KR102593814B1 - 객체의 구조적 특징의 결정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적으로 객체의 구조적 특징을 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 객체는 에너지 인가 프로세스를 거치고 객체의 구조적 특징을 객관적이고 정량적으로 측정한다. 시스템은, 예를 들면 타진 기구를 포함할 수 있으며, 이는 재현가능한 위치결정을 위한 그러한 측정을 받는 객체에 대해 재현가능하게 배치될 수 있다. 시스템은 수평에 대한 장치의 방향을 보상하기 위해 에너지 인가 도구에 인가된 에너지를 조정하기 위한 특징부를 포함한다. 또한, 시스템은 테스트간 교차 오염을 최소화하기 위한 일회용 특징부 또는 조립체도 포함된다. 본원에 규정된 바와 같은 구조적 특징은 진동 감쇠능, 음향 감쇠능, 구조적 완전성 또는 구조적 안정성을 포함할 수 있다.

Description

객체의 구조적 특징의 결정

(관련 출원의 상호 참조)

이 특허 협력 조약 국제 출원은 이하의 미국 특허 출원의 이점 및 우선권을 주장하고: 2018년 6월 29일자로 출원된 제62/692,618호의 "SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF AN OBJECT"; 2018년 6월 20일자로 출원된 제62/687,730호의 "SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF AN OBJECT"; 및 2017년 12월 30일자로 출원된 제62/612,440호의 "SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF AN OBJECT"; 상술한 모든 출원의 내용은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.

본 발명은 일반적으로 객체의 구조적 특징의 평가에 관한 것이고; 보다 구체적으로는 그 안에 제어된 에너지 인가를 사용하여 객체의 완전성을 반영하는 구조적 특징의 평가에 관한 것이다.

객체가 충격력을 받으면, 응력파가 객체를 통해 전달된다. 이 응력파는 객체의 내부 구조에 변형을 야기한다. 객체가 변형됨에 따라, 부분적으로 충격 흡수재로서 작용하여 충격과 관련된 역학적 에너지의 일부를 소산시킨다. 역학적 에너지를 소산시키는 객체의 이러한 능력은 통상 "감쇠능(damping capacity)"이라고 하며, 이는 객체를 구성하는 재료의 유형과 구조적 완전성을 포함하는 몇몇의 요인에 의존한다.

객체의 감쇠능을 측정할 수 있는 기구가 존재한다. 이러한 기구의 일례는 미국 제 6,120,466 호("'466 특허")에 기재되어 있다. '466 특허에 기재된 기구는 객체의 감쇠능의 객관적이고 정량적인 측정을 제공하며, 이는 손실 계수 17이라고도 한다. 탄성파의 에너지는 비교적 높은 손실 계수를 갖는 재료에서 비교적 빨리 감쇠되는 반면에, 탄성파의 에너지는 비교적 낮은 손실 계수를 갖는 재료에서 비교적 천천히 감쇠된다.

객체의 감쇠능은 광범위한 응용 분야에서 중요한 파라미터이다. 예를 들면, 치의학 분야에서 건강한 치아가 충격력을 받은 경우, 그 충격과 관련된 역학적 에너지는 주로 치주인대에 의해 소산된다. 충격력과 관련된 역학적 에너지를 소산시키는 능력을 감소시켜 전체 치아의 안정성을 감소시키는 치주인대 구조의 변화는 치아의 손실 계수를 측정함으로써 검출될 수 있다.

본 발명은 비침습적 방식으로 객체의 구조적 특징을 측정하는 시스템 및 방법, 및/또는 수평으로부터 다양한 각도로 장치를 유지하고, 측정 동안에 실질적으로 수평 위치를 모방하도록 에너지 인가 프로세스를 변조함으로써 작동할 수 있는 장치를 갖는 비파괴적 측정 방법에 관한 것이다. 객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 장치는 개방된 전방 단부 및 종축을 갖는 하우징; 하우징 내부에 장착되고 휴지 구성 및 활성 구성을 갖는 에너지 인가 도구; 휴지 구성과 활성 구성 사이에서 에너지 인가 도구를 활성화시키기 위해 하우징 내부에 지지되어 수평방향으로 설정된 양의 에너지를 인가하는 구동 메커니즘; 및 수평에 대한 에너지 인가 도구의 기울기를 측정하도록 적합화된 경사계를 포함한다. 구동 메커니즘은 수평 이외의 기울기에서 적어도 설정된 에너지의 양에 근사값인 기울기에 기초하여 휴지 구성과 활성 구성 사이에서 에너지 인가 도구를 활성화시키기 위해 인가되는 에너지의 양을 변화시킨다. 구동 메커니즘은 전자기 코일을 포함할 수 있고, 인가되는 에너지의 양을 변화시킬 수 있고(예를 들면, 전압, 전류 또는 둘 모두 변화), 코일 구동 시간을 변화시킬 수 있고(코일이 통전 또는 활성화되는 시간의 길이에 따른 변화), 코일 지연 시간을 변화시킬 수 있고(구동 활동 사이의 시간의 변화), 코일 통전의 수(즉, 인가되는 구동 펄스수의 변화), 코일의 극성 및/또는 이들의 조합을 변화시킬 수 있다. 다양한 전력, 구동 시간, 극성 및 지연 시간을 포함한 이러한 요인은 원하는 결과를 위해 전력, 구동 시간, 구동 횟수, 극성 및 코일의 통전의 구동 지연에 대한 펌웨어 설정을 변경함으로써 관리될 수 있다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 원하는 결과를 달성하기 위해 다수의 변화가 사용될 수 있으며, 펌웨어는 특정 솔루션을 선택하거나 특정 인스턴스에 대한 최적의 솔루션을 선택하도록 설계될 수 있다.

객체는 에너지 인가 프로세스를 받을 수 있고, 시스템은 에너지 인가 프로세스 후에 객체의 구조적 특징에 대해 객관적이고 정량적인 측정을 제공하도록 구성된다. 본 발명의 시스템 및 방법은, 예를 들면 조작의 유연성을 증가시키는 것으로, 해부학적 및 비해부학적으로 객체에 도달하기 어려운 객체에 도달하도록 적합화할 수 있고, 더 재현가능한 측정을 생성하기 위해 객체에 존재할 수 있는 임의의 이상을 검출할 수 있고, 또한 객체에 존재할 수 있는 임의의 이상을 더 잘 검출할 수 있다. 장치는 중공 내부 및 개방 단부를 갖는 하우징을 포함할 수 있으며, 이를 통해 하우징 내부에 위치된 태핑 로드가 측정 중인 객체, 예를 들면 광, 음향 에너지와 같은 음파와 같은 임의의 주파수의 전자기 에너지에 도달하기 위해 통과할 때에, 에너지 인가 도구, 예를 들면 객체에 역학적 에너지를 인가할 수 있는 도구를 포함한다.

예를 들면, 시스템은 객체 상에 타진 동작을 수행하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 장치는, 에너지 인가 도구에 의해 에너지가 인가될 수 있는 중공 내부 및 개방 단부를 갖는 하우징을 갖고, 역학적 작동을 포함하는 객체에 임의의 유형의 에너지를 인가할 수 있는 임의의 도구를 포함하며, 소리 또는 전자기 에너지가 위치될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 태핑 로드와 같은 객체에 역학적 에너지를 인가 할 수 있는 도구가 측정 중인 객체에 도달하기 위해 통과하는 하우징 내부에 위치될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 예를 들면 광 에너지와 같은 임의의 주파수의 전자기 에너지원이 하우징 내부에 위치될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 초음파 변환기 또는 임의의 음향 에너지원과 같은 소리 에너지원이 하우징 내부에 위치될 수 있다.

장치의 하우징은 종축을 포함할 수 있으며, 일반적으로 장치의 종축은 실질적으로 수평방향으로부터 수평방향과 각을 이루도록 위치될 수 있다. 각도는, 예를 들면 임의의 각일 수 있으며, 보다 예를 들면 0도~약 +/-45도에서 변화하고, 더욱 예를 들면 0도~약 +/-30도에서 변할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 하우징 내부에 위치된 에너지 인가 도구의 종축은 작동 시에 하우징과 실질적으로 평행한 관계를 항상 유지한다. 다른 실시형태에 있어서, 장치의 하우징은 에너지 인가 도구의 종축이 장치 하우징의 종축에 실질적으로 평행한 실질적인 수평방향으로부터 위치되도록 도구의 팁 부분이 하우징의 종축과 예각을 이루도록 에너지 인가 도구의 종축에 대해 객체의 접촉면에 실질적으로 수직한 종축을 포함할 수 있는 반면에, 도구의 팁은 객체의 접촉면에 실질적으로 수직하게 유지된다. 이 후자의 실시형태에 있어서, 도구가 태핑 로드와 같은 역학적 도구이면, 도구 및 하우징의 종축에 실질적으로 수직인 제거가능한 도구 팁을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.

상기 또는 이하에 설명되는 실시형태 중 어느 하나에 있어서, 장치는 핸드피스를 포함할 수 있고 장치의 종축은 수평방향과 임의의 각으로 위치될 수 있다. 예를 들면, 각은 임의의 각일 수 있으며, 보다 예를 들면 0도~약 +/-45도에서 변할 수 있고, 더욱 예를 들면 0도~약 +/-30도에서 변할 수 있다.

상술한 바와 같이, 에너지 인가 도구는 구동 메커니즘에 의해 휴지 위치로부터 활성 위치로 이동하도록 적합화될 수 있고, 측정 시에 활성 위치에서 객체에 영향을 줄 수 있다. 일반적으로, 에너지 인가 도구는 각 측정 시에 반복적으로 객체에 영향을 줄 수 있다. 에너지 인가 도구 자체가 기계식 도구를 사용하면, 도구가 움직일 수 있고 측정 시에 충격시 객체와의 물리적 접촉이 발생할 수 있으며, 또는 전자기 또는 소리와 같은 다른 임의의 에너지 도구를 사용하면 에너지 자체가 측정 시에 객체에 영향을 줄 수 있다. 이들 다른 에너지 도구가 사용될 때, 도구의 활성적 구성과 수동적 구성 사이에서 도구의 임의의 물리적 이동은 없을 수 있지만, 온/오프 에너지에 의해 규정될 수 있다.

본 발명의 장치는, 예를 들면 타진 도구일 수 있고, 이러한 측정 중인 객체와 재현가능하게 배치되어 접촉할 수 있는 거리에서 하우징으로부터 확장되는 슬리브부와 같은 적어도 일부를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구는 실질적으로 동일한 속도로 분당 특정 횟수로 객체에 영향을 주도록 프로그래밍될 수 있고, 도구의 감속 정보 또는 충격으로부터의 객체의 응답을 시스템에 의해 기록 또는 컴파일된다. 일 실시형태에 있어서, 장치 및 하드웨어는 와이어 연결을 통해 통신할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 장치 및 하드웨어는 무선 연결을 통해 통신할 수 있다.

객체와 재현가능하게 배치되어 접촉할 수 있는 적어도 일부를 갖는 본 발명의 장치의 경우, 장치는 예를 들면 공간이 제한되거나 및/또는 도달하기 어려운 위치에 존재하는 객체를 포함하여 보다 재현가능한 측정이 가능할 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드는 수축 또는 휴지 형태 또는 구성, 및 확장 또는 활성 형태 또는 구성을 갖는 길이를 가지며, 수축된 형태는 에너지 인가 도구가 태핑 로드이면 하우징의 개방 단부로부터 수축되거나 실질적으로 동일하게 확장된다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 이동은 작동 시에 상술한 수축 위치와 확장 위치 사이에서 하우징 내에서 태핑 로드를 축방향으로 구동시키기 위해 하우징 내부에 장착된 구동 메커니즘에 의해 수행될 수 있다. 확장 위치에서, 태핑 로드의 자유 단부는 하우징의 개방 단부로부터 확장되거나 돌출될 수 있다. 본 발명에 따르면, 장치가 수평으로부터 임의의 각으로 유지될 수 있고, 예를 들면 환자의 치아의 어금니 영역에서 도달하기 어려운 위치에서 테스팅 객체가 또한 수행될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 휴지 구성은 하우징의 종축에 실질적으로 평행한 형태일 수 있고, 활성 구성은 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드, 또는 하우징 내에 장착된 충격 로드가 예를 들면 종축 상의 피벗 지점을 중심으로 앞뒤로 로킹됨으로써 하우징의 길이방향으로 예각을 형성할 때의 형태일 수 있다. 따라서, 에너지 인가 도구는 실질적으로 평행한 위치로부터 하우징의 종축으로 피벗 지점에서 하우징의 종축과 예각을 이루는 위치로 진동한다. 에너지 인가 도구는 측정 시에 수평 또는 다른 위치 중 어느 하나에 유지될 수 있고, 도구의 주요 부분에 실질적으로 수직인 팁 부분을 가질 수 있고 휴지 또는 충격 중 어느 하나에서 일정한 길이를 유지한다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 이동은 태핑 로드를 실질적으로 평행한 위치로부터 하우징의 종축으로, 팁이 차례로 위아래로 진동하면서 피벗 지점과 다시 진동하는 축과 예각을 이루는 위치로 구동하기 위해 하우징 내부에 장착된 구동 메커니즘에 의해 수행될 수 있다. 이 실시형태를 사용하여, 예를 들면 환자의 치아의 어금니 영역과 같이 비교적 접근하기 어려운 위치에서 측정이 수행될 수 있다.

장치의 에너지 인가 프로세스는 다양한 방식으로 활성화 또는 트리거될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 스위치 메커니즘과 같은 역학적 메커니즘을 통해 활성화될 수 있다. 일 양태에 있어서, 손가락 스위치는 조작자에 의해 쉽게 활성화되도록 핸드피스와 같은 장치 상의 편리한 위치에 위치될 수 있다. 다른 양태에 있어서, 스위치 메커니즘은 상기에 언급된 바와 같이 슬리브를 통해 객체에 압력을 가함으로써 트리거될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 장치의 에너지 인가 프로세스는 음성 제어 또는 발 제어를 통해 트리거될 수 있다.

일반적으로, 플립 스위치, 로킹 스위치 또는 푸시 버튼 스위치와 같은 외부 스위칭 장치는 조작자가 장비를 유지하는 방식을 제한하는 경향이 있으며, 따라서 핸드헬드이면, 예를 들면 측정 시에 스위치 장치를 온 및/또는 오프하기 위한 스위칭 장치를 조작자가 쉽게 액세스할 수 있도록 객체 상에 기구의 위치결정을 제한할 수 있다. 기구를 유연하게 위치결정하기 위해서, 음성 제어 또는 원격 제어가 일반적으로 사용될 수 있지만, 이러한 음성 제어 또는 원격 제어는 시스템에 복잡성을 추가시킬 수 있다. 본 발명에 있어서, 이러한 원격 제어 또는 복잡성을 추가하지 않고 유연성의 동일한 이점을 달성할 수 있다.

하나의 예시적인 실시형태에 있어서, 상술된 임의의 시스템은 개방 단부를 갖는 중공 내부를 갖는 하우징 및 하우징 내부로 이동하기 위해 하우징 내부에 장착된 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드 또는 충격 로드를 갖는 기구를 포함할 수 있다. 하우징의 개방 단부에 위치한 것은 하우징의 확장부로서 존재하는 슬리브부일 수 있다.

슬리브부는 그 자유 단부가 개방되어 있을 수 있으며, 측정 시에 객체의 적어도 일부에 휴지하거나 가압하거나 또는 접촉시키기 위한 객체 휴지부, 가압부 또는 접촉부를 갖는다. 슬리브부에 의한 접촉은 객체 상의 장치를 안정화시키는데 도움을 준다. 측정 시에, 슬리브부에 의해 객체 상에 가해지는 힘은 조작자에 의해 제어되며, 조작자에 의해 가해지는 불충분하거나 과도한 힘이 측정을 복잡하게 할 수 있고, 일부 경우에서는 정확도가 떨어지는 결과를 초래할 수 있기 때문에, 객체 상의 적절한 힘은 중요할 수 있으며 모니터링될 필요가 있다. 에너지 인가 도구에 물리적 또는 역학적으로 결합되지 않은 하우징 내부에 배치된 센서는 슬리브부의 접촉부에 의한 적절한 접촉력이 조작자에 의해 가해질 수 있고, 심지어 다른 조작자에 의해서도 더 나은 재현성을 보장할 수 있다. 슬리브부에 가해지는 힘은 일반적으로 측정을 수행하는 것으로부터 에너지 인가 도구에 대한 임의의 힘과는 별도로 분리되고 모니터링될 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 슬리브부는 즉시 상술한 바와 같다.

다른 실시형태에 있어서, 슬리브는 슬리브의 개방 단부가 측정 중인 객체의 표면의 적어도 일부와 접촉할 때, 탭이 객체의 상부의 일부에 휴지할 수 있도록 그 단부의 일부로부터 돌출된 탭을 포함할 수 있다. 탭 및 슬리브는 함께 객체에 대해 핸드피스의 반복가능한 위치결정을 지원하므로, 탭이 없는 것보다 결과를 더 재현할 수 있다. 또한, 탭은 매번 객체 상단의 동일한 위치에 실질적으로 반복적으로 배치되도록 적합화될 수 있다. 탭은 슬리브부에 접촉하는 객체 및 탭의 객체 접촉면이 실질적으로 서로 직교하고 객체의 상이한 표면 상에서 휴지하도록 슬리브의 종축에 실질적으로 평행할 수 있다. 또한, 탭은 에너지 인가의 방향 이외의 임의의 방향으로 에너지를 인가한 후 객체의 운동을 최소화하는데 도움을 줄 수 있다. 드문 경우지만, 탭이 예를 들면 치과 임플란트 이식 어버트먼트 상의 안정한 위치를 방해할 수 있는 경우에, 탭이 없는 슬리브부는 어버트먼트의 하부에 보다 안정한 배치를 위해 사용될 수 있다.

추가 실시형태에 있어서, 슬리브는 탭 및 구성요소, 예를 들면 리지부, 돌출부 또는 객체의 표면과 대면하도록 적합화된 측면 상의 탭의 표면과 실질적으로 수직인 다른 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치아의 경우, 리지부 또는 돌출부는 인접한 치아 또는 다른 수직면 사이에 포개질 수 있고, 따라서 객체의 표면을 가로지르는 탭의 임의의 실질적인 측이동 또는 수직이동을 방지하거나 및/또는 반복성에 추가로 도움을 줄 수 있다. 탭은 객체의 상부의 길이 또는 폭에 따라 충분한 길이 또는 폭을 가질 수 있어 작동 시에 리지부 또는 돌출부가 적절하게 위치될 수 있다. 다시 말하면, 탭 및 특징부는 또한 탭없이 보다 재현가능한 결과에 도움을 준다.

탭 또는 탭 및/또는 구성요소에 의해 영향을 받는 기구의 안정화는 테스팅 결과에 혼란을 줄 수 있는 조작자에 의한 임의의 격동 동작을 최소화할 수도 있고, 예를 들면 뼈 구조 또는 물리적이거나 또는 산업적 구조에 내재하는 임의의 결함은 테스터의 격동 동작에 의해 숨겨질 수 있다. 이러한 유형의 결함 검출은 결함의 위치 및 정도가 임플란트 또는 물리적 또는 산업적 구조물의 안정성에 크게 영향을 줄 수 있기 때문에 중요하다. 일반적으로, 예를 들면 임플란트에서 골정(crestal) 또는 심청부(apical) 결함과 같은 병변이 검출되는 경우, 골정 및 심청부 결함이 모두 존재하면 임플란트의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 과거에는, 비싼 방사선 집약적 프로세스 이외에 이러한 유형의 정보를 수집하는 다른 방법은 없었다. 본 발명의 장치의 사용으로, 이러한 유형의 정보를 수집할 수 있고, 비간섭적이고 비침습적인 방식으로 수행될 수 있다.

구동 메커니즘은 전자기 메커니즘일 수 있으며, 인터페이스 예를 들면 코일 마운트에 의해 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 후단에 고정된 전자기 코일 및 영구 자석을 포함할 수 있다. 예를 들면 코일은 영구 자석 뒤에 축방향으로 놓일 수 있다. 또한, 전자기 코일은 강자성 구성요소와 같은 금속성 또는 전도성 구성요소 상에 직접 작용될 수 있다. 선형 모터의 다른 형태도 사용될 수 있다.

일반적으로, 에너지 인가 도구, 예를 들면 역학적 에너지 인가 도구에 의해 측정 중인 객체에 가해지는 충격력은, 예를 들면 도구의 질량, 도구에 의해 이동한 거리, 및 수평에 대한 장치 또는 도구의 기울기의 각도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 도구의 주어진 질량에 대해 충격력은 -45도에서 더 높을 수 있으며, 보다 예를 들면 중력이 충격 시에 힘에 기여될 수 있으므로 수평 위치에서의 충격력보다 약 -30도에서 더 클 수 있다. 또한, 충격력은 약 +45도보다 수평 위치에서 보다 더 높을 수 있으며, 보다 예를 들면 플러스 각의 중력이 충돌력에 기여하기 보다는 반대로 작용하므로 약 +30도에서 충격력이 더 클 수 있다. 일반적으로, 1~15뉴턴 사이의 힘이 사용될 수 있다. 충격력의 낮은 끝이 최적이 아닐 수 있기 때문에, 장치는 일반적으로 더 나은 결과를 위해, 예를 들면 객체에 대한 최적의 힘 발휘량을 위해 시스템을 교정함으로써 실질적으로 수평 위치에서 측정 중인 객체와 접촉하여 배치될 수 있다. 이는 장치를 배치하는 능력에 있어 다소 제한적일 수 있다. 예를 들면, 측정 중인 일부 객체는 장소에 도달하기 어려울 수 있으며, 장치를 각도 조절해야 할 수도 있다. 따라서, 일부 경우에, 더 높은 힘이 사용될 수 있으며, 예를 들면 10~50뉴턴이 장치에 사용되어 장치를 객체 상에 위치결정하는 약간의 유연성이 내장될 수 있다. 이러한 더 높은 충격력 범위에서도, 하단, 즉 장치가 수평에 대해 플러스 각으로 기울어지게 배치될 때, 최적의 측정을 생성하기 위해 필요한 충격력보다 낮을 수 있는 반면에, 일부 경우에서는 힘이 원하는 것보다 훨씬 높을 수 있다. 그러나, 장치를 수평에 대해 비스듬하게 위치시킬 필요가 있는 경우에 한해서 더 높은 힘의 이러한 내장 능력은 일부 상황, 예를 들면 치과 환경, 섬세한 표본 상황에 사용될 때에, 또는 임의의 표본의 객체에 대한 교란을 최소화하기 위해 사용될 때에 바람직하기 않을 수 있다. 예를 들면, 약 20~45뉴턴의 충격력 범위가 예를 들면 치과 환경에서 사용되어 위치결정을 위한 약간의 유연성으로 더 나은 결과를 얻을 필요가 있을 수 있으며, 이러한 힘은 환자에게 다소 불편할 수 있다. 본 발명의 발명자들은 마치 장치가 수평으로 작동하는 것처럼 수평으로부터 다양한 각도로 객체에 실질적으로 동일한 충격력을 가하는 시스템을 발명했다. 따라서, 장치가 수평으로부터 약 +/-45도, 보다 예를 들면 약 +/-30도에서 작동하는지의 여부와 관계없이, 장치는 약 20~30뉴턴과 같은 동일한 양의 충격력을 여전히 발생시킬 수 있다.

마찬가지로, 역학적 에너지 인가 도구가 아닌 에너지 인가 도구의 경우, 객체에 가해지는 힘은 초음파와 같은 전자기 에너지 또는 소리 에너지를 포함할 수 있고, 객체에 영향을 주는 에너지의 양은 장치가 에너지 인가 도구 또는 영향을 주는 객체의 표면에 대한 에너지 도구이면, 에너지원의 강도, 에너지에 의해 이동한 거리 및 장치의 기울기 각에 따라 달라질 수 있다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 주어진 강도에 대해, 충격 표면이 힘의 전파방향과 다른 각도를 만드는 경우보다 객체의 충격 표면이 힘의 전파방향에 대해 수직이면 에너지원의 충격력이 더 클 수 있고, 객체의 표면이 힘의 전파방향과 평행하면 충격력이 가장 작을 수 있다고 추측될 수 있다. 충격력의 낮은 끝이 최적이 아닐 수 있기 때문에, 예를 들면 객체에 대한 힘 발휘량의 최적의 양의 힘에 대한 시스템을 교정함으로써 더 나은 결과를 위해 객체 표면에 실질적으로 수직인 위치에서 측정 중인 객체와 접촉하게 배치될 수 있다. 이는 장치를 배치하는 기능에는 다소 제한적일 수 있다. 예를 들면, 측정 중인 일부 객체는 장소에 도달하기 어려울 수 있으며, 장치를 각도 조절해야 할 수 있다. 따라서, 일부 경우에, 더 높은 힘이 사용될 수 있으며, 예를 들면 10~50뉴턴의 등가의 힘이 장치에 사용되어 장치를 객체 상에 위치결정시키는데 약간의 유연성이 내장될 수 있다. 이 더 높은 충격력 범위에서도, 힘의 하단 범위는, 즉 장치가 수직방향에 대해 플러스 각으로 경사면에 놓일 때, 최적의 측정을 생성하는데 필요한 충격력보다 낮을 수 있는 반면, 더 높은 단부에서, 힘은 일부 경우에 원하는 것보다 훨씬 더 높을 수 있다. 그러나, 장치를 수직방향으로 비스듬히 배치할 필요가 있는 경우에 한해서, 더 높은 힘의 이러한 내장 능력은 일부 상황, 예를 들면 치과 환경, 섬세한 표본 상황에 사용될 때에, 또는 객체 또는 임의의 표본에 대한 잠재적 손상을 최소화하기 위해 바람직하지 않을 수 있다. 예를 들면, 등가 충격력 범위는 약 20~45뉴턴 사이보다 높을 수 있으며, 예를 들면 치과 환경에서, 위치결정을 위한 약간의 유연성으로 더 나은 결과를 얻기 위해 사용될 필요가 있을 수 있고, 이러한 힘은 환자에서 다소 불편할 수 있다. 본 발명의 발명자들은 마치 전파방향이 객체의 표면에 수직이 되도록 장치가 작동하는 것처럼, 객체 표면의 수직방향으로부터 다양한 각도로 객체에 실질적으로 동일한 충격력을 가하는 시스템을 발명했다. 따라서, 장치가 객체 표면에 대해 수직방향으로부터 약 +/-45도, 보다 예를 들면 약 +/-30도에서 작동하는지의 여부에 따라, 장치는 여전히 동일한 양의 등가 충격력, 예를 들면 약 20~30뉴턴을 생성할 수 있다.

또한, 수평으로부터 다양한 각도로 도구를 위치시키는 능력은 역학적 유형이 아닌 에너지원에 유리할 수 있고, 예를 들면 초음파 또는 전자기 등의 소리 에너지, 한 각도에서 잘 규정되지 않거나 잡음이 없는 응답은, 표면에 가까운 임의의 결함이 한 각도에서의 측정에 영향을 미칠 수 있고 다른 각도에서의 측정에 영향을 미치지 않도록 더 규정되거나 표명되어야 하고, 심지어 객체의 특성에 대한 더 좋고 완전한 결과를 생성할 수 있다. 또한, 예를 들면 센서에 의해 감지되지 않은 방향으로 응답을 편향시킴으로써 측정을 복잡하게 할 수 있는 표면에서의 결함은 다른 충격의 방향이 만들어지면 센서의 범위 내에서 감지할 수 있고, 센서의 범위 내에 있을 수 있다.

경사계는 예를 들면 장치에 존재할 수 있고, 장치에 객체에 닿아있고 작동의 각도 범위를 벗어날 때에 가청 경고를 트리거할 수 있고, 예를 들면 태핑 로드의 경우, 수평으로부터 약 +/-45도, 보다 예를 들면 약 +/-30도일 때 경고가 트리거되도록 설정되므로, 이 시점에서 각도는 원하는 경우 객체의 측정 결과에 실질적으로 영향을 미칠 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 역학적 에너지 인가 도구의 경우, 작동 축이 수평 위치로부터 약 45도보다 크고, 보다 예를 들면 약 30도보다 크게 되도록 장치가 방향되고, 접촉력이 객체 상의 슬리브부의 객체 접촉부에서 감지될 때에 장치가 활성화되면, 장치 내의 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 장치 상에 위치된 스피커에 의해 경고음이 발생될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 경고 신호는 점멸등과 같은 광 신호, 또는 특정 색상의 광에 의해 제공될 수 있다. 이러한 상황에서, 장치가 타진 기구이면 타진 동작은 장치가 허용가능한 각도로 돌아올 때까지 시작되지 않는다. 일부 경우에, 상기 언급된 범위로부터의 이탈이 감지될 때에 타진 작동이 시작되면, 장치는 실제로 작동을 멈추지 않고 단순히 알람을 울려서 교정이 이루어질 수 있다. 다른 유형의 에너지 인가 도구에 대해 유사한 셋업이 포함될 수 있으며, 각도는 접촉면의 수직방향에 대해 존재할 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 본 발명의 시스템 및 방법은 비파괴적이고 비침습적이며, 수평으로부터 다양한 각도로 장치를 유지하고 측정 시에 실질적으로 수평 위치를 모방하도록 에너지 인가 프로세스를 변조함으로써 작동할 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 시스템은 재배치가능성을 지원하기 위한 일회용 부품 및/또는 특징부를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 구조적 특징을 측정하기 위한 본 시스템 및 방법은 시스템의 측정 또는 작동의 감도를 손상시키지 않으면서, 측정 중인 객체에 대한 충격, 심지어 미세한 충격을 최소화할 수 있다. 에너지 인가 도구가 태핑 로드인 경우, 충격 에너지의 양은 또한 예를 들면 로드의 길이, 로드의 직경(pf), 로드의 무게 또는 충격 전 로드의 속도에 따라 곧 변할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 시스템은 동등하거나 더 나은 측정 감도를 나타내거나 유지하거나 제공하면서 측정 시에 객체에 대한 충격력을 최소화하도록 경량 및/또는 더 느린 속도로 움직이는 에너지 인가 도구를 포함한다. 일 양태에 있어서, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드는 핸드피스의 무게를 최소화하기 위해 더 가벼운 재료로 만들어 질 수 있으므로, 측정 중인 객체에 대한 충격을 최소화할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드는 핸드피스의 크기가 또한 최소화될 수 있으므로 측정 중인 객체에 대한 충격을 최소화할 수 있도록 더 짧고 및/또는 더 작은 직경으로 만들어질 수 있다. 추가 실시형태에 있어서, 시스템은 에너지 인가 도구의 가속을 감소시킬 수 있는 구동 메커니즘을 포함할 수 있으므로, 측정 중인 객체에 대한 영향을 최소화할 수 있다. 예를 들면, 구동 메커니즘은 에너지 인가 도구의 가속도를 감소시키기 위해 더 작은 구동 코일을 포함할 수 있고, 그것이 경량인지의 여부 및/또는 길이 또는 직경이 더 작고, 측정 감도를 유지하면서 작동 시에 객체에 대한 충격력을 최소화할 수 있다. 이들 실시형태는 경량 핸드피스 하우징을 포함하여 상기 또는 이하에 설명된 하나 이상의 실시형태와 조합될 수 있다. 또한, 측정 시에 객체에 대한 충격을 최소화하기 위해 초기 충격 속도를 증가시키지 않고 측정을 수행하는 속도도 바람직할 수 있다. 시스템은 상기 또는 이하에 언급된 재배치가능성을 지원하기 위한 일회용 부품 및/또는 특징부를 갖거나 갖지 않을 수 있다.

경량의 에너지 인가 도구, 더 짧거나 더 작은 직경의 에너지 인가 도구, 에너지 도구의 가속을 감소시키기 위해 더 작은 구동 코일을 포함할 수 있는 구동 메커니즘을 포함하거나 포함하지 않는 모든 예시적인 실시형태를 포함하는 상기 또는 이하에 언급된 임의의 시스템에서, 슬리브의 일부가 객체와 접촉하는 동안에 측정이 수행되면, 예를 들면 조작자에 의해 가해지는 불충분하거나 과도한 힘은 측정을 복잡하게 할 수 있고, 심지어 상기에 언급된 바와 같이 활성화 특징 이외에 덜 정확한 결과를 생성할 수도 있기 때문에, 조작자가 객체에 가하는 힘도 중요할 수 있으며 모니터링이 필요할 수 있다. 시스템은 재배치가능성을 지원하거나 및/또는 하기에 언급된 특징부와의 영향을 감소시키기 위한 일회용 부품 및/또는 특징부를 갖거나 갖지 않을 수 있다.

예를 들면, 역학적 에너지 인가 도구의 활성화 시에, 예를 들면 장치 상의 핑거 스위치를 누르는 경우, 장치 내의 자기 코일은 측정 중인 객체를 향해서 빠르게 확장하여, 예를 들면 충격력을 가진 측정당 여러번 객체 또는 표본을 타격하거나 충격을 가하는 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구를 나아가게 한다. 객체에 대한 충격력은 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구를 통해 이동하는 응력파를 생성할 수 있으며, 객체와의 충격에 따른 태핑 로드와 같은 도구의 감속은 측정 장치 또는 감지 장치 또는 장치에 위치된 메커니즘에 의해 측정되고, 분석을 위해 나머지 시스템으로 전송된다. 시스템은 에너지 인가의 결과로서 객체로부터 반사되는 에너지와 같은 타진 응답을, 예를 들면 에너지를 태핑하거나 인가함으로써 시간 간격 동안에 측정할 수 있고, 예를 들면 타진 응답 프로파일, 예를 들면 시간 간격 동안 객체로부터 반사된 에너지에 기초한 시간-에너지 프로파일, 주파수-에너지 프로파일을 생성하는 단계, 및/또는 충격 응답 프로파일, 예를 시간 에너지 프로파일을 평가하여 객체 또는 다른 특성의 감쇠능을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 측정 장치 또는 감지 메커니즘은 객체에 대한 에너지 인가 도구의 영향으로부터 효과의 특징을 검출할 수 있다. 일반적으로, 측정 장치 또는 감지 메커니즘은 충격의 특징을 검출할 수 있도록 에너지 인가 도구에 물리적으로 결합되거나, 기능적으로 결합되거나 또는 다른 방식으로 접촉할 수 있다. 결합은 유선 또는 무선일 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 객체의 분석에 이용되는 측정 장치 또는 감지 메커니즘은 측정 시에 객체 또는 에너지 인가 도구로부터의 응답을 감지 및/또는 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 일 양태에 있어서, 구동 메커니즘은 감지 및/또는 측정 장치, 예를 들면 압전력 센서, 또는 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구와 결합하기 위해 하우징 내에 위치된 압전 감지 요소를 포함할 수 있고, 일반적으로 압전 감지 소자의 압력 변화와 같은 역학적 에너지에 응답하여 전기 신호 또는 변화를 생성할 수 있다. 예를 들면, 압전 와이어는 에너지 인가 도구에 적재될 수도 있다. 예를 들면, 측정 장치는 작동 시에 객체와의 충격에 따른 태핑 로드의 감속 또는 표본 상의 태핑 로드에 의해 야기되는 임의의 진동을 측정하기 위해 적합화될 수 있다. 압전력 센서는 객체의 특성 변화를 검출하고 객관적으로 그 내부 특징을 정량화할 수 있다. 압전력 센서에 의해 전송된 데이터는 이하에서 더 논의되는 시스템 프로그램에 의해 처리될 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 측정 장치 또는 감지 메커니즘은 예를 들면 에너지의 인가 전, 도중 및 후에 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구의 변위를 감지 및/또는 측정하도록 적합화된 선형 가변 차동 변압기와 같은 다른 형태의 감지 요소를 포함할 수 있다. 상기 선형 가변 차동 변압기는 비접촉 선형 변위 센서일 수 있다. 센서는 유도 기술을 활용할 수 있으므로 임의의 금속 표적을 감지할 수 있다. 또한, 비접촉 변위 측정은 컴퓨터가 충격 직전에 속도 및 가속도를 결정하여 중력의 영향이 결과로부터 제거될 수 있게 한다. 다른 양태에 있어서, 감지 및/또는 측정 장치는 금속일 수 있거나 그렇지 않으면 변압기, 가속도계, 저항 압력 센서, 변형 게이지 및/또는 기타 적절한 유형의 센서 또는 센서 조합의 유도에 영향을 줄 수 있는 에너지 인가 도구의 위치결정으로 인해 변압기에서의 전압 변화로 인해 에너지 인가 도구의 위치를 감지할 수 있다. 예를 들면, 에너지 인가 도구과 결합된 장치 내의 가속도계는 얻어진 응력파에 대응하는 신호를 측정할 수 있다. 가속도계에 의해 전송된 데이터는 표본의 특성 감지하고 객관적으로 내부 특징을 정량화하는 보정된 컴퓨터 프로그램에 의해 처리된다. 일반적으로, 에너지 인가 도구의 효과의 특징을 검출하기 위한 감지 메커니즘은 객체와 핸드피스(예를 들면, 슬리브부를 통한) 사이의 접촉력의 감지와는 별개일 수 있다.

객체에 충격을 가한 후, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드는 상기에 언급된 바와 같이 감속한다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 감속은 측정 장치 또는 감지 메커니즘, 예를 들면 장치 내부의 가속도계에 의해 측정될 수 있다. 예를 들면, 에너지 인가 도구와 결합된 장치 내의 가속도계는 작동 시에 객체와의 충격, 객체로부터의 충격 응답, 충격에 의해 야기된 임의의 진동 측정 또는 얻어진 응력파에 대응하는 신호의 측정 시에 에너지 인가 도구의 감속도를 측정하도록 적합화될 수 있다. 측정 장치 또는 감지 메커니즘은 객체의 특성 변화를 감지할 수 있고, 그 내부 특징을 객관적으로 정량화할 수 있다. 측정 장치 또는 감지 메커니즘에 의해 전송된 데이터는 이전 또는 이하에 언급된 바와 같이 시스템 프로그램에 의해 처리될 수 있다.

또한, 상술한 측정 메커니즘은, 예를 들면 이러한 에너지 인가 도구가 타진 동작을 수행할 때에 유사한 센서 설정으로, 상술한 역학적 에너지 인가 도구 이외의 다른 도구에도 적합화할 수 있다.

태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구는 실질적으로 동일한 속도로 분당 특정 횟수의 객체를 타격하도록 프로그래밍될 수 있으며, 감속 정보는 시스템에 의해 분석을 위해 기록되거나 컴파일될 수 있다. 슬리브부는 장치의 위치결정을 지원하는 것 이외에도, 충격에 의해 야기되는 임의의 진동을 감쇠시켜 약간의 감쇠 특성을 갖는 재료이면 민감한 측정을 방해하지 않도록 지원할 수 있다.

전자기 에너지의 경우, 에너지 적용은 펄스 또는 에너지 버스트의 형태일 수 있으며, 이는 매번 실질적으로 동일한 양의 에너지로 분당 특정 횟수의 객체에 충격을 가하도록 프로그래밍될 수 있고, 객체에 대한 영향이 시스템에 의해 분석을 위해 기록 또는 컴파일될 수 있다. 일부 경우에서, 반복되는 영향은 실제 기초적인 속성을 더 잘 나타낼 수 있는 평균 측정값을 제공할 수 있다. 슬리브부는 장치의 위치결정을 지원하는 것 이외에도, 충격에 의해 야기되는 임의의 진동을 감쇠시켜 약간의 감쇠 특성을 갖는 재료이면 민감한 측정을 방해하지 않도록 지원할 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 경사계는 X, Y 및 Z 축 모든 3축에서 중력을 측정하는 3축 장치와 같은 가속도계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 핸드피스와 같은 장치는 Y축(즉, 수직), 중력(G-력)의 값을 측정하기 위한 소프트웨어를 포함할 수 있다. 예를 들면, Y축에 대한 G-력이 약 +/-15도 임계값보다 크면, 핸드피스는 비프음과 같은 가청 소음, 또는 점멸등과 광 신호, 또는 특정 색상의 광을 발생시킬 수 있다. Y축에 대한 G-력이 30도 임계값보다 크면, 핸드피스는 더 빠르게 비프음을 낼 수 있고, 또는 점멸등과 같은 광 신호인 경우 더 빠르게 깜빡일 수 있다. 가속도계는 100㎳마다 샘플링될 수 있다. 임계값을 트리거하기 위해 5회 연속 유효 판독값(500㎳)이 필요할 수 있으므로, 비프음이나 점멸 등이 발생한다. 15도 및 30도 임계값 모두에 대한 임계값은 경험적으로 결정될 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 특징부가 없는 장치인 경우, 작동 시에 등가 충격력이 수평으로부터 +15도에서 약 26뉴턴이면, 등가 충격력은 수평 위치에서 약 32뉴턴일 수 있고, 수평으로부터 -15도일 때에 충격력은 약 35뉴턴일 수 있다. 본 발명과 함께, 상기 언급된 모든 각도에서의 모든 충격력은 약 25뉴턴 또는 어떤 최적의 충격력이 가해지도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들면, 이는 충격 각도를 수용하기 위해 구동 메커니즘로부터 에너지 인가 도구로 에너지의 인가를 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 전자기 코일과 같은 구동 메커니즘으로부터의 에너지 인가에 대한 변동의 예는 코일에 인가되는 전력을 변화시키는 것(예를 들면, 변화하는 전압, 전류 또는 둘 모두), 코일 구동 시간(코일이 통전되거나 활성화되는 시간 길이의 변화), 코일 지연 시간(구동 활동 사이의 시간 변화), 코일 통전 횟수(즉, 인가된 구동 펄스수의 변화), 코일의 극성 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다양한 전력, 구동 시간, 극성 및 지연 시간을 포함한 이들 요인은 원하는 결과를 위해 코일의 통전의 전력, 구동 시간, 구동 횟수, 극성 및 구동 지연에 대한 펌웨어 설정을 변경함으로써 관리될 수 있다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 원하는 결과를 달성하기 위해 다수의 변형이 채용될 수 있으며, 펌웨어는 특정 솔루션을 선택하거나 특정 인스턴스에 대한 최적의 솔루션을 선택하도록 설계될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 펌웨어는 예를 들면 전력과 같은 다른 설정을 일정하게 유지하면서, 구동 시간, 구동 횟수, 극성 및 구동 지연과 같은 구동 메커니즘의 특정 설정만을 변경하도록 적합화될 수 있다. 이는 배터리와 같은 특정 전원으로 인해 상대적으로 조절할 수 없는 전원 설정과 같은 일부 설정을 조정하는데 더 어려울 수 있으므로 바람직할 수 있다.

상기에 언급된 바와 같이, 시스템은 외부 스위치 또는 원격 제어의 유무에 관계없이 켜거나 끌 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 핸드피스의 에너지 인가 프로세스는 스위치 메커니즘과 같은 역학적 메커니즘을 통해 트리거될 수 있다. 일 양태에 있어서, 손가락 스위치는 조작자에 의해 쉽게 활성화되도록 핸드피스의 편리한 위치에 위치될 수 있다. 다른 양태에 있어서, 스위치 메커니즘은 슬리브를 통해 객체에 압력을 가함으로써 트리거될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 핸드피스의 에너지 인가 프로세스는 음성 제어 또는 발 제어를 통해 트리거될 수 있다.

일반적으로, 플립 스위치, 로킹 스위치 또는 푸시 버튼 스위치와 같은 외부 스위칭 장치는 조작자가 기구를 잡는 방식을 제한하는 경향이 있으며, 따라서 예를 들면 측정 시에 장치를 온 및/또는 오프하기 위한 스위칭 장치를 조작자에 의해 쉽게 접근할 수 있도록 한 핸드헬드이면 객체 상에 기구의 위치결정을 제한할 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 기구의 위치결정에서 더 많은 유연성을 얻기 위해서, 음성 제어 또는 원격 제어가 일반적으로 사용될 수 있지만, 이러한 음성 제어 또는 원격 제어는 시스템에 복잡성을 추가시킬 수 있다. 본 발명에서, 이러한 원격 제어 또는 추가된 복잡성 없이 동일한 유연성의 이점이 달성될 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 기구를 위치결정하는데 더 많은 유연성을 얻기 위해서, 장치의 활성화는 상기 및 이하에 언급된 바와 같이, 객체와 하우징의 개방 단부에 위치한 슬리브부 사이의 적절한 접촉력에 의해 제어될 수 있다. 또한, 이러한 적절한 접촉력은 이하에 논의되는 바와 같이 다른 바람직한 특징부를 시스템에 추가할 수 있다. 슬리브부는 그 자유 단부에서 개방될 수 있으며, 측정 시에 객체의 적어도 일부에 휴지하거나, 가압하거나 또는 접촉시키기 위한 객체 휴지부, 가압부 또는 접촉부를 가질 수 있다. 슬리브부에 의한 접촉은 객체 상의 장치를 안정화시키는데 도움을 준다. 측정 시에, 슬리브부에 의해 객체에 가해지는 힘은 상술한 시스템의 다양한 요인에 의해 제어될 수 있는 에너지 인가 도구의 충격력과는 달리 조작자에 의해 제어되며, 예를 들면 조작자에 의해 가해지는 불충분하거나 과도한 힘은 측정을 복잡하게 할 수 있으며 정확도가 떨어질 수 있기 때문에 객체 상의 적절한 힘은 중요하며 모니터링될 필요가 있다. 에너지 인가 도구에 물리적 또는 역학적으로 결합되지 않은 하우징 내부에 배치된 센서는, 슬리브부의 접촉부에 의한 적절한 접촉력이 더 양호한 재현성을 위해 조작자에 의해, 심지어 다른 조작자에 의해 가해질 수 있도록 존재할 수 있다.

슬리브부는 하우징 전방의 영구적인 부분을 형성하거나, 그로부터 돌출되는 힘 전달 슬리브형 구성요소 또는 힘 전달 부재 상에 장착될 수 있고, 예를 들면 슬리브부가 없을 때에 태핑 로드가 손상되지 않는 에너지 인가 도구를 차폐하고, 예를 들면 슬리브부는 이하에 논의되는 바와 같이 일회용 조립체의 일부를 형성할 수 있다. 힘 전달 슬리브형 구성요소는 에너지 인가 도구 또는 로드 주변에 위치하며, 예를 들면 에너지 인가 도구를 둘러쌀 수 있으며, 하우징에 의해 전방에 유지되고 후방에 전자기 코일의 전방 상에 장착된다. 힘 전달 슬리브형 구성요소는 약간 슬라이딩되도록 적합화될 수 있고, 그렇게 함으로써, 힘 전달 슬리브형 구성요소의 후면과, 구동 메커니즘을 위한 코일 마운트 또는 마운팅 브래킷과 같은 상대적으로 고정된 위치 사이에 위치한 힘 센서, 예를 들면 힘 감지 저항, 압전 센서, 변형 게이지(들) 사이에서 작용할 수 있다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드는 슬리브부의 객체 접촉부가 측정 중인 객체에 가압될 때에 트리거될 수 있으며, 예를 들면 치아 및 힘이 검출될 수 있다. 특정 범위 내에서 정확한 힘이 검출되는 경우, 기구를 켜서 측정을 시작한다. 센서에 의한 선형 위치 측정은 접촉력을 검출하는데에도 활용될 수 있다.

센서, 예를 들면 힘 센서는 하우징 내부의 임의의 위치에 배치될 수 있고, 에너지 인가 도구와는 다른 장치의 적어도 일부와 물리적으로 인접 및/또는 접촉 및/또는 결합될 수 있으며, 예를 들면 이는 상기에 언급된 바와 같이 슬리브부의 개방 단부가 객체 접촉부를 포함하면 하우징 및/또는 슬리브부와 물리적으로 인접 및/또는 접촉 및/또는 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 센서는 감지을 위한 적어도 하나의 변형 게이지를 포함할 수 있다. 변형 게이지는 슬리브부의 객체 접촉부가 객체에 가압될 때에 변형 게이지에 의해 측정되는 캔틸레버를 변형시키므로 힘 측정을 제공할 수 있도록 장치 하우징과 슬리브부 사이의 캔틸레버에 부착되거나 장착될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 단일 또는 개별 캔틸레버에 장착된 다수의 변형 게이지가 활용될 수 있다. 예를 들면, 캔틸레버(들)은 나머지 하우징 또는 슬리브부와는 별개인, 예를 들면 장착 장치와 같은 구성요소 상에 존재할 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 센서는 슬라이딩부가 강성 표면을 향해서 이동함에 따라 패드가 가압되거나 압박될 때에 힘이 측정되도록 강성 표면과 슬라이딩부 사이에 위치될 수 있는 감지 패드를 포함할 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 예를 들면 강성 표면은 장치 하우징 내에서 구동 메커니즘 내의 전자기 코일을 고정하는 코일 인터페이스일 수 있다. 슬라이딩부는 슬리브부의 객체 접촉부에 의해 객체에 힘이 가해지는 경우, 하우징 내부에 배치되고 슬리브부의 객체 접촉부에 결합되고 하우징 내부에서 슬라이딩되도록 적용된 힘 전달 슬리브형 구성요소일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 이는 슬리브부 내부에 배치될 수 있다. 슬라이딩 거리는, 예를 들면 약(밀리미터 또는 ㎜) 0.3㎜~약 1㎜, 보다 예를 들면 0.5㎜로 매우 작을 수 있다. 감지 패드는 힘 측정을 제공하기 위해 패드에 가해지는 힘에 따라 저항이 변할 수 있는, 일반적으로 "Shunt Mode FSR(힘 감지 레지스터)"이라고 할 수 있는 층 구조를 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에 따르면, 힘 전달 슬리브형 구성요소는 스프링에 의해 전방으로 바이어싱될 수 있어, 슬리브부의 객체 접촉부에 의해 객체에 힘이 가해지는 경우에 힘 전달 슬리브형 부분은 힘을 스프링에 전달할 수 있다. 일 양태에 따르면, 힘 감지은 예를 들면 힘 전달 슬리브형 부분이 위치 X에 있다면, 그 위치로 이동시키기 위해 힘 전달 슬리브형 부분에 Y의 힘이 가해져야 한다는 것(스프링의 반력에 대해)을 알 수 있는 리니어 위치 센서에 의해 행해질 수 있다. 또 다른 양태에 따르면, 힘 감지은 스프링에 대해 눌러질 때에 가동부의 위치를 광학적으로 검출하는 광학 센서에 의해 수행될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 객체에 대한 슬리브부의 객체 접촉부의 상대 위치는 한쪽 단부가 가동부, 예를 들면 힘 센서 슬리브형 구성요소에 부착될 수 있고, 다른쪽 단부는 정적 요소, 예를 들면 하우징에 부착될 수 있는 하나 이상의 변형 게이지를 가짐으로써 결정될 수 있다. 본 발명의 추가 실시형태에 있어서, 장치는 힘을 직접 측정하기 위해 압전 요소를 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 추가 실시형태에 있어서, 홀 효과 센서는 자석(가동 요소에 부착된)이 센서의 위치에 대해 이동할 때에 자기장의 변화를 검출하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 디지털 캘리퍼스에서 발견되는 것과 같은 정전용량성 선형 엔코더 시스템이 힘을 측정하는데 사용될 수 있다.

힘 전달 슬리브부는 단일 조각일 수도 있거나 아닐 수도 있다. 하나의 단일 조각으로 존재하는 경우, 구동 메커니즘, 예를 들면 구동 트레인을 견고하게 하는데 도움을 줄 수 있다. 견고해진 구동 트레인은, 예를 들면 측정 시에 장치가 구강 내부에서 부딪칠 때에 에너지 인가 도구의 경로를 방해할 수 있는 외력의 영향을 최소화할 수 있다.

상술한 바와 같이, 힘 센서는 물리적으로 근접하거나 및/또는 에너지 인가 도구에 접촉 및/또는 결합되지 않는 한 하우징 내부의 어느 곳에 위치될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 이는 슬리브부를 향해서 하우징의 전방에 더 가까이 위치될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 이는 하우징의 후방을 향하여 위치될 수 있다. 추가 실시형태에 있어서, 힘 센서는 하우징의 중간을 향하여 위치될 수 있다. 힘 센서가 하우징의 후방을 향하여 위치되는 경우, 위치결정은 힘 센서가 다른 위치에 있을 때보다 상기에 논의된 구동 메커니즘의 강성이 더 용이할 수 있다. 일반적으로 힘 센서의 위치에 상관없이, 에너지 인가 도구가 태핑 로드이면 로드는 센서를 통과할 수 있고, 힘 전달 슬리브, 즉 힘 센서 및/또는 힘 전달 슬리브는 에너지 인가 도구를 둘러쌀 수 있다.

센서가 에너지 인가 도구에 물리적 또는 역학적으로 결합되어 있지 않지만, 이는 에너지 인가 도구와 전기적 통신될 수 있고, 상술한 바와 같이 장치 또는 기구의 온/오프 스위치로서 작용할 수 있다. 예를 들면, 슬리브의 객체 접촉부에 의해 객체에 적절한 힘이 가해지면, 이는 측정을 시작하기 위해 장치 또는 도구의 활성화 메커니즘을 트리거하여 에너지 인가 도구의 이동을 활성화할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 시스템의 온오프를 활성화시키는데 어떠한 외부 스위치 또는 푸시 버튼이 필요하지 않다. 적절한 힘의 표시는 가시 또는 가청 신호로 표시될 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 가시 또는 가청 신호로 표시된 바와 같이 슬리브의 객체 접촉부에 의해 적절한 접촉력이 객체에 가해지면, 기구는 순간적으로 켜질 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 가시 또는 가청 신호로 표시된 바와 같이 슬리브의 객체 접촉부에 의해 적절한 접촉력이 객체에 가해질 때 기구가 켜지기 전에 지연이 있을 수 있다. 추가 실시형태에 있어서, 슬리브부의 객체 접촉부와 객체 사이에 소정의 누르는 힘이 검출되고 일정 시간, 예를 들면 약 1초간, 보다 예를 들면 약 0.5초간 유지될 때, 상기 기구는 측정을 시작하기 위해 켜질 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 팁에 녹색 조명이 켜지고, 적절한 범위 내의 힘이 유지되고 약 1초, 보다 예를 들면 0.5초 후에 타진이 시작될 것이다.

예를 들면, 슬리브부를 통해 조작자에 의해 객체에 가해진 적절한 힘은 시스템의 스위치로서 작용한다. 시스템의 스위치가 켜져 있지 않으면, 오작동되는지, 충분하지 못한 힘이 가해지는지 또는 너무 많은 힘이 가해지는지를 아는데 바람직할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 힘 측정은 조명과 같은 가시 출력과 연관될 수 있다. 조명은 장치 또는 기구 상의 임의의 편리한 위치에 장착될 수 있으며, 예를 들면 하나 또는 다수의 LED가 장치 또는 기구의 전방에 장착될 수 있다. 일 양태에 있어서, 다수의 조명 시스템이 포함될 수 있다. 예를 들면, 2개의 LED가 사용될 수 있다. 힘이 적절한 범위 내에 있으면, 녹색 조명이 켜질 수 있다. 너무 많은 힘이 검출되면, LED는 적색으로 변할 수 있고, 누르는 힘이 감소되지 않는 한 기구는 작동되지 않을 것이다. 일부 실시형태에 있어서, 사용자가 객체를 너무 강하게 누르면, 조명은 우선 황색으로 변하고, 이후 적색으로 변할 수 있다. 누르는 힘이 조명을 적색으로 바꾸기에 충분하다면, 타진이 시작되지 않거나 이미 타진이 시작되었다면 중단될 수 있다. 또한, 사용자가 너무 강한 누르는 힘이 근접하고 있을 때를 경고하는 황색 LED 상태가 존재할 수 있다. 이러한 단계에서, LED가 황색으로 켜져 있으면 기구는 여전히 작동될 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 너무 적은 힘은 어떠한 조명도 표시하지 않을 수 있고, 녹색 조명은 적절한 양의 힘을 표시할 수 있지만, 적색 조명은 너무 많은 힘을 표시할 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 하나의 조명 시스템이 포함될 수 있다. 예를 들면, 너무 적은 힘의 신호에는 어떠한 조명도 켜지지 않을 수 있고, 너무 많은 힘의 신호에는 적색 조명이 켜질 수 있다. 추가의 양태에 있어서, 발광하는 적색 조명은 너무 많은 힘을 표시할 수 있고, 너무 적은 힘에는 어떠한 조명도 표시되지 않을 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 힘 측정은 가청 출력과 연관될 수 있다. 일 양태에 있어서, 가청 출력은 너무 적은 힘을 표시하기 위한 비프음 및 너무 많은 힘을 표시하기 위한 다중 비프음을 포함할 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 가청 출력은 너무 적은 힘을 표시하기 위한 비프음 및 너무 많은 힘을 표시하기 위한 발광하는 적색 조명을 갖는 비프음을 포함할 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 힘 측정은 너무 많은 힘 또는 너무 적은 힘을 알리기 위한 음성 알림 시스템과 연관될 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 힘 측정은 너무 적은 힘을 알리기 위한 음성 알림 시스템 및 너무 많은 힘을 알리기 위한 음성 알림과 발광하는 적색 조명과 연관될 수 있다.

힘 센서가 온/오프 스위치로서 작용하는 경우, 이는 측정 시에 슬리브부의 객체 접촉부에 의해 적절한 힘이 가해지고 및/또는 측정 시에 객체에 대해 슬리브부의 객체 접촉부의 적절한 정렬이 얻어진다는 것을 모니터링하는데도 작용할 수 있다. 예를 들면, 전자 제어 시스템의 일부로서 경사계가 존재할 수 있으며, 이는 장치가 동작의 각도 범위 외에 있을 때 가청 경고를 트리거할 수 있고, 예를 들면 태핑 로드와 같은 역학적 에너지 인가 도구 경우, 수평면으로부터 약 +/-45도의 범위, 보다 예를 들면 수평으로부터 약 +/-30도의 범위 외일 때에 경고를 트리거할 수 있다. 따라서, 슬리브부의 객체 접촉부에 누르는 힘이 감지될 때 작동축이 수평면으로부터 약 +/-45도를 초과하고, 보다 예를 들면 약 +/-30도를 초과하도록 장치가 방향되면, 장치 내의 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 장치 상에 위치한 스피커에 의해 경고음을 낼 수 있다. 이러한 상황에서, 장치가 허용가능한 각도로 되돌아올 때까지 타진 동작은 시작되지 않을 것이다. 일부 경우에서, 상기 범위로부터 이탈이 감지될 때 타진 동작이 시작되면, 장치는 동작을 실제로 멈추지 않을 수 있지만, 교정이 이루어질 수 있도록 단순히 경보를 울릴 수 있다.

에너지 인가 도구는 휴지 구성과 활성 구성을 갖는 길이를 갖는다. 상기에 논의된 바와 같이, 이동은 하우징의 종축을 따라, 또는 하우징의 종축을 중심으로 진동이동을 위해 축방향 이동일 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 슬리브부는 적어도 하우징의 자유 단부의 길이를 부착 및/또는 둘러쌀 수 있고, 태핑 로드가 축방향으로 이동하는 경우에 확장된 형태의 에너지 인가 도구의 단부와 실질적으로 동연의(coextensive) 거리만큼 하우징으로부터 돌출된다. 따라서, 이러한 실시형태에서 슬리브부의 길이는 소망의 확장된 태핑 로드의 돌출부의 길이에 다소 의존적일 수 있다. 슬리브의 자유 단부는 측정 중인 객체에 배치될 수 있다. 슬리브부에 의한 객체에의 접촉은 상술한 바와 같이 객체 상의 장치를 안정화시키는데 도움을 준다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브부는 하우징의 단부에 부착될 수 있고, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드가 동작시 실질적으로 평행할 때로부터 피벗에서 하우징의 종축과 예각을 이룰 때까지 이동하는 경우에 그것과 실질적으로 수직이다. 슬리브부는 실질적으로 원통형일 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브는 하우징의 확장부일 수 있으며, 태핑 로드가 동작시 실질적으로 평행할 때로부터 하우징의 종축과 예각을 이룰 때까지 이동하는 경우에 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드가 자유롭게 이동할 수 있도록 실질적으로 반원통형이다. 이러한 시스템을 사용하면, 예를 들면 환자의 치아 중 어금니 영역과 같이 비교적 접근하기 어려운 위치에서 측정될 수 있다.

마찬가지로, 역학적 에너지 인가 도구 이외의 경우, 상기의 경우도 적용될 수 있으며, 태핑 로드와 같은 역학적 에너지 인가 도구 대신에, 전자기 에너지 또는 소리 에너지원과 같은 에너지원이 하우징 내부에 존재할 수 있다. 확장 및 후퇴 대신에, 소스를 단순히 켜고 끌 수 있다. 또한, 슬리브부도 존재할 수 있다.

또 다른 예시적인 실시형태에 있어서, 상기 또는 이하에 설명되는 임의의 시스템은 시스템의 측정 또는 능력을 간섭하지 않고, 시스템으로부터의 전달 또는 이전의 측정 중인 객체로부터의 교차 오염을 통해, 측정 중인 객체의 오염을 제거하거나 최소화하는데 도움이 되는 일회용 특징부를 포함할 수도 있다. 일회용 특징부는 후술되는 임의의 것 또는 "System and Method For Determining Structure Characteristics Of An Object"라는 발명의 명칭인 미국 특허 제9,869,606호 또는 WO2011/160102 A9에 개시된 내용을 포함할 수 있으며, 그의 전체 내용은 참조로서 본원에 통합된다.

또한, 본 발명은 비침습적 방식으로 및/또는 비파괴적 측정 방법을 사용하는 구조적 특징을 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이며, 측정 시에 실질적으로 수평 위치를 모방하기 위해 수평으로부터 장치를 다양한 각도로 유지 및 에너지 인가 프로세스를 조절함으로써 작동할 수 있는 장치를 포함하고, 및 시스템의 측정 또는 능력을 실질적으로 방해하지 않고 시스템으로부터의 이동을 통해 측정 중인 객체의 오염, 또는 측정 중인 이전의 객체으로부터의 교차 오염을 제거하거나 최소화하는데 도움이 되는 일회용 특징부를 포함하는 에너지 인가 도구를 사용한다. 기구는 개방 단부를 갖는 중공 내부를 갖는 하우징, 및 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드, 또는 하우징 내부로 이동하기 위해 하우징 내부에 장착된 충격 로드를 포함한다. 하우징은 종축을 가지며, 에너지 인가 도구는 휴지 구성 및 활성 구성을 갖는 길이를 갖는다. 장치의 종축은 수평방향과 임의의 각도로 위치될 수 있다. 예를 들면, 각도는 임의의 각일 수 있으며, 보다 예를 들면 0도~ 약 +/-45도에서 변할 수 있고, 보다 예를 들면 0도~약 +/-30도에서 변할 수 있다. 일회용 특징부가 없는 상기 기재된 시스템 및 방법의 다른 실시형태도 여기에 적용가능하다. 이 시스템은 역학적 도구, 전자기 또는 소리 에너지원과 같은 에너지 인가 도구를 와이핑 또는 오토클레이빙하는 것을 필요로 하지 않고 이러한 측정 중인 객체와 약간 접촉되는 비파괴 측정 방법을 제공하고, 동시에 에너지 인가 도구 및/또는 하우징을 폐기하지 않고 도구의 하우징 내부에 어떤 것이든 수용될 수 있다. 또한, 측정 시에 실질적으로 수평 위치를 모방하도록 에너지 인가 프로세스를 조절하기 위해 상술한 구동 메커니즘이 이 시스템 및 방법에 적용가능하다.

일 예시적인 실시형태에 있어서, 하우징은 종축을 갖고, 에너지 인가 도구는 역학적 에너지 인가 도구가 사용되면 휴지 구성 및 활성 구성, 또는 다른 유형의 에너지 인가 도구에 대한 온 및 오프 구성을 갖는 길이를 갖는다. 하우징은 그로부터 확장되는 슬리브부를 포함한다. 슬리브부는 자유 단부가 개방되어 있으며, 측정 바로 직전 및 측정 시에 객체에 휴지하거나 가압하거나 또는 접촉시키기 위한 객체 휴지부 또는 접촉부를 갖는다.

역학적 에너지 인가 도구는 구동 메커니즘에 의해 구동된다. 구동 메커니즘은 전자기 메커니즘일 수 있으며, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 후방 단부에 고정된 전자기 코일 및 영구 자석을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전자기 코일은 영구 자석 뒤에 축방향으로 놓일 수 있다. 다른 에너지 인가원의 경우, 입력 전력이 에너지 인가 도구를 구동한다.

에너지 인가 도구는 휴지 구성과 활성 구성을 갖는 길이를 갖는다. 상기에 논의된 바와 같이, 이동은 하우징의 종축을 따른 축방향 이동, 또는 하우징의 종축을 중심으로 하는 진동 이동일 수 있다.

일회용 특징부는 하우징의 개방 단부로부터 확장되고 및/또는 둘러싸는 슬리브부를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 역학적 에너지 인가 도구의 경우, 슬리브부는 측정 시에 그것의 개방 단부에서 객체에 휴지하거나 가압하거나 접촉시키기 위한 객체 휴지부 또는 접촉부를 갖는 개방된 자유 단부 및 중공 내부를 포함한다. 길이를 갖고 슬리브부의 자유 단부를 향해 배치된 접촉 특징부와 같은 특징부는, 예를 들면 마찰에 의해 슬리브부 내부에 바싹 끼워진다. 접촉 특징부는 예를 들면 짧은 관형 부분 또는 링일 수 있으며, 실질적으로 슬리브부의 종축을 따라 슬리브부 내부에서 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하도록 적합화되고, 실질적으로 슬리브부의 자유 단부를 차단하기 위한 폐쇄 단부를 포함할 수 있다. 접촉 특징부는 에너지 인가 도구의 팁과 측정 중인 객체의 표면 사이에 위치될 수 있고, 자유롭게 이동하거나 슬라이딩함으로써, 측정 중인 객체의 다양한 표면 구성으로 그 자체를 조절할 수 있다. 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하는 접촉 특징부는 크기를 변경할 수 있고 및/또는 슬리브부의 종축을 따르는 소망의 소정 거리만큼 이동하도록 적합화될 수 있다. 링형의 접촉 특징부의 경우와 같은 일부 예시에 있어서, 작은 리지, 멈춤부 또는 다른 장애물과 같은 이동 멈춤부가 슬리브부 내부에 존재하여 소망의 범위 밖의 슬리브부 내부에서의 슬라이딩 또는 이동을 방지할 수 있다. 예를 들면, 폐쇄 단부의 적어도 일부는 객체의 표면에 근접하게 있을 수 있으며, 에너지 인가 도구에 의해 접촉 특징부 상에 충격을 가하기 바로 직전에 객체의 표면과 접촉하거나 접촉하지 않을 수 있다. 접촉 특징부의 폐쇄 단부 상에 에너지 인가 도구에 의한 충격 시에, 폐쇄 단부의 외부면 중 적어도 일부 또는 접촉 특징부의 폐쇄 단부의 객체 접촉면은 객체의 표면과 근접하게 접촉한다. 따라서, 폐쇄 단부의 객체 접촉면 중 적어도 일부가 윤곽이 잡혀 접촉되는 객체의 표면을 미러링하면, 보다 양호한 객체와의 접촉이 이루어지며 에너지 인가 도구에 의한 충격으로부터 에너지 전달은 실질적으로 약화된다. 일 양태에 있어서, 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 실질적으로 객체의 평탄한 표면을 미러링하기 위해 객체와 접하는 실질적 평탄부를 가질 수 있는 적어도 일부를 포함할 수 있다. 다른 양태에 있어서, 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 객체 표면의 윤곽이 잡히면 접촉되는 객체의 표면을 미러링하기 위해 윤곽이 잡힐 수 있는 적어도 일부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 측정 중인 객체의 표면이 오목부를 포함하면, 접촉 특징부는 충격 시에 폐쇄 단부와 객체 사이의 접촉을 자체적으로 유지하기 위해 조절되도록 실질적으로 오목부를 미러링하기 위한 오목한 외부면을 갖는 폐쇄 단부를 포함한다. 다른 예시의 경우, 객체이 표면이 범프를 포함하면, 접촉 특징부는 측정 시에 객체와의 접촉을 유지하도록 실질적으로 범프를 미러링하기 위한 볼록한 표면을 갖는 폐쇄 단부를 포함한다. 또 다른 양태에 있어서, 폐쇄 단부는 일부 탄성을 가질 수 있거나 변형될 수 있어, 충격이 가해지는 중에 객체와의 밀접한 접촉이 달성될 수 있다.

일반적으로, 객체와 접촉 특징부의 폐쇄 단부 중 적어도 일부 사이의 접촉은 접촉 특징부가 자유롭게 이동하며, 그럼에도 불구하고 객체 상의 장치를 안정화시키는데 도움을 줄 수 있고 및/또는 측정의 재현성을 향상시킬 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 접촉 특징부는 이동할 수 없을 수 있다. 예를 들면, 접촉 특징부는 슬리브부의 전방 개구부에 고정될 수 있고, 에너지 인가 도구의 팁과 객체 사이에 직접 접촉이 없도록 측정 시에 객체와 에너지 인가 도구 사이의 중간 부재로서 작용한다.

비가동식 에너지 인가 도구의 경우, 슬라이딩부가 존재하거나 존재하지 않을 수 있고, 접촉 특징부는 정지되거나 고정될 수 있다. 비가동식이지만 일치식 접촉 특징부는 이하에 언급되는 바와 같이 가동식 접촉 특징부와 동일한 장점을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 측정 시에 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 일치식 또는 가동식일 수 있고 객체의 표면 구성을 자체적으로 조절할 수 있으며, 슬리브의 개방 단부의 객체 접촉부는 적절하게 객체와 접촉한다. 상술한 센서가 존재하면, 슬리브부에 의해 적절한 접촉력이 객체에 가해진다는 것을 감지 및/또는 모니터링한다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드는 측정 시에 반복적으로 접촉 특징부의 폐쇄 단부를 통해 간접적으로 객체를 태핑한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 측정 시에 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 일치식 또는 가동식일 수 있고 객체의 표면 구성을 자체적으로 조절할 수 있으며, 슬리브의 개방 단부의 객체 접촉부는 적절하게 객체와 접촉그러나, 폐쇄 단부 중 일부는 객체의 불규칙한 표면과 동시에 접촉하도록 슬리브를 지나 확장될 수 있다. 상술한 센서가 존재하면, 슬리브부에 의해 객체에 적절한 접촉력이 가해진다는 것을 감지 및/또는 모니터링한다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드는 반복적으로 접촉 특징부의 폐쇄 단부를 통해 간접적으로 객체를 태핑한다.

가동식 접촉 특징부는 그것이 바싹 끼워지지만 실질적으로 슬리브의 자유 단부를 차단하는 폐쇄 단부를 갖는 슬리브부 내부에서 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하는 한 임의의 형상일 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 가동식 또는 슬라이딩식이 필요하지 않은 실시형태에 있어서, 접촉 특징부는 일치될 수 있다. 그것은 몰딩 또는 캐스팅될 수 있는 임의의 재료로 구성될 수 있고 폴리머 또는 충전된 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 경량화를 위해, 슬라이딩 작용을 용이하게 하기 위해 얇지만 충분한 강도를 가질 수도 있다. 일부 실시형태에 있어서, 이는 일치식 폐쇄 단부 또는 전방부를 가질 수 있다.

또한, 접촉 특징부는 그것의 폐쇄 단부에 얇은 멤브레인을 포함할 수도 있다. 멤브레인은 접촉 특징부의 나머지에 부착되거나 일체로 결합될 수 있다. 또한, 멤브레인은 비가동식 접촉 특징부에서 더 두꺼운 멤브레인일 수 있다. 멤브레인이 두껍거나 또는 얇은지의 여부는 에너지 인가 도구의 동작에 최소한의 영향을 미치도록 선택될 수 있다. 일 양태에 있어서, 멤브레인은 상술한 바와 같이 에너지 인가 도구에 의해 부딪힐 때에 멤브레인과 객체 사이의 보다 양호한 접촉을 위해 일부 탄성 또는 변형 가능성을 가질 수 있지만, 그럼에도 불구하고 에너지 인가 도구에 의해 객체에 가해지는 충격력을 전달할 수 있다. 다른 양태에 있어서, 멤브레인은 그것과 객체 사이의 충격력을 보다 양호하게 전달할 수 있는 임의의 재료일 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 폐쇄 단부는 얇은 폴리머 멤브레인을 포함할 수 있으며, 그것은 접촉 특징부의 나머지와 동일한 재료이거나 아닐 수 있고, 또는 그것은 접촉 특징부의 나머지와 실질적으로 동일한 특성을 갖는 재료일 수 있다. 폴리머는 그것이 실질적으로 측정에 부정적 효과를 주지 않도록 얇은 멤브레인 내로 몰딩, 캐스팅 또는 스트레칭될 수 있는 임의의 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 폐쇄 단부는 삽입 몰딩된 금속 포일 멤브레인을 포함할 수 있다. 금속은 그것이 실질적으로 측정에 부정적 효과를 주지 않도록 얇은 멤브레인 내로 인발, 캐스팅 또는 몰딩될 수 있는 임의의 금속성 재료일 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 폐쇄 단부는 접촉 특징부와 일체형일 수 있다. 예를 들면, 접촉 특징부는 금속(예를 들면, 스테인리스강, 알루미늄, 구리 또는 다른 적절한 금속)을 스탬핑하는 것과 같이 소망의 두께의 폐쇄 단부를 갖는 관형 또는 링형 구조로 형성될 수 있는 재료로부터 형성될 수 있다.

또 다른 예시적인 실시형태에 있어서, 하우징은 종축을 갖고, 에너지 인가 도구는 휴지 구성과 활성 구성을 갖는 길이를 갖으며, 장치의 종축은 수평방향과 임의의 각도로 위치될 수 있다. 예들 들면, 각도는 임의의 각일 수 있고, 보다 예를 들면 0도~약 +/-45도에서 변할 수 있고, 더욱 예를 들면 0도~약 +/-30도에서 변할 수 있다. 하우징은 그로부터 확장되는 슬리브부를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 그의 자유 단부에서 개방 단부를 갖는다.

에너지 인가 도구는 휴지 구성과 활성 구성을 갖는 길이를 갖는다. 상기에 논의된 바와 같이, 이동은 하우징의 종축을 따라, 또는 하우징의 종축을 중심으로 진동이동을 위해 축방향 이동일 수 있다.

일회용 특징부는 시스템의 일부를 둘러싸기 위한 덮개를 포함할 수 있고, 필요에 따라서 감도, 재현성 또는 기구의 일반적인 동작에 상당한 수준으로 간섭하지 않으면서 측정 중인 객체에 근접하거나 접촉할 수 있다.

상기에 언급된 바와 같이, 일회용 특징부는 다른 모든 유형의 에너지 인가 도구에 적용가능할 수 있다.

덮개는 슬리브부가 하우징으로부터 확장되는 경우에 하우징 또는 슬리브부의 개방 단부로부터 확장되고 및/또는 둘러싸고 있는 일부를 포함할 수 있다. 길이를 갖고, 하우징 또는 슬리브부의 개방 단부를 향해 배치된 접촉 특징부는 마찰에 의해 하우징 또는 슬리브부 내부에 바싹 끼워질 수 있고, 존재하는 경우에 하우징 또는 슬리브부의 개방 단부를 지나 확장될 수 있다. 접촉 특징부는 존재하는 경우에 하우징 또는 슬리브부의 자유 단부를 폐쇄하기 위한 폐쇄 단부를 포함한다. 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 에너지 인가 도구의 팁과 객체 사이에 들어가고, 접촉 특징부의 폐쇄 단부 표면 중 일부는 측정 중인 객체 표면 중 적어도 일부와 접촉한다. 이러한 예시적인 실시형태에 있어서, 하우징 또는 슬리브부의 단부는 측정 시에 객체와 접촉하지 않을 수 있다. 접촉 특징부는 존재하는 경우에 하우징 또는 슬리브부 내부에서 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하도록 적합화되거나, 소정의 이동 거리로 근소하게 제한될 수 있고, 하우징 또는 슬리브부 내부에서 완전히 수축되지 않는다. 접촉 특징부는 존재하는 경우에 하우징 또는 슬리브부의 자유 단부를 실질적으로 차단하기 위한 폐쇄 단부를 포함할 수 있다. 측정 중인 객체에 대한 장치의 안정화는 객체 표면 중 적어도 일부 위의 접촉 특징부의 폐쇄 단부의 외부면 중 적어도 일부의 접촉에 영향을 받을 수 있다.

비가동식 에너지 인가 도구의 경우, 이하에 언급된 바와 같이, 가동식 또는 적어도 일치식 접촉부를 갖는 장점이 있지만, 슬라이딩부가 존재하거나 존재하지 않을 수 있고 접촉 특징부는 정지되거나 고정될 수 있다.

여기서 또한, 접촉 특징부는 에너지 인가 도구의 팁 또는 단부와 측정 중인 객체 표면 사이에 위치되며, 일치식 또는 자유롭게 이동하거나 슬라이딩함으로써 측정 중인 객체의 다양한 표면 구성으로 그 자체를 조절할 수 있다. 예를 들면, 폐쇄 단부 중 적어도 일부는 에너지 인가 도구에 의해 접촉 특징부 상에 충격을 가하기 전에 객체 표면과 접촉할 수 있다. 에너지 인가 도구에 의해 접촉 특징부의 폐쇄 단부 상에 충격을 가하는 중에, 폐쇄 단부의 외부 중 적어도 일부 또는 객체 접촉면은 객체 표면과 접촉한 채 남아있다. 따라서, 폐쇄 단부의 객체 접촉면 중 적어도 일부가 윤곽이 잡혀 접촉되는 객체 표면을 미러링하면, 보다 양호한 객체와의 접촉이 이루어지며 에너지 인가 도구에 의한 충격의 에너지 전달은 약화되지 않을 수 있다. 일 양태에 있어서, 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 실질적으로 객체의 평탄한 표면을 미러링하기 위해 객체와 접하는 실질적 평탄부를 가질 수 있는 적어도 일부를 포함할 수 있다. 다른 양태에 있어서, 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 객체 표면의 윤곽이 잡히면 접촉되는 객체의 표면을 미러링하기 위해 윤곽이 잡힐 수 있는 적어도 일부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 측정 중인 객체의 표면이 오목부를 포함하면, 접촉 특징부는 충격이 가해지는 중에 폐쇄 단부와 객체 사이의 접촉을 자체적으로 유지하기 위해 조절하도록 실질적으로 오목부를 미러링하기 위한 오목한 표면을 갖는 폐쇄 단부를 포함할 수 있다. 다른 예시의 경우, 객체이 표면이 범프를 포함하면, 접촉 특징부는 측정 시에 객체와의 접촉을 유지하도록 실질적으로 범프를 미러링하기 위한 볼록한 표면을 갖는 폐쇄 단부를 포함할 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 폐쇄 단부는 일부 탄성을 가질 수 있거나 변형될 수 있어, 충격이 가해지는 중에 객체와의 밀접한 접촉이 달성될 수 있다.

예를 들면, 측정 시에, 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 객체의 표면 구성으로 그 자체를 조절할 수 있고, 객체 표면과 접촉한 채 유지된다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드는 반복적으로 접촉 특징부의 폐쇄 단부를 통해 간접적으로 객체를 태핑할 수 있다.

상술한 바와 같이, 접촉 특징부는 하우징 또는 슬리브부의 자유 단부를 차단하는 폐쇄 단부와 함께 존재하거나 단지 일치하는 경우에, 필요에 따라서 하우징 또는 슬리브부 내부에 소정의 길이로 바싹 끼워지지만 자유롭게 이동하거나 슬라이딩되는 한 임의의 형상일 수 있다. 접촉 특징부는 예를 들면 짧은 관형 부분 또는 링과 같은 임의의 적절한 길이일 수 있으며, 실질적으로 슬리브부의 종축을 따라 슬리브부 내부에서 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하도록 적합화되고, 슬리브부의 자유 단부를 실질적으로 차단하기 위한 폐쇄 단부를 포함할 수 있다. 접촉 특징부는 에너지 인가 도구의 팁과 측정 중인 객체 표면 사이에 배치될 수 있고, 자유롭게 이동하거나 슬라이딩함으로써 측정 중인 객체의 다양한 표면 구성을 수용하도록 그 자체를 조절할 수 있다. 접촉 특징부의 이동 거리는 다양할 수 있고, 일부 예시에 있어서는 소정의 거리일 수 있다. 링형 접촉 특징부와 같은 일부 예시에 있어서, 작은 리지, 멈춤부 또는 다른 장애물과 같은 이동 멈춤부가 슬리브부 내에 존재하여 슬리브부 내에서 접촉 특징부의 이동을 제한할 수 있다.

접촉 특징부가 가동식이거나 비가동식의 여부, 및 멤브레인이 두껍거나 얇은 지의 여부는 에너지 적용 도구의 작동에 최소한의 영향을 미치도록 선택되는 한 관련이 없다. 일 양태에 있어서, 상기 언급된 바와 같이, 에너지 인가 도구에 의해 타격될 때, 멤브레인은 멤브레인과 객체 사이의 더 양호한 접촉을 위해 약간의 탄성 또는 변형성을 가질 수 있지만, 그럼에도 불구하고 에너지 인가 도구에 의해 가해진 충격력을 전달할 수 있다. 다른 양태에 있어서, 멤브레인은 그와 객체 사이의 충격력의 더 양호한 전달을 가능하게 하는 임의의 재료일 수 있다. 이는 몰딩 또는 캐스팅될 수 있는 임의의 재료로 구성될 수 있으며, 폴리머 또는 충전된 폴리머 재료를 포함할 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 가동식 또는 슬라이딩식이 필요하지 않을 수 있는 실시형태에 있어서, 접촉 특징부는 일치될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 이는 일치식 폐쇄 단부 또는 전방부를 가질 수 있다.

경량화를 위해, 또한 슬라이딩 작동을 용이하게 하기 위해 얇지만 충분히 강성일 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 이는 일치식 폐쇄 단부 또는 전방부를 가질 수 있다.

접촉 특징부는 측정에 실질적으로 영향을 미치지 않도록 그 폐쇄 단부에 얇은 멤브레인을 포함할 수 있다. 멤브레인은 접촉 특징부의 나머지에 부착되거나 일체로 결합될 수 있다. 멤브레인은 에너지 인가 도구의 동작에 최소한의 영향을 미치도록 선택될 수 있다. 일 양태에 있어서, 멤브레인은 에너지 인가 도구에 의해 부딪힐 때에 멤브레인과 객체 사이의 보다 양호한 접촉을 위해 일부 탄성 또는 변형 가능성을 가질 수 있지만, 그럼에도 불구하고 에너지 인가 도구에 의해 객체에 가해지는 충격력을 전달할 수 있다. 다른 양태에 있어서, 멤브레인은 그것과 객체 사이의 충격력을 보다 양호하게 전달할 수 있는 임의의 재료일 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 폐쇄 단부는 얇은 폴리머 멤브레인을 포함할 수 있으며, 그것은 접촉 특징부의 나머지와 동일한 재료이거나 아닐 수 있고, 또는 그것은 접촉 특징부의 나머지와 실질적으로 동일한 특성을 갖는 재료일 수 있다. 폴리머는 그것이 실질적으로 측정에 부정적 효과를 주지 않도록 얇은 멤브레인 내로 몰딩, 캐스팅 또는 스트레칭될 수 있는 임의의 폴리머 재료를 포함한다. 또 다른 실시형태에 있어서, 폐쇄 단부는 삽입 몰딩된 금속박 멤브레인을 포함할 수 있다. 금속은 그것이 실질적으로 측정에 부정적 효과를 주지 않기 위해 얇은 멤브레인 내로 인발, 캐스팅 또는 몰딩될 수 있는 임의의 금속성 재료일 수 있다. 또한, 멤브레인은 힘/에너지의 최적 전달을 위해 에너지 인가 도구의 형상에 일치하도록 또는 그 반대로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 멤브레인은 스테인리스강 포일 또는 시트로 구성될 수 있고, 예를 들면 스탬핑 및/또는 몰딩될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 폐쇄 단부는 접촉 특징부와 일체형일 수 있다. 예를 들면, 접촉 특징부는 금속(예를 들면, 스테인리스강, 알루미늄, 구리 또는 다른 적절한 금속)을 스탬핑하는 것과 같이 소망의 두께의 폐쇄 단부를 갖는 관형 또는 링형 구조로 형성될 수 있는 재료로부터 형성될 수 있다.

이들 예시적인 실시형태에 있어서, 슬리브부의 객체 접촉부 또는 객체 상의 접촉부의 폐쇄 단부에 의해 적절한 힘이 객체에 가해지는 것을 감지 및/또는 모니터링하기 위해, 또는 적절한 힘이 가해질 때에 측정을 시작하도록 시스템을 활성회시키기 위해, 그 특징부의 모든 측면을 포함하여 상술한 힘 센서가 존재하거나 존재하지 않을 수 있다.

다른 예시적인 실시형태와 관련하여 이전에 예시된 바와 같이, 슬리브부의 객체 접촉면 또는 접촉 특징부 중 하나에 의해 가해진 힘을 감지하거나 모니터링하기 위한 힘 센서를 갖는 본원에 설명된 임의의 예시적인 실시예의 장치의 경우, 힘 센서는 에너지 인가 도구 이외에 다른 장치 중 적어도 일부, 예를 들면 슬리브부의 개방 단부가 객체 접촉부를 포함하면 슬리브부 또는 슬리브부의 적어도 일부, 또는 슬리브부가 존재하지 않으면 하우징의 적어도 일부와 물리적으로 근접 및/또는 접촉할 수 있다.

센서, 예를 들면 힘 센서는 에너지 인가 도구와는 다른 장치의 적어도 일부와 물리적 근접 및/또는 접촉 및/또는 결합될 수 있고, 예를 들면 상기에 언급된 바와 같이 슬리브부의 개방 단부가 객체 접촉부를 포함하면 하우징 및/또는 슬리브부와 물리적 근접 및/또는 접촉 및/또는 결합될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구는 힘 센서를 통과할 수 있다. 즉, 힘 센서는 에너지 인가 도구를 둘러쌀 수 있다. 상술한 바와 같은 센서의 다양한 실시형태도 본원에 적용가능하다.

센서가 에너지 인가 도구와 물리적 또는 역학적으로 결합되지 않더라도, 그것은 에너지 인가 도구와 전기적 통신될 수 있고, 상술한 바와 같이 장치 또는 도구를 위한 온/오프 스위치로서 작용할 수 있다. 예를 들면, 슬리브의 객체 접촉부에 의해 적절한 힘이 객체에 가해지면, 이는 측정을 시작하기 위해 장치 또는 도구의 활성화 메커니즘을 트리거하여 에너지 인가 도구의 이동을 활성화할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 시스템의 온오프를 활성화시키는데 어떠한 외부 스위치 또는 푸시 버튼은 필요하지 않다. 적절한 힘의 표시는 가시 또는 가청 신호로 표시될 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 가시 또는 가청 신호로 표시된 바와 같이 슬리브의 객체 접촉부에 의해 적절한 접촉력이 객체에 가해지면, 기구는 순간적으로 켜질 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 가시 또는 가청 신호로 표시된 바와 같이 슬리브의 객체 접촉부에 의해 적절한 접촉력이 객체에 가해지면 켜지기 전에 지연이 있을 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브부의 객체 접촉부와 객체 사이에 소정의 누르는 힘이 검출되고, 시간 주기 동안 예를 들면 약 0.5.초 동안 유지된다면, 도구가 측정을 시작하기 위해 켜질 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 팁에 녹색 조명이 켜지고, 적절한 범위 내의 힘이 유지된 후에 약 0.5초 동안 타진이 시작될 것이다.

예를 들면, 슬리브부를 통해 조작자에 의해 객체에 가해진 적절한 힘은 시스템의 스위치로서 작용한다. 시스템의 스위치가 켜져 있지 않으면, 오작동되는지, 충분하지 못한 힘이 가해지는지 또는 너무 많은 힘이 가해지는지를 아는데 바람직할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 힘 측정은 조명과 같은 가시 출력과 연관될 수 있다. 조명은 장치 또는 기구 상의 임의의 편리한 위치에 장착될 수 있으며, 예를 들면 하나 또는 다수의 LED가 장치 또는 기구의 전방에 장착될 수 있다. 일 양태에 있어서, 다수의 조명 시스템이 포함될 수 있다. 예를 들면, 2개의 LED가 사용될 수 있다. 힘이 적절한 범위 내에 있으면, 녹색 조명이 켜질 수 있다. 너무 많은 힘이 검출되면, LED는 적색으로 변할 수 있고, 누르는 힘이 감소되지 않는 한 기구는 작동되지 않을 것이다. 일부 실시형태에 있어서, 사용자가 객체를 너무 강하게 누르면, 조명은 우선 황색으로 변하고, 이후 적색으로 변할 수 있다. 누르는 힘이 조명을 적색으로 바꾸기에 충분하다면, 타진이 시작되지 않거나 이미 타진이 시작되었다면 중단될 수 있다. 또한, 사용자가 너무 강한 누르는 힘에 근접하고 있을 때를 경고하는 황색 LED 상태가 존재할 수 있다. 이러한 단계에서, LED가 황색으로 켜져 있으면 기구는 여전히 작동될 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 너무 적은 힘은 어떠한 조명도 표시하지 않을 수 있고, 녹색 조명은 적절한 양의 힘을 표시할 수 있지만, 적색 조명은 너무 많은 힘을 표시할 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 하나의 조명 시스템이 포함될 수 있다. 예를 들면, 너무 적은 힘의 신호에는 어떠한 조명도 켜지지 않을 수 있고, 너무 많은 힘의 신호에는 적색 조명이 켜질 수 있다. 추가의 양태에 있어서, 점멸하는 적색 조명은 너무 많은 힘을 표시할 수 있고, 너무 적은 힘에는 어떠한 조명도 표시되지 않을 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 힘 측정은 가청 출력과 연관될 수 있다. 일 양태에 있어서, 가청 출력은 너무 적은 힘을 표시하기 위한 비프음 및 너무 많은 힘을 표시하기 위한 다중 비프음을 포함할 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 가청 출력은 너무 적은 힘을 표시하기 위한 비프음 및 너무 많은 힘을 표시하기 위한 점멸하는 적색 조명을 갖는 비프음을 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 힘 측정은 너무 많은 힘 또는 너무 적은 힘을 알리기 위한 음성 알림 시스템과 연관될 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 힘 측정은 너무 적은 힘을 알리기 위한 음성 알림 시스템 및 너무 많은 힘을 알리기 위한 음성 알림과 점멸하는 적색 조명과 연관될 수 있다.

힘 센서가 온/오프 스위치로서 작용하는 경우, 이는 측정 시에 슬리브부의 객체 접촉부에 의해 적절한 힘이 가해지고 및/또는 측정 시에 객체에 대해 슬리브부의 객체 접촉부의 적절한 정렬이 얻어진다는 것을 모니터링하는데도 작용할 수 있다. 예를 들면 전자 제어 시스템의 일부로서 경사계가 존재할 수 있으며, 이는 장치가 동작의 각도 범위 외에 있을 때 가청 경고를 트리거할 수 있고, 예를 들면 태핑 로드의 경우, 수평면으로부터 약 +/-45도의 범위, 보다 예를 들면 약 +/-30도의 범위를 초과할 때에 경고를 트리거할 수 있다. 슬리브부의 객체 접촉부에 누르는 힘이 감지될 때 작동축이 수평면으로부터 약 +/-45도를 초과하고, 보다 예를 들면 약 +/-30도를 초과하도록 장치가 방향되면, 장치 내의 PCB와 같은 장치 상에 위치한 스피커에 의해 경고음을 낼 수 있다. 이러한 상황에서, 장치가 허용가능한 각도로 되돌아올 때까지 타진 동작은 시작되지 않을 것이다. 일부 경우에서, 상술한 범위 이탈이 감지될 때 타진 동작이 시작되면, 장치는 동작을 실제로 멈추지 않을 수 있지만, 교정이 이루어질 수 있도록 단순히 경보를 울릴 수 있다.

본 발명은 상술한 시스템의 장치 하우징의 전방 부분에 부착 또는 결합하기에 적합화된 슬리브부를 갖고, 및 측정 시에 실질적으로 수평 위치를 모방하도록 수평으로부터 다양한 각도로 장치를 유지하고 에너지 인가 프로세스를 변조함으로써 작동할 수 있는 장치를 갖는 측정의 비침습식 및/또는 비파괴식의 방법을 추가로 포함하는 일회용 조립체를 추가로 포함한다. 슬리브부는 전방 단부 및 후방 단부를 포함할 수 있고, 하우징에 결합 또는 부착하기 위한 그것의 후방 단부를 향해 결합 또는 장착 구성요소를 포함할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 장착 또는 결합 구성요소는 하우징의 일부 또는 하우징 내부의 부품 상의 마찰 결합, 결합식 베이어닛 형태, 텅 및 홈 유형의 형태, 스냅 결합, 클립, 인터네스팅 핀 및 핀홀 형태, 래치 및 다른 상호 연결 구조일 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 슬리브부 및 하우징의 장착 또는 결합 구성요소는 더 양호한 결합 또는 결합 호환성을 위해 주문제작형 나사산 시스템일 수 있다.

일회용 특징부는 상기 또는 이하의 모든 예시적인 실시형태에서 설명된 바와 같이, 객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 시스템의 일부일 수 있다. 장치의 일부에 부착하는데 적합화된 일회용 특징부는 장치 하우징의 개방된 전방 단부로부터 일정 거리만큼 돌출될 수 있는 슬리브부를 포함할 수 있다. 슬리브부는 전방 단부 및 후방 단부를 갖는 중공 내부, 및 전방 단부에서 객체 접촉부가 장치의 객체 접촉부 중 적어도 일부와 함께 객체의 적어도 일부에 대해 휴지 또는 가압되도록 적합화되고; 및 접촉부는 종축을 따라 슬리브부 내부를 자유롭게 이동 또는 슬라이딩 시키도록 적합화된 슬리브부 내부에 배치되고, 접촉 특징부는 길이를 갖는 몸체 및 측정 시에 에너지 인가 도구와 객체 사이의 직접 접촉을 최소화하기 위해 슬리브부의 개방된 전방부를 실질적으로 차단시키기 위한 실질적으로 폐쇄된 전방 단부를 갖는다.

다른 실시형태에 있어서, 장치의 일부를 둘러싸도록 적합화된 일회용 특징부는 종축을 갖고 하우징의 상기 개방된 전방 단부로부터 일정 거리만큼 돌출된 슬리브부를 포함할 수 있고, 전방 단부 및 후방 단부를 갖는 중공 내부 및 객체 접촉부의 적어도 일부와 객체의 적어도 일부에 대해 휴지, 접촉 또는 가압하도록 적합화되는 전방 단부에서의 객체 접촉부를 가질 수 있다. 접촉 특징부는 이동 에너지 인가 도구를 위해 슬리브부의 종축을 따라 슬리브부 내부에서 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하도록 적합화된 슬리브부 내부에 배치될 수 있고, 접촉 특징부는 길이를 갖는 몸체 및 측정 시에 에너지 인가 도구와 객체 사이의 직접 접촉을 최소화하기 위해 슬리브부의 개방된 전방부를 실질적으로 차단시키기 위한 실질적으로 폐쇄된 전방 단부를 갖는다.

상기 언급된 바와 같이, 슬리브부 내부에서 자유롭게 슬라이딩하는 접촉 특징부는 일회용 조립체의 슬리브부 전방 단부를 향해 배치될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 접촉 특징부는 임의의 형상일 수 있으며, 예를 들면 짧은 관형 부분 및 슬리브부의 길이보다 짧게 제공된 임의의 치수일 수 있다. 그것은 슬리브부의 전방 단부를 실질적으로 차단하도록 개방 단부와 슬리브부의 전방을 향하는 폐쇄 단부를 포함할 수 있다. 그것은 경량이며, 충분히 얇지만 충분한 강도를 가져 슬라이딩 작용을 용이하게 할 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 접촉 특징부는 링에 부착된 멤브레인을 포함할 수 있다. 링은 슬리브부 내부에서 자유롭게 슬라이딩될 수 있고, 멤브레인이 존재하면 하우징 또는 슬리브부의 개구부를 실질적으로 차단할 수 있다. 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하는 접촉 특징부의 이동 거리는 다양할 수 있고, 일부 예시에서는 소정 거리일 수 있다. 링형 접촉 특징부와 같은 일부 예시에 있어서, 작은 리지, 멈춤부 또는 다른 장애물과 같은 이동 멈춤부가 슬리브부 내에 존재하여 슬리브부 내에서 접촉 특징부의 이동을 제한할 수 있다.

일 실시형태에 따르면, 슬리브부는 측정 중인 객체 표면에 접촉하기 위해 그것의 전방 단부를 향하는 객체 접촉부를 포함할 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 접촉 특징부의 슬라이딩 능력은 거리에 대한 어떠한 제한도 포함하지 않을 수 있고, 슬리브부 내에서 자유롭게 슬라이딩될 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 슬리브부는 측정 중인 객체 표면에 접촉하기 위해 그것의 전방 단부를 향하는 객체 접촉부를 포함한다.

또 다른 실시형태에 따르면, 슬리브부는 측정 시에 객체 표면에 접촉하기 위한 객체 접촉부를 포함하지 않을 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 접촉 특징부의 슬라이딩 거리는 접촉 특징부의 전방 단부가 슬리브부보다 더 돌출될 수 있도록 미리 결정될 수 있다. 접촉 특징부는 측정 시에 접촉되게 하는 구성요소일 수 있다.

또 다른 실시형태에 따르면, 슬리브는 슬리브부의 객체 접촉면이 측정 중인 객체 표면의 적어도 일부와 접촉할 때에 측정 중인 객체 표면에 접촉하기 위해 그것의 전방 단부를 향하는 객체 접촉부 및 슬리브부의 종축에 실질적으로 평행하게 확장되는 탭을 포함하고, 탭은 슬리브와 접촉하는 객체 표면과 실질적으로 수직이고 상이한 객체 표면 또는 일부에 놓일 수 있다.

또 다른 실시형태에 따르면, 슬리브부는 접촉 특징부의 객체 접촉면이 측정 중인 객체 표면의 적어도 일부와 접촉할 때에 슬리브부의 종축에 실질적으로 평행하게 확장되는 탭을 포함하고, 탭은 접촉 특징부와 접촉하는 객체 표면과 실질적으로 수직이고 상이한 객체 표면 또는 일부에 놓일 수 있다.

또 다른 실시형태에 따르면, 슬리브부는 탭 및 구성요소, 예를 들면 리지, 돌출부 또는 객체 표면에 접하도록 적용된 측면 상의 탭 표면과 실질적으로 수직인 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치아의 경우, 구성요소는 인접한 치아 또는 다른 수직면 사이에 포개질 수 있고, 따라서 객체 표면에 걸친 탭의 임의의 실질적인 측이동을 방지하는데 도움을 줄 수 있고, 및/또는 반복 가능성에 추가로 도움을 줄 수 있다. 탭은 리지부 또는 돌출부가 동작 시에 적절하게 위치되도록 객체의 상부의 길이 또는 폭에 따라 충분한 길이 또는 폭을 가질 수 있다. 탭이 안정적인 판독을 방해할 수 있는 드문 경우에, 임플란트 고정구의 인상에 사용되는 특정 임플란트 이송 지대치의 경우와 같이, 평평한 일회용 조립체를 사용하여 테스트할 객체 하부에 슬리브부를 재배치할 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 슬리브부는 접촉부의 객체 접촉면이 측정 시에 객체의 표면의 적어도 일부와 접촉할 때에 슬리브부의 종축에 실질적으로 평행하게 확장되는 탭을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 형상부(예를 들면, 홈, 채널, 노치, 압입 자국 등)을 포함할 수 있고, 탭은 객체의 일부 또는 표면에 휴지할 수 있고 적어도 한 가지 형상을 사용하여 객체 표면의 돌출부, 범프 또는 다른 상승부와 일치할 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 하우징의 적어도 일부 또는 하우징 내부의 부품 상의 마찰 결합, 결합식 베이어닛 형상, 텅 및 홈 유형의 형상, 스냅 결합, 클립, 인터네스팅 핀 및 핀홀 형태, 래치 및 다른 상호연결 구조일 수 있는 장착 구성요소 또는 결합 구성요소를 갖는 일회용 조립체 이외에, 추가된 일회용 조립체는 이전에 사용되면 장치의 활성화 메커니즘이 트리거되지 않도록 추가 특징부가 장치 내에 포함될 수 있다.

또 다른 실시형태에 있어서, 하우징의 적어도 일부 또는 하우징 내부의 부품 상의 마찰 결합, 결합식 베이어닛 형상, 텅 및 홈 유형의 형상, 스냅 결합, 클립, 인터네스팅 핀 및 핀홀 형태, 래치 및 다른 상호연결 구조일 수 있는 장착 구성요소 또는 결합 구성요소를 갖는 일회용 조립체 이외에, 일회용 조립체에 의해 하우징 또는 하우징 내부의 부품에 소정의 수의 연결부를 허용하는 구성요소를 포함할 수 있다.

본 발명은 비파괴적 및 비침습적 방식으로 구조적 특징을 측정하기 위한 또 다른 시스템 및 방법에 관한 것이며, 측정 시에 실질적으로 수평 위치를 모방하도록 수평으로부터 다양한 각도로 장치를 유지하고 에너지 인가 프로세스를 조절함으로써 작동할 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 시스템은 에너지 인가 도구에 의한 객체의 초기 충격 속도를 유지하면서 에너지 인가 도구의 이동 거리를 변화시킬 수 있는 구동 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들면, 에너지 인가 도구가 태핑 도구를 포함하는 경우, 약 2㎜~약 4㎜의 범위에서 변할 수 있다. 거리는 충격 또는 접촉시 동일한 초기 속도를 유지하면서 에너지 인가 도구의 이동 거리를 약 4㎜에서 약 2㎜로 감소시키면 시스템 작동에 영향을 주지 않고 더 빠른 측정이 가능할 수 있다. 시스템은 상기 또는 이하에 설명하는 다양한 예시적인 실시형태를 포함하거나 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 시스템은 상기 또는 이하에 언급되는 특징부에 대한 재배치가능성을 돕거나 및/또는 충격을 완화시키기 위한 일회용 부품 및/또는 특징부를 가질 수 있거나 가질 수 없다.

상기에 언급된 본 발명 및 본원에 설명된 장치의 다른 모든 실시형태의 경우, 장치 예를 들면 임의의 일회용 특징부를 구비하거나 구비하지 않는 타진 기구는 상술한 접촉 특징부 또는 슬리브부의 객체 접촉면이 측정 중인 객체 표면의 적어도 일부와 접촉할 수 있도록 하우징 또는 슬리브부의 개방 단부로부터 확장되는 탭을 포함할 수 있고, 상기 탭은 슬리브 또는 접촉 특징부와 접촉하는 객체의 표면과 실질적으로 수직이고 상이한 객체의 일부 또는 표면에 놓일 수 있다. 탭 및 슬리브 또는 접촉 특징부는 객체에 대한 장치의 반복가능한 위치결정을 돕는다. 또한, 탭은 매 시간 객체의 표면 상의 실질적으로 동일한 위치에 반복적으로 배치되도록 적합화될 수 있다.

본원에 설명된 모든 실시형태의 경우, 구성요소는 임의의 형상 및 크기를 가질 수 있다. 일 양태에 있어서, 예를 들면 객체가 치아인 경우에 구성요소는 인접한 치아 사이에 끼워질 수 있도록 짧고 충분히 작은 두께를 가질 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 예를 들면 객체가 치아인 경우에 구성요소는 짧을 수 있고, 인접한 치아 상부 사이에 끼워지는 형상일 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 예를 들면 객체가 치아이고 구성요소가 후면에 대해 포개지는 경우에 그것은 후면의 주요 부분을 덮는 치수를 가질 수 있다.

탭 및/또는 탭 및 구성요소는 치아 또는 역학적 또는 산업용 구조, 복합체 및 유사체와 같은 객체 상에 도구의 반복 가능한 위치 결정을 돕기 위해 제공될 뿐만 아니라, 탭 및/또는 탭 및 구성요소는 상술한 치아 또는 역학적 또는 산업용 구조, 복합체 및 유사체와 같은 객체를 에너지 인가 또는 태핑방향에 평행한 방향과 다른 방향으로 이동되는 것을 방지하는 것을 돕기 위해 제공된다. 그것은 객체의 임의의 불필요한 장애물 및/또는 그것이 고정된 토대 및/또는 테스트 시에 이러한 다른 장애물로부터 발생할 수 있는 복잡한 것을 최소화하는데 도움을 주어 검출의 감도 및/또는 정확성에 더 기여한다. 탭 또는 탭 및/또는 구성요소는 슬리브부가 객체 접촉부를 갖든지 접촉 특징부가 객체와의 접촉을 제공하는지에 상관없이 적용 가능하다.

그것으로부터 돌출되는 탭을 갖지 않은 슬리브의 단부는 평탄하거나 실질적으로 평탄할 수 있고, 객체 상부와 접촉하는 탭의 일부도 평탄하거나 실질적으로 평탄할 수 있다. 탭은 슬리브의 단부로부터 실질적으로 평행한 방향으로 확장될 수 있다. 일 양태에 있어서, 탭은 슬리브의 단부로부터 돌출된 후의 슬리브의 실질적인 단면 윤곽을 유지하면서, 슬리브의 단부로부터 돌출되기 전의 거리만큼 슬리브와 일체를 이룰 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 탭은 슬리브의 상부 또는 하부로부터 균일하게 돌출될 수 있지만, 슬리브로부터 돌출된 후의 슬리브의 그것으로부터 실질적으로 상이한 단면 윤곽을 갖는다. 드믄 경우에, 객체 상의 하부에서 테스팅할 수 있도록 탭은 전혀 돌출되지 않을 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 탭은 직접 객체 위에 장치를 재현가능하게 위치결정하는데 도움을 주기 위해, 사용 시에 접촉되는 객체 표면의 윤곽을 실질적으로 미러링하는 접촉면을 가질 수 있다.

일 양태에 있어서, 탭의 돌출부는 직사각형의 단면을 가질 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 탭의 돌출부는 얇은 아치형 상부를 가질 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 탭의 돌출부는 객체와 접촉하는 표면의 윤곽과 일치할 수 있다.

임의의 실시형태에 있어서, 탭의 모서리는 부드럽거나 둥글 수 있고, 또는 실질적으로 부드럽거나 둥글어서 놓여있을 수 있는 객체가 임의로 붙잡히는 것을 방지한다.

일반적으로, 본 장치는 에너지 인가를 통해, 예를 들면 객체에 대한 태핑 로드의 타격을 통해 진동이 생성되는 임의의 측정을 하는데 유용할 수 있다. 접촉하지 않는 기존의 장치에 비해, 장치가 태핑 작용 중에 객체와 접촉하여 고정될 수 있다는 이점이 있다.

슬리브부와 탭 및 특징부 및/또는 슬리브, 탭과 접촉 특징부는 진동 감쇠, 음향 감쇠 또는 진동 약화 특성을 갖는 임의의 재료로 제조될 수 있고, 슬리브는 이러한 길이를 가져 슬리브를 통해 핸드피스의 하우징까지의 임의의 진동이 실질적으로 약화될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 슬리브 및 슬리브에 인접한 하우징의 단부는 동일한 재료로 제조될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브 및 이에 부착된 하우징의 단부는 진동 약화 특성과 유사한 특성을 갖는 재료로 구성될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브 및 이에 부착된 하우징의 단부는 상이한 재료로 제조될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브 및 이에 부착된 하우징의 단부는 상이한 진동 약화 특성을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브는 그것의 표면 또는 표면에 진동 약화 코팅을 갖는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브, 탭 및/또는 특징부는 유사한 열 팽창 특성을 갖는 상이한 재료로 제조될 수 있다.

또한, 슬리브부, 접촉 특징부와 탭 및/또는 슬리브, 탭과 구성요소는 재활용가능하거나, 퇴비로 가능하거나 또는 생분해가능한 재료로 제조될 수 있으며, 이는 한번 사용하고 폐기될 예정인 실시형태에 특히 유용하다.

상기에 언급된 바와 같이 에너지 인가 도구는 측정 시에 구동 메커니즘에 의해 구동된다. 구동 메커니즘은 전자기 메커니즘일 수 있으며, 전자기 코일을 포함할 수 있다. 구동 메커니즘은 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 후방 단부에 고정된 영구 자석을 포함할 수 있고, 전자기 코일은 이 영구 자석 뒤에 축방향으로 놓일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 장치가 핸드피스 및 임의의 전기 공급 라인인 경우, 하우징의 뒷부분과 함께, 자기 코일은 일체형으로 동작될 수 있고 예를 들면 적합한 해체형 연결부, 예를 들면 나사형 연결부 또는 플러그형 연결부에 의해 나머지 장치와 연결될 수 있는 구조적 유닛을 형성한다. 이러한 해체형 연결부는 세정, 수리 및 그 외의 것을 용이하게 할 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 하우징의 후면부, 장치가 핸드피스 및 임의의 전기 공급 라인인 경우에, 전자기 코일은 일체형으로 동작될 수 있고 영구적으로 나머지 장치에 연결될 수 있는 구조적 유닛을 형성한다. 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구는 하우징의 전방부에 위치되며, 태핑 로드에 대한 장착 메커니즘은 비마찰식 베어링을 포함할 수 있다. 이들 베어링은 하나 이상의 축방향 개구부를 포함하여, 하우징과 태핑 로드에 의해 형성된 인접한 챔버는 공기를 교환하기 위해 서로 통신된다.

일 실시형태에 있어서, 태핑 로드는 그것의 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 일정한 단면 구조를 가질 수 있고, 상기에 논의된 바와 같이 자유 단부로부터 멀어지는 단부에 장착된 영구 자석 앙상블을 갖는다. 구동 메커니즘의 전자기 코일은 영구 자석 앙상블로서의 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 동일한 단부 뒤에 배치될 수 있어서, 하우징에 대해 비교적 작은 외경을 야기한다. 이 실시형태에 있어서, 하우징의 외경은 실질적으로 전자기 코일의 직경, 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구의 단면, 하우징 내의 태핑 로드의 장착 메커니즘, 및 하우징의 벽 두께에 의해 규정될 수 있다. 그러나, 도구의 길이는 전자기 코일(조립체의 가장 큰 질량으로 표시함)이 장치의 후방에 배터리를 균형을 잡는 것이 존배하면, 장치, 예를 들면 손 안의 핸드피스의 균형을 유지하기 위해 배치될 수 있도록 설계될 수 있다.

장치 자체는 외부 전원에 테더링될 수 있거나, 배터리, 캐패시터, 트랜스듀서, 태양전지, 외부 전원 및/또는 임의의 다른 적절한 전원 등의 하우징 내부에 포함된 전원에 의해 동력을 공급할 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 구동 메커니즘 또는 상기 구동 메커니즘, 예를 들면 전자 제어 보드부의 일부와 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구 사이의 통신은 리드 또는 태핑 로드를 중심으로 동심원 방식으로 나선형으로 감길 수 있는 전기적 도전성의 절연 와이어의 라인을 통할 수 있고, 스프링-탄성 특성을 갖는다. 또한, 이는 라인 관리에 대한 최소한의 공간 조건을 가능하게 할 수도 있다. 로드를 중심으로 동심원 형상으로 감긴 와이어의 가닥은 제어 장치에 압전 센서를 연결시킨다. 와이어를 동심원 형상으로 감는 하나의 목적은 로드의 반복되는 전방 후방 이동으로부터 와이어 상의 응력을 최소화하는 것이다. 일부 실시형태에 있어서, 나선형으로 감긴 와이어에 의해 형성될 수 있는 나선형 스프링은 와이어 연결의 루핑 또는 꼬임을 방지 또는 회피하는데 도움을 줄 수 있다.

또 다른 실시형태에 있어서, 구동 메커니즘과 에너지 인가 도구 사이의 통신은 임의의 적합한 무선 연결을 통해 무선으로 전송될 수 있다. 일례에 있어서, 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구는 전자기 코일에 동력을 공급함으로써 전방으로 추진될 수 있고, 태핑 로드의 단부에서 자석을 밀어내는 자기장을 생성할 수 있다. 로드는 전자기 코일에 가해진 전압의 극성을 반전시킴으로써 수축된다. 전자기 코일에 동력이 공급되지 않은 경우에, 코일의 강철 코어에 대한 자기 인력을 통해 자석은 그것의 수축된 위치에서 로드를 고정시키기 위해 제공될 수도 있다.

나선형 스프링이 존재하면, 2개의 꼬인 개별 와이어를 갖는 가닥의 와이어 또는 동축의 라인으로 구성될 수 있다. 로드된 상태에서, 스프링은 마찰력에 상응하고 수축된 위치로부터 확장된 위치까지, 또는 하우징의 종축에 대해 실질적으로 평행한 위치로부터 중심에서 축과 예각을 이루는 위치까지의 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 전방 이동 중의 이러한 마찰력에 반대되는 초기 응력의 힘과 같은 정도로 압축될 수 있다. 따라서, 스프링 힘이 태핑 로드의 전체 타격에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지되도록, 스프링의 초기 응력 경로는 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 타격보다 훨씬 클 수 있다. 전방 이동 중에 태핑 로드에 대한 장착 메커니즘의 베어링의 임의의 바람직하지 않은 마찰력은 실질적으로 이 스프링에 의해 보상될 수도 있다.

일 실시형태에 있어서, 하우징은 슬리브가 부착된 경우에 장치가 실질적으로 균일한 크기를 가질 수 있도록 슬리브부에 의해 둘러싸인 단부를 향해 테이퍼링될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 하우징은 실질적으로 균일한 크기를 가질 수 있고, 슬리브는 그것이 둘러싼 단부의 크기를 특정 정도까지 확장시킬 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브 자체는 객체와 접촉하는 평탄한 영역을 증가시키도록 그것의 자유 단부를 향하는 역 테이퍼를 가질 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 장치는 에너지의 인가, 예를 들면 태핑 로드와 같은 객체에 대한 타격을 통해 진동이 발생하는 경우에 임의의 측정에 유용할 수 있다. 예를 들면, 시간 대 타진 응답 프로필이 생성될 수 있다. 평가 시스템은 시간 대 타진 응답 프로필의 형상을 평가하도록 구성된 데이터 분석기를 포함할 수 있다. 시간 대 타진 응답 프로파일은 상기 언급된 바와 같이 시간-에너지, 시간-응력, 시간-힘 또는 가속 프로파일을 포함할 수 있다. 예를 들면, 평가는 에너지 인가 후에 객체에서 반사된 에너지 최대값을 계산하는 것을 포함할 수 있다.

일반적으로, 본원에 규정된 구조적 특징은 진동 감쇠능; 음향 감쇠능; 예를 들면 객체를 구성하는 뼈대 또는 재료에 내재하는 결함을 포함하는 결함; 균열, 미세 균열, 골절, 미세 골절; 시멘트 밀봉의 손실; 시멘트 부족; 본딩 부족; 미세 누출; 병변(lesions); 부식; 일반적인 구조적 완전성 또는 일반적인 구조적 안정성을 포함할 수 있다. 치아 구조물, 자연 치아, 마모 또는 외상으로 인한 골절을 갖는 자연 치아, 적어도 부분적으로 종기가 생긴 자연 치아, 또는 골증대 수술한 자연 치아, 보철 치아 임플란트 구조, 치아 구조물, 정형외과적 구조 또는 정형외과적 임플란드와 같은 해부학적 객체의 경우, 이러한 특징은 객체의 건강 상태 또는 객체가 고정되거나 부착될 수 있는 하부 기반의 건강 상태를 나타낼 수 있다. 객체 및/또는 하부 기반의 건강 상태는 밀도 또는 골밀도 또는 골유착(osseointegration)의 레벨; 내재하거나 그 외의 임의의 결함; 또는 균열, 골절, 미세 골절, 미세 균열; 시멘트 밀봉의 손실; 시멘트 부족; 본딩 부족; 미세 누출; 병변; 또는 부식과 연관될 수도 있다. 일반적으로 예를 들면, 벌집형 또는 층으로 이루어지는 벌집형 또는 금속성 복합 구조를 포함하는 폴리머 복합 구조; 항공기 구조, 자동차, 선박, 다리, 건물, 발전 시설, 아치 구조 또는 그외의 유사한 물리적 구조를 포함하지만 이에 한정되지 않는 객체의 경우; 이러한 측정은 결함 또는 균열, 심지어 매우 가느다란 골절 또는 미세 균열 등과 같은 임의의 구조적 완전성 또는 구조적 안정성과 연관될 수도 있다.

또한, 치아의 구조 또는 기반의 변화에서, 충격력과 관련된 역학적 에너지를 소산시키는 능력을 감소시키는 것을 부착하거나 고정시켜, 예를 들면 치아의 전반적인 구조적 안정성을 감소시키는 것은 이상적인 비손상 샘플과 비교하면 에너지 회수 데이터 평가에 의해 검출될 수 있다. 또한, 상기에 언급된 바와 같이, 본 발명은 결함, 균열, 미세 균열, 골절, 미세 골절, 누출, 병변, 시멘트 밀봉의 손실; 미세 누출; 부식; 시멘트 부족에서의 구조적 완전성; 본딩 부족; 일반적으로 일반적 또는 구조적 안정성의 검출 위치에 대한 정확성에도 기여한다.

상기에 언급된 바와 같이, 장치는 외부 전력 공급으로 테더링될 수 있거나 장치 하우징 내부에 포함된 전원에 의해 동력을 공급할 수 있다. 장치 하우징 내부의 전원에 의해 작동된다면, 전원은 충전가능하거나 가능하지 않을 수 있다. 충전이 가능하다면, 베이스 충전 스테이션이 사용될 수 있다. 베이스 스테이션은 별개의 독립적인 스테이션일 수 있거나 본 발명의 시스템 중 일부일 수 있다. 독립적인 충전 스테이션의 경우, 임의의 기존 스테이션이 적용될 수 있다. 충전 메커니즘은 유전 또는 무선일 수 있다. 이들 충전 베이스의 경우, 대부분의 예시에서 장치를 충전시키기 위해 오직 전류만 제공된다. 시스템의 일부일 수 있는 베이스 스테이션의 경우, 장치를 충전시키키 위해 더 많은 전류가 제공될 수 있다.

본 발명은 더 추가로 본 발명의 시스템의 일부일 수 있고 USB 케이블을 통해 컴퓨터, 예를 들면 PC 내로 플러깅될 수 있는 베이스 스테이션에 관한 것이다. 이러한 연결은 PC와 베이스 스테이션 사이의 데이터 전달, 및 장치가 도킹된 경우에 충전 프로세스 중에 장치를 충전하기 위한 전류 모두를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 베이스 스테이션은 장치에서의 무선 트랜스시버와 통신하는 PC용 무선 트랜스시버로서 기능하는 역할을 할 수 있다.

각각의 장치는 자체 베이스 스테이션이 수반되는 것이 바람직할 수 있다. 그것은 다수 장치 환경에서 잘못된 베이스 스테이션과 통신하는 잘못된 장치의 가능성을 피할 수 있다. 이는 임의의 테스트 설정, 예를 들면 치과 의원에서 중요할 수 있다.

객체 상에 측정을 수행하기 바로 직전인 시스템을 준비하는 도중에, 예를 들면, 치과 의원에 환자 테스트 세션을 시작하기 전에 사용 프로토콜의 일부로서 그 장치를 베이스 스테이션과 페어링하기 위해 장치는 충전 베이스에 도킹된다. 사용 프로토콜은 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다.

장치가 상술한 일회용 특징부 또는 조립체가 구비할 수 있는 실시형태의 경우, 일회용부는 일반적으로 충전 베이스 내에 장치를 배치하기 전에 장치로부터 제거된다. 다른 실시형태에 있어서, 일회용부는 장치와 베이스 사이의 인터페이스에 물리적으로 수용될 수 있다.

본 발명은 더 추가로 건강 관리 환경에서 재사용이 불가능하고 일회용인 조립체 또는 특징부에 관한 것이다. 상기에 언급된 바와 같이, 일회용 특징부 또는 조립체는 상이한 테스트 객체로 이동시키기 전에 오염 물질 제거 프로세스를 수행해야 할 필요없이, 이전의 측정 중인 객체로부터의 교차 오염 또는 시스템으로부터의 전달을 통해 측정 중인 객체의 오염을 제거 또는 최소화하는데 도움을 주기 위함이다. 한 번 사용된 이러한 특징부 또는 조립체가 재사용할 수 없다는 것을 보장하기 위해, 일회용 특징부 또는 조립체는 한 번 사용하도록 프로그래밍될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 컴퓨터 칩이 사용될 수 있다. 칩은 일회용 특징부 또는 조립체 상에, 예를 들면 일회용 조립체의 후면에 위치한 PCB에 존재할 수 있고, 한 번 사용되면 재사용이 불가능하거나 재사용되지 않는 것을 보장하도록 제공되어 임의의 원하지 않은 재료가 한 환자에서 다른 환자로 전달되지 않을 수 있다. 일회용 특징부 또는 조립체가 장치에 결합된 경우, 조립체 또는 특징부 내의 칩은 확실성을 보장하기 위해 과제 및 응답 시스템을 갖는 장치에 의해 신호를 받는다. 확실해지면, 그것은 영구적으로 "사용됨"이라고 표시된다. 사용된 조립체 또는 특징부가 장치에 다시 배치되면, 동일한 장치든 상이한 장치든 간에 과제 및 응답은 실패할 것이고, 장치는 의도된 가능을 수행하지 못할 것이다. 또 다른 실시형태에 있어서, 결합된 시간의 특정 주기 이후에 일회용 조립체 또는 특징부의 재사용을 방지하는데 타임아웃 기능이 사용될 수도 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 칩뿐만 아니라 타임아웃 기능은 추가 대비를 위해 사용될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 일회용 특징부 또는 조립체의 부착 메커니즘은 장치로부터 제거되면 장치에 더 이상 부착될 수 없도록 부러지거나 휘는 부분을 포함할 수 있다.

시스템 사용의 용이함을 더 용이하게 하기 위해서, 측정 중인 객체의 더 양호한 조명이 제공될 수 있고, 다른 조명 및 광 파이프(light pipe) 등이 객체의 더 양호한 조명을 가능하게 하고 사용자에 의한 시각화를 향상시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 광 파이프는 핸드피스와 일회용 특징부와 같이 구성요소 사이의 결합에 도움을 주는데 이용될 수도 있다.

일회용 특징부는 이와 같이 명명되어 있지만 원하는 경우 일회용이거나 재사용할 수도 있다. 따라서, 상기 특징부는 열 또는 화학 물질을 사용하여 오토클레이브가능하거나 살균가능할 수 있다. 일회용가능하거나 또는 재사용가능한 실시형태에 있어서, 다양한 가동식 연결이 제공될 수 있다. 예를 들면, 일회용 특징부는 임의의 적절한 연결 형태, 예를 들면 임의의 나사식 부착물, 마찰 결합, 결합식 베이어닛 형상, 텅 및 홈 유형의 형상, 스냅 결합, 클립, 인터네스팅 핀 및 핀홀 형태, 래치 및 다른 상호연결 구조 등의 연결의 임의의 적절한 형채를 통해 연결될 수 있다.

상기에 언급된 바와 같이, 시스템은 해부학적 및 역학적 다양한 객체를 테스팅하는데 적용될 수 있다. 치아, 정상 또는 복원, 보철 치과 임플란트 구조물, 치과 구조물 또는 정형외과 임플란트 등의 해부학적 객체의 경우, 치아 또는 치아 구조물이 느슨하고 약간의 움직임이 있을 수 있는 한 객체가 휴지된 상태에서 측정 또는 테스트가 일반적으로 수행된다. 역학적 객체인 경우, 하니컴 또는 층상 하니컴 또는 금속 복합 구조물을 포함하는 폴리머 복합 구조물을 포함하지만 이에 제한되지 않고; 비행기 구조물, 자동차, 선박, 다리, 터널, 기차, 건물, 발전 설비, 아치 구조물 또는 기타 유사한 물리적 구조물 포함하지만 이에 제한되지 않는 산업 구조물은 이동하면서 휴지 또는 이동 객체에 대해서 테스트를 수행할 수도 있다. 따라서, 역학적 객체는 휴지해 있거나 이동할 때 테스팅을 받을 수 있으며, 이는 실제 작업 조건 하에서 객체에 대한 특별한 통찰력을 줄 수 있다. 기차와 같은 움직이는 객체의 경우, 여러 지점에 거쳐서 테스트를 수행할 수 있다. 이는 일반적으로 객체의 평균 상태를 얻기 위해 객체 상의 복수의 개소에 걸쳐 하나의 에너지 인가 도구를 사용하여 수행될 수 있거나, 또는 동일한 개소에서 평균 결과를 얻기 위해 다수의 개별 도구 또는 장치를 사용하여 동일한 개소에서 수행될 수 있다. 다수의 에너지 인가 도구를 사용하여 동일한 개소에서 측정을 수행하기 위해서, 장치 또는 도구는 예를 들면 거리에 걸쳐 움직이는 객체의 경로를 따라 연속적으로, 예를 들면 객체에 충격을 주는 태핑 로드의 어레이를 따라 위치될 수 있고, 도구들 또는 장치들 사이의 간격을 제어함으로써 개소에 대한 평균값을 얻기 위해 이동하는 객체, 예를 들면 기차의 속도를 객체의 동일한 개소에서의 에너지 인가의 간격을 일치시킬 수 있다. 이 실시예에 있어서, 측정은 실제 작동 조건하에서 수행될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 장치의 어레이는 선형 어레이, 수직 또는 수평 어레이, 또는 곡선 어레이일 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 어레이는 평면형 또는 곡선형의 2차원 어레이로 배열될 수 있다.

객체가 큰 실시형태에 있어서, 예를 들면 객체의 복수의 부분에 영향을 주는 객체의 상이한 위치에서의 측정은 객체의 더 양호한 표현인 구조적 특징의 더 양호한 평가를 허용할 수 있다.

본 발명은 수평 또는 수직으로부터 다양한 각도로 작동하고, 측정 시에 실질적 수평 또는 수직 위치를 모방하도록 에너지 인가 프로세스를 조정할 수 있는 추가 능력을 추가적으로 제공한다. 이는 측정 중인 객체의 실제 상태에 대한 보다 완벽한 그림을 생성하는데 더 도움이될 수 있다. 예를 들면, 상기에 언급된 바와 같이 객체를 테스팅하는 종래의 방법은 표면 아래의 다른 결함, 또는 표면 위 또는 근처의 다른 개소를 마스킹할 수 있는 큰 표면 결함에 의해 보다 쉽게 방해될 수 있지만, 본 발명의 작동 능력 예를 들면 한 각도에서 작동할 때에 작은 결함을 압도하는 큰 결함으로 인한 방해의 위험은 다른 각도에서 작동할 때에 최소화될 수 있다.

또한, 상기에 언급된 바와 같이, 오염을 최소화하기 위해 치과용으로, 또는 오염 또는 교차 오염이 있는 상황에서 환자의 구강 내부에 도구가 여전히 존재할 수 있기 때문에, 임의의 접촉 또는 비접촉 에너지 인가 도구에 일회용 특징부가 존재할 수 있다.

일반적으로, 에너지 인가 도구는 상이한 형태의 에너지를 인가하기 위한 임의의 형태 또는 형상 및 임의의 유형일 수 있다. 예를 들면, 치과 환경에서의 테스팅을 위해, 도구의 형태 또는 형상은 비행기 부품에 대한 것보다 작은 치수일 수 있다. 또한, 인가된 에너지의 유형은 변할 수 있으며, 예를 들면 상기에 언급된 바와 같이 역학적 에너지, 전자기 에너지, 초음파 또는 소리 에너지일 수 있다. 임의의 유형의 에너지원에서, 제품에 대한 에너지 양을 최소화하는 것은 더 높은 에너지가 잠재적으로 객체를 손상시킬 수 있으므로 바람직하지 않기 때문에 양호한 결과가 요구된다.

일부 실시형태에 있어서, 본 발명은 물리적 접촉이 있는지의 여부에 관계없이, 측정될 객체의 표면에 더 잘 맞도록 구성된 에너지 인가 도구의 접촉부 또는 팁의 다양한 형상을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 도구의 태핑 또는 충격 표면은 상이한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들면 측정될 표면과 같이 평평하거나 곡선이거나 형상일 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 본 발명은 다양한 지형으로 객체의 넓은 영역을 측정하는데 적합한 에너지 인가 도구의 일부 또는 표면과 접촉하기 위해 다양한 크기 및 형상을 갖는 복수의 에너지 인가 도구 키트를 포함할 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 에너지 인가 도구, 및 에너지 인가 도구에 대한 복수의 상호교환가능한 충격부를 갖는 키트를 제공할 수 있으며, 각 유형의 객체에 대해 표본에 더 잘 맞도록 다양한 접촉부 크기 및 형상을 갖는다.

또 다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 에너지 인가 도구의 어레이 또는 배열을 갖는 장치를 포함할 수 있다. 일 양태에 있어서, 도구의 어레이는 선, 수직 또는 수평으로 배열될 수 있다. 다른 양태에 있어서, 어레이는 또한 곡선일 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 어레이는 2차원 배열, 평면 또는 곡선일 수 있다.

또한, 장치 및/또는 장치의 일부에는 미생물의 성장을 제거, 방지, 지연 또는 최소화할 수 있는 항균 코팅이 코팅될 수 있으므로, 고온 오토클레이브 프로세스 또는 가혹한 화학 물질의 사용을 최소화하고 이러한 도구 또는 기구를 제조하기 위한 기판으로서 유용한 물질의 종류와 수를 증가시킬 수 있다.

본 발명은 중공 내부, 종축 및 개방된 전방을 갖는 하우징을 갖는 장치를 갖는 객체의 구조적 특징을 측정하기 위한 시스템; 상기 객체에 에너지를 인가하기 위해 상기 하우징 내부에 장착된 에너지 인가 도구로서, 상기 에너지 인가 도구는 휴지 위치 및 활성 위치를 가지며, 상기 측정 중인 객체에 충격을 주기 위해 상기 하우징의 상기 개방된 전방을 통해 에너지를 인가하는 에너지 인가 도구; 상기 하우징 내부에서 지지되고 에너지 인가 도구에 결합된 구동 메커니즘으로서, 상기 구동 메커니즘은 상기 장치의 종축이 실질적으로 수평 위치에 있는지 또는 수평 위치에 대해 약 +/-45도 미만의 각도를 만드는지의 여부를 실질적으로 동일한 양의 힘으로 상기 객체에 충격을 주기 위해 에너지를 반복적으로 인가하도록 적합화되고, 감지 또는 측정 시스템을 가지는 구동 메커니즘; 및 에너지 인가 도구를 제어하고 장치에 의해 수집된 임의의 데이터를 분석하기 위해 장치에 연결된 컴퓨터를 갖는 객체의 구조적 특징을 측정하기 위한 시스템을 포함한다. 시스템은 시간 간격 동안 타진 응답 대 시간 프로파일에 대한 타진 응답을 측정할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 타진 응답은 에너지 인가 도구의 변위를 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 타진 응답은 에너지를 인가한 결과로서 객체로부터 반사된 에너지를 포함한다.

프로파일을 생성하는데 사용된 시스템의 실시형태는 상술한 모든 실시형태를 포함할 수 있다. 생성된 프로파일의 분석은 정상 치아에 대한 프로파일이 손상된 치아의 프로파일과 상이하며, 손상된 치아의 다른 프로파일은 또한 결함의 상이한 종류, 결함의 상이한 위치, 결함 부위의 수 및 이들의 조합을 나타내는 것을 나타낸다.

또한, 본 발명은 비침습적 방식 및/또는 비파괴적 방식으로 객체의 구조적 특징을 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 테스트 결과는 관련이 있거나 관련이 없는 상이한 개체로부터 나온 것일 수 있다. 놀랍게도, 테스트 결과는 테스트될 객체와 관련된 객체의 결과를 예측하는데 사용될뿐만 아니라, 분석 및 컴파일될 때에 측정의 누적 결과는 하나의 간단한 테스트로, 시각적으로 또는 방사선 사진으로 식별할 수 없는 관련이 없는 객체에 존재하는 문제를 빠르게 예측하기 위해 사용될 수 있는 모델을 생성할 수 있다. 모델은 실질적으로 자유 스테이지를 발행하기 위해 객체를 모니터링 및/또는 복원하기 위한 적절한 시정 조치를 결정하는데 도움을 주기 위해 사용될 수 있다.

상기 및 다른 장점들과 함께 본 발명은 본 발명의 양태, 실시형태 및 실시예에 대한 이하의 상세한 설명 및 도면에 도시된 바와 같이 가장 잘 이해될 수 있다. 이하의 설명은 본 발명의 다양한 양태, 실시형태 및 실시예 및 그 구체적인 세부사항을 나타내면서, 제한이 아닌 예시로서 제공된다. 다수의 치환, 변형, 추가 또는 재배열은 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있으며, 본 발명은 이러한 모든 치환, 변형, 추가 또는 재배열을 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서 장치의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 실시형태에 있어서 슬리브부를 갖는 핸드피스의 사시도를 도시한다.
도 1c는 슬리브부 없이 핸드피스의 상부를 도시한다.
도 1d는 슬리브부가 있는 핸드피스의 분해도를 도시한다.
도 1e는 도시된 슬리브부가 없는 구동 메커니즘, 힘 센서 및 압전 감지 와이어의 일부를 도시하는 핸드피스의 일부의 분해도를 도시한다.
도 1f는 실질적으로 직각인 슬리브부 및 피버팅 에너지 인가 도구를 갖는 장치의 블록도를 도시한다.
도 1g은 조명 특징부에 대한 대체 구성을 도시한다.
도 1h 및 1i는 피버팅 에너지 인가 도구의 움직임을 도시한다.
도 1j 및 1k는 수직으로 변환되는 에너지 인가 도구의 움직임을 도시한다.
도 1l, 1m 및 1n은 에너지 인가 도구의 배열의 예를 도시한다.
도 2는 탭이 있는 슬리브부를 도시한다.
도 2a는 보안 특징부 및 부착 특징부를 갖는 슬리브부를 도시한다.
도 2b는 접촉 특징부를 갖는 슬리브부의 장축을 따른 사시 단면도를 도시한다.
도 2c는 탭이 없는 슬리브부를 도시한다.
도 2d 및 2e는 이동가능한 또는 변형가능한 부분을 갖는 슬리브부의 접촉부를 도시한다.
도 2f는 탭 및 확대된 접촉면을 갖는 슬리브부를 도시한다.
도 2g는 보안 특징부, 조명 인터페이스 및 부착 특징부를 갖는 슬리브부를 도시한다.
도 2h는 접촉 특징부 및 조명 인터페이스를 갖는 슬리브부의 장축을 따른 사시 단면도를 도시한다.
도 2i는 일치하는 구성을 갖는 탭을 갖는 슬리브부의 사시도를 도시한다.
도 3은 볼록부와 불규칙한 표면을 갖는 객체와 슬리브부의 접촉을 도시한다.
도 3a는 오목부와 불규칙한 표면을 갖는 슬리브부와 객체의 접촉을 도시한다.
도 4, 4a 및 4b는 객체로부터 힘 센서로의 접촉력의 전달을 도시한다.
도 5 및 5a는 핸드피스용 기본 유닛을 도시한다.
도 6은 층상 힘 센서를 도시한다.
도 7은 객체를 배치하고 측정하기 위해 핸드피스를 조작하는 흐름도를 도시한다.
도 8, 8a 및 8b는 객체를 측정할 때에 각각 수평으로 배향된 탭, 양의 기울기 및 음의 기울기를 갖는 슬리브부를 갖는 본 발명의 장치를 도시한다.
도 8c, 8d 및 8e는 각각 객체를 측정할 때에 수평, 양의 기울기 및 음의 기울기에서의 방향을 위한 장치를 위한 어댑터를 도시한다.
도 8f, 8g 및 8h는 각각 객체를 측정할 때에 수평, 양의 기울기 및 음의 기울기로 배향된 슬리브부에 탭이 없는 본 발명의 장치를 도시한다.
도 9는 움직이는 객체를 측정하기 위한 일련의 에너지 인가 도구의 사용을 도시한다.
도 10은 정상 및 손상된 객체로부터의 에너지 응답을 도시한다.
도 10a는 잘 결합된 및 약하게 결합된 복합 재료로부터의 에너지 응답을 도시한다.
도 11은 슬리브부 및 견고하게 연결된 힘 전달 구성요소를 갖는 핸드피스의 분해도를 도시한다.
도 11a는 슬리브부 및 견고하게 연결된 힘 전달 구성요소를 갖는 핸드피스의 블록도를 도시한다.
도 11b는 견고하게 연결된 힘 전달 구성요소를 갖는 핸드피스의 부분 사시도를 도시한다.
도 11c는 하우징의 일부가 제거된 상태로 견고하게 연결된 힘 전달 구성요소를 갖는 핸드피스의 내부의 부분 사시도를 도시한다.
도 11d는 도 11~11c의 핸드피스에서 서로 강하게 연결된 구성요소를 도시한다.

이하에 제시되는 상세한 설명은 본 발명의 양태에 따라 제공되는 현재 예시된 시스템, 장치 및 방법에 대한 설명으로 의도되고, 본 발명이 준비되거나 이용될 수 있는 형태로만 나타내도록 의도되지는 않는다. 오히려, 동일하거나 동등한 기능 및 구성요소가 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함되도록 의도되는 다른 실시형태에 의해 성취될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

달리 규정하지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 용어 및 과학 용어는 본 발명이 속한 당업자에게 통상적으로 이해되는 동일한 의미를 갖는다. 본원에 설명된 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법, 장치 및 재료가 본 발명을 실시하거나 테스트하는데 사용될 수 있지만, 예시적인 방법, 장치 및 재료를 지금 설명한다.

본원에 언급된 모든 공지물은 설명 및 개시의 목적으로 참조로써 원용되며, 예를 들면 현재 설명되는 방법과 연결시키는데 사용될 수 있는 공지물에 설명된 설계 및 방법론이 있다. 상술하고 후술되고 본문 전반에 걸쳐 설명되거나 나열된 공지물은 본 출원의 출원일 이전에 공개를 위해서만 제공된다. 본원에서 발명자가 선행 발명으로 인해 이러한 공개보다 선행할 권리를 갖지 않는다는 인정으로 해석되어서는 안된다.

본 발명은 비침습적 방식으로 및/또는 비파괴적 측정 방법을 사용하여 객체의 구조적 특징을 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 객체는 에너지 인가 프로세스를 받을 수 있고, 시스템은 에너지 인가 프로세스 후에 객체의 구조적 특징의 객관적이고 정량적인 측정을 제공하도록 구성된다. 본 발명의 시스템 및 방법은, 예를 들면 객체에 도달하기 어려운 곳에 도달하는데 적합화하기 위해, 측정 시에 작동의 유연성을 증가시키는 등, 측정 시에 실질적으로 수평 위치를 모방하도록 수평으로부터 다양한 각도로 작동하고 에너지 인가 프로세스를 변조할 수 있고, 더 재현가능한 측정을 생성하며, 객체에 존재할 수 있는 이상을 더 잘 감지할 수 있다. 시스템 및 방법은, 예를 들면 위치가 제한되거나 및/또는 도달하기가 어려운 경우에 존재하는 객체를 포함하여 보다 재현가능한 측정을 위해 이러한 측정을 받는 객체와 재현가능하게 접촉할 수 있는 적어도 일부를 갖는 장치, 예를 들면 타진 기구를 포함할 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 본 발명의 시스템 및 방법은 비파괴적 방법이다. 이는 재배치가능성을 돕기 위한 일회용 부품 및/또는 특징부가 있거나 없는 시스템에 적용할 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 장치는 객체의 구조적 특징을 결정하기 위해 장치의 작용 및 응답을 활성화, 입력 및 추적하도록 프로그래밍될 수 있는 컴퓨터화된 하드웨어 및 계측 소프트웨어를 포함하는 시스템의 일부일 수 있다. 하드웨어는 장치를 제어하고 수집된 임의의 데이터, 예를 들면 객체에 충격을 가할 때에 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구의 감속을 분석하기 위한 컴퓨터를 포함할 수 있다. 일반적으로, 장치 및 하드웨어는 유선 연결(들), 무선 연결(들) 및/또는 조합을 통해 통신될 수 있다. 활성화 시에, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드는 객체를 향해 일정 속도로 확장되고, 객체와의 충격시 태핑 로드의 감속은 측정 장치 예를 들면 압전 힘 센서에 의해 측정될 수 있고 분석을 위해 시스템의 나머지 부분으로 전송될 수 있다. 일 양태에 있어서, 태핑 로드는, 예를 들면 실질적으로 동일한 속도로 초당 특정 횟수 또는 분당 특정 횟수로 객체를 반복적으로 타격하도록 프로그래밍될 수 있고, 감속 정보는 기록되거나 시스템에 의해 분석되도록 컴파일된다. 일부 실시형태에 있어서, 객체는 초당 4회 타격될 수 있다.

일반적으로, 객체는 객체로부터 애니메이팅된 임의의 데이터를 수집 및 분석할 수 있는 컴퓨터화된 시스템의 일부를 형성하는 장치, 예를 들면 핸드피스를 통해 제공된 에너지 인가 처리될 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 다수의 상이한 구조적 특징은 본 발명의 시스템 및 방법을 사용하여 결정될 수 있으며, 상술한 바와 같이 진동 감쇠능, 음량 감쇠능, 역학적 또는 해부학적 객체 모두의 구조적 일체성 또는 구조적 안정성 및 그 위에 고정될 수 있는 임의의 기반을 포함한다. 치아, 자연적이거나 회복된 보철 치아 임플란트 구조, 치아 구조, 또는 정형외과적 임플란트와 같은 해부학적 객체의 경우, 본원에 규정된 구조적 특징의 예시는 진동 감쇠능, 음향 감쇠능 또는 구조적 안정성을 포함할 수 있고, 객체의 건강 상태를 나타낼 수 있다. 객체의 건강 상태는 상기에 언급된 골밀도 또는 골유착 레벨; 결함 또는 균열과 같은 구조적 완전성과 연관될 수도 있다. 일반적으로, 객체의 경우에 이러한 측정은 상술한 결함 또는 균열과 같은 구조적 완전성과 연관될 수도 있다. 항공기, 자동차, 선박, 다리, 건물 또는 기타 유사한 물리적 구조와 같은 물리적 구조 또는 이러한 구조를 구성하는데 도움을 주는 적합한 감쇠 재료의 경우, 본원에 규정된 구조적 특징의 일례는 진동 감쇠능, 음향 감쇠능 또는 구조적 안정성을 포함할 수 있고, 객체의 구조적 완전성의 건강 상태를 나타낼 수 있다.

본 발명은 상기 및/또는 이하에 언급되는 객체의 구조적 특징의 효과적이고 반복가능한 측정을 제공한다.

본 발명의 기구는 이러한 목적에 사용될 수 있고, 구성 이전의 재료의 안정성뿐만 아니라 상술한 바와 같이 구성 이후에 예를 들면 시멘트 밀봉의 손실; 시멘트 부족; 본딩 부족; 미세 누출; 부식 등의 검출하기 위한 해부학적 객체를 예측하는데 유용할 수 있다. 또한, 본 발명은 구조 또는 객체를 이루는 재료에 내재하는 결함과, 상술한 바와 같이 외상 또는 마모 또는 반복되는 로딩으로 인한 균열 또는 골절 사이를 구별하는데 유용하다. 예를 들면 뼈 또는 임플란트의 재료 구성, 또는 물리적 구조에 내재하는 결함은 뼈 내의 병변, 임플란트 구성 또는 폴리머, 폴리머 복합물 또는 합금, 임의의 유형의 세라믹, 또는 금속성 복합물 또는 합금 내의 유사한 결함을 포함할 수 있다. 예를 들면, 치아의 감쇠 특징, 자연적이거나 회복된 치아 임플란트 구조, 정형외과적 임플란트 구조, 및 테스팅된 항공기 구조, 복합 구조, 공학 재료, 또는 의료용 임플란트의 고정성을 포함하지만 이에 한정되지 않은 감쇠 특징의 측정이 이용되고 접근하기 어려웠던 위치에 특히 유리하거나, 또는 액체 결합제가 사용될 수 없는 다양한 다른 적용예에서 측정된다. 나사의 풀림, 치아의 균열뿐만 아니라 뼈 및 뼈 보이드, 발골된 회복, 및 집적회로 재료의 파손과 같은 구조적 완전성도 측정될 수 있다. 그러나, 상기 나열은 총망라하기 위한 의도는 아니다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 시스템은 물리적 충격, 타진 또는 반복된 태핑 충격과 같은 객체에 가해진 힘을 생성하기 위한 에너지 인가 도구, 및 예를 들면 충격 시 에너지 인가 도구의 감속, 충격으로부터 다시 전파되는 에너지, 에너지 인가 도구의 물리적 변형, 및/또는 임의의 다른 적절한 특징 또는 이들의 조합과 같이 가해진 힘의 결과의 특징을 검출하기 위한 감지 메커니즘을 수용하는 도구를 포함할 수 있다.

예시적인 실시형태에 있어서, 기구는 도 1 및 11a의 블록도 및 도 1d 및 11의 분해도에 도시된 바와 같이, 에너지 인가 도구 및 감지 메커니즘을 수용하는 하우징(102)을 갖는 핸드피스(100)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 핸드피스는 핸드헬드 장치라고 할 수 있지만, 장착된 장치 또는 도구/역학적/로봇식으로 연결된 장치와 같은 소망의 적용을 위한 임의의 다른 적절한 형태를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 핸드피스(100)는 본원에서 상호 교환 가능하게 장치 또는 기구라고 할 수도 있다. 일부 실시형태에 있어서, 도시된 바와 같이 에너지 인가 도구(110)는 객체를 향하는 A방향으로의 축이동을 위해 하우징(102) 내에 장착될 수 있고, 이러한 축이동은 구동 메커니즘(140)을 통해 달성될 수 있다. 구동 메커니즘(140)은 일반적으로, 자기 상호작용을 통해 그 위치, 속도 및/또는 가속도를 제어하기 위해 에너지 인가 도구(110)의 적어도 일부와 상호작용하는 자기장 등을 생성함으로써 에너지 인가 도구(110)의 축 위치에 영향을 미칠 수 있는 전자기 메커니즘과 같은 선형 모터 또는 액츄에이터일 수 있다. 예를 들면, 에너지 인가(110)를 중심으로 적어도 부분적으로 배치된 전자기 코일은 도 1e의 분해도에 도시된 래핑(140b)에 의해 유지될 수 있는 전자기 코일(140)과 함께 도시된 바와 같이, 측정될 객체를 향하여 전방으로 에너지 인가 도구(110)를 추진하도록 동력을 받을 수 있다. 예를 들면, 전자기 코일은 대안적으로 후속 충격을 준비하기 위해 후방으로 에너지 인가 도구(110)를 추진하도록 동력을 받을 수도 있다. 되돌아오는 자기 요소와 같은 다른 요소는 전자기 코일을 통해 추진된 이후에 에너지 인가 도구(110)를 재배치하는데 도움 등을 주기 위해 포함될 수도 있다. 감지 메커니즘(111)과 같은 감지 메커니즘은 에너지 인가 도구(110)의 힘 또는 에너지를 측정하기 위해 이용될 수 있고, 일반적으로 객체에 대한 핸드피스(100)의 접촉력과 같은 외력으로부터 분리될 수 있으며, 예를 들면 이하에서 더 상세히 논의되는 바와 같이 힘 센서(143)와 같은 별도의 센서에 의해 검출된다. 구동 메커니즘(140) 및/또는 기구의 다른 부분은 일반적으로 배터리, 캐패시터, 태양전지, 트랜스듀서, 외부 전원과의 연결 및/또는 임의의 적절한 조합일 수 있는 전원(146)으로 나타내어진 전원에 의해 작동될 수 있다. 전원(146)과 같은 내부 전원을 충전하거나 또는 핸드피스(100)를 작동시키기 위해, 전원(146)과 같은 전원과의 외부 연결은 도 1의 전력 인터페이스(147)와 같이 제공될 수 있고, 이는 예를 들면 도 1c 및 도 1d와 같이 직접 도전성 충전을 위한 전력 접촉(113a)을 포함할 수 있거나, 전력 인터페이스(147)가 자기 유도 방식의 충전과 같은 무선 충전을 이용할 수 있다.

일부 다른 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구(110)는 도 1f의 핸드피스(100)의 블록도에 도시된 바와 같이 하우징(102)의 종축에 수직이거나 실질적으로 수직일 수 있는 A방향으로 실질적으로 이동시키는데 이용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 예를 들면 에너지 인가 도구(110)는 구동 메커니즘(140)과의 상호작용을 수용하도록 실질적으로 L형일 수 있고 실질적으로 하우징(102)의 축에 수직인 방향 A로 돌출될 수 있다. 일례에 도시된 바와 같이, 구동 메커니즘(140)은 에너지 인가 도구(110) 상에서 작용되어 중심(110a) 상에서 그것이 로킹되도록 하고, 그것의 팁에서 A방향으로 이동하게 한다. 예를 들면, 구동 메커니즘(140)은 교차 자기 요소를 이용할 수 있으며, 이는 이너지 인가 도구(110)에 작용하여 위, 아래와 같이 2개의 방향으로 교차적으로 그것을 이동시킬수 있다. 또 다른 일례에서, 만곡부(110b)로 나타내어진 것과 같은 L형의 에너지 인가 도구(110)의 만곡부는 구동 메커니즘(140)에 의해 가해진 선형 힘이 만곡부(110b)를 중심으로 전방 이동을 수행함으로써 팁에서 A방향으로 에너지 인가 도구(110)를 누를 수 있도록 가요성 및/또는 변형 가능한 구성을 포함할 수 있다. 예를 들면, 만곡부(110b)는 브레이드되고, 세그먼트되고, 스프링형의 및/또는 벤드를 중심으로 한 힘 및/또는 이동을 수행할 수도 있는 다른 만곡형 섹션을 포함할 수 있다. 일반적으로, L-형 에너지 인가 도구(110)의 형상은 일반적으로 후방 부분(110d)으로부터 약 +/-45도 사이와 같은 90도 이외의 다른 각도를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구(110)는 또한 부분들(110c 및 110d)과 같이 분리가능할 수 있는 다수의 부분을 포함할 수 있고, 예를 들면 부분(110c)은 교차 오염을 방지하는 것을 도와주기 위해 사용되거나 또는 환자들 사이에서 제거 및 배치될 수 있다. 일반적으로, 분리가능한 부분은 이들이 후술하는 바와 같이 단일 에너지 인가 도구(110)로서 실질적으로 작용하도록 측정에 사용하기 위해 이들을 결합하기 위한 인터페이스를 포함할 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, L자형 에너지 인가 도구(110)는 예를 들면 도 1h 및 1i에 도시된 바와 같이 구동 메커니즘(140)으로부터 가해지는 외력에 의해 피벗(110a) 상에서 로킹될 수 있다. 예를 들면 구동 메커니즘(140)는, 도 1h에 도시된 바와 같이 목표 객체로부터 떨어진 방향 A'로 로킹을 야기하도록 후방부(110d)에 가해진 부분(140d)으로부터 인가된 힘(D), 또는 도 1i에 도시된 바와 같이 에너지 인가 도구(110)가 방향 A로 구동되도록 목표 객체를 향해 방향 A"로 로킹을 야기하도록 후방부(110d)에 가해진 부분(140c)으로부터 인가된 힘(E) 등과 같이, 에너지 인가 도구(110)에 교대로 힘으로 가하여 피벗(110a) 주위에 로킹되도록 할 수 있다. 힘 D 및 E는, 예를 들면 에너지 인가 도구(110)에 자기력을 가함으로써 임의의 적절한 방법에 의해 인가될 수 있고, 구동 메커니즘로부터 힘의 인가에 응답할 수 있는 자기 또는 금속 요소를 포함할 수 있다. 일반적으로, 로킹 모션(A' 및 A")의 형상 및 호는 에너지 인가 도구(110)가 도 1i에서 만곡부(110b) 주위의 구부러진 부분(110c)의 실질적으로 수직인 방향으로의 로킹(A")으로 도시된 바와 같이, 목표 객체면에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 목표 객체에 충격을 가하도록 설계될 수 있다. 후속 측정을 위해 장치(100)를 리셋하기 위해서, 부분(140d)은 도 1h에 도시된 바와 같이, 로킹 A'가 에너지 인가 도구(110)를 철회 또는 휴지 상태로 복귀시키도록 복귀력(D)을 가할 수 있다. 일반적으로, 장치(100)의 내부는 에너지 인가 도구(110)를 간섭하지 않고 로킹 모션(A' 및 A")을 허용하도록 적합화될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, L자형 에너지 인가 도구(110)는 도 1k 및 1l에 도시된 바와 같이 구동 메커니즘(140)으로부터 가해진 외력으로 변환될 수 있다. 예를 들면 구동 메커니즘(140)은, 도 1l에 도시된 바와 같이 목표 객체로부터 떨어진 곳으로 에너지 인가 도구(110)를 당기도록 후방부(110d)에 가해진 부분(140d)으로부터 인가된 힘(E), 또는 도 1k에 도시된 바와 같이 에너지 인가 도구(110)가 방향 A로 구동되도록 목표 객체를 향해 변환을 야기하도록 후방부(110d)에 가해진 부분(140c)으로부터 인가된 힘(D) 등과 같이, 에너지 인가 도구(110)에 교대로 힘으로 가하여 철회 또는 휴지 상태 사이에서 전환되도록 할 수 있다. 힘 D 및 E는, 예를 들면 에너지 인가 도구(110)에 자기력을 가함으로써 임의의 적절한 방법에 의해 인가될 수 있고, 구동 메커니즘(140)으로부터 힘의 인가에 응답할 수 있는 자기 또는 금속 요소를 포함할 수 있다. 일반적으로, 에너지 인가 도구(110)는 가이드 핀, 레일, 채널 또는 임의의 다른 적절한 특징부와 같이 원하는 방향으로만 실질적으로 이동하도록 가이딩되거나 제한될 수 있다. 후속 측정을 위해 장치(100)를 리셋하기 위해서, 부분(140c)은 도 11에 도시된 바와 같이 에너지 인가 도구(110)를 철회 또는 휴지 상태로 복귀시키도록 복귀력(E)을 인가할 수 있다.

예시적인 실시형태에 있어서, 도 1, 1d, 1e 및 11에 도시된 바와 같이, 에너지 인가 도구(110)는 일반적으로 선형 로드형 에너지 인가 도구(110)를 갖는 태핑 로드 또는 충격 로드를 포함할 수 있다. 일반적으로, 에너지 인가 도구(110)의 일부는 객체에 충격 등을 통해 소망의 에너지량의 전달 및/또는 측정하기 위한 복귀 에너지의 수행을 위해 설계될 수 있다. 에너지 인가 도구(110)는 금속성, 자성(예를 들면, 강자성), 도전성 및/또는 자기장 및 자기력에 의해 조작될 수 있는 다른 바람직한 부분 또는 구성요소를 포함함으로써 구동 메커니즘(140)과 상호작용하도록 추가로 설계될 수 있다. 에너지 인가 도구(110)는 예를 들면 구동 메커니즘(140)에 의한 더 용이한 추진 및/또는 객체 상의 충격력의 제어 등을 위해 전체 질량 또는 밀도를 감소시키도록 설계될 수도 있다.

태핑 또는 충격 로드와 같은 에너지 인가 도구(110)의 이동에 도움을 주기 위해, 도 1d, 1e 및 11의 슬라이드 리테이너(112b)로 나타내어진 바와 같이, 에너지 인가 도구(110)가 자유롭게 슬라이딩되지만 축을 벗어난 이동을 제한하도록 지지부 또는 베어링이 이용될 수 있다.

일반적으로, 에너지 인가 도구(110)에 의해 측정 중인 객체에 미치는 충격력은 에너지 인가 도구(110)의 질량, 초기 위치로부터 객체와 접촉할 때에 이동한 거리, 및 수평에 대한 장치(100) 또는 에너지 인가 도구(110)의 기울기 각도에 따라 변할 수 있다.

일부 실시예에 있어서, 에너지 인가 도구(110)의 주어진 질량 및 다른 인자가 동일한 경우, 충격력은 중력이 충격 시에 힘에 기여할 수 있으므로, 도 8 및 8f의 장치(100)에 도시된 바와 같이(각각 슬리브부(120) 상에 탭(124)이 있고 탭(124)이 없는) 수평 위치에서의 충격력보다 도 8b 및 8h의 장치(100)에 도시된 바와 같이(각각 슬리브부(120) 상에 탭(124)이 있고 탭(124)이 없는) 수평으로부터 음의 기울기에서 더 높을 수 있다. 장치(100)가 하향을 가리키는 에너지 인가 도구(110)로 수직방향에 도달할 때까지 중력에 의한 힘 기여도의 증가는 일반적으로 음의 기울기의 정도로 증가할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 양의 각도의 중력이 충격력에 기여하기보다는 반대로 작용하므로, 도 8a 및 8g에 도시된 바와 같이(각각 슬리브부(120) 상에 탭(124)이 있고 탭(124)이 없는) 장치(100)의 양의 기울기에 따라 더 낮을 수 있다.

일반적으로, 에너지 인가 도구(110)로 객체에 에너지를 인가하는데 1~15뉴턴의 동등한 힘이 사용될 수 있다. 충격력의 낮은 끝이 최적이 아닐 수 있으므로, 장치(100)는 일반적으로, 예를 들면 객체에 대한 최적의 힘 발휘량에 대한 시스템을 교정함으로써 더 나은 결과를 위해 실질적으로 수평 위치에서 측정 중인 객체와 접촉하여 배치될 수 있다. 이는 장치(100)를 위치시키는 능력에 다소 제한적일 수 있다. 예를 들면, 측정 중인 일부 객체는 사람의 입의 일부와 같은 개소에 도달하기 어려울 수 있으며, 각도 조절된 장치(100)가 필요할 수 있다. 따라서, 일부 경우에, 더 높은 동등한 힘이 사용될 수 있으며, 예를 들면 객체 상에 장치(100)를 위치결정시키는데 약간의 유연성을 내장하기 위해 장치(100) 상에 10~50 뉴턴이 사용될 수 있다. 이러한 더 높은 충격력 범위에서도, 하단, 즉 장치(100)가 도 8a 및 8g에 도시된 바와 같이 수평에 대해 플러스 각도로 경사면에 놓일 때에 최적의 측정값을 생성하기 위해 필요한 충격력보다 낮을 수 있는 반면에, 더 높은 단부에서, 힘은 도 8b 및 8h에 도시된 위치와 같이 일부 경우에 원하는 것보다 훨씬 더 높을 수 있다. 그러나, 장치(100)를 수평에 대해 각을 이루도록 위치시킬 필요가 있는 경우에 한해서 더 높은 힘의 이러한 내장 능력은 일부 상황, 예를 들면 치과 환경에서 사용될 때에 바람직하지 않을 수 있다. 예를 들면, 약 20~45뉴턴의 동등한 충격력 범위는, 예를 들면 도 8, 8a, 8b, 8f, 8g 및 8h에 도시된 바와 같이 위치결정을 위한 약간의 유연성으로 더 나은 결과를 얻기 위해 사람의 치아 또는 다른 객체와 같은 치과 환경에서 사용될 필요가 있을 수 있고, 그러한 힘은 환자에게 다소 불편할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시형태에 있어서, 장치(100)가 수평으로 작동하는 것처럼, 시스템은 수평으로부터 다양한 각도로 객체에 실질적으로 동일한 충격력을 가하기 위해 이용될 수 있다. 따라서, 장치(100)가 약 +/-45도 사이에서, 보다 예를 들면 약 +/-30도 사이에서 작동하는지의 여부에 관계없이, 장치(100)는 대략 동일한 양의 동등한 충격력, 예를 들면 약 20~30뉴턴을 생성할 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 장치(100)는 예를 들면 평균 데이터 세트를 생성하는 것과 같이 측정을 위해 높은 재현성 및/또는 일정한 각도를 가능하게 하도록, 에너지 인가 도구(110)와 객체(90) 사이의 특정 각도를 설정하기 위한 한 세트의 상이한 어댑터 또는 특징부를 이용할 수 있다. 도 8c, 8d 및 8e는 도 8c의 객체(90)에 대략 수직, 도 8d의 객체(90)에 대한 양의 각도(예를 들면, 45도 이하), 또는 도 8e의 객체(90)에 대한 음의 각도(예를 들면, -45도 이상)와 같이, 에너지 인가 도구(110)로부터 에너지 전달 각도를 변경하기 위한 각진 특징부를 갖는 슬리브부(120)의 상이한 실시형태를 도시한다. 슬리브부(120)와 같은 어댑터 또는 특징부의 세트는, 예를 들면 보다 완전한 데이터 세트 또는 측정 위치에서 더 큰 변화를 갖는 데이터 세트를 생성하도록 상이한 각도에서 측정을 수행하기 위해 객체(90)를 측정할 때에 스위칭될 수 있다.

경사계는, 예를 들면 에너지 인가 도구(110)와 같이 장치(100) 상에 또는 장치 내에 존재할 수 있으며, 장치(100)가 객체에 대항하여 유지되고 작동의 각도 범위 밖에 있을 때에 가청 경고를 트리거할 수 있고, 예를 들면 태핑 로드의 경우, 수평으로부터 약 +/-45도 이상, 보다 예를 들면 약 +/-30도 이상일 때에 경고를 트리거 할 수 있으며, 그 시점에서 각도는 객체의 측정 결과에 실질적으로 영향을 미친다.

일 실시형태에 있어서, 장치(100)가 작동의 축이 수평 위치로부터 약 45도보다 크고, 보다 예를 들면 약 30도보다 크게 되도록 배향되고, 객체 상의 슬리브 위치의 객체 접촉부에서 감지될 때에 활성화되면, 도 1d 및 11에 도시된 바와 같이 장치(100) 내의 인쇄 회로 기판(PCB)(108)과 같은 장치(100) 상에 위치된 스피커에 의해 경고음을 발생시킬 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 경고 신호는 점멸등일 수 있는 광 신호, 또는 광원(들)(114a)과 같은 광원으로부터 또는 도 4에 도시된 바와 같이 광 파이프(114)를 통해 전달된 광을 갖는 슬리브부(120)를 통해 방출될 수 있는 특정 색상의 광에 의해 제공될 수 있다. 이러한 상황에서, 장치(100)가 타진 도구이면, 타진 동작은 장치(100)가 수용가능한 각도로 복귀될 때까지 시작되지 않을 것이다. 일부 경우에, 상기 범위로부터 상술한 이탈이 검출될 때에 타진 동작이 시작되면, 장치(100)는 실제로 작동을 정지하지 않고 단순히 알람을 울려서 교정이 이루어질 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 경사계는 3축(X축, Y축 및 Z축), 2축 장치 또는 1축 장치 모두에서 중력을 측정하는 3축 장치와 같은 가속도계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 핸드피스와 같은 장치(100)는 경사계에 의해 제공된 입력으로부터 Y축(즉, 수직) 중력(G-력)의 값을 측정하기 위한 소프트웨어를 포함할 수 있다. 예를 들면, Y축에 대한 G-력이 +/-15도 임계값보다 크면, 핸드피스는 비프음과 같은 가청 노이즈, 또는 점멸등과 같은 광 신호, 또는 특정 생상의 광을 발생시킬 수 있다. Y축에 대한 G-력이 30도 임계값보다 크면 핸드피스가 더 빠르게 비프음을 내거나, 점멸등과 같은 광 신호가 있으면 점멸등을 더 빠르게 할 수 있다. 가속도계는 100㎳마다 샘플링될 수 있다. 임계값을 트리거하기 위해 5회 연속 유효 판독값(500㎳)이 필요할 수 있으므로 비프음이나 점멸 등이 발생한다. 15도 및 30도 임계값 모두에 대한 임계값은 경험적으로 결정될 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 특징부가 없는 장치(100)의 경우, 작동 시에, 충격력이 수평으로부터 +15도에서 약 26뉴턴이면 충격력은 수평 위치에서 약 32뉴턴일 것이고, 수평으로부터 -15도에서의 충격력은 약 35뉴턴이다. 본 발명에서, 상기 언급된 모든 각도에서의 모든 충격력은 약 25뉴턴 또는 어떤 최적의 충격력이 가해지도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들면, 이는 충격의 각도를 수용하기 위해 구동 메커니즘(140)으로부터 에너지 인가 도구(110)로의 에너지 인가를 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같은 전자기 코일과 같은 구동 메커니즘(140)으로부터의 에너지 인가에 대한 변형의 실시예는 코일에 인가되는 전력(예를 들면, 전압, 전류 또는 둘 모두), 코일 구동 시간(코일이 통전 또는 활성화되는 시간의 길이), 코일 지연 시간(구동 활동 사이의 시간), 코일 통전 횟수(즉, 인가된 구동 펄스의 수), 코일의 극성 및/또는 이들의 조합의 변화를 포함할 수 있다. 이러한 다양한 전력, 구동 시간, 극성 및 지연 시간은 원하는 결과를 위해 코일의 통전의 전력, 구동 시간, 구동 횟수, 극성 및 구동 지연에 대한 펌웨어 설정을 변경함으로써 관리될 수 있다. 일반적으로, 코일에 인가되는 전력을 변화시키면 코일이 생성하는 자기장의 강도가 변경될 수 있으며, 더 높은 필드는 일반적으로 에너지 인가 도구(110)에 더 많은 에너지를 부여하고, 더 낮은 필드는 일반적으로 더 적게 부여한다. 코일 구동 시간의 변화는 일반적으로 지속이 더 길수록 많은 총 에너지를 부여하고 지속이 더 짧을수록 적은 에너지를 부여하여 에너지 소비 도구(110)에 영향을 줄 수 있다. 코일 지연 시간의 변화는 일반적으로 에너지 인가 도구(110)의 가속의 속도를 변경할 수 있다. 코일 통전(구동) 횟수의 변화는 더 높은 구동에 인가되는 총 에너지 양을 증가시키고 더 낮은 구동에 인가되는 총 에너지 양을 감소시킴으로써 영향을 줄 수 있다. 극성 변경은 일반적으로 반대 방향으로 에너지 인가 도구(110)에 운동을 적용하므로, 반대 극성 구동은 에너지 인가 도구(110)를 감속시킬 수 있다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 원하는 결과를 달성하기 위해 다수의 변형이 이용될 수 있고 펌웨어는 특정 솔루션을 선택하거나 특정 인스턴스에 대한 최적의 솔루션을 선택하도록 설계될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 펌웨어는 예를 들면 전력과 같은 다른 설정을 일정하게 유지하면서, 구동 시간, 구동 횟수, 극성 및 구동 지연과 같은 구동 메커니즘의 특정 설정만을 변경하도록 적합화될 수 있다. 이는 배터리와 같은 특정 전원으로 인해 상대적으로 조정 불가능할 수 있는 전원 설정과 같이 일부 설정을 조정하기가 더 어려울 수 있으므로 바람직하고, 일반적으로 주어진 수준에서 전원만 출력할 수 있고 보다 광범위한 구성요소 또는 조정가능한 회로를 필요로 할 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구(110)는 예를 들면 전자기 에너지 인가, 소리 또는 음향 에너지 인가, 및/또는 측정가능한 리턴 신호를 생성할 수 있는 임의의 다른 적절한 형태의 에너지 인가와 같은 다른 형태의 에너지 인가를 포함할 수 있다. 예를 들면, 소리 변환기(예를 들면, 초음파 변환기, 스피커 또는 다른 음향 요소)를 통한 것과 같은 음향 또는 소리 에너지가 인가될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구(110)는 또한 에너지 인가 및 초음파 변환기와 같은 리턴 신호의 감지 모두로서 기능할 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 핸드피스 또는 장치(100)는 어레이와 같은 복수의 에너지 인가 도구(110)를 이용할 수 있다. 도 1l, 1m 및 1n은 도 1l의 직선형 어레이, 도 1m의 곡선형 또는 원호형 어레이 및 도 1n의 일치하는 표면 어레이와 같은 에너지 인가 도구(110)의 어레이(170)의 예를 도시한다. 에너지 인가 도구(110)의 어레이는 측정을 위해 더 큰 영역 또는 체적을 조사하는데 이용될 수 있거나 또는 다수의 위치 또는 각도로부터 영역을 조사하는데 사용될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 어레이는 또한 위상 어레이 측정을 수행하기 위해 일시적으로 제어된 방식으로 이용될 수도 있다. 예를 들면, 에너지 인가 도구(110)의 어레이는 에너지 인가 도구(110)를 이동시키지 않고 특정 위치에서 에너지를 지향시키도록 초음파에 의한 구조적 간섭 패턴을 통한 것과 같은 위상 효과를 생성하기 위해 상이한 시간에 트리거될 수 있다. 객체가 큰 실시형태에 있어서, 예를 들면 객체의 복수의 부분에서 충격을 받는 객체의 상이한 위치에서의 측정은 객체의 더 나은 묘사인 구조적 특징의 더 나은 평가를 허용할 수 있다.

예시적인 실시형태에 있어서, 핸드피스(100)는 객체와의 에너지 인가 도구(110)의 충격으로부터의 효과의 특징을 검출하기 위한 감지 메커니즘(111)을 추가로 수용할 수 있다. 일반적으로, 감지 메커니즘(111)은 충격의 특징을 검출할 수 있도록 에너지 인가 도구(110)에 물리적으로 결합되거나, 기능적으로 결합되거나 그렇지 않으면 접촉될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 감지 메커니즘(111)은 일반적으로 전기 신호를 발생할 수 있거나, 또는 압전 감지 요소에 대한 압력 변화와 같은 역학적 에너지에 대한 응답의 변화를 객체의 분석에 이용될 수 있는 압전 감지 요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 압전 와이어는 감지 메커니즘(111)이 도 1e에 삽입된 바와 같이 에너지 인가 도구(110)에 로딩될 수 있다. 또한, 감지 메커니즘(111)은 금속이거나 그렇지 않으면 변압기, 가속도계, 저항 압력 센서, 변형 게이지 및/또는 임의의 다른 적절한 유형의 센서 또는 센서의 조합의 유도에 영향을 줄 수 있는 에너지 인가 도구(110)의 위치결정으로 인한 변압기의 전압 변화로 인해 에너지 인가 도구(110)의 위치를 감지할 수 있는 선형 가변 차동 변압기와 같은 다른 형태의 감지 요소를 포함할 수 있다. 일반적으로, 감지 메커니즘(111) 또는 그 일부의 위치는 원하는 특징의 최적 감지를 위해 결정될 수 있다. 예를 들면, 압전 감지 요소는 일반적으로 객체에 충돌하는 팁 근처와 같이 가능한 한 충격 지점에 가깝게 배치되어, 에너지 인가 도구(110)의 더 많은 양의 물리적 변형을 검출할 수 있다. 감지 메커니즘(111)은 작동 시에 객체와의 충격 또는 충격에 의해 야기된 임의의 진동에 따라 에너지 인가 도구(110)의 감속을 측정하도록 적합화될 수 있다. 감지 메커니즘(111)은 객체의 특성 변화를 감지하고 객관적으로 그 내부 특징을 정량화할 수 있다. 감지 메커니즘(111)에 의해 전송된 데이터는 이하에서 더 논의되는 시스템 프로그램에 의해 처리될 수 있다. 감지 메커니즘(111)은 도 1, 1f, 1h~1k에 도시된 바와 같이 객체와 접촉하는 단부에 근접한 것과 같이 에너지 인가 도구(110)의 임의의 적절한 부분에 배치되거나 그에 근접할 수 있다. 또한, 감지 메커니즘(111)은 에너지 인가 도구(110)의 만곡부(110b) 근처 또는 바로 뒤에 추가로 위치될 수 있으며, 여기서 구부러진 부분(110c)은 도 1f, 1h~1k에서와 같이 L자형 에너지 인가 도구(110)에서 후방 부분(110d)으로 전이된다. 또한, 감지 메커니즘(111)은 일반적으로 도 1, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i, 1j, 1k, 4a, 4b, 11, 11a, 11b 및 11c의 힘 센서(143)와는 별개의 센서일 수 있고, 이는 에너지 인가 도구(110)에서의 힘을 감지하기 보다는 객체에 대한 핸드피스(100)의 접촉력을 검출하는데 이용될 수 있다. 힘 센서(143)는 예를 들면 압전 센서, 힘 감지 저항(예를 들면, 션트 모드(Shunt-mode) FSR)), 변형 게이지 또는 다중 변형 게이지(예를 들면, 가해지는 힘에 대해서 구부러지는 캔틸레버(들) 상에 장착), 선형 위치 센서(예를 들면, 광학 위치 센서, 자기장, 또는 선형 위치 변화가 가해지는 힘에 해당하는 스프링 또는 다른 요소에 대해 가압하는 부품의 위치 변화를 감지할 수 있는 것 이외에) 및/또는 다른 적절한 유형의 힘 센서와 같이 사용자에 의해 객체에 대한 핸드피스(100)의 접촉으로부터 가해지는 힘을 측정하기 위한 임의의 적절한 센서를 포함할 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 구동 메커니즘(140) 또는 구동 메커니즘, 예를 들면 에너지 인가 도구(110), 감지 메커니즘(111) 또는 전자 조립체(144) 사이의 통신은 리드 또는 태핑 로드를 중심으로 동심원 방식으로 나선형으로 감길 수 있는 전기적 도전성의 절연 와이어의 라인을 통할 수 있고, 스프링-탄성 특성을 갖는다. 또한, 이는 라인 관리에 대한 최소한의 공간 조건을 가능하게 할 수도 있다. 예를 들면, 에너지 인가 도구(110) 주위에 주위에 동심으로 감긴 와이어의 가닥 및/또는 감지 메커니즘(111)으로부터 신호를 전달하기 위해 이용될 수 있다. 와이어를 동심원 형상으로 감는 하나의 목적은 에너지 인가 도구(110)의 반복되는 전방 후방 이동으로부터 와이어 상의 응력을 최소화하는 것이다. 일부 실시형태에 있어서, 나선형으로 감긴 와이어에 의해 형성될 수 있는 나선형 스프링은 와이어 연결의 루핑 또는 꼬임을 방지 또는 회피하는데 도움을 줄 수 있다

또 다른 실시형태에 있어서, 구동 메커니즘(140)과 에너지 인가 도구(110) 사이의 통신은 임의의 적합한 무선 연결을 통해 무선으로 전송될 수 있다. 일례에 있어서, 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구(110)는 전자기 코일에 동력을 공급함으로써 전방으로 추진될 수 있고, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 단부에서 자석을 밀어내는 자기장을 생성할 수 있다. 로드는 전자기 코일에 가해진 전압의 극성을 반전시킴으로써 수축된다. 또한, 전자기 코일에 동력이 공급되지 않은 경우에, 코일의 강철 코어에 대한 자기 인력을 통해 자석은 그것의 수축된 위치에서 로드를 고정시키는 역할을 할 수 있다.

나선형 스프링이 존재하면, 2개의 꼬인 개별 와이어를 갖는 가닥 와이어 또는 동축 라인으로 구성될 수 있다. 로드된 상태에서, 스프링은 마찰력에 상응하고 수축된 위치로부터 확장된 위치까지, 또는 하우징의 종축에 대해 실질적으로 평행한 위치로부터 중심에서 축과 예각을 이루는 위치까지의 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 전방 이동 중에 이러한 마찰력에 반대되는 초기 응력의 힘과 같은 정도로 압축될 수 있다. 따라서, 스프링 힘이 태핑 로드의 전체 타격에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지되도록, 스프링의 초기 응력 경로는 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드의 타격보다 훨씬 클 수 있다. 전방 이동 중에 태핑 로드에 대한 장착 메커니즘의 베어링의 임의의 바람직하지 않은 마찰력은 실질적으로 이 스프링에 의해 보상될 수도 있다.

핸드피스(100)는 구동 메커니즘(140)을 일반적으로 제어할 수 있고 감지 메커니즘(111)으로부터의 데이터를 저장, 처리 및/또는 전송할 수도 있는 전자 장치 조립체(144) 등에 특징부를 포함할 수 있다. 전자 장치 조립체(144)는 예를 들면 분석 또는 검토를 위해 데이터를 컴퓨터 또는 다른 장치에 전달하기 위한 유선 또는 무선의 전송 특징부를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 전자 장치 조립체(1444)는 도 1c의 전자 장치 접촉(113) 등을 통해 외부 장치와 상호 연결시켜 데이터를 전송할 수 있다.

도 1d 및 도 1e에 도시된 바와 같이, 감지 메커니즘(111)은 예를 들면 에너지 인가 도구(11)의 이동을 수용하기 위해 가요성일 수 있는 도관(111a)에 전달되는 유선 연결 등을 통해 유선 방식으로 전자 장치 조립체에 연결될 수 있다. 또한, 도관(111a)은 에너지 인가 도구(110)와 같은 핸드피스(100) 내에서 이동하는 구성요소로부터 유선 연결을 보호할 수 있다.

상기에 언급된 바와 같이, 핸드피스(100)는 외부 전력 공급으로 테더링될 수 있거나 전원(146)과 같은 하우징(102) 내부에 포함된 전원에 의해 작동될 수 있다. 하우징(102) 내부의 전원에 의해 작동되면, 전원(146)은 충전가능하거나 가능하지 않을 수 있다. 충전이 가능하면, 베이스 충전 스테이션이 사용될 수 있다.

도 5 및 도 5a는 핸드피스(100)를 수용하기 위한 핸드피스 리셉터클(202)을 포함하는 베이스 스테이션(200)을 도시한다. 베이스 스테이션(200)은 별개의 독립적인 스테이션일 수 있거나, 본 발명의 시스템의 일부일 수 있다. 독립적인 충전 스테이션의 경우, 임의의 기존의 스테이션이 적용될 수 있다. 충전 메커니즘은 유선 또는 무선일 수 있다. 이러한 충전 스테이션의 경우, 장치를 충전시키기 위해 오직 전류만 제공될 수 있다. 시스템의 일부일 수 있는 베이스 스테이션의 경우, 장치를 충전시키기 위해 더 많은 전류가 제공될 수 있다.

본 발명은 더 추가로 본 발명의 시스템의 일부일 수 있고 USB 케이블을 통해 컴퓨터, 예를 들면 PC 내로 연결될 수 있는 베이스 스테이션에 관한 것이다. 이러한 연결은 PC와 베이스 스테이션 사이의 데이터 전달, 및 장치가 도킹된 경우에 충전 프로세스 중에 장치를 충전하기 위한 전류 모두를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 베이스 스테이션은 장치에서의 무선 트랜스시버와 통신하는 PC용 무선 트랜스시버로서 기능하는 역할을 할 수 있다.

도 5는 전자 장치 접촉부(113)와 같은 핸드피스(100) 상의 대응되는 접촉을 통해 접촉되고 데이터를 전송할 수 있는 베이스 전자 장치 접촉부(206)를 갖는 베이스 스테이션(200)의 일례를 도시한다. 베이스 스테이션(200)은 전력 접촉부(113a)와 같은 핸드피스(100) 상의 대응되는 특징부와의 접촉에 의해 충전될 수 있는 베이스 전력 접촉부(208) 등을 통해 핸드피스에 충전을 추가로 공급할 수 있다.

각각의 장치가 그 자체 베이스 스테이션에 의해 충전되는 것이 바람직할 수 있다. 그것은 다수의 장치 환경에서 잘못된 베이스 스테이션과 통신하는 잘못된 장치의 가능성을 피할 수 있다. 그것은 임의의 테스트 설정, 예를 들면 치과 의원에서 중요할 수 있다. 예를 들면, 각각의 핸드피스(100)는 수반되는 베이스 스테이션(200)을 가질 수 있다.

객체 상에 측정을 수행하기 바로 직전인 시스템을 준비하는 도중에, 예를 들면, 치과 의원에 환자 테스트 세션을 시작하기 전에 사용 프로토콜의 일부로서 그 장치를 베이스 스테이션(200)과 페어링하기 위해 핸드피스(100)는 베이스 스테이션(200)에 도킹될 수 있다. 사용 프로토콜은 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다. 도 1d, 도 5 및 도 5a에 도시되는 바와 같이, 이러한 페어링은 제어부(204) 및/또는 프로그래밍 버튼(144)과 같은 페어링 모드 내에 베이스 스테이션(200)과 핸드피스(100)를 위치시킴으로써 달성될 수도 있다.

장치가 슬리브(120)와 같이 상술한 일회용 특징부 또는 조립체에 장착될 수 있는 실시형태의 경우, 일반적으로 베이스 스테이션(200) 내에 장치를 위치시키기 전에 장치로부터 일회용부가 제거된다. 다른 실시형태에 있어서, 일회용부는 장치와 베이스 스테이션(200) 사이의 인터페이스에 물리적으로 수용될 수 있다.

일부 예시적인 실시형태에 있어서, 핸드피스(100)는 하우징(102)으로 도 1a, 1b 및 1c에 도시된 바와 같이 개방 단부, 개구(102c)와 원위단부(102b)를 갖는 어플리케이터 단부(102a)를 갖는 중공 내부를 갖는 하우징을 포함할 수 있다. 일반적으로, 에너지 인가 도구(110) 또는 그것의 적어도 일부는 개구(102)로 도 1c에 도시되는 바와 같이 하우징(102)의 개구부로부터 나올 수 있다. 또한, 하우징(102)은 도시된 바와 같이 그립핑 특징부(103)와 같은 핸들링 특징부를 포함할 수도 있다. 또한, 하우징(102)은 배터리 접근 커버(104)와 같은 내부의 접근부 등에 대한 다른 특징부를 포함할 수도 있다.

하우징(102)은 상부 및 하부 하우징 클램셀(102d, 102e), 전방 단부 캡(105), 및 베이스 단부 캡(106)으로 도 1d 및 11에 도시된 바와 같이 다수의 일부 또는 부분을 포함할 수 있다. 일반적으로, 핸드피스(100)의 구성요소는 동심원 형상으로 배치된 다른 구성요소와 함께 형성부의 대략 중심을 형성하는 에너지 인가 도구(110)와 실질적으로 축방향으로 배치된 바와 같이 하우징(102) 내에 배치될 수 있다.

전방 단부 캡(105)은 에너지 인가 도구(110) 및/또는 그것과 관련된 구성요소가 나올 수 있기 위한 개구(102c)와 같이, 장치의 일부가 나올 수 있기 위한 개구를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 시스템은 측정될 객체에 대한 에너지 인가 도구(110)의 안정하고, 일정하고 및/또는 재현가능한 위치결정에 도움을 주기 위한 특징부를 포함할 수 있으며, 이는 교차 오염 또는 다른 위생처리 문제를 줄이는 방식으로 수행될 수도 있다.

일부 예시적인 실시형태에 있어서, 상기 및/또는 이하에 논의되는 슬리브부는 객체에 접촉 및/또는 충격을 가하는 에너지 인가 도구(110)의 일부 근처에 존재하거나 배치될 수 있는 것을 포함할 수 있고, 핸드피스(100) 및 상기에 논의된 관련된 구성요소와 함께 이용될 수 있다. 도 1, 1a, 1b 및 11은 하우징(102)의 인가 단부(102a) 근처에 배치된 슬리브(120)를 도시한다. 일부 실시형태에 있어서, 슬리브(120)와 같은 슬리브부는 핸드피스(100)와 일체일 수 있거나, 다수의 사용 등을 위해 영구적 또는 반영구적인 방식으로 핸드피스(100)에 장착될 수 있다. 슬리브부는 교차 오염 또는 환자와 접촉하는 시스템의 일부의 위생처리/살균 필요성과 같은 다른 위생처리 문제를 줄이는데 도움을 주기 위해 다른 환자 및/또는 수술 등 사이에서 대체될 수 있는 제거가능한 및/또는 일회용의 부품일 수도 있다.

도 2, 2a, 2b 및 2c는 핸드 피스(100)의 나머지 부분으로부터 분리가능한 조각인 슬리브(120)의 실시형태를 도시한다. 슬리브(120)는 일반적으로, 예를 들면 임의의 나사식 부착물, 마찰 결합, 결합식 베이어닛 형상, 텅 및 홈 유형의 형상, 스냅 결합, 클립, 인터네스팅 핀 및 핀홀 형태, 래치 및 다른 상호연결 구조와 같은 연결의 임의의 적절한 형태를 통해 핸드피스(100) 또는 그 일부에 결합될 수있다. 상기에 언급된 모든 연결은 안전하고 해제가능할 수 있다. 예를 들면, 연결 조립체는 핸들 하우징, 예를 들면 핸드헬드 장치의 단부에 배치될 수 있으며, 여기서 연결은 핸들과 슬리브부를 해제가능하게 연결하도록 구성될 수 있다. 도 1b 및 2a는 도 1c, 1d 및 11의 슬리브 마운트(112a)와 같은 핸드피스(100)의 일부 상에 클립될 수 있는 슬리브(120) 상의 클립(125)을 도시한다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 슬리브(120)와 같은 슬리브부는 치과와 유사한 헬스케어 환경에서 재사용 및 일회용 조립체 또는 특징부일 수 있다. 상기에 언급된 바와 같이, 일회용 특징부 또는 조립체는 상이한 테스트 객체로의 이동 전에 오염 제거 프로세스를 수행할 필요없이 시스템으로부터의 이송 또는 측정 중인 이전 객체로부터의 교차 오염을 통해 측정 중인 객체의 오염을 제거하거나 최소화하는 것을 보조하기 위한 것이다. 일단 사용된 이러한 특징부 또는 조립체가 재사용되지 않도록 하기 위해, 일회용 특징부 또는 조립체는 한번 사용으로 프로그래밍될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 컴퓨터 칩이 사용될 수 있다. 칩은 일회용 특징부 또는 조립체, 예를 들면 일회용 조립체의 후면에 위치한 PCB 상에 존재할 수 있으며, 일단 사용되면 재사용할 수 없거나 재사용되지 않도록 하여, 원하지 않는 물질이 한 환자에서 다른 환자로 옮겨지지 않도록 하는 역할을 한다. 도 1 및 2a는 도 1c의 전자 접촉부(113)와 같은 접촉 핀을 이용할 수 있는 전자 인터페이스(142)를 통해 핸드피스(100)의 전자 장비와의 인터페이스, 또는 무선 주파수 ID(RFID), 근거리 무선 통신(NFC), 블루투스 및/또는 임의의 적절한 형태의 인터페이스와 같은 다른 형태의 전자 인터페이스를 위해 이용될 수 있는 슬리브(120)에 결합된 장치를 도시한다.

전자 인터페이스(142)는 도 1d 및 11의 슬리브 마운트 PCB(108) 및 그 리테이너(107)로 도시된 바와 같은 PCB를 포함할 수 있다. 전자 접촉부(113)가 이용되면, 전방 단부 캡(105)의 개구를 통해 하우징(102)으로부터 나올 수 있다. 신호 및/또는 전력은 커넥터 와이어(108a)를 함께 도 11에 도시된 바와 같이 유선 연결을 통해 전자 조립체(144)로부터 전달될 수 있다.

일회용 특징부 또는 조립체가 장치에 결합되는 경우, 조립체 또는 특징부의 칩은 신뢰성을 보장하기 위해 챌린지 및 응답 시스템으로 장치에 의해 조사된다. 일단 인증되면, 영구적으로 '사용됨'으로 표시된다. 사용된 조립체 또는 특징부가 동일한 장치 또는 상이한 장치인지의 여부에 상관없이 장치에 다시 배치되면, 챌린지 및 응답이 실패하여 장치가 의도한대로 작동하지 않을 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 타임아웃 기능은 또한 결합된 시간의 일정 기간 후에 일회용 조립체 또는 특징부의 재사용을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 타임아웃 기능뿐만 아니라 칩은 추가 대비에 사용될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 일회용 특징부 또는 조립체의 부착 메커니즘은 장치로부터 일단 제거되면, 스냅오프되거나 장치에 더 이상 부착될 수 없도록 워핑하는 부분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2a의 클립(125)은 슬리브(120)가 제거될 때에 스냅오프하도록 적합화될 수 있다.

다른 실시형태에 따르면, 슬리브(120)와 같은 슬리브부는 치과와 같은 유사한 헬스케어 환경에서 제한된 재사용 및 일회용 조립체 또는 특징부일 수 있다. 예를 들면, 일회용 특징부 또는 조립체는 제한된 시간 동안이라도 오토클레이브가능할 수 있다.

일반적으로, 슬리브(120)는 측정 시에 에너지 인가 도구(110)의 단부와 실질적으로 동일한 거리만큼 하우징(102)의 어플리케이터 단부(102a)로부터 돌출될 수 있고, 상기에 논의된 바와 같이 적어도 에너지 인가 도구(110)의 확장 또는 추진된 상태까지 확장될 수 있다. 따라서, 슬리브부(120)의 길이는 확장된 에너지 인가 도구(110)의 돌출 길이에 따라 다소 의존적일 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 도 1f에 도시된 바와 같이 슬리브부는 에너지 인가 도구(110), 예를 들면 태핑 로드가 작동시 피벗(110a)에서 하우징(102)의 종축과 예각을 이루도록 실질적으로 평행하게 이동할 때에 하우징(102)의 단부에 부착되거나 하우징(102)의 단부에 실질적으로 수직일 수 있다. 슬리브부는 실질적으로 원통형 형상일 수 있다. 추가 실시형태에 있어서, 슬리브는 하우징의 확장부이며, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 로드가 작동시 하우징의 종축과 예각을 이루도록 실질적으로 평행하게 이동할 때에 자유롭게 이동할 수 있도록 실질적으로 반원통 형상일 수 있다. 이 시스템을 사용하여, 예를 들면 환자의 치아의 어금니 영역과 같이 비교적 접근하기 어려운 위치에서 측정이 수행될 수 있다.

슬리브(120)는 일반적으로 측정 시에 객체에 대한 핸드피스(100)의 반복가능한 위치결정을 안정화 및/또는 보조하는 것과 같이 객체의 표면에 대해 휴지 또는 가압하기 위해 이용될 수 있는 객체 접촉부(123)를 포함할 수 있다. 슬리브부는 에너지 인가 도구(110)가 들어갈 수 있는 개구부(126)를 갖는 기부(127)를 갖는 슬리브 중공부(128)에 도시된 바와 같이, 중공 내부와 실질적으로 원통형 및/또는 원뿔형 형상일 수 있다. 객체 접촉부(123)는 일반적으로 에너지 인가 도구(110)가 객체에 접근할 수 있는 개구를 형성할 수 있다. 개구의 크기는, 예를 들면 도 2f의 객체 접촉부(123)에 형성된 작은 구멍으로 도시된 바와 같이 객체에 대해 휴지하도록 더 큰 플랫폼을 제공하기 위해, 또는 도 3 및 3a에서 다양한 표면으로 도시된 바와 같이 보다 다양한 객체 표면을 수용할 수 있는 더 큰 개구를 제공하기 위해 변할 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 객체 접촉부(123)의 개구는 에너지 인가 도구(110)와 객체 사이의 직접 접촉을 방지하도록 외부면에서의 객체 및 내부면에서의 에너지 인가 도구(110)의 접촉과 같은 특징부, 예를 들면 접촉 특징부를 추가로 포함할 수 있다. 이는 베리어를 제공함으로써 객체와 에너지 인가 도구(110) 사이에서 임의의 오염물 또는 다른 위생 문제가 이동하는 것을 방지하는데 도움이 될 수 있다. 예를 들면, 이는 예를 들면 상이한 환자 사이에서 세정/소독/살균하지 않고 에너지 인가 도구(110)의 반복 사용을 가능하게 할 수 있다. 접촉 특징부(121)와 같은 특징부는 도 1~1b 및 2, 2b 및 2c에 도시된 바와 같다. 일반적으로, 접촉 특징부(121)는 최소한의 간섭, 감쇠 또는 다른 바람직하지 않은 효과와 함께 측정 시에 에너지 인가 도구(110) 및 객체에 힘을 전달하고, 에너지 인가 도구(110) 및 객체로 힘을 전달하도록 가요성, 변형가능성 및/또는 다른 방식으로 적합화될 수 있다.

일부 예시적인 실시형태에 있어서, 접촉 특징부(121)는 도 2b, 2d 및 2e의 접촉 특징부(121)로 도시된 바와 같이 나머지 슬리브(120)와는 별개의 구성요소일 수 있다. 예를 들면, 이하에 추가로 설명되는 바와 같이 슬리브(120)의 나머지 부분으로부터 적어도 반독립적으로 이동할 수 있도록 별도의 접촉 특징부(121)가 바람직할 수 있다. 별도의 접촉 특징부(121)는 도 2b의 단면도에 도시된 바와 같이 슬리브(120)에 슬라이딩가능하게 및/또는 다른 방식으로 변환가능하게 배치될 수 있고, 접촉 관형부(121a)는 부분적으로 유지되지만, 그럼에도 불구하고 움직일 수 있는 반마찰식 결합과 같은 슬리브(120) 내에 휴지할 수 있다. 또한, 접촉 관형부(121a)는 슬롯(121c) 및 정지 탭(120a)과 함께 도시된 바와 같이 제한된 운동 범위를 제공하도록 슬리브(120)의 대응하는 특징부와 상호작용할 수 있는 특징부를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 접촉 특징부(121)는 도 2h의 이동 정지부(120b, 120c)와 함께 도시된 바와 같이 슬리브(120)의 종축을 따라 원하는 범위를 넘는 이동을 방지하기 위해 멈춤부, 리지부, 범프부 또는 다른 장애물에 의해 구속될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 접촉 특징부(121)는 그를 통한 힘의 전달에 최소한의 영향을 미치도록 두께, 변형성 및/또는 형상일 수 있는 박막부를 포함할 수 있다. 도 2d는 박막 플라스틱 필름 또는 금속 포일과 같이 자유롭게 이동 및/또는 변형될 수 있는 별도의 접촉부(121b)와 함께 도시된 바와 같이, 박막 또는 다른 층을 포함할 수 있는 가동식 접촉부(121a)와의 접촉 특징부의 실시형태를 도시한다. 일부 다른 실시형태에 있어서, 도 2e와 같이 접촉 특징부(121)는 변형 접촉부(121b')를 갖는 접촉 특징부(121)를 형성하는 가요성 플라스틱과 같이 에너지 인가 도구(110)의 힘을 변형, 가요성 및/또는 다른 방식으로 전달할 수 있는 일체형 부분으로 형성될 수 있다. 또한, 가동식 접촉부(121a)는 힘/에너지의 최적 전달을 위해 에너지 인가 도구(110)의 형상에 일치하도록 또는 그 반대로 형성될 수 있다. 일부 예시적인 실시형태에 있어서, 가동식 접촉부(121a)는 금속 포일, 예를 들면 스테인리스강 포일 또는 시트로 구성될 수 있고, 예를 들면 돔형 형상과 같은 에너지 인가 도구(110)의 단부에 일치하도록 스탬핑 및/또는 몰딩될 수 있다. 예를 들면, 경직 또는 강성 등의 그 높은 강도 특성, 몰딩/형성의 용이성, 이를 통해 전달되는 에너지 또는 힘의 낮은 댐핑, 의료용 또는 치과용으로 사용하기 위한 바람직한 특성 및/또는 그 공통성 또는 저비용으로 인한 스테인리스강 및 유사한 재료와 같이 일부 금속 포일 시트가 바람직하다. 예를 들면, 두께가 약 0.1㎜인 얇은 스테인리스강 포일 또는 시트가 이용될 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 접촉 특징부(121)의 폐쇄 단부는 접촉 특징부(121)와 일체일 수 있다. 예를 들면, 접촉 특징부(121)는 금속(예를 들면, 스테인리스강, 알루미늄, 구리 또는 다른 적절한 금속)을 스탬핑함으로써 원하는 두께의 폐쇄 단부를 갖는 튜브형 또는 링 구조로 형성될 수 있는 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 접촉 특징부(121)는 심블 또는 컵을 닮은 형태를 취할 수 있으며, 폐쇄 단부는 변형가능하거나 이동가능한 특징을 제공하기 위한 두께일 수 있다.

예를 들면, 접촉부의 멤브레인에 대해 적합한 중합체 물질은 낮은 마찰 계수, 높은 감쇠능, 재흡수성, 생분해성, 수분해성, 투명성, 반투명성 및 비전도성을 포함하는 이하의 특징 중 하나 이상을 갖는 임의의 중합체를 포함할 수 있다.

예를 들면, 스테인리스강 및 유사한 금속 재료와 같은 포일 또는 시트에 적합한 금속성 재료의 경우, 오스테나이트성, 가공 경화, 전자 연마, 원하는 형상으로 형성되기 전에 어닐링되거나 또는 원하는 형상으로 초가소성으로 형성될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 접촉 특징부(121)는 불규칙하거나 일관성이 없는 표면 특징부를 갖는 표면 등의 객체의 표면과 에너지 인가 도구(110)의 일관된 접촉을 생성하는 것을 돕기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 도 3 및 3a는 객체(90)와 핸드피스(100)의 사용을 도시하며, 객체(90)는 도 3의 볼록한 접촉면(95)을 갖는 객체(90) 및 도 3a의 오목한 접촉면(96)을 갖는 다른 객체(90)와 같은 비평면 특징부를 갖는다. 객체(90)의 접촉면(94) 상에 휴지하는 객체 접촉면(123)은 도 3의 평면 뒤에 돌출된 볼록한 접촉면(95) 및 도 3a의 평면 앞에 남아 있는 오목한 접촉면(96)과 함께 도시된 바와 같이, 객체 접촉부(123)의 앞 또는 뒤 중 어느 하나에 있는 에너지 인가 도구(110)에 대한 접촉점을 제공할 수 있는 불규칙하거나 일관성이 없는 표면 특징부 주위에 있을 수 있다. 접촉 특징부(121)가 객체 접촉면(123)에 대해 이동가능한 상태에서, 이는 도 3에 도시된 바와 같이 볼록한 접촉면(95)과의 접촉을 제공하기 위해 확장되지 않거나 수축된 위치 C로 이동 및/또는 위치 C에 남아 있을 수 있다. 또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 가동식 접촉 특징부(121)는 오목한 접촉면(96)과의 접촉을 제공하기 위해 확장된 위치 D로 이동할 수 있다. 측정 시에, 에너지 인가 도구(110)는 접촉면 (94)의 형상에 따라 접촉 특징부(121)를 적절한 위치로 밀어 넣을 수 있는 초기 충격을 유발할 수 있으며, 핸드피스(100)의 후속 충격 또는 위치결정으로 실질적으로 그 위치에 남아 있거나 상이한 위치로 조정될 수 있다. 일반적으로, 에너지 인가 도구(110)의 접촉 또는 충격은 객체(90)에 변형 또는 손상을 야기하지 않고, 설명된 바와 같이 적절히 수용된 접촉을 통해 에너지를 인가하도록 제어될 수 있다.

일부 예시적인 실시형태에 있어서, 슬리브(120)는 에너지 인가 도구(110)의 A방향에 실질적으로 수직이거나 직교인 안정성 등의 추가 안정성을 제공하기 위한 특징부를 포함할 수 있다. 도 1a, 1b 및 2~2b는 객체 접촉부(123)가 측정 중인 객체의 표면과 접촉하는 경우에 객체(90)의 접촉 표면(94)에 놓인 객체 접촉부(123) 및 수직면(92)에 놓인 탭(124)으로 도 3 및 도 3a에 나타내어진 바와 같이, 탭(124)이 객체의 상단의 일부에 놓일 수 있도록 객체 접촉부(123) 근처의 슬리브(120)로부터 돌출되는 탭(124)을 갖는 슬리브부를 도시한다. 이와 같이, 탭(124) 및 객체 접촉부(123)는 객체(90)에 대한 핸드피스(100)의 반복 가능한 위치결정에 도움을 줄 수 있고, 객체 접촉부(123)는 더 양호한 재현성을 위해 후속 측정 시에 수직면(92)에서 객체 상단으로부터 실질적으로 동일한 거리로 위치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 객체(90)는 해부학적 구조 또는 물리적 또는 산업적 구조를 포함할 수 있으며, 해부학적 구조를 통해 도 3 및 도 3a에 인간의 치아로 나타내어져 있다.

임의의 실시형태에 있어서, 탭의(124)의 모서리는 부드럽거나 둥글 수 있고, 또는 실질적으로 부드럽거나 둥글어서 휴지할 수 있는 객체가 임의로 붙잡히는 것을 방지한다. 다른 실시형태에 있어서, 모서리는 반드시 둥글 필요는 없지만 탭(124)은 부드러울 수 있다. 임의의 실시형태에 있어서, 탭(124)은 객체 접촉부(123)가 측정 중인 객체(90) 표면의 적어도 일부와 접촉할 때에 적어도 하나의 형상(예를 들면, 홈, 채널, 노치, 만입 등)을 포함할 수 있고, 도 2i에서 홈으로서 도시된 바와 같이 탭(124)은 객체(90)의 일부 또는 표면에 휴지할 수 있고 적어도 하나의 구성을 사용하여 객체 표면의 돌출부, 범프 또는 다른 상승된 부분과 적어도 부분적으로 일치할 수 있다.

일반적으로, 핸드피스(100)에 일정하게 부착될 수 있도록 슬리브 또는 그것의 일부가 충분한 강성을 갖는 것은 바람직할 수 있고, 사용 중에 붕괴되지 않을 수 있다. 후술되는 바와 같이, 다수의 용도가 고려되는 경우, 슬리브(120)는 일반적으로 일회용 덮개가 사용되지 않는 한, 소망하면 오토클레이브 등에 의한 다중 살균 절차를 견딜 수 있도록 구성될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 슬리브가 존재하지 않는다면 슬리브(120)는 일회용 덮개를 따라 일회용일 수 있고, 사용된다면 슬리브(120) 내로 형성될 수 있는 임의의 재료로 구성될 수 있다. 적절한 재료의 예는 예를 들면 몰딩, 열 몰딩 또는 캐스팅될 수 있는 폴리머를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 적합한 폴리머는 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리부틸렌; 폴리스티렌; 폴리에스테르; 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 아크릴 폴리머; 폴리염화비닐; 폴리옥시메틸렌 또는 데를린(듀퐁사로부터 입수 가능) 등의 아세탈 폴리머; 천연 또는 합성 고무; 폴리아미드, 또는 폴리카보네이트와 이소프탈레이트 테레프탈염산 레조르시놀 수지(GE 플라스틱사에서 모두 입수 가능)의 코폴리머인 Lexan^® 수지와 같은 폴리머 합금, ULTEM^®과 같은 폴리에터이미드와 같은 다른 고온 폴리머; 액정 폴리머, 방향족 히드록시카복실산(예를 들면, 히드록시벤조네이트(강성 모노머)), 히드록시나프토에이트(가요성 모노머), 방향족 히드록시아민 및 방향족 디아민(미국 특허 번호 6,242,063, 6,274,242, 6,643,552 및 6,797,198에 예시되어 있으며, 이는 참조로서 본원에 원용됨), 말단 무수물기 또는 측 무수물(미국 특허 번호 6,730,377에 예시되어 있으며, 이는 참조로서 본원에 원용됨) 또는 이들의 조합을 포함한다. 이들 재료 중 일부는 재활용이 가능하거나 재활용이 가능하게 제조된다. 퇴비로 가능하거나 생분해가능한 재료도 사용될 수 있고, 폴리락트산 수지(L-락트산과 D-락트산으로 구성됨) 및 폴리글리코릴산(PGA), 폴리히드록시발레레이트/히드록시부티레이트 수지(PHBV)(3-히드록시부티르산 및 3-히드록시펜타노산(3-히드록시발레르산)의 코폴리머 및 폴리히드록시알카노에이트(PHA) 코폴리머, 및 폴리에스테르/우레탄 수지와 같은 생분해가능하거나 퇴비로 가능한 임의의 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 일부 비-퇴비화성 또는 비생분해가능한 재료는 특정 첨가제, 예를 들면 영국 보어햄우드에 소재하는 Symphony Environmental사에 의해 공급되는 D2W™ 및 캐나다 브리티시 콜럼비아 밴쿠버에 소재하는 EPI Envioronmental Products Inc.사에 의해 제조된 TDPA®와 같은 임의의 산화생분해성 첨가제를 첨가함으로써 퇴비화성 또는 생분해가능하게 제조될 수도 있다.

또한, 색소, 탄소 입자, 실리카, 유리섬유, 또는 이들의 조합으로 채워진 폴리머인 공학용 프리프레그 또는 복합물과 같은 임의의 폴리머 복합물이 사용될 수도 있다. 예를 들면 폴리카보나이트와 ABS(아크릴로나이트릴 부타디엔 스티렌)의 배합이 슬리브(120)를 위해 사용될 수 있다. 또 다른 예의 경우, 탄소섬유 및/또는 유리섬유 강화 플라스틱이 사용될 수도 있다.

합성 고무는 예를 들면 탄성 중합체 재료일 수 있고, Kraton사로부터 입수 가능한 다양한 코폴리머 또는 블록 코폴리머(Kratons®); 스티렌-부타디엔 고무 또는 스티렌 이소프렌 고무와 같은 폴리머, EPDM(에틸렌 프로필렌 다이엔 모노머) 고무, 니트릴(아크릴로니트릴 부타디엔) 고무 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.

일부 실시형태에 있어서, 슬리브(120)는 상술한 바와 같이 폴리머 또는 복합물과 같은 적합한 재료로 추가 코팅 및/또는 처리될 수 있는 금속성 및/또는 세라믹 재료(들)로 만들어질 수도 있다. 예를 들면, 실질적으로 진동 감쇠/흡수/반사할 수 있는 금속성 및/또는 세라믹 재료가 이용될 수 있다. 진동 및/또는 다른 역학적 에너지가 슬리브(120)의 금속성 및/또는 세라믹 구성요소로 이동되지 않을 수 있도록 점탄성 및/또는 다른 코팅이 이용될 수도 있다.

일 실시형태에 있어서, 니켈-티타늄과 같은 티타늄 및 티타늄 합금이 슬리브(120) 또는 그것의 구성요소/일부를 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 시스템은 예를 들면 객체에 대한 핸드피스(100)의 접촉 압력 등을 검출함으로써 객체로부터 신뢰성있고 반복 가능한 측정을 하는데 도움을 주는 특징부를 포함할 수 있다. 측정 시에 슬리브부에 의한 접촉이 객체 상의 핸드피스를 안정화시키는데 도움을 주기 때문에, 에너지 인가 도구에 의해 객체에 가해진 힘 및 임의의 측정된 특징은 조작자가 핸드피스 상에 가하여 객체에 대해 제자리에 고정시키는 힘에 의해 영향을 받을 수 있다. 객체 상의 접촉력의 적당한 양은 중요할 수 있으며, 예를 들면 조작자에 의해 가해진 불충하거나 많은 힘이 측정을 복잡하게 할 수 있고 결과가 덜 정확할 수 있으므로 모니터링될 필요가 있다. 센서는 일반적으로 에너지 인가 도구(110)에 물리적 또는 역학적으로 결합되지 않을 수 있는 이러한 접촉력을 측정하기 위해 핸드피스 내부에 배치될 수 있어서, 더 양호한 재현성을 위해 조작자, 심지어 다른 조작자에 의해 가해진 적절한 접촉력을 모니터링하는데 도움을 줄 수 있다. 일반적으로, 에너지 인가 또는 측정의 적용에 간섭하지 않거나 간섭이 최소화되도록, 객체(에너지 인가 도구(110) 자체뿐만 아니라)에 접촉하는 핸드피스(100)의 일부와 같은 시스템의 다른 부분으로부터 에너지 인가 도구(110)를 고립시키는 것이 바람직할 수 있다.

예시적인 실시형태에 있어서, 센서는 핸드피스(100)와의 접촉을 통해 객체 상에 조작자에 의해 가해지는 힘을 측정하는 방식으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 센서는 객체와 핸드피스 사이에 위치될 수 있다. 또한, 센서는 객체와 접촉하는 핸드피스의 부분으로부터 변환되거나 전달된 힘을 받도록 배치될 수 있다. 센서는 핸드피스와 조작자 사이에 가해지는 힘을 포착할 수 있는 방식으로 추가로 위치될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 핸드피스(100)의 부분을 통해 객체와의 접촉으로부터 정상적인 힘의 변환 또는 전달에 의존할 수 있는 내력 센서가 이용될 수 있다.

도 1, 1d, 1e, 11 및 11a는 슬리브부(120)와 같은 핸드피스(100)의 일부의 접촉이 (예를 들면, 도 2b 및 4에 도시된 접촉점(129)에서의 접촉을 통해) 힘 센서(143) 상의 B방향으로 밀어 힘을 가할 수 있는 힘 전달 슬리브 또는 슬리브형 구성요소와 같은 힘 전달 부재(130) 상에서 밀 수 있는 배열을 도시한다. 힘 센서(143)는 예를 들면 압전 센서, 힘 감지 저항(예를 들면, 션트 모드 FSR)), 변형 게이지 또는 다중 변형 게이지(예를 들면, 가해지는 힘에 대해서 구부러지는 캔틸레버(들) 상에 장착), 선형 위치 센서(예를 들면, 광학 위치 센서, 자기장, 또는 선형 위치 변화가 가해지는 힘에 해당하는 스프링 또는 다른 요소에 대해 가압하는 무품의 위치 변화를 감지할 수 있는 것 이외에) 및/또는 다른 적절한 유형의 힘 센서와 같이 사용자에 의해 객체에 대한 핸드피스(100)의 접촉으로부터 가해지는 힘을 측정하기 위한 임의의 적절한 센서를 포함할 수 있다. 힘 센서(143)는 예를 들면 도시된 바와 같이 에너지 인가 도구(110)를 둘러싸는 링 형태일 수 있는 평탄화된 감지 패드와 같은 임의의 적절한 형상 또는 형태(힘 센서(143)에 의해 측정되는 접촉력으로부터 에너지 인가 도구(110)의 분리를 유지 등), 또는 접촉력을 감지하기 위해 핸드피스(100)에 배치될 수 있는 타원형, 다각형 또는 기타 형상을 취할 수 있다. 도 1d, 1e 및 11의 분해도에 있어서, 예를 들면 힘 센서(143)는 비교적 고정된 구성요소 사이에 샌드위칭되어 있다. 도 1d 및 1e의 분해도에 있어서, 힘 센서(143)는 구동 메커니즘 인터페이스 부재(141) 사이에 샌드위칭되어 있고, 그 자체는 후술되는 바와 같이 구동 메커니즘(140), 및 슬리브(120)(존재하면)의 스태킹으로 나타내어진 바와 같이 힘을 힘 센서(143)에 전달하는 구성요소, 전달 슬리브(112) 및 슬리브 마운트(112a)/힘 전달 부재(130)에 강하게 고정되고, 그것은 전방 단부 캡(105) 및/또는 슬리브 장착 PCB(108)와 그 리테이너(107)로 나타내어진 바와 같이 하우징의 일부의 구멍을 통과할 수 있다. 예를 들면 힘 센서(143)는 구동 메커니즘 인터페이스 부재(141)와 같은 핸드피스(100)의 강성부 상에 고정됨으로써 비교적 고정된 위치에 고정될 수 있고, 그것은 예를 들면 구동 메커니즘(140) 및/또는 핸드피스(100)의 하우징(102)에 결합되어 조작자에 관하여 비교적 고정된 위치에 있을 수 있다. 이후에, 힘 센서(143)는 구동 메커니즘 인터페이스 부재(141)와 같은 비교적 고정된 위치에 대해 바이어싱된 객체(90)와의 접촉으로부터 비롯된 로드를 검출할 수 있다. 객체 접촉과 힘 센서(143) 사이에 개재되는 구성요소 또는 일부가 힘에 대한 완전한 변환/전달 경로가 동작을 위해 남아있는 한 존재하거나 존재하지 않을 수 있다.

도 11의 분해도 및 도 11a의 블록도에 도시된 바와 같이, 힘 센서(143)는 구동 메커니즘(140)과 마운팅 브래킷(148) 사이에 대안적으로 샌드위칭되어 있고, 그 자체는 핸드피스(100)의 몸체에 견고하게 장착되고, 슬리브(120)(존재하는 경우)의 스택킹으로 도시된 바와 같이 힘 센서(143), 전달 슬리브(112), 슬리브 마운트(112a)/힘 전달 부재(130)(그 자체가 구동 메커니즘(140)에 견고하게 장착 됨)로 힘을 전달하는 구성요소는 전방 단부 캡(105) 및/또는 슬리브 마운트 PCB(108) 및 그 리테이너(107)로 도시된 바와 같이 하우징의 일부 구멍을 통과할 수 있다. 힘 센서(143)는 예를 들면 압전 센서, 힘 감지 저항(예를 들면, 션트 모드 FSR)), 변형 게이지 또는 다중 변형 게이지(예를 들면, 가해지는 힘에 대해서 구부러지는 캔틸레버(들) 상에 장착), 선형 위치 센서(예를 들면, 광학 위치 센서, 자기장, 또는 선형 위치 변화가 가해지는 힘에 해당하는 스프링 또는 다른 요소에 대해 가압하는 무품의 위치 변화를 감지할 수 있는 것 이외에) 및/또는 다른 적절한 유형의 힘 센서와 같이 사용자에 의해 객체에 대한 핸드피스(100)의 접촉으로부터 가해지는 힘을 측정하기 위한 임의의 적절한 센서를 포함할 수 있다. 힘 센서(143)는 예를 들면 도시된 바와 같이 에너지 인가 도구(110)를 둘러싸는 링 형태일 수 있는(예를 들면, 힘 센서(143)에 의해 측정되는 접촉력으로부터 에너지 인가 도구(110)의 분리를 유지하기 위해) 평탄화된 감지 패드와 같은 임의의 적절한 형상 또는 형태, 또는 접촉력을 검출하기 위해 핸드피스(100) 내에 위치될 수 있는 타원체, 다각형 또는 다른 형상과 같은 형상을 취할 수 있다. 그 후에, 힘은 마운팅 브래킷(148)에 대해 바이어스된 구동 메커니즘(140)을 통해 힘 센서(143)로 전달된다. 예를 들면, 이러한 배치는 이들 구성요소 외부에 일반적으로 존재하는(즉, 도 1d의 경우와 같이 구동 머커니즘(140)과 힘 전달 부재(130)와는 대도적으로, 도 11d의 구성요소(150)와 구성요소(152) 사이에) 굽힘 지렛대와 함께 서로 견고하게 연결되어 있기 때문에 구동 메커니즘(140) 및 에너지 인가 도구(110)와 같은 구성요소의 굽힘 또는 오정렬을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 잠재적인 굽힘 또는 오정렬은 예를 들면 특정 이론에 얽매이지 않고, 객체(90)에 대한 도 8a, 8b, 8g 및 8h에 도시된 바와 같이 객체의 표면에 수직인 각도 이외에 핸드피스(100)를 사용하는 것은 바람직하지 않다. 구동 메커니즘(140)과 에너지 인가 도구(110) 사이의 연결이 견고하게 증가하면 핸드피스가 객체(90)에 대해 굽혀질 때에 구동 메커니즘(140) 및 에너지 인가 도구(110)로부터의 에너지 전달의 임의의 변동을 감소시키는 것을 도울 수 있고, 객체(90)에 대해 가압할 때, 예를 들면 핸드피스(100)를 각을 이루도록 객체(90)에 대해 가압할 때에 불균일하게 적재되는 것을 도울 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 도 1c 및 1e에 도시된 바와 같이, 힘 변환 또는 전달 부재는 도 1에 힘 전달 부재(130) 및 전달 슬리브(112)로 나타내어진 슬리브(120) 없이 이용될 수 있고, 그것은 객체를 접촉시키는데 사용될 수 있다.

슬리브부를 사용한 시스템의 실시형태에 있어서, 슬리브부(120)는 힘 전달 부재(130)의 일부에 결합되거나 또는 그 일부를 형성할 수 있고 개구(102a)를 통해 하우징(102) 외부로 확장될 수 있는 슬리브 마운트(112a) 상 등의 힘 전달 부재(130) 상에 장착될 수 있다. 그 후에, 객체와의 접촉으로부터의 힘은 도 4, 4a, 4b 및 11b 및 11c에 도시된 바와 같이 전달될 수 있다. 도시된 바와 같이, 객체에 대해 슬리브부(120)를 고정시키는 것으로부터의 수직력(E)은 전달 슬리브(112)에 대해 슬리브(120)를 밀 수 있게 하고, 그것은 힘 전달 부재(130)의 일부이거나 또는 힘 전달 부재(130)에 결합될 수 있고, 그 후에 힘 센서(143) 상에 B방향으로 힘을 가할 수 있고, 구동 메커니즘 인터페이스 부재(141)와 같은 핸드피스(100)의 강성 및/또는 비교적 고정된 부분에 대해 바이어싱될 수 있고, 구동 메커니즘(140)에 장착될 수 있고, 그 자체는 도 4a에 도시된 바와 같이 구동 마운팅(140a) 등을 통해 하우징(102)에 장착될 수 있고, 도 11b에 도시된 바와 같이 구동 마운팅(140a) 등을 통해 하우징(102)에 장착될 수 있는 구동 메커니즘(140)과 마운팅 브래킷(148) 사이에 샌드위칭되어 있다.

일부 실시형태에 있어서, 핸드피스(100)의 부분은 강성 및/또는 비교적 고정된 부분(들)에 대해 이동 가능할 수 있다. 객체와의 접촉으로부터 힘 센서로 힘을 전달하는 것을 돕고, 접촉력을 가하는 조작자에게 물리적으로 인지할 수 있는 피드백을 제공하는 것은 바람직할 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 다수의 구성요소가 제조, 조립, 부분의 복제 가능성의 용이함 등을 위해 힘 전달 부재(130)를 형성하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 힘 전달 부재(130)는 전달 슬리브(112), 슬리브 마운트(112a) 및 힘 전달 베이스부(130b)의 별개의 부분을 포함할 수 있으며, 그것은 전달 부재 접촉부(130a)와 같은 힘 전달을 제공하기 위해 부착되거나 적어도 접촉될 수 있다.

도 4 및 4a에 도시된 바와 같이, 힘 전달 부재(130) 및 슬리브부(120), 전달 슬리브(112), 슬리브 마운트(112a) 및 힘 전달 베이스부(130b) 등의 그것의 역학적으로 결합된 부분은 힘 센서(143), 구동 메커니즘 인터페이스 부재(141), 구동 메커니즘(140) 및 하우징(102) 등의 비교적 고정된 부분에 대해 B방향 등으로 이동가능할 수 있다. 힘 센서 바이어스(143a)와 같은 바이어싱 부재는 바이어스 또는 리프 스프링 또는 탄성 쿠션과 같은 객체와의 접촉이 중단될 때, 예를 들면 힘 센서(143)에 힘을 균일하게 분산시키고 및/또는 힘 전달 부재(130)를 B방향을 따라 원래의 위치로 복귀시키기 위한 복귀 바이어스로서 기능하는 등 힘 전달 부재(130)와 힘 센서(143) 사이에 추가로 제공될 수 있다. 일반적으로, 접촉력에 의한 슬라이딩 거리와 같이 힘 센서(143)로 힘을 전달하는 구성요소의 움직임(예를 들면, 도 4b에 도시된 바와 같이 힘 센서(143) 및 구동 메커니즘(140) 뒤의 구성요소(153) 앞쪽의 구성요소(151)는 직접 결합되지 않고 접촉에 응답하여 그들과 B방향으로 변환되지 않는 에너지 인가 도구(110)를 포함하지 않음)은 약 0.3㎜~약 1㎜, 보다 예를 들면 약 0.5㎜ 정도로 매우 작을 수 있다.

도 11b 및 11c에 도시된 바와 같이, 힘 전달 부재(130) 및 그것의 역학적으로 결합된 부분, 전달 슬리브(112), 슬리브 마운트(112a) 및 구동 메커니즘(140)은 힘 센서(143), 마운팅 브래킷(148) 및 하우징(102) 등의 비교적 고정된 부분에 대해 B방향으로 이동가능할 수 있다. 힘 센서 바이어스(143a)와 같은 바이어싱 부재는 리프 스프링 또는 탄성 쿠션과 같은 객체와의 접촉이 중단될 때, 예를 들면 힘 센서(143)에 힘을 균일하게 분산시키고 및/또는 힘 전달 부재(130)를 B방향을 따라 원래의 위치로 복귀시키기 위한 복귀 바이어스로서 기능하는 등 힘 전달 부재(130)와 힘 센서(143) 사이에 추가로 제공될 수 있다. 일반적으로, 접촉력에 의해 야기되는 슬라이딩 거리와 같이 힘 센서(143)로 힘을 전달하는 구성요소의 움직임(예를 들면, 도 11b에 도시된 바와 같이 구성요소(150)는 직접 결합되지 않고 접촉에 응답하여 그들과 B방향으로 변환되지 않는 에너지 인가 도구(110)를 포함하지 않음)은 약 0.3㎜~약 1㎜, 보다 예를 들면 약 0.5㎜ 정도로 매우 작을 수 있다.

전기 접촉(113)과 상호작용하는 보안 특징부(122)와 같이 슬리브부(120)와 핸드피스(100) 사이의 전기적 접촉을 갖는 실시형태에 있어서, 평행한 표면 또는 슬리브 마운트(112a)와 같은 가동부 상의 배치 등에 의해 핸드피스(100) 상에 장착되지만, 슬리브(120)와 핸드피스(100) 사이의 이동은 슬리브(120)의 임의의 이동을 통해 접촉이 유지되도록 스프링 핀 및 또는 전기적 접촉을 배치하여 보충될 수 있다.

슬리브부(120)는 하우징(102) 전방에 영구적인 부분을 형성하고 에너지 인가 도구(110), 예를 들면 태핑 로드를 손상으로부터 보호하는 힘 전달 부재(130) 상에 장착될 수도 있고, 슬리브부가 존재하지 않으면 슬리브부는 상술 및/또는 후술되는 바와 같이 일회용 조립체의 일부를 형성할 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 상술한 바와 같이, 슬리브(120) 및/또는 에너지 인가 도구(110)는 도 1f에 도시된 바와 같이 하우징(102)에 실질적으로 수직으로 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이 그 후에 객체에 대한 고정력은 B방향으로 작용할 수 있고, 슬리브(120) 등은 힘 전달 부재(130)에 대해 B방향으로 힘 센서(143) 상으로 가압될 수 있고, 그것은 도시된 바와 같이 하우징(102) 등에 대한 비교적 고정된 지점에 대해 장착 및/또는 배치될 수 있다.

에너지 인가 도구(110), 예를 들면 태핑 로드는 슬리브(120)의 접촉부(121)와 같은 슬리브부의 객체 접촉부가 측정 중인 객체에 대해 밀리는 경우에 예를 들면 치아 및 특정 범위 내의 힘이 검출될 수 있게 하거나 트리거될 수 있다. 정확한 힘이 검출되는 경우에 핸드피스(100)는 켜지거나 측정을 시작하게 할 수 있다.

예를 들면, 인간의 치아에 대한 치과 수술에서, 적절한 접촉력은 예를 들면 약 3N~약 10N, 보다 예를 들면 약 5N~약 8N의 힘일 수 있다. 일반적으로, 힘 센서(143)는 실제 접촉력을 판독할 수 있고, 전자 장치 조립체(144) 등을 갖는 핸드피스(100)에 의해 실제 접촉력으로 이해되거나 연관될 수 있는 실제 접촉력과 다른 전달, 변환 또는 전송력을 판독할 수 있다. 접촉력의 측정은 중력장에서 핸드피스(100)의 방향 등으로 인해, 가속도계 또는 도 1 및 11a에 도시된 바와 같이 방향 센서(145)로 방향을 검출하기 위한 다른 적절한 장치로부터의 입력으로 더 보정될 수 있다.

센서, 예를 들면 힘 센서(143)는 에너지 인가 도구(110)와는 다른 핸드피스(100)의 적어도 일부와 물리적 근접 및/또는 접촉 및/또는 결합될 수 있고, 예를 들면, 상기에 언급된 바와 같이 슬리브부(120)의 개방 단부가 객체 접촉부(123)를 포함할 수 있다면, 그것은 슬리브부(120)와 물리적 근접 및/또는 접촉 및/또는 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 센서는 감지하기 위한 적어도 하나의 변형 게이지를 포함할 수 있다. 변형 게이지는 슬리브부의 객체 접촉부가 객체에 가압되는 경우에 그것은 변형 게이지에 의해 측정되는 캔틸레버를 변형시켜 힘 측정을 제공하도록 장치 하우징과 슬리브부 사이의 캔틸레버에 부착 또는 장착될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 단일 또는 별개의 캔틸레버에 장착된 다수의 변형 게이지가 이용될 수 있다. 예를 들면, 캔틸레버(들)은 예를 들면 장착 장치 등의 하우징 또는 슬리브부의 나머지로부터 별개의 구성요소 상에 존재할 수 있다. 일 양태에 따르면, 힘 감지은 힘 전달 슬리브형 부분이 X 위치라면, Y 힘이 그 위치로 이동시키기 위해 가해져야 한다(스프링의 반력에 대해)는 것을 알 수 있는 선형 위치 센서에 의해 행해질 수 있다. 또 다른 양태에 따르면, 힘 감지은 스프링에 대해 밀린 경우에 가동부의 위치를 광학으로 감지하기 위한 광 센서에 의해 수행될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 객체에 대한 슬리브부의 객체 접촉부의 상대 위치는 하나의 단부에서 가동부, 예를 들면 힘 센서 슬리브형 구성요소, 및 다른 단부에서 고정된 요소에, 예를 들면 하우징에 부착될 수 있는 하나 이상의 변형 게이지를 가짐으로써 결정될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 장치는 힘을 직접 측정하기 위한 압전 요소를 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, (이동하는 요소에 부착된) 자석이 센서의 위치에 대해 이동하는 경우에 자기장의 변화를 검출하는데 홀 효과 센서가 사용될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 디지털 캘리퍼스에서 발견할 수 있는 것과 같은 용량성 선형 엔코더 시스템이 힘을 측정하는데 사용될 수 있다.

감지 패드는 층 구조를 포함할 수 있으며, 그것은 일반적으로 힘 측정을 제공하기 위해 패드에 가해진 힘에 따라 저항을 변화시킬 수 있는 "단락 모드" FSR(힘 감지 레지스터)라고도 할 수 있다. FSR은 통상적으로 그것의 표면에 힘을 가한 후에 예측 가능한 방식으로 저항을 변화시키는 도전성 폴리머로 구성된다. FSR의 감지 필름은 통상적으로 매트릭스에 매달린 전기적 도전성 및 비도전성 입자 모두를 포함한다. FSR의 표면에 힘을 가하면 입자가 도전성의 전극에 닿게 되어 FSR의 저항을 변화시킨다. FSR은 통상적으로 0.5mm 미만의 두께 등을 갖는 작은 크기, 저비용 및 내충격성이 우수한 것이 바람직하다.

도 6은 FSR 층(143e)의 저항에 의해 변조된 전도성 경로를 생성하기 위해, FSR 기판(143f) 상의 FSR 층(143e)에 의해 연결된 2개의 도전성 경로를 갖는 도전성 트레이스(143c)가 인쇄되거나 그렇지 않으면 증착된 베이스 층(143h)을 포함할 수 있는 층으로 이루어진 힘 센서(143)의 예를 도시한다. 힘 전달 부재(130)로부터 B방향 등으로 FSR 층(143e)에 가해진 압력은 가해진 압력으로 저항을 감소시키는 등에 의해 저항을 변경할 수 있다. 접착층(143d) 및 장착 접착부(143g) 등의 접착층은 층을 함께 연결시키고 및/또는 구동 메커니즘 인터페이스 부재(141) 등의 기판에 접착시키도록 포함될 수도 있다. 힘 센서(143)는 일반적으로 도 1d 및 1e에 나타내어진 가요성 연결부(143b)와 같은 연결부를 포함하여, 도전성 트레이스(143c) 내의 도전성 경로에 연결시키는 등에 의해 전자 장치 조립체 상의 인터페이스에 연결시킨다.

압전 센서는 힘 센서(143) 상에 가해진 압력을 압전 요소에 걸친 전압 등의 전기적 특징의 변화로 변환시키는데 이용될 수도 있다.

변형 게이지 또는 다른 유사한 요소는 리프 스프링 또는 힘 센서 바이어싱(143a)과 같은 다른 바이어싱 부재에 포함될 수도 있다.

일부 예시적인 실시형태에 있어서, 힘 센서는 에너지 인가 도구(110)와 전기적 통신될 수 있고, 핸드피스(100)를 위한 온/오프 스위치 또는 활성 스위치로서 작용할 수 있다. 예를 들면, 슬리브의 객체 접촉부에 의해 적절한 힘이 객체에 가해지는 경우, 그것은 에너지 인가 도구(110)의 이동을 활성화시키기 위해 도구의 활성화 메커니즘을 트리거하여 측정을 시작할 수 있다. 따라서, 외부 스위치 또는 누름 버튼은 상술한 바와 같이 시스템의 온오프를 활성화하는데 필요하지 않다. 적절한 힘의 표시는 시작적 또는 가청 신호에 의해 나타날 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 도 7의 흐름도로 도시된 바와 같이, 슬리브부(120)와 같은 객체(90)과 핸드피스(100)의 접촉(300)은 접촉으로부터의 수직력(E)과 같은 접촉력을 힘 센서(143)로 전달할 수 있다(301). 힘 센서(143)는 접촉력 또는 전달된 힘을 측정할 수 있고 저항, 전압 등의 신호 또는 특징의 변화를 생성할 수 있다(302). 그 후에, 신호 또는 특징의 변화는 전자 장치 조립체(144)와 같은 제어 메커니즘에 전달될 수 있다(303). 그 후에, 제어 메커니즘은 접촉력이 수용가능한 범위, 예를 들면 5~8N 내에 있는지를 결정할 수 있다(304). 힘이 그 범위 내에 있다면, 제어 메커니즘은 에너지 인가 도구(110)를 동작시킬 수 있고(305), 및/또는 접촉력이 수용가능하다는 신호를 사용자에게 출력할 수 있다(306). 접촉력이 수용가능한 범위 밖에 있다면, 제어 메커니즘은 압력을 변화시키고(307) 및/또는 에너지 인가 도구(110)를 비활성화하거나 비활성화를 유지하도록(308) 신호를 출력할 수 있다. 수용가능하다면, 제어 메커니즘은 에너지 인가 도구(110)를 개시하고 측정을 수행할 수도 있다(309). 이후에, 제어 메커니즘은 새로운 측정을 위해 재설정될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구(110)는 객체에 접촉부(121)(또는 슬리브(120) 또는 핸드피스(100)의 다른 부분)에 적절한 접촉력이 가해지면 가시 또는 청각척 신호에 의해 나타내지는 바와 같이 즉각적으로 켜질 수 있다. 도 1c는 광원(114)으로 나타내어진 조작자 신호를 도시하며, 그것은 접촉력에 관한 신호를 조작자에게 제공할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상술한 바와 같이, 적절한 접촉력이 객체에 가해지면 가시 또는 가청으로 나타내지는 바와 같이 에너지 인가 도구(110)를 활성화시키기 전에 지연이 있을 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 객체 상에 특정 미는 힘이 검출되거나 시간 주기, 예를 들면 약 0.5초 동안 유지되면, 도구는 측정을 시작하기 위해 켜질 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 힘 측정은 조명과 같은 가시 출력에 연관될 수 있다. 조명은 기구 상의 임의의 편리한 위치에 장착될 수 있으며, 예를 들면 하나 또는 다수의 LED가 광원(114)으로 나타내어진 바와 같이 기구의 전방에 장착될 수 있다. 예를 들면, 다수의 조명 시스템이 포함될 수 있다. 예를 들면, 수용가능한 경우에 녹색 그리고 수용가능하지 않은 접촉력의 경우 적색과 같이 2개의 LED가 사용될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 광원(114)으로부터의 광은 슬리브(120)에 켜지며, 그것은 수용가능하거나 수용가능하지 않은 접촉력을 표시하기 위해 투명 또는 반투명할 수 있다.

조작자에 의해 객체에 가해진 적절한 힘은 시스템의 스위치로서 작용한다. 시스템이 켜지지 않은 경우에, 오작동인지, 불충분하거나 많은 힘이 가해지는 것인지 아는 것은 바람직할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 사용자가 객체에서 너무 강하게 누르고 있으면, 조명은 광원(114)으로부터의 출력을 통해 표시되는 바와 같이 우선 황색으로 변하고, 이후 적색으로 변할 수 있다. 누르는 힘이 조명을 적색으로 바꾸기에 충분하다면, 타진이 시작되지 않거나 이미 타진이 시작되었다면 중단될 수 있다. 또한, 사용자가 너무 강한 누르는 힘에 근접하고 있을 때를 경고하는 황색 LED 상태가 존재할 수 있다. 이러한 단계에서, LED가 황색으로 켜져 있으면 기구는 여전히 작동될 수 있다. 또 다른 일례에 있어서, 너무 적은 힘은 어떠한 조명도 표시하지 않을 수 있고, 녹색 조명은 적절한 양의 힘을 표시할 수 있지만, 적색 조명은 너무 많은 힘을 표시할 수 있다. 또 다른 일례에 있어서, 하나의 조명 시스템이 포함될 수 있다. 예를 들면, 너무 적은 힘의 신호에는 어떠한 조명도 켜지지 않을 수 있고, 너무 많은 힘의 신호에는 적색 조명이 켜질 수 있다. 또 다른 일례에 있어서, 발광하는 적색 조명은 너무 많은 힘을 표시할 수 있고, 너무 적은 힘에는 어떠한 조명도 표시되지 않을 수 있다. LED는 핸드피스(100)의 표면에 장착될 수 있거나, 하우징(102) 내부에 있을 수 있고, 광은 도 1d 및 11에 광 파이프로 나타내어진 바와 같이, 광원(114) 등에서 하우징의 표면에 존재할 수 있는 광 파이프 또는 섬유 광 채널을 통해 전달될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 광 파이프(114)는 도 1d의 리테이너(107)로 대체할 수 있는 도 1g의 리테이너(107')와 일체되거나 부착되는 등 핸드피스(100)의 일부와 일체되거나 부착될 수 있다.

일부 실시형태에 있어서, 광 파이프(114)는 사용자의 인지를 위해 객체를 향하여 더 양호하게 광을 전달하고 및/또는 슬리브부(120)에 더 양호하게 밝히기 위해 슬리브부(120) 내로 확장될 수 있다. 도 4, 4a 및 11b는 슬리브부(120)의 슬롯(125a) 내로 확장시킴으로써 나타내어지는 바와 같이, 광을 광원(114a)로부터 슬리브부(120)내로 전달하기 위해 핸드피스(100)로부터 확장되는 광 파이프(114)를 도시한다. 그 후에, 광 파이프(114)로부터 퍼지는 광은 슬리브부(120)를 밝힐 수 있고, 그것은 예를 들면 프로스팅 및/또는 임의의 다른 적절한 처리와 같은 물리적 처리에 의해 및/또는 광 확산재(들), 첨가재(들)을 포함시킴에 의해 사용자가 용이하게 식별할 수 있는 방식으로 및/또는 객체를 향해 광을 확산시키도록 적합화될 수 있다. 슬리브부(120)의 슬롯(125a) 내로 끼움으로써 슬리브부(120)와 핸드피스(100) 사이에 추가 배치, 연결 및/또는 고정을 제공하는데 광 파이프(114)가 이용될 수 있다. 예를 들면, 슬롯(125a) 내로 끼워지는 하나 이상의 광 파이프(114)의 이용은 광 파이프(114)와 슬롯(125a) 사이를 끼움(예를 들면, 근접 또는 마찰 끼움)으로써 종축을 중심으로 하는 회전에 저항하는데 도움을 줄 수 있다.

또 다른 실시형태에 있어서, 힘 측정은 가청 출력과 연관될 수 있다. 일 예시에 있어서, 가청 출력은 너무 적은 힘을 표시하기 위한 비프음 및 너무 많은 힘을 표시하기 위한 다중 비프음을 포함할 수 있다. 또 다른 일례에 있어서, 가청 출력은 너무 적은 힘을 표시하기 위한 비프음 및 광원(114)을 통하거나 내부 광원으로 상술한 바와 같이, 너무 많은 힘을 표시하기 위한 발광하는 적색 조명을 갖는 비프음을 포함할 수 있다. 또 다른 일례에 있어서, 힘 측정은 너무 많은 힘 또는 너무 적은 힘을 알리기 위한 음성 알림 시스템과 연관될 수 있다. 또 다른 일례에 있어서, 힘 측정은 너무 적은 힘을 알리기 위한 음성 알림 시스템 및 너무 많은 힘을 알리기 위한 음성 알림과 발광하는 적색 조명과 연관될 수 있다.

또한, 핸드피스(100)는 초기 부정확한 배치 이후에 적절한 힘으로 배치를 다시 시도하기 위해 핸드피스(100)를 재설정하도록 도 1d 및 11에 재설정 제어(144b)로 나타내어진 재설정 버튼을 포함할 수도 있다. 재설정 버튼(144b)은 새로운 상태에 핸드피스(100)를 배치하기 위해 전자 장치 조립체(144) 상의 적절한 제어부 상으로 가압할 수 있다.

힘 센서가 온/오프 스위치로서 작용되면, 이는 측정 시에 객체에 적절한 힘이 가해지고 및/또는 측정 시인 객체에 대해 핸드피스(100)의 적절한 정렬이 얻어진다는 것을 모니터링하도록 작용할 수도 있다. 도 1 및 11a에 방향 센서(145)로 나타내어진 경사계는 예를 들면 장치가 동작의 각도 범위 밖에 있는 경우에 가청 경고를 트리거할 수 있는 전자 제어 시스템의 일부로서 존재할 수 있다. 예를 들면, 태핑 로드의 경우, 그것은 수평면으로부터 +/-30도일 때에 경고를 트리거할 수 있다. 슬리브부의 객체 접촉부에 누르는 힘이 감지될 때 작동 축이 수평으로부터 30도를 초과하도록 장치가 배향되면, 장치 내의 PCB와 같은 장치 상에 위치한 스피커에 의해 경고음을 낼 수 있다. 이러한 상황에서, 장치가 수용가능한 각도로 돌아올 때까지 타진 동작은 시작되지 않을 것이다. 일부 일례에서, 상술한 범위 이탈이 검출될 때 타진 동작이 시작하면, 장치는 동작을 실제로 멈추지 않을 수 있지만, 교정이 이루어질 수 있도록 단순히 경보를 울릴 수 있다.

경사 센서 및 경사계의 통상적인 구현예는 가속도계, 액체 용량, 전해질, 액체 내의 기체 방울, 및 추형 시스템을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 종래의 기포 수준기 및 추 기반의 전자 수준 측량기는 통상적으로 오직 단일축과 좁은 경사 측정 범위에 의해 제한된다. 그러나, 가장 정확한 수준, 각도 측정, 배치 및 표면 평탄성 수평검사 작업은 기본적으로 2개의 독립적인 직교 단일축의 객체가 아닌 2차원의 표면 평면각을 포함한다. 2축과 3축의 경사계는 통상적으로 지구의 데이텀에 접하는 표면 평면의 2차원 또는 3차원의 각도 판독을 동시에 제공하는 미세 전자 기계 시스템(MEMs) 경사 센서로 제작된다.

MEMs 경사 센서는 통상적으로 기능성을 위해 가속도계를 이용한다. 개념적으로, 가속도계는 스프링 상에 감쇠 질량으로 동작하며, 여기서 가속도계는 가속도를 경험하고 스프링이 케이싱과 동일한 속도로 질량을 가속시킬 수 있는 지점에 질량이 옮겨진다. 그 후에, 가속도를 제공하기 위해 변위가 측정된다. 상업용 장치에 있어서, 압전, 압저항 및/또는 용량성 구성요소는 통상적으로 역학적 이동을 전기적 신호로 변환하는데 사용된다. 압전 가속도계는 압전 세라믹(예를 들면, 티탄산 지르콘산 연) 또는 단결정(예를 들면, 석영, 전기석)을 필요로 한다. 이들은 통상적으로 높은 주파수 범위, 낮은 포장된 무게 및 높은 온도 범위와 같은 적용분야에서의 유리한 특징을 제공한다. 압저항 가속도계는 통상적으로 높은 충격 적용분야에서 선호된다. 용량성 가속도계는 통상적으로 실리콘 미세-기계의 감지 요소를 사용하며, 여기서 이들의 성능은 낮은 주파수 범위에서 우수하고, 이들은 높은 안정성 및 선형성을 얻기 위해 서보 모드로 동작될 수 있다. 현재의 가속도계는 테스트 질량을 갖는 캔틸레버 빔을 포함한 작은 MEMs인 경우가 있다. 감쇠는 장치에 밀봉된 잔류 기체의 결과이다. 외부 가속도의 영향에서의 테스트 질량은 그것의 중립 위치로부터 휜다. 이러한 변형은 아날로그 또는 디지털 방식으로 측정된다.

전자 조립체(144)에 장착된 3축 가속도계 형태의 방향 센서(145)의 사용의 예에 있어서, 핸드피스(100)는 30도의 경사와 감쇠 사이의 각도에서 객체에 대해 유지되고, 가속도계로부터 반환된 값은 구동 메커니즘(140)의 활성화에 변화를 생성하기 위해 이용된다.

이하의 표는 이하의 경사/감쇠에서 3축의 가속도계로부터 반환된 값을 도시한다.

이 값은 대략 25N에 가해지는 힘을 균등하게 나누기 위해 도움을 주도록 상이한 기울기로 에너지 인가 도구(110)를 이용할 때에 구동 메커니즘(140)의 활성화를 변화시키기 위해 미리 프로그래밍된 명령 세트를 생성하는데 이용되었다. 일 실시예에 있어서, 구동 메커니즘(140)은 후퇴(고정 타이밍) 전에 11밀리초의 지연으로 22밀리초 동안 결합되었고, 이하의 표에서 상이한 기울기로 에너지 인가 도구(110)로부터 측정된 인가된 힘을 산출하였다. 상이한 기울기에 대해 미리 프로그래밍된 명령 세트를 이용하여, 구동 메커니즘(140)의 결합 시간 및 지연 시간이 변화되고 에너지 인가 도구(110)로부터 이하의 측정된 힘을 산출하였다.

측정된 힘은 미리 프로그래밍된 명령 세트가 제 1 열의 고정 타이밍보다 25N의 목표 힘에 훨씬 더 가까운 힘 값을 산출했음을 도시한다. 따라서, 방향 센서(145)에 의해 결정된 기울기에 기초하여 구동 메커니즘(140)의 활성화의 변화는 측정된 기울기 각도에 기초하여 에너지 인가 도구(110)로부터 보다 일관된 인가된 힘을 생성하기 위해 이용될 수 있다.

장치 및/또는 하우징의 일부는 미생물의 성장을 제거, 방지, 억제 또는 최소화하여 고온의 오토클레이빙 처리 또는 강한 화학제의 사용을 최소화할 수 있도록 코팅된 항균 코팅을 가질 수도 있고, 이러한 도구 또는 기구를 만들기 위한 기질로서 유용한 물질의 종류 및 수를 증가시킬 수 있다.

또한, 기구는 해부학적 구조, 예를 들면 임플란트용 재료의 선택 및/또는 구성에 사용되는 생물학적으로 관습적인 호환가능한 재료 또는 역학적으로 생체에 적합한 재료와 같은 재료의 선택에 도움을 주는데 유용할 수 있다. 일반적인 건강한 치아의 경우, 씹음으로써 발생하는 타진 에너지는 건강한 뼈-자연 치아 경계에서 치주인대에 의해 약화된다. 그러나, 손상 또는 질병으로 인해 임플란트가 자연 치아를 대체하는 경우에, 인대는 일반적으로 손실되고 임플란트는 뼈 내로 직접 타진 힘을 전달할 수 있다. 임플란트 받침대를 제작하는데 사용되는 복합물, 금, 지르코니아 등의 일부 재료는 많은 연구에서 효과적이라고 나타내어진다. 연구에 의해 받침대의 제작 후에 복합 수지, 금 또는 지르코니아 받침대를 이용하여 임플란트 수복물의 잔존성이 입증되었지만, 상기 받침대 재료의 로드에 대한 동적 반응을 측정하는 이러한 연구는 없었다. 본 발명의 기구는 이러한 목적을 위해 사용될 수 있고, 이식 이전의 안정성 또는 호환가능성을 예측하거나 임플란트와 인접한 자연 치아를 보호하기 위한 적합한 재료를 선택하는데 유용할 수 있다. 따라서, 재료의 선택은 임플란트와 자연 치아 사이에 충격에 반응하는 방식의 차이를 최소화할 수 있다.

또한, 기구는 예를 들면 항공기, 자동차, 선박, 다리, 건물, 발전 시설, 아치 구조, 또는 다른 유사한 물리적 구조 또는 이러한 구조를 제작하기 위해 도움을 주는데 적합한 감쇠 재료를 포함하는 임의의 산업용 구조를 위한 재료로 구성 및/또는 선택하는데 사용되는 역학적 또는 화학적으로 내구성 있거나 호환가능한 재료와 같은 재료의 선택에 도움을 주는데 유용할 수 있다. 본 발명의 기구는 이러한 목적으로 사용될 수 있고, 제작 이전뿐만 아니라 제작 이외에도, 균열, 골절, 미세 균열, 시멘트 부족, 본딩 부족 또는 결함 위치 등 재료의 적합성을 예측하는데 유용할 수 있다.

또한, 본 발명은 구조 또는 객체를 이루는 재료에 내재하는 결함과, 상술한 바와 같이 외상 또는 마모 또는 반복되는 로딩으로 인한 균열 또는 골절 간의 차이를 구별하는데 유용할 수도 있다. 뼈 또는 임플란트의 구성 재료, 또는 물리적 구조에 내재하는 결함은 예를 들면 뼈 내의 병변, 폴리머, 폴리머 복합물 또는 합금, 또는 금속성 복합물 또는 합금의 임플란트 구성 또는 제조하는데 유사한 결함을 포함할 수 있다.

슬리브부 또는 접촉 특징부, 및/또는 탭 또는 탭 및/또는 구성요소에 의한 도구의 안정화는 테스트 결과에 혼란을 줄 수 있는 임의의 격동 동작을 최소화할 수도 있고, 예를 들면 뼈 구조 또는 물리적이거나 산업적 구조에 내재하는 임의의 결함은 테스터의 격동 동작에 의해 숨겨질 수 있다. 결함의 위치 및 정도가 임플란트 또는 물리적이거나 산업적인 구조의 안정성에 극적으로 영향을 줄 수 있기 때문에 이러한 유형의 결함 검출은 중요하다. 예를 들면, 일반적으로 임플란트에서 골정 또는 심첨부 결함과 같은 병변이 검출되면, 골정 및 심청부 결함이 존재하면 임플란트의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 과거에는, 비싼 방사선 집약 처리 이외에 이러한 유형의 정보를 얻는 다른 방식은 없었다. 본 발명에 따르면, 이러한 유형의 정보는 얻을 수 있고 방해받지 않는 방식으로 행해질 수 있다.

본 발명은 추가로 시스템의 측정 또는 동작 감도를 손상시키지 않으면서 측정 중인 객체에 충격, 심지어 극소의 충격을 최소화하는 구조적 특징을 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일 실시형태에 있어서, 측정의 감도를 떨어뜨리지 않으면서 낮은 충격력을 위해, 시스템은 측정의 더 양호한 감도를 나타내거나 유지하면서 측정 시에 객체 상의 충격력을 최소화하기 위해 경량이고 및/또는 더 저속으로 이동할 수 있는 에너지 인가 도구(110)를 포함한다. 일 양태에 있어서, 에너지 인가 도구(110), 예를 들면 태핑 로드는 장치가 핸드피스인 경우에 핸드피스의 중량을 최소화하도록 더 가벼운 재료로 제조될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구(110), 예를 들면 태핑 로드는 핸드피스의 크기가 최소화될 수 있도록 더 짧고 및/또는 더 작은 직경으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 도구(110)는 티타늄을 포함할 수 있는 재료로 제조될 수 있거나, 또는 도구는 중공 쉘을 가질 수 있고 예를 들면 납으로 채워질 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 시스템은 에너지 인가 도구(110)의 가속도를 낮출 수 있는 구동 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들면, 구동 메커니즘은 그것이 경량이든 및/또는 길이 또는 직경이 더 작든지 관계없이 에너지 인가 도구(110)의 가속도, 및 측정의 감도를 유지하면서 동작 중에 객체 상의 충격력을 낮추기 위해 더 작은 장치 코일을 포함할 수 있다. 이들 실시형태는 상술한 하나 이상의 실시형태와 조합될 수 있으며, 경량의 핸드피스 하우징을 포함할 수 있다. 측정의 수행 속도는 측정 시에 객체 상의 충격을 최소화하기 위해 충격의 초기 속도를 증가시키지 않는 것이 바람직하다. 본 발명은 일정하게 동일한 초기 속도를 유지하면서 예를 들면 약 4mm~약 2mm인 에너지 인가 도구의 이동 거리를 감소시킬 수 있는 구동 메커니즘을 갖는 구조적 특징을 측정하기 위한 또 다른 시스템 및 방법에 관한 것이며, 따라서 시스템의 동작을 손상시키지 않고 더 빠른 측정이 가능하다. 시스템은 재현성에 도움을 주고/또는 후술되는 특징부와의 충격을 낮추기 위한 일회용부 및/또는 특징부를 갖거나 갖지 않을 수 있다.

일반적으로, 본 발명은 치아 건강 또는 물리적 구조의 구조적 완전성의 정확성에 대한 새로운 형태 및 새로운 방식으로 진단할 기회를 추가로 보여준다. 본 발명은 표본, 충격시 측정되는 감속 및 균열, 골절, 미세 균열, 미세 골절; 시멘트 밀봉의 손실; 시멘트 부족; 본딩 부족; 미세 누출; 병변; 부식; 일반적인 구조적 완전성; 일반적인 구조적 안정성 또는 결함 위치에 의해 결정될 수 있는 변위 속도, 표본의 운동에너지 및 로딩의 관리를 제공한다.

또한, LC(손실계수) 및 ERG(에너지 복귀 그래프)와 같은 구조적 완전성의 다수의 지표뿐만 아니라 임계 방향으로의 타진 로드도 가능할 수 있다. 본 시스템은 구강의 로딩을 제공하는 편리하고 쉬운 방법을 제공하며, 다른 로딩방향은 상술한 구조적 특성을 테스트하기 위해 텅방향과 같이 가능하다.

구강 로딩은 통상적으로 예를 들면 치아가 만나는 더 위험한 유형의 로딩인 점에서 중요하다. 일반적으로, 수직 로딩은 치아에서 비교적 적은 응력을 유발한다. 그러나, 작업 및/또는 비작업 이동은 턱의 측이동 및 치아와 수복물의 맞물리는 표면의 경사진 기하학적 형상의 결과로서 측면 로딩을 초래한다. 이러한 측면 로딩은 외측 표면 및 내측 표면과 가장자리 아래에서 훨씬 높은 응력의 집중을 유발한다. 따라서, 본 발명의 시스템을 사용하여, 이러한 테스트는 용이하게 수핼할 수 있다. 즉, 시스템은 보철 치아 임플란트 구조, 치아 구조, 정형외과적 구조 또는 정형외과적 임플란트의 구조적 안정성, 완전성, 균열 등을 검출하는데 적용될 뿐만 아니라, 이식 또는 복원 이후에 겪을 수 있는 응력 상태에서의 테스트를 통한 실제 구성 및 대체 처리에 사용되도록 적용될 수도 있다.

자연적 로딩은 통상적으로 박동성(예를 들면 사인파와는 대조적)이다. 근육, 심혈관, 달리기, 뛰기, 이악물기/이갈기 등 모든 것은 로딩, 예를 들면 박동성 로딩을 초래한다. 타진 로딩은 박동성이므로 생리적이다. 타진 로딩은 점탄성 특성을 측정하고 구조의 손상을 검출하는데 사용될 수 있다.

상기에 언급된 바와 같이, 본 발명은 또한 해부학적 구조 및 비해부학적 구조 모두에 사용될 수 있는 복합 구조물 및 기타 공학 재료에서 미세 균열, 골절, 미세 골절 및 박리 등의 내부 손상의 검출에 적용되고 있다. 복합 재료는 특히 재료의 인장 강도에 근접하는 응력을 받는 경우에 비강화 금속보다 손상 발생이 일반적으로 더 취약하다. 본 발명은 복합 재료 및 그 결과 구조에서 비파괴 테스팅을 통해 손상을 검출하는데 유용하다.

시스템은 앞에서 상기에 언급된 바와 같이 해부학적 및 역학적 모두에 다양한 객체에 대한 테스팅에 적용할 수 있다. 치아, 자연 또는 복원, 보철 치과 임플란트 구조물, 치과 구조물 또는 정형외과 임플란트와 같은 해부학적 객체의 경우, 일반적으로 객체가 정지해 있는 동안에 측정 또는 테스팅이 수행된다. 하니콤 또는 층상 허니컴 또는 금속 복합 구조물를 포함하는 중합체 복합 구조물을 포함하지만 이에 제한되지 않는 역학적 객체의 경우, 비행기 구조, 자동차, 선박, 다리, 터널, 기차, 건물, 발전소, 발전 시설, 아치 구조 또는 기타 유사한 물리적 구조를 포함하지만 이에 제한되지 않는 산업 구조에 대해, 움직일 때 이동 객체에 대해서도 테스트를 수행할 수 있다.

도 9는 F방향으로 이동하는 트레인(90)으로서 도시된, 이동 객체의 경로를 따라 위치된 에너지 인가 도구(110)의 어레이(170)의 사용을 도시한다. 일반적으로, 에너지 인가 도구(110)는 이동 객체의 경로를 따라 알려진 간격으로 위치될 수 있으며, 측정을 위해 원하는 위치에서 트레인(90)과 같은 이동 객체로 에너지를 전달할 수 있도록 도시된 바와 같이 스트럿(171)에 의해 위치될 수 있다. 일반적으로, 다수의 에너지 인가 도구(110)는 이동 객체가 지나갈 때에 동일한 위치의 다수의 측정을 가능하게 하기 위해 각각의 트리거가 실질적으로 동일한 위치로 에너지를 전달하도록 이동 객체의 속도를 순서대로 설명하는 것과 같이 시간적으로 제어되는 방식으로 트리거되거나, 또는 다른 위치에서 이동 객체 또는 그 일부 조합에 에너지를 전달하기 위해 타이밍될 수 있다. 따라서, 역학적인 객체는 정지해 있거나 움직이고 있을 때에 테스팅을 받고 있을 수 있으며, 이는 실제 작업 조건 하에서 객체에 대한 특별한 통찰력을 제공할 수 있다. 이는 일반적으로 객체의 평균 상태를 얻기 위해 하나의 에너지 인가 도구(110)를 사용하여, 객체(90) 상의 복수의 스폿에 걸쳐 수행될 수 있거나, 또는 동일한 스폿에서 평균 결과를 얻기 위해 많은 별개의 에너지 인가 도구(110) 또는 장치(100)를 사용하여 수행될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 측정은 실제 작동 조건 하에서 수행될 수 있다.

예를 들면, 자연 치아에 대한 충격과 관련된 역학적 에너지는 주로 치주인대에 의해 소산된다. 보다 구체적으로, 치아가 충격력을 받는 경우, 응력파가 치아를 통해 치주인대로 전달되어 치아를 하부 뼈에 연결하는 기능을 한다. 그것이 변형되는 방식 때문에, 치주인대는 충격 흡수 역할을 하여 충격과 관련된 많은 에너지를 소산시킨다. 이 댐핑 프로세스는 유리하게는 주변 뼈로 전달되는 얻어진 충격력을 감소시킨다. 대조적으로, 예를 들면 치과 임플란트 보철물은 종종 사용된 재료의 특징으로 인해 상당한 양의 역학적 에너지를 소산시키는 메커니즘을 갖지 않는다. 따라서, 역학적 에너지는 비교적 적은 댐핑으로 임플란트 구조물로부터 하부 뼈로 전달되는 경향이 있다. 이러한 역학적인 행동의 차이는 습관적으로 이를 갈거나 및/또는 이를 악물고 있는 사람들에게 특히 중요할 수 있고, 그러한 행동은 치아에 비교적 큰 충격력을 부여하기 때문이다. 물리적 구조의 경우, 댐핑 재료가 구조에 포함되는지의 여부에 관계없이, 구조에 대한 충격과 관련된 역학적 에너지는 균열, 미세 균열, 골절, 결함 또는 임의의 구조적 불안정성이 없는 구조보다 균열, 미세 균열, 골절, 미세 골절, 박리, 결함 또는 임의의 구조적 불안정성이 있을 때에 상이한 반응을 생성 할 수 있다.

앞에서 설명한 바와 같이, 재료가 탄성 역학적 에너지를 소산시키는 상대적 범위는 손실 계수를 사용하여 특징화될 수 있다. 손실 계수값은 자연 치아를 포함하는 임의의 객체뿐만 아니라, 수지 매트릭스 복합재로 제조된 상부 구조물, 금 합금, 금 라미네이트에 융합된 도자기, 리튬 이질산염, 지르코니아, 모든 세라믹 복원 또는 구강 내에 사용하기에 적합한 기타 재료 등의 광범위한 임플란트 지지 상부 구조물에 대해 결정될 수 있다. 임플란트 지지 구조물은 일반적으로 자연 치아 구조물보다 역학적 에너지를 덜 소비한다. 그러나, 임플란트가 역학적 에너지를 소산시키는 능력은 임플란트 주변 골 유착 수준에 따라 달라지고: 임플란트와 주변 뼈 사이의 골 유착이 좋지 않으면 비정상적으로 높은 에너지 소실이 발생할 수 있다. 따라서, 예를 들면 뼈 재형성으로 인해 임플란트를 배치한 후 에너지 소실이 초기에 증가그러나, 골 유착이 진행됨에 따라 감소한다. 결국, 골 유착 프로세스가 완료됨에 따라 임플란트의 에너지 소산(감쇠) 용량이 일정해진다. 상술한 바와 같이, 정상적인 건강한 치아의 경우, 저작에 의해 생성된 충격 에너지는 건강한 뼈-자연 치아 계면에서 치주인대에 의해 감쇠된다. 자연 치아가 손상되거나 병에 걸리면, 임플란트가 이를 대체하지만 인대가 없어질 수 있다. 대부분의 경우에, 성공적으로 통합된 임플란트에는 인대가 없다. 이 상태에서, 임플란트는 충격력을 뼈에 직접 전달할 수 있다. 이러한 손실을 보상하기 위해, 예를 들면 지르코니아 등의 일부 복합재를 사용하는 것이 임플란트 어버트먼트를 제조하기 위해 수많은 연구에서 효과적인 것으로 나타났다. 본 발명의 기구는 해부학적 구조를 위한 재료, 예를 들면 임플란트의 구성 또는 제작 및/또는 선택에 도움을 줄 수 있다. 상기 어버트먼트 재료의 하중에 대한 동적 응답의 측정은 이러한 목적으로 사용될 수 있으며, 임플란트 이전 또는 복원 이전에 임플란트에 대한 복원 재료의 적합성을 예측하는데 유용할 수 있다.

예를 들면, 핸드피스(100)로부터의 입력을 처리하는 컴퓨터는 시간 대 타진 응답, 예를 들면 불연속 시간 동안 여러 지점에서 객체(90)로부터 반사된 에너지의 양이 기록될 수 있도록 메모리 레지스터를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 객체(90)로부터 되돌아온 에너지는 컴퓨터에 부착된 디스플레이 상에 시간의 함수로서 플롯될 수 있다. 이 구성은 사용자가 객체(90)로부터 반사된 에너지의 시간-에너지 프로파일을 보고 분석할 수 있게 한다.

시간-에너지 프로파일의 생성 이외에, 압전력 센서와 같은 감지 메커니즘(111)으로부터 되돌아온 신호에 대해 다른 분석이 수행될 수도 있다. 예를 들면, 충격과 관련된 작업량은 객체(90)의 변위에 대해 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구(110)에 가해지는 힘을 적분함으로써 평가될 수 있다. 객체(90)와의 충격 동안에 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구(110)에 가해지는 힘은 압전 힘 센서와 같은 감지 메커니즘(111)을 사용하여 측정될 수 있다. 충돌 후에, 작업량은 객체(90)에 존재하는 결함의 양에 부분적으로 의존한다. 특히, 객체(90)의 결함은 객체(90)에 충돌할 때에 에너지 인가 도구(110)의 태핑 로드의 운동 에너지를 소산시킴으로써, 태핑 로드로 되돌릴 수 있는 탄성 에너지의 양을 감소시킬 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 태핑 로드로 되돌리는 탄성 에너지의 양과 충격과 관련된 총 작업의 비교는 객체(90)에 존재하는 구조적 결함의 양 및 성질을 결정하는데 사용될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 가우시안 분포 피크 또는 다른 수학적으로 도출된 피크는 에너지, 응력 또는 힘 데이터와 같은 측정된 충격 응답에 맞춰질 수 있다. 잔유물 또는 평균 오차는 측정된 데이터가 결함이 없는 객체(90)를 얼마나 밀접하게 나타내는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

도 10은, 예를 들면 치아에서 발생된 시간-에너지 프로파일과 같은 시간의 형상 대 타진 반응의 실시예를 도시한다. 정상 치아의 경우, 도시된 바와 같이 부드러운 종 모양의 곡선이 생성된다. 비정상 치아의 경우, 도시된 바와 같이 다양한 형상, 예를 들면 비대칭 프로파일 또는 다중 피크 프로파일을 갖는 곡선이 생성된다. 도시된 프로파일이 치아와 관련되어 있지만, 프로파일은 해부학적 또는 산업적 또는 물리적으로 상기 언급된 임의의 다른 객체으로 일반화될 수 있다.

구강 하중이 보다 위험한 유형의 응력이기 때문에, 이식될 때에 테스트 결과를 실제 반응과 상관시키는 능력이 본 발명의 다른 측면이다. 일반적으로, 교합 이갈이는 상대적으로 낮은 응력을 유발하고, 작동 및/또는 작동하지 않는 운동은 측면 하중을 생성할 수 있으며, 더 높은 응력을 유발하여 내부면에서 시멘트질-에나멜 마진 하에서 가장 높은 응력 집중을 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 시스템을 사용하면, 임플란트 또는 자연 치아를 위한 최상의 재료 또는 시공 설계를 선택할 수 있다. 또한, 이것은 비해부적 시스템에도 적용될 수 있다. 또한, 이 구조의 테스트는 시간이 지남에 따라 사이트의 구조적 완전성을 모니터링하기 위한 분해 또는 파괴적인 프로세스 없이 구조의 수명 전체에 걸쳐 지속될 수 있다.

비해부적 물질의 테스트는 치과용 구조물과 유사한 방식으로 수행될 수 있으며, 예를 들면 복합 라미네이트에서 결합의 비파괴 테스트를 수행할 수 있다. 접착제를 사용하여 복합 구조물을 결합하는 것은 다른 결합 방법보다 많은 이점을 제공한다. 이들 장점은 넓은 접합 면적에 하중을 분산시키고, 중량을 줄이며, 이종 재료를 서로 결합할 수 있는 능력, 결합 면적에 대한 높은 강성과 인성, 및 많은 경우 제조 비용을 낮추는 것이다. 그러나, 접착제를 사용할 때의 한계 중 하나는 조립된 뼈 조인트가 다른 방법을 사용하여 구조적 요구 사항을 충족하고, 일반적으로 보수적인 설계 접근 방식으로 이어지고, 뼈를 통해 패스너를 적용하여 조인트 완전성을 보장하는지 여부를 비파괴적으로 결정할 수 없다는 것이다. 본 발명의 시스템 및 방법은 접착성 '키스' 결합을 비파괴적으로 검출할 수 있는 능력을 가지며, 여기서 접착 전단 강도는 접착 표면의 오염 또는 접착제의 부적절한 취급, 혼합 또는 경화, 심지어 플루오로카본, 실리콘, 가소제가 제조 프로세스로부터 도입될 수 있는 몰딩 표면의 열악한 표면 제조로부터 낮아진다. 이들 오염물은 접착제와 접합 표면 사이의 접촉각을 감소시켜 전방 전단 강도를 감소시키는 경향이 있다. 결과적으로, 형성되는 결합은 본질적으로 두 기판이 서로 '키싱'하게 될 것이기 때문에 하중을 전달하지 못할 수 있다. 본 발명은 복합 구조물의 결함을 검출하기 위한 비파괴 테스트를 제공한다. 예를 들면, 본 발명은, 하나는 열악한 표면 제조 기술에 따라 결합된 반면에, 다른 하나는 일반적인 표준 관행에 따라 결합된 2개의 복합 라미네이트를 비교하는데 이용될 수 있다. 실제 실험에서, 305㎜×305㎜×1.59㎜(12인치×12인치×0.0625인치)의 2개의 미리 경화된 탄소 섬유/에폭시 매트릭스 라미네이트를 121℃(250℉) 지지 에폭시 필름 접착제로 경화와 결합했다. 한 표본은 라미네이트 중앙의 152㎜×152㎜(6인치×6인치) 영역에 이형제를 도포하여 '키스' 결합을 시뮬레이션한 반면에, 다른 본드 라미네이트에는 이형제가 도포되지 않은 상태에서 시뮬레이션했다. 이형제가 불량한 결합을 생성하기 위해서, 결합 전에 적층 표면에 베이킹되었다. 태핑 로드와 같은 에너지 인가 도구(110)를 사용하여, 도 10a에 도시된 결과는 키스 결합된(약하게 결합된) 샘플이 잘 결합된 곡선과 상이한 반응 곡선을 갖는 것을 나타낸다. 결합 구조에서, 본 발명은 또한 결합제의 두께 차이를 검출할 수 있다. 결합제는 일반적으로 점탄성 재료이기 때문에, 제제 층이 두꺼울수록 감쇠가 더 커지므로 상이한 반응이 일어난다.

상기에 언급된 바와 같이, 본 발명은 적용의 용이성 및 속도를 제공하고, 미세 누설, 중대한 재발성 붕괴, 느슨한 포스트/빌드업, 포스트 공간에서의 붕괴, 치아의 회복 불가능 여부, 중대한 붕괴, 근처 펄프 노출, 에나멜 및 치열 균열, 내부 합금 골절 또는 심지어 생명공학적 불일치, 구조물 내에서 움직임을 일으키는 결함 등을 비파괴적인 방식으로 검출하고 평가하기 위해 이용할 수 있다. 또한, 이는 상기에 언급된 산업적 또는 물리적 구조에서도 마찬가지이다.

본 발명이 특정 양태, 실시형태 및 그것의 일례에 관하여 설명되었지만, 이들은 단지 예시적일 뿐 본 발명을 한정하지 않는다. 요약 및 발명의 내용의 설명을 포함하는 본 발명의 예시적인 실시형태에 대한 본원의 설명은 포괄적으로 또는 본원에 개시된 정확한 형태로 한정하려는 의도는 없다(그리고, 특히 요약 또는 발명의 내용 내의 임의의 특정 실시형태, 특징 또는 기능을 포함하는 것은 이러한 실시형태, 특징 또는 기능에 본 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다). 오히려, 설명은 임의의 특히 기재된 실시형태로 본 발명을 한정하지 않고 본 발명을 이해하기 위한 맥락을 당업자에게 제공하기 위한 예시적인 실시형태, 특징 및 기능을 설명하도록 의도되며, 요약 또는 발명의 내용에 설명된 임의의 이러한 실시형태, 특징 또는 기능을 포함한다. 본 발명의 특정 실시형태 및 일례는 예시적인 목적으로만 본원에 설명되며, 당업자가 인지하고 이해할 것이기 때문에 다양하고 동등한 변경은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 가능하다. 나타내는 바와 같이, 이들 변경은 본 발명의 예시적인 실시형태에 대한 이전의 설명에 비추어 본 발명에 이루어질 수 있고 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함되어야 한다. 따라서, 본 발명이 그것의 특정 실시형태를 참조하여 본원에 설명되었지만, 변경의 범위, 다양한 변경 및 대체는 상술한 개시에서 의도되며, 일부 일례에서 본 발명의 실시형태의 일부 특징이 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어나지 않고 다른 특징의 대응되는 사용 없이 이용될 것이라는 것은 이해될 것이다. 따라서, 많은 변경이 본 발명의 중요한 범위 및 사상에 특정 상황 또는 재료를 적용시키도록 이루어질 수 있다.

본 명세서 전반에 걸쳐 언급된 "하나의 실시형태", "일 실시형태", 또는 특정 실시형태" 또는 유사한 전문 용어는 실시형태에 관련되어 설명된 특정 특징부, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시형태에 포함될 수 있고, 모든 실시형태에는 반드시 존재하지 않을 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양하게 배치된 "하나의 실시형태에 있어서", "일 실시형태에 있어서", 또는 "특정 실시형태에 있어서" 또는 유사한 전문 용어 문구의 반복적인 출현은 반드시 동일한 실시형태를 지칭하지 않는다. 또한, 임의의 특정 실시형태의 특정 특징부, 구조, 또는 특성은 하나 이상의 다른 실시형태와 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 본원에 설명되고 도시된 실시형태의 다른 변경 및 수정이 본원의 교시에 비추어 가능하는 것과 본 발명의 사상 및 범위의 일부로서 간주되어야 한다는 것은 이해되어야 한다.

본원의 설명에 있어서, 본 발명의 실시형태의 완전한 이해를 제공하기 위해, 구성요소 및/또는 방법의 일례와 같은 다수의 구체적인 상세한 설명이 제공된다. 그러나, 당업자는 일 실시형태가 하나 이상의 구체적인 상세한 설명 없이, 또는 다른 장치, 시스템, 조립체, 방법, 구성요소, 재료, 부분 및/또는 이와 유사한 것을 가지고 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 일례에 있어서, 잘 알려진 구조, 구성요소, 시스템, 재료, 또는 동작은 구체적으로 나타내어지거나 상세하게 설명되지 않아서 본 발명의 실시형태의 애매한 양태를 피한다. 본 발명이 특정 실시형태를 사용하여 설명될 수 있지만, 그것은 임의의 특정 실시형태에 본 발명을 한정하지 않고, 당업자는 추가 실시형태가 쉽게 이해될 수 있고 본 발명의 일부라는 것을 이해할 것이다.

본원에 사용된 바와 같이, "구성하다", "구성하는", "포함하다", "포함하는", "갖다", "갖는", 또는 이들의 임의의 다른 변형된 용어는 비배타적 포함을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 요소의 목록을 포함하는 절차, 상품, 제품, 또는 장치는 반드시 이들 요소에만 한정되는 것이 아니며, 이러한 절차, 공정, 제품, 또는 장치에 명시적으로 나열되거나 내재하는 다른 요소를 포함할 수 있다.

또한, 본원에 사용된 "또는"이라는 용어는 일반적으로 달리 표현되지 않는 한 "및/또는"을 의미하도록 의도된다. 예를 들면, 상황 A 또는 B가 이하 중 임의의 하나에 의해 만족된다; A는 참(또는 존재) 및 B는 거짓(또는 부재), A는 거짓(또는 부재) 및 B는 참(또는 존재), 및 A 및 B 모두는 참(또는 존재). 본원에 사용된 바와 같이, 달리 명백하게 표시되지 않는 한(즉, 명백하게 "일" 또는 "하나"라는 언급이 오직 단수이거나 오직 복수를 표시하는 경우), "일" 또는 "하나"에 의해 선행되는 용어(선행 기준이 "일" 또는 "하나"인 경우에는 "상기")는 이러한 용어의 단수 및 복수 모두를 포함한다. 또한, 본원의 설명에 사용된 바와 같이, 컨텍스트가 달리 명백하게 정의되지 않는 한, "내에"의 의미는 "내에" 및 "상에"를 포함한다.

Claims (57)

1. 개방된 전방 단부 및 종축을 갖는 하우징;
   상기 하우징 내부에 장착되고, 휴지 구성 및 활성 구성을 갖는 에너지 인가 도구;
   전자기 코일을 포함하고, 상기 하우징 내부에서 지지되며, 수평방향으로 설정된 양의 에너지를 인가하기 위해 각각 끌어당기고 밀어냄으로써 상기 휴지 구성과 상기 활성 구성 사이에서 상기 에너지 인가 도구를 활성화시키도록 적합화된 구동 메커니즘; 및
   수평에 대한 장치의 기울기를 측정하도록 적합화된 경사계를 포함하는 객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 장치로서,
   상기 구동 메커니즘은 수평 이외의 기울기에서 상기 설정된 에너지의 양에 근사하도록 상기 기울기에 기초하여 상기 휴지 구성과 상기 활성 구성 사이에서 상기 에너지 인가 도구를 이동시키기 위해 인가되는 에너지의 양을 변화시키는 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 경사계는 가속도계를 포함하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 가속도계는 3축 가속도계, 2축 가속도계 및 1축 가속도계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동 메커니즘은 상기 기울기의 변화에 응답하여 상기 전자기 코일에 공급되는 전력량을 변화시키고; 상기 전자기 코일의 통전 시간을 변화시키고; 상기 전자기 코일의 통전 횟수를 변화시키고; 또는 상기 전자기 코일의 다수의 통전 사이의 지연을 변화시키는 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 광원으로부터 광을 전달하기 위해 상기 하우징에 배치된 적어도 하나의 광원을 추가로 포함하는 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 객체는 측정 시에 고정 또는 이동 가능한 장치.
8. 비파괴적 방식으로 객체의 구조적 특징을 측정하기 위한 장치로서,
   중공 내부, 종축, 및 에너지 인가 도구로부터 에너지가 통과하여 측정 중인 객체에 도달하는 개방된 전방 단부를 갖는 하우징으로서, 상기 에너지 인가 도구는, 상기 객체에 에너지를 인가하기 위해 상기 하우징 내부에 장착되고 휴지 위치 및 활성 위치를 갖는, 하우징; 및
   전자기 코일을 포함하고, 상기 하우징 내부에서 지지되고 상기 에너지 인가 도구에 결합되며, 장치의 종축이 실질적으로 수평 위치에 있는지 또는 수평 위치에 대해 +/-45도 미만의 각도를 만드는지에 관계없이 실질적으로 동일한 양의 힘으로 객체에 충격을 주기 위해 에너지를 반복적으로 인가하도록 적합화되는 구동 메커니즘을 포함하고,
   상기 구동 매커니즘은, 상기 전자기 코일의 구동 시간, 상기 전자기 코일의 지연 시간, 상기 전자기 코일의 통전 횟수, 상기 전자기 코일의 극성 및 이들의 조합을 포함하는 솔루션의 그룹으로부터 상기 각도에 대해 특정 솔루션을 선택하기 위한 펌웨어를 포함하는, 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 각도는 +/-30도 미만인 장치.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    하우징의 전방 단부로부터 확장되는 슬리브부를 추가로 포함하고,
    상기 슬리브부는 그 자유 개방 단부에 객체 접촉부를 가지고, 상기 객체의 적어도 일부를 상기 개방 단부의 상기 객체 접촉부의 적어도 일부와 접촉시키도록 적합화되는 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬리브부는 상기 종축에 대해 실질적으로 평행하거나 실질적으로 수직인 방향으로 상기 하우징의 상기 개방된 전방 단부로부터 돌출되는 장치.
12. 삭제
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬리브부의 상기 종축을 따라 상기 슬리브부 내부에서 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하도록 적합화된 상기 슬리브부 내부에 배치된 접촉 특징부를 추가로 포함하고,
    상기 접촉 특징부는 길이를 갖는 몸체 및 측정 시에 상기 에너지 인가 도구와 상기 객체 사이의 직접 접촉을 최소화하기 위해 상기 슬리브부의 개방된 전방을 실질적으로 차단하기 위한 실질적으로 폐쇄된 전방 단부를 갖는 장치.
14. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬리브부의 상기 객체 접촉부에 실질적으로 수직인 상기 슬리브부로부터 확장되는 탭을 추가로 포함하는 장치.
15. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬리브부의 상기 객체 접촉부가 상기 객체를 가압할 때에 접촉력을 감지하도록 적합화된 센서를 추가로 포함하는 장치.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 슬리브부와 상기 객체 사이의 상기 접촉력을 상기 센서로 전달하기 위해 하우징의 개방된 전방 단부를 향해서 배치된 가동식 힘 전달 슬리브형 구성요소를 추가로 포함하는 장치.
17. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 힘의 양은 20뉴턴 ~ 30뉴턴인 장치.
18. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 하우징의 적어도 일부는 항균 코팅을 추가로 포함하는 장치.
19. 개방된 전방 단부 및 종축을 갖는 하우징; 및
    상기 하우징 내부에 장착되고, 휴지 위치 및 활성 위치를 가지며, 최소한의 충격 에너지로 그 활성 위치에서 객체에 충격을 가하여 상기 객체로부터 응답을 생성하도록 적합화된 에너지 인가 도구;
    전자기 코일을 포함하고, 수평방향으로 설정된 양의 에너지를 인가하기 위해 각각 끌어당기고 밀어냄으로써, 상기 휴지 위치와 상기 활성 위치 사이에서 상기 에너지 인가 도구를 활성화시키도록 적합화된 상기 하우징 내부에서 지지되는 구동 메커니즘;
    수평에 대한 에너지 인가 도구의 기울기를 측정하도록 적합화된 경사계를 포함하는 객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 장치로서,
    상기 구동 메커니즘은 수평 이외의 기울기에서 상기 설정된 에너지의 양에 근사하도록 상기 기울기에 기초하여 상기 휴지 위치와 활성 위치 사이에서 상기 에너지 인가 도구를 활성화시키기 위해 인가되는 에너지의 양을 변화시키는 장치.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 에너지 인가 도구는 경량 재료로 만들어지고, 초기 충격 속도로 움직일 수 있으며, 측정 중인 객체에 대한 충격 에너지를 최소화하기 위한 이들의 조합인 장치.
21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    측정 중인 상기 객체의 적어도 일부를 힘으로 접촉시키기 위해 상기 하우징의 상기 개방된 전방 단부로부터 확장되는 슬리브부를 추가로 포함하고,
    상기 힘은 상기 에너지 인가 도구에 물리적으로 결합되지 않은 힘 센서에 의해 모니터링되는 장치.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 힘 센서는 상기 에너지 인가 도구를 둘러싸는 장치.
23. 객체의 구조적 특징을 측정하기 위한 시스템으로서,
    중공 내부, 종축 및 개방된 전방을 갖는 하우징;
    상기 객체에 에너지를 인가하기 위해 상기 하우징 내부에 장착되며, 휴지 위치 및 활성 위치를 가지고, 상기 측정 중인 객체에 충격을 주기 위해 상기 하우징의 상기 개방된 전방을 통해 에너지를 인가하는 에너지 인가 도구;
    전자기 코일을 포함하고, 상기 하우징 내부에서 지지되고 상기 에너지 인가 도구에 결합되며, 장치의 종축이 실질적으로 수평 위치에 있는지 또는 수평 위치에 대해 +/-45도 미만의 각도를 만드는지에 관계없이 실질적으로 동일한 양의 힘으로, 각각 끌어당기고 밀어냄으로써 객체에 충격을 주기 위해 에너지를 반복적으로 인가하도록 적합화되고, 감지 또는 측정 시스템을 포함하는 구동 메커니즘을 포함하는 장치, 및
    상기 에너지 인가 도구를 제어하고 장치에 의해 수집된 임의의 데이터를 분석하기 위해 상기 장치에 연결된 컴퓨터를 포함하는 시스템.
24. 제 23 항에 있어서,
    상기 시스템은 시간 간격 동안, 타진 응답 대 시간 프로파일을 생성하기 위한 타진 응답을 측정하는 시스템.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 타진 응답은 에너지 인가 도구의 변위, 또는 에너지를 인가한 결과로서 객체로부터 반사된 에너지를 포함하는 시스템.
26. 개방된 전방 단부 및 종축을 갖는 하우징;
    객체와 접촉하도록 적합화된 접촉부;
    상기 하우징 내부에 장착되고, 휴지 구성 및 활성 구성을 갖는 에너지 인가 도구;
    상기 접촉부로부터 상기 하우징의 상기 종축을 따라 위치한 고정 구성요소로 외부 접촉력을 전달하도록 적합화되고 상기 에너지 인가 도구에 직접 결합되지 않은 적어도 하나의 힘 전달 구성요소;
    상기 하우징 내부에서 지지되며, 수평방향으로 설정된 양의 에너지를 인가하기 위해 상기 휴지 구성과 상기 활성 구성 사이에서 상기 에너지 인가 도구를 활성화시키도록 적합화되는 구동 메커니즘;
    수평에 대한 장치의 기울기를 측정하도록 적합화된 경사계; 및
    상기 적어도 하나의 힘 전달 구성요소를 통해 전달된 상기 외부 접촉력을 측정하도록 적합화된 힘 센서를 포함하는 객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 장치로서,
    상기 구동 메커니즘은 수평 이외의 기울기에서 상기 설정된 에너지의 양에 근사하도록 상기 기울기에 기초하여 상기 휴지 구성 및 활성 구성 사이에서 상기 에너지 인가 도구를 이동시키기 위해 인가되는 에너지의 양을 변화시키는 장치.
27. 제 26 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 힘 전달 구성요소는 상기 접촉부에 견고하게 결합되는 장치.
28. 제 27 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 힘 전달 구성요소는 상기 구동 메커니즘에 견고하게 결합된 힘 전달 슬리브를 포함하는 장치.
29. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 센서는 상기 외부 접촉력이 상기 고정 구성요소에 대해 상기 힘 센서를 누르도록 상기 하우징 내의 상기 적어도 하나의 힘 전달 구성요소와 상기 고정 구성요소 사이에서 상기 종축을 따라 위치되고, 상기 고정 구성요소는 상기 적어도 하나의 힘 전달 구성요소에 슬라이딩 가능하게 결합되는 장치.
30. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,
    상기 힘 센서는 상기 외부 접촉력이 상기 고정 구성요소에 대해 상기 힘 센서를 누르도록 상기 하우징 내의 상기 적어도 하나의 힘 전달 구성요소와 상기 고정 구성요소 사이에서 상기 종축을 따라 위치되고, 상기 고정 구성요소는 상기 구동 메커니즘을 포함하는 장치.
31. 제 26 항에 있어서,
    상기 힘 센서로부터 분리된 감지 메커니즘을 추가로 포함하고, 상기 감지 메커니즘은 상기 에너지 인가 도구로부터 에너지값을 측정하도록 적합화되는 장치.
32. 개방된 전방 단부 및 종축을 갖는 하우징;
    상기 하우징의 상기 개방된 전방 단부로부터 일정 거리만큼 확장되고, 전방 단부 및 후방 단부를 갖는 중공 내부 및 객체 접촉부의 적어도 일부를 객체의 적어도 일부에 대해 휴지 또는 가압하도록 적합화된 전방 단부에서 객체 접촉부를 갖는 슬리브부;
    상기 하우징 내부에 장착되고, 휴지 구성 및 활성 구성을 갖는 에너지 인가 도구로서, 상기 활성 구성은 상기 객체에 충격을 가하도록 적합화된 에너지 인가 도구;
    전자기 코일을 포함하고, 상기 하우징 내부에서 지지되며, 각각 끌어당기고 밀어냄으로써 상기 휴지 구성과 상기 활성 구성 사이에서 상기 에너지 인가 도구를 활성화시키도록 적합화된 구동 메커니즘;
    충격 후에 객체 또는 에너지 인가 도구로부터의 응답을 감지 또는 측정하도록 적합화된 상기 에너지 인가 도구에 연결된 감지 또는 측정 메커니즘;
    수평에 대한 에너지 인가 도구의 기울기를 측정하도록 적합화된 경사계; 및
    상기 슬리브부의 상기 객체 접촉부의 적어도 일부가 상기 객체의 적어도 일부에 접촉할 때, 상기 슬리브부의 상기 객체 접촉부와 상기 객체 사이의 접촉력을 감지하도록 상기 하우징 내부에 위치한 센서로서, 상기 에너지 인가 도구에 직접 물리적으로 연결되지 않은 센서;를 포함하는 객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 장치로서,
    상기 구동 메커니즘은 상기 객체에 대한 상기 에너지 인가의 충격에서 동일한 초기 속도를 유지하면서 상기 휴지 구성과 활성 구성 사이에서 상기 에너지 인가 도구의 이동 거리를 변경하는 장치.
33. 제 32 항에 있어서,
    상기 이동 거리는 2㎜ ~ 4㎜의 범위인 장치.
34. 제 32 항 또는 제 33 항에 있어서,
    상기 슬리브부의 상기 객체 접촉부가 상기 객체의 적어도 일부에 대해 휴지 또는 가압될 때에 힘을 측정하도록 적합화된 힘 센서를 추가로 포함하고, 또한 상기 힘 센서는 상기 힘이 소정의 범위 내에 있을 때에 상기 구동 메커니즘을 활성화시키도록 적합화되는 장치.
35. 삭제
36. 삭제
37. 삭제
38. 삭제
39. 삭제
40. 삭제
41. 삭제
42. 삭제
43. 삭제
44. 삭제
45. 삭제
46. 삭제
47. 삭제
48. 삭제
49. 삭제
50. 삭제
51. 삭제
52. 삭제
53. 삭제
54. 삭제
55. 삭제
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57. 삭제