JP2009502320A - 動的運動療法中の患者コンプライアンスをモニタする方法及び装置 - Google Patents

Abstract

組織の治療的処置に関連するデータを遠隔でモニタするためのシステム及び装置が提供される。システム及び装置は、患者の身体を支持するように構成されたプラットフォーム（１０４）と、患者の体内を通って機械的振動エネルギを伝達するためにプラットフォームに接続されてプラットフォームに所定の周波数で振動力を与えるように構成された振動子（１１２）と、治療的処置に関連するデータを処理するためにプラットフォームと作動可能に通信する処理デバイス（４０２）とを含む。装置は、更に、処理デバイスと作動的に通信する通信デバイス（４３４）を含む。
【選択図】図４

Description

優先権
本出願は、「動的運動療法中の患者のコンプライアンスをモニタする方法及び装置」という名称の２００６年７月１４日出願の米国特許出願に対する優先権を主張するものである。この米国特許出願は、「非侵襲性動的運動療法装置を受け取るようにされた追加支持構造体」という名称の２００６年３月６日出願で米国特許出願出願番号第１１／３６９、６１１号と指定された米国特許出願の一部継続出願であり、これらの特許の内容は、本明細書において引用により組み込まれている。米国特許出願出願番号第１１／３６９、６１１号は、２００５年３月７日出願で米国特許仮出願第６０／６５９、１５９号と指定された米国特許仮出願からの優先権を主張するものであり、これらの特許の内容は、本明細書において引用により組み込まれている。

２００６年７月１４日出願の米国特許出願は、「動的運動療法中の機械的振動エネルギの伝達率をモニタして制御するための装置及び方法」という名称の２００６年３月２４日出願で米国特許出願出願番号第１１／３８８、２８６号と指定された米国特許出願の一部継続出願でもあり、これらの特許の内容は、本明細書において引用により組み込まれている。米国特許出願出願番号第１１／３８８、２８６号は、２００５年３月２４日出願で米国特許仮出願第６０／６６５、０１３号と指定された米国特許仮出願からの優先権を主張するものであり、これらの特許の内容は、本明細書において引用により組み込まれている。

２００６年７月１４日出願の米国特許出願は、更に、「動的運動療法中の患者のコンプライアンスをモニタする方法及び装置」という名称の２００５年７月２７日出願で米国特許仮出願出願番号第６０／７０２、８１５号と指定された米国特許仮出願の恩典及びそれに対する優先権を主張するものであり、これらの特許の内容は、本明細書において引用により組み込まれている。更に、２００６年７月１４日出願の米国特許出願は、「治療フィードバックインジケータを有する動的運動療法装置」という名称の２００５年７月２７日出願で米国特許仮出願出願番号第６０／７０２、７３５号と指定された米国特許仮出願の恩典及びそれに対する優先権を主張するものであり、これらの特許の内容は、本明細書において引用により組み込まれている。
関連出願との相互参照
本出願は、米国特許第６、８４３、７７６号及び第６、８８４、２２７号に関連し、これら特許の内容は、本明細書において引用により組み込まれている。

技術分野
本発明の開示は、一般的に、組織の成長を促して回復させる分野に関し、より具体的には、本発明の開示は、動的運動療法中に体内組織の治療的処置に関連するデータを遠隔でモニタするための遠隔モニタリングステーションを有する動的運動療法装置について説明するものである。更に具体的には、本発明の開示は、動的運動療法及び機械的インピーダンス法を用いて、姿勢の不安定性のみならず、損傷した組織、骨折、骨減少症、骨粗しょう症又は他の組織の病気の治療的処置に関連するデータを遠隔でモニタする方法及び装置に関する。

結合組織、靱帯、骨などのような人体組織は全て、損傷を受けると回復に時間を消費する。人体組織によっては、骨折のように、回復に相対的により長い期間を必要とするものもある。通常、折れた骨は接合する必要があり、その後、ギプス、副子又は同種の器具でその骨を安定化することができる。この種の治療により、自然な治癒過程を開始させることができる。しかし、人体の骨折を回復させる過程は、数週間を要することがあり、その過程は、骨折位置、患者の年齢、患者の全体的健康状態及び個々の患者に依存する他の要因によって異なる場合がある。骨折の位置によっては、骨折の完全な回復を促すために、骨折部位又は患者自身をも固定して骨折の完治を促す必要がある場合がある。患者及び／又は骨折の固定は、患者が行うことができる身体活動の数を低減する場合があるので、他の健康を害する結果になることも考えられる。骨量を失う骨減少症は、筋活動の減少から生じ得るので、骨折、安静、骨折の固定化、関節の再構成、及び関節炎などの結果として現れる場合がある。しかし、この影響は、その骨の上で筋肉を使用する効果の一部を再生することによって遅くなり、止まることもあり、また逆に良くなることさえある。この再生は、通常、骨に対する機械的応力効果の何らかの適用又はシミュレーションを伴う。

骨折治療においても、また、骨を安定化して固定するために補装具面の中へ骨の内部成長を促すことが望ましい「人工の」腰、膝、及び椎間板などとして公知であるような医療補装具を上手く装着する際にも、骨の成長を促すことが重要である。骨量の損失を低減するために、様々な技術が多数開発されている。例えば、電圧信号又は電流信号を印加して骨折を治療する方法（例えば、米国特許第４、１０５、０１７号、第４、２６６、５３２号、第４、２６６、５３３号、又は第４、３１５、５０３号）が提案されている。磁場を印加して骨折の回復に刺激を与えることも提案されている（例えば、米国特許第３、８９０、９５３号）。超音波を印加して組織の成長を促すことも開示されている（例えば、米国特許第４、５３０、３６０号）。
成長促進のために骨に機械的負荷を加えたり又は模擬するような多くの技術案は、低周波で高マグニチュードの負荷を骨に使用するが、これは不必要であり、場合によっては骨の保存に有害であることも判っている。例えば、所望の高いピーク歪みを得ることが示唆されることがある高い衝撃荷重は、骨折をもたらし、この治療目的を無にする可能性がある。

当業技術では、骨に低レベルで高周波の応力を印加することができること、及びそれによって骨の成長が有利に促進されることになることも公知である。この種の応力を達成するための技術は、例えば、米国特許第５、１０３、８０６号、第５、１９１、８８０号、第５、２７３、０２８号、第５、３７６、０６５号、第５、９９７、４９０号、及び第６、２３４、９７５号に開示されており、これら特許の各々の内容全体は、本明細書において引用により組み込まれている。この技術（動的運動療法と呼ばれる）では、患者は、垂直方向に振動するように作動可能な振動プラットフォーム装置によって支持され、その結果、プラットフォームの振動により生じる共鳴振動は、患者の体重によって加速しながら、骨量の減少を防ぐか又は低下させると共に新たな骨の形成を強化するのに十分な周波数範囲の応力レベルを与える。プラットフォーム振動のピーク間の垂直変位は、僅か２μｍとすることができる。

しかし、多くの場合、これらのシステム及び関連する方法は、オペレータ又はユーザが患者の体重を測定し、振動の周波数の調節を行って所望の治療効果を達成すべきである構成に依存する。自動的に患者の体重を測定し、測定した体重に応じて振動力の特性を調節して、損傷した組織、骨折、骨減少症、骨粗しょう症、又は他の組織の病気を治療的に処置する振動プラットフォーム装置は、米国特許第６、８４３、７７６号に開示されている。

低レベルで高周波の応力を印加することは、姿勢の不安定性を治療する際に有効であることも当業技術で公知である。振動台又は不安定な振動プラットフォームの振動により生じる共鳴振動を利用して姿勢の不安定性を治療する方法は、米国特許第６、６０７、４９７号Ｂ２に説明されており、特許の内容全体は、本明細書において引用により組み込まれている。この方法は、（ａ）非剛的に支持されたプラットフォームを備えた振動台を有する非侵襲性動的療法装置を準備する段階、（ｂ）非剛的に支持されたプラットフォーム上で患者を所定の時間静止させる段階、及び（ｃ）段階（ａ）と段階（ｂ）を所定の治療継続時間にわたって繰り返す段階を含む。段階（ｂ）は、（ｂ１）振動測定デバイスを用いて患者の筋骨格系の振動応答を測定する段階、（ｂ２）振動応答を定量化して特定の振動スペクトルに変えるために振動応答の周波数分解を実行する段階、及び（ｂ３）振動スペクトルを分析して少なくとも姿勢の安定性を評価する段階を含む。

米国特許第６、６０７、４９７号Ｂ２に説明されている方法は、患者が振動台又は不安定な振動プラットフォーム上に立っていることを必要とする。患者は、次に、この不安定な振動プラットフォームによって振動刺激に露出される。振動する不安定なプラットフォームは、患者の神経感覚制御系の振動摂動を生じさせる。振動摂動は、患者の筋肉の少なくとも１つの内部に信号を生じさせ、筋骨格系から測定可能な応答を引き起こす。これらの段階は、患者の姿勢の安定性を改善するために、所定の治療継続時間にわたって１日約１０分間繰り返される。

上述のような姿勢の不安定性の治療及び／又は骨の成長促進のために振動治療を受ける患者は、身体全体の振動加速に起因して生じるある一定レベルの不快感を受ける場合がある。振動加速に起因して生じる不快感のレベルは、振動周波数、振動方向、身体との接触点、及び振動露出の継続時間に依存する。振動治療中に身体の少なくとも１つの機械的応答をモニタして、患者及び治療関連の特徴を判断するだけでなく、快適レベルに影響を及ぼすこの少なくとも１つの機械的応答を制御するように努力することが望ましい。振動が身体を運動させる方法を説明するのに頻繁に用いられる身体の２つの機械的応答として、伝達率及び機械的インピーダンスがある。

伝達率は、例えば、振動台や振動するプラットフォーム装置から患者の頭部へ伝達される振動の割合を示している。身体の伝達率は、振動周波数、振動軸、及び身体の姿勢に大きく依存する。非侵襲性動的療法装置における垂直方向の振動は、頭部においていくつかの軸線方向の振動を生じさせ、垂直方向の頭部の運動の場合、伝達率は、約３〜１０Ｈｚの範囲で最大になる傾向がある。
身体の機械的インピーダンスは、各周波数で身体を運動させるのに必要な力を示している。インピーダンスは、体重に依存するが、人体の垂直方向のインピーダンスは、通常、約５Ｈｚで共振を示す。共振を含んで、身体の機械的インピーダンスは、振動が台座を通って伝わる方法に大きな影響を有する。

米国特許出願出願番号第１１／３６９、６１１号 米国特許仮出願第６０／６５９、１５９号 米国特許出願出願番号第１１／３８８、２８６号 米国特許仮出願第６０／６６５、０１３号 米国特許仮出願出願番号第６０／７０２、８１５号 米国特許仮出願出願番号第６０／７０２、７３５号 米国特許第６、８４３、７７６号 米国特許第６、８８４、２２７号。 米国特許第４、１０５、０１７号 米国特許第４、２６６、５３２号 米国特許第４、２６６、５３３号 米国特許第４、３１５、５０３号 米国特許第３、８９０、９５３号 米国特許第４、５３０、３６０号 米国特許第５、１０３、８０６号 米国特許第５、１９１、８８０号 米国特許第５、２７３、０２８号 米国特許第５、３７６、０６５号 米国特許第５、９９７、４９０号 米国特許第６、２３４、９７５号 米国特許第６、６０７、４９７号

患者の体内組織の治療的処置に関連するデータをモニタする方法及び装置を提供することが本発明の開示の態様である。例えばインターネットのようなネットワークを通じて中央モニタリングステーションと通信を行い、患者コンプライアンスデータをモニタするためにデータを遠隔モニタリングステーションへ送信する方法及び装置を提供することも本発明の開示の態様である。患者コンプライアンスデータ（患者が治療プロトコルに従っているか否かに向けられる）と、患者及び治療関連の他のデータとは、好ましくは、動的療法システムに格納して後で評価され、又は通信回路を用いてネットワークを通じて中央モニタリングステーションへ送信して観察される。この送信は、動的運動療法中にリアルタイムで行うことができ、従って、医療専門家や他の観察者は、治療時間中にネットワークを通じてデータを患者へ送信することができる。

本発明の開示は、動的運動療法中における組織の治療的処置中に患者コンプライアンスをモニタするための遠隔モニタリングステーションを有する動的運動療法装置について説明するものである。特に、本発明の開示は、動的運動療法中に体内組織の治療的処置に関連するデータを遠隔でモニタする方法及びシステムを提供する。動的運動療法装置は、一般的に、患者の身体を支持するように構成されたプラットフォームと、プラットフォームと作動可能に接続されると共に、所定の周波数でプラットフォームに振動力を与えるように構成された振動子と、プラットフォームと作動可能に通信すると共に、治療的処置に関連するデータを処理するように構成された処理デバイスとを含む。システムは、処理デバイスと作動的に通信する通信デバイスと、治療情報及び他の情報を患者に対して表示するためのディスプレイとを更に含む。

通信デバイスは、処理済みのデータを少なくとも１つのネットワークを通じて遠隔モニタリングステーションへ送信するようにされている。通信デバイスは、例えば、医師のオフィスのような遠隔ステーションへデータを送信するようにされている。送信されるデータは、例えば、患者の筋骨格系の振動応答、振動力の周波数の振幅、振動周波数、計算された体重、及び治療の時間間隔のような少なくとも１つの治療パラメータを示している。

通信デバイスは、例えば、セルラー電話とすることができ、セルラー電話は、通信デバイスと接続可能なポートコネクタを有し、ポートコネクタ−通信インタフェース接続を通じてデータを受信し、ＣＤＭＡ通信プロトコルに従ってＣＤＡセルラー通信ネットワークを通じて遠隔モニタリングステーションへデータを送信する。通信デバイスはまた、例えば、ＰＤＡとすることができ、ＰＤＡは、通信デバイスと接続可能なポートコネクタを有し、ポートコネクタ−通信インタフェースを通じてデータを受信し、受信済みのデータをＰＳＴＮへ送信し、ＰＳＴＮからインターネットプロトコルに従ってインターネットを通じて中央コンピュータステーションに接続されている別のＰＳＴＮへデータを送信する。
通信デバイスはまた、好ましくはＴＣＰ／ＩＰプロトコルのような当業技術で公知の通信プロトコルに従って作動することができる。更に、通信デバイスは、例えば、銅線、電話回線接続、インターネット接続、光ファイバ、無線リンク、レーザ、放射又は赤外線光のような通信媒体を通じてデータを送信することができる。

本発明の開示は、更に、患者の体内組織の治療的処置に関連するデータを有効にモニタする方法を提供する。本方法は、プラットフォーム上に身体を支持する段階と、身体に振動力を与えて体内の組織を治療する振動周波数でプラットフォームを振動させる段階と、少なくとも１つの処理デバイス又はデジタル信号プロセッサによりデータを取得する段階とを含む。取得したデータは、身体の振動中の少なくとも１つの治療パラメータに関連するものである。本方法は、遠隔モニタリングステーションへデータを送信してデータをモニタする段階を更に含む。本方法は、遠隔ステーションから少なくとも１つの処理デバイスへ制御信号を送信して、少なくとも１つの治療パラメータの値を遠隔で制御する段階を更に含む。この少なくとも１つの治療パラメータは、計算された体重、患者の筋骨格系の振動応答、振動力の周波数の振幅、及び治療継続時間の時間間隔とすることができる。振動の周波数又は振動周波数は、治療中に変化することはない。

動的運動療法中に、デジタル信号プロセッサは、患者の体重を判断してモニタする。患者の動的（見掛けの）体重は、継続的にリアルタイムで又は定期的に測定され、デジタル信号プロセッサ内に格納され、患者の姿勢を判断し、それに応じて患者の体内を通る機械的振動エネルギの伝達率、又は振動プラットフォームシステム−台座／支持構造体−患者インタフェースを通る機械的振動エネルギの伝達率を判断する。これは、患者の姿勢及び台座／支持構造体の動的剛性が患者の体内を通る機械的振動エネルギの伝達率に影響を与えるという理由によるものである。

動的運動療法中に計算された体重が、見掛けの体重と実質的に（すなわち、所定の閾値よりも大きく）異なるか又は外れる場合、デジタル信号プロセッサは、患者の姿勢が変化したと判断し、それによって、計算された体重が減少したか（伝達率が減少した）又は増加したか（伝達率が増加した）に応じて機械的振動エネルギの伝達率を低下させるか又は上昇させる。計算された体重が減少した場合には、患者が動的運動療法治療プロトコルから外れたか又はプロトコルに従っていないと推定することができる。患者に動的運動療法治療に従うように、例えば姿勢を変えるように指示するメッセージを生成してそれを送信するシステムを提供することが本発明の１つの目的である。従って、計算された体重を見掛けの体重に近似させるように姿勢及び／又は振動プラットフォームシステム上に載っている台座（又は他の支持構造体）の動的剛性を調節することにより、動的運動療法によって得られる治療効果を最大にするために、動的負荷のみならず、患者又は振動プラットフォーム装置−台座／支持構造体−患者インタフェースを通る機械的振動エネルギの伝達率に影響を与えることができる。

データを送信する段階は、例えば、銅線、電話回線接続、インターネット接続、光ファイバ、無線リンク、レーザ、放射又は赤外線光のような通信媒体を通じてデータを送信することを含む。
以下に添付図面を参照して説明する好ましい実施形態の詳細説明を参照すると、上述の本発明の開示の特徴は、更に容易に明らかになり、より良く理解されるであろう。

本発明の開示の様々な実施形態による動的運動療法装置及び方法では、動的運動療法及び機械的インピーダンス法を用いて姿勢の不安定性のみならず、損傷した組織、骨折、骨減少症、骨粗しょう症、又は他の組織の病気の治療を受けている時に患者のコンプライアンスをモニタする方法及びシステムが提供される。動的運動療法装置は、振動プラットフォームを有し、振動プラットフォーム上に患者を載せて、低い変位で高周波の機械的負荷を骨組織に与える。

動的運動療法装置は、少なくとも１つの処理デバイス又はデジタル信号プロセッサと作動的に通信する通信回路を更に含み、中央の遠隔モニタリングステーションとデータの送受信を行う。送信されるデータは、患者が治療計画に従っているか否かを中央モニタリングステーション側で判断するための患者モニタリングデータ、及び患者が最適な治療効果を得るために動的運動療法装置上に正しく位置するか否かを判断するデータを含むことができる。装置は、米国特許仮出願出願番号第６０／７０２、８１５号に記載のように、回路及び治療フィードバックインジケータを含む関連する構成要素を含み、組織の治療的処置を行っている間の機械的振動エネルギの伝達率に関連する治療フィードバックを提供する。

まず図１を参照すると、本発明の開示に従って非侵襲性動的運動療法装置の斜視図が例示されている。治療フィードバックインジケータを有するための装置は、参照番号１００により大まかに指定されている。装置１００は、非剛的に支持されたプラットフォーム１０４を有する振動台１０２を含む。少なくとも１つの処理デバイス又はデジタル信号プロセッサ４０２（図４を参照されたい）がプラットフォーム１０４と作動的に通信し、治療的処置に関連するデータを処理する。装置１００は、伝達率情報を提供し、及び／又は患者に他の情報を表示するために処理デバイス４０２と作動可能に接続したディスプレイ１０８を有する治療フィードバックインジケータ１０６を更に含む。装置１００は、装置１００を平面上に置くための脚部１１０を更に含む。

非剛的に支持されたプラットフォーム１０４は、作動時にプラットフォーム１０４を移動させる電動バネ機構（図示せず）の上に置かれる。代替的に、患者がプラットフォーム上に立つと、非剛的に支持されたプラットフォーム１０４を移動させるような複数のバネ又はコイル上にこの非剛的に支持されたプラットフォーム１０４を置くようにしてもよい。更に、非剛的に支持されたプラットフォーム１０４は、バネ以外（例えば、ゴム、エラストマー、発泡体など）の様々な適合する方式を含むことができる。
代替的な実施形態では、装置１００は、米国特許出願出願番号第１１／３８８、２８６号に記載のように、ハウジング内に収納されて第１及び第２の加速度計を有するプラットフォームを含む。

装置１００は、処理デバイス４０２と作動可能に通信を行って少なくとも１つのネットワークを通じて遠隔モニタリングステーションへデータを送信するようにされた通信デバイスを含むことができるように想定されている。この通信デバイスは、例えば、セルラー電話であり、セルラー電話は、通信デバイスと接続可能なポートコネクタを有し、ポートコネクタによる通信インタフェース接続を通じてデータを受信し、ＣＤＭＡ通信プロトコルに従ってＣＤＡセルラー通信ネットワークを通じて遠隔モニタリングステーションへデータを送信する。通信デバイスはまた、例えば、ＰＤＡであってもよく、ＰＤＡは、通信デバイスと接続可能なポートコネクタを有し、ポートコネクタ−通信インタフェースを通じてデータを受信し、受信済みのデータをＰＳＴＮへ送信し、ＰＳＴＮからインターネットプロトコルに従ってインターネットを通じて中央コンピュータステーションに接続されている別のＰＳＴＮへこのデータを送信する。通信デバイスは、当業技術で公知の好ましくはＴＣＰ／ＩＰプロトコルのような通信プロトコルに従って作動することができる。更に、通信デバイスは、例えば、銅線、電話回線接続、インターネット接続、光ファイバ、無線リンク、レーザ、放射又は赤外線光のような通信媒体を通じてデータを送信することができる。

図２を参照すると、本発明の開示に従って装置１００は、付加的な支持構造体によって支持されている。付加的な支持構造体の好ましい実施形態では、参照番号２００により大まかに指定されている人間工学的支持構造体が設けられる。人間工学的支持構造体２００は、人間工学的な手を支持する構造２０２及び装置１００を支持するプラットフォーム２０４を含む。装置１００は、好ましくは、プラットフォーム２０４から取り外せることができる。

人間工学的な手を支持する構造２０２は、内側と外側の湾曲した壁２０８ａ、２０８ｂと、２つの壁２０８ａ、２０８ｂを接続する２つの湾曲した端部２１０ａ、２１０ｂとを有する湾曲構造２０６を含む。非侵襲性動的運動療法装置１００による振動治療中、患者は、長い湾曲した端部２１０ａを握るか、又は湾曲した内壁２０８ａに軽く触れることになる。
非剛的に支持されたプラットフォーム１００上に立つことができないような重度の姿勢の不安定性又は他の症状を患う患者は、取外し可能な座部２１２に座って動的運動療法装置１００で治療を受けることができる。座部２１２は、湾曲した内壁２０８ａにより形成された２つの対向面（図示せず）上に配置することができるようにされている。

人間工学的支持構造体２００は、ＲＦＩＤ読取器２１４を更に含み、患者に与えられたＲＦＩＤタグを読み取って患者を識別する。ＲＦＩＤ読取器２１４は、ディスプレイ２１６を更に含み、ビデオを含む患者の識別データと他のデータとを表示する。ＲＦＩＤ読取器２１４は、例えば、最近の５回の振動治療セッションの日付及び継続時間などを表す患者の識別データ及び治療データのような患者に関連するデータを格納するプロセッサ（図示せず）も備える。患者の対応するＲＦＩＤタグがＲＦＩＤ読取器２１４により読み取られた後、個々の特定の患者に関連する患者関連データがアクセスされ、その一部がディスプレイ２１６に表示される。

引き続き図２を参照すると、人間工学的支持構造体２００は、モニタ２２０を有する垂直の円柱２１８を更に含み、ビデオを含む患者の識別データと患者の治療データのような他のデータとを表示する。好ましくは、モニタ２２０は、垂直の円柱２１８内に嵌め込まれ、患者がモニタ２２０に触れずに垂直の円柱２１８上に本、ラップトップ型コンピュータなどを置けるようにすることができる。垂直の円柱２１８は、好ましくは、異なる身長の患者に対応するように高さが調節することができる。モニタ２２０は、好ましくはタッチセンサ式であり、モニタ２２０のスクリーンに触れることにより非侵襲性動的運動療法デバイス１００の作動を制御し、更に、インターネットへのアクセス、メモリ内に格納されたデータへのアクセスのような他の機能を実行することができる。外壁２０８ｂには別のモニタ２２２が設けられる。外壁２０８ｂには、モニタ２２２及び制御ボタン２２６の上方に光源２２４が更に設けられる。

人間工学的支持構造体２００には、インターネットのようなネットワークに無線及び／又は非無線で接続するための回路及び関連する構成要素及びネットワークを通じてデータの送受信を行うための当業技術で公知の少なくとも１つのプロセッサが設けられる。送信されるデータは、患者が治療計画に従っているか否かを中央モニタリングステーション側で判断するための患者モニタリングデータ、及び患者が最適な治療効果を得るために動的運動療法装置上に正しく位置するか否かを判断するデータを含むことができる。このデータは、支持構造体に搭載されたビデオカメラ及び／又は少なくとも１つのセンサによって得られ、ネットワークを通じて中央モニタリングステーションへ送信されるビデオデータ及び／又はセンサデータを含むことができる。受信したデータは、中央モニタリングステーションから送信されるインターネットのコンテンツ及び治療に関係するデータを含むことができる。この受信したデータは、ビジュアルコンテンツ及び／又はオーディオコンテンツを含むことができ、モニタ２２０を通してこのデータを閲覧し、及び／又は支持構造体内に組み込まれた音声回路に接続されているイヤホンを通して聴取することができる。

図３を参照すると、本発明の開示に従って組織の治療的処置を行う例示的な方法を示すフローチャートがある。この方法は、プラットフォーム１０４上で体を支持する段階を含む。段階３００は、身体に振動力を与える振動周波数でプラットフォーム１０４を振動させて体内の組織を治療する段階を含む。段階３０２は、処理デバイス４０２を通じてデータを取得する段階を含む。このデータは、体の振動中の少なくとも１つの治療パラメータに関連するものである。治療パラメータは、例えば、患者の体重、プラットフォーム１０４の振動周波数、振動周波数により生成される振動力の周波数の振幅、及び治療の時間間隔継続時間などを含む。患者の筋骨格系の振動応答に関連するデータの取得も想定されている。
表１は、１０分の治療継続時間に対応する例示的なデータと、平均体重と平均振幅を示すそれらの対応する伝達率の値とのリストを示すものである。

処理ユニット４００を通じてデータを取得する段階（段階３０２）に続き、システムは、所定の治療継続時間が経過したか否かを検証する。治療継続時間が経過すると、プラットフォーム１０４を振動させる段階は中断され（段階３０６）、治療継続時間に対応するデータが遠隔モニタリングステーションへ送信される（段階３０８）。治療時間が経過していなければ、治療パラメータに関連するデータが遠隔モニタリングステーションへ送信される（段階３１０）。段階３１２で、遠隔モニタリングステーションは、図１に示すように、治療パラメータに関連するデータ、すなわち、患者の体重、プラットフォーム１０４の振動周波数、振動力の振幅、及び治療の時間間隔継続時間を受信する。遠隔モニタリングステーションは、体重に関連するデータが治療プロトコルに対するコンプライアンスを示しているか否かを判断する（段階３１４）。

患者の姿勢及び台座／支持構造体の動的剛性が患者の体重に影響を与え、従って、患者の体内を通る機械的振動エネルギの伝達率に影響を与えるという理由で、処理デバイス４０２は、患者の体重を測定してモニタする。患者の体重は、継続して、リアルタイムで又は定期的に見掛けの体重と比較され、偏差の値（見掛けの体重から計算された体重を引いた値）、すなわち、体重データが判断される（段階３１４）。計算された体重がゼロに等しいことをこの体重データが示した場合（段階３２０）（すなわち、偏差の値が見掛けの体重とほぼ等しくなった場合）、患者は、プラットフォーム１０４から降りたと判断される。段階３２２で、所定の治療時間が経過するまで治療を再び継続するように患者に指示するメッセージが送信される。その後、処理は段階３０２へ進む。

計算された体重がゼロに等しくないことを体重データが示した場合、すなわち、プラットフォームがそのまま患者を支持しており、かつ偏差の値が正の値で所定の閾値よりも大きい場合、患者の姿勢が正しくないと判断され、姿勢を変えるか又は矯正するように患者に指示するメッセージが生成され、表示ユニット１０６へ送信される（段階３２４）。その後、処理は段階３０２へ進む。計算された体重が、処理デバイス４０２により判断された見掛けの体重と実質的に異ならなければ、すなわち、偏差の値がほぼゼロであれば（患者が治療プロトコルに従っていれば）、段階３１６で、治療パラメータが満足できるものであるか否かが患者の体重に基づいて判断される。この応答が「イエス」であれば、処理は段階３０２へ進む。この応答が「ノー」であれば、振動力の振幅のような少なくとも１つの治療パラメータが段階３１８で調節されて、処理は段階３０２へ進む。振動の周波数すなわち振動周波数は、治療中に変化することはない。装置１００は、最初の調節中に自己評価（較正）を行い、３２〜３７Ｈｚの間で周波数掃引を行って特定ユーザに対する最大加速値を発見する。最初の調節後、装置１００は、残りの治療継続時間の間、選択された振動周波数を維持する。

図４を参照すると、本発明の開示による動的運動療法装置１００の概略ブロック図が示されている。この概略ブロック図には、２００６年３月２４日出願の米国特許出願番号第１１／３８８、２８６号に記載のような少なくとも１つの処理デバイス又はデジタル信号プロセッサが含まれており、この出願の内容全体は、本明細書において引用により組み込まれている。動的運動療法装置１００は、プラットフォーム１０４と、処理デバイス４０２へ情報を送信するための２つの加速度計Ａ１、Ａ２とを含む。処理デバイス４０２は、好ましくは、図４に図示のようなデジタル信号プロセッサ４０２である。プロセッサは、回路と、動的運動療法装置１００を作動させるためにメモリ内に格納され、デジタル信号プロセッサ４０２により実行することができるプログラマブル命令とを有する。デジタル信号プロセッサ４０２は、この２つの加速度計Ａ１、Ａ２から受信したデータを処理するための同一の構成要素を有する２つの入力データパス４０４、４０６と、駆動レバー１１４を通じてプラットフォーム１０４の振動を生じさせる振動アクチュエータ１１２へ制御信号又はフィードバック信号を中継するための１つの出力データパス４０８とを含む。

デジタル信号プロセッサ４０２はメモリを含み、メモリには、デジタル信号プロセッサ４０２が、本発明の開示に従って上述の機能並びに他の機能を実行するための２つの入力データパス４０４、４０６及び１つの出力データパス４０８の構成要素を作動させるために実行することができる１組のプログラマブル命令が格納されている。このプログラマブル命令の組は、ＣＤ−ＲＯＭ、ディスケット、及び他の磁気媒体のようなコンピュータ可読媒体に格納することができ、デジタル信号プロセッサ４０２にダウンロードすることができる。

個々の入力データパスは、２つの加速度計Ａ１、Ａ２からの入力データを処理するための４つの主要構成要素を含む。これら４つの主要構成要素は、図４で左から右に順番に、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器４１０、帯域通過フィルタ４１２、整流器４１４、移動平均フィルタ４１６、及び耐障害性判断ブロック４１８となっている。
好ましくは、個々の入力データパスの帯域通過フィルタ４１２は、個々の特定の患者の「スイートスポット」を発見する４次楕円帯域通過フィルタである（それによってプロセッサは、振動アクチュエータ１１２へ信号を送信することにより患者の質量すなわち体重に基づいて動的療法システム４００の共振をシフトし、振動力の周波数を変化させる）。デジタル信号プロセッサ４０２は、「２のべき乗」の係数を実行する(implement)ことにより４次楕円帯域通過フィルタの多項式係数を演算処理する。プロセッサ４０２は、大幅に長い演算時間を消費する多項式の個々の係数に対する多項式乗算を行わずにこの多項式係数の演算処理を実行するようにプログラムされている。本発明の開示に従ってプロセッサ４０２は、「２のべき乗」を用いて多項式係数の近似値を求めることにより演算時間を短縮するものである。例えば、係数が３．９３２１５であった場合、プロセッサ４０２は、係数を４−１／１６＋３／１２８−１／５１２のように近似させることにより、係数の概算を迅速に実行することができる。同じ方法を用いてプロセッサ４０２の他のフィルタの係数を処理することができると考えられる。

入力データパス４０４の移動平均フィルタ４１６から得られる出力値は、耐障害性判断ブロック４１８へ供給されて、耐障害性レベルを判断し、更に、この出力値は、加算器／減算器ブロック４２０へ供給されて、事前設定値に対して平均振動強度を維持するために利得を上げるか又は下げるかを判断することになる。ブロック４２０の出力値は、振動アクチュエータ１１２の振動レベルを上げるか又は下げるかを判断するエラー信号になる。
加算器／減算器ブロック４２０からの出力値は患者の加速値であり、入力データパス４０６のＡ／Ｄ変換器４１０からの出力値は、体重／存在信号を出力するローパスフィルタ４２２へ供給される。この体重／存在信号を利用して、動的運動療法中に従来の体重／角度方程式を用いて患者の存在を感知し、かつ患者の体重を継続的に又は定期的に計算する。

上述のように治療中に患者の体重を判断し、この体重を見掛けの体重と比較することにより、プロセッサ４０２は、患者が治療プロトコルに従っているか否か（患者がプラットフォーム１０４の上に載っているか、立っているか、等）、並びに患者の姿勢を判断して、患者の体内を通る機械的振動エネルギの伝達率を判断することができる。この場合、患者は、必要に応じて（すなわち、計算された体重が思わしくない伝達率を示す場合は）、自分の姿勢を適宜切り換えるか又は変化させたりすることによって伝達率に影響を与えることができる。
患者の加速値及び耐障害性判断ブロック４１８からの出力値は、動的療法システム４００の作動中の別々の時点における出力データパス４０８に対する入力値になる（動的運動療法システム４００のプロセッサ４０２が、以下に説明するようにリアルタイムの割り込み駆動式ソフトウエアシステムとして設計されているため）。

出力データパス４０８は、プロセッサ４０２から振動アクチュエータ１１２へ送信される制御信号及びフィードバック信号を処理するための４つの主要構成要素を含む。これら４つの主要構成要素は、図４の右から左へ順番に、上述のような自動利得制御を実行するためのデジタル利得調節モジュール４２４、振動アクチュエータ１１２を駆動する正弦波信号を増大させるか又は減少させるための可変振幅信号生成モジュール４２６、制御信号及びフィードバック信号にフィルタリングを行うためのローパスフィルタ４２８、及び制御信号及びフィードバック信号を増幅させるための電力増幅器４３０である。

装置１００は、治療フィードバックインジケータ５００、５００’を含み、インジケータ５００、５００’は、好ましい実施形態では、治療関連の情報（患者の体内を通って伝わる機械的振動エネルギ量）及び診断情報のような他の情報を患者、医療専門家、又は他の個人に対して表示するための表示ユニット１０６を含む。治療関連の情報は、最初に計算された患者の体重と治療中に計算された患者の体重、患者の加速値、自動利得制御情報、治療プロトコルに対するコンプライアンスのレベル又は程度、治療中に患者又は支持構造体−患者を通って伝わる機械的振動エネルギ量を示すか又はそれを近似する伝達率の値などを含むことができる。

動的運動療法装置１００のデジタル信号プロセッサ４０２は、リアルタイムの割り込み駆動式ソフトウエアシステムとして設計されている（装置１００は、メインループを含んでいない）。タイマ割り込みは、１／ｆｓミリ秒毎に行われる。すなわち、例えば、装置１００が３４Ｈｚに整調されていれば、タイマ割り込みは１／３４秒毎に行われる。各タイマ割り込み中には、表示ユニット４３２を補充又は更新し、制御信号又はフィードバック信号を振動アクチュエータ１１２へ送信し、かつ自動利得制御を得るために正弦波を生成して振動アクチュエータ１１２へ送信する（正弦波は、好ましくは、毎秒約５００回生成されて送信される）などの異なる機能が実行される。より高い優先度の割り込みが最初に行われると考えられる。行うべき割り込みが存在しない時には、プロセッサ４０２は、行うべき割り込みが生じるまで待機モードに入る。

デジタル信号プロセッサ４０２は、動的運動療法装置１００の較正（調節）中に振動アクチュエータ１１２への（正弦波）信号を生成し、加速度計Ａ１から受信した加速信号を少なくとも１つのデジタル帯域通過フィルタ４１２を用いて可変サンプリング速度で処理する。動的運動療法装置１００において、現時点での作動周波数に適応するように調節された少なくとも１つのデジタル帯域通過フィルタ４１２を用いた場合、サンプリング速度、従って振動周波数は、０〜２５０Ｈｚの間の値になる。上述のようなソフトウエア制御ループの割り込み駆動式ソフトウエアシステムによって、この可変サンプリング速度が可能になる。

動的療法装置１００は、通信回路／通信デバイス４３４を更に含み、プロセッサ４０２に対してソフトウエアの更新を含むデータのダウンロード／アップロードを行い、インターネットのようなネットワークを通じて中央モニタリングステーションとインターネットコンテンツの受信を含む通信する。通信回路４３４は、モデム、ＤＳＬ接続回路のようなネットワーク接続のためのソフトウエア及び回路のみならず、ＲＳ２３２、ＵＳＢ、パラレルポートとシリアルポート、及び関連する回路を含むことができる。好ましくは、ソフトウエアの更新を含むデータのダウンロード／アップロード処理は、動的療法装置１００によるタイマ割り込み中に行われる割り込みとして構成されている。図４によって図示するように、通信回路４３４は、インターネット１２を通じて中央の遠隔モニタリングステーション１０に接続されている。

動的運動療法装置１００から遠隔モニタリングステーションへ送信されるデータは、支持構造体又は動的運動療法装置１００に搭載されたビデオカメラ及び／又は少なくとも１つのセンサにより得られ、ネットワークを通じて中央の遠隔モニタリングステーションへ送信されるビデオデータ及び／又はセンサデータを含むことができる。
患者コンプライアンスデータ（患者が治療プロトコルに従っているか否かを示す）と、患者及び治療関連の他のデータとは、好ましくは、動的療法装置１００に格納して後で評価し、又は通信回路４３４を用いてネットワークを通じて中央モニタリングステーションへ送信して観察される。この送信は、動的運動療法中にリアルタイムで行うことができ、医療専門家や他の観察者は、治療時間中にネットワークを通じてデータを患者へ送信することができる。送信されたデータは、患者に対して表示ユニット４３２に表示し、及び／又はスピーカを通して聴覚的に再生することができる。表示ユニット１０６は、画像表示１０８を含み、伝達される機械的振動エネルギ量に関連する視覚によるフィードバック情報を患者に提供する。画像表示１０８は、例えば、アイコンやグラフのような図形フォーマットを含む。

送信されるデータは、機械的インピーダンスと患者の体内を通る機械的振動エネルギの伝達率とを最大にするために、患者に自分の姿勢を変化させるようにするメッセージを含むことができる。別の送信されるメッセージは、患者が動的療法装置１００の１つ又はそれよりも多くの作動パラメータを手動で変更するためのメッセージとすることができる。
動的療法装置１００から送信されるデータは、支持構造体又は動的療法装置１００に搭載されたビデオカメラ及び／又は少なくとも１つのセンサにより得られ、ネットワークを通じて中央モニタリングステーションへ送信されるビデオデータ及び／又はセンサデータを含むことができる。

支持構造体の動的剛性と、適切な振動幅で測定された見掛けの体重とを利用して、ニーリング椅子型の支持構造体、車椅子、座席、エクササイズデバイスなどのような支持構造体により支持される患者の体内を通る機械的振動エネルギの伝達率は、動的療法装置１００と、当業技術で公知の機械的インピーダンス法とを用いて予測することが可能になる。振動プラットフォームシステムと、支持構造体と、患者インタフェースとを通る機械的振動エネルギの伝達率を最大にするように支持構造体の材料、構造、向きなどを選択及び再設計して、患者の体内を通る機械的振動エネルギの伝達率の最大化を図るようにすることができる。この支持構造体は、患者の体内を通る機械的振動エネルギの伝達率を最大にするように事実上個々の患者向けに特注して設計することも可能である。
説明した本発明の開示の実施形態は、限定的なものではなく例示的であるように想定されており、本発明の開示の全ての実施形態を表すように意図されているものではない。文字通りの特許請求の範囲及び法律上で認識される均等物の本発明の開示の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行うことができる。

本発明の開示による治療フィードバックを表示するための表示ユニットを有する非侵襲性動的運動療法装置を例示する斜視図である。 本発明の開示による人間工学的に手を支持する構造を有する人間工学的支持構造体と、治療情報フィードバックを表示するためのモニタを有する支柱上に設けられたモニタと、非侵襲性動的運動療法デバイスを支持するためのプラットフォームとを示す斜視図である。 本発明の開示による方法を例示するフローチャートである。 本発明の開示による非侵襲性動的運動療法装置を示す概略ブロック図である。

Claims (33)

1. 患者の体内組織の治療的処置を受けている患者の患者コンプライアンスをモニタする方法であって、
   治療部位においてプラットフォーム上で患者の身体を支持する段階と、
   前記プラットフォームを振動させて前記身体に振動力を与え、該身体の組織を治療的に処置するために該患者の身体を通って機械的振動エネルギを伝える段階と、
   前記治療的処置に関連するデータを処理する段階と、
   前記データをそのモニタリングのために遠隔モニタリングステーションへ送信する段階と、
   前記プラットフォームの少なくとも１つの治療パラメータの値を遠隔で制御するために、前記遠隔モニタリングステーションから前記治療部位の少なくとも１つの処理デバイスへ制御信号を送信する段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記データは、前記プラットフォームの前記少なくとも１つの治療パラメータに関連していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つの治療パラメータは、計算された体重であり、
   前記身体の見掛けの体重を前記計算された体重と比較し、該計算された体重が該見掛けの体重から実質的に外れているかを判断する段階、
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記計算された体重が前記見掛けの体重から実質的に外れている場合に前記身体の姿勢が非コンプライアントであると判断する段階、及び前記患者に姿勢を変えるように指示するメッセージを生成して送信する段階を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つの治療パラメータは、前記プラットフォームの振動周波数、前記患者の筋骨格系の振動応答、前記振動力の周波数の振幅、及び治療の時間間隔から成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記データを送信する前記段階は、通信媒体を通じてデータを送信する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記データを送信する前記段階は、通信プロトコルに従って作動する通信デバイスを通じてデータを送信する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 患者の体内組織の治療的処置のための装置であって、
   患者の身体を支持するように構成されたプラットフォームと、
   前記プラットフォームと作動可能に接続され、かつ前記患者の身体を通して機械的振動エネルギを伝達するために該プラットフォーム上で振動して所定の周波数の振動力を与えるように構成された振動子と、
   前記治療的処置に関連するデータを処理して前記振動子を制御するために該振動子と作動可能に通信する少なくとも１つの処理デバイスと、
   前記少なくとも１つの処理デバイスと作動的に通信し、かつ少なくとも１つのネットワークを通じて前記データを遠隔モニタリングステーションへ送信するようにされた通信デバイスと、
   を含み、
   前記少なくとも１つの処理デバイスは、前記ネットワークを通じて該少なくとも１つの処理デバイスによって受信した信号に応答して所望の治療を達成するために治療パラメータを調節するように構成されている、
   ことを特徴とする装置。
9. 前記治療パラメータは、前記プラットフォームの振動周波数、前記患者の筋骨格系の振動応答、前記振動力の周波数の振幅、及び治療の時間間隔から成る群から選択されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記データは、前記プラットフォームの振動中の少なくとも１つの治療パラメータを示すものであることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記プラットフォーム上に前記患者の身体を支持するために該プラットフォームに作動的に接続された支持手段を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
12. 動的運動療法処置中に患者をモニタするためのシステムであって、
    患者を支持するように構成されたプラットフォームと、該プラットフォームと作動可能に接続され、かつ該プラットフォーム上で振動して所定の周波数の振動力を与えるように構成された振動子と、治療的処置に関連するデータを処理して該振動子を制御するために該振動子と作動可能に通信する少なくとも１つの処理デバイスとを含む少なくとも１つの装置と作動的に通信する遠隔ステーションと、
    前記少なくとも１つの装置から前記遠隔ステーションへデータを送信するために該少なくとも１つの装置の前記少なくとも１つの処理デバイスと作動的に通信する通信デバイスと、
    を含み、
    前記少なくとも１つの処理デバイスは、前記通信デバイスを通じて該少なくとも１つの処理デバイスによって受信した信号に応答して所望の治療を達成するために治療パラメータを調節するように構成されている、
    ことを特徴とするシステム。
13. 前記通信デバイスは、通信プロトコルに従って作動することを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
14. 前記データは、計算された体重を含み、前記遠隔ステーションは、身体の見掛けの体重を該計算された体重と比較し、該計算された体重が該見掛けの体重から実質的に外れているかを判断するための少なくとも１つのプロセッサを含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
15. 前記少なくとも１つのプロセッサは、前記計算された体重が前記見掛けの体重から実質的に外れている場合に、前記身体の姿勢が非コンプライアントであると判断し、かつ前記患者に姿勢を変えるように指示するメッセージを生成して前記通信デバイスを通じて前記少なくとも１つの処理デバイスへ送信することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
16. 患者に振動治療を提供するための支持構造体であって、
    プラットフォームに接触する患者に振動治療を提供することができる非剛的に支持されたプラットフォームと、
    ネットワークを通じて治療関連データを送信するために通信回路と作動的に通信し、かつ該ネットワークを通じて受信した信号に応答して少なくとも１つの治療パラメータを制御するプロセッサと、
    を含むことを特徴とする支持構造体。
17. 前記データは、患者モニタリングデータであることを特徴とする請求項１６に記載の支持構造体。
18. 前記患者モニタリングデータは、前記患者が治療計画に従っているか否かを判断するための少なくとも１つのプロセッサを有するモニタリングステーションによって受信されることを特徴とする請求項１７に記載の支持構造体。
19. 前記患者モニタリングデータは、前記患者が前記非剛的に支持されたプラットフォーム上に正しく位置するか否かを判断するための少なくとも１つのプロセッサを有するモニタリングステーションによって受信されることを特徴とする請求項１７に記載の支持構造体。
20. 前記プロセッサは、更に、前記ネットワークを通じてデータを受信することを特徴とする請求項１６に記載の支持構造体。
21. 前記受信したデータは、治療関連データを含むことを特徴とする請求項２０に記載の支持構造体。
22. 前記受信したデータは、インターネットのコンテンツを含むことを特徴とする請求項２０に記載の支持構造体。
23. 前記プロセッサにビデオデータを供給するためのビデオカメラを更に含み、
    前記プロセッサにより送信される前記データは、ビデオデータである、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の支持構造体。
24. 前記プロセッサにセンサデータを供給するためのセンサを更に含み、
    前記プロセッサにより送信される前記データは、センサデータである、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の支持構造体。
25. プラットフォームに接触する患者に振動治療を提供することができる非剛的に支持されたプラットフォームを有する支持構造体と、
    ネットワークを通じて前記支持構造体と作動的に通信するモニタリングステーションと、
    を含むことを特徴とするネットワークシステム。
26. 前記支持構造体は、前記ネットワークを通じて前記モニタリングステーションへデータを送信するための通信回路を含むことを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
27. 前記モニタリングステーションへ送信される前記データは、患者が治療計画に従っているか否かを示す患者モニタリングデータを含むことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
28. 前記モニタリングステーションへ送信される前記データは、前記患者が前記非剛的に支持されたプラットフォーム上に正しく位置するか否かを判断するためのデータを含むことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
29. 前記モニタリングステーションは、治療関連データ及びインターネットのコンテンツから成る群から選択されるデータを前記ネットワークを通じて前記支持構造体へ送信することを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
30. 振動治療関連データを通信する方法であって、
    非剛的に支持されたプラットフォームに接触する患者に振動治療を提供する段階と、
    ネットワークを通じて前記振動治療に関連するデータをモニタリングステーションへ送信する段階と、
    前記モニタリングステーションから受信した信号に従って前記非剛的に支持されたプラットフォームの作動を制御する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
31. 前記患者が治療計画に従っているか否かを判断するために前記治療関連データを分析する段階を更に含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
32. 前記患者が前記非剛的に支持されたプラットフォーム上に正しく位置するか否かを判断するために前記治療関連データを分析する段階を更に含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
33. 前記モニタリングステーションによって前記治療関連データを受信した後に該モニタリングステーションからデータを送信する段階を更に含むことを特徴とする請求項３０に記載の方法。

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