CN112492873A - 可植入设备及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于监测患者体内生理变化的可植入设备。所述设备可以包括经调适以植入患者身体内的脉管；具有细胞层并能够固定到所述脉管的腔室；用于将光照射到所述细胞层上的光源；以及用于检测和/或解码来自所述细胞层的信号以监测所述患者体内生理变化的读取器。所述设备能够经由一个或多个电磁信号传输穿过所述患者身体的至少一部分而与第二设备进行双向通信。
Description
技术领域
本发明涉及适用于监测身体内生理变化的可植入设备。
背景技术
一般来讲，与基于引线的系统相比，无线通信具有优势，但是也引入了新的技术问题：可导致或造成电磁干扰的局部噪音或运动伪影。基于RF的无线系统固有地易受环境EMI(电磁干扰)的影响，并且具有限制可植入技术的显著功率要求。
患者可能由于任何可植入心脏设备(无线的或基于引线的)中的通信中断而经历的潜在问题，包括不当的电击治疗、由过度感测引起的非预期起搏抑制、关于所命令的治疗可能未接收到信令并采取行动，以及由于需要重复传输或提高传输功率而引起的电池提前耗尽。影响与带有感兴趣设备的患者同时处于同一附近地区的非预期患者的潜在无线通信问题需要解决。
实现被传输到目标设备的数据的验证及安全的近期进展已使这一方面的问题最小化。起搏器/ICD程序已解决临床医生用来在办公室中询问起搏器的系统中的问题。如果当前一名患者的软件界面处于活动时有人尝试询问不同设备，那么设备并不允许，因为它在通信期间识别到不同控制器ID。于是需要新的链路。这种编码可以在微观层面完成，并且提供所需的安全保护。主要的技术挑战将涉及保护在包括基于细胞的可植入传感器的模块之间的准确数据传输。
因此，需要一种在单个可植入生物传感器系统内利用至少两个(2)且可能三个(3)不同介质以供通信的新颖系统。尽管已充分建立在身体内或周围的RF及超声通信的使用，然而本申请的发明使用光学发射，所述光学发射将身体及其组织特定用作借以在身体内以及与外部世界通信的介质。
发明内容
需要用于监测患者生理变化的改进的可植入设备以及方法。本发明涉及除了具有其他所需特性之外还解决这种需要的进一步解决方案。
根据本发明的实例实施方案，公开一种用于监测患者体内生理变化的可植入设备。设备可以包括经调适以植入患者体内的脉管(vessel)；具有细胞层并能够固定到脉管的腔室；用于将光照射到细胞层上的光源；用于检测和/或解码来自细胞层的信号以监测患者体内生理变化的读取器。
根据本发明的各方面，脉管可以为管形、矩形、正方形或任何其他形状。脉管可以经调适以植入患者身体内的血管内、血管外和血管周空间中的每一者中。
根据本发明的其他方面，腔室包括经调适以固定到脉管的主体。腔室可以包括生物部件。生物部件可以包括细胞层，所述细胞层具有在植入之前预定位在设备上或设备中的细胞。预定位细胞可以经调适以响应来自患者的生理信号。
根据本发明的其他方面，腔室还可以包括在生物部件的任一侧上的第一膜和第二膜。第一膜可以为其上预定位有细胞层的无孔膜。第一膜可以由玻璃制成。第二膜可以为允许选择的流体和营养物传递到细胞层的多孔膜。第二膜可以在光源远侧。光源可以将光照射到细胞层上，从而使细胞层内的某些细胞发光。
根据本发明的其他方面，设备可以能够无线通信。设备可以能够经由多个信号中的一者传输穿过患者身体的至少一部分进行双向通信。双向通信可以包括发射和接收电磁辐射信号。信号可以以介于大约1x10-8到1X10-1Hz范围内的波长频率发射。电磁辐射信号可以包括红外、可见光、无线电波、微波、紫外线、X射线、伽马射线、超声信号或其组合。电磁辐射信号还可以行进穿过身体，同时来自周围组织或器官的干扰最小。信号可以测量血压、ECG、心率、体温、葡萄糖水平、基因和蛋白变化、反映系统性疾病或健康状态变化的局部细胞变化或其组合。信号可以被传输到外部接收器。接收器可以比较信号与参考信号以诊断疾病或病状。接收器可以解码信号以触发事件。事件可以包括调整患者的药物治疗。
根据本发明的实例实施方案，公开一种用于监测患者体内生理变化的腔室。腔室可以包括：经调适以安设在固定到用于植入患者身体的脉管的主体；主体内的开口；以及安设在主体内的生物部件，所述生物部件包括细胞层，所述细胞层具有在植入之前预定位在设备上或设备中的细胞，其中所述预定位细胞经调适以响应来自患者的生理信号。
根据本发明的方面，主体可以为管形、矩形、正方形或任何其他形状。主体可以由塑料、不锈钢、聚酰胺、特氟龙(Teflon)、聚合物或其他合成或生物材料制成。主体可以由一件材料制成。主体可以由固定在一起的两件材料制成。主体可以具有至少一个开口。
根据本发明的其他方面，生物部件可以安设在开口内。生物部件还可以包括在生物部件的任一侧上的第一膜和第二膜。第一膜可以为无孔的。第一膜可以由玻璃制成。第二膜可以为多孔的，其允许选择的流体和营养物传递到细胞层。开口可以在一侧上具有壁以将细胞层固定在生物部件内。壁可以具有倾斜侧面。
附图说明
通过参考结合附图的以下详细描述，本领域技术人员将更全面地理解本发明的这些和其他特征，其中：
图1为根据本发明实施方案的体内通信(IBC)系统的图。
图2为根据本发明实施方案的可植入设备的照片。
图3A、图3B和图3C为根据本发明实施方案的可植入设备的透视图。
图4为根据本发明实施方案的可植入设备的图。
图5A和图5B为根据本发明实施方案的可植入设备的图。
图6A、图6B、图6C和图6D为根据本发明实施方案的可植入设备的图。
图7A、图7B、图7C和图7D为根据本发明实施方案的可植入设备的图。
图8A和图8B为根据本发明实施方案的可植入设备的照片。
图9为根据本发明实施方案的体内通信(IBC)系统的图。
具体实施方式
本发明的例示性实施方案涉及适用于监测身体内生理变化的可植入设备。
图1到图9例示根据本发明的适用于监测身体内生理变化的可植入生物传感器的一个或多个实例实施方案，其中贯穿附图，类似部件以类似附图标号指示。尽管将参考附图中所例示的一个或多个实例实施方案描述本发明，应当理解，许多替代形式可以实现本发明。本领域技术人员将另外理解不同的途径来改变所公开的一个或多个实施方案的参数(诸如，元件或材料的大小、形状或类型)，但仍与本发明的精神和范围保持一致。
如图1所例示，用于监测患者体内生理变化的体内通信系统100的实施方案可以包括用于监测身体内生理变化的可植入设备101，例如，生物传感器。如本文所使用，“体内通信”可以指单个哺乳动物身体内的内部通信。不过，传感器和部件可以在个体内部或外部。在一个实施方案中，体内通信系统100可以包括产生信号的第一设备101，以及与第一设备101间隔开的用于接收信号的第二设备103。在实施方案中，第一设备101可以监测完整的生物组织(活检和生长的细胞)，并且注意在其响应于感兴趣生理信号时细胞的电活动、增强的收缩或舒张活动或代谢活动是否存在变化。在一个实施方案中，信号的方向为相反的。在一个实施方案中，第一设备101和第二设备103都安设在身体内。在另一个实施方案中，部件中仅有一个在个体外部，而另一个在身体内部。例如，第一设备101在身体内部，而第二设备103在身体外部。在另一个实施方案中，可能有任何数量的设备植入身体内或安设在身体外部。第一设备101可以与美国专利号8,024,020；8,849,416；8,938,300和美国专利申请号13/212,804中所描述的设备相同或基本上相同，所述专利和专利申请全部以引用的方式并入本文。
在实施方案中，第一设备101可以包括经调适以植入患者身体内的脉管110。通过“患者”或“受试者”或“个体”或“动物”或“哺乳动物”意指任何受试者，尤其是期望诊断、预后或治疗的哺乳动物受试者。哺乳动物受试者包括人、家养动物、农场动物，以及动物园、体育竞技动物或宠物，诸如狗、猫、豚鼠、兔子、大鼠、小鼠、马、牛、奶牛、熊等等。脉管110可以放置在身体内的任何地方，并且可以放置成与血液直接接触，或者放置在诸如脂肪(多脂)组织的其他组织、肌肉或包括脊柱和神经系统的特定器官内。在一个实施方案中，脉管110经调适以植入患者身体内的血管内、血管外和血管周空间中的每一者中。因此，脉管110可以具有任何合适的形状和大小。脉管110可以为椭圆形、管形、矩形、正方形、五边形、六边形或任何其他形状，只要脉管110能够植入患者身体内即可。为了防止组织或周围材料在接合和移动时出现尖锐的边缘或阻塞点，可将管子的边缘倒圆或倒角。脉管110可以由适用于形成结构的任何材料构造，诸如，不锈钢、塑料、聚酰胺、特氟龙、聚合物、陶瓷或其他合成或生物材料，诸如但不限于软骨。在一个实施方案中，这些材料具有足够的硬度以维持它们各自自身的管柱，并且能够增加它们所施加到的探针的挠曲刚度。
此第一设备101不需要将永久的长引线电极放置在身体组织或血管系统中。通过将细胞生物传感器与微电路相结合，并且消除对引线的需求，第一设备101很小并且可以放置在慢性引线放置技术无法接近的区域中。此外，设备可以具有将多个设备联网在一起的导线，尽管联网也可以为无线的。设备可以放置在静脉内以及皮下和/或器官内，诸如大脑、胃肠道和中枢神经系统。
在实施方案中，脉管110可以包括腔体112。腔体112可以能够保持腔室120以用于监测患者体内生理变化。在实施方案中，腔体112可以为适合于保持腔室120的任何大小或形状。腔体112可以为管形、矩形、正方形、五边形、六边形或任何其他形状。
图3、图4和图5示出了腔室120的各种实施方案。如图3A所示，腔室120可以包括能够固定到脉管110的腔体112的主体122。腔室120的主体122可以永久地固定到脉管110的腔体112，或者可以为可拆除的。为了装配在脉管110的腔体112中，腔室120的主体122可以为管形、矩形、正方形、五边形、六边形或任何其他形状。腔室120的主体122可以由适用于形成结构的任何材料构造，诸如，不锈钢，塑料、聚酰胺、特氟龙、聚合物、陶瓷或其他合成或生物材料，诸如但不限于软骨。在实施方案中，主体122的长度范围可以从约0.40mm到约0.80mm。如图4所示，主体122的长度可以为约0.663mm。在实施方案中，主体122的宽度范围可以从约0.10到约0.50mm。如图4所示，主体122的宽度可以为约0.375mm。在实施方案中，主体122的高度范围可以从约0.05mm到约0.20mm。如图4所示，主体122的高度可以为约0.135mm。如本文所使用，术语“约”或“大约”是指与指示值(例如，0.40、0.80等)相差10％，或者在值的范围的情况下，是指与此类范围的下限和上限都相差10％。例如，“约0.40mm”是指0.36mm到0.44mm之间的范围。
图3、图5、图6和图7示出了主体122的各种实施方案。如图3B和图3C所示，主体122可以由能够彼此固定的两件材料制成。在实施方案中，主体122由可以使用紧固件128固定在一起的主外壳124和盖子126制成。本领域技术人员还应当理解，主体122可以由一件连续材料或多于两件材料制成。
图6A、图6B、图6C和图6D提供了根据本发明的一个实施方案的主外壳124的各种尺寸。在实施方案中，主外壳124的长度范围可以从约0.40mm到约0.80mm。如图6B所示，主外壳124的长度可以为约0.66mm。在实施方案中，主外壳124的宽度范围可以从约0.10到约0.50mm。如图6B所示，主外壳124的宽度可以为约0.38mm。在实施方案中，主外壳124的高度范围可以从约0.05mm到约0.20mm。如图6C所示，主外壳124在第一端150上的高度可以为约0.14mm，而在第二端152上的高度可以为约0.07mm。第一端150还可以包括用于固定盖子126的唇缘154。
图7A、图7B、图7C和图7D提供了根据本发明的一个实施方案的盖子126的各种尺寸。在实施方案中，盖子126的长度范围可以从约0.40mm到约0.80mm。如图7B所示，盖子126的长度可以为约0.59mm。在实施方案中，盖子126的宽度范围可以从约0.10到约0.59mm。如图7B所示，盖子126的宽度可以为约0.38mm。在实施方案中，盖子126的高度范围可以从约0.02mm到约0.15mm。如图7C所示，盖子126在第一端156上的高度可以为约0.02mm，而在第二端158上的高度可以为约0.06mm。盖子126的第一端156经设计成牢固地装配到主外壳124的唇缘154中。
如图3A所例示，腔室120可以在主体122内包括至少一个开口130。开口130可以为圆形、矩形、正方形、五边形、六边形或任何其他形状。在一个实施方案中，开口130为圆形。开口130可以为适合于腔室120的任何大小。在实施方案中，开口130的直径在约0.10mm到约0.40mm的范围内。如图6B所示，直径的直径为约0.17mm。
在实施方案中，腔室120可以包括安设在主体中的开口130内的生物部件132。在实施方案中，生物部件可以包括在植入之前预定位在设备上或设备中的细胞134。预定位细胞134可以经调适以响应来自患者的生理信号。在一个实施方案，细胞134可以来自目标部位。在另一个实施方案中，细胞134可以来自其他部位。
细胞134可以放置在一层、两层或多层中。此外，细胞可以放置在三维(即，多层)矩阵内，并且不限于二维板上的此类层。细胞134经放置以使得细胞134的厚度总体不大于约0.5-1mm，使得细胞接收包括氧气暴露的充足营养。
细胞134为从患者培养或以其他方式获得并且在植入腔室中生长的感兴趣细胞(取决于应用，诸如但不限于心脏、血管、胃肠道、骨骼、组织或软骨)。腔室的内部环境和架构经优化以支撑特定的感兴趣细胞，并且可以包括但不限于用于细胞134的支架和支撑的天然和合成基质材料。由于细胞为来自患者的感兴趣细胞，因此一旦植入，它们便能够存活。腔室120为允许细胞健康生长和粘附的生物相容性结构。尽管合成和/或天然存在的物质为优选的，但是可以使用与靶细胞具有生物相容性并且在保持细胞架构完整的同时允许细胞在其环境中生长和存活的任何物质。
基于检测和响应感兴趣生理信号的能力来选择细胞134。例如，如果对循环化学信使(诸如，儿茶酚胺)的响应是需要的信息，那么可以使用骨骼肌。因此，那些细胞消除了对用于检测期望的化学信使的单独传感器的需求。在这种情况下，从手臂或腿部对肌肉进行活检，然后将其放置在允许以无创伤方式分离细胞的环境中，以最大程度地减少损伤。然后将细胞生长到设备上。生长部位包括与电极阵列或微机电设备直接接触。电极阵列界面可以在单个平面中，也可以在三维架构内分布电极，从而使细胞与各种电极直接接触。当细胞成熟并自行附着到电极/传感器电路/MEM上时，设备就准备好植入到从其获取细胞的那个人。或者，这些细胞可以来自另一个人类或非人类来源，并且以与细胞植入到的人相容的方式产生。这样可以最小化疤痕的形成和排斥。
在此情况下，细胞134通过增加其发放(firing)频率和收缩强度来响应儿茶酚胺的增加，所述响应由剪切应力记录传感器、经由压力换能器的压力以及机械构象变化的变化率来测量。可以检测到剪切应力/压力和/或电活动(幅度和频率)的变化。如果是用作标记的所需信号或细胞响应，那么也会记录电活动。然后，第一设备101将检测结果发射到外部控制器，或者可以具有自己的控制器，所述控制器通过发出电刺激来抑制或刺激设备所植入到的目标器官来存储信息和/或对信息采取行动。数据也可以例如使用超声被无线通信到另一个联网的植入或外部设备，所述另一个联网的植入或外部设备然后执行可能包括电刺激或通过植入或外部泵触发物质输注的干预。
在腔室120内，细胞134安设在第一膜136与第二膜138之间，如图3C所示。第一膜136和第二膜138用于将细胞134定位在一个位置并且防止其变形。在一个实施方案中，第一膜136为无孔的。第一膜136定位成邻近或邻接脉管110，并且在脉管110和与之接触的细胞134之间提供界面。在一个实施方案中，第一膜136由玻璃制成。第二膜138邻近人体定位，并且在人体和与之接触的细胞134之间提供界面。与第一膜136相反，第二膜138可以为多孔的，以允许选择的流体和营养物传递到细胞134。
为了保持细胞134在第一膜136与第二膜138之间的定位，腔室120的开口可以呈环形坑的形式，如图3A和图3B中所示。在图3B所示的一个实施方案中，环形坑形状可以包括从环形坑的底部142延伸到环形坑的顶部144的壁140。在环形坑的底部142处为第二膜138，其中包括细胞134的层。壁140起到将细胞层固定在生物部件内并且防止细胞变形或迁移的作用。在一个实施方案中，环形坑的底部142的直径小于环形坑的顶部144的直径。在另一个实施方案中，环形坑的底部142的直径与环形坑的顶部144相同或基本上相同。在一个实施方案中，壁140可以相对于生物材料132具有倾斜侧面。在一个实施方案中，壁140的侧面可以倾斜约30度到90度角。在一个实施方案中，壁140的侧面可以倾斜约45度角。
此外，可以将可选的涂层施加到细胞134的外表面或第一膜136或第二膜138上。涂层可以抑制在第一设备101上形成疤痕组织或纤维化生长。此外，涂层可以包括促进设备周围血管生长以增强或优化与血液/流体传播信号的接触的物质。在另一个实施方案中，涂层可以为以预定速率将药物递送到周围组织的药物洗脱涂层。在一个实施方案中，涂层可以为由Guidant制造并且适用于高电压应用的
但也可以为类固醇或类固醇与
的组合。类固醇随时间稀释，并且最终消失。
在实施方案中，第一设备101还可以包括电子部件114。在实施方案中，电子部件可以包括光源(未示出)，用于将光通过第一膜136照射到细胞134上，从而使某些细胞134发光，如图8A所示。在图8A中，呈光形式的激励信号由进入细胞134的激励发射器(未示出)发出。细胞134具有与细胞的膜蛋白成一体的表面受体。当信号(例如，光)与受体相互作用时，它们形成触发机制，所述机制刺激信令响应，所述信令响应也可能包括DNA/RNA响应，这又导致细胞134合成蛋白。也可以触发直接的蛋白构象变化，而与可以检测的蛋白合成无关。所述蛋白具有某些物理特性，包括在吸收某些波长的光时发出荧光的能力。细胞134中存在的蛋白越多，荧光强度越高。在替代实施方案中，检测蛋白(例如，来自水母的绿色荧光蛋白(GFP))可以附着到蛋白上(也可以使用其他检测物质)。在替代实施方案中，也可以使用细胞内染料代替GFP。
为了检测和/或解码从细胞134发出的光，第一设备110的电子部件114还可以包括读取器。读取器检测和/或解码从细胞134发出的光以监测患者体内生理变化。细胞134提供可以由电子部件114测量的感测和个体细胞响应，诸如，细胞结构中的压力和变形变化、由细胞引起的光学(photo-optical)变化。由于检测和测量这些各种细胞响应的能力，第一设备101提供了可使用其的广泛临床应用范围。第一设备101(诸如，本发明的第一设备101)可个性化定制以测量患者体内的不同生理变化。
第一设备101还可以包括用于远程存储和检索数据的射频识别(RFID)标签160。RFID标签160为诸如粘附性标贴的小物体，所述小物体可以附着到本发明的可植入设备110或并入到本发明的可植入设备110中。如图3B和图3C所示，脉管122的主外壳124可以包括用于容纳RFID标签160的狭槽162。存在无源和有源RFID标签。无源RFID标签为小型设备，与有源标签相比，它们通常在更短的范围内使用并用于更简单的跟踪和监测应用程序。无源标签的作用范围通常为3-5米，并且在读取器的三米之内通常可以同时读取数百个。由于它们由RFID标签读取器发出的无线电波供电，因此无源标签不使用电池。因此，这些设备通常便宜并且比有源标签小，并且可以持续很长时间。有源RFID标签具有电源(诸如，电池)，并且通常比无源标签具有更长的范围和更大的内存。例如，有源标签通常作用于长达100米的范围内，并且在读取器的100米之内通常可以同时读取数千个标签。有关无源和有源RFID标签的更多详细信息，请参见http://RFID-Handbook.com，在此以引用方式并入。应当理解，也可以使用任何种类的识别标签，包括条形码或其他电子手段。
在实施方案中，第二设备103可以与第一设备103相同或基本上相同。在另一个实施方案中，第二设备103可以与第一设备103不同。例如，第二设备103可以为起搏器、葡萄糖监测仪泵、胰岛素泵、神经刺激器、除颤器或可以植入人体内或携带在人体上的任何其他医疗设备。
如图9所示，第一设备101和第二设备103能够经由多个信号107中的一者传输穿过患者身体在第一设备101与第二设备103之间的至少一部分进行双向通信。在实施方案中，双向通信包括发射和接收信号。根据本发明实施方案，信号可以为电磁辐射信号。在实施方案中，电磁辐射信号可以包括红外、可见光、无线电波、微波、紫外线、X射线、伽马射线、超声信号或其组合。
在实施方案中，电磁辐射信号107可以行进穿过身体，同时来自周围组织或器官的干扰最小。例如，电磁辐射信号107可以行进穿过肌肉、器官(诸如，肺及心脏)、骨头、软骨或任何其他身体内组织，同时经历最小的干扰和/或波长频率损失。在实施方案中，预期波长频率的损失将小于10％、小于9％、小于8％、小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％或小于1％。应当理解，损失量可以基于许多因素而变化。例如，损失量可以取决于信号的类型和/或选择的波长的类型。此外，损失量可以取决于吸收、扩散和/或散射的量。然而，本领域技术人员应当理解，损失量将为最小并且不会影响本申请的发明的操作。
在实施方案中，使用频率和/或振幅调制来编码信息。这样一来，信号107可以将数据，诸如血压、心率、ECG、体温、葡萄糖水平、基因和蛋白变化、反映系统性疾病或健康状态变化的局部细胞变化或其他身体参数载送到接收器105。在实施方案中，电磁辐射信号包括红外、超声信号、其组合或本领域已知的任何其他信号。在实施方案中，电磁辐射信号可以具有介于大约1x10-8到1x10-1Hz的范围内的波长频率。当然，本领域技术人员应当理解，波长可以变化。
在行进穿过身体之后，信号107可以传输到接收器105，如图9所示，然后接收器105检测信号107。此外，接收器105可以对信号107进行解码或解调以接收编码在信号107内的数据，并且可以比较信号107与参考信号以诊断疾病或病状。响应于检测到的信号107，接收器105可以启动动作。动作可以包括调整患者的药物治疗(即，药物递送)、启动警报、发送信息给医生，等等。
因此，据设想所公开的体内通信系统100可以用于多种应用。在一个实施方案中，体内通信系统100可以用于药物释放应用。例如，内部药物分配设备可以植入患者体内。接收器105可以耦合到药物分配设备。响应于信号107，接收器105可以指令药物分配设备将药物释放到身体内。然后，传感器可以检测药物的有效性并且允许用户触发另一剂量释放。此类系统可以实现患者的靶向治疗。这可能特别可用于慢性病患者，诸如，糖尿病患者或接受癌症治疗的患者。
在另一个应用中，可植入设备101可以用于健康监测。类似于上述应用，接收器105可以监测和解码信号107，并且可以将数据存储在存储介质(诸如，闪卡、硬盘驱动器或本领域技术人员已知的其他设备)上和/或发送数据到基站，诸如，计算机、智能电话或手机。取决于系统设置的复杂性，信息可以直接转发到医生办公室或护士站、第一响应人或可以随后查看数据并且访问最佳的可能推进治疗路径的其他合格人员。
在另一应用中，所公开的可植入设备101的实施方案可以用于诊断医疗病状。当前，医疗保健专业人员可能仅可以在查看和分析数据(诸如，血液检查、x射线、计算机断层摄影术或磁共振成像等的结果)之后才能诊断病状和疾病。不受限于理论，据信病状或疾病可能具有失真信号107。在健康个体中，信号107可以以与不健康个体不同的方式传输。通过使用所公开的系统的实施方案，信号107或传输率的差异可能向医疗保健专业人员警示可能的伤害、疾病或病状。
本发明的可植入设备110还可以提供供其他医疗设备(诸如，心脏心室辅助设备)使用的信息，以改变其流量和参数，从而最大化心输出量。可植入设备110可以替代地用于从周围神经系统点或直接从大脑本身调节血压和中枢神经系统反射，诸如压力感受器反射系统。通过检测只能由生物组织检测到的神经递质变化，它也可以用于预测诸如心室颤动或脑内癫痫发作等事件。
本发明的可植入设备110能够以预定的亚阈值起搏刺激组织并且确定细胞134的响应，以获得关于细胞对身体的生理过程的感知的数据。例如，细胞可以响应于事件而稍微增加去极化的电频率，但是第一设备101可以通过刺激细胞132来增加检测的灵敏度，并且以解释信号的方式研究细胞132对刺激的响应。刺激取决于应用而触发来自细胞的响应。所诱发的响应提供有关细胞感测到的病状的信息。
鉴于上述描述，本领域技术人员将显而易见本发明的多个修改和替代实施方案。因此，此描述仅被解释为例示性的，并且是为了教导本领域技术人员用于实施本发明的最佳模式。在不脱离本发明的精神的情况下，结构的细节可以有很大变化，并且保留属于所附权利要求的范围内的所有修改的独占使用。在本说明书中，已经以实现书写清楚且简明的说明书的方式对实施方案进行了描述，但是预期且将理解，在不脱离本发明的情况下可以各种方式组合或拆分实施方案。本发明意图仅受限于所附权利要求所要求的范围和适用的法律规则。
还应当理解，以下权利要求覆盖本文所描述的本发明的所有一般和特定特征，以及不管语言而可能据信属于的本发明的范畴的所有陈述。
Claims (38)
1.一种用于监测患者体内生理变化的可植入设备，所述设备包括：
经调适以植入患者身体内的脉管；
具有细胞层并能够固定到所述脉管的腔室；
用于将光照射到所述细胞层上的光源；
用于检测和/或解码来自所述细胞层的信号以监测所述患者体内生理变化的读取器。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述脉管为管形、矩形、正方形或任何其他形状。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述脉管经调适以植入所述患者身体内的血管内、血管外和血管周空间的每一者中。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述腔室包括经调适以固定到所述脉管的主体。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述腔室包括生物部件。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述生物部件包括细胞层，所述细胞层具有在植入之前预定位在所述设备上或所述设备中的细胞。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述预定位细胞经调适以响应来自所述患者的生理信号。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述腔室还包括在所述生物部件的任一侧上的第一膜和第二膜。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述第一膜为其上预定位有所述细胞层的无孔膜。
10.如权利要求8所述的设备，其中所述第一膜由玻璃制成。
11.如权利要求8所述的设备，其中所述第一膜邻近所述光源。
12.如权利要求8所述的设备，其中所述第二膜为允许选择的流体和营养物传递到所述细胞层的多孔膜。
13.如权利要求8所述的设备，其中所述第二膜在所述光源远侧。
14.如权利要求1所述的设备，其中所述光源将光照射到所述细胞层上，从而使所述细胞层内的某些细胞发光。
15.如权利要求1所述的设备，其中所述设备能够无线通信。
16.如权利要求1所述的设备，其中所述设备能够经由多个信号中的一者传输穿过所述患者身体的至少一部分进行双向通信。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述双向通信包括发射和接收电磁辐射信号。
18.如权利要求16所述的设备，其中所述信号以介于大约1x10-8到1X10-1Hz的范围内的波长频率发射。
19.如权利要求17所述的设备，其中所述电磁辐射信号包括红外、可见光、无线电波、微波、紫外线、X射线、伽马射线、超声信号或其组合。
20.如权利要求17所述的设备，其中所述电磁辐射信号行进穿过所述身体，同时来自周围组织或器官的干扰最小。
21.如权利要求1所述的设备，其中所述信号测量血压、ECG、心率、体温、葡萄糖水平、基因和蛋白变化、反映系统性疾病或健康状态变化的局部细胞变化或其组合。
22.如权利要求1所述的设备，其中所述信号被传输到外部接收器。
23.如权利要求23所述的设备，其中所述接收器比较所述信号与参考信号以诊断疾病或病状。
24.如权利要求22所述的设备，其中所述接收器解码所述信号以触发事件。
25.如权利要求24所述的设备，其中所述事件可以包括调整所述患者的药物治疗。
26.一种用于监测患者体内生理变化的腔室，所述腔室包括：
能够固定到用于植入患者身体内的脉管上的主体；
所述主体内的开口；以及
安设在所述主体内的生物部件，所述生物部件包括细胞层，所述细胞层具有在植入之前预定位在设备上或设备中的细胞，其中所述预定位细胞经调适以响应来自患者的生理信号。
27.如权利要求26所述的腔室，其中所述主体为管形、矩形、正方形或任何其他形状。
28.如权利要求26所述的腔室，其中所述主体由塑料、不锈钢、聚酰胺、特氟龙、聚合物或其他合成或生物材料制成。
29.如权利要求26所述的腔室，其中所述主体由一件材料制成。
30.如权利要求26所述的腔室，其中所述主体由固定在一起的两件材料制成。
31.如权利要求26所述的腔室，其中所述主体具有至少一个开口。
32.如权利要求26所述的腔室，其中所述生物部件安设在所述开口内。
33.如权利要求26所述的腔室，其中所述生物部件还包括在所述生物部件的任一侧上的第一膜和第二膜。
34.如权利要求33所述的腔室，其中所述第一膜为多孔的。
35.如权利要求33所述的腔室，其中所述第一膜由玻璃制成。
36.如权利要求33所述的腔室，其中所述第二膜为多孔的，其允许选择的流体和营养物传递到所述细胞层。
37.如权利要求26所述的腔室，其中所述开口在一侧上具有壁以将所述细胞层固定在所述生物部件内。
38.如权利要求37所述的腔室，其中所述壁具有倾斜侧面。
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