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Die vorliegende Erfindung umfasst Implantate und Systeme zur in vitro und in vivo Diagnose von physiologischen und mechanischen Parametern eines Probanden beziehungsweise eines Implantats.
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Patienten erhalten mehr Hüft- und Kniegelenkersatzoperationen, ungefähr 600.000 Kniegelenkersatzoperationen werden allein in den USA jährlich durchgeführt. Mit einer zunehmenden Anzahl von Kniegelenkersatzoperationen bei jüngeren Leuten ist vorhersehbar, dass die Anzahl der Hüft- und Kniedefekte die Versicherer und Arbeitgeber dem International Herald Tribune (Dezember 2011) zufolge in den kommenden Jahren Milliarden von Dollar kosten werden. Patienten mit fehlerhaften Hüft- und/oder Knieimplantaten haben über die folgenden Probleme berichtet: Bruchstellen, vor allem Metallbruchstellen durch die ständige Gewichtsbelastung, Risse typischerweise in der Nähe des künstlichen Gelenks, Lockern der Verbindung zwischen Knochen und künstlichem Bauteil sowohl in zementierten als auch nicht zementierten künstlichen Gelenken, schmerzhafte Versteifungen und Infektionen aufgrund von gelockerten Verbindungen zwischen Bauteil und Knochen, Instabilitäten aufgrund ausgekugelter künstlicher Gelenke sowie Abnutzung an Plastikteilen.
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Einige andere Komplikationen rühren von Operationen mit zwei Schnitten oder minimalinvasive Operationen her, die durch eine Verringerung der Schnittgröße den Schaden im Weichteilgewebe zu minimieren versuchen. Die Genauigkeit der Positionierung des Implantats und die Visualisierung der Knochenstruktur sind jedoch bei diesen Methoden signifikant beeinträchtigt. Dies kann zu unbeabsichtigten Rissen und Weichteilgewebsverletzungen führen. Operateure sind bei der Anwendung dieser Methoden angehalten, operationsbegleitend Röntgenschirmbildverfahren oder computergestützte Führungssysteme zur Verbesserung der Genauigkeit zu nutzen. Verbesserte Patienten-Ergebnisse und eine Verringerung der Komplikationen durch den Einsatz dieser Systeme konnten gegenüber Standardtechniken nicht gezeigt werden.
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Wie man des Weiteren herausgefunden hat, nutzen sich die meisten Metallimplantate bei einigen Patienten mit erhöhter Geschwindigkeit ab und verursachen potentiell Schäden und Verschleiß an den das Implantat umgebenden Knochen und Geweben. Es bestehen auch Bedenken, dass sie Spuren von Metall in den Blutstrom abgeben. Zudem können metallische Oberflächen korrodieren und Metallionen freisetzen, die zur einer Metallose oder einer Metallvergiftung führen können.
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Viele Langzeitprobleme mit Implantaten sind die Folge einer Osteolyse. Hierbei handelt es sich um einen Abbau von Knochen verursacht durch eine körpereigene Reaktion auf Polyethylen-Abriebteilchen, feine Plastikteilchen, die sich mit der Zeit von der Ummantelung lösen. Ein Entzündungsprozess verursacht den Knochenabbau, der in er Folge zu einer Lockerung des Hüftimplantats und sogar zu Rissen im Knochen um das Implantat herum führen kann. Dies kann auch bei der Verwendung von Metall- und Keramikimplantaten vorkommen.
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Grundsätzlich schließt die postoperative Versorgung nach einer Implantation periodische Arztbesuche ein. Dieser Ansatz verlässt sich stark auf die Rückmeldung des Patienten gegenüber dem Arzt, dem Operateur oder dem Pfleger sollte es zu etwas Ungewöhnlichem kommen. Ein bekanntes Problem bei einem Implantat ist, dass sich ein Patient ernsthafter Probleme, die auftreten, nicht bewusst sein könnte. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Patient ein Problem bemerkt, kann dies bereits zu einem signifikanten Gesundheitsrisiko geworden sein und potentiell katastrophale Konsequenzen haben. Daher wäre es erstrebenswert ein in vivo und in vitro Überwachungssystem und -gerät zu entwerfen, das die mit Implantaten verbundenen physiologischen und/oder mechanischen Parameter überwacht.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Implantat zur Verfügung, wobei das Implantat ein oder mehrere Bauteile umfasst, die ausgelegt sind, die Ausübung einer biologischen Funktion eines Probanden zu unterstützen; und einen oder mehrere kapazitive Näherungssensoren umfasst, die ausgelegt sind, kabellos betrieben zu werden und mindestens ein Signal zu detektieren, das auf einen oder mehrere Parameter als Ergebnis einer Kapazitätsänderung in Folge einer Änderung der mechanischen Eigenschaften eines oder mehrerer Bauteile und/oder der physiologischen Eigenschaften des Probanden hinweist, und einen darauf hinweisenden Output generieren.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung ein Implantat gemäß der vorherigen Ausführungsform, wobei der eine oder die mehreren kabellos betriebenen kapazitiven Näherungssensoren ausgelegt sind, einen dem Output entsprechenden Datensatz kabellos an ein außerhalb des Probanden gelegenes Element zu kommunizieren.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung ein Implantat gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen, wobei das Implantat zumindest zwei Bauteile umfasst.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung ein Implantat gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen, wobei die zumindest zwei Bauteile die ein oder mehreren kapazitiven Näherungssensoren umfassen.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung ein Implantat gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen, wobei das Implantat zwei oder mehrere kapazitive Näherungssensoren umfasst und diese Sensoren ausgelegt sind auch untereinander zu kommunizieren und einen diesbezüglichen Output zu produzieren. Wahlweise sind zumindest zwei der Sensoren gepaart.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung ein Implantat gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen, wobei der eine oder die mehreren kabellos betriebenen kapazitiven Näherungssensoren einen Speicher zur Speicherung der Datensätze, die dem Output des einen oder der mehreren kabellos betriebenen kapazitiven Näherungssensoren entsprechen, umfassen.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung ein Implantat gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen, wobei der eine oder die mehreren kabellos betriebenen kapazitiven Näherungssensoren eine Beschichtung umfassen, die mit einer Beschichtung an anderer Stelle des Implantats übereinstimmt.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung ein Implantat gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen, wobei die Bauteile einteilig oder modular sind.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung ein Implantat gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen, wobei der eine oder die mehreren kapazitiven Näherungssensoren einen kabellos betriebenen Radio-Frequency Identification (RFID) Schaltkreis umfassen.
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Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein System, das die in vivo und in vitro Diagnose von einem oder mehreren Parametern zur Verfügung stellt. Dieses System umfasst (a) ein Implantat mit einem oder mehreren Bauteilen, die ausgelegt sind, die Ausübung einer biologischen Funktion eines Probanden zu unterstützen; und einem oder mehreren kapazitiven Näherungssensoren, die ausgelegt sind, kabellos betrieben zu werden und mindestens ein Signal zu detektieren, das auf einen oder mehrere Parameter als Ergebnis einer Kapazitätsänderung in Folge einer Änderung der mechanischen Eigenschaften eines oder mehrerer Bauteile und/oder der physiologischen Eigenschaften des Probanden hinweist, und einen darauf hinweisenden Output generieren; und (b) zumindest ein Fernbedienungselement, das ausgelegt ist, ein elektrisches Feld in dem Raum zwischen den Bauteilen des Implantats und/oder dem Raum zwischen dem Probanden und den Bauteilen zu übertragen.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Erfindung ein System gemäß der vorherigen Ausführungsform, wobei das Fernbedienungselement die kapazitiven Näherungssensoren kabellos betreibt.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Erfindung ein System gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen, wobei der Proband einen oder mehrere kapazitive Näherungssensoren aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Erfindung ein System gemäß einer der vorherigen Ausführungsformen, wobei die kapazitiven Näherungssensoren ausgelegt sind untereinander zu kommunizieren und einen diesbezüglichen Output zu produzieren. Weitere Ausführungsformen umfassen Methoden der in vivo und in vitro Diagnose des Implantats und von einem oder mehreren Parametern.
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Der Fachmann versteht, dass die nachfolgend beschriebenen Figuren allein der Veranschaulichung dienen. Die Figuren sollen den Umfang der erfindungsgemäßen Lehre in keiner Weise einschränken.
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1 zeigt ein Hüftimplantat mit integrierten kapazitiven Näherungssensoren (5), (6), (7) und (8) als Teil seiner Struktur.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht des Hüftimplantats mit integrierten kapazitiven Näherungssensoren (5), (6), (7) und (8) als Teil seiner Struktur.
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3 zeigt die Hüftgelenkspfanne und den Hüftgelenkskopf als Teile des Hüftimplantats, wobei das Teil des Hüftgelenkskopfs die kapazitiven Näherungssensoren als Teil seiner Struktur umfasst.
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4 zeigt eine Nahaufnahme der Pfanne der Hüftgelenkspfanne (1) und des Hüftgelenkskopfs (2) als Bauteile eines Hüftgelenkimplantats, getrennt durch einen Spalt (9). Der Hüftgelenkskopf (2) umfasst kapazitive Näherungssensoren als Teil seiner Struktur, beispielsweise einen Sensor (5), der mit dem Fernbedienungselement (10) kommuniziert.
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5 zeigt die Pfanne der Hüftgelenkspfanne und den Hüftgelenkskopf als Bauteile eines Hüftgelenkimplantats, wobei beide Bauteile kapazitive Näherungssensoren als Teile ihrer Struktur umfassen.
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6 zeigt eine Nahaufnahme der Pfanne der Hüftgelenkspfanne (1) und des Hüftgelenkskopfs (2), getrennt durch einen Spalt (9). Die Schale der Hüftgelenkspfanne (1) umfasst kapazitive Näherungssensoren, beispielsweise Sensor (6), und der Hüftgelenkskopf (2) umfasst kapazitive Näherungssensoren, beispielsweise Sensor (5), wobei die Sensoren mit dem Fernbedienungselement (10) kommunizieren.
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7 zeigt den Hüftgelenkschaft (3) eines Hüftgelenkimplantats und den Knochen (4) eines Probanden mit kapazitiven Näherungssensoren.
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8 zeigt eine Nahaufnahme des Hüftgelenkschafts (3) eines Hüftgelenkimplantats und den Knochen (4) (2) eines Probanden getrennt durch einen Spalt (9). Der Hüftgelenkschaft umfasst kapazitive Näherungssensoren (7) und der Knochen (4) umfasst kapazitive Näherungssensoren (8), wobei die Sensoren mit dem Fernbedienungselement (10) kommunizieren.
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9 zeigt eine Nahaufnahme der Pfanne der Hüftgelenkspfanne (1) und des Hüftgelenkskopfs (2) als Bauteile eines Hüftgelenkimplantats, getrennt durch einen Spalt (9), mit kapazitiven Näherungssensoren (6) beziehungsweise (5). Die kapazitiven Näherungssensoren (6) und (5) umfassen eine Leiterplatte (12), Dielektrika (11, 15), Speicher oder Chip (14), Widerstände und Spulen und eine Antenne (13).
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10 zeigt eine Nahaufnahme der Pfanne der Hüftgelenkspfanne (1) und des Hüftgelenkskopfs (2) als Bauteile eines Hüftgelenkimplantats, getrennt durch einen Spalt (9), und einen kapazitiven Näherungssensor als Teil der Struktur des Hüftgelenkskopfs (2). Der Sensor umfasst Leiterplatten (12, 22), Dielektrika (18, 19, 20), Speicher (23), Widerstände und Spulen und eine Antenne (21).
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11 zeigt den schematischen Schaltkreis des in 10 dargestellten kapazitiven Näherungssensors.
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Ein Teil der Erfindung betrifft ein Implantat. Das Implantat umfasst ein oder mehrere Bauteile, die ausgelegt sind, die Ausübung einer biologischen Funktion eines Probanden zu unterstützen; und einen oder mehrere kapazitive Näherungssensoren umfasst, die ausgelegt sind, kabellos betrieben zu werden und mindestens ein Signal zu detektieren, das auf einen oder mehrere Parameter als Ergebnis einer Kapazitätsänderung in Folge einer Änderung der mechanischen Eigenschaften eines oder mehrerer Bauteile und/oder der physiologischen Eigenschaften des Probanden hinweist und einen darauf hinweisenden Output generiert.
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Der Begriff „Proband”, so wie er hier gebraucht wird, umfasst jedes Tier, wie Nutztiere, Streicheltiere und insbesondere Menschen. Typische Beispiele eines „Probanden” umfassen Individuen, die ein Implantat und insbesondere ein künstliches Gelenk benötigen, sind jedoch nicht auf solche beschränkt. Der Begriff bezieht sich nicht auf ein bestimmtes Alter oder Geschlecht. Der Proband umfasst auch alle Knochen, Gewebe und/oder Organe jedes Tiers und insbesondere des Menschen.
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Der Begriff „biologische Funktion”, so wie er hier gebraucht wird, umfasst die strukturelle oder mechanische Aktivität eines Knochens, eines Gewebes und/oder eines Organs.
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Der Begriff „Parameter”, so wie er hier gebraucht wird, bezieht sich auf physiologische und/oder mechanische Eigenschaften des Probanden und des Implantats. Die physiologischen Eigenschaften des Probanden sind Hinweise beispielweise auf Infektionen, Entzündungen, Knochenkorrosion, Blutvergiftung und/oder Osteolyse. Die mechanischen Eigenschaften des Implantats sind Hinweise beispielsweise für die Abnutzung eines oder mehrerer Bauteile des Implantats, die Ermüdung eines oder mehrerer Bauteile des Implantats, die Korrosion eines oder mehrerer Bauteile des Implantats, die Falschausrichtung eines oder mehrerer Bauteile des Implantats, die Lage und den Abstand eines Bauteils relative zu den anderen Bauteilen und/oder die ungenaue Implantation eines oder mehrerer Bauteile des Implantats.
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Das erfindungsgemäße Implantat kann einteilig oder modular aufgebaut sein. Einteiliges Implantat, Monoblock oder Einkomponenten-Implantat bezeichnet ein Implantat, das aus einem Stück konstruiert ist. Beispielsweise sind bei einem Hüftimplantat die Bauteile der Hüftgelenkspfanne – die Beschichtung, die Pfanne und der Kopf – in einem Stück konstruiert, ohne dass dieses durch Schrauben, Verbinder oder Verschlussvorrichtung zusammengehalten werden müssen. Modulares oder zwei oder Mehrkomponenten Implantat bezeichnet ein Implantat mit einer Anzahl von austauschbaren und abnehmbaren Teilen. Bei einem Hüftgelenksimplantat beispielsweise insbesondere die Hüftgelenkspfanne, die Hüftgelenksbeschichtung, der Hüftgelenkskopf und der Hüftgelenksschaft, die abnehmbar sind und durch eine Verschlussvorrichtung zusammengehalten werden. Wahlweise ist das Bauteil ein künstliches Gelenk, insbesondere ein Schultergelenk, ein Ellenbogengelenk, ein Handgelenk, ein Hüftgelenk, ein Kniegelenk, ein Fingergelenk und/oder ein Sprunggelenk.
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Der Begriff „kapazitiver Näherungssensor”, so wie er hier gebraucht wird, bezieht sich auf eine Technologie die ausgelegt ist, mindestens ein Signal zu detektieren, das auf einen oder mehrere Parameter als Ergebnis einer Kapazitätsänderung in Folge einer Änderung der mechanischen Eigenschaften eines oder mehrerer Bauteile des Implantats und/oder der physiologischen Eigenschaften des Probanden hinweist und einen darauf hinweisenden Output generiert.
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Der erfindungsgemäße Sensor ist ausgelegt, einen oder mehrere Parameter zu erkennen, zu detektieren, zu lesen, zu überwachen oder darauf zu reagieren und einen messbaren Output zu übertragen oder zu produzieren.
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Wahlweise ist der erfindungsgemäße Sensor als elektromagnetische Wellen emittierendes, elektromagnetische Wellen detektierendes und/oder elektromagnetische Wellen aktivierendes Gerät ausgelegt, beispielsweise als Radio-Frequency Identification (RFID) Transponder oder Marker, Mikrowellen Marker, Inlay usw. Wahlweise umfassen die erfindungsgemäßen Sensoren einen kabellos betriebenen Radio-Frequency Identification (RFID) Schaltkreis. Wahlweise sind die erfindungsgemäßen Sensoren ausgelegt, einen Speicher zur Speicherung der Datensätze, die dem Output des einen oder der mehreren kabellos betriebenen kapazitiven Näherungssensoren entsprechen, zu umfassen. Wahlweise sind die erfindungsgemäßen Sensoren ausgelegt, kabellos durch externe Quellen betrieben zu werden, beispielsweise durch Funkfrequenzenergie, induktive Energie und/oder optische Energie. Wahlweise ist der erfindungsgemäße Sensor mit anderen Näherungssensoren gekoppelt wie beispielsweise Feldsensoren und ausgelegt einen entsprechenden Output zu produzieren. Wahlweise umfasst der erfindungsgemäße Sensor ein Kommunikationselement mit einer Antenne, einer Spule und Widerständen, ausgelegt, um mit einem Fernbedienungselement und anderen Sensoren zu kommunizieren und einen entsprechenden Output zu produzieren. Wahlweise sind zwei oder mehr der erfindungsgemäßen Sensoren gepaart. Die Begriffe „gepaart” oder „in Reihe” und ähnliche Begriffe sollen bedeuten, dass die Sensoren in einer direkten Kommunikation untereinander stehen, die beispielweise dazu genutzt werden kann, die Position oder Entfernung eines Sensors bezogen auf die anderen zu überwachen und zu detektieren und einen Output zu produzieren. Durch ein Paaren der Sensoren kann beispielsweise ein Ausrichtungsfehler detektiert und die anfängliche Positionierung des Implantats unterstützt werden.
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Die Anzahl und Lage der kapazitiven Näherungssensoren kann innerhalb der Implantats oder dessen Bauteil(en) variieren. Wahlweise ist der Sensor auch an dem Probanden, beispielsweise dem Knochen, platzierbar. Der Begriff „an” in Bezug auf die Platzierung des Sensors schließt auch „in”, „innenliegend” und/oder Teil der Struktur oder des Bauteils ein, solange diese ausgelegt und operativ in der Lage sind, einen oder mehrere Parameter zu detektieren und zu übertragen.
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Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein System für die in vivo und in vitro Diagnose von einem oder mehreren Parametern. Dieses System umfasst (a) ein Implantat mit einem oder mehreren Bauteilen, die ausgelegt sind, die Ausübung einer biologischen Funktion eines Probanden zu unterstützen; und (b) einem oder mehreren kapazitiven Näherungssensoren, die ausgelegt sind, kabellos betrieben zu werden und mindestens ein Signal zu detektieren, das auf einen oder mehrere Parameter als Ergebnis einer Kapazitätsänderung in Folge einer Änderung der mechanischen Eigenschaften eines oder mehrerer Bauteile und/oder der physiologischen Eigenschaften des Probanden hinweist und einen darauf hinweisenden Output generiert; und (c) zumindest ein Fernbedienungselement, das ausgelegt ist, ein elektrisches Feld in dem Raum zwischen den Bauteilen des Implantats und/oder dem Raum zwischen dem Probanden und den Bauteilen zu übertragen.
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Das Implantat, der Sensor und die Parameter des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung sind im Einklang mit allen vorhergehenden Ausführungsformen.
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Das erfindungsgemäße Fernbedienungselement ist wahlweise außerhalb des Probanden gelegen. Das erfindungsgemäße Fernbedienungselement ist ausgelegt, einen oder mehrere der erfindungsgemäßen Sensoren zu erkennen, zu detektieren, zu lesen, zu überwachen oder auf sie zu reagieren und einen messbaren Output zu produzieren. Wahlweise ist das Fernbedienungselement ausgelegt, die Sensoren kabellos zu betreiben. Wahlweise ist das Fernbedienungselement als elektromagnetische Wellen emittierendes, elektromagnetische Wellen detektierendes und/oder elektromagnetische Wellen aktivierendes Gerät ausgelegt, beispielsweise als Radio-Frequency Identification (RFID) Transponder oder Marker, Mikrowellen Marker, Inlay usw. Es kann mehr als ein Fernbedienungselement genutzt werden, um das Signal an verschiedene Sensoren an verschiedenen Orten zu übertragen.
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Der Output des erfindungsgemäßen Sensors und/oder des erfindungsgemäßen Fernbedienungselements kann durch verschiedene Arten von Geräten der Unterhaltungselektronik gemessen und angezeigt werden, wie beispielsweise, jedoch nicht darauf beschränkt, durch Personal Computer, digitale Videogeräte, Fernsehgeräte, Tonausgabesysteme, Videorecorder (VCRs), Smartphones und Notebooks. In verschiedenen anderen Ausführungsformen können dies auch irgendwelche anderen geeigneten elektronischen Plattformen sein, die ausgelegt sind, die Kommunikation zwischen beliebigen Arten elektrischer Geräte zu erlauben. Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren für die in vivo oder in vitro Diagnose von einem oder mehreren Parametern. Dieses Verfahren umfasst das Übertragen eines elektrischen Feldes in dem Raum zwischen den Bauteilen des Implantats nach einer der vorstehenden Ausführungsformen und/oder dem Raum zwischen dem Probanden und den Bauteilen des Implantats nach einer der vorstehenden Ausführungsformen; wobei das Implantat ein oder mehrere Bauteilen umfasst, die ausgelegt sind, die Ausübung einer biologischen Funktion eines Probanden zu unterstützen, und einen oder mehrere kapazitive Näherungssensoren, die ausgelegt sind, kabellos betrieben zu werden und mindestens ein Signal zu detektieren, das auf einen oder mehrere Parameter als Ergebnis einer Kapazitätsänderung in Folge einer Änderung der mechanischen Eigenschaften eines oder mehrerer Bauteile und/oder der physiologischen Eigenschaften des Probanden hinweist und einen darauf hinweisenden Output generiert; und die Analyse des durch Übertragung des elektrischen Feldes erzeugten Outputs der Sensoren zur Bestimmung des einen oder der mehreren Parameter. Wahlweise schließt die Analyse den Vergleich der Output Werte mit vorgegebenen Werten ein. Beispielsweise überträgt das Fernbedienungselement bei Implantation des Implantats in den Probanden ein Signal, beispielsweise ein elektrisches Feld, an das Implantat, wodurch man eine vorgegebene Reihe von Werten oder Anfangswerten auf Grundlage der gemessenen Kapazitäten erhält. Die nachfolgende Übertragung des Signals oder eines elektrischen Feldes generiert nachfolgende Werte, die mit den vorgegebenen Werten zur Bestimmung des einen oder der mehreren Parameter verglichen werden.
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Beispiel: Erfassung und Überwachung von Parametern eines Hüftgelenksimplantats
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Wie in den 1 und 2 dargestellt umfassen die modularen Bauteile eines Hüftimplantats die Pfanne der Hüftgelenkspfanne 1, die Ummantelung der Hüftgelenkspfanne (nicht dargestellt), den Hüftgelenkkopf 2 und den Hüftgelenkschaft 3. Das Implantat umfasst als Teil seiner Struktur drei kapazitive Näherungssensoren 5 im Hüftgelenkkopf 2, einen kapazitiven Näherungssensor 7 im Hüftgelenkschaft 3 und einen kapazitiven Näherungssensor 8 im Knochen. Wie in den 6 und 8 dargestellt, überträgt das Fernbedienungselement 10 ein Radiofrequenzsignal via RFID an die genannten Sensoren; dadurch generieren die Sensoren einen Output. Der Output ist das Ergebnis einer möglichen Kapazitätsänderung als Reaktion auf eine Änderung der mechanischen Eigenschaften der Pfanne der Hüftgelenkspfanne 1, des Hüftgelenkkopfs 2, des Hüftgelenkschafts 3 und/oder der physiologischen Eigenschaften des Knochens 4. Bei diesem Beispiel besitzen die kapazitiven Näherungssensoren ein leitfähiges Element 12, das die Änderung der Kapazität detektieren kann. Das leitfähige Element 12 des Sensors 6 misst beispielsweise die Kapazität zwischen dem Dielektrikum 11 und der Oberfläche der Pfanne 1. Falls die Oberfläche der Pfanne 1 abgenutzt ist oder sich dort eine Entzündung befindet, wird das Dielektrikum 11 seine Konformation ändern, was eine Kapazitätsänderung bewirkt. In einem anderen Beispiel befindet sich das leitfähige Element 12 des Sensors 6 auf der Oberfläche des Implantats und ist ausgebildet, eine Kapazitätsänderung als Ergebnis einer Konformitätsänderung des Dielektrikums 11 oder des Spalts 9 zu detektieren. Wahlweise kann der Spalt 9 auch eine Einlage oder eine Auskleidung aus Polyethylen umfassen. Beispielsweise kann der Verlust von Material, das heißt Bruchstücke oder Teile des Materials der Bauteile 1 oder 2 in dem Spalt 9 oder von der Einlage, eine Änderung der Kapazität verursachen. Der Sensor 6 überträgt einen die Änderung anzeigenden messbaren Output zu dem Fernbedienungselement. Zusätzlich sind die Sensoren miteinander gepaart oder in Reihe, wie in den 2 und 9 dargestellt. Bei diesem Beispiel sind die Sensoren 5 und 6 gepaart, um zu kommunizieren und einen Datensatz zu generieren, der die Position und Distanz der beiden darstellt, zusätzlich zu einem Datensatz, der andere Parameter umfasst.
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In dem Implantat können verschiedene kapazitive Näherungssensoren mit einer oder mehreren Leiterplatten, dielektrischen Materialien angeordnet werden, solange sie ausgelegt sind, einen Output zu detektieren und zu generieren, der auf einen oder mehrere Parameter als Ergebnis einer Kapazitätsänderung in Folge einer Änderung der mechanischen Eigenschaften eines oder mehrerer Bauteile und/oder der physiologischen Eigenschaften des Probanden hinweist und einen darauf hinweisenden Output generiert. 10 zeigt beispielsweise einen kapazitiven Näherungssensor mit mehreren Leiterplatten 12, 22, die die durch eine Konformitätsänderung der dielektrischen Materialien 19, 20, 18 oder 9 oder einer Kombination daraus verursachte Kapazität und/oder Änderung der Kapazität detektieren können, wenn ein elektrischer Strom an die Sensoren übertragen wird. Bei diesem Beispiel umfasst der Sensor einen Chip 23 zum Speichern der Daten des Outputs des Sensors und zum Übertragen der Daten zu dem Fernbedienungselement über das Kommunikationselement 21 mit einer Antenne, einer Spule und Widerständen. 11 zeigt das Schaltschema des in 10 dargestellten kapazitiven Näherungssensors, wenn dieser einem Radiofrequenz-Signal (RF) ausgesetzt ist, das einen messbaren Output generiert.
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Weitere Ausführungsformen
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Die voranstehende detaillierte Beschreibung soll dem Fachmann auf dem Gebiet bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung helfen. Die hier beschriebene und beanspruchte Erfindung ist in ihrem Umfang jedoch nicht auf die offenbarten spezifischen Ausführungsformen beschränkt, da diese nur zur Veranschaulichung bestimmter Aspekte der Erfindung dienen sollen. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen können mit anderen offenbarten Ausführungsformen gemäß der Erfindung ausgeführt und kombiniert werden. Alle äquivalenten Ausführungsformen sollen auch in den Bereich dieser Erfindung fallen. Tatsächlich werden dem Fachmann ausgehend von der vorherigen Beschreibung verschiedene Modifikationen der Erfindung zusätzlich zu den gezeigten und beschriebenen offensichtlich werden, die nicht von dem Erfindungsgedanken abweichen oder aus dem Bereich der vorliegenden Erfindung fallen. Solche Modifikationen sollen auch in den Bereich der angehängten Ansprüche fallen.
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Der Ausdruck ”und/oder”, wie er in der Beschreibung und den Ansprüchen benutzt wird, soll im Sinne von ”entweder oder beide” verstanden werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann ein Verweis zu „einteilig und/oder modular” in einer Ausführungsform allein auf das einteilige Bauteil (optional mit nicht modularen Bauteilen) Bezug nehmen; in einer anderen Ausführungsform allein auf modulare Bauteile (optional mit nicht einteiligen Bauteilen); in noch einer anderen Ausführungsform auf einteilige und modulare Bauteile (optional mit anderen Bauteilen); usw.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- International Herald Tribune (Dezember 2011) [0002]
