(57)【要約】  患者の関節を監視するためのシステムは、関節の近くに配置されるように構成され且つ配列された複数のセンサを含む。複数のセンサは、関節と関連した動作又は物理量を測定又は監視するように構成され且つ配列される。システムは、更に、複数のセンサに接続された少なくとも１つの通信モジュールを含む。通信モジュールは、複数のセンサからのデータを受信し、センサ情報を外部デバイスに送信するように構成され且つ配列される。幾つかの実施形態では、センサは、関節の近くに埋込み可能である。他の実施形態では、センサは、関節の近くの患者の皮膚に隣接して配置されたセンサモジュール内に配置される。
2018515298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の関節を監視するためのシステムであって、
関節の近くに配置されるように構成され且つ配列された複数のセンサを含み、前記センサは、関節と関連した動作又は物理量を測定又は監視するように構成され且つ配列され、
更に、前記複数のセンサに接続された少なくとも１つの通信モジュールを含み、前記通信モジュールは、前記センサからのデータを受信し、センサ情報を外部デバイスに送信するように構成され且つ配列される、システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの通信ユニットは、センサプロセッサと、無線通信ユニットを含み、前記センサプロセッサは、センサデータを受信するように構成され且つ配列され、前記無線通信ユニットは、センサ情報を前記外部デバイスに又はこれを経由するように無線式に送信するように構成され且つ配列される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
更に、センサモジュールを含み、前記センサモジュールは、ハウジングを含み、前記複数のセンサ及び前記少なくとも１つの通信ユニットは、前記ハウジング内に配置され、前記センサモジュールは、関節を監視するために患者の皮膚に隣接して配置されるように構成され且つ配列される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記センサモジュールは、更に、前記ハウジングに結合可能な接着剤パッドを含み、前記接着剤パッドは、前記センサモジュールを患者の皮膚に少なくとも１時間、接着剤で接着させるように構成され且つ配列される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
更に、着用可能な物品を含み、前記物品は、前記センサモジュールを前記物品内に受入れるように構成され且つ配列され、前記物品は、前記センサモジュールが関節の近くに配置されるように患者によって着用されるように構成され且つ配列される、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数のセンサは、少なくとも１つのセンサを含み、前記少なくとも１つのセンサは、関節の運動範囲を決定するように処理することができるセンサデータを提供するように構成され且つ配列される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのセンサは、第１の加速度計と、それと組合せられる第２の加速度計、ジャイロスコープ、又は磁気計のうちの少なくとも１つを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数のセンサは、少なくとも２つの近接センサを含み、前記近接センサは、関節移動の繰返し数を決定するように処理することができるセンサデータを提供するように構成され且つ配列される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数のセンサは、少なくとも１つの温度センサ又はパルスセンサを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つは、患者に埋込まれるように構成され且つ配列される、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
更に、患者用デバイスを含み、前記患者用デバイスは、センサ情報を前記少なくとも１つの通信モジュールから受信し、センサ情報を処理し、処理した情報を患者が見られるように表示するように構成され且つ配列される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
更に、臨床医用デバイスを含み、前記臨床医用デバイスは、センサ情報を前記少なくとも１つの通信モジュール又は患者用デバイスから受信し、センサ情報を処理し、処理した情報を臨床医が見られるように表示するように構成され且つ配列される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
センサモジュールであって、
患者の関節の近くに且つ患者の皮膚に隣接して配置されるように構成され且つ配列されたハウジングと、
前記ハウジング内に配置された複数のセンサと、を含み、前記複数のセンサは、少なくとも１つのセンサを含み、前記少なくとも１つのセンサは、関節の運動範囲を決定するように処理することができるセンサデータを提供するように構成され且つ配列され、
更に、前記ハウジング内に配置され且つ前記複数のセンサに接続されたセンサプロセッサを含み、前記センサプロセッサは、センサデータを前記複数のセンサから受信するように構成され且つ配列され、
更に、前記ハウジング内に配置され且つ前記センサプロセッサに接続された通信ユニットを含み、前記通信ユニットは、センサデータに基づいて、センサ情報を外部デバイスに送信するように構成され且つ配列される、センサモジュール。
【請求項１４】
更に、前記ハウジングに結合可能な接着剤パッドを含み、前記接着剤パッドは、前記センサモジュールを患者の皮膚に少なくとも１時間、接着剤で接着させるように構成され且つ配列される、請求項１３に記載のセンサモジュール。
【請求項１５】
前記接着剤パッドは、少なくとも１つの第１の位置決め特徴部を含み、前記ハウジングは、少なくとも１つの第２の位置決め特徴部を含み、前記ハウジングと前記接着剤パッドの整列を容易にするために、前記第２の位置決め特徴部の形状は、前記第１の位置決め特徴部の形状と相補的である、請求項１４に記載のセンサモジュール。
【請求項１６】
前記ハウジングへの前記接着剤パッドの結合を容易にするために、前記少なくとも１つの第１の位置決め特徴部又は前記少なくとも１つの第２の位置決め特徴部のうちの一方は、磁石を含み、前記少なくとも１つの位置決め特徴部又は前記少なくとも１つの第２の位置決め特徴部の他方は、第２の磁石又は磁気吸引材料を含む、請求項１５に記載のセンサモジュール。
【請求項１７】
更に、着用可能な物品を含み、前記物品は、前記センサモジュールのハウジングを前記物品の中に受入れるように構成され且つ配列され、前記物品は、前記センサモジュールのハウジングが関節の近くに配置されるように患者によって着用されるように構成され且つ配列される、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
【請求項１８】
前記複数のセンサは、第１の加速度計と、それと組合せられる第２の加速度計、ジャイロスコープ、又は磁気計のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
【請求項１９】
前記複数のセンサは、少なくとも２つの近接センサを含み、前記近接センサは、関節移動の繰返し数を決定するように処理することができるセンサデータを提供するように構成され且つ配列される、請求項１３〜１８のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
【請求項２０】
前記複数のセンサは、少なくとも１つの温度センサ又はパルスセンサを含む、請求項１３〜１９のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１５年３月２３日出願の米国仮特許出願第６２／１３６，８９２号の利益を主張し、その開示内容全体を本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、整形外科用インプラント及びリハビリテーションの分野に関する。本発明はまた、整形外科的置換手術後の整形外科用インプラント及びリハビリテーションを監視するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
関節置換手術は、肩、臀部、膝、足首、及び手首などの関節のための共通の整形外科的処置である。患者が関節を擦り減らした又は損傷を受けた状況下で、関節を、骨格構造と融合させて無痛の運動及び機能を回復することができるインプラントに置き換えることが可能である。患者の関節に人工装具構成要素を埋込む前、外科医は、一般的に、埋込まれる人工装具構成要素の少なくとも一部分を支えるためのプラットホーム、凹部、又は空洞を作り出すために、患者の生来の骨の少なくとも一部分を切除する。人工装具構成要素を埋込むプロセス中、筋肉及び腱を再び位置決めして再び付着させる必要がある。
【０００４】
患者は、この大手術から回復するために理学療法を受ける必要がある。患者は、定期的に運動すること並びに置き換えられた筋肉の柔軟性及びバランスを得ようと努めることが要求される。目標は、患者にそれらの運動範囲を広げさせることであるが、インプラントに損傷を与えて患者を傷つける可能性がある転倒又は過伸展の危険が高くなる可能性がある。患者がそれらのリハビリテーションを推し進めることなく必要な運動範囲に達しない場合、患者自身は、硬直した関節を有していることを理解し、硬直した関節は、十分な運動範囲を得て活動的な生活様式を維持するために追加の外科手術（麻酔下のＭＵＡ−操作）を必要とする場合がある。理学療法の進展を測定又は監視することは、問題となる可能性があるが、患者の熱心さ及び関与を維持するためには非常に有用である。
【発明の概要】
【０００５】
１つの実施形態は、患者の関節を監視するためのシステムであり、かかるシステムは、関節の近くに配置される複数のセンサを含み、センサは、関節と関連した動作又は物理量を測定又は監視し、更に、複数のセンサに接続された少なくとも１つの通信モジュールを含み、通信モジュールは、センサからのデータを受信し、センサ情報を外部デバイスに送信する。
【０００６】
少なくとも幾つかの実施形態では、少なくとも１つの通信ユニットは、センサプロセッサと、無線通信ユニットを含み、センサプロセッサは、センサデータを受信し、無線通信ユニットは、センサ情報を外部デバイスに又はこれを経由するように無線式に送信する。少なくとも幾つかの実施形態では、センサのうちの少なくとも１つは、患者に埋込まれるように構成され且つ配列される。
【０００７】
少なくとも幾つかの実施形態では、システムは、更に、センサモジュールを含み、センサモジュールは、ハウジングを含み、複数のセンサ及び少なくとも１つの通信ユニットは、ハウジング内に配置され、センサモジュールは、関節を監視するために患者の皮膚に隣接して配置されるように構成され且つ配列される。少なくとも幾つかの実施形態では、センサモジュールは、更に、ハウジングに結合可能な接着剤パッドを含み、接着剤パッドは、センサモジュールを患者の皮膚に少なくとも１時間、接着剤で接着させるように構成され且つ配列される。少なくとも幾つかの実施形態では、システムは、更に、着用可能な物品を含み、物品は、センサモジュールを物品内に受入れ、物品は、センサモジュールが関節の近くに配置されるように患者によって着用される。
【０００８】
少なくとも幾つかの実施形態では、センサは、少なくとも１つのセンサを含み、少なくとも１つのセンサは、関節の運動範囲を決定するように処理することができるセンサデータを提供する。少なくとも幾つかの実施形態では、少なくとも１つのセンサは、第１の加速度計と、それと組合せられる第２の加速度計、ジャイロスコープ、又は磁気計のうちの少なくとも１つを含む。少なくとも幾つかの実施形態では、センサは、少なくとも２つの近接センサを含み、前記センサは、関節移動の繰返し数を決定するように処理することができるセンサデータを提供する。少なくとも幾つかの実施形態では、センサは、少なくとも１つの温度センサ又はパルスセンサを含む。
【０００９】
少なくとも幾つかの実施形態では、システムは、更に、患者用デバイスを含み、患者用デバイスは、センサ情報を少なくとも１つの通信モジュールから受信し、センサ情報を処理し、処理した情報を患者が見られるように表示する。少なくとも幾つかの実施形態では、システムは、更に、臨床医用デバイスを含み、臨床医用デバイスは、センサ情報を少なくとも１つの通信モジュール又は患者用デバイスから受信し、センサ情報を処理し、処理した情報を臨床医が見られるように表示する。
【００１０】
別の実施形態は、センサモジュールであり、かかるセンサモジュールは、患者の関節の近くに且つ患者の皮膚に隣接して配置されるハウジングと、ハウジング内に配置された複数のセンサと、ハウジング内に配置され且つ複数のセンサに接続されたセンサプロセッサを含み、センサプロセッサは、センサデータを複数のセンサから受信し、更に、ハウジング内に配置され且つセンサプロセッサに接続された通信ユニットを含み、通信ユニットは、センサデータに基づいて、センサ情報を外部デバイスに送信する。複数のセンサは、少なくとも１つのセンサを含み、少なくとも１つのセンサは、関節の運動範囲を決定するように処理することができるセンサデータを提供する。
【００１１】
少なくとも幾つかの実施形態では、センサモジュールは、更に、ハウジングに結合可能な接着剤パッドを含み、接着剤パッドは、センサモジュールを患者の皮膚に少なくとも１時間、接着剤で接着させる。少なくとも幾つかの実施形態では、接着剤パッドは、少なくとも１つの第１の位置決め特徴部を含み、ハウジングは、少なくとも１つの第２の位置決め特徴部を含み、ハウジングと接着剤パッドの整列を容易にするために、第２の位置決め特徴部の形状は、第１の位置決め特徴部の形状と相補的である。少なくとも幾つかの実施形態では、ハウジングへの接着剤パッドの結合を容易にするために、少なくとも１つの第１の位置決め特徴部又は少なくとも１つの第２の位置決め特徴部のうちの一方は、磁石を含み、少なくとも１つの位置決め特徴部又は少なくとも１つの第２の位置決め特徴部の他方は、第２の磁石又は磁気吸引材料を含む。
【００１２】
少なくとも幾つかの実施形態では、センサモジュールは、更に、着用可能な物品を含み、物品は、センサモジュールのハウジングを物品の中に受入れ、物品は、センサモジュールのハウジングが関節の近くに配置されるように患者によって着用される。
【００１３】
少なくとも幾つかの実施形態では、複数のセンサは、第１の加速度計と、それと組合せられる第２の加速度計、ジャイロスコープ、又は磁気計のうちの少なくとも１つを含む。少なくとも幾つかの実施形態では、複数のセンサは、少なくとも２つの近接センサを含み、近接センサは、関節移動の繰返し数を決定するように処理することができるセンサデータを提供する。少なくとも幾つかの実施形態では、センサは、少なくとも１つの温度センサ又はパルスセンサを含む。
【００１４】
更なる実施形態は、リハビリテーションを監視するためのシステムである。システムは、患者のリハビリテーション部位の近くに配置される複数のセンサを含み、センサは、リハビリテーションと関連した動作又は物理量を測定又は観察し、更に、複数のセンサに接続された少なくとも１つの通信モジュールを含み、通信モジュールは、センサからのデータを受信し、センサ情報を外部デバイスに送信する。
【００１５】
更に別の実施形態は、センサモジュールであり、かかるセンサモジュールは、患者のリハビリテーション部位の近くに且つ患者の皮膚に隣接して配置されるハウジングと、ハウジング内に配置された複数のセンサと、ハウジング内に配置され且つ複数のセンサに接続されたセンサプロセッサを含み、センサプロセッサは、センサデータを複数のセンサから受信し、更に、ハウジング内に配置され且つセンサプロセッサに接続された通信ユニットを含み、通信ユニットは、センサデータに基づいて、センサ情報を外部デバイスに送信する。複数のセンサは、少なくとも１つのセンサを含み、少なくとも１つのセンサは、リハビリテーション部位の運動範囲を決定するように処理することができるセンサデータを提供するように構成され且つ配列される。
【００１６】
本発明の非限定的及び非網羅的な実施形態は、以下の図面を参照して説明されている。図面では、同様の参照番号は、別途指定しない限り種々の図全体にわたって同様の部分を指す。
【００１７】
本発明をより良く理解するために、添付の図面と関連して解釈される以下の詳細な説明を参照することになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による、インプラント手術後の患者のリハビリテーションを監視するためのシステムの１つの実施形態の概略図である。
【図２】本発明による、図１に使用するためのコンピュータデバイスの１つの実施形態の概略図である。
【図３】本発明による、膝置換インプラントの近くに埋込まれた図１のシステムの構成要素の１つの実施形態の概略図である。
【図４】本発明による、膝置換インプラントの近くに埋込まれた図１のシステムの構成要素の別の実施形態の概略図である。
【図５】本発明による、指関節置換インプラントの近くに埋込まれた図１のシステムの構成要素の１つの実施形態の概略図である。
【図６】本発明による、インプラント手術後の患者のリハビリテーションを監視するためのセンサを含むセンサモジュールの１つの実施形態の概略図である。
【図７Ａ】本発明による、インプラント手術後の患者のリハビリテーションを監視するためのセンサを含むセンサモジュールの第２の実施形態の平面図である。
【図７Ｂ】本発明による、図７Ａのセンサモジュールの底面図である。
【図８Ａ】本発明による、インプラント手術後の患者のリハビリテーションを監視するためのセンサを含むセンサモジュールの第３の実施形態の平面図である。
【図８Ｂ】本発明による、接着剤パッドを有する図８Ａのセンサモジュールの平面図である。
【図９Ａ】本発明による、インプラント手術後の患者のリハビリテーションを監視するためのセンサを含むセンサモジュールの第４の実施形態の平面図である。
【図９Ｂ】本発明による、接着剤パッドのない図９Ａのセンサモジュールの平面図である。
【図９Ｃ】本発明による、図９Ａのセンサモジュールのための接着剤パッドの１つの実施形態の平面図である。
【図９Ｄ】本発明による、図９Ｃの接着剤パッドと共に使用するための図９Ａのセンサモードの１つの実施形態の底面図である。
【図１０】本発明による、センサモジュールから得られる情報を表示するモバイルデバイスのためのユーザインタフェースの１つの実施形態の概略図である。
【図１１】本発明による、センサモジュールから得られる情報を表示するユーザインタフェースの別の実施形態の概略図である。
【図１２】本発明による、センサモジュールから得られる情報を表示するモバイルデバイスのためのユーザインタフェースの第３の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、整形外科用インプラント及びリハビリテーションの分野に関する。本発明はまた、整形外科的置換手術後の整形外科用インプラント及びリハビリテーションを監視するためのシステム及び方法に関する。
【００２０】
システムは、本明細書で説明するように、患者の治癒過程を監視すると同時に患者の活動の程度を監視又は検証するのに使用することができる。システムは、プロセッサと通信することができる１又は２以上のセンサを含み、プロセッサは、センサ測定値及びデータに基づいて情報を処理することができ、患者或いは臨床医、医師、又は理学療法士などの別のユーザが、患者の活動、整形外科用インプラント又は周囲組織の状態、或いはリハビリテーション又は他の治療の効果を監視するのを支援することができる。しかしながら、本明細書で説明するシステム、デバイス、及び方法は、他の手術との関連で又は外科的介入なしのリハビリテーションとの関連で使用することができることを理解されたい。以下で説明するセンサは、手術部位又はリハビリすることになる身体部分のようなリハビリテーション部位の近くに置かれる。
【００２１】
システムはまた、患者の組織が炎症を起こす場合又はリハビリテーション療法の効果又はこれへの適合性が不十分な場合に警告することができる。少なくとも幾つかの実施形態では、少なくとも１つのセンサを埋込むこと、幾つかの実施形態では、センサの全てを埋込むことができる。少なくとも幾つかの実施形態では、少なくとも１つのセンサは患者の外部にあり、幾つかの実施形態では、センサの全ては外部にある。例えば、１又は２以上のセンサは、患者の皮膚に適用され又は患者が着用する矯正具又は他の物品（例えば、ソックス、シャツ、ショーツ、パンツ、グローブ、又は同様のもの）で運ばれるデバイス上に設けることができる。
【００２２】
少なくとも幾つかの実施形態では、１又は２以上のセンサは、センサを含むか又はその近くのデバイス上のセンサプロセッサと通信する。少なくとも幾つかの実施形態では、センサプロセッサ、又は代替的に又は追加的にセンサは、携帯電話、タブレット、又はコンピュータなどの患者用デバイスのプロセッサと、或いは携帯電話、タブレット、又はコンピュータなどの臨床医用デバイスのプロセッサと通信する。
【００２３】
図１は、整形外科的置換手術後に整形外科用インプラント及びリハビリテーションを監視するためのシステム１００の１つの実施形態を示す。システム１００は、１又は２以上のセンサ１０２、任意のセンサプロセッサ１０４、患者用デバイス１０６、臨床医用デバイス１０８、及びネットワーク１１０を含む。他の実施形態では、システムは、より少ない又はより多い構成要素を含むことができるが、システムは、典型的には、センサ１０２と、センサと通信してセンサデータに基づいて情報を提供するプロセッサ（センサプロセッサ１０４、患者用デバイス１０６、又は臨床医用デバイス１０８）とを含む。少なくとも幾つかの実施形態では、１又は２以上のセンサ１０２は、センサプロセッサ１０４を含むこともできるセンサモジュールに組み合わせることができる。
【００２４】
少なくとも幾つかの実施形態では、１又は２以上のセンサ１０２及び任意のセンサプロセッサ１０４は、患者に埋込むことができる。他の実施形態では、１又は２以上のセンサ及び任意のセンサプロセッサ１０４は、例えば、患者の皮膚に適用され又は患者が着用する矯正具又は他の物品或いは織物で運ばれるデバイスのような患者の外部にあるデバイスに設けることができる。更に他の実施形態では、センサのうちの少なくとも１つ（又はセンサの全て）が埋め込まれ、任意のセンサプロセッサ及び随意的に１又は２以上のセンサは患者の外部にある。
【００２５】
図１では、実線は、システムの少なくとも幾つかの実施形態の構成要素の間の通信を示す。点線は、構成要素の間の通信の代替的又は追加的モードを示す。図１に示す通信に加えて、少なくとも幾つかの実施形態では、センサプロセッサ１０４又はセンサ１０２は、臨床医用デバイスと直接通信することもできる。通信は、限定ではないが、無線通信、有線通信、光通信、超音波通信、又はこれらの組合せを含むことができる。衛星通信、セルラー通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離無線通信（ＮＦＣ）、赤外線通信データ協会基準（ＩｒＤＡ）、ワイヤレスフィデリティ（ＷｉＦｉ）、及びワールドワイドインターオペラビリティ・フォーマイクロウェーブアクセス（ＷｉＭＡＸ）は、通信に用いることができる無線通信の非限定的な実施例である。イーサネット（登録商標）、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、ファイバー・トゥザホーム（ＦＴＴＨ）、及び従来型電話サービス（ＰＯＴＳ）は、通信に用いることができる有線通信の非限定的な実施例である。
【００２６】
ネットワーク１１０は、限定ではないが、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、都市規模ネットワーク（ＭＡＮ）、広域エリアネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、又は何らかのこれらの組合せを含む何らかの好適なタイプのネットワークとすることができる。少なくとも幾つかの実施形態では、ネットワーク１１０をバイパスして、構成要素の間の直接接続をもたらすことができる。サーバー又はサーバーファーム、メモリ記憶デバイス、又は同様のもののような他のデバイスは、ネットワーク１１０を通じて又は直接患者用デバイス１０６又は臨床医用デバイス１０８に接続することができることを理解できるはずである。例えば、サーバーは、患者用デバイス１０６又は臨床医用デバイス１０８によるアクセスのために、患者又は他の医療情報、アプリケーション、ユーザインタフェース、ウェブインタフェース、又は同様のものを記憶する患者用デバイス１０６又は臨床医用デバイス１０８に接続することができる。
【００２７】
患者用デバイス１０６及び臨床医用デバイス１０８は、コンピュータ（例えば、ネットワークコンピュータ、移動式医療ステーション又はコンピュータ、サーバー、メインフレームコンピュータ、又はデスクトップコンピュータ）、モバイルデバイス（例えば、携帯電話又はスマートフォン、携帯情報端末又はタブレット）、又は任意の他の好適なデバイスなどの様々なデバイスのいずれかとすることができる。少なくとも幾つかの実施形態では、臨床医用デバイス１０８は、医療ステーション又はシステムの中に組込むことができる。
【００２８】
図２は、患者用デバイス１０６及び臨床医用デバイス１０８として使用するためのコンピュータデバイス２０１の１つの実施形態を示す。コンピュータデバイス２０１は、プロセッサ２１２及びメモリ２１４、ディスプレイ２１６、及び入力デバイス２１８を含む。コンピュータデバイス２０１は、ユーザに対して局所的とすることができ、又はプロセッサ２１２又はメモリ２１４の一方又は両方（又はこれらの一部）を含むコンピュータに対して非局所的な構成要素を含むことができる。例えば、幾つかの実施形態では、ユーザは、非局所的プロセッサ又はメモリに接続された端末を作動させることができる。
【００２９】
コンピュータデバイス２０１は、ユーザに対して局所的又はユーザに対して非局所的とすることができる１又は２以上のハードウェアプロセッサ又はコンピュータデバイスの他の構成要素を含む、任意の好適なプロセッサ２１２を利用することができる。プロセッサ２１２は、プロセッサに提供される命令を実行するように構成される。このような命令は、本明細書で説明する方法又はプロセスのステップのいずれかを含むことができる。
【００３０】
任意の好適なメモリ２１４は、コンピュータデバイス２１２に使用することができる。メモリ２１４は、あるタイプのコンピュータ可読媒体、つまりコンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体は、限定ではないが、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法又は技術で実施される不揮発性、非一時的、取外し可能、及び取外し不能な媒体を含むことができる。コンピュータ可読記憶媒体の例は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、又は他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（「ＤＶＤ」）又は他の光学式記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置又は他の磁気記憶デバイス、又は所望の情報を記憶するのに用いることができ、コンピュータデバイスによってアクセスすることができる任意の他の媒体を含む。
【００３１】
通信方法は、別のタイプのコンピュータ可読媒体、つまり通信媒体を提供する。通信媒体は、典型的には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は搬送波、データ信号、又は他の搬送機構などの変調データ信号における他のデータを具現化し、任意の情報送出媒体を含む。用語「変調データ信号」及び「搬送波信号」は、その中に、情報、命令、データ、及び同様のものを符号化するような方式で設定又は変更された、その特性のうちの１又は２以上を有する信号を含む。例示的に、通信媒体は、ツイストペア、同軸ケーブル、光ファイバー、導波路、及び他の有線媒体などの有線媒体と、音響、ＲＦ、赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離無線通信、他の無線媒体などの無線媒体とを含む。
【００３２】
ディスプレイ２１６は、モニタ、スクリーン、ディスプレイ、又は同様のものなどの任意の好適なディスプレイデバイスとすることができ、プリンタを含むことができる。入力デバイス２１８は、例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、トラックボール、ジョイスティック、音声認識システム、カメラ、マイクロホン、又はこれらのいずれかの組合せ、又は同様のものとすることができる。
【００３３】
図１に戻ると、センサプロセッサ１０４は、１又は２以上のハードウェアプロセッサを含む任意の好適なプロセッサとすることができる。センサプロセッサ１０４は、プロセッサに提供された命令を実行するように構成される。センサプロセッサ１０４は、センサからセンサデータを受信して患者用デバイス１０６、ネットワーク１１０、臨床医用デバイス１０８、又はこれらのいずれかの組合せと通信するように構成される。随意的に、センサプロセッサ１０４は、センサデータを処理又は解析することもでき、例えば、本明細書で説明する処理又は解析のいずれかのステップを実施するための命令を含む、当該処理又は解析を行うためのそこに記憶された命令を有することができる。少なくとも幾つかの実施形態では、センサ１０２の１又は２以上の各々は、センサプロセッサ１０４の機能のことによると一部又は全てを処理するプロセッサを含むことができる。
【００３４】
１又は２以上のセンサ１０２は、整形外科用インプラント及び周囲組織を監視する、又はインプラントが必要だったか否かに関わらず整形外科手術後のリハビリテーションを監視する、或いは手術より前に予備治療を行う、又はこれらのいずれかの組合せのために提供される。本開示は、例として整形外科用膝インプラントを用いることになるが、関節置換、関節表面再生、軟組織再建術、デブリードマン、四肢矯正手術、靭帯置換などであろうがなかろうが、例えば、肩、臀部、足首、手首、又は任意の他の関節のためのインプラントのような他の関節インプラント、又は整形外科脊椎インプラントのような任意の他の整形外科デバイスに適用することを理解されたい。
【００３５】
限定ではないが、加速度計、磁気計、ジャイロスコープ、近接センサ、赤外線センサ、超音波センサ、サーミスタ又は他の温度センサ、カメラ、圧電又は他の圧力センサ、ソーナーセンサ、外部流体センサ、皮膚変色センサ、ｐＨセンサ、マイクロホン、又は同様のもの或いはこれらのいずれかの組合せを含む、任意の好適なタイプのセンサ１０２を使用することができる。少なくとも幾つかの実施形態では、システム１００は、少なくとも１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、又はそれ以上の様々なタイプのセンサ１０２を含む。システムは、少なくとも１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、８つ、１０、又はそれ以上のセンサ１０２を含むことができる。
【００３６】
１又は２以上のセンサ１０２を用いて、整形外科用デバイス、周囲組織、又は患者活動、又は同様のものの１又は２以上の態様を測定、監視、又はそうでなければ観察することができる。以下は、運動の歩数、繰返し数、関節移動（例えば、関節枢動）の繰返し数、行われる運動のタイプ、又は他の動き；安定性又はその欠如；運動の屈曲角又は範囲；運動速度；皮膚又は内部組織の温度；パルス又はパルスプロフィール或いは活動後の心拍数回復時間；関節腔中の粒子；超音波画像、流量測定、又はドップラー測定；ソーナー画像、流量測定、又はドップラー測定；圧力又は耐荷重測定：四肢又は身体方向（例えば、亜脱臼、姿勢、脊柱側弯）の検出又は身体方向の変化；関節打撃又は衝撃監視；睡眠プロフィール又は休息期間；歩行解析、身体／四肢／関節整列；などのセンサのうちの１又は２以上を用いて行うこと又は解釈することができる観察又は測定の実施例である。
【００３７】
以下は、これらの測定又は観察の一部に関する更なる詳細を提示する。１又は２以上のセンサ（例えば、加速度計、ジャイロスコープ、磁気計、近接センサ、又は同様のもの）は、運動のステップ又は繰返し或いは関節移動又はセンサが受ける他の動作の数を数えることができ、どのタイプの運動又は動きが行われているか決定するのに利用することができる。これは、例えば、患者活動を監視し、運動療法への適合を監視し、又はリハビリテーションを妨げる又は促進する場合がある疼痛又は他の条件の起こり得る兆候を監視するのに使用することができる。また、センサデータを用いて、活動の変化又は活動の傾向を監視することができる。
【００３８】
１又は２以上のセンサ（例えば、加速度計、ジャイロスコープ、磁気計、近接センサ、又は同様のもの）は、センサ、関節、又は患者の身体の他の部分の運動領域或いは関節の屈曲を検知又は検出或いは計算することができる。これは、例えば、患者のリハビリテーション、患者の活動を監視し、運動療法への適合性を監視し、又はリハビリテーションを妨げる又は促進することができる疼痛又は他の条件の起こり得る兆候を監視するのに使用することができる。これらのセンサ又は他のセンサを用いて、整形外科用デバイス又は整形外科用デバイスの周囲の組織に対する打撃又は衝撃を監視することができる。また、センサデータを用いて、運動又は屈曲の範囲の変化或いは運動又は屈曲の範囲の傾向を監視することができる。
【００３９】
例示の実施例として、２つの近接センサ（例えば、磁気計及び永久磁石のような磁石、電磁石、又はポリマグネット又は同様のもの）は、関節の両側の外部に埋込むこと又は置くことができる。２つの近接センサの間の距離を検出、測定、又はそうでなければ観察することができる。２つの近接センサの間の距離は、患者の関節の屈曲又は運動範囲に相関することができる。２つの近接センサの間の距離の変動を用いて、関節運動の繰返し数を測定すること又は患者治療への適合性を監視することができる。繰返しの間の距離の変動又は繰返しの間の変動傾向を用いて、関節柔軟性の改善を監視することができ、又は整形外科用インプラント又は周囲組織の疼痛又は他の有害な身体状態を示すことができる。この情報を用いて、手術後の理学療法の進展を評価することができる。
【００４０】
別の例示の実施例として、１又は２以上の加速度計は、関節移動の加速度を測定することができる。既知の離間距離の各加速度計の間の測定された加速度の比率を用いて、デバイスが回転している回転中心を計算することによって関節移動及び運動領域又は屈曲を評価することができる。この情報は、前述の実施例において説明したのと同じ目的で使用することができる。
【００４１】
別の例示の実施例では、１）加速度計及び２）ジャイロスコープ又は磁気計（これは磁北に対する方向を示す）を用いて、運動範囲、運動速度は、繰返し数、又は同様のものを測定することができる。この情報は、前述の２つの実施例において説明したのと同じ目的で使用することができる。
【００４２】
別の例示の実施例では、加速度計、ジャイロスコープ、又は磁気計などの単一センサを用いて、運動範囲、運動速度、繰返し数、又は同様のものを測定すること又はそうでなければ観察することができる。少なくとも幾つかの実施形態では、これらの測定又は他の観察は、例えば、センサデータにおけるパターン認識、収集されたデータ範囲の上限及び下限、又は同様のものに基づいてセンサ又はセンサデータについての１又は２以上の仮定を用いて決定される。このような情報は、前述の３つの実施例におけるものと類似の方式で使用することができる。
【００４３】
１又は２以上のセンサ（例えば、サーミスタ又は赤外線センサ）は、温度又は温度変化或いは温度傾向を検知又は検出或いは計算することができる。温度は、皮膚温度、又は例えば整形外科用デバイスの近くの組織の内部温度とすることができる。温度測定値を用いて、例えば、リハビリテーション又は患者の健康を妨げる場合がある炎症又は疼痛或いは別の条件の可能性を示すこともできる。温度測定値を用いて、例えば、アイシングを有効に行っているかどうかを監視することができ、これは、炎症を軽減するのに役立ち、治癒を促進することができる。代替的に、これらのセンサは、患者活動（運動又は他の労作）後のパルス、パルスの変化、患者のパルスの傾向、パルスプロフィール、又は心拍数回復を検知、検出、又は測定することもできる。加えて、関節がギブス包帯で不動化される場合に、温度及びパルスの監視は、患者の健康及び炎症の可能性又は他の有害な条件の監視を容易にすることができる。
【００４４】
１又は２以上のセンサ（例えば、超音波又はソーナーセンサ又はカメラ又は同様のもの）は、粒子又は粒子の密度或いは粒子密度傾向を検知又は検出或いは計算することができる。また、これらのセンサを用いて、整形外科用デバイスを取り囲む組織を検知すること、整形外科用デバイス又は周囲組織又は同様のものに対する摩耗又は寸法変化を検出することができる。また、超音波及びソーナーセンサを用いて、膝（又は他の関節）の他の部分がインプラントにいかに近いか判断することができる。
【００４５】
１又は２以上のセンサ（例えば、圧電、歪みゲージ、又は他の圧力或いは耐荷重センサ）は、センサ又は整形外科用デバイスの又はその周辺の圧力又は荷重を検知又は検出或いは計算することができる。また、センサデータを用いて、圧力又は耐荷重の範囲の変化或いは圧力又は耐荷重の傾向を監視することができる。これらのセンサ又は他のセンサを用いて、整形外科用デバイス又は整形外科用デバイスの周囲の組織に対する打撃又はこれに対する衝撃を監視することができる。また、圧力又は耐荷重センサを用いて、整形外科用インプラントの周囲の組織の腫れを検出することができる。また、複数の圧力又は耐荷重センサを用いて、屈曲（これは、組織の単軸延伸によって示すことができる）及び腫れ（これは、組織の２軸延伸によって示すことができる）を検出することができる。
【００４６】
電力は、限定ではないが、一次電池、再充電可能なバッテリ、蓄積キャパシタ、他の蓄電デバイス、又は同様のもの或いはこれらのいずれかの組合せを含む任意の好適な電源を用いてセンサ１０２及び任意のセンサプロセッサ１０４に供給することができる。幾つかの実施形態では、電力は、患者の身体の動きを利用する運動エネルギー電源から供給することができ、構成要素のための電力を発生するか、又はバッテリ又は蓄積キャパシタ又は構成要素に接続された他の蓄電デバイスを充電するようになっている。幾つかの実施形態では、電力は、患者の身体上に又はこれに隣接して配置される（例えば、患者が着用する衣類の矯正具又は他の物品又は患者が着座するか眠っているマットに配置される）誘導電源によって供給することができ、誘導電源は、電磁エネルギーをセンサ又はセンサプロセッサに放射して、これらの構成要素に給電するか、或いはバッテリ又は蓄積キャパシタ又は構成要素に接続された他の蓄電デバイスを充電する。他の無線電源は、誘導電源の代わりに使用することができ、例えば、超音波又はＷｉＦｉ又は他のＲＦ電力信号を利用して、バッテリ又は蓄積キャパシタ又は他の蓄電デバイスを充電するために電力を発生するようになっている。
【００４７】
加えて、身体の外側に配置されたセンサ又は任意のセンサプロセッサのために、充電ポートは、コンセントのような供給源からバッテリ又は蓄積キャパシタ又は他の蓄電デバイスを充電するために設けることができる。幾つかの実施形態では、構成要素に又は構成要素と関連した蓄電デバイスに電力を供給するための複数の方法が存在し得ることは理解できるはずである。センサ及び任意のセンサプロセッサの全ては、同じ電源に接続することができ、又はセンサの一部（又はセンサの全てさえも）及びセンサプロセッサは個別の電源を有することができる。
【００４８】
少なくとも幾つかの実施形態では、センサ及び任意のセンサプロセッサは、測定、監視、又はそうでなければ観察を行うために常にアクティブにすることができる。他の実施形態では、センサ及び任意のセンサプロセッサのうちの１又は２以上は、測定、監視、又はそうでなければ観察を行うために、定期的に（例えば、１５又は３０秒、或いは１、５、１０、１５、又は３０分、或いは１、２、３、４、６、１２、又は２４時間の期間で）又はランダムにアクティブにすることができる。随意的に、この期間はプログラム可能とすることができる。加えて、この期間は、センサのうちの１又は２以上からのデータに基づいて任意に変更することができる。更に他の実施形態では、センサ及び任意のセンサプロセッサのうちの１又は２以上は、手動で又はセンサモジュール、患者用デバイス、臨床医用デバイス、又は他のデバイスによって自動的にアクティブにすることができる。少なくとも幾つかの実施形態では、センサ及び任意のセンサプロセッサは、様々な起動スケジュール（連続的、定期的、ランダム、又は手動）を有することができる。例えば、温度を測定するセンサは定期的にアクティブにすることができ、ステップの数又は関節の移動を測定するセンサは連続的とすることができ、運動範囲を測定するセンサは、患者がリハビリテーション運動を行う際にセンサモジュール、患者用デバイス、又は臨床医用デバイスによって手動でアクティブにすることができる。
【００４９】
図３は膝関節３５０を示し、これは膝関節３５０の周囲に埋込まれた整形外科用膝インプラント３５２及びセンサ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄを有する。整形外科用膝インプラント３５２は、例えば、外科用鋼、炭素繊維、ケブラー（登録商標）繊維、又はそれらの組合せで作ることができる。関節３５０の回復を監視するために、センサのセットは、例えば、第１の近接センサ３０２ａ、第２の近接センサ３０２ｂ、熱及び音響センサ３０２ｃ、及び衝撃センサ３０２ｄを含むことができる。他の又は異なるセンサを使用することができることは理解されるであろう。熱及び音響センサ３０２ｃは、整形外科用膝インプラント３５２の一部分に直接連結すること又はデバイスから離れた組織に配置することができる。熱及び音響センサ３０２ｃは、整形外科用膝インプラント３５２の構成部分の間で任意の不測の接触を検出することができる。整形外科用膝インプラント３５２に由来する任意の音響雑音又は振動は、熱及び音響センサ３０２ｃによってサンプリングして記録することができる。また、熱及び音響センサ３０２ｃを用いて、インプラント３５２又は周囲組織の温度を測定することができる。
【００５０】
衝撃センサ３０２ｄは、インプラント３５２に対する衝突又は衝撃を記録又は測定することができる。少なくとも幾つかの実施形態では、衝撃センサ３０２ｄは、予め設定された閾値を越える衝突又は衝撃事象だけを記録するようにバイアスをかけることができる。
【００５１】
少なくとも幾つかの実施形態では、第１の近接センサ３０２ａ及び第２の近接センサ３０２ｂは、関節の中心線２１２に沿って取付けられ、協働して機能することができる。第１の近接センサ３０２ａと第２の近接センサ３０２ｂとの間の距離は、検出及び記録することができる。第１の近接センサ３０２ａと第２の近接センサ３０２ｂとの間の距離は、整形外科用膝インプラント３５２の曲がりに相関することができる。この情報を用いて、例えば、整形外科用膝インプラント３５２を取付ける手術後の理学療法の進展を評価することができる。センサの他の配列を用いて、本明細書で説明するように運動範囲を測定することができる。また、近接センサ３０２ａ、３０２ｂを用いて、例えば、ステップの数、関節移動の数、又は運動繰返しを観察又は決定することができる。
【００５２】
センサ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄは、図１のセンサプロセッサ１０４、患者用デバイス１０６、又は臨床医用デバイス１０８と通信する。センサプロセッサは、患者の身体に埋込むこと、又は身体の外側に配置することができる。例えば、患者は、センサのうちの１又は２以上に電力を供給するのに用いるセンサプロセッサ及び任意の誘導電源を含む膝矯正具を着用することができる。
【００５３】
整形外科用膝インプラント３５２の配置のための手術中に、他の配列のセンサを埋込むことができることを認識すべきである。図４は、整形外科用膝インプラント４５２を有する別の膝関節４５０及び膝関節４５０の周囲に埋込まれたセンサ４０２ａ、４０２ｂを示す。センサ４０２ａ、４０２ｂは、膝関節を取り囲む組織、膝の骨、又はインプラント４５２に埋込むことができる。整形外科用膝インプラント４５２が、膝を曲げることによって曲げ角４５４の方向に屈曲する場合、分離距離４５６は、屈曲が逆になるまで小さくなる。第１の近接センサ４０２ａ及び第２の近接センサ４０２ｂは、その後に曲げ角４５４を決定するのに用いることができる分離距離４５６を測定又はそうでなければ観察する。少なくとも幾つかの実施形態では、曲げ角４５４のサイクリングは、ステップカウンタとして使用することもできる。他の又は様々なセンサは、近接センサ４０２ａ、４０２ｂの代わりに又はこれに加えて使用することができることを理解されたい。
【００５４】
同様の技術及び配列は、限定ではないが、指関節、手首関節、肘関節、肩関節、股関節、足首関節又は足指関節を含む他の関節と共に使用することができる。図５は、指関節５５０の周りに指関節インプラント５５０、近接センサ５０２ａ、５０２ｂ、温度センサ５０２ｃ、及びパルスセンサ５０２ｄが配置された配列の１つの実施例を示す。近接センサ５０２ａ、５０２ｂは、図３及び図４に対して説明する実施形態と同様の情報を提供することができる。温度センサ５０２ｃを用いてインプラント５５２又は周囲組織の温度を測定することができ、パルスセンサ５０２ｄを用いて患者の脈拍を測定することができる。
【００５５】
図６は、埋込み可能なセンサモジュール６５８の１つの実施形態を示し、センサモジュール６５８は、１又は２以上のセンサ６０２ａ、６０２ｂと、ハウジング６６０と、電源６６２と、回路キャリア６６４と、記憶及び通信ユニット６６６と、処理ユニット６６８を有する。１又は２以上のセンサは、例えば、近接センサ及び音響センサを含む上述した任意のセンサであるのがよい。センサモジュールの他の実施形態は、より多い又はより少ない構成要素を含むことができる。
【００５６】
ハウジング６６０は、例えば、ポリカーボネート、ステンレス鋼、ケブラー（登録商標）繊維、又は同様のものなどの金属、ポリマー、又は同様のものを含む体液の進入に対して耐性を示す材料で形成することができる。１又は２以上のセンサ６０２ａ、６０２ｂは、回路キャリア６６４（例えば、プリント基板、プリントフレックス回路、半導体基板、ガラス基板、又はプリントマイラー基板）上に取付けて電源６６２に接続することができる。記憶及び通信ユニット６１２は、不揮発性記憶デバイス内にセンサデータを保存して無線又は有線通信を通じて保存データを図１に示すセンサプロセッサ１０４、患者用デバイス１０６、又は臨床医用デバイス１０８に送る。任意の処理ユニット６６８は、振動又はパルスを生成すること又は骨成長を強化することができる薬物を放出することができる。
【００５７】
図７Ａ及び図７Ｂは、患者の皮膚に接着又はそうでなければこれに隣接して配置することができるセンサモジュール７５８の１つの実施形態の平面図及び底面図である。センサモジュールは、ハウジング７６０、任意の接着剤パッド７７０、センサ７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、電源７６２、通信ユニット７６６、及びセンサプロセッサ７０４を含む。他のセンサモジュールは、より多い又はより少ないセンサを有することができ、センサは、同じ又は異なるタイプとすることができることを認識されたい。
【００５８】
ハウジング７６０は、プラスチック材料のような任意の好適な材料で作ることができ、好ましくは十分な柔軟性を有して、解剖学的輪郭に従って患者の皮膚に快適に適合し、また患者の動きに合わせて屈曲する。少なくとも幾つかの実施形態では、ハウジング７６０は耐水性もあり、ハウジングの内部への汗、雨、及び他の流体の進入を阻止するようになっている。少なくとも幾つかの実施形態では、ハウジング７６０は、十分な耐水性があり、患者は、皮膚に取付けたままで、センサモジュールをカバーすることなく、センサモジュール７５８と一緒にシャワーを浴びることができる。幾つかの実施形態では、ハウジング７６０は、十分な耐水性があり、患者はセンサモジュールをカバーすることなく入浴すること又は泳ぐことができる。
【００５９】
少なくとも幾つかの実施形態では、ハウジング７６０は、該ハウジング上にハウジングを患者に取付ける際のデバイスの配向を視覚的に示すか又は示唆する或る形状又は指標を有する。例示の実施形態では、デバイスの一端は他端よりも狭く、ユーザに対して狭い端部が膝又は他の関節の方を向くことを示すか又は示唆する。
【００６０】
また、例示の実施形態は、センサモジュール７５８が機能しているときに点灯して、デバイスが作動していることを患者に確信させる電源ライト７７２を特徴とする。幾つかの実施形態では、電源ライト７７２は点滅すること又は色が変わることもでき、例えば、低バッテリ、別のデバイス（例えば、図１の患者用デバイス１０６、臨床医用デバイス１０８、又はネットワーク１１０）とのペアリング、センサのうちの１又は２以上（特に手動で又は定期的にアクティブになるセンサに関する）を用いて能動的に読み取りを行っているなどのデバイス機能を示し、患者に対して運動を行う時間であることや接着剤を交換する時間であるなどの警告を行うようになっている。
【００６１】
また、例示の実施形態は、デバイスをオンにする、随意的にデバイスをオフにするように作動することができる電源ボタン７７４を特徴とする。少なくとも幾つかの実施形態では、電源ボタン７７４は、センサのうちの１又は２以上が読み取りを行うように手動で指示するように作動することもできる。
【００６２】
任意の接着剤パッド７７０は、患者の皮膚上にセンサモジュール７５８を保持するように設計される。接着剤パッド７７０は、例えば、一方の面を患者の皮膚に接着して他方の面をハウジング７６０に接着することができるように、両面に接着剤を有する基材を有することができる。少なくとも幾つかの実施形態では、接着剤パッド７７０は、患者の皮膚又はハウジングの隣の接着剤が劣化する、すなわちその接着性の一部又は全てを失う場合があるので、定期的に（例えば、１、２、５、又は７日、或いは更に数週毎に）交換することができる。好ましくは、少なくとも患者及び皮膚に接着する接着剤は、皮膚炎を生じるのを防止又は抑制するように選択される。好ましくは、基材両面の接着剤は、耐水性があり、汗との接触による接着性の喪失を抑制するように選択される。少なくとも幾つかの実施形態では、接着剤パッド７７０は、センサモジュール７５８の周囲に延びるが、１又は２以上の開口部を含み、ハウジング７６０が患者の皮膚と接触すること又は接着剤パッド７７０の介在部分なしに患者に接近することを可能にする。
【００６３】
他の実施形態では、接着剤パッド７７０の代わりに、接着剤は、ハウジングを直接皮膚に接着するためにハウジングに直接施工することができる。更に他の実施形態では、センサモジュールを皮膚に接着する代わりに、センサモジュールは、患者が着用すべき矯正具又は他の物品の中に挿入して身体上の所望の位置の適所にセンサモジュールを保持することができる。矯正具のようなこの着用可能な物品は、随意的にセンサモジュールが患者の皮膚と接触するのを可能にする開口部を含む。
【００６４】
センサ７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、電源７６２、通信ユニット７６６、及びセンサプロセッサ７０４は、ハウジング７６０内に配置することができる。幾つかの実施形態では、温度、パルス、又は圧力センサ、水分センサ、歪みゲージなどのセンサのうちの１又は２以上の一部は、ハウジングを貫通して皮膚と接触すること又はハウジング７６０の介在部分又はセンサモジュール７５８の他の部品なしで患者に接近することができる。センサモジュール７５８の幾つかの実施形態では、センサ７０２ａは加速度計であり、センサ７０２ｂはジャイロスコープであり、センサ７０２ｃは温度センサである。温度センサは、例えば、サーミスタ又は赤外線センサとすることができる。加速度計７０２ａ及びジャイロスコープ７０２ｂを用いて、運動範囲、ステップの数、運動のタイプ、運動繰返し又は関節移動の数、及び同様のものを測定することができる。他の実施形態では、センサ７０２ａ、７０２ｂの両者は、随意的に互いに一列に並んで運動観察範囲の精度を高めるようになった加速度計とすることができ、運動の回転点の計算に更に利用することができる。更に他の実施形態では、センサは、加速度計、磁気計、及び温度センサを含む。理解されるように、上述の任意の好適なセンサは、センサモジュールに組み込むことができ、これらのセンサの任意の組合せは、センサモジュールで使用することができる。複数のセンサモジュールを一緒に利用して、足の引きずり（ｌｉｍｐ）の改善を示すか又は関節の両側の位置をより正確に定めるなどの、データの精緻化をもたらすか又は比較情報をもたらすようになっていることも理解される。
【００６５】
上述の電源のいずれも電源７６２に使用することができる。例えば、電源７６２は一次電池とすることができ、少なくとも１、２、又は４週、又は少なくとも１、２、３、４、６、８、１０、１２、１５、１８、２４か月又はそれ以上の通常使用の下での耐用期間を有することができる。幾つかの実施形態では、上述のように、電源７６２は、例えば、センサモジュール７５８において再充電ポートを用いて再充電可能であり、又は誘導再充電デバイス（誘導マット又はスリーブのような）、ＷｉＦｉ又は超音波充電を用いて無線方式で充電することが可能である。電力は、一部の運動エネルギーをデバイスが使用する電気エネルギーに変換するようになった、片持ち圧電リード、発電機及び振り子機構、コイルを通って又はコイルの近くで回転／摺動／揺動する受動的磁石などのエネルギー収集手段によってデバイスに供給することができる。電源７６２は、センサ７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、通信ユニット７６６、センサプロセッサ７０４、及びセンサモジュール内の任意の他の構成要素に電力を供給する。
【００６６】
センサプロセッサ７０４は、任意の好適なプロセッサとすることができ、センサデータを記憶するためのメモリユニットを含むこと、又はこれに接続することができる。センサプロセッサ７０４は、センサからデータを受信するためにセンサ７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃに有線又は無線で接続することができる。幾つかの実施形態では、センサプロセッサ７０４は、センサデータを解析又は部分的に解析するための解析アルゴリズムを含むことができる。他の実施形態では、センサプロセッサ７０４は、主としてセンサデータを受信、記憶、及び送信するように設計することができる。
【００６７】
通信ユニット７６６は、センサプロセッサ７０４又はセンサ７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃからの情報を別のデバイス（図１の患者用デバイス１０６、臨床医用デバイス１０８、又はネットワーク１１０など）に送信することができる任意の好適な通信装置とすることができる。通信ユニット７６６は、限定ではないが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離無線通信、ＷｉＦｉ、赤外線、無線周波数、音響、光、又はセンサモジュールのデータポート経由の有線接続の使用を含む任意の好適な有線又は無線技術によって、又は本明細書に示す任意の他の通信技術などを用いて、この情報を送信することができる。
【００６８】
図８Ａ及び図８Ｂは、接着剤パッド８７０無し（図８Ａ）及び有り（図８Ｂ）のセンサモジュール８５８の別の実施形態を示す。センサモジュール８５８は、接着剤パッド８７０の形状以外、センサモジュール７５８に類似しており、この実施形態のハウジング８６０は、センサモジュール８５８の把持を容易にして患者の皮膚からセンサモジュールを取外したり、引張ったりするのを容易にする引張り特徴部８８０を有する。
【００６９】
図９Ａは、ハウジング９６０及び接着剤パッド９７０を有するセンサモジュール９５８の別の実施形態を示す。センサモジュール９５８は、以下に説明すること以外、センサモジュール７５８に類似している。図９Ｂは、センサモジュール９５８の把持を容易にして患者の皮膚からセンサモジュールを取外したり引張ったりすることを容易にする把持特徴部を有するハウジング９６０を示す。
【００７０】
図９Ｃは、１又は２以上の成形された位置決め特徴部９８２が取付けられた接着剤パッド９７０を示し、位置決め特徴部９８２は、接着剤パッドの基部９７１から離れる向きに延びる。図９Ｄは、好ましくは、接着剤パッド９７０の位置決め特徴部９８２の形状に相補的な１又は２以上の成形された位置決め特徴部９８４を有するハウジング９６０の底部を示す。位置決め特徴部９８２、９８４は、ハウジング９６０への接着剤パッド９７０の適切な取付けを容易にする。
【００７１】
幾つかの実施形態では、第２のセンサモジュールを使用することができる。例えば、第２のセンサモジュールは、同じ脚の関節の他方の側に置かれ、２つのセンサモジュールのセンサを用いて、屈曲角、運動範囲、及び同様のものを測定することができる。２つのセンサモジュールは、随意的に相互に通信することができる。別の実施例として、第２のセンサモジュールは、足の引きずり又は他の歩行欠陥の検出又は観察用に他の脚に置いてもよいし、身体方向を検出又は観察するために胴体上に置いてもよい。また、第２のセンサモジュール（又は更に追加のセンサモジュール）は、例えば複数の関節又は椎骨代替品を有する２又は３以上の代替品が身体に埋込まれた場合、例えば、亜脱臼、姿勢の変化又は欠陥、脊柱側弯症、又は同様のものを検出又は観察するために使用されてもよい。
【００７２】
少なくとも幾つかの実施形態では、位置決め特徴部９８２、９８４の各々は、接着剤パッド９７０へのハウジング９６０の適切な取付け及び継続的取付けを容易にするように磁石を有する。これに代えて、１組の位置決め特徴部９８２、９８４は磁石を有し、他の組は、磁気吸引材料を有する。これらの実施形態の少なくとも一部において、接着剤パッド９７０は、随意的に位置決め特徴部９８２、９８４を含むパッド面に接着剤を有する。
【００７３】
本願と同日に出願された「関節センサシステム及びその操作方法」と題する米国特許出願（代理人管理番号ＣＯＮＯ−１−００２．１）は、関節又は他の手術部位を観察するためのカメラのようなセンサを用いる他のシステム及び方法を含み、その全体を本明細書に援用する。
【００７４】
上述したように、センサプロセッサ又はセンサは、患者用デバイス又は臨床医用デバイスと通信してセンサデータ又はセンサデータから導き出した情報を提供する。図１０は、患者用デバイス又は臨床医用デバイスのためのユーザインタフェース１０９０の１つの実施形態を示す。例示のユーザインタフェース１０９０は、スマートフォン又はタブレットのようなモバイルデバイスに特に有用である。ユーザインタフェース１０９０は、１日当たりのステップ（又は運動の繰返し数又は同様のもの）及びセクション１０９２に示すような温度測定などの情報を提供することができる。また、ユーザインタフェース１０９０は、図１０に示すように、時間当たりの歩数のようなデータのグラフを示すセクション１０９２を含むことができる。例示のユーザインタフェース１０９０は、ユーザが運動履歴（「ＲＯＭ」とラベル付けされている）、温度、及びセンサモジュールに対する衝撃又は衝突数などを他のチャートから選択することを可能にする。上述のセンサからの他の測定値又は観察結果をグラフに描くことができることを理解すべきである。少なくとも幾つかの実施形態では、ユーザは、グラフの期間を選択して例えば、分、時間、日、又は週などの期間でデータを表示することもできる。
【００７５】
このユーザインタフェースは、患者活動及び進展を監視する上で有用とすることができる。セクション１０９４のグラフは、患者の運動履歴及び進展を示すのに有用な場合がある。幾つかの実施形態では、ユーザインタフェースは、例えば、特定の期間（例えば、１、２、４、６、又は１２時間、又は１日、又は１週）にわたる歩数又は運動繰返し数などの目標をユーザが設定することも可能にする。ユーザインタフェースは、これらの目標の達成に向かって現在の状態を表示することもできる。また、ユーザインタフェースは、例えば、最多の歩数又は運動繰返し数、高温測定値、最多の衝撃数又は衝突数、又は同様のものなどの注目すべき事象を強調することができる。また、ユーザインタフェースは、目標の達成を強調することができる。
【００７６】
図１１は、コンピュータ又はウェブインタフェースに適するユーザインタフェース１１９０を示す。例示のユーザインタフェースは、温度測定値１１９２ａ、ステップ測定値１１９２ｂ、運動範囲試験１１９２ｃ、特定の運動及び試験１１９２ｄ、及び有害事象１１９２ｅの結果を表示する領域１１９２を含む。これらの結果は、数値情報及び図式情報を含むことができる。また、これらの結果は、運動を行う際の成功度をグラフで又は数値的に示すことができ（例えば、領域１０９２ｄを参照）、またリハビリテーション活動の適合程度（行った運動の繰返し数など）を示すことができる。このような情報の配列は、患者進展の監視、進展又は進展不足の識別、関心事（温度上昇又は衝突又は衝撃の数の上昇など）、及び同様のものを容易にすることができる。
【００７７】
図１２は、臨床医が複数の患者を監視するためのユーザインタフェース１２９０を示す。領域１２９２は、患者名、手術日、センサデータ及び試験結果１２９２ａ、有害事象の数、整形外科用インプラントの場所、及び同様のものなどの情報を含む。また、臨床医は、手術の数１２９４、成功したリハビリテーションの割合１２９６、及び他の好適な情報を追跡することができる。
【００７８】
少なくとも幾つかの実施形態では、ユーザインタフェース１０９０、１１９０、１２９０は、患者用デバイス又は臨床医用デバイスがコンテンツプロバイダ用のサーバーにアクセスする際にアクセス可能なウェブ又はアプリケーションインタフェースとすることができる。少なくとも幾つかの実施形態では、サーバー又は他のサーバー又は記憶保存デバイスは、ウェブインタフェースのための情報を記憶することができ、患者識別データ、センサデータ又はセンサデータから導き出される情報、患者又は臨床医コメント、又は同様のもの、或いは他の好適なデータを含む患者特有の情報を記憶することもできる。少なくとも幾つかの実施形態では、患者特有の情報は、患者用デバイス、臨床医用デバイス又は、他のデバイスからアクセスすることができ、これらは幾つかの実施形態では、情報にアクセスするのに信用証明情報（例えば、ユーザ名又はパスワード或いは両方）の提示が必要な場合がある。
【００７９】
上記明細、実施例、及びデータは、本発明の製造及び構成物の説明をもたらす。本発明の多数の実施形態は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく実施することができるので、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定められる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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