IT202100027635A1 - Componente sensorizzato per vite endossea, complessivo di vite comprendente detto componente e sistema di monitoraggio comprendente detto componente - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Campo di applicazione
La presente invenzione si riferisce ad un componente sensorizzato per l?applicazione su una vite endossea, ad un complessivo di vite comprendente detto componente sensorizzato, e ad un sistema di monitoraggio comprendente detto componente sensorizzato.
L?invenzione trova quindi utile applicazione nel settore dell?ortopedia, in particolare dell?ortopedia correttiva.
In maniera ancor pi? specifica, l?invenzione pu? trovare utile applicazione nel trattamento di crolli strutturali e deformazioni ossee di articolazioni dovuti alla neuro-osteoartropatia di Charcot, ad esempio per trattare il cosiddetto piede di Charcot, e la descrizione che segue ? fatta con riferimento non limitativo all?impiego nel contesto di tale applicazione.
Arte nota
Diverse tecniche ortopediche prevedono l?applicazione, in maniera temporanea o definitiva, di dispositivi, impianti o innesti che, per fissarsi ai siti ossei del paziente, sono totalmente o parzialmente inseriti nel corpo di questo.
L?introduzione di corpi estranei all?interno del corpo del paziente richiede un monitoraggio nel tempo della situazione, sia per verificare il corretto posizionamento e carico delle strutture, sia soprattutto per diagnosticare in maniera precoce eventuali infezioni.
Se finora si ? ricorso principalmente ad osservazioni dall?esterno per il suddetto monitoraggio, affidandosi perlopi? alla semeiotica fisica o radiologica, in tempi recenti si ? indagata la possibilit? di integrare sensori nei dispositivi impiantati, allo scopo di acquisire parametri significativi come i carichi sulla struttura, la temperatura, il movimento, il pH, la presenza di enzimi o batteri, ed altro ancora. I dati acquisiti dai sensori interni possono essere utilizzati sia in tempo reale nel periodo intra-operatorio, per coadiuvare il chirurgo durante l?impianto del dispositivo, che in momenti successivi per il vero e proprio monitoraggio post-operatorio. In questa seconda ottica, i dati possono essere acquisiti su richiesta, interrogando l?impianto sensorizzato a cadenze regolari per mezzo di un dispositivo di lettura esterno, oppure possono innescare un allarme su un dispositivo di lettura solo al raggiungimento di determinate soglie. Si pu? addirittura contemplare un?ipotesi di somministrazione automatica di un farmaco indicato da parte dell?impianto stesso al raggiungimento di specifiche soglie d?allarme per i parametri monitorati dai sensori.
Pur presentando i vantaggi potenziali sopra accennati, l?integrazione di sensori nei diversi impianti ortopedici interni comporta sostanziali difficolt?. In particolare, va considerato che gli impianti sono spesso il risultato di un accurato sviluppo di prodotto e di una lunga fase di sperimentazione clinica. L?integrazione dei sensori e della corrispondente elettronica per l?acquisizione dei segnali, nonch? di un?antenna destinata all?invio di dati verso l?esterno, richiede una completa e non banale riprogettazione dei dispositivi ortopedici ad oggi presenti sul mercato.
Fra i diversi dispositivi ortopedici che potrebbero beneficiare dell?integrazione di sensori vanno sicuramente annoverate le viti endossee, utilizzate ad esempio nel trattamento di cedimenti o deformazioni ossee come nel caso del cosiddetto piede di Charcot. In trattamenti di questo tipo, si introducono una pluralit? di viti ossee, generalmente cannulate, per ricreare e sostenere le arcate del piede. Esiste qui un considerevole rischio d?infezioni, per le quali ? vitale realizzare una diagnosi precoce.
D?altra parte, la vite ossea presenta una struttura univocamente progettata per la sua funzione, e la modifica della sua struttura per l?alloggiamento dell?elettronica e dei sensori causerebbe ripercussioni meccanico-strutturali che renderebbero necessarie nuove caratterizzazioni e certificazioni meccaniche e mediche per poter immettere in commercio il dispositivo modificato.
Il problema tecnico che sta alla base della presente invenzione ? quello di escogitare un dispositivo che consenta l?integrazione di un sensore su un impianto ortopedico, in particolare su una vite endossea, senza richiedere una completa riprogettazione dell?impianto stesso.
Sommario dell'invenzione
L?idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione ? quella di proporre un componente sensorizzato che si associa alla vite endossea, senza modificarne in alcun modo le propriet? meccaniche strutturali.
Il suddetto problema tecnico ? pertanto risolto da un componente per vite endossea, dotato di un corpo principale che supporta un?elettronica comprendente almeno un circuito di emissione di segnale e almeno un sensore per l?acquisizione di uno o pi? parametri biofisici di un paziente, detto componente essendo associabile ad una vite endossea, detto circuito di emissione di segnale essendo predisposto per inviare almeno un segnale relativo agli uno o pi? parametri biofisici acquisiti dall?almeno un sensore.
Il componente sensorizzato pu? essere associato di pezzo alla vite ossea o, preferibilmente, realizzato come pezzo separato e quindi accoppiato alla vite, in fase preoperatoria o intra-operatoria. Preferibilmente, il componente sensorizzato ? accoppiato meccanicamente e in maniera rimovibile alla vite ossea, ad esempio tramite filettatura.
Il componente sensorizzato pu? essere inoltre adattato a viti endossee di diametro, lunghezza, e conformazione differente; ad esempio, ? possibile realizzare un set di componenti adattati alle diverse taglie di un sistema di fissazione comprendente una pluralit? di viti.
Preferibilmente, il circuito di emissione di segnale ? un circuito di transponder RFID. Tale modalit? di realizzazione ? particolarmente vantaggiosa in quanto il componente sensorizzato non richiede una batteria di alimentazione interna, che limiterebbe la vita utile dell?impianto. Preferibilmente, il transponder RFID lavora in banda UHF (868-950 MHz).
Il corpo principale comprende preferibilmente una porzione distale e una porzione prossimale, entrambe conduttive, separate da una porzione intermedia dielettrica, detta elettronica essendo elettricamente connessa sia con detta porzione distale che con detta porzione prossimale.
In altre parole, l?elettronica con circuito di emissione del segnale ? posta su un ponte conduttore che collega detta porzione distale a detta porzione prossimale. L?architettura risultante definisce un eccitatore d?antenna, che sfrutta anche il corpo della vite endossea come elemento radiante, e laddove il gap fra le due porzioni conduttive (ovvero lo spessore della porzione dielettrica) ? un parametro che influenza la trasmissione.
Il suddetto spessore pu? avere un valore ottimale inferiore ai 6 mm: in particolare, si ? osservato come un valore pari a 4 mm realizzi un buon guadagno d?antenna e sia al contempo facilmente realizzabile con l?architettura di seguito proposta.
Si osserva che la porzione dielettrica del corpo principale pu? essere realizzata in differenti materiali biocompatibili (PVC, PMMA, PEEK); sperimentazioni svolte dalla richiedente mostrano come la diversa costante dielettrica di tali materiali non influenzi in maniera significativa il guadagno d?antenna.
L?elettronica pu? comprendere almeno un circuito integrato disposto sul ponte conduttore.
Detto circuito integrato pu? comprendere al suo interno sia il circuito di emissione del segnale che l?almeno un sensore. Inoltre, all?interno del circuito integrato pu? essere previsto un opportuno circuito di adattamento che consente di sintonizzare lo stesso componente alle diverse frequenze di lavoro RFID UHF e alle diverse morfologie del paziente.
Naturalmente, i diversi circuiti sopra identificati possono essere anche previsti separati e non raggruppati su un unico circuito integrato. L?elettronica pu? ancora comprendere un induttore di sintonizzazione antenna disposto in serie al circuito integrato sul ponte conduttore.
Preferibilmente, il circuito integrato e il ponte conduttore, oltre che eventuali componenti elettronici aggiuntivi come l?induttore di sintonizzazione antenna, sono inseriti in una cava laterale della porzione intermedia dielettrica. I suddetti elementi possono ad esempio essere sostenuti da una placchetta o slitta inserita a pressione nella cava laterale.
Il corpo principale ? preferibilmente cilindrico, le tre componenti distale, prossimale e intermedia essendo costituite da cilindri di uguale diametro.
In una prima variante, il corpo principale ? monolitico e realizzato in materiale dielettrico, le porzioni distale e prossimale essendo rese conduttive tramite un processo di metallizzazione o deposizione metallica sulla superficie di detto materiale dielettrico.
In una variante alternativa, detto corpo principale ? composto dall?assemblaggio di dette porzioni distale e prossimale in materiale conduttivo alle due estremit? contrapposte della porzione intermedia in materiale dielettrico. I tre pezzi sono preferibilmente incastrati a pressione.
Preferibilmente, il componente secondo l?invenzione comprende una porzione d?attacco per l?accoppiamento con una vite endossea, detta porzione d?attacco sviluppandosi in posizione prossimale rispetto al corpo principale. Tale porzione d?attacco, di diametro inferiore rispetto al corpo principale, ? preferibilmente realizzata di pezzo con la porzione prossimale conduttiva del corpo principale, cosicch? si ha una connessione elettrica diretta con il corpo metallico della vite endossea.
Preferibilmente, detta porzione d?attacco comprende uno stelo cilindrico dotato di una filettatura esterna predisposta per l?accoppiamento con la vite endossea. Il componente pu? essere cos? montato sull?impianto in maniera estremamente facile, andandosi ad avvitare nell?impianto. Inoltre, il componente pu? comprendere una testa d?innesto per uno strumentario di avvitamento, ad esempio una cava esagona per l?inserimento di una brugola oppure due o pi? forature laterali lisce, parallele all?asse longitudinale del componente ma discoste rispetto a questo. In questo modo, il montaggio pu? essere realizzato direttamente dal chirurgo.
L?almeno un sensore pu? acquisire una temperatura e/o un pH locale del paziente, preferibilmente entrambi. La letteratura medica ha infatti evidenziato come una variazione di tali parametri sia un attendibile indicatore di infezioni.
Il problema tecnico precedentemente individuato ? altres? risolto da un complessivo di vite comprendente una vite endossea, comprendente a sua volta una punta, uno stelo e una testa, e almeno un componente del tipo precedentemente descritto accoppiato alla testa della vite.
Preferibilmente, la vite endossea ? almeno parzialmente realizzata in materiale conduttore e definisce, insieme al componente, un?antenna per il circuito di emissione di segnale. Naturalmente, questo implica un accoppiamento conduttivo fra componente sensorizzato e vite endossea, realizzato ad esempio da un accoppiamento filettato metallo su metallo.
In altre parole, il circuito di emissione di segnale utilizza sia la struttura dell?impianto che lo stelo della vite endossea come elementi radianti per consentire la comunicazione dei dati relativi alla protesi ad un lettore esterno. Il componente sensorizzato pu? essere da questo punto di vista considerato un accoppiatore di energia dal circuito alla vite endossea.
La Richiedente ha osservato come il guadagno dell?antenna cos? definita sia debolmente influenzato dalla lunghezza della vite endossea, quantomeno per lunghezze comprese fra gli 80 mm e i 150 mm tipicamente usate nel trattamento del piede di Charcot. Per questo motivo, non ? necessario riprogettare il componente sensorizzato per le diverse lunghezze di vite generalmente previste in un set di viti endossee.
Come sopra accennato, la vite endossea utilizzata in connessione con il componente sensorizzato ? predisposta per il trattamento di cedimenti e deformazioni ossee, come ad esempio il piede di Charcot, detta punta e detta testa essendo entrambe filettate, detto stelo essendo non filettato. Ancor preferibilmente, detta vite endossea ? cannulata.
La Richiedente ha verificato sperimentalmente come la presenza di altre viti endossee affiancate alla vite sensorizzata, come avviene nei sistemi di viti utilizzati nelle tecniche di ricostruzione sopra menzionate, pur peggiorando il guadagno d?antenna, non pregiudica una corretta comunicazione del componente sensorizzato con un lettore di ricezione esterno.
Il problema tecnico sopra individuato ? altres? risolto da un sistema di monitoraggio comprendente un complessivo di vite e almeno un lettore di ricezione predisposto per acquisire un segnale proveniente dal circuito di emissione di segnale definito dal complessivo di vite, detto segnale comprendendo almeno dati relativi agli uno o pi? parametri biofisici acquisiti dall?almeno un sensore.
Preferibilmente, il lettore di ricezione ? un lettore RFID.
Il lettore di ricezione pu? essere di tipo portatile, preferibilmente indossabile dall?utilizzatore, ad esempio per mezzo di un cinturino da polso. Tale soluzione consente vantaggiosamente una modalit? di autolettura del paziente.
In alternativa, ? possibile prevedere un lettore di ricezione fisso, che sia ad esempio impiegato nel corso di visite periodiche di monitoraggio post-operatorio.
Il lettore di ricezione ? preferibilmente in grado di inviare un segnale ad un dispositivo mobile, sul quale ? installata un?apposita interfaccia che consente l?acquisizione e la visualizzazione dei dati inviati. In alternativa, il lettore pu? comunicare con un elaboratore elettronico o ancora essere provvisto di una propria interfaccia di lettura.
L?invio dei segnali dal lettore di ricezione al dispositivo mobile e/o all?elaboratore elettronico pu? avvenire con qualsiasi tecnologia disponibile, anche di tipo wireless: ad esempio tramite tecnologia Bluetooth.
Il lettore di ricezione pu? essere in grado di acquisire ed eventualmente inoltrare al dispositivo mobile uno o pi? dei seguenti dati:
- un?identificazione univoca dell?utilizzatore;
- dati relativi alla vite endossea (modello, dimensione, data di impianto e posizione);
- un grado di forza dell?accoppiamento fra il lettore di ricezione e la vite endossea;
- temperatura e/o pH locali in tempo reale.
Il lettore di ricezione pu? inoltre immagazzinare dati e inviare allarmi laddove soglie di attenzione per temperatura e pH siano superate.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata fatta qui di seguito di alcune forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, del presente trovato, con riferimento alle unite figure date a titolo esemplificativo ma non limitativo.
Breve descrizione dei disegni
La Figura 1 rappresenta una vista prospettica di una prima forma di realizzazione di un componente sensorizzato secondo la presente invenzione;
la Figura 2 rappresenta una vista laterale sezionata lungo un piano trasversale del componente in figura 1;
la Figura 3 rappresenta una vista prospettica di una seconda forma di realizzazione di un componente sensorizzato secondo la presente invenzione;
la Figura 4 rappresenta una vista laterale del componente di Figura 3;
la Figura 5 rappresenta una vista laterale sezionata lungo un piano trasversale del componente di Figura 3;
la Figura 6 rappresenta una vista laterale a parti esplose del componente di Figura 3;
la Figura 7 rappresenta una vista prospettica a parti esplose del componente di Figura 3;
la Figura 8 mostra una vista prospettica di una vite endossea secondo la presente invenzione, dotata del componente di figura 1, compresa in un sistema di fissaggio e impiantata su un sito osseo di un paziente;
la Figura 9 mostra un particolare ingrandito di Figura 8;
la Figura 10 rappresenta una vista prospettica di una terza forma di realizzazione di un componente sensorizzato secondo la presente invenzione;
la Figura 11 rappresenta una vista laterale sezionata lungo un piano trasversale del componente in figura 10;
la Figura 12 rappresenta una vista prospettica di una quarta forma di realizzazione di un componente sensorizzato secondo la presente invenzione;
la Figura 13 rappresenta una vista laterale sezionata lungo un piano trasversale del componente di Figura 12;
la Figura 14 rappresenta una vista prospettica a parti esplose del componente di Figura 12;
la Figura 15 mostra una vista prospettica di una vite endossea secondo la presente invenzione, dotata del componente di figura 10, compresa in un sistema di fissaggio e impiantata su un sito osseo di un paziente;
la Figura 16 mostra un particolare ingrandito di Figura 15; la Figura 17 rappresenta schematicamente un sistema di monitoraggio secondo la presente invenzione.
Descrizione dettagliata
Con riferimento alle unite figure 1 e 2, si identifica con 1 una prima forma di realizzazione di un componente sensorizzato secondo la presente invenzione.
Il componente 1 comprende un corpo principale 10 di forma cilindrica dal quale si estende una porzione d?attacco 11 dotata di una filettatura esterna 7.
Il componente 1 ? attraversato da una cava esagonale 8 centrale che consente l?inserimento di un utensile di avvitamento, in particolare di una chiave a brugola.
Il corpo principale 10 ? realizzato in materiale dielettrico; due contrapposte porzioni distale 3 e prossimale 4 sono per? rese conduttive tramite un processo di metallizzazione o deposizione metallica sulla superficie esterna. Una porzione intermedia 5 ? invece mantenuta isolante. La metallizzazione della porzione prossimale 4 si estende fino alla filettatura esterna 7.
Lo spessore della porzione intermedia 5, dato a titolo indicativo e non limitativo, ? di 4 mm.
Il materiale dielettrico pu? essere PVC, PMMA, PEEK, o altro materiale ancora.
In una cava 6 realizzata in corrispondenza della porzione intermedia 5 ? disposta l?elettronica 2, costituita da un circuito integrato 20 e da un induttore di sintonizzazione antenna 21 disposti in serie su un ponte conduttore 22 che unisce la porzione distale 3 con la porzione prossimale 4.
Il circuito integrato 20 comprende al suo interno un circuito di transponder RFID e un circuito di adattamento che consente di sintonizzare lo stesso componente alle diverse frequenze di lavoro RFID UHF e alle diverse morfologie del paziente. Il circuito di transponder RFID definisce un trasponder RFID insieme all?antenna, definita dal componente 1 accoppiato ad una vite endossea 100.
Il circuito integrato 20 comprende ancora al suo interno sensori per la misura della temperatura T e del pH P del paziente in corrispondenza della vite endossea 100. Tali misure sono inviate tramite il transponder RFID ad un lettore RFID 200, di seguito descritto in maggior dettaglio, per realizzare una diagnostica precoce di infezioni dovute all?impianto della vite endossea 100.
Con riferimento alle unite figure 3-7, si identifica con 1? una seconda forma di realizzazione di un componente sensorizzato secondo la presente invenzione.
La seconda forma di realizzazione differisce dalla prima per il fatto che il corpo principale 10? non ? monolitico, ma realizzato da una porzione distale 3?, una porzione intermedia 5? e una porzione prossimale 4? distinte e montate insieme ad incastro. In particolare, il montaggio avviene tramite l?accoppiamento forzato di due spine 9 solidali alla porzione distale 3? e alla porzione intermedia 5? con altrettanti fori realizzati nella porzione intermedia 5? e in quella prossimale 4?.
La porzione distale 3? e la porzione prossimale 4? sono integralmente realizzate in materiale conduttivo, mentre la porzione intermedia 5? ? in materiale dielettrico. La porzione d?attacco 11? ? realizzata di pezzo con la porzione distale 4?, ovvero anch?essa in materiale conduttivo.
La seconda forma di realizzazione differisce dalla prima anche per il fatto che la cava esagonale 8 centrale ? sostituita da due forature lisce 8?, assiali e parallele ma discoste rispetto all?asse del corpo principale 10?. Le forature lisce 8? servono, in analogia alla cava esagonale, per l?innesto di uno strumentario di avvitamento a due punte.
Le figure 8 e 15 illustrano un sistema 400 di viti endossee impiantate su un sito anatomico del paziente per la ricostruzione dell?arco plantare di un paziente. Ognuna delle viti ossee 100, 101 presenta una punta filettata 102, uno stelo non filettato 103 e una testa 104 anch?essa filettata.
Come visibile in figura 9, il componente 1 si avvita entro la testa 104 di una delle viti endossee 100 di diametro maggiore.
Con riferimento alle unite figure 10 e 11, si identifica con 1?? una terza forma di realizzazione di un componente sensorizzato secondo la presente invenzione.
La terza forma di realizzazione ? sostanzialmente identica alla prima, senonch?, come visibile in figura 16, presenta diametro inferiore ed ? conseguentemente predisposta per accoppiarsi ad una delle viti endossee 101 di minor diametro del sistema di fissaggio 400 costituito da una pluralit? di viti ossee.
Con riferimento alle unite figure 12-14, si identifica con 1??? una quarta forma di realizzazione di un componente sensorizzato secondo la presente invenzione.
La quarta forma di realizzazione ? sostanzialmente identica alla seconda; presenta per? diametro inferiore ed ? conseguentemente predisposta per accoppiarsi ad una delle viti endossee 101 di minor diametro del sistema 400 di viti ossee.
Con riferimento alla unita figura 17, si identifica con 1000 una sistema di monitoraggio secondo la presente invenzione.
Il sistema comprende da una parte un complessivo di vite sensorizzata 150, costituito da una vite endossea 100 equipaggiata con il componente sensorizzato 1 precedentemente descritto.
Il sistema comprende ancora un lettore RFID 200, dotato di un cinturino da polso o altrimenti indossabile dall?utilizzatore. Il lettore RFID 200 ? predisposto per interrogare il transponder RFID della vite sensorizzata 150, ottenendo in particolare i seguenti dati:
- un?identificazione univoca dell?utilizzatore;
- dati relativi alla vite endossea (modello, dimensione, data di impianto e posizione);
- un grado di forza dell?accoppiamento fra il lettore di ricezione e la vite endossea;
- temperatura T e/o pH P locali, acquisiti in tempo reale. Il lettore RFID 200 ? inoltre in grado di connettersi, ad esempio tramite tecnologia Bluetooth, ad un dispositivo mobile 300 sul quale ? installata un?apposita applicazione per la visualizzazione dei suddetti dati ricevuti dal lettore.
Il lettore di ricezione pu? inoltre immagazzinare dati e inviare allarmi laddove soglie di attenzione per temperatura T e pH P siano superate.
Un vantaggio dell?invenzione risiede nel fatto che l?impianto sensorizzato si applica a normali viti endossee. La stessa vite pu? quindi essere impiantata con o senza componente sensorizzato, a seconda delle specifiche esigenze e scelte operatorie.
Un ulteriore vantaggio deriva dall?estrema semplicit? della procedura di montaggio del componente sensorizzato tramite avvitamento sulla testa della vite. La presenza di un elemento d?innesto per uno strumentario di serraggio favorisce ulteriormente detto montaggio, che pu? essere realizzato dal chirurgo anche in fase intraoperatoria.
Un altro vantaggio della presente invenzione ? lo sfruttamento dello stelo della vite endossea come antenna radiante da parte del componente sensorizzato. Si realizza cos? una buona comunicazione di segnale verso il lettore esterno senza ricorrere ad una riprogettazione dell?impianto.
Un altro vantaggio ancora risiede nel fatto che il componente sensorizzato ? provvisto di un opportuno circuito di adattamento che consente facilmente di sintonizzare il dispositivo alle diverse frequenze di lavoro RFID UGF e alle diverse morfologie del paziente.
Un altro vantaggio ancora deriva dall?uso di un transponder RFID, che consente la trasmissione di segnale anche senza il ricorso a batterie interne che limiterebbero la vita utile del dispositivo.
Ovviamente, al trovato sopra descritto un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potr? apportare numerose modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell?ambito di protezione dell?invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.
Claims (15)
1. Componente (1; 1?; 1??; 1???) per vite endossea, dotato di un corpo principale (10; 10?) che supporta un?elettronica (2) comprendente almeno un circuito di emissione di segnale e almeno un sensore per l?acquisizione di uno o pi? parametri biofisici (T, P) di un paziente, detto componente (1; 1?; 1??; 1???) essendo associabile ad una vite endossea (100; 101), detto circuito di emissione di segnale essendo predisposto per inviare almeno un segnale relativo agli uno o pi? parametri biofisici (T; P) acquisiti dall?almeno un sensore.
2. Componente (1; 1?; 1??; 1???) secondo la rivendicazione 1, laddove detto circuito di emissione di segnale ? un circuito di transponder RFID.
3. Componente (1; 1?; 1??; 1???) secondo una delle rivendicazioni precedenti, laddove il corpo principale (10; 10?) comprende una porzione distale (3; 3?) e una porzione prossimale (4; 4?) entrambe conduttive separate da una porzione intermedia (5; 5?) dielettrica, detta elettronica (2) essendo elettricamente connessa sia con detta porzione distale (3; 3?) che con detta porzione prossimale (4; 4?).
4. Componente (1; 1?; 1??; 1???) secondo la rivendicazione 3, laddove detta elettronica (2) comprende almeno un circuito integrato (20) disposto su un ponte conduttore (22) che collega detta porzione distale (3; 3?) a detta porzione prossimale (4; 4?).
5. Componente (1; 1?; 1??; 1???) secondo la rivendicazione 4, laddove su detto circuito integrato (20) sono realizzati il circuito di emissione di segnale e l?almeno un sensore.
6. Componente (1; 1?; 1??; 1???) secondo una delle rivendicazioni 4-5, laddove detto circuito integrato (20) e detto ponte conduttore (22) sono alloggiati in una cava laterale (6) di detta porzione intermedia (5; 5?).
7. Componente (1; 1??) secondo una delle rivendicazioni 3-6, laddove detto corpo principale (10) ? monolitico e realizzato in materiale dielettrico, le porzioni distale (3) e prossimale (4) essendo rese conduttive tramite un processo di metallizzazione o deposizione metallica sulla superficie di detto materiale dielettrico.
8. Componente (1?; 1???) secondo una delle rivendicazioni 3-7, laddove detto corpo principale (10?) ? composto dall?assemblaggio di dette porzioni distale (3?) e prossimale (4?) in materiale conduttivo alle due estremit? contrapposte della porzione intermedia (5?) in materiale dielettrico.
9. Componente (1; 1?; 1??; 1???) secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente una porzione d?attacco (11; 11?) per l?accoppiamento con una vite endossea (100; 101), detta porzione d?attacco (11; 11?) sviluppandosi in posizione prossimale rispetto al corpo principale (10; 10?).
10. Componente (1; 1?; 1??; 1???) secondo la rivendicazione 9, laddove detta porzione d?attacco (11; 11?) comprende uno stelo cilindrico dotato di una filettatura (7) esterna predisposta per l?accoppiamento con la vite endossea (100; 101).
11. Componente (1; 1?; 1??; 1???) secondo una delle rivendicazioni precedenti, laddove gli uno o pi? parametri biofisici (T, P) acquisiti dall?almeno un sensore comprendono almeno una temperatura (T) e/o un pH (P) locale del paziente, e rappresentano un indicatore di possibili infezioni in corrispondenza della vite endossea (100; 101) impiantata.
12. Complessivo di vite (150) comprendente una vite endossea (100; 101) comprendente una punta (102), uno stelo (103) e una testa (104) e almeno un componente (1; 1?; 1??; 1???) secondo una delle rivendicazioni precedenti accoppiato a detta testa (104).
13. Complessivo di vite (150) secondo la rivendicazione 12, laddove detta vite endossea (100; 101) ? almeno parzialmente realizzata in materiale conduttore e definisce, insieme al componente (1; 1?; 1??; 1???), un?antenna per il circuito di emissione di segnale.
14. Complessivo di vite (150) secondo una delle rivendicazioni 12-13, laddove detta vite endossea (100; 101) ? predisposta per il trattamento di cedimenti e deformazioni ossee, detta punta (102) e detta testa (104) essendo entrambe filettate, detto stelo (103) essendo non filettato.
15. Sistema di monitoraggio (1000) comprendente un complessivo di vite (150) secondo una delle rivendicazioni 12-14 e almeno un lettore di ricezione (200) predisposto per acquisire un segnale (S) proveniente dal circuito di emissione di segnale definito dal complessivo di vite (150), detto segnale (S) comprendendo almeno dati relativi agli uno o pi? parametri biofisici (T, P) acquisiti dall?almeno un sensore.
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20200022735A1 (en) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Temperature sensing array for set screw infection |
US20200155211A1 (en) * | 2017-05-04 | 2020-05-21 | Orthofix S.R.L. | Bone Screw for the Treatment of Bone Collapses or Deformations, in the Case of the Charcot Foot, and Insertion Instrument of Anti-Migration Elements into the Bone Screw |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0433647A (ja) * | 1990-05-30 | 1992-02-05 | Shigeru Saito | 人工歯根 |
US20070106138A1 (en) * | 2005-05-26 | 2007-05-10 | Beiski Ben Z | Intraoral apparatus for non-invasive blood and saliva monitoring & sensing |
US8374697B2 (en) * | 2007-04-11 | 2013-02-12 | J. Lee Berger | Electrical dental screw implant |
US20160154468A1 (en) * | 2012-03-19 | 2016-06-02 | Dustin Ryan Kimmel | Intraoral User Interface |
US10258436B2 (en) * | 2014-06-16 | 2019-04-16 | Saied Hemati | Method and system for transferring signals and materials between inside and outside body through oral cavity |
US9814427B2 (en) * | 2014-08-18 | 2017-11-14 | Klab Llc | Dental appliance for use in supporting sensing devices within an oral cavity |
US10058283B2 (en) * | 2016-04-06 | 2018-08-28 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Determining food identities with intra-oral spectrometer devices |
US11529213B2 (en) * | 2016-05-30 | 2022-12-20 | David Akselrod | Backscatter device-based dental imaging apparatus |
IL273038B (en) * | 2020-03-03 | 2022-02-01 | Ben Zion Karmon | bone graft |
JP7645049B2 (ja) * | 2020-03-13 | 2025-03-13 | セイコーグループ株式会社 | 口腔内センシングシステム、及び口腔内センシング方法 |
EP3878400B1 (en) * | 2020-03-13 | 2023-10-18 | Seiko Group Corporation | Intraoral sensing apparatus and manufacturing method thereof |
-
2021
- 2021-10-28 IT IT102021000027635A patent/IT202100027635A1/it unknown
-
2022
- 2022-10-26 US US17/974,324 patent/US20230134706A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20200155211A1 (en) * | 2017-05-04 | 2020-05-21 | Orthofix S.R.L. | Bone Screw for the Treatment of Bone Collapses or Deformations, in the Case of the Charcot Foot, and Insertion Instrument of Anti-Migration Elements into the Bone Screw |
US20200022735A1 (en) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Temperature sensing array for set screw infection |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
LODATO ROSSELLA ET AL: "Close Integration of a UHF-RFID Transponder Into a Limb Prosthesis for Tracking and Sensing", IEEE SENSORS JOURNAL, IEEE, USA, vol. 16, no. 6, 1 March 2016 (2016-03-01), pages 1806 - 1813, XP011598453, ISSN: 1530-437X, [retrieved on 20160208], DOI: 10.1109/JSEN.2015.2503887 * |
PANUNZIO NICOLETTA ET AL: "Cyber-Tooth: Antennified Dental Implant for RFID Wireless Temperature Monitoring", 2021 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON RFID TECHNOLOGY AND APPLICATIONS (RFID-TA), IEEE, 6 October 2021 (2021-10-06), pages 211 - 214, XP034033876, DOI: 10.1109/RFID-TA53372.2021.9617316 * |
WUKICH DANE K ET AL: "Biomechanical Performance of Charcot-Specific Implants", JOURNAL OF FOOT AND ANKLE SURGERY, WILLIAMS AND WILKINS, BALTIMORE, MD, US, vol. 60, no. 3, 7 June 2020 (2020-06-07), pages 440 - 447, XP086561468, ISSN: 1067-2516, [retrieved on 20200607], DOI: 10.1053/J.JFAS.2020.05.016 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20230134706A1 (en) | 2023-05-04 |
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