CN107361995B - 治疗双侧声带麻痹的微机械及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种治疗双侧声带麻痹的微机械，所述微机械为一植入物，所述植入物至少包括：设于左侧声带肌的左杆部分；设于右侧声带肌的右杆部分；被构造为所述左杆部分一端和右杆部分一端的连接基座的转轴座，所述左杆部分和右杆部分以所述转轴座为基点呈角度进行铰接；以及驱动所述左杆部分和右杆部分进行转动的微驱动装置，以使所述左杆部分和右杆部分实现闭合和张开运动。该微机械带动声带张闭，避免了因为肌肉功能或状态的不同而导致电刺激效果的不可控，避免声带肌萎缩造成的电刺激功能丧失。

Description

治疗双侧声带麻痹的微机械及系统

技术领域

本发明涉及医疗仪器器械技术，具体为一种治疗双侧声带麻痹的微机 械及该微机械应用的系统。

背景技术

生活中很多原因均可以引发双侧声带的运动障碍，包括特发性双侧声 带麻痹、肿瘤、手术、外伤等引发的双侧声带麻痹等等。双侧声带麻痹后 患者声带不能够正常外展，而多数可以保持一定程度的内收功能，这导致 患者呼吸时声门不能开放，从而出现呼吸困难，影响患者的运动、生活， 严重时可以导致患者窒息死亡。由于内收功能的存在，使患者发声功能影响不大。一般的，在临床中采用的治疗方法是声带的部分切除，勺状软骨 切除，气管切开等方法。但是这种方法必然会影响患者的发声功能。给患 者带了不必要的创伤。

由于声带开放的肌肉只有1对(环杓后肌)，因此，美国专利No.5,111,814 以及Zealear的美国专利公开No.2006/282127，均通过刺激打开环杓后肌，恢复声带的开放功能，增加吸入空气的量，解决呼吸困难的症状。同时， Zealear的美国专利公开No.2006/282127通过参考呼吸肌肉的运动来触发刺 激信号的释放，以便获得与呼吸一致的声带开放运动。

但是，传统刺激肌肉以及上述刺激打开环杓后肌的做法，使得肌肉功 能或因状态的不同而导致电刺激效果不可控，同时造成声带肌萎缩造成的 电刺激功能丧失。

发明内容

本发明的目的在于提出一种治疗双侧声带麻痹的微机械，其为微小机 械装置，为角状结构，动力系统位于角部，接收到指令后可以有张角和闭 角运动，从而引发声带的张开和闭合。该微机械带动声带张闭，避免了因 为肌肉功能或状态的不同而导致电刺激效果的不可控，避免声带肌萎缩造 成的电刺激功能丧失。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下所述。

一种治疗双侧声带麻痹的微机械，所述微机械为一植入物，所述植入 物至少包括：

设于左侧声带肌的左杆部分；

设于右侧声带肌的右杆部分；

被构造为所述左杆部分一端和右杆部分一端的连接基座的转轴座，所 述左杆部分和右杆部分以所述转轴座为基点呈角度进行铰接；

以及驱动所述左杆部分和右杆部分进行转动的微驱动装置，以使所述 左杆部分和右杆部分实现闭合和张开运动。

本发明所述微机械为一种植入式装置，通过喉部切口植入到患侧喉部， 其运动可以带动患侧声带的运动，从而起到替代使声带外展的肌肉功能， 恢复患侧声带外展功能。微机械的使用避免了因为肌肉功能或状态的不同 而导致电刺激效果的不可控，避免声带肌萎缩造成的电刺激功能丧失。

本发明另一方面还公开了一种微机械治疗双侧声带麻痹的系统，该系 统至少包括

终端处理器，被配置成接收呼吸或者胸廓运动的信号，或者根据人体 呼吸或胸廓运动频率预设控制频率信号，并根据不同信号生成相应触发指 令信号，发送至微机械；

微机械，接收所述终端处理器发出的触发指令信号，并根据相应的预 设指令动作触发左杆部分和右杆部分的张开或闭合运动。

本发明微机械治疗系统中，微机械运动的指令来源于终端处理器。终 端处理器通过微电极或无线信号或其他信号传输系统与微机械相连。终端 处理器接收到来源于呼吸肌肉或者胸廓运动的信号，接收到吸气时呼吸机 的肌电信号或者胸廓运动信号后发出指令(电刺激或磁刺激及其他的刺激) 进而指令双侧微机械运动，获得双侧声带的正常开放。终端处理器可以植 入到体内，也可以是体外，接受和发放无线信号。终端处理器也可以不接收呼吸肌的信号，而是根据患者的呼吸情况设定规律发放一定频率的刺激 信号，保证微机械按照一定的规律开合，保证声带按照呼吸节律开放，保 证患者的正常呼吸。这样的终端处理器具有调节功能，患者可以根据自己 的运动情况调节刺激信号的快慢，保证呼吸与运动、讲话相一致。

附图说明

图1为本发明微机械的一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明微机械接入声带侧的结构示意图；

图3为本发明微机械的枢接结构的第一种实施方式的结构示意图；

图4为本发明微机械的枢接结构的第二种实施方式的结构示意图；

图5为本发明微机械的枢接结构的第三种实施方式的结构示意图；

图6为本发明微机械的枢接结构的第四种实施方式的结构示意图；

图7为本发明带左翼右翼的微机械的一种实施方式结构示意图；

图8为本发明带左翼右翼的微机械接入声带侧的结构示意图

图9为本发明微电机装置的曲柄摇杆结构的一种实施方式结构示意图；

图10为本发明系统的一种实施方式结构示意图；

图11为本发明系统的另一种实施方式结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明治疗双侧声带麻痹的微机械及治疗 系统的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本 发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围；有关技术领域的 普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种 变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

本发明的一种治疗双侧声带麻痹的微机械，如图1所述，所述微机械 为一植入物1，所述植入物1至少包括：

设于左侧声带肌20的左杆部10；

设于右侧声带肌21的右杆部分11；

被构造为所述左杆部分10一端和右杆部分11一端的连接基座的转轴座 3，所述左杆部分10和右杆部分11以所述转轴座3为基点呈角度进行铰接；

以及驱动所述左杆部分10和右杆部分11进行转动的微驱动装置4，以使 所述左杆部分10和右杆部分11实现闭合和张开运动。

需要说明的是，为配合声带震动时的走向，优选所述左杆部分10和右 杆部分11的闭合运动为在同一水平位置的相向运动；所述左杆部分10和右 杆部分11的张开运动为在同一水平位置的反向运动。

需要说明的是，本发明微机械表示该产品为一具有实体构件的器械， 且该器械各部分之间具有确定的相对运动。在本发明的该微机械，即植入物1的具体材料以具有生物相容性的生物医用材料为基础，可选用生物医用 金属材料，具有塑性的生物医用高分子材料、生物医用高分子材料或生物 陶瓷、生物复合材料；为保证左杆部分10和右杆部分11的张合运动，选用具有较高机械前强度和抗疲劳特性的硬质材料为准，在一个实施例中，植入物1采用钛合金材料制成；而在下文中所述的一个具有左翼右翼的植入物 1的实施例，该植入物1可选用复合材料，如左杆部分10和右杆部分11以及 它们连接处采用钛合金材料制成，左翼和右翼选用具有一定塑性的硅胶材 料制成。此外，植入物1亦可选取具有塑性的中性硬度材料。

本发明微机械的转轴座以实现左杆部分10和右杆部分11可相向或相反 转动为准，在一些实施例中，图3-6所示，所述转轴座3为一枢接结构30， 该枢接结构30设有两个绕某一中轴线相互转动的枢接套31、枢接套32，或 者该枢接结构30设有两个分别绕两个平行的中轴线相互转动的枢接套31、 枢接套32。一所述枢接套31连接所述左杆部分10端部，另一所述枢接套32 连接所述右杆部分11端部。图3-5所示，枢接套31和枢接套32绕同一中轴，该中轴可以任一枢接套固定连接(见图3)，或者与两个所述枢接套均不固 定(见图4-5)。图6所示，为枢接套31和枢接套32绕不同中轴(平行中轴) 的实施方式，平行中轴通过连接件33固定。

需要说明的是，在实际操作方案中，转轴座3还包括有固定中轴的基座 或者固定框，该基座或固定框通过固定钉固定在患者目标部位，实现整个 微机械的固定。

还需要说明的是，为合理配置转轴座3的位置，使左杆部分10和右杆部 分11顺利完成左右摆动，所述转轴座3设于两条声带肌的交汇处；或者设于 两条声带肌交汇处前端的甲状软骨上。在实际使用过程，可通过医用固定 材料(如软骨钉等)将转轴座3固定在声带肌或者甲状软骨上。

在具体的实施例中，微驱动装置4包括第一微电机装置40和第二微电机 装置41，图7所示，所述第一微电机装置40的输出动力被构造为带动所述左 杆部分10左右转动的力，所述第二微电机装置41的输出动力被构造为带动 所述右杆部分11左右转动的力，以便控制对应部分的转动。本发明的微驱 动装置4设于转轴座3的上方或侧边，且可通过支架固定于转轴座3的侧边， 或者与转轴座3设置为一体。需要说明的是，本发明的微驱动装置4还可为 电磁式动力装置，通过线圈和定子、动子等元件配置成动力装置。

在一些实施方案中，所述第一微电机装置40和第二微电机装置41的输 出轴分别通过曲柄摇杆结构和/或共轭凸轮结构与所述左杆部分10和右杆部 分11的前端连接。图9所示为曲柄摇杆结构，所述右杆部分11的外侧边缘内 侧设有具有一定调节长度的限位槽110，第二微电机装置41的输出轴固定于 摇杆411的一端部410，其另一端部412设于限位槽110内，且该端部412以可 沿限位槽110滑动。当第二微电机装置41转动时，通过摇杆411将旋转动力 转化成带动右杆部分11左右摆动的力。当然，该描述仅为本发明一种实施方式的描述，并不是对本发明的电机动力转化结构的限定。在本领域技术 人员的常规技术手段下，在以实现将微电机装置的旋转动力转化成带动左 杆部分11和右杆部分11左右摆动的力的前提下，可以包括其他的连杆结构、或者共轭凸轮结构，或者其他。

需要说明的是，所述左杆部分10和右杆部分11可以为细长的直条状或 弯条状；所述直条状或弯条状的任一横截面形状相同或不相同，任一所述 横截面形状包括圆形、矩形、椭圆形、三角形或者其他不规则的形状。在 一些实施例中，左杆部分10和右杆部分11为针状，以便更好地扎入声带肌内。

本发明植入物1还可进一步做改进，如图7-8所示，所述转轴座3上 还设有固定于左侧甲状软骨的左翼13，以及固定于右侧甲状软骨的右翼14。 所述左翼13和右翼14与转轴座3为固定连接，以便将整个微机械更好地 固定住。需要说明的是，左翼13和右翼14与所述左杆部分10和右杆部分 结构大小11相同或相似，可以为细长的直条状或弯条状；所述直条状或弯条状的任一横截面形状相同或不相同，任一所述横截面形状包括圆形、矩 形、椭圆形、三角形或者其他不规则的形状。在一些实施例中，左翼13和 右翼14为针状或薄片状，更好地固定在甲状软骨内侧或外侧。

在具体的实施例细节中，本发明微机械还可被构造为具有以下特性或 特征中的一个或多个：1.具有可充电电池特性：被构造成向微驱动装置供电 的至少一个可充电电池；或者被构造成无线地接收店里并将接受电力的至 少一部分传递到所述至少一个可充电的电池的无线充电组件，包括辅助备 用电池；2.封装在由一种或多种生物相容性材料制成的气密包装中的电子和 /或机械组件。3.可编程或自动调整的。4.能过通过无线技术发送、存储和接 收数据。

本发明的一种微机械治疗双侧声带麻痹的系统，则是通过上述微机械 结构和其他结构构成的系统。在一个具体实施方案中，图10所示，所述系 统包括终端处理器100和微机械200。所述终端处理器100被配置成接收呼 吸或者胸廓运动的信号，或者根据人体呼吸或胸廓运动频率预设控制频率 信号，并根据不同信号生成相应触发指令信号，并发送至微机械200。

微机械200接收所述终端处理器100发出的触发指令信号，并根据相 应的预设指令动作触发左杆部分10和右杆部分11的张开或闭合运动。

本发明并不对终端处理器100与微机械200的通信方式做具体限定， 以两者实现有效通信即可。在一些具体的实施方式中，所述终端处理器100 通过微电极或无线信号或其他信号传输系统与微机械200相通信。

在一些具体的实施例中，所述系统还包括被配置成检测所述肌电信号 的感测装置300；或者被配置成检测呼吸节律信号的感测装置300。在具体 的一个方案中，检测所述肌电信号的所述感测装置300为固定在胸腔部、 背部或腹部的压力感受器；Zealear的美国专利公开No.2006/282127，终端 信号来源于呼吸肌的运动。吸气时，吸气肌肉的运动将释放肌电信号，终 端处理器接收到肌电信号后发出与呼吸运动一致的微机械运动指令，指令双侧微机械的运动，从而保证双侧声带与呼吸协调的一致性开放。在一些 实施方案中，检测呼吸节律信号的所述感测装置300包括固定在人体呼吸气流通路上的热电阻式传感器(因呼吸吸入和排除的气体存在温度差)， 以及固定在人体呼吸气流通路上的流量传感器(在人呼吸的时候，口腔或 鼻腔周围因空气的流动在瞬间会存在静、动压力变化)。

本发明所述的终端处理器100生成触发指令信号的模式有两种，一种 以检测的呼吸或者胸廓运动的信号，即通过终端信号的采集；另一种是直 接根据患者的呼吸情况设定规律方法一定频率的刺激信号，保证微机械按 照一定的规律开合，保证声带按照呼吸节律开放，保证患者的正常呼吸。 这样的终端处理器具有调节功能，患者可以根据自己的运动情况调节刺激 信号的快慢，保证呼吸与运动、讲话相一致。

需要说明的是，本发明所述的终端处理器100为至少一片或少数几片 集成电路组成的处理器，在一个具体的实施例中，如图11所示，所述终端 处理器100至少被配置成包括信号接收单元101、预设单元102、处理单元 103、触发指令信号生成单元104以及触发指令信号输出单元105。

信号接收单元101用于接收感测装置检测的呼吸或胸廓运动产生的相 关信号。预设单元102根据人体呼吸或胸廓运动频率预设控制频率信号。 处理单元103根据接收的感测装置的相关信号或预设控制频率信号产生控制信号，并控制触发指令信号产生刺激信号。触发指令信号生成单元104 接收所述处理单元生成的控制信号，并产生触发指令对应的刺激信号。触 发指令信号输出单元105将所述触发指令信号生成单元产生的刺激信号输出。其中，所述触发指令的刺激信号可以为电刺激信号，或者为微波、射频及其他电磁波刺激信号。

此外，必然的，本发明所述终端处理器100相应需配置为具有一定预 留存储空间，用于存放相应的预设信息，或者存放接收的采样信号等。

在具体的实施过程中，微机械为一种植入式装置，通过喉部切口植入 到患侧喉部，其通过终端处理器采集信号的实际运动转换成相应的触发指 令信号发送至微机械；微机械接收相应触发指令信号并带动患侧声带的相 关运动，从而起到替代使声带外展的肌肉功能，恢复患侧声带外展功能。而在一些实施例中，所述终端处理器100为以可植入形式植入人体的颈部 皮下、锁骨上窝或者胸骨上窝；或者所述终端处理器100以随身携带物品形式设于体外，如外挂件、饰品等。

在一个实施例中，图11所示，所述微机械200包括微控制器201以及 与所述微控制器201连接的微驱动单元202。所述微控制器201接收所述终 端处理器100发送的刺激信号，并将刺激信号发送至所述微驱动单元202， 驱动对所述左杆部分10和右杆部分11进行相向的闭合运动和相反的张开 运动。所述微控制器201还连接有被构造成向其供电的至少一个可充电单 元203；或者被构造成无线地接收电力并将接受电力的至少一部分传递到所 述至少一个可充电的电池的无线充电组件单元203。

虽然已经示出和描述了本发明的特定实施方案，但是对本领域的技术 人员显而易见的是，基于本文的教义，可在不脱离本发明及其更宽方面的 情况下作出改变和修改，并且因此，所附的权利要求将在其范围内涵盖所 有此类改变和修改，如同在本发明的真实精神和范围内。此外，应当理解 本发明仅由所附权利要求限定。本领域的技术人员将理解的是，一般来讲，本文所用的并且特别是在所附权利要求(如，所附权利要求的主体)中的术语通常旨在为“开放式”术语(例如，术语“包括”应被解释为“包括 但不限于”，术语“具有”应被解释为“具有至少”，以及术语“包含”应被解释为“包含但不限于”等)。本领域的技术人员将进一步理解的是， 如果有意给出所介绍的权利要求表述的特定数量，则此意图将为在该权利 要求中明确表述的，并且在不存在此表述的情况下，不存在此意图。例如， 为了有助于理解，以下所附权利要可包含介绍性短语“至少一个(种)” 和“一个(种)或多个(种)”的使用以介绍权利要求表述。然而，使用此类短语不应被视为暗示通过不定冠词“一”或“一个(种)”来介绍的 权利要求表述将含有此类介绍的权利要求表述的任何特定权利要求限制到 只含一个此类表述的发明，即使当相同的权利要求包含介绍性短语“一个 (种)或多个(种)”或“至少一个(种)”以及诸如“一”或“一个(种)” 的不定冠词也是如此(例如，“一”和/或“一个(种)”通常应被解释为表示“至少一个(种)”和“一个(种)”或“多个(种))”；使用定 冠词来介绍权利要求表述时也一样。此外，即使当明确表述了所介绍的权 利要求表述的特定数量，本领域的技术人员也将认识到此类表述通常应被 视为至少表示所表述的数量(例如，无其他修饰词的仅表述“两个表述” 通常表示至少两个表述或者两个或更多个表述)。因此，除了由所附权利 要求限制外，本发明不应受其他限制。

Claims (13)

1.一种治疗双侧声带麻痹的微机械，其特征在于，所述微机械为一植入物(1)，所述植入物(1)至少包括：

设于左侧声带肌(20)的左杆部分(10)；

设于右侧声带肌(21)的右杆部分(11)；

被构造为所述左杆部分(10)一端和右杆部分(11)一端的连接基座的转轴座(3)，所述左杆部分(10)和右杆部分(11)以所述转轴座(3)为基点呈角度进行铰接；

以及驱动所述左杆部分(10)和右杆部分(11)进行转动的微驱动装置(4)，以使所述左杆部分(10)和右杆部分(11)实现闭合和张开运动。

2.如权利要求1所述的治疗双侧声带麻痹的微机械，其特征在于，所述转轴座(3)为一枢接结构(30)，该枢接结构(30)设有两个绕某一中轴线相互转动的枢接套(31、32)，或者该枢接结构(30)设有两个分别绕两个平行的中轴线相互转动的枢接套(31、32)；

一所述枢接套(31)连接所述左杆部分(10)端部，另一所述枢接套(32)连接所述右杆部分(11)端部；

所述转轴座(3)设于两条声带肌的交汇处；或者设于两条声带肌交汇处前端的甲状软骨上。

3.如权利要求1所述的治疗双侧声带麻痹的微机械，其特征在于，所述转轴座(3)上还设有固定于左侧甲状软骨的左翼(13)，以及固定于右侧甲状软骨的右翼(14)。

4.如权利要求3所述的治疗双侧声带麻痹的微机械，其特征在于，所述左杆部分(10)和右杆部分(11)为细长的直条状或弯条状；所述直条状或弯条状的任一横截面形状相同或不相同，任一所述横截面形状包括圆形、矩形、椭圆形或者三角形；

所述左翼(13)和右翼(14)为细长的直条状或弯条状；所述直条状或弯条状的任一横截面形状相同或不相同，任一所述横截面形状包括圆形、矩形、椭圆形或者三角形。

5.如权利要求4所述的治疗双侧声带麻痹的微机械，其特征在于，所述左杆部分(10)和右杆部分(11)均为针状；所述左翼(13)和右翼(14)均为针状或薄片状。

6.如权利要求1所述的治疗双侧声带麻痹的微机械，其特征在于，所述微机械还包括被构造成向微驱动装置供电的至少一个可充电电池；或者被构造成无线地接收电力并将接受电力的至少一部分传递到至少一个可充电的电池的无线充电组件；

所述微驱动装置(4)包括第一微电机装置(40)和第二微电机装置(41)，所述第一微电机装置(40)的输出动力被构造为带动所述左杆部分(10)左右转动的力，所述第二微电机装置(41)的输出动力被构造为带动所述右杆部分(11)左右转动的力。

7.如权利要求6所述的治疗双侧声带麻痹的微机械，其特征在于，所述第一微电机装置(40)和第二微电机装置(41)的输出轴分别通过曲柄摇杆结构或共轭凸轮结构与所述左杆部分(10)和右杆部分(11)的前端连接。

8.如权利要求1所述的治疗双侧声带麻痹的微机械，其特征在于，制备所述植入物(1)的材料包括医用金属或合金材料、具有塑性的非降解型高分子材料或医用生物复合材料；

或者所述植入物(1)为被封装在由一种或多种生物相容性材料制成的气密包装中。

9.如权利要求8所述的治疗双侧声带麻痹的微机械，其特征在于，所述植入物(1)的材料为钛合金材料。

10.一种应用权利要求1所述微机械的微机械治疗双侧声带麻痹的系统，其特征在于，至少包括

终端处理器(100)，被配置成接收呼吸或者胸廓运动的信号，或者根据人体呼吸或胸廓运动频率预设控制频率信号，并根据不同信号生成相应触发指令信号，发送至微机械(200)；

微机械(200)，接收所述终端处理器(100)发出的触发指令信号，并根据相应的预设指令动作触发左杆部分(10)和右杆部分(11)的张开或闭合运动。

11.如权利要求10所述的微机械治疗双侧声带麻痹的系统，其特征在于，所述系统还包括被配置成检测肌电信号的感测装置(300)；或者被配置成检测呼吸节律信号的感测装置(300)；

检测肌电信号的所述感测装置(300)为固定在胸腔部、背部或腹部的压力感受器；检测呼吸节律信号的所述感测装置(300)包括固定在人体呼吸气流通路上的热电阻式传感器，以及固定在人体呼吸气流通路上的流量传感器。

12.如权利要求11所述的微机械治疗双侧声带麻痹的系统，其特征在于，所述终端处理器(100)至少包括

信号接收单元(101)，用于接收感测装置检测的呼吸或胸廓运动产生的相关信号；

预设单元(102)，根据人体呼吸或胸廓运动频率预设控制频率信号；

处理单元(103)，根据接收的感测装置的相关信号或预设控制频率信号产生控制信号；

触发指令信号生成单元(104)，接收所述处理单元生成的控制信号，并产生触发指令对应的刺激信号；

触发指令信号输出单元(105)，将所述触发指令信号生成单元产生的刺激信号输出；

其中，所述触发指令对应的刺激信号为电刺激信号，或者为微波、射频及其他电磁波刺激信号；

所述终端处理器(100)可植入人体的颈部皮下、锁骨上窝或者胸骨上窝；或者所述终端处理器(100)以随身携带物品形式设于体外。

13.如权利要求10所述的微机械治疗双侧声带麻痹的系统，其特征在于，所述微机械(200)至少包括微控制器(201)以及与所述微控制器(201)连接的微驱动单元(202)；所述微控制器(201)接收所述终端处理器(100)发送的刺激信号，并将刺激信号发送至所述微驱动单元(202)，驱动对所述左杆部分(10)和右杆部分(11)进行闭合运动和张开运动；

所述微控制器(201)还连接有被构造成向其供电的至少一个可充电单元；或者被构造成无线地接收电力并将接受电力的至少一部分传递到至少一个可充电的电池的无线充电组件单元。