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模拟生理愈合过程的 生物组织供电设备

阅读：451发布：2023-02-22

专利汇可以提供模拟生理愈合过程的生物组织供电设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种给生物组织供电的设备，供电的目的是为了帮助支持各种不同的生理过程，包括一些病理状态的愈合、生长和变异的不同阶段，同样也是为了影响例如肿瘤组织的活力情况。该设备主要包括至少两个接直流电压源的电极，该电压源则设置成通过该两电极供给电流流过所述生物组织。为了模拟生理治疗过程，电压源提供其幅值随时间交变的电流，且各幅值的极值的绝对值小于紧接着前一个幅值极值的绝对值。最后，使电流的交变重复发生数次。，下面是模拟生理愈合过程的生物组织供电设备专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种向生物组织供给电能的设备，供电的目的是为了帮助支持各种不同的生理过程，包括一些病理状态的愈合、生长和变异的不同阶段，例如血流量的衰减、慢性疼痛、组织中积液等，同样也是为了影响例如肿瘤组织的活力情况，该设备主要包括至少两个接直流电压源的电极，其中一个电极要放置在其生理或病理-生理循环需要加以支持帮助的生物组织中或生物组织上，另一个电极则与该生物组织相隔一段距离配置在这样一个位置，使得在该两电极之间形成导电回路，该电压源则被设置成通过该两电极来供给电流通过该生物组织，该设备的特征在于，为了模拟生理愈合过程，所述的电压源系设计得可提供其幅值随时间而交变的电流；各幅值的极值在绝对值上小于紧接着的前一时间的幅值的极值的绝对值；并且使所述电流的交变过程重复多次。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，使因电压源而产生的电流的交变在0.1和10天之间的一时间间隔，最好是在大约7天之内发生。
3.如以上任一权利要求所述的设备，其特征在于，该设备设置成将由电压源通过所述两电极馈送的电流在时间上加以累计起来;该总的累计量是事先根据想予以帮助支持的组织的体积大小而加以选择的;且在一旦达到所述累计量时进行操作将电流自动从电压源断开。
4.如以上任一权利要求所述的设备，它包括一用以检测所产生的生理愈合过程的模拟结果用的装置，该设备的特征在于，所述电压源系设计得使其受上述装置所检测出结果的控制，来改变电流交变的各相应时间点。
5.如以上任一权利要求所述的设备，其特征在于，来自电压源的电流的所述交变系设置得使其从等于零的幅值起慢慢地、连续地或逐步地进行上升至幅值的极值，以便在这之后数天期间内下降到零值，并再交变到负的幅值极值，该负的幅值极值的绝对值小于紧接着的前一个的幅值的极值;并且该值从所述负的幅值极值，再次在数天期间上升到零，然后交变到一个新的正幅值极值，但该新的正幅值极值的绝对值小于紧接着的前一个负的幅值极值的绝对值;且电压源使上述交变循环重复，直到达到所期待的结果为止。
6.如以上任一权利要求所述的设备，具有一个用于对先前的经验数据、处理电流的检测值等进行编程的编程装置，所述设备的特征在于，所述电压源系被设置成使其由所述编程装置来控制。
7.如以上任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述电压源被设置成使其首先产生以一个方向从一电极流至另一电极的电流。
8.如以上任一权利要求所述的设备，其特征在于，所述电压源系被设置成首先产生一与生理愈合过程的电流方向同相位或使其同相位的电流。

说明书全文

本发明涉及一种向 生物组织供给 电能的设备，供电的目的是为了帮助支持各种不同的生理过程，包括一些病理状态的愈合、生长和变异的各不同阶段，例如血流量的衰减、慢性疼痛、组织中积液等等，同样也是为了影响例如肿瘤组织的活力情况。该设备主要包括至少两个接直流 电压源的 电极，其中一个电极要放置在其生理或病理-生理循环有待帮助支持的生物组织中或生物组织上，另一个电极则要放在这样一个与该生物组织相隔一段距离的位置上，使得该两电极之间形成导电回路，该电压源则设置成通过该两电极供给电流通过所述生物组织。

以前在本技术领域中就知道，可以通过在待治疗的组织部分内或外的不同设计的电极媒介给生物组织供电。在该现有技术的情况下，电极系连接到特别设计的电流发射器上。这种电流发射器，尤其是从瑞典专利7812092-0知道的那一种是被描述为用它来破坏肿瘤组织的。

也可以用透热电疗仪以高频的大功率输入通过辐射来使组织凝固。

周知的方法还有所谓在所插入的电极两端施加刺激促使骨折愈合的方法，以及在骨折外部从亥姆霍兹回路施加恒定或交变电磁场的方法。据我们所知，现有技术的这些方法并不是以要治疗的组织在生理上的要求为基础的，而这些要求在许多关键性的方面，是迄今没有人知道的。

本发明的主要目的是提出一种设备，用这种设备可以使电流的发射适应组织在生理和病理反应上的变化情况，从而达到良好的疗效。

以介绍的方式所述的供达到上述目的用的设备是这样设计的，为了模拟生理愈合过程，上述的电压源提供幅值随时间交变的电流，该电流的各幅值的极值的绝对值小于紧接着的前一时间的幅值的极值的绝对值，且促使上述电流的交变过程重复多次。

从下面对附图的简短说明及有关的论述可以更容易理解本发明及其各方面的性质。

附图中：图1是为举例说明而选用的适当电压源的方框图;

图2是电压作为时间的函数的曲线图。

参看附图。与现行治疗设备不同，本发明的实施例根据不同病理状态所需要的对电力供应不同的支持或改变要求为基础的。这些要求（在进行不同治疗之前必须事先策划好）那时就可应用于本发明中，在一个实施例中，可将其按不同的功能编制成一定的程序。通过使用这些功能具有宽广的编程可能范围，就可将本发明应用于数个不同的状态，例如骨折或伤口的愈合、风湿性关节炎、青光眼、肿瘤组织的治疗等。

以本发明人多年的实践经验和对癌症病人的治疗为基础，这里本发明以骨析的愈合作为帮助支持组织愈合的一个范例，而这种骨折的愈合从根本上看来始终是按照本发明所基于的主要原理进行的。

根据该主要原理，在各骨折或其它组织损伤中会产生组织的自然退化，该组织的自然退化会引起受损伤的组织的相对于其周围未损伤的组织的电化学极化作用。这种极化作用开始时是正电性的，其大小在几百毫伏的数量级，且该极化作用形成组织物质电致传输系统中的电动力。最近本发明人将该主要原理应用于下面即将详细介绍的在玻璃试管中、在动物和病人体内进行试验的事例中。

该主要原理包括一些以前不为人所知的事实，例如血管的一种新功能，即血管壁的电阻率比导电介质（即血浆）高。血管通过毛细血管中间体具有电传输能力，在所叠加的电动力场的作用下，毛细血管局部收缩。因此离子传送在通过毛细血管的内皮细胞以及其间的渗漏小孔形成的离子通道中被闭锁，这样就排除了渗漏压差和毛细血管上的渗透压差的影响和重力的作用。另一方面，所叠加的电场递度能通过球状蛋白以首先由彼德·密歇尔（Peter Mitchell）在内线粒体膜中所展示的、并且在此可显示存在于内皮细胞膜中的方式诱发电子横贯内皮细胞迁移。于是在电子迁移时就产生了相当于电泳现象方面的电极反应的生物学现象。因此，在损伤部位中所产生的电动力能驱使离子在血管和间质导电组织液中流动。这是在愈合过程中损伤部位所引起的物质传输过程的基本原理。

这种传输系统在组织损伤部位处于正电性阶段时使负离子累积起来，同时使正离子受排斥。在后一阶段，损伤部位变得相对于其周围部分成为负电性，在该已被识别和策划的特殊电流传输系统中，电流传输过程反转，于是正离子累积起来，负离子被损伤部位排斥。这个循环的特征在于，与紧靠的周围组织有一个可根据按本发明加以利用的波动而衰减着的电位差。为了愈合，每一个组织损伤部分既需要阴离子也需要阳离子，但这些离子必须按确定的顺序加以利用。要传输的总电流量是个关键。这可在确定组织损伤大小的基础上计算出来。实验证实了在损伤部位释放的总能量与为愈合损伤所能提供能量-电流传输量之间有直接关系。简单说来，在正常的愈合过程中，损伤部位本身会提供愈合损伤部分所需要的能量。

若组织损伤完全是正电性的，则在其中累积的只有阴离子，同时在那里阳离子会受到排斥。出于自然的原因，愈合过程中既需要阴离子也需要阳离子。在动物实验中业已显示，损伤部位的电位随时间慢慢波动。因此对某给定的损伤部位来说，离子的传输过程必然特别受到周围组织导电性能的影响。在导电良好的情况下，某给定的电动力可以既在损伤部位的正电性阶段又在其负电性阶段在短期间中传输足量的离子，即迅速愈合损伤部位。在导电不好的情况下，这些传输过程就需要较长的时间，可能还需要一个可调的电流源来帮助支持它。我们通过实验研究过侵蚀性骨折的骨折愈合的实用波动图形，该图形分别列出了对某一给定大小的损伤部位所需要的愈合时间期间进行传输时的极性、电压和电动势。

治疗前损伤部位大小的确定可采用非侵袭性的方法，例如X射线、电子计算机X射线断层摄影术和磁谐振等。由于小损伤的衰变释放出能提供相当于大损伤的电压变化的能量，因此借助于损伤部位大小的确定有可能计算出治愈损伤所需的各阶段的离子传输量。这可以通过计算和配上本发明所要给出的电流对时间的积分，或当通过检测出本发明的实际电流通路并使电压升高到一能使在预定时间期间的一适当阶段有足够的离子传输的电平来实现。

有了上述公开内容作为背景，本发明享有下列性能。采用最好是可再充电但使用时可与充电电源分离的电池，调节着电压和电动势即可利用损伤部位的正电性和负电性阶段将离子驱向和驱离骨折部分。在一个实施例中，有可能施加令人满意的正电压以便在适应的时间期间累积足量的阴离子。在接近计算出的阴离子累积所需用的电流值时，在事先确定损伤部位的大小之后，电流通流的电平在0.1至10天的时间，最好是一星期左右，趋近于零值，这之后开始所希望有的负电性阶段，以便使电流反向或交变。用这种方法，以相应的方式将流动时间的积分编程为正值。这之后，电压波动、变化着的电压都衰减下来，直至骨折部分出现临床性的稳定性为止，换句话说，直到损伤部分基本上痊愈为止。

作为例子选取的适宜实施本发明的一电压源示于图1的方框图中。这种直流电压源最好包括可用交流电源充电的蓄电池或电池（图中没有详细示出）。这种充电后脱离交流电源的方式是值得推荐的，因为这样可以避免来自交流电源的干扰、瞬变电压等影响直流电压源的风险。

直流电压源包括一个由晶体2适当控制的时钟1，该时钟是为控制治疗过程而设的。时钟1所测出的实时显示在适当类型的显示器3上。时钟1通过接在中间的例如一继电器（图中未详细示出）、两个作用于电流发生器6上的开关簧片4和5工作，以增加或减少从两个连接到病人身上的接点7和8发出的电流，该电流则通过用外科术植入待治疗的组织部分中的电极（图中未示出）被供给其生理循环有待帮助支持的生物组织中。

作为由晶体控制的时钟1的补充设施或替代物，当然可设置过程控制设备（图中未示出）供编程之用，借助于该设备就可以使先前获得的经验数据、极限值等以及治疗过程中所发现或检测出来的数值以适当的方式对电流发生器6所产生的有关电流、电压、电流的时间间隔、变更程度等的初始值产生作用。这特别是指那些能较迅速地检测出愈合过程的结果，从而大体上精确地确定通过改变电流什么时候引入治愈过程的下一个阶段的情况。

直流电压源还包括一个用于连续或瞬时读取通过开关装置10从电流发生器6检取，并显示在显示器3上的实际电压和电流的仪表。充电仪表11是持续连接在电流发生器6上的，且其值也显示在显示器3上。在这种情况下，充电仪表11是必不可少的，因为，如上所述，要供给受损伤的组织的充电量是直接与损伤本身的大小有关的。在将足够的充电电流量加到治疗部位之后可用人工将供电量减到零。另一方面，若采用编程设备，则可将所编程的充电量与加到接点7和8的充电量加以比较，当这些值相等时，则将电流减到零，和/或从电流发生器6自动交变供电。

此外应该理解的是，作为补充或另一个选择方案，在开始从电流发生器供电之前，可利用植入生物组织中的电极以检测生理愈合过程的电流方向，并使电流发生器6发出的电流方向与该电流方向相适应。

但是，通常最合适的是对应于自然愈合过程的开始，一开始就用从受损表组织发出来的电流开始治疗。

分别通过由时钟1经由继电器控制的电流发生器6所发出的电流的增加和减少，可使电流按时间控制方式逐步地增加和减少，但当然也可藉适当的方法使电流连续地增加和减少。

图2例示了由电流发生器6加到接点7和8两端作为时间的函数的电压曲线，因为（在生物组织的电阻率相当恒定的情况下）比起基本上相对应电流变化来说，电压比较易于控制。这里图中的时间轴线T包含大约3～4个星期的时间，且从曲线显然可以看出，在该时间间隔末尾该曲线受阻尼而渐近地趋向于零。初始电流加到第一个最大值需要几秒钟，最长需要几分钟，另一方面，由该最大值至零的变化是逐步或连续进行的，历时0.1至2天，最长达7～10天，然后电流继续变化到负的最大值，再回到零，这一段所需的时间与上述基本上相同，即（当电流或电压通常为，但不一定非这样不可，零时）两彼此连续交变着的点之间的距离约为7天。因此加至电极接点7和8的电流其交变的速度非常慢。电流的方向交变3～4次之后，基本上已经治愈，但有一个条件，即加到组织上的总电量基本上应与伤口的大小相对应。

本发明不应理解为受上述和附图中所示的内容的限制，在不脱离本说明书所附权利要求书的精神实质和范围的前提下可以设想到是有多种变型和修改的。

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