(57)【要約】  医療機器を動作可能にするためのシステム。このシステムは、磁場を生成するための磁石を有するクレードルを含む。クレードルは、所定の向きで医療機器を支持し、それを位置合わせする。クレードルに設置される医療機器は、磁気感応スイッチの状態を変化させる磁石の磁場に磁気感応スイッチを曝す。医療機器は、電源を電子回路に結合するための、スイッチ、インジケータ、論理回路、遅延回路、および検出回路をさらに含む。第１の動作モードでは、医療機器は、オンにされ、次にオフにされ得る。第２の動作モードでは、医療機器は、オンにした後、オフにすることができない。
2015504317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部電源を有する医療機器を動作可能にするためのシステムにおいて、
磁気感応スイッチを有する医療機器と、
磁石を有するクレードルと、を含み、
前記医療機器は、第１のモードにおいて電子回路から電力を切り離すように構成され、前記医療機器は、第２のモードにおいて前記電子回路への電力を維持するように構成される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記磁気感応スイッチに結合される検出回路と、
前記検出回路に結合される遅延回路と、
前記遅延回路に結合される論理回路と、
前記電源を前記電子回路に結合するためのスイッチと、をさらに含み、
前記スイッチは、前記論理回路に結合される制御端末を有する、
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記磁気感応スイッチは、閾値を超える磁場の存在下で状態を変化させ、前記検出回路は、前記磁気感応スイッチの状態の変化を検出し、前記遅延回路は、第１の期間および第２の期間にわたって前記磁気感応スイッチの前記状態を評価することを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記クレードルにおける前記磁石は、前記閾値を超える磁場を生成することを特徴とする請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記磁場が前記第１の期間の前に前記閾値を下回るとき、前記検出回路、前記遅延回路、および前記論理回路は、前記電源を前記電子回路から切り離すように応答することを特徴とする請求項３または４記載のシステム。
【請求項６】
前記磁場は前記第１の期間より長いが、前記第２の期間より短い期間で前記閾値を下回るとき、前記検出回路、前記遅延回路、および前記論理回路は、前記電子回路への前記電源の結合を維持するように応答することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項記載のシステム。
【請求項７】
前記磁場が前記第２の期間の後に前記閾値を超えるとき、前記検出回路、前記遅延回路、および前記論理回路は、前記電源を前記電子回路から切り離すように応答することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項記載のシステム。
【請求項８】
前記検出回路、前記遅延回路、および前記論理回路は、前記第２の期間の後に前記電源の結合を維持するように応答し、それによって、前記磁気感応スイッチの状態の変化は、変化を生じないことを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項記載のシステム。
【請求項９】
前記磁気感応スイッチは、リードスイッチまたはホール効果装置であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１０】
パラメータ測定のための内部電源を有する使い捨ての医療機器を動作可能にする方法において、
前記医療機器を閾値を超える磁場に近接して設置する工程と、
電源を前記医療機器の電子回路に結合する工程と、
前記医療機器を所定の期間にわたって前記磁場内に維持する工程と、
前記医療機器が動作可能にされ、前記電源を前記電子回路から切り離すことができないことを示す工程と、
磁場のさらなる変化を無視する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
不足電圧条件を検出する工程と、
前記不足電圧条件が検出されるとき、前記医療機器を停止させる工程と、
前記医療機器を廃棄する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
医療機器を動作可能にする方法において、
閾値を超える磁場を検出する工程と、
電源を前記医療機器の電子回路に結合する工程と、
前記電子回路のパワーオンリセットを開始させる工程と、
前記磁場が第１の期間の前に前記閾値を下回るとき、前記電源を前記電子回路から切り離す工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記電源が前記電子回路に結合されていること、を示す工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の期間より長い期間にわたって、前記閾値を超える前記磁場を検出する工程と、
前記第１の期間の前に前記パワーオンリセットを完了させる工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
前記磁場は、前記第１の期間の後であるが、第２の期間未満で前記閾値を下回ることを検出する工程と、
前記電源が前記電子回路に結合されているという表示を維持する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項記載の方法。
【請求項１６】
前記医療機器における１回または複数回の試験を行う工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の期間より長い時間で、前記閾値を超える磁場を検出する工程と、
前記電源を前記電子回路から切り離す工程と、
前記電源が前記電子回路から切り離されていることを示す工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一項記載の方法。
【請求項１８】
前記第２の期間より長い期間にわたって、前記閾値を超える前記磁場を検出する工程と、
磁場の検出の動作を停止させる工程において、前記電源が前記電子回路に結合されたままである工程と、
前記電源が前記電子回路に結合されたままであることを示す工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項記載の方法。
【請求項１９】
不足電圧条件を検出する工程と、
前記不足電圧条件が検出されたとき、前記医療機器を停止させる工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか一項記載の方法。
【請求項２０】
前記医療機器を廃棄する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２〜１９のいずれか一項記載の方法。
【請求項２１】
筋肉・骨格系用の挿入測定システムにおいて、
測定機器を含み、前記測定機器は、
シャフトと、
前記シャフトの近位端に結合されるハンドルと、
前記筋肉・骨格系中に挿入するための、前記シャフトの遠位端に結合されるセンサ付きヘッドと、
前記ハンドルに近接して位置する前記センサ付きヘッドに動作可能に結合される電子回路と、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２２】
前記センサ付きヘッドは、それに加えられる力、圧力、または荷重を測定するためのセンサを含むことを特徴とする請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
前記センサ付きヘッドは、
外面を有する第１の支持構造と、
外面を有する第２の支持構造と、
前記第１および第２の支持構造に結合される複数の荷重センサと、
を含むことを特徴とする請求項２１または２２記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１および第２の支持構造の外面は凸状であることを特徴とする請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
前記複数の荷重センサはピエゾ抵抗型センサであることを特徴とする請求項２３または２４記載のシステム。
【請求項２６】
荷重板が前記複数の荷重センサに結合することを特徴とする請求項２３〜２５のいずれか一項記載のシステム。
【請求項２７】
前記電子回路を前記複数の荷重センサに結合するインターコネクトをさらに含み、前記インターコネクトは、前記シャフトの縦方向の通路を通って結合することを特徴とする請求項２３〜２６のいずれか一項記載のシステム。
【請求項２８】
前記電子回路は前記ハンドルに収容されることを特徴とする請求項２１〜２７のいずれか一項記載のシステム。
【請求項２９】
挿入機器をさらに含み、前記挿入機器は、
シャフトと、
前記シャフトの遠位端に結合される先端と、
前記シャフトの近位端に結合される着脱機構と、
電子アセンブリと、
を含むことを特徴とする請求項２１〜２８のいずれか一項記載のシステム。
【請求項３０】
前記測定機器または前記挿入機器のいずれかからのデータを受信するためのディスプレイを有するリモートシステムをさらに含むことを特徴とする請求項２９記載のシステム。
【請求項３１】
手術室用の脊椎測定システムにおいて、
複数の脊椎用機器であって、各脊椎用機器は、荷重を測定するためのセンサ付きヘッド、および前記センサ付きヘッドを脊椎領域に向けるためのハンドルを有し、前記複数の脊椎用機器の前記センサ付きヘッドの高さおよび長さは、異なる脊椎用機器と、
前記複数の脊椎用機器のうちの少なくとも１つからのデータを受信するためのディスプレイを有するリモートシステムと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項３２】
場所および位置を測定するための少なくとも１つの加速度計を有する少なくとも１つを有する挿入機器をさらに含むことを特徴とする請求項３１記載のシステム。
【請求項３３】
前記複数の脊椎用機器は、前記センサ付きヘッドに加えられる荷重の位置を測定することを特徴とする請求項３１または３２記載のシステム。
【請求項３４】
前記複数の脊椎用機器のそれぞれは、
シャフトと、
前記シャフトの近位端に結合される前記ハンドルと、
前記シャフトの遠位端に結合される前記センサ付きヘッドと、
前記ハンドルに位置する前記センサ付きヘッドに動作可能に結合される電子回路と、
前記電子回路を前記センサ付きヘッドに結合するインターコネクトにおいて、前記シャフトの縦方向の通路を通って結合するインターコネクトと、
を含むことを特徴とする請求項３１〜３３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項３５】
前記挿入機器は、
シャフトと、
前記シャフトの遠位端に結合される先端と、
前記シャフトの近位端に結合される着脱機構と、
前記シャフトに結合されるハンドルと、
前記少なくとも１つのセンサと、
位置および場所を測定するための電子回路と、
を含むことを特徴とする請求項３２〜３３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項３６】
前記電子回路は、電源を含むことを特徴とする請求項３４または３５記載のシステム。
【請求項３７】
脊椎用機器を手術室に提供する方法において、
複数の脊椎用機器のそれぞれを個別の滅菌された包装内に提供する工程であって、前記複数の脊椎用機器はそれぞれ、異なるセンサ付きヘッド高さまたは長さを有する工程と、
脊椎領域を伸延させ、脊椎領域のパラメータを測定するために、前記複数の脊椎用機器のうちの少なくとも１つを選択する工程と、
選択された脊椎用機器を滅菌された包装から取り出す工程と、
パラメータを測定するために、前記選択された脊椎用機器を動作可能にする工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３８】
手技の後、使用済みの脊椎用機器を廃棄する工程と、
前記手技の後、廃棄される脊椎用機器を交換する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
定量的な測定データを示すために、前記手術室内で、前記選択された脊椎用機器をリモートシステムに結合する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３７または３８記載の方法。
【請求項４０】
所定の高さを有する受動的脊椎用機器を用いて、前記脊椎領域を伸延させる工程と、
前記受動的脊椎用機器を取り外す工程と、
前記選択された脊椎用機器を挿入する工程であって、前記選択された脊椎用機器は、前記所定の高さを有する工程と、
前記脊椎領域の前記パラメータを測定する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項３７〜３９のいずれか一項記載の方法。
【請求項４１】
脊椎領域用の挿入測定システムにおいて、
脊椎用機器を含み、前記脊椎用機器は、
シャフトと、
前記シャフトの近位端に結合されるハンドルと、
前記シャフトの遠位端に結合される着脱可能なセンサ付きヘッドと、
前記着脱可能なセンサ付きヘッドに動作可能に結合される着脱可能な電子アセンブリと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項４２】
前記シャフトの遠位端に結合するための複数の着脱可能なセンサ付きヘッドをさらに含み、前記複数のセンサ付きヘッドのそれぞれは、前記脊椎領域を伸延させるために異なる高さを有することを特徴とする請求項４１記載のシステム。
【請求項４３】
前記シャフトの遠位端および前記センサ付きヘッドの近位端は、前記センサ付きヘッドを前記シャフトの遠位端に物理的に取り付けるための継手を含み、前記シャフトの遠位端は、電気的インターフェースを有し、前記センサ付きヘッドの近位端は、前記シャフトの遠位端における前記電気的インターフェースに対応する電気的インターフェースを有することを特徴とする請求項４１または４２記載のシステム。
【請求項４４】
前記シャフトの遠位端で前記電気的インターフェースに結合されるインターコネクトをさらに含み、前記インターコネクトは、前記シャフトの縦方向の通路を通って結合し、前記インターコネクトは、前記ハンドルの電気的インターフェースに結合することを特徴とする請求項４３記載のシステム。
【請求項４５】
前記電子アセンブリを収容するモジュールをさらに含み、前記モジュールは、前記電子アセンブリに結合される電気的インターフェースを含むことを特徴とする請求項４１〜４４のいずれか一項記載のシステム。
【請求項４６】
前記モジュールは、前記ハンドルにおけるキャビティに収まることを特徴とする請求項４５記載のシステム。
【請求項４７】
前記センサ付きヘッドおよび前記モジュールが使い捨てできることを特徴とする請求項４１〜４６のいずれか一項記載のシステム。
【請求項４８】
前記センサ付きヘッドは、
外面を有する第１の支持構造と、
外面を有する第２の支持構造と、
前記センサ付きヘッドの近位端において前記インターフェースに結合される複数の荷重センサと、
を含むことを特徴とする請求項４１〜４７のいずれか一項記載のシステム。
【請求項４９】
装具構成要素を前記脊椎領域中に設置するための挿入機器をさらに含み、前記挿入機器は、前記装具構成要素または挿入機器の向き、回転、角度、または位置のうちの１つを測定するための電子アセンブリを含むことを特徴とする請求項４１〜４８のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５０】
前記脊椎用機器または前記挿入機器のいずれかからデータを受信するためのディスプレイを有するリモートシステムをさらに含むことを特徴とする請求項４９記載のシステム。
【請求項５１】
ハンドルおよびシャフトを有する脊椎用機器と、
前記シャフトの遠位端に結合するための複数の着脱可能なセンサ付きヘッドであって、各着脱可能なセンサ付きヘッドは異なる高さを有し、各着脱可能なセンサ付きヘッドは複数の荷重センサを含むセンサ付きヘッドと、
前記複数の荷重センサからの定量的データを提供するための電子アセンブリと、
を含むことを特徴とする測定システム。
【請求項５２】
前記脊椎用機器の前記電子アセンブリと通信するためのリモートシステムをさらに含み、前記リモートシステムがディスプレイを含むことを特徴とする請求項５１記載のシステム。
【請求項５３】
装具構成要素を前記脊椎領域中に設置するための挿入機器をさらに含み、前記挿入機器は、前記装具構成要素または挿入機器の向き、回転、角度、または位置のうちの１つを測定するための電子アセンブリを含むことを特徴とする請求項５１または５２記載のシステム。
【請求項５４】
前記電子アセンブリはモジュールに収容され、前記モジュールは電気的インターフェースを含み、前記モジュールは前記脊椎用機器の前記ハンドルのキャビティに収まり、前記ハンドルの前記キャビティは電気的インターフェースを含むことを特徴とする請求項５１〜５３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５５】
前記シャフトの遠位端の前記電気的インターフェースに結合されるインターコネクトをさらに含み、前記インターコネクトは、前記ハンドルにおける前記電気的インターフェースに結合するように前記シャフトの縦方向の通路を通って結合することを特徴とする請求項５１〜５４のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５６】
前記シャフトの遠位端および前記センサ付きヘッドの近位端は、前記センサ付きヘッドを前記シャフトの遠位端に物理的に取り付けるための継手を含み、前記シャフトの遠位端は電気的インターフェースを有し、前記センサ付きヘッドの近位端は前記シャフトの遠位端における前記電気的インターフェースに対応する電気的インターフェースを有することを特徴とする請求項５１〜５５のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５７】
脊椎領域を測定する方法において、
異なる高さをそれぞれが有する複数の着脱可能なセンサ付きヘッドのうちの１つを選択する工程と、
第１の着脱可能なセンサ付きヘッドを脊椎用機器のシャフトの遠位端に結合する工程と、
電子アセンブリを有するモジュールを前記脊椎用機器に結合する工程であって、前記電子アセンブリは、前記第１のセンサ付きヘッドのセンサに動作可能に結合する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５８】
前記第１の着脱可能なセンサ付きヘッドを前記脊椎用機器の前記シャフトの遠位端から取り外す工程と、
異なる高さを有する残りの複数のセンサ付きヘッドのうちの１つを選択する工程と、
第２の着脱可能なセンサ付きヘッドを前記測定機器の前記シャフトの遠位端に結合する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項５７記載の方法。
【請求項５９】
前記脊椎用機器を動作可能にする工程をさらに含み、前記モジュール内の電源は、前記脊椎領域の定量的測定を提供するための前記電子アセンブリに結合することを特徴とする請求項５７または５８記載の方法。
【請求項６０】
前記モジュールを前記脊椎用機器のハンドルのキャビティに設置する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５７〜５９のいずれか一項記載の方法。
【請求項６１】
筋肉・骨格系用の脊椎測定システムにおいて、
脊椎領域中への装具構成要素の設置を支持するように構成される電子アセンブリを含む挿入機器であって、前記電子アセンブリは、前記挿入機器の場所および位置についての定量的データを提供するように構成される位置合わせ回路を含む挿入機器と、
前記挿入機器からの前記定量的データを受信し、それを表示するように構成されるディスプレイを有するリモートシステムと、
を含むことを特徴とするシステム。
【請求項６２】
前記脊椎領域によって加えられる荷重を測定するための少なくとも１つの荷重センサを有する脊椎用機器をさらに含むことを特徴とする請求項６１記載のシステム。
【請求項６３】
前記位置合わせ回路は、少なくとも１つの加速度計を含むことを特徴とする請求項６１または６２記載のシステム。
【請求項６４】
前記装具構成要素は前記挿入機器に結合し、前記挿入機器の場所および位置についての前記定量的データは、前記装具構成要素の場所および位置に対応することを特徴とする請求項６１〜６３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項６５】
前記挿入機器は、
シャフトと、
装具構成要素を保持し、それを解放するための、前記シャフトの遠位端に結合される先端と、
前記シャフトの近位端に結合される着脱機構と、
前記シャフトに結合されるハンドルと、
前記電子アセンブリと、
を含むことを特徴とする請求項６１〜６４のいずれか一項記載のシステム。
【請求項６６】
前記電子アセンブリは前記ハンドルに収容されることを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項６７】
前記電子アセンブリは、前記挿入機器の場所および位置のリアルタイム視覚化を提供するために、前記リモートシステムに無線で結合するための通信回路を含むことを特徴とする請求項６５または６６記載のシステム。
【請求項６８】
前記挿入機器の前記先端は脊椎ケージを保持し、それを解放することができることを特徴とする請求項６５〜６７のいずれか一項記載のシステム。
【請求項６９】
前記挿入機器の軌道は、前記脊椎用機器の前の軌道に対して表示されることを特徴とする請求項６１〜６８のいずれか一項記載のシステム。
【請求項７０】
前記脊椎用機器は、
シャフトと、
前記シャフトの近位端に結合されるハンドルと、
前記脊椎領域中に挿入するように構成される前記シャフトの遠位端に結合されるセンサ付きヘッドと、
前記ハンドルに近接して位置する前記センサ付きヘッドに動作可能に結合される電子回路と、
を含むことを特徴とする請求項６７記載のシステム。
【請求項７１】
前記脊椎用機器の前記センサ付きヘッドは、荷重および荷重の位置を測定するための複数の荷重センサを含むことを特徴とする請求項７０記載のシステム。
【請求項７２】
脊椎領域中に装具構成要素を設置するための挿入機器において、
シャフトと、
装具構成要素を保持し、それを解放するための、前記シャフトの遠位端に結合される先端と、
前記シャフトの近位端に結合される着脱機構と、
前記シャフトの近位端に近接して、前記シャフトに結合されるハンドルと、
電子アセンブリであって、前記挿入機器の場所および位置についての定量的データを提供するための少なくとも１つの加速度計を含む電子アセンブリと、
を含むことを特徴とする挿入機器。
【請求項７３】
前記電子アセンブリは、前記ハンドルに収容されることを特徴とする請求項７２記載の挿入機器。
【請求項７４】
前記電子アセンブリは、前記挿入機器の場所および位置のリアルタイム視覚化を提供するために、リモートシステムに無線で結合するための通信回路を含むことを特徴とする請求項７２または７３記載の挿入機器。
【請求項７５】
前記挿入機器の前記先端は脊椎ケージを保持し、それを解放することができることを特徴とする請求項７２〜７４のいずれか一項記載の挿入機器。
【請求項７６】
装具構成要素を脊椎領域に挿入する方法において、
前記脊椎領域を伸延させる工程と、
前記挿入機器に結合される前記装具構成要素を前記脊椎領域に向ける工程と、
前記装具構成要素の向き、回転、角度、または位置のうちの少なくとも１つを測定する工程と、
前記装具構成要素の向き、回転、角度、または位置のうちの前記少なくとも１つのデータを送信する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７７】
前記脊椎領域への前記装具構成要素の軌道を視覚化するために、リモートシステムにおいて前記送信されたデータを表示する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７６記載の方法。
【請求項７８】
前記リモートシステムにおいて前記装具構成要素の軌道を前の軌道と比較する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７６または７７記載の方法。
【請求項７９】
前記装具構成要素を前記脊椎領域に挿入する工程と、
前記装具構成要素を解放する工程と、
前記挿入機器を前記脊椎領域から取り外す工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項７６〜７８のいずれか一項記載の方法。
【請求項８０】
前記挿入機器を廃棄する工程をさらに含むことを特徴とする請求項７６〜７９のいずれか一項記載の方法。
【請求項８１】
筋肉・骨格系用の整形外科用測定デバイスにおいて、
第１のハウジング構成要素と、
前記デバイスのハンドル、シャフト、およびセンサ付きヘッドを形成する、前記第１のハウジング構成要素に結合される第２のハウジング構成要素と、
前記筋肉・骨格系のパラメータを測定するように構成される、前記センサ付きヘッドに結合される少なくとも１つのセンサと、
を含むことを特徴とする測定デバイス。
【請求項８２】
前記第１のハウジング構成要素におけるキャビティと、
前記キャビティにおける電子アセンブリと、
前記電子アセンブリに結合される電源と、
をさらに含むことを特徴とする請求項８１記載の測定器具。
【請求項８３】
１つまたは複数の保持機構は、前記電子アセンブリを前記キャビティに保持することを特徴とする請求項８２記載の測定器具。
【請求項８４】
前記測定器具の前記ハンドルは、前記電子アセンブリおよび前記電源を収容することを特徴とする請求項８２または８３記載の測定器具。
【請求項８５】
前記第１および第２のハウジング構成要素はポリカーボネートを含むことを特徴とする請求項８１〜８４のいずれか一項記載の測定器具。
【請求項８６】
前記ハンドルから前記センサ付きヘッドへの、前記シャフトの少なくとも１つのチャネルと、
前記少なくとも１つのセンサを前記電子アセンブリに結合する、前記シャフトの前記チャネルにおけるフレキシブルインターコネクトと、
をさらに含むことを特徴とする請求項８１〜８５のいずれか一項記載の測定器具。
【請求項８７】
前記電子アセンブリは、
プリント基板と、
前記プリント基板に取り付けられる電子回路と、
前記プリント基板に取り付けられる１つまたは複数の電池であって、前記電子回路に結合する１つまたは複数の電池と、
前記電子回路に結合される１つまたは複数のコネクタであって、前記フレキシブルインターコネクトが結合する１つまたは複数のコネクタと、
を含むことを特徴とする請求項８６記載の測定器具。
【請求項８８】
前記第１および第２のハウジング構成要素がそれぞれ、互いに結合する対応する合わせ面を含むことを特徴とする請求項８１〜８７のいずれか一項記載の測定器具。
【請求項８９】
前記第１および第２のハウジング構成要素の前記合わせ面は接着剤チャネルを含むことを特徴とする請求項８８記載の測定器具。
【請求項９０】
弾性接着剤が前記センサ付きヘッドに対応する前記第１および第２のハウジング構成要素の合わせ面を結合することを特徴とする請求項８８または８９記載の測定器具。
【請求項９１】
前記センサ付きヘッドは、
第１の支持構造と、
第２の支持構造と、
荷重および荷重の位置を測定するための、前記第１および第２の支持構造に結合される前記少なくとも１つのセンサと、
を含むことを特徴とする請求項８１〜９０のいずれか一項記載の測定器具。
【請求項９２】
前記センサ付きヘッドは、
前記少なくとも１つのセンサに結合される保持構造と、
前記少なくとも１つのセンサに結合される前記フレキシブルインターコネクトと、
をさらに含むことを特徴とする請求項９１記載の測定器具。
【請求項９３】
脊椎領域における荷重を測定するための脊椎用機器において、
第１のハウジング構成要素と、
ハンドル、シャフト、およびセンサ付きヘッドを有するハウジングを形成する、前記第１のハウジング構成要素に結合される第２のハウジング構成要素であって、前記第１のハウジング構成要素は、前記センサ付きヘッドの第１の支持構造を含み、前記第２のハウジング構成要素は、前記センサ付きヘッドの第２の支持構造を含む第２のハウジング構成要素と、
荷重を測定するための、前記センサ付きヘッドの前記第１および第２の支持構造に結合される複数のセンサと、
を含むことを特徴とする機器。
【請求項９４】
前記第１および第２のハウジング構成要素はポリカーボネートから成形されることを特徴とする請求項９３記載の機器。
【請求項９５】
前記ハンドルにおける電子アセンブリと、
前記シャフトのチャネルにおけるフレキシブルインターコネクトであって、前記電子アセンブリを前記複数のセンサに結合するフレキシブルインターコネクトと、
をさらに含むことを特徴とする請求項９３または９４記載の機器。
【請求項９６】
前記第１および第２のハウジング構成要素はそれぞれ、互いに結合する対応する合わせ面を含むことを特徴とする請求項９３〜９５のいずれか一項記載の機器。
【請求項９７】
前記第１および第２のハウジング構成要素の前記合わせ面は接着剤チャネルを含むことを特徴とする請求項９３〜９６のいずれか一項記載の機器。
【請求項９８】
弾性接着剤が前記センサ付きヘッドを圧縮させるために、前記第１の支持構造に対応する前記合わせ面を前記第２の支持構造に結合することを特徴とする請求項９３〜９７のいずれか一項記載の機器。
【請求項９９】
非弾性接着剤が残りの合わせ面を結合することを特徴とする請求項９８記載の機器。
【請求項１００】
合わせ面を有する第１のハウジング構成要素および対応する合わせ面を有する第２のハウジング構成要素を含むパラメータ測定器具を結合する方法において、
第１の接着剤を用いて、前記第１のハウジング構成要素の前記合わせ面の一部を前記第２のハウジング構成要素に結合する工程と、
前記第１および第２のハウジング構成要素の一部は、前記パラメータを測定するためのセンサを中に圧縮するのを可能にするために、弾性の第２の接着剤を用いて、前記第１のハウジング構成要素および前記第２のハウジング構成要素の前記合わせ面の残りの部分を結合する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０１】
筋肉・骨格系のパラメータを測定するための測定器具において、
センサ付きヘッドを含み、前記センサ付きヘッドは、
第１の支持構造と、
第２の支持構造と、
前記第１の支持構造の内面に結合されるインターコネクトと、
前記インターコネクトおよび前記第２の支持構造の内面に結合される複数のセンサと、
を含むことを特徴とする器具。
【請求項１０２】
前記センサ付きヘッドの圧縮を可能にする、前記第１および第２の支持構造の周囲合わせ面間の間隙をさらに含むことを特徴とする請求項１０１記載の器具。
【請求項１０３】
前記周囲合わせ面間の前記間隙に、前記第１の支持構造を前記第２の支持構造に結合するための弾性接着剤が充填されることを特徴とする請求項１０２記載の器具。
【請求項１０４】
前記第１の支持構造は、前記インターコネクトを位置合わせし、それを位置決めするための側壁を含むことを特徴とする請求項１０１〜１０３のいずれか一項記載の器具。
【請求項１０５】
前記インターコネクトの上にあるセンサガイドをさらに含み、前記第１の支持構造の前記側壁は、前記センサガイドを前記インターコネクトに位置合わせし、それを位置決めすることを特徴とする請求項１０１〜１０４のいずれか一項記載の器具。
【請求項１０６】
前記センサガイドは、前記インターコネクトを露出するための複数の開口部を含むことを特徴とする請求項１０５記載の器具。
【請求項１０７】
前記複数のセンサと前記第２の支持構造の内面との間に結合される荷重板をさらに含むことを特徴とする請求項１０１〜１０６のいずれか一項記載の器具。
【請求項１０８】
前記第１および第２の支持構造の外面は凸状であることを特徴とする請求項１０１〜１０７のいずれか一項記載の器具。
【請求項１０９】
前記複数のセンサに動作可能に結合される電子アセンブリを含むことを特徴とする請求項１０１〜１０８のいずれか一項記載の器具。
【請求項１１０】
近位端にフランジを有するハンドルと、
前記ハンドルの遠位端に結合される近位端および前記センサ付きヘッドの近位端に結合される遠位端を有するシャフトと、をさらに含み、
前記電子アセンブリは前記ハンドルに収容され、前記インターコネクトは前記電子アセンブリを前記複数のセンサに結合し、前記インターコネクトは前記シャフトの縦方向の通路を通って結合する、
ことを特徴とする請求項１０１〜１０９のいずれか一項記載の器具。
【請求項１１１】
筋肉・骨格系のパラメータを測定するための測定器具において、
センサ付きヘッドを含み、前記センサ付きヘッドは、
周囲面を有する第１の支持構造と、
周囲面を有する第２の支持構造と、
前記第１および第２の支持構造の内面間に結合される複数のセンサと、を含み、
前記第１および第２の支持構造の前記周囲面は互いに結合され、間隙が前記周囲面を隔てて、前記センサ付きヘッドの圧縮を可能にする、
ことを特徴とする測定器具。
【請求項１１２】
前記第１および第２の支持構造の前記周囲面に結合される弾性接着剤をさらに含むことを特徴とする請求項１１１記載の測定器具。
【請求項１１３】
前記センサ付きヘッドは、荷重の大きさおよび荷重の位置を測定することを特徴とする請求項１１１または１１２記載の測定器具。
【請求項１１４】
前記複数のセンサはポリマーセンサであることを特徴とする請求項１１１〜１１３のいずれか一項記載の測定器具。
【請求項１１５】
電子アセンブリと、
前記複数のセンサに動作可能に結合されるインターコネクトと、
前記センサ付きヘッドの向き、回転、角度、および場所のうちの１つを測定するための、前記電子アセンブリに結合される加速度計と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１１１〜１１４のいずれか一項記載の測定器具。
【請求項１１６】
前記インターコネクトの一部の上にあるセンサガイドをさらに含み、前記第１の支持構造は前記センサガイドを位置合わせし、それを位置決めするための側壁を含み、前記センサガイドは、前記複数のセンサを受け入れるための複数の開口部を含むことを特徴とする請求項１１５記載の測定器具。
【請求項１１７】
前記複数のセンサおよび前記第２の支持構造の内面の間に結合される荷重板をさらに含むことを特徴とする請求項１１１〜１１６のいずれか一項記載の測定器具。
【請求項１１８】
近位端にフランジを有するハンドルと、
前記ハンドルの遠位端に結合される近位端および前記センサ付きヘッドの近位端に結合される遠位端を有するシャフトと、をさらに含み、
前記電子アセンブリは前記ハンドルに収容され、前記インターコネクトは前記電子アセンブリを前記複数のセンサに結合し、前記インターコネクトは前記シャフトの縦方向の通路を通って結合する、
ことを特徴とする請求項１１１〜１１７のいずれか一項記載の測定器具。
【請求項１１９】
前記ハンドル、シャフト、第１の支持構造、および第２の支持構造はポリカーボネートを含むことを特徴とする請求項１１８記載の測定器具。
【請求項１２０】
椎間板荷重を測定するための脊椎用機器ハウジングを形成する方法において、
ハンドル部分、シャフト部分、および第１の支持構造を有する第１のハウジング構成要素を成形する工程と、
ハンドル部分、シャフト部分、および第２の支持構造を有する第２のハウジング構成要素を成形する工程と、を含み、
前記第１および第２のハウジング構成要素はポリカーボネートから形成され、前記第１および第２の支持構造は対応する周囲面を有し、前記第１および第２のハウジング構成要素が互いに結合されるとき、間隙が前記対応する周囲面の間に形成される、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、外科用エレクトロニクスに関し、特に、脊椎手術および長期の移植の間の位置合わせおよび外科的移植パラメータを評価するための方法およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
脊椎は、筋肉および靱帯によって結合される、椎骨と呼ばれる多くの個々の骨から構成されている。軟質の椎間板は、各椎骨を次の椎骨と隔て、緩衝となる。椎骨は分離しているため、脊椎は柔軟で曲がることができる。椎骨は、脊髄神経束のための導管となる。椎骨、椎間板、神経、筋肉、および靱帯が一緒に、脊柱または脊椎を構成する。脊椎は、大きさおよび形状が様々であり、環境要因、健康、および老化により生じ得る変化を伴う。正常な脊椎は、前から後ろに向かう湾曲を有するが、通常の頸椎前弯、胸椎後弯、および腰椎前弯の病態による変形は、疼痛、不快感、および運動障害を引き起こし得る。これらの病態は、神経を圧迫し得る椎間板ヘルニアによって悪化され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
異常な脊椎湾曲の多くの様々な原因および治療から手術までの様々な治療選択肢がある。手術の目的は、通常、脊椎の湾曲部分における２つ以上の椎骨の固定癒合（ｓｏｌｉｄ  ｆｕｓｉｏｎ）である。癒合は、脊椎の手術および骨移植片の追加によって達成される。椎骨および骨移植片は、癒着して、骨の固体塊を形成し、これが癒合と呼ばれる。あるいは、椎骨を間隔を空けて癒合するために骨移植片を入れる脊椎ケージが一般的に使用される。骨移植片は、骨バンクあるいは患者自身の寛骨または他の自己部位に由来し得る。脊椎は、機器を搭載した器具および技術によって、金属製の棒およびフック、ワイヤまたはねじを用いてほぼ真っ直ぐにされ得る。棒あるいは場合により装具（ｂｒａｃｅ）またはギプス（ｃａｓｔ）が、癒合が治癒する見込みを得るまで、脊椎を所定の位置に保持する。
【０００４】
システムの様々な特徴が、特に、添付の特許請求の範囲によって記載される。本明細書の実施形態は、添付の図面とともに理解される、以下の説明を参照することによって理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】実施形態例に係る脊椎測定システムを示す。
【図２】非限定的な例の脊椎用機器を示す。
【図３】非限定的な例の集積電子機器を有する脊椎用機器を示す。
【図４】非限定的な例の椎骨構成要素（ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）とともに挿入機器を示す。
【図５】非限定的な例の椎骨パラメータ（ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を検知するための脊椎の椎骨の間に位置決めされる脊椎用機器の側面図を示す。
【図６】実施形態例に係る、図５の脊椎用機器の軸方向図を示すグラフィカルユーザインターフェース（ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（ＧＵＩ）を示す。
【図７】実施形態例に係る、椎間の位置および力の検知のために、脊椎の椎骨の間に位置決めされる脊椎用機器を示す。
【図８】実施形態例に係る、図７の脊椎用機器を示すユーザインターフェースを示す。
【図９】実施形態例に係る、脊椎ケージの設置のための脊椎挿入機器の側面図を示す。
【図１０】非限定的な例の図９の挿入機器を示すグラフィカルユーザインターフェースを示す。
【図１１】実施形態例に係る脊椎用機器の構成要素のブロック図である。
【図１２】実施形態例に係る、近距離テレメトリ（ｓｈｏｒｔ−ｒａｎｇｅ  ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ）のための例示的な通信システムの略図である。
【図１３】実施形態例に係る、測定および報告のための通信ネットワークを示す。
【図１４】コンピュータシステムの形態の機械の例示的な概略図を示し、コンピュータシステム内では、命令集合が、実行されると、本明細書に開示される方法のうちのいずれか１つまたは複数を機械に実行させ得る。
【図１５】実施形態例に係る脊椎用機器の構成要素を示す。
【図１６】実施形態例に係る、椎間板荷重および荷重の位置のデータを提供するための脊椎測定システムを示す。
【図１７】実施形態例に係る、椎間板荷重および荷重の位置のデータを提供するための脊椎測定システムを示す。
【図１８】実施形態例に係るモジュールおよびハンドルの分解図を示す。
【図１９】実施形態例に係る着脱可能なセンサ付きヘッドを受け入れるためのシャフトを示す。
【図２０】実施形態例に係るセンサ付きヘッドの雌継手の断面図を示す。
【図２１】実施形態例に係る脊椎用機器の分解図を示す。
【図２２】実施形態例に係る、図２１の脊椎用機器のシャフト領域の断面図を示す。
【図２３】実施形態例に係る、図２１の脊椎用機器のセンサ付きヘッド領域の断面図を示す。
【図２４】図２１の脊椎用機器のセンサ付きヘッド領域の分解図を示す。
【図２５】実施形態例に係る、図２１の脊椎用機器のセンサ付きヘッド領域の断面図を示す。
【図２６】実施形態例に係る脊椎用機器およびクレードルを示す。
【図２７】実施形態例に係る膝インサート（ｋｎｅｅ  ｉｎｓｅｒｔ）およびクレードルを示す。
【図２８】実施形態例に係る、医療機器を動作可能にし、動作を停止させるためのシステムのブロック図を示す。
【図２９】実施形態例に係る医療機器動作可能化回路の状態図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書は、新規なものとみなされる本発明の実施形態の特徴を規定する特許請求の範囲で締めくくられるが、方法、システム、および他の実施形態が、参照符号が繰り越される図面とともに以下の説明を考慮することからよりよく理解されるものと考えられる。
【０００７】
必要に応じて、本発明の方法およびシステムの詳細な実施形態が、本明細書に開示される。しかしながら、開示される実施形態は例示に過ぎず、様々な形態で実施され得ることを理解されたい。したがって、本明細書に開示される特定の構造的および機能的詳細は、限定的なものと解釈されるものではなく、単に、特許請求の範囲のための根拠として、および実質的にあらゆる適切に詳細な構造で本発明の実施形態を様々に用いるように当業者に教示するための、代表的な根拠として解釈されるものである。さらに、本明細書において使用される用語および語句は、限定的であることは意図されず、本明細書の実施形態の理解可能な説明を提供することが意図される。
【０００８】
大まかに述べると、本発明の実施形態は、椎骨の荷重および場所の検知のためのシステムおよび方法に関する。脊椎測定システムは、リモートディスプレイに結合された脊椎用機器を含む。脊椎測定システムは、椎骨に対する荷重力を評価するために、荷重、平衡、および位置合わせを測定することができる。脊椎用機器は、椎骨腔（ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｓｐａｃｅ）内で連接し得る電子アセンブリおよびセンサ付きヘッドアセンブリを有する能動デバイスであり得る。センサ付きヘッドは、椎骨の間に挿入され、力、圧力、向きおよび端部荷重などの椎骨条件を報告し得る。脊椎測定システムは、位置合わせ回路をさらに含む。位置合わせ回路は、脊椎用機器の向きおよび場所を特定するための位置情報を提供する。リモートシステムのＧＵＩを用いて、脊椎機器が外科手術中に椎間腔に設置される際、脊椎機器が椎体に対してどこに位置決めされるかを示すことができる。このシステムは、任意選択の向き、回転および決定された挿入軌道に沿った挿入角度を含む、検知された荷重および場所のパラメータを考慮して、最適な装具のサイズおよび設置を報告することができる。
【０００９】
脊椎ケージまたは椎弓根ねじなどの椎骨構成要素を挿入するために、荷重平衡および位置合わせシステムとともに挿入機器も本明細書において提供される。このシステムは、既に捕捉されたパラメータ測定を考慮して、機器が挿入中に端部荷重であるかどうかを検査し、報告することができる。このシステムは、椎骨構成要素による挿入機器の追跡を示し、位置および荷重検知パラメータに基づいて、視覚的誘導およびフィードバックを提供する。このシステムは、向きおよび位置が３Ｄでもモデル化される１つまたは複数の椎体に対する挿入機器の三次元（３Ｄ）追跡を示す。
【００１０】
図１は、非限定的な例の脊椎測定システム１００を示す。システム１００は、リモートシステム１０５に通信可能に結合され得る脊椎用機器１０２を含む。脊椎測定システム１００は、向き、回転、角度、および場所のうちの少なくとも１つの位置情報を決定するために、位置合わせ回路１０３をさらに含み得る。位置情報は、器具、デバイス、設備、患者、または筋肉・骨格系の領域に関し得る。この例では、位置合わせ回路１０３は、脊椎用機器１０２の一部であるか、または外部部品を含み得る。一実施形態において、位置合わせ回路１０３を含む外部部品は、位置情報を決定するために、脊椎用機器１０２または脊椎の領域に結合し得る。一実施形態において、場所および位置は、１つまたは複数の加速度計によって決定され得る。あるいは、場所および位置は、信号の飛行時間または飛行時間の差によって測定され得る。位置情報は、脊椎１１２の位置合わせを評価するのに使用される向きおよび移動（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）データを含み得る。位置情報は、手技（ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）中にリアルタイムで測定されるかまたはリモートシステム１０５に提供され得る。
【００１１】
この例では、脊椎用機器１０２は、脊椎領域のパラメータを測定するために、手術中に使用され得る。脊椎用機器１０２は、パラメータを測定するための少なくとも１つのセンサを含む。脊椎用機器１０２は、異なるパラメータを測定し、定量的データを外科医にリアルタイムで提供するための２つ以上のセンサを有し得る。一実施形態において、脊椎用機器１０２は、荷重、荷重の位置、および位置合わせを測定する。脊椎用機器１０２は、荷重および位置合わせ測定の例に限定されない。異なるパラメータを測定するための他のセンサタイプは、デバイスに統合され得る。脊椎用機器１０２によって生成される定量的データを用いて、椎弓根ねじまたは脊椎ケージなどの装具構成要素（ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を脊椎に設置するための場所を決定することができる。脊椎用機器１０２を用いて、測定される脊椎領域を伸延させる（ｄｉｓｔｒａｃｔ）ことができる。一般に、脊椎用機器１０２および位置合わせ回路１０３は、手術室の滅菌野（ｓｔｅｒｉｌｅ  ｆｉｅｌｄ）１０９内で使用され得る。滅菌野１０９は、患者の手術が行われる手術野（ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｆｉｅｌｄ）とも呼ばれ得る。典型的に、リモートシステム１０５は、手術室の滅菌野１０９の外部にある。リモートシステム１０５は、ラップトップ、モバイルワークステーション、ディスプレイまたはグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）１０７を表す他のデバイスであり得る。一実施形態において、ＧＵＩ１０７は、脊椎１１２を示し、脊椎用機器定量的測定データを報告するワークフローを含む。例えば、リモートシステムは、脊椎用機器１０２および位置合わせ回路１０３から、荷重、荷重の位置、および位置合わせのデータを受信し、それを表示することができる。あるいは、脊椎用機器１０２は、定量的測定データを表示するかまたは示すためのインターフェースを有し得る。この例では、脊椎用機器１０２は、測定データを生成するための内蔵型の（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）デバイスである。
【００１２】
ＧＵＩ１０７は、リモートシステム１０５および脊椎測定システム１００によって示される。この例では、ＧＵＩ１０７は、脊椎用機器１０２および位置合わせ回路１０３によって提供される定量的測定データを示すための２つ以上のウインドウを有し得る。ＧＵＩ１０７は、脊椎用機器１０７および位置合わせ回路１０３からのリアルタイムの定量的データを提供するためにリモートシステム１０５のディスプレイに示される。この例では、脊椎用機器１０２は、脊椎領域に向けられている。より具体的には、脊椎用機器１０２は、脊椎の椎骨の間に向けられている。センサは、脊椎用機器１０２のセンサ付きヘッド内に設置され得る。センサ付きヘッドを用いて、椎骨を伸延させ、それによって、センサ付きヘッドの高さの、椎骨の間の間隙を生成することができる。脊椎用機器１０２は、有線または無線でリモートシステム１０５に結合され得る。この例では、脊椎用機器１０２は、データを送信するためにリモートシステム１０５に無線で結合される。その送信されたデータは、荷重、場所、および位置データを含み得る。ＧＵＩ１０７は、対象とする椎骨に対する脊椎用機器１０２の方向に対応するシャフト角度および回転成分などの位置合わせデータをリアルタイムで表示し得る。さらに、ＧＵＩ１０７は、挿入後に脊椎用機器１０２のセンサ付きヘッドに対して椎骨によってかけられる荷重および荷重の位置についての定量的測定データを提供することができる。このため、測定システム１００により、外科医および医療スタッフが、脊椎用機器１０２および検知されたパラメータの使用を視覚化することができる。
【００１３】
脊椎測定システム１００は、手術前、または手術中に捕捉される三次元（３Ｄ）画像化（例えば、軟組織）および３Ｄモデル（例えば、骨）を提供するために、サーバ１２５などのデータベース１２３システムに通信可能に結合され得る。３Ｄ画像化およびモデルは、相対的な場所および向きを確立するために、手技中に測定される位置情報とともに使用され得る。サーバ１２５は、近くの範囲内のローカルサーバであるか、またはインターネット１２１上で遠隔から利用され得る。一例として、サーバ１２５は、３Ｄ脊椎および椎骨モデルを提供する。ＣＡＴスキャナ（図示せず）が、身体の選択された部分の一連の断面Ｘ線画像を生成するのに用いられ得る。コンピュータが、スキャナを操作し、得られた画像は、身体のスライス画像である。サーバ１２５は、スライス画像から三次元（３Ｄ）モデルを生成する。サーバ１２５は、磁気共鳴画像診断（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）（ＭＲＩ）スキャナ（図示せず）から生成される３Ｄモデルも提供することができる。サーバ１２５は、Ｘ線源（図示せず）および蛍光スクリーンの使用によって、脊椎測定システム１００デバイスに対する、患者の内部構造のリアルタイム動画を提供するために、蛍光透視画像化も支持し得る。
【００１４】
この例では、脊椎用機器１０２のセンサ付きヘッドは、荷重を測定するためのセンサを含む。一実施形態において、センサ付きヘッドは、センサ付きヘッドの表面に加えられた力、圧力、または荷重の場所を測定するための２つ以上のセンサを含む。脊椎用機器１０２のセンサ付きヘッドの表面に加えられる力の場所の測定により、脊椎領域および力の分布に関する情報が得られる。例えば、ある用途では、センサ付きヘッドの表面の大きい領域にわたって加えられる力の均一な分布が必要とされ得る。逆に、ある用途では、センサ付きヘッドの表面の小さい領域にわたって加えられるピーク力が必要とされ得る。いずれの例においても、脊椎用機器１０２は、力の大きさおよび加えられた力の場所に関する測定データを提供することができ、それによって、外科医は、調べられる脊椎領域を評価するために、主観的情報とともに定量的データを使用する。
【００１５】
物理的システムまたは身体内の対象とする多くの物理的パラメータは、エネルギー波またはパルスの特性の変化を評価することによって測定され得る。一例として、変化する媒体を通って伝播するエネルギー波またはパルスの通過時間または形状の変化が、媒体に作用して変化を引き起こす力を決定するために測定され得る。媒体におけるエネルギー波またはパルスの伝搬速度は、媒体の物理的変化によって影響され得る。物理的パラメータまたは対象とするパラメータは、以下に限定はされないが、荷重、力、圧力、変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）、密度、粘度、および局部温度の測定を含み得る。これらのパラメータは、身体上または身体内に位置決めされた無線検知モジュールまたはデバイス、機器、装備、または他の機械的システムによって、向き、位置合わせ、方向、または位置ならびに軸または軸の組合せに沿った移動、回転、または加速度に対するエネルギーパルスまたはエネルギー波の伝播時間の変化を測定することによって評価され得る。あるいは、対象とする測定は、ほんの数例を挙げると、薄膜センサ、メカニカルセンサ、ポリマーセンサ、ｍｅｍｓデバイス、歪みゲージ、ピエゾ抵抗型構造、および容量性（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）構造を用いて取られ得る。
【００１６】
図２は、非限定的な例の脊椎用機器４００を示す。側面図および平面図が示される。脊椎用機器４００は、図１の脊椎用機器１０２の非限定的な例のより詳細な図である。脊椎用機器４００は、ハンドル４０９、シャフト４３０、およびセンサ付きヘッド４０７を含む。ハンドル４０９は、シャフト４３０の近位端で結合される。センサ付きヘッド４０７は、シャフト４３０の遠位端に結合される。外科医が、シャフト４３０およびセンサ付きヘッド４０７を脊椎領域に向けるように、ハンドル４０９によって脊椎用機器４００を保持する。一実施形態において、ハンドル４０９、シャフト４３０、およびセンサ付きヘッド４０７は、屈曲をほとんど有さない剛性構造を形成する。あるいは、ハンドル４０９、シャフト４３０、およびセンサ付きヘッド４０７のうちの１つまたは複数は、いくらかの可撓性を有し得る。脊椎用機器４００は、１つまたは複数のセンサに動作可能に結合される電子アセンブリ４０１を含む。センサは、センサ付きヘッド４０７の移動構成要素４０４／４０５における表面４０３／４０６に結合され得る。電子アセンブリ４０１は、シャフト４０７の近位端に向かってまたはハンドル４０９中に配置され得る。図示されるように、電子アセンブリ４０１は、シャフト４０９に結合されるモジュールである。電子アセンブリ４０１は、論理回路、加速度計、および通信回路を含む電子回路を含む。電子回路は、センサの測定を制御し、測定データを受信し、データを保存し、データを外部デバイスに送信することができる。
【００１７】
一実施形態において、センサ付きヘッド４０７の表面４０３および４０６は、凸形状を有し得る。表面４０３および４０６の凸形状は、脊椎領域内で、より具体的には、椎骨の輪郭の間で、センサ付きヘッド４０７の設置を支持する。一実施形態において、センサ付きヘッド４０７は、ハンドル４０９の旋回運動４１１に応じて、均一に伸延したり閉じたりするジャック４０２を介して、上部構成要素４０４および底部構成要素４０５によって高さ調節可能である。ジャック４０２は、センサ付きヘッド４０７の構成要素４０４および４０５の内面に結合される。シャフト４３０は、１つまたは複数の縦方向の通路を含む。電子アセンブリ４０１がセンサ付きヘッド４０７における１つまたは複数のセンサに動作可能に結合されるように、例えば、フレキシブルワイヤインターコネクト（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｗｉｒｅ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）などのインターコネクトが、シャフト４３０の１つの縦方向の通路を通って結合し得る。同様に、ねじ棒が、ハンドル４０９をジャック４０４に結合するために、シャフト４３０の第２の通路を介して結合することができ、それによって、ハンドル４０９の回転によって、センサ付きヘッド４０７の高さ調節が可能になる。
【００１８】
脊椎用機器４００は、１つまたは複数の埋め込まれた加速度計によって、場所および向きを決定することもできる。センサ付きヘッド４０７は、圧力、張力、せん断力、荷重、トルク、骨密度、および／または荷重重量（ｂｅａｒｉｎｇ  ｗｅｉｇｈｔ）を含む、手技部位（例えば、椎間腔）のパラメータを決定する能力を含む多機能を支持する。一実施形態において、２つ以上の荷重センサは、センサ付きヘッド４０７内に含まれ得る。２つ以上の荷重センサは、表面４０３および４０６の所定の場所に結合され得る。２つ以上の荷重センサを有することで、センサ付きヘッド４０７が、荷重の大きさおよび表面４０３および４０６に加えられた荷重の位置を測定することができる。センサ付きヘッド４０７を用いて、椎骨構成要素を設置する前に、脊椎関節を測定し、調整し、試験することができる。既に分かるように、測定システム１００は、椎間板荷重の検知の際に、脊椎用機器４００の最適な挿入角度および位置を評価することができる。測定システム１００は、機器４００または挿入機器などの別の器具のための挿入角度および位置を再現することができる。
【００１９】
本発明において、これらのパラメータは、ｉ）センサを支持する封入構造および接触面およびｉｉ）電源、検知要素、１つまたは複数の超音波共振器または１つまたは複数の超音波トランスデューサおよび１つまたは複数の超音波導波路、１つまたは複数の付勢ばねまたは他の形態の弾性部材、加速度計、アンテナおよび測定データを処理するだけでなく、エネルギーの変換、伝播、および検出ならびに無線通信の全ての操作を制御する電子回路を統合する電子集合体（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ａｓｓｅｍｂｌａｇｅ）を含む統合された無線センサ付きヘッド４０７またはデバイスを用いて測定され得る。センサ付きヘッド４０７または機器４００は、対象とするパラメータをリアルタイムで検知し、通信するために、機器、電気器具（ａｐｐｌｉａｎｃｅ）、車両（ｖｅｈｉｃｌｅ）、装備、または他の物理的システムを含むがこれらに限定されない様々な物理的システムならびに動物およびヒトの身体の上またはその中に位置決めされるか、またはそれらと係合されるか、あるいはそれらにまたはそれらの中に結合または固定され得る。
【００２０】
脊椎用機器４００は、非限定的な例として脊椎ケージの設置に使用され得る。脊椎ケージは、椎間板の置換の際に椎骨の間隔を空けるのに使用される。脊椎ケージは、典型的に中空であり、固定のための雄ねじを有して形成され得る。可動域にわたって荷重の十分な支持および分布を得るために、２つ以上のケージが椎骨の間に設置されることが多い。一実施形態において、脊椎荷重を支持し、椎骨の間に間隔を空けるための脊椎ケージはチタンで作製され得る。骨成長を開始させ、促進するために、ケージに骨成長材料を入れることもでき、それによって、椎間領域を長期間さらに強化する。脊椎用機器４００を用いて、脊椎ケージなどの装具構成要素の候補であり得る椎骨の間の領域についての荷重および荷重の位置などの定量的データを提供することができる。典型的に、脊椎用機器４００は、椎骨の間に、外科医によって選択される間隙に挿入される。脊椎用機器４００は、図１に開示されるものなどの、デバイスにおけるインターフェース上でまたはリモートシステムに見られる荷重および荷重の位置を測定する。荷重の位置は、センサ付きヘッド４０７の表面４０３または４０６に荷重を加える椎骨領域の表面に対応する。脊椎用機器４００のセンサ付きヘッド４０７の挿入の角度および位置も測定することができる。荷重の大きさおよび荷重の位置の測定は、椎骨の間の埋め込み場所および埋め込み場所に対する脊椎ケージのサイズを決定するために、外科医によって使用される。典型的に、選択された脊椎ケージの高さおよび長さは、センサ付きヘッド４０７のおよその高さおよび長さである。さらに、脊椎ケージの場所のために選択される領域は、脊椎用機器４００によって測定される所定の荷重範囲内で装具構成要素に荷重をかけ得る。逆に、所定の範囲外の椎骨の荷重の定量的測定は、装具構成要素の設置に適していないことが分かり得る。外科医は、椎骨の接触面を、脊椎用機器４００によって測定される所定の範囲内に含まれるように調節することができる。外科医は、脊椎用機器４００によって提供される定量的データに基づいて、より好適な椎骨の間の異なる領域を配置することもできる。
【００２１】
この例では、脊椎ケージが、センサ付きヘッド４０７を取り外した後、測定領域に挿入される。脊椎ケージは、定量的測定データを用いてセンサ付きヘッド４０７によって測定される同じ場所に挿入され得る。脊椎用機器４００の位置合わせデータは、挿入プロセスならびに荷重および荷重の位置の測定の際に生成され、記録される。センサ付きヘッド４０７と同じ位置および角度で挿入される場合に埋め込まれる脊椎ケージにおける荷重は、脊椎用機器４００によって行われる測定とほぼ等しい。記録される角度および位置の測定は、脊椎ケージを同じ場所中に導くために、より具体的には、脊椎用機器４００と同様の挿入経路によって、後に使用され得る。一実施形態において、脊椎用機器４００を用いて、装具構成要素を特定された領域中に設置することができる。別の機器も、装具構成要素の挿入のために使用することができる。
【００２２】
図３は、非限定的な例の集積電子機器を有する脊椎用機器４１０を示す。脊椎用機器４１０は、図１の脊椎用機器１０２の非限定的な例のより詳細な図であり、脊椎用機器４００に関する。電子アセンブリ４０１は、脊椎用機器４１０のハンドル４１５内に設置される。電子アセンブリ４０１をハンドル４１５内に設置すると、回路を外部環境から絶縁するという利点が得られる。ハンドル４１５は、信頼性のために電子アセンブリ４０１の衝撃絶縁（ｓｈｏｃｋ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）をさらに提供することができる。一実施形態において、外部無線エネルギー源４１４が、無線再充電操作を開始させるために、電子アセンブリ４０１内の充電ユニットに近接して設置され得る。無線エネルギー源４１４は、電源、変調回路、およびデータ入力を含み得る。エネルギー源４１４の電源は、電池、充電デバイス、キャパシタ、電力接続、または電力を脊椎用機器４１０に伝達し得る無線電力信号を生成するための他のエネルギー源であり得る。外部無線エネルギー源４１４は、以下に限定はされないが、電磁誘導、あるいは他の電磁放射または超音波放射の形態のエネルギーを伝達することができる。少なくとも１つの例示的実施形態において、無線エネルギー源は、ごく近接して設置される場合、検知デバイスにおける誘導コイルと電磁的に結合し、作動する（例えば、電源がオンになる）コイルを含む。
【００２３】
電子アセンブリ４０１は、パラメータを測定するためにセンサ付きヘッド４０７におけるセンサに動作可能に結合する。電子アセンブリ４０１は、測定されたパラメータデータを、データ通信回路を介して受信機に送信するための通信回路を含む。受信されたパラメータデータは、センサ付きヘッドにおいて様々なポイントでパラメータのレベルおよび分布の視覚化を可能にするために遠隔から処理され得る。外部無線エネルギー源４１４を用いて、情報も電子アセンブリ４０１に提供され得る。データが、インターフェースまたはポートを介して、外部無線エネルギー源４１４に提供され得る。情報またはデータは、有線または無線接続（例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ８０２．１６など）を介して、コンピュータなどの別のデータソースからの入力であり得る。一実施形態において、外部無線エネルギー源４１４は、電子アセンブリ４０１へのエネルギーを調達するために、入力情報を電力信号に変調し得る変調回路を含む。この例では、電子アセンブリ４０１は、電力信号から、脊椎用機器４１０が使用するための情報を除去または提供するために結合される復調回路を有する。
【００２４】
図４は、非限定的な例の椎骨構成要素を備えた挿入機器４２０を示す。本明細書に記載される電子アセンブリ４０１は、挿入機器４２０の向きおよび位置データの生成を支持する。一実施形態において、電子アセンブリ４０１は、向きおよび位置データを提供するための加速度計を含む。図１１を簡単に参照すると、挿入機器４２０の電子アセンブリ４０１は、脊椎用機器４００および４１０について開示されるものより多いかまたは少ない回路を有し得る。測定システム１００によって、ユーザは、椎骨構成要素の適切なまたは予め計画された設置を実現するために、挿入角度、位置および軌道（経路）を再現することができる。挿入機器４２０は、ハンドル４３２、シャフト４３４、および先端４５１を含む。着脱機構４５５は、先端４５１を制御するために、シャフト４３４の近位端に結合する。着脱機構４５５により、外科医が、先端４５１に結合された椎骨構成要素を保持または解放することができる。着脱機構４５５は、先端４５１を制御するために、シャフト４３４を介して機械的に結合し得る。あるいは、着脱機構４５５は、電子制御であり得る。この例では、ハンドル４３２は、シャフト４３４の近位端に近接してある角度で延在する。ハンドル４３２の位置決めにより、外科医は、着脱機構４５５へのアクセスを可能にしながら、先端４５１を脊椎領域中に正確に向けることができる。電子アセンブリは、ハンドル４３２に収容され得るかまたは挿入機器４２０に取り付けられ得る。図１２を簡単に参照すると、電子アセンブリ４０１は、リモートシステムからデータを確実に送受信するための通信回路を含む。挿入機器４２０は、脊椎測定システム１００の器具である。向きおよび位置データなどの定量的測定データは、挿入プロセスのリアルタイムの視覚化のために、図１のリモートシステム１０５に送信され得る。電子アセンブリ４０１はまた、挿入機器４２０の１つまたは複数のセンサに結合し得る。第１の例では、先端４５１は、脊椎領域に結合される装具構成要素に脊椎領域によって加えられる力、圧力、または荷重を決定するために、圧力センサに結合され得る。第２の例では、先端４５１は、センサ付きヘッドが挿入機器４２０に結合され得るように着脱可能であり得る。第３の例では、装具構成要素は、センサを含み得る。装具構成要素のセンサは、定量的測定データを提供するために電子アセンブリ４０１に結合するインターフェースを含む。
【００２５】
図において、装具構成要素の例は、脊椎ケージ４７５である。脊椎ケージ４７５は、手術中に脊椎の椎骨の間に挿入され得る穿孔された壁を備えた、通常、チタンで作製される小さい中空デバイスである。一般に、伸延プロセスにより、脊椎ケージ４７５の挿入前に所定の距離まで椎骨に間隔が空けられる。脊椎ケージ４７５は、患者の快適性を向上させるための解決策として、安定性を高め、椎骨の圧縮を減少させ、神経障害を軽減することができる。脊椎ケージ４７５は、ケージをセルフタッピング式（ｓｅｌｆ−ｔａｐｐｉｎｇ）にして、さらなる安定性を提供する表面ねじ山（ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｈｒｅａｄ）を含み得る。脊椎ケージ４７５は、ケージ４７５を通して、椎体の間の骨成長を支持する骨移植片材料を含むために多孔質であり得る。不快感を軽減するために、２つ以上の脊椎ケージが、椎骨の間に設置され得る。脊椎ケージ４７５の適切な設置および位置決めは、良好な長期の移植および患者の転帰のために重要である。上述したように、挿入機器４２０の向きおよび位置は、対象とする脊椎領域に関してリアルタイムで追跡され得る。一実施形態において、追跡される向きおよび位置は、挿入機器４２０によって保持される装具構成要素である。この例では、装具構成要素は、脊椎ケージ４７５である。装具構成要素の場所が脊椎用機器４２０およびその中の１つまたは複数の測定加速度計に関して既知であるため、脊椎ケージ４７５は、３Ｄ空間中で追跡され得る。
【００２６】
図において、第２の装具構成要素は、椎弓根ねじ４７８である。椎弓根ねじ４７８は、椎弓根に埋め込むために設計された特定のタイプの骨ねじである。他の構造（例えば椎弓板、椎弓）に結合する、椎骨当たり２つの椎弓根がある。多軸の椎弓根ねじが、腐食に耐え、構成要素の強度を高めるために、チタンで作製され得る。椎弓根ねじの長さは、３０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲である。直径は、５．０ｍｍ〜８．５ｍｍの範囲である。椎弓根ねじは、寸法の例として使用されるこれらの寸法に限定されない。椎弓根ねじ４７８は、変形を矯正し、および／または外傷を治療するために、棒およびプレートを脊椎に固定するために、機器を使用した手技（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）に使用され得る。椎弓根ねじ４７８を用いて、骨構造を一緒に保持することによって癒合を助けるために脊椎の部分を固定することができる。（内部にまたは外部に統合され得る）電子アセンブリ４０１によって、挿入機器４２０は、ねじの設置のための深さおよび角度を決定し、ねじをその中に導くことができる。この例では、１つまたは複数の加速度計が、挿入プロセス中に、先端４５１の向き、回転、角度、または位置情報を提供するのに使用される。
【００２７】
一構成において、ねじ４７８は、センサとともに埋め込まれる。センサは、エネルギーを伝達し、密度の読み取りを取得し、経時的な密度の変化を監視することができる。一例として、測定システム１００は、骨折部位の治癒を監視し、報告することができる。センサは、骨折部位における運動ならびにねじと骨との間の運動の変化を検出することができる。このような情報は、治癒を監視する際に役立ち、医療提供者に、示される椎骨重量荷重を監視する能力を与える。センサはまた、治癒に役立つように骨折自体にエネルギー波を送るように外部から作動され得る。
【００２８】
図５は、非限定的な例の椎骨パラメータを検知するための、脊椎の椎骨の間に位置決めされる脊椎用機器４００の側面図を示す。この図は、脊椎用機器４１０および挿入機器４２０にも適用され得る。一般に、センサ付きヘッド４０７が脊椎領域に挿入されるとき、圧縮力が、表面４０３および４０６に加えられる。一実施形態において、センサ付きヘッド４０７は、その間の椎間の力に関連する表面４０３、表面４０６、またはその両方に対する荷重の大きさベクトルを特定する２つ以上の荷重センサを含む。図示される例では、圧縮力が表面４０３および４０６に加えられるように、脊椎用機器４００は、椎骨（Ｌ５）と仙骨（Ｓ１）との間に位置決めされる。内視鏡的アプローチは、視覚化したり、または良好な曝露を提供したりするのが難しいため、機器４００を挿入するための１つのアプローチは、腹壁吊り上げ法（ｍｉｎｉｌａｐａｒｏｔｏｍｙ）によって後方（背面）から行われる。別のアプローチは、外科医が腹部を通して脊椎に到達するのを可能にするように前方（前面）から行われる。この方法では、背中に位置する脊椎の筋肉は、損傷も切断もされず、筋力低下および瘢痕が回避される。脊椎用機器４００は、前方または後方からの脊椎アプローチのいずれかで使用され得る。
【００２９】
脊椎機器４００のセンサ化構成要素の態様が、２０１０年６月２９日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃ  Ｌｏａｄ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｉｎｓｅｒｔ  Ｄｅｖｉｃｅ」という発明の名称の米国特許出願第１２／８２５，６３８号明細書、および２０１０年６月２９に出願された「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｍｏｄｕｌｅ  ｆｏｒ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  ａ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｍｕｓｃｕｌａｒ−Ｓｋｅｌｅｔａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」という発明の名称の米国特許出願第１２／８２５，７２４号明細書に開示されており、これらの内容全体が、参照により本明細書に援用される。簡潔に述べると、センサ付きヘッド４０７は、対応する場所およびトルク（例えば、Ｔｘ、Ｔｙ、およびＴｚ）および椎骨の端部荷重とともに力（Ｆｘ、Ｆｙ、およびＦｚ）を測定することができる。電子回路４０１（図示せず）は、センサ付きヘッド４０７におけるセンサの操作および測定を制御する。電子回路４０１は、近距離データ送信用の通信回路をさらに含む。次に、電子回路４０１は、測定データを、リモートシステムに送信して、外科医が、最適な関節の平衡を得るのに必要な調整を特定するのを助けるために、リアルタイムの視覚化を提供することができる。
【００３０】
筋肉・骨格系中に構成要素を設置する方法が、以下に開示される。本方法の工程は、任意の順序で実施され得る。椎骨の間のケージの設置の例を用いて、本方法を示すが、本方法は、膝、臀部、足首、脊椎、肩、手、腕、および足などの他の筋肉・骨格領域に適用可能である。第１の工程では、所定の幅のセンサ付きヘッドは、筋肉・骨格系の領域に設置される。この例では、挿入領域は、脊椎の椎骨の間である。センサ付きヘッドを椎骨の間に挿入するのに十分な力を与えるためにハンドルの端部を軽く打つのにハンマーが使用され得る。挿入プロセスにより、椎骨を伸延させ、それによって、分離距離を増加させることもできる。第２の工程では、センサ付きヘッドに加えられる荷重の位置が測定される。それによって、センサ付きヘッドの表面に対する荷重の大きさおよび荷重の位置が得られる。筋肉・骨格系によって加えられる荷重がセンサ付きヘッドの表面上でいかに位置決めされたかは、挿入された後の構成要素の安定性を判定するのに役立ち得る。センサ付きヘッドに加えられる不規則な荷重により、加えられる力が構成要素を挿入位置から押しのける状況が予測され得る。一般に、センサ付きヘッドは、定量的データに基づいて、構成要素の挿入に好適な場所を特定するのに使用される。第３の工程では、センサ付きヘッドからの荷重および荷重の位置のデータが、リモートシステムにリアルタイムで表示される。同様に、第４の工程では、向き、回転、角度、または位置のうちの少なくとも１つが、リモートシステムにリアルタイムで表示される。センサ付きヘッドの位置決めの際になされる変化が、リモートシステムディスプレイ上のデータに反映される。第５の工程では、適切な荷重および位置を有する椎骨の間の場所が特定され、対応する定量的測定データがメモリに保存される。
【００３１】
第６の工程では、センサ付きヘッドは取り外される。第７の工程では、構成要素は、筋肉・骨格系に挿入される。例として、保存された定量的測定データは、構成要素を筋肉・骨格系中で位置決めするのを支持するのに使用される。この例では、挿入機器は、構成要素を筋肉・骨格系中に向けるのに使用され得る。挿入機器は、構成要素が挿入される際に構成要素の向き、回転、角度、または位置を提供する能動デバイスである。センサ付きヘッドの挿入の予め測定された方向および場所は、挿入機器を導くのに使用され得る。一実施形態において、リモートシステムディスプレイは、予め挿入されたセンサ付きヘッドへの挿入機器および構成要素の相関的な位置合わせ（ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を表示するのに役立ち得る。挿入機器は、システムとともに、構成要素の設置を方向付けるのをさらに助けるように、視覚、音声、触覚または他のフィードバックを提供することができる。一般に、挿入される構成要素は、センサ付きヘッドとほぼ等しい高さおよび長さを有する。理想的に、構成要素における荷重および荷重の位置が定量的測定と同様であるように、構成要素は、予め挿入されたセンサ付きヘッドに、同一の場所および位置で挿入される。第８の工程では、構成要素は、予め挿入されたセンサ付きヘッドに同一に位置決めされ、解放される。次に、挿入機器は、筋肉・骨格系から取り外され得る。第９の工程では、少なくともセンサ付きヘッドは廃棄される。
【００３２】
したがって、センサ付きヘッドは、構成要素の挿入に好適な場所を特定するのに使用される。挿入は、位置および場所を含む定量的測定によって支持される。さらに、構成要素におけるおよその荷重および荷重の位置は、手技が完了した後に分かる。一般に、筋肉・骨格系によって加えられる荷重および構成要素の表面における位置を知ることは、構成要素の長期の安定性を決定するのに役立ち得る。構成要素に加えられる荷重が不規則であると、加えられる力が構成要素を挿入位置から押しのけることになり得る。
【００３３】
図６は、非限定的な例の図５のセンサ化脊椎用機器の軸方向（平面）図を示すグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）５００を示す。グラフィカルユーザインターフェース５００は、図１のリモートシステム１０５および脊椎測定システム１００によって示される。図２の脊椎用機器４００および図１の測定システム１００が参照される。ＧＵＩ５００は、データがいかに示され得るかの例を示す。ＧＵＩ５００は、ウインドウ５１０および関連するウインドウ５２０を含む。ウインドウ５２０は、評価される椎骨５２２に関する脊椎機器４００およびセンサヘッド４０７を示す。この例では、椎骨の軸方向（平面）図が示される。この図は、例えば、脊椎機器４００が切開部中へと前進する際の、脊椎機器４００のアプローチ角および回転を示すシャフト角度５２３および回転成分５２４を示す。ウインドウ５２０および対応するＧＵＩ情報は、手技中に、リアルタイムで示され、更新される。それにより、外科医が、脊椎用機器４００および検知されたパラメータの使用を視覚化することが可能になる。ウインドウ５１０は、センサ付きヘッド４０７の検知表面（４０３または４０６）を示す。照準線５１２が、力の最大点および場所を特定するためにセンサヘッド画像上に重ね合わされる。照準線５１２は、椎骨の端部荷重を示すために長くなることもある。ウインドウ５１３は、例えば、センサヘッド表面にわたって２０ポンドの荷重力を報告する。この情報は、手技中に、リアルタイムで示され、更新される。
【００３４】
上述したように、脊椎測定システム１００は、パラメータ検知（例えば、椎骨の荷重、端部荷重、圧縮など）によって、装具（ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ）、機器、およびハードウェアの埋め込みを助けるように手術中に使用され得る。脊椎用機器４００は、単回の使用または手技のみのために電力を供給し得る電源を含み得る。一実施形態において、脊椎用機器４００などの構成要素は、手技に使用された後、廃棄され得る。リモートシステム１０５は、異なる手技に使用するため、および異なる器具とともに使用するために、手術野の外に設置され得る。
【００３５】
脊椎において、骨組織および軟組織要素に対する影響、ならびに脊椎矯正手術を含む手術の際の軟組織（例えば、軟骨、腱、靱帯）の変化が、測定システム１００によって評価される。手術中（および手術後）に使用される器具、デバイス、またはインプラントのセンサは、経時的な変化の評価および視覚化を支持し、動的変化を報告することができる。センサは、外科的パラメータ読み取り値が保存されるとき、手術中に作動され得る。手術の直後に、センサは作動され、基準値が分かる。
【００３６】
測定システム１００は、以下に限定はされないが、骨密度、流体粘度、温度、歪み、圧力、角状変形（ａｎｇｕｌａｒ  ｄｅｆｏｒｍｉｔｙ）、振動、荷重、トルク、距離、傾斜、形状、弾性、および運動に関する脊椎および結合組織の評価を可能にする。センサが椎骨腔に通されるため、センサは、椎骨構成要素の挿入の前に椎骨構成要素の機能の変化を予測することができる。上述したように、測定システム１００は、脊椎機器４００を椎間腔に設置するのに使用可能であり、ここで、脊椎機器４００は、椎体５２２に対して位置決めされて示される。それが設置され、椎骨の中心で視覚的に確認されると、システム１００は、機器における端部荷重を報告し、それが、今度は、適切な椎骨デバイスおよび挿入計画（例えば、アプローチ角、回転、深さ、経路軌道）のサイズを決定するのに使用される。インプラント構成要素の機能の例は、いくつか挙げると、軸受摩耗（ｂｅａｒｉｎｇ  ｗｅａｒ）、沈降、骨の統合（ｂｏｎｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、通常のおよび異常な動き、熱、粘度の変化、粒状物質、運動力学を含む。
【００３７】
図７は、実施形態例に係る、椎間の位置および力の検知のための脊椎の椎骨の間に位置決めされる脊椎用機器４００を示す。図２の脊椎用機器４００および図１の測定システム１００が参照される。この図は、図３の脊椎用機器４１０および図４の挿入機器４２０にも適用され得る。図示されるように、脊椎用機器４００のセンサ付きヘッド４０７は、椎骨Ｌ３と椎骨Ｌ４との間に設置される。脊椎用機器４００は、センサ付きヘッド４０７の高さだけＬ３およびＬ４椎骨を伸延させ、荷重の大きさおよび荷重の位置についての定量的データを提供する。上述したように、脊椎測定システム１００は、位置合わせ回路１０３を含み得る。位置合わせ回路１０３は、ワンド５１０およびワンド５２０などの外部デバイスを含み得る。ワンド５１０および５２０は、飛行時間および飛行時間の差の測定のための信号を生成するために、加速度計または回路を含み得る。ワンド５１０および５２０は、脊椎領域の異なる領域に結合される。一実施形態において、脊椎用機器４００は、位置および位置合わせを決定するためにワンド５１０およびワンド５２０と通信する回路を含む。ワンド５１０および５２０は、各ワンドとともに見通し線上に位置決めされる脊椎用機器４００とともに、脊椎の異なる椎骨に結合される。長いシャフト５１４が、脊椎の椎骨内での設置を可能にするために各ワンドに設けられ、他のワンドおよび脊椎機器４００の電子アセンブリ４０１とも適合する。ワンド５１０が、椎骨Ｌ３の向きおよび位置を追跡する一方、ワンド５２０は、椎骨Ｌ４の向きおよび位置を追跡する。これにより、脊椎測定システム１００が、隣接する椎骨の移動に対する、脊椎機器４００の向きおよび移動を追跡することができる。各ワンドは、脊椎用機器４００と同様にセンサ化することもできる。ワンド５１０およびワンド５２０はそれぞれ、センサ５１２およびセンサ５１３を含む。センサ５１２および５１３は、位置情報を送受信することができる。この例では、電子アセンブリ４０１は、ワンド５１０および５２０とともに、手技中に、脊椎用機器４００の向きおよび位置を決定する二重の働きを果たす。したがって、脊椎測定システム１００は、荷重および荷重の位置、脊椎用機器４００の位置および位置合わせ、ならびに脊椎の１つまたは複数の領域の位置および位置合わせなどの定量的測定データを同時に提供することができる。
【００３８】
図８は、実施形態例に係る、図７の脊椎用機器４００を示すユーザインターフェース６００を示す。図２の脊椎用機器４００および図１の測定システム１００が参照される。図は、図３の脊椎用機器４１０および図４の挿入機器４２０にも適用され得る。ユーザインターフェース６００は、リモートシステム１０５および脊椎測定システム１００によって示される（図１を参照）。ＧＵＩ６００は、ウインドウ６１０および関連するウインドウ６２０を含む。ウインドウ６２０は、評価される椎骨構成要素６２２に関する脊椎用機器４００およびセンサ付きヘッド４０７を示す。この例では、脊柱の矢状面図が示される。この図は、脊椎用機器４００およびセンサ付きヘッド４０７のアプローチ角および回転を示すシャフト角度６２３および回転成分６２４を示す。ウインドウ６２０および対応するＧＵＩ情報は、手技中に、リアルタイムで示され、更新される。それにより、外科医が、脊椎用機器４００のセンサ付きヘッド４０７および検知された荷重力パラメータを視覚化することが可能になる。ウインドウ６１０は、センサヘッド４０７の検知表面を示す。照準線６１２が、力の最大点および場所を特定するためにセンサ付きヘッド４０７の画像上に重ね合わされる。照準線６１２は、椎骨の端部荷重を示すために、幅および長さを調整することもできる。別のＧＵＩウインドウ６１３が、センサ付きヘッド４０７の表面にわたる荷重力を報告する。ＧＵＩ６００は、手技中に、リアルタイムで示され、更新される。
【００３９】
図９は、実施形態例に係る、脊椎ケージ４７５の設置のための脊椎挿入機器４２０の側面図を示す。この図は、インサート設置のための構成要素を保持するように構成される場合、図２の脊椎用機器４００および図３の脊椎用機器４１０にも適用され得る。挿入機器４２０は、椎骨構成要素４７５（例えば、脊椎ケージ、椎弓根ねじ、センサ）を、図中のＬ３およびＬ４椎骨の間に埋め込むための外科的手段を提供する。シャフト４３４の遠位端における機械的アセンブリの先端４５１は、着脱機構４５５による椎骨構成要素の着脱を可能にする。椎骨構成要素４７５は、図示されるように、例えば、後方経路腰椎椎体間固定術（ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ  ｌｕｍｂａｒ  ｉｎｔｅｒｂｏｄｙ  ｆｕｓｉｏｎ）（ＰＬＩＦ）によって、背中の正中切開を通して脊椎の背面に設置され得る。挿入機器４２０は、同様に、前方経路腰椎椎体間固定術（ａｎｔｅｒｉｏｒ  ｌｕｍｂａｒ  ｉｎｔｅｒｂｏｄｙ  ｆｕｓｉｏｎ）（ＡＬＩＦ）手技に使用され得る。
【００４０】
本明細書において想定される一方法において、挿入前の脊椎ケージ４７５の位置は、図６および７に示される脊椎用機器４００とともに図１の位置合わせ回路１０３を用いて説明されるように、例えば、３Ｄ画像化または超音波ナビゲーションによって最適に画定される。荷重センサ４０７（図７を参照）は、最適な挿入経路および軌道がそこで画定されるときの上記の荷重力を評価するために、椎骨の間に位置決めされる。機器挿入の荷重力および経路が記録される。その後、図９に示されるように、挿入機器４２０は、脊椎用機器４００の記録された経路にしたがっておよび荷重力に基づいて、最終的な脊椎ケージ４７５を挿入する。挿入中、図１０に示されるＧＵＩは、脊椎用機器４２０を、記録された挿入箇所にナビゲートする。脊椎用挿入機器４２０には、最終的な脊椎ケージへのプレースホルダ（ｐｌａｃｅｈｏｌｄｅｒ）として働く１つまたは複数の荷重センサが装備され得る。椎骨の間への脊椎ケージ４７５の設置、挿入機器４２０からの脊椎ケージの解放、および挿入機器４２０の取り外しの後、脊椎ケージの周りを占める空間が、隣接する椎骨における棒および椎弓根ねじによって閉鎖される。これにより、周囲の椎骨が脊椎ケージに押し付けられ、椎骨の癒合に安定性が与えられる。この手技の間、図１０のＧＵＩ７００は、棒の調整および椎弓根ねじの締め付けによる、脊椎の解剖学的構造の変化、例えば、脊柱前弯症（Ｌｏｒｄｏｓｉｓ）および脊柱後弯症（Ｋｙｐｈｏｓｉｓ）を報告する。特に、ＧＵＩ７００は、どの量および方向が、棒およびねじに対する機器を使用した調節によって計画された脊椎位置合わせを達成するかを示す視覚的フィードバックも提供する。
【００４１】
図１０は、非限定的な例の図９の挿入機器４２０の側面図を示すグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）７００を示す。ＧＵＩ７００は、図１のリモートシステム１０５および測定システム１００によって示され得る。ＧＵＩ７００は、ウインドウ７１０および関連するウインドウ７２０を含む。ウインドウ７２０は、評価されるＬ４およびＬ５椎骨に関する挿入機器４２０および椎骨構成要素４７５を示す。この例では、脊柱の矢状面（側面）図が示される。この図は、挿入機器４２０および椎骨構成要素４７５のアプローチ角および回転を示すシャフト角度７２３および回転成分７２４を示す。ウインドウ７２０および対応するＧＵＩ情報は、手技中に、リアルタイムで示され、更新され得る。リアルタイムでの表示により、外科医が、予め検知された荷重力パラメータにしたがって、挿入機器４２０の椎骨構成要素４７５を視覚化することができる。
【００４２】
ウインドウ７１０は、目標のセンサ付きヘッドの向き７２２および現在の機器のヘッドの向き７６７を示す。目標の向き７２２は、荷重パラメータを評価するために脊椎機器４００を使用したときに予め決定されるアプローチ角、回転および軌道経路を示す。現在の機器のヘッドの向き７６７は、脊椎ケージ４７５を挿入するのに現在使用される挿入機器４２０の追跡を示す。ＧＵＩ７００は、予め決定された手術計画の視覚化を提供するために、現在の機器のヘッドの向き７６７を考慮した目標の向きモデル７２２を示す。
【００４３】
図１、５、６、７、および８を参照すると、脊椎用機器４００が、決定された検知パラメータ（例えば、荷重、力、縁部）を考慮して、手技パラメータ（例えば、角度、回転、経路）を評価するのに使用される。図１０に戻って参照すると、これらの手技パラメータが決定されたら、測定システム１００は、ＧＵＩ７００によって、外科医が、挿入機器４２０を用いて、椎骨構成要素４７５（例えば、脊椎ケージ、椎弓根ねじ）を挿入するように導く。一構成において、測定システム１００は、挿入手技中に挿入機器４２０を導くための触覚フィードバックを提供する。例えば、挿入機器４２０は、現在のアプローチ角７１３が目標のアプローチ角から外れている場合、振動し、または向き７６７が目標の軌道経路７２２と一致していない場合、視覚的手掛かり（赤色／緑色の表示）を提供することができる。（例えば触覚または視覚）フィードバックの量は、逸脱の量に相当し得る。あるいは、音声フィードバックが、提供される視覚および触覚情報を補うためにシステム１００によって提供され得る。ＧＵＩ７００は、以前の機器使用（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｎｇ）に基づいて、視覚および触覚フィードバックによって、挿入機器４２０の位置および目標の経路を効果的に再現する。脊椎用機器４２０がまた、荷重測定および挿入プロセスの両方のために構成され得ることが、本明細書において想定される。
【００４４】
荷重、平衡、および位置は、測定システム１００による位置合わせおよびパラメータについて本明細書に開示されるセンサ化デバイスからのデータを用いて、外科技術および調整によって、所定の定量的に測定された範囲内で、手術中に調整され得る。試験的および最終的なインサート（例えば、脊椎ケージ、椎弓根ねじ、センサなど）のいずれも、測定データを表示のためにリモートシステムに提供するための検知モジュールを含み得る。最終的なインサートはまた、脊椎関節を長期間監視するのに使用され得る。データは、脊椎関節または癒合された椎骨が、リハビリテーション中および患者が活動的な普通の生活スタイルに戻ったときに適切に機能するのを確実にするために、患者および医療提供者によって使用され得る。逆に、患者または医療提供者は、測定されたパラメータが規格外であるときに通知され得る。これにより、患者への最小限のストレスで解決され得る脊椎の問題が早期に検出される。最終的なインサートからのデータは、埋め込まれた検知モジュールからのデータを用いて、リアルタイムで画面に表示され得る。一実施形態において、手持ち式デバイスが、最終的なインサートからデータを受信するのに使用される。手持ち式デバイスは、脊椎に近接して保持することができ、それによって、強力な信号がデータの受信のために得られる。
【００４５】
非限定的な例の脊椎領域に装具構成要素を挿入するための方法が開示される。本方法は、示される数より多いかまたは少ない工程を用いて実施され得、示される順序に限定されない。本方法を説明するために、図１、７、および９が参照されるが、本方法は、他の工程な構成要素を用いて、任意の他の方法で実施され得ることが理解される。第１の工程では、脊椎領域は、間隙または空間を生成するために伸延される。伸延プロセスは、装具構成要素を受け入れるための好適な空間を生成する。本明細書に開示されるように、伸延プロセスは、装具構成要素と同様のサイズの測定デバイスに脊椎領域によって加えられる荷重および荷重の位置測定などの定量的データを生成することもできる。第２の工程では、装具構成要素は、脊椎領域に向けられる。この例では、挿入機器は、外科医によって、デバイスの先端における器具によって保持される装具構成要素を方向付けるように使用される。第３の工程では、挿入機器は、装具構成要素の向き、回転、角度、または位置のうちの少なくとも１つを測定する。挿入機器は、挿入プロセス中に、挿入機器および装具構成要素の軌道をリアルタイムで追跡することができる。第４の工程では、挿入機器は、装具構成要素および挿入機器の向き、回転、角度、または位置のうちの１つに関連するデータを送信する。この例では、データは、手技に無線ローカルで送信される。
【００４６】
第５の工程では、挿入機器から送信されたデータが、リモートシステムに示される。この例では、リモートシステムは、手技が外科医を考慮して行われる手術室内にあり得る。向き、回転、角度、または位置測定データのうちの少なくとも１つが、脊椎領域への装具構成要素の軌道の視覚化を可能にするように表示され得る。視覚化により、外科医は、領域への視界が制限される場合、装具構成要素をより良好に方向付けることができる。さらに、視覚化により、定量的測定データを用いて、装具構成要素を、予め特定された領域中におよび脊椎領域の同様の軌道で設置するという利点が得られる。第６の工程では、追跡される挿入機器および装具構成要素の軌道は、予め測定された軌道と比較され得る。比較された軌道が、リモートシステムのディスプレイに表示され、視覚化され得る。
【００４７】
第７の工程では、装具構成要素は、脊椎領域に挿入される。この例では、装具構成要素は、前の伸延プロセスからの間隙または空間に設置される。装具構成要素は、本明細書に開示される脊椎用機器などの前のデバイスのほぼ同じ場所および位置合わせで設置され得る。第８の工程では、装具構成要素は、脊椎領域で解放される。外科医は、リモートディスプレイ上で装具構成要素の設置を見ることができる。装具構成要素の場所および位置合わせは、挿入機器によって提供される測定データによって支持される。着脱機構は、挿入機器から装具構成要素を解放するのに使用される。第９の工程では、挿入機器は、脊椎領域から取り外される。第１０の工程では、挿入機器は、手技が完了した後に廃棄され得る。あるいは、挿入機器は、別の手技に使用するために滅菌され得る。
【００４８】
図１１は、実施形態例に係る脊椎用機器４００の構成要素のブロック図である。このブロック図は、図３の脊椎用機器４１０および図４の挿入機器４２０にも適用され得る。脊椎用機器４００が、図示される数より多いかまたは少ない構成要素を含み得ることに留意されたい。脊椎用機器４００は、筋肉・骨格系のパラメータを測定し得る内蔵型の器具である。この例では、脊椎用機器４００は、脊椎領域に挿入されるとき、荷重および荷重の位置を測定する。脊椎用機器４００の能動構成要素は、１つまたは複数のセンサ１６０２、荷重板１６０６、電源１６０８、電子回路１６１０、送受信機１６１２、および加速度計１６１４を含む。非限定的な例では、加えられる圧縮力は、脊椎領域によってセンサ１６０２に加えられ、脊椎用機器４００によって測定される。
【００４９】
センサ１６０２は、脊椎用機器４００の表面４０３および４０６に位置決めされるか、係合されるか、取り付けられるか、または固定され得る。一般に、圧縮力は、脊椎領域中に挿入されるとき、表面４０３および４０６に脊椎領域によって加えられる。圧縮力が各センサに加えられるように、表面４０３および４０６はセンサ１６０２に結合する。一実施形態において、表面４０３および４０６に加えられる荷重の位置が測定され得る。この例では、３つの荷重センサが、加えられる荷重の位置を特定するためにセンサ付きヘッドに使用される。各荷重センサは、荷重板１６０６における所定の位置に結合される。荷重板１６０６は、脊椎用機器４００のセンサ付きヘッドに加えられる圧縮力を各センサに分配するために、表面４０３に結合する。荷重板１６０６は、剛性であり得、力、圧力、または荷重をセンサ１６０２に分配するときに曲がらない。各センサによって測定される力または荷重の大きさは、表面４０３に加えられる荷重の場所に戻って相関され得る。
【００５０】
椎間測定の例では、表面４０３および４０６を有するセンサ付きヘッドは、脊椎の椎骨の間に位置決めされ得る。センサ付きヘッドの表面４０３は、第１の椎骨表面に結合し、同様に、表面４０６は、第２の椎骨表面に結合する。加速度計１６１４または外部位置合わせシステムは、センサ付きヘッドが脊椎領域中に向けられる際、センサ付きヘッドの位置および向きを測定するのに使用され得る。センサ１６０２は、電子回路１６１０に結合する。電子回路１６１０は、論理回路、入力／出力回路、クロック回路、Ｄ／Ａ、およびＡ／Ｄ回路を含む。一実施形態において、電子回路１６１０は、形状因子（ｆｏｒｍ  ｆａｃｔｏｒ）を減少させ、電力を低下させ、性能を向上させる特定用途向け集積回路を含む。一般に、電子回路１６１０は、測定プロセスを制御し、測定信号を受信し、測定信号をデジタル形式に変換し、インターフェースにディスプレイを支持し、測定データのためのデータ転送を開始させる。電子回路１６１０は、対象とするパラメータ、例えば、表面４０３および４０６に作用する力のレベル、分布および方向を決定するために、センサ１６０２の物理的変化を測定する。挿入検知デバイス４００は、内部電源１６０８によって電力を供給され得る。したがって、筋肉・骨格系のパラメータを測定するのに必要な全ての構成要素は、脊椎用機器４００に存在する。
【００５１】
一例として、センサ１６０２は、第１のトランスデューサと第２のトランスデューサとの間に、弾性または圧縮性伝播構造を含み得る。トランスデューサは、超音波（ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）（または超音波（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ））共振器であり得、弾性または圧縮性伝播構造は、超音波導波路であり得る。電子回路１６１０は、圧縮性伝播構造の長さの変化（または圧縮または伸長）を、力などの対象とするパラメータに変換するために、トランスデューサに電気的に結合される。システムは、加えられる力に応答して圧縮性伝播構造（例えば、導波路）の長さの変化を測定し、この変化を電気信号に変換し、この電気信号は、送受信機１６１２を介して送信されて、加えられる力のレベルおよび方向が伝達され得る。例えば、圧縮性伝播構造は、導波路の長さに対する、加えられる力の既知の再現可能な特性を有する。既知の特性を用いて、超音波信号を用いた導波路の長さの正確な測定が、力に変換され得る。
【００５２】
センサ１６０２は、力、圧力、または荷重の検知の導波路測定に限定されない。さらに他の構成において、センサ１６０２は、筋肉・骨格系のパラメータを測定するための、ピエゾ抵抗型センサ、圧縮性ポリマーセンサ、容量センサ、光センサ、ｍｅｍｓセンサ、歪みゲージセンサ、化学センサ、温度センサ、ｐＨセンサ、およびメカニカルセンサを含み得る。代替的な実施形態において、ピエゾ抵抗型薄膜センサが、荷重を検知するために使用され得る。ピエゾ抵抗型フィルムは、低プロファイルを有するため、実装に必要な形状因子が減少される。ピエゾ抵抗型フィルムは、加えられた圧力によって抵抗を変化させる。電圧または電流が、抵抗の変化を監視するために、ピエゾ抵抗型フィルムに加えられ得る。電子回路１６１０は、電圧または電流を印加するために結合され得る。同様に、電子回路１６１０は、ピエゾ抵抗型フィルムの抵抗に対応する電圧および電流を測定するために結合され得る。加えられる力、圧力、または荷重に対するピエゾ抵抗型フィルムの抵抗の関係は既知である。電子回路１６１０は、測定された電圧または電流を、センサ付きヘッドに加えられる力、圧力、または荷重に変換することができる。さらに、電子回路１６１０は、リアルタイムでの使用のための表示または転送のためまたは保存するために、測定をデジタル形式に変換することができる。電子回路１６１０は、シリアルおよび並列データ転送を可能にする変換器、入力、出力、および入力／出力を含むことができ、それによって、データの測定および伝達が、同時に行われ得る。一実施形態において、ＡＳＩＣが、ユーザによって指示される脊椎用機器４００の制御機能および測定プロセスを管理するためにデジタル制御論理を組み込む電子回路１６１０に含まれる。
【００５３】
加速度計１６１４は、加速度および静的重力を測定することができる。加速度計１６１４は、ベクトル量としての加速度の大きさおよび方向を検出する一軸および多軸加速度計構造であり得る。加速度計１６１４はまた、向き、振動、影響および衝撃を検知するのに使用され得る。電子回路１６１０は、加速度計１６１４およびセンサ１６０２とともに、脊椎用機器４００の向きに対する対象とするパラメータ（例えば、荷重、力、圧力、変位、移動、回転、トルク、場所、および加速度の分布）を測定することができる。このような構成において、選択された基準系に対する測定されたパラメータの空間分布が、計算され、リアルタイムでの表示のために示され得る。
【００５４】
送受信機１６１２は、無線操作およびテレメトリ機能を可能にするために送信機１６２２およびアンテナ１６２０を含む。様々な実施形態において、アンテナ１６２０は、集積化ループアンテナとしての設計によって構成され得る。集積化ループアンテナは、他の電気部品が取り付けられたプリント基板における様々な層および場所で構成される。例えば、電子回路１６１０、電源１６０８、送受信機１６１２、および加速度計１６１４は、脊椎用機器４００上または脊椎用機器４００中に位置する回路基板に取り付けられ得る。送受信機１６１２は、開始されてから、対象とするパラメータをリアルタイムで通信することができる。テレメトリデータは、様々な受信機を用いて、またはカスタム受信機（ｃｕｓｔｏｍ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ）を用いて受信され、復号され得る。無線操作により、検知モジュールを、電源または関連するデータ収集、記憶、表示設備、およびデータ処理設備と結合する配線およびケーブルによる物理的干渉の可能性、またはそのような配線およびケーブルによって課される制限によって引き起こされる測定の歪み、またはそのような測定に対する制限をなくすことができる。
【００５５】
送受信機１６１２は、電源１６０８から電力を受信し、例えば、電子回路１６１０または特定用途向け集積回路内に組み込まれる効率的な電力管理スキームによって、様々な無線周波数にわたって低い電力で動作することができる。一例として、送受信機１６１２は、アンテナ１６２０によって、所定の放出モードで、所定の周波数でデータを送信することができる。所定の周波数は、以下に限定はされないが、国際電気通信連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ）のリージョン１、２および３で認識されるＩＳＭバンドを含み得る。所定の放出モードは、以下に限定はされないが、ガウス型周波数偏移変調（Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）（ＧＦＳＫ）、振幅偏移変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）（ＡＳＫ）、位相偏移変調（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）（ＰＳＫ）、最小偏移変調（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）（ＭＳＫ）、周波数変調（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）（ＦＭ）、振幅変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）（ＡＭ）、または他の形態の周波数または振幅変調（例えば、バイナリ、コヒーレント、直角位相など）であり得る。
【００５６】
アンテナ１６２０は、無線周波数伝送を提供するために、検知モジュールの構成要素と統合され得る。アンテナ１６２０および電子回路１６１０は、取り付けられ、結合されて、プリント基板における配線トレース（ｗｉｒｅ  ｔｒａｃｅ）を用いて回路が形成される。アンテナ１６２０は、信号の効率的な伝達のための整合ネットワークをさらに含み得る。アンテナおよび電子機器のこのレベルの統合により、無線設備のサイズおよびコストの減少が可能になる。潜在的な用途としては、以下に限定はされないが、任意のタイプの近距離の可搬の、ウェアラブルな、または他の携帯用の通信設備が挙げられ、ここで、小型のアンテナが一般的に使用される。これは、使い捨てのモジュールまたはデバイスならびに再利用可能なモジュールまたはデバイスおよび長期使用のためのモジュールまたはデバイスを含む。
【００５７】
電源１６０８は、脊椎用機器４００の電子部品に電力を提供する。一実施形態において、電源１６０８は、有線エネルギー伝達、近距離無線エネルギー伝達またはそれらの組合せによって充電され得る。無線エネルギーを電源１６０８に提供するための外部電源としては、以下に限定はされないが、１つまたは複数の電池、交流電流電源、無線周波数受信機、電磁誘導コイル、１つまたは複数の光電池、１つまたは複数の熱電対、または１つまたは複数の超音波トランスデューサが挙げられる。電源１６０８によって、脊椎用機器４００は、内部エネルギーがなくなるまで１回の充電で操作され得る。脊椎用機器４００は、連続操作を可能にするために定期的に再充電され得る。電源１６０８は、測定および無線操作を促進するために、脊椎用機器４００の構成要素にエネルギーを効率的に供給および提供するための電力管理技術をさらに用い得る。電力管理回路が、ＡＳＩＣ電力消費ならびにシステムの他の構成要素の両方を管理するために、ＡＳＩＣに組み込まれ得る。
【００５８】
電源１６０８は、測定操作中に検知モジュールに電力を供給するのに必要なさらなるエネルギー放射源を最小限に抑える。一実施形態において、図示されるように、エネルギー貯蔵部１６０８は、容量エネルギー貯蔵デバイス１６２４および誘導コイル１６２６を含み得る。充電電力の外部の供給源は、誘導充電によって、１つまたは複数の電磁誘導コイル１６２６を介して容量エネルギー貯蔵デバイス１６２４に無線で結合され得る。充電操作は、電子回路１６１０へとまたは電子回路１６１０とともに設計される電力管理システムによって制御され得る。例えば、電子回路１６１０の操作中、電力が、効率的な昇圧（ｓｔｅｐ−ｕｐ）および降圧（ｓｔｅｐ−ｄｏｗｎ）電圧変換回路によって、容量エネルギー貯蔵デバイス１６２４から伝達され得る。これにより、所要のレベルの性能を支持するために、最小電圧レベルで回路ブロックの操作電力が節約される。あるいは、電源１６０８は、脊椎用機器４００内に収容される１つまたは複数の電池を含み得る。電池は、使い捨ての脊椎用機器４００に電力を供給することができ、そのため、デバイスは、手術で使用された後に廃棄される。
【００５９】
一形態において、外部電源は、再充電操作中に、ダウンリンクデータを送受信機１６１２に通信する働きをさらに果たし得る。例えば、ダウンリンク制御データは、無線エネルギー源信号に変調され、その後、電子回路１６１０によって誘導コイル１６２６から復調され得る。これは、アップリンクおよびダウンリンク操作の両方のために送受信機１６１２を構成する代わりに、ダウンリンクデータを受信するためのより効率的な方法として働き得る。一例として、ダウンリンクデータは、測定を行うとき、または再校正（ｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）目的のために脊椎用機器４００が使用する、外部位置情報などの更新された制御パラメータを含み得る。ダウンリンクデータはまた、シリアル番号または他の識別データをダウンロードするのに使用され得る。
【００６０】
電子回路１６１０は、検知、電力管理、テレメトリ、および加速度検知などの、検知モジュールの構成要素の様々な操作を管理し、制御する。電子回路１６１０は、アナログ回路、デジタル回路、集積回路、個別部品、またはそれらの任意の組合せを含み得る。一構成において、電子回路１６１０は、集積回路および個別部品の中で区分されて、性能を損なわずに電力消費を最小限に抑え得る。デジタル回路とアナログ回路とを区分する機能は、設計の融通性を高め、機能性または性能を犠牲にせずに、最小の電力消費を促す。したがって、電子回路１６１０は、例えば、コア信号処理アルゴリズムに固有の、１つまたは複数の集積回路またはＡＳＩＣを含み得る。
【００６１】
別の構成において、電子回路１６１０は、関連する記憶装置および論理を備えた、プログラマブルプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）（ＤＳＰ）、マイクロコントローラ、またはマイクロプロセッサなどのコントローラを含み得る。コントローラは、Ｆｌａｓｈ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭまたは検知モジュールの上記の構成要素の操作を制御するための他の同様の技術などの関連する記憶装置とともに計算技術を用い得る。一構成において、記憶装置は、本明細書に記載される方法または機能のうちのいずれか１つまたは複数を用いる１つまたは複数の命令集合（例えば、ソフトウェア）を保存し得る。命令はまた、別のプロセッサまたはコンピュータシステムによる命令の実行中に、完全にまたは少なくとも部分的に、他のメモリ、および／またはプロセッサ内に存在し得る。
【００６２】
電子機器集合体は、完成した無線検知モジュールまたはデバイスの品質、精度、および信頼性を確実にする試験容易性および校正特徴も支持する。一時的な双方向結合が、電子機器の高いレベルの電気的可観測性（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｏｂｓｅｒｖａｂｉｌｉｔｙ）および可制御性を確実にするのに使用され得る。試験インターコネクトは、トランスデューサ、導波路、および機械ばねまたは弾性アセンブリを含む検知サブシステムの高いレベルの電気的可観測性も提供する。キャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）またはフィクスチャ（ｆｉｘｔｕｒｅ）は、製造処理中に、完成した無線検知モジュールまたはデバイスの最終的なエンクロージャをエミュレートし、それによって、完成した無線検知モジュールまたはデバイスの校正されたパラメータのための正確な校正データの捕捉を可能にする。これらの校正パラメータは、電子機器集合体に統合されたオンボードメモリ内に保存される。
【００６３】
センサ１６０２および電子回路１６１０を含む電子アセンブリの用途としては、以下に限定はされないが、使い捨てのモジュールまたはデバイスならびに利用可能なモジュールまたはデバイスおよび長期使用のための再モジュールまたはデバイスが挙げられる。非医療用途に加えて、広範囲の潜在的な医療用途の例としては、以下に限定はされないが、埋め込み型デバイス、埋め込み型デバイス内のモジュール、手術中インプラントまたは手術中インプラントもしくは試験インサート内のモジュール、挿入されたまたは取り込まれたデバイス内のモジュール、ウェアラブルデバイス内のモジュール、手持ち式デバイス内のモジュール、機器、電気器具、設備、あるいはこれらの全ての付属品内のモジュール、あるいはインプラント、試験インサート、挿入されたまたは取り込まれたデバイス、ウェアラブルデバイス、手持ち式デバイス、機器、電気器具、設備内の消耗品、あるいはこれらのデバイス、機器、電気器具、または設備の付属品が挙げられる。
【００６４】
図１２は、例示的実施形態に係る、近距離テレメトリのための例示的な通信システム１７００の略図である。この図は、図２の脊椎用機器４００、図３の脊椎用機器４１０、図４の挿入機器４２０、および図１の脊椎測定システム１００に適用される。通信システム１７００が、図示される数より多いかまたは少ない構成要素を含み得ることに留意されたい。図示されるように、通信システム１７００は、脊椎用機器中の医療機器通信構成要素１７１０およびプロセッサに基づくリモートシステム中の受信システム通信を含む。一実施形態において、受信リモートシステム通信は、手技中に外科チームが見ることができるコンピュータまたはラップトップコンピュータ中にあるかまたはそれに結合される。リモートシステムは、手術室の滅菌野の外部にあることがあるが、測定された定量的データをリアルタイムで評価するために見える範囲内にある。医療機器通信構成要素１７１０は、以下に限定はされないが、アンテナ１７１２、整合ネットワーク１７１４、テレメトリ送受信機１７１６、ＣＲＣ回路１７１８、データパケット化装置（ｄａｔａ  ｐａｃｋｅｔｉｚｅｒ）１７２２、データ入力１７２４、電源１７２６、および特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１７２０を含むように動作可能に結合される。医療機器通信構成要素１７１０は、図示される数より多いかまたは少ない構成要素を含み得るが、図示されるものまたは構成要素の順序に限定されない。
【００６５】
受信ステーション通信構成要素１７５０は、アンテナ１７５２、整合ネットワーク１７５４、テレメトリ受信機１７５６、ＣＲＣ回路１７５８、データパケット化装置１７６０、および任意に、ＵＳＢインターフェース１７６２を含む。特に、他のインターフェースシステムは、センサデータを処理し、表示する（ｒｅｎｄｅｒ）ために、データパケット化装置１７６０に直接結合され得る。
【００６６】
図１１を参照すると、電子回路１６１０は、脊椎用機器４００の１つまたは複数のセンサ６０２に動作可能に結合される。一実施形態において、１つまたは複数のセンサ６０２によって生成されるデータは、筋肉・骨格系の測定されるパラメータに変換され得る、ｍｅｍｓ構造、ピエゾ抵抗型センサ、歪みゲージ、メカニカルセンサ、パルス持続波、または他のセンサタイプからの電圧、電流、周波数、またはカウント値を含み得る。図１２に戻って参照すると、データパケット化装置１７２２は、センサデータを集めてパケットにし、これは、ＡＳＩＣ１７２０によって受信または処理されたセンサ情報を含む。ＡＳＩＣ１７２０は、医療機器通信構成要素１７１０のコア信号処理機能を効率的に実行するための特定のモジュールを含み得る。ＡＳＩＣ１７２０の利点は、器具の形状因子を減少させることである。
【００６７】
ＣＲＣ回路１７１８は、パケットデータにおけるエラーコード検出を適用する。巡回冗長検査は、任意の長さのデータストリームまたはパケットのチェックサムを計算するアルゴリズムに基づくものである。これらのチェックサムを用いて、送信中のデータの干渉または不測の変化（ａｃｃｉｄｅｎｔａｌ  ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ）を検出することができる。巡回冗長検査は、電気的雑音によって引き起こされるエラーを検出するのに特に優れており、したがって、高いレベルの電磁活性を有する環境中で破損したデータの不適切な処理からの堅固な保護を可能にする。次に、テレメトリ送信機１７１６は、アンテナ１７１２によって、整合ネットワーク１７１４を介してＣＲＣ符号化データパケットを送信する。整合ネットワーク１７１４および１７５４は、最適な通信電力効率を得るためにインピーダンス整合を提供する。
【００６８】
受信システム通信構成要素１７５０は、脊椎用機器通信構成要素１７１０によって送られる送信を受信する。一実施形態において、テレメトリ送信機１７１６は、規定の放出モードで規定の周波数でデータストリーム通信を受信するように制約された専用のテレメトリ受信機１７５６とともに操作される。受信ステーションアンテナ１７５２によるテレメトリ受信機１７５６は、規定の周波数で入ってくる送信を検出する。アンテナ１７５２は、構成要素１７１０の指向性アンテナに向けられる指向性アンテナであり得る。少なくとも１つの指向性アンテナを用いることで、データの破損を減少させることができる一方、データが放射パターンであるようにさらに制限することによってデータセキュリティを向上させる。整合ネットワーク１７５４は、アンテナ１７５２からテレメトリ受信機１７５６へと信号を効率的に伝達するインピーダンス整合を提供するために、アンテナ１７５２に結合する。テレメトリ受信機１７５６は、１つまたは複数の工程における搬送周波数を減少させ、構成要素１７１０によって送られる情報またはデータを取り除く（ｓｔｒｉｐ  ｏｆｆ）ことがある。テレメトリ受信機１７５６は、ＣＲＣ回路１７５８に結合する。ＣＲＣ回路１７５８は、データの個々のパケットの巡回冗長チェックサムを確認する。ＣＲＣ回路１７５８は、データパケット化装置１７６０に結合される。データパケット化装置１７６０は、個々のパケットデータを処理する。一般に、ＣＲＣ回路１７５８によって確認されるデータは、復号され（例えば、解凍され）、後の処理、表示、または保存またはこれらのいくつかの組合せのために、外部コンピュータなどの外部のデータ処理デバイスに転送される。
【００６９】
テレメトリ受信機１７５６は、以下に限定はされないが、パワードＵＳＢポート１７６２、または電池から得られる電力などの非常に低い電力で操作するように設計され、構成される。別の実施形態において、テレメトリ受信機１７５６は、受信されたデータに関する不注意による破損または悪意のある改ざんの機会を制限するために、最小限の制御可能な機能とともに使用するように設計される。テレメトリ受信機１７５６は、一貫して高いレベルの品質および信頼性を確保しながら、小型で、安価で、標準的な製造プロセスで容易に製造されるように設計され、構成され得る。
【００７０】
一形態において、通信システム１７００は、任意の形態の不正なまたは不測のクエリからの高いセキュリティおよび保護を提供するために、数メートル程度の通信範囲で送信専用の操作で動作する。送信範囲は、送信された信号の強度、アンテナの選択、またはその両方の組合せによって制御され得る。高い繰り返し率の送信が、データ捕捉操作中に、送信データパケットに組み込まれた巡回冗長検査（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）（ＣＲＣ）ビットとともに使用可能であり、それによって、動作するまたは静的な物理的システム内における荷重、力、圧力、変位、屈曲、姿勢、および位置の測定を含むがこれらに限定されない、データの表示またはデータの視覚表示の完全性に実質的に影響を与えずに、受信システムが破損されたデータを廃棄することが可能になる。
【００７１】
動作範囲を、数メートル程度の距離に制限することによって、テレメトリ送信機１７１６は、データの送信の繰り返し率を損なわずに、適切な放出モードまたは所定の動作周波数のためのモードで非常に低い電力で操作され得る。この動作モードは、集積化ループアンテナなどの小型のアンテナによる動作も支持する。低電力および小型のアンテナの組合せは、以下に限定はされないが、広範囲の非医療および医療用途に使用され得る非常に小型のテレメトリ送信機の構築を可能にする。
【００７２】
送信機のセキュリティならびに送信データの完全性は、所定の条件内でテレメトリシステムを操作することによって確保される。送信専用モードで操作されるため、送信機のセキュリティが損なわれることはなく、医療機器通信構成要素に侵入する経路が存在しない。データの完全性は、ＣＲＣアルゴリズムの使用および測定の繰り返し率によって確保される。デバイスの通信範囲を制限することにより、不正なデータ受信のリスクが最小限に抑えられる。データパケットの不正な受信が起こるべき場合でも、データアクセスをさらに抑制する所定の対抗手段がある。第１の手段は、送信データパケットが、ＣＲＣビットとともにカウンタからのバイナリビットのみを含むことである。第２の手段は、どの時点でも２進値通信の有意性を解釈するのにデータが利用できず、または必要とされないことである。実施され得る第３の手段は、患者またはデバイス識別データが、どの時点でも通信されないことである。
【００７３】
テレメトリ送信機１７１６はまた、いくつかのＦＣＣ規制に準拠して動作し得る。ＦＣＣ規制のセクション１８．３０１によれば、ＵＳＡ国内のＩＳＭバンドは、６．７８、１３．５６、２７．１２、３０．６８、９１５、２４５０、および５８００ＭＨｚならびに２４．１２５、６１．２５、１２２．５０、および２４５ＧＨｚを含む。世界的には、４３３ＭＨｚを含む他のＩＳＭバンドが、一部の地理的な場所で国際電気通信連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｕｎｉｏｎ）によって規定されている。１８．３０３で規定される禁止周波数帯域の一覧は、以下のとおりであり、以下の安全捜索救助周波数帯域（ｓａｆｅｔｙ，ｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  ｒｅｓｃｕｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｂａｎｄ）が禁止されている。すなわち、４９０〜５１０ｋＨｚ、２１７０〜２１９４ｋＨｚ、８３５４〜８３７４ｋＨｚ、１２１．４〜１２１．６ＭＨｚ、１５６．７〜１５６．９ＭＨｚ、および２４２．８〜２４３．２ＭＨｚである。
【００７４】
セクション１８．３０５は、規定のＩＳＭバンドの範囲外で操作される場合にＩＳＭ設備が超えてはならない電界強度および放出レベルを規定している。要約すれば、セクション１８．３０５に規定される電界強度および放出レベルに対する制限が設計によってまたは能動制御によって維持される場合、ＩＳＭバンドの範囲内でならびに９ＫＨｚを超えるほとんどの他の周波数帯域内で、ＩＳＭ設備が世界的に操作され得ることが結論付けられ得る。代案として、市販の集積回路ＩＳＭ送受信機を含む市販のＩＳＭ送受信機が、適切に使用される場合に、これらの電界強度および放出レベル要件を満たすように設計され得る。
【００７５】
一形態において、テレメトリ送信機１７１６は、無許可のＩＳＭバンドでまたは低電力設備の無許可の操作で動作することもでき、ここで、ＩＳＭ設備（例えば、テレメトリ送信機１７１６）は、ＦＣＣコードのセクション１８．３０３に示される場合を除いて、９ｋＨｚを超えるＡＮＹ周波数で操作され得る。
【００７６】
無線操作により、無線検知モジュールまたはデバイスを、電源またはデータ収集、記憶、または表示設備と結合する配線およびケーブルによる物理的干渉の可能性、またはそのような配線およびケーブルによって課される制限によって引き起こされる測定の歪み、またはそのような測定に対する制限がなくなる。検知構成要素および電子回路のための電力は、内部エネルギー貯蔵デバイスにおける無線検知モジュールまたはデバイス内で維持される。このエネルギー貯蔵デバイスは、１つまたは複数の電池、超キャパシタ、キャパシタ、交流電流電源、無線周波数受信機、電磁誘導コイル、１つまたは複数の光電池、１つまたは複数の熱電対、または１つまたは複数の超音波トランスデューサを含むがこれらに限定されない外部電源を用いて充電される。無線検知モジュールは、内部エネルギー源がなくなるまで１回の充電で操作され得、またはエネルギー源は、連続操作を可能にするために定期的に再充電され得る。電源が組み込まれていることにより、測定操作中に無線検知モジュールまたはデバイスに電力を供給するのに必要なさらなるエネルギー放射源が最小限で済む。テレメトリ機能も、無線検知モジュールまたはデバイス内で統合される。テレメトリ送信機は、開始されてから、測定データをリアルタイムで連続して通信する。テレメトリデータは、商業用の受信機を用いて、または単純で低コストのカスタム受信機を用いて、受信され、復号され得る。
【００７７】
図１３は、実施形態例に係る、測定および報告のための通信ネットワーク１８００を示す。簡潔に述べると、通信ネットワーク１８００は、他のデバイスまたはサービスに広いデータ接続を提供するために、図１の脊椎測定システム１００、図２の脊椎用機器４００、図３の脊椎用機器４１０、および挿入機器４２０のための通信を拡張する。図示されるように、脊椎位置合わせシステム１００、脊椎用機器４００、および挿入機器４２０は、通信ネットワーク１８００および任意の関連するシステムまたはサービスに通信可能に結合され得る。通信ネットワーク１８００が、図示される数より多いかまたは少ない通信ネットワークおよびシステムを含み得ることに留意されたい。
【００７８】
一例として、測定システム１００、脊椎用機器４００、脊椎用機器４１０、および挿入機器４２０は、例えば、手術の状態または結果を分析し、それについて報告するために、対象とするそのパラメータ（例えば、荷重、力、圧力、変位、移動、回転、トルクおよび加速度の分布）を、リモートサービスまたは提供者と共有し得る。センサシステムが永久的に埋め込まれる場合、センサからのデータは、進展を監視するために、例えばサービスプロバイダと共有されるかあるいは外科計画目的または有効性研究のために計画管理者と共有され得る。通信ネットワーク１８００は、医療情報技術の実施を行うために、電子医療記録（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｒｅｃｏｒｄ）（ＥＭＲ）システムにさらにつながれ得る。他の実施形態において、通信ネットワーク１８００は、ＨＩＳ（病院情報システム（Ｈｏｓｐｉｔａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ））、ＨＩＴ（病院情報技術（Ｈｏｓｐｉｔａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ））およびＨＩＭ（病院情報管理（Ｈｏｓｐｉｔａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ））、ＥＨＲ（電子健康記録（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｈｅａｌｔｈ  Ｒｅｃｏｒｄ））、ＣＰＯＥ（コンピュータ化医師オーダーエントリ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｉａｎ  Ｏｒｄｅｒ  Ｅｎｔｒｙ））、およびＣＤＳＳ（コンピュータ化意思決定支援システム（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍ））に通信可能に結合され得る。これは、様々な情報技術システムおよびソフトウェアアプリケーションが、正確に、効果的に、かつ一貫してデータを交換し、交換されたデータを使用するように通信する能力を提供する。
【００７９】
通信ネットワーク１８００は、ローカルエリアネットワーク（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＬＡＮ）１８０１、無線ＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＷＬＡＮ）１８０５、セルラーネットワーク（Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）１８１４、および／または他の無線周波数（ＲＦ）システム上に有線または無線接続を提供することができる。ＬＡＮ１８０１およびＷＬＡＮ１８０５は、例えば、中央局（ｃｅｎｔｒａｌ  ｏｆｆｉｃｅ）を介して、インターネット１８２０に通信可能に結合され得る。中央局は、遠距離通信サービスを供給するための共有のネットワークスイッチング設備を収容し得る。遠距離通信サービスは、従来のＰＯＴＳ（基本電話サービス（Ｐｌａｉｎ  Ｏｌｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ））ならびにケーブル、ＨＤＴＶ、ＤＳＬ、ＶｏＩＰ（ボイスオーバーインターネットプロトコル（Ｖｏｉｃｅ  ｏｖｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ））、ＩＰＴＶ（インターネットプロトコルテレビジョン（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ））、インターネットサービスなどの広帯域サービスなどを含み得る。
【００８０】
通信ネットワーク１８００は、共通の計算および通信技術を用いて、回線交換型および／またはパケット交換型通信を支持することができる。インターネット１８２０および他のパケット交換型ネットワーク送信のための規格のそれぞれ（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ、ＨＴＭＬ、ＨＴＴＰ、ＲＴＰ、ＭＭＳ、ＳＭＳ）は、従来技術の例を表す。このような規格は、実質的に同じ機能を有するより高速のまたはより効率的な均等物に周期的に取って代わられる。したがって、同じ機能を有する代替の規格およびプロトコルは、均等であるとみなされる。
【００８１】
セルラーネットワーク１８１４は、ＧＳＭ（登録商標）−ＧＰＲＳ、ＥＤＧＥ、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、ＷｉＭＡＸ、２Ｇ、３Ｇ、ＷＡＰ、ソフトウェア無線（ｓｏｆｔｗａｒｅ  ｄｅｆｉｎｅｄ  ｒａｄｉｏ）（ＳＤＲ）、および他の既知の技術などのいくつかのアクセス技術で音声およびデータサービスを支持し得る。セルラーネットワーク１８１４は、携帯機器１８０２を用いて通信するための周波数再利用計画の下でベース受信機１８１０に結合され得る。
【００８２】
ベース受信機１８１０は、今度は、パケット交換型リンク上で携帯機器１８０２をインターネット１８２０に接続し得る。インターネット１８２０は、脊椎位置合わせシステム１００、脊椎用機器４００、および挿入機器４２０から携帯機器５０２へとデータを分配するためのアプリケーションサービスおよびサービスレイヤを支持し得る。携帯機器１８０２は、無線通信チャネルを用いて、インターネット１８２０を介して、他の通信デバイスに接続することもできる。
【００８３】
携帯機器１８０２は、ＷＬＡＮ１８０５上でインターネット１８２０に接続することもできる。無線ローカルアクセスネットワーク（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＷＬＡＮ）は、ローカルな地理的エリア内での無線アクセスを提供する。ＷＬＡＮは、典型的に、基地局としても知られているアクセスポイント（Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ）（ＡＰ）１８０４の集合から構成される。脊椎位置合わせシステム１００、脊椎用機器４００、および挿入機器４２０は、基地局エリア内のラップトップ１８０３などの他のＷＬＡＮステーションと通信することができる。典型的なＷＬＡＮの実装例において、物理層が、８０２．１１ｂまたは８０２．１１ｇのＷＬＡＮ技術などの様々な技術を使用する。物理層は、２．４ＧＨｚバンドで赤外線の、周波数ホッピング拡散スペクトルを使用するか、２．４ＧＨｚバンドで直接シーケンス拡散スペクトルを使用するか、または、例えば、５．８ＧＨｚのＩＳＭバンドまたはより高いＩＳＭバンド（例えば、２４ＧＨｚなど）で他のアクセス技術を使用し得る。
【００８４】
通信ネットワーク１８００によって、脊椎位置合わせシステム１００、脊椎用機器４００、および挿入機器４２０が、ネットワーク上でリモートサーバ１８３０とおよびデータを交換するために他の携帯機器との接続を確立し得る。リモートサーバ１８３０は、データベース１８４０へのアクセスを有することができ、データベース１８４０は、ローカルでまたは遠隔に保存され、特定用途向けデータを含み得る。リモートサーバ１８３０は、直接、またはインターネット１８２０上でアプリケーションサービスをホストすることもできる。
【００８５】
図１４は、コンピュータシステム１９００の形態の機械の例示的な概略図を示し、その中で、命令集合が、実行される場合、上述した方法のうちのいずれか１つまたは複数を機械に実行させ得る。ある実施形態において、この機械は、独立型デバイスとして動作する。ある実施形態において、この機械は、（例えば、ネットワークを用いて）他の機械に接続され得る。ネットワーク化された配備において、この機械は、サーバクライアントユーザネットワーク環境におけるサーバまたはクライアントユーザ機械として、またはピアツーピア（または分配された）ネットワーク環境におけるピアマシン（ｐｅｅｒ  ｍａｃｈｉｎｅ）として動作し得る。
【００８６】
この機械は、サーバコンピュータ、クライアントユーザコンピュータ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、制御システム、ネットワークルータ、スイッチまたはブリッジ、または該当する機械が取るべき動作を規定する（順次または他の形の）命令集合を実行可能な任意の機械を含み得る。本開示のデバイスが、音声、動画またはデータ通信を提供する広く任意の電子デバイスを含むことが理解されるであろう。さらに、単一の機械が示されるが、「機械」という用語はまた、本明細書に記載される方法のうちのいずれか１つまたは複数を実行する。命令の集合（または複数集合）を個別にまたはまとめて実行する機械の任意の集合を含むものと解釈されるべきである。
【００８７】
コンピュータシステム１９００は、バス１９０８を介して互いに通信する、プロセッサ１９０２（例えば、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）（ＣＰＵ）、グラフィックスプロセッシングユニット（ｇｒａｐｈｉｃｓ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）（ＧＰＵ、またはその両方）、メインメモリ１９０４およびスタティックメモリ１９０６を含み得る。コンピュータシステム１９００は、ビデオディスプレイ装置１９１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、フラットパネル、固体ディスプレイ、またはブラウン管（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）（ＣＲＴ））をさらに含み得る。コンピュータシステム１９００は、入力デバイス１９１２（例えば、キーボード）、カーソル制御デバイス１９１４（例えば、マウス）、ディスクドライブユニット１９１６、信号発生デバイス１９１８（例えば、スピーカまたはリモコン装置）およびネットワークインターフェースデバイス１９２０を含み得る。
【００８８】
ディスクドライブユニット１９１６は、上に示される方法を含む本明細書に記載される方法または機能のうちのいずれか１つまたは複数を用いる１つまたは複数の命令集合（例えば、ソフトウェア１９２４）が保存された機械可読媒体１９２２を含み得る。命令１９２４はまた、コンピュータシステム１９００による命令の実行中に、完全にまたは少なくとも部分的に、メインメモリ１９０４、スタティックメモリ１９０６内、および／またはプロセッサ１９０２内に存在し得る。メインメモリ１９０４およびプロセッサ１９０２はまた、機械可読媒体になり得る。
【００８９】
特定用途向け集積回路、プログラマブル論理アレーおよび他のハードウェアデバイスを含むがこれらに限定されない専用のハードウェアの実装が、本明細書に記載される方法を実施するように同様に構成され得る。広く様々な実施形態の装置およびシステムを含み得るアプリケーションは、様々な電子およびコンピュータシステムを含む。ある実施形態は、モジュール間でおよびモジュールを介して、または特定用途向け集積回路の一部として通信される関連する制御およびデータ信号を用いて、２つ以上の特定の相互接続したハードウェアモジュールまたはデバイスにおいて機能を実施する。ここで、システムの例は、ソフトウェア、ファームウェア、およびハードウェアの実装に適用可能である。
【００９０】
本開示の様々な実施形態によれば、本明細書に記載される方法は、プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、または論理回路上で動作するソフトウェアプログラムとしての操作に向けたものである。さらに、ソフトウェアの実装としては、以下に限定はされないが、分散処理またはコンポーネント／オブジェクト分散型処理、並列処理が挙げられ、または仮想機械処理も、本明細書に記載される方法を実施するように構成され得る。
【００９１】
本開示は、ネットワーク環境１９２６に接続されたデバイスが、命令１９２４を用いて、音声、動画またはデータを送信または受信して、ネットワーク１９２６上で通信することができるように、命令１９２４を含むか、または伝播された信号から命令１９２４を受信し、実行する機械可読媒体を想定している。命令１９２４は、ネットワークインターフェースデバイス１９２０を介して、ネットワーク１９２６上でさらに送信または受信され得る。
【００９２】
機械可読媒体１９２２は、実施形態例において単一の媒体であることが示されるが、「機械可読媒体」という用語は、１つまたは複数の命令集合を保存する単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中または分散型データベース、および／または関連するキャッシュおよびサーバ）を含むことが理解されるべきである。「機械可読媒体」という用語は、本開示の方法のうちのいずれか１つまたは複数を機械に実行させる、機械による実行のための命令集合を保存し、符号化し、または実施することが可能である任意の媒体を含むことも理解されるべきである。
【００９３】
したがって、「機械可読媒体」という用語は、以下に限定はされないが、１つまたは複数の読み出し専用（不揮発性）メモリ、ランダムアクセスメモリ、または他の書き換え可能（揮発性）メモリを収容するメモリカードまたは他のパッケージなどの固体メモリ、ディスクまたはテープなどの磁気光学媒体または光媒体、および伝送媒体においてコンピュータ命令を実施する信号などの搬送波信号を含むことが理解されるべきであり、および／または電子メールまたは他の内蔵される情報アーカイブまたは一連のアーカイブへのデジタルファイルの添付が、実体的記憶媒体と均等な配布媒体とみなされる。したがって、本開示は、本明細書に挙げられる機械可読媒体または配布媒体のうちのいずれか１つまたは複数を含み、本明細書のソフトウェアの実装が保存される当該技術分野において認識されている均等物および後継の媒体（ｓｕｃｃｅｓｓｏｒ  ｍｅｄｉａ）を含むものと考えられる。
【００９４】
本明細書は、特定の規格およびプロトコルを参照して、実施形態において実施される構成要素および機能を記載しているが、本開示は、このような規格およびプロトコルに限定されない。インターネットおよび他のパケット交換型ネットワーク送信のための規格のそれぞれ（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ、ＨＴＭＬ、ＨＴＴＰ）は、従来技術の例を表す。このような規格は、実質的に同じ機能を有するより高速のまたはより効率的な均等物に周期的に取って代わられる。したがって、同じ機能を有する代替の規格およびプロトコルは、均等であるとみなされる。
【００９５】
本明細書に記載される実施形態の説明は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することが意図されており、本明細書に記載される構造を使用し得る装置およびシステムの全ての要素および特徴の完全な説明として機能することは意図されていない。多くの他の実施形態が、上記の説明の検討により当業者に明らかであろう。構造的および論理的置き換えおよび変更が本開示の範囲から逸脱せずになされ得るように、他の実施形態が、用いられ、それから得られる。また、図は、説明のためのものに過ぎず、縮尺どおりに描かれていないことがある。その特定の比率が、誇張され得る一方、他の比率は最小限にされ得る。したがって、本明細書および図面は、限定的意味ではなく例示的な意味で考えられるべきである。
【００９６】
本発明の主題のこのような実施形態は、単に便宜上、および２つ以上の発明が実際に開示される場合、本出願の範囲をいずれか１つの発明または発明の概念に自主的に限定することを意図せずに、本明細書において「発明」という用語によって個別におよび／またはまとめて呼ばれ得る。ここで、特定の実施形態が本明細書に示され、記載されているが、同じ目的を達成するように計算された任意の構成が、示される特定の実施形態の代わりになり得ることを理解されたい。本開示は、様々な実施形態のあらゆる改変（ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）または変形を包含することが意図される。上記の実施形態と、本明細書に特に記載されていない他の実施形態との組合せが、上記の説明の検討により、当業者に明らかであろう。
【００９７】
図１５は、実施形態例に係る脊椎用機器２０００の構成要素を示す。脊椎用機器２０００は、図１の脊椎用機器１０２、図２の脊椎用機器４００、および図３の脊椎用機器４１０の非限定的な例のより詳細な図である。脊椎用機器２０００は、脊椎のパラメータを測定するための少なくとも１つのセンサを組み込むセンサ付きヘッド２００２を有する測定デバイスである。脊椎用機器２０００は、センサ付きヘッド２００２、センサ２００８、シャフト２０１０、電子アセンブリ２０２４、インターコネクト２０２８、およびハンドル２０３０を含む。一実施形態において、ハンドル２０３０は、構造２０２０および２０２２を一緒に結合することによって形成される。シャフト２０１０の近位端２０１８が、ハンドル２０３０の遠位端に結合する。センサ付きヘッド２００２の近位端が、シャフト２０１０の遠位端２０１４に結合する。ハンドル２０３０は、１回または複数回の定量的測定を行うために、機器を患者の脊椎領域中に導くように外科医によって保持され得る。センサ付きヘッド２００２は、センサ２００８が対象とするパラメータを測定し得るように、脊椎領域に挿入され得る。電子アセンブリ２０２４は、定量的測定データを受信し、処理し、提供するために、センサ２００８に動作可能に結合する。一般に、脊椎用機器２０００は、センサ付きヘッド２００２上またはセンサ付きヘッド２００２中に取り付けられたセンサ２００８によって調べられる領域の定量的測定データを提供し得る。定量的データはまた、筋肉・骨格領域中への構成要素の設置を支持し得る。手技に関連する定量的データまたは情報は、脊椎用機器２０００に含まれ得るインターフェース２０３８上に表示され得る。あるいは、脊椎用機器２０００は、本明細書に開示されるリモートシステムによって、手技を支援する定量的データを提供し得る。リモートシステムは、脊椎用機器２０００に有線または無線で結合され得る。定量的データは、手技の視覚化によってリアルタイムで提供され得る。
【００９８】
この例では、センサ付きヘッド２００２は、支持構造２００４および支持構造２００６を含む。支持構造２００４および２００６は、互いに対して移動し得る。例えば、圧縮力は、支持構造２００４および２００６の外面に加えられ得る。構造２００４および２００６は、圧縮力下で移動して、センサ付きヘッド２００２の高さが変化され得る。一般に、支持構造２００４および２００６の外面は、加えられる力または圧力が増大するにつれて互いに近くに移動するであろう。一実施形態において、支持構造２００４および２００６の外面間の移動または距離の変化は、圧縮力が加えられない場合、センサ付きヘッド２００２の高さに対して小さい。
【００９９】
センサ２００８は、センサ付きヘッド２００２から分解された状態で示されている。センサ２００８は、組み立てられる場合、センサ付きヘッド２００２内に設置される。センサ２００８は、支持構造２００４および２００６の内面間で結合する。支持構造２００４および２００６の外面に加えられる圧縮力、圧力、または荷重は、センサ２００８に結合する。センサの測定可能なパラメータは、センサに加えられる力、圧力、または荷重に直接または間接的に対応し得る。一実施形態において、センサ２００８は、低プロファイルを有する薄膜センサである。薄膜センサの例は、ピエゾ抵抗型センサまたはポリマーセンサである。ピエゾ抵抗型薄膜センサは、加えられる力、圧力、または荷重によって抵抗を変化させる。他のセンサタイプが、本明細書に開示されるように使用され得る。一般に、各センサは、センサ付きヘッド２００２内の所定の位置に配置される。所定の位置は、支持構造２００４および２００６の外面における所定の場所に結合し得る。各センサを既知の所定の位置に配置すると、支持構造２００４および２００６の外面に加えられる荷重の場所の決定を支持する。図示されるように、４つのセンサが、センサ付きヘッド２００２内に設置される。典型的に、２つ以上のセンサが、加えられる荷重の場所を決定するのに使用される。センサ２００８の荷重測定は、各センサの対応する場所に関連して評価される。例えば、加えられる荷重に最も近いセンサは、最も高い荷重の大きさを測定するであろう。逆に、加えられる荷重から最も遠いセンサは、最も低い荷重の大きさを測定するであろう。各センサ測定は、荷重が支持構造２００４および２００６の外面に加えられる場所および特定の場所に加えられる荷重の大きさの決定に使用され得る。
【０１００】
ピエゾ抵抗型薄膜センサの抵抗は、薄膜の厚さに対応する。ピエゾ抵抗型薄膜センサに加えられる圧力が、厚さを減少させ、それによって、抵抗を低下させる。各ピエゾ抵抗型センサの表面積は、センサ付きヘッド２００２内に収まるように選択され、場所の特定のために支持構造２００４および２００６の外面における所定の場所に関連する。センサ２００８の表面積は、脊椎用機器２０００の測定可能な荷重範囲にわたって測定される抵抗の範囲に対応する。典型的に、規定の荷重範囲にわたるセンサ２００８の測定可能なパラメータの大きさおよび大きさの変化が、認識または測定される。
【０１０１】
電圧または電流が、典型的に、電子アセンブリ２０２４によってピエゾ抵抗型薄膜センサに提供される。例えば、既知の電流をピエゾ抵抗型薄膜センサに提供することにより、抵抗に対応する電圧が生成される。電圧は、電子アセンブリ２０２４によって測定され、荷重測定に移動され得る。同様に、既知の電圧が、ピエゾ抵抗型薄膜センサに加えられ得る。ピエゾ抵抗型薄膜センサによって伝導される電流は、デバイスの抵抗に対応する。電流は、電子アセンブリ２０２４によって測定され、荷重測定に移動され得る。測定の精度は、各センサの校正によって、および測定データに補正を行うために、校正データを電子アセンブリ２０２４に提供することによって向上され得る。校正は、センサ測定を、センサ付きヘッド２００２に加えられる既知の荷重と比較し得る。校正は、温度などの異なる動作条件で行われ得る。一実施形態において、センサ２００８は、脊椎用機器２０００の最終試験の一環として校正され得る。
【０１０２】
上述したように、センサ２００８は、支持構造２００４および２００６の外面の少なくとも１つに加えられる荷重の位置の測定を支持する４つのセンサを含む。一実施形態において、支持構造２００４および２００６は、椎骨間などの脊椎領域中へのセンサ付きヘッド２００２の挿入を助ける凸形状の外面を有する。センサ付きヘッド２００２の高さは、支持構造２００４および２００６の外面間の距離である。センサ付きヘッドは、椎骨間の間隙を伸延させ、生成するのに使用され得る。例えば、外科医は、センサ付きヘッド高さにほぼ等しい間隙を生成するように、所定の高さのセンサ付きヘッドを選択する。
【０１０３】
シャフト２０１０は、ハンドル２０３０とセンサ付きヘッド２００２との間の分離距離を提供する。シャフト２０１０により、外科医が、脊椎用機器２０００のセンサ付きヘッド２００２を見て、それを脊椎の露出部位中に向けることが可能になる。シャフト２０１０の遠位端２０１４が、センサ付きヘッド２００２の近位端２０１６に適合し、それに固定される。一実施形態において、シャフト２０１０は、形状が円筒形であり、少なくとも１つの縦方向の通路２０１２を含む。センサ付きヘッド２００２の近位端２０１６は、シャフト２０１０の遠位端２０１４を受け入れるための開口部を含み得る。シャフト２０１０は、機械的結合、接着剤、溶接、ボンディングまたは他の結合方法によってセンサ付きヘッド２００２の開口部に固定され得る。一実施形態において、結合方法は、センサ付きヘッド２００２をシャフト２０１０に永久的に固定する。シャフト２０１０の縦方向の通路２０１２は、ハンドル２０３０からセンサ付きヘッド２００２へと構成要素を結合するのに使用され得る。例えば、インターコネクト２０２８は、縦方向の通路２０１２を通って結合し得る。インターコネクト２０２８は、シャフト２０１０の遠位端２０１４および近位端２０１８の両方における縦方向の通路２０１２から外へ延在する。インターコネクト２０２８は、センサ２００８を電子アセンブリ２０２４に結合する。同様に、シャフト２０１０の第２の縦方向の通路は、本明細書に開示される支持構造２００４および２００６を上下させるために、センサヘッド２００２内のシザージャッキに結合するねじ棒を支持し得る。円筒形状が開示されているが、シャフト２０１０は、他の形状を有するように形成され得る。この例では、シャフト２０１０は剛性であり、センサ付きヘッド２００２を脊椎領域中に挿入するのに使用される場合、曲がりもせず屈曲もしない。一実施形態において、ハンドル２０３０、シャフト２０１０、支持構造２００４、および２００６は、ポリカーボネートなどのポリマー材料で形成される。あるいは、脊椎用機器が、構造を形成するために、金属構成要素またはポリマーと金属との組合せを含み得る。金属構成要素は、ステンレス鋼を含み得る。
【０１０４】
ハンドル２０３０は、構造２０２０および構造２０２２を含む。構造２０２０および２０２２は、１つまたは複数のキャビティ、スロット、または開口部を含むように形成され得る。キャビティ２０２６は、ハンドル２０３０中に収容される電子アセンブリ２０２４を受け入れるような形状である。キャビティ２０２６は、電子アセンブリ２０２４を支持および保持するための１つまたは複数の特徴を含み得る。スロット２０３２が、結合のために、インターコネクト２０２８を電子アセンブリ２０２４に導き、保持するのに使用され得る。構造２０２０および２０２２は、互いに結合して、ハンドル２０３０を形成する。ハンドル２０３０の遠位端における開口部２０３４が、シャフト２０１０の近位端２０１８を受け入れる。一実施形態において、構造２０２０および２０２２は、ポリマーまたは金属で形成され得る。この例では、センサ付きヘッド２００２、シャフト２０１０、ならびに構造２０２０および２０２２は、ポリカーボネートなどのポリマー材料を用いた成形プロセスによって形成され得る。構造２０２０および２０２２は、機械的結合、接着剤、溶接、ボンディングまたは他の結合方法によって互いに固定され得る。同様に、シャフト２０１０の近位端２０１８は、開口部機械的結合、接着剤、溶接、ボンディングまたは他の結合方法によって、ハンドル２０３０の遠位端における開口部２０３４に結合され得る。一般に、センサ付きヘッド２００２、シャフト２０１０、およびハンドル２０３０が互いに結合される場合、脊椎用機器２０００内の能動回路が、外部環境から絶縁され、剛性デバイスが形成される。一実施形態において、封止プロセスは永久的なものであり、脊椎用機器２０００は、電子アセンブリ２０２４に含まれ得る電源（例えば電池）などの構成要素を交換するために分解することができない。ハンドル２０３０は、脊椎用機器２０００を位置決めするために、人間工学的な形状を有するように形成され得る。ハンドル２０３０は、外科手術用のデバイスの感触および平衡を向上させる、内部キャビティに設置される重りを含み得る。脊椎用機器２０００を強化するために補強構造が追加可能であり、それによって、デバイスの屈曲を減少させる。ハンドル２０３０の近位端は、脊椎領域中へのセンサ付きヘッド２００２の挿入を助けるためにハンマーによって軽く打つためのフランジ２０３６を含む。フランジは、脊椎領域からのセンサヘッドの取り外しを助ける標準的なスラップハンマー（ｓｌａｐ−ｈａｍｍｅｒ）を受け入れるサイズである。ハンドル２０３０のフランジ２０３６および近位端は、外科医によるハンマー打ちに耐えるように補強される。
【０１０５】
電子アセンブリ２０２４は、脊椎用機器２０００の測定プロセスを制御する。この例では、システムの構成要素は、プリント基板に取り付けられる。プリント基板は、多層のインターコネクトを有し得る。構成要素は、プリント基板の両側に取り付けられ得る。一実施形態において、プリント基板は、インターコネクト２０２８を受け入れて、保持するためのコネクタ２０４０を含む。この例では、インターコネクト２０２８は、センサ２００８に結合するための５つのインターコネクトを含む銅トレースを有する可撓性の平面インターコネクトであり得る。電池などの電源が、電子アセンブリ２０２４に電力を供給するためにプリント基板に取り付けられ得る。電子アセンブリ２０２４用の通信回路は、測定データを、リアルタイムで見るためにリモートシステムに無線で送信し得る。脊椎用機器２０００は、有線または無線接続を介して情報またはデータを受信することもできる。脊椎用機器２０００は、データを外科医にローカルで提供するためのＧＵＩを備えたディスプレイ２０３８を含み得る。脊椎用機器２０００はまた、ワークフローを簡素化し、または手技に必要なスタッフを減少させるために、音声、視覚、触覚、身ぶり、または他の通信手段による制御またはフィードバックを可能にするために、リモートセンサシステムを介して動作可能に結合され得る。
【０１０６】
図１６は、実施形態例に係る、椎間板荷重および荷重の位置のデータを提供するための脊椎測定システム２１００を示す。脊椎測定システム２１００は、図１の脊椎測定システム１００の非限定的な例のより詳細な図である。システム２１００は、挿入機器および外部の位置合わせデバイスも含み得る。システム２１００は、筋肉・骨格系のパラメータを測定するための能動回路を含む脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆ（２１０２Ａ、２１０２Ｂ、２１０２Ｃ、２１０２Ｄ、２１０２Ｅ、および２１０２Ｆ）を含む。脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、図２の脊椎用機器４００、図３の脊椎用機器４１０、および脊椎用機器２０００の非限定的な例である。この例では、脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆはそれぞれ、荷重および荷重の位置を測定するための１つまたは複数のセンサを含む。
【０１０７】
システム２１００は、一連の脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆを含み、ここで、各器具は、異なる伸延高さを有する。様々な長さのセンサ付きヘッドを有する脊椎用機器も提供され得る。図示されるように、一連の脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、センサ付きヘッド長さ２１２０を有する。異なるヘッド長さを有するセンサ付きヘッドの例が以下に開示され、システム２１００に適合され得る。各脊椎用機器２１０２Ａ、２１０２Ｂ、２１０２Ｃ、２１０２Ｄ、２１０２Ｅ、および２１０２Ｆはそれぞれ、センサ付きヘッド２１０４Ａ、２１０４Ｂ、２１０４Ｃ、２１０４Ｄ、２１０４Ｅ、および２１０４Ｆを有する。外科医は、患者の生理機能に関して適切な脊椎領域を伸延させる、適切なセンサ付きヘッド高さのために脊椎用機器を選択する。図示されるように、６つのセンサ付きヘッド２１０４Ａ、２１０４Ｂ、２１０４Ｃ、２１０４Ｄ、２１０４Ｅ、および２１０４Ｆはそれぞれ、高さＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦを有する。センサ付きヘッド２１０４Ａ〜Ｆの６つの異なる高さＡ〜Ｆは、典型的なシステムに提供され得る高さの例である。センサ付きヘッドのセットの伸延高さ範囲の例は、６ミリメートル〜１４ミリメートルであり得る。センサ付きヘッドの長さの範囲の例は、２２ミリメートル〜３６ミリメートルであり得る。一般に、システム２１００のセンサ付きヘッド２１０４Ａ〜Ｆの様々な高さおよび長さが、外科医が判断し得る患者集団の統計的に有意な割合をカバーするように選択される。様々な高さおよび長さを有するセンサ付きヘッドの実際の数は、用途に応じて変化し得る。一実施形態において、基準外のセンサ付きヘッド高さおよび長さは、手術室に在庫され得るが、手技中に最初に提供されるセットの一部にはならないであろう。在庫されたセンサ付きヘッドは、セットが患者に好適なセンサ付きヘッド高さおよび長さを提供しない場合、外科医に利用され得る。
【０１０８】
一般に、脊椎測定システム２１００は、脊椎領域のパラメータを測定する。この例では、荷重および荷重の位置が測定される。脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、各器具内の１つまたは複数の内部加速度計を用いて、３次元空間における場所および位置を測定することもできる。一実施形態において、加速度計は、センサ付きヘッドの軌道、場所および位置をリアルタイムで特定する。加速度計は、電子アセンブリを用いて、脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆのハンドル中に配置され得る。システム２１００によって出力される１回または複数回のパラメータ測定により、手技を支持するための定量的データが提供される。例えば、外科医は、脊椎領域を露出し、対象とする部位を見る。脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、外科医が器具の少なくとも１つを選択し、使用することができるように利用される。リモートシステム１０５は、典型的に、手術室の滅菌野の外部に設置される。一実施形態において、各脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、外科医が修復される脊椎領域を見るまで、開封されない個別の滅菌された包装中で保管され得る。脊椎用機器の選択は、脊椎の間隙および患者の生理機能の差のために患者特有である。この例では、外科医はまず、適切な間隙高さを決定し、次に、選択された高さのセンサ付きヘッドを備えた脊椎用機器を有する滅菌された包装を開封する。一実施形態において、選択された脊椎用機器は、起動シーケンス（ｐｏｗｅｒ  ｕｐ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を開始させ得るデバイスによって設置され得る。動作可能化プロセスにより、器具の内部電源がその中の電子回路およびセンサに結合される。選択された脊椎用機器は、起動されてから、リモートシステム１０５に結合され得る。リモートシステム１０５は、選択された脊椎用機器からデータを受信し、それを表示する。リモートシステム１０５は、ユーザの交流を制御し、ディスプレイ上にデータを提供するためのＧＵＩ１０７を含む。ＧＵＩ１０７は、データが手術の結果を裏付けるように、１つまたは複数の形式で定量的データを外科医に提供するワークフローとして手技の異なる工程で異なる画面またはウインドウを提供し得る。
【０１０９】
外科医は、ハンドルによって選択された脊椎用機器を保持し、椎骨間にセンサ付きヘッドを向ける。動作可能にされた脊椎用機器は、荷重、荷重の位置、機器の位置、および場所のデータをリモートシステム１０５に送信し、ここで、データがリアルタイムで表示される。本明細書に記載されるように、センサ付きヘッドの外面は、先端が狭くなって、伸延の前の椎骨間の分離された空間の間の貫通を可能にするように形状が凸状である。椎骨を伸延させるのに必要な力の量は変化し得る。選択された脊椎用機器に加えられる制御される力が、椎骨間の開口部を増大させるのに必要とされ得る。例えば、椎骨間にセンサ付きヘッドを挿入するために、選択された脊椎用機器のハンドルの端部でフランジを軽く打つのにハンマーが使用され得る。
【０１１０】
この例では、センサ付きヘッドの最終的な位置は、脊椎ケージなどの構成要素が後続の工程において設置され得る場所に対応する。脊椎ケージは、選択された脊椎用機器のセンサ付きヘッドの高さおよび長さにほぼ等しい高さおよび長さを有するであろう。システム２１００は、センサ付きヘッドの軌道、位置、場所、荷重、および荷重の位置などの、選択された脊椎用機器からの定量的データを測定し、それを表示する。データは、場所への構成要素の設置を支持する。より具体的には、椎骨間に設置される構成要素における荷重および荷重の位置は、構成要素が、椎骨を伸延させるときにセンサ付きヘッドの最終的な位置に設置および配置される場合、選択された脊椎用機器からの定量的測定にほぼ等しくなり得る。
【０１１１】
外科医は、選択された脊椎用機器が、必要とされるより高いかまたは低いセンサ付きヘッド高さを有することを発見し得る。外科医は、椎骨を適切な高さまで伸延させるのに必要とされる多くの脊椎用機器を使用する。これは、様々な長さの脊椎用機器の選択に同様に適用される。一実施形態において、各脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆ内の電源は、１回のみの手技のための器具に電力を供給し得る。さらに、脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、デバイスの完全性を損なわずに、再利用のために滅菌することができないことがある。滅菌された包装から取り出された脊椎用機器は、外科手術が行われた後に廃棄され得る。滅菌された包装に入れたままの脊椎用機器は、別の手技に使用され得る。使用された後に廃棄される脊椎用機器は、セットを揃えるために交換され得る。
【０１１２】
代替的な手法は、最初の伸延を行うために受動的な一連の脊椎用機器を使用し得る。受動的脊椎用機器は、測定能力を有さない。外科医は、受動的脊椎用機器を用いて、椎骨間の適切な伸延高さを特定する。一連の受動的脊椎用機器は、脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆと等しい高さを有するヘッドを有する。次に、脊椎用機器は、受動的脊椎用機器によって作製された、特定された伸延高さに等しい高さを有する脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆから選択される。次に、選択された脊椎用機器は、椎骨間に挿入される。次に、定量的データ測定が、椎骨間の構成要素を埋め込むのに備えて、選択された脊椎用機器によって取られる。受動的脊椎用機器はまた、使用後に滅菌され得る低コストの消耗品または器具であり得る。代替的な手法は、手技中に使用される脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆの数を最小限に抑えるという利点を提供する。
【０１１３】
手術室に脊椎用機器を提供する方法が、以下に開示される。本方法の工程は、任意の順序で行われ得る。例は、脊椎領域の測定のための能動回路を有する２つ以上の脊椎用機器を含むシステムを含む。非限定的な例は、膝、臀部、足首、脊椎、肩、手、腕、および足などの他の筋肉・骨格領域に適用可能な方法を示すのに使用される。第１の工程では、２つ以上の脊椎用機器が、手術室内で提供される。脊椎用機器は、個別に滅菌された包装に入れられる。一実施形態において、脊椎用機器はそれぞれ、異なる伸延高さおよび長さを有する。外科医は、脊椎領域を露出し、患者の生理機能を評価する。第２の工程では、脊椎用機器の１つが選択される。この例では、患者に適切な伸延高さを有する脊椎用機器が選択される。脊椎用機器は、荷重および荷重の位置などの、脊椎領域のパラメータを測定するのに使用される。第３の工程では、選択された脊椎用機器は、滅菌された包装から取り出される。第４の工程では、選択された脊椎用機器は動作可能にされる。この例では、動作可能化プロセスにより、内部電源が、選択された脊椎用機器における回路に結合され、それによって、定量的測定データを生成するためのデバイスが起動される。
【０１１４】
選択された脊椎用機器を起動すると、デバイス内の通信回路が動作可能になる。第５の工程では、選択された脊椎用機器は、リモートシステムに結合する。この例では、リモートシステムは、外科医の見える範囲内で手術室内にある。リモートシステムは、選択された脊椎用機器から定量的な測定データを示すためのディスプレイを含む。リモートシステムは、選択された脊椎用機器が、音声、視覚、または触覚フィードバックによって動作可能にされることを示し得る。
【０１１５】
伸延高さは、能動的脊椎用機器を選択する前に受動的脊椎用伸延機器を用いて決定され得る。外科医は、脊椎領域が評価または露出された後、受動的脊椎用機器を選択する。第６の工程では、脊椎領域は、選択された受動的脊椎用機器を用いて伸延される。受動的脊椎用機器は、測定のための能動回路を有さない。この例では、一連の受動的脊椎用機器は、一連の能動的脊椎用機器と同一の高さおよび長さを有する。第７の工程では、受動的脊椎用機器は、選択された受動的脊椎用機器を用いた伸延の後、脊椎領域から取り出される。第８の工程では、選択された脊椎用機器は、選択された受動的脊椎用機器によって予め伸延された脊椎領域に挿入される。この例では、選択された脊椎用機器は、選択された受動的脊椎用機器と同じ高さおよび長さを有する。第９の工程では、選択された脊椎用機器は、パラメータ測定を取る。データは、手技の表示または視覚化のためにリモートシステムに無線で送信され得る。
【０１１６】
能動的脊椎用機器のうちの１つまたは複数が、手技中に使用され得る。第１０の工程では、脊椎領域の測定を取るのに使用された能動的脊椎用機器は、手技の後に廃棄される。一実施形態において、受動的脊椎用機器は、滅菌プロセスを経ることができ、廃棄されない。あるいは、使用済みの受動的脊椎用機器は、能動的脊椎用機器と同様に廃棄され得る。第１１の工程では、使用され、廃棄された脊椎用機器は交換される。交換により、後の手技のためのセットが再び揃う。使用されなかった残りの能動的脊椎用機器は、それらの滅菌された包装が手技中に開封されなかったため滅菌されており、したがって再利用され得る。
【０１１７】
図１７は、実施形態例に係る、椎間板荷重および荷重の位置のデータを提供するための脊椎測定システム２２００を示す。脊椎測定システム２２００は、図１の脊椎測定システム１００の非限定的な例のより詳細な図である。システム２２００は、リモートシステム１０５およびモジュール式脊椎用機器を含む。システム２２００は、挿入機器および外部の位置合わせデバイスも含み得る。モジュール式脊椎用機器は、ハンドル２２０６、シャフト２２０８、複数の着脱可能なセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆ、およびモジュール２２１０を含む。一般に、脊椎用機器は、ハンドル２２０６およびシャフト２２０８に結合され得る構成要素を有するモジュール式能動デバイスである。３セットの着脱可能なセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ、２２０４Ｃ、２２０４Ｄ、２２０４Ｅ、および２２０４Ｆ）、２２１６Ａ〜Ｆ（２２１６Ａ、２２１６Ｂ、２２１６Ｃ、２２１６Ｄ、２２１６Ｅ、および２２１６Ｆ）、および２２１８Ａ〜Ｆ（２２１８Ａ、２２１８Ｂ、２２１８Ｃ、２２１８Ｄ、２２１８Ｅ、および２２１８Ｆ）が、システム２２００において示される。システム２２００に提供される３セットより多いかまたは少ないセンサ付きヘッドが存在し得る。センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆ、２２１６Ａ〜Ｆ、および２２１８Ａ〜Ｆは、シャフト２２０８の遠位端に結合されるか、またはそれから取り外され得る。同様に、モジュール２２１０は、ハンドル２２０６のキャビティ２２１４に結合されるか、またはそれから取り外され得る。モジュール２２１０の外面は、取り付けられると、ハンドル２２０６の外面の一部としての形状であり得る。モジュール２２１０は、センサ付きヘッドにおけるセンサから定量的データを受信し、処理し、送信するための電子回路を含む電気的アセンブリ２２１２を含む。モジュール２２１０は、手技中に脊椎用機器２２０２に電力を供給するための電源も含み得る。電気的インターフェースおよびインターコネクトは、ハンドル２２０６およびシャフト２２０８にそれぞれ組み立てられる場合、モジュール２２１０を、センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆのうちの１つに結合する。
【０１１８】
一般に、様々な高さおよび様々な長さのセンサ付きヘッドが、脊椎の構造の大きな統計的母集団にわたる脊椎測定を支持するためのシステムの一環として提供される。この概念は、図１６に開示される構成に適用され得、この構成では、異なるセンサ付きヘッド長さを有するさらなる一連の脊椎用機器が提供され得る。モジュール式脊椎用機器は、測定デバイスおよび伸延器（ｄｉｓｔｒａｃｔｏｒ）である。脱着可能なセンサ付きヘッド２２０４Ａ、２２０４Ｂ、２２０４Ｃ、２２０４Ｄ、２２０４Ｅ、および２２０４Ｆはそれぞれ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦのセンサ付きヘッド高さを有する。同様に、着脱可能なセンサ付きヘッド２２１６Ａ、２２１６Ｂ、２２１６Ｃ、２２１６Ｄ、２２１６Ｅ、および２２１６Ｆおよび２２１８Ａ、２２１８Ｂ、２２１８Ｃ、２２１８Ｄ、２２１８Ｅ、および２２１８Ｆはそれぞれ、ヘッド高さＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦを有する。センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆの６つの異なる高さＡ〜Ｆは、典型的なシステムに提供され得る高さの例である。各セットは、示される高さより大きいかまたは小さい数を有し得る。上述したように、センサ付きヘッド高さの範囲の例は、６ミリメートル〜１４ミリメートルであり得る。センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆ、２２１６Ａ〜Ｆ、および２２１８Ａ〜Ｆはそれぞれ、２２２０、２２２２、および２２２４のセンサ付きヘッド長さを有する。外科医は、患者の脊椎の構造に基づいて、適切なセンサ付きヘッド長さを選択する。センサ付きヘッド長さの範囲の例は、２２ミリメートル〜３６ミリメートルであり得る。
【０１１９】
様々な高さを有するセンサ付きヘッドの実際の数は、用途に応じて変化し得る。一実施形態において、基準外のセンサ付きヘッド高さおよび長さは、手術室に在庫され得るが、手術室の手術野内に提供されるセットの一部にはならないであろう。それらのセンサ付きヘッドは、セットが患者に好適なセンサ付きヘッド高さおよび長さを提供しない場合、外科医に利用され得る。脊椎用機器２２０２のセンサ付きヘッドは、脊椎領域に挿入され、それによって、センサ付きヘッドの高さにほぼ等しい間隙または空間が生成される。脊椎用機器２２０２Ａ〜Ｆは、図２の脊椎用機器４００および図３の脊椎用機器４１０の非限定的な例である。この例では、脊椎用機器２２０２Ａ〜Ｆは、荷重および荷重の位置を測定するための１つまたは複数のセンサを含む。
【０１２０】
一般に、システム２２００は、脊椎領域における定量的測定を提供するために手術室内で使用され得る。外科医は、伸延の前に、脊椎領域を露出し、それを検査する。外科医は、センサ付きヘッド長さ２２２０、２２２２、および２２２４をそれぞれ有するセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆ、２２１６Ａ〜Ｆ、および２２１８Ａ〜Ｆのセットのうちの１つを選択し得る。例えば、外科医は、最短ヘッド長さ２２２０を有するセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆのセットを選択する。次に、外科医は、患者の生理機能に適切な脊椎領域を伸延させる高さを有するセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆのうちの１つを選択し得る。一実施形態において、センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆは、個別の滅菌された包装に入れられる。選択されたセンサ付きヘッドは、個別の滅菌された包装から取り出される。外科医は、選択されたセンサ付きヘッドを、シャフト２２０８の遠位端に結合する。同様に、モジュール２２１０は、滅菌された包装から取り出され、ハンドル２２０６に設置される。次に、システム２２００は、脊椎用機器２２０２から定量的データを提供するために動作可能にされる。動作可能化プロセスにより、器具の内部電源がその中の電子回路およびセンサに結合され得る。選択された脊椎用機器は、起動されてから、リモートシステム１０５に結合され得る。リモートシステム１０５は、脊椎用機器２２０２が動作可能にされ、動作していることを示すであろう。リモートシステム１０５は、選択された脊椎用機器からデータを受信し、それを表示する。リモートシステム１０５は、ワークフローを開始させ、ユーザの交流を制御し、ディスプレイ上にデータを提供するためのＧＵＩ１０７を含む。ＧＵＩ１０７は、データが手術の結果を裏付けるように、１つまたは複数の形式で定量的データを外科医に提供するワークフローとして手技の異なる工程で異なる画面またはウインドウを提供し得る。
【０１２１】
手技中に、外科医は、選択されたセンサ付きヘッドが、必要とされるより高いかまたは低い高さを有することを発見し得る。脊椎用機器２２０２は、センサ付きヘッドを交換するために脊椎領域から取り出され得る。センサ付きヘッドは、適切な伸延高さが得られるまで必要に応じて何回でも交換可能であり、脊椎用機器２２０２の定量的測定により、脊椎領域が評価される。一実施形態において、モジュール２２１０内の電源は、１回の外科的用途のための器具に電力を供給し得る。モジュール２２１０は、電源の交換を防ぐために封止され得る。さらに、手技が完了した後、モジュール２２１０および使用済みのセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆは、再利用を防ぐように廃棄される。センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆの完全なセットは、使用済みのセンサ付きヘッドを交換し、未使用の残りのセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆと組み合わせることによって、後の手技のために作製され得る。脊椎用機器２２０２は、システムの一部のみを交換することによって、コストを削減する利点を提供する。
【０１２２】
脊椎領域を測定する方法が、以下に開示される。本方法の工程は、任意の順序で行われ得る。例は、パラメータ、位置、および軌道を測定するための能動回路を有する脊椎用機器を含む。脊椎用機器は、脊椎領域を伸延させるのに使用され得る。脊椎用機器はモジュール式であり、伸延高さを変化させるために、手技中の迅速な変更が可能である。非限定的な例は、膝、臀部、足首、脊椎、肩、手、腕、および足などの他の筋肉・骨格領域に適用可能な方法を示すのに使用される。
【０１２３】
第１の工程では、複数の着脱可能なセンサ付きヘッドのうちの１つが選択される。複数のセンサ付きヘッドは、各センサ付きヘッドが異なる高さを有するセットを含む。１セット以上のセンサ付きヘッドが提供され得、あるセットのセンサ付きヘッドは、他のセットとは異なるヘッド長さを有する。一実施形態において、各センサ付きヘッドは、個別の滅菌された包装に入れられる。選択されたセンサ付きヘッドは、滅菌された包装から取り出される。第２の工程では、選択されたセンサ付きヘッドが、機器のシャフトの遠位端に結合される。一実施形態において、センサ付きヘッドおよびシャフトはそれぞれ、雌雄継手および雄継手を有する。雄継手は、雌継手に挿入され、所定の位置に固定される。固定工程は、１つまたは複数の保持機構を含む位置へのセンサ付きヘッドの回転であり得る。第３の工程では、モジュールが、脊椎用機器に結合される。モジュールは、センサ付きヘッドにおけるセンサからデータを受信するための電子アセンブリを含む。一実施形態において、モジュールは、ハンドルのキャビティに設置される。モジュールは、ハンドルにおける位置にモジュールを固定するが、モジュールの取り外しを可能にする保持機構を含む。電子アセンブリは、機器における電気的インターフェースおよびインターコネクトを介して、センサ付きヘッドに動作可能に結合する。機器は、伸延プロセス中に測定を取るために動作可能にされ得る。
【０１２４】
第４の工程では、機器におけるセンサ付きヘッドが取り外される。一実施形態において、機器における能動回路は、センサ付きヘッド取り外しプロセスの前に動作を停止される。この例では、センサ付きヘッドは、シャフトが引き抜かれ得るように、固定された位置から逆に回転される。第５の工程では、センサ付きヘッドは、残りのセンサ付きヘッドから選択される。典型的に、前のセンサ付きヘッドは、患者の生理機能に基づいて、様々な伸延高さを選択するように交換される。上述したように、新たに選択されたセンサ付きヘッドは、個別の滅菌された包装から取り出される。第６の工程では、新たに選択されたセンサ付きヘッドは、上に開示されるように、機器のシャフトの遠位端に結合される。第７の工程では、機器は、筋肉・骨格系における定量的測定データを生成するための動作可能にされる。動作可能化のプロセスにより、機器に電力供給するために、モジュール内の電源が、電子アセンブリに結合される。一実施形態において、滅菌された包装において、放電を防ぎ、寿命を最大限にするために、電源は、電子アセンブリから接続を切られる。第８の工程では、使用済みのセンサ付きヘッドおよびモジュールは、手技の後に廃棄される。センサ付きヘッドおよびモジュールは、機器から取り外され、適切に廃棄される。一実施形態において、ハンドルおよびシャフトを含む機器の本体は、後の手技のために滅菌され得る。
【０１２５】
図１８は、実施形態例に係る、モジュール２２１０およびハンドル２２０６の分解図を示す。モジュール２２１０およびハンドル２２０６は、図１７の脊椎用機器２２０２の一部である。図１７および図１８の構成要素が参照され得る。着脱可能なモジュール２２１０は、システムのコストを削減し、性能向上の経路を提供するために、本明細書に記載される機器および器具に適用され得る非限定的な例である。モジュール２２１０は、脊椎用機器２２０２のセンサ付きヘッドにおけるセンサから測定データを受信し、処理し、送信するための電子アセンブリ２２１２を含む。電子アセンブリ２２１２は、図１５の電子アセンブリ２０２４に対応し、図１１および図１２に記載される回路の少なくともいくつかを含む。電子アセンブリ２２１２は、モジュール２２１０内で封止され、外部環境から絶縁される。モジュール２２１０は、脊椎用機器２２０２に結合し、脊椎用機器２２０２から取り外し可能である。一般に、脊椎用機器２２０２は、モジュール２２１０に結合する電気的インターフェースを含む。この例では、脊椎用機器２２０２は、モジュール２２１０を受け入れるためのキャビティ２２１４を含む。キャビティ２２１４における電気的インターフェース２３０８は、モジュール２２１０が挿入されるとき、電気的インターフェース２３０２に結合し、電気的インターフェース２３０２と適合する。一実施形態において、電気的インターフェース２３０２および２３０８は、各インターフェースの電気的結合を確保するために、圧力下で一緒に保持される。例えば、電気的インターフェース２３０８は、力による結合を維持するために、モジュール２２１０の挿入下で圧縮するばね接点を含み得る。フレキシブルインターコネクト２３１０は、ハンドル２２０６のキャビティ２２１４において電気的インターフェース２３０８に結合する。フレキシブルインターコネクト２３１０は、デバイスのセンサ付きヘッド領域におけるセンサへの結合のために、脊椎用機器２２０２のシャフトを通って延在する。
【０１２６】
この例では、モジュール２２１０は、ポリカーボネートなどのポリマー材料から作製され得る。モジュール２２１０は、２つ以上の部品に成形され、合わせて組み立てられて、ハウジングまたはエンクロージャが形成され得る。電子アセンブリ２２１２は、成形されたキャビティに設置され得、キャビティは、回路をモジュール２２１０内に保持し、それを配向する。電子アセンブリ２２１２は、フレキシブルインターコネクトを用いて、電気的インターフェース２３０２に結合され得る。電子アセンブリ２２１２および電気的インターフェース２３０２は、簡単に組み立てるようにフレキシブルインターコネクトに結合する１つまたは複数のコネクタを含み得る。残りの成形品は、接着剤、溶接、機械的固定、またはボンディングなどの封止方法を用いて、ハウジングまたはエンクロージャを形成するように結合され得る。一実施形態において、無線通信が、表示および視覚化のために、脊椎用機器２２０２からリモートシステムに測定データを送信するのに使用される。ポリカーボネートなどのポリマー材料が、無線信号を伝達可能であり、測定データが、エンクロージャを介して、モジュール２２１０内から伝達される。
【０１２７】
モジュール２２１０は、脊椎用機器２２０２に結合されるとき、デバイスを位置合わせし、保持するための特徴２３０４をさらに含む。特徴２３０４は、モジュール２２１０が、ハンドル２２０６のキャビティ２２１４に挿入されるために、開口部２３１２に適合する。固定機構が、モジュール２２１０の対向する図で示される。固定機構は、タブ２３０６から延在するフランジ２３１６を有する可撓性タブ２３０６を含む。フランジ２３１６は、ハンドル２２０６のキャビティ２２１４における開口部２３１４に対応し、それに適合する。開口部２３１２および２３１４における特徴２３０４および２３１６はそれぞれ、脊椎用機器２２０２の使用中に、モジュール２２１０を保持し、モジュール２２１０が外れるのを防ぐ。モジュール２２１０の取り外しプロセスは、フランジ２３１６が、開口部２２１４から取り外されるように可撓性タブ２３０６を屈曲させる必要がある。次に、モジュール２２１０は、フランジ２３１６が開口部２３１４に結合するのを防ぐために、可撓性タブ２３０６を曲げながら、キャビティ２２１４から外され得る。
【０１２８】
図１９は、実施形態例に係る、着脱可能なセンサ付きヘッド２４０２を受け入れるためのシャフト２４０４を示す。この図は、図１７のシャフト２２０８のセンサ付きヘッド２４０２および遠位端２４０４の詳細な図を示す。図１７および図１８の構成要素が参照され得る。センサ付きヘッド２４０２は、脊椎用機器２２０２からの着脱可能なセンサ付きヘッドの例を提供するための図１７のセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆに対応する。一般に、センサ付きヘッド２４０２の近位端は、器具のシャフト２２０８の遠位端２４０４への継手と一致する継手を含む。継手は、伸延および測定プロセスのために、センサ付きヘッド２４０２およびシャフト２２０８を物理的に結合するように一致する。センサ付きヘッド２４０２の近位端における継手およびシャフト２２０８の遠位端２４０４における継手は、結合されると、剛性構造を形成し、剛性構造は、脊椎領域に挿入され、荷重下でデバイスを位置決めするように移動され得る。センサ付きヘッド２４０２は、脊椎領域のパラメータを測定するための１つまたは複数のセンサを含む。センサは、センサ付きヘッド２４０２内のフレキシブルインターコネクトによって、センサ付きヘッド２４０２における継手に近接して電気的インターフェースに結合され得る。同様に、電子アセンブリは、シャフト２２０８の縦方向の通路を通って延在するフレキシブルインターコネクトによって、シャフト２２０８の遠位端２４０４における電気的インターフェースに結合され得る。シャフト２２０８のセンサ付きヘッド２４０２および遠位端２４０４の電気的インターフェースは、継手によって互いに結合されるとき、電気的アセンブリをセンサに位置合わせし、それを結合する。ここで、センサ付きヘッド２４０２は、手技中に必要とされるとき、取り外され、交換され得る。
【０１２９】
雌継手は、結合機構の例においてセンサ付きヘッド２４０２の近位端で開口部２４０６を通して利用される。雄継手２４０８は、シャフト２２０８の遠位端２４０４から延在する。雄継手２４０８は、保持機構２４１６を有する円筒形伸長部２４１４を含む。継手のタイプは、雄継手がセンサ付きヘッド２４０２にあり、雌継手がシャフト２２０８の遠位端２４０４にあるように逆にすることができる。電気的インターフェース２４１０が、シャフト２４０４の遠位端に形成され得る。雄継手２４０８は、電気的インターフェース２４１０から中央に延在する。電気的インターフェース２４１０は、電気的結合のためにばね荷重ピン２４１２を含み、シャフト２２０８の遠位端２４０４を封止する。ばね荷重ピン２４１２は、雄継手２４０８の周りの電気的インターフェース２４１０の周縁部に位置する。ばね荷重ピン２４１２は、シャフト２２０８内のフレキシブルインターコネクトに結合する。ばね荷重ピン２４１２は、結合プロセスによって加えられる圧力下で圧縮し得る。ばね荷重ピン２４１２によって、センサ付きヘッド２４０２における対応する電気的インターフェースに加えられる力は、結合された場合の、センサから電気的アセンブリへの確実な電気的結合を確保する。ばね荷重ピン２４１２は、シャフト２２０８の内部を外部環境と絶縁するガスケットまたはシールを含む。一実施形態において、電気的インターフェース２４１０は、封止され得、後の手技に再利用するためにシャフト２４０４およびハンドル２２０６の滅菌を可能にする。図示されるように、電気的インターフェース２４１０上に５つのばね荷重ピン２４１２がある。５つのピンは、センサ付きヘッド２４０２における４つのセンサに結合し、接地される。この例では、４つのセンサは、センサ付きヘッド２４０２の外面に脊椎領域によって加えられる荷重および荷重の位置を測定する。
【０１３０】
図２０は、実施形態例に係る、センサ付きヘッド２４０２の雌継手２５０２の断面図を示す。一般に、雄継手２４０８は、雌継手２６０２に結合して、センサ付きヘッド２４０２を、シャフト２２０８の遠位端２４０４に保持する。図１７、図１８、および図１９が参照され得る。センサ付きヘッド２４０２の開口部２４０６は、シャフト２２０８の遠位端２４０４を受け入れる。雌継手２５０２は、シャフト２２０８の遠位端２４０４における電気的インターフェース２４１０に対応する電気的インターフェース２５０４を含む。電気的インターフェース２５０４は、センサ付きヘッド２５０２が、シャフト２２０８の遠位端２４０４に結合されるとき、ばね荷重ピン２４１２に適合する電気接点２５０６を含む。電気的インターコネクト２５０８は、電気接点２５０６を、センサ付きヘッド２４０２におけるセンサに結合する。雌継手２５０２は、構造の中央に位置する鍵孔状の（ｋｅｙｅｄ）開口部２５１０を含む。鍵孔状の開口部２５１０は、保持機構２４１６が、雌継手２５０２を通して挿入されるのを可能にする１つの位置を有する。
【０１３１】
一実施形態において、電気的インターフェース２４１０の外径は、開口部２４０６の内径にほぼ等しいかまたはそれより小さい。開口部２４０６への電気的インターフェース２４１０の適合により、シャフト２４０４へのセンサ付きヘッド２４０２の堅固な結合が支持される。センサ付きヘッド２４０２は、保持機構２４１６が、鍵孔状の開口部２５１０を通して挿入された後に回転される。ばね荷重障壁（ｓｐｒｉｎｇ−ｌｏａｄｅｄ  ｂａｒｒｉｅｒ）２５１２が、保持機構２４１６の回転経路中にある。ばね荷重障壁２５１２は、雌継手２５０２の表面のほぼ表面レベルまで圧縮し得る。ばね荷重障壁２５１２の表面は、曲線状または球状であり得る。保持機構２４１６は、回転されると、ばね荷重障壁２５１２を圧縮し、結合プロセス中に構造上を回転する。ばね荷重障壁２５１２のばねは、保持機構が回転して過ぎた後、構造を、雌継手２５０２の表面の上に上げる。回転経路の回転止め２５１４が、保持機構２４１６を阻止することによって、センサ付きヘッド２４０２のさらなる回転を防ぐ。
【０１３２】
一実施形態において、保持機構２４１６は、回転止め２５１４とばね荷重障壁２５１２との間で停止される。回転止め２５１４およびばね荷重障壁２５１２は、使用時のセンサ付きヘッド２４０２の移動および回転を防ぐための障壁を形成する。さらに、回転止め２５１４は、電気的インターフェース２５０４および電気的インターフェース２４１０が、センサ測定データを提供するために、センサ付きヘッド２４０２におけるセンサを電気的アセンブリに結合するために位置合わせされるようにセンサ付きヘッド２４０２を位置決めする。一般に、保持機構２４１６は、力を受けて雌継手２５０２の表面に対して保持される。例えば、保持機構２４１６の回転経路は、回転止め２５１４に近づくにつれて、保持機構２４１６と雌継手２５０２の表面との間の力を増大させるように傾斜され得る。ばね荷重ピン２４１２は、保持機構２４１６を、雌継手２５０２の表面に押圧する力も加えることができる。
【０１３３】
図２１は、実施形態例に係る脊椎用機器２６００の分解図を示す。脊椎用機器２６００は、図１の脊椎用機器１０２、図２の脊椎用機器４００、および図３の脊椎用機器４１０の非限定的な例のより詳細な図である。脊椎用機器２６００は、脊椎領域のパラメータを測定するための少なくとも１つのセンサを組み込むセンサ付きヘッド２００２を有する測定デバイスである。脊椎用機器２６００は、ハウジング２６０２、ハウジング２６０４、電子アセンブリ２６２６、インターコネクト２６３０、およびセンサ２６３８を含む。一般に、ハウジング２６０２および２６０４は、一緒に結合して、電子アセンブリ２６２６、インターコネクト２６３０、およびセンサ２６３８を外部環境から絶縁する。ハウジング２６０２および２６０４はそれぞれ、支持構造２６１０および支持構造２６１６を含む。センサ２６３８は、脊椎領域のパラメータを測定するために支持構造２６１０および２６１６に結合する。外科手術では、支持構造２６１０および２６１６は、脊椎領域と接触し得る。一実施形態において、支持構造２６１０および２６１６は、圧縮力が加えられると、センサ２６３８を圧縮し得る脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッドを含む。
【０１３４】
ハウジング２６０２は、ハンドル部分２６０６、シャフト部分２６０８、および支持構造２６１０を含む。同様に、ハウジング２６０４は、ハンドル部分２６１２、シャフト部分２６１４、および支持構造２６１６を含む。ハウジング２６０４は、フランジ２６４４、キャビティ２６１８、および縦方向の通路２６４６をさらに含む。フランジ２６４４は、脊椎用機器２６００のハンドルの近位端における補強構造である。フランジ２６４４は、脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッドを脊椎領域に挿入するための衝撃力を与えるためにハンマーまたは木槌で打たれ得る。キャビティ２６１８は、電子アセンブリ２６２６を支持および保持する。電子アセンブリ２６２６は、センサ２６３８から定量的測定を受信し、処理し、送信する。電源２６２８は、電子アセンブリ２６２６に結合する。一実施形態において、電源は、電子アセンブリ２６２６のプリント基板に取り付けられた１つまたは複数の電池であり得る。電子アセンブリ２６２６は、フレキシブルインターコネクト２６３０によって、センサ２６３８に結合され得る。フレキシブルインターコネクト２６３０は、パターニングされた導電性金属トレースを有する可撓性基板を含み得る。電子アセンブリ２６２６は、組み立てを簡単にするためにフレキシブルインターコネクト２６３０に結合する１つまたは複数のコネクタを有し得る。フレキシブルインターコネクト２６３０は、脊椎用機器２６００のシャフトの縦方向の通路を通って結合する。一実施形態において、縦方向の通路２６４６は、キャビティ２６１８をセンサ付きヘッド領域に結合するフレキシブルインターコネクト２６３０用のチャネルとして使用される。保持機構２６４０は、脊椎用機器２６００を組み立てるとき、電源２６２８、電子アセンブリ２６２６、およびフレキシブルインターコネクト２６３０を所定の位置に保持し得る。保持機構２６４０は、構成要素に結合され得る発泡体を含むことができ、ハウジング２６０２がハウジング２６０４に結合される際に能動構成要素を損傷せずに圧縮する。
【０１３５】
脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッドは、支持構造２６１０、支持構造２６１６、インターコネクト２６３４、センサガイド２６３６、およびセンサ２６３８を含む。支持構造２６１０および２６１６の外面は、脊椎領域中への挿入を支持するために凸状であり得る。インターコネクト２６３４は、支持構造２６１６の内面の上にあるフレキシブルインターコネクト２６３０の一部である。フレキシブルインターコネクト２６３４は、センサ２６３８の電気接点領域に結合する導電性トレースを含む。センサガイド２６３６は、インターコネクト２６３４の上にある。一実施形態において、インターコネクト２６３４およびセンサガイド２６３６は、周囲の側壁によって、支持構造２６１６内に位置合わせされ、保持され得る。センサガイド２６３６は、センサ２６３８を保持し、それを位置決めするための開口部を含む。この例では、センサ２６３８は、力、圧力、または荷重センサである。インターコネクト２６３４は、センサガイド２６３６の開口部と適合する電気接点領域を有し得る。電気接点領域は、センサ２６３８を、センサガイド２６３６の開口部を通して結合するために露出される。センサガイド２６３６はまた、各センサの電気的インターフェースが、インターコネクト２６３４の対応する電気接点領域に結合し得るように、センサ２６３８を保持し、それを位置決めする。センサ２６３８の電気的インターフェースは、はんだ、導電性エポキシ、共晶接合、超音波接合、または機械的結合などの手段によって、インターコネクト２６３４の対応する電気接点領域に結合され得る。センサガイド２６３６はまた、所定の場所で支持構造２６１０または２６１６に結合するセンサを位置決めする。一実施形態において、センサ２６３８は、外面における場所に対応する支持構造２６１０または２６１６の内面に接触する。センサガイド２６３６によってセンサを位置決めすると、支持構造２６１０の外面に加えられる荷重の位置を計算することができる。荷重板２６４２が、センサ２６３８と支持構造２６１０の内面との間に結合され得る。荷重板２６４２は、支持構造２６１０の内面からの荷重を各センサ２６３８に分配する。
【０１３６】
上述したように、ハウジング２６０２および２６０４は、互いに結合されると、脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッドの圧縮を支持する。支持構造２６１０および２６１６の外面にわたって加えられる圧縮力は、センサ２６３８に向けられる。圧縮経路における支持構造２６１０、支持構造２６１６、荷重板２６４２、およびインターコネクト２６３４などの他の構成要素は、荷重下で変形しない。一実施形態において、荷重板２６４２は、鋼またはステンレス鋼などの金属を含む。圧縮性接着剤２６２４が、支持構造２６１０および２６１６の周縁部を結合するのに使用され得、それによって、測定範囲にわたってセンサ付きヘッドおよびその中のセンサ２６３８の移動を可能にする。圧縮性接着剤２６２４は、シリコーン系接着剤などの接着剤であり得る。接着剤２６２４は、センサ付きヘッドが、圧縮された後、無荷重の位置に戻り、再現可能な無荷重の高さに移動するように弾性である。一実施形態において、第２の接着剤２６２２が、構造を互いに封止し、結合するために、ハウジング２６０２および２６０４の残りの周縁部の周りに使用される。接着剤２６２２および２６２４は、ハウジング２６０２および２６０４を互いに結合する前に塗付される。接着剤２６２２は、周囲面を一緒に合わせるのりまたはエポキシなどの接着剤であり得る。言い換えると、接着剤２６２２によって結合されたボンド表面は、表面が接着剤２６２２によって互いに接触した状態に保たれるため、圧縮の範囲を有さない。あるいは、接着剤２６２４は、ハウジング２６０２および２６０４を互いに結合するために、周縁部全体の周りに使用され得る。
【０１３７】
図２２は、実施形態例に係る脊椎用機器２６００のシャフト領域の断面図を示す。シャフト領域は、互いに結合されたハウジング２６０２およびハウジング２６０４のそれぞれのシャフト２６０８および２６１４を含む断面図である。この図は、脊椎用機器２６００のシャフト領域およびハンドル領域の一部に対応するハウジング２６０２および２６０４の結合についての詳細図を提供する。図２１の構成要素が参照され得る。一般に、脊椎用機器２６００の能動構成要素用のハウジングが、ハウジング２６０２をハウジング２６０４に結合することによって形成される。一実施形態において、ハウジング２６０２およびハウジング２６０４の周囲面が、２つ以上の接着剤を用いて互いに固定される。ハウジング２６０２およびハウジング２６０４の周囲面は、構造が適合し、障壁を形成し、ボンディングのための表面積を提供するように一致する。この例では、ハウジング２６０２の周囲面２７０２は、三角形の伸長部などの幾何学形状を有する。ハウジング２６０４の周囲面２７０４は、三角形の伸長部を受け入れるためのｖ字形の溝などの対応する幾何学形状を有する。四角形、円形、または他の多角形形状などの他のさね継ぎ（ｔｏｎｇｕｅ  ａｎｄ  ｇｒｏｏｖｅ）形状が使用され得る。突き合わせ継手または重ね継ぎなどの継手も使用され得る。センサ付きヘッド領域の周囲面の外形は、シャフトおよびハンドル領域の周囲面２７０２および２７０４と異なる。この例では、ハウジング２６０２および２６０４が互いに結合されるとき、周囲面２７０２の三角形の伸長部の表面は、周囲面２７０４のｖ字形の溝の表面に接触する。
【０１３８】
上述したように、ハウジング２６０２および２６０４の周囲面２７０２および２７０４はそれぞれ、脊椎用機器２６００のハンドル部分およびシャフト部分を結合する。周囲面２７０２は、周囲面２７０４に適合し、組み立て中に位置合わせフィードバックを提供する。図２１を参照すると、ハンドル部分およびシャフト部分は、接着剤２６２２が塗布される領域に対応する。この例では、接着剤２６２２は、接着剤材料以外の表面間の遊びまたは間隙を伴わずに周囲面２７０２および２７０４を互いに結合またはボンドする。一実施形態において、周囲面２７０２および２７０４によって結合されるハンドル部分およびシャフト部分は、関節の結合完全性のために、ハウジングを損傷せずに取り外すことができない。周囲面２７０２および接着剤２６２２の形状により、脊椎用機器２６００の内部が外部環境から封止され、絶縁される。図示されるように、シャフトの遠位端の一部および支持構造２６１０および２６１６の周囲面は、本明細書に開示されるように異なる外形を有し得る。同様に、他の幾何学形状の表面または曲線状の表面が、周囲面２７０２および２７０４に使用され得る。
【０１３９】
図２３は、実施形態例に係る脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッド領域の断面図を示す。この図は、シャフト領域のセンサ付きヘッド領域および遠位部分に対応する支持構造２６１０および２６１６の結合についての詳細図を提供する。図２１および図２２の構成要素が参照され得る。一般に、センサ付きヘッド領域は、脊椎領域のパラメータを測定するための少なくとも１つのセンサを含む。この例では、力、圧力、または荷重を測定するためのセンサが、支持構造２６１０と２６１６との間に結合される。支持構造２６１０および２６１６は、脊椎領域に挿入されるとセンサを圧縮する。センサは、圧縮に対応する信号を出力する。したがって、支持構造２６１０および２６１６は、互いに対して移動して、センサの圧縮を可能にする。
【０１４０】
図示されるように、センサ付きヘッド領域の支持構造２６１０および２６１６に対応するハウジング２６０２およびハウジング２６０４の周縁部は、移動を可能にするように互いに結合する。ハウジング２６０２の支持構造２６１０は、三角形の領域を有する周囲面２８０２を含む。ハウジング２６０４の支持構造２６１６は、ｖ字形の溝を有する周囲面２８０４を含む。一実施形態において、ハウジング２６０２がハウジング２６０４に結合されると、間隙２８０６が、周囲面２８０２と周囲面２８０４との間に存在する。より具体的には、図２２に示されるように、ハウジング２６０２の周囲面２７０２が、ハウジング２６０４の周囲面２７０４に接触するとき、周囲面２８０２の三角形の領域の表面は、周囲面２８０４のｖ字形の溝の表面に接触しない。間隙２８０６により、支持構造２６１０および２６１６の外面に加えられる圧縮力が、センサ付きヘッド領域の高さが減少されるように移動することが可能になる。間隙２８０６は、脊椎用機器２６００の測定範囲にわたってセンサの高さの変化より大きい。表面が、非限定的な例において三角形およびｖ字形の溝の形状として示されているが、表面２８０２および２８０４は、支持構造２６１０および２６１６の間隙２８０６および移動を支持する他の形状を取り得る。
【０１４１】
センサ付きヘッド領域およびシャフトの遠位端の一部は、図２１に示される接着剤２６２４の領域に対応する。この例では、接着剤２６２４は、周囲面２８０２および２８０４を互いに弾性的に結合する。接着剤２６２４は、周囲面２８０２と２８０４との間の間隙２８０６を充填する。支持構造２６１０および２６１６は、脊椎用機器２６００のセンサアセンブリのためのハウジングとなる。接着剤２６２４は、荷重が支持構造２６１０および２６１６にわたって加えられると圧縮し得る。接着剤２６２４は、支持構造２６１０および２６１６の圧縮の後に弾性的に反発し、それによって、無荷重になるとセンサ付きヘッド領域を間隙２８０６へと戻す。間隙２８０６に接着剤２６２４を充填することで、センサ付きヘッド領域の内部およびシャフトの遠位端が封止され、外部環境から絶縁される。一実施形態において、接着剤２６２２および接着剤２６２４は、組み立てプロセスとほぼ同時に塗付される。接着剤２６２２は、図２２の周囲面２７０２および２７０４の少なくとも一方に塗付される。同様に、接着剤２６２４は、周囲面２８０２および２８０４の少なくとも一方に塗付される。次に、ハウジング２６０２およびハウジング２６０４は、脊椎用機器２６００の能動的システム用のハウジングを形成するように互いに結合される。
【０１４２】
一実施形態において、支持構造２６１０および支持構造２６１６は、外部耐荷重面を可撓性にするように修正され得る。周囲の溝３００６が、支持構造２６１０に形成される。一般に、溝は、外部耐荷重面が屈曲し得るように周囲に形成される。力、圧力、または荷重が、耐荷重面の下にあるセンサに向けられる。可撓性の支持構造耐荷重面は、測定誤差を引き起こし得る荷重の結合を最小限に抑える。例えば、溝３００６は、周囲面２８０２から２８０４への荷重の結合を減少させる。支持構造２６１０の耐荷重面に加えられる荷重は、内面３００４を介して荷重センサ２６３８に結合される。溝３００６が、内面３００４を画定し得る。荷重板が、内面３００４からセンサ２６３６へと荷重を分配するのに使用され得る。同様に、溝３００８が、支持構造２６１６の外部耐荷重面が屈曲し得るように支持構造２６１６において周囲に形成される。支持構造２６１６の耐荷重面に加えられる力、圧力、または荷重が、内面３００２を介してセンサ２６３８に向けられる。表面２８０４を介した表面２８０２への荷重結合は、支持構造２６１６の可撓性外部耐荷重面によって最小限に抑えられる。溝３００８は、内面３００２を画定し得る。
【０１４３】
図２４は、実施形態例に係る脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッド領域の分解図を示す。一般に、支持構造２６１６は、周囲面２８０４を有する側壁２９０４を含む。図示されるように、側壁２９０４の周囲面２８０４はｖ字形の溝である。フレキシブルインターコネクト２６３４のインターコネクト２６３４は、センサ２６３８を電子アセンブリ２６２６に結合する。フレキシブルインターコネクト２６３４は、脊椎用機器２６００のシャフトを通って、センサ付きヘッド領域へと延在する。一実施形態において、インターコネクト２６３４は、支持構造２６１６に収まる形状であり得る。インターコネクト２６３４は、支持構造２６１６の内面の上にある。インターコネクト２６３４は、側壁２９０４によって支持構造２６１６上に位置決めされ、位置合わせされ、保持される。
【０１４４】
図示されるように、センサガイド２６３６は、インターコネクト２６３４の上にある。センサガイド２６３６は、センサ２８３８を位置決めし、それを保持する。一実施形態において、センサガイドは、４つのセンサ用の開口部２９０６を含む。４つのセンサ２８３８は、支持構造２６１０および２６１６に加えられる荷重の大きさならびに加えられる荷重の位置を決定し得る。センサ２６３８の電気接点は、インターコネクト２６３４における対応する接触領域に結合する。一実施形態において、各センサ２６３８は、２つの接点を有し、そのうちの１つが共通接地である。センサガイド２６３６の開口部２９０６は、下部のインターコネクト２６３４に適合し、それを露出する。さらに、開口部２９０６は、センサに結合するためのインターコネクト２６３４の接触領域を示す。荷重板２６３６は、センサ２６３８の上にあってもよい。荷重板２６３６は、支持構造２６１０および２６１６に加えられる付加力、荷重、または圧力を、センサ２６３８に分配するための任意選択の構成要素である。荷重板２６３６は、支持構造２６１０の内面に結合する。荷重板２６３６はまた、支持構造２６１６の側壁２９０４によって、センサ付きヘッド領域中に位置決めされ、位置合わせされ得る。あるいは、支持構造２６１０は、荷重板２６３６用の保持機構を有し得る。
【０１４５】
図２５は、実施形態例に係る脊椎用機器２６００の組み立てられたセンサ付きヘッド領域の断面図を示す。この図は、センサ付きヘッド領域に対応する支持構造２６１０および２６１６内の積層アセンブリについての詳細図を提供する。図２１、図２３、および図２４の構成要素が参照され得る。支持構造２６１６は、内面３００２を画定する側壁２９０４を含む。この例では、溝３００８が、側壁２９０４に隣接し、支持構造２６１６の表面３００２を画定する。溝３００８は、支持構造２６１６が荷重下で屈曲するのを促す。フレキシブルインターコネクト２６３０は、電子アセンブリ２６２６をセンサ２６３８に結合する。フレキシブルインターコネクト２６３０は、脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッド領域に収容されるインターコネクト２６３４を含む。インターコネクト２６３４は、センサ２６３８を結合するための接触領域を含む。インターコネクト２６３４は、支持構造２６１６の内面３００２の上にある。インターコネクト２６３４は、支持構造２６１６の側壁３００２によって、センサ付きヘッド領域内に保持され、位置合わせされ、位置決めされる。
【０１４６】
センサガイド２６３６は、インターコネクト２６３４の上にある。センサガイド２６３６は、インターコネクト２６３４と同様の形状である。センサガイド２６３６は、支持構造２６１６の側壁２９０４によって、センサ付きヘッド領域内に保持され、位置合わせされ、位置決めされる。センサガイド２６３６は、インターコネクト２６３４の接触領域と適合する開口部を有する。センサ２６３８は、センサ２６３８の接点が、インターコネクト２６３４における接触領域に結合するように、センサガイド２６３６の開口部に設置される。一実施形態において、センサガイドプレート２６３６は、非導電性ポリマー材料を含む。この例では、センサ２６３８は、荷重板２６４２または支持構造２６１０の内面を結合するためのセンサガイド２６３６の表面の上に延在する。
【０１４７】
荷重板２６４２は、積層アセンブリの任意選択の構成要素である。荷重板２６４２は、支持構造２６１０および２６１６に加えられる力、圧力、または荷重をセンサ２６３８に分配する。一実施形態において、荷重板２６４２は、インターコネクト２６３４およびセンサガイド２６３４と同様の形状であり得る。荷重板２６４２は、センサ２６３８の上にあり、それに結合する。この例では、支持構造２６１０は、荷重板２６４２をセンサ２６３８上に位置決めする周囲の側壁を含む。この例では、溝３００６は、支持構造２６１０の周囲の側壁に隣接し、支持構造２６１０の表面３００４を画定する。溝３００６は、支持構造２６１０が荷重下で屈曲するのを促す。支持構造２６１０の内面３００４は、荷重板２６４２に結合する。支持構造２６１０の周囲面２８０２は、圧縮荷重下で移動を支持するように支持構造２６１６の周囲面２８０４に結合される。特に、センサ２６３８は、荷重下で高さが変化し得る。上に開示されるように、弾性接着剤２６２４は、周囲面２８０２と２８０４との間の間隙を充填する。接着剤２６２４は、支持構造２６１０および２６１６を互いに結合する。接着剤２６２４は、センサ付きヘッド領域の積層アセンブリを封止し、外部環境から絶縁する。さらに、接着剤２６２４は、支持構造２６１０および２６１６に加えられる力、圧力、または付加が、測定のために外面からセンサ２６３８へと移動されるように圧縮し得る。
【０１４８】
図２６は、実施形態例に係る脊椎用機器３１００およびクレードル３１０８を示す。一般に、脊椎用機器３１００は、脊椎領域のパラメータを測定するための１つまたは複数のセンサを含む整形外科用器具である。一実施形態において、脊椎用機器３１００は、使い捨てのデバイスである。例えば、外科手術に使用される脊椎用機器３１００は、手術が完了した後に廃棄されるであろう。安全措置として、脊椎用機器３１００内の着脱できない電源は、２回以上の手技に十分な充電を有してはならない。脊椎用機器３１００の再利用を防ぐさらなる安全措置は、エンドユーザにデバイスを動作可能にさせるが、デバイスが動作を停止するかまたはオフになるのを防ぐことである。一般に、脊椎用機器３１００の電源は、測定プロセスが、デバイスが残っている状態で完了した後、放電し続けるであろう。一実施形態において、内部電源の電圧は、電子機器からの電流流出のために次第に低下し、それによって、低い電圧条件の場合にデバイスの停止を引き起こす。動作可能化および動作停止プロセスは、電子医療機器に、より具体的には、整形外科用装具構成要素、測定設備および電子器具などの使い捨ての医療機器に適用可能であることに留意されたい。
【０１４９】
脊椎用機器３１００は、１つまたは複数のセンサに結合される電子アセンブリ３１０４を含む。電池またはキャパシタなどの電源３１１４が、電子アセンブリ３１０４に取り付けられ得る。図示されるように、電子アセンブリ３１０４は、デバイスの本体またはハンドル部分に設置され得る。一実施形態において、電子アセンブリ３１０４は、脊椎用機器３１００のハンドル中に封止され、取り外すことができない。インジケータ３１０２が、パワーオンシーケンス（ｐｏｗｅｒ  ｏｎ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）または実施可能状態の視覚、音声、または触覚表示を提供し得る。一実施形態において、インジケータ３１０２は、発光ダイオードであり得る。電子アセンブリ３１０４は、脊椎用機器３１００が、閾値を超える磁場の存在下にあるときを検出する磁気感応スイッチ３１０６をさらに含む。磁気感応スイッチ３１０６は、電子アセンブリ３１０４における電子回路に結合して、脊椎用機器３１００を動作可能にしたり、動作を停止させたりする。
【０１５０】
クレードル３１０８は、脊椎用機器３１００が脊椎用機器３１００を動作可能にするのを支持する。典型的に、クレードル３１０８は、外科医、医師、または医療提供者などのエンドユーザによって使用される。この例では、脊椎用機器３１００は、外科手術のために手術室内で使用され得る。クレードル３１０８は、脊椎用機器３１００が使用される場所の近くに位置する。クレードル３１０８は、脊椎用機器３１００を支持し、保持し、位置決めするように形成される。脊椎用機器３１００は、クレードル３１０８から容易に取り外され得る。一実施形態において、脊椎用機器３１００は、デバイスを位置決めし、それを動作可能にするために、成形されたキャビティ３１１２に設置され得る。クレードル３１０８は、キャビティ３１１２の下にある磁石３１１０を含む。脊椎用機器３１００をクレードル３１０８中に設置すると、磁気感応スイッチ３１０６が、磁石３１１０からの磁場に曝される。磁石３１１０によって生成される磁場は、キャビティ３１１２に設置されるときに磁気感応スイッチ３１０６の閾値を超え、それによって、磁気感応スイッチ３１０６に状態を変化させる。例えば、磁気感応スイッチ３１０６が、通常開いている場合、脊椎用機器３１００をクレードル３１０８中に設置すると、スイッチが閉じる。逆に、脊椎用機器３１００をクレードル３１１２から取り外すと、磁場が閾値未満に減少するため、磁気感応スイッチが開く。磁気感応スイッチ３１０８の開閉のタイミングにより、脊椎用機器３１００を動作可能にしたり、動作を停止させたりするために、電子アセンブリ３１０４の回路によって受信される信号が生成される。一実施形態において、電源は、電子回路から物理的に切り離され得る。医療機器を動作可能にするための回路およびプロセスが、以下により詳細に開示される。
【０１５１】
図２７は、実施形態例に係る膝インサート３２００およびクレードル３２０８を示す。この例は、図２６に開示されるように、磁場内への設置によって動作可能にされ、動作を停止され得る別のタイプの医療機器を示す。膝インサート３２００は、膝関節の連結を可能にするための少なくとも１つの関節面を有する装具構成要素である。図示されるように、膝インサート３２００は、２つの関節面を有する。膝インサート３２００は、測定データを提供するために、手術中にまたは永久的に膝中で使用され得る。膝インサートが示されているが、以下に詳細に記載される回路および方法が、人体、より具体的には、関節、骨、腱、靱帯、および筋肉などの筋肉・骨格系のパラメータの測定のためのセンサを有する他の装具構成要素に使用され得る。
【０１５２】
インサート３２００は、筋肉・骨格系のパラメータを測定するための１つまたは複数のセンサを含む。一実施形態において、インサート３２００は、加えられる荷重の大きさおよび荷重の位置を測定するための、関節面に結合される圧力センサを含む。インサート３２００は、測定データを受信および送信するための圧力センサに結合される電子アセンブリ３２０４を含む。電子アセンブリ３２０４は、プリント基板、電源、電気部品、およびＡＳＩＣを含み得る。電子アセンブリ３２０４は、インサート３２００に収容される。インジケータ３２０２が、電子アセンブリ３２０４の動作可能または動作停止状態を示す。インジケータ３２０２は、パラメータを測定するのに備えた膝インサート３２００の起動プロセスも示すことができる。磁気感応スイッチ３２０６が、閾値を超える磁場を検出するために電子アセンブリ３２０４上に位置する。磁場の検出を用いて、膝インサート３２００の電子アセンブリ３２０４の動作可能化または動作停止を開始させる。
【０１５３】
図２６のクレードル３１０８と同様に、クレードル３２０８は、膝インサート３２００を動作可能にするのに使用され得る。クレードル３２０８は、膝インサート３２００のためのキャビティ３２１２を含む。磁石３２１０は、キャビティ３２１２の下にある。一実施形態において、キャビティ３２１２は、膝インサート３２００に一致する形状であり、それによって、磁気感応スイッチ３２０６を、磁石３２１０と位置合わせして、磁石３２１０に近接して設置する。膝インサート３２００をクレードル３２０８中に設置すると、磁気感応スイッチ３２０６が、磁石３２１０の磁場により状態を変化させるとき、動作可能化プロセスが開始される。一実施形態において、膝インサート３２００は、動作可能にされ、所定の時間より長い時間にわたってクレードル３２０８中に設置された後、動作を停止させることができない。あるいは、膝インサート３２００は、所定の期間の前に膝インサート３２００をクレードル３２０８から取り外すことによって動作停止を可能にするモードで動作可能にされ得る。膝インサート３２００は、動作可能にされた後、クレードル３２０８から手動で容易に取り外され得る。医療機器を動作可能にし、動作を停止させるためのタイミングシーケンスおよび回路が、以下により詳細に記載される。
【０１５４】
図２８は、実施形態例に係る医療機器３３０４を動作可能にし、動作を停止させるためのシステム３３００のブロック図を示す。システム３３００および操作の方法は、図２６および図２７のそれぞれの脊椎用機器および装具構成要素などの広範囲の医療機器に適用可能である。一般に、システム３３００は、デバイスが動作可能にされる第１の動作モードを有し、ユーザが選択したときにオフにされ得る。第２の動作モードは、デバイスを動作可能にし、オフにすることができない。本明細書に開示される脊椎用機器は、方法を動作可能にし、動作を停止させる近接性の利点を示すための例として使用される。
【０１５５】
システム３３００は、医療機器３３０４およびクレードル３３０６を含む。医療機器３３０４は、磁場３３１０によって、動作可能にされ、動作を停止される。非限定的な例では、磁石３３０８は、磁場３３１０を生成し得る。磁石３３０８は、クレードル３３０６に設置され得る。クレードル３３０６は、磁石３３０８に近接するように医療機器３３０４の所定の領域を保持し、それを位置決めするように設計され得る。磁気感応スイッチ３３１８が、医療機器３３０４の所定の領域に存在する。クレードル３３０６における医療機器３３０４は、磁気感応スイッチ３３１８を、閾値を超える磁場３３１０に曝す。磁気感応スイッチ３３１８をクレードル中に設置することで、スイッチの状態を変化させる。例えば、磁気感応スイッチ３３１８は、通常開いた状態であり得る。磁気感応スイッチ３３１８を、閾値を超える磁場に曝すと、スイッチが閉じる。磁気感応スイッチ３３１８は、磁場が閾値を下回るまで閉じたままである。磁気感応スイッチ３３１８は、医療機器３３０４がクレードル３３０６から取り外されて、磁場３３１０が閾値未満にされると、開状態に戻る。
【０１５６】
医療機器３３０４は、電源３３１２、スイッチ３３１４、電子回路３３１６、インジケータ３３２６、磁気感応スイッチ３３１８、検出回路３３２０、遅延回路３３２２、および論理回路３３２４を含む。医療機器３３０４としての脊椎用機器の例では、上に列挙される構成要素は、脊椎用機器内に収容されるであろう。脊椎用機器は、装具構成要素の設置を助けるために、外科手術中に使用され得る。クレードル３３０６は、典型的に、手術室３３０２の近くまたは手術室３３０２中にあり、外科医またはスタッフが、脊椎領域の定量的測定を生成するように機器を動作可能にすることができる。脊椎用機器は、外科手術の後に廃棄される使い捨てのデバイスであり得る。電源３３１２は、単回の使用に十分な電力を有し得る。脊椎用機器は、上に開示されるように、第２のモードで操作され得る。第２のモードでの操作は、内部電源３３１２が次第に放電して、電子回路３３１６が操作不可能になるため、医療機器３３０４のさらなる使用を防ぐ。
【０１５７】
磁気感応スイッチ３３１８は、磁場の存在下で状態を変化させるデバイスである。磁気感応スイッチ３３１８の非限定的な例は、リードスイッチまたはホール効果装置である。磁気感応スイッチ３３１８は、通常開いた状態であり得る。磁気感応スイッチ３３１８は、検出回路３３２０に結合する。検出回路３３２０は、磁気感応スイッチ３３１８の開状態または閉状態をそれぞれ、通常開いている（例えば磁場が存在しない）磁気感応スイッチ３３１８の検出＝１または検出＝０状態へと変換する。一実施形態において、検出回路３３２０は、抵抗器を介して接地するように結合される入力を有するインバータであり得る。開状態（例えば磁場がない）のスイッチ３３１８は、検出回路３３２０の入力に影響を与えないであろう。検出回路３３２０は、開状態のスイッチ３３１８によって、検出＝１状態を出力するであろう。磁場３３１０の存在下におけるスイッチ３３１８は、開状態から閉状態に変化する。スイッチ３３１８は、電圧を検出回路３３２０の入力に結合し得る。上述したように、検出回路３３２０は、インバータを含む。スイッチ３３１８の入力に提供される電圧は、検出回路３３２０の出力を、検出＝１状態から検出＝０状態に移行させて、医療機器３３０４の動作可能化プロセスを開始させる。
【０１５８】
検出回路３３２０は、遅延回路３３２２に結合する。遅延回路３３２２は、医療機器３３０４が磁場３３１０の存在下にあるとき、第１の所定の期間の第１の遅延Ｄ１および第２の所定の期間の第２の遅延Ｄ２を生成する。第２の遅延Ｄ２は、第１の遅延Ｄ１より長い。遅延回路３３２２は、検出回路３３２０の出力が、検出＝１状態から検出＝０状態に変化したときに始動され得る。遅延回路３３２２は、論理回路３３２４に結合する。一般に、第１の遅延および第２の遅延は、３つの異なる期間を生じる。第１の期間は、検出＝０から第１の遅延Ｄ１の時間に相当する。第２の期間は、第１の遅延Ｄ１から第２の遅延Ｄ２の時間に相当する。第３の期間は、第２の遅延Ｄ２の後の時間に相当する。
【０１５９】
一般に、医療機器３３０４は、検出回路３３２０が検出＝１から検出＝０状態に移行するとき開始される第１、第２、および第３の期間中に動作可能にされる。一実施形態において、医療機器３３０４は、第１および第２の期間中、動作を停止され得る。スイッチ３３１４は、医療機器３３０４が動作可能にされるとき、電源３３１２を電子回路３３１６に結合する。磁気感応スイッチ３３１４に対する制御信号が、論理回路３３２４によって提供される。脊椎用機器の例では、電源３３１２は、機器の内部であり、１つまたは複数の電池を含む。電池は、放電された後、取り外し、交換、または充電を行うことができない。したがって、電池は、単回の使用のための電力を提供し、脊椎用機器は、使用された後に廃棄される。
【０１６０】
遅延回路３３２２によって生成される第１の期間は、医療機器３３０４が、過渡磁場中に設置されることによってオンにならないことを確実にするのに十分な長さの期間である。一実施形態において、第１の期間は約０．５秒間である。医療機器３３０４は、第１の期間が終了する前に磁場３３１０が閾値を下回る場合、動作を停止される。上述したように、第１の期間中、電源３３１２は、スイッチ３３１４によって電子回路３３１２に結合される。論理回路３３２４は、スイッチ３３１４を動作可能にし、医療機器３３０４の電子回路３３１２の起動手順を開始させる。論理回路３３２４は、医療機器３３０４が電力供給されていることを示すためのインジケータ３３２６を動作可能にする。インジケータ３３２６は、電力供給される医療機器３３０４の視覚、音声、または触覚表示を提供し得る。一実施形態において、インジケータ３３２６は、第１の期間中、発光する発光ダイオードである。一般に、起動手順は、使用に備えた医療機器３３０４のパワーオンリセット（ｐｏｗｅｒ  ｏｎ  ｒｅｓｅｔ）および校正を含み得る。エラーまたは問題が起動手順中に認められる場合、ユーザに通知されるであろう。一実施形態において、医療機器３３０４は、第１の期間中、測定を取ることができない。第１の期間中、閾値を下回る磁場３３１０が、検出回路３３２０によって検出され、それによって、検出＝１状態を生成する。第１の期間中の検出＝１状態は、電源３３１２を電子回路３３１６から切り離すための制御信号を論理回路３３２４に生成させる。第１の期間中の検出＝１状態によって、起動手順は中断され、医療機器３３０４は停止される。インジケータ３３２６は、電子回路３３１６がもはや電力供給されていないことを示す論理回路３３２４によって、動作を停止される。この例では、発光ダイオードは、もはや発光しないであろう。
【０１６１】
第２の期間は、遅延回路３３２２によって生成される遅延Ｄ１と遅延Ｄ２との間の時間に相当し、その間、検出回路３３２０は、検出＝０状態のままである。一実施形態において、医療機器３３０４のパワーオンリセットおよび校正は、第１の期間の終了の前に完了される。第２の期間において、医療機器３３０４は、第１の動作モードに置かれ得、第１の動作モードは、ユーザが選択したときに電源３３１２を電子回路３３１６から切り離すことができる。医療機器３３０４は、第２の期間中、検出＝１状態を生成することによって、第１の動作モードに置かれ得る。検出＝１状態は、磁場３３１０が遅延Ｄ２の終了の前に閾値を下回るように、医療機器３３０４をクレードル３３０６から取り外すことによって生成され得る。遅延Ｄ１と遅延Ｄ２との間の期間は、動作状態が容易に開始され得る期間である。一実施形態において、遅延Ｄ１は０．５秒間であり、遅延Ｄ２は３．０秒間である。医療機器３３０４をクレードル３３０６から取り外して、第２の動作モードを開始させるための期間は２．５秒間である。検出回路３３２０は、磁場３３１０の変化および検出＝０状態から検出＝１状態への移行を検出する。論理回路３３２４は、検出＝１状態の受信時に電子回路３３１６に電力を供給するように、磁気感応スイッチ３３１４を動作可能に維持する。インジケータ３３２６は、電源３３１２が電子回路３３１６に結合されていることを示し続ける。脊椎用機器の例では、第１の動作状態は、デバイスが組み立てられた後にデバイスを試験し、校正するために製造業者によって用いられ得る。さらに、脊椎用機器は、近距離で動作可能にされ、動作を停止されるため、動作可能にされるとき、滅菌され、滅菌された包装に入れられ得る。これは、デバイスを出荷する前にデバイスを試験または校正するのに有用であり得る。したがって、脊椎用機器は、デバイスを滅菌状態に維持しながら、動作可能にされ、操作され、動作を停止され得る。第１の動作モードで操作される脊椎用機器は、手技のための内部電源における十分な充電を維持するために、動作を停止されるであろう。
【０１６２】
次に、医療機器３３０４は、磁気感応スイッチ３３１８を、閾値を超える磁場３３１０に入れることによって動作を停止され得る。例えば、第１の動作モード中に医療機器３３０４を、クレードル３３０６中に戻すことで、機器の動作を停止させ得る。磁場３３１０の存在下で、検出回路は、検出＝１状態から検出＝０状態に移行する。典型的に、医療機器３３０４は、第１の動作状態で遅延Ｄ２より長い期間にわたって動作可能にされている。論理回路３３２４は、検出＝０状態を受信するとスイッチ３３１４の動作を停止させる。スイッチ３３１４は、論理回路３３２４によって動作を停止され、それによって、電源３３１２を電子回路３３１６から切り離す。医療機器３３０４は、電源のスイッチ３３１４が切り離される前に、順序付けられた停止（ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ  ｓｈｕｔ  ｄｏｗｎ）を経ることができる。インジケータ３３２６は、電源３３１２が切り離され、医療機器３３０４がオフであることを示す。電源３３１２を電子回路３３１６から切り離すと、電源３３１２を放電し得る漏れ電流が減少され、それによって、製品の有効寿命が延長される。
【０１６３】
第３の期間は、遅延Ｄ２より長い期間に相当する。一実施形態において、第２の動作モードは、検出回路３３２０が遅延Ｄ２より長い期間にわたって検出＝０状態を維持しているときに生じる。例えば、医療機器３３０４は、３秒間（Ｄ２＝３秒間）より長い期間にわたってクレードル３３０６中に設置される。第２の動作モードでは、医療機器３３０４は、動作可能にされ、動作を停止することができない。典型的に、第２の動作モードは、医療機器３３０４を用いるエンドユーザに対応する。脊椎用機器の例では、外科医は、デバイスを滅菌された包装から取り出し、脊椎ケージ設置などの外科手術のためにデバイスを動作可能にする。第２の動作モードでは、医療機器３３０４は、動作可能なままであり、電源３３１２は、電子回路３３１６から切り離すことができない。磁気感応スイッチ３３１８の状態のその後の変化は、第２の動作モードに入った後は無視される。ここで、手術室内の浮遊磁場は、磁気感応スイッチ３３１８における状態を変化させる場合でさえ、脊椎用機器に影響を与えない。論理回路３３２４は、スイッチ３３１４を動作可能に維持し、電源３３１２を、電子回路３３１６に結合されたまま保つ。一実施形態において、電力が第１および第２の期間に電子回路３３１６に供給されていることを示したインジケータ３３２６は、第３の期間に進む。インジケータ３３２６によって提供されるこの表示シーケンスは、医療機器が動作可能にされ、もはやオフにすることができないことを示す。医療機器３３０４は、電源３３１２が電子回路３３１６に十分に電力を供給することができなくなるまで使用され得る。脊椎用機器の例では、医療機器３３０４は、単回の使用のために使用され、手技の後に廃棄される。スイッチ３３１４を動作可能に維持すると、ユーザが第２の動作モードでデバイスをオフにすることができないため、電源３３１２が排出され続ける。さらに、論理回路３３２４は、電源３３１２の電圧を監視するための回路を含む。論理回路３３２４は、低い電圧条件が生じるときを検出し、医療機器３３０４の停止を開始させ、それによって、デバイスを操作できなくする。低い電圧条件下での医療機器３３０４の停止により、誤った結果が発生され得る前にさらなる使用が防止される。
【０１６４】
図２９は、実施形態例に係る医療機器動作可能化回路の状態図３４００を示す。一般に、動作可能化回路は、内部電源を電子回路に結合して、医療機器の操作を開始させる。第１の動作モードでは、医療機器は、信号が検出されると動作可能にされる。医療機器は、第１のモード中に動作を停止され得る。第１の動作モードは、内部電源を用いて、医療機器の試験または校正を支持する。医療機器は、第１のモードの操作中にオフにされ得る。一実施形態において、電源は、医療機器がオフにされると電子回路から切り離される。電源を電子回路から切り離すと、有効寿命が最大になり、放電が防止される。
【０１６５】
第２の動作モードでは、電源は、動作可能にされた後、医療機器の電子回路から切り離すことができない。第２のモードは、医療機器の単回の使用を支持する。より具体的には、電源は、単回の使用、手技、または手術のみに十分な充電を提供し得る。規定の寿命期間を過ぎて、医療機器を後に使用すると、低い電圧（例えば、不十分な充電）のために測定プロセスの完了の前に故障する可能性が高くなり得る。電源は、交換または充電を防ぐように医療機器中に封止され得る。第２の動作モードでは、電源は、電子回路に結合されたままであり、それによって、電源は、使用された後、放電し続ける。電源は、デバイスを停止させる不足電圧条件が検出される時点まで次第に放電し、それによって、使用できなくなる。この例では、医療機器は、健康要件を満たすプロセスで廃棄され得、再利用を永久的に防ぐ（例えば、医療機器を破壊する）。
【０１６６】
状態図３４００は、スイッチが結合し得るかまたは医療機器における電子回路から電源を切り離す４つの状態を示す。発光ダイオードが、医療機器の状態のインジケータとして使用され得る。第１の状態３４０２が、医療機器の電源が医療機器の電子回路から切り離されるように、スイッチが動作を停止される状態を含む。医療機器は、第１の状態３４０２においてオフである。この例では、医療機器は、磁気感応スイッチを有する。磁気感応スイッチは、磁場の存在を検出するのに使用される。磁気感応スイッチは、検出条件を生成する検出回路に結合する。一実施形態において、磁気感応スイッチは、通常開いている。これは、磁場が存在しないとき、検出＝１状態を生成する検出回路に対応する。検出＝１状態は、電源を電子回路に結合するスイッチの動作を停止させる。逆に、検出回路は、磁気感応スイッチが、閾値を超える磁場の存在下で閉じられるとき、検出＝０状態を生成する。検出＝０状態は、電源を電子回路に結合するスイッチを動作可能にする。発光ダイオードは、第１の状態３４０２においてオフであり、これは、医療機器が動作可能にされていないことを示す。状態図３４００の移行３４０４によって示されるように、医療機器は、磁場が存在しないときまたは磁場が閾値より低いとき、第１の状態３４０２を保つ。したがって、電源は、電子回路から切り離されたままであり、医療機器は、磁場が検出されない限りオフのままである。
【０１６７】
磁気感応スイッチが、閾値を超える磁場の存在下にあるとき、移行３４０８が起こる。磁気感応スイッチは、磁場によって閉じられる。状態図３４００では、移行３４０８は、磁気感応スイッチが、閾値を超える磁場の存在下にあるとき、第２の状態３４０６に移行する。検出回路は、検出＝０状態を生成することによって、閉じられた磁気感応スイッチに応答する。検出＝０状態は、電源を電子回路に結合するスイッチを動作可能にする。医療機器の電子回路は、第２の状態３４０６において動作可能にされる。発光ダイオードはオンにされ、それによって発光して、医療機器が動作可能であることを示す。一実施形態において、第２の状態３４０６は、電子回路を１つまたは複数の所定の条件に置くためにパワーオンリセット（ＰＯＲ）を開始させる。一実施形態において、医療機器は、パワーオンリセット中に操作することができない。
【０１６８】
磁気感応スイッチに結合される磁場が、第１の所定の期間の前に閾値を下回る場合、移行３４１０が起こる。移行３４１０は、医療機器を、第２の状態３４０６から第１の状態３４０２に移行させる。したがって、医療機器は、動作可能状態から動作停止状態になる。磁気感応スイッチは、閉状態から開状態になり、移行３４１０が起こる。検出回路は、検出＝０状態から検出＝１状態に移行し、それによって、スイッチの動作を停止させる。電源は、第１の状態３４０２に開示されるように電子回路から切り離される。発光ダイオードはまた、第１の状態３４０２においてオフにされる。この例では、第１の所定の期間は約０．５秒間である。第１の所定の時間は、過渡磁場によりデバイスを動作状態へと不注意に動作可能にするのを防ぐ。
【０１６９】
磁気感応スイッチが、第１の所定の期間より長く、閾値を超える磁場中に留まる場合、移行３４１４が起こる。移行３４１４は、医療機器を、第２の状態３４０６から第３の状態３４１２に移行させる。第３の状態３４１２では、電源は、電子回路に結合されたままである。発光ダイオードは、医療機器が動作可能であることを示し続ける。この例では、パワーオンリセットは、第３の状態３４１２の前に完了され、医療機器は、操作可能にされ得る。
【０１７０】
一般に、第３の状態３４１２は、第１の所定の期間より長いが、第２の所定の期間より短い期間中に生じる。第３の状態３４１２により、医療機器が動作可能にされ、次に、ユーザが選択したときに動作を停止される。一実施形態において、医療機器は、第２の所定の期間の終了の前に磁気感応スイッチを磁場から取り出すことによって、動作可能に保たれる。磁場が閾値を下回るとき、移行３４１６が起こる。磁気感応スイッチは、磁場の変化により、閉状態から開状態に移行する。状態図３４００に示されるように、移行３４１６自体は、第３の状態３４１２において一巡して元に戻る。移行３４１６により、医療機器が第３の状態３４１２に留まり、それによって、電子回路への電源の結合を維持するためにスイッチが動作可能に保たれる。検出回路は、磁気感応スイッチの変化を検出し、検出＝１状態を出力する。発光ダイオードはまた、医療機器が動作可能であり、内部電源によって電力を供給されていることを示し続ける。この例では、第２の所定の期間は約３秒間である。第２の所定の期間は、医療機器を磁場から離すことなどの物理的行為を行うのに十分な時間を提供する。
【０１７１】
医療機器は、磁気感応スイッチを、閾値を超える磁場に曝すことによって、第３の状態３４１２において動作を停止され得る。磁気感応スイッチは、磁場に曝されると閉じる。検出回路は、磁気感応スイッチの変化を検出し、検出＝０状態を出力する。移行３４１８は、検出回路が検出＝０に変化すると、第３の状態３４１２から第１の状態３４０２に移行する。第１の状態３４０２では、電源は、電子回路から切り離される。電子回路から電力を取り除くことにより、医療機器の動作を停止させる。発光ダイオードは、第１の状態３４０２においてオフにされる。
【０１７２】
磁気感応スイッチが、第２の所定の期間より長い期間にわたって、閾値を超える磁場中に留まる場合、移行３４２２が起こる。この例では、磁気感応スイッチは、３秒間より長い期間にわたって、磁場内に保持される。移行３４２２は、第３の状態３４１２から第４の状態３４２０への移行を開始させる。磁気感応スイッチは、閉位置に保たれ、第１の状態３４０２から第２の状態３４０６へと、第２の状態３４０６から第３の状態３４１２へと、および第３の状態３４１２から第４の状態３４２０へと移行する。同様に、検出回路は、複数回の移行によって検出＝０状態を維持する。第４の状態３４２０では、スイッチは、電源を医療機器の電子回路に結合して、動作可能なままである。磁気感応スイッチの状態は、第４の状態３４２０への移行の後、無視される。ここで、電源は、もはや電子回路から切り離すことができない。発光ダイオードは、第４の状態３４２０においてオフにされる。本明細書に開示されるように、発光ダイオードは、第２の状態３４０６および第３の状態３４１２において発光する。第４の状態３４２０において発光ダイオードがオフになることは、電子回路が電力を供給されたままであり、医療機器が、第３の状態３４１２からであり得るとオフにすることができないことを示す。電源電圧は、医療機器が使用される際に監視され得る。電源は、移行３４２４を開始させる時間にわたって放電するであろう。移行３４２４は、低い電圧が電源において検出されるときに起こる。移行３４２４は、第４の状態３４２０から第１の状態３４０２に移行する。スイッチは、第１の状態３４０２において動作を停止され、それによって、電源を医療機器の電子回路から切り離す。上述したように、磁気感応スイッチの状態の後の変化は、医療機器が第１の状態３４０２に留まるように無視される。
【０１７３】
医療機器を動作可能にする方法が、以下に開示される。本方法の工程は、任意の順序で行われ得る。パラメータ、位置、および軌道を測定するための能動回路を有する脊椎用機器を含む非限定的な例が、動作可能化プロセスを示すのに使用される。本方法は、長期間にわたって保管され得る内部電源を有する医療機器に適用可能である。電池寿命を最大にし、電源を放電し得る漏れ経路をなくすために、電源は、保管中、切り離される。一実施形態において、電源は、交換または再充電することができない。医療機器は、単回の使用のためにまたは電源がデバイスの操作を支持することができなくなるまで使用され得る使い捨てのデバイスであり得る。医療機器は、滅菌され、滅菌された包装に入れられ得る。医療機器は、開示される方法を用いて、滅菌された包装に入ったまま動作可能にすることができ、それによって、デバイスの滅菌に影響することなく、デバイスとの相互作用を可能にする。この例では、医療機器は、外科手術を支持し、筋肉・骨格系における定量的測定を提供するために、手術室内で手術中に使用される。
【０１７４】
第１の工程では、閾値を超える磁場が、医療機器によって検出される。一実施形態において、医療機器は、磁石を有するクレードルに設置される。クレードルは、医療機器を、磁石に近接して位置合わせまたは配向し得る。磁石によって生成される磁場は、医療機器を動作可能にするために閾値を超える。例えば、クレードルは、中に測定装置を有する筋肉・骨格用機器または装具構成要素などの測定デバイスを保持し得る。第２の工程では、電源は、医療機器の電子回路に結合される。この例では、検出された磁場は、電源を電子回路に結合する、医療機器におけるスイッチを動作可能にする。したがって、電子回路は、電源によって動作可能にされる。第３の工程では、電子回路に電力を供給することで、パワーオンリセットを開始させる。パワーオンリセットは、使用されるのに備えて電子回路の内部の状態を初期化し得る。医療機器が性能目標を確実に満たすように校正を行うこともできる。例えば、脊椎用機器は、脊椎手術においてワークフローを行うために初期化され、荷重、荷重の位置、３次元空間における位置、および機器軌道などの定量的測定の精度を確保するために校正され得る。第４の工程では、第１の期間の前に、磁場が閾値を下回るとき、電源は、電子回路から切り離される。したがって、第１の期間内に医療機器を磁場から取り出すことで、医療機器が停止される。
【０１７５】
第５の工程では、電源が電子回路に結合されるときの表示が提供され得る。例えば、視覚、音声、または触覚手段が、医療機器の動作可能化の状態をユーザに示すのに使用され得る。一実施形態において、医療機器における発光ダイオードが、インジケータとして使用され得る。発光ダイオードは、電源が第２の工程において医療機器の電子回路に結合されるとき、オフ状態からオン状態に変化され得、それによって、医療機器に電力が供給されていることを示す。
【０１７６】
第６の工程では、医療機器は、第１の期間より長い期間にわたって、閾値を超える磁場中にある。第７の工程では、パワーオンリセットは、第１の期間が終了する前に完了される。医療機器は、パワーオンリセット中に操作することができないことがある。
【０１７７】
医療機器は、長期間にわたって内部電源によって動作可能にされ、電力を供給され、次に、ユーザが選択したときに動作を停止される。医療機器が動作可能にされ、動作を停止され得る動作モードは、第１の期間の後であるが、第２の期間が終了する前の期間中に選択される。第８の工程では、磁場が、第１の期間の後であるが、第２の期間未満で閾値を下回ることが検出される。一例では、医療機器は、磁場を生成する磁石に近接した状態から外され得、それによって、磁場を閾値未満に減少させる。上に開示されるように、時間の例の第１の期間は約０．５秒間であり、第２の期間は約３秒間である。したがって、ユーザは、医療機器を磁場から取り出すのに２．５秒間を有するであろう。第９の工程では、電源が、医療機器の電子回路に結合されているという表示が維持される。この例では、発光ダイオードは、医療機器が動作可能であることを示すために、電源が電子回路に結合されたときに発光していた。発光ダイオードは、医療機器が、第１の期間の後であるが、第２の期間が終了する前に磁場から取り出されるときに発光し続ける。パワーオンリセットは、完了され、医療機器は、動作を停止されるまで操作可能である。第１０の工程では、１回または複数回の試験が、医療機器において行われる。上に開示されるデバイスの動作可能化を用いて、内部電源を使用しながら、組み立て後のデバイスを試験または校正することができる。
【０１７８】
上述したように、医療機器は、第１の期間の後であるが、第２の期間が終了する前に、磁場から取り出される場合、動作可能にされ、操作可能である。第１１の工程では、閾値を超える磁場が、第２の期間が終了した後に検出される。この例では、医療機器は、動作可能にされ、操作可能である。閾値を超える磁場の検出は、医療機器の動作を停止させる。第１２の工程では、電源は、電子回路から切り離される。電源を切り離すと、医療機器の動作が停止され、電池を放電し得る漏れ経路が最小限に抑えられる。第１３の工程では、電子回路からの電源の切り離しが示される。この例では、発光ダイオードは、発光状態からオフへと変化し、それによって、電源が切り離され、医療機器が動作を停止されていることを示す。
【０１７９】
医療機器は、電源を電子回路から切り離すことができないように動作可能にされ得る。これは、限られた寿命を有する使い捨ての機器またはデバイスに使用され得る。一実施形態において、医療機器は、１回の手技に使用することが可能な電源を有する。内部電源は、交換または充電することができない。医療機器を磁場中に維持することで、電源を電子回路から切り離すことができない動作モードが動作可能になる。第１４の工程では、第２の期間より長い期間にわたって閾値を超える磁場が検出される。この例では、医療機器は、３秒間より長い期間にわたって、磁場に近接して保持されるであろう。第１５の工程では、磁場の検出が動作を停止される。一実施形態において、閾値を超える磁場および閾値未満の磁場の変化は無視される。電源は、電子回路に結合されたままである。医療機器は、電源がもはや操作を支持することができなくなるまで動作可能にされる。さらに、医療機器は、閾値を超える磁場および閾値未満の磁場の変化によってもはや影響されることはない。第１６の工程では、電源が電子回路に結合されたままであるという表示が提供される。発光ダイオードは、医療機器が、第２の期間より長い期間にわたって磁場中に保持されるとき、発光状態からオフへと変化することができ、それによって、電源を電子回路からもはや切り離すことができないことを示す。
【０１８０】
電源は、医療機器の操作または漏れ電流のいずれかに起因して、時間とともに次第に放電するであろう。第１７の工程では、不足電圧条件が検出される。医療機器は、電源における電圧が所定の電圧を下回るとき、必要に応じて機能することができないことがある。第１８の工程では、医療機器は、不足電圧条件が検出されたときに停止される。医療機器の停止により、さらなる測定または機器の操作が行われるのを防ぐ。電源は、放電し続けて、電圧をさらに低下させ得る。あるいは、電源は、電子回路から切り離され得る。医療機器は、操作不可能であり、もはや使用できない。第１９の工程では、医療機器は廃棄される。医療機器は、危険物として廃棄され、またはさらなる使用を防ぐために使用後に破壊され得る。
【０１８１】
本発明が特定の実施形態を参照して説明されてきたが、当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに多くの変形が本発明になされ得ることを認識するであろう。これらの実施形態およびその明らかな変形形態のそれぞれが、本発明の趣旨および範囲内に含まれるものと考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月27日(2014.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気感応スイッチ、電子回路、および内部電源を有する医療機器と、
磁石を有するクレードルと、を含むシステムにおいて、
前記医療機器の少なくとも一部は、前記クレードル内に位置することができ、
前記医療機器は、第１のモードおよび第２のモードを含み、
前記第１のモードでは、前記内部電源は、前記電子回路から電気的に切り離され、
前記第２のモードでは、前記内部電源は、前記電子回路に電力を供給するために、前記電子回路に電気的に結合される、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記電子回路は、
前記磁気感応スイッチに結合される検出回路と、
前記検出回路に結合される遅延回路と、
前記遅延回路に結合される論理回路と、
制御端末を有する電源スイッチと、を含み、
前記制御端末は、前記論理回路に結合され、
前記電源スイッチは、前記内部電源を前記電子回路に選択的に電気的に結合するように構成され、
前記磁気感応スイッチは、所定の値を超える磁場に応答して、状態を変化させるように構成され、
前記検出回路は、前記磁気感応スイッチの前記状態の変化を検出するように構成され、
前記遅延回路は、第１の期間にわたって、前記磁気感応スイッチの前記状態を評価するとともに、第２の期間が前記第１の期間の後に生じるように構成され、
前記磁石は、前記所定の値を超える前記磁場を生成するように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
（ａ）前記第１の期間が終了する前に、前記磁気感応スイッチが前記所定の値未満の前記磁場に曝されるとき、前記検出回路、前記遅延回路、および前記論理回路は、前記医療機器を前記第１のモードにすること、
（ｂ）前記第１の期間が終了した後であるが前記第２の期間が終了する前に、前記磁気感応スイッチが前記所定の値未満の前記磁場に曝されるとき、前記検出回路、前記遅延回路、および前記論理回路は、前記医療機器を前記第１のモードにすること、
（ｃ）前記第２の期間が終了した後に前記磁気感応スイッチが前記所定の値を超える前記磁場に曝されるとき、前記検出回路、前記遅延回路、および前記論理回路は、前記医療機器を前記第１のモードから前記第２のモードに変化させるかまたは前記第２のモードから前記第１のモードに変化させること、および
（ｄ）前記磁気感応スイッチが、前記磁場が前記所定の値を超える前記第１および第２の期間中、前記磁場に曝された後、前記第２の期間が終了した後、前記磁気感応スイッチの前記状態が変化するとき、前記検出回路、前記遅延回路、および前記論理回路は、前記医療機器を前記第２のモードに維持すること、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記磁気感応スイッチは、リードスイッチまたはホール効果装置を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５】
医療機器における所定の値を超える磁場を検出する工程と、
電源を、前記医療機器の電子回路に結合する工程と、
前記電子回路のパワーオンリセットを開始させる工程と、
前記磁場は、第１の期間が終了する前に前記所定の値を下回るとき、前記電源を前記電子回路から切り離す工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記医療機器における１回または複数回の試験を行う工程、および
前記電源は前記電子回路に結合されていることを示す工程、
のうちの少なくとも一方をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
（ａ）前記所定の値を超える前記磁場の検出が前記第１の期間が終了した後に起こり、前記方法は、前記第１の期間が終了する前に前記パワーオンリセットを完了させる工程をさらに含むこと、
（ｂ）前記所定の値を超える前記磁場の検出が前記第１の期間が終了した後でかつ第２の期間が終了する前に起こり、前記方法は、前記電源が前記電子回路に結合されていることを示す前記工程を維持する工程をさらに含むこと、
（ｃ）前記所定の値を超える前記磁場の検出が、前記第２の期間が終了した後に起こり、前記方法は、（ｉ）前記第２の期間が終了した後の、前記所定の値を超える前記磁場の検出の後、前記電源を前記電子回路から切り離す工程、および（ｉｉ）前記電源は前記電子回路から切り離されていることを示す工程をさらに含むこと、および
（ｄ）前記所定の値を超える前記磁場の検出が、前記第２の期間が終了した後に起こり、前記方法は、（ｉ）前記第２の期間が終了した後の、前記所定の値を超える前記磁場の検出の後、磁場の検出の動作を停止させ、前記医療機器の前記電子回路への前記電源の結合を維持する工程、および（ｉｉ）前記電源は前記電子回路に結合されたままであることを示す工程をさらに含むこと、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
不足電圧条件を検出する工程、および前記不足電圧条件が検出されたとき、前記医療機器を停止させる工程、および
前記医療機器を廃棄する工程、
のうちの少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項記載の方法。
【請求項９】
筋肉・骨格系用の挿入測定システムにおいて、
測定機器を含み、前記測定機器は、
近位端および遠位端を含む測定機器シャフトと、
前記測定機器シャフトの近位端に結合されるハンドルと、
前記測定機器シャフトの遠位端に結合され、かつ前記筋肉・骨格系中に挿入するように構成されるセンサ付きヘッドと、
前記センサ付きヘッドに動作可能に結合され、かつ前記ハンドルに近接して位置する電子回路と、
を含むことを特徴とする挿入測定システム。
【請求項１０】
前記センサ付きヘッドは、
外面を有する第１の支持構造と、
外面を有する第２の支持構造と、
前記第１および第２の支持構造に結合される複数の荷重センサと、
を含むことを特徴とする請求項９記載の挿入測定システム。
【請求項１１】
前記第１の支持構造の外面は凸状であること、
前記第２の支持構造の外面は凸状であること、
前記複数の荷重センサは、複数のピエゾ抵抗型センサを含むこと、
前記挿入測定システムは、前記複数の荷重センサに結合される荷重板をさらに含むこと、および
前記挿入測定システムは、前記測定機器シャフトの縦方向の通路を通して、前記電子回路を前記複数の荷重センサに結合するインターコネクトをさらに含むこと、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１０記載の挿入測定システム。
【請求項１２】
挿入機器をさらに含み、前記挿入機器は、
近位端および遠位端を含む挿入機器シャフトと、
前記挿入機器シャフトの遠位端に結合される先端と、
前記挿入機器シャフトの近位端に結合される着脱機構と、
電子アセンブリと、
を含むことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項記載の挿入測定システム。
【請求項１３】
前記測定機器または前記挿入機器のうちの少なくとも一方からのデータを受信するように構成されるディスプレイを有するリモートシステムをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の挿入測定システム。
【請求項１４】
前記電子回路は、前記ハンドルに収容されること、および
前記複数のセンサは、前記センサ付きヘッドに加えられる力、圧力、または荷重のうちの少なくとも１つを測定するように構成されること、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項記載の挿入測定システム。
【請求項１５】
複数の脊椎用機器であって、前記複数の脊椎用機器の各脊椎用機器は、
センサ付きヘッドであって前記センサ付きヘッドに加えられる荷重を測定するように構成されるセンサ付きヘッド、および
前記センサ付きヘッドを脊椎領域中に向けるように構成されるハンドル、
を含む脊椎用機器と、
前記複数の脊椎用機器の脊椎用機器の少なくとも１つからのデータを受信するように構成されるディスプレイを有するリモートシステムと、
を含むシステムにおいて、
前記複数の脊椎用機器の各脊椎用機器は、高さおよび長さが互いに異なる、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１６】
複数の脊椎用機器を提供する工程であって、前記複数の脊椎用機器の各脊椎用機器は、個別の滅菌された包装に入れられ、異なるセンサ付きヘッド高さまたは異なるセンサ付きヘッド長さのうちの少なくとも１つを有する工程と、
脊椎領域を伸延させ、脊椎領域のパラメータを測定するための前記複数の脊椎用機器のうちの少なくとも１つの選択された脊椎用機器を選択する工程と、
前記少なくとも１つの選択された脊椎用機器のうちの１つの選択された脊椎用機器を、前記個別の滅菌された包装内から取り出す工程と、
前記パラメータを測定するために、前記１つの選択された脊椎用機器を動作可能にする工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記１つの選択された脊椎用機器を動作可能にする前記工程の後、前記１つの選択された脊椎用機器を廃棄する工程、
前記１つの選択された脊椎用機器を交換する工程、
定量的な測定データを示すために、手術室内で、前記１つの選択された脊椎用機器を、リモートシステムに結合する工程、および
所定の高さを有する受動的脊椎用機器を用いて、前記脊椎領域を伸延させる工程、前記受動的脊椎用機器を取り外す工程、前記所定の高さを有する前記１つの選択された脊椎用機器を挿入する工程、および前記１つの選択された脊椎用機器を用いて前記パラメータを測定する工程、
のうちの少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
脊椎領域用の挿入測定システムにおいて、
脊椎用機器を含み、前記脊椎用機器は、
近位端および遠位端を含むシャフトと、
前記シャフトの近位端に結合されるハンドルと、
前記シャフトの遠位端に結合されるように構成される第１の着脱可能なセンサ付きヘッドと、
前記着脱可能なセンサ付きヘッドに結合されるように構成される着脱可能な電子アセンブリと、
を含むことを特徴とする挿入測定システム。
【請求項１９】
前記シャフトの遠位端に結合されるように構成される複数の着脱可能なセンサ付きヘッドをさらに含み、
前記複数の着脱可能なセンサ付きヘッドは、前記第１の着脱可能なセンサ付きヘッドを含み、
前記複数のセンサ付きヘッドの各センサ付きヘッドは、前記脊椎領域を伸延させるために、高さが異なり、
前記複数のセンサ付きヘッドの各センサ付きヘッドは、近位端およびセンサ付きヘッドの電気的インターフェースを含み、
前記複数のセンサ付きヘッドの各センサ付きヘッドは、前記各センサ付きヘッドの近位端で、前記シャフトの遠位端に結合されるように構成され、
前記シャフトの遠位端は、シャフトの電気的インターフェースを含み、
各センサ付きヘッドの電気的インターフェースは、前記シャフトの電気的インターフェースに対応する、
ことを特徴とする請求項１８記載の挿入測定システム。
【請求項２０】
前記ハンドルは、ハンドルの電気的インターフェースを含み、
前記挿入測定システムは、前記シャフトの遠位端で前記シャフトの電気的インターフェースにおよび前記ハンドルの電気的インターフェースに結合されるインターコネクトをさらに含み、
前記インターコネクトは、前記シャフトの縦方向の通路を通して、前記シャフトの電気的インターフェースを、前記ハンドルの電気的インターフェースに結合する、
ことを特徴とする請求項１９記載の挿入測定システム。
【請求項２１】
前記複数のセンサ付きヘッドの各センサ付きヘッドは、
外面を有する第１の支持構造と、
外面を有する第２の支持構造と、
前記センサ付きヘッドの電気的インターフェースに結合される複数の荷重センサと、を含む、
ことを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか一項記載の挿入測定システム。
【請求項２２】
装具構成要素を前記脊椎領域中に設置するための挿入機器をさらに含み、
前記挿入機器は、前記装具構成要素または前記挿入機器の向き、回転、角度、または位置のうちの少なくとも１つを測定するように構成される挿入機器電子アセンブリを含む、
ことを特徴とする請求項１８〜２１のいずれか一項記載の挿入測定システム。
【請求項２３】
前記脊椎用機器または前記挿入機器のうちの少なくとも一方からのデータを受信するように構成されるディスプレイを有するリモートシステムをさらに含むことを特徴とする請求項２２記載の挿入測定システム。
【請求項２４】
前記着脱可能な電子アセンブリを収容するように構成されるモジュールをさらに含み、
前記モジュールは、前記着脱可能な電子アセンブリに結合されるモジュールの電気的インターフェースを含む、
ことを特徴とする請求項１８〜２３のいずれか一項記載の挿入測定システム。
【請求項２５】
前記モジュールは、前記ハンドルにおけるキャビティに収まること、および
前記複数のセンサ付きヘッドの各センサ付きヘッドおよび前記モジュールが使い捨てできること、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２４記載の挿入測定システム。
【請求項２６】
装具構成要素を脊椎領域中に設置するための挿入機器において、
近位端および遠位端を含む挿入機器シャフトと、
前記挿入機器シャフトの遠位端に結合される先端であって、前記装具構成要素を保持し、それを解放するように構成される先端と、
前記挿入機器シャフトの近位端に結合される着脱機構と、
前記挿入機器シャフトの近位端に近接して、前記挿入機器シャフトに結合されるハンドルと、
前記挿入機器の場所および位置についての定量的データを提供するように構成される少なくとも１つの加速度計を含む電子アセンブリと、
を含むことを特徴とする挿入機器。
【請求項２７】
前記電子アセンブリは、前記ハンドルに収容されること、
前記電子アセンブリは、前記挿入機器の場所および位置のリアルタイム視覚化を提供するために、リモートシステムに無線で結合するための通信回路を含むこと、および
前記挿入機器の前記先端は、脊椎ケージを保持し、それを解放することができること、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２６記載の挿入機器。
【請求項２８】
装具構成要素を脊椎領域に挿入する方法において、
前記脊椎領域を伸延させる工程と、
前記装具構成要素を前記脊椎領域に向ける工程であって、前記装具構成要素は、挿入機器に結合される工程と、
前記装具構成要素を前記脊椎領域中に入れながら、前記装具構成要素の向き、回転、角度、または位置のうちの少なくとも１つを測定する工程と、
前記装具構成要素の向き、回転、角度、または位置のうちの少なくとも１つのデータを送信する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
前記脊椎領域に対する前記装具構成要素の軌道を視覚化するために、前記送信されたデータをリモートシステムに表示する工程と、
前記装具構成要素の軌道と比較するために、前の軌道を前記リモートシステムに表示する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記装具構成要素および前記挿入機器を前記脊椎領域に挿入する工程、前記装具構成要素を挿入した後、前記脊椎領域における前記装具構成要素を解放する工程、および前記装具構成要素を解放した後、前記挿入機器を前記脊椎領域から取り外す工程、および
前記測定の後、前記挿入機器を廃棄する工程、
のうちの少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項２８または２９記載の方法。
【請求項３１】
脊椎領域における荷重を測定するための脊椎用機器において、
第１のハウジング構成要素と、
前記第１のハウジング構成要素に結合される第２のハウジング構成要素であって、前記第１のハウジング構成要素および前記第２のハウジング構成要素は、ハンドル、シャフト、およびセンサ付きヘッドを含むようになっており、前記第１のハウジング構成要素は、前記センサ付きヘッドの第１の支持構造を含み、前記第２のハウジング構成要素は、前記センサ付きヘッドの第２の支持構造を含む第２のハウジング構成要素と、
荷重を測定するために、前記センサ付きヘッドの前記第１の支持構造および前記第２の支持構造に結合される複数のセンサと、
を含むことを特徴とする脊椎用機器。
【請求項３２】
前記第１のハウジング構成要素および前記第２のハウジング構成要素は、成形されたポリカーボネートを含むこと、および
前記シャフトは、チャネルを含み、前記脊椎用機器は、前記ハンドルにおける電子アセンブリおよびフレキシブルインターコネクトをさらに含み、前記フレキシブルインターコネクトは、前記チャネルに位置し、前記フレキシブルインターコネクトは、前記電子アセンブリを前記複数のセンサに結合すること、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３１記載の脊椎用機器。
【請求項３３】
前記第１のハウジング構成要素および前記第２のハウジング構成要素はそれぞれ、合わせ面を含み、
前記第１のハウジング構成要素の前記合わせ面および前記第２のハウジング構成要素の前記合わせ面は、互いに結合されるように構成される、
ことを特徴とする請求項３１または３２記載の脊椎用機器。
【請求項３４】
前記第１のハウジング構成要素の前記合わせ面または前記第２のハウジング構成要素の前記合わせ面のうちの少なくとも一方は、接着剤チャネルを含むことを特徴とする請求項３３記載の脊椎用機器。
【請求項３５】
前記第１のハウジング構成要素の前記合わせ面の第１の部分および前記第２のハウジング構成要素の前記合わせ面の第１の部分は、弾性接着剤によって互いに結合されて、前記センサ付きヘッドを圧縮させることを特徴とする請求項３３または３４記載の脊椎用機器。
【請求項３６】
前記第１のハウジング構成要素の前記合わせ面の第２の部分および前記第２のハウジング構成要素の前記合わせ面の第２の部分は、非弾性接着剤によって互いに結合されることを特徴とする請求項３５記載の脊椎用機器。
【請求項３７】
筋肉・骨格系のパラメータを測定するための測定器具において、
センサ付きヘッドを含み、前記センサ付きヘッドは、
第１の支持構造と、
第２の支持構造と、
前記第１の支持構造の内面に結合されるインターコネクトと、
前記インターコネクトおよび前記第２の支持構造の内面に結合される複数のセンサと、
を含むことを特徴とする測定器具。
【請求項３８】
前記第１の支持構造は、第１の支持構造周囲合わせ面を含み、
前記第２の支持構造は、第２の支持構造周囲合わせ面を含み、
前記測定器具は、前記センサ付きヘッドの圧縮を可能にする、前記第１の支持構造周囲合わせ面と前記第２の支持構造周囲合わせ面との間に間隙を含み、
前記間隙に、前記第１の支持構造を前記第２の支持構造に結合するための弾性接着剤が充填される、
ことを特徴とする請求項３７記載の測定器具。
【請求項３９】
前記第１の支持構造は、前記インターコネクトを位置合わせし、それを位置決めするように構成される側壁を含み、
前記測定器具は、前記インターコネクトの上にあるセンサガイドをさらに含み、前記側壁は、前記センサガイドを前記インターコネクトに位置合わせし、位置決めし、
前記センサガイドは、前記インターコネクトを露出するための複数の開口部を含む、
ことを特徴とする請求項３７または３８記載の測定器具。
【請求項４０】
前記測定器具は、前記複数のセンサと、前記第２の支持構造の内面との間に結合される荷重板をさらに含むこと、
前記第１の支持構造の外面および前記第２の支持構造の外面がそれぞれ凸状であること、および
前記測定器具は、前記複数のセンサに動作可能に結合される電子アセンブリをさらに含むこと、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３７〜３９のいずれか一項記載の測定器具。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、外科用エレクトロニクスに関し、特に、脊椎手術および長期の移植の間の位置合わせおよび外科的移植パラメータを評価するための方法およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
脊椎は、筋肉および靱帯によって結合される、椎骨と呼ばれる多くの個々の骨から構成されている。軟質の椎間板は、各椎骨を次の椎骨と隔て、緩衝となる。椎骨は分離しているため、脊椎は柔軟で曲がることができる。椎骨は、脊髄神経束のための導管となる。椎骨、椎間板、神経、筋肉、および靱帯が一緒に、脊柱または脊椎を構成する。脊椎は、大きさおよび形状が様々であり、環境要因、健康、および老化により生じ得る変化を伴う。正常な脊椎は、前から後ろに向かう湾曲を有するが、通常の頸椎前弯、胸椎後弯、および腰椎前弯の病態による変形は、疼痛、不快感、および運動障害を引き起こし得る。これらの病態は、神経を圧迫し得る椎間板ヘルニアによって悪化され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
異常な脊椎湾曲の多くの様々な原因および治療から手術までの様々な治療選択肢がある。手術の目的は、通常、脊椎の湾曲部分における２つ以上の椎骨の固定癒合（ｓｏｌｉｄ  ｆｕｓｉｏｎ）である。癒合は、脊椎の手術および骨移植片の追加によって達成される。椎骨および骨移植片は、癒着して、骨の固体塊を形成し、これが癒合と呼ばれる。あるいは、椎骨を間隔を空けて癒合するために骨移植片を入れる脊椎ケージが一般的に使用される。骨移植片は、骨バンクあるいは患者自身の寛骨または他の自己部位に由来し得る。脊椎は、機器を搭載した器具および技術によって、金属製の棒およびフック、ワイヤまたはねじを用いてほぼ真っ直ぐにされ得る。棒あるいは場合により装具（ｂｒａｃｅ）またはギプス（ｃａｓｔ）が、癒合が治癒する見込みを得るまで、脊椎を所定の位置に保持する。
【０００４】
システムの様々な特徴が、特に、添付の特許請求の範囲によって記載される。本明細書の実施形態は、添付の図面とともに理解される、以下の説明を参照することによって理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】実施形態例に係る脊椎測定システムを示す。
【図２】非限定的な例の脊椎用機器を示す。
【図３】非限定的な例の集積電子機器を有する脊椎用機器を示す。
【図４】非限定的な例の椎骨構成要素（ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）とともに挿入機器を示す。
【図５】非限定的な例の椎骨パラメータ（ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を検知するための脊椎の椎骨の間に位置決めされる脊椎用機器の側面図を示す。
【図６】実施形態例に係る、図５の脊椎用機器の軸方向図を示すグラフィカルユーザインターフェース（ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（ＧＵＩ）を示す。
【図７】実施形態例に係る、椎間の位置および力の検知のために、脊椎の椎骨の間に位置決めされる脊椎用機器を示す。
【図８】実施形態例に係る、図７の脊椎用機器を示すユーザインターフェースを示す。
【図９】実施形態例に係る、脊椎ケージの設置のための脊椎挿入機器の側面図を示す。
【図１０】非限定的な例の図９の挿入機器を示すグラフィカルユーザインターフェースを示す。
【図１１】実施形態例に係る脊椎用機器の構成要素のブロック図である。
【図１２】実施形態例に係る、近距離テレメトリ（ｓｈｏｒｔ−ｒａｎｇｅ  ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ）のための例示的な通信システムの略図である。
【図１３】実施形態例に係る、測定および報告のための通信ネットワークを示す。
【図１４】コンピュータシステムの形態の機械の例示的な概略図を示し、コンピュータシステム内では、命令集合が、実行されると、本明細書に開示される方法のうちのいずれか１つまたは複数を機械に実行させ得る。
【図１５】実施形態例に係る脊椎用機器の構成要素を示す。
【図１６】実施形態例に係る、椎間板荷重および荷重の位置のデータを提供するための脊椎測定システムを示す。
【図１７】実施形態例に係る、椎間板荷重および荷重の位置のデータを提供するための脊椎測定システムを示す。
【図１８】実施形態例に係るモジュールおよびハンドルの分解図を示す。
【図１９】実施形態例に係る着脱可能なセンサ付きヘッドを受け入れるためのシャフトを示す。
【図２０】実施形態例に係るセンサ付きヘッドの雌継手の断面図を示す。
【図２１】実施形態例に係る脊椎用機器の分解図を示す。
【図２２】実施形態例に係る、図２１の脊椎用機器のシャフト領域の断面図を示す。
【図２３】実施形態例に係る、図２１の脊椎用機器のセンサ付きヘッド領域の断面図を示す。
【図２４】図２１の脊椎用機器のセンサ付きヘッド領域の分解図を示す。
【図２５】実施形態例に係る、図２１の脊椎用機器のセンサ付きヘッド領域の断面図を示す。
【図２６】実施形態例に係る脊椎用機器およびクレードルを示す。
【図２７】実施形態例に係る膝インサート（ｋｎｅｅ  ｉｎｓｅｒｔ）およびクレードルを示す。
【図２８】実施形態例に係る、医療機器を動作可能にし、動作を停止させるためのシステムのブロック図を示す。
【図２９】実施形態例に係る医療機器動作可能化回路の状態図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書は、新規なものとみなされる本発明の実施形態の特徴を規定する特許請求の範囲で締めくくられるが、方法、システム、および他の実施形態が、参照符号が繰り越される図面とともに以下の説明を考慮することからよりよく理解されるものと考えられる。
【０００７】
必要に応じて、本発明の方法およびシステムの詳細な実施形態が、本明細書に開示される。しかしながら、開示される実施形態は例示に過ぎず、様々な形態で実施され得ることを理解されたい。したがって、本明細書に開示される特定の構造的および機能的詳細は、限定的なものと解釈されるものではなく、単に、特許請求の範囲のための根拠として、および実質的にあらゆる適切に詳細な構造で本発明の実施形態を様々に用いるように当業者に教示するための、代表的な根拠として解釈されるものである。さらに、本明細書において使用される用語および語句は、限定的であることは意図されず、本明細書の実施形態の理解可能な説明を提供することが意図される。
【０００８】
大まかに述べると、本発明の実施形態は、椎骨の荷重および場所の検知のためのシステムおよび方法に関する。脊椎測定システムは、リモートディスプレイに結合された脊椎用機器を含む。脊椎測定システムは、椎骨に対する荷重力を評価するために、荷重、平衡、および位置合わせを測定することができる。脊椎用機器は、椎骨腔（ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ｓｐａｃｅ）内で連接し得る電子アセンブリおよびセンサ付きヘッドアセンブリを有する能動デバイスであり得る。センサ付きヘッドは、椎骨の間に挿入され、力、圧力、向きおよび端部荷重などの椎骨条件を報告し得る。脊椎測定システムは、位置合わせ回路をさらに含む。位置合わせ回路は、脊椎用機器の向きおよび場所を特定するための位置情報を提供する。リモートシステムのＧＵＩを用いて、脊椎機器が外科手術中に椎間腔に設置される際、脊椎機器が椎体に対してどこに位置決めされるかを示すことができる。このシステムは、任意選択の向き、回転および決定された挿入軌道に沿った挿入角度を含む、検知された荷重および場所のパラメータを考慮して、最適な装具のサイズおよび設置を報告することができる。
【０００９】
脊椎ケージまたは椎弓根ねじなどの椎骨構成要素を挿入するために、荷重平衡および位置合わせシステムとともに挿入機器も本明細書において提供される。このシステムは、既に捕捉されたパラメータ測定を考慮して、機器が挿入中に端部荷重であるかどうかを検査し、報告することができる。このシステムは、椎骨構成要素による挿入機器の追跡を示し、位置および荷重検知パラメータに基づいて、視覚的誘導およびフィードバックを提供する。このシステムは、向きおよび位置が３Ｄでもモデル化される１つまたは複数の椎体に対する挿入機器の三次元（３Ｄ）追跡を示す。
【００１０】
図１は、非限定的な例の脊椎測定システム１００を示す。システム１００は、リモートシステム１０５に通信可能に結合され得る脊椎用機器１０２を含む。脊椎測定システム１００は、向き、回転、角度、および場所のうちの少なくとも１つの位置情報を決定するために、位置合わせ回路１０３をさらに含み得る。位置情報は、器具、デバイス、設備、患者、または筋肉・骨格系の領域に関し得る。この例では、位置合わせ回路１０３は、脊椎用機器１０２の一部であるか、または外部部品を含み得る。一実施形態において、位置合わせ回路１０３を含む外部部品は、位置情報を決定するために、脊椎用機器１０２または脊椎の領域に結合し得る。一実施形態において、場所および位置は、１つまたは複数の加速度計によって決定され得る。あるいは、場所および位置は、信号の飛行時間または飛行時間の差によって測定され得る。位置情報は、脊椎１１２の位置合わせを評価するのに使用される向きおよび移動（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）データを含み得る。位置情報は、手技（ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）中にリアルタイムで測定されるかまたはリモートシステム１０５に提供され得る。
【００１１】
この例では、脊椎用機器１０２は、脊椎領域のパラメータを測定するために、手術中に使用され得る。脊椎用機器１０２は、パラメータを測定するための少なくとも１つのセンサを含む。脊椎用機器１０２は、異なるパラメータを測定し、定量的データを外科医にリアルタイムで提供するための２つ以上のセンサを有し得る。一実施形態において、脊椎用機器１０２は、荷重、荷重の位置、および位置合わせを測定する。脊椎用機器１０２は、荷重および位置合わせ測定の例に限定されない。異なるパラメータを測定するための他のセンサタイプは、デバイスに統合され得る。脊椎用機器１０２によって生成される定量的データを用いて、椎弓根ねじまたは脊椎ケージなどの装具構成要素（ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を脊椎に設置するための場所を決定することができる。脊椎用機器１０２を用いて、測定される脊椎領域を伸延させる（ｄｉｓｔｒａｃｔ）ことができる。一般に、脊椎用機器１０２および位置合わせ回路１０３は、手術室の滅菌野（ｓｔｅｒｉｌｅ  ｆｉｅｌｄ）１０９内で使用され得る。滅菌野１０９は、患者の手術が行われる手術野（ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｆｉｅｌｄ）とも呼ばれ得る。典型的に、リモートシステム１０５は、手術室の滅菌野１０９の外部にある。リモートシステム１０５は、ラップトップ、モバイルワークステーション、ディスプレイまたはグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）１０７を表す他のデバイスであり得る。一実施形態において、ＧＵＩ１０７は、脊椎１１２を示し、脊椎用機器定量的測定データを報告するワークフローを含む。例えば、リモートシステムは、脊椎用機器１０２および位置合わせ回路１０３から、荷重、荷重の位置、および位置合わせのデータを受信し、それを表示することができる。あるいは、脊椎用機器１０２は、定量的測定データを表示するかまたは示すためのインターフェースを有し得る。この例では、脊椎用機器１０２は、測定データを生成するための内蔵型の（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）デバイスである。
【００１２】
ＧＵＩ１０７は、リモートシステム１０５および脊椎測定システム１００によって示される。この例では、ＧＵＩ１０７は、脊椎用機器１０２および位置合わせ回路１０３によって提供される定量的測定データを示すための２つ以上のウインドウを有し得る。ＧＵＩ１０７は、脊椎用機器１０７および位置合わせ回路１０３からのリアルタイムの定量的データを提供するためにリモートシステム１０５のディスプレイに示される。この例では、脊椎用機器１０２は、脊椎領域に向けられている。より具体的には、脊椎用機器１０２は、脊椎の椎骨の間に向けられている。センサは、脊椎用機器１０２のセンサ付きヘッド内に設置され得る。センサ付きヘッドを用いて、椎骨を伸延させ、それによって、センサ付きヘッドの高さの、椎骨の間の間隙を生成することができる。脊椎用機器１０２は、有線または無線でリモートシステム１０５に結合され得る。この例では、脊椎用機器１０２は、データを送信するためにリモートシステム１０５に無線で結合される。その送信されたデータは、荷重、場所、および位置データを含み得る。ＧＵＩ１０７は、対象とする椎骨に対する脊椎用機器１０２の方向に対応するシャフト角度および回転成分などの位置合わせデータをリアルタイムで表示し得る。さらに、ＧＵＩ１０７は、挿入後に脊椎用機器１０２のセンサ付きヘッドに対して椎骨によってかけられる荷重および荷重の位置についての定量的測定データを提供することができる。このため、測定システム１００により、外科医および医療スタッフが、脊椎用機器１０２および検知されたパラメータの使用を視覚化することができる。
【００１３】
脊椎測定システム１００は、手術前、または手術中に捕捉される三次元（３Ｄ）画像化（例えば、軟組織）および３Ｄモデル（例えば、骨）を提供するために、サーバ１２５などのデータベース１２３システムに通信可能に結合され得る。３Ｄ画像化およびモデルは、相対的な場所および向きを確立するために、手技中に測定される位置情報とともに使用され得る。サーバ１２５は、近くの範囲内のローカルサーバであるか、またはインターネット１２１上で遠隔から利用され得る。一例として、サーバ１２５は、３Ｄ脊椎および椎骨モデルを提供する。ＣＡＴスキャナ（図示せず）が、身体の選択された部分の一連の断面Ｘ線画像を生成するのに用いられ得る。コンピュータが、スキャナを操作し、得られた画像は、身体のスライス画像である。サーバ１２５は、スライス画像から三次元（３Ｄ）モデルを生成する。サーバ１２５は、磁気共鳴画像診断（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）（ＭＲＩ）スキャナ（図示せず）から生成される３Ｄモデルも提供することができる。サーバ１２５は、Ｘ線源（図示せず）および蛍光スクリーンの使用によって、脊椎測定システム１００デバイスに対する、患者の内部構造のリアルタイム動画を提供するために、蛍光透視画像化も支持し得る。
【００１４】
この例では、脊椎用機器１０２のセンサ付きヘッドは、荷重を測定するためのセンサを含む。一実施形態において、センサ付きヘッドは、センサ付きヘッドの表面に加えられた力、圧力、または荷重の場所を測定するための２つ以上のセンサを含む。脊椎用機器１０２のセンサ付きヘッドの表面に加えられる力の場所の測定により、脊椎領域および力の分布に関する情報が得られる。例えば、ある用途では、センサ付きヘッドの表面の大きい領域にわたって加えられる力の均一な分布が必要とされ得る。逆に、ある用途では、センサ付きヘッドの表面の小さい領域にわたって加えられるピーク力が必要とされ得る。いずれの例においても、脊椎用機器１０２は、力の大きさおよび加えられた力の場所に関する測定データを提供することができ、それによって、外科医は、調べられる脊椎領域を評価するために、主観的情報とともに定量的データを使用する。
【００１５】
物理的システムまたは身体内の対象とする多くの物理的パラメータは、エネルギー波またはパルスの特性の変化を評価することによって測定され得る。一例として、変化する媒体を通って伝播するエネルギー波またはパルスの通過時間または形状の変化が、媒体に作用して変化を引き起こす力を決定するために測定され得る。媒体におけるエネルギー波またはパルスの伝搬速度は、媒体の物理的変化によって影響され得る。物理的パラメータまたは対象とするパラメータは、以下に限定はされないが、荷重、力、圧力、変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）、密度、粘度、および局部温度の測定を含み得る。これらのパラメータは、身体上または身体内に位置決めされた無線検知モジュールまたはデバイス、機器、装備、または他の機械的システムによって、向き、位置合わせ、方向、または位置ならびに軸または軸の組合せに沿った移動、回転、または加速度に対するエネルギーパルスまたはエネルギー波の伝播時間の変化を測定することによって評価され得る。あるいは、対象とする測定は、ほんの数例を挙げると、薄膜センサ、メカニカルセンサ、ポリマーセンサ、ｍｅｍｓデバイス、歪みゲージ、ピエゾ抵抗型構造、および容量性（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）構造を用いて取られ得る。
【００１６】
図２は、非限定的な例の脊椎用機器４００を示す。側面図および平面図が示される。脊椎用機器４００は、図１の脊椎用機器１０２の非限定的な例のより詳細な図である。脊椎用機器４００は、ハンドル４０９、シャフト４３０、およびセンサ付きヘッド４０７を含む。ハンドル４０９は、シャフト４３０の近位端で結合される。センサ付きヘッド４０７は、シャフト４３０の遠位端に結合される。外科医が、シャフト４３０およびセンサ付きヘッド４０７を脊椎領域に向けるように、ハンドル４０９によって脊椎用機器４００を保持する。一実施形態において、ハンドル４０９、シャフト４３０、およびセンサ付きヘッド４０７は、屈曲をほとんど有さない剛性構造を形成する。あるいは、ハンドル４０９、シャフト４３０、およびセンサ付きヘッド４０７のうちの１つまたは複数は、いくらかの可撓性を有し得る。脊椎用機器４００は、１つまたは複数のセンサに動作可能に結合される電子アセンブリ４０１を含む。センサは、センサ付きヘッド４０７の移動構成要素４０４／４０５における表面４０３／４０６に結合され得る。電子アセンブリ４０１は、シャフト４０７の近位端に向かってまたはハンドル４０９中に配置され得る。図示されるように、電子アセンブリ４０１は、シャフト４０９に結合されるモジュールである。電子アセンブリ４０１は、論理回路、加速度計、および通信回路を含む電子回路を含む。電子回路は、センサの測定を制御し、測定データを受信し、データを保存し、データを外部デバイスに送信することができる。
【００１７】
一実施形態において、センサ付きヘッド４０７の表面４０３および４０６は、凸形状を有し得る。表面４０３および４０６の凸形状は、脊椎領域内で、より具体的には、椎骨の輪郭の間で、センサ付きヘッド４０７の設置を支持する。一実施形態において、センサ付きヘッド４０７は、ハンドル４０９の旋回運動４１１に応じて、均一に伸延したり閉じたりするジャック４０２を介して、上部構成要素４０４および底部構成要素４０５によって高さ調節可能である。ジャック４０２は、センサ付きヘッド４０７の構成要素４０４および４０５の内面に結合される。シャフト４３０は、１つまたは複数の縦方向の通路を含む。電子アセンブリ４０１がセンサ付きヘッド４０７における１つまたは複数のセンサに動作可能に結合されるように、例えば、フレキシブルワイヤインターコネクト（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｗｉｒｅ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）などのインターコネクトが、シャフト４３０の１つの縦方向の通路を通って結合し得る。同様に、ねじ棒が、ハンドル４０９をジャック４０４に結合するために、シャフト４３０の第２の通路を介して結合することができ、それによって、ハンドル４０９の回転によって、センサ付きヘッド４０７の高さ調節が可能になる。
【００１８】
脊椎用機器４００は、１つまたは複数の埋め込まれた加速度計によって、場所および向きを決定することもできる。センサ付きヘッド４０７は、圧力、張力、せん断力、荷重、トルク、骨密度、および／または荷重重量（ｂｅａｒｉｎｇ  ｗｅｉｇｈｔ）を含む、手技部位（例えば、椎間腔）のパラメータを決定する能力を含む多機能を支持する。一実施形態において、２つ以上の荷重センサは、センサ付きヘッド４０７内に含まれ得る。２つ以上の荷重センサは、表面４０３および４０６の所定の場所に結合され得る。２つ以上の荷重センサを有することで、センサ付きヘッド４０７が、荷重の大きさおよび表面４０３および４０６に加えられた荷重の位置を測定することができる。センサ付きヘッド４０７を用いて、椎骨構成要素を設置する前に、脊椎関節を測定し、調整し、試験することができる。既に分かるように、測定システム１００は、椎間板荷重の検知の際に、脊椎用機器４００の最適な挿入角度および位置を評価することができる。測定システム１００は、機器４００または挿入機器などの別の器具のための挿入角度および位置を再現することができる。
【００１９】
本発明において、これらのパラメータは、ｉ）センサを支持する封入構造および接触面およびｉｉ）電源、検知要素、１つまたは複数の超音波共振器または１つまたは複数の超音波トランスデューサおよび１つまたは複数の超音波導波路、１つまたは複数の付勢ばねまたは他の形態の弾性部材、加速度計、アンテナおよび測定データを処理するだけでなく、エネルギーの変換、伝播、および検出ならびに無線通信の全ての操作を制御する電子回路を統合する電子集合体（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ａｓｓｅｍｂｌａｇｅ）を含む統合された無線センサ付きヘッド４０７またはデバイスを用いて測定され得る。センサ付きヘッド４０７または機器４００は、対象とするパラメータをリアルタイムで検知し、通信するために、機器、電気器具（ａｐｐｌｉａｎｃｅ）、車両（ｖｅｈｉｃｌｅ）、装備、または他の物理的システムを含むがこれらに限定されない様々な物理的システムならびに動物およびヒトの身体の上またはその中に位置決めされるか、またはそれらと係合されるか、あるいはそれらにまたはそれらの中に結合または固定され得る。
【００２０】
脊椎用機器４００は、非限定的な例として脊椎ケージの設置に使用され得る。脊椎ケージは、椎間板の置換の際に椎骨の間隔を空けるのに使用される。脊椎ケージは、典型的に中空であり、固定のための雄ねじを有して形成され得る。可動域にわたって荷重の十分な支持および分布を得るために、２つ以上のケージが椎骨の間に設置されることが多い。一実施形態において、脊椎荷重を支持し、椎骨の間に間隔を空けるための脊椎ケージはチタンで作製され得る。骨成長を開始させ、促進するために、ケージに骨成長材料を入れることもでき、それによって、椎間領域を長期間さらに強化する。脊椎用機器４００を用いて、脊椎ケージなどの装具構成要素の候補であり得る椎骨の間の領域についての荷重および荷重の位置などの定量的データを提供することができる。典型的に、脊椎用機器４００は、椎骨の間に、外科医によって選択される間隙に挿入される。脊椎用機器４００は、図１に開示されるものなどの、デバイスにおけるインターフェース上でまたはリモートシステムに見られる荷重および荷重の位置を測定する。荷重の位置は、センサ付きヘッド４０７の表面４０３または４０６に荷重を加える椎骨領域の表面に対応する。脊椎用機器４００のセンサ付きヘッド４０７の挿入の角度および位置も測定することができる。荷重の大きさおよび荷重の位置の測定は、椎骨の間の埋め込み場所および埋め込み場所に対する脊椎ケージのサイズを決定するために、外科医によって使用される。典型的に、選択された脊椎ケージの高さおよび長さは、センサ付きヘッド４０７のおよその高さおよび長さである。さらに、脊椎ケージの場所のために選択される領域は、脊椎用機器４００によって測定される所定の荷重範囲内で装具構成要素に荷重をかけ得る。逆に、所定の範囲外の椎骨の荷重の定量的測定は、装具構成要素の設置に適していないことが分かり得る。外科医は、椎骨の接触面を、脊椎用機器４００によって測定される所定の範囲内に含まれるように調節することができる。外科医は、脊椎用機器４００によって提供される定量的データに基づいて、より好適な椎骨の間の異なる領域を配置することもできる。
【００２１】
この例では、脊椎ケージが、センサ付きヘッド４０７を取り外した後、測定領域に挿入される。脊椎ケージは、定量的測定データを用いてセンサ付きヘッド４０７によって測定される同じ場所に挿入され得る。脊椎用機器４００の位置合わせデータは、挿入プロセスならびに荷重および荷重の位置の測定の際に生成され、記録される。センサ付きヘッド４０７と同じ位置および角度で挿入される場合に埋め込まれる脊椎ケージにおける荷重は、脊椎用機器４００によって行われる測定とほぼ等しい。記録される角度および位置の測定は、脊椎ケージを同じ場所中に導くために、より具体的には、脊椎用機器４００と同様の挿入経路によって、後に使用され得る。一実施形態において、脊椎用機器４００を用いて、装具構成要素を特定された領域中に設置することができる。別の機器も、装具構成要素の挿入のために使用することができる。
【００２２】
図３は、非限定的な例の集積電子機器を有する脊椎用機器４１０を示す。脊椎用機器４１０は、図１の脊椎用機器１０２の非限定的な例のより詳細な図であり、脊椎用機器４００に関する。電子アセンブリ４０１は、脊椎用機器４１０のハンドル４１５内に設置される。電子アセンブリ４０１をハンドル４１５内に設置すると、回路を外部環境から絶縁するという利点が得られる。ハンドル４１５は、信頼性のために電子アセンブリ４０１の衝撃絶縁（ｓｈｏｃｋ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）をさらに提供することができる。一実施形態において、外部無線エネルギー源４１４が、無線再充電操作を開始させるために、電子アセンブリ４０１内の充電ユニットに近接して設置され得る。無線エネルギー源４１４は、電源、変調回路、およびデータ入力を含み得る。エネルギー源４１４の電源は、電池、充電デバイス、キャパシタ、電力接続、または電力を脊椎用機器４１０に伝達し得る無線電力信号を生成するための他のエネルギー源であり得る。外部無線エネルギー源４１４は、以下に限定はされないが、電磁誘導、あるいは他の電磁放射または超音波放射の形態のエネルギーを伝達することができる。少なくとも１つの例示的実施形態において、無線エネルギー源は、ごく近接して設置される場合、検知デバイスにおける誘導コイルと電磁的に結合し、作動する（例えば、電源がオンになる）コイルを含む。
【００２３】
電子アセンブリ４０１は、パラメータを測定するためにセンサ付きヘッド４０７におけるセンサに動作可能に結合する。電子アセンブリ４０１は、測定されたパラメータデータを、データ通信回路を介して受信機に送信するための通信回路を含む。受信されたパラメータデータは、センサ付きヘッドにおいて様々なポイントでパラメータのレベルおよび分布の視覚化を可能にするために遠隔から処理され得る。外部無線エネルギー源４１４を用いて、情報も電子アセンブリ４０１に提供され得る。データが、インターフェースまたはポートを介して、外部無線エネルギー源４１４に提供され得る。情報またはデータは、有線または無線接続（例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ８０２．１６など）を介して、コンピュータなどの別のデータソースからの入力であり得る。一実施形態において、外部無線エネルギー源４１４は、電子アセンブリ４０１へのエネルギーを調達するために、入力情報を電力信号に変調し得る変調回路を含む。この例では、電子アセンブリ４０１は、電力信号から、脊椎用機器４１０が使用するための情報を除去または提供するために結合される復調回路を有する。
【００２４】
図４は、非限定的な例の椎骨構成要素を備えた挿入機器４２０を示す。本明細書に記載される電子アセンブリ４０１は、挿入機器４２０の向きおよび位置データの生成を支持する。一実施形態において、電子アセンブリ４０１は、向きおよび位置データを提供するための加速度計を含む。図１１を簡単に参照すると、挿入機器４２０の電子アセンブリ４０１は、脊椎用機器４００および４１０について開示されるものより多いかまたは少ない回路を有し得る。測定システム１００によって、ユーザは、椎骨構成要素の適切なまたは予め計画された設置を実現するために、挿入角度、位置および軌道（経路）を再現することができる。挿入機器４２０は、ハンドル４３２、シャフト４３４、および先端４５１を含む。着脱機構４５５は、先端４５１を制御するために、シャフト４３４の近位端に結合する。着脱機構４５５により、外科医が、先端４５１に結合された椎骨構成要素を保持または解放することができる。着脱機構４５５は、先端４５１を制御するために、シャフト４３４を介して機械的に結合し得る。あるいは、着脱機構４５５は、電子制御であり得る。この例では、ハンドル４３２は、シャフト４３４の近位端に近接してある角度で延在する。ハンドル４３２の位置決めにより、外科医は、着脱機構４５５へのアクセスを可能にしながら、先端４５１を脊椎領域中に正確に向けることができる。電子アセンブリは、ハンドル４３２に収容され得るかまたは挿入機器４２０に取り付けられ得る。図１２を簡単に参照すると、電子アセンブリ４０１は、リモートシステムからデータを確実に送受信するための通信回路を含む。挿入機器４２０は、脊椎測定システム１００の器具である。向きおよび位置データなどの定量的測定データは、挿入プロセスのリアルタイムの視覚化のために、図１のリモートシステム１０５に送信され得る。電子アセンブリ４０１はまた、挿入機器４２０の１つまたは複数のセンサに結合し得る。第１の例では、先端４５１は、脊椎領域に結合される装具構成要素に脊椎領域によって加えられる力、圧力、または荷重を決定するために、圧力センサに結合され得る。第２の例では、先端４５１は、センサ付きヘッドが挿入機器４２０に結合され得るように着脱可能であり得る。第３の例では、装具構成要素は、センサを含み得る。装具構成要素のセンサは、定量的測定データを提供するために電子アセンブリ４０１に結合するインターフェースを含む。
【００２５】
図において、装具構成要素の例は、脊椎ケージ４７５である。脊椎ケージ４７５は、手術中に脊椎の椎骨の間に挿入され得る穿孔された壁を備えた、通常、チタンで作製される小さい中空デバイスである。一般に、伸延プロセスにより、脊椎ケージ４７５の挿入前に所定の距離まで椎骨に間隔が空けられる。脊椎ケージ４７５は、患者の快適性を向上させるための解決策として、安定性を高め、椎骨の圧縮を減少させ、神経障害を軽減することができる。脊椎ケージ４７５は、ケージをセルフタッピング式（ｓｅｌｆ−ｔａｐｐｉｎｇ）にして、さらなる安定性を提供する表面ねじ山（ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｈｒｅａｄ）を含み得る。脊椎ケージ４７５は、ケージ４７５を通して、椎体の間の骨成長を支持する骨移植片材料を含むために多孔質であり得る。不快感を軽減するために、２つ以上の脊椎ケージが、椎骨の間に設置され得る。脊椎ケージ４７５の適切な設置および位置決めは、良好な長期の移植および患者の転帰のために重要である。上述したように、挿入機器４２０の向きおよび位置は、対象とする脊椎領域に関してリアルタイムで追跡され得る。一実施形態において、追跡される向きおよび位置は、挿入機器４２０によって保持される装具構成要素である。この例では、装具構成要素は、脊椎ケージ４７５である。装具構成要素の場所が脊椎用機器４２０およびその中の１つまたは複数の測定加速度計に関して既知であるため、脊椎ケージ４７５は、３Ｄ空間中で追跡され得る。
【００２６】
図において、第２の装具構成要素は、椎弓根ねじ４７８である。椎弓根ねじ４７８は、椎弓根に埋め込むために設計された特定のタイプの骨ねじである。他の構造（例えば椎弓板、椎弓）に結合する、椎骨当たり２つの椎弓根がある。多軸の椎弓根ねじが、腐食に耐え、構成要素の強度を高めるために、チタンで作製され得る。椎弓根ねじの長さは、３０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲である。直径は、５．０ｍｍ〜８．５ｍｍの範囲である。椎弓根ねじは、寸法の例として使用されるこれらの寸法に限定されない。椎弓根ねじ４７８は、変形を矯正し、および／または外傷を治療するために、棒およびプレートを脊椎に固定するために、機器を使用した手技（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）に使用され得る。椎弓根ねじ４７８を用いて、骨構造を一緒に保持することによって癒合を助けるために脊椎の部分を固定することができる。（内部にまたは外部に統合され得る）電子アセンブリ４０１によって、挿入機器４２０は、ねじの設置のための深さおよび角度を決定し、ねじをその中に導くことができる。この例では、１つまたは複数の加速度計が、挿入プロセス中に、先端４５１の向き、回転、角度、または位置情報を提供するのに使用される。
【００２７】
一構成において、ねじ４７８は、センサとともに埋め込まれる。センサは、エネルギーを伝達し、密度の読み取りを取得し、経時的な密度の変化を監視することができる。一例として、測定システム１００は、骨折部位の治癒を監視し、報告することができる。センサは、骨折部位における運動ならびにねじと骨との間の運動の変化を検出することができる。このような情報は、治癒を監視する際に役立ち、医療提供者に、示される椎骨重量荷重を監視する能力を与える。センサはまた、治癒に役立つように骨折自体にエネルギー波を送るように外部から作動され得る。
【００２８】
図５は、非限定的な例の椎骨パラメータを検知するための、脊椎の椎骨の間に位置決めされる脊椎用機器４００の側面図を示す。この図は、脊椎用機器４１０および挿入機器４２０にも適用され得る。一般に、センサ付きヘッド４０７が脊椎領域に挿入されるとき、圧縮力が、表面４０３および４０６に加えられる。一実施形態において、センサ付きヘッド４０７は、その間の椎間の力に関連する表面４０３、表面４０６、またはその両方に対する荷重の大きさベクトルを特定する２つ以上の荷重センサを含む。図示される例では、圧縮力が表面４０３および４０６に加えられるように、脊椎用機器４００は、椎骨（Ｌ５）と仙骨（Ｓ１）との間に位置決めされる。内視鏡的アプローチは、視覚化したり、または良好な曝露を提供したりするのが難しいため、機器４００を挿入するための１つのアプローチは、腹壁吊り上げ法（ｍｉｎｉｌａｐａｒｏｔｏｍｙ）によって後方（背面）から行われる。別のアプローチは、外科医が腹部を通して脊椎に到達するのを可能にするように前方（前面）から行われる。この方法では、背中に位置する脊椎の筋肉は、損傷も切断もされず、筋力低下および瘢痕が回避される。脊椎用機器４００は、前方または後方からの脊椎アプローチのいずれかで使用され得る。
【００２９】
脊椎機器４００のセンサ化構成要素の態様が、２０１０年６月２９日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃ  Ｌｏａｄ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｉｎｓｅｒｔ  Ｄｅｖｉｃｅ」という発明の名称の米国特許出願第１２／８２５，６３８号明細書、および２０１０年６月２９に出願された「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｍｏｄｕｌｅ  ｆｏｒ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  ａ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｍｕｓｃｕｌａｒ−Ｓｋｅｌｅｔａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ」という発明の名称の米国特許出願第１２／８２５，７２４号明細書に開示されており、これらの内容全体が、参照により本明細書に援用される。簡潔に述べると、センサ付きヘッド４０７は、対応する場所およびトルク（例えば、Ｔｘ、Ｔｙ、およびＴｚ）および椎骨の端部荷重とともに力（Ｆｘ、Ｆｙ、およびＦｚ）を測定することができる。電子回路４０１（図示せず）は、センサ付きヘッド４０７におけるセンサの操作および測定を制御する。電子回路４０１は、近距離データ送信用の通信回路をさらに含む。次に、電子回路４０１は、測定データを、リモートシステムに送信して、外科医が、最適な関節の平衡を得るのに必要な調整を特定するのを助けるために、リアルタイムの視覚化を提供することができる。
【００３０】
筋肉・骨格系中に構成要素を設置する方法が、以下に開示される。本方法の工程は、任意の順序で実施され得る。椎骨の間のケージの設置の例を用いて、本方法を示すが、本方法は、膝、臀部、足首、脊椎、肩、手、腕、および足などの他の筋肉・骨格領域に適用可能である。第１の工程では、所定の幅のセンサ付きヘッドは、筋肉・骨格系の領域に設置される。この例では、挿入領域は、脊椎の椎骨の間である。センサ付きヘッドを椎骨の間に挿入するのに十分な力を与えるためにハンドルの端部を軽く打つのにハンマーが使用され得る。挿入プロセスにより、椎骨を伸延させ、それによって、分離距離を増加させることもできる。第２の工程では、センサ付きヘッドに加えられる荷重の位置が測定される。それによって、センサ付きヘッドの表面に対する荷重の大きさおよび荷重の位置が得られる。筋肉・骨格系によって加えられる荷重がセンサ付きヘッドの表面上でいかに位置決めされたかは、挿入された後の構成要素の安定性を判定するのに役立ち得る。センサ付きヘッドに加えられる不規則な荷重により、加えられる力が構成要素を挿入位置から押しのける状況が予測され得る。一般に、センサ付きヘッドは、定量的データに基づいて、構成要素の挿入に好適な場所を特定するのに使用される。第３の工程では、センサ付きヘッドからの荷重および荷重の位置のデータが、リモートシステムにリアルタイムで表示される。同様に、第４の工程では、向き、回転、角度、または位置のうちの少なくとも１つが、リモートシステムにリアルタイムで表示される。センサ付きヘッドの位置決めの際になされる変化が、リモートシステムディスプレイ上のデータに反映される。第５の工程では、適切な荷重および位置を有する椎骨の間の場所が特定され、対応する定量的測定データがメモリに保存される。
【００３１】
第６の工程では、センサ付きヘッドは取り外される。第７の工程では、構成要素は、筋肉・骨格系に挿入される。例として、保存された定量的測定データは、構成要素を筋肉・骨格系中で位置決めするのを支持するのに使用される。この例では、挿入機器は、構成要素を筋肉・骨格系中に向けるのに使用され得る。挿入機器は、構成要素が挿入される際に構成要素の向き、回転、角度、または位置を提供する能動デバイスである。センサ付きヘッドの挿入の予め測定された方向および場所は、挿入機器を導くのに使用され得る。一実施形態において、リモートシステムディスプレイは、予め挿入されたセンサ付きヘッドへの挿入機器および構成要素の相関的な位置合わせ（ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を表示するのに役立ち得る。挿入機器は、システムとともに、構成要素の設置を方向付けるのをさらに助けるように、視覚、音声、触覚または他のフィードバックを提供することができる。一般に、挿入される構成要素は、センサ付きヘッドとほぼ等しい高さおよび長さを有する。理想的に、構成要素における荷重および荷重の位置が定量的測定と同様であるように、構成要素は、予め挿入されたセンサ付きヘッドに、同一の場所および位置で挿入される。第８の工程では、構成要素は、予め挿入されたセンサ付きヘッドに同一に位置決めされ、解放される。次に、挿入機器は、筋肉・骨格系から取り外され得る。第９の工程では、少なくともセンサ付きヘッドは廃棄される。
【００３２】
したがって、センサ付きヘッドは、構成要素の挿入に好適な場所を特定するのに使用される。挿入は、位置および場所を含む定量的測定によって支持される。さらに、構成要素におけるおよその荷重および荷重の位置は、手技が完了した後に分かる。一般に、筋肉・骨格系によって加えられる荷重および構成要素の表面における位置を知ることは、構成要素の長期の安定性を決定するのに役立ち得る。構成要素に加えられる荷重が不規則であると、加えられる力が構成要素を挿入位置から押しのけることになり得る。
【００３３】
図６は、非限定的な例の図５のセンサ化脊椎用機器の軸方向（平面）図を示すグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）５００を示す。グラフィカルユーザインターフェース５００は、図１のリモートシステム１０５および脊椎測定システム１００によって示される。図２の脊椎用機器４００および図１の測定システム１００が参照される。ＧＵＩ５００は、データがいかに示され得るかの例を示す。ＧＵＩ５００は、ウインドウ５１０および関連するウインドウ５２０を含む。ウインドウ５２０は、評価される椎骨５２２に関する脊椎機器４００およびセンサヘッド４０７を示す。この例では、椎骨の軸方向（平面）図が示される。この図は、例えば、脊椎機器４００が切開部中へと前進する際の、脊椎機器４００のアプローチ角および回転を示すシャフト角度５２３および回転成分５２４を示す。ウインドウ５２０および対応するＧＵＩ情報は、手技中に、リアルタイムで示され、更新される。それにより、外科医が、脊椎用機器４００および検知されたパラメータの使用を視覚化することが可能になる。ウインドウ５１０は、センサ付きヘッド４０７の検知表面（４０３または４０６）を示す。照準線５１２が、力の最大点および場所を特定するためにセンサヘッド画像上に重ね合わされる。照準線５１２は、椎骨の端部荷重を示すために長くなることもある。ウインドウ５１３は、例えば、センサヘッド表面にわたって２０ポンドの荷重力を報告する。この情報は、手技中に、リアルタイムで示され、更新される。
【００３４】
上述したように、脊椎測定システム１００は、パラメータ検知（例えば、椎骨の荷重、端部荷重、圧縮など）によって、装具（ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ）、機器、およびハードウェアの埋め込みを助けるように手術中に使用され得る。脊椎用機器４００は、単回の使用または手技のみのために電力を供給し得る電源を含み得る。一実施形態において、脊椎用機器４００などの構成要素は、手技に使用された後、廃棄され得る。リモートシステム１０５は、異なる手技に使用するため、および異なる器具とともに使用するために、手術野の外に設置され得る。
【００３５】
脊椎において、骨組織および軟組織要素に対する影響、ならびに脊椎矯正手術を含む手術の際の軟組織（例えば、軟骨、腱、靱帯）の変化が、測定システム１００によって評価される。手術中（および手術後）に使用される器具、デバイス、またはインプラントのセンサは、経時的な変化の評価および視覚化を支持し、動的変化を報告することができる。センサは、外科的パラメータ読み取り値が保存されるとき、手術中に作動され得る。手術の直後に、センサは作動され、基準値が分かる。
【００３６】
測定システム１００は、以下に限定はされないが、骨密度、流体粘度、温度、歪み、圧力、角状変形（ａｎｇｕｌａｒ  ｄｅｆｏｒｍｉｔｙ）、振動、荷重、トルク、距離、傾斜、形状、弾性、および運動に関する脊椎および結合組織の評価を可能にする。センサが椎骨腔に通されるため、センサは、椎骨構成要素の挿入の前に椎骨構成要素の機能の変化を予測することができる。上述したように、測定システム１００は、脊椎機器４００を椎間腔に設置するのに使用可能であり、ここで、脊椎機器４００は、椎体５２２に対して位置決めされて示される。それが設置され、椎骨の中心で視覚的に確認されると、システム１００は、機器における端部荷重を報告し、それが、今度は、適切な椎骨デバイスおよび挿入計画（例えば、アプローチ角、回転、深さ、経路軌道）のサイズを決定するのに使用される。インプラント構成要素の機能の例は、いくつか挙げると、軸受摩耗（ｂｅａｒｉｎｇ  ｗｅａｒ）、沈降、骨の統合（ｂｏｎｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、通常のおよび異常な動き、熱、粘度の変化、粒状物質、運動力学を含む。
【００３７】
図７は、実施形態例に係る、椎間の位置および力の検知のための脊椎の椎骨の間に位置決めされる脊椎用機器４００を示す。図２の脊椎用機器４００および図１の測定システム１００が参照される。この図は、図３の脊椎用機器４１０および図４の挿入機器４２０にも適用され得る。図示されるように、脊椎用機器４００のセンサ付きヘッド４０７は、椎骨Ｌ３と椎骨Ｌ４との間に設置される。脊椎用機器４００は、センサ付きヘッド４０７の高さだけＬ３およびＬ４椎骨を伸延させ、荷重の大きさおよび荷重の位置についての定量的データを提供する。上述したように、脊椎測定システム１００は、位置合わせ回路１０３を含み得る。位置合わせ回路１０３は、ワンド５１０およびワンド５２０などの外部デバイスを含み得る。ワンド５１０および５２０は、飛行時間および飛行時間の差の測定のための信号を生成するために、加速度計または回路を含み得る。ワンド５１０および５２０は、脊椎領域の異なる領域に結合される。一実施形態において、脊椎用機器４００は、位置および位置合わせを決定するためにワンド５１０およびワンド５２０と通信する回路を含む。ワンド５１０および５２０は、各ワンドとともに見通し線上に位置決めされる脊椎用機器４００とともに、脊椎の異なる椎骨に結合される。長いシャフト５１４が、脊椎の椎骨内での設置を可能にするために各ワンドに設けられ、他のワンドおよび脊椎機器４００の電子アセンブリ４０１とも適合する。ワンド５１０が、椎骨Ｌ３の向きおよび位置を追跡する一方、ワンド５２０は、椎骨Ｌ４の向きおよび位置を追跡する。これにより、脊椎測定システム１００が、隣接する椎骨の移動に対する、脊椎機器４００の向きおよび移動を追跡することができる。各ワンドは、脊椎用機器４００と同様にセンサ化することもできる。ワンド５１０およびワンド５２０はそれぞれ、センサ５１２およびセンサ５１３を含む。センサ５１２および５１３は、位置情報を送受信することができる。この例では、電子アセンブリ４０１は、ワンド５１０および５２０とともに、手技中に、脊椎用機器４００の向きおよび位置を決定する二重の働きを果たす。したがって、脊椎測定システム１００は、荷重および荷重の位置、脊椎用機器４００の位置および位置合わせ、ならびに脊椎の１つまたは複数の領域の位置および位置合わせなどの定量的測定データを同時に提供することができる。
【００３８】
図８は、実施形態例に係る、図７の脊椎用機器４００を示すユーザインターフェース６００を示す。図２の脊椎用機器４００および図１の測定システム１００が参照される。図は、図３の脊椎用機器４１０および図４の挿入機器４２０にも適用され得る。ユーザインターフェース６００は、リモートシステム１０５および脊椎測定システム１００によって示される（図１を参照）。ＧＵＩ６００は、ウインドウ６１０および関連するウインドウ６２０を含む。ウインドウ６２０は、評価される椎骨構成要素６２２に関する脊椎用機器４００およびセンサ付きヘッド４０７を示す。この例では、脊柱の矢状面図が示される。この図は、脊椎用機器４００およびセンサ付きヘッド４０７のアプローチ角および回転を示すシャフト角度６２３および回転成分６２４を示す。ウインドウ６２０および対応するＧＵＩ情報は、手技中に、リアルタイムで示され、更新される。それにより、外科医が、脊椎用機器４００のセンサ付きヘッド４０７および検知された荷重力パラメータを視覚化することが可能になる。ウインドウ６１０は、センサヘッド４０７の検知表面を示す。照準線６１２が、力の最大点および場所を特定するためにセンサ付きヘッド４０７の画像上に重ね合わされる。照準線６１２は、椎骨の端部荷重を示すために、幅および長さを調整することもできる。別のＧＵＩウインドウ６１３が、センサ付きヘッド４０７の表面にわたる荷重力を報告する。ＧＵＩ６００は、手技中に、リアルタイムで示され、更新される。
【００３９】
図９は、実施形態例に係る、脊椎ケージ４７５の設置のための脊椎挿入機器４２０の側面図を示す。この図は、インサート設置のための構成要素を保持するように構成される場合、図２の脊椎用機器４００および図３の脊椎用機器４１０にも適用され得る。挿入機器４２０は、椎骨構成要素４７５（例えば、脊椎ケージ、椎弓根ねじ、センサ）を、図中のＬ３およびＬ４椎骨の間に埋め込むための外科的手段を提供する。シャフト４３４の遠位端における機械的アセンブリの先端４５１は、着脱機構４５５による椎骨構成要素の着脱を可能にする。椎骨構成要素４７５は、図示されるように、例えば、後方経路腰椎椎体間固定術（ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ  ｌｕｍｂａｒ  ｉｎｔｅｒｂｏｄｙ  ｆｕｓｉｏｎ）（ＰＬＩＦ）によって、背中の正中切開を通して脊椎の背面に設置され得る。挿入機器４２０は、同様に、前方経路腰椎椎体間固定術（ａｎｔｅｒｉｏｒ  ｌｕｍｂａｒ  ｉｎｔｅｒｂｏｄｙ  ｆｕｓｉｏｎ）（ＡＬＩＦ）手技に使用され得る。
【００４０】
本明細書において想定される一方法において、挿入前の脊椎ケージ４７５の位置は、図６および７に示される脊椎用機器４００とともに図１の位置合わせ回路１０３を用いて説明されるように、例えば、３Ｄ画像化または超音波ナビゲーションによって最適に画定される。荷重センサ４０７（図７を参照）は、最適な挿入経路および軌道がそこで画定されるときの上記の荷重力を評価するために、椎骨の間に位置決めされる。機器挿入の荷重力および経路が記録される。その後、図９に示されるように、挿入機器４２０は、脊椎用機器４００の記録された経路にしたがっておよび荷重力に基づいて、最終的な脊椎ケージ４７５を挿入する。挿入中、図１０に示されるＧＵＩは、脊椎用機器４２０を、記録された挿入箇所にナビゲートする。脊椎用挿入機器４２０には、最終的な脊椎ケージへのプレースホルダ（ｐｌａｃｅｈｏｌｄｅｒ）として働く１つまたは複数の荷重センサが装備され得る。椎骨の間への脊椎ケージ４７５の設置、挿入機器４２０からの脊椎ケージの解放、および挿入機器４２０の取り外しの後、脊椎ケージの周りを占める空間が、隣接する椎骨における棒および椎弓根ねじによって閉鎖される。これにより、周囲の椎骨が脊椎ケージに押し付けられ、椎骨の癒合に安定性が与えられる。この手技の間、図１０のＧＵＩ７００は、棒の調整および椎弓根ねじの締め付けによる、脊椎の解剖学的構造の変化、例えば、脊柱前弯症（Ｌｏｒｄｏｓｉｓ）および脊柱後弯症（Ｋｙｐｈｏｓｉｓ）を報告する。特に、ＧＵＩ７００は、どの量および方向が、棒およびねじに対する機器を使用した調節によって計画された脊椎位置合わせを達成するかを示す視覚的フィードバックも提供する。
【００４１】
図１０は、非限定的な例の図９の挿入機器４２０の側面図を示すグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）７００を示す。ＧＵＩ７００は、図１のリモートシステム１０５および測定システム１００によって示され得る。ＧＵＩ７００は、ウインドウ７１０および関連するウインドウ７２０を含む。ウインドウ７２０は、評価されるＬ４およびＬ５椎骨に関する挿入機器４２０および椎骨構成要素４７５を示す。この例では、脊柱の矢状面（側面）図が示される。この図は、挿入機器４２０および椎骨構成要素４７５のアプローチ角および回転を示すシャフト角度７２３および回転成分７２４を示す。ウインドウ７２０および対応するＧＵＩ情報は、手技中に、リアルタイムで示され、更新され得る。リアルタイムでの表示により、外科医が、予め検知された荷重力パラメータにしたがって、挿入機器４２０の椎骨構成要素４７５を視覚化することができる。
【００４２】
ウインドウ７１０は、目標のセンサ付きヘッドの向き７２２および現在の機器のヘッドの向き７６７を示す。目標の向き７２２は、荷重パラメータを評価するために脊椎機器４００を使用したときに予め決定されるアプローチ角、回転および軌道経路を示す。現在の機器のヘッドの向き７６７は、脊椎ケージ４７５を挿入するのに現在使用される挿入機器４２０の追跡を示す。ＧＵＩ７００は、予め決定された手術計画の視覚化を提供するために、現在の機器のヘッドの向き７６７を考慮した目標の向きモデル７２２を示す。
【００４３】
図１、５、６、７、および８を参照すると、脊椎用機器４００が、決定された検知パラメータ（例えば、荷重、力、縁部）を考慮して、手技パラメータ（例えば、角度、回転、経路）を評価するのに使用される。図１０に戻って参照すると、これらの手技パラメータが決定されたら、測定システム１００は、ＧＵＩ７００によって、外科医が、挿入機器４２０を用いて、椎骨構成要素４７５（例えば、脊椎ケージ、椎弓根ねじ）を挿入するように導く。一構成において、測定システム１００は、挿入手技中に挿入機器４２０を導くための触覚フィードバックを提供する。例えば、挿入機器４２０は、現在のアプローチ角７１３が目標のアプローチ角から外れている場合、振動し、または向き７６７が目標の軌道経路７２２と一致していない場合、視覚的手掛かり（赤色／緑色の表示）を提供することができる。（例えば触覚または視覚）フィードバックの量は、逸脱の量に相当し得る。あるいは、音声フィードバックが、提供される視覚および触覚情報を補うためにシステム１００によって提供され得る。ＧＵＩ７００は、以前の機器使用（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｎｇ）に基づいて、視覚および触覚フィードバックによって、挿入機器４２０の位置および目標の経路を効果的に再現する。脊椎用機器４２０がまた、荷重測定および挿入プロセスの両方のために構成され得ることが、本明細書において想定される。
【００４４】
荷重、平衡、および位置は、測定システム１００による位置合わせおよびパラメータについて本明細書に開示されるセンサ化デバイスからのデータを用いて、外科技術および調整によって、所定の定量的に測定された範囲内で、手術中に調整され得る。試験的および最終的なインサート（例えば、脊椎ケージ、椎弓根ねじ、センサなど）のいずれも、測定データを表示のためにリモートシステムに提供するための検知モジュールを含み得る。最終的なインサートはまた、脊椎関節を長期間監視するのに使用され得る。データは、脊椎関節または癒合された椎骨が、リハビリテーション中および患者が活動的な普通の生活スタイルに戻ったときに適切に機能するのを確実にするために、患者および医療提供者によって使用され得る。逆に、患者または医療提供者は、測定されたパラメータが規格外であるときに通知され得る。これにより、患者への最小限のストレスで解決され得る脊椎の問題が早期に検出される。最終的なインサートからのデータは、埋め込まれた検知モジュールからのデータを用いて、リアルタイムで画面に表示され得る。一実施形態において、手持ち式デバイスが、最終的なインサートからデータを受信するのに使用される。手持ち式デバイスは、脊椎に近接して保持することができ、それによって、強力な信号がデータの受信のために得られる。
【００４５】
非限定的な例の脊椎領域に装具構成要素を挿入するための方法が開示される。本方法は、示される数より多いかまたは少ない工程を用いて実施され得、示される順序に限定されない。本方法を説明するために、図１、７、および９が参照されるが、本方法は、他の工程な構成要素を用いて、任意の他の方法で実施され得ることが理解される。第１の工程では、脊椎領域は、間隙または空間を生成するために伸延される。伸延プロセスは、装具構成要素を受け入れるための好適な空間を生成する。本明細書に開示されるように、伸延プロセスは、装具構成要素と同様のサイズの測定デバイスに脊椎領域によって加えられる荷重および荷重の位置測定などの定量的データを生成することもできる。第２の工程では、装具構成要素は、脊椎領域に向けられる。この例では、挿入機器は、外科医によって、デバイスの先端における器具によって保持される装具構成要素を方向付けるように使用される。第３の工程では、挿入機器は、装具構成要素の向き、回転、角度、または位置のうちの少なくとも１つを測定する。挿入機器は、挿入プロセス中に、挿入機器および装具構成要素の軌道をリアルタイムで追跡することができる。第４の工程では、挿入機器は、装具構成要素および挿入機器の向き、回転、角度、または位置のうちの１つに関連するデータを送信する。この例では、データは、手技に無線ローカルで送信される。
【００４６】
第５の工程では、挿入機器から送信されたデータが、リモートシステムに示される。この例では、リモートシステムは、手技が外科医を考慮して行われる手術室内にあり得る。向き、回転、角度、または位置測定データのうちの少なくとも１つが、脊椎領域への装具構成要素の軌道の視覚化を可能にするように表示され得る。視覚化により、外科医は、領域への視界が制限される場合、装具構成要素をより良好に方向付けることができる。さらに、視覚化により、定量的測定データを用いて、装具構成要素を、予め特定された領域中におよび脊椎領域の同様の軌道で設置するという利点が得られる。第６の工程では、追跡される挿入機器および装具構成要素の軌道は、予め測定された軌道と比較され得る。比較された軌道が、リモートシステムのディスプレイに表示され、視覚化され得る。
【００４７】
第７の工程では、装具構成要素は、脊椎領域に挿入される。この例では、装具構成要素は、前の伸延プロセスからの間隙または空間に設置される。装具構成要素は、本明細書に開示される脊椎用機器などの前のデバイスのほぼ同じ場所および位置合わせで設置され得る。第８の工程では、装具構成要素は、脊椎領域で解放される。外科医は、リモートディスプレイ上で装具構成要素の設置を見ることができる。装具構成要素の場所および位置合わせは、挿入機器によって提供される測定データによって支持される。着脱機構は、挿入機器から装具構成要素を解放するのに使用される。第９の工程では、挿入機器は、脊椎領域から取り外される。第１０の工程では、挿入機器は、手技が完了した後に廃棄され得る。あるいは、挿入機器は、別の手技に使用するために滅菌され得る。
【００４８】
図１１は、実施形態例に係る脊椎用機器４００の構成要素のブロック図である。このブロック図は、図３の脊椎用機器４１０および図４の挿入機器４２０にも適用され得る。脊椎用機器４００が、図示される数より多いかまたは少ない構成要素を含み得ることに留意されたい。脊椎用機器４００は、筋肉・骨格系のパラメータを測定し得る内蔵型の器具である。この例では、脊椎用機器４００は、脊椎領域に挿入されるとき、荷重および荷重の位置を測定する。脊椎用機器４００の能動構成要素は、１つまたは複数のセンサ１６０２、荷重板１６０６、電源１６０８、電子回路１６１０、送受信機１６１２、および加速度計１６１４を含む。非限定的な例では、加えられる圧縮力は、脊椎領域によってセンサ１６０２に加えられ、脊椎用機器４００によって測定される。
【００４９】
センサ１６０２は、脊椎用機器４００の表面４０３および４０６に位置決めされるか、係合されるか、取り付けられるか、または固定され得る。一般に、圧縮力は、脊椎領域中に挿入されるとき、表面４０３および４０６に脊椎領域によって加えられる。圧縮力が各センサに加えられるように、表面４０３および４０６はセンサ１６０２に結合する。一実施形態において、表面４０３および４０６に加えられる荷重の位置が測定され得る。この例では、３つの荷重センサが、加えられる荷重の位置を特定するためにセンサ付きヘッドに使用される。各荷重センサは、荷重板１６０６における所定の位置に結合される。荷重板１６０６は、脊椎用機器４００のセンサ付きヘッドに加えられる圧縮力を各センサに分配するために、表面４０３に結合する。荷重板１６０６は、剛性であり得、力、圧力、または荷重をセンサ１６０２に分配するときに曲がらない。各センサによって測定される力または荷重の大きさは、表面４０３に加えられる荷重の場所に戻って相関され得る。
【００５０】
椎間測定の例では、表面４０３および４０６を有するセンサ付きヘッドは、脊椎の椎骨の間に位置決めされ得る。センサ付きヘッドの表面４０３は、第１の椎骨表面に結合し、同様に、表面４０６は、第２の椎骨表面に結合する。加速度計１６１４または外部位置合わせシステムは、センサ付きヘッドが脊椎領域中に向けられる際、センサ付きヘッドの位置および向きを測定するのに使用され得る。センサ１６０２は、電子回路１６１０に結合する。電子回路１６１０は、論理回路、入力／出力回路、クロック回路、Ｄ／Ａ、およびＡ／Ｄ回路を含む。一実施形態において、電子回路１６１０は、形状因子（ｆｏｒｍ  ｆａｃｔｏｒ）を減少させ、電力を低下させ、性能を向上させる特定用途向け集積回路を含む。一般に、電子回路１６１０は、測定プロセスを制御し、測定信号を受信し、測定信号をデジタル形式に変換し、インターフェースにディスプレイを支持し、測定データのためのデータ転送を開始させる。電子回路１６１０は、対象とするパラメータ、例えば、表面４０３および４０６に作用する力のレベル、分布および方向を決定するために、センサ１６０２の物理的変化を測定する。挿入検知デバイス４００は、内部電源１６０８によって電力を供給され得る。したがって、筋肉・骨格系のパラメータを測定するのに必要な全ての構成要素は、脊椎用機器４００に存在する。
【００５１】
一例として、センサ１６０２は、第１のトランスデューサと第２のトランスデューサとの間に、弾性または圧縮性伝播構造を含み得る。トランスデューサは、超音波（ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）（または超音波（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ））共振器であり得、弾性または圧縮性伝播構造は、超音波導波路であり得る。電子回路１６１０は、圧縮性伝播構造の長さの変化（または圧縮または伸長）を、力などの対象とするパラメータに変換するために、トランスデューサに電気的に結合される。システムは、加えられる力に応答して圧縮性伝播構造（例えば、導波路）の長さの変化を測定し、この変化を電気信号に変換し、この電気信号は、送受信機１６１２を介して送信されて、加えられる力のレベルおよび方向が伝達され得る。例えば、圧縮性伝播構造は、導波路の長さに対する、加えられる力の既知の再現可能な特性を有する。既知の特性を用いて、超音波信号を用いた導波路の長さの正確な測定が、力に変換され得る。
【００５２】
センサ１６０２は、力、圧力、または荷重の検知の導波路測定に限定されない。さらに他の構成において、センサ１６０２は、筋肉・骨格系のパラメータを測定するための、ピエゾ抵抗型センサ、圧縮性ポリマーセンサ、容量センサ、光センサ、ｍｅｍｓセンサ、歪みゲージセンサ、化学センサ、温度センサ、ｐＨセンサ、およびメカニカルセンサを含み得る。代替的な実施形態において、ピエゾ抵抗型薄膜センサが、荷重を検知するために使用され得る。ピエゾ抵抗型フィルムは、低プロファイルを有するため、実装に必要な形状因子が減少される。ピエゾ抵抗型フィルムは、加えられた圧力によって抵抗を変化させる。電圧または電流が、抵抗の変化を監視するために、ピエゾ抵抗型フィルムに加えられ得る。電子回路１６１０は、電圧または電流を印加するために結合され得る。同様に、電子回路１６１０は、ピエゾ抵抗型フィルムの抵抗に対応する電圧および電流を測定するために結合され得る。加えられる力、圧力、または荷重に対するピエゾ抵抗型フィルムの抵抗の関係は既知である。電子回路１６１０は、測定された電圧または電流を、センサ付きヘッドに加えられる力、圧力、または荷重に変換することができる。さらに、電子回路１６１０は、リアルタイムでの使用のための表示または転送のためまたは保存するために、測定をデジタル形式に変換することができる。電子回路１６１０は、シリアルおよび並列データ転送を可能にする変換器、入力、出力、および入力／出力を含むことができ、それによって、データの測定および伝達が、同時に行われ得る。一実施形態において、ＡＳＩＣが、ユーザによって指示される脊椎用機器４００の制御機能および測定プロセスを管理するためにデジタル制御論理を組み込む電子回路１６１０に含まれる。
【００５３】
加速度計１６１４は、加速度および静的重力を測定することができる。加速度計１６１４は、ベクトル量としての加速度の大きさおよび方向を検出する一軸および多軸加速度計構造であり得る。加速度計１６１４はまた、向き、振動、影響および衝撃を検知するのに使用され得る。電子回路１６１０は、加速度計１６１４およびセンサ１６０２とともに、脊椎用機器４００の向きに対する対象とするパラメータ（例えば、荷重、力、圧力、変位、移動、回転、トルク、場所、および加速度の分布）を測定することができる。このような構成において、選択された基準系に対する測定されたパラメータの空間分布が、計算され、リアルタイムでの表示のために示され得る。
【００５４】
送受信機１６１２は、無線操作およびテレメトリ機能を可能にするために送信機１６２２およびアンテナ１６２０を含む。様々な実施形態において、アンテナ１６２０は、集積化ループアンテナとしての設計によって構成され得る。集積化ループアンテナは、他の電気部品が取り付けられたプリント基板における様々な層および場所で構成される。例えば、電子回路１６１０、電源１６０８、送受信機１６１２、および加速度計１６１４は、脊椎用機器４００上または脊椎用機器４００中に位置する回路基板に取り付けられ得る。送受信機１６１２は、開始されてから、対象とするパラメータをリアルタイムで通信することができる。テレメトリデータは、様々な受信機を用いて、またはカスタム受信機（ｃｕｓｔｏｍ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ）を用いて受信され、復号され得る。無線操作により、検知モジュールを、電源または関連するデータ収集、記憶、表示設備、およびデータ処理設備と結合する配線およびケーブルによる物理的干渉の可能性、またはそのような配線およびケーブルによって課される制限によって引き起こされる測定の歪み、またはそのような測定に対する制限をなくすことができる。
【００５５】
送受信機１６１２は、電源１６０８から電力を受信し、例えば、電子回路１６１０または特定用途向け集積回路内に組み込まれる効率的な電力管理スキームによって、様々な無線周波数にわたって低い電力で動作することができる。一例として、送受信機１６１２は、アンテナ１６２０によって、所定の放出モードで、所定の周波数でデータを送信することができる。所定の周波数は、以下に限定はされないが、国際電気通信連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ）のリージョン１、２および３で認識されるＩＳＭバンドを含み得る。所定の放出モードは、以下に限定はされないが、ガウス型周波数偏移変調（Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）（ＧＦＳＫ）、振幅偏移変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）（ＡＳＫ）、位相偏移変調（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）（ＰＳＫ）、最小偏移変調（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）（ＭＳＫ）、周波数変調（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）（ＦＭ）、振幅変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）（ＡＭ）、または他の形態の周波数または振幅変調（例えば、バイナリ、コヒーレント、直角位相など）であり得る。
【００５６】
アンテナ１６２０は、無線周波数伝送を提供するために、検知モジュールの構成要素と統合され得る。アンテナ１６２０および電子回路１６１０は、取り付けられ、結合されて、プリント基板における配線トレース（ｗｉｒｅ  ｔｒａｃｅ）を用いて回路が形成される。アンテナ１６２０は、信号の効率的な伝達のための整合ネットワークをさらに含み得る。アンテナおよび電子機器のこのレベルの統合により、無線設備のサイズおよびコストの減少が可能になる。潜在的な用途としては、以下に限定はされないが、任意のタイプの近距離の可搬の、ウェアラブルな、または他の携帯用の通信設備が挙げられ、ここで、小型のアンテナが一般的に使用される。これは、使い捨てのモジュールまたはデバイスならびに再利用可能なモジュールまたはデバイスおよび長期使用のためのモジュールまたはデバイスを含む。
【００５７】
電源１６０８は、脊椎用機器４００の電子部品に電力を提供する。一実施形態において、電源１６０８は、有線エネルギー伝達、近距離無線エネルギー伝達またはそれらの組合せによって充電され得る。無線エネルギーを電源１６０８に提供するための外部電源としては、以下に限定はされないが、１つまたは複数の電池、交流電流電源、無線周波数受信機、電磁誘導コイル、１つまたは複数の光電池、１つまたは複数の熱電対、または１つまたは複数の超音波トランスデューサが挙げられる。電源１６０８によって、脊椎用機器４００は、内部エネルギーがなくなるまで１回の充電で操作され得る。脊椎用機器４００は、連続操作を可能にするために定期的に再充電され得る。電源１６０８は、測定および無線操作を促進するために、脊椎用機器４００の構成要素にエネルギーを効率的に供給および提供するための電力管理技術をさらに用い得る。電力管理回路が、ＡＳＩＣ電力消費ならびにシステムの他の構成要素の両方を管理するために、ＡＳＩＣに組み込まれ得る。
【００５８】
電源１６０８は、測定操作中に検知モジュールに電力を供給するのに必要なさらなるエネルギー放射源を最小限に抑える。一実施形態において、図示されるように、エネルギー貯蔵部１６０８は、容量エネルギー貯蔵デバイス１６２４および誘導コイル１６２６を含み得る。充電電力の外部の供給源は、誘導充電によって、１つまたは複数の電磁誘導コイル１６２６を介して容量エネルギー貯蔵デバイス１６２４に無線で結合され得る。充電操作は、電子回路１６１０へとまたは電子回路１６１０とともに設計される電力管理システムによって制御され得る。例えば、電子回路１６１０の操作中、電力が、効率的な昇圧（ｓｔｅｐ−ｕｐ）および降圧（ｓｔｅｐ−ｄｏｗｎ）電圧変換回路によって、容量エネルギー貯蔵デバイス１６２４から伝達され得る。これにより、所要のレベルの性能を支持するために、最小電圧レベルで回路ブロックの操作電力が節約される。あるいは、電源１６０８は、脊椎用機器４００内に収容される１つまたは複数の電池を含み得る。電池は、使い捨ての脊椎用機器４００に電力を供給することができ、そのため、デバイスは、手術で使用された後に廃棄される。
【００５９】
一形態において、外部電源は、再充電操作中に、ダウンリンクデータを送受信機１６１２に通信する働きをさらに果たし得る。例えば、ダウンリンク制御データは、無線エネルギー源信号に変調され、その後、電子回路１６１０によって誘導コイル１６２６から復調され得る。これは、アップリンクおよびダウンリンク操作の両方のために送受信機１６１２を構成する代わりに、ダウンリンクデータを受信するためのより効率的な方法として働き得る。一例として、ダウンリンクデータは、測定を行うとき、または再校正（ｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）目的のために脊椎用機器４００が使用する、外部位置情報などの更新された制御パラメータを含み得る。ダウンリンクデータはまた、シリアル番号または他の識別データをダウンロードするのに使用され得る。
【００６０】
電子回路１６１０は、検知、電力管理、テレメトリ、および加速度検知などの、検知モジュールの構成要素の様々な操作を管理し、制御する。電子回路１６１０は、アナログ回路、デジタル回路、集積回路、個別部品、またはそれらの任意の組合せを含み得る。一構成において、電子回路１６１０は、集積回路および個別部品の中で区分されて、性能を損なわずに電力消費を最小限に抑え得る。デジタル回路とアナログ回路とを区分する機能は、設計の融通性を高め、機能性または性能を犠牲にせずに、最小の電力消費を促す。したがって、電子回路１６１０は、例えば、コア信号処理アルゴリズムに固有の、１つまたは複数の集積回路またはＡＳＩＣを含み得る。
【００６１】
別の構成において、電子回路１６１０は、関連する記憶装置および論理を備えた、プログラマブルプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）（ＤＳＰ）、マイクロコントローラ、またはマイクロプロセッサなどのコントローラを含み得る。コントローラは、Ｆｌａｓｈ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭまたは検知モジュールの上記の構成要素の操作を制御するための他の同様の技術などの関連する記憶装置とともに計算技術を用い得る。一構成において、記憶装置は、本明細書に記載される方法または機能のうちのいずれか１つまたは複数を用いる１つまたは複数の命令集合（例えば、ソフトウェア）を保存し得る。命令はまた、別のプロセッサまたはコンピュータシステムによる命令の実行中に、完全にまたは少なくとも部分的に、他のメモリ、および／またはプロセッサ内に存在し得る。
【００６２】
電子機器集合体は、完成した無線検知モジュールまたはデバイスの品質、精度、および信頼性を確実にする試験容易性および校正特徴も支持する。一時的な双方向結合が、電子機器の高いレベルの電気的可観測性（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｏｂｓｅｒｖａｂｉｌｉｔｙ）および可制御性を確実にするのに使用され得る。試験インターコネクトは、トランスデューサ、導波路、および機械ばねまたは弾性アセンブリを含む検知サブシステムの高いレベルの電気的可観測性も提供する。キャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）またはフィクスチャ（ｆｉｘｔｕｒｅ）は、製造処理中に、完成した無線検知モジュールまたはデバイスの最終的なエンクロージャをエミュレートし、それによって、完成した無線検知モジュールまたはデバイスの校正されたパラメータのための正確な校正データの捕捉を可能にする。これらの校正パラメータは、電子機器集合体に統合されたオンボードメモリ内に保存される。
【００６３】
センサ１６０２および電子回路１６１０を含む電子アセンブリの用途としては、以下に限定はされないが、使い捨てのモジュールまたはデバイスならびに利用可能なモジュールまたはデバイスおよび長期使用のための再モジュールまたはデバイスが挙げられる。非医療用途に加えて、広範囲の潜在的な医療用途の例としては、以下に限定はされないが、埋め込み型デバイス、埋め込み型デバイス内のモジュール、手術中インプラントまたは手術中インプラントもしくは試験インサート内のモジュール、挿入されたまたは取り込まれたデバイス内のモジュール、ウェアラブルデバイス内のモジュール、手持ち式デバイス内のモジュール、機器、電気器具、設備、あるいはこれらの全ての付属品内のモジュール、あるいはインプラント、試験インサート、挿入されたまたは取り込まれたデバイス、ウェアラブルデバイス、手持ち式デバイス、機器、電気器具、設備内の消耗品、あるいはこれらのデバイス、機器、電気器具、または設備の付属品が挙げられる。
【００６４】
図１２は、例示的実施形態に係る、近距離テレメトリのための例示的な通信システム１７００の略図である。この図は、図２の脊椎用機器４００、図３の脊椎用機器４１０、図４の挿入機器４２０、および図１の脊椎測定システム１００に適用される。通信システム１７００が、図示される数より多いかまたは少ない構成要素を含み得ることに留意されたい。図示されるように、通信システム１７００は、脊椎用機器中の医療機器通信構成要素１７１０およびプロセッサに基づくリモートシステム中の受信システム通信を含む。一実施形態において、受信リモートシステム通信は、手技中に外科チームが見ることができるコンピュータまたはラップトップコンピュータ中にあるかまたはそれに結合される。リモートシステムは、手術室の滅菌野の外部にあることがあるが、測定された定量的データをリアルタイムで評価するために見える範囲内にある。医療機器通信構成要素１７１０は、以下に限定はされないが、アンテナ１７１２、整合ネットワーク１７１４、テレメトリ送受信機１７１６、ＣＲＣ回路１７１８、データパケット化装置（ｄａｔａ  ｐａｃｋｅｔｉｚｅｒ）１７２２、データ入力１７２４、電源１７２６、および特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１７２０を含むように動作可能に結合される。医療機器通信構成要素１７１０は、図示される数より多いかまたは少ない構成要素を含み得るが、図示されるものまたは構成要素の順序に限定されない。
【００６５】
受信ステーション通信構成要素１７５０は、アンテナ１７５２、整合ネットワーク１７５４、テレメトリ受信機１７５６、ＣＲＣ回路１７５８、データパケット化装置１７６０、および任意に、ＵＳＢインターフェース１７６２を含む。特に、他のインターフェースシステムは、センサデータを処理し、表示する（ｒｅｎｄｅｒ）ために、データパケット化装置１７６０に直接結合され得る。
【００６６】
図１１を参照すると、電子回路１６１０は、脊椎用機器４００の１つまたは複数のセンサ６０２に動作可能に結合される。一実施形態において、１つまたは複数のセンサ６０２によって生成されるデータは、筋肉・骨格系の測定されるパラメータに変換され得る、ｍｅｍｓ構造、ピエゾ抵抗型センサ、歪みゲージ、メカニカルセンサ、パルス持続波、または他のセンサタイプからの電圧、電流、周波数、またはカウント値を含み得る。図１２に戻って参照すると、データパケット化装置１７２２は、センサデータを集めてパケットにし、これは、ＡＳＩＣ１７２０によって受信または処理されたセンサ情報を含む。ＡＳＩＣ１７２０は、医療機器通信構成要素１７１０のコア信号処理機能を効率的に実行するための特定のモジュールを含み得る。ＡＳＩＣ１７２０の利点は、器具の形状因子を減少させることである。
【００６７】
ＣＲＣ回路１７１８は、パケットデータにおけるエラーコード検出を適用する。巡回冗長検査は、任意の長さのデータストリームまたはパケットのチェックサムを計算するアルゴリズムに基づくものである。これらのチェックサムを用いて、送信中のデータの干渉または不測の変化（ａｃｃｉｄｅｎｔａｌ  ａｌｔｅｒａｔｉｏｎ）を検出することができる。巡回冗長検査は、電気的雑音によって引き起こされるエラーを検出するのに特に優れており、したがって、高いレベルの電磁活性を有する環境中で破損したデータの不適切な処理からの堅固な保護を可能にする。次に、テレメトリ送信機１７１６は、アンテナ１７１２によって、整合ネットワーク１７１４を介してＣＲＣ符号化データパケットを送信する。整合ネットワーク１７１４および１７５４は、最適な通信電力効率を得るためにインピーダンス整合を提供する。
【００６８】
受信システム通信構成要素１７５０は、脊椎用機器通信構成要素１７１０によって送られる送信を受信する。一実施形態において、テレメトリ送信機１７１６は、規定の放出モードで規定の周波数でデータストリーム通信を受信するように制約された専用のテレメトリ受信機１７５６とともに操作される。受信ステーションアンテナ１７５２によるテレメトリ受信機１７５６は、規定の周波数で入ってくる送信を検出する。アンテナ１７５２は、構成要素１７１０の指向性アンテナに向けられる指向性アンテナであり得る。少なくとも１つの指向性アンテナを用いることで、データの破損を減少させることができる一方、データが放射パターンであるようにさらに制限することによってデータセキュリティを向上させる。整合ネットワーク１７５４は、アンテナ１７５２からテレメトリ受信機１７５６へと信号を効率的に伝達するインピーダンス整合を提供するために、アンテナ１７５２に結合する。テレメトリ受信機１７５６は、１つまたは複数の工程における搬送周波数を減少させ、構成要素１７１０によって送られる情報またはデータを取り除く（ｓｔｒｉｐ  ｏｆｆ）ことがある。テレメトリ受信機１７５６は、ＣＲＣ回路１７５８に結合する。ＣＲＣ回路１７５８は、データの個々のパケットの巡回冗長チェックサムを確認する。ＣＲＣ回路１７５８は、データパケット化装置１７６０に結合される。データパケット化装置１７６０は、個々のパケットデータを処理する。一般に、ＣＲＣ回路１７５８によって確認されるデータは、復号され（例えば、解凍され）、後の処理、表示、または保存またはこれらのいくつかの組合せのために、外部コンピュータなどの外部のデータ処理デバイスに転送される。
【００６９】
テレメトリ受信機１７５６は、以下に限定はされないが、パワードＵＳＢポート１７６２、または電池から得られる電力などの非常に低い電力で操作するように設計され、構成される。別の実施形態において、テレメトリ受信機１７５６は、受信されたデータに関する不注意による破損または悪意のある改ざんの機会を制限するために、最小限の制御可能な機能とともに使用するように設計される。テレメトリ受信機１７５６は、一貫して高いレベルの品質および信頼性を確保しながら、小型で、安価で、標準的な製造プロセスで容易に製造されるように設計され、構成され得る。
【００７０】
一形態において、通信システム１７００は、任意の形態の不正なまたは不測のクエリからの高いセキュリティおよび保護を提供するために、数メートル程度の通信範囲で送信専用の操作で動作する。送信範囲は、送信された信号の強度、アンテナの選択、またはその両方の組合せによって制御され得る。高い繰り返し率の送信が、データ捕捉操作中に、送信データパケットに組み込まれた巡回冗長検査（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）（ＣＲＣ）ビットとともに使用可能であり、それによって、動作するまたは静的な物理的システム内における荷重、力、圧力、変位、屈曲、姿勢、および位置の測定を含むがこれらに限定されない、データの表示またはデータの視覚表示の完全性に実質的に影響を与えずに、受信システムが破損されたデータを廃棄することが可能になる。
【００７１】
動作範囲を、数メートル程度の距離に制限することによって、テレメトリ送信機１７１６は、データの送信の繰り返し率を損なわずに、適切な放出モードまたは所定の動作周波数のためのモードで非常に低い電力で操作され得る。この動作モードは、集積化ループアンテナなどの小型のアンテナによる動作も支持する。低電力および小型のアンテナの組合せは、以下に限定はされないが、広範囲の非医療および医療用途に使用され得る非常に小型のテレメトリ送信機の構築を可能にする。
【００７２】
送信機のセキュリティならびに送信データの完全性は、所定の条件内でテレメトリシステムを操作することによって確保される。送信専用モードで操作されるため、送信機のセキュリティが損なわれることはなく、医療機器通信構成要素に侵入する経路が存在しない。データの完全性は、ＣＲＣアルゴリズムの使用および測定の繰り返し率によって確保される。デバイスの通信範囲を制限することにより、不正なデータ受信のリスクが最小限に抑えられる。データパケットの不正な受信が起こるべき場合でも、データアクセスをさらに抑制する所定の対抗手段がある。第１の手段は、送信データパケットが、ＣＲＣビットとともにカウンタからのバイナリビットのみを含むことである。第２の手段は、どの時点でも２進値通信の有意性を解釈するのにデータが利用できず、または必要とされないことである。実施され得る第３の手段は、患者またはデバイス識別データが、どの時点でも通信されないことである。
【００７３】
テレメトリ送信機１７１６はまた、いくつかのＦＣＣ規制に準拠して動作し得る。ＦＣＣ規制のセクション１８．３０１によれば、ＵＳＡ国内のＩＳＭバンドは、６．７８、１３．５６、２７．１２、３０．６８、９１５、２４５０、および５８００ＭＨｚならびに２４．１２５、６１．２５、１２２．５０、および２４５ＧＨｚを含む。世界的には、４３３ＭＨｚを含む他のＩＳＭバンドが、一部の地理的な場所で国際電気通信連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｕｎｉｏｎ）によって規定されている。１８．３０３で規定される禁止周波数帯域の一覧は、以下のとおりであり、以下の安全捜索救助周波数帯域（ｓａｆｅｔｙ，ｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  ｒｅｓｃｕｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｂａｎｄ）が禁止されている。すなわち、４９０〜５１０ｋＨｚ、２１７０〜２１９４ｋＨｚ、８３５４〜８３７４ｋＨｚ、１２１．４〜１２１．６ＭＨｚ、１５６．７〜１５６．９ＭＨｚ、および２４２．８〜２４３．２ＭＨｚである。
【００７４】
セクション１８．３０５は、規定のＩＳＭバンドの範囲外で操作される場合にＩＳＭ設備が超えてはならない電界強度および放出レベルを規定している。要約すれば、セクション１８．３０５に規定される電界強度および放出レベルに対する制限が設計によってまたは能動制御によって維持される場合、ＩＳＭバンドの範囲内でならびに９ＫＨｚを超えるほとんどの他の周波数帯域内で、ＩＳＭ設備が世界的に操作され得ることが結論付けられ得る。代案として、市販の集積回路ＩＳＭ送受信機を含む市販のＩＳＭ送受信機が、適切に使用される場合に、これらの電界強度および放出レベル要件を満たすように設計され得る。
【００７５】
一形態において、テレメトリ送信機１７１６は、無許可のＩＳＭバンドでまたは低電力設備の無許可の操作で動作することもでき、ここで、ＩＳＭ設備（例えば、テレメトリ送信機１７１６）は、ＦＣＣコードのセクション１８．３０３に示される場合を除いて、９ｋＨｚを超えるＡＮＹ周波数で操作され得る。
【００７６】
無線操作により、無線検知モジュールまたはデバイスを、電源またはデータ収集、記憶、または表示設備と結合する配線およびケーブルによる物理的干渉の可能性、またはそのような配線およびケーブルによって課される制限によって引き起こされる測定の歪み、またはそのような測定に対する制限がなくなる。検知構成要素および電子回路のための電力は、内部エネルギー貯蔵デバイスにおける無線検知モジュールまたはデバイス内で維持される。このエネルギー貯蔵デバイスは、１つまたは複数の電池、超キャパシタ、キャパシタ、交流電流電源、無線周波数受信機、電磁誘導コイル、１つまたは複数の光電池、１つまたは複数の熱電対、または１つまたは複数の超音波トランスデューサを含むがこれらに限定されない外部電源を用いて充電される。無線検知モジュールは、内部エネルギー源がなくなるまで１回の充電で操作され得、またはエネルギー源は、連続操作を可能にするために定期的に再充電され得る。電源が組み込まれていることにより、測定操作中に無線検知モジュールまたはデバイスに電力を供給するのに必要なさらなるエネルギー放射源が最小限で済む。テレメトリ機能も、無線検知モジュールまたはデバイス内で統合される。テレメトリ送信機は、開始されてから、測定データをリアルタイムで連続して通信する。テレメトリデータは、商業用の受信機を用いて、または単純で低コストのカスタム受信機を用いて、受信され、復号され得る。
【００７７】
図１３は、実施形態例に係る、測定および報告のための通信ネットワーク１８００を示す。簡潔に述べると、通信ネットワーク１８００は、他のデバイスまたはサービスに広いデータ接続を提供するために、図１の脊椎測定システム１００、図２の脊椎用機器４００、図３の脊椎用機器４１０、および挿入機器４２０のための通信を拡張する。図示されるように、脊椎位置合わせシステム１００、脊椎用機器４００、および挿入機器４２０は、通信ネットワーク１８００および任意の関連するシステムまたはサービスに通信可能に結合され得る。通信ネットワーク１８００が、図示される数より多いかまたは少ない通信ネットワークおよびシステムを含み得ることに留意されたい。
【００７８】
一例として、測定システム１００、脊椎用機器４００、脊椎用機器４１０、および挿入機器４２０は、例えば、手術の状態または結果を分析し、それについて報告するために、対象とするそのパラメータ（例えば、荷重、力、圧力、変位、移動、回転、トルクおよび加速度の分布）を、リモートサービスまたは提供者と共有し得る。センサシステムが永久的に埋め込まれる場合、センサからのデータは、進展を監視するために、例えばサービスプロバイダと共有されるかあるいは外科計画目的または有効性研究のために計画管理者と共有され得る。通信ネットワーク１８００は、医療情報技術の実施を行うために、電子医療記録（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｒｅｃｏｒｄ）（ＥＭＲ）システムにさらにつながれ得る。他の実施形態において、通信ネットワーク１８００は、ＨＩＳ（病院情報システム（Ｈｏｓｐｉｔａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ））、ＨＩＴ（病院情報技術（Ｈｏｓｐｉｔａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ））およびＨＩＭ（病院情報管理（Ｈｏｓｐｉｔａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ））、ＥＨＲ（電子健康記録（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｈｅａｌｔｈ  Ｒｅｃｏｒｄ））、ＣＰＯＥ（コンピュータ化医師オーダーエントリ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｉａｎ  Ｏｒｄｅｒ  Ｅｎｔｒｙ））、およびＣＤＳＳ（コンピュータ化意思決定支援システム（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  Ｄｅｃｉｓｉｏｎ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｓｙｓｔｅｍ））に通信可能に結合され得る。これは、様々な情報技術システムおよびソフトウェアアプリケーションが、正確に、効果的に、かつ一貫してデータを交換し、交換されたデータを使用するように通信する能力を提供する。
【００７９】
通信ネットワーク１８００は、ローカルエリアネットワーク（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＬＡＮ）１８０１、無線ＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＷＬＡＮ）１８０５、セルラーネットワーク（Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）１８１４、および／または他の無線周波数（ＲＦ）システム上に有線または無線接続を提供することができる。ＬＡＮ１８０１およびＷＬＡＮ１８０５は、例えば、中央局（ｃｅｎｔｒａｌ  ｏｆｆｉｃｅ）を介して、インターネット１８２０に通信可能に結合され得る。中央局は、遠距離通信サービスを供給するための共有のネットワークスイッチング設備を収容し得る。遠距離通信サービスは、従来のＰＯＴＳ（基本電話サービス（Ｐｌａｉｎ  Ｏｌｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ））ならびにケーブル、ＨＤＴＶ、ＤＳＬ、ＶｏＩＰ（ボイスオーバーインターネットプロトコル（Ｖｏｉｃｅ  ｏｖｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ））、ＩＰＴＶ（インターネットプロトコルテレビジョン（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ））、インターネットサービスなどの広帯域サービスなどを含み得る。
【００８０】
通信ネットワーク１８００は、共通の計算および通信技術を用いて、回線交換型および／またはパケット交換型通信を支持することができる。インターネット１８２０および他のパケット交換型ネットワーク送信のための規格のそれぞれ（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ、ＨＴＭＬ、ＨＴＴＰ、ＲＴＰ、ＭＭＳ、ＳＭＳ）は、従来技術の例を表す。このような規格は、実質的に同じ機能を有するより高速のまたはより効率的な均等物に周期的に取って代わられる。したがって、同じ機能を有する代替の規格およびプロトコルは、均等であるとみなされる。
【００８１】
セルラーネットワーク１８１４は、ＧＳＭ（登録商標）−ＧＰＲＳ、ＥＤＧＥ、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、ＷｉＭＡＸ、２Ｇ、３Ｇ、ＷＡＰ、ソフトウェア無線（ｓｏｆｔｗａｒｅ  ｄｅｆｉｎｅｄ  ｒａｄｉｏ）（ＳＤＲ）、および他の既知の技術などのいくつかのアクセス技術で音声およびデータサービスを支持し得る。セルラーネットワーク１８１４は、携帯機器１８０２を用いて通信するための周波数再利用計画の下でベース受信機１８１０に結合され得る。
【００８２】
ベース受信機１８１０は、今度は、パケット交換型リンク上で携帯機器１８０２をインターネット１８２０に接続し得る。インターネット１８２０は、脊椎位置合わせシステム１００、脊椎用機器４００、および挿入機器４２０から携帯機器５０２へとデータを分配するためのアプリケーションサービスおよびサービスレイヤを支持し得る。携帯機器１８０２は、無線通信チャネルを用いて、インターネット１８２０を介して、他の通信デバイスに接続することもできる。
【００８３】
携帯機器１８０２は、ＷＬＡＮ１８０５上でインターネット１８２０に接続することもできる。無線ローカルアクセスネットワーク（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＷＬＡＮ）は、ローカルな地理的エリア内での無線アクセスを提供する。ＷＬＡＮは、典型的に、基地局としても知られているアクセスポイント（Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ）（ＡＰ）１８０４の集合から構成される。脊椎位置合わせシステム１００、脊椎用機器４００、および挿入機器４２０は、基地局エリア内のラップトップ１８０３などの他のＷＬＡＮステーションと通信することができる。典型的なＷＬＡＮの実装例において、物理層が、８０２．１１ｂまたは８０２．１１ｇのＷＬＡＮ技術などの様々な技術を使用する。物理層は、２．４ＧＨｚバンドで赤外線の、周波数ホッピング拡散スペクトルを使用するか、２．４ＧＨｚバンドで直接シーケンス拡散スペクトルを使用するか、または、例えば、５．８ＧＨｚのＩＳＭバンドまたはより高いＩＳＭバンド（例えば、２４ＧＨｚなど）で他のアクセス技術を使用し得る。
【００８４】
通信ネットワーク１８００によって、脊椎位置合わせシステム１００、脊椎用機器４００、および挿入機器４２０が、ネットワーク上でリモートサーバ１８３０とおよびデータを交換するために他の携帯機器との接続を確立し得る。リモートサーバ１８３０は、データベース１８４０へのアクセスを有することができ、データベース１８４０は、ローカルでまたは遠隔に保存され、特定用途向けデータを含み得る。リモートサーバ１８３０は、直接、またはインターネット１８２０上でアプリケーションサービスをホストすることもできる。
【００８５】
図１４は、コンピュータシステム１９００の形態の機械の例示的な概略図を示し、その中で、命令集合が、実行される場合、上述した方法のうちのいずれか１つまたは複数を機械に実行させ得る。ある実施形態において、この機械は、独立型デバイスとして動作する。ある実施形態において、この機械は、（例えば、ネットワークを用いて）他の機械に接続され得る。ネットワーク化された配備において、この機械は、サーバクライアントユーザネットワーク環境におけるサーバまたはクライアントユーザ機械として、またはピアツーピア（または分配された）ネットワーク環境におけるピアマシン（ｐｅｅｒ  ｍａｃｈｉｎｅ）として動作し得る。
【００８６】
この機械は、サーバコンピュータ、クライアントユーザコンピュータ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、制御システム、ネットワークルータ、スイッチまたはブリッジ、または該当する機械が取るべき動作を規定する（順次または他の形の）命令集合を実行可能な任意の機械を含み得る。本開示のデバイスが、音声、動画またはデータ通信を提供する広く任意の電子デバイスを含むことが理解されるであろう。さらに、単一の機械が示されるが、「機械」という用語はまた、本明細書に記載される方法のうちのいずれか１つまたは複数を実行する。命令の集合（または複数集合）を個別にまたはまとめて実行する機械の任意の集合を含むものと解釈されるべきである。
【００８７】
コンピュータシステム１９００は、バス１９０８を介して互いに通信する、プロセッサ１９０２（例えば、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）（ＣＰＵ）、グラフィックスプロセッシングユニット（ｇｒａｐｈｉｃｓ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）（ＧＰＵ、またはその両方）、メインメモリ１９０４およびスタティックメモリ１９０６を含み得る。コンピュータシステム１９００は、ビデオディスプレイ装置１９１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、フラットパネル、固体ディスプレイ、またはブラウン管（ｃａｔｈｏｄｅ  ｒａｙ  ｔｕｂｅ）（ＣＲＴ））をさらに含み得る。コンピュータシステム１９００は、入力デバイス１９１２（例えば、キーボード）、カーソル制御デバイス１９１４（例えば、マウス）、ディスクドライブユニット１９１６、信号発生デバイス１９１８（例えば、スピーカまたはリモコン装置）およびネットワークインターフェースデバイス１９２０を含み得る。
【００８８】
ディスクドライブユニット１９１６は、上に示される方法を含む本明細書に記載される方法または機能のうちのいずれか１つまたは複数を用いる１つまたは複数の命令集合（例えば、ソフトウェア１９２４）が保存された機械可読媒体１９２２を含み得る。命令１９２４はまた、コンピュータシステム１９００による命令の実行中に、完全にまたは少なくとも部分的に、メインメモリ１９０４、スタティックメモリ１９０６内、および／またはプロセッサ１９０２内に存在し得る。メインメモリ１９０４およびプロセッサ１９０２はまた、機械可読媒体になり得る。
【００８９】
特定用途向け集積回路、プログラマブル論理アレーおよび他のハードウェアデバイスを含むがこれらに限定されない専用のハードウェアの実装が、本明細書に記載される方法を実施するように同様に構成され得る。広く様々な実施形態の装置およびシステムを含み得るアプリケーションは、様々な電子およびコンピュータシステムを含む。ある実施形態は、モジュール間でおよびモジュールを介して、または特定用途向け集積回路の一部として通信される関連する制御およびデータ信号を用いて、２つ以上の特定の相互接続したハードウェアモジュールまたはデバイスにおいて機能を実施する。ここで、システムの例は、ソフトウェア、ファームウェア、およびハードウェアの実装に適用可能である。
【００９０】
本開示の様々な実施形態によれば、本明細書に記載される方法は、プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、または論理回路上で動作するソフトウェアプログラムとしての操作に向けたものである。さらに、ソフトウェアの実装としては、以下に限定はされないが、分散処理またはコンポーネント／オブジェクト分散型処理、並列処理が挙げられ、または仮想機械処理も、本明細書に記載される方法を実施するように構成され得る。
【００９１】
本開示は、ネットワーク環境１９２６に接続されたデバイスが、命令１９２４を用いて、音声、動画またはデータを送信または受信して、ネットワーク１９２６上で通信することができるように、命令１９２４を含むか、または伝播された信号から命令１９２４を受信し、実行する機械可読媒体を想定している。命令１９２４は、ネットワークインターフェースデバイス１９２０を介して、ネットワーク１９２６上でさらに送信または受信され得る。
【００９２】
機械可読媒体１９２２は、実施形態例において単一の媒体であることが示されるが、「機械可読媒体」という用語は、１つまたは複数の命令集合を保存する単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中または分散型データベース、および／または関連するキャッシュおよびサーバ）を含むことが理解されるべきである。「機械可読媒体」という用語は、本開示の方法のうちのいずれか１つまたは複数を機械に実行させる、機械による実行のための命令集合を保存し、符号化し、または実施することが可能である任意の媒体を含むことも理解されるべきである。
【００９３】
したがって、「機械可読媒体」という用語は、以下に限定はされないが、１つまたは複数の読み出し専用（不揮発性）メモリ、ランダムアクセスメモリ、または他の書き換え可能（揮発性）メモリを収容するメモリカードまたは他のパッケージなどの固体メモリ、ディスクまたはテープなどの磁気光学媒体または光媒体、および伝送媒体においてコンピュータ命令を実施する信号などの搬送波信号を含むことが理解されるべきであり、および／または電子メールまたは他の内蔵される情報アーカイブまたは一連のアーカイブへのデジタルファイルの添付が、実体的記憶媒体と均等な配布媒体とみなされる。したがって、本開示は、本明細書に挙げられる機械可読媒体または配布媒体のうちのいずれか１つまたは複数を含み、本明細書のソフトウェアの実装が保存される当該技術分野において認識されている均等物および後継の媒体（ｓｕｃｃｅｓｓｏｒ  ｍｅｄｉａ）を含むものと考えられる。
【００９４】
本明細書は、特定の規格およびプロトコルを参照して、実施形態において実施される構成要素および機能を記載しているが、本開示は、このような規格およびプロトコルに限定されない。インターネットおよび他のパケット交換型ネットワーク送信のための規格のそれぞれ（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ、ＨＴＭＬ、ＨＴＴＰ）は、従来技術の例を表す。このような規格は、実質的に同じ機能を有するより高速のまたはより効率的な均等物に周期的に取って代わられる。したがって、同じ機能を有する代替の規格およびプロトコルは、均等であるとみなされる。
【００９５】
本明細書に記載される実施形態の説明は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することが意図されており、本明細書に記載される構造を使用し得る装置およびシステムの全ての要素および特徴の完全な説明として機能することは意図されていない。多くの他の実施形態が、上記の説明の検討により当業者に明らかであろう。構造的および論理的置き換えおよび変更が本開示の範囲から逸脱せずになされ得るように、他の実施形態が、用いられ、それから得られる。また、図は、説明のためのものに過ぎず、縮尺どおりに描かれていないことがある。その特定の比率が、誇張され得る一方、他の比率は最小限にされ得る。したがって、本明細書および図面は、限定的意味ではなく例示的な意味で考えられるべきである。
【００９６】
本発明の主題のこのような実施形態は、単に便宜上、および２つ以上の発明が実際に開示される場合、本出願の範囲をいずれか１つの発明または発明の概念に自主的に限定することを意図せずに、本明細書において「発明」という用語によって個別におよび／またはまとめて呼ばれ得る。ここで、特定の実施形態が本明細書に示され、記載されているが、同じ目的を達成するように計算された任意の構成が、示される特定の実施形態の代わりになり得ることを理解されたい。本開示は、様々な実施形態のあらゆる改変（ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）または変形を包含することが意図される。上記の実施形態と、本明細書に特に記載されていない他の実施形態との組合せが、上記の説明の検討により、当業者に明らかであろう。
【００９７】
図１５は、実施形態例に係る脊椎用機器２０００の構成要素を示す。脊椎用機器２０００は、図１の脊椎用機器１０２、図２の脊椎用機器４００、および図３の脊椎用機器４１０の非限定的な例のより詳細な図である。脊椎用機器２０００は、脊椎のパラメータを測定するための少なくとも１つのセンサを組み込むセンサ付きヘッド２００２を有する測定デバイスである。脊椎用機器２０００は、センサ付きヘッド２００２、センサ２００８、シャフト２０１０、電子アセンブリ２０２４、インターコネクト２０２８、およびハンドル２０３０を含む。一実施形態において、ハンドル２０３０は、構造２０２０および２０２２を一緒に結合することによって形成される。シャフト２０１０の近位端２０１８が、ハンドル２０３０の遠位端に結合する。センサ付きヘッド２００２の近位端が、シャフト２０１０の遠位端２０１４に結合する。ハンドル２０３０は、１回または複数回の定量的測定を行うために、機器を患者の脊椎領域中に導くように外科医によって保持され得る。センサ付きヘッド２００２は、センサ２００８が対象とするパラメータを測定し得るように、脊椎領域に挿入され得る。電子アセンブリ２０２４は、定量的測定データを受信し、処理し、提供するために、センサ２００８に動作可能に結合する。一般に、脊椎用機器２０００は、センサ付きヘッド２００２上またはセンサ付きヘッド２００２中に取り付けられたセンサ２００８によって調べられる領域の定量的測定データを提供し得る。定量的データはまた、筋肉・骨格領域中への構成要素の設置を支持し得る。手技に関連する定量的データまたは情報は、脊椎用機器２０００に含まれ得るインターフェース２０３８上に表示され得る。あるいは、脊椎用機器２０００は、本明細書に開示されるリモートシステムによって、手技を支援する定量的データを提供し得る。リモートシステムは、脊椎用機器２０００に有線または無線で結合され得る。定量的データは、手技の視覚化によってリアルタイムで提供され得る。
【００９８】
この例では、センサ付きヘッド２００２は、支持構造２００４および支持構造２００６を含む。支持構造２００４および２００６は、互いに対して移動し得る。例えば、圧縮力は、支持構造２００４および２００６の外面に加えられ得る。構造２００４および２００６は、圧縮力下で移動して、センサ付きヘッド２００２の高さが変化され得る。一般に、支持構造２００４および２００６の外面は、加えられる力または圧力が増大するにつれて互いに近くに移動するであろう。一実施形態において、支持構造２００４および２００６の外面間の移動または距離の変化は、圧縮力が加えられない場合、センサ付きヘッド２００２の高さに対して小さい。
【００９９】
センサ２００８は、センサ付きヘッド２００２から分解された状態で示されている。センサ２００８は、組み立てられる場合、センサ付きヘッド２００２内に設置される。センサ２００８は、支持構造２００４および２００６の内面間で結合する。支持構造２００４および２００６の外面に加えられる圧縮力、圧力、または荷重は、センサ２００８に結合する。センサの測定可能なパラメータは、センサに加えられる力、圧力、または荷重に直接または間接的に対応し得る。一実施形態において、センサ２００８は、低プロファイルを有する薄膜センサである。薄膜センサの例は、ピエゾ抵抗型センサまたはポリマーセンサである。ピエゾ抵抗型薄膜センサは、加えられる力、圧力、または荷重によって抵抗を変化させる。他のセンサタイプが、本明細書に開示されるように使用され得る。一般に、各センサは、センサ付きヘッド２００２内の所定の位置に配置される。所定の位置は、支持構造２００４および２００６の外面における所定の場所に結合し得る。各センサを既知の所定の位置に配置すると、支持構造２００４および２００６の外面に加えられる荷重の場所の決定を支持する。図示されるように、４つのセンサが、センサ付きヘッド２００２内に設置される。典型的に、２つ以上のセンサが、加えられる荷重の場所を決定するのに使用される。センサ２００８の荷重測定は、各センサの対応する場所に関連して評価される。例えば、加えられる荷重に最も近いセンサは、最も高い荷重の大きさを測定するであろう。逆に、加えられる荷重から最も遠いセンサは、最も低い荷重の大きさを測定するであろう。各センサ測定は、荷重が支持構造２００４および２００６の外面に加えられる場所および特定の場所に加えられる荷重の大きさの決定に使用され得る。
【０１００】
ピエゾ抵抗型薄膜センサの抵抗は、薄膜の厚さに対応する。ピエゾ抵抗型薄膜センサに加えられる圧力が、厚さを減少させ、それによって、抵抗を低下させる。各ピエゾ抵抗型センサの表面積は、センサ付きヘッド２００２内に収まるように選択され、場所の特定のために支持構造２００４および２００６の外面における所定の場所に関連する。センサ２００８の表面積は、脊椎用機器２０００の測定可能な荷重範囲にわたって測定される抵抗の範囲に対応する。典型的に、規定の荷重範囲にわたるセンサ２００８の測定可能なパラメータの大きさおよび大きさの変化が、認識または測定される。
【０１０１】
電圧または電流が、典型的に、電子アセンブリ２０２４によってピエゾ抵抗型薄膜センサに提供される。例えば、既知の電流をピエゾ抵抗型薄膜センサに提供することにより、抵抗に対応する電圧が生成される。電圧は、電子アセンブリ２０２４によって測定され、荷重測定に移動され得る。同様に、既知の電圧が、ピエゾ抵抗型薄膜センサに加えられ得る。ピエゾ抵抗型薄膜センサによって伝導される電流は、デバイスの抵抗に対応する。電流は、電子アセンブリ２０２４によって測定され、荷重測定に移動され得る。測定の精度は、各センサの校正によって、および測定データに補正を行うために、校正データを電子アセンブリ２０２４に提供することによって向上され得る。校正は、センサ測定を、センサ付きヘッド２００２に加えられる既知の荷重と比較し得る。校正は、温度などの異なる動作条件で行われ得る。一実施形態において、センサ２００８は、脊椎用機器２０００の最終試験の一環として校正され得る。
【０１０２】
上述したように、センサ２００８は、支持構造２００４および２００６の外面の少なくとも１つに加えられる荷重の位置の測定を支持する４つのセンサを含む。一実施形態において、支持構造２００４および２００６は、椎骨間などの脊椎領域中へのセンサ付きヘッド２００２の挿入を助ける凸形状の外面を有する。センサ付きヘッド２００２の高さは、支持構造２００４および２００６の外面間の距離である。センサ付きヘッドは、椎骨間の間隙を伸延させ、生成するのに使用され得る。例えば、外科医は、センサ付きヘッド高さにほぼ等しい間隙を生成するように、所定の高さのセンサ付きヘッドを選択する。
【０１０３】
シャフト２０１０は、ハンドル２０３０とセンサ付きヘッド２００２との間の分離距離を提供する。シャフト２０１０により、外科医が、脊椎用機器２０００のセンサ付きヘッド２００２を見て、それを脊椎の露出部位中に向けることが可能になる。シャフト２０１０の遠位端２０１４が、センサ付きヘッド２００２の近位端２０１６に適合し、それに固定される。一実施形態において、シャフト２０１０は、形状が円筒形であり、少なくとも１つの縦方向の通路２０１２を含む。センサ付きヘッド２００２の近位端２０１６は、シャフト２０１０の遠位端２０１４を受け入れるための開口部を含み得る。シャフト２０１０は、機械的結合、接着剤、溶接、ボンディングまたは他の結合方法によってセンサ付きヘッド２００２の開口部に固定され得る。一実施形態において、結合方法は、センサ付きヘッド２００２をシャフト２０１０に永久的に固定する。シャフト２０１０の縦方向の通路２０１２は、ハンドル２０３０からセンサ付きヘッド２００２へと構成要素を結合するのに使用され得る。例えば、インターコネクト２０２８は、縦方向の通路２０１２を通って結合し得る。インターコネクト２０２８は、シャフト２０１０の遠位端２０１４および近位端２０１８の両方における縦方向の通路２０１２から外へ延在する。インターコネクト２０２８は、センサ２００８を電子アセンブリ２０２４に結合する。同様に、シャフト２０１０の第２の縦方向の通路は、本明細書に開示される支持構造２００４および２００６を上下させるために、センサヘッド２００２内のシザージャッキに結合するねじ棒を支持し得る。円筒形状が開示されているが、シャフト２０１０は、他の形状を有するように形成され得る。この例では、シャフト２０１０は剛性であり、センサ付きヘッド２００２を脊椎領域中に挿入するのに使用される場合、曲がりもせず屈曲もしない。一実施形態において、ハンドル２０３０、シャフト２０１０、支持構造２００４、および２００６は、ポリカーボネートなどのポリマー材料で形成される。あるいは、脊椎用機器が、構造を形成するために、金属構成要素またはポリマーと金属との組合せを含み得る。金属構成要素は、ステンレス鋼を含み得る。
【０１０４】
ハンドル２０３０は、構造２０２０および構造２０２２を含む。構造２０２０および２０２２は、１つまたは複数のキャビティ、スロット、または開口部を含むように形成され得る。キャビティ２０２６は、ハンドル２０３０中に収容される電子アセンブリ２０２４を受け入れるような形状である。キャビティ２０２６は、電子アセンブリ２０２４を支持および保持するための１つまたは複数の特徴を含み得る。スロット２０３２が、結合のために、インターコネクト２０２８を電子アセンブリ２０２４に導き、保持するのに使用され得る。構造２０２０および２０２２は、互いに結合して、ハンドル２０３０を形成する。ハンドル２０３０の遠位端における開口部２０３４が、シャフト２０１０の近位端２０１８を受け入れる。一実施形態において、構造２０２０および２０２２は、ポリマーまたは金属で形成され得る。この例では、センサ付きヘッド２００２、シャフト２０１０、ならびに構造２０２０および２０２２は、ポリカーボネートなどのポリマー材料を用いた成形プロセスによって形成され得る。構造２０２０および２０２２は、機械的結合、接着剤、溶接、ボンディングまたは他の結合方法によって互いに固定され得る。同様に、シャフト２０１０の近位端２０１８は、開口部機械的結合、接着剤、溶接、ボンディングまたは他の結合方法によって、ハンドル２０３０の遠位端における開口部２０３４に結合され得る。一般に、センサ付きヘッド２００２、シャフト２０１０、およびハンドル２０３０が互いに結合される場合、脊椎用機器２０００内の能動回路が、外部環境から絶縁され、剛性デバイスが形成される。一実施形態において、封止プロセスは永久的なものであり、脊椎用機器２０００は、電子アセンブリ２０２４に含まれ得る電源（例えば電池）などの構成要素を交換するために分解することができない。ハンドル２０３０は、脊椎用機器２０００を位置決めするために、人間工学的な形状を有するように形成され得る。ハンドル２０３０は、外科手術用のデバイスの感触および平衡を向上させる、内部キャビティに設置される重りを含み得る。脊椎用機器２０００を強化するために補強構造が追加可能であり、それによって、デバイスの屈曲を減少させる。ハンドル２０３０の近位端は、脊椎領域中へのセンサ付きヘッド２００２の挿入を助けるためにハンマーによって軽く打つためのフランジ２０３６を含む。フランジは、脊椎領域からのセンサヘッドの取り外しを助ける標準的なスラップハンマー（ｓｌａｐ−ｈａｍｍｅｒ）を受け入れるサイズである。ハンドル２０３０のフランジ２０３６および近位端は、外科医によるハンマー打ちに耐えるように補強される。
【０１０５】
電子アセンブリ２０２４は、脊椎用機器２０００の測定プロセスを制御する。この例では、システムの構成要素は、プリント基板に取り付けられる。プリント基板は、多層のインターコネクトを有し得る。構成要素は、プリント基板の両側に取り付けられ得る。一実施形態において、プリント基板は、インターコネクト２０２８を受け入れて、保持するためのコネクタ２０４０を含む。この例では、インターコネクト２０２８は、センサ２００８に結合するための５つのインターコネクトを含む銅トレースを有する可撓性の平面インターコネクトであり得る。電池などの電源が、電子アセンブリ２０２４に電力を供給するためにプリント基板に取り付けられ得る。電子アセンブリ２０２４用の通信回路は、測定データを、リアルタイムで見るためにリモートシステムに無線で送信し得る。脊椎用機器２０００は、有線または無線接続を介して情報またはデータを受信することもできる。脊椎用機器２０００は、データを外科医にローカルで提供するためのＧＵＩを備えたディスプレイ２０３８を含み得る。脊椎用機器２０００はまた、ワークフローを簡素化し、または手技に必要なスタッフを減少させるために、音声、視覚、触覚、身ぶり、または他の通信手段による制御またはフィードバックを可能にするために、リモートセンサシステムを介して動作可能に結合され得る。
【０１０６】
図１６は、実施形態例に係る、椎間板荷重および荷重の位置のデータを提供するための脊椎測定システム２１００を示す。脊椎測定システム２１００は、図１の脊椎測定システム１００の非限定的な例のより詳細な図である。システム２１００は、挿入機器および外部の位置合わせデバイスも含み得る。システム２１００は、筋肉・骨格系のパラメータを測定するための能動回路を含む脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆ（２１０２Ａ、２１０２Ｂ、２１０２Ｃ、２１０２Ｄ、２１０２Ｅ、および２１０２Ｆ）を含む。脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、図２の脊椎用機器４００、図３の脊椎用機器４１０、および脊椎用機器２０００の非限定的な例である。この例では、脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆはそれぞれ、荷重および荷重の位置を測定するための１つまたは複数のセンサを含む。
【０１０７】
システム２１００は、一連の脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆを含み、ここで、各器具は、異なる伸延高さを有する。様々な長さのセンサ付きヘッドを有する脊椎用機器も提供され得る。図示されるように、一連の脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、センサ付きヘッド長さ２１２０を有する。異なるヘッド長さを有するセンサ付きヘッドの例が以下に開示され、システム２１００に適合され得る。各脊椎用機器２１０２Ａ、２１０２Ｂ、２１０２Ｃ、２１０２Ｄ、２１０２Ｅ、および２１０２Ｆはそれぞれ、センサ付きヘッド２１０４Ａ、２１０４Ｂ、２１０４Ｃ、２１０４Ｄ、２１０４Ｅ、および２１０４Ｆを有する。外科医は、患者の生理機能に関して適切な脊椎領域を伸延させる、適切なセンサ付きヘッド高さのために脊椎用機器を選択する。図示されるように、６つのセンサ付きヘッド２１０４Ａ、２１０４Ｂ、２１０４Ｃ、２１０４Ｄ、２１０４Ｅ、および２１０４Ｆはそれぞれ、高さＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦを有する。センサ付きヘッド２１０４Ａ〜Ｆの６つの異なる高さＡ〜Ｆは、典型的なシステムに提供され得る高さの例である。センサ付きヘッドのセットの伸延高さ範囲の例は、６ミリメートル〜１４ミリメートルであり得る。センサ付きヘッドの長さの範囲の例は、２２ミリメートル〜３６ミリメートルであり得る。一般に、システム２１００のセンサ付きヘッド２１０４Ａ〜Ｆの様々な高さおよび長さが、外科医が判断し得る患者集団の統計的に有意な割合をカバーするように選択される。様々な高さおよび長さを有するセンサ付きヘッドの実際の数は、用途に応じて変化し得る。一実施形態において、基準外のセンサ付きヘッド高さおよび長さは、手術室に在庫され得るが、手技中に最初に提供されるセットの一部にはならないであろう。在庫されたセンサ付きヘッドは、セットが患者に好適なセンサ付きヘッド高さおよび長さを提供しない場合、外科医に利用され得る。
【０１０８】
一般に、脊椎測定システム２１００は、脊椎領域のパラメータを測定する。この例では、荷重および荷重の位置が測定される。脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、各器具内の１つまたは複数の内部加速度計を用いて、３次元空間における場所および位置を測定することもできる。一実施形態において、加速度計は、センサ付きヘッドの軌道、場所および位置をリアルタイムで特定する。加速度計は、電子アセンブリを用いて、脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆのハンドル中に配置され得る。システム２１００によって出力される１回または複数回のパラメータ測定により、手技を支持するための定量的データが提供される。例えば、外科医は、脊椎領域を露出し、対象とする部位を見る。脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、外科医が器具の少なくとも１つを選択し、使用することができるように利用される。リモートシステム１０５は、典型的に、手術室の滅菌野の外部に設置される。一実施形態において、各脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、外科医が修復される脊椎領域を見るまで、開封されない個別の滅菌された包装中で保管され得る。脊椎用機器の選択は、脊椎の間隙および患者の生理機能の差のために患者特有である。この例では、外科医はまず、適切な間隙高さを決定し、次に、選択された高さのセンサ付きヘッドを備えた脊椎用機器を有する滅菌された包装を開封する。一実施形態において、選択された脊椎用機器は、起動シーケンス（ｐｏｗｅｒ  ｕｐ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を開始させ得るデバイスによって設置され得る。動作可能化プロセスにより、器具の内部電源がその中の電子回路およびセンサに結合される。選択された脊椎用機器は、起動されてから、リモートシステム１０５に結合され得る。リモートシステム１０５は、選択された脊椎用機器からデータを受信し、それを表示する。リモートシステム１０５は、ユーザの交流を制御し、ディスプレイ上にデータを提供するためのＧＵＩ１０７を含む。ＧＵＩ１０７は、データが手術の結果を裏付けるように、１つまたは複数の形式で定量的データを外科医に提供するワークフローとして手技の異なる工程で異なる画面またはウインドウを提供し得る。
【０１０９】
外科医は、ハンドルによって選択された脊椎用機器を保持し、椎骨間にセンサ付きヘッドを向ける。動作可能にされた脊椎用機器は、荷重、荷重の位置、機器の位置、および場所のデータをリモートシステム１０５に送信し、ここで、データがリアルタイムで表示される。本明細書に記載されるように、センサ付きヘッドの外面は、先端が狭くなって、伸延の前の椎骨間の分離された空間の間の貫通を可能にするように形状が凸状である。椎骨を伸延させるのに必要な力の量は変化し得る。選択された脊椎用機器に加えられる制御される力が、椎骨間の開口部を増大させるのに必要とされ得る。例えば、椎骨間にセンサ付きヘッドを挿入するために、選択された脊椎用機器のハンドルの端部でフランジを軽く打つのにハンマーが使用され得る。
【０１１０】
この例では、センサ付きヘッドの最終的な位置は、脊椎ケージなどの構成要素が後続の工程において設置され得る場所に対応する。脊椎ケージは、選択された脊椎用機器のセンサ付きヘッドの高さおよび長さにほぼ等しい高さおよび長さを有するであろう。システム２１００は、センサ付きヘッドの軌道、位置、場所、荷重、および荷重の位置などの、選択された脊椎用機器からの定量的データを測定し、それを表示する。データは、場所への構成要素の設置を支持する。より具体的には、椎骨間に設置される構成要素における荷重および荷重の位置は、構成要素が、椎骨を伸延させるときにセンサ付きヘッドの最終的な位置に設置および配置される場合、選択された脊椎用機器からの定量的測定にほぼ等しくなり得る。
【０１１１】
外科医は、選択された脊椎用機器が、必要とされるより高いかまたは低いセンサ付きヘッド高さを有することを発見し得る。外科医は、椎骨を適切な高さまで伸延させるのに必要とされる多くの脊椎用機器を使用する。これは、様々な長さの脊椎用機器の選択に同様に適用される。一実施形態において、各脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆ内の電源は、１回のみの手技のための器具に電力を供給し得る。さらに、脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆは、デバイスの完全性を損なわずに、再利用のために滅菌することができないことがある。滅菌された包装から取り出された脊椎用機器は、外科手術が行われた後に廃棄され得る。滅菌された包装に入れたままの脊椎用機器は、別の手技に使用され得る。使用された後に廃棄される脊椎用機器は、セットを揃えるために交換され得る。
【０１１２】
代替的な手法は、最初の伸延を行うために受動的な一連の脊椎用機器を使用し得る。受動的脊椎用機器は、測定能力を有さない。外科医は、受動的脊椎用機器を用いて、椎骨間の適切な伸延高さを特定する。一連の受動的脊椎用機器は、脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆと等しい高さを有するヘッドを有する。次に、脊椎用機器は、受動的脊椎用機器によって作製された、特定された伸延高さに等しい高さを有する脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆから選択される。次に、選択された脊椎用機器は、椎骨間に挿入される。次に、定量的データ測定が、椎骨間の構成要素を埋め込むのに備えて、選択された脊椎用機器によって取られる。受動的脊椎用機器はまた、使用後に滅菌され得る低コストの消耗品または器具であり得る。代替的な手法は、手技中に使用される脊椎用機器２１０２Ａ〜Ｆの数を最小限に抑えるという利点を提供する。
【０１１３】
手術室に脊椎用機器を提供する方法が、以下に開示される。本方法の工程は、任意の順序で行われ得る。例は、脊椎領域の測定のための能動回路を有する２つ以上の脊椎用機器を含むシステムを含む。非限定的な例は、膝、臀部、足首、脊椎、肩、手、腕、および足などの他の筋肉・骨格領域に適用可能な方法を示すのに使用される。第１の工程では、２つ以上の脊椎用機器が、手術室内で提供される。脊椎用機器は、個別に滅菌された包装に入れられる。一実施形態において、脊椎用機器はそれぞれ、異なる伸延高さおよび長さを有する。外科医は、脊椎領域を露出し、患者の生理機能を評価する。第２の工程では、脊椎用機器の１つが選択される。この例では、患者に適切な伸延高さを有する脊椎用機器が選択される。脊椎用機器は、荷重および荷重の位置などの、脊椎領域のパラメータを測定するのに使用される。第３の工程では、選択された脊椎用機器は、滅菌された包装から取り出される。第４の工程では、選択された脊椎用機器は動作可能にされる。この例では、動作可能化プロセスにより、内部電源が、選択された脊椎用機器における回路に結合され、それによって、定量的測定データを生成するためのデバイスが起動される。
【０１１４】
選択された脊椎用機器を起動すると、デバイス内の通信回路が動作可能になる。第５の工程では、選択された脊椎用機器は、リモートシステムに結合する。この例では、リモートシステムは、外科医の見える範囲内で手術室内にある。リモートシステムは、選択された脊椎用機器から定量的な測定データを示すためのディスプレイを含む。リモートシステムは、選択された脊椎用機器が、音声、視覚、または触覚フィードバックによって動作可能にされることを示し得る。
【０１１５】
伸延高さは、能動的脊椎用機器を選択する前に受動的脊椎用伸延機器を用いて決定され得る。外科医は、脊椎領域が評価または露出された後、受動的脊椎用機器を選択する。第６の工程では、脊椎領域は、選択された受動的脊椎用機器を用いて伸延される。受動的脊椎用機器は、測定のための能動回路を有さない。この例では、一連の受動的脊椎用機器は、一連の能動的脊椎用機器と同一の高さおよび長さを有する。第７の工程では、受動的脊椎用機器は、選択された受動的脊椎用機器を用いた伸延の後、脊椎領域から取り出される。第８の工程では、選択された脊椎用機器は、選択された受動的脊椎用機器によって予め伸延された脊椎領域に挿入される。この例では、選択された脊椎用機器は、選択された受動的脊椎用機器と同じ高さおよび長さを有する。第９の工程では、選択された脊椎用機器は、パラメータ測定を取る。データは、手技の表示または視覚化のためにリモートシステムに無線で送信され得る。
【０１１６】
能動的脊椎用機器のうちの１つまたは複数が、手技中に使用され得る。第１０の工程では、脊椎領域の測定を取るのに使用された能動的脊椎用機器は、手技の後に廃棄される。一実施形態において、受動的脊椎用機器は、滅菌プロセスを経ることができ、廃棄されない。あるいは、使用済みの受動的脊椎用機器は、能動的脊椎用機器と同様に廃棄され得る。第１１の工程では、使用され、廃棄された脊椎用機器は交換される。交換により、後の手技のためのセットが再び揃う。使用されなかった残りの能動的脊椎用機器は、それらの滅菌された包装が手技中に開封されなかったため滅菌されており、したがって再利用され得る。
【０１１７】
図１７は、実施形態例に係る、椎間板荷重および荷重の位置のデータを提供するための脊椎測定システム２２００を示す。脊椎測定システム２２００は、図１の脊椎測定システム１００の非限定的な例のより詳細な図である。システム２２００は、リモートシステム１０５およびモジュール式脊椎用機器を含む。システム２２００は、挿入機器および外部の位置合わせデバイスも含み得る。モジュール式脊椎用機器は、ハンドル２２０６、シャフト２２０８、複数の着脱可能なセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆ、およびモジュール２２１０を含む。一般に、脊椎用機器は、ハンドル２２０６およびシャフト２２０８に結合され得る構成要素を有するモジュール式能動デバイスである。３セットの着脱可能なセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆ（２２０４Ａ、２２０４Ｂ、２２０４Ｃ、２２０４Ｄ、２２０４Ｅ、および２２０４Ｆ）、２２１６Ａ〜Ｆ（２２１６Ａ、２２１６Ｂ、２２１６Ｃ、２２１６Ｄ、２２１６Ｅ、および２２１６Ｆ）、および２２１８Ａ〜Ｆ（２２１８Ａ、２２１８Ｂ、２２１８Ｃ、２２１８Ｄ、２２１８Ｅ、および２２１８Ｆ）が、システム２２００において示される。システム２２００に提供される３セットより多いかまたは少ないセンサ付きヘッドが存在し得る。センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆ、２２１６Ａ〜Ｆ、および２２１８Ａ〜Ｆは、シャフト２２０８の遠位端に結合されるか、またはそれから取り外され得る。同様に、モジュール２２１０は、ハンドル２２０６のキャビティ２２１４に結合されるか、またはそれから取り外され得る。モジュール２２１０の外面は、取り付けられると、ハンドル２２０６の外面の一部としての形状であり得る。モジュール２２１０は、センサ付きヘッドにおけるセンサから定量的データを受信し、処理し、送信するための電子回路を含む電気的アセンブリ２２１２を含む。モジュール２２１０は、手技中に脊椎用機器２２０２に電力を供給するための電源も含み得る。電気的インターフェースおよびインターコネクトは、ハンドル２２０６およびシャフト２２０８にそれぞれ組み立てられる場合、モジュール２２１０を、センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆのうちの１つに結合する。
【０１１８】
一般に、様々な高さおよび様々な長さのセンサ付きヘッドが、脊椎の構造の大きな統計的母集団にわたる脊椎測定を支持するためのシステムの一環として提供される。この概念は、図１６に開示される構成に適用され得、この構成では、異なるセンサ付きヘッド長さを有するさらなる一連の脊椎用機器が提供され得る。モジュール式脊椎用機器は、測定デバイスおよび伸延器（ｄｉｓｔｒａｃｔｏｒ）である。脱着可能なセンサ付きヘッド２２０４Ａ、２２０４Ｂ、２２０４Ｃ、２２０４Ｄ、２２０４Ｅ、および２２０４Ｆはそれぞれ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦのセンサ付きヘッド高さを有する。同様に、着脱可能なセンサ付きヘッド２２１６Ａ、２２１６Ｂ、２２１６Ｃ、２２１６Ｄ、２２１６Ｅ、および２２１６Ｆおよび２２１８Ａ、２２１８Ｂ、２２１８Ｃ、２２１８Ｄ、２２１８Ｅ、および２２１８Ｆはそれぞれ、ヘッド高さＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦを有する。センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆの６つの異なる高さＡ〜Ｆは、典型的なシステムに提供され得る高さの例である。各セットは、示される高さより大きいかまたは小さい数を有し得る。上述したように、センサ付きヘッド高さの範囲の例は、６ミリメートル〜１４ミリメートルであり得る。センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆ、２２１６Ａ〜Ｆ、および２２１８Ａ〜Ｆはそれぞれ、２２２０、２２２２、および２２２４のセンサ付きヘッド長さを有する。外科医は、患者の脊椎の構造に基づいて、適切なセンサ付きヘッド長さを選択する。センサ付きヘッド長さの範囲の例は、２２ミリメートル〜３６ミリメートルであり得る。
【０１１９】
様々な高さを有するセンサ付きヘッドの実際の数は、用途に応じて変化し得る。一実施形態において、基準外のセンサ付きヘッド高さおよび長さは、手術室に在庫され得るが、手術室の手術野内に提供されるセットの一部にはならないであろう。それらのセンサ付きヘッドは、セットが患者に好適なセンサ付きヘッド高さおよび長さを提供しない場合、外科医に利用され得る。脊椎用機器２２０２のセンサ付きヘッドは、脊椎領域に挿入され、それによって、センサ付きヘッドの高さにほぼ等しい間隙または空間が生成される。脊椎用機器２２０２Ａ〜Ｆは、図２の脊椎用機器４００および図３の脊椎用機器４１０の非限定的な例である。この例では、脊椎用機器２２０２Ａ〜Ｆは、荷重および荷重の位置を測定するための１つまたは複数のセンサを含む。
【０１２０】
一般に、システム２２００は、脊椎領域における定量的測定を提供するために手術室内で使用され得る。外科医は、伸延の前に、脊椎領域を露出し、それを検査する。外科医は、センサ付きヘッド長さ２２２０、２２２２、および２２２４をそれぞれ有するセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆ、２２１６Ａ〜Ｆ、および２２１８Ａ〜Ｆのセットのうちの１つを選択し得る。例えば、外科医は、最短ヘッド長さ２２２０を有するセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆのセットを選択する。次に、外科医は、患者の生理機能に適切な脊椎領域を伸延させる高さを有するセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆのうちの１つを選択し得る。一実施形態において、センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆは、個別の滅菌された包装に入れられる。選択されたセンサ付きヘッドは、個別の滅菌された包装から取り出される。外科医は、選択されたセンサ付きヘッドを、シャフト２２０８の遠位端に結合する。同様に、モジュール２２１０は、滅菌された包装から取り出され、ハンドル２２０６に設置される。次に、システム２２００は、脊椎用機器２２０２から定量的データを提供するために動作可能にされる。動作可能化プロセスにより、器具の内部電源がその中の電子回路およびセンサに結合され得る。選択された脊椎用機器は、起動されてから、リモートシステム１０５に結合され得る。リモートシステム１０５は、脊椎用機器２２０２が動作可能にされ、動作していることを示すであろう。リモートシステム１０５は、選択された脊椎用機器からデータを受信し、それを表示する。リモートシステム１０５は、ワークフローを開始させ、ユーザの交流を制御し、ディスプレイ上にデータを提供するためのＧＵＩ１０７を含む。ＧＵＩ１０７は、データが手術の結果を裏付けるように、１つまたは複数の形式で定量的データを外科医に提供するワークフローとして手技の異なる工程で異なる画面またはウインドウを提供し得る。
【０１２１】
手技中に、外科医は、選択されたセンサ付きヘッドが、必要とされるより高いかまたは低い高さを有することを発見し得る。脊椎用機器２２０２は、センサ付きヘッドを交換するために脊椎領域から取り出され得る。センサ付きヘッドは、適切な伸延高さが得られるまで必要に応じて何回でも交換可能であり、脊椎用機器２２０２の定量的測定により、脊椎領域が評価される。一実施形態において、モジュール２２１０内の電源は、１回の外科的用途のための器具に電力を供給し得る。モジュール２２１０は、電源の交換を防ぐために封止され得る。さらに、手技が完了した後、モジュール２２１０および使用済みのセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆは、再利用を防ぐように廃棄される。センサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆの完全なセットは、使用済みのセンサ付きヘッドを交換し、未使用の残りのセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆと組み合わせることによって、後の手技のために作製され得る。脊椎用機器２２０２は、システムの一部のみを交換することによって、コストを削減する利点を提供する。
【０１２２】
脊椎領域を測定する方法が、以下に開示される。本方法の工程は、任意の順序で行われ得る。例は、パラメータ、位置、および軌道を測定するための能動回路を有する脊椎用機器を含む。脊椎用機器は、脊椎領域を伸延させるのに使用され得る。脊椎用機器はモジュール式であり、伸延高さを変化させるために、手技中の迅速な変更が可能である。非限定的な例は、膝、臀部、足首、脊椎、肩、手、腕、および足などの他の筋肉・骨格領域に適用可能な方法を示すのに使用される。
【０１２３】
第１の工程では、複数の着脱可能なセンサ付きヘッドのうちの１つが選択される。複数のセンサ付きヘッドは、各センサ付きヘッドが異なる高さを有するセットを含む。１セット以上のセンサ付きヘッドが提供され得、あるセットのセンサ付きヘッドは、他のセットとは異なるヘッド長さを有する。一実施形態において、各センサ付きヘッドは、個別の滅菌された包装に入れられる。選択されたセンサ付きヘッドは、滅菌された包装から取り出される。第２の工程では、選択されたセンサ付きヘッドが、機器のシャフトの遠位端に結合される。一実施形態において、センサ付きヘッドおよびシャフトはそれぞれ、雌雄継手および雄継手を有する。雄継手は、雌継手に挿入され、所定の位置に固定される。固定工程は、１つまたは複数の保持機構を含む位置へのセンサ付きヘッドの回転であり得る。第３の工程では、モジュールが、脊椎用機器に結合される。モジュールは、センサ付きヘッドにおけるセンサからデータを受信するための電子アセンブリを含む。一実施形態において、モジュールは、ハンドルのキャビティに設置される。モジュールは、ハンドルにおける位置にモジュールを固定するが、モジュールの取り外しを可能にする保持機構を含む。電子アセンブリは、機器における電気的インターフェースおよびインターコネクトを介して、センサ付きヘッドに動作可能に結合する。機器は、伸延プロセス中に測定を取るために動作可能にされ得る。
【０１２４】
第４の工程では、機器におけるセンサ付きヘッドが取り外される。一実施形態において、機器における能動回路は、センサ付きヘッド取り外しプロセスの前に動作を停止される。この例では、センサ付きヘッドは、シャフトが引き抜かれ得るように、固定された位置から逆に回転される。第５の工程では、センサ付きヘッドは、残りのセンサ付きヘッドから選択される。典型的に、前のセンサ付きヘッドは、患者の生理機能に基づいて、様々な伸延高さを選択するように交換される。上述したように、新たに選択されたセンサ付きヘッドは、個別の滅菌された包装から取り出される。第６の工程では、新たに選択されたセンサ付きヘッドは、上に開示されるように、機器のシャフトの遠位端に結合される。第７の工程では、機器は、筋肉・骨格系における定量的測定データを生成するための動作可能にされる。動作可能化のプロセスにより、機器に電力供給するために、モジュール内の電源が、電子アセンブリに結合される。一実施形態において、滅菌された包装において、放電を防ぎ、寿命を最大限にするために、電源は、電子アセンブリから接続を切られる。第８の工程では、使用済みのセンサ付きヘッドおよびモジュールは、手技の後に廃棄される。センサ付きヘッドおよびモジュールは、機器から取り外され、適切に廃棄される。一実施形態において、ハンドルおよびシャフトを含む機器の本体は、後の手技のために滅菌され得る。
【０１２５】
図１８は、実施形態例に係る、モジュール２２１０およびハンドル２２０６の分解図を示す。モジュール２２１０およびハンドル２２０６は、図１７の脊椎用機器２２０２の一部である。図１７および図１８の構成要素が参照され得る。着脱可能なモジュール２２１０は、システムのコストを削減し、性能向上の経路を提供するために、本明細書に記載される機器および器具に適用され得る非限定的な例である。モジュール２２１０は、脊椎用機器２２０２のセンサ付きヘッドにおけるセンサから測定データを受信し、処理し、送信するための電子アセンブリ２２１２を含む。電子アセンブリ２２１２は、図１５の電子アセンブリ２０２４に対応し、図１１および図１２に記載される回路の少なくともいくつかを含む。電子アセンブリ２２１２は、モジュール２２１０内で封止され、外部環境から絶縁される。モジュール２２１０は、脊椎用機器２２０２に結合し、脊椎用機器２２０２から取り外し可能である。一般に、脊椎用機器２２０２は、モジュール２２１０に結合する電気的インターフェースを含む。この例では、脊椎用機器２２０２は、モジュール２２１０を受け入れるためのキャビティ２２１４を含む。キャビティ２２１４における電気的インターフェース２３０８は、モジュール２２１０が挿入されるとき、電気的インターフェース２３０２に結合し、電気的インターフェース２３０２と適合する。一実施形態において、電気的インターフェース２３０２および２３０８は、各インターフェースの電気的結合を確保するために、圧力下で一緒に保持される。例えば、電気的インターフェース２３０８は、力による結合を維持するために、モジュール２２１０の挿入下で圧縮するばね接点を含み得る。フレキシブルインターコネクト２３１０は、ハンドル２２０６のキャビティ２２１４において電気的インターフェース２３０８に結合する。フレキシブルインターコネクト２３１０は、デバイスのセンサ付きヘッド領域におけるセンサへの結合のために、脊椎用機器２２０２のシャフトを通って延在する。
【０１２６】
この例では、モジュール２２１０は、ポリカーボネートなどのポリマー材料から作製され得る。モジュール２２１０は、２つ以上の部品に成形され、合わせて組み立てられて、ハウジングまたはエンクロージャが形成され得る。電子アセンブリ２２１２は、成形されたキャビティに設置され得、キャビティは、回路をモジュール２２１０内に保持し、それを配向する。電子アセンブリ２２１２は、フレキシブルインターコネクトを用いて、電気的インターフェース２３０２に結合され得る。電子アセンブリ２２１２および電気的インターフェース２３０２は、簡単に組み立てるようにフレキシブルインターコネクトに結合する１つまたは複数のコネクタを含み得る。残りの成形品は、接着剤、溶接、機械的固定、またはボンディングなどの封止方法を用いて、ハウジングまたはエンクロージャを形成するように結合され得る。一実施形態において、無線通信が、表示および視覚化のために、脊椎用機器２２０２からリモートシステムに測定データを送信するのに使用される。ポリカーボネートなどのポリマー材料が、無線信号を伝達可能であり、測定データが、エンクロージャを介して、モジュール２２１０内から伝達される。
【０１２７】
モジュール２２１０は、脊椎用機器２２０２に結合されるとき、デバイスを位置合わせし、保持するための特徴２３０４をさらに含む。特徴２３０４は、モジュール２２１０が、ハンドル２２０６のキャビティ２２１４に挿入されるために、開口部２３１２に適合する。固定機構が、モジュール２２１０の対向する図で示される。固定機構は、タブ２３０６から延在するフランジ２３１６を有する可撓性タブ２３０６を含む。フランジ２３１６は、ハンドル２２０６のキャビティ２２１４における開口部２３１４に対応し、それに適合する。開口部２３１２および２３１４における特徴２３０４および２３１６はそれぞれ、脊椎用機器２２０２の使用中に、モジュール２２１０を保持し、モジュール２２１０が外れるのを防ぐ。モジュール２２１０の取り外しプロセスは、フランジ２３１６が、開口部２２１４から取り外されるように可撓性タブ２３０６を屈曲させる必要がある。次に、モジュール２２１０は、フランジ２３１６が開口部２３１４に結合するのを防ぐために、可撓性タブ２３０６を曲げながら、キャビティ２２１４から外され得る。
【０１２８】
図１９は、実施形態例に係る、着脱可能なセンサ付きヘッド２４０２を受け入れるためのシャフト２４０４を示す。この図は、図１７のシャフト２２０８のセンサ付きヘッド２４０２および遠位端２４０４の詳細な図を示す。図１７および図１８の構成要素が参照され得る。センサ付きヘッド２４０２は、脊椎用機器２２０２からの着脱可能なセンサ付きヘッドの例を提供するための図１７のセンサ付きヘッド２２０４Ａ〜Ｆに対応する。一般に、センサ付きヘッド２４０２の近位端は、器具のシャフト２２０８の遠位端２４０４への継手と一致する継手を含む。継手は、伸延および測定プロセスのために、センサ付きヘッド２４０２およびシャフト２２０８を物理的に結合するように一致する。センサ付きヘッド２４０２の近位端における継手およびシャフト２２０８の遠位端２４０４における継手は、結合されると、剛性構造を形成し、剛性構造は、脊椎領域に挿入され、荷重下でデバイスを位置決めするように移動され得る。センサ付きヘッド２４０２は、脊椎領域のパラメータを測定するための１つまたは複数のセンサを含む。センサは、センサ付きヘッド２４０２内のフレキシブルインターコネクトによって、センサ付きヘッド２４０２における継手に近接して電気的インターフェースに結合され得る。同様に、電子アセンブリは、シャフト２２０８の縦方向の通路を通って延在するフレキシブルインターコネクトによって、シャフト２２０８の遠位端２４０４における電気的インターフェースに結合され得る。シャフト２２０８のセンサ付きヘッド２４０２および遠位端２４０４の電気的インターフェースは、継手によって互いに結合されるとき、電気的アセンブリをセンサに位置合わせし、それを結合する。ここで、センサ付きヘッド２４０２は、手技中に必要とされるとき、取り外され、交換され得る。
【０１２９】
雌継手は、結合機構の例においてセンサ付きヘッド２４０２の近位端で開口部２４０６を通して利用される。雄継手２４０８は、シャフト２２０８の遠位端２４０４から延在する。雄継手２４０８は、保持機構２４１６を有する円筒形伸長部２４１４を含む。継手のタイプは、雄継手がセンサ付きヘッド２４０２にあり、雌継手がシャフト２２０８の遠位端２４０４にあるように逆にすることができる。電気的インターフェース２４１０が、シャフト２４０４の遠位端に形成され得る。雄継手２４０８は、電気的インターフェース２４１０から中央に延在する。電気的インターフェース２４１０は、電気的結合のためにばね荷重ピン２４１２を含み、シャフト２２０８の遠位端２４０４を封止する。ばね荷重ピン２４１２は、雄継手２４０８の周りの電気的インターフェース２４１０の周縁部に位置する。ばね荷重ピン２４１２は、シャフト２２０８内のフレキシブルインターコネクトに結合する。ばね荷重ピン２４１２は、結合プロセスによって加えられる圧力下で圧縮し得る。ばね荷重ピン２４１２によって、センサ付きヘッド２４０２における対応する電気的インターフェースに加えられる力は、結合された場合の、センサから電気的アセンブリへの確実な電気的結合を確保する。ばね荷重ピン２４１２は、シャフト２２０８の内部を外部環境と絶縁するガスケットまたはシールを含む。一実施形態において、電気的インターフェース２４１０は、封止され得、後の手技に再利用するためにシャフト２４０４およびハンドル２２０６の滅菌を可能にする。図示されるように、電気的インターフェース２４１０上に５つのばね荷重ピン２４１２がある。５つのピンは、センサ付きヘッド２４０２における４つのセンサに結合し、接地される。この例では、４つのセンサは、センサ付きヘッド２４０２の外面に脊椎領域によって加えられる荷重および荷重の位置を測定する。
【０１３０】
図２０は、実施形態例に係る、センサ付きヘッド２４０２の雌継手２５０２の断面図を示す。一般に、雄継手２４０８は、雌継手２６０２に結合して、センサ付きヘッド２４０２を、シャフト２２０８の遠位端２４０４に保持する。図１７、図１８、および図１９が参照され得る。センサ付きヘッド２４０２の開口部２４０６は、シャフト２２０８の遠位端２４０４を受け入れる。雌継手２５０２は、シャフト２２０８の遠位端２４０４における電気的インターフェース２４１０に対応する電気的インターフェース２５０４を含む。電気的インターフェース２５０４は、センサ付きヘッド２５０２が、シャフト２２０８の遠位端２４０４に結合されるとき、ばね荷重ピン２４１２に適合する電気接点２５０６を含む。電気的インターコネクト２５０８は、電気接点２５０６を、センサ付きヘッド２４０２におけるセンサに結合する。雌継手２５０２は、構造の中央に位置する鍵孔状の（ｋｅｙｅｄ）開口部２５１０を含む。鍵孔状の開口部２５１０は、保持機構２４１６が、雌継手２５０２を通して挿入されるのを可能にする１つの位置を有する。
【０１３１】
一実施形態において、電気的インターフェース２４１０の外径は、開口部２４０６の内径にほぼ等しいかまたはそれより小さい。開口部２４０６への電気的インターフェース２４１０の適合により、シャフト２４０４へのセンサ付きヘッド２４０２の堅固な結合が支持される。センサ付きヘッド２４０２は、保持機構２４１６が、鍵孔状の開口部２５１０を通して挿入された後に回転される。ばね荷重障壁（ｓｐｒｉｎｇ−ｌｏａｄｅｄ  ｂａｒｒｉｅｒ）２５１２が、保持機構２４１６の回転経路中にある。ばね荷重障壁２５１２は、雌継手２５０２の表面のほぼ表面レベルまで圧縮し得る。ばね荷重障壁２５１２の表面は、曲線状または球状であり得る。保持機構２４１６は、回転されると、ばね荷重障壁２５１２を圧縮し、結合プロセス中に構造上を回転する。ばね荷重障壁２５１２のばねは、保持機構が回転して過ぎた後、構造を、雌継手２５０２の表面の上に上げる。回転経路の回転止め２５１４が、保持機構２４１６を阻止することによって、センサ付きヘッド２４０２のさらなる回転を防ぐ。
【０１３２】
一実施形態において、保持機構２４１６は、回転止め２５１４とばね荷重障壁２５１２との間で停止される。回転止め２５１４およびばね荷重障壁２５１２は、使用時のセンサ付きヘッド２４０２の移動および回転を防ぐための障壁を形成する。さらに、回転止め２５１４は、電気的インターフェース２５０４および電気的インターフェース２４１０が、センサ測定データを提供するために、センサ付きヘッド２４０２におけるセンサを電気的アセンブリに結合するために位置合わせされるようにセンサ付きヘッド２４０２を位置決めする。一般に、保持機構２４１６は、力を受けて雌継手２５０２の表面に対して保持される。例えば、保持機構２４１６の回転経路は、回転止め２５１４に近づくにつれて、保持機構２４１６と雌継手２５０２の表面との間の力を増大させるように傾斜され得る。ばね荷重ピン２４１２は、保持機構２４１６を、雌継手２５０２の表面に押圧する力も加えることができる。
【０１３３】
図２１は、実施形態例に係る脊椎用機器２６００の分解図を示す。脊椎用機器２６００は、図１の脊椎用機器１０２、図２の脊椎用機器４００、および図３の脊椎用機器４１０の非限定的な例のより詳細な図である。脊椎用機器２６００は、脊椎領域のパラメータを測定するための少なくとも１つのセンサを組み込むセンサ付きヘッド２００２を有する測定デバイスである。脊椎用機器２６００は、ハウジング２６０２、ハウジング２６０４、電子アセンブリ２６２６、インターコネクト２６３０、およびセンサ２６３８を含む。一般に、ハウジング２６０２および２６０４は、一緒に結合して、電子アセンブリ２６２６、インターコネクト２６３０、およびセンサ２６３８を外部環境から絶縁する。ハウジング２６０２および２６０４はそれぞれ、支持構造２６１０および支持構造２６１６を含む。センサ２６３８は、脊椎領域のパラメータを測定するために支持構造２６１０および２６１６に結合する。外科手術では、支持構造２６１０および２６１６は、脊椎領域と接触し得る。一実施形態において、支持構造２６１０および２６１６は、圧縮力が加えられると、センサ２６３８を圧縮し得る脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッドを含む。
【０１３４】
ハウジング２６０２は、ハンドル部分２６０６、シャフト部分２６０８、および支持構造２６１０を含む。同様に、ハウジング２６０４は、ハンドル部分２６１２、シャフト部分２６１４、および支持構造２６１６を含む。ハウジング２６０４は、フランジ２６４４、キャビティ２６１８、および縦方向の通路２６４６をさらに含む。フランジ２６４４は、脊椎用機器２６００のハンドルの近位端における補強構造である。フランジ２６４４は、脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッドを脊椎領域に挿入するための衝撃力を与えるためにハンマーまたは木槌で打たれ得る。キャビティ２６１８は、電子アセンブリ２６２６を支持および保持する。電子アセンブリ２６２６は、センサ２６３８から定量的測定を受信し、処理し、送信する。電源２６２８は、電子アセンブリ２６２６に結合する。一実施形態において、電源は、電子アセンブリ２６２６のプリント基板に取り付けられた１つまたは複数の電池であり得る。電子アセンブリ２６２６は、フレキシブルインターコネクト２６３０によって、センサ２６３８に結合され得る。フレキシブルインターコネクト２６３０は、パターニングされた導電性金属トレースを有する可撓性基板を含み得る。電子アセンブリ２６２６は、組み立てを簡単にするためにフレキシブルインターコネクト２６３０に結合する１つまたは複数のコネクタを有し得る。フレキシブルインターコネクト２６３０は、脊椎用機器２６００のシャフトの縦方向の通路を通って結合する。一実施形態において、縦方向の通路２６４６は、キャビティ２６１８をセンサ付きヘッド領域に結合するフレキシブルインターコネクト２６３０用のチャネルとして使用される。保持機構２６４０は、脊椎用機器２６００を組み立てるとき、電源２６２８、電子アセンブリ２６２６、およびフレキシブルインターコネクト２６３０を所定の位置に保持し得る。保持機構２６４０は、構成要素に結合され得る発泡体を含むことができ、ハウジング２６０２がハウジング２６０４に結合される際に能動構成要素を損傷せずに圧縮する。
【０１３５】
脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッドは、支持構造２６１０、支持構造２６１６、インターコネクト２６３４、センサガイド２６３６、およびセンサ２６３８を含む。支持構造２６１０および２６１６の外面は、脊椎領域中への挿入を支持するために凸状であり得る。インターコネクト２６３４は、支持構造２６１６の内面の上にあるフレキシブルインターコネクト２６３０の一部である。フレキシブルインターコネクト２６３４は、センサ２６３８の電気接点領域に結合する導電性トレースを含む。センサガイド２６３６は、インターコネクト２６３４の上にある。一実施形態において、インターコネクト２６３４およびセンサガイド２６３６は、周囲の側壁によって、支持構造２６１６内に位置合わせされ、保持され得る。センサガイド２６３６は、センサ２６３８を保持し、それを位置決めするための開口部を含む。この例では、センサ２６３８は、力、圧力、または荷重センサである。インターコネクト２６３４は、センサガイド２６３６の開口部と適合する電気接点領域を有し得る。電気接点領域は、センサ２６３８を、センサガイド２６３６の開口部を通して結合するために露出される。センサガイド２６３６はまた、各センサの電気的インターフェースが、インターコネクト２６３４の対応する電気接点領域に結合し得るように、センサ２６３８を保持し、それを位置決めする。センサ２６３８の電気的インターフェースは、はんだ、導電性エポキシ、共晶接合、超音波接合、または機械的結合などの手段によって、インターコネクト２６３４の対応する電気接点領域に結合され得る。センサガイド２６３６はまた、所定の場所で支持構造２６１０または２６１６に結合するセンサを位置決めする。一実施形態において、センサ２６３８は、外面における場所に対応する支持構造２６１０または２６１６の内面に接触する。センサガイド２６３６によってセンサを位置決めすると、支持構造２６１０の外面に加えられる荷重の位置を計算することができる。荷重板２６４２が、センサ２６３８と支持構造２６１０の内面との間に結合され得る。荷重板２６４２は、支持構造２６１０の内面からの荷重を各センサ２６３８に分配する。
【０１３６】
上述したように、ハウジング２６０２および２６０４は、互いに結合されると、脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッドの圧縮を支持する。支持構造２６１０および２６１６の外面にわたって加えられる圧縮力は、センサ２６３８に向けられる。圧縮経路における支持構造２６１０、支持構造２６１６、荷重板２６４２、およびインターコネクト２６３４などの他の構成要素は、荷重下で変形しない。一実施形態において、荷重板２６４２は、鋼またはステンレス鋼などの金属を含む。圧縮性接着剤２６２４が、支持構造２６１０および２６１６の周縁部を結合するのに使用され得、それによって、測定範囲にわたってセンサ付きヘッドおよびその中のセンサ２６３８の移動を可能にする。圧縮性接着剤２６２４は、シリコーン系接着剤などの接着剤であり得る。接着剤２６２４は、センサ付きヘッドが、圧縮された後、無荷重の位置に戻り、再現可能な無荷重の高さに移動するように弾性である。一実施形態において、第２の接着剤２６２２が、構造を互いに封止し、結合するために、ハウジング２６０２および２６０４の残りの周縁部の周りに使用される。接着剤２６２２および２６２４は、ハウジング２６０２および２６０４を互いに結合する前に塗付される。接着剤２６２２は、周囲面を一緒に合わせるのりまたはエポキシなどの接着剤であり得る。言い換えると、接着剤２６２２によって結合されたボンド表面は、表面が接着剤２６２２によって互いに接触した状態に保たれるため、圧縮の範囲を有さない。あるいは、接着剤２６２４は、ハウジング２６０２および２６０４を互いに結合するために、周縁部全体の周りに使用され得る。
【０１３７】
図２２は、実施形態例に係る脊椎用機器２６００のシャフト領域の断面図を示す。シャフト領域は、互いに結合されたハウジング２６０２およびハウジング２６０４のそれぞれのシャフト２６０８および２６１４を含む断面図である。この図は、脊椎用機器２６００のシャフト領域およびハンドル領域の一部に対応するハウジング２６０２および２６０４の結合についての詳細図を提供する。図２１の構成要素が参照され得る。一般に、脊椎用機器２６００の能動構成要素用のハウジングが、ハウジング２６０２をハウジング２６０４に結合することによって形成される。一実施形態において、ハウジング２６０２およびハウジング２６０４の周囲面が、２つ以上の接着剤を用いて互いに固定される。ハウジング２６０２およびハウジング２６０４の周囲面は、構造が適合し、障壁を形成し、ボンディングのための表面積を提供するように一致する。この例では、ハウジング２６０２の周囲面２７０２は、三角形の伸長部などの幾何学形状を有する。ハウジング２６０４の周囲面２７０４は、三角形の伸長部を受け入れるためのｖ字形の溝などの対応する幾何学形状を有する。四角形、円形、または他の多角形形状などの他のさね継ぎ（ｔｏｎｇｕｅ  ａｎｄ  ｇｒｏｏｖｅ）形状が使用され得る。突き合わせ継手または重ね継ぎなどの継手も使用され得る。センサ付きヘッド領域の周囲面の外形は、シャフトおよびハンドル領域の周囲面２７０２および２７０４と異なる。この例では、ハウジング２６０２および２６０４が互いに結合されるとき、周囲面２７０２の三角形の伸長部の表面は、周囲面２７０４のｖ字形の溝の表面に接触する。
【０１３８】
上述したように、ハウジング２６０２および２６０４の周囲面２７０２および２７０４はそれぞれ、脊椎用機器２６００のハンドル部分およびシャフト部分を結合する。周囲面２７０２は、周囲面２７０４に適合し、組み立て中に位置合わせフィードバックを提供する。図２１を参照すると、ハンドル部分およびシャフト部分は、接着剤２６２２が塗布される領域に対応する。この例では、接着剤２６２２は、接着剤材料以外の表面間の遊びまたは間隙を伴わずに周囲面２７０２および２７０４を互いに結合またはボンドする。一実施形態において、周囲面２７０２および２７０４によって結合されるハンドル部分およびシャフト部分は、関節の結合完全性のために、ハウジングを損傷せずに取り外すことができない。周囲面２７０２および接着剤２６２２の形状により、脊椎用機器２６００の内部が外部環境から封止され、絶縁される。図示されるように、シャフトの遠位端の一部および支持構造２６１０および２６１６の周囲面は、本明細書に開示されるように異なる外形を有し得る。同様に、他の幾何学形状の表面または曲線状の表面が、周囲面２７０２および２７０４に使用され得る。
【０１３９】
図２３は、実施形態例に係る脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッド領域の断面図を示す。この図は、シャフト領域のセンサ付きヘッド領域および遠位部分に対応する支持構造２６１０および２６１６の結合についての詳細図を提供する。図２１および図２２の構成要素が参照され得る。一般に、センサ付きヘッド領域は、脊椎領域のパラメータを測定するための少なくとも１つのセンサを含む。この例では、力、圧力、または荷重を測定するためのセンサが、支持構造２６１０と２６１６との間に結合される。支持構造２６１０および２６１６は、脊椎領域に挿入されるとセンサを圧縮する。センサは、圧縮に対応する信号を出力する。したがって、支持構造２６１０および２６１６は、互いに対して移動して、センサの圧縮を可能にする。
【０１４０】
図示されるように、センサ付きヘッド領域の支持構造２６１０および２６１６に対応するハウジング２６０２およびハウジング２６０４の周縁部は、移動を可能にするように互いに結合する。ハウジング２６０２の支持構造２６１０は、三角形の領域を有する周囲面２８０２を含む。ハウジング２６０４の支持構造２６１６は、ｖ字形の溝を有する周囲面２８０４を含む。一実施形態において、ハウジング２６０２がハウジング２６０４に結合されると、間隙２８０６が、周囲面２８０２と周囲面２８０４との間に存在する。より具体的には、図２２に示されるように、ハウジング２６０２の周囲面２７０２が、ハウジング２６０４の周囲面２７０４に接触するとき、周囲面２８０２の三角形の領域の表面は、周囲面２８０４のｖ字形の溝の表面に接触しない。間隙２８０６により、支持構造２６１０および２６１６の外面に加えられる圧縮力が、センサ付きヘッド領域の高さが減少されるように移動することが可能になる。間隙２８０６は、脊椎用機器２６００の測定範囲にわたってセンサの高さの変化より大きい。表面が、非限定的な例において三角形およびｖ字形の溝の形状として示されているが、表面２８０２および２８０４は、支持構造２６１０および２６１６の間隙２８０６および移動を支持する他の形状を取り得る。
【０１４１】
センサ付きヘッド領域およびシャフトの遠位端の一部は、図２１に示される接着剤２６２４の領域に対応する。この例では、接着剤２６２４は、周囲面２８０２および２８０４を互いに弾性的に結合する。接着剤２６２４は、周囲面２８０２と２８０４との間の間隙２８０６を充填する。支持構造２６１０および２６１６は、脊椎用機器２６００のセンサアセンブリのためのハウジングとなる。接着剤２６２４は、荷重が支持構造２６１０および２６１６にわたって加えられると圧縮し得る。接着剤２６２４は、支持構造２６１０および２６１６の圧縮の後に弾性的に反発し、それによって、無荷重になるとセンサ付きヘッド領域を間隙２８０６へと戻す。間隙２８０６に接着剤２６２４を充填することで、センサ付きヘッド領域の内部およびシャフトの遠位端が封止され、外部環境から絶縁される。一実施形態において、接着剤２６２２および接着剤２６２４は、組み立てプロセスとほぼ同時に塗付される。接着剤２６２２は、図２２の周囲面２７０２および２７０４の少なくとも一方に塗付される。同様に、接着剤２６２４は、周囲面２８０２および２８０４の少なくとも一方に塗付される。次に、ハウジング２６０２およびハウジング２６０４は、脊椎用機器２６００の能動的システム用のハウジングを形成するように互いに結合される。
【０１４２】
一実施形態において、支持構造２６１０および支持構造２６１６は、外部耐荷重面を可撓性にするように修正され得る。周囲の溝３００６が、支持構造２６１０に形成される。一般に、溝は、外部耐荷重面が屈曲し得るように周囲に形成される。力、圧力、または荷重が、耐荷重面の下にあるセンサに向けられる。可撓性の支持構造耐荷重面は、測定誤差を引き起こし得る荷重の結合を最小限に抑える。例えば、溝３００６は、周囲面２８０２から２８０４への荷重の結合を減少させる。支持構造２６１０の耐荷重面に加えられる荷重は、内面３００４を介して荷重センサ２６３８に結合される。溝３００６が、内面３００４を画定し得る。荷重板が、内面３００４からセンサ２６３６へと荷重を分配するのに使用され得る。同様に、溝３００８が、支持構造２６１６の外部耐荷重面が屈曲し得るように支持構造２６１６において周囲に形成される。支持構造２６１６の耐荷重面に加えられる力、圧力、または荷重が、内面３００２を介してセンサ２６３８に向けられる。表面２８０４を介した表面２８０２への荷重結合は、支持構造２６１６の可撓性外部耐荷重面によって最小限に抑えられる。溝３００８は、内面３００２を画定し得る。
【０１４３】
図２４は、実施形態例に係る脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッド領域の分解図を示す。一般に、支持構造２６１６は、周囲面２８０４を有する側壁２９０４を含む。図示されるように、側壁２９０４の周囲面２８０４はｖ字形の溝である。フレキシブルインターコネクト２６３４のインターコネクト２６３４は、センサ２６３８を電子アセンブリ２６２６に結合する。フレキシブルインターコネクト２６３４は、脊椎用機器２６００のシャフトを通って、センサ付きヘッド領域へと延在する。一実施形態において、インターコネクト２６３４は、支持構造２６１６に収まる形状であり得る。インターコネクト２６３４は、支持構造２６１６の内面の上にある。インターコネクト２６３４は、側壁２９０４によって支持構造２６１６上に位置決めされ、位置合わせされ、保持される。
【０１４４】
図示されるように、センサガイド２６３６は、インターコネクト２６３４の上にある。センサガイド２６３６は、センサ２８３８を位置決めし、それを保持する。一実施形態において、センサガイドは、４つのセンサ用の開口部２９０６を含む。４つのセンサ２８３８は、支持構造２６１０および２６１６に加えられる荷重の大きさならびに加えられる荷重の位置を決定し得る。センサ２６３８の電気接点は、インターコネクト２６３４における対応する接触領域に結合する。一実施形態において、各センサ２６３８は、２つの接点を有し、そのうちの１つが共通接地である。センサガイド２６３６の開口部２９０６は、下部のインターコネクト２６３４に適合し、それを露出する。さらに、開口部２９０６は、センサに結合するためのインターコネクト２６３４の接触領域を示す。荷重板２６３６は、センサ２６３８の上にあってもよい。荷重板２６３６は、支持構造２６１０および２６１６に加えられる付加力、荷重、または圧力を、センサ２６３８に分配するための任意選択の構成要素である。荷重板２６３６は、支持構造２６１０の内面に結合する。荷重板２６３６はまた、支持構造２６１６の側壁２９０４によって、センサ付きヘッド領域中に位置決めされ、位置合わせされ得る。あるいは、支持構造２６１０は、荷重板２６３６用の保持機構を有し得る。
【０１４５】
図２５は、実施形態例に係る脊椎用機器２６００の組み立てられたセンサ付きヘッド領域の断面図を示す。この図は、センサ付きヘッド領域に対応する支持構造２６１０および２６１６内の積層アセンブリについての詳細図を提供する。図２１、図２３、および図２４の構成要素が参照され得る。支持構造２６１６は、内面３００２を画定する側壁２９０４を含む。この例では、溝３００８が、側壁２９０４に隣接し、支持構造２６１６の表面３００２を画定する。溝３００８は、支持構造２６１６が荷重下で屈曲するのを促す。フレキシブルインターコネクト２６３０は、電子アセンブリ２６２６をセンサ２６３８に結合する。フレキシブルインターコネクト２６３０は、脊椎用機器２６００のセンサ付きヘッド領域に収容されるインターコネクト２６３４を含む。インターコネクト２６３４は、センサ２６３８を結合するための接触領域を含む。インターコネクト２６３４は、支持構造２６１６の内面３００２の上にある。インターコネクト２６３４は、支持構造２６１６の側壁３００２によって、センサ付きヘッド領域内に保持され、位置合わせされ、位置決めされる。
【０１４６】
センサガイド２６３６は、インターコネクト２６３４の上にある。センサガイド２６３６は、インターコネクト２６３４と同様の形状である。センサガイド２６３６は、支持構造２６１６の側壁２９０４によって、センサ付きヘッド領域内に保持され、位置合わせされ、位置決めされる。センサガイド２６３６は、インターコネクト２６３４の接触領域と適合する開口部を有する。センサ２６３８は、センサ２６３８の接点が、インターコネクト２６３４における接触領域に結合するように、センサガイド２６３６の開口部に設置される。一実施形態において、センサガイドプレート２６３６は、非導電性ポリマー材料を含む。この例では、センサ２６３８は、荷重板２６４２または支持構造２６１０の内面を結合するためのセンサガイド２６３６の表面の上に延在する。
【０１４７】
荷重板２６４２は、積層アセンブリの任意選択の構成要素である。荷重板２６４２は、支持構造２６１０および２６１６に加えられる力、圧力、または荷重をセンサ２６３８に分配する。一実施形態において、荷重板２６４２は、インターコネクト２６３４およびセンサガイド２６３４と同様の形状であり得る。荷重板２６４２は、センサ２６３８の上にあり、それに結合する。この例では、支持構造２６１０は、荷重板２６４２をセンサ２６３８上に位置決めする周囲の側壁を含む。この例では、溝３００６は、支持構造２６１０の周囲の側壁に隣接し、支持構造２６１０の表面３００４を画定する。溝３００６は、支持構造２６１０が荷重下で屈曲するのを促す。支持構造２６１０の内面３００４は、荷重板２６４２に結合する。支持構造２６１０の周囲面２８０２は、圧縮荷重下で移動を支持するように支持構造２６１６の周囲面２８０４に結合される。特に、センサ２６３８は、荷重下で高さが変化し得る。上に開示されるように、弾性接着剤２６２４は、周囲面２８０２と２８０４との間の間隙を充填する。接着剤２６２４は、支持構造２６１０および２６１６を互いに結合する。接着剤２６２４は、センサ付きヘッド領域の積層アセンブリを封止し、外部環境から絶縁する。さらに、接着剤２６２４は、支持構造２６１０および２６１６に加えられる力、圧力、または付加が、測定のために外面からセンサ２６３８へと移動されるように圧縮し得る。
【０１４８】
図２６は、実施形態例に係る脊椎用機器３１００およびクレードル３１０８を示す。一般に、脊椎用機器３１００は、脊椎領域のパラメータを測定するための１つまたは複数のセンサを含む整形外科用器具である。一実施形態において、脊椎用機器３１００は、使い捨てのデバイスである。例えば、外科手術に使用される脊椎用機器３１００は、手術が完了した後に廃棄されるであろう。安全措置として、脊椎用機器３１００内の着脱できない電源は、２回以上の手技に十分な充電を有してはならない。脊椎用機器３１００の再利用を防ぐさらなる安全措置は、エンドユーザにデバイスを動作可能にさせるが、デバイスが動作を停止するかまたはオフになるのを防ぐことである。一般に、脊椎用機器３１００の電源は、測定プロセスが、デバイスが残っている状態で完了した後、放電し続けるであろう。一実施形態において、内部電源の電圧は、電子機器からの電流流出のために次第に低下し、それによって、低い電圧条件の場合にデバイスの停止を引き起こす。動作可能化および動作停止プロセスは、電子医療機器に、より具体的には、整形外科用装具構成要素、測定設備および電子器具などの使い捨ての医療機器に適用可能であることに留意されたい。
【０１４９】
脊椎用機器３１００は、１つまたは複数のセンサに結合される電子アセンブリ３１０４を含む。電池またはキャパシタなどの電源３１１４が、電子アセンブリ３１０４に取り付けられ得る。図示されるように、電子アセンブリ３１０４は、デバイスの本体またはハンドル部分に設置され得る。一実施形態において、電子アセンブリ３１０４は、脊椎用機器３１００のハンドル中に封止され、取り外すことができない。インジケータ３１０２が、パワーオンシーケンス（ｐｏｗｅｒ  ｏｎ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）または実施可能状態の視覚、音声、または触覚表示を提供し得る。一実施形態において、インジケータ３１０２は、発光ダイオードであり得る。電子アセンブリ３１０４は、脊椎用機器３１００が、閾値を超える磁場の存在下にあるときを検出する磁気感応スイッチ３１０６をさらに含む。磁気感応スイッチ３１０６は、電子アセンブリ３１０４における電子回路に結合して、脊椎用機器３１００を動作可能にしたり、動作を停止させたりする。
【０１５０】
クレードル３１０８は、脊椎用機器３１００が脊椎用機器３１００を動作可能にするのを支持する。典型的に、クレードル３１０８は、外科医、医師、または医療提供者などのエンドユーザによって使用される。この例では、脊椎用機器３１００は、外科手術のために手術室内で使用され得る。クレードル３１０８は、脊椎用機器３１００が使用される場所の近くに位置する。クレードル３１０８は、脊椎用機器３１００を支持し、保持し、位置決めするように形成される。脊椎用機器３１００は、クレードル３１０８から容易に取り外され得る。一実施形態において、脊椎用機器３１００は、デバイスを位置決めし、それを動作可能にするために、成形されたキャビティ３１１２に設置され得る。クレードル３１０８は、キャビティ３１１２の下にある磁石３１１０を含む。脊椎用機器３１００をクレードル３１０８中に設置すると、磁気感応スイッチ３１０６が、磁石３１１０からの磁場に曝される。磁石３１１０によって生成される磁場は、キャビティ３１１２に設置されるときに磁気感応スイッチ３１０６の閾値を超え、それによって、磁気感応スイッチ３１０６に状態を変化させる。例えば、磁気感応スイッチ３１０６が、通常開いている場合、脊椎用機器３１００をクレードル３１０８中に設置すると、スイッチが閉じる。逆に、脊椎用機器３１００をクレードル３１１２から取り外すと、磁場が閾値未満に減少するため、磁気感応スイッチが開く。磁気感応スイッチ３１０８の開閉のタイミングにより、脊椎用機器３１００を動作可能にしたり、動作を停止させたりするために、電子アセンブリ３１０４の回路によって受信される信号が生成される。一実施形態において、電源は、電子回路から物理的に切り離され得る。医療機器を動作可能にするための回路およびプロセスが、以下により詳細に開示される。
【０１５１】
図２７は、実施形態例に係る膝インサート３２００およびクレードル３２０８を示す。この例は、図２６に開示されるように、磁場内への設置によって動作可能にされ、動作を停止され得る別のタイプの医療機器を示す。膝インサート３２００は、膝関節の連結を可能にするための少なくとも１つの関節面を有する装具構成要素である。図示されるように、膝インサート３２００は、２つの関節面を有する。膝インサート３２００は、測定データを提供するために、手術中にまたは永久的に膝中で使用され得る。膝インサートが示されているが、以下に詳細に記載される回路および方法が、人体、より具体的には、関節、骨、腱、靱帯、および筋肉などの筋肉・骨格系のパラメータの測定のためのセンサを有する他の装具構成要素に使用され得る。
【０１５２】
インサート３２００は、筋肉・骨格系のパラメータを測定するための１つまたは複数のセンサを含む。一実施形態において、インサート３２００は、加えられる荷重の大きさおよび荷重の位置を測定するための、関節面に結合される圧力センサを含む。インサート３２００は、測定データを受信および送信するための圧力センサに結合される電子アセンブリ３２０４を含む。電子アセンブリ３２０４は、プリント基板、電源、電気部品、およびＡＳＩＣを含み得る。電子アセンブリ３２０４は、インサート３２００に収容される。インジケータ３２０２が、電子アセンブリ３２０４の動作可能または動作停止状態を示す。インジケータ３２０２は、パラメータを測定するのに備えた膝インサート３２００の起動プロセスも示すことができる。磁気感応スイッチ３２０６が、閾値を超える磁場を検出するために電子アセンブリ３２０４上に位置する。磁場の検出を用いて、膝インサート３２００の電子アセンブリ３２０４の動作可能化または動作停止を開始させる。
【０１５３】
図２６のクレードル３１０８と同様に、クレードル３２０８は、膝インサート３２００を動作可能にするのに使用され得る。クレードル３２０８は、膝インサート３２００のためのキャビティ３２１２を含む。磁石３２１０は、キャビティ３２１２の下にある。一実施形態において、キャビティ３２１２は、膝インサート３２００に一致する形状であり、それによって、磁気感応スイッチ３２０６を、磁石３２１０と位置合わせして、磁石３２１０に近接して設置する。膝インサート３２００をクレードル３２０８中に設置すると、磁気感応スイッチ３２０６が、磁石３２１０の磁場により状態を変化させるとき、動作可能化プロセスが開始される。一実施形態において、膝インサート３２００は、動作可能にされ、所定の時間より長い時間にわたってクレードル３２０８中に設置された後、動作を停止させることができない。あるいは、膝インサート３２００は、所定の期間の前に膝インサート３２００をクレードル３２０８から取り外すことによって動作停止を可能にするモードで動作可能にされ得る。膝インサート３２００は、動作可能にされた後、クレードル３２０８から手動で容易に取り外され得る。医療機器を動作可能にし、動作を停止させるためのタイミングシーケンスおよび回路が、以下により詳細に記載される。
【０１５４】
図２８は、実施形態例に係る医療機器３３０４を動作可能にし、動作を停止させるためのシステム３３００のブロック図を示す。システム３３００および操作の方法は、図２６および図２７のそれぞれの脊椎用機器および装具構成要素などの広範囲の医療機器に適用可能である。一般に、システム３３００は、デバイスが動作可能にされる第１の動作モードを有し、ユーザが選択したときにオフにされ得る。第２の動作モードは、デバイスを動作可能にし、オフにすることができない。本明細書に開示される脊椎用機器は、方法を動作可能にし、動作を停止させる近接性の利点を示すための例として使用される。
【０１５５】
システム３３００は、医療機器３３０４およびクレードル３３０６を含む。医療機器３３０４は、磁場３３１０によって、動作可能にされ、動作を停止される。非限定的な例では、磁石３３０８は、磁場３３１０を生成し得る。磁石３３０８は、クレードル３３０６に設置され得る。クレードル３３０６は、磁石３３０８に近接するように医療機器３３０４の所定の領域を保持し、それを位置決めするように設計され得る。磁気感応スイッチ３３１８が、医療機器３３０４の所定の領域に存在する。クレードル３３０６における医療機器３３０４は、磁気感応スイッチ３３１８を、閾値を超える磁場３３１０に曝す。磁気感応スイッチ３３１８をクレードル中に設置することで、スイッチの状態を変化させる。例えば、磁気感応スイッチ３３１８は、通常開いた状態であり得る。磁気感応スイッチ３３１８を、閾値を超える磁場に曝すと、スイッチが閉じる。磁気感応スイッチ３３１８は、磁場が閾値を下回るまで閉じたままである。磁気感応スイッチ３３１８は、医療機器３３０４がクレードル３３０６から取り外されて、磁場３３１０が閾値未満にされると、開状態に戻る。
【０１５６】
医療機器３３０４は、電源３３１２、スイッチ３３１４、電子回路３３１６、インジケータ３３２６、磁気感応スイッチ３３１８、検出回路３３２０、遅延回路３３２２、および論理回路３３２４を含む。医療機器３３０４としての脊椎用機器の例では、上に列挙される構成要素は、脊椎用機器内に収容されるであろう。脊椎用機器は、装具構成要素の設置を助けるために、外科手術中に使用され得る。クレードル３３０６は、典型的に、手術室３３０２の近くまたは手術室３３０２中にあり、外科医またはスタッフが、脊椎領域の定量的測定を生成するように機器を動作可能にすることができる。脊椎用機器は、外科手術の後に廃棄される使い捨てのデバイスであり得る。電源３３１２は、単回の使用に十分な電力を有し得る。脊椎用機器は、上に開示されるように、第２のモードで操作され得る。第２のモードでの操作は、内部電源３３１２が次第に放電して、電子回路３３１６が操作不可能になるため、医療機器３３０４のさらなる使用を防ぐ。
【０１５７】
磁気感応スイッチ３３１８は、磁場の存在下で状態を変化させるデバイスである。磁気感応スイッチ３３１８の非限定的な例は、リードスイッチまたはホール効果装置である。磁気感応スイッチ３３１８は、通常開いた状態であり得る。磁気感応スイッチ３３１８は、検出回路３３２０に結合する。検出回路３３２０は、磁気感応スイッチ３３１８の開状態または閉状態をそれぞれ、通常開いている（例えば磁場が存在しない）磁気感応スイッチ３３１８の検出＝１または検出＝０状態へと変換する。一実施形態において、検出回路３３２０は、抵抗器を介して接地するように結合される入力を有するインバータであり得る。開状態（例えば磁場がない）のスイッチ３３１８は、検出回路３３２０の入力に影響を与えないであろう。検出回路３３２０は、開状態のスイッチ３３１８によって、検出＝１状態を出力するであろう。磁場３３１０の存在下におけるスイッチ３３１８は、開状態から閉状態に変化する。スイッチ３３１８は、電圧を検出回路３３２０の入力に結合し得る。上述したように、検出回路３３２０は、インバータを含む。スイッチ３３１８の入力に提供される電圧は、検出回路３３２０の出力を、検出＝１状態から検出＝０状態に移行させて、医療機器３３０４の動作可能化プロセスを開始させる。
【０１５８】
検出回路３３２０は、遅延回路３３２２に結合する。遅延回路３３２２は、医療機器３３０４が磁場３３１０の存在下にあるとき、第１の所定の期間の第１の遅延Ｄ１および第２の所定の期間の第２の遅延Ｄ２を生成する。第２の遅延Ｄ２は、第１の遅延Ｄ１より長い。遅延回路３３２２は、検出回路３３２０の出力が、検出＝１状態から検出＝０状態に変化したときに始動され得る。遅延回路３３２２は、論理回路３３２４に結合する。一般に、第１の遅延および第２の遅延は、３つの異なる期間を生じる。第１の期間は、検出＝０から第１の遅延Ｄ１の時間に相当する。第２の期間は、第１の遅延Ｄ１から第２の遅延Ｄ２の時間に相当する。第３の期間は、第２の遅延Ｄ２の後の時間に相当する。
【０１５９】
一般に、医療機器３３０４は、検出回路３３２０が検出＝１から検出＝０状態に移行するとき開始される第１、第２、および第３の期間中に動作可能にされる。一実施形態において、医療機器３３０４は、第１および第２の期間中、動作を停止され得る。スイッチ３３１４は、医療機器３３０４が動作可能にされるとき、電源３３１２を電子回路３３１６に結合する。磁気感応スイッチ３３１４に対する制御信号が、論理回路３３２４によって提供される。脊椎用機器の例では、電源３３１２は、機器の内部であり、１つまたは複数の電池を含む。電池は、放電された後、取り外し、交換、または充電を行うことができない。したがって、電池は、単回の使用のための電力を提供し、脊椎用機器は、使用された後に廃棄される。
【０１６０】
遅延回路３３２２によって生成される第１の期間は、医療機器３３０４が、過渡磁場中に設置されることによってオンにならないことを確実にするのに十分な長さの期間である。一実施形態において、第１の期間は約０．５秒間である。医療機器３３０４は、第１の期間が終了する前に磁場３３１０が閾値を下回る場合、動作を停止される。上述したように、第１の期間中、電源３３１２は、スイッチ３３１４によって電子回路３３１２に結合される。論理回路３３２４は、スイッチ３３１４を動作可能にし、医療機器３３０４の電子回路３３１２の起動手順を開始させる。論理回路３３２４は、医療機器３３０４が電力供給されていることを示すためのインジケータ３３２６を動作可能にする。インジケータ３３２６は、電力供給される医療機器３３０４の視覚、音声、または触覚表示を提供し得る。一実施形態において、インジケータ３３２６は、第１の期間中、発光する発光ダイオードである。一般に、起動手順は、使用に備えた医療機器３３０４のパワーオンリセット（ｐｏｗｅｒ  ｏｎ  ｒｅｓｅｔ）および校正を含み得る。エラーまたは問題が起動手順中に認められる場合、ユーザに通知されるであろう。一実施形態において、医療機器３３０４は、第１の期間中、測定を取ることができない。第１の期間中、閾値を下回る磁場３３１０が、検出回路３３２０によって検出され、それによって、検出＝１状態を生成する。第１の期間中の検出＝１状態は、電源３３１２を電子回路３３１６から切り離すための制御信号を論理回路３３２４に生成させる。第１の期間中の検出＝１状態によって、起動手順は中断され、医療機器３３０４は停止される。インジケータ３３２６は、電子回路３３１６がもはや電力供給されていないことを示す論理回路３３２４によって、動作を停止される。この例では、発光ダイオードは、もはや発光しないであろう。
【０１６１】
第２の期間は、遅延回路３３２２によって生成される遅延Ｄ１と遅延Ｄ２との間の時間に相当し、その間、検出回路３３２０は、検出＝０状態のままである。一実施形態において、医療機器３３０４のパワーオンリセットおよび校正は、第１の期間の終了の前に完了される。第２の期間において、医療機器３３０４は、第１の動作モードに置かれ得、第１の動作モードは、ユーザが選択したときに電源３３１２を電子回路３３１６から切り離すことができる。医療機器３３０４は、第２の期間中、検出＝１状態を生成することによって、第１の動作モードに置かれ得る。検出＝１状態は、磁場３３１０が遅延Ｄ２の終了の前に閾値を下回るように、医療機器３３０４をクレードル３３０６から取り外すことによって生成され得る。遅延Ｄ１と遅延Ｄ２との間の期間は、動作状態が容易に開始され得る期間である。一実施形態において、遅延Ｄ１は０．５秒間であり、遅延Ｄ２は３．０秒間である。医療機器３３０４をクレードル３３０６から取り外して、第２の動作モードを開始させるための期間は２．５秒間である。検出回路３３２０は、磁場３３１０の変化および検出＝０状態から検出＝１状態への移行を検出する。論理回路３３２４は、検出＝１状態の受信時に電子回路３３１６に電力を供給するように、磁気感応スイッチ３３１４を動作可能に維持する。インジケータ３３２６は、電源３３１２が電子回路３３１６に結合されていることを示し続ける。脊椎用機器の例では、第１の動作状態は、デバイスが組み立てられた後にデバイスを試験し、校正するために製造業者によって用いられ得る。さらに、脊椎用機器は、近距離で動作可能にされ、動作を停止されるため、動作可能にされるとき、滅菌され、滅菌された包装に入れられ得る。これは、デバイスを出荷する前にデバイスを試験または校正するのに有用であり得る。したがって、脊椎用機器は、デバイスを滅菌状態に維持しながら、動作可能にされ、操作され、動作を停止され得る。第１の動作モードで操作される脊椎用機器は、手技のための内部電源における十分な充電を維持するために、動作を停止されるであろう。
【０１６２】
次に、医療機器３３０４は、磁気感応スイッチ３３１８を、閾値を超える磁場３３１０に入れることによって動作を停止され得る。例えば、第１の動作モード中に医療機器３３０４を、クレードル３３０６中に戻すことで、機器の動作を停止させ得る。磁場３３１０の存在下で、検出回路は、検出＝１状態から検出＝０状態に移行する。典型的に、医療機器３３０４は、第１の動作状態で遅延Ｄ２より長い期間にわたって動作可能にされている。論理回路３３２４は、検出＝０状態を受信するとスイッチ３３１４の動作を停止させる。スイッチ３３１４は、論理回路３３２４によって動作を停止され、それによって、電源３３１２を電子回路３３１６から切り離す。医療機器３３０４は、電源のスイッチ３３１４が切り離される前に、順序付けられた停止（ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ  ｓｈｕｔ  ｄｏｗｎ）を経ることができる。インジケータ３３２６は、電源３３１２が切り離され、医療機器３３０４がオフであることを示す。電源３３１２を電子回路３３１６から切り離すと、電源３３１２を放電し得る漏れ電流が減少され、それによって、製品の有効寿命が延長される。
【０１６３】
第３の期間は、遅延Ｄ２より長い期間に相当する。一実施形態において、第２の動作モードは、検出回路３３２０が遅延Ｄ２より長い期間にわたって検出＝０状態を維持しているときに生じる。例えば、医療機器３３０４は、３秒間（Ｄ２＝３秒間）より長い期間にわたってクレードル３３０６中に設置される。第２の動作モードでは、医療機器３３０４は、動作可能にされ、動作を停止することができない。典型的に、第２の動作モードは、医療機器３３０４を用いるエンドユーザに対応する。脊椎用機器の例では、外科医は、デバイスを滅菌された包装から取り出し、脊椎ケージ設置などの外科手術のためにデバイスを動作可能にする。第２の動作モードでは、医療機器３３０４は、動作可能なままであり、電源３３１２は、電子回路３３１６から切り離すことができない。磁気感応スイッチ３３１８の状態のその後の変化は、第２の動作モードに入った後は無視される。ここで、手術室内の浮遊磁場は、磁気感応スイッチ３３１８における状態を変化させる場合でさえ、脊椎用機器に影響を与えない。論理回路３３２４は、スイッチ３３１４を動作可能に維持し、電源３３１２を、電子回路３３１６に結合されたまま保つ。一実施形態において、電力が第１および第２の期間に電子回路３３１６に供給されていることを示したインジケータ３３２６は、第３の期間に進む。インジケータ３３２６によって提供されるこの表示シーケンスは、医療機器が動作可能にされ、もはやオフにすることができないことを示す。医療機器３３０４は、電源３３１２が電子回路３３１６に十分に電力を供給することができなくなるまで使用され得る。脊椎用機器の例では、医療機器３３０４は、単回の使用のために使用され、手技の後に廃棄される。スイッチ３３１４を動作可能に維持すると、ユーザが第２の動作モードでデバイスをオフにすることができないため、電源３３１２が排出され続ける。さらに、論理回路３３２４は、電源３３１２の電圧を監視するための回路を含む。論理回路３３２４は、低い電圧条件が生じるときを検出し、医療機器３３０４の停止を開始させ、それによって、デバイスを操作できなくする。低い電圧条件下での医療機器３３０４の停止により、誤った結果が発生され得る前にさらなる使用が防止される。
【０１６４】
図２９は、実施形態例に係る医療機器動作可能化回路の状態図３４００を示す。一般に、動作可能化回路は、内部電源を電子回路に結合して、医療機器の操作を開始させる。第１の動作モードでは、医療機器は、信号が検出されると動作可能にされる。医療機器は、第１のモード中に動作を停止され得る。第１の動作モードは、内部電源を用いて、医療機器の試験または校正を支持する。医療機器は、第１のモードの操作中にオフにされ得る。一実施形態において、電源は、医療機器がオフにされると電子回路から切り離される。電源を電子回路から切り離すと、有効寿命が最大になり、放電が防止される。
【０１６５】
第２の動作モードでは、電源は、動作可能にされた後、医療機器の電子回路から切り離すことができない。第２のモードは、医療機器の単回の使用を支持する。より具体的には、電源は、単回の使用、手技、または手術のみに十分な充電を提供し得る。規定の寿命期間を過ぎて、医療機器を後に使用すると、低い電圧（例えば、不十分な充電）のために測定プロセスの完了の前に故障する可能性が高くなり得る。電源は、交換または充電を防ぐように医療機器中に封止され得る。第２の動作モードでは、電源は、電子回路に結合されたままであり、それによって、電源は、使用された後、放電し続ける。電源は、デバイスを停止させる不足電圧条件が検出される時点まで次第に放電し、それによって、使用できなくなる。この例では、医療機器は、健康要件を満たすプロセスで廃棄され得、再利用を永久的に防ぐ（例えば、医療機器を破壊する）。
【０１６６】
状態図３４００は、スイッチが結合し得るかまたは医療機器における電子回路から電源を切り離す４つの状態を示す。発光ダイオードが、医療機器の状態のインジケータとして使用され得る。第１の状態３４０２が、医療機器の電源が医療機器の電子回路から切り離されるように、スイッチが動作を停止される状態を含む。医療機器は、第１の状態３４０２においてオフである。この例では、医療機器は、磁気感応スイッチを有する。磁気感応スイッチは、磁場の存在を検出するのに使用される。磁気感応スイッチは、検出条件を生成する検出回路に結合する。一実施形態において、磁気感応スイッチは、通常開いている。これは、磁場が存在しないとき、検出＝１状態を生成する検出回路に対応する。検出＝１状態は、電源を電子回路に結合するスイッチの動作を停止させる。逆に、検出回路は、磁気感応スイッチが、閾値を超える磁場の存在下で閉じられるとき、検出＝０状態を生成する。検出＝０状態は、電源を電子回路に結合するスイッチを動作可能にする。発光ダイオードは、第１の状態３４０２においてオフであり、これは、医療機器が動作可能にされていないことを示す。状態図３４００の移行３４０４によって示されるように、医療機器は、磁場が存在しないときまたは磁場が閾値より低いとき、第１の状態３４０２を保つ。したがって、電源は、電子回路から切り離されたままであり、医療機器は、磁場が検出されない限りオフのままである。
【０１６７】
磁気感応スイッチが、閾値を超える磁場の存在下にあるとき、移行３４０８が起こる。磁気感応スイッチは、磁場によって閉じられる。状態図３４００では、移行３４０８は、磁気感応スイッチが、閾値を超える磁場の存在下にあるとき、第２の状態３４０６に移行する。検出回路は、検出＝０状態を生成することによって、閉じられた磁気感応スイッチに応答する。検出＝０状態は、電源を電子回路に結合するスイッチを動作可能にする。医療機器の電子回路は、第２の状態３４０６において動作可能にされる。発光ダイオードはオンにされ、それによって発光して、医療機器が動作可能であることを示す。一実施形態において、第２の状態３４０６は、電子回路を１つまたは複数の所定の条件に置くためにパワーオンリセット（ＰＯＲ）を開始させる。一実施形態において、医療機器は、パワーオンリセット中に操作することができない。
【０１６８】
磁気感応スイッチに結合される磁場が、第１の所定の期間の前に閾値を下回る場合、移行３４１０が起こる。移行３４１０は、医療機器を、第２の状態３４０６から第１の状態３４０２に移行させる。したがって、医療機器は、動作可能状態から動作停止状態になる。磁気感応スイッチは、閉状態から開状態になり、移行３４１０が起こる。検出回路は、検出＝０状態から検出＝１状態に移行し、それによって、スイッチの動作を停止させる。電源は、第１の状態３４０２に開示されるように電子回路から切り離される。発光ダイオードはまた、第１の状態３４０２においてオフにされる。この例では、第１の所定の期間は約０．５秒間である。第１の所定の時間は、過渡磁場によりデバイスを動作状態へと不注意に動作可能にするのを防ぐ。
【０１６９】
磁気感応スイッチが、第１の所定の期間より長く、閾値を超える磁場中に留まる場合、移行３４１４が起こる。移行３４１４は、医療機器を、第２の状態３４０６から第３の状態３４１２に移行させる。第３の状態３４１２では、電源は、電子回路に結合されたままである。発光ダイオードは、医療機器が動作可能であることを示し続ける。この例では、パワーオンリセットは、第３の状態３４１２の前に完了され、医療機器は、操作可能にされ得る。
【０１７０】
一般に、第３の状態３４１２は、第１の所定の期間より長いが、第２の所定の期間より短い期間中に生じる。第３の状態３４１２により、医療機器が動作可能にされ、次に、ユーザが選択したときに動作を停止される。一実施形態において、医療機器は、第２の所定の期間の終了の前に磁気感応スイッチを磁場から取り出すことによって、動作可能に保たれる。磁場が閾値を下回るとき、移行３４１６が起こる。磁気感応スイッチは、磁場の変化により、閉状態から開状態に移行する。状態図３４００に示されるように、移行３４１６自体は、第３の状態３４１２において一巡して元に戻る。移行３４１６により、医療機器が第３の状態３４１２に留まり、それによって、電子回路への電源の結合を維持するためにスイッチが動作可能に保たれる。検出回路は、磁気感応スイッチの変化を検出し、検出＝１状態を出力する。発光ダイオードはまた、医療機器が動作可能であり、内部電源によって電力を供給されていることを示し続ける。この例では、第２の所定の期間は約３秒間である。第２の所定の期間は、医療機器を磁場から離すことなどの物理的行為を行うのに十分な時間を提供する。
【０１７１】
医療機器は、磁気感応スイッチを、閾値を超える磁場に曝すことによって、第３の状態３４１２において動作を停止され得る。磁気感応スイッチは、磁場に曝されると閉じる。検出回路は、磁気感応スイッチの変化を検出し、検出＝０状態を出力する。移行３４１８は、検出回路が検出＝０に変化すると、第３の状態３４１２から第１の状態３４０２に移行する。第１の状態３４０２では、電源は、電子回路から切り離される。電子回路から電力を取り除くことにより、医療機器の動作を停止させる。発光ダイオードは、第１の状態３４０２においてオフにされる。
【０１７２】
磁気感応スイッチが、第２の所定の期間より長い期間にわたって、閾値を超える磁場中に留まる場合、移行３４２２が起こる。この例では、磁気感応スイッチは、３秒間より長い期間にわたって、磁場内に保持される。移行３４２２は、第３の状態３４１２から第４の状態３４２０への移行を開始させる。磁気感応スイッチは、閉位置に保たれ、第１の状態３４０２から第２の状態３４０６へと、第２の状態３４０６から第３の状態３４１２へと、および第３の状態３４１２から第４の状態３４２０へと移行する。同様に、検出回路は、複数回の移行によって検出＝０状態を維持する。第４の状態３４２０では、スイッチは、電源を医療機器の電子回路に結合して、動作可能なままである。磁気感応スイッチの状態は、第４の状態３４２０への移行の後、無視される。ここで、電源は、もはや電子回路から切り離すことができない。発光ダイオードは、第４の状態３４２０においてオフにされる。本明細書に開示されるように、発光ダイオードは、第２の状態３４０６および第３の状態３４１２において発光する。第４の状態３４２０において発光ダイオードがオフになることは、電子回路が電力を供給されたままであり、医療機器が、第３の状態３４１２からであり得るとオフにすることができないことを示す。電源電圧は、医療機器が使用される際に監視され得る。電源は、移行３４２４を開始させる時間にわたって放電するであろう。移行３４２４は、低い電圧が電源において検出されるときに起こる。移行３４２４は、第４の状態３４２０から第１の状態３４０２に移行する。スイッチは、第１の状態３４０２において動作を停止され、それによって、電源を医療機器の電子回路から切り離す。上述したように、磁気感応スイッチの状態の後の変化は、医療機器が第１の状態３４０２に留まるように無視される。
【０１７３】
医療機器を動作可能にする方法が、以下に開示される。本方法の工程は、任意の順序で行われ得る。パラメータ、位置、および軌道を測定するための能動回路を有する脊椎用機器を含む非限定的な例が、動作可能化プロセスを示すのに使用される。本方法は、長期間にわたって保管され得る内部電源を有する医療機器に適用可能である。電池寿命を最大にし、電源を放電し得る漏れ経路をなくすために、電源は、保管中、切り離される。一実施形態において、電源は、交換または再充電することができない。医療機器は、単回の使用のためにまたは電源がデバイスの操作を支持することができなくなるまで使用され得る使い捨てのデバイスであり得る。医療機器は、滅菌され、滅菌された包装に入れられ得る。医療機器は、開示される方法を用いて、滅菌された包装に入ったまま動作可能にすることができ、それによって、デバイスの滅菌に影響することなく、デバイスとの相互作用を可能にする。この例では、医療機器は、外科手術を支持し、筋肉・骨格系における定量的測定を提供するために、手術室内で手術中に使用される。
【０１７４】
第１の工程では、閾値を超える磁場が、医療機器によって検出される。一実施形態において、医療機器は、磁石を有するクレードルに設置される。クレードルは、医療機器を、磁石に近接して位置合わせまたは配向し得る。磁石によって生成される磁場は、医療機器を動作可能にするために閾値を超える。例えば、クレードルは、中に測定装置を有する筋肉・骨格用機器または装具構成要素などの測定デバイスを保持し得る。第２の工程では、電源は、医療機器の電子回路に結合される。この例では、検出された磁場は、電源を電子回路に結合する、医療機器におけるスイッチを動作可能にする。したがって、電子回路は、電源によって動作可能にされる。第３の工程では、電子回路に電力を供給することで、パワーオンリセットを開始させる。パワーオンリセットは、使用されるのに備えて電子回路の内部の状態を初期化し得る。医療機器が性能目標を確実に満たすように校正を行うこともできる。例えば、脊椎用機器は、脊椎手術においてワークフローを行うために初期化され、荷重、荷重の位置、３次元空間における位置、および機器軌道などの定量的測定の精度を確保するために校正され得る。第４の工程では、第１の期間の前に、磁場が閾値を下回るとき、電源は、電子回路から切り離される。したがって、第１の期間内に医療機器を磁場から取り出すことで、医療機器が停止される。
【０１７５】
第５の工程では、電源が電子回路に結合されるときの表示が提供され得る。例えば、視覚、音声、または触覚手段が、医療機器の動作可能化の状態をユーザに示すのに使用され得る。一実施形態において、医療機器における発光ダイオードが、インジケータとして使用され得る。発光ダイオードは、電源が第２の工程において医療機器の電子回路に結合されるとき、オフ状態からオン状態に変化され得、それによって、医療機器に電力が供給されていることを示す。
【０１７６】
第６の工程では、医療機器は、第１の期間より長い期間にわたって、閾値を超える磁場中にある。第７の工程では、パワーオンリセットは、第１の期間が終了する前に完了される。医療機器は、パワーオンリセット中に操作することができないことがある。
【０１７７】
医療機器は、長期間にわたって内部電源によって動作可能にされ、電力を供給され、次に、ユーザが選択したときに動作を停止される。医療機器が動作可能にされ、動作を停止され得る動作モードは、第１の期間の後であるが、第２の期間が終了する前の期間中に選択される。第８の工程では、磁場が、第１の期間の後であるが、第２の期間未満で閾値を下回ることが検出される。一例では、医療機器は、磁場を生成する磁石に近接した状態から外され得、それによって、磁場を閾値未満に減少させる。上に開示されるように、時間の例の第１の期間は約０．５秒間であり、第２の期間は約３秒間である。したがって、ユーザは、医療機器を磁場から取り出すのに２．５秒間を有するであろう。第９の工程では、電源が、医療機器の電子回路に結合されているという表示が維持される。この例では、発光ダイオードは、医療機器が動作可能であることを示すために、電源が電子回路に結合されたときに発光していた。発光ダイオードは、医療機器が、第１の期間の後であるが、第２の期間が終了する前に磁場から取り出されるときに発光し続ける。パワーオンリセットは、完了され、医療機器は、動作を停止されるまで操作可能である。第１０の工程では、１回または複数回の試験が、医療機器において行われる。上に開示されるデバイスの動作可能化を用いて、内部電源を使用しながら、組み立て後のデバイスを試験または校正することができる。
【０１７８】
上述したように、医療機器は、第１の期間の後であるが、第２の期間が終了する前に、磁場から取り出される場合、動作可能にされ、操作可能である。第１１の工程では、閾値を超える磁場が、第２の期間が終了した後に検出される。この例では、医療機器は、動作可能にされ、操作可能である。閾値を超える磁場の検出は、医療機器の動作を停止させる。第１２の工程では、電源は、電子回路から切り離される。電源を切り離すと、医療機器の動作が停止され、電池を放電し得る漏れ経路が最小限に抑えられる。第１３の工程では、電子回路からの電源の切り離しが示される。この例では、発光ダイオードは、発光状態からオフへと変化し、それによって、電源が切り離され、医療機器が動作を停止されていることを示す。
【０１７９】
医療機器は、電源を電子回路から切り離すことができないように動作可能にされ得る。これは、限られた寿命を有する使い捨ての機器またはデバイスに使用され得る。一実施形態において、医療機器は、１回の手技に使用することが可能な電源を有する。内部電源は、交換または充電することができない。医療機器を磁場中に維持することで、電源を電子回路から切り離すことができない動作モードが動作可能になる。第１４の工程では、第２の期間より長い期間にわたって閾値を超える磁場が検出される。この例では、医療機器は、３秒間より長い期間にわたって、磁場に近接して保持されるであろう。第１５の工程では、磁場の検出が動作を停止される。一実施形態において、閾値を超える磁場および閾値未満の磁場の変化は無視される。電源は、電子回路に結合されたままである。医療機器は、電源がもはや操作を支持することができなくなるまで動作可能にされる。さらに、医療機器は、閾値を超える磁場および閾値未満の磁場の変化によってもはや影響されることはない。第１６の工程では、電源が電子回路に結合されたままであるという表示が提供される。発光ダイオードは、医療機器が、第２の期間より長い期間にわたって磁場中に保持されるとき、発光状態からオフへと変化することができ、それによって、電源を電子回路からもはや切り離すことができないことを示す。
【０１８０】
電源は、医療機器の操作または漏れ電流のいずれかに起因して、時間とともに次第に放電するであろう。第１７の工程では、不足電圧条件が検出される。医療機器は、電源における電圧が所定の電圧を下回るとき、必要に応じて機能することができないことがある。第１８の工程では、医療機器は、不足電圧条件が検出されたときに停止される。医療機器の停止により、さらなる測定または機器の操作が行われるのを防ぐ。電源は、放電し続けて、電圧をさらに低下させ得る。あるいは、電源は、電子回路から切り離され得る。医療機器は、操作不可能であり、もはや使用できない。第１９の工程では、医療機器は廃棄される。医療機器は、危険物として廃棄され、またはさらなる使用を防ぐために使用後に破壊され得る。
【０１８１】
本発明が特定の実施形態を参照して説明されてきたが、当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに多くの変形が本発明になされ得ることを認識するであろう。これらの実施形態およびその明らかな変形形態のそれぞれが、本発明の趣旨および範囲内に含まれるものと考えられる。
【０１８２】
ある実施形態は、システムを含む。システムは、医療機器およびクレードルを含む。医療機器の少なくとも一部は、クレードル内に位置し得る。医療機器は、磁気感応スイッチ、電子回路、および内部電源を有する。一方、クレードルは磁石を有する。さらに、医療機器は、第１のモードおよび第２のモードを含む。第１のモードでは、内部電源は、電子回路から電気的に切り離され、第２のモードでは、内部電源は、電子回路に電力を供給するために電子回路に電気的に結合される。
【０１８３】
ある実施形態は、方法を含む。本方法は、医療機器を、所定の値を超える磁場に近接して設置する工程と、電源を、医療機器の電子回路に結合する工程と、所定の期間にわたって医療機器を磁場内に維持する工程と、医療機器がパラメータを測定するように構成されることおよび電源を電子回路から切り離すことができないことを示す工程と、示す工程の後、磁場の変化を無視する工程とを含み得る。
【０１８４】
これらのまたは他の実施形態において、本方法は、不足電圧条件を検出する工程と、不足電圧条件が検出されたとき、医療機器を停止させる工程と、医療機器を廃棄する工程とをさらに含み得る。
【０１８５】
ある実施形態は、方法を含む。本方法は、医療機器における所定の値を超える磁場を検出する工程と、電源を、医療機器の電子回路に結合する工程と、電子回路のパワーオンリセットを開始させる工程と、磁場が、第１の期間が終了する前に、所定の値を下回るとき、電源を電子回路から切り離す工程とを含み得る。
【０１８６】
ある実施形態は、筋肉・骨格系用の挿入測定システムを含む。挿入測定システムは、測定機器を含む。一方、測定機器は、近位端および遠位端を含む測定機器シャフトと、測定機器シャフトの近位端に結合されるハンドルと、測定機器シャフトの遠位端に結合され、かつ筋肉・骨格系中に挿入するように構成されるセンサ付きヘッドと、センサ付きヘッドに動作可能に結合され、かつハンドルに近接して位置する電子回路とを含む。
【０１８７】
ある実施形態は、複数の脊椎用機器およびリモートシステムを含むシステムを含む。複数の脊椎用機器の各脊椎用機器は、自身に加えられる荷重を測定するように構成されるセンサ付きヘッドと、センサ付きヘッドを脊椎領域中に向けるように構成されるハンドルとを含む。リモートシステムは、複数の脊椎用機器の少なくとも１つの脊椎用機器からデータを受信するように構成されるディスプレイを有する。一方、複数の脊椎用機器の各脊椎用機器は、互いに高さおよび長さが異なる。
【０１８８】
これらのまたは他の実施形態において、複数の脊椎用機器の各脊椎用機器は、荷重の荷重位置を測定するように構成され得る。さらに、複数の脊椎用機器の各脊椎用機器は、（ｉ）近位端および遠位端、脊椎用機器シャフトの近位端に結合されるハンドルおよび脊椎用機器シャフトの遠位端に結合されるセンサ付きヘッドを有する脊椎用機器シャフトと、（ｉｉ）センサ付きヘッドに動作可能に結合され、かつハンドル中に位置する脊椎用機器電子回路と、（ｉｉｉ）脊椎用機器シャフトの縦方向の通路を通して、脊椎用機器電子回路をセンサ付きヘッドに結合するインターコネクトとをさらに含み得る。さらにまた、脊椎用機器電子回路は、脊椎用機器電源を含み得る。
【０１８９】
さらにこれらのまたは他の実施形態において、システムは、挿入機器をさらに含み得る。挿入機器は、近位端および遠位端を含む挿入機器シャフトと、挿入機器シャフトの遠位端に結合される先端と、挿入機器シャフトの近位端に結合される着脱機構と、挿入機器シャフトに結合されるハンドルと、少なくとも１つのセンサと、場所および位置を測定するように構成される挿入機器電子回路とを含み得る。多くの実施形態において、挿入機器電子回路は、場所および位置を測定するように構成される少なくとも１つの加速度計を含むことができ、および／または挿入機器電子回路は、挿入機器電源を含み得る。
【０１９０】
ある実施形態は、方法を含む。本方法は、複数の脊椎用機器を提供する工程であって、複数の脊椎用機器の各脊椎用機器が、個別の滅菌された包装に入れられ、異なるセンサ付きヘッド高さまたは異なるセンサ付きヘッド長さのうちの少なくとも１つを有する工程と、脊椎領域を伸延させ、脊椎領域のパラメータを測定するための複数の脊椎用機器のうちの少なくとも１つの選択された脊椎用機器を選択する工程と、少なくとも１つの選択された脊椎用機器のうちの１つの選択された脊椎用機器を、個別の滅菌された包装内から取り出す工程と、パラメータを測定するために、１つの選択された脊椎用機器を動作可能にする工程とを含み得る。
【０１９１】
ある実施形態は、脊椎領域用の挿入測定システムを含む。挿入測定システムは、脊椎用機器および着脱可能な電子アセンブリを含む。脊椎用機器は、近位端および遠位端を含むシャフトと、シャフトの近位端に結合されるハンドルと、シャフトの遠位端に結合されるように構成される第１の着脱可能なセンサ付きヘッドと、着脱可能なセンサ付きヘッドに結合されるように構成される着脱可能な電子アセンブリとを含む。
【０１９２】
ある実施形態は、測定システムを含む。測定システムは、脊椎用機器を含む。脊椎用機器は、ハンドルおよび遠位端を含むシャフトを含む。さらに、測定システムは、シャフトの遠位端に結合されるように構成される複数の着脱可能なセンサ付きヘッドを含む。複数の着脱可能なセンサ付きヘッドの各着脱可能なセンサ付きヘッドは、高さが異なり、複数の荷重センサおよび近位端を含む。また、測定システムは、複数の荷重センサからの定量的データを提供するように構成される電子アセンブリを含む。
【０１９３】
ある実施形態は、脊椎領域を測定する方法を含む。本方法は、複数の着脱可能なセンサ付きヘッドの第１の着脱可能なセンサ付きヘッドを選択する工程であって、着脱可能なセンサ付きヘッドの各センサ付きヘッドの高さが異なる工程と、第１の着脱可能なセンサ付きヘッドを、脊椎用機器のシャフトの遠位端に結合する工程と、電子アセンブリを有するモジュールを、脊椎用機器に結合する工程であって、電子アセンブリが、複数の着脱可能なセンサ付きヘッドのうちの１つのセンサに動作可能に結合される工程とを含み得る。
【０１９４】
これらのまたは他の実施形態において、本方法は、第１の着脱可能なセンサ付きヘッドを、脊椎用機器のシャフトの遠位端から取り外す工程と、複数のセンサ付きヘッドの第２の着脱可能なセンサ付きヘッドを選択する工程と、第２の着脱可能なセンサ付きヘッドを、脊椎用機器のシャフトの遠位端に結合する工程とをさらに含み得る。
【０１９５】
さらにこれらのまたは他の実施形態において、本方法は、脊椎用機器を動作可能にする工程をさらに含み得る。モジュール内の電源が、脊椎領域の定量的測定を提供するために、電子アセンブリに動作可能に結合し得る。
【０１９６】
さらにまた、これらのまたは他の実施形態において、本方法は、モジュールを、脊椎用機器のハンドルのキャビティに設置する工程をさらに含み得る。
【０１９７】
ある実施形態は、筋肉・骨格系用の脊椎測定システムを含む。脊椎測定システムは、筋肉・骨格系の脊椎領域中への装具構成要素の設置を支持するように構成される電子アセンブリを含む挿入機器を含み、ディスプレイを有するリモートシステムを含む。電子アセンブリは、挿入機器の場所および位置についての定量的データを提供するように構成される位置合わせ回路を含むことができ、ディスプレイは、挿入機器からの定量的データを受信し、それを表示するように構成され得る。
【０１９８】
これらのまたは他の実施形態において、脊椎測定システムは、脊椎領域によって加えられる荷重を測定するように構成される少なくとも１つの荷重センサを有する脊椎用機器をさらに含み得る。さらに、位置合わせ回路は、少なくとも１つの加速度計を含み得る。さらにまた、装具構成要素は、挿入機器に結合されるように構成され得、挿入機器の場所および位置についての定量的データは、装具構成要素の場所および位置に相当し得る。
【０１９９】
これらのまたは他の実施形態において、挿入機器は、近位端および遠位端を含む挿入機器シャフトを含み得る。さらに、挿入機器は、装具構成要素を保持し、それを解放するように構成される、挿入機器シャフトの遠位端に結合される先端を含み得る。また、挿入機器は、挿入機器シャフトの近位端に結合される着脱機構と、挿入機器シャフトに結合されるハンドルとを含み得る。さらにまた、電子アセンブリは、ハンドルに収容され得、挿入機器の先端は、脊椎ケージを保持し、それを解放するように構成され、電子アセンブリは、挿入機器の場所および位置のリアルタイム視覚化を提供するために、リモートシステムに無線で結合するための通信回路を含むことができ、および／または脊椎測定システムは、脊椎用機器をさらに含むことができ、挿入機器の軌道が、脊椎用機器の前の軌道に対して表示される。
【０２００】
さらにこれらのまたは他の実施形態において、脊椎用機器は、（ｉ）近位端および遠位端を含む脊椎用機器シャフトと、（ｉｉ）脊椎用機器シャフトの近位端に結合されるハンドルと、（ｉｉｉ）シャフトの遠位端に結合されるセンサ付きヘッドであって、脊椎領域中に挿入するように構成されるセンサ付きヘッドと、（ｉｖ）ハンドルに近接して位置するセンサ付きヘッドに動作可能に結合される電子回路とを含む。また、脊椎用機器のセンサ付きヘッドは、荷重および荷重の位置を測定するための複数の荷重センサを含み得る。
【０２０１】
ある実施形態は、装具構成要素を脊椎領域中に設置するための挿入機器を含む。挿入機器は、近位端および遠位端を含む挿入機器シャフトを含む。さらに、挿入機器は、挿入機器シャフトの遠位端に結合される先端を含む。先端は、装具構成要素を保持し、それを解放するように構成され得る。さらにまた、挿入機器は、挿入機器シャフトの近位端に結合される着脱機構を含む。また、挿入機器は、挿入機器シャフトの近位端に近接して、挿入機器シャフトに結合されるハンドルを含み、挿入機器の場所および位置についての定量的データを提供するように構成される少なくとも１つの加速度計を含む電子アセンブリを含む。
【０２０２】
ある実施形態は、装具構成要素を脊椎領域に挿入する方法を含む。本方法は、脊椎領域を伸延させる工程と、装具構成要素を脊椎領域に向ける工程であって、装具構成要素が、挿入機器に結合される工程と、装具構成要素を脊椎領域中に入れながら、装具構成要素の向き、回転、角度、または位置のうちの少なくとも１つを測定する工程と、装具構成要素の向き、回転、角度、または位置のうちの少なくとも１つのデータを送信する工程とを含み得る。
【０２０３】
ある実施形態は、筋肉・骨格系用の整形外科用測定デバイスを含む。整形外科用測定デバイスは、第１のハウジング構成要素と、第１のハウジング構成要素に結合される第２のハウジング構成要素とを含む。第２のハウジングは、ハンドル、シャフト、およびセンサ付きヘッドを含む。さらに、整形外科用測定デバイスは、センサ付きヘッドに結合される少なくとも１つのセンサを含み、少なくとも１つのセンサは、筋肉・骨格系のパラメータを測定するように構成される。
【０２０４】
これらのまたは他の実施形態において、整形外科用測定デバイスは、第１のハウジング構成要素におけるキャビティと、キャビティにおける電子アセンブリと、電子アセンブリに結合される電源とをさらに含み得る。さらに、整形外科用測定デバイスは、１つまたは複数の保持機構をさらに含み得る。１つまたは複数の保持機構は、キャビティにおける電子アセンブリを保持するように構成され得、および／またはハンドルは、電子アセンブリおよび電源を収容するように構成され得る。
【０２０５】
さらにこれらのまたは他の実施形態において、整形外科用測定デバイスは、シャフトに位置し、かつハンドルからセンサ付きヘッドへと延在する少なくとも１つのチャネルと、少なくとも１つのチャネルに位置し、かつ少なくとも１つのセンサを電子アセンブリに結合するフレキシブルインターコネクトとをさらに含み得る。また、電子アセンブリは、プリント基板と、プリント基板に取り付けられる電子回路と、プリント基板に取り付けられ、かつ電子回路に結合される１つまたは複数の電池と、電子回路およびフレキシブルインターコネクトに結合される１つまたは複数のコネクタとを含み得る。センサ付きヘッドは、第１の支持構造、第２の支持構造を含むことができ、少なくとも１つのセンサは、センサ付きヘッドに結合される。さらに、センサ付きヘッドは、少なくとも１つのセンサに結合される保持構造と、少なくとも１つのセンサに結合されるフレキシブルインターコネクトとをさらに含み得る。
【０２０６】
さらにまた、これらのまたは他の実施形態において、第１のハウジング構成要素および第２のハウジング構成要素はそれぞれ、合わせ面を含むことができ、第１のハウジング構成要素の合わせ面および第２のハウジング構成要素の合わせ面は、互いに結合されるように構成され得る。また、第１のハウジング構成要素の合わせ面および／または第２のハウジング構成要素の合わせ面は、接着剤チャネルを含み得る。さらに、第１のハウジング構成要素の合わせ面の少なくとも一部および第２のハウジング構成要素の合わせ面の少なくとも一部は、弾性接着剤によって互いに結合され得、第１のハウジング構成要素の合わせ面の少なくとも一部および第２のハウジング構成要素の合わせ面の少なくとも一部は、センサ付きヘッドに対応し得る。さらにまた、第１のハウジング構成要素および第２のハウジング構成要素はそれぞれ、ポリカーボネートを含み得る。
【０２０７】
ある実施形態は、脊椎領域における荷重を測定するための脊椎用機器を含む。脊椎用機器は、第１のハウジング構成要素および第２のハウジング構成要素が、ハンドル、シャフト、およびセンサ付きヘッドを含むように、第１のハウジング構成要素と、第１のハウジング構成要素に結合される第２のハウジング構成要素とを含む。第１のハウジング構成要素は、センサ付きヘッドの第１の支持構造を含み、第２のハウジング構成要素は、センサ付きヘッドの第２の支持構造を含む。さらに、脊椎用機器は、荷重を測定するために、センサ付きヘッドの第１の支持構造および第２の支持構造に結合される複数のセンサを含む。
【０２０８】
ある実施形態は、パラメータ測定器具を結合する方法を含む。パラメータ測定器具は、第１のハウジング合わせ面を有する第１のハウジング構成要素と、第１のハウジング合わせ面に対応する第２のハウジング合わせ面を有する第２のハウジング構成要素とを含む。本方法は、第１の接着剤を用いて、第１のハウジング合わせ面の第１の部分を、第２のハウジング合わせ面の第１の部分に結合する工程と、第２の接着剤を用いて、第１のハウジング合わせ面の第２の部分を、第２のハウジング合わせ面の第２の部分に結合する工程とを含み得る。第２の接着剤は、弾性であり得、第１のハウジング合わせ面の第２の部分および第２のハウジング合わせ面の第２の部分に、パラメータを測定するための、第１のハウジング構成要素および第２のハウジング構成要素に収容されるセンサを圧縮させ得る。
【０２０９】
ある実施形態は、筋肉・骨格系のパラメータを測定するための測定器具を含む。測定器具は、センサ付きヘッドを含む。センサ付きヘッドは、第１の支持構造と、第２の支持構造と、第１の支持構造の内面に結合されるインターコネクトと、インターコネクトおよび第２の支持構造の内面に結合される複数のセンサとを含む。
これらのまたは他の実施形態において、第１の支持構造は、第１の支持構造周囲合わせ面を含むことができ、第２の支持構造は、第２の支持構造周囲合わせ面を含み得る。一方、測定器具は、第１の支持構造周囲合わせ面と第２の支持構造周囲合わせ面との間に間隙を含むことができ、センサ付きヘッドの圧縮を可能にする。さらに、間隙には、第１の支持構造を第２の支持構造に結合するための弾性接着剤が充填され得る。また、第１の支持構造は、インターコネクトを位置合わせし、それを位置決めするように構成される側壁を含み得る。
【０２１０】
さらにこれらのまたは他の実施形態において、測定器具は、インターコネクトの上にあるセンサガイドをさらに含み得る。一方、側壁は、センサガイドをインターコネクトに位置合わせし、それを位置決めし得る。さらに、センサガイドは、インターコネクトを露出するための複数の開口部を含み得る。また、測定器具は、複数のセンサと、第２の支持構造の内面との間に結合される荷重板をさらに含み得る。同様に、第１の支持構造の外面および第２の支持構造の外面はそれぞれ、凸状であり得る。さらにまた、測定器具は、複数のセンサに動作可能に結合される電子アセンブリをさらに含み得る。
【０２１１】
また、これらのまたは他の実施形態において、センサ付きヘッドは、近位端を含み得る。一方、測定器具は、近位端、遠位端、および近位端におけるフランジを有するハンドルをさらに含み得る。測定器具は、ハンドルの遠位端に結合される近位端を有し、かつセンサ付きヘッドの近位端に結合される遠位端を有するシャフトも含み得る。また、電子アセンブリは、ハンドルに収容され得、インターコネクトは、シャフトの縦方向の通路を通して、電子アセンブリを複数のセンサに結合し得る。
【０２１２】
ある実施形態は、筋肉・骨格系のパラメータを測定するための測定器具を含む。測定器具は、センサ付きヘッドを含む。センサ付きヘッドは、第１の支持構造周囲面および第１の支持構造内面を有する第１の支持構造を含む。さらに、センサ付きヘッドは、第２の支持構造周囲面および第２の支持構造内面を有する第２の支持構造を含む。一方、センサ付きヘッドは、第１の支持構造内面と第２の支持構造内面との間に結合される複数のセンサと、第１の支持構造周囲面および第２の支持構造周囲面を隔てる間隙とを含む。第１の支持構造周囲面および第２の支持構造周囲面は、互いに結合され得、間隙は、センサ付きヘッドの圧縮を可能にし得る。
【０２１３】
これらのまたは他の実施形態において、測定器具は、第１の支持構造周囲面および第２の支持構造周囲面に結合される弾性接着剤をさらに含み得る。さらに、センサ付きヘッドは、荷重の大きさおよび荷重の位置を測定するように構成され得、および／または複数のセンサは、ポリマーセンサを含み得る。
【０２１４】
さらにこれらのまたは他の実施形態において、測定は、電子アセンブリと、複数のセンサに動作可能に結合されるインターコネクトと、センサ付きヘッドの向き、回転、角度、または場所のうちの少なくとも１つを測定するための、電子アセンブリに結合される加速度計とをさらに含み得る。また、測定器具は、インターコネクトの一部の上にあるセンサガイドをさらに含み得る。第１の支持構造は、センサガイドを位置合わせし、それを位置決めするための側壁を含むことができ、センサガイドは、複数のセンサを受け入れるための複数の開口部を含み得る。
【０２１５】
さらにまた、これらのまたは他の実施形態において、荷重板は、複数のセンサと、第２の支持構造内面との間に結合され得る。さらに、センサ付きヘッドは、近位端を含み得る。一方、測定器具は、近位端、遠位端、および近位端におけるフランジを有するハンドルをさらに含むことができ、ハンドルの遠位端に結合される近位端を有し、かつセンサ付きヘッドの近位端に結合される遠位端を有するシャフトをさらに含み得る。また、電子アセンブリは、ハンドルに収容され得、インターコネクトは、シャフトの縦方向の通路を通して、電子アセンブリを複数のセンサに結合し得る。
【０２１６】
また、これらのまたは他の実施形態において、ハンドル、シャフト、第１の支持構造、および第２の支持構造はそれぞれ、ポリカーボネートを含み得る。
【０２１７】
ある実施形態は、椎間板荷重を測定するための脊椎用機器ハウジングを形成する方法を含む。本方法は、ハンドル部分、シャフト部分、および第１の支持構造を有する第１のハウジング構成要素を成形する工程と、ハンドル部分、シャフト部分、および第２の支持構造を有する第２のハウジング構成要素を成形する工程とを含み得る。第１のハウジング構成要素および第２のハウジング構成要素は、ポリカーボネートを含み得る。一方、第１および第２の支持構造は、互いに対応する周囲面を有することができ、第１のハウジング構成要素および第２のハウジング構成要素が互いに結合されるとき、間隙が、周囲面の間に形成され得る。
【国際調査報告】
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