专利名称：气囊膨胀装置和气囊膨胀方法市场上有很多可用的用来帮助一个人减肥的装置。胃内水球法(Intragastricballoon)已经成为一种针对减肥的流行的治疗方法，因为该方法被认为是一种非外科手术过程和非药物治疗方法。在使用时，该气囊放置于胃内并膨胀以使该气囊部分地填充胃，产生饱的感觉。该气囊将在胃中停留一段时间，且随着时间的推移，使用者将减肥。在治疗结束时，该气囊将通过手术被移除。已经有几种文献公开了胃内水球。在专利号为4，133，315 (Berman等)的美国专利中，公开了一种包括可膨胀的袋和与之连接的柔性管的系统。该袋将由使用者吞入并且该柔性管自该袋伸出，穿过使用者的食道并自他/她的鼻腔或嘴伸出。为了使该袋膨胀，从管的自由端供应流体。一旦膨胀，该袋将占据使用者胃部的一些空间，从而减少使用者的食物摄入量并使其感到饱腹感。或者，该管自袋延伸穿过胃壁。然而该系统是不可取的，因为在食道中有一个管是不舒服的，或者它涉及手术插入气囊。另外，该系统需要内窥镜程序以插入气囊，这可能导致使用者不适。专利号6，579，301的美国专利中公开了一种包囊膨胀装置，该装置由以下构成柔性包囊、与该包囊连接的相对刚性的贮液器、和膨胀/收缩系统，该系统使得液体自贮液器流动进入该包囊。该专利公开了多种系统用于移动或允许液体的移动，例如一种系统使用活塞和弹簧力将液体从贮液器泵入包囊，加热元件以煮沸该液体使其膨胀通过阀使该包囊膨胀，和一种热导性包囊通过使用者消耗的热液体煮沸该包囊中的液体。该系统为电池供电的并具有控制系统以自动启动该膨胀/收缩系统或被周围环境启动，例如胃里的温度或压力。本公开是不可取的，因为有几个原因。首先，使用泵将需要大的功率消耗，而功率消耗是胃内水球系统的一个方面。第二，该加热元件可能需要甚至更大的功率消耗，且温度的不平衡可能会刺激使用者或使其受伤。
根据本发明的实施例，可提供一种气囊膨胀装置。该气囊膨胀装置可包括气囊、在该气囊中的第一物质，在该气囊中的第二物质，和电启动器，该第二物质与第二物质反应并在气囊内产生气体以使该气囊膨胀；该电启动器用于启动该第一物质和第二物质之间的反应从而使该气囊膨胀。根据本发明的实施例，可提供一种使气囊膨胀的方法。该用于使气囊膨胀的方法可包括在气囊内提供第一物质，在气囊内提供第二物质，电力启动在该第一物质和该第二物质之间的反应以在该气囊中产生气体，从而使该气囊膨胀。以下将参考并结合非限制性实施例和附图对本发明进一步解释。其中图IA显示了气囊膨胀装置的一个实施例的示意图；图IB显示了气囊膨胀装置的一个实施例的示意图；图IC显示了用于使气囊膨胀的方法的流程图；图2A显示了气囊膨胀装置的一个实施例的剖面图； 图2B显示了气囊膨胀装置的一个实施例装置的立体图；图3显示了图2的实施例在使用时的剖面图；图4显示了图2的实施例在气囊已经膨胀后的剖面图；图5显示了图4的实施例有缩进的柱塞时的剖面图；图6显示了其中电启动器包括电机和隔离元件的实施例的剖面图；图7显示了图6的实施例在气囊已经膨胀后的剖面图；图8A显示了图7的实施例在放气时的剖面图；图8B显示了图7的实施例在放气时的情况；图9显示了其中电启动器包括隔离元件和加热元件结构的实施例的剖面图；图IOA显示了图9中的实施例在气囊放气后的剖面图；图IOB显示了图IOB具有用于气体排出的阀的实施例；图11显示了其中电启动器包括能量源的实施例的剖面图；图12显示了其中电启动器包括加加热尖端、偏置元件、盖和隔离元件；图13显示了图12的实施例在气囊膨胀后的剖面图；图14A显示了其中电启动器包括柱塞、回弹元件、注射器和止动件的实施例的剖面图；图14B显示了图14的实施例在气囊膨胀后的剖面图；图14C显示了化合物激活的气囊膨胀装置的实施例；图14D显示了图14的气囊50膨胀后的实施例；图15显示了具有膨胀的气囊的气囊膨胀装置的实施例的立体图；图16显示了图15的实施例在气囊放气后的立体图；图17显示了气囊膨胀装置的实施例的部件的立体图；图18显示了图17中组装的实施例的壳体的立体图；图19显示了图18的实施例在使用时的立体图；图20显示了图18的实施例在使用时的立体图；图21显示了图18的实施例在使用时的立体图；图22显示了一个实施例中组装的部件的立体图；图23A显示了用于制造气囊的塑料袋和由该塑料袋制成的气囊；图23B显示了图22的实施例中使用的气囊的一个方面；图24显示了图22的实施例被插入至图23的气囊中时的立体图；图25显示了图22的实施例在使用时的立体图；图26显示了图22的实施例在使用时膨胀前后的内部视图；图27显示了图22的实施例在使用时的另一立体图；图28显示了图27的实施例的立体图；图29显示了气囊材料的变质引起的刺破的气囊；图30显示了加热线圈引起的刺破的气囊；图31显示了时间延迟触发引起的刺破的气囊；和·图32显示了具有形状记忆合金的放气的气囊。

设备10可包括可溶解的物质(未显示)，用于使气囊50保持在压缩的构造。该可溶解的物质可为涂层(未显示)，其中该涂层涂覆于气囊50上。设备10可包括加热器(未显示)，其与控制器150关联用于对气囊50加热，其中该加热器能对该气囊50加热并将其刺破以释放气囊50内的气体。气囊50可包括一材料(未显示)，其在暴露于酸(未显示)时经预定的时间变质。气囊50可包括加热源(未显示)，与该加热源热接触的形状记忆合金(未显示)，该形状记忆合金用于在气囊50膨胀时在原始形状随气囊50扭曲，其中当该形状记忆合金被加热时气囊50回复至原始形状。第一物质20可为碳酸氢盐且第二物质30可为能与碳酸氢盐反应产生气体的酸。
该气囊可包括多层膜(未显示)。该多层膜可包括一塑料层(未显示)，和一橡胶层(未显示)。该塑料层可具有小于30微米的厚度。该气囊可包括电波不透过的物质。装置10可包括通道(未显示)，用于释放气体，其中该柱塞，该通道包括一开口，其中该柱塞在缩回时使该开口暴露使气体通过该通道释放。该壳体可由有机热塑性材料制成，该有机热塑性材料可包括聚醚醚酮(PEEK)。图IC显示了流程图1000，示出了用于使气囊膨胀的方法。在1000中，第一物质设置于气囊中。在1200中，第二物质设置于气囊中且在1300中该第一物质和第二物质之间的反应被电启动以在气囊内产生气体以使气囊50膨胀。该方法可包括控制该第一物质20和第二物质30之间的反应的启动。该方法可包括接收遥控信号并传送该信号以控制该反应。该方法可包括驱动在注射器中的活塞，该注射器包括第一物质20并致动该第一物质20以接触该第二物质30。如权利要求30所述的方法可包括电启动一止动件以释放压缩的回弹元件并释放该回弹元件以驱动该柱塞。该方法可包括电启动该反应，包括启动隔离元件114以使得该第一物质20和第二物质30之间能接触。该方法可包括对连接至隔离元件114的扭曲的偏置元件加热，释放该偏置元件并释放该隔离元件114以使得该第一物质20和第二物质30能相互接触。
该方法可包括对连接至压合盖的扭曲的偏置元件加热，释放该偏置元件并释放该压合盖以使得该第一物质20和第二物质30能相互接触。该方法可包括电启动该反应,包括电启动隔离元件并使得该第一物质能渗透过该隔离元件并与第二物质接触。该方法可包括对加热元件加热并熔化该隔离元件以使第一物质20与第二物质30接触。该方法可包括激发(energizing)第一物质20和第二物质30以使其相互反应。该方法可包括使可溶解的物质溶解以释放气囊50。该方法可包括使涂覆于气囊50上的涂层溶解。该方法可包括从气囊50通过阀释放气体。·
该方法可包括对加热器加热并刺破气囊50以释放气体。该方法可包括使气囊50暴露于酸并使该气囊50经预定的时间变质。该方法可包括对形状记忆合金加热以使其回复至原始的形状。该方法可包括一种或多种以下条件感测温度、感测湿度、感测酸度、感测压力和感测位置。该方法可包括提供碳酸氢盐并提供能与该碳酸氢盐反应产生气体的酸。该方法可包括缩回柱塞以暴露一通道并传输气体。该方法可包括测定时间长度并在该时间长度之后启动该反应。图2显示了气囊膨胀装置10，其具有电启动器110，控制器150，接收器160，第一物质20，第二物质30，电源40，气囊50，放气出口 60，通道70，外壳75和可溶的物质80。该控制器150，还可称为主控制器，安装于壳体75中并控制电启动器110以启动第一物质20和第二物质30之间的反应。控制器150包括一低功耗微控制器(MCU)和传感器借口(例如，对于温度、湿度、pH等)。该控制器150用于向装置10提供必要的驱动器和控制器，并向多个其他元件以及无线RF收发器提供电压调节。该接收器160还可称为通信集线器(hub)，其可包括RF收发器和位置跟踪系统，该位置跟踪系统能对该装置进行遥控并检测。接收器160连接至控制器150并能接收遥控信号并将该信号发送至控制器150。根据本发明的实施例，电启动器110可包括注射器112，该注射器112内包括柱塞114。在注射器112中有第一物质20。第一物质20与第二物质30隔开。在激发之前，第二物质30包围该外壳75并在气囊50中。柱塞114通过致动器(未显示)致动。该致动器116可为任何线性运动系统(未显示)例如机动齿条和小齿轮系统和消耗来自电源40的线性运动系统。该电源40包括方便用于医疗植入或装置的目的的电池。外壳75用于容纳控制器150、接收器160、电源40和电启动器110，该点启动器110储存第一物质20。在外壳75的一个末端为用于释放气体的排气出口 60，其将在下文描述。外壳75可由用于可移植的医疗器械的材料制成，即生物相容的且可为不能消化的塑料外壳。外壳75使得能将这些元件与外部环境例如使用者的胃完全隔离。外壳75可由有机热塑塑料，聚醚醚酮(PEEK)制成。然而，其他材料如Pellethane 2363聚醚型聚氨酯(Polytherurethane)，PurSi和CarboSil也可使用。外壳75可为图I中显不的胶囊型的外形并且可连接至气囊50或装于气囊中。因此，在选择用于外壳75的材料时可考虑连接参数。在注射器112和排气出口 60之间为用于从气囊50向外壳75的外面传输气体22的通道70。通道70具有开口 72，开口 72位于注射器112的后部并在给气囊50膨胀之前被柱塞114覆盖。气囊50围绕外壳75，如图I所示，该气囊50有多层结构。气囊50可由阻气性材料且对于人体无毒的材料制成。而且，该气囊50应该能承受胃区域中强的盐酸。此外，该气囊50可为弹性的，因此它能够在放气后较大地收缩回复以能够使外壳75 (与气囊50 —起)通过正常的消化过程离开使用者的身体。为了实现高的阻气效果和好的弹性，薄的塑料膜层可用作该气囊50的内衬以防止气体泄露，且橡胶材料层可用作该气囊50的外层以在放气过程中提供弹性使气囊50收缩回复(下文显示)。相对于外壳75的大小，内层的厚度可为小于30微米以使气囊50的整个厚度可以小于50微米。气囊50可为弹性的如图所示或者非弹性的。气囊50可包括单层膜。而且，该气囊50可包括电波透不过的物质以使得 能在其处于使用者体内时通过X射线对气囊50的轮廓可视化。该气囊50也可由不透液体且生物相容的膜制成，例如天然橡胶，乳胶，聚乙烯，尼龙，硅树脂，和类似物。在图2所示的实施例中，第一物质20可为可与碳酸氢盐溶液反应的酸溶液且第二物质30可为碳酸氢钠溶液(NaHCO3)。在接触碳酸氢钠溶液时该酸溶液与该溶液反应产生二氧化碳(CO2)。该反应为食品工业中常见的反应。或者,该酸溶液可为乙酸(CH3COOH)或朽1 檬酸(C6H8O7)。图2A显示了气囊膨胀装置10的实施例装置的立体图。该装置10包括外壳75，该外壳75包括末端帽76和胶囊包装77，控制器150，接收器160和电源40。图3显示了使用时的图2的实施例。图3中，使用者吞服装置10，可与一杯水同时吞服，然后它顺着食管向下并进入使用者的胃S。一旦在胃S中，可溶性的物质80在其接触胃S中的胃酸时溶解。该可溶性的物质80的溶解使得气囊50有空间膨胀。图4显示了图2的实施例在气囊50已经膨胀后的状态。为了使气囊50膨胀，接收器160接收来自外部控制系统170的控制信号然后接收器160将该控制信号发送至控制器150。在接收到控制信号时，控制器150启动致动器116以驱动柱塞114沿着注射器112移动。如上所述，致动器116可为线性移动系统并驱动柱塞114沿着注射器112滑动。柱塞114在注射器112的内圆柱壁上施加足够的径向摩擦以阻止经过该柱塞-圆柱壁内表面的任何气体泄漏。由于致动器116施加至柱塞114上的摩擦力，注射器112中的第一物质20被推出注射器112。一旦第一物质20离开该注射器112，它与第二物质30接触并立即发生反应。该反应产生气体22 (C02)，如图4所示，并使气囊50膨胀。随着越来越多的第一物质20与第二物质30反应，气体22的量增加并且气囊50进一步膨胀。图4显示了在气囊50在其最大体积时的膨胀的气囊50。一旦气囊50达到了所需的体积，装置10将保持于使用者的胃中持续一段时间，该时间由医生确定。如果一个装置10的气囊50的最大体积仍然小于用于治疗所需的体积，则使用者可推荐吞服另一装置10以使装置10的气囊50的总体积满足用于治疗所需的体积。装置10也可与另一装置10同时使用。同时使用的装置的数量、使用的时间和气囊50的体积可根据临床研究变化，以实现最优的效果。图5显示了在柱塞114缩回以使气体22排出时的图4的实施例。一旦实现所需的时间，则对气囊50放气以使装置10能从使用者的胃S中排出。为了使气囊50放气，另一控制信号从外部控制系统170发出并由接收器160接收。接收后，接收器160将该信号传送至控制器150，然后控制器150启动致动器116以使柱塞缩回。该放气过程发生在柱塞114充分缩回以将开口 72暴露于通道70时。这使得气体22能流出外壳75，如图5所示。气囊50通过胃S中的压力放气，且当充分放气时，装置10可自使用者的身体通过下面的胃肠道自然排出。虽然在图中未显示，但可在装置10中安装压力传感器以提供关于气囊50膨胀期间的体积的信息。可使用数学模型计算压力以估计膨胀的气囊50的体积。可使用致动器控制方法来控制柱塞114的位置以确定将从112推出的第一物质20的量以便控制气囊50的体积。气囊50在柱塞114在注射器112中移动最大距离(例如在注射器112的顶部)时，或者在第一物质从注射器112完全排出时达到最大体积。气囊的体积可通过以下显示的数学模型计算。根据本发明的实施例，气囊可由天然橡胶或乳胶制成。出于对气囊的充气和放气建模的目的，使用了以下数学公式，即橡胶气囊填充半径方程


根据多个实施例，可提供一种气囊膨胀装置。该气囊膨胀装置可包括气囊，在该气囊中的第一物质在所述气囊中的第一物质，在该气囊中的第二物质，该第二物质能与第一物质在该气囊中反应产生气体使该气囊膨胀；和用于启动该第一物质和第二物质间的反应从而使该气囊膨胀的电启动器。根据多个实施例，可提供一种用于气囊膨胀的方法。该用于气囊膨胀的方法包括在该气囊中提供第一物质，在该气囊中提供第二物质，和在该气囊中电启动该第一物质和第二物质间的反应以产生气体使该气囊膨胀。