JP2007503289A

JP2007503289A - 外科用方向付け器機と方法

Info

Publication number: JP2007503289A
Application number: JP2006533626A
Authority: JP
Inventors: ストーン，カート・エイ; ラッシャル，ジョセフ・エフ
Original assignee: ヴィトルヴィアン・オーソピーディクス・エルエルシイ
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2007-02-22
Also published as: EP1635705A2; EP1635705B1; ATE540612T1; ES2380100T3

Abstract

基準平面に対する角度位置の変化を検出し測定する装置は、外科処置法で様々な器具、補綴物、インプラントを解剖学的ランドマークに対して方向付けるのに有用である。この器機の一実施形態では、３つの直交のレート・センサ（３２、３４、３６）や、積分器（４８）とアベレージャ（５０）を使用して、変化レート情報を用いて角度位置の変化を決定する。ディスプレイ（４０）は基準位置からの位置の変化を提供する。様々な位置合せガイド（３０８）は、外科用器具共に使用して基準平面を得るのに有用である。

Description

関連出願

（関連出願の相互引用）
本出願は、参照によりその全体を本明細書に組み込む、２００３年６月９日に出願の米国仮出願第６０／４７６，９９８号の恩典を主張するものである。

本発明は、医療用の方向付け器機と位置付け器機に関し、詳細には、外科用器具、用具、インプラント、補綴物、解剖学的構造を方向付ける器機に関する。

外科処置で使用される外科用器具とインプラントを患者の解剖学的構造に対して正確に位置付けることは、好結果を得るための重要な要因である。人工股関節全置換術（ＴＨＲ）または関節形成術、人工膝関節全置換術（ＴＫＡ）、脛骨高位骨切り術（ＨＴＯ）、肩関節全置換術（ＴＳＲ）など幾つかの整形法の移植処置では、たとえば外科用インプラントの最適の方向付けによってインプラントの初期機能と長期の運動性が向上する。たとえば、寛骨臼の補綴用ソケットのずれが、股関節脱臼、関節動きの低下、関節痛を招き、インプラントの破損を早めることがある。

補綴用インプラントの良好な方向付けと位置付けを行うことは、整形外科術では難しい作業である場合が多い。現在、方向付けと位置付けの一技法は、解剖学的ランドマークに基づいて、完全な機械的器具と手順を用いて行われている。たとえば、寛骨臼内での寛骨臼カップ用補綴物のための望ましい前傾は、患者の骨盤に関連した外部ランドマークを使用して行われる。しかしこの方法は、こうした外部ランドマークの変動により、ずれが生じやすい。こうした変動は、たとえば患者の骨盤を手術台上の中立位置と想定される位置に方向付け損なうことによって生じることがある。他の方向付け技法と位置付け技法は、高度なコンピュータ・イメージング・システムを含むため、通常、コストが高く、使用が難しい。

多様な成形法による修復と置換処置中に外科用器具とインプラントの正確な方向付けを行うことができる改良型器機と方法が、当技術分野で求められている。また、操作が単純で簡単な器機も求められている。

本発明は、一実施態様によれば、患者の寛骨臼内での寛骨臼の補綴用ソケットの正確な方向付けを行う際に外科医の助けとなる外科用器具である。この器具は、寛骨臼の補綴用ソケットを支持するように構成された支持軸、支持軸にしっかりと結合された３次元電子方向付け器機、それぞれ臼蓋窩縁に接触する十分な長さを有する少なくとも３本のアームを持つ臼蓋窩位置合せガイドを備える。

本発明の他の実施態様によれば、本発明は、基準に対する角度位置を測定し、表示する装置である。この装置は、最初に基準に対して位置付けられ、その基準に対する角度位置の変更レートを測定し、角度位置の変更レートに比例するレート信号を提供するように動作するレート・センサを備える。この装置は、レート・センサに選択的に接続され、レート信号を積分し、レート・センサの相対角度位置を示す積分信号を提供するように動作する積分器も備える。この装置はさらに、レート・センサに選択的に接続され、レート信号を平均し、レート・センサを示す平均信号を提供するように動作するアベレージャも備える。最後に、この装置は、レート・センサに接続され、レート信号を（ｉ）動きが検出されない場合はアベレージャに、（ii）動きが検出された場合は積分器に切り替えるように動作する動き検出器を備える。

本発明は、他の実施態様によれば、位置合せ器具を使用して補綴物を移植部位に位置合わせする方法である。この方法は、基準位置からの角度位置の変化を測定することができる３次元測定システムを備えた器具を用い、移植部位と接触するための位置合せガイドを使用して器具を移植部位に対する基準位置に配置し、位置合せガイドが移植部位と接触しかつ基準位置にある間に測定システムをゼロに合わせ、位置合せガイドを補綴用インプラント部材と置換し、補綴物を移植部位に位置合わせする測定システムを使用して器具を基準位置に対する所望の配向角度に位置付けることを含む。

複数の実施態様を開示したが、本発明の他の実施態様も、本発明の例示の実施態様を図示し記載した以下の詳細な説明から当業者には明らかであろう。理解されるように、本発明の範囲と精神から全て逸脱することなく、本発明には様々な明らかな側面での修正が可能である。したがって、図面と詳細な説明は、本質的に例とみなされるべきであり、限定的なものではない。

本発明は多様な修正形態と変形形態に修正可能であるが、特定の実施形態を図面に一例として示し、以下に詳細に記載する。しかし、本発明は記載した特定の実施形態に限定されないものとする。反対に、本発明は、全ての修正形態、等価のもの、および変更形態を頭記の特許請求の範囲に記載されたように本発明の範囲内に包含するものとする。

図１は、本発明の一実施形態による、外科用方向付け器機１０を示す斜視図である。図１で示したように、器機１０は、ハウジング１２、電源スイッチ１４、ディスプレイ１８、零ボタン２０、表示灯２２、２４、２６を備える。ハウジング１２は、器機の操作に必要な電子回路と構成要素を備える。ハウジング１２は、外科分野または患者の治療環境で使用するのに適した任意の材料から作成することができる。器機１０は、使い捨てでも再使用可能なものでもよい。

ディスプレイ１８は、図１で示した実施形態では、ロール・ディスプレイ１８ａ、ピッチ・ディスプレイ１８ｂ、ヨー・ディスプレイ１８ｃを備える。こうしたディスプレイ１８は、３次元で器機の配向角度を表示して、器機が３次元ゴニオメータとして機能することができるようにする。ディスプレイ１８は、（たとえば、アナログ計、ディジタル・ディスプレイ、カラー・バー、熱電対計など）任意のタイプのゲージでもよく、ハウジングまたは個別の独立型器機の一部に統合することもできる。表示灯は、待機／準備完了またはラン表示器２２、電池電力低下表示器２４、オーバーレンジまたはエラー表示器２６を含む。例示の一実施形態では、表示灯（たとえばＬＥＤ）はハウジングに統合されて、角度など対象の位置特性に到達した、かつ／または到達しない、かつ／または超過したときを示す。

一実装形態では、器機１０はさらに、ハウジング１２に連結された取付けストラップ２８を備える。ストラップ２８は、器機１０を外科用器具、インプラント、または人工器官に取り付けることができるように構成されている。一実施形態では、ストラップ２８は、１つまたは複数の外科用器具に結合するように構成されたクリップと置換される。器機１０は、１つまたは複数のインプラント・システム内で器具から器具に移すことができ、または１つの器具での使用専用にすることもできる。一実施形態では、以下でさらに詳細に論じるように、器機１０は、追加または代替として、センサとディスプレイを備えて、直線位置情報を提供することができる。また、器機１０は、ロール、ピッチ、ヨー・ディスプレイ１８のうちの１つまたは２つだけ並びに関連回路を備えることもできる。

一実施形態では、器機は、以下に詳細に記載するように、位置および方向信号を提供するためのセンサを含む。センサは、たとえば、ハウジング１２の本体に直接組み込み、またはハウジング１２の本体上に取り付けることができる。センサは、ハウジング１２に付着し、ハウジング１２の内部に配置することができ、または、たとえば気相成長（ＣＶＤ）またはスパッタリングによってハウジング１２上にシリコン層を析出し、次いで半導体またはＭＥＭＳ処理の技術分野に共通の、またはそれから導出される技法を使用して、このシリコン層中で器機を組み立てることによって、ハウジング１２の表面上に直接作成することができる。

他の実施形態では、器機１０は、方向と位置信号を外部器機に配置されたセンサから受信するように構成される。器機１０は、こうした外部器機を直接ケーブルまたはＲＦやＩＲなど無線通信機能を介して取り付けるためのレセプタクルを有することができる。この実施形態では、こうした外部器機が外科用器具または補綴物に取り付けられ、器機１０は外科医によってインターフェースとして使用される。こうした一実施形態では、センサは無線および／または有線接続を介してコンピュータまたは他の電子機器に接続され、それによってセンサの測定値（たとえば温度）を記録または表示することができ、少なくとも部分的にセンサを制御し評価することができる。たとえば、補助コンピュータまたは他の電子機器は、たとえばセンサ校正の実行、センサからのデータに関する実時間統計解析の実行、またはセンサからのデータに関する実行エラーの検出と訂正アルゴリズムの実行によって、センサを少なくとも部分的に制御することができる。

一実施形態では、器機１０は、たとえばコンピュータ生成画像再構成システムなど、他の機器と対話するための通信機能を含む。器機１０は、たとえば、ＧｅｒｍａｎｙのＢｒａｉｎＬａｂ、ｉｎｃ．から入手可能なＶｅｃｔｏｒＶｉｓｉｏｎ、ＧｅｒｍａｎｙのＡｅｓｃｕｌａｐ、Ｉｎｃ．から入手可能なＯｒｔｈｏＰｉｌｏｔ、Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ、ＰＡのＣａｓｕｒｇｉｃａ、Ｉｎｃから入手可能なＨｉｐＮａｖ、Ａｕｓｔｉｎ、ＴＸ、のＯｒｔｈｏｓｏｆｔ−ＣｅｎｔｅｒｐｕｌｓｅＯｒｔｈｏｐｅｄｉｃｓから入手可能なＮａｖｉｔｒａｃｋなど、コンピュータ支援型外科用ナビゲーション・システムと共に使用するために組み込むことができる。こうした一実施形態では、センサから受信されたデータは、インプラントの位置を制御かつ／または修正するためにコンピュータ・システムによって使用される。コンピュータまたは他の電子機器を、センサから受信されるデータに基づいて必要に応じて適した制御装置または器機を起動するように構成することができる。手動の調整もセンサから受信されるデータに応答して行うことができる。他のこうした実施形態では、センサからのデータを位置付け要素を備えたフィードバック・ループで（コンピュータまたは他の電子機器を介して直接、あるいは手動制御によって）使用して、方向付けまたは位置付けなど所望の特性を維持することができる。

器機１０を外科用器具に取り付けると、たとえば外科医など操作者は、器機１０を使用して３次元の方位情報を得ることができる。器機１０と外科用器具のこの組合せは、外科処置の助けとして有用であり、１つの解剖学的部分が他の解剖学的部分に対して望ましく位置合わせされる。たとえば、肢と胴の間の関節の置換（たとえばＴＨＲまたはＴＳＲ）を行う場合、その中にインプラント（寛骨臼カップなど）を移植すべき解剖学的部分（寛骨臼など）に対してインプラントを方向付けて、インプラントが適切に位置付けられることが望ましい。ＴＨＲでは、寛骨臼カップは、寛骨臼面に対して望ましく位置合わせされる。本発明は、器機が寛骨臼面と物理的に位置合わせするように器機を位置付けし、次いで器機が寛骨臼面と位置合わせされて基準面が確立されたときにディスプレイをゼロに合わせることによって、外科医が寛骨臼面と一致する基準面を確立することができるようにする。その後、器機が基準面に対して角度的に移動するに従って、器機は３次元の角度情報（ロール、ピッチ、ヨー）を外科医に提供する。図２〜１３は、器機１０の回路を示すブロック図と概略図である。図１４〜２０は、関節置換処置で本発明を使用する方法と共に、所望の基準面を確認するために使用される位置合せガイドを示す図である。

図２を参照すると、位置情報は、角度測定とディスプレイ・システム３０を使用して得られる。システム３０は、角度の変化レートを測定し、それぞれロール、ピッチ、ヨー情報をシステム電子回路ブロック３８に転送する３つのレート・センサ・ブロック３２、３４、３６を有することが好ましい。システム電子回路ブロックは、角度変化レートを角度位置情報に変換し、ディスプレイ・ブロック４０を使用してロール、ピッチ、ヨー情報を人間が読取り可能な形で、また追加あるいは代替として、データ・ロガー（図示せず）など他のシステムで使用される電子フォームで提供する。図２では、上述の通信機能を示す任意選択のブロック４１が示されている。ブロック４１は通信リンクを表しており、この通信リンクは電線など簡単なものでもよく、または有線あるいは無線でもよいインターフェースを含むことができ、電気、音波（好ましくは超音波）、無線周波数、あるいは光通信技術を含むことができ、その全てが本明細書で使用される用語「電子」に含まれるものと考えられる。理解されるように、ブロック４１は、機械可読（たとえばコンピュータ可読）形式で使用可能になされる配向角度と（任意選択の）直線位置情報の出力を表し、ブロック４０は、視覚的に知覚可能な形式の出力情報の人間が読取り可能なディスプレイを有する。

次に図３を参照すると、たとえばロール・チャネル４２など１つのチャネルを示すより詳細なブロック図を見ることができる。理解されるように、他の２つの（ピッチとヨー）チャネルは、ロール・チャネル４２と同一であることが好ましい。図３では、破線３８が、ロール・チャネル４２用のシステム電子回路３８の一部を形成するこれらのブロックを取り囲んでいる。さらに、理解されるように、図３のディスプレイ４０はこのチャネル用の表示機能を指す。すなわち、ディスプレイ４０はロール角度情報の表示を含むものである。

このチャネルでは、レート・センサ３２は好ましくは、角度変化レート情報をスイッチ・ブロック４４と動き検出器／遅延ブロック４６に提供する、ＭＥＭＳ（超小型電気機械システム）器機である。スイッチ・ブロック４４は、コマンド情報を動き検出器／遅延ブロック４６から受信し、変化レート情報を積分器ブロック４８またはアベレージャ・ブロック５０に向ける。零ブロック５２は、積分器４８を記載の方法で零出力にリセットできるようにする。

次にやはり図４を参照すると、より詳細なブロック図５４で、（ロール・チャネル４２が一例として使用されている）１つのチャネルのさらなる詳細が、システム電子回路３８の追加の支持機能と共に示されている。各チャネルは、動き検出器／遅延機能ブロック４６内に動き検出器ブロック５６と、動き保留遅延ブロック５８とを含み、動き検出器／遅延機能ブロック４６は、積分と平均機能を切り替えるためのスイッチ機能ブロック４４内の継電器型スイッチ６０の動作を制御する。

オーバーレンジ検出器ブロック６２は、積分器ブロック４８の出力が（システム３０が測定可能な位置を超えた角度位置に相当する）オーバーレンジ状態に達したかどうかを監視する。オーバーレート検出器ブロック６４は、レート・センサ・ブロック３２の出力を監視し、レートがシステム３０の測定可能な範囲を超えた場合にエラー表示する。それぞれブロック６２、６４は、エラー・ラッチ・ブロック６６に結合され、エラー・ラッチ・ブロック６６は、零ブロック５２によってリセットされるまで（範囲またはレート、あるいはその両方に関係する）エラー状態を保持する。起動制御ブロック７０は、電源ブロック７２と動き持続遅延ブロック５８を監視し、ラン表示器２２で待機／準備完了信号を提供する。電池電力低下検出器ブロック７４は電源７２に接続され、電池電力低下表示器２４を制御する。

次に図５、６、７を参照すると、図５は、図６、７で示した電気回路図の関係を示しており、これらは理解されるように線７８で接合される。一点鎖線８０は、ロール・チャネル４２をピッチ・チャネル８４から分けている。一点鎖線８２は、ピッチ・チャネル８４をヨー・チャネル８６から分けている。構成要素と相互接続は各チャネル４２、８４、８６に対して同じであるため、ロール・チャネル４２だけを記載するが、理解されるように、他の各チャネルにも同じ記載が適用される。

ロール・センサ３２（およびピッチとヨー・センサ）は、それぞれ好ましくは、ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓ、ＯｎｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＷａｙ、Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ９１０６、Ｎｏｒｗｏｏｄ、ＭＡ０２０６２−９１０６から入手可能なＭＥＭＳ技術の単一チップ上のＡＤＸＲＳ１５０１５０度／秒角速度センサ（ジャイロスコープ）である。理解されるように、ロール、ピッチ、ヨー・センサは、従来の直交３次元（ｘ−ｙ−ｚ）方向に取り付けられる。各センサは、それぞれセンサの回転の各速度に比例する出力電圧レートアウトを生成する。出力電圧は通常、零回転に対して、２．５ボルトである。零回転出力（またはゼロ）電圧は、器機によって変化し、時間や温度によっても変化する。レートアウト電圧は、それぞれ正、負の回転動きに対してゼロより上下に変わる。レートアウト換算係数は、通常、１秒当たり１５０度に相当するフル・スケールで１秒当たり１度当たり１２．５ミリボルトである。ロール・センサ・レートアウト信号もロール・レート信号と同一とされる。理解されるように、各センサは、一平面だけに対応するため、３つの別々のセンサが互いに垂直に取り付けられて、３本の従来の互いに垂直の（ｘ、ｙ、ｚ）軸全てに対応できるようになされている。

センサのゼロ電圧の変化と、小さい回転レートの正確な処理要件には、自動自己調整ゼロ基準を確立することが望ましい。システムが、３本のｘ、ｙ、ｚ軸のどれの周りも物理的に回転しない場合、レートアウト信号はスイッチ・ブロック４４を通って低域フィルタに接続されてレートアウト電圧の平均化表示が生成される。これはゼロ電圧であり、長期にわたりセンサの変動を調整する。角度の動きが３本のｘ、ｙ、ｚ軸のうちの１つまたは複数で検出された場合、（図８を参照のブロック５８からの［線１４０上の］積分信号に応答して）スイッチ・ブロックのレートアウト信号がアベレージャ５０から積分器４８に切り替えられる。

このとき、アベレージャ５０への入力は開回路であるため、アベレージャ回路５０は、「保留」モードに入り、最近の前のゼロ電圧を保持し、動作の継続中そのゼロ電圧を基準として使用する。ロール・チャネル４２のゼロ電圧は、演算増幅器８８によってローにされ、ロールＳ／Ｈ信号として転送される。積分器回路とアベレージャ回路４８、５０内の演算増幅器集積回路８８は、好ましくはＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓから入手可能なＡＤ８６０６型演算増幅器である。アベレージャ回路５０では、２メグオームの抵抗体９０と０．４７マイクロファラッドのコンデンサ９２からなる低域フィルタが使用され、時定数１秒が得られ、それが良好に作用することが判明している。しかし理解されるように、他の部分値や他の時定数を使用することもできるが、それも本発明の範囲内である。コンデンサ９２は、漏れ係数と損失係数が小さいことが好ましい。

角度位置は、回転レートの時間積分である。動きが検出された場合、スイッチ・ブロックによりレートアウト信号が積分器回路４８に転送されて角度位置が計算される。ロール積分器４８の出力は、ロール積分信号として使用可能である。積分器回路４８では、２．７メグオームの抵抗体９４と０．４７マイクロファラッドのコンデンサ９６が使用されて積分が行われる。積分器の基準はそのチャネルでの無動作ゼロ電圧である。コンデンサ９６は、漏れ係数と損失係数が小さいことが好ましい。積分抵抗体９４はコンデンサ９６と共に＋１２０度を超えるフル・スケール範囲を提供する。

積分器４８は、コンデンサ９６を放電することによって零にリセットされる。零ボタン２０が押されると、継電器１１６が端子１１８（図８を参照）上の零信号によって付勢される。継電器１１６はコンデンサ９６を１０オームの抵抗体１２０を介して放電して放電電流を制限する。

次に最も具体的には図７を参照すると、ロール・チャネル４２では、集積回路コンパレータ９８は、好ましくはＮａｔｉｏｎａｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、２９００ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＤｒｉｖｅ、Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ５８０９０、ＳａｎｔａＣｌａｒａ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、９５０５２−８０９０から入手可能なＬＭ３９３型の低電力、低オフセット電圧のコンパレータである。センサ３２の回転が速すぎると、センサの出力が飽和状態になり、表示が不正確になる。同様に、センサの回転角度が大きすぎると、積分器が飽和状態になり、表示が不正確になる。オーバーレート検出器６４とオーバーレンジ検出器６２が設けられて、こうしたエラーの１つまたは両方が生じた場合に操作者に警告が与えられる。ロール、ピッチ、ヨー・チャネル４２、８４、８６に対応する各軸ｘ、ｙ、ｚごとに一対の３つのオーバーレート検出器と３つのオーバーレンジ検出器が存在する。各チャネルは、オーバーレンジ検出器とオーバーレート検出器ごとにウィンドウ・コンパレータ回路を有する。オーバーレート回路６４のコンパレータ９８は、端子１００上でオーバーレート信号を提供し、オーバーレンジ回路６２のコンパレータ９８は、端子１０２上でオーバーレンジ信号を提供する。回路６４のコンパレータ９８は、ロール・レートアウト信号を監視し、それを固定レベルと比較し、回路６２のコンパレータ９８はロール積分器回路４８の出力を固定レベルと比較する。レートアウト信号が正または負に所定レベルを超えた場合、オーバーレート回路６４のコンパレータ９８からなるウィンドウ・コンパレータは、システムがオーバーレート・エラー状態であることを決定する。閾値は電圧分割ストリング１２２のタップによって１秒当たり約１５０度に設定される。

ロール積分器回路４８の出力は、ロール部分またはオーバーレンジ回路６２のチャネルの集積回路コンパレータ９８からなる他のウィンドウ・コンパレータに送信される。積分器回路出力（ロール積分）が所定の閾値を超えた場合、回路６２のロール・チャネル部分は、システムがオーバーレンジ・エラー状態であることを決定する。閾値は電圧分割ストリング１２２のタップによって約１２０度に設定される。回路６２、６４の１２のコンパレータがオープン・コレクタ出力を有する。（端子１００でのロール・オーバーレート出力を含む）６つのオーバーレート出力が（端子１０２でのロール・オーバーレンジ出力を含む）６つのオーバーレンジ出力と共に収集される。端子１００と１０２の両方（すなわち１２のコンパレータ出力全て）がエラー・ラッチ回路６６の端子１０４に接続され（図８参照）、オーバー信号を形成する。オーバー信号は、１２のコンパレータのどれか１つがエラー状態を感知した場合は常にローになる。端子１０４は、ＦａｉｒｃｈｉｌｄＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、８２ＲｕｎｎｉｎｇＨｉｌｌＲｏａｄ、ＳｏｕｔｈＰｏｒｔｌａｎｄ、ＭＥ０４１０６から入手可能なタイプ７４ＨＣ７４Ｄ型フリップ・フロップ１５０を設定するアクティブ・ロー信号としてオーバー信号を受信する。フリップ・フロップ１５０は、セット−リセットメモリ要素として構成される。「Ｑ」出力によってエラー表示器２６が駆動される。エラー表示器２６は赤ＬＥＤが好ましい。フリップ・フロップ１５０は端子１１８上の零信号によってリセットされる。

動き検出器回路５６のコンパレータ９８は、ロール・レート・センサ３２の出力を固定レベルと比較して、ロール・レート・センサ３２が動きを感知したかどうかを表す動き信号を提供する。回転動きが検出された場合、レートアウト信号がゼロまたは無動作電圧からそれる。レートアウト信号は、動き検出器回路５６のコンパレータ９８からなる「ウィンドウ」コンパレータに送信される。レートアウト信号が所定の量または（正または負の）閾値によってゼロ電圧からそれた場合、ウィンドウ・コンパレータは回転動きを検出する。１秒当たり１度の閾値が好ましいことが判明しているが、理解されるように、代替として他の値を使用することも本発明の範囲内である。

電圧分割ストリング１２２のタップによってロール・コンパレータ動作閾値が設定される。分割器１２２は＋５Ａ１２４と共通回路１２６の間に接続され、その中点はゼロ電圧（ロールＳ／Ｈ）線１２８に接続される。これによって、閾値がゼロ電圧を基準とし、ドリフトと器機間の変動がゼロ電圧で補償される。動き信号は動き検出器回路５６の端子１０６上に出現し、動き保留遅延回路５８の対応する動作端子１０６に接続される（図８参照）。各回路５６、６２、６４には、ロール・チャネル４２の一対のコンパレータ９８が設けられて、２極性（＋／−）コンパレータ機能が提供される。チャネル４２、８４、８６の（ロール・チャネル・コンパレータ９８を含む）６つの動作コンパレータは全て動作端子または線１０６を介して共に接続されたオープン・コレクタ出力を有する。理解されるように、動作線１０６上の信号は、６つのコンパレータのどれかが動きを感知した場合にロー状態になる。次にやはり図８を、より具体的には回路５８を参照すると、端子１０６上の動き信号がローになるとと、１マイクロファラッドのコンデンサ１３０が１４．８キロオームの抵抗体１３２を介して放電し、コンパレータ１３４が線１３６にハイ出力を出す。これによって、ＩＲＦＤ１１０型ＦＥＴトランジスタ１３８がターン・オンされ、ＦＥＴトランジスタ１３８は積分線１４０をローにする。ＩＲＦＤ１１０型ＦＥＴトランジスタは、２３３ＫａｎｓａｓＳｔ．ＥｌＳｅｇｕｎｄｏ、ＣＡ９０２４５ＵＳＡのＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｅｃｔｉｆｉｅｒから入手可能である。

コンパレータ１３４はＬＭ３９３型が好ましい。積分線１４０がローになると、スイッチ・ブロック４４の継電器６０は、システムを「平均」モードから「積分」モードに移す。一対の１４３キロオームの抵抗体１４２、１４４は、コンパレータ１３４用の閾値電圧を設定し、１００キロオームの抵抗体１４６はヒステリシスを提供する。

角動きが停止すると、レートアウト信号はゼロ電圧に戻る。ウィンドウ・コンパレータは、オープン・コレクタ状態に戻り、コンデンサ１３０を１メグオームの抵抗体１４８を介してゆっくりと充電する。システム３０は、コンデンサ１３０が十分充電されてコンパレータ１３４を切り替えるまで、約０．７秒間「積分」モードのままである。それによって、システム３０は、操作者が全体の動きの最後に生じる小さい動きも全て記録することができる。さもなければ、こうした小さい動きは動き検出器回路５６を起動させるには十分でない。

０．７秒遅れた後、コンパレータ１３４が切り替えられ、積分線がハイになり、「積分」モードが終了する。この点で、継電器６０が釈放され、釈放の機械的衝撃がセンサの少なくとも１つによって感知され、１つまたは複数のレートアウト線に雑音出力が生じる。この雑音出力は、動き検出器回路５６を再起動させるほど大きい可能性があり、その結果、継電器６０のサイクリングが継続される。こうした望ましくないサイクリングは、抵抗体１３２が、継電器の釈放によって生じる過度的な雑音が通り過ぎるまでコンデンサ１３０の放電を遅らせることによって防止される。あるいは、継電器６０に緩衝器を取り付けてもよい。

次にやはり図８を参照すると、起動制御回路７０、電源回路７２、電池電力低下検出器回路７４を見ることができる。起動制御回路７０は４つの機能を有する。この回路は、マスタ・リセット・パルスを生成して、電源を入れたときにシステムを開始する。この回路は、センサに３分のウォームアップ期間を与える。それによって、センサがウォームアップ期間の最後に（「無動作」基準に設定するための）１０秒間動作しない要件が実施される。またそれによって、ユーザに、システム状況についてのフィードバックがラン表示器２２の待機／準備完了状況によって与えられる。

ＬＭ３９３型コンパレータ１７２は、マスタ・リセット・パルスを生成する。このパルスは、１マイクロファラッドのコンデンサ１７４と４７５キロオームの抵抗体１７６によって決定される、パルス幅約０．６秒のアクティブ・ローである。パルス幅は、（ダイオード１８０と１キロオームの抵抗体１８２を介して）１０マイクロファラッドのコンデンサ１７８を完全に放電し、（ダイオード１８６と１キロオームの抵抗体１８８を介して）３９０マイクロファラッドのコンデンサ１８４を少なくとも部分的に放電するのに十分な長さであるように選択される。コンデンサ１７８、１８４の放電は、システム３０がターンオフされてから即時にまたターンオンされる状況に対処する必要がある。１Ｎ５８１７型ダイオード１９０は、コンパレータ１７２を保護し、電力が切られたときにコンデンサ１７４を迅速に放電する。１５．０キロオームの抵抗体１９２と３４．８キロオームの抵抗体１９４は、コンパレータ１７２用の基準電圧を提供し、４７５キロオームの抵抗体１９６はヒステリシスを提供する。

マスタ・リセット・パルスは、好ましくは７４ＨＣ７４型Ｄフリップ・フロップである待機／準備完了フリップ・プロップ１９８もクリアする。フリップ・フロップ１９８は、ウォームアップまたは待機期間中にクリアされ、システム３０が準備完了状態に入ったときにセットされる。フリップ・フロップ１９８は、ラン表示器２２を駆動する。このラン表示器２２は、器機１９８のピン５、６でのＱおよびＱでない出力によって異なって駆動される黄／緑の２色ＬＥＤが好ましい。表示器２２は、待機またはウォームアップ期間中は、黄色に照明され、システムが準備完了モードに入ったときに緑の照明に切り替えられることが好ましい。３９２オームの抵抗体２００は、ラン表示器２２を制限する電流を提供する。

フリップ・フロップ１９８のＱ出力（ピン５）に接続された１０キロオームの抵抗体２０２は、継電器６０用の継電器ドライバとして働くＦＥＴトランジスタ１３８への入力を提供する。システムが待機モードまたはウォームアップ期間にある場合、抵抗体２０２を介して提供される入力は、Ｑ出力がウォームアップ期間中はローのままであるため、センサをアベレージャ増幅器に接続することによってシステムを平均モードにする。

ＬＭ３９３コンパレータ２０４は、ウォームアップ・タイマである。２２１キロオームの抵抗体２０６とコンデンサ１８４は、ウォームアップ期間の長さを設定する。ウォームアップ期間の最後に、コンパレータ２０４の（ピン７での）出力はオープン・コレクタ状態になる。これによって、ウォームアップ期間の最後に動作がない１０秒間が経過したと仮定されて、待機／準備完了フリップ・フロップ１９８を準備完了状態にクロックする。

１０秒間の「無動作」要件は、ＬＭ３９３型コンパレータ２０８を使用する１０秒タイマによって実施される。１０秒タイマは、（他のＬＭ３９３型コンパレータ２１０によって緩衝された）線１０６上の動き信号を監視する。センサのどれかが動きを検出した場合、ダイオード２１２、４７５オーム抵抗体２１４を介して作動するコンデンサ１７８はコンパレータ２１０によって放電される。どのセンサも動きを検出しない場合、コンデンサ１７８は１．００メグオーム抵抗体２１６を介して充電を開始する。１０秒間にわたって動きが検出されない場合、コンパレータ２０８の（ピン１での）出力はオープン状態になり、フリップ・フロップ１９８の（ピン３での）クロック入力が解除される。その結果、待機／準備完了フリップ・フロップは、ウォームアップ期間が経過し、かつシステム３０が１０秒間動きを検出しなかった後にのみセットされる。

電源回路７２は、好ましくはＮａｔｉｏｎａｌＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＬＭ２９３１型の２つの集積回路電圧調整器１１０を使用する。調整器１１０、１１２は、それぞれ調整済み＋５ボルト直流電力を図で示した様々な回路に供給する。調整器１１０は、（「＋５Ｄ」で示した）システム３０内のディジタル回路に電力を供給し、調整器１１２は、アナログ回路（特に「＋５Ａ」で示した増幅器８８）に電力を供給する。センサ（ロール・センサ３２を含む）は、アナログとディジタルの両方の電力を必要とする。別々のアナログ回路とディジタル回路の共通経路または「接地」トレースは、アナログとディジタルの電源電流を分離するために使用される。ただし例外として、ディジタル電流はセンサ内で低電流であるため、アナログ接地だけが、上にセンサが搭載される１つまたは複数の印刷回路板（図示せず）に接続される。９ボルト電池２７２（図９を参照）は、調整器１１０、１１２、（図１０で示したように）コンパレータ９８、Ａ／Ｄ変換器１１４など他の様々な構成要素とサブ回路にも電力を供給する。ダイオード１５２は、電池の極性の逆転を防ぐ。

ＬＭ３９３型コンパレータ１５４は、電池電力低下検出器７４用に使用される。電池電圧が約６．８ボルト未満に低下した場合、コンパレータ１５４は切り換えて、電池電力低下２端子１５６上の信号をローに駆動して、好ましくは赤ＬＥＤの電池電力低下表示器２４をターン・オンする。ＬＥＤは３９２オームの抵抗体１５８を介して提供される。精密電圧基準ダイオード１６０は、基準電圧をコンパレータ１５４の（ピン２での）「−」入力で１．２ボルトに設定する。１００キロオームの抵抗体１６２と２１．５キロオームの抵抗体１６４は、電池電圧が６．８ボルトの場合、コンパレータ１５４の（ピン３での）「＋」入力で電圧を１．２ボルトに設定する。１０マイクロファラッドのコンデンサ１６６は、コンパレータ１５４のピン２での基準電圧の上昇を遅らせて、電源が入ったときに電池電力低下２端子１５６でコンパレータ出力電圧がハイになるように強制する。ダイオード１６８と５７．６キロオームの抵抗体１７０はヒステリシスを提供して、電池電力低下状態が検出された後に出力１５６をロー状態に固定する。それによって、電池電力低下表示器２４が電池２７２の変動する電流要求に呼応してオンとオフを繰り返し、電池電圧が６．８ボルトより上下に変動するのが防止される。

図８は、零ブロックまたは回路５２の詳細も含む。ＣＤ４０９３型ＮＡＮＤＳｃｈｍｉｔｔＴｒｉｇｇｅｒ集積回路は、零関数で継電器１１６（図６を参照）を付勢するＩＲＦＤ１１０型ＦＥＴトランジスタ２２０を駆動するＮＡＮＤゲート２１８を有する。ＮＡＮＤゲート２１８の（ピン９の）１つの入力部は待機／準備完了フリップ・フロップ１９８の（ピン５の）Ｑ出力部に接続される。それによってシステム３０がウォームアップ期間中に零状態またはコンディションに保持される。システムが準備完了モードに入った場合、零状態がクリアされ、積分器回路４８が使用可能になる。手動の零は、共通回路（「ＧＮＤ」）とＮＡＮＤゲート２１８上のピン８の入力部の間に接続された零スイッチ２２４（図９を参照）を閉鎖することによって行われる。零ボタンを押すとスイッチ２２４が閉鎖され、ＮＡＮＤゲート２１８のピン８入力部が共通回路に接続され、そのときＮＡＮＤゲート２１８がトランジスタ２２０をターン・オンする。スイッチ２２４が解除されて開き、０．３３マイクロファラッドのコンデンサ２２８の７５０キロオームの抵抗体２３０を介した充電が可能になり、少なくとも２５０ミリ秒の零パルスが生成される。

システム３０が動きを検出した場合、緑の照明でラン表示器２２を点滅することによって、ユーザに可視的フィードバックが与えられる。（やはりＣＤ４０９３型の）ＮＡＮＤゲート２３２、２３４は、約５０ミリ秒間にわたり方形波発振器を形成する。動きが検出された場合、発振器がコンパレータ１３４によって使用可能になり、ゲート２３２のピン１での入力がハイになるようにする。発振器の（ゲート２３４のピン４の）出力によって、ＩＲＦＤ１１０型ＦＥＴトランジスタ２３６が駆動される。トランジスタ２３６がオンになると、３９２オームの抵抗体２３８を介して共通回路に経路を提供することによってラン表示器ＬＥＤ２２の電流が増加する。トランジスタ２３６は５０ミリ秒ごとにオンとオフにターンされ、システムが動きを検出し、システム３０が動きを感知していることを示す可視的に知覚可能なフィードバックまたは表示をユーザに提供する。

次に図９を参照すると、様々な部分をシステム３０の起動制御７０と零ブロック５２に接続する配線図を見ることができる。理解されるように、図で示した接続は図８の右側の一番下の接続に相当する。電源スイッチ１４を使用して、システム３０のオン−オフ制御をもたらすことができる。電池２７２は９ボルト電池であることが好ましい。零スイッチ２２４は、通常はオフであり、一時的にオンになるバネで戻る押しボタン型スイッチであることが好ましい。

次に図１０を参照すると、ロール・チャネル４２用のディスプレイ・ブロック４０の一部２４０を見ることができる。ロール積分器ブロックと回路４８の出力部は、ロールＩＮＴ端子または線２４２上に設けられている。ロール・アベレージャ・ブロックと回路５０の出力部は、ロールＳ／Ｈ端子または線２４４上に設けられている。ロールＩＮＴとロールＳ／Ｈ信号は、Ａ／Ｄ変換集積回路１１４に提供される。このＡ／Ｄ変換集積回路１１４は、２３５５ＷｅｓｔＣｈａｎｄｌｅｒＢｌｖｄ．、Ｃｈａｎｄｌｅｒ、ＡＺ８５２２４−６１９９のＭｉｃｒｏｃｈｉｐＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｉｎｃ．から入手可能なＴＣ７１０６型３１／２ディジットＡ／Ｄ変換器が好ましい。Ａ／Ｄ変換器１１４は、アナログからディジタルへの変換に必要とされる回路を全て含み、３１／２ディジットＬＣＤディスプレイ用の復号出力も提供する。ロールＳ／Ｈ信号は、Ａ／Ｄ変換器１１４の（−）アナログ入力部に提供され、ロールＩＮＴ信号は（＋）入力部に提供される。したがって、Ａ／Ｄ入力部は、ゼロ基準電圧と積分出力部の間に異なって接続されているところが見える。Ａ／Ｄ変換器は、好ましくは、機械的回転度で出力を表示するようにスケールされる。最下位桁出力は１度の１０分の１であるが、それは使用されない。３つの最上位桁出力は、それぞれ「数度、数十度、１００度」を提供する。Ａ／Ｄ変換器からのディジタル復号出力は、可視的に知覚可能なディジタル・ディスプレイ１８ａに接続される。このディジタル・ディスプレイ１８ａは、好ましくは、２９０ＥａｓｔＨｅｌｅｎＲｏａｄ、Ｐａｌａｔｉｎｅ、ＩＬ６００６７のＬｕｍｅｘ、Ｉｎｃ．から入手可能なＳ４０１Ｃ３９ＴＲ型ＬＣＤディスプレイである。ディジタル・ディスプレイ１８ａは、数度、数十度、１００度、零の状態または位置からの回転方向を示す正または負の記号を同時に表示する。１０キロオーム電位差計２４８は、ロール・チャネル４２用の単一システム校正調整を提供する。

次に図１１、１２を参照すると、ディスプレイ・ブロック４０がロール部分２４０と本質的に同一であるピッチ部分２５０とヨー部分２６０を見ることができ、それぞれ独自のＡ／Ｄ変換器２５２、２６２やＬＣＤディスプレイ１８ｂ、１８ｃを備える。理解されるように、ディスプレイ・ブロック４０は、ロール、ピッチ、ヨー・ディスプレイ１８ａ、１８ｂ、１８ｃを備え、この実施形態では、Ａ／Ｄ変換器１１４、２５２、２６２も備える。

理解されるように、ロール、ピッチ、ヨー・データを（アナログまたはディジタル形式で）ディスプレイ・ブロック４０の他に（または代替形態として）他の回路とシステム（図示せず）に転送することができる。たとえば、基準平面に対して選択された最終ロール、ピッチ、ヨー角度を表すディジタル・データを、所望の場合は、データ・ロガー（図示せず）によって記録することができる。さらに、理解されるように、従来の回路を使用して、データをシリアル形式またはパラレル形式で提供して、アナログ値またはパラレル・ディジタル値からシリアル・ディジタル・データを生成することができる。

次に図１３を参照すると、ソフトウェア・ブロック図２８０で、本発明の代替の一実施形態を見ることができる。この実施形態では、レート・センサ３２は、（Ａ／Ｄ変換器１１４と同じでも異なるものでもよい）Ａ／Ｄ変換器２８２によって即時にディジタル形式に変換される出力を有する。このＡ／Ｄ変換器の出力は、次いで、マイクロプロセッサベースのシステム２８４に提供され、システム２８４は、ロール、ピッチ、ヨー情報をディスプレイ２８６に転送する。ディスプレイ２８６はディスプレイ４０と同じものでも異なるものでもよい。この実施形態は、ロール、ピッチ、ヨー情報を他の回路またはシステム（図示せず）に提供することもできる。

加速度計を備える本発明の一実施形態では、器機１０を独立してまたはジャイロスコープあるいは他のセンサと併せて使用して、骨きり術、茎内へのねじの配置、総合関節の関節形成術中の骨切断／調整、ディスク置換、靭帯／腱修復のためのトンネルの位置付けなどの応用例での角度変化を伴った、または伴わない３次元の位置方向付けを提供することができる。ジャイロ・センサと組み合わせて、または独立して使用される加速度計として有用な１つのセンサは、ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓ型ＡＤＸＬ１０３加速度計であり、これを器機３２の代わりに使用して直線加速度を検出し、それを積分して、（ｘ、ｙ、ｚ軸に沿った３本の直交チャネルに置換することができる）直線位置を得ることができる。ＡＤＸＬ１０３型器機では、ジャイロ型のレート・センサでよく起こる器機間の誤差をなくすために、本明細書で図示し記載した動きを検出し平均する態様を含むことが好ましいと考えられる。理解されるように、加速度計を使用して直線位置情報を得るには、（加速度から速度、速度から位置への）２つの積分が必要である。

他の実施形態では、器機１０はさらに、材料の硬度、剛性、および／または密度の決定、かつ／または材料の物質の流量および／または粘性の決定、かつ／または材料中の物質または組織の温度の決定を含む、医療または外科手術の診療に使用される生物学的組織や他の材料の特性を測定するための、温度、超音波、圧力センサなど追加のセンサを備える。具体的には、こうした追加のセンサでは、たとえば、皮質骨と海綿骨の間の縁部を確認し、海綿骨の厚さを決定し、インプラントを固定するためのセメントの温度を監視し、髄核と脊髄の円板の環とを区別することができる。また、こうしたセンサでは、ペディクルねじの交換、骨の中へのねじの固定、ＴＨＡ中の大腿インプラントなどインプラントの配置中に骨の亀裂／骨折を確認し、組織と神経の縁部を確認して神経の近接部を決定することができる。

図１４は、本発明の一実施形態による、患者の寛骨臼に対する補綴用寛骨臼のソケットの所望の方向付けを得るために使用される寛骨臼位置合せ器具３００を示す。ＴＨＲなど整形股関節処置のためのこうした器具の使用は、当技術分野で周知である。こうした器具は、たとえば、参照により本明細書に組み込む米国特許第６７４３２３５号に開示されている。器具３００は、ＴＨＲ処置法の調整器具を含む、寛骨臼の構成要素の配置と方向付けに周知の任意の器具でもよい。

図１４で示したように、器具３００は、ハンドル３０２、補綴用支持軸３０４、方向付け軸３０６、外科用方向付け器機１０、解剖学的標線位置合せガイド３０８を備える。図で示したように、外科用方向付け器機１０は、支持軸３０４にしっかりと取り付けられて、器機１０が支持軸３０４と一致して動くようになっている。図１４でより詳細に示すように、方向付け軸３０６は方向付けガイド３１０を備えており、外科医がインプラントまたは補綴物を手動で方向付けるために使用される。一実施形態では、器具３００は、方向付けガイド３１０を含まない。支持軸３０４は、遠位端に外側ねじ山３１４を有する。ねじ山３１４は、位置合せガイド３０８上の対応する内側ねじ山３１６とかみ合って、位置合せガイドが支持軸３０４に取外し可能に取付け可能であるように構成されている。

図１５は、位置合せガイド３０８の頂部または遠位面を示す平面図である。図で示したように、位置合せガイド３０８は、本体部分３１８と、全般的に同じ平面内に配置された羽またはアーム３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃを備える。本体部分３１８は、支持軸３０４とかみ合うための内側ねじ山３１６を備える。一実施形態では、アーム３２０は、本体部分３１８の円周の周りでピボット軸３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃによって１２０度離れた点に固定されている。ピボット軸３２４は、必要に応じてアーム３２０のわずかな平面内回転を可能にして、たとえば、寛骨臼唇など解剖学的変形との接触を回避する。他の実施形態では、アーム３２０は本体部分３１８に固定されて、ピボット回転できないようになされている。他の実施形態では、ピボット軸３２４はアーム３２０に沿った任意の位置に配置される。

さらに詳細に図で示すように、アーム３２０は内側アーム３２６と外側アーム３２８を備えており、これらは互いに結合されて、外側アーム３２８が内側アーム３２６に対して入れ子式になり、または拡張することができるようになされている。この入れ子式動作によって、外科医が、特定の患者の寛骨臼の径に基づいてアーム３２０の長さを調節することができる。他の実施形態では、アーム３２０は単体片から作成されるため、長さの調節には対応できない。アーム３２０の遠位端は、位置合せガイド３０８の外径を決める。一実施形態では、アーム３２０の長さは約４０〜約７０ｍｍであり、各アーム３２０は同じ長さである。アームの長さは、特定の患者の寛骨臼径によって決まり、位置合せガイドの外径が寛骨臼径よりもわずかに（たとえば１〜３ｍｍ）大きくなるようになされている。様々な例示の実施形態では、アーム３２０の長さは、４８、５２、５６、６０、または６４ｍｍである。一実施形態では、アーム３２０の幅は、約２から約５ｍｍであり、厚さは、約１から約３ｍｍである。一実施形態では、アームの幅は約３．５ｍｍ、厚さは約２ｍｍである。

図１６は、本発明の一実施形態による、器機１０を支持軸３０４に取り付けるための取付けベース３３２を示す斜視図である。図１６で示したように、取付けベース３３２は本体３３４とブレース３３６を備える。本体３３２は、器機１０のハウジング１２の寸法と全般的に一致する寸法である。一実施形態では、本体３３４は、ハウジング１２と一致し、取付けベース３３２に対して器機１０の位置を固定するための取付けタブ３３８を備える。一実施形態では、本体３３４は、支持軸３０４の外面と一致するように形状付けられた溝３３９を含む。この構成によって、取付けベース３３２と支持軸３０４の間の表面接触が増すため、２つの構成要素の固定がよりしっかりしたものになる。一実施形態では、本体３３４は、ひも、ワイヤ、バネ・ワイヤ、ストラップ、面ファスナ、または任意の他のファスナなどファスナを受け入れるための穴３４０を含む。ファスナは、本体３３４を支持軸３０４に固定するために使用される。ブレース３３６は、方向付け軸３０６の外面を受けるように構成された湾曲部３４２を含む。取付けベース３３２は、本体３３４を支持軸３０４上に配置し、ブレース３３６の湾曲部３４２を方向付け軸３０６に接触するように配置することによって、器具３００に取り付けられる。ブレース３３６は、この位置で、取付けベース３３２の支持軸３０４の円周の周りでの回転を阻止する。

図１７は、使用中の器具３００を示す。図で示したように、器具３００は、骨盤骨３５０の一部と接触している。具体的には、位置合せガイド３０８が寛骨臼３５４の寛骨臼縁３５２と接触している。図で示したように、アーム３２０は、寛骨臼縁３５２に到達するのに十分な長さを有する。図１８で示したように、支持軸３０４も、補綴用寛骨臼のソケット３６２を支持するために使用されるボール支持部３６０とかみ合うように構成される。

図１９は、位置合せ器具３００を使用して補綴用寛骨臼のソケット３６２を方向付けるための寛骨臼位置合せプロセス３７０を示す流れ図である。図で示したように、プロセス３７０は、電源スイッチ１４を使用して器機の電源をオンにし、器機を位置合せ器具３００の軸に取り付けることを含む（ブロック３７２）。次いで、適切な径を有する位置合せガイド３０８を、支持軸３０４の端部に取り付ける（ブロック３７４）。標準処置に従った外科部位の調整の後、器具３００を外科部位内に配置して、位置合せガイド３０８を、寛骨臼３５４の縁３５２上に静置させる（ブロック３７６）。一実施形態では、位置合せガイド３０８の中心は、寛骨臼３５４の中心と全般的に心合せされ、アームは寛骨臼３５４の縁３５２上に以下の通りに配置される。第１のアームは寛骨臼の最上位点に配置され、第２のアームは坐骨の寛骨臼溝の最低点に配置され、第３のアームは腸恥隆起と恥骨上行枝の交会におけるサドルポイントに配置される。かなりの寛骨臼縁が存在しない場合、上記の解剖学的ランドマークを使用して寛骨臼面を確認することができる。

一実施形態によれば、上述のように、アーム３２０は入れ子式動作を使用して外科医によって長さが調節される。他の実施形態では、外科医はアーム３２０をピボット回転させて、寛骨臼３５４の縁３５２上の骨棘または他の表面の変形を回避しなければならないこともある。位置合せガイド３０８が寛骨臼の縁３５２上に正確に位置付けられた後、外科医は零ボタン２０を押して基準平面を設定する（ブロック３７８）。

器機１０をゼロに合わせた後、外科医は器具３００を外科の患者の身体から取り出す。次いで、位置合せガイドを取り外し、ボール支持部３６０と補綴用寛骨臼のソケット３６２を支持軸３０４に取り付ける（ブロック３８０）。次いで外科医は、器具３００を使用して補綴用ソケット３６２を寛骨臼３５４内に配置する（ブロック３８２）。次いで外科医は、器機１０が所望の方向を示すまで、器具３００を使用して、寛骨臼３５４内で補綴用ソケット３６２の方向付けを操作する（ブロック３８４）。一実施形態では、たとえば、外科医は器機上のディスプレイ１８が前傾２５度を示すまで、器具３００を操作する。この実施形態では、ロール・ディスプレイ１８ａが「２５」を、ピッチ・ディスプレイ１８ｂとヨー・ディスプレイ１８ｃが零を示している。次に、補綴用ソケット３６２を寛骨臼３５４に固定する（ブロック３８６）。

他の実施形態では、器機１０を他の寛骨臼用の器具上で使用して、前に設定された寛骨臼面に対する器具の方向付けを確認する。インプラントが中立位置にある場合、器機によって提供される情報は、たとえば、回転、外転、回転角度などの情報を確認するための角測定の形でもよい。加速度計または直線位置情報を提供する他のセンサを備える本発明の一実施形態では、器機１０は、挿入の深さと回転の中心の変化などの特性を確認するための長さ寸法の位置変化に関する情報も提供する。器機１０を備える器具３００は、骨盤に対する位置と角度を監視するために、１ミリメートル未満と１度未満の正確さを提供することができる。器具３００は、カップの外転と屈曲角度の連続測定値を提供することができる。こうした角度を調整器具の配置とインプラントの挿入中に、その配置後に、また必要に応じて補助ねじの配置後に提供することができる。

図２０は、大腿インプラントを近位大腿骨の大転子や小転子と位置合わせするための大腿インプラント器具４００を示す。この器具４００は、たとえば大腿インプラント挿入器具、大腿ラスプ、または大腿ブローチング器具でもよい。図２０で示したように、器具４００は、ハンドル４０４、ラスプまたはブローチ４０８、大腿位置合せガイド４３０、器機１０を備える。器具４００は、近位大腿骨４１４の管を取り囲む海綿骨を除去し形状付けるために使用される。ブローチ４０８は、ハンドル４０４に取外し可能に結合されて、外科医がブローチ４０８を様々なサイズの１つに簡単に変えることができるようになされている。図２０では、大腿骨４１４に埋め込まれた切断セグメントを有するブローチ４０８が示されている。一実施形態では、器具４００は、Ａｒｌｉｎｇｔｏｎ、ＴｅｎｎｅｓｓｅｅのＷｒｉｇｈｔＭｅｄｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｉｎｃ．から入手可能なＢｒｏａｃｈＨａｎｄｌｅ＃４７００−ＲＨ０２など、大腿部ローチング器具である。他の実施形態では、ブローチ４０８は、当技術分野で周知の任意の他のラスプまたはブローチである。図で示したように、ガイド４３０は、本体４０４上の所望の基準点に配置され、係止機構４３２を使用して取り付けられる。以下により詳細に説明するように、外科医は、ガイド４３０を大腿骨４１４の近位端で大転子４１８と小転子４２２と位置合わせして使用することができる。

図２１Ａ、２１Ｂは、大腿位置合せガイド４３０を示す平面図と側面図である。図で示したように、ガイド４３０は、取付けリング４３２、小転子位置合せアーム４３４、大転子位置合せアーム４３６を備える。位置合せアーム４３４、４３６は、取付けリング４３２から全般的に反対方向に延びている。図２１Ｂで示したように、位置合せアーム４３４、４３６は、それぞれ角端４３８、４４０を含む。角端４３８、４４０は、外科医がガイド４３０を患者の解剖学的構造に対して位置合わせするのに有用である。取付けリング４３２は、ガイド４３０を器具４００に固定するための係止ねじ４４２を備える。例示の一実施形態では、大転子位置合せアーム４３６は、小転子位置合せアーム４３４の長さの約４０パーセントの長さ（ｌ₂）を有する。一実施形態では、小転子位置合せアーム４３４の長さ（ｌ₁）は、約８５から約１０５ｍｍである。一実施形態では、位置合せアーム４３４の長さ（ｌ₁）は約９５ｍｍである。一実施形態では、取付けリング４３２の内径（β）は約３５から４５ｍｍである。位置合せガイドの特定の寸法は、ハンドル４０４および患者の近位大腿骨４１４のサイズに依存する。

大腿位置合せガイド４３０は、大腿骨の近位端の大転子と小転子を基準にすることによって、大腿インプラントを位置合わせするために使用される。ガイド４３０を使用して、小転子または大転子あるいは外科医によってマークされた任意の他の点をマークし、調整器具またはインプラントの所定の／測定された角度を固定することもできる。次いで外科医は、選択した前傾の自分の測定を中断せずに大腿骨を移動することができる。一実施形態では、ガイド４３０は大腿ブローチング器具に取り付けられる。ガイド４３０は所望の角度で配置され、器機１０は目盛り零に設定される。たとえば、一実施形態では、ガイド４３０は大転子４１８と小転子４２２の中心と全般的に心合せされる。次いで外科医は、器機１０のロール・ディスプレイ１８ａを使用して、器具４００を所望の前傾に（たとえば１０度）回転する。次いで外科医は、ガイド４３０を緩め、それを回転させて、アーム４３４、４３６が大転子４１８と小転子４２２と再び全般的に位置合わせされるようにし、ガイド４３０をハンドル４０４に固定する。次いで外科医は、器具４００をこの方向付けで管内に入れ、必要に応じてガイド４３０を使用して比較的大きいブローチ４０８と共にこの手順を繰り返して所望の位置合せを達成する。

本発明は、ＴＳＲ処置法でも外科医の助けとして有用である。肩関節置換術では、ステップの１つは、関節のインプラントを患者の肩甲骨の関節中に配置することである。１つのこうした関節インプラントが、参照により本明細書に組み込む、米国特許第６６７９９１６号に記載されている。ＴＳＲ処置法の他のステップは、上腕骨インプラントの配置である。本発明の器機１０は、外科医が関節インプラントの関節円蓋に対する適切な方向付けを行う際に、また上腕骨インプラントの適切な方向付けを行うための助けとなるので有用である。たとえば、器機１０を関節用かんなと共に外科医によって一般に使用されるＴハンドルまたはドリルに取り付けることができる。他の実施形態では、器機１０を上腕骨管のリーミングに使用されるテーパ付きリーマまたは上腕頭切断ガイドに取り付けることができる。

図２２Ａは関節インプラントの方向付けに使用される関節インプラント挿入器具５００を示す側面平面図である。図で示したように、挿入器具５００は、軸５０４と位置合せガイド５１０を備える。図２２Ｂは、位置合せガイド５１０を示す正面平面図である。図で示したように、位置合せガイド５１０は、ハブ５２０に取り付けられた、上方アーム５１２、下方アーム５１４、前方アーム５１６、後方アーム５１８を備える。アームは、特定の患者の関節縁にわたるサイズである。

図２３は、インプラント挿入器具５００を使用して関節インプラントを方向付けるための関節インプラント位置合せプロセス５５０を示す流れ図である。図で示したように、プロセス５５０は、器機１０をインプラント挿入器具５００または関節平滑化器具の軸にしっかりと取り付けることを含む（ブロック５５４）。位置合せガイド５１０は、関節インプラントが通常取り付けられる器具の端部に取り付けられる（ブロック５５６）。ガイド５１０は、関節の縁部に配置されて、上方アームが縁部の最上位位置に配置され、前方と後方アームが上位／後方関節の中心と全般的に心合せされる（ブロック５５８）。やはり、アームを調節してかなりの骨棘を避けることができる。次いで「零」スイッチが押されて、器機１０上のディスプレイ１８の目盛りが零に設定され、それによって基準平面が設定される（ブロック５６０）。位置合せガイド５１０が取り除かれ、関節インプラントが挿入器具５００に取り付けられる（ブロック５６２）。最後に、外科医は器機１０上のディスプレイ１８を使用して、関節インプラントの所望の方向付けかつ／または位置付けを行う（ブロック５６４）。次いで外科医は、関節インプラントを所望の位置に固定する。

他の実施形態では、器機１０は外科医によってＴＫＡを容易にするために使用される。ＴＫＡでは、器機１０を通常外科医によって使用される最初のガイドに取り付けることによって、既存のガイドで提供されるよりもさらに正確な位置合せが可能になる。様々な例示の実施形態では、器機１０を切断ブロックに固定して、より正確な回転位置合せ、内反もしくは外反の位置合せ、切除のレベルを提供することができる。器機１０を当技術分野で周知でありＴＫＡ処置法で通常使用される任意の他の器具に固定することもできる。

方向付けおよび／または位置付け情報を提供するセンサを備える上述の器具に関して、センサは、器具またはインプラントの上または中の複数の位置での少なくとも１つの特性に関連する測定を行うように構成されたセンサを含むことができる。一実施形態によれば、センサは、複数のセンサまたは一列のセンサを備えて、複数の点、角度、距離、領域、またはそれらの任意の組合せで１つまたは複数の特性を測定する。

本発明の範囲から逸脱することなく、論じた例示の実施形態に様々な変更や追加を行うことができる。したがって、本発明の範囲は、本発明の等価のものと共に特許請求の範囲内にあるものとして、こうした変更形態、修正形態、変形形態を全て包含する。

本発明の一実施形態による外科用方向付け器機を示す斜視図である。本発明の実施に有用なレート・センサ、システム電子回路、およびディスプレイを示す概略ブロック図である。図２のブロック図に対応する３つのチャネルのうちの１つを示すより詳細なブロック図である。本発明の追加のサブシステムと共に示された本発明の１つのチャネルを示すさらに詳細なブロック図である。図６および７の関係を示す図である。本発明の実施に有用な、ロール、ピッチ、ヨー・センサ、並びに関連する積分器およびアベレージャの回路を示す詳細な電子回路図である。本発明の実施に有用な、オーバーレンジ、オーバーレート、および動きの検出器、並びに関連回路を示す詳細な電子回路図である。図２の追加のサブシステムを示す詳細な電子回路図である。本発明の幾つかの部分を示す配線図である。本発明のロール・チャネル用のＡ−Ｄ変換器およびディスプレイを示す詳細な電子回路図である。本発明のピッチ・チャネル用のＡ−Ｄ変換器およびディスプレイを示す詳細な電子回路図である。本発明のヨー・チャネル用のＡ−Ｄ変換器およびディスプレイを示す詳細な電子回路図である。本発明の代替実施形態を示す簡単なブロック図である。本発明の一実施形態による、補綴用寛骨臼のソケットの患者の寛骨臼に対する所望の方向付けを行う際に使用される寛骨臼位置合せ器具を示す斜視図である。図１４で示した位置合せガイドの頂部または遠位面を示す平面図である。本発明の一実施形態による、器機を支持軸３０４に取り付けるための取付けベースを示す斜視図である。寛骨臼縁の平面を確認するために使用される図１４の器具を示す斜視図である。寛骨臼の補綴用ソケットの位置付けに使用される図１４の器具を示す斜視図である。寛骨臼の補綴用ソケットを方向付けるための位置合せ器具の操作を示す流れ図である。大腿用ブローチと近位大腿骨の大転節および小転節とを位置合わせするように構成された大腿用ブローチング器具を示す図である。大腿部位置合せガイドを示す上面平面図および側面平面図である。ＴＳＲ処置中に関節の平面を確認するためのインプラント器具および位置合せガイドを示す側面平面図および正面平面図である。図２２の位置合せガイドの使用を記載した流れ図である。

Claims

医療用補綴物を患者の解剖学的位置に位置合わせするための装置であって、
レート・センサの角度位置の変化レートに比例するレート信号を提供するレート・センサと、
前記レート・センサの動きの有無を感知する動き検出器と、
動きがない場合に前記レート・センサの出力を平均して平均信号を提供するアベレージャと、
動きが感知された場合に前記レート信号を積分して前記レート・センサが経験した相対角度位置を示す積分信号を提供する積分器と、
ユーザに前記レート・センサの変化の表示として前記積分信号と前記平均信号の差を示すディスプレイと
を備える装置。
前記積分信号を零にするための前記ユーザが使用可能な帰零入力部をさらに備える請求項１に記載の装置。
前記装置の初期起動時に前記積分信号を自動的に零にする起動回路をさらに備える請求項１に記載の装置。
前記レート・センサを前記解剖学的位置に対して方向付けるための位置合せガイドをさらに備える請求項１に記載の装置。
前記レート・センサの前記位置合せガイドに対する方向付けを決定するための軸をさらに備える請求項１に記載の装置。
医療用補綴物を患者の解剖学的位置に位置合わせするための装置であって、前記装置は基準位置からの角度位置の変化を測定することができる３次元測定システムを備えており、その測定システムが、
ａ．それぞれロール、ピッチ、ヨー次元で基準に対する角度位置の変化レートを感知し、それぞれロール、ピッチ、ヨー次元のレート・センサの角度位置の変化レートに比例するレート信号である出力を提供する１組の３つのレート・センサと、
ｂ．前記レート・センサのどれかの動きの有無を感知する動き検出器と、
ｃ．それぞれレート・センサの動きがない場合に前記各レート・センサの出力をそれぞれ平均して、レート・センサ全ての動きがない場合の前記それぞれのレート・センサの出力を表す１組の３つの平均信号を提供する１組のアベレージャと、
ｄ．前記動き検出器によって動きが感知された場合に前記それぞれのレート信号を積分して前記それぞれのレート・センサが経験した相対角度位置を示す１組の３つの積分信号を提供する１組の積分器と、
ｅ．各ロール、ピッチ、ヨー次元で前記レート・センサの位置の変化を示す、積分信号と平均信号の差に相当する１組のロール、ピッチ、ヨー値をユーザに示すディスプレイと
を備える装置。
それぞれ３つの積分信号を零にするためのユーザが使用可能な帰零入力部をさらに備える請求項６に記載の装置。
前記装置の初期起動時に前記積分信号を自動的に零にする起動回路をさらに備える請求項６に記載の装置。
それぞれ前記レート・センサを前記解剖学的位置に対して方向付けるための位置合せガイドをさらに備える請求項６に記載の装置。
前記レート・センサの前記位置合せガイドに対する方向付けを決定するための軸をさらに備える請求項６に記載の装置。
補綴用支持構造を有するタイプの、医療用補綴物を患者の解剖学的位置に位置合わせするための器具における、前記器具の前記補綴用支持構造に関連する電子ゴニオメータを含む改良であって、前記電子ゴニオメータが、
前記補綴用支持構造が配置される位置の少なくとも１つの角度値のディジタル・ディスプレイと、
ディジタル・ディスプレイの前記角度値を零にする手段と
を含む改良。
前記ディジタル・ディスプレイがロール、ピッチ、ヨー次元の角度値を含む請求項１１に記載の改良。
前記ディジタル・ディスプレイが０・１度までの角度値を表す請求項１１に記載の改良。
前記ディジタル・ディスプレイが基準位置からの角変位の方向を示す符号付き番号として角度値を表す請求項１１に記載の改良。
外科医が患者の寛骨臼に寛骨臼の補綴用ソケットを正確に方向付けるのを助ける外科用器具であって、
前記寛骨臼の補綴用ソケットを支持するように構成された支持軸と、
前記支持軸にしっかりと結合された３次元電子方向付け器機と、
それぞれ寛骨臼縁に接触するのに十分な長さを有する少なくとも３本のアームを持つ寛骨臼位置合せガイドとを備える外科用器具。
前記方向付け器機が、軸の周りでの前記器具の角度位置の変化を示すレート信号を提供するレート・センサを備える請求項１５に記載の器具。
前記方向付け器機が、それぞれ直交軸の周りに配置された、第１のレート・センサ、第２のレート・センサ、第３のレート・センサを備える請求項１６に記載の器具。
前記方向付け器機が、角度位置の変化の表示するためのディジタル・ディスプレイを備える請求項１５に記載の器具。
基準に対する角度位置を測定し表示するための装置であって、
ａ．基準に対して最初に位置付けられ、前記基準に対する角度位置の変化のレートを測定し、前記角度位置の変化レートに比例するレート信号を提供するように動作するレート・センサと、
ｂ．前記レート・センサに選択的に結合され、前記レート信号を積分し、前記レート・センサの相対角度位置を示す積分信号を提供するように動作する積分器と、
ｃ．前記レート・センサに選択的に接続され、前記レート信号を平均し、前記レート・センサを示す平均信号を提供するように動作するアベレージャと、
ｄ．前記レート・センサに接続され前記レート信号を
ｉ．動きが検出されない場合は前記アベレージャに、
ii．動きが検出された場合は前記積分器に切り替えるように動作する動き検出器とを備える装置。
前記基準が基準位置である請求項１９に記載の装置。
前記基準が基準平面である請求項１９に記載の装置。
ｅ．前記積分器に接続され、前記レート・センサの相対角度位置の変化の視覚的に知覚可能な表示するように動作するディスプレイをさらに備える請求項１９に記載の装置。
前記ディスプレイが前記アベレージャにも接続され、前記相対角度位置変化の前記表示が前記積分信号と前記平均信号の差を得ることによって決定される請求項２２に記載の装置。
ｆ．電子形式で前記角度位置情報を示すように動作する通信リンクをさらに備える請求項１９に記載の装置。
ｆ．前記積分信号の選択的帰零のための帰零回路をさらに備える請求項１９に記載の装置。
前記相対角度位置の変化が、前記積分信号を零にした後に生じる絶対位置変化として示される請求項２５に記載の装置。
ｇ．初期起動時に前記積分信号を自動的に零にする起動回路をさらに備える請求項２５に記載の装置。
前記動き検出器が遅延回路をさらに備え、動作停止後に所定の期間にわたって前記積分器に接続される前記レート信号を保留する請求項１９に記載の装置。
前記所定の期間が約０．７秒である請求項２８に記載の装置。
ｇ．前記動き検出器によって駆動され、前記レート信号の切替えを行うように動作するスイッチをさらに備える請求項１９に記載の装置。
前記スイッチが継電器を備える請求項３０に記載の装置。
前記動き検出器がコンパレータを備える請求項３０に記載の装置。
前記動き検出器が前記アベレージャにも接続されて、前記レート・センサの出力と前記アベレージャの出力を比較して、その差を感知することによって動きを検出する請求項１９に記載の装置。
ｈ．前記積分器に接続されて、前記積分器が所定の最大値を超えた場合にエラー状態を検出するオーバーレンジ検出器をさらに備える請求項１９に記載の装置。
前記レート信号が検出された動きの方向の表示を含む請求項１９に記載の装置。
前記積分信号が検出された動きの方向の表示を含む請求項３５に記載の装置。
補綴物を移植部位に位置合わせするための位置合せ器具の使用方法であって、
ａ．前記器具に基準位置からの角度位置の変化を測定することができる３次元測定システムを提供するステップと、
ｂ．前記器具を前記移植部位と接触するための位置合せガイドを使用して前記移植部位に対する基準位置に配置するステップと、
ｃ．前記位置合せガイドが前記移植部位と接触し前記基準位置にある間に前記測定システムをゼロに合わせるステップと、
ｄ．前記位置合せガイドを補綴用インプラント部材と置換するステップと、
ｅ．前記補綴物を移植部位に位置合わせする測定システムを使用して、前記器具を前記基準位置に対する所望の配向角度に位置付けるステップとを含む方法。
前記位置合せガイドが本体部分から全般的に半径方向に延在する複数のアームを備え、ステップｂ．が前記移植部位に前記複数のアームを接触させるステップを含む請求項３７に記載の方法。
前記位置合せ器具が寛骨臼位置合せ器具であり、前記補綴用インプラント部材が補綴用ソケットであり、前記移植部位が寛骨臼である請求項３８に記載の方法。
ステップｅ．が、前記器具を所定の配向角度に位置付けるステップをさらに含む請求項３９に記載の方法。
前記所定の配向角度が所定の前傾角度である請求項４０に記載の方法。
前記前傾が約２５度である請求項４１に記載の方法。
ステップｂ．が、前記位置合せガイドを寛骨臼縁上に静置するステップをさらに含む請求項３７に記載の方法。
前記位置合せ器具が関節インプラント挿入器具であり、前記補綴用インプラント部材が関節インプラントであり、前記移植部位が関節円蓋である請求項３７に記載の方法。
前記位置合せガイドが本体部分から全般的に半径方向に延びる複数のアームを備え、ステップｂ．が前記寛骨臼縁に前記複数のアームを接触させるステップを含む請求項４３に記載の方法。
前記複数のアームが３本のアームを備え、ステップｂ．が第１のアームを前記寛骨臼の最上位点に配置するステップを含む請求項４５に記載の方法。
ステップｂ．が第２のアームを坐骨の寛骨臼溝の最低点に配置するステップをさらに含む請求項４６に記載の方法。
ステップｂ．が第３のアームを腸恥隆起と上位恥骨枝の交会におけるサドルポイントに配置するステップをさらに含む請求項４７に記載の方法。
医療用補綴物を患者の解剖学的位置に位置合わせするための器具を方向付ける方法であって、前記器具は補綴用支持構造を有するタイプであり、改良が、
ａ．電子ゴニオメータを前記器具の前記補綴用支持構造に関連付けるステップと、
ｂ．前記器具の前記補綴用支持構造を補綴物を移植すべき解剖学的部位と接触している基準位置に位置付けるステップと、
ｃ．前記支持構造が前記基準位置にある間に前記電子ゴニオメータのディジタル・ディスプレイをゼロに合わせるステップと、
ｄ．前記ディジタル・ディスプレイを観察することによって前記支持構造を所望の角度に移動させ、前記支持構造を前記解剖学的部位に接触状態に維持して前記補綴物を前記解剖学的部位に所望の角度で位置付けるステップとを含む方法。
ステップｂ．が、前記解剖学的部位に接触するための前記補綴用支持構造に取外し可能に取り付けられた位置合せガイドを使用するステップをさらに含む請求項４９に記載の方法。
ステップｃ．の後、かつステップｄ．の前に、追加のステップｃ１．であって、
ｃ１．前記位置合せガイドを前記補綴用支持構造から取り除き、前記補綴物を前記支持構造に前記位置合せガイドの代わりに取り付けるステップをさらに含む請求項５０に記載の方法。
ステップｄ．の前に、追加のステップｄ０．であって、
ｄ０．前記補綴物を前記支持構造に関連付けるステップをさらに含む請求項４９に記載の方法。
角度位置の変化を決定する方法であって、
ａ．レート・センサの動きの有無を感知するステップと、
ｂ．前記レート・センサを使用して基準に対する角度位置の変化レートを感知し、前記レート・センサの角度位置の変化レートに比例するレート信号である出力を提供するステップと、
ｃ．前記レート・センサの動きがない場合に前記レート・センサの出力を平均して、前記レート・センサの動きがない場合の前記レート・センサの出力を表す平均信号を提供するステップと、
ｄ．動きが感知された場合に前記レート信号を積分して、前記レート・センサが経験した相対角度位置を示す積分信号を提供するステップと、
ｅ．前記レート・センサの位置の変化の表示として前記積分信号と前記平均信号の差を示すステップとを含む方法。
前記積分信号がステップｄ．の前に零にされる請求項５３に記載の方法。
前記差が前記積分信号を零にした後に生じる絶対位置変化として表示される請求項５４に記載の方法。
ステップｅ．が、前記差を視覚的に知覚可能な形式で示すステップをさらに含む請求項５３に記載の方法。
ステップｅ．が、前記差を電子形式で示すステップをさらに含む請求項５３に記載の方法。
ａ０．初期起動時に前記積分信号を自動的に零にする追加のステップをさらに含む請求項５３に記載の方法。
ｆ．動き停止後に所定の期間にわたり前記レート信号の積分を継続する追加のステップをさらに含む請求項５３に記載の方法。
ｂ１．前記レート・センサの出力と前記平均信号の差が所定の差を超える場合を決定することによって動きがあったことを検出する追加のステップをさらに含む請求項５３に記載の方法。
ステップｂ１．が、前記レート・センサの出力と前記平均信号の差が所定の差未満の場合を決定することによって動きがなかったことを検出するステップをさらに含む請求項６０に記載の方法。
ｇ．前記積分信号が所定の最大値を超えた場合にエラー状態を検出する追加のステップをさらに含む請求項５３に記載の方法。
ステップａ．が、検出された動きの方向の表示するステップを含む請求項５３に記載の方法。
ステップｄ．が、検出された動きの方向の表示するステップを含む請求項５３に記載の方法。
各ステップが、それぞれ３つの互いに直交の次元に対して行われるステップを含む請求項５３に記載の方法。