JP5026410B2 - 骨セメント材料硬化監視装置 - Google Patents
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Description
本発明は、骨セメント材料の硬化を監視する装置および方法に関する。
骨組織と植え込まれた人工器官コンポーネント(prosthesis component)との間を固定するために用いられる骨セメントは、一般的に、第1の材料および第2の材料によって提供され、第1の材料および第2の材料は互いに反応すると、硬質のセメント材料が形成される結果へと導く。骨セメント材料の例には、アクリレート材料に基づく骨セメント材料が含まれ、アクリレート材料は、重合によって反応して、アクリレートポリマーを形成することができる。骨セメント組成物は、アクリレートポリマーの粒子を含んでいてよく、その粒子は、重合反応でモノマーと反応する。骨セメント組成物は、例えば、硫酸バリウム、二酸化ジルコニウム、ガラス粒子、などの充填剤のような、その他の材料をも含んでいてよい。骨セメントは、液体のアクリレートモノマーをアクリレートポリマー粒子のような粉末と、そして、おそらく、硫酸バリウム、二酸化ジルコニウム、および/または、ガラス粒子、と、混合することによって、形成することができる。結果として得られた混合物は、ペーストまたはドーに類似した粘稠度(dough-like consistency)を有している。既知のように、混合物の成分は反応し、反応には、アクリレートモノマーの重合、および、アクリレートポリマー粒子との共重合、が含まれる。骨セメント組成物の粘度は、反応の間に増加し、結果として硬質のセメントが得られる。
本発明は、骨セメント材料の硬化を監視する技術を提供し、その技術は、放射線が骨セメントに向けられる放射源と、骨セメントを通過した放射源からの放射線を検出するためのセンサーと、を利用する。硬化の程度は、骨セメントが硬化するときの放射源からの放射線に対する骨セメントの不透明度の変化に起因する、センサーによって検出される放射線の強度の変化、を監視することによって、監視されてよい。
a)骨セメント材料用のコンテナーと、
b)放射線がコンテナー内の骨セメント材料に向けられる放射源と、
c)コンテナー内の骨セメント材料を通過した放射源からの放射線を検出するため、および、検出された放射線の強度に基づく信号を生み出すための、センサーと、
d)骨セメント材料が硬化する間に放射源からの放射線に対するコンテナー内の骨セメント材料の不透明度の変化に起因する、センサーによって検出された放射線の強度の変化、を監視するための、データプロセッサと、
を具備する。
a)骨セメント材料を放射源からの放射線に露出する過程と、
b)骨セメント材料を通過した放射線の強度を測定する過程と、
c)骨セメント材料が硬化するときの放射源からの放射線に対するコンテナー内の骨セメント材料の不透明度の変化に起因する、センサーによって検出された放射線の強度の変化を、監視する過程と、
を具備する。
1.セメント組成物の成分(大まかに言って、粉末、および、液体)が、製造業者の使用説明書に基づいて、混合される。
1.セメント組成物の成分(大まかに言って、粉末、および、液体)が、製造業者の使用説明書に基づいて(および、DTの決定に関して上述さたように)、混合される。
1.セメント組成物の成分(大まかに言って、粉末、および、液体)が、製造業者の使用説明書に基づいて(および、「待ち終了時間」の決定に関連して上述されたように)混合される。
a)その中に、セメント材料の温度に従ってセメント材料が硬化するのに要する時間に関連するデータ、が記憶されている、メモリ装置と、
b)セメント材料の温度に関連するデータ、および、硬化の程度に関連する、メモリ装置に記憶されたデータ、に基づいて、セメント材料が硬化するのに要する時間を計算するための、データプロセッサと、
c)コンテナー内のセメント材料の硬化の程度に関連する、データプロセッサからのデータの、出力装置と、
を含む装置の特徴を組み込んでいてよい。
1.2つの波長の各々で検出された放射線の強度が、毎秒サンプリングされる。
2.波長の各々で得られた強度の測定値が、以前の強度の測定値から減算されて、差分値が求められる。
3.差分値が、15個の測定値をならす平均(rolling average)を用いて、15秒間で平均される。
4.2つの波長で得られた平均差分値が、一体に合計されて、差分データの合計が求められる。
この発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
(1)骨セメント材料の硬化を監視する装置において、
a)前記骨セメント材料用のコンテナーと、
b)放射源であって、この放射源から放射線が前記コンテナー内の前記骨セメント材料に向けられる、放射源と、
c)前記コンテナー内の前記骨セメント材料を通過した、前記放射源からの前記放射線を検出するため、および、検出された前記放射線の強度に基づく信号を生み出すための、センサーと、
d)前記骨セメント材料が硬化するときの前記放射源からの前記放射線に対する、前記コンテナー内の前記骨セメント材料の不透明度の変化に起因する、前記センサーによって検出された前記放射線の前記強度の変化、を監視するためのデータプロセッサと、
を具備する、装置。
(2)実施態様(1)に記載の装置において、
前記コンテナーは、送達チューブを含み、
前記放射源および前記センサーは、前記放射源からの前記放射線が前記放射源と前記センサーとの間で前記送達チューブを通るように、前記コンテナーに対して位置している、装置。
(3)実施態様(1)に記載の装置において、
前記放射源および前記センサーは、前記放射線が前記コンテナー内の前記骨セメント材料を通って前記放射源から前記センサーまで直線状の通路を主に通るように、前記コンテナーに対して位置している、装置。
(4)実施態様(1)に記載の装置において、
前記放射源および前記センサーは、前記放射線が、前記コンテナー内の前記骨セメント材料を通って前記放射源から前記センサーまで非直線状の通路を主に通るように、前記コンテナーに対して位置しており、前記非直線状の通路内では、前記放射線が前記コンテナー内の前記骨セメント材料との相互作用の結果として散乱される、装置。
(5)実施態様(1)に記載の装置において、
一つより多くの放射源が設けられている、装置。
(6)実施態様(5)に記載の装置において、
第1の放射源と、
第2の放射源と、
を含み、
前記第1の放射源から放射される前記放射線の波長は、前記第2の放射源から放射される前記放射線の波長と、異なる、装置。
(7)実施態様(6)に記載の装置において、
前記第1の放射源からの前記放射線、および、前記第2の放射源からの前記放射線は双方、一つ以上の共通のセンサーによって検出される、装置。
(8)実施態様(6)に記載の装置において、
前記データプロセッサは、前記骨セメント材料が硬化するときの前記第1および第2の放射源からの前記放射線に対する前記コンテナー内の前記骨セメント材料の不透明度の変化に起因する、前記センサーによって検出された前記第1および第2の放射源からの前記放射線の変化、を比較する、装置。
(9)実施態様(1)に記載の装置において、
前記データプロセッサは、前記骨セメント材料が硬化するときの前記放射源からの前記放射線に対する前記コンテナー内の前記骨セメント材料の前記不透明度の変化に起因する、前記センサーによって検出された前記放射線の前記強度の変化率、を測定する、装置。
(10)実施態様(1)に記載の装置において、
一つより多くの放射線のセンサーが設けられている、装置。
前記セメントの温度を測定するための少なくとも一つの温度センサー、
を含む、装置。
(12)実施態様(1)に記載の装置において、
メモリ装置、
を含み、
前記メモリ装置内には、前記コンテナー内の前記種類の前記骨セメント材料の硬化の程度に関連するデータであって、硬化反応の開始時の前記骨セメント材料の温度に基づくデータが記憶されている、装置。
(13)実施態様(12)に記載の装置において、
前記温度センサーからのデータ、および、前記硬化の程度に関連する前記メモリ装置内のデータ、に基づいて、前記骨セメント材料が硬化するのに要する時間を計算するための、データプロセッサ、
を含む、装置。
(14)実施態様(1)に記載の装置において、
放射線に対してほぼ不透明で、前記コンテナーを覆っており、前記センサーが前記放射源から発生していない放射線を検出する効果を最小にする、スリーブ、
を含む、装置。
(15)実施態様(1)に記載の装置において、
a)前記骨セメント材料用のコンテナーと、
b)前記コンテナー内の前記種類の前記骨セメント材料が、前記骨セメント材料の温度に従って硬化するのに要する時間に関連するデータが記憶された、メモリ装置と、
c)前記骨セメント材料の温度に関連するデータ、および、硬化の程度に関連する前記メモリ装置内のデータ、に基づいて、前記骨セメント材料が硬化するのに要する前記時間を計算するための、データプロセッサと、
d)前記コンテナー内の前記骨セメント材料の前記硬化の程度に関連する前記データプロセッサからのデータ用の出力装置と、
を含む、装置。
(16)実施態様(15)に記載の装置において、
前記骨セメント材料の前記温度に関連するデータを提供するための温度センサー、
を含む、装置。
(17)骨セメント材料の硬化を監視する方法において、
a)前記骨セメント材料を放射源からの放射線に露出させる過程と、
b)前記骨セメント材料を通過した前記放射線の強度を測定する過程と、
c)前記骨セメント材料が硬化するときの前記放射源からの前記放射線に対するコンテナー内の前記骨セメント材料の不透明度の変化に起因する、センサーによって検出された前記放射線の前記強度の変化、を監視する過程と、
を具備する、方法。
(18)実施態様(17)に記載の方法において、
前記骨セメント材料が硬化するときの前記放射源からの前記放射線に対する前記コンテナー内の前記骨セメント材料の前記不透明度の変化に起因する、前記センサーによって検出された前記放射線の前記強度の変化率、を計算する過程、
を含む、方法。
(19)実施態様(17)に記載の方法において、
前記骨セメント材料は、前記骨セメント材料が、前記放射源からの前記放射線に露出されている間はコンテナー内に置かれていて、
前記方法は、
いずれの前記骨セメント材料も前記コンテナー内に置かれる前に、前記コンテナーを通過する前記放射線の前記強度を測定する過程、
を含む、方法。
(20)実施態様(17)に記載の方法において、
前記骨セメント材料は、第1の放射源および第2の放射源からの放射線に露出され、
前記第1の放射源によって放射された前記放射線の波長は、前記第2の放射源によって放射された前記放射線の波長と、異なる、方法。
前記骨セメント材料が硬化するときの前記第1および第2の放射源からの前記放射線に対する前記コンテナー内の前記骨セメント材料の不透明度の変化に起因する、前記第1および第2の放射源からの前記放射線の前記強度の変化、を比較する過程、
を含む、方法。
(22)実施態様(17)に記載の方法において、
前記骨セメント材料が硬化するときの前記骨セメント材料の温度の変化を測定する過程、
を含む、方法。
(23)実施態様(17)に記載の方法において、
a)硬化反応の開始時の前記骨セメント材料の温度に関連するデータ、および、b)前記硬化反応の開始時の前記骨セメント材料の前記温度に基づく前記骨セメント材料の硬化の程度に関連するメモリ装置からのデータ、に基づいて、前記骨セメント材料が硬化するのに要する時間を計算する過程、
を含む、方法。
Claims (21)
- 骨セメント材料の硬化を監視する装置において、
a)前記骨セメント材料用のコンテナーと、
b)放射源であって、この放射源から放射線が前記コンテナー内の前記骨セメント材料に向けられる、放射源と、
c)前記コンテナー内の前記骨セメント材料を通過した、前記放射源からの前記放射線を検出するため、および、検出された前記放射線の強度に基づく信号を生み出すための、センサーと、
d)前記骨セメント材料が硬化するときの前記放射源からの前記放射線に対する、前記コンテナー内の前記骨セメント材料の不透明度の変化に起因する、前記センサーによって検出された前記放射線の前記強度の変化、を監視するためのデータプロセッサと、
を具備し、
前記データプロセッサは、前記放射源からの前記放射線に対する前記コンテナー内の前記骨セメント材料の前記不透明度の変化に起因する、前記センサーによって検出された前記放射線の前記強度の変化率を計算するものであり、
更に、前記データプロセッサにより計算された放射線の強度の変化率を使用して、前記骨セメント材料が硬化するときの前記骨セメント材料の不透明度の変化率に関する情報を表示する出力装置を具備する、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記コンテナーは、送達チューブを含み、
前記放射源および前記センサーは、前記放射源からの前記放射線が前記放射源と前記センサーとの間で前記送達チューブを通るように、前記コンテナーに対して位置している、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記放射源および前記センサーは、前記放射線が前記コンテナー内の前記骨セメント材料を通って前記放射源から前記センサーまで直線状の通路を主に通るように、前記コンテナーに対して位置している、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記放射源および前記センサーは、前記放射線が、前記コンテナー内の前記骨セメント材料を通って前記放射源から前記センサーまで非直線状の通路を主に通るように、前記コンテナーに対して位置しており、前記非直線状の通路内では、前記放射線が前記コンテナー内の前記骨セメント材料との相互作用の結果として散乱される、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
一つより多くの放射源が設けられている、装置。 - 請求項5に記載の装置において、
第1の放射源と、
第2の放射源と、
を含み、
前記第1の放射源から放射される前記放射線の波長は、前記第2の放射源から放射される前記放射線の波長と、異なる、装置。 - 請求項6に記載の装置において、
前記第1の放射源からの前記放射線、および、前記第2の放射源からの前記放射線は双方、一つ以上の共通のセンサーによって検出される、装置。 - 請求項6に記載の装置において、
前記データプロセッサは、前記骨セメント材料が硬化するときの前記第1および第2の放射源からの前記放射線に対する前記コンテナー内の前記骨セメント材料の不透明度の変化に起因する、前記センサーによって検出された前記第1および第2の放射源からの前記放射線の変化、を比較する、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
一つより多くの放射線のセンサーが設けられている、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
前記セメントの温度を測定するための少なくとも一つの温度センサー、
を含む、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
メモリ装置、
を含み、
前記メモリ装置内には、前記コンテナー内の前記骨セメント材料の硬化の程度に関連するデータであって、硬化反応の開始時の前記骨セメント材料の温度に基づくデータが記憶されている、装置。 - 請求項11に記載の装置において、
前記セメントの温度を測定するための少なくとも一つの温度センサー、及び
前記温度センサーからのデータ、および、前記硬化の程度に関連する前記メモリ装置内のデータ、に基づいて、前記骨セメント材料が硬化するのに要する時間を計算するための、データプロセッサ、
を含む、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
放射線に対してほぼ不透明で、前記コンテナーを覆っており、前記センサーが前記放射源から発生していない放射線を検出する効果を最小にする、スリーブ、
を含む、装置。 - 請求項1に記載の装置において、
a)前記骨セメント材料用のコンテナーと、
b)前記コンテナー内の前記骨セメント材料が、前記骨セメント材料の温度に従って硬化するのに要する時間に関連するデータが記憶された、メモリ装置と、
c)前記骨セメント材料の温度に関連するデータ、および、硬化の程度に関連する前記メモリ装置内のデータ、に基づいて、前記骨セメント材料が硬化するのに要する前記時間を計算するための、データプロセッサと、
d)前記コンテナー内の前記骨セメント材料の前記硬化の程度に関連する前記データプロセッサからのデータ用の出力装置と、
を含む、装置。 - 請求項14に記載の装置において、
前記骨セメント材料の前記温度に関連するデータを提供するための温度センサー、
を含む、装置。 - 骨セメント材料の硬化を監視する方法において、
a)前記骨セメント材料を放射源からの放射線に露出させる過程と、
b)前記骨セメント材料を通過した前記放射線の強度を測定する過程と、
c)前記骨セメント材料が硬化するときの前記放射源からの前記放射線に対するコンテナー内の前記骨セメント材料の不透明度の変化に起因する、センサーによって検出された前記放射線の前記強度の変化、を監視する過程と、
d)前記骨セメント材料が硬化するときの前記コンテナー内の前記骨セメント材料の前記不透明度の変化に起因する、前記センサーによって検出された前記放射線の前記強度の変化率、を計算する過程と、
e)放射線の強度の前記変化率を使用して、前記骨セメント材料の不透明度の変化率に関する情報を表示する過程と、
を具備する、方法。 - 請求項16に記載の方法において、
前記骨セメント材料は、前記骨セメント材料が、前記放射源からの前記放射線に露出されている間はコンテナー内に置かれていて、
前記方法は、
いずれの前記骨セメント材料も前記コンテナー内に置かれる前に、前記コンテナーを通過する前記放射線の前記強度を測定する過程、
を含む、方法。 - 請求項16に記載の方法において、
前記骨セメント材料は、第1の放射源および第2の放射源からの放射線に露出され、
前記第1の放射源によって放射された前記放射線の波長は、前記第2の放射源によって放射された前記放射線の波長と、異なる、方法。 - 請求項18に記載の方法において、
前記骨セメント材料が硬化するときの前記第1および第2の放射源からの前記放射線に対する前記コンテナー内の前記骨セメント材料の不透明度の変化に起因する、前記第1および第2の放射源からの前記放射線の前記強度の変化、を比較する過程、
を含む、方法。 - 請求項16に記載の方法において、
前記骨セメント材料が硬化するときの前記骨セメント材料の温度の変化を測定する過程、
を含む、方法。 - 請求項16に記載の方法において、
a)硬化反応の開始時の前記骨セメント材料の温度に関連するデータ、および、b)前記硬化反応の開始時の前記骨セメント材料の前記温度に基づく前記骨セメント材料の硬化の程度に関連するメモリ装置からのデータ、に基づいて、前記骨セメント材料が硬化するのに要する時間を計算する過程、
を含む、方法。
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