KR20180116302A - 이식 가능한 의료 장치용 트랜스폰더 및 센서 및 그 사용 방법 - Google Patents
이식 가능한 의료 장치용 트랜스폰더 및 센서 및 그 사용 방법 Download PDFInfo
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Abstract
의료용 임플란트에서 사용하기 위해 강자성 부품을 포함하지 않는 이식 가능한 트랜스폰더가 본 명세서에 개시된다. 이러한 트랜스폰더는 트랜스폰더가 의료 이미징 기술과 간섭하는 것을 방지하는 데 도움을 줄 수 있다. 이러한 트랜스폰더는 선택적으로 작은 크기일 수 있으며, 이식된 의료 장치에 관한 정보 및 데이터를 수집 및 송신하는 것을 도울 수 있다. 이러한 트랜스폰더를 사용하는 방법, 이러한 트랜스폰더를 검출하기 위한 판독기, 및 이러한 판독기를 사용하는 방법이 또한 설명된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 3월 25일자로 출원된 미국 가출원 번호 62/313,218 및 2016년 2월 9일자로 출원된 미국 가출원 번호 62/293,052의 우선권을 주장하며, 이들 선출원 문헌 각각은 그 전체 내용이 본 명세서에 병합된다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 이식 가능한 의료 장치에 사용하기 위한 트랜스폰더(transponder) 및 센서 시스템, 이러한 시스템을 포함하는 임플란트, 및 그 사용 방법에 관한 것이다.
이식 가능한 의료 장치는, 예를 들어, 환자의 임상 질환을 개선하거나, 자연 환자 조직을 대체하거나, 또는 미적 목적을 위한 것을 포함하는 다양한 이유로 환자에게 이식될 수 있다. 많은 경우, 이식 가능한 의료 장치는 심각한 질환이거나 합병증이거나 만성적인 의료 질환을 가진 환자에게 이식된다. 예를 들어, 유방 임플란트는 유방 절제술 후에, 예를 들어, 암 진단 후, 유방 조직의 수술적 제거, 방사선 요법 및/또는 화학 요법 후에 재건 수술에 사용될 수 있다.
이식 가능한 의료 장치 및 이들 장치가 이식된 조직을 이식 후 침습적 또는 비-침습적 수단에 의해 검사, 모니터링, 확인 또는 추가로 변경할 필요가 있는 많은 상황이 있다. 예를 들어, 의료 장치를 이식한 후 치유 상태를 모니터링하고, 임상 개선을 점검하고, 의료 장치 부근에서 다른 의료 질환이 발생하거나 재현(예를 들어, 완화된 환자에게서 암 조직이 재현)하는 것을 스크리닝하기 위해 후속 조치가 필요할 수 있다. 추가적인 예로서, 장치를 시각적으로 검사하기 위해 침습 절차를 수행하지 않고 장치의 모델, 크기, 형상, 로트 번호 또는 다른 특성과 같은 이식된 장치의 특성을 식별할 수 있는 것이 유리할 수 있다. 또 다른 예로서, 일부 이식 가능한 의료 장치는 이식 후 조절될 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 유방 확대술이나 재건 수술을 받는 환자에게 사용될 수 있는 것과 같은 조직 확장기(tissue expander)는 시간이 지남에 따라 점진적으로 확장되도록 설계될 수 있다.
유방 임플란트 및 다른 이식 가능한 의료 장치의 안전성 및 효력을 향상시키기 위해 부분적으로는 상기 우려 사항 중 일부를 해결하기 위해 다양한 기술이 개발되었다. 이러한 기술 중에는 이식 가능한 의료 장치에서 무선 주파수 식별(RFID) 트랜스폰더와 같은 트랜스폰더를 사용하고 통합하는 것이 있다. 이러한 트랜스폰더는, 예를 들어, 환자의 신체 내 장치의 위치 또는 환자의 신체 내 장치의 일부의 위치에 관한 정보와 같은, 환자의 신체 내로부터 오는 정보를 전송하는데 사용될 수 있다. 다른 예로서, 이러한 트랜스폰더는 예를 들어 각 트랜스폰더의 칩 상에 인코딩된 일련 번호에 의해, 이식된 장치 자체에 관한 정보를 전송하는데 사용될 수 있다. 이식된 장치에 관한 정보는 예를 들어 장치가 리콜 대상인지 여부를 결정하고, 장치 내 재료를 결정하며, 추가 수술을 계획하는 데 유용할 수 있다. 이식 가능한 의료 장치에 관한 정보는 또한 예를 들어 제조 시부터, 보관, 판매, 운송, 의료 센터로 전달 동안, 및 환자로 이식 시에 장치를 추적하기 위해 이식 전에 사용용될 수 있다. 길이가 3 센티미터 미만이고 폭이 1 센티미터 미만인 트랜스폰더와 같은 마이크로트랜스폰더는 예를 들어 이들 장치의 크기, 형상, 감각(feel), 또는 기능에 실질적으로 영향을 주지 않으면서 이식 가능한 의료 장치에 포함될 만큼 충분히 작다는 추가적인 장점을 제공할 수 있다.
그러나, 이식 가능한 의료 장치의 안전성, 및 지속적인 환자 돌봄이 가능한 이식 가능한 의료 장치의 호환성이 또한 중요하다. 이식된 의료 장치 내의 트랜스폰더는 이러한 트랜스폰더를 갖는 임플란트를 한 환자에게 특정 진단, 이미징 또는 기타 의료 기술을 사용하는 것을 간섭할 수 있다. 예를 들어, 의료 장치를 이식 후 환자를 모니터링, 검사 및/또는 스크리닝하는 것이 필요한 경우, 의료 장치는 자기 공명 이미징(MRI), 방사선 촬영, 초음파, 단층 촬영(tomography) 등과 같은 다양한 스캐닝, 이미징 및 진단 기술을 사용하는 것과 호환될 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 이 기술 분야에 알려진 트랜스폰더는 강자성 부분들을 포함할 수 있는데, 이들 강자성 부분은 신체에 이러한 트랜스폰더를 갖는 환자에 수행되는 예를 들어 MRI를 간섭할 수 있다. 이러한 간섭은, 예를 들어, 환자에 수행되는 이미징 결과에 인공물(artifact)(예를 들어, 작은 이미징 공백)이 생성되는 것을 포함할 수 있다. 이러한 경우 이미징 결과에 인공물이 존재하면 환자의 질환을 진단하지 못할 위험이 증가될 수 있다. 예를 들어, 의료 전문가는 이 인공물이 환자의 암 세포를 보여주는 MRI의 일부를 가리는 것으로 인해 재발하는 암을 진단하는 것을 놓칠 수 있다. 또 다른 예로서, 보통 MRI 결과에서 볼 수 있는 임플란트의 파열(rupture)이 트랜스폰더에 의해 야기된 결과에서 인공물에 의해 가려질 수 있다. 그 결과, MRI는 이러한 환자에게 권장되는 이미징 기술이 아닐 수 있고, 또는 MRI는 환자와 의료 전문가 모두에 추가적인 시간과 비용을 초래할 수 있는 초음파와 같은 다른 이미징 기술과 결합되어야 할 수 있다. 추가적인 예로서, 작은 크기의 트랜스폰더는 이러한 트랜스폰더를 포함하는 임플란트가 환자에게 이식된 후에 외부 판독기가 판독하기 어려울 수 있다. 대안적으로, 의료 전문가는 이미징 결과에 원치 않는 인공물을 생성하거나 및/또는 판독이 곤란할 수 있는 트랜스폰더를 포함하는 임플란트를 사용하지 않을 것을 선호할 수 있다.
본 발명은 증가된 안전성, 의료 이미징 기술 및 다른 절차와의 호환성을 제공하고, 침습적 절차의 요구를 감소시킬 수 있는 특징을 포함하는 이식 가능한 트랜스폰더를 포함한다. 본 발명의 일부분은 유방 임플란트 및 조직 확장기를 언급하고 있지만, 본 명세서에 개시된 장치 및 방법은 예를 들어, 화장품 및/또는 재건 절차(예를 들어, 위장 임플란트, 둔부 임플란트, 종아리 임플란트, 고환 임플란트, 음경 임플란트), 맥박 조정기 구성 요소(예를 들어, 맥박 조정기 덮개) 및 기타 전기 자극기 임플란트, 약물 전달 포트, 카테터, 정형외과 임플란트, 혈관 및 비-혈관 스텐트 및 기타 장치에서 사용되는 다른 임플란트와 같은 다른 이식 가능한 의료 장치에서 사용될 수 있다.
본 발명은, 예를 들어, 전자기 코일, 및 비-강자성 재료를 포함하는 코어를 포함하는 트랜스폰더를 포함하고, 상기 트랜스폰더의 길이는 약 5㎜ 내지 약 30㎜이며, 상기 트랜스폰더의 폭은 약 2 ㎜ 내지 약 5 ㎜이다. 상기 트랜스폰더는 상기 전자기 코일 및 상기 코어를 둘러싸는 캡슐을 더 포함할 수 있다. 상기 트랜스폰더는 상기 코일에 결합된 집적 회로 칩을 더 포함할 수 있다. 상기 코일의 직경은 상기 트랜스폰더의 폭보다 더 클 수 있다. 상기 코어는 코어 폭과 코어 길이를 포함할 수 있으며, 상기 코어 길이는 상기 코어 폭보다 더 크며, 상기 코일은 상기 코어 길이가 상기 코일의 내부 직경을 획정하도록 상기 코어 둘레에 감겨 있다. 상기 트랜스폰더는 그 길이를 따라 길이방향 축을 획정할 수 있고, 상기 전자기 코일은 상기 길이방향 축의 방향을 따라 권취된 와이어를 포함할 수 있다. 상기 트랜스폰더는 또한 상기 코일의 두 단부 각각에 결합된 집적 회로 칩; 상기 전자기 코일, 상기 집적 회로 칩, 및 상기 유리 캡슐과 상기 전자기 코일 및 집적 회로 칩 사이의 내부 공간을 둘러싸는 유리 캡슐; 및 상기 내부 공간의 적어도 30%를 채우는 접착 재료를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 예를 들어, 와이어로 구성된 코일을 포함하는 트랜스폰더를 더 포함하고, 상기 트랜스폰더의 길이는 약 5㎜ 내지 약 30㎜이며, 상기 트랜스폰더의 폭은 약 2㎜ 내지 약 5 밀리미터이고, 상기 트랜스폰더의 길이보다 더 작고, 상기 트랜스폰더는 강자성 재료를 포함하지 않고, 상기 와이어는 상기 트랜스폰더의 길이 둘레에 권취된다. 상기 트랜스폰더는 상기 코일에 결합된 집적 회로 칩을 더 포함할 수 있다. 상기 트랜스폰더는 상기 코일, 및 상기 코일에 결합된 집적 회로 칩을 둘러싸는 캡슐을 더 포함할 수 있다. 상기 코일의 직경은 상기 트랜스폰더의 길이보다 더 작을 수 있고, 상기 트랜스폰더의 폭보다 더 클 수 있다. 상기 트랜스폰더는 약 1 인치 내지 약 5 피트의 범위 내에서 정보를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 와이어는 에나멜 구리선일 수 있다. 상기 트랜스폰더는 생체 적합성 폴리-에테르-에테르-케톤(PEEK)을 포함하는 코어 둘레에 권취될 수 있다. 상기 트랜스폰더는 원통형일 수 있다.
본 발명은 예를 들어, 전자기 코일, RFID 칩, 및 상기 전자기 코일과 상기 RFID 칩을 둘러싸는 캡슐을 포함하는 트랜스폰더를 더 포함하고, 상기 캡슐의 길이는 약 5㎜ 내지 약 30㎜이고, 상기 길이에 수직인 상기 캡슐의 직경은 약 2㎜ 내지 약 5㎜이며, 상기 트랜스폰더는 강자성 재료를 포함하지 않는다. 상기 트랜스폰더는 그 길이를 따라 길이방향 축을 획정할 수 있고, 상기 전자기 코일은 상기 길이방향 축의 방향을 따라 권취된 와이어를 포함할 수 있다. 상기 전자기 코일은 생체 적합성 폴리-에테르-에테르-케톤(PEEK)을 포함하는 코어 둘레에 권취될 수 있다. 상기 코어는 2개의 노치 단부(notched end)를 포함할 수 있고, 상기 전자기 코일은 상기 코어 둘레에 권취된 와이어를 포함하고 상기 와이어는 상기 와이어가 감긴 선회부(turn)들이 상기 2개의 노치 단부 각각에 위치하도록 권취될 수 있다. 상기 전자기 코일의 가장 긴 직경은 상기 코일의 높이보다 더 길 수 있다.
본 발명은 예를 들어, 유체를 수용하도록 구성된 챔버, 와이어 코일로서, 상기 챔버와 중심 축을 공유하는 상기 와이어 코일, 및 상기 챔버로 들어가는 개구를 덮는 포트 돔(port dome)을 포함하는 통합 포트 조립체(integrated port assembly)를 더 포함한다. 상기 와이어 코일은 전자기 코일일 수 있다. 상기 와이어 코일은 2개의 단부를 가질 수 있으며, 각각의 단부는 집적 회로 칩에 결합된다. 상기 포트 돔은 상기 통합 포트 조립체의 상기 챔버를 밀봉할 수 있다. 상기 포트 돔은 또한 자가 밀봉될 수 있다. 상기 통합 포트 조립체는 상기 챔버의 측면을 획정하는 벽을 더 포함할 수 있으며, 상기 벽은 적어도 하나의 유체 배출 구멍을 포함한다. 청구항의 상기 통합 포트 조립체는 상기 와이어 코일을 수용하는 와이어 코일 챔버를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 예를 들어, 유체를 수용하도록 구성된 챔버로서, 유체 유입 구멍 및 복수의 유체 배출 구멍을 갖는 상기 챔버, 상기 챔버를 둘러싸는 와이어 코일, 및 상기 챔버의 유체 유입 구멍을 덮는 패치를 포함하는 통합 포트 조립체를 더 포함한다. 상기 챔버는 상기 유체 유입 구멍의 반대쪽에 니들 천공 저항(needle puncture-resistant) 표면을 더 포함할 수 있다. 상기 유체 유입 구멍은 평면을 한정할 수 있고, 상기 복수의 유체 배출 구멍 각각은 상기 유체 유입 구멍에 의해 한정된 상기 평면에 수직인 평면을 한정할 수 있다. 상기 와이어 코일은 2개의 단부를 가질 수 있으며, 각각의 단부는 집적 회로 칩에 결합되고, 상기 와이어 코일은 약 10㎜ 내지 약 50㎜의 외부 직경을 갖는다. 상기 통합 포트 조립체는 적어도 4개의 유체 배출 구멍을 더 포함할 수 있다. 상기 통합 포트 조립체는 상기 와이어 코일을 수용하는 코일 챔버를 더 포함할 수 있으며, 상기 코일 챔버는 유체에 대해 불투과성이다. 상기 통합 포트 조립체는 유방 조직 확장기에 사용되도록 구성될 수 있다. 상기 통합 포트 조립체의 상기 패치는 상기 유방 조직 확장기의 외부에 부착되도록 구성될 수 있다. 상기 패치는 또한 자가 밀봉될 수 있다.
본 발명은, 예를 들어, 유체 유입 구멍을 통해 유체를 수용하도록 구성된 유체 주입 챔버를 획정하는 케이싱, 상기 유체 주입 챔버와는 분리된 코일 챔버 내의 와이어 코일로서, 상기 와이어 코일은 상기 유체 주입 챔버의 중심과 정렬된 중심 축을 갖는, 상기 와이어 코일, 및 상기 유체 주입 챔버의 상기 유체 유입 구멍을 덮는 포트 돔을 포함하는 통합 포트 조립체를 더 포함한다. 상기 유체 주입 챔버는 복수의 유체 배출 구멍을 포함할 수 있다. 상기 통합 포트 조립체는 상기 코일 챔버에 집적 회로 칩을 더 포함할 수 있고, 상기 와이어 코일의 두 단부는 상기 집적 회로 칩에 결합된다. 상기 코일은 약 15㎜ 내지 약 35㎜의 내부 직경을 가질 수 있다.
본 발명은, 트랜스폰더별 신호(transponder-specific signal)를 방송하는 방법으로서, 상기 방법은 트랜스폰더의 범위 내에서 스위프(sweep) 주파수에 걸쳐 무선 주파수 신호들을 방송하는 단계; 상기 트랜스폰더로부터 수신된 반송 신호들 각각의 신호 강도를 평가하는 단계; 최대 신호 강도를 갖는 상기 수신된 반송 신호에 대응하는 방송된 무선 주파수 신호의 주파수를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 주파수에서 무선 주파수 신호를 방송하는 단계를 포함하는, 상기 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법을 더 포함한다. 상기 방법은 복수의 안테나에서 복수의 신호 강도를 갖는 상기 반송 신호들을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 복수의 신호 강도를 갖는 복수의 반송 신호를 수신하는 단계; 임계값 미만의 신호 강도들을 갖는 수신된 반송 신호들을 증폭하는 단계; 및 증폭된 신호들을 디지털 값들로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 수신된 반송 신호들의 신호 강도를 평가하는 단계는 상기 수신된 반송 신호들을 디지털 값들로 변환하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 스위프 주파수는 약 120㎑ 내지 약 140㎑의 범위 내 주파수들을 포함할 수 있다. 상기 트랜스폰더의 범위는 약 5 피트(feet)일 수 있다.
본 발명은, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 시스템으로서, 상기 시스템은 마이크로제어기 및 적어도 하나의 안테나를 포함하고, 상기 마이크로제어기는 방법 단계들을 수행하는 명령으로 프로그래밍되고, 상기 방법은, 트랜스폰더의 범위 내에서, 스위프 주파수에 걸쳐 무선 주파수 신호들을 방송하는 단계; 상기 트랜스폰더로부터 수신된 반송 신호들 각각의 신호 강도를 평가하는 단계; 최대 신호 강도를 갖는 수신된 반송 신호에 대응하는 방송된 무선 주파수 신호의 주파수를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 주파수에서 무선 주파수 신호를 방송하는 단계를 포함하는, 상기 트랜스폰더별 신호를 방송하는 시스템을 더 포함한다. 상기 적어도 하나의 안테나는 적어도 두 개의 안테나를 포함할 수 있으며, 상기 방법은 상기 적어도 두 개의 안테나에서 복수의 신호 강도를 갖는 복수의 반송 신호를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 시스템은 로그 증폭기 및 아날로그-디지털 컨버터를 더 포함할 수 있으며, 상기 방법은 상기 복수의 안테나에서 복수의 신호 강도를 갖는 복수의 반송 신호를 수신하는 단계; 상기 로그 증폭기를 사용하여, 임계값 미만의 신호 강도들을 갖는 수신된 반송 신호들을 증폭하는 단계; 및 상기 아날로그-디지털 컨버터를 사용하여 수신 및 증폭된 신호들을 디지털 값들로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 수신된 반송 신호들의 강도를 평가하는 단계는 상기 수신된 반송 신호들을 디지털 값들로 변환하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 스위프 주파수는 약 120kHz 내지 약 140kHz의 범위 내의 주파수들을 포함할 수 있다. 상기 트랜스폰더의 범위는 약 5 피트일 수 있다. 상기 시스템은 클록 생성기, 및 스위프 주파수에 걸쳐 무선 주파수 신호들을 방송하는 단계를 수행하기 위한 신호 드라이버(driver)를 더 포함할 수 있다. 상기 트랜스폰더로부터 수신된 반송 신호들의 강도를 평가하는 단계는 수신된 반송 신호들을 디지털 값들로 변환하고 상기 디지털 값들을 서로 비교하도록 적어도 하나의 아날로그-디지털 컨버터에 명령하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은, 예를 들어, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법으로서, 상기 방법은, 트랜스폰더의 범위 내에서, 신호 드라이버 및 안테나를 사용하여 스위프 주파수에 걸쳐 무선 주파수 신호를 방송하는 단계; 상기 안테나를 사용하여, 상기 트랜스폰더로부터 반송 신호들을 수신하는 단계; 로그 증폭기를 사용하여, 임계값 미만인 상기 트랜스폰더로부터의 반송 신호들을 증폭하는 단계; 아날로그-디지털 컨버터를 사용하여, 수신된 반송 신호들 및 증폭된 신호들을 디지털 값들로 변환하는 단계; 마이크로제어기를 사용하여 상기 디지털 값들을 평가하여 가장 강한 반송 신호 또는 신호들을 결정하는 단계; 상기 트랜스폰더로부터 상기 가장 강한 수신된 반송 신호 또는 신호들에 대응하는 방송된 무선 주파수 신호의 주파수를 결정하는 단계; 및 상기 신호 드라이버 및 안테나를 사용하여 상기 결정된 주파수에서 무선 주파수 신호를 방송하는 단계를 포함하는, 상기 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법을 더 포함한다. 상기 방법은, 픽업 안테나에서, 상기 임계값 미만인 상기 트랜스폰더로부터의 반송 신호들을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 트랜스폰더의 범위 내에서, 상기 스위프 주파수에 걸쳐 무선 주파수 신호들을 방송하는 단계는 클록 생성기를 사용하여 스위프 주파수의 타이밍을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 결정된 주파수를 LED 디스플레이 상에 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 스위프 주파수는 약 120kHz 내지 약 140kHz의 범위 내의 주파수들을 포함할 수 있다. 상기 트랜스폰더의 범위는 5 피트 미만일 수 있다.
본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 다양한 예를 도시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 본 명세서에 설명된 일 실시예 또는 예(예를 들어, 장치, 방법 등)의 임의의 특징은 임의의 다른 실시예 또는 예와 결합될 수 있으며, 본 발명에 포함된다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명의 일부 양태에 따른 예시적인 트랜스폰더를 도시한다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명의 일부 양태에 따른 또 다른 예시적인 트랜스폰더를 도시한다.
도 3A 내지 도 3C는 본 발명의 일부 양태에 따른 예시적인 밸브 조립체를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 양태에 따른 예시적인 밸브 조립체의 다른 도면을 도시한다.
도 5A 내지 도 5C는 본 발명의 일부 양태에 따른 예시적인 통합 포트 밸브 조립체를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일부 양태에 따른 또 다른 예시적인 통합 포트 밸브 조립체를 도시한다.
도 7A 및 도 7B는 본 발명의 일부 실시예에 따라 도 6에 도시된 예시적인 통합 포트 밸브 조립체의 다른 도면을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일부 양태에 따른 플랫폼 판독기의 개략도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 추가적인 양태에 따라 신호를 방송하는 예시적인 방법 단계들의 블록도를 도시한다.
도 10A 내지 도 10C는 본 발명의 일부 양태에 따라 임플란트 내로 유체를 주입하는 예시적인 방법 단계들을 도시한다.
도 11은 본 발명의 일부 양태에 따른 예시적인 임플란트 쉘(implant shell)을 도시한다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명의 일부 양태에 따른 예시적인 트랜스폰더를 도시한다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명의 일부 양태에 따른 또 다른 예시적인 트랜스폰더를 도시한다.
도 3A 내지 도 3C는 본 발명의 일부 양태에 따른 예시적인 밸브 조립체를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일부 양태에 따른 예시적인 밸브 조립체의 다른 도면을 도시한다.
도 5A 내지 도 5C는 본 발명의 일부 양태에 따른 예시적인 통합 포트 밸브 조립체를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일부 양태에 따른 또 다른 예시적인 통합 포트 밸브 조립체를 도시한다.
도 7A 및 도 7B는 본 발명의 일부 실시예에 따라 도 6에 도시된 예시적인 통합 포트 밸브 조립체의 다른 도면을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일부 양태에 따른 플랫폼 판독기의 개략도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 추가적인 양태에 따라 신호를 방송하는 예시적인 방법 단계들의 블록도를 도시한다.
도 10A 내지 도 10C는 본 발명의 일부 양태에 따라 임플란트 내로 유체를 주입하는 예시적인 방법 단계들을 도시한다.
도 11은 본 발명의 일부 양태에 따른 예시적인 임플란트 쉘(implant shell)을 도시한다.
본 발명의 양태는 이하에서 더욱 상세히 설명된다. 본 명세서에서 사용되거나 명확히 된 용어 및 정의는 본 명세서에서 의미를 나타내기 위해 의도된 것이다. 본 명세서에 제공된 용어 및 정의는 참조로 포함된 용어 및/또는 정의와 상충되는 경우 이보다 우선한다.
단수 형태의 요소 및 "상기" 요소는 문맥이 달리 지시하지 않는 한, 복수의 요소를 포함한다. "대략" 및 "약"이라는 용어는 참조된 숫자 또는 값과 거의 동일한 것을 나타낸다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "대략" 및 "약"은 일반적으로 제시된 양 또는 값의 ±5%를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 일반적으로 의료용 임플란트, 의료용 임플란트의 특징, 이러한 임플란트에 사용되는 트랜스폰더 및 센서, 및 이러한 트랜스폰더, 센서 및 임플란트를 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다양한 양태는 2016년 3월 25일자로 출원된, 발명의 명칭이 "Sensors for Implantable Medical Devices and Methods of Use Thereof"인 미국 가출원 번호 62/313,218; 2016년 2월 9일자로 출원된, 발명의 명칭이 "Identification System Including Transponder With Non-Magnetic Core"인 미국 가출원 번호 62/293,052; 2016년 4월 5일자로 출원된, 발명의 명칭이 "Medical Imaging Systems, Devices, and Methods"인 미국 가출원 번호 62/318,402; 2016년 4월 15일자로 출원된, 발명의 명칭이 "Minimally-Invasive Apparatus for the Implantation of Medical Devices and Methods of Use Thereof"인 미국 가출원 번호 62/323,160; 2016년 5월 11일자로 출원된, 발명의 명칭이 "Implant Surface Technologies and Elements of Formation"인 미국 가출원 번호 62/334,667; 미국 출원 공개 번호 2015/0282926; 미국 출원 공개 번호 2014/0081398; 및/또는 미국 출원 공개 번호 2014/0078013에 개시된 하나 이상의 특징과 함께 사용되거나 및/또는 이 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다.
본 발명의 양태들은, 예를 들어 생리적 데이터, 및 환자에게 이식될 수 있는 의료 장치에 관한 정보를 포함하여 환자와 관련된 데이터를 수집하거나 및/또는 분석하는데 유용할 수 있다. 본 명세서에 개시된 장치, 시스템 및 방법은 또한 예를 들어, 환자에 이식될 수 있는 의료 장치의 크기, 형상 및/또는 위치를 조절하는 것을 포함하여 환자에게 이식될 수 있는 의료 장치의 위치 파악 및/또는 변경하는데 유용할 수 있다. 이러한 이식 가능한 의료 장치는 심미적 또는 재건 수술 분야에서 유방 임플란트, 둔부 임플란트, 조직 확장기 및 다른 의료 장치뿐만 아니라 환자 내부에 일시적으로 또는 영구적으로 이식하도록 구성된 다른 유형의 의료 장치를 포함할 수 있으나 이로 제한되지 않는다. 본 명세서에 개시된 장치, 시스템 및 방법은 또한 예를 들어, 환자 이미징 결과에서 이식된 트랜스폰더에 의해 생성된 인공물, 및 약한 신호를 갖는 트랜스폰더를 판독하는 것의 곤란함과 같은 종래 기술에서 제시된 문제를 극복하는 데 유용할 수 있다.
본 명세서에서 논의된 바와 같이, 이미징 인공물이 생성되는 것을 피하도록 설계된 마이크로트랜스폰더와 같은 트랜스폰더(본 명세서에서 "낮은 인공물 트랜스폰더"로 지칭됨)는 시간에 따라 의료 장치의 상태를 모니터링하고 및/또는 특히 환자의 신체 내부에 이식될 때 트랜스폰더의 위치에 기초하여 특정 유형의 환자 데이터를 얻기 위해 이식 가능한 의료 장치에 통합될 수 있다.
또한, 본 명세서에 논의된 바와 같이, 예를 들어, 조직 확장기와 같이, 유체를 주기적으로 첨가할 것을 요구하는 임플란트에서 사용하도록 설계된 통합 포트 조립체와 같은 로케이터(locator) 코일을 갖는 밸브 조립체는 의료 장치가 환자의 신체 내부에 이식된 후 밸브 조립체의 위치를 비침습적으로 찾는 것을 돕기 위해 이식 가능한 의료 장치에 통합될 수 있다.
다수의 유형의 판독 트랜스폰더 및 로케이터 코일을 판독하도록 구성된 판독기, 및 이러한 트랜스폰더 및/또는 로케이터 코일을 판독하기 위해 최적의 신호를 찾아내고 방송하는 방법이 본 명세서에 더 개시된다.
본 명세서에 개시된 트랜스폰더, 코일 및 판독기와 조합하여 사용하기 위한 다양한 데이터 분석 기술, 시스템 및 방법이 더 개시된다.
트랜스폰더
본 발명은 자기 공명 이미징(MRI), 형광 투시(X-선) 이미징 및/또는 초음파 이미징으로부터 관찰될 수 있는 간섭을 최소화하기 위한 재료 및/또는 설계 구성을 포함할 수 있는 낮은 인공물 트랜스폰더/칩을 포함한다. 이전에 언급한 바와 같이, MRI, X-선 및 초음파 검사는 유방암 조기 징후를 진단하고 다른 관련 없는 심장 및 폐 질병을 평가하기 위해 유방 조영술 및 관련 조직 분석에 자주 사용된다. 본 명세서의 트랜스폰더는 유방 임플란트 및 조직 확장기에 통합되어 진단 이미징과 간섭되는 양을 감소시킬 수 있다.
이러한 트랜스폰더는 이 트랜스폰더를 포함하는 임플란트의 크기 및 형상에 영향을 미치지 않도록 크기가 작을 수 있다. 이러한 트랜스폰더는 자기 공명 이미징 하에서 이미징 인공물을 유발할 수 있는 강자성 재료의 대안인 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서의 트랜스폰더는 폴리-에테르-에테르-케톤(PEEK), 다른 플라스틱, 세라믹 또는 실리카(예를 들어, 유리)와 같은 비-강자성 재료를 포함할 수 있다. 이러한 트랜스폰더는 강자성 코어를 갖지 않는 소형 안테나 코일과 관련된 낮은 안테나 신호 강도를 보상하도록 설계된 안테나 코일 구성과 같은 구성을 더 포함할 수 있다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명의 하나 이상의 양태를 구현할 수 있는 예시적인 트랜스폰더(100)의 상면도(top-down view)(도 1A) 및 측면도(도 1B)를 개략적인 형태로 도시한다. 트랜스폰더(100)는 안테나(102) 및 칩(110)을 포함할 수 있는 조립체(101)를 포함할 수 있다. 안테나(102)는 안테나 코어(104) 및 안테나 코일(106)을 포함할 수 있다. 안테나(102)는 칩(110)의 본드 패드(bond pad)(112)들에 부착될 수 있는 안테나 코일 단부(108)를 통해 칩(110)에 연결될 수 있다. 캡슐(114)은 조립체(101), 및 조립체(101)를 둘러쌀 수 있는 내부 공간(116)을 둘러쌀 수 있다.
트랜스폰더(100)는 예를 들어, 연속적으로, 간헐적으로/주기적으로, 및/또는 (예를 들어, 사용자에 의해 야기되는) 요구 시에 데이터를 수집 및/또는 전송하도록 구성될 수 있다. 트랜스폰더(100)는 임플란트에 포함하기에 적합한 다양한 형상 및 크기 중 임의의 것을 가질 수 있다. 예를 들어, 트랜스폰더(100)는 유방 확대 또는 재건 수술 동안 환자에 이식하기에 적합한, 실리콘으로 채워지 유방 임플란트와 같은 유방 임플란트에 포함하기에 적합한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 트랜스폰더(100)는 임플란트의 크기, 형상 또는 중량을 실질적으로 변화시키지 않고 임플란트에 포함하기에 적합한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 유방 임플란트에 포함되는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 트랜스폰더(100)가 설치된 임플란트의 크기, 형상, 외관, 감각 또는 이식 과정에 대한 트랜스폰더의 영향을 잠재적으로 감소시키기 위해 트랜스폰더(100)의 전체 크기 및 형상이 최소화될 수 있다. 트랜스폰더(100)의 전체 크기 및 형상을 최소화하면 또한 트랜스폰더가 환자 진단, 이미징 절차 및/또는 다른 의료 절차와 간섭하는 것을 피하는 것을 도울 수 있다. 트랜스폰더(100)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 그 구성 요소에 의해 부분적으로 지시된 전체 크기 및 형상을 더 가질 수 있다. 예를 들어, 트랜스폰더(100)는 조립체(101)의 크기 및 형상, 특히 안테나(102)의 크기 및 형상에 의해 부분적으로 결정되는 긴 치수 또는 길이를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 트랜스폰더(100)의 긴 치수 또는 길이는 약 5㎜ 내지 약 30㎜, 예를 들어, 약 5㎜ 내지 약 10㎜, 약 8㎜ 내지 약 13㎜, 약 10㎜ 내지 약 20㎜, 약 10㎜ 내지 약 15㎜, 약 12 ㎜ 내지 약 18 ㎜, 약 15 ㎜ 내지 약 20 ㎜, 약 15 ㎜ 내지 약 25 ㎜, 약 18㎜ 내지 약 26㎜, 또는 약 20㎜ 내지 약 30㎜일 수 있다. 일부 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 약 8㎜, 약 10㎜, 약 13㎜, 약 15㎜, 약 18㎜, 약 20㎜, 약 23㎜ 또는 약 25㎜의 긴 치수를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 (도 1A에서 트랜스폰더(100)의 상면도에서 보았을 때) 약 1㎜ 내지 약 20㎜ 사이의 길이에 수직인 폭(w) 또는 짧은 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 약 2㎜ 내지 약 8㎜, 약 2㎜ 내지 약 5㎜, 약 2㎜ 내지 약 3㎜, 약 3㎜ 내지 약 6mm, 약 5㎜ 내지 약 10㎜, 약 7㎜ 내지 약 12㎜, 또는 약 10㎜ 내지 약 15㎜의 폭을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 약 1㎜, 약 2㎜, 약 3㎜, 약 5㎜ 또는 약 6㎜의 폭 또는 짧은 치수를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 약 1㎜ 내지 약 20㎜에 이르는 트랜스폰더(100)의 폭(w) 및 길이에 수직인 두께 또는 짧은 치수를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 트랜스폰더(100)는 트랜스폰더(100)의 폭(w)과 약 동일한 두께를 가질 수 있다. 추가 실시예에서, 예를 들어, 트랜스폰더(100)는 트랜스폰더(100)의 폭(w)의 것보다 더 크거나 더 작은 두께를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 일반적으로 세장형 형상일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 그 폭보다 2배 초과 더 긴 길이를 가질 수 있다. 트랜스폰더(100)는 약 13㎜의 길이와 약 2㎜의 폭을 가지거나, 또는 약 13㎜의 길이와 약 2.8㎜의 폭을 가질 수 있다. 추가 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 약 13㎜의 길이 및 약 2.2㎜의 폭을 가질 수 있다. 추가 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 약 18㎜의 길이 및 약 3㎜의 폭을 가질 수 있다. 세장형 형상은, 예를 들어, 트랜스폰더(100)가 끼워질 수 있는 주사기를 사용하여 의료용 임플란트 내로 트랜스폰더(100)를 용이하게 삽입할 수 있게 한다. 또한, 예를 들어, 세장형 형상은 하우징 조립체(101), 특히 또한 세장형 형상인 안테나(102)에 적합할 수 있다.
일부 실시예에서, 예를 들어, 트랜스폰더(100)는 일반적으로 원통형 형상일 수 있다. 이러한 실시예에서, 트랜스폰더(100)의 폭은 예를 들어 실린더의 직경일 수 있다. 추가 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 직각 프리즘 또는 임의의 다른 형상으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 일반적으로 예를 들어 트랜스폰더(100)가 설치된 임플란트에 트랜스폰더(100)가 손상을 줄 수 있는 위험을 줄이기 위해 코너를 거의 갖지 않거나 또는 둥근 코너를 가질 수 있다. 추가 실시예에서, 트랜스폰더(100)는 대체로 편평한 정사각형 형상, 난형(ovoid) 형상, 또는 트랜스폰더(100)의 구성 요소를 수용하고 트랜스폰더(100)를 의료 장치 내에 배치하기에 적합한 임의의 다른 형상일 수 있다.
트랜스폰더(100)의 조립체(101)는 예를 들어 안테나 코일 단부(108)를 통해 연결된 안테나(102) 및 칩(110)을 포함할 수 있다. 조립체(101)의 안테나(102) 및 칩(110)은 이하에서 더 설명된다.
안테나(102)는 예를 들어 안테나 코어(104) 및 안테나 코일(106)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 안테나 코어(104) 주위에 권취될 수 있다. 안테나 코일(106)은 전도성의 비-강자성 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 최대 약 10,000 시간 동안 고온(예를 들어, 최대 약 250℃에 이르는 온도)을 견딜 수 있는 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 예를 들어, 구리선 또는 알루미늄선과 같은 금속 와이어로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 에나멜 와이어, 예를 들어, 폴리머로 코팅된 와이어로 제조될 수 있다. 적합한 중합체는 예를 들어 폴리비닐 포르말(Formvar), 폴리우레탄, 폴리아마이드, 폴리에스테르, 폴리에스테르-폴리이미드, 폴리아마이드-폴리이미드(또는 아마이드-이미드) 및 폴리이미드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 예를 들어, 엘렉트리솔라 아나멜 구리선(Elektrisola enameled copper wire)과 같은 에나멜 구리선으로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 약 0.010㎜ 내지 약 0.500㎜ 범위의 직경을 갖는 와이어로 제조될 수 있다. 예를 들어, 안테나 코일(106)은 약 0.030㎜의 직경을 갖는 와이어로 제조될 수 있다.
일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 수십 내지 수천 회 선회(즉, 루프)된 와이어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 약 30 회 내지 약 1500회 선회된 와이어, 예를 들어, 약 30 회 내지 약 100회, 약 100회 내지 약 200회, 약 100회 내지 약 400회, 약 100회 내지 약 600회, 약 200회 내지 약 500회, 약 300회 내지 약 700회, 약 400회 내지 약 600회, 약 500회 내지 약 800회, 약 600회 내지 약 900회, 약 800회 내지 약 1000회, 약 800회 내지 약 1200회, 약 1000회 내지 약 1500회, 및 약 1100회 내지 약 1500회 선회된 선회부를 포함할 수 있다.
도 1A 내지 도 2B에 도시된 바와 같이, 안테나 코일(106)은 길이방향 선회 직경(t)을 갖도록 트랜스폰더 축(A-A)을 따라 길이방향으로 권취될 수 있다. 선회 직경(t)은 코일의 높이(h) 및/또는 코일의 폭(x)보다 더 클 수 있다. 유리하게는, 이것은, 일부 경우에, 안테나 코일(106)이, 유도될 때, 그 높이(h) 및/또는 폭(x)보다 더 작은 길이방향 선회 직경(t)을 갖도록 감겨진 (예를 들어, 축(A-A)에 대해 횡방향으로 감겨진) 안테나 코일보다 더 강한 신호를 생성하도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 약 5㎜ 내지 약 20㎜, 예를 들어, 약 5㎜ 내지 약 15㎜, 약 5㎜ 내지 약 12㎜, 약 5㎜ 내지 약 10㎜, 약 5㎜ 내지 약 7㎜, 약 6㎜ 내지 약 8㎜, 약 7㎜ 내지 약 10㎜, 약 9 ㎜ 내지 약 13 ㎜, 약 10㎜ 내지 약 15㎜, 약 12 ㎜ 내지 약 17 ㎜, 약 15㎜ 내지 약 19㎜, 또는 약 16㎜ 내지 약 20㎜의 선회 직경(t)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 약 6㎜, 7㎜, 8㎜, 10㎜, 11㎜, 12㎜ 또는 13㎜의 직경을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 안테나 코일(106)의 선회 직경(t)보다 더 작을 수 있는 높이 또는 두께(h)를 가질 수 있다. 높이(또는 두께)(h)는 일반적으로 안테나 코일(106)을 형성하는 개별 와이어의 선회된 개수의 총 두께에 비례할 수 있다. 높이(h)는 예를 들어, 약 0.2㎜ 내지 약 5㎜, 예를 들어, 약 0.2㎜ 내지 약 0.5㎜, 약 0.2㎜ 내지 약 1㎜, 약 0.5㎜ 내지 약 1㎜, 약 0.5㎜ 내지 약 1.5㎜, 약 0.7㎜ 내지 약 1.2㎜, 약 0.7㎜ 내지 약 1.8㎜, 약 0.9㎜ 내지 약 1.4㎜, 약 0.9㎜ 내지 약 2㎜, 약 1㎜ 내지 약 1.5㎜, 약 1㎜ 내지 약 2.4㎜, 약 1.2㎜ 내지 약 1.8㎜, 약 1.4㎜ 내지 약 1.9㎜, 약 1.5㎜ 내지 약 2.0㎜, 1.8㎜ 내지 2.2㎜, 약 2㎜ 내지 2.4㎜, 약 2.2㎜ 내지 약 2.5㎜, 약 2.4㎜ 내지 약 2.8㎜, 약 2.5㎜ 내지 약 3㎜, 약 2.6㎜ 내지 약 3.5㎜, 약 2.8㎜ 내지 약 3.6㎜, 약 3㎜ 내지 약 4㎜, 약 3.5㎜ 내지 약 4.2㎜, 또는 약 3.8㎜ 내지 약 4.5㎜ 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은 대략 예를 들어, 1.5㎜, 1.7㎜, 1.9㎜, 2㎜, 2.1㎜, 2.2㎜ 또는 2.3㎜의 높이(h)를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 안테나 코일(106)은, 예를 들어, 안테나 코일(106)의 선회 직경(t)이, 예를 들어, 안테나 코일(106)의 높이(h)보다 더 길 수 있는 세장형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 안테나 코일(106)은 예를 들어, 원형 형상, 정사각형 형상 등과 같은 다른 형상을 가질 수 있다.
안테나 코일(106)이 권취될 수 있는 안테나 코어(104)는 생체 적합성, 비-전도성, 비-강자성 재료로 제조될 수 있다. 즉, 안테나 코어(104)의 재료는 외부 인가 자기장에 의해 견인되지도 않고 반발되지도 않는다. 예를 들어, 안테나 코어(104)는 PEEK, 세라믹, 실리카(유리) 및/또는 다른 유형의 생체 적합성 플라스틱으로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코일(104)은 고온(예를 들어, 약 250℃에 이르는 온도)을 견딜 수 있는 재료로 제조될 수 있다. 안테나 코어(104)는 또한 안테나 코어 주위에 안테나 코일(106)이 형성되는 것을 용이하게 하는 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1A 내지 도 2B에 도시된 바와 같이, 안테나 코어(104)는 감긴 안테나 코일(106)의 감긴 선회부들이 놓일 수 있는 노치 단부(104e)를 가질 수 있다. 대안적인 실시예에서, 안테나 코어(104)는 노치 단부를 갖지 않을 수 있다. 안테나 코어(104)는 원하는 크기 및 형상의 코일을 지지하도록 구성된 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 안테나 코어(104)는 안테나 코일(106)이 권취될 수 있는 길이를 가질 수 있으며, 이 길이는 약 4㎜ 내지 약 20㎜, 예를 들어, 약 4㎜ 내지 약 15㎜, 약 4㎜ 내지 약 10㎜, 약 5㎜ 내지 약 7㎜, 약 6㎜ 내지 약 8㎜, 약 7㎜ 내지 약 10㎜, 약 9 ㎜ 내지 약 13 ㎜, 약 10㎜ 내지 약 15㎜, 약 12 ㎜ 내지 약 17 ㎜, 약 15㎜ 내지 약 19㎜, 또는 약 16㎜ 내지 약 20㎜일 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코어(104)는 대략 4㎜, 5㎜, 6㎜, 7㎜, 8㎜, 10㎜, 11㎜, 12㎜, 13㎜ 또는 14㎜의 길이를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 안테나 코어(104)는 (안테나 코일(106)의 폭(x)과 평행한) 안테나 코어(104)의 길이에 수직인 폭을 가질 수 있고, (안테나 코일(106)의 높이(h)와 평행한) 안테나 코어(104)의 길이 및 폭 모두에 수직인 두께를 가질 수 있다. 안테나 코어(104)의 폭 및 두께는 각각 약 0.5㎜ 내지 약 20㎜, 예를 들어, 약 0.5㎜ 내지 약 15㎜, 약 0.5㎜ 내지 약 10㎜, 약 0.5㎜ 내지 약 5㎜, 또는 약 0.5㎜ 내지 약 3㎜의 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 코어(104)의 폭 및 두께 각각은 대략 0.5㎜, 1㎜, 2㎜ 또는 3㎜일 수 있다.
대안적인 실시예에서, 안테나(102)는 안테나 코일(106)이 고체 물체 주위에 권취되지 않도록 (예를 들어, 공기를 둘러싸는 공기 코일이 되도록) 단순히 안테나 코일(106)을 포함하고 안테나 코어(104)를 포함하지 않을 수 있다.
칩(110)은 예를 들어, 집적 회로(IC) 칩일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예에서, 칩(110)은 빌트인 커패시터를 갖거나 갖지 않는 응용 특정 집적 회로(ASIC) 칩일 수 있다. 일부 실시예에서, 칩(110)은 예를 들어 인쇄 회로 기판(PCB)과 통합된 것일 수 있다. 일부 실시예에서, 칩(110)은 RFID 칩일 수 있다. 칩(110)은 넓고 다양한 데이터를 센싱, 수신 및 송신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 칩(110)은 환경 상태를 센싱하도록 설계된 ASIC일 수 있다. 예를 들어, 칩(110)은 압력 ASIC일 수 있다. 추가 실시예에서, 칩(110)은 물리적 스트레인 게이지, 압력 게이지 또는 온도 게이지와 같은 환경 상태를 센싱하도록 구성된 하나 이상의 게이지와 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 칩(110)은, 전력이 제공될 때, 칩(110)이 이러한 식별 데이터를 반송하도록 일련 번호와 같은 식별 데이터로 프로그래밍된 ASIC 또는 다른 유형의 칩일 수 있다. 칩(110)과 짝을 이루거나 관련될 수 있는 센서 및 정보의 추가적인 예는 본 명세서에서 더 설명된다.
일부 실시예에서 하나의 칩(110)이 도시되어 있지만, 2개 이상의 칩이 또한 조립체(101)에 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 2개 이상의 칩은 각각 단일 기능을 공유하거나, 또는 예를 들어 각각 서로 다른 기능을 구비할 수 있는데, 여기서, 각 기능은 서로 다른 식별 정보를 운반하거나 서로 다른 센서와 짝을 이룰 수 있다.
칩(110)은 칩(110)을 안테나 코일 단부(108)와 연결하는데 사용될 수 있는 본드 패드(112)를 포함할 수 있다. 본드 패드(112)는 예를 들어 칩(110)의 에칭된 표면에 매립되어 칩(110)의 표면으로부터 돌출하지 않도록 할 수 있다. 본드 패드(112)는 예를 들어 금과 같은 비-자성 금속으로 제조될 수 있다.
안테나 코일 단부(108)는 예를 들어 열 압축, 레이저 용접, 솔더링 또는 크림프(crimp) 연결을 통해 본드 패드(112)에 연결될 수 있다. 대안적으로, 안테나 코일 단부(108)는 예를 들어 전도성 접착제를 사용하여 이 기술 분야에 알려진 다른 방법에 의해 본드 패드(112)에 연결될 수 있다.
캡슐(114)은 조립체(101)뿐만 아니라 조립체(101)를 둘러싸는 내부 공간(116)을 둘러쌀 수 있다. 캡슐(114)은 예를 들어 유리와 같은 생체 적합성 재료(예를 들어, 소다-석회 규산염 유리와 같은 규산염 유리), 또는 생체 적합성 플라스틱으로 제조될 수 있다. 캡슐(114)은 트랜스폰더(100)의 가장 바깥쪽 부분일 수 있으므로, 트랜스폰더(100)의 원하는 크기 및 형상에 대응하는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 트랜스폰더(100)의 예시적인 크기 및 형상은 본 명세서에서 이전에 개시되어 있다. 캡슐(114)은 예를 들어, 조립체(101) 주위에 조립될 수 있는 두 개의 단편을 포함할 수 있다.
내부 공간(116)은 진공일 수 있거나, 공기, 액체, 고체 또는 겔 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 내부 공간(116)은 액체, 고체 또는 겔 재료로 완전히 또는 부분적으로 채워질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 내부 공간(116)은 트랜스폰더(100)에 내충격성을 제공하도록 구성된 액체, 고체 또는 겔 재료로 채워질 수 있다. 일부 실시예에서, 내부 공간(116)은 예를 들어 글루(glue)와 같은 접착제로 완전히 또는 부분적으로 채워질 수 있다. 이러한 실시예에서, 글루는 에폭시 또는 아크릴레이트 접착제와 같은 생체 적합성 접착제일 수 있다. 일부 실시예에서, 글루는 광-개시-경화 아크릴레이트 접착제일 수 있다. 일부 실시예에서, 글루는 내-충격성 글루일 수 있다. 일부 실시예에서, 글루는 약 250℃까지의 온도에 노출될 수 있는 글루일 수 있으며, 실온으로 냉각된 후에는 약 250℃까지의 온도에 노출되기 전에 가졌던 것과 유사하거나 동일한 온도, 점도 및 다른 특성을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 내부 공간(116)의 절반은 전술한 접착제와 같은 액체, 고체 또는 겔 재료로 채워질 수 있다. 다른 실시예에서, 내부 공간(116)의 적어도 30%가 채워질 수 있다. 다른 실시예에서, 내부 공간(116)의 약 30% 내지 약 50%가 채워질 수 있다. 추가 실시예에서, 내부 공간(116)의 60%를 초과하여 채워질 수 있다. 추가 실시예에서, 내부 공간(116)의 약 50% 내지 약 100%, 예를 들어, 내부 공간(116)의 약 55%, 약 65%, 약 75%, 약 85%, 약 90%, 약 95% 또는 약 100%가 채워질 수 있다. 더 추가 실시예에서, 내부 공간(116)의 약 80% 내지 약 100%가 채워질 수 있다. 일부 실시예에서, 내부 공간(116)의 약 90% 이상이 채워질 수 있다. 더 추가 실시예에서, 내부 공간(116)의 약 95% 이상이 채워질 수 있다.
본 발명에 따른 트랜스폰더의 다수의 구성은 예시적인 트랜스폰더(100)에 기초할 수 있다. 예를 들어, 칩(110)은 이 기술 분야에 알려진 칩의 이용 가능성에 따라 다양한 구성 및 사양을 가질 수 있다. 예를 들어, 사용된 칩의 유형에 기초하여, 본 발명에 따른 트랜스폰더의 구성이 변할 수 있다.
트랜스폰더(100)의 대안적인 실시예의 일례가 도 2A 및 도 2B에 도시되어 있다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명에 따른 트랜스폰더의 다른 구성일 수 있는 트랜스폰더(200)의 상면도(도 2A) 및 측면도(도 2B)를 개략적으로 도시한다. 트랜스폰더(200)에서, 조립체(118)는 안테나(102), 칩(110), 칩(110) 외부의 커패시터(120), 및 칩(110)과 커패시터(120)가 부착될 수 있는 베이스(122)를 포함할 수 있다. 안테나 코일(106)의 안테나 코일 단부(108)는 베이스(122)를 통해 연장되거나, 또는 베이스(122)를 통해, 커패시터(120)와 회로를 생성하도록 커패시터(120)의 양의 리드 및 음의 리드로 연장되는 전기 전도체에 부착될 수 있다. 와이어(123)는 커패시터(120)를 칩(110)의 본드 패드(112)에 연결할 수 있다. 캡슐(124)은 조립체(118), 및 조립체(118)를 둘러싸는 내부 공간(126)을 둘러쌀 수 있다.
커패시터(120)는 칩(110)으로부터 분리되어 트랜스폰더(200)에 포함될 수 있다. 트랜스폰더(200)에서, 칩(110)은 빌트인 커패시터를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 도 2A 및 도 2B에 도시된 바와 같이, 트랜스폰더(200)의 조립체(118)는 커패시터(120) 및 칩(110)이 설치될 수 있는 베이스(122)를 포함할 수 있고, 이 베이스에는 안테나(102)의 안테나 코일 단부(108)가 부착될 수 있다. 베이스(122)는 예를 들어 조립체(118)에 안정성 및 구조부를 제공할 수 있고, 또한 도시된 바와 같이, 커패시터(120)를 안테나(102)의 안테나 코일 단부(108)뿐만 아니라 칩(110)에 연결시킬 수 있는 매체로서 작용할 수 있다.
베이스(122)는 임의의 비-강자성, 생체 적합성 재료, 예를 들어, 안테나 코어(104)(예를 들어, PEEK 또는 다른 생체 적합성 플라스틱)를 형성하는데 사용하기에 적합한 임의의 재료로 제조될 수 있다. 추가적으로, 베이스(122)는 일부 실시예에서 안테나(102), 커패시터(120) 및/또는 칩(110)을 연결시킬 수 있는 전도성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 베이스(122)는 안테나 코일 단부(108), 커패시터(120) 및 칩(110) 사이에 연결을 지지하도록 구성된 전도성 트랙 또는 패드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 베이스(122)의 일부 또는 전부는 예를 들어, 인쇄 회로 기판 같은 회로 기판일 수 있다.
도 2A 및 도 2B에 개략적으로 도시된 바와 같이, 안테나 코일 단부(108)는 예를 들어 열 압축, 용접, 솔더링, 크림프 연결 또는 다른 알려진 부착 유형에 의해 베이스(122)에 부착될 수 있다. 유사하게, 커패시터(120)는 예를 들어 열 압착, 용접, 솔더링 등에 의해 베이스(122)에 연결될 수 있다. 연결은 하나의 부착된 안테나 코일 단부(108)로부터 커패시터(120)의 양의 리드까지 그리고 다른 부착된 안테나 코일 단부(108)로부터 커패시터(120)의 음의 리드까지 베이스(122)를 통해 연장될 수 있다. 커패시터(120)는 칩(110)에 더 연결될 수 있고, 이 칩은, 예를 들어, 열 압축, 용접, 솔더링, 크림프 연결, 또는 이 기술 분야에 알려진 다른 부착 유형을 통해 본드 패드(112)에 부착된 와이어(123)에 의해 베이스(122)에 더 부착될 수 있다.
더 추가 실시예에서, 트랜스폰더(200)의 조립체(118)는 베이스(122)를 포함하지 않을 수 있다. 이러한 실시예에서, 안테나 코일 단부(108)는 예를 들어 열 압착, 용접, 솔더링, 크림프 연결 등에 의해 커패시터(120)에 직접 연결될 수 있고, 커패시터(120)는 마찬가지로 칩(110)에 연결될 수 있다. 트랜스폰더(100)와 마찬가지로, 트랜스폰더(200)의 안테나(102)는 안테나 코어(104)를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다.
도 2A 및 도 2B에 도시된 실시예에서, 캡슐(124)은 캡슐(114)과 유사한 구조일 수 있다. 일부 실시예에서, 커패시터(120)의 크기 및 형상에 따라, 캡슐(124)은 커패시터(120)를 수용하기 위해 캡슐(114)보다 더 클 필요가 있을 수 있다. 유사하게, 트랜스폰더(200)의 내부 공간(126)은 트랜스폰더(100)의 내부 공간(116)보다 더 클 수 있다. 내부 공간(126)은 내부 공간(116)에 대해 개시된 바와 같이 진공일 수도 있고, 또는 다양한 물질로 채워질 수도 있다.
본 발명에 따른 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))의 일부 실시예에서, 트랜스폰더는, 예를 들어, 내부 공간을 갖는 캡슐 내에 둘러싸이지 않을 수 있다. 대신에, 일부 실시예에서, 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))는 예를 들어 조립체(101, 118)의 구성 요소만을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 트랜스폰더의 일부 실시예에서, 트랜스폰더의 칩(예를 들어, 칩(110))은 빌트인 커패시터를 갖지 않을 수 있다. 이러한 실시예에서, 칩(110) 외부의 커패시터(예를 들어, 커패시터(120))는 예를 들어 칩(110)과 같은 칩에 전력을 공급하기 위해 기본 전기 에너지 저장부로서 기능할 수 있다. 칩(예를 들어, 칩(110))이 빌트인 커패시터를 갖는 실시예와 같은 추가 실시예에서, 추가된 커패시터(예를 들어, 커패시터(120))는 칩에 추가적인 전력을 제공하여, 칩에 더 긴 시간 기간 동안 전력을 공급하거나, 또는 예를 들어 칩(110) 내에 단순히 빌트인 커패시터를 갖는 것보다 더 많은 양의 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 트랜스폰더(200)에 추가된 커패시터(120)에 의해 트랜스폰더(200)는 커패시터(120) 없는 트랜스폰더보다 더 많은 양의 전기 에너지를 저장할 수 있다.
(예를 들어, 도 1A 내지 도 2B에 도시된 트랜스폰더(100, 200)와 같은) 본 발명에 따른 트랜스폰더는, 예를 들어, 저파장 RF 결합 통신을 통해 데이터를 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 데이터는 약 100㎑ 내지 약 400㎑, 예를 들어, 약 200㎑ 내지 약 300㎑, 약 100㎑ 내지 약 200㎑, 약 120㎑ 내지 약 150㎑, 약 125㎑ 내지 약 145㎑, 또는 약 130㎑ 내지 약 135㎑의 주파수를 갖는 RF 저파(low wave) 전송을 통해 통신될 수 있다. 일부 양태에서, 조립체(101)의 통신 주파수는 약 134.2㎑일 수 있다.
트랜스폰더(100, 200)와 같은 본 발명에 따른 트랜스폰더는 이식 가능한 의료 장치로 일시적으로 또는 영구적으로 이식되도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 하나 이상의 트랜스폰더는 생체 적합성 재료에 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸일 수 있고, 의료 장치에 통합될 수 있다. 예시적인 생체 적합성 재료는 실리콘, 및 일시적 또는 영구적으로 의료용으로 이식하기에 적합한 다른 중합체 및 중합체 코팅을 포함한다. 본 발명의 일부 양태에서, 트랜스폰더는 트랜스폰더 주위에 생체 적합성 엔벨롭을 형성하는 실리콘의 두 부분 사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))는 의료 장치의 내부 공간에 통합되거나, 또는 의료 장치의 내부 또는 외부 표면에 부착될 수 있다. 일부 양태에서, 의료 장치는 유방 임플란트 또는 조직 확장기일 수 있고, 트랜스폰더(들)는 유방 임플란트 또는 조직 확장기 내에 현가될 수 있다. 다른 양태에서, 트랜스폰더(들)는 유방 임플란트 또는 조직 확장기의 쉘 또는 외부 벽의 내부 표면 또는 외부 표면에 부착되거나, 또는 유방 임플란트 또는 조직 확장기의 쉘 또는 벽 내에 통합되거나, 예를 들어, 유방 임플란트 또는 조직 확장기의 쉘 또는 벽을 포함하는 층들 사이에 통합될 수 있다. 적어도 하나의 예에서, 트랜스폰더(들)는 실리콘 플라스틱 케이스에 영구적으로 부착되거나 둘러싸일 수 있고, 둘러싸인 트랜스폰더(들)를 조직 확장기 또는 의료용 임플란트의 쉘에 유전체적으로 밀봉하거나 본딩함으로써 조직 확장기 또는 의료용 임플란트에 통합될 수 있다. 일부 예에서, 실리콘으로 둘러싸인 트랜스폰더(들)는 조직 확장기 또는 의료용 임플란트의 내부 체적 내에 위치되어, 예를 들어, 트랜스폰더(들)가 내부 체적에 자유롭게 부유(free floating)되거나 또는 조직 확장기 또는 의료용 임플란트의 내부 체적을 채우는 재료에 현가되도록 할 수 있다.
본 발명의 일부 양태에 따르면, 의료 장치는 복수의 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200)), 예를 들어 2개, 3개, 4개, 5개 또는 6개 이상의 트랜스폰더를 포함할 수 있다. 각각의 트랜스폰더는 미리 결정된 이격 간격으로 다른 센서(들)로부터 이격될 수 있다. 의료 장치에서 이러한 트랜스폰더들의 조합은 의료 장치의 배향의 변화와 같은 배향 정보, 의료 장치의 변위, 트랜스폰더들 사이의 재료의 양의 변화, 및/또는 트랜스폰더들 사이에 재료의 물리적 또는 화학적 특성의 변화를 결정하는데 유용할 수 있다. 이러한 변화는 예를 들어 둘 이상의 트랜스폰더 사이의 임피던스를 측정함으로써 결정될 수 있다.
또한, 예를 들어, 환자에게 이식된 2개 이상의 의료 장치는 서로 관련된 정보를 통신 및/또는 제공할 수 있는 능력을 갖는 트랜스폰더를 포함할 수 있다. 예를 들어, 2개의 유방 임플란트를 갖는 환자의 경우, 각각의 임플란트는 다른 임플란트의 트랜스폰더(들)와 통신하는 하나 이상의 트랜스폰더를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 각각의 임플란트의 트랜스폰더(들)는 환자의 공통 해부학적 특징 및/또는 임플란트들 중 하나의 임플란트의 공통 기준점을 참조하여 데이터를 제공하도록 구성될 수 있다.
트랜스폰더(100, 200)는 예를 들어 능동형이거나, 수동형이거나, 또는 능동형과 수동형을 모두 갖는 것일 수 있다. 영구 임플란트 또는 상대적으로 장기간 이식되도록 의도된 의료 장치의 경우, 수동 트랜스폰더는 전력 셀의 재충전, 사이클 수명, 및/또는 능동 센서용 배터리 설계에서 사용될 수 있는 특정 재료(예를 들어, 다른 재료)의 부식 가능한 속성에 관한 우려를 피할 수 있다. 데이터는 트랜스폰더에 의해 능동적으로 및/또는 수동적으로 전송, 수신, 저장 및/또는 분석될 수 있다. 예를 들어, 데이터는 트랜스폰더로부터 데이터를 수신 및/또는 분석 또는 처리하도록 구성된 외부 (임플란트 외부) 판독기로 무선 주파수를 통해 전송될 수 있다. 이러한 판독기의 예시적인 실시예가 본 명세서에서 더 개시된다. 이러한 판독기는 환자 내에 이식되거나, 또는 환자의 외부에 있을 수 있어서, 환자에게 부착되거나 부착되지 않을 수 있다. 본 발명의 일부 양태에 따르면, 데이터는 트랜스폰더를 판독기로부터 분리시키는 약 10 피트의 거리 내에서, 예를 들어 약 7 피트, 약 5 피트, 약 3 피트 또는 약 1 피트의 거리 내에서 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))와 판독기 사이에서 전송될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 양태에서, 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))는 약 1 인치 내지 약 5 피트, 약 2 인치 내지 약 3 피트, 약 3 인치 내지 약 1 피트, 약 2 인치 내지 약 9 인치, 약 4 인치 내지 약 8 인치, 또는 약 4 인치 내지 약 6 인치의 범위에서 정보를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))는 다양한 자극 또는 파라미터를 검출 및/또는 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 트랜스폰더는 트랜스폰더의 칩, 예를 들어 트랜스폰더(100, 200)의 칩(110)에 결합된 이 기술 분야에 알려진 센서를 사용하여, 음향 데이터, 온도, 압력, 광, 산소, pH, 움직임(예를 들어, 가속도계), 사이클로-회전(예를 들어, 자이로 센서), 또는 임의의 다른 생리적 파라미터 중 하나 이상을 검출 및/또는 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 pH 센서는 측정 전극, 기준 전극 및 온도 센서를 포함할 수 있다. 센서는 데이터를 디스플레이하는 것을 보조하는 전치 증폭기 및/또는 분석기 또는 전송기를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 센서는, 예를 들어, 초기 이식 후 위치 또는 배향의 임의의 부적절한 변화를 평가하기 위해, 이식된 의료 장치의 위치 및 배향을 결정하도록 구성될 수 있다.
센서는 정확한 측정 값 또는 절대적 또는 상대적인 값 변화를 제공하기 위해 적절한 기준 또는 표준으로 교정될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 하나 이상의 기준 온도에 따라 교정될 수 있으며, 압력 센서는 압력의 변화를 나타내기 위해 교정될 수 있다.
일부 예에서, 이식 가능한 의료 장치는 하나 이상의 다른 트랜스폰더, 센서 및/또는 추가의 전자 구성 요소와 함께 트랜스폰더를 포함하는 트랜스폰더 및/또는 센서 패키지를 포함할 수 있다. 트랜스폰더(들), 센서(들) 및 전자 구성 요소들은 함께 결합되거나 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 트랜스폰더 및/또는 센서 패키지는 압력, 온도, 음향 데이터, pH, 산소, 광, 회전 운동 또는 사이클을 측정하는 하나 이상의 센서, 또는 이들의 조합체에 결합된 하나 이상의 트랜스폰더를 포함할 수 있다. 트랜스폰더 및/또는 센서 패키지는 PCB를 통해 함께 결합되거나 ASIC에 완전히 통합된 개별 집적 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))는 판독/기록될 수 있는데, 여기서, 데이터는 예를 들어 외부 판독기와 같은 적합한 장치에 의해 판독되기 위해 사용자에 의해 각 트랜스폰더에 기록되거나 이와 연관될 수 있다. 이러한 데이터는 트랜스폰더, 트랜스폰더 및/또는 센서 패키지, 및/또는 의료 장치에 대한 고유한 장치 식별자를 포함할 수 있다. 고유한 장치 식별자에 의해 제공된 정보는 의료 장치 및/또는 센서(들)의, 예를 들어, 일련 번호(들), 제조사 이름(들), 제조 일자(들), 로트 번호(들), 및/또는 치수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유방 임플란트와 관련된 하나 이상의 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))는 임플란트의 치수(예를 들어, 크기 및/또는 체적), 제조사, 제조 일자, 및/또는 로트 번호에 관한 정보를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 유방 임플란트와 관련된 하나 이상의 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))는 트랜스폰더(들), 및/또는 하나 이상의 트랜스폰더(들)와 짝을 이루는 센서(들)에 관한 정보, 예를 들어, 수집된/측정된 데이터의 유형, 제조사, 임플란트의 제조 날짜, 및/또는 임플란트 및/또는 임플란트 패키지의 일련 번호(들), 임플란트와 관련하여 사용된 보조 코팅 또는 재료의 유형, 용량 및/또는 조성 등을 포함할 수 있다.
트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))와 음향 센서를 이식 가능한 의료 장치에 통합하면, 청진력을 향상시켜, 예를 들어 (예를 들어, 심장 출력 또는 구조적 결함/장애와 관련된 심장 소리를 통해) 순환계, (예를 들어, 호흡 소리를 통해) 폐 기능과 관련된 호흡계, 및/또는 (예를 들어, 창자 소리를 통해) 폐색 및 궤양과 관련된 위장계를 모니터링 및/또는 검사할 수 있다. 음향 센서는 레버 및 미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical system: MEMS) 장치를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용될 수 있는 음향 센서의 예는 다른 유형의 음향 센서들 중에서 특히 가속도계(예를 들어, 진동 잡음 측정), 열 센서(예를 들어, 열 기계 잡음 측정), 및 압전 용량형 센서를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 음향 센서는 전력이 제공될 때(예를 들어, 센서와 짝을 이루는 트랜스폰더가 판독기와 결합될 때) 수동으로 동작할 수 있다. 커패시터(예를 들어, 트랜스폰더(200) 내의 커패시터(120), 또는 칩(110) 내의 빌트인 커패시터) 및/또는 배터리에 의해 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))는 요구되거나 다른 전자 장치에 결합될 때 정보를 획득하고 정보를 저장하고 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 트랜스폰더는 음향 데이터를 향상시키도록 구성될 수 있다. 음향 소리를 향상시키는 것은 변화의 양 또는 정도에 대해 기준을 제공하거나 및/또는 환자에 관한 의미 있는 정보를 제공하는 "깨끗한(clean)" 신호를 생성하는 것과 간섭할 수 있는 의미 없는 잡음(예를 들어, 측정 기술의 인공물일 수 있는 신호)을 제거하기 위해 알려진 소리로 훈련된 알고리즘을 포함할 수 있다. 이러한 알고리즘은 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))의 칩(예를 들어, 칩(110)) 상에 로딩될 수 있다.
전술한 바와 같이, 트랜스폰더(100, 200)와 같은 트랜스폰더는, 예를 들어, 원시 데이터(raw data)로부터 잡음을 필터링함으로써 데이터를 처리하기 위해 외부 판독기와 통신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 트랜스폰더는 예를 들어 미리 프로그래밍된 파라미터(예를 들어, 기준 테이블로부터 얻어진 데이터)에 기초하여 최소 전송(임계값) 형식으로 센서로부터 원시 데이터를 가져오는 것을 포함하여 필터링된 데이터를 대조 및 분석하는 알고리즘과 함께 사용할 수 있다. 이러한 알고리즘은, 판독기에 의해 처리될 수 있는, 기계적 또는 임상적 문제를 나타내는 적절한 신호를 제공하는데 특정된 관련 통합 데이터를 결합시키도록 설계될 수 있다. 판독기는 본 명세서의 다른 부분에서 보다 상세히 설명된다. 판독기는 LED 디스플레이와 같은 그래픽 디스플레이를 포함할 수 있고, 디스플레이 상에 데이터 출력을 제공하고 및/또는 통지 신호를 제공하기 위해 판독기의 펌웨어 내에 수립된 파라미터를 가질 수 있다. 예를 들어, 통지 신호는 환자가 환자의 간병인(caregiver) 또는 임상의에게 연락하여 특정 행동 항목에 대해 후속 조치를 하도록 판독기에 디스플레이되는 권고일 수 있다. 예를 들어, 판독기는 이식된 의료 장치의 특정 양태를 검사 또는 변형하는 것(예를 들어, 주사기 등을 통해 조직 확장기에 더 많은 식염수 용액을 첨가하는 것)을 제안할 수 있다.
트랜스폰더, 센서 및 판독기의 다른 용도, 시스템 및 조합은 또한 본 명세서의 다른 곳에서 개시된다.
통합 포트 조립체 및 로케이터 코일
본 발명은 이식된 의료 장치의 특정 부분 또는 특성을 찾기 위해 사용될 수 있는 낮은 인공물 트랜스폰더를 더 포함한다. 예를 들어, 일부 이식된 의료 장치는 이식 후 변경 또는 조절이 필요할 수 있다. 일례로서, 유방 재건술 또는 확대 수술 동안 조직 확장기는 시간 경과에 따라 점진적으로 흉부 조직을 확장시켜 조직이 보다 영구적으로 임플란트를 수용할 수 있도록 하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 조직 확장기는 또한 유방 확대 및 재건술 이외의 절차에 사용될 수 있다.
조직 확장기는 유체(예를 들어, 액체 또는 기체 유체) 또는 겔을 조직 확장기로 도입 및 회수하기 위한 예를 들어 주사기 또는 다른 적합한 장치로 수동으로 및/또는 전자적으로 팽창(inflated)될 수 있다. 조직 확장기는 랩 프로덕츠(Lab Products, Inc.)사의 하이드로팩(Hydropac)
제품과 같은 살균 파우치로 공급될 수 있는 식염수로 팽창될 수 있다. 일부 양태에서, 팽창은 무선으로, 예를 들어 내부 챔버 또는 압축 공기 실린더와 통신하는 것에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일부 양태에 따르면, 조직 확장기는 예를 들어 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))와 결합될 수 있는 하나 이상의 압력 센서 및/또는 하나 이상의 스트레인 게이지를 포함할 수 있다. 이러한 센서는 이러한 조직 확장기의 확장 및 수축을 최적화, 조정 및/또는 무선으로 제어하기 위해 압력을 연속적으로 및/또는 간헐적으로 측정할 수 있다. (압력, 온도, 음향 데이터, pH, 산소, 광 또는 이들의 조합을 측정하기 위한 센서를 포함하는) 조직 확장기용 트랜스폰더/센서 패키지는 실리콘 몰딩된 인클로저에 포함될 수 있다. 적어도 하나의 예에서, 조직 확장기는 조직 확장기의 외부 벽(쉘)에 결합되거나 이에 내장된 압력 센서 또는 스트레인 게이지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 조직 확장기는 조직 확장기에 대해 고정된 위치를 가질 수 있는, (예를 들어, 압력, 온도, 음향 데이터, pH, 산소, 광 또는 이들의 조합을 측정하기 위한 센서를 포함하는) 센서/트랜스폰더 패키지를 포함할 수 있다. 이러한 센서/트랜스폰더 패키지는 본 명세서의 다른 부분에서 보다 상세하게 설명되는 판독기와 짝을 이룰 수 있다.
조직 확장기는 조직 확장기가 환자에게 이식된 후에 유체를 조직 확장기에 주입할 수 있는 포트를 포함할 수 있다. 포트는 조직 확장기의 쉘 내의 애퍼처(aperture) 내에 위치될 수 있으며, 이 애퍼처는 구체적으로 포트에 맞는 크기를 갖는다. 따라서, 포트는 조직 확장기와 함께 이식될 수 있으며, 환자의 외부로부터 즉시 검출되지 않을 수 있다. 유리하게는, 본 발명에 따른 트랜스폰더 및/또는 코일은, 예를 들어, 조직 확장기 포트 및 밸브 조립체를 검출하는 것을 돕기 위해 조직 확장기 포트 및 밸브 조립체와 결합될 수 있다. 조직 확장기 포트 또는 밸브 조립체 내에 트랜스폰더 및/또는 안테나 코일을 설치함으로써, 의사는 조직 확장기가 이식된 환자에 식염수를 주입하기 위해 포트의 적절한 위치를 비-침습적으로 식별할 수 있다. 트랜스폰더(100, 200)에서와 같이, 이러한 트랜스폰더, 안테나 코일 및/또는 밸브 조립체는 자기 공명 이미징 하에서 이미징화 인공물을 유발할 수 있는 강자성 재료의 대안인 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 트랜스폰더, 코일 및/또는 관련 밸브 조립체는 폴리-에테르-에테르-케톤(PEEK) 또는 다른 플라스틱과 같은 비-강자성 재료를 포함할 수 있다.
도 3A 내지 도 3C는 케이싱(302), 코일(304), 및 이 코일(304)에 연결된 칩(306)을 포함하는 본 발명에 따른 예시적인 밸브 조립체(300)를 도시한다. 도 3A는 밸브 조립체(300)의 3차원 도면을 도시하며, 도 3B는 밸브 조립체(300)의 측면도를 도시하고, 도 3C는 밸브 조립체(300)의 상면도를 도시한다. 케이싱(302)은 코일(304)과 칩(306)을 수용하는 원형 벽 부분(308)을 가질 수 있다. 벽 부분(308)은 벽 부분(308)에 걸쳐 내측으로 돌출하는 벽(309A)의 립(309)을 가질 수 있다. 케이싱(302)은, 벽 부분(308) 내에 중심에 맞추어지고 벽(311)에 의해 둘러싸인 내부 챔버(307)를 더 포함할 수 있다. 원주 내부 렛지(circumferential inner ledge)(323)는 내부 챔버(307)로 돌출할 수 있다. 도 3B에 도시된 바와 같이, 내부 챔버(307)의 일부는, 케이싱(302)이 나머지 케이싱(302)으로부터 의료용 임플란트(예를 들어, 조직 확장기)로 돌출하는 중심 부분(312)을 갖도록 벽 부분(308)보다 더 깊은 깊이로 연장될 수 있다. 중심 부분(312)은 그 돌출부의 가장 먼 단부에 보강 팁(315)을 가질 수 있다. 하나 이상의 유체 구멍(314)은 내부 챔버(307)로부터 중심 부분(312)을 통해 통과할 수 있다. 케이싱(302)은 벽(311) 주위로 원주 방향 외부 렛지(317)를 더 가질 수 있다. 외부 렛지(317)는 하나 이상의 노치(319)를 포함할 수 있다.
밸브 조립체(300)는 조직 확장기의 쉘 내에 설치되도록 구성될 수 있다. 밸브 조립체(300)는 예를 들어 몰딩된 PEEK와 같은 생체 적합성, 비-자성, 비-강자성 재료로 제조될 수 있다. 밸브 조립체(300)는 밸브 조립체(300)가 설치된 조직 확장기에 유체를 주입하는데 사용되는 주사기의 캐뉼러와 같은 캐뉼라에 의해 관통되는 것을 방지하기에 충분한 경도를 가질 수 있다. 밸브 조립체(300)는 코일(304)이 밸브 조립체(300)의 원주 내에 끼워질 수 있는 크기 및 형상을 가질 수 있다.
코일(304)은, 예를 들어, 구리선 또는 알루미늄선과 같은 금속 와이어로 제조된 권취된 무선 주파수(RF) 안테나 코일일 수 있다. 일부 실시예에서, 코일(304)은 에나멜 와이어, 예를 들어, 폴리머로 코팅된 와이어로 제조될 수 있다. 적합한 중합체는 예를 들어 폴리비닐 포르말(Formvar), 폴리우레탄, 폴리아마이드, 폴리에스테르, 폴리에스테르-폴리이미드, 폴리아마이드-폴리이미드(또는 아마이드-이미드) 및 폴리이미드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 코일(304)은 예를 들어 엘렉트라솔라 에나멜 구리선과 같은 에나멜 구리선으로 제조될 수 있다.
코일(304)은 캐뉼러가 밸브 조립체(300)의 중심 챔버(307) 내로 통과할 수 있는 코어 또는 중심 부분의 프레임을 형성하는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 코일(304)은 또한 예를 들어 감긴 코일의 중심을 검출하도록 구성된 판독기에 의해 검출되는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 코일(304)은 밸브 조립체, 예를 들어 밸브 조립체(300)를 찾는데 사용되는 판독기에 대해 예를 들어 "표적 요소"로서의 역할을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 코일(304)은 규칙적인 중공 원통형 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어, 약 10㎜ 내지 약 50㎜, 예를 들어, 약 10㎜ 내지 약 40 ㎜, 약 15 ㎜ 내지 약 35 ㎜, 약 15㎜ 내지 약 25㎜, 약 20㎜ 내지 약 35㎜, 또는 약 22 내지 약 27 ㎜의 외부 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 코일(304)은 약 24㎜, 약 24.6㎜, 약 25㎜, 약 25.3㎜, 약 26㎜ 또는 약 26.2㎜의 외부 직경을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 코일(304)은 약 10㎜ 내지 약 50㎜, 예를 들어, 약 10㎜ 내지 약 40㎜, 약 10㎜ 내지 약 35㎜, 약 15㎜ 내지 약 35㎜, 약 15㎜ 내지 약 30㎜, 약 15㎜ 내지 약 25㎜, 또는 약 18㎜ 내지 약 22㎜의 내부 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 코일(304)은 약 18㎜, 약 19㎜, 약 19.5㎜, 약 20㎜, 약 20.1㎜, 약 20.3㎜, 약 20.4㎜, 약 20.5㎜, 약 20.6㎜ 약 20.7㎜, 약 21㎜ 또는 약 22㎜의 내부 직경을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 코일(304)은 약 1㎜ 내지 약 20㎜, 예를 들어, 약 1㎜ 내지 약 15㎜, 약 1㎜ 내지 약 13㎜, 약 1㎜ 내지 약 10㎜, 약 1㎜ 내지 약 8㎜, 약 1㎜ 내지 약 5㎜, 또는 약 1㎜ 내지 약 4㎜의 높이를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 코일(304)은 약 1㎜, 약 2㎜, 약 2.1㎜, 약 2.2㎜, 약 2.5㎜, 약 2.7㎜, 약 2.8㎜, 약 2.9㎜, 약 3㎜, 약 3.2㎜, 약 3.4㎜, 약 3.6㎜, 약 3.8㎜, 약 3.9㎜ 또는 약 4.0㎜의 높이를 가질 수 있다.
코일(304)은 외부 판독기(예를 들어, 본 명세서에서 더 설명되는 판독기(800))에 의해 유도되기에 충분한 임의의 횟수로 감긴 선회부로 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 코일(304)은 약 10 회 내지 약 2000회 감긴 선회부로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 코일(304)은 예를 들어 약 100회 내지 약 1500회, 약 500회 내지 약 1100회, 또는 약 800회 내지 약 1000회 감긴 선회부로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 코일(304)은 예를 들어 약 500회, 약 700회, 약 800회, 약 1000회, 약 1100회 또는 약 1200회 감긴 선회부로 형성될 수 있다.
칩(306)은 예를 들어, 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 칩(예를 들어, 칩(110))과 같은 이 기술 분야에 알려진 RF 칩일 수 있다. 일반적으로, 칩(110)에 대해 본 명세서의 개시 내용은 칩(306)에 대해서도 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 칩(306)은 ASIC일 수 있다. 칩(306)은 커패시터를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. 일부 실시예에서, 칩(306)은, 전력이 공급될 때, 칩(110)이 이러한 식별 데이터를 반송할 수 있도록 일련 번호와 같은 식별 데이터로 프로그래밍된 ASIC일 수 있다. 일부 실시예에서, 칩(306)은 센서일 수 있거나 또는 칩(110)에 대하여 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 센서와 짝을 이룰 수 있다. 밸브 조립체(300)의 대안적인 실시예에서 칩(306)이 없을 수 있다. 이러한 경우에, 코일(304)은 기본적으로 밸브 조립체(300)를 찾는 것을 돕기 위한 표적 요소로서 사용될 수 있다.
밸브 조립체(300)의 케이싱(302)은 내부 챔버(307)뿐만 아니라 벽 부분(308) 내에 코일(304) 및 칩(306)을 수용할 수 있는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 밸브 조립체(300)의 벽 부분(308)은 코일(304) 및 예를 들어 코일(304)에 연결된 칩(306)을 수용하기 위해 대체로 원형인 형상을 가질 수 있다. 밸브 조립체(300)의 벽 부분(308)은 도 3A 내지 도 3C에서 개방된 것으로 도시되어 있으나; 일부 실시예에서, 코일(304) 및 칩(306)을 포함하는 원형 벽 부분(308)은, 예를 들어, 케이싱(302)의 몸체를 이루는 생체 적합성 재료(예를 들어, PEEK) 또는 다른 생체 적합성 재료(예를 들어, 실리콘)와 같은 생체 적합성 재료에 의해 밸브 조립체(300)의 나머지로부터 폐쇄되고 밀봉될 수 있다.
벽 부분(308)에 걸쳐 돌출될 수 있는 립(309)은 예를 들어 밸브 조립체(300)를 덮을 수 있는 돔과 상호 맞물도록(interlock) 구성될 수 있다. 이러한 돔은, 예를 들어, 도 4에 도시되어 있고, 본 명세서에 더 설명된, 예를 들어, 통합 포트 돔(310)일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 립(309)은 상이한 방향으로(예를 들어, 벽 부분(308)으로부터 바깥쪽으로 그리고 멀어지는 방향으로) 돌출할 수 있고, 또는 밸브 조립체(300)를 다른 방식으로 덮을 수 있는, 예를 들어, 돔에 부착하기 위해 간헐적으로 돌출부를 포함할 수 있다.
내부 챔버(307)는 코일(304) 및 벽(308)의 반경방향 내측에 있다. 일부 실시예에서, 내부 챔버(307)는 원통형 형상, 대접 형상 또는 두 형상을 모두 갖는 형상일 수 있다. 일부 실시예에서, 내부 챔버(307)는 예를 들어 벽 부분(308)보다 더 깊은 깊이를 가져서, 내부 챔버의 일부 또는 전부는, 예를 들어, 도 3B 및 도 4에 도시된 바와 같이 케이싱(312)의 나머지(예를 들어, 벽 부분(308)) 아래로 돌출될 수 있는 중심 부분(312) 내로 연장될 수 있다. 내부 챔버(307)는 예를 들어 캐뉼러, 주사기 또는 다른 유체 주입 장치로부터 예를 들어 유체를 수용하도록 구성될 수 있다. 유체 구멍(314)은 내부 챔버(307)로부터 케이싱(302)을 통해 및 중심 부분(312)으로 연장되어, 유체가 내부 챔버(307)로부터 유체 구멍(314)을 통해, 예를 들어 밸브 조립체(300)가 설치된 의료용 임플란트로 통과할 수 있도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 구멍(314)은, 유체가 내부 챔버(307)로부터 외측으로, 예를 들어 의료용 임플란트 내로는 통과하고, 내부 챔버(307)로는 되돌아가지 않도록 구성된 밸브, 예를 들어, 일방향 밸브(예를 들어, 덕빌(duck bill) 밸브)를 포함할 수 있다. 내부 챔버(307)의 하부 표면은 예를 들어 캐뉼러, 주사기 또는 다른 주입 수단이 관통하는 것을 방지하기 위해 내부 팁(315)에 의해 보강될 수 있다.
도 4는, 밸브 조립체(300)(그 단면도가 도시됨) 및 통합 포트 돔(310)을 포함할 수 있는 통합 포트 조립체(400)의 측면도를 도시한다. 통합 포트 돔(310)은 단차(step)(316)를 포함할 수 있으며, 이 단차는 패치 부분(314)이 임플란트 벽에 걸쳐 놓이도록 통합 포트 조립체(400)가 설치될 수 있는 임플란트의 벽에 있는 애퍼처의 에지(edge)에 끼워 맞춰지도록 구성될 수 있다. 통합 포트 돔(310)은 플랜지(312)를 더 구비할 수 있고, 이 플랜지는 밸브 조립체(300)의 립(309)과 상호 맞물려, 밸브 조립체(300)를 통합 포트 돔(310)에 연결하도록 구성될 수 있다. 패치 부분(314)은 플랜지(312) 및 밸브 조립체(300)보다 더 넓다.
통합 포트 돔(310)은 통합 포트 조립체(400)가 설치될 수 있는 임플란트의 표면뿐만 아니라 환자 조직과 인터페이스하기에 적합한 생체 적합성 재료로 제조될 수 있다. 통합 포트 돔(310)의 일부 또는 전부는 주입 장치가 통합 포트 돔(310)을 관통하여 밸브 조립체(300)의 내부 챔버(307) 내에 유체를 주입할 수 있도록 예를 들어 캐뉼러, 주사기 또는 다른 주입 장치에 의해 관통될 수 있는 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 통합 포트 돔은 자가 밀봉 재료로 제조되어서, 통합 포트 돔(310)이 주입 장치에 의해 관통되고 나서 주입 장치가 제거될 때, 통합 포트 돔이 관통 부위를 밀봉해서, 유체가 밸브 조립체(300)를 빠져 나가는 것을 방지할 수 있도록 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 통합 포트 돔(310)은 실리콘 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 통합 포트 돔(310)은 가황될 수 있는 실리콘 재료로 제조될 수 있다.
통합 포트 돔(310)은 예를 들어 밸브 조립체(300)와 단단히 상호 맞물리는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 아래에서 더 설명된 도 5B 및 도 5C에 도시된 바와 같이, 통합 포트 돔(310)의 플랜지(312)는, 밸브 조립체(300)의 립(309)과 상호 맞물릴 때, 밸브 조립체(300)의 벽 부분(308)의 임의의 개구를 덮어서, 벽(308) 내의 코일(304)(및 칩(306))을 밀봉하고, 코일(304) 및 칩(306)이 유체에 노출되는 것을 방지하는 크기를 갖도록 더 구성될 수 있다.
도 5A, 도 5B 및 도 5C는 예시적인 임플란트 쉘(500)에 설치된 통합 포트 조립체(400)를 도시한다. 임플란트 쉘(500)은 예를 들어 도 5A에 도시된 바와 같은 조직 확장기의 쉘일 수 있다. 일부 실시예에서, 임플란트 쉘은 실리콘으로 제조될 수 있으나; 임의의 생체 적합성 재료의 임플란트 쉘은 통합 포트 조립체(400)와 관련하여 사용될 수 있다. 통합 포트 조립체(400)는 임플란트 쉘(500)의 애퍼처(502) 내에 설치될 수 있다. 통합 포트 조립체의 밸브 조립체(300)는 임플란트 쉘(500) 내에 위치될 수 있다. 통합 포트 돔(310)은 밸브 조립체(300)에 부착될 수 있고, 패치 부분(314)은 임플란트 쉘(500) 외부에 위치될 수 있다. 도 5A에서, 통합 포트 돔(310)의 패치 부분(314)은, 통합 패치 부분(314)이 임플란트 쉘(500)의 일부 표면 영역과 오버랩될 수 있는 정도를 나타내는 파선으로 도시된다. 통합 포트 돔(310)의 다른 부분은 밸브 조립체(300)를 도시하기 위해 도시되지 않았다, 일부 실시예에서, 패치 부분(314) 및 임플란트 쉘(500)은 예를 들어 가황, 접착 또는 다른 방법에 의해 서로 부착될 수 있다.
도 5B는 임플란트 쉘(500)에 설치된 통합 포트 조립체(400)의 단면도를 도시한다. 도 5B에 도시된 바와 같이, 임플란트 쉘(500)의 애퍼처(502)의 에지는, 통합 포트 돔(310)의 단차(316)의 각도에 상보적인 방식으로 경사져서, 단차(316)에 꼭 맞게 끼워질 수 있다. 이러한 방식으로 그리고 패치 부분(314)을 임플란트 쉘(500)에 오버랩하고 부착함으로써, 통합 포트 조립체(400)는 임플란트 쉘(500)의 애퍼처(502) 내에 밀봉되고 고정될 수 있다.
도 5C는 도 5B와 같은 임플란트 쉘(500)에 설치된 통합 포트 조립체(400)의 동일한 단면도를 도시한다. 또한, 도 5C는 예시적인 캐뉼러(504)가 통합 포트 돔(310)을 관통하여 내부 챔버(307)에 도달할 수 있는 방식을 도시한다. 캐뉼러(504)는 유체를 내부 챔버(307)로 전달하고 나서 임플란트 쉘(500)의 내부로 전달하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 통합 포트 돔(310)은 실리콘 재료와 같은, 자기 밀봉 재료로 제조되어, 캐뉼러(504)가 회수될 때, 통합 포트 돔(310)이 내부 챔버(307) 및 임플란트 쉘(500) 내부의 유체를 밀봉하도록 할 수 있다.
도 6은 밸브 조립체(610) 및 통합 포트 돔(620)을 포함할 수 있는 또 다른 예시적인 통합 포트 조립체(600)를 도시한다. 밸브 조립체(610)는 립(619)을 갖는 벽(615)에 의해 둘러싸인 주 챔버(612)를 포함할 수 있다. 립(619)은 내부 에지(619E)를 갖는다. 주 챔버(612)는 통합 포트 돔(620)을 향하도록 구성된 에지(619E)에 의해 한정된 상부 개구를 가질 수 있고, 통합 포트 돔(620)의 플러그(621)를 수용할 수 있다. 주 챔버(612)의 벽(615)은 주 챔버(612)로부터 밸브 조립체(610) 밖으로 통과할 수 있는 하나 이상의 유체 구멍(618)을 가질 수 있다. 코일(616)은 코일(616)이 주 챔버(612) 아래의 중심에 위치되도록 니들 정지 표면(617)에 의해 주 챔버(612)로부터 분리된 코일 하우징(614) 내에 위치될 수 있다. 통합 포트 돔(620)은, 플러그(621) 및 밸브 조립체(610)보다 더 넓은 폭을 가질 수 있고 플러그(621)와 통합될 수 있는 패치(622)를 가질 수 있다. 패치(622)와 플러그(621) 사이의 플랜지(626)는 밸브 조립체(610)의 립(619)을 수용하고 이 립과 상호 맞물리도록 구성될 수 있다. 통합 포트 돔(620)은 또한 통합 포트 조립체(600)가 설치될 수 있는 임플란트의 벽과 인터페이스하도록 구성된 단차(624)를 가질 수 있다.
통합된 포트 조립체(600)의 양상은 일반적으로 통합된 포트 조립체(400)의 양상과 유사할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 밸브 조립체(610)는, PEEK와 같은 생체 적합성, 비-강자성 재료와 같은, 밸브 조립체(300)를 제조할 수 있는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 또한, 밸브 조립체(610)의 주 챔버(612)는 예를 들어 캐뉼라, 주사기 또는 다른 유체 증착 장치로부터 유체를 수용하는 크기, 형상 및 구성을 가질 수 있다는 점에서 주 챔버(612)는 밸브 조립체(300)의 내부 챔버(307)와 유사한 기능을 가질 수 있다. 주 챔버(612)의 내부 표면(617)은 예를 들어 주 챔버(612) 내에 유체를 증착하는 캐뉼라에 의해 천공되는 것을 방지 또는 저지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 내부 표면(617)은 유체 증착 장치에 의해 천공되는 것을 방지 또는 저지하도록 구성된 밀도, 경도 또는 두께를 갖는 재료로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 내부 표면(617)을 포함하는 주 챔버(612)는 생체 적합성 PEEK로 제조될 수 있다.
코일(616)은 도 3A 내지 도 5C를 참조하여 이전에 개시된 코일(304)에 대한 크기, 형상, 구성, 재료 및 구조 면에서 유사할 수 있다. 코일(616)은 코일 하우징(614) 내에 수용될 수 있다. 일부 실시예에서, 코일 하우징(614)은 밀봉 차폐되어서, 유체가 코일 하우징(614)에 진입하거나 이를 빠져 나갈 수 없도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 코일 하우징은 도시된 바와 같이 원통형일 수 있고, 코일(616)이 주 챔버(612)와 또한 동축이도록 주 챔버(612)와 동축일 수 있다. 이러한 방식으로, 코일(616)의 위치는 주 챔버(612)의 중심 또는 대략 중심을 찾는데 사용될 수 있다. 코일 하우징(614)은, 예를 들어, 주 챔버(612)보다 더 작은 원주를 갖는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 코일 하우징(614)은 주 챔버(612)와 동일하거나 거의 동일한 원주를 가질 수 있다.
도시되지는 않았지만, 코일(616)은 코일(304)에 연결된 칩(306)과 유사하게 칩에 결합될 수 있다. 이러한 칩은 본 명세서의 다른 곳에 개시된 칩의 특성 및 기능 중 임의의 것을 가질 수 있다.
통합 포트 돔(620)은 통합 포트 조립체(400)의 통합 포트 돔(310)과 형상, 구조 및 구성 재료가 유사할 수 있다. 예를 들어, 통합 포트 돔(620)의 플러그(621)는 예를 들어, 주 챔버(612)의 립(619)에 꼭 맞게 상호 맞물릴 수 있는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 통합 포트 돔(310)과 같은 통합 포트 돔(620)은 실리콘과 같은 자가 밀봉 능력을 갖는 생체 적합성 재료로 제조될 수 있다.
도 7A 및 도 7B는 통합 포트 조립체(600)의 3차원 도면을 도시한다. 특히, 도 7A는 임플란트 쉘(700)의 개구(702) 내에 설치된 통합 포트 조립체를 도시한다. 통합 포트 조립체(400) 및 임플란트 쉘(500)의 경우와 같이, 임플랜트 쉘(700)의 개구(702)의 에지는 단차(624)에 꼭 맞게 끼워지도록 통합 포트 돔(620)의 단차(624)의 각도와 상보적으로 각질 수 있다. 도 7A 및 도 7B에 도시된 바와 같이, 코일(616)의 위치는 코일 하우징(614) 내에 파선으로 표시되어 있다. 통합 포트 돔(620)은 통합 포트 돔과 임플란트 쉘(700) 사이에 밀봉을 형성하도록 임플란트 쉘(700)의 외부 표면에 부착될 수 있다.
통합 포트 조립체(400, 600)와 같은 본 명세서에 개시된 통합 포트 조립체는 조직 확장기와 같은, 예를 들어, 채워지거나 및/또는 리필될 필요가 있는 임플란트의 리필 포트로서 기능할 수 있다. 이것은 도 10A 내지 도 10C와 관련하여 본 명세서에 더 설명된다.
통합 포트 조립체(예를 들어, 통합 포트 조립체(400, 600))를 갖는 조직 확장기와 같은 임플란트는 통합 포트 조립체(예를 들어, 통합 포트 조립체(400, 600))를 통해 조직 확장기를 팽창 또는 수축시키는 것과 같은, 임플란트에 대한 변화를 제어하기 위한 하나 이상의 전자 구성 요소를 추가로 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 본 명세서에 개시된 것과 같은 통합 포트 조립체를 갖는 조직 확장기는 통합 포트 조립체를 통해 확장기를 원격으로 채우는/팽창시키는 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 양태에서, 팽창 및 수축은 하나 이상의 알고리즘 또는 미리 결정된 파라미터들에 따라 자동으로 수행될 수 있고 및/또는 센서 패키지와 무선 통신하는 태블릿 컴퓨터 또는 다른 전자 장치의 사용자 인터페이스를 통해 제공된 명령과 같은 사용자 입력에 의해 제어될 수 있다. 적어도 하나의 예에서, 팽창/수축은 판독기에 설정된 파라미터에 따라 제어되고, 판독기의 LED 디스플레이 출력에 표시될 수 있다. 본 발명에 따른 판독기는 이하 더 상세하게 설명된다.
플랫폼 판독기
본 발명은 또한 본 명세서에 개시된 트랜스폰더, 센서 및 통합 포트 조립체와 함께 사용하기 위한 판독기를 포함한다. 일반적으로, 본 명세서에 개시된 트랜스폰더 및 집적된 포트 조립체는 상업적으로 이용 가능한 다양한 RF 판독기와 호환 가능할 수 있다. 추가적으로, 가변 강도 및 가변 주파수에서 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있는, 다수의 유형의 트랜스폰더 및 코일과 호환될 수 있는 판독기가 본 명세서에 개시된다. 주어진 트랜스폰더 또는 코일을 검출하기 위해, 스위프 주파수에서 신호들을 방송하고, 반송으로 가변 강도의 신호들을 수신하고, 주어진 트랜스폰더 또는 코일로부터의 반송 신호들을 최상으로 픽업하기 위해 가장 강한 수신 신호에 대응하도록 방송 신호를 조절할 수 있는 플랫폼 판독기가 본 명세서에 개시된다.
도 8은 본 발명에 따른 예시적인 플랫폼 판독기(800)의 구성 요소들의 블록도를 도시한다. 플랫폼 판독기(800)는 하나 이상의 USB 연결부(804) 및 디스플레이(806)를 가질 수 있는 마이크로제어기(802)를 포함한다. 플랫폼 판독기(800)는 또한 마이크로제어기(802)에 연결된 하나 이상의 전원 공급 장치(808)를 포함할 수 있다. 마이크로제어기(802)는 클록 생성기(810)를 제어할 수 있고, 클록 생성기는 드라이버/증폭기(812)를 제어할 수 있다. 드라이버/증폭기(812)는 안테나(814)에 연결될 수 있다. 안테나(814)는 아날로그 프론트 엔드(analog front end)(818)에 연결될 수 있는 변환기(transformer)(816)에 연결될 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(820)는 아날로그 프론트 엔드(818) 및 마이크로제어기(802)에 연결될 수 있다.
안테나(814)는 또한 로그 증폭기(824)에 연결될 수 있다. 픽업 안테나(822)는 또한 로그 증폭기(824)에 연결될 수 있다.
마이크로제어기(802)는, 예를 들어, 다양한 구성 요소로부터 데이터를 수신할 수 있고, 또한 그 기능을 수행하도록 다양한 구성 요소에 명령할 수 있는, 집적 회로 상의 소형 컴퓨터일 수 있다. 예를 들어, 마이크로제어기(802)는 메모리 및 프로그래밍 가능한 입력/출력 주변 장치뿐만 아니라 하나 이상의 컴퓨터 처리 장치(CPU)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로제어기(802)는 예를 들어 USB 연결부(804)일 수 있는 디지털 연결을 통해 입력 및 명령을 수신할 수 있다. 대안적인 실시예에서, USB 연결부(804)는 eSATA 연결, 파이어와이어 연결, 이더넷 연결 또는 무선 연결과 같은 다른 유형의 연결부일 수 있다. 연결부(804)는 예를 들어 컴퓨터와 같은 마이크로제어기(802)를 프로그래밍할 수 있는 입력/출력 장치에 마이크로제어기(802)를 연결할 수 있다.
마이크로제어기(802)는 예를 들어 LED 디스플레이일 수 있는 디스플레이(806)를 더 가질 수 있다. 디스플레이(806)는 마이크로제어기(802)에 의해 송수신되는 계산, 입력, 출력, 및 명령을 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이(806)는 예를 들어 연결부(804)를 통해 수신된 명령 또는 입력을 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 디스플레이(806)는 단순히 일련의 디스플레이 조명일 수 있다. 더 대안적인 실시예에서, 디스플레이(806)는 LCD 디스플레이 또는 다른 디스플레이와 같은 비-LED 디스플레이일 수 있다.
플랫폼 판독기(800)는 하나 이상의 전력 공급 장치(808)를 더 포함할 수 있다. 전력 공급 장치(808)는 예를 들어, 교류 전력 공급 장치, 직류 전류 전력 공급 장치, 배터리 전력 공급 장치 등을 포함하는 플랫폼 판독기(800)의 요소와 호환 가능한 임의의 유형의 전력 공급 장치를 포함할 수 있다. 도 8에서, 전력 공급 장치(808)는 마이크로제어기(802)에 연결된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 추가 실시예에서, 전력 공급 장치는 추가적으로 또는 대안적으로 플랫폼 판독기(800)의 임의의 다른 구성 요소에 연결될 수 있다.
마이크로제어기(802)는 드라이버/증폭기(812)에 연결될 수 있는 클록 생성기(810)에 연결될 수 있다. 클록 생성기(810)는 정확한 주파수 및/또는 파장을 갖는 타이밍 신호를 제공할 수 있는 회로일 수 있으며, 이 회로를 통해 마이크로제어기(802)는 원하는 속력 또는 간격으로 스위프 방송 신호를 출력하도록 드라이버/증폭기(812)에 명령할 수 있다. 드라이버/증폭기(812)는 예를 들어, RF 신호를 생성하는 드라이버 및 저전력 RF 신호를 생성하고 이 신호를 고전력 신호로 증폭할 수 있는 전자 증폭기를 포함할 수 있다. 드라이버/증폭기(812)는 예를 들어, 솔리드 스테이트(solid state) 또는 진공관 증폭기와 같은 이 기술 분야에 알려진 임의의 유형의 RF 드라이버/증폭기를 포함할 수 있다.
드라이버/증폭기(812)는 안테나(814)에 연결될 수 있다. 안테나(814)는 예를 들어 RF 안테나일 수 있다. 안테나(814)는 한편으로는 아날로그 프론트 엔드(818) 및 ADC(820)에 연결된 변환기(816)에 연결될 수 있다. 함께, 변환기(816), 아날로그 프론트 엔드(818), 및 ADC(820)는 안테나(814)로부터 신호, 예를 들어, 반송파 신호 및 변조된 신호를 수신 및 처리하고, 이들 신호를 마이크로제어기(802)로 반송하기 위해 디지털 값으로 변환하도록 구성될 수 있다. 특히, 변환기(816)는 안테나(818)로부터 수신된 고전압 신호를 변환하고, 이 변환된 신호를, 판독기(800)의 다른 요소(예를 들어, 아날로그 프론트 엔드(818), ADC(820) 및/또는 마이크로제어기(802))들을 손상시키지 않으면서, 다른 요소들에 의해 처리될 수 있는 전압으로 변환하도록 구성될 수 있다. 아날로그 프론트 엔드(818)는 변환기(816)로부터 수신 및 변환된 신호의 일부를 필터링하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 아날로그 프론트 엔드(818)는 수신된 신호들을 처리하여, 안테나(814)에 의해 방송되는 신호와 동일한 파장 및/또는 주파수를 갖는 반송파 신호를 제거하여, 변조된 신호(예를 들어, 안테나(814)로부터 신호를 수신하고 반송한 트랜스폰더에 의해 변조된 신호)만을 남기도록 구성될 수 있다. ADC(820)는 필터링된 변조된 신호를 디지털 값으로 변환하도록 구성될 수 있다.
안테나(814)는 또한 선택적인 픽업 안테나(822)에 연결될 수 있는 로그 증폭기(824)에 더 연결될 수 있다. 픽업 안테나(822)는 더 약한 신호를 픽업하는 것을 보조하도록 구성된 추가적인 안테나 역할을 할 수 있다. 안테나(814) 또는 픽업 안테나(822)에 의해 수신된 약한 신호는 로그 증폭기(824)에 의해 증폭되어 ADC(826)로 전달될 수 있다. 로그 증폭기(824)는 약한 신호를 수신하고 이 수신한 신호를 로그 스케일로 증폭하여, ADC(826) 및 마이크로제어기(802)에 의해 처리할 수 있도록 구성된 증폭기일 수 있다. ADC(826)는 로그 증폭기(824)로부터 수신된 신호를 변환하고, 이 변환된 신호를, ADC(826)로부터 수신된 신호의 강도를 평가하도록 구성될 수 있는 마이크로제어기(802)에 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 플랫폼 판독기(800)는 신호 강도의 폭에 걸쳐 신호를 평가하고 처리할 수 있다.
판독기(800)의 일부 실시예에서, 마이크로제어기(802)는 예를 들어 드라이버/증폭기(812)에 직접 연결될 수 있다. 이러한 실시예에서, 마이크로제어기(802)는 클록 생성기(810)에 의해 신호를 생성함이 없이 드라이버/증폭기(802)에 신호 주파수 및 파장을 직접 제공하도록 구성될 수 있다.
판독기(800)의 요소들은 영구적으로 또는 제거 가능하게 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 안테나(814) 및/또는 픽업 안테나(822)는 판독기(800)의 다른 요소에 제거 가능하게 부착될 수 있다.
도 9는 주어진 트랜스폰더에 대해 최적화된 주파수를 갖는 신호를 방송하는 방법(900) 단계들을 블록도 형태로 도시한다. 방법(900)은 예를 들어 플랫폼 판독기(800)를 사용하여 수행될 수 있다. 단계(900)에 따라, 클록 생성기는 신호 드라이버/증폭기에 스위프 범위의 주파수를 연속적으로 제공하는데 사용될 수 있다. 단계(904)에 따라, 신호 드라이버/증폭기는 제공된 스위프 범위의 주파수를 갖는 신호를 주 안테나를 통해 연속적으로 방송하는데 사용될 수 있다. 단계(906)에 따라, 주 안테나의 범위 내에서 트랜스폰더로부터 반송된 신호는 주 안테나를 통해 연속적으로 모니터링될 수 있다. 단계(908)에 따라, 임의의 반송된 신호가 약하거나 존재하지 않는지 여부에 관한 결정이 이루어질 수 있다. 만약 그렇지 않다면(즉, 반송된 신호가 강하다면), 단계(910)에 따라, 변환기가 반송된 신호를 전압 차로 연속적으로 변환하는데 사용될 수 있다. 만약 그렇다면, 단계(912)에 따라, 픽업 안테나가 더 약한 신호들을 연속적으로 모니터링하는데 사용될 수 있고, 단계(914)에 따라, 로그 증폭기가 픽업 안테나에 의해 수신된 신호를 증폭하고 이 증폭된 신호를 전압 차로 변환하는데 사용될 수 있다. 단계(916)에 따라, 아날로그-디지털 컨버터는 (단계(910) 또는 단계(914)에서 변환된) 전압 차를 디지털 값으로 연속적으로 변환하고 디지털 값을 마이크로제어기에 전송하는데 사용될 수 있다. 단계(918)에 따라, 마이크로제어기는 가장 높은 수신 디지털 신호를 결정하는데 사용될 수 있다. 단계(920)에 따라, 마이크로제어기는 가장 높은 수신 디지털 신호에 대응하는 방송 신호의 주파수를 결정하는데 사용될 수 있다. 단계(922)에 따라, 마이크로제어기는 결정된 주파수를 신호 드라이버/증폭기에 제공하도록 클록 생성기에 명령하는데 사용될 수 있다. 단계(924)에 따라, 신호 드라이버/증폭기는 결정된 주파수를 갖는 신호를 방송한다.
방법(900)에 따르면, 클록 생성기는 신호 드라이버/증폭기에 스위프 범위의 주파수를 연속적으로 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 플랫폼 판독기(800)에 대해, 마이크로제어기(802)는 신호 드라이버/증폭기(812)에 스위프 범위의 주파수를 제공하라는 명령을 클록 생성기(810)에 제공할 수 있다. 주파수는 예를 들어, 약 80㎑ 내지 약 400㎑의 범위일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 주파수는 예를 들어 약 80㎑ 내지 약 300㎑, 약 100㎑ 내지 약 250㎑, 약 100㎑ 내지 약 200㎑, 약 110㎑ 내지 약 150㎑, 약 110㎑ 내지 약 140㎑, 또는 약 120㎑ 내지 약 150㎑의 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 스위프 범위의 주파수는 일반적으로 사용되거나 표준화된 주파수, 예를 들어, 약 125㎑ 및/또는 134.2㎑를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 스위프 범위의 주파수는 통상적으로 사용되거나 표준화된 주파수에서 3㎑ 또는 4㎑ 초과하고 미만인 범위에 걸쳐 있을 수 있는데, 예를 들어, 약 121㎑ 내지 약 129㎑, 또는 약 130.2㎑ 내지 약 138.2㎑의 범위에 걸쳐 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 스위프 범위의 주파수가 제공되는 속력은 예를 들어, 주파수의 범위의 크기 및/또는 스위프가 반복되는 횟수에 의존할 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 1초 미만 동안 스위프 범위의 주파수가 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 1초 이상 동안 스위프 범위의 주파수가 제공될 수 있다.
단계(904)에 따라, 신호 드라이버/증폭기(예를 들어, 드라이버/증폭기(812))는 제공된 스위프 범위의 주파수를 갖는 신호를 주 안테나(예를 들어, 안테나(814))를 통해 연속적으로 방송하는데 사용될 수 있다. 신호 드라이버/증폭기는 예를 들어, 마이크로제어기(802)와 같은 제어기에 의해 신호를 연속적으로 방송하기 시작할 것을 명령받을 수 있다.
단계(906)에 따라, 주 안테나의 범위 내에서 트랜스폰더로부터 반송된 신호는 주 안테나(예를 들어, 안테나(814))를 통해 연속적으로 모니터링될 수 있다. RF 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))와 같은 안테나의 범위 내에서 트랜스폰더로부터 반송된 신호의 존재 및/또는 강도는, 예를 들어, 드라이버 증폭기(812)에 의해 단계(904)에서 방송된 주파수에 의존할 수 있다. 트랜스폰더는 예를 들어 125㎑와 같은 특정 주파수에서 가장 강한 신호를 반송하도록 구성될 수 있다. 따라서, 신호 드라이버/증폭기가 스위프 방송의 주파수에 접근함에 따라, 트랜스폰더로부터 반송된 신호는 증가하고 이 주파수에서 피크를 나타낼 수 있다.
단계(908)에 따라, 임의의 반송된 신호가 약하거나 존재하지 않는지 여부에 관한 결정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 임의의 수신된 신호가 변환기(816), 아날로그 프론트 엔드(818) 및 ADC(820)에 의해 처리된 후에, 마이크로제어기(802)에 의해 수신된 신호의 강도가 낮거나 신호가 없는 것에 의해 이러한 결정이 이루어질 수 있다. 만약 그렇지 않다면(즉, 반송된 신호가 강하다면), 단계(910)에 따라, 변환기는 반송된 신호를 전압 차로 연속적으로 변환하는데 사용될 수 있다. 만약 그렇다면, 단계(912)에 따라, 더 약한 신호를 모니터링하기 위해 주 안테나(예를 들어, 안테나(814))에 더하여 픽업 안테나(예를 들어, 픽업 안테나(822))가 사용될 수 있고, 단계(914)에 따라 로그 증폭기(예를 들어, 로그 증폭기(824))는 픽업 안테나 또는 주 안테나에 의해 수신된 약한 신호를 증폭하고 이 증폭된 신호를 ADC(예를 들어, ADC(820) 또는 ADC(826))에 의해 변환될 수 있는 전압 차로 변환하는데 사용될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 더 약한 신호를 모니터하기 위해 주 안테나에 더하여 픽업 안테나(예를 들어, 픽업 안테나(822))가 사용될 수 있고, 로그 증폭기(예를 들어, 로그 증폭기(824))는, 임의의 반송된 신호가 약하거나 존재하지 않는지를 먼저 결정하지 않고, 픽업 안테나 또는 주 안테나에 의해 수신된 더 약한 신호를 증폭하는데 사용될 수 있다.
단계(916)에 따라, 아날로그-디지털 컨버터는 (단계(910) 또는 단계(914)에서 변환된) 전압 차를 디지털 값으로 연속적으로 변환하고 디지털 값을 마이크로제어기에 전송하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, ADC(820)는 변환기(816)에 의해 변환된 전압 차를 연속적으로 변환하는데 사용될 수 있고, ADC(826)는 로그 증폭기(824)에 의해 증폭된 전압 차를 연속적으로 변환하는데 사용될 수 있다. 단계(918)에 따라, 마이크로제어기(예를 들어, 마이크로제어기(802))는 (ADC(820) 및 ADC(826)로부터 수신된 디지털 신호들의 결합된 풀(pool)로부터) 가장 높은 수신 디지털 신호를 결정하는데 사용될 수 있다.
단계(920)에 따라, 마이크로제어기는 가장 높은 수신된 디지털 신호에 대응하는 방송 신호의 주파수를 결정하는데 사용될 수 있다. 가장 높은 수신된 디지털 신호는 하나 이상의 안테나(예를 들어, 안테나(814) 및 픽업 안테나(822))의 부근에서 트랜스폰더로부터 가장 깨끗한 반송 신호를 수신하기 위한 최적의 방송 신호에 대응할 수 있다.
단계(922)에 따라, 마이크로제어기는 결정된 주파수를 신호 드라이버/증폭기에 제공하도록 클록 생성기에 명령하는데 사용될 수 있으며, 이후 단계(924)에 따라 신호 드라이버/증폭기는 결정된 주파수를 갖는 신호를 방송할 것을 명령받을 수 있다.
이에 의해, 전술한 방법은 신호 주파수가 특정 트랜스폰더에 적합하도록 조절될 수 있는 방식을 제공한다. 유리하게는, 이에 의해 플랫폼 판독기(800)와 같은 판독기는, 정확한 표준 신호(표준 RFID 신호는 예를 들어 125㎑ 및 134㎑를 포함함)에 응답하도록 구성되지 않을 수 있는 트랜스폰더에 맞춤형 신호를 방송할 수 있다. 예를 들어, 코일 형상, 코일 크기, 및 코일이 감긴 선회 수에 약간의 차이만 있어도, 트랜스폰더, 특히 상대적으로 작은 트랜스폰더는 표준 주파수와는 약간 다른 최적의 주파수를 가질 수 있기 때문에, 그리고 강자성 코어 없이 비교적 작은 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))는 이미 한정된 범위 및 신호 강도를 가졌을 수 있기 때문에, 트랜스폰더에 대해 최적의 주파수를 결정하고 나서, 이 주파수에서 트랜스폰더를 판독하면, 표준 신호로 수신될 수 있는 것보다 더 강한 개선된 반송 신호를 생성할 수 있다.
플랫폼 판독기(800)와 같은 판독기는, 예를 들어, 트랜스폰더(100, 200)와 같은 본 명세서에 개시된 트랜스폰더, 및 통합 포트 조립체(400, 600)에 정보를 송신하고 이로부터 정보를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 유방 임플란트와 같은 임플란트에서 사용하기 위한 트랜스폰더와 관련하여 플랫폼 판독기(800)를 설명하지만, 플랫폼 판독기(800) 및 방법(900)과 같은, 플랫폼 판독기(800)를 사용하는 방법은 또한 다른 상황에서 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
또한, 도 10A 내지 도 10C는 판독기(1000)를 사용하여, (파선으로 도시된) 안테나 코일(1006)이 구비된 통합 포트 조립체(1004)를 갖는 조직 확장기(1002) 내로 유체를 주입하는 것을 도시한다. 각각의 도면에 도시된 바와 같이, 환자는 유방 조직(1001) 내에, 유방 조직에 인접하여, 또는 유방 조직 대신에 외과적으로 이식된 조직 확장기(1002)를 가질 수 있다. 판독기(1000)는 예를 들어 플랫폼 판독기(800)이거나 또는 이 플랫폼 판독기와 특성을 공유할 수 있다. 통합 포트 조립체(1004)는 예를 들어 통합 포트 조립체(400) 또는 통합 포트 조립체(600)이거나 또는 이 통합 포트 조립체와 특성을 공유할 수 있다. 통합 포트 조립체(1004)의 중심은, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 예를 들어, "표적 요소"로서 각각의 통합 포트 조립체 내에 권취된 안테나 코일의 "창(windowing)" 또는 중심을 찾는 전자 판독기에 의해 식별될 수 있다.
도 10A에 도시된 바와 같이, 안테나 코일(1006)을 찾도록 구성된 판독기(1000)는 환자의 조직(1001) 아래에서 안테나 코일(1006)의 위치, 및 이에 따라 통합 포트 조립체(1004)의 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 판독기(1000)는 예를 들어 근처의 전자기 코일에 자기장을 유도하고 검출하도록 구성된 안테나를 구비할 수 있다. 예를 들어, 판독기(1000)는 판독기(1000) 상의 포인트와 안테나 코일(1006)의 코어의 중심 사이의 거리를 나타내는 숫자를 디스플레이(1000) 상에 출력할 수 있고, 판독기(1000)가 환자 조직(1001) 위로 이동함에 따라 출력 숫자를 연속적으로 업데이트할 수 있다. 판독기(1000)가 주어진 임계값 미만의 수를 디스플레이하거나 또는 판독기(1000)가 안테나 코일(1006)의 코어를 찾았다는 것을 나타내면, 의사는 환자 조직(1001) 내 지정된 지점에서 유체를 주입할 준비를 할 수 있다.
통합 포트 조립체(1004)가 발견되면, 일부 실시예에서, 통합 포트 조립체(1004)와 유체 주입 장치를 적합하게 정렬하기 위해 환자 조직(1001)의 피부 상에 마크를 만들 수 있다. 일부 양태에서, 판독기(1000)는 통합된 포트 조립체(1004)와 정렬되는 것을 보조하는 니들 가이드(needle guide)(1200)를 구비할 수 있다. 본 발명의 일부 양태에서, 니들 가이드는 판독기가 다수의 환자에게 사용될 수 있도록 살균 및/또는 일회용일 수 있는 슬리브를 포함할 수 있다.
도 10B에 도시된 바와 같이, 유체 주입 장치(1008)는 환자의 조직(1001) 및 통합 포트 조립체(1004)를 통해 조직 확장기(1002) 내로 유체를 주입하여 조직 확장기를 확장시키는데 사용될 수 있다. 유체 주입 장치(1008)는 예를 들어, 주사기, 예를 들어, 수동 주사기, 자동 주사기, 피펫 또는 다른 유체 증착 장치일 수 있다. 마지막으로, 도 10C에 도시된 바와 같이, 유체가 유체 주입 장치(1008)를 사용하여 주입되고 나서, 유체 주입 장치(1008)가 회수되면, 조직 확장기(1002)는 더 큰 체적을 가질 수 있다.
데이터 분석 및 다른 트랜스폰더 용도
상이한 결과를 얻기 위해 본 명세서에 개시된 트랜스폰더, 센서 및 판독기에 대한 다수의 조합 및 용도도 가능할 수 있다. 이러한 조합과 용도 중 일부는 아래에 확장되어 있다.
데이터 분석
본 발명은 데이터가 수집되고 있는 생리적 환경의 특성을 설명하는 알고리즘을 더 포함한다. 알고리즘은 데이터를 평가 및/또는 분석하여 변환 성과 또는 결과를 제공하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 알고리즘은 의료 장치의 구성에 사용된 재료의 특정 특성 및 뉘앙스를 통합할 수 있다. 이러한 특성은 예를 들어 의료 장치의 화학적 조성 및/또는 표면 특성(또는 생분해성 재료의 표면 또는 분해 속도로부터 약물 또는 약제의 용해와 같은 다른 물리적 특성)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유방 임플란트 또는 조직 확장기에서 사용되는 실리콘의 특정 화학 조성 및/또는 의료 장치의 표면 특성은 환자의 주위 조직과의 상호 작용에 영향을 줄 수 있다. 적절한 재료의 선택은 적어도 부분적으로 생체 적합성, 적절한 면역 반응을 감소시키거나 조절할 수 있는 능력, 및/또는 부분적으로 또는 완전히 불활성이 되는 능력에 기초할 수 있다. 유리와 같은 비-투과성 재료는 적합한 유형의 불활성 코팅으로서 센서 및 마이크로-전자장치를 캡슐화하는데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 알고리즘은, 이식될 때 의료 장치의 깊이와 위치(예를 들어, 주위 조직의 특성)의 고려 및/또는 다른 임플란트와 같은 다른 능동(전력이 공급되는) 장치로부터의 잠재적인 간섭의 고려을 포함할 수 있다.
추가적인 예로서, 알고리즘은 예를 들어, 질병, 장애 또는 기타 건강 질환(예를 들어, 조직 염증 또는 감염을 포함함)을 스크리닝, 진단 및/또는 예측하는 것을 도울 수 있는, 예를 들어, pH, 온도, 산소 포화도 및 기타 파라미터와 같은 하나 이상의 생리적 파라미터를 고려할 수 있다. 이러한 알고리즘은, '신호 대 잡음비'를 최적화하기 위해 센서(들)로부터 수집된 데이터를 필터링하고, 감염 또는 조직 염증을 평가할 때, 결합된 분석 데이터, 예를 들어, 압력, pH 및/또는 온도의 중요성을 결정하는 공식(formulation)을 포함하도록 설계될 수 있다. 데이터의 다른 조합은 외래(예를 들어, 암) 조직을 나타낼 수 있다. 본 명세서의 알고리즘은 예를 들어, 고장 전에 의료 장치의 일부가 약화된 것을 드러냄으로써 구조적 변화를 예측할 수 있다. 예를 들어, 알고리즘은 쉘이 파열되기 전에 유방 임플란트의 쉘이 약화되는 것을 식별하고 및/또는 예를 들어 압력의 변화에 기초하여 쉘이 파열되거나 또는 찢어지는 것을 센싱할 수 있다.
일부 양태에서, 알고리즘은 개별화된 환자 데이터를 고려할 수 있다. 예를 들어, 알고리즘은 여러 데이터, 즉 환자에 이식된 의료 장치에 통합된 센서(들)로부터 수집된 데이터, 및 이 개별 환자에 특정된 데이터를 전체적으로 분석할 수 있다. 예를 들어, pH, 압력 및 온도를 수집하는 센서는 알고리즘이 다른 생리적 데이터(예를 들어, 혈액 파라미터, 유전체학(genomics), 조직 탄력성 및/또는 기타 건강 파라미터)를 고려하면 임상 데이터를 일부 양태에서 보다 의미 있게 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 데이터 분석은 예를 들어, 동시에 다수의 센서로부터 데이터를 판독하는 능력을 갖는 저주파 시스템에 대한 충돌 방지 기술을 포함할 수 있다. RF 안테나를 포함하는 트랜스폰더는 일반적으로 데이터를 송신 및 수신하는 능력을 갖는다. 데이터 통신은 RF 신호의 주파수에 의존할 수 있는 특정 ASIC 프로그래밍을 포함할 수 있다. 그리하여, 각각의 트랜스폰더는 환자 내 다른 곳에 이식된 트랜스폰더를 포함할 수 있는 충분히 근접한 하나 이상의 다른 센서와 선택적으로 통신할 수 있다.
의료 장치 정보
장치 파손/고장: pH 변화
본 발명의 일부 양태에 따르면, 본 명세서에 개시된 트랜스폰더는 다양한 유형의 센서와 함께 사용될 때 이식된 의료 장치의 상태에 관한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, pH 센서는 고장난 의료용 임플란트에 침투할 수 있는 혈액 및/또는 단백질과 같은 간질 유체의 침입을 검출하는데 사용될 수 있다. 이러한 pH 센서는 의료 장치의 표면 주위의 다양한 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 pH 센서는 유방 임플란트 또는 조직 확장기의 표면에 결합되거나 내장될 수 있다. 트랜스폰더와 결합된 다수의 센서는 주파수 링크, 예를 들어, 애드 혹(ad hoc) 또는 하드 와이어(hard wired)를 통해 서로 통신할 수 있다. pH의 변화는 의료 장치가 파손되었을 때 센서(들)에 의해 검출될 수 있다. 유방 임플란트의 경우, 예를 들어, pH의 변화는 외부 쉘 벽이 파손되거나 쉘 부분이 파손되어 주변 조직으로 투과되어 액세스되는 것으로부터 초래될 수 있다. 본 발명에 따른 일부 의료 장치는 혈액과 같은 체액이 파손으로 인해 의료 장치 내로 확산되어 센서에 의해 검출될 수 있도록 의료 장치 내 더 깊이 존재하는 센서에 외부 간질 유체가 수동으로 흐를 수 있는 (예를 들어, 대류 또는 전도) 도관을 포함할 수 있다.
장치 고장: 기타 검출 방법
본 발명의 일부 양태에 따르면, 이식 가능한 의료 장치는 유체 화학물질, 화학적, 전자적 또는 기계적 기재 재료를 사용하여 쉘 파손과 같은 이식 가능한 의료 장치의 파손을 검출하는 메쉬(mesh)형 나노스케일 검출 시스템을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 의료 장치는 적외선(IR) 또는 저파 광(또는 저파 전자장)을 사용하여 의료 장치 내의 칩 인핸서(chip enhancer)로 파손 검출을 조사하는 외부 시스템 및/또는 내부 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 시스템은 의료 장치의 기계적 파열에 의해 야기되는 간섭으로부터 파장 또는 전자기장이 분열되는 것과 같은 연속체가 단절되는 것을 검출하는 것을 도울 수 있다. 이러한 유형의 시스템에서, 예를 들어, 칩 인핸서는 특정 안테나의 가장 높은 (가장 강한) 공진 주파수(가장 높은 Q)를 찾고 이 레벨에서 데이터를 판독하도록 조절하기 위해 전 이중 결합 시스템을 사용할 수 있다. 가장 높은 Q를 검색하는 것은 판독기(예를 들어, 판독기(800))의 펌웨어에 위치된 범위 및 커널(kernel) 내의 특수 크리스털로 수행될 수 있다.
일례로서, 이식 가능한 의료 장치는, 전기 전도성 장벽을 포함하는 이식 가능한 의료 장치의 쉘이 파손된 경우 전기 전도성 장벽의 전기 저항이 변할 수 있도록 온전한(intact) 전기 전도성 장벽을 이식 가능한 의료 장치의 하나의 쉘 성분으로서 포함할 수 있다. 이식 가능한 의료 장치는 (예를 들어, 임플란트 내에서) 전기 전도성 장벽에 의해 둘러싸인 공간 내에 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))를 더 포함할 수 있다. 이러한 트랜스폰더는 예를 들어 본 명세서에 이전에 개시된 바와 같이 RF 트랜스폰더일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 트랜스폰더는 본 명세서에 이전에 설명된 바와 같이, 예를 들어, 외부 판독기에 의해 유도하는 것을 통해 전력을 수신하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 이러한 트랜스폰더에는 배터리와 같은 독립적인 전력원이 제공될 수 있다. 전기 전도성 장벽이 파손되면, 외부 판독기(예를 들어, 판독기(800))가 전기 전도성 장벽에 의해 둘러싸인 공간 내 트랜스폰더로 전송물을 송신하고 및/또는 트랜스폰더로부터 전송물을 수신하는 능력이 변할 수 있다. 따라서, 전기 전도성 장벽의 존재 및 그 변화는 이식 가능한 의료 장치의 일부(예를 들어, 쉘)가 온전한지, 즉 파손되었거나 손상되었는지를 결정하는데 도움을 줄 수 있다.
도 11은 전기 전도성 장벽 층을 포함할 수 있는 임플란트 쉘의 일부의 예를 도시한다. 다층 쉘(1100)을 갖는 임플란트는 쉘(1100)의 내부 층(1104)과 쉘(1100)의 외부 층(1102) 사이에 전기 전도성 층(1106)을 포함하도록 변경될 수 있다. 전기 전도성 층(1106)은, 전기 전도성 층이 온전한 한, 이식 가능한 의료 장치의 쉘(1100)에 걸쳐 RF 신호와 같은 신호의 전송을 저지, 차단, 감소, 간섭하거나 이 신호의 전송을 방해하도록 구성될 수 있다.
쉘(1100)의 내부 층(1104) 및 외부 층(1106)은 임의의 적합한 생체 적합성 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 내부 층(1104) 및 외부 층(1106)은 비-전기 전도성 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 내부 층(1104) 및 외부 층(1106) 중 하나 이상은 실리콘 또는 PEEK와 같은 플라스틱으로 제조될 수 있다.
전기 전도성 층(1106)은 층에 걸쳐 RF 신호의 전송을 차단, 감소, 간섭하거나 또는 이 신호의 전송을 방해하는 임의의 생체 적합성 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 전기 전도성 층(1106)은 카본 층일 수 있다. 전기 전도성 층(1106)은 예를 들어 고체 층일 수 있고 또는 규칙적인 또는 불규칙한 메쉬 패턴을 갖는 (예를 들어, 케이지 또는 네트와 유사한) 층일 수 있다. 전기 전도성 층(1106)이 메쉬 패턴을 갖는 실시예에서, 메쉬 패턴에서 임의의 갭은 신호가 전기 전도성 층(1106)에 의해 둘러싸인 트랜스폰더에 의해 수신되거나 트랜스폰더로부터 전송되는 것을 방지하기에 충분히 작을 수 있다. 일부 실시예에서, 전기 전도성 층(1106)은 패러데이 케이지 또는 인클로저이거나 또는 이와 유사할 수 있다.
일부 실시예에서, 전기 전도성 층(1106)은 예를 들어 임플란트 쉘(1100)의 내부 층(1104)과 외부 층(1102) 사이에 있을 수 있다. 추가 실시예에서, 전기 전도성 층(1106)은 예를 들어 임플란트 쉘(1100)의 최내 층일 수 있다. 더 추가 실시예에서, 전기 전도성 층(1106)은 예를 들어 임플란트 쉘(1100)의 최외 층일 수 있다. 일부 실시예에서, 임플란트 쉘(1100)은 다수의 내부 층(1104), 다수의 외부 층(1102) 및/또는 다수의 전기 전도성 층(1106)을 가질 수 있다.
전기 전도성 층(1106)의 무결성(및 이에 따라, 쉘 구성 요소와 같은 이식 가능한 의료 장치의 구성 요소의 무결성)은, 예를 들어 판독기(800)와 같은 외부 판독기에 의해 시험될 수 있으며, 여기서 판독기(800)는 전기 전도성 층(1106)에 의해 둘러싸인 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))로 전송물을 송신하거나 및/또는 트랜스폰더로부터 전송물을 수신하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 이미 설명된 바와 같이, 판독기(예를 들어, 판독기(800))는 트랜스폰더에 대해 구체적으로 교정된 주파수에서 신호를 결정하고 방송하도록 구성될 수 있다. 전기 전도성 층(1106)이 온전한 경우(예를 들어, 이 층이 파손되지 않았거나, 손상되지 않았거나, 제조 결함이 없는 경우), 판독기는 전기 전도성 층(1106)에 의해 둘러싸인 트랜스폰더로부터 신호를 수신하지 못하거나 또는 희미하거나 낮은 신호를 수신할 수 있다. 만약 전기 전도성 층(1106)이 온전하지 않다면, 판독기는 전기 전도성 층(1106)의 장벽 기능이 단절됨으로써 전기 전도성 층(1106) 내에 둘러싸인 트랜스폰더로부터 더 강한 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 전기 전도성 층(1106)은 이식 가능한 의료 장치에 결함이 있는지 여부를 결정하는 것을 도와줄 수 있다.
일부 예에서, 전기 전도성 층(1106)은 결함, 불완전함 또는 파손에 대해 시각적으로 검사될 수 있도록 색상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 색상은 전기 전도성 층(1106)을 불투명하게 하거나 반투명하게 할 수 있다. 예를 들어, 전기 전도성 층(1106)은 흑색이거나, 청색, 녹색, 분홍색, 적색, 백색 또는 임의의 다른 색상일 수 있다.
추가 실시예에서, 판독기는 전자기 센서를 사용하여 변화에 대해 장벽을 탐침으로 조사하기 위해 전력을 ASIC에 제공할 수 있다. 유사한 기술이 전기 전도성 나노 성분 또는 나노 재료와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기 전도성 나노 재료는 쉘의 개별적인 단일 층 내에 분산되어 (예를 들어, 와이어와 같은 기재를 제공하여), 만약 이 층이 분열되거나 단절될 때 저항이 변하도록 할 수 있다. 또 다른 예에서, 작은 저에너지 광원이 의료 장치 내에 배치될 수 있고, 전력이 인가될 때, 광은 쉘의 내부 층을 코팅하는 재료를 비추고 이 재료에서 반사될 수 있다. 그러나 만약 파손되거나 분열된 경우, 광은 반사되지 않아서, 이에 의해 판독기에 의해 검출되고 나서 초기 교정 파라미터에 비해 계산되는 변화를 제공할 수 있다.
유리하게는, 이러한 전기 전도성 층 및 반사성 코팅 층은 이식 가능한 의료 장치가 이식 전후에 파손되었거나, 분열되었거나, 또는 제조 결함을 갖는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 특히, 이러한 층은 이식 가능한 의료 장치(예를 들어, 유방 임플란트)가 결함이 있는지 또는 결함을 갖게 되었는지 여부를 비-침습적으로 결정하는 것을 도울 수 있다. 일부 실시예에서, 본 명세서에 개시된 판독기(예를 들어, 판독기(800))는 이식 가능한 의료 장치가 결함이 있는지 또는 결함을 갖게 되었는지 여부를 결정하기 위해 이식 가능한 의료 장치 또는 환자와 관련된 예를 들어 의사, 간호사, 환자 또는 다른 개인에 의해 전술한 층과 같은 층을 갖는 임플란트와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 유리하게는, 이러한 층은 또한 다양한 개인에 의해 이식 가능한 의료 장치의 예를 들어 구조적 무결성을 비-침습적으로 검사/분석하는 것을 도와줄 수 있다.
장치 위치/배향
의료 장치의 고장에 관한 정보 이외에, 본 명세서에 개시된 트랜스폰더(예를 들어, 트랜스폰더(100, 200))는 의료 장치가 적절한 이식 위치 및 배향을 유지하는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이식 후 의료 장치는 적절한 위치로부터 시간이 지남에 따라 이동할 수 있다. 본 발명에 따른 트랜스폰더와 결합된 센서는 이식된 의료 장치의 사이클로-회전, 진동, 비틀림 또는 오정렬(예를 들어, 움직임)을 나타내는 데이터를 측정 및 투사할 수 있다. 이러한 센서는 관절 표면이 노출될 수 있는 사이클의 수(즉, 무릎 또는 고관절 임플란트, 심장 판막의 고리, 또는 분지 또는 혈관 이식물의 압력 구배의 변화 빈도)를 포착할 수 있다. 센서는 각도 변화 및/또는 각속도를 측정할 수 있는 일종의 가속도계인 자이로(gyro)와 같은 요소를 포함할 수 있다. 다른 적합한 센서는 능동 광원 및 판독기를 포함할 수 있는 광섬유 회전 센서를 포함한다. 관성 측정 유닛(inertial measurement unit: IMU)은 자이로, 3-D 가속도계, 자력계 및/또는 GPS 유닛과 같은 2개 이상의 센서로부터 오는 정보를 결합하여 장치의 배향 및 속도 벡터와 같은 정보를 결정하는 데 사용될 수 있다. 일부 양태에서, 센서들의 조합이 의료 장치에 대한 포괄적인 상태 정보를 결정하는데 사용될 수 있다.
일부 양태에서, 본 발명의 트랜스폰더와 결합된 센서(들)는 하나 이상의 해부학적 특징 또는 표식과 관련하여 방사선 불투과성 마커들의 배향 변화를 측정할 수 있다. 예를 들어, 환자는 위치 및 배향 정보를 평가하기 위해 주기적 인 X-선을 받을 수 있다. 이러한 경우, 선량 측정을 위해 구성된 센서가 사용될 수 있다.
데이터 전송
이식 가능한 의료 장치에 관한 데이터는 일정하게, 주기적으로, 요구 시에(사용자의 조회에 응답하여), 또는 특정 값 또는 파라미터가 검출될 때 송신 및 수신될 수 있다. 일부 예에서, 트랜스폰더는 이중 프로세서 ASIC 접근법을 포함할 수 있으며, 여기서 특정 ASIC는 트랜스폰더를 의료적으로 관리하는데(예를 들어, 센서가 능동적으로 "판독"하는 상태인지 또는 "휴면" 상태인지를 결정하는데) 사용될 수 있고, 다른 ASIC은 전력을 관리하는데 (예를 들어, 시스템에 제공되는 에너지의 양을 조정하는데) 사용될 수 있다. 전력 관리 ASIC은, 예를 들어 완전한 방전을 피하기 위해 적절한 레벨의 전하를 유지하기 위한 알고리즘을 포함할 수 있다.
데이터 전송 방법 및/또는 빈도는 환자 또는 주어진 의료 상황과 데이터의 관련성에 의존할 수 있다. 예를 들어, 장치 파열과 같은 보다 심각한 상태 또는 이벤트에 대해서는, 파열을 검출하도록 구성된 특정 센서 또는 센서들과 결합된 트랜스폰더는 또한 모바일 장치 또는 다른 전자 장치와 같은 외부 장치로 데이터를 푸시하도록 구성될 수 있다. 이러한 유형의 데이터 전송은 알고리즘에 통합되어 능동 시스템의 일부로 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 의료 장치의 조직 염증 또는 부적절한 회전/배치를 나타내는 데이터는 외부 장치로부터 주기적으로(예를 들어, 매주, 격주 또는 매월) 무선 신호를 송신함으로써 요구 시에 전송될 수 있다. 요구 시 데이터의 전송은 예를 들어 모바일 장치에 업로드된 앱으로부터 환자에게 알릴 때 개시될 수 있다. 일정하거나 거의 일정하게 데이터를 전송하도록 구성된 트랜스폰더는 장시간 동안 전력을 유지하기에 충분한 전력원 또는 재충전 요소를 포함할 수 있다.
랩온어칩(lab-on-a-chip)
본 명세서에 개시된 센서들과 결합된 본 명세서에 개시된 트랜스폰더는 랩온어칩으로 구성될 수 있는데, 예를 들어, 프로테오믹스(proteomics)의 경우, 예를 들어, 바이오 마커들을 포착 및 식별 및/또는 정량화하기 위해 마이크로유체를 사용할 수 있는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS)의 서브셋으로 구성될 수 있다. 이러한 마이크로 분석 시스템은 SPR(Surface Plasmon Resonance) 및 관련 시스템 및 기술을 사용하여, 그렇지 않은 경우 낮은 분광 신호 또는 반응 열을 가질 수 있는 다양한 생체 분자의 상호 작용을 검출할 수 있다. 이러한 시스템은 데이터 분석을 제공하여, 화학 요법 또는 방사선 요법의 용량(선량 측정)에 영향을 줄 수 있는, 항체, 약물/세포막 흡수율 및/또는 조직 민감도 수준의 결합 친화도와 관련된 치료 및 치료 장치를 최적화할 수 있다. 이러한 랩온어칩 센서 및 트랜스폰더 조합은 적합한 전력원을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 센서 및 트랜스폰더의 조합은 예를 들어, 특정 환자가 히알루론산 또는 키토산과 같은 보조 기재에 더 잘 반응하는지를 결정하기 위한 평가 도구로서 사용될 수 있다.
데이터 출력
본 발명은 특정 알고리즘을 디코딩하기 위한 범위 및 정교함을 포함하여 판독기에 대한 데이터 출력을 최적화하는 수단을 더 포함한다. 데이터는 HIPPA 규정을 준수하여 환자의 기밀 유지를 위해 인코딩될 수 있다. 데이터는 스마트폰 또는 태블릿 컴퓨터와 같은 모바일 장치에 의해, 예를 들어, 패스워드 또는 지문으로 보호된 액세스를 통해 액세스될 수 있다.
본 명세서에 개시된 트랜스폰더는 예를 들어 능동 센서의 유도 재충전을 최적화하기 위해 특정 무선 주파수 상에서 통신할 수 있다. 예를 들어, RF 안테나는 내장형 전력 셀을 재충전하기 위한 유도 에너지 수신기로서 기능할 수 있다. 이러한 주파수 범위는 센서가 다른 통신 주파수와 간섭하지 않거나 센서의 구성 요소 또는 코팅을 가열하거나 또는 환자의 주변 조직을 가열하지 않도록 이용될 수 있다. 예시적인 범위는 예를 들어 약 80㎑ 내지 약 400㎑, 예를 들어, 약 80㎑ 내지 약 350㎑, 약 80㎑ 내지 약 320㎑, 약 100㎑ 내지 약 300㎑, 약 100㎑ 내지 약 250㎑, 약 100㎑ 내지 약 200㎑, 약 100㎑ 내지 약 180㎑, 약 100㎑ 내지 약 150㎑, 약 100㎑ 내지 약 140㎑, 약 110㎑ 내지 약 140㎑, 약 120㎑ 내지 약 140㎑, 또는 약 125㎑ 내지 약 135㎑를 포함한다. ISO 표준 11784/85를 참조할 수 있다.
본 명세서에 개시된 트랜스폰더는 시스템이 완전히 방전되지 않도록 자가 규제 임계값을 이용하는 저장 및 적절한 전력 관리를 제공하는 하나 이상의 ASIC를 포함할 수 있고 이는 설명될 수 있다. 독립적인 시스템은 일반적으로 자기 자신을 조정하고 완전히 방전되는 것을 방지하도록 구성된다. 예를 들어, 본 명세서의 ASIC은 전력 레벨이 주어진 임계값에 도달하면 전력원을 휴면 상태로 놓음으로써, 완전히 "죽은" 배터리가 되게 하는 것이 아니라 재충전될 수 있게 한다.
보안
본 명세서에 개시된 트랜스폰더, 판독기, 임플란트 및 포트 조립체는 예를 들어 클라우드 데이터 액세스를 위한 보안 시스템에 통합될 수 있다. 이러한 보안 시스템은 예를 들어 본 명세서에 개시된 판독기와 같은 사용자 장치 또는 태블릿, 컴퓨터, 스마트 폰, 모바일 장치 등과 같은 다른 보안 개인용 장치에 푸시 기능(경고)을 제공할 수 있다. 이러한 보안 시스템은 이에 의해 제조사로부터 외과 의사로 그리고 가능하게는 외과 의사로부터 환자로 이동하는 트랜스폰더, 임플란트, 및 임플란트 부품을 추적하는 기능을 제공할 수 있다. 의료 장치, 컴퓨터/모바일 장치, 및 클라우드/인터넷 서버 간에 정보를 송수신하는 데 사용되는 장치는 인터넷에 연결된 전자 장치에 WIFI 연결 및 블루투스 연결이 가능한 RF 판독기를 포함할 수 있으나 이로 제한되지 않는다. 일부 양태에 따르면, 제조사, 의사 및/또는 환자는 RF 판독기 및/또는 모바일 전자 장치 상의 앱을 통해 이러한 보안 시스템과 상호 작용할 수 있다.
본 명세서 및 도면은 트랜스폰더, 센서, 조립체, 판독기, 임플란트 및 그 사용에 대한 몇 가지 예시적인 방법의 몇 가지 예시적인 구성을 도시하고 있지만, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 많은 다른 구성 및 변형이 본 방법에 가능하고, 또 환자 신체에서 임플란트 크기, 형상, 배향 및 의도된 위치에 기초하여 주어진 임플란트, 환자, 절차 또는 적용에 적절히 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서에서 장치, 시스템 및 방법의 예는 단지 예시적인 것으로 의도된 것일 뿐, 모든 실시예를 전부 다 제시한 것은 아니며; 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에서 개시된 장치, 시스템 및 방법에 대한 일부 변형이 또한 본 명세서에서 고려될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (60)
- 트랜스폰더(transponder)로서,
전자기 코일; 및
비-강자성 재료를 포함하는 코어를 포함하되,
상기 트랜스폰더의 길이는 약 5㎜ 내지 약 30㎜이며, 상기 트랜스폰더의 폭은 약 2㎜ 내지 약 5㎜인, 트랜스폰더. - 제1항에 있어서, 상기 전자기 코일 및 상기 코어를 둘러싸는 캡슐을 더 포함하는, 트랜스폰더.
- 제1항에 있어서, 상기 코일에 결합된 집적 회로 칩을 더 포함하는, 트랜스폰더.
- 제1항에 있어서, 상기 코일의 직경은 상기 트랜스폰더의 폭보다 더 큰, 트랜스폰더.
- 제1항에 있어서, 상기 코어는 코어 폭과 코어 길이를 포함하고, 상기 코어 길이는 상기 코어 폭보다 더 크며, 상기 코일은 상기 코어 길이가 상기 코일의 내부 직경을 획정하도록 상기 코어 둘레에 감겨져 있는, 트랜스폰더.
- 제1항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 그 길이를 따라 길이방향 축을 획정하고, 상기 전자기 코일은 상기 길이방향 축의 방향을 따라 권취된 와이어를 포함하는, 트랜스폰더.
- 제6항에 있어서, 상기 전자기 코일은 2개의 단부를 갖는 코일형 와이어를 포함하고, 상기 전자기 코일은,
상기 코일형 와이어의 상기 2개의 단부 각각에 결합된 집적 회로 칩;
상기 유리 캡슐로서, 상기 전자기 코일, 상기 집적 회로 칩, 및 상기 유리 캡슐과 상기 전자기 코일 및 집적 회로 칩 사이의 내부 공간을 둘러싸는 상기 유리 캡슐; 및
상기 내부 공간의 적어도 30%를 채우는 접착 재료를 더 포함하는, 트랜스폰더. - 트랜스폰더로서,
와이어로 구성된 코일을 포함하되,
상기 트랜스폰더의 길이는 약 5㎜ 내지 약 30㎜이고;
상기 트랜스폰더의 폭은 약 2㎜ 내지 약 5㎜이며, 상기 트랜스폰더의 상기 길이보다 더 작고;
상기 트랜스폰더는 강자성 재료를 포함하지 않으며;
상기 와이어는 상기 트랜스폰더의 상기 길이를 따라 권취된, 트랜스폰더. - 제8항에 있어서, 상기 코일에 결합된 집적 회로 칩을 더 포함하는, 트랜스폰더.
- 제9항에 있어서, 상기 코일 및 상기 코일에 결합된 상기 집적 회로 칩을 둘러싸는 캡슐을 더 포함하는, 트랜스폰더.
- 제8항에 있어서, 상기 코일의 직경은 상기 트랜스폰더의 상기 길이보다 더 작고 상기 트랜스폰더의 상기 폭보다 더 큰, 트랜스폰더.
- 제8항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 약 1 인치 내지 약 5 피트의 범위 내에서 정보를 송신 및/또는 수신하도록 구성된, 트랜스폰더.
- 제8항에 있어서, 상기 와이어는 에나멜 구리선인, 트랜스폰더.
- 제13항에 있어서, 상기 와이어는 생체 적합성 폴리-에테르-에테르-케톤(PEEK)을 포함하는 코어 둘레에 권취된, 트랜스폰더.
- 제8항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 원통형인, 트랜스폰더.
- 트랜스폰더로서,
전자기 코일;
RFID 칩; 및
상기 전자기 코일 및 상기 RFID 칩을 둘러싸는 캡슐을 포함하되,
상기 캡슐의 길이는 약 5㎜ 내지 약 30㎜이며,
상기 길이에 수직인 상기 캡슐의 직경은 약 2㎜ 내지 약 5㎜이고,
상기 트랜스폰더는 강자성 재료를 포함하지 않는, 트랜스폰더. - 제16항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 상기 길이를 따라 길이방향 축을 획정하고, 상기 전자기 코일은 상기 길이방향 축의 방향을 따라 권취된 와이어를 포함하는, 트랜스폰더.
- 제16항에 있어서, 상기 전자기 코일은 생체 적합성 폴리-에테르-에테르-케톤(PEEK)을 포함하는 코어 둘레에 권취된, 트랜스폰더.
- 제18항에 있어서, 상기 코어는 2개의 노치 단부를 포함하고, 상기 전자기 코일은 상기 와이어가 감긴 선회부(turn)가 상기 2개의 노치된 단부 각각에 위치되도록 상기 코어 둘레에 권취된 와이어를 포함하는, 트랜스폰더.
- 제16항에 있어서, 상기 캡슐의 상기 길이를 따라 측정된 상기 전자기 코일의 직경은 상기 캡슐의 상기 길이에 수직하게 측정된 상기 코일의 높이보다 더 큰, 트랜스폰더.
- 통합 포트 조립체(integrated port assembly)로서,
유체를 수용하도록 구성된 챔버;
상기 챔버와 중심 축을 공유하는 와이어 코일; 및
상기 챔버로 들어가는 개구를 덮는 포트 돔(port dome)을 포함하는, 통합 포트 조립체. - 제21항에 있어서, 상기 와이어 코일은 전자기 코일인, 통합 포트 조립체.
- 제21항에 있어서, 상기 와이어 코일은 2개의 단부를 갖고, 각각의 단부는 통합 회로 칩에 결합된, 통합 포트 조립체.
- 제21항에 있어서, 상기 포트 돔은 상기 챔버를 밀봉하는, 통합 포트 조립체.
- 제24항에 있어서, 상기 포트 돔은 자가 밀봉된, 통합 포트 조립체.
- 제24항에 있어서, 상기 챔버의 측면을 획정하는 벽을 더 포함하고, 상기 벽은 적어도 하나의 유체 배출 구멍을 포함하는, 통합 포트 조립체.
- 제21항에 있어서, 상기 와이어 코일을 수용하는 와이어 코일 챔버를 더 포함하는, 통합 포트 조립체.
- 통합 포트 조립체로서,
유체를 수용하도록 구성된 챔버로서, 유체 유입 구멍 및 복수의 유체 배출 구멍을 갖는 상기 챔버;
상기 챔버를 둘러싸는 와이어 코일; 및
상기 챔버의 상기 유체 유입 구멍을 덮는 패치를 포함하는, 통합 포트 조립체. - 제28항에 있어서, 상기 챔버는 상기 유체 유입 구멍의 반대쪽에 니들 천공 저항 표면을 더 포함하는, 통합 포트 조립체.
- 제28항에 있어서, 상기 와이어 코일은 코일 평면에 놓이고, 상기 복수의 유체 배출 구멍 각각은 상기 코일 평면에 수직인 평면을 획정하는, 통합 포트 조립체.
- 제28항에 있어서, 상기 와이어 코일은 2개의 단부를 갖고, 각각의 단부는 집적 회로 칩에 결합되고, 상기 와이어 코일은 약 10㎜ 내지 약 50㎜의 외부 직경을 갖는, 통합 포트 조립체.
- 제28항에 있어서, 적어도 4개의 유체 배출 구멍을 포함하는, 통합 포트 조립체.
- 제28항에 있어서, 상기 와이어 코일을 수용하는 코일 챔버를 더 포함하고, 상기 코일 챔버는 유체에 대해 불투과성인, 통합 포트 조립체.
- 제28항에 있어서, 상기 통합 포트 조립체는 유방 조직 확장기와 함께 사용되도록 구성된, 통합 포트 조립체.
- 제33항에 있어서, 상기 패치는 상기 유방 조직 확장기의 외부에 부착되도록 구성된, 통합 포트 조립체.
- 제34항에 있어서, 상기 패치는 자가 밀봉되는, 통합 포트 조립체.
- 통합 포트 조립체로서,
유체 유입 구멍을 통해 유체를 수용하도록 구성된 유체 주입 챔버를 획정하는 케이싱;
상기 유체 주입 챔버로부터 분리된 코일 챔버 내의 와이어 코일로서, 상기 유체 주입 챔버의 중심과 정렬된 중심 축을 갖는 상기 와이어 코일; 및
상기 유체 주입 챔버의 상기 유체 유입 구멍을 덮는 포트 돔을 포함하는, 통합 포트 조립체. - 제37항에 있어서, 상기 유체 주입 챔버는 복수의 유체 배출 구멍을 포함하는, 통합 포트 조립체.
- 제38항에 있어서, 상기 코일 챔버의 집적 회로 칩을 더 포함하고, 상기 와이어 코일의 두 단부는 상기 집적 회로 칩에 결합된, 집적 포트 조립체.
- 제39항에 있어서, 상기 코일은 약 15㎜ 내지 약 35㎜의 내부 직경을 갖는, 통합 포트 조립체.
- 트랜스폰더별 신호(transponder-specific signal)를 방송하는 방법으로서,
트랜스폰더의 범위 내에서, 스위프(sweep) 주파수에 걸쳐 무선 주파수 신호들을 방송하는 단계;
상기 트랜스폰더로부터 수신된 반송 신호들 각각의 신호 강도를 평가하는 단계;
최대 신호 강도를 갖는 상기 수신된 반송 신호에 대응하는 방송된 무선 주파수 신호의 주파수를 결정하는 단계; 및
상기 결정된 주파수에서 무선 주파수 신호를 방송하는 단계를 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법. - 제41항에 있어서,
복수의 안테나에서, 복수의 신호 강도를 갖는 상기 반송 신호들을 수신하는 단계를 더 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법. - 제41항에 있어서,
복수의 신호 강도를 갖는 복수의 반송 신호를 수신하는 단계;
임계값 미만의 신호 강도를 갖는 수신된 반송 신호들을 증폭하는 단계; 및
증폭된 신호들을 디지털 값들로 변환하는 단계를 더 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법. - 제41항에 있어서, 상기 수신된 반송 신호들의 신호 강도를 평가하는 단계는 상기 수신된 반송 신호들을 디지털 값들로 변환하는 단계를 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법.
- 제41항에 있어서, 상기 스위프 주파수는 약 120㎑ 내지 약 140㎑의 범위 내의 주파수를 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법.
- 제41항에 있어서, 상기 트랜스폰더의 범위는 약 5 피트인, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법.
- 트랜스폰더별 신호를 방송하는 시스템으로서,
마이크로제어기; 및
적어도 하나의 안테나를 포함하되,
상기 마이크로제어기는 방법 단계들을 수행하기 위한 명령으로 프로그래밍되고, 상기 방법은,
트랜스폰더의 범위 내에서, 스위프 주파수에 걸쳐 무선 주파수 신호들을 방송하는 단계;
상기 트랜스폰더로부터 수신된 반송 신호들 각각의 신호 강도를 평가하는 단계;
최대 신호 강도를 갖는 수신된 반송 신호에 대응하는 방송된 무선 주파수 신호의 주파수를 결정하는 단계; 및
상기 결정된 주파수에서 무선 주파수 신호를 방송하는 단계를 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 시스템. - 제47항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나는 적어도 2개의 안테나를 포함하고, 상기 방법은,
상기 적어도 2개의 안테나에서, 복수의 신호 강도를 갖는 복수의 반송 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 시스템. - 제48항에 있어서, 상기 시스템은,
로그 증폭기; 및
아날로그-디지털 컨버터를 더 포함하되, 상기 방법은,
상기 복수의 안테나에서, 복수의 신호 강도를 갖는 복수의 반송 신호를 수신하는 단계;
상기 로그 증폭기를 사용하여, 임계값 미만의 신호 강도를 갖는 수신된 반송 신호들을 증폭하는 단계; 및
상기 아날로그-디지털 컨버터를 이용하여 수신 및 증폭된 신호들을 디지털 값들로 변환하는 단계를 더 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 시스템. - 제47항에 있어서, 상기 수신된 반송 신호들의 강도를 평가하는 단계는 상기 수신된 반송 신호들을 디지털 값들로 변환하는 단계를 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 시스템.
- 제47항에 있어서, 상기 스위프 주파수는 약 120㎑ 내지 약 140㎑의 범위 내의 주파수를 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 시스템.
- 제47항에 있어서, 상기 트랜스폰더의 범위는 약 5 피트인, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 시스템.
- 제47항에 있어서, 클록 생성기, 및 스위프 주파수에 걸쳐 무선 주파수 신호들을 방송하는 단계를 수행하기 위한 신호 드라이버를 더 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 시스템.
- 제47항에 있어서, 상기 트랜스폰더로부터 수신된 반송 신호들의 강도를 평가하는 단계는,
수신된 반송 신호들을 디지털 값들로 변환하도록 적어도 하나의 아날로그-디지털 컨버터에 명령하는 단계; 및
상기 디지털 값들을 비교하는 단계를 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 시스템. - 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법으로서,
트랜스폰더의 범위 내에서, 신호 드라이버 및 안테나를 사용하여 스위프 주파수에 걸쳐 무선 주파수 신호를 방송하는 단계;
상기 안테나를 사용하여, 상기 트랜스폰더로부터 반송 신호들을 수신하는 단계;
로그 증폭기를 사용하여, 임계값 미만인 상기 트랜스폰더로부터의 반송 신호들을 증폭하는 단계;
아날로그-디지털 컨버터를 사용하여, 반송 신호들 및 증폭된 신호들을 디지털 값들로 변환하는 단계;
마이크로제어기를 사용하여 상기 디지털 값들을 평가하여 가장 강한 반송 신호 또는 신호들을 결정하는 단계;
상기 트랜스폰더로부터 수신된 가장 강한 반송 신호 또는 신호들에 대응하는 방송된 무선 주파수 신호의 주파수를 결정하는 단계; 및
상기 신호 드라이버 및 안테나를 사용하여, 결정된 주파수에서 무선 주파수 신호를 방송하는 단계를 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법. - 제55항에 있어서, 픽업 안테나에서, 상기 임계값 미만인 상기 트랜스폰더로부터의 반송 신호들을 수신하는 단계를 더 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법.
- 제55항에 있어서, 트랜스폰더의 범위 내에서, 스위프 주파수에 걸쳐 무선 주파수 신호들을 방송하는 단계는 클록 생성기를 사용하여 상기 스위프 주파수의 타이밍을 결정하는 단계를 더 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법.
- 제55항에 있어서, 상기 결정된 주파수를 LED 디스플레이 상에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법.
- 제55항에 있어서, 상기 스위프 주파수는 약 120㎑ 내지 약 140㎑의 범위 내의 주파수를 포함하는, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법.
- 제55항에 있어서, 상기 트랜스폰더의 범위는 5 피트 미만인, 트랜스폰더별 신호를 방송하는 방법.
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