CN118055792A - 具有电极元件间距以减少在向受试者的身体输送肿瘤治疗场时的边缘效应的换能器装置 - Google Patents

Abstract

一种用于将肿瘤治疗场输送到受试者的身体的换能器装置，所述换能器装置包括：多个电极元件；其中，所述多个电极元件包括第一电极元件和第二电极元件，其中第一电极元件和第二电极元件基本上定位在换能器装置的平面中；并且当从垂直于所述平面的方向观察时，第一电极元件和第二电极元件具有彼此邻近定位的边缘，在它们之间没有任何其他电极，其中第一电极元件和第二电极元件的边缘沿着它们的长度彼此平行地延伸。

Description

具有电极元件间距以减少在向受试者的身体输送肿瘤治疗场 时的边缘效应的换能器装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2022年8月12日提交的中国台湾地区专利申请号111130476、2022年8月11日提交的美国专利申请号17/886,319、2022年3月18日提交的美国专利申请号17/698,457、2021年8月12日提交的美国专利申请号63/232,329和2021年8月12日提交的美国专利申请号63/232,229的优先权，所述专利申请中的所有通过引用并入本文中。

背景技术

肿瘤治疗场(TTField)是中频范围(例如，50kHz至1MHz，诸如50-550kHz)内的低强度(例如，1-4V/cm)交变电场，其可以用于治疗肿瘤，如美国专利号7,565,205中所描述的。TTField疗法是一种批准用于复发性胶质母细胞瘤(GBM)的单一治疗，并且是一种批准用于新诊断GBM患者的化疗联合疗法。TTField还可以用于治疗受试者的身体的其他部位(例如肺、卵巢、胰腺)中的肿瘤。例如，TTField疗法是一种批准的用于恶性胸膜间皮瘤(MPM)的化疗联合疗法。通过直接放置在患者的身体上(例如，使用Novocure Optune^TM系统)的换能器(例如，电容耦合电极元件的阵列)并在换能器之间施加AC电压，向感兴趣的区域中非侵入性地感应出TTField。

用于产生TTField的常规的换能器包括多个陶瓷盘。每个陶瓷盘的一侧抵靠患者的皮肤定位，并且每个盘的另一侧具有导电背衬。电信号被施加到该导电背衬，并且这些信号通过陶瓷盘被电容耦合到患者的身体中。常规的换能器设计包括陶瓷盘的矩形阵列，所述陶瓷盘以直的行和列(例如，以三乘三的布置)彼此对齐。

附图说明

图1描绘了定位在受试者的头部上的换能器的示例。

图2描绘了定位在受试者的躯干上的换能器的示例。

图3A和3B描绘了各种换能器的结构的示例的横截面视图。

图3C描绘了矩形电极阵列的热图像。

图4描绘了换能器装置上的电极元件的阵列的示例布局。

图5描绘了换能器装置上的电极元件的阵列的另一示例布局。

图6A和图6B描绘了换能器装置上的电极元件的阵列的另一示例布局。

图7描绘了换能器装置上的电极元件的阵列的另一示例布局。

图8描绘了换能器装置上的电极元件的阵列的另一示例布局。

图9描绘了换能器装置上的电极元件的阵列的另一示例布局。

图10描绘了换能器装置上的电极元件的阵列的另一示例布局。

图11描绘了换能器装置上的电极元件的阵列的另一示例布局。

下面参考附图详细描述各种实施例，其中相同的参考标号表示相同的元件。

具体实施方式

本申请描述了用于将TTField输送到受试者的身体并用于治疗定位在受试者的身体内的一种或多种癌症的示例性换能器装置。

当TTField被施加到受试者的身体时，受试者的身体处的温度可以与感应电场成比例地增加。法规将可以通过换能器驱动的电流的量限制为使受试者的身体上的位置处的测量温度保持在温度阈值以下的量。如本领域中所实施的，通过减少由换能器驱动的操作电流并减少所得到的TTField的强度，将受试者的身体上的换能器的位置处的温度控制为低于温度阈值。这又成为可以用于治疗肿瘤的关于TTField强度的首要限制(over-ridinglimitation)。因此，在本领域中存在对安全地获得(access)更高的TTField强度而不超过受试者的皮肤处的温度阈值的需要。

发明人已经发现，在包括电极元件的阵列的换能器上，与朝向阵列的中部定位的电极元件相比，沿着阵列的边缘定位的电极元件对于流过其中的电流具有较低的电阻。这通常可能导致阵列的边缘(例如外周界)上的点处的电荷的更高的密度(concentration)。此外，定位在阵列的边缘中的拐角或类似急弯处的电极元件将比沿阵列的边缘和阵列的中心中的其他电极元件具有更高的密度。换能器驱动较高电流的量通过沿着阵列的边缘、并且特别是拐角处定位的电极元件的趋势在本文中被称为“边缘效应”。

由于边缘效应导致的通过换能器的阵列的电流的不均匀分布可能导致在远处拐角处或沿着阵列的边缘形成较高温度区域(或“热点”)。这些热点是首先达到阈值温度的位置，并且因此控制要求以降低电流。这样，由于边缘效应而导致的热点的产生限制了可以由换能器驱动的最大操作电流以及所得到的TTField的强度。

发明人现在已经认识到，存在对具有电极元件阵列布局的换能器的需要，该电极元件阵列布局减少或最小化边缘效应并且允许向换能器施加更高的操作电流。以增加的电流操作的换能器可以在受试者的身体内感应更强的TTField，从而最终导致更好的患者效果。所公开的换能器装置中的每个都具有电极元件的阵列，该电极元件的阵列定位在布局中并具有减小或最小化边缘效应的形状。

通过参考以下详细描述、示例、附图和权利要求及其先前和后面的描述，可以更容易地理解本发明。然而，要理解，除非另外规定，本发明不限于所公开的具体装置、设备、系统和/或方法，并且因此当然可以变化。

标题仅为了方便起见而提供，并且不要被解释为以任何方式限制本发明。在本公开的任何标题下或任何部分中说明的实施例可以与在本公开的相同或任何其他标题或其他部分下说明的实施例组合。

本文中在其所有可能变体中描述的元素的任何组合被本发明包含，除非本文中另外指示或以其他方式与上下文明显矛盾。

如说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数个指示物，除非上下文另外明确规定。

图1描绘了定位在受试者的身体的头部上的换能器100。图1描绘了受试者的头部的一个示例，在该头部上换能器100以各种位置和/或取向放置。受试者的头部上的换能器100的这样的布置能够将TTField施加到受试者的脑部的区域中的肿瘤。应当注意，可以选择受试者的头部上的各种其他位置和/或取向来放置换能器。

每个换能器100可以具有布置在其上的电极元件的阵列，如本文中所述。每个换能器100可以放置在受试者的头部上，其中电极元件的阵列的一面面向受试者的头部。换能器100可以放置在受试者的头部上，使得电极元件的阵列的面符合头部的外部形状。

图2描绘了附接到受试者的身体的换能器200、202、204和206，用于向受试者的身体的躯干施加TTField。在一个实施例中，在两对换能器之间交替施加两个电场。每对换能器对应于用于在受试者的身体内产生TTField的通道。在图2中所描绘的示例中，换能器200附接到受试者的右胸部的前面，换能器202附接到受试者的右大腿的前面，换能器204附接到受试者的左胸部的后面，并且换能器206附接到受试者的左大腿的后面。至于换能器对，换能器200和206可以形成第一对换能器，并且换能器202和204可以形成第二对换能器。

图2描绘了附接到受试者的身体的换能器200、202、204和206。作为示例，可以通过将医学上合适的胶施加到每个换能器的表面上来将换能器200、202、204和206附到受试者的身体。在其他实施例中，换能器200、202、204和206可以放置在身体上的替代位置中。在其他实施例中，换能器200、202、204和206可以附接到一件或多件衣服(未示出)，诸如例如衬衫和裤子。在示例中，换能器200、202、204和206可以使用粘合剂附接到衣服。在另一个示例中，可以通过将换能器200、202、204和206结合在衣服内来将换能器200、202、204和206附接到衣服。在其中换能器被布置在受试者的头部上的位置处的示例中，相应的换能器可以集成在另一种类型的服装(例如帽子)中。

换能器200、202、204和206中的每个可以具有布置在其上的电极元件的阵列，如本文中所述。每个换能器200、202、204和206可以放置在受试者的身体上，其中电极元件的阵列的一面面向受试者的身体。换能器200、202、204和206可以放置在受试者的身体上，使得对应的电极元件的阵列的面符合受试者的身体的外部形状。

电极元件的阵列可以包括本文中公开的多种不同布局和/或电极元件几何形状，其减少换能器的操作期间的边缘效应或使换能器的操作期间的边缘效应最小化。布局可以包括例如：具有平行边缘的邻近的第一和第二电极元件；是非圆形的并且在它们的邻近边缘之间具有变化的距离的邻近的第一和第二电极元件；电极元件的阵列中的两组电极元件之间的间隔；具有从阵列的中心部分径向向外延伸的第一边缘和第二边缘以及连接第一边缘和第二边缘的圆形边缘的电极元件；和/或其定位更靠近阵列的外边缘而不是阵列的中心部分具有更大面积的电极元件。

图3A和图3B描绘了换能器的结构的示例的横截面视图。例如，如图3A中所示，换能器300A具有多个电极元件302A和基底304A。基底304A被配置用于将换能器300A附接到受试者的身体。用于基底304A的合适材料包括例如布、泡沫和柔性塑料。在一个示例中，基底304A包括具有不小于约0.5mm的厚度的导电医用凝胶。在更具体的示例中，基底304A是具有0.5mm的最小厚度的水凝胶层。在这种情况下，换能器300A通过基底304A附接到受试者的身体。

多个电极元件302A可以被定位在基底304A上。电极元件中的每个可以具有导电板，其上布置有面向基底304A的介电层。可选地，一个或多个传感器可以以类似于Novocure系统中使用的常规布置的方式被定位在电极元件302A中的每个下方。在一个示例中，一个或多个传感器是温度传感器(例如，热敏电阻)。

图3B描绘了换能器300B的结构的另一个示例的横截面视图。在该示例中，换能器300B包括多个电极元件302B。该多个电极元件302B在没有基底的情况下彼此电连接和机械连接。电极元件302B可以通过导线306B连接。

如图3A和3B中所描绘的，换能器300A和300B分别包括基本扁平的电极元件302A和302B的阵列。在图3A和3B中的每个中，电极元件的阵列可以是电容耦合的。在一些实施例中，电极元件302A和302B是定位在多个扁平导体上的非陶瓷介电材料。定位在扁平导体上的非陶瓷介电材料的示例包括布置在印刷电路板上的焊盘上或基本上平面金属片上的聚合物膜。在其他实施例中，电极元件302A和302B是陶瓷元件。

也可以使用使用非电容耦合的电极元件的阵列的换能器。在该情况下，每个电极元件302A和302B可以使用导电材料的区域来实现，该导电材料被配置用于抵靠受试者的身体放置，其中在导电元件和身体之间没有绝缘介电层。

也可以使用用于实现用于与本发明的实施例一起使用的换能器的其他替代构造，只要它们能够：(a)将TTField输送到受试者的身体，以及(b)被定位在受试者的身体的位置处。

图3A和3B从垂直于由图中所示的3维坐标轴定义的Y-Z平面的方向描绘了换能器300A和300B。如所图示的，电极元件302A和302B沿着平行于Y轴的方向分布。此外，电极元件302A和302B可以沿着平行于X轴的方向分布。这样，换能器300A和300B可以分别各自包括电极元件302A和302B的阵列，电极元件302A和302B沿着阵列的面分布并且基本上定位在平行于X-Y平面的平面中。当换能器定位在受试者的身体上方时，阵列的面(平行于X-Y平面)被配置成面向受试者的身体。其余图中描绘了类似的3维坐标轴。

图3C描绘了使用中的9电极换能器阵列(3×3矩形的电极的阵列)的热热图(thermal heatmap)，其图示了沿边缘并且特别是在阵列的角落处存在较高温度区域或“热点”。如上面讨论的，由于边缘效应而产生的热点限制了可以由换能器驱动的最大操作电流以及所得到的TTField的强度。

图4-11各自描绘了根据所公开的实施例的换能器上的电极元件的示例布局。在本文中描述的电极元件的每个示例布局中(例如，在图4-11中)，从垂直于电极元件的阵列的面(即，垂直于X-Y平面)的方向观察该布局。电极元件的阵列被配置成定位在受试者的身体上方，其中阵列的该面面向受试者的身体。在本文中描述的示例布局中，“电极元件的阵列”可以包括存在于换能器装置(例如，图4中的400)上的所有电极元件(例如，图4中的402A-402H)。

如图4-11中所描绘的，换能器(例如，图4中的400)可以包括其上布置有电极元件的基底(例如，图4中的404)。在一些实施例中(例如，图4和5)，基底可以具有在其中形成的切口、狭缝或穿孔，以促进将基底放置在受试者的身体的圆形边缘上方。如上面讨论的，换能器的其他实施例可以不包括基底。所公开的电极元件布局可以同样地应用于其中存在基底的换能器和其中不存在基底的换能器。

在某些换能器中，例如如图6A-11中所描绘的，阵列中的电极元件中的至少一个从阵列的中心部分朝阵列的外周延伸。在某些换能器中，例如如图4-9中所描绘的，阵列中的每个电极元件可以具有大致相同的表面积。在本文中描述的某些换能器中，存在这样的实施例，对于所述实施例，阵列中的每个电极元件可以具有大致相同的大小和/或形状。在其他实施例中，阵列中的一个或多个电极元件可以在大小和/或形状上与其他电极元件不同。

在图4-11的以下描述中，参考具有一个或多个边缘的各个电极元件。本文中使用的术语“边缘”是指当从垂直于X-Y平面的方向观察时电极元件的外部边界的至少一部分。“边缘”有长度。因此，“边缘”不仅仅是电极元件的外部边界上的点。

本文中描述的每个电极元件布局(例如，图4-11中)被设计成减少边缘效应或使边缘效应最小化并减少由电极元件的阵列形成的热点的存在或强度。这可以通过操纵阵列的电极元件的几何形状和/或放置，并且更具体地操纵阵列的电极元件之间的间距以促进电极元件之间的基本上均匀的屏蔽来实现。术语“屏蔽”是指由一个或多个相邻电极元件的存在而导致的流过电极元件的电流的电阻中的增加。促进阵列中的所有电极元件之间的均匀屏蔽可以平衡从电极输出的电流，使得电流跨阵列相对一致。这允许增加供应给换能器的电流，同时将受试者的身体上的温度维持低于阈值温度。

图4描绘了具有电极元件402的示例布局的换能器400，电极元件402可以布置在基底404上。如所图示的，换能器400的电极元件402可以彼此电耦合。在图4中，换能器的电极元件的阵列包括八个电极元件402A-402H。图5描绘了具有电极元件402的另一示例布局的换能器500。图5中的布局包括与图4的那些类似的特征，如本文中所描述。

图4和5描绘了换能器400和500的分层结构。如所示，换能器400和500可以包括位于电极元件402和基底404之间的印刷电路板(PCB)层405。PCB层405可以包括将电极元件402电耦合在一起的导电路径。

各个电极元件402的某些形状可以帮助平衡通过阵列的电流。在示例中，阵列中的电极元件402中的至少一个可以具有正方形、矩形或六边形形状，或者具有一个或多个圆角的基本正方形、矩形或六边形形状。图4和图5描绘了具有带有四个圆角的基本矩形形状的每个电极元件402。如参考电极元件402A所图示，一个或多个电极元件402可以包括：第一边缘406、第二边缘408、以及在电极元件402A的一端处将第一边缘406连接到第二边缘408的至少一个圆形边缘(例如，圆角410A和410B)。如所描绘的，电极元件402A的第一边缘406和第二边缘408基本平行(例如，在5度以内)。

如上面提到的，控制各个电极元件402之间的间距可以帮助平衡通过阵列的电流。在示例中，第一电极元件(例如，402A)和第二电极元件(例如，402B)各自具有彼此邻近定位的边缘，在它们之间没有任何其他电极。例如，电极元件402A的第一边缘406邻近电极元件402B的边缘412定位。如所示，第一边缘406可以是定位在电极元件402A的两个圆角410B和410C之间的电极元件402A的基本上直的边缘部分。类似地，第二边缘412可以是定位在电极元件402B的两个圆角之间的电极元件402B的基本上直的边缘部分。如所描绘的，第一电极元件402A的边缘406和第二电极元件402B的边缘412沿着它们的长度彼此平行地延伸。因此，电极元件402A和402B沿着相对边缘406和412的长度在其间具有均匀的距离414。两个电极之间具有均匀的距离414可以帮助平衡电极元件402之间的电流，从而减少换能器上的边缘效应。

如所描绘的，电极元件402A的边缘406可以具有大于电极元件402A的总周长的5％的长度。更特别地，边缘406可以具有大于电极元件402A的周长的10％、大于周长的20％、或者大于周长的25％的长度。类似地，电极元件402B的边缘412可以具有大于电极元件402B的周长的5％的长度。更特别地，边缘412可以具有大于电极元件402B的周长的10％、大于20％或大于25％的长度。这促进电极元件402A和402B沿着电极元件的足够大的部分的相互屏蔽。

如所描绘的，电极元件(例如，402A)可以具有多个边缘，每个边缘平行于不同的邻近电极元件(例如，402B和402C)。例如，在图4和图5中，电极元件402A具有另一个基本上直的边缘，该边缘平行于电极元件402C的基本上直的边缘并且与电极元件402C的基本上直的边缘相距均匀距离416地定位。在图4中所示的示例中，电极元件402A和402C的边缘之间的距离416可以等于或基本上等于电极元件402A和402B的边缘之间的距离414。在图5中所示的另一示例中，距离414和416不同。

图4和图5中所描绘的换能器400/500上的电极元件402的布置也可以有助于改善电极元件402之间的电流分布。如所图示的，换能器400和500各自包括八个电极元件402的阵列。在八个电极元件402中，该阵列可以包括以2x2网格图案布置的四个电极元件402A-402D的第一组418A和以2x2网格图案布置的四个电极元件402E-402H的第二组418B。如所描绘的，每个2x2网格图案可以包括在平行于Y轴的方向上彼此对齐的第一和第二电极元件(例如402A和402B)、在平行于Y轴的方向上彼此对齐的第三和第四电极元件(例如402C和402D)、在平行于X轴的方向上彼此对齐的第一和第三电极元件(例如402A和402C)以及在平行于X轴的方向上彼此对齐的第二和第四电极元件(例如402B和402D)。第一和第二电极元件(例如402A和402B)之间的距离414可以等于第三和第四电极元件(例如402C和402D)之间的距离。此外，第一和第三电极元件(例如402A和402C)之间的距离416可以等于第二和第四电极元件(例如402B和402D)之间的距离。组418A和418B两者可以在其中具有相等的大小和布置的四个电极元件。

如所描绘的，第一组418A的四个电极元件402A-402D与第二组418B的四个电极元件402E-402H分离了距离420。距离420大于第一组418A中的四个电极元件402A-402D中的任何两个之间的间距，并且大于第二组418B中的四个电极元件402E-402H中的任何两个之间的间距。也就是说，距离420大于第一组418A的四个电极元件402A-402D中的距离414并且大于距离416。类似地，距离420大于第二组418B的四个电极元件402E-402H中的相应距离。两组418A和418B的电极元件之间具有比该组中的各个电极元件之间更大的空间可以帮助如下平衡流过阵列的电流。将更居中定位的电极元件402B、402D、402E和402G彼此分离并且在阵列的中间中留下更大的空间减少了由居中定位的电极元件402B、402D、402E和402G所经历的屏蔽量，使得这些电极元件表现得更像边缘电极元件(例如，402A、402C、402F、402H)。因此，通过电极元件阵列的中心部分的电流可以增加或最大化，并且通过整个阵列的电流可以被平衡以减少边缘效应。

如所图示的，两组418A和418B的电极之间的距离420可以在换能器400/500的最长尺寸的方向上(例如，平行于Y轴，如图中所示的轴)。在其中电极元件402是具有一个或多个圆形边缘的矩形或基本上矩形的实施例中，如所示，每个电极元件402可以被定向为使其最长尺寸基本上垂直于组418A和418B之间的距离420的方向。这种布置可以进一步平衡通过换能器400/500上的电极元件402的阵列输出的电流。

在示例中，如图5中所描绘，第一组418A的电极元件402A-402D可以包括两对电极元件502A和502B，两对电极元件502A和502B在第二方向(平行于X轴，如图中所示的轴)上彼此间隔开(距离416)。第二组418B的电极元件402E-402H可以类似地包括两对电极元件502C和502D，两对电极元件502C和502D在第二方向上彼此间隔开(距离416)。

阵列中的任何数量的电极元件402可以具有基本上类似的形状。例如，在图4和图5中，所有电极元件402A-402H具有如上所述的基本上类似的形状。在其他实施例中，阵列中的一个或多个电极元件可以具有彼此基本上不同的形状。如图4和图5中所描绘的，阵列中的每个电极元件402A-402H可以具有大致相同的表面积，从而进一步平衡从各个电极元件输出的电流。

PCB层405可以包括电连接器部分422，电连接器部分422提供用于将引线连接到换能器400/500的点。在图4中，电连接器部分422可以布置在由两组418A和418B的电极元件之间增加的距离420提供的空间中的换能器400的中心部分。在图5中，电连接器部分422的至少一部分可以定位在四个电极元件(例如402A-402D)的组之一(例如418A)中的两对(例如502A和502B)电极元件之间的阵列中。图4和图5中的电连接器部分422的定位帮助不破坏电极元件阵列的布局的对称性。

图6A和6B描绘了具有电极元件602(602A-602H)的示例布局的换能器600，电极元件602可以布置在基底604上。电极元件602的布局在图6A和6B两者中是相同的。图7和图8描绘了具有相同类型的电极元件602(602A-602H)但具有不同形状和布置的换能器700和800。如图6A-8中所示，换能器600、700和800可以各自包括电极元件602和基底604之间的PCB层605。PCB层605可以包括将电极元件602电耦合在一起的导电路径。PCB层605可以包括电连接器部分622，电连接器部分622提供用于将引线连接到换能器600/700/800的点。如所图示的，电连接器部分622可以布置在由阵列的电极元件602围绕的换能器600/700/800的中心部分611处。换能器的其他实施例可以以定位在换能器上其他位置的电连接器部分为特征。

各个电极元件602的某些形状可以帮助平衡通过阵列的电流。在示例中，阵列中的电极元件602中的至少一个可以具有三角形形状、具有圆角的基本三角形形状、截顶三角形形状、具有圆角的基本截顶三角形形状、楔形形状、具有圆角的基本楔形形状、截顶楔形形状或具有圆角的基本截顶楔形形状。图6A-8描绘了电极元件602中的每个，其具有带有圆角和径向面向外的圆边缘的基本楔形形状。如所图示的，电极元件602是非圆形的。

如参考电极元件602C所图示，一个或多个电极元件602可以包括：第一边缘606、第二边缘608、以及在电极元件602C的一端处将第一边缘606连接到第二边缘608的至少一个圆形边缘610。在图6A-8中，电极元件602C的第一边缘606和第二边缘608基本上不平行。而是，第一边缘606相对于阵列的中心部分611沿径向向外的方向延伸，并且第二边缘608相对于阵列的中心部分611沿径向向外的方向延伸。将第一边缘606连接到第二边缘608的圆形边缘610位于径向远离阵列的中心部分611定位的电极元件的一端处。如所图示的，圆角612可以在径向朝向中心部分611定位的电极元件的相对端处将第一边缘606连接到第二边缘608。圆形边缘610的曲率的半径可以大于圆角612的曲率的半径。如所图示的，圆角614可以将第一边缘606连接到圆角610，并且圆角616可以将第二边缘608连接到圆角610。

如图6A和8中所描绘的，第一电极元件(例如，602A)和第二电极元件(例如，602H)各自具有彼此邻近定位的边缘，在它们之间没有任何其他电极。例如，电极元件602A的边缘618邻近电极元件602H的边缘620定位。边缘618和620两者都可以是定位在它们相应的电极元件602A和602H的两个圆角之间的基本上直的边缘。如所描绘的，边缘618和620沿着它们的长度彼此平行地延伸。因此，电极元件602A和602H沿着这些相对边缘618和620的长度在其间具有均匀的距离624。

边缘618可以具有大于电极元件602A的总周长的5％的长度。更特别地，边缘618可以具有大于电极元件602A的周长的10％、大于20％或大于25％的长度。类似地，边缘620可以具有大于电极元件602H的周长的5％的长度。更特别地，边缘620可以具有大于电极元件602H的周长的10％、大于20％或大于25％的长度。

如所描绘的，电极元件(例如，602A)可以具有多个边缘，每个边缘平行于不同的邻近电极元件(例如，602H和602B)。例如，在图6A、图6B和图8中，电极元件602A具有另一基本上直的边缘，该边缘平行于电极元件602B的基本上直的边缘并且与电极元件602B的基本上直的边缘相距均匀距离地定位。在图示的示例中，电极元件602A和602B的边缘之间的距离可以等于电极元件602A和602H的边缘之间的距离624。在另一示例中，距离可以不同。

如图6A-8中所描绘的，多个电极元件602可以围绕阵列的中心部分611外围地布置。阵列中的电极元件602中的至少一个可以从中心部分611朝向阵列的外周延伸。例如，在图6A-8中，所有电极元件602A-602H从中心部分611朝向阵列的外周延伸。电极元件602的外围布置可以在通过电极元件602输出的电流之间提供附加的平衡。

图6B图示了具有多个电极元件602(602A-602H)的换能器600，并且其中在换能器600上方绘制了两个说明性边界626和628。第一边界626通过追踪(tracing)换能器600的外周来定义。换能器600的外周可以被定义为以下各项中的任何一项：PCB层605的外围边缘，如所示；基底604的外围边缘；或者每个电极元件602的外边缘。第二边界628通过在围绕质心630的所有位置处连续追踪换能器600的质心630和换能器的外周之间的中点来定义。对于阵列中的电极元件中的至少一个(例如602A)，电极元件602A的第一部分632定位在第一边界626内部且在第二边界628外部，电极元件602A的第二部分634定位在第二边界628内部，并且第一部分632的面积大于第二部分634的面积。这样，电极元件602A的最大表面积部分定位更靠近电极元件阵列的外围或外部边缘，而电极元件602A的较小表面积部分定位更靠近阵列的质心630。在所图示的实施例中，阵列中的每个电极元件602在外围边缘上具有较大的表面积，并且朝向质心630具有较小的表面积。图7和图8也具有电极元件602的类似空间配置。

电极元件602相对于换能器600的这种空间配置可以改善从阵列输出的热量的平衡。由电极元件602输出的热量是电流密度除以表面积的函数。由于与其他电极元件的屏蔽以及阵列的边缘效应，流动通过电极元件602的外围部分632的电流比通过内部部分634的电流的密度更高。这样，将电极元件602配置成带有具有相对较小表面积的内部部分634和具有相对较大表面积的外围部分632帮助平衡从电极元件602的不同部分输出的热量的量。

图7描绘了具有电极元件602(602A-602H)的示例布局的换能器700的另一示例，电极元件602(602A-602H)可以布置在基底604上。在换能器700中，邻近电极元件的边缘之间的距离沿着边缘的长度变化。例如，第一电极元件(例如，602D)和第二电极元件(例如，602E)各自具有彼此靠近定位的边缘，在它们之间没有任何其他电极。例如，电极元件602D的边缘702邻近电极元件602E的边缘704定位。边缘702和704两者可以是定位在它们相应的电极元件602D和602E的两个圆角之间的基本上直的边缘。从第一边缘702到第二边缘704的距离沿着第一和第二边缘702、704的长度变化。因此，电极元件602D和602E沿着边缘在其间不具有均匀的距离。

在示例中，当在第一边缘702和第二边缘704之间绘制平分线706时，在垂直于平分线706的方向上测量的从第一边缘702到平分线706的距离708等于沿第一和第二边缘702、704的长度在垂直于平分线706的方向上测量的从第二边缘704到平分线706的距离710。在图7的示例中，第一和第二边缘702、704两者都是线性的。这样，第一边缘702和第二边缘704之间的距离可以沿着边缘702、704的长度具有恒定的变化率。在其他实施例中，第一和第二边缘可以是非线性的。

如图7中所描绘的，从第一边缘702到第二边缘704的距离可以沿着第一和第二边缘702、704的长度从中心部分611朝向换能器700的外周减小。这可以改善从电极元件602输出的热量之间的平衡，因为朝向中心增加电极元件602之间的距离将减小电极元件602的内部部分的表面积并且因此增加从该较低电流区域输出的热量。

图8描绘了换能器800的示例，其中电极元件602(602A-602H)被分成两组并且电连接器部分622在平行于X轴的方向上对齐，而换能器800的最大尺寸处于平行于Y轴(如图中所示的轴)的方向上。在图8中，换能器800包括第一组802A的电极元件602A、602B、602G和602H以及第二组802B的电极元件602C、602D、602E和602F。如所图示的，第一组802A的电极元件与第二组802B的电极元件分离了距离804。距离804可以大于第一组802A中的任何两个邻近电极元件602A、602B、602G和602H之间的间距，并且大于第二组802B中的任何两个邻近电极元件602C、602D、602E和602F之间的间距。也就是说，距离804可以大于距离624并且大于组802A或802B中的邻近电极元件602之间的距离。图8中的PCB层605的电极元件602和电连接器部分622的定位可以帮助改善电极之间的电流或热量平衡，同时不破坏电极布局的对称性。

图9描绘了具有电极元件902的示例布局的换能器900的另一示例，电极元件902可以布置在基底904上。换能器900可以包括六个电极元件902A-902F。在换能器900中，电极元件902的形状、大小和总体布局类似于图7的那些，但是其中邻近电极元件902的边缘之间的距离沿着边缘的长度在相反方向上变化。例如，在图9中，电极元件902B的边缘906与电极元件902C的边缘908邻近地定位。从第一边缘906到第二边缘908的距离沿着第一和第二边缘906、908的长度变化。因此，电极元件902B和902C沿着边缘在其间不具有均匀的距离。在示例中，当在第一边缘906和第二边缘908之间绘制平分线912时，在垂直于平分线912的方向上测量的从第一边缘906到平分线912的距离914等于沿第一和第二边缘906、908的长度在垂直于平分线912的方向上测量的从第二边缘908到平分线912的距离916。在图9的示例中，第一和第二边缘906、908两者都是线性的。这样，第一边缘906和第二边缘908之间的距离可以沿着边缘906、908的长度具有恒定的变化率。在图9中，从第一边缘906到第二边缘908的距离可以沿着第一和第二边缘906、908的长度从中心部分910朝向换能器900的外周增加。在某些实施例中，这可以改善从电极元件902输出的热量之间的平衡。本文中描述的换能器的邻近电极元件之间的间距可以被调节以满足期望的电流分布或热量分布。

图10描绘了具有电极元件1002的示例布局的换能器1000的另一示例，电极元件1002可以布置在基底1004上。换能器1000可以包括九个电极元件1002A-1002I，其中的八个是围绕单个非外围电极1002I的外围电极元件1002A-1002H。在换能器1000中，外围电极元件1002A-1002H的形状类似于图6A-8的电极元件602A-602H的形状。换能器1000可以包括电极元件1002和基底1004之间的PCB层1005。

如图10中所图示，换能器1000可以包括至少一对电极元件(例如，1002A和1002H)，所述电极元件具有彼此平行的邻近边缘1006和1008(具有均匀的距离1010)。换能器1000还可以包括至少一对电极元件(例如，1002A和1002B)，所述电极元件具有彼此不平行的邻近边缘，并且代之以在其间具有变化的距离。电极元件可以或可以不全部具有相同的大小和/或形状。如图10中所图示，换能器1000可以包括并非全部大小或形状相同的电极元件1002的阵列。例如，非外围电极元件1002I具有带有圆角的基本矩形的形状，而每个外围电极元件1002A-1002H具有带有圆角和圆形外围边缘的基本截顶楔形形状。

图11描绘了具有电极元件1102的示例布局的换能器1100，电极元件1102可以布置在基底1104上。在图11中，电极元件的阵列包括六个电极元件1102A-1102F。在示例中，阵列中的电极元件1102中的至少一个可以具有不规则形状。图11描绘了具有带有一个或多个边缘的不规则形状的电极元件1102中的每个。如参考电极元件1102A所图示，一个或多个电极元件1102可以包括：第一边缘1106、第二边缘1108、以及在电极元件1102A的一端处将第一边缘1106连接到第二边缘1108的至少一个圆形边缘1110。在图11中，第一边缘1106和第二边缘1108基本上不平行。第一边缘1106和第二边缘1108两者都相对于阵列的中心部分沿径向向外的方向延伸，并且圆形边缘1110在径向远离阵列的中心部分定位的电极元件的一端处将第一边缘1106连接到第二边缘1108。

在示例中，电极元件1102A的第一边缘1106邻近电极元件1102B的边缘1112定位。如所示，第一边缘1106可以包括电极元件1102A的弯曲部分。类似地，第二电极元件1102B的边缘1112可以包括电极元件1102B的弯曲部分。如所描绘的，第一电极元件1102A的边缘1106和第二电极元件1102B的边缘1112沿着它们的长度彼此平行地延伸。也就是说，电极元件1102A和1102B沿着这些相对的边缘1106和1112的长度在其间具有均匀的距离1114。虽然图11将边缘1106和1112示出为各自具有弯曲部分，但是应当注意，在其他实施例中边缘1106和1112可以具有拐角部分、之字形部分或其他非线性取向，同时保持彼此等距(即，沿其长度基本平行)。

如所描绘的，电极元件1102A的边缘1106可以具有大于电极元件1102A的总周长的5％的长度。更特别地，边缘1106可以具有大于电极元件1102A的周长的10％、大于20％或大于25％的长度。类似地，电极元件1102B的边缘1112可以具有大于电极元件1102B的周长的5％的长度。更特别地，边缘1112可以具有大于电极元件1102B的周长的10％、大于20％或大于25％的长度。

在图11中，电极元件(例如，1102A)和邻近电极元件(例如，1102F)各自具有彼此靠近定位的边缘。例如，电极元件1102A的边缘1108(下文中称为“第一边缘”)邻近电极元件1102F的边缘1116(下文中称为“第二边缘”)定位。边缘1108和1116两者都可以是弯曲边缘。从第一边缘1108到第二边缘1116的距离沿着边缘的长度变化。因此，电极元件1102A和1102F沿着边缘在其间不具有均匀的距离。

如所描绘的，当在第一边缘1108和第二边缘1116之间绘制平分线1118时，在垂直于平分线1118的方向上测量的从第一边缘1108到平分线1118的距离1120等于沿第一和第二边缘1108、1116的长度在垂直于平分线1118的方向上测量的从第二边缘1116到平分线1118的距离1122。在图11中，第一和第二边缘1108、1116两者都是非线性的，并且因此第一边缘1108和第二边缘1116之间的距离不具有恒定的变化率。如图11中所描绘的，从第一边缘1108到第二边缘1116的距离可以沿着第一和第二边缘1108、1116的长度从换能器1100的中心部分朝向外周增加。在其他实施例中，两个弯曲边缘之间的距离可以从换能器的中心部分朝向外周减小。

本发明包括其他条目，诸如以下条目。

条目1.一种用于将肿瘤治疗场输送到受试者的身体的换能器装置，所述换能器装置包括：多个电极元件；其中，所述多个电极元件包括第一电极元件和第二电极元件，其中第一电极元件和第二电极元件基本上定位在换能器装置的平面中；并且当从垂直于所述平面的方向观察时，第一电极元件和第二电极元件具有彼此邻近定位的边缘，在它们之间没有任何其他电极，其中第一电极元件和第二电极元件的边缘沿着它们的长度彼此平行地延伸。

条目2.根据条目1所述的换能器装置，其中第一电极元件具有：第二边缘；以及在第一电极元件的一端处将第一电极元件的边缘连接到第二边缘的至少一个圆形边缘。

条目3.根据条目2所述的换能器装置，其中第一电极元件的边缘和第二边缘基本上不平行。

条目4.根据条目1所述的换能器装置，其中阵列中的电极元件中的至少一个从阵列的中心部分朝向阵列的外周延伸。

条目5.根据条目1所述的换能器装置，其中阵列中的电极元件中的至少一个具有不规则形状。

条目6.根据条目1所述的换能器装置，其中电极元件包括布置在印刷电路板上的焊盘上方或基本上平面的金属上方的聚合物膜。

条目7.一种用于将肿瘤治疗场输送到受试者的身体的换能器装置，所述换能器装置包括：具有第一边缘的第一电极元件；电耦合到第一电极元件的第二电极元件，第二电极元件具有第二边缘；其中第一电极元件和第二电极元件基本上定位在换能器装置的平面中；并且当从垂直于平面的方向观察时，第一边缘靠近第二边缘定位；并且从第一边缘到第二边缘的距离沿着第一和第二边缘的长度变化，其中第一电极元件和第二电极元件是非圆形的。

条目8.根据条目7所述的换能器，其中当在第一边缘和第二边缘之间绘制平分线时，在垂直于平分线的方向上测量的从第一边缘到平分线的距离等于沿第一和第二边缘的长度在垂直于平分线的方向上测量的从第二边缘到平分线的距离。

条目9.根据条目7所述的换能器，其中第一边缘和第二边缘中的至少一个是非线性的。

条目10.一种用于将肿瘤治疗场输送到受试者的身体的换能器装置，所述换能器装置包括：八个电极元件的阵列，所述阵列被配置成定位在受试者的身体上方，其中所述阵列的一面面向受试者的身体；其中，当从垂直于阵列的面的方向观察时，每个电极元件具有基本上正方形、矩形或六边形形状或者具有圆角的基本上正方形、矩形或六边形形状，并且八个电极元件包括以2x2网格图案布置的第一组的四个电极元件和以2x2网格图案布置的第二组的四个电极元件；其中第一组的四个电极元件与第二组的四个电极元件分离了大于第一组中的四个电极元件中的任何两个之间的间距并且大于第二组中的四个电极元件中的任何两个之间的间距的距离。

条目11.根据条目10所述的换能器装置，其中，当从垂直于阵列的面的方向观察时：第一组的电极元件在第一方向上与第二组的四个电极元件分离；并且第一组的四个电极元件包括两对电极元件，这两对电极元件在垂直于第一方向的第二方向上彼此间隔开；并且第二组的四个电极元件包括两对电极元件，这两对电极元件在第二方向上彼此间隔开。

条目12.一种用于将肿瘤治疗场输送到受试者的身体的换能器装置，所述换能器装置包括：多个电极元件的阵列，所述阵列被配置成定位在受试者的身体上方，其中阵列的一面面向受试者的身体；其中，当从垂直于阵列的面的方向观察时，至少一个电极元件靠近阵列的中心部分定位，所述至少一个电极元件包括：相对于阵列的中心部分沿径向向外方向延伸的第一边缘；相对于阵列的中心部分沿径向向外方向延伸的第二边缘；以及在径向远离阵列的中心部分定位的电极元件的一端处将第一边缘连接到第二边缘的圆形边缘。

条目13.一种用于将肿瘤治疗场输送到受试者的身体的换能器装置，所述换能器装置包括：多个电极元件，其中所述多个电极元件包括基本上定位在换能器装置的平面中的第一电极元件；并且当从垂直于所述平面的方向观察时，通过追踪换能器装置的外周来定义第一边界；通过在围绕质心的所有位置处连续追踪换能器装置的质心和换能器装置的外周之间的中点来定义第二边界；第一电极元件的第一部分定位在第一边界内和第二边界外；第一电极元件的第二部分定位在第二边界内；并且第一部分的面积大于第二部分的面积。

条目14.根据条目9所述的换能器装置，其中所述多个电极元件进一步包括第二电极元件，第一电极元件和第二电极元件具有彼此邻近定位的边缘，在它们之间没有任何其他电极，并且第一电极元件和第二电极元件的边缘沿着它们的长度彼此平行延伸。

条目15.根据条目9所述的换能器装置，其中第一电极元件包括：在相对于质心径向向外的方向上延伸的第一边缘；在相对于质心径向向外的方向上延伸第二边缘；以及在径向远离质心定位的电极元件的一端处将第一边缘连接到第二边缘的圆形边缘。

条目16.根据条目1、7、10、12或13所述的换能器装置，其中每个电极元件具有大致相同的表面积。

条目17.根据条目10所述的换能器装置，进一步包括耦合到八个电极元件的阵列的电连接器，其中所述电连接器定位在第一组的四个电极元件和第二组的四个电极元件之间的阵列中。

条目18.根据条目11所述的换能器装置，进一步包括耦合到八个电极元件的阵列的电连接器，其中电连接器的至少一部分定位在第一组的四个电极元件中的两对电极元件之间的阵列中。

条目19.根据条目12所述的换能器装置，进一步包括耦合到电极元件的阵列的电连接器，其中所述电连接器定位在阵列的中心部分中。

条目20.根据条目12所述的换能器装置，其中所述多个电极元件包括第一组的电极元件和第二组的电极元件，其中当在垂直于阵列的面的方向上观察时，第一组的电极元件与第二组的电极元件分离了大于第一组中的任何两个邻近电极元件之间的间距并且大于第二组中的任何两个邻近电极元件之间的间距的距离。

对于本文中公开的每个实施例，第一电极元件的边缘可以具有大于第一电极元件的总周长的5％的长度；特别地，第一电极元件的边缘可以具有大于第一电极元件的周长的10％、大于20％或大于25％的长度；并且第二电极元件的边缘可以具有大于第二电极元件的周长的5％的长度；特别地，第二电极元件的边缘可以具有大于第二电极元件的周长的10％、大于20％或大于25％的长度。

虽然已经参考特定实施例公开了本发明，但在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的领域和范围的情况下，对所述实施例的多种修改、变更和改变是可能的。因此，旨在本发明不限于所描述的实施例，而是其具有由以下权利要求的语言及其等同物所限定的全部范围。

Claims (15)

1.一种用于将肿瘤治疗场输送到受试者的身体的换能器装置，所述换能器装置包括：

多个电极元件；

其中，所述多个电极元件包括第一电极元件和第二电极元件，其中第一电极元件和第二电极元件基本上定位在换能器装置的平面中；并且

当从垂直于所述平面的方向观察时，

第一电极元件和第二电极元件具有彼此邻近定位的边缘，在它们之间没有任何其他电极，其中第一电极元件和第二电极元件的边缘沿着它们的长度彼此平行地延伸。

2.根据权利要求1所述的换能器装置，其中边缘中的每个是定位在相应电极元件的两个圆角之间的基本上直的边缘部分。

3.根据权利要求1所述的换能器装置，其中边缘中的每个具有弯曲、拐角或之字形部分，其中边缘的弯曲、拐角或之字形部分是非线性的，并且其中边缘是沿着弯曲、拐角或之字形部分的长度彼此等距的。

4.根据权利要求1、2或3所述的换能器装置，其中第一电极元件的边缘具有大于第一电极元件的周长的5％的长度，并且第二电极元件的边缘具有大于第二电极元件的周长的5％的长度。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的换能器装置，其中阵列中的电极元件中的至少一个具有正方形、矩形或六边形形状或具有一个或多个圆角的基本正方形、矩形或六边形形状；或阵列中的电极元件中的至少一个具有三角形形状、具有圆角的基本三角形形状、截顶三角形形状、具有圆角的基本截顶三角形形状、楔形形状、具有圆角的基本楔形形状、截顶楔形形状或具有圆角的基本截顶楔形形状。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的换能器装置，其中第一电极元件具有：

第二边缘；以及

至少一个圆形边缘，其在第一电极元件的一端处将第一电极元件的边缘连接到第二边缘，

可选地，其中第一电极元件的边缘与第二边缘基本平行。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的换能器装置，其中阵列的电极元件是电容耦合的。

8.根据权利要求1-6中的任一项所述的换能器装置，其中电极元件的阵列不是电容耦合的。

9.一种用于将肿瘤治疗场输送到受试者的身体的换能器装置，所述换能器装置包括：

具有第一边缘的第一电极元件；

电耦合到第一电极元件的第二电极元件，第二电极元件具有第二边缘；

其中第一电极元件和第二电极元件基本上定位在换能器装置的平面中；并且

当从垂直于平面的方向观察时，

第一边缘靠近第二边缘定位；并且

从第一边缘到第二边缘的距离沿着第一和第二边缘的长度变化，

其中第一电极元件和第二电极元件是非圆形的。

10.根据权利要求9所述的换能器，其中所述第一边缘和第二边缘两者都是线性的。

11.根据权利要求9或10所述的换能器装置，其中：

第一边缘和第二边缘各自从换能器装置的中心部分朝向换能器装置的外周延伸；并且

从第一边缘到第二边缘的距离沿着第一和第二边缘的长度从换能器装置的中心部分朝向换能器装置的外周减小。

12.根据权利要求9或10所述的换能器装置，其中：

第一边缘和第二边缘各自从换能器装置的中心部分朝向换能器装置的外周延伸；并且

从第一边缘到第二边缘的距离沿着第一和第二边缘的长度从换能器装置的中心部分朝向换能器装置的外周增加。

13.一种用于将肿瘤治疗场输送到受试者的身体的换能器装置，所述换能器装置包括：

多个电极元件的阵列，所述阵列被配置成定位在受试者的身体上方，其中阵列的一面面向受试者的身体；

其中，当从垂直于阵列的面的方向观察时，

至少一个电极元件靠近阵列的中心部分定位，所述至少一个电极元件包括：

相对于阵列的中心部分在径向向外方向上延伸的第一边缘；

相对于阵列的中心部分在径向向外方向上延伸的第二边缘；以及

在径向远离阵列的中心部分定位的电极元件的一端处将第一边缘连接到第二边缘的圆形边缘。

14.根据权利要求13所述的换能器装置，其中所述多个电极元件围绕阵列的中心部分外围地布置。

15.根据权利要求13或14所述的换能器装置，其中从第一边缘到第二边缘的距离朝向阵列的外周减小，或者朝向阵列的外周增加。