本發(fā)明涉及一種基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)，屬于植入式醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

植入式醫(yī)療器械一般是指借助外科手術(shù)，部分或全部植入人體或自然腔道中的醫(yī)療器械。在手術(shù)結(jié)束后，長期留在人體內(nèi)，一般至少為30天。植入醫(yī)療器械屬于第三類醫(yī)療器械的高端產(chǎn)品，是醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)中重要的產(chǎn)品門類，目前大量應(yīng)用的有包括心臟起搏器、除顫器、腦起搏器、支架、導(dǎo)管、人工瓣膜、人工耳蝸、人工血管、人工晶體、人工髖關(guān)節(jié)、人工膝關(guān)節(jié)、骨板、骨釘?shù)戎?介)入類器械等各種有源和無源的植入式器械。

植入式醫(yī)療器械在植入過程中，一般不可避免地需要打開部分創(chuàng)口，從而將醫(yī)療器械植入到人體中。而過大的手術(shù)創(chuàng)口一方面可能在術(shù)中給病人帶來更大的手術(shù)風(fēng)險，另一方面在術(shù)后也有更大的感染風(fēng)險和疼痛。因此，需要一種結(jié)構(gòu)能夠通過微小創(chuàng)口植入體內(nèi)，而在植入后展開較大的面積，部署到更大的區(qū)域，實現(xiàn)其所需的功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開式結(jié)構(gòu)，包括形狀記憶端部自展開結(jié)構(gòu)和功能模塊。所述的形狀記憶端部自展開結(jié)構(gòu)由形狀記憶材料組成，在植入人體前，呈現(xiàn)為第一形狀。第一形狀為基本沿一軸線或多軸線延伸的形狀，并且在所述軸線兩側(cè)具有兩個端部，所述第二形狀具有比所述第一形狀更大的面積，所述兩個端部相互向基本垂直于所述軸線的方向運動，從而使所述植入物由第一形狀轉(zhuǎn)變成第二形狀。所述的自展開結(jié)構(gòu)，利用形狀記憶材料的彈性和/或記憶特性，在植入前為尺度較小的結(jié)構(gòu)，而在植入后通過釋放約束、改變溫度、光照、電磁、化學(xué)感應(yīng)等方式，使其展開為尺度較大的結(jié)構(gòu)，部署到更大的區(qū)域。功能模塊可以包括電路、電池、傳感器、能量收集裝置等各種器件。

具體地，本發(fā)明提供一種植入物，包括致動部件，所述植入物具有第一形狀和第二形狀，所述植入物具有中心部和基本對稱分布的多個端部，所述第二形狀具有比所述第一形狀更大的面積，所述致動部件能夠使所述端部沿遠(yuǎn)離植入物中心部的方向運動，從而使所述植入物由第一形狀轉(zhuǎn)變成第二形狀。

進(jìn)一步地所述致動部件包括所述各端部頂點之間的伸縮結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地所述致動部件包括各端部與植入物中心部之間的伸縮結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地所述致動部件包括各端部之間的伸縮結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地所述伸縮結(jié)構(gòu)包括折疊伸縮結(jié)構(gòu)或波浪形伸縮結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地所述伸縮結(jié)構(gòu)包括多個片狀部。

進(jìn)一步地所述多個片狀部形成的所述第一形狀基本為圓柱形，所述第二形狀基本為長方形。

進(jìn)一步地所述伸縮結(jié)構(gòu)包括形狀記憶材料。

進(jìn)一步地所述植入物還包括一功能部。

進(jìn)一步地所述功能部包括無線能量傳輸部。

進(jìn)一步地其特征在于所述無線能量傳輸部包括可折疊的柔性部。

進(jìn)一步地所述植入物還包括一約束部，其能夠使所述植入物保持在所述第一形狀。

進(jìn)一步地所述約束部采用生物可降解材料制成。

進(jìn)一步地所述無線能量傳輸部選自光伏電池陣列、壓電發(fā)電機(jī)、摩擦發(fā)電機(jī)、熱電發(fā)電機(jī)、電磁發(fā)電機(jī)、振動發(fā)電機(jī)。

進(jìn)一步地所述無線能量傳輸部具有一層或多層，各層之間有或沒有分隔膜。

進(jìn)一步地?zé)o線能量傳輸部外包覆至少一層生物相容性薄膜。

進(jìn)一步地致動部件與無線能量傳輸部至少之一具有一個及以上的通孔。

進(jìn)一步地包括多個單元，各單元之間用導(dǎo)線連接，所述單元包括致動部件及功能部。

本發(fā)明提供一種植入式醫(yī)療設(shè)備，包括上述的植入物，以及植入主體，所述植入主體與所述植入物之間通過導(dǎo)線連接。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明實施例五的結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本發(fā)明實施例六的結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本發(fā)明實施例七的結(jié)構(gòu)圖；

圖8為本發(fā)明實施例八的結(jié)構(gòu)圖；

圖9為本發(fā)明實施例九的結(jié)構(gòu)圖；

圖10為本發(fā)明實施例十的結(jié)構(gòu)圖；

圖11為本發(fā)明實施例十一的結(jié)構(gòu)圖；

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明提供的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)。

形狀記憶材料具有彈性和記憶特性。通過改變約束、溫度、光照、電磁、化學(xué)感應(yīng)等外界條件可以使形狀記憶材料實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自動切換。具體使用方法包括但不局限于：

1)彈性自膨脹型

利用形狀記憶材料的彈性，先將其約束壓縮，植入體內(nèi)后釋放約束，實現(xiàn)自膨脹。

2)記憶效應(yīng)自膨脹型

利用其記憶效應(yīng)，首先將形狀記憶材料浸泡在消毒冰水中，植入后，靠體溫使其受熱膨脹。

3)記憶效應(yīng)加溫膨脹型

利用其記憶效應(yīng)，植入后，加熱(或光照、電磁、化學(xué)感應(yīng))形狀記憶材料使其膨脹。加熱方法包括：射頻、植入后注射熱生理鹽水、通電發(fā)熱等。

4)記憶效應(yīng)加溫收縮取出型

植入后，采用球囊擴(kuò)張；取出前，加熱或光照、電磁、化學(xué)感應(yīng))使其收縮。

本發(fā)明提供的基于形狀記憶材料的多軸卷曲微創(chuàng)植入自展開結(jié)構(gòu)，可利用形狀記憶材料的彈性和記憶效應(yīng)，設(shè)計出不同的自展開結(jié)構(gòu)。將功能模塊部署到該結(jié)構(gòu)上，如電路、電池、傳感器、能量收集裝置等，可以實現(xiàn)更多的功能。

以下將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明提供的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

實施例一

請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)10，包括片狀形狀記憶材料框架110和片間連接120。(a)圖為展開前的形態(tài)，(b)圖為展開后的形態(tài)。(a)圖中，多層片狀形狀記憶材料框架110平行疊放，不同層間通過片間連接120交錯進(jìn)行連接。不同的片狀形狀記憶材料框架可以為相同尺寸、形狀，也可以為不同的尺寸、形狀，從而使堆疊的片狀形狀記憶材料框架形成不同的形狀。如圖1中，整體呈現(xiàn)為圓柱狀，利于手術(shù)微創(chuàng)切口植入，或者注射、導(dǎo)管植入。(b)圖中整體結(jié)構(gòu)展開后的形貌，片狀形狀記憶材料框架向兩個方向平行展開，部署到一個更大的區(qū)域范圍。在自展開結(jié)構(gòu)10上，可以部署不同的功能模塊，如電路、電池、傳感器、能量收集裝置等，實現(xiàn)不同的功能。

實施例二

請參閱圖2，本發(fā)明實施例提供的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)20，包括實施例一中的端部自展開結(jié)構(gòu)10和結(jié)構(gòu)連接210。(a)圖為展開前的形態(tài)，(b)圖為展開后的形態(tài)。(a)圖中若干個端部自展開結(jié)構(gòu)10通過結(jié)構(gòu)連接210進(jìn)行連接，形成一個串聯(lián)結(jié)構(gòu)，整體仍為一個細(xì)長的結(jié)構(gòu)。(b)圖為展開后的結(jié)構(gòu)，包括展開后的自展開結(jié)構(gòu)11和展開后的結(jié)構(gòu)連接211。展開后的端部自展開結(jié)構(gòu)11部署到更大的區(qū)域。在自展開結(jié)構(gòu)20上，可以部署不同的功能模塊，如電路、電池、傳感器、能量收集裝置等，實現(xiàn)不同的功能。

實施例三

請參閱圖3，本發(fā)明實施例提供的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)30，包括波浪形的形狀記憶材料框架310和功能模塊320。功能模塊320覆蓋在形狀記憶材料框架310上，形狀記憶材料框架310在植入前呈現(xiàn)波浪折疊狀。(a)圖為植入人體前的形態(tài)，整體尺寸較小，便于微創(chuàng)植入。(b)圖為植入后的形態(tài)，其中311為展開后的形狀記憶材料框架，展開后形成一個較大的平面(可以是各種不同的形狀)，321為展開后的功能模塊，展開后形成一個較大的平面(可以是各種不同的形狀)，部署到更大的區(qū)域。

實施例四

請參閱圖4，本發(fā)明實施例提供的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)40，包括形狀記憶材料框架410和功能模塊420。功能模塊420覆蓋在形狀記憶材料框架410上，形狀記憶材料框架410由若干根支架組成，支架可以為不同的幾何結(jié)構(gòu)。(a)圖為植入人體前的形態(tài)前形狀記憶材料框架410的形態(tài)，(c)圖為植入人體前整個功能模塊的形態(tài)，整體尺寸較小，便于微創(chuàng)植入。(b)、(d)圖為植入后的形態(tài)，其中411為展開后的形狀記憶材料框架，相比于植入前，形狀記憶材料框架411延著相反方向展開。421為展開后的功能模塊。植入人體后，功能模塊展開較大的表面積，部署到更大的區(qū)域。

實施例五

請參閱圖5，本發(fā)明實施例提供的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)50，包括形狀記憶材料框架510和功能模塊520。功能模塊520覆蓋在形狀記憶材料框架510上，形狀記憶材料框架510由若干根支架組成，支架可以為不同的幾何結(jié)構(gòu)。(a)圖為植入人體前的形態(tài)前形狀記憶材料框架510的形態(tài)，(c)圖為植入人體前整個功能模塊的形態(tài)，整體尺寸較小，便于微創(chuàng)植入。(b)、(d)圖為植入后的形態(tài)，其中511為展開后的形狀記憶材料框架，相比于植入前，形狀記憶材料框架511延著相反方向展開。521為展開后的功能模塊。植入人體后，功能模塊展開較大的表面積，部署到更大的區(qū)域。

實施例六

請參閱圖6，本發(fā)明實施例提供的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)60，包括形狀記憶材料框架610和功能模塊620。功能模塊620覆蓋在形狀記憶材料框架610上，形狀記憶材料框架610由若干根支架組成，支架可以為不同的幾何結(jié)構(gòu)。(a)圖為植入人體前的形態(tài)前形狀記憶材料框架610的形態(tài)，(c)圖為植入人體前整個功能模塊的形態(tài)，整體尺寸較小，便于微創(chuàng)植入。(b)、(d)圖為植入后的形態(tài)，其中611為展開后的形狀記憶材料框架，相比于植入前，形狀記憶材料框架611延著六個方向展開(可以為n個方向，n為任意自然數(shù))。621為展開后的功能模塊。植入人體后，功能模塊展開較大的表面積，部署到更大的區(qū)域。

實施例七

請參閱圖7，本發(fā)明實施例提供的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)70，包括形狀記憶材料框架710、功能模塊720。功能模塊720覆蓋在形狀記憶材料框架710上，形狀記憶材料框架710由若干根支架組成，支架可以為不同的幾何結(jié)構(gòu)。記憶合金框架710上有若干個通孔7101，該通孔7101可用于手術(shù)植入后，將形狀記憶材料框架用手術(shù)縫合線縫合在皮下組織上，防止整個框架移動錯位。(a)圖為植入人體前整個功能模塊的形態(tài)，整體尺寸較小，便于微創(chuàng)植入,(b)圖為植入后的形態(tài)，其中711為展開后的形狀記憶材料框架，相比于植入前，形狀記憶材料框架711延著六個方向展開(可以為n個方向，n為任意自然數(shù))。721為展開后的功能模塊。植入人體后，功能模塊展開較大的表面積，部署到更大的區(qū)域。

實施例八

請參閱圖8，所述基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)80，包括形狀記憶材料框架810、生物相容性的柔性材料820、密封柔性薄膜830和功能模塊840。其中(a)(b)(c)圖分別為展開后的自展開結(jié)構(gòu)11的三維圖、俯視圖和俯視剖面圖。形狀記憶材料框架810上部署有功能模塊840，在功能模塊外部再包裹有密封柔性薄膜830和生物相容性材料820，分別起到密封和提高生物相容性的作用。

實施例九

請參閱圖9，所述的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)90，包括形狀記憶材料框架910、功能模塊920和通孔930。功能模塊920覆蓋在形狀記憶材料框架910上。其中功能模塊920的表面積較大，可能阻擋生物組織的生長。在功能模塊上設(shè)計若干通孔930，有利于生物組織的生長和血液的流通。

實施例十

請參閱圖10，所述的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)1000包括若干個形狀記憶材料框架1010和若干個功能模塊1020。功能模塊1020部署在形狀記憶材料框架1010上。若干個形狀記憶材料框架1010和若干個功能模塊1020分布在不同的位置，可以通過線路1030進(jìn)行連接。

實施例十一

請參閱圖11，所述的基于形狀記憶材料的微創(chuàng)植入端部自展開結(jié)構(gòu)1100，包括形狀記憶材料框架1110和功能模塊1120。功能模塊1120部署在形狀記憶材料框架骨架上。所述的基于形狀記憶材料的多軸卷曲微創(chuàng)植入自展開結(jié)構(gòu)1100可以植入到不同的皮下位置。1140為不同位置的皮膚(如手部、頸部、頭部皮下等)，1130為皮膚的切口。另外，若功能部件為光伏電池，為了更多地接收光照，優(yōu)選的位置為光線不被人體穿戴物(如衣服、鞋、帽子等)所阻擋的皮下位置。