KR20140080507A - 파라미터 측정용 외과적 공구를 가능케 하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

의료 장치를 활성화하는 시스템이 개시된다. 시스템은 자기장을 발생시키는 자석을 갖는 크래들을 포함한다. 크래들은 사전 결정된 정렬로 의료 장치를 지지하고 정렬한다. 크래들에 배치된 의료 장치는 자기 감응형 스위치를 자석의 자기장에 노출시켜, 자기 감응형 스위치의 상태 변화를 발생시킨다. 의료 장치는 스위치, 표시자, 로직 회로, 딜레이 회로, 및 전자 회로에 전원을 결합하기 위한 검출 회로를 포함한다. 제1 작동 모드에서, 의료 장치는 턴온된 후 턴오프될 수 있다. 제2 작동 모드에서, 의료 장치는 턴온된 후 턴오프될 수 없다.

Description

파라미터 측정용 외과적 공구를 가능케 하는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR ENABLING AN ORTHOPEDIC TOOL FOR PARAMETER MEASUREMENT}

본 발명은 일반적으로 수술 전자기구에 관한 것이고, 특히 척추 수술 및 장기적인 이식 동안에 정렬 및 외과적 임플란트 파라미터를 평가하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

척추는 척추골로 지칭되는 많은 개별 뼈로 구성되어, 근육과 인대에 의해 서로 결합 된다. 척추골이 분리되기 때문에, 척추는 가요성이며 구부러질 수 있다. 척추골은 척수 신경 다발의 통로를 제공한다. 척추, 디스크, 신경, 근육과 함께, 인대는 척주(vertebral column)또는 척추를 구성한다. 척추는 환경 요인, 건강, 노화에 발생할 수 있는 변화로, 크기와 모양이 변한다. 건강한 척추는 전방에서 후방으로의 곡선이 있지만, 정상적인 자궁 경부 척추 전만, 흉추 후만 및 요추 전만 상태로부터의 기형은 움직임으로 통증, 불편 및 어려움을 유발할 수 있다. 이러한 상태는 탈장 디스크에 의해 악화될 수 있으며, 신경을 다칠 수 있다.

비정상적인 척추 곡선의 다양한 원인과 치료로부터 수술까지 다양한 치료 선택이 있다. 수술의 목적은 통상적으로 척추의 만곡부에 있는 2개 이상의 척추골의 고형 융합이다. 융합은 척추를 수술하고 뼈 접목을 추가에 의해 달성된다. 척추 뼈와 뼈 이식은 융합이라는 고형의 뼈 덩어리를 형성하도록 함께 치유한다. 대안적으로, 통상 척추골을 이격하고 융합하기 위하여 골 접목을 포함하는 척추 케이지가 사용된다. 뼈 접목은 뼈 은행이나 환자 자신의 엉덩이 뼈 또는 다른 자가 조직 부위에서 올 수 있다. 척추는 실질적으로 계장화 도구와 기술을 통해 금속봉과 후크, 와이어 또는 나사로 바르게 될 수 있다. 융합이 치유할 기회를 가질 때까지, 봉 또는 때때로 버팀 쇠 또는 캐스트가 적소에서 홀딩된다.

시스템의 다양한 특징은 특히 이하의 특허 청구 범위에 기재된다. 본원에서 실시예들은 첨부된 도면과 함께 다음 설명을 참조하여 이해될 수 있다:

도 1은 예시적인 실시예에 따른 척추 측정 시스템을 도시하며;
도 2는 비제한적인 실시예에서 척추 기구를 도시하며;
도 3은 비제한적인 실시예에 통합된 전자기구를 갖는 척추 기구를 도시하며;
도 4는 비제한적인 예에서 척추골 구성요소를 가진 인서트 기구를 도시하며;
도 5는 비제한적인 실시예에서 척추골 파라미터를 감지하기 위한 척추의 척추골 사이에 위치된 척추 기구의 측면도를 도시하며;
도 6은 예시적인 실시예에 따른 도 5의 척추 기구의 축 방향 뷰를 도시한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 도시하며;
도 7은 예시적인 실시예에 따른 추간 위치 및 힘 감지를 위하여 척추의 척추골 사이에 위치된 척추 기구를 도시하며;
도 8은 예시적인 실시예에 따른 도 7의 척추 기구를 도시하는 사용자 인터페이스를 도시하며;
도 9는 예시적인 실시예에 따른 척추 케이지의 배치를 위한 척추 인서트 기구의 측면도를 도시하며;
도 10은 비제한적인 실시예에서 도 9의 인서트 기구를 도시하는 그래픽 사용자 인터페이스를 도시하며;
도 11은 예시적인 실시예에 따른 척추 기구의 구성요소의 블록도이며;
도 12는 예시적인 실시예에 따른 단거리 원격 측정을 위한 예시적인 통신 시스템의 도면이며;
도 13은 예시적인 실시예에 따른 측정 및 보고를 위한 통신 네트워크를 도시하며;
도 14는 실행될 때, 한 세트의 명령이 기계가 본 명세서에 개시된 하나 이상의 방법을 수행하도록 유발할 수 있는 컴퓨터 시스템의 형태로 하는 기계의 예시적인 개략도를 도시하며;
도 15는 예시적인 실시예에 따른 척추 기구의 구성요소를 도시하며;
도 16은 예시적인 실시예에 따른 하중 데이터의 추간 하중 및 위치를 제공하기 위한 척추 측정 시스템을 도시하며;
도 17은 예시적인 실시예에 따른 하중 데이터의 추간 하중 및 위치를 제공하기 위한 척추 측정 시스템을 도시하며;
도 18은 예시적인 실시예에 따른 모듈 및 핸들의 분해도를 도시하며;
도 19는 예시적인 실시예에 따른 제거 가능한 센서 장착 헤드를 수용하기 위한 샤프트를 도시하며;
도 20은 예시적인 실시예에 따른 센서 장착 헤드의 암형 커플링의 단면도이며;
도 21은 예시적인 실시예에 따른 척추 기구의 분해도를 도시하며;
도 22는 예시적인 실시예에 따른 도 21의 척추 기구의 샤프트 영역을 도시하며;
도 23은 예시적인 실시예에 따른 도 21의 척추 기구의 센서 장착 헤드 영역의 단면도를 도시하며;
도 24는 도 21의 척추 기구의 센서 장착 헤드의 분해도를 도시하며;
도 25는 도 21의 척추 기구의 센서 장착 헤드 영역의 단면도를 도시하며;
도 26은 예시적인 실시예에 따른 척추 기구 및 크래들(cradle)을 도시하며;
도 27은 예시적인 실시예에 따른 무릎 인서트 및 크래들을 도시하며;
도 28은 예시적인 실시예에 따른 의료 장치를 활성화 및 비활성화할 수 있는 시스템의 블록도를 도시하며;
도 29는 예시적인 실시예에 따른 회로를 활성화 의료 장치의 상태도를 도시한다.

본 명세서는 신규한 것으로 간주 되는 본 발명의 실시예들의 특징을 정의하는 청구범위로 종료하지만, 이는 방법, 시스템 및 다른 실시예들이 동일한 참조 번호가 이월되는 도면과 함께 이하의 설명을 고려하면 더욱 잘 이해될 것으로 믿어진다.

요구되는 바와 같이, 본 발명의 방법 및 시스템의 상세한 실시예들이 본원에 개시된다. 그러나 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 개시된 실시예들은 단지 예시적인 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본원에 개시된 특정 구조 및 기능 세부 사항은 제한으로서 해석되지 않고, 단지 청구범위를 위한 기초로서 다양하게 거의 모든 적절한 자세한 구조에 본 발명의 실시예들을 사용하는 것을 당업자에게 교시하기 위한 대표적인 기초로서 해석되어야 한다. 또한, 본원에 사용된 용어 및 구문들은 제한하려는 것이 아니라, 본원 실시의 이해할 수 있는 설명을 제공하는 것이다.

대체로, 본 발명의 실시예들은 척추하중 및 위치를 감지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 척추 측정 시스템은 원격 디스플레이에 결합된 척추 기구를 포함한다. 척추 측정 시스템은 척추에서의 하중력을 평가하기 위해 하중, 밸런스, 및 정렬을 측정할 수 있다. 척추 기구는 전자기구 조립체 및 척추 공간 내에서 관절 운동할 수 있는 센서 장착 헤드 조립체를 갖는 능동형 장치일 수 있다. 센서 장착 헤드는 척추골 사이에 삽입될 수 있고, 힘, 압력, 정렬 및 에지 하중과 같은 척추 상태를 보고할 수 있다. 척추 측정 시스템은 정렬 회로를 포함한다. 정렬 회로는 척추 기구의 정렬 및 위치를 식별하기 위한 위치 정보를 제공한다. 원격 시스템의 GUI는 기구가 수술 처치 동안 추간 공간에 배치됨으로써 척추 기구가 척추골들에 대해 위치되는 것을 보이도록 사용될 수 있다. 시스템은 감지된 하중과 인서트 결정된 궤적을 따라서 선택적인 정렬, 회전 및 삽입 각도를 포함하는 위치 파라미터의 관점에서 최적의 보철의 크기와 배치를 보고할 수 있다.

척추 케이지 또는 척추경 나사와 같은 척추골 구성요소를 삽입하기 위한 하중 밸런스 및 정렬 시스템을 구비한 인서트 기구는 또한 본 명세서에 제공된다. 이전에 포착된 파라미터 측정의 관점에서 시스템은 체크될 수 있으며, 삽입 동안 기구가 에지 하중인지를 보고할 수 있다. 이는 척추골 구성요소를 가진 인서트 기구의 추적을 도시하며, 위치 및 하중 감지 파라미터에 기초하여 시각적 안내 및 피드백을 제공한다. 시스템은 그 정렬과 위치가 또한 3D로 모델링 되는 하나 이상의 척추체들에 관련하여 인서트 기구의 3차원(3D)추적을 도시한다.

도 1은 비제한적인 실시예에 따른 척추 측정 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 원격 시스템(105)에 통신으로 결합될 수 있는 척추 기구(102)를 포함한다. 척추 측정 시스템(100)은 정렬, 회전, 각도 및 위치 중 적어도 하나의 위치 정보를 결정하기 위해 정렬 회로(103)를 포함할 수 있다. 위치 정보는 도구, 장치, 장비, 환자, 또는 근육골 계통의 영역에 관련될 수 있다. 이 예에서, 정렬 회로(103)는 척추 기구(102)의 일부 또는 외부 부품을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 위치 정보를 결정하기 위하여 척추 기구(102)에 또는 척추의 영역에 정렬 회로(103)를 결합시킬 수 있다. 한 실시예에서, 위치 및 위치 선정은 하나 이상의 가속도계를 통해 결정될 수 있다. 대안적으로, 위치 및 위치 선정은 신호의 비행 시간 또는 상이한 시간의 비행을 통해 결정될 수 있다. 위치 정보는 정렬 및 척추(112)의 정렬을 평가하기 위해 사용되는 정렬 및 병진 데이터를 포함할 수 있다. 위치 정보는 처치 동안 실시간으로 측정되거나 또는 원격 시스템(105)에 제공될 수 있다.

이 예에서, 척추 기구(102)는 척추 영역의 파라미터를 측정하도록 수술 동안 사용될 수 있다. 척추 기구(102)는 파라미터를 측정하기 위하여 적어도 하나의 센서를 포함한다. 척추 기구(102)는 상이한 파라미터들을 측정하고 실시간으로 의사에게 정량적 데이터를 제공하기 위한 하나 이상의 센서를 가질 수 있다. 한 실시예에서, 척추 기구(102)는 하중, 하중의 위치, 및 정렬을 측정한다. 척추 기구(102)는 하중 및 정렬 측정예에 제한되지 않는다. 다른 파라미터를 측정하기 위한 다른 유형의 센서가 장치에 통합될 수 있다. 척추 기구(102)에 의해 발생된 정량적 데이터는 척추에서 척추경 나사 또는 척추 케이지와 같은 보철 구성요소를 배치하기 위한 위치를 결정하도록 사용될 수 있다. 척추 기구(102)는 측정되는 척추 영역을 분산시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로, 척추 기구(102)와 정렬 회로(103)는 수술실의 무균 필드(109)내에서 사용될 수 있다. 무균 필드(109)는 또한 환자의 수술이 수행되는 수술 필드라고 할 수 있다. 전형적으로, 원격 시스템(105)은 수술실의 무균 필드(109)밖에 있다. 원격 시스템(105)은 휴대용 퍼스널 컴퓨터, 모바일 워크 스테이션, 디스플레이 또는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)(107)를 나타내는 다른 장치 일 수 있다. 한 실시예에서, GUI(107)는 척추(112)를 보이고 척추 기구 정량적 측정 데이터를 보고하는 작업 흐름을 포함한다. 예를 들어, 원격 시스템은 척추 기구(102)와 정렬 회로(103)로부터 하중, 하중의 위치 및, 정렬 데이터를 수신하고 디스플레이할 수 있다. 대안적으로, 척추 기구(102)는 정량적 측정 데이터를 디스플레이하거나 표시하기 위한 인터페이스를 가질 수 있다. 이 예에서, 척추 기구(102)는 척추의 측정 데이터를 생성하는 자체 수용 장치이다.

GUI(107)은 원격 시스템(105) 및 척추 측정 시스템(100)의 방법에 의해 제공된다. 이 예에서, GUI(107)는 척추 기구(102)와 정렬 회로(103)에 의해 제공되는 정량적 측정 데이터를 보이는 하나 이상의 윈도우를 가질 수 있다. GUI(107)은 척추 기구(107)와 정렬 회로(103)로부터 실시간 정량적 데이터를 제공하기 위하여 원격 시스템(105)의 디스플레이에 디스플레이된다. 이 예에서, 척추 기구(102)는 척추 영역으로 안내된다. 특히, 척추 기구(102)는 척추의 척추골 사이로 안내된다. 센서는 척추 기구(102)의 센서 장착 헤드 내에 배치될 수 있다. 센서 장착 헤드는 척추골을 분산하고, 이에 의해 척추골 사이에 갭을 발생시키며, 갭은 센서 장착 헤드의 높이이다. 척추 기구(102)는 유선 또는 무선으로 원격 시스템(105)에 결합될 수 있다. 이 예에서, 척추 기구(102)로 데이터를 송신하기 위하여 무선으로 원격 시스템(105)에 결합된다. 송신된 데이터는 하중, 위치 및 위치 선정 데이터를 포함할 수 있다. GUI(107)는 관심 대상의 척추골과 관련하여 척추 기구(102)의 방향에 대응하는 샤프트 각도 및 회전 구성요소과 같은 정렬 데이터를 실시간으로 디스플레이할 수 있다. 또한, GUI(107)은 삽입 후 척추 기구(102)의 센서 장착 헤드로 척추골에 의해 인가되는 하중 및 하중 위치의 정량적 측정 데이터를 제공할 수 있다. 따라서, 측정 시스템(100)은 외과의사와 의료진이 척추 기구(102)와 감지된 파라미터의 사용을 시각화할 수 있게 한다.

척추 측정 시스템(100)은 수술 전에 또는 수술 동안 포착된 3차원(3D)영상(예를 들어, 부드러운 조직) 및 3D 모델(예를 들어, 뼈)을 제공하는 서버(125)와 같은 데이터베이스(123)시스템에 통신으로 결합될 수 있다. 3D 영상 및 모델은 상대 위치 및 정렬을 설정하도록 처치 동안 측정된 위치 정보와 함께 사용될 수 있다. 서버(125)는 인근 근접하여 또는 원격으로 인터넷(121)을 통해 접근할 수 있다. 하나의 예로서, 서버(125)는 3차원 척추와 척추골 모델을 제공한다. CAT 스캐너(도시되지 않음)는 신체의 선택된 부분의 일련의 단면 x-레이 이미지의 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 컴퓨터가 스캐너를 작동시키고, 결과적인 영상은 인체의 슬라이스를 나타낸다. 서버(125)는 슬라이스로부터 3차원(3D)모델을 생성한다. 서버(125)는 자기 공명 영상(MRI) 스캐너(도시되지 않음)로부터 발생 된 3차원 모델을 또한 제공할 수 있다. 서버(125)는 장치 X-레이 소스(도시되지 않음) 및 형광 스크린의 사용을 통해 척추 측정 시스템(100)에 대하여 환자의 내부 구조의 실시간 동화상을 제공하도록 형광 투시 이미지를 또한 지원할 수 있다.

이 예에서, 척추 기구(102)의 센서 장착 헤드는 하중을 측정하기 위한 센서를 포함한다. 한 실시예에서, 센서 장착 헤드는 센서 장착 헤드의 표면에 인가된 힘의 위치, 압력, 또는 하중을 측정하는 하나 이상의 센서를 포함한다. 척추 기구(102)의 센서 장착 헤드의 표면에 인가된 힘의 위치를 측정하는 것은 척추 영역과 힘의 분포에 관한 정보를 제공한다. 예를 들어, 응용 프로그램은 센서 장착 헤드의 표면의 넓은 면적에 인가되는 힘의 분산을 요구할 수 있다. 역으로, 애플리케이션은 센서 장착 헤드의 표면의 작은 면적에 인가되는 피크력을 요구할 수 있다. 어느 한 예에서, 척추 기구(102)는 인가된 힘의 크기와 위치에 관련된 정량적 데이터를 사용하고, 이에 의해 외과의사가 탐침된 척추 영역을 평가하기 위하여 주관적인 정보와 함께 정량적 데이터를 사용한다.

물리적 시스템 또는 인체 내의 관심 대상의 많은 물리적 파라미터는 에너지파 또는 펄스의 특징에서의 변화를 평가하는 것에 의해 측정될 수 있다. 한 예로서, 변경 매체를 통해 전파하는 에너지파 또는 펄스의 체류 시간 또는 형상의 변화는 매체 상에서 작용하고 변화를 일으키는 힘을 결정하도록 측정될 수 있다. 매체의 에너지파 또는 펄스의 전파 속도는 매체의 물리적 변화에 의해 영향을 받을 수 있다. 관심 대상의 물리적 파라미터 또는 파라미터들은 하중, 힘, 압력, 변위, 밀도, 점도 및 국지적 온도의 측정을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 파라미터는 인체, 기구, 장비, 기타 기계적인 시스템상에 또는 내에 위치된 무선 감지 모듈에 의해 정렬, 정렬, 방향 또는 위치뿐만 아니라 축 또는 축들의 조합을 따르는 움직임, 회전, 또는 가속도에 대한 에너지 펄스 또는 파동의 전파 시간의 변화를 측정하는 것에 의해 평가될 수 있다. 대안적으로, 관심 대상의 측정은 몇 가지 예를 들어 필름 센서, 기계적 센서, 고분자 센서, MEMS 장치, 스트레인 게이지, 압전 저항성 구조 및 용량성 구조를 사용하여 취해질 수 있다.

도 2는 비제한적인 실시예에서 척추 기구(400)를 도시한다. 측면도 및 평면도가 제공된다. 척추 기구(400)는 도 1의 척추 기구(102)의 비제한적인 실시예에 상세도이다. 척추 기구(400)는 핸들(409), 샤프트(430), 및 센서 장착 헤드(407)를 포함한다. 핸들(409)은 샤프트(430)의 근위 단부에 결합된다. 센서 장착 헤드(407)는 샤프트(430)의 원위 단부에 결합된다. 의사는 척추 영역으로 샤프트(430)와 센서 장착 헤드(407)를 안내하도록 핸들(409)에 의해 척추 기구(400)를 홀딩한다. 한 실시예에서, 핸들(409), 샤프트(430) 및 센서 장착 헤드(407)는 약간의 굴곡을 갖는 강성 구조를 형성한다. 대안적으로, 하나 이상의 핸들(409), 샤프트(430), 및 센서 장착 헤드(407)는 일부 가요성을 가질 수 있다. 척추 기구(400)는 하나 이상의 센서에 작동적으로 결합된 전자기구 조립체(401)를 포함한다. 센서들은 움직이는 센서 장착 헤드(407)의 구성요소(404/405)들 상에서 표면(403/406)에 결합될 수 있다. 전자기구 조립체(401)는 샤프트(407) 또는 핸들(409)의 근위 단부를 향해 위치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전자기구 조립체(401)는 샤프트(409)에 결합된 모듈이다. 전자기구 조립체(401)는 로직 회로, 가속도계, 및 통신 회로를 포함하는 전자 회로를 포함한다. 전자 회로는, 센서 측정을 제어하고, 측정 데이터를 수신하고, 데이터를 저장하고, 외부 장치에 데이터를 보낼 수 있다.

한 실시예에서, 센서 장착 헤드 (407)의 표면(403 및 406)은 볼록 형상을 가질 수 있다. 표면(403 및 406)들의 볼록 형상은 척추 영역 내에서, 특히 척추골의 윤곽 사이에서 센서 장착 헤드(407)의 배치를 지지한다. 한 실시예에서, 센서 장착 헤드(407)는 잭(402)을 통해 상부 구성요소(404) 및 하부 구성요소(405)의 방식에 의해 높이 조절 가능하고, 잭은 핸들(409)에 따라서 회전 운동(411)을 고르게 분산시키고 폐쇄한다. 잭(402)은 센서 장착 헤드(407)의 구성요소(404, 405)의 내부면들에 결합된다. 샤프트(430)는 하나 이상의 종방향 통로를 포함한다. 예를 들어, 가요성 와이어 인터커넥터와 같은 인터커넥터는 전자기구 조립체(401)가 센서 장착 헤드(407)에 있는 하나 이상의 센서에 작동적으로 결합하도록 샤프트(430)에 있는 통로를 통해 결합될 수 있다. 유사하게, 나사봉은 잭(404)에 핸들(409)을 결합하기 위하여 샤프트(430)의 제2 통로를 통해 결합할 수 있고, 이에 의해 핸들(409)의 회전을 통해 센서 장착 헤드(407)의 높이 조정을 가능하게 한다.

척추 기구(400)는 하나 이상의 내장된 가속도계의 방식에 의해 위치와 정렬을 결정될 수 있다. 센서 장착 헤드(407)는 압력, 인장, 전단, 하중, 토크, 골밀도, 및/또는 지지 중량을 포함하는 처치 면적(예를 들어, 추간 공간)의 파라미터를 결정하는 능력을 포함하는 다중 기능을 지원한다. 한 실시예에서, 하나 이상의 하중 센서는 센서 장착 헤드(407) 내에 포함될 수 있다. 하나 이상의 하중 센서는 표면(403 및 406)들의 사전 결정된 위치에 결합 될 수 있다. 하나 이상의 하중 센서를 가지는 것은 센서 장착 헤드(407)가 표면(403 및 406)들에 인가된 하중 크기 및 하중의 위치를 측정할 수 있게 한다. 센서 장착 헤드(407)는, 척추골 구성요소를 설치하기 전에 척추골 관절을 측정하고, 조정하고 테스트하도록 사용될 수 있다. 앞에서 알 수 있는 바와 같이, 측정 시스템(100)은 추간 하중 감지 동안 척추 기구(400)의 최적의 삽입 각도와 위치를 평가할 수 있다. 측정 시스템(100)은 인서트 기구와 같은 기구(400) 또는 다른 도구를 위한 삽입 각도와 위치를 복제할 수 있다.

본 발명에서, 이러한 파라미터는, i) 센서들과 접촉 표면들을 지지하는 캡슐화 구조, ii) 전력 공급부, 감지 소자, 초음파 공명기 또는 공명기들 또는 트랜스듀서 또는 트랜스듀서들 및 초음파 도파관 또는 도파관들, 편향 스프링 또는 스프링들 또는 다른 형태의 탄성 부재, 가속도계, 안테나, 측정 데이터를 처리할 뿐만 아니라 에너지 변환, 전파, 및 검출 및 무선 통신을 처리하는 전자 회로를 통합하는 전자기구 조립체를 포함하는 통합 무선 센서 장착 헤드(407) 또는 장치로 측정될 수 있다. 센서 장착 헤드(407) 또는 기구(400)는 실시간으로 관심 대상의 파라미터를 감지하고 통신하기 위하여, 도구, 가전 제품, 차량, 장비, 또는 다른 물리적 시스템뿐만 아니라 동물 및 인체를 포함하지만 이에 한정되지 않는 광범위한 물리적 시스템상에 또는 내에 위치되거나 또는 이와 결합되거나, 또는 이에 또는 그 안에 부착 또는 고정된다.

척추 기구(400)는 비제한적인 예로서 척추 케이지의 설치에 사용될 수 있다. 척추 케이지는 디스크의 교체 시에 척추골을 이격하도록 사용된다. 척추 케이지는 일반적으로 중공체이며, 고정을 위해 외부 나사를 가지도록 형성될 수 있다. 2개 이상의 케이지들은 운동 범위에 걸쳐서 하중의 충분한 지지와 분배를 제공하도록 척추골 사이에 설치된다. 한 실시예에서, 척추 케이지는 척추하중을 지지하고 척추골 사이를 이격시키기 위해 티타늄으로 만들어질 수 있다. 뼈 성장 물질은 뼈 성장을 개시하고 촉진하도록 케이지에 배치되고, 이에 의해 척추골 영역을 장기간 강화한다. 척추 기구(400)는 척추 케이지와 같은 보철 구성요소에 대한 후보가 될 수 있는 척추골 사이의 영역에 대한 하중 및 하중 위치와 같은 정량적 데이터를 제공하도록 사용될 수 있다. 전형적으로, 기구(400)는 척추골 사이에 의사에 의해 선택된 갭에 삽입된다. 척추 기구(400)는 장치상의 인터페이스 또는 도 1에 개시된 바와 같은 원격 시스템으로 볼 수 있는 하중 및 하중 위치를 측정한다. 하중 위치는 센서 장착 헤드(407)의 표면(403) 또는 406)에 하중을 인가하는 척추골 영역 표면에 대응한다. 척추 기구(400)의 센서 장착 헤드(407)의 삽입 각도와 위치도 또한 측정될 수 있다. 하중 크기 및 하중 측정 위치는 척추골 사이의 임플란트 위치와 임플란트 위치를 위한 척추 케이지의 크기를 결정하도록 의사에 의해 사용된다. 전형적으로, 선택된 척추 케이지의 높이와 길이는 대략 센서 장착 헤드(407)의 높이와 길이이다. 또한, 척추 케이지 위치를 위해 선택된 영역은 척추 기구(400)에 의해 측정된 바와 같은 사전 결정된 하중 범위 내에서 보철 구성요소를 적재할 수 있다. 역으로, 사전 결정된 범위를 벗어난 척추골 적재의 정량적 측정은 보철 구성요소 설치에 적합하지 찾을 수 있다. 의사는 척추 기구(400)에 의해 측정된 바와 같은 사전 결정된 범위 내에 놓인 척추골의 접촉면을 변경할 수 있다. 의사는 또한 척추 기구(400)에 의해 제공된 정량적 데이터에 기초하여 더욱 적합한 척추골 사이의 다른 영역을 찾을 수 있다.

이 예에서, 척추 케이지는 센서 장착 헤드(407)를 제거한 후에 측정 영역에 삽입된다. 척추 케이지는 정량적 측정 데이터를 이용하여 센서 장착 헤드(407)에 의해 측정된 동일한 위치에 삽입될 수 있다. 척추 기구(400)의 정렬 데이터는 삽입 공정 및 하중 및 하중 위치의 측정 동안 발생되고 기록된다. 센서 장착 헤드(407)와 동일한 위치와 각도에 삽입될 때 이식된 척추 케이지 상의하중은 척추 기구(400)에 의해 만들어진 측정치와 대략 동일하다. 기록된 각도와 위치 측정치는 보다 구체적으로는 척추 기구(400)와 유사한 삽입에 의해 동일한 위치로 척추 케이지를 안내하도록 연속적으로 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 척추 기구(400)는 확인된 영역으로 보철 구성요소를 배치하도록 사용될 수 있다. 별도의 기구는 또한 보철 구성요소의 삽입을 위해 사용될 수 있다.

도 3은 비제한적인 실시예에서 통합된 전자 장치를 구비한 척추 기구(410)를 도시한다. 척추 기구(410)는 도 1의 척추 기구(102)의 비제한적인 실시예의 상세도이다. 전자기구 조립체(401)는 척추 기구(410)의 핸들(415) 내에 배치된다. 핸들(415)에 전자기구 조립체(401)를 배치하는 것은 외부 환경으로부터 회로를 격리하는 이점을 제공한다. 핸들(415)은 신뢰성을 위해 전자기구 조립체(401)를 위한 충격 격리를 제공할 수 있다. 한 실시예에서, 외부 무선 에너지 소스(414)는 무선 전력 충전 작업을 개시하도록 전자기구 조립체(401) 내에 있는 충전 유닛에 근접하여 배치될 수 있다. 무선 에너지 소스(414)는 전력 공급부, 변조 회로, 및 데이터 입력을 포함할 수 있다. 에너지 소스(414)에 있는 전원은 척추 기구(410)에 전력을 전달할 수 있는 무선 전력 신호를 발생시키기 위한 배터리, 충전 장치, 커패시터, 전력 연결부, 또는 다른 에너지 소스일 수 있다. 외부 무선 에너지 소스(414)는 전자 유도, 또는 다른 전자기 또는 초음파 방사의 형태이지만 이에 한정되지 않는 형태로 에너지를 전달할 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 무선 에너지 소스는 근접하여 배치될 때 감지 장치에 있는 유도 코일과의 전자기적인 결합을 활성화하도록(예를 들어, 파워 온) 코일을 포함한다.

전자기구 조립체(401)는 파라미터를 측정하기 위한 센서 장착 헤드(407)에 있는 센서들에 작동적으로 결합한다. 전자기구 조립체(401) 데이터 통신 회로를 통해 수신기에 측정된 파라미터 데이터를 송신하기 위한 통신 회로를 포함한다. 수신된 파라미터 데이터는 센서 장착 헤드 상의 다양한 지점에서 파라미터의 레벨 및 분포의 시각화를 허용하도록 원격으로 처리될 수 있다. 정보는 외부 무선 에너지 소스(414)를 이용하여 전자기구 조립체(401)에 제공될 수 있다. 데이터는 외부 무선 에너지 소스(414)로 인터페이스 또는 포트를 통해 제공될 수 있다. 정보 또는 데이터는 컴퓨터와 같은 다른 데이터 소스로부터 유선 또는 무선 연결(예를 들어, USB, IEEE802.16 등)을 통해 입력될 수 있다. 한 실시예에서, 외부 무선 에너지 소스(414)는 전자기구 조립체(401)에 에너지를 소싱하기 위해 전력 신호로 입력 정보를 변조할 수 있는 변조 회로를 포함한다. 이 예에서, 전자기구 조립체(401)는 전력 신호로부터 척추 기구(410)에 의한 사용을 위해 정보를 제거하고 제공하기 위해 결합된 복조 회로를 가진다.

도 4는 비제한적인 예에서 척추골 구성요소를 가진 인서트 기구(420)를 도시한다. 본원에 기술된 바와 같은 전자기구 조립체(401)는 인서트 기구(420)의 정렬 및 위치 데이터의 발생을 지원한다. 한 실시예에서, 전자기구 조립체(401)는 방향 및 위치 데이터를 제공하기 위한 가속도계를 포함한다. 도 11을 간략히 참조하여, 인서트 기구(420)의 전자기구 조립체(401)는 척추 기구(400 및 410)에 대해 개시된 것보다 많거나 적은 회로를 가질 수 있다. 측정 시스템(100)의 방식에 의해, 사용자는 척추골 구성요소의 적절한 또는 미리 계획된 배치를 달성하도록 삽입 각도, 위치 및 궤적(경로)을 복제할 수 있다. 인서트 기구(420)는 핸들(432), 샤프트(434)와 팁(451)을 포함한다. 결합/해제 메커니즘(455)은 팁(451)을 제어하기 위하여 샤프트(434)의 근위 단부에 결합한다. 결합/해제 메커니즘(455)은 의사가 팁(451)에 부착된 척추골 구성요소를 보지하거나 해제할 수 있게 한다. 결합/해제 메커니즘(455)은 팁(451)을 제어하도록 샤프트(434)를 기계적으로 결합될 수 있다. 대안적으로, 결합/해제 메커니즘(455)은 전자 제어될 수 있다. 이 예에서, 핸들(432)은 샤프트(434)의 근위 단부에 근접하여 일정 각도로 연장한다. 핸들(432)의 위치 선정은 의사가 척추 영역에서 팁(451)을 정확하게 안내하는 한편, 결합/해제 메커니즘(455)에 대한 접근을 허용한다. 전자기구 조립체는 핸들(432)에 수용되거나 인서트 기구(420)에 부착될 수 있다. 도 12를 간략히 참조하여, 전자기구 조립체(401)는 원격 시스템으로부터 데이터를 안전하게 송신 및 수신하는 통신 회로를 포함한다. 척추 기구(420)는 척추 측정 시스템(100)의 도구이다. 정렬 및 위치 데이터와 같은 정량적 측정 데이터는 실시간 동안 삽입 공정의 시각화를 위하여 도 1의 원격 시스템(105)으로 송신될 수 있다. 전자기구 조립체(401)는 또한 인서트 기구(420)의 하나 이상의 센서들에 결합한다. 제1 예에서, 팁(451)은 척추 영역에 결합된 보철 구성요소로 척추 영역에 의해 인가되는 힘, 압력, 또는 하중을 결정하기 위하여 압력 센서에 결합될 수 있다. 제2 예에서, 팁(451)은 센서 장착 헤드 기구(420)가 인서트 기구(420)에 결합될 수 있도록 제거할 수 있다. 제3 예에서, 보철 구성요소는 센서를 포함할 수 있다. 보철 구성요소의 센서는 정량적 측정 데이터를 제공하기 위한 전자기구 조립체(401)에 결합되는 인터페이스를 포함한다.

도시에서, 예시적인 보철 구성요소는 척추 케이지(475)이다. 척추 케이지(475)는 수술 동안 척추의 척추골 사이에 삽입될 수 있는 천공된 벽을 구비한, 통상 티타늄으로 중공 장치이다. 일반적으로, 분산 공정은 척추 케이지(475)의 사전 결정된 거리까지 척추골을 이격시킨다. 척추 케이지(475)는 안정성을 증가시키고 척추골 압축을 감소시키고, 환자의 편안함을 향상시키는 해결책으로서 신경 충돌을 감소시킬 수 있다. 척추 케이지(475)는 케이지가 자체 테이핑하고 추가의 안정성을 제공할 수 있게 하는 표면 나사를 포함할 수 있다. 척추 케이지(475)는 케이지(475)를 통해 척추골체들 사이의 뼈의 성장을 지원하는 뼈 이식 물질을 포함하도록 다공성일 수 있다. 하나 이상의 척추 케이지는 불편을 완화하도록 척추골 사이에 배치될 수 있다. 척추 케이지(475)의 적절한 배치와 위치 선정은 성공적인 장기간 이식과 환자 결과를 위해 중요하다. 전술 한 바와 같이, 인서트 기구(420)의 정렬 및 위치는 또한 관심 대상의 척추 영역에 관련하여 실시간으로 추적될 수 있다. 한 실시예에서, 추적되는 정렬 및 위치는 인서트 기구(420)에 의해 유지되는 보철 구성요소이다. 이 예에서, 보철 구성요소는 척추 케이지(475)이다. 척추 케이지(475)는 보철 구성요소의 위치가 척추 기구(420) 및 거기에 있는 하나 이상의 가속도계에 관련하여 알려지기 때문에 3D 공간에서 추적될 수 있다.

도시에서, 제2 보철 구성요소는 척추경 나사(478)이다. 척추경 나사(478)는 척추골 척추경내로 이식을 위해 설계된 뼈 나사의 특정 형태이다. 척추의 다른 구조(예를 들어, 얇은 판, 척추 아치)에 결합하는 척추골에 대해 2개의 척추경이 있다. 다축 척추경 나사는 부식 방지하고 구성요소의 강도를 높이기 위해 티타늄으로 제조될 수 있다. 척추경 나사의 길이는 30mm 내지 60mm이다. 직경이 5.0mm에서 8.5 사이이다. 이는 치수적 예로서 기여하는 이러한 치수로 한정되지 않는다. 척추경 나사(478)는 기형을 수정하고 및/또는 외상을 치료하도록 봉 및 플레이트를 부착하도록 도구 처치에서 사용될 수 있다. 이는 뼈 구조를 서로 홀딩하는 것에 의해 융합을 지원하도록 척추의 일부를 고정화하도록 사용될 수 있다. 전자기구 조립체(401)(내부 또는 외부 통합될 수 있는)의 방식에 의해, 인서트 기구(420)는 스크루 배치에 대한 깊이와 각도를 결정하고 거기에 나사를 안내하도록 결정될 수 있다. 이 예에서, 하나 이상의 가속도계는 삽입 공정 동안 팁(451)의 방향, 회전 각도, 또는 위치 정보를 제공하도록 사용된다.

하나의 배열에서, 스크루(478)는 센서가 내장된다. 센서는 에너지를 전달하고, 밀도 판독 값을 얻고 시간에 따른 밀도의 변화를 모니터링할 수 있다. 하나의 예로서, 측정 시스템(100)은 골절 부위의 치유를 모니터하고 보고할 수 있다. 센서는 골절 부위에서의 운동뿐만 아니라 나사와 뼈 사이의 운동에서의 변화를 검출할 수 있다. 이러한 정보는 치유 모니터링을 지원하고, 지시된 바와 같은 척추골 중량 지지를 모니터링하는 능력을 의료 공급자에게 제공한다. 센서는 치료를 지원하도록 골절 자체에 에너지파를 보내도록 외부에서 활성화될 수 있다.

도 5는 비제한적인 실시예에서 척추골 파라미터를 감지하기 위한 척추의 척추골 사이에 위치된 척추 기구(400)의 측면도를 도시한다. 도시는 또한 척추 기구(410)와 인서트 기구(420)에 적용할 수 있다. 일반적으로, 압축력은 척추 영역에 센서 장착 헤드(407)가 삽입될 때 표면(403 및 406)에 인가된다. 한 실시예에서, 센서 장착 헤드(407)는 표면(403), 표면(406) 또는 척추골 힘과 관련된 둘 모두 상의 적재의 크기 벡터를 식별하는 2개 이상의 하중 센서를 포함한다. 도시된 예에서, 척추 기구(400)는 압축력이 표면(403 및 406)에 인가되도록 척추골(L5)과 와천골(S1) 사이에 위치된다. 기구(400)를 삽입하기 위한 하나의 접근법은 내시경 접근법이 시각화하고 양호한 노출을 제공하는 데 어려울 수 있음으로써 미소개복술을 통해 후방(배면측)으로부터의 방법이다. 또 다른 방법은 의사가 척추에 도달하도록 복부를 통해 작업하는 것을 허용하는 전방(전면측)으로부터의 방법이다. 이러한 방법으로, 등에 있는 척추 근육이 손상되거나 절단되지 않으며; 근육의 약점과 상처를 피한다. 척추 기구(400)는 전방 또는 후방 척추 접근 방식 중 하나와 함께 사용될 수 있다.

척추 기구(400)의 센서화된 구성요소의 양태는 2010년 6월 29일 출원된 "정형 하중 감지 삽입 장치에 대한 시스템 및 방법"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제12/825,638호, "근육골 계통의 파라미터를 감지하기 위한 무선 감지 방법"이라는 명칭으로 2010년 6월 29일 출원된 미국 특허 출원 제12/825/724호에 개시되어 있으며, 그 전체 내용이 참조로 본원에 포함된다. 간단히, 센서 장착 헤드(407)는 대응하는 위치와 토크(예를 들어, Tx, Ty 및 Tz)와 척추골의 에지 적재와 힘(Fx, Fy 및 Fz)을 측정할 수 있다. 전자 회로(401)(도시되지 않음)는 센서 장착 헤드(407)에 있는 센서의 작동 및 측정을 제어한다. 전자 회로(401)는 단거리 데이터 송신을 위한 통신 회로를 포함한다. 전자 회로는 그런 다음 최적 관절 밸런스를 달성하기 위해 임의의 조정을 식별하는 데 의사를 돕기 위해 실시간 시각화를 제공하는 원격 시스템으로 측정된 데이터를 송신할 수 있다.

근육골 계통의 구성요소를 설치하는 방법은 아래에 개시된다. 방법의 단계들은 임의의 순서로 수행될 수 있다. 척추골 사이에 케이지를 배치하는 예는 방법을 설명하는데 사용하지만, 방법은 무릎, 엉덩이, 발목, 척추, 어깨, 손, 팔, 다리와 같은 근육골 계통 영역에 적용할 수 있다. 제1 단계에서, 사전 결정된 폭의 센서 장착 헤드는 근육골 계통의 영역에 배치된다. 이 예에서, 삽입 영역은 척추의 척추골 사이에 있다. 망치는 척추골 사이에 센서 장착 헤드를 삽입하는 데 충분한 힘을 제공하도록 핸들의 단부를 탭핑하도록 사용될 수 있다. 삽입공정은 진동을 분산시키고, 이에 의해 이격 거리를 증가시킬 수 있다. 제2 단계에서, 센서 장착 헤드에 인가된 하중의 위치가 측정된다. 따라서, 센서 장착 헤드의 표면 상의하중의 크기와 적재 위치는 이용할 수 있다. 근육골 계통에 의해 인가되는 하중이 센서 장착 헤드의 표면에 어떻게 위치되는가가 삽입되면 구성요소의 안정성을 결정하는 데 도움을 줄 수 있다. 센서 장착 헤드에 인가된 불규칙한 하중은 인가된 힘이 삽입 위치로부터 구성요소를 멀리 밀어주는 시나리오를 예측할 수 있다. 일반적으로, 센서 장착 헤드는 정량적 데이터에 기초하여 구성요소의 삽입을 위한 적합한 위치를 확인하는데 사용된다. 제3 단계에서, 센서 장착 헤드로부터 하중 및 하중 데이터의 위치는 실시간으로 원격 시스템에 디스플레이된다. 유사하게, 제4 단계에서, 정렬의 회전, 각도 또는 위치 중 적어도 하나는 실시간으로 원격 시스템에 디스플레이된다. 센서 장착 헤드를 위치시키는데 만들어진 변경은 원격 시스템의 디스플레이 상의 데이터에 반영된다. 제5 단계에서, 적절한 적재 위치를 갖는 척추골 사이의 위치는 확인되고, 대응하는 정량적 측정 데이터는 메모리에 저장된다.

제6 단계에서, 센서 장착 헤드는 제거된다. 제7 단계에서, 구성요소는 근육골 계통에 삽입된다. 예로서, 저장된 정량적 측정 데이터는 근육골 계통에서 구성요소의 위치 선정을 지원하기 위해 사용된다. 이 예에서, 인서트 기구는 근육골 계통 내로 구성요소를 안내하기 위하여 사용될 수 있다. 인서트 기구는 삽입됨으로써 구성요소의 정렬, 회전, 각도, 또는 위치 선정을 제공하는 능동형 장치이다. 센서 장착 헤드의 삽입의 이전에 측정된 방향 및 위치는 인서트 기구를 안내하는데 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 원격 시스템 디스플레이는 이전에 삽입된 센서 장착 헤드에 인서트 기구 및 구성요소의 회전 정렬을 디스플레이하는데 지원할 수 있다. 시스템과 함께 인서트 기구는 구성요소의 배치를 지시하는데 더욱 지원하도록 시각, 음성, 촉각 또는 다른 피드백을 제공할 수 있다. 일반적으로, 삽입되는 구성요소는 센서 장착 헤드와 실질적으로 동일한 높이와 길이를 갖는다. 이상적으로, 구성요소는 구성요소 상의하중 및 하중의 위치가 정량적 측정치와 유사하도록 이전에 삽입된 센서 장착 헤드 위치와 동일한 위치 및 위치 선정에서 삽입된다. 제8 단계에서, 구성요소는 이전에 삽입된 센서 장착 헤드와 동일하게 위치되고 및 해제된다. 인서트 기구는 근육골 계통으로부터 제거될 수 있다. 제9 단계에서, 적어도 센서 장착 헤드는 폐기된다.

따라서, 센서 장착 헤드는 구성요소의 삽입을 위한 적합한 위치 확인하는데 사용된다. 삽입은 위치 선정과 위치를 포함하는 정량적 측정에 의해 지원된다. 처치가 완료된 후에, 구성요소 상의 적재의 대략적인 하중 및 하중의 위치는 공지된다. 일반적으로, 구성요소의 표면상에서 근육골 계통에 의해 인가된 하중 및 구성요소의 표면들 상의 위치를 아는 것은 장기적인 구성요소의 안정성을 결정하는데 도움을 줄 수 있다. 구성요소 상에 인가된 불규칙한 적재는 삽입 위치에서 멀리 구성요소를 미는 인가된 힘을 유발할 수 있다.

도 6은 비제한적인 실시예에서 도 6의 센서 척추 기구의 축방향(상면)도를 도시하는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)(500)를 도시한다. 그래픽 사용자 인터페이스(500)는 도 1의 원격 시스템(105) 및 척추 측정 시스템(100)의 방법에 의해 제공된다. 도 2의 척추 기구(400)와 도 1의 측정 시스템(100)이 참조된다. GUI(500)데이터가 어떻게 제시되는 가의 예를 나타낸다. GUI(500)는 윈도우(510)와 관련 윈도우(520)를 포함한다. 윈도우(520)는 평가하에서 척추골(522)과 관련하여 척추 기구(400)와 센서 장착 헤드(407)를 보여준다. 이 예에서, 척추골의 축방향(상면) 도면이 도시된다. 이는 절개부 내로 전방으로 이동됨으로써, 예를 들어, 척추 기구(400)의 접근 각도 및 회전을 보이는 샤프트 각도(523)와 회전 구성요소(524)를 나타낸다. 윈도우(520) 및 대응 GUI 정보는 처치 동안 실시간으로 제공되고 업데이트된다. 이것은 척추 기구(400)와 감지된 파라미터들의 사용을 의사가 시각화하는 것을 허용한다. 윈도우(510)는 센서 장착 헤드(407)의 감지 표면(403 또는 406)을 보여준다. 크로스 헤어(512)는 힘과 위치의 최대 지점을 확인하도록 센서 장착 헤드의 이미지에 중첩된다. 또한, 척추골 에지 적재를 보이도록 늘어날 수 있다. 윈도우(513)는 예를 들어, 센서 장착 헤드 표면에 걸친 하중력(201bs)을 보고한다. 이 정보는 처치 동안 제시되고 실시간으로 업데이트된다.

전술 한 바와 같이, 척추 측정 시스템(100)은 파라미터 감지(예를 들어, 척추골 하중, 에지 하중, 압축 등)의 방식에 의해 보철물, 기구, 및 하드웨어의 이식을 지원하도록 수술 동안 사용될 수 있다. 척추 기구(400)는 단일 사용 또는 처치만을 위해 전력을 제공할 수 있는 전원을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 척추 기구(400)와 같은 구성요소는 처치에 사용된 후 폐기될 수 있다. 원격 시스템(105)은 다른 처치에 사용하기 위해 다른 도구와 함께 수술 필드 밖에 배치될 수 있다.

척추에서, 뼈와 연질 조직의 요소에 영향은 교정 척추 수술을 포함하는 수술 동안 측정 시스템(100)뿐만 아니라, 연질 조직(예를 들어, 연골, 힘줄, 인대) 변화에 의해 평가된다. 수술(및 수술 후) 동안 사용된 도구의 센서, 장치 또는 임플란트는 센서 경시 변화의 평가 및 시각화를 지원하고, 동적 변화를 보고할 수 있다. 수술 파라미터 판독치가 저장될 때, 센서는 수술 동안 활성화될 수 있다. 수술 후 즉시, 센서가 활성화되고 기준이 알려진다.

측정 시스템(100)은 뼈 밀도, 유체 점도, 온도, 스트레인, 압력, 각도 변형, 진동, 하중 토크, 거리, 기울기, 형상, 탄성, 및 운동에 관하지만 이에 한정되지 않는 척추와 연결 조직의 평가를 가능하게 한다. 센서들이 척추골 공간에 걸쳐 있기 때문에, 센서들은 그 삽입 전에 척추골 구성요소에서의 변화를 예측할 수 있다. 전술 한 바와 같이, 측정 시스템(100)은 상호 척추골 공간에 척추 기구(400)를 배치하도록 사용될 수 있으며, 척추골체(522)에 대해 위치되는 것이 도시된다. 측정 시스템이 배치되고 척추골 중심에서 시각적으로 확인되면, 시스템(100)은 기구 상의 임의의 에지 적재를 보고하고, 이는 차례로 적절한 척추골 장치와 삽입 계획(예를 들어, 접근 각도, 회전, 깊이, 경로 궤적)을 사이지 하도록 사용될 수 있다. 임플란트 구성요소 기능의 예는 몇 개의 예를 들어 베어링의 마모, 침하, 뼈 통합, 정상 및 비정상 운동, 열, 점도의 변화, 입자상 물질, 운동학이 있다.

도 7은 예시적인 실시예에 따른 척추골 위치 및 힘 감지를 위하여 척추의 척추골 사이에 위치된 척추 기구(400)를 도시한다. 도 2의 척추 기구(400) 및 도 1의 측정 시스템(100)을 참고한다. 도면은 또한 도 3의 척추 기구(410)와 도 4의 인서트 기구(420)에 적용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 척추 기구(400)의 센서 장착 헤드(407)는 척추골(L3)과 척추골(L4) 사이에 배치된다. 척추 기구(400)는 센서 장착 헤드(407)의 높이에서 척추골(L3 및 L4)을 분산시키고, 하중 크기와 하중의 위치에 대한 정량적 데이터를 제공한다. 상기된 바와 같이, 척추 측정 시스템(100)은 정렬 회로(103)를 포함할 수 있다. 정렬 회로(103)는 막대(510)와 막대(520)와 같은 외부 장치를 포함할 수 있다. 막대(510 및 520)들은 비행시간 또는 차등 측정 비행 시간 동안 신호를 발생시키도록 가속도계 또는 회로를 포함할 수 있다. 막대(510 및 520)들은 척추 지역의 다른 영역에 연결된다. 한 실시예에서, 척추 기구(400)는 위치 및 정렬을 결정하도록 막대(510)와 막대(520)와 통신하는 회로를 포함한다. 막대(510 및 520)들은 각 막대의 시선에 있도록 위치된 척추 기구(400)로 척추의 다른 척추골에 결합된다. 긴 샤프트(514)는, 척추의 척추골 내에 배치를 허용하고 또한 척추 기구(400)의 다른 막대 및 전자기구 조립체(401)와 줄을 이루도록 각 막대에 제공된다. 막대(510)는 척추골(L3)의 정렬 및 위치를 추적하고, 막대(520)는 척추골(L4)의 정렬 및 위치를 추적한다. 이것은 척추 측정 시스템(100)이 인접한 척추골의 움직임에 대한 척추 기구(400)의 정렬 및 움직임을 추적하도록 허용한다. 각 막대는 척추 기구(400)와 유사하게 센서화될 수 있다. 막대(510)와 막대(520)는 각각 센서(512)와 센서(513)를 포함한다. 센서(512 및 513)들은 위치 정보를 송신하고 수신한다. 이 예에서, 막대(510 및 520)와 함께 전자기구 조립체(401)는 처치 동안 척추 기구(400)의 정렬 및 위치를 확인하는 역할을 한다. 따라서, 척추 측정 시스템(100)은 하중 및 하중 위치, 척추 기구(400)의 위치 및 정렬, 및 척추의 하나 이상의 영역의 위치 및 정렬과 같은 정량적 측정 데이터를 동시에 제공할 수 있다.

도 8은 예시적인 실시예에 따른 도 7의 척추 기구(400)를 도시하는 사용자 인터페이스(600)를 도시한다. 도 2의 척추 기구(400) 및 도 1의 측정 시스템(100)을 참조한다. 도면은 또한 도 3의 척추 기구(410) 및 도 4의 인서트 기구(420)에 적용할 수 있다. 사용자 인터페이스(600)는 원격 시스템(105) 및 척추 측정 시스템(100)(도 1 참조)의 방식에 의해 제공된다. GUI(600)는 윈도우(610)와 관련 윈도우(620)를 포함한다. 윈도우(620)는 평가하에서 척추골 구성요소(622)와 관련하여 척추 기구(400)와 센서 장착 헤드(407)를 보여준다. 이 예에서, 척추 컬럼의 시상단 뷰가 도시된다. 이는 척추 기구(400)와 센서 장착 헤드(407)의 접근 각도 및 회전을 나타내는 샤프트 각도(623) 및 회전 구성요소(624)를 표시한다. 윈도우(620) 및 대응 GUI 정보는 처치 동안 실시간으로 제공되고 업데이트된다. 이는 의사가 척추 기구(400)와 감지된 하중력 파라미터의 센서 장착 헤드(407)를 시각화하는 것을 허용한다. 윈도우(610)는 센서 장착 헤드(407)의 감지면을 보여준다. 크로스 헤어(612)는 힘의 최대 지점과 위치를 확인하도록 센서 장착 헤드(407)의 이미지를 중첩한다. 또한, 척추골 에지 적재를 보이도록 폭과 길이를 조정할 수 있다. 또 다른 GUI 윈도우(613)는 센서 장착 헤드(407) 표면에 걸친 하중력을 보고한다. GUI(600)는 처치 동안 실시간으로 제공되고 업데이트된다.

도 9는 예시적인 실시예에 따른 척추 케이지(475)의 배치를 위한 척추 인서트 기구(420)의 측면도를 도시한다. 도면은 또한 인서트 설치를 위해 구성요소를 유지할 때 도 2의 척추 기구(400)와 도 3의 척추 기구(410)에 적용할 수 있다. 인서트 기구(420)는 L3 및 L4 척추골 사이에 척추골 구성요소(475)(예를 들어 척추 케이지, 척추경 나사, 센서)를 이식하기 위한 수술 수단을 제공한다. 샤프트(434)의 원위 단부에 있는 기계 조립체 팁(451)은 연결 및 부착/해제 메커니즘(455)의 방식에 의해 척추골 구성요소의 부착 및 해제를 허용한다. 척추골 구성요소(475)는 예를 들어 도시된 바와 같은 후방 요추 체간 유합술(PLIF)을 통해 등에 있는 의료 절개선을 통해 척추의 후방에 배치된다. 인서트 기구(420)는 유사하게 전방 척추골 간 유합술(ALIF) 처치에서 사용될 수 있다.

하나의 고려된 방법에서, 삽입 전에 척추 케이지(475)의 위치는 도 6 및 도 7에 도시된 척추 기구(400)와 함께 3D 영상을 통해 또는 도 3의 정렬 회로(103)와 함께 기술된 바와 같이 초음파 탐색을 통해 정의된다. 하중 센서(407)(도 7 참조)는 상기된 바와 같이 최적의 삽입 경로와 궤적이 정의되는 적재력을 평가하기 위해 척추골 사이에 위치된다. 하중력과 기구 삽입의 경로가 기록된다. 그 후, 도 9에 도시된 바와 같이, 인서트 기구(400)는 척추 기구(400)의 기록 경로에 따라서 및 하중력에 기초하여 최종 척추 케이지(475)를 삽입한다. 삽입 동안, 도 10에 도시된 바와 같은 GUI는 기록된 삽입 지점으로 척추 기구(420)를 이동시킨다. 척추 인서트 기구(420)는 최종 척추 케이지에 자리 표시자 역할을 하는 하나 이상의 하중 센서들이 장비될 수 있다. 에 척추골 사이에 케이지(475)의 배치, 인서트 기구(420)로부터 척추 케이지의 해제, 및 인서트 기구(420)의 제거 후, 척추 케이지 주위를 점유한 개방 공간은 인접한 척추골에 봉과 척추경 나사를 통해 폐쇄된다. 이것은 척추 케이지로 주변의 척추를 압축하고, 척추골 융합에 대한 안정성을 제공한다. 이 공정 동안, 도 10의 GUI(700)는 봉의 조정 및 척추경 나사의 밀착으로 인하여 척추 해부학에서의 변화, 예를 들어 척추 전만증 및 후만증을 보고한다. 특히, GUI(700)는 또한 봉과 나사에 장비된 조정의 방식에 의해 계획된 척추 정렬을 달성하는 양과 방향을 나타내는 시각적 피드백을 제공한다.

도 10은 비제한적인 실시예에서 도 9의 인서트 기구(420)의 측면도를 나타내는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)(700)를 도시한다. GUI(700)는 도 1의 원격 시스템(105) 및 측정 시스템(100)의 방식에 의해 제공될 수 있다. GUI(700)는 윈도우(710)와 관련 윈도우(720)를 포함한다. 윈도우(720)는 평가중인 L4와 L5 척추골에 관련하여 인서트 기구(420) 및 척추골 구성요소(475)를 보여준다. 이 예에서, 척추 컬럼의 시상면(측부) 뷰가 도시된다. 이는 샤프트 각도(723)와 인서트 기구(420) 및 척추골 구성요소(475)의 접근 각도와 회전을 보이는 샤프트 각도(723)와 회전 요소(724)를 나타낸다. 윈도우(720) 및 대응 GUI 정보는 처치 동안 실시간으로 제공되고 업데이트될 수 있다. 실시간 디스플레이는 의사가 이전에 감지된 하중력 파라미터에 따라 인서트 기구(420)의 척추골 구성요소(475)를 시각화하는 것을 허용한다.

윈도우(710)는 목표 센서 장착 헤드 정렬(722)과 현재의 기구 헤드 정렬(767)을 보여준다. 목표 정렬(722)은 접근 각도, 회전 및 척추 기구(400)가 하중 파라미터를 평가하기 위해 사용되었을 때 이전에 결정된 궤적 경로를 보여준다. 현재 기구 헤드 정렬(767)은 척추 케이지(475)를 삽입하도록 현재 사용되는 인서트 기구(420)의 추적을 보여준다. GUI(700)는 이전에 계획된 수술 계획의 시각화를 제공하도록 현재의 기구 헤드 정렬(767)의 관점에서 목표 방향 모델(722)을 제시한다.

도 1, 도 5, 도 6, 도 7, 및 도 8을 참조하여, 척추 기구(400)는 결정된 감지 파라미터(예를 들어, 하중, 힘, 에지)의 관점에서 처치적 파라미터(예를 들어, 각도, 회전 경로)를 평가하도록 사용된다. 다시 도 10을 참조하여, 이러한 처치 파라미터가 결정되었으면, GUI(700)의 방식에 의해 측정 시스템(100)은 현재 척추골 구성요소(475)(예를 들어, 척추 케이지, 척추경 나사)를 삽입하도록 인서트 기구(420)를 의사가 안내한다. 하나의 배열에서, 측정 시스템(100)은 삽입공정 동안 인서트 기구(420)를 안내하도록 촉각 피드백을 제공한다. 예를 들어, 인서트 기구(420)는 현재의 접근 각도(713)가 목표 접근 각도에서 벗어날 때 진동하거나 또는 정렬(767)이 목표 궤적 경로(722)와 정렬되지 않을 때 시각적 큐(적색/녹색 표시)를 제공한다. 피드백(예, 촉각 또는 시각)의 양은 편 차량에 대응할 수 있다. 대안적으로, 음성 피드백은 제공되는 시각 및 촉각 정보를 보충하도록 시스템(100)에 의해 제공될 수 있다. GUI(700)는 효과적으로 이전의 계측에 기초하여 시각 및 촉각 피드백을 통해 위치와 인서트 기구(420)의 위치 및 목표 경로를 재생성한다. 이것은 척추 기구(420)도 또한 하중 측정 및 삽입 공정 모두에 적합할 수 있음이 본원에서 고려된다.

적재, 밸런스, 위치는 측정 시스템(100)을 통해 정렬 및 파라미터에 대해 명세서에 개시된 센서 장치로부터 데이터를 사용하여 수술 기법 및 조정을 통해 정량적으로 측정된 사전 결정된 범위 내에서 수술하는 동안 조정될 수 있다. 시험 및 최종 인서트(예를 들어, 척추 케이지, 척추경 나사, 센서 등)가 디스플레이를 위한 원격 시스템으로 측정된 데이터를 제공하는 감지 모듈을 포함할 수 있다. 최종 인서트는 또한 장기적인 척추 관절을 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 데이터는 척추골 관절 또는 융합된 척추골이 재활 공정 동안 및 정상적인 활동 생활로 환자가 복귀함으로써 적절하게 기능하는 것을 보장하도록 환자와 의료 제공자에 의해 사용될 수 있다. 역으로, 측정된 파라미터가 사양의 밖에 있을 때, 환자 또는 의료 제공자에게 통지될 수 있다. 이는 환자에게 최소한의 스트레스로 해결될 수 있는 척추 문제의 조기 발견을 제공한다. 최종 인서트로부터 데이터는 내장된 감지 모듈로부터의 데이터를 이용하여 실시간으로 스크린에 디스플레이될 수 있다. 한 실시예에서, 손 파지 장치는 최종 인서트로부터 데이터를 수신하도록 사용된다. 손 파지 장치는 척추에 근접하여 홀딩되어 강한 신호가 데이터의 수신을 얻을 수 있게 한다.

방법은 비제한적인 예에서 척추 영역에 보철 구성요소를 삽입하기 위해 개시된다. 방법은 도시된 단계의 수보다 많거나 적게 실시될 수 있으며, 도시된 순서에 한정되지 않는다. 방법을 기술하도록, 다른 적절한 구성요소를 사용하여 임의의 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것이 이해될지라도, 도 1, 도 7 및 도 9를 참조할 것이다. 제1 단계에서, 척추 영역은 갭 또는 간격을 생성하도록 분산된다. 분산 공정은 보철 구성요소를 수용하기 위하여 적절한 공간을 만든다. 본원에 개시된 바와 같이, 분산 공정은 또한 하중 및 보철 구성요소와 유사한 크기의 측정 장치로 척추 영역에 의해 인가된 하중의 측정치의 하중 및 위치와 같은 정량적 데이터를 또한 발생시킬 수 있다. 제2 단계에서, 보철 구성요소는 척추 영역에 관한 것이다. 이 예에서, 인서트 기구는 장치의 팁에 있는 도구에 의해 홀딩되는 보철 구성요소를 의사가 안내하도록 사용된다. 제3 단계에서, 인서트 기구는 보철 구성요소의 정렬, 회전, 각도, 또는 위치 중 적어도 하나를 측정한다. 인서트 기구는 삽입 공정 동안 실시간으로 인서트 기구와 보철 구성요소의 궤적을 추적할 수 있다. 제4 단계에서, 인서트 기구는 보철 구성요소 및 인서트 기구의 방향, 회전, 각도, 또는 위치 중 하나에 관련된 데이터를 송신한다. 이 예에서, 데이터는 처치로 국지적으로 무선 송신된다.

제5 단계에서, 인서트 기구로부터 송신된 데이터는 원격 시스템에 디스플레이된다. 이 예에서, 원격 시스템은 처치가 의사의 관점에서 수행되는 수술실에 있을 수 있다. 정렬, 회전, 각도 또는 위치 측정 데이터 중 적어도 하나는 척추 영역으로 보철 구성요소의 궤적의 시각화를 허용하는 방식으로 디스플레이될 수 있다. 시각화는 의사가 가시성이 제한된 지역으로 보철 구성요소를 더욱 잘 안내할 수 있게 한다. 또한, 시각화는 이전에 확인된 영역에서 정량적 측정 데이터를 사용하여 척추 영역의 유사한 궤적으로 보철 구성요소를 배치하는 이점을 제공한다. 제6 단계에서, 추적된 인서트 기구 및 보철 구성요소의 궤적은 이전에 측정된 궤적과 비교될 수 있다. 비교된 궤적이 원격 시스템의 디스플레이 상에 디스플레이되고 시각화될 수 있다.

제7 단계에서, 보철 구성요소는 척추 지역에 삽입된다. 이 예에서, 보철 구성요소는 이전의 분산 공정에서의 갭 또는 공간에 배치된다. 보철 구성요소는 본 명세서에 개시된 바와 같은 척추 기구와 같은 종래 장치의 대략 동일한 위치 및 정렬로 배치될 수 있다. 제8 단계에서, 보철 구성요소는 척추 지역에서 해제된다. 의사는 원격 디스플레이 상에서 보철 구성요소의 위치를 볼 수 있다. 보철 구성요소의 위치와 정렬은 인서트 기구에 의해 제공된 측정 데이터에 의해 지원된다. 부착/해제 메커니즘은 인서트 기구로부터 보철 구성요소를 해제하도록 사용된다. 제9 단계에서, 인서트 기구는 척추 지역으로부터 제거된다. 제10 단계에서, 인서트 기구는 처치가 완료된 후에 폐기될 수 있다. 대안적으로, 인서트 기구는 다른 처치에 사용하기 위해 멸균될 수 있다.

도 11은 예시적인 실시예에 따른 척추 기구(400)의 구성요소의 블록도이다. 블록도는 도 3의 척추 기구(410)와 도 4의 인서트 기구(420)에 적용할 수 있다. 척추 기구(400)가 도시된 구성요소의 수보다 많거나 적게 포함할 수 있다는 것을 유념해야 한다. 척추 기구(400)는 척추 근육골 계통의 파라미터를 측정할 수 있는 자체 수용 도구이다. 이 예에서, 척추 기구(400)는 척추 영역에 삽입될 때 하중 및 하중 위치를 측정한다. 척추 기구(400)의 능동형 구성요소는 하나 이상의 센서(1602), 하중 플레이트(1606), 전원(1608), 전자 회로(1610), 트랜스시버(1612), 및 가속도계(1614)를 포함한다. 비제한적인 예에서, 인가된 압축력은 척추 지역에 의해 센서(1602)에 인가되고 척추 기구(400)에 의해 측정된다.

센서(1602)들은 척추 기구(400)의 표면(403 및 406)에 위치되거나, 결합되거나, 부착되거나, 또는 부착될 수 있다. 일반적으로, 압축력은 그 내부에 삽입될 때 표면(403 및 406)으로 척추 영역에 의해 인가된다. 표면(403 및 406)은 압축력이 각각의 센서에 인가되도록 센서(1602)들에 결합된다. 한 실시예에서, 표면(403 및 406)에 인가된 하중의 위치는 측정될 수 있다. 이 예에서, 3개의 하중 센서는 인가된 하중의 위치를 식별하기 위해 센서 장착 헤드에서 사용된다. 각하중 센서는 하중 플레이트(1606)의 사전 결정된 위치에 결합된다. 하중 플레이트(1606)는 각 센서로 척추 기구(400)의 센서 장착 헤드에 인가된 압축력을 분배하도록 표면(403)에 결합한다. 하중 플레이트(1606)는 강성이며, 센서(1602)로 힘, 압력, 또는 하중을 분배할 때 굽히지 않는다. 각 센서에 의해 측정된 힘 또는 하중의 크기는 표면(403) 상에 다시 인가된 하중의 위치에 다시 상관될 수 있다.

추간 측정예에서, 표면(403 및 406)을 갖는 센서 장착 헤드(403)는 척추의 척추골 사이에 위치될 수 있다. 센서 장착 헤드의 표면(403)은 제1 척추골 표면에 결합하고, 유사하게 표면(406)은 제2 척추골 표면에 결합한다. 가속도계(1614) 또는 외부 정렬 시스템은 척추 영역으로 안내됨으로써 센서 장착 헤드의 위치 및 정렬을 측정하도록 사용될 수 있다. 센서(1602)들은 전자 회로(1610)에 결합한다. 전자 회로(1610)는 논리 회로, 입력/출력 회로, 클럭 회로, D/A 및 A/D 회로를 포함한다. 한 실시예에서, 전자 회로(1610)는 폼 팩터를 감소시키는 주문형 집적 회로를 포함하고, 전력을 감소시키고, 성능을 증가시킨다. 일반적으로, 전자 회로(1610)는 측정 공정을 제어하고, 측정 신호를 수신하고, 디지털 형태로 측정 신호를 변환하고, 인터페이스에서 디스플레이를 지원하며, 측정 데이터의 데이터 전달을 개시한다. 전자 회로(1610)는 관심 대상의 파라미터를 결정하도록 센서(1602)들에서의 물리적 변화, 예를 들어 표면(403 및 406)에 작용하는 힘의 레벨, 분포 및 방향을 측정한다. 인서트 감지 장치(400)는 내부 전원(1608)에 의해 구동될 수 있다. 따라서, 모든 구성요소는 척추 기구(400)에 상주하는 근육골 계통의 파라미터를 측정하도록 요구된다.

하나의 예로서, 센서(1602)들은 제1 트랜스듀서와 제2 트랜스듀서 사이에 있는 탄성 또는 압축성 전파 구조를 포함할 수 있다. 트랜스듀서들은 초음파(또는 울트라소닉) 공명기일 수 있는 한편, 탄성 또는 압축성 전파 구조는 초음파 도파관으로서 작용한다. 전자 회로(1610)는 관심 대상의 파라미터에 압축성 전파 구조의 길이에서의 변화(또는 압축 또는 연장)를 옮기도록 트랜스듀서들에 전기적으로 결합된다. 시스템은 인가된 힘에 대해 응답하는 압축성 전파 구조(예를 들어, 도파관)의 길이에서의 변화를 측정하고, 인가된 힘의 레벨, 방향 또는 위치를 운반하도록 트랜스시버(1612)를 통하여 송신될 수 있는 전기 신호로 이 변화를 변환한다. 예를 들어, 압축성 전파 구조는 인가된 힘 대 도파관의 길이의 공지 및 반복성 특징들을 가진다. 초음파 신호를 사용하는 도파관의 길이의 정밀한 측정은 공지의 특징을 사용하여 힘으로 변환될 수 있다.

센서(1602)들은 힘, 압력, 또는 하중 감지 측정 도파관에 한정되지 않는다. 여전히 다른 실시예에서, 센서들은 근육골 계통의 다른 파라미터 측정을 제공하도록 압전 저항성, 압축 폴리머, 용량, 광학, MEMS, 스트레인 게이지, 화학, 온도, pH, 기계적 센서들을 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 압전 저항성 필름 센서는 하중을 감지하도록 사용될 수 있다. 압전 저항성 필름은 낮은 프로파일을 가지고, 이에 의해 실행을 위해 요구되는 폼 팩터를 감소시킨다. 압전 저항성 필름은 인가된 압력으로 저항을 변경한다. 전압 또는 전류는 저항의 변화를 모니터하도록 압전 저항성 필름에 인가될 수 있다. 전자 회로(1610)는 전압 또는 전류를 인가하도록 결합될 수 있다. 유사하게, 전자 회로(1610)는 압전 저항성 필름의 저항에 대응하는 전압 및 전류를 측정하도록 결합될 수 있다. 인가된 힘, 압력, 또는 하중에 대한 압전 저항성 필름의 저항의 관계는 널리 공지된다. 전자 회로(1610)는 측정된 전압 또는 전류를 센서 장착 헤드에 인가되는 힘, 압력, 또는 하중으로 변환할 수 있다. 또한, 전자 회로(1610)는 실시간 사용 또는 저장을 위하여 디스플레이 또는 전달을 위하여 디지털 형태로 측정치를 변환할 수 있다. 전자 회로(1610)는 컨버터, 입력, 출력 및 입력/출력을 포함하고, 이는 직렬 및 병렬 데이터 송신을 허용하고 이에 의해 측정 및 데이터 전달이 동시에 발생할 수 있다. 한 실시예에서, ASIC는 제어 기능과, 사용자에 안내된 척추 기구(400)의 측정 공정을 관리하는 디지털 제어 로직을 통합하는 전자 회로(1610)에 포함된다.

가속도계(1614)는 가속도 및 정지 중력을 측정할 수 있다. 가속도계(1614)는 벡터량으로서 가속도의 크기 및 방향을 검출하는 단일 축 및 다축 가속도계 구조일 수 있다. 가속도계(1614)는 정렬, 진동, 충돌 및 충격을 감지하도록 또한 사용될 수 있다. 가속도계(1614) 및 센서(1602)들과 함께 전자 회로(1610)는 기준 지점에 대한 척추 기구(400)의 정렬에 관계하여 관심 대상의 파라미터(예를 들어, 하중, 힘, 압력, 변위, 움직임, 회전, 토크 및 가속도의 분포)를 측정할 수 있다. 이러한 배열에서, 선택된 기준 프레임에 대한 측정된 파라미터들의 공간적 분포는 실시간 디스플레이를 위해 계산되고 프리젠테이션될 수 있다.

트랜스시버(1612)는 무선 작동 및 원격측정 기능을 허용하도록 송신기(1622)와 안테나(1620)를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 안테나(1620)는 설계에 의해 통합 루프 안테나로서 구성될 수 있다. 통합 루프 안테나는 다른 상호 결합된 전기 부품들을 가지는 인쇄회로 기판상의 다양한 층들 및 위치들에서 구성된다. 예를 들어, 전자 회로(1610), 전원(1608), 트랜스시버(1612), 및 가속도계(1614)는 척추 기구(400)에 위치된 기판상에 장착될 수 있다. 개시되면, 트랜스시버(1612)는 관심 대상의 파라미터들을 실시간으로 방송할 수 있다. 원격측정 데이터는 다양한 수신기 또는 공통의 수신기로 수신되어 디코딩될 수 있다. 무선 작동은 전원 또는 관련 데이터 수집, 저장, 디스플레이 장비, 및 데이터 처리 기구를 가진 감지 모듈을 결합하는 인터커넥터 및 케이블에 의한 물리적 간섭, 또는 이에 의해 부과되는 제한에 대한 잠재성에 의해 유발되는 측정치의 왜곡 또는 제한을 제거할 수 있다.

트랜스시버(1612)는 전원(1608)으로부터 전력을 수용하고, 예를 들어 전자 회로(1610) 내에 통합되는 효율적인 전력 관리 계획의 방식에 의해 다양한 무선 주파수를 사용하여 저전력으로 작동할 수 있다. 하나의 예로서, 트랜스시버(1612)는 안테나(1620)의 방식에 의한 선택된 모드의 방사에서 선택된 주파수로 데이터를 송신할 수 있다. 선택된 주파수는 International Telecommunication Union regions 1, 2 및 3에서 인정된 ISM 대역을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 선택된 모드의 방사는 Gaussian Frequency Shift Keying(GFSK), Amplitude Shift Keying(ASK), Phase Shift Keying(PSK), Minimum Shift Keying(MSK), Frequency Modulation(FM), Amplitude Modulation(AM) 또는 주파수 또는 진폭 변조의 다른 형태(2진법, 코히런트, 직각위상 등)일 수 있지만 이에 한정되지 않는다.

안테나(1620)는 무선 주파수 송신을 제공하도록 감지 모듈의 구성요소들과 통합될 수 있다. 전자 회로(1610)를 결합하는 안테나(1620)는 인쇄회로 기판 내로 통합될 수 있다. 안테나(1620)는 신호의 효율적인 전달을 위한 매칭 네트워크를 추가로 포함할 수 있다. 안테나 및 전자기구들의 이러한 통합 레벨은 무선 설비의 크기 및 비용에서의 감축을 가능하게 한다. 잠재적 적용은 콤팩트 안테나가 공통으로 사용되는 단거리 손 파지, 착용 가능, 또는 다른 휴대 통신 설비를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 이러한 것은 폐기성 모듈 또는 장치들뿐만 아니라 재사용 가능 모듈 또는 장치들 또는 장기간 사용을 위한 모듈 또는 장치들을 포함한다.

전원(1608)은 척추 기구(400)의 전자 부품들에 전력을 제공한다. 한 실시예에서, 전원(1608)은 유선 에너지 트랜스퍼, 단거리 무선 에너지 트랜스퍼 또는 그 조합에 의해 충전될 수 있다. 전원(1608)에 무선 에너지를 제공하기 위한 외부 전원은 배터리 또는 배터리들, 대안적인 전력 공급, 무선 주파수 수신기, 전자석 유도 코일, 에너지 하베스팅, 자기 공명, 광전지 또는 전지, 서모 커플 도는 서모 커플들, 또는 초음파 트랜스듀서 또는 트랜스듀서들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 전원(1608)의 방식에 의해, 척추 기구(400)는 내부 에너지가 비워질 때까지 단일 충전으로 작동될 수 있다. 이는 연속 작동을 가능하게 하도록 주기적으로 재충전될 수 있다. 전원(1608)은 측정 및 무선 작동을 용이하게 하도록 척추 기구(400)의 구성요소들에 에너지를 효율적으로 공급하고 제공하기 위한 전력 관리 기술을 추가로 이용할 수 있다. 전력 관리 회로망은 ASIC 전력 소모뿐만 아니라 시스템의 다른 구성요소들을 관리하도록 ASIC 상에 통합될 수 있다.

전원(1608)은 측정 작업 동안 감지 모듈에 동력을 공급하도록 요구되는 에너지 방사원을 최소화한다. 한 실시예에서, 예시된 바와 같이, 에너지 저장부(1608)는 전기 용량성 에너지 저장부(1624)와 유도 코일(1626)을 포함할 수 있다. 전력을 충전하는 외부 소스는 유도 충전 방식에 의해 유도 코일 또는 코일들(1626)을 통하여 전기 용량성 에너지 저장부(1624)에 무선으로 결합된다. 충전 작업은 전자 회로망(1610) 내로 또는 이와 함께 설계된 전력 관리 시스템에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 전자 회로망(1610)의 작동 동안, 전력은 효율적인 스텝-업 및 스텝-다운 전압 변환 회로망의 방식에 의해 전기 용량성 에너지 저장 장치(1610)로부터 전달될 수 있다. 이러한 것은 요구된 레벨의 성능을 지원하도록 최소 전압 레벨에서 회로 블록의 작동 전력을 보존한다. 대안적으로, 전원(1608)은 척추 기구(400)가 수용되는 하나 이상의 배터리들을 포함할 수 있다. 배터리들은 척추 기구(400)의 단일 사용에 전력을 공급할 수 있고, 이에 의해 수술에서 사용된 후에 폐기된다.

하나의 구성에서, 외부 전원은 재충전 작업 동안 트랜스시버(1612)로 다운 링크 데이터를 통신하도록 추가로 기여할 수 있다. 예를 들어, 다운 링크 제어 데이터는 무선 에너지원 신호 상으로 변조될 수 있으며, 그런 다음 전자 회로망(1610)의 방식에 의해 유도 코일(1626)로부터 복조될 수 있다. 이러한 것은 업 링크 및 다운 링크를 위하여 트랜스시버(1612)를 구성하는 대신에 다운 링크 데이터를 수신하기 위하여 보다 효율적인 방식으로서 기여할 수 있다. 하나의 예로서, 다운 링크 데이터는 외부 위치 정보와 같은 측정을 할 때 척추 기구(400)가 사용하거나, 또는 재교정 목적을 위한 업데이트된 제어 파라미터들을 포함할 수 있다. 이는 시리얼 넘버 또는 다른 식별 데이터를 다운 하중 하도록 또한 사용될 수 있다.

전자 회로망(1610)은 감지, 전력 관리, 원격측정, 및 가속도 감지와 같은 감지 모듈의 구성요소들의 다양한 작동을 관리하고 제어한다. 이는 아날로그 회로, 디지털 회로, 통합 회로, 개별 소자, 또는 임의의 그 조합을 포함할 수 있다. 하나의 배열에서, 이는 성능을 절충함이 없이 전력 소모를 최소화하도록 통합 회로 및 개별 소자 중에서 분할될 수 있다. 디지털 및 아날로그 회로 사이의 분할 기능은 설계 유연성을 향상시키고, 기능성 또는 성능을 희생시키지 않고 전력 소모를 최소화하는 것을 촉진한다. 따라서, 전자 회로망(1610)은 예를 들어, 코어 신호 처리 알고리즘에 특정한 하나 이상의 통합 회로 또는 ASIC들을 포함할 수 있다.

또 다른 배열에서, 전자 회로망(1610)은 관련된 저장 메모리 및 로직을 구비한 프로그램 가능 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 마이크로컨트롤러, 또는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 감지 모듈의 상기된 구성요소들의 작동을 제어하기 위한 플래시, ROM, RAM, SRAM, DRAM 또는 다른 유사한 기술과 같은 관련 저장 메모리를 구비한 컴퓨팅 기술을 이용할 수 있다. 하나의 배열에서, 저장 메모리는 본 명세서에 기술된 임의의 하나 이상의 방법 또는 기능을 구현하는 명령들(예를 들어, 소프트웨어)의 하나 이상의 세트를 저장할 수 있다. 명령들은 또 다른 프로세서 또는 컴퓨팅 시스템에 의해 그 실행 동안 다른 메모리 및/또는 프로세서 내에서 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있다.

전자기구 조립체는 또한 완성된 무선 감지 모듈 또는 장치의 품질, 정확성, 및 신뢰성을 보장하는 테스트 능력 및 교정을 지원한다. 일시적 이방향성 인터커넥터는 높은 레벨의 전자 기구의 전기적 식별 가능성 및 제어 능력을 보장한다. 테스트 인터커넥터는 또한 트랜스듀서, 도파관, 및 기계적 스프링 또는 탄성 조립체를 포함하는 감지 서브시스템의 높은 레벨의 전기적 식별 가능성을 제공한다. 캐리어 또는 고정구들은 제조 공정 동안 완성된 무선 감지 모듈 또는 장치의 최종 인클로저를 모방하고, 그러므로 완성된 무선 감지 모듈 또는 장치의 교정된 파라미터들을 위한 정확한 교정 데이터의 포착을 가능하게 한다. 이러한 교정 파라미터들은 전자기구 조립체에 통합된 온-보드 메모리 내에 저장된다.

센서(1602)들과 전자 회로망(1610)을 포함하는 전자기구 조립체를 위한 적용은 폐기성 모듈 또는 장치들뿐만 아니라 재사용 가능 모듈 또는 장치들 또는 장기간 사용을 위한 모듈 또는 장치들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 비 의료 적용에 더하여, 광범위한 잠재적 의료 적용의 예들은 이식 가능한 장치, 이식 가능한 장치 내의 모듈, 수술 중 임플란트 또는 수술 중 임플란트 또는 시험용 인서트 내의 모듈, 삽입 또는 섭취된 장치 내의 모듈, 착용 가능한 장치 내의 모듈, 손 파지 장치 내의 모듈, 설비, 기구, 기구, 또는 이러한 것 모두의 액세서리 내의 모듈, 또는 임플란트 내의 폐기물, 시험용 인서트, 삽입 또는 섭취된 장치, 착용 가능한 장치, 손 파지 장치, 설비, 기구, 장비, 또는 이러한 것 모두의 액세서리, 설비, 기구 또는 장비를 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.

도 12는 예시적인 실시예에 따른 단거리 원격 측정을 위한 예시적인 통신 시스템(1700)의 도면이다. 도 2의 척추 기구(400), 도 3의 척추 기구(400), 도 4의 인서트 기구(420), 및 도 1의 척추 측정 기구(100)에 적용된다. 이는 통신 시스템(1700)이 도시된 요소의 수보다 많거나 적게 포함할 수 있다는 것을 유념해야 한다. 도시된 바와 같이, 통신 시스템(1700)은 척추 기구에 있는 의료 장치 통신 구성요소(1710) 및 프로세서 기반 원격 시스템에 있는 수신 시스템 통신을 포함한다. 한 실시예에서, 수신 원격 시스템 통신은 수술실의 멸균 필드 외부에 있는 컴퓨터 또는 랩톱 컴퓨터에 있거나 이에 결합된다. 의사는 수술을 수행하는 동안 컴퓨터에 결합된 랩톱 스크린 또는 디스플레이를 볼 수 있다. 의료 장치 통신 구성요소(1710)들은 안테나(1712), 매칭 네트워크(1714), 원격측정 트랜스시버(1716), CRC 회로(1718), 데이터 패킷타이저(1722), 데이터 입력부(1724), 전원(1726), 및 적용 지정 통합 회로 (ASIC)(1720)를 포함한다. 의료 장치 통신 구성요소(1710)들은 도시된 구성요소들의 수보다 많거나 적게 포함할 수 있으며, 도시된 것 또는 구성요소들의 순서로 한정되지 않는다.

수신 스테이션 통신 구성요소(1750)들은 안테나(1752), 매칭 네트워크(1754), 원격측정 트랜스시버(1756), CRC 회로(1758), 데이터 패킷타이저(1760), 및 선택적으로 USB 인터페이스(1762)를 포함한다. 다른 인터페이스 시스템들은 센서 데이터를 처리하여 제공하기 위해 데이터 패킷타이저(1760)에 직접 결합될 수 있다.

도 11을 참조하여, 전자 회로(1610)는 척추 기구(400)의 하나 이상의 센서(602)들에 작동적으로 결합된다. 한 실시예에서, 하나 이상의 센서들에 의해 발생된 데이터는 MEMS 구조, 압전 저항성 센서, 스트레인 게이지, 기계식 센서 또는 근육골 계통의 파라미터를 측정하도록 사용된 다른 센서 형태로부터의 전압 또는 전류값을 포함할 수 있다. 도 12를 참조하여, 데이터 패킷타이저(1722)는 패킷들 내로 센서 데이터를 조립하고; 이는 ASIC(1720)에 의해 수신되어 처리된 센서 정보를 포함한다. ASIC(1720)은 의료 장치 통신 구성요소(1710)들의 코어 신호 처리 기능을 효율적으로 수행하기 위한 특정 모듈을 포함할 수 있다. ASIC(1720)의 이점은 도구의 폼 팩터를 감소시키는 것이다.

CRC 회로(1718)는 패킷 데이터 상에 에러 코드 검출을 인가한다. 주기적인 중복성 체크는 임의의 길이의 데이터 스트림 또는 패킷을 위한 체크 합계를 계산하는 알고리즘에 기초한다. 이러한 체크 합계는 송신 동안 데이터의 간섭 또는 우발적인 변경을 검출하도록 사용될 수 있다. 주기적인 중복성 체크는 전기 노이즈에 의해 유발되는 에러를 검출시에 특히 양호하고, 그러므로 높은 레벨의 전자기 활성도를 가지는 환경에서 오류가 생긴 데이터의 부적절한 처리에 대한 강력한 보호를 가능하게 한다. 원격측정 트랜스시버(1716)는 그런 다음 안테나(1712)의 방식에 의해 매칭 네트워크(1714)를 통하여 CRC 인코딩된 데이터 패킷을 송신한다. 매칭 네트워크(1714 및 1754)들은 최적의 통신 전력 효율을 달성하기 위한 임피던스 매치를 제공한다.

수신 시스템 통신 구성요소(1750)들은 의료 장치 통신 구성요소(1710)에 의해 보내진 송신을 수신한다. 한 실시예에서, 원격측정 트랜스시버(1716)는 특정 모드의 방사에서 특정 주파수 상의 데이터 스트림 방송을 수신하도록 강요된 전용 원격측정 트랜스시버(1756)와 함께 작동된다. 수신 스테이션 안테나(1752)의 방식에 의해 원격측정 트랜스시버(1756)는 특정 주파수에서 들어오는 송신을 검출한다. 안테나(1752)는 구성요소(1710)들의 방향성 안테나로 안내되는 방향성 안테나일 수 있다. 적어도 하나의 방향성 안테나를 사용하는 것은 데이터 변형을 감소시킬 수 있는 한편, 데이터가 방사되는 경우에 추가로 제한하는 것에 의해 데이터 안전성을 증가시킬 수 있다. 매칭 네트워크(1754)는 안테나(1752)로부터 원격측정 수신기(1756)로 신호를 효율적으로 전달하는 임피던스 매치를 제공하도록 안테나(1752)에 결합한다. 원격측정 수신기(1756)는 하나 이상의 단계에서 캐리어 주파수를 감소시키고, 구성요소(1710)들에 의해 보내진 정보 또는 데이터를 떼어낸다. 원격측정 수신기(1756)는 CRC 회로(1758)에 결합한다. CRC 회로(1758) 데이터의 개별 패킷들을 위한 주기적인 중복성 체크 합계를 검증하다. CRC 회로(1758) 데이터 패킷타이저(1760)에 결합된다. 데이터 패킷타이저(1760) 데이터의 개별 패킷들을 처리한다. 일반적으로, CRC 회로(1758)에 의해 검증된 데이터는 디코딩되고(예를 들어, 언패킹된), 일련의 처리, 디스플레이 또는 저장 또는 이러한 것들의 일부 조합을 위해 외부 컴퓨터와 같은 외부 데이터 처리 장치로 보내진다.

원격측정 트랜스시버(1756)는 동력이 공급된 USB 포트(1762) 또는 배터리로부터 이용 가능하지만 이에 한정되지 않는 전력과 같은 매우 낮은 전력으로 작동하도록 설계되고 구성된다. 또 다른 실시예에서, 원격측정 트랜스시버(1756)는 수신된 데이터를 간섭하는 우연한 오류 또는 악성에 대한 기회를 제한하도록 최소의 제어 가능한 기능으로 사용하기 위해 설계된다. 원격측정 트랜스시버(1756)는 콤팩트하고, 저렴하며, 표준 제조 공정으로 용이하게 제조되도록 설계되고 구성될 수 있는 한편, 일관적으로 높은 레벨의 품질 및 신뢰성을 보장한다.

하나의 구성에서, 통신 시스템(1700)은 임의의 형태의 미승인 또는 우발적인 쿼리에 대한 높은 안전성 및 보호를 제공하도록 대략 수 미터의 방송 범위를 가진 오직 송신 작동으로 작동한다. 송신 범위는 송신된 신호 강도, 안테나 선택, 또는 그 조합에 의해 제어될 수 있다. 송신의 높은 반복율은 데이터 포착 작동 동안 송신된 데이터의 패킷들에 내장된 주기적인 중복성 체크 (CRC) 비트와 함께 사용될 수 있으며, 이에 의해 동작 또는 정지 물리적 시스템들 내에서 하중, 힘, 압력, 변위, 굽힘, 자세, 및 위치의 측정치를 포함하지만 이에 한정되지 않는 데이터의 디스플레이 또는 데이터의 시각적 표현의 완전성에 영향을 줌이 없이 수신 시스템이 오류 데이터를 폐기하는 것을 가능하게 한다.

대략 수 미터의 거리로 작동 범위를 제한하는 것에 의해, 원격측정 트랜스시버(1716) 데이터의 송신의 반복율을 절충함이 없이 선택된 작동 주파수를 위한 적절한 방사 모드 또는 모드들에서 매우 낮은 전력으로 작동될 수 있다. 이러한 작동 모드는 통합된 루프 안테나와 같은 콤팩트 안테나로 작동을 또한 지원한다. 저전력 및 콤팩트 안테나의 조합은 광범위한 비 의료 및 의료 적용을 위해 사용될 수 있는 고 콤팩트 원격측정 송신기의, 그러나 이에 한정되지 않는 구성을 가능하게 한다.

송신기 안전성뿐만 아니라 송신된 데이터의 완전성은 사전 결정된 조건 내에서 원격측정 시스템을 작동시키는 것에 의해 보장된다. 송신기의 안전성은, 이것이 오직 송신 모드에서 작동되고 의료 장치 통신 구성요소 내로 해킹 경로가 없기 때문에 위태롭지 않을 수 있다. 데이터의 완전성은 CRC 알고리즘 및 측정의 반복율의 사용으로 보장된다. 장치의 제한된 방송 범위 데이터의 미승인 수취의 위험성을 최소화한다. 데이터의 미승인된 수취가 발생하여야만 하더라도, 데이터 접근을 더욱 완화시키는 적소 대응 조치들이 있다. 제1 조치는 송신된 데이터 패킷들이 CRC 비트와 함께 카운터로부터 단지 2진 비트를 포함하는 것이다. 제2 조치는 임의의 시간에 2진 값 방송의 중요성을 설명하도록 이용할 수 있거나 또는 요구되는 데이터가 없다는 것이다. 이식될 수 있는 제3 조치는 환자 또는 장치 식별 데이터가 임의의 시간에 방송되지 않는다는 것이다.

원격측정 트랜스시버(1716)는 또한 일부 FCC 규정에 따라서 작동될 수 있다. FCC 규정의 섹션 18.301에 따라서, 미합중국 내에서 ISM 대역은 6.78, 13.56, 27.12, 30.68, 915, 2450, 및 5800 ㎒뿐만 아니라 24.125, 61.25, 122.50, 및 245 ㎓를 포함한다. 전 세계적으로, 433 ㎒을 포함하는 ISM 대역은 일부 지리적 위치에서 International Telecommunications Union에 의해 정의된다. 18.303에서 금지된 주파수 대역 리스트는 "다음의 안전, 탐색 및 구조 주파수 대역은 금지된다: 490-510 ㎑, 2170-2194 ㎑, 8354-8374 ㎑, 121.4-121.6 ㎒, 156.7-156.9 ㎒, 및 242.8- 243.2 ㎒".

섹션 18.305는 필드 강도 및 방사 레벨을 규정한다. ISM 설비는 정의된 ISM 대역 밖에서 작동될 대 초과하지 않아야 한다. 요약하여, ISM 설비는 ISM 대역 내에서뿐만 아니라 섹션 18.305에서 지정된 필드 강도 및 방사 레벨에서의 제한이 설계 또는 능동형 제어에 의해 유지되면 9 ㎑ 이상의 대부분 다른 주파수 대역 내에서 전 세계적으로 작동될 수 있다고 결론이 내려질 수 있다. 대안으로서, 시판중인 통합 회로 ISM 트랜스시버를 포함하는 시판중인 ISM 트랜스시버는 적절하게 사용될 때 이러한 필드 강도와 방사 레벨 요구를 이행하도록 설계될 수 있다.

하나의 구성에 있어서, 원격측정 트랜스시버(1716)는 또한 무면허 SIM 대역에서 또는 저전력 장비의 무면허 작동에서 작동할 수 있으며, ISM 장비(예를 들어, 원격측정 송신기(1716))는 FCC 코드의 섹션 18.303에서 지시된 것 외에 9 ㎑ 이상의 임의의 주파수에서 작동될 수 있다.

무선 작동은 전원 또는 관련 데이터 수집, 저장, 디스플레이 장비, 및 데이터 처리 장비를 가진 무선 감지 모듈 또는 장치를 결합하는 인터커넥터 및 케이블에 의한 물리적 간섭, 또는 이에 의해 부과되는 제한에 대한 잠재성에 의해 유발되는 측정치의 왜곡 또는 제한을 제거할 수 있다. 감지 구성요소들 및 전자 회로를 위한 전력은 내부 에너지 저장 장치상의 무선 감지 모듈 또는 장치 내에서 유지된다. 이러한 에너지 저장 장치는, 배터리 또는 배터리들, 슈퍼 커패시터, 커패시터, 교류 전류 전력 공급부, 무선 주파수 수신기, 전자석 유도 코일, 광전지 또는 전지, 서모 커플 또는 서모 커플들, 또는 초음파 트랜스듀서 또는 트랜스듀서들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 외부 전원으로 충전된다. 무선 감지 모듈은 내부 에너지 저장 장치가 비워지거나 또는 에너지원이 연속 작동을 가능하게 하도록 주기적으로 재충전될 수 있을 때까지 단일 충전으로 작동될 수 있다. 내장된 전력 공급부는 측정 작동 동안 무선 감지 모듈 또는 장치에 동력을 공급하도록 요구되는 추가의 에너지 방사원을 최소화한다. 원격측정 기능은 또한 무선 감지 모듈 또는 장치 내에 통합된다. 초기화되면, 원격측정 송신기는 실시간으로 측정 데이터를 연속하여 방송한다. 원격측정 데이터는 시판중인 수신기로 또는 간단하고 저비용의 통상의 수신기로 수신되어 디코딩될 수 있다.

도 13은 예시적인 실시예에 따른 측정 및 보고를 위한 통신 네트워크(188)를 도시하다. 간략하게, 통신 네트워크(1800)는 다른 장치나 서비스에 광범위한 데이터 연결성을 제공하도록 도 1의 척추 측정 시스템(100), 도 2의 척추 기구(400), 도 3의 척추 기구(410), 및 인서트 기구(420)로 확장한다. 도시된 바와 같이, 척추 정렬 시스템(100), 척추 기구(400) 및 인서트 기구(420)는 통신 네트워크(1800) 및 관련 시스템이나 서비스에 통신으로 결합될 수 있다. 이는 통신 네트워크(1800)가 도시된 통신 네트워크 및 시스템의 개수보다 적게 포함할 수 있다는 것을 유념해야 한다.

하나의 예로서, 측정 시스템(100), 척추 기구(400), 척추 기구(410), 및 인서트 기구(420)는 예를 들어 수술 상태 또는 결과를 분석 또는 보고하도록 원격 서비스 또는 제공자와 그 관심 대상의 파라미터들(예를 들어, 각도, 하중, 밸런스, 거리, 정렬, 변위, 움직임, 회전 및 가속도)을 공유할 수 있다. 이러한 데이터는 예를 들어 수술 모니터링 목적 또는 효험 연구를 위하여 모니터 진행에 대한 서비스 제공자 또는 계획 관리자와 공유될 수 있다. 통신 네트워크(1800)는 건강 정보 기술 실무를 실행하도록 Electronic Medical Records (EMR) 시스템에 추가로 결부될 수 있다. 다른 실시에에서, 통신 네트워크(1800)는 HIS(Hospital Information System), HIT(Hospital Information Technology) 및 HIM(Hospital Information Management), EHR(Electronic Health Record), CPOE(Computerized Physician Order Entry), 및 CDSS(Computerized Decision Support Systems)들에 통신으로 결합될 수 있다. 이러한 것은 데이터를 정화하고 효과적이며 일관적으로 통신하고 교환하며 교환된 데이터를 사용하도록 다른 정보 기술 시스템 및 소프트웨어 적용의 능력을 제공한다.

통신 네트워크(1800)는 Local Area Network (LAN)(1801), Wireless Local Area Network (WLAN)(1805), Cellular Network(1814), 및/또는 다른 무선 주파수(RF) 시스템을 사용하여 유선 또는 무선 연결성을 제공할 수 있다. LAN(1801) 및 WLAN(1805)는 예를 들어 중앙국을 통하여 인터넷(1820)에 통신으로 결합될 수 있다. 중앙국은 전화통신 서비스를 분배하기 위한 공통의 네트워크 스위칭 설비를 수용할 수 있다. 전화통신 서비스는 전통적인 POTS(Plain Old Telephone Service) 및 케이블, HDTV, DSL, VoIP(Voice over Internet Protocol), IPTV(Internet Protocol Television), Internet services와 같은 광대역 서비스를 포함할 수 있다.

통신 네트워크(1800)는 회로-스위칭 된 및/또는 패킷 스위칭 된 통신을 지원하도록 공통의 컴퓨팅 및 통신 기술을 이용할 수 있다. 인터넷(1820) 및 다른 패킷 스위칭 된 네트워크 송신(예를 들어, TCP/IP, UDP/IP, HTML, HTTP, RTP, MMS, SMS)을 위한 각각의 표준은 기술의 상태의 예를 대표한다. 이러한 표준들은 본질적으로 동일한 기능을 가지는 보다 빠르거나 보다 효율적인 장비들에 의해 주기적으로 대치된다. 따라서, 동일한 기능을 갖는 대체 표준들 및 프로토콜들이 등가물로 고려된다.

셀룰러 네트워크(1814)는 GSM-GPRS, EDGE, CDMA, UMTS, WiMAX, 2G, 3G, 4G, WAP, 소프트웨어 한정 라디오(SDR), 및 다른 공지의 기술과 같은 다수의 접근 기술을 사용하여 음성 및 데이터를 지원할 수 있다. 셀룰러 네트워크(1814)는 모바일 장치(1802)와 통신하기 위하여 주파수 재사용 계획하에서 베이스 수신기(1810)에 결합될 수 있다.

베이스 수신기(1810)는 차례로 패킷 스위칭 된 링크를 사용하여 모바일 장치(1802)를 인터넷(1820)에 연결할 수 있다. 인터넷(1820)은 척추 정렬 시스템(100), 척추 기구(400), 및 인서트 기구(420)로부터 모바일 장치(1802)로 데이터를 분산시키기 위한 응용 프로그램 서비스 및 서비스 레이어를 지원할 수 있다. 모바일 장치(1802)는 또한 무선 통신 채널을 사용하여 인터넷(1820)을 통해 다른 통신 장치에 연결할 수 있다.

모바일 장치(1802)는 WLAN(1805)을 사용하여 인터넷(1820)에 또한 연결할 수 있다. Wireless Local Access Networks(WLANs)는 국지 지리적 영역 내에서 무선 접근을 제공한다. WLANs는 전형적으로 또한 베이스 스테이션으로서 공지된 cluster of Access Points(APs)(1804)로 구성된다. 측정 시스템(1855)은 베이스 스테이션 영역 내에 있는 랩톱(1803)과 같은 다른 WLAN 스테이션들과 통신할 수 있다. 전형적인 WLAN 실행에서, 물리적 레이어는 802.1lb 또는 802.11g WLAN 기술과 같은 다양한 기술들을 사용한다. 물리적 레이어는 2.4 ㎓ 대역에 있는 적외선, 주파수 호핑 스프레드 스펙트럼, 2.4 ㎓ 대역에 있는 직접 시퀀스 스프레드 스펙트럼, 또는 예를 들어 5.8 ㎓ ISM 대역 또는 더욱 높은 ISM 대역(예를 들어, 24 ㎓ 등)의 다른 접근 기술을 사용할 수 있다.

통신 네트워크(1800)의 방식에 의해, 측정 시스템(1855)은 데이터를 교환하기 위하여 네트워크상의 원격 서버(1830) 및 다른 모바일 장치와 연결을 확립할 수 있다. 원격 서버(1830)는, 국지적으로 또는 원격으로 저장되고 응용 프로그램 지정 데이터를 포함할 수 있는 데이터베이스(1840)에 접근할 수 있다. 원격 서버(1830)는 직접 또는 인터넷(1820)을 사용하여 응용 프로그램 서비스를 호스팅할 수 있다.

도 14는 그 안의 한 세트의 명령이 실행될 때, 기계가 상술한 방법 중 하나 이상을 수행하도록 유발할 수 있는 컴퓨터 시스템(1900)의 형태로 하는 시스템의 예시도이다. 일부 실시예에서, 기계는 독립형 장치로서 동작한다. 일부 실시예에서, 기계는 다른 기계에 연결될 수 있다(예를 들어, 네트워크를 사용하여). 네트워크 전개에서, 기계는 서버-클라이언트 사용자의 네트워크에서, 또는 피어-투-피어(또는 분산) 네트워크 환경에서 피어 기계로서 서버 또는 클라이언트 사용자 기계의 용량으로 동작할 수 있다.

기계는 서버 컴퓨터, 클라이언트 사용자 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 제어 시스템, 네트워크 라우터, 스위치 또는 브릿지 또는 기구를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 장치가 널리 음성, 비디오 또는 데이터 통신을 제공하는 임의의 전자 장치를 폭넓게 포함하는 것이 이해될 것이다. 단일 시스템이 도시되어 있지만, 또한, 용어 기계"는 임의 본 명세서에서 논의된 방법론 들 중 하나 이상을 수행하도록 한 세트(또는 다중 세트)의 명령들을 개별적으로 또는 캐비티로 실행하는 모든 기계 컬렉션을 포함하도록 취해질 것이다.

컴퓨터 시스템(1900)은 프로세서(1902)(예를 들어, 중앙 처리 장치(CPU)), 그래픽 처리 장치(GPU, 또는 둘 다)), 메인 메모리(1904) 및 정적 메모리(1906)를 포함할 수 있으며, 이것들은 버스(1908)를 통해 서로 통신한다. 컴퓨터 시스템(1900)은 상기 영상 디스플레이 유닛(1910)(예를 들어, 액정 디스플레이, LCD)), 평판 패널, 고체 상태 디스플레이, 또는 음극선 관(CRT)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1900)은 입력 장치(1912)(예를 들어, 키보드), 커서 제어 장치(1914)(예를 들어, 마우스), 디스크 구동 유닛(1916), 신호 생성 장치(1918)(예를 들어, 스피커 또는 리모컨) 및 네트워크 인터페이스(1920)를 포함할 수 있다.

디스크 구동 유닛(1916)은 상기된 방법을 포함하는 본 명세서에 설명된 방법론 또는 기능 중 하나 이상을 구현하는 명령(예, 소프트웨어(1924))의 하나 이상의 세트의 명령이 저장되는 기계-판독 가능 매체(1922)를 포함할 수 있다. 명령(1924)은 또한 컴퓨터 시스템(1900)에 의하여 그 실행 동안 메인 메모리(1904), 정적 메모리(1906), 및/또는 프로세서(1902) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주한다. 주 메모리(1904) 및 프로세서(1902) 또한 기계 판독 가능 매체를 구성한다.

응용 프로그램 특정 집적 회로, 프로그래머블 로직 어레이 및 다른 하드웨어 장치들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 전용하드웨어 구현은 마찬가지로 본 명세서에 설명된 방법을 구현하기 위해 구성될 수 있다. 응용 프로그램은 다양한 전자 기구 및 컴퓨터 시스템을 포함하는 장치 및 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예는 2개 이상의 특정의 상호 연결된 하드웨어 모듈 또는 관련 제어 및 모듈들 사이를 통해 전달된 데이터 신호와 함께 장치 또는 응용 프로그램 특정 집적 회로의 일부와 같은 기능을 구현한다. 따라서, 예시적인 시스템은 소프트웨어, 펌웨어, 및 하드웨어 구현에 적용할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따라서, 본원에 기술된 방법은 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 또는 논리 회로에서 실행되는 소프트웨어 프로그램으로 동작을 위해 의도된다. 또한, 분산 처리 또는 구성요소/개체 분산 처리, 병렬 처리 또는 가상 기계 처리를 포함하지만 이에 한정되지 않는 소프트웨어 실행은 또한 여기에 설명된 방법을 구현하도록 구성될 수 있다.

본 발명은 명령(1924)을 포함하는 기계 판독 가능 매체를 고려하거나, 또는 네트워크 환경(1926)에 연결된 장치가 음성, 영상 또는 데이터를 송신 또는 수신할 수 있거나, 또는 명령(1924)을 사용하여 네트워크(1926)를 통해 통신하도록 전파 신호로부터 명령(1924)을 수신하고 실행한다. 명령(1924)은 네트워크 인터페이스 장치(1920)를 네트워크(1926)를 사용하여 송신 또는 수신될 수 있다.

기계 판독 가능 매체(1922)는 단일 매체이도록 예시적인 실시예에 도시되었지만, 용어 "기계-판독 가능한 매체"는 하나 이상의 세트를 저장하는 단일 매체 또는 다수 매체(예를 들어, 집중 또는 분산 데이터베이스 및/또는 관련 캐시 및 서버)를 포함하도록 취해 져야한다. 용어 "기계 판독 가능 매체"는 또한 실행의 위한 명령의 세트를 저장, 인코딩, 또는 운반할 수 있으며 기계가 본 발명의 방법 중 하나 이상을 수행하도록 유발하는 임의의 매체를 포함하도록 취해져야 한다.

용어 "기계 판독 가능 매체"는 하나 이상의 읽기 전용(비 휘발성) 메모리, 메모리 카드 또는 기타 패키지와 같은 고체 메모리, 랜덤 접근 메모리, 또는 다른 다시 쓰기(휘발성) 메모리; 광 자기 또는 광학 매체와 같은 디스크 나 테이프; 송신 매체에 컴퓨터 명령어를 구현하는 신호로서 반송파 신호; 및/또는 전자 메일 또는 기타 자체에 포함된 정보 아카이브 또는 아카이브 세트에 이러한 유형의 저장 매체에 배포 매체와 같은 디지털 파일 첨부물을 포함하지만 이에 한정되지 않도록 취해져야만 한다. 따라서, 본 발명은 본원에 열거된 소프트웨어 저장되는 기술-인식 등가물과 후속 매체를 포함하는 것으로서, 임의의 하나 이상의 기계-판독 가능한 매체 또는 분배 매체를 포함하는 것으로 간주 된다.

본 명세서는 특정 표준 및 프로토콜을 참조하여 실시예들에서 구현되는 구성요소 및 기능을 설명하지만, 본 발명은 이러한 표준 및 프로토콜에 한정되지 않는다. 인터넷 및 다른 패킷 스위칭 된 송신(즉, TCP/IP, UDP/IP, HTML, HTTP)에 대한 각각의 표준은 기술의 상태를 대표한다. 이러한 표준은 주기적으로 본질적으로 동일한 기능을 갖는 더 빠르거나 더 효율적 등가물로 대체된다. 따라서, 여분의 표준과 동일한 기능을 갖는 프로토콜은 동등한 것으로 간주된다.

본 명세서에 기재된 실시예들의 도시는 다양한 실시예들의 구조에 대한 일반적인 이해를 제공하도록 의도되고, 이것들은 모든 구성요소와 기능 장치 및 시스템의 완전한 설명으로 역할하고자 하는 것은 아니다. 본원에 기재된 많은 다른 실시예는 상기 설명을 검토하는 것으로 당업자에게는 자명할 것이다. 다른 실시예들이 이용 및 구조적 및 논리적 대체 및 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있도록, 그로부터 도출될 수 있다. 도면은 단지 예시적이며 축척으로 도시되지 않을 수 있다. 특정 부분이 과장된 한편 다른 것들은 최소화될 수 있다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한이기보다는 예시적인 것으로 간주 되어야 한다.

본 발명의 요지의 이러한 실시예는 단지 편의를 위하여 용어 "본 발명"에 의해 개별적으로 및/또는 총체적으로, 하나 이상의 사실적으로 기재되면 단일 발명 또는 발명의 개념으로 본 출원의 범위를 제한하는 의도 없이 본 명세서에서 기술될 수 있다. 특정 실시예들이 예시되고 설명되었지만, 이는 동일한 목적을 달성하도록 계산된 임의의 구성이 도시된 특정 실시예를 대체할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명은 임의의 및 모든 개조 또는 다양한 실시예들의 변형을 포함하도록 의도된다. 상기 실시예, 및 본원에서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들의 조합은 상기 설명을 검토하는 것을 당업자에게 자명할 것이다.

도 15는 예시적인 실시예에 따른 척추 기구(2000)의 구성요소를 도시한다. 척추 기구(2000)는 도 1의 척추 기구(102), 도 2의 척추 기구(400), 도 3의 척추 기구(410)의 비제한적인 실시예의 보다 상세한 도면이다. 척추 기구(2000)는 척추의 파라미터를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서 장착 헤드(2002)를 갖는 측정 장치이다. 척추 기구(2000)는 센서 장착 헤드(2002), 센서(2008), 샤프트(2010), 전자기구 조립체(2024), 인터커넥터(2028), 핸들(2030)을 포함한다. 한 실시예에서, 핸들(2030)은 커플링 구조(2020 및 2022)에 의해 형성된다. 샤프트(2010)의 근위 단부(2018)는 핸들(2030)의 말단부에 결합한다. 커플. 센서 장착 헤드(2002)의 근위 단부(2018)는 샤프트(2010)의 원위 단부(2014)에 결합된다. 핸들(2030)은 하나 이상의 정량적 측정을 취하도록 척추 영역으로 기구를 안내하는 의사에 의해 홀딩 될 수 있다. 센서 장착 헤드(2002)는 센서(2008)들이 관심 대상의 파라미터를 측정할 수 있도록 척추 영역에 삽입될 수 있다. 전자기구 조립체(2024)는 정량적 데이터를 수신, 처리, 및 제공하도록 센서(2008)에 작동적으로 결합한다. 일반적으로, 척추 기구(2000)는 센서 장착 헤드(2002)에 장착된 센서(2008)에 의해 탐색된 지역의 정량적 측정 데이터를 제공할 수 있다. 정량적 데이터는 또한 근육골 계통 영역으로 구성요소의 설치를 지원할 수 있다. 처치에 관련된 정량적 데이터 또는 정보는 척추 기구(2000)에 포함될 수 있는 인터페이스(2038)에서 디스플레이될 수 있다. 선택적으로, 척추 기구(2000)는 본원에 개시된 바와 같은 원격 시스템을 통해 처치를 지원으로 정량적 데이터를 제공할 수 있다. 원격 시스템은 유선 또는 무선으로 척추 기구(2000)에 연결될 수 있다. 정량적 데이터는 시각화 처치를 실시간으로 제공될 수 있다.

이 예에서, 센서 장착 헤드(2002)는 지지 구조(2004) 및 지지 구조(2006)를 포함한다. 구조(2004 및 2006)들은 서로에 관련하여 이동할 수 있다. 예를 들어, 압축력은 구조(2004 및 2006)의 외부면에 인가된다. 구조(2004 및 2006)들은 센서 장착 헤드(2002)의 높이의 변화를 초래하는 압축력하에서 움직일 수 있다. 일반적으로, 지지 구조(2004 및 2006)의 외부면은 인가된 힘 또는 압력이 증가함에 따라서 서로 밀접하게 이동한다. 한 실시예에서, 지지 구조(2004 및 2006)의 외부면 사이의 거리에서의 움직임 또는 변화는 압축력이 인가되지 않을 때 센서 장착 헤드(2002)의 높이에 관계하여 작다.

센서 장착 헤드(2002)로부터 분해된 센서(2008)들이 도시된다. 조립했을 때 센서(2008)는 센서 장착 헤드(2002)에 배치된다. 센서(2008)는 지지 구조(2004 및 2006)의 표면 사이에 결합될 수 있다. 지지 구조(2004 및 2006)의 외부면에 인가되는 압축력, 압력, 또는 하중은 센서(2008)에 결합한다. 센서의 측정 가능한 파라미터는 이에 센서에 인가되는 힘, 압력 또는 하중에 직접 또는 간접적으로 대응한다. 한 실시예에서, 센서(2008)는 낮은 프로파일의 필름 센서이다. 필름 센서의 예는 압전 저항성 센서 또는 폴리머 센서이다. 압전 저항성 센서는 인가된 힘, 압력 또는 하중으로 저항을 변화시킨다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 다른 형태의 센서가 사용될 수 있다. 일반적으로, 각 센서는 센서 장착 헤드(2002) 내의 사전 결정된 위치에 배치된다. 사전 결정된 위치는 지지 구조(2004 및 2006)의 외부면 상의 사전 결정된 위치에 결합한다. 공지의 사전 결정된 위치에 각 센서의 위치시키는 것은 지지 구조(2004 및 2006)의 외부면에 인가된 하중의 위치를 지지한다. 도시된 바와 같이, 4개의 센서는 센서 장착 헤드(2002) 내에 배치된다. 전형적으로, 하나 이상의 센서는 인가된 하중의 위치를 결정하는 데 사용된다. 센서(2008)의 하중 측정은 각 센서의 대응하는 위치에 연계하여 평가된다. 예를 들어, 인가된 하중에 가장 가까운 센서는 가장 높은 하중의 크기를 측정할 것이다. 반대로, 인가된 하중으로부터 가장 먼 센서는 가장 낮은 하중의 크기를 측정한다. 각 센서는 지지 구조(2004 및 2006)의 외부면에 하중이 인가되는 위치 및 하중의 크기의 결정에 사용될 수 있다.

압전 저항성 필름 센서의 저항은 막 두께에 상관한다. 압전 저항에 인가된 압력은 두께를 감소시키기, 이에 의해 저항을 낮춘다. 각 압전 저항성 센서의 표면적은 센서 장착 헤드(2002) 내에 끼워지도록 선택되고, 위치 식별을 위한 지지 구조(2004 및 2006)의 외부면에 사전 결정된 위치에 관계한다. 센서(2008)의 표면적은 척추 기구(2000)의 측정 가능한 하중 범위에 걸쳐서 측정된 저항의 범위 내에 대응한다. 전형적으로, 지정된 하중 범위에 걸쳐서 센서(2008)의 측정 가능한 파라미터의 크기에 있어서 크기 및 변화는 공지되거나 또는 측정된다.

전압 또는 전류는 일반적으로 전자 조립체(2024)에 의해 압전 저항성 필름 센서에 의해 제공된다. 예를 들어, 압전 저항 필름 센서에 공지의 전류를 제공하는 것은 저항에 대응하는 전압을 생성한다. 전압은 전자 조립체(2024)에 의해 측정될 수 있고 하중 측정으로 교환될 수 있다. 유사하게, 공지의 전압은 압전 저항성 필름 센서에 적용할 수 있다. 압전 저항성 필름 센서에 의해 도전된 전류는 장치의 저항값에 대응한다. 전류는 전자 조립체(2024)에 의해 측정될 수 있으며 하중 측정으로 교환될 수 있다. 측정의 정확도는 각 센서의 보정 및 측정된 데이터에 대한 다른 수정을 제공하는 전자 조립체(2024)에 교정 데이터를 제공함으로써 개선할 수 있다. 교정은 센서 장착 헤드(2002)에 인가되는 공지의 하중에 센서의 측정치를 비교할 수 있다. 한 실시예에서, 센서(2008)는 척추 기구(2000)의 최종 테스트의 부분으로서 교정될 수 있다.

상기된 바와 같이, 센서(2008)들은 지지 구조(2004 및 2006)의 외부면 중 적어도 하나에 인가되는 하중의 위치의 측정을 지원하는 4개의 센서를 포함한다. 한 실시예에서, 지지 구조(2004 및 2006)들은 척추골 사이와 같은 척추 영역 내로 센서 장착 헤드(202)의 삽입을 지원하는 볼록 형상의 외부면을 가진다. 센서 장착 헤드(2002)의 높이는 지지 구조(2004 및 2006)의 외부면 사이의 거리이다. 센서 장차 헤드는 척추골 사이를 분산시켜 갭을 발생시키도록 사용된다. 예를 들어, 의사는 센서 장착 헤드 높이에 대략 동일한 갭을 만들도록 사전 결정된 높이의 센서 장착 헤드를 선택한다.

샤프트(2010)는 핸들(2030)과 센서 장착 헤드(2002) 사이에 이격 거리를 제공한다. 샤프트(2010)는 의사가 척추의 노출 지역으로 척추 기구(2000)의 센서 장착 헤드(2002)를 보고 안내하는 것을 허용한다. 샤프트(2010)의 원위 단 부(2014)는 센서 장착 헤드(2002)의 근위 단부(2016)에 끼워진다. 한 실시예에서, 샤프트(2010)는 원통 형상이며, 적어도 하나의 종방향 통로(2012)를 포함한다. 근접 센서 장착 헤드(2002)의 근위 단부(2016)는 샤프트(2010)의 원위 단 부(2014)를 수용하기 위한 개구를 포함할 수 있다. 샤프트(2010)는 기계적, 접착제, 용접, 접착 또는 다른 방식으로 장착 센서 장착 헤드(2002)의 개구에 고정된다. 한 실시예에서, 부착 공정은 센서 장착 헤드(2002)를 샤프트(2010)에 고정한다. 샤프트(2010)의 종방향 통로(2012)는 핸들(2030)로부터 센서 장착 헤드(2002)로 구성요소를 결합하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 인터커넥터(2028)는 종방향 통로(2012)를 통해 결합한다. 인터커넥터(2028)는 샤프트(2010)의 원위 단부(2014)와 근위 단부(2018)에서 종방향 통로(2012)로부터 연장한다. 유사하게, 샤프트(2010)의 제2 종방향 통로는 나사봉을 지지하며, 나사봉은 본 명세서에 기술된 바와 같이 지지 구조(2004 및 2006)를 승강하기 위하여 센서 장착 헤드(2002) 내에 있는 시저 잭에 결합한다. 원통 형상이 개시되어 있지만, 샤프트(2010)는 다른 형상을 갖도록 형성할 수 있다. 이 예에서, 샤프트(2010)는 강성이고 구부리거나 척추 영역 내로 센서 장착 헤드(2002)를 삽입하기 위해 사용될 때 구부러지지 않는다. 한 실시예에서, 핸들(2030), 샤프트(2010)의 지지 구조(2004 및 2006)는 폴리카보네이트와 같은 고분자 물리로 형성된다. 대안적으로, 척추 기구는 구조를 형성하도록 금속 성분 또는 폴리머와 금속의 조합을 포함할 수 있다. 금속 성분은 스테인리스강을 포함할 수 있다.

핸들(2030)은 구조(2020)와 구조(2022)를 포함한다. 구조(2020 및 2022)는 하나 이상의 캐비티, 슬롯, 또는 개구를 포함하도록 형성될 수 있다. 캐비티(2026)는 핸들(2030)에 수용되는 전자 조립체(2024)를 수용하도록 성형된다. 캐비티(2026)는 전자 조립체(2024)를 지지하고 유지하기 위한 하나 이상의 특징부를 포함할 수 있다. 슬롯(2032)은 결합하기 위하여 전자 조립체(2024)로 인터커넥터(2028)를 안내하고 유지하도록 사용할 수 있다. 구조(2020 및 2022)들은 함께 핸들(2030)을 형성한다. 핸들(2030)의 원위 단부 상의 개구(2034)는 샤프트(2010)의 근위 단부(2018)를 수용한다. 한 실시예에서, 구조(2020 및 2022) 들은 고분자 또는 금속으로 형성될 수 있다. 이 예에서, 센서 장착 헤드(2002), 샤프트(2010), 구조(2020 및 2022)들은 폴리카보네이트와 같은 고분자 물질을 이용한 성형 공정에 의해 형성될 수 있다. 구조(2020 및 2022)들은 기계적, 접착제, 용접, 접착 또는 다른 설치 방법에 따라 서로 고정될 수 있다. 유사하게, 샤프트(2010)의 근위 단부(2018)는 기계적, 접착제, 용접, 접착 또는 기타 설치 방법에 따라 핸들(2030)의 원위 단부에 있는 개구(2034)에 결합될 수 있다. 일반적으로, 척추 기구(2000) 내에 있는 능동형 회로를 외부 환경으로부터 격리하고 센서 장착 헤드(2002), 강성 장치는 샤프트(2010) 및 핸들(2030)이 서로 결합될 때 형성된다. 한 실시예에서, 밀봉 공정은 영구적이며, 척추 기구(2000)는 전자 조립체(2024)에 포함될 수 있는 전원(예를 들어, 배터리)과 같은 구성요소를 교체하도록 분리될 수 없다. 핸들(2030)은 척추 기구(2000)를 위치시키기 위하여 인체 공학적인 형상을 갖는다. 핸들(2030)은 외과적 처치에 대한 장치의 느낌 및 균형을 향상시키도록 내부 캐비티에 배치된 웨이트를 포함할 수 있다. 보강 구조는 그것에 의해 장치의 굴곡을 줄이고 척추 기구(2000)를 강화하기 위하여 추가될 수 있다. 핸들(2030)의 근위 단부는 척추 영역으로 센서 장착 헤드(2002)의 삽입을 돕기 위해 망치로 두들겨지는 플랜지(2036)가 포함된다. 플랜지는 척추 영역에서 센서 헤드의 제거를 지원하기 위한 표준 슬랩 망치를 허용하도록 치수화된다. 플랜지(2036)와 핸들(2030)의 근위 단부는 의사에 의한 망치 두드림을 견딜 수 있도록 강화된다.

전자 조립체(2024)는 척추 기구(2000) 측정 공정을 제어한다. 이 예에서, 시스템의 구성요소는 인쇄 회로 기판에 장착된다. 인쇄 회로 기판은 다층의 인터커넥터를 가질 수 있다. 구성요소는 인쇄 회로 기판의 양면에 구현할 수 있다. 한 실시예에서, 인쇄 회로 기판은 인터커넥터(2028)를 수용하고 유지하기 위한 커넥터(2040)를 포함한다. 이 예에서, 인터커넥터(2028)는 센서(2008)의 결합을 위한 5개의 인터커넥터를 포함하는, 구리 트레이스를 갖는 가요성 평면 인터커넥터일 수 있다. 배터리와 같은 전원은 전자 조립체(2024)에 전원을 공급하기 위한 인쇄 회로 기판에 장착될 수 있다. 전자 조립체(2024)의 통신 회로는 무선으로 실시간으로 표시하는 원격 시스템에 측정 데이터를 보낼 수 있다. 척추 기구(2000)는 유선 또는 무선 연결을 통해 정보 또는 데이터를 수신할 수 있다. 척추 기구(2000)는 의사에게 국지적으로 데이터를 제공하기 위해 GUI를 구비한 디스플레이(2038)를 포함할 수 있다. 척추 기구(2000)는 작동 가능한 워크플로우를 단순화 또는 처치에 필요한 직원을 줄이기 위해 음성, 시각, 촉각, 자세 또는 기타 통신 수단을 통해 제어 또는 피드백을 가능케 하는 원격 센서 시스템을 통해 작동적으로 결합될 수 있다.

도 16은 예시적인 실시예에 따른 하중 데이터의 척추 하중 및 위치를 제공하는 척추 측정 시스템(2100)을 도시한다. 척추 측정 시스템(2100)은 도 1의 척추 측정 시스템(100)의 비한정적인 실시예의 추가 도면이다. 시스템(2100)은 또한 인서트 기구와 외부 정렬 장치를 포함할 수 있다. 시스템(2100)은 근육골 계통의 파라미터를 측정하기 위한 능동형 회로를 포함하는 척추 기구(2102A-F) (2102A, 2102B, 2102C, 2102D, 2102E 및 2102F)를 포함한다. 척추 기구(2102A-F)는 도 2의 척추 기구(400), 도 3의 척추 기구(410) 및 척추 기구(2000)의 비제한적인 예이다. 이 예에서, 척추 기구(2102A-F)의 각각은 하중과 하중의 위치를 측정하기 위해 하나 이상의 센서를 포함한다.

시스템(2100)은 상이한 분산 높이를 각각 가지는 한 세트의 척추 기구(2102A-F)를 포함한다. 척추 기구는 또한 다른 길이의 센서 장착 헤드를 제공할 수 있다. 도시된 바와 같이, 척추 기구(2102A-F)의 세트는 센서 장착 헤드(2010)의 길이를 갖는다. 상이한 헤드 길이를 가지는 센서 장착 헤드의 예는 다음에 기술되며, 시스템(2100)에 적용할 수 있다. 각 척추 기구(2102A, 2102B, 2102C, 2102D, 2102E 및 2102F)는 센서 장착 헤드(2104A, 2104B, 2104C, 2104D, 2104E 및 2104F)를 각각 가진다. 의사는 환자의 생리 기능을 위하여 적절한 척추 영역을 분산시키는 센서 장착 헤드 높이를 위한 척추 기구를 선택한다. 도시된 바와 같이, 센서 장착 헤드(AF 2104A-F)의 6개의 센서 장착 헤드(2104A, 2104B, 2104C, 2104D, 2104E 및 2104F)는 높이(A, B, C, D, E 및 F)를 각각 가진다. 센서 장착 헤드(AF 2104A-F)의 6개의 상이한 높이(A-F)는 무엇이 전형적인 시스템에서 제공될 수 있는지의 예이다. 한 세트의 센서 장착 헤드를 위한 분산 높이 범위의 예는 6mm-14mm로 할 수 있다. 센서 장착 헤드의 길이의 예시적인 범위는 22mm-36mm로 할 수 있다. 일반적으로, 시스템(2100)의 센서 장착 헤드(2104A-F)의 다른 높이 및 길이는 통계학적으로 의미 있는 부분을 의사가 볼 가능성이 큰 환자 집단을 커버하도록 선택된다. 다른 높이와 길이를 가진 센서 장착 헤드의 실제 수는 용도에 따라 바꿀 수 있다. 한 실시예에서, 센서 장착 헤드 높이와 규범 외의 길이는 수술실에서 인벤토리할 수 있지만 절차 동안 먼저 제공 세트의 일부가 아니다. 인벤토리에서 센서 장착 헤드는 환자에 적합한 센서 장착 헤드 높이와 길이를 제공하지 않는 경우에, 의사에게 제공할 수 있다.

일반적으로, 척추 측정 시스템(2100)은 척추 영역의 파라미터이다. 이 예에서, 하중 및 하중의 위치가 측정된다. 척추 기구(2102A-F)는 또한 각 도구의 하나 이상의 내부 가속도계로 3D 공간에서의 위치 및 위치 선정을 측정할 수 있다. 한 실시예에서, 가속도계는 실시간으로 센서 장착 헤드의 궤적, 위치 및 위치를 확인한다. 가속도계는 전자 조립체를 가진 척추 기구(2102A-F)의 핸들에 위치될 수 있다. 시스템(2100)에 의해 하나 이상의 파라미터 측정 출력은 처치를 지원하도록 정량적 데이터를 제공한다. 예를 들어, 의사는 척추 영역을 노출시키고 관심 대상의 영역을 본다. 척추 기구(2102A-F)는 의사가 적어도 하나의 도구를 선택하여 사용할 수 있도록 이용 가능하게 만들어진다. 원격 시스템(105)은 전형적으로 수술실의 멸균 필드의 외부에 배치된다. 한 실시예에서, 각 척추 기구(2102A-F)는 의사가 수리된 척추의 영역을 볼 때까지 개방되지 않은 개별 멸균 패키징에 저장될 수 있다. 척추 기구의 선택은 척추 갭과 환자의 생리 기능의 변화로 인하여 환자 지정이다. 이 예에서, 의사는 먼저 적절한 갭 높이를 결정하고, 그런 다음 선택된 높이의 센서 장착 헤드를 구비한 척추 기구를 가진 무균 패키지를 개방한다. 한 실시예에서, 선택된 척추 기구는 파워 업 시퀀스를 개시할 수 있는 장치에 의해 배치될 수 있다. 활성화 공정은 전자 회로와 그 안에 있는 센서들에 도구의 내부 전원을 결합한다. 파워 업 되면, 선택된 척추 기구는 원격 시스템(105)에 결합될 수 있다. 원격 시스템(105)은 선택한 척추 기구로부터 데이터를 수신하고 디스플레이한다. 원격 시스템(105)은 사용자와의 상호 작용을 제어하고 디스플레이 상에 데이터를 제공하기 위한 GUI(107)을 포함한다. GUI(107)은 데이터가 수술 결과를 지원하도록 하나 이상의 형식으로 의사에게 정량적 데이터를 제공하는 워크플로우로서 처치의 상이한 단계에서 다른 스크린 또는 윈도우를 제공할 수 있다.

의사는 핸들로 선택된 척추 기구를 홀딩하고, 척추골 사이의 센서 장착 헤드를 안내한다. 활성화 척추 기구는 원격 시스템(105)에 하중, 하중 위치, 기구 위치 및 위치 데이터를 전송하고, 원격 시스템에서 이것들이 실시간으로 디스플레이된다. 본 명세서에서 기술된 바와 같이, 센서 장착 헤드의 외부면은 볼록 형상이어서, 팁은 분산 전에 척추골 사이의 분리 공간 사이에 침투를 허용하도록 좁혀진다. 척추골을 분산하는데 필요한 힘의 양은 변할 수 있다. 선택된 척추 기구에 인가되는 제어된 힘은 척추골 사이의 개구를 증가시키도록 요구될 수 있다. 예를 들면, 망치는 척추골 사이에 센서 장착 헤드를 삽입하도록 선택된 척추 기구의 핸들 단부에 있는 플랜지를 두들기도록 사용될 수 있다.

이 실시예에서, 센서 장착 헤드의 최종 위치는 척추 케이지와 같은 구성요소가 이어진 단계에서 배치되는 위치에 대응한다. 척추 케이지는 선택한 척추 기구의 센서 장착 헤드의 높이와 길이와 거의 동일한 높이와 길이를 갖는다. 시스템(2100)은 센서 장착 헤드의 하중의 궤적, 위치, 위치, 하중, 하중 위치와 같은 선택된 척추 기구로부터 정량적 데이터를 측정하고 디스플레이한다. 데이터는 그 위치에 구성요소의 배치를 지원한다. 특히, 척추골 사이에 배치된 구성요소 상의 하중의 적재 및 위치는 척추골을 분산시킬 때 구성요소가 센서 장착 헤드의 최종 위치에 배치되고 위치될 때 선택된 척추 기구로부터 정량적 측정치와 실질적으로 동일할 수 있다.

의사는 선택된 척추 기구가 필요 이상으로 크거나 작은 센서 장착 헤드의 높이를 갖고 있는지를 알 수 있다. 적절한 높이로 척추골을 분산시키도록 요구됨으로써, 의사는 가급적 많은 척추 기구를 사용한다. 이것은 유사하게 다른 길이의 척추 기구의 선택에도 적용된다. 한 실시예에서, 각 척추 기구(2102A-F) 내의 전원은 단지 단일의 처치를 위해 도구에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 척추 기구(2102A-F)는 장치의 완전성을 손상시키지 않고 재사용을 위해 멸균될 수 없다. 멸균 패키징으로부터 제거된 척추 기구는 척추 수술이 수행된 후 폐기될 수 있다. 무균 패키징에 배치된 척추 기구는 다른 처치에서 사용될 수 있다. 사용 후 폐기되는 기구는 세트를 완성하도록 교체될 수 있다.

대안적인 접근법은 초기 분산을 행하도록 수동형 세트의 척추 기구를 사용할 수 있다. 수동형 척추 기구는 측정 기능이 없다. 의사는 수동형 척추 기구로 척추골 사이의 적절한 분산 높이를 확인한다. 상기 세트의 수동형 척추 기구는 척추 기구(2102A-F)와 같은 높이의 헤드를 가진다. 척추 기구는 그런 다음 수동형 척추 기구에 의해 만들어진 확인된 분산 높이와 동일한 높이를 가지는 척추 기구(2102A-F)로부터 선택된다. 선택된 기구는 그런 다음 척추의 척추골 사이에 삽입된다. 정량적 데이터 측정치는 그런 다음 척추골 사이에 구성요소를 이식하기 위한 준비로 선택된 척추 기구에 의해 취해진다. 수동형 척추 기구는 저렴한 폐기 비용 또는 사용 후에 멸균할 수 있는 기구일 수 있다. 대안적인 접근법은 그 처치에서 사용된 척추 기구(2102A-F)의 수를 최소화하는 이점을 제공한다.

수술실에 척추 기구를 제공하는 방법을 다음에 기술한다. 방법의 단계들은 임의의 순서로 실행할 수 있다. 이 예는 척추 영역의 측정을 위한 능동형 회로를 갖는 하나 이상의 척추 기구를 포함하는 시스템을 포함한다. 비제한적인 예는 예를 들어, 무릎, 허리, 발목, 척추, 어깨, 손, 팔, 다리와 같은 다른 근육 골격 영역에 적용할 수 있는 방법을 설명하도록 사용된다. 제1 단계에서, 하나 이상의 척추 기구는 수술실에 제공된다. 척추 기구들은 개별적으로 멸균 패키징 된다. 한 실시예에서, 척추 기구들은 각각 다른 분산 높이와 길이를 가진다. 의사는 척추 영역을 노출시키고, 환자의 생리 기능을 평가한다. 제2 단계에서, 척추 기구 중 하나가 선택된다. 이 예에서, 환자에게 적절한 분산의 높이를 갖는 척추 기구가 선택된다. 척추 기구는 이러한 하중 및 하중의 위치와 같은 척추 영역 파라미터를 측정하도록 사용된다. 제3 단계에서, 선택된 척추 기구는 멸균 패키징에서 제거된다. 제4 단계에서, 선택된 척추 기구는 활성화된다. 이 예에서, 활성화 공정은 선택된 척추 기구에 있는 회로에 내부 전원을 결합하고, 이에 의해 정량 측정 데이터를 발생시키기 위하여 장치를 파워 업 한다.

선택된 척추 기구를 파워 업 하면, 장치 내의 회로는 통신을 가능하게 된다. 제5 단계에서, 선택된 척추 기구는 원격 시스템에 결합한다. 이 예에서, 원격 시스템은 수술실에서 의사의 시야 범위 내에 있다. 원격 시스템은 선택된 척추 기구로부터 정량적 측정 데이터를 제공하기 위한 디스플레이를 포함한다. 원격 시스템은 선택된 척추 기구가 청각, 시각 또는 촉각에 의해 활성화되었다는 것을 나타낼 수 있다.

분산의 높이는 활성화 척추 기구를 선택하기 전에 수동형 척수 분산 기구를 사용하여 결정될 수 있다. 의사는 척추 영역이 절개 또는 노출된 후에 수동형 척추 기구를 선택한다. 제6 단계에서, 척추 영역은 선택된 수동형 척추 장치를 이용하여 분산된다. 수동형 척추 기구는 측정을 위한 능동형 회로를 가지지 않는다. 이 예에서, 한 세트의 수동형 척추 기구는 상기 세트의 능동형 척추 기구와 동일한 높이와 길이를 갖는다. 제7 단계에서, 수동적 척추 기구는 선택된 수동형 척추 기구에 의한 분산 후에 척추 영역으로부터 제거된다. 제8 단계에서, 선택된 척추 기구는 이전에 선택된 수동형 척추 기구에 의한 분산 후에 척추 영역에 삽입된다. 이 예에서, 선택된 척추 기구는 선택된 수동형 척추 기구와 동일한 높이와 길이를 가진다. 제9 단계에서, 선택된 척추 기구는 파라미터 측정을 취한다. 데이터는 처치의 시각화 또는 디스플레이를 위해 무선으로 원격 시스템에 송신될 수 있다.

하나 이상의 능동형 척추 기구는 처치 동안 사용될 수 있다. 제10 단계에서, 척추 영역의 측정치를 취하기 위해 사용된 능동형 척추 기구는 처리 후에 폐기된다. 한 실시예에서, 수동형 척추 기구는 멸균 과정을 거치며 폐기되지 않는다. 대안적으로, 사용된 수동형 척추 기구는 능동형 척추 기구와 마찬가지로 폐기될 수 있다. 제11 단계에서, 사용되어 폐기된 척추 기구는 대체된다. 대체물은 후속의 처치를 위한 세트를 재완성한다. 그 멸균 패키징이 처치 동안 개방되지 않음으로써 사용되지 않은 나머지 능동형 척추 기구는 멸균되고, 그러므로 재사용될 수 있다.

도 17은 예시적인 실시예에 따른 하중 데이터의 척추 하중 및 위치를 제공하는 척추 측정 시스템(2200)을 도시한다. 척추 측정 시스템(2200)은 도 1의 척추 측정 시스템(100)의 비제한적인 상세도이다. 시스템(2200)은 원격 시스템(105)과 모듈형 척추 기구를 포함한다. 시스템(2200)은 또한 인서트 기구와 외부 정렬 장치를 포함할 수 있다. 모듈형 척추 기구는 핸들(2206), 샤프트 (2208), 다수의 제거 가능한 센서 장착 헤드(2204A-F), 및 모듈(2210)을 포함한다. 일반적으로, 척추 기구는 핸들(2206) 및 샤프트(2206)에 결합될 수 있는 구성요소를 갖는 모듈형 능동형 장치이다. 3세트의 제거 가능한 센서 장착 헤드(2204A-F)(2204A, 2204B, 2204C, 2204D, 2204E 및 2204F), (2216A-F)(2216A, 2216B, 2216C, 2216D, 2216E 및 2216F) 및 (2218A-F) (2218A의 2208, 2218B, 2218C, 2218D, 2218E 및 2218F)이 시스템(2200)에 도시된다. 3세트 이하의 센서 장착 헤드가 시스템(2200)에 제공된다. 센서 장착 헤드(2204A-F, 2216A-F 및 2218A-F)는 샤프트(2208)의 원위 단부에 결합되거나 이로부터 제거될 수 있다. 유사하게, 모듈(2210)은 핸들(2206)의 캐비티(2214)에 결합되거나 이로부터 제거될 수 있다. 모듈(2210)의 외부면은 부착될 때 핸들(2206)의 외부면의 일부로서 형상화될 수 있다. 모듈(2210)은 수신 처리 및 센서 장착 헤드의 센서로부터의 정량적 데이터를 전송하기 위한 전자 회로를 포함하는 전기 조립체(2212)를 포함한다. 모듈(2210)은 또한 처치 동안 척추 기구(2202)에 전원을 공급하는 전원을 포함할 수 있다. 전기는 각각 핸들(2206)과 샤프트(2208)에 조립될 때 접속하여 센서 장착 헤드(2204A-F) 중 하나에 커플 모듈(2210)을 상호 연결한다.

일반적으로, 다른 높이 및 다른 길이의 센서 장착 헤드는 척추의 해부학적 구조의 큰 통계학적 집단에 척추 측정을 지원하기 위한 시스템의 일부로 제공된다. 개념은 상이한 센서 장착 헤드 길이를 갖는 추가 세트의 척추 기구가 제공될 수 있는 도 16에 도시된 구성에 적용할 수 있다. 모듈형 척추 기구는 측정 장치와 분산기이다. 제거 가능한 센서 장착 헤드(2204A, 2204B, 2204C, 2204D, 2204E 및 2204F)는 각각 센서 장착 헤드의 높이(A, B, C, D, E, 및 F)를 가진다. 유사하게, 제거 가능한 센서 장착 헤드(2216A, 2216B, 2216C, 2216D, 2216E, 2216F) 및 (2218A, 2218B, 2218C, 2218D, 2218E 및 2218F)는 각각 헤드 높이(A, B, C, D, E 와 F)를 가진다. 센서 장착 헤드(2204A-F)의 6개의 상이한 높이(A-F)는 전형적인 시스템에서 제공될 수 있다는 예이다. 각 세트는 보여준 높이의 수보다 많거나 적게 가질 수 있다. 상기된 바와 같이, 센서 장착 헤드 높이 범위의 예는 14㎜에서 6㎜일 수 있다. 센서 장착 헤드(2204A-F, 2216A-F 및 2218A-F)는 2220, 2222 및 2224의 센서 장착 헤드 길이를 가진다. 의사는 환자의 척추의 해부학에 기초하여 적절한 센서 장착 헤드의 길이를 선택한다. 센서 장착 헤드의 길이에 대한 예시적인 범위는 22㎜ 내지 36㎜일 수 있다.

높이가 다른 센서 장착 헤드의 실제 수는 용도에 따라 변할 수 있다. 한 실시예에서, 정상으로부터 벗어난 센서 장착 헤드 높이와 길이는 수술실에서 인벤토리될 수 있지만, 수술실의 수술 필드 내에 제공된 세트의 일부가 아닐 수 있다. 이것들은 환자를 위해 적절한 센서 장착 헤드 높이와 길이를 제공하지 않는 세트인 경우에, 의사에게 제공할 수 있다. 척추 기구(2202)의 센서 장착 헤드는 척추 영역에 삽입되고, 이에 의해 센서 장착 헤드의 높이와 거의 동일한 갭 또는 공간을 발생시킨다. 척추 기구(2202A-F)는 도 2의 척추 기구(400), 도 3의 척추 기구(410)의 비제한적인 예이다. 이 예에서, 척추 기구(2202A-F)는 하중, 하중 및 위치를 측정하도록 하나 이상의 센서를 포함한다.

일반적으로, 시스템(2200)은 척추 영역에 정량적 측정을 제공하기 위해 수술실에서 사용할 수 있다. 의사는 분산 전에 척추 영역을 노출시키고 평가한다. 의사는 각 센서 장착 헤드 길이(2222, 2220 및 2224)를 갖는 상기 세트의 센서 장착 헤드( 2204A-F, 2216A-F 및 2218A-F) 중 하나를 선택할 수 있다. 예를 들어, 의사는 최단 헤드 길이(2220)를 가진 센서 장착 헤드(2204A-F)를 선택한다. 의사는 그런 다음 센서 환자의 생리 기능에 적절한 척추 영역을 분산시키는 높이를 가지는 장착 헤드(2204A-F) 중 하나를 선택할 수 있다. 한 실시예에서, 센서 장착 헤드 (2204A-F)는 개별적으로 멸균 패키징된다. 선택된 센서 장착 헤드는 개별 멸균 패키징으로부터 제거된다. 의사는 샤프트(2208)의 원위 단부에 선택된 센서 장착 헤드를 결합한다. 유사하게, 모듈(2210)은 멸균 패키징으로부터 제거되고, 핸들(2206)에 설치된다. 시스템(2200)은 후속의 척추 기구(2202)로부터 정량적 데이터를 제공하기 위해 활성화될 수 있다. 활성화 공정은 전자 회로 및 그 안의 센서에 도구의 내부 전원을 결합할 수 있다. 파워 업 되면, 선택된 척추 기구는 원격 시스템 (105)에 결합될 수 있다. 원격 시스템(105)은 척추 기구(2202)가 활성화되고 작동하는지의 표시를 제공하게 된다. 원격 시스템(105)은 선택된 척추 기구로부터 디스플레이 데이터를 수신한다. 원격 시스템(105)은, 워크플로우를 시작하고 사용자 인터페이스를 제어하고 디스플레이 상에 데이터를 제공하기 위한 GUI(107)을 포함한다. GUI(107)은 데이터가 수술 결과를 지원하도록 다양한 형식의 정량적 데이터를 의사에게 제공하는 워크플로우로서 처치의 다른 단계에서 스크린이나 윈도우를 제공할 수 있다.

의사는 처치 동안 선택된 센서 장착 헤드가 필요 이상으로 크거나 작은 높이를 가지는지 알 수 있다. 척추 기구(2202)는 센서 장착 헤드를 대체하도록 척추 영역에서 제거될 수 있다. 센서 장착 헤드는 적절한 분산 높이가 달성되고 척추 기구(2202)의 정량적 측정이 척추 영역의 평가를 제공할 때까지 필요한 만큼 수회 교체될 수 있다. 한 실시예에서, 모듈(2210) 내의 전원은 단일 수술 적용을 위한 도구에 전력을 공급할 수 있다. 모듈(2210)은 전원의 교체를 방지하기 위해 밀봉될 수 있다. 또한, 처치가 완료된 후에, 모듈(2210) 및 사용된 센서 장착 헤드(2204A-F)는 재사용을 방지하는 방식으로 폐기된다. 완전한 세트의 센서 장착 헤드(2204A-F)는 사용된 센서 장착 헤드를 교체하고 사용되지 않은 나머지 센서 장착 헤드(2204A-F)와 결합하여 후속의 처치를 위해 만들어질 수 있다. 척추 기구(2202)는 시스템의 일부만을 교체하는 것에 의해 비용 절감 혜택을 제공한다.

척추 영역의 측정 방법은 다음에 기술된다. 방법의 단계들은 임의의 순서로 수행될 수 있다. 이 예는 파라미터, 위치, 궤적을 측정하기 위한 능동형 회로를 갖는 척추 기구를 포함한다. 척추 기구는 척추 영역을 분산시키도록 사용될 수 있다. 척추 기구는 분산 높이를 변경하도록 처치 동안 신속한 변화를 허용하는 모듈이다. 비제한적인 예는 무릎, 엉덩이, 발목, 척추, 어깨, 손, 팔, 다리와 같은 다른 근육 골육골 계통 영역에 이용할 수 있는 방법을 설명하도록 사용된다.

제1 단계에서, 제거 가능한 센서 장착 헤드 중 하나가 선택된다. 다수의 센서 장착 헤드는 각 센서 장착 헤드가 다른 높이를 갖는 한 세트를 포함한다. 하나 이상의 세트의 센서 장착 헤드가 제공될 수 있으며, 하나 이상의 세트는 다른 세트와 다른 헤드 길이를 갖는다. 한 실시예에서, 각 센서 장착 헤드는 개별 멸균 패키지에 있다. 선택된 센서 장착 헤드는 멸균 패키지로부터 제거된다. 제2 단계에서, 선택된 센서 장착 헤드는 기구의 샤프트의 원위 단부에 결합된다. 한 실시예에서, 센서 장착 헤드와 샤프트는 각각 암수형 커플링을 가진다. 수형의 커플링은 암형 커플링에 삽입되고 적소에서 록킹된다. 록킹 단계는 하나 이상의 유지 특징부를 포함하는 위치로 센서 장착 헤드의 회전일 수 있다. 제3 단계에서, 모듈은 척추기구에 결합된다. 모듈은 센서 장착 헤드에 있는 센서로부터 데이터를 수신하기 위한 전자 조립체가 포함된다. 한 실시예에서, 모듈은 핸들의 캐비티에 배치된다. 모듈은 핸들에서의 배치로 이를 록킹하지만 모듈의 제거를 허용하는 유지 특징부를 포함한다. 전자 조립체는 기구에 있는 전기 인터페이스와 인터커넥터를 통해 센서 장착 헤드에 작동적으로 결합된다. 기구는 분산 공정 동안 측정치를 취하기 위해 활성화될 수 있다.

제4 단계에서, 기구의 센서 장착 헤드는 제거된다. 한 실시예에서, 기구의 능동형 회로는 전에 센서 장착 헤드 제거 공정을 사용할 수 있다. 이 예에서는 센서 장착 헤드는 샤프트가 후퇴될 수 있도록 록킹 위치로부터 다시 회전된다. 제5 단계에서, 센서 장착 헤드는 나머지 센서 장착 헤드로부터 선택된다. 전형적으로, 이전의 센서 장착 헤드는 환자의 생리 기능에 기초하여 상이한 분산의 높이를 선택하도록 교체된다. 이전과 유사하게, 새로 선택된 센서 장착 헤드는 개별화된 멸균 패키지로부터 제거된다. 제6 단계에서, 새로 선택된 센서 장착 헤드는 상기된 바와 같이 기구의 샤프트의 원위 단부에 결합된다. 제7 단계에서, 기구는 근육골 계통상에 정량 측정 데이터를 발생시키도록 활성화된다. 활성화 공정은 기구에 전력을 공급하도록 모듈 내의 전원을 전자 조립체에 결합한다. 한 실시예에서, 전원은 전자 조립체에서 분리되는 한편, 멸균 패키징에서 방전을 방지하고 수명을 최대화한다. 제8 단계에서, 사용된 센서 장착 헤드 및 모듈은 처치 후에 폐기된다. 센서 장착 헤드와 모듈은 기구로부터 제거되고 적절히 처리된다. 한 실시예에서, 핸들 및 샤프트를 포함하는 기구의 본체는 후속의 처치를 위해 멸균될 수 있다.

도 18은 예시적인 실시예에 따른 모듈(2210) 및 핸들(2206)의 분해도를 도시한다. 모듈(2210) 및 핸들(2206)은 도 17의 척추 기구(2202)의 일부이다. 도 17 및 도 18에 대한 참조가 만들어진다. 제거 가능한 모듈(2210)은 시스템 비용을 낮추고 성능 업그레이드 경로를 제공하도록 본 명세서에 기술된 기구 및 도구에 적용될 수 있는 비제한적인 예이다. 모듈(2210)은 척추 기구(2202)의 센서 장착 헤드에 있는 센서로부터의 측정 데이터를 수신하고 처리하고 전송하기 위한 전자 조립체(2212)를 포함한다. 전자 조립체(2212)는 도 15의 전자 조립체(2024)에 대응하고, 도 11 및 도 12에 도시된 회로의 적어도 일부를 포함한다. 전자 조립체(2212)는 모듈(2210) 내에서 밀봉되어 외부 환경으로부터 격리된다. 모듈(2210)은 척추 기구(2202)에 결합되고 이로부터 제거될 수 있다. 일반적으로, 척추 기구(2202)는 모듈(2210)에 결합하는 전기 인터페이스를 포함한다. 이 예에서, 척추 기구(2202)는 모듈(2210)을 수용하기 위한 캐비티(2214)를 포함한다. 캐비티에 있는 전기 인터페이스(2308)는 결합 모듈(2210)이 삽입될 때 전기 인터페이스(2302)에 결합하여 정렬한다. 한 실시예에서, 전기 인터페이스(2302 및 2308)들은 각 인터페이스의 전기 결합을 보장하도록 압력 하에서 서로 홀딩된다. 예를 들어, 전기 인터페이스(2308)는 힘 하에서 결합을 유지하도록 모듈(2210)의 삽입 하에 압축하는 스프링 접점을 포함할 수 있다. 가요성 인터커넥터(2310)는 핸들(2206)의 캐비티(2214)에서 전기 인터페이스(2308)에 결합한다. 가요성 인터커넥터(2310)는 장치의 센서 장착 헤드 영역의 센서에 결합하기 위해 척추 기구(2202)의 샤프트를 통해 연장한다.

이 실시예에서, 모듈(2210)은 폴리카보네이트와 같은 고분자 물질로 만들어질 수 있다. 모듈(2210)은 2개 이상의 부분들로 성형될 수 있으며, 하우징 또는 인클로저를 형성하도록 함께 조립될 수 있다. 전자 조립체(2212)는 모듈(2210) 내에서 회로를 유지하고 정렬하는 캐비티에 배치될 수 있다. 전자 조립체(2212)는 가요성 인터커넥터를 이용하여 전기 인터페이스(2302)에 결합될 수 있다. 전자 조립체(2212) 및 전기 인터페이스(2302)는 간단히 조립하도록 가요성 인터커넥터에 결합하는 하나 이상의 커넥터를 포함할 수 있다. 나머지 성형된 부분들은 예를 들어, 접착제, 용접, 기계적 체결 또는 본딩과 같은 밀봉 방법을 이용하여 하우징 또는 인클로저를 형성하도록 부착될 수 있다. 한 실시예에서, 무선 통신은 디스플레이 및 시각화를 위해 척추기구(2202)로부터 원격 시스템으로 측정 데이터를 전송하도록 사용된다. 폴리카보네이트와 같은 고분자 물질은 무선 신호 투과성이어서, 측정 데이터가 인클로저(2210)를 통해 모듈로부터 전송되는 것이 가능하다.

모듈(2210)은 척추 기구(2202)에 결합될 때 장치를 정렬하고 유지하는 특징부(2304)를 추가로 포함한다. 특징부(2304)는 모듈(2210)이 핸들(2206)의 캐비티(2214) 내로 삽입될 때 개구(2312) 내로 끼워진다. 록킹 메커니즘이 모듈(2210)의 반대편 시야에서 도시된다. 록킹 메커니즘은 탭(2306)으로부터 연장하는 플랜지(2316)를 가지는 가요성 탭(2306)을 포함한다. 플랜지(2316)는 핸들(2206)의 캐비티(2214)에 있는 개구(2314)에 대응하고 그 안으로 끼워진다. 각각 개구(2312 및 2314)들에 있는 특징부(2304 및 2316)들은 모듈(2210)을 유지하고, 척추 기구(2202)의 사용 동안 분리를 방지한다. 모듈(2210)의 제거 공정은 플랜지(2316)가 개구 (2214)로부터 제거되도록 가요성 탭(2306)을 구부리는 것을 요구한다. 모듈(2210)은 그 다음에 캐비티(2214)로부터 분리될 수 있는 한편, 플랜지(2316)가 개구(2314)에 결합하는 것을 방지하도록 가요성 탭(2306)을 구부린다.

도 19는 예시적인 실시예에 따른 제거 가능한 센서 장착 헤드(2402)를 수용하기 위한 샤프트(2404)를 도시한다. 도시는 도 17의 센서 장착 헤드(2402)와 샤프트(2208)의 원위 단부(2404)의 상세도를 도시한다. 도 17 및 도 18의 구성요소를 참조한다. 센서 장착 헤드(2402)는 척추 기구(2202)로부터 제거 가능한 센서 장착 헤드의 예를 제공하기 위하여 도 17의 헤드 장착 헤드(2204A-F)에 대응한다. 일반적으로, 센서 장착 헤드(2402)의 근위 단부는 그 도구의 샤프트(2208)의 원위 단부(2404)의 커플링과 접합하는 커플링을 포함한다. 커플링은 분산 및 측정 공정을 위해 센서 장착 헤드(2402) 및 샤프트(2208)를 물리적으로 부착하도록 서로 접합한다. 센서 장착 헤드(2402)의 근위 단부 상의 커플링과 샤프트(2208)의 원위 단부(2404) 상의 커플링은 부착될 때 척추 영역에 삽입되고 하중 하에서 장치를 위치시키도록 제거될 수 있는 강성 구조를 형성한다. 센서 장착 헤드(2402)는 척추 영역의 파라미터를 측정하기 위한 하나 이상의 센서를 포함한다. 센서는 센서 장착 헤드(2402)의 커플링에 근접하여 전기 인터페이스에 센서 장착 헤드(2402) 내의 가요성 인터커넥터에 의해 결합될 수 있다. 유사하게, 전자 조립체는 샤프트(2208)의 종방향 통로를 통해 연장하는 하는 가요성 인터커넥터에 의해 샤프트(2208) 원위 단부(2404) 상의 전기 인터페이스에 결합될 수 있다. 센서 장착 헤드(2402) 및 샤프트의 원위 단부(2404)의 전기 인터페이스는 커플링에 의해 함께 결합될 때 전기 조립체를 센서들에 정력하고 결합한다. 그러므로 센서 장착 헤드(2402)는 처치 중에 요구될 때 제거될 수 있고 교체될 수 있다.

암형 커플링은 예시적인 부착 기구에 있는 센서 장착 헤드(2402)의 근위 단부에 있는 개구(2406)를 통해 접근할 수 있다. 수형 커플링(2408)은 샤프트(2208)의 원위 단부(2404)로부터 연장한다. 수형 커플링(2408)은 유지 특징부(2416)를 갖는 원통형의 연장부(2414)를 포함한다. 커플링 형태는 수형 커플링이 센서 장착 헤드(2402) 상에 있고 암형 커플링이 샤프트(2208)의 원위 단부(2404)에 있도록 반전될 수 있다. 전기 인터페이스(2410)는 샤프트(2404)의 원위 단부(2404)에 형성될 수 있다. 수형 커플링(2408)은 전기 인터페이스(2410)로부터 중앙으로 연장한다. 전기 인터페이스(2410)는 전기적 결합을 위한 스프링 적재 핀(2412)을 포함하고 샤프트(2208)의 원위 단부(2404)를 밀봉한다. 스프링 적재 핀(2412)은 수형 커플링(2408)의 주위에서 전기 인터페이스(2410) 주변에 위치된다. 스프링 적재 핀(2412)은 샤프트(2208) 내에서 가요성 인터커넥터에 결합된다. 스프링 적재 핀(2412) 접착 공정에 의해 하중 하에서 압축될 수 있다. 센서 장착 헤드(2402)에 대응하는 스프링 적재 핀 (2412)에 인가된 힘은 부착될 때 센서로부터 전기 인터페이스에 결합하는 확실한 전기적 결합을 보장한다. 스프링 적재 핀(2412)은 외부 환경으로부터 샤프트(2208)의 내부를 격리하도록 개스킷 또는 씰을 포함한다. 한 실시예에서, 전기 인터페이스(2410)는 밀봉되어, 후속 공정에서 재사용하기 위하여 샤프트(2404) 및 핸들(2206)의 멸균될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전기 인터페이스(2410)에서 5개의 스프링 적재 핀(2412)이 있다. 5개의 핀은 센서 장착 헤드(2402)에 있는 4개의 센서와 접지에 결합한다. 이 예에서는 4개의 센서는 센서 장착 헤드(2402)의 외부면에 척추 영역에 의해 인가된 하중과 하중의 위치를 측정한다.

도 20은 예시적인 실시예에 따른 센서 장착 헤드(2402)의 암형 커플링(2502)의 단면도를 도시한다. 일반적으로, 암형 커플링(2602)은 샤프트(2208)의 원위 단부(2404)에 센서 장착 헤드(2402)를 유지하도록 수형 커플링(2408)에 결합한다. 도 17, 도 18 및 도 19의 구성요소를 참조한다. 센서 장착 헤드(2402)의 개구(2406)는 샤프트(2208)의 원위 단부(2404)를 수용한다. 암형 커플링(2502)은 샤프트(2208)의 원위 단부(2404) 상의 전기 인터페이스(2410)에 대응하는 전기 인터페이스(2504)를 포함한다. 전기 인터페이스(2504)는 센서 장착 헤드(2502)가 샤프트(2208)의 원위 단부(2404)에 설치될 때 스프링 적재 핀(2412)에 정렬하는 전기 접점(2506)을 포함한다. 전기 인터커넥터(2508)는 커플링 전기 접점(2506)에서 센서 장착 헤드(2402)에 있는 센서에 연결된다. 암형 커플링(2502)은 구조상의 중앙에 배치된 키형 개구(2510)를 포함한다. 키형 개구(2510)는 암형 커플링(2502)을 통해 유지 특징부(2416)가 삽입되는 것을 허용하는 단일 위치를 가진다.

한 실시예에서, 전기 인터페이스(2410)의 외경은 개구(2406)의 내경과 거의 같거나 작다. 개구(2406) 내로의 전기 인터페이스(2410)의 끼움은 샤프트(2404)에 대한 센서 장착 헤드(2402)의 견고한 결합을 지원한다. 센서 장착 헤드(2402)는 키형 개구(2510)를 통해 삽입되어 회전된다. 스프링 적재 장벽(2512)이 유지 특징부(2416)의 회전 경로에 있다. 스프링 적재 장벽(2512)은 스프링 적재 장벽(2512)은 암형의 커플링(2502)의 표면의 적절한 표면 레벨까지 압축될 수 있다. 스프링 적재 장벽(2512)의 표면은 곡선이거나 구면일 수 있다. 회전된 유지 특징부(2416)는 스프링 장착 장벽(2512)을 압축하고, 부착 공정 동안 구조 위에서 회전한다. 스프링 장착 장벽(2512)에 있는 스프링은 유지 특징부가 회전한 후에 암형 커플링(2502)의 표면 위로 구조를 다시 상승시킨다. 회전 경로에 있는 회전 방지부(2514)는 유지 특징부(2416)를 차단하여 센서 장착 헤드(2402)의 회전을 더욱 방지한다.

한 실시예에서, 유지 특징부(2416)는 회전 방지부(2514)과 스프링 적재 장벽(2512) 사이에서 정지된다. 회전 정지부(2514)는 중지하고 스프링 적재 장벽(2512)은 사용시에 센서 장착 헤드(2402)의 이동과 회전을 방지하도록 장벽을 형성한다. 또한, 회전 정지부(2514)는 전기 인터페이스(2504) 및 전기 인터페이스(2410)가 센서 측정 데이터를 제공하기 위하여 전기 조립체에 센서 장착 헤드(2402)에 있는 센서를 결합하기 위해 정렬되도록 센서 장착 헤드(2402)를 위치시킨다. 일반적으로 유지 특징부(2416)는 힘 하에서 암형 커플링(2502)의 표면에 유지된다. 예를 들어, 유지 특징부(2416)의 회전 경로는 회전 정지부(2514)에 접근함으로써 유지 특징부(2416)와 암형 커플링(2502)의 표면 사이의 힘을 증가시키도록 경사질 수 있다. 스프링 적재 핀(2412)은 유지 특징부(2416)를 암형 커플링(2502)의 표면으로 누르는 힘을 또한 인가할 수 있다.

도 21은 예시적인 실시예에 따른 척추 기구(2600)의 분해도를 도시한다. 척추 기구(2600)는 도 1의 척추기구(102), 도 2의 척추기구(400), 및 도 3의 척추기구(410)의 비한정적인 실시예의 상세도이다. 척추 기구(2600)는 척추 영역의 파라미터를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서를 통합한 센서 장착 헤드(2002)를 가진 측정 장치이다. 척추 기구(2600)는 하우징(2602), 하우징(2604), 전자 조립체(2626), 인터커넥터(2630) 및 센서(2638)를 포함한다. 일반적으로, 하우징(2602 및 2604)은 외부 환경으로부터 전자 조립체(2626), 인터커넥터(2630), 및 센서(2638)를 격리하도록 함께 결합한다. 하우징(2602 및 2604)은 각각 지지 구조(2610) 및 지원 구조(2616)를 포함한다. 센서(2638)는 척수 영역의 파라미터를 측정하도록 지지 구조(2610 및 2616)에 결합한다. 수술 처치에서, 지지 구조(2610 및 2616)는 척추 영역에 접촉할 수 있다. 한 실시예에서, 지지 구조(2610 및 2616)는 압축력이 인가될 때 센서(2638)를 압축할 수 있는 척추 기구(2600)의 센서 장착 헤드를 포함한다.

하우징(2602)은 핸들(2606), 샤프트 부분(2608) 및 지지 구조(2610)를 포함한다. 유사하게, 하우징(2604)은 핸들 부분(2612), 샤프트(2614) 및 지지 구조(2616)를 포함한다. 하우징(2604)은 플랜지(2644), 캐비티(2618) 및 종방향 통로(2646)를 추가로 포함한다. 플랜지(2644)는 척추 기구(2600)의 핸들의 근위 단부 상의에 보강 구조이다. 플랜지(2644)는 척추 기구(2600)의 센서 장착 헤드를 척수 영역 내로 삽입하도록 충격력을 제공하기 위해 망치와 나무 망치로 타격 될 수 있다. 캐비티(2618)는 전자 조립체(2626)를 지지하고 유지한다. 전자 조립체(2626)는 센서(2638)로부터 정량적 측정치를 수신, 처리 및 전송한다. 전원(2628)은 전자 조립체(2626)에 결합한다. 한 실시예에서, 전원은 전자 조립체(2626)의 인쇄회로 기판에 장착된 하나 이상의 배터리일 수 있다. 전자 조립체(2626)는 가요성 인터커넥터(2630)에 의해 센서(2638)에 결합될 수 있다. 가요성 인터커넥터(2630)는 전도성 금속 트레이스를 가지는 가요성 기판을 포함할 수 있다. 전자 조립체(2626)는 가요성 인터커넥터(2630)에 간단하게 결합하기 위한 하나 이상의 커넥터를 구비할 수 있다. 가요성 인터커넥터(2630)는 척추 기구(2600)의 샤프트에 있는 종방향 통로를 통해 결합한다. 한 실시예에서, 종방향 통로(2646)는 센서 장착 헤드 영역에 캐비티(2618)를 결합하는 가요성 인터커넥터(2630)를 위한 채널로서 사용된다. 유지 특징부(2640)는 척추 기구(2600)를 조립할 때 적소에서 전자 조립체(2626) 및 플렉시블 인터커넥터(2630)를 유지할 수 있다. 유지 특징부(2640)는 구성요소에 결합될 수 있는 포옴재를 포함할 수 있으며, 하우징(2602)이 하우징(2604)에 결합함으로써 손상 없이 압축할 수 있다.

척추 기구(2600)의 센서 장착 헤드는 지지 구조(2610), 지지 구조(2616), 인터커넥터(2634), 센서 가이드(2636), 및 센서(2638)를 포함한다. 지지 구조(2610 및 2616)의 외부면은 척수 영역에 삽입을 지원하기 위해 볼록 형상일 수 있다. 인터커넥트(2634)는 지지 구조(2616)의 내부면 위에 놓이는 가요성 인터커넥터(2630)의 일부이다. 가요성 인터커넥터(2634)는 센서(2638)의 전기 접점 영역에 결합하는 전도성 트레이스를 포함한다. 센서 가이드(2636)는 인터커넥터(2634) 위에 가로 놓인다. 한 실시예에서, 인터커넥터(2634) 및 센서 가이드(2636)는 주변 측벽에 의해 지지 구조(2616) 내에 정렬되고 유지될 수 있다. 센서 가이드(2636)는 센서(2638)를 유지하고 위치시키기 위한 개구들을 포함한다. 이 예에서, 센서(2638)는 힘, 압력, 또는 하중 센서이다. 인터커넥트(2634)는 센서 가이드(2636)의 개구들과 정렬하는 전기 접점 영역을 가질 수 있다. 전기 접점 영역은 센서 가이드(2636)의 개구들을 통하여 센서(2638)들을 결합하기 위해 노출된다. 센서 가이드(2636)는 또한 유지하고 센서(2638)를 유지하고 위치시켜서, 각 센서의 전기 인터페이스는 인터커넥터(2634)의 대응 전기 접촉 영역에 결합할 수 있다. 센서(2638)의 전기 인터페이스는 납땜, 전도성 에폭시, 공정 접합, 초음파 결합 또는 기계적 커플링과 같은 수단에 의해 인터커넥터(2634)의 대응 전기 접촉 영역에 결합될 수 있다. 센서 가이드(2636)는 또한 사전 결정된 위치에 구조(2610 또는 2616)를 지지하도록 센서를 위치시킨다. 한 실시예에서, 센서(2638)는 외부면 상의 위치에 대응하는 지지 구조(2610 또는 2616)의 내부면에 접촉한다. 센서 가이드(2636)를 통해 센서를 위치시키는 것은 구조(2610)의 외부면에 인가된 하중의 위치가 계산되는 것을 가능하게 한다. 하중 플레이트(2642)는 센서(2638) 및 지지 구조(2610)의 내부면 사이에 결합될 수 있다. 하중 플레이트(2642)는 지지 구조(2610)로부터 각 센서(2638)로 하중을 분산시킨다.

상기된 바와 같이, 하우징(2602 및 2604)은 서로 결합하여 척추기구(2600)의 센서 장착 헤드의 압축을 지지한다. 지지 구조(2610 및 2616)의 외부면을 전체게 걸쳐서 인가되는 압축력은 센서(2638)로 보내진다. 지지 구조(2610), 지지 구조(2616), 하중 플레이트(2642), 및 인터커넥터(2634)와 같은 다른 구성요소는 하중 변형되지 않는다. 한 실시예에서, 하중 플레이트(2642)는 강 또는 스테인리스와 같은 금속으로 구성된다. 압축 가능한 접착제(2624)는 지지 구조(2610)의 주변에 결합하도록 사용될 수 있으며, 이에 의해 측정 범위에서 센서 장착 헤드와 센서(2638)의 움직임을 가능하게 한다. 압축 가능한 접착제(2624)는 실리콘계 접착제와 같은 접착제일 수 있다. 접착제(2624)는 센서 장착 헤드가 압축된 후 반복성 무하중 위치나 높이로 복귀하는 탄성이다. 한 실시예에 있어서, 제2 접착제(2622)는 밀봉하고 함께 구조를 결합하도록 하우징(2602 및 2604)의 나머지 주변 둘레에 사용된다. 접착제(2622 및 2624)는 하우징(2602 및 2604)을 서로 결합하기 전에 도포된다. 접착제(2622)는 주변 표면을 함께 접합하는 아교 또는 에폭시와 같은 본딩 접착제 일 수 있다. 즉, 접착제(2622)에 의해 결합되는 접착면은 표면들이 접착제(2622)에 의해 서로 접촉하여 유지됨으로써 압축 범위를 가지지 못한다. 대안적으로, 접착제(2624)는 하우징(2602 및 2604)을 서로 결합하도록 전체 주변 둘레에 사용될 수 있다.

도 22는 예시적인 실시예에 따른 척추기구(2600)의 샤프트 영역의 단면도를 도시한다. 샤프트 영역은 서로 결합된 하우징(2602)과 하우징(2604)의 샤프트 (2608 및 2614)를 각각 포함하는 단면도이다. 도면은 샤프트 영역의 일부와 척추기구(2600)의 핸들 영역에 대응하는 하우징(2602 및 2604)의 결합의 상세를 제공한다. 도 21의 구성요소를 참조한다. 일반적으로, 척추기구(2600)의 능동형 구성요소를 위한 하우징은 하우징(2604)에 하우징(2602)을 결합하는 것에 의해 형성된다. 한 실시예에서, 하우징(2602)과 하우징(2604)의 주변 표면은 하나 이상의 접착제를 사용하여 서로 체결된다. 하우징(2602)과 하우징(2604)의 주변 표면은 구조들이 정렬하고 장벽을 형성하고 접착을 위한 표면적을 제공하도록 접합한다. 이 예에서, 하우징(2602)과 하우징(2604)의 주변 표면은 삼각형의 확장부와 같은 기하학적 형상을 가진다. 하우징(2604)의 주변 표면(2704)은 이러한 삼각형 확장부를 수용하기 위한 V 자형의 그루브와 같은 대응하는 기하학적 형상을 가진다. 다른 형상부 및 그루브의 기하학적 형상은 정사각형, 원형, 또는 다른 다각형과 같이 사용될 수 있다. 버트 조인트 또는 겹이음과 같은 조인트들이 사용될 수 있다. 센서 장착 헤드 영역의 주변 표면의 프로파일은 샤프트 및 핸들 영역의 주변 표면(2702 및 2704)과 다르다. 이 예에서, 주변 표면(2702)의 삼각형 확장부는 하우징(2602 및 2604)이 서로 결합될 때, 주변 표면(2704)의 V 자형 그루브의 표면을 접촉한다.

상기된 바와 같이, 하우징(2602 및 2604)의 주변 표면(2702 및 2704)은 척추 기구(2600)의 핸들 부분과 샤프트 부분을 각각 결합한다. 주변 표면(2702)은 조립 동안 주변 표면(2704) 내로 끼워진다. 도 21을 참조하여, 핸들 부분과 샤프트 부분은 접착제(2622)가 도포 되는 영역에 대응한다. 이 예에서, 접착제(2622)는 접착재와 다른 표면들 사이에 유격 및 갭이 없이 주변 표면(2702 및 2704)들을 서로 접착 또는 결합한다. 한 실시예에서, 주변 표면(2702 및 2704)에 의해 결합된 핸들 부분과 샤프트 부분은 조인트가 결합 완전성에 의해 하우징을 손상 없이 분해될 수 없다. 주변 표면(2702) 및 접착제(2622)의 형상은 외부 환경으로부터 척추 기구(2600)의 내부를 밀봉하고 격리시킨다. 도시된 바와 같이, 샤프트의 원위 단부 및 지지 구조(2610 및 2616)의 주변 표면은 개시된 바와 같이 다른 프로파일을 가질 수 있다. 유사하게, 다른 기하학적 형상의 표면 또는 곡면은 주변 표면(2702 및 2704)을 위해 사용될 수 있다.

도 23은 예시적인 실시예에 따른 척추기구(2600)의 센서 장착 헤드 영역의 단면도를 도시한다. 도면은 센서 장착 헤드 영역과 샤프트 영역의 원위 단부에 대응하는 지지 구조(2610 및 2616)의 결합의 상세를 제공한다. 도 21 및 도 22의 구성요소를 참조한다. 일반적으로, 센서 장착 헤드 영역은 척추 영역의 파라미터를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함한다. 이 예에서, 힘, 압력, 또는 하중을 측정하기 위한 센서는 지지 구조(2610 및 2616) 사이에 결합된다. 지지 구조(2610 및 2616)는 척추 영역에 삽입될 때 센서를 압축한다. 센서는 압축에 대응하는 신호를 출력한다. 그러므로 지지 구조(2610 및 2616)는 서로에 관하여 움직이고, 센서의 압축을 가능하게 한다.

도시된 바와 같이, 센서 장착 헤드 영역의 커플의 지지 구조(2610 및 2616)에 대응하는 하우징(2602)과 하우징(2604)의 주변은 움직임을 허용하는 방식으로 서로 결합한다. 하우징(2602)의 지지 구조(2610)는 삼각 형상 영역을 갖는 주변 표면(2802)을 포함한다. 하우징(2604)의 지지 구조(2616)는 V 자형 그루브를 가지는 주변 표면(2804)을 포함한다. 한 실시예에서, 갭(2806)은 하우징(2602)이 하우징(2604)에 결합될 때 주변 표면(2802)과 주변 표면(2804) 사이에 존재한다. 특히, 주변 표면(2802)의 삼각 형상 영역의 표면은 도 22에 도시된 바와 같이 하우징(2604)의 주변 표면(2702)이 하우징(2602)의 주변 표면(2704)을 접촉할 때 V 자형 그루브의 표면에 접촉하지 않는다. 갭(2806)은 센서 장착 헤드의 높이가 감소하도록 지지 구조(2610 및 2616)의 외부면에 가해지는 압축력이 이동하는 것을 허용한다. 갭(2806)은 척추 기구(2600)의 측정 범위에 걸쳐서 센서의 높이의 변화보다 크다. 표면들이 비제한적으로 삼각형 및 V 자형 그루브로서 도시되었을지라도, 표면(2802 및 2804)들은 갭(2806) 및 지지 구조(2610 및 2616)의 움직임을 지지하는 취할 수 있다.

센서 장착 헤드 영역과 샤프트의 원위 단부의 부분은 도 21에 도시된 접착제(2624) 영역에 대응한다. 이 예에서, 접착제(2624)는 주변 표면(2802 및 2804)을 탄성적으로 부착한다. 접착제(2624)는 주변 표면(2802 및 2804) 사이에 갭(2806)을 충전한다. 지지 구조(2610 및 2616)들은 척추 기구(2600)의 센서 조립체를 위한 하우징을 형성한다. 접착제(2624)는 하중이 지지 구조(2610 및 2616)에 걸쳐서 인가될 때 압축할 수 있다. 접착제(2624)는 지지 구조(2610 및 2616)의 압축 후에 탄성적으로 리바운드하고, 이에 의해 하중이 해제될 때 센서 장착 헤드 영역을 갭(2806)으로 다시 복귀시킨다. 접착제(2624)로 갭(2806)을 충전하는 것은 센서 장착 헤드 영역과 샤프트 선단부의 내부를 외부 환경으로부터 밀봉하고 격리시킨다. 한 실시예에서, 접착제(2622)와 접착제(2624)는 조립 공정 동안 거의 동시에 도포된다. 접착제(2622)는 도 22의 주변 표면(2702 및 2704) 중 적어도 하나에 도포된다. 유사하게, 접착제(2624)는 주변 표면(2802, 2804) 중 적어도 하나에 도포된다. 하우징(2602)과 하우징(2604)은 그런 다음 척추 기구(2600)의 능동형 시스템을 위한 하우징을 형성하도록 서로 결합된다.

한 실시예에서, 지지 구조(2610)와 지지 구조(2616)는 외부 하중 지지 표면을 만들도록 변경될 수 있다. 주변 그루브(3006)는 지지 구조(2610)에 형성된다. 일반적으로, 그루브는 외부 하중 지지면이 구부러질 수 있도록 원주 방향으로 형성된다. 힘, 압력, 또는 하중이 하중 지지면 아래에 있는 센서로 보내진다. 가요성 지지 구조 하중 지지면은 측정 오차를 일으킬 수 있는 하중 커플링을 최소화한다. 예를 들어, 그루브(3006)들은 주변 표면(2802 내지 2804)으로부터 하중 커플링을 감소시킨다. 지지 구조(2610)의 하중 지지면에 인가되는 하중은 내부면(3004)을 통해 하중 센서(2638)에 결합한다. 그루브(3006)는 내부면(3004)을 접착한다. 하중 플레이트는 센서(2636)의 내부면(3004)으로부터 하중을 분산시키도록 사용될 수 있다. 유사하게, 그루브(3008)는 지지 구조(2616)에서 원주 방향으로 형성되어, 지지 구조(2616)의 외부 하중 지지면이 휘어질 수 있다. 지지 구조(2616)의 하중 지지면에 인가되는 힘, 압력, 또는 하중은 내부면(3002)을 통해 센서(2638)로 보내진다. 표면(2804)을 통해 표면(2802)으로의 하중 결합은 지지 구조(2616)의 가요성 외부 하중 지지면에 의해 최소화된다. 그루브(3008)는 내부면(3002)에 접착될 수 있다.

도 24는 예시적인 실시예에 따른 척추 기구(2600)의 센서 장착 헤드 영역의 분해도를 도시한다. 일반적으로, 지지 구조(2616)는 주변 표면(2804)을 가진 측벽(2904)을 포함한다. 도시된 바와 같이 측벽(2904)의 주변 표면(2804)은 V 자형 그루브이다. 가요성 인터커넥터(2634)의 인터커넥터(2634)는 전자 조립체(2626)의 센서(2638)들을 결합한다. 인터커넥터(2634)는 척추 기구(2600)의 샤프트를 통하여 센서 장착 헤드 영역으로 연장한다. 한 실시예에서, 인터커넥터(2634)는 지지 구조(2616)에 끼워지도록 형상화될 수 있다. 인터커넥트(2634)는 지지 구조(2616)의 내부면 위에 놓인다. 인터커넥트(2634)는 측벽(2904)에 의해 지지 구조(2616) 상에 위치, 정렬, 유지된다.

도시된 바와 같이, 센서 가이드(2636)는 인터커넥터(2634) 위에 놓인다. 센서 가이드(2636)는 센서(2838)를 위치시키고 유지한다. 한 실시예에서, 센서 가이드는 4개의 센서를 위한 개구(2906)를 포함한다. 4개의 센서(2838)는 지지 구조(2610 및 2616)에 인가된 하중 크기뿐만 아니라 하중의 위치를 결정할 수 있다. 센서(2638)의 전기 접점들은 인터커넥터(2634) 상의 대응 영역에 결합한다. 한 실시예에서, 각 센서(2638)는 2개의 접점을 가지며, 그 중 하나는 공통 접지이다. 센서 가이드(2636)의 개구(2906)는 하부의 인터커넥터(2634)에 정렬하고 이를 노출시킨다. 또한, 개구(2906)는 센서에 결합하기 위하여 인터커넥터(2634)의 접촉 영역을 보인다. 하중 플레이트(2636)는 센서(2638) 위에 놓일 수 있다. 하중 플레이트(2636)는 지지 구조(2610 및 2616)에 인가되는 힘, 하중 또는 압력을 센서(2638)로 분산시키기 위한 최적의 구성요소이다. 하중 플레이트(2636)는 지지 구조(2616)의 내부면에 결합한다. 하중 플레이트(2636)는 지지 구조(2616)의 측벽(2904)에 의해 센서 장착 헤드 영역에 위치되고 정렬될 수 있다. 대안적으로, 지지 구조(2610)는 하중 플레이트(2636)를 위한 유지 특징부를 가질 수 있다.

도 25는 예시적인 실시예에 따른 척추 기구(2600)의 조립된 센서 장착 헤드 영역의 단면도를 도시한다. 도면은 센서 장착 헤드 영역에 대응하는 지지 구조(2610 및 2616) 내에 적층된 조립의 상세를 제공한다. 도 21, 도 23, 및 도 24의 구성요소들이 참조된다. 지지 구조(2616)는 내부면(3002)에 경계를 이루는 측벽(2904)을 포함한다. 이 예에서, 그루브(3008)는 측벽(2904)에 인접하고 지지 구조(2616)의 표면(3002)과 경계를 이룬다. 그루브(3008)는 하중 하에서 지지 구조(2616)의 굽힘을 촉진한다. 가요성 인터커넥터(2630)는 전자 조립체 센서(2638)를 센서(2626)에 결합한다. 가요성 인터커넥터(2630)는 척추 기구(2600)의 센서 장착 헤드 영역에 수용된 인터커넥터(2634)를 포함한다. 인터커넥트(2634)는 센서(2638)에 결합기 위한 접촉 영역을 포함한다. 인터커넥트(2634)는 지지 구조(2616)의 내부면(3002) 위에 놓인다. 인터커넥트(2634)는 지지 구조(2616)의 측벽(3002)에 의해 센서 장착 헤드 영역 내에서 유지, 정렬, 및 위치된다.

센서 가이드(2636)는 인터커넥터(2634) 위에 있다. 센서 가이드(2636)는 인터커넥터(2634)와 유사하게 형상화된다. 센서 가이드(2636)는 지지 구조(2616)의 측벽(2904)에 의해 센서 장착 헤드 영역 내에서 유지, 정렬, 및 위치된다. 센서 가이드(2636)는 인터커넥터(2634)의 접촉 영역과 정렬하는 개구를 가진다. 센서(2638)는 센서(2638)의 접촉 표면이 인터커넥터(2634) 상의 접촉 영역에 결합하도록 센서 가이드(2636)의 개구에 배치된다. 한 실시예에서, 센서 가이드(2636)는 비전도성 고분자 물질로 구성될 수 있다. 이 예에, 센서(2638)는 하중 플레이트(2642) 또는 지지 구조(2610)의 내부면에 결합하기 위하여 센서 가이드(2636) 표면 위로 연장한다.

하중 플레이트(2642)는 적층 조립체의 선택적 구성요소이다. 하중 플레이트(2642)는 지지 구조(2610 및 2616)에 인가되는 힘, 압력 또는 하중을 센서(2638)로 분산시킨다. 한 실시예에서, 하중 플레이트(2642)는 인터케넥터(2634) 및 센서 가이드(2634)와 유사하게 형상화된다. 하중 플레이트(2642)는 센서(2638) 위에 놓이고 이에 결합한다. 이 예에서, 지지 구조(2610)는 센서(2638) 위에 하중 플레이트(2642)를 위치하는 주변 측벽을 포함한다. 이 예에서, 그루브(3006)는 지지 구조(2610)의 측벽에 인접한다. 그루브(3006)는 하중 하에서 휘어지도록 지지 구조(2610)를 촉진한다. 지지 구조(2610)의 내부면(3004)은 하중 플레이트(2642)에 결합한다. 지지 구조(2610)의 주변 표면(2802)은 압축 하중하에서 움직임을 지지하는 방식으로 지지 구조(2616)의 주변 표면(2804)에 결합된다. 특히, 센서(2638)들은 하중 하에서 높이가 변경될 수 있다. 상기된 바와 같이, 탄성 접착제(2624)는 주변 표면(2802 및 2804) 사이의 갭을 충전한다. 접착제(2624)는 지지 구조(2610 및 2616)를 서로 결합한다. 접착제(2624)는 외부 환경으로부터 센서 장착 헤드 영역의 적층 조립체를 격리시킨다. 또한, 접착제(2624)는 지지 구조(2610 및 2616)에 인가된 힘, 압력 또는 하중이 측정을 위해 외부면으로부터 센서(2638)로 병진하도록 압축할 수 있다.

도 26은 예시적인 실시예에 따른 척추 기구(3100) 및 크래들(3108)을 도시 한다. 일반적으로, 척추 기구(3100)는 척추 영역 파라미터를 측정하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 정형 외과 도구이다. 한 실시예에서, 척추 기구(3100)는 일회용 장치이다. 예를 들어, 외과 처치에 사용되는 척추 기구(3100)는 수술 이 완료된 후 폐기되게 된다. 보호구로서, 척추 기구(3100) 내의 비제거성 전원은 단일 처치 이상 충분한 충전이 되지 않을 수 있다. 척추 기구(3100)의 재사용을 방지하기 위한 추가의 보호구는 최종 사용자가 장치를 사용할 수 있게 하지만, 장치가 비활성화되거나 전원 오프하는 것을 방지한다. 일반적으로, 척추 기구(3100)의 전원은 측정 공정이 나머지 장치로 완료된 후 방전되도록 유지한다. 한 실시예에서, 내부 전원의 전압은 전자 기기로부터 비워진 전류로 인하여 궁극적으로 종료하게 되고, 이에 의해 저전압 상태로 전압 장치를 종료시킨다. 또한, 활성화 및 비활성화 공정은 전자 의료 장치에 적용 가능하며, 보다 구체적으로, 정형 외과용 보철 구성요소, 측정 장비, 전자 도구와 같은 일회용 의료 장치에 적용 가능하다는 것을 유념하여야 한다.

척추 기구(3100)는 하나 이상의 센서들에 결합되는 전자 조립체(3104)를 포함한다. 배터리 또는 커패시터와 같은 전원(1144)은 전자 조립체(3104)에 장착될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전자 조립체(3104)는 본체 또는 장치의 핸들에 배치될 수 있다. 한 실시예에서, 전자 조립체(3104)는 척추 기구(3100) 핸들에 밀봉되어 제거될 수 없다. 표시자(3102)는 시퀀스 또는 활성화 상태에 있는 전원의 시각, 청각, 또는 촉각 표시를 제공할 수 있다. 한 실시예에서, 표시자(3102)는 발광 다이오드일 수 있다. 전자 조립체(3104)는 또한 척추 기구(3100)가 임계값 이상의 자기장의 존재할 때를 검출하도록 자기 감응형 스위치(3106)를 포함한다. 자기 감응형 스위치(3106)는 척추 기구(3100)를 활성화 또는 비활성화하도록 전자 조립체(3104) 상의 전자 회로에 결합한다.

크래들(3108)은 척추 기구(3100)를 활성화하도록 척추 기구(3100)를 지지한다. 전형적으로, 크래들(3108)은 외과의사, 의사 또는 의료 공급자와 같은 최종 사용자에 의해 사용된다. 이 예에서, 척추 기구(3100)는 외과적 처치를 위하여 수술실에서 사용될 수 있다. 크래들(3108)은 척추 기구(3100)가 사용되는 장소 근처에 위치된다. 크래들(3108)은 척추 기구(3100)를 지지, 유지, 및 위치시키도록 형성된다. 척추 기구(3100)는 크래들(3108)로부터 용이하게 제거될 수 있다. 척추 기구를 지원하는 유지하고 있는 척추 기구(3100)에 형성된다. 한 실시예에서, 척추 기구(3100)는 장치를 위치시키고 활성화하도록 성형 캐비티(3112)에 배치될 수 있다. 크래들(3108)은 캐비티(3112) 밑에 있는 자석(3110)을 포함한다. 크래들(3108)에 척추 기구(3100)를 배치하는 것은 자석(3110)으로부터의 자기장에 자기 감응형 스위치(3106)를 노출시킨다. 자석(3110)에 의해 생성된 자기장은 캐비티(3112)에 배치될 때 자기 감응형 스위치(3106)의 임계값보다 크고, 이에 의해 자기 감응형 스위치(3106)로 하여금 상태를 변화시키도록 한다. 예를 들어, 자기 감응형 스위치(3106)가 정상적으로 개방하면, 크래들(3108)에 척추 기구(3100)를 배치하는 것은 스위치를 폐쇄할 것이다. 반대로, 크래들(3112)로부터 척추 기구(3100)를 제거하는 것은 자기 감응형 스위치가 개방되도록 임계값 아래로 자기장을 감소시킨다. 자기 감응형 스위치(3108)의 개폐 타이밍은 척추 기구(3100)를 활성화하고 비활성화하도록 전자 조립체(3104)의 회로에 수신되는 신호를 발생시킨다. 한 실시예에서, 전원은 물리적으로 전자 회로로부터 분리될 수 있다. 의료 장치를 활성화하기 위한 회로 및 공정은 다음에 자세히 기술된다.

도 27은 예시적인 실시예에 따른 무릎 인서트(3200) 및 크래들(3208)을 도시한다. 예는 도 26에 도시된 바와 같이 자기장 내에 배치에 의해 활성화 및 비활성화될 수 있는 또 다른 형태의 의료 장치를 도시한다. 무릎 인서트(3200)는 무릎 관절의 관절 운동을 가능하게 하기 위한 적어도 하나의 관절 표면을 갖는 보철 구성요소이다. 도시된 바와 같이, 무릎 인서트(3200)는 2개의 관절면을 가진다. 무릎 인서트(3200)는 측정 데이터를 제공하도록 무릎에서 수술 중에 또는 영구적으로 사용될 수 있다. 비록 무릎 인서트가 도시되었지만, 다음에 자세히 기술되는 회로 및 방법은 인체의, 더 구체적으로 관절, 뼈, 힘줄, 인대와 같은 근육골 계통의 파라미터를 측정하기 위해 센서를 가지는 다른 보철 구성요소를 위해 사용될 수 있다.

인서트(3200)는 근육골 계통의 파라미터를 측정하기 위한 하나 이상의 센서를 포함한다. 한 실시예에서, 인서트(3200)는 인가된 하중의 크기 및 위치를 측정하기 위해 관절면에 결합되는 압력 센서를 포함한다. 인서트(3200)는 측정 데이터를 수신하고 송신하기 위하여 압력 센서에 결합된 전자 조립체(3204)를 포함한다. 전자 조립체(3204)는 인쇄 회로 기판, 전원, 전기 구성요소, 및 ASIC을 포함할 수 있다. 전자 조립체(3204)는 인서트(3200)에 수용된다. 표시자(3202)는 전자 조립체(3204)의 활성화 또는 비활성화 상태를 제공한다. 또한, 파라미터를 측정하기 위한 준비로 무릎 인서트(3200)의 시동 공정을 표시할 수 있다. 자기 감응형 스위치(3206)는 임계값을 초과하는 자기장을 검출하기 위하여 전자 조립체(3204)에 위치된다. 자기장의 검출은 무릎 인서트(3200)의 전자 조립체(3204)를 활성화하거나 비활성화하도록 사용된다.

도 26의 크래들(3108)과 유사하게, 크래들(3208)은 무릎 인서트(3200)를 활성화하도록 사용될 수 있다. 크래들(3208)은 무릎 인서트(3200)를 위한 캐비티(3212)를 포함한다. 자석(3210)은 캐비티(3212) 밑에 있다. 하나의 실시예에서, 캐비티(3212)는 자기 감응형 스위치(3206)를 끼우도록 형상화되고, 이에 의해 자석(3210)에 정렬하여 그 부근에 자기 감응형 스위치(3206)를 배치한다. 크래들(3208)에 무릎 인서트(3200)를 배치하는 것은 자기 감응형 스위치(3206)가 자석(3210)의 자기장으로 인하여 상태를 변화시킬 때 활성화 공정을 개시한다. 한 실시예에서, 무릎 인서트(3200)는 활성화되고 사전 결정된 시간보다 긴 동안 크래들(3208)에 배치된 후에 비활성화된다. 대안적으로, 무릎 인서트(3200)는 사전 결정된 기간 시간 전에 크래들(3208)로부터 무릎 인서트(3200)를 제거하는 것에 의해 비활성화를 가능하게 하는 모드에서 활성화될 수 있다. 무릎 인서트(3200)는 활성화된 후에 크래들(3208)로부터 손으로 용이하게 제거될 수 있다. 의료 장치를 활성화 및 비활성화하기 위한 타이밍 시퀀스 및 회로는 다음에 상세하게 기술된다.

도 28은 예시적인 실시예에 따른 의료 장치(3304)를 활성화 및 비활성화하는 시스템(3300)의 블록도를 도시한다. 시스템(3300) 및 작동 방법은 도 26 및 도 27의 각각 척추 기구 및 보철 구성요소와 같은 광범위한 의료 장치에 적용할 수 있다. 일반적으로, 시스템(3300)은 장치가 활성화되고 사용자가 선택할 때 턴오프될 수 있는 제1 작동 모드를 가진다. 작동의 제2 작동 모드는 활성화된 장치를 가지며 턴오프될 수 없다. 본 명세서에 개시되는 척추 기구는 근접 활성화 및 비활성화 방법의 이점을 설명하는 예로서 사용된다.

시스템(3300)은 의료 장치(3304) 및 크래들(3306)을 포함한다. 의료 장치(3304)는 자기장(3310)에 의해 활성화 및 비활성화된다. 비제한적인 예에서, 자석(3308)은 자기장(3310)을 발생시킬 수 있다. 자석(3308)은 크래들(3306)에 배치될 수 있다. 크래들(3306)은 자석(3308)의 근접하여 의료 장치(3304)의 사전 결정된 영역을 홀딩하고 위치시키도록 설계될 수 있다. 자기 감응형 스위치(3318)는 의료 장치(3304)의 사전 결정된 영역에 존재한다. 크래들(3306)에 있는 의료 장치(3304)는 임계값보다 큰 자기장(3310)에 전자기 감응형 스위치(3318)를 노출시킨다. 크래들에 자기 감응형 스위치(3318)를 배치하는 것은 스위치의 상태를 변경한다. 예를 들어, 자기 감응형 스위치(3318)는 정상적으로 개방될 수 있다. 임계값보다 큰 자기장에 자기 감응형 스위치(3318)를 노출시키는 것은 스위치를 폐쇄한다. 자기 감응형 스위치(3318)는 자기장이 임계값 이하로 강하할 때까지 폐쇄된다. 자기 감응형 스위치(3318)는 의료 장치(3304)가 크래들(3306)로부터 제거될 때 개방 상태로 복귀하여, 자기장(3310)을 임계값 아래로 강하시킨다.

의료 장치(3304)는 전원(3312), 스위치(3314), 전자 회로(3316), 표시자(3326), 자기 감응형 스위치(3318), 검출 회로(3320), 딜레이 회로(3322), 및 로직 회로(3324)를 포함한다. 의료 장치(3304)로서 척추 기구의 예에서, 상기에서 열거된 구성요소들은 척추 기구 내에 수용될 것이다. 척추 기구는 보철 구성요소의 설치를 돕기 위하여 수술 처치에 사용될 수 있다. 크래들(3306)은 전형적으로 외과 의사 또는 직원이 척추 영역의 정량적 측정을 발생시키기 위하여 기구를 활성화하는 것을 허용하는 수술실(3302) 부근 또는 그 안에 상주한다. 척추 기구는 외과 수술 후에 폐기되는 일회용 장치일 수 있다. 전원 (3312)은 단일 하나의 응용 프로그램에 충분한 전력을 가진다. 척추 기구는 상기 개시된 바와 같은 제2 모드에서 작동할 것이다. 내부 전원(3312)이 궁극적으로 전자 회로(3316)를 작동하지 못하도록 방전함으로써 제2 모드에서 의료 장치(3304)의 추가적인 사용을 방지할 수 있다.

자기 감응형 스위치(3318)는 자기장의 존재에서 상태를 변화시키는 장치이다. 자기 감응형 스위치(3318)의 비제한적인 예는 리드 스위치 또는 홀 효과 장치이다. 자기 감응형 스위치(3318)는 정상적으로 개방될 수 있다. 자기 감응형 스위치(3318)는 회로(3320)를 검출하도록 결합한다. 검출 회로(3320)는 정상적으로 개방된(예를 들어, 자기장의 존재하지 않는) 스위치(3318)에 대하여 스위치(3318)의 개폐 상태를 검출 = 1 또는 검출 = 0으로 변환한다. 한 실시예에서, 검출 회로(3320)는 저항을 통해 접지에 결합된 입력을 갖는 인버터일 수 있다. 개방 상태(예를 들어, 자기장의 존재하지 않는)에 있는 스위치(3318)는 검출 회로(3320)의 입력에 영향을 주지 않는다. 검출 회로(3320)는 개방 상태에서 스위치(3318)에 의해 검출 = 1 상태를 출력할 것이다. 자기장(3310)의 존재에 있는 스위치(3318)는 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 변경한다. 스위치(3318)는 검출 회로(3320)의 입력에 전압을 결합할 수 있다. 상기된 바와 같이, 검출 회로(3320)는 인버터를 포함한다. 스위치(3318)의 입력에 제공된 전압은 의료 장치(3304)의 활성화 공정을 개시하도록 검출 = 1 상태로부터 검출 = 0 상태로 검출 회로(3320)의 출력을 전환한다.

검출 회로(3322)는 딜레이 회로(3320)에 결합한다. 의료 장치(3304)가 자기장(3310)의 존재에 있을 때, 딜레이 회로(3322)는 제1 사전 결정된 시간 기간의 제1 딜레이(D1) 및 제2 사전 결정된 시간 기간의 제2 딜레이(D2)를 발생시킨다. 제2 딜레이(D2)는 제1 딜레이(DI)보다 길다. 딜레이 회로(3322)는 검출 회로(3322)의 출력이 검출 = 1의 상태로 검출 = 01 상태로 변화시킬 때 트리거링 될 수 있다. 딜레이 회로(3322)는 로직 회로(3324)에 결합된다. 일반적으로, 제1 딜레이 및 제2 딜레이는 3개의 명확한 시간 기간을 생성한다. 제1 시간 기간은 제1 딜레이에 대해 검출 = 0일 때의 시간에 대응한다. 제2 시간 기간은 제2 딜레이(D2)에 대한 제1 딜레이(D1) 동안의 시간에 대응한다. 제3 시간 기간은 제2 딜레이(D2) 후의 시간에 대응한다.

일반적으로, 의료 장치(3304)는 제1, 제2, 및 검출 회로(3320)가 검출 = 1에서 검출 = 0 상태로 전환할 때 개시되는 제3 시간 기간 동안 활성화된다. 한 실시예에서, 의료 장치(3304)는 제1 및 제2 시간 기간 동안 비활성화될 수 있다. 스위치(3314)는 의료 장치(3304가 활성화될 때 전자 회로(3316)에 전원(3312)을 결합한다. 스위치(3314)에 대한 제어 신호는 로직 회로(3324)에 의해 제공된다. 척추 기구의 예에서, 전원(3312)은 기구의 내부에 있으며 하나 이상의 배터리를 포함한다. 배터리는 제거, 교체 또는 방전 후에 충전될 수 없다. 따라서, 배터리는 단일 응용 프로그램을 위한 전력을 제공하고, 척추 기구는 사용된 후 폐기된다.

딜레이 회로(3322)에 의해 발생된 제1 시간 기간은 의료 장치(3304)가 체류 자기장에 배치된 동안 턴온하지 않는 것을 보장하도록 위해 충분한 길이이다. 한 실시예에서, 제1 시간 기간은 약 0.5 초이다. 자기장(3310)이 제1 시간 기간이 경과하기 전에 임계값을 아래로 강하할 때, 의료 장치(3304)는 비활성화된다. 상기된 바와 같이, 제1 시간 기간 동안, 전원(3312)은 스위치(3314)에 의해 전자 회로(3312)에 결합된다. 로직 회로(3324)는 스위치(3314)를 활성화하고, 의료 장치(3304)의 전자 회로(3312)를 위한 시동 절차를 개시한다. 로직 회로(3324)는 의료 장치(3304)가 전원이 켜져 있는지를 표시하도록 표시자(3326)를 활성화한다. 표시자(3326)는 켜져 있는 의료 장치(3304)의 시각, 음성 또는 촉각 표시를 제공할 수 있다. 한 실시예에서, 표시자(3326)는 제1 시간 기간 동안 발광하는 발광 다이오드이다. 일반적으로, 시동 절차는 사용되기 위한 준비로 의료 장치(3304)의 재설정 및 교정의 전원을 포함할 수 있다. 사용자는 시동 동안 확인될 에너지 문제가 통지되어야 한다. 한 실시예에서, 의료 장치(3304)는 제1 시간 기간 동안 측정치를 취할 수 없다. 제1 기간 동안의 임계값 아래로 강하한 자기장(3310)은 검출 회로(3320)에 의해 검출되고, 이에 의해 검출 = 1의 상태를 발생시킨다. 제1 시간 기간 동안 검출 = 1 상태는 로직 회로(3324)가 전자 회로(3316)로부터 전원(3312)을 분리하는 제어 신호를 발생시킨다. 시동 절차는 중단되고, 의료 장치(3304)는 제1 시간 기간 동안 검출 = 1인 상태에 의해 중단된다. 표시자(3326)는 전자 회로(3316)가 더 이상 켜져 있지 않은 것을 나타내는 로직 회로(3324)에 의해 비활성화된다. 이 예에서, 발광 다이오드는 더 이상 발광하지 않게 된다.

제2 시간 기간은 딜레이 회로(3322)에 의해 발생된 딜레이(D1 및 D2) 사이의 시간에 대응하고, 그동안 검출 회로(3320)는 검출 = 0 상태로 유지된다. 한 실시예에서, 의료 장치(3304)의 초기화 및 교정은 제1 시간 기간의 종료에 완료된다. 제2 시간 기간에서, 의료 장치(3304)는 전원(3312)이 사용자 선택시에 전자 회로(3316)로부터 분리되는 것을 허용하는 제1 작동 모드로 배치될 수 있다. 의료 장치(3304)는 제2 시간 기간 동안 검출 = 1 상태를 발생시키는 것에 의해 제1 작동 모드로 배치될 수 있다. 검출 = 1 상태는 자기장(3310)이 딜레이(D2)의 종료 전에 임계값 아래로 강하하도록 크래들(3306)로부터 의료 장치(3304)를 제거하는 것에 의해 발생될 수 있다. 딜레이(D1 및 D2) 사이의 시간 윈도우는 작동 상태가 용이하게 개시될 수 있는 정도이다. 한 실시예에서, 딜레이(D1)는 0.5초이며 딜레이(D2)는 3.0초이다. 제2 작동 모드를 개시하도록 크래들(3306)로부터 의료 장치(3304)를 제거하는 시간 윈도우는 2.5 초이다. 검출 회로(3320)는 자기장(3310)에서의 변화를 감지하고, 검출 = 0 상태로부터 검출 = 1 상태로 전환한다. 로직 회로(3324)는 검출 = 1의 상태를 수신하면 전자 회로(3316)에 전원을 공급하기 위하여 활성화된 스위치(3314)를 유지한다. 표시자(3326)는 전원(3312)이 전자 회로(3316)에 결합된 것을 계속 표시한다. 척추 기구의 예에서, 제1 작동 상태는 조립된 후에 장치를 테스트하고 교정하도록 제조자에 의해 이용될 수 있다. 또한, 척추 기구는 유사 활성화 및 비활성화되기 때문에 활성화될 때 멸균되고 멸균 패키징할 수 있다. 이러한 것은 장치를 운반하기 전에 장치를 테스트하고 교정하는데 유용할 수 있다. 그러므로 척추 기구는 멸균 상태로 장치를 유지하는 동안 활성화되고, 작동되고, 비활성화될 수 있다. 제1 작동 모드로 작동되는 척추 기구는 처치를 위하여 내부 전원에 충분한 충전을 유지하도록 비활성화될 것이다.

의료 장치(3304)는 임계값 보다 큰 자기장(3310)에서 자기 감응형 스위치(3318)를 배치하는 것에 의해 비활성화될 수 있다. 예를 들어, 제1 작동 모드 동안 크래들(3306)에 다시 의료 장치(3304)를 배치하는 것은 기구를 비활성화할 것이다. 자기장(3310)의 존재시에, 검출 회로는 검출 = 1 상태로부터 검출 = 0 상태로 전환한다. 전형적으로, 의료 장치(3304)는 제1 작동 상태에서 딜레이(D2)보다 긴 시간 기간 동안 활성화되었다. 로직 회로(3324)는 검출 = 0의 상태를 수신할 때 스위치(3314)를 비활성화한다. 스위치(3314)는 로직 회로(3324)에 의해 비활성화되고, 이에 의해 전자 회로(3316)로부터 전원(3312)을 분리한다. 의료 장치(3304)는 스위치(3314)가 전원을 분리하기 전에 연속된 정지로 갈 수 있다. 표시자(3326)는 전원(3312)이 분리되고 의료 장치(3304)가 꺼져 있다는 것을 표시한다. 전자 회로(3316)로부터 전원(3312)을 분리하는 것은 전원(3312)을 방전시킬 수 있는 누설 전류를 감소시키고, 이에 의해 제품의 수명을 증가시킨다.

제3 시간 기간은 딜레이(D2)보다 긴 시간 기간에 대응한다. 한 실시예에서, 제2 작동 모드는 검출 회로(3320)가 딜레이(D2)보다 긴 기간을 위한 검출 = 0의 상태를 유지할 때 발생한다. 예를 들어, 의료 장치(3304)는 3초(D2 = 3초)보다 긴 시간 기간 동안 크래들(3306)에 배치된다. 제2 작동 모드에서, 의료 장치(3304)는 활성화되고 비활성화될 수 없다. 전형적으로, 제2 작동 모드는 의료 장치(3304)를 사용하여 최종 사용자에 대응한다. 척추 기구의 예에서, 의사는 무균 패키징으로부터 장치를 제거하고, 척추 케이지 설치와 같은 수술 처치를 위한 장치를 활성화한다. 제2 작동 모드에서, 의료 장치(3304)는 활성화되고, 전원(3312)은 전자 회로(3316)로부터 분리될 수 없다. 자기 감응형 스위치(3318)의 상태에서 이후의 변경은 제2 작동 모드로 들어간 후에 무시된다. 그러므로 수술실 내의 표유 자기장은 자기 감응형 스위치(3318)에서 상태의 변화를 만들지라도 척추 기구에 영향을 주지 않는다. 로직 회로(3324)는 스위치(3314)를 활성화된 상태로 유지하여 전자 회로(3316)에 결합된 상태로 전원(3312)을 유지한다. 한 실시예에서, 제1 및 제2 시간 기간에 전자 회로(3316)에 공급되는 전원을 표시한 표시자(3326)는 제3의 시간 기간에서 오프된다. 표시자(3326)에 의해 제공되는 이러한 표시 시퀀스는 의료 장치가 활성화되고 더 이상 턴오프될 수 없는 것을 표시한다. 의료 장치(3304)는 전원(3312)이 전력 전자 회로(3316)에 더 이상 충분히 전력을 공급할 수 없을 때까지 사용될 수 있다. 척추 기구의 예에서, 의료 장치(3304)는 단일의 응용 프로그램을 위해 사용되며, 처치 후에 폐기된다. 활성화된 스위치(3314)를 유지하는 것은 사용자가 제2 작동 모드에서 장치를 턴오프할 수 없기 때문에 전원(3312)을 계속 방전한다. 또한, 로직 회로(3324)는 전원(3312)의 전압을 모니터하는 회로를 포함한다. 로직 회로(3324)는 저전압 상태가 발생할 때를 검출하고 의료 장치(3304)의 정지를 개시하며, 이에 의해, 장치를 비작동으로 만든다. 저전압 상태 하에서 의료 장치(3304)의 정지는 잘못된 결과가 발생하기 전에 추가 사용을 방지한다.

도 29는 예시적인 실시예에 따른 의료 장치 활성화 회로의 상태도(3400)를 도시한다. 일반적으로, 활성화 회로는 의료 장치의 작동을 시작하도록 전자 회로에 내부 전원을 결합한다. 제1 작동 모드에서, 의료 장치는 신호가 감지될 때 활성화된다. 의료 장치는 제1 모드 동안 비활성화될 수 있다. 제1 작동 모드는 내부 전원을 이용하여 의료 장치의 테스트 또는 교정을 지지한다. 의료 장치는 제1 작동 모드에서 턴오프될 수 있다. 한 실시예에서, 전원은 의료 장치가 턴오프될 때 된 전자 회로로부터 분리된다. 전자 회로로부터 전원을 분리하는 것은 수명을 최대화하고 방전을 방지한다.

제2 작동 모드에서, 전원은 활성화된 후에 의료 장치의 전자 회로로부터 분리될 수 없다. 제2 모드는 의료 장치의 단일 사용을 지지한다. 특히, 전원은 단일 사용, 처치 또는 수술만을 위해 충분한 충전을 제공할 수 있다. 그 지정된 수명을 초과한 의료 장치의 후속 용도는 저전압(예를 들어, 불충분한 충전)으로 인하여 측정 공정의 완료 전에 실행하기 쉽다. 전원은 교체 또는 충전을 방지하는 방식으로 의료 장치 내에 밀봉될 수 있다. 제2 작동 모드에서, 전원은 전자 회로에 결합되고, 이에 의해 전원은 사용된 후 계속 방전한다. 전원은 궁극적으로 장치를 정지시키고 이에 의해 쓸모없게 하는 부족 전압 상태가 검출되는 지점까지 방전한다. 이 예에서, 의료 장치는 건강 요구조건을 충족시키고 영구적으로 재사용을 방지하는(예를 들어, 의료 장치를 파괴) 공정에서 폐기될 수 있다.

상태도(3400)는 스위치가 의료 장치의 전자 회로로부터 전원을 결합 또는 분리하는 4개의 상태를 도시한다. 발광 다이오드는 의료 장치의 상태에 대한 표시자로 사용될 수 있다. 제1 상태(3402)는 의료 장치의 전원이 의료 장치의 전자 회로로부터 분리되도록 스위치가 비활성화되는 상태를 포함한다. 의료 장치는 제1 상태(3402)에서 턴오프된다. 이 예에서, 의료 장치는 자기 감응형 스위치를 가진다. 자기 감응형 스위치는 자기장의 존재를 검출하도록 사용된다. 자기 감응형 스위치는 검출 상태를 발생시키는 검출 회로에 결합한다. 한 실시예에서, 자기 감응형 스위치는 통상 개방된다. 이것은 자기장이 존재하지 않을 때 검출 = 1 상태를 발생시키는 검출 회로에 대응한다. 검출 = 1 상태는 전자 회로에 전원을 결합하는 스위치를 비활성화한다. 반대로, 검출 회로는 자기 감응형 스위치가 임계값 이상의 자기장의 존재하에서 폐쇄될 때 검출 = 0 상태를 생성한다. 검출 = 0 상태는 스위치가 전자 회로에 전원을 결합하는 것을 가능하게 한다. 발광 다이오드는 의료 장치가 활성화되어 있지 않다는 것을 표시하는 제1 상태(3402)에서 오프된다. 상태도(3400)의 전환(3404)에 의해 예시된 바와 같이, 의료 장치는 자기장이 존재하지 않거나 자기장이 임계값보다 낮을 때 제1 상태(3402)로 있다. 그러므로 전원은 전자 회로로부터 분리되어 있고, 의료 장치는 자기장이 검출되지 않는 한 오프 상태로 있는다.

전환(3408)은 자기 감응형 스위치가 임계값 이상의 자기장의 존재에 있을 때 일어난다. 자기 감응형 스위치는 자기장에 의해 폐쇄된다. 상태도(3400)에서, 전환(3408)은 자기 감응형 스위치가 임계값보다 큰 자기장의 존재하에 있을 때 제2 상태(3406)로 전환한다. 검출 회로는 검출 = 0 상태를 발생시키는 것에 의해 폐쇄된 자기 감응형 스위치에 응답한다. 검출 = 0 상태는 스위치가 전자 회로에 결합하는 것을 가능하게 한다. 의료 장치의 전자 회로는 제2 상태(3406)에서 비활성화된다. 발광 다이오드는 턴온되고, 이에 의해 의료 장치가 활성화된다는 것을 표시하기 위해 발광한다. 한 실시예에서, 제2 상태(3406)는 하나 이상의 사전 결정된 조건에서 전자 회로를 배치하도록 파워 온 리셋(POR)을 개시한다. 한 실시예에서, 의료 장치는 파워 온 리셋 시에 작동될 수 없다.

전환(3410)은 자기 감응형 스위치에 결합된 자기장이 제1 사전 결정된 시간 기간 전에 임계값 아래로 강하하면 일어난다. 전환(3410)은 제2 상태(3406)로부터 제1 상태(3402)로 의료 장치를 전환한다. 그러므로 의료 장치는 활성화 상태로부터 비활성화 상태로 간다. 자기 감응형 스위치는 폐쇄로부터 개방하여 전환(3410)을 유발한다. 검출 회로는 검출 = 0 상태로부터 검출 = 1 상태로 전환하고, 이에 의해 스위치를 비활성화한다. 전원은 제1 상태(3402)에 개시된 바와 같은 전자 회로로부터 분리된다. 발광 다이오드는 또한 제1 상태(3402)에서 턴오프된다. 이 예에서, 제1 사전 결정된 시간 기간은 약 0.5 초이다. 제1 사전 결정된 시간은 체류 자기장으로 인하여 작동 상태로의 장치의 부주의한 활성화를 방지한다.

전환(3414)은 자기 감응형 스위치가 제1 사전 결정된 시간보다 큰 임계값 이상의 자기장에 있으면 일어난다. 전환(3414)은 의료 장치를 제2 상태(3406)로부터 제3 상태(3412)로 전환한다. 제3 상태(3412)에서, 전원은 전자 회로에 결합된 상태로 유지된다. 발광 다이오드는 의료 장치가 활성화된 것을 표시하고 있다. 이 예에서, 파워 온 리셋은 제3의 상태(3412) 전에 완료되고, 의료 장치는 작동될 수 있다.

일반적으로, 제3 상태(3412)는 제1 사전 결정된 시간 기간보다 크지만 제 2 사전 결정된 시간 기간보다 작은 시간 기간 동안 일어난다. 제3 상태(3412)는 의료 장치가 활성화되고 그런 다음 사용자가 선택하는 시간에 불활성화되도록 허용한다. 한 실시예에서, 의료 장치는 제2 사전 결정된 시간 기간의 종료 전에 자기장으로부터 자기 감응형 스위치를 제거하는 것에 의해 활성화로 유지된다. 전환(3416)은 자기장이 임계값 아래로 강하할 때 일어난다. 자기 감응형 스위치는 자기장에서의 변화로 인하여 폐쇄로부터 개방으로 전환한다. 상태도(3400)에 도시된 바와 같이, 전환(3416)은 제3 상태(3412) 자체로 되돌아간다. 전환(3416)은 의료 장치가 제3 상태(3412)에 있는 것을 허용하고, 이에 의해 전자 회로에 전원의 결합을 유지하도록 활성화된 스위치를 유지한다. 검출 회로는 자기 감응형 스위치의 변화를 검출하고, 검출 = 1 상태를 출력한다. 발광 다이오드는 또한 의료 장치가 활성화되고 내부 전원에 의해 전력이 공급되는 것을 표시하고 있다. 이 예에서, 제2 사전 결정된 시간 기간은 약 3초이다. 제2 사전 결정된 시간 기간은 자기장으로부터 멀리 의료 장치를 움직이는 것과 같이 일어나도록 물리적 작용을 위한 충분한 시간을 제공한다.

의료 장치는 임계값보다 큰 자기장에 자기 감응형 스위치를 노출시키는 것에 의해 제3의 상태(3412)에서 비활성화될 수 있다. 자기장에 노출될 때 자기 감응형 스위치는 폐쇄된다. 검출 회로는 자기 감응형 스위치의 변화를 검출하고 검출 = 0 상태를 출력한다. 전환(3418)은 검출 회로가 검출 = 0 상태로 변할 때 제3 상태(3412)로부터 제1 상태(3402)로 전환한다. 제1 상태(3402)에서, 전원은 전자 회로로부터 분리된다. 전자 회로로부터 전력을 제거하는 것은 의료 장치를 비활성화한다. 발광 다이오드는 제1 상태(3402)에서 턴오프된다.

전환(3422)은 자기 감응형 스위치가 제2 사전 결정된 시간 기간보다 긴 동안 임계값보다 큰 자기장에 있으면 일어난다. 이 예에서, 자기 감응형 스위치는 3초보다 긴 시간 기간 동안 자기장 내에서 유지된다. 전환(3422)은 제3의 상태(3412)로부터 제4 상태(3420)로의 전환을 개시한다. 자기 감응형 스위치는 폐쇄된 위치에 유지되고 제1 상태(3402)로부터 제2 상태(3406)로, 제2 상태(3406)로부터 제3의 상태(3412)로, 및 제3의 상태(3412)로부터 제4 상태(3420)로 전환한다. 유사하게, 검출 회로는 다중 전환을 통해 검출 = 0의 상태를 유지한다. 제4 상태(3420)에서, 스위치는 의료 장치의 전자 회로에 전원을 결합하여 활성화 상태를 유지한다. 자기 감응형 스위치의 상태는 제4 상태(3420)로 전환한 후에 무시된다. 그러므로 전원은 더 이상 전자 회로로부터 분리될 수 없다. 발광 다이오드는 제4 상태(3420)에서 턴오프된다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 발광 다이오드는 제2 상태(3406) 및 제3 상태(3412)에 발광한다. 제4 상태(3420)에서 발광 다이오드의 턴오프는 전자 회로가 동력이 공급되며 의료 장치가 제3의 상태(3412)에서 얻을 수 있는 턴오프될 수 없는 것을 표시한다. 전원은 의료 장치가 사용됨으로써 전압을 모니터링할 수 있다. 전원은 전환(3424)을 개시하는 시간에 걸쳐 방전하게 되다. 전환(3424)은 저전압이 전원에서 검출될 때 일어난다. 전환(3424)은 제4 상태(3420)로부터 제1 상태(3402)로 전환한다. 스위치는 제1 상태(3402)에서 비활성화되고, 이에 의해 의료 장치의 전자 회로로부터 전원을 분리한다. 상기된 바와 같이, 자기 감응형 스위치의 상태의 후속 변화는 의료 장치가 제1 상태(3402)로 있는 것 같이 무시된다.

의료 장치를 활성화하는 방법을 다음에 기술된다. 방법의 단계는 임의의 순서로 실행할 수 있다. 파라미터, 위치, 및 궤적을 측정하기 위한 능동 회로를 가지는 척추 기구를 포함하는 비제한적인 예는 활성화 공정을 설명하도록 사용된다. 본 방법은 연장된 시간 기간 동안 저장될 있는 내부 전원을 갖는 의료 장치에 적용 가능하다. 전원은 배터리 수명을 최대화하고, 전원을 방전할 누설 경로를 제거하도록 저장 중에 분리된다. 한 실시예에서, 전원은 교체 또는 재충전될 수 없다. 의료 장치는 단일 응용 프로그램을 위하여 또는 전원이 더 이상 장치의 작동을 지지할 수 없을 때까지 사용될 수 있는 일회용 장치일 수 있다. 의료 장치는 멸균되고 멸균 패키징에 배치될 수 있다. 의료 장치는 개시된 공정을 사용하여 멸균 패키징에 있는 동안 활성화되고, 이에 의해 장치 멸균성에 영향을 주지 않고 장치와의 상호 작용을 가능하게 한다. 이 실시예에서, 의료 장치는 외과적 처치를 지지하고 근육골 계통상의 정량적 측정을 제공하도록 해 수술실에서 수술 중에 사용된다.

제1 단계에서, 임계값 이상의 자기장은 의료 장치에 의해 검출된다. 한 실시예에서, 의료 장치는 자석을 갖춘 크래들에 배치된다. 크래들은 자석 근처에 의료 장치를 정렬하거나 정렬시킬 수 있다. 자석에 의해 발생하는 자기장은 의료 장치를 활성화하는 임계치를 초과한다. 예를 들어, 크래들 근육골 계통 기구 또는 그 안에 측정 장치를 가지는 보철 구성요소와 같은 측정 장치를 홀딩할 수 있다. 제2 단계에서, 전원은 의료 장치의 전자 회로에 결합된다. 이 예에서, 검출된 자기장은 전자 회로에 전원을 결합하는 의료 장치의 스위치를 활성화한다. 그러므로 전자 회로는 전원에 의해 활성화된다. 제3 단계에서, 전자 회로에 전원을 공급하면, 파워 온 리셋을 개시한다. 파워 온 리셋은 사용되는 것의 준비시에 전자 회로의 내부 상태를 초기화할 수 있다. 교정은 또한 의료 장치가 성능 목표를 충족하는 것을 보장하도록 수행될 수 있다. 예를 들어, 척추 기구는 척추 처치에서의 워크플로우를 실행하기 위해 초기화되고, 하중, 하중 위치, 3D 공간에서의 위치, 및 기구 궤적과 같은 정량적 측정의 정확성을 보장하도록 교정될 수 있다. 제4 단계에서, 전원은 자기장이 제1 시간 기간 전에 임계값 이하로 강하할 때 전자 회로로부터 분리된다. 그러므로 제1 시간 내의 자기장으로부터 의료 장치를 제거하는 것은 의료 장치를 정지시키는 것을 허용한다.

제 5 단계에서, 전원이 전자 회로에 결합될 때의 표시가 제공될 수 있다. 예를 들어, 시각, 청각 또는 촉각 수단은 사용자가 의료 장치의 활성화 상태를 보도록 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 의료 장치상의 발광 다이오드는 표시자로서 사용될 수 있다. 발광 다이오드는, 전원이 제2 단계에서 의료 장치가 전자 회로에 결합되고, 이에 의해 의료 장치에 전력이 공급되는 것을 표시할 때 오프 상태로부터 온 상태로 변한다.

제6 단계에서, 의료 장치는 제1 시간 기간보다 긴 동안 임계값 이상의 자기장에 있다. 제7 단계에서, 파워 온 리셋은 제1 기간 만료 전에 완료된다. 의료 장치는 파워 온 리셋 동안 비작동일 수 있다.

의료 장치는 연장된 시간 기간 동안 내부 전원에 의해 활성화되고 전력이 공급되며, 그런 다음 사용자 선택 시에 비활성화될 수 있다. 의료 장치가 활성화되고 비활성화되는 작동 모드는 제 1 시간 기간 후 그러나 제2 시간 기간이 만료되기 전의 시간 기간 동안 선택된다. 제 8 단계에서, 자기장이 제1 시간 기간 후 지만 제2 시간 기간보다 짧은 시간 동안 임계값 아래로 강하하는 것이 검출된다. 이 예에서, 의료 장치는 자기장을 발생시키는 자석에 근접하는 것으로부터 제거될 수 있고, 이에 이해 자기장을 임계값 아래로 감소시킨다. 상기된 바와 같이, 예시적인 제1 시간 기간은 약 0.5초이며, 제2 시간 기간은 약 3초이다. 그러므로 사용자는 자기장으로부터 의료 장치를 제거하는데 2.5초를 가질 것이다, 제 9 단계에서, 전원이 의료 장치의 전자 회로에 결합되어 있는지의 표시가 유지된다. 이 예에서, 발광 다이오드는 의료 장치가 활성화되어 있는지를 표시하도록 전원이 전자 회로에 결합될 때 발광한다. 발광 다이오드는 제1 시간 기간 후 그러나 제2 시간 기간이 만료되기 전에 의료 장치가 자기장으로부터 제거될 때 계속 발광한다. 파워 온 리셋은 완료되고, 의료 장치는 비활성화될 때까지 작동 가능하다. 제10 단계에서, 하나 이상의 테스트는 의료 장치상에서 수행된다. 상기된 바와 같이 장치를 활성화하면, 내부 전원을 사용하는 동안 장치를 테스트하거나 교정하도록 사용될 수 있다.

앞서 설명했듯이, 의료 장치는 제1의 기간 후 그러나 제2 기간이 만료되기 전에 자기장으로부터 제거되면 활성화되고 작동 가능하다. 제11 단계에서, 임계값 이상의 자기장은 제2 기간이 만료 후에 검출된다. 이 예에서, 의료 장치는 활성화되고 작동 가능하다. 임계값 이상의 자기장의 검출은 의료 장치를 비활성화시킨다. 제12 단계에서, 전원은 전자 회로로부터 분리된다. 전원을 분리하는 것은 의료 장치를 비활성화시키고, 배터리를 방전할 수 있는 누설 경로를 최소화한다. 제13 단계에서, 전자 회로로부터 전원의 분리가 표시된다. 이 예에서, 발광 다이오드는 발광으로부터 오프로 변하고, 이에 의해 전원이 분리되고 의료 장치가 비활성화된 것을 표시한다.

의료 장치는 전원이 전자 회로로부터 분리될 수 없도록 활성화될 수 있다. 이것은 일회용 기구 또는 한정된 수명을 가지는 장치에 사용할 수 있다, 한 실시예에서, 의료 장치는 단일 처치를 위해 사용될 수 있는 전원을 가진다. 내부 전원은 교체되거나 충전될 수 없다. 의료 장치를 자기장에 유지하는 것은 전원이 전자 회로로부터 분리될 수 없는 작동 모드를 가능하게 한다. 제14 단계에서, 자기장은 제2 시간 기간보다 긴 시간 기간 동안 임계값을 초과하여 검출된다. 이 예에서, 의료 장치는 3초 이상 동안 자기장에 근접하여 유지되는 것이다. 제15 단계에서, 자기장의 검출이 비활성화된다. 한 실시예에서, 임계값의 상하 자기장의 변화는 무시된다. 전원은 전자 회로에 결합된 상태이다. 의료 장치는 전원이 더 이상 작업을 지지하지 않을 때까지 활성화된다. 또한, 의료 장치는 더 이상 자기장을 임계치 이상 및 이하로의 변화의 영향을 받지않는다. 제16 단계에서, 전원이 전자 회로에 결합된 상태인 표시자가 제공된다. 발광 다이오드는 의료 장치가 제2 시간 기간보다 긴 동안 자기장에 유지될 때 발광으로부터 턴오프로 변할 수 있으며, 이에 의해 전원이 더 이상 전자 회로로부터 분리될 수 없다는 것을 표시한다.

전원은 의료 장치의 작동 및 누설 전류로 인하여 궁극적으로 시간 경과에 따라서 방전할 것이다. 제17 단계에서, 부족 전압 상태가 검출된다. 의료 장치는 전원의 전압이 사전 결정된 전압 이하로 떨어질 때 요구된 바와 같이 수행하지 못할 수 있다. 제18 단계에서, 부족 전압 상태가 검출될 때, 의료 장치는 정지된다. 의료 장치의 정지는 기구의 추가 측정 또는 작동이 수행되는 것을 방지한다. 전원은 계속 방전하여 전압을 더욱 낮출 수 있다. 대안적으로, 전원은 전자 회로로부터 분리된다. 의료 장치는 작동불능이며, 더 이상 사용될 수 없다. 제19 단계에서, 의료 장치는 폐기된다. 의료 장치는 유해물로서 폐기되거나 사용 후에 추후 사용을 방지하도록 파괴될 수 있다.

본 발명은 특정 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당업자는 많은 변형이 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 이루어질 수 것을 인식할 것이다. 이러한 실시예 및 명백한 변형의 각각 본 발명의 사상 및 범위 내에 놓이는 것으로 의도된다.

Claims (120)

1. 내부 전력원을 가지는 의료 장치를 활성화하기 위한 시스템으로서,
   자기 감응형 스위치를 가지는 의료 장치; 및
   자석을 가지는 크래들을 포함하며, 상기 의료 장치는 제1 모드에서는 전자 회로로부터 전력을 분리하도록 구성되고, 상기 의료 장치는 제2 모드에서는 상기 전자 회로로 전력을 유지하도록 구성되는, 의료 장치 활성화 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 자기 감응형 스위치에 결합되는 검출 회로;
   상기 검출 회로에 결합된 딜레이 회로;
   상기 딜레이 회로에 결합된 로직 회로; 및
   상기 전자 회로에 전원을 결합하고, 상기 로직 회로에 결합된 제어 단자를 가지는 스위치를 포함하는, 의료 장치 활성화 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 자기 감응형 스위치는 임계값 이상의 자기장이 존재하는 상태를 변화시키며, 상기 검출 회로는 상기 자기 감응형 스위치의 상태에서의 변호를 검출하고, 상기 딜레이 회로는 제1 시간 기간 및 제2 시간 기간 동안 상기 자기 감응형 스위치의 상태를 평가하는, 의료 장치 활성화 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 크래들은 임계값보다 큰 자기장을 발생시키는, 의료 장치 활성화 시스템.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 검출 회로, 상기 딜레이 회로, 상기 로직 회로는 자기장이 제1 시간 기간 전에 임계값 아래로 강하할 때 상기 전자 회로로부터 전원을 분리하기 위해 응답하는, 의료 장치 활성화 시스템.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 검출 회로, 상기 딜레이 회로, 상기 로직 회로는 자기장이 제1 시간보다 크지만 제2 시간보다 짧은 시간 기간에 임계값 아래로 강하할 때 상기 전자 회로에 전원의 결합을 유지하기 위해 응답하는, 의료 장치 활성화 시스템.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 검출 회로, 상기 딜레이 회로, 상기 로직 회로는 자기장이 제2 시간 기간 후에 임계값 이상일 때 상기 전자 회로로부터 전원을 분리하기 위해 응답하는, 의료 장치 활성화 시스템.
8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 검출 회로, 상기 딜레이 회로, 상기 로직 회로는 제2 시간 기간 후에 전원의 결합을 유지하기 위해 응답하고, 이에 의해 상기 자기 감응형 스위치의 상태에서의 변화가 변화를 만들지 않는, 의료 장치 활성화 시스템.
9. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자기 감응형 스위치는 리드 스위치 또는 홀 이펙트 장치인, 의료 장치 활성화 시스템.
10. 파라미터 측정을 위한 내부 전원을 가지는 폐기성 의료 장치를 활성화하는 방법으로서,
    임계값 이상의 자기장에 근접하여 상기 의료 장치를 배치하는 단계;
    상기 의료 장치의 전자 회로에 전원을 결합하는 단계;
    사전 결정된 시간 기간 동안 자기장 내에서 상기 의료 장치를 유지하는 단계;
    상기 의료 장치가 활성화되고 전원이 상기 전자 회로로부터 분리될 수 없다는 것을 표시하는 단계; 및
    자기장에서의 추가의 변화를 무시하는 단계를 포함하는, 폐기성 의료 장치 활성화 방법.
11. 제10항에 있어서,
    부족 전압 상태를 검출하는 단계;
    부족 전압 상태가 검출될 때 상기 의료 장치를 정지시키는 단계; 및
    상기 의료 장치를 폐기하는 단계를 포함하는, 폐기성 의료 장치 활성화 방법.
12. 의료 장치 활성화 방법으로서,
    임계값 이상의 자기장을 검출하는 단계;
    상기 의료 장치의 전자 회로에 전원을 결합하는 단계;
    상기 전자 회로의 파워 온 리셋을 개시하는 단계; 및
    자기장이 제1 시간 기간 전에 임계값 아래로 강하할 때 상기 전자 회로로부터 전원을 분리하는 단계를 포함하는, 의료 장치 활성화 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 전원이 상기 전자 회로에 결합되는 것을 표시하는 단계를 추가로 포함하는, 의료 장치 활성화 방법.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    제1 시간 기간보다 긴 시간 기간 동안 임계값 이상의 자기장을 검출하는 단계; 및
    제1 시간 기간에 앞서 파워 온 리셋을 완료하는 단계를 추가로 포함하는, 의료 장치 활성화 방법.
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 시간 기간 후에 그러나 제2 시간 기간보다 작은 임계값 아래로 강하하는 자기장을 검출하는 단계; 및
    상기 전원이 상기 전자 회로에 결합 되었다는 표시를 유지하는 단계를 추가로 포함하는, 의료 장치 활성화 방법.
16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 의료 장치상에서 하나 이상의 테스트를 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 의료 장치 활성화 방법.
17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 시간 기간보다 큰 시간에 임계값 이상의 자기장을 검출하는 단계;
    상기 전자 회로로부터 전원을 분리하는 단계; 및
    전원이 상기 전자 회로로부터 분리되었다는 것을 표시하는 단계를 추가로 포함하는, 의료 장치 활성화 방법.
18. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 시간 기간보다 큰 시간 기간 동안 임계값 이상의 자기장을 검출하는 단계;
    자기장 검출을 비활성화하는 단계로서, 이때는 전원이 상기 전자 회로에 결합된 상태를 유지하며; 및
    전원이 상기 전자 회로에 결합 된다는 것을 표시하는 단계를 추가로 포함하는, 의료 장치 활성화 방법.
19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    부족 전압 상태를 검출하는 단계; 및
    부족 전압 상태가 검출될 대 상기 의료 장치를 정지시키는 단계를 추가로 포함하는, 의료 장치 활성화 방법.
20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 의료 장치를 폐기하는 단계를 추가로 포함하는, 의료 장치 활성화 방법.
21. 근육골 계통을 위한 삽입 측정 시스템으로서,
    측정 기구를 포함하며; 상기 측정 기구는,
    샤프트,
    상기 샤프트의 근위 단부에 결합되는 핸들,
    근육골 계통 내로 삽입을 위하여 상기 샤프트의 원위 단부에 결합되는 센서 장착 헤드, 및
    상기 핸들에 근접하여 위치된 상기 센서 장착 헤드에 작동적으로 결합되는 전자 회로를 포함하는, 근육골 계통을 위한 삽입 측정 시스템.
22. 제21항에 있어서, 상기 센서 장착 헤드는 인가되는 힘, 압력, 또는 하중을 측정하기 위한 센서를 포함하는, 근육골 계통을 위한 삽입 측정 시스템.
23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 센서 장착 헤드는,
    외부면을 가지는 제1 지지 구조;
    외부면을 가지는 제2 지지 구조; 및
    상기 제1 및 제2 지지 구조에 결합되는 다수의 하중 센서를 포함하는, 근육골 계통을 위한 삽입 측정 시스템.
24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 지지 구조의 외부면은 볼록한, 근육골 계통을 위한 삽입 측정 시스템.
25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 다수의 하중 센서들은 압전 저항서 센서인, 근육골 계통을 위한 삽입 측정 시스템.
26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    하중 플레이트가 상기 다수의 하중 센서들에 결합하는, 근육골 계통을 위한 삽입 측정 시스템.
27. 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 하중 센서들에 전자 회로를 결합하는 인터커넥터를 추가로 포함하며, 상기 인터커넥터는 상기 샤프트에 있는 종방향 통로를 통하여 결합하는, 근육골 계통을 위한 삽입 측정 시스템.
28. 제21항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 회로는 상기 핸들에 수용되는, 근육골 계통을 위한 삽입 측정 시스템.
29. 제21항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    인서트 기구를 포함하며,
    상기 인서트 기구는,
    샤프트;
    상기 샤프트의 원위 단부에 결합되는 팁;
    상기 샤프트의 근위 단부에 결합되는 부착/해제 메커니즘; 및
    전자기구 조립체를 추가로 포함하는, 근육골 계통을 위한 삽입 측정 시스템.
30. 제29항에 있어서,
    상기 측정 기구 또는 상기 인서트 기구로부터 데이터를 수신하기 위한 디스플레이를 가지는 원격 시스템을 추가로 포함하는, 근육골 계통을 위한 삽입 측정 시스템.
31. 수술실을 위한 척추 기구 시스템으로서,
    다수의 척추 기구로서, 각 척추 기구가 하중을 측정하기 위한 센서 장착 헤드를 가지며, 상기 다수의 척추 기구의 센서 장착 헤드는 상이한 높이 및 길이를 가지는 상기 다수의 척추 기구; 및
    상기 다수의 척추 기구 중 적어도 하나로부터 데이터를 수신하기 위한 디스플레이를 가지는 원격 시스템을 포함하는, 수술실을 위한 척추 기구 시스템,
32. 제31항에 있어서,
    위치 및 위치 선정을 측정하기 위한 적어도 하나의 가속도계를 갖는 적어도 하나를 가진 인서트 기구를 추가로 포함하는, 수술실을 위한 척추 기구 시스템,
33. 제31항 또는 제32항에 있어서,
    상기 다수의 척추 기구는 상기 센서 장착 헤드에 인가된 하중의 위치를 측정하는, 수술실을 위한 척추 기구 시스템,
34. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 척추 기구의 각각은,
    샤프트;
    상기 샤프트의 근위 단부에 결합된 핸들;
    상기 샤프트의 원위 단부에 결합된 센서 장착 헤드;
    상기 핸들에 위치된 상기 센서 장착 헤드에 작동적으로 결합 되는 전자 회로;
    인터커넥터가 상기 샤프트에 있는 종방향 통로를 통하여 결합하는 상기 센서 장착 헤드에 상기 전자 회로를 결합하는 인터커넥터를 포함하는, 수술실을 위한 척추 기구 시스템,
35. 제32항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트 기구는,
    샤프트;
    상기 샤프트의 원위 단부에 결합된 팁;
    상기 샤프트의 근위 단부에 결합된 부착/해제 메커니즘;
    상기 샤프트에 결합되는 핸들;
    적어도 하나의 센서; 및
    위치선정 및 위치를 측정하기 위한 전자 회로를 포함하는, 수술실을 위한 척추 기구 시스템,
36. 제34항 또는 제35항에 있어서,
    상기 전자 회로는 전원을 포함하는, 수술실을 위한 척추 기구 시스템,
37. 수술실에 척추 기구를 제공하는 방법으로서,
    개개의 멸균된 패키지 내에 상기 다수의 척추 기구를 각각 제공하는 단계로서, 다수의 척추 기구들이 각각 상이한 센서 장착 헤드 높이 또는 길이를 가지는 단계;
    척추 영역의 파라미터를 분산시키고 측정하기 위하여 상기 다수의 척추 기구 중 적어도 하나를 선택하는 단계;
    멸균된 패키지로부터 선택된 척추 기구를 제거하는 단계; 및
    파라미터를 측정하기 위하여 선택된 척추 기구를 활성화하는 단계를 포함하는, 수술실에 척추 기구를 제공하는 방법.
38. 제37항에 있어서,
    처치 후에 사용된 척추 기구를 폐기하는 단계; 및
    처치 후에 폐기된 척추 기구를 대체하는 단계를 포함하는, 수술실에 척추 기구를 제공하는 방법.
39. 제37항 또는 제38항에 있어서,
    정량적 측정 데이터를 제공하기 위하여 수술실 내의 원격 시스템에 선택된 척추 기구를 결합하는 단계를 추가로 포함하는, 수술실에 척추 기구를 제공하는 방법.
40. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    사전 결정된 높이를 가지는 수동형 척추 기구로 척추 영역을 분산시키는 단계;
    상기 수동형 척추 기구를 제거하는 단계;
    사전 결정된 높이를 가지는 상기 선택된 척추 기구를 삽입하는 단계; 및
    척추 영역의 파라미터를 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 수술실에 척추 기구를 제공하는 방법.
41. 척추 영역을 위한 삽입 측정 시스템으로서,
    척추 기구를 포함하며; 상기 척추 기구는,
    샤프트;
    상기 샤프트의 근위 단부에 결합되는 핸들;
    상기 샤프트의 원위 단부에 결합되는 제거 가능한 센서 장착 헤드; 및
    상기 센서 장착 헤드에 작동적으로 결합되는 제거 가능한 전자기구 조립체를 포함하는, 척추 영역을 위한 삽입 측정 시스템.
42. 제41항에 있어서,
    상기 샤프트의 원위 단부에 결합하기 위한 다수의 제거 가능한 센서 장착 헤드를 추가로 포함하며, 상기 다수의 센서 장착 헤드의 각각은 척추 영역을 분산시키기 위하여 상이한 높이를 가지는, 척추 영역을 위한 삽입 측정 시스템.
43. 제41항 또는 제42항에 있어서,
    상기 샤프트의 원위 단부와 상기 센서 장착 헤드의 근위 단부는 상기 샤프트의 근위 단부에 상기 센서 장착 헤드를 물리적으로 부착하기 위한 커플링을 포함하며, 상기 샤프트의 원위 단부는 전기 인터페이스를 갖고, 상기 센서 장착 헤드의 근위 단부는 상기 샤프트의 원위 단부 상의 전기 인터페이스에 대응하는 전기 인터페이스를 갖는, 척추 영역을 위한 삽입 측정 시스템.
44. 제43항에 있어서,
    상기 샤프트의 원위 단부에 있는 전기 인터페이스에 결합되는 인터커넥터를 추가로 포함하며, 상기 인터커넥터는 상기 샤프트에 있는 종방향 통로를 통하여 결합하고, 상기 인터커넥터는 상기 핸들에 있는 전기 인터페이스에 결합하는, 척추 영역을 위한 삽입 측정 시스템.
45. 제41항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자기구 조립체를 수용하는 모듈을 추가로 포함하며, 상기 모듈은 상기 전자기구 조립체에 결합 되는 전기 인터페이스를 포함하는, 척추 영역을 위한 삽입 측정 시스템.
46. 제45항에 있어서,
    상기 모듈은 상기 핸들에 있는 캐비티에 끼워지는, 척추 영역을 위한 삽입 측정 시스템.
47. 제41항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 장착 헤드 및 모듈은 폐기성인, 척추 영역을 위한 삽입 측정 시스템.
48. 제41항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 장착 헤드는,
    외부면을 가지는 제1 지지 구조;
    외부면을 가지는 제2 지지 구조; 및
    상기 센서 장착 헤드의 근위 단부 상의 전기 인터페이스에 결합되는 다수의 하중 센서를 포함하는, 척추 영역을 위한 삽입 측정 시스템.
49. 제41항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척추 영역에 보철 구성요소를 배치하기 위한 인서트 기구를 추가로 포함하며, 상기 인서트 기구는 상기 보철 구성요소 또는 인서트 기구의 정렬, 회전, 각도, 또는 위치 중 하나를 측정하기 위한 전자기구 조립체를 포함하는, 척추 영역을 위한 삽입 측정 시스템.
50. 제49항에 있어서,
    상기 척추 기구 또는 인서트 기구로부터 데이터를 수신하기 위한 디스플레이를 가지는 원격 시스템을 추가로 포함하는, 척추 영역을 위한 삽입 측정 시스템.
51. 측정 시스템으로서,
    핸들 및 샤프트를 가지는 척추 기구;
    상기 샤프트의 원위 단부에 결합하기 위한 다수의 제거 가능한 센서 장착 헤드로서, 다수의 제거 가능한 센서 장착 헤드는 각각 상이한 높이를 가지며, 다수의 제거 가능한 센서 장착 헤드는 다수의 하중 센서를 포함하는, 다수의 제거 가능한 센서 장착 헤드; 및
    상기 다수의 하중 센서들로부터 정량적 데이터를 제공하기 위한 전자기구 조립체를 포함하는, 측정 시스템.
52. 제51항에 있어서,
    상기 척추 기구의 전자기구 조립체와 통신하기 위한 원격 시스템을 추가로 포함하며, 상기 원격 시스템은 디스플레이를 포함하는, 측정 시스템.
53. 제51항 또는 제52항에 있어서,
    척추 영역에 보철 구성요소를 배치하기 위한 인서트 기구를 추가로 포함하며, 상기 인서트 기구는 상기 보철 구성요소 또는 인서트 기구의 정렬, 회전, 각도, 또는 위치 중 하나를 측정하기 위한 전자기구 조립체를 포함하는, 측정 시스템.
54. 제51항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자기구 조립체는 모듈에 수용되며, 상기 모듈은 전기 인터페이스를 포함하고, 상기 모듈은 상기 척추 기구의 핸들의 캐비티에 끼워지며, 상기 핸들의 캐비티는 전기 인터페이스를 포함하는, 측정 시스템.
55. 제51항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트의 원위 단부의 전기 인터페이스에 결합되는 인터커넥터를 추가로 포함하며, 상기 인터케넉터는 상기 핸들에 있는 전기 인터페이스에 결합하도록 상기 샤프트에 있는 종방향 통로를 통하여 결합하는, 측정 시스템.
56. 제51항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트의 원위 단부와 상기 센서 장착 헤드의 근위 단부는 상기 샤프트의 근위 단부에 상기 센서 장착 헤드를 물리적으로 부착하기 위한 커플링을 포함하며, 상기 샤프트의 원위 단부는 전기 인터페이스를 갖고, 상기 센서 장착 헤드의 근위 단부는 상기 샤프트의 원위 단부 상의 전기 인터페이스에 대응하는 전기 인터페이스를 갖는, 측정 시스템.
57. 척추 영역을 측정하기 위한 방법으로서,
    각각 상이한 높이를 가지는 다수의 제거 가능한 센서 장착 헤드 중 하나를 선택하는 단계;
    척추 기구의의 샤프트의 원위 단부에 제1 제거 가능한 센서 장착 헤드를 결합하는 단계; 및
    상기 제1 센서 장착 헤드의 센서들에 작동적으로 결합하는 전자기구 조립체를 가지는 모듈을 상기 척추 기구에 결합하는 단계를 포함하는, 척추 영역 측정 방법.
58. 제57항에 있어서,
    상기 척추 기구의 샤프트의 원위 단부로부터 제1 제거 가능한 센서 장착 헤드를 제거하는 단계;
    상이한 높이를 갖는 나머지 다수의 센서 장착 헤드 중 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 척추 기구의 샤프트의 원위 단부에 제2 제거 가능한 센서 장착 헤드를 결합하는 단계를 포함하는, 척추 영역 측정 방법.
59. 제57항 또는 제58항에 있어서,
    상기 척추 기구를 활성화하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 모듈 내에 있는 전원은 상기 척추 영역의 정량적 측정을 제공하기 위하여 상기 전자기구 조립체에 결합하는, 척추 영역 측정 방법.
60. 제57항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척추 기구의 핸들의 캐비티에 모듈을 배치하는 단계를 추가로 포함하는, 척추 영역 측정 방법.
61. 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템으로서,
    척추 영역에 보철 구성요소의 배치를 지지하도록 구성되고, 인서트 기구의 위치 및 위치 선정에 정량적 데이터를 제공하도록 구성된 정렬 회로를 포함하는 전자기구 조립체; 및
    상기 인서트 기구로부터 정량적 데이터를 수신하고 디스플레이하도록 구성된 디스플레이를 갖는 원격 시스템을 포함하는, 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템.
62. 제61항에 있어서,
    상기 척추 영역에 의해 인가된 하중을 측정하기 위한 적어도 하나의 하중 센서를 갖는 척추 기구를 추가로 포함하는, 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템.
63. 제61항 또는 제62항에 있어서,
    상기 정렬 회로는 적어도 하나의 가속도계를 포함하는, 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템.
64. 제61항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보철 구성요소는 상기 인서트 기구에 결합하고, 상기 인서트 기구의 위치 및 위치선정 상의 정량적 데이터는 상기 보철 구성요소의 위치 및 위치선정에 대응하는, 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템.
65. 제61항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트 기구는,
    샤프트;
    보철 구성요소를 유지하고 해제하기 위하여 상기 샤프트의 원위 단부에 결합되는 팁;
    상기 샤프트의 근위 단부에 결합되는 부착/해제 메커니즘; 및
    전자기구 조립체를 포함하는, 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템.
66. 제65항에 있어서,
    상기 전자기구 조립체는 상기 핸들에 수용되는, 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템.
67. 제65항 또는 제66항에 있어서,
    상기 전자기구 조립체는 상기 인서트 기구의 위치 및 위치선정의 실시간 시각화를 제공하기 위하여 상기 원격 시스템에 무선 결합하기 위한 통신 회로를 포함하는, 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템.
68. 제65항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트 기구의 팁은 척추 케이지를 유지하고 해제할 수 있는, 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템.
69. 제61항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트 기구의 궤적은 상기 척추 기구의 이전 궤적에 관계하여 디스플레이되는, 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템.
70. 제67항에 있어서,
    상기 척추 기구는,
    샤프트;
    상기 샤프트의 원위 단부에 결합된 핸들;
    상기 척추 기구 내로 삽입을 위하여 구성된 상기 샤프트의 원위 단부에 결합되는 센서 장착 헤드; 및
    상기 핸들에 근접하여 위치된 상기 센서 장착 헤드에 작동적으로 결합되는 전자기구 조립체를 포함하는, 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템.
71. 제70항에 있어서,
    상기 척추 기구의 센서 장착 헤드는 하중 및 하중의 위치를 측정하기 위한 다수의 하중 센서를 포함하는, 근육골 계통을 위한 척추 측정 시스템.
72. 척추 영역에 보철 구성요소를 배치하기 위한 인서트 기구로서,
    샤프트;
    상기 보철 구성요소를 유지하고 해제하기 위하여 상기 샤프트의 원위 단부에 결합되는 팁;
    상기 샤프트의 근위 단부에 결합되는 부착/해제 메커니즘;
    상기 샤프트의 근위 단부에 근접하여 상기 샤프트에 결합되는 핸들; 및
    상기 인서트 기구의 위치 및 위치선정에 정량적 데이터를 제공하기 위한 적어도 하나의 가속도계를 포함하는 전자기구 조립체를 포함하는, 인서트 기구.
73. 제72항에 있어서,
    상기 전자기구 조립체는 상기 핸들에 수용되는, 인서트 기구.
74. 제71항 또는 제72항에 있어서,
    상기 전자기구 조립체는 상기 인서트 기구의 위치 및 위치선정의 실시간 시각화를 제공하기 위하여 원격 시스템에 무선 결합하기 위한 통신 회로를 포함하는, 인서트 기구.
75. 제72항 내지 제74항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트 기구의 팁은 척추 케이지를 유지하고 해제할 수 있는, 인서트 기구.
76. 척추 영역에 보철 구성요소를 삽입하기 위한 방법으로서,
    상기 척추 영역을 분산시키는 단계;
    상기 척추 영역으로 상기 인서트 기구에 결합된 보철 구성요소를 안내하는 단계;
    상기 보철 구성요소의 정렬, 회전, 각도, 또는 위치 중 적어도 하나를 측정하는 단계; 및
    상기 보철 구성요소의 정렬, 회전, 각도, 또는 위치 중 적어도 하나의 정보를 송신하는 단계를 포함하는, 척추 영역에 보철 구성요소를 삽입하는 방법.
77. 제76항에 있어서,
    상기 척추 영역에 대한 상기 보철 구성요소의 궤적을 시각화하기 위하여 원격 시스템상의 송신된 데이터를 디스플레이하는 단계를 추가로 포함하는, 척추 영역에 보철 구성요소를 삽입하는 방법.
78. 제76항 또는 제77항에 있어서,
    상기 원격 시스템상의 이전 궤적에 상기 보철 구성요소의 궤적을 비교하는 단계를 추가로 포함하는, 척추 영역에 보철 구성요소를 삽입하는 방법.
79. 제76항 내지 제78항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 척추 영역에 상기 보철 구성요소를 삽입하는 단계;
    상기 보철 구성요소를 해제하는 단계; 및
    상기 척추 영역으로부터 상기 인서트 기구를 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 척추 영역에 보철 구성요소를 삽입하는 방법.
80. 제76항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트 기구를 폐기하는 단계를 추가로 포함하는, 척추 영역에 보철 구성요소를 삽입하는 방법.
81. 근육골 계통을 위한 정형외과 측정 장치로서,
    제1 하우징 구성요소;
    제1 하우징 구성요소에 결합되어 상기 장치의 핸들, 샤프트, 및 센서 장착 헤드를 형성하는 제2 하우징 구성요소; 및
    근육골 계통의 파라미터를 측정하도록 구성된 센서 장착 헤드에 결합되는 적어도 하나의 센서를 포함하는, 근육골 계통을 위한 정형외과 측정 장치.
82. 제81항에 있어서,
    상기 제1 하우징 구성요소에 있는 캐비티;
    상기 캐비티에 있는 전자기구 조립체; 및
    상기 전자기구 조립체 결합되는 전원을 포함하는, 측정 도구.
83. 제82항에 있어서,
    하나 이상의 유지 특징부들은 상기 캐비티에서 상기 전자기구 조립체를 유지하는, 측정 도구.
84. 제82항 또는 제83항에 있어서,
    측정 도구의 핸들은 상기 전자기구 조립체와 전원을 수용하는, 측정 도구.
85. 제81항 내지 제84항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하우징 구성요소는 폴리카보네이트로 구성되는, 측정 도구.
86. 제81항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸들로부터 상기 센서 장착 헤드까지 상기 샤프트에 있는 적어도 하나의 채널; 및
    상기 전자기구 조립체에 적어도 하나의 센서를 결합하는 상기 샤프트의 채널에 있는 가요성 인터커넥터를 추가로 포함하는, 측정 도구.
87. 제86항에 있어서,
    상기 전자기구 조립체는,
    인쇄회로 기판;
    상기 인쇄회로 기판상에 장착되는 전자 회로;
    상기 전자 회로에 장착되고, 상기 전자 회로에 결합하는 하나 이상의 배터리들; 및
    상기 전자 회로에 결합되고, 상기 가요성 인터커넥터가 결합하는 하나 이상의 커넥터를 포함하는, 측정 도구.
88. 제81항 내지 제87항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하우징 구성요소는 각각 서로 결합하는 대응 접합면들을 포함하는, 측정 도구.
89. 제88항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하우징 구성요소의 접합면들은 접착제 채널을 포함하는, 측정 도구.
90. 제88항 또는 제89항에 있어서,
    탄성 접착제는 상기 센서 장착 헤드에 대응하는 상기 제1 및 제2 하우징 구성요소의 접합면을 결합하는, 측정 도구.
91. 제81항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 장착 헤드는,
    제1 지지 구조;
    제2 지지 구조; 및
    하중 및 하중의 위치를 측정하기 위하여 상기 제1 및 제2 지지 구조에 결합되는 적어도 하나의 센서를 포함하는, 측정 도구.
92. 제91항에 있어서,
    상기 센서 장착 헤드는,
    상기 적어도 하나의 센서에 결합되는 유지 구조; 및
    상기 적어도 하나의 센서에 결합되는 가요성 인터커넥터를 추가로 포함하는, 측정 도구.
93. 척추 영역에 있는 하중을 측정하기 위한 척추 기구로서,
    제1 하우징 구성요소;
    상기 제1 하우징 구성요소에 결합되어, 핸들, 샤프트 및 센서 장착 헤드를 갖는 하우징을 형성하는 제2 하우징 구성요소로서, 상기 제1 하우징 구성요소는 상기 센서 장착 헤드의 제1 지지 구조를 포함하고, 상기 제2 하우징 구성요소는 상기 센서 장착 헤드의 제2 지지 구조를 포함하는, 상기 제2 하우징 구성요소; 및
    하중을 측정하기 위하여 상기 센서 장착 헤드의 제1 및 제2 지지 구조에 결합되는 다수의 센서를 포함하는, 척추 기구.
94. 제93항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하우징 구성요소들은 폴리카보네이트로 몰딩되는, 척추 기구.
95. 제93항 또는 제94항에 있어서,
    상기 핸들에 있는 전자기구 조립체; 및
    상기 샤프트의 채널에 있으며, 상기 다수의 센서에 상기 전자기구 조립체를 결합하는 가요성 인터커넥터를 추가로 포함하는, 척추 기구.
96. 제93항 내지 제95항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하우징 구성요소들은 서로 결합하는 대응 접합면을 포함하는, 척추 기구.
97. 제93항 내지 제96항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 하우징 구성요소들의 상기 접합면은 접착제 채널을 포함하는, 척추 기구.
98. 제93항 내지 제97항 중 어느 한 항에 있어서,
    탄성 접착제는 상기 센서 장착 헤드가 압축하는 것을 허용하도록 제2 지지 구조에 대한 제1 지지 구조에 대응하는 상기 접합면을 결합하는, 척추 기구.
99. 제98항에 있어서,
    비탄성 접착제는 나머지 접합면들을 결합하는, 척추 기구.
100. 접합면을 가지는 제1 하우징 구성요소와 대응 접합면을 가지는 제2 하우징 구성요소를 포함하는 파라미터 측정 도구를 결합하는 방법으로서,
     제1 접착제로 상기 제2 하우징 구성요소에 상기 제1 하우징 구성요소의 접합면의 일부를 부착하는 단계; 및
     제2 접착제로 상기 제1 하우징 구성요소 및 제2 하우징 구성요소의 접합면의 나머지 부분을 부착하는 단계로서, 상기 제2 접착제가 탄성이며 파라미터를 측정하기 위하여 제1 및 제2 하우징 구성요소의 일부가 그 내부의 센서를 압축하는 것을 허용하는 단계를 포함하는, 파라미터 측정 도구를 결합하는 방법.
101. 근육골 계통의 파라미터를 측정하기 위한 측정 도구로서,
     센서 장착 헤드를 포함하고, 상기 센서 장착 헤드는,
     제1 지지 구조;
     제2 지지 구조;
     상기 제1 지지 구조의 내부면에 결합되는 인터커넥터; 및
     상기 인터커넥터와 상기 제2 지지 구조의 내부면에 결합되는 다수의 센서를 포함하는, 측정 도구.
102. 제101항에 있어서,
     상기 센서 장착 헤드의 압축을 허용하기 위하여 상기 제1 및 제2 지지 구조의 주변 접합면들 사이의 갭을 추가로 포함하는, 측정 도구.
103. 제102항에 있어서,
     상기 주변 접합면들 사이의 갭은 상기 제2 지지 구조에 상기 제1 지지 구조를 결합하기 위한 탄성 접착제가 충전되는, 측정 도구.
104. 제101항 내지 제103항 중 어느 한 항에 있어서,
     상기 제1 지지 구조는 상기 인터커넥터를 정렬하고 위치시키는 측벽을 포함하는, 측정 도구.
105. 제101항 내지 제104항 중 어느 한 항에 있어서,
     상기 인터커넥터 위에 놓인 센서 가이드를 추가로 포함하며, 상기 제1 지지 구조의 측벽은 상기 인터커넥터에 대한 센서 가이드를 정렬하고 위치시키는, 측정 도구.
106. 제105항에 있어서,
     상기 센서 가이드는 상기 인터커넥터를 노출시키기 위한 다수의 개구를 포함하는, 측정 도구.
107. 제101항 내지 제106항 중 어느 한 항에 있어서,
     상기 다수의 센서와 상기 제2 지지 구조의 내부면 사이에 결합되는 하중 플레이트를 추가로 포함하는, 측정 도구.
108. 제101항 내지 제107항 중 어느 한 항에 있어서,
     상기 제1 및 제2 지지 구조의 외부면은 볼록한, 측정 도구.
109. 제101항 내지 제108항 중 어느 한 항에 있어서,
     상기 도구는 상기 다수의 센서에 작동적으로 결합 된 전자기구 조립체를 포함하는, 측정 도구.
110. 제101항 내지 제109항 중 어느 한 항에 있어서,
     근위 단부 상에 플랜지를 가지는 핸들; 및
     상기 핸들의 원위 단부에 결합되는 근위 단부와 상기 센서 장착 헤드의 근위 단부에 결합되는 원위 단부를 가지는 샤프트를 추가로 포함하고, 상기 인터커넥터는 상기 다수의 센서에 상기 전자기구 조립체를 결합하고, 상기 인터커넥터는 상기 샤프트의 종방향 통로를 통해 결합하는, 측정 도구.
111. 근육골 계통의 파라미터를 측정하기 위한 측정 도구로서,
     센서 장착 헤드를 포함하며; 상기 센서 장착 헤드는,
     주변 표면을 가지는 제1 지지 구조;
     주변 표면을 가지는 제2 지지 구조; 및
     상기 제1 및 제2 지지 구조의 내부면들 사이에 결합되는 다수의 센서를 포함하며, 상기 제1 및 제2 지지 구조의 주변 표면들은 서로 결합되고, 갭은 상기 주변 표면을 분리하여, 상기 센서 장착 헤드의 압축을 허용하는, 측정 도구.
112. 제111항에 있어서,
     상기 제1 및 제2 지지 구조의 주변 표면들에 결합 되는 탄성 접착제를 추가로 포함하는, 측정 도구.
113. 제111항 또는 제112항에 있어서,
     상기 센서 장착 헤드는 하중 크기 및 하중의 위치를 측정하는, 측정 도구.
114. 제111항 내지 제113항 중 어느 한 항에 있어서,
     상기 다수의 센서는 폴리머 센서인, 측정 도구.
115. 제111항 내지 제114항 중 어느 한 항에 있어서,
     전자기구 조립체;
     상기 다수의 센서에 작동적으로 결합되는 인터커넥터;
     상기 센서 장착 헤드의 정렬, 회전, 각도, 및 위치 중 하나를 측정하기 위하여 상기 전자기구 조립체에 결합되는 가속도계를 추가로 포함하는, 측정 도구.
116. 제115항에 있어서,
     상기 인터커넥터의 일부 위에 놓이는 센서 가이드를 추가로 포함하며, 상기 제1 지지 구조는 상기 센서 가이드를 정렬하고 위치시키는 측벽을 포함하며, 상기 센서 가이드는 상기 다수의 센서를 수용하기 위한 다수의 개구를 포함하는, 측정 도구.
117. 제111항 내지 제116항 중 어느 한 항에 있어서,
     상기 다수의 센서와 상기 제2 지지 구조의 내부면 사이에 결합되는 하중 플레이트를 추가로 포함하는, 측정 도구.
118. 제111항 내지 제117항 중 어느 한 항에 있어서,
     근위 단부 상에 플랜지를 가지는 핸들; 및
     상기 핸들의 원위 단부에 결합되는 근위 단부와 상기 센서 장착 헤드의 근위 단부에 결합되는 원위 단부를 가지는 샤프트를 추가로 포함하고, 상기 인터커넥터는 상기 핸들에 수용되며, 상기 인터커넥터는 상기 다수의 센서에 상기 전자기구 조립체를 결합하고, 상기 인터커넥터는 상기 샤프트의 종방향 통로를 통해 결합하는, 측정 도구.
119. 제118항에 있어서,
     상기 핸들, 샤프트, 제1 지지 구조 및 제2 지지 구조는 폴리카보네이트로 구성되는, 측정 도구.
120. 척추간 하중을 측정하기 위한 척추 기구 하우징을 형성하는 방법으로서,
     핸들 부분, 샤프트 부분, 및 제1 지지 구조를 갖는 제1 하우징 구성요소를 몰딩하는 단계; 및
     핸들 부분, 샤프트 부분, 및 제2 지지 구조를 갖는 제2 하우징 구성요소를 몰딩하는 단계를 포함하며, 상기 제1 및 제2 하우징 구성요소들은 폴리카보네이트로 형성되고, 상기 제1 및 제2 지지 구조들은 대응하는 주변 표면들을 갖고, 상기 제1 및 제2 하우징 구성요소들이 서로 결합될 때 대응하는 주변 표면 사이에 갭이 형성되는, 척추 기구 하우징 형성 방법.

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