CN110680527A - 种植体系统、微电极模块及介电泳方法 - Google Patents

Abstract

公开了种植体系统、微电极模块及介电泳方法，系统中，绝缘种植体主体配置成可植入牙槽骨，所述绝缘种植体主体包括颈部和根部，所述绝缘种植体主体设有从所述颈部向所述根部方向开通的植入孔，微电极模块配置成在所述绝缘种植体主体周围生成不均匀电场，所述微电极模块包括第一正电极、第二正电极和负电极，第一正电极设置于所述颈部，第二正电极设置于所述颈部，负电极设置于所述根部，第一正电极和第二正电极与所述负电极生成不均匀电场。

Description

种植体系统、微电极模块及介电泳方法

技术领域

本发明涉及介电泳技术领域，特别是一种种植体系统、微电极模块及介电泳方法。

背景技术

种植修复是将组织相容性良好的钛或钛合金种植体植入缺牙区牙槽骨，待其形成骨结合后通过基台连接上部牙冠修复体的修复方式，具有不伤害余留牙、固位稳定性好、咀嚼效率高、异物感小的优点，被誉为“人类的第三副牙齿”，已逐步替代传统修复技术成为牙列缺损、牙列缺失的首选治疗方案。2017年我国种植修复术达120万例，市场需求量巨大。目前，优化改良种植体材料表面粗糙度、表面形貌、表面化学组成、表面自由能及亲水性常用于提升骨结合能力，然而效果欠佳，骨结合期仍长达3-6月。血小板在种植体表面富集与粘附是形成快速、连续骨结合的前提。因此，寻找高效的、安全的、主动促进血小板富集于种植体表面的方法十分重要。

背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种种植体系统、微电极模块及介电泳方法，其在绝缘种植体表面构建非均匀电场，利用介电泳实现介电泳。本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

种植体系统包括，

绝缘种植体主体，其配置成可植入牙槽骨，所述绝缘种植体主体包括颈部和根部，所述绝缘种植体主体设有从所述颈部向所述根部方向开通的植入孔，

微电极模块，其配置成在所述绝缘种植体主体周围生成不均匀电场，所述微电极模块包括，

第一正电极，其设置于所述颈部，

第二正电极，其设置于所述颈部，

负电极，其设置于所述根部，第一正电极和第二正电极与所述负电极生成不均匀电场。

所述的种植体系统中，粒子受到所述不均匀电场的介电力为：

其中F_DEP为介电力，R表示粒子的半径，ε_m是溶液的相对介电常数，f_CM是介电极化因子，包括溶液介电常数和电导率、粒子介电常数和电导率，Re表示介电极化因子的复数取其实部，E表示电场，

表示求梯度。

所述的种植体系统中，设置于所述颈部的第一正电极和第二正电极沿绝缘种植体主体的直径对称分布，负电极位于所述根部中心位置。

所述的种植体系统中，所述绝缘种植体主体为多孔结构，其孔隙率在0.005-0.2范围内。

所述的种植体系统中，所述绝缘种植体主体为微椎体结构，所述第一正电极、第二正电极和/或所述负电极为Si₃N₄材料经由等离子体增强化学气相沉积法(plasma enhancedchemical vapor deposition，PECVD)法在所述绝缘种植体主体镀成的微电极。

所述的种植体系统中，绝缘种植体主体由羟基磷灰石或生物陶瓷材料经由增材制造形成，绝缘种植体主体直径为3.1mm-5.6mm，高度为6mm-10mm，第一正电极和第二正电极距所述绝缘种植体主体顶部边缘不少于1mm。

所述的种植体系统中，植入孔位于绝缘种植体主体的内部且与所述绝缘种植体主体的直径共轴线，植入孔直径为1mm-3mm，孔深度为2mm-5mm，绝缘种植体主体的外表面设有螺纹，所述螺纹包括方形螺纹、V形螺纹、偏梯形螺纹及螺旋形螺纹，螺距为0.75mm-2mm，螺纹深度为0.5mm-2mm。

所述的种植体系统中，所述微电极模块包括直流电源，所述直流电源电压范围为1-5V，且持续放电时间超过12小时。

所述的种植体系统中，所述微电极模块包括用于控制不均匀电场的处理单元和无线连接移动终端的无线通信设备，处理单元包括数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，无线通信设备至少包括无线局域网通信设备和/或移动通信网络设备，无线局域网通信设备包括蓝牙、ZigBee和/或Wi-Fi模块，所述移动通信网络设备包括2G无线通信芯片、3G无线通信芯片和/或4G无线通信芯片，所述移动终端包括手机、pad或个人数字终端。

根据本发明的另一方面，一种所述种植体系统的介电泳方法包括以下步骤，

第一步骤，设置绝缘种植体主体于预定位置，

第二步骤，第一正电极和第二正电极与所述负电极生成不均匀电场，基于液体中粒子的粒子尺寸参数调节所述不均匀电场的电压值与作用时间形成介电泳。

根据本发明的又一方面，一种用于绝缘种植体的微电极模块包括：

第一正电极，其设置于绝缘种植体的颈部，

第二正电极，其设置于所述绝缘种植体的颈部，

负电极，其设置于所述绝缘种植体的根部，第一正电极和第二正电极与所述负电极生成不均匀电场。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述种植体系统能够加速粒子富集作用，例如，种植体植入后12小时内血液中血小板的扩散行为进行主动调控，根据血液中血小板与红细胞的粒径差距设置电压值与作用时间。正、负电极形成的电场在绝缘种植体主体多孔结构内分布不均匀，靠近种植体主体多孔结构表面电场线密集，电场强度大；远离种植体主体的血液内电场线稀疏，电场强度减弱。血小板与红细胞均受负向介电泳力。由于红细胞粒径约为血小板的3倍，其受负向介电泳力较大，约为血小板受力的9倍，故红细胞向远离种植体多孔结构迁移；而血小板受介电泳力小于电热流动拖曳力，血小板向种植体多孔结构迁移，实现种植体多孔结构表面的血小板富集，促进血小板粘附作用，进而缩短骨结合时间、优化骨结合率。本发明中使用的电压具有生物安全性，且主动调控该生物学过程，具有高效性。本发明所述的介电泳促血小板富集种植体系统中使用的电压及作用时间大小可根据患者血液特征参数(红细胞分布宽度、血液粘度)进行精准调控，实现个性化、精准化地血小板富集调控。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的种植体系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的介电泳方法的步骤示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图1至图2更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，如图1所示，一种种植体系统包括，

绝缘种植体主体1，其配置成可植入牙槽骨，所述绝缘种植体主体1包括颈部和根部，所述绝缘种植体主体1设有从所述颈部向所述根部方向开通的植入孔2，

微电极模块，其配置成在所述绝缘种植体主体1周围生成不均匀电场，所述微电极模块包括，

第一正电极3，其设置于所述颈部，

第二正电极4，其设置于所述颈部，

负电极5，其设置于所述根部，第一正电极3和第二正电极4与所述负电极5生成不均匀电场。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步地解释说明，且附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，一种介电泳促血小板富集种植体系统包括绝缘种植体主体1，植入孔2，3个微电极第一正电极3、第二正电极4、负电极5。

具体的，在缺牙区牙槽骨制备与种植体主体尺寸匹配的种植窝洞，生理盐水冲洗。使用携带头插入绝缘种植体植入孔内，将绝缘种植体主体旋转植入种植窝洞内，血液将沿螺纹结构表面浸润于种植体多孔结构与牙槽骨间隙，此时种植体具有初期稳定性，不易脱出。

具体的，微电极3、4、5置于所述种植体主体1颈部及根部，正、负电极形成的电场在绝缘种植体主体多孔结构内分布不均匀，靠近种植体主体多孔结构表面电场线密集，电场强度大；远离种植体主体的血液内电场线稀疏，电场强度减弱。电压范围包括1-5V，空间不均匀电场分布。血小板与红细胞均受负向介电泳力。由于红细胞粒径约为血小板的3倍，其受负向介电泳力较大，约为血小板受力的9倍，故红细胞向远离种植体多孔结构迁移；而血小板受介电泳力小于电热流动拖曳力，血小板向种植体多孔结构迁移，实现种植体多孔结构表面的血小板富集，促进血小板粘附作用，进而缩短骨结合时间、优化骨结合率。

具体的，血小板电导率为σ₁＝0.25S/m，介电常数为50，尺寸为2-3μm；红细胞电导率为σ₁＝0.31S/m，介电常数为59，尺寸为6-9μm；血液的动力粘度为0.005Pa·S。

根据公式(1)所示，在同一溶液中，粒子受到的介电力与电场梯度及粒子本身的形态、电学参数以及溶液的电学参数有关。

其中F_DEP为介电力，R表示血小板的半径，是粒子形态参数，ε_m是溶液的相对介电常数。f_CM是介电极化因子，包含了溶液介电常数和电导率，粒子介电常数和电导率，其为一个复数，Re表示取其实部，E表示电场，表示求梯度。

具体的，微电极作用时间为植入后12小时，可以根据患者试剂血液粘度、红细胞分布宽度适当缩短或延长作用时间，相应减少或增加微电极个数，以能够满足实际富集需要为标准。

本发明与现有技术相比，结合介电泳技术实现血小板在种植体表面富集效果，最大限度、主动地提高骨结合速度，缩短骨结合时间及种植术程，可广泛应用于口腔种植修复领域。

所述的种植体系统的优选实施例中，粒子受到所述不均匀电场的介电力为：

其中F_DEP为介电力，R表示粒子的半径，ε_m是溶液的相对介电常数，f_CM是介电极化因子，包括溶液介电常数和电导率、粒子介电常数和电导率，Re表示介电极化因子的复数取其实部，E表示电场，

表示求梯度。

所述的种植体系统的优选实施例中，设置于所述颈部的第一正电极3和第二正电极4沿绝缘种植体主体1的直径对称分布，负电极5位于所述根部中心位置。

所述的种植体系统的优选实施例中，所述绝缘种植体主体1为多孔结构，其孔隙率在0.005-0.2范围内。

所述的种植体系统的优选实施例中，所述绝缘种植体主体1为微椎体结构，所述第一正电极3、第二正电极4和/或所述负电极5为Si₃N₄材料经由PECVD法在所述绝缘种植体主体1镀成的微电极。

所述的种植体系统的优选实施例中，绝缘种植体主体1由羟基磷灰石或生物陶瓷材料经由增材制造形成，绝缘种植体主体1直径为3.1mm-5.6mm，高度为6mm-10mm，第一正电极3和第二正电极4距所述绝缘种植体主体1顶部边缘不少于1mm。

所述的种植体系统的优选实施例中，植入孔2位于绝缘种植体主体1的内部且与所述绝缘种植体主体1的直径共轴线，植入孔2直径为1mm-3mm，孔深度为2mm-5mm，绝缘种植体主体1的外表面设有螺纹，所述螺纹包括方形螺纹、V形螺纹、偏梯形螺纹及螺旋形螺纹，螺距为0.75mm-2mm，螺纹深度为0.5mm-2mm。

所述的种植体系统的优选实施例中，所述微电极模块包括直流电源，所述直流电源电压范围为1-5V，且持续放电时间超过12小时。

所述的种植体系统的优选实施例中，所述微电极模块包括用于控制不均匀电场的处理单元和无线连接移动终端的无线通信设备，处理单元包括数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，无线通信设备至少包括无线局域网通信设备和/或移动通信网络设备，无线局域网通信设备包括蓝牙、ZigBee和/或Wi-Fi模块，所述移动通信网络设备包括2G无线通信芯片、3G无线通信芯片和/或4G无线通信芯片，所述移动终端包括手机、pad或个人数字终端。

所述的种植体系统的优选实施例中，种植体系统包括绝缘种植体主体和微电极模块。

所述的种植体系统的优选实施例中，所述绝缘种植体主体为微椎体结构，其所述种植体主体的材料为：羟基磷灰石或生物陶瓷类材料中的任一种。利用增材制造方法，打印所述种植体主体结构，种植体主体直径为3.1mm-5.6mm，种植体高度为6mm-10mm。所述种植体主体为多孔结构，其孔隙率在0.005-0.2范围内。包括种植体主体1和植入孔2，所述植入孔2开设于所述主体部1内部，其中

所述的种植体系统的优选实施例中，所述主体部1表面设置有种植体螺纹，螺纹类型包含方形螺纹、V形螺纹、偏梯形螺纹及螺旋形螺纹，螺距为0.75mm-2mm，螺纹深度为0.5mm-2mm。

所述的种植体系统的优选实施例中，所述植入孔2包括从所述颈部向所述根部方向开通的植入孔，孔直径为1mm-3mm，孔深度为2mm-5mm。

所述的种植体系统的优选实施例中，所述微电极模块位于所述种植体主体1顶部及底部，电极材料优选Si₃N₄，使用PECVD法渡在种植体主体颈部及根部。其中，正电极3、4位于所述种植体主体1颈部，距种植体主体顶部边缘不少于1mm，沿种植体主体1直径方向对称分布；负电极5位于所属种植体主体1根部圆心处。

所述的种植体系统的优选实施例中，电源为直流电源，电压范围在1-5V内，具有生物安全性。

如图2所示，一种所述种植体系统的介电泳方法包括以下步骤，

第一步骤S1，设置绝缘种植体主体1于预定位置，

第二步骤S2，第一正电极3和第二正电极4与所述负电极5生成不均匀电场，基于液体中粒子的粒子尺寸参数调节所述不均匀电场的电压值与作用时间形成介电泳。

所述液体包括血液。但不仅限于此，例如在其他环境中设置种植体，基于种植体周围液体的粒子的尺寸参数产生不均匀电场。

在微电极上施加一定电压，产生非均匀电场，通过所产生非均匀电场对颗粒的介电泳作用，实现对溶液中的微纳粒子的高效、准确、快速地操纵及分离。例如，在绝缘种植体周围血液内产生不均匀电场，根据血小板与红细胞粒子形态参数的差异产生介电泳作用，依靠介电力主动调控血小板在绝缘种植体表面富集，最大限度提高骨结合速度，缩短骨结合时间，将有助于设计和开发出骨结合能力更好、术程更短的种植体。

本发明的一种用于绝缘种植体的微电极模块包括：

第一正电极，其设置于绝缘种植体的颈部，

第二正电极，其设置于所述绝缘种植体的颈部，

负电极，其设置于所述绝缘种植体的根部，第一正电极和第二正电极与所述负电极生成不均匀电场。

进一步，第二正电极相对于第一正电极布置。

工业实用性

本发明所述的种植体系统、微电极模块及介电泳方法可以在介电泳领域制造并使用。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种种植体系统，其包括，

绝缘种植体主体，其配置成可植入牙槽骨，所述绝缘种植体主体包括颈部和根部，所述绝缘种植体主体设有从所述颈部向所述根部方向开通的植入孔，

微电极模块，其配置成在所述绝缘种植体主体周围生成不均匀电场，所述微电极模块包括，

第一正电极，其设置于所述颈部，

第二正电极，其设置于所述颈部，

负电极，其设置于所述根部，第一正电极和第二正电极与所述负电极生成不均匀电场。

2.如权利要求1所述的种植体系统，其中，优选的，设置于所述颈部的第一正电极和第二正电极沿绝缘种植体主体的直径对称分布，负电极位于所述根部中心位置。

3.如权利要求1所述的种植体系统，其中，所述绝缘种植体主体为多孔结构。

4.如权利要求1所述的种植体系统，其中，所述绝缘种植体主体为微椎体结构，所述第一正电极、第二正电极和/或所述负电极为Si₃N₄材料经由等离子体增强化学气相沉积法在所述绝缘种植体主体镀成的微电极。

5.如权利要求1所述的种植体系统，其中，绝缘种植体主体由羟基磷灰石或生物陶瓷材料经由增材制造形成，绝缘种植体主体直径为3.1mm-5.6mm，高度为6mm-10mm，第一正电极和第二正电极距所述绝缘种植体主体顶部边缘不少于1mm。

6.如权利要求1所述的种植体系统，其中，植入孔位于绝缘种植体主体的内部且与所述绝缘种植体主体的直径共轴线，植入孔直径为1mm-3mm，孔深度为2mm-5mm，绝缘种植体主体的外表面设有螺纹，所述螺纹包括方形螺纹、V形螺纹、偏梯形螺纹及螺旋形螺纹，螺距为0.75mm-2mm，螺纹深度为0.5mm-2mm。

7.如权利要求1所述的种植体系统，其中，所述微电极模块包括直流电源，所述直流电源电压范围为1-5V。

8.如权利要求1所述的种植体系统，其中，所述微电极模块包括用于控制不均匀电场的处理单元和无线连接移动终端的无线通信设备，处理单元包括数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，无线通信设备至少包括无线局域网通信设备和/或移动通信网络设备，无线局域网通信设备包括蓝牙、ZigBee和/或Wi-Fi模块，所述移动通信网络设备包括2G无线通信芯片、3G无线通信芯片和/或4G无线通信芯片，所述移动终端包括手机、pad或个人数字终端。

9.一种权利要求1-8中任一项所述种植体系统的介电泳方法，其包括以下步骤，

第一步骤，设置绝缘种植体主体于预定位置，

第二步骤，第一正电极和第二正电极与所述负电极生成不均匀电场，基于液体中粒子的粒子尺寸参数调节所述不均匀电场的电压值与作用时间形成介电泳。

10.一种用于绝缘种植体的微电极模块，包括：

第一正电极，其设置于绝缘种植体的颈部，

第二正电极，其设置于所述绝缘种植体的颈部，

负电极，其设置于所述绝缘种植体的根部，第一正电极和第二正电极与所述负电极生成不均匀电场。

Images