特許 7286690 制御デバイスセンサの回転

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-26

(45)【発行日】2023-06-05

(54)【発明の名称】制御デバイスセンサの回転

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/00 20060101AFI20230529BHJP

【ＦＩ】

A61B6/00 330Z

【請求項の数】 21

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021024572

(22)【出願日】2021-02-18

(65)【公開番号】P2021133246

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2021-05-14

(31)【優先権主張番号】16/802,441

(32)【優先日】2020-02-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】319011672

【氏名又は名称】ジーイー・プレシジョン・ヘルスケア・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100151286

【弁理士】

【氏名又は名称】澤木 亮一

(72)【発明者】

【氏名】ジュリアン・マルコット

(72)【発明者】

【氏名】ステファン・ヴァンドルー

【審査官】松岡 智也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－００５３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５０７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２３４４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５１－１５４３７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６１－０７１９３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１４１８２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０８０７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５１－１１９６３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特表２０１５－５３２７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９２２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１０５１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１７２９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５９１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３６０３１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ６／００－６／１４

Ｈ０１Ｃ ８／００－１０／５０

Ｈ０１Ｈ １９／００－２１／８８

Ｇ０６Ｆ ３／０１、３／０４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フローティングトップ設計の血管造影テーブルに設けられ、オペレータ／ユーザが自然な手の回転に追従することによって前記ユーザの解剖学的動きに追従することを可能にする制御デバイスであって、前記デバイスが複数のセンサまたはセンサ部分と２つの異なる部分とを含み、前記２つの異なる部分は固定部および可動部または回動部であり、前記固定部に、水平運動を検出するセンサ又はセンサ部分が位置しており、前記デバイスは、
前記可動部または回動部の一部であり、第１の回転軸を中心に回転可能なノブ部分と、
前記第１の回転軸に対する前記ノブの回転位置を感知するように構成された少なくとも１つのセンサ（２４６）であって、前記可動部または回動部に位置する少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサに必要な電子機器に電力を供給するように適合された回路と、
前記ノブの前記感知された回転位置を、前記ノブ部分の回転に応答して、制御された意図する運動を開始するための回路に伝達するように適合された回路と、
前記ノブ部分に回転可能に結合されたベース部分であって、前記ベース部分は、前記第１の回転軸に対して固定位置を有するベース部分と、
カム部分（３３６、３３８）および２つのフォロワ部分（３２６、３３０）であって、前記カム部分が前記可動部または回動部の一部であり、前記２つのフォロワ部分が前記可動部または回動部の部分の一部であり、前記カム部分（３３６、３３８）およびフォロワ部分（３２６、３３０）は、それらの間に最大ポテンシャルエネルギー位置（３０６）と、最低ポテンシャルエネルギー位置を表す平衡位置とを有し、前記ノブが前記第１の軸（３１６）を中心に回転している間、前記各フォロワ部分（３２６、３３０）は、前記カム部分（３３６、３３８）と係合しており、前記最大ポテンシャルエネルギー位置（３０６）と前記平衡位置との間を移動する、カム部分（３３６、３３８）および２つのフォロワ部分（３２６、３３０）と
を備え、
一方向への前記ノブの回転により、前記フォロワ部分（３２６、３３０）が前記平衡位置から前記最大ポテンシャルエネルギー位置（３０６）に移動し、続いて反対方向への前記ノブの回転により、各フォロワ部分（３２６、３３０）が前記最大ポテンシャルエネルギー位置（３０６）から前記平衡位置に移動し、前記反対方向へのさらなる回転は、各フォロワ部分（３２６、３３０）のさらなる回転をブロックする前記カム部分（３３６、３３８）の高さ遷移によって機械的に防止される、デバイス。

【請求項2】

フローティングトップ設計の血管造影テーブルに設けられ、オペレータ／ユーザが自然な手の回転に追従することによって前記ユーザの解剖学的動きに追従することを可能にする制御デバイスであって、前記デバイスが複数のセンサまたはセンサ部分と２つの異なる部分とを含み、前記２つの異なる部分は固定部および可動部または回動部であり、前記固定部に、水平運動を検出するセンサ又はセンサ部分が位置しており、前記デバイスは、
前記可動部または回動部の一部であり、第１の回転軸を中心に回転可能なノブ部分と、
前記第１の回転軸に対する前記ノブの回転位置を感知するように構成された少なくとも１つのセンサ（２４６）であって、前記可動部または回動部に位置する少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサに必要な電子機器に電力を供給するように適合された回路と、
前記ノブの前記感知された回転位置を、前記ノブ部分の回転に応答して、制御された意図する運動を開始するための回路に伝達するように適合された回路と、
前記ノブ部分に回転可能に結合されたベース部分であって、前記ベース部分は、前記第１の回転軸に対して固定位置を有するベース部分と、
円筒形のくさび形状を有するカム部分（２２２、２２４、２４２）およびフォロワ部分（２２０、２２６、２４０）とをさらに備え、前記カム部分が前記固定部の一部であり、前記フォロワ部分が前記可動部または回動部の一部であり、前記カム部分（２２２、２２４、２４２）およびフォロワ部分（２２０、２２６、２４０）は、それらの間に最大ポテンシャルエネルギー位置（２０４）と、最低ポテンシャルエネルギー位置を表す平衡位置（２０２）とを有し、前記ノブが前記第１の軸（２３４、２３８）を中心に回転している間、前記フォロワ部分（２２０、２２６、２４０）は、前記カム部分（２２２、２２４、２４２）と係合しており、前記最大ポテンシャルエネルギー位置（２０４）と前記平衡位置（２０２）との間を移動する、デバイス。

【請求項3】

前記フォロワ（２２０、２２６、２４０）およびカム（２２２、２２４、２４２）は、前記最大ポテンシャルエネルギー位置（２０４）の近くでより圧縮された状態にあり、前記平衡位置（２０２）の近くでより圧縮されていない状態にあり、前記フォロワ（２２０、２２６、２４０）は、前記ノブを、前記平衡位置である初期位置に一致するように前記カム（２２２、２２４、２４２）に向かって付勢するばねを含む、請求項２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記フォロワ（２２０、２２６、２４０）は、前記カム（２２２、２２４、２４２）の表面と係合するその遠端にボール（２２４）を備え、前記ボール（２２４）は、前記ボール（２２４）およびフォロワ（２２０、２２６、２４０）が前記第１の軸（２３４、２３８）を中心に前記カム（２２２、２２４、２４２）に対して回動移動するときに、前記制御デバイスの前記固定部に位置決めされたセンサまたはセンサ部分の妨害を回避するように、前記第１の軸（２３４、２３８）に垂直な平面内の運動を妨害することなく前記第１の軸（２３４、２３８）と平行な方向の前記フォロワ（２２０、２２６、２４０）の線形運動を可能にするように構成される、請求項３に記載のデバイス。

【請求項5】

一方向への前記ノブの前記回転により、前記フォロワ（２２０、２２６、２４０）が前記平衡位置（２０２）から前記最大ポテンシャルエネルギー位置（２０４）に移動し、次に再び前記平衡位置（２０２）に戻る、請求項４に記載のデバイス。

【請求項6】

前記ノブの前記感知された回転位置は、前記フォロワ（２２０、２２６、２４０）の位置、および／またはフォロワの相対的な長さ、および／またはフォロワの移動を感知するように構成された前記少なくとも１つのセンサ（２４６）によって決定され、前記線形位置は、前記第１の軸（２３４、２３８）に平行である、請求項５に記載のデバイス。

【請求項7】

各フォロワ（３２６、３３０）は、固定長のフォロワである、請求項１に記載のデバイス。

【請求項8】

各フォロワ（３２６、３３０）は、前記最大ポテンチャルエネルギー位置（３０６）の近くでより圧縮された状態にあり、前記平衡位置の近くでより圧縮されていない状態にあり、前記カム部分（３３６、３３８）は、前記ノブを前記平衡位置である初期位置に一致するように前記フォロワ（３２６、３３０）に向かって付勢するばね（３４２）を含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項9】

各フォロワ（３２６、３３０）は、前記カム（３３６、３３８）の表面と係合するその遠端にボール（３２８、３３２）を備え、前記ボール（３２８、３３２）は、前記ボール（３２８、３３２）およびフォロワ（３２６、３３０）が前記第１の軸（３１６）を中心に前記カム（３３６、３３８）に対して回動して移動するときに、前記制御デバイスの前記固定部に位置決めされたセンサまたはセンサ部分の妨害を回避するように、前記第１の軸（３１６）に垂直な平面内の運動を妨害することなく前記第１の軸（３１６）と平行な方向の前記カム（３３６、３３８）の線形運動を可能にするように構成される、請求項８に記載のデバイス。

【請求項10】

一方向への前記ノブの回転により、前記フォロワ（３２６、３３０）が前記平衡位置から前記最大ポテンシャルエネルギー位置（３０６）に移動し、続いて反対方向への前記ノブの回転により、各フォロワ（３２６、３３０）が前記最大ポテンシャルエネルギー位置（３０６）から前記平衡位置に移動する、請求項８に記載のデバイス。

【請求項11】

前記カム（３３６、３３８）は、前記第１の軸（３１６）に沿って延びるとともに前記第１の軸（３１６）を含む正中面を中心に対称である、請求項１０に記載のデバイス。

【請求項12】

前記正中面は、各フォロワ（３２６、３３０）と交差し、それにより前記２つのフォロワ（３２６、３３０）が互いに対向し、前記第１の軸（３１６）がそれらの間に延びる、請求項１１に記載のデバイス。

【請求項13】

前記カム（３３６、３３８）は、半径方向に角度を付けられたカム表面を含み、それにより前記カム部分（３３６、３３８）の前記ばね（３４２）のばね力が増加すると、前記２つのフォロワ（３２６、３３０）と前記カム（３３６、３３８）との間の圧縮の増加、前記制御デバイスの前記回動部分と前記固定部分との間の反バックラッシュの増加、および／または前記ベースに対する前記ノブの回転に必要なより高いトルクが提供される、請求項１２に記載のデバイス。

【請求項14】

前記回動部内に位置する回路と前記固定部に位置する回路を相互接続する少なくとも１つの電気ケーブル（３６２）をさらに備え、前記電気ケーブル（３６２）は、前記ノブの前記回転軸（３１６）に沿って延びる前記回動部および固定部におけるそれぞれの開口部を通して配線される、請求項１に記載のデバイス。

【請求項15】

前記少なくとも１つのセンサに必要な電子機器に電力を供給するように適合された回路が、前記回動ノブ部分に取り付けられた回路基板を備え、前記回路基板は、前記第１の軸に垂直であり、前記第１の軸の周りに延びる、請求項１に記載のデバイス。

【請求項16】

前記少なくとも１つのセンサは、前記回路基板と係合するための少なくとも１つのローリングポゴピン（４２０）を備え、前記回路基板は、前記ポゴピン（４２０）のプランジャ部分の電気接触端（４２４）のための標的表面を備え、前記プランジャ部分は、前記ポゴピン（４２０）のバレル部分に格納可能であり、前記プランジャを付勢して前記電気接触端（４２４）に向かう方向に前記バレルから延長させ、前記回路基板の前記標的表面と接触させるための関連するばね（４２２）を有する、請求項１５に記載のデバイス。

【請求項17】

前記少なくとも１つのローリングポゴピンは前記回路基板に対して接触した状態で回転可能であり、
前記回路基板に対する前記少なくとも１つのローリングポゴピン（４２０）の回転位置は、前記ノブの感知された回転位置を決定する、請求項１６に記載のデバイス。

【請求項18】

前記可動部又は回動部が、最大ポテンシャルエネルギー位置を超えて付勢された場合、又は最大ポテンシャルエネルギー位置の直前で解放された場合、前記ノブの回転は、回動力が前記オペレータ／ユーザによって前記回動部に加えられることなく、前記ノブが前記初期位置に向かって回転するように前記初期位置に向かって駆動される、請求項３に記載のデバイス。

【請求項19】

前記ばねが前記カム部分を前記各フォロワに向かって押すと、前記ノブの回転は、回動力が前記オペレータ／ユーザによって前記回動部に加えられることなく、前記ノブが前記平衡位置に向かって回転するように前記平衡位置に向かって駆動される、請求項１０に記載のデバイス。

【請求項20】

前記カム部分が２つの表面を有し、
前記２つのフォロワ部分のうちの一方のフォロワ部分が前記２つの表面のうちの一方の表面に係合し、前記２つのフォロワ部分のうちの他方のフォロワ部分が前記２つの表面のうちの他方の表面に係合する、請求項１、８、９、１０、および１９のうちのいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項21】

前記２つの表面が、半径方向に角度が付けられている、請求項２０に記載のデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される主題の実施形態は、制御デバイスの分野に関し、より具体的には、Ｘ線血管検査、ならびに検査対象に関連する医療イメージングおよび診断センサ機器の移動に使用するための制御デバイスセンサの回転および制御に関する。

【背景技術】

【0002】

臨床医に高度な画質、革新的な線量管理、および容易な患者の位置決めを提供する心臓血管イメージングシステムが望まれている。介入および診断血管造影手順のすべての臨床ニーズを満たし、一貫して高いイメージング性能を提供し、システムを動作させる医療従事者にとって使いやすく、実用的で効果的な制御を提供する利用可能なシステムは、ほとんど存在しない。さらに、そのような心臓血管イメージングシステムは複雑であり、典型的には、監視および制御を必要とする多数の構成要素を備える。そのようなシステムの典型的な構成要素は、例えば、Ｘ線高周波および高電圧発生器、Ｘ線管およびコリメータ、画像検出ユニット、様々な室内および制御モニタ、継続的な水冷を提供するための外部冷却装置、患者およびイメージングシステムの医療従事者／技術者／ユーザを保護するための天井およびテーブルに装着された放射線防護、ならびに再位置決め可能な患者テーブルの移動と共に再位置決め可能なオフセットＣアームを備えた床に装着されたガントリーを含み、検査対象の（検査対象の患者の）標的物体とイメージングシステムの特定の構成要素との間の複数の角度および関係を達成することができる。

【0003】

イメージングシステムの望ましい特徴には、制御キャビネットおよび／または１つまたは複数のテーブル側制御ボックス、容易に再位置決め可能な患者テーブル、ならびにイメージングシステムのいくつかの構成要素の動作に関連する１つまたは複数のディスプレイを介した様々な制御が挙げられる。特定の機械には、例えば、柔軟な患者の位置決めのための「フローティングトップ」設計の血管造影テーブルが含まれる場合がある。テーブル高さは、例えば、約３０インチ～約４３インチの範囲であり得、テーブル側ユーザインターフェース（ＴＳＵＩ）、テーブル側ステータス制御（ＴＳＳＣ）、ならびに床上のその位置に対して、および／またはＣアームまたは他のイメージングもしくは試験構成要素に対するその位置に対してテーブルの頂部を再位置決めするための１つまたは複数の制御を含み得る。

【0004】

従来の制御は、例えば、１つまたは複数のタッチスクリーン、露出ハンドスイッチ、１つまたは複数のプッシュセレクト型もしくはトグル型ボタン、１つまたは複数のマウス型コントローラ、コンソールキーボードおよびマウス、１つまたは複数のジョイスティック型コントローラ、１つまたは複数の床に位置決めされたフットスイッチ、ならびに／または１つまたは複数の回転式ノブを含み得る。これらのタイプの制御は各々、使いやすさ、自然なオペレータ（医療従事者）の手の運動への適合性、オペレータが制御を使用して、検査対象の患者または標的物体の解剖学的特徴に追従することを可能にする機能、および望ましくない反応を防止しながら、所望の制御された反応を許容するための機械的特徴の点で、長所と短所を提供する。

【0005】

例えば、回転式ノブなどの手で回動させる機械的制御は、オペレータがノブを回転させることに応じて、イメージングシステムの１つまたは複数の構成要素において制御された意図する運動を開始するために望ましい。しかし、既存の設計では、制御の精度が十分でない場合や、制御対象の１つまたは複数の構成要素における意図しない運動を十分に防止することができない場合がある。したがって、そのような制御デバイスの改善が望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】英国特許出願公開第２５３３９２３号明細書

【発明の概要】

【0007】

一態様では、本開示は、オペレータ／ユーザが自然な手の回転に追従することによってユーザの解剖学的動きに追従することを可能にする制御デバイスであって、デバイスの２つの異なる部分である、両者の間の相互の妨害に対する抵抗を有する固定部および可動部または回動部に埋め込まれた２つの独立した検出センサまたはセンサ部分を含み、デバイスは、第１の回転軸を中心に回転可能なノブ部分と、第１の回転軸に対するノブの回転位置を感知するように構成された少なくとも１つのセンサと、電力を回動ノブ部分に少なくとも提供するように適合された回路と、ノブの感知された回転位置を伝達するように適合された回路と、ノブ部分に回転可能に結合されたベース部分であって、ベース部分は、第１の回転軸に対して固定位置を有するベース部分とを備える、デバイスの例示的な実施形態を対象とする。

【0008】

一態様では、デバイスは、円筒形のくさび形状を有するカム部分と、フォロワ部分とをさらに備え、カム部分およびフォロワ部分は、それらの間に最大ポテンシャルエネルギー位置と、平衡位置とを有し、ノブが第１の軸を中心に回転している間、フォロワ部分はカム部分と係合しており、最大ポテンシャルエネルギー位置と平衡位置との間を移動する。

【0009】

一態様では、フォロワおよびカムは、最大ポテンシャルエネルギー位置の近くでより圧縮された状態にあり、平衡位置の近くでより圧縮されていない状態にあり、フォロワは、ノブを初期位置に一致するようにフォロワをカムに向かって付勢するばねを含む。

【0010】

一態様では、フォロワは、カムの表面と係合するその遠端にボールを備え、ボールは、ボールおよびフォロワが第１の軸を中心にカムに対して回動移動するときに、制御デバイスの回動部に位置決めされていないセンサまたはセンサ部分の妨害を回避するように、第１の軸に垂直な平面内の運動を妨害することなく第１の軸と平行な方向のフォロワの線形運動を可能にするように構成される。

【0011】

一態様では、一方向へのノブの回転により、フォロワが平衡位置から最大ポテンシャルエネルギー位置に移動し、次に再び平衡位置に戻る。

【0012】

一態様では、ノブの感知された回転位置は、フォロワの線形位置を感知するように構成された少なくとも１つのセンサによって決定され、線形位置は、第１の軸に平行である。

【0013】

一態様では、デバイスは、カム部分と、２つのフォロワ部分とをさらに備え、カム部分およびフォロワ部分は、それらの間に最大ポテンシャルエネルギー位置と、平衡位置とを有し、ノブが第１の軸を中心に回転している間、各フォロワ部分はカム部分と係合しており、最大ポテンシャルエネルギー位置と平衡位置との間を移動する。

【0014】

一態様では、各フォロワは、最大ポテンシャルエネルギー位置の近くでより圧縮された状態にあり、平衡位置の近くでより圧縮されていない状態にあり、カム部分は、ノブを初期位置に一致するようにカム部分をフォロワに向かって付勢するばねを含む。

【0015】

一態様では、各フォロワは、カムの表面と係合するその遠端にボールを備え、ボールは、ボールおよびフォロワが第１の軸を中心にカムに対して回動して移動するときに、制御デバイスの回動部に位置決めされていないセンサまたはセンサ部分の妨害を回避するように、第１の軸に垂直な平面内の運動を妨害することなく第１の軸と平行な方向のカムの線形運動を可能にするように構成される。

【0016】

一態様では、一方向へのノブの回転により、フォロワが平衡位置から最大ポテンシャルエネルギー位置に移動し、続いて反対方向へのノブの回転により、各フォロワが最大ポテンシャルエネルギー位置から平衡位置に移動する。

【0017】

一態様では、カムは、第１の軸に沿って延び、第１の軸を含む正中面を中心に対称である。

【0018】

一態様では、正中面は、各フォロワと交差し、それにより２つのフォロワが互いに対向し、第１の軸がそれらの間に延びる。

【0019】

一態様では、カムは、半径方向に角度を付けられたカム表面を含み、それによりカム部分のばねのばね力が増加すると、２つのフォロワとカムとの間の圧縮の増加、制御デバイスの回動部分と固定部分との間の反バックラッシュの増加、および／またはベースに対するノブの回転に必要なより高いトルクが提供される。

【0020】

一態様では、制御デバイスは、回動部内に位置する回路と固定部に位置する回路を相互接続する少なくとも１つの電気ケーブルを備え、電気ケーブルは、ノブの回転軸に沿って延びる回動部および固定部におけるそれぞれの開口部を通して配線される。

【0021】

一態様では、デバイスは、回動ノブ部分に取り付けられ、第１の軸に垂直であり、第１の軸の周りに延びる回路基板をさらに備える。

【0022】

一態様では、少なくとも１つのセンサは、回路基板と係合するための少なくとも１つのローリングポゴピンを備え、回路基板は、ポゴピンのプランジャ部分の電気接触端のための標的表面を備え、プランジャ部分は、ポゴピンのバレル部分に格納可能であり、プランジャを付勢して電気接触端に向かう方向にバレルから延長させ、回路基板の標的表面と接触させるための関連するばねを有する。

【0023】

一態様では、回路基板に対する少なくとも１つのローリングポゴピンの回転位置は、ノブの感知された回転位置を決定する。

【0024】

上記の簡単な説明は、詳細な説明でさらに説明される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供されていることを理解されたい。特許請求される主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することは意図されておらず、その主題の範囲は詳細な説明に続く特許請求の範囲によって一義的に定義される。さらに、特許請求される主題は、上記のまたは本開示の任意の部分に記載の欠点を解決する実施態様に限定されない。

【0025】

本発明は、添付の図面を参照しながら、以下の非限定的な実施形態の説明を読むことからよりよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】回転制御デバイスセンサを含む例示的な医療イメージングおよび診断システムを示す図である。

【図2A】実施形態による、カム、フォロワ、および少なくとも１つのセンサまたはセンサ部分を備えた回転制御ノブの切断図である。

【図2B】図２Ａに示す回転制御ノブの例示的なカム構成要素の斜視図である。

【図2C】図２Ａのような例示的なカムおよびフォロワの概略側面図である。

【図2D】回転軸を中心に９０度回転した図２Ｃに示す概略側面図である。

【図3A】実施形態による、カム、２つのフォロワ、および少なくとも１つのセンサまたはセンサ部分を備えた回転制御ノブの切断図である。

【図3B】図３Ａに示す回転制御ノブの例示的なカム構成要素の斜視図である。

【図3C】図３Ａのような例示的なカムおよびフォロワ構成要素の概略断面側面図である。

【図4A】実施形態による、少なくとも１つの回路基板、およびノブの回転位置を感知するためのローリングポゴピンを備えた回転制御ノブの切断図である。

【図4B】図４Ａに示す回転制御ノブの例示的な回路基板構成要素の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下の説明は、オペレータ／ユーザが、制御デバイスの２つの異なる部分である、相互の妨害がない固定部および可動部または回動部に埋め込まれた２つの独立した検出センサまたはセンサ部分の間で、自然な手の回転に追従することによってユーザの解剖学的動きに追従することを可能にするデバイスのシステムおよび方法の様々な実施形態に関する。デバイスは、第１の回転軸を中心に回転可能なノブ部分と、第１の回転軸に対するノブの回転位置を感知するように構成された少なくとも１つのセンサと、ノブの感知された回転位置を伝達するように適合された回路と、ノブ部分に回転可能に結合されたベース部分であって、ベース部分は、第１の回転軸に対して固定位置を有するベース部分とを備える。

【0028】

説明される実施形態は、（図１に示すように）医療イメージングおよび診断システムと共に使用される１つまたは複数の回転式制御ノブにおいて提示されるが、説明される実施形態および本発明の特徴は、他のシステム、他のタイプのデバイスおよびシステム、ならびに他の非医療用途で使用されてもよい。例えば、説明される実施形態は、制御信号が回転式制御デバイスまたは回転式制御ノブの移動に応じて生成されるシステムに制御信号を提供するために、製造または産業用途で使用され得る。

【0029】

概要として、図１は、１つまたは複数の回転制御デバイスを有する例示的なシステムを図示し、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄは、カムおよびフォロワを有する例示的な回転式制御ノブの詳細を提供する。図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｄは、２つのフォロワで使用するように構成されたカムを有する例示的な回転式制御ノブの詳細を提供する。そして、図４Ａおよび図４Ｂは、回転式ノブの位置が決定される円形のディスク形状の回路基板を有する例示的な回転式制御ノブの詳細を提供する。

【0030】

図１は、回転制御デバイスセンサを含む例示的な医療イメージングおよび診断システム１００である。例示的なシステム１００の構成要素は、Ｘ線高周波および高電圧発生器（例えば、下部ユニット１２６に収容される）、Ｘ線管およびコリメータ（例えば、下部ユニットおよびエミッタ１２６、１２４に収容される）、画像検出ユニット１２２、様々な室内および制御モニタ（例えば、ディスプレイ／タッチスクリーン１３６およびディスプレイ１１８を制御する）、継続的な水冷を提供するための外部冷却装置（図示せず）、患者およびイメージングシステムの医療従事者／技術者／ユーザを保護するための天井およびテーブルに装着された放射線防護（すべてが示されるか明示的に参照されるわけではない）、ならびに再位置決め可能な患者テーブル１１２の移動と共に再位置決め可能なオフセットＣアーム１２０を備えた床に装着されたガントリー１３０を含み、検査対象の（検査対象の患者の）標的物体とイメージングシステムの特定の構成要素との間の複数の角度および関係を達成することができる。Ｃアーム１２０は、上部ユニット１３４（検出器１２２を備えた）および下部ユニット１２６（エミッタ１２４を備えた）を支持し、それにより下部ユニット１２６および上部ユニット１３４は、患者テーブル１１２の少なくとも一部を中心に互いに対向して回転させることができる。例えば、ガントリー１３０は、床置部分１２８と、ピボット点１３２とを含み、ピボット点１３２は、ピボット点１３２での（またはそれを通る）回転軸を中心にエミッタ１２４および検出器１２２を回転させ、図１に示されるように、患者テーブル１１２の長さに沿って延びる長手方向回転軸（またはｘ回転軸）を定義することを可能にする。オフセットＣアーム１２０は、長手方向軸（横方向軸またはｙ軸の回転軸を定義する）に垂直な回転軸を中心にエミッタ１２４および検出器１２２を回転させることを可能にすることにより、エミッタ１２４および検出器１２２が、テーブル１１２の少なくとも一部を中心とした２つの垂直回転軸の一方または両方（すなわち、ｘ回転軸およびｙ回転軸の一方または両方）に沿って回転可能に再位置決めされることを可能にする、スライド可能に再位置決め可能なトラックをさらに備えることができる。

【0031】

テーブル１１２は、示すように、他の場所に位置していない場合、１つまたは複数のコンピュータプロセッサ、コンピュータメモリ／ストレージ、システム１００の有線または無線構成要素から信号を送受信するように適合された回路、
電源電子機器、および／またはシステム１００に必要とされ得る、本明細書でさらに明示的に示されていない、または説明されていない他の構成要素を収容し得る床置下部キャビネット１１６上に置かれる。下部キャビネット１１６は、例えば、制御１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の１つまたは複数を、下部キャビネット１１６に対してテーブル１１２を制御可能に再位置決めする、および／または例えば、エミッタ１２４および検出器１２２などのシステム１００の他の構成要素に対してテーブル１１２を制御可能に再位置決めするように配置された電気モータと相互接続する電子機器および回路を収容することができる。テーブル１１２は、例えば、ガントリー１３０に向かう方向またはガントリー１３０から離れる方向に、テーブル１１２の長さに沿って延びる前述の長手方向軸に沿って長手方向に再位置決め可能であり得る。テーブル１１２は、例えば、縦に上下させ、横方向に（長手方向軸に垂直に）移動させ、および／またはＣアーム１２０の回転軸とのその長手方向の整列（図１に示すように）から離れるように回転させることができる。例えば、テーブル１１２は、縦軸またはｚ回転軸を中心に、図１に示す整列から外れて、ゼロまたは長手方向に整列された位置と１８０度回転される位置との間の位置に回転され得る。

【0032】

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の回転式制御は、システム１００の患者テーブル１１２または構成要素の別の１つまたは複数の再位置決めなど、システムの動作態様を制御するために、制御パネル１１４内に位置決めされた１つまたは複数のテーブル側制御１０２、１０４、１０６、１０８、１１０を備える。システム１００の動作中、患者はテーブル１１２上に位置決めされ得、テーブル１１２は、システムの医療従事者／ユーザによる１つまたは複数の回転式制御１０２、１０４、１０６、１０８、１１０などの機械的制御の手による回転を介して、長手方向および／もしくは横方向に移動、ならびに／または縦軸／ｚ軸を中心に回転させることができる。さらに、１つまたは複数の回転式制御１０２、１０４、１０６、１０８、１１０を手で回転させ、長手方向軸／ｘ軸および／または横方向軸／ｙ軸を中心にＣアーム１２０（またはエミッタ１２４および検出器１２２）を再位置決めすることができる。

【0033】

図２Ａは、実施形態による、回転式ノブの回動部分２１４内に位置決めされたカム２２２、２２４、フォロワ２２０、およびセンサを有する例示的な回転機械制御ノブの切断図を示している。カムは、図２Ｂに示されより詳細に説明されるように、中空中心および上向きの傾斜部分を備えた円筒形のくさび（またはアングルカットシリンダセクション）を備え得る。図２Ａに示す切断図において、回転軸２３４の左側に示すカム部分２２２は、回転軸２３４の右側に示すカム部分２２４よりも大きい高さを有する。カム部分２２４の上部表面は、制御ノブの回動部分２１４がその回転軸２３４を中心に移動するときにカムの表面に沿って乗るボール２２４と係合する。ボール２２４は、回動部分２１４に取り付けられたばねまたはプランジャによってカム表面に押し付けられ得、ボールおよびばね／プランジャは、カムが線形運動に回転するときのカムの高さの変化を変換するフォロワ２２０を備える。フォロワの線形運動もしくは位置、またはカム表面と回動部分２１４との間のフォロワの相対的な長さは、図２Ｃおよび図２Ｄに関してより詳細に説明されるセンサ２４６などのセンサによって感知され、センサ出力信号（またはセンサ出力信号に関連するノブの感知された回転位置）を、例えば、オペレータが制御ノブを回転させることに応じて制御された意図する運動を開始するためのシステム１００の１つまたは複数の構成要素に対応する回路に送信するように適合された回路と結合される。

【0034】

いくつかの実施形態では、回転式制御デバイスは、少なくとも１つの容量性アンテナ、および／または近接感知を提供するように適合された回路と結合された１つまたは複数のセンサ、ならびに／または１つまたは複数の容量性アンテナおよび１つまたは複数のセンサ／近接センサ（以下、略して「近接センサ」または「容量性アンテナ」と総称する）のいずれかまたは両方に関連する回路を備えてもよい。容量性アンテナ、近接センサ、およびそれらのための回路は、回路基板（例えば、回路基板３２４）または別個の要素を備え得、回動部分２１４など、回転式制御デバイスの回動部分の一部であり、互いに統合され得る。さらに、前述の近接センサ回路は、固定部分または非回動部分に対する回動部分の位置の感知に関連する１つまたは複数のセンサまたはセンサ部分を備える回路および回路基板要素と組み合わせて統合することができるが、センサ２４６などの近接センサおよび（回動部分）位置センサは、互いに独立していると見なされ、（望ましくは）両者の間に相互の妨害がない。いくつかの実施形態では、近接センサは、回転式ノブの最も外側の表面の近くなど、回転式制御デバイスの回動部分内に位置決めされ、例えば、回転式制御デバイスに対する患者またはオペレータ／ユーザの位置の近接感知を提供するように配向および構成され得る。いくつかの実施形態では、近接センサは、回転式制御デバイスの回動部分内に収容された容量性アンテナ／近接センサに必要な電子機器および回路、ならびにそれらのための電気／電力の少なくともいくつかを有する近接検出をより効果的に実施する。

【0035】

回動部分２１４は、図２Ａに示すように、回転軸２３４を中心に回転可能に移動する（または回転する）ことができる回動部分を含む。回動機械構造は、最も外側または外部の回転式制御ノブ表面、最も外側のノブ部分を内側スリーブ２１８に係合させるための関連する回転式ノブスリーブ２１６を備える部分２１４を含み得る。１つまたは複数のベアリング２３２、あるいはシールリング２３２は、例えば、制御デバイスの回動部と固定部との間のインターフェースを提供するために使用され得る。例えば、非回動中間構造２３０および回動構造２２８は、ベアリング／シール２３２を捕捉または囲み込むことができる。また、内側シャフト２３６が、示すように、制御デバイスの固定部に固定可能に取り付けられ得、軸２３４に沿ってベース部分から上方に延びる。次に、回動部分２１４（および内側スリーブ２１８）は、内側シャフトの上部端に適合し、２つの間に回動結合を形成することができる。

【0036】

図２Ｂは、図２Ａに示す回転制御ノブの例示的なカム構成要素の斜視図である。カムは、回転軸に沿って延びる中空中心２１２を有する円筒形のくさびまたはアングルカットシリンダ２０６を備える。カムは、円形ベース２０８からアングルカットエッジ２１０に延びる側面を含む。最大高さ部分２０４は、フォロワが最も圧縮された状態にあるため（制御ノブの最大ポテンシャルエネルギー位置と呼ばれ得る）、フォロワ２２６が最大ポテンシャルエネルギーを有する位置を備える。最小高さ部分２０２は、フォロワ２２６が少なくとも圧縮された状態にあるため（制御ノブの平衡位置と呼ばれ得る）、フォロワ２２６が最小ポテンシャルエネルギーを有する位置を備える。平衡位置２０２と最大ポテンシャルエネルギー位置２０４との間に延びる線は、円筒形くさびの長軸を定義し、アングルカットエッジ２１０のそれぞれの側の間に延びる長軸に垂直なセグメントは、円筒形のくさびの短軸を定義する。

【0037】

図２Ｃは、図２Ａのような例示的なカムおよびフォロワの概略側面図を示し、図２Ｄは、回転軸２３８を中心に９０度回転した図２Ｃに示す概略側面図を示している。いくつかの実施形態では、制御デバイスは、回転軸２３８を中心とする円筒形のくさび形状のカム２４２を含み、フォロワがノブの回動部分２１４に沿って移動するときに少なくとも１つのフォロワ２４０がその上をスライドすることができる上部表面を提供する。フォロワ２４０は、回動部分２１４の一部であり、縦の線形運動２４４で移動するように構成され、センサ２４６は、制御デバイスの回動部分内で使用されてフォロワの位置、および／またはフォロワの相対的な長さ、および／またはフォロワの移動を感知し、これは、カムの高さおよび回動部分の感知された回転位置に対応する。センサ２４６は、線形センサ、ホール効果センサ、磁気抵抗センサ、光学センサ、または他のタイプのセンサを備えてもよい。

【0038】

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄでは、フォロワ２４０とセンサ２４６の両方は、回転式制御ノブの回動構造の一部であり、カム２４２は、軸２３８を中心に回転しない固定部分２５０の一部である。図２Ｃおよび２Ｄに示される回転表示２４８は、回転軸２３８の周りのセンサ２４６およびフォロワ２４０を備える回動部の回転を図示する。いくつかの実施形態では、回転式制御ノブは、回動力が回動部に加えられていないときに回動部が戻る、「ゼロに戻る」位置または平衡位置を有する。平衡位置は、上述のように、フォロワがその最も圧縮されていない状態にある点であり、これは、フォロワがカムの最小高さ位置２０２にあるときである。回動力を回転式ノブに加えてカムの傾斜面をフォロワに対して移動させると、フォロワが最大ポテンシャルエネルギー位置２０４に位置するまで、フォロワばね／プランジャが圧縮される。その後、回動部は、回転可能に自己駆動され、平衡（最低ポテンシャルエネルギー）位置２０２に向かって移動する。回動部が最大ポテンシャルエネルギー位置をわずかに超えて付勢された場合、回動部は、回転可能に自己駆動され、平衡位置に向かって同じ回転方向に継続する。回動部が最大ポテンシャルエネルギー位置の直前に解放された場合、回動部は、回転可能に自己駆動され、平衡（またはゼロ）位置に戻る。このように、回転式制御デバイスは、初期（平衡またはゼロ）位置に一致するばね効果を含む。ノブの回転軸と平行な方向に作用するばね効果は、側方運動またはノブの回転軸に垂直または非平行な運動に対する抵抗をさらに提供し得る。

【0039】

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄに関して説明したように、回動部分２１４に加えられる回動力は、ボール２２４をカム２４２の上部表面に沿ってスライド（または追跡）させ、フォロワの圧縮を変化させるかまたはフォロワの相対的な長さを変化させ、センサ２４６などのセンサが、フォロワ２４０などのフォロワの線形位置、または線形位置の変化を検出することを可能にする。したがって、縦軸（または回転軸２３４と平行な軸）に沿った線形位置に敏感であるセンサは、回転軸２３４に平行な運動方向に敏感であり、回転軸２３４に垂直な運動に関して効果的に絶縁されているか、または感度が低い。このように、回転式制御デバイスは、その回転軸に垂直な運動もしくは変位に対する抵抗（非感受性）、および／または回転軸２３４などのその回転軸に平行ではない運動もしくは変位に対する抵抗（非感受性）を含む。

【0040】

システム１００などのシステムにおいて、回転式制御デバイスは、例えば、回転式制御１０２を備え得、患者テーブル１１２は、図１に示すように配向され、プッシュ可動型センサ構成を組み込んでおり、それによりテーブルは、テーブルを再位置決めするためにオペレータ／ユーザが所望の水平配向にテーブルを押すことによって、長手方向に（ｘ軸に沿って、Ｃアームに向かってまたは離れて）、横方向に（側方にとも呼ばれ得る、ｙ軸に沿って、テーブル側制御から離れてまたは向かって）、および／または回転可能に（ｚ軸を中心に）にかかわらず、水平に再位置決めすることができ、１つまたは複数の水平運動センサまたはセンサ部分は、テーブル側制御またはテーブルの位置的に固定された部分など、システムの固定部／部分内に位置し得る。１つまたは複数の水平運動センサまたはセンサ部分は、水平面の妨害を伴う誤ったまたは不正確な感知の影響を受けやすいものであり得る。すなわち、システムの固定部分内のセンサ構成要素を含み得るそのような水平センサは、水平面内の運動によって悪影響を受ける可能性がある。しかし、回転式制御デバイスは、いくつかの実施形態について説明したように、回転軸２３４などのその回転軸に平行ではない運動または変位に対する抵抗（非感受性）を含み、そのような回転式制御デバイスが、前述の水平面と平行にならないようにその回転軸に対して位置決めおよび配向されるとき、回転式制御デバイスは、水平運動に対する抵抗（非感受性）を含む。言い換えると、いくつかの実施形態における回転式制御デバイスは、その動作において、その運動に敏感なセンサを作動させ得る水平運動を妨害することなく、および水平運動の影響を受けやすい回転式制御デバイス自体の動作なしに、システム１００などのシステムの１つまたは複数の構成要素を制御する能力を提供する。例えば、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄに記載のような回転式制御デバイスを使用してｘ軸（長手方向軸）を中心としたＣアーム１２０の回転を制御し、患者テーブル１１２上に位置決めされた患者に対してエミッタ１２４および検出器１２２の微細／正確な配向を許容することができ、回転式制御デバイスの動作は、例えば、テーブル１１２のプッシュ可動型の側方／横方向（ｙ軸方向）の再位置決めの作動をトリガすることによって、水平運動（ｘ－ｙ平面内の運動）によって影響を受けることなく、および水平運動に影響を与えることなく、例えば回転式制御１０２を備える。

【0041】

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄは、説明されるように、オペレータ／ユーザが自然な手の回転に追従することによってユーザの解剖学的動きに追従することを可能にする制御デバイスであって、デバイスの２つの異なる部分である、両者の間の相互の妨害に対する抵抗を有する固定部および可動部または回動部に埋め込まれた２つの独立した検出センサまたはセンサ部分を含み、デバイスは、第１の回転軸を中心に回転可能なノブ部分と、第１の回転軸に対するノブの回転位置を感知するように構成された少なくとも１つのセンサと、電力を回動ノブ部分に少なくとも提供するように適合された回路と、ノブの感知された回転位置を伝達するように適合された回路と、ノブ部分に回転可能に結合されたベース部分であって、ベース部分は、第１の回転軸に対して固定位置を有するベース部分とを備える、デバイスを示している。

【0042】

一態様では、デバイスは、円筒形のくさび形状を有するカム部分と、フォロワ部分とをさらに備え、カム部分およびフォロワ部分は、それらの間に最大ポテンシャルエネルギー位置と、平衡位置とを有し、ノブが第１の軸を中心に回転している間、フォロワ部分はカム部分と係合しており、最大ポテンシャルエネルギー位置と平衡位置との間を移動する。

【0043】

一態様では、フォロワおよびカムは、最大ポテンシャルエネルギー位置の近くでより圧縮された状態にあり、平衡位置の近くでより圧縮されていない状態にあり、フォロワは、ノブを初期位置に一致するようにフォロワをカムに向かって付勢するばねを含む。

【0044】

一態様では、フォロワは、カムの表面と係合するその遠端にボールを備え、ボールは、ボールおよびフォロワが第１の軸を中心にカムに対して回動移動するときに、制御デバイスの回動部に位置決めされていないセンサまたはセンサ部分の妨害を回避するように、第１の軸に垂直な平面内の運動を妨害することなく第１の軸と平行な方向のフォロワの線形運動を可能にするように構成される。

【0045】

一態様では、一方向へのノブの回転により、フォロワが平衡位置から最大ポテンシャルエネルギー位置に移動し、次に再び平衡位置に戻る。

【0046】

一態様では、ノブの感知された回転位置は、フォロワの線形位置を感知するように構成された少なくとも１つのセンサによって決定され、線形位置は、第１の軸に平行である。

【0047】

次に、図３Ａは、回動部分３１８内に位置決めされた回路基板３２４など、カム３３８、３３６、２つのフォロワ３３０および３２６、ならびに少なくとも１つのセンサまたはセンサ部分を備えた例示的な回転制御ノブの切断図を示している。示すように、回動部３１８は、回転軸３１６を中心に回転することができる。回動部が移動すると、それぞれのフォロワ３３０および３２６の遠端に取り付けられた各ボール３３２および３２８は、カム３３８、３３６の上部表面（トラック）に沿ってスライドし（または転がり）、次いでカムは、回転軸３１６に沿って下向きの方向にカム高さの変化に従って、回転式制御デバイスの固定部分に取り付けられた、またはその一部である下部ベース部分３５６を押す圧縮ばねまたはばね座金３４２に対して押し付けられる。このように、回動部が回転軸を中心に回転するときのカム高さの変化は、カムの線形運動に変換される。

【0048】

図３Ａ（および図４Ａ）に示される制御デバイスの回動部分を備える構成要素は、図２Ａについて示され説明されるように、同様に示されおよび／または位置決めされた構成要素と実質的に同様および／または同一であり得る。回動部分３１８は、図３Ａに示すように、回転軸３１６を中心に回転可能に移動する（または回転する）ことができる回動部分を含む。回動機械構造は、最も外側または外部の回転式制御ノブ表面、最も外側のノブ部分を内側スリーブ３２２に係合させるための関連する回転式ノブスリーブ３２０を備える部分３１８を含み得る。１つまたは複数のベアリング３３４、あるいはシールリング３３４は、例えば、制御デバイスの回動部と固定部との間のインターフェースを提供するために使用され得る。例えば、非回動中間構造３４４および回動構造３４０は、ベアリング／シール３３４を捕捉または囲み込むことができる。さらに、内側シャフト３４８が、示すように、制御デバイスの固定部に固定可能に取り付けられ得、軸３１６に沿って下部ベース部分３５６などのベース部分から上方に延びる。次に、回動部分３１８（および内側スリーブ３２２）は、内側シャフトの上部端に適合し、２つの間に回動結合を形成することができる。

【0049】

図３Ｂは、図３Ａに示す回転制御ノブの例示的なカム構成要素の斜視図を示している。カムは、回転軸に沿って延びる中空中心３０４を中心に互いに対称である、表面（トラック）３１２などの２つの上向きの表面（トラック）を備える頂部を有する上部シリンダ部分を備える。上部シリンダ部分は、円筒形のくさびまたはアングルカットシリンダの同一の半分として説明することができ、各半分は互いに共に接合されている。結果として得られる上部表面は２つのトラックを提供し、各々が上部シリンダ部分の上部（頂部）表面の１８０度を備える。各トラックは、位置３０６、３０２を有する最大高さ部分を備え、それぞれのフォロワ３３０、３２６（ボール３３２、３２８）およびカムトラック表面は、圧縮ばね３４２が最も圧縮された状態（制御ノブの最大ポテンシャルエネルギー位置と呼ばれ得る）にあるので、最大ポテンシャルエネルギーを有する。各トラックは、位置３０８などの位置を有する最小高さ部分をさらに備え、それぞれのフォロワ３３０、３２６（ボール３３２、３２８）およびカムトラック表面は、圧縮ばね３４２が少なくとも圧縮された状態（平衡もしくはゼロまたは制御ノブの開始位置と呼ばれ得る）にあるので、最小ポテンシャルエネルギーを有する。ゼロ位置３０８および最大ポテンシャルエネルギー位置３０６を通って延びる線は、各円筒形のくさびの半分の長軸を定義する。さらに、示すように、前述のトラックを備える上部シリンダ部分は、カムトラックの反対側に軸方向に整列したより小さな直径のシリンダまたは台座を有し得、中空中心３０４は、カムトラック表面から台座を通って下向きに延びる。

【0050】

また、図３Ｂに示すように、カムトラック３１２などの２つのカムトラックの各々は、位置３０６などの最大ポテンシャルエネルギー点から位置３０８などの最小ポテンシャルエネルギー点までトラックに沿って第１の方向にフォロワを移動させ、その後、２つの対称カムの半分が共に結合する点３０８および３０２の間のシアエッジなど、シアエッジの遷移により第１の方向へのさらなる回転が機械的に停止される（ハードストップにより）。第１の方向への、すなわち最大ポテンシャルエネルギー点から最小ポテンシャルエネルギー点への移動は、圧縮ばねがカム表面をフォロワに向かって押すことによって支援される。このように、ゼロに戻る機能または開始に戻る機能が提供される。言い換えると、回転力を加えて、フォロワを最大ポテンシャルエネルギー点に向かって（各フォロワに対して）移動させることができ、カムの圧縮ばねおよび傾斜配向により、フォロワが反対方向に移動するように付勢され、回動部の逆回転が開始点に向かって戻るように付勢され、最終的に、回動部分に対する回動力が除去されるとフォロワが開始点または最小回転点に戻される。

【0051】

図３Ｃは、回転軸３１６を通る中央平面図で見た、図３Ａのような例示的なカムおよびフォロワの概略断面側面図を示している。示すように、電気ケーブル３６２などの電気配線は、回動部分内に埋め込まれた回路基板３２４などの回路基板から、回転軸に沿って延びる回動キャップ内の穴または開口３５８などの開口を通って延び、回転軸に沿って内側シャフトを通って延びる穴または開口３６０などの開口部を通って下向きに継続する。このように、回動部分内に少なくとも電力回路および回路基板を提供するための電気配線は、制御デバイスの固定部分と回動部分との間に延びる。

【0052】

図３Ｃに示される回転表示３５０は、回転軸３１６を中心とした、回転回路基板およびフォロワ３３０および３２６を備える回動部の回転を図示する。回動部が回転すると、各フォロワの両端のボールがカムトラック表面に沿って移動し、（対称の）カム高さが変化すると、軸方向のカムの移動３５４などの線形移動が発生する。示されるように、カム３３６は、固定長のフォロワ３３０、３２６と下部ベース部分３５６との間で軸方向に（線形的に）移動する。圧縮ばね３４２は、カムトラックとフォロワとの間の接触を維持するために、カム３３６をフォロワに向かって付勢する。いくつかの実施形態では、ピン３４６を使用して、カム３３６および軸方向上方に延びる下部ベース部分３５６のスリーブ部分を回転ロックする一方、カムの軸方向（線形）移動を依然として可能にすることができる。いくつかの実施形態では、ピン３４６は、（固定された）下部ベース部分３５６に対する（軸方向に移動可能な）カム３３６の軸方向（線形）位置を感知するように適合された、前述の線形センサまたはセンサ２４６などのセンサを備える。他の実施形態では、センサは、回動部分３５２内に位置し、カム３３６の高さに対応するカム３３６上の軸方向基準点の線形位置を検出するように適合および配向され、フォロワがカムトラックに沿って移動すると、センサは、軸方向基準点の軸方向位置の変化を検出する。

【0053】

図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｄに関して説明したように、回動部分３１８に加えられる回動力は、２つのフォロワ３３０および３２６の各々をカム３３８、３２８のそれぞれの上部表面（トラック）に沿ってスライド（または追跡）させ、カムが回転軸３１６に沿って軸方向に線形的に移動するときに圧縮ばね３４２の圧縮量を変化させる。カム上部（トラック）表面は対称であるため、各フォロワは、各フォロワについてのカム高さが同じ領域でカムに接触し、それによって回転軸３１６の両側で、回転軸から同じ距離で、軸方向に加えられる力に追加のバランスおよび対称性を提供する。さらに、図３Ａおよび図３Ｃにより明確に示すように、カム上部（トラック）表面は、カム３３８およびカム３３６の側面図および断面図に示すように、半径方向に角度を付けることができ、例えば、カムの半径方向外側エッジがカムの半径方向内側エッジよりも回動部分の頂部に対して高いか軸方向に近い場合に示すように角度を付けることができ、それにより２つのフォロワは、回転軸３１６に向かって半径方向内側に作用する捕捉力で効果的に捕捉され、半径方向内側に付勢される。このように、回転式制御デバイスは、回転軸に垂直な方向の変位３１４に対する抵抗、および制御デバイスの固定部に対する回動部分の機械的動作におけるバックラッシュまたは遊びに対する抵抗を含む。加えて、圧縮ばね３４２によって加えられる圧縮力（またはばね力）の量は、回動部分に対してより高いトルクが望まれるとき、および／または追加の反バックラッシュエネルギーが望まれるとき、圧縮ばねの剛性を増加させることなどによって増加させることができる。

【0054】

図３Ａ、図３Ｂ、および図３Ｃは、説明されるように、オペレータ／ユーザが自然な手の回転に追従することによってユーザの解剖学的動きに追従することを可能にする制御デバイスであって、デバイスの２つの異なる部分である、両者の間の相互の妨害に対する抵抗を有する固定部および可動部または回動部に埋め込まれた２つの独立した検出センサまたはセンサ部分を含み、デバイスは、第１の回転軸を中心に回転可能なノブ部分と、第１の回転軸に対するノブの回転位置を感知するように構成された少なくとも１つのセンサと、電力を回動ノブ部分に少なくとも提供するように適合された回路と、ノブの感知された回転位置を伝達するように適合された回路と、ノブ部分に回転可能に結合されたベース部分であって、ベース部分は、第１の回転軸に対して固定位置を有するベース部分とを備える、デバイスを示している。

【0055】

一態様では、デバイスは、カム部分と、２つのフォロワ部分とをさらに備え、カム部分およびフォロワ部分は、それらの間に最大ポテンシャルエネルギー位置と、平衡位置とを有し、ノブが第１の軸を中心に回転している間、各フォロワ部分はカム部分と係合しており、最大ポテンシャルエネルギー位置と平衡位置との間を移動する。

【0056】

一態様では、各フォロワは、最大ポテンシャルエネルギー位置の近くでより圧縮された状態にあり、平衡位置の近くでより圧縮されていない状態にあり、カム部分は、ノブを初期位置に一致するようにカム部分をフォロワに向かって付勢するばねを含む。

【0057】

一態様では、各フォロワは、カムの表面と係合するその遠端にボールを備え、ボールは、ボールおよびフォロワが第１の軸を中心にカムに対して回動して移動するときに、制御デバイスの回動部に位置決めされていないセンサまたはセンサ部分の妨害を回避するように、第１の軸に垂直な平面内の運動を妨害することなく第１の軸と平行な方向のカムの線形運動を可能にするように構成される。

【0058】

一態様では、一方向へのノブの回転により、フォロワが平衡位置から最大ポテンシャルエネルギー位置に移動し、続いて反対方向へのノブの回転により、各フォロワが最大ポテンシャルエネルギー位置から平衡位置に移動する。

【0059】

一態様では、カムは、第１の軸に沿って延び、第１の軸を含む正中面を中心に対称である。

【0060】

一態様では、正中面は、各フォロワと交差し、それにより２つのフォロワが互いに対向し、第１の軸がそれらの間に延びる。

【0061】

一態様では、カムは、半径方向に角度を付けられたカム表面を含み、それによりカム部分のばねのばね力が増加すると、２つのフォロワとカムとの間の圧縮の増加、制御デバイスの回動部分と固定部分との間の反バックラッシュの増加、および／またはベースに対するノブの回転に必要なより高いトルクが提供される。

【0062】

一態様では、制御デバイスは、回動部内に位置する回路と固定部に位置する回路を相互接続する少なくとも１つの電気ケーブルを備え、電気ケーブルは、ノブの回転軸に沿って延びる回動部および固定部におけるそれぞれの開口部を通して配線される。

【0063】

ここで図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、図４Ａは、実施形態による、回路基板、およびノブの回転位置を感知するためのローリングポゴピンを備えた回転制御ノブの切断図を示し、図４Ｂは、図４Ａに示す回転制御ノブの例示的な回路基板４２６の構成要素の斜視図を示している。いくつかの実施形態では、制御デバイスの回動部分４０４内に収容されて取り付けられたディスク形状または円形形状のプリント回路基板４２６は、回転軸４０２を中心として垂直であり、１つまたは複数のローリングポゴピン４２０は、回路基板４２６に機械的に接触するように、制御デバイスの固定部４１８、４１６に取り付けられる。いくつかの実施形態では、ポゴピン４２０は、回路基板４１０を含む回動部分内の回路などに、制御デバイスの固定部から制御デバイスの回動部分に少なくとも電力を提供するように回路で構成および適合される。例えば、図４Ｂに示すように、ポゴピンは、いくつかの個々のポゴピンを備えるポゴピンモジュール４５０を備えることができ、各個々のピンは、回路基板４２６と協働して、制御デバイスの固定部と制御デバイスの回動部との間に電気経路を提供するように、それぞれの対応する導電性トラック４４８との接触を回転可能に維持する。いくつかの実施形態では、ピン４２０および回路基板４２６は、制御デバイスの固定部から回動部に電力および／またはデータを提供する。このように、制御デバイスの固定部に取り付けられたポゴピンと、制御デバイスの回動部分に取り付けられた回路基板上の導電経路または要素との間の機械的接触を介した電気接続は、制御デバイスの固定部と回動部との間に「ワイヤレス」接続を提供する。

【0064】

ノブの回転位置を感知するために、回路基板は、例えば、抵抗性導体もしくは導体パターンまたは光学要素を含み得、これらは、制御デバイスの固定部に取り付けられたピンまたはセンサ要素などによって接触または読み取られると、制御デバイスの回動部の回転位置を決定するための固有の抵抗性または他の電気的もしくは光学的基準を提供する。他のタイプのエンコーダを使用して、固定部に対する回動部分の回転位置を感知することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのセンサは、回路基板と係合するための少なくとも１つのローリングポゴピンを備え、回路基板は、ポゴピンの電気接触端のための標的表面を提供する。ポゴピン４２０は、バレル部分に格納可能なプランジャ（電気接触端４２４を備えた）を備えることができ、バレル内のばね４２２は、プランジャを付勢して電気接触端に向かう方向にバレルから延長させ、回路基板の標的表面と接触させる。いくつかの実施形態では、回路基板に対する少なくとも１つのローリングポゴピンの回転位置は、ノブの感知された回転位置を決定する。

【0065】

図４Ａに示される制御デバイスの回動部分を備える構成要素は、図２Ａおよび図３Ａについて示され説明されるように、同様に示されおよび／または位置決めされた構成要素と実質的に同様および／または同一であり得る。回動部分４０４は、図４Ａに示すように、回転軸４０２を中心に回転可能に移動する（または回転する）ことができる回動部分を含む。回動機械構造は、最も外側または外部の回転式制御ノブ表面、最も外側のノブ部分を内側スリーブ４０８に係合させるための関連する回転式ノブスリーブ４０６を備える部分４０４を含み得る。１つまたは複数のベアリング、あるいはシールリングは、例えば、制御デバイスの回動部と固定部との間のインターフェースを提供するために使用され得る。さらに、内側シャフト４１４が、示すように、制御デバイスの固定部に固定可能に取り付けられ得、軸４０２に沿って下部ベース部分４１６などのベース部分から上方に延びる。次に、回動部分４０４（および内側スリーブ４０８）は、内側シャフトの上部端に適合し、２つの間に回動結合を形成することができる。

【0066】

図４Ａおよび図４Ｂは、説明されるように、オペレータ／ユーザが自然な手の回転に追従することによってユーザの解剖学的動きに追従することを可能にする制御デバイスであって、デバイスの２つの異なる部分である、両者の間の相互の妨害に対する抵抗を有する固定部および可動部または回動部に埋め込まれた２つの独立した検出センサまたはセンサ部分を含み、デバイスは、第１の回転軸を中心に回転可能なノブ部分と、第１の回転軸に対するノブの回転位置を感知するように構成された少なくとも１つのセンサと、電力を回動ノブ部分に少なくとも提供するように適合された回路と、ノブの感知された回転位置を伝達するように適合された回路と、ノブ部分に回転可能に結合されたベース部分であって、ベース部分は、第１の回転軸に対して固定位置を有するベース部分とを備える、デバイスを示している。

【0067】

一態様では、デバイスは、回動ノブ部分に取り付けられ、第１の軸に垂直であり、第１の軸の周りに延びる回路基板をさらに備える。

【0068】

一態様では、少なくとも１つのセンサは、回路基板と係合するための少なくとも１つのローリングポゴピンを備え、回路基板は、ポゴピンのプランジャ部分の電気接触端のための標的表面を備え、プランジャ部分は、ポゴピンのバレル部分に格納可能であり、プランジャを付勢して電気接触端に向かう方向にバレルから延長させ、回路基板の標的表面と接触させるための関連するばねを有する。

【0069】

一態様では、回路基板に対する少なくとも１つのローリングポゴピンの回転位置は、ノブの感知された回転位置を決定する。

【0070】

上記の説明では、特定の用語が、簡潔さ、明瞭性、および理解のために使用されている。このような用語は、説明のために使用されており、広義に解釈されることを意図したものであるため、従来技術の要件を超えて、そこから不必要な限定が推論されてはならない。本明細書に説明されている異なるシステムおよび方法ステップは、単独で、または他のシステムおよび方法と組み合わせて使用することができる。添付の特許請求の範囲内で、様々な均等例、代替例、および修正例が可能であることは当然である。

【0071】

本明細書で使用する場合、単数形で列挙され、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という単語に続けられる要素またはステップは、除外することが明示的に述べられない限り、複数の前記要素またはステップを除外しないと理解されたい。さらにまた、本発明の「一実施形態」に対する参照は、記載した特徴も組み込んだ付加的な実施形態の存在を除外するものと解釈されることを意図しない。さらに、明示的に反対の記載がない限り、特定の性質を有する要素または複数の要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その性質を有さない追加のそのような要素を含むことができる。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこにある（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれの用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な言葉での同等物として使用される。さらに、「第１の」、「第２の」、および「第３の」などの用語は、単にラベルとして使用され、それらの物体に数値的要件または特定の位置的順序を課すことを意図しない。

【0072】

本明細書は、最良の態様を含めて本発明を開示すると共に、いかなる当業者も、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実施を含め、本発明を実践することを可能にするために実施例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義されると共に、当業者に想起される他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な差のない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図されている。

【符号の説明】

【0073】

１００ 診断システム
１０２ 回転式制御、テーブル側制御
１０４ 回転式制御、テーブル側制御
１０６ 回転式制御、テーブル側制御
１０８ 回転式制御、テーブル側制御
１１０ 回転式制御、テーブル側制御
１１２ 患者テーブル
１１４ 制御パネル
１１６ 床置下部キャビネット
１１８ ディスプレイ
１２０ オフセットＣアーム
１２２ 画像検出ユニット、検出器
１２４ エミッタ
１２６ 下部ユニット
１２８ 床置部分
１３０ ガントリー
１３２ ピボット点
１３４ 上部ユニット
１３６ ディスプレイ、タッチスクリーン
２０２ 最小高さ部分、最小高さ位置、平衡位置
２０４ 最大高さ部分、最大電位エネルギー位置
２０６ アングルカットシリンダ
２０８ 円形ベース
２１０ アングルカットエッジ
２１２ 中空中心
２１４ 回動部分
２１６ 回転式ノブスリーブ
２１８ 内側スリーブ
２２０ フォロワ
２２２ カム部分、カム
２２４ カム部分、カム、ボール
２２６ フォロワ
２２８ 回動構造
２３０ 非回動中間構造
２３２ ベアリング、シールリング、シール
２３４ 回転軸
２３６ 内側シャフト
２３８ 回転軸
２４０ フォロワ
２４２ カム
２４４ 縦の線形運動
２４６ センサ
２４８ 回転表示
２５０ 固定部分
３０２ 位置、点
３０４ 中空中心
３０６ 最大電位エネルギー位置
３０８ ゼロ位置、点
３１２ 表面、カムトラック
３１４ 変位
３１６ 回転軸
３１８ 回動部分、回転部
３２０ 回転式ノブスリーブ
３２２ 内側スリーブ
３２４ 回路基板
３２６ フォロワ
３２８ ボール、カム
３３０ フォロワ
３３２ ボール
３３４ ベアリング、シールリング、シール
３３６ カム
３３８ カム
３４０ 回動構造
３４２ 圧縮ばね、ばね座金
３４４ 非回動中間構造
３４６ ピン
３４８ 内側シャフト
３５０ 回転表示
３５２ 回動部分
３５４ カムの移動
３５６ 下部ベース部分
３５８ 穴、開口
３６０ 穴、開口
３６２ 電気ケーブル
４０２ 回転軸
４０４ 回動部分
４０６ 回転式ノブスリーブ
４０８ 内側スリーブ
４１０ 回路基板
４１４ 内側シャフト
４１６ 固定部、下部ベース部分
４１８ 固定部
４２０ ローリングポゴピン
４２２ ばね
４２４ 電気接触端
４２６ 回路基板
４４８ 導電性トラック
４５０ ポゴピンモジュール

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】