植入式目标电场递送装置

文档序号:1880730 发布日期:2021-11-26 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 植入式目标电场递送装置 (Implantable target electric field delivery device ) 是由 衷兴华 汪龙 杨克 于 2021-08-25 设计创作,主要内容包括:本申请提供了一种植入式目标电场递送装置,被配置为植入人体内,包括:多组电极组件对、多个温度检测部件、脉冲电压发生器和控制器;每组电极组件对包括成对设置的两个电极组件;温度检测部件用于检测对应的电极组件附近的人体组织温度;脉冲电压发生器用于向各电极组件对输送脉冲电压;控制器分别与脉冲电压发生器和温度检测部件电连接,用于根据检测到的电极组件附近的人体组织温度调整脉冲电压。通过整体植入人体内的方式,可以避免线缆与皮肤接触,同时利用温度检测部件实时检测电极组件附近的人体组织温度,提升了人体治疗舒适性;采用脉冲电压替代交流电压,提升了目标电场对病变细胞的破坏或者分裂抑制的效果。(The present application provides an implantable target electric field delivery device configured to be implanted within a human body, comprising: the device comprises a plurality of groups of electrode component pairs, a plurality of temperature detection components, a pulse voltage generator and a controller; each set of electrode assembly pairs comprises two electrode assemblies arranged in pairs; the temperature detection component is used for detecting the temperature of human tissue near the corresponding electrode component; the pulse voltage generator is used for transmitting pulse voltage to each electrode component pair; the controller is electrically connected with the pulse voltage generator and the temperature detection part respectively and is used for adjusting the pulse voltage according to the detected temperature of the human tissue near the electrode assembly. The temperature detection component is used for detecting the temperature of human tissue near the electrode component in real time, so that the treatment comfort of the human body is improved; the pulse voltage is adopted to replace the alternating voltage, so that the damage or the division inhibition effect of the target electric field on the pathological cells is improved.)

植入式目标电场递送装置

技术领域

本申请涉及医疗器材技术领域,具体而言,本申请涉及一种植入式目标电场递送装置。

背景技术

电场治疗是一种通过便携式、无创的医疗器械实施的疗法,其原理是通过低强度、中频的设计电场,作用于增殖病变细胞的微管蛋白,干扰病变细胞的有丝分裂,使受影响的病变细胞凋亡并抑制病变细胞生长。

使用可植入电极的治疗方法中,每个换能器阵列通过相对长且庞大的导体电缆连接到电缆盒交流(A/C)电压发生器,该导体电缆通过手术切口或端口与植入体内(例如:头皮与头骨之间的区域)的换能器阵列连接,但是使用多根导体电缆会使系统笨重,不方便病人移动位置;此外,导体电缆穿过人的皮肤进入体内,增加了感染的风险。

发明内容

本申请针对现有方式的缺点,提出一种植入式目标电场递送装置,用以解决现有植入电极容易增加感染风险且交流电压频率单一的技术问题。

本申请实施例提供了一种植入式目标电场递送装置,被配置为植入人体内,包括:多组电极组件对、多个温度检测部件、脉冲电压发生器和控制器。所述多组电极组件对用于按照预设方式布置在人体内的目标部位,每组所述电极组件对包括成对设置的两个电极组件;所述温度检测部件与所述电极组件一一对应,用于检测对应的所述电极组件附近的人体组织温度;所述脉冲电压发生器与多组所述电极组件对电连接,用于向各所述电极组件对输送脉冲电压;所述控制器分别与所述脉冲电压发生器和所述温度检测部件电连接,用于根据检测到的所述电极组件附近的人体组织温度调整所述脉冲电压,以在多组所述电极组件对之间形成包围目标组织的目标电场。

可选地,所述电极组件为具有生物相容性的植入式电极片。

可选地,所述植入式电极片包括:柔性承载主体、多个柔性电极片和柔性导线;所述柔性承载主体的材料具有生物相容性;多个所述柔性电极片设置在所述柔性主体上,用于产生目标电场;所述柔性导线与所述柔性电极片连接,用于传导电信号。

可选地,所述柔性电极片包括柔性导电层以及包覆在所述柔性导电层表面的柔性介电层,所述柔性介电层的材料具有生物相容性。

所述柔性导电层的材料包括金属、石墨烯、导电性金属氧化物或导电高分子聚合物。

可选地,所述温度检测部件包括至少一个温度传感器,所述温度传感器附着在所述柔性承载主体表面,且与所述柔性电极片位于同一侧。

可选地,每个所述植入式电极片上设有多个所述温度传感器;多个所述柔性电极片在所述柔性承载主体表面呈线性阵列排布,所述温度传感器设置在连接每一行或者每一列所述柔性电极片的所述柔性导线远离所述柔性承载主体的一侧。

可选地,所述控制器集成于所述脉冲电压发生器中,所述脉冲电压发生器的外表面包覆有一层具有生物相容性的硅胶层。

可选地,所述植入式目标电场递送装置具有如下技术特征:

所述植入式电极片的长度为3~9cm、宽度为1~3cm、厚度为0.1~0.5cm;

所述柔性导线的直径为0.01~0.05cm;

所述脉冲电压发生器的长度为5~10cm、宽度为2~5cm、厚度为1~2cm;

所述控制器的长度为3~5cm、宽度为2~3cm、厚度为1~2cm。

可选地,所述植入式目标电场递送装置还包括电池,所述电池被配置为向所述脉冲电压发生器供电。

可选地,所述电池的外表面包覆有一层具有生物相容性的硅胶层。

可选地,所述脉冲电压发生器包括电源安装部位,所述电池可拆卸地安装在所述电源安装部位。

可选地,所述电池包括无线充电模块和充电电池本体,所述充电电池本体通过所述无线充电模块与外部的无线充电器配对充电。

本申请各实施例至少具有以下技术效果:

本申请实施例提供的植入式目标电场递送装置,通过整体植入人体内的方式,可以避免线缆与皮肤接触,同时利用温度检测部件实时检测电极组件附近的人体组织温度,提升了人体治疗舒适性;采用脉冲电压替代交流电压,提升了目标电场对病变细胞的破坏或者分裂抑制的效果。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1为本申请实施例提供的一种植入式目标电场递送装置的电路连接示意图;

图2为本申请实施例提供的一种植入式目标电场递送装置的结构示意图;

图3为本申请实施例提供的一种植入式目标电场递送装置的电极组件的结构示意图。

图中:

100-电极组件对;110-电极组件;111-柔性承载主体;112-柔性电极片;113-柔性导线;

200-脉冲电压发生器;

300-控制器;

400-温度检测部件;410-温度传感器;

500-电池。

具体实施方式

下面详细描述本申请,本申请的实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外,如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的,则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解,除非特意声明,这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是,本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解,当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时,它可以直接连接或耦接到其他元件,或者也可以存在中间元件。此外,这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

本申请实施例提供了一种植入式目标电场递送装置,该植入式目标电场递送装置被配置为植入人体内,根据病灶位置的不同,可以利用外科手术的方式将植入式目标电场递送装置安装到人体内的目标部位(病灶部位),整个安装过程类似于安装心脏支架的过程。

结合图1和图2所示,植入式目标电场递送装置包括:多组电极组件对100、多个温度检测部件400、脉冲电压发生器200和控制器300。

具体地,多组电极组件对100用于按照预设方式布置在人体内的目标部位,每组电极组件对100均包括成对设置的两个电极组件110,每组电极组件对100通过两个电极组件110形成电场,多组电极组件110根据目标部位的具体情况来设置电极组件110的分布位置。温度检测部件400与电极组件110一一对应,即每个电极组件110都设置有一个温度检测部件400,温度检测部件400可以单独设置,例如:温度检测部件400布置在电极组件110靠近目标组织的一侧或者位于电极组件110的附近(可设置一定的距离范围);温度检测部件400也可以固定在电极组件110上,通过该温度检测部件400检测对应的电极组件110附近的人体组织温度(一般小于40℃),防止温度过高带来的不适。

本实施例中,脉冲电压发生器200与多组电极组件对100电连接,脉冲电压发生器200用于向各电极组件对100输送脉冲电压。脉冲电压发生器200可以为多组电极组件对100提供脉冲电压源,相较于交流电压而言(一般为单一频率),脉冲电压源可以形成多个不同的频率,使得与脉冲电压源相连的多个电极组件对100之间形成方向变化更加复杂的电场,进而提升电场对病变细胞的破坏或者分裂抑制的效果。

进一步地,控制器300与电极组件对100、脉冲电压发生器200以及温度检测部件400均电连接,控制器300可以获取温度传感器410检测到的电极组件110附近的人体组织温度,并且根据检测到的电极组件110附近的人体组织温度调整脉冲电压的大小和/或方向,保证在多组电极组件对100之间形成包围目标组织的目标电场,通过该目标电场干扰细胞纺锤丝的断裂从而抑制病变细胞的分裂,以实现对目标组织中的病变细胞的破坏或者分裂抑制。

可选地,本实施例中目标电场的频率范围为50千赫兹~500千赫兹;场强范围0.1V/cm~10V/cm。

本实施例提供的植入式目标电场递送装置,通过整体植入人体内的方式,可以避免线缆与皮肤接触,同时利用温度检测部件400实时检测电极组件110附近的人体组织温度,提升了人体治疗舒适性;采用脉冲电压替代交流电压,提升了目标电场对病变细胞的破坏或者分裂抑制的效果。

可选地,控制器300可以是CPU(Central Processing Unit,中央处理器),通用处理器,DSP(Digital Signal Processor,数据信号处理器),ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit,专用集成电路),FPGA(Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框,模块和电路。控制器300也可以是实现计算功能的组合,例如包含一个或多个微处理器组合,DSP和微处理器的组合等。

在一些可选的实施例中,由于植入式目标电场递送装置被植入人体内,为了进一步提升人体舒适性,电极组件110采用具有生物相容性的植入式电极片,从而降低了患者被感染的风险。

可选地,如图3所示,具有生物相容性的植入式电极片包括:柔性承载主体111、多个柔性电极片112以及连接各柔性电极片112的柔性导线113。其中,柔性电极片112附着在柔性承载主体111表面或者嵌入在柔性承载主体111内,保证成对的电极组件110中的柔性电极片112能够产生目标电场即可。

具体地,柔性承载主体111为植入式电极片的主体,用于支撑柔性电极片112,柔性承载主体111采用具有生物相容性的硅胶层。柔性电极片112的材料包括钛、铂、金、钽、铌、锆、铬或黄金等纯金属材料,也可以是一些合金材料,例如:医用不锈钢、钴基合金、钛基合金或铂合金等。

进一步地,柔性电极片112包括柔性导电层和包覆在柔性导电层表面的柔性介电层(图3中未示出)。柔性介电层的材料具有生物相容性,柔性介电层可以耦合成电容。

可选地,柔性导电层的材料包括金属、石墨烯、导电性金属氧化物或导电高分子聚合物。

可选地,柔性介电层的材料包括:生物相容性聚合物和填料Ba1-xSRxTiO3,填料分散于生物相容性聚合物中;其中,R选自镍、锌、锰或者铁中的一种。

同一柔性承载主体111上的各柔性电极片112通过柔性导线113与脉冲电压发生器200电连接,用于传导电信号。柔性导线113包裹有一层具有生物相容性的绝缘材料(图3中未示出),绝缘材料包括硅氧烷聚合物和/或硅氧烷低聚物。

本实施例中的电极组件110具有生物相容性,该电极组件110被植入到人体内的目标区域后,不与人体组织产生不良反应,降低了患者被感染的风险。

可选地,如图3所示,温度检测部件400包括至少一个温度传感器410,温度传感器410附着在柔性承载主体111表面,且与柔性电极片112位于同一侧。

本实施例中,温度传感器410可以采用热敏电阻,热敏电阻的表面也可以包裹有一层具有生物相容性的柔性介电层,在不影响热敏电阻检测效果的同时,避免热敏电阻直接与人体组织直接接触。

进一步地,温度传感器410与柔性电极片112位于同一侧,二者均朝向肿瘤区域的目标组织,通过温度传感器410检测的人体组温度来调整脉冲电压发生器200的参数,以保证人体目标组织周围形成包围目标组织的目标电场,通过该目标电场干扰细胞纺锤丝的断裂从而抑制病变细胞的分裂,以实现对目标组织中的病变细胞的破坏或者分裂抑制。

可选地,继续参阅图3,为了提升温度检测部件400对人体组织温度的检测精度,每个植入式电极片上设有多个温度传感器410;多个柔性电极片112在柔性承载主体111表面呈线性阵列排布,温度传感器410设置在连接每一行或者每一列柔性电极片112的柔性导线113远离柔性承载主体111的一侧。

示例性的,图3中柔性承载主体111上的柔性电极片112为3(沿水平方向设定为行)×6(沿竖直方向设定为列)的线性阵列排布,每一行的柔性电极片112由柔性导线113串联,连接每一行的柔性电极片112的柔性导线113表面设置有一个温度传感器410,该温度传感器410具体设置在同一行两个相邻柔性电极片112之间的柔性导线表面,温度传感器410与柔性导线113之间由具有生物相容性的绝缘材料隔开,实现绝缘。每一行的柔性电极片112通过柔性导线113电连接,然后与脉冲电压发生器200电连接。

在一个可选的实施例中,为了减小整个植入式目标电场递送装置的体积,可以将控制器300集成于脉冲电压发生器200中,通过脉冲电压发生器200中的控制器300对温度传感器410检测的温度进行处理,从而调整脉冲电压发生器200输出的脉冲电流的大小和/或方向,在电极组件110产生肿瘤治疗电场的同时合理控制发热量,从而提升人体的舒适性和治疗效果。

进一步地,脉冲电压发生器200的外表面包覆有一层具有生物相容性的硅胶层,利用硅胶层对脉冲电压发生器200进行保护,防止脉冲电压发生器200与人体组织产生反应,降低了被感染的风险。

可选地,为了严格控制植入式目标电场递送装置的总尺寸,以便于植入人体内,本实施例中的植入式电极片的长度为3cm~9cm(单位:厘米)、宽度为1cm~3cm、厚度为0.1cm~0.5cm。

可选地,柔性导线113的直径为0.01cm~0.05cm。

可选地,脉冲电压发生器200的长度为5cm~10cm、宽度为2cm~5cm、厚度为1cm~2cm。

可选地,控制器300的长度为3cm~5cm、宽度为2cm~3cm、厚度为1cm~2cm。

在一个可选的实施例中,继续参阅图2,植入式目标电场递送装置还包括电池500,电池500被配置为向脉冲电压发生器200供电,由于控制器300与脉冲电压发生器200电连接,电池500同时也同时向控制器300供电。

本实施例中,植入式目标电场递送装置采用电池500进行供电,可以将整个装置植入人体内,从而缩小整个装置的体积,并且避免线缆穿过人体皮肤而增加感染风险。

可选地,电池500的外表面包覆有一层具有生物相容性的硅胶层,仅电池500的正极和负极区域露出即可。利用硅胶层对电池500起到保护作用,尽量避免电池500与人体组织接触接触后产生不良反应。

可选地,本实施例中的脉冲电压发生器200包括电源安装部位(类似于电池盒),电池500可拆卸地安装在电源安装部位的位置,方便更换和维护。同时,当控制器300也内置于脉冲电压发生器200时,无需额外的导线,可直接在脉冲电压发生器200内部实现电池500向控制器300供电。

可选地,本实施例中的电池500包括:无线充电模块和充电电池本体,充电电池本体通过无线充电模块与外部的无线充电器配对充电。植入式目标电场递送装置采用可无线充电的电池,可以减少电池500的更换频率,避免频繁植入和取出植入式目标电场递送装置,进一步降低对人体组织的感染风险。

应用本申请实施例,至少能够实现如下有益效果:

1、通过整体植入人体内的方式,可以避免线缆与皮肤接触,同时利用温度检测部件实时检测电极组件附近的人体组织温度,提升了人体治疗舒适性;采用脉冲电压替代交流电压,提升了目标电场对病变细胞的破坏或者分裂抑制的效果。

2、具有生物相容性的电极组件被植入到人体内的目标区域后,不与人体组织产生不良反应,降低了患者被感染的风险。

3、每个植入式电极片上设有多个温度传感器;多个柔性电极片在柔性承载主体表面呈线性阵列排布,温度传感器位于每一行或者每一列柔性电极片覆盖的区域,可以提升温度检测部件对人体组织温度的检测精度。

4、为了减小整个植入式目标电场递送装置的体积,可以将控制器集成于脉冲电压发生器中,通过脉冲电压发生器中的控制器对温度传感器检测的温度进行处理,从而调整脉冲电压发生器输出的脉冲电流的大小和/或方向,在电极组件产生肿瘤治疗电场的同时合理控制发热量,从而提升人体的舒适性和治疗效果。

5、脉冲电压发生器的外表面包覆有一层具有生物相容性的硅胶层,利用硅胶层对脉冲电压发生器进行保护,防止脉冲电压发生器与人体组织产生反应,降低了被感染的风险。

6、植入式目标电场递送装置采用电池进行供电,可以将整个装置植入人体内,从而缩小整个装置的体积,并且避免线缆穿过人体皮肤而增加感染风险。

7、电池的外表面包覆有一层具有生物相容性的硅胶层,仅电池的正极和负极区域露出即可,利用硅胶层对电池起到保护作用,尽量避免电池与人体组织接触接触后产生不良反应。

8、电池可拆卸地安装在电源安装部位的位置,方便更换和维护。同时,当控制器也内置于脉冲电压发生器时,无需额外的导线,可直接在脉冲电压发生器内部实现电池对控制器的供电。

9、植入式目标电场递送装置采用可无线充电的电池,可以减少电池的更换频率,避免频繁植入和取出植入式目标电场递送装置,进一步降低对人体组织的感染风险。

本技术领域技术人员可以理解,本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地,具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地,现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

应该理解的是,虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,其可以以其他的顺序执行。而且,附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,其执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

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