CN114887219B - 一种用于治疗肿瘤的电场装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于肿瘤治疗装置技术领域，公开了一种用于治疗肿瘤的电场装置，包括信号发生装置和可穿戴的铜网电极；所述信号发生装置通过导线连接到可穿戴的铜网电极；所述信号发生装置发送频率和幅度可调的方波信号到铜网电极从而达到治疗肿瘤的作用。本发明装置交变信号电路产生简洁；每次居家使用，可通过内置电场检测模块确定有电场产生；可穿戴的铜网电极片尺寸大，极好的分散了热量产生；将电极片放置在通过生物相容性材料的衣物内，衣物与身体紧贴，减少了过敏或感染的出现。使用方便且可长期使用。

Description

一种用于治疗肿瘤的电场装置

技术领域

本发明属于肿瘤治疗装置技术领域，尤其涉及一种用于治疗肿瘤的电场装置。

背景技术

肿瘤电场治疗，是一种通过低强度（0.7~5V/cm）中频(例如，50～300kHz)交变电场，阻止某些肿瘤细胞有丝分裂过程中纺锤体微管的形成，抑制细胞分裂期胞内细胞器的分离，诱导有丝分裂期的细胞凋亡，从而实现治疗肿瘤的作用。

与传统的癌症治疗方式相比，具有创新的作用机制。肿瘤细胞的一些生理特性如几何形状和高频有丝分裂，使其易受低强度中频电场的影响。低强度中频电场通过在细胞内极性粒子上施加定向力来破坏微管蛋白的正常聚集,而在细胞有丝分裂末期，卵裂沟的结构形态会导致其周围电场分布不均，同时在低强度中频电场影响下，卵裂沟处的电场强度显著增强，细胞中带电物质向卵裂沟移动，使细胞结构的形成受到干扰甚至破坏，最终可导致细胞分裂失败，走向凋亡。

现有同类产品在信号发生和转换电路多使用运放搭建，正负电压驱动，MOS管实现通断和路径切换，实现较为复杂。

现有的产品在相关技术中，经由放置在紧密临近肿瘤的受检者的皮肤上的多个小型电极组成的换能器阵列递送到受检者，通过石膏或凝胶贴敷人体体表，易产生对石膏或凝胶的过敏反应，电极过热导致疼痛和/或局部皮肤灼伤，电极与皮肤接触部位的感染，电极下方的局部温暖和刺痛,皮肤破损或皮肤溃疡。

电场作为一种不可见能量场，用户居家使用期间，无法确定是否有设备处于能量输出状态。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于治疗肿瘤的电场装置,以解决上述的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种用于治疗肿瘤的电场装置的具体技术方案如下：

一种用于治疗肿瘤的电场装置，包括信号发生装置和可穿戴的铜网电极；所述可穿戴的铜网电极是将电极片放置在通过生物相容性材料的衣物内，衣物与身体紧贴，所述可穿戴的铜网电极穿戴在人体需要治疗的部位，所述信号发生装置通过导线连接到可穿戴的铜网电极；所述信号发生装置发送频率和幅度可调的方波信号到铜网电极；所述信号发生装置包括电源管理电路、MCU主控电路和方波信号发生电路；所述电源管理电路连接MCU主控电路，所述MCU主控电路连接方波信号发生电路，所述电源管理电路用于给设备提供所需的电源；所述MCU主控电路用于控制方波信号发生电路产生频率和幅度可调的方波信号；所述方波信号发生电路用于产生方波信号。

进一步的，包括电场检测电路，所述电场检测电路连接MCU主控电路；所述电场检测电路用于检测设备周围是否存在电场。

进一步的，所述方波信号发生电路包括可调DC-DC电源模块、电阻R、数字电位器、双通道二选一模拟开关和电阻分压模块；所述可调DC-DC电源模块连接双通道二选一模拟开关，所述MCU主控电路连接数字电位器，所述数字电位器连接电阻R，所述数字电位器和电阻R连接可调DC-DC电源模块，所述MCU主控电路连接双通道二选一模拟开关；所述双通道二选一模拟开关输出信号1、信号2。

进一步的，所述可调DC-DC电源模块输出电压一方面作为双通道二选一模拟开关的供电电源，另一方面作为一个输入信号，和地信号作为二选一模拟开关的一对输入信号；所述MCU主控电路通过数字电位器通讯接口改变电阻值实现DC-DC输出电压的调整；所述MCU主控电路通过输出脉宽可调节的电平信号，控制信号1、信号2输出频率相同、相位相反的方波信号。

进一步的，所述可调DC-DC电源模块中输出电压V=Vref* (R+R1+R2)/R2，Vref 为可调DC-DC电源模块内部基准电压，R1+R2为数字电位器电阻，所述双通道二选一模拟开关通道1初始连接为V，通道2初始连接地，所述MCU主控电路输入高电平后，通道1连接地，通道2连接V；所述双通道二选一模拟开关输出频率相同、相位相反的方波信号1和信号2。

进一步的，所述信号1、信号2电压幅度跟可调DC-DC电源模块的输出电压相同，方波频率范围50kHz~300kHz，5kHz步进可调，占空比10%~50%,步进5%可调。

进一步的，所述可调DC-DC电源模块输出连接电阻分压模块，双通道二选一模拟开关通过电阻分压模块获得1/2 V大小的电压信号3，与信号1或信号2形成相对电压，建立不同的电场。

进一步的，所述信号1、信号2、信号3同时连接在可穿戴的铜网电极，在铜网内形成不同的电压差，形成治疗肿瘤的交变电场；所述信号1和信号2形成以0电平为中值电压，Vpp=2V的信号；所述信号1和信号2分别与信号3形成以V/2电平为中值电压，Vpp=V的两组信号，相位相反。

进一步的，所述电场检测电路的导线一端连接MCU的ADC管脚，一端接8mmX8mm的铜箔或铜网，通过接近电极时候，耦合电压的变化来判断电场的存在。

进一步的，打开电场检测电路的检测功能，不靠近可穿戴的铜网电极时，ADC电压恒定，靠近可穿戴的铜网电极时，由于脉冲电场的耦合，ADC电压出现波动，通过对电压的采集来判断是否有电场产生，铜箔或铜网位置距离电极不超过1cm。

本发明的一种用于治疗肿瘤的电场装置具有以下优点：

1、交变信号电路产生简洁；

2、每次居家使用，可通过内置电场检测模块确定有电场产生；

3、可穿戴的铜网电极片尺寸大，极好的分散了热量产生；

4、将电极片放置在通过生物相容性材料的衣物内，衣物与身体紧贴，减少了过敏或感染的出现。使用方便且可长期使用。

附图说明

图1为本发明的用于治疗肿瘤的电场装置总体结构示意图；

图2为本发明的信号发生装置模块框图；

图3为本发明的双通道二选一模拟开关输出信号示意图；

图4为本发明的双通道二选一模拟开关输出信号在铜网内形成不同的电压差信号示意图；

图5为本发明的电场检测电路未靠近可穿戴的铜网电极时，ADC电压示意图；

图6为本发明的电场检测电路靠近可穿戴的铜网电极时，ADC电压示意图；

图7为本发明的用于治疗肿瘤的电场装置具体电路原理图。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种用于治疗肿瘤的电场装置做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明的一种用于治疗肿瘤的电场装置，包括信号发生装置和可穿戴的铜网电极。可穿戴的铜网电极是将电极片放置在通过生物相容性材料的衣物内，衣物与身体紧贴，可穿戴的铜网电极穿戴在人体需要治疗的部位，信号发生装置通过导线连接到可穿戴的铜网电极。信号发生装置发送频率和幅度可调的方波信号到铜网电极，从而实现治疗肿瘤的作用。

如图2所示，信号发生装置包括电源管理电路、MCU主控电路、方波信号发生电路和电场检测电路。电源管理电路连接MCU主控电路，MCU主控电路连接方波信号发生电路，电场检测电路连接MCU主控电路。电源管理电路用于给设备提供所需的电源；MCU主控电路用于控制方波信号发生电路产生频率和幅度可调的方波信号；方波信号发生电路用于产生方波信号；电场检测电路用于检测设备周围是否存在电场。

方波信号发生电路包括可调DC-DC电源模块、电阻R、数字电位器（R1、R2）、双通道二选一模拟开关和电阻分压模块。可调DC-DC电源模块连接双通道二选一模拟开关，MCU主控电路连接数字电位器，数字电位器连接电阻R，数字电位器和电阻R连接可调DC-DC电源模块，MCU主控电路连接双通道二选一模拟开关。双通道二选一模拟开关输出信号1、信号2。

可调DC-DC电源模块输出电压一方面作为双通道二选一模拟开关的供电电源，另一方面作为一个输入信号，和地信号（0电平）作为二选一模拟开关的一对输入信号。MCU主控电路通过数字电位器通讯接口改变电阻值实现DC-DC输出电压的调整。MCU主控电路通过输出脉宽可调节的电平信号，控制信号1、信号2输出频率相同、相位相反的方波信号。

具体的，可调DC-DC电源模块中输出电压V=Vref* (R+R1+R2)/R2，( Vref 为可调DC-DC电源模块内部基准电压)，双通道二选一模拟开关通道1初始连接为V，通道2初始连接地，MCU主控电路输入高电平后，通道1连接地，通道2连接V。双通道二选一模拟开关输出频率相同、相位相反的方波信号1和信号2，信号电压幅度跟可调DC-DC电源模块的输出电压相同。方波频率范围50kHz~300kHz，5kHz步进可调，占空比10%~50%,步进5%可调。

如图3所示，可调DC-DC电源模块输出连接电阻分压模块，双通道二选一模拟开关通过电阻分压模块获得1/2 V大小的电压信号3。与信号1或信号2形成相对电压，建立不同的电场。

如图4所示，信号1、信号2、信号3同时连接在可穿戴的铜网电极，在铜网内形成不同的电压差，形成治疗肿瘤的交变电场。信号1和信号2形成以0电平为中值电压，Vpp=2V的信号。信号1和信号2分别与信号3形成以V/2电平为中值电压，Vpp=V的两组信号，相位相反。

电场检测电路的导线一端连接MCU的ADC管脚，一端接8mmX8mm的铜箔（或铜网）。通过接近电极时候，耦合电压的变化来判断电场的存在。

如图5所示，打开电场检测电路的检测功能，不靠近可穿戴的铜网电极时，ADC电压恒定，如图6所示，靠近可穿戴的铜网电极时，由于脉冲电场的耦合，ADC电压出现波动，通过对电压的采集来判断是否有电场产生。铜箔或铜网位置距离电极不超过1cm，才能获得可识别的耦合方波电压。

如图7所示，是本发明的用于治疗肿瘤的电场装置具体电路原理图，其中，可调DC-DC电源模块的芯片信号为XL6019E1, 数字电位器的型号为MAX5401EKA+T，双通道二选一模拟开关的芯片型号为ADG5436。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种用于治疗肿瘤的电场装置，包括信号发生装置和可穿戴的铜网电极；其特征在于，所述可穿戴的铜网电极是将电极片放置在通过生物相容性材料的衣物内，衣物与身体紧贴，所述可穿戴的铜网电极穿戴在人体需要治疗的部位，所述信号发生装置通过导线连接到可穿戴的铜网电极；所述信号发生装置发送频率和幅度可调的方波信号到铜网电极；所述信号发生装置包括电源管理电路、MCU主控电路、方波信号发生电路和电场检测电路；所述电源管理电路连接MCU主控电路，所述MCU主控电路连接方波信号发生电路，所述电场检测电路连接MCU主控电路；所述电源管理电路用于给设备提供所需的电源；所述MCU主控电路用于控制方波信号发生电路产生频率和幅度可调的方波信号；所述方波信号发生电路用于产生方波信号；所述电场检测电路用于检测设备周围是否存在电场；所述方波信号发生电路包括可调DC-DC电源模块、电阻R、数字电位器、双通道二选一模拟开关和电阻分压模块；所述可调DC-DC电源模块连接双通道二选一模拟开关，所述MCU主控电路连接数字电位器，所述数字电位器连接电阻R，所述数字电位器和电阻R连接可调DC-DC电源模块，所述MCU主控电路连接双通道二选一模拟开关；所述双通道二选一模拟开关输出信号1、信号2；所述可调DC-DC电源模块输出电压一方面作为双通道二选一模拟开关的供电电源，另一方面作为一个输入信号，和地信号作为二选一模拟开关的一对输入信号；所述MCU主控电路通过数字电位器通讯接口改变电阻值实现DC-DC输出电压的调整；所述MCU主控电路通过输出脉宽可调节的电平信号，控制信号1、信号2输出频率相同、相位相反的方波信号；所述可调DC-DC电源模块输出连接电阻分压模块，双通道二选一模拟开关通过电阻分压模块获得1/2 V大小的电压信号3，与信号1或信号2形成相对电压，建立不同的电场。

2.根据权利要求1所述的所述用于治疗肿瘤的电场装置，其特征在于，所述可调DC-DC电源模块中输出电压V=Vref* (R+R1+R2)/R2，Vref 为可调DC-DC电源模块内部基准电压，R1+R2为数字电位器电阻，所述双通道二选一模拟开关通道1初始连接为V，通道2初始连接地，所述MCU主控电路输入高电平后，通道1连接地，通道2连接V；所述双通道二选一模拟开关输出频率相同、相位相反的方波信号1和信号2。

3.根据权利要求1所述的所述用于治疗肿瘤的电场装置，其特征在于，所述信号1、信号2电压幅度跟可调DC-DC电源模块的输出电压相同，方波频率范围50kHz~300kHz，5kHz步进可调，占空比10%~50%，步进5%可调。

4.根据权利要求1所述的所述用于治疗肿瘤的电场装置，其特征在于，所述信号1、信号2、信号3同时连接在可穿戴的铜网电极，在铜网内形成不同的电压差，形成治疗肿瘤的交变电场；所述信号1和信号2形成以0电平为中值电压，Vpp=2V的信号；所述信号1和信号2分别与信号3形成以V/2电平为中值电压，Vpp=V的两组信号，相位相反。

5.根据权利要求1所述的所述用于治疗肿瘤的电场装置，其特征在于，所述电场检测电路的导线一端连接MCU的ADC管脚，一端接8mmX8mm的铜箔或铜网，通过接近电极时候，耦合电压的变化来判断电场的存在。

6.根据权利要求5所述的所述用于治疗肿瘤的电场装置，其特征在于，打开电场检测电路的检测功能，不靠近可穿戴的铜网电极时，ADC电压恒定，靠近可穿戴的铜网电极时，由于脉冲电场的耦合，ADC电压出现波动，通过对电压的采集来判断是否有电场产生，铜箔或铜网位置距离电极不超过1cm。