基于摩擦电纳米发电机的肺纤维化电场治疗系统及其应用技术方案

本申请涉及一种基于摩擦电纳米发电机的肺纤维化电场治疗系统，所述肺纤维化电场治疗系统包括摩擦电纳米发电机和成对绝缘电线，所述成对绝缘电线中的每根绝缘电线的一端均连接于所述摩擦电纳米发电机上；所述摩擦电纳米发电机为旋转轮盘结构摩擦电纳米发电机。所述肺纤维化电场治疗系统中的摩擦电纳米发电机可以将人体日常运动中的机械能转化为电能，具有智能、灵活、柔性、可生物降解等特点，其产生的交变电场能直接作用于成纤维细胞，抑制成纤维细胞的增殖。同时该系统可进一步小型化、集成化和智能化，可对成纤维细胞产生持续杀伤，为肺纤维化患者提供便捷、舒适、个体化的电场治疗方案。治疗方案。治疗方案。

【技术实现步骤摘要】
基于摩擦电纳米发电机的肺纤维化电场治疗系统及其应用


[0001]本申请涉及肺纤维化治疗
，尤其是涉及一种基于摩擦电纳米发电机的肺纤维化电场治疗系统及其应用。

技术介绍

[0002]肺纤维化是多种不同肺间质疾病的共同病理结局，以肺间质内成纤维细胞增殖、大量细胞外基质聚集，并伴炎症损伤、组织结构破坏为特征，可引起进行性呼吸困难并最终导致呼吸衰竭。特发性间质性肺炎中最常见的疾病类型是特发性肺纤维化，主要表现为肺纤维化病变。这是一种严重的间质性肺病，可导致肺功能的进行性丧失。在我国，特发性肺纤维化的发病率和死亡率逐年增加。诊断后的平均生存期仅为2.8年，死亡率高于大多数肿瘤。
[0003]成纤维细胞作为细胞中的一大类，可以产生和维持在解剖学上多样化的富含细胞外基质(ECM)的结缔组织阵列，以支持广泛的基本器官功能。成纤维细胞增殖和临时细胞外基质(ECM)的产生是组织对损伤的主要反应，成功的伤口修复过程受到严格的调控，ECM的合成和分解以及在上皮化之间保持平衡，而不受控制的细胞外基质产生可导致临床上纤维化疾病，包括特发性肺纤维化。成纤维细胞病灶是产生过量ECM成分的成纤维细胞/肌成纤维细胞聚集体。
[0004]目前，临床上缺乏针对纤维化的有效治疗措施。肺纤维化的药物治疗包括：吡非尼酮：吡非尼酮能够减缓患者的肺功能指标，如用力肺活量和一氧化碳弥散量的下降，延长患者的无进展生存期，同时降低死亡风险。尼达尼布：尼达尼布是一种多靶点酪氨酸激酶抑制剂，可以阻断成纤维细胞增殖、迁移和转化，从而抑制肺纤维化的发生。患者主要不良反应为腹泻、恶心、肝药酶升高等，中度或重度肝损伤患者禁用。糖皮质激素：常用药物有泼尼松、甲泼尼龙，治疗期间应注意激素的副作用，减量时应在数周到数月内缓慢减量，同时密切随访，防止疾病复发。非药物治疗包括：机械通气：无创正压通气对部分肺纤维化患者有着一定的治疗效果。肺移植：作为各种终末期肺疾病的主要治疗手段之一，可以改善肺纤维化患者的生活质量，延长生存期。
[0005]目前的药物治疗(在某些情况下，肺移植)可以将病人的寿命延长到从诊断到死亡之前预测的三到五年以上，但依旧没有治愈的办法。有创机械通气并不能使肺纤维化急性加重的患者病情缓解。肺移植手术技术要求高，移植后生存率不确定，费用昂贵等因素，仅推荐有条件、符合肺移植适应症的肺纤维化患者纳入等待名单，进行移植前评估。
[0006]因此需要提供一种新的用于肺纤维化的治疗手段。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的不足，本申请提供一种基于摩擦电纳米发电机的肺纤维化电场治疗系统，摩擦电纳米发电机(TENG)可以将人体日常运动中的机械能转化为电能，同时具有智能、灵活、柔性、可生物降解等特点。基于TENG的穿戴式肺纤维化电场治疗系统可以
做到小型化、集成化和智能化，为肺纤维化患者提供新的治疗选择。
[0008]为此，本申请第一方面提供了一种基于摩擦电纳米发电机的肺纤维化电场治疗系统，所述肺纤维化电场治疗系统包括摩擦电纳米发电机和成对绝缘电线，所述成对绝缘电线中的每根绝缘电线的一端均连接于所述摩擦电纳米发电机上；所述摩擦电纳米发电机为旋转轮盘结构摩擦电纳米发电机。
[0009]本申请中，所述基于TENG的肺纤维化电场治疗系统中包括一种旋转轮盘结构摩擦电纳米发电机，所述旋转轮盘结构摩擦电纳米发电机产生的交变电场能够直接作用于成纤维细胞细胞，进而有效抑制成纤维细胞的增殖。TENGs将人体生物力学能量转化为电能，作为电场治疗设备的电源或者与治疗器件集成为一体化设备，可进一步缩小设备的体积，达到微米级，可以实现实时自供电，不用外接发电机。TENG器件的低电流输出减少了热量的产生，使TENG器件在实现高电压输出的同时仍保持良好的生物活性和生物相容性，并避免了对周围正常组织的热损伤，具有良好的安全性。此外，将TENG技术与常规的制造技术和低成本材料相结合，成本低，可以降低治疗费用，惠及更多肺纤维化患者。优化体系结构设计可以增加能量密度，并有可能为基于TENG的纤维化电场治疗系统提供治疗监测一体化等多种功能。基于TENG的传感器可以长时间收集患者生理生化数据，通过人工智能对监测数据进行实时分析反馈，专业医务人员可通过远程系统实时操控治疗设备，实现远程个体化精准诊疗。
[0010]在一些实施方式中，所述旋转轮盘结构摩擦电纳米发电机包括定子和位于定子上方并与之接触的转子，所述定子和转子均固定于转轴上；所述定子包括固定电极层，所述固定电极层由两组电极网络组成，每组电极网络中均包括至少两个呈放射状排列的扇形电极，且每组电极网络中的扇形电极之间相互连接；所述转子包括旋转层，所述旋转层上包括至少两个扇形的摩擦材料，所述摩擦材料与所述固定电极层接触。
[0011]本申请中，所述旋转层上的摩擦材料与固定电极层上的电极网络相接触，在驱动机构的作用下，旋转层上的摩擦材料转动，通过与两组电极网络的摩擦产生高电压小电流输出，进而对肿瘤细胞施加交变电场。
[0012]本申请中，所述扇形电极的内径可以为30～40mm，外径可以为70～80mm，中心角可以为45～60度；所述扇形的摩擦材料的内径可以为30～40mm，外径可以为70～80mm，中心角可以为45～60度。
[0013]在一些实施方式中，所述转子还包括旋转层基材，且所述旋转层基材与所述旋转层上的摩擦材料之间设置有扇形的缓冲层。
[0014]本申请中，所设置的缓冲层能够起到缓冲和保持转子平衡的作用，进而保证摩擦材料与电极网络的有效接触，减少装配或操作时装置难度。同时所设置的缓冲层能够使摩擦材料与电极网络实现软接触，减轻器件磨损和电荷损耗。
[0015]本申请对所述旋转基材的形状没有明确限定。例如，所述旋转基材的形状可以为方形板或圆形板等。在一些具体实施方式中，所述旋转基材的形状为圆形板，其直径可以为70～80mm，厚度可以为8～10mm。
[0016]本申请中，所述旋转基材的材质具有绝缘性特性，例如亚克力基底。在一些具体实施方式中，所述旋转基材可以为直径为80mm的圆盘形丙烯酸板。
[0017]本申请中，所述转轴位于旋转基材的正中心，确保转子的动平衡以减少振动，降低
机械损耗。
[0018]本申请中，所述转子可以为旋转基材表面承载有扇形的摩擦材料和缓冲层的凸台结构。
[0019]在一些优选的实施方式中，所述摩擦材料的边缘包覆所述缓冲层。通过上述设置可以防止摩擦材料在旋转的过程中边缘翘起。
[0020]在一些优选的实施方式中，所述缓冲层的厚度为5～8mm。
[0021]本申请中，通过将所述缓冲层的厚度控制在5～8mm，能够将所述缓冲层的作用发挥到最佳。若所述缓冲层的厚度太薄，缓冲层的缓冲作用会下降；若缓冲层的厚度太厚，不仅会浪费材料，同时也会使转子转动时振动过大，降低电荷产生的效率。
[0022]本申请中，所述扇形的缓冲层的内径可以为30～40mm，外径可以为70～80mm，中心角可以为45～60度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦电纳米发电机的肺纤维化电场治疗系统，其特征在于，所述肺纤维化电场治疗系统包括摩擦电纳米发电机和成对绝缘电线，所述成对绝缘电线中的每根绝缘电线的一端均连接于所述摩擦电纳米发电机上；所述摩擦电纳米发电机为旋转轮盘结构摩擦电纳米发电机。2.根据权利要求1所述的肺纤维化电场治疗系统，其特征在于，所述旋转轮盘结构摩擦电纳米发电机包括定子和位于定子上方并与之接触的转子，所述定子和转子均固定于转轴上；所述定子包括固定电极层，所述固定电极层由两组电极网络组成，每组电极网络中均包括至少两个呈放射状排列的扇形电极，且每组电极网络中的扇形电极之间相互连接；所述转子包括旋转层，所述旋转层上包括至少两个扇形的摩擦材料，所述摩擦材料与所述固定电极层接触。3.根据权利要求2所述的肺纤维化电场治疗系统，其特征在于，所述转子还包括旋转层基材，且所述旋转层基材与所述旋转层上的摩擦材料之间设置有扇形的缓冲层；优选地，所述摩擦材料的边缘包覆所述缓冲层；进一步优选地，所述缓冲层的厚度为5~8mm。4.根据权利要求3所述的肺纤维化电场治疗系统，其特征在于，所述缓冲层的材料为有回弹功能的材料；优选地，所述有回弹功能的材料选自泡沫、软胶质、海绵和橡胶中的至少一种。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈梅华，郎锦义，邹坪金，张岩，崔鑫，
申请(专利权)人：四川省肿瘤医院，
类型：发明
国别省市：