TW202417078A - 用於施加腫瘤治療電場的包括多個熱連接但電隔離的石墨片之電極組裝件 - Google Patents
用於施加腫瘤治療電場的包括多個熱連接但電隔離的石墨片之電極組裝件 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202417078A TW202417078A TW112124336A TW112124336A TW202417078A TW 202417078 A TW202417078 A TW 202417078A TW 112124336 A TW112124336 A TW 112124336A TW 112124336 A TW112124336 A TW 112124336A TW 202417078 A TW202417078 A TW 202417078A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- sheet
- electrode
- electrode elements
- graphite
- electrode assembly
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 208
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 184
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 184
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 title description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 74
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 127
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 54
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 9
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 7
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 6
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 6
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 claims 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract description 13
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract description 13
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 21
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 18
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 12
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 11
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 7
- 238000003491 array Methods 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- UUAGAQFQZIEFAH-UHFFFAOYSA-N chlorotrifluoroethylene Chemical compound FC(F)=C(F)Cl UUAGAQFQZIEFAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 4
- -1 poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 4
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 3
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 2
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002593 electrical impedance tomography Methods 0.000 description 2
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 206010027452 Metastases to bone Diseases 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000002998 adhesive polymer Substances 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008499 blood brain barrier function Effects 0.000 description 1
- 210000001218 blood-brain barrier Anatomy 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
- A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
- A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
- A61N1/36002—Cancer treatment, e.g. tumour
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/02—Details
- A61N1/04—Electrodes
- A61N1/0404—Electrodes for external use
- A61N1/0472—Structure-related aspects
- A61N1/0492—Patch electrodes
- A61N1/0496—Patch electrodes characterised by using specific chemical compositions, e.g. hydrogel compositions, adhesives
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/02—Details
- A61N1/04—Electrodes
- A61N1/0404—Electrodes for external use
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/02—Details
- A61N1/04—Electrodes
- A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/40—Applying electric fields by inductive or capacitive coupling ; Applying radio-frequency signals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/02—Details
- A61N1/04—Electrodes
- A61N1/0404—Electrodes for external use
- A61N1/0472—Structure-related aspects
- A61N1/0476—Array electrodes (including any electrode arrangement with more than one electrode for at least one of the polarities)
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Hospice & Palliative Care (AREA)
- Oncology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
Abstract
可使用電極組裝件將交流電場(例如,TTField)施加至一個體身體,這些電極組裝件中之各者包括定位成彼此鄰近但不碰到之複數個石墨片(或另一導電非等向性材料片)。一或多個電極元件經安置成與這些石墨片中之各者電接觸。電絕緣及熱傳導材料條帶安置於這些石墨片之間,且此等條帶經定位成與這些鄰近石墨片熱接觸。這些石墨片有助於熱在任何給定片之範圍內之被動擴散。且這些材料條帶允許熱之該被動擴散以繼續超出任何給定片之這些範圍,而不損害片間電隔離。
Description
本申請案相關於用於施加腫瘤治療電場的包括多個熱連接但電隔離的石墨片之電極組裝件。
相關申請案之交叉引用
本申請案主張2022年6月30日申請之美國臨時申請案63/357,111之權益,該申請案以全文引用之方式併入本文中。
腫瘤治療電場(Tumor Treating Field;TTField)療法為一種用於使用頻率在例如50 kHz至1 MHz(更常見地,100至500 kHz)之間的交流電場治療腫瘤之經論證方法。交流電場由置放於個體身體之相對側上的電極組裝件(例如,電容耦合式電極之陣列,亦稱為換能器陣列)誘發。當AC電壓施加於相對電極組裝件之間時,AC電流經由電極組裝件耦合且耦合至個體身體中。且較高電流與較高治療功效緊密相關。
圖1A為包括標記為X1至X9之九個先前技術電極元件之先前技術電極組裝件40的示意性表示。圖1B為沿著圖1A中之虛線截取之電極組裝件40的電極元件X1至X3的橫截面示意圖。
如圖1B中所示,電極元件X1(視為例示)包括金屬層(展示為具有對角影線)及陶瓷(介電)層。將各別導電水凝膠層設置於各陶瓷層與個體之皮膚之間,以確保電極元件與身體之良好電接觸。將來自AC電壓產生器(圖中未示)之AC電壓施加至相對電極組裝件中之電極元件的金屬層以在個體身體中產生TTField。
在使用期間,電極元件下之水凝膠及皮膚變熱,且出於安全考量需要皮膚溫度保持低於安全臨限值(例如,41℃)。由於絕大部分熱出現在電極元件X1至X9正下方,因此先前技術電極組裝件在電極元件正下方具有熱點,且具有定位於電極元件之間的較冷區域。且彼等熱點限制可遞送經過先前技術電極組裝件之電流量。
本申請案之一個態樣涉及一種第一電極組裝件,其包含:第一片導電非等向性材料,其具有前側及前表面以及後側及後表面;及一或多個第一電極元件,其中之各者經安置成與第一片電接觸。第一電極組裝件亦包含:第二片導電非等向性材料,其具有前側及前表面以及後側及後表面;及一或多個第二電極元件,其中之各者經安置成與第二片電接觸。第二片經定位成鄰近於第一片而不碰到第一片。第一電極組裝件亦包含電絕緣及熱傳導的第一材料條帶,其安置於第一片與第二片之間。第一材料條帶經定位成與第一片及第二片兩者熱接觸。
在第一電極組裝件之一些具體實例中,第一材料條帶包含經塗佈石墨。在第一電極組裝件之一些具體實例中,第一材料條帶寬度小於2 mm。在第一電極組裝件之一些具體實例中,第一及第二片各自包含合成石墨片、熱解石墨片、石墨化聚合物膜片或由壓縮高純度剝離礦物石墨製成之石墨箔片。
第一電極組裝件之一些具體實例進一步包含:第一皮膚相容性導電材料層,其安置於第一片之前側上;及第二皮膚相容性導電材料層,其安置於第二片之前側上。
在第一電極組裝件之一些具體實例中,存在至少兩個第一電極元件及至少兩個第二電極元件。第一電極元件中之各者包含各別第一金屬層及安置於各別第一金屬層上之各別第一介電層,且第一介電層中之各者經安置成與第一片電接觸且位於第一片後方。第二電極元件中之各者包含各別第二金屬層及安置於各別第二金屬層上之各別第二介電層,且第二介電層中之各者經安置成與第二片電接觸且位於第二片後方。
視情況,在先前段落之具體實例中,第一介電層中之各者及第二介電層中之各者包含具有至少10之介電常數的聚合物層。視情況,在先前段落之具體實例中,第一介電層中之各者與第一片之間的電接觸是使用第一導電凝膠或導電黏著劑層來實施的,且第二介電層中之各者與第二片之間的電接觸是使用第二導電凝膠或導電黏著劑層來實施的。
在第一電極組裝件之一些具體實例中,存在至少兩個第一電極元件及至少兩個第二電極元件。第一電極元件中之各者包含經安置成與第一片電接觸之各別第一金屬層,且第二電極元件中之各者包含經安置成與第二片電接觸之各別第二金屬層。
在第一電極組裝件之一些具體實例中,存在至少兩個第一電極元件及至少兩個第二電極元件,且電極組裝件進一步包含:複數個第一金屬導體,其中之各者經安置成僅與第一電極元件中之單個相應的第一電極元件電接觸;及複數個第二金屬導體,其中之各者經安置成僅與第二電極元件中之單個相應的第二電極元件電接觸。
在第一電極組裝件之一些具體實例中,存在至少兩個第一電極元件及至少兩個第二電極元件,且電極組裝件進一步包含:至少一個第一金屬導體,其經配置以電連接所有第一電極元件;及至少一個第二金屬導體,其經配置以電連接所有第二電極元件。
第一電極組裝件之一些具體實例進一步包含具有黏著底墊之支撐件,該支撐件經成形及尺寸設定以使電極組裝件固持於個人身體上,其中第一片之前側及第二片之前側面向個人身體。
第一電極組裝件之一些具體實例進一步包含線圈,且來自主導體電源之能量藉由線圈轉移且局部儲存於電容器上,以便在為控制器或電路抑或產生與溫度量測相關之數位資料的構件供電時再使用。
在第一電極組裝件之一些具體實例中,存在至少兩個第一電極元件及至少兩個第二電極元件,且電極組裝件進一步包含:第三片導電非等向性材料,其具有前側及前表面以及後側及後表面;複數個第三電極元件,其中之各者經安置成與第三片電接觸;及電絕緣及熱傳導的第二材料條帶,其安置於第二片與第三片之間。第三片經定位成鄰近於第二片而不碰到第二片且不碰到第一片,且第二材料條帶經定位成與第二片及第三片兩者熱接觸。
視情況,先前段落之具體實例可進一步包含:複數個第一金屬導體,其中之各者經安置成僅與第一電極元件中之單個相應的第一電極元件電接觸;複數個第二金屬導體,其中之各者經安置成僅與第二電極元件中之單個相應的第二電極元件電接觸;及複數個第三金屬導體,其中之各者經安置成僅與第三電極元件中之單個相應的第三電極元件電接觸。
在第一電極組裝件之一些具體實例中,存在至少兩個第一電極元件及至少兩個第二電極元件,且電極組裝件進一步包含:第三片導電非等向性材料,其具有前表面及後表面;複數個第三電極元件,其中之各者經安置成與第三片電接觸;電絕緣及熱傳導的第二材料條帶,其安置於第二片與第三片之間;第一皮膚相容性導電材料層,其安置於第一片之前側上;第二皮膚相容性導電材料層,其安置於第二片之前側上;及第三皮膚相容性導電材料層,其安置於第三片之前側上。第三片經定位成鄰近於第二片而不碰到第二片且不碰到第一片,且第二材料條帶經定位成與第二片及第三片兩者熱接觸。在此等具體實例中,第一及第二材料條帶各自包含經塗佈石墨。
本申請案之另一態樣涉及一種第二電極組裝件,其包含:第一片導電非等向性材料;至少一個第一電極元件,其經安置成與第一片電接觸;第二片導電非等向性材料,其經定位成鄰近於第一片而不碰到第一片;至少一個第二電極元件,其經安置成與第二片電接觸;及電絕緣及熱傳導材料條帶,其安置於第一片與第二片之間。材料條帶經定位成與第一片及第二片兩者熱接觸。
在第二電極組裝件之一些具體實例中,材料條帶包含經塗佈石墨。在第二電極組裝件之一些具體實例中,材料條帶寬度小於2 mm。在第二電極組裝件之一些具體實例中,第一及第二片各自包含合成石墨片、熱解石墨片、石墨化聚合物膜片或由壓縮高純度剝離礦物石墨製成之石墨箔片。
本申請案之另一態樣涉及一種計劃使用交流電場治療個體身體中之目標區域的第一方法。第一方法包含在個體身體上或中,將N個電極元件之第一集合定位於目標區域之第一側上。N個電極元件中之各者經安置成與導電非等向性材料之各別片電接觸,且N為至少4。第一方法亦包含在個體身體上或中,將M個電極元件之第二集合定位於目標區域之第二側上。M個電極元件中之各者經安置成與導電非等向性材料之各別片電接觸,且M為至少4。第二側與第一側相對。第一方法亦包含:在第一時間窗期間依序量測第一集合中之N個電極元件中之各者與第二集合中之M個電極元件中之各者之間的各別阻抗或電導;基於阻抗或電導量測結果計算對應於N個電極元件之第一集合與M個電極元件之第二集合之間的部位之至少27個立體像素中之各者處的第一阻抗或電導;及基於立體像素之第一阻抗或電導而產生用於用交流電場來治療目標區域之計劃。
在第一方法之一些情形下,複數個電絕緣及熱傳導材料條帶安置於導電非等向性材料之鄰近片之間,且條帶中之各者經定位成與鄰近片熱接觸。在第一方法之一些情形下,導電非等向性材料之片中的各者包含合成石墨、熱解石墨、石墨化聚合物膜或由壓縮高純度剝離礦物石墨製成之石墨箔。在第一方法之一些情形下,計劃包含產生將電極元件之至少一個集合移動至個體身體上或中之不同位置的建議。
第一方法之一些情形進一步包含在產生計劃之步驟之後,在第一集合中之複數個電極元件與第二集合中之複數個電極元件之間施加交流電壓以便在靶區域中誘發電場。
本申請案描述可用於例如將交流電場遞送至個體身體之例示性電極組裝件。交流電場可為用於治療位於個體身體中之一或多個癌症或腫瘤之腫瘤治療電場(TTField),且下文大多數實例假定該情形。本文中所描繪之電極組裝件亦可用於遞送其他電信號,包括應用於治療腫瘤以外之目的之交流電場。舉例而言,本文中所描繪之電極組裝件可用於施加用於增加血腦屏障之滲透性(例如,以美國專利10,967,167所描述),或用於增加細胞膜之滲透性(例如,以美國專利11,103,698所描述)之交流電場。
當TTField施加至個體身體時,個體身體之溫度可回應於感應電場強度之增加而增加。調節將可經由電極組裝件驅動之電流量限於使個體身體上之部位處的所量測溫度保持低於溫度臨限值的量。如此項技術中所實踐,藉由減小由電極組裝件驅動之操作電流而將個體身體上之電極組裝件的部位處之溫度控制為低於溫度臨限值,此減小所得TTField之強度。此繼而成為對可用於治療腫瘤之TTField強度之最重要的限制。
對於包含多個電極元件之電極組裝件,電極組裝件中直接定位於電極元件之下的部分相較於電極組裝件中定位於電極元件之間的部分變得較熱。此外,對於包含多個電極元件之電極組裝件,相較於朝向陣列中間定位之電極元件,較高電流流動穿過沿陣列邊緣定位之電極元件。另外,位於陣列邊緣中之拐角或類似急彎曲部處的電極元件將比沿陣列之邊緣及中心附近的其他電極元件具有更高電流。電極組裝件驅動較高電流穿過沿陣列邊緣且尤其在拐角處定位之電極元件的趨勢在本文中被稱作「邊緣效應」。
歸因於電極元件之分佈或邊緣效應而導致的經過電極組裝件之電流的不均勻分佈可導致例如電極組裝件之拐角或邊緣處的較高溫度區(或「熱點」)。此等熱點首先達到臨限溫度之部位,且因此控制降低電流之需求。因而,熱點之產生限制可由電極組裝件驅動之最大操作電流,及所得TTField之強度。
本申請案描述用於減小或最小化電極組裝件中電流之不均勻分佈的多種方法,其最終准許使用較高操作電流而不超出臨限溫度。以增加之電流操作的電極組裝件可在個體身體中誘發更強TTField,最終產生較佳患者結果。本文中所揭示之電極組裝件允許電流及熱更均勻地擴散於陣列上方,藉此最小化或消除熱點。
下文結合圖2A和圖2B及圖4A至圖8所描述之方法使用導電非等向性材料片(例如,熱解石墨片)來減小或最小化電極組裝件上之熱點,這些導電非等向性材料片併入至電極組裝件中以被動地將熱從熱點帶走,如下文所描述。此在給定AC電壓施加至電極組裝件時降低熱點之溫度且升高較冷區域之溫度(相比於上文所描述之圖1A和圖1B先前技術組態)。因此,電流可增加(藉此提昇治療效果)而不超出個體之皮膚上之任何點處的安全溫度臨限值。
圖2A為具體實例之電極組裝件50之示意性表示,該電極組裝件包括用於將TTField施加至個體身體之電極元件,且圖2B為同一電極組裝件50之沿圖2A中之虛線截取的橫截面圖。在圖2A中,僅展示標記為E1至E4之四個電極元件,但額外電極元件可包括於電極組裝件50中。在替代具體實例中,電極組裝件50僅包括單個電極元件。
電極組裝件50包括具有前側及前表面(面朝圖2B中之個體皮膚)以及後側及後表面的導電非等向性材料片(例如,石墨片)70。合適形式之石墨之實例包括:合成石墨,諸如熱解石墨(包括但不限於可購自日本大阪門真市松下企業(Panasonic Industry, Kadoma, Osaka, Japan)之熱解石墨片(Pyrolytic Graphite Sheet;PGS));另一形式之石墨,包括但不限於由壓縮高純度剝離礦物石墨製成之石墨箔(包括但不限於可購自美國亞利桑那州圖森礦物密封公司(Mineral Seal Corp., Tucson, Arizona, USA)之MinGraph® 2010A可撓性石墨);或石墨化聚合物膜,例如石墨化聚醯亞胺膜(包括但不限於日本栃木縣真岡市鐘淵化學工業株式會社(Kaneka Corp., Moka, Tochigi, Japan)。應注意,在本文中及圖式中所描述之實例中,導電非等向性材料片經描述且描繪為石墨片。但在替代具體實例中,可使用除石墨以外之導電非等向性材料替代石墨。
本文中所揭示之例示性具體實例將具有非等向性熱性質及/或非等向性電性質之材料片(本文中亦被稱作導電非等向性材料片)併入至電極組裝件中。若材料片具有非等向性熱性質(例如,比垂直於平面更大的平面內熱導率),則片將熱在較大表面面積上更均勻地擴散開。若材料片具有非等向性電性質(例如,比垂直於平面更大的平面內電導率;或相反地,比垂直於平面更低的平面內電阻),則片將電流在較大表面面積上更均勻地擴散開。在各情況下,此在給定AC電壓施加至設備時降低熱點之溫度且升高較冷區域之溫度。因此,電流可增加(藉此提昇治療效果)而不超出個體之皮膚上之任何點處的安全溫度臨限值。
在一些具體實例中,相對於電導率性質,非等向性材料為非等向性的。在一些具體實例中,相對於熱導率性質,非等向性材料為非等向性的。在一些具體實例中,相對於電導率性質及熱導率性質兩者,非等向性材料為非等向性的。
非等向性熱性質包括方向性熱性質。特定言之,非等向性材料片具有在垂直於其前表面之方向上的第一熱導率。且片在平行於前表面之方向上的熱導率比第一熱導率高超過兩倍。在一些較佳具體實例中,在平行方向上之熱導率比第一熱導率高超過十倍。舉例而言,片在平行於前表面之方向上的熱導率可比第一導率高超過1.5倍、2倍、3倍、5倍、10倍、20倍、100倍、200倍,或甚至超過1,000倍。
非等向性電性質包括方向性電性質。特定言之,非等向性材料片具有在垂直於其前表面之方向上的第一電阻。且片在平行於前表面之方向上的電阻小於第一電阻。在一些較佳具體實例中,平行方向上之電阻小於第一電阻之一半或小於第一電阻之10%。舉例而言,片70在平行於前表面之方向上的電阻可小於第一電阻之75%、50%、40%、30%、20%、10%、5%、1%、0.5%,或甚至小於0.1%。
在一些具體實例中(例如,當非等向性材料片為熱解石墨片時),非等向性材料片具有非等向性電性質及非等向性熱性質兩者。較佳地,非等向性材料為非金屬的。
電極組裝件50進一步包括安置於石墨片70之前側(例如,前表面)上之前生物相容性導電材料層60。前材料層60經組態以確保裝置與身體之間的良好電接觸。在一些具體實例中,前材料層60覆蓋石墨片70之整個前表面。前材料層60之大小可與石墨片70相同或大於該石墨片。在一些具體實例中,前導電材料層60包含水凝膠。在此等具體實例中,水凝膠之厚度可在50~2000 μm之間,諸如100~1000 μm或甚至300~500 μm。在一些具體實例中,前導電材料層60為非水凝膠生物相容性導電黏著劑。在一些具體實例中,前導電材料層60為非水凝膠生物相容性導電黏著劑,諸如來自美國馬塞諸塞州斯潘塞(Spencer, MA, USA)FLEXcon之研製產品FLX068983-FLEXcon® OMNI-WAVE
TMTT 200黑色H-502 150聚合H-9 44PP-8,或來自FLEXcon之其他此類全向波(OMNI-WAVE)產品;或由黏著劑研究公司(Adhesives Research, Inc.)(美國賓夕法尼亞州格倫羅克(Glen Rock, PA, USA))製造及銷售之ARcare® 8006導電黏著劑組成物。非水凝膠導電黏著劑可包含具有黏著性質之無水聚合物,其中安置有導電填充劑(例如,碳粒子、碳粉末、碳纖維、碳薄片或碳奈米管)。黏著聚合物可為例如丙烯酸聚合物或矽酮聚合物或其組合,其可用作丙烯酸或矽酮類碳填充黏著帶(例如,轉移帶)。黏著劑可另外包括一或多種導電聚合物(例如,聚苯胺(PANI)或聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)(PEDOT)或所屬領域中已知的其他者)。若存在,前導電材料層60中之導電填充劑應為非金屬的。在此等具體實例中,生物相容性導電黏著劑之厚度可在10~2,000 μm之間,諸如20~1000 μm,或甚至30~400 μm。
電極組裝件50進一步包括定位於石墨片70後方之電極元件E1至E4。各電極元件E1至E4具有安置成與石墨片70之後表面電接觸的正面。各電極元件E1至E4包括具有正面及背面之介電材料層310以及安置於介電材料層310之背面上之金屬層320。介電材料層310之正面為電極元件E1至E4之正面。在此等具體實例中,介電材料310可為具有高介電常數之平坦陶瓷材料件(如圖2A和圖2B中所描繪)或具有至少10之介電常數的聚合物層。
在一些具體實例中,介電材料層310之介電常數可介於10至50,000範圍內。在一些具體實例中,介電材料層310包含高介電聚合物材料,諸如聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯-氯三氟乙烯)及/或聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯-1-氯氟乙烯)。彼等兩種聚合物在本文中分別縮寫為「聚(VDF-TrFE-CTFE)」及「聚(VDF-TrFE-CFE)」。由於此等材料之介電常數為約40,因此此等具體實例尤其有利。在一些具體實例中,聚合物層可為聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯-氯三氟乙烯-氯氟乙烯)或「聚(VDF-TrFE-CTFE-CFE)」。
在一些具體實例中,介電材料層310包含三元共聚物,該三元共聚物包含呈任何合適莫耳比之單體聚合單元,諸如VDF、TrFE、CFE及/或CTFE。合適的三元共聚物包括例如具有30至80莫耳% VDF、5至60莫耳% TrFE之彼等三元共聚物,其中CFE及/或CTFE構成三元共聚物之莫耳%之餘量。
電極組裝件50進一步包括定位於電極元件E1至E4之正面(亦即,介電材料層310之正面)與石墨片70之後表面之間的導電材料層380。此等導電材料層380有助於電極元件E1至E4之正面與石墨片70之後表面之間的電接觸。在一些具體實例中,導電材料層380為水凝膠層。但在替代具體實例中,可使用不同導電材料(例如,導電脂、導電黏著劑、導電帶、導電複合物等)。在一些具體實例中,導電材料層380可為非水凝膠導電黏著劑,諸如上文所描述。在替代具體實例中(圖中未示),替代將個別導電材料層380定位於各個別電極元件E1至E4之正面與石墨片70之後表面之間,可將單個大導電材料層定位於所有電極元件E1至E4與石墨片70之後表面之間。
所有電極元件(亦即,所說明之具體實例中之E1至E4)之金屬層320可以有線方式(例如,使用導線、撓性電路上之跡線等)一起連接至引線90。引線90將來自AC電壓產生器(圖中未示)之AC電壓供應至電極元件,以在電極組裝件50黏附至個體身體時產生TTField以進行治療。
視情況,設備可包括線圈,且來自主導體電源之能量可藉由線圈轉移且局部儲存於電容器上,以便在為控制器(其可例如控制工作週期)供電時再使用,或在為電路(諸如用於切換)或產生與溫度量測相關之數位資料的構件供電時再使用。
視情況,電極組裝件50包括可撓性自黏著底墊55,其經組態以支撐石墨片70、電極元件E1至E4及前導電材料層60,使得前導電材料層60可相對於個體之皮膚定位。
如上文所提及,圖2A為包括電極元件E1至E4之電極組裝件50的平面示意性表示。當將AC電壓施加至電極元件E1至E4時,電流及熱將藉由石墨片70擴散,此最小化或消除熱點。因為在此具體實例中,電流及熱均在較大區上擴散開,所以消除熱點(或至少最小化)。此意謂對於給定施加AC電壓,圖2A和圖2B具體實例中之電極組裝件下方的最熱點之溫度將低於圖1A和圖1B先前技術實例中電極組裝件下方之最熱點。因此,電流可增加(相對於先前技術電流)而不超出電極組裝件下方之任何點處的安全溫度臨限值。且此電流增加將有利地提昇TTField治療之功效。
上文結合圖2A和圖2B所描述之具體實例藉由使用單個石墨片以被動地將熱遠離電極組裝件上之最熱點朝向電極組裝件上之較冷點傳送來對減小任何給定電極組裝件之最熱點之溫度作出極顯著貢獻。且此被動熱傳送有利地允許電極組裝件攜載較高電流而不超出電極組裝件上之任何點處的安全溫度臨限值。
但在某些解剖情形下,結合圖2A和圖2B描述之被動熱分佈技術可能無法從電極組裝件上之最熱點帶走足夠的熱。當發生此情形時,電極組裝件上之最熱點仍限制可經由任何給定電極組裝件遞送之電流的量(因為電流之任何進一步增加將導致彼等最熱點超出安全溫度臨限值)。
此解剖情形之一個實例為當TTField施加於定位於個體頭部之前部/頂部上之9個元件電極組裝件(在本文中被稱作前方陣列)與定位於個體頭部之背部上之第二9個元件電極組裝件(在本文中被稱作後方陣列)之間時。在此解剖情形中,若相同信號施加至圖1A和圖1B陣列中之所有9個電極元件,則前方陣列之最後三個元件及後方陣列之上部三個元件將典型地比彼等陣列上之剩餘元件熱得多地運行,如圖3中所描繪(其在此情形下為前方陣列之熱圖之示意性表示)。更特定言之,在圖3實例中,前陣列之最後三個元件在約37.5℃下操作,而其他六個元件在約36.25℃下操作。且在此解剖情形下,結合圖2A和圖2B描述之被動熱分佈技術可能無法從電極組裝件上之最熱點帶走足夠的熱。
使電極組裝件上之電極元件的溫度均等的一種潛在方法是重新設計電極組裝件,使得各個別電極元件可使用獨立的導線獨立地啟動(例如,對於包括九個電極元件之電極組裝件使用九個導線)。此方法在本文中被稱作「獨立元件方法」。
使電極元件之溫度均等的另一種潛在方法是以群組方式佈線電極元件,使得各群組可獨立於其他群組啟動。舉例而言,圖3中所描繪之九個元件電極組裝件中之電極元件可經佈線,其中頁面左側之三個元件連接至一個導線,中間三個元件連接至第二導線,且頁面右側之三個元件連接至第三導線。此方法在本文中被稱作「經分組元件方法」。
在獨立元件方法及經分組元件方法兩者中,圖3中之最熱電極元件之溫度可藉由減少驅動最熱電極元件之信號之工作週期來降低。更特定言之,若圖3中所描繪之熱圖表示在使用相同信號驅動所有電極元件時之所得溫度,頁面左側之三個電極元件的溫度可藉由減少在獨立元件方法中驅動彼等三個電極元件之三個信號的工作週期而降低。類似地,當實施經分組元件方法時,左側之三個電極元件之溫度可藉由減少驅動彼等三個電極元件之單個信號的工作週期而降低。
在獨立元件方法中,降低施加至給定電極元件之信號之工作週期,以便降低彼電極元件之溫度將僅在電隔離維持於各種電極元件之間的情況下起作用。因為若在一個電極元件與另一個電極元件之間存在導電路徑,則不可能向一個電極元件施加信號而不向另一個電極元件施加相同的信號。
類似地,在經分組元件方法中,減少施加至電極元件之給定群組的信號之工作週期,以便降低彼群組內之電極元件的溫度將僅在電隔離維持於電極元件之各種群組之間的情況下起作用。對於在電極元件之一個群組(例如,左側之三個電極元件)與電極元件之另一群組(例如,右側之三個電極元件)之間存在導電路徑之情況,將不可能在不將相同信號施加至電極元件之第二群組的情況下將信號施加至電極元件之第一群組。
因為電極元件(或電極元件群組)之間的電隔離為使用基於工作週期之技術降低任何給定電極元件(或電極元件群組)之溫度的先決條件,所以此章節中所描述之基於工作週期之技術無法與上文所描述之圖2A和圖2B具體實例組合,其依賴於單個導電非等向性材料片(例如,石墨片70)以將熱自最熱電極元件擴散開。此為因為圖2A和圖2B中之電極元件E1至E4中之各者經由各別導電材料層380電連接至同一石墨片70。石墨具有極高電導率,因此圖2A和圖2B具體實例中之石墨片70破壞各種電極元件(或電極元件之群組)之間的電隔離。且因為必須針對基於工作週期之技術維持電隔離以恰當地起作用,所以彼等技術與圖2A和圖2B具體實例不相容。
圖4A及圖4B為電極組裝件之具體實例之機械佈局的平面圖及橫截面圖,其有利地允許用於降低某些電極元件之溫度的基於工作週期之技術與基於導電非等向性材料片(例如,石墨片)之被動熱擴散技術共存。此具體實例具有複數個導電非等向性材料片(例如,石墨片20),其中之各者具有前表面及後表面。(如本文所使用,前表面面向個體身體,且後表面背向個體身體。)應注意,儘管圖4A描繪三個石墨片20,但石墨片之數目可例如從2至20變化。用於製造石墨片20之適合形式的石墨之實例包括一些類型之合成石墨,其包括熱解石墨、石墨化聚合物膜及由壓縮高純度剝離礦物石墨製成之石墨箔。亦應注意,儘管圖4A描繪石墨片20經垂直定向,但石墨片20亦可經水平定向。應注意,在本文中及圖式中所描述之實例中,導電非等向性材料片經描述且描繪為石墨片。但在替代具體實例中,可使用除石墨以外之導電非等向性材料替代石墨。
複數個電極元件經安置成與石墨片20中之各者電接觸。在所說明之具體實例中,第一電極元件(E1至E3)中之各者經安置成與第一石墨片20(亦即,圖4A中之左側之片)電接觸;第二電極元件(E4至E6)中之各者經安置成與第二石墨片20(亦即,圖4A中之中間之片)電接觸;及第三電極元件(E7至E9)中之各者經安置成與第三石墨片20(亦即,圖4A中之右側之片)電接觸。應注意,儘管圖4A描繪經安置成與石墨片20中之各者接觸之三個電極元件,但與各石墨片相關聯之電極元件之數目可例如自1至10改變。當然,當與各石墨片相關聯之電極元件的數目為1時,僅單個電極元件(相對於複數個電極元件)將經安置成與石墨片20中之各者電接觸。
第二石墨片20經定位成鄰近於第一石墨片20而不碰到第一石墨片。當包括多於兩個石墨片20時,石墨片應經定位成彼此鄰近而不碰到彼此。舉例而言,在圖4A具體實例中,第三石墨片經定位成鄰近於第二石墨片20而不碰到第二石墨片20且不碰到第一石墨片20。
第一電絕緣及熱傳導材料條帶25安置於第一石墨片20與第二石墨片20之間,且此第一材料條帶經定位成與第一石墨片20及第二石墨片20兩者熱接觸。當包括多於兩個石墨片20時,額外電絕緣及熱傳導材料條帶應安置於石墨片之間。舉例而言,在圖4A和圖4B具體實例中,第二電絕緣及熱傳導材料條帶25安置於第二石墨片20與第三石墨片20之間,且此第二材料條帶25經定位成與第二石墨片及第三石墨片兩者熱接觸。
此等電絕緣及熱傳導材料條帶25之目的為將熱從最熱石墨片20擴散至相鄰石墨片中,且藉此降低整個電極組裝件上之最熱點的溫度。值得注意地,不同於圖2A和圖2B中之情形(其中電極元件中無一者彼此電隔離),材料條帶25電絕緣,且因此提供鄰近石墨片20之間的電隔離。因此,此圖4A和圖4B具體實例中之電極元件E1至E9並非皆電連接至同一石墨片70。因此,電無法從一個石墨片20流動至另一石墨片20,此意謂不同信號可施加至電極元件之不同群組。
在一些較佳具體實例中,材料條帶25中之各者包含經塗佈石墨。塗層可為(但未必為)帶,諸如丙烯酸帶、聚酯(聚對苯二甲酸乙二酯、PET)帶、高電阻聚醚醚酮(polyether ether ketone;PEEK)帶、聚醯亞胺帶等。但在替代具體實例中,材料條帶25可由包括但不限於六方氮化硼、經塗佈(如上文)隔離金屬片、熱傳導金屬氧化物或金剛石之其他材料製成。在一些較佳具體實例中,材料條帶25中之各者的寬度小於2 mm。但在替代具體實例中,材料條帶25可更寬(例如,2至5 mm寬)。
圖4A和圖4B具體實例亦包括安置於石墨片中之各者的前側上之皮膚相容性導電材料層15。在一些具體實例中,包括圖4A和圖4B中示出之具體實例,皮膚相容性導電材料層15安置於石墨片20中之各者的前表面上。合適的皮膚相容性導電材料之實例包括水凝膠、導電脂及基於導電碳填充劑之丙烯酸黏著劑,諸如由FLEXCON(美國馬塞諸塞州斯潘塞)製造及銷售之全向波黏著劑組成物及由黏著劑研究公司(美國賓夕法尼亞州格倫羅克)製造及銷售之ARcare® 8006導電性黏著劑組成物。在使用期間,導電材料15之正面將保持與使用者之皮膚接觸。儘管皮膚相容性導電材料15可碰到或部分地與電絕緣材料條帶25重疊,但應注意,確保皮膚相容性導電材料15不會在電絕緣材料條帶25上方延伸以達到將損害彼等材料條帶25之電絕緣功能的程度。
在一些具體實例中,包括圖4A和圖4B中示出之具體實例,電極元件E1至E9為電容耦合式電極元件。在此等具體實例中,電極元件中之各者具有接受AC信號之各別金屬層及安置於各別金屬層上之各別介電層。電極元件E1至E9中之各者的介電層經安置成與各別石墨片20電接觸且位於該各別石墨片後方。舉例而言,在圖4A和圖4B中示出之具體實例中,電極元件E1至E3中之各者具有經安置成與第一石墨片20(亦即,左側之片)電接觸且位於該第一石墨片後方之介電層;電極元件E4至E6中之各者具有經安置成與第二石墨片20(亦即,中間之片)電接觸且位於該第二石墨片後方之介電層;且電極元件E7至E9具有經安置成與第三石墨片20(亦即,右側之片)電接觸且位於該第三石墨片後方之介電層。
在此等具體實例中,介電層可為例如具有高介電常數之平坦陶瓷材料件,或具有至少10之介電常數的聚合物層,或上文結合圖2A和圖2B所描述之介電材料中的任一者。在此等具體實例中,電極元件E1至E9中之各者的介電層與各別石墨片20之間的電接觸是使用導電黏著劑層實施的。但在替代具體實例中,在電極元件E1至E9中之各者之介電層與各別石墨片20之間的電接觸可使用另一方法(例如,導電凝膠層,諸如水凝膠),例如使用上文結合圖2A和圖2B所描述之方法中的任一者來實施。
圖4A和圖4B具體實例亦包括具有黏著底墊之支撐件30。此支撐件可例如由織物或泡沫材料製成(例如,類似於習知自黏著綁線)。支撐件30經成形及尺寸設定以使電極組裝件固持於個人身體上,其中石墨片面向個人身體。
與圖4A和圖4B具體實例中之電極元件E1至E9的電連接可使用多種方法實施,這些方法包括上文所描述之獨立元件方法及經分組元件方法。
圖5展示用於在電極元件E1至E9中之各者包括金屬層及介電層(如圖4A和圖4B中所示)時實施獨立元件方法之電極元件E1至E9的電連接之合適集合。各電極元件E1至E9之右下方象限中之重點表示在電極元件E1至E9中之各者的介電層與各別石墨片20之間的電接觸。上文結合圖4A和圖4B所描述之石墨形式中的任一者可在此圖5具體實例中使用,或可使用非石墨導電非等向性材料。個別金屬導體(例如,一或多個導線及/或導電跡線)自電極元件E1至E9中之各者之金屬層延行至連接器35之各別接腳。且此等金屬導體分別將施加至連接器35之AC信號路由至電極元件E1至E9中之各者的金屬層。因此,各個別電極元件可使用獨立導線獨立地啟動。然而,應注意,此獨立性在石墨片20中之任何單個石墨片的範圍內受損,此是因為各石墨片20導電。
當使用圖5中所描繪之佈線組態時,圖3中所描繪之問題情形(其中左側之三個元件比剩餘電極元件更熱地運行)可藉由減小施加至左側之三個電極元件(亦即,圖4A和圖4B及圖5中之電極元件E1至E3)之信號的工作週期來改善,藉此降低彼等三個電極元件之溫度。值得注意地,因為石墨片20中之各者為熱傳導的,所以各石墨片亦將操作以被動地將熱自任何給定片內之最熱電極元件擴散開。且另外,因為材料條帶25為熱傳導的,所以熱之被動擴散不限於任何給定單個石墨片之範圍。相反地,無論哪個石墨片20為最熱的,皆可經由熱傳導材料條帶25將其熱中之一些耗散至相鄰石墨片中。因此,此圖4A和圖4B與圖5具體實例有利地組合用於降低溫度之基於工作循環的技術,與用於降低溫度之被動熱擴散技術。
如上文所提及,因為各石墨片20導電,所以任何給定石墨片20內之所有電極元件的獨立性受損。鑒於此,極類似於上文結合圖5所描述之結果的結果可藉由將置於任何給定石墨片20上之所有電極元件平行地佈線在一起來達成,如圖6中所描繪。
圖6展示用於在電極元件E1至E9中之各者包括金屬層及介電層(如圖4A和圖4B中所示)時實施經分組元件方法之電極元件E1至E9的電連接之替代合適集合。各電極元件E1至E9之右下方象限中之重點表示在電極元件E1至E9中之各者的介電層與各別石墨片20之間的電接觸。上文結合圖4A和圖4B所描述之石墨形式中的任一者可在此圖6具體實例中使用,或可使用非石墨導電非等向性材料。金屬導體之一個集合(例如,導線或導電跡線)自所有三個電極元件E1至E3之金屬層延行至連接器35之一個接腳。金屬導體之另一集合自所有三個電極元件E4至E6之金屬層延行至連接器35之另一接腳。且金屬導體之又一集合自所有三個電極元件E7至E9之金屬層延行至連接器35之又一接腳。金屬導體之各集合分別將施加至連接器35之AC信號路線至電極元件之各群組(亦即,分別E1至E3、E4至E6或E7至E9)的金屬層。因此,電極元件之各群組可使用獨立導線獨立於其他群組啟動。
因此,圖6中所描繪之佈線組態為用於藉由減小施加至彼等三個電極元件之信號的工作週期來改善圖3中所描繪之問題情形(其中左側之三個元件比剩餘電極元件更熱地運行)的方法。此處再次,因為石墨片20中之各者為熱傳導的,所以各石墨片亦將操作以被動地將熱自任何給定片內之最熱電極元件擴散開。無論哪個石墨片20為最熱的,皆可經由熱傳導材料條帶25將其熱中之一些耗散至相鄰石墨片中。因此,此圖4A和圖4B與圖6具體實例亦有利地組合用於降低溫度之基於工作循環的技術與用於降低溫度之被動熱擴散技術兩者。
用於與電極元件E1至E9進行電連接之又一方法為將電極元件E1至E9分佈至不同石墨片上(例如,以上文結合圖6所描述),但平行地佈線所有電極元件E1至E9。當採用此方法時,僅需要與連接器之單個電連接以使所有九個元件通電。
上文結合圖4A至圖6所描述之具體實例,假定電極元件E1至E9中之各者為電容耦合式電極元件,其包括定位於介電層後方之金屬層。但此申請案之範圍不限於電容耦合式電極元件。相反地,可採用非電容耦合之電極元件。
圖7A及圖7B為電極組裝件之另一具體實例的機械佈局之平面圖及橫截面圖,其有利地允許用於降低某些電極元件之溫度之基於工作循環的技術與基於導電非等向性材料片(例如,石墨片)之被動熱擴散技術共存。此具體實例亦具有複數個導電非等向性材料片(例如,石墨片20),其中之各者具有前表面及後表面。應注意,儘管圖7A描繪三個石墨片20,但石墨片之數目可例如從2至20變化。上文結合圖4A和圖4B所描述之石墨形式可在此圖7A和圖7B具體實例中使用,或可使用其他導電非等向性材料而非石墨。
複數個電極元件E1至E9經安置成與石墨片20中之各者電接觸。舉例而言,在所說明之具體實例中,第一電極元件(E1至E3)中之各者經安置成與第一石墨片20(亦即,圖7A中之左側之片)電接觸;第二電極元件(E4至E6)中之各者經安置成與第二石墨片20(亦即,圖7A中之中間之片)電接觸;及第三電極元件(E7至E9)中之各者經安置成與第三石墨片20(亦即,圖7A中之右側之片)電接觸。應注意,儘管圖7A描繪經安置成與石墨片20中之各者接觸之三個電極元件,但與各石墨片相關聯之電極元件之數目可例如自1至10改變。當然,當與各石墨片相關聯之電極元件的數目為1時,僅單個電極元件(相對於複數個電極元件)將經安置成與石墨片20中之各者電接觸。
第二石墨片20經定位成鄰近於第一石墨片20而不碰到第一石墨片。當包括多於兩個石墨片20時,石墨片應定位成彼此鄰近而不碰到彼此,如上文結合圖4A和圖4B具體實例所描述。
一或多個電絕緣及熱傳導材料條帶25安置於石墨片20之間,如上文結合圖4A和圖4B具體實例所描述。此等電絕緣及熱傳導材料條帶25之目的為將熱從最熱石墨片20擴散至相鄰石墨片中,且藉此降低整個電極組裝件上之最熱點的溫度。值得注意地,不同於圖2A和圖2B中之情形(其中電極元件中無一者彼此電隔離),材料條帶25電絕緣,且因此提供鄰近石墨片20之間的電隔離。因此,此圖7A和圖7B具體實例中之電極元件E1至E9並非皆電連接至同一石墨片70。因此,電無法從一個石墨片20流動至另一石墨片20,此意謂不同信號可施加至電極元件之不同群組。
圖7A和圖7B具體實例亦包括安置於石墨片中之各者之前側上(例如,如所示,石墨片中之各者之前表面上)的皮膚相容性導電材料層15,如上文結合圖4A和圖4B具體實例所描述。
值得注意地,不同於圖4A和圖4B具體實例,其中各電極元件E1至E9包括定位於介電層後方之金屬層,該介電層依次安置成與各別石墨片電接觸,此圖7A和圖7B具體實例中之電極元件E1至E9並不包括介電層。替代地,圖7A和圖7B具體實例中之電極元件E1至E9具有經安置成在無介入介電層之情況下與各別石墨片20電接觸之金屬層。舉例而言,在圖7A和圖7B中所說明之具體實例中,電極元件E1至E3中之各者具有經安置成與第一石墨片20(亦即,左側之片)電接觸且位於該第一石墨片後方之金屬層;電極元件E4至E6中之各者具有經安置成與第二石墨片20(亦即,中間之片)電接觸且位於該第二石墨片後方之金屬層;及電極元件E7至E9中之各者具有經安置成與第三石墨片20(亦即,右側之片)電接觸且位於該第三石墨片後方之金屬層。
在所說明之具體實例中,電極元件E1至E9中之各者之金屬層與各別石墨片20之間的電接觸使用導電黏著劑層實施。但在替代具體實例中,電極元件E1至E9中之各者之金屬層與各別石墨片20之間的電接觸可使用另一方法(例如,導電凝膠層,諸如水凝膠)實施。
圖7A和圖7B具體實例亦包括具有黏著劑底墊之支撐件30,該支撐件類似於上文結合圖4A和圖4B具體實例所描述之支撐件30。
圖7A和圖7B具體實例中之與電極元件E1至E9的電連接可使用多種方法實施,這些方法包括獨立元件方法及經分組元件方法,且用於進行上文結合圖5至圖6所描述之電連接的方法可用於圖7A和圖7B具體實例(除了與石墨片之電連接是與各電極元件E1至E9之金屬層而非介電層進行的)。
在圖4A至圖7中所描繪之具體實例中,複數個電極元件經安置成與各石墨片電接觸。但在替代具體實例中,可增加導電非等向性材料片(例如,石墨片)之數目以匹配電極元件之數目,在此情況下僅單個電極元件經安置成與任何給定導電非等向性材料片(例如,石墨片)電接觸,如圖8中所描繪。在另其他具體實例(圖中未示)中,複數個電極元件經安置成與導電非等向性材料片中之一些電接觸,且僅單個電極元件經安置成與剩餘導電非等向性材料片中之各者電接觸。上文結合圖4A和圖4B所描述之石墨形式可在此等具體實例中使用,或可使用其他導電非等向性材料而非石墨。
圖8具體實例及先前段落中所描述之替代方案可使用電容耦合之電極元件或使用非電容耦合之電極元件實施。當電極元件電容耦合時,任何給定電極元件E1至E9與各別石墨片20之間的電連接將在電極元件E1至E9之介電層與各別石墨片20之間產生(例如,以上文結合圖4A和圖4B所描述)。替代地,當電極元件不電容耦合時,任何給定電極元件E1至E9與各別石墨片20之間的電連接將在電極元件E1至E9之金屬層與各別石墨片20之間產生(例如,以上文結合圖7A和圖7B所描述)。
在此圖8具體實例中,電絕緣及熱傳導材料條帶25安置於石墨片20之間。此等材料條帶25之構造及形狀可如上文結合圖4A和圖4B所描述,且此等材料條帶25為經定位成與任何鄰近石墨片20熱接觸。此等電絕緣及熱傳導材料條帶25之目的為將熱從最熱石墨片20擴散至相鄰石墨片中,且藉此降低整個電極組裝件上之最熱點的溫度。值得注意地,此等材料條帶25為電絕緣的,且因此提供鄰近石墨片20之間的電隔離。因此,此圖8具體實例中之電極元件E1至E9皆彼此電隔離。因此,電無法從一個石墨片20流動至另一石墨片20,此意謂不同信號可施加至各個別電極元件。如上文所描述,電極組裝件可使用類似於上文結合圖4A和圖4B及圖7A和圖7B具體實例所描述之支撐件30的黏著劑底墊緊固於抵靠人身體之適當位置。
當電極組裝件如圖8中所描繪地構造且複數個電極組裝件定位於目標區域之相對側上時,電極組裝件可用於執行設備中之目標區域之阻抗斷層掃描,該設備經設計以用於執行電阻抗斷層掃描(electrical impedance tomography;EIT)及用於用特徵在於陣列之溫度控制之TTField治療來治療病狀兩者。用以執行EIT之換能器陣列之使用已描述於美國專利申請案第17/710,041號(2022年3月31日)中,該申請案特此以引用之方式併入本揭示中。
舉例而言,若各電極組裝件包括N個電極元件(其中N為至少4),則此可藉由使用適當切換電路系統及阻抗量測電路系統來依序量測定位於目標區域之一側上的N個電極元件中之各者與定位於目標區域之另一側上的N個電極元件中之各者之間的阻抗來實現,從而產生N²個阻抗量測結果之總和。接著將此等阻抗量測結果饋送至倒傳遞演算法中以產生位於電極組裝件之間的空間之阻抗圖。此阻抗圖,或在一段時間內拍攝之一系列此類圖可隨後用於開發治療計劃,修改先前開發之治療計劃,或在經擴展TTField治療過程期間監測一或多種癌症、腫瘤或骨轉移之進展(生長)或消退(收縮),且改變換能器陣列回應於其之定位。
在一些具體實例中,已置放於個體身體上之電極元件之子集僅用於阻抗量測中。舉例而言,若電極元件之一對5 × 5陣列置放於目標區域之相對側上的個體身體上,則切換電路系統及阻抗量測電路系統可用於依序量測定位於目標區域之一側上的N=16個電極元件中之各者與定位於目標區域之另一側上的M=21個電極元件中之各者之間的阻抗,從而產生N × M(亦即,336)個阻抗量測結果之總和。接著將此等阻抗量測結果饋送至倒傳遞演算法中以產生位於N個電極元件與M個電極元件之間的空間之阻抗圖。
在產生治療計劃之後,在目標區域之一側上的大部分(或至少複數個)電極元件與目標區域之另一側上的大部分(或至少複數個)電極元件之間施加交流電壓,其將在目標區域中誘發交流電場。
在上文結合圖4A至圖8所描述之具體實例中,任何給定具體實例中之所有導電非等向性材料片20(例如,石墨片)為大致相同大小,且彼等導電非等向性材料片20中之各者與相同數目之電極元件(例如,圖4A至圖7中之三個電極元件,或圖8中之單個電極元件)接觸。但在替代具體實例(圖中未示)中,導電非等向性材料片20之大小可在單個電極組裝件內改變及/或接觸任何給定導電非等向性材料片20之電極元件之數目可改變。舉例而言,一些導電非等向性材料片20可僅與單個電極元件接觸,而其他導電非等向性材料片20可與兩個或更多個電極元件接觸。在另一實例中,一些導電非等向性材料片20可與兩個電極元件接觸,而其他導電非等向性材料片20可與三個或更多個電極元件接觸。
標題僅僅為方便起見而提供,且不應理解為以任何方式限制本發明。在任何標題下或在本揭示之任何部分中所說明之具體實例可與在相同或任何其他標題或本揭示之其他部分下所說明之具體實例組合。
雖然已參考某些具體實例揭示本發明,但在不脫離如隨附申請專利範圍中所定義之本發明之領域及範圍的情況下,對所描述具體實例之眾多修改、變更及改變為可能的。因此,希望本發明不限於所描述具體實例,而是具有由以下申請專利範圍之語言及其等效物定義之完整範圍。
15:皮膚相容性導電材料層
20:石墨片
25:電絕緣及熱傳導材料條帶
30:支撐件
35:連接器
40:電極組裝件
50:電極組裝件
55:可撓性自黏著底墊
60:前生物相容性導電材料層
70:導電非等向性材料片/石墨片
90:引線
310:介電材料層
320:金屬層
380:導電材料層
E1:電極元件
E2:電極元件
E3:電極元件
E4:電極元件
X1:電極元件
X2:電極元件
X3:電極元件
X4:電極元件
X5:電極元件
X6:電極元件
X7:電極元件
X8:電極元件
X9:電極元件
[圖1A]為先前技術電極組裝件之示意性表示。
[圖1B]為圖1A先前技術電極組裝件之橫截面圖。
[圖2A]為用於將TTField施加至個體身體之電極組裝件的平面圖。
[圖2B]為圖2A電極組裝件之橫截面圖。
[圖3]為用於特定解剖情形中之電極組裝件的熱圖之示意性表示。
[圖4A]及[圖4B]為說明性電極組裝件之平面圖及橫截面圖。
[圖5]描繪與圖4A和圖4B具體實例中之電極元件的電連接之一個合適集合。
[圖6]展示與圖4A和圖4B具體實例中之電極元件之電連接的替代性合適集合。
[圖7A]及[圖7B]為另一說明性電極組裝件之平面圖及橫截面圖。
[圖8]描繪其中石墨片之數目與電極元件之數目匹配的另一電極組裝件。
下文參考隨附圖式詳細地描述各種具體實例,在這些圖式中,類似參考編號表示類似元件。
50:電極組裝件
55:可撓性自黏著底墊
60:前生物相容性導電材料層
70:導電非等向性材料片/石墨片
90:引線
310:介電材料層
320:金屬層
380:導電材料層
E1:電極元件
E2:電極元件
Claims (20)
- 一種電極組裝件,其包含: 第一片導電非等向性材料,所述第一片具有前側及前表面以及後側及後表面; 一或多個第一電極元件,其中之各者經安置成與該第一片電接觸; 第二片導電非等向性材料,所述第二片具有前側及前表面以及後側及後表面,其中該第二片經定位成鄰近於該第一片而不碰到該第一片; 一或多個第二電極元件,其中之各者經安置成與該第二片電接觸;及 電絕緣及熱傳導的第一材料條帶,其安置於該第一片與該第二片之間,其中該第一材料條帶經定位成與該第一片及該第二片兩者熱接觸。
- 如請求項1之電極組裝件,其中該第一材料條帶包含經塗佈石墨。
- 如請求項1之電極組裝件,其中該第一材料條帶寬度小於2 mm。
- 如請求項1之電極組裝件,其中該第一片包含合成石墨片、熱解石墨片、石墨化聚合物膜片或由壓縮高純度剝離礦物石墨製成之石墨箔片,且其中該第二片包含合成石墨片、熱解石墨片、石墨化聚合物膜片或由壓縮高純度剝離礦物石墨製成之石墨箔片。
- 如請求項1之電極組裝件,其進一步包含: 第一皮膚相容性導電材料層,其安置於該第一片之該前側上;及 第二皮膚相容性導電材料層,其安置於該第二片之該前側上。
- 如請求項1之電極組裝件,其中存在至少兩個第一電極元件,其中這些第一電極元件中之各者包含各別的第一金屬層及安置於各別的該第一金屬層上之各別的第一介電層,且其中這些第一介電層中之各者經安置成與該第一片電接觸且位於該第一片後方,且 其中存在至少兩個第二電極元件,其中這些第二電極元件中之各者包含各別的第二金屬層及安置於各別的該第二金屬層上之各別的第二介電層,且其中這些第二介電層中之各者經安置成與該第二片電接觸且位於該第二片後方。
- 如請求項6之電極組裝件,其中這些第一介電層中之各者及這些第二介電層中之各者包含具有至少10之介電常數的聚合物層。
- 如請求項6之電極組裝件,其中這些第一介電層中之各者與該第一片之間的該電接觸是使用第一導電凝膠或導電黏著劑層來實施,且 其中這些第二介電層中之各者與該第二片之間的該電接觸是使用第二導電凝膠或導電黏著劑層來實施。
- 如請求項1之電極組裝件,其中存在至少兩個第一電極元件,且其中這些第一電極元件中之各者包含經安置成與該第一片電接觸之各別的第一金屬層,且 其中存在至少兩個第二電極元件,且其中這些第二電極元件中之各者包含經安置成與該第二片電接觸之各別的第二金屬層。
- 如請求項1之電極組裝件,其中存在至少兩個第一電極元件及至少兩個第二電極元件,且其中該電極組裝件進一步包含: 複數個第一金屬導體,其中之各者經安置成僅與這些第一電極元件中之單個對應的第一電極元件電接觸;及 複數個第二金屬導體,其中之各者經安置成僅與這些第二電極元件中之單個對應的第二電極元件電接觸。
- 如請求項1之電極組裝件,其中存在至少兩個第一電極元件及至少兩個第二電極元件,且其中該電極組裝件進一步包含: 至少一個第一金屬導體,其經配置以電連接所有這些第一電極元件;及 至少一個第二金屬導體,其經配置以電連接所有這些第二電極元件。
- 如請求項1之電極組裝件,其進一步包含線圈,其中來自主導體電源之能量藉由該線圈轉移且局部儲存於電容器上,以便在為控制器或電路抑或產生與溫度量測相關之數位資料的構件供電時再使用。
- 如請求項1之電極組裝件,其中存在至少兩個第一電極元件及至少兩個第二電極元件,且其中該電極組裝件進一步包含: 第三片導電非等向性材料,所述第三片具有前側及前表面以及後側及後表面,其中該第三片經定位成鄰近於該第二片而不碰到該第二片且不碰到該第一片; 複數個第三電極元件,其中之各者經安置成與該第三片電接觸;及 電絕緣及熱傳導的第二材料條帶,其安置於該第二片與該第三片之間,其中該第二材料條帶經定位成與該第二片及該第三片兩者熱接觸。
- 如請求項13之電極組裝件,其進一步包含: 複數個第一金屬導體,其中之各者經安置成僅與這些第一電極元件中之單個相應的第一電極元件電接觸; 複數個第二金屬導體,其中之各者經安置成僅與這些第二電極元件中之單個相應的第二電極元件電接觸;及 複數個第三金屬導體,其中之各者經安置成僅與這些第三電極元件中之單個相應的第三電極元件電接觸。
- 如請求項13之電極組裝件,其進一步包含: 第一皮膚相容性導電材料層,其安置於該第一片之該前側上; 第二皮膚相容性導電材料層,其安置於該第二片之該前側上;及 第三皮膚相容性導電材料層,其安置於該第三片之該前側上, 其中該第一材料條帶包含經塗佈石墨,且 其中該第二材料條帶包含經塗佈石墨。
- 一種計劃使用交流電場治療個體身體中之目標區域的方法,該方法包含: 在該個體身體上或中,將N個電極元件之第一集合定位於該目標區域之第一側上,其中該N個電極元件中之各者經安置成與相應的導電非等向性材料之片電接觸,且其中N為至少4; 在該個體身體上或中,將M個電極元件之第二集合定位於該目標區域之第二側上,其中該M個電極元件中之各者經安置成與相應的導電非等向性材料之片電接觸,且其中M為至少4,且其中該第二側與該第一側相對; 在第一時間窗期間依序量測該第一集合中之該N個電極元件中之各者與該第二集合中之該M個電極元件中之各者之間的各別阻抗或電導; 基於阻抗或電導量測結果計算對應於該N個電極元件之該第一集合與該M個電極元件之該第二集合之間的部位之至少27個立體像素中之各者處的第一阻抗或電導;及 基於這些立體像素之這些第一阻抗或電導而產生用於用交流電場來治療該目標區域之計劃。
- 如請求項16之方法,其中複數個電絕緣及熱傳導材料條帶安置於該導電非等向性材料之鄰近片之間,且其中這些條帶中之各者經定位成與這些鄰近片熱接觸。
- 如請求項17之方法,其中該導電非等向性材料之這些片中的各者包含合成石墨、熱解石墨、石墨化聚合物膜或由壓縮高純度剝離礦物石墨製成之石墨箔。
- 如請求項17之方法,其進一步包含在產生該計劃之該步驟之後,在該第一集合中之複數個這些電極元件與該第二集合中之複數個這些電極元件之間施加交流電壓以便在該目標區域中誘發電場。
- 如請求項17之方法,其中該計劃包含產生將電極元件之至少一個集合移動至該個體身體上或中之不同位置的建議。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US202263357111P | 2022-06-30 | 2022-06-30 | |
US63/357,111 | 2022-06-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202417078A true TW202417078A (zh) | 2024-05-01 |
Family
ID=87378198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW112124336A TW202417078A (zh) | 2022-06-30 | 2023-06-29 | 用於施加腫瘤治療電場的包括多個熱連接但電隔離的石墨片之電極組裝件 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240001111A1 (zh) |
TW (1) | TW202417078A (zh) |
WO (1) | WO2024003791A1 (zh) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6532379B2 (en) * | 1995-05-04 | 2003-03-11 | Robert A. Stratbucker | Bio-electic interface adapter with twelve-lead ECG capability and provision for defibrillation |
CA2594231C (en) * | 2004-12-27 | 2016-04-19 | Standen Ltd. | Treating a tumor or the like with electric fields at different orientations |
KR20140099716A (ko) * | 2013-02-04 | 2014-08-13 | 삼성전자주식회사 | 센서플랫폼 및 그의 제조 방법 |
JP7055906B2 (ja) | 2018-07-03 | 2022-04-18 | エドウィン・チャン | 細胞膜透過性を増加させるための交流電界の使用 |
EP3892219B1 (en) | 2018-08-23 | 2022-06-01 | Novocure GmbH | Using alternating electric fields to increase permeability of the blood brain barrier |
JP6718183B1 (ja) * | 2019-06-24 | 2020-07-08 | 株式会社アイ・メデックス | 電子回路基板を備えた生体電極 |
US20210299439A1 (en) * | 2020-03-31 | 2021-09-30 | Novocure Gmb | Methods, systems, and apparatuses for guiding transducer placements for tumor treating fields |
US20220148171A1 (en) * | 2020-11-06 | 2022-05-12 | Novocure Gmbh | Methods and apparatuses for determining transducer locations to generate tumor treating fields |
-
2023
- 2023-06-29 TW TW112124336A patent/TW202417078A/zh unknown
- 2023-06-29 WO PCT/IB2023/056720 patent/WO2024003791A1/en unknown
- 2023-06-29 US US18/215,891 patent/US20240001111A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2024003791A1 (en) | 2024-01-04 |
US20240001111A1 (en) | 2024-01-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230043071A1 (en) | Electrode Assembly for Applying Tumor Treating Fields (TTFields) that Include a Sheet of Graphite | |
JP2024506311A (ja) | 個別に調節可能な活性領域を有する電極素子のセットで腫瘍治療電場(TTFields)を送達するためのアレイ | |
US20230149704A1 (en) | Electrode Assembly with Non-Hydrogel Conductive Adhesive Layer and Methods of Applying Tumor Treating Fields Using Same | |
TW202417078A (zh) | 用於施加腫瘤治療電場的包括多個熱連接但電隔離的石墨片之電極組裝件 | |
JP2024530330A (ja) | 異方性材料層と導電性接着複合材を含む皮膚接触層とを含む電極アセンブリ | |
WO2015122014A1 (ja) | 電気温熱治療器用パッド | |
CN117642208A (zh) | 用于施加包括石墨片的肿瘤治疗场(ttfield)的电极组合件 | |
TW202419117A (zh) | 可撓性電極陣列 | |
US20240100321A1 (en) | Electrode Assembly With Filler Structure Between Electrode Elements | |
US20230310850A1 (en) | Devices, Systems, And Methods For Applying Tumor-Treating Fields | |
CN112755385A (zh) | 一种用于缺损颅骨的电极 | |
TW202417077A (zh) | 包括耦合至異向性層的介電層之設備 | |
US20230241374A1 (en) | Electrode Assembly with a Skin Contact Layer Comprising a Conductive Adhesive Composite, and Systems and Methods of Applying Tumor Treating Fields Using Same | |
JP2024538233A (ja) | 非ヒドロゲル導電性接着剤層を有する電極アセンブリおよびそれを腫瘍治療場に印加する方法 | |
TW202332482A (zh) | 用於移除和更換電極陣列的傳導黏著劑層的系統和方法 | |
CN118201673A (zh) | 包括各向异性材料层和包括导电粘合剂复合材料的皮肤接触层的电极组合件 | |
US20230310849A1 (en) | Delivering Tumor Treating Fields (TTFields) Using Implanted Sheets of Graphite | |
TW202306604A (zh) | 具有用以減少在將腫瘤治療場傳遞至受試者身體時的邊緣效應之電極元件間距的傳感器設備 | |
JP6268200B2 (ja) | 電気温熱治療器用パッドの通電及び加熱システム | |
CN117615815A (zh) | 使用电容器来调节用于施加肿瘤治疗场(ttfield)的换能器阵列中的电流 | |
JP2004290587A (ja) | 高圧電位治療器用通電マット |