頭部追蹤裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出了多個追蹤裝置，尤其是置于主體頭部上的追蹤裝置。所述追蹤裝置尤其用于追蹤進行導航經顱磁刺激的主體的頭部。然而，布置在主體頭部以外的追蹤裝置也屬于本公開的范圍內。所述追蹤裝置包括在追蹤表面上具有多個追蹤部件的追蹤部分和基座部分。另外，所述追蹤裝置可以包括一個或多個能夠移除的粘合條。所述追蹤部分和基座部分可以形成為一個整體或能夠釋放地彼此連接。所述能夠移除的粘合條也可以與基座部分形成為一體式。另外，可以提供一種系統，所述系統以相等或不相等的比例具有多個的追蹤部分、基座部分和/或能夠移除的粘合條中的一個或多個。
【專利說明】頭部追蹤裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種追蹤裝置，尤其是置于進行導航經顱磁刺激的主體的頭部上的追蹤裝置。
【背景技術】
[0002]目前，準確追蹤主體的頭部是多種方法、程序和系統的一個重要組成部分。例如，在導航經顱磁刺激(nTMS)中，重要的是要知道主體的頭部相對于刺激線圈裝置的位置和定向。
[0003]為了準確地追蹤主體的頭部，有必要向主體的頭部添設某種類型的追蹤裝置。一旦追蹤裝置被放置在主體的頭部上，追蹤系統就可以進行校準，以根據被追蹤的追蹤裝置的已知的或確定的位置和定向來解釋主體的頭部和定向。
[0004]與使用連接到主體頭部的追蹤裝置來追蹤主體的頭部相關的主要問題之一是，基于追蹤裝置的設計和使用，主體的面部運動可能會在沒有移動主體頭部的位置或定向的動作的情況下而移動追蹤裝置。此外，有必要提供一種追蹤設備，它不會干擾其中所追蹤的主體頭部的位置為必要的下述方法、過程或系統。
[0005]例如，關于導航經顱磁刺激(nTMS)，典型的追蹤裝置基于具有額外的附加在其上以進行追蹤的部件的眼鏡。然而，任何戴眼鏡的人都知道，它們不總是留在一個位置上，并且會很容易地被按壓鼻子或移動耳朵所影響。此外，這些典型的眼鏡模型是昂貴的，并且無法同樣地適合于每一個主體的臉部。
[0006]因此，在本領域中需要一種追蹤裝置，其能夠較少地被尋常面部運動所影響。此夕卜，在本領域中需要一種通用的追蹤裝置，其不受主體面部結構的通常變化所影響，后者困擾著典型的眼鏡設計。另外，在本領域中需要一種追蹤裝置，其制造簡單且便宜，或是完全一次性的，或是部分地可重復使用的，并且在追蹤過程中仍能然提供高精確度。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的是提供一種追蹤裝置。優選地，所述追蹤裝置為用于在預定的追蹤環境中使用的頭部追蹤裝置。然而，布置在主體頭部以外的追蹤裝置也屬于本公開的范圍內。
[0008]本實用新型的一些特定實施例的一個方面提供了一種具有追蹤部分和基座部分的追蹤裝置。此外，所述追蹤裝置可以包括一個或多個能夠移除的粘合條。追蹤部分和基座部分可以是一體式的，或可釋放地彼此連接。所述能夠移除的粘合條也可以與基座部分形成一體。此外，在一些特定實施例的一方面中提供了一種系統，所述系統以相等或不相等的比例具有多個的追蹤部分、基座部分和/或能夠移除的粘合條中的一個或多個。
[0009]根據一些特定實施例，所述追蹤部分包括至少三個追蹤部件。所述追蹤部件的例子例如為二維反射圓、二維上色區域、標記和/或三維球體。
[0010]在一些特定實施例的另一方面中，至少三個追蹤部件被布置在所述追蹤部分的追蹤表面上。此外，在一些特定實施例的一個方面中，至少兩組追蹤部件之間的距離足以在預定的追蹤環境中確定頭部追蹤裝置的位置和定向。
[0011]根據一些特定的實施例，基座部分具有第一表面，用于將頭部追蹤裝置支撐在主體頭部的區域上。第一表面例如在幾何形狀、尺寸和材料性能上構造成使得它可以很容易地符合不同主體的臉部/頭部的不同區域。
[0012]此外，在一些特定實施例的一個方面中，提供了能夠移除的粘合條，用于將基座部分的第一表面固定到主體頭部的區域，并且連接到所述第一表面和頭部區域的所述能夠移除的粘合條完全能夠將頭部追蹤裝置可拆卸地保持在主體頭部的區域上的固定位置上。
[0013]此外，此處公開了多種實施例，包括追蹤表面的不同的幾何形狀和制造，以及頭部追蹤裝置的設計。比如，追蹤裝置的追蹤表面可以包括固定到支撐部件上的印刷基板。此夕卜，所述追蹤表面可包括三個、四個、五個或甚至更多的任意種布置和幾何形狀的追蹤部件。根據某些實施例，每對追蹤部件之間的距離都是唯一的。根據一些其它實施例，部分或全部的追蹤部件對之間的距離是相同的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1顯示了根據本實用新型的一個實施例的頭部追蹤裝置的一個例子；
[0015]圖2顯示了圖1中所示的實施例的分解視圖；
[0016]圖3a_3c顯示了根據本實用新型的實施例的追蹤表面的例子；
[0017]圖4示出了圖2的支撐部件的仰視圖。
【具體實施方式】
[0018]根據本實用新型的一個實施例，本文描述了頭部追蹤裝置10。在特定情況中，必須精確地追蹤對象、尤其是主體頭部的位置。例如，在導航腦刺激中，重要的是要知道主體頭部相對于用于產生導航經顱磁刺激的線圈裝置的確切位置和定向。
[0019]在任何追蹤環境中，會有被追蹤的對象和用于追蹤所述對象的兼容系統。例如，對象可以是一個或多個反光標記、三維追蹤球或有源發射(例如發光)部件。兼容的追蹤系統的例子可以是將數據輸送到光學識別和追蹤軟件的一個或多個紅外攝像機、激光追蹤系統或標準的攝像機或照相機。它們的許多變化和組合對于本【技術領域】的普通技術人員而言是顯而易見的。然而，為了達到最佳效果，被追蹤的對象和追蹤系統應該以預定的方式系統性地并且物理性地布置，使得追蹤系統能在預期的運動過程中準確地追蹤對象。
[0020]根據本實用新型的一個實施例，設有頭部追蹤裝置10，在圖1中顯示了它的一個例子，該頭部追蹤裝置10包括追蹤部分11和基座部分12。頭部追蹤裝置10還可以包括一個或多個粘合條18。在圖2中顯示了頭部追蹤裝置10的更詳細的分解圖。
[0021]在圖2中顯示了圖1中的頭部追蹤裝置10的例子的分解視圖。本例中的追蹤部分11包括多個追蹤部件20。追蹤部件20布置在追蹤表面上。所述追蹤表面為頭部追蹤裝置10的在預定追蹤環境中被追蹤的部分，或追蹤部件20所布置于其上的部分。
[0022]在本示例中，追蹤表面為印刷基板14。印刷基板14可以多種方式制造。例如，印刷基板可以是紙制品，具有印刷于其上的一個或多個用于追蹤的材料層，所述材料至少部分地由非追蹤材料所覆蓋。在其中預定追蹤環境包括多個紅外相機的一個實施例中，追蹤材料應該是紅外相機可見的和/或可反射紅外波，并且非追蹤材料至少應該可與追蹤材料相對比地出現。因此，可以基于材料特性的差異來追蹤基本上是二維的對象。
[0023]其它例子可以包括使用與某種光學識別軟件相關的大致標準的圖像捕捉技術的預定追蹤環境。在這樣的環境中，追蹤材料可為具有特定顏色、例如紅色的材料，而非追蹤材料可以是具有不同顏色、優選具有對比顏色(例如白色、黑色、灰色等顏色)的相同的或不同的材料。此外，追蹤部件20可以是三維的球體或對象，或者可以采取任意其他的可在預定追蹤環境中追蹤的形式。
[0024]根據所選擇的材料和它們的屬性，普通技術人員將認識到眾多的制造方法。這些方法可以包括:印刷，其中材料被印刷在其各自的位置；選擇性的分層式印刷，其中追蹤或非追蹤材料印刷在較大面積上，然后在隨后的印刷工序中至少部分地被其他材料所覆蓋；蝕刻，其中非追蹤材料覆蓋追蹤材料的層上，然后被去除以形成追蹤部件；制造與印刷基板14分離的追蹤部件20并且將它們彼此組裝，如通過使用粘合劑；以及它們的組合或其它兼容的方法。
[0025]在本例中，追蹤表面包括某種形式的印刷基板14，基板可以永久地或可拆卸地固定到支撐部件13。例如，印刷基板14可以包括粘合層，一旦制出印刷基板14，就將粘合層粘到支撐部件13。此外，追蹤部件可以被單獨制造，并直接施加到支撐部件13上。在這樣的例子中，具有追蹤部件連接于其上的支撐部件的外表面將被認為是追蹤表面。此外，可以直接在支撐部件13上制造追蹤部件，或者將它們集成到一起。
[0026]正如附圖中所示，追蹤部件20位于追蹤表面的延伸部中。這節省了材料和重量。此外，追蹤部件的彼此分離和追蹤表面的本體增加了額外的用于輔助追蹤部件20的追蹤的對比度。在根據附圖的一個實施例中，追蹤部件位于印刷基板14的延伸部22上，其對應于支撐部件13的延伸部24。雖然示出了針對支撐部件13具有相應的幾何形狀的印刷基板14，普通技術人員將認識到能夠實現這里所設定的目標且不脫離本發明范圍的印刷基板和支撐部件的組合的幾何形狀的眾多變化。
[0027]如在圖2中所示，通過在制造印刷基板14的過程中生產所有的追蹤部件20而提高了精度，其中所述印刷基板14緊貼地適配到支撐部件13的小口中，并且其中支撐部件13的表面和/或小口的幾何形狀對應于印刷基板14的幾何形狀。然而，印刷基板14可以為兩個或多個部分，并單獨應用于一個或多個支撐部件13。此外，相比印刷基板14而言，支撐部件13可以為更大的、更小的和/或具有不同的幾何形狀。
[0028]一些特定實施方案的一個重要特征是，在追蹤期間追蹤部件的物理布置不會發生變化。因此，要實現這一點，追蹤部分11應具有足夠的剛性，以防止追蹤部件20的偏移或位移。可以通過將柔性印刷基板14施加到完全或部分剛性的支撐部件13上來實現這一點。附加地或備選地，延伸部22和/或24可以有附加的支撐件和/或結構來增加剛性。
[0029]此外，追蹤部分11可進一步包括信息源。例如，印刷基板14或整個追蹤部分11對于主體可以是唯一的，并且可以用于確定主體和/或重復使用。信息源的例子是例如文本、機器可讀的代碼(如條形碼或QR碼)或圖像。這些可以直接位于印刷基板14或追蹤表面上。此外，它們可以位于在印刷基板14或追蹤表面的頂部上添加的額外的覆蓋層36上。一旦添加了覆蓋層36，例如其作為標記添加或通過另一粘合劑添加，不論帶有或不帶有文本和/或機器可讀代碼，它也可以形成追蹤表面的一部分。[0030]除了如上所述的簡單的信息源，追蹤部分11還可以包括諸如無線射頻識別(RFID)芯片或其它無源或有源的計算機可讀存儲器或芯片的信息源。這樣的信息源34可以直接位于印刷基板14上、支撐部件13上，或者在印刷基板14、支撐部件13或其它信息源或覆蓋層36中。
[0031]基座部分12具有第一表面26，用于將頭部追蹤裝置10支撐在主體頭部的區域上。該頭部追蹤裝置10的一個優點是，它可以被放置在主體頭部或身體的幾乎任何部分之中或之上。然而有益的是，將頭部追蹤裝置放置在主體頭部的不會經受局部運動的位置上，如印堂、眉毛之間、前額或上部三分之一區域。例如在這些位置上，與主體的整個頭部的運動無關的局部運動是有限的，并且因此提高了精度。
[0032]第一表面26可以在幾何形狀和材料特性上構造成能容易地符合這些區域。例如，當第一表面26是柔性的并且至少輕微呈凹形時，第一表面26可以容易地符合不同的主體頭部的幾何形狀，同時保持對頭部追蹤裝置10的其余部分的必要支持。此外，它對特定實施例而言可以是優選的，特別是那些在其中頭部追蹤裝置10要被放置在主體前額上的實施例，第一表面26可是矩形的，正如附圖中所描述的。
[0033]基座部分12能夠通過可移除的粘合條18可拆卸地連接到主體頭部。可以與基座部分的第一表面26的幾何形狀和尺寸相一致的可移除的粘合條18可以有兩個相對的粘接面。可移除的粘合條18的一個表面連接到第一表面26，而另一個表面將基座部分12可移除地連接到主體頭部的區域。本系統的一個額外的好處是，可移除的粘合條18可形成基座部分12和主體之間的衛生屏障，使得至少基座部分可以重復用于多個主體。
[0034]為了保證基座部分12、可移除的粘合條18和主體頭部之間的良好接觸，第一表面26可以具有一個或多個開口 30。開口 30可以用于允許直接觸及到固定到第一表面26的相反側上的可移除的粘合條18的部分，例如通過使用者或主體的手指。為了使除去基座部分12和可移除的粘合條18更容易，可移除的粘合條18可包括非粘性的片部32。
[0035]根據一些特定實施例，連接到所述第一表面26和頭部區域的可移除的粘合條18能夠單獨地將頭部追蹤裝置10可拆卸地保持在主體頭部區域上的固定位置處。這與現有技術的解決方案形成了對比，現有技術的解決方案通常采取眼鏡的形式，并且需要一個或多個延伸到主體的耳朵及后面的延伸部，以增加對追蹤裝置的支撐。然而，耳朵和耳朵周圍的頭部區域會很容易地由人局部地移動，因此不適合使其作為旨在將主體頭部/面部的局部運動最小化的追蹤裝置的理想支撐區域。
[0036]基座部分12和追蹤部分11能夠可釋放地彼此連接，或形成為一個整體單元。某些實施例的一個優點是，基座部分12可以重復用于多個主體，從而降低了成本。因此，基座部分12可以包括第一連接機構28，用于將基座部分12可釋放地連接到追蹤部分11的第二連接機構38。本領域的普通技術人員將認識到眾多連接機構，包括螺帽機構、多指狀叉和承接器機構、卡扣機構、任何機械式的鎖定和固定機構等。
[0037]本文描述的系統可以有多種形式。例如，頭部追蹤裝置可以僅包括追蹤部分11和基座部分12。它可以包括多于一個的一個或多個部件。基座部分12可以具有一體化的粘接部分和/或其它的連接機構，用于將基座部分12連接到主體頭部，如吸盤。本文中所描述的所有部件可以被制造成單一的整體單元。此外，關于一個部分所描述的部件可以與一個或多個附加的或替代的部分一起制造或單獨制造于其上。[0038]某些實施例的一個優點是，頭部追蹤裝置的設計和制造與現有技術的解決方案相比廉價許多，使得整個頭部追蹤裝置可以是一次性的，如僅用于一次使用。然而，正如在特定的低收益環境中的典型情況，被設計成用于單次使用的對象在實踐中往往重復使用。因此，根據某些實施例，雖然追蹤部分11和/或基座部分12可以重復使用和/或為可重復使用的，可移除的粘合條18可以被專門設計成在單次使用后脫落，和/或被設計成僅工作一次。因此，可移除的粘合條18作為主體和接觸面之間的或主體和基座部分的第一表面26之間的衛生屏障。
[0039]可移除的粘合條18的衛生和阻隔交叉污染的特性的一個額外的好處是，在某些實施例中，這是頭部追蹤裝置10曾經與主體頭部接觸的唯一部分。因此，這是頭部追蹤裝置10中的需要通過醫用級別的材料來制造以與人體相互作用的唯一部分。這允許追蹤裝置的其余部分通過任何其它的、例如較為廉價的材料來制造，而無需擔心長時間與皮膚接觸。
[0040]圖3a示出了具有三個追蹤部件41、42和43的追蹤表面40的一個例子。根據本實用新型的一些實施例，至少三個追蹤部件41、42和43被布置在追蹤部分11的追蹤表面上，并且至少兩組追蹤部件之間的距離，例如三個距離45、46、47中的至少兩個足夠在預定的追蹤環境中確定頭部追蹤裝置10的位置和定向。在根據圖3a的具有三個追蹤部件的示例中，則有三對追蹤部件，在它們之間具有距離。根據某些實施例，當追蹤部件之間的距離每個都是唯一的時，追蹤精度得到了提高。此外有益的是，例如根據某些實施例，距離之間的差相比于大于追蹤系統誤差余量的預定量而言要大。
[0041]圖3b和3c顯示了分別具有四個和五個追蹤部件的追蹤表面50和60的額外的例子。雖然在某些實施例中所有的追蹤部件對之間的所有距離都是唯一的且它們之間的差超出特定量是有利的，但并非總要如此。因此，可以是不同的追蹤部件對之間的距離中的至少一些是相同，或差別在一定的余量之內。例如，可能只需要追蹤表面外周上的相鄰追蹤部件對之間的距離具有獨特的差異，即當有四個或更多個追蹤部件時，相對的對之間的內部距離可能并不重要。
[0042]此外，雖然在附圖中將追蹤表面、印刷基板和支撐部件顯示為大致平坦的，然而它們也可以是凸的、凹的或具有其它的三維形狀。此外，盡管在說明書中主要涉及用于放置在主體頭部上的追蹤裝置，然而落入本公開的范圍之內的類似的追蹤裝置也可以應用于主體解剖結構的其它部分，或甚至應用于其它動物或對象。
[0043]應當理解的是，所公開的本實用新型的實施例不限于本文所公開的特定結構、處理步驟或材料，而是可擴展到那些相關【技術領域】的普通技術人員能夠認識到的等效物。還應當理解的是，這里所用的術語僅用于描述特定的實施例，并且不意味著有任何限定。
[0044]在整個說明書中，“一個實施例”或“實施例”是指關于該實施例所描述的特定特征、結構或特性被包括在本實用新型的至少一個實施例中。因此，在說明書的多個地方出現的短語“在一個實施例中”或“在實施例中”并不一定都指相同的實施例。
[0045]為方便起見，本文所用的多個項目、結構部件、組成部件和/或材料可以呈現在一個共同的列表中。然而，這些列表應理解為列表中的每個部件被單獨確定為單獨的和獨特的部件。因此，如果沒有相反的指示，該列表中的單個部件不應僅僅由于它們出現于同一個組中而被理解為該列表的任何其它部件的實際等效物。此外，本實用新型的各種實施例和示例可與多種部件的替換物一同被指代。需要理解，這些實施例、例子和替換物不應被解釋為彼此的實際等效物，而是應當被認為是本實用新型的單獨的和自主的展示。
[0046]此外，所描述的特征、結構或特性可以任何適當方式組合在一個或多個實施例中。在上面的描述中，提供了許多具體細節，如長度、寬度、形狀等的例子，以提供對本實用新型的實施例的透徹理解。然而，本領域技術人員將認識到，沒有一個或多個所述具體細節，或通過其它方法、部件、材料等，本實用新型也可以實施。在其它實例中，未示出或詳細描述公知的結構、材料或操作，以避免模糊本實用新型的各個方面。
[0047]雖然前述實施例說明了本實用新型在一個或多個特定應用中的原理，對于本領域的普通技術人員而言顯而易見的是，可以在不行使創造性能力并不脫離本實用新型的原理和概念的情況下，對實施的形式、應用和細節進行多種改變。因此，除了通過下文所述的權利要求，不試圖限制本實用新型。
【權利要求】
1.一種用于在預定的追蹤環境中使用的頭部追蹤裝置(10)，包括: -具有至少三個追蹤部件(20)的追蹤部分(11)； -具有用于將頭部追蹤裝置(10)支撐在主體頭部的區域上的第一表面(26)的基座部分(12);以及 -用于將第一表面(26)固定到主體頭部的區域上的能夠移除的粘合條(18)， 其特征在于， -所述至少三個追蹤部件(20)設置在所述追蹤部分(11)的追蹤表面上，并且至少兩組追蹤部件之間的距離(45，46，47)足以在所述預定的追蹤環境中確定所述頭部追蹤裝置(10)的位置和定向，并且 -連接到所述第一表面和所述頭部的區域上的所述能夠移除的粘合條(18)能夠單獨地將所述頭部追蹤裝置(10)能夠拆卸地保持在主體頭部的區域上的固定位置處。
2.根據權利要求1所述的頭部追蹤裝置，其特征在于: -所述追蹤表面包括永久性地或能夠拆卸地固定到所述追蹤部分(11)的支撐部件(13)上的印刷基板(14)，并且 -所述追蹤部件(20)在所述追蹤表面的印刷過程中印刷或形成，或通過粘合劑連接到所述追蹤表面。
3.根據權利要求1或2所述`的頭部追蹤裝置，其特征在于， -至少兩個追蹤部件(20)位于所述追蹤部分(11)的支撐部件(13)的延伸部(24)上，并且 -至少三對追蹤部件之間的距離(45，46，47)每個都是獨特的。
4.根據權利要求1到3中任一項所述的頭部追蹤裝置，其特征在于，每對追蹤部件之間的距離(45，46，47)都是獨特的。
5.根據權利要求1到3中任一項所述的頭部追蹤裝置，其特征在于，至少兩對追蹤部件之間的距離(45，46，47)是相似的。
6.根據權利要求1到5中任一項所述的頭部追蹤裝置，其特征在于， -所述追蹤部分(11)的支撐部件(13)為剛性的，并且所述基座部分(12)的所述第一表面(26)為柔性的，并且 -追蹤部分(11)的支撐部件(13)和基座部分(12)能夠釋放地彼此連接，或形成為一個整體單元。
7.根據權利要求1到6中任一項所述的頭部追蹤裝置，其特征在于，所述追蹤部分(11)還包括選自下述組的信息源(34，36)，所述組包括文本、無線射頻識別芯片、計算機能夠讀取的存儲器或它們的組合。
8.根據權利要求1到7中任一項所述的頭部追蹤裝置，其特征在于，所述基座部分(12)的第一表面(26)具有至少一個開口(30)，用于允許直接接觸到固定于第一表面(26)的相反側上的能夠移除的粘合條(18)的一部分。
9.根據權利要求1到8中任一項所述的頭部追蹤裝置，其特征在于，所述能夠移除的粘合條(18)具有非粘性的片部(32)，用于從所述主體頭部上移除。
10.根據權利要求1到9中任一項所述的頭部追蹤裝置，其特征在于，至少一個所述追蹤部件(20)為三維對象。
11.根據權利要求1到10中任一項所述的頭部追蹤裝置，其特征在于，所述追蹤表面為大致平坦的、下凹的或凸出的。`
【文檔編號】A61N2/02GK203620086SQ201320747023
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2012年11月23日
【發明者】古斯塔夫·涅菲特 申請人:奈科斯迪姆公司