專(zhuān)利名稱(chēng)：自感應(yīng)的支架、基于智能材料的支架、藥物投送系統(tǒng)、其它的醫(yī)療裝置，以及壓電材料的醫(yī) ...的制作方法
自感應(yīng)的支架、基于智能材料的支架、 藥物投送系統(tǒng)、其它的醫(yī)療裝置，以及壓電材料的醫(yī)學(xué)應(yīng)用發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及了支架。 發(fā)明背景一般來(lái)說(shuō)，支架是金屬的或聚合物的。支架的插入通過(guò)維持動(dòng)脈 張開(kāi)來(lái)改善通過(guò)動(dòng)脈的血液流通。支架被插入到動(dòng)脈中，通過(guò)可充氣 的氣球擴(kuò)展塑形。支架在設(shè)計(jì)上歷經(jīng)了許多變化，包括制造它們所使 用的材料。例子包括新的藥物流出支架，它從內(nèi)部部件或腔體表面分泌化合物以防止阻塞。其它的設(shè)計(jì)包括摻入特殊的材料例如NiTl金屬， 這是一種在通過(guò)其轉(zhuǎn)變溫度時(shí)表現(xiàn)出很大張力的塑形記憶合金 (SMA) 。 SMA支架可以被插入到血管中，受到體溫的作用而擴(kuò)展到 所需的尺度。盡管有這些變化，生物材料與流過(guò)的血液的界面的復(fù)雜性仍然是 個(gè)問(wèn)題。由支架中血凝的發(fā)生導(dǎo)致的支架的部分或完全堵塞仍然可能 發(fā)生。當(dāng)帶有支架的患者抱怨胸痛時(shí)，它們的支架的張開(kāi)問(wèn)題是極其 重要的。通常情況下，必須對(duì)這些患者進(jìn)行冠狀血管造影術(shù)以確定支 架的張開(kāi)狀態(tài)?，F(xiàn)在，支架也被放置在非血管的結(jié)構(gòu)中。目前這些結(jié)構(gòu)包括呼吸 系統(tǒng)的氣體通道、泌尿系統(tǒng)的各種通道以及腸胃道的各種通道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明極大地改進(jìn)了醫(yī)學(xué)支架技術(shù)，為上面討論的挑戰(zhàn)性問(wèn)題提 供了解決方法。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是使用新的材料和方法，該方法允 許檢査支架以確定其張開(kāi)，特別是非侵入性檢查。含有至少一種壓電材料的醫(yī)學(xué)可植入的支架可以有利地具有例如 下面的一種或多種活性給它所植入的患者投送抗凝結(jié)作用或其它治 療作用；給它自己供電；和/或給遠(yuǎn)程裝置發(fā)射輸出的電子信號(hào)。當(dāng)支 架可以發(fā)出這樣的輸出信號(hào)時(shí)，醫(yī)生可以非侵入性地確定支架附近的 組織的狀況。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了抗凝結(jié)和/或抗粘附的支 架，含有可植入活的患者的支架，該支架含有至少一個(gè)產(chǎn)生負(fù)電荷 的表面(例如含有至少一種壓電材料的產(chǎn)生負(fù)電荷的表面，該壓電材 料的布置取向使其能夠產(chǎn)生某些負(fù)電荷)，并且該支架給它所植入的 患者投送抗凝結(jié)作用和/或抗粘附作用，例如含有至少一個(gè)產(chǎn)生信號(hào)的 元件(例如產(chǎn)生可記錄的信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的元件)的支架；含有壓電 材料的支架；藥物流出支架；智能支架；含有能夠在1到2英尺或更 長(zhǎng)的距離范圍內(nèi)發(fā)射電信號(hào)的信號(hào)發(fā)射器的支架；含有可記錄的電壓 輸出的支架，其中可記錄的電壓信號(hào)與支架被安置的組織的至少一種 功能或性質(zhì)(例如流速、壓力、外力、溫度等)成比例；含有至少一 種壓電材料和從壓電材料與和壓電材料接觸的物質(zhì)的相互作用產(chǎn)生的 可記錄的電壓輸出的支架；自身供電的支架(例如含有至少一種藥物 或其它可以從支架釋放的物質(zhì)以及釋放物質(zhì)的釋放機(jī)構(gòu)的支架，其中 的釋放機(jī)構(gòu)由壓電材料與支架被安置的組織的相互作用來(lái)供電)；含 有PVDF，或PVDF與三氟乙烯(TrFE)、四氟乙烯(TFE)的共聚物、 PVDF碳納米管復(fù)合材料，PVDF納米粘土復(fù)合材料，鋯鈦酸鉛陶瓷等 的支架；含有控制電壓的施加(例如以可控制的頻率控制電壓的施加 以產(chǎn)生表面振動(dòng)，通過(guò)消除阻塞或防止阻塞來(lái)控制壓電材料與血液(或 其它流體)的相互作用)的電壓控制器的支架；等等。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了在患者中產(chǎn)生抗凝結(jié)作 用和/或抗粘附作用的方法，包括下列步驟在患者中植入含有產(chǎn)生負(fù) 電荷的表面的支架(例如含有壓電材料的支架、含有PVDF，或PVDF 與三氟乙烯(TrFE)、四氟乙烯(TFE)的共聚物，PVDF碳納米管復(fù) 合材料，PVDF納米粘土復(fù)合材料，鋯鈦酸鉛陶瓷等的支架等)。植入 步驟的例子是例如植入藥物流出支架、植入心臟支架、植入冠狀動(dòng)脈 支架、植入血管支架、植入氣道支架、植入腸胃道支架、植入泌尿科 支架、植入智能支架、等等。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了智能支架系統(tǒng)，包括 (a)可植入到活的患者中的智能支架，含有壓電材料并產(chǎn)生可記錄的信 號(hào)；以及(b)在物理上與智能支架分離開(kāi)的信號(hào)接收器，在約1到2英 尺或更遠(yuǎn)的距離范圍內(nèi)接收智能支架傳來(lái)的可記錄的信號(hào)，例如其中 的接收器是無(wú)線的并直接或無(wú)線地與濾波器、放大器和監(jiān)測(cè)器(例如 計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字輔助裝置等)連接的智能支架系統(tǒng)；其中的智能支 架含有至少一個(gè)無(wú)源元件(例如控制電壓擺幅的二極管電橋、電壓調(diào) 節(jié)器等)的智能支架系統(tǒng)；其中的智能支架含有高密度可充電電池、 濾波器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器(微控制器)的智能支架系統(tǒng)；其中壓 電材料的電輸出為電池充電和/或?yàn)橹Ъ艿闹辽僖粋€(gè)部件供電的智能支 架系統(tǒng)；含有可記錄的支架發(fā)出的電壓輸出的智能支架系統(tǒng)，其中可 記錄的電壓輸出與支架被安置的組織的至少一種功能或性質(zhì)成比例； 其中的支架含有至少一種壓電材料的智能支架系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有從壓 電材料與和壓電材料接觸的物質(zhì)的相互作用產(chǎn)生的可記錄的電壓輸 出；其中的支架為自身供電的智能支架系統(tǒng)；在支架中含有至少一種 可以從支架釋放的物質(zhì)的智能支架系統(tǒng)，還含有釋放物質(zhì)的釋放機(jī)構(gòu)， 其中的釋放機(jī)構(gòu)由壓電材料與支架被安置的組織的相互作用來(lái)供電； 含有產(chǎn)生負(fù)電荷的支架的智能支架系統(tǒng)；含有抗凝結(jié)的支架的智能支 架系統(tǒng)；含有抗粘附的支架的智能支架系統(tǒng)；含有產(chǎn)生正電荷的支架 的智能支架系統(tǒng)；含有促凝血的的支架的智能支架系統(tǒng)；含有促粘附 的支架的智能支架系統(tǒng)；以及其它的智能支架系統(tǒng)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明還提供了含有壓電材料的支架， 當(dāng)支架被植入活的患者時(shí)，支架是自身供電的，不需要單獨(dú)的電源， 例如在支架被植入的患者中干擾不需要的凝結(jié)的支架；含有能夠發(fā)送 電子信號(hào)到支架外部的位點(diǎn)的信號(hào)發(fā)射器的支架，其中的信號(hào)包含了 與凝結(jié)有關(guān)的信息；含有可記錄的電壓輸出的支架，其中可記錄的電 壓輸出與支架被安置的組織的至少一種功能或性質(zhì)成比例；含有至少 一種壓電材料的支架，含有從壓電材料與和壓電材料接觸的物質(zhì)的相 互作用產(chǎn)生的可記錄的電壓輸出；還含有至少一種可以從支架釋放的 物質(zhì)的支架，還含有釋放物質(zhì)的釋放機(jī)構(gòu)，其中的釋放機(jī)構(gòu)由壓電材 料與支架被安置的組織的相互作用來(lái)供電；產(chǎn)生負(fù)電荷的支架；抗凝 結(jié)的支架；抗粘附的支架、產(chǎn)生正電荷的支架；促凝結(jié)的支架；促粘 附的支架；等等。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了構(gòu)建智能支架系統(tǒng)的方法， 包括下列步驟(a)形成可植入的自身供電的支架結(jié)構(gòu)，其中含有至少 一種壓電材料并可植入到患者中，形成的支架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了信號(hào)，該信 號(hào)包含了與支架所放置的組織的至少一種功能或性質(zhì)成比例的可記錄 的電壓輸出；(b)構(gòu)建可以接收支架結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的可記錄的電壓輸出的 接收裝置，其中的接收裝置可以與可植入的支架結(jié)構(gòu)分開(kāi)。例如在支 架中形成儲(chǔ)存庫(kù)的方法，該儲(chǔ)存庫(kù)用于容納可釋放的藥物或其它物質(zhì)， 并具有由壓電材料產(chǎn)生的電能供電的釋放機(jī)構(gòu)，該電能可以直接使用 或在用于驅(qū)動(dòng)釋放機(jī)構(gòu)之前被儲(chǔ)存或轉(zhuǎn)變；包含至少一種壓電材料的 方法，其中壓電材料的布置取向可以產(chǎn)生某些負(fù)電荷或正電荷；以及 其它的方法。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明還提供了藥物投送系統(tǒng)，包括 含有至少一種壓電材料的容器，該容器含有孔洞以容納一定量的藥物 用于釋放到患者中，其中的容器可植入到活的患者中。例如含有藥物 的藥物投送系統(tǒng)；還含有基于壓電材料與患者的組織的相互作用并輸 出到遠(yuǎn)程裝置的電子信號(hào)的藥物投送系統(tǒng)；含有遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的藥物 投送系統(tǒng)，通過(guò)該遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)醫(yī)生可以遠(yuǎn)程控制至少一種與容器中 包含的藥物的釋放有關(guān)的參數(shù)(例如通過(guò)其可以釋放藥物的孔隙的數(shù) 量；通過(guò)其可以釋放藥物的孔隙的大小；通過(guò)其可以釋放藥物的孔隙 的形狀；等等)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了在患者中進(jìn)行監(jiān)測(cè)(例 如監(jiān)測(cè)心肌功能和/或壓力等，監(jiān)測(cè)肺動(dòng)脈功能/壓力/流速/溫度等，監(jiān) 測(cè)頸動(dòng)脈功能/壓力/流速等，監(jiān)測(cè)腦動(dòng)脈功能/壓力/流速/溫度等)的方 法，包括(a)在患者中植入支架(例如含有至少一種壓電材料的支架、 自身供電的支架等)；(b)從支架接收與患者中的心肌功能/壓力和/或溫 度等、肺動(dòng)脈功能/壓力/流速和/或溫度等、頸動(dòng)脈功能/壓力/流速和/ 或溫度等或腦動(dòng)脈功能/壓力/流速和/或溫度等有關(guān)的電子信號(hào)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了能量獲取裝置，包含 含有至少一種可以放置在生物結(jié)構(gòu)的區(qū)域中(例如活的患者的生物結(jié) 構(gòu)中、活的生物體的生物結(jié)構(gòu)中等)的壓電材料的能量獲取結(jié)構(gòu)；以 及至少一個(gè)能量轉(zhuǎn)化或儲(chǔ)存元件，它從至少一種壓電材料與生物結(jié)構(gòu) 的相互作用接收能量。例如含有支架的能量獲取裝置；含有壓電薄膜 的能量獲取裝置；含有可包裹在動(dòng)脈或其它生物結(jié)構(gòu)的周?chē)陌?的能量獲取裝置；還含有監(jiān)測(cè)元件的能量獲取裝置，使用該元件可以 通過(guò)電子信號(hào)報(bào)告生物結(jié)構(gòu)的至少一種功能(例如流速、壓力、溫度 等)；其中生物結(jié)構(gòu)的功能(例如流速、壓力、溫度等)通過(guò)電子信 號(hào)被報(bào)告給生物結(jié)構(gòu)所位于的患者之外的裝置的能量獲取裝置；等等。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了能量獲取的方法，包括 將至少一種壓電材料放置在生物結(jié)構(gòu)上、中或附近，通過(guò)與生物結(jié)構(gòu) 發(fā)生壓電相互作用在其中產(chǎn)生能量；以及將從壓電相互作用產(chǎn)生的能 量轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存的能量和/或可以用作動(dòng)力的能量。例如在方法中還包 括監(jiān)測(cè)生物結(jié)構(gòu)的功能(例如流速、壓力、溫度等)的能量獲取方法 (例如監(jiān)測(cè)生物結(jié)構(gòu)的功能并包括將電子信號(hào)發(fā)送到患者之外)，等 等。


在參考下面的圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的描述之 后，前述的以及其它的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將得到更好的理解，其中圖1是本發(fā)明的支架系統(tǒng)的實(shí)施方案的方框圖。圖1A是對(duì)應(yīng)于圖 1中的本發(fā)明的支架系統(tǒng)的方框圖，在該支架系統(tǒng)中還為醫(yī)生提供了遠(yuǎn) 程控制支架的能力。圖2和圖3是用于本發(fā)明的支架系統(tǒng)的實(shí)施方案的相應(yīng)的電路圖。圖4顯示了實(shí)施例2中的實(shí)驗(yàn)性裝置的概要。圖5顯示了 PVDF對(duì)實(shí)施例2中連接到模擬的動(dòng)脈(使用PDMS) 的樣品的電壓反應(yīng)。下方曲線代表壓力；上方曲線代表電壓。圖6顯示了 PVDF對(duì)實(shí)施例2中與圖5相同的樣品的電荷反應(yīng)。 下方曲線代表壓力；上方曲線代表電荷。圖7是實(shí)施例2中平均的最大電壓波幅值對(duì)壓力范圍的圖。圖7A 是對(duì)應(yīng)于圖7的壓力、壓力范圍和平均的最大電壓波幅值的表格。圖8、 8A、 8B是分別與實(shí)施例2中的壓力范圍對(duì)平均最大電荷/ 面積差(圖8)、壓力范圍對(duì)平均最大電荷差(圖8A)和壓力范圍對(duì) 平均最大電流差(圖8B)相關(guān)的圖。圖9是本發(fā)明的能量獲取的實(shí)施方案的示意圖。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述參考從圖1開(kāi)始的圖，可以對(duì)本發(fā)明有進(jìn)一步的了解，但本發(fā)明 并不受這些圖的限制。支架(900)以至少下列一種方式、優(yōu)選兩種方式 運(yùn)作發(fā)送(92)輸出信號(hào)到遠(yuǎn)處的信號(hào)接收器(902)，該信號(hào)含有與支架 (900)所植入的組織(901)有關(guān)的信息；以及/或賦予或投送(93)治療作用 給患者組織(901)。"遠(yuǎn)處"我們是指信號(hào)接收器(902)與支架(900) 是分開(kāi)的，也就是說(shuō)接收器(902)不需要植入到患者中。遠(yuǎn)處的信號(hào) 接收器(902)是本發(fā)明的特別有利的特點(diǎn)，因?yàn)殛P(guān)于植入的支架附近 或其中的環(huán)境(例如凝結(jié)的存在等)的信息可以被醫(yī)務(wù)人員(例如醫(yī) 生)在遠(yuǎn)處并且非侵入性地了解到。
在圖1中，植入到組織(901)中的支架(900)從患者組織(901) 接收相互作用(91)，該相互作用(91)可以有利地產(chǎn)生下列一種或 多種效應(yīng)支架(900)能夠發(fā)送電子信號(hào)(92)到遠(yuǎn)處的信號(hào)接收器 (902);和/或支架(900)積累了可儲(chǔ)存的能量或可轉(zhuǎn)化的能量。本 發(fā)明的支架(卯0)與遠(yuǎn)處的信號(hào)接收器(902)通訊的能力是本發(fā)明 的高度有利的特點(diǎn)。例如當(dāng)患者具有植入的支架(900)時(shí)，醫(yī)生可以 非侵入性地接收在植入的支架(900)的區(qū)域中關(guān)于患者的狀況的信息。電子信號(hào)(92)是指電子或電的信號(hào)，例如可以被無(wú)線接收器例 如NanoNet TRX、 Crossbow MICA2 Mote和Microstrain G-link無(wú)線加速系統(tǒng)接收的信號(hào)。最優(yōu)選情況下，電子信號(hào)(92)是聲波之外的信 號(hào)。優(yōu)選情況下，支架(900)是自身供電的(不包括電池供電等)， 其中自身供電可以通過(guò)使用至少一種壓電材料構(gòu)建支架(卯0)來(lái)完成。 壓電性是指將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰?，反之亦然。因此，壓電性?傳感與傳動(dòng)能力合二為一。當(dāng)永久性偶極子存在并且在可獲得的電場(chǎng) 存在的情況下能夠重新定向時(shí)，壓電性產(chǎn)生。壓電支架能夠轉(zhuǎn)化由支 架壁與流過(guò)支架的血液(或其它流體)或與血管壁或其它解剖學(xué)結(jié)構(gòu) 的相互作用產(chǎn)生的能量?？捎糜谛碌难b置的壓電材料的例子是例如壓 電聚合物(例如聚偏氟乙烯(PVDF)等)、壓電聚合物復(fù)合材料(例 如碳納米管-聚合物復(fù)合材料、PVDF納米粘土復(fù)合材料等)、PVDF 與三氟乙烯(TrFE)、四氟乙烯(TFE)的共聚物、鋯鈦酸鉛陶瓷等。壓電效應(yīng)是線性效應(yīng)，與材料的顯微結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。壓電性來(lái)源 于希臘語(yǔ)"piezo"表示"壓力"；它表示壓電性是材料對(duì)壓力或機(jī)械應(yīng) 力做出反應(yīng)而產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象。這種現(xiàn)象也被稱(chēng)為直接效應(yīng)。壓電 材料總是顯示出逆效應(yīng)，在施加電負(fù)荷或信號(hào)后繼之產(chǎn)生機(jī)械形變。 壓電性是許多非中心對(duì)稱(chēng)的(缺少對(duì)稱(chēng)中心的)陶瓷、聚合物和其它
生物學(xué)系統(tǒng)的性質(zhì)。這種現(xiàn)象的瞬間產(chǎn)生的本質(zhì)使得它對(duì)于傳感器和 傳動(dòng)器應(yīng)用來(lái)說(shuō)是理想的，值得注意的是它與生物類(lèi)型的行為的相似 性，即系統(tǒng)感應(yīng)到在其環(huán)境中的變化并通過(guò)成比例的反應(yīng)對(duì)該變化做 出反應(yīng)。壓電性的一種亞類(lèi)是熱電性。熱電性材料是對(duì)一致的溫度變化做 出反應(yīng)表現(xiàn)出極化作用的變化的材料。某些熱電材料也是鐵電的；鐵 電材料具有自發(fā)的極化作用，可以通過(guò)施加可感覺(jué)到的電場(chǎng)來(lái)逆轉(zhuǎn)。在本發(fā)明中我們使用了壓電材料，因?yàn)樗鼈兪俏ㄒ灰阎目梢詫?duì) 機(jī)械力做出反應(yīng)獲取能量的材料。因此，我們?cè)诒疚闹惺褂?壓電材 料"，在廣義上是指可以從其獲取能量的材料，包括以后可能會(huì)開(kāi)發(fā) 出的可以從其獲取能量的新材料，盡管它們可能會(huì)被冠以"壓電"之外的其它名字。通過(guò)改變壓電參數(shù)，增加裝置的靈敏度和增強(qiáng)對(duì)流速和其它參數(shù) 的監(jiān)測(cè)是可能的。此外，壓電性質(zhì)使得裝置也可以用作傳動(dòng)器。電場(chǎng) 引起材料在三個(gè)軸的方向上改變尺度，依賴(lài)于電場(chǎng)的極性收縮或擴(kuò)張 (縱向、橫向和厚度)。在管狀的壓電材料中引起徑向的形變也是可 能的。以可控制的頻率施加電壓將產(chǎn)生表面振動(dòng)，通過(guò)消除阻塞或防 止阻塞可以控制壓電材料與血液(或其它流體)的相互作用。一旦支架被放置在患者(901)中，支架可以被查詢(xún)(例如定期地)， 以便例如在支架放置在動(dòng)脈中的情況下可以確保血液流過(guò)動(dòng)脈?？梢?作為靶的變量的例子是例如流速和壓力。當(dāng)醫(yī)生查詢(xún)遠(yuǎn)處的信號(hào)接收 器并了解到關(guān)于支架(900)所植入的患者組織(901)的狀況的信息 時(shí)，如果需要，根據(jù)醫(yī)生的判斷醫(yī)生可以采取行動(dòng)或不采取行動(dòng)。參考圖1，被植入的支架(900)與其所植入的患者組織(901) 發(fā)生相互作用(93)。當(dāng)壓電材料用于支架(900)中時(shí)，有利的是相
互作用(93)可以被控制，使得治療作用被投送到患者，例如抗凝結(jié) 或抗粘附作用(例如通過(guò)帶負(fù)電荷的表面)。使用"抗凝結(jié)的"，我們是指全面抑制支架表面上凝結(jié)物或凝塊 的形成。使用"抗粘附的"，我們是指全面抑制生物材料例如蛋白和細(xì)胞 否則可能發(fā)生的與支架表面的粘附。在某些實(shí)施方案中，可以選擇地，支架(900)可以裝備成圖1A 顯示的那樣，從遠(yuǎn)程裝置(902)接收通訊(94)，例如醫(yī)生在瀏覽了 從支架(900)發(fā)出的通訊(92)的結(jié)果之后并決定調(diào)整支架(900) 所發(fā)出的通訊(94)。也就是說(shuō)，支架(900)可以選擇是可遠(yuǎn)程調(diào)節(jié) 的，例如可以通過(guò)改變從支架釋放的藥物的量(例如藥物可以包含在 小的儲(chǔ)存容器中)或者釋放在以前的壓電相互作用中儲(chǔ)存的電荷來(lái)遠(yuǎn) 程調(diào)節(jié)。這種對(duì)含有壓電材料的支架(900)的遠(yuǎn)程改變，可以通過(guò)例 如使用獲取的或儲(chǔ)存的能量驅(qū)動(dòng)各種不同的傳動(dòng)器或其它可以用外部 電信號(hào)遠(yuǎn)程激活的MEMS結(jié)構(gòu)來(lái)完成。對(duì)于本發(fā)明的電動(dòng)支架來(lái)說(shuō)，自身供電是優(yōu)選的(例如在圖1-1A 中的支架(900))。優(yōu)選情況下避免外部的或傳統(tǒng)的電源(例如電池 電源。為了構(gòu)建支架，應(yīng)該使用與活組織接觸后能夠產(chǎn)生可記錄的電 壓輸出的材料，例如壓電材料或壓電材料的組合。通過(guò)使用至少一種 壓電材料，可以構(gòu)建自身供電的支架，例如其能源來(lái)自于通過(guò)支架的 血液的脈動(dòng)流動(dòng)的支架。 一種但不是唯一的一種其中的支架可以是"智 能的"的方法，是在支架中包含可以發(fā)出可記錄的電壓信號(hào)、例如與 支架被安置的組織的至少一種功能或性質(zhì)成比例的可記錄的電壓信 號(hào)。即使是在電池稱(chēng)為支架的一部分的實(shí)施方案中，有利的是該電池 可以被壓電材料產(chǎn)生的電輸出所充電，因此電池的感應(yīng)充電或重新充 電是不需要的。
對(duì)于將通過(guò)支架的血液的脈動(dòng)流動(dòng)轉(zhuǎn)化成可以輸出到接收裝置的 電子信號(hào)的例子和將通過(guò)支架的血液的脈動(dòng)流動(dòng)轉(zhuǎn)化成可儲(chǔ)存的電能 的例子，可以參見(jiàn)例如在圖2和3中的電路。可以使用在本發(fā)明的支架中的產(chǎn)生信號(hào)的元件的例子是例如產(chǎn)生 可記錄的信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生元件、傳送電信號(hào)的信號(hào)傳送器(例如在約l-2英尺或更長(zhǎng)的范圍內(nèi)傳送電信號(hào)的傳送器)。用于接收器(902)的電路的非限制性的例子顯示在圖2和3中， 這些圖中描述了可選的無(wú)線接收系統(tǒng)。無(wú)線接收器的例子是例如 NanoNet TRX、 Crossbow MICA2 Mote以及Microstrain G-Iink無(wú)線加速 系統(tǒng)。在圖2中，監(jiān)測(cè)器可以是例如計(jì)算機(jī)、PDA等。在圖2中顯示了電壓調(diào)節(jié)器，但是它不是必需的。在圖3的電路中，使用了高密度可充電電池，例如在起博器中使 用的電池。但是，電池通過(guò)支架中的壓電材料產(chǎn)生的電能充電。本發(fā)明的支架可以植入到活的患者中，其植入的位置可以是例如 支架的物理結(jié)構(gòu)被認(rèn)為對(duì)患者是有利的位置(例如阻塞的動(dòng)脈等)； 希望投送藥物物質(zhì)或其它物質(zhì)的位置；需要對(duì)阻塞進(jìn)行監(jiān)測(cè)的位置； 希望對(duì)組織的至少一種功能或性質(zhì)(例如流動(dòng)、壓力、溫度等)進(jìn)行 監(jiān)測(cè)的位置；等等。本發(fā)明的支架可以被安置的位置的例子是例如在 血液流通的通道中、空氣流通的通道中、尿液流通的通道中、膽汁流 通的通道中等。當(dāng)本發(fā)明的含有壓電材料的支架被放置在血液通道中時(shí)， 一般情 況下輸出信號(hào)的產(chǎn)生是可能的。但是，在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中， 例如當(dāng)在空氣通道或尿液通道中使用含有壓電材料的支架時(shí)，產(chǎn)生輸
出信號(hào)可能是不可能的，但是支架仍然可以提供具有治療作用的負(fù)電 荷。在實(shí)踐本發(fā)明的過(guò)程中，藥物不是必須從支架流出，但是有利的 是本發(fā)明提供了可選擇的方案，藥物可以從智能支架中流出。對(duì)可以 從本發(fā)明的支架流出的藥物沒(méi)有具體的限制，例子是例如抗增殖和抗 炎性的藥劑。本發(fā)明可以在各種不同的環(huán)境下以不同的方式使用，例如在常規(guī) 應(yīng)用的支架(包括藥物流出支架和非藥物流出支架)中，現(xiàn)在負(fù)面的 結(jié)果可以被更好地避免。但是，對(duì)用于本發(fā)明的物體的形狀沒(méi)有具體的限制，可以包括通 常用于支架的形狀和尺寸，以及以前沒(méi)有與支架發(fā)生聯(lián)系的形狀。本發(fā)明也可以用于以前支架可能還沒(méi)有被通常使用的應(yīng)用領(lǐng)域 (例如藥物投送應(yīng)用、結(jié)構(gòu)應(yīng)用等)。特別是在這種藥物投送應(yīng)用中， 本發(fā)明的物體或裝置不是必須具有傳統(tǒng)的支架的形狀，本發(fā)明的含有 壓電材料的裝置可以具有各種不同的形狀。本發(fā)明的支架可以用于克服通過(guò)使用插入到動(dòng)脈中使血液通過(guò)其 流動(dòng)的常規(guī)的支架所鑒定出的阻塞難題。新的支架在許多情況下防止 了凝塊的形成，從而避免了阻塞難題，并且在凝塊的形成不能被避免 的情況下，至少可以使凝塊形成的事實(shí)被知道，以便釆取合適的行動(dòng)。本發(fā)明還提供了使用本發(fā)明的壓電材料獲取能量的方法，該方法通過(guò)參照生物結(jié)構(gòu)安置(100)至少一種壓電材料(圖9)而從生物結(jié) 構(gòu)或基于生物結(jié)構(gòu)的功能獲取能量，其中的能量(Epz)是通過(guò)壓電材 料與生物結(jié)構(gòu)的相互作用而產(chǎn)生的。安置(100)可以是例如植入到活 的患者中，例如插入含有至少一種壓電材料的支架、用含有至少一種壓電材料的薄膜或包裹物包裹動(dòng)脈等。壓電材料可以安置到生物結(jié)構(gòu) 之中、之上或附近，在不同的實(shí)施方案中可以直接或間接地與生物結(jié) 構(gòu)相接觸。在本設(shè)置中壓電材料從其周?chē)h(huán)境獲取能量，該能量可以 用于監(jiān)測(cè)或控制周?chē)h(huán)境。參照生物結(jié)構(gòu)安置壓電材料的步驟之后，是將通過(guò)壓電相互作用產(chǎn)生的能量(Epz)轉(zhuǎn)化(200)為可用于為應(yīng)用供電或可儲(chǔ)存用于以后 為應(yīng)用供電的能量(Euseable)的步驟，例如可用于為天線供電的能量、可用于為電路供電的能量等等。參考下面的實(shí)施例可以有助于對(duì)本發(fā)明的了解，但是本發(fā)明不受 限于實(shí)施例。實(shí)施例1在本實(shí)施例中，使用了 "智能"生物材料，使它們可以被植入并 測(cè)量血管內(nèi)的流動(dòng)和壓力。這種支架是基于壓電材料設(shè)計(jì)的。感應(yīng)能 力被整合到支架中，或者是支架固有的、或者是與支架相連接的。本實(shí)施例的支架被放置到患者中后，定期對(duì)它進(jìn)行査詢(xún)以確保血 液流過(guò)動(dòng)脈。流速和壓力是作為靶的兩個(gè)變量。這種査詢(xún)通過(guò)遠(yuǎn)程控 制完成。天線與裝置整合在一起以獲得傳感信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)化為電 磁信號(hào)，電磁信號(hào)然后被傳送到體外并被遠(yuǎn)程接收。根據(jù)這些原理，從支架監(jiān)測(cè)心肌功能的其它方面是可能的。這包 括但不限于冠狀動(dòng)脈-心肌表面的收縮性參數(shù)。因?yàn)槟承┲Ъ苁鞘褂米笮膶?dǎo)管插入術(shù)通過(guò)血管造影放置的，壓電 材料/裝置可以附著于升主動(dòng)脈以測(cè)量主動(dòng)脈壓和血流(心輸出量)， 或者在左心室中測(cè)量心室內(nèi)的壓力。使用肺動(dòng)脈導(dǎo)管插入術(shù)可以在右 心中進(jìn)行同樣的操作。這些支架和材料也可以用于其它的血管，包括
但不限于頸動(dòng)脈和腦動(dòng)脈。本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)包括下面的獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn) -提供了產(chǎn)生傳感和傳動(dòng)兩種功能的新裝置。這些功能可以存在于同樣的裝置中，也可以緊緊相鄰，例如以分層的方式。-提供了新的支架設(shè)計(jì)，允許進(jìn)行被設(shè)計(jì)用于監(jiān)測(cè)心血管和呼吸現(xiàn)象的內(nèi)部感應(yīng)。--提供了基于壓電聚合物和聚合物復(fù)合材料的新的支架，這些壓電 聚合物和聚合物復(fù)合材料通常情況下顯示出高的電壓響應(yīng)、寬的頻率 帶寬和平的頻率響應(yīng)。--支架的設(shè)計(jì)允許連續(xù)地監(jiān)測(cè)，以檢測(cè)阻塞或血液動(dòng)力學(xué)中的其它 變化。--裝置可以被小型化，可以整合傳感和傳動(dòng)功能以及遠(yuǎn)程激活或査 詢(xún)它所需的電路。--壓電聚合物和聚合物復(fù)合材料是有彈性的，可以變形成各種不 同的形狀例如管狀。它們具有與水和活的組織相同的密度，并且在化 學(xué)上是惰性的，這使它們適合于植入。--壓電聚合物和聚合物復(fù)合材料與水和活的組織具有良好的阻抗 匹配。-用于支架的材料是有彈性的和輕便的，因此它們既不會(huì)使患者感 覺(jué)不舒服，也不會(huì)干擾動(dòng)脈和其它血管的正常的功能。—壓電聚合物和聚合物復(fù)合材料中的轉(zhuǎn)換過(guò)程是頻率和溫度響應(yīng) 性的，覆蓋了寬廣的動(dòng)態(tài)范圍。-新的裝置使獲取能量用于自身供電或?yàn)檫h(yuǎn)處的功能供電的能力 成為可能。--壓電材料與MEMS和納米裝置加工相容。--新的裝置使以可控制的頻率施加電壓成為可能，這將產(chǎn)生表面振 動(dòng)，可以通過(guò)消除阻塞或防止阻塞來(lái)控制壓電材料與血液(或其它流 體)的相互作用。--總的來(lái)說(shuō)，微安培到納安培或微庫(kù)倫到納庫(kù)倫水平的負(fù)電流是極
其有利的，因?yàn)榭梢砸种浦Ъ艿淖枞?。事?shí)上，已經(jīng)顯示出負(fù)電荷是 極其抗血栓形成/抗凝結(jié)/抗粘附的，因此如果植入支架的目的是為了恢 復(fù)和維持血液流行組織，負(fù)電荷可以防止再狹窄的發(fā)生。壓電材料的 偶極子相對(duì)于施加在其上的力的定向提供了對(duì)壓電材料的變形作出反 應(yīng)產(chǎn)生負(fù)電流或電荷的能力，偶極子的定向是通過(guò)己知的方法完成的， 例如對(duì)壓電材料施加強(qiáng)的DC電場(chǎng)，這使得偶極子平行于電場(chǎng)布置。平 行于壓電材料上的偶極子增加或減小壓力導(dǎo)致電荷的產(chǎn)生，它們可以 是正的也可以是負(fù)的，這依賴(lài)于具體的壓電材料的壓電系數(shù)。這些電 荷除了存在于支架的表面上之外，如果需要的話，可以使用必需的電 器元件執(zhí)行某些功能，來(lái)使這些電荷流動(dòng)和/或被儲(chǔ)存。壓電性是一種 線性現(xiàn)象，將施加的機(jī)械刺激與獲得的電荷或電流關(guān)聯(lián)起來(lái)，結(jié)果產(chǎn) 生的電荷或電流的量將根據(jù)壓力的量是增加還是減小而增加或減小。 如果壓電材料上的壓力與最初的極化方向平行，根據(jù)材料的壓電系數(shù)， 可以產(chǎn)生正的或負(fù)的電勢(shì)。有多種選擇可用于維持連續(xù)的、小幅度的 負(fù)電流，例如(1) 在壓電支架上加偏壓，以便附加的刺激將導(dǎo)致電流在負(fù)的區(qū)段 內(nèi)振蕩。其結(jié)果是負(fù)電流，其幅度隨著外部刺激的頻率達(dá)到最小值和 最大值。(2) 在支架中整合了二極管電橋，以防止電流波動(dòng)到正的范圍內(nèi)。 (3 )當(dāng)電流變?yōu)檎臅r(shí)，使用信號(hào)調(diào)制以顛倒電流的符號(hào)。(4)儲(chǔ)存從壓電材料獲取的電流，在經(jīng)過(guò)AC到DC的轉(zhuǎn)換之后再 將其釋放。然后如果需要產(chǎn)生連續(xù)的負(fù)電流，將獲得的DC電流進(jìn)行反 轉(zhuǎn)。本發(fā)明可用于血液流動(dòng)和壓力的植入血管內(nèi)的監(jiān)測(cè)。此外，聚合 物和聚合物復(fù)合材料具有高的靈敏度，這表明它們是對(duì)機(jī)械刺激作出 反應(yīng)的有效的電壓發(fā)生器。當(dāng)被植入時(shí)，傳感裝置將由于血液流動(dòng)、 呼吸或其它生理功能產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電荷。電荷被儲(chǔ)存并用于為 其它的植入裝置供電。100 cm長(zhǎng)、2cm寬和30iam厚的壓電聚合物， 繞著呼吸速率為每分鐘24次的患者的胸腔巻住，可以產(chǎn)生高達(dá)500 fciW 的電功率[Hausler等，1980， Proceedings of IEEE]。實(shí)施例2在本實(shí)施例中，研究集中于PVDF的使用以及它為機(jī)械刺激和電 輸出之間提供聯(lián)系的能力。PVDF是指聚偏氟乙烯，它是可商購(gòu)的聚合 物，被證實(shí)具有壓電性，對(duì)熱和電都具有高度的抗性，并且高度不具 有反應(yīng)性。PVDF以前的應(yīng)用包括點(diǎn)和化學(xué)絕緣體、揚(yáng)聲器、應(yīng)力計(jì)、 電壓電源以及各種不同的傳感器應(yīng)用。按照?qǐng)D4建立起實(shí)驗(yàn)裝置。進(jìn)行了下面的試驗(yàn)以測(cè)試流動(dòng)壓力范圍對(duì)PVDF的電壓響應(yīng)的影 響。測(cè)試的進(jìn)行使用了包被形式的PVDF，使用的頻率為l赫茲。在每 個(gè)范圍獲取數(shù)據(jù)，并計(jì)算了 5個(gè)周波的波峰到波谷電壓的平均值。結(jié)果(參見(jiàn)圖7-8B)顯示出壓力范圍的增加引起了 PVDF電壓響 應(yīng)的增加。此外，數(shù)據(jù)證實(shí)了負(fù)電荷的產(chǎn)生以及這種響應(yīng)的線性。正 如對(duì)于壓電驅(qū)動(dòng)的響應(yīng)所預(yù)計(jì)的那樣，關(guān)系是線性的。對(duì)于圖8、 8A、 8B來(lái)說(shuō)，使用了與獲得壓力范圍對(duì)波峰到波谷電 壓所作的測(cè)試同樣的裝置(圖10)和樣品進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)于圖8來(lái)說(shuō)， 測(cè)量了電荷，并除以樣品的電極面積(7X20mm)。本實(shí)施例2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，PVDF材料(是一種可商購(gòu)的壓電 材料)當(dāng)與模擬的生物結(jié)構(gòu)(在本實(shí)施例中，PDMS材料被用于模擬動(dòng) 脈) 一起使用時(shí)，證實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以被用來(lái)得出結(jié)論，當(dāng)含有這種 材料的支架被植入到患者中時(shí)，這種支架預(yù)計(jì)將自身供電、表現(xiàn)出抗 凝結(jié)行為、表現(xiàn)出抗粘附作用、并且當(dāng)安裝有天線時(shí)能夠?qū)㈦娮有盘?hào) 傳送給沒(méi)有植入到患者中的接收器。
實(shí)施例3(自身供電支架)含有壓電材料的支架裝備有能量轉(zhuǎn)換器和/或能量?jī)?chǔ)存元件，通過(guò) 它們將壓電獲得的能量(即通過(guò)與產(chǎn)品將被植入的組織的壓電相互作 用獲得的能量)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)和/或儲(chǔ)存。能量轉(zhuǎn)變和能量?jī)?chǔ)存元件的 例子是例如電容器、電池、二極管、變壓器等。包含了電路，以使用儲(chǔ)存的能量為包含在支架之中、之上、緊鄰 的、附近的或與支架分開(kāi)的一種或多種使用能量的元件(例如含有藥 物的儲(chǔ)存庫(kù)的釋放機(jī)構(gòu)；天線等)供電。實(shí)施例4在本發(fā)明的本實(shí)施例中，支架被用于為自身或與其相鄰或分開(kāi)的 元件/系統(tǒng)供電。例如，位于腦動(dòng)脈或冠狀動(dòng)脈(或主動(dòng)脈)中的支架 被用于從那些位點(diǎn)獲取能量，然后將該能量轉(zhuǎn)而用于驅(qū)動(dòng)離它距離不 是很遠(yuǎn)的裝置(或?yàn)殡姵爻潆?。實(shí)施例5在本發(fā)明的本實(shí)施例中，壓電材料被包裹在動(dòng)脈或其它生物結(jié)構(gòu) 的周?chē)?，以獲取能量并將能量導(dǎo)向其它的源，或使用能量監(jiān)測(cè)壓電材 料所附著的結(jié)構(gòu)。我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(參見(jiàn)實(shí)施例2和圖4-8B)顯示，包裹在管狀物 (它模擬了動(dòng)脈)周?chē)腜VDF材料(即壓電材料)產(chǎn)生了可記錄的 信號(hào)。盡管壓電材料沒(méi)有與管狀物的內(nèi)腔直接接觸，信號(hào)仍然可以被 記錄。因此，本發(fā)明提供了管腔外的應(yīng)用以及管腔內(nèi)的應(yīng)用。因此，對(duì)于外科手術(shù)例如冠狀動(dòng)脈搭橋術(shù)、腿的動(dòng)脈搭橋術(shù)或頸 動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)來(lái)說(shuō)，外科醫(yī)生可以用壓電薄膜纏繞著血管，用于監(jiān) 測(cè)血液流動(dòng)或其它功能的目的。在這種情況下產(chǎn)生的負(fù)電荷對(duì)于血管 的內(nèi)腔沒(méi)有幫助，但是傳感功能仍然將維持其有用性。在這種情況下
材料不是用于撐開(kāi)血管，而是用于監(jiān)測(cè)血管。盡管已經(jīng)參考優(yōu)選的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的 專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)進(jìn)行修改之 后，本發(fā)明仍然可以實(shí)行。
權(quán)利要求
1. 抗凝結(jié)的和/或抗粘附的支架，包含可植入到活的患者中的支架，該支架含有至少一個(gè)產(chǎn)生負(fù)電荷的表面，該支架將抗凝結(jié)作用和/或抗粘附作用投送到支架被植入的患者中。
2. 權(quán)利要求l的支架，含有至少一個(gè)產(chǎn)生信號(hào)的元件。
3. 權(quán)利要求2的支架，其中產(chǎn)生信號(hào)的元件產(chǎn)生可記錄的信號(hào)。
4. 權(quán)利要求l的支架，含有壓電材料。
5. 權(quán)利要求l的支架，其中至少一個(gè)產(chǎn)生負(fù)電荷的表面含有至少 一種壓電材料，壓電材料的取向被布置成能夠產(chǎn)生某些負(fù)電荷。
6. 權(quán)利要求1的支架，包括藥物流出支架。
7. 權(quán)利要求1的支架，包括智能支架。
8. 權(quán)利要求l的支架，含有在約1到2英尺或更長(zhǎng)的距離范圍內(nèi) 傳送電信號(hào)的信號(hào)傳送器。
9. 權(quán)利要求l的支架，含有可記錄的電壓輸出，其中可記錄的電 壓輸出與支架被安置的組織的至少一種功能或性質(zhì)成比例。
10. 權(quán)利要求9的支架，其中至少一種功能或性質(zhì)選自流動(dòng)、 壓力、外力和溫度。
11. 權(quán)利要求1的支架，含有至少一種壓電材料和來(lái)自壓電材料 與和壓電材料相接觸的材料之間的相互作用的可記錄的電壓輸出。
12. 權(quán)利要求l的支架，包括自身供電支架。
13. 權(quán)利要求12的支架，含有至少一種可以從支架釋放的藥物物質(zhì)或其它物質(zhì)，以及釋放這些物質(zhì)的釋放機(jī)構(gòu)，其中釋放機(jī)構(gòu)由壓電 材料與支架被安置的組織的相互作用供電。
14. 權(quán)利要求l的支架，含有至少一種選自以下的材料PVDF， PVDF與三氟乙烯(TrFE)、四氟乙烯(TFE)的共聚物，PVDF碳納 米管復(fù)合材料，PVDF納米粘土復(fù)合材料，鋯鈦酸鉛陶瓷。
15. 權(quán)利要求l的支架，含有控制電壓的施加的電壓控制器。
16. 在患者中產(chǎn)生抗凝結(jié)作用和/或抗粘附作用的方法，包括在患 者中植入含有產(chǎn)生負(fù)電荷的表面的支架的步驟。
17. 權(quán)利要求16的方法，其中支架含有壓電材料。
18. 權(quán)利要求16的方法，其中植入步驟包括植入藥物流出支架。
19. 權(quán)利要求16的方法，其中植入步驟包括植入選自以下的支架 心臟支架；冠狀動(dòng)脈支架；血管支架；氣道支架；胃腸道支架；和尿 道支架。
20. 權(quán)利要求16的方法，其中植入步驟包括植入智能支架。
21. 權(quán)利要求16的方法，其中支架含有至少一種選自以下的材料 PVDF， PVDF與三氟乙烯(TrFE)、四氟乙烯(TFE)的共聚物，PVDF 碳納米管復(fù)合材料，PVDF納米粘土復(fù)合材料，鋯鈦酸鉛陶瓷。
22. 智能支架系統(tǒng)，包括(a)可以植入到活的患者中的智能支架，其含有壓電材料并產(chǎn)生可記錄的信號(hào)，，以及(b)與智能支架物理分開(kāi)并在約1到2英尺或更長(zhǎng)的距離范圍內(nèi)接收來(lái)自智能支架的可記錄的信號(hào)的信號(hào)接收器。
23. 權(quán)利要求21的智能支架系統(tǒng)，其中接收器是無(wú)線接收器，并 且直接地或無(wú)線地與濾波器、放大器和監(jiān)測(cè)器連接。
24. 權(quán)利要求22的智能支架系統(tǒng)，其中監(jiān)測(cè)器選自計(jì)算機(jī)和個(gè) 人數(shù)字輔助裝置。
25. 權(quán)利要求22的智能支架系統(tǒng)，其中智能支架含有至少一種選 自以下的無(wú)源部件控制電壓擺幅的二極管電橋和電壓調(diào)節(jié)器。
26. 權(quán)利要求22的智能支架系統(tǒng)，其中智能支架含有高密度的可 充電電池、濾波器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器(微控制器)。
27. 權(quán)利要求22的智能支架系統(tǒng)，其中壓電材料的電輸出為電池 充電和/或?yàn)橹Ъ艿闹辽僖粋€(gè)元件供電。
28. 權(quán)利要求22的智能支架系統(tǒng)，含有支架發(fā)出的可記錄的電壓 輸出，其中可記錄的電壓輸出與支架被安置的組織的至少一種功能或 性質(zhì)成比例。
29. 權(quán)利要求22的智能支架系統(tǒng)，其中支架含有至少一種壓電材 料，并且系統(tǒng)含有來(lái)自壓電材料和與壓電材料相接觸的材料之間的相 互作用的可記錄的電壓輸出。
30. 權(quán)利要求22的智能系統(tǒng)，其中支架是自身供電的。
31. 權(quán)利要求22的智能支架系統(tǒng)，在支架中含有至少一種可以從 支架釋放的物質(zhì)，進(jìn)一步含有用于釋放該物質(zhì)的釋放機(jī)構(gòu)，其中釋放 機(jī)構(gòu)由壓電材料與支架被安置的組織的相互作用供電。
32. 權(quán)利要求22的智能支架系統(tǒng)，包括選自以下的支架產(chǎn)生負(fù) 電荷的支架；抗凝結(jié)支架；抗粘附支架；產(chǎn)生正電荷的支架；促凝結(jié) 支架；和促粘附支架。
33. 支架，其含有壓電材料，當(dāng)支架被植入到活的患者中時(shí)支架 是自身供電的，不需要單獨(dú)的電源。
34. 權(quán)利要求33的支架，其中支架在植入了支架的患者中干擾不 需要的凝結(jié)。
35. 權(quán)利要求33的支架，包含信號(hào)發(fā)送器，它將電子信號(hào)發(fā)送到 支架以外的地點(diǎn)，信號(hào)包含與凝結(jié)相關(guān)的信息。
36. 權(quán)利要求33的支架，包含可記錄的電壓輸出，其中可記錄的 電壓輸出與支架被安置的組織的至少一種功能或性質(zhì)成比例。
37. 權(quán)利要求33的支架，含有至少一種壓電材料，以及來(lái)自壓電 材料和與壓電材料相接觸的材料之間的相互作用的可記錄的電壓輸 出。
38. 權(quán)利要求33的支架，進(jìn)一步含有至少一種可以從支架釋放的 物質(zhì)，以及釋放該物質(zhì)的釋放機(jī)構(gòu)，其中釋放機(jī)構(gòu)由壓電材料與支架 被安置的組織的相互作用供電。
39. 權(quán)利要求33的支架，包括選自以下的支架產(chǎn)生負(fù)電荷的支 架；抗凝結(jié)支架；抗粘附支架；產(chǎn)生正電荷的制劑；促凝結(jié)支架；和促粘附支架。
40. 構(gòu)建智能支架系統(tǒng)的方法，包括以下步驟(a)形成含有至少一種壓電材料并可以植入到患者中的可植入的自身供電的支架結(jié)構(gòu)， 形成的支架結(jié)構(gòu)用來(lái)產(chǎn)生包含可記錄的電壓輸出的信號(hào)，可記錄的電壓輸出與支架被安置的組織的至少一種功能或性質(zhì)成比例；(b)構(gòu)建接 收裝置，它接收由支架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的可記錄的電壓輸出，其中接收裝置 可與可植入的支架結(jié)構(gòu)分開(kāi)。
41. 權(quán)利要求40的方法，進(jìn)一步包括在支架中形成容納可釋放 的藥物或其它物質(zhì)的儲(chǔ)存庫(kù)，并具有由壓電材料產(chǎn)生的電能供電的釋 放機(jī)構(gòu)，其中電能可以直接使用或者可以在用于為釋放機(jī)構(gòu)供電之前被儲(chǔ)存或轉(zhuǎn)化。
42. 權(quán)利要求40的方法，包括布置至少一種壓電材料的取向以產(chǎn)生某種負(fù)電荷或正電荷。
43. 藥物投送系統(tǒng)，包括含有至少一種壓電材料的容器，該容器含有腔室用于容納一定量的要被釋放到患者中的藥物，其中容器可 以植入到活的患者中。
44. 權(quán)利要求43的藥物投送系統(tǒng)，其含有藥物。
45. 權(quán)利要求43的藥物投送系統(tǒng)，進(jìn)一步含有電子信號(hào)，該電子 信號(hào)基于壓電材料與患者的組織之間的相互作用并且該電子信號(hào)被輸 出到遠(yuǎn)程裝置。
46. 權(quán)利要求43的藥物投送系統(tǒng)，含有遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，通過(guò)該遠(yuǎn) 程控制系統(tǒng)醫(yī)生可以遠(yuǎn)程控制與包含在容器內(nèi)的藥物的釋放相關(guān)的至 少一個(gè)參數(shù)。
47. 權(quán)利要求46的藥物投送系統(tǒng)，其中被控制的參數(shù)選自以下 通過(guò)其可釋放藥物的孔隙的數(shù)量；通過(guò)其可釋放藥物的孔隙的大??；和通過(guò)其可釋放藥物的孔隙的形狀。
48. 在患者中監(jiān)測(cè)心肌、監(jiān)測(cè)肺動(dòng)脈、監(jiān)測(cè)頸動(dòng)脈或監(jiān)測(cè)腦動(dòng)脈 的方法，包括(a)在患者中植入支架，(b)從支架接收電子信號(hào)。
49. 權(quán)利要求48的方法，其中接收步驟包括從支架接收患者的與選自以下的一種相關(guān)的參數(shù)的電子信號(hào)心肌功能、心肌壓力、心肌溫度、肺動(dòng)脈功能、肺動(dòng)脈壓力、肺動(dòng)脈血流、肺動(dòng)脈溫度、頸動(dòng)脈 功能、頸動(dòng)脈壓力、頸動(dòng)脈血流、腦動(dòng)脈功能、腦動(dòng)脈壓力、腦動(dòng)脈 血流和腦動(dòng)脈溫度。
50. 權(quán)利要求49的方法，其中支架含有至少一種壓電材料。
51. 權(quán)利要求49的方法，其中支架是自身供電的。
52. 能量獲取裝置，含有包含至少一種可安置在生物結(jié)構(gòu)區(qū)域 內(nèi)的壓電材料的能量獲取結(jié)構(gòu)；以及至少一個(gè)從至少一種壓電材料與 生物結(jié)構(gòu)的相互作用接收能量的能量轉(zhuǎn)化或儲(chǔ)存元件。
53. 權(quán)利要求53的能量獲取裝置，含有支架。
54. 權(quán)利要求53的能量獲取裝置，含有壓電薄膜。
55. 權(quán)利要求53的能量獲取裝置，含有可包裹在動(dòng)脈或其它生物 結(jié)構(gòu)的周?chē)陌铩?br> 56. 權(quán)利要求53的能量獲取裝置，其中生物結(jié)構(gòu)在活的患者中。
57. 權(quán)利要求53的能量獲取裝置，進(jìn)一步含有監(jiān)測(cè)元件，通過(guò)該 監(jiān)測(cè)元件可以通過(guò)電子信號(hào)報(bào)告生物結(jié)構(gòu)的至少一種功能。
58. 權(quán)利要求53的能量獲取裝置，其中選自生物結(jié)構(gòu)的流動(dòng)、壓 力和溫度的至少一種信息可以通過(guò)電子信號(hào)報(bào)告給生物結(jié)構(gòu)所布置的 患者之外的裝置。
59. 能量獲取的方法，包括將至少一種壓電材料安置在生物結(jié) 構(gòu)之上、之中或附近，并通過(guò)其發(fā)生壓電相互作用，由壓電相互作用 產(chǎn)生能量；將從壓電相互作用產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存的能量和/或可 用作電能的能量。
全文摘要
含有至少一種壓電材料的醫(yī)學(xué)可植入的支架，具有例如下面的一種或多種活性給它所植入的患者投送抗凝結(jié)或其它治療作用；給它自己供電；和/或給遠(yuǎn)程裝置發(fā)射輸出的電子信號(hào)。當(dāng)支架可以發(fā)出這樣的輸出信號(hào)時(shí)，醫(yī)生可以非侵入性地確定支架附近的組織的狀況。
文檔編號(hào)A61F2/82GK101394807SQ200680052603
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月12日
發(fā)明者喬治·維特羅韋茨, 凱文·沃德, 祖貝達(dá)·歐奈埃斯 申請(qǐng)人:弗吉尼亞州立大學(xué)