CN108883266A - 生物可吸收或部分生物可吸收的骨生长刺激器系统和制造骨再生刺激器系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种骨生长模拟器系统。生物可吸收电路包封在已知时间溶解的改性藻酸盐胶囊中，所述胶囊具有与所述胶囊的厚度成比例的溶解速率。所述电子电路由电源供电。所述电源可以在所述胶囊内部或在所述胶囊外部，并且可以是生物可吸收的或至少生物相容的。运算放大器保持通过所述电路的恒定电流。所述电流刺激邻近于所述电路的骨中的骨生长。治疗完成后所述胶囊和所述电路会溶解。

Description

生物可吸收或部分生物可吸收的骨生长刺激器系统和制造骨 再生刺激器系统的方法

技术领域

本发明涉及用于骨再生治疗领域，并且更具体地说用于脊柱骨再生治疗领域的生物可吸收或部分生物可吸收的骨生长模拟器系统系统；和其制造方法。

背景技术

电骨生长刺激器系统是已知的。然而，现有技术的骨生长刺激器系统，尤其用于治疗各种脊柱病理和病症的脊柱骨生长刺激器系统的使用受限于如患者顺应性问题、成本/偿付问题、装置尺寸和复杂度以及植入程序复杂度的限制。已知的骨生长刺激器系统具有典型地在其需要被移除之前持续小于六个月的使用寿命。三到六个月也是完成骨再生治疗所需的典型时间。由于移除装置的手术并不舒服并且昂贵，因此期望具有被患者身体消耗或至少部分消耗的生物可吸收的骨生长刺激器系统。生物可吸收电子件正在研发中，其包含在由例如蚕丝制成的生物可吸收绝缘衬底42上以生物相容性材料提供的分立电组件40。然而，这些衬底42具有不可预测的溶解速率，使得这些生物可吸收的电子件不足以可靠地用于骨再生治疗，尤其脊柱骨再生治疗。生物可吸收电池44也是已知的，但是已知的生物可吸收电池具有较大“占据面积(footprint)”，这使得它们与许多患者的身体并不相容。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种生物可吸收或部分生物可吸收的骨生长刺激器系统，其消除现有技术中的一个或多个缺点。

本发明的另一个目的是提供一种用于骨再生治疗的骨生长刺激器系统。在一个实施例中，所述系统包含生物可吸收电路，所述生物可吸收电路包含至少一个运算放大器。在一个实施例中，生物可吸收胶囊包封所述电路。在一个实施例中，胶囊具有选定的胶囊厚度和已知的溶解时间。在一个实施例中，已知的溶解时间与胶囊厚度直接相关。在一个实施例中，选定胶囊厚度，使得在完成骨再生治疗之后胶囊和电路将被生物吸收。

在一个实施例中，电源包含电池，其向电路提供电压，从而限定通过所述电路的电流。

在一个实施例中，由于所述电路中的至少一个运算放大器，电压和电流保持基本恒定。

在一个实施例中，电池位于胶囊内部，并且直接耦合到所述电路。

在一个实施例中，电池位于胶囊外部。

在一个实施例中，位于胶囊外部的电池电感耦合到电路。

在一个实施例中，位于胶囊外部的电池电容耦合到电路。

在一个实施例中，电池是生物可吸收的。

在一个实施例中，电池是至少生物相容的。

本发明的另一个目的是提供一种制造用于骨再生治疗的骨生长刺激器系统的方法。

在一个实施例中，所述方法包含在衬底上涂覆至少一个聚酰亚胺层。

在一个实施例中，所述方法进一步包含在所述至少一个聚酰亚胺层上涂覆光致抗蚀剂层。

在一个实施例中，所述方法进一步包含在所述光致抗蚀剂层上方施加光掩模，所述光掩模包含电路的轮廓。所述电路的轮廓包含分立电组件的轮廓，其包含至少至少一个运算放大器的轮廓。

在一个实施例中，所述方法进一步包含将光致抗蚀剂层暴露于光，在所述衬底上限定至少一层Mg或MgO电路。所述至少一层电路是生物可吸收的，并且包含至少一个运算放大器。

在一个实施例中，所述方法进一步包含处理至少一个聚酰亚胺层和光致抗蚀剂层。所述处理从衬底上去除所述至少一个聚酰亚胺层和所述光致抗蚀剂层。

在一个实施例中，所述方法进一步包含将电路包封在具有选定的胶囊厚度和已知的溶解时间的生物可吸收胶囊中。

在一个实施例中，所述胶囊由水溶性改性藻酸盐制成。

在一个实施例中，所述已知的溶解时间与所述选定的胶囊厚度直接相关。

在一个实施例中，选择胶囊厚度以在骨生长治疗完成后引起所述生物可吸收胶囊和所述生物可吸收电路溶解。

在一个实施例中，所述方法进一步包含将电源耦合到所述电路。电源向电路提供电压，并且限定通过所述电路的电流。

在一个实施例中，至少一个运算放大器在电路中保持恒定电压和电流。

在一个实施例中，将电源耦合到电路包含将所述电路耦合到在胶囊外部限定的电源。

在一个实施例中，电源是生物可吸收的，并且骨生长刺激器系统是生物可吸收的。

在一个实施例中，电源是至少生物相容的，并且骨生长刺激器系统是至少部分生物可吸收的。

本发明的另一个目的是将所述骨生长刺激器系统邻近一个或多个经历各种病症或病变的骨植入以提供骨再生治疗。

在一个实施例中，所述一个或多个骨包含脊柱骨，其包含但不限于邻近脊椎体。

在一个实施例中，通过电路的电流在一个或多个骨中产生骨生长。

在一个实施例中，所述系统的生物可吸收组件的生物吸收发生在骨再生治疗完成之后。

本发明的这些和其它目的将通过综述以下说明书和附图而显而易见。

附图说明

图1A是根据本发明的生物可吸收的骨生长刺激器系统的一个实施例的示意图；

图1B是根据本发明的至少部分生物可吸收的骨生长刺激器系统的一个实施例的示意图；

图1C是根据本发明的至少部分生物可吸收的骨生长刺激器系统的一个实施例的示意图；

图2是描绘根据本发明的生物可吸收或部分生物可吸收的骨生长刺激器系统的一个实施例中的恒定电压和电流的曲线；

图3是根据本发明的生物可吸收的骨生长刺激器系统的一个实施例的示意图；

图4是配置成用于根据本发明的生物可吸收或部分生物可吸收的骨生长刺激器系统的一个实施例中的运算放大器的示意图；

图5是根据本发明的生物可吸收胶囊的透视图，其中阳极和阴极连接到其；

图6是生物可吸收衬底上的现有技术生物相容性电路的示意图；以及

图7是现有技术的生物可吸收电池的横截面图。

具体实施方式

根据本发明，提供一种生物可吸收或部分生物可吸收的骨生长刺激器系统10用于骨再生治疗，例如但不限于两个相邻脊椎体之间的骨生长。

在一个实施例中，如图1A到1C和3所示，系统包含生物可吸收电路12。在一个实施例中，电路12由Mg或MgO制成。

在一个实施例中，如图1A到1C和3所示，电路12包含运算放大器14、多个电阻器15、至少一个晶体管17、两个安培计AM1和AM2以及两个伏特计VM1和VM2。

在一个实施例中，如图1A到1C、3和5中所描绘，生物可吸收胶囊16包封生物可吸收电路12。生物可吸收胶囊16具有已知溶解时间的厚度。已知溶解时间与胶囊16的厚度成正比。本发明并不限定胶囊16的特定厚度。选择厚度以便在完成骨再生治疗之后引起至少胶囊16和电路12被生物吸收。在一个实施例中，生物可吸收胶囊由水溶性改性藻酸盐制成。

在一个实施例中，电源被配置成电耦合到电路12。

在一个实施例中，电源是电池18，其向电路12施加电压，如由伏特计VM1和VM2所测量。施加在电阻器15两端的电压限定了通过电路12的电流，如由安培计AM1和AM2所测量。

在一个实施例中，如图1A和3中所描绘，电池18可以设置在胶囊16内部。

在一个实施例中，如图1B和1C中所描绘，电池18可以设置在胶囊16外部。在一个实施例中，设置在胶囊16外部的电池18被配置成在人体中具有相对较小的“占据面积”。

在一个实施例中，如图1A中所描绘，设置在胶囊16内部的电池18直接耦合到电路12。

在一个实施例中，如图1B中所描绘，电源包含电池18和一对线圈20和22。电池18和第一线圈20设置在胶囊16外部。第二线圈22设置在胶囊16内部。两个线圈20和22电感耦合在一起以向电路12供电。

在一个实施例中，如图1C中所描绘，电源包含电池18和一对电容器24和26。电池18和第一电容器24设置在胶囊16外部。第二电容器26设置在胶囊16内部。两个电容器24和26电容耦合在一起以向电路12供电。

在一个实施例中，如图5中所描绘，电源包含邻近胶囊16设置阳极28和的阴极30。

在一个实施例中，电池18是生物可吸收的。在这个实施例中，当骨生长治疗完成时，胶囊16、电路12和电池18全部被患者身体消耗，从而限定生物可吸收的骨生长刺激器系统10。

在一个实施例中，电池18是生物相容的，但不是生物可吸收的，例如在心脏监测系统中使用的生物相容的电池，如本领域中众所周知。在这个实施例中，当骨生长治疗完成时，生物可吸收胶囊16和生物可吸收电路12被患者身体消耗，但已放电的生物相容的电池18留下，从而限定了部分可吸收的骨生长刺激器系统10。

在一个实施例中，电池18是工作循环或脉冲DC电池，其能够提供工作循环或脉冲DC治疗方法。如本领域技术人员将理解，工作循环或脉冲DC治疗方法需要更少的功率，并且因此需要更小的电池容量，从而引起“能量收集”作为电路12的替代电源。

在一个实施例中，如图2中所描绘，运算放大器14在电路12中保持电流和电压恒定并且不波动。

在一个实施例中，如图4中所描绘，运算放大器14包含二十个晶体管32、十个电阻器34和一个电容器36。

然而，本发明不限于上述数量的晶体管、电阻器和电容器。

在一个实施例中，电路12通过使用光刻和聚酰亚胺剥离工艺制造。如本领域中所知，聚酰亚胺层沉积在衬底的顶部。光敏光致抗蚀剂层沉积在聚酰亚胺层的顶部。在光致抗蚀剂层上方提供光掩模，其具有在其中限定的电路的轮廓。通过掩模显示光，将电路12的轮廓沉积到光致抗蚀剂层上。化学过程将生物可吸收并且由Mg和MgO中的一种制成的电路12沉积到衬底上。其它化学过程移除光致抗蚀剂层，并且剥离聚酰亚胺层。在剥离聚酰亚胺层之后，将电路12囊封在水溶性改性藻酸盐胶囊16中。

在一个实施例中，在上述配置之一中，提供电池18并且将其电耦合到电路12。由电池18施加到电路12的电压限定了通过电路的电流。运算放大器14在电路中保持恒定并且非波动的电压和电流。

在一个实施例中，将骨生长刺激器系统10接近选择进行骨再生治疗的受损骨植入患者体内。

在一个实施例中，将骨生长刺激器系统10接近相邻脊椎体植入，用于治疗各种脊柱病变和病症，以辅助脊柱外科手术治疗，脊柱外科手术治疗包含但不限于融合、固定、矫正、部分或完全椎间盘切除术、椎体切除术、椎板切除术以及植入脊柱植入物。

在一个实施例中，通过电路12的电流流动刺激需要治疗的脊柱骨再生。

在一个实施例中，骨生长刺激器系统10邻近椎体间脊柱植入物植入，植入两个邻近脊椎体之间的椎间盘间隙中，植入物至少部分地填充有骨生长材料。在这个实施例中，通过电路12的电流流动促进通过邻近脊椎体之间的植入物的骨生长。

在一个实施例中，如上所述，生物可吸收胶囊16的所选厚度和相应的已知溶解时间使得在骨再生治疗完成后至少生物可吸收胶囊16和电路12被患者身体消耗。

在一个实施例中，其中电池18也是生物可吸收的，电源也被患者身体消耗。

考虑到本文所公开的本发明的说明书和实践，本发明的其它实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。意欲说明书和说明书中所公开的实施例仅被视为示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求书指定。

Claims (44)

1.一种用于骨再生治疗的骨生长刺激器系统，所述系统包括：

生物可吸收电路，所述电路包含至少一个运算放大器；

包封所述电路的生物可吸收胶囊，所述胶囊具有选定的胶囊厚度和已知的溶解时间；并且

电耦合到所述电路的电源。

2.根据权利要求1所述的骨生长刺激器系统，其中所述胶囊的所述已知的溶解时间与所述选定的胶囊厚度成正比。

3.根据权利要求2所述的骨生长刺激器系统，其中选择所述选定的胶囊厚度以引起在所述骨再生治疗完成之后至少所述胶囊和所述电路溶解。

4.根据权利要求1所述的骨生长刺激器系统，其中所述电源包含电池。

5.根据权利要求4所述的骨生长刺激器系统，其中所述电池包含脉冲DC电池。

6.根据权利要求5所述的骨生长刺激器系统，其中所述脉冲DC电池提供DC骨生长治疗递送方法。

7.根据权利要求1所述的骨生长刺激器系统，其中所述电源设置在所述胶囊外部。

8.根据权利要求4所述的骨生长刺激器系统，其中所述电池是直接耦合到所述电路、电感耦合到所述电路以及电容耦合到所述电路中的一种。

9.根据权利要求4所述的骨生长刺激器系统，其中所述电池是生物可吸收的电池和至少生物相容的电池中的一种。

10.根据权利要求1所述的骨生长刺激器系统，其中所述电源被限定在所述胶囊内部和所述胶囊外部中的一处。

11.根据权利要求1所述的骨生长刺激器系统，其中所述电源包括接近所述电路设置的阳极和阴极。

12.根据权利要求1所述的骨生长刺激器系统，其中所述系统配置成接近至少一个的脊椎体植入来刺激脊柱骨组织的生长。

13.根据权利要求1所述的骨生长刺激器系统，其中所述至少一个运算放大器保持通过所述电路的电流至少基本恒定。

14.根据权利要求1所述的骨生长刺激器系统，其中所述电路包含镁和氧化镁中的至少一种。

15.根据权利要求1所述的骨生长刺激器系统，其中所述胶囊包含至少水溶性改性藻酸盐。

16.一种制造骨生长刺激器系统的方法，其包括：

在衬底上涂覆至少一个聚酰亚胺层；

在所述聚酰胺层上方施加光掩模，所述光掩模包含至少电路的轮廓，所述至少电路的轮廓包含至少至少一个运算放大器的轮廓；

将所述聚酰胺层通过所述光掩模暴露于光，所述暴露在所述衬底上限定至少一层电路，所述至少一层电路是生物可吸收的，并且包含至少一个运算放大器；

处理所述至少一个聚酰亚胺层，所述处理从所述衬底上基本上去除所述至少一个聚酰亚胺层；

将所述电路包封在生物可吸收胶囊中，所述胶囊具有选定的胶囊厚度和已知的溶解时间；并且

将电源电耦合到所述电路。

17.根据权利要求16所述的方法，其中将所述电路包封在生物可吸收胶囊中包含将所述电路包封在水溶性改性藻酸盐胶囊中。

18.根据权利要求16所述的方法，其中限定所述电路包含由镁和氧化镁中的至少一种限定所述电路。

19.根据权利要求16所述的方法，其中将所述电路包封在具有所述已知的溶解时间的生物可吸收胶囊中包含将所述电路包封在所述胶囊中，其中所述已知的溶解时间与所述选定的胶囊厚度成正比。

20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括选择所述选定的胶囊厚度以引起在骨生长治疗完成之后至少所述胶囊和所述电路溶解。

21.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括用所述电源限定所述电路中的电流。

22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括用所述至少一个运算放大器保持所述电路中至少所述电流基本恒定。

23.根据权利要求16所述的方法，其中将所述电源电耦合到所述电路包含在所述胶囊内部设置所述电源。

24.根据权利要求23所述的方法，其中将所述电源电耦合到所述电路包含将所述电源直接耦合到所述电路。

25.根据权利要求16所述的方法，其中将所述电源电耦合到所述电路包含将生物可吸收电源和至少生物相容的电源中的一种电耦合到所述电路。

26.根据权利要求16所述的方法，其中将所述电源电耦合到所述电路包含在所述胶囊外部设置所述电源。

27.根据权利要求26所述的方法，其中将设置的所述电源电耦合到所述电路包含将所述电源电感耦合到所述电路和电容耦合到所述电路中的至少一种。

28.根据权利要求16所述的方法，其中将所述电源电耦合到所述电路包含将至少一个阳极和一个阴极电耦合到所述电路。

29.一种在骨再生治疗中使骨生长的方法，所述方法包括：

利用骨生长刺激器系统，所述系统包括：

生物可吸收电路，所述电路包含至少一个运算放大器；

包封所述电路的生物可吸收胶囊，所述胶囊具有选定的胶囊厚度和已知的溶解时间；以及

配置成电耦合到所述电路的电源；

将所述电路包封在所述胶囊中；

使所述胶囊接近至少一个骨放置；

将所述电源电耦合到所述电路；

向所述电路施加电压，从而限定通过其中的电流；

刺激所述至少一个骨中的骨再生；并且

生物吸收所述骨生长刺激器系统和部分生物吸收所述骨生长刺激器系统中的一种。

30.根据权利要求29所述的方法，其中生物吸收所述骨生长刺激器系统包含生物吸收所述生物可吸收胶囊、生物吸收所述生物可吸收电路以及生物吸收生物可吸收电源。

31.根据权利要求29所述的方法，其中部分生物吸收所述骨生长刺激器系统包含生物吸收所述生物可吸收胶囊和生物吸收所述生物可吸收电路。

32.根据权利要求29所述的方法，其中限定通过所述电路的所述电流包含用所述至少一个运算放大器保持所述电流基本恒定。

33.根据权利要求29所述的方法，其中向所述电路施加所述电压包含用所述至少一个运算放大器保持所述电压基本恒定。

34.根据权利要求29所述的方法，其中向所述电路施加所述电压包含施加脉冲DC电压。

35.根据权利要求34所述的方法，其中施加所述脉冲DC电压限定脉冲DC治疗递送方法。

36.根据权利要求35所述的方法，其进一步包括收集能量作为替代电源。

37.根据权利要求29所述的方法，其中所述生物吸收和部分生物吸收中的一种包含在所述已知的溶解时间内生物吸收至少所述生物可吸收胶囊和所述生物可吸收电路，所述已知的溶解时间与所述选定的胶囊厚度成正比。

38.根据权利要求37所述的方法，其进一步包括选择所述选定的胶囊厚度以引起至少所述生物可吸收胶囊和所述生物可吸收电路被生物吸收。

39.根据权利要求29所述的方法，其中将所述电源电耦合到所述电路包含在所述胶囊内部设置所述电源。

40.根据权利要求39所述的方法，其中将所述电源电连接到所述电路包含将所述电源直接耦合到所述电路。

41.根据权利要求29所述的方法，其中将所述电源电耦合到所述电路包含在所述胶囊外部设置所述电源。

42.根据权利要求41所述的方法，其中将所述电源电耦合到所述电路包含将所述电源电感耦合到所述电路和将所述电源电容耦合到所述电路中的至少一种。

43.根据权利要求29所述的方法，其中使所述胶囊接近至少一个骨放置包含使所述胶囊接近至少一个脊椎体放置。

44.根据权利要求43所述的方法，其中刺激所述至少一个骨中骨再生包含刺激所述至少一个脊椎体中骨再生。