KR20220143633A - 관절 감지 - Google Patents

Abstract

한 쌍의 신체 장착 센서를 보정하는 방법으로서, 상기 방법은, (a) 측정할 관절의 기준선 위치에서, 측정된 관절 각도 및, 측정할 관절의 어느 한쪽에 하나씩 장착된, 쌍을 이룬 센서 간의 각도 사이의 제1 오프셋을 결정하여, 센서를 보정하는 단계; (b) 상기 센서 중 적어도 하나가 제거되고 재적용된 후, 상기 센서가 서로에 대해 제2 배열이 되도록 관절을 다시 기준선 위치로 배치하는 단계; 및 (c) 상기 제1 및 제2 배열 각각에서, 상기 기준선 위치에 대한 동일한 관절 각도가 보고되도록 상기 센서를 재보정하기 위해 측정된 무릎 각도 및, 상기 제2 배열의 상기 쌍을 이룬 센서 간의 각도 사이의 제2 오프셋을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

관절 감지

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 10월 18일에 출원된 영국 특허출원 제1915135.6호에 대해 우선권을 주장하며, 상기 특허출원은 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합된다.

본 발명은 오정렬을 보상하기 위해 센서를 보정하는 방법, 및 일반적으로 신체에 대한 센서의 오정렬이 감소되도록 신체에 센서를 장착하는 시스템에 관한 것이다.

움직임을 측정하는 디바이스에 대한 인기가 높아지고 있다. 이러한 감지 디바이스는 사용자의 움직임을 측정하는 웨어러블 장치, 사용자의 움직임을 측정하기 위해 사용자가 휴대하는 스마트폰 또는 일반적으로 움직임을 감지할 수 있는 이동 가능한 디바이스, 예를 들어, 비디오 게임 컨트롤러 또는 산업용 장비에 부착된 센서의 형태일 수 있다. 특히, 웨어러블 디바이스는 인간이나 다른 동물의 움직임을 추적하는 데 사용될 수 있으며, 특히 특정 관절의 모션을 모니터링하는 데 사용될 수 있다.

이러한 이동가능한 감지 디바이스는 디바이스의 위치를 감지할 수 있는 위성 위치 확인 센서, 및 디바이스의 모션 및/또는 방향을 감지하는 하나 이상의 모션 센서를 포함할 수 있다. 이러한 모션 센서는 가속도계, 자이로스코프, 자력계, 콤파스 및 기압계 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

웨어러블 디바이스를 사용할 때, 시간이 지남에 따라 단지 서서히 변화하는 데이터를 축적하기 위해서는 한 달 이상과 같은 장시간 기간 동안 디바이스를 사용해야 할 수 있다. 이는 사용된 임의의 감지 디바이스가 디바이스의 전원 공급장치를 재충전해야 할 필요성, 디바이스 상의 먼지와 때 또는 유출물의 축적을 제거하기 위해, 또는 센서가 장착된 사람이나 동물의 일부를 세척하기 위해 센서를 청소하려는 욕구를 포함하나, 이에 제한되지 않는, 여러 가지 이유로 제거해야 할 가능성이 있음을 의미한다.

웨어러블 디바이스를 장착하는 간단한 방법은 하나 이상의 타이, 스트랩 또는 벨트 또는 간단하고 쉬운 제거를 허용하는 다른 부착 시스템을 포함할 수 있지만, 이러한 디바이스는 디바이스가 장착된 사용자에게 불편할 수 있다.

또한, 사용자로부터 센서를 제거하고, 후속하여 센서를 교체하거나 재장착하면 이전에 센서를 장착한 위치와 다른 위치에서 센서가 교체되게 되는 상당한 기회가 제공되며, 이것은 잠재적으로 데이터의 일부 또는 전체를 사용할 수 없게 만드는 기록된 데이터에서의 문제 및 불일치로 이어질 수 있다. 이는 2개 이상의 센서가 함께 작동하여 센서의 상대적인 움직임과 관련된 데이터를 제공할 때 특히 그렇다.

따라서, 웨어러블 센서를 장착하고 작동하는 방법이 개선되는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 따르면, 한 쌍의 신체 장착 센서를 보정하는 방법이 제공되고, 이 방법은, (a) 측정될 관절의 기준선(baseline) 위치에서, 센서를 보정하기 위해, 측정된 관절 각도 및, 측정될 관절의 어느 한쪽(side)에 하나씩 장착된, 쌍을 이룬 센서 간의 각도 사이의 제1 오프셋을 결정하는 단계; (b) 적어도 하나의 센서가 제거되고 재적용된 후, 센서가 서로에 대해 제2 배열(configuration)이 되도록 관절을 다시 상기 기준선 위치로 배치하는 단계; 및 (c) 제1 및 제2 배열 각각에서, 기준선에 대한 동일한 관절 각도가 기록되도록, 상기 센서를 재보정하기 위해 측정된 무릎 각도와 상기 제2 배열의 상기 쌍을 이룬 센서 간의 각도 사이의 제2 오프셋을 결정하는 단계를 포함한다.

한 쌍의 센서는 센서 사이의 각도가 센서 중 하나에 의해 결정되도록 통신할 수 있다.

상기 방법은, (a) 단계 이전에, 고니오미터(goniometer)를 이용하여 관절 각도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

재보정은 센서 활성화 프로세스의 일부로 수행될 수 있다.

상기 기준선 위치를 측정하는 단계는 관절의 각 부분 사이의 관절 각도를 측정하는 단계를 포함할 수 있으며, 고니오미터를 이용할 수 있다. 측정된 관절 각도는 피치 각도 및/또는 롤 각도일 수 있다.

방법은 관절을 바람직하게는 관절 완전 폄 위치(full extension position)인 기준선 위치로 움직이는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는 제거된 센서의 재적용은 이전에 배치되었던 실질적으로 동일한 위치에서 수행된다.

방법은 관절의 움직임(movement) 축을 식별하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 방법은 관절의 어느 한쪽에 하나씩 센서를 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 센서를 적용하기 전에, 관절의 어느 한쪽에 센서 위치를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 관절의 각도 위치 변화를 기록하기 위한 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 다음을 포함한다: 한 쌍의 센서, 각 센서는, 사용 시, 관절의 어느 한쪽에 배치되고, 각 센서는 센서의 방향과 관련된 데이터를 제공하기 위한 데이터 전송 장치를 포함하는 것임; 하나 이상의 센서로부터 데이터를 수신하기 위한 데이터 저장 장치, 상기 데이터는 하나 또는 두 센서의 방향과 관련된 것임; 및 센서가 관절에서 제거된 때를 인식하고 후속 데이터 세트를 기록하기 전에 센서 정렬의 재보정을 요구하도록 구성된 제어 시스템,을 포함한다.

본 발명은 또한 시간 기간 동안 동물의 신체에 제거가능한 센서를 장착하기 위한 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 다음을 포함한다: 시간 기간의 제1 서브세트 동안 상기 동물 신체의 표면에 적용하기 위해 한쪽 면에 접착층을 갖는 제1 마운트; 및 시간 기간의 제2 서브세트 동안 센서를 제1 마운트에 제거가능하게 고정하도록 작용하는 제2 마운트를 포함하고, 상기 제2 서브세트는 상기 제1 서브세트보다 더 짧음.

제2 마운트는 양방향 고정일 수 있다.

제2 마운트는 다음을 포함할 수 있다:

(i) 상기 시간 기간의 제2 서브세트 동안 제2 마운트가 제1 마운트에 고정되도록 허용하는 제1 임시 고정 시스템; 및

(ii) 센서가 제2 마운트에 고정되도록 허용하기 위한 제2 임시 고정 시스템.

다수의 제2 마운트가 제공될 수 있으며, 일반적으로 센서가 기간의 제1 서브세트 내에서 제1 마운트에 반복적으로 장착될 수 있도록 하기에 충분하다.

다수의 제1 마운트가 제공되어 시간 기간의 제1 서브세트 이후에 제1 마운트가 교체되도록 허용할 수 있다.

제2 마운트는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 접착제, 하드 클립, 소프트 포켓, 압입 피팅(press fit fittings), 방향성 후크 및 루프 패스너(Velcro®) 또는 자석.

제1 마운트는 교체 제1 마운트의 정렬을 돕기 위해 동물 신체의 각 마크를 볼 수 있는 적어도 하나의 시각적 표시기 섹션을 포함할 수 있다. 2개 이상의 시각적 표시기 섹션이 제공될 수 있다.

제1 마운트는 바람직하게는 MED 2171 H, 폴리우레탄 필름 및 MED 5062 A를 포함하는 층을 갖는 다층 구조를 포함할 수 있다.

제2 마운트는 양면에 접착제가 있을 수 있다. 제2 마운트는 MED 6361U로 형성된 층을 포함할 수 있다.

제2 마운트는 2개의 부분(parts)으로 구성될 수 있으며, 제1 부분은 제1 마운트에 부착하기 위한 것이고 제2 부분은 센서에 부착하기 위한 것이며, 이로써 상기 고정은 제1 및 제2 부분을 함께 결합시킨다.

본 발명은 또한 상기 특징들의 임의의 조합에 따라 설명된 바와 같은 방법을 제공하며, 하나 이상의 센서는 상기 특징의 임의의 조합에 따라 설명된 바와 같은 시스템을 사용하여 신체에 장착된다.

본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다. 도면에서:
도 1은 관절에 관한 도면을 보여주고;
도 2는 관절에 대한 방향 기준 프레임을 보여주고;
도 3은 일부 구현예에 따른 관절 어느 한쪽에 피팅된 한 쌍의 센서를 보여주고;
도 4(a) 내지 (c)는 센서 장착 시스템을 보여주고;
도 5는 센서를 작동시키고/시키거나 이들을 보정하기 위한 개략적인 방법을 보여주고;
도 6(a) 내지 (e)는 센서 보정 방법을 보여주고;
도 7(a) 내지 (e)는 센서 장착 시스템을 사용하는 방법을 보여준다.

본 명세서는 인간의 무릎 관절과 관련하여 센서를 사용하는 특정 예를 설명하지만, 기본적인 원리는 엉덩이, 어깨, 발목, 팔꿈치 또는 손목과 같은 다양한 관절에 적용할 수 있으며, 다른 동물과 관련된 관절에도 적용될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 명세서 내에서 사용되는 특정 용어에 대한 간단한 설명을 위해 제공된다. 도 1은 대퇴골(1), 경골(2) 및 비골(3)이 있는 표준 다리를 보여준다. 이들은 무릎 관절(4)에서 연결된다. 대퇴골은 무릎에서 사람의 엉덩이 부분을 형성하는 볼 관절(6)까지 연장되는 대퇴골의 기계적 축(5)을 정의한다. 경골의 기계적 축(7)은 무릎(4)으로부터 경골 자체의 하단부(8)까지 연장된다. 대퇴골과 아래쪽 다리(경골(2)와 비골(3)으로 구성됨)는 무릎 관절 축(9)을 중심으로 서로에 대해 회전(pivot)할 수 있다. 따라서, 대퇴골과 아래쪽 다리는 각각의 기계적 축이 서로에 대해 회전하는 평면을 정의한다. 따라서, 각각의 기계적 축은, 무릎 관절 축(9)이 축이 회전하는 평면에 수직이 되도록, 다리의 각 부분과 실질적으로 정렬될 것이다. 따라서, 무릎 각도는 일반적으로 2개의 기계적 축 사이의 각도이다. 이것은, 본 발명에서 고려되는 기본 기하학을 형성하는 이상적인 상황이다. 축과 다리의 각 부분 사이의 임의의 오정렬을 처리하기 위해 하나 이상의 보상 체계를 적용하는 것이 가능하다.

도 2는 무릎 관절과 관련된 좌표계뿐만 아니라, 피치 및 롤이라는 용어가 무릎에 적용되는 방식을 정의하는 데 도움을 준다. 무릎 관절에 대해 논의할 때의 규칙(convention)은, 사람이 똑바로 서 있을 때, x축은 앞쪽, 즉 무릎에서 멀어지고 지면과 평행한 방향을 가리키고, y축은 사람의 오른쪽을 가리키고, z축은 지면을 향해 아래쪽을 가리킨다. 이 규칙은 왼쪽 다리와 오른쪽 다리 모두에 적용되며, 즉 양의 y축은 다리와 상관없이 항상 무릎의 오른쪽(right hand side)에 있다. 따라서 정상적인 무릎 정렬에서, y축은 무릎 관절 축(9)과 유사하다.

무릎과 관련된 임의의 센서의 방향에는 일반적으로 2가지 구성요소가 있다. x축에 대한 센서의 회전은 화살표(18)로 식별되는 롤 모션이며, 롤 각도를 정의한다. y축에 대한 센서의 회전은 화살표(19)로 식별되는 피치 모션이며, 피치 각도를 정의한다.

도 3은 다리(11)에 부착된 한 쌍의 센서(10)를 도시한다. 각 센서는 (i) 개별 센서의 피치 및/또는 롤 및/또는 요(yaw)가 결정되도록 허용하거나 (ii) 센서들 사이의 상대적인 피치 및/또는 롤 및/또는 요가 결정되도록 허용하는 하나 이상의 모션 감지 디바이스를 포함한다. 이러한 모션 감지 디바이스는, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 가속도계, 자이로스코프, 또는 한 쌍의 스트레인 게이지와 같은 임의의 적합한 디바이스일 수 있다. 다른 변형예에서는, 2개 이상의 센서를 사용할 수 있다. 예를 들어, 감시 중인 관절이 3도의 이동 자유도를 갖는 볼 및 소켓 관절인 경우 3개의 센서를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 경우에는, 허벅지와 종아리의 방향을 결정하는 데 도움이 되도록 무릎 관절과 같은 관절에 추가 센서를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 2개의 센서를 사용자의 팔다리(limbs) 중 하나에 배치할 수 있다. 이러한 제3 센서로부터의 측정값은 2개의 센서에 대해 위에서 설명한 처리와 유사한 방식으로 처리될 수 있다. 한 가지 가능성은 한 팔다리에 배치된 2개의 센서로부터의 데이터를 처리하여 해당 팔다리에 대한 데이터 세트를 획득한 다음, 위에서 설명한 대로 다른 팔다리로부터의 데이터와 함께 이것을 처리하는 것이다.

상부 센서(10a)는 허벅지(12)에 배치되고 하부 센서(10b)는 종아리(13)에 배치된다. 센서의 목적은 무릎 관절에서 무릎의 굴곡(flex), 즉 y축/무릎 관절 축(9)에 대한 피치 각도를 모니터링하는 것이다. 2개의 센서(10a, 10b)가, 센서의 z-축이 다리의 각각의 기계적 축과 평행하고, 감지 y-축이 무릎 관절 축(9)과 평행하도록, 정렬될 수 있다면, 무릎 각도를 허벅지 피치 각도에서 종아리 피치 각도를 단순 뺄셈하여 계산할 수 있다.

그러나, 이해할 수 있는 바와 같이, 사람 다리의 형상과 형태는 일반적으로 이러한 정렬이 가능하도록 하지 않으며, 그래서 센서(10a, 10b)가 도 3에 나타낸 바와 같이 제자리에 있을 때, 정확한 무릎 각도 측정값을 획득하기 위해 교정될 필요가 있는 대퇴골 및 경골 기계적 축과의 오정렬이 존재한다.

전무릎관절치환술(total knee replacement)을 받았거나 또는 실제로 제한된 무릎 움직임을 초래하는 임의의 다른 무릎 수술을 받았거나 무릎 제한이 있는 환자의 예에서, 의료 전문가 또는 심지어 환자 자신이 몇 주 또는 심지어 몇 달과 같은 긴 시간 기간에 걸쳐 무릎 각도를 모니터링하는 것이 도움이 될 수 있다. 따라서, 센서 청소, 센서 재충전, 야간에 환자의 편안함 증가 또는 센서 위치에서 환자의 청소를 포함하지만 이에 국한되지 않는 다양한 이유로 센서를 주기적으로 제거해야 할 필요가 있으므로 추가 문제가 발생할 수 있다. 센서를 제거하고 재적용할 때, 아무리 주의를 기울여도, 교체된 센서가 이전 위치에 비해 약간 오정렬될 가능성이 있다. 이러한 일이 발생하면, 교체 후의 피치 각도 또는 롤 각도의 절대값이 제거 전의 피치 각도 또는 롤 각도의 절대값과 반드시 상관성을 나타내는 것은 아니다. 이와 같이, 센서 교체의 정확성을 증가시키고/거나 임의의 오정렬과 관련된 일부 형태의 보상을 허용하는 방법 및/또는 장치가 유용하다.

도 4는 센서(10a, 10b) 중 하나가 제거된 후 센서를 교체하는 정확도를 증가시키는 방식으로 다리(11)의 각 부분에 부착될 수 있는 센서 장착 시스템을 도시한다.

시스템은 2개의 주요 부분, 즉 도 4a 및 4c에 도시된 제1 마운트(20), 및 도 4b에 도시된 제2 마운트(30)로 분할된다. 제1 마운트(20)는 환자에게 직접 배치되도록 의도되고 더 오래 지속되는 부분이며, 이는 이것이 제2 마운트보다 더 긴 시간의 기간, 예컨대 1 주일, 동안 제자리에 있도록 의도됨을 의미한다.

제2 마운트(30)는 센서를 제1 마운트에 결합시키는 데 사용되며 더 짧은 시간 기간, 예컨대, 하루 동안 사용되어, 예를 들어, 무릎의 움직임이 최소이고/이거나 환자가 더 편안하게 수면을 취하는 때인 밤에 센서를 제거하여 밤새 재충전을 가능케 할 수 있다. 제1 및 제2 부분은 센서가 환자에게 부착될 수 있도록 함께 제거가능하게 결합될 수 있다.

제1 마운트(20)는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 일련의 4개의 층으로 형성된, 패치이다. 다른 수의 층도 가능하다. 도 4a에서, 제1 최하부 층(21)은 패치의 최외측 층이고, MED 5062A와 같은 재료로 형성될 수 있고, 아크릴 접착제가 있는 유연하고 투명하며 통기성이 있는 폴리에틸렌 필름일 수 있다. 투명성은 사이트 가시성을 허용하므로 유익하다. 최외측 층의 접착면은 층(22)과 접하고, 이는 마운트(20)에 강도 및 내구성을 제공하기 위한 폴리우레탄 필름일 수 있다. 폴리우레탄 필름은 재적용하는 동안 센서를 정렬하는 데 도움이 되도록 환자의 피부에 대해 높은 대비를 갖도록 착색될 수 있다. 제3 층(23)은 일반적으로 MED 2171H와 같은 양면 접착 필름이며, 바람직하게는 포화 시 분해되지 않도록 설계되고 로우(low) 프로파일을 제공하고, 최적의 피부 및 상처 치유 조건을 생성하는 데 도움이 되고, 유체 처리 능력이 높고 통기성이 있는 흡수성 하이드로콜로이드 접착제를 포함한다. 제4 층(24)은 패치가 환자의 피부에 적용될 수 있도록 제거되도록 설계된 이형(release) 층이다. 제4 층은 바람직하게는 이형 탭(25) 또는 제3 층으로부터의 제거를 보조하는 다른 돌출 특징부를 포함할 수 있다.

제1 내지 제3 층 각각은 정렬되거나, 또는 적어도 중첩되는 컷아웃 부분(26)과 함께 제공되어, 일단 이형 층이 제거되면, 최외곽 제1 층(21)으로부터 패치가 적용된 환자의 피부를 통해 보는 것이 가능하다. 컷아웃의 목적은, 후술하는 바와 같이, 초기 패치와 실질적으로 동일한 위치에서 교체용 제1 패치(20)의 정렬을 지원하는 것이며, 이는 패치를 통해 표시(들)가 보이도록 환자의 피부에 표시될 수 있기 때문이다.

컷아웃(26)은 각각의 층을 관통하는 구멍일 수 있거나(이 경우 표시는 구멍을 통해 표시함으로써 쉽게 보충될 수 있음), 또는 각 층 내의 투명한 섹션일 수 있다. 두 가지를 조합하여 사용할 수 있다. 컷아웃(26)은 길쭉한 경기장 모양으로 도시되어 있지만, 다른 모양도 사용될 수 있다. 2개의 컷아웃이 도면에 도시되어 있지만, 임의의 개수로 사용할 수 있다. 컷아웃(들)의 개수 및/또는 형상은 초기 패치와 실질적으로 동일한 위치에서 교체 제1 패치(20)의 정렬에 도움이 될 필요가 있다. 일예로, 단일 컷아웃(26)은 컷아웃이, 방향이 결정될 수 있도록 형상화되는 경우에 사용될 수 있으며, 예를 들어, 단일의 불규칙한 십자형 또는 삼각형이, 환자의 피부에 상응하는 형상의 표시가 있는 경우, 위치뿐만 아니라 제1 마운트(20)의 방향도 결정하기에 충분할 수 있다. 컷아웃은 층의 평면에서 방향에 대한 만족스러운 용인성(tolerance)을 제공하는 데 도움이 되도록 다른 것보다 유의하게 더 큰 치수를 가질 수 있다.

도 4c에서 확인할 수 있는 바와 같이, 제2(22) 및 제3(23) 층은 일반적으로 제1 및 제4 층보다 작아서, 일단 이형 층(24)이 제거되면, 제1 층(21)이 제2 및 제3 층 주위의 환자의 피부를 밀봉, 즉 완전히 둘러쌀 수 있다.

제1 마운트는, 두께가 다른 2개의 치수에 비해 상당히 더 얇다는 점에서, 실질적으로 평면형일 수 있다. 제1 마운트(20)의 다양한 층 중 하나 이상은 2개의 더 큰 치수 중 하나에 층의 협소부(narrowing)인 허리 부분(27)을 포함할 수 있다. 이 허리는 일반적으로 마운트가 굴곡될 수 있는 지점에 위치하며 허리의 축소된 크기는 이러한 굴곡이 일어나도록 하는 데 도움이 된다. 또한, 허리의 제공(provision)은 평평한 표면에서 마운트를 집는 데 도움이 된다. 제1 마운트는, 2개의 더 큰 치수 중, 하나의 치수가 다른 치수의 2배 이상이라는 점에서 길쭉할 수 있다.

제2 마운트(30) 또는 패치는 도 4b에 도시되어 있고 양방향 고정이다. 이것은, 각각은 결합할 두 대상 중 하나를 향하는, 2개의 결합 표면이 있는 단일 구조의 사용에 의해, 또는 각 부분이 결합할 대상 중 하나에 연결되고 두 부분을 결합시키기 위해 협동하는 상보적인 특징을 갖는, 2 부분 구조를 사용하여 2개의 아이템을 함께 결합시킬 수 있음을 의미한다. 각각의 경우에, 제2 마운트는 제1 마운트와 센서 둘 다에 결합되어야 하므로 2개의 상반되는 방향으로 고정을 제공한다. 제2 마운트(30)는 일반적으로 센서의 풋프린트보다 약간 작아서, 아래에 설명된 바와 같이 사용되는 경우, 양면 패치가 잘 정렬되지 않은 경우에도 접착제가 노출되지 않는다. 또한 이는 센서가 다리에서 쉽게 떼어낼 수 있도록 붙어 있지 않은 자유 가장자리가 있음을 의미한다.

도 4b의 예에서, 제2 마운트는 3개의 층을 포함한다. 주요 중앙 층(31)은 한 쌍의 외부 이형 층(32, 33)을 갖는 양면 접착 층이다. 중앙 층(31)은 바람직하게는 양면, 정합성(conformable), 폴리에스테르 필름이며, 일반적으로 양면에 무용제 아크릴 접착제가 있다. 이것은 투명할 수 있다. 바람직하게는 정합성, 내습성, 통기성 및 열 밀봉성이다. 외부 이형 층(32, 33)은 각각 이형 탭(34) 또는 중앙 층으로부터의 제거를 보조하는 다른 돌출 특징부가 제공될 수 있다.

나중에 설명하겠지만, 제2 마운트 또는 패치의 양면 접착 특성은 센서를 제1 패치에 장착하는 데 사용되므로, 도 3에 나타낸 것과 같이 센서가 환자에게 고정될 수 있다.

제2 마운트는, 두께가 다른 2개의 치수보다 상당히 더 얇다는 점에서 실질적으로 평면형일 수 있다. 제2 마운트(30)의 다양한 층 중 하나 이상은 2개의 더 큰 치수 중 하나에 층의 협소부인 허리 부분(37)을 포함할 수 있다. 제2 마운트의 허리(37)는 제1 마운트와 관련하여 제공된 것과 유사한 이점을 제공할 수 있다. 제2 마운트는 2개의 더 큰 치수 중의, 한 치수가 다른 치수의 2배 이상이라는 점에서 길쭉할 수 있다.

제2 마운트(30)의 추가 특징은 제거 탭(35)이다. 제거 탭(35)은 적어도 중앙 층에 제공되고 층으로부터 돌출되어 나와 있지만, 층과 실질적으로 동일한 평면 내에 있다. 탭은 일반적으로 중앙 층의 나머지 부분에 통합되어 있다. 하나 또는 두개의 이형 층(32, 33)은 또한 대응하는 탭을 가질 수 있다. 중앙 층의 탭(35)에는 덮개 부분(38)이 제공되어 있다. 덮개 부분은, 해제 탭(32, 33)이 제거되면, 중앙 층의 접착제의 적용 범위가 유지되도록 하여, 탭(35)을 사용하여 이것이 적용되는 센서 또는 제1 패치(20)로부터 중앙 층을 제거하는 데 보조할 수 있다.

대안으로, 제2 마운트는 한 부분이 일체로 또는 접착제 등에 의해 제1 마운트에 고정되고, 또 다른 부분은 일체로 또는 접착제 등으로 센서에 다시 고정되는 2 부분 구조, 예컨대 후크 및 루프 패스너 또는 압입 패스너, 예컨대 포퍼(poppers)로 형성될 수 있으며, 후크 및 루프 또는 압입 포퍼와 같은 협력하는 특징부는 2 부분을 함께 유지하여, 센서를 환자에게 장착시킨다. Velcro®는 "방향성(directional)"일 수 있으며, 이는 후크 및 루프의 후크 모두가 같은 방향으로 놓여 있어 고정 시스템이 반대 방향보다 한 방향으로, 또는 심지어 잠재적으로 한 방향으로만 더 잘 잡고 지탱하지만, 그 반대는 그렇지 않다.

다른 대안에서, 제1 마운트 또는 센서에 있는 클립, 또는 제1 마운트에 있는 포켓이 제2 마운트로 활용될 수 있다.

추가 대안에서, 하나 이상의 자석이 제2 마운트로서 이용될 수 있다.

임의의 예에서, 센서 및/또는 제1 마운트는 센서를 제1 마운트에 정렬하는 것을 돕기 위해 센서 중 다른 하나와 제1 마운트와 협력하는 하나 이상의 돌출부 등을 포함할 수 있다.

도 5 내지 도 7은 도 4에 관한 논의에 따라 제1 및 제2 마운트의 사용을 예시하고, 따라서 센서 배치의 정확도를 증가시킬 수 있는 방법도 예시한다. 이들 도면은 또한 센서의 재보정에 의해 센서의 임의의 오정렬이 보상될 수 있는 방법을 보여준다. 보상 방법은, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 제1 및 제2 마운트를 활용하거나 또는 설명된 특정 마운트 또는 배치 방법 없이 수행될 수 있다.

도 5는 보상 방법의 단순화된 버전을 예시하며, 도 6 및 7을 참조하여 보다 상세한 방법을 설명하면 더 쉽게 이해될 것이다.

도 6a 내지 도 6c는 센서(10a, 10b)가 환자의 다리에 어떻게 적용되는지를 도시한다. 다리는 도 6a와 같이 기준선 위치에 배치된다. 이것은 환자가 의료 시설에서 멀리 떨어져서, 즉 집에서 반복할 수 있어야 하는 위치이므로 특히 측정 장치(apparatus) 등을 사용하지 않고 쉽게 반복할 수 있는 위치인 것이 바람직하다. 반-영구적 표시(51)는 의도된 센서 위치의 다리에 적용된다. 이것은 도시된 바와 같이 다리가 기준선 위치에 있을 때 수행되거나, 또는 더 이른 단계에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 기준선 위치에서 무릎의 각도가 기록될 수 있도록 고니오미터(50)의 형태가 사용된다. 고니오미터는 바람직하게는 반영구적 표시가 컷아웃과 일치하도록, 제1 마운트의 컷아웃의 하나 이상의 템플릿(52)을 포함한다. 표시 후, 도 6b에서, 제1 마운트 또는 패치(20)는 이형 층을 제거한 다음 컷아웃(26)을 마킹(51)과 정렬함으로써 환자에게 제1 마운트를 적용함으로써 적용될 수 있다.

그런 다음 일반적으로 센서에 먼저 적용된 다음, 제1 마운트에 적용되는 제2 마운트를 사용할 수 있다(도 6c 참조). 제1 마운트 부분의 형상 및/또는 색상은 제1 마운트에 센서를 정렬하는 데 도움이 될 수 있다.

그런 다음 환자는, 필요한 경우, 고니오미터로 확인할 수 있는 기준선 위치로 다리를 되돌리고, 예를 들어, 전화와 같은 모바일 장치(55)에 데이터를 입력하여 무릎 각도를 기록한다(도 6e). 그러나, 이 제1 위치/방향의 센서는 필연적으로 기계적 축(대퇴골 및 경골)과 오정렬되며, 이는 교정될 필요가 있다. 이것은 피치 오프셋을 계산/기록할 수 있도록 이 제1 위치를 보정한 다음, 이 오프셋을 적용하여 일반적으로 의료 전문가가 고니오미터(또는 기타 적절한 장치)를 사용하여 이전에 측정한 무릎 각도(피치)와 센서의 피치 판독값 간의 차이를 정렬함으로써 수행할 수 있다. 따라서 제1 피치 오프셋은 고니오미터 판독값(무릎 각도)과 센서 판독값 간의 차이이다. 보고된 각도는 센서 판독값(가변임)에 더한 오프셋(이제 고정됨)이기 때문에, 환자 또는 의료 전문가에게 보고된 각도가 무릎의 후속 동작에서 결정될 수 있게 된다. 피치/롤 또는 방향 정보, 오프셋 판독값, 측정되거나 보고된 무릎 각도를 포함하는, 임의의 데이터는 하나 이상의 센서에 저장될 수 있고/거나 데스크탑 컴퓨터, 휴대 전화, 태블릿 또는 노트북과 같은, 임의 형태의 컴퓨터 타입에 입력될 수 있다. 입력은 센서 중 하나에서 데이터를 자동으로 전송하여 수행할 수 있으며 동시에 사용할 수도 있다. 즉, 실시간 사용을 위해 스트리밍되거나, 단지 주기적으로 전송될 수도 있다.

일반적으로, 제1 마운트/패치는 센서 부위를 청소하기 위해 제거해야 하기 전에 일주일 동안 제자리에 있을 것이다. 그러나, 더 짧은 시간 단위로, 예를 들어, 하루가 끝날 때, 앞에서 설명한 임의의 이유로 인해 센서가 제2 마운트(또는 2 부분 마운트가 사용되는 경우 제2 마운트의 일부)와 함께 제거해야 할 필요가 있다. 교체될 때, 센서(10a, 10b)는 이전과 정확하게 동일한 위치에서 교체되지 않을 수 있으므로 센서는 제2 위치를 갖는다. 이와 같이, 더 유용한 판독값을 얻기 전에, 환자는, 고니오미터 등에 의한 혜택없이, 다리를 다시 기준선 위치에 놓아야 한다(이러한 이유로 반복하기 쉬운 위치가 선호된다). 그런 다음 센서는 제2 피치 오프셋(초기 설정된 무릎 각도와 제2 위치에서 측정한 센서 판독값 간의 차이)을 제공하기 위해 위와 동일한 방식으로 재보정되어야 한다. 교체 후 무릎의 모션의 경우, 보고된 각도는 센서 판독값에 제2 피치 오프셋을 더한 값이다. 환자의 움직임에 대한 데이터를 기록하는 시스템은 오프셋이 업데이트될 때까지 새로운 데이터를 기록하지 않는 것이 바람직할 수 있다.

도 7은 제1 마운트 또는 패치를 교체하는 방법을 보여준다. 처음에 도 7a에서, 다리(11)의 마킹(51)은 그들이 명확하게 보일 수 있도록 보충된다. 그런 다음, 제1 마운트(20)가 제거되어(도 7b), 표시(51) 주변 영역에서 청소 및/또는 제모(hair removal)를 허용한다(도 7c). 그런 다음 새로운 제1 마운트(20)가 제1 마운트의 컷아웃(26)과 시각적 표시(51)를 가이드로 사용하여 적용될 수 있다(도 7d). 그런 다음 제1 마운트(20)가 제자리에 단단히 고정되도록 보장하기 위해 압력이 가해질 수 있다(도 7e).

도 5는 센서의 보상/보정과 관련된 광범위한 방법론을 제시한다. 단계 51에서, 모니터링될 관절, 따라서 관절의 어느 한쪽에 하나씩 두 개의 센서가 배치된 관절이 기준선 위치에 배치된다. 이 기준선 위치는 도 6d에 표시된 것과 같다.

앞에서 설명한 바와 같이, 이것은 무릎관절전치환술(total knee replacement) 후 무릎의 움직임을 모니터링하는 것이 유익하며, 이 상황에서 환자는 일반적으로 다리를 펼 수 있지만, 구부리는 데 어려움을 겪을 수 있으므로, 센서가 몇 주 또는 몇 달과 같은 장기간에 걸쳐 환자의 움직임과 움직임에서의 희망적인 개선을 추적하는 데 유용하다. 따라서, 선호되는 위치는 '움직임 제한 위치(limit of movement position)'이며, 무릎 관절과 관련하여, 이는 수동적 완전 폄 위치이다. 이는, 사실상, 수평면을 따라 뻗을 때 다리가 차지하는 위치이다.

단계 52에서는 무릎 각도가 어떻든 상관없이, 기준선 위치에 대한 센서의 보정이 이루어진다. 이 보정을 통해 센서는 기준선 위치와 동등하게 배치되는 제1 방향(피치 및/또는 롤)을 설정할 수 있다. 그러면 보정된 제1 방향에 대해, 다리 및 따라서 센서의 임의의 모션을 이해할 수 있다.

설명한 바와 같이, 센서는 여러 가지 이유로 제거될 수 있다. 도 6 및 도 7과 관련하여 설명된 방법은 오정렬을 줄이는 데 도움이 되지만, 반드시 이의 발생을 방지하는 것은 아니므로, 센서는 다른 제2 방향으로 교체될 수 있다. 센서 교체 후 센서에서 생성된 데이터가 교체 전 데이터와 유사하려면, 방향에서의 임의의 차이가 인식되어야 한다. 따라서, 단계 53에서 센서를 제거하고 교체한 후, 모니터링되는 관절은 단계 54에서와 같이 기준선 위치로 다시 배치될 필요가 있다. 이에는 재교정이 완료된 후에만 추가 데이터가 기록 및/또는 저장되도록 허용하는 제어 시스템을 사용하는 것이 포함될 수 있다. 제어 시스템은 하나 이상의 센서 자체에 있거나 또는 센서에서 멀리 떨어져 있을 수 있다. 그런 다음, 센서는 초기 판독값에 대한 센서의 피치 및/또는 롤 각도의 임의의 오프셋이 조정될 수 있도록 단계(55)에서 재보정될 수 있다. 기준선 위치의 초기 판독값은, 시간이 지남에 따라 기준선 위치가 변경될 수 있으므로, 예를 들어, 의료 전문가에 의해 업데이트될 수도 있다. 이것은 환자가 의료 전문가를 더 정기적으로 만나는, 수술 직후 기간에 특히 그렇다. 수술 직후, 환자는 무릎을 완전히 펴지 못할 수 있지만, 1주 이상 후에는 그렇게 할 수 있음을 알게 될 수 있다. 이와 같이, 기준선 위치가 변경될 수 있으므로, 초기 판독값은 업데이트될 필요가 있다.

본 출원인은 본 명세서에서 설명된 각각의 개별적인 특징 및 2개 이상의 그러한 특징의 임의의 조합을 개별적으로 개시하며, 그러한 특징 또는 특징의 조합은, 본 명세서에 개시된 임의의 문제를 해결하는지 여부와 상관없이, 그리고 청구범위의 범위에 국한됨이 없이, 당해 기술 분야의 통상의 기술자의 통상적인 일반 지식에 비추어 전체로서 본 명세서에 기초하여 그러한 특징 또는 조합이 수행될 수 있는 정도로 개시한다. 본 출원인은 본 발명의 양태가 임의의 이러한 개별 특징 또는 특징의 조합으로 구성될 수 있음을 제시한다. 전술한 설명에 비추어 볼 때, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것은 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

Claims (25)

1. 한 쌍의 신체 장착 센서를 보정하는 방법으로서, 상기 방법은,
   (a) 측정할 관절의 기준선 위치에서, 측정된 관절 각도 및, 측정할 관절의 어느 한쪽에 하나씩 장착된, 쌍을 이룬 센서 간의 각도 사이의 제1 오프셋을 결정하여, 상기 센서를 보정하는 단계;
   (b) 상기 센서 중 적어도 하나가 제거되고 재적용된 후, 상기 센서가 서로에 대해 제2 배열이 되도록 상기 관절을 다시 기준선 위치로 배치하는 단계; 및
   (c) 상기 제1 및 제2 배열 각각에서, 상기 기준선 위치에 대한 동일한 관절 각도가 보고되도록 상기 센서를 재보정하기 위해 측정된 무릎 각도 및, 상기 제2 배열의 상기 쌍을 이룬 센서 간의 각도 사이의 제2 오프셋을 결정하는 단계
   를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 센서가 상기 센서 사이의 각도가 상기 센서 중 하나에 의해 결정되도록 통신하는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   단계 (a) 이전에, 고니오미터를 사용하여 상기 관절 각도를 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 재보정이 센서 활성화 프로세스의 일부로서 수행되는, 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기준선 위치를 측정하는 단계가 상기 관절의 각 부분 사이의 관절 각도를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 측정된 관절 각도가 피치 각도 및/또는 롤 각도인, 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   바람직하게는 관절 완전 폄 위치인 상기 기준선 위치로 상기 관절을 움직이는 단계를 더 포함하는, 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제거된 센서의 재적용이 실질적으로 동일한 위치에서 수행되는, 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 관절의 움직임 축을 식별하는 단계를 더 포함하는, 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    관절의 어느 한쪽에 하나씩 센서를 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서를 적용하기 전에, 상기 관절의 어느 한쪽에 상기 센서 위치를 표시하는 단계를 더 포함하는, 방법.
12. 관절의 각도 위치 변화를 기록하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,
    한 쌍의 센서, 각각의 센서는, 사용시에, 관절의 각 측면에 배치되고, 각각의 센서는 센서의 방향과 관련된 데이터를 제공하기 위한 데이터 전송 디바이스를 포함하는 것임;
    하나 이상의 상기 센서로부터 데이터를 수신하기 위한 데이터 저장 디바이스, 상기 데이터는 하나 또는 둘 모두의 센서의 방향과 관련된 것임; 및
    센서가 관절에서 제거된 때를 인식하도록 그리고 후속 데이터 세트를 기록하기 전에 상기 센서의 정렬에 대한 재보정을 요구하도록 구성된 제어 시스템
    을 포함하는, 시스템.
13. 일정 시간 기간 동안 동물 신체 상에 제거가능한 센서를 장착하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,
    상기 시간 기간의 제1 서브세트 동안 상기 동물 신체의 표면에 적용하기 위해 한쪽 면에 접착제 층을 갖는 제1 마운트; 및
    상기 시간 기간의 제2 서브세트 동안 센서를 상기 제1 마운트에 제거가능하게 고정하도록 작용하는 제2 마운트로서, 상기 제2 서브세트는 상기 제1 서브세트보다 더 짧은, 제2 마운트
    를 포함하는, 시스템.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 마운트가 양방향 고정인, 시스템.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제2 마운트가,
    (i) 상기 시간 기간의 제2 서브세트 동안 제2 마운트가 제1 마운트에 고정되도록 허용하는 제1 임시 고정 시스템; 및
    (ii) 센서가 상기 제2 마운트에 고정되도록 허용하기 위한 제2 임시 고정 시스템
    을 포함하는, 시스템.
16. 제15항에 있어서,
    상기 센서가 상기 시간 기간의 제1 서브세트 내에 상기 제1 마운트에 반복적으로 장착될 수 있도록 하기에 충분한 다수의 제2 마운트를 더 포함하는, 시스템.
17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 마운트가 상기 제1 서브세트의 시간 기간 후에 교체될 수 있도록 허용하는 다수의 제1 마운트를 더 포함하는, 시스템.
18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 마운트가 접착제, 하드 클립, 소프트 포켓, 압입 피팅, 방향성 후크 및 루프 패스너(Velcro®) 또는 자석 중 하나 이상을 포함하는 시스템.
19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 마운트가 교체 제1 마운트의 정렬을 돕기 위해 동물 신체 상의 각각의 표시를 볼 수 있는 적어도 하나의 시각적 표시기 섹션을 포함하는, 시스템.
20. 제19항에 있어서,
    2개 이상의 시각적 표시기 섹션을 더 포함하는, 시스템.
21. 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 마운트가 바람직하게는 MED 2171 H, 폴리우레탄 필름 및 MED 5062 A를 포함하는 층을 갖는 다층 구조를 포함하는, 시스템.
22. 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 마운트가 양면에 접착제를 갖는, 시스템.
23. 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 마운트가 MED 6361U로부터 형성된 층을 포함하는, 시스템.
24. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 마운트가 2 부분으로 존재하고, 제1 부분은 상기 제1 마운트에 부착하기 위한 것이고, 제2 부분은 상기 센서에 부착하기 위한 것이며, 상기 고정은 상기 제1 부분과 제2 부분을 함께 결합시키는 것인, 시스템.
25. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서가 제13항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 사용하여 상기 신체에 장착되는, 방법.
    

Images