CN113856052A - 主动吸热型电极、肿瘤电场治疗系统及温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主动吸热型电极、肿瘤电场治疗系统及温度控制方法。主动吸热型电极包括用于向患者肿瘤部位施加交变电场的柔性电路板、设于柔性电路面向患者皮肤一侧的介电元件与温度传感器以及设于柔性电路板背离介电元件一侧的半导体制冷器。半导体制冷器沿柔性电路板的厚度方向与介电元件对应设置。本发明主动吸热型电极通过与介电元件相对设置的半导体制冷器主动吸收介电元件与柔性电路板在施加交变电场时产生的热量并散发出去，可提高散热效率，无需通过降低施加于柔性电路板与介电元件上的交变电压来控制电极温度，并可较长时间地施加交变电压于主动吸热电极上，提高治疗效果。

Description

主动吸热型电极、肿瘤电场治疗系统及温度控制方法

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种主动吸热型电极、肿瘤电场治疗系统及温度控制方法。

背景技术

电场治疗是一种通过低强度、中高频、交变电场干扰肿瘤细胞有丝分裂进程的肿瘤治疗方法。研究表明，电场治疗在治疗胶质母细胞瘤、非小细胞肺癌、黑色素瘤等疾病中效果显著，该治疗方法能延长患者生存周期提高患者的生存质量，且副作用较小。

现有电极包括一侧设有生物相容性粘合剂的背衬、粘设于背衬上的环氧玻璃布层压板(FR-4)、由环氧玻璃布层压板(FR-4)支撑的柔性电路板(FPC)、设于柔性电路板与环氧玻璃布层压板(FR-4)相对侧上的介电元件以及覆设于介电元件上并可与患者体表皮肤贴合的导电水凝胶。在电极贴敷于患者肿瘤部位对应体表后，导电水凝胶一侧与介电元件贴合，另一侧与患者肿瘤部位体表贴合。环氧玻璃布层压板夹设于柔性电路板与背衬之间，并通过粘合剂设于柔性电路板远离患者肿瘤部位对应体表侧。介电元件通过焊接方式设于柔性电路板上，并与柔性电路板电性连接。电极通过背衬将环氧玻璃层压板、柔性电路板、介电元件、导电水凝胶紧密贴合于患者肿瘤部位体表，并通过与柔性电路板电性连接的介电元件向患者肿瘤部位施加交变电场以治疗患者目标区域肿瘤。

为了达到更好的治疗效果，需要对贴敷于患者肿瘤部位对应体表的上的电极长时间地、持续地施加交变电流，以产生作用于肿瘤细胞的交变电场。在长时间、持续地对贴敷在患者肿瘤部位对应体表的电极施加交变电压进行肿瘤电场治疗时会在患者电极贴敷位置的皮肤表面产生热量聚集，但患者皮肤表面的热量需要通过导电水凝胶传给介电元件，再经柔性电路板传给环氧玻璃布层压板，最后通过环氧玻璃布层压板将热量经背衬层导出电极外。因环氧玻璃布层压板热传导能力差，无法在长时间对电极施加交变电压时将聚集在患者皮肤表面的热量快速散发出去，会存在患者皮肤表面因热量聚集而致使温度升高，造成患者皮肤表面低温烫伤的风险。为了防止人体低温烫伤，通常需会采用降低交流电压或者关闭一段时间的交流电压来降低产生于患者皮肤表面的热量，但此种方法会导致电场强度减弱或者治疗时间减少，进而导致治疗效果不佳的问题。

因此，有必要提供一种能够具有散热能力的电极结构、具有该电极的肿瘤电场治疗系统以及温度控制方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本申请提供一种能够进行主动吸热，提高散热效率的主动吸热型电极、肿瘤电场治疗系统及温度控制方法。

本申请提供一种主动吸热型电极，可贴敷至患者肿瘤部位对应体表，其包括用于向患者肿瘤部位施加交变电场的电气功能组件，所述电气功能组件包括柔性电路板以及设于柔性电路板面向患者皮肤一侧的介电元件与温度传感器，所述电气功能组件还包括设于柔性电路板背离介电元件一侧的半导体制冷器，所述半导体制冷器沿柔性电路板的厚度方向与所述介电元件对应设置。

可选地，所述半导体制冷器包括靠近柔性电路板设置的制冷端以及与制冷端相对设置的散热端，所述制冷端与所述柔性电路板电性连接。

可选地，所述半导体制冷器还包括并排夹设于所述制冷端与所述散热端之间的N型半导体、P型半导体。

可选地，所述半导体制冷器还包括填充在制冷端与散热端之间用于密封N型半导体与P型半导体的密封剂。

可选地，所述半导体制冷器的制冷端具有与柔性电路板焊接的焊盘，所述焊盘包括正极焊盘与负极焊盘。

可选地，所述半导体制冷器的制冷端包括设于柔性电路板背离患者皮肤一侧的冷端陶瓷片、设于冷端陶瓷片上的冷端导热件以及间隔设于冷端导热件的两冷端金属导体，所述两冷端金属导体分别与所述N型半导体、所述P型半导体连接。

可选地，所述焊盘设于所述冷端陶瓷片朝向柔性电路板一侧，所述柔性电路板具有与冷端陶瓷片的焊盘对应的焊接部，所述焊接部与所述焊盘连接实现冷端陶瓷片与柔性电路板间的电性连接。

可选地，所述冷端陶瓷片上还设有分别与正极焊盘、负极焊盘电性连接的导电迹线，所述冷端导热件上设有与冷端陶瓷片的导电迹线对应的导电迹线，所述两冷端金属导体通过相应的冷端导热件与冷端陶瓷片的导电迹线分别与冷端陶瓷片的正极焊盘、负极焊盘电性连接。

可选地，所述半导体制冷器的散热端包括热端陶瓷片、设于热端陶瓷片靠近制冷端一侧的热端传热件以及设于热端传热件上并与N型半导体、P型半导体接触的热端金属导体。

可选地，所述N型半导体与P型半导体夹设于热端金属导体与两冷端金属导体之间。

可选地，所述N型半导体、P型半导体、冷端金属导体以及热端金属导体均采用相同材料制成。

可选地，所述半导体制冷器的冷端陶瓷片的正极焊盘与N型半导体电性导通，所述冷端陶瓷片的负极焊盘与P型半导体电性导通。

可选地，所述温度传感器与所述半导体制冷器分别设于柔性电路板的相对两侧，所述介电元件具有贯穿设置的穿孔，所述温度传感器收容于所述穿孔中。

可选地，还包括位于介电元件周围的支撑件以及覆盖所述支撑件、与介电元件的粘贴件。

可选地，所述温度传感器与所述粘贴件接触并监测所述粘贴件的温度。

可选地，还包括背衬，所述电气功能组件通过半导体制冷器的热端陶瓷片贴设于背衬上，所述半导体制冷器夹设于背衬与柔性电路板之间。

可选地，所述支撑件置于介电元件周围并通过粘贴固定于所述背衬上，所述支撑件具有贯穿设置的开口，用于收容介电元件。

可选地，所述背衬与半导体制冷器的热端陶瓷片对应位置处设有开孔，供热端陶瓷片暴露在空气中。

可选地，所述支撑件为泡棉，所述粘贴件为导电水凝胶，所述背衬为网状无纺布。

本申请还提供一种肿瘤电场治疗系统，其包括上述中任一项所述的主动吸热型电极。

可选地，还包括与所述主动吸热电极电性连接的控制器，所述控制器通过监测所述主动吸热型电极的温度来控制主动吸热型电极的半导体制冷器的开启或关闭，或控制肿瘤电场治疗系统的关闭。

本申请还提供一种肿瘤电场治疗系统温度控制方法，该温度控制方法用于监测并控制上述任一项所述的肿瘤电场治疗系统，所述肿瘤电场治疗系统具有上述任一项所述的主动吸热型电极，所述温度控制方法包括如下步骤：

S1：实时监测所述主动吸热型电极的温度；

S2：判断监测获得的温度是否超过调控温度；

S3：根据步骤S2中的判断结果关闭主动吸热型电极的半导体制冷器或继续判断监测获得的温度是否超过安全阈值；

S4：根据步骤S3中是否超过安全阈值的判断结果开启主动吸热型电极的半导体制冷器或关闭肿瘤电场治疗系统。

可选地，所述实时监测主动吸热型电极的温度是通过温度传感器监测的。

可选地，所述安全阈值大于所述调控温度。

可选地，所述安全阈值与所述调控温度两者之间的差值在4℃以内。

可选地，所述调控温度为39°，所述安全阈值为41°。

可选地，所述根据步骤S2中的判断结果关闭主动吸热型电极的半导体制冷器或继续判断监测获得温度是否超过安全阈值具体包括如下步骤：当监测获得的温度低于调控温度时，控制主动吸热型电极的半导体制冷器处于关闭状态；当监测获得的温度高于或等于调控温度时，判断监测获得的温度是否超过安全阈值。

可选地，所述步骤S2的判断结果包括监测温度低于调控温度以及监测温度高于或等于调控温度。

可选地，所述步骤S3中是否超过安全阈值的判断结果包括监测温度低于安全阈值与监测温度高于或等于安全阈值。

可选地，所述根据步骤S3中是否超过安全阈值的判断结果开启主动吸热型电极的半导体制冷器或关闭肿瘤电场治疗系统具体包括如下步骤：当监测温度低于安全阈值时，控制主动吸热型电极的半导体制冷器处于开启状态，并重复循环步骤S1至S3；当监测温度高于或等于安全阈值时，控制肿瘤电场治疗系统处于关闭状态。

可选地，所述开启主动吸热型电极的半导体制冷器是通过给半导体制冷器输入直流电实现的。

根据本申请实施例提供的技术方案，充分利用半导体制冷器，无需调节电场交变电压，可进行主动吸热制冷，提高散热效率；并且可通过温度阶梯控制，尽可能地保持肿瘤电场治疗系统开启的同时，降低皮肤表面温度，与传统通过关闭肿瘤电场治疗系统进行降温的方式相比，该温度控制方法能够在单位时间内确保更高的治疗电场强度，提高治疗效果。

附图说明

图1为本发明主动吸热型电极的一个实施例的部分结构示意图。

图2为图1所示的主动吸热型电极的电气功能组件的立体分解图。

图3为图2所示的主动吸热型电极的介电元件的结构示意图。

图4为图2所示的电气功能组件的柔性电路板的结构示意图。

图5为图1所示的主动吸热型电极的半导体制冷器的结构示意图。

图6为图5所示的本发明主动吸热型电极的半导体制冷器与柔性电路板的剖视图。

图7为本发明肿瘤电场治疗系统温度控制的步骤流程图。

图8为本发明肿瘤电场治疗系统温度控制的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

本发明提供一种主动吸热型电极、肿瘤电场治疗系统及其温度控制方法。下面结合附图，对本发明的主动吸热型电极、医疗器械及温度控制方法进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

请参阅图1至图6所示，本发明的主动吸热型电极10可贴敷于患者肿瘤部位对应体表以对患者肿瘤部位施加交变电场而干扰或抑制肿瘤细胞有丝分裂，从而治疗肿瘤，其包括柔性背衬200、粘设于背衬200上的电气功能组件100、粘设于背衬200上的支撑件300以及设于支撑件300上并与患者肿瘤部位对应的体表皮肤贴合的粘贴件400。主动吸热型电极10通过背衬200贴合于患者肿瘤部位相应的体表，并通过电气功能组件100向患者肿瘤部位施加交变电场以干扰或阻止患者肿瘤细胞的有丝分裂，从而实现治疗肿瘤的目的。

背衬200呈片状设置，其主要由柔性透气绝缘材料制成。背衬200具有若干贯穿设置的透气孔(未图示)，可在背衬200贴敷于患者体表时使患者体表被背衬200覆盖的皮肤的毛囊、汗腺可以自由呼吸，避免被背衬200覆盖的患者体表的汗腺、毛囊因堵塞而损害患者皮肤浅表层引发皮肤炎症。背衬200为网织物。具体地，背衬200为网状无纺布，柔软、轻薄，防潮、透气，长时间贴敷于患者体表仍可使患者皮肤表面保持干燥。背衬200朝向患者体表的一面上还涂设有物相容性粘合剂，用于将背衬200紧密贴合于患者目标区域体表。

请重点参阅图2至图6所示，电气功能组件100通过背衬200上的生物相容性粘合剂粘设于背衬200上，用于向患者肿瘤部位施加交变电场。电气功能组件100包括柔性电路板102、设于柔性电路板102上的温度传感器109以及分别设于柔性电路板102相对两侧的介电元件103与半导体制冷器104。温度传感器109与半导体制冷器104分别位于柔性电路板102的相对两侧。温度传感器109与介电元件103位于柔性电路板102的同一侧。介电元件103设于柔性电路板102靠近患者体表的一侧，半导体制冷器104设于柔性电路板102远离患者体表的一侧。电气功能组件100通过半导体制冷器104以及柔性电路板102的相应部位分别与背衬200上涂设的生物相容性粘合剂粘贴而紧密贴设于背衬200上。半导体制冷器104通过焊接设于柔性电路板102远离患者体表的一侧，用于快速将聚集在患者体表皮肤上的热量快速散发出去，避免因长时间、持续地对电性连接的柔性电路板102与介电元件103施加交变电压而使患者肿瘤部位对应的体表的皮肤因热量聚集造成患者肿瘤部位体表低温烫伤。

柔性电路板102具有呈圆形设置的若干主体部1020以及与主体部1020连接的连接部1021。支撑件300设于柔性电路板102的主体部1020相应的位置处。连接部1021呈带状或条状设置，其可通过设于背衬200上的生物相容粘合剂与背衬200贴合在一起。主体部1020朝向患者体表的一侧具有暴露在其表面的导电部(未图示)，可与介电元件103相应部位进行焊接进而实现柔性电路板102与介电元件103之间的电性连接。主动吸热型电极10通过柔性电路板102的主体部1020暴露在其靠近患者体表一侧的导电部(未图示)与介电元件103对患者肿瘤部位施加交变电场。主体部1020远离患者体表一侧也具有暴露在其表面的焊接部107，可与半导体制冷器104相应部位焊接以实现柔性电路板102与半导体制冷器104间的电性连接。焊接部107设于主体部1020朝向背衬200的一侧，包括两间隔设置的焊接部107A、107B。

本实施例中，若干个主体部1020呈间隔设置，相邻的两间隔设置的主体部1020通过连接部1021连接。介电元件103为多个，也呈间隔状设置于相应的主体部1020上。介电元件103的数量与主体部1020的数量一致。半导体制冷器104的数量与介电元件103的数量一致。半导体制冷器104呈间隔状设于主体部1020上，其与介电元件103分别设于主体部1020的相对两侧。柔性电路板102的主体部1020夹设于半导体制冷器104与介电元件103之间。介电元件103、柔性电路板102的主体部1020以及半导体制冷器104构成电气功能组件100的电极单元101。多个间隔设置的电极单元101通过柔性电路板102的连接部1021电性连接。电气功能组件100的电极单元101还可以包括设于柔性电路板102的主体部1020上的温度传感器109。

温度传感器109通过焊接方式设于柔性电路板102的主体部1020上。温度传感器109设于柔性电路板102的主体部1020靠近患者体表的一侧。温度传感器109位于柔性电路板102的主体部1020的中部，用于检测相应粘贴件400的温度，进而检测与粘贴件400对应的患者体表的温度。温度传感器109位于柔性电路板102与粘贴件400之间。温度传感器109为热敏电阻。温度传感器109用于检测与患者体表直接贴敷的粘贴件400的温度，进而合理控制施加的交变电场，以避免患者体表因长时间通过主动吸热型电极10施加交变电场导致患者体表因人体水分子在交变电场作用下相互摩擦产生的热量在患者体表聚集而致使患者体表温升过高造成患者体表皮肤低温烫伤。温度传感器109数量最多与介电元件103数量相同。也即，在其他实施例中，温度传感器109的数量可以小于介电元件103的数量。具体地，某些柔性电路板102的主体部1020上焊接有温度传感器109，某些柔性电路板102的主体部1020上未焊接有温度传感器109。温度传感器109可选择地焊接于柔性电路板102的主体部1020上。

介电元件103大致呈圆形片状构造，其通过焊接方式设于柔性电路板102的主体部1020朝向患者体表的一侧。介电元件103是由具有较高介电常数的材料构成，其具有阻碍直流电但允许交流电通过的性能。本实施例中的介电元件103为具有较高介电常数的陶瓷片，介电常数至少大于1000。介电元件103具有贯穿设置的穿孔108，用于收容温度传感器109。穿孔108设于介电元件103的中部。穿孔108的直径略大于温度传感器109的宽度。介电元件103的穿孔108与温度传感器109之间的间隙通过密封胶填充，以避免水汽进入穿孔108接触温度传感器109与柔性电路板102的主体部1020的焊接点而导致短路。介电元件103的尺寸略小于柔性电路板102的主体部1020的尺寸。介电元件103在焊接于柔性电路板102的主体部1020上后通过密封胶填充介电元件103与柔性电路板102的主体部1020之间的间隙，进而密封介电元件103与柔性电路板102的主体部1020之间的焊接部(未图示)。

半导体制冷器104呈圆形片状设置，其与柔性电路板102的主体部1020的焊接部107焊接实现与柔性电路板102的电性连接。半导体制冷器104夹设于柔性电路板102的主体部1020与背衬200之间，可以快速将患者贴敷该主动吸热型电极10的体表皮肤部位的热量散发出去。半导体制冷器104一侧通过焊接方式设于柔性电路板102的主体部1020上，另一侧通过设于背衬200上的生物相容性粘合剂贴合于背衬200上。半导体制冷器104具有靠近柔性电路板102的主体部1020的制冷端105、远离柔性电路板102的主体部1020的散热端106以及夹设于制冷端105与散热端106之间的N型半导体111与P型半导体112。半导体制冷器104通过散热端106与背衬200粘贴。N型半导体111、P型半导体112均为主要由加入不纯物的碲化铋经特殊处理而制成的。半导体制冷器104通过N型半导体111、P型半导体112实现制冷端105与散热端106间的电性导通。

制冷端105具有与柔性电路板102的主体部1020上的焊接部107对应的焊盘119。焊盘119包括与柔性电路板102的主体部1020的焊接部107A焊接的正极焊盘119A以及与柔性电路板102的主体部1020的焊接部107B焊接的负极焊盘119B。制冷端105通过焊盘119设于柔性电路板102上，并通过焊盘119与柔性电路板102电性连接。制冷端105包括与柔性电路板102的主体部1020焊接的冷端陶瓷片113、设于冷端陶瓷片113远离柔性电路板102一侧的冷端导热件114以及设于冷端导热件114上的两个冷端金属导体115。两冷端金属导体115呈平行间隔状设置，并分别与N型半导体111、P型半导体112连接。

焊盘119设置于冷端陶瓷片113朝向柔性电路板102的一侧。冷端陶瓷片113大致呈圆形片状设置，其尺寸略小于柔性电路板102的主体部1020的尺寸。冷端陶瓷片113与柔性电路板102的主体部1020通过焊接部107与焊盘119焊接后两者之间存在间隙(未图示)。间隙(未图示)通过密封剂120进行填充，可避免患者体表水汽进入冷端陶瓷片113与柔性电路板102的主体部1020之间的间隙(未图示)侵蚀焊接部位而造成短路，影响冷端陶瓷片113与柔性电路板102之间的电性连接。冷端陶瓷片113夹设于柔性电路板102的主体部1020与冷端导热件114之间。

冷端导热件114呈一体设置的圆形片状构造，用于将冷端金属导体115固定至冷端陶瓷片113上。冷端导热件114的尺寸略小于冷端陶瓷片113的尺寸。冷端导热件114与柔性电路板102的主体部1020分别位于冷冷陶瓷片113的相对两侧。冷端导热件114由导热不导电的材料制成。冷端导热件114可以为导热硅胶。冷端导热件114远离冷端陶瓷片113一侧自顶端分别向下凹陷设有两个收容冷端金属导体115的凹陷空间(未标号)。两凹陷空间(未标号)呈间隔状设置，大致呈圆形设置。

两冷端金属导体115分别设置于相应的凹陷空间(未标号)中，并突伸出冷端导热件114的顶端。两冷端金属导体115突出于冷端导热件114的部分具有相同的高度。也即，两冷端金属导体115突出于冷端导热件114的一侧处于同一水平面。两间隔设置的冷端金属导体115的尺寸完全一致。冷端金属导体115大致呈圆形片状设置，其采用与N型半导体111、P型半导体112同样的材料制成。冷端金属导体115优选由铜制成。冷端金属导体115的直径与冷端导热件114的凹陷空间(未标号)的直径大致相同。两间隔设置的冷端金属导体115设于冷端导热件114远离柔性电路板102的一侧。冷端导热件114夹设于冷端金属导体115与冷端陶瓷片113之间。冷端陶瓷片113与冷端导热件114内分别设有相应的两导电迹线(未图示)。冷端陶瓷片113上的两导电迹线一末端分别与焊盘119A、119B连接。两间隔设置的冷端金属导体115通过冷端导热件114组设于冷端陶瓷片113上。

N型半导体111与P型半导体112均大致呈柱体状设置。N型半导体111、P型半导体112分别组设于相应的冷端金属导体115上。N型半导体111的直径与对应的冷端金属导体115的直径相同。P型半导体112的直径与对应的冷端金属导体115的直径相同。N型半导体111与P型半导体112均由铜制成。N型半导体111与P型半导体112具有相同的厚度。

散热端106包括通过设于背衬200上的生物相容性粘合剂贴设于背衬上的热端陶瓷片116、设于热端陶瓷片116远离背衬200一侧的热端传热件117以及设于热端传热件117另一侧的热端金属导体118。热端金属导体118置于N型半导体111、P型半导体112上。热端金属导体118由N型半导体111与P型半导体112支撑。N型半导体111夹设于热端金属导体118与一冷端金属导体115之间。P型半导体112夹设于热端金属导体118与另一冷端金属导体115之间。也即，N型半导体111一端与对应冷端金属导体115抵接，另一端与热端金属导体118相应部位抵接。P型半导体112一端与另一冷端金属导体115抵接，另一端与热端金属导体118相应部位抵接。N型半导体111与P型半导体112通过热端金属导体118连接。

热端陶瓷片116呈圆形片状设置，其尺寸与冷端陶瓷片113大致相同。热端陶瓷片116夹设于背衬200与热端传热件117之间。热端传热件117夹设于热端陶瓷片116与热端金属导体118之间。热端传热件117呈圆形片状设置，其尺寸略小于热端陶瓷片116的尺寸。热端传热件117的尺寸与冷端导热件114的尺寸大致相同。热端传热件117将热端金属导体118组设于热端陶瓷片116上。热端传热件117远离热端陶瓷片116的一侧自下向上凹陷形成有一收容空间(未标号)，用于收容热端金属导体118。热端传热件117由传热不导电材料制成。热端传热件117可以为导热硅胶。热端金属导体118突出热端导热件117的部位并与N型半导体111、P型半导体112的一端连接。热端金属导体118与冷端金属导体115采用相同材料制成。热端金属导体118与冷端金属导体115均由铜制成。

半导体制冷器104还通过密封剂120对夹设于散热端106的热端传热件117与制冷端105的冷端导热件114之间的冷端金属导体115、N型半导体111、P型半导体112以及热端金属导体118进行密封，避免制冷端105与散热端106进行热交换时产生的水汽进入半导体制冷器104内或进入半导体制冷器104与柔性电路板102之间造成半导体制冷器104内部以及半导体制冷器104的焊盘119与柔性电路板102的焊接部(未图示)之间短路。半导体制冷器104通过与冷端陶瓷片113的正极焊盘119A、负极焊盘119B分别连接的两导电迹线(未标号)分别与冷端导热件114相应的导电迹线(未标号)连接、冷端导热件114的导电迹线(未标号)分别与置于冷端导热件114上的两冷端金属导体115一端接触、两冷端金属导体115的另一端分别与N型半导体111一端、P型半导体112的一端接触、N型半导体111的另一端与P型半导体112的另一端均与设于热端传热件117上的热端金属导体118接触实现冷端陶瓷片113的正极焊盘119A与负极焊盘119B之间的电性导通。半导体制冷器104通过冷端陶瓷片113的正极焊盘119A与柔性电路板102的主体部1020的焊接部107A焊接、冷端陶瓷片113的负极焊盘119B与柔性电路板102的主体部1020的焊接部107B焊接实现与柔性电路板102之间的电性连接，进而可以接收来自柔性电路板102的控制信号。

半导体制冷器104是利用半导体的珀尔帖效应制成的。当贴敷主动吸热型电极10的患者肿瘤部位的体表有大量热量聚集时，含有主动吸热型电极10的肿瘤电场治疗系统(未图示)通过柔性电路板102向半导体制冷器104输入直流电，半导体制冷器104内部回路电流流向为自冷端陶瓷片113的正极焊盘119A经冷端导热件114依次流向与冷端陶瓷片113的正极焊盘119A电性导通的冷端金属导体115、N型半导体111、热端金属导体118、P型半导体112、与P型半导体112电性导通的冷端金属导体115、与冷端陶瓷片113的负极焊盘119B电性导通的冷端导热件114的导电迹线至冷端陶瓷片113的负极焊盘119B。

半导体制冷器104的P型半导体112的电子依次经过与P型半导体112接触的冷端金属导体115、冷端导热件114与冷端陶瓷片113的导电迹线、与N型半导体111接触的冷端金属导体115、N型半导体111、热端金属导体118至P型半导体112。在半导体制冷器104的制冷端105处，电子从P型半导体112经冷端陶瓷片113流至N型半导体111时电荷从低能级位置移至高能级位置会自外界吸热。在半导体制冷器104的散热端106处，电子从N型半导体111经热端金属导体118流至P型半导体112时电荷从高能级位置移至低能级位置会向外散热。也即，在通过柔性电路板102向半导体制冷器104输入直流电时，半导体制冷器104的制冷端105的温度降低会通过冷端陶瓷片113主动从柔性电路板102处吸热，散热端106的温度升高会通过热端陶瓷片116与外界空气进行热交换而散热。冷端陶瓷片113吸收的热量经冷端导热件114、冷端金属导体115、N型半导体111与P型半导体112、热端金属导体118、热端传热件117以及热端陶瓷片116传递至主动吸热型电极10外，以避免在长时间、持续地进行肿瘤电场治疗时患者贴敷主动吸热型电极10的体表皮肤因热量聚集而造成患者体表皮肤低温烫伤，无需通过停止治疗来避免患者体表皮肤低温烫伤，使患者具有较长的肿瘤治疗时间，取得较好的疗效。

支撑件300呈环绕介电元件103状置于柔性电路板102的主体部1020上并通过背衬200上的生物相容性粘合剂粘贴于背衬200上。支撑件300大致呈中空环状设置，其具有贯穿设置的开口301，用于供介电元件103穿过。支撑件300的厚度与介电元件103的厚度大致相同。支撑件300的顶端所在平面与介电元件103的朝向患者体表所在侧的表面处于同一竖直高度，也即支撑件300靠近患者体表一侧的表面与介电元件103靠近患者体表一侧的表面共面。开口301呈圆形设置，其直径与介电元件103的直径大致相同。开口301在主动吸热型电极10组装好后用于收容介电元件103。

支撑件300与介电元件103均设于柔性电路板102的同一侧。支撑件300与半导体制冷器104分别位于柔性电路板102的相对两侧。支撑件300呈片状设置，可由聚乙烯(PE)材料或采用PET材料或导热硅胶片或由聚氨酯、聚乙烯、分散剂、阻燃剂、炭纤维等复合而成的柔软、化学性能稳定、质量轻、不易变形且无毒的绝缘材料制成。支撑件300设于介电元件103周围，用以定位、支撑粘贴件400，进而可使介电元件103紧密贴合于患者肿瘤部位对应体表，使介电元件103与患者肿瘤部位对应体表具有较大的贴合面积，同时还可以提升主动吸热型电极10的佩戴舒适度。柔性电路板102夹设于支撑件300与半导体制冷器104之间。本实施例中支撑件300可为柔性泡棉。支撑件300靠近患者体表的一侧与粘贴件400贴合，支撑件300远离患者体表的一侧通过设于背衬200上的生物相容性粘合剂与背衬200贴合。

粘贴件400呈片状设置，其一侧与支撑件300、介电元件103靠近患者体表的一侧面贴合。粘贴件400的另一侧在主动吸热型电极10使用时与患者体表贴合以将主动吸热型电极10的介电元件103紧密贴合至患者肿瘤对应体表。粘贴件400为导电水凝胶，可增强主动吸热型电极10的介电元件103与患者体表的贴服舒适度，同时还可作为导电介质，便于将经过介电元件103的交流电场穿过而施加至患者肿瘤部位。本实施例中，粘贴件400的数量与支撑件300的数量相同。

比较采用本发明半导体制冷器104的主动吸热电极10与采用与半导体制冷器104具有相同尺寸大小的环氧玻璃布层压板的电极在施加的电场相同、电极贴敷位置相同、治疗时间相同的情况下患者皮肤表面温升速度，结果显示：采用环氧玻璃布层压板的电极的患者皮肤表面温升速度约为0.0223℃/s(温度测试范围为36.5℃至39℃)，而采用本发明的主动吸热型电极10的患者皮肤表面温升速度约为0.0108℃/s(温度测试范围为36.5℃至39℃)；采用半导体制冷器104的电极的温升速度在实际使用过程中比采用环氧玻璃布层压板的电极降低了约51.5％。

经上述测试验证，本发明的主动吸热型电极10通过在柔性电路板102的主体部1020远离患者体表一侧设置半导体制冷器104，能在肿瘤治疗系统的控制器通过柔性电路板102向半导体制冷器104输入直流电后可使半导体制冷器104的制冷端105主动制冷、吸收因长时间、持续地进行肿瘤电场治疗而产生的位于患者体表并经粘贴件400、介电元件103传递至柔性电路板102上的热量，并通过散热端106传出电极外，以快速将患者肿瘤体表处的热量散热出去，达到降温的目标，同时可以使患者具有相对较长的治疗时间，确保具有较好的治疗效果，无需通过降低施加于柔性电路板102上的交变电压或降低通过介电元件103施加于患者肿瘤部位的交变电压来避免患者贴敷电极位置的体表皮肤低温烫伤。

本发明的背衬200还可以在与半导体制冷器104的热端陶瓷片116对应位置设置开孔(未图示)，以使半导体制冷器104的热端陶瓷片116暴露在空气中，进一步提升散热效果。根据不同适应症对应的不同人体部位的样本量温度测试数据，可选择仅在温度较高的区域内的电极单元101焊接设置半导体制冷器104，便于降低主动吸热型电极10的整体重量。

本发明还提供一种肿瘤电场治疗系统(未图示)，其包括主动吸热型电极10、与主动吸热型电极10电性连接的控制器(未图示)。控制器(未图示)通过设于主动吸热型电极10的柔性电路板102上的温度传感器109检测与患者肿瘤部位体表接触的粘贴件400的温度，进而判断是否通过柔性电路板102向半导体制冷器104输入直流电。

参图7与图8所示，本发明还提供一种采用上述主动吸热型电极的肿瘤电场治疗系统温度控制方法，肿瘤电场治疗系统包括主动吸热型电极10以及与主动吸热型电极10电性连接的控制器(未图示)，主动吸热型电极10包括背衬200、其上设有温度传感器109的柔性电路板102、分别设于柔性电路板102相对两侧的介电元件103与半导体制冷器104、环绕设于介电元件103周围的支撑件300以及覆盖支撑件300与介电元件103的粘贴件400，介电元件103与温度传感器109位于柔性电路板102的同一侧，半导体制冷器104夹设于柔性电路板102与背衬200之间，温度控制方法具体包括如下步骤：

步骤S1、实时监测主动吸热型电极10的粘贴件400的温度；

步骤S2、判断监测获得的温度是否超过调控温度；

步骤S3、根据判断结果控制半导体制冷器104关闭或判断监测获得的温度是否超过安全阈值；

步骤S4、根据步骤S3中是否超过安全阈值的判断结果控制半导体制冷器104开启或控制肿瘤电场治疗系统关闭。

步骤S1中主动吸热型电极10的粘贴件400一侧与患者肿瘤部位体表皮肤粘贴，另一侧与支撑件300与介电元件103贴合。

步骤S1中实时监测粘贴件400的温度具体是通过设于柔性电路板102上的温度传感器109进行监测的。通过温度传感器109检测与患者肿瘤部位贴合的粘贴件400的温度是用来通过温度传感器109获取与粘贴件400贴合对患者肿瘤部位体表的皮肤温度。

步骤S2判断监测获得的温度是否超过调控温度是通过比较监测获得的温度与调控温度的大小获得的。

步骤S3中判断结果包括监测获得的温度低于调控温度与监测获得的温度高于调控温度。

步骤S3的根据判断结果控制半导体制冷器104关闭或判断监测获得的温度是否超过安全阈值具体包括如下步骤：

步骤S30、当监测获得的温度低于调控温度时控制半导体制冷器104关闭；

步骤S31、当监测获得的温度高于或等于调控温度时判断监测获得的温度是否超过安全阈值。

步骤S31中判断监测获得温度是否超过安全阈值是通过比较监测获得的温度与安全阈值的大小获得的。安全阈值与调控温度两者之间的差值在4℃以内，避免温度过低造成人体不适。优选地，调控温度为39°，安全阈值为41°。

步骤S4的根据步骤S3中是否超过安全阈值的判断结果包括监测的温度超过或等于安全阈值与监测温度低于安全阈值。

步骤S4的根据步骤S3是否超过安全阈值的判断结果控制半导体制冷器104开启或控制肿瘤治疗系统关闭具体包括如下步骤：

步骤S40、当监测获得的温度低于安全阈值时，控制半导体制冷器104开启并重复循环步骤S1至S3；

步骤S41、当监测获得的温度高于或等于安全阈值时，控制肿瘤电场治疗系统关闭。

步骤S4中控制半导体制冷器104开启具体是通过控制柔性电路板102向半导体制冷器104输入直流电来实现的。

步骤S40的控制半导体制冷器104开启是指通过柔性电路板102向半导体制冷器104输入直流电使半导体制冷器104处于开启状态。

步骤S41的控制肿瘤电场治疗系统关闭是指控制肿瘤电场治疗系统处于关闭状态，具体是通过关闭肿瘤电场治疗系统的供电电源来实现的。

控制半导体制冷器104处于开启状态是通过向半导体制冷器104输入直流电来实现的。控制半导体制冷器104处于关闭状态是通过关闭输入半导体制冷器104的直流电来实现的。

半导体制冷器104处于开启状态时可以通过半导体制冷器104的制冷端105主动吸收经粘贴件400、介电元件103传至电路板102的患者肿瘤部位体表产生的热量以及在主动吸热型电极10工作时柔性电路板102的导电部(未图示)与介电元件103产生的热量，并通过半导体制冷器104的散热端106将热量快速散发出去，从而快速降低主动吸热型电极10的粘贴件400的温度，进而降低患者肿瘤部位体表温度，不需要降低施加于主动吸热型电极10上的交变电流或降低通过柔性电路板102的导电部(未图示)施加于介电元件103上的交变电场而达到降低患者肿瘤部位体表温度的目的，可以实现长时间、持续肿瘤电场治疗，提高治疗效果。

在正常情况下，半导体制冷器104开启后，皮肤表面温度会缓慢下降，但因为一些内在或外在的原因，会存在小概率电场失控情况，为防止电场过大造成的温升过快，在检测的温度超过安全温度上限(例如，41℃)时，肿瘤电场治疗系统的供电电源会关闭。肿瘤电场治疗系统再次工作需要人为操作开启。

如此设置，可通过温度阶梯(39℃、41℃)控制，尽可能地保持肿瘤电场治疗系统开启运行的同时，降低皮肤表面温度，与传统通过直接关闭肿瘤电场治疗系统进行降温的方式相比，该温度控制方法能够有更多的时间实施交变电场治疗，提高治疗效果。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (31)

1.一种主动吸热型电极，可贴敷至患者肿瘤部位对应体表，其包括用于向患者肿瘤部位施加交变电场的电气功能组件(100)，所述电气功能组件(100)包括柔性电路板(102)以及设于柔性电路板(102)面向患者皮肤一侧的介电元件(103)与温度传感器(109)，其特征在于，所述电气功能组件(100)还包括设于柔性电路板(102)背离介电元件(103)一侧的半导体制冷器(104)，所述半导体制冷器(104)沿柔性电路板(102)的厚度方向与所述介电元件(103)对应设置。

2.根据权利要求1所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述半导体制冷器(104)包括靠近柔性电路板(102)设置的制冷端(105)以及与制冷端(105)相对设置的散热端(106)，所述制冷端(105)与所述柔性电路板(102)电性连接。

3.根据权利要求2所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述半导体制冷器(104)还包括并排夹设于所述制冷端(105)与所述散热端(106)之间的N型半导体(111)、P型半导体(112)。

4.根据权利要求3所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述半导体制冷器(104)还包括填充在制冷端(105)与散热端(106)之间用于密封N型半导体(111)与P型半导体(112)的密封剂(120)。

5.根据权利要求3所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述半导体制冷器(104)的制冷端(105)具有与柔性电路板(102)焊接的焊盘(119)，所述焊盘(119)包括正极焊盘(119A)与负极焊盘(119B)。

6.根据权利要求5所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述半导体制冷器(104)的制冷端(105)包括设于柔性电路板(102)背离患者皮肤一侧的冷端陶瓷片(113)、设于冷端陶瓷片(113)上的冷端导热件(114)以及间隔设于冷端导热件(114)的两冷端金属导体(115)，所述两冷端金属导体(115)分别与所述N型半导体(111)、所述P型半导体(112)连接。

7.根据权利要求6所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述焊盘(119A，119B)设于所述冷端陶瓷片(113)朝向柔性电路板(102)一侧，所述柔性电路板(102)具有与冷端陶瓷片(113)的焊盘(119A，119B)对应的焊接部(107A，107B)，所述焊接部(107A，107B)与所述焊盘(119A，119B)连接实现冷端陶瓷片(113)与柔性电路板(102)间的电性连接。

8.根据权利要求7所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述冷端陶瓷片(113)上还设有分别与正极焊盘(119A)、负极焊盘(119B)电性连接的导电迹线，所述冷端导热件(114)上设有与冷端陶瓷片(113)的导电迹线对应的导电迹线，所述两冷端金属导体(115)通过相应的冷端导热件(114)与冷端陶瓷片(113)的导电迹线分别与冷端陶瓷片(113)的正极焊盘(119A)、负极焊盘(119B)电性连接。

9.根据权利要求8所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述半导体制冷器(104)的散热端(106)包括热端陶瓷片(116)、设于热端陶瓷片(116)靠近制冷端(105)一侧的热端传热件(117)以及设于热端传热件(117)上并与N型半导体(111)、P型半导体(112)接触的热端金属导体(118)。

10.根据权利要求9所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述N型半导体(111)与P型半导体(112)夹设于热端金属导体(118)与两冷端金属导体(115)之间。

11.根据权利要求10所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述N型半导体(111)、P型半导体(112)、冷端金属导体(115)以及热端金属导体(118)均采用相同材料制成。

12.根据权利要求9所述主动吸热型电极，其特征在于，所述半导体制冷器(104)的冷端陶瓷片(113)的正极焊盘(119A)与N型半导体(111)电性导通，所述冷端陶瓷片(113)的负极焊盘(119B)与P型半导体(112)电性导通。

13.根据权利要求1至12项中任一项所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述温度传感器(109)与所述半导体制冷器(104)分别设于柔性电路板(102)的相对两侧，所述介电元件(103)具有贯穿设置的穿孔(108)，所述温度传感器(109)收容于所述穿孔(108)中。

14.根据权利要求1至12项中任一项所述的主动吸热型电极，其特征在于，还包括位于介电元件(103)周围的支撑件(300)以及覆盖所述支撑件(300)、与介电元件(103)的粘贴件(400)。

15.根据权利要求14所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述温度传感器(109)与所述粘贴件(400)接触并监测所述粘贴件(400)的温度。

16.根据权利要求14所述的主动吸热型电极，其特征在于，还包括背衬(200)，所述电气功能组件(100)通过半导体制冷器(104)的热端陶瓷片(116)贴设于背衬(200)上，所述半导体制冷器(104)夹设于背衬(200)与柔性电电路板(102)之间。

17.根据权利要求16所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述支撑件(300)置于介电元件(103)周围并通过粘贴固定于所述背衬(200)上，所述支撑件(300)具有贯穿设置的开口，用于收容介电元件(103)。

18.根据权利要求17所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述背衬(200)与半导体制冷器(104)的热端陶瓷片(116)对应位置处设有开孔，供热端陶瓷片(116)暴露在空气中。

19.根据权利要求16所述的主动吸热型电极，其特征在于，所述支撑件(300)为泡棉，所述粘贴件(400)为导电水凝胶，所述背衬(200)为网状无纺布。

20.一种肿瘤电场治疗系统，其特征在于，包括上述权利要求1至19中任一项所述的主动吸热型电极。

21.根据权利要求20所述的肿瘤电场治疗系统，其特征在于，还包括与所述主动吸热电极电性连接的控制器，所述控制器通过监测所述主动吸热型电极的温度来控制主动吸热型电极的半导体制冷器的开启或关闭，或控制肿瘤电场治疗系统的关闭。

22.一种肿瘤电场治疗系统温度控制方法，其特征在于，所述温度控制方法用于监测并控制如权利要求20或21项所述的肿瘤电场治疗系统，所述肿瘤电场治疗系统具有如权利要求1至19项任一项所述的主动吸热型电极，所述温度控制方法包括：

S1：实时监测所述主动吸热型电极的温度；

S2：判断监测获得的温度是否超过调控温度；

S3：根据步骤S2中的判断结果关闭主动吸热型电极的半导体制冷器或继续判断监测获得的温度是否超过安全阈值；

S4：根据步骤S3中是否超过安全阈值的判断结果开启主动吸热型电极的半导体制冷器或关闭肿瘤电场治疗系统。

23.根据权利要求22所述的肿瘤电场治疗系统温度控制方法，其特征在于，所述实时监测主动吸热型电极的温度是通过温度传感器(109)监测的。

24.根据权利要求23所述的肿瘤电场治疗系统温度控制方法，其特征在于，所述安全阈值大于所述调控温度。

25.根据权利要求24所述的肿瘤电场治疗系统温度控制方法，其特征在于，所述安全阈值与所述调控温度两者之间的差值在4℃以内。

26.根据权利要求22至25中任一项所述的肿瘤电场治疗系统温度控制方法，其特征在于，所述调控温度为39°，所述安全阈值为41°。

27.根据权利要求22至25中任一项所述的肿瘤电场治疗系统温度控制方法，其特征在于，所述根据步骤S2中的判断结果关闭主动吸热型电极的半导体制冷器或继续判断监测获得温度是否超过安全阈值具体包括如下步骤：

当监测获得的温度低于调控温度时，控制主动吸热型电极的半导体制冷器处于关闭状态；

当监测获得的温度高于或等于调控温度时，判断监测获得的温度是否超过安全阈值。

28.根据权利要求22至25中任一项所述的肿瘤电场治疗系统温度控制方法，其特征在于，所述步骤S2的判断结果包括监测温度低于调控温度以及监测温度高于或等于调控温度。

29.根据权利要求22至25中任一项所述的肿瘤电场治疗系统温度控制方法，其特征在于，所述步骤S3中是否超过安全阈值的判断结果包括监测温度低于安全阈值与监测温度高于或等于安全阈值。

30.根据权利要求27所述的肿瘤电场治疗系统温度控制方法，其特征在于，所述根据步骤S3中是否超过安全阈值的判断结果开启主动吸热型电极的半导体制冷器或关闭肿瘤电场治疗系统具体包括如下步骤：

当监测温度低于安全阈值时，控制主动吸热型电极的半导体制冷器处于开启状态，并重复循环步骤S1至S3；

当监测温度高于或等于安全阈值时，控制肿瘤电场治疗系统处于关闭状态。

31.根据权利要求22所述的肿瘤电场治疗系统温度控制方法，其特征在于，所述开启主动吸热型电极的半导体制冷器是通过给半导体制冷器输入直流电实现的。

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