具有治疗能力的生物打印活组织制造技术

提供一种人工舌头。该人工舌头包括通过生物打印工艺形成的舌头组织、嵌入在舌头组织内并被配置成从外部设备无线地接收电力的天线、嵌入在舌头组织内并可操作地耦合至天线的处理器、以及嵌入在舌头组织内并可操作地耦合至处理器的压电元件。压电元件被配置成响应于所施加的电偏压而变形，并且处理器被配置成基于由天线接收的电力使电偏压被施加到压电元件。由天线接收的电力使电偏压被施加到压电元件。由天线接收的电力使电偏压被施加到压电元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有治疗能力的生物打印活组织


[0001]本公开涉及生物技术和身体组织替代物。具体地，本公开涉及生物打印的身体替代物的制造，这些替代物包括促进移植身体组织的整合和物理治疗的结构和软件元件。

技术介绍

[0002]通常，生物打印是指从供体器官获取细胞并以计算的设计建立多层细胞以形成组织的三维切片的过程。身体组织替代物的一个示例是舌头。舌头重建和/或移植中的挑战之一在于其独特的形式和功能。虽然人体的大多数骨骼肌在单一平面中移动，或至多二维移动，但是舌头能够在三维中移动。此外，舌头具有容积性地改变口腔的空隙的能力，由此操纵声波。虽然可执行舌头的神经血管连接或重建，但是由于舌头依赖于舌头本身以及口腔底部肌肉、喉咙、咽、上腭和嘴唇等之间协调的肌肉活动，复制舌头的复杂移动可能是有挑战性的。因此，移植的舌头的完全功能性康复可能是困难的，并且其可取决于各种感觉和运动功能的充分恢复。

技术实现思路

[0003]本公开的实施例涉及生物打印的人工舌头。该人工舌头包括由生物打印工艺形成的舌头组织、嵌入在舌头组织内并被配置成从外部设备无线地接收电力(power)的天线、嵌入在舌头组织内并可操作地耦合至天线的处理器、以及嵌入在舌头组织内并可操作地耦合至处理器的压电元件。压电元件被配置成响应于所施加的电偏压而变形，并且处理器被配置成基于由天线接收的电力使电偏压被施加到压电元件。
[0004]其他实施例涉及制造生物打印的人工舌头的方法。该方法包括：生物打印舌头组织；在舌头组织内形成天线，该天线被配置成从外部设备无线地接收电力；在舌头组织内形成处理器，该处理被可操作地耦合到天线；以及在舌头组织内形成压电元件。压电元件可操作地耦合到处理器并且被配置成响应于所施加的电偏压而变形。该处理器被配置成基于由天线接收的电力来使得电偏压被施加到压电元件。
[0005]以上
技术实现思路
并不旨在描述本公开的每个所示实施例或每个实现方式。
附图说明
[0006]本申请包括的附图被结合到说明书中并且形成说明书的一部分。它们示出了本公开的实施方式，并且与描述一起解释本公开的原理。附图仅说明某些实施例，而并不限制本公开。
[0007]图1A是处于第一位置的生物打印舌部的侧视图。
[0008]图1B是处于第二位置的图1A的生物打印舌头的侧视图。
[0009]图1C是处于第三位置的图1A的生物打印舌头的侧视图。
[0010]图2是根据实施例的生物打印的舌头系统的示意图。
[0011]图3是根据实施例的生物打印的舌头系统的框图。
[0012]图4是根据实施例的针对生物打印的舌头系统训练知识库的方法的框图。
[0013]图5描绘了根据实施例的处理系统的框图。
[0014]图6是根据实施例的说明性云计算环境的框图，所述云计算环境具有由云客户用来与其通信的本地计算设备的一个或多个计算节点。
[0015]图7是根据实施例的由云计算环境提供的一组功能抽象层的框图。
[0016]值得注意的是，为了简单明了，图中的元素都进行了说明。为了简单起见，并有助于理解所示实施例，可能在商业上可行的实施例中有用或必要的被充分理解的元件可能不会被示出。
具体实施方式
[0017]本公开涉及生物打印的组织，并且涉及用于控制这些生物打印的组织的移动和位置的系统。具体地，本公开的实施例涉及生物打印的舌头，该生物打印的舌头可被移植到患者体内，并且然后在随后的语音治疗期间以编程方式控制以产生舌肌的受控移动。舌头的受控移动可实现更高效和有效的治疗，并且可加快患者的恢复过程。在某些实施例中，生物打印的舌头不是简单地用于初始治疗，而是可以促进舌肌在生物打印的移植舌头的整个生命周期中的适当移动。
[0018]通常，生物打印是从供体器官获取细胞并且将这些细胞变成可打印生物墨水的过程。按计算的设计铺设细胞层以建立小组织切片。例如，可以利用生物打印来产生人工骨、皮肤、血管、舌头组织和各种不同的内部器官等。在生物打印的一个示例方法中，细胞取自人并且培养，使得它们可以繁殖。然后，将培养的细胞加载到专门的生物打印机中。然后将细胞分层，例如，使用水凝胶作为支撑结构。最后，由于几层细胞被打印成三维(3D)结构，它们生长成成熟组织并且能够用于医学目的。应当理解，这仅仅是利用生物打印来形成组织(例如，舌头)的一个示例方法，并且任何合适的生物打印方法可用于本公开实施例的上下文中。即，生物打印方法可以以任何合适的方式修改，以创建用于再生医学、药物测试尝试以及身体部位移植的各种3D组织。对于生物打印的舌头，可能期望确保舌头在讲话时适当地移动，确保舌头接触嘴的不同部分，并且因此产生不同类型的声音。如果舌头不适当地移动，则用户将不能适当地说话。因此，可能期望确保舌头在嘴内的适当移动。
[0019]在某些实施例中，压电装置(例如，压电致动器条)可以用于控制生物打印的舌头的移动或位置。通常，压电致动器将电信号(或电偏压)转换成精确控制的物理位移(即，冲程)。当施加电流和/或电压时，基本压电材料改变尺寸。作为推论，如果对压电设备施加力，则可以生成电流和/或电压。压电致动器当在激励状态下操作时放出相对低量的热量并且消耗少量的电力，并且因此可适于生物移植系统。压电致动器的一个示例类型被称为带致动器(也称为弯曲致动器)，并且其被设计为响应于电信号产生相对大的机械偏转。与堆叠致动器相比，该偏转提供了大冲程和非常有限的阻挡力(即，低冲程和高阻挡力)。在带致动器中，压电陶瓷的两个薄层结合在一起，通常具有一致的极化方向，并且并联电连接。当施加电输入时，一个陶瓷层膨胀，而另一个陶瓷层收缩，导致致动器弯曲。在下面讨论的本实施方式中，一个或多个压电设备可被嵌入(或打印到)生物打印的舌头中，并且压电设备的弯曲可被协调以精确地改变舌头的特定部分的位置。
[0020]在本实施例中，神经网络和其他深度学习系统可用于通过智能地控制植入在生物
打印的舌头中的各种压电设备的变形和弯曲以将肌肉的不同部分移动到期望位置中来辅助语音治疗。人工神经网络(ANN)(更一般地也称为神经网络)是由多个简单、高度互连的处理元件(节点)组成的计算系统，这些处理元件通过它们对外部输入的动态状态响应来处理信息。ANN是根据哺乳动物大脑皮层的神经元结构松散建模的处理设备(算法和/或硬件)，但是在小得多的规模上建模。这样的系统通过示例渐进地和自主地学习任务，并且它们被成功地应用于例如语音识别、文本处理和计算机视觉。大型ANN可能具有数百或数千个处理器单元，而哺乳动物大脑具有数十亿个神经元，它们的整体交互和发展行为的量值相应地增加。
[0021]许多类型的神经网络是已知的，从前馈神经网络开始，诸如多层感知器、深度学习神经网络(DNN)和卷积神经网络。前馈神经网络是人工神经网络(ANN)，其中单元之间的连接不形成循环。深度学习神经网络是在输入层与输出层之间具有多个隐藏单元层的人工神经网络。类似于浅ANN，DNN可以建模复杂的非线性关系。例如用于对象检测和解析的DNN架构生成合成模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种人工舌头，包括：通过生物打印工艺形成的舌头组织；天线，所述天线被嵌入在所述舌头组织内并且被配置成从外部设备无线地接收电力；处理器，所述处理器被嵌入在所述舌头组织内并且可操作地耦合至所述天线；以及压电元件，所述压电元件被嵌入所述舌头组织内并且可操作地耦合至所述处理器，所述压电元件被配置成响应于所施加的电偏压而变形，其中，所述处理器被配置成基于由所述天线接收的所述电力使所述电偏压被施加到所述压电元件。2.根据权利要求1所述的人工舌头，其中多个所述压电元件被嵌入在所述舌头组织内的不同位置和/或方向，其中所述处理器被配置成单独地导致不同的电偏压被施加到所述多个压电元件中的至少一些，从而导致所述舌头组织的不同部分变形。3.根据权利要求2所述的人工舌头，其中，所述多个压电元件被配置成在选择性变形时使所述舌头组织在用户的口腔内改变位置，所述舌头组织的所述改变的位置对应于声音的类型。4.根据权利要求1所述的人工舌头，其中，所述压电元件为带致动器，所述带致动器包括并联电连接的两个细长带状陶瓷层。5.根据权利要求1所述的人工舌头，其中，所述天线进一步被配置成从所述外部装置接收指令，所述指令在由所述处理器处理时，使所述电偏压施加到所述压电元件。6.根据权利要求5所述的人工舌头，其中，所述指令基于由深度学习神经网络生成的知识语料库。7.根据权利要求6所述的人工舌头，其中，所述知识库由所述舌头组织的历史移动数据和所述舌头组织的MRI图像分析中的至少一个来生成。8.根据权利要求1所述的人工舌头，其中，所述外部装置包括显示元件，所述显示元件被配置成向用户显示语音治疗指令。9.根据权利要求8所述的人工舌头，其中，所述外部装置被配置成通过所述天线将语音治疗数据传输至所述处理器，所述语音治疗数据对应于所显示的语音治疗指令。10.根据权利要求9所述的人工舌头，其中，所述语音治疗数据包括在由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：