CN110464983B - 可降解柔性神经束修复装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种可降解柔性神经修复装置。该装置包括：柔性基底用于承载神经修复电极、能量接收线圈和连接导线，连接导线将能量接收线圈和神经修复电极连接在一起；能量接收线圈用于在接收到对应于自身共振频率的电磁波时产生感应电流；柔性基底包括与神经修复电极相对应的神经束固定部，神经束固定部和神经修复电极共同缠绕在待修复神经束上、且神经修复电极与待修复神经束接触，神经束固定部用于固定待修复神经束，神经修复电极用于将接收到的电流传递至待修复神经束。本公开实施例所提供的装置，在生物体内可降解，对生物体的副作用小，加速了神经束的治疗修复过程，且装置的柔性、可延展性好，不会对生物体的生活和工作带来不便。

Description

可降解柔性神经束修复装置

技术领域

本公开涉及柔性电子技术领域，尤其涉及一种可降解柔性神经修复装置。

背景技术

神经疾病在人类健康中是一类比较重要的疾病，由于大部分神经而言具有自我修复的过程，研究表明在神经修复的过程中，一定的电刺激可以加速神经修复的过程。而在传统的医疗器械领域，采用的卡夫电极、utah电极以及Michigan电极等均是采用传统的硬质材料，这些材料与人体的组织存在较大的力学失配，因此在植入人体内不仅存在较大的机械失配，难以在小创伤的情况下与人体组织形成良好的共形贴合接触。同时，由于传统电极等采用的均为不可体内降解材料，而且具有多条引线实现体内电极的供电，从而进行特定频率信号的电刺激。这些问题给神经修复的医疗器械的研发带来了极大的困难。由于采用电缆供电通讯的方式，传统的电刺激器件往往在工作时需要从体内引出几根线缆，这对创口的闭合带来了极大的困难；同时由于材料的不可降解，使得传统的医疗器械在完成功能应用后，需要采用手术进行二次取出，这个给患者带来在一系列的并发症，由于二次手术给患者造成的二次组织破坏、感染、炎症严重时甚至危及生命安全。

柔性瞬态电子器件是近几年来新型的一种电子器件，这种电子器件是指其组成的功能单元均可以在特定的环境下以特定的速率消失(或降解)的一种柔性电子器件。由于瞬态电子器件具有可控消失的特点，因此在临床医学领域具有非常广阔的应用前景。如何提供一种能够用于进行神经束修复、且在生物体内可降解的柔性电子器件是亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种可降解柔性神经修复装置。

根据本公开的一方面，提供了一种可降解柔性神经修复装置，所述装置植入于生物体内部、且能够在所述生物体内部降解，所述装置包括：神经修复电极、柔性基底、能量接收线圈和连接导线，

所述柔性基底用于承载所述神经修复电极、所述能量接收线圈和所述连接导线，所述能量接收线圈和所述连接导线位于所述柔性基底的内部，

所述连接导线将所述能量接收线圈和所述神经修复电极连接在一起；

所述能量接收线圈，用于在接收到对应于自身共振频率的电磁波时，通过电磁共振产生感应电流；

所述柔性基底包括与所述神经修复电极相对应的神经束固定部，所述神经修复电极位于所述神经束固定部的一面，所述神经束固定部和所述神经修复电极共同缠绕在待修复神经束上、且所述神经修复电极与所述待修复神经束接触，

所述神经束固定部用于固定所述待修复神经束，

所述神经修复电极用于将接收到的电流传递至所述待修复神经束。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述神经束固定部的结构包括半圆柱状结构和螺旋结构中的任一种，所述神经修复电极的结构包括半圆柱状结构和螺旋结构中的任一种。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述神经修复电极，包括：第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极和所述第二金属电极分别作用于所述待修复神经束中受损部位的两侧，

其中，所述第一金属电极和所述第二金属电极中金属导线的形状为可延展形状或网状。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

瞬态二极管，用于对所述感应电流进行整流，并将整流后得到的整流电流发送至所述神经修复电极，所述整流电流为单相脉冲电流，

其中，所述连接导线还用于将所述瞬态二极管连接到所述能量接收线圈和所述神经修复电极之间，所述瞬态二极管设置在所述柔性基底的内部。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

瞬态电容器，用于控制所述能量接收线圈进行电磁共振的共振频率，

其中，所述连接导线还用于将所述瞬态电容器连接到所述能量接收线圈和所述神经修复电极之间，所述瞬态电容器设置在所述柔性基底的内部。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述能量接收线圈的形状包括环状、回形状中的任一种，构成所述能量接收线圈的金属导线的导线形状为可延展形状。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述连接导线的形状为可延展形状。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：

绝缘部，位于所述连接导线与所述能量接收线圈的交叠部分之间。

对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述柔性基底的材料包括以下至少一种：聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚、聚乳酸-聚三亚甲基碳酸酯共聚、聚乙烯醇、纤维素和蚕丝蛋白，

所述神经修复电极、能量接收线圈、连接导线的材料包括铁、镁、锌、钼中至少一种，

绝缘部的材料包括二氧化硅、氧化镁中至少一种。

本公开实施例所提供的可降解柔性神经修复装置，能够植入生物体内部，通过神经束固定部固定待修复神经束，同时采用无线供能实现对待修复神经束的电刺激，加速了神经束的治疗修复过程，并且，在完成治疗修复后装置可以直接在生物体内降解，对生物体的副作用小，不会带来二次手术取出装置等二次伤害。由于装置的柔性、可延展性好，植入生物体内部后也不会对生物体的生活和工作带来不便。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开一实施例的可降解柔性神经修复装置的结构示意图。

图2示出根据本公开一实施例的可降解柔性神经修复装置中神经修复电极和神经束固定部的结构示意图。

图3、图4示出根据本公开一实施例的可降解柔性神经修复装置中神经修复电极和神经束固定部的结构展开示意图。

图5、图6示出根据本公开一实施例的可降解柔性神经修复装置的结构展开示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出根据本公开一实施例的可降解柔性神经修复装置的结构示意图。如图1所示，该装置能够植入于生物体内部、且能够在生物体内部降解，该装置包括：神经修复电极8、柔性基底1、能量接收线圈2和连接导线3，

柔性基底1用于承载神经修复电极7、能量接收线圈2和连接导线3，能量接收线圈2和连接导线3位于柔性基底1的内部。柔性基底用于支撑装置中的各部件，确保装置的稳定性和可靠性。

连接导线3将能量接收线圈2和神经修复电极7连接在一起。

能量接收线圈2，用于在接收到对应于自身共振频率的电磁波时，通过电磁共振产生感应电流。

柔性基底1包括与神经修复电极8相对应的神经束固定部7，神经修复电极8位于神经束固定部7的一面，神经束固定部7和神经修复电极8共同缠绕在待修复神经束上、且神经修复电极8与待修复神经束接触。

神经束固定部7用于固定待修复神经束，对待修复神经束具有固定作用，神经束固定部也有导管作用，使得神经束可以沿着神经束固定部的形状进行生长，有利于待修复神经束尽快修复创伤，恢复健康。

神经修复电极8用于将接收到的电流传递至待修复神经束，使得待修复神经束在电流的刺激作用下尽快修复创伤，恢复健康。

在本实施例中，可以根据治疗需要通过发射线圈向能量接收线圈2发射电磁波。其中，能量接收线圈位于无线交变电磁场中会产生交变的感应电流。而发射线圈置于生物体外，在完成治疗后可以将发射线圈移走，不会影响生物体的工作和生活。与现有技术相比，本公开实施例利用无线供能，装置无需再从生物体内部引出导线，避免了引出导线对生物体带来的伤口感染等问题，也为生物体的工作和生活带来了更多的便利。

在本实施例中，可以根据神经束的治疗的时长、位置等需要对装置中各部件的材料进行选择，例如，对于需要治疗时间较长的神经束治疗需求，可以选择在生物体内降解速度较慢的材料制作上述装置的各部件。由于装置在生物体内可降解，随生物体的新陈代谢排出体外，对生物体的副作用小。而且，装置植入生物体内部后无需二次手术取出装置，避免了二次手术对生物体的伤害。

本公开实施例所提供的可降解柔性神经修复装置，能够植入生物体内部，通过神经束固定部固定待修复神经束，同时采用无线供能实现对待修复神经束的电刺激，加速了神经束的治疗修复过程，并且，在完成治疗修复后装置可以直接在生物体内降解，对生物体的副作用小，不会带来二次手术取出装置等二次伤害。由于装置的柔性、可延展性好，植入生物体内部后也不会对生物体的生活和工作带来不便。

图2示出根据本公开一实施例的可降解柔性神经修复装置中神经修复电极和神经束固定部的结构示意图。在一种可能的实现方式中，神经束固定部7的结构可以包括半圆柱状结构(如图1所示)和螺旋结构(如图2所示)中的任一种，神经修复电极的结构包括半圆柱状结构(如图1所示)和螺旋结构(如图2所示)中的任一种。

在该实现方式中，将利用可降解材料的低模量特性，将神经束固定部和神经修复电极设置为上述具有开口的形状，能够减少其对神经束的束缚，神经束固定部和神经修复电极的尺寸会随着神经束的生长变化而改变，在保护和治疗神经束的同时不会对神经束的生长产生抑制。

神经束固定部和神经修复电极还可以是其他能够与神经束的形状相匹配的结构，本公开对此不作限制。

图3、图4示出根据本公开一实施例的可降解柔性神经修复装置中神经修复电极和神经束固定部的结构展开示意图。在一种可能的实现方式中，如图3、图4所示，神经修复电极8可以包括：第一金属电极8-1和第二金属电极8-2，第一金属电极8-1和第二金属电极8-2分别作用于待修复神经束中受损部位的两侧。其中，第一金属电极8-1和第二金属电极8-2中金属导线的形状可以为可延展形状或网状(如图3、图4所示)。

其中，在神经修复电极8和神经束固定部7的形状均为如图1所示的半圆柱状时，将神经修复电极8和神经束固定部7平铺展开后，神经修复电极8和神经束固定部7如图3所示。其中，第一金属电极8-1位于神经束固定部7的左边，第二金属电极8-2位于神经束固定部7的右边。这样，神经修复电极8和神经束固定部7缠绕固定在待修复神经束上时，可以控制装置的植入位置，使得待修复神经束的受损部位恰好位于第一金属电极8-1和第二金属电极8-2之间。可以根据待修复神经束中受损部位的长度对神经束固定部7相对应待修复神经束轴向的长度进行设置，以保证待修复神经束的待修复位置恰好位于第一金属电极8-1和第二金属电极8-2之间。

其中，在神经修复电极8和神经束固定部7的形状均为如图2所示的螺旋状结构时，将神经修复电极8和神经束固定部7平铺展开后，神经修复电极8和神经束固定部7如图4所示。其中，第一金属电极8-1位于神经束固定部7的左边，第二金属电极8-2位于神经束固定部7的右边。这样，神经修复电极8和神经束固定部7缠绕固定在待修复神经束上时，使得第一金属电极8-1和第二金属电极8-2位于待修复神经束的受损部位的两侧，且第一金属电极8-1和第二金属电极8-2可以更多地与待修复神经束接触，更有利于神经束的恢复。

在该实现方式中，将第一金属电极8-1和第二金属电极8-2中金属导线的形状设置为的可延展形状包括蛇形、S形、之字形等易于延展的形状，将第一金属电极8-1和第二金属电极8-2中的金属导线设置为可延展形状或网状结构可以使得神经修复电极具有良好的延展性，使其能够随生物体的运动而改变自身形状，能够与待修复神经束更好的贴合在一起、避免对待修复神经束造成伤害。

图5、图6示出根据本公开一实施例的可降解柔性神经修复装置的结构展开示意图。在一种可能的实现方式中，如图5、图6所示，该装置还可以包括瞬态二极管5，瞬态二极管5用于对感应电流进行整流，并将整流后得到的整流电流发送至神经修复电极8，整流电流为单相脉冲电流。其中，连接导线3还用于将瞬态二极管5连接到能量接收线圈2和神经修复电极8之间，瞬态二极管5设置在柔性基底1的内部。

在该实现方式中，瞬态二极管可将能量接收线圈产生的交变感应电流调整为单相脉冲电流。瞬态二极管可以通过P型掺杂硅和N型掺杂硅形成P-N结，而薄膜硅在生物体组织液的作用下可以自我降解。

在一种可能的实现方式中，如图5、图6所示，该装置还可以包括瞬态电容器4。瞬态电容器4用于控制所述能量接收线圈2进行电磁共振的共振频率。其中，所述连接导线3还用于将所述瞬态电容器4连接到所述能量接收线圈2和所述神经修复电极8之间，所述瞬态电容器4设置在所述柔性基底1的内部。

在本实施例中，在能量接收线圈2的作用下电路的共振频率为

其中，f为共振频率，L为能量接收线圈2的电感，C为瞬态电容器4的电容。通过调整瞬态电容器4的电容，可以改变改组电路的共振频率。

在该实现方式中，瞬态电容器4为平板电容器，其电容为

其中，ε_r为介电常数。S₀为瞬态电容器4的面积，d为瞬态电容器4两电极之间的距离。瞬态电容器的金属部分可以采用可降解金属铁、镁、锌、钼制备，中间绝缘层采用可降解电介质材料，如二氧化硅、氧化镁等材料，通过调整平板电容的面积以及绝缘层的厚度，对瞬态电容器的容值大小进行调整，最终实现能量接收线圈在对应的共振频率下工作。

在一种可能的实现方式中，瞬态二极管5和瞬态电容器4连接到神经修复电极中不同金属电极上。例如，通过连接导线3与神经修复电极8中的第一金属电极连接，瞬态电容器4通过连接导线3与神经修复电极8中的第二金属电极连接，或者通过连接导线3与神经修复电极8中的第二金属电极连接，瞬态电容器4通过连接导线3与神经修复电极8中的第一金属电极连接。

在一种可能的实现方式中，能量接收线圈2的形状包括环状、回形状(如图1、图5、图6所示)中的任一种，构成能量接收线圈2的金属导线的导线形状、连接导线的形状可以为可延展形状(如图1、图5、图6所示)。

在本实施例中，将能量接收线圈的金属导线的形状、连接导线的形状以及神经修复电极中导线的形状设置为可延展形状等形状，在装置受到拉伸的过程中，可延展结构会发生转动，从而抵消了结构的部分应变，保证了器件在大变形的条件下仍然不被破坏，可以正常工作。

在一种可能的实现方式中，如图5、图6所示，该装置还可以包括绝缘部6。绝缘部6位于连接导线3与能量接收线圈2的交叠部分之间。

在一种可能的实现方式中，所述柔性基底1的材料可以包括以下至少一种：聚乳酸(polylactic acid，简称PLA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚(poly lactic-co-glycolic acid，简称PLGA)、聚乳酸-聚三亚甲基碳酸酯共聚(PLA-PTMC)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,vinylalcohol polymer，简称PVA)、纤维素和蚕丝蛋白。

在该实现方式中，在柔性基底的材料为上述聚合物时，可以通过调整该类材料在聚合过程中不同组分的配比、聚合度以及材料的成型的厚度等，对装置使用时间进行调控。其中，柔性基底的材料为聚合物时，聚合物的分子量越大，成型的柔性基底的厚度越大，材料降解所需要的时间越长，装置的使用寿命亦越长。

在一种可能的实现方式中，神经修复电极8、能量接收线圈2、连接导线3的材料可以包括铁、镁、锌、钼中至少一种。这些材料在生物体内在组织液的作用下可以实现自我降解，并降解为生物体内所必须的微量元素，如镁离子主要存在于线粒体中，同时也参与300多种以上的酶促反应，以及促进骨的形成等。

在一种可能的实现方式中，绝缘部6的材料可以包括二氧化硅、氧化镁中至少一种。

上述仅给出装置中各部件材料的示例，本领域技术人员可以根据实际需要对装置各部件的材料进行设置和选择，本公开对此不作限制。

需要说明的是，尽管以上述实施例作为示例介绍了可降解柔性神经修复装置如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定部件，只要符合本公开的技术方案即可。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种可降解柔性神经修复装置，其特征在于，所述装置植入于生物体内部、且能够在所述生物体内部降解，所述装置包括：神经修复电极、柔性基底、能量接收线圈和连接导线，

所述柔性基底用于承载所述神经修复电极、所述能量接收线圈和所述连接导线，所述能量接收线圈和所述连接导线位于所述柔性基底的内部，

所述连接导线将所述能量接收线圈和所述神经修复电极连接在一起；

所述能量接收线圈，用于在接收到对应于自身共振频率的电磁波时，通过电磁共振产生感应电流；

所述柔性基底包括与所述神经修复电极相对应的神经束固定部，所述神经修复电极位于所述神经束固定部的一面，所述神经束固定部和所述神经修复电极共同缠绕在待修复神经束上、且所述神经修复电极与所述待修复神经束接触，

所述神经束固定部用于固定所述待修复神经束，

所述神经修复电极用于将接收到的电流传递至所述待修复神经束；

其中，所述装置还包括：

瞬态二极管，用于对所述感应电流进行整流，并将整流后得到的整流电流发送至所述神经修复电极，所述整流电流为单相脉冲电流，

其中，所述连接导线还用于将所述瞬态二极管连接到所述能量接收线圈和所述神经修复电极之间，所述瞬态二极管设置在所述柔性基底的内部。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述神经束固定部的结构包括半圆柱状结构和螺旋结构中的任一种，所述神经修复电极的结构包括半圆柱状结构和螺旋结构中的任一种。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述神经修复电极，包括：第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极和所述第二金属电极分别作用于所述待修复神经束中受损部位的两侧，

其中，所述第一金属电极和所述第二金属电极中金属导线的形状为可延展形状或网状。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

瞬态电容器，用于控制所述能量接收线圈进行电磁共振的共振频率，

其中，所述连接导线还用于将所述瞬态电容器连接到所述能量接收线圈和所述神经修复电极之间，所述瞬态电容器设置在所述柔性基底的内部。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述能量接收线圈的形状包括环状、回形状中的任一种，构成所述能量接收线圈的金属导线的导线形状为可延展形状。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接导线的形状为可延展形状。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

绝缘部，位于所述连接导线与所述能量接收线圈的交叠部分之间。

8.根据权利要求1至7任一项所述的装置，其特征在于，所述柔性基底的材料包括以下至少一种：聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚、聚乳酸-聚三亚甲基碳酸酯共聚、聚乙烯醇、纤维素和蚕丝蛋白，

所述神经修复电极、能量接收线圈、连接导线的材料包括铁、镁、锌、钼中至少一种，

绝缘部的材料包括二氧化硅、氧化镁中至少一种。

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