CN115814265A - 一种电场发生装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电场发生装置，所述电场发生装置包括信号发生器、变频控制器以及至少一个电场作用部件，所述变频控制器与所述至少一个电场作用部件相耦合，其中：所述信号发生器用于产生电场信号；所述变频控制器与所述信号发生器相耦合，用于控制所述电场信号的频率变化与目标对象中的细胞尺寸分布相匹配；所述至少一个电场作用部件用于接收所述电场信号，以形成作用于所述目标对象的空间电场。由于所述电场信号的频率与所述细胞尺寸分布相匹配，因此在单次电场扫描的过程中即可以覆盖所述目标对象中大部分的细胞，例如可以覆盖所述目标对象不同尺寸的细胞，从而有效地抑制细胞的分裂，提高抑制效率以及治疗效果。
Description
技术领域
本申请涉及医疗技术领域，特别是涉及一种电场发生装置。
背景技术
肿瘤细胞电场疗法，简称电场疗法(Tumor-Treating Fields，TTF)，这是一种新的肿瘤细胞治疗模式。肿瘤细胞电场疗法可以在目标组织区域输出低强度、中等频率、交变的电场，干扰肿瘤细胞的有丝分裂过程，使细胞死亡，达到治疗的目的。也就是说，肿瘤电场治疗法的基本原理均建立在电场对肿瘤细胞有丝分裂具有阻碍破坏作用的基础上，一般可以使用50kHz-300kHz的电信号产生的电场对患者肿瘤细胞的快速生长进行抑制，以达到治疗效果。
现有技术中，可以培养肿瘤细胞，并将所获得细胞按大小进行分类，以占比最多的细胞为参考，从而确定细胞的敏感频率，但这样会忽略其他占比少的细胞，治疗效果并不能达到预期作用。
因此，相关技术亟需一种能够有效抑制不同大小肿瘤细胞生长的电场发生装置。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，本申请提供了一种电场发生装置，能够有效解决相关技术中的电场发生装置在抑制肿瘤细胞时会忽略其他占比少的细胞，治疗效果并不能达到预期作用的问题。
本申请实施例提供了一种电场发生装置，所述电场发生装置包括信号发生器、变频控制器以及至少一个电场作用部件，所述变频控制器与所述至少一个电场作用部件相耦合，其中：
所述信号发生器用于产生电场信号；
所述变频控制器与所述信号发生器相耦合，用于控制所述电场信号的频率变化与目标对象中的肿瘤细胞尺寸分布相匹配；
所述至少一个电场作用部件用于接收所述电场信号，以形成作用于所述目标对象的空间电场。
本申请实施例提供的电场发生装置所包含的信号发生器能够输出电场信号，所述变频控制器能够控制所述电场信号的频率变化与目标对象中的肿瘤细胞尺寸分布相匹配。所述至少一个电场作用部件用于接收所述电场信号，以形成作用于所述目标对象的空间电场。由于所述电场信号的频率与所述肿瘤细胞尺寸分布相匹配，因此在单次电场扫描的过程中即可以覆盖所述目标对象中大部分的细胞，例如可以覆盖所述目标对象不同尺寸的肿瘤细胞，从而有效地抑制细胞的分裂，提高抑制效率以及治疗效果。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述变频控制器用于根据目标对象中肿瘤细胞尺寸的分布占比控制单位周期内所述目标对象中肿瘤细胞尺寸对应的敏感频率或者敏感频率范围的作用时长，使得所述作用时长与所述目标对象中肿瘤细胞尺寸的分布占比正相关。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述变频控制器被用于根据目标对象中肿瘤细胞尺寸对应的敏感频率或者敏感频率范围的作用时长与目标对象中肿瘤细胞尺寸分布占比的关联关系以及所述目标对象中的细胞尺寸分布，确定所述细胞尺寸与作用时间的关联关系；以及，基于所述细胞尺寸与所述作用时间的关联关系以及所述细胞尺寸与敏感频率的关联关系，确定所述敏感频率与所述作用时间的关联关系，并确定所述电场信号的频率变化曲线。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述变频控制器还用于根据参考频率和频率变化范围确定所述电场信号的频率变化趋势，所述频率变化范围根据大于第一预设尺寸阈值的细胞尺寸所对应的第一敏感频率以及小于第二预设尺寸阈值的细胞尺寸所对应的第二敏感频率确定。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述参考频率根据下述中的至少一个确定：
所述目标对象中肿瘤细胞类型；
所述目标对象中肿瘤细胞尺寸分布占比大于预设占比阈值的细胞尺寸所对应的敏感频率。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述变频控制器还用于控制所述信号发生器产生的电场信号的电场方向，使得所述电场信号在不同电场方向上作用于所述目标对象。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述电场作用部件包括至少一组电极贴片，每组所述电极贴片在不同的方向上相对贴设于所述目标对象的表面，以接收所述电场信号形成可穿透所述目标对象的空间电场。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述电场发生装置还包括至少一个控制开关，所述控制开关跨接于所述变频控制器与所述电场作用部件之间，所述变频控制器还用于控制所述至少一个控制开关的导通与关闭，以控制是否将所述电场信号传递至所述电场作用部件。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述变频控制器还用于根据至少一个预设模型确定与所述目标对象中肿瘤细胞尺寸分布相匹配的扫描模式，所述至少一个预设模型包含目标对象中肿瘤细胞尺寸分布与电场信号的扫描模式之间的对应关系；其中，所述扫描模式包括所述电场信号的频率变化趋势以及频率变化范围。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述装置还包括反馈模块，所述反馈模块与所述变频控制器相耦合，用于获取所述目标对象中肿瘤细胞尺寸分布变化，并将所述细胞尺寸分布变化发送至所述变频控制器，对应地，所述变频控制器用于根据所述目标对象中肿瘤细胞尺寸分布变化调整所述电场信号的频率变化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种敏感频率随细胞半径变化示意图；
图2是本申请实施例提供的电场发生装置的模块结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种肺部组织中细胞尺寸分布的示意图；
图4是本申请实施例提供的目标对象中肿瘤细胞尺寸分布占比示意图；
图5是本申请实施例提供的指数型频率变化曲线示意图；
图6是本申请实施例提供的目标对象中肿瘤细胞的细胞尺寸分布占比示意图；
图7是本申请实施例提供的频率变化曲线示意图；
图8是本申请实施例提供的电极贴片在目标对象上的位置示意图；
图9是本申请实施例提供的不同位置处的电极贴片示意图；
图10是本申请实施例提供的电场发生装置的模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
另外，为了更好的说明本申请，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本申请同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的装置、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本申请的主旨。
下面介绍本申请技术方案的技术环境。目前，以肿瘤细胞为例，肿瘤抑制电场可周期性的作用于肿瘤细胞，阻止肿瘤细胞有丝分裂过程中纺锤体微管的形成及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，以有效破坏肿瘤细胞的有丝分裂，进而实现抑制肿瘤细胞增殖的作用，达到治疗目的。其中，肿瘤细胞可以包括不可控生长的变性细胞的恶性组织。例如可以包括胶质母细胞瘤、淋巴瘤、骨髓瘤、脊索瘤、血管肉瘤、淋巴管肉瘤等等。但在实际的细胞实验中发现，不同频率的电场对多个个体的肿瘤细胞快速生长进行抑制，抑制效果各不相同。也就是说，针对不同个体的肿瘤细胞，其最敏感的电场频率是有差异的，如果使用单一频率的电场对个体的肿瘤细胞进行抑制，会导致抑制效果达不到治疗的需要。另外，通过进一步的实验表明，不同细胞尺寸的肿瘤细胞所对应的敏感频率也有不同。例如，如图1所示，肿瘤细胞对应的敏感频率有随着肿瘤细胞尺寸的增大而变低的趋势，如果使用单一频率的电场对不同细胞尺寸的肿瘤细胞进行抑制，会导致抑制效果达不到治疗的需求。
基于上述的技术环境，本申请提供的一种电场发生装置在对不同个体的肿瘤细胞进行治疗的过程中，可以根据肿瘤细胞的尺寸分布调整抑制电场的频率变化，使得抑制电场可以对不同细胞尺寸的肿瘤细胞进行抑制，使得抑制效果达到个性化治疗的需求。
请参阅图2，图2示出了本申请一种实施例提供的电场发生装置200的结构示意图。示例性地，所述电场发生装置200包括信号发生器201、变频控制器203以及至少一个电场作用部件205，所述变频控制器203与所述至少一个电场作用部件205相耦合，其中：
所述信号发生器201用于产生电场信号；
所述变频控制器203与所述信号发生器201相耦合，用于控制所述电场信号的频率变化与所述目标对象中的肿瘤细胞尺寸分布相匹配；
所述至少一个电场作用部件205用于接收所述电场信号，以形成作用于所述目标对象的空间电场。
本申请实施例中，所述信号发生器201可以包括能够产生各种频率、各种波形和输出电平电信号的器件，例如可以是能够产生不同频率的正弦波、方波、三角波、锯齿波以及正负脉冲波信号等的器件。具体来说可以包括但不限于脉冲信号发生器、函数发生器、射频发生器、微波信号发生器等等。在本申请的一个实施例中，所述信号发生器201可以产生电场信号，所述电场信号的频率可以由所述变频控制器203进行控制，当然所述电场信号的其他电场参数如电场强度、电场信号的方向等也可以由所述变频控制器203进行控制。也就是说，所述变频控制器203可以是能够控制所述电场信号的电场参数变化的模块，例如所述变频控制器203可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、通用处理器、数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)，专用集成电路模块(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)，现场可编程门阵列模块(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。
在实际的应用中，由于细胞周期分裂的过程中细胞的尺寸会有所不同，例如细胞的尺寸可以为2μm、4μm、6μm、8μm、12μm等等。不同的细胞尺寸对应于不同的敏感频率，如当细胞尺寸为19μm时，所对应的敏感频率为200kHz左右。而当细胞尺寸为25μm时，所对应的敏感频率为160kHz左右。此外，同一生物组织中可以包含多个不同细胞尺寸的肿瘤细胞。为了使得所述电场发生装置200所产生电场的电场频率在单位扫描周期内能够覆盖组织中的大部分肿瘤细胞，使得大部分的肿瘤细胞的分裂得到有效抑制，在本申请的一个实施例中，所述变频控制器203可以根据目标对象中的肿瘤细胞尺寸分布确定所述电场信号的频率变化。其中，所述目标对象可以为人体或者动物体。在本申请的一个实施例中，可以通过CT扫描设备、PET扫描设备、MR扫描设备或者病理切片等成像设备得到不同细胞的医疗影像数据，基于该医疗影像数据可以确定不同细胞的尺寸。当然，也可以通过细胞培养的方式，得到不同细胞的尺寸。所述细胞的尺寸可以利用细胞的直径或者半径表示。在确定不同细胞的尺寸后，可以统计所述不同细胞的尺寸，以确定所述细胞尺寸分布。所述细胞尺寸分布可以包括不同尺寸的细胞所对应的细胞数量分布情况。在本申请的一个实施例中，所述细胞尺寸分布可以利用图形或者表格的方式表示。所述图形可以包括直方图、柱形图、条形图、折线图等等。例如，在一个示例中，如图3所示，所述肺部组织中细胞尺寸分布可以利用所述直方图表示。其中，所述肺部组织中细胞直径为12.8μm的细胞数量占比可以为9％、细胞直径为17.4μm的细胞数量占比可以为12％、细胞直径为26.5μm的细胞数量占比可以为5％。在确定所述细胞尺寸分布后，所述变频控制器203可以控制所述电场信号的频率变化与所述细胞尺寸分布相匹配。在本申请的一个实施例中，为了保证所述目标对象中所有尺寸的细胞都能被所述电场发生装置200产生的电场所抑制，所述变频控制器203可以控制所述电场信号在各个细胞对应的敏感频率点的持续时间与各个细胞尺寸分布占比相匹配。
为了节省计算时间提高电场信号频率变化的控制效率，在本申请的一个实施例中，可以根据细胞尺寸分布简单且快速地确定所述频率变化。具体的，所述变频控制器203还用于根据参考频率和频率变化范围确定所述电场信号的频率变化趋势，所述频率变化范围根据大于第一预设尺寸阈值的细胞尺寸所对应的第一敏感频率以及小于第二预设尺寸阈值的细胞尺寸所对应的第二敏感频率确定。
本申请实施例中，所述频率变化范围可以包括所述电场信号的最大频率和最小频率所包含的频率范围。其中，所述最小频率可以包括大于第一预设尺寸阈值的细胞尺寸所对应的第一敏感频率。所述第一预设尺寸阈值可以由用户根据实际的应用需求确定，例如所述第一预设尺寸阈值可以包括所述目标对象中细胞尺寸最大的细胞对应的尺寸，也可以包括根据所述目标对象中细胞尺寸较大的几个细胞尺寸确定，如平均值、中位数等等。在确定大于第一预设阈值的细胞尺寸后，可以根据细胞尺寸与敏感频率的对应关系确定所述第一敏感频率。所述对应关系可以是用户根据实际的实验结果设置的。所述对应关系可以利用对应关系表、对应关系函数、对应关系模型表示，本申请在此不做限制。相对应的，所述最大频率可以包括小于第二预设尺寸阈值的细胞尺寸所对应的第二敏感频率。所述第二预设尺寸阈值与所述第一预设尺寸阈值的确定方法相同，但所述第一预设尺寸阈值与所述第二预设尺寸阈值的数值不同，所述第一预设尺寸阈值大于所述第二预设尺寸阈值。例如，在一个示例中，所述目标对象的脑部组织可以包含多种细胞尺寸的肿瘤细胞，例如18.5μm、24μm、29.1μm、34μm等等。所述第一预设尺寸阈值可以为34μm，也可以为(29.1μm+34μm)/2＝31.55μm。在此基础上，所述第一敏感频率可以为所述细胞尺寸为34μm对应的敏感频率。所述第二预设尺寸阈值可以为18.5μm，也可以为(18.5μm+24μm)/2＝21.25μm。在此基础上，所述第二敏感频率可以为所述细胞尺寸为18.5μm对应的敏感频率。在本申请的另一实施例中，所述最大频率和所述最小频率可以由用户根据经验值以及基础理论设置为常数值，例如所述最大频率可以设置为所述参考频率+20kHz，所述最小频率可以设置为所述参考频率-20kHz。在本申请的一个实施例中，所述参考频率可以是所述电场信号的基准频率，例如可以是基于细胞参数选择敏感频率的方法寻找的一个敏感频率基准点。需要说明的是，所述参考频率可以处于所述频率变化范围内，即所述参考频率大于所述第一敏感频率小于所述第二敏感频率。更优选的，所述参考频率可以是所述频率变化范围内的中心频率，例如所述参考频率可以为(第一敏感频率+第二敏感频率)/2。具体的，在本申请的一个实施例中，所述参考频率可以根据下述中的至少一个确定：
所述目标对象中的肿瘤细胞类型；
所述目标对象中肿瘤细胞尺寸分布占比大于预设占比阈值的细胞尺寸所对应的敏感频率。
本申请实施例中，所述参考频率可以根据所述目标对象中的细胞类型确定。其中，所述细胞类型可以由细胞所属的组织或者器官表示。在所述细胞为肿瘤细胞的情况下，所述细胞类型还可以包括肿瘤分级结果、肿瘤分期结果。其中，所述肿瘤分级结果可以包括所述肿瘤细胞相比于正常细胞和组织的异常程度。所述肿瘤分期结果可以包括所述肿瘤细胞的侵袭转移程度。例如，在一个示例中，常见的肺部肿瘤细胞有四个类型，A549、MSTO-211H、NCI-H1299和NCI-H2052，其适用的敏感频率都是150kHz。因此，在确定所述细胞类型为肺部的情况下，可以确定所述参考频率为150kHz。当然，在本申请的其他实施例中，所述参考频率还可以根据所述目标对象中细胞尺寸分布占比大于预设占比阈值的细胞尺寸所对应的敏感频率确定。其中，所述预设占比阈值可以包括所述多个细胞尺寸分布占比中的中位值或者平均值。
本申请实施例中，在确定所述参考频率与所述频率变化范围后，所述变频控制器203可以根据所述参考频率和所述频率变化范围确定所述电场信号的频率变化趋势。所述频率变化趋势可以包括在所述频率变化范围内，所述电场信号的频率与所述参考频率的差值随单位时间的变化。在本申请的一个实施例中，为了确定更为准确的频率变化趋势，可以根据目标对象肿瘤细胞尺寸的分布占比确定所述电场信号的频率在单位时间内的变化。更为通俗得来讲，所述频率变化趋势可以根据所述目标对象肿瘤细胞尺寸分布占比的变化趋势确定。例如所述频率变化趋势与所述目标对象肿瘤细胞尺寸分布占比的变化趋势可以相同。例如，在一个示例中，如图4所示，在大多数肿瘤细胞的尺寸小于所述参考频率对应的细胞尺寸的情况下，根据所述细胞尺寸分布占比的变化趋势可以确定所述频率变化趋势为指数型，且所述指数型曲线的斜率随着时间的变化减小，所述指数型曲线如图5所示。
进一步地，在本申请的另一个实施例中，为了精准地确定所述电场信号的频率变化，所述变频控制器203用于根据目标细胞尺寸的分布占比控制单位周期内所述目标细胞尺寸对应的敏感频率或者敏感频率范围的作用时长，使得所述作用时长与所述目标细胞尺寸的分布占比正相关。
本申请实施例中，可以根据所述统计结果确定目标对象肿瘤细胞的分布占比。所述目标对象肿瘤细胞的分布占比可以包括不同尺寸的肿瘤细胞数量与肿瘤细胞总数量的比值。例如，在一个示例中，细胞尺寸A的分布占比为30％、细胞尺寸B的分布占比为20％、细胞尺寸C的尺寸分布占比为50％。在确定所述分布占比，所述变频控制器203可以根据目标细胞尺寸的分布占比控制单位周期内所述目标细胞尺寸对应的敏感频率或者敏感频率范围的作用时长，使得所述作用时长与所述目标细胞尺寸的分布占比成正相关。其中，所述敏感频率范围可以包括在所述目标细胞尺寸对应的敏感频率点上下浮动。所述正相关是指在所述目标细胞尺寸的分布占比增大的情况下，所述作用时间增大。在一个实施例中，所述正相关可以包括所述作用时长与所述细胞尺寸分布占比的相关系数为正数。例如，在一个示例中，在所述细胞尺寸A的分布占比为30％、所述细胞尺寸B的分布占比为20％、所述细胞尺寸C的分布占比为50％的情况下，若所述电场信号的单位周期为60s，则所述细胞尺寸A对应的敏感频率的作用时长为18s、所述细胞尺寸B对应的敏感频率的作用时长为12s、所述细胞尺寸A对应的敏感频率的作用时长为30s。需要说明的是，所述电场信号的频率变化可以是连续的也可以是离散的。在本申请的一个实施例中，所述变频控制器203在确定不同细胞尺寸分布占比对应的作用时长后，可以对离散的多个作用时长进行拟合，使得所述电场信号的频率变化连续。下面以一个具体的示例说明，如图6所示，在肺部组织中细胞尺寸18.9μm的分布占比为30％的情况下，所述变频控制器203可以控制所述细胞尺寸18.9μm对应的敏感频率f的作用时长为单位周期的30％。而其他细胞尺寸的分布占比较为均匀，因此可以控制其他细胞尺寸的分布占比对应的敏感频率的作用时长大致相同。在确定各个细胞尺寸对应的敏感频率的作用时长后，可以对所述电场信号的频率变化进行拟合，确定所述频率变化对应的变化趋势曲线如图7所示。
通过上述实施例，所述变频控制器203可以根据各个细胞尺寸分布占比确定各个细胞尺寸对应的敏感频率或敏感频率范围的作用时长，使得所述作用时长与所述尺寸分布占比成正相关。这样可以使得细胞尺寸分布占比较大的细胞尺寸所对应的敏感频率的作用时长较长，从而可以保证这一部分细胞的分裂被所述电场发生装置200所产生的电场充分抑制，得到较好的治疗效果。另一方面，可以使得细胞尺寸分布占比较少的细胞尺寸所对应的敏感频率的作用时长较短，这样可以使得在抑制细胞分裂的同时减少电场辐射对人体造成的危害，提高用户的使用体验感。综上所述，所述电场发生装置200产生的空间电场可以在大部分肿瘤细胞有丝分裂被所述空间电场充分抑制的同时提升抑制效率。
进一步的，在本申请的一个实施例中，所述变频控制器203被配置为：
获取所述目标对象中的肿瘤细胞尺寸分布以及各个肿瘤细胞尺寸的分布占比与单位周期内针对各个尺寸肿瘤细胞的电场作用时长之间的第一关联关系；
根据所述肿瘤细胞尺寸分布、所述第一关联关系以及各个细胞尺寸与敏感频率之间的第二关联关系，确定所述电场信号的频率与所述电场作用时长之间的关联关系。
本申请实施例中，可以根据所述统计结果确定所述目标对象中的肿瘤细胞尺寸分布。在本申请的一个实施例中，各个细胞尺寸的分布占比与单位周期内针对各个尺寸细胞的电场作用时长成正相关关系。例如，细胞尺寸的分布占比越大，则单位周期内针对该细胞尺寸的细胞的电场作用时长越大。具体来说，所述细胞尺寸分布占比可以用y表示，所述细胞尺寸可以用x表示，根据所述统计结果可以确定所述细胞尺寸分布为y＝f(x)。其中，所述y＝f(x)可以是连续函数也可以是分段函数，所述连续函数可以是所述直方图的包络曲线对应的函数。在本申请的一个实施例中，各个细胞尺寸的分布占比y与单位周期内针对各个尺寸细胞的电场作用时长T的第一关联关系可以用y＝g(T)表示。由于随着细胞尺寸的增大，所述细胞尺寸对应的敏感频率减小，因此所述敏感频率F与所述细胞尺寸x有一定的关联关系为第二关联关系，例如所述第二关联关系可以为x＝h(F)。结合所述y＝f(x)、所述y＝g(T)以及所述x＝h(F)，可以确定所述h(F)＝f-1(g(T))，并进一步确定所述F＝h-1[f-1(g(T))]。通过上述的计算方式，可以确定所述敏感频率F与所述时间T的关联关系，从而可以确定所述敏感频率F随时间变化的曲线。
通过上述实施例，所述变频控制器203可以根据所述目标对象中的细胞尺寸分布、第一关联关系以及第二关联关系，准确地确定所述电场信号的频率与所述电场作用时长之间的关联关系，由此确定的空间电场可以最大化地抑制所述目标对象中肿瘤细胞的有丝分裂。
本申请实施例中，所述至少一个电场作用部件205与所述变频控制器203相耦合，可以接收经过频率调控后的电场信号，并形成作用于所述目标对象的空间电场。所述耦合方式可以包括有线连接或无线连接。可以理解的是，所述电场作用部件205可以直接连接或耦接到所述变频控制器203，或者也可以通过中间元件与所述变频控制器203间接连接，所述中间元件例如可以包括滤波器、放大器等等。所述电场作用部件205可以包括探针、电极贴片等等。在所述电场作用部件205为探针的情况下，所述电场作用部件205可以插入目标对象中。所述探针可以包括多个可以接触生物组织或者器官的电极。在所述电场作用部件205为电极贴片的情况下，所述电极贴片两两为一组，相对贴设于所述目标对象的表面上，例如可以相对贴设于所述目标对象的皮肤上。可以理解的是，在所述电场作用部件205为电极贴片的情况下，可以形成穿透所述目标对象的空间电场，从而所述空间电场可以更加准确的定位需要作用的组织或者器官，且可以提高空间电场的覆盖率，从而可以对细胞的有丝分裂进行有效抑制，提高治疗效果。
本申请实施例提供的电场发生装置200所包含的信号发生器201能够输出电场信号，所述变频控制器203能够控制所述电场信号的频率变化与目标对象中的肿瘤细胞尺寸分布相匹配。所述至少一个电场作用部件205用于接收所述电场信号，以形成作用于所述目标对象的空间电场。由于所述电场信号的频率与所述细胞尺寸分布相匹配，因此在单次电场扫描的过程中即可以覆盖所述目标对象中大部分的细胞，例如可以覆盖所述目标对象不同尺寸的细胞，从而有效地抑制细胞的分裂，提高抑制效率以及治疗效果。
为了使得所述电场发生装置200所产生的空间电场能够全方面的覆盖所述目标对象，提高所述空间电场的覆盖率，从而有效地抑制细胞的分裂，在本申请的一个实施例中，所述变频控制器203还用于控制所述信号发生器201产生的电场信号的电场方向，使得所述电场信号在不同电场方向上作用于所述目标对象。
本申请实施例中，所述变频控制器203还可以控制所述信号发生器201产生的电场信号的电场方向，使得所述电场信号在不同的电场方向上作用于所述目标对象。具体的，在本申请的一个实施例中，所述变频控制器203可以通过选择位于不同位置处的电场作用部件205，以在不同的方向上产生作用于所述目标对象的空间电场。具体的，在一个示例中，以所述电场作用部件205为电极贴片为例。如图8所示，在所述目标对象上可以设置多个电极贴片如电极贴片205-1、电极贴片205-2、电极贴片205-3及电极贴片205-4。所述变频控制器203可以选择电极贴片205-1与电极贴片205-2以产生在方向1上的空间电场。所述变频控制器203还可以选择电极贴片205-3与电极贴片205-4以产生在方向2上的空间电场。可以理解的是，在本申请的一个实施例中，所述变频控制器203可以控制所述信号发生器201在不同的方向上同时形成作用于所述目标对象的空间电场，也可以控制所述信号发生器201在不同的方向上交替形成作用于所述目标对象的空间电场。
需要说明的是，在不同的方向上产生作用于所述目标对象的空间电场的频率变化、周期数量以及周期时长可以相同也可以不同。在一个示例中，为了使得所述电场发生装置200所产生的空间电场可以更加全面的覆盖所述目标对象以提高治疗效果，在方向1上的空间电场的周期数量或者周期时长可以大于在方向2上的空间电场的周期数量或者周期时长。
具体的，在本申请的一个实施例中，所述电场作用部件205包括至少一组贴片，每组所述贴片在不同的方向上相对贴设于所述目标对象的表面，以接收所述电场信号形成可穿透所述目标对象的空间电场。
本申请实施例中，所述信号发生器201可以向一组贴片输出频率变化的电场信号，由于一组电极贴片中的两个电极贴片处于目标对象的相对位置处，可以形成穿透于所述目标对象的空间电场。在本申请的一个实施例中，为了提高空间电场对所述目标对象的覆盖率、灵活性或者适应性，在本申请的一个实施例中，各组电极可以在不同的方向上相对贴设于所述目标对象的表面，以在不同方向上形成可穿透于所述目标对象的空间电场。例如，在一个示例中，如图9所示，以用户站立时的前后方向为x轴、左右方向为y轴，两组电极贴片A、B可以分别在x轴方向、y轴方向相对贴设于所述用户的皮肤上，以形成可以在x轴方向上、y轴方向上的空间电场，使得空间电场的覆盖范围扩大，提高覆盖在目标对象的电场强度，从而可以提高对肿瘤细胞分裂的抑制效果。需要说明的是，x轴方向的空间电场与y轴方向的空间电场可以交替作用于所述目标对象。例如，在一个示例中，在t1-t2的时长内，位于x轴方向上的A组电极贴片可以产生x轴方向的空间电场；在t2-t3的时长内，位于y轴方向上的B组电极贴片可以产生y轴方向的空间电场，可以理解的是，t1-t3为所述电场信号的单个作用周期。
进一步的，在本申请的一个实施例中，所述电场发生装置200还包括至少一个控制开关，所述控制开关跨接于所述变频控制器203与所述电场作用部件205之间，所述变频控制器203还用于控制所述至少一个控制开关的导通与关闭，以控制是否将所述电场信号传递至所述电场作用部件205。
本申请实施例中，所述控制开关可以包括使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件。例如，所述控制开关可以是继电器、晶体管、功率场效应管、晶闸管等等。所述控制开关可以跨接于所述变频控制器203与所述电场作用部件205之间。所述控制开关的一端可以连接所述变频控制器203，另一端可以连接所述电场作用部件205。在本申请的一个实施例中，所述控制开关的数量与所述电场作用部件205的数量可以相同。所述变频控制器203可以与所述至少一个控制开关连接，以控制所述至少一个控制开关的导通与关闭，以控制是否将所述电场信号传递至所述电场作用部件205。例如，在一个示例中，如图10所示，所述变频控制器203可以连接多个控制开关207，例如可以分别连接控制开关207-1、控制开关207-2、控制开关207-3，所述控制开关207-1、所述控制开关207-2以及所述控制开关207-3可以分别连接电场作用部件205-1、电场作用部件205-2、电场作用部件205-3。所述变频控制器203可以连接所述多个控制开关并可以控制所述多个控制开关的导通与关闭。需要说明的是，在所述电场作用部件为电极贴片的情况下，所述电场作用部件205两两为一组构成一组电极贴片用于产生所述空间电场。也就是说，图10中所述电场作用部件205-1中包含两个电场作用部件(电极贴片)。在本申请的一个实施例中，在所述变频控制器203控制所述控制开关207-1导通的情况下，所述信号发生器201产生的电场信号可以传递至所述电场作用部件205-1。可以理解的是，在所述控制开关的数量为多个的情况下，所述变频控制器203可以同时控制所述多个控制开关导通，这样与每个导通的控制开关连接的所述电场作用部件205都可以同时接收到所述电场信号。
通过上述实施例，可以通过变频控制器203控制所述至少一个控制开关，以确定是否将所述电场信号传递至相对应的电场部件，从而增加了所述电场发生装置200的灵活性以及适用性。
进一步地，为了提高所述电场发生装置200产生的电场信号参数配置效率，在本申请的一个实施例中，所述变频控制器203还用于根据至少一个预设模型确定与所述目标对象中的细胞尺寸分布相匹配的扫描模式，所述至少一个预设模型包含细胞尺寸分布与电场信号的扫描模式之间的对应关系；其中，所述扫描模式包括所述电场信号的频率变化趋势以及频率变化范围。
本申请实施例中，为了提高所述电场信号的配置效率，所述变频控制器203还可以根据至少一个预设模型确定与所述目标对象中的细胞尺寸分布相匹配的扫描模式。所述扫描模式可以包括所述电场信号的频率变化趋势以及频率变化范围，还可以包括所述电场信号的参考频率。所述预设模型可以包括细胞尺寸分布与电场信号的扫描模式之间的对应关系。所述预设模型可以有多个，例如可以包括预设线性模型、预设指数型模型、预设阶梯型模型。在本申请的一个实施例中，所述变频控制器203可以将目标对象的细胞尺寸分布分别与所述至少一个预设模型中所包含的细胞尺寸分布相对比，在所述目标对象的细胞尺寸分布与其中一个预设模型中所包含的细胞尺寸分布相匹配的情况下，可以根据所述预设模型确定所述目标对象的细胞尺寸分布所对应的扫描模式。所述相匹配可以包括所述目标细胞尺寸分布与所述细胞尺寸分布的分布情况相同或者类似。例如，在一个示例中，在所述目标对象的细胞尺寸分布为均匀分布或者近似均匀分布的情况下，可以确定所述目标对象的细胞尺寸分布与所述预设线性模型中所包含的细胞尺寸分布相同，由此可以确定所述目标对象的细胞尺寸分布所对应的扫描模式为线性扫描。
通过上述实施例，所述变频控制器203可以根据所述目标对象中的细胞尺寸与所述至少一个预设模型中所包含的细胞尺寸分布的对比结果，快速确定所述目标对象中的细胞尺寸所对应的扫描模式，从而提高了电场信号的配置效率。
进一步的，在本申请的一个实施例中，所述电场发生装置200还包括反馈模块，所述反馈模块与所述变频控制器203相耦合，用于获取所述目标对象中的细胞尺寸分布变化，并将所述细胞尺寸分布变化发送至所述变频控制器203，对应地，所述变频控制器203用于根据所述细胞尺寸分布变化调整所述电场信号的频率变化。
本申请实施例中，由于在所述空间电场作用的过程中，所述目标对象中的细胞尺寸会随着作用的过程增大。在所述细胞尺寸增大时，其适用的敏感频率会减小，因此为了确定更为准确的治疗效果，需要对所述电场信号的频率变化进行调整。在此基础上，所述电场发生装置200还包括反馈模块，所述反馈模块用于获取所述目标对象中的细胞尺寸分布变化。所述细胞尺寸分布变化可以包括各个细胞的尺寸分布占比增大或者减小。所述反馈模块在获取所述细胞尺寸分布变化后，可以将所述细胞尺寸分布变化发送至所述变频控制器203。所述变频控制器203在接收所述细胞尺寸分布变化后，可以根据所述细胞尺寸分布变化调整所述电场信号的频率变化。具体的，可以利用上述变频控制器203调整所述频率变化的方法调整所述电场信号的频率变化。例如，可以根据各个细胞的尺寸分布占比的增大或减小，调整所述各个细胞尺寸分布对应的敏感频率或者敏感频率范围的作用时长。
附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、系统、方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电场发生装置，其特征在于，所述电场发生装置包括信号发生器、变频控制器以及至少一个电场作用部件，所述变频控制器与所述至少一个电场作用部件相耦合，其中：
所述信号发生器用于产生电场信号；
所述变频控制器与所述信号发生器相耦合，用于控制所述电场信号的频率变化与目标对象中的肿瘤细胞尺寸分布相匹配；
所述至少一个电场作用部件用于接收所述电场信号，以形成作用于所述目标对象的空间电场。
2.根据权利要求1所述的电场发生装置，其特征在于，所述变频控制器用于根据目标对象中肿瘤细胞尺寸的分布占比控制单位周期内所述目标对象中肿瘤细胞尺寸对应的敏感频率或者敏感频率范围的作用时长，使得所述作用时长与所述目标对象中肿瘤细胞尺寸的分布占比正相关。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电场发生装置，其特征在于，所述变频控制器被配置为：
获取所述目标对象中肿瘤细胞尺寸分布以及各个肿瘤细胞尺寸的分布占比与单位周期内针对各个尺寸肿瘤细胞的电场作用时长之间的第一关联关系；
根据所述肿瘤细胞尺寸分布、所述第一关联关系以及各个所述肿瘤细胞尺寸与敏感频率之间的第二关联关系，确定所述电场信号的频率与所述电场作用时长之间的关联关系。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的电场发生装置，其特征在于，所述变频控制器还用于根据参考频率和频率变化范围确定所述电场信号的频率变化趋势，所述频率变化范围根据大于第一预设尺寸阈值的肿瘤细胞尺寸所对应的第一敏感频率以及小于第二预设尺寸阈值的肿瘤细胞尺寸所对应的第二敏感频率确定。
5.根据权利要求4所述的电场发生装置，其特征在于，所述参考频率根据下述中的至少一个确定：
所述目标对象中的肿瘤细胞类型；
所述目标对象中肿瘤细胞尺寸分布占比大于预设占比阈值的细胞尺寸所对应的敏感频率。
6.根据权利要求1所述的电场发生装置，其特征在于，所述变频控制器还用于控制所述信号发生器产生的电场信号的电场方向，使得所述电场信号在不同电场方向上作用于所述目标对象。
7.根据权利要求1或权利要求6所述的电场发生装置，其特征在于，所述电场作用部件包括至少一组电极贴片，每组所述电极贴片在不同的方向上相对贴设于所述目标对象的表面，以接收所述电场信号形成可穿透所述目标对象的空间电场。
8.根据权利要求1所述的电场发生装置，其特征在于，所述电场发生装置还包括至少一个控制开关，所述控制开关跨接于所述变频控制器与所述电场作用部件之间，所述变频控制器还用于控制所述至少一个控制开关的导通与关闭，以控制是否将所述电场信号传递至所述电场作用部件。
9.根据权利要求1所述的电场发生装置，其特征在于，所述变频控制器还用于根据至少一个预设模型确定与所述目标对象中的肿瘤细胞尺寸分布相匹配的扫描模式，所述至少一个预设模型包含细胞尺寸分布与电场信号的扫描模式之间的对应关系；其中，所述扫描模式包括所述电场信号的频率变化趋势以及频率变化范围。
10.根据权利要求1所述的电场发生装置，其特征在于，所述装置还包括反馈模块，所述反馈模块与所述变频控制器相耦合，用于获取所述目标对象中的肿瘤细胞尺寸分布变化，并将所述细胞尺寸分布变化发送至所述变频控制器，对应地，所述变频控制器用于根据所述细胞尺寸分布变化调整所述电场信号的频率变化。
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