(57)【要約】  外部デバイスと内部デバイスの両方の作動用エネルギの無線結合を使用するシステムおよび方法は、外部センサアレイおよび移植可能デバイスを含めて開示される。伝達される信号は電子信号、光信号、生体力学的信号その他として、内部の解剖学的組織および移植組織のインサイツの検知および監視を、無線式の生体適合性で電磁的に電力供給されるセンサシステムを使用して実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の身体の表面組織領域または内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する呼掛け信号発信可能な外部センサシステムにおいて、
センサアレイと、
電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器とを備え、
前記センサアレイは、
前記患者の身体の外側で身体に近接して配置されるように構成された基板と、
前記基板に結合された複数のセンサ素子と、
前記基板に結合され前記複数のセンサ素子に接続されたプロセッサとを含み、
前記プロセッサは、前記アレイ中の前記センサ素子のうちの少なくとも１つと通信するように構成され、
前記センサ素子は前記内部組織を通して、または表面組織領域で、生理学的信号を放射または受信するように構成され、
前記生理学的信号は、前記表面組織領域または内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、前記センサアレイはさらに、
前記アレイに結合されたアンテナを含み、
前記アンテナは、前記質問器から伝達された電磁エネルギに応答し、
前記電磁エネルギにより、前記センサ素子のうちの少なくとも１つを通して前記生理学的信号を放射または受信する電力を供給するのに十分なエネルギで前記アレイに電力供給する、呼掛け信号発信可能な外部センサシステム。
【請求項２】
前記電磁エネルギはＲＦエネルギを含み、
前記センサ素子は複数のセンサ電極またはエミッタ電極を含み、
前記アンテナは、前記電極のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成されたＲＦコイルを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電磁エネルギは前記アレイへの唯一の電力源を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記電磁波形はデータ信号を含み、
前記データ信号は、前記１つまたは複数の素子を制御するための、前記プロセッサに可読な命令を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記電磁エネルギは光波形を含み、
前記センサ素子は複数の光センサまたは光エミッタを含み、
前記アンテナは、前記光センサまたは光エミッタのうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された光受信器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記電磁エネルギは音響波形を含み、
前記センサ素子は複数の音響変換器を含み、
前記アンテナは、前記音響変換器のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された変換器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記センサ素子は、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択された、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記アレイはさらに、前記プロセッサで処理するために電磁信号を復調する信号復調器を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記アレイはさらに、前記生理学的特性に関連する戻りデータ信号を前記アレイから前記質問器まで送信するための信号復調器を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記センサ素子は行伝送ラインと列伝送ラインとの交点に配置され、
前記伝送ラインは、前記センサ素子を個別制御するために前記プロセッサに結合された、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記アレイは、信号を前記内部組織の中に放射するように構成された少なくとも１つのエミッタ素子と、前記組織領域からの反射信号を受信するように構成された少なくとも１つのセンサ素子とを含むように構成され、
前記反射信号は前記組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記センサアレイは第１のセンサアレイを含み、前記システムはさらに、
センサ素子の第２のアレイを含み、
前記第２のアレイは、前記患者の皮膚の外部でその皮膚に隣接して配置されるように構成され、
前記第２のアレイは、
複数のセンサ素子と、
前記複数のセンサ素子に接続されたプロセッサとを含み、
前記プロセッサは、前記アレイ中の前記センサ素子のうちの少なくとも１つと通信するように構成され、
前記第２のアレイの少なくとも１つのセンサ素子は、前記内部組織領域を通って前記第１のセンサアレイ中の少なくとも１つのセンサ素子で受信される透過性信号を放射するように構成され、
生理学的信号は前記内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２のアレイに結合された第２のアンテナをさらに備え、
前記第２のアンテナは、前記質問器から伝達された電磁エネルギに応答し、
前記電磁エネルギにより、前記内部組織領域を通って前記第１のアレイに至る送信信号を放射する電力を供給するのに十分なエネルギで前記第２のアレイに電力供給する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記内部組織領域またはその近くに配置された移植組織をさらに備え、
前記移植組織は、前記内部組織領域を通って前記第２のセンサアレイ中の少なくとも１つのセンサ素子で受信される透過性信号を放射するように構成された少なくとも１つのセンサ素子を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記移植組織に結合された第２のアンテナをさらに備え、
前記第２のアンテナは、前記質問器から伝達された電磁エネルギに応答し、
前記電磁エネルギにより、前記内部組織領域を通って前記第１のアレイに至る送信信号を放射する電力を供給するのに十分なエネルギで前記第２のアンテナに電力供給する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
患者の表面組織領域または内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する方法において、
プロセッサに接続された複数のセンサ素子を含むセンサアレイを、患者の皮膚の領域の外部でこの領域に隣接して配置するステップと、
電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器を前記アレイに近接して、配置するステップと、
前記質問器から電磁信号を送信するステップと、
前記アレイに結合されたアンテナを介して前記電磁信号を受信するステップと、
前記電磁信号を介して前記アレイに誘導的に電力供給するステップと、
前記内部組織領域を通して、または表面組織領域で生理学的信号を放射または受信するように前記電磁信号を介して前記アレイに命令するステップとを含み、
前記生理学的信号は、前記表面組織領域または内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、方法。
【請求項１７】
前記電磁エネルギはＲＦエネルギを含み、前記アンテナはＲＦコイルを含み、
前記アレイは複数のセンサ電極またはエミッタ電極を含み、
前記アレイに誘導的に電力供給するステップは、前記センサ電極またはエミッタ電極のうちの少なくとも１つに電力供給するのに十分なエネルギで前記ＲＦコイルに電力供給するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記電磁エネルギは前記アレイへの唯一の電力源を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記電磁信号はデータ信号を含み、
前記アレイに命令するステップは、前記プロセッサで前記データ信号を読み出すステップと、前記データ信号中の１つまたは複数の命令に基づいてアレイ中の少なくとも１つのセンサ素子を動作させるステップとを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記センサアレイは、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択されたセンサを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記プロセッサで処理するために前記電磁信号を復調するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記質問器に送信するために前記生理学的特性に関連する戻り信号を変調するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記センサ素子は行伝送ラインと列伝送ラインとの交点に配置され、
前記伝送ラインは前記センサ素子の個別制御のために前記プロセッサに結合された、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記内部組織領域の中に信号を放射するステップと、
前記組織領域からの反射信号を受信するステップとをさらに含み、
前記反射信号は、前記組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記センサアレイは第１のセンサアレイを含み、前記方法はさらに、
前記患者の皮膚の領域の外部でこの領域に隣接してセンサアレイを配置するステップと、
前記内部組織領域を通って前記第１のセンサアレイで受信される透過性生理学的信号を前記第２のセンサアレイから放射するステップとを含み、
前記生理学的信号は前記内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
第２のアンテナは前記第２のセンサアレイに結合され、
前記第２のアンテナは、前記質問器から伝達される電磁エネルギに応答し、
前記方法はさらに、前記内部組織領域を通って前記第１のアレイに至る前記送信される生理学的信号を放射する電力を供給するのに十分なエネルギで前記第２のセンサアレイに電力供給するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記内部組織領域またはその近くに移植組織を送達するステップと、
前記内部組織領域を通って前記第２のセンサアレイで受信される透過性生理学的信号を前記移植組織から放射するステップとをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２８】
前記移植組織は、前記質問器から伝達される電磁エネルギに応答する第２のアンテナを含み、前記方法はさらに、
前記内部組織領域を通って前記第１のアレイに至る前記送信される生理学的信号を放射する電力を供給するのに十分なエネルギで前記第２のアンテナに電力供給するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
患者の身体の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する経皮センサシステムにおいて、
電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器と、
外部センサアレイと、
前記内部組織領域またはその近くに配置された移植組織とを備え、
前記移植組織は、前記内部組織領域を通して前記外部センサアレイと透過性生理学的信号を交換するように構成された少なくとも１つの内部センサ素子を含み、
前記生理学的信号は前記内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、
前記移植組織は、前記質問器から伝達された電磁エネルギに応答する内部アンテナを含み、
前記電磁エネルギにより、前記少なくとも１つの内部センサ素子を通して前記生理学的信号を交換する電力を供給するのに十分なエネルギで前記移植組織に電力供給する、経皮センサシステム。
【請求項３０】
前記外部センサアレイは、
前記患者の皮膚の外部でその皮膚に隣接して配置されるように構成された基板と、
前記基板に結合された複数の外部センサ素子と、
前記基板に結合され、前記複数の外部センサ素子に接続されたアレイプロセッサとを含み、
前記アレイプロセッサは、前記アレイ中の前記外部センサ素子のうちの少なくとも１つと通信するように構成され、
前記外部センサ素子は、前記生理学的信号を放射または受信するように構成され、前記外部センサアレイはさらに、
前記アレイに結合された外部アンテナを含み、
前記外部アンテナは、前記質問器から伝達された電磁エネルギに応答し、
前記電磁エネルギにより、前記移植組織と前記透過性生理学的信号を交換する電力を供給するのに十分なエネルギで前記アレイに電力供給する、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの内部センサ素子はエミッタを含み、
前記外部センサ素子のうちの少なくとも１つはセンサを含み、
前記移植組織は、前記内部組織領域を通って前記外部センサアレイのセンサで受信される前記透過性生理学的信号を前記エミッタから放射するように構成される、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの内部センサ素子はセンサを含み、
前記外部センサ素子のうちの少なくとも１つはエミッタを含み、
前記外部センサアレイは、前記内部組織領域を通って前記移植組織のセンサで受信される前記透過性生理学的信号を前記エミッタから放射するように構成された、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３３】
前記電磁エネルギはＲＦエネルギを含み、
前記外部センサ素子および内部センサ素子はセンサ電極またはエミッタ電極を含み、
前記外部アンテナおよび内部アンテナは、前記センサ電極またはエミッタ電極に誘導的に電力供給するように構成されたＲＦコイルを含む、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３４】
前記電磁エネルギは前記アレイへの唯一の電力源を含む、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３５】
前記移植組織は、前記少なくとも１つのセンサ素子に結合された移植プロセッサを含み、
前記移植プロセッサは、前記少なくとも１つのセンサ素子と通信するように構成され、
前記電磁波形はデータ信号を含み、
前記データ信号は、少なくとも１つのセンサ素子を制御するための、前記移植プロセッサおよび前記アレイプロセッサは可読の命令を含む、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３６】
前記電磁エネルギは光波形を含み、
前記センサ素子は複数の光センサまたは光エミッタを含み、
前記外部アンテナまたは内部アンテナは、前記光センサまたは光エミッタのうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された光受信器を含む、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３７】
前記電磁エネルギは音響波形を含み、
前記センサ素子は複数の音響変換器を含み、
前記外部アンテナまたは内部アンテナは、前記音響変換器のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された変換器を含む、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３８】
前記センサ素子は、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択された、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３９】
前記外部アレイおよび移植組織それぞれはさらに、前記電磁信号を復調する信号復調器を含む、請求項３５に記載のシステム。
【請求項４０】
前記外部アレイおよび移植組織それぞれはさらに、前記生理学的特性に関連する戻りデータ信号を前記外部アレイまたは前記移植組織から前記質問器まで送信する信号変調器を含む、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記移植組織は、内部移植された人工器官デバイス上に配置され、
前記内部センサ素子は、前記内部移植された人工器官デバイスの少なくとも一部分を通して前記外部センサアレイと透過性生理学的信号を交換するように構成され、
前記透過性生理学的信号は、前記内部移植された人工器官デバイスの生理学的特性に関連する、請求項２９に記載のシステム。
【請求項４２】
患者の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する方法において、
患者の皮膚の領域の外部でこの領域に隣接してセンサアレイを配置するステップと、
前記内部組織領域またはその近くの場所に移植組織を送達するステップと、
電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器を前記アレイに近接して配置するステップとを含み、
前記移植組織は、前記質問器から伝達される電磁エネルギに応答する内部アンテナを含み、前記方法はさらに、
前記質問器から電磁信号を送信するステップと、
前記電磁信号を前記内部アンテナを介して受信するステップと、
前記電磁信号を介して前記移植組織に誘導的に電力供給するステップと、
前記内部組織領域の少なくとも一部分を通して、前記外部アレイと生理学的信号を交換するように前記電磁信号を介して前記移植組織に命令するステップとを含み、
前記生理学的信号は前記内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、方法。
【請求項４３】
前記移植組織は、前記内部組織領域を通して前記外部センサアレイと透過性生理学的信号を交換するように構成された少なくとも１つの内部センサ素子を含み、
前記移植組織は、前記質問器から伝達される電磁エネルギに応答する内部アンテナを含み、
前記電磁エネルギにより、前記少なくとも１つの内部センサ素子を通して前記生理学的信号を交換する電力を供給するのに十分なエネルギで前記移植組織に電力供給する、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記外部センサアレイは、前記生理学的信号を放射または受信するように構成された複数の外部センサ素子と、前記アレイに結合された外部アンテナと、前記アンテナ、および前記アレイ中の前記外部センサ素子のうちの少なくとも１つと通信するように構成されたアレイプロセッサとを含み、
前記外部アンテナは、前記質問器から伝達される電磁エネルギに応答し、
前記電磁エネルギにより、前記移植組織と前記生理学的信号を交換する電力を供給するのに十分なエネルギで前記アレイに電力供給する、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記生理学的信号を交換するステップは、前記内部組織領域を通って前記外部センサアレイで受信される前記透過性生理学的信号を前記移植組織から放射するステップを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記生理学的信号を交換するステップは、前記内部組織領域を通って前記移植組織で受信される前記透過性生理学的信号を前記外部センサアレイから放射するステップを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
前記電磁エネルギはＲＦエネルギを含み、
前記外部センサ素子および内部センサ素子はセンサ電極またはエミッタ電極を含み、
前記移植組織に誘導的に電力供給するステップは、前記外部アンテナおよび内部アンテナに電力供給して前記センサ電極またはエミッタ電極に誘導的に電力供給するステップを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
前記電磁信号はデータ信号を含み、前記移植組織は、少なくとも１つの内部センサ素子に結合された移植プロセッサを含み、
前記移植組織に命令するステップは、前記移植プロセッサで前記データ信号を読み出すステップと、前記データ信号中の１つまたは複数の命令に基づいて前記少なくとも１つのセンサ素子を動作させるステップとを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４９】
前記移植組織および外部センサアレイは、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択されたセンサを含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項５０】
前記移植プロセッサで処理するために前記電磁信号を復調するステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記移植組織から前記質問器に送信するために前記生理学的特性に関連する戻り信号を変調するステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５２】
前記外部センサアレイから前記質問器に送信するために前記生理学的特性に関連する戻り信号を変調するステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５３】
第２の移植組織を前記内部組織領域またはその近くに送達するステップと、
前記内部組織領域を通して前記外部センサアレイと第２の透過性生理学的信号を交換するステップとをさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項５４】
患者の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する呼掛け信号発信可能センサシステムにおいて、
患者の身体の外側の場所に配置され電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器と、
前記内部組織領域またはその近くに配置されるように構成された第１の移植組織とを備え、
前記第１の移植組織は、前記内部組織領域の少なくとも一部分を通して生理学的信号を受信するように構成されたセンサ素子を含み、
前記生理学的信号は、前記患者の身体内部で発し前記内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、
前記第１の移植組織は、前記質問器から伝達される電磁エネルギに応答するアンテナを含み、
前記電磁エネルギにより、前記センサ素子を通して前記生理学的信号を受信する電力を供給するのに十分なエネルギで前記移植組織に電力供給する、呼掛け信号発信可能センサシステム。
【請求項５５】
前記第１の移植組織はさらに、前記アンテナに結合されたエミッタ素子を含み、
前記エミッタ素子は、生理学的信号を前記内部組織領域の少なくとも一部分の中に放射するように構成され、
前記生理学的信号は、前記内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、請求項５４に記載のシステム。
【請求項５６】
前記センサ素子は、前記内部組織領域からの反射信号を受信するように構成され、
前記反射信号は前記エミッタから発する、請求項５５に記載のシステム。
【請求項５７】
前記電磁エネルギはＲＦエネルギを含み、
前記センサ素子およびエミッタ素子はセンサ電極またはエミッタ電極を含み、
前記アンテナは、前記電極のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成されたＲＦコイルを含む、請求項５５に記載のシステム。
【請求項５８】
前記電磁エネルギは前記アレイへの唯一の電力源を含む、請求項５４に記載のシステム。
【請求項５９】
前記第１の移植組織はさらに、前記内部アンテナおよびセンサ素子に結合された第１のプロセッサを含み、
前記電磁波形はデータ信号を含み、
前記データ信号は、前記センサ素子を制御するための、前記第１のプロセッサは可読の命令を含む、請求項５４に記載のシステム。
【請求項６０】
前記電磁エネルギは光波形を含み、
前記センサ素子およびエミッタ素子は光センサまたは光エミッタを含み、
前記内部アンテナは、前記光センサまたは光エミッタのうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された光受信器を含む、請求項５５に記載のシステム。
【請求項６１】
前記電磁エネルギは音響波形を含み、
前記センサ素子およびエミッタ素子は音響変換器を含み、
前記内部アンテナは、前記音響変換器のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された変換器を含む、請求項５５に記載のシステム。
【請求項６２】
前記センサ素子は、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択されたセンサを含む、請求項５４に記載のシステム。
【請求項６３】
前記第１の移植組織はさらに、前記第１のプロセッサで処理するために前記電磁信号を復調する信号復調器を含む、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６４】
前記第１の移植組織はさらに、前記生理学的特性に関連する戻りデータ信号を前記アレイから前記質問器まで送信するための信号復調器を含む、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６５】
前記内部組織領域またはその近くに配置されるように構成された第２の移植組織をさらに備え、
前記第２の移植組織は、前記内部組織領域の少なくとも一部分を通して生理学的信号を放射するように構成されたエミッタ素子を含み、
前記生理学的信号は、前記内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、
前記第２の移植組織は、前記質問器から伝達される電磁エネルギに応答するアンテナを含み、
前記電磁エネルギにより、前記内部組織領域の少なくとも一部分を通して前記第１の移植組織で受信されるべき前記生理学的信号を送信する電力を供給するのに十分なエネルギで前記第２の移植組織に電力供給する、請求項５９に記載のシステム。
【請求項６６】
前記第１の移植組織はさらに、
前記患者の身体内部の場所に送達されるように構成されたステント構造体を含み、
前記ステント構造体は、流体連通を可能にするように構成された中央チャネルを含み、
前記センサ素子は、前記ステントを介して前記流体連通に関連する第１の生理学的信号を受信するように構成された第１のセンサ素子を含み、
前記ステント構造体は、前記第１のセンサ素子と前記第２のセンサ素子とを収容するように構成され、
前記センサは、前記ステントを通して前記流体連通に関連する第２の生理学的信号を受信するように構成された、請求項５４に記載のシステム。
【請求項６７】
前記ステントはさらに、前記第１のセンサ素子と前記第２のセンサ素子との間に配置された加熱素子を含み、
前記第１のセンサ素子は第１の温度測定値を受け取るように構成され、前記第２のセンサ素子は第２の温度測定値を受け取るように構成され、
前記第１および第２の測定値は、前記ステントを通る流体連通の流速に関連する、請求項６６に記載のシステム。
【請求項６８】
患者の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する方法において、
電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器を患者の身体の外側の場所に配置するステップと、
第１の移植組織を前記内部組織領域またはその近くの場所に送達するステップとを含み、
前記第１の移植組織は、前記内部組織領域の少なくとも一部分を通して生理学的信号を受信するように構成されたセンサ素子を含み、
前記第１の移植組織は、前記質問器から伝達される電磁エネルギに応答するアンテナを含み、前記方法はさらに、
前記質問器から電磁信号を送信するステップと、
前記電磁信号を前記アンテナを介して受信するステップと、
前記電磁信号を介して前記第１の移植組織に誘導的に電力供給するステップと、
前記患者の身体内で発し前記内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む生理学的信号を受信するように、前記電磁を介して前記移植組織に命令するステップとを含み、
前記電磁エネルギにより、前記センサ素子を通して前記生理学的信号を受信する電力を供給するのに十分なエネルギで前記移植組織に電力供給する、方法。
【請求項６９】
前記第１の移植組織はさらに、前記アンテナに結合されたエミッタ素子を含み、前記方法はさらに、
前記エミッタ素子から前記患者の身体の中に生理学的信号を放射するように、前記電磁信号を介して前記第１の移植組織に命令するステップを含み、
前記電磁エネルギにより、前記生理学的信号を送信する電力を供給するのに十分なエネルギで前記移植組織に電力供給する、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記センサ素子は、前記内部組織領域からの反射信号を受信するように構成され、
前記反射信号は前記エミッタから発する、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記電磁エネルギはＲＦエネルギを含み、
前記センサ素子およびエミッタ素子はセンサ電極またはエミッタ電極を含み、
前記移植組織に誘導的に電力供給するステップは、前記アンテナに電力供給して前記電極のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するステップを含む、請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
前記電磁エネルギは前記アレイへの唯一の電力源を含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７３】
前記第１の移植組織はさらに、前記アンテナおよびセンサ素子に結合された第１のプロセッサを含み、
前記電磁波形はデータ信号を含み、
前記移植組織に命令するステップは、前記第１のプロセッサで前記データ信号を読み出すステップと、前記データ信号中の１つまたは複数の命令に基づいて前記センサ素子を動作させるステップとを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７４】
前記センサは、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択された、請求項６８に記載の方法。
【請求項７５】
前記第１のプロセッサで処理するために前記電磁信号を復調するステップをさらに含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７６】
前記移植組織から前記質問器に送信するために前記生理学的特性に関連する戻り信号を変調するステップをさらに含む、請求項７３に記載の方法。
【請求項７７】
第２の移植組織を前記内部組織領域またはその近くに送達するステップをさらに含む、請求項６８に記載の方法において、
前記第２の移植組織は、前記内部組織領域の少なくとも一部分を通して生理学的信号を放射するように構成されたエミッタ素子を含み、
前記生理学的信号は、前記内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、
前記第２の移植組織は、前記質問器から伝達される電磁エネルギに応答するアンテナを含み、前記方法はさらに、
前記内部組織領域の少なくとも一部分を通して前記第１の移植組織で受信されるべき前記生理学的信号を送信する電力を十分に供給する電磁エネルギによって、前記第２の移植組織に電力供給するステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２００９年８月１７日出願の米国特許仮出願第６１／２３４，４９４号、２００９年８月１７日出願の米国特許仮出願第６１／２３４，５０６号および２００９年８月１７日出願の米国特許仮出願第６１／２３４，５２４号の優先権を主張する。
連邦政府支援の研究または開発
[0002]該当なし
コンパクトディスクで提出された資料の参照による組込み
[0003]該当なし
著作権保護を受ける資料の通知
本特許文書中の資料の一部分は、米国および他の国の著作権法のもとに著作権保護を受けるべき資料を包含する。本著作権の所有者は、本特許文書または本特許開示を誰がファクシミリ複写しても、それが米国特許商標局の公開ファイルまたは記録に現れる限りでは異議はないが、その他の場合には、いかなる著作権もすべて保有する。本著作権所有者は、本明細書によって、本特許文書を秘密として守るための本所有者のいかなる権利も、３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．１４に準拠する権利を制限なしに含み、放棄しない。
【０００２】
[0005]本発明は、一般に検知システムに関し、より具体的には慢性状態の処置および監視のための無線検知システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0007]組織および器官の構造を評価することは、医学的状態を診断および処置することに関して重要性が増している。例えば、組織および器官の構造の生体電気インピーダンス評価では、表皮下の水分を検出することにより組織の傷の特性を評価することから胃の機能を明らかにするまで、注目すべき能力の範囲が実証されている。
【０００４】
[0008]診断評価の重要性が増している別の処置領域は、整形外科移植組織および歯科インプラントに関するものである。例えば、全股関節形成では、応力の再分散および集中を含め、正常な大腿骨に生体力学的な変化が引き起こされる。これらの大腿骨の機械的変化は、骨の形状および機械的特性に影響を及ぼす局所的な再構築および再吸収を引き起こす。このような移植組織を長期間使用することで、かなりの圧力／摩擦／歪みが構造体／関節に生じ、したがって、摩耗または破砕の危険が増大し、あるいは問題となる構造的変化が生じることになる。調査結果によると現在、かなりの数が、損耗によって作り出され中毒反応を引き起こす粒状物質を含め、患者の健康に深刻な影響を及ぼしかねない重大な問題を引き起こす摩耗を示すことが示唆されている。移植組織の不具合には、不安定性および転位、機械的ゆるみ、摩耗および腐食、ならびに感染が含まれる。その結果、股関節移植では５０，０００件を超える交換すなわち修正、手術が、修正手術だけで５０，０００米ドルの平均費用、総額で２５億米ドルという年間費用を伴って毎年行われる。
【０００５】
[0009]ますます若くなっている患者は、冒された関節の痛覚を失うことがあるので、望ましいほどには従順でない。加えて、関節手術の進歩により、患者が関節を使う能力について向上したと思いこみ、それによって関節にストレスを加えることにもなる。したがって、従順でいることは困難な問題である。加えて、これらの人工器官を数十年にわたって使用することについての情報不足もある。というのは以前は、この手術を受けた患者は、高齢であることの方が普通であったので、人工器官と共に過ごす期間が非常に短かったからである。
【０００６】
[0010]諸問題の１つの原因は、不適切な手術の結果の位置合わせ不良である。この位置合わせ不良により非常に大きなこすれが生じ、骨との不適正な相互作用さえも生じる可能性がある。金属と金属、または金属とプラスチックのこすれ、または擦れにより表面下の酸化アルミニウムセラミックが露出し、アルミニウム細片が体内に放出されることになる場合に、毒の放出が発生する。この衝撃機能不全は、使用される材料の故に中毒につながりうる。
【０００７】
[0011]問題としている別の分野は慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）であり、これは、米国だけで１０００万人から２４００万人の間の成人に発症する進行性および衰弱性の疾患であり、次の１０年［１，２］以内に世界中で３番目に多い死因になることが予測されている。１つの治療法である気管支鏡肺容量減少術（ＢＬＶＲ）は、ある装置を気管支鏡で配置して、最も過度膨張の気腫肺を基底に含む気道をふさぐことを含む。その基本原理は、気管支内の障害物が、崩壊および肺と胸壁の間の圧力関係の改善を促進し、あるいは残りの肺の反跳を有利に変えて呼気の空気流を促進できることである。様々なＢＬＶＲシステムが現在臨床試験中であり、それぞれ作用の機構が異なる。基部（肺葉、分節）の気道内に配置される気管支内一方向弁システムは、吸気時に空気がターゲット領域に入ることを防止しながら、空気の呼気放出を可能にするように設計されている。気道バイパスシステムは、中枢気道と障害性の過度膨張肺のターゲット領域との間に分路を作ることを含む。パクリタキセル溶出ステントが、気道と近くの肺組織の間に新しい通路を広げ維持するために、開窓術で配置される。開窓術は肺を空にしやすくし、それによって、肺の反跳自体は変えることなく機能的残気量（ＦＲＣ）を低減する。最後に、生物学的密封材／再構築システムが肺胞レベルで作用して、組織［１４］に恒久的な障害を生じさせる。ある物質が気管支鏡で導入され、ターゲット部位の遠位に重合して、数週間にわたって肺の崩壊および再構築を生じさせる。
【０００８】
[0012]気管支鏡肺容量減少術（ＢＬＶＲ）を受けている典型的な患者には、肺の機能の変化を記録し、合併症がないかを監視するために、定期的な監視訪問が密接して後に続かなければならない。これらの監視訪問では、起こっている肺機能の変化を休息時および激しい活動の場合の両方でリアルタイムに反映することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
[0013]したがって、本発明の一目的は、体内の様々な組織および解剖学的組織を監視するための改善された検知および検出システムを提供することである。別の目的は、様々な移植における不具合を特定および防止するための改善された監視およびセンサシステムである。別の目的は、診療所への来診なしでＣＯＰＤデバイスの状態についてのオンデマンドのフィードバックを行う埋込み型無線検知デバイスである。さらに、これらのシステムおよびデバイスを使用して、変化した症状に関連して起きる機能障害を評価すること、および他の方法では取り込むことができない生理学的情報を症状とより好適に組み合わせることが可能である。気管支内デバイスを付けた患者を監視するために使用される古典的な評価尺度は、空気流、肺容量および運動試験の尺度であり、これらのすべてが専用機器を必要とする。これらの目的の少なくとも一部に以下の説明が対応する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
[0014]作動用エネルギの無線結合を利用するシステムおよび方法が開示され、これらは、着用可能布地類（「スマートパッチ」）から移植可能デバイスまでの多様な範囲の構築物を含む。これらのデバイスによって伝達される信号には、組織、器官、整形外科デバイスおよび骨格構造評価用の信号のスペクトルが広い電子信号と、波形ならびに時間および周波数領域の分解能、角度分解能のスペクトルが広い光信号と、光信号を複数の領域からの信号と組み合わせる混成系の信号と、波長およびプローブ特性の広いスペクトルを含む音響信号であり、移植骨および組織の境界面に呼掛け信号を発信させる評価方法、または摩耗の徴候である音響信号を検出する音響信号受信器に適用される方法を含むことができる音響信号と、圧力および変位が組織または関節に加えられて、組織特性、関節特性、血管分布その他の非浸襲性的な評価が可能になる生体力学的信号とが含まれる。圧力および変位はまた混成的に加えられ、組織圧縮が光学プローブと組み合わされて、例えば血液灌流の特性が決定される。
【００１１】
[0015]本発明の一態様は、スマートパッチ、スマートバンドエイドまたはスマートギプスと呼ばれる無線式の生体適合性でＲＦ電力供給されるセンサシステムを使用する、皮膚または傷または潰瘍の状態のインサイツの検知および監視である。本発明は、感染または炎症性圧力の早期検出を可能にすることによって賢明な予防策の実現を可能にする。これらの感染または炎症性圧力は、他の方法では長期間検出されなかったかもしれず、あるいは診察のために包帯を取り除くことが、診察処置および傷もしくは怪我の露出のために増大する感染の危険を伴って必要であった可能性がある。
【００１２】
[0016]有利な一実施形態では、本発明のスマートパッチは、それだけには限らないが、水分、温度、圧力、表面静電容量および／または生体電気インピーダンスを含む、傷または皮膚特性の変化を監視および測定する無線検知構成要素を内蔵する。
【００１３】
[0017]別の態様は、患者の身体の表面組織領域または内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する呼掛け信号発信可能外部センサシステムであり、このシステムは、センサアレイと、電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器とを備える。センサアレイは、患者の身体の外側で身体に近接して配置されるように構成された基板と、基板に結合された複数のセンサ素子と、基板に結合され複数のセンサ素子に接続されたプロセッサとを含み、このプロセッサは、アレイ中のセンサ素子のうちの少なくとも１つと通信するように構成される。さらに、センサ素子は、内部組織領域を通して、または表面組織領域において生理学的信号を放射または受信するように構成され、この生理学的信号は、表面組織領域または内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む。およびアレイに結合されたアンテナ。アンテナは、質問器から伝達された電磁エネルギに応答し、電磁エネルギにより、センサ素子のうちの少なくとも１つを通して生理学的信号を放射または受信する電力を供給するのに十分なエネルギでアレイに電力供給する。
【００１４】
[0018]別の態様は、患者の表面組織領域または内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する方法である。この方法は、プロセッサに接続された複数のセンサ素子を含むセンサアレイを、患者の皮膚の領域の外部でこの領域に隣接して配置するステップを含む。この方法はさらに、電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器をアレイに近接して配置するステップを含む。さらに諸ステップには、質問器から電磁信号を送信するステップと、アレイに結合されたアンテナを介して電磁信号を受信するステップと、電磁信号を介してアレイに誘導的に電力供給するステップと、内部組織領域を通して、または表面組織領域において生理学的信号を放射または受信するように電磁信号を介してアレイに命令するステップとが含まれ、生理学的信号は、表面組織領域または内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む。
【００１５】
[0019]別の態様は、患者の身体の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する経皮センサシステムであり、このシステムは、電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器と、外部センサアレイと、内部組織領域またはその近くに配置された移植組織とを備え、移植組織は、内部組織領域を通して外部センサアレイと透過性生理学的信号を交換するように構成された少なくとも１つの内部センサ素子を含み、生理学的信号は、内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、移植組織は、質問器から伝達される電磁エネルギに応答する内部アンテナを含み、電磁エネルギにより、少なくとも１つの内部センサ素子を通して生理学的信号を交換する電力を供給するのに十分なエネルギで移植組織に電力供給する。
【００１６】
[0020]別の態様は、患者の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する方法である。この方法は、患者の皮膚の領域の外部でこの領域に隣接してセンサアレイを配置するステップと、内部組織領域またはその近くの場所に移植組織を送達するステップと、電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器をアレイに近接して配置するステップとを含み、移植組織は、質問器から伝達される電磁エネルギに応答する内部アンテナを含む。さらに諸ステップには、質問器から電磁信号を送信するステップと、電磁信号を内部アンテナを介して受信するステップと、電磁信号を介して移植組織に誘導的に電力供給するステップと、内部組織領域の少なくとも一部分を通して、外部アレイと生理学的信号を交換するように電磁信号を介して移植組織に命令するステップとが含まれ、生理学的信号は、内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む。
【００１７】
[0021]別の態様は、患者の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する呼掛け信号発信可能センサシステムであり、このシステムは、患者の身体の外側の場所に配置され電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器と、内部組織領域またはその近くに配置されるように構成された第１の移植組織とを備え、第１の移植組織は、内部組織領域の少なくとも一部分を通して生理学的信号を受信するように構成されたセンサ素子を含み、生理学的信号は、患者の身体内部で発し内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、第１の移植組織は、質問器から伝達される電磁エネルギに応答するアンテナを含み、電磁エネルギにより、センサ素子を通して生理学的信号を受信する電力を供給するのに十分なエネルギで移植組織に電力供給する。
【００１８】
[0022]さらに別の態様は、患者の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する方法であり、この方法は、電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器を患者の身体の外側の場所に配置するステップと、第１の移植組織を内部組織領域またはその近くの場所に送達するステップとを含み、第１の移植組織は、内部組織領域の少なくとも一部分を通して生理学的信号を受信するように構成されたセンサ素子を含み、第１の移植組織は、質問器から伝達される電磁エネルギに応答するアンテナを含む。この方法はさらに、質問器から電磁信号を送信するステップと、電磁信号をアンテナを介して受信するステップと、電磁信号を介して第１の移植組織に誘導的に電力供給するステップと、患者の身体内で発し内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む生理学的信号を受信するように、電磁を介して移植組織に命令するステップとを含み、電磁エネルギにより、センサ素子を通して生理学的信号を受信する電力を供給するのに十分なエネルギで移植組織に電力供給する。
【００１９】
[0023]本発明の別の諸態様は、本明細書の以下の部分で明らかにされ、その詳細な説明は、制限を設けることなく本発明の好ましい諸実施形態を完全に開示することを目的とする。
【００２０】
[0024]本発明は、説明の目的だけの以下の図面を参照することによってより完全に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】[0025]本発明による外部センサシステム「外センサ」および質問器の構成要素の透視図である。
【図２】[0026]反射モードで動作させている図１の外部センサシステムの概略図である。
【図３】[0027]受動モードで動作させている図１の外部センサシステムの概略図である。
【図４】[0028]他の外部センサパッチまたは外部デバイスと共に透過モードで動作させている図１の外部センサシステムの概略図である。
【図５】[0029]本発明による自由な形状の外部センサアレイの図である。
【図６】[0030]本発明による放射状外部センサアレイの図である。
【図７】[0031]本発明による、外部センサが伝送を体内に向けている経皮検知システム「内センサ」の構成要素の透視図である。
【図８】[0032]外部センサが内センサ人体移植組織からの伝送を受け取っている図７の経皮検知システムの透視図である。
【図９】[0033]本発明による、人工股関節移植組織内の様々な位置に内センサ移植装置が配置されている経皮検知システムの実施形態の図である。
【図１０】本発明による、人工股関節移植組織内の様々な位置に内センサ移植装置が配置されている経皮検知システムの実施形態の図である。
【図１１】[0034]本発明による経皮検知システムの構成要素の概略図である。
【図１２】[0035]本発明による、埋込み相互センサデバイスが透過モードで動作している相互センサシステム「相互センサ」の概略透視図である。
【図１３】[0036]本発明による相互センサシステムの構成要素の概略図である。
【図１４】[0037]本発明による相互センサステントの透視概略図である。
【図１５】[0038]質問器を伴う図１４の相互センサステントの構成要素の概略図である。
【図１６】[0039]本発明による肺の通路内に取り付けられた相互センサ移植組織の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[0040]図面をより詳細に参照すると、説明の目的のために本発明が、図１から図１６に大まかに示された装置で表されている。本明細書に開示された基本概念から逸脱することなく、この装置が構成に関して、またその各部分の細部に関して変わりうること、またその方法が具体的なステップおよび順序に関して変わりうることを理解されたい。
【００２３】
[0041]１．外センサシステム
[0042]図１は、本発明による「外センサ」すなわち外部検知システム１０を示す。本明細書の目的のために、「外センサ」デバイスは、質問器を介して外部から電力供給される外付けの小型デバイスと定義される。
【００２４】
[0043]外部検知システム１０は、行伝送ライン１６と列伝送ライン１８の交点の位置に配置されたノード１２のアレイ２８を備える。
【００２５】
[0044]アレイ２８は好ましくは、アレイならびに他のアナログおよびデジタル構成要素を支持する基板１４上に配置される。基板１４は好ましくは、付けられる表面に合致するラミネートカプトン（ポリイミド）チップ・オン・フレックスなどの可撓性で生体適合性の材料を含む。この基板は、それだけには限らないが、バンドエイド、ギプス、パッチ、薄い織物などを含む多種多様な様式を使用可能にする。可撓性の基板１４によりまた、外部パッチ１０を単一または複数のユニットに直接付けること、あるいは粘着性パッチ、衣服系、靴系、および他の着用可能用品に組み込むことが、当業者によく知られている方法で可能にもなる。
【００２６】
[0045]それぞれのノード１２は、信号を受信するセンサ素子、または信号を送信するエミッタ素子を備える。ノード１２は、センサ素子とエミッタ素子を交互にすることも、各ノードにエミッタとセンサの両方を備えることもできる。あるいは、アレイ２８は、センサ素子およびエミッタ素子を有すると共にノード空間密度が適用先測定要件を最もよく満たすように適合されたノード１２の集合とすることもできる。一実施形態では、各ノード１２は、それぞれのエミッタ素子またはセンサ素子に結合されたスイッチング素子（例えば、電界効果トランジスタスイッチなどを含むことができる）を備えることができる。各ノード１２は、行伝送ライン１６および列伝送ライン１８と、行リボン２２および列リボン２０とを介して内部プロセッサ２６に結合される。内部プロセッサ２６は、各ノード１２のエミッタまたはセンサを通して信号を受信または送信する動作を行い、アレイ２８にアクセスして、プログラム可能な多重化された方法でデータを読み出すことができる。
【００２７】
[0046]あるいは、各ノード１２は、信号発生器および信号受信器を含む完全なデジタルおよびアナログ処理システムを備えることもできる。信号発生器は、近くの組織の中に伝搬する信号を生成するために行と列の交点のエミッタノードに加えられる信号を生成する。また、信号受信器は、同様に専用のセンサノードを介して信号を取得する。
【００２８】
[0047]上記の実施形態では、検知素子ノード１２における変位電流の測定が可能であり（ある間隔または絶縁体層によって組織から分離されている場合）、また適用先の必要によって決まる組織との直接接触に伴う電流も測定が可能である。
【００２９】
[0048]外部センサ１０は、電磁信号源との無線結合によって直接に動作エネルギを受け取るように構成され、信号源との有線接続を必要としない。好ましい一実施形態では、バッテリのない集積回路ダイ２５上のアンテナ２４を介してエネルギをセンサパッド１０に伝達するために、質問器３０が使用される。組織走査動作を質問器３０によって開始することができ、質問器３０は、集積回路ダイ２５に埋め込まれた表面コイル／アンテナ２４を励起し、走査／読出し動作をサポートするのに必要なエネルギバーストを供給する。
【００３０】
[0049]好ましい一実施形態では、アレイ２８は、質問器内の無線周波数（ＲＦ）コイルアンテナ３２によって電力供給され、コイルアンテナ３２は、無線周波数（ＲＦ）エネルギを埋込みセンサアレイ２８に受信アンテナ２４を介して送り出す。供給される伝送により電力が、オンボード集積回路２５およびセンサアレイ２８にバッテリを必要とせずに供給される。例えば、質問器によって走査動作が開始されると、外部パッチ１０に埋め込まれた表面コイル２４が励起され、走査／読出しまたは他の制御動作をサポートするのに必要なエネルギバーストを供給する。質問器３０は、手持ち型デバイスとしてもよく、あるいはベルトとして着用することができ、あるいはＵＳＢ、ブルートゥースまたは他の接続を介してスマートフォンに組み込むこともできる。
【００３１】
[0050]質問器３０からトリガを受信すると、集積回路プロセッサ２６は、センサ／エミッタノード１２をアドレス指定し、表面／傷／組織の特性のこれらの測定値を読み出す。このような特性には、それだけには限らないが、後でさらに詳細に説明する温度、水分、圧力、生体電気インピーダンスおよび静電容量、分光学的または光学的特徴が含まれうる。
【００３２】
[0051]好ましい一実施形態では、アレイ２８は、前述の特性のあらゆる組合せの同時読出しを使用可能にして、よりよい意志決定および傷管理のために取り込み情報の融合ができるように、ノード１２に様々なタイプのセンサ／エミッタを埋め込む融通性を有する。
【００３３】
[0052]図２から図４は、本発明による外部パッチ１０の様々な診断／治療様式を示す。図２に示されるように、パッチ１０は、アレイ２８が皮膚表面４６と大まかに平行な反射モードで動作できるように、患者の皮膚４６または他の身体部位（例えば眼、歯など）に隣接または近接して配置することができる。１つまたは複数のノード１２は、患者の体の中に対象の解剖学的領域（例えば、体の一部、移植組織、腫瘍）の方向の信号４０を放射するように向けることができる。反射光線４２は次にセンサノード１２により受け取られ、センサノード１２は、対象の領域４４についての有用なデータを提供する。表面検出の場合、放射された信号４０は、皮膚を透過しないか、または十分に透過するかのいずれかであり、それによって反射光線４２は、皮膚表面から反射されるものだけであるということがわかる。
【００３４】
[0053]図２乃至図４および図７乃至図８に示されるビームパターンまたは光線４０、４２、４６、４８、７４および７８は探索信号の方向を表すためのものであり、実際のビームパターンを表すものでも、特別なビーム分布パターンを限定するものでもない（例えば、ビーム帯は円錐形でもよい）ことを理解されたい。説明の目的のために、外部検知デバイス１０のアレイパターンのみが示されている。
【００３５】
[0054]図３を参照すると、外部パッチ１０は受動モードで動作させることができ、対象の領域４４から出る光線４８は、アレイの１つまたは複数の検知ノード１２によって検知することができる。例えば、外部パッチ１０は、患者の内部器官で発生した信号を、外部信号を加えることなく受動的に取り出し、測定し、監視するための受動電子分光器として動作することができる。外部パッチ１０は、生体電気インピーダンスシステム、光学システムおよび音響システムと組み合わされてもよく、あるいは独立して動作することもできる。
【００３６】
[0055]一実施形態では、受動外部センサ１０を適用して、心臓洞房結節ペースメーカから生じる信号、脳波記録検査で利用される脳機能から生じる信号、および筋電図検査で利用される骨格筋機能から現れる信号を検出することができる。他の適用例には、一般的な心電図検査、電気眼球図記録法、網膜電図検査、および聴能学が含まれうる。
【００３７】
[0056]好ましい一実施形態では、外部パッチ１０は、組織および器官の構造体の生体電気インピーダンス評価用に構成され、ノード素子１２は電極センサおよびエミッタを備え、電流がマトリクスアレイ２８のノード１２まで導電性の行コネクタ線１６および列コネクタ線１８を介して送り出される。電極ノード１２は直接組織に結合することができ、当業者によく知られている、導電結合または容量結合を強化するための材料を含むことができる。
【００３８】
[0057]生体電気インピーダンスプローブは、広い周波数範囲にわたる生体電気インピーダンスの直接測定を可能にする。例示的な適用例には、表皮下の水分または胃の機能の測定が含まれうる。例えば胃の機能の監視を目的として患者の腹部全体のインピーダンスの測定の結合を可能にするために、複数の外部パッチを付けることができる。
【００３９】
[0058]図４に示されるように、追加の外部センサパッチ５０（または他の外部信号源）を透過動作に使用して、対象の組織領域４４を通った伝送信号４０を評価することができる。
【００４０】
[0059]外部センサパッチ１０は、図１乃至図４および図７乃至図８で長方形のアレイとして描かれているが、アレイ２８はどれだけの数の形状でも含みうることを理解されたい。例えば、図５は、特定の解剖学的特徴に合致するように形づくられている基板１４の上に配置された、自由な形状のアレイ６０を示す。アレイ６０は、個々のノードに至る行伝送ライン１６および列伝送ライン１８を備えることができる。あるいは、アレイは図６に示されるような放射状にすることもでき、アレイ６４は、放射状スポーク６６と同心軸の円６８との交点にノード１２を備える。
【００４１】
[0060]外部センサシステム１０はまた、解析ソフトウェアモジュール（例えば、質問器３０の回路３６内のメモリに記憶される）を、評価を受ける対象組織４４または身体構造体の周波数に依存する複素（実数部と虚数部の両方）インピーダンス特性を評価するための信号処理と共に含む。質問器３０はまた、リソースを供給する外部ネットワークデバイスに無線で（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ、ブルートゥースなどを介して）通じて結合する第２のアンテナ３４を含むこともでき、この外部ネットワークデバイスは、付加的な信号処理を行い、あるいは外部検知システム１０によって処理されたデータの受信を行うことができる。質問器はまた、周波数、振幅および他の信号変調特性を含む、信号波形を判定する制御システムも含む。
【００４２】
[0061]外部生体電気インピーダンスシステム１０はまた、測定に振幅、周波数および時間領域を取り入れることもできる。例えば、当業者には、組織を評価するために信号の振幅、周波数および時間系列を利用できることが知られていよう。例えば、信号周波数を変化させることで、周波数に依存する組織の誘電応答で測定の深さ分解能を制御することを可能にする。さらに、信号位相を監視することによって、誘電応答の実数成分と虚数成分の両方が、やはり当業者によく知られているインピーダンス分光の方法を使用して明らかにされる。
【００４３】
[0062]外部検知システム１０はまた、対象の組織治療部位４４への治療薬または他の材料の送達および適用と組み合わされて動作することもでき、このような薬剤は、生化学化合物または医薬を含みうる。これらの薬剤は、注射で特定の部位に、または経口摂取で、外部から送達することができる。それぞれの場合で、その適用に対する組織特性の反応は、別の組織特性を検出する際に役立ちうる。
【００４４】
[0063]外部検知システム１０はまた、機械的圧力を加えることと組み合わされて動作することもできる。例えば、圧力を組織に加えると、圧力が加わった領域で血液灌流がある程度まで、ある時間応答で低下することになり、これにより組織の状態が明らかになりうる。外部生体電気インピーダンスプローブ１０は、この組織領域の反応を、外部パッチ１０に圧力を加えることを含む方法によって測定するように構成され、任意選択で一体型の圧力センサ（図示せず）を含むことができる。生体電気インピーダンス信号は、灌流の変化または組織浮腫状態の変化を反映する表面下の流体密度の変化によって変調することができる。
【００４５】
[0064]外部センサシステム１０はまた、保護被覆材料またはカバー材料（図示せず）を含むことができ、これらは恒久的または一時的に付けられ、あるいは本質的に使い捨てとすることができる。こうすることで外部センサシステム１０を、アレイ素子１２が組織表面４６から分離され、使用の間に取り替えられる使い捨て保護被覆を備える適用例で使用することが可能になる。この分離のための材料の選択肢には、エラストマー、当技術分野で知られている他の材料が含まれうる。
【００４６】
[0065]外部センサシステム１０はまた、圧力センサ（例えば、薄膜ポリマーセンサ）、あるいは導電結合もしくは容量結合された電極または光学素子を含み、褥瘡患者と同様のシナリオの警戒すべき圧力を検出し、局所的な血液循環状態を監視することもできる。圧力センサはまた、測定のターゲット部位における外部センサシステム１０の配置を検証するために使用することもできる。これらの素子はまた、外部パッチ１０の配置と向きの両方が、規定の適用に応じて、当業者によく知られている位置検証の方法を用いることによって検証されていることを示すために使用することもできる。
【００４７】
[0066]外部センサ１０はまた、外部撮像システムを使用して適用位置決めを検証することを可能にする外部標識（例えば、可撓基板１４の角部または輪郭にある光線不透過性マーカ）を備えることもできる。
【００４８】
[0067]外部パッチ１０はまた、その可視表面にインジケータ（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、図示せず）を含むこともでき、このインジケータは、パッチの反対側の対応するセンサによって、ターゲット現象を検出すると明るくなる。
【００４９】
[0068]一代替実施形態では、外部センサ１０はまた、スーパキャパシタまたはバッテリ素子を収容して、現象の間に生じる時間的間隔中の動作延長を可能にすることができ、この現象の間に、当業者には明らかであるように、ＲＦエネルギが送出されてキャパシタまたはバッテリ素子を充電するエネルギが供給される。
【００５０】
[0069]本発明の外部センサシステム１０は、個々の患者のよりよい管理を促進し、その結果、病院、さらに養護ホームでも診療がよりタイムリーになり効率的になる。これは、慢性的傷、糖尿病性足部潰瘍、褥瘡、手術後創傷、事故による外傷、または骨折がある患者にも当てはまる。加えて、信号内容の変化を患者の活動レベル、および標準化された症状の評価と統合することもできる。
【００５１】
[0070]患者から取得されたデータは信号データベース内に記憶および維持することができ、その結果、症状を傷または皮膚特性の変化とよりよくマッピングするためのパターン分類、探索、およびパターン照合アルゴリズムを使用できるようになる。
【００５２】
[0071]本発明の外部検知システム１０は、特定の潰瘍（例えば、糖尿病性足部潰瘍、褥瘡など）、または慢性傷状態（例えば、寝たきり高齢患者の死亡の主な原因である、段階ＩＩＩおよび段階ＩＶの褥瘡の症例）、手術後創傷、事故による外傷または肢切断の診断および治療に使用することが、すべての形態の関節炎さらにまた皮膚病に関する広い適用分野に加えて、可能であることを理解されたい。
【００５３】
[0072]一実施形態では、外部検知システム１０のアレイ２８は、傷の状態が傷の熱データと相互に関連することが多いので、皮膚、組織または傷の熱データを検知し読み出す熱センサとして機能するように構成することができる。さらに、外部検知システム１０は、発赤、膨潤または関節炎を監視し、感染を防止するために、皮膚または組織の水分状態を検出することができる。
【００５４】
[0073]別の好ましい実施形態では、外部検知システム１０のアレイ２８は、光学分光器として動作するように構成することができる。このアレイは、前述の生体電気インピーダンスシステムと組み合わされてもよく、あるいは独立して動作することもできる。このような実施形態では、ノード１２は、マトリクスアレイ２８のそれぞれの行１６および列１８の位置、または選択された位置に、光学センサおよびエミッタを備える。
【００５５】
[0074]光学センサはフォトダイオードを、特定の狭帯域または広帯域のスペクトル応答を有するものと、時間的に短い光パルスおよび高い時間分解能を必要とする信号系を検出するための高い時間分解能が得られるように最適化されたものとを含め、含むことができる。エミッタは、ある範囲の波長にわたって動作する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、狭帯域光学フィルタを備えることができる発光ダイオードとを含むことができる。さらにエミッタは、半導体レーザシステムを含むことができる。
【００５６】
[0075]伝送ライン１６および１８は、光ファイバライン、またはノード１２の位置で光信号を送り出す手段を備えることができる。光ファイバはまた、光信号を取得するために利用することもでき、その場合この光信号は、外部分光分析機器（図示せず）に供給することができる。外部センサアセンブリ１０はまた、別個の光源（図示せず）と共に動作するように構成することもでき、センサアセンブリアレイ２８は大部分が、その外部光源からの光伝送を受け取るために、ノード１２に光検出器を備える。したがって、センサアセンブリアレイ２８は大部分が、外部光源上の光検出器に光伝送を送信するために、ノード１２に光送信器を備えることができる（例えば、図４の送出光線４４を参照）。
【００５７】
[0076]質問器３０を介する外部呼掛け信号発信もまた、光（赤外、可視、紫外）周波数範囲のＥＭエネルギを導くことによって実現して、オンボードセンサアレイ集積回路ダイ２５に電力供給することも、それと通信することもできる。このような構成では、アンテナ２４は、フォトダイオード受容器を備えることができる。
【００５８】
[0077]一実施形態では、分光測定手段もまた検出器及びエミッタのノード１２の両方に付けることができる。この分光測定は、組織４４を通した光信号の伝搬を分析する複数のデバイスおよびフィルタを使用することを含む。センサおよびエミッタの配列はまた、変化する深さおよび位置において現象の検出を可能にするために角放射率が変わる、ノード１２のエミッタ対および受信器対からなるダイバーシティを含む。
【００５９】
[0078]当業者に知られている、赤外線信号吸収に基づく検出および解析の方法はまた、表面下のオキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビンの存在を分析するために用いて、例えば表面下血液環流状態を検出することができる。エミッタおよび検出器の配置パターン２８は、特定の組織領域の検出を可能にするように適合することができる。
【００６０】
[0079]光信号はまた、組織中、あるいは組織に付けられ、注入され、または医薬品として対象に送達された材料中に蛍光を誘導するために利用することもできる。これらの材料は生化学化合物を含むことができる。非線形光学現象（例えば、ラマン分光法の現象）を、さらなる組織の評価、または特定の材料の検出のために用いることができる。
【００６１】
[0080]図２に戻って参照すると、外部センサ１０の光学分光法を反射モードで適用することができる（センサおよびエミッタノード１２が、光ビーム４２として反射される信号４０を生成するために、同じアレイ２８の中に分布している）。
【００６２】
[0081]図４に戻って参照すると、外部センサ１０の光学分光法はまた、透過で適用することもできる（例えば、複数の外部センサ１０を利用して、光透過ビーム４０による組織の分光呼掛け信号発信を可能にする）。
【００６３】
[0082]別の好ましい実施形態では、外部センサシステム１０は、マトリクスアレイ２８のノード１２に音響センサおよびエミッタを使用することにより、受動または能動音響分光器として構成することができる。
【００６４】
[0083]動作の受動モードでは、外部センサシステム１０はノード１２の１つ以上に音響センサを備え、この音響センサは、組織を通過後センサアレイ２８の位置に到着する音響信号または機械的振動（例えば、図３に示される、解剖学的ターゲット部位４４から出るビーム４８）を検出するように構成される。外部センサシステム１０は、衣類、靴または他の着用可能システムと一体化されたスマートパッチの一部として装着することができる。あるいは、外部センサシステム１０は、手持ち型計器として組織に向けて直接当てることによって利用することもできる。音響信号または振動信号検出は、非常に低い周波数（例えば、１０Ｈｚ以下）から高周波超音波（１００ＭＨｚ超）まで及ぶ周波数範囲にわたって動作可能である。音響センサは、組織に向けて直接当てることができ、また、組織表面４６からセンサアレイ２８を分離するインピーダンス整合層を組み込むこともできる。
【００６５】
[0084]受動音響外部センサ１０の好ましい一実施形態では、載せている表面（例えば、図３の領域４４）と関連する機械的摩耗に特有の振動信号および音響放射信号を検出することができる。これにより、関節（膝または股関節）移植組織であろうと歯科インプラントであろうと、生物医学的移植デバイスに関連する摩耗徴候の検出が可能になる。当技術分野で利用可能な、状態に基づく監視（ＣＢＭ）原理をこのような検出に適用することができる。
【００６６】
[0085]この好ましい実施形態では、外部システム１０は、四肢および関節の機械的操作または運動と組み合わせて、運動の場合に生じる音響放射によって明らかにされる関節、移植組織または他の構造体の状態の検出が可能になることに留意することが重要である。
【００６７】
[0086]好ましい一実施形態では、能動音響外部センサアセンブリ１０が狭帯域または広帯域音響変換器を含み、この音響変換器は、低周波または高周波で動作し、アレイ２８内の音響センサ素子に沿って特定のノード１２に配置される。この好ましい実施形態では、次に、外部センサアセンブリ１０を外部組織４６に当てて、音響エミッタを介して組織の中に伝搬する音響信号４０を作り出すことができる。反射音響信号４２はその後、表面下組織および表面下生理学的構造４４（例えば、組織、骨格の骨、表面下器官、または整形外科デバイスを含む移植されたデバイスの構造体）から反射された信号として検出される。
【００６８】
[0087]別の構成では、複数の外部センサシステム１０を利用して、（図４に示されているような）音響信号４０の伝送による評価を可能にすることができる。この実施形態では、組織の評価、（例えば）骨折治癒に関連する骨格の骨についての呼掛け信号発信、および移植組織についての呼掛け信号発信が可能である。心臓系、動脈系、肺系、および胃系の監視もまた行うことができる。
【００６９】
[0088]２．内センサシステム
[0089]図７から図１１は、本発明の「内センサ」システムを示す。本明細書の目的のために、「内センサ」は、外部から組織に付けられる外部素子を内蔵するハイブリッドセンサシステムと定義され、この外部素子は、組織表面下の１つまたは複数の移植素子の間、および／または（例えば）骨格関節系または歯系と関連する整形外科移植組織と直接一体化された１つまたは複数の移植素子の間の経皮的な通信によって、生理学的データ信号を送信およびまたは受信する。「内センサ」移植組織は主として、外部から加えられる電磁信号（例えば、無線周波数（ＲＦ）エネルギ）を受け取ることにより動作エネルギを得るシステムから成る。
【００７０】
[0090]次に図７を参照すると、経皮センサシステム７０は、１つまたは複数の外部センサアセンブリ（例えば、それだけには限らないが、図１乃至図６に示される外センサシステム１０）、および１つまたは複数の移植可能センサエミッタデバイス７２を含む。図７および図８は、皮膚表面４６の近傍にある検知／放射ノード１２のアレイ２８を有する外部センサアセンブリ１０を示す。図７では、アレイ２８は、１つまたは複数の信号をノード１２から皮膚を介して、送信信号を受信するように構成された個々のセンサ移植組織７２のアレイに向けて放射している。図８では、アレイ２８は、１つまたは複数の信号７４を、信号の放射用に構成された個々のセンサ移植組織７２のアレイから皮膚を通してノード１２から受け取っている。
【００７１】
[0091]図１１は、本発明による経皮センサシステム７０の主要な構成要素の概略図を示す。経皮センサシステム７０は質問器３０を含み、質問器３０は、外部センサシステム１０、および１つまたは複数の内センサ移植組織７２と通信し、これらに電力を供給するように構成される。質問器３０は、外部センサシステム１０から別途付けられるパッケージと一体化できること、またはその中で動作できることを理解されたい。質問器３０は、元エネルギ（例えば、高周波（ＲＦ）電磁信号）を供給し、外部センサシステム１０、および１つまたは複数の内センサ移植組織７２の動作のための通信を行う。質問器３０が別にパッケージされる場合でも、その動作は、外部センサシステム１０および内センサ移植組織７２の、時間の同期がとられ時間と事象が連係された動作ができるように、外部センサシステム１０との通信を可能にすることができる。
【００７２】
[0092]図１１に示されるように、質問器３０はプロセッサ１１０を含み、このプロセッサは、質問器３０のメモリ内に記憶された（例えば、図１の質問器３０に示されたボード３６を介して）、または外部ソースから質問器に供給されたプログラミング命令のセットによる一連の演算に従って、内センサ移植組織７２の素子および外部センサシステム１０の素子の動作を命令および制御する。プロセッサ１１０はまた、内センサ移植組織７２および外部センサシステム１０からの情報を受け取り、処理し、かつ記憶するように構成される。
【００７３】
[0093]質問器３０はさらに、データの送信を可能にするための信号発生器および変調器１１２を含む。電力増幅器１１６は、変調された信号を増幅し、この信号は次に、内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０で受信されるように、アンテナまたは変換器１１８を介して送信される。
【００７４】
[0094]好ましい一実施形態では、信号発生器および変調器１１２は、無線周波数（ＲＦ）電磁信号を発生するように構成される。このような構成では、アンテナ１１８は、無線周波数信号を発生するように構成されたコイルアンテナ３２（図１の質問器３０に示す）を含むことができる。
【００７５】
[0095]質問器３０はさらに、外部センサシステム１０および／または内センサ移植組織７２のどちらか一方からの通信伝送を受けるためのアンテナまたは変換器１２０を含む。アンテナ１２０は、プロセッサ１１０用のデータの受取りおよび回復が可能になるように無線周波数信号を復調するために、信号受信器および復調器に結合される。一代替実施形態では、信号の送信および受信の両方に対しアンテナ（例えば、アンテナ１１８）を１つしか使用しないということが可能である。
【００７６】
[0096]それぞれの内センサ移植組織７２はプロセッサ１１０を備え、このプロセッサは、ターゲット組織内の所望の生理学的測定に影響を及ぼす一連の動作に関して、エミッタ素子１２４に命令し、センサ素子１２２からデータを受け取る。例えば、エミッタ素子１２４は、隣接する組織の領域の中に、またその領域を通して、信号１２８を放射することができる。反射動作では、放射信号は信号１２６として元の方へ反射されて、センサ素子１２２で受信することができる。
【００７７】
[0097]あるいは、透過動作では、放射信号１２８は入射信号１３０として、外部センサ１０のセンサ素子１２２で受信される。内センサ移植組織７２は、外部センサ１０との一方向伝送通信では、エミッタ素子１２４またはセンサ素子１２２のどちらか一方だけを備えればよいことも理解されたい。
【００７８】
[0098]内センサ移植組織７２は、アンテナまたは変換器１２０を介して質問器３０からデータ、情報または命令を受け取ることができる。このデータは、その信号を適正に整流してマイクロ電子回路の動作を可能にできる電位が得られるように、１１４で受信され復調される。
【００７９】
[0099]内センサ移植組織７２はさらに、データを質問器３０に送り返すことを可能にする信号発生器および変調器１１２を含む。電力増幅器１１６は、変調された信号を増幅し、この増幅された信号は次に、質問器３０で受信されるようにアンテナまたは変換器１１８を介して送信される。
【００８０】
[00100]外部検知システム１０はプロセッサ１１０を備え、このプロセッサは、ターゲット組織内の所望の生理学的測定に影響を及ぼす一連の動作に関して、エミッタ素子１２４に命令し、センサ素子１２２からデータを受け取る。例えば、エミッタ素子１２４は、隣接する組織の領域の中に、またその領域を通して、信号１３２を放射することができる。
【００８１】
[00101]反射動作では（外部センサシステムは、図２に示されるように使用される単一のユニットであると想定する）、放射信号１３２は信号１３０として元の方へ反射されて、センサ素子１２２で受信することができる。
【００８２】
[00102]あるいは、経皮システム７０による透過動作では、放射信号１３２は入射信号１２６として、内センサ移植組織７２のセンサ素子１２２によって受信される。外部センサシステム１０は、内センサ移植組織７２の１つ以上との一方向伝送通信では、エミッタ素子１２４またはセンサ素子１２２のどちらか一方だけを備えればよいことも理解されたい。
【００８３】
[00103]図１１は、外部検知システム１０に関して１つのエミッタ素子１２４およびセンサ素子１２２だけを示すが、外部検知システム１０は、図１乃至図８のいずれかに明示されたアレイ２８（および別法としてアレイ６０および６４）のノード１２に配置された複数の素子１２２、１２４を備えうることを理解されたい。
【００８４】
[00104]内センサ移植組織７２は、アンテナまたは変換器１２０を介して質問器３０からデータ、情報または命令を受け取ることができる。このデータは、その信号を適正に整流してマイクロ電子回路の動作を可能にできる電位が得られるように、１１４で受信され復調される。
【００８５】
[00105]内センサ移植組織７２はさらに、データを質問器３０に送り返すことを可能にする信号発生器および変調器１１２を含む。電力増幅器１１６は、変調された信号を増幅し、この増幅された信号は次に、質問器３０で受信されるようにアンテナまたは変換器１１８を介して送信される。
【００８６】
[00106]好ましい一実施形態では、図１１に示される質問器３０は、質問器デバイス（組織の外部に配置される）から表面下の内センサ移植組織７２および外部センサ１０までエネルギを伝達する手段を備える。このエネルギは、ＲＦＩＤ技術と類似の電磁信号（例えば、ＲＦ）の形態であることが好ましい。内センサ移植組織７２および外部センサシステム１０は、それぞれのデバイスにその動作に必要なエネルギを供給するために、受信した電磁信号からエネルギを回収する手段（例えば、アンテナ１２０）を含む。このようなエネルギ回収は、当技術分野で利用可能なＲＦ信号の整流方法に基づくことができる。
【００８７】
[00107]さらに、内センサ移植組織７２および外部センサシステム１０は、データ通信搬送波信号を含む電磁信号を生成する手段（例えば、アンテナ／変換器１１８）も備え、この電磁信号は、内センサ移植組織７２および外部センサシステム１０のどちらからも質問器まで情報を伝達する目的のために、質問器３０で受信することができる。この情報は、センサ素子１２２およびエミッタ素子１２４に関連する信号を記述するデータを含むことができる。
【００８８】
[00108]上述のデータ通信搬送波信号は、ＲＦＩＤ技術分野の当業者によく知られているように、電磁伝搬波を含むことが好ましい。しかし、データ通信搬送波は、適切で信頼性のあるデータ通信チャネルが得られる光信号、音響信号または他の信号としてもよいことを理解されたい。このデータ通信搬送波信号はまた、内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０の動作に必要なエネルギを伝達することもできる。例えば、電磁伝搬波が光信号、音響信号または他の信号に置き換えられる場合、光信号に適切な変換器（例えば、フォトダイオードエミッタおよびフォトダイオードセンサ）、音響信号に適切な変換器（例えば、超音波エミッタおよび超音波センサ）、または他の信号に適切な変換器は、それぞれの信号の受信および必要なエネルギの伝達に応じて変わる。
【００８９】
[00109]一実施形態では、質問器３０、内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０は、単一のアンテナまたは変換器だけを使用して、信号の送信と受信の機能を一緒にすることができる。しかし、アンテナまたは変換器は、最良最適に動作するように選択することができる。
【００９０】
[00110]質問器３０は、質問器演算システムまたはプロセッサ１１０から、内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０の演算システムまでのデータ伝達を可能にする。このデータ伝達は、データを発生すること、このデータをデータ通信搬送波信号上で変調すること、電力増幅ステップを導入すること、最後にこのデータをアンテナまたは適切な変換器から放射し、それを内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０まで伝搬することによって行われる。内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０において、このデータ通信搬送波信号が受信され、復調され、それぞれの内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０の一部である演算システムへのデータとして利用可能にされる。最後に、質問器３０と内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０の間で伝送されるデータは、生理学的信号に関連するセンサ測定データ（生体電気インピーダンス、光学分光法、または音響分光法に関連するものを含む）を含むことができる。質問器３０と内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０との間で伝送されるデータはまた、それぞれの質問器３０と内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０の演算システムとによって適用されることが目的のプログラムシーケンス命令を、エミッタ素子とセンサ素子との両方の機能を制御するために含む。
【００９１】
[00111]最後に、内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０は、生体電気インピーダンス、光学分光法、または音響分光法に関連するものを含む信号を発生し受信するエミッタ素子１２２、センサ素子１２４を含む。これらの信号は、内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０の素子の間、または内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０の間で伝搬する。
【００９２】
[00112]好ましい一実施形態では、複数の内センサ移植組織７２が、内部器官状態を推測するセンサ融合方法によって組み合わせることができるデータと共に、順次または同時に動作する。
【００９３】
[00113]内センサ移植組織７２の素子１２２、１２４は、内部組織と絶縁または接触している２つ以上の電極を包含ことができる。この実施形態の内センサ移植組織７２の素子１２２、１２４は、専用のデジタル制御システムと、エネルギ伝達に利用される同じ無線周波数信号によって伝達される通信チャネルを通して、または別のチャネルを通して外部デバイスによる制御およびそれとの連係を可能にする無線通信インターフェースとを含むことができる。この実施形態の通信チャネルは、ＲＦＩＤ技術分野の当業者によく知られている手段を利用することができる。
【００９４】
[00114]内センサ移植組織７２の素子１２２、１２４は、電極システムを介して組織に結合される電子信号を発生することができる。対応する電子信号は、組織を通って伝搬する電界または電磁信号を生成する。この電界または電磁波は次に、組織部位４６として外部から当てられる１つまたは複数の外部センサシステム１０のアレイ２８が配置されたものによって検出される。この実施形態では、この信号に付随する周波数および波形は、特定の現象の評価を可能にするように調整することができる。周波数および波形の調整により、組織内の信号伝搬の範囲を可変にすることができ、また測定された現象の位置を特定する方法を使用可能にすることができる。
【００９５】
[00115]経皮センサシステム７０の適用例には、それだけには限らないが、傷治癒の評価、肺機能の監視、胃機能の監視が含まれうる。
【００９６】
[00116]図９は、本発明による、例えば全股関節移植組織である整形外科移植組織と共に使用するための経皮センサシステム８０を示す。経皮センサシステム８０は、他の方法では長期間検出されないであろう、あるいは既存の移植組織の交換または除去が必要になるであろう、前述の移植組織の機械的問題を早期に検出可能にすることによって、予防処置を可能にする。
【００９７】
[00117]経皮センサシステム８０は、外部センサアセンブリ１０、および１つまたは複数の内センサ移植組織にエネルギを供給するために、質問器３０を使用する。好ましい一実施形態では、単一の内センサ移植組織８８、または対向する２つの内センサ移植組織８４および８６を大腿遠位および脛骨近位端８２上の関節腔内に配置することができる。
【００９８】
[00118]好ましい一実施形態では、内センサ移植組織８４、８６または８８はエミッタ素子１２４（図１１）を備えることができ、このエミッタ素子は、骨移植組織の状態を検証するための音響信号を発生する微小規模の超音波変換器を備える。エミッタ１２４によって発生された信号は、身体に外部から配置された外部センサアレイ１０で受信される。受信されたデータを使用して、摩耗および腐食の判定のための骨移植組織の音響プロファイルを生成する。
【００９９】
[00119]図１０は、２つの内センサ移植組織、すなわち人工大腿骨頭８２内の移植組織８８と、人工寛骨臼カップ９６内の関節の向こう側にある移植組織９２とを有する経皮センサシステム９０を示す。この構成により、対になっている人工装具の表面どうしの交信の音響測定、およびこれらの間に形成されている可能性のある隙間９６があればその音響測定が可能になる。二センサ構成は、図１２に関して以下でより詳細に説明する「内センサ」システムとして実施できることも理解されたい。
【０１００】
[00120]加えて、骨歪みに関する情報をもっと十分に得るために、格別に感度のよい歪み検出器を骨移植組織上に設けることもできる。
【０１０１】
[00121]人工関節の内センサ移植組織８４、８６、８８または９２は、股関節移植組織または膝人工器官の標準的な製造工程の中に組み込み、股関節または膝関節全体の形成術中に移植することができる。
【０１０２】
[00122]付加的な特徴として、質問器３０によって発生されるＲＦまたは光誘導エネルギは、関節または骨組織における温度、圧力、歪みまたは炎症を測定するための追加埋込みセンサの電源を入れるために使用することができる。質問器３０は、関節部の音響インピーダンスプロファイルをマッピングするために、超音波伝搬解析技術および走査型超音波顕微鏡技術を使用することができる。音響インピーダンスマップは、骨再吸収、および微細構造レベルでの骨／関節／移植組織の再構築を強調表示するのに役立つ。
【０１０３】
[00123]好ましい一実施形態では、経皮センサシステム７０を光学分光器として構成することができ、この分光器は、外部アレイ２８のノード１２に付けられた光センサ、光エミッタ、または光センサと光エミッタの組合せが配置されたものを含む外部センサシステム１０を有する。様々な素子配置が、特定の生理学的位置および適用例に適合するように用いられてよい。複数の内センサ移植組織７２が、図７および図８に明示された対象の領域まわりの様々な位置に使用されてよく、センサ融合方法によって組み合わせることができるデータと共に順に、または同時に動作することができる。
【０１０４】
[00124]内センサ移植組織７２の素子は、光信号を内部組織との間で送受信できる１つまたは複数の光センサまたは光エミッタを包含することができる。内センサ移植組織７２はまた、光学分光フィルタ（図示せず）を含む複数のセンサおよびエミッタが配置されたものを含むこともできる。加えて、内センサ移植組織７２はまた、角度分解評価を可能にするための狭い受光立体角または放射立体角を持つエミッタおよびセンサが配置されたものを含むこともできる。この構成の内センサ移植組織７２は、デジタル制御システム１１０と、エネルギ伝達に利用される同じ無線周波数信号によって伝達される通信チャネルを通して外部デバイスによる制御およびそれとの連係を可能にする無線通信インターフェース（例えば、アンテナ１１８、１２０）とを含むことができる。
【０１０５】
[00125]内センサ移植組織７２の素子１２２、１２４は、その電極システムを介して組織に結合される光信号を発生または受信することができる。対応する外部検知システム１０の素子１２２、１２４は、内センサ移植組織７２で検出される信号を同様に受信または送信することができる。
【０１０６】
[00126]経皮センサシステム７０の光学分光器実施形態の適用例には、それだけには限らないが、傷治癒の評価、肺機能の監視、胃機能の監視、および腫瘍増殖の監視が含まれうる。光学的評価ではまた、表面下のオキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビンの存在を分析して、例えば内部組織および器官内の表面下血液環流状態を検出するための、赤外線信号吸収に依拠したよく知られている方法を利用することもできる。複数の内センサ移植組織７２および外部検知システム１０を使用して、組織および内部構造の断層撮影画像化を可能にすることができる。
【０１０７】
[00127]別の好ましい実施形態では、経皮センサシステム７０は、外部アレイ２８のノード１２に付けられる音響センサもしくはエミッタ、またはこのようなセンサとエミッタとの組合せが配置されものを使用することによって、受動または能動音響分光器を備えるように構成することができる。内センサ移植組織７２の素子１２２、１２４はまた、複数の音響センサおよび音響エミッタが配置されたものを含むこともできる。
【０１０８】
[00128]経皮センサシステム７０の音響分光器実施形態の適用例には、それだけには限らないが、表面下組織および器官構造の評価が含まれうる。
【０１０９】
[00129]受動音響経皮センサシステム７０の好ましい一実施形態は、載せている表面に関連する機械的摩耗に特有の振動信号および音響放射信号を検出することでありうる。外部センサシステム１０と内センサ移植組織７２の両方が寄与しうる。この寄与により、生物医学的移植デバイスに関連する摩耗徴候の検出が、関節（膝または股関節）と関連していようと歯科インプラントなどと関連していようと、可能になる。当業者には、この検出のための、状態に基づく監視（ＣＢＭ）原理を適用する手段がよく知られていよう［Ｗｉｌｌｉａｍｓ２００２］。
【０１１０】
[00130]３．相互センサシステム
[00131]図１２から図１５は、本発明の「相互センサ」システムを示す。本明細書の目的のために、「相互センサ」は、人間または動物の組織内でもっぱら生理学的信号を受信およびまたは送信する１つまたは複数の内部検知移植組織と定義される。「相互センサ」システムの内部検知移植組織は、内部検知移植組織（１つまたは複数）に動作エネルギを供給することに加えて、測定を実施するための命令に関係するデータ、および以前に実施された内部測定に関係するデータを受信／送信するように、外部から呼掛け信号を発信させる。
【０１１１】
[00132]ここで図１２を参照すると、本発明による相互センサシステム１４０は、皮膚表面４６下方の対象の解剖学的領域に隣接して身体の内部に配置された１つまたは複数内部検知移植組織７８を含む。内部検知移植組織７８は、人間または動物の組織内でもっぱら生理学的信号を受信およびまたは送信し、皮膚４６に付着されるかその上に置かれる質問器３０により外部から加えられる電磁信号（例えば、高周波（ＲＦ）エネルギ）を受け取ることから主に、またはもっぱら動作エネルギを得る。
【０１１２】
[00133]図１２に示されるように、内部検知移植組織７８は透過モードで構成され、１つまたは複数の内部検知移植組織７８が、追加の１つまたは複数の内部検知移植組織７８で受信されるべき信号７６を送信する。信号７６は、組織の少なくとも１つの生理学的態様を評価するために、その組織を通って伝送されるように構成される。この構成では、内部検知移植組織７８の一部は、信号を送信するエミッタ素子１２４だけで構成されることがあるのに対して、他のものは、信号を受信するセンサ素子１２２だけを備えることがある。
【０１１３】
[00134]内部検知移植組織７８はまた、対象の内部領域４４から放射される生理学的信号（信号がもっぱら皮下から出て皮下で受信されること以外は図３の信号４８と類似）を受信する受動モードで実施することもできる。この構成では、内部検知移植組織７８は、信号を受信するセンサ素子１２２だけで構成することができる。
【０１１４】
[00135]内部検知移植組織７８はまた、対象の内部領域４４またはその周囲の信号４０を送信し、また対象の内部領域４４の生理学的特性に関係するデータを含有する反射信号４２（これらの信号は、もっぱら皮下から出て皮下で受信されること以外は図２の信号４０、４２と類似）を受信する反射モードで実施することもできる。この構成では、内部検知移植組織７８の一部は、信号を送信するエミッタ素子１２４と、信号を受信するセンサ素子１２２との両方を伴って構成することができる。
【０１１５】
[00136]図１３は、本発明による相互センサシステム１４０の主な構成要素の概略図を示す。内センサシステム１４０は質問器３０を含み、質問器３０は、１つまたは複数の内センサ移植組織７８と通信すると共に、これらに電力を供給するように構成される。質問器３０は、元エネルギ（例えば、高周波（ＲＦ）電磁信号）を供給すると共に、１つまたは複数の内部検知移植組織７８の動作のための通信を行う。質問器３０は、内部検知移植組織７８の、時間の同期がとられ時間と事象が連係された動作を実現するように構成される。
【０１１６】
[00137]図１３に示されるように、質問器３０はプロセッサ１１０を含み、このプロセッサは、質問器３０のメモリ内に記憶された（例えば、図１の質問器３０に示されたボード３６を介して）、または外部ソースから質問器に供給されたプログラミング命令のセットによる一連の演算に従って、内部検知移植組織７８の素子の動作を命令および制御する。プロセッサ１１０はまた、内部検知移植組織７８からの情報を受け取り、処理し、かつ記憶するように構成される。
【０１１７】
[00138]質問器３０はさらに、データの送信を可能にするための信号発生器および変調器１１２を含む。電力増幅器１１６は、変調された信号を増幅し、この信号は次に、内部検知移植組織７８で受信されるようにアンテナまたは変換器１１８を介して送信される。
【０１１８】
[00139]好ましい一実施形態では、信号発生器および変調器１１２は、無線周波数（ＲＦ）電磁信号を発生するように構成される。このような構成では、アンテナ１１８は、無線周波数信号を発生するように構成されたコイルアンテナ３２（図１の質問器に示す）を含むことができる。
【０１１９】
[00140]質問器３０はさらに、内部検知移植組織７８からの通信伝送を受けるためのアンテナまたは変換器１２０を含む。アンテナ１２０は、プロセッサ１１０用のデータの受取りおよび回復が可能になるように無線周波数信号を復調するために、信号受信器および復調器に結合される。一代替実施形態では、信号の送信および受信の両方に対しアンテナ（例えば、アンテナ１１８）を１つしか使用しないということが可能である。
【０１２０】
[00141]それぞれの内部検知移植組織７８はプロセッサ１１０を備え、このプロセッサは、ターゲット組織４４内の所望の生理学的測定に影響を及ぼす一連の動作に関して、エミッタ素子１２４に命令し、センサ素子１２２からデータを受け取る。例えば、エミッタ素子１２４は、隣接する組織の領域の中に、またその領域を通して、信号１２８を放射することができる。反射動作では、放射信号は信号１２６として元の方へ反射されて、センサ素子１２２で受信することができる。
【０１２１】
[00142]あるいは、透過動作では、放射信号１２８は入射信号１３０として、別の内部検知移植組織７８のセンサ素子１２２で受信される。内部検知移植組織７８は、近くの内部検知移植組織７８との一方向伝送通信では、エミッタ素子１２４またはセンサ素子１２２のどちらか一方だけを備えればよいことも理解されたい。
【０１２２】
[00143]内部検知移植組織７８は、アンテナまたは変換器１２０を介して質問器３０からデータ、情報または命令を受け取ることができる。このデータは、その信号を適正に整流してマイクロ電子回路の動作を可能にできる電位が得られるように、１１４で受信され復調される。
【０１２３】
[00144]内部検知移植組織７８はさらに、データ（例えば、取得した生理学的データ）を質問器３０に送り返すことを可能にする信号発生器および変調器１１２を含む。電力増幅器１１６は変調された信号を増幅し、この増幅された信号は次に、質問器３０で受信されるようにアンテナまたは変換器１１８を介して送信される。
【０１２４】
[00145]さらに、内部検知移植組織７８のそれぞれは、データ通信搬送波信号を含む電磁信号を生成する手段（例えば、アンテナ／変換器１１８）も備え、この電磁信号は、内部検知移植組織７８から質問器まで情報を伝達する目的のために、質問器３０で受信することができる。この情報は、センサ素子１２２およびエミッタ素子１２４に関連する信号を記述するデータを含むことができる。
【０１２５】
[00146]上述のデータ通信搬送波信号は、ＲＦＩＤ技術分野の当業者によく知られているように、電磁伝搬波を含むことが好ましい。しかし、データ通信搬送波は、適切で信頼性のあるデータ通信チャネルが得られる光信号、音響信号または他の信号としてもよいことを理解されたい。このデータ通信搬送波信号はまた、内部検知移植組織７８の動作に必要なエネルギを伝達することもできる。例えば、電磁伝搬波が光信号、音響信号または他の信号に置き換えられる場合、光信号に適切な変換器（例えば、フォトダイオードエミッタおよびフォトダイオードセンサ）、音響信号に適切な変換器（例えば、超音波エミッタおよび超音波センサ）、または他の信号に適切な変換器は、それぞれの信号の受信および必要なエネルギの伝達に応じて変わる。
【０１２６】
[00147]質問器３０は、質問器演算システムまたはプロセッサ１１０から、内部検知移植組織７８の演算システムまでのデータ伝達を可能にする。このデータ伝達は、第１のデータ発生を処理すること、このデータをデータ通信搬送波信号上で変調すること、電力増幅ステップを導入すること、および最後にこのデータをアンテナまたは適切な変換器から放射し、それを内部検知移植組織７８まで伝搬することによって行われる。内部検知移植組織７８において、このデータ通信搬送波信号が受信され、復調され、それぞれの内部検知移植組織７８の一部である演算システムへのデータとして利用可能にされる。最後に、質問器３０と内部検知移植組織７８の間で伝送されるデータは、生理学的信号に関連するセンサ測定データ（生体電気インピーダンス、光学分光法、または音響分光法に関連するものを含む）を含むことができる。質問器３０と内部検知移植組織７８の間で伝送されるデータはまた、それぞれの質問器３０と内センサ移植組織７２および／または外部センサシステム１０の演算システムによって適用されることが目的のプログラムシーケンス命令を、エミッタ素子とセンサ素子の両方の機能を制御するために含む。
【０１２７】
[00148]最後に、内部検知移植組織７８は、生体電気インピーダンス、光学分光法、または音響分光法に関連するものを含む生理学的信号を発生し受信するエミッタ素子１２２、センサ素子１２４を含む。これらの信号は、各内部検知移植組織７８の間を伝搬し、または近くの組織から検知移植組織７８へ反射または伝送される。
【０１２８】
[00149]好ましい一実施形態では、複数の内センサ移植組織７２が、内部器官状態を推測するセンサ融合方法によって組み合わせることができるデータと共に、順次または同時に動作する。
【０１２９】
[00150]移植組織７８の内センサ移植組織７２の素子１２２、１２４は、専用のデジタル制御システムと、エネルギ伝達に利用される同じ無線周波数信号によって伝達される通信チャネルを通して、または別のチャネルを通して質問器３０による制御およびそれとの連係を可能にする無線通信インターフェースとを含むことができる。この通信チャネルは、ＲＦＩＤ技術分野の当業者によく知られている手段を利用することができる。
【０１３０】
[00151]移植組織７８の放射素子１２４は、電極システムを介して組織に結合される電子信号を発生することができる。対応する電子信号は、組織を通って伝搬する電界または電磁信号を生成する。この電界または電磁波は次に、１つまたは複数の配置されたものによって検出される。この実施形態では、この信号に付随する周波数および波形は、特定の現象の評価を可能にするように調整することができる。周波数および波形の調整により、組織内の信号伝搬の範囲を可変にすることができ、また測定された現象の位置を特定する方法を使用可能にすることができる。
【０１３１】
[00152]相互センサシステム１４０の適用例には、それだけには限らないが、傷治癒の評価、肺機能の監視、および胃機能の監視が含まれうる。
【０１３２】
[00153]図１４および図１５に示される一実施形態では、相互センサシステム２００は、空気流を監視する無線インサイツセンサを収容する肺ステント、または血流を監視する無線インサイツセンサを収容する心臓ステントを含むことができる。
【０１３３】
[00154]相互センサシステム２００はステント構造体２０２を含み、このステント構造体は、内部管腔（例えば、図１６に示される気道３２５）に送り込まれ、かつ広げられて管腔３２５の内径に合致するように寸法設定され構成される。ステント構造体２０２は、管腔３２５の生理学的状態（例えば、流速Ｆ）に関係するデータを取得および送信するための複数の受信、送信および基準インダクタ／センサを備える。受信インダクタ／アンテナ２１２および２１６は、無線周波数（ＲＦ）エネルギおよび／または光エネルギを質問器３０（図１５）から受け取り、このエネルギ（および動作コマンド）を対応する検知素子２０４、２０６および２０８に供給する。検知素子２０４、２０６および２０８は、温度、歪みまたは位置を測定するためのセンサを含むことができる。検知素子は次に、流体質量、システム歪み、またはステント２０２上の羽根または弁２２０の位置の測定値を使用可能にすることができる。このデバイス内の検知測定回路では、抵抗（例えば、温度または歪みの測定のための抵抗）、位置（例えば、羽根または弁の位置）または他のパラメータの測定値を得ることができる。受信インダクタ／センサ２１２および２１６にはまた、能動（受動に対し）ステントの羽根または弁の駆動をできるようにする磁気素子が伴うこともある。
【０１３４】
[00155]好ましい一実施形態では、ステントは、流れＦの中に熱を誘起する加熱素子２１６を備える。上流の温度はセンサ２０４で測定され、下流の温度はセンサ２０８として測定されて、ヒータ２０６が存在して動作することにより生じる流れの中の温度差測定値が検出される。適正な較正を経たこの温度差はその後、熱流体質量測定法の技術分野の当業者によく知られている方法に従って流速Ｆを決定するために使用することができる。
【０１３５】
[00156]ステント２０２はさらに、得られた物理的データを質問器に取り込み用として送り返す送信アンテナ２１４および２１８も含む。
【０１３６】
[00157]参照センサ２１０は、参照励起２０６、参照戻り２２０、参照受信２２２および参照送信２２４と共に、システム較正の手段を構成する。ここで、参照センサは環境現象には応答しない。したがって、その応答が、質問器および他の素子の特性に関する変数ならびにそれらの相対位置に起因するシステム応答の変動を決定する手段になる。
【０１３７】
[00158]質問器３０は、ＲＦエネルギおよび光エネルギの伝達およびフィードバック制御、戻り信号の測定、熱伝導法によって空気流質量Ｆを決定する計算、羽根２２０の偏向位置法によって空気流質量を決定する計算、直接測定による、または静電容量を内蔵する受動回路の共振周波数の検出による、歪みもしくは静電容量測定値に依拠する弁偏向位置測定法によって弁２２０の状態を決定する計算、弁２２０の開閉、その状態の調整、参照較正に必要なエネルギの伝達および制御、などの機能を実現することができる。
【０１３８】
[00159]参照較正の機能および素子は、ステントの位置が不確実であることに伴う問題に対処し、作用に及ぶその可能性のある影響（例えば、流れの中に存在することによる流れに対する障害）は、ステントの構成および質問器ソフトウェア（例えば、ステントデータの較正）によって取り除かれる。各素子は、同じＲＦエネルギ磁束を受け取った後、送信機能により、較正された信号を返す。合わせて、参照素子２１０は、位置不確実性の影響を制限する手段にもなる。さらに、これらの方法は、作用が、適正に位置合わせされた質問器３０、および必要な特性に適合する質問器３０の存在下でのみ生じることを保証する。
【０１３９】
[00160]図１５は、ステント２００および質問器３０の概略図を示す。
【０１４０】
[00161]ステント２００は、ＣＯＰＤ患者の気管支鏡肺容量減少術（ＢＬＶＲ）に使用される現在のステントの代わりに使用することができる。加えて、ステント２００は、肺組織崩壊の危険が高いと考えられる患者に、肺機能を監視する目的で挿入することもできる。
【０１４１】
[00162]図１６は、内部センサ３２８を有するインサイツ相互センサシステム３２０を示し、このシステムは、肺の管腔３２５中の流速を測定する本発明によるステント２００を備えることができる。右側の図は、弁３３４により妨げられる気道の流れを示す。
【０１４２】
[00163]第２の相互センサ３２８（図示せず）を含むことによって、透過性信号を隣接する組織３２２、３２４および３２６の中に送出して前記組織に関する生理学的データを得ることができることも理解されたい。
【０１４３】
[00164]気管支鏡配置のためにステントにセンサ技術を追加することは、肺気腫の治療を変換する可能性を有する。というのは、この追加で、合併症判定が遅れる危険を低減し、進行を追跡するからであり、この追跡は、肺機能の全体的尺度で目撃されるマスキングの影響により現在は制限されている。
【０１４４】
[00165]本発明のシステムは、ＣＯＰＤリハビリテーションおよび治療を効果的に導く、以前は利用可能ではなかった安全で便利な呼掛け信号発信方法を実現し、ＮＤは、診療所への来診なしでＣＯＰＤデバイスの状態についてのオンデマンドのフィードバックを行う。さらに、本発明は、変化した症状に関連して起きる機能障害を評価すること、および他の方法では取り込むことができない生理学的情報を症状とより好適に組み合わせることが可能である。気管支内デバイスを付けた患者を監視するために使用される古典的な評価尺度は、空気流、肺容量および運動試験の尺度であり、これらのすべてが専用機器を必要とする。
【０１４５】
[00166]気管支内弁が順調に機能することで、処置前と比べて非導通中央気道における酸素の含有量が低下し、二酸化炭素の含有量が増加することになる結果が予想される。加えて、これらの非外科的な気道ステントの治療効果は、改善された努力肺活量から生じる空気流の変化によって評価することもできる。
【０１４６】
[00167]本発明のこのセンサで向上したパラダイムの１つの主要な意味は、個々の患者をより望ましく管理できることである。加えて、信号内容の変化が、患者の活動レベル、および標準化された症状の評価と統合される。これらの患者について集められたデータを単一のデータベース内に維持することによって、症状を呼吸機能の変動とよりよくマッピングするためのパターン分類、探索、およびパターン照合アルゴリズムを開発することができる。この手法は、特定の肺気腫の状態に限定されず、すべての形態のＣＯＰＤで、さらには反応性気道疾患でも広い適用例があり、ＣＯＰＤ患者の疾病率および死亡率の主な原因であるＣＯＰＤ悪化を予測するために使用することができる。
【０１４７】
[00168]上記に開示された相互センサシステム実施形態は、相互センサ実施形態について上記で説明したように、センサ素子およびエミッタ素子、アンテナおよびオペレーショナルソフトウェアの構成を変えることによって、光学分光器としても受動および能動音響分光器としても実施することができる。
【０１４８】
[00169]図１乃至図１６に開示された諸実施形態は、主として診断システムおよび方法を対象としているが、であることを理解されたい。
【０１４９】
[00170]本発明の諸実施形態は、本発明の諸実施形態による方法およびシステムのフローチャート図を参照して説明される。これらの方法およびシステムはまた、コンピュータプログラム製品として実施することもできる。この関連で、フローチャートの各ブロックまたはステップ、およびフローチャート内のブロック（および／またはステップ）の組合せは、ハードウェア、ファームウェア、および／またはコンピュータ可読プログラムコード論理で具現された１つまたは複数のコンピュータプログラム命令を含むソフトウェアなど、様々な手段によって実施することができる。理解されるように、このようなどんなコンピュータプログラム命令も、それだけには限らないが、汎用コンピュータまたは特殊目的コンピュータ、あるいは機械を製造するための他のプログラム可能処理装置を含むコンピュータにロードすることができ、その結果、コンピュータまたは他のプログラム可能処理装置上で実行されるコンピュータプログラム命令は、フローチャート（１つまたは複数）のブロック（１つまたは複数）に明記された機能を実施する手段を作り出すようになる。
【０１５０】
[00171]したがって、フローチャートの諸ブロックは、特定の機能を実施する手段の組合せと、特定の機能を実施するステップの組合せと、特定の機能を実施する、コンピュータ可読プログラムコード論理手段として具現されるものなどのコンピュータプログラム命令とをサポートする。また、フローチャート図の各ブロック、およびフローチャート図のブロックの組合せは、特定の機能もしくはステップ、または特殊目的ハードウェアとコンピュータ可読プログラムコード論理手段との組合せを実施する、特殊目的ハードウェアベースのコンピュータシステムによって実施できることもまた理解されたい。
【０１５１】
[00172]さらに、コンピュータ可読プログラムコード論理として具現されるものなどの、これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読メモリ内に記憶することもでき、特定の方法で機能するようにコンピュータまたは他のプログラム可能処理装置に指示することができ、その結果、コンピュータ可読メモリ内に記憶された命令が、フローチャート（１つまたは複数）のブロック（１つまたは複数）に明記された機能を実施する命令手段を含む製造物を生成するようになる。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータまたは他のプログラム可能処理装置にロードして、コンピュータ上で、またはコンピュータで実施される処理を生み出す他のプログラム可能処理装置上で実施されるべき一連の動作ステップをもたらすことができ、その結果、コンピュータまたは他のプログラム可能処理装置上で実行されるコンピュータプログラム命令は、フローチャート（１つまたは複数）のブロック（１つまたは複数）に明記された機能を実施するステップを実現するようになる。
【０１５２】
[00173]上記の議論から、本発明は、以下を含む様々な方法で具現できることを理解されたい。
【０１５３】
[00174]１．患者の身体の表面組織領域または内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する呼掛け信号発信可能外部センサシステムであって、センサアレイと、電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器とを備え、前記センサアレイが、患者の身体の外側で身体に近接して配置されるように構成された基板と、基板に結合された複数のセンサ素子と、基板に結合され複数のセンサ素子に接続されたプロセッサとを含み、前記プロセッサが、アレイ中のセンサ素子のうちの少なくとも１つと通信するように構成され、センサ素子が内部組織を通して、または表面組織領域において生理学的信号を放射または受信するように構成され、生理学的信号が、表面組織領域または内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、センサアレイがさらに、アレイに結合されたアンテナを含み、アンテナが、質問器から伝達された電磁エネルギに応答し、電磁エネルギにより、センサ素子のうちの少なくとも１つを通して生理学的信号を放射または受信する電力を供給するのに十分なエネルギでアレイに電力供給する、呼掛け信号発信可能外部センサシステム。
【０１５４】
[00175]２．電磁エネルギがＲＦエネルギを含み、センサ素子が複数のセンサ電極またはエミッタ電極を含み、アンテナが、電極のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成されたＲＦコイルを含む、実施形態１のシステム。
【０１５５】
[00176]３．電磁エネルギがアレイへの唯一の電力源を含む、実施形態１のシステム。
【０１５６】
[00177]４．電磁波形がデータ信号を含み、データ信号が、１つまたは複数の素子を制御するための、前記プロセッサが可読の命令を含む、実施形態１のシステム。
【０１５７】
[00178]５．電磁エネルギが光波形を含み、センサ素子が複数の光センサまたは光エミッタを含み、アンテナが、光センサまたは光エミッタのうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された光受信器を含む、実施形態１のシステム。
【０１５８】
[00179]６．電磁エネルギが音響波形を含み、センサ素子が複数の音響変換器を含み、アンテナが、音響変換器のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された変換器を含む、実施形態１のシステム。
【０１５９】
[00180]７．前記センサ素子が、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択される、実施形態１のシステム。
【０１６０】
[00181]８．アレイがさらに、プロセッサで処理するために電磁信号を復調する信号復調器を含む、実施形態４のシステム。
【０１６１】
[00182]９．アレイがさらに、生理学的特性に関連する戻りデータ信号をアレイから質問器まで送信するための信号復調器を含む、実施形態８のシステム。
【０１６２】
[00183]１０．センサ素子が行伝送ラインと列伝送ラインの交点に配置され、前記伝送ラインが、センサ素子を個別制御するために前記プロセッサに結合される、実施形態１のシステム。
【０１６３】
[00184]１１．アレイが、信号を内部組織の中に放射するように構成された少なくとも１つのエミッタ素子と、前記組織領域からの反射信号を受信するように構成された少なくとも１つのセンサ素子とを含むように構成され、反射信号が前記組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、実施形態１のシステム。
【０１６４】
[00185]１２．センサアレイが第１のセンサアレイを含み、システムがさらに、センサ素子の第２のアレイを含み、第２のアレイが、患者の皮膚の外部でその皮膚に隣接して配置されるように構成され、第２のアレイが、複数のセンサ素子と、複数のセンサ素子に接続されたプロセッサとを含み、前記プロセッサが、アレイ中のセンサ素子のうちの少なくとも１つと通信するように構成され、第２のアレイの少なくとも１つのセンサ素子が、内部組織領域を通って第１のセンサアレイ中の少なくとも１つのセンサ素子で受信される透過性信号を放射するように構成され、生理学的信号が内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、実施形態１のシステム。
【０１６５】
[00186]１３．第２のアレイに結合された第２のアンテナをさらに備え、第２のアンテナが、質問器から伝達される電磁エネルギに応答し、電磁エネルギにより、内部組織領域を通って第１のアレイに至る送信信号を放射する電力を供給するのに十分なエネルギで第２のアレイに電力供給する、実施形態１２のシステム。
【０１６６】
[00187]１４．内部組織領域またはその近くに配置された移植組織をさらに備え、移植組織が、内部組織領域を通って第２のセンサアレイ中の少なくとも１つのセンサ素子で受信される透過性信号を放射するように構成された少なくとも１つのセンサ素子を含む、実施形態１のシステム。
【０１６７】
[00188]１５．移植組織に結合された第２のアンテナをさらに備え、第２のアンテナが、質問器から伝達される電磁エネルギに応答し、電磁エネルギにより、内部組織領域を通って第１のアレイに至る送信信号を放射する電力を供給するのに十分なエネルギで第２のアンテナに電力供給する、実施形態１４のシステム。
【０１６８】
[00189]１６．患者の表面組織領域または内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する方法であって、プロセッサに接続された複数のセンサ素子を含むセンサアレイを、患者の皮膚の領域の外部でこの領域に隣接して配置するステップと、電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器を前記アレイに近接して配置するステップと、質問器から電磁信号を送信するステップと、アレイに結合されたアンテナを介して電磁信号を受信するステップと、電磁信号を介してアレイに誘導的に電力供給するステップと、内部組織領域を通して、または表面組織領域において生理学的信号を放射または受信するように電磁信号を介してアレイに命令するステップとを含み、生理学的信号が、表面組織領域または内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、方法。
【０１６９】
[00190]１７．電磁エネルギがＲＦエネルギを含み、アンテナがＲＦコイルを含み、アレイが複数のセンサ電極またはエミッタ電極を含み、アレイに誘導的に電力供給するステップが、センサ電極またはエミッタ電極のうちの少なくとも１つに電力供給するのに十分なエネルギでＲＦコイルに電力供給するステップを含む、実施形態１６の方法。
【０１７０】
[00191]１８．電磁エネルギがアレイへの唯一の電力源を含む、実施形態１６の方法。
【０１７１】
[00192]１９．電磁信号がデータ信号を含み、アレイに命令するステップが、前記プロセッサでデータ信号を読み出すステップと、前記データ信号中の１つまたは複数の命令に基づいてアレイ中の少なくとも１つのセンサ素子を動作させるステップとを含む、実施形態１６の方法。
【０１７２】
[00193]２０．前記センサアレイが、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択されたセンサを含む、実施形態１６の方法。
【０１７３】
[00194]２１．プロセッサで処理するために電磁信号を復調するステップをさらに含む、実施形態１９の方法。
【０１７４】
[00195]２２．質問器に送信するために生理学的特性に関連する戻り信号を変調するステップをさらに含む、実施形態２１の方法。
【０１７５】
[00196]２３．センサ素子が行伝送ラインと列伝送ラインとの交点に配置され、前記伝送ラインがセンサ素子の個別制御のために前記プロセッサに結合される、実施形態１６の方法。
【０１７６】
[00197]２４．内部組織領域の中に信号を放射するステップと、前記組織領域からの反射信号を受信するステップとをさらに含み、反射信号が前記組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、実施形態１６の方法。
【０１７７】
[00198]２５．センサアレイが第１のセンサアレイを含み、方法がさらに、患者の皮膚の領域の外部でこの領域に隣接してセンサアレイを配置するステップと、内部組織領域を通って第１のセンサアレイで受信される透過性生理学的信号を第２のセンサアレイから放射するステップとを含み、生理学的信号が内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、実施形態１６の方法。
【０１７８】
[00199]２６．第２のセンサアレイに結合された第２のアンテナをさらに含み、第２のアンテナが、質問器から伝達される電磁エネルギに応答し、内部組織領域を通って第１のアレイに至る送信される生理学的信号を放射する電力を供給するのに十分なエネルギで第２のアレイに電力供給するステップを含む、実施形態２５の方法。
【０１７９】
[00200]２７．内部組織領域またはその近くに移植組織を送達するステップと、内部組織領域を通って第２のセンサアレイで受信される透過性生理学的信号を移植組織から放射するステップとをさらに含む、実施形態１６の方法。
【０１８０】
[00201]２８．移植組織が、質問器から伝達される電磁エネルギに応答する第２のアンテナを含み、方法がさらに、内部組織領域を通って第１のアレイに至る送信される生理学的信号を放射する電力を供給するのに十分なエネルギで第２のアンテナに電力供給するステップを含む、実施形態２７の方法。
【０１８１】
[00202]２９．患者の身体の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する経皮センサシステムであって、電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器と、外部センサアレイと、内部組織領域またはその近くに配置された移植組織とを備え、移植組織が、内部組織領域を通して外部センサアレイと透過性生理学的信号を交換するように構成された少なくとも１つの内部センサ素子を含み、生理学的信号が内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、移植組織が、質問器から伝達される電磁エネルギに応答する内部アンテナを含み、電磁エネルギにより、少なくとも１つの内部センサ素子を通して生理学的信号を交換する電力を供給するのに十分なエネルギで移植組織に電力供給する、経皮センサシステム。
【０１８２】
[00203]３０．前記外部センサアレイが、患者の皮膚の外部でその皮膚に隣接して配置されるように構成された基板と、基板に結合された複数の外部センサ素子と、基板に結合され、複数の外部センサ素子に接続されたアレイプロセッサとを含み、前記アレイプロセッサが、アレイ中の外部センサ素子のうちの少なくとも１つと通信するように構成され、外部センサ素子が、生理学的信号を放射または受信するように構成され、外部センサアレイがさらに、アレイに結合された外部アンテナを含み、外部アンテナが、質問器から伝達される電磁エネルギに応答し、電磁エネルギにより、移植組織と透過性生理学的信号を交換する電力を供給するのに十分なエネルギでアレイに電力供給する、実施形態２９のシステム。
【０１８３】
[00204]３１．少なくとも１つの内部センサ素子がエミッタを含み、外部センサ素子のうちの少なくとも１つがセンサを含み、移植組織が、内部組織領域を通って外部センサアレイのセンサで受信される透過性生理学的信号をエミッタから放射するように構成される、実施形態３０のシステム。
【０１８４】
[00205]３２．少なくとも１つの内部センサ素子がセンサを含み、外部センサ素子のうちの少なくとも１つがエミッタを含み、外部センサアレイが、内部組織領域を通って移植組織のセンサで受信される透過性生理学的信号をエミッタから放射するように構成される、実施形態３０のシステム。
【０１８５】
[00206]３３．電磁エネルギがＲＦエネルギを含み、外部センサ素子および内部センサ素子がセンサ電極またはエミッタ電極を含み、外部アンテナおよび内部アンテナが、センサ電極またはエミッタ電極に誘導的に電力供給するように構成されたＲＦコイルを含む、実施形態３０のシステム。
【０１８６】
[00207]３４．電磁エネルギがアレイへの唯一の電力源を含む、実施形態３０のシステム。
【０１８７】
[00208]３５．移植組織が、少なくとも１つのセンサ素子に結合された移植プロセッサを含み、前記移植プロセッサが、少なくとも１つのセンサ素子と通信するように構成され、電磁波形がデータ信号を含み、データ信号が、少なくとも１つのセンサ素子を制御するための、前記移植プロセッサおよび前記アレイプロセッサが可読の命令を含む、実施形態３０のシステム。
【０１８８】
[00209]３６．電磁エネルギが光波形を含み、センサ素子が複数の光センサまたは光エミッタを含み、外部アンテナまたは内部アンテナが、光センサまたは光エミッタのうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された光受信器を含む、実施形態３０のシステム。
【０１８９】
[00210]３７．電磁エネルギが音響波形を含み、センサ素子が複数の音響変換器を含み、外部アンテナおよび内部アンテナが、音響変換器のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された変換器を含む、実施形態３０のシステム。
【０１９０】
[00211]３８．前記センサ素子が、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択される、実施形態２９のシステム。
【０１９１】
[00212]３９．外部アレイおよび移植組織それぞれがさらに、電磁信号を復調する信号復調器を含む、実施形態３５のシステム。
【０１９２】
[00213]４０．外部アレイおよび移植組織それぞれがさらに、前記生理学的特性に関連する戻りデータ信号を外部アレイまたは移植組織から質問器まで送信する信号変調器を含む、実施形態３９のシステム。
【０１９３】
[00214]４１．移植組織が、内部移植された人工器官デバイス上に配置され、内部センサ素子が、内部移植された人工器官デバイスの少なくとも一部分を通して外部センサアレイと透過性生理学的信号を交換するように構成され、透過性生理学的信号が、内部移植された人工器官デバイスの生理学的特性に関連する、実施形態２９のシステム。
【０１９４】
[00215]４２．患者の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する方法であって、患者の皮膚の領域の外部でこの領域に隣接してセンサアレイを配置するステップと、内部組織領域またはその近くの場所に移植組織を送達するステップと、電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器をアレイに近接して配置するステップとを含み、移植組織が、質問器から伝達される電磁エネルギに応答する内部アンテナを含み、方法がさらに、質問器から電磁信号を送信するステップと、電磁信号を内部アンテナを介して受信するステップと、電磁信号を介して移植組織に誘導的に電力供給するステップと、内部組織領域の少なくとも一部分を通して、外部アレイと生理学的信号を交換するように電磁信号を介して移植組織に命令するステップとを含み、生理学的信号が、内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、方法。
【０１９５】
[00216]４３．移植組織が、内部組織領域を通して外部センサアレイと透過性生理学的信号を交換するように構成された少なくとも１つの内部センサ素子を含み、移植組織が、質問器から伝達される電磁エネルギに応答する内部アンテナを含み、電磁エネルギにより、少なくとも１つの内部センサ素子を通して生理学的信号を交換する電力を供給するのに十分なエネルギで移植組織に電力供給する、実施形態４２の方法。
【０１９６】
[00217]４４．外部センサアレイが、生理学的信号を放射または受信するように構成された複数の外部センサ素子と、アレイに結合された外部アンテナと、アンテナ、およびアレイ中の外部センサ素子のうちの少なくとも１つと通信するように構成されたアレイプロセッサとを含み、外部アンテナが、質問器から伝達される電磁エネルギに応答し、電磁エネルギにより、移植組織と生理学的信号を交換する電力を供給するのに十分なエネルギでアレイに電力供給する、実施形態４３の方法。
【０１９７】
[00218]４５．生理学的信号を交換するステップが、内部組織領域を通って外部センサアレイで受信される透過性生理学的信号を移植組織から放射するステップを含む、実施形態４２の方法。
【０１９８】
[00219]４６．生理学的信号を交換するステップが、内部組織領域を通って移植組織で受信される透過性生理学的信号を外部センサアレイから放射するステップを含む、実施形態４２の方法。
【０１９９】
[00220]４７．電磁エネルギがＲＦエネルギを含み、外部センサ素子および内部センサ素子がセンサ電極またはエミッタ電極を含み、移植組織に誘導的に電力供給するステップが、外部アンテナおよび内部アンテナに電力供給してセンサ電極またはエミッタ電極に誘導的に電力供給するステップを含む、実施形態４４の方法。
【０２００】
[00221]４８．電磁信号がデータ信号を含み、移植組織が、少なくとも１つの内部センサ素子に結合された移植プロセッサを含み、移植組織に命令するステップが、前記移植プロセッサでデータ信号を読み出すステップと、前記データ信号中の１つまたは複数の命令に基づいて少なくとも１つのセンサ素子を動作させるステップとを含む、実施形態４４の方法。
【０２０１】
[00222]４９．移植組織および外部センサアレイが、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択されたセンサを含む、実施形態４２の方法。
【０２０２】
[00223]５０．移植プロセッサで処理するために電磁信号を復調するステップをさらに含む、実施形態４８の方法。
【０２０３】
[00224]５１．移植組織から質問器に送信するために生理学的特性に関連する戻り信号を変調するステップをさらに含む、実施形態４８の方法。
【０２０４】
[00225]５２．外部センサアレイから質問器に送信するために前記生理学的特性に関連する戻り信号を変調するステップをさらに含む、実施形態４８の方法。
【０２０５】
[00226]５３．第２の移植組織を内部組織領域またはその近くに送達するステップと、内部組織領域を通して外部センサアレイと第２の透過性生理学的信号を交換するステップとをさらに含む、実施形態４２の方法。
【０２０６】
[00227]５４．患者の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する呼掛け信号発信可能センサシステムであって、患者の身体の外側の場所に配置され電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器と、内部組織領域またはその近くに配置されるように構成された第１の移植組織とを備え、第１の移植組織が、内部組織領域の少なくとも一部分を通して生理学的信号を受信するように構成されたセンサ素子を含み、生理学的信号が、患者の身体内部で発し内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、第１の移植組織が、質問器から伝達される電磁エネルギに応答するアンテナを含み、電磁エネルギにより、センサ素子を通して生理学的信号を受信する電力を供給するのに十分なエネルギで移植組織に電力供給する、呼掛け信号発信可能センサシステム。
【０２０７】
[00228]５５．第１の移植組織がさらに、アンテナに結合されたエミッタ素子を含み、エミッタ素子が、生理学的信号を内部組織領域の少なくとも一部分の中に放射するように構成され、生理学的信号が、内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む、実施形態５４のシステム。
【０２０８】
[00229]５６．センサ素子が、内部組織領域からの反射信号を受信するように構成され、反射信号がエミッタから発する、実施形態５５のシステム。
【０２０９】
[00230]５７．電磁エネルギがＲＦエネルギを含み、センサ素子およびエミッタ素子がセンサ電極またはエミッタ電極を含み、アンテナが、電極のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成されたＲＦコイルを含む、実施形態５５のシステム。
【０２１０】
[00231]５８．電磁エネルギがアレイへの唯一の電力源を含む、実施形態５４のシステム。
【０２１１】
[00232]５９．第１の移植組織がさらに、内部アンテナおよびセンサ素子に結合された第１のプロセッサを含み、電磁波形がデータ信号を含み、データ信号が、センサ素子を制御するための、第１のプロセッサが可読の命令を含む、実施形態５４のシステム。
【０２１２】
[00233]６０．電磁エネルギが光波形を含み、センサ素子およびエミッタ素子が光センサまたは光エミッタを含み、内部アンテナが、光センサまたは光エミッタのうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された光受信器を含む、実施形態５５のシステム。
【０２１３】
[00234]６１．電磁エネルギが音響波形を含み、センサ素子およびエミッタ素子が音響変換器を含み、内部アンテナが、音響変換器のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するように構成された変換器を含む、実施形態５５のシステム。
【０２１４】
[00235]６２．前記センサ素子が、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択されたセンサを含む、実施形態５４のシステム。
【０２１５】
[00236]６３．第１の移植組織がさらに、第１のプロセッサで処理するために電磁信号を復調する信号復調器を含む、実施形態５９のシステム。
【０２１６】
[00237]６４．第１の移植組織がさらに、前記生理学的特性に関連する戻りデータ信号をアレイから質問器まで送信するための信号復調器を含む、実施形態５９のシステム。
【０２１７】
[00238]６５．内部組織領域またはその近くに配置されるように構成された第２の移植組織をさらに備え、第２の移植組織が、内部組織領域の少なくとも一部分を通して生理学的信号を放射するように構成されたエミッタ素子を含み、生理学的信号が、内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、第２の移植組織が、質問器から伝達される電磁エネルギに応答するアンテナを含み、電磁エネルギにより、内部組織領域の少なくとも一部分を通して第１の移植組織で受信されるべき生理学的信号を送信する電力を供給するのに十分なエネルギで第２の移植組織に電力供給する、実施形態５９のシステム。
【０２１８】
[00239]６６．第１の移植組織がさらに、前記患者の身体内部の場所に送達されるように構成されたステント構造体を含み、ステント構造体が、流体連通を可能にするように構成された中央チャネルを含み、センサ素子が、ステントを介して流体連通に関連する第１の生理学的信号を受信するように構成された第１のセンサ素子を含み、ステント構造体が、第１のセンサ素子と第２のセンサ素子を収容するように構成され、センサが、ステントを通して流体連通に関連する第２の生理学的信号を受信するように構成される、実施形態５４のシステム。
【０２１９】
[00240]６７．ステントがさらに、第１のセンサ素子と第２のセンサ素子の間に配置された加熱素子を含み、第１のセンサ素子が第１の温度測定値を受け取るように構成され、第２のセンサ素子が第２の温度測定値を受け取るように構成され、第１および第２の測定値が、ステントを通る流体連通の流速に関連する、実施形態６６のシステム。
【０２２０】
[00241]６８．患者の内部組織領域の１つまたは複数の生物学的特性を取得する方法であって、電磁波形の形態でエネルギを伝達するように構成された質問器を患者の身体の外側の場所に配置するステップと、第１の移植組織を内部組織領域またはその近くの場所に送達するステップとを含み、第１の移植組織が、内部組織領域の少なくとも一部分を通して生理学的信号を受信するように構成されたセンサ素子を含み、第１の移植組織が、質問器から伝達される電磁エネルギに応答するアンテナを含み、方法がさらに、質問器から電磁信号を送信するステップと、電磁信号をアンテナを介して受信するステップと、電磁信号を介して第１の移植組織に電力供給するステップと、患者の身体内で発し内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含む生理学的信号を受信するように、電磁を介して移植組織に命令するステップとを含み、電磁エネルギにより、センサ素子を通して生理学的信号を受信する電力を供給するのに十分なエネルギで移植組織に電力供給する、方法。
【０２２１】
[00242]６９．第１の移植組織がさらに、アンテナに結合されたエミッタ素子を含み、方法がさらに、エミッタ素子から患者の身体の中に生理学的信号を放射するように、電磁信号を介して第１の移植組織に命令するステップを含み、電磁エネルギにより、生理学的信号を送信する電力を供給するのに十分なエネルギで移植組織に電力供給する、実施形態６８の方法。
【０２２２】
[00243]７０．センサ素子が、内部組織領域からの反射信号を受信するように構成され、反射信号がエミッタから発する、実施形態６９の方法。
【０２２３】
[00244]７１．電磁エネルギがＲＦエネルギを含み、センサ素子およびエミッタ素子がセンサ電極またはエミッタ電極を含み、移植組織に誘導的に電力供給するステップが、アンテナに電力供給して電極のうちの少なくとも１つに誘導的に電力供給するステップを含む、実施形態６９の方法。
【０２２４】
[00245]７２．電磁エネルギがアレイへの唯一の電力源を含む、実施形態６８の方法。
【０２２５】
[00246]７３．第１の移植組織がさらに、アンテナおよびセンサ素子に結合された第１のプロセッサを含み、電磁波形がデータ信号を含み、移植組織に命令するステップが、前記第１のプロセッサでデータ信号を読み出すステップと、前記データ信号中の１つまたは複数の命令に基づいてセンサ素子を動作させるステップとを含む、実施形態６８の方法。
【０２２６】
[00247]７４．前記センサが、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、生体電気インピーダンスセンサ、静電容量センサ、分光センサおよび光センサから本質的に成るセンサの群から選択される、実施形態６８の方法。
【０２２７】
[00248]７５．第１のプロセッサで処理するために電磁信号を復調するステップをさらに含む、実施形態７３の方法。
【０２２８】
[00249]７６．移植組織から質問器に送信するために前記生理学的特性に関連する戻り信号を変調するステップをさらに含む、実施形態７３の方法。
【０２２９】
[00250]７７．第２の移植組織を内部組織領域またはその近くに送達するステップをさらに含む、実施形態６８の方法であって、第２の移植組織が、内部組織領域の少なくとも一部分を通して生理学的信号を放射するように構成されたエミッタ素子を含み、生理学的信号が、内部組織領域の少なくとも１つの生理学的特性を含み、第２の移植組織が、質問器から伝達される電磁エネルギに応答するアンテナを含み、方法がさらに、内部組織領域の少なくとも一部分を通して第１の移植組織で受信されるべき生理学的信号を送信する電力を十分に供給する電磁エネルギによって、第２の移植組織に電力供給するステップを含む、方法。
【０２３０】
[00251]上記の説明は多くの細部を包含するが、これらは、本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではなく、単に本発明の現在のところ好ましい諸実施形態のいくつかを示すにすぎないと解釈されるべきである。したがって、本発明の範囲は、当業者には明らかになりうる他の実施形態を完全に包含すること、したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲以外によっては限定されないことを理解されたい。特許請求の範囲では、単数形での素子の参照は、そのように明確に提示されていない限り「１つであり１つだけ」を意味するものではなく、むしろ「１つまたは複数」を意味するものである。当業者に知られている上述の好ましい諸実施形態の素子に対するすべての構造的、化学的および機能的な等価物は、参照することにより明白に本明細書に組み込まれ、本特許請求の範囲によって包含されるべきものである。さらに、デバイスまたは方法が、本発明によって解決されることが求められる１つ１つの問題に対応することは、デバイスまたは方法が本特許請求の範囲によって包含されるので、その必要がない。さらに、本開示中の素子、構成要素、または方法ステップは、その素子、構成要素、または方法ステップが特許請求の範囲中に明確に列挙されているかどうかにかかわらず、一般に公開されるべきものである。本明細書の特許請求の範囲の要素は、その要素が「の手段」という語句を使用して明白に列挙されていない限り、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１２の第６節の規定を受けないと解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2013502278.tif 000019
2013502278.tif 000020