンからなる酸化ジルコニウム製の橋脚歯（ｚｉｒｃｏｎｉａ ａｂｕｔｍｅｎｔ））が、生理学的に関連のあるダイナミックな負荷に対してより生物模倣的に応答するかを評価するために用いられることができ、損失係数の測定が用いられてもよい。インプラント／橋脚歯／復元物が、選択された材料で作られた後、本発明の器具は、復元物それぞれの頬側表面の冠状第三に垂直に配置されてもよい。図２６に示されたように、プローブを水平に保つように、歯がある角度に保たれてもよい。選択された物体又は試料１１２に対する測定は、インプラント、復元物などに対して用いられる最適な材料を推測するために用いられてもよい。例えば、酸化ジルコニウム製のインプラント橋脚歯に接着された複合樹脂製のアンレー（ｏｎｌａｙ）は、擬態された骨対応構造における歯と比較した場合に、負荷に対して最良の生物模倣的な動的な応答を示す。

１つの他の実例の実施形態において、本発明の器具はまた、歯科治療又は歯科インプラント移植直後の歯の構造のゆるみをテストするために用いられてもよい。歯の構造がただゆるいだけで、上述の欠陥又は亀裂がない時に、図１９ｂ、ｄとｆ、又は図２０、２０ａ〜ｂに示されたように、歯科治療及び、続く、歯の歯列矯正移動の前に、単にゆるい場合は、比較的平坦な時間に対する衝撃（衝突，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）応答のプロファイルを有し得る。歯科治療が落ち着いて、新しい構造の周りの骨が治り、そして歯列矯正するために必要な時間の後に、図２０ｃ〜ｅに示された正常のベル形プロファイルとなる。もう１つの他の実例の実施形態において、歯列矯正の後に、歯科矯正医が歯の安定性を測定するために、本発明は用いられてもよい。

更に、図２１ｂと２２ａに示されたように、異常又は複数ピークを持つ低く又は平坦なプロファイルは、極端な可動性と構造的破損に対応したものである。これは、歯が修復可能ではなかったことを示す。

上述の任意の測定において、本発明のスリーブ１０８は、測定対象の物体との接触に対して適応されない他の市販のハンドピースに組み合わせてもよく、そのようにして、本発明の利点はまた、実現され得る。スリーブ１０８の入手可能なハンドピースへの適切な取り付け方法は、ハンドピースを変形するのに用いることが出来る。

示されたように、幾つかの実施形態において、スリーブ１０８且つ／又は筐体のある部分は、微生物の成長を減少、防止、妨害又は最小限化することが可能なコーティングを含んでもよい。そうすることで、高温のオートクレーブ処理又は侵食性の強い化学物質の使用を最小限にとどめ、そしてそのようなツール又は器具を作るための基材として有用な材料の種類と数を増やすことが可能となる。

コーティングは、少なくともスリーブ１０８の耐用年数のような期間に対して実質的に永久的な結合が可能な、化学的な抗菌性材料又は合成物を含んでもよく、又はスリーブ１０８の露出した表面上へのコーティング薬の助けによりそれらの抗菌性を維持するようにしてもよい。１つの例において、共有結合又は結合によって化学物質が、スリーブ１０８の表面上に堆積されてもよい。

他の実施形態において、コーティングは、使用中に、分解され、浸出し、又は口のような有用なフィールドに抗菌性物質を運ぶような非永久的な方法で堆積された、化学的な抗菌性材料又は合成物を含んでもよい。

更なる他の実施形態において、コーティングは、湿った環境において又は水分に接する際薬を浸出させ且つ／又は放出し得る抗菌性薬のソースを含んでもよい。これらのソースは、スリーブの製造のために使用された基板材料内部に取り込まれてもよく、又はスリーブ１０８の露出した表面上にコーティングされたコーティングに含まれてもよい。ソースの取り込みは、ポリマー基板に対して特に適する。

化学的な抗菌性材料又は複合物は、限定しないが、抗生物質、抗かび性物質、一般の抗菌性薬、金属イオンを精製する金属、又は抗菌性効果を生成可能な任意の他の材料を含む様々な物質を含んでもよい。化学的な抗菌性材料又は複合物はまた、例えば患者への不利な効果又は不快を最小化するように選択されてもよい。

抗菌性合成物は、限定しないが、抗生物質、第四級アンモニウムカチオン、金属イオンのソース、トリクロサン、クロルヘキシジン且つ／又はそれらの任意の他の適切な合成物又はそれらを混ぜたものを含んでもよい。

更なる他の実施形態において、抗菌性活性は、様々な金属、特に人間への影響が少ない遷移金属の抗菌性特性を利用することによって成し遂げ得る。例はそれらの抗菌性効果と人間への生物学的影響がほとんどないことで注目されている、自由銀イオンのソースを含んでもよい。金属イオンの抗菌性活性は、様々な方法によって作られてもよく、これらの方法は、例えば、製造中に金属イオンのソースと歯科器具の材料を混合すること、プラズマ堆積のような方法で表面をコーティングすること、親和性又は結合部位を形成するために、エッチング又はコロナ放電のような方法で歯科器具の表面を破壊して金属イオンのソースをゆるく複合させること、そして電気めっき、光還元及び沈殿のような手段で表面に金属を堆積することを含んでもよい。スリーブ１０８の表面は、使用中に抗菌性効果を生み出す自由金属イオンをゆっくりと放出し得る。

幾つかの実施形態において、金属イオンのソースは、イオン交換樹脂であってもよい。イオン交換樹脂は、材料の表面上の結合部位内にイオンを運ぶ物質である。イオン交換樹脂は、与えられた親和性を有するような特定のイオン種をしみ込ませたものであってもよい。イオン交換樹脂は、より高い親和性を有するような異なるイオン種を含む環境内に置かれてもよく、しみ込ませたイオンは環境内に浸出し、環境内に元々存在するイオン種によって置き換えられる。

１つの実施形態において、スリーブは、例えば銀のような金属イオンのソースを含むイオン交換樹脂を含んでもよい。金属イオンのソースを含むイオン交換樹脂は、例えば銀を含むジルコニウムリン酸ベースのセラミックイオン交換樹脂であるＡｌｐｈａｓａｎ（登録商標）（Ｍｉｌｌｉｋｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を含んでもよい。イオン交換樹脂は、スリーブ１０８上にコーティングされてもよく、又はスリーブ１０８の材料内に合体されてもよい。

更なる他の実施形態において、スリーブ１０８は、固有の抗菌性活性を有する天然植物、天然材料コーティング又はそれらの混ぜ合わせから作られてもよい。そのような材料は、幾つかの新しいキシン質結合ペプチドによって抗菌性活性を有すると思われる、竹のような材料を含む。

本発明は、また、打診棒のようなエネルギー適用ツールを用いた、上記した、構造的特性を測定するシステムと方法を提供し、測定あるいはシステムの性能に干渉することなく、システムから伝播される、測定を受ける物体の汚染、あるいは、測定を受けた前の物体からの相互汚染を消去、あるいは、最小化することを助ける廃棄可能なフィーチャを含む。システムは、再取り付け可能性を助けるフィーチャを含んでもよいし、含まなくてもよい。

本発明の一実施形態においては、廃棄可能なフィーチャは、打診棒１２０のような、エネルギー適用ツール１２０の着脱及び廃棄可能な先端部１０８ａを含むことが出来る。先端部１０８ａは、磁石８０１あるいは磁気素子８０１によって、打診棒の残り部分に接続されても良い。一形態では、磁石あるいは磁気素子８０１は、先端部１０８ａ上に存在することが出来、また、廃棄可能である。他の形態では、先端部１０８ａは、前端１２０ａに存在する磁石あるいは磁気素子によって、打診棒の残り部分に接続されても良い。

本発明の他の実施形態においては、廃棄可能なフィーチャは、廃棄可能な膜８００と廃棄及び着脱可能な先端部１０８ａを含むことが出来、廃棄可能な膜８００は、先端部１０８ａを覆わない。したがって、膜は、測定中、上述したように、エネルギー適用ツール１２０の伸張あるいは、支点の周りのエネルギー適用ツール１２０の振動の間も完全に維持される。

一形態では、着脱可能な先端部１０８ａが、例えば、スリーブ１０８及び／あるいはタブ１１０などの、再取り付け可能性を助ける任意のフィーチャなしで、図３０に示されている。先端部１０８ａは、また、廃棄可能な膜８００の端から伸び、しかし、小さな襟部８０ｂで、押圧フィッティングして、それに保持される。例えば、打診棒１２０などのエネルギー適用ツール１２０の実施形態の前端１２０ａの断面図が示されている。先端部１０８ａは、打診棒１２０の前部１２０ａに、磁気的に取り付けられる。先端部１０８ａは、図３０ａに示されるように、物体接触面１２０ｃを有する。一実施形態では、先端部１０８ａは、ここでは特に示さない、磁石あるいは磁気素子８０１を含む。他の実施形態では、打診棒１２０の前部１２０ａは、図３６ｄに示されるように、磁石あるいは磁気素子８０１を含んでいる。膜８００は、保持襟部８０ｂによって保持され、前部１２０ａを覆うが、図３０、３０ａ、３０ｂ及び３６ｃに示されるように、先端部１０８ａは、暴露されたままとする。図３０ａ及び３０ｂは、保持磁石８０１あるいは磁気素子８０１を有する、図３０の先端部１０８ａの背面図と前面図をそれぞれ示す。ここに示されるように、膜は、先端部１０８ａを覆わず、先端部１０８ａと膜８００は、両方とも、廃棄可能である。他の実施形態においては、膜８００は、図３３に示されるように、折りたたみ８００ｂを有する膜８００など、先端部１０８ａを覆うこともでき、あるいは、先端部１０８ａは、打診棒１２０の残り部分に垂直であることができ、したがって、先端部１０８ａは、再利用可能とすることが出来る。

スリーブは、図３０の実施形態には無く、したがって、打診棒１２０を包むハンドピース１０４の筐体１３２は、測定を受ける物体１１２と接触せず、したがって、再取り付け可能性を助けることを提供しない。先端部１０８ａの前端１２０ｃは、歯１１２のような、テスト面と直接接触する。

他の形態では、例えば、スリーブ１０８のような、再取り付け可能性を助けるフィーチャを有する着脱可能な先端部１０８ａが図３１に示されている。図３１は、ハンドピース１０４の外側部分に沿ったスリーブ取り付け位置１０９ｂと共に、着脱可能な先端１０８ａ、膜８００及びスリーブ１０８を有する本発明のエネルギー適用ツール１２０の前端１２０ａの断面図を示す。図３６ｃに示されるように、先端部１０８ａは、廃棄可能な膜８００の端から伸びるが、小さな襟部８０ｂあるいは８０ｂ−１で、押圧フィッティングして、それに保持する。保持襟部８０ｂは、膜８００をスリーブ１０８に固定するために用いることが出来、保持襟部８０ｂ−１は、図３６ｃに示されるように、先端部１０８ａを膜８００に固定するために用いられることが出来る。図３１は、また、スリーブ１０８をハンドピース１０４上に取り付けるための、前部１０４ａの中間部分に向かう、例えば、くぼみ、チャネル、陥凹あるいは、同様なものなどのフィーチャ１０９ａを示す。このフィーチャは、そのような取り付けを行うために、特には示さない、ハンドピースのリッジ、バンプあるいは同様なものと噛み合うことが出来る。また、例えば、図３１及び３２に示されるように、ガイドクリップ１０９ｂなどの、スリーブ１０８を筐体１３２に更に固定するための他のフィーチャがあってもよい。一形態に従うと、スリーブ１０８の一部が暴露されるようにも出来る。暴露された部分１０８ｂは、タブ１１０がない場合を除いて、図３６に示されるように、スリーブ１０８の残り部分から取り外すことができ、暴露された部分１０８ｂのみが廃棄可能となる。他の形態に従うと、スリーブ１０８の全体は、図３４ｂ１及び２に示されるように、タブ１１０がない場合を除いて、暴露されるようにしてもよく、スリーブ１０８の全体は、廃棄可能である。

更なる形態においては、図３２に示されるような、例えば、スリーブ１０８とタブ１１０のような、再取り付け可能性を助けるフィーチャを有する着脱可能な先端部１０８ａが、図３１あるいは３２に示される。図３２は、ハンドピース１０４の外側の部分に沿ったスリーブ取り付け位置１０８ｃと共に、着脱可能な先端部１０８ａ、膜８００及び、タブ１１０を有するスリーブ１０８を有する、本発明のエネルギー適用ツール１２０の前端１２０ａの断面図を示す。先端部１０８ａは、廃棄可能な膜８００の端から伸びるが、小さな襟部８０ｂで押圧フィッティングして、それに保持する。図３１は、また、スリーブ１０８をハンドピース１０４上に取り付けるための、前部１０４ａの中間部分に向かう、例えば、くぼみ、チャネル、陥凹あるいは、同様なものなどのフィーチャ１０９ａを示す。このフィーチャは、そのような取り付けを行うために、特には示さない、ハンドピースのリッジ、バンプあるいは同様なものと噛み合うことが出来る。一形態に従うと、スリーブ１０８の一部１０８ｂが暴露（露出）されるようにも出来る。暴露された部分１０８ｂは、図３６に示されるように、スリーブ１０８の残り部分から取り外し可能とすることで、暴露された部分１０８ｂのみを廃棄可能とすることができる。他の形態に従うと、スリーブの全体が、図３４ｂ１及び２に示されるように、暴露されるようにしてもよく、スリーブ１０８全体は廃棄可能である。エネルギー適用ツールアセンブリは、図３１及び３２に示されるように、ハンドピース筐体１３２内部にフィットする、筐体１０９内に箱詰めあるいは収容されることができる。

更に他の形態では、上記したように、スリーブ１０８、タブ１１０及びフィーチャ１１１は、また、再取り付け可能性を助けるために存在し、また、廃棄可能とすることができる。

本発明の更に他の実施形態においては、廃棄可能なフィーチャは、エネルギー適用ツール１２０の前部１２０ａの先端部１０８ａを覆う、あるいは、包む、廃棄可能な膜８００を含むことが出来る。

一実施形態においては、エネルギー適用ツール１２０は、図３３に示されるように、先端部１０８ａを囲む、廃棄可能な膜８００を有する。膜８００は、先端部１０８ａの周りの筐体１０４の両側において、折りたたまれ、あるいは、溝付けられることが可能であり、エネルギー適用ツールが伸張された位置にあるとき、折りたたみ８００ｂあるいは溝８００ｂは、先端部１０８ａを汚染から守り、破れ、あるいは、引き裂きなしに、膜８００を守るために、開かれた状態になる。一形態においては、適用ツール１２０は、特には示されていないが、膜８００を保持するための襟部８０ｂの配置のための、先端部１０８ａに向かって、わずかに細くなった部分を有する前部１２０ａを有することが出来る。他の形態においては、適用ツール１２０は、分離点の周りに膜８００を保持するための襟部８０ｂの配置のための、着脱可能な先端部１０８ａを有する前部１２０ａを有することが出来る。

他の実施形態においては、エネルギー適用ツール１２０が、図３７及び３７ａに示されている。廃棄可能なフィーチャは、図３７ｂに示されるように、先端部１０８ａの周りに、廃棄可能な膜８００を含むことが出来る。

図３７、３７ａ及び３７ｂを参照すると、先端部１０８ａは、エネルギー適用ツール１２０が打診棒１２０であるとき、一定の速度で、テスト物体１１２に衝突することが出来る。打診棒１２０は、ハンドピース１０４の筐体１３２の縦軸に対し直角に配置された支点軸１８上に重心が来るよう、回動可能に置かれる、長尺の振動レバーとすることができ、先端部１０８ａは、筐体の縦軸あるいは振動レバーの残り部分１２０と実質的に直角をなす。打診棒１２０は、したがって、筐体１３２の縦軸に対して実質的に平行な方向から鋭角の方向になど、支点軸１８上で前後に揺れ、先端部１０８ａの上下の振動動作を生成する。膜８００は、図３７ｂに示されるように、襟部８０ｂによって保持され、先端部１０８ａは、テスト物体に暴露されない。この実施形態のハンドピース１０４は、筐体１０４の縦軸と平行な水平位置とは異なる位置に保持されることが出来、したがって、水平に関し、ハンドピース１２０の姿勢あるいは傾きとは独立に機能することが可能であり、望まれないなら、重力の影響がないようにできる。更に、先端部１０８ａの角度方向の配置のために、測定は、前述したように、例えば、患者の歯の臼歯領域のような比較的とどきにくい場所で行うことができる。先端部１０８ａは、テストされるべき物体１１２に衝突することができる、円形の表面を有することができる。圧電力センサ１６０ａは、先端部１０８ａの部分、あるいは、比較的近くに配置されることで、テストされるべき物体１１２に比較的近くするようにする。これは、前述したように、打診棒１２０の最も大きな動きがその場所で発生し、より小さな検出器１６０ａを用いることが出来る、という利点を有する。一形態では、ハンドピースは、図３７、３７ａ及び３７ｂに示されるように、スリーブ１０８を有しないことも出来る。他の形態では、ハンドピースは、図３７、３７ａ、３７ｂには特に示されていないが、スリーブ１０８を有することが出来る。更に他の形態では、ハンドピースは、図３７、３７ａ及び３７ｂには特に示されていないが、スリーブ１０８と、タブ１１０、及び／あるいはフィーチャ１１１を有することができる。

図３４は、物体接触面１２０ｃが暴露されている、図３２のエネルギー適用ツール１２０の前端を有する、本発明のハンドピース１０４の断面図を示す。一形態では、スリーブ１０８は、図３４、３４ａ、ｂ、ｂｌ、ｃ及びｄと、３５ａに示されるように、スリーブ１０８の残りの部分から分離可能な前端１０８ｂも有することができる。この分離可能部分１０８ｂは、分離されたとき、スリーブ１０８の廃棄できる唯一の部分とすることができる。他の実施形態においては、スリーブ１０８全体が廃棄可能であってもよい。スリーブ全体が廃棄可能であるなら、膜８００は、スリーブ１０８以外のハンドピース、あるいは、更なる保護のため、スリーブ１０８を含むハンドピースを覆うことができる。

上記実施形態の任意のものの廃棄可能な膜８００は、多くの方法で、スリーブ１０８に取り付けることができる。一実施形態においては、廃棄可能な膜は、超音波ボンディングによって、スリーブ１０８に保持されることができる。他の実施形態においては、廃棄可能な膜は、ヒートシーリングによって、スリーブ１０８に保持されることができる。更なる実施形態においては、廃棄可能な膜は、成形によって、スリーブ１０８に保持されることが出来る。

図３４ａ、３４ｂｌ、ｂ２、３４ｃ、３６ｃ及び３６ｄは、図３４のハンドピース１０４のさまざまなパーツの分解立体図を示す。図３４ａは、図３４のハンドピース１０４の全体の分解立体図を示す。ハンドピースは、図３４ａに示されるように、上部カバー１３２ａと下部カバー１３２ｂを含む。光、例えば、カバー１３２ａの下の状態ＬＥＤ９０は、ハンドピース１０４のＯＮとＯＦＦを示すためにあっても良く、光を表面に伝達するために、図３４ａに示されるように、前端１０４ａに向かって上部カバー１３２ａ上に対応するＬＥＤ光導管９０ａが配置されている。ハンドピース１０４は、スイッチ１２４も含むことが出来、スイッチ１２４は、ロッカースイッチあるいは押しボタンとすることが出来る。スイッチは、有線あるいは無線を介して接続されるフットスイッチによって起動されても良く、あるいは、スイッチは、遠隔あるいは無線で起動されても良い。スイッチ１２４の動作部分は、ＰＣＢＡ１３０（印刷回路ボード）上に配置されても良い。筐体１３２は、オペレータのつかむ部分を提供することができる筐体１３２の全体を覆う外部カバー１３２ｄと共に、打診棒１２０から離れた筐体の端を閉じるキャップ１３２ｃを含むことも出来る。一形態においては、ハンドピースは、図１に示されるように、外部電源に繋がれ、あるいは、例えば、図３４ａに示されるようなバッテリ１３１、キャパシタ、トランスデューサ、ソーラセル、外部電源及び/あるいは任意の他の適切な電源などの、筐体内部に含まれる電源によって電力を与えられても良い。

図３４ｂ、３４ｂｌ及び３６ｃは、図３４ａの前端の分解立体図を示す。図３４ｂは、スリーブ１０８ｂの分離可能な前部と、廃棄可能な膜８００には覆われていない後部１０８と、を示す。図３４ｂ１及び３６ｃは、分離可能な前部１０８ｂが暴露され、スリーブ１０８の残りの部分を覆う膜８００を有するスリーブ１０８の残りの部分を示す。図３４ｃは、上部カバー１３２ａを有しない、図３４の上面図を示し、スリーブ１０８、タブ１１０、先端部１０８ａ、及び、測定を受ける物体の面に接触することができるスリーブ１０８の前端１０８ｂを有する打診棒１２０の前端の拡大図を含み、図３４ａにも示されるすべてのパーツを示している。

一実施形態においては、上記したように、ハンドピース１０４は、図３４ａに示されるように、バッテリ１３１によって電力供給されることができる。他の実施形態においては、ハンドピース１０４は、図１に示されるように、電源に接続されることが出来る。

スリーブ１０８は、図３４ｂに示されるように、スリーブグリップ１０４ｅとエンドキャップ１０４ｆを含むことが出来る。

図３５ａ、ｂ及びｃは、さまざま視点で、図３４のハンドピースを示し、完全に組み立てられたところの、異なる角度からのハンドピース１０４のすべての外部コンポーネントを示している。

図３６ａ、ｂ、ｃ及びｄは、図３４の詳細図を示す。図３６ａ及びｂは、エネルギー適用ツール１２０の筐体あるいは筐体１３２のない、打診棒１２０上にフィッティングされたスリーブ１０８を、上面図と側面図とで示す。

図３６ｄは、図３４ａよりも詳しく、完全なハンドピースの分解立体図を示す。前に図１及び５に示されたように、打診棒１２０のようなエネルギー適用ツール１２０は、筐体１３２内に入れられる、図３６ａ及び３６ｄに示されるように、前部１２０ｅと後部１２０ｆとを有する自身の筐体内に箱詰め、あるいは、収容されることが出来る。磁石あるいは磁気素子８０ａは、先端部１０８ａが、打診棒１２０の残り部分と接触し続けることを保証する。センサ１６０ａは、圧電チップ、ピン１６０ｃ及び、チップに予負荷をかける調整可能なホルダを含むことが出来る。チップは、打診棒１２０によって打たれたとき、電圧を生成し、ピン１６０ｃは、チップと、センサ１６０ａの残り部分との間に電気接触を提供する。

打診棒１２０のコンポーネントは、例えば、ねじ１６０ｅによるなど、さまざまな方法で、所定の場所に保持されることが出来る。再度図３６ａ、３６ｂ及び３６ｄを参照すると、後部筐体１２０ｆは、ピン１６０ｃからの信号を運ぶことができる打診棒を囲むコイル１６０ｆを含む、打診棒１２０の主要コンポーネントを収容する。ペアセットのねじ１６０ｇは、例えば、ストローク数など、打診棒１２０のストロークを調整あるいは限定するために、後部筐体１２０ｆの端に向かって配置されることが出来る。上記したように、電磁コイル１５６は、電源が入れられると、打診棒を駆動するために用いられることが出来る。打診棒の戻りあるいは引き込みを補助するために、推進磁石などの装置１５６ａを用いることが出来る。鉄心などの装置１５６ｂは、打診棒１２０の推進と戻りの両方を補助することができる。

上記したように、本発明のシステムと方法は、非破壊的である。これは、再取り付け可能性を助けるための廃棄可能なパーツ及び／あるいはフィーチャを有することも、有しないこともできるシステムに適用可能である。本発明は更に、測定の感度あるいはシステムの性能を犠牲にすることなく、衝撃、たとえ測定を受ける物体へのわずかな衝撃さえも最小化する構造的特性を測定するシステムと方法に関する。本発明の一実施形態においては、システムは、測定のよりよい感度を示し、あるいは、維持しつつ、測定の間の、物体１１２への衝撃の力を最小化するように、軽量な、及び／あるいは、遅い速度で動くことができる、エネルギー適用ツール１２０を含む。一実施形態においては、例えば、打診棒１２０などのエネルギー適用ツール１２０は、ハンドピース１０４の重量を最小化するために、より軽い材料で作られることができる。より軽量な打診棒１２０は、また、測定中、物体１１２への衝撃力を減少することができる。打診棒１２０を包む筐体１２０ｅ及びｆも、より軽量な材料で作ることが出来るが、これは、ハンドピース１０４の全重量を最小化するのを助けるのみで、ハンドピース１０４の動作には何の影響もない。他の実施形態においては、例えば、打診棒１２０などのエネルギー適用ツール１２０は、測定中の物体１１２への衝撃力と共に、ハンドピース１０４のサイズを最小化するように、より短く、及び／あるいは、より小さな直径で作られることができる。これは、より軽量な材料で作られる、打診棒１２０を包む筐体１２０ｅ及びｆと組み合わせてもよいし、組み合わせなくても良い。更なる実施形態においては、システムは、エネルギー適用ツール１２０の加速度を軽減することができるドライブ機構１６０を含むことが出来る。例えば、ドライブ機構１６０は、軽量、及び／あるいは、長さや直径がより小さい、あるいは、打診棒１２０を包む筐体１２０ｅ２及びｆがより軽量な材料で作られているか否かに関わらず、測定の感度を維持しつつ、動作中、エネルギー適用ツール１２０の加速度と、物体１１２へ衝撃力を軽減する、より小さいドライブコイル１６０ａを含むことが出来る。これらの実施形態は、更なる利点のため、上記実施形態の任意のものと組み合わせられることも可能である。

測定を行う速度は、また、測定中、物体１１２への衝撃を最小化するために、衝撃の初期速度を増加しないことが望ましい。本発明は、衝突時において、同じ初期速度を維持しつつ、エネルギー適用ツール１２０の移動距離を、例えば、約４ｍｍから約２ｍｍに減少できるドライブ機構１６０を有する構造的特性の測定のための、更に他のシステム及び方法に関し、したがって、より高速な測定を、システムの動作を犠牲にすること無く、可能とする。システムは、再取り付け可能性を助け、及び／あるいは、前述のフィーチャで、衝撃を軽減し、あるいは、エネルギー適用ツール１２０で、物体１１２への衝撃力を減少する他の実施形態を含む、廃棄可能なパーツ、及び／あるいは、フィーチャを有してもよいし、有しなくても良い。この実施形態は、軽量、及び／あるいは、長さあるいは直径がより小さいか、あるいは、打診棒１２０を包む筐体１２０ｆがより軽量な材料で作られているか否かに関わらず、更なる利点のための上記実施形態の任意のものと組み合わせることもできる。

上記したように、測定中、ハンドピース１０４は、スリーブ１０８の端で、物体１１２に接触することが出来る。接触圧力は、オペレータにより変わっても良い。圧力は、ある範囲で整合的に印加され、その範囲は過大でないことが望ましい。力センサが、この圧力印加を検知するために、ハンドピース１０４に含まれても良く、視覚信号、音声、あるいは、デジタル読み取り値を伴うことが出来る。このセンサは、測定中に、物体に対する適切なアラインメントが得られることを保証するためにも用いられても良い。センサは、張力ゲージあるいは圧電素子を含むことが出来る。

ある実施形態では、単一あるいは別個のカンチレバーに搭載された複数の張力ゲージが用いられても良い。カンチレバーは、例えば、マウント装置上など、例えば、ハンドピース１０４の残りの部分あるいはスリーブ１０８から離れたコンポーネント上にあっても良い。例えば、図３８の上面図に示される、マウント装置９００などのマウント装置は、スリーブとハンドピースとの間に、張力ゲージあるいは他の力測定素子を搭載するのに利用されてもよい。マウント装置９００は、一般に、先端部１０８ａ（不図示）などの先端部が、スリーブ１０８（不図示）などのスリーブ内に入るときに通る主胴体９０６内に、中央チャネル９０１を含んでも良い。マウント装置９００は、張力ゲージの利用のために、カンチレバーアーム９０２が、図３８ａのマウント装置９００の側面図に示されるように、カンチレバーアーム９０２の面と垂直な（方向Ａ）力の印加によって、主胴体９０６の主平面Ｂから遠ざかる（方向Ａのような）変形あるいは屈曲をすることが出来るように、接続点９０４のような、主胴体９０６との接続点において、一般に、支点固定あるいは曲がることが出来る、カンチレバーアーム９０２のような、少なくとも１つのカンチレバーアームを含むことが出来る。ゲージ９１０のような、張力ゲージは、一般に、接続点９０４において、あるいは、その近くにおいて、カンチレバーアーム９０２の変形あるいは屈曲を測定することができるように、カンチレバーアーム９０２上に搭載されることが出来る。

ある実施形態においては、図３８に示されるように、マウント装置９００は、別個のコンポーネントとすることができ、更に、主胴体９０６に貫通穴９０３などの固定フィーチャを含むことが出来る。貫通穴９０３は、一般に、固定ボルト（不図示）あるいは、他の固定具を、ハンドピース、スリーブあるいはその両方などに通すことにより、利用することが出来る。他の実施形態においては、マウント装置９００は、ハンドピース、スリーブあるいは両方の一体化部分とすることができる。

マウント装置９００は、図３８に示されるように、複数のカンチレバーアーム９０２と張力ゲージ９１０を含むことが出来る。例えば、３つの別個のカンチレバーアーム９０２は、更なる例に拠れば、図示されているように、主胴体９０６の周りに１２０度だけ離れて、などのようにして主胴体９０６に取り付けられることができる。一般に、複数のカンチレバーアーム９０２と張力ゲージ９１０は、例えば、変形の測定を正規化し、その後、測定された力を正規化するために用いられることができる。

一形態では、力測定は、光などの視覚出力に接続されても良い。光は、１つでも複数でも、測定を行うオペレータが見やすいように、ハンドピース１０４の都合の良い位置に配置されることが出来る。一実施形態では、複数の光システムが含まれることが出来る。例えば、緑の光は、力の適正な量を示し、赤の光は、大きすぎる力を示すことが出来る。他の実施形態においては、１つの光システムが含まれることができる。例えば、力の適正な量の信号には光は無く、赤の光は、大きすぎる力の信号を与えることができる。更なる実施形態においては、フラッシュ点灯する赤の光が大きすぎる力を示すことができる。

他の形態では、力測定は、音響出力に接続されることが出来る。音響機構は、ハンドピース１０４上、あるいは、ハンドピース１０４が一部をなすシステムの残りの部分のいずれかに配置することが出来る。一実施形態においては、音響出力は、大きすぎる力を示すために、ビープ音を含むことが出来る。他の実施形態においては、音響出力は、大きすぎる力を示すために、フラッシュ点灯する赤い光と共に、ビープ音を含むことが出来る。更なる実施形態においては、力測定は、大きすぎる力を警告する音声警告システムに接続されることが出来る。更に他の実施形態においては、力測定は、大きすぎる力を警告するために、音声警告システムとフラッシュ点灯する赤い光に接続されることが出来る。

例
[例１：骨密度の生体外研究]
本研究のために用いたインプラントは、４スレッドチタンインプラント形状は：
１と２．Ｎｏｂｅｌ Ｂｉｏｃａｒｅ（ＴｉＯ２コーティング、１３ｍｍ長）：Ｂｒａｎｅｍａｒｋ Ｍａｒｋ ＩＶ（最大直径４ｍｍ）；選択したテーパード（ｔａｐｅｒｅｄ）を入れ替え（最大直径４．３ｍｍ）；
３と４．Ｄｅｎｔｓｐｌｙ（１３ｍｍ長、５．５ｍｍ最大直径）；Ｆｒｉａｌｉｔ−２（ｓｔｅｐｐｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）；ＸＩＶＥ（ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｉｍｍｅｄｉａｔｅ ｌｏａｄｉｎｇ）
からなる。

手順：
２．５ｘ２．５ｘ４ｃｍの気泡（ｆｏａｍ）ブロックが製造された。インプラントは、製造者によって“外科的に”に配置された。穴が、模倣された骨ブロック内に手動的に空けられ、そしてインプラントは、トルクレンチで配置された。テストされる橋脚歯は、一貫した取り付け変位で万力内に置かれたインプラントとブロックに取り付けられた。各々の試料に対して３回の測定（３０回の衝突）が実施された。
テスト結果は、１と２に対して図１０と１０ａ、そして３と４に対して図１１と１１ａ、に示された。これらのサンプルは、それら自体の材料におけるわずかな差異を調整することで類似のグラフを作るだろう。しかし、物体は、同じ様に用意されたにもかかわらず、オペレータが異なったり又は同一のオペレータでも、例えば、物体を取り付けるために異なるサイズの穴が空けられたといった技法においてわずかな変化があったために、グラフは、差異を示した。これらの差異は、器具によって拾い上げられ、グラフにおける差異として示された。これは、周辺環境における差異が本発明の器具によって明らかにされたことを示す。

[例２：頬側の衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）負荷の重要性の評価]
上述のように、頬側の衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）負荷は、一般的により危険なタイプの負荷である。一般的に、咬合性負荷は、比較的に低い応力を引き起こす。作業且つ／又は非作業動きは、側面の負荷を引き起こし、そして外部表面と内部表面とふち下において高い応力の集中を生成する非常に大きな応力を引き起こし得る。このように、本発明の実施形態は次のテストの実施のために用いられた。

手順：
本発明のシステムを用いて、図１２に示されたような負荷で、測定が実施された。１〜１５ニュートンの最大力の器具が一般に使用された。最大負荷は物体又は試料に応じて選択された。打診棒は、自由に動くことができる状態にあった。運動エネルギーは、制御されていた。衝突速度は、６０ｍｍ／秒であった。

図２６ｂに示されたように、本発明の器具は、物体上に配置された。図１３に示された計算を用いて、打診棒は、８グラムの質量を有する。入力エネルギーＵは、０．５ｍｖ２、つまり、打診棒の運動エネルギーであった。最大力（Ｆ）は、消失エネルギー（Ｄ）を決定するために用いられた。減速度、ａが測定され、そして帰還エネルギー、ＥＲ＝Ｕ−Ｄが計算された。本発明の器具による物体の衝突（衝撃，ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）後に動的な応答が測定され、そして図１６に示された。損失係数及びエネルギー帰還に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のグラフは、図１４と１５に示された式を用いて作られた。図１６ｂに示されたように、結果のグラフは、どれが正常でどれが異常であるかを示した。正常の構造に対して、なめらかでほぼベル形状グラフが得られた。上述のように、任意の欠陥又は亀裂を有する異常の構造に対して、不規則なグラフが生成された。

[例３：有限要素解析]
この解析方法は、本発明のシステム及び方法を用いた実際テストを模倣するために数値モデルの使用を含んだ。

本実験において、層状の構造が使用された。１つは、薄く切られた複合物の層に欠陥を有さない構造（図２４）であり、もう１つは、薄く切られた複合物の層に欠陥を有する構造（図２４ｂ）である。

図２３は、物体に対する打診棒の残留時間を測定した。ガラス棒又はシリンダーは、図２３に示された測定のための歯構造を模倣するために用いられた。図２３のグラフは、時間に対する打診棒とグラス棒の相対的な位置を示した。打診棒がグラス棒の表面をたたいた時、それらそれぞれの位置は、始点において一致した。時間の進行に従って、打診棒は、グラス棒の表面から徐々に離れて、そして２５０μ秒後においてそれらは分離した。これは、表面上の打診棒の残留時間が２５０μ秒であることを示した。

この残留時間を用いて、図２４と２４ｂの複合物プレートの解析が実施された。結果は、それぞれ図２４ａと２４ｃに示されている。図２４ｃのグラフは、複合物の層の欠陥、複合物の構造内の層間はく離を確認した。繰り返し測定が実施され、そして結果は、図２５と２５ｂに示されている。このように、解析は、本発明のシステム及び方法を模倣するために使用されてもよい。

[例４：インプラント、復元物等におけるより生物模倣的に互換性のある材料を決定するために損失係数を評価する]
抽出された人間の歯のＬＣを評価し、そしてインプラントが支持するどのタイプの復元物（例えば、ＣＡＤ／ＣＡＭ複合樹脂及びＣＡＤ／ＣＡＭ複合樹脂とセラミック製のアンレーとクラウンからなる酸化ジルコニウム製の橋脚歯（ｚｉｒｃｏｎｉａ ａｂｕｔｍｅｎｔ））が、生理学的に関連のあるダイナミックな負荷に対してより生物模倣的に応答するかを評価するために、図２７ｂに示されたように、幾つかの材料の損失係数（ＬＣ）を測定するために本発明の器具が使用された。より適切な材料は、図１６ｂの上側のグラフに類似するベル形を生成したが、あまり適切でない材料は、図１６ｂの下側のグラフに類似して不規則なグラフを生成し、又は自然歯におけるＬＣ値よりも低い値を示した。そのため、試行錯誤することなく、事前に復元物の材料の選択を容易にすることができる。この試行錯誤は、再治療が必要となった場合に、時間を費やしそして高価でありながら、患者を不快にさせ、より損傷を受け得る潜在的危険に患者をさらすこととなる。

[例５：亀裂、欠陥などを測定するための本発明の器具の感度と正確さ]
患者の口内の実際の人間の歯が、この研究に用いられた。図１７と１７ａ〜ｈの情報は、同一の歯に基づいて生成された。図１７と１７ａは、病理を示さない患者の歯のレントゲン写真を示した。図１７ｂは、また病理を示さない、年代物の合金の復元物の画像を示している。このように、レントゲン写真と目視検査は、いずれも、歯が正常である、つまり欠陥又は亀裂がないことを示した。これらの通常のテスト方法に基づいて、対称又はベル形の時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のプロファイル又はグラフが期待できる（又は、図１３、１４と１５内の式に基づいて計算された、図１７ｃ内のうすい影のカーブに類似する）。

しかしながら、同じ日に、図１と１６に示された本発明の器具を用い、図２７ｄに示されたタブを有するスリーブを用いて、時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のグラフが作られた。図１７ｃは、図１７と１７ａと同一の歯を示し、ある異常性を示す異常な時間に対するエネルギー帰還の衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のグラフを示した。異常のグラフは、非対称又は非ベル形のカーブを有し、図１７ｃにおいて矢印によって示されたように、古い充填材の構造内部の異なる箇所において歯が亀裂を持つことを示した。複数の測定が実施され、そしてこれらの全ては、測定の再現性と同様に、同一の不規則な形状を示した。このように、本発明の器具は、任意の異常を検出することができた。図１７ｆ内の矢印によって示された異常な二次ピークはまた、亀裂を示す。

図１７ｄは、年代物の合金の充填物を除去している間の図１７の歯と同一の歯の画像を示し、充填物の下で微漏出及び総虫歯に発展した合金の充填物内部の著しい亀裂を示している。破損した合金の充填物は、漏れそして古い充填物の下で虫歯を発展させた。これは、本発明の器具によって検出された異常性を確認したものであった。

図１７ｅと１７ｆは、合金除去前の同一の前処理時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のグラフを示した。図１７e〜ｆに示されたように、再検査は、亀裂測定が再現可能であることを示した。

図１７ｇは、古い合金及び虫歯が除去され、そして新しいよく封印された複合物の復元物が装着された後、図１７ｅと同じ日に取られた、時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のグラフを示した。その歯の時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のグラフはまた、正常であった。

図１７ｈは、年代物の合金の復元物がその日のより早い段階で置き換えられた後の、図１７ｇにおいて正常にテストされた新しい複合物の復元物を示す。この例のドラマは、図１７ｆと１７ｇのエネルギー帰還プロファイルは同じ日の同一の歯に対するもので、差異は、古い充填物と虫歯が除去され、そして写真１７ｈの新しく接着された複合物の復元物が装着されたことである。

この実験は、他の歯で繰り返された。結果は、図１８、１８a〜ｆに示された。図１８は、レントゲン写真上に病理が示されない歯を示した。図１８ａは、図１８のレントゲン写真に示された歯の異常な時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のグラフを示した。図１８ｂは、図１８と１８ａにおいて評価された歯の写真であり、目視検査では著しい病理がないことを示している。しかし、充填物を除去すると、深い虫歯が存在し、そして古い充填物の下に微漏出があった。図１８ｃと１８ｄと繰り返される同様グラフは、古い合金の除去前にその欠陥を示している。図１８ｅは、最終的な復元物が完成した後の同一の歯における正常のＥＲＧを示す。図１８ｆは、正常にテストされた新しい復元物をつけた図１８ｂに示された同一の歯を示した。これはまた、本発明の器具の正確さを示した。

加えて、上述のように、本発明のシステムはまた、歯科治療直後の歯の構造のゆるみを検出するために使用されてもよい。図１９〜１９ｇは、異なる３つの上部の前歯に対する前処理のレントゲン写真と時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のグラフを示す。

図１９、１９ａ、ｃ、ｅとｇは、比較的重要でない従来の歯科治療を示し、つまり、白いスポットで表される充填物と大きな白いスポットは、金冠に取り付けられたポーセレンであった。本発明の器具の実施形態で作られたグラフは、図１９ｂ、ｄとｆ、と図２０に示されたように正常である。つまり、対称だが低い。歯は、ゆるくそして安定ではなかった。なぜならば、患者は、最近歯列矯正を終了したばかりだったからである。もちろん、構造的には問題はないのだが。

図２０、２０ａと２０ｂはまた、治療前にゆるんでいた歯の時間に対するエネルギー帰還の衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のカーブを示した。図２０ｃ、２０ｄ、２０ｅは、同一歯に対する復元物における時間に対する衝撃（衝突，ｉｍｐａｃｔ）応答のグラフであった。図２０ｆは、修復され、そして構造的に正常の歯の最終的な写真を示した。グラフは、治療後に歯が骨により定着したため、ここではより高くなる。骨は、歯列矯正後に再造形可能となり、歯は、構造的に強固であった。そのため、歯科治療が落ち着いて、そして歯の構造がよりしっかりと取り付けられるために必要な時間の後に、正常のベル形のプロファイルがより高いプロファイルの結果となり、より大きな歯安定性（通常の骨の成長による歯が移動が少ない）を示している。

一方、図２１ｂと２２ａに示されたように、異常又は複数のピークを持つ低く又は平坦なプロファイルが作られたとき、極端な可動性と構造的破損は、歯が修復可能ではなかった事実を示す。図２１と２１ａは、図２１ｂに用いられた歯のエックス線写真であり、複数の充填物を示しており、そして図２２は、この古いクラウンの下の深い虫歯を示す。その深さは根の構造まで達し、広範な末期の虫歯によりこの歯は抜歯される必要があった。図２２ａは、本発明のシステムを用いて作られた同一の歯の時間エネルギーのプロファイルを示し、形状と高さにおいて非常な異常を示している。

上述の記述及び説明による発明の開示と共に、これらは本発明の代表的であって、そして限定として考慮されるべきではないと理解されるべきである。従って、本発明は、上述の記載によって限定されるべきではなく、しかし任意の同等物を含む。

１０４ ハンドピース
１０８ スリーブ
１０８ａ 先端部
１１０ タブ
１１２ 物体
１２０ エネルギー適用ツール
１２８ 引込位置
１２９ 伸長位置
１３２ 筐体
１３２ａ 開放端
１６０ ドライブ機構
１６０ａ 圧電力センサ
１６４ コンピュータ
８００ 廃棄可能な膜
８０ｂ 襟部

Claims (8)

1. 物体の構造的特性を特定する装置であって、
   開放端及び長手軸を有する筐体と、
   前記筐体内に、移動するように搭載されたエネルギー適用ツールであって、前記エネルギー適用ツールは静止状態及び作動状態を有し、前記作動状態は前記静止状態の突出した形態である、エネルギー適用ツールと、
   或る距離だけ前記筐体の前記開放端から突出したスリーブであって、前記開放端の少なくとも載置部分で前記物体に対して直接載置するように適応されたスリーブと、
   前記筐体の内部に支持されたドライブ機構であって、前記作動状態において前記物体に衝突するために前記静止状態と前記作動状態との間で前記エネルギー適用ツールを動かすように適応されたドライブ機構と、
   前記物体への前記エネルギー適用ツールの衝突の結果を検知するためのセンサと、
   前記筐体内に位置し、前記スリーブが前記物体に載置されている時の接触力の量を検知するように適応された力センサと、
   を備える装置。
2. 前記装置に結合され、前記物体の構造的特性を特定するように適応されたコンピュータを更に備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記エネルギー適用ツールは、前記筐体の前記長手軸に対して実質的に平行な長手軸と、前記筐体の前記長手軸に対して実質的に垂直な前方部分を有し、前記エネルギー適用ツールの前記長手軸は、支点の回りに、前記筐体の前記長手軸に対して実質的に平行な位置から、前記筐体の前記長手軸に対して鋭角をなす位置まで振動する、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記スリーブの前記開放端の前記載置部分である実質的に平らな部分に対して垂直な方向へ前記スリーブから伸長するタブを更に備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
5. 物体の構造的特性を特定するシステムであって、
   前方部分の開放端と長手軸とを有する筐体を有する装置と、
   前記筐体内に、作動形態と静止形態との間を移動するように搭載されたエネルギー適用ツールであって、前記作動形態で前記物体に衝突する、前記エネルギー適用ツールと、
   前記物体への前記エネルギー適用ツールの衝突の結果を検知するためのセンサと、
   或る距離だけ前記筐体の前記開放端から突出したスリーブであって、前記スリーブの開放端の少なくとも載置部分で前記物体に対して直接載置するように適応されたスリーブと、
   前記筐体内に位置し、前記スリーブが前記物体に載置されている時の前記スリーブと前記物体との間の力の量を検知するように適応された力センサと、
   前記エネルギー適用ツールに結合された測定装置と、
   を備えるシステム。
6. 前記力センサに結合された、視覚的な、音響的な、又はデジタルの出力機構を更に備える、請求項５に記載のシステム。
7. 前記スリーブの前記開放端の前記載置部分である実質的に平らな部分に対して垂直な方向へ前記スリーブから伸長するタブを更に備える、請求項５又は６に記載のシステム。
8. 前記力センサは少なくとも１つの圧電素子である、請求項５乃至７のいずれか１項に記載のシステム。