目标电场的发生装置及控制方法与流程

1.本技术涉及医疗领域，具体而言，本技术涉及一种目标电场的发生装置及控制方法。


背景技术：

2.通常肿瘤的快速增长，尤其是恶性肿瘤，是相比正常组织细胞相对频繁的细胞分裂或增殖的结果。
3.现有的用于破坏病变细胞或者抑制病变细胞分裂的装置中，通常采用两组电极对，在两组电极对上交替产生电场，由于电场方向被固定，有些目标生物组织区域可能没有被覆盖到，限制了治疗效果。


技术实现要素：

4.本技术针对现有方式的缺点，提出一种目标电场的发生装置及控制方法，用以解决现有技术存在电场方向被固定而导致的目标生物组织区域可能没有被覆盖到的技术问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种目标电场的发生装置，包括：
6.至少两组电极对，用于按照设计方式设置于目标生物组织处；
7.电信号发生电路，与至少两组电极对电连接，用于向各组电极对输出电信号；
8.控制电路，与电信号发生电路、至少两组电极对电连接，用于控制电信号，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，使得各组电极对形成至少包围目标生物组织的目标电场。
9.在一个可能的实现方式中，控制电路还用于控制输出给各组电极对的电信号的相位，使得各组电极对接收到的电信号存在相位差。
10.在一个可能的实现方式中，相邻两组电极对接收到的电信号的相位差为360:2n，n为不小于2的整数。
11.在一个可能的实现方式中，控制电路还用于控制输出给每组电极对的电信号的电压，使得每组电极对形成的电场达到设计电场强度。
12.在一个可能的实现方式中，所述目标电场的发生装置还包括下述至少一项：
13.控制电路还用于周期性的控制各组电极对对应的电信号的相位，使得目标电场的方向沿逆时针或顺时针变化；
14.将调整相位和/或强度后的各电信号同时输送至各组电极对，使得各组电极对同时产生电场。
15.在一个可能的实现方式中，电信号发生电路包括：
16.交流电信号发生电路，用于产生交流电信号；或者，
17.脉冲电信号发生电路，用于产生脉冲电信号。
18.在一个可能的实现方式中，至少两组电极对包括：第一组电极对和第二组电极对；
19.第一组电极对和第二组电极对，按照设计方位设置于目标生物组织的周围；
20.控制电路包括：第一控制子电路和第二控制子电路；
21.第一控制子电路控制传输至第一组电极对的电信号的电压大小和相位，使得第一组电极对产生的第一电场达到第一设计电场强度和第一设计电场方向；
22.第二控制子电路控制传输至第二组电极对的电信号的电压大小和相位，使得第二组电极对产生的第二电场达到第二设计电场强度和第二设计电场方向。
23.在一个可能的实现方式中，第一电场的强度和第二电场的强度均在0伏特每厘米以上，且在10伏特每厘米以下；
24.第一电场的方向与第二电场的方向垂直；
25.第一电场和第二电场耦合后的强度在2伏特每厘米以上，且在伏特每厘米以下；
26.第一电场和第二电场耦合后的电场方向在0
°
以上且在360
°
以下。
27.第二方面，本技术实施例提供了一种目标电场的控制方法，应用于第一方面的目标电场的发生装置，包括：
28.对电信号发生电路向至少两组电极对输出的电信号进行控制，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，使得各组电极对形成至少包围目标生物组织的目标电场；发生装置包括电连接的电信号发生电路和至少两组电极对。
29.在一个可能的实现方式中，对电信号发生电路向至少两组电极对输出的电信号进行控制，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，使得各组电极对形成至少包围目标生物组织的目标电场，包括：
30.控制输出给各组电极对的电信号的相位，使得各组电极对接收到的电信号存在相位差。
31.在一个可能的实现方式中，对电信号发生电路向至少两组电极对输出的电信号进行控制，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，使得各组电极对形成至少包围目标生物组织的目标电场，包括：
32.控制输出给每组电极对的电信号的电压大小，使得每组电极对形成的电场达到设计电场强度。
33.在一个可能的实现方式中，对电信号发生电路向至少两组电极对输出的电信号进行控制，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，使得各组电极对形成至少包围目标生物组织的目标电场，包括下述至少一项：
34.对各组电极对对应的电信号的相位进行周期性的控制，使得目标电场的方向沿逆时针或顺时针变化；
35.将调整相位和/或强度后的各电信号同时输送至各组电极对，使得各组电极对同时产生电场，电信号包括：交流电信号或脉冲电信号。
36.本技术实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：
37.(1)本技术实施例提供的目标电场的发生装置及控制方法，通过控制电路可以控制电信号发生电路向至少两组电极对输出的电信号，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，进而得到多个不同方向上的电场，使得各组电极对矢量化的各方向的电场叠加形成的目标电场的方向可以变化，例如目标电场可以是一个旋转电场，使得目标生物组织区域
能够被方向可变的目标电场全面扫描覆盖到，提高了对目标生物组织的治疗效果。
38.(2)当每组电极对的电场的强度可以调整时，各电场矢量叠加而成的目标电场的强度也是可调的，进而可以基于目标生物组织的实际情况调整不同的目标电场强度，例如，可以根据病变细胞分裂的程度，调整不同的电场强度，以避免损坏健康细胞。
39.本技术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，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
40.本技术上述的和/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：
41.图1为本技术实施例提供的一种目标电场的发生装置的框架示意图；
42.图2为本技术实施例提供的另一种目标电场的发生装置的框架示意图；
43.图3为本技术实施例提供的两组电极对同时具有电场的结构示意图；
44.图4为本技术实施例提供的目标电场的控制方法的流程示意图。
45.附图标记：
[0046]1‑
至少两组电极对，11
‑
第一组电极对，12
‑
第二组电极对；
[0047]2‑
电信号发生电路；
[0048]3‑
控制电路，31
‑
第一控制子电路，32
‑
第二控制子电路。
具体实施方式
[0049]
下面详细描述本技术，本技术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技术的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。
[0050]
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)，具有与本技术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。
[0051]
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，本技术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。
[0052]
本技术的发明人进行研究发现，现有用于破坏病变细胞或者抑制病变细胞分裂的装置中，一般使用电场强度范围在1v/cm～10v/cm(伏特每厘米)，电场的频率范围在50khz～500khz(千赫兹)之间的电场作用于目标生物组织区域，并且当多于一个电场方向被使用
的时候(例如，当在电场彼此方向相差大约90
°
的两个或者三个方向之间转换电场的时候)，这些电场用于破坏病变细胞或者抑制病变细胞分裂的效果增加。这些交变电场在本技术中被称为是肿瘤处理场(tumor treating field))或者tt场。tt场能够阻止快速增殖的活性细胞(例如癌症细胞)增殖和破坏该活性细胞。
[0053]
现有的用于破坏病变细胞或者抑制病变细胞分裂的装置中，通常采用两组电极对，在两组电极对上交替产生电场，由于电场方向被固定，有些目标生物组织区域可能没有被覆盖到，限制了治疗效果。
[0054]
本技术提供的目标电场的发生装置及控制，旨在解决现有技术的如上技术问题。
[0055]
下面以具体地实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本技术的实施例进行描述。
[0056]
本技术实施例提供了一种目标电场的发生装置，图1示出了该目标电场的发生装置的框架示意图，该目标电场的发生装置包括：至少两组电极对1、电信号发生电路2和控制电路3。
[0057]
具体的，至少两组电极对1用于按照设计方式设置于目标生物组织处；电信号发生电路2与至少两组电极对1电连接，用于向各组电极对输出电信号；图中n为不小于2的整数；控制电路3与电信号发生电路2、至少两组电极对1电连接，用于控制电信号，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，使得各组电极对形成至少包围目标生物组织的目标电场。其中，目标生物组织包括人体、动物体等。
[0058]
可选地，至少两组电极对1包括至少两组电极贴片对，至少两组电极贴片对可以按照设计方式贴设于人体或动物体目标部位。
[0059]
可选地，控制电路3包括至少两个控制子电路，至少两个控制子电路与至少两组电极对1一一对应电连接。
[0060]
可选地，控制电路3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 specific integrated 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技术公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。控制电路3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。
[0061]
本技术实施例提供的目标电场的发生装置，通过控制电路3可以控制电信号发生电路2向至少两组电极对1输出的电信号，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，进而得到多个不同方向上的电场，使得各组电极对矢量化的各方向的电场叠加形成的目标电场的方向可以变化，例如目标电场可以是一个旋转电场，使得目标生物组织区域能够被方向可变的目标电场全面扫描覆盖到，提高了对目标生物组织的治疗效果。即提高了tt场能够阻止快速增殖的活性细胞(例如癌症细胞)增殖和破坏该活性细胞的治疗效果。
[0062]
同时当每组电极对的电场的强度可以调整时，各电场矢量叠加而成的目标电场的强度也是可调的，进而可以基于目标生物组织的实际情况调整不同的目标电场强度，例如，可以根据病变细胞分裂的程度，调整不同的电场强度，以避免损坏健康细胞。
[0063]
在一些实施例中，控制电路3还用于控制输出给各组电极对的电信号的相位，使得各组电极对接收到的电信号存在相位差。
[0064]
在一些实施例中，相邻两组电极对接收到的电信号的相位差为360:2n，n为不小于2的整数。
[0065]
示例性地，当n为2时，则相邻两组电极对接收到的电信号的相位差为90
°
。
[0066]
示例性地，当n为3时，则相邻两组电极对接收到的电信号的相位差为60
°
。
[0067]
在一些实施例中，控制电路3还用于控制输出给每组电极对的电信号的电压，使得每组电极对形成的电场达到设计电场强度。
[0068]
在一些实施例中，目标电场的发生装置还包括下述至少一项：
[0069]
控制电路3还用于周期性的控制各组电极对对应的电信号的相位，使得目标电场的方向沿逆时针或顺时针变化。
[0070]
将调整相位和/或强度后的各电信号同时输送至各组电极对，使得各组电极对同时产生电场。
[0071]
本技术实施例提供的目标电场的发生装置，通过控制电路3可以控制电信号发生电路2向至少两组电极对1输出的电信号，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，进而得到多个不同方向上的电场，使得各组电极对矢量化的各方向的电场叠加形成的目标电场的方向可以变化，例如目标电场可以是一个旋转电场，使得目标生物组织区域能够被方向可变的目标电场全面扫描覆盖到，提高了对目标生物组织的治疗效果。即提高了tt场能够阻止快速增殖的活性细胞(例如癌症细胞)增殖和破坏该活性细胞的治疗效果。
[0072]
同时当每组电极对的电场的强度可以调整时，各电场矢量叠加而成的目标电场的强度也是可调的，进而可以基于目标生物组织的实际情况调整不同的目标电场强度，例如，可以根据病变细胞分裂的程度，调整不同的电场强度，以避免损坏健康细胞。
[0073]
在一些实施例中，电信号发生电路2包括：交流电信号发生电路，或者，脉冲电信号发生电路。交流电信号发生电路，用于产生交流电信号；脉冲电信号发生电路，用于产生脉冲电信号。
[0074]
可选地，当电信号发生电路2为脉冲电信号发生电路时，脉冲电信号发生电路产生的多个矢量脉冲信号可以间隔输出，即实质上多个矢量脉冲信号各自形成的电场独立存在、相互无矢量叠加；也可以同时输出，即实质上多个矢量脉冲形成的电场之间矢量叠加称为合电场，也即耦合后的电场。
[0075]
可选地，当电信号发生电路2为交流电信号发生电路时，交流电信号发生电路产生的交流电信号可以同时输出，即实质上多个交流电信号形成的电场之间矢量叠加称为合电场，也即耦合后的电场。
[0076]
在一些实施例中，如图2所示，至少两组电极对1包括：第一组电极对11和第二组电极对12；第一组电极对11和第二组电极对12，按照设计方位设置于目标生物组织的周围；控制电路3包括：第一控制子电路31和第二控制子电路32。
[0077]
第一控制子电路31控制传输至第一组电极对11的电信号的电压大小和相位，使得第一组电极对11产生的第一电场达到第一设计电场强度和第一设计电场方向。
[0078]
第二控制子电路32控制传输至第二组电极对12的电信号的电压大小和相位，使得第二组电极对12产生的第二电场达到第二设计电场强度和第二设计电场方向。
[0079]
在一些实施例中，第一电场的强度和第二电场的强度均在0伏特每厘米(v/cm)以上，且在10伏特每厘米(v/cm)以下；第一电场的方向与第二电场的方向垂直；第一电场和第二电场耦合后的强度在2伏特每厘米(v/cm)以上，且在伏特每厘米(v/cm)以下；第一电场和第二电场耦合后的电场方向在0
°
以上且在360
°
以下。
[0080]
示例性地，如图3所示，图3为本技术实施例提供的两组电极对同时具有电场的结构示意图。图3中e2为第一组电极对11产生的第一电场，e1为第二组电极对12产生的第二电场，e为第一电场e2和第二电场e1耦合后的目标电场，如表一和表二所示。图3中还示出了第一电场e2和第二电场e2的方向，以及坐标轴x轴、y轴、x轴和y轴的中央坐标原点o。
[0081]
表一：两组电极对耦合后的目标电场按照逆时针方向变化
[0082][0083]
表一中序号1，第一控制子电路31控制输出给第一组电极对11的电信号，使得第一组电极对11产生的第一电场e2的强度和方向分别为5v/cm和360
°
，第二控制子电路32控制输出给第一组电极对12产生的第二电场e1的强度和方向分别为5v/cm和270
°
，第一电场e2和第二电场e1耦合后的目标电场e的强度和方向分别为和315
°
。即通过调整第一电场e2和第二电场e1的强度和方向，从而调整了目标电场e的强度和方向，使得目标生物组织区域能够被方向可变的目标电场全面扫描覆盖到，同时第一电场e2和第二电场e1矢量叠加而成的目标电场e的强度也是可调的。
[0084]
表一中序号2
‑
9，按照上述描述依次类推，从上述表一中可知，目标电场e的方向从315
°
变化到0
°
(即表一中目标电场e分别为315
°
270
°
225
°
180
°
135
°
90
°
45
°
30 0
°
)，目标电场e实现了按照逆时针方向旋转。
[0085]
表二：两组电极对耦合后的目标电场按照顺时针方向变化
[0086][0087]
表二中序号1，第一控制子电路31控制输出给第一组电极对11的电信号，使得第一组电极对11产生的第一电场e2的强度和方向分别为5v/cm和360
°
，第二控制子电路32控制输出给第一组电极对12产生的第二电场e1的强度和方向分别为0v/cm和90
°
，第一电场e2和第二电场e1耦合后的目标电场e的强度和方向分别为5v/cm和0
°
。即通过调整第一电场e2和第二电场e1的强度和方向，从而调整了目标电场e的强度和方向，使得目标生物组织区域能够被方向可变的目标电场全面扫描覆盖到，同时第一电场e2和第二电场e1矢量叠加而成的目标电场e的强度也是可调的。
[0088]
表二中序号2
‑
9，按照上述描述依次类推，从上述表二中可知，目标电场e的方向从0
°
变化到315
°
(即表二中目标电场e分别为0
°
30
°
45
°
90
°
135
°
180
°
225
°
270
°
315
°
)，目标电场e实现了按照顺时针方向旋转。
[0089]
表一和表二仅作为示例，分别示出了目标电场e实现了按照逆时针和顺时针方向旋转。通过上表可知，通过调节两组电极对电场的强度和方向，进而得到多个不同方向上的电场，使得各组电极对矢量化的各方向的电场叠加形成的目标电场的方向可以变化，例如目标电场可以是一个旋转电场，使得目标生物组织区域能够被方向可变的目标电场全面扫描覆盖到，提高了对目标生物组织的治疗效果。即提高了tt场能够阻止快速增殖的活性细胞(例如癌症细胞)增殖和破坏该活性细胞的治疗效果。
[0090]
同时当每组电极对的电场的强度可以调整时，各电场矢量叠加而成的目标电场的强度也是可调的，进而可以基于目标生物组织的实际情况调整不同的目标电场强度，例如，可以根据病变细胞分裂的程度，调整不同的电场强度，以避免损坏健康细胞。
[0091]
基于同一发明构思，本技术实施例提供了一种目标电场的控制方法，应用于上述任一实施例的目标电场的发生装置，包括：
[0092]
对电信号发生电路2向至少两组电极对1输出的电信号进行控制，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，使得各组电极对形成至少包围目标生物组织的目标电场；发生装置包括电连接的电信号发生电路2和至少两组电极对1。
[0093]
本技术实施例提供的目标电场的控制方法，通过控制电路3可以控制电信号发生电路2向至少两组电极对1输出的电信号，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，进而得
到多个不同方向上的电场，使得各组电极对矢量化的各方向的电场叠加形成的目标电场的方向可以变化，例如目标电场可以是一个旋转电场，使得目标生物组织区域能够被方向可变的目标电场全面扫描覆盖到，提高了对目标生物组织的治疗效果。即提高了tt场能够阻止快速增殖的活性细胞(例如癌症细胞)增殖和破坏该活性细胞的治疗效果。
[0094]
同时当每组电极对的电场的强度可以调整时，各电场矢量叠加而成的目标电场的强度也是可调的，进而可以基于目标生物组织的实际情况调整不同的目标电场强度，例如，可以根据病变细胞分裂的程度，调整不同的电场强度，以避免损坏健康细胞。
[0095]
在一些实施例中，如图4所示，对电信号发生电路2向至少两组电极对1输出的电信号进行控制，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，使得各组电极对形成至少包围目标生物组织的目标电场，包括：
[0096]
步骤s11：控制输出给各组电极对的电信号的相位，使得各组电极对接收到的电信号存在相位差。
[0097]
在一些实施例中，如图4所示，对电信号发生电路2向至少两组电极对1输出的电信号进行控制，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，使得各组电极对形成至少包围目标生物组织的目标电场，包括：
[0098]
步骤s12：控制输出给每组电极对的电信号的电压大小，使得每组电极对形成的电场达到设计电场强度。
[0099]
在一些实施例中，如图4所示，对电信号发生电路2向至少两组电极对1输出的电信号进行控制，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，使得各组电极对形成至少包围目标生物组织的目标电场，包括下述至少一项：
[0100]
步骤s13：对各组电极对对应的电信号的相位进行周期性的控制，使得目标电场的方向沿逆时针或顺时针变化。
[0101]
步骤s14：将调整相位和/或强度后的各电信号同时输送至各组电极对，使得各组电极对同时产生电场，电信号包括：交流电信号或脉冲电信号。
[0102]
图4中，步骤s11、s12、s13和s14仅作为示例可以按照图中顺序实施。
[0103]
应用本技术实施例，至少能够实现如下有益效果：
[0104]
(1)本技术实施例提供的目标电场的发生装置及控制方法，通过控制电路3可以控制电信号发生电路2向至少两组电极对1输出的电信号，以调节每组电极对电场的强度和/或方向，进而得到多个不同方向上的电场，使得各组电极对矢量化的各方向的电场叠加形成的目标电场的方向可以变化，例如目标电场可以是一个旋转电场，使得目标生物组织区域能够被方向可变的目标电场全面扫描覆盖到，提高了对目标生物组织的治疗效果。即提高了tt场能够阻止快速增殖的活性细胞(例如癌症细胞)增殖和破坏该活性细胞的治疗效果。
[0105]
(2)当每组电极对的电场的强度可以调整时，各电场矢量叠加而成的目标电场的强度也是可调的，进而可以基于目标生物组织的实际情况调整不同的目标电场强度，例如，可以根据病变细胞分裂的程度，调整不同的电场强度，以避免损坏健康细胞。
[0106]
本技术领域技术人员可以理解，本技术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，具有本技术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技术中公开的各种操作、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。
[0107]
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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0108]
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。
[0109]
以上所述仅是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。