KR20190100302A - 객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일반적으로 객체의 구조적 특징을 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 객체는 에너지 인가 공정을 거쳐 객체의 구조적 특징의 객관적이고, 정량적인 측정을 제공한다. 본 시스템은 재현 가능한 위치 결정을 위해 이러한 측정을 수행하는 객체에 대해 재현 가능하게 배치될 수 있는 장치, 예를 들면 타진 기구를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 외부 온/오프 스위치 또는 임의의 원격 온/오프 스위칭 메커니즘을 포함하지 않는다. 상기 시스템은 테스트 동안의 교차 오염을 최소화하기 위해 일회용 특징부 또는 조립체도 포함한다. 본원에 규정된 구조적 특징은 진동 감쇠 용량, 음향 감쇠 용량, 구조적 완전성 또는 구조적 안정성을 포함할 수 있다.

Description

객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 시스템 및 방법
(관련 출원의 상호 참조)
이 특허 협력 조약(PCT) 국제 출원은 "객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 시스템 및 방법"이라는 발명의 명칭으로 2016년 12월 30일자에 출원된 미국 특허 가출원 제62/441,085의 우선권 및 이익을 주장하며, 그의 전체 내용은 참조로서 본원에 원용된다.
본 출원은 일반적으로 객체의 구조적 특성 평가에 관한 것이며; 보다 구체적으로는 그에 에너지 인가 후의 객체의 완전성을 반영하는 구조적 특징의 평가에 관한 것이다.
객체가 충격력을 받으면, 응력파가 객체를 통해 전달된다. 이러한 응력파는 객체의 내부 구조에 변형을 야기한다. 객체가 변형됨에 따라, 부분적으로 충격 흡수재로서 작용하여 충격과 관련된 기계적 에너지의 일부를 소산시킨다. 기계적 에너지를 소산시키는 객체의 이러한 능력은 통상 "감쇠능"이라고 하며, 이는 객체를 구성하는 재료의 유형과 구조적 완전성을 포함하는 몇몇의 요인에 종속한다.
객체의 감쇠능을 측정할 수 있는 기구가 존재한다. 이러한 기구의 일례는 미국 특허 제6,120,466호("'466 특허")에 기재되어 있다. '466 특허에 개시된 기구는 객체의 감쇠능에 대한 객관적이고 정량적인 측정을 제공하며, 이는 손실 계수 17이라고도 한다. 탄성파의 에너지는 비교적 높은 손실 계수를 갖는 재료에서 비교적 빨리 감쇠되는 반면, 탄성파의 에너지는 비교적 낮은 손실 계수를 갖는 재료에서 비교적 천천히 감쇠된다.
객체의 감쇠능은 광범위한 응용 분야에서 중요한 파라미터이다. 예를 들면, 치의학 분야에서 건강한 치아에 충격력이 가해진 경우, 그 충격과 관련된 기계적 에너지는 주로 치근막에 의해 소산된다. 충격력과 관련된 기계적 에너지를 소산시키는 능력을 감소시켜 전체 치아의 안정성을 감소시키는 치근막 구조의 변화는 치아의 손실 계수를 측정함으로써 검출될 수 있다.
본 발명은 객체의 구조적 특징을 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 객체는 에너지 인가 프로세스를 거칠 수 있으며, 시스템은 에너지 인가 프로세스 이후에 객체의 구조적 특징에 대한 객관적이고 정량적인 측정을 제공하도록 적용된다. 본 시스템 및 방법은 보다 재현 가능한 측정값을 생성할 수 있고, 객체에 존재할 수 있는 어떠한 이상을 보다 양호하게 검출할 수 있다.
본 시스템은 비파괴 측정 방법을 제공하며, 보다 재현 가능한 측정값을 위해 이러한 측정이 수행되는 객체와 접촉하여 재현 가능하게 배치될 수 있는 적어도 일부를 갖는 기구, 예를 들면 타진 기구를 포함할 수 있다. 본 시스템은 외부 스위치 또는 원격 제어 없이 전원을 켜고 끌 수 있다. 일반적으로, 플립 스위치, 로킹(rocking) 스위치 또는 푸시 버튼 스위치 등의 임의의 외부 스위칭 장치는 조작자가 기구를 잡는 방식을 제한하는 경향이 있으며, 따라서 헨드헬드인 경우, 예를 들면 측정 시에 전원을 켜고 및/또는 끄기 위해 조작자가 스위칭 장치에 용이하게 접근할 수 있기 위한 객체 상의 기구의 위치 결정을 제한할 수 있다. 기구를 위치 결정할 때 유연성을 얻기 위해, 일반적으로 음성 제어 또는 원격 제어가 사용될 수 있으며, 이러한 음성 제어 또는 원격 제어를 통해 시스템에 복잡성이 추가될 수 있다. 본 발명에 있어서, 이러한 원격 제어 또는 추가 복잡성 없이 유연성이라는 동일한 이점을 얻을 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에 있어서, 본 시스템은 개방된 단부를 갖는 중공 내부를 갖는 하우징 및 하우징 내부에서 이동하기 위해 하우징 내부에 장착된 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대 또는 충격 막대를 갖는 기구를 포함할 수 있다. 하우징의 개방된 단부에 위치된 것은 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 위의 장치를 안정화시키는 것을 돕는다. 측정 시에, 슬리브부에 의해 객체에 가해진 힘은 조작자에 의해 제어되며, 예를 들면 조작자에 의해 가해진 불충분하거나 과도한 힘이 측정을 복잡하게 할 수 있으며 정확도가 떨어질 수 있기 때문에, 객체 상의 적절한 힘은 중요할 수 있고 모니터링되어야 할 수 있다. 에너지 인가 도구에 물리적 또는 기계적으로 결합되지 않은, 하우징 내부에 배치된 센서는 슬리브부의 접촉부에 의한 적절한 접촉력이 더 양호한 재현성을 위해 조작자에 의해 인가될 수 있고, 다른 조작자에 의해서도 인가될 수 있다.
구동 메커니즘은 전자기 메커니즘일 수 있으며, 인터페이스, 예를 들면 코일 마운트에 의해 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 후방 단부에 고정되는 전자기 코일 및 영구자석을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전자기 코일은 영구자석 뒤에 축방향으로 놓일 수 있다. 또한, 전자기 코일은 강자성 구성요소와 같은 금속성 또는 도전성 구성요소 상에 직접 작용될 수도 있다. 리니어 모터의 다른 형태도 이용될 수 있다.
슬리브부는 하우징 전방의 영구적인 부분을 형성하거나, 그로부터 돌출되고, 슬리브부가 존재하지 않을 때의 파손으로부터 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대를 보호하는 힘 전달 슬리브형 구성요소 또는 힘 전달 부재 상에 장착될 수 있으며, 예를 들면 슬리브부는 후술되는 바와 같이 일회용 조립체의 일부를 형성할 수 있다. 힘 전달 슬리브형 구성요소는 에너지 인가 도구 또는 막대 주변에 놓이며, 하우징의 전방에 고정되고 후방에서 전자기 코일의 전방 상에 장착된다. 힘 전달 슬리브형 구성요소는 약간 슬라이드되도록 적용될 수 있고, 따라서 힘 센서, 예를 들면 힘 전달 슬리브형 구성요소의 후면과 코일 마운트 사이에 위치한 힘 감지 레지스터 상에 작용할 수 있다. 슬리브부의 객체 접촉부가 측정 객체에 가압될 때, 예를 들면 치아와 힘이 검출될 때 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대는 트리거 될 수 있다. 특정 범위 내의 정확한 힘이 검출되면, 기구를 켜서 측정을 시작한다.
센서, 예를 들면 힘 센서는 에너지 인가 도구와는 다른 장치의 적어도 일부와 물리적으로 인접 및/또는 접촉 및/또는 결합될 수 있으며, 예를 들면 이는 상술한 바와 같이 슬리브부의 개방된 단부가 객체 접촉부를 포함하는 경우에 하우징 및/또는 슬리브부와 물리적으로 인접 및/또는 접촉 및/또는 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 센서는 센싱을 위한 적어도 하나의 변형 게이지를 포함할 수 있다. 변형 게이지는 장치 하우징과 슬리브부 사이의 캔틸레버에 부착되거나 장착될 수 있어서, 슬리브부의 객체 접촉부가 객체에 가압되는 경우에 변형 게이지에 의해 측정되는 캔틸레버를 변형시키므로 힘 측정을 제공할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 단일 또는 개별 캔틸레버에 장착된 다수의 변형 게이지가 이용될 수 있다. 예를 들면, 캔틸레버(들)은 나머지 하우징 또는 슬리브부와 별개인 예를 들면 장착 장치와 같은 구성요소 상에 존재할 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 센서는 강성 표면과 슬라이딩부 사이에 위치될 수 있는 센싱 패드를 포함할 수 있어서, 슬라이딩부가 강성 표면을 향해 이동함에 따라 패드가 가압되거나 압박될 때 힘이 측정된다. 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 mm) 0.3mm~약 1mm, 더욱 예를 들면 0.5mm로 매우 작을 수 있다. 센싱 패드는 힘 측정을 제공하기 위해 패드에 가해지는 힘에 따라 저항이 변할 수 있는 일반적으로 "Shunt Mode FSR(힘 센싱 레지스터)"라고 할 수 있는 층 구조를 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에 따르면, 힘 전달 슬리브형 구성요소는 스프링에 의해 전방으로 바이어싱될 수 있어서, 슬리브부의 객체 접촉부에 의해 객체에 힘이 가해지는 경우에 힘 전달 슬리브형 부분은 힘을 스프링에 전달할 수 있다. 일 양태에 따르면, 힘 센싱은 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 센싱은 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 추가의 실시형태에 있어서, 장치는 힘을 직접 측정하기 위해 압전 요소를 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 추가의 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 리니어 엔코더 시스템이 힘을 측정하는데 사용될 수 있다.
센서가 에너지 인가 도구에 물리적 또는 기계적으로 결합되어 있지 않지만, 이는 에너지 인가 도구와 전기적 통신될 수 있고, 상술한 바와 같이 장치 또는 도구의 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 딜레이가 있을 수 있다. 추가의 실시형태에 있어서, 슬리브부의 객체 접촉부와 객체 사이에 소정의 누르는 힘이 검출되고 일정 시간, 예를 들면 약 1초간, 더욱 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, 더욱 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 힘에 가까워지고 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.
또 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 막대의 경우, 수평면으로부터 ±45°, 더욱 예를 들면 ±30°일 때에 경고를 트리거할 수 있다. 슬리브부의 객체 접촉부에 누르는 힘이 감지될 때 작동축이 수평면으로부터 약 45°를 초과하고, 더욱 예를 들면 약 30°를 초과하도록 장치가 배향되면, 장치 내의 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 장치 상에 위치한 스피커에 의해 경고음을 낼 수 있다. 이러한 상황에서, 장치가 허용 가능한 각도로 돌아올 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.
에너지 인가 도구는 휴지 구성과 활성 구성을 갖는 길이를 갖는다. 이동은 하우징의 종축을 따라, 또는 하우징의 종축을 중심으로 진동이동을 위해 축방향 이동일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구가 하우징의 종축을 따라 축방향으로 이동할 때에 휴지 구성은 수축된 형태일 수 있고, 활성 구성은 연장된 형태일 수 있으며, 상기 수축된 형태는 연장된 형태로부터 수축되어 있다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 이동은 동작 중 수축된 위치와 연장된 위치 사이로 하우징 내에서 그것을 축방향으로 구동하기 위해 하우징 내부에 장착된 구동 메커니즘에 의해 영향을 받을 수 있다. 연장된 구성에서, 에너지 도구의 자유 단부는 하우징 또는 슬리브부의 개방된 단부로부터 연장 또는 돌출될 수 있고, 존재한다면 실질적으로 연장되어 측정 객체와 접촉한다. 기구는 예를 들면 환자의 치아 중 어금니 영역과 같은 비교적 접근하기 어려운 위치에서 측정이 수행될 수 있는 크기를 포함하는 임의의 크기일 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구의 휴지 구성은 하우징의 종축과 실질적으로 평행한 형태일 수 있고, 활성 구성은 하우징의 종축과 예각을 이루는 형태일 수 있다. 따라서, 동작 중에 에너지 인가 도구는 하우징의 종축과 실질적으로 평행한 위치로부터 피봇점을 중심으로 하우징의 종축과 예각을 이루는 위치까지 진동한다. 에너지 인가 도구는 측정 시에 수평으로 또는 다른 위치에 고정될 수 있으며, 도구의 주요 부분과 실질적으로 수직이고 휴지 또는 충격시 일정 길이를 유지하는 팁부를 가질 수 있다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 이동은 하우징의 종축에 실질적으로 평행한 위치로부터 피봇점에서 축과 예각을 이루는 위치까지, 그리고 다시 제자리로 태핑 막대를 구동시키기 위해 하우징 내부에 장착된 구동 메커니즘에 의해 영향을 받을 수 있고 팁은 차례로 위아래로 진동한다. 이러한 실시형태를 사용하면, 예를 들면 환자의 치아 중 어금니 영역과 같이 비교적 접근하기 어려운 위치에서 측정될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 슬리브부는 적어도 하우징의 자유 단부의 길이를 부착 및/또는 둘러쌀 수 있고, 태핑 막대가 축방향으로 이동하는 경우에 연장된 형태의 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 단부와 실질적으로 동연의(coextensive) 거리만큼 하우징으로부터 돌출된다. 따라서, 이러한 실시형태에서 슬리브부의 길이는 소망의 연장된 태핑 막대의 돌출부의 길이에 다소 의존적일 수 있다. 슬리브의 자유 단부는 측정 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 막대가 동작시 실질적으로 평행할 때로부터 중심에서 하우징의 종축과 예각을 이룰 때까지 이동하는 경우에 그것과 실질적으로 수직이다. 슬리브부는 실질적으로 원통형일 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브는 하우징의 연장부일 수 있으며, 태핑 막대가 동작시 실질적으로 평행할 때로부터 하우징의 종축과 예각을 이룰 때까지 이동하는 경우에 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대가 자유롭게 이동할 수 있도록 실질적으로 반원통형이다. 이러한 시스템을 사용하면, 예를 들면 환자의 치아 중 어금니 영역과 같이 비교적 접근하기 어려운 위치에서 측정될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시형태에 있어서, 상술한 시스템은 시스템의 측정 또는 능력을 간섭하지 않고, 시스템으로부터의 전달 또는 이전의 측정 객체로부터의 교차 오염을 통해, 측정 객체의 오염을 제거하거나 최소화하는데 돕기 위해 일회용 특징부를 포함할 수도 있다. 일회용 특징부는 후술되는 임의의 것들 또는 "System and Method For Determining Structure Characteristics Of An Object"라는 발명의 명칭인 미국 공개번호 제20130174639에 개시된 내용을 포함할 수 있으며, 그의 전체 내용은 참조로서 본원에 원용된다.
본 발명은 에너지 인가 도구를 사용하여 구조적 특징을 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이며, 시스템의 측정 또는 능력을 간섭하지 않고, 시스템으로부터의 전달 또는 이전의 측정 객체로부터의 교차 오염을 통해, 측정 객체의 오염을 제거하거나 최소화하는데 돕기 위해 일회용 특징부를 포함한다. 도구는 개방된 단부를 갖는 중공 내부를 갖는 하우징 및 하우징 내부에서 이동하기 위해 하우징 내부에 장착된 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대 또는 충격 막대를 포함한다. 본 시스템은 에너지 인가 도구의 와이핑 또는 오토클레이빙을 필요로 하지 않고 이렇게 측정 객체와의 일부 접촉되는 비파괴 측정 방법을 제공하고, 이와 동시에 에너지 인가 도구 및/또는 하우징을 폐기하지 않고 어떤 것이든 도구의 하우징 내부에 수용될 수 있다.
일 예시적인 실시형태에 있어서, 하우징은 종축을 갖고, 에너지 인가 도구는 휴지 구성 및 활성 구성을 갖는 길이를 갖는다. 하우징은 그로부터 연장되는 슬리브부를 포함한다. 슬리브부는 자유 단부가 개방되어 있으며, 측정 바로 직전 및 측정 시에 객체에 휴지하거나 가압하거나 또는 접촉시키기 위한 객체 휴지부 또는 접촉부를 갖는다.
에너지 인가 도구는 구동 메커니즘에 의해 구동된다. 구동 메커니즘은 전자기 메커니즘일 수 있으며, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 후방 단부에 고정되는 전자기 코일 및 영구자석을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전자기 코일은 영구자석 뒤에 축방향으로 놓일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구가 하우징의 종축을 따라 축방향으로 이동할 때에 휴지 구성은 수축된 형태일 수 있고, 활성 구성은 연장된 형태일 수 있으며, 상기 수축된 형태는 연장된 형태로부터 수축되어 있다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 이동은 동작 중 수축된 위치와 연장된 위치 사이로 하우징 내에서 그것을 축방향으로 구동하기 위해 하우징 내부에 장착된 구동 메커니즘에 의해 영향을 받을 수 있다. 연장된 구성에서, 에너지 도구의 자유 단부는 하우징 또는 슬리브부의 개방된 단부로부터 연장 또는 돌출될 수 있고, 존재한다면 실질적으로 연장되어 측정 객체와 접촉한다. 기구는 예를 들면 환자의 치아 중 어금니 영역과 같은 비교적 접근하기 어려운 위치에서 측정이 수행될 수 있는 크기를 포함하는 임의의 크기일 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구의 휴지 구성은 하우징의 종축과 실질적으로 평행한 형태일 수 있고, 활성 구성은 하우징의 종축과 예각을 이루는 형태일 수 있다. 따라서, 동작 중에 에너지 인가 도구는 하우징의 종축과 실질적으로 평행한 위치로부터 피봇점을 중심으로 하우징의 종축과 예각을 이루는 위치까지 진동한다. 에너지 인가 도구는 측정 시에 수평으로 또는 다른 위치에 고정될 수 있으며, 도구의 주요 부분과 실질적으로 수직이고 휴지 또는 충격시 일정 길이를 유지하는 팁부를 가질 수 있다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 이동은 하우징의 종축에 실질적으로 평행한 위치로부터 피봇점에서 축과 예각을 이루는 위치까지, 그리고 다시 제자리로 태핑 막대를 구동시키기 위해 하우징 내부에 장착된 구동 메커니즘에 의해 영향을 받을 수 있고 팁은 차례로 위아래로 진동한다. 이러한 실시형태를 사용하면, 예를 들면 환자의 치아 중 어금니 영역과 같이 비교적 접근하기 어려운 위치에서 측정될 수 있다. 일회용 특징부는 도구의 감도, 재현성 필요에 따라서는 또는 일반적인 동작에 상당한 수준으로 간섭하지 않고 측정 객체에 근접하거나 접촉할 수 있는 시스템의 일부를 둘러싸기 위한 덮개를 포함할 수 있다.
덮개는 하우징의 개방된 단부로부터 연장되고 및/또는 둘러싸는 슬리브부를 포함할 수 있다. 슬리브부는 측정 시에 그것의 개방된 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 적용되고, 실질적으로 슬리브부의 자유 단부를 차단하기 위한 폐쇄 단부를 포함할 수 있다. 접촉 특징부는 에너지 인가 도구의 팁과 측정 객체의 표면 사이에 위치될 수 있고, 자유롭게 이동하거나 슬라이딩함으로써, 측정 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 적용될 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. 에너지 인가 도구에 의해 접촉 특징부의 폐쇄 단부 상에 충격을 가하는 중에, 폐쇄 단부의 외부 표면 중 적어도 일부 또는 접촉 특징부의 폐쇄 단부의 객체 접촉 표면은 객체의 표면과 근접하게 접촉한다. 따라서, 폐쇄 단부의 객체 접촉 표면 중 적어도 일부가 윤곽이 잡혀 접촉되는 객체의 표면을 미러링하면, 보다 양호한 객체와의 접촉이 이루어지며 에너지 인가 도구에 의한 충격의 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 객체의 표면이 오목부를 포함한다면, 접촉 특징부는 실질적으로 오목부를 미러링하기 위한 오목한 외측 표면을 갖는 폐쇄 단부를 포함하여, 폐쇄 단부와 충격이 가해지는 객체 사이의 접촉을 자체적으로 유지하도록 조절할 수 있다. 다른 예시의 경우, 객체이 표면이 범프를 포함한다면, 접촉 특징부는 실질적으로 범프를 미러링하기 위한 볼록한 표면을 갖는 폐쇄 단부를 포함하여, 측정 시에 객체와의 접촉을 유지할 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 폐쇄 단부는 일부 탄성을 가질 수 있거나 변형될 수 있어, 충격이 가해지는 중에 객체와의 근접한 접촉이 달성될 수 있다.
일반적으로, 접촉 특징부를 통한 특징 접촉부의 폐쇄 단부 중 적어도 일부와 객체 사이의 접촉은 자유롭게 이동하며, 그럼에도 불구하고 객체 위의 장치를 안정화시키는데 도움을 줄 수 있고, 및/또는 측정의 재현성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 측정 시에 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 객체의 표면 구성을 자체적으로 조절할 수 있고, 슬리브의 개방된 단부의 객체 접촉부는 적절하게 객체와 접촉한다. 존재한다면 상술한 센서는 슬리브부에 의해 적절한 접촉력이 객체에 가해진다는 것을 감지하고 및/또는 모니터링한다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대는 측정 시에 반복적으로 접촉 특징부의 폐쇄 단부를 통해 간접적으로 객체를 태핑한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 측정 시에 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 객체의 표면 구성을 자체적으로 조절하고, 슬리브의 개방된 단부의 객체 접촉부는 적절하게 객체와 접촉하지만, 폐쇄 단부 중 일부는 객체의 불규칙한 표면과 동시에 접촉하도록 슬리브를 지나 연장될 수 있다. 존재한다면 상술한 센서는 슬리브부에 의해 객체에 적절한 접촉력이 가해진다는 것을 감지하고 및/또는 모니터링한다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대는 반복적으로 접촉 특징부의 폐쇄 단부를 통해 간접적으로 객체를 태핑한다.
접촉 특징부는 그것이 바싹 끼워지지만 실질적으로 슬리브의 자유 단부를 차단하는 폐쇄 단부를 갖는 슬리브부 내부에서 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하는 한 임의의 형상일 수 있다. 그것은 몰딩 또는 캐스팅될 수 있는 임의의 재료로 구성될 수 있고 폴리머 또는 폴리머 재료로 채워진 것을 포함할 수 있다. 경량화를 위해, 그것은 슬라이딩 작용을 용이하게 하기 위해 얇지만 충분한 강도를 가질 수도 있다.
접촉 특징부는 그것의 폐쇄 단부에 얇은 멤브레인을 포함할 수도 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 상술한 바와 같이 에너지 인가 도구에 의해 부딪힐 때에 멤브레인과 객체 사이의 보다 양호한 접촉을 위해 일부 탄성 또는 변형 가능성을 가질 수 있지만, 에너지 인가 도구에 의해 객체에 가해지는 충격력을 여전히 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 않게 하기 위해 몰딩, 캐스팅 또는 얇은 멤브레인 내로 스트레칭될 수 있는 임의의 폴리머 재료를 포함한다. 또 다른 실시형태에 있어서, 폐쇄 단부는 십입 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. 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 갖는다. 하우징은 그로부터 연장되는 슬리브부를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 그의 자유 단부에서 개방된 단부를 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구가 하우징의 종축을 따라 축방향으로 이동할 때에 휴지 구성은 수축된 형태일 수 있고, 활성 구성은 연장된 형태일 수 있으며, 상기 수축된 형태는 연장된 형태로부터 수축되어 있다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 이동은 동작 중 수축된 위치와 연장된 위치 사이로 하우징 내에서 그것을 축방향으로 구동하기 위해 하우징 내부에 장착된 구동 메커니즘에 의해 영향을 받을 수 있다. 연장된 구성에서, 에너지 도구의 자유 단부는 하우징 또는 슬리브부의 개방된 단부로부터 연장 또는 돌출될 수 있고, 존재한다면 실질적으로 연장되어 측정 객체와 접촉한다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구의 휴지 구성은 하우징의 종축과 실질적으로 평행한 형태일 수 있고, 활성 구성은 하우징의 종축과 예각을 이루는 형태일 수 있다. 따라서, 동작 중에 에너지 인가 도구는 하우징의 종축과 실질적으로 평행한 위치로부터 피봇점을 중심으로 하우징의 종축과 예각을 이루는 위치까지 진동한다. 에너지 인가 도구는 측정 시에 수평으로 또는 다른 위치에 고정될 수 있으며, 도구의 주요 부분과 실질적으로 수직이고 휴지 또는 충격시 일정 길이를 유지하는 팁부를 가질 수 있다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 이동은 하우징의 종축에 실질적으로 평행한 위치로부터 피봇점에서 축과 예각을 이루는 위치까지, 그리고 다시 제자리로 태핑 막대를 구동시키기 위해 하우징 내부에 장착된 구동 메커니즘에 의해 영향을 받을 수 있고 팁은 차례로 위아래로 진동한다. 이러한 실시형태를 사용하면, 예를 들면 환자의 치아 중 어금니 영역과 같이 비교적 접근하기 어려운 위치에서 측정될 수 있다.
일회용 특징부는 도구의 감도, 재현성 필요에 따라서는 또는 일반적인 동작에 상당한 수준으로 간섭하지 않고 측정 객체에 근접하거나 접촉할 수 있는 시스템의 일부를 둘러싸기 위한 덮개를 포함할 수 있다.
덮개는 슬리브부가 하우징으로부터 연장되는 경우에 하우징 또는 슬리브부의 개방된 단부로부터 연장되고 및/또는 둘러싸고 있는 일부를 포함할 수 있다. 길이를 갖고 하우징 또는 슬리브부의 개방된 단부를 향해 배치된 접촉 특징부는 마찰에 의해 하우징 또는 슬리브부 내부에 바싹 끼워질 수 있고, 존재한다면 하우징 또는 슬리브부의 개방된 단부를 지나 연장될 수 있다. 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 에너지 인가 도구의 팁과 객체 사이에 들어가고, 접촉 특징부의 폐쇄 단부 표면 중 일부는 측정 객체 표면 중 적어도 일부와 접촉한다. 이러한 예시적인 실시형태에 있어서, 하우징 또는 슬리브부의 단부는 측정 시에 객체와 접촉하지 않을 수 있다. 접촉 특징부는 존재한다면 하우징 또는 슬리브부 내부에서 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하도록 적용되거나, 소정의 이동 거리로 근소하게 제한될 수 있고, 하우징 또는 슬리브부 내부에서 완전히 수축되지 않는다. 접촉 특징부는 존재한다면 하우징 또는 슬리브부의 자유 단부를 실질적으로 차단하기 위한 폐쇄 단부를 포함할 수 있다. 측정 객체에 대한 장치의 안정화는 객체 표면 중 적어도 일부 위의 접촉 특징부의 폐쇄 단부의 외부 표면 중 적어도 일부의 접촉에 영향을 받을 수 있다.
여기서 또한, 접촉 특징부는 에너지 인가 도구의 팁 또는 단부와 측정 객체 표면 사이에 위치되며, 자유롭게 이동하거나 슬라이딩함으로써 측정 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 단부 외부 중 적어도 일부 또는 객체 접촉 표면은 객체 표면과 접촉한 채 남아있다. 따라서, 폐쇄 단부의 객체 접촉 표면 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, 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 객체의 표면이 오목부를 포함한다면, 접촉 특징부는 실질적으로 오목부를 미러링하기 위한 오목한 표면을 갖는 폐쇄 단부를 포함하여, 충격이 가해지는 중에 폐쇄 단부와 객체 사이의 접촉을 자체적으로 유지하도록 조절할 수 있다. 다른 예시의 경우, 객체이 표면이 범프를 포함한다면, 접촉 특징부는 실질적으로 범프를 미러링하기 위한 볼록한 표면을 갖는 폐쇄 단부를 포함하여, 측정 시에 객체와의 접촉을 유지할 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 폐쇄 단부는 일부 탄성을 가질 수 있거나 변형될 수 있어, 충격이 가해지는 중에 객체와의 근접한 접촉이 달성될 수 있다.
예를 들면, 측정 시에, 접촉 특징부의 폐쇄 단부는 객치의 표면 구성으로 그 자체를 조절할 수 있고, 객체 표면과 접촉한 채 유지된다. 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대는 반복적으로 접촉 특징부의 폐쇄 단부를 통해 간접적으로 객체를 태핑할 수 있다.
상술한 바와 같이 접촉 특징부는 필요에 따라 하우징 또는 슬리브부의 자유 단부를 차단하는 폐쇄 단부를 갖는, 존재한다면 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 적용되고, 슬리브부의 자유 단부를 실질적으로 차단하기 위한 폐쇄 단부를 포함할 수 있다. 접촉 특징부는 에너지 인가 도구의 팁과 측정 객체 표면 사이에 배치될 수 있고, 자유롭게 이동하거나 슬라이딩함으로써 측정 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.
그것은 몰딩 또는 캐스팅될 수 있는 임의의 재료로 구성될 수 있고, 폴리머 또는 폴리머 재료로 채워진 것을 포함할 수 있다. 경량화를 위해, 그것은 슬라이딩 작용을 용이하게 하기 위해 얇지만 충분한 강도를 가질 수도 있다. 접촉 특징부는 그것의 폐쇄 단부에 얇은 멤브레인을 포함할 수도 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 상술한 바와 같이 에너지 인가 도구에 의해 부딪힐 때에 멤브레인과 객체 사이의 보다 양호한 접촉을 위해 일부 탄성 또는 변형 가능성을 가질 수 있지만, 에너지 인가 도구에 의해 객체에 가해지는 충격력을 여전히 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 않게 하기 위해 몰딩, 캐스팅 또는 얇은 멤브레인 내로 스트레칭될 수 있는 임의의 폴리머 재료를 포함한다. 또 다른 실시형태에 있어서, 폐쇄 단부는 십입 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 형상과 일치하도록 형성될 수 있거나, 그 반대일 수 있다. 일부 예시적인 실시형태에 있어서, 멤브레인은 스테인리스강 박 또는 시트로 구성될 수 있고, 예를 들면 스탬핑 및/또는 몰딩될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 폐쇄 단부는 접촉 특징부와 일체를 이룰 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.
이러한 예시적인 실시형태의 경우, 접촉 특징부의 폐쇄 단부 또는 슬리브부의 객체 접촉부에 의해 적절한 힘이 객체에 가해진다는 것을 감지 및/또는 모니터링하기 위해, 및/또는 적절한 힘이 가해질 때에 측정을 시작하도록 시스템을 활성화시키기 위해 그들의 특징부의 모든 양태를 포함하는 상술한 힘 센서가 존재하거나 존재하지 않을 수 있다.
슬리브부의 객체 접촉 표면 또는 접촉 특징부에 의해 가해진 힘을 감지하거나 모니터링하기 위한 힘 센서를 갖는, 본원에 설명된 임의의 예시적인 실시예의 장치의 경우, 슬리브부가 존재하지 않으면 슬리브부의 개방된 단부가 객체 접촉부 또는 하우징의 적어도 일부를 포함하는 경우에 에너지 인가 도구, 예를 들면 슬리브부 또는 슬리브부의 적어도 일부와는 다른 장치의 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, 상술한 바와 같이 슬리브부의 개방된 단부가 객체 접촉부를 포함한다면 그것은 하우징 및/또는 슬리브부와 물리적 근접 및/또는 접촉 및/또는 결합될 수 있다. 상술한 센서의 다양한 실시형태도 여기에 적용 가능하다.
센서가 에너지 인가 도구와 물리적 또는 기계적으로 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 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, 도구는 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 딜레이가 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 가까워지고 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.
또 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 막대의 경우, 수평면으로부터 ±45°, 더욱 예를 들면 ±30°일 때에 경고를 트리거할 수 있다. 슬리브부의 객체 접촉부에 누르는 힘이 감지될 때 작동축이 수평면으로부터 약 45°를 초과하고, 더욱 예를 들면 약 30°를 초과하도록 장치가 배향되면, 장치 내의 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 장치 상에 위치한 스피커에 의해 경고음을 낼 수 있다. 이러한 상황에서, 장치가 허용 가능한 각도로 돌아올 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 장치 하우징의 전방부에 부착되거나 결합되도록 적용된 슬리브부를 갖는 일회용 조립체를 더 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 부분 상의 마찰 결합, 결합식 베이어닛 형태, 제혀 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 끼움 또는 결합 호환성을 위해 주문제작형 나사산 시스템일 수 있다.
본 발명의 일회용 조립체는 적용 가능할 수 있고 및/또는 임의의 타진 도구와 같은 임의의 기존 에너지 인가 도구의 측정의 재현성을 향상시킬 수 있으며, 그 외에도 사용하기 전에 에너지 인가 도구를 와이핑 및/또는 오토클레이빙할 필요없이 이전의 측정 객체로부터의 교차 오염, 또는 시스템 또는 객체로부터의 전달을 통해 측정 객체 또는 에너지 인가 도구의 오염 또는 교차 오염을 제거하거나 최소화하는데 도움을 줄 수 있다. 예를 들면, 테스트될 객체를 접촉시키도록 슬리브부의 객체 접촉부를 포함하는 시스템, 또는 재배치를 돕기 위한 특징부의 경우, 시스템 및 방법은 미국 특허 번호 6,997,887, 7,008,385, 및 9,358,089에 개시되어 있으며 그의 전체 내용은 참조로서 본원에 원용되고, 일회용 특징부는 사용하기 전에 에너지 인가 도구를 와이핑 및/또는 오토클레이빙할 필요없이 이전의 측정 객체로부터의 교차 오염, 또는 시스템 또는 객체로부터의 전달을 통해 측정 객체 또는 에너지 인가 도구의 오염 또는 교차 오염을 제거하거나 최소화하는데 도움을 준다. 미국 특허 번호 4,482,324 및 4,689,011에 개시된 바와 같이, 도구가 슬리브부의 객체 접촉부를 포함하지 않는 다른 예시의 경우, 그의 전체 내용은 참조로서 본원에 원용되고, 일회용 특징부는 재현 가능한 측정을 위해 이렇게 측정 객체에 직접적으로 재현 가능하게 배치될 수 있고, 사용하기 전에 에너지 인가 도구를 와이핑 및/또는 오토클레이빙할 필요없이 이전의 측정 객체로부터의 교차 오염, 또는 시스템 또는 객체로부터의 전달을 통해 측정 객체 또는 에너지 인가 도구의 오염 또는 교차 오염을 제거하거나 최소화하는데 도움을 줄 수 있는 시스템 내로 그들을 변형시킬 수 있다.
슬리브부 내부에서 자유롭게 슬라이딩 하는 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 개방된 단부와 슬리브부의 전방을 향하는 폐쇄 단부를 포함하여 슬리브부의 전방 단부를 실질적으로 차단할 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, 멤브레인은 존재한다면 하우징 또는 슬리브부의 개구를 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 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 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 있기 위해 미리 결정될 수 있다. 접촉 특징부는 측정 시에 접촉되게 하는 구성요소일 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 슬리브는 측정 객체 표면에 접촉하기 위해 그것의 전방 단부를 향하는 객체 접촉부 및 슬리브부의 종축에 실질적으로 평행하게 연장되는 탭을 포함하여, 슬리브부의 객체 접촉 표면이 측정 객체 표면의 적어도 일부와 접촉하는 경우에 슬리브와 접촉하는 객체 표면과 실질적으로 수직이고 상이한 객체 표면 또는 일부에 탭이 놓일 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 슬리브부는 슬리브부의 종축에 실질적으로 평행하게 연장되는 탭을 포함하여, 접촉 특징부의 객체 접촉 표면이 측정 객체 표면의 적어도 일부와 접촉하는 경우에 접촉 특징부와 접촉하는 객체 표면과 실질적으로 수직이고 상이한 객체 표면 또는 일부에 탭이 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 객체의 상부의 길이 또는 폭에 따라 충분한 길이 또는 폭을 가져 리지 또는 돌출부는 동작 중에 적절하게 위치될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 하우징의 일부 또는 하우징 내부의 부분 상의 마찰 결합, 결합식 베이어닛 형태, 제혀 유형의 형태, 스냅 결합, 클립, 인터네스팅 핀 및 핀홀 형태, 래치 및 다른 상호 연결 구조일 수 있는 장착 구성요소 또는 결합 구성요소를 갖는 일회용 조립체뿐만 아니라, 추가 특징부가 장치 내에 포함되어 부착된 일회용 조립체가 이전에 사용되었다면 장치의 활성화 메커니즘은 트리거되지 않을 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 하우징의 일부 또는 하우징 내부의 부분 상의 마찰 결합, 결합식 베이어닛 형태, 제혀 유형의 형태, 스냅 결합, 클립, 인터네스팅 핀 및 핀홀 형태, 래치 및 다른 상호 연결 구조일 수 있는 장착 구성요소 또는 결합 구성요소를 갖는 일회용 조립체뿐만 아니라, 장착 구성요소는 일회용 조립체에 의해 만들어진 하우징 또는 하우징 내부의 부분까지의 소정의 수의 연결부를 허용하는 구성요소를 포함할 수 있다.
본원에 설명된 장치의 다른 실시형태의 경우, 장치, 예를 들면 임의의 일회용 특징부를 구비하거나 구비하지 않은 타진 도구는 하우징 또는 슬리브부의 개방된 단부로부터 연장되는 탭을 포함하여, 상술한 접촉 특징부 또는 슬리브부의 객체 접촉 표면이 측정 객체 표면의 적어도 일부와 접촉할 수 있으며, 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 반복 가능한 위치 결정을 돕는다. 또한, 탭은 매 시간 객체의 표면 상의 실질적으로 동일한 위치에 반복적으로 배치되도록 적용될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 탭은 하우징 또는 슬리브부의 종축에 실질적으로 평행할 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브부 또는 하우징은 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 객체의 상부의 길이 또는 폭에 따라 충분한 길이 또는 폭을 가져 리지 또는 돌출부는 동작 중에 적절하게 위치될 수 있다.
본원에 설명된 모든 실시형태의 경우, 구성요소는 임의의 형상 및 크기를 가질 수 있다. 일 양태에 있어서, 예를 들면 객체가 치아인 경우에 구성요소는 짧고 충분히 작은 두께를 가져 인접한 치아 사이에 끼워질 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 기계적 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 기계적 또는 산업용 구조, 복합체 및 유사체와 같은 객체를 에너지 인가 또는 태핑 방향에 평행한 방향과 다른 방향으로 이동되는 것을 방지하는 것을 돕기 위해 제공된다. 그것은 객체의 임의의 불필요한 장애물 및/또는 그것이 고정된 토대 및/또는 테스트 중에 이러한 다른 장애물로부터 발생할 수 있는 복잡한 것들을 최소화하는데 도움을 주어 검출의 감도 및/또는 정확성에 더 기여한다. 탭 또는 탭 및/또는 구성요소는 슬리브부가 객체 접촉부를 갖든지 접촉 특징부가 객체와 접촉되게 하든지 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 연장될 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.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 탭은 직접 객체 위에 장치를 재현 가능하게 위치 결정하는데 도움을 주기 위해, 사용 중에 접촉되는 객체 표면의 윤곽을 실질적으로 미러링하는 접촉 표면을 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 막대의 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 표면들에 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 특징부과 탭 및/또는 슬리브, 탭과 구성요소는 재활용가능하거나, 퇴비로 가능하거나 또는 생물 분해 가능한 재료로 제조될 수 있으며, 이는 한번 사용하고 폐기될 예정인 실시형태에 특히 유용하다.
상술한 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 막대의 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 세적, 수리 및 그 외의 것들을 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 막대와 같은 에너지 인가 도구는 하우징의 전방부에 위치되며, 태핑 막대에 대한 장착 메커니즘은 비마찰식 베어링을 포함할 수 있다. 이들 베어링은 하나 이상의 축방향 개구를 포함하여, 하우징과 태핑 막대에 의해 형성된 인접한 챔버는 공기를 교환하기 위해 서로 통신된다.
일 실시형태에 있어서, 태핑 막대는 그것의 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 일정한 단면 구조를 가질 수 있고, 상술한 바와 같이 자유 단부로부터 멀어지는 단부에 장착된 영구 자석 앙상블을 갖는다. 구동 메커니즘의 전자기 코일은 영구 자석 앙상블로서의 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 동일한 단부 뒤에 배치될 수 있어서, 하우징에 대해 비교적 작은 외경을 초래한다. 이 실시형태에 있어서, 하우징의 외경은 실질적으로 전자기 코일의 직경, 태핑 막대와 같은 에너지 인가 도구의 단면, 하우징 내의 태핑 막대의 장착 메커니즘, 및 하우징의 벽 두께에 의해 규정될 수 있다. 하지만, 도구의 길이는 전자기 코일(조립체의 가장 큰 질량으로 표시함)이 장치, 예를 들면 손 내의 핸드피스의 균형을 유지하기 위해 배치될 수 있도록 설계될 수 있고, 존재한다면 장치의 후방에 매터리의 균형을 잡는다.
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 동작될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 구동 메커니즘 또는 상기 구동 메커니즘, 예를 들면 전자 제어 보드부의 일부와 태핑 막대와 같은 에너지 인가 도구 사이의 통신은 리드 또는 태핑 막대를 중심으로 동심원 방식으로 나선형으로 감길 수 있는 전기적 도전성의 절연 와이어의 라인을 통할 수 있고, 스프링-탄성 특성을 갖는다. 그것은 라인 관리에 대한 최소한의 공간 조건을 가능하게 할 수도 있다. 막대를 중심으로 동심원 형상으로 감긴 와이어의 가닥은 제어 장치에 압전 센서를 연결시킨다. 와이어를 동심원 형상으로 감는 하나의 목적은 막대의 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 막대와 같은 에너지 인가 도구는 전자기 코일에 동력을 공급함으로써 전방으로 추진될 수 있고, 태핑 막대의 단부에서 자석을 밀어내는 자기장을 생성할 수 있다. 막대는 전자기 코일에 가해진 전압의 극성을 반전시킴으로써 수축된다. 전자기 코일에 동력이 공급되지 않은 경우에, 코일의 강철 코어에 대한 자기 인력을 통해 자석은 그것의 수축된 위치에서 막대를 고정시키기 위해 제공될 수도 있다.
존재한다면 나선형 스프링은 2개의 꼬인 개별 와이어를 갖는 가닥의 와이어 또는 동축의 라인으로 구성될 수 있다. 로드된 상태에서, 스프링은 마찰력에 상응하고 수축된 위치로부터 연장된 위치까지, 또는 하우징의 종축에 대해 실질적으로 평행한 위치로부터 중심에서 축과 예각을 이루는 위치까지의 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 전방 이동 중의 이러한 마찰력에 반대되는 초기 응력의 힘과 같은 정도로 압축될 수 있다. 따라서, 스프링 힘이 태핑 막대의 전체 타격에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지되도록, 스프링의 초기 응력 경로는 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 타격보다 훨씬 클 수 있다. 전방 이동 중에 태핑 막대에 대한 장착 메커니즘의 베어링의 임의의 바람직하지 않은 마찰력은 실질적으로 이 스프링에 의해 보상될 수도 있다.
일 양태에 있어서, 구동 메커니즘은 태핑 막대와 같은 에너지 인가 도구와 결합되기 위해 하우징 내에 위치된 측정 장치, 예를 들면 압전 힘 센서를 포함할 수 있다. 측정 장치는 동작 중의 객체에 가해진 충격, 또는 태핑 막대에 의해 야기된 표본 상의 임의의 진동 시 태핑 막대의 감속을 측정하도록 적용된다. 압전 힘 센서는 객체의 특성의 변화를 검출할 수 있고, 그것의 내부 특성을 객관적으로 정량화할 수 있다. 압전 힘 센서에 의해 전송된 데이터는 시스템 프로그램에 의해 처리될 수 있고, 이하에 추가로 설명된다.
또 다른 양태에 있어서, 구동 메커니즘은 에너지의 인가 이전, 도중, 및 이후에 태핑 막대와 같은 에너지 인가 도구의 변위를 감지 및/또는 측정하도록 적용된 선형 가변 차동 변압기(linear vaiable differential transformer)를 포함할 수 있다. 선형 가변 차동 변압기는 비접촉식 선형 변위 센서일 수 있다. 센서는 전기 유도 기술을 이용할 수 있으므로, 임의의 금속 타깃을 감지할 수 있다. 또한, 비접촉식 변위 측정은 중력의 효과가 그 결과에서 제거될 수 있도록 컴퓨터가 충격 바로 직전의 속도 및 가속도를 결정할 수 있게 할 수 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 연장시킬 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브 자체는 객체와 접촉하는 평탄한 영역을 증가시키도록 그것의 자유 단부를 향하는 역 테이퍼를 가질 수 있다.
일반적으로 본 장치는 에너지의 인가, 예를 들면 태핑 막대 등의 타격을 통해 객체에 진동이 생성되는 임의의 측정을 하는데 유용할 수 있다.
상술한 이러한 구조적 특징의 평가는 다수의 방법, 다수의 도구의 사용으로 행해질 수 있고, 예를 들면, 적절한 도구는 "System and Method for Quantitiative Measurements of Energy Damping Capacity"라는 발명의 명칭으로 2000년 9월 19일자로 출원된 미국 특허 번호 6,120,466("466 특허")에 설명된 바와 같으며, 이는 참조로서 본원에 원용된다. 다른 도구 및 방법은 미국 특허 번호 6,997,887, 7,008,385, 및 9,358,089에 개시된 것들을 포함할 수 있고, 전체 내용은 참조로서 본원에 원용된다. 이들 측정은 태핑 또는 에너지를 가한 결과로서 객체로부터 반사된 에너지를 시간 간격동안 측정하는 도구의 사용을 포함할 수 있고, 이는 시간 간격 중에 객체로부터 반사되는 에너지에 기초한 시간-에너지 프로파일을 생성하는 단계 및/또는 객체의 감쇠 용량을 결정하기 위한 시간 에너지 프로파일을 평가하는 단계를 포함할 수 있다. 미국 특허 번호 4,482,324 및 4,689,011에 개시된 바와 같은 추가 장치가 사용될 수도 있으며, 이들의 전체 내용은 참조로서 본원에 원용된다. 모든 이러한 도구 및 장치는 시스템의 측정 또는 능력을 감섭하지 않고, 반복적인 재현성을 추가하여 시스템으로부터의 이동을 통해 측정 객체의 오염 또는 측정되는 이전 객체로부터 교차 오염을 제거 또는 최소화시키는데 도움을 주기 위한 일회용 조립체로 변경될 수 있다.
일반적으로, 본원에 규정된 구조적 특징은 진동 감쇠 용량; 음향 감쇠; 예를 들면 객체를 구성하는 뼈대 또는 재료에 내재하는 결함을 포함하는 결함; 균열, 미세 균열, 갈라짐, 미세 갈라짐; 시멘트 밀봉의 손실; 시멘트 부족; 본딩 부족; 미세 누출; 병변(lesions); 부식; 일반적인 구조적 완전성 또는 일반적인 구조적 안정성을 포함할 수 있다. 치아 구조, 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 구조, 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, 갈라짐, 미세 갈라짐, 미세 균열; 시멘트 밀봉의 손실; 시멘트 부족; 본딩 부족; 미세 누출; 병변; 또는 부식과 연관될 수도 있다. 일반적으로 예를 들면, 벌집형 또는 층으로 이루어진 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 갈라짐 또는 미세 균열 등과 같은 임의의 구조적 완전성 또는 구조적 안정성과 연관될 수도 있다.
또한, 충격력과 관련된 기계적 에너지를 소산시키는 능력을 감소시켜 전체 치아의 구조적 안정성을 감소시키는 치아의 구조 변화는 이상적인 비손상 샘플과 비교하면 에너지 회수 데이터 평가에 의해 검출될 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 본 발명은 결함, 균열, 미세 균열, 갈라짐, 미세 갈라짐, 누출, 병변, 시멘트 밀봉의 손실; 미세 누출; 부식; 시멘트 부족에서의 구조적 완전성; 본딩 부족; 일반적으로 일반적 또는 구조적 안정성의 검출 위치에 대한 정확성에도 기여한다.
본 발명은 추가로 시스템의 측정 또는 동작 감도를 손상시키지 않으면서 측정 객체에 충격, 심지어 극소의 충격을 최소화하는 구조적 특징을 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일 실시형태에 있어서, 시스템은 측정의 더 양호한 감도를 나타내거나 유지하면서 측정 시에 객체 상의 충격력을 최소화하기 위해 경량이고 및/또는 더 저속으로 이동할 수 있는 에너지 인가 도구를 포함한다. 일 양태에 있어서, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대는 장치가 핸드피스인 경우에 핸드피스의 중량을 최소화하도록 더 가벼운 재료로 제조될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대는 핸드피스의 크기가 최소화될 수 있도록 더 짧고 및/또는 더 작은 직경으로 제조될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 시스템은 에너지 안가 도구의 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 도구의 가속도, 및 측정의 감도를 유지하면서 동작 중에 객체 상의 충격력을 낮추기 위해 더 작은 장치 코일을 포함할 수 있다. 이들 실시형태는 전술한 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.
상술한 바와 같이, 장치는 외부 전력 공급으로 테더링될 수 있거나 장치 하우징 내부에 포함된 전원에 의해 작동될 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 전기 전류만 제공된다. 시스템의 일부일 수 있는 베이스 스테이션의 경우, 장치를 충전시키키 위해 더 많은 전기 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 전기 전류 모두를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 베이스 스테이션은 장치에서의 무선 트랜스시버와 통신하는 PC용 무선 트랜스시버로서 작용하도록 제공될 수도 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. 그것은 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 건강관리 설정에서 재사용이 불가능하고 일회용인 조립체 또는 특징부에 관한 것이다. 상술한 바와 같이, 일회용 특징부 또는 조립체는 상이한 테스트 객체로 이동시키기 전에 제독 프로세스를 수행해야 할 필요없이, 이전의 측정 객체로부터의 교차 오염 또는 시스템으로부터의 전달을 통해 측정 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 또 다른 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 위해, 광 파이프(light pipe) 또는 객체의 더 양호한 조명을 가능하게 하고 사용자에 의한 시각화를 향상시키는데 사용될 수 있는 다른 조명 등의 측정 객체의 더 양호한 조명이 제공될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 광 파이프는 핸드피스와 일회용 특징부와 같이 구성요소 사이에 결합에 도움을 주는데 이용될 수도 있다.
상기 및 다른 이점을 함께 갖는 본 발명은 도면에 도시된 바와 같이 이하의 본 발명의 양태, 실시형태 및 일례에 대한 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해될 수 있다. 본 발명의 다양한 양태, 실시형태 및 일례로 나타내지만, 이하의 설명은 한정되지 않고 도시의 방식으로 제공된다. 다수의 대체, 변경, 추가 또는 재배치가 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있으며, 본 발명은 이러한 모든 대체, 변경, 추가 또는 재배치를 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에서 장치의 블록도를 도시하고;
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시형태에서 슬리브부를 갖는 핸드피스의 사시도를 도시하고;
도 1c는 실리브부를 갖지 않은 핸드피스의 단부를 도시하고;
도 1d는 슬리브부를 갖는 핸드피스의 분해도를 도시하고;
도 1e는 나타내어진 슬리브부를 갖지 않은 구동 메커니즘, 힘 센서 및 압전 센싱 와이어의 일부를 나타내는 핸드피스의 일부에 대한 분해도를 도시하고;
도 1g는 조명 특징부의 대안적인 구성을 도시하고;
도 2는 탭을 갖는 슬리브부를 도시하고;
도 2a는 보안 특징부 및 부착 특징부를 갖는 슬리브부를 도시하고;
도 2b는 접촉 특징부를 갖는 슬리브부의 긴 축을 따르는 사시 단면도를 도시하고;
도 2c는 탭을 갖지 않은 슬리브부를 도시하고;
도 2d 및 도 2e는 이동 가능하거나 변형 가능한 부분을 갖는 슬리브부의 접촉부를 도시하고;
도 2f는 탭을 갖는 슬리브부 및 확대된 접촉 표면을 도시하고;
도 2g는 보안 특징부, 조명 인터페이스 및 부착 특징부를 갖는 슬리브부를 도시하고;
도 2h는 접촉 특징부 및 조명 인터페이스를 갖는 슬리브부의 긴 축을 따르는 사시 단면도를 도시하고;
도 3은 볼록부를 갖는 불규칙한 표면을 갖는 객체와 슬리브부의 접촉을 도시하고;
도 3a는 오목부를 갖는 불규칙한 표면을 갖는 객체와 슬리브부의 접촉을 도시하고;
도 4, 도 4a 및 도 4b는 객체로부터 힘 센서까지의 접촉힘의 전달을 도시하고;
도 5 및 도 5a는 핸드피스를 위한 베이스 유닛을 도시하고;
도 6은 층으로 이루어진 힘 센서를 도시하고;
도 7은 객체로부터 위치되고 측정되기 위한 핸드피스의 동작 흐름도를 나타낸다.
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 재료가 이제 설명된다.
본원에서 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 안 된다.
본 발명은 구조적 특징에 대한 정보를 얻기 위해 사실상 임의의 크기 및 형상의 객체를 테스트하는데 사용될 수 있다. 측정 장치는 임의의 크기로 제공될 수 있고, 예를 들면 그것은 일반적인 도구로 측정되기 어려울 수 있는 객체의 테스트에 유용한 핸드피스일 수 있다. 시스템은 비파괴 측정을 행하는데 사용될 수 있다. 이러한 구조적 특징은 객체 또는 상기 객체가 고정될 수 있는 기반의 물리적 특징뿐만 아니라, 위치에 대한 정보, 실제 작업 이전의 치과 작업에 사용되는 재료의 호환성 또는 적합성, 치아 구조가 실제 작업 이전에 회복될 수 있는지, 회복 수술이 성공적인지, 임의의 수술되는 치아 구조가 리모델링되는 경우에 치과 작업 전후의 치아 구조의 느슨함, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 시스템 및 방법은 비파괴 방법이다. 그것은 재배치에 도움을 주기 위한 일회용부 및/또는 특징부를 갖거나 갖지 않을 수 있는 시스템에 적용 가능하다. 상술한 바와 같이, 장치는 객체의 구조적 특징을 결정하기 위해 장치의 동작 및 응답을 활성화, 입력 및 추적하도록 프로그래밍될 수 있는 계측 소프트웨어 및 컴퓨터화된 하드웨어를 포함하는 시스템의 일부일 수 있다. 하드웨어는 장치를 제어하기 위한, 그리고 수집된 임의의 데이터, 객체에 충격 시 예를 들면 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 감속을 분석하기 위한 컴퓨터를 포함할 수 있다. 일반적으로, 장치 및 하드웨어는 유선 연결(들), 무선 연결(들) 및/또는 이들의 조합을 통해 통신될 수 있다. 활성화 시, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대는 객체를 향해 일정 속도로 연장되고, 객체와의 충격 시 태핑 막대의 감속은 장치에 설치된 측정 장치, 예를 들면 압전 힘 센서에 의해 측정 될 수 있고 분석을 위해 나머지 시스템에 전송될 수 있다. 일 양태에 있어서, 태핑 막대는 객체를 반복적으로 타격하도록, 예를 들면 실질적으로 동일한 속도로 1초당 또는 1분당 특정 시간으로 타격하도록 프로그래밍될 수 있고, 감속에 관한 정보는 기록되거나 시스템에 의해 분석되도록 편집된다.
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. 상술한 바와 같이, 다수의 상이한 구조적 특징은 본 발명의 시스템 및 방법을 사용하여 결정될 수 있으며, 상술한 바와 같이 진동 감쇠 용량, 음량 감쇠 용량, 기계적 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 감쇠 용량, 음향 감쇠 용량 또는 구조적 안정성을 포함할 수 있고, 객체의 건강 상태를 나타낼 수 있다. 객체의 건강 상태는 상술한 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 감쇠 용량, 음향 감쇠 용량 또는 구조적 안정성을 포함할 수 있고, 객체의 구조적 완전성의 건강 상태를 나타낼 수 있다.
본 발명은 상술하고 및/또는 후술되는 객체의 구조적 특징의 효과적이고 반복 가능한 측정을 제공한다.
본 발명의 도구는 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 갈라짐 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 항공기 구조의 테스트, 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. 하지만, 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 센싱 메커니즘을 수용하는 도구를 포함할 수 있다.
예시적인 실시형태에 있어서, 도구는 도 1의 블록도 및 도 1d의 분해도에 도시된 바와 같이, 에너지 인가 도구 및 센싱 메커니즘을 수용하는 하우징(102)을 갖는 핸드피스(100)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 핸드피스는 핸드헬드 장치라고 할 수 있지만, 장착된 장치 또는 도구/기계적/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 도구라고 할 수도 있다. 일부 실시형태에 있어서, 도시된 바와 같이 에너지 인가 도구(110)는 객체를 향하는 A 방향으로의 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 그것의 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. 구동 메커니즘(140) 및/또는 도구의 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 A 방향으로 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 A에서 돌출될 수 있다. 일례에 도시된 바와 같이, 구동 메커니즘(140)은에너지 인가 도구(110) 상에 적용되어 중심(110a) 상에서 그것이 흔들리도록 하고, 그것의 선단에서 그것을 A 방향으로 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, 벤드(110b)로 나타내어진 것과 같은 L형의 에너지 인가 도구(110)의 벤드부는 가요성 및/또는 변형 가능한 구성을 포함하여, 구동 메커니즘(140)에 의해 가해진 선형 힘이 벤드(110b)를 중심으로 전방 이동을 수행함으로써 선단에서 A 방향으로 에너지 인가 도구(110)를 밀어낼 수 있다. 예를 들면, 벤드(110b)는 브레이드되고, 세그먼트되고, 스프링형의 및/또는 벤드를 중심으로 한 힘 및/또는 이동을 수행할 수도 있는 다른 벤드형 섹션을 포함할 수 있다.
예시적인 실시형태에 있어서, 도 1, 도 1d 및 도 1e에 도시된 바와 같이, 에너지 인가 도구(110)는 일반적으로 선형 막대형 에너지 인가 도구(110)를 갖는 태핑 막대 또는 충격 막대를 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), 도정성 및/또는 자기장 및 자기력에 의해 조작될 수 있는 다른 바람직한 부분 또는 구성요소를 포함함으로써 구동 메커니즘(140)과 상호작용하도록 더 설계될 수 있다. 에너지 인가 도구(110)는 예를 들면 구동 메커니즘(140)에 의한 더 용이한 추진 및/또는 객체 상의 충격력을 제어 등을 위해 전체 질량 또는 밀도를 감소시키도록 설계될 수도 있다.
태핑 또는 충격 막대와 같은 에너지 인가 도구(110)의 이동에 도움을 주기 위해, 도 1d 및 도 1e의 슬라이드 리테이너(112b)로 나타내어진 바와 같이, 에너지 인가 도구(110)가 자유롭게 슬라이딩되지만 축을 벗어난 이동을 제한하도록 지지부 또는 베어링이 이용될 수 있다.
예시적인 실시형태에 있어서, 핸드피스(100)는 객체와 에너지 인가 도구(110)의 충격으로부터 효과의 특징을 검출하기 위한 센싱 메커니즘(111)을 더 수용할 수 있다. 일반적으로, 센싱 메커니즘(111)은 에너지 인가 도구(110)와 물리적으로 결합, 기능적으로 결합 또는 이와 달리 접촉하여, 충격의 특징을 검출할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 센싱 메커니즘(111)은 일반적으로 전기 신호를 생산할 수 있는 압전 센싱 요소를 포함할 수 있으며, 압전 센싱 요소 상의 압력의 변화와 같은 기계적 에너지에 대한 변화는 객체의 분석을 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 압전 와이어는 도 1e에 삽입되어 있는 센싱 메커니즘(111)으로 나타내어진 바와 같이 에너지 인가 도구(110) 내로 로딩될 수 있다. 센싱 메커니즘(111)은 예를 들면 선형 가변 차동 변압기와 같은 센싱 요소의 다른 형태를 포함할 수도 있으며, 이는 변압기, 가속도계, 저항 압력 센서, 스트레인 게이지, 및/또는 다른 적합한 유형의 센서 또는 센서의 조합에서 금속일 수 있거나 자기 유도에 달리 영향을 줄 수 있는 에너지 인가 도구(110)의 자리 선정으로 인해 변압기의 전압의 변화로 에너지 인가 도구(110)의 위치를 감지할 수 있다. 일반적으로, 소망의 특징의 광학 센싱을 위해 센싱 메커니즘(111)의 위치 또는 그것의 위치들이 결정될 수 있다. 예를 들면, 압전 센싱 요소는 일반적으로 객체에 충격을 주는 선단 근처와 같이 실시 가능한 충격 지점과 가까운 곳에 위치되어, 에너지 인가 도구(110)의 보다 많은 물리적 변형량이 검출될 수 있다. 센싱 메커니즘(111)은 동작 중에 객체와의 충격 시, 또는 상기 충격에 의해 야기된 임의의 진동 시 에너지 인가 도구(110)의 감속을 측정하도록 적용될 수 있다. 센싱 메커니즘(111)은 객체의 특성의 변화를 검출할 수 있고, 내부 특성을 객관적으로 정량화할 수 있다. 센싱 메커니즘(111)에 의해 전송된 데이터는 시스템 프로그램에 의해 처리될 수 있으며, 이는 후술된다.
일부 실시형태에 있어서, 구동 메커니즘(140) 또는 상기 구동 메커니즘, 예를 들면 에너지 인가 도구(110), 센싱 메커니즘(111) 또는 전자 장치 조립체(144) 중 일부 사이의 통신은 리드 또는 태핑 막대를 중심으로 동심원 방식으로 나선형으로 감길 수 있는 전기적 도전성의 절연 와이어의 라인을 통할 수 있고, 스프링-탄성 특성을 갖는다. 그것은 라인 관리에 대한 최소한의 공간 조건을 가능하게 할 수도 있다. 예를 들면, 에너지 인가 도구(110)를 중심으로 동심원 형상으로 감긴 와이어의 가닥은 센싱 메커니즘(111)으로 및/또는 센싱 메커니즘(111)으로부터 신호를 전달하는데 이용될 수 있다. 동심원 형상으로 와이어를 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 피하는데 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 막대와 같은 에너지 인가 도구(110)는 전자기 코일에 동력을 공급함으로써 전방으로 추진될 수 있고, 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 단부에서 자석을 밀어내는 자기장을 생성할 수 있다. 막대는 전자기 코일에 가해진 전압의 극성을 반전시킴으로써 수축된다. 전자기 코일에 동력이 공급되지 않은 경우에, 코일의 강철 코어에 대한 자기 인력을 통해 자석은 그것의 수축된 위치에서 막대를 고정시키기 위해 제공될 수도 있다.
존재한다면 나선형 스프링은 2개의 꼬인 개별 와이어를 갖는 가닥의 와이어 또는 동축의 라인으로 구성될 수 있다. 로드된 상태에서, 스프링은 마찰력에 상응하고 수축된 위치로부터 연장된 위치까지, 또는 하우징의 종축에 대해 실질적으로 평행한 위치로부터 중심에서 축과 예각을 이루는 위치까지의 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 전방 이동 중의 이러한 마찰력에 반대되는 초기 응력의 힘과 같은 정도로 압축될 수 있다. 따라서, 스프링 힘이 태핑 막대의 전체 타격에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지되도록, 스프링의 초기 응력 경로는 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대의 타격보다 훨씬 클 수 있다. 전방 이동 중에 태핑 막대에 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 센싱 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, 센싱 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. 도관(111a)은 에너지 인가 도구(110)와 같은 핸드피스(100) 내에서 이동하는 구성요소로부터 유선 연결을 보호할 수 있다.
상술한 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 스테이션이 사용될 수 있다.
도 5 및 도 5a는 핸드피스(100)를 수용하기 위한 핸드피스 리셈터클(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 전기 전류만 제공될 수 있다. 시스템의 일부일 수 있는 베이스 스테이션의 경우, 장치를 충전시키기 위해 더 많은 전기 전류가 제공될 수 있다.
본 발명은 더 추가로 본 발명의 시스템의 일부일 수 있고 USB를 통해 컴퓨터, 예를 들면 PC 내로 연결될 수 있는 베이스 스테이션에 관한 것이다. 이러한 연결은 PC와 베이스 스테이션 사이의 데이터 전달, 및 장치가 도킹된 충전 프로세스 중에 장치를 충전하기 위한 전기 전류 모두를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 베이스 스테이션은 장치에서의 무선 트랜스시버와 통신하는 PC용 무선 트랜스시버로서 장동하도록 제공될 수도 있다.
도 5는 전자 장치 접촉(113)과 같은 핸드피스(100) 상의 대응되는 접촉을 통해 접촉되고 데이터를 전송할 수 있는 베이스 전자 장치 접촉(206)을 갖는 베이스 스테이션(200)의 일례를 도시한다. 베이스 스테이션(200)은 전력 접촉(113a)과 같은 핸드피스(100) 상의 대응되는 특징부와의 접촉에 의해 충전될 수 있는 베이스 전력 접촉(208) 등을 통해 핸드피스에 충전을 더 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)에서 도킹될 수 있다. 사용 프로토콜은 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다. 도 1d, 도 5 및 도 5a에 나타내어진 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, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이 개방된 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 나타내어진 바와 같이 하우징(102)의 개구로부터 나올 수 있다. 하우징(102)은 도시된 바와 같이 그립핑 특징부(103)와 같은 핸들링 특징부를 포함할 수도 있다. 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 1d에 도시된 바와 같이 다수의 일부 또는 부분을 포함할 수 있다. 일반적으로, 핸드피스(100)의 구성요소는 동심원 형상으로 배치된 다른 구성요소와 함께 형성부의 약 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 측정 객체에 대한 에너지 인가 도구(110)의 안정하고, 일정하고 및/또는 재현 가능한 자리 선정에 도움을 주기 위한 치펴를 포함할 수 있으며, 이는 교차오염 또는 다른 위생처리 문제를 줄기는 방식으로 수행될 수도 있다.
일부 예시적인 실시형태에 있어서, 상술 및/또는 후술하는 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 상술한 관련된 구성요소와 함께 이용될 수 있다. 도 1, 도 1a, 도 1b 및 도 1d는 하우징(102)의 어플리케이터 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 제거 가능한 및/또는 일회용의 부품일 수도 있다.
도 2, 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 핸드피스(100)의 나머지로부터 분리 가능한 부품인 슬리브(120)의 실시형태를 도시한다. 슬리브(120)는 일반적으로 예를 들면 임의의 나사산 부착, 마찰 결합, 결합식 베이어닛 형태, 제혀 유형의 형태, 스냅 결합, 클립, 인터네스팅 핀 및 핀홀 형태, 레치 및 다른 상호 연결 구조와 같은 임의의 적절한 연결 형태를 통해 핸드피스(100) 또는 그것의 일부에 결합될 수 있다. 도 1b 및 도 2a는 도 1c 및 도 1d의 슬리브 마운트(112a)와 같은 핸드피스(100)의 일부 상으로 클립될 수 있는 슬리브(120) 상의 클립(125)을 도시한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 슬리브(120)와 같은 슬리브부는 치과 의원 또는 이와 유사한 곳 등의 건강관리 설정에서 재사용이 불가능하고 일회용인 조립체 또는 특징부일 수 있다. 상술한 바와 같이, 일회용 특징부 또는 조립체는 다른 테스트 객체로 이동시키기 전에 제독 프로세스를 수행해야 할 필요없이, 이전의 측정 객체로부터의 교차 오염, 또는 시스템으로부터의 전달을 통해 측정 객체의 오염을 제거 또는 최소화하는데 도움을 주기 위함이다. 한 번 사용된 이러한 특징부 또는 조립체가 재사용할 수 없다는 것을 보장하기 위해, 일회영 특징부 또는 조립체는 한 번 사용하도록 프로그래밍될 수 있다. 일부 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. 도 1 및 도 2a는 전자 장치 인터페이스(142) 등을 통해 핸드피스(100)의 전자 장치와 연결시키는데 이용될 수 있는 슬리브(120)에 결합된 장치를 도시하고, 그것은 도 1c의 전자 장치 접촉(113)과 같은 접촉 핀 또는 무선주파수 ID(RFID), 근접 무선 통신(NFC), 블루투스, 및/또는 임의의 다른 인터페이스 형태와 같은 전자 장치 인터페이스의 다른 형태를 이용할 수 있다.
전자 장치 인터페이스(142)는 도 1d의 슬리브 장착 PCB(108)과 그것의 리테이너(107)로 도시된 바와 같은 PCB를 포함할 수 있다. 이용된다면, 전자 장치 접촉(113)은 전방 단부 캡(105)에서 개구를 통해 하우징(102)으로부터 나올 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 또 다른 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. 예를 들면, 도 2의 클립(125)은 슬리브(120)가 제거되는 경우에 스냅 오프되도록 적용될 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 슬리브(120)와 같은 슬리브부는 치과 의원 또는 이와 유사한 곳 등의 건강관리 설정에서 재사용이 제한적이고 일회용의 조립체 또는 특징부일 수 있다. 예를 들면, 일회용 특징부 또는 조립체는 제한된 시간동안에도 오토클레이빙될 수 있다.
일반적으로, 슬리브(120)는 측정 시에 에너지 인가 도구(110)의 단부와 실질적으로 동연의 거리만큼 하우징(102)의 어플리케이터 단부(102a)로부터 돌출될 수 있고, 상술한 바와 같이 적어도 에너지 인가 도구(110)의 연장되거나 추진된 상태까지 연장될 수 있다. 따라서, 슬리브부(120)의 길이는 연장된 에너지 인가 도구(110)의 돌출부의 길이에 따라 다소 의존적일 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 도 1f에 도시된 바와 같이, 슬리브부는 하우징(102)에 부착되거나 하우징(102)의 단부에 위치할 수 있고, 에너지 인가 도구(110), 예를 들면 태핑 막대가 동작시 피봇(110a)에서 하우징(102)의 종축과 예각을 이루도록 실질적으로 평행하게 이동되는 경우에 그것과 실질적으로 수직이다. 슬리브부는 실질적으로 원통형일 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 슬리브는 하우징의 연장부일 수 있으며, 태핑 막대가 동식시 하우징의 종축과 예각을 이루도록 실질적으로 평행하게 이동하는 경우에 에너지 인가 도구, 예를 들면 태핑 막대가 자유롭게 이동할 수 있도록 실질적으로 반원통형이다. 이 시스템을 사용하면, 예를 들면 환자의 치아 중 어금니 영역과 같이 비교적 접근하기 어려운 위치에서 측정될 수 있다.
슬리브(120)는 일반적으로 측정 시에 객체에 대한 핸드피스(100)의 반복 가능한 자리 선정을 안정화 및/또는 도움을 주기 위해, 객체의 표면에 대해 휴지 또는 가압하는데 이용될 수 있는 객체 접촉부(123)를 포함할 수 있다. 슬리브부는 에너지 인가 도구(110)가 들어갈 수 있는 개구(126)를 갖는 베이스부(127)를 갖는 슬리브 중공부(128)로 나타내어진 바와 같이, 실질적으로 중공 내부를 갖는 원통형 및/또는 원뿔형일 수 있다. 객체 접촉부(123)는 일반적으로 객체에 접근할 수 있는 에너지 인가 도구(110)를 통한 개구를 형성할 수 있다. 상기 개구의 크기는 변경될 수 있어서, 도 2f의 객체 접촉부(123)에 형성된 더 작은 개구로 도시된 바와 같이 객체에 대해 휴지시킬 수 있는 더 큰 플랫폼을 제공할 수 있거나, 도 3 및 도 3a의 다양한 표면으로 나타내어진 바와 같이 더 다양한 객체 표면을 수용할 수 있는 더 큰 개구를 제공할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 객체 접촉부(123)의 개구는 특징부, 예를 들면 외측 표면에서 객체와 접촉하기 위한 접촉 특징부 및 내측 표면 상의 에너지 인가 도구(110)를 더 포함하여, 에너지 인가 도구(110)와 객체 사이의 직접적인 접촉을 방지할 수 있다. 장벽을 제공함으로써 객체와 에너지 인가 도구(110) 사이에 이동으로부터 임의의 오염 또는 다른 위생처리 문제를 방지하는데 도움을 주는 것은 바람직할 수 있다. 예를 들면 다른 환자 사이에 그것을 세척/살균/위생처리하지 않고 에너지 인가 도구(110)의 반복적 사용을 가능하게 한다. 접촉 특징부(121)와 같은 특징부는 도 1~도 1b 및 도 2, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같다. 일반적으로 접촉 특징부(121)는 가요성, 변형 가능하고, 및/또는 최소한의 간섭, 감쇠 또는 다른 소망하지 않은 효과를 갖는 측정 시에 에너지 인가 도구(110)로 그리고 에너지 인가 도구(110)로부터 힘을 전송하도록 달리 적용될 수 있다.
일부 예시적인 실시형태에 있어서, 접촉 특징부(121)는 도 2b, 도 2d 및 도 2e의 접촉 특징부(121)로 도시된 바와 같이 나머지 슬리브(120)와 별개의 구성요소일 수 있다. 별개의 접촉 특징부(121)는 예를 들면 후술되는 바와 같이 나머지 슬리브(120)로부터 적어도 반독립적으로 이동할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 별개의 접촉 특징부(121)는 도 2b의 단면도에 도시된 바와 같이 접촉 관형 부분(121a)을 갖는 슬리브(120)에서 슬라이딩 가능하게 및/또는 이동 가능하게 배치될 수 있고, 부분적으로 유지될 수 있도록 반-마찰 끼움 등으로 슬리브(120)에서 정지되어 있을 수 있지만, 여전히 움직일 수 있다. 접촉 관형 부분(121a)은 슬롯(121c) 및 멈춤 탭(120a)으로 도시된 바와 같이 이동의 제한된 범위를 제공하도록 슬리브(120)의 대응되는 특징부와 상호 작용할 수 있는 특징부를 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에 있어서, 접촉 특징부(121)는 멈춤부, 리지, 범프 또는 도 2h의 이동 멈춤부(120b, 120c)로 도시된 바와 같이 슬리브(120)의 종축을 따르는 소망의 범위를 벗어나는 이동을 방지하기 위한 다른 장애물에 의해 제한될 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 접촉 특징부(121)는 두께, 변형 가능성 및/또는 형상을 가질 수 있는 얇은 멤브레인부를 포함하여, 그것을 통하는 힘의 전달에 최소한의 효과를 발생시킬 수 있다. 도 2d는 별개의 접촉부(121b)로 나타내어진 바와 같이 얇은 멤브레인 또는 다른 층을 포함할 수 있는 가동 접촉부(121a)를 갖는 접촉 특징부의 일 실시형태를 도시하며, 이는 얇은 플라스틱 필름 또는 금속박과 같이 자유롭게 이동 및/또는 변형될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 도 2e 등에 있어서, 접촉 특징부(121)는 변형 접촉부(121b')를 갖는 접촉 특징부(121)를 형성하는 가요성 플라스틱 등의 변형, 굽힘 및/또는 에너지 인가 도구(110)의 힘을 전송할 수 있는 일체부로 형성될 수 있다. 가동 접촉부(121a)는 힘/에너지의 최적 전달을 위해 에너지 인가 도구(110)의 형상과 일치하도록 형성될 수도 있고, 그 반대일 수도 있다. 일부 예시적인 실시형태에 있어서, 가동 접촉부(121a)는 금속성 박, 예를 들면 스테인리스 강 박 또는 시트로 구성될 수 있고, 예를 들면 에너지 인가 도구(110)의 단부와 일치하는 돔형 등으로 스탬핑 및/또는 몰딩될 수 있다. 스테인리스 강 및 유사한 재료와 같은 일부 금속성 박 또는 시트는 예를 들면 강성 또는 강도, 몰딩/형성의 용이함, 그것을 통해 전달되는 에너지 또는 힘의 낮은 감쇠 등의 높은 강도 특성, 의료 또는 치과 적용에 사용되기 위한 바람직한 특성 및/또는 그것의 일반성 또는 저비용으로 인해 바람직할 수 있다. 예를 들면, 약 0.1mm의 두께의 얇은 스테인리스 강 박 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, 스테인리스 강, 알루미늄, 구리, 또는 다른 임의의 재료)을 스탬핑 등을 함으로써 소망의 두께의 폐쇄 단부를 갖는 관형 또는 링형 구조로 형성될 수 있는 재료로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 접촉 특징부(121)는 변형 또는 가동 가능한 특징을 제공하기 위해 두께를 갖는 폐쇄 단부를 갖는 골무 또는 컵과 유사한 형태를 취할 수 있다.
예를 들면, 접촉 특징부의 멤브레인에 적합한 폴리머 재료는 낮은 마찰계수, 높은 감쇠 용량, 흡수성, 생물분해성, 수분해성, 투명성, 반투명성 및 비도전성을 포함하는 하나 이상의 특성을 갖는 임의의 폴리머를 포함할 수 있다.
스테인리스 강 및 유사한 금속성 재료와 같은 예를 들면 박 또는 시트에 적합한 금속성 재료의 경우에 소망의 형상으로 형성되거나 소망의 형상으로 초가소성 물질을 이용하여 형성되기 전에 오스테나이트의, 가공 경화, 전자 연마, 어닐링될 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 접촉 특징부(121)는 불규칙적이거나 비일정한 표면 특징부를 갖는 표면 등의 객체의 표면과 에너지 인가 도구(110)의 일정한 접촉을 발생시키는데 도움을 주기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 도 3 및 도 3a는 객체(90)을 갖는 핸드피스(100)의 사용을 도시하며, 여기서 객체(90)는 도 3의 볼록 접촉 표면(95)을 갖는 객체(90) 및 도 3a의 오목 접촉 표면(96)을 갖는 또 다른 객체(90)와 같이 평탄하지 않은 표면 특징부를 갖는다. 도 3에 평면 뒤로 돌출되는 볼록 접촉 표면(95) 및 도 3a에 평면 앞에 남아 있는 오목 접촉 표면(96)으로 도시된 바와 같이, 객체(90)의 접촉 표면(94)에 놓인 객체 접촉 표면(123)은 객체 접촉부(123)의 평면 앞 또는 뒤로 에너지 인가 도구(110)에 대한 접촉 지점이 제공될 수 있는 불규칙하거나 비일정한 표면 특징부를 중심으로 놓일 수 있다. 접촉 특징부(121)가 객체 접촉 표면(123)에 대해 이동 가능하면, 도 3에 나타내어진 바와 같이 볼록 접촉 표면(95)와의 접촉을 제공하기 위해 연장되지 않거나 수축된 C 위치에서 이동 및/또는 유지될 수 있다. 또한, 도 3a에 나타내어진 바와 같이, 가동 접촉 특징부(121)는 오목 접촉 표면(96)과의 접촉을 제공하기 위해 연장된 D 위치로 이동될 수 있다. 측정 시에, 에너지 인가 도구(110)는 접촉 표면(94)의 형상에 의존적인 적절한 위치로 접촉 특징부(121)를 밀 수 있고, 실질적으로 그 자리에 유지되거나 핸드피스(100)의 후속 충격 또는 자리 선정의 다른 위치로 조절될 수 있는 초기 충격을 만들 수 있다. 일반적으로 에너지 인가 도구(110)의 접촉 또는 충격은 객체(90)에 대한 변형 또는 손상을 일으키지 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 A 방향에 실질적으로 수직이거나 직교인 안정성 등의 추가 안정성을 제공하기 위한 특징부를 포함할 수 있다. 도 1a, 도 1b 및 도 2~도2b는 객체 접촉부(123)가 측정 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 객체 상단의 일부에 놓일 수 있기 위해 객체 접촉부(123) 근처의 슬리브(120)로부터 돌출되는 탭(124)을 갖는 슬리브부를 도시한다. 따라서, 탭(124) 및 객체 접촉부(123)는 객체(90)에 대한 핸드피스(100)의 반복 가능한 자리 선정에 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 놓여있을 수 있는 객체가 임의로 붙잡히는 것을 방지한다. 다른 실시형태에 있어서, 모서리는 반드시 둥글 필요는 없지만 탭(124)은 부드러울 수 있다.
일반적으로, 핸드피스(100)에 일정하게 부착될 수 있기 위해 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, 소망한다면 오토클레이브 등에 의한 다중 살균 절차를 견질 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 일례는 예를 들면 몰딩, 열성형 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(예: 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 갖는 폴리에스테르이미드 무수물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물, 구성물로서 함유된 방향족 폴리에스테르 또는 방향족 폴리에스테르 아미드 등을 포함한다. 이들 재료 중 일부는 재활용이 가능하거나 재활용이 가능하게 제조된다. 퇴비로 가능하거나 생물 분해 가능한 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 생물 분해 가능하거나 퇴비로 가능한 임의의 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 일부 비-퇴비화성 또는 비-생물 분해 가능한 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 생물 분해 가능하게 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 일례의 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 기계적 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 기계적으로 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, 취해진 에너지 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 조작자에 의해 객체에 가해진 힘을 측정하는 방식으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 따라서 센서는 예를 들면 객체와 핸드피스 사이에 배치될 수 있다. 센서는 가해진 힘이 포착될 수 있는 방식으로 핸드피스와 조작자 사이에 더 배치될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 핸드피스(100)의 일부를 통해 객체와의 접촉으로부터 수직력의 변환 또는 전달에 의존할 수 있는 내부 힘 센서가 이용될 수 있다. 도 1, 도 1d 및 도 1e는 슬리브부(120)와 같은 핸드피스(100) 일부의 접촉이 힘 전달 슬리브 또는 슬리브형 구성요소와 같은 힘 전달 부재(130) 상으로(도 2b 및 도 4에 나타내어진 접촉점(129)에서의 접촉을 통해) 밀 수 있는 배치를 도시하며, 이는 이후에 B 방향으로 힘 센서(143) 상으로 밀어 힘을 가할 수 있다. 도 1d 및 도 1e의 분해도에 있어서, 예를 들면, 힘 센서(143)는 구동 메커니즘 인터페이스 부재(141)로 도시되어 있는 비교적 고정된 구성요소 사이에 끼어 있으며, 그 자체는 후술되는 바와 같이 구동 메커니즘(140), 및 슬리브(120)(존재한다면)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.
일부 실시형태에 있어서, 도 1c 및 도 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 연장될 수 있는 슬리브 마운트(112a) 상 등의 힘 전달 부재(130) 상에 장착될 수 있다. 이후에, 객체와의 접촉으로부터의 힘은 도 4, 도 4a 및 도 4b에 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 B 방향으로 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 구동 마운팅(140a) 등을 통해 하우징(102)에 장착될 수 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 도 4a에 도시된 바와 같이, 힘 전달 부재(130) 및 슬리브부(120), 전달 슬리브(112), 슬리브 마운트(112a) 및 힘 전달 베이스부(130b) 등의 그것의 기계적으로 결합된 부분은 힘 센서(143), 구동 메커니즘 인터페이스 부재(141), 구동 메커니즘(140) 및 하우징(102) 등의 비교적 고정된 부분에 대해 B 방향 등으로 이동 가능할 수 있다. 힘 센서 바이어싱(143a)과 같은 바이어싱 부재는 바이어스 또는 리프 스프링 또는 탄성 쿠션과 같은 객체와의 접촉이 중단될 때, 예를 들면 힘 센서(143) 상의 힘을 균일하게 분산시키고 및/또는 힘 전달 부재(130)를 B 방향을 따라 원래의 위치로 복귀시키기 위한 복귀 바이어스로서 기능하는 등 힘 전달 부재(130)와 힘 센서(143) 사이에 추가로 제공될 수 있다.
일반적으로, 슬라이딩 거리와 같은 이동은 예를 들면 약 0.3mm~약 1mm, 더욱 예를 들면 약 0.5mm로 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 가동 부분 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 막대를 손상으로부터 보호하는 힘 전달 부재(130) 상에 장착될 수도 있다. 예를 들면 슬리브부가 존재하지 않는다면 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 B 방향으로 작용할 수 있고, 슬리브(120) 등은 힘 전달 부재(130)에 대해 B 방향으로 힘 센서(143) 상으로 가압할 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 막대는 슬리브(120)의 접촉부(121)와 같은 슬리브부의 객체 접촉부가 측정 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, 더 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 1에 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, 상술한 바와 같이 슬리브부(120)의 개방된 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 센싱하기 위한 적어도 하나의 스트레인 게이지를 포함할 수 있다. 스트레인 게이지는 장치 하우징과 슬리브부 사이의 캔틸레버에 부착 또는 장착될 수 있어서, 슬리브부의 객체 접촉부가 객체에 가압되는 경우에 그것은 스트레인 게이지에 의해 측정되는 캔틸레버를 변형시켜 힘 측정을 제공한다. 일부 실시형태에 있어서, 단일 또는 별개의 캔틸레버에 장착된 다수의 스트레인 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 센싱은 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 센싱은 스프링에 대해 밀린 경우에 가동부의 위치를 광학으로 감지하기 위한 광 센서에 의해 수행될 수 있고, 또 다른 실시형태에 있어서, 객체에 대한 슬리브부의 객체 접촉부의 상대 위치는 하나의 단부에서 가동부, 예를 들면 힘 센서 슬리브형 구성요소에, 그리고 다른 단부에서 고정된 요소, 예를 들면 하우징에 부착될 수 있는 하나 이상의 스트레인 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 찾을 수 있는 것과 같은 용량성 선형 엔코더 시스템이 힘을 측정하는데 사용될 수 있다.
센싱 패드는 층 구조를 포함할 수 있으며, 그것은 일반적으로 힘 측정을 제공하기 위해 패드에 가해진 힘에 따라 저항을 변화시킬 수 있는 "단락 모드" FSR(힘 센싱 레지스터)라고도 할 수 있다. FSR은 통상적으로 그것의 표면에 힘을 가한 후에 예측 가능한 방식으로 저창을 변화시키는 도전성 폴리머로 구성된다. FSR의 센싱 필름은 통상적으로 매트릭스에 매달린 전기적 도전성 및 비도전성 입자 모두를 포함한다. FSR의 표면에 힘을 가하면 입자가 도전성의 전극을 토치하게 되고, 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 달리 증착된 베이스 층(143h)을 포함할 수 있는 층으로 이루어진 힘 센서(143)의 일례를 도시한다. 힘 전달 부재(130)로부터 B 방향 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 도 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.
스트레인 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 있는지 결정할 수 있다(304). 힘이 그 범위 내에 있다면, 제어 메커니즘은 에너지 인가 도구(110)를 동작시킬 수 있고(305), 및/또는 접촉력이 수용 가능하다는 신호를 사용자에게 출력할 수 있다(306). 접촉력이 수용 가능한 범위 밖에 있다면, 제어 메커니즘은 압력을 변화시키고(307) 및/또는 에너지 인가 도구(110)를 비활성화하거나 비활성화를 유지하도록 신호를 출력할 수 있다. 수용 가능하다면, 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 딜레이가 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, 수용 가능한 경우에 녹색 그리고 수용 가능하지 않은 접촉력의 경우 적색과 같이 2개의 LED가 사용될 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 광원(114)으로부터의 광은 슬리브(120)에 켜지며, 그것은 수용 가능하거나 수용 가능하지 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 가까워지고 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 1d에 광 파이프로 나타내어진 바와 같이, 광원(114) 등에서 하우징의 표면에 존재할 수 있는 광 파이프 또는 섬유 광 채널을 통해 전달될 수 있다. 일부 일례에 있어서, 광 파이프(114)는 도 1d의 대체 리테이너(107)일 수 있는 도 1g의 리테이너(107')과 일체이거나 부착되는 등 핸드피스(100)의 일부와 일체이거나 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 연장될 수 있다. 도 4 및 도 4a는 슬리브부(120)의 슬롯(125a) 내로 연장시킴으로써 나타내어지는 바와 같이, 광을 광원(114a)로부터 슬리브부(120)내로 전달하기 위해 핸드피스(100)로부터 연장되는 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 적용될 수 있다. 슬리브부(120)의 슬롯(125a) 내로 끼움으로써 슬리브부(120)와 핸드피스(100) 사이에 추가 배치, 연결 및/또는 고정을 제동하는데 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.
핸드피스(100)는 초기 부정확한 배치 이후에 적절한 힘으로 배치를 다시 시도하기 위해 핸드피스(100)를 재설정하도록 도 1d에 재설정 제어(144b)로 나타내어진 재설정 버튼을 포함할 수도 있다. 재성정 버튼(144b)은 새로운 상태에 핸드피스(100)를 배치하기 위해 전자 장치 조립체(144) 상의 적절한 제어부 상으로 가압할 수 있다.
힘센서가 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 1에 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 막대의 경우, 그것은 수평면으로부터 ±30°일 때에 경고를 트리거할 수 있다. 슬리브부의 객체 접촉부에 누르는 힘이 감지될 때 작동 축이 수평으로부터 30°를 초과하도록 장치가 배향되면, 장치 내의 PCB와 같은 장치 상에 위치한 스피커에 의해 경고음을 낼 수 있다. 이러한 상황에서, 장치가 수용 가능한 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. 전통적인 기포 수준기 및 추 기반의 전자 수준 측량기는 통상적으로 오직 단일축과 좁은 경사 측정 범위에 의해 제한된다. 하지만, 가장 정확한 수준, 각도 측정, 배치 및 표면 평탄성 수평검사 작업은 기본적으로 2개의 독립적인 직교 단일축의 객체가 아닌 2차원의 표면 평면각을 포함한다. 2개의 축과 3개의 축의 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. 이후에 가속도를 제공하기 위해 변위가 측정된다. 상업용 장치에 있어서, 압전, 압저항 및.또는 용량성 구성요소는 통상적으로 기계적 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 센싱 요소를 사용하며, 여기서 이들의 성능은 낮은 주파수 범위에서 우수하며, 이들은 높은 안정성 및 선형성을 얻기 위해 서보 모드로 동작될 수 있다. 현대의 가속도계는 시험 질량을 갖는 캔틸레버 빔을 포함한 작은 MEMs인 경우가 있다. 감쇠는 장치에 밀봉된 잔류 기체의 결과이다. 외부 가속도의 영향에서의 시험 질량은 그것의 중립 위치로부터 휜다. 이러한 휨은 아날로그 또는 디지털 방식으로 측정된다.
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 가질수도 있고, 이러한 공구 또는 도구를 만들기 위한 기질로서 유용한 물질의 종류 및 수를 증가시킬 수 있다.
또한, 도구는 해부학적 구조, 예를 들면 임플란트용 재료의 선택 및/또는 구성에 사용되는 생물학적으로 관습적인 호환 가능한 재료 또는 기계적으로 생체에 적합한 재료와 같은 재료의 선택에 도움을 주는데 유용할 수 있다. 일반적인 건강한 치아의 경우, 씹음으로써 발생하는 타진 에너지는 건강한 뼈-자연 치아 경계에서 치주 인대에 의해 약화된다. 하지만, 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. 받침대의 제작 이후, 연구가 복합수지, 금 또는 지르코니아 받침대를 이용하여 임플란트 수복물의 잔존성이 입증하였지만, 상기 받침대 재료의 로드에 대한 동적 반응을 측정하는 이러한 연구는 없었다. 본 발명의 도구는 이러한 목적을 위해 사용될 수 있고, 이식 이전의 안정성 또는 호환 가능성을 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, 도구는 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 기계적 또는 화학적으로 내구성 있거나 호환 가능한 재료와 같은 재료의 선택에 도움을 주는데 유용할 수 있다. 본 발명의 도구는 이러한 목적으로 사용될 수 있고, 제작 이전뿐만 아니라 제작 이외에도, 균열, 갈라짐, 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 갈라짐 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(crestal) 또는 심첨부(apical) 결함과 같은 병변이 검출되면, 골정 및 심청부 결함이 존재한다면 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.
일반적으로, 본 발명은 치아 건강 또는 물리적 구조의 구조적 완전성의 정확성에 대한 새로운 형태 및 새로운 방식으로 진단할 기회를 더 나타낸다. 본 발명은 표본, 충격시 측정되는 감속 및 균열, 갈라짐, 미세 균열, 미세 갈라짐; 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 로딩 방향은 상술한 구조적 특성을 테스트하기 위해 혀 방향과 같이 가능하다.
구강 로딩은 통상적으로 예를 들면 치아가 만나는 더 위험한 유형의 로딩인 점에서 중요하다. 일반적으로, 수직 로딩은 치아에서 비교적 적은 스트레스을 유발한다. 하지만, 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 수해오딜 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 이후에 겪을 수 있는 스트레스 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.
본 발명은 추가로 시스템의 측정 또는 동작 감도를 손상시키지 않으면서 측정 객체에 충격, 심지어 극소의 충격을 최소화하는 구조적 특징을 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일 실시형태에 있어서, 측정 감도를 손상시키지 않는 더 낮은 충격력의 경우, 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 막대는 장치가 핸드피스인 경우에 핸드피스의 중량을 최소화하도록 더 가벼운 재료로 제조될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 에너지 인가 도구(110), 예를 들면 태핑 막대는 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 만들어질 수 있거나, 도구는 예를 들면 리드로 채워지고 중공의 셸을 가질 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 시스템은 에너지 안가 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 전술한 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.
상술한 바와 같이, 본 발명은 적용의 용이함 및 속도를 제공하고, 미세 누출, 역겨운 재발성 부식, 느슨한 포스트/성장, 포스트 공간에서의 부식, 치아의 회복 불가능 여부, 역겨운 부식, 근처 치수 노출, 에나멜 및 상아질 균열, 내부 합금 갈라짐, 또는 심지어 임의의 생명공학적 불일치, 구조 내에서 움직임을 생성하는 임의의 결함, 등을 비파괴 방식으로 검출하고 평가하는데 이용될 수 있다. 또한, 그것은 상술한 산업적이거나 물리적 구조에도 적용된다. 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 컨텍스트를 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. 나타낸 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 변 및 대체는 전술한 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 특징, 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 특징, 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. 하지만, 당업자는 일 실시형태가 하나 이상의 구체적인 상세한 설명 없이, 또는 다른 장치, 시스템, 조립체, 방법, 구성요소, 재료, 부분 및/또는 이와 유사한 것을 갖고 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 (28)

  1. 중공 내부, 개방된 전방 단부 및 종축을 갖는 하우징;
    이동을 위해 상기 하우징 내부에 장착되고, 휴지 구성 및 활성 구성을 갖는 에너지 인가 도구;
    상기 하우징 내부에 지지되고, 상기 휴지 구성과 활성 구성 사이로 상기 에너지 인가 도구를 이동시키기 위해 적용되는 구동 메커니즘; 및
    상기 장치의 일부를 둘러싸도록 적용된 일회용 특징부를 포함하며,
    상기 일회용 특징부는,
    종축을 갖고 상기 하우징의 상기 개방된 전방 단부로부터 일정 거리만큼 돌출되고, 전방 단부와 후방 단부를 갖는 중공 내부 및 객체 접촉부의 적어도 일부를 상기 객체의 적어도 일부에 대해 휴지, 접촉 또는 가압하도록 적용된 상기 전방 단부에 있는 접촉부를 갖는 슬리브부; 및
    상기 슬리브부 내부에 배치되고 상기 슬리브부의 상기 종축을 따라 상기 슬리브부 내부에서 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하도록 적용되며, 길이를 갖는 몸체 및 측정 시에 상기 에너지 인가 도구와 상기 객체 사이의 직접적인 접촉을 최소화하기 위해 상기 슬리브부의 개방된 전방부를 실질적으로 차단시키기 위한 실질적으로 폐쇄된 전방 단부를 갖는 접촉 특징부를 포함하는 객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접촉 특징부의 상기 폐쇄된 전방 단부는 가동 접촉부 또는 변형 접촉부를 포함하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 접촉 특징부의 상기 폐쇄된 전방 단부는 측정 시에 상기 접촉 특징부의 폐쇄된 단부와 상기 객체 사이의 보다 양호한 접촉을 위해 상기 객체의 표면 윤곽에 맞게 조정하도록 적용된 외측 표면을 갖는 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브부의 상기 객체 접촉 표면에 실질적으로 수직인 상기 슬리브부로부터 연장되는 탭을 더 포함하는 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 특징부의 상기 몸체는 상기 슬리브부의 상기 전방 단부의 내측 치수와 실질적으로 유사한 외측 치수를 갖는 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브부의 상기 객체 접촉부를 상기 객체에 가압할 때의 접촉력을 감지하도록 적용된 센서를 더 포함하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 슬리브부와 상기 객체 사이의 상기 접촉력을 상기 센서로 전달하기 위해 상기 하우징의 개방된 전방 단부쪽에 배치된 가동성의 힘 전달 슬리브형 구성요소를 더 포함하는 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브부는 상기 하우징의 종축에 실질적으로 평행하거나 또는 실질적으로 수직인 방향으로 상기 하우징의 상기 개방된 전방 단부로부터 돌출되는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 광원 및 상기 적어도 하나의 광원으로부터 광을 전달하기 위해 상기 하우징으로부터 상기 슬리브부로 연장되는 적어도 하나의 광 파이프를 더 포함하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 파이프는 상기 하우징에 대한 상기 슬리브부의 이동을 제한하도록 적용되는 장치.
  11. 전방 단부에는 상기 객체 접촉부의 적어도 일부를 상기 객체의 적어도 일부에 대해 휴지, 접촉 또는 가압하도록 적용된 객체 접촉부를 구비하고 후방 단부에는 장치의 전방 단부에 일회용 조립체를 장착하도록 적용된 슬리브 마운트 특징부가 배치되는 중공 내부를 갖는 슬리브부; 및
    상기 슬리브부 내부에 배치되고 상기 슬리브부 내부에서 자유롭게 이동하거나 슬라이딩하도록 적용되며, 길이를 갖는 몸체 및 측정 시에 상기 에너지 인가 도구와 상기 객체 사이의 직접적인 접촉을 최소화하기 위해 상기 슬리브부의 개방된 전방부를 실질적으로 차단시키기 위한 실질적으로 폐쇄된 전방 단부를 갖는 접촉 특징부를 포함하는 객체의 구조적 특징을 결정하기 위해 장치에 사용하는 일회용 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 폐쇄된 단부는 측정 시에 상기 객체와의 접촉을 차단하도록 적용된 가동 접촉부 또는 변형 접촉부를 포함하는 일회용 조립체.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 슬리브부의 상기 객체 접촉부에 수직인 상기 슬리브부로부터 연장되는 탭을 더 포함하는 일회용 조립체.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 특징부의 상기 전방 단부는 얇은 멤브레인을 포함하는 일회용 조립체.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브부의 상기 객체 접촉부에 수직인 상기 슬리브부로부터 연장되는 탭을 더 포함하는 일회용 조립체.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브부의 상기 객체 접촉부를 상기 객체에 가압할 때의 접촉력을 감지하도록 적용된 센서를 더 포함하는 일회용 조립체.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일회용 조립체가 신규한 것인지 미사용된 것인지를 증명하기 위해 상기 장치의 트랜스시버와 통신하는 칩을 더 포함하는 일회용 조립체.
  18. 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조립체는 오토클레이빙 가능하고, 생물 분해 가능하고, 재활용 가능한 부분 또는 이들의 조합을 포함하는 일회용 조립체.
  19. 개방된 단부 및 종축을 구비하는 하우징을 갖는 장치;
    상기 객체에 에너지를 인가하기 위해 상기 하우징 내부에 장착되고, 휴지 위치 및 활성 위치를 갖는 에너지 인가 도구;
    상기 하우징 내부에서 지지되고 상기 에너지 인가 도구와 결합되며, 상기 휴지 위치로부터 상기 활성 위치로 상기 에너지 인가 도구를 반복적으로 이동시키도록 적용된 구동 메커니즘;
    상기 하우징의 상기 개방된 단부로부터 일정 거리만큼 돌출되고, 그것의 개방된 자유 단부에 객체 접촉부를 가지며 상기 객체의 적어도 일부를 그것의 개방된 단부의 상기 객체 접촉부의 적어도 일부와 접촉시키도록 적용된 슬리브부;
    장치를 위한 내부 온/오프 스위치를 포함하는 객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 시스템으로서:
    상기 장치를 위한 상기 내부 온/오프 스위치는,
    상기 슬리브부의 상기 객체 접촉부의 적어도 일부가 상기 객체의 적어도 일부와 접촉할 때 상기 슬리브부의 상기 객체 접촉부와 상기 객체 사이의 접촉력을 모니터링하기 위해 상기 하우징 내부에 배치되고, 상기 에너지 인가 도구와 직접 물리적으로 결합되지 않은 센서; 및
    상기 접촉력을 상기 슬리브부로부터 상기 센서의 한쪽 단부로 전달하기 위해 상기 하우징 전방에 배치되고, 병진 운동하도록 적용된 가동성의 힘 전달 슬리브형 구성요소를 포함하고,
    상기 센서는 상기 가해진 접촉력이 소정 범위 내에 있을 때 상기 구동 메커니즘을 활성화시키는 객체의 구조적 특징을 결정하기 위한 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 객체의 구조적 특징을 결정하도록 적용된 상기 장치와 결합된 컴퓨터를 더 포함하는 시스템.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 가해진 접촉력의 상기 소정 범위는 약 1뉴턴~약 40뉴턴인 시스템.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전달 슬리브형 구성요소의 상기 병진 운동은 상기 객체 접촉부의 적어도 일부를 상기 객체의 적어도 일부에 대해 일정 거리를 두고 가압할 때 트리거되는 시스템.
  23. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서의 제 2 단부는 상기 하우징의 정적 요소 또는 내부와 접촉하는 시스템.
  24. 제 19 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서는 센싱 패드, 적어도 하나의 스트레인 게이지, 선형 힘 센서, 광 센서, 압전 요소, 또는 홀 효과 센서를 포함하는 시스템.
  25. 제 20 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용하기 전에 상기 장치와 페어링하기 위한 베이스 스테이션을 더 포함하는 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 장치는 무선 트랜스시버를 더 포함하고, 상기 베이스 스테이션은 상기 장치를 충전하는데 적용되며 상기 장치 내의 상기 무선 트랜스시버와 통신하는 컴퓨터용 무선 트랜스시버로서 작용하는 시스템.
  27. 제 20 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 광원 및 상기 적어도 하나의 광원으로부터 광을 전달하기 위해 상기 하우징으로부터 상기 슬리브부로 연장되는 적어도 하나의 광 파이프를 더 포함하는 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광 파이프는 상기 하우징에 대한 상기 슬리브부의 이동을 제한하도록 적용되는 장치.
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