細胞材料的體內刺激的製作方法

2023-05-21 13:29:56

專利名稱：細胞材料的體內刺激的製作方法
技術領域：
本發明涉及細胞材料的體內剌激。特別地，本發明涉及一種體內 刺激細胞和組織的方法，包括向所述細胞或組織施加剌激的步驟，其 提升細胞活性。
背景技術：
使用電磁場脈衝(EMFP)來治療慢性病，如關節炎、腱炎和炎症 已廣為人知。例如，見美國專利No. 5,376,065、 No. 4,266,532、 No. 4,461,663、 No. 4,535，775、 No. 3,890,953、 No. 3,893,462、 No. 3,952,751 和No. 4,667,809。在某些上述方法中，待治療的身體的一部分，如四 肢，被置於環形線圈中。然後在臨床可用的頻率內施加EMFP，以通過 刺激軟骨和/或結締組織產生內源性再生。例如，見美國專利No. 3,270,746、 No. 3,329,149和No. 3,952,751。應當理解上述方法是為應 用兆赫範圍內的EMFP脈衝群(bursts)的現有技術中成就的反映，其 與現有技術中的其他應用千赫或更低範圍的電磁波脈衝群(burst of pulses)的成就完全不同。
在過去的十年間，相對高頻的EMFP已用於多種病症的治療中(例 如，見美國專利No. 4,454,882、 No. 4，674，482、 No. 4,998,532禾卩No. 5,014,699)。在近年內也使用了射頻EMFP的臨床應用。在這些領域， 已應用了正弦或其他形式的脈衝群(pulse burst)。使用的頻率通常為約 27 MHz,其中每個脈衝群通常表現出65微秒的寬度，並且每群含有 1,100至10,000個脈衝，其中脈衝群重複頻率在0.01至1,000赫茲範 圍內。
然而，雖然在使用EMFP治療多種病症上有大量研究，對於可用 於治療的最有效參數仍存在高度不確定性。這一點由反映過多已試驗 的可能參數的為數眾多的專利加以說明(見美國專利No. 4,467,808， 其利用由交流電源產生的20至100KHz信號，用於治療骨頭中的骨質疏鬆症；美國專利No. 4,266,532和No. 4，461，663，其描述了單向低電 壓脈衝的應用；和美國專利No. 4,535，775，其描述了非侵襲 (non-invasive)電容器耦合的信號。
因此，可見仍有對正確定義了臨床應用參數的用於體內EMFP的 治療方案的持續需要。

發明內容
發明人已表明，通過應用外生EMFP (其模擬真實的體育鍛鍊的效 果)，有可能原位治療細胞、組織和器官。特別地，發明人已確定具體 的電仿生剌激，其等效於與鍛鍊相關的真實的生理條件。
因此，在本發明的第一個方面，提供一種體內刺激細胞和組織的 方法，包括對所述細胞和組織施加電仿生刺激的步驟，其中與未接受 所述刺激的細胞和組織相比，增強了所述細胞和組織的生長特性。
電仿生刺激包括造成增強的生長特性的特定配置的時間變化 EMFP的模式。
在第二個方面，本發明提供一種體內刺激細胞和組織的方法，該 方法包括對所述細胞和組織施加電仿生刺激的歩驟，所述電仿生剌激 包括複數的時間段，其中每個時間段包括複數的電磁場脈衝塊，所述 脈衝塊被無電磁場脈衝的間隔分隔，每個電磁場脈衝塊包括複數的有 確定持續時間的電磁場脈衝，其中複數的電磁場脈衝中的每個電磁場 脈衝被時間可變的脈衝間隔(space)分隔，其中每段時間之間的所述 間隔在時間長度上變化，和其中電磁脈衝的持續時間是均一的。
優選地，電仿生刺激包括2至4個時間段，更優選地為2至3個 時間段，和最優選地為3個時間段，其中每個時間段包括多個電磁場 脈衝塊，其各不相同。本領域技術人員可以理解，設計時間段以模擬 通常的鍛鍊模式"熱身"、"最大量運動"和"平靜下來"。在某些具體 實施方式中，時間段模擬平緩行走(時間段1)、劇烈運動(explosive exercise)(時間段2)，然後是輕鬆慢跑(時間段3)，其中傳輸電磁場 脈衝塊的速率或頻率扮演重要角色。因此，將定製每個時間段的持續 時間至所需結果並且模擬以上列出的鍛鍊模式。在某些具體實施方式
中，電仿生刺激包括3個時間段，其中時間段1具有2分鐘至9分鐘
7的持續時間，時間段2具有10分鐘至18分鐘的持續時間，時間段3
具有6分鐘至12分鐘的持續時間。
應當理解的是，當每一時間段的持續時間變化時，在每個時間段 內電磁場脈衝塊或"模式"的數目也將會變化。設計電磁場脈衝塊以 複製當經受普通生理應力水平時，在完全水合的結締組織中觀察到的 壓電響應。用無電磁場脈衝間隔來分隔每個電磁場脈衝塊。分隔電磁 場脈衝塊的間隔將為可變的時間長度，其取決於治療的要求。在某些
具體實施方式
中，在時間段1中每個電磁場脈衝塊之間的間隔將為14 毫秒至200毫秒，而時間段2中的間隔將為5毫秒至80毫秒，時間段 3中的間隔為20毫秒至100毫秒。
本領域技術人員可以理解，在每個電磁場脈衝塊中均將有複數的 獨立的電磁場脈衝。每個電磁場脈衝對體內細胞和組織提供生長改變 特性(growth altering characteristics)。同樣地，可以使用任意磁場強度， 只要其對細胞和組織提供生長改變特性。在某些具體實施方式
中，使 用的磁場強度為1高斯至100高斯，即0.0001特斯拉至0.01特斯拉。 優選地，磁場強度為約1高斯至100高斯，更優選為3高斯。應當理 解這也可以用mV/cm表示。在這種情況下，優選的強度為1.3mV/cm。
如上討論，電磁脈衝塊複製至完全水合的結締組織的壓電響應。 同樣地，每個電磁場脈衝的持續時間可變。優選地，脈衝持續時間為 200微秒至380微秒。
在每個電磁脈衝塊內，存在複數的電磁場脈衝。優選地，在每個 塊中的電磁場脈衝的數目為1至50，優選為10至30，最優選為約20。 在某些具體實施方式
中，在每個塊內電磁場脈衝的數目為20，每個脈 衝的脈衝持續時間為約100微秒。
在每個塊內的每個電磁場脈衝可由可變時間間隔分隔。通常，每
個電磁場脈衝間的時間間隔為0至300000微秒。在某些優選的具體實 施方式中，20電磁場脈衝具有下述間隔Pl - 1至25500微秒；P2 - 0 至24000微秒；P3 - 0至22000微秒；P4 - 0至20000微秒；P5 - 0至 20000微秒；P6 - 0至20000微秒；P7 - 0至20000微秒；P8 - 0至20000 微秒；P9-0至22000微秒；P10 - 0至24000微秒；Pll-O至25500微 秒；P12-0至24000微秒；P13-0至22000微秒；P14 - 0至22000微秒；P15-0至24000微秒；P16-0至12000微秒；P17-0至15000微 秒；P18 - 0至20000微秒；P19 - 0至21000微秒和P20 - 0至22000微
在第三個方面，本發明提供一種原位處理組織的方法，包括採 集選定的部分組織，和保證所述部分組織鄰近能量傳輸元件；從所述 能量傳輸元件傳輸電仿生刺激；和傳輸所述電仿生刺激至所述部分組 織內的目標細胞，直至與未接受所述剌激的細胞和組織相比，所述細 胞和組織的生長特性被改變。
在第四個方面，本發明提供體內處理組織的系統，該系統包括 能量源；用於提供電仿生刺激的能量傳輸元件；和適合支撐組織的支 撐機構(holdingmechanism),以使得由所述能量傳輸元件發出的電仿 生刺激處理所述組織。
在第五個方面，本發明提供處理個體的方法，包括下述步驟提 供包括電磁場脈衝發生器的裝置；將裝置放置於個體身體組織附近； 和在一定頻率下以及在個體中引起治療響應的有效峰下操作裝置一段 時間，其中裝置相對於個休放置，以使得裝置在身體組織中誘導出電 仿生刺激。
優選地，該個體具有骨、關節、軟組織或結締組織病症，且治療 響應包括個體的骨、關節、軟組織或結締組織中的炎症和/或疼痛的緩 解或消除。
優選地，個體具有選自粘連性關節囊炎、網球肘、骨關節炎、背 痛、多發性硬化、腱炎或腕管綜合症的病症，且治療響應包括與該病 症相關的炎症和/或疼痛的緩解或消除。


圖1為在小於1周/秒的步行頻率和被施加小於體重1.5倍的負重 動態下通常關節內動態負載的骨中記錄的生物電結果的圖示。
圖2為在移動階段過程中，發生在普通成年人體內脛骨區域中生 物電結果的圖示。
圖3是為了剌激特定有益過程用作仿生信號的生物電療信號和其 他物理參數的組合刺激的圖示。圖4示出用於治療踝部損傷的治療方案的圖示。 圖5示出用於治療骨病症的治療方案的圖示。 圖6示出用於治療網球肘的治療方案的圖示。
圖7示出用於治療髖部損傷的治療方案的圖示。 圖8示出用於治療膝部損傷的治療方案的圖示。 圖9示出用於治療下背部拉傷(lower back strain)的治療方案的 圖示。
圖IO示出用於治療中背部拉傷(mid back strain)的治療方案的圖示。
圖11示出用於治療頸部拉傷的治療方案的圖示。 圖12示出用於治療骨關節炎的治療方案的圖示。 圖13示出用於治療肩部損傷的治療方案的圖示。 圖14示出用於治療血管疾病的治療方案的圖示。 圖15示出用於治療腕部損傷的治療方案的圖示。
具體實施例方式
在詳細描述本發明之前，應當理解本發明並不限於特定列舉的細 胞培養技術、血清、介質或方法，並且當然可變。還應當理解本文中 使用的術語僅是為了描述本發明的特定具體實施方式
的目的，並無意 限制僅將由所附權利要求加以限制的事項。
本文中引用的所有出版物、專利和專利申請(無論在上文或下文)， 均全文併入本文作為參考。然而，引用本文中提到的出版物是為了描 述和公開在這些出版物中報導和可與本發明相關使用的記錄 (protocols)、試劑、載體(vector)的目的。本文中任何內容均不可解 釋為承認本發明無權預期依靠在先發明公開的內容。
必須注意到，如本文中和附屬的權利要求中所使用的，單數形式 的"一"("a,"、 "an,")以及"該，，("the")包括複數指代，除非上下 文清楚地做了其他表明。因此，例如引用"一細胞"包括複數的該細 胞，引用"一電仿生脈衝"為引用一個或多個脈衝，等等。除非另行 定義，本文中使用的所有技術和科學術語具有與本領域技術人員的通 常理解相同的含義。雖然與本文中描述的那些類似或等價的任意材料和方法可用於實踐或測試本發明，仍將優選的材料和方法描述如下。
本發明最廣泛的方面涉及通過施加電仿生刺激，體內刺激細胞和 組織的方法。
本文中使用的術語"體內"特指在個體或動物體內刺激細胞和組
織。本文中使用的術語"刺激"("stimulation ")和"刺激"("stimulating ")
可互換，意味著電仿生刺激影響動物的細胞或組織，使得相對於沒有 被本發明的電仿生刺激刺激到的細胞或組織，這些細胞的"生長特性" 得到改進。本領域技術人員可容易地確定細胞和組織的改進的生長。
本文中使用的術語"電仿生刺激"指由電磁場脈衝產生的時間變 化的剌激，其模擬細胞和組織在真實體育鍛鍊過程中產生的生物電作 用。
本領域技術人員可以理解，包括電磁場脈衝(EMFP)的電仿生刺 激可具有任意磁場強度，只要其提供體外培養細胞的生長特性的改變。 在某些具休實施方式中，磁場強度為約1高斯至約100高斯，即，0.001 微特斯拉至1微特斯拉，優選3高斯和類似通量以誘導1.0至2.0 mv/cm， 優選1.4 mv/cm的自由選定白勺導4本(free standing conductor)。
在這點上，應當注意對磁場而言場強的國際制(SI)單位為特斯 拉(T)。將一特斯拉(IT)定義為每安培電流每米導體產生一牛頓力 的場強
T = Nw A一1 . m一1 = kg . s_2 . A-1
然而，某些其他非國際制單位，如高斯(G)，在本文中可互換地 使用。某些對於解釋較早的科技文本是重要的，但是不鼓勵其使用。 表1示出了從一種單位到另一種單位的換算因子
特斯拉(T)微特斯拉(pT)高斯(G)暈咼其Jf (mG)
110000001000010000000
O達OOl1100010
O扁l0.00111000
O細OOOl0.010.0011
本文中使用的術語"時間變化"是指其中將電仿生刺激的模式原 位傳遞至細胞、組織和器官，從而根據治療的需要變化時間長度的現
11本發明是通過模擬由真實身體活動在結締組織中誘導出的生物-電 -現象的刺激，通過在個體的身體主要關節的具體和可預測的生物響應 的刺激起作用。
為了提供最優的仿生刺激以促進在身體的多個關節和組織組
(group)的普通損傷和過度使用病變的消除(resolution),本發明人提 供了特別設定的時間變化電磁場脈衝以模擬通過最有益的鍛鍊在那些 組織組中所產生的那些(剌激)。
如在上下文中描述的，電仿生刺激包括多個包括電磁場脈衝塊的 時間段，其各不相同。設計這些時間段以模擬通常的鍛鍊模式"熱身"、
"最大量運動"和"平靜下來"。在某些具體實施方式
中，時間段模擬 平緩行走(時間段1)、劇烈運動(時間段2)和然後是輕鬆慢跑(時 間段3)，其中電磁場脈衝塊傳輸的速率或頻率扮演了重要的角色。
每個時間段的持續時間將被定製至所需結果。例如，如下文中的 實施例1至12所述，不同關節、身體部分等等將需要略有不同的時間 段。然而，通常有三個時間段，其中第一時間段(時間段1)具有2 分鐘至9分鐘的持續時間，第二時間段(時間段2)具有10分鐘至18 分鐘的持續時間，和第三時間段(時間段3)具有6分鐘至12分鐘的 持續時間。
每個時間段內的電磁場脈衝塊或"模式"也可變化。設計電磁場 脈衝塊以複製當經受普通生理應力水平時，在完全水合的結締組織中 觀察到的壓電響應。用無電磁場脈衝間隔來分隔每個電磁場脈衝塊。 分隔電磁場脈衝塊的間隔將為可變的時間長度，其取決於治療的要求。 在某些具體實施方式
中，在時間段1中每個電磁場脈衝塊之間的間隔 將為14毫秒至200毫秒，而在時間段2中的間隔將為5毫秒至80毫 秒，和在時間段3中的間隔為20毫秒至100毫秒。
一旦設計了特定的治療方案，使用電仿生刺激處理個體。本文中 使用的術語"個體"指哺乳類的任意成員，包括但不限於人類和其他 靈長類，包括非-人靈長類如黑猩猩和其他無尾猿和猴類；農畜如牛、 羊、豬、山羊和馬；馴養的哺乳動物如狗和貓；試驗動物包括齧齒動 物如小鼠、大鼠和天竺鼠。這些術語並未指示特定的年齡。因而，意在覆蓋成年個體和新生個體。
因此，提供的是哺乳動物如人類，以及對人類具有經濟重要性和/ 或社會重要性的那些哺乳動物，例如，非人類的食肉動物(如貓和狗)、 豬類(豬、肉豬和野豬)、反芻動物(如牛、黃牛、綿羊、長頸鹿、鹿、 山羊、野牛和駱駝)和馬的治療。
通常，本文中使用術語"處理(treating)"、"治療(treatment)"、 "治癒"等等意指影響個體或目標體，其組織或細胞，以得到所需的 藥理學和/或生理學效果。該效果在骨、關節、軟-組織或結締組織病症 的部分或全部治癒方面通常是治療的。本文中使用的"處理"覆蓋哺 乳動物(特別是人)體內的任意病症治療，並包括(a)抑制骨、關 節、軟-組織或結締組織病症的發展，S卩，阻止其發育；或(b)緩解或 改善骨、關節、軟-組織或結締組織病的症狀，即，使得病的症狀消退。 特別地，治療響應將包括與個體的骨、關節、軟-組織或結締組織 有關的炎症和/或疼痛的減緩或消除。這將部分由細胞和組織生長的改 進帶來。
在某些具體實施方式
中，病症選自粘連性關節囊炎、網球肘、骨 關節炎、背痛、多發性硬化、腱炎或腕管症候群，且治療響應包括與 該病症有關的炎症和/或疼痛的減緩或消除。
在本申請的整個說明書和權利要求書中，詞"包括"("comprise") 和該詞的變形，如"包括"("comprising")和"包括"("comprises"), 無意排除其他添加劑、組分、整體(integers)或步驟。
現在，將通過僅參考下述非限制性的圖來進一步描述本發明。然 而，應當理解，下述描述僅為解釋說明，不應以任何方式被當作對上 述發明整體的限制。
現在參照圖1，其中圖示了普通成年人的腿通過普通移動步態的階 段(stagers),其中1.1表示落地相(heel strike phase), 1.2表示體重過 渡相(weight transition phase)，禾tU .3表示起步相(lift-off phase)。
1.4為在移動過程中腿中觀察到的生物電現象響應中的頻率中的 相對變化的圖示。
施加到腿上的壓力在歩法進展的各相過程中變化，這些力作用以 改變響應的普通頻率。已知生理學法(如骨生成)將被該移動刺激，觀察到的生物響應必定依賴於該生物電現象的出現，而不依賴於固定
的持續刺激，如McLeod等人在美國專利5,318,561和Markoll在美國 專利5,453,073中提出的。
此外，在兒童中觀察到的生物電現象響應的頻率完全不同於在成 年人中觀察到的，然而公知的是，生理學過程如骨生成由相同的真實 體育鍛鍊刺激。該生理學過程被該廣泛變化的生物電現象刺激的證據 表明駐波或無變化波形式的單一刺激模式不複製仿生現象的複雜性 質，只有複雜的剌激(如所公開的)，可模擬真實的生物電現象。
現在參照圖2，該示了在不同類型的移動中觀察到的生物電現
2.1圖示了典型的成年人歩行，其為1跨步或1周/秒，其中施加約 1.5倍體重的負載影響，並用以刺激生理學過程。
通常公知的是，產生在2.1中描述的生物電現象的組合模式的歩 行，刺激多個有益的生理學過程，包括血管擴張，炎症響應的屏蔽或 改善，多個ATP通道的開啟，以及某些前體激素和化學信息素(chemical messenger)的釋放。 2.2圖示了在對慢跑形式的移動的響應中在成年人中觀察到的生 物電現象。在圖示的情況中，使用.8周/秒的跨歩或周速率，壓力等於 約2.0倍體重。已知該組合模式產生生理學影響，包括但不限於，排列 力(aligning forces)的生成，其有助於新合成的生物材料的組織，免 疫響應的抑制和新陳代謝持水力(water-binding forces)的鬆弛。
2.3圖示了在對跑步形式的移動的響應中在成年人中觀察到的生 物電現象。在該圖示的情況下，使用2.3周/秒的跨步或周速率，壓力 等於約3.0倍體重。已知該複雜組合剌激模式在多種組織中，以統計上 高於採用其他複雜刺激模式的速率刺激生物合成。
現在參照圖3，其圖示了一種形式的應用仿生，其中應用複雜組合 形式的電療法(可能但非必要的，時間變化電磁型)，以及在環境物理 參數(例如但不限於溫度、壓力和溼度)方面的變化的組合來喚起和 引起複雜有益的生理學過程。
3.1圖示了一種可能的用作仿生信號的生物電模擬類型，其目的為 了刺激血管擴張、炎症響應的屏蔽或改善、多個ATP通道的開啟，以及某些前體激素和化學信息素(chemical messenger)的釋放，而沒有 與真實體育鍛鍊有關的細胞損傷和組織損害。
3.2圖示了一種可能的用作仿生信號的生物電模擬形式，其目的為 了刺激對新合成的生物材料排列(alignment)的組織影響，免疫響應 的抑制，和新陳代謝持水力的鬆弛，而沒有與真實體育鍛鍊有關的細 胞損傷和組織損害。
3.3圖示了一種可能的用作仿生信號的生物電模擬形式，其目的為 了剌激生物合成，而沒有與真實體育鍛鍊有關的細胞損傷和組織損害。
實踐本發明主旨的進一步的細節由下述實施例提供，但是，這些 實施例不應被解釋為對本發明範圍加以任何種類的限定。
實施例1踝部的治療
在普通關節中，踝部被施加特定的負荷。為了提供最健康的生理 學以促進快速的組織轉化(turn-over),如下施加電仿生刺激
時間段1持續吋間 8分鐘
時間段2持續時間 10分鐘
時間段3持續吋間 12分鐘
時間段l間隔 40毫秒
時間段2間隔 20毫秒
時間段3間隔 50毫秒
脈衝持續時間 300微秒
Plxl00微秒 200
P2xl00微秒 100
P3 x 100微秒 80
P4xl00微秒 60
P5xl00微秒 40
P6X100微秒 20
P7xl00微秒 10
P8xl00微秒 5
P9xl00微秒 5
P10xl00微秒 5
15Pllxl00微秒 5
P12xl00微秒 40
P13 x 100微秒 60
P14xl00微秒 100
P15xlOO微秒 120
P16xl00微秒 120
P17xl00微秒 140
P18xl00微秒 160
P19xl00微秒 200
P20xl00微秒 200
上述動態(regime)在圖1中圖示。 實施例2骨的治療
使骨經受恆定和連續的改型，已知骨生成是通過鍛鍊來刺激。為 了提供最健康的生理學以促進快速骨-生長，如下施加電仿生刺激
時間段l持續時間2分鐘時間段2持續時間18分鐘時間段3持續時間10分鐘時間段l間隔90毫;秒
時間段2間隔40亳;秒
時間段3間隔ioo;毫秒
脈衝持續時間300微秒
Plx IOO微秒4
P2x IOO微秒4
P3xlOO微秒4
P4x IOO微秒4
P5 x 100微秒4
P6x IOO微秒4
P7x IOO微秒4
P8x 100微秒4
P9x IOO微秒4P10xl00微秒 50
Pllxl00微秒 50
P12xl00微秒 50
P13xl00微秒 50
P14xlOO微秒 50
P15xl00微秒 50
P16xl00微秒 50
P17xl00微秒 50
P18xl00微秒 50
P19xl00微秒 50
P20xl00微秒 50
上述動態在圖2中圖示。 實施例3肘部的治療
肘部經受過度使用和外傷傷害，並連接多個組織組。為了提供最
健康的生理學以促進快速修復和炎症減緩，如下施加電仿生剌激
時間段l持續時間 3分鐘
時間段2持續時間 17分鐘
時間段3持續時間 10分鐘
時間段l間隔 100毫秒
時間段2間隔 14毫秒
時間段3間隔 75毫秒
脈衝持續時間 300微秒
PlxlOO微秒 255
P2xl00微秒 200
P3xl00微秒 100
P4xl00微秒 卯
P5xl00微秒 80
P6xl00微秒 70
P7xl00微秒 60
P8xl00微秒 50P9x IOO微秒40
P10x IOO微秒30
Pll x 100微秒10
P12x 100微秒11
P13 x 100微秒9
P14x 100微秒8
P15x IOO微秒7
P16x IOO微秒6
P17x IOO微秒5
P18x IOO微秒4
P19x IOO微秒3
P20x 100微秒2
上述動態在圖3中圖示。
實施例4髖部損傷的治療
髖部是複雜的關節，主要在垂直面經受壓力。髖部經受退化和外 傷，包括結締組織和關節面。為了提供最健康的生理學以促進快速修
復和炎症減緩，如下施加電仿生刺激
時間段1持續時間8分鐘
時間段2持續時間12分鐘
時間段3持續時間10分鐘
時間段l間隔35毫秒
時間段2間隔5毫秒
時間段3間隔術 o
脈衝持續時間220微秒
Plx IOO微秒200
P2x IOO微秒200
P3xl00微秒200
P4x IOO微秒200
P5x IOO微秒200
P6x IOO微秒200P7xl00微秒 180
P8xl00微秒 160
P9xl00微秒 140
P10xlOO微秒 120
PllxlOO微秒 100
P12xl00微秒 80
P13xlOO微秒 60
P14xl00微秒 40
P15xl00微秒 20
P16xl00微秒 10
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20x腦微秒 0
上述動態在圖4中圖示。 實施例5膝部損傷的治療
膝部經受多種損傷，通常可由於退化、疼痛和活動性喪失而變得 更嚴重。為了提供最健康的生理學以促進快速修復和炎症減緩，如下
施加電仿生刺激
時間段1持續時間 2分鐘
時間段2持續時間 18分鐘
時間段3持續時間 10分鐘
時間段1間隔 200毫秒
時間段2間隔 80毫秒
時間段3間隔 250毫秒
脈衝持續時間 200微秒
PlxlOO微秒 255
P2xl00微秒 240
P3xl00微秒 220 P4xl00微秒 200P5xl00微秒 180
P6xl00微秒 100
P7xl00微秒 50
P8xl00微秒 20
P9xl00微秒 10
P10xlOO微秒 5
PllxlOO微秒 1
P12xlOO微秒 5
P13xl00微秒 20
P14xlOO微秒 50
P15xl00微秒 80
P16xl00微秒 100
P17xl00微秒 150
P18xl00微秒 200
P19xl00微秒 210
P20xl00微秒 220
上述動態在圖5中圖示。 實施例6下背部拉傷的治療
下背部經受急性和慢性疾病，包括過度使用損傷、外傷和退化疾 病。為了提供最健康的生理學以促進快速修復和炎症減緩，如下施加
電仿生刺激
時間段1持續時間8分鐘
時間段2持續時間12分鐘
時間段3持續時間10分鐘
時間段l間隔35毫秒
時間段2間隔5毫秒
時間段3間隔50毫秒
脈衝持續時間220微秒
Pl x 100微秒1
P2x IOO微秒10
20P3xl00微秒 20
P4xl00微秒 40
P5xl00微秒 80
P6xl00微秒 120
P7xl00微秒 160
P8xl00微秒 200
P9xl00微秒 220
P10xlOO微秒 240
PllxlOO微秒 255
P12 x 100微秒 240
P13xl00微秒 220
P14xl00微秒 200 P15xlOO微秒 160
P16xl00微秒 0
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20xl00微秒 0
上述動態在圖6中圖示。 實施例7中背部拉傷的治療
中背部區域經受結締組織退化和姿勢的過度使用疾病，這些疾病 通常是慢性的。為了提供最健康的生理學以促進快速修復和炎症減緩，
如下施加電仿生刺激
時間段1持續時間 9分鐘
時間段2持續時間 15分鐘
時間段3持續時間 6分鐘
時間段1間隔 70毫秒
時間段2間隔 5毫秒
時間段3間隔 50毫秒
脈衝持續時間 380微秒Plxl00微秒 4
P2xl00微秒 4
P3xlOO微秒 4
P4xl00微秒 4
P5xl00微秒 4
P6xl00微秒 4
P7xl00微秒 20
P8xlOO微秒 40
P9xl00微秒 80
P10xlOO微秒 100
PllxlOO微秒 120
P12xl00微秒 180
P13xlO(H斂秒 200
P14x腦微秒 220
P15xlOO微秒 0
P16xl00微秒 0
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20xl00微秒 0
上述動態在圖7中圖示。 實施例8頸部拉傷的治療
頸部是複雜器官，其經受過度使用和外傷疾病，包括多種肌-腱插 入以及腱-骨插入點病症。關節面頂的退化和外傷也在頸部病理學中起 一定作用。為了提供最健康的生理學以促進快速修復和炎症減緩，如
下施加電仿生刺激
時間段l持續時間 8分鐘
時間段2持續時間 12分鐘
時間段3持續時間 10分鐘
時間段1間隔 40毫秒時間段2間隔 25毫秒
時間段3間隔 50毫秒
脈衝持續時間 220微秒
Plxl00微秒 200
P2xl00微秒 200
P3xl00微秒 200
P4xl00微秒 200
P5 x 100微秒 200
P6x簡微秒 200
P7xl00微秒 200
P8xl00微秒 20
P9xl00微秒 40 P10xlO(H散秒 100 PllxlOO微秒 120 P12xl00微秒 180 P13xlOO微秒 200 P14xlOO微秒 220 P15xl00微秒 240 P16xl00微秒 0 P17xl00微秒 0 P18xl00微秒 0 P19xl00微秒 0 P20xl00微秒 0
上述動態在圖8中圖示。 實施例9骨關節炎的治療
骨關節炎是一種退化病，其可影響任意多的關節或身體區域。下 述病理學通常包括由於在基質的形成和退化之間失去平衡而引起的關 節面的損失。為了提供最健康的生理學以促進快速修復和炎症減緩， 如下施加電仿生刺激時間段1持續時間 5分鐘
時間段2持續時間 15分鐘
時間段3持續時間 10分鐘
時間段1間隔 40毫秒
時間段2間隔 20毫秒
時間段3間隔 50毫秒
脈衝持續時間 200微秒
Plxl00微秒 50
P2xl00微秒 25
P3xlOO微秒 3
P4xl00微秒 3
P5xlOO微秒 3
P6xl00微秒 3
P7xl00微秒 3
P8xlOO微秒 3
P9xl00微秒 3
P10xlOO微秒 3
PllxlOO微秒 3
P12xl00微秒 3
P13 x 100微秒 3
P14xlOO微秒 3
P15xl00微秒 3
P16xl00微秒 0
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20xl00微秒 0
上述動態在圖9中圖示。 實施例10肩部損傷的治療
肩部通常出現慢性過度使用綜合症，其可限制活動範圍並嚴重降低生活質量。肩部經受過度使用和外傷疾病，包括多種肌-腱插入和腱-骨插入點病症，也可包括骨質疏鬆症和其他骨相關的綜合症。為了提 供最健康的生理學以促進快速修復和炎症減緩，如下施加電仿生刺激
時間段1持續時間 8分鐘
時間段2持續時間 12分鐘
時間段3持續時間 10分鐘
時間段1間隔 35毫秒
時間段2間隔 5毫秒
時間段3間隔 50毫秒
脈衝持續時間 200微秒 Plx腦微秒 1
P2xl00微秒 10
P3xl00微秒 20
P4xl00微秒 40
P5xl00微秒 80
P6xl00微秒 120
P7xl00微秒 160
P8xl00微秒 200
P9xlOO微秒 220
P10xlOO微秒 240
PllxlOO微秒 220
P12xl00微秒 20
P13 x 100微秒 40
P14xl00微秒 60
P15xlOO微秒 80
P16xl00微秒 100
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20xl00微秒 0
上述動態在在圖10中圖示。實施例11血管病症的治療
血管機能不全症(Vascular insufficiency disorders)在慢性肌-骨骼 疾病中是常見的，可影響該病症在缺乏支撐毛細血管弓形組織 (supporting capillary arcade)的情況下完全解決(resolve)的能力。包 括誘導的電-骨生成的血管刺激在這些情況中是特別有益的。為了提供
最健康的生理學以促進快速修復和炎症減緩，如下施加電仿生刺激
時間段1持續時間 5分鐘
時間段2持續時間 15分鐘
時間段3持續時間 10分鐘
時間段l間隔 14毫秒
時間段2間隔 10毫秒
時間段3間隔 20毫秒
脈衝持續時間 380微秒
PI x 100微秒 4
P2xl00微秒 0
P3xl00微秒 0
P4xl00微秒 0
P5xl00微秒 0
P6xl00微秒 0
P7xl00微秒 0
P8 x 100微秒 0
P9xl00微秒 0
P10xl00微秒 0
Pllxl00微秒 0
P12xl00微秒 0
P13xlOO微秒 0
P14xl00微秒 0
P15xl00微秒 0
P16xl00微秒 0
P17xl00微秒 0
26P18x IOO微秒 P19x IOO微秒 P20x IOO微秒
上述動態在在圖11中圖示。 實施例12腰部損傷的治療
腰部是高度活動的關節，經受許多外傷和損害影響。腰部通常出 現過度使用和關節面傷害，以及骨和風溼症。為了提供最健康的生理 學以促進快速修復和炎症減緩，如下施加電仿生剌激
時間段1持續時間8分鐘
時間段2持續時間12分鐘
時間段3持續時間10分鐘
時間段l間隔35毫秒
時間段2間隔5毫秒
時間段3間隔50毫秒
脈衝持續時間220微秒
Pl x IOO微秒200
P2xl00微秒200
P3x IOO微秒200
P4x 100微秒200
P5xl00微秒10
P6x IOO微秒20
P7x IOO微秒40
P8xl00微秒80
P9x雨微秒120
P10x IOO微秒140
Pll x 100微秒160
P12x IOO微秒200
P13xlOO微秒220
P14x IOO微秒0
P15x IOO微秒0P16xl00微秒 0
P17xl00微秒 0
P18xl00微秒 0
P19xl00微秒 0
P20xl00微秒 0
上述動態在圖12中圖示。
權利要求
1、一種用於體內刺激細胞和組織的方法，該方法包括對所述細胞和組織施加電仿生刺激的步驟，其中與未接受所述刺激的細胞和組織相比，改進了所述細胞和組織的生長特性。
2、 根據權利要求1所述的方法，其中所述電仿生刺激包括造成改 進的生長特性的特定配置的時間變化EMFP的模式。
3、 一種用於體內刺激細胞和組織的方法，該方法包括對所述細胞 和組織施加電仿生剌激的步驟，所述電仿生刺激包括複數的時間段， 其中每個時間段包括複數的電磁場脈衝塊，所述脈衝塊被無電磁場脈 衝的間隔分隔，每個電磁場脈衝塊包括複數的有確定持續時間的電磁 場脈衝，其中複數的電磁場脈衝中的每個電磁場脈衝被吋間可變的脈 衝間隔分隔，其中每段時間之間的所述間隔在時間長度上變化，並且 其中電磁脈衝的持續時間是均 一 的。
4、 根據權利要求3所述的方法，其中所述電仿生剌激包括2至4 個時間段，其中每個時間段包括多個電磁場脈衝塊，其各不相同。
5、 根據權利要求3所述的方法，其中所述電仿生剌激包括2至3 個時間段，其中每個時間段包括多個電磁場脈衝塊，其各不相同。
6、 根據權利要求3所述的方法，其中所述電仿生刺激包括3個時 間段，其中每個時間段包括多個電磁場脈衝塊，其各不相同。
7、 根據權利要求3至6中任一項所述的方法，其中時間段模擬平 緩行走、劇烈運動和然後是輕鬆慢跑，其中電磁場脈衝塊的傳輸速率 或頻率變化。
8、 根據權利要求3所述的方法，其中所述電仿生刺激包括3個時間段，其中時間段1具有2分鐘至9分鐘的持續時間，時間段2具有 10分鐘至18分鐘的持續時間，和時間段3具有6分鐘至12分鐘的持 續時間。
9、 根據權利要求3至8中任一項所述的方法，其中每個電磁場脈 衝塊被無電磁場脈衝的間隔分隔。
10、 根據權利要求9所述的方法，其中分隔電磁場脈衝塊的間隔 具有可變的時間長度。
11、 根據權利要求9所述的方法，其中在時間段1中每個電磁場 脈衝塊之間的間隔為14毫秒至200毫秒，而在時間段2中的間隔為5 毫秒至80毫秒，在時間段3中的間隔為20毫秒至100毫秒。
12、 根據權利要求3至11中任一項所述的方法，其中使用的磁場 強度為1高斯至100高斯。
13、 根據權利要求12所述的方法，其中所述磁場強度為約1高斯 至100高斯。
14、 根據權利要求12所述的方法，其中所述磁場強度為約3高斯。
15、 根據權利要求3至14中任一項所述的方法，其中脈衝持續時 間為200微秒至380微秒。
16、 根據權利要求3至15中任一項所述的方法，其包括複數的電 磁場脈衝。
17、 根據權利要求16所述的方法，其中每個塊中電磁場脈衝的數 目為1至50。
18、 根據權利要求16所述的方法，其中每個塊中電磁場脈衝的數目為10至30。
19、 根據權利要求16所述的方法，其中每個塊中電磁場脈衝的數 目為約20。
20、 根據權利要求3至19中任一項所述的方法，其中每個塊內的 電磁場脈衝被變化的時間間隔分隔。
21、 根據權利要求20所述的方法，其中每個電磁場脈衝之間的時 間間隔為0至300000微秒。
22、 一種原位處理組織的方法，該方法包括 (i) 採集選定的部分組織，和(ii) 保證所述部分組織鄰近能量傳輸元件；從所述能量傳輸元件 傳輸電仿生刺激；以及傳輸所述電仿生剌激至所述部分組織內的目標 細胞，直至與未接受所述刺激的細胞和組織相比，所述細胞和組織的 生長特性被改變。
23、 一種體內處理組織的系統，該系統包括能量源；用於提供 電仿生刺激的能量傳輸元件；和適合支撐組織的支撐機構，以使得由 所述能量傳輸元件發出的電仿生刺激處理所述組織。
24、 一種處理個體的方法，其包括下述步驟(i) 提供包括電磁場脈衝發生器的裝置；(ii) 將裝置放置於個體的身體組織附近；和(iii) 在一定頻率下以及在個體中引起治療響應的有效峰下操作裝 置一段時間，其中裝置相對於個體放置，以使得裝置在身體組織中誘 導出電仿生剌激。
25、 根據權利要求24所述的方法，其中所述個體具有骨、關節、 軟-組織或結締組織病症，並且治療響應包括個體的骨、關節、軟-組織 或結締組織中的炎症和/或疼痛的緩解或消除。
26、根據權利要求25所述的方法，其中所述個體具有選自粘連性 關節囊炎、網球肘、骨關節炎、背痛、多發性硬化、腱炎或腕管綜合 症的病症，並且治療響應包括與該病症相關的炎症和/或疼痛的緩解或 消除。
全文摘要
本發明涉及細胞材料的體內刺激。特別地，本發明涉及一種體內刺激細胞和組織的方法，包括向所述細胞和組織施加電仿生刺激的步驟，其中與未接受所述刺激的細胞和組織相比，改進了所述細胞和組織的生長特性。
文檔編號A61N1/36GK101437572SQ200780016633
公開日2009年5月20日 申請日期2007年4月4日 優先權日2006年4月7日
發明者C·J·吳, J·D·愛德華茲, K·F·陳 申請人:全球能源醫藥私人有限公司