控制乳房植入物的硅氧烷泡沫填料中的气泡形成

摘要

本发明提供了一种用于制造乳房植入物的方法，该方法包括通过将气泡源施加到硅氧烷单体以产生混合物来制备包含泡沫的弹性填充材料。将该混合物插入密封室内。在插入该混合物之后，将该密封室内的压力设定为第一压力，并且将该密封室内的该混合物的温度设定为第一温度。然后，在预设时间段之后，将该压力降低到低于该第一压力的第二压力，并且在给定时间之后，将该温度降低到低于该第一温度的第二温度。被配置用于在人类受试者的乳房内植入的柔性外壳被填充以该弹性填充材料。

说明书

技术领域

本发明整体涉及医疗植入物，并且具体地讲，涉及乳房植入物。

背景技术

乳房植入物可被插入人类乳房内或附接在乳房上，例如，以便替换在诸如乳房切除术的手术中或出于美容用途已被医学移除的组织。乳房植入物的用途是恢复乳房的外部形式，包括其触感和重量。

采用各种技术来形成乳房植入物。例如，美国专利申请公布2011/0029077描述了一种医疗植入物，该医疗植入物包括具有不同尺寸气泡的多孔硅，以及包封多孔硅的硅膜。另外，该医疗植入物包括具有气泡的多孔硅球和包封该多孔硅球的硅膜。可适当调节衬垫和植入物的重量以便将衬垫维持在和人体细胞的水平相似的水平，并缩短恢复时间。将多个沟槽或通孔设置在植入物表面上，从而体液顺畅地流过沟槽或通孔以改善植入物对细胞的亲和力。

又如，美国专利申请公布2012/0277860描述了一种用于假体植入物的假体植入物材料，其包含凝胶并任选地包含气体。在一个实施方案中，填充材料为无限制等级的硅氧烷凝胶和填充有气体的专门定制的中空玻璃微球的混合物。

美国专利5,658,330描述了一种用于在皮肤之下植入的乳房假体。在一个实施方案中，该假体具有外部弹性外壳，其包封生物相容性流体和一体式构造的硅氧烷泡沫插入件，该硅氧烷泡沫插入件具有乳房组织的形状和近似的一致性。泡沫插入件基本上占据由可植入假体的外壳包封的整个体积，并且由模制成乳房形状的泡沫体组成。插入件为一体式构造并且通过以下步骤制成：(a)将模具加热至适当的温度；(b)将气泡混合进未固化硅氧烷的分散体；(c)将带气泡的未固化硅氧烷注入预热模具；以及(d)施加真空，直至泡沫插入件固化。

美国专利申请公布2001/0038831描述了在存在崩解剂和发泡剂的颗粒的情况下，通过使一种或多种烯键式不饱和单体与多烯属交联剂聚合来形成超多孔水凝胶复合材料。快速吸收水的崩解剂用于极大地增加超多孔水凝胶的机械强度并显著地缩短吸收水和溶胀所需的时间。通过该方法制备的超多孔水凝胶复合材料具有位于10μm至3,000μm范围内的平均孔径。崩解剂的优选颗粒包括天然的和合成的带电聚合物。发泡剂优选地为在酸化时释放气泡的化合物，诸如NaHCO

美国专利申请公布2015/0305853描述了一种乳房植入物，该乳房植入物包括填充物或芯，该填充物或芯相对于硅氧烷凝胶填充的或盐水填充的植入物具有较低的总体密度。芯可为复合材料，该复合材料包括柔性主体(例如含空气主体或含气体主体)和位于主体之间或周围的凝胶介质。

发明内容

本发明的实施方案提供了一种用于制造乳房植入物的方法，所述方法包括通过将气泡源施加到硅氧烷单体以产生混合物来制备包括泡沫的弹性填充材料。将所述混合物插入密封室内。在插入所述混合物之后，将所述密封室内的压力设定为第一压力，并且将所述密封室内的所述混合物的温度设定为第一温度。然后，在预设时间段之后，将所述压力降低到低于所述第一压力的第二压力，并且在给定时间之后，将所述温度降低到低于所述第一温度的第二温度。被配置用于在人类受试者的乳房内植入的柔性外壳被填充以所述弹性填充材料。

在一些实施方案中，施加所述气泡源包括混合碳酸盐与所述硅氧烷单体。

在一些实施方案中，混合所述碳酸盐包括混合碳酸氢钠。

在一个实施方案中，施加所述气泡源包括使加压气体流入所述硅氧烷单体内。

在另一个实施方案中，使所述加压气体流入包括使加压空气流入。

在一些实施方案中，降低所述压力包括以给定速率降低所述压力。

在一些实施方案中，制备所述弹性填充材料包括制备与所述气泡混合的硅氧烷凝胶的泡沫。

在一个实施方案中，制备所述弹性填充材料包括通过调整选自由所述气泡的尺寸和密度构成的属性组的至少一个属性来调整所述硅氧烷凝胶的硬度。

在另一个实施方案中，制备与所述气泡混合的所述泡沫包括制备与二氧化碳气泡混合的所述泡沫，所述二氧化碳气泡在所述泡沫的制备期间被释放。

根据本发明的实施方案，还提供了一种用于制造包括泡沫的弹性填充材料的设备，所述设备包括密封室和控制器。所述密封室被配置成将气泡源与硅氧烷单体的混合物保持在受控的温度和压力下。所述控制器被配置成通过以下方式来制备所述弹性填充材料：在将所述混合物插入所述密封室内之后，(i)将所述密封室内的压力设定为第一压力，并且(ii)将所述密封室内的所述混合物的温度设定为第一温度，以及然后，在预设时间段之后，(i)将所述压力降低到低于所述第一压力的第二压力，并且(ii)在给定时间之后，将所述温度降低到低于所述第一温度的第二温度。

结合附图，通过以下对本发明的实施方案的详细描述，将更全面地理解本发明，其中：

附图说明

图1为根据本发明的实施方案的具有乳房植入物的人类女性乳房的示意性截面图；

图2为根据本发明的实施方案的用于制备硅氧烷泡沫的设备的示意性图解；

图3为示意性地示出根据本发明的实施方案的用于为乳房植入物制备硅氧烷泡沫填充物的方法的流程图；并且

图4为示意性地示出根据本发明的实施方案的用于为乳房植入物制备硅氧烷泡沫填充物的另一个方法的流程图。

具体实施方式

乳房植入物可包含弹性填充材料，诸如包含在密封柔性外壳中的硅氧烷凝胶。然而，填充有此类材料的乳房植入物会相对较重，并且可能使植入物的佩戴者感到不适。

下文所述的本发明的实施方案提供了用于制备均匀硅泡沫以制备轻质乳房植入物的制造方法和设备。在一些实施方案中，可将气泡源施加到硅氧烷单体(例如，与硅氧烷单体混合)以产生混合物，该混合物使用所公开的制造方法和设备来制备包含气泡的泡沫。在一个实施方案中，将气体诸如空气或氮气注入未固化的硅氧烷单体液体内以产生混合物，该混合物被进一步地加工成泡沫，如下所述。在另一个实施方案中，通过化学反应在硅氧烷凝胶中生成二氧化碳以形成泡沫，其中泡沫中的气泡主要包含二氧化碳气体。

通过将碳酸氢钠与水解的未固化硅氧烷单体液体混合来化学制备包含二氧化碳气体的硅氧烷泡沫的方法在2018年4月17日提交的名称为“Reducing Breast ImplantWeight Using Chemically Produced Foam Filling”的美国临时专利申请62/658,896中有所描述，该临时专利申请被转让给本专利申请的受让人并且其公开内容以引用方式并入本文。

无论在硅氧烷单体中实现气泡的方式如何，均应加热所得的混合物以使硅氧烷聚合。此外，加热导致例如碳酸氢钠分解并释放更多的二氧化碳气泡。如果注入气体诸如空气，则加热导致在硅氧烷固化时在硅氧烷内形成气泡，这导致形成稳定的硅氧烷泡沫。

如果不存在对气泡释放时间点的控制，则通过上述两种方法中的任一种方法制备硅氧烷泡沫可为相对复杂的。不受控的制造过程可导致气泡在硅氧烷已完全固化之前被释放，从而导致形成不均匀的弹性填充材料(例如，形成为分离体积的硅氧烷和气体)。

在一些实施方案中，通过首先混合碳酸氢钠与硅氧烷单体并将混合物插入可密封室内来制备硅氧烷泡沫。接下来，控制器引导经由一个或多个管道和阀连接到室的压力控制机械，以将密封室内的压力设定为第一压力。在一些实施方案中，控制器引导机械以将密封室中的压力增加至多一个大气压的预设值。一般来讲，控制器和压力控制机械被配置成改变密封室内的压力(即，相对于环境大气压力升高、降低或均衡压力)。

在对室加压之后，进一步控制可控电加热器的控制器引导可控电加热器以将密封室内的混合物的温度升高到第一温度。在一些实施方案中，将室的温度升高到预设的高温度值，该温度值足够高以使硅氧烷单体的固化过程开始。

在固化过程期间的适当时间点(例如，在通过试误法确定的预设时间之后)，控制器引导压力控制机械以将压力降低到低于第一压力的第二压力。例如，控制器引导机械以通过例如经由具有阀的通气管线将室内的加压气体逐渐地释放到环境大气内来将压力逐渐地释放到环境大气水平。压力的逐渐释放允许固化混合物中的溶解的二氧化碳形成气泡，该气泡被捕获在固化的硅氧烷中以使得形成均匀的硅氧烷泡沫(即，调节气泡释放的时间点和速率以最佳地匹配固化过程)。通常，初始压力被设定为约1Atm的高环境压力，其中低压以及压力降低速率通过试误法(即，经验优化的)来设定。

在一些实施方案中，在固化过程期间的适当时间点，控制器引导压力控制机械以将室抽空到亦即低压(即，低于环境大气压力)的第二压力，以便激发例如气泡的生成。相应地，此类抽空可实现不太致密的泡沫。

在压力降低之后的给定时间，控制器引导可控电加热器停止加热，并且室通常缓慢地冷却到室温。

在一个实施方案中，在制备期间，通过调节所捕获的二氧化碳气泡的尺寸和/或密度(例如通过压力调节的时间点和/或速率)来调整泡沫的弹性。泡沫的弹性(例如，硬度)可在凝胶制备过程的发育阶段例如通过试误法来确定，并且通过稳定的制造过程保持不变。

在另一个实施方案中，植入物的硅氧烷泡沫填充物通过首先将空气混合到硅氧烷单体内来制备。用于混合过程的模具(例如，使压缩空气流入硅氧烷中的喷嘴和使所得混合物均质化的旋扣器)生成均匀悬浮在混合物中的非常小的气泡(导致液体混合物呈现白色)。气泡尺寸由混合速度确定，其中较高的速度产生较小的气泡，并且较低的速度产生较大的气泡。

另选地或除此之外，混合空气中的一些空气可实际上溶解于硅氧烷单体液体中。然后将混合物插入密封室内以用于进一步加工，其中制备步骤中的其余步骤类似于上文所述的步骤。同样，在制备期间，通过调节所捕获气泡的尺寸和/或密度(例如，通过压力调节的时间点和/或速率)来调整泡沫的均质性、密度和弹性程度。

在一些实施方案中，还提供了一种乳房植入物，该乳房植入物包括所公开的泡沫中的一种泡沫和柔性外壳，该柔性外壳被配置成容纳泡沫并且被进一步地配置用于在人类受试者的乳房内植入。所公开的方法包括例如通过注入所公开的泡沫中的一种泡沫来利用弹性填充材料填充柔性外壳。

用于利用制备初始混合物(混合碳酸氢钠或注入空气)的任一方法和通过控制密封室中的固化过程来制备如上所述的硅氧烷泡沫的所公开的技术可简化轻质乳房植入物的形成。因此，实施所公开的技术可提高轻型乳房植入物的可用性。

图1为根据本发明的实施方案的具有乳房植入物21的人类女性乳房20的示意性截面图。植入物21包括填充有轻质泡沫23的外壳22，而泡沫制备在下文有更详细的描述。在所公开的实施方案中，乳房植入物21作为乳腺植入物定位在乳房组织24与胸大肌26之间。本领域的技术人员应当理解，在另选的实施方案中，参考植入物相对于胸大肌26的不同位置，乳房植入物21可被定位成筋膜下、胸肌下、或肌下植入物。图1所示的示例因而完全是为了概念清晰而选择的。本发明的实施方案可应用于包含泡沫的乳房植入物的任何设计。

图2为根据本发明的实施方案的用于制备硅氧烷泡沫的设备的示意性图解。如图所示，该设备包括固化室30，该固化室被配置为保持具有可调节的压力和温度的制造环境。可移除封盖32允许使用者将例如碳酸氢钠和硅氧烷单体的混合物36插入(例如，倾注到)室30内。在混合物36位于室中之后，将封盖32放回原位以密封室30。

控制器100被配置成控制压力控制机械28和可控电加热器42。机械28经由一个或多个管道和阀连接到室。为了制造泡沫，控制器100引导机械28以将密封室中的压力增加通常至多一个大气压的预设值。作为响应，压力控制机械28(例如，包括压缩机)经由管道38将室30内的压力升高所需的量，即，升高半巴与一巴之间。

在压力升高到第一压力值之后，将混合物的温度升高到第一温度值。在一个实施方案中，控制器100被配置成引导可控电加热器42以将密封室内的混合物的温度升高到约160℃，以便固化硅氧烷单体。使用加热器40来增加室30内的温度，该加热器经由线缆45联接到室30的壁并且被馈送来自可控电加热器42的电流。可控电加热器基于经由线46从连接到室30壁的热电偶44接收的指示来保持预设的第一温度。

可移除封盖32装配有透明窗口34，该透明窗口允许使用者观察和评估气泡形成过程。例如，使用者可在温度升高时看到气泡形成，并且随后相应地设定后续压力释放步骤的时间点和持续时间，以便获得所需的泡沫质地。在一个实施方案中，在固化过程期间的适当时间点，控制器100引导机械28抽空密封室以建立可低于预设的第二压力的低压(例如，部分真空)，以便进一步地增加气泡形成，从而制造例如较轻的泡沫。为了抽空室，机械诸如真空泵(未示出)通过阀(未示出)经由管道38连接到室30。在另选的实施方案中，压力控制机械28例如通过按照控制器100的引导打开通气口来使压力返回到大气压。

在例如由使用者或由监测装置自动地确定固化过程已结束之后，控制器100引导可控加热器42停止加热并且室缓慢地冷却到室温。随后，使用者打开封盖32以取出成品硅泡沫。

图2所示的设备完全是为了概念清晰而选择的。例如，代替具有可移除封盖32，室30可装配有包括泵、管道和阀的子系统，该子系统被配置成将原始混合物泵送到室30内并泵出成品泡沫。可通过主动地冷却室来将室温度降低到预设低温。在任选的实施方案中，控制器100引导气瓶的可控阀打开，使得气体从气瓶经由管道38流入室30内并对室30加压。压力传感器向处理器100指示室30内的目标第一压力何时被实现。另选地，可控阀包括被设定为目标第一压力的压力调节器。

图3为示意性地示出根据本发明的实施方案的用于为乳房植入物制备硅氧烷泡沫填充物的方法的流程图。该过程开始于在混合物引导步骤50处，使用者将包含碳酸氢钠和硅氧烷单体的液体混合物36倾注到室30内。接下来，在调理步骤52处，控制器100引导机械28和可控加热器42分别升高室30内的压力和温度，以建立用于硅氧烷固化和二氧化碳气泡形成的条件。在固化步骤54处，控制器100等待预设时间(通常在几分钟内测量)以使硅氧烷泡沫开始形成。一旦硅氧烷泡沫形成处于适当的阶段，如例如由使用者或监测装置所确定的，控制器100就在压力释放步骤56处引导机械28逐渐地释放压力或抽空室以实现部分真空，以便获得根据需要制备的泡沫(即，控制气泡形成)。所得的硅泡沫57填充该室。在释放压力之后的给定时间，在冷却步骤58处，控制器100引导加热器42停止加热。一旦室30已冷却，现在就可从室中取出所得的硅泡沫。

图4为示意性地示出根据本发明的实施方案的用于为乳房植入物制备硅氧烷泡沫填充物的另一个方法的流程图。该过程开始于在混合物制备步骤60处，使用者将空气混合到液体硅氧烷单体内以产生混合物36。该过程的其余部分沿循图3所述的过程。在混合物倾注步骤62处，使用者将包含空气和硅氧烷单体的液体混合物36倾注到室30内。接下来，在调理步骤64处，控制器100引导机械28和可控加热器42分别升高室30内的压力和温度，以建立用于硅氧烷固化和气泡形成的条件。在固化步骤66处，使用者等待预设时间(通常为约五分钟)，以使硅氧烷泡沫开始形成。一旦硅氧烷泡沫形成在适当的阶段，控制器100就在压力释放步骤68处引导机械28逐渐地释放压力或抽空室以实现部分真空，以便获得根据需要制备的泡沫。所得的硅泡沫69填充该室。在压力降低之后的给定时间，在冷却步骤70处，控制器100引导加热器42停止加热。一旦室30已冷却，就可从室中取出所得的硅泡沫。

在一些实施方案中，利用由室30制备的填充材料(使用所公开的方法中的一种方法来制备填充材料泡沫58或填充材料泡沫70)填充柔性外壳，并且随后密封外壳以制备乳房植入物21。

图3和图4所示的流程图是完全为了概念清楚而选择的。所公开的方法可例如为自动化的，使得使用者不需要手动地操作所述的过程，或不需要在泡沫形成时目视检查泡沫的质量。另外，这些过程制备气泡时的化学物的量和/或条件可有所变化，以便调整泡沫中通过化学方式得到的气泡的尺寸和/或密度，以及气泡尺寸的变化。

可包括其他制造步骤，诸如例如过滤材料中的一种或多种材料。制造步骤(例如，固化过程)的时间点和持续时间可有所变化。

虽然本文描述的实施方案主要涉及乳房植入物，但是本文所述的方法和系统也可用于需要包含硅氧烷凝胶的植入物为轻质的其它应用中。

因此应当理解，上面描述的实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文特定示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述描述时将会想到该变型和修改，并且该变型和修改并未在现有技术中公开。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，不同的是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应仅考虑本说明书中的定义。