CN116747438A - 用于递送肿瘤治疗电场的阵列中的温度测量 - Google Patents

用于递送肿瘤治疗电场的阵列中的温度测量 Download PDF

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Abstract

用于递送肿瘤治疗电场的阵列中的温度测量。肿瘤治疗电场疗法是用于使用电场治疗肿瘤的经证实的方法。本申请描述用于测量用于将肿瘤治疗电场施用到受检者的换能器阵列的电极元件处的温度的系统和方法。远侧电路邻近每个换能器阵列设置，并且远侧电路与换能器阵列中的温度传感器接口连接以获得温度读数。那些温度读数被传输到中央集线器。在一些实施例中，来自所有远侧电路的温度测量同时发生。

Description

用于递送肿瘤治疗电场的阵列中的温度测量
相关申请的交叉参考
本申请要求2016年8月18日提交的美国临时申请62/376,885的权益，该申请全文以引用方式并入本文。
背景技术
肿瘤治疗电场(TTFields)疗法是用于治疗肿瘤的经证实的方法。在用于递送肿瘤治疗电场的现有技术系统中，肿瘤治疗电场经由放置在紧密邻近肿瘤的患者的皮肤上的四个换能器阵列递送到患者。换能器阵列被布置成两对，并且每个换能器阵列经由多线缆线连接到场发生器。场发生器(a)在第一时间段期间通过一对阵列发送交流(AC)电流；然后(b)在第二时间段期间通过另一对阵列发送AC电流；然后在治疗的持续时候内重复步骤(a)和(b)。
每个换能器阵列被配置成经由柔性导线互连的一组电容耦合的电极元件(直径约2cm)。每个电极元件包括夹在导电医用凝胶层和胶带之间的陶瓷盘。当将阵列放置在患者身上时，医用凝胶粘附到患者皮肤的轮廓，并且确保设备与身体的良好电接触。当患者进行其日常活动时，胶带将整个阵列保持在患者身上的适当位置。
控制经由换能器阵列递送的交流电的幅度，使得皮肤温度(如在换能器阵列下面的皮肤上测量的)不会超过41℃的安全阈值。使用放置在换能器阵列的盘中的一些下方的热敏电阻器获得在患者的皮肤上的温度测量。在现有系统中，每个阵列包括8个热敏电阻器，其中一个热敏电阻器被定位在阵列中的相应的盘下方。(注意，大多数阵列包括多于8个盘，在该情况下，仅在阵列内的盘的子集下方实行温度测量)。
四个阵列中的每个阵列中的热敏电阻器经由长导线连接到被称为“缆线盒”的电子设备，其中来自所有32个热敏电阻器(4个阵列×每个阵列8个热敏电阻器)的温度被测量，并且被模拟数字转换成每个热敏电阻器的数字值。这些测量然后经由促进缆线盒和场发生器之间的双向数字串行通信的两个附加导线从缆线盒传输到场发生器。场发生器中的控制器使用温度测量以控制经由每对阵列递送的电流，以便维持患者皮肤上的温度低于41℃。电流自身经由附加导线(即，每个阵列一个导线)递送到每个阵列，附加导线从场发生器通过缆线盒运行到阵列。
在现有系统中，存在四个长10-线缆线(四个长10-线缆线中的每个在相应的阵列和缆线盒之间运行)和在场发生器和缆线盒之间运行的一个8-线螺旋型带。10-线缆线中的每个都具有用于携带来自8个热敏电阻器的信号的8个导线，1个导线用于所有8个热敏电阻器共用，加上1个导线用于将肿瘤治疗电场信号提供到阵列。8-线螺旋型带具有用于电源到缆线盒(Vcc)的1个导线、用于接地到缆线盒的1个导线、用于数据通信(用于将温度读数发送到场发生器)的2个导线、加上用于肿瘤治疗电场信号的4个导线(即，四个阵列中的每个都有一个导线)。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种用于与通过受检者的身体中的目标区域施加电场的AC信号发生器一起使用的第一装置。该第一装置包括多个电容耦合的电极元件，多个电容耦合的电极元件被配置用于抵靠受检者的身体放置。基板被配置成保持多个电极元件抵靠受检者的身体。多个温度传感器被定位成感测多个电极元件中的相应各个处的温度。第一装置也包括模拟多路复用器，模拟多路复用器具有模拟输出和多个可选择的模拟输入，其中多个模拟输入中的每个可操作地连接到多个温度传感器中相应的一个。第一装置也包括模拟数字转换器以及控制器，其中模拟数字转换器被配置数字化从模拟输出到达的信号。控制器被配置成(a)顺序地选择多个模拟输入中的每个，(b)从模拟数字转换器顺序地获得多个温度读数，多个温度读数中的每个对应于多个温度传感器中相应的一个，并且(c)传输对应于多个温度读数的数字数据。第一装置也包括缆线，缆线具有近侧端部和远侧端部。缆线包括(i)导体，导体允许AC电流在缆线的近侧端部和缆线的远侧端部之间流动，以及(ii)数据路径，数据路径被配置成将所传输的数字数据从缆线的远侧端部携带到缆线的近侧端部。多个电极元件电连接到导体。模拟多路复用器、模拟数字转换器和控制器安装到基板或到缆线的远侧端部。
在第一装置的一些实施例中，多个温度传感器包括多个热敏电阻器。
在第一装置的一些实施例中，缆线具有25cm或更少的长度。在第一装置的一些实施例中，缆线具有10cm或更少的长度。
第一装置的一些实施例还包括连接器，连接器设置在控制器和缆线的远侧端部之间。在这些实施例中的一些中，模拟多路复用器、模拟数字转换器和控制器被安装到基板。
第一装置的一些实施例还包括连接器，连接器设置在多个温度传感器和多个模拟输入之间。在这些实施例的一些中，模拟多路复用器、模拟数字转换器和控制器安装到缆线的远侧端部。
第一装置的一些实施例还包括精密电阻器。在这些实施例中，模拟多路复用器具有可操作地连接到精密电阻器的附加可选择模拟输入。在这些实施例中，控制器还被配置成(d)选择附加模拟输入，(e)从模拟数字转换器获得对应于精密电阻器的附加读数，并且(f)传输对应于附加读数的数字数据。
第一装置的一些实施例还包括精密电阻器。在这些实施例中，模拟多路复用器具有可操作地连接到精密电阻器的附加可选择模拟输入。在这些实施例中，控制器还被配置成(d)选择附加模拟输入，(e)从模拟数字转换器获得对应于精密电阻器的附加读数，并且(f)在传输对应的数字数据之前，基于附加读数校准多个温度读数中的每个。
在第一装置的一些实施例中，缆线使用单个导体以提供将所传输的数字数据从缆线的远侧端部携带到缆线的近侧端部的数据路径。
在第一装置的一些实施例中，缆线使用单个导体以提供将所传输的数字数据从缆线的远侧端部携带到缆线的近侧端部的数据路径、用于将电源提供到控制器的单个导体，以及用于接地的单个导体。
在第一装置的一些实施例中，经由缆线中的导体到达的能量用于为控制器供电。
本发明的另一方面涉及用于与通过受检者的身体中的目标区域施加电场的AC信号发生器一起使用的第二装置。该第二装置包括集线器，集线器被配置成接受对应于第一多个温度读数、第二多个温度读数、第三多个温度读数和第四多个温度读数的数字数据，并且将对应于第一多个温度读数、第二多个温度读数、第三多个温度读数和第四多个温度读数的数字数据输出到AC信号发生器。集线器包括被配置成将来自AC信号发生器的电流路由到被远侧定位成超出集线器的位置的第一导体、第二导体、第三导体和第四导体。
该第二装置也包括第一多个电容耦合的电极元件、第二多个电容耦合的电极元件、第三多个电容耦合的电极元件和第四多个电容耦合的电极元件，该第一多个电容耦合的电极元件、第二多个电容耦合的电极元件、第三多个电容耦合的电极元件和第四多个电容耦合的电极元件被配置用于分别在第一位置、第二位置、第三位置和第四位置处抵靠受检者的身体放置。该第二装置也包括第一基板、第二基板、第三基板和第四基板，第一基板、第二基板、第三基板和第四基板被配置成在第一位置、第二位置、第三位置和第四位置处保持对应的多个电极元件抵靠受检者的身体。该第二装置也包括第一多个温度传感器、第二多个温度传感器、第三多个温度传感器和第四多个温度传感器，该第一多个温度传感器、第二多个温度传感器、第三多个温度传感器和第四多个温度传感器被定位成感测第一多个电极元件、第二多个电极元件、第三多个电极元件和第四多个电极元件中的相应的各个处的温度。该第二装置也包括第一模拟多路复用器、第二模拟多路复用器、第三模拟多路复用器和第四模拟多路复用器，该第一模拟多路复用器、第二模拟多路复用器、第三模拟多路复用器和第四模拟多路复用器分别具有第一模拟输出、第二模拟输出、第三模拟输出和第四模拟输出。这些多路复用器分别具有第一多个可选择模拟输入、第二多个可选择模拟输入、第三多个可选择模拟输入和第四多个可选择模拟输入。第一多个模拟输入、第二多个模拟输入、第三多个模拟输入和第四多个模拟输入内的每个模拟输入可操作地连接到第一多个温度传感器、第二多个温度传感器、第三多个温度传感器和第四多个温度传感器内的相应的温度传感器。该第二装置也包括第一模拟数字转换器、第二模拟数字转换器、第三模拟数字转换器和第四模拟数字转换器，该第一模拟数字转换器、第二模拟数字转换器、第三模拟数字转换器和第四模拟数字转换器被配置成分别数字化从第一模拟输出、第二模拟输出、第三模拟输出和第四模拟输出到达的信号。该第二装置也包括第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器。这些控制器被配置成(a)分别顺序地选择第一多个模拟输入、第二多个模拟输入、第三多个模拟输入和第四多个模拟输入内的每个输入，(b)分别从第一模拟数字转换器、第二模拟数字转换器、第三模拟数字转换器和第四模拟数字转换器顺序地获得第一多个温度读数、第二多个温度读数、第三多个温度读数和第四多个温度读数-第一多个温度读数、第二多个温度读数、第三多个温度读数和第四多个温度读数内的每个读数都对应于第一多个温度传感器、第二多个温度传感器、第三多个温度传感器和第四多个温度传感器内的相应的温度传感器；并且(c)将对应于第一多个温度读数、第二多个温度读数、第三多个温度读数和第四多个温度读数的第一数字数据、第二数字数据、第三数字数据和第四数字数据传输到集线器。该第二装置也包括第一缆线、第二缆线、第三缆线和第四缆线，该第一缆线、第二缆线、第三缆线和第四缆线被布置成分别将经由集线器中的第一导体、第二导体、第三导体和第四导体到达的电流路由到第一多个电极元件、第二多个电极元件、第三多个电极元件和第四多个电极元件；并且分别将第一数字数据、第二数字数据、第三数字数据和第四数字数据从第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器路由到集线器。
在第二装置的一些实施例中，第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器被同步，使得第一多个温度读数、第二多个温度读数、第三多个温度读数和第四多个温度读数被同时获得。
在第二装置的一些实施例中，第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器被同步，使得第一多个温度读数、第二多个温度读数、第三多个温度读数和第四多个温度读数中的至少一部分被同时获得。
第二装置的一些实施例还包括第一精密电阻器、第二精密电阻器、第三精密电阻器，以及第四精密电阻器。在这些实施例中，模拟多路复用器中的每个都具有可操作地连接到相应精密电阻器的附加可选择模拟输入。第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器还被配置成(d)选择相应的附加模拟输入，(e)从相应的模拟数字转换器获得对应于相应的精密电阻器的第一附加读数、第二附加读数、第三附加读数和第四附加读数，并且(f)将对应于第一附加读数、第二附加读数、第三附加读数和第四附加读数的数字数据传输到集线器。在这些实施例中的一些实施例中，集线器还被配置成基于第一附加读数、第二附加读数、第三附加读数和第四附加读数校准第一多个温度读数、第二多个温度读数、第三多个温度读数和第四多个温度读数内的每个温度读数。
第二装置的一些实施例还包括第一精密电阻器、第二精密电阻器、第三精密电阻器，以及第四精密电阻器。在这些实施例中，模拟多路复用器中的每个具有可操作地连接到相应的精密电阻器的附加可选择模拟输入。第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器还被配置成(d)选择相应的附加模拟输入，(e)从相应的模拟数字转换器获得对应于相应的精密电阻器的第一附加读数、第二附加读数、第三附加读数和第四附加读数，并且(f)在将对应的数字数据传输到集线器之前，分别基于第一附加读数、第二附加读数、第三附加读数和第四附加读数校准第一多个温度读数、第二多个温度读数、第三多个温度读数和第四多个温度读数内的每个读数。
第二装置的一些实施例还包括第一连接器、第二连接器、第三连接器和第四连接器，该第一连接器、第二连接器、第三连接器和第四连接器分别设置在第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器与集线器之间。
第二装置的一些实施例还包括第一连接器、第二连接器、第三连接器和第四连接器，该第一连接器、第二连接器、第三连接器和第四连接器分别设置在第一多个温度传感器、第二多个温度传感器、第三多个温度传感器和第四多个温度传感器与第一多个模拟输入、第二多个模拟输入、第三多个模拟输入和第四多个模拟输入之间。
在第二装置的一些实施例中，第一缆线、第二缆线、第三缆线和第四缆线中的每个使用用于分别将经由集线器中的第一导体、第二导体、第三导体和第四导体到达的电流路由到第一多个电极元件、第二多个电极元件、第三多个电极元件和第四多个电极元件的单个导体。在这些实施例中，第一缆线、第二缆线、第三缆线和第四缆线中的每个也具有用于分别在第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器与集线器之间转移数字数据的单个导体。
在第二装置的一些实施例中，第一缆线、第二缆线、第三缆线和第四缆线中的每个使用用于分别将经由集线器中的第一导体、第二导体、第三导体和第四导体到达的电流路由到第一多个电极元件、第二多个电极元件、第三多个电极元件和第四多个电极元件的单个导体。在这些实施例中，第一缆线、第二缆线、第三缆线和第四缆线中的每个也具有用于分别在第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器与集线器之间转移数字数据的单个导体；用于将电源提供到相应的控制器的单个导体；以及用于相应接地的单个导体。
在第二装置的一些实施例中，经由集线器中的第一导体、第二导体、第三导体和第四导体到达的能量分别用于为第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器供电。
附图说明
图1是用于测量用于将肿瘤治疗电场施用到受检者的身体的换能器阵列温度的系统的框图。
图2是在图1实施例中的集线器的示意图。
图3是在图1实施例中的远侧电路中的一个的示意图。
图4A描绘了用于使图1实施例连接器化的第一选项。
图4B描绘了用于使图1实施例连接器化的第二选项。
图5A描绘了图4A实施例中的连接器的位置的详细视图。
图5B描绘了图4B实施例中的连接器的位置的详细视图。
图6A描绘了用于图4A实施例的机械布局。
图6B描绘了用于图4B实施例的机械布局。
下面参考附图详细描述各种实施例，其中相似的附图标记表示相似的元件。
具体实施方式
图1是依赖于被定位成紧密邻近四个换能器阵列50中的每个以从换能器阵列50中的温度传感器获得温度读数的远侧电路40的实施例的框图。换能器阵列50中的每个都包括多个电容耦合的电极元件52和多个温度传感器54(两者在图3、图6A和图6B中示出)。温度传感器54被定位成检测相应电极元件52处的温度。在一些优选实施例中，温度传感器54是热敏电阻器。
回到图1，每个远侧电路40与结合到相应换能器阵列50中的温度传感器接口连接以从每个温度传感器获得温度读数。远侧电路40然后对那些温度读数进行模拟数字转换，并且将数字化的温度读数一起转发到中央集线器30。中央集线器30然后经由串行通信链路将这些数字化温度读数转发到场发生器20，使得场发生器20可基于温度读数确定是否必须调整流入换能器阵列50的电流。
存在在布线45中向远侧延伸超出远侧电路40到换能器阵列50自身中的10个短导体。这10个导体包括用于8个温度传感器中的每个的1个导体、用于温度传感器的公共接地的1个导体，以及用于肿瘤治疗电场信号(即，用于电极元件的AC电流)的1个导体。在一些优选实施例中，使用具有内置模拟前端和多路复用器的单芯片微控制器或可编程片上系统(PSoC)实施远侧电路40。用于该目的的合适零件编号包括CY8C4124LQI-443。在该情况下，在远侧电路40中不需要其它有源部件。在另选实施例中，其它微控制器可与内置或分立模拟前端和多路复用器一起使用，这对于本领域的技术人员将是显而易见的。模拟前端和多路复用器从温度传感器获得温度读数。那些温度读数然后被数字化，并且优选地经由串行数据链路传输到中央集线器30。此外，每个远侧电路40也具有用于将源自场发生器20中的肿瘤治疗电场信号路由到换能器阵列50的相关联的直通导体(51，图3和图6A中所示的)。
在图1实施例中，四个远侧电路40中的每个经由相应缆线35连接到中央集线器30。值得注意的是，在远侧电路40和集线器30之间运行的缆线35中的每个中仅需要4个导体(即，一个用于Vcc、一个用于接地、一个用于串行数据通信，并且一个用于肿瘤治疗电场信号)。远侧电路40因而显著地减少需要与每个换能器阵列50接口连接的导线计数。
图2是适用于用作图1中描绘的集线器30的电路的示意图。一般地说，集线器30接受来自远侧电路40(图1中所示)中的每个的温度读数，并且将这些温度读数一起发送到场发生器20(图1中所示)。多种多样的架构中的任一个可用于接受和发送温度读数。例如，在例示的实施例中，控制器32将信号发送到数字多路复用器33，该信号命令数字多路复用器33选择四个输入中的一个，四个输入中的一个设置集线器30以从远侧电路40(图1中所示)中的一个接收数字数据。然后，控制器32接受来自所选择的输入的所有8个温度读数，并且经由收发器34将这些温度读数一起传输到场发生器20(图1中所示)。在来自所选择的输入(即，所选择的远侧电路)的所有温度读数已经被传输到场发生器之后，控制器32更新到数字多路复用器33的控制信号，并且命令数字多路复用器选择四个输入中的另一个(即，另一远侧电路)。控制器32然后接受来自新选择的输入的所有8个温度读数，并且将这些温度读数传输到场发生器。然后实行对应的顺序以从第三输入获得8个温度读数且从第四输入获得8个温度读数。
在一些优选实施例中，控制器32、数字多路复用器33和收发器34可一起集成到单个芯片中。在另选实施例中，控制器32和数字多路复用器33一起集成到单个芯片中，并且使用单独的收发器34。例如，可使用Cypress的CY8C4244LQI-443实施控制器32和数字多路复用器33，并且可使用Linear Technology的LTC2856CMS8-2#PBF实施收发器34。
周期性地(例如，每1秒、10秒或30秒)重复从四个输入中的每个获得所有温度测量的整个序列以更新被提供到场发生器20的温度读数。集线器30使用任何常规通信技术(例如，RS485)与场发生器20通信。集线器30也包括将肿瘤治疗电场信号直接从场发生器20传递到换能器阵列50中的每个的直通导体31。在一个示例中，集线器30经由8-导体螺旋缆线25(8-导体螺旋缆线25包括用于来自每个阵列的肿瘤治疗电场信号的4个导线、用于接地的1个导线、用于Vcc到远侧电路40的1个导线，以及用于通信的2个导线)与场发生器20通信。值得注意的是，可使该实施例与先前版本的肿瘤治疗电场递送系统向后兼容。
在上面描述的实施例中，两个导线用于实施集线器30和场发生器20之间的数据通信(即，用于温度数据)。这可例如通过使用一个导线在每个方向上实施通信来完成。在另选实施例中，可通过用(使用常规单线通信协议)实施双向通信的单个数据导线替换上面描述的实施例中的两个数据通信导线减少集线器30和场发生器20之间的导线计数。
图3是用于将集线器(图1中所示)与任何给定的换能器阵列50接口连接的电路的示意图。每个换能器阵列50包括多个电容耦合的电极元件52和被定位成感测多个电极元件中的相应的各个处温度的多个温度传感器54。在一些优选实施例中，这些温度传感器54是热敏电阻器。
模拟多路复用器81具有模拟输出和多个可选择模拟输入，并且多个模拟输入中的每个都连接到多个温度传感器54中相应的一个。每个温度传感器54的第二端子转到公共接地。模拟多路复用器81的输出转到优选具有高输入阻抗的放大器82(例如，被配置成电压跟随器的运算放大器)。放大器82的输出被提供到模拟数字转换器83的输入，并且模拟数字转换器的输出被提供到控制器85。
控制器85协调虚线80内的所有部件的操作。控制器85将命令发送到模拟多路复用器81以选择温度传感器54中的一个，以便从该温度传感器获得温度读数。
在热敏电阻器被用作温度传感器54的实施例中，可通过将已知电流路由通过热敏电阻器且测量出现在热敏电阻器两端的电压获得温度读数。在例示的实施例中，这可使用可编程电流源88实现，可编程电流源88可被编程以生成已知电流(例如，150μA)。模拟多路复用器81是双向的，所以该已知电流将被路由到由模拟多路复用器选择的任何一个热敏电阻器中。
可使用以下过程获得来自所有8个温度传感器54的温度读数。控制器85将命令发送到模拟多路复用器81以选择第一热敏电阻器，并且配置电流源88以生成已知的电流。因为已经选择第一热敏电阻器，所以来自电流源88的已知电流将流过模拟多路复用器81到第一热敏电阻器中。这将引起在热敏电阻器两端出现电压。因为选择第一热敏电阻器，所以将在模拟多路复用器81的输出处出现该电压。放大器82将该电压提供给模拟数字转换器83的输入。控制器85指示模拟数字转换器83数字化该电压。控制器85从模拟数字转换器83获得该读数，并且将数字化读数(该数字化读数对应于第一热敏电阻器)临时存储在缓存器中。然后对于其它热敏电阻器中的每个顺序地重复该过程，直到来自8个热敏电阻器中的每个的数字化读数被置于缓存器中。
在未示出的另选实施例中，用于与热敏电阻器接口连接的另选方法(例如，常规分压器方法)可用于代替上面描述的恒定电流方法。在其它另选实施例中，不同类型的温度传感器可用于代替上面描述的热敏电阻器。示例包括热电偶、RTD和集成电路温度传感器诸如Analog Devices的AD590和德州仪器的LM1 35。当然，当使用这些另选温度传感器中的任一种时，需要对电路做适当修改(这对于本领域的技术人员将是显而易见的)。
在一些实施例中，附加读数可被获得且用于自校准以增加从热敏电阻器获得的温度读数的准确性。例如，在例示的实施例中，模拟多路复用器81的底部输入接地，并且模拟多路复用器81的顶部输入被连接到精密电阻器89。在一些实施例中，精密电阻器89是10千欧、0.1％容差电阻器。可使用上面描述的用于从热敏电阻器中的任一个获得读数的相同过程从精密电阻器89获得读数。从模拟多路复用器81的接地输入获得读数也是类似的，不同的是当选择接地输入时，电流源88可被去激活。在这些实施例中，控制器85将来自精密电阻器和接地输入的数字化读数临时存储在缓存器中(这意味着总共10个读数被存储在缓存器中)。这些附加读数可最终用于校准从热敏电阻器获得的读数。在一些实施例中，在传输对应于温度读数的数字数据之前，在控制器85自身中实施该校准。在其它实施例中，在下游处理器(例如，集线器30中的控制器32，两者在图2中示出)中实施该校准，在该情况下，对应于精密电阻器(以及任选地接地输入)的数字数据连同从热敏电阻器获得的未校准的温度读数一起被传输到下游处理器。
用于使用精密电阻器89执行校准的一个合适的方法是将在该电阻器两端测量的实际电压与基于欧姆定律的预期的电压、精密电阻器89的已知值和由电流源88产生的电流的预期值进行比较。实际测量的电压和预期的电压之间的任何偏差可然后用作从热敏电阻器54后续测量的乘数。
远侧电路40中的控制器85经由UART 86与集线器30(图1中所示)通信，并且将从温度传感器54获得的温度读数传输到集线器。在一些实施例中，控制器85可被编程为自主操作，在该情况下，控制器85将自动地从温度传感器54中的每个收集温度读数，并且将结果存储在如上所述的缓存器中，并且随后将缓存器的内容(即，用于8个温度传感器54中的每个的读数，以及任选地上面描述的附加读数)传输到集线器。
在另选实施例中，控制器85可被编程为作为位于集线器中的主控制器的从属操作。在这些实施例中，控制器85在静止状态下开始，其中控制器85所做的只是监视来自主控制器的经由UART 86到达的传入命令。可从主控制器到达的命令的示例包括“收集样本”命令和“发送数据”命令。当控制器85认识到“收集样本”命令已经到达时，控制器85将启动上面描述的过程以从8个温度传感器54中的每个获得温度读数，并且将结果存储在其缓存器中。当控制器85认识到“发送数据”命令已经到达时，控制器85将执行将先前收集的温度读数从缓存器经由UART 86传输到集线器的过程。
在控制器85作为位于集线器30中的主控制器的从属操作的那些实施例中，变得可能使从四个换能器阵列50(图1中所示)中的每个获得的温度测量同步。完成此的一种方式是使集线器30中的主控制器将“收集样本”命令同时或快速连续发送到所有4个控制器85，使得将同时或几乎同时获得从换能器阵列中的每个获得的温度读数。然后可由集线器30从四个控制器85中的每个以8个批次收集温度读数。
使用肿瘤治疗电场以治疗肿瘤的大多数系统周期性地(例如，每秒)切换施用到肿瘤的场的方向。为了使温度测量中的噪声最小化，可引入在任一方向上都不施用场的小时间间隙，并且可在该时间间隙期间进行温度测量。在一些优选实施例中，位于集线器30中的主控制器使“收集样本”命令的定时与所有四个控制器85同步，使得远侧电路40中的每个将在该间隙期间获得其温度读数。在从四个换能器阵列中的每个同时获得温度读数的实施例中，该方法可用于使间隙的持续时间最小化。例如，如果系统需要100μs以获得单个测量，则按顺序进行所有32个测量(即，4个远侧电路×每个电路8个热敏电阻器)将花费3.2ms。相对照，如果四个远侧电路中的每个并行操作，则每个远侧电路可在800μs中完成其工作，在该情况下，可在800μs中获得所有32个样本。注意，因为“发送数据”命令对噪声不敏感，所以可在场保持打开时执行该命令，并且因而该命令不是时间关键的。
在一些实施例中，由单个集成电路实施以下部件中的一些或所有：模拟多路复用器81、放大器82、模拟数字转换器83、控制器85、UART 86和电流源88。包括所有这些功能块的单个集成电路的一个示例是Cypress的CY8C4 124LQI-443T可编程片上系统(PSoC)。
任选地，连接器可被包括在集线器30和换能器阵列50中的每个之间的路径中，如针对单个换能器阵列在图4A和图4B中所示。在图4A实施例中，连接器42被远侧定位成超出远侧电路40；并且在图4B实施例中，连接器38被定位在远侧电路40的近侧侧部上。
图5A描绘了更详细的视图以确切示出在图4A实施例中连接器42被定位在哪里。在该实施例中，连接器42被远侧定位成超出远侧电路40。图5A实施例的操作类似于上面讨论的图3实施例的操作，不同的是10个信号穿越连接器42：一个用于转到电极元件52的AC电流；一个用于8个温度传感器54(对于8个的小计)中的每个；以及一个用于公共接地，公共接地用于所有8个温度传感器54。
图5B描绘了更详细的视图以确切示出在图4B实施例中连接器38被定位在哪里。在该实施例中，连接器38被定位在远侧电路40的近侧侧部上。图5B实施例的操作类似于上面讨论的图3实施例的操作，不同的是4个信号穿越连接器38：一个用于转到电极元件52的AC电流、一个用于在UART 86和集线器之间行进的数据；一个用于到远侧电路40的电源，以及一个用于远侧电路40的接地。
图6A描绘了用于图4A/图5A实施例的机械布局。在该实施例中，基板59支撑多个电容耦合的电极元件52。电极元件52被配置用于抵靠受检者的身体放置，并且基板59被配置成保持多个电极元件52抵靠受检者的身体。多个温度传感器54被定位成与电极元件52中的相应的各个相邻和/或在其下方，使得温度传感器54可感测这些电极元件的温度。
缆线35具有近侧端部和远侧端部。该缆线35包括(i)导体51，导体51允许AC电流在缆线的近侧端部和缆线的远侧端部之间流动，以及(ii)数据路径，数据路径被配置成将对应于多个温度读数的数字数据(该数字数据源自远侧电路40)从缆线的远侧端部携带到缆线的近侧端部(即，在集线器的方向上)。
模块60(直接或通过中间部件)安装到缆线35的远侧端部。远侧电路40安装在该模块60中。在一些实施例中，通过缆线35提供用于远侧电路40的电源和接地。连接器42的第一半被提供在模块60的远侧端部处，并且连接器42的第二半被提供在基板59上。连接器42的第一半与连接器42的第二半配合，使得电气信号可通过连接器42的两半。当连接器42的两半配合时，来自8个热敏电阻器54的信号将行进通过基板59上的布线，通过连接器42且进入远侧电路40。该远侧电路40包括模拟多路复用器、模拟数字转换器和控制器(上面结合图3所述)。此外，通过连接器42提供用于所有热敏电阻器54的公共接地信号。也通过连接器42提供用于电极元件52的AC电流的路径。该路径继续通过基板59上的适当布线，使得多个电极元件52将电连接到缆线35的对应导体。
图6B描绘了用于图4B/图5B实施例的机械布局。在该实施例中，基板59支撑多个电容耦合的电极元件52。电极元件52被配置用于抵靠受检者的身体放置，并且基板59被配置成保持多个电极元件52抵靠受检者的身体。多个温度传感器54被定位成与电极元件52中的相应的各个相邻和/或在电极元件52中的相应的各个下方，使得温度传感器54可感测这些电极元件的温度。
缆线35具有近侧端部和远侧端部。该缆线35包括(i)导体51，导体51允许AC电流在缆线的近侧端部和缆线的远侧端部之间流动，以及(ii)数据路径，数据路径被配置成将对应于多个温度读数的数字数据(该数字数据源自远侧电路40)从缆线的远侧端部携带到缆线的近侧端部(即，在集线器的方向上)。
模块65(直接或通过中间部件)安装到基板59。远侧电路40安装在该模块65中。在一些实施例中，通过缆线35提供用于远侧电路40的电源和接地。连接器38的第一半被提供在缆线35的远侧端部，并且连接器38的第二半被提供在基板59上。连接器38的第一半与连接器38的第二半配合，使得电气信号可通过连接器38的两半。当连接器38的两半配合时，来自缆线35的信号将行进通过连接器38，且进入远侧电路40中。该远侧电路40包括模拟多路复用器、模拟数字转换器和控制器(上面结合图3所述)。此外，也通过连接器38提供用于电极元件52的AC电流的路径。该路径继续通过基板59上的适当布线，使得多个电极元件52将电连接到缆线35的对应导体。
与非连接器化的实施例相比，图4至图6中描绘的连接器化的设计提供显著优点，因为患者或护理人员可将换能器阵列50附接到患者的皮肤，而不会因为缆线的存在被阻碍。在这些实施例中，当换能器阵列50初始放置在患者的身体上时，缆线35优选与基板59断开连接。仅在换能器阵列50附连在其所需的位置时，缆线35才经由连接器38或连接器42连接到换能器阵列50。连接器优选是防水的以防止湿气(例如，汗水、淋浴等)干扰电路。
注意，与非连接器化的图1实施例和图4B/图5B/图6B实施例相比，图4A/图5A/图6A实施例具有优点，因为换能器阵列50优选地在使用之前消毒。通常使用辐射或气体实行消毒。由于辐射可干扰电子器件，所以远侧电路40不能与换能器阵列50断开连接的组件仅可用气体消毒。另一方面，如果远侧电路40位于连接器42的近侧侧部上(如远侧电路40在图4A/图5A/图6A实施例中那样)，包括远侧电路40的部分将不需要消毒。这允许使用气体或辐射实行的图4A/图5A/图6A实施例中的换能器阵列50的消毒，而不会有损坏远侧电路40的风险。
与现有技术相比，上面描述的配置中的每个都具有显著优点，因为在与每个换能器阵列50接口连接的缆线35中的每个中仅需要4个导体。而且，因为仅需要4个导体，所以可使向远侧延伸超出集线器30的缆线35做得比现有技术缆线更薄且更小。这使得更容易将集线器30安装在与换能器阵列50邻近的身体一部分上，并且更容易在集线器30和换能器阵列50之间实现小且轻的互连。例如，当换能器阵列50被附连到患者的头皮时，可以将集线器30安装在换能器阵列50附近的患者的头部上，而不会使患者不适。在这些实施例中，较短的缆线35(例如，小于25cm或甚至小于10cm)优选地用于使集线器30与换能器阵列50和远侧电路40两者互连。
本文描述的配置可有利地减少连接到换能器阵列50的缆线缠结，减少缆线将干扰患者的每天活动的次数，减少系统的总体复杂度，提高患者舒适度，并且当电极附连到患者的身体时提高电极的可操纵性。
返回到图1，显示单元(未示出)可被添加到系统。该显示单元可用于显示设备提供给患者的信息，包括但不限于设备状态(例如，开启/待机)、错误指示、电池充电的状态、合规性度量等。显示单元可被安装在沿着集线器30和场发生器20之间的缆线25的任何位置处。在另选实施例中，显示单元22可安装到集线器30自身上。
在一些另选实施例中，将电源和接地提供到远侧电路40的导线也可通过以下方式消除：使用线圈转运来自肿瘤治疗电场信号(肿瘤治疗电场信号经由直通导体递送)的部分能量，将该能量存储在与远侧电路40邻近的电容器中，并且使用所存储的能量为远侧电路40供电。甚至可以实施通过肿瘤治疗电场信号导线传输温度数据的一线通信协议。在这样的配置中，数据通信信号和用于远侧电路的电源(Vcc)都可从运行到换能器阵列50的缆线消除。如果实施所有这些导线减少技术，则在集线器30和每个换能器阵列50之间仅需要两个导线(即，1个用于肿瘤治疗电场信号且1个用于接地)。并且从四个换能器阵列50运行回到场发生器20的导线的总数量将被减少到5(即，1个用于公共接地，并且总共4个用于肿瘤治疗电场信号)。
虽然已经参考某些实施例公开了本发明，但是在不脱离如在所附权利要求中限定的本发明的范畴和范围的情况下，可以对所描述的实施例做出多种改进、更改和变化。因此，本发明旨在不限于所描述的实施例，而是具有由以下权利要求的语言及其等同物限定的全部范围。

Claims (14)

1.一种用于与用于通过受检者的身体中的目标区域施加电场的AC信号发生器一起使用的装置，所述装置包括：
多个电极元件，所述多个电极元件被配置用于抵靠所述受检者的身体放置；
基板，所述基板被配置成保持所述多个电极元件抵靠所述受检者的身体；
多个温度传感器，所述多个温度传感器被定位成感测所述多个电极元件中的相应各个处的温度；
模拟多路复用器，所述模拟多路复用器具有模拟输出和多个可选择的模拟输入，其中所述多个模拟输入中的每个可操作地连接到所述多个温度传感器中相应的一个；以及
缆线，所述缆线具有近侧端部和远侧端部，其中所述缆线包括导体，所述导体允许AC电流在所述缆线的所述近侧端部和所述缆线的所述远侧端部之间流动，以及(ii)数据路径，所述数据路径被配置成将温度数据从所述缆线的所述远侧端部携带到所述缆线的所述近侧端部，
其中所述多个电极元件由通过导体的电流驱动，并且
其中所述模拟多路复用器被定位在换能器阵列或场发生器处，或者被定位在换能器阵列和场发生器之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个温度传感器包括多个热敏电阻器。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述缆线具有25cm或更少的长度。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述缆线具有10cm或更少的长度。
5.根据权利要求1所述的装置，还包括连接器，所述连接器设置在所述模拟多路复用器和所述缆线的所述远侧端部之间。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述模拟多路复用器被安装到所述基板。
7.根据权利要求1所述的装置，还包括连接器，所述连接器设置在所述多个温度传感器和所述多个模拟输入之间。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述模拟多路复用器被安装到所述缆线的所述远侧端部。
9.根据权利要求1所述的装置，还包括精密电阻器，
其中所述模拟多路复用器具有可操作地连接到所述精密电阻器的附加可选择模拟输入。
10.根据权利要求1所述的装置，还包括：
模拟数字转换器，所述模拟数字转换器被配置成数字化来自所述模拟输出的信号；以及
控制器，所述控制器被配置成：(a)顺序地选择所述多个模拟输入中的每个，(b)从所述模拟数字转换器顺序地获得多个温度读数，所述多个温度读数中的每个对应于所述多个温度传感器中相应的一个，并且(c)传输温度数据，其中所述温度数据对应于所述多个温度读数。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述缆线使用单个导体以提供将温度数据从所述缆线的所述远侧端部携带到所述缆线的所述近侧端部的所述数据路径。
12.根据权利要求10所述的装置，其中经由所述缆线中的所述导体到达的能量用于为所述控制器供电。
13.根据权利要求10所述的装置，还包括：线圈，所述线圈被定位成转移通过导体的能量中的一些；以及电容器，所述电容器被布置成存储转移的能量；并且其中所述控制器由被存储在电容器中的能量供电。
14.根据权利要求1所述的装置，其中电极元件中的每个是电容耦合的电极元件。
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