CN110049730A

CN110049730A - 组织锚固件

Info

Publication number: CN110049730A
Application number: CN201780074108.7A
Authority: CN
Inventors: N·贝特罗; E·奥卡贝希尔; S·莫里斯
Original assignee: University College Dublin
Current assignee: University College Dublin
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2019-07-23
Anticipated expiration: 2037-10-16
Also published as: JP7383284B2; GB201617509D0; EP3525684A1; US20190314012A1; WO2018069543A1; AU2017341405B2; EP3525684B1; JP2019531150A; AU2017341405A1; GB2554928A; CA3040346A1; US11298124B2; ES2837005T3; WO2018069543A9; CN110049730B; US20220338867A1

Abstract

本发明提供了一种组织锚固件以及一种采用所述组织锚固件的系统和方法，所述锚固件包括主体，所述主体具有彼此能够可逆地接合的第一区段和第二区段，每个区段包括从每个区段的下侧突出的呈微针形式的多个倒钩，一个区段上的倒钩朝向另一个区段上的倒钩倾斜，使得组织可以通过所述第一区段相对于所述第二区段的移位而被捕获在所述倒钩之间并且在所述倒钩之间变形，以便实现所述组织锚固件在部署部位处的牢固保持。

Description

组织锚固件

发明领域

本发明涉及一种组织锚固件，所述组织锚固件可以部署在广泛范围的组织中，所述组织除了骨和软骨之外还包括皮肤、硬脑膜、肠、膀胱、心脏组织和动脉壁。组织锚固件可以具有多个医疗适应症。这些组织锚固件包括但不限于可以外用和内用的伤口闭合系统。

此外，锚固件可以用于将治疗性和诊断性外科手术和介入装置锚固到皮肤。这些锚固件包括外科手术导管、引流管、套管和造口敷料。可以利用包括内窥镜和放射学引导的应用的开放式和/或微创性技术来部署锚固件。

也可以将锚固件用于用于将修复网片紧固在一个或多个部位处的诸如疝修复的应用、以及包括骨、肌腱和上唇修复的组织结构的再附着中。锚固件可以另外用于药物递送、纹身去除、生物传感和经皮电神经刺激(TENS)应用中，而且用于测量肌肉组织中的其他电生理活动，诸如EMG和ECG。

发明背景

在广泛范围的外科手术和医疗程序内，通常希望最小化组织创伤，这有益于缩短外科手术时间和患者恢复两者，此外还能降低感染风险，使所需的外科手术设备以及因此潜在地执行给定外科手术或医疗程序所需的外科医生和/或协助人员的数量减到最少。

作为一个实例，无缝合伤口闭合装置和系统越来越多地被采用于外科手术伤口闭合中。这类系统的益处包括手术时间和患者在镇静下的时间的减少、疤痕减少、降低的感染率和美学效果的改善。在卡钉和缝合线被这类系统替换的情况下，通过避免要求患者在伤口愈合之后返回到医生的办公室或诊所以将卡钉和/或缝合线移除，获得了额外的益处。这些系统的缺点是它们在极大的程度上依赖于粘附剂来实现锚固装置到组织表面的附着。由于其本身的性质，粘附性结合的机械完整性会因为局部组织并置和涂覆、pH和从组织中散发出的水分或来自伤口自身的渗出物而受损。另外，已知局部皮肤粘附剂在机械性质方面并不如缝合线修复和软组织锚固件，并且与潜在的变应性接触性皮炎和其他医用粘附剂相关皮肤损伤相关联。

类似地，在组织锚固件应用中，例如对于医疗装置、网片、生物传感器等等的内部或外部锚固，再次有益的是，最小化组织创伤，同时确保到组织的充分锚固，并且简化这类组织锚固件的部署以再次减少部署所需的时间和工作。

因此，本发明的一个目标是提供一种改进的组织锚固件，所述改进的组织锚固件可以用于多种外科手术和医学适应症，例如伤口闭合应用等等。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种组织锚固件，所述组织锚固件包括：主体，所述主体具有第一区段和第二区段，所述第一区段和第二区段可相对于彼此在第一方向上移位以使组织锚固件在未部署状态与部署状态之间转变；从第一区段突出的至少一个突出部和从第二区段突出的至少一个突出部，至少一个区段上的至少一个突出部朝向另一个区段上的至少一个突出部倾斜；并且其中第一区段和第二区段上的至少一个突出部在锚固件处于未部署状态和/或部署状态时在基本上垂直于第一方向的第二方向上重叠。

优选地，主体被配置成使得第一区段和第二区段上的至少一个突出部在主体处于部署状态时在第二方向上重叠。

优选地，每个突出部包括根部和尖端，每个突出部在基本上平行于第一方向的方向上从根部到尖端都进行对准。

优选地，每个突出部包括倒钩。

优选地，第一区段和第二区段各自包括多个突出部。

优选地，第一区段和第二区段包括相等数量的突出部。

优选地，在第一区段和第二区段两者上的突出部以矩形阵列布置。

优选地，在第一区段和第二区段上的突出部以同心圆阵列布置。

优选地，突出部包括微特征。

优选地，第一区段和第二区段各自限定相应的至少一个突出部由其延伸的组织接触表面。

优选地，第一区段和/或第二区段的组织接触表面包括在相应的至少一个突出部的根部处或邻近所述根部定位的凹部。

优选地，第一区段包括第一组突出部和与第一组间隔开的第二组突出部，第二区段可相对于第一区段沿着在第一区段的第一组突出部与第二组突出部之间的路径移位。

优选地，第一区段上的突出部中的一个或多个相对于第一方向倾斜地延伸。

优选地，组织锚固件包括锁定件，所述锁定件可操作来将第一区段和第二区段相对于彼此固定。

优选地，第一区段限定适于将第二区段至少部分地接纳在其中的通道。

优选地，所述通道在一端是开放的。

优选地，突出部中的至少一个包含导电材料。

优选地，主体的区域不具有突出部。

优选地，组织锚固件包括提供在主体上的联接件。

优选地，组织锚固件包括至少一个微针。

优选地，突出部中的至少一个包括微针。

优选地，组织锚固件包括至少一个生物传感器。

优选地，主体至少部分地由生物可吸收材料形成。

优选地，主体至少部分地由多孔材料形成。

优选地，第一区段和第二区段相对于彼此能够可逆地移位。

优选地，第一区段和第二区段可相对于彼此在基本上平行于至少一个倾斜突出部的纵轴的方向上移位。

优选地，第一区段和第二区段可相对于彼此沿着基本上为弧形的路径移位。

优选地，主体可在卷收状态与展开状态之间移位。

根据本发明的第二方面，提供了一种伤口闭合系统，所述伤口闭合系统包括：根据本发明的第一方面的组织锚固件的阵列；以及至少一个受拉构件，所述至少一个受拉构件拴系在组织锚固件中的至少两个之间。

优选地，受拉构件包括缝合线。

优选地，伤口闭合系统包括模板，所述模板用于以预定定向对组织锚固件阵列进行定位。

优选地，锚固件阵列以至少两组基本上平行的锚固件进行布置，其中每个锚固件被定向成使得第一区段和第二区段可相对于彼此在所述平行方向上移位。

根据本发明的第三方面，提供了一种将组织锚固件紧固到组织的方法，所述方法包括以下步骤：将从锚固件的主体的第一区段突出的至少一个突出部和从主体的第二区段突出的至少一个突出部插入到组织中；使第一区段相对于第二区段在第一方向上移位以使组织锚固件从未部署状态转变到部署状态，其中第一区段和第二区段上的至少一个突出部在主体处于未部署状态和/或部署状态时在基本上垂直于第一方向的第二方向上重叠；以便在主体处于部署状态时实现在突出部周围的组织的局部剪切变形。

优选地，第一区段和第二区段上的至少一个突出部在主体处于部署状态时在第二方向上重叠。

优选地，所述方法包括以下步骤：在锚固件处于部署状态之后将第一区段相对于第二区段进行锁定。

优选地，使第一区段相对于第二区段移位的步骤是在以下两个阶段中实现：第一阶段，其中相对移位主要实现突出部到组织中的插入；以及第二阶段，所述第二阶段主要实现在突出部周围的组织的局部剪切变形。

优选地，所述方法包括：部署组织锚固件的阵列；以及将至少一个受拉构件连接在组织锚固件中的至少两个之间。

优选地，所述方法包括以下步骤：将组织锚固件的阵列定位在组织切口的两侧上；以及利用至少一个受拉构件以便实现切口的侧部的并置。

优选地，在第一方向上的移位包括直线和/或曲线移位。

如本文所使用，术语“倒钩”意图表示尖锐或尖头的突出部或突起，所述突出部或突起通常以相对于所述突出部或突起由其突出的物体或表面所成的一定角度设置，以便降低倒钩从所述倒钩接合到其中的衬底脱离的可能性。

如本文所使用，术语“微特征”或“微针”意图表示具有特定尺寸，长度或高度通常在100-3,000微米(μm)范围内的特征或针/倒钩，并且可以包括例如“微针”，所述微针可以用作倒钩和/或用作联合倒钩和药物递送或生物传感系统。

附图说明

现将参考附图描述本发明，在附图中：

图1a示出了根据本发明的优选实施方案的处于未部署状态的组织锚固件的俯视平面图；

图1b示出了图1a的处于未部署状态的组织锚固件的侧正视图；

图1c示出了如图1a和图1b所示的再次处于未部署状态的组织锚固件的仰视平面图；

图2a示出了图1的处于部署状态的组织锚固件的俯视平面图；

图2b示出了图1d的组织锚固件的侧正视图；

图2c示出了如图1d和图1e所示的再次处于部署状态的组织锚固件的仰视平面图；

图3示出了图1和图2的在其上紧固有锚固件的组织区段上处于未部署状态的组织锚固件的侧视图；

图4示出了图3的为了将微针阵列拉入组织中而已部分地部署的组织锚固件；

图5示出了图3和图4的为了实现在锚固件的微针周围的组织的剪切变形而已完全部署的组织锚固件；

图6示出了本发明的组织锚固件的微针中的一个的示意性透视图；

图7示出了如图6所示的微针的示意性侧正视图；

图8示出了本发明的组织锚固件的在与图6比较时具有替代截面形状的微针的示意性透视图；

图9示出了组织锚固件的阵列，所述组织锚固件各自处于未部署状态，围绕切口或伤口布置成阵列；

图10示出了图9的布置，其中组织锚固件已被移位到部署状态；

图11示出了图10的组织锚固件的阵列，其中缝合线已被部署在锚固件之间；

图12示出了图11所示的组织锚固件的阵列，其中伤口的相对侧已使用缝合线和锚固件拉到一起；

图13示出了承载图1至图8所示的组织锚固件的阵列的模板的透视图；

图14示出了图13的模板的平面图；

图15示出了根据本发明的处于未部署状态的组织锚固件的第一替代实施方案的仰视平面图；

图16示出了根据本发明的处于未部署状态的组织锚固件的第二替代实施方案的仰视平面图；

图17a至图17d示出了根据本发明的组织锚固件的第三替代实施方案的各种视图；

图18a至图18f示出了根据本发明的组织锚固件的第四替代实施方案的各种视图；

图19a至图19d示出了根据本发明的组织锚固件的第五替代实施方案的各种视图；

图20a至图20e示出了根据本发明的组织锚固件的第六替代实施方案的各种视图；

图21a至图21d示出了根据本发明的组织锚固件的第七替代实施方案的各种视图；

图22a至图22d示出了根据本发明的组织锚固件的第八替代实施方案的各种视图；

图23a至图23e示出了根据本发明的组织锚固件的第九实施方案的各种视图；

图24a至图24d示出了根据本发明的组织锚固件的第十实施方案的各种视图；

图25a至图25d示出了根据本发明的组织锚固件的第十一实施方案的各种视图；

图26a至图26d示出了根据本发明的组织锚固件的第十二实施方案的各种视图；

图27a至图27d示出了根据本发明的作为第十二实施方案的改良型式的组织锚固件的第十三实施方案的各种视图；

图28a至图28g示出了根据本发明的组织锚固件的第十四实施方案的各种视图；

图29a至图29d示出了根据本发明的组织锚固件的第十五实施方案的各种视图；

图30a至图30d示出了根据本发明的组织锚固件的第十六实施方案的各种视图；

图31a至图31d示出了根据本发明的组织锚固件的第十七实施方案的各种视图；

图32a示出了根据本发明的如使用已知的3D打印技术制造的一对组织锚固件；

图32b示出了作为图33所示的组织锚固件的形成部分的3D打印微针阵列的放大图；

图33示出了用于本发明的组织锚固件的生物力学测试的组织床；

图34a示出了出于测试目的而产生的多个原型组织锚固件的下侧；

图34b示出了在图34a所示的组织锚固件上执行的测试的结果；

图35a示出了在根据本发明的组织锚固件上执行的机械测试程序；

图35b示出了图35a所示的测试的结果；

图36出于比较目的在根据本发明的组织锚固件上存在微针的情况下示出了微针阵列样品(顶部)、对应轮廓(中间)和示出微针的穿透深度的组织学图像的宏观概观；

图37示出了如为了用于根据本发明的组织锚固件而配置的微针阵列(顶部)、对应轮廓(中间)和示出微针的穿透深度的组织学图像的概观；

图38示出了在根据本发明的组织锚固件的实施方案上执行的测试的组织学结果；

图39示出了根据本发明的组织锚固件的实施方案的离体应用；

图40示出了本发明的组织锚固件的实施方案在志愿者的右臂的三角肌粗隆上的植入；

图41示出了皮肤对如图40所示的组织锚固件的附着的时间响应；

图42a示出了湿式电极(左侧)和如由根据本发明的实施方案的组织锚固件限定的电极(右侧)；

图42b示出了来自图42a所示的电极和组织锚固件的EMG数据；并且

图43a至图43d示出了根据本发明的组织锚固件的第十七替代实施方案的各种视图。

具体实施方式

现参考附图的图1至图7，示出了根据本发明的优选实施方案的大体上表示为10的组织锚固件，所述组织锚固件用于各种外科手术、医疗和诊断适应症，尤其适于皮肤、硬脑膜、血管、肠壁或位于身体内部或外部的任何其他组织中的诸如切口的伤口闭合应用。此外，锚固件可以用于促成外科手术和介入装置(未示出)在所需位置处附着于邻近组织，以及在损伤之后的组织的再附着。组织锚固件10可以与组织、骨或任何其他合适的生物基质一起使用，并且可以在诸如药物递送的应用中用作生物传感器或用于紧固所述生物传感器，并且用于经皮电神经刺激(TENS)和/或对诸如肌肉的组织中的电活动的测量，另外也被称为肌电图(EMG)和心电图(ECG)。

组织锚固件10包括主体12，所述主体12可以由任何合适的材料，例如聚合物、金属或复合材料形成，并且可以例如包含生物可吸收材料或为了促进组织向内生长而部分或全部为多孔的材料。尽管不限于特定尺寸，但是在所示的示例性实施方案中，主体12具有如沿着纵轴LL测量的接近9mm的长度、如垂直于纵轴LL测量的接近6mm的宽度和垂直于长度和宽度两者的接近2.5mm的厚度。这些尺寸当然可以变化，特别是为了适应特定外科手术适应症而变化。为了便于参考，下文中沿着长度的测量将被称为“X”坐标，沿着宽度的测量将被称为“Y”坐标，并且沿着深度的测量将被称为“Z”坐标。

主体12包括第一区段14和第二区段16，所述第一区段14和第二区段16可相对于彼此在第一方向上并在如图1a、1b、1c所示的未部署状态与如图2a、2b、2c所示且如下文将更详细所描述的部署状态之间移位。第一区段14和第二区段16彼此可相互接合，并且在所示的实施方案中，第一区段14限定中心通道18，所述中心通道18从主体12的开口端纵向地延伸直到终止于闭合端20，所述闭合端20用于桥连第一区段14的相对部分并因此在通道18的任一侧上将所述相对部分彼此连接。因此，在所示的实施方案中，第一区段14可以说是基本上为C形或U形的。第二区段16的形状和尺寸被设定为可滑动地接纳在通道18内，第二区段16优选地沿着任一横向侧设置有键22，而通道18的侧壁各自在其中设置有对应的键槽24。当然将了解，可以采用任何其他合适的布置或配置，以便准许第一区段14与第二区段16之间的相对移动。尽管在所示的实施方案中，第一区段和第二区段相对于彼此能够可逆地移位，但是在其他实施方案中，移位可能是不可逆的。

第一区段14和第二区段16两者各自包括至少一个突出部，以及优选地多个突出部，所述多个突出部呈从第一区段14突出的六个倒钩或微针26和从第二区段16突出的六个倒钩或微针28的形式。在每种情况下，倒钩26、28从相应的第一区段14和第二区段16的下侧或组织接触表面30延伸。倒钩26、28中的每一个包括在组织接触表面30处限定的根部32和在相应的倒钩26、28的自由端处的尖锐或尖头的尖端34。在优选实施方案中，倒钩26、28从根部32到尖端34均匀地逐渐变细，但是可以采用任何其他合适的配置。然而，已经发现均匀的锥形部有利于促成如下文详细所描述的倒钩26、28到组织中的完全插入。

倒钩26、28相对于组织接触表面30所在的“X”平面以锐角α倾斜，并且主要在与第一区段14与第二区段16之间的相对移动的方向(又被称为基本上平行于主体12的纵轴LL的“第一”方向)相同的方向上沿着倒钩26、28的长轴从根部32延伸到尖端34。换言之，倒钩26、28可以说成是具有比“Z”维分量更大的“X”维分量。

倒钩26、28优选地是所谓的“微针”的形式，所述微针的尺寸在所示的优选实施方案中被设定为从根部32到尖端34的轴向长度L为约2mm并且深度或“Z”坐标长度(下文中被称为L_z)为约0.9mm。还发现倒钩26、28的优选的角度倾斜α相对于“X”平面是在15°与50°之间，更优选地是在20°与30°之间，并且最优选地为约26.5°。每个倒钩26、28的“X”坐标长度L_x和“Z”坐标长度L_z两者都将根据其上的角度倾斜而变化。当然将了解，所有这些尺寸都是示例性的并且可以变化，特别是为了适应不同的外科手术或医疗应用或组织类型而变化。倒钩26和28的尺寸也可以在任何给定部分上变化。例如，在周边处的尺寸在长度上可以短于在中心处的那些尺寸，反之亦然。类似地，倒钩长度和纵横比可以在多个平面中变化。

倒钩26、28被布置和定向成使得从第一区段14突出的倒钩26在与从第二区段16突出的倒钩28大体上相反的方向上延伸。以此方式，倒钩26基本上面向倒钩28或与之相对。还优选的是，至少在组织锚固件10处于部署和/或未部署状态时，但最优选的是在处于部署状态时，倒钩26中的至少一个在“Y”方向上与倒钩28中的至少一个重叠。此外，已经发现，在第一区段14和第二区段16具有相同数量的倒钩26、28时，实现了最大锚固作用。在所示的实施方案中，第一区段14和第二区段16各自包括六个倒钩26、28，但是这个数量当然可以变化。倒钩26、28优选地彼此在“X”方向上间隔开，使得任一个倒钩26、28的尖端34恰好到达邻近倒钩26、28的根部32或可能略微与之重叠，或换言之，倒钩以邻近倒钩26、28之间的为约L_x的间距线性地布置。在优选实施方案中，第一区段14上的一排倒钩26与第二区段上的邻排倒钩28之间的“Y”间距优选地是第二区段16的倒钩28之间的“Y”间距的1.5倍。已经发现，这个距离有效地避免了在使用中对由组织锚固件10接合的组织的剪切破坏。第一区段14和第二区段16相对于彼此在未部署状态与部署状态之间移位的距离优选地是L_x的2.5倍，但是也可以例如是L_x的2倍或更少。

最初通过将主体12的组织接触表面30向下压到组织上的锚固部位上以便以微创的方式将倒钩26、28推入组织中，对倒钩26、28进行布置以至少穿透锚固件10即将紧固的组织T的上层或上部区域。组织锚固件10以如图3所示的未部署状态施加到锚固部位。在倒钩26、28抵靠组织T接合之后，第一区段14和第二区段16相对于彼此移位到如图4所示的部分部署状态。第一区段14和第二区段16从未部署状态到部分部署状态的初始相对移位导致倒钩26、28如图4所示被拉入组织中。这个相对移位的距离优选地是L_x的2倍，使得倒钩26、28的整个长度被拉入组织T中。此时，倒钩26、28完全插入到组织中，并且第一区段14和第二区段16之后进一步移位到如图5所示的完全部署状态，所述最终移动会引起由倒钩26、28接合的组织，例如在皮肤的情况下为胶原网络的非破坏性剪切变形，从而有效地产生局部弹性变形，所述局部弹性变形主动地将组织和倒钩26、28接合以便实现对组织的牢固锚固，并且能够抵抗如下所述的多个平面中的力。这个最终移位的距离优选地是L_x的0.5倍，应理解这些距离当然可以根据需要来改变。已经发现，这个距离提供了在倒钩26、28周围或受到所述倒钩作用的组织的足够的剪切变形以提供必要的保持度，同时避免对组织T的任何损伤。

参考图6和图7，组织锚固件10可以包括形成于组织接触表面30中的凹部35，每个凹部35处于相应的倒钩26、28中的每一个的正下方。通过允许在相应的凹部35内接纳因为每个倒钩26、28的插入而移位的组织中的至少一些，从而允许倒钩26、28中的每一个的更完全的插入，凹部35有助于第一区段14和第二区段16到组织的改进的锚固。凹部35也能有效地增加每个倒钩26、28的整体长度或工作长度L，但是会暴露整个根部32，所述根部32在其他情况下会部分地嵌入组织接触表面30下方。在使用中，每个凹部35中容纳的组织的体积也用于在组织有效地与主体12啮合或互锁时抵抗锚固件10的横向移位。凹部35的尺寸可以变化。图7示出了具有圆形截面区域的倒钩或微针26、28，而图8示出了具有三角形截面区域的替代倒钩或微针26、28。因此，应理解，各种其他替代的截面区域都可以用于倒钩26、28。

此外，虽然所描述的实施方案具有组织接触基部，但是设想了一个替代实施方案，其中细长微针在其直径方面呈现出阶跃变化，于是能有效地限定组织接触表面和硬的肩部以防止微针进一步推进到组织中。以此方式，主体可以相对于外部组织层安放在升高的位置，并且这对于如在贴片和戳刺应用中的药物递送来说可以是有利的。

为了将第一区段14和第二区段16保持在部署状态，组织锚固件10包括形成于第二区段16的顶面处的呈基本上为圆形的突片36a形式的锁定装置，所述锁定装置在通道18内滑动；以及形成于通道18的闭合端处的对应地成型和定尺寸的插槽36b，所述插槽36b在第二区段16例如图2a所示完全移位到第一区段14中时接纳并保持突片36a。插槽36b具有略大于通道18的宽度或“Y”尺寸的直径，使得通道18进入插槽36b所在的点对突片36a的进入限定微小限制部。以此方式，在突片36a最初在第一区段14和第二区段16相对于彼此移位的情况下被压入通道18中时，第一区段14的相对部分将被迫远离彼此在“Y”方向上弹性地变形，以便允许通道18适应略宽的突片36a。这种弹性变形使第一区段14的倒钩26移位，这可以具有提高微针插入和嵌入效率的效果。然后，突片36a沿着通道18行进，之后到达并进入插槽36b，此时第一区段14的恢复力使通道18回复到正常尺寸，从而将突片36a保持在插槽36b中。如果需要，则可以反转这个过程以便释放组织锚固件10。因此，突片36a和插槽36b用作相对于第一区段14锁定第二区段16的简单而有效的装置，以便将组织锚固件10保持在部署状态。本领域的普通技术人员将理解，突片36a和插槽36b可以用优选地可逆地可操作来将第一区段14和第二区段16相对于彼此锁定的任何其他功能性替代物替换。

将了解，由于组织锚固件10的相对小的尺寸，因此为了实现第一区段14相对于第二区段16的移位，主体12可以在顶面上设置有一对凹陷37a、37b，第一区段14和第二区段16中的每一者上有一个凹陷，所述凹陷37a、37b可以由诸如尖嘴钳等等的工具(未示出)接合，所述工具的尖端可以用于在未部署状态与部署状态之间操纵第一区段14和第二区段16。还将理解，可以采用任何其他合适的功能性替代物来实现这个动作。

通过提供相对的倒钩26、28组，在其上部署有锚固件10的组织的局部区域被有效地捕获并且在重叠的倒钩26、28之间受到轻微压缩和拉伸，以便施加剪切变形，并由此牢固地将组织锚固件10紧固到位。特别是在组织锚固件10移位到部署状态时，在主体12下方的组织的局部区域由于第一区段14相对于第二区段16的移位，以及因此由于倒钩26相对于优选地重叠的倒钩28的移位而弹性地变形或受到压缩和拉伸。组织的这种弹性剪切变形导致组织抵靠倒钩26、28施加反作用力，从而主动地接合并保持在倒钩26、28周围的组织。因此，倒钩26、28不需要穿透到相当的深度来实现必要的保持，并且可以例如具有从根部32到尖端34接近0.1-5mm的长度，并且具有小于1000μm的穿透深度L_z，但是这个尺寸同样可以根据需要来改变。结果是，对于基于皮肤的适应症，可以诸如为了不穿透到大多数痛觉感受器和血管的深度而对倒钩26、28设定尺寸。减小尺寸的倒钩26、28进一步有利于对组织的整个厚度的穿透是禁忌的外科手术伤口闭合适应症，诸如有利于硬脑膜撕裂的修复和硬脑膜切开术。

在组织或其他衬底上接合到位之后，组织锚固件10可以用作锚固点，经由所述锚固点可以执行各种功能，例如锚固缝合线、外科网片、生物传感器和任何其他合适的外科手术或医疗装置或系统。此外，组织锚固件10可以设置有一个或多个微针(未示出)，以便准许组织锚固件10用作药物递送系统。还设想的是，倒钩26、28中的一个或多个可以兼作这些微针，其中倒钩26、28可以包括一个或多个管腔以有助于药物递送到由倒钩26、28穿透的组织中。类似地，倒钩26、28中的一个或多个可以用于实现经皮电神经刺激(TENS)和/或对诸如肌肉的组织中的电活动的测量，另外也被称为肌电图(EMG)和心电图(ECG)。在这类应用中，一个或多个倒钩26、28由导电材料，优选地为金属形成或用它们进行涂覆。在倒钩26、28穿透到组织中时，锚固件10将提供优于常规的基于表面的系统的电信号测量，并且此外，由于锚固件10在组织上的固定位置，重复测量具有提高的准确性。

此外，为了有助于从未部署状态移位到部署状态，组织锚固件10可以包括偏置装置(未示出)，例如简单的弹簧等等，所述偏置装置被布置成在第一区段14与第二区段16之间起作用，以便促使第一区段14和第二区段16彼此完全接合。

在优选的适应症中，组织锚固件10以阵列形式采用，以形成如图9至图12所示的伤口闭合系统50。对于这种应用，组织锚固件10中的每一个包括至少一个金属圈38，所述至少一个金属圈38提供在主体12上或与所述主体12，优选地与第一区段14整体地形成，并且位于方便外科医生触及的主体12的外侧。当然将了解，金属圈38的数量和/或位置可以根据需要来改变。此外，金属圈38可以用适于将缝合线或类似物拴系到或以其他方式紧固到锚固件10的任何其他功能性替代联接件，例如绞窄型联接件替换。在所示的实施方案中，金属圈38沿着第一区段14的一个横向边缘提供。组织锚固件10围绕切口或伤口W部署到皮肤或其他组织T上，其中一组组织锚固件10提供在伤口W的任一侧上。如图所示，组织锚固件10中的每一个被定向成使得其纵轴LL基本上平行于伤口的长轴对准。然而，锚固件10可以被部署成纵轴LL基本上垂直于伤口W布置，在此情况下，金属圈38将优选地重新定位到主体12的较短侧上并且因此面向伤口W。

如图9所示，锚固件10以未部署状态施加到组织，其中每个锚固件10的金属圈38优选地面向伤口W。因此，在伤口的一侧上的锚固件10以与在伤口W的相对侧上的那些相反的定向布置。在通过倒钩26、28穿透组织T定位在组织T上之后，如图10所示，锚固件10则通过使第二区段16相对于第一区段14滑动而移位到部署状态。这有效地将组织锚固件10中的每一个紧固到位，在此时，呈缝合线S形式的受拉构件穿过第一锚固件10的金属圈38，然后越过伤口W穿线到相对的锚固件10，之后往回越过伤口W倾斜地穿线到邻近第一穿线锚固件10的锚固件10，依此类推，直到组织锚固件10的全部阵列都已被缝合线S捕获为止。然后将张力施加到缝合线S，以便如图12所示将伤口W的相对侧拉成并置，之后适当地紧固缝合线S以便将伤口W保持在闭合位置。借助于相对的倒钩26、28组之间的组织T的局部变形而对锚固件10中的每一个实现的有效保持确保了每个锚固件10能够抵抗多个平面中的力，以确保每个锚固件10在抵抗由张紧的缝合线S施加的力的同时保持到位。

现参考图13和图14，为了简化部署组织锚固件10的阵列的过程，伤口闭合系统50可以包括模板60，所述模板60适于将组织锚固件10的阵列保持在预定位置和定向上，并且所述模板60之后可以作为单个部件并因此在单个步骤中施加到组织T。模板60可以例如包括简单的矩形或其他形状的框架70，组织锚固件10中的每一个例如通过易碎元件80紧固到所述框架70，所述易碎元件80被设计成在所有组织锚固件10与组织T接合之后快速地且容易地断裂，或以其他方式从框架70和/或组织锚固件10断开。

为了进一步简化伤口闭合系统50的部署过程，如上所述的缝合线S可以预定配置预先安装在各个组织锚固件10之间，使得一旦组织锚固件10从框架70释放，缝合线S就可以被张紧以便实现伤口W的闭合。

在替代方法中，具有或不具有模板60的伤口闭合系统50可以预先部署在作为外科手术的一部分切出的所呈现的切口的部位周围，使得一旦手术完成，闭合系统50就可以立即用于闭合切口。因此，除了减少执行外科手术所花费的时间之外，闭合系统50还将充当将切口的相对侧相对于彼此准确地重新对准到其预切开位置的装置，从而显著改善美学效果。理想的是，每排锚固件10将具有互连构件(未示出)，所述互连构件用于防止锚固件10在伤口打开时通过外科手术窗口的损失。

可选地，伤口闭合系统50可以包括呈柔性聚合物薄片(未示出)或类似物的形式的模板，所述柔性聚合物薄片或类似物在薄片的下侧设置有粘附剂，并且组织锚固件10的阵列以预定布置，例如图9至图12所示的二维矩阵固定到所述柔性聚合物薄片或类似物。在使用中，外科医生将结合有组织锚固件10的薄片放置到外科手术部位上，将薄片粘附到皮肤或其他组织，使得锚固件10围绕预定切口部位以均匀间隔开的两排部署。在锚固件10如此定位并处于部署状态的情况下，就可以形成外科手术切口并且将聚合物薄片从组织剥离，从而使锚固件10保持到位。再次，在外科手术完成时，外科医生就可以使用如上所述的张紧的缝合线S、或越过伤口W在锚固件10之间延伸的任何其他合适的受拉构件或桥接元件(未示出)操纵并拉近伤口边缘，从而实现闭合。还设想的是，组织锚固件10可以单独地提供在粘附性胶带或条带(未示出)上，以便有助于锚固件10的部署。

为了进一步有助于这类伤口的便宜和准确的闭合，可以修改组织锚固件10和伤口闭合系统50的各个方面。例如，如上所述，组织锚固件10的阵列可以预加载有缝合线或在相对排的组织锚固件10之间延伸的功能上可替代的受拉构件或桥接元件(未示出)。主体12上的金属圈38的位置可以是可调整的，以便改进伤口边缘的拉近。另外地或可选地，缝合线可以沿着缝合线的长度按预定间隔设置有类似节点的线结，以便使得伤口余裕和拉近能够以增量方式调整，其中上文提及的节点(未示出)与每个组织锚固件10的金属圈38的互锁性质消除了另外通过更常规的手段将缝合线紧固到锚固件10的需求。组织锚固件10的形状和配置也可以改变，以便适应特定的外科手术适应症。例如，组织锚固件的主体可以被限定为弯曲表面，所述弯曲表面可以在展开状态与卷收状态之间移位，以便实现上文描述的倒钩组在未部署状态与部署状态之间的移位。

图15至图31示出了根据本发明的组织锚固件的许多替代实施方案。在这些替代实施方案中的每一个中，相似的部件被赋予相似的附图标记，并且除非另有说明，否则执行相似的功能。

图15示出了大体上表示为110的组织锚固件的第一替代实施方案。锚固件110再次包括相对于彼此能够可逆地移位的第一区段114和第二区段116，并且被限定为是对称的，从而在第一区段114和第二区段116上包括相等数量的倒钩。

图16示出了根据本发明的且大体上表示为210的组织锚固件的第二替代实施方案。锚固件210包括相对于彼此可移位的第一区段214和第二区段216，所述第二区段216仅具有单个由其突出的倒钩，由此被限定为是不对称的。

图17a至图17d示出了根据本发明的大体上表示为310的组织锚固件的第三实施方案的各种视图。组织锚固件310包括相对于彼此能够可逆地移位的第一区段314和第二区段316。第一区段314包括倒钩326的阵列，并且第二区段316也包括倒钩328的阵列。不同于第一实施方案，第一区段314上的倒钩326基本上垂直于组织锚固件310的下侧延伸，而第二区段316上的倒钩328朝向第一区段314的倒钩326倾斜。

图18a至图18f示出了根据本发明的且大体上表示为410的组织锚固件的第四替代实施方案的各种视图。组织锚固件410包括第一区段414，在所述第一区段414之间定位有相对于第一区段414可移位的第二区段416。第一区段414包括倾斜倒钩426的阵列，而第二区段416包括较大的基本上垂直地延伸的倒钩428的阵列。

图19a至图19d示出了根据本发明的大体上表示为510的组织锚固件的第五替代实施方案的各种视图。组织锚固件510包括第一区段514和相对于所述第一区段514可移位的第二区段516，但是在这个实施方案中，第二区段516被限于通过多个键槽524沿着两级路径移位，所述多个键槽524提供在第一区段514上，并且在其内捕获了第二区段516的一对导杆522。图19b示出了处于未部署状态的组织锚固件510，图19c示出了组织锚固件510，其中第二区段516朝向部署状态部分地移位并已完成第一级相对移位，而图19d示出了处于完全部署状态的组织锚固件510，其中第二区段516已越过由键槽524限定的第二级相对位移。

图20a至图20e示出了根据本发明的大体上表示为610的组织锚固件的第六替代实施方案的各种视图。在这个替代实施方案中，组织锚固件610被配置为医疗装置，尤其是葡萄糖监测器。锚固件610包括第一区段614，所述第一区段614由内部和外部盘状部件构成，在所述内部和外部盘状部件之间捕获了第二区段616，所述第二区段616是呈位于第一区段614的内部部分与外部部分之间的环状带的形式。第一区段614和第二区段616同心地定位并且相对于彼此能够可逆地移位或旋转，以便实现第一区段614上的倒钩626的阵列和第二区段616上的对应的倒钩628的阵列的移位。组织锚固件610另外包括从锚固件610的下侧突出的细丝或探针40，并且在锚固件610紧固到诸如患者的皮肤的部署部位之后，探针40插入并保持在皮肤或其他组织内，以便执行必要的医疗功能，例如像监测血糖水平。当然将理解，任何其他形式的探针或传感器可以可选地或另外地提供在组织锚固件610上。

图21a至图21d示出了根据本发明的且大体上表示为710的组织锚固件的第七实施方案的各种视图。一对锚固件710通过安装件45连接或桥接在一起，所述安装件45适于将套管C接纳和保持在其中，例如以将静脉滴注在患者的手臂或诸如中央静脉导管的类似物上保持到位，锚固件710中的每一个如上所述在患者的皮肤上锚固到位。

图22a至图22d示出了根据本发明的且大体上表示为810的组织锚固件的第八实施方案的各种视图。这个实施方案的组织锚固件810被设计成具有非常薄的轮廓以便适应特定应用，并且包括呈片状形式的第一区段814和第二区段816，并且优选地通过从诸如金属等等的材料片冲压和压制所需的形式来制造。图22a和图22c示出了处于未部署状态的组织锚固件810，图22c示出了位于组织基质的上表面以准备进行部署的锚固件810，而图22b和图22d示出了处于部署状态的锚固件810，图22d示出了锚固到组织基质的锚固件810。锚固件810包括突片36a，所述突片36a部分地由形成第二区段816的薄片压制而成，而第一区段814包括对应地成形和定位的插槽36b，所述插槽36b完全由材料冲压而成，以将突片836a接纳在其中，以便于将第一区段和第二区段以部署状态或配置相对于彼此进行锁定。

图23b至图23e示出了根据本发明的且大体上表示为910的组织锚固件的第九实施方案的各种视图。组织锚固件910在构造和配置上类似于先前实施方案的组织锚固件810，由此具有由扁平的片状材料形成以提供薄轮廓的第一区段914和第二区段916。然而，组织锚固件910被设计成在以下两者之间移位：如图23a所示的卷收配置，其中纵轴LL是直线的，例如以用于无论是经由医疗装置的管腔还是类似物来将锚固件910引入到具有有限的触及性的部位；以及如图23b至图23e所示的展开配置，其中纵轴是曲线的。因此，锚固件910被形成为在“Y”方向上具有曲率，以便将锚固件910保持在卷收配置，因此这将需要在“Z”方向上施加力，以便将锚固件910移位到展开配置中。图23b和图23c示出了处于展开和未部署状态的锚固件910，而图23d和图23e示出了处于展开和部署状态的锚固件910。在展开配置中，锚固件910沿着纵轴LL在“X”方向上弯曲，并且意图用于其上即将紧固有锚固件910的组织的表面具有类似的曲率，例如肠壁等等的应用中。锚固件910的第一区段914和第二区段916中的各种开口或穿孔为锚固件910提供了增加的灵活性，以便有助于在卷收配置与展开配置之间的移位。当然将了解，可以任何数量的替代方式实现这种功能。

图24a至图24d示出了根据本发明的第十实施方案的且大体上表示为1010的组织锚固件的各种视图。这个实施方案的锚固件1010在设计和构造上非常类似于第八实施方案的锚固件810，但是再次优选地为了更好地贴合弯曲的组织表面，同时具有非常薄的轮廓，在“Y”方向上包括曲率或凹面(concave aspect)。锚固件1010的第一区段1014和第二区段1016再次优选地由片状材料形成，并且最优选地从金属片等等冲压而成或以其他方式形成。倒钩1026、1028则可以简单地在“Z”方向上向外弯曲，以便提供相对的阵列，所述相对的阵列可操作来在从未部署状态移位到部署状态时实现组织的剪切变形，以便实现所述组织上对锚固件1010的保持。

图25a至图25d示出了根据本发明的且大体上表示为1110的组织锚固件的第十一实施方案。这个第十一实施方案实际上是另一替代方案，其中锚固件1110可在如图25a至图25c所示的卷收配置与如图25d所示的展开配置之间移位。在卷收配置中，锚固件1110被卷成圆柱形形式，这使得其适合于通过诸如导管(未示出)等等的递送装置的管腔来部署，并且在定位在部署部位之后，锚固件1110移位到展开配置中，其中管状卷收布置向外打开到扁平薄片，以准备从未部署状态移位到部署状态。锚固件1110之后可以通过使第一区段1114和第二区段1116相对于彼此移位而从图25d所示的未部署配置移位到部署配置中，以将倒钩1126、1128嵌入到组织中，以便实现锚固。

图26a至图26d示出了根据本发明的且大体上表示为1210的组织锚固件的第十二实施方案。锚固件1210限定了在其上布置有相对的倒钩1226、1228阵列的更大的表面区域，并且意图用作支撑件，真实或人造的组织(未示出)层可以保持在所述支撑件上，以便充当用于各种用途的测试衬底，例如测试先前的实施方案的组织锚固件中的一个或多个。锚固件1210的第一区段1214和第二区段1216包括多个互锁部分，并且如同所有先前的实施方案一样，可相对于彼此在平行于锚固件1210的纵轴LL的第一方向上移位，以便使锚固件1210在图25a、图25c和图25d所示的未部署状态与如图25b所示的部署状态之间移位。在使用中，组织层通过处于未部署配置的锚固件1210置于倒钩1226、1228的阵列上，并且第一区段1226和第二区段1228之后相对于彼此移位，以便将锚固件1210移动到部署状态。这会将倒钩1226、1228拉入组织中，从而实现锚固件1210上对组织层的牢固保持。如下文所详述，这个组织之后可以用作如上所述的测试衬底，组织锚固件1210对组织基质提供牢固而刚性的背衬或平台，以便允许在其上执行测试。

图27a至图27d示出了根据本发明的且大体上表示为1310的组织锚固件的第十三实施方案。这个第十三实施方案基本上与第十二实施方案相同，除了提供了不具有倒钩1326、1328的区域，所述区域在使用中可以允许一个或多个医疗或外科手术装置直接穿过紧固到锚固件1310的组织层，以便出于测试目的而模拟特定外科手术或医疗场景。

图28a至图28i示出了根据本发明的大体上表示为1410的组织锚固件的第十四实施方案的各种视图。组织锚固件1410包括主体1412，所述主体1412包括第一区段1414和第二区段1416，所述第二区段1416可与第一区段1414接合并可相对于所述第一区段1414在如图28c、图28d和图28g所示的未部署状态与如图28e、图28f和图28i所示的部署状态之间移位。第一区段1414单独示出于图28a中，而第二区段1416单独示出于图28b中。在未部署状态下，第一区段1414上的倒钩1426在“Z”方向上相对于第二区段1416上的倒钩1428设置在不同高度处。从未部署状态部署到部署状态会使倒钩1426、1428在“X”方向上朝向彼此移位并且在“Z”方向上移位到对准状态。

图29a至图29d示出了根据本发明的且大体上表示为1510的组织锚固件的第十五实施方案的各种用途。锚固件1510包括主体1512，所述主体1512具有第一区段1514，所述第一区段1514具有以圆形阵列布置并在径向上指向内侧的倒钩1526；以及第二区段1516，所述第二区段1516再次具有倒钩1528，所述倒钩1528以圆形阵列与倒钩1526同心地布置，但是在径向上向外面向倒钩1526。在所示的特定实施方案中，第一区段1514保持静止，而第二区段1516在径向上向外移位，以便实现锚固件1510从如图29a和图29c所示的未部署配置到如图29b和图29d所示的部署状态的移位。然而，将理解，锚固件1510可以被布置成使得第一区段1514和第二区段1516两者在锚固件1510在未部署状态与部署状态之间移位时进行移位。

图30a至图30d示出了根据本发明的，且大体上表示为1610的组织锚固件的第十六实施方案。在这个实施方案中，多个倒钩1626在“Y”方向上具有呈角度倾斜的形式的特定方向偏差以便改进锚固。更特别地，这种方向偏差用于在诸如图11和图12所示的应用(其中横向力被施加到部署好的锚固件1610，从而作用在其中紧固有锚固件的组织的表面的上方)中增加从其中紧固有倒钩1626的组织取出所述倒钩1626的阻力，从而有效地产生用于将倒钩1626、1628拉出组织的旋转力或扭矩。出于比较目的，图30a示出了对于倒钩1626而言不具有角度偏移或方向偏差的锚固件1610，因此这不会提供对上文描述的扭矩的阻力的改进，所述阻力将经由锚固件1610上的用于紧固缝合线等等的金属圈1638施加。图30b示出了锚固件1610，其中第一区段1614的倒钩1626被对准，使得倒钩1626的尖端向外且远离第二区段1616的倒钩1628旋转。图30c示出了锚固件1610，其中倒钩1626全部朝向锚固件1610的在其上定位有金属圈1638的一侧旋转。图30d示出了锚固件1610，其中所有倒钩1626向内朝向倒钩1628旋转。如下文所详述，从倒钩1626的各种方向偏差获得的改进示出于图34b中。同样地，第二区段1616的倒钩1628也可以展现出旋转偏差。

图31a至图31d示出了根据本发明的，且大体上表示为1710的组织锚固件的第十七实施方案。在这个实施方案中，锚固件1710包括主体1712，所述主体1712包括第一区段1714和第二区段1716，所述第一区段1714和第二区段1716可相对于彼此在图31a和图31c所示的未部署状态与图31b和图31d所示的部署状态之间移位。锚固件1710基本上以与先前的实施方案相反的方式操作，因为第一区段1714和第二区段1716的倒钩1726、1728在处于未部署状态时在“Y”方向上重叠，其中移位到部署状态会使倒钩1726、1728组远离彼此移动。然而，由于倒钩1726、1728在未部署状态下重叠，移位到部署状态仍然具有将相同的剪切变形施加到在倒钩1726、1728周围或受到所述倒钩作用的组织的效果，以便实现如上文参考先前的实施方案所描述的在组织中的牢固保持。

图43a至图43d示出了根据本发明的且大体上表示为1810的组织锚固件的第十八实施方案，所述组织锚固件尤其意图用于经由分别提供在锚固件1810的主体1812的第一区段1814和第二区段1816上的微针1826、1828进行药物递送。锚固件1810被设计成以与上文参考先前的实施方案所述明显相同的方式锚固到组织基质，例如皮肤。因此，微针1826、1828通过锚固件1810从如图43a和图43b所示的未部署状态到如图43c所示的部署状态的移位而嵌入到组织中。至少一些以及优选地所有微针1826、1828包括可再吸收的药物洗脱微针，并且锚固件1810因此被设计成允许微针1826、1828从主体1812脱落，以便被留下来嵌入组织中以在被吸收到组织中之前的一段时间内实现药物递送。部署方法因此包括第一区段1814和第二区段1816相对于彼此的超出嵌入微针1826、1828所需的额外的移位，所述额外的移位用于如图43d所示使微针1826、1828从主体1812脱落。因此，微针1826、1828中的每一个可以设置有预定薄弱点以促成这种剪切断裂，以便避免周围组织在区段1814、1816的额外的移位期间的不当的剪切变形。微针1826、1828的剪切同样可以使用设计到锚固件1810中的其他合适的替代机构(未示出)来实现。

实验结果的实施例

本发明的组织锚固件的许多上文描述的实施方案的原型被产生以除了测试组织锚固件在各种外科手术和医学适应症中的功效之外还测试锚固件的可制造性，在下文阐述了所述测试的结果。

实施例1-基于微针的锚固件制作

存在用于产生在根据本发明的各种实施方案的组织锚固件中利用的微结构和微针阵列的许多合适的方法，包括微模压和复制模压技术。在这个实施例中，基于微针的组织锚固件是使用常用的3D打印技术(ConceptLaser GmBH,Germany)从外科手术级316L不锈钢产生，并且可以容易地复制，3D打印的未用电解法抛光的微针的样品示出于图32a中。本发明的两个实施方案被产生用于后续测试，并且针对不同的预期临床应用进行了优化。在实施方案A中，微针尖端的始于衬底的设计高度(L_z)和在皮肤中的最大垂直穿透深度被限于1000μm。在实施方案B中，微针尖端的始于衬底的设计高度(L_z)被限于750μm。可以意识到，任何分层沉积式3D快速原型制造技术(金属或聚合物)都会对微针特征的几何形状施加若干限制，包括对微针尖端的所得分辨率或锐度的限制。使用光学成像和分析技术来估计在约20μm的产生的部分上的平均微针尖端半径。因此，对于实施方案A和实施方案B，圆化的微针尖端的始于衬底的所得高度分别为约900μm和690μm。

实施方案A和B如图32a所示总共显示12个微针，并且所述12个微针与衬底成26.5°的定向。实施方案A和B的微针的长度(L)和基圆直径分别为2.24mm和600μm，以及1.68mm和450μm。微针的x-间距和y-间距分别被设定为2.5mm和1mm，而在内部排与外部排的滑动微针之间的横向间距被设定为1.5mm。对于实施方案A和实施方案B，分别采用对应于微针长度(L_x)的x-分量的50％为1mm和0.75mm的平移重叠来对这个区域中的组织施加剪切变形。

为了有助于基于微针的组织锚固件在猪皮肤中的体外生物力学测试，作为将皮肤样品紧固到测试机器的装置并基于参考图26a至图26e描述的实施方案，开发了根据本发明的呈组织床形式的组织锚固件的变型。实施例2和实施例3的测试中利用的组织床和锚固件使用聚合物快速原型技术(Form2,Formlabs)来制备。使用所述光学成像和分析技术，估计微针尖端的所得半径为15μm。原型组织床示出于图33中。对于体外测试介质选择了猪皮肤，因为已显示猪皮肤具有与人皮肤相似的组织学、生理学和生物力学性质，并且已被建议用作医学研究的良好类似物。

实施例2-装置在人造皮肤中的体外力学测试

如图34a和图34b所示，在人造皮肤类似物(Syndaver labs,FL,USA)中研究倒钩的方向偏差的影响。在实施例3中描述了测试方法。图34a示出了在倒钩上具有不同方向偏差的三个不同组织锚固件的皮肤接触侧，而图34b示出了在强制被从组织取出之前每个锚固件能够抵抗的平均最大力。清楚的是，右侧所示的具有倒钩的朝向金属圈的方向偏差的锚固件展现出最大取出阻力。

实施例3-装置在猪皮肤中的体外机械测试

在以下的研究中，执行初步分析以将附着于猪皮肤的实施方案A和B的在横向于微针的对准且垂直于皮肤的方向上的体外机械锚固强度量化。将测试装置附着于从因不相关的实验而牺牲的小型猪采集的猪皮肤。将组织立即用盐水浸湿的纱布包裹，并且在采集当天将所述组织冷冻并在测试当天进行解冻。将组织样品机械地紧固到实施例A以及图26和图33中所描述的组织测试平台，并且附接到如图35所示的机电测试机器(Hounsfield,Tinius Olsen)的下部安装件。将实施方案A和B部署在皮肤上，并且经由一段编织的聚酯缝合线(#2Ethibond,Ethicon)附接到紧固到测试机器的十字头的1kN测压元件。以10mm.min^-1的移位率破坏性地测试样品，并且连续记录力-位移数据。对于所有测试都维持50mm的标距长度。在每个定向上测试每种类型的N＝6的微针锚固件，并且结果示出于图35b中。

结果表明，基于微针的装置(实施方案A和B)能够有效地抓持猪皮肤，从而表明这种装置将能够用作在皮肤，以及其他软和硬生物组织中使用的机械锚固件。也在横向和垂直定向上单独地测试实施方案A的组成部分(第一区段14和第二区段16)，分别产生14.7±0.5N(区段14)和5.7±2N(区段16)的极限力值，这意味着当区段14和16根据本发明接合在组织中时具有积极的协同效应。

实施例4-对猪皮肤中的插入的离体组织学评定

进行以下研究以评定实施方案A的微针在新鲜冷冻的猪组织中的穿透深度。作为对照，开发了并使用3D金属打印机(Concept Laser GmbH,Germany)采用316L不锈钢打印了标准微针阵列(MNA)。这些对照MNA装置由5×5的微针矩阵组成，所述微针展现出与实施方案A(测试组)的各个微针相同的长度和基圆直径尺寸。微针的长度L和基圆直径分别被设定为2.24mm和600μm，伴有1.5mm的相等的x-间距和y-间距。

将测试装置附着于从因不相关的实验而牺牲的小型猪采集的猪皮肤。将组织立即用盐水浸湿的纱布包裹，进行冷冻并且在测试当天进行解冻。实施方案A的装置使用手持式平行咬钳来附接。MNA通过使用手持式测力计(Sauter,Germany)，使用三种不同的力水平(12.5N、25N和50N)向基部下侧施加法向力而部署到皮肤上。将组织样品与处于原来位置的测试装置立即固定在10％的磷酸盐缓冲的福尔马林(Sigma-Aldrich)中以用于随后的组织学处理。在固定48小时之后，手动地从组织移除测试装置并且使组织块准备好进行石蜡包埋。使用切片机使其在垂直于皮肤表面的与微针轴相一致的平面中以形成6μm厚的切片的方式平移穿过每个石蜡包埋块的整个深度。然后使用自动载玻片着色器(Leica)用苏木精和伊红(H&E)对载玻片进行染色，并且使用透射式光学显微镜(Leica)对所述载玻片进行成像。获得与每排微针(涵盖每个微针尖端)相一致的至少40个单独的切片。

如图36和图37所示，将序列图像导入到ImageJ(NIH)中，对所述序列图像应用缩放并且测量针在组织中的竖直穿透深度。对在每个微针尖端周围的至少40个切片进行分析以确保最大组织穿透深度(对应于微针尖端)能够被捕获。

结果

用12.5N的力(在5×5阵列中每个微针平均0.5N的力)植入的MNA样品在定影期间没有保持在原位，并且组织学检查并未发现微针穿透，这表明这个力水平不足以产生针插入。其余测试组的结果和状况示出于图38中。

结果证明，实施方案A在对于如疫苗和药物递送应用中所使用的刚性的5x5微针阵列而言适宜的两种不同水平的力下能比MNA更有效地穿透皮肤。图38所示的实施方案A的组织学结果揭示，约103％的前缘暴露于组织，从而表明存在于每个微针的底部处的凹部在植入期间能捕获一定量的移位组织。实施方案A的样品的组织学结果始终揭示，完整的角质层处于非前缘后方，这意味着通过相对排的微针的相对运动而施加到皮肤的牵引力有助于直接机械锚固，并且在初始部署阶段期间不会出现微针尖端沿着皮肤的相对滑移。

实施例5-离体猪模型中的伤口闭合应用

以下实施例概述了初步离体动物研究，所述初步离体动物研究被执行来评定基于微针的锚固件在选择性伤口闭合中的伤口闭合效率。

如图39所示，将组织锚固件的实施方案A的型式施加到因为不相关的实验而牺牲的小型猪的背侧。将八个组织锚固件围绕一条线以约22-24mm的间距对称地设置。之后形成切口以模拟外科手术伤口。然后用连续缝合术闭合较深的层，之后通过用缝合线穿过各个组织锚固件的开口的金属圈进行束紧来闭合表面皮肤。

结果

图39中的结果证明，基于微针的组织锚固件提供了一种侵入性较小的装置，以在临床环境中快速且坚定地减少预定切口，从而产生有助于愈合的皮肤边缘的外翻。

实施例6-初步人体研究

以下实施例概述了初步人体研究，所述初步人体研究被执行来评定实施方案B在人志愿者中的体内性能。研究的目的如下：

·评定装置的施加是否会引起疼痛

·监测由装置引起的炎症反应

·测试装置的粘附力

·评定装置的移除是否会引起疼痛

将实施方案B的3D打印的316L不锈钢型式用电解法抛光，在异丙醇中进行超声处理，用蒸馏水灌洗并且在高压釜中用蒸汽灭菌。对肱骨(上臂)的三角肌粗隆上的皮肤进行剃毛，并且使用酒精棉去除无活力的细胞和油。将消毒药膏(Bepanthen)施加到所述区域并且允许其干燥。如图40所示，将五个组织锚固件沿由近侧向远侧延伸的一条线施加到皮肤，在此期间，对志愿者进行询问以按从0-10的视觉模拟评分对与每个装置的插入相关联的疼痛进行评定。不对这些装置进行覆盖，并且对志愿者告知有关附着部位的护理指示。

为了评定对基于微针的组织锚固件的实施方案A的施加和立即移除的初始皮肤反应，在约10分钟之后移除位置1中的装置(时间0位置-图41中的最顶上的装置)。通过在第3天、第5天、第7天和第9天中的每一天移除单个装置，在这些时间点之后评定组织对所述装置的长时间佩戴的反应。在志愿者佩戴所述装置的9天内每天，并此后在初始装置放置之后的至多32天内每天观察不适/疼痛、炎症反应和装置放置的稳定性。施加部位没有用医疗绷带或类似物进行保护。

结果

志愿者反馈在施加所述装置之后出现了轻度疼痛(根据0至10的视觉模拟评分为约1-2)。疼痛在施加不到15分钟就会消失，然后在所述装置施加到皮肤的持续时间(范围为3-9天)内，所述装置是无痛的。每天进行观察，并且在整个施加期内，所有装置似乎都牢固且刚性地附着于皮肤，并且没有观察到感染或不良反应。对于实施方案B，在时间0处放置所述装置之后，在皮肤中出现了红斑。观察到了对应于微针的小的穿刺伤口，但是并未产生出血。所述装置的实施方案B的型式在3-9天的一定时间范围内保留在皮肤上。当在第3天、第5天、第7天和第9天移除所述装置时，除了红斑之外还观察到了肿胀(水肿)。志愿者反馈在第3天、第5天、第7天和第9天移除装置期间出现最小乃至无疼痛(根据0-10的VAS为0-1)。在所有情况下，如图41所示，在大约2-4周之后恢复皮肤的正常外观。

总结

概括地说，本研究的结果显示，所述装置可以在伴有轻微疼痛的情况下施加到皮肤，并且可以在若干天内保持牢固地附着于皮肤。此数据和其他数据强烈地支持本发明的基于微针的装置代表了锚固到人体皮肤的常规方法的有吸引力的替代方案。

实施例7-人志愿者中的肌电图(EMG)测量

以下实施例概述了初步人体研究，所述初步人体研究被执行来证明微针锚固件的实施方案B在用作电极以在肱二头肌的等长收缩期间进行EMG测量时的功能。确切地说，所述研究的目的是(1)确定实施方案B是否能够再现由标准湿式电极测量的EMG信号，以及(2)确定两个电极的轻度收缩的强度(Vrms)和信噪比(SNR)。

使用如图42a的左手侧和右手侧上分别所示的成对的双极标准湿式Ag/AgCl电极和实施方案B电极进行测量。在记录之前，对优势臂执行标准皮肤制备技术，所述标准皮肤制备技术涉及对部位进行轻微打磨并且用酒精棉进行清洁以从表面去除无活力的细胞和油。在实验期间，受试者将其肘部在无负荷下保持在90°弯曲状态，同时支撑8.5kg的重量。在图42b的左手侧和右手侧上示出了来自实验的结果。

结果

对在2秒的轻度收缩窗口期间施加到同一个受试者的每个装置的EMG数据进行分析，并且相对于基础(松弛)状态将其归一化，从而针对标准湿式电极和实施方案B电极分别产生0.2698mV和20.90871dB、0.3274mV和30.04483dB的Vrm和SNR比。此数据证明实施方案B可以可靠地使用来测量EMG信号。

Claims

1.一种组织锚固件，所述组织锚固件包括：主体，所述主体具有第一区段和第二区段，所述第一区段和所述第二区段可相对于彼此在第一方向上移位以使所述组织锚固件在未部署状态与部署状态之间转变；从所述第一区段突出的至少一个突出部和从所述第二区段突出的至少一个突出部，至少一个区段上的至少一个突出部朝向另一个区段上的至少一个突出部倾斜；并且其中所述第一区段和所述第二区段上的至少一个突出部在所述锚固件处于所述未部署状态和/或所述部署状态时在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上重叠。

2.根据权利要求1所述的组织锚固件，其中所述主体被配置成使得所述第一区段和所述第二区段上的所述至少一个突出部在所述主体处于所述部署状态时在所述第二方向上重叠。

3.根据权利要求1或2所述的组织锚固件，其中每个突出部包括根部和尖端，每个突出部在基本上平行于所述第一方向的方向上从所述根部到所述尖端进行对准。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的组织锚固件，其中每个突出部包括倒钩。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的组织锚固件，其中所述第一区段和所述第二区段各自包括多个突出部。

6.根据权利要求5所述的组织锚固件，其中所述第一区段和所述第二区段包括相等数量的突出部。

7.根据权利要求5或6所述的组织锚固件，其中在所述第一区段和所述第二区段两者上的所述突出部以矩形阵列布置。

8.根据权利要求5或6所述的组织锚固件，其中在所述第一区段和所述第二区段上的所述突出部以同心圆阵列布置。

9.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述突出部包括微特征。

10.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述第一区段和所述第二区段各自限定相应的至少一个突出部由其延伸的组织接触表面。

11.根据权利要求10所述的组织锚固件，其中所述第一区段和/或所述第二区段的所述组织接触表面包括在所述相应的至少一个突出部的根部处或邻近所述根部定位的凹部。

12.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述第一区段包括第一组突出部和与所述第一组间隔开的第二组突出部，所述第二区段可相对于所述第一区段沿着在所述第一区段的所述第一组突出部与所述第二组突出部之间的路径移位。

13.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述第一区段上的所述突出部中的一个或多个相对于所述第一方向倾斜地延伸。

14.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，所述组织锚固件包括锁定件，所述锁定件可操作来将所述第一区段和所述第二区段相对于彼此固定。

15.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述第一区段限定适于将所述第二区段至少部分地接纳在其中的通道。

16.根据权利要求15所述的组织锚固件，其中所述通道在一端是开放的。

17.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述突出部中的至少一个包含导电材料。

18.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述主体的区域不具有突出部。

19.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，所述组织锚固件包括提供在所述主体上的联接件。

20.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，所述组织锚固件包括至少一个微针。

21.根据权利要求20所述的组织锚固件，其中所述突出部中的至少一个包括微针。

22.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，所述组织锚固件包括至少一个生物传感器。

23.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述主体至少部分地由生物可吸收材料形成。

24.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述主体至少部分地由多孔材料形成。

25.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述第一区段和所述第二区段相对于彼此能够可逆地移位。

26.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述第一区段和所述第二区段可相对于彼此在基本上平行于所述至少一个倾斜突出部的纵轴的方向上移位。

27.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述第一区段和所述第二区段可相对于彼此沿着基本上为弧形的路径移位。

28.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述主体可在卷收状态与展开状态之间移位。

29.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述组织并置表面涂覆有润滑材料。

30.根据任一前述权利要求所述的组织锚固件，其中所述组织并置表面涂覆有进一步限制所述一个或多个突出部的穿透深度的辅助材料。

31.一种伤口闭合系统，所述伤口闭合系统包括：根据权利要求1至28中任一项所述的组织锚固件的阵列；以及至少一个受拉构件，所述至少一个受拉构件拴系在所述组织锚固件中的至少两个之间。

32.根据权利要求31所述的伤口闭合系统，其中所述受拉构件包括缝合线。

33.根据权利要求31或32所述的伤口闭合系统，所述伤口闭合系统包括模板，所述模板用于以预定定向对所述组织锚固件阵列进行定位。

34.根据权利要求33所述的伤口闭合系统，其中所述锚固件阵列以至少两组基本上平行的锚固件进行布置，其中每个锚固件被定向成使得所述第一区段和所述第二区段可相对于彼此在所述平行方向上移位。

35.一种将组织锚固件紧固到组织的方法，所述方法包括以下步骤：将从所述锚固件的主体的第一区段突出的至少一个突出部和从所述主体的第二区段突出的至少一个突出部插入到所述组织中；使所述第一区段相对于所述第二区段在第一方向上移位以使所述组织锚固件从未部署状态转变到部署状态，其中所述第一区段和所述第二区段上的至少一个突出部在所述主体处于所述未部署状态和/或所述部署状态时在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上重叠；以便在所述主体处于所述部署状态时实现在所述突出部周围的所述组织的局部变形。

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述第一区段和所述第二区段上的所述至少一个突出部在所述主体处于所述部署状态时在所述第二方向上重叠。

37.根据权利要求35或36所述的方法，所述方法包括以下步骤：在所述锚固件处于所述部署状态之后将所述第一区段相对于所述第二区段进行锁定。

38.根据权利要求35至37中任一项所述的方法，其中使所述第一区段相对于所述第二区段移位的步骤是在以下两个阶段中实现：第一阶段，其中所述相对移位主要实现所述突出部到所述组织中的插入；以及第二阶段，所述第二阶段主要实现在所述突出部周围的所述组织的所述局部变形。

39.根据权利要求35至38中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：通过实现所述第一区段和所述第二区段相对于彼此的额外的移位来使所述突出部中的一个或多个脱落。

40.根据权利要求35至39中任一项所述的方法，所述方法包括：部署所述组织锚固件的阵列；以及将至少一个受拉构件连接在所述组织锚固件中的至少两个之间。

41.根据权利要求40所述的方法，所述方法包括以下步骤：将所述组织锚固件的阵列定位在组织切口的两侧上；以及利用所述至少一个受拉构件以便实现所述切口的侧部的并置。

42.根据权利要求35至41中任一项所述的方法，其中在所述第一方向上的移位包括直线和/或曲线移位。