KR20230048465A - 종양치료장을 전달하기 위한 어레이들 내의 온도 측정 - Google Patents

종양치료장을 전달하기 위한 어레이들 내의 온도 측정 Download PDF

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Abstract

종양치료장 요법은 전기장을 이용하여 종양을 치료하는 증명된 접근법이다. 본 출원은 종양치료장을 대상에 적용하는데 사용되는 변환기 어레이의 전극 요소에서 온도를 측정하는 시스템 및 방법을 설명한다. 원단 회로는 각각의 트랜스듀서 어레이에 인접하여 배치되고, 원단 회로는 트랜스듀서 어레이 내의 온도 센서와 인터페이스하여 온도 판독 값을 얻는다. 이러한 온도 판독 값은 중앙 허브로 전송된다. 일부 실시 예에서, 모든 원단 회로로부터의 온도 측정치는 동시에 발생한다.

Description

종양치료장을 전달하기 위한 어레이들 내의 온도 측정{TEMPERATURE MEASUREMENT IN ARRAYS FOR DELIVERING TTFIELDS}
본 기술은 종양치료장을 전달하기 위한 어레이들 내의 온도 측정에 관한 것이다.
종양치료장(TTFields, Tumor Treating Fields) 치료법은 종양 치료에 입증된 방법이다. 종양 처리장을 전달하기 위한 종래 기술의 OptuneTM 시스템에서, 종양치료장은 종양에 근접하여 환자 피부에 배치된 4 개의 트랜스듀서 어레이를 통해 환자에게 전달된다. 트랜스듀서 어레이는 두 쌍으로 배열되고 각 트랜스듀서 어레이는 멀티 와이어 케이블을 통해 필드 생성기에 연결된다. 필드 발생기는 (a) 제 1 기간 동안 한 쌍의 어레이를 통해 AC 전류를 전송하고; (b) 제 2 기간 동안 다른 어레이 쌍을 통해 AC 전류를 전송하고; 이후 (a)와 (b) 단계를 반복한다.
각각의 트랜스듀서 어레이는 플렉스 와이어를 통해 상호 연결된 용량성 결합 전극 요소 세트 (직경 약 2cm)로 구성된다. 각각의 전극 요소는 전기 전도성 의학 겔 층과 접착 테이프 사이에 배치된 세라믹 디스크를 포함한다. 환자에게 어레이를 배치할 때 의료용 젤은 환자의 피부 윤곽에 달라붙어 신체와 전기 접촉을 보장한다. 접착 테이프는 환자가 일상적인 활동을 할 때 전체 어레이를 환자에게 고정한다.
트랜스듀서 어레이를 통해 전달되는 교류 전류의 진폭은 피부 온도(트랜스듀서 어레이 아래의 피부에서 측정)가 섭씨 41 도의 안전 임계 값을 초과하지 않도록 제어된다. 환자의 피부 온도 측정은 트랜스듀서 어레이 디스크의 일부 아래에 배치된 서미스터(thermistor)를 사용하여 수행된다. 기존의 OptuneTM 시스템에서 각 어레이는 8 개의 서미스터를 포함하고 하나의 서미스터는 어레이의 각 디스크 아래에 배치된다. (대부분의 어레이에는 8 개 이상의 디스크가 포함되어 있다. 이 경우 온도 측정은 어레이 내의 디스크 하위 집합에서만 수행된다.)
4 개의 어레이 각각에 있는 서미스터는 긴 전선을 통해 "케이블 박스"라고하는 전자 장치에 연결된다. 여기서 32 개의 서미스터(어레이 당 4 개의 어레이 ㅧ 8 개의 서미스터)는 각 서미스터 별로 온도가 측정되고 아날로그 - 디지털에서 디지털로 변환된다. 이러한 판독값들은 케이블 박스와 필드 발생기 사이의 양방향 디지털 직렬 통신을 용이하게 하는 추가 2 개의 와이어를 통해 케이블 박스에서 필드 발생기로 전송된다. 필드 발생기의 컨트롤러는 온도 판독값들을 사용하여 환자의 피부에서 섭씨 41도 이하의 온도를 유지하기 위해 각 어레이 쌍을 통해 전달되는 전류를 제어한다. 전류 자체는 필드 발생기로부터 케이블 박스를 통해 어레이로 진행하는 추가 와이어 (즉, 각 어레이에 대해 하나의 와이어)를 통해 각 어레이에 전달된다.
기존 OptuneTM 시스템에는 4 개의 긴 10 선 케이블 (각 어레이와 케이블 상자 사이에 연결됨)과 필드 발생기와 케이블 상자 사이에서 작동하는 한 개의 8 와이어 나선형 코드가 있다. 10 선 케이블 각각은 8 개의 서미스터로부터 신호를 전달하기 위한 8 개의 전선, 1 개의 모든 8 개의 서미스터 공통 전선, 그리고 종양치료장 신호를 어레이에 제공하기 위한 1 개의 전선을 가진다. 8 선 나선 코드는 케이블 박스(Vcc)에 전원을 공급하기 위한 1 개의 전선, 케이블 박스에 접지하기 위한 1 개의 전선, (필드 발생기에 온도 측정 값을 보내기 위한) 데이터 통신용 2 개의 전선 및 종양치료장 신호용 4 개의 전선(즉, 4 개의 어레이 각각에 하나씩)을 가진다.
종래 기술에 의하면, 인터페이스 케이블에 수많은 전도체들이 필요하다. 이로부터 커넥터가 복잡하고, 묻거워져 사용자에 안락함을 주지 못하고, 사용자가 자유로이 이동하는데 장애를 준다.
본 발명의 한 양상은 피검체의 타겟 영역을 통해 전계를 가하는 AC 신호 발생기와 함께 사용하기 위한 제1 장치에 관한 것이다. 제1 장치는 피검체에 대해 배치되도록 구성된 복수의 용량성 결합 전극 요소를 포함한다. 기판은 복수의 전극 요소를 환자의 신체에 대해 유지하도록 구성된다. 복수의 온도 센서는 상기 복수의 전극 요소 각각의 온도를 감지하도록 배치된다. 제1 장치는 또한 아날로그 출력 및 복수의 선택 가능한 아날로그 입력을 갖는 아날로그 멀티플렉서를 포함하며, 복수의 아날로그 입력 각각은 복수의 온도 센서 중 각각에 동작 가능하게 연결된다. 또한 아날로그 출력에서 도착하는 신호를 디지털화하도록 구성된 아날로그 - 디지털 변환기와 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 (a) 복수의 아날로그 입력들 각각을 순차적으로 선택하고, (b) 아날로그 - 디지털 변환기로부터, 복수의 온도 센서 각각에 대응하는 복수의 온도 판독값을 순차적으로 획득하고, (c) 상기 복수의 온도 판독값들에 대응하는 디지털 데이터를 송신하도록 구성된다. 제1 장치는 또한 근단(proximal end)과 원단(distal end)을 가지는 케이블을 포함한다. 케이블은 (i) 케이블의 근단과 케이블의 원단 사이에서 AC 전류가 흐를 수 있게하는 도체 및 (ii) 케이블의 원단으로부터 케이블의 근단으로 전송된 디지털 데이터를 전송하도록 구성된 데이터 경로를 포함한다. 복수의 전극 요소들은 도체에 전기적으로 연결된다. 아날로그 멀티플렉서, 아날로그 - 디지털 컨버터 및 컨트롤러는 기판 또는 케이블의 말단에 장착된다.
제1 장치의 일부 실시예에서, 복수의 온도 센서는 복수의 서미스터를 포함한다.
제1 장치의 일부 실시예에서, 케이블은 25 cm 이하의 길이를 갖는다. 제1 장치의 일부 실시예에서, 케이블은 10cm 이하의 길이를 갖는다.
제1 장치의 일부 실시예는 컨트롤러와 케이블의 말단부 사이에 배치된 커넥터를 더 포함한다. 이들 실시예들 중 일부에서, 아날로그 멀티플렉서, 아날로그 - 디지털 변환기 및 컨트롤러는 기판에 장착된다.
제1 장치의 일부 실시예는 복수의 온도 센서와 복수의 아날로그 입력 사이에 배치된 커넥터를 더 포함한다. 이들 실시예들 중 일부에서, 아날로그 멀티플렉서, 아날로그 - 디지털 변환기 및 컨트롤러는 케이블의 원단부에 장착된다.
제1 장치의 일부 실시예는 정밀 저항(precision resistor)을 더 포함한다. 이들 실시예에서, 아날로그 멀티플렉서는 정밀 저항에 동작 가능하게 연결된 추가의 선택 가능한 아날로그 입력을 갖는다. 이들 실시예에서, 컨트롤러는 (d) 추가 아날로그 입력을 선택하고, (e) 상기 아날로그 - 디지털 변환기로부터 상기 정밀 저항기에 대응하는 부가적인 판독값을 얻고, (f) 부가적인 판독값에 대응하는 디지털 데이터를 송신한다.
제1 장치의 일부 실시예는 정밀 저항을 더 포함한다. 이들 실시예에서, 아날로그 멀티플렉서는 정밀 저항에 동작 가능하게 연결된 추가의 선택 가능한 아날로그 입력을 갖는다. 이들 실시예에서, 컨트롤러는 (d) 추가 아날로그 입력을 선택하고, (e) 상기 아날로그 - 디지털 변환기로부터 정밀 저항기에 대응하는 부가적인 판독값을 얻고, (f) 부가적인 판독값에 기초하여, 대응하는 디지털 데이터의 전송 전에 복수의 온도 판독값 각각을 교정한다.
제1 장치의 일부 실시예에서, 케이블은 전송된 디지털 데이터를 케이블의 원단으로부터 케이블의 근단까지 운반하는 데이터 경로를 제공하기 위해 단일 도체를 사용한다.
제1 장치의 일부 실시예에서, 케이블은 전송된 디지털 데이터를 케이블의 원단으로부터 케이블의 근단까지 전달하는 데이터 경로를 제공하도록 하는 단일 도체, 컨트롤러에 전력을 공급하기 위한 단일 전도체 및 접지용 단일 도체를 사용한다.
제1 장치의 일부 실시예에서, 케이블에서 전도체를 통해 도달하는 에너지는 컨트롤러에 전력을 공급하는데 사용된다.
본 발명의 또 다른 양상은 피검체의 타겟 영역을 통해 전계를 가하는 AC 신호 발생기와 함께 사용하기 위한 제2 장치에 관한 것이다. 이 제2 장치는 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 측정치에 대응하는 디지털 데이터를 수용하고 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 측정 치에 대응하는 디지털 데이터를 AC 신호 발생기로 출력하도록 구성된 허브를 포함한다. 허브는 AC 신호 발생기로부터 허브를 지나 멀리 위치하는 위치로 전류를 라우팅(route)하도록 구성된 제1, 제2, 제3 및 제4 도체를 포함한다.
이 제2 장치는 또한 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 위치에서 피 검체에 대해 배치되도록 구성된 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 용량 성 결합 전극 요소를 포함한다. 이 제2 장치는 또한 대응하는 복수의 전극 요소를 제1, 제2, 제3 및 제4 위치에서 환자의 신체에 대해 유지하도록 구성된 제1, 제2, 제3 및 제4 기판을 포함한다. 이 제2 장치는 또한 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 전극 요소 각각의 온도를 감지하도록 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 센서를 포함한다. 이 제2 장치는 또한 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 아날로그 출력을 갖는 제1, 제2, 제3 및 제4 아날로그 멀티플렉서를 포함한다. 이들 멀티플렉서는 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 선택 가능한 아날로그 입력을 각각 갖는다. 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 아날로그 입력 내의 각각의 아날로그 입력은 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 센서 내의 각각의 온도 센서에 동작 가능하게 연결된다. 이 제2 장치는 또한 제1, 제2, 제3 및 제4 아날로그 출력으로부터 각각 도달하는 신호를 디지털화하도록 구성된 제1, 제2, 제3 및 제4 아날로그 - 디지털 변환기를 포함한다. 이 제2 장치는 또한 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러를 포함한다. 이 컨트롤러는 (a) 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 아날로그 입력들 내의 각각의 입력을 각각 순차적으로 선택하고; (b) 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 아날로그 - 디지털 변환기로부터 순차적으로 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 판독값을 획득하며, 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 판독값 내의 각 판독값은 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 센서들 내의 각각의 온도 센서에 상응하며, (c) 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 측정 치들에 대응하는 제1, 제2, 제3 및 제4 디지털 데이터를 상기 허브에 송신한다.
이 제2 장치는 또한 허브 내의 제1, 제2, 제3 및 제4 전도체를 통해 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 전극 요소에 각각 도달하는 전류를 라우팅하도록 배열되고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러 각각으로부터 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 디지털 데이터를 상기 허브로 라우팅하도록 구성된 제1, 제2, 제3 및 제4 케이블을 포함한다.
제2 장치의 일부 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러는 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 판독값이 동시에 얻어지도록 동기화된다.
제2 장치의 일부 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러는 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 판독값의 적어도 일부가 동시에 얻어 지도록 동기화된다.
제2 장치의 일부 실시예는 제1, 제2, 제3 및 제4 정밀 저항을 더 포함한다. 이들 실시예에서, 아날로그 멀티플렉서 각각은 각각의 정밀 저항기에 동작 가능하게 연결된 추가의 선택 가능한 아날로그 입력을 갖는다. 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러는 (d) 각각의 추가 아날로그 입력을 선택하고, (e) 각각의 아날로그 - 디지털 변환기로부터 각각의 정밀 저항기에 대응하는 제1, 제2, 제3 및 제4 부가 판독값을 얻고, (f) 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 부가 판독값들에 대응하는 디지털 데이터를 상기 허브에 송신한다. 이들 실시예의 일부에서, 허브는 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 판독값 내의 각각의 온도 판독값을 기초로 제1, 제2, 제3 및 제4 추가 판독값에 기초하여 교정하도록 추가 구성된다.
제2 장치의 일부 실시예는 제1, 제2, 제3 및 제4 정밀 저항기를 더 포함한다. 이들 실시예에서, 아날로그 멀티플렉서 각각은 각각의 정밀 저항기에 동작 가능하게 연결된 추가의 선택 가능한 아날로그 입력을 갖는다. 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러는 (d) 각각의 추가 아날로그 입력을 선택하고, (e) 각각의 아날로그 - 디지털 변환기로부터 각각의 정밀 저항기에 대응하는 제1, 제2, 제3 및 제4 부가 판독값을 얻고, (f) 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 부가 판독값에 기초하여, 대응하는 디지털 데이터를 상기 허브에 전송하기 전에 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 판독값 내의 각각의 판독값을 각각 교정한다.
제2 장치의 일부 실시예는 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러와 허브 사이에 각각 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 커넥터를 더 포함한다.
제2 장치의 일부 실시예는 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 센서와 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 아날로그 입력 사이에 각각 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4 커넥터를 더 포함한다.
제2 장치의 일부 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 케이블 각각은 허브 내의 제1, 제2, 제3 및 제4 도체를 통해 도달하는 전류를 제1, 제2, 및 제4 복수 전극 요소로 라우팅하기 위해 단일 도체를 사용한다. 이들 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 케이블 각각은 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러와 허브 사이에서 각각 디지털 데이터를 전송하기 위한 단일 도체를 가진다.
제2 장치의 일부 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 케이블 각각은 허브 내의 제1, 제2, 제3 및 제4 도체를 통해 도달하는 전류를 제1, 제2, 및 제4 복수 전극 요소에 각각 라우팅하기 위해 단일 도체를 사용한다. 이들 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 케이블 각각은 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러와 허브 사이에서 각각 디지털 데이터를 전송하기 위한 단일 전도체; 각각의 컨트롤러에 전력을 공급하기 위한 단일 전도체; 및 각각의 접지용 단일 전도체를 포함한다.
제2 장치의 일부 실시예에서, 허브 내의 제1, 제2, 제3 및 제4 도체를 통해 도달하는 에너지는 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러에 전력을 공급하는데 사용된다.
본 실시예에 의하면, 종래 기술에 비하여 낮은 개수의 전도체를 요구하므로, 종래 기술의 케이블보다 얇고 작게 만들어질 수 있다. 이로부터 허브와 트랜스듀서 어레이 사이에 소형 및 박형의 인터커넥션을 만들 수 있다. 나아가, 환자가 자유로이 움직일 수 있도록 하여 환자의 안락감을 개선한다.
도 1은 피검체의 신체에 종양치료장을 제공하기 위하여 사용되는 트랜스듀서 어레이의 온도를 측정하기 위한 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 2는 도 1 실시예에서 허브의 개요적 도면이다.
도 3은 도 1 실시예에서 원단 회로들의 하나의 회로도이다.
도 4(a)는 도 1 실시예에서 커넥터화하는 제1 옵션을 도시하며, 도 4(b)는 도 1 실시예에서 커넥터화하는 제1 옵션을 도시한다.
도 5(a)는 도 4(a) 실시예에서, 커넥터 위치에 대한 상세도를 도시하며, 도 5(b)는 도 4(b) 실시예에서, 커넥터 위치에 대한 상세도를 도시한다.
도 6(a)는 도 4(a) 실시예의 기계적 레이아웃을 도시하며, 도 6(b)는 도 4(b) 실시예의 기계적 레이아웃을 도시한다.
본 출원은 2016년 8월 18일에 출원된 미국 가출원(provisional application) 62/376,885의 이익을 주장하며, 이는 본 출원에 참고로 인용된다.
이하, 여러 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 설명되며, 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 나타낼 수 있다.
도 1은 트랜스듀서 어레이(50) 내의 온도 센서로부터 온도 판독값을 얻기 위해 4 개의 트랜스듀서 어레이(50) 각각에 근접하여 위치된 원단 회로(40)에 의존하는 실시예의 블록도이다. 트랜스듀서 어레이(50) 복수의 용량성 결합 전극 요소(52) 및 복수의 온도 센서(54)(모두 도 3, 도 6a 및 도 6b에 도시 됨)를 포함한다. 온도 센서(54)는 각각의 전극 요소(52)에서 온도를 검출하도록 배치된다. 일부 바람직한 실시예에서, 온도 센서(54)는 서미스터(thermistor)이다.
도 1로 돌아가서, 각각의 원단 회로(40)는 각각의 트랜스듀서 어레이(50)에 통합된 온도 센서와 인터페이스되어 각 온도 센서로부터 온도 판독값을 얻는다. 원단 회로(40)는 그 온도 판독값을 아날로그 - 디지털 변환하여 중앙 허브(30)에 디지털화된 온도 판독값을 전송한다. 중앙 허브(30)는 필드 발생기(20)가 온도 판독값으로부터 트랜스듀서 어레이들(50)에 제공되는 전류값이 조절되어야 하는지 결정하도록 이 디지털화된 온도 판독값을 직렬 통신 링크를 통해 필드 발생기(20)에 전달한다.
원단 회로(40)를 넘어 트랜스듀서 어레이(50) 자체 내로 배선(45)에서 말단으로 연장되는 10개의 짧은 도체들이 있다. 이들 10개의 도체들은 8 개의 온도 센서 각각에 대한 1 개의 도체, 온도 센서의 공통 접지에 대해 1 개의 도체 및 종양치료장 신호에 대한 1 개의 도체(즉, 전극 요소에 대한 AC 전류)를 포함한다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 원단 회로(40)는 아날로그 프론트 엔드 및 멀티플렉서가 내장된 단일 칩 마이크로 컨트롤러 또는 PSoC(Programmable System on Chip)를 사용하여 구현된다. 이러한 목적에 적합한 부품 번호는 CY8C4124LQI-443이다. 이 경우, 원단 회로(40)에는 다른 능동 요소가 필요하지 않다. 다른 실시예에서, 관련 기술 분야의 당업자에게 명백한 바와 같이, 내장형 또는 이산형 아날로그 프론트 엔드 및 멀티플렉서 중 하나와 함께 다른 마이크로 컨트롤러가 사용될 수 있다. 아날로그 프런트 엔드 및 멀티플렉서는 온도 센서로부터 온도 판독값을 얻는다. 이러한 온도 판독값은 디지털화되어, 바람직하게는 직렬 데이터 링크를 통해 중앙 허브(30)로 전송된다. 또한, 각각의 원단 회로(40)는 필드 발생기(20)에서 형성된 종양치료장 신호를 트랜스듀서 어레이(50)로 라우팅하기 위한 연관된 통과 도체(51, 도 3, 및 도 6(a) 참조)를 가진다.
도 1 실시예에서, 4 개의 원단 회로(40) 각각은 각각의 케이블(35)을 통해 중앙 허브(30)에 연결된다. 원단 회로(40)와 허브(30) 사이에서 연장되는 각각의 케이블(35)은 단 4 개의 도체가 필요하다.(즉, Vcc용 1개, 접지 1개, 직렬 데이터 통신용 1개, TTFields 신호용 1 개). 따라서, 원단 회로(40)는 각각의 변환기 어레이(50)와 인터페이스하기 위해 필요한 와이어 개수를 극적으로 감소시킨다.
도 2는 도 1에 도시된 허브(30)로 사용하기에 적합한 회로의 개략도이다. 일반적으로, 허브(30)는 원단 회로들(40) 각각으로부터의 온도 판독값을 수용하고(도 1 참조), 필드 발생기(20)에 따른 온도 판독 값을 전송한다(도 1 참조). 온도 판독값을 받아들이고 전송하기 위해 다양한 아키텍처가 사용될 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 컨트롤러(32)는 디지털 멀티플렉서(33)에게 4 개의 입력 중 하나를 선택하도록 명령하는 신호를 전송하며, 이는 원단 회로들(40, 도 1 참조) 중 하나로부터 디지털 데이터를 수신하도록 허브(30)를 설정한다. 그 후, 컨트롤러(32)는 선택된 입력으로부터 8 개의 온도 판독 값을 모두 수용하고 송수신기(34)를 통해 필드 생성기(20, 도 1 참조)에 이들 온도 판독 값을 전송한다. 선택된 입력(즉, 선택된 원단 회로)으로부터의 모든 온도 판독이 필드 발생기로 전송된 후에, 컨트롤러(32)는 제어 신호를 디지털 멀티플렉서(33)로 업데이트하고 디지털 멀티플렉서가 4 개의 입력 중 다른 하나를 선택하도록 명령한다(즉, 다른 원단 회로). 이어서 컨트롤러(32)는 새롭게 선택된 입력으로부터 8 개의 온도 판독값을 모두 수용하고, 이들 온도 판독값을 필드 발생기로 전송한다. 이어서, 대응하는 시퀀스가 수행되어 제3 입력으로부터 8 개의 온도 판독값 및 제4 입력으로부터 8 개의 온도 판독값을 얻는다.
몇몇 바람직한 실시예에서, 컨트롤러(32), 디지털 멀티플렉서(33) 및 트랜시버(34)는 함께 단일 칩으로 집적될 수 있다. 다른 실시예에서, 컨트롤러(32) 및 디지털 멀티플렉서(33)는 단일 칩으로 함께 집적되고, 별도의 트랜시버(34)가 사용된다. 예를 들어, 컨트롤러(32)와 디지털 멀티플렉서(33)은 Cypress CY8C4244LQI-443을 사용하여 구현 될 수 있으며 트랜시버(34)는 Linear Technology LTC2856CMS8-2 # PBF를 사용하여 구현될 수 있다.
4 개의 입력 각각으로부터 모든 온도 측정치를 얻는 전체 시퀀스는 필드 발생기(20)에 제공되는 온도 판독값을 업데이트하기 위해 주기적으로(예를 들어, 1 초, 10 초 또는 30 초마다) 반복된다. 허브(30)는 임의의 종래의 통신 기술(예컨대, RS485)을 사용하여 필드 발생기(20)와 통신한다. 허브(30)는 또한 필드 발생기(20)로부터 직접 각각의 트랜스듀서 어레이(50)로 종양치료장 신호를 통과시키는 통과 도체(31)를 포함한다. 일 예로, 허브는 8 도체(각 어레이의 종양치료장 신호용 4 개의 와이어, 접지 용 1 개 와이어, Vcc용 원단 회로(40) 및 통신용 2 개 와이어 2 개 포함) 나선형 케이블을 통하여 필드 발생기와 통신한다. 특히, 이 실시예는 종양치료장 전달 시스템의 이전 버전과 역 호환 가능하다.
전술한 실시예에서, 2 개의 와이어가 허브(30)와 필드 발생기(20) 사이의(즉, 온도 데이터에 대한) 데이터 통신을 구현하는데 사용된다. 이는 예를 들어 하나의 와이어를 사용하여 각 방향으로 통신을 구현함으로써 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 허브(30)와 필드 발생기(20) 사이의 와이어 개수는 전술한 실시예에서 2 개의 데이터 통신 와이어를 양방향 통신(종래의 단일 와이어 통신 프로토콜)을 구현하는 단일 데이터 와이어로 대체함으로써 감소될 수 있다.
도 3은 허브(도 1 참조)와 임의의 주어진 트랜스듀서 어레이(50)를 인터페이싱하기 위한 회로의 회로도이다. 각각의 변환기 어레이(50)는 복수의 용량성 결합 전극 요소(52) 및 복수의 전극 요소 각각에서 온도를 감지하도록 배치된 복수의 온도 센서(54)를 포함한다. 몇몇 바람직한 실시예에서, 이들 온도 센서(54)는 서미스터이다.
아날로그 멀티플렉서(81)는 아날로그 출력 및 복수의 선택 가능한 아날로그 입력들을 가지며, 복수의 아날로그 입력들 각각은 복수의 온도 센서들(54) 중 각각의 하나에 접속된다. 각 온도 센서(54)의 제 2 단자는 공통 접지로 연결된다. 아날로그 멀티플렉서(81)의 출력은 바람직하게는 높은 입력 임피던스(예를 들어, 전압 팔로워(voltage follower)로서 구성된 연산 증폭기)를 갖는 증폭기(82)로 연결된다. 증폭기(82)의 출력은 아날로그 - 디지털 변환기(83)의 입력에 제공되고, 아날로그 - 디지털 변환기의 출력은 컨트롤러(85)에 제공된다.
컨트롤러(85)는 점선(80) 내의 모든 구성 요소의 동작을 조정한다. 컨트롤러(85)는 온도 센서로부터 온도 판독값을 획득하기 위하여 복수의 온도 센서들(54) 중 하나를 선택하도록 아날로그 멀티플렉서(81)에 명령을 전송한다.
서미스터가 온도 센서(54)로서 사용되는 실시예에서, 온도 판독값은 서미스터를 통해 기지(旣知) 전류값을 가지는 전류를 라우팅하고 서미스터 양단에 나타나는 전압을 측정함으로써 얻어질 수 있다. 도시된 실시예에서, 이것은 기지 전류값(예를 들어, 150㎂)을 생성하도록 프로그램 될 수 있는 프로그램 가능한 전류원(88)을 사용하여 달성 될 수 있다. 아날로그 멀티플렉서(81)는 양방향이므로, 기지 전류값의 전류는 아날로그 멀티플렉서에 의해 선택되는 서미스터로 라우팅 될 것이다.
8 개의 모든 온도 센서(54)로부터의 온도 판독값은 다음의 절차를 이용하여 얻어질 수 있다. 컨트롤러(85)는 아날로그 멀티플렉서(81)에 명령을 전송하여 제1 서미스터를 선택하고, 전류원(88)이 기지 전류값을 가지는 전류를 생성하도록 구성한다. 제1 서미스터가 선택되었기 때문에, 전류원(88)으로부터 기지 전류값을 가지는 전류는 아날로그 멀티플렉서(81)를 통해 제1 서미스터로 흐를 것이다. 이렇게하면 서미스터에 전압이 나타난다. 제1 서미스터가 선택되기 때문에, 이 전압은 아날로그 멀티플렉서(81)의 출력에 나타난다. 증폭기(82)는 이 전압을 아날로그 - 디지털 변환기(83)의 입력에 제공한다. 컨트롤러(85)는 이 전압을 디지털화하도록 아날로그 - 디지털 변환기(83)에 지시한다. 컨트롤러(85)는 아날로그 - 디지털 변환기(83)로부터 판독값을 획득하고 디지털화된 판독값(제1 서미스터에 상응 함)을 버퍼에 일시적으로 저장한다. 8 개의 서미스터 각각으로부터의 디지털화된 판독값이 버퍼에 놓일 때까지, 이 절차는 다른 서미스터 각각에 대해 순차적으로 반복된다.
도시되지 않은 다른 실시예에서, 서미스터와 인터페이싱 하기 위한 다른 접근법(예를 들어, 종래의 분압기 접근법)이 전술한 정전류 접근법 대신에 사용될 수 있다. 다른 대안적인 실시예에서, 다른 유형의 온도 센서가 전술한 서미스터 대신에 사용될 수 있다. 예를 들어 열전대(thermocouple), RTD 및 Analog Devices AD590 및 Texas Instruments LM135와 같은 집적 회로 온도 센서가 있을 수 있다. 이들 대체 온도 센서 중 임의의 것이 사용될 때, 관련 기술 분야의 당업자에게 명백하게 회로에 대한 적절한 수정이 요구됨은 물론이다.
일부 실시예에서, 서미스터로부터 얻은 온도 판독의 정확도를 높이기 위해 추가 판독 값을 획득하여 자체 교정에 사용할 수 있다. 예를 들어 도시된 실시예에서, 아날로그 멀티플렉서(81)의 하부 입력은 접지에 연결되고 아날로그 멀티플렉서(81)의 상부 입력은 정밀 저항(89)에 연결된다. 일부 실시예에서, 정밀 저항(89)은 10kΩ, 0.1 % 허용 오차 저항이다. 정밀 저항(89)으로부터의 판독값은 서미스터들 중 임의의 하나로부터 판독값을 얻는 것과 상술한 동일한 절차를 사용하여 얻어질 수 있다. 아날로그 멀티플렉서(81)의 접지된 입력으로부터 판독 값을 얻는 것은 또한 접지된 입력이 선택될 때 전류 소스(88)가 비활성화 될 수 있다는 점을 제외하고는 유사하다. 이들 실시예에서, 컨트롤러(85)는 정밀 저항 및 접지된 입력으로부터의 디지털화된 판독값을 버퍼에 일시적으로 저장한다(이는 총 10 개의 판독값이 버퍼에 저장됨을 의미한다). 이러한 추가 판독 값은 궁극적으로 서미스터에서 얻은 판독값을 캘리브레이션하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 이 캘리브레이션은 온도 판독 값에 대응하는 디지털 데이터의 전송 이전에 컨트롤러(85) 자체에서 구현된다. 다른 실시예에서, 이 캘리브레이션은 다운 스트림 프로세서(예를 들어, 도 2에 도시된 허브(30) 내의 컨트롤러(32))에서 구현되며, 정밀 저항기(및 선택적으로 접지된 입력부)에 대응하는 디지털 데이터는 서미스터에서 얻은 보정되지 않은 온도 판독 값과 함께 다운 스트림 프로세서로 전송된다.
정밀 저항(89)을 사용하여 캘리브레이션을 수행하는 하나의 적합한 접근법은, 그 저항 양단에서 측정된 실제 전압을 정밀 저항(89)의 기지 저항값과 전류원(88)으로부터 예측되는 전류로부터 옴의 법칙으로 예상되는 전압과 비교하는 것이다. 실제 측정된 전압과 예측되는 전압 사이의 편차는 서미스터(54)로부터의 후속 측정을 위한 곱셈 인자로 사용될 수 있다.
원단 회로(40) 내의 컨트롤러(85)는 UART(86)를 통해 허브(30)(도 1 참조)와 통신하고, 온도 센서(54)로부터 얻어진 온도 판독값을 허브에 전송한다. 일부 실시예에서, 컨트롤러(85)는 자율적으로 작동하도록 프로그래밍 될 수 있으며,이 경우 자동적으로 온도 센서(54) 각각으로부터 온도 판독값을 수집하고 상기한 바와 같이 버퍼에 결과를 저장하고, 이어서 버퍼의 내용(즉, 8 개의 온도 센서(54) 각각에 대한 판독값, 및 선택적으로 전술한 추가의 판독값)을 허브에 송신한다.
다른 실시예에서, 컨트롤러(85)는 허브에 위치한 마스터 컨트롤러에 대한 슬레이브로 동작하도록 프로그래밍 될 수 있다. 이들 실시예에서, 컨트롤러(85)는 정지 상태에서 시작하고, UART(86)를 통해 도착한 마스터 컨트롤러로부터 제공되는 명령을 모니터한다. 마스터 컨트롤러에서 도달 할 수 있는 명령의 예로는 "샘플 수집(collect samples)"명령과 "데이터 전송(send data)" 명령이 있다. 컨트롤러(85)가 "샘플 수집" 명령이 도달했다는 것을 인식하면, 컨트롤러(85)는 8 개의 온도 센서(54) 각각으로부터 온도 판독 값을 얻고 그 결과를 그 버퍼에 저장하기 위해 상술한 절차를 시작한다. 컨트롤러(85)가 "데이터 전송" 명령이 도착했다는 것을 인식하면, 컨트롤러(85)는 UART(86)를 통해 버퍼로부터 허브로 이전에 수집된 온도 판독 값을 전송하는 절차를 수행한다.
컨트롤러(85)가 허브(30)에 위치한 마스터 제어기에 대해 슬레이브로서 동작하는 실시예에서, 4 개의 트랜스듀서 어레이(50)(도 1에 도시 됨) 각각으로부터 얻어지는 온도 측정치를 동기화시키는 것이 가능해진다. 이를 달성하는 하나의 방법은 허브(30)내의 마스터 컨트롤러가 동시에 또는 신속하게 연속적으로 4 개의 제어기(85) 모두에 "샘플 수집"명령을 보내어 같은 시간에 또는 가까운 시간에 각각의 변환기 어레이로부터 얻어진 온도 판독 값을 얻을 수 있다. 온도 판독값은 4 개의 컨트롤러(85) 각각으로부터 8 개의 배치(batch)로 허브(30)에 의해 수집될 수 있다.
종양을 치료하기 위해 종양치료장(TTFields)을 사용하는 대부분의 시스템은 종양에 주기적으로(예 : 매 초마다) 적용되는 필드의 방향을 전환한다. 온도 측정에서 노이즈를 최소화하기 위해, 필드가 어느 방향으로 인가되지 않는 동안의 시간에서 작은 갭(gap)이 도입될 수 있고, 갭 동안 온도 측정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 하나의 측정값을 얻는데 시스템이 100μs을 요구하면, 순차적으로 모든 32 개의 측정 값(즉, 각 회로의 4 개의 원심 회로 × 8 개의 서미스터)을 얻는 데 3.2 ms가 걸린다. 대조적으로, 4 개의 원단 회로 각각이 병렬로 작동하면 각 원단 회로는 800 μs에서 작업을 완료 할 수 있다. 이 경우 모든 32 개 샘플을 800 μs에서 얻을 수 있다. "데이터 전송"명령은 노이즈에 민감하지 않으므로 필드가 켜져있는 동안 명령을 실행할 수 있으므로 시간이 중요하지 않다.
몇몇 실시예에서, 아날로그 멀티플렉서(81), 증폭기(82), 아날로그 - 디지털 변환기(83), 제어기(85), UART(86) 및 전류원(88)과 같은 단일 집적 회로에 의해 다음의 구성 요소 중 일부 또는 전부가 구현된다. 이러한 모든 기능 블록을 포함하는 단일 집적 회로의 한 예는 Cypress CY8C4124LQI-443T 프로그래머블 시스템 온 칩(PSoC)이다.
선택적으로, 단일 트랜스듀서 어레이에 대하여 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 커넥터는 허브(30)와 각각의 변환기 어레이(50) 사이의 경로에 포함될 수 있다. 도 4(a)의 실시예에서, 커넥터(42)는 원단 회로(40) 넘어 배치되고, 도 4b의 실시예에서, 커넥터(38)는 원단 회로(40)의 가까운 측에 위치한다.
도 5a는 도 4a의 실시예에서 커넥터(42)가 위치한 곳을 정확하게 도시하는보다 상세한 도면을 도시한다. 이 실시예에서, 커넥터(42)는 원단 회로(40)를 넘어서 원단 방향으로 위치된다. 도 5a 실시예의 동작은 커넥터(42)를 횡단하는 10 개의 신호를 제외하고 전술한 도 3 실시예의 동작과 유사하다. 10 개의 신호 중 하나는 전극 요소(52)로 진행하는 AC 전류에 대한 것이고, 8 개는 8 개의 온도 센서(54) 각각에 대한 것이며, 하나는 8 개의 온도 센서(54) 모두에 사용되는 공통 접지(common ground) 용이다.
도 5b는 도 4b의 실시예에서 커넥터(38)가 위치한 곳을 정확하게 도시하는 보다 상세한 도면을 도시한다. 이 실시예에서, 커넥터(38)는 원단 회로(40)의 근단 측에 위치된다. 도 5b 실시예의 동작은 4 개의 신호가 커넥터(38)를 횡단하는 것을 제외하고는 전술한 도 3의 실시예의 동작과 유사하다. 4 개의 신호 중, 하나는 전극 요소(52)로 진행하는 AC 전류이고, 하나는 UART(86)와 허브 사이를 이동하는 데이터를 위한 것이며, 하나는 원단 회로(40)에 전력을 공급하기 위한 것이고, 다른 하나는 원단 회로(40)의 접지용이다.
도 6a는 도 4a/5a 실시예의 기계적 레이아웃을 도시한다. 이 실시예에서, 기판(59)은 복수의 용량 결합된 전극 요소들(52)을 지지한다. 전극 요소(52)는 환자의 신체에 대항하여 배치되도록 구성되며, 기판(59)은 환자의 신체에 대해 복수의 전극 요소(52)를 유지하도록 구성된다. 복수의 온도 센서(54)는 온도 센서(54)가 이들 전극 요소의 온도를 감지 할 수 있도록 전극 요소(52) 중 각각의 전극 요소에 인접하여 및/또는 아래에 배치된다.
케이블(35)은 근단(proximal end)과 원단(distal end)을 가진다. 케이블(35)은 (i) 케이블의 근단과 케이블의 원단 사이에 AC 전류를 흐르게 하는 도체(51)와, (ii) 케이블의 원단으로부터 케이블의 근단(즉, 허브의 방향으로)까지 복수의 온도 판독값(원단 회로(40)에서 발생하는)에 대응하는 디지털 데이터를 전송하도록 구성된 데이터 경로를 포함한다.
모듈(60)은 케이블(35)의 원단부에(직접 또는 중간 구성 요소를 통해) 장착된다. 원단 회로(40)는 이 모듈(60)에 장착된다. 몇몇 실시예에서, 원단 회로(40)에 대한 전력 및 접지는 케이블(35)을 통해 제공된다. 커넥터(42)의 제1 절반(first half)은 모듈(60)의 말단부에 제공되고, 커넥터(42)의 제2 절반(second half)는 기판(59) 상에 제공된다. 커넥터(42)의 제1 절반은 커넥터(42)의 제2 절반과 결합하여 전기적 신호는 커넥터(42)의 두 절반들을 통해 흐른다. 커넥터의 두 절반이 결합할 때, 커넥터(42)의 양쪽 반부가 결합될 때, 8 개의 서미스터(54)로부터의 신호는 기판(59)상의 배선, 커넥터(42)를 통한 원단 회로(40)로 전달될 것이다. 이러한 원단 회로(40)는 아날로그 멀티플렉서, 아날로그 - 디지털 변환기, 및 제어기(도 3과 관련하여 상술 됨)를 포함한다. 또한, 모든 서미스터(54)에 대한 공통 접지 신호가 커넥터(42)를 통해 제공된다. 전극 요소들(52)에 대한 AC 전류의 경로는 또한 커넥터(42)를 통해 제공된다. 이 경로는 복수의 전극 요소들(52)이 케이블(35)의 대응하는 도체에 전기적으로 연결되도록 기판(59) 상의 적절한 배선을 통해 연장된다.
도 6b는 도 4b /5b 실시예의 기계적 레이아웃을 도시한다. 이 실시예에서, 기판(59)은 복수의 용량 결합된 전극 요소(52)를 지지한다. 전극 요소(52)는 환자의 신체에 대항하여 배치되도록 구성되며, 기판(59)은 환자의 신체에 대해 복수의 전극 요소(52)를 유지하도록 구성된다. 복수의 온도 센서(54)는 온도 센서(54)가 이들 전극 요소의 온도를 감지 할 수 있도록 전극 요소(52) 중 각각의 전극 요소에 인접하여 및/또는 아래에 배치된다.
케이블(35)은 근단과 원단을 가진다. 이 케이블(35)은 (i) 케이블의 근단과 케이블의 원단 사이에 AC 전류가 흐르게 하는 도체(51)와, (ii) 케이블의 원단으로부터 케이블의 근단까지(즉, 허브의 방향으로) 복수의 온도 판독값(원단 회로(40)에서 발생하는)에 대응하는 디지털 데이터를 전송하도록 구성된 데이터 경로를 포함한다.
모듈(65)은 기판(59)에 (직접 또는 중간 구성 요소를 통해) 장착된다. 원단 회로(40)는 이 모듈(65)에 장착된다. 몇몇 실시예에서, 원단 회로(40)에 대한 전력 및 접지는 케이블(35)을 통해 제공된다. 커넥터(38)의 제1 절반(first half)은 케이블(35)의 말단부에 제공되고, 커넥터(38)의 제2 절반(second half)는 기판(59) 상에 제공된다. 커넥터(38)의 제1 절반은 커넥터(38)의 제2 절반과 결합하여 전기적 신호는 커넥터(38)의 두 절반들을 통해 흐른다. 커넥터(38)의 두 절반이 결합할 때, 케이블(35)로부터의 신호는 커넥터(38)를 통하여 원단 회로(40)로 전달될 것이다. 이러한 원단 회로(40)는 아날로그 멀티플렉서, 아날로그 - 디지털 변환기, 및 제어기(도 3과 관련하여 상술 됨)를 포함한다. 또한, 전극 요소들(52)에 대한 AC 전류의 경로는 또한 커넥터(38)를 통해 제공된다. 이 경로는 복수의 전극 요소들(52)이 케이블(35)의 대응하는 도체에 전기적으로 연결되도록 기판(59) 상의 적절한 배선을 통해 연장된다.
도 4 내지 도 6에 도시된 커넥터화된 디자인은 환자 또는 보호자가 케이블의 존재에 의해 방해받지 않고 트랜스듀서 어레이(50)를 환자의 피부에 부착 할 수 있다는 점에서 커넥터가 없는 실시예에 비해 중요한 장점을 제공한다. 이들 실시예에서, 트랜스듀서 어레이(50)가 초기에 환자의 몸에 위치될 때 케이블(35)은 기판(59)으로부터 분리되는 것이 바람직하다. 트랜스듀서 어레이들(50)이 목적하는 위치에 고정된 후에 케이블(35)들이 커넥터들(38 또는 42)를 통하여 트랜스듀서 어레이(50)에 연결된다. 커넥터들은 습기(일 예로 땀, 샤워)가 전기 회로에 간섭하는 것을 방지하기 위하여 방수성을 가지는 것이 바람직하다.
트랜스듀서 어레이(50)는 바람직하게는 사용 전에 멸균되기 때문에, 도 4a/ 5a/6a 실시예는 비커넥터화된 도 1의 실시예 및 도 4b/5b/6b 실시예보다 이점을 갖는다. 살균은 일반적으로 방사선 또는 가스를 사용하여 수행된다. 방사선은 전자 장치에 간섭을 일으킬 수 있기 때문에, 말단 회로(40)가 변환기 어레이(50)로부터 분리될 수 없는 어셈블리는 가스로만 멸균될 수 있다. 반면에, 원단 회로(40)가 (도 4a/ 5a / 6a 실시예와 같이) 커넥터(42)의 근단에 위치하면, 원단 회로(40)를 포함하는 부분은 살균을 필요로 하지 않을 것이다. 이는 원단 회로(40)에 손상의 위험없이 가스 또는 방사선을 사용하여 수행되는 도 4a / 5a / 6a 실시예의 트랜스듀서 어레이(50)의 살균을 가능하게 한다.
상기 기술된 각각의 구성은 각각의 변환기 어레이(50)와 인터페이스하는 케이블(35) 각각에 단지 4 개의 전도체가 필요하기 때문에 종래 기술에 비해 중요한 이점을 갖는다. 또한, 단지 4 개의 컨덕터가 필요하기 때문에, 허브(30)를 넘어서 멀리 연장되는 케이블(35)은 종래 기술의 케이블보다 얇고 작게 만들어질 수 있다. 이는 트랜스듀서 어레이(50)에 인접한 신체의 일부에 허브(30)를 장착하는 것과 허브(30)와 트랜스듀서 어레이(50) 사이의 작고 가벼운 인터커넥션을 만드는 것을 용이하게 한다. 예를 들어, 트랜스듀서 어레이(50)가 환자의 두피에 부착될 때, 환자에게 불편함 없이 트랜스듀서 어레이(50) 부근에서 환자의 머리에 허브(30)를 장착하는 것이 가능하게 된다. 이들 실시예에서, 허브(30)를 트랜스듀서 어레이(50) 및 말단 회로(40)와 상호 연결하기 위해 더 짧은 케이블(35) (예를 들어, 25cm 미만 또는 심지어 10cm 미만)이 바람직하게 사용된다.
여기에 설명된 구성은 트랜스듀서 어레이(50)로 이어지는 케이블의 엉킴을 유리하게 감소시킬 수 있고, 케이블이 환자의 일상 활동을 방해하는 횟수를 감소 시키며, 시스템의 전반적인 번잡함을 감소시키고, 환자의 안락감을 개선하며, 전극이 환자 몸에 부착될 때 기동성을 향상시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 미도시된 디스플레이 유닛이 시스탬에 추가될 수 있다. 이 디스플레이 유닛은 디바이스 상태 (예를 들어, 온 / 스탠바이), 에러 표시, 배터리 충전 상태, 컴플라이언스 메트릭 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는, 디바이스가 환자에게 제공하는 정보를 표시하는데 사용될 수 있다. 디스플레이 유닛은 허브(30)와 필드 발생기(20) 사이의 케이블(25)을 따라 임의의 지점에 장착될 수 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이 유닛(22)은 허브(30) 자체에 장착될 수 있다.
몇몇 다른 실시예에서, 원단 회로(40)에 전력 및 접지를 제공하는 와이어는 종양치료장 신호(통과 도체를 통해 전달되는) 에너지의 일부를 코일을 사용하여 분기하고, 원단 회로(40)에 인접한 커패시터로 에너지를 저장하고, 저장된 에너지로 원단 회로를 구동함으로써 제거될 수 있다. 온도 데이터를 종양치료장 신호선을 통해 전송하는 단선 통신 프로토콜을 구현하는 것도 가능하다. 이러한 구성에서, 원단 회로에 대한 데이터 통신 신호 및 전력(Vcc)은 모두 변환기 어레이(50)로 진행하는 케이블로부터 제거될 수 있다. 이러한 와이어 제거 기술 모두가 구현되면, 허브(30)와 각각의 트랜스듀서 어레이(50) 사이에는 2 개의 와이어만이 필요하다 (즉, TTField 신호 1 개, 접지 1 개). 그리고 4 개의 변환기 어레이(50)로부터 필드 발생기(20)로 되돌아가는 와이어의 총 개수는 5 개로 감소할 것이다 (즉, 공통 접지에 대해 1 개이고 종양치료장 신호에 대해 총 4 개).
본 발명은 특정 실시예를 참조하여 개시되었지만, 첨부된 청구 범위에서 정의된 바와 같이, 본 발명의 영역 및 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시예에 대한 다수의 수정, 변경 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예들에 한정되지 않으며, 이하의 청구 범위의 언어 및 그 등가물에 의해 정의된 전체 범위를 갖는다.
20: 필드 발생기
25: 나선형 케이블 30: 허브
31: 컨덕터 32: 컨트롤러
33: 디지털 멀티플렉 서 35: 케이블
38: 커넥터 40: 원단 회로
42: 커넥터 45: 배선
50: 트랜스듀서 어레 이 51: 컨덕터
52: 전극 요소 54: 온도 센서
59: 기판 60: 모듈
65: 모듈 80: 점선
81: 멀티플렉서 82: 증폭기
83: 아날로그 디지털 변환기 85:컨트롤러
86: UART 88: 전류원
89: 정밀 저항

Claims (24)

  1. AC 신호 발생기와 함께 사용되어 피 검체의 목표 영역을 통해 전계를 가하는 장치에 있어서,
    상기 피검체에 대향하여 배치되도록 구성된 복수의 용량 결합된 전극 요소들;
    상기 복수의 전극 요소를 상기 피검체에 대해 유지하도록 구성된 기판;
    상기 복수의 전극 요소 각각의 온도를 감지하도록 배치된 복수의 온도 센서;
    아날로그 출력 및 복수의 선택 가능한 아날로그 입력을 가지며, 상기 복수의 아날로그 입력의 각각은 상기 복수의 온도 센서 중 각각의 하나에 동작 가능하게 연결된 아날로그 멀티플렉서;
    상기 아날로그 출력으로부터 도착한 신호들을 디지털화하도록 구성된 아날로그 - 디지털 변환기;
    (a) 상기 복수의 아날로그 입력들 각각을 순차적으로 선택하고,
    (b) 상기 아날로그 - 디지털 변환기로부터, 상기 복수의 온도 센서 각각에 대응하는 복수의 온도 판독값을 순차적으로 획득하고,
    (c) 상기 복수의 온도 판독값에 대응하는 디지털 데이터를 송신하는 컨트롤러;
    근단(proximal ende)과 원단(distal end)를 가지는 케이블로, 상기 케이블은,
    (i) 상기 케이블의 상기 근단부와 상기 케이블의 상기 원단부 사이에서 AC 전류가 흐르게 하는 도체 및
    (ii) 상기 케이블의 원단부에서 상기 케이블의 근단부로 상기 전송된 데이터를 전달하도록 구성된 데이터 경로를 포함하고,
    상기 복수의 전극 요소들은 상기 도체에 전기적으로 연결되고, 상기 아날로그 멀티플렉서, 상기 아날로그-디지털 변환기 및 상기 컨트롤러는 기판 또는 상기 케이블의 원단에 장착된 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 온도 센서들은 복수의 서미스터(thermistor)들을 포함하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이블은 25cm 이하의 길이를 가지는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이블은 10cm 이하의 길이를 가지는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 케이블의 원단과 상기 컨트롤러 사이에 배치된 커넥터를 더 포함하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 아날로그 멀티플렉서, 상기 아날로그-디지털 변환기 및 상기 컨트롤러들은 상기 기판에 장착된 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 복수의 아날로그 입력 및 상기 복수의 온도 센서 사이에 배치된 커넥터를 더 포함하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 아날로그 멀티플렉서, 상기 아날로그 - 디지털 변환기 및 상기 컨트롤러들은 상기 케이블의 원단에 장착된 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 장치는,
    정밀 저항을 더 포함하고,
    상기 아날로그 멀티플렉서는 상기 정밀 저항에 동작 가능하게 연결된 선택가능한 부가적 아날로그 입력을 가지고,
    상기 컨트롤러는,
    (d) 상기 부가적 아날로그 입력을 선택하고,
    (e) 상기 아날로그 - 디지털 변환기로부터 상기 정밀 저항에 상응하는 부가적 판독값을 얻고,
    (f) 상기 부가적 판독값에 상응하는 디지털 데이터를 전송하는 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 장치는,
    정밀 저항을 더 포함하고,
    상기 아날로그 멀티플렉서는 상기 정밀 저항에 동작 가능하게 연결된 선택가능한 부가적 아날로그 입력을 가지며,
    상기 컨트롤러는,
    (d) 상기 부가적 아날로그 입력을 선택하고,
    (e) 상기 아날로그 - 디지털 변환기로부터 상기 정밀 저항에 상응하는 부가적 판독값을 얻고,
    (f) 상기 부가적 판독값에 기초하여 상기 상응하는 디지털 데이터의 전송 이전에 상기 복수의 온도 판독값 각각을 교정(calibrate)하는 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 케이블은,
    상기 케이블의 원단에서 상기 케이블의 근단까지 상기 전송된 디지털 데이터를 전송하는 데이터 경로를 제공하기 위하여 단일 도체를 사용하는 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 케이블은,
    상기 케이블의 원단에서 상기 케이블의 근단까지 상기 전송된 디지털 데이터를 전송하는 데이터 경로를 제공하기 위하여 단일 도체를 사용하고,
    상기 컨트롤러에 전력을 제공하기 위하여 단일 도체를 사용하며,
    상기 그라운드를 위하여 단일도체를 사용하는 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 케이블 내의 상기 도체를 통하여 도달한 에너지는 상기 컨트롤러에 전력을 제공하는데 사용되는 장치.
  14. 피검체의 타겟 영역을 통해 전계를 가하는 AC 신호 발생기와 함께 사용하기 위한 장치로, 상기 장치는:
    제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 판독값들에 대응하는 디지털 데이터를 수용하고 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 판독값들에 대응하는 디지털 데이터를 상기 AC 신호 발생기에 출력하도록 구성된 허브로, 상기 허브는 상기 AC 신호 발생기로부터의 전류를 상기 허브 너머 멀리 위치하는 위치들로 라우팅하도록 구성된 제1, 제2, 제3 및 제4 도체들을 포함하고;
    제1 위치에서 상기 피검체의 신체에 대해 배치되도록 구성된 제1 복수의 용량 결합된 전극 요소들;
    상기 제1 위치에서 상기 피검체의 신체에 대하여 상기 제1 복수의 전극 요소를 유지하도록 구성된 제1 기판;
    상기 제1 복수의 전극 요소들의 각각의 온도를 감지하도록 배치된 제1 복수의 온도 센서;
    제1 아날로그 출력과 제1 복수의 선택 가능한 아날로그 입력을 가지고, 상기 제1 복수의 아날로그 입력 각각은 상기 제1 복수의 온도 센서들 각각과 동작 가능하게 연결된 제1 아날로그 멀티플렉서;
    상기 제1 아날로그 출력으로부터 도달한 신호를 디지털화도록 구성된 제1 아날로그 디지털 변환기;
    (a) 상기 제1 복수의 아날로그 입력 각각을 순차적으로 선택하고,
    (b) 상기 제1 복수의 온도 센서 각각에 대응하는 제1 복수의 온도 판독값을 상기 제 1 아날로그 디지털 변환기로부터 순차적으로 획득하고,
    (c) 상기 허브로 상기 제1 복수의 온도 측정값에 상응하는 제1 디지털 데이터를 전송하는 제1 컨트롤러;
    상기 허브 내의 상기 제1 도전체를 통해 도달한 전류를 상기 제1 복수의 전극 요소로 라우팅하고, 상기 제1 컨트롤러로부터 상기 허브로 상기 제1 디지털 데이터를 라우팅하도록 배치된 제1 케이블;
    제2 위치에서 상기 피검체의 신체에 대해 배치되도록 구성된 제2 복수의 용량 결합된 전극 요소들;
    상기 제2 위치에서 상기 피검체의 신체에 대하여 상기 제2 복수의 전극 요소를 유지하도록 구성된 제2 기판;
    상기 제2 복수의 전극 요소들의 각각의 온도를 감지하도록 배치된 제2 복수의 온도 센서;
    제2 아날로그 출력과 제2 복수의 선택 가능한 아날로그 입력을 가지고, 상기 제2 복수의 아날로그 입력 각각은 상기 제2 복수의 온도 센서들 각각과 동작 가능하게 연결된 제2 아날로그 멀티플렉서;
    상기 제2 아날로그 출력으로부터 도달한 신호를 디지털화도록 구성된 제2 아날로그 디지털 변환기;
    (a) 상기 제2 복수의 아날로그 입력 각각을 순차적으로 선택하고,
    (b) 상기 제2 복수의 온도 센서 각각에 대응하는 제2 복수의 온도 판독값을 상기 제 1 아날로그 디지털 변환기로부터 순차적으로 획득하고,
    (c) 상기 허브로 상기 제2 복수의 온도 측정값에 상응하는 제2 디지털 데이터를 전송하는 제2 컨트롤러;
    상기 허브 내의 상기 제2 도전체를 통해 도달한 전류를 상기 제2 복수의 전극 요소로 라우팅하고, 상기 제2 컨트롤러로부터 상기 허브로 상기 제2 디지털 데이터를 라우팅하도록 배치된 제2 케이블;
    제3 위치에서 상기 피검체의 신체에 대해 배치되도록 구성된 제3 복수의 용량 결합된 전극 요소들;
    상기 제3 위치에서 상기 피검체의 신체에 대하여 상기 제3 복수의 전극 요소를 유지하도록 구성된 제3 기판;
    상기 제3 복수의 전극 요소들의 각각의 온도를 감지하도록 배치된 제3 복수의 온도 센서;
    제3 아날로그 출력과 제3 복수의 선택 가능한 아날로그 입력을 가지고, 상기 제3 복수의 아날로그 입력 각각은 상기 제3 복수의 온도 센서들 각각과 동작 가능하게 연결된 제3 아날로그 멀티플렉서;
    상기 제3 아날로그 출력으로부터 도달한 신호를 디지털화도록 구성된 제3 아날로그 디지털 변환기;
    (a) 상기 제3 복수의 아날로그 입력 각각을 순차적으로 선택하고,
    (b) 상기 제3 복수의 온도 센서 각각에 대응하는 제3 복수의 온도 판독값을 상기 제 1 아날로그 디지털 변환기로부터 순차적으로 획득하고,
    (c) 상기 허브로 상기 제3 복수의 온도 측정값에 상응하는 제3 디지털 데이터를 전송하는 제3 컨트롤러;
    상기 허브 내의 상기 제3 도전체를 통해 도달한 전류를 상기 제3 복수의 전극 요소로 라우팅하고, 상기 제3 컨트롤러로부터 상기 허브로 상기 제3 디지털 데이터를 라우팅하도록 배치된 제3 케이블;
    제4 위치에서 상기 피검체의 신체에 대해 배치되도록 구성된 제4 복수의 용량 결합된 전극 요소들;
    상기 제4 위치에서 상기 피검체의 신체에 대하여 상기 제4 복수의 전극 요소를 유지하도록 구성된 제4 기판;
    상기 제4 복수의 전극 요소들의 각각의 온도를 감지하도록 배치된 제4 복수의 온도 센서;
    제4 아날로그 출력과 제4 복수의 선택 가능한 아날로그 입력을 가지고, 상기 제4 복수의 아날로그 입력 각각은 상기 제4 복수의 온도 센서들 각각과 동작 가능하게 연결된 제4 아날로그 멀티플렉서;
    상기 제4 아날로그 출력으로부터 도달한 신호를 디지털화도록 구성된 제4 아날로그 디지털 변환기;
    (a) 상기 제4 복수의 아날로그 입력 각각을 순차적으로 선택하고,
    (b) 상기 제4 복수의 온도 센서 각각에 대응하는 제4 복수의 온도 판독값을 상기 제 1 아날로그 디지털 변환기로부터 순차적으로 획득하고,
    (c) 상기 허브로 상기 제4 복수의 온도 측정값에 상응하는 제4 디지털 데이터를 전송하는 제4 컨트롤러;
    상기 허브 내의 상기 제4 도전체를 통해 도달한 전류를 상기 제4 복수의 전극 요소로 라우팅하고, 상기 제4 컨트롤러로부터 상기 허브로 상기 제4 디지털 데이터를 라우팅하도록 배치된 제4 케이블을 포함하는 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러들은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 판독값이 동시에 얻어지도록 동기화되는 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러들은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 복수의 온도 판독값의 적어도 일부가 동시에 얻어지도록 동기화되는 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    제1 정밀 저항;
    제2 정밀 저항;
    제3 정밀 저항 및
    제4 정밀 저항;
    상기 제1 아날로그 멀티플렉서는 상기 제1 정밀 저항에 동작 가능하도록 연결된 선택 가능한 제1 추가적 입력을 가지고,
    상기 제1 컨트롤러는
    (d) 제1 추가적 선택 가능한 아날로그 입력을 선택하고,
    (e) 상기 제1 정밀 저항에 상응하는 제1 부가적 측정값을 상기 제1 아날로그 디지털 변환기로부터 획득하며,
    (f) 상기 허브로 상기 제1 부가적 측정값에 상응하는 디지털 데이터에 전송하고,
    상기 제2 아날로그 멀티플렉서는 상기 제2 정밀 저항에 동작 가능하도록 연결된 선택 가능한 제2 추가적 입력을 가지고,
    상기 제2 컨트롤러는
    (d) 제2 추가적 선택 가능한 아날로그 입력을 선택하고,
    (e) 상기 제2 정밀 저항에 상응하는 제2 부가적 측정값을 상기 제2 아날로그 디지털 변환기로부터 획득하며,
    (f) 상기 허브로 상기 제2 부가적 측정값에 상응하는 디지털 데이터에 전송하고,
    상기 제3 아날로그 멀티플렉서는 상기 제3 정밀 저항에 동작 가능하도록 연결된 선택 가능한 제3 추가적 입력을 가지고,
    상기 제3 컨트롤러는
    (d) 제3 추가적 선택 가능한 아날로그 입력을 선택하고,
    (e) 상기 제3 정밀 저항에 상응하는 제3 부가적 측정값을 상기 제3 아날로그 디지털 변환기로부터 획득하며,
    (f) 상기 허브로 상기 제3 부가적 측정값에 상응하는 디지털 데이터에 전송하고,
    상기 제4 아날로그 멀티플렉서는 상기 제4 정밀 저항에 동작 가능하도록 연결된 선택 가능한 제4 추가적 입력을 가지고,
    상기 제4 컨트롤러는
    (d) 제4 추가적 선택 가능한 아날로그 입력을 선택하고,
    (e) 상기 제4 정밀 저항에 상응하는 제4 부가적 측정값을 상기 제4 아날로그 디지털 변환기로부터 획득하며,
    (f) 상기 허브로 상기 제4 부가적 측정값에 상응하는 디지털 데이터에 전송하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 허브는,
    상기 제1 부가적 측정값에 기초하여 상기 복수의 제1 온도 측정값들 각각을 교정하고,
    상기 제2 부가적 측정값에 기초하여 상기 복수의 제2 온도 측정값들 각각을 교정하고,
    상기 제3 부가적 측정값에 기초하여 상기 복수의 제3 온도 측정값들 각각을 교정하고,
    상기 제1 부가적 측정값에 기초하여 상기 복수의 제1 온도 측정값들 각각을 교정하도록 추가적으로 구성된 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    제14항에 있어서,
    제1 정밀 저항;
    제2 정밀 저항;
    제3 정밀 저항 및
    제4 정밀 저항;
    상기 제1 아날로그 멀티플렉서는 상기 제1 정밀 저항에 동작 가능하도록 연결된 선택 가능한 제1 추가적 입력을 가지고,
    상기 제1 컨트롤러는
    (d) 제1 추가적 선택 가능한 아날로그 입력을 선택하고,
    (e) 상기 제1 정밀 저항에 상응하는 제1 부가적 측정값을 상기 제1 아날로그 디지털 변환기로부터 획득하며,
    (f) 상기 허브로 상기 상응하는 디지털 데이터를 전송하기 이전에 상기 복수의 제1 온도 측정값 각각을 상기 제1 부가적 측정값에 기초하여 교정하고,
    상기 제2 아날로그 멀티플렉서는 상기 제2 정밀 저항에 동작 가능하도록 연결된 선택 가능한 제2 추가적 입력을 가지고,
    상기 제2 컨트롤러는
    (d) 제2 추가적 선택 가능한 아날로그 입력을 선택하고,
    (e) 상기 제2 정밀 저항에 상응하는 제2 부가적 측정값을 상기 제2 아날로그 디지털 변환기로부터 획득하며,
    (f) 상기 허브로 상기 상응하는 디지털 데이터를 전송하기 이전에 상기 복수의 제2 온도 측정값 각각을 상기 제2 부가적 측정값에 기초하여 교정하고,
    상기 제3 아날로그 멀티플렉서는 상기 제3 정밀 저항에 동작 가능하도록 연결된 선택 가능한 제3 추가적 입력을 가지고,
    상기 제3 컨트롤러는
    (d) 제3 추가적 선택 가능한 아날로그 입력을 선택하고,
    (e) 상기 제3 정밀 저항에 상응하는 제3 부가적 측정값을 상기 제3 아날로그 디지털 변환기로부터 획득하며,
    (f) 상기 허브로 상기 상응하는 디지털 데이터를 전송하기 이전에 상기 복수의 제3 온도 측정값 각각을 상기 제3 부가적 측정값에 기초하여 교정하고,
    상기 제4 아날로그 멀티플렉서는 상기 제4 정밀 저항에 동작 가능하도록 연결된 선택 가능한 제4 추가적 입력을 가지고,
    상기 제4 컨트롤러는
    (d) 제4 추가적 선택 가능한 아날로그 입력을 선택하고,
    (e) 상기 제4 정밀 저항에 상응하는 제4 부가적 측정값을 상기 제4 아날로그 디지털 변환기로부터 획득하며,
    (f) 상기 허브로 상기 상응하는 디지털 데이터를 전송하기 이전에 상기 복수의 제4 온도 측정값 각각을 상기 제4 부가적 측정값에 기초하여 교정하는 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 장치는
    제1 컨트롤러와 상기 허브 사이에 배치된 제1 커넥터;
    제2 컨트롤러와 상기 허브 사이에 배치된 제2 커넥터;
    제3 컨트롤러와 상기 허브 사이에 배치된 제3 커넥터 및
    제4 컨트롤러와 상기 허브 사이에 배치된 제4 커넥터를 더 포함하는 장치.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 제1 복수의 온도 센서 및 상기 제1 복수의 아날로그 입력들 사이에 배치된 제1 커넥터;
    상기 제2 복수의 온도 센서 및 상기 제2 복수의 아날로그 입력들 사이에 배치된 제2 커넥터;
    상기 제3 복수의 온도 센서 및 상기 제3 복수의 아날로그 입력들 사이에 배치된 제3 커넥터 및
    상기 제4 복수의 온도 센서 및 상기 제4 복수의 아날로그 입력들 사이에 배치된 제4 커넥터를 더 포함하는 장치.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 제1 케이블은 상기 허브 내의 제1 도전체를 통하여 도달하는 전류를 상기 제1 복수의 전극 요소들로 라우팅하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    상기 허브와 상기 제1 컨트롤러 사이에서 디지털 데이터를 전송하기 위하여 단일 도전체를 사용하며,
    상기 제2 케이블은 상기 허브 내의 제2 도전체를 통하여 도달하는 전류를 상기 제2 복수의 전극 요소들로 라우팅하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    상기 허브와 상기 제2 컨트롤러 사이에서 디지털 데이터를 전송하기 위하여 단일 도전체를 사용하며,
    상기 제3 케이블은 상기 허브 내의 제3 도전체를 통하여 도달하는 전류를 상기 제3 복수의 전극 요소들로 라우팅하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    상기 허브와 상기 제3 컨트롤러 사이에서 디지털 데이터를 전송하기 위하여 단일 도전체를 사용하며,
    상기 제4 케이블은 상기 허브 내의 제4 도전체를 통하여 도달하는 전류를 상기 제4 복수의 전극 요소들로 라우팅하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    상기 허브와 상기 제4 컨트롤러 사이에서 디지털 데이터를 전송하기 위하여 단일 도전체를 사용하는 장치.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 제1 케이블은 상기 허브 내의 제1 도전체를 통하여 도달하는 전류를 상기 제1 복수의 전극 요소들로 라우팅하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    상기 허브와 상기 제1 컨트롤러 사이에서 디지털 데이터를 전송하기 위하여 단일 도전체를 사용하며,
    상기 제1 컨트롤러에 전력을 제공하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    그라운드를 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    상기 제2 케이블은 상기 허브 내의 제2 도전체를 통하여 도달하는 전류를 상기 제2 복수의 전극 요소들로 라우팅하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    상기 허브와 상기 제2 컨트롤러 사이에서 디지털 데이터를 전송하기 위하여 단일 도전체를 사용하며,
    상기 제2 컨트롤러에 전력을 제공하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    그라운드를 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    상기 제3 케이블은 상기 허브 내의 제3 도전체를 통하여 도달하는 전류를 상기 제3 복수의 전극 요소들로 라우팅하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    상기 허브와 상기 제3 컨트롤러 사이에서 디지털 데이터를 전송하기 위하여 단일 도전체를 사용하며,
    상기 제3 컨트롤러에 전력을 제공하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    그라운드를 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    상기 제4 케이블은 상기 허브 내의 제4 도전체를 통하여 도달하는 전류를 상기 제4 복수의 전극 요소들로 라우팅하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    상기 허브와 상기 제4 컨트롤러 사이에서 디지털 데이터를 전송하기 위하여 단일 도전체를 사용하며,
    상기 제4컨트롤러에 전력을 제공하기 위하여 단일 도전체를 사용하고,
    그라운드를 위하여 단일 도전체를 사용하는 장치.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 허브 내의 제1, 제2, 제3 및 제4 도전체를 통하여 도달하는 에너지는 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 컨트롤러에 전력을 제공하는데 사용되는 장치.
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