用于递送TTField（肿瘤治疗场）的增强灵活性换能器阵列

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月29日提交的美国临时申请62/772,867的权益，其通过引用以其整体并入到本文中。

技术领域

本申请是针对用于利用肿瘤治疗电场（“TTField疗法”）治疗癌症的换能器阵列（即，电极元件的阵列）。更特别地，其是针对具有增强灵活性的换能器阵列，以促进其在治疗例如胸部或腹部癌症中的使用。

背景技术

一般而言，TTField疗法是一种癌症疗法，其使用调谐到特定频率的电场来破坏细胞分裂，由此抑制肿瘤生长并引起受影响的癌细胞死亡。利用TTField疗法，将换能器阵列放置在身体的相对侧，其中电极和患者的皮肤之间紧密接触，并且以预确定频率在相对的阵列之间施加AC电压以生成所需的电场。TTField疗法通常持续许多个月甚至数年，在此期间，每5-10天更换一次换能器阵列。

在实践中，换能器阵列作为整体或独立单元提供并施加到身体，其中电极元件贯穿独立单元布置。通常使用具有粘合剂背衬的覆盖贴片将电极元件的阵列附贴到身体，以覆盖该单元并将其保持抵靠患者的皮肤。

这样的换能器阵列的已知配置已经结合治疗胶质母细胞瘤被开发出来，在所述情况下，换能器阵列被附着到头部。因为颅骨大体上是刚性且不可移动的，所以可以获得换能器阵列对皮肤的良好粘附和持久的附着性，直到换能器阵列需要更换的时间为止。

另一方面，由于身体的一般移动和呼吸，身体的胸部和腹部区域比颅骨更可移动得多。这种大体上增加的移动程度可能使换能器阵列不以可能期望的接触紧密程度和/或接触持续时间粘附到胸部和腹部区域。来自这些区域的较高水平的汗也使得实现换能器阵列与皮肤的良好长期、紧密粘附更具挑战性。

发明内容

本发明的一个方面是针对第一电极装置，其被配置用于附贴到患者的皮肤。第一装置包括柔性电路，所述柔性电路具有在纵向方向上延伸的主干区域和从主干区域横向延伸的多个分支，所述分支中的每一个具有自由的远端和连接到主干区域的近端，其中多个分支在主干区域的至少一个横向侧上延伸，所述柔性电路具有面向皮肤的内侧和外侧。第一装置还包括沿着柔性电路的分支设置在柔性电路的内侧上的多个电极元件，所述电极元件中的每一个具有以导电方式连接到柔性电路的导电板，以及定位成面向患者皮肤的介电层。第一装置还包括设置在柔性电路的外侧上的顶部覆盖层，所述覆盖层的大小被设定为覆盖柔性电路的分支并使分支之间的空间重叠，覆盖层在其面向皮肤侧上具有粘合剂，借助于所述粘合剂，覆盖层可以通过分支之间的空间粘附到患者的皮肤。覆盖层被开槽以限定覆盖柔性电路的分支的多个指状物，使得当柔性电路的分支彼此独立地弯曲时，覆盖层的指状物可以彼此独立地移动。

第一装置的一些实施例进一步包括多个导电水凝胶盘，其中所述导电水凝胶盘中的每一个均附着到相应电极元件的面向皮肤侧。这些实施例中的一些进一步包括多个凝胶屏障，其中所述凝胶屏障中的每一个均围绕水凝胶盘中的相应一个。

第一装置的一些实施例进一步包括设置在柔性电路的内侧上的泡沫层，其中所述泡沫层被配置为覆盖柔性电路的主干区域的至少一部分和柔性电路的分支的至少一部分，并且留下电极元件不覆盖。这些实施例中的一些进一步包括设置在泡沫层的面向皮肤侧上的皮肤级粘合剂层。在这些实施例中的一些中，皮肤级粘合剂层具有遵循柔性电路配置的配置，其中皮肤级粘合剂层的分支和主干部分比柔性电路的对应部分更宽，以便使柔性电路的分支之间的空间重叠。

在第一装置的一些实施例中，与附着到柔性电路的更远离主干的纵向端的分支相比，更多的电极元件被附着到柔性电路的更接近主干的纵向中心的分支。在第一装置的一些实施例中，主干随着其在纵向方向上延伸而在横向方向上来回移位。在第一装置的一些实施例中，主干以直的方式在纵向方向上延伸。

第一装置的一些实施例进一步包括设置在柔性电路的内侧上的皮肤级粘合剂层。在这些实施例中的一些中，皮肤级粘合剂层具有遵循柔性电路的配置，其中皮肤级粘合剂层的分支和主干部分比柔性电路的对应部分更宽，以便使柔性电路的分支之间的空间重叠。

第一装置的一些实施例进一步包括设置在柔性电路的内侧上的皮肤级粘合剂层，其中所述皮肤级粘合剂层直接附着到柔性电路的内侧。

在第一装置的一些实施例中，柔性电路具有在主干区域的每个横向侧上延伸的多个分支。在第一装置的一些实施例中，柔性电路被配置使得不多于三个路径从柔性电路上的任何交叉点发出。在第一装置的一些实施例中，柔性电路被配置使得四个路径仅从柔性电路上的单个交叉点发出，并且不多于三个路径从柔性电路上的任何其它交叉点发出。在第一装置的一些实施例中，柔性电路被配置使得柔性电路的所有段都是直的。

第一装置的一些实施例进一步包括在柔性电路上终止的电缆，并且在每个分支的远端附近的柔性电路的段比邻近电缆的柔性电路的段中的至少一些更薄。

本发明的另一方面是针对第二电极装置，其被配置用于附贴到患者的皮肤。第二装置包括柔性电路，所述柔性电路具有在纵向方向上延伸的主干区域和从主干区域横向延伸的多个分支，所述分支中的每一个具有自由的远端和连接到主干区域的近端，其中多个分支在主干区域的至少一个横向侧上延伸，所述柔性电路具有面向皮肤的内侧和外侧。第二装置还包括沿着柔性电路的分支设置在柔性电路的内侧上的多个电极元件，所述电极元件中的每一个具有以导电方式连接到柔性电路的导电板，以及定位成面向患者皮肤的介电层。第二装置还包括设置在柔性电路的内侧上的泡沫层，其中所述泡沫层被配置为覆盖柔性电路的主干区域的至少一部分和柔性电路的分支的至少一部分，并且留下电极元件不覆盖。第二装置还包括设置在泡沫层的面向皮肤侧上的皮肤级粘合剂层。第二装置还包括设置在柔性电路的外侧上的顶部覆盖层，所述覆盖层的大小被设定为覆盖柔性电路的分支并使分支之间的空间重叠，覆盖层在其面向皮肤侧上具有粘合剂，借助于所述粘合剂，覆盖层可以通过分支之间的空间粘附到患者的皮肤。

第二装置的一些实施例进一步包括多个导电水凝胶盘，其中所述导电水凝胶盘中的每一个均附着到相应电极元件的面向皮肤侧。这些实施例中的一些进一步包括多个凝胶屏障，其中所述凝胶屏障中的每一个均围绕水凝胶盘中的相应一个。

在第二装置的一些实施例中，与附着到柔性电路的更远离主干的纵向端的分支相比，更多的电极元件被附着到柔性电路的更接近主干的纵向中心的分支。

在第二装置的一些实施例中，主干随着其在纵向方向上延伸而在横向方向上来回移位。

在第二装置的一些实施例中，主干以直的方式在纵向方向上延伸。

在第二装置的一些实施例中，覆盖层被开槽以限定覆盖柔性电路的分支的多个指状物，使得当柔性电路的分支彼此独立地弯曲时，覆盖层的指状物可以彼此独立地移动。在第二装置的一些实施例中，柔性电路具有在主干区域的每个横向侧上延伸的多个分支。在第二装置的一些实施例中，泡沫层被配置为覆盖柔性电路的整个表面，除了其中电极元件被定位的区域以外。

附图说明

图1是具有电极元件的第一布局的换能器阵列的一个实施例的分解视图。

图2是在图1中所图示的换能器阵列中使用的柔性电路的平面视图。

图3是在图1中所图示的换能器阵列中使用的电极元件的平面视图。

图4是在图1中所图示的换能器阵列中使用的加强件的平面视图。

图5是在图1中所图示的换能器阵列中使用的导电水凝胶盘的平面视图。

图6A是在图1中所图示的换能器阵列中使用的水凝胶屏障的平面视图。

图6B是如患者的皮肤“看到”的水凝胶盘和水凝胶屏障的视图。

图7A是在图1中所图示的换能器阵列中使用的皮肤级粘合剂层的平面视图。

图7B是如患者的皮肤“看到”的水凝胶盘、水凝胶屏障和皮肤级粘合剂层的视图。

图8A是在图1中所图示的换能器阵列中使用的泡沫层的平面视图。

图8B是如患者的皮肤“看到”的电极元件和泡沫层的视图。

图9是在图1中所图示的换能器阵列中使用的顶部覆盖粘合剂背衬层的平面视图。

图10是在图1中所图示的换能器阵列中使用的槽盖的平面视图。

图11是图示如图1中所图示的换能器阵列施加到患者时的外观的平面视图。

图12是在图1中所图示的换能器阵列中使用的防粘衬里的平面视图。

图13是具有电极元件的不同布局的换能器阵列的另一实施例的分解视图。

图14是其中分支仅存在于主干区域的单个横向侧上的另一实施例的柔性电路的平面视图。

下面参考附图详细描述各种实施例，其中类似的参考标记表示类似的元件。

具体实施方式

图1-12描绘了具有电极元件的第一布局的换能器阵列100（在本文中也被称为“电极装置”）的第一实施例，其中图1是示出了所有各种组件以及它们相对于彼此的布置的分解视图或组装视图。图2-12更详细地示出了单独组件。

限定换能器阵列100的配置的组件之一是柔性电路102（图1和2），如本领域众所周知的，所述柔性电路102可以利用沿着柔性电路的分支延伸的电迹线制成。柔性电路102具有分支或分叉配置。存在在纵向方向上延伸的中心主干108a-108g。还存在从柔性电路102的主干两侧横向延伸的多个分支。在一些实施例中（包括图1、2和8所描绘的实施例），这些分支与纵向方向垂直并且被布置为柔性电路的行106a-106e。在所图示的实施例中，柔性电路的每个行包括两个分支——一个在主干段108a-108g的任一侧。每个分支的近端连接到柔性电路102的主干并从其延伸，而每个分支的远端保持自由。有利地，该配置改善了柔性电路102的灵活性，并且其减小了通过皮肤移动（弯曲、拉伸、扭曲、呼吸等）施加在换能器阵列100上的拉应力，由此改善并延长了阵列100对皮肤的粘附。其还改善了用户的舒适度并减少了皮肤损伤。注意，在图1和2所图示的实施例中，主干108a-108g在柔性电路的连续行之间的段中来回移位。在这些实施例中，仅一些段108a、108c、108e和108g在纵向方向上延伸，并且那些纵向段由在横向方向上延伸的附加段108b、108d和108f互连。结果，在这些实施例中，主干随着其在纵向方向上延伸而在横向方向上来回移位。在替代实施例中（参见例如图13和14实施例中的主干108），主干是直的。

柔性电路102包括沿着行106a-106e布置的多个安装垫片104。

多个电极元件110（图1和3）——例如，对于典型体型的成年男性，如图1-12实施例中所示出的20个——设置在（图1和2中所示出的）柔性电路102的安装垫片104的内（即，面向皮肤）侧，电极元件110中的每一个和柔性电路102之间具有导电连接。电极元件110可以约为1mm厚以及直径2cm，并且可以可选地在直径上略微小于安装垫片104。如本领域中已知的，电极元件110中的每一个可以由涂覆有陶瓷介电材料的圆形导电板形成，并且圆形导体电连接到柔性电路102的电触点。陶瓷介电材料面向患者的身体，因此其可以（优选地经由中间的水凝胶层，如下面所描述的）与患者的皮肤接触。

对应数量的加强件112（图1和4）可以可选地附着到柔性电路102的安装垫片104的外侧。加强件112可以约为1mm厚，并且可以在直径上略微小于安装垫片104。加强件112可以由任何合适的材料（例如，坚硬的非导电塑料）制成。一般而言，考虑到柔性电路102的灵活性质以及用于电极元件110的陶瓷介质的薄而易碎的性质，加强件112有助于防止电极元件110断裂。

在一些实施例中，电极元件110中的每一个具有设置在电极元件内侧上的对应导电水凝胶盘114（图1和5），以与患者的皮肤建立良好的导电性。在一些实施例中，水凝胶盘114在直径上略微大于电极。该材料优选地是伽马灭菌兼容的。例如，水凝胶盘114可以由可从Axelgaard获得的AG625制成，具有约为635微米的厚度，并且具有最大1000 ohm-cm的体积电阻率。

此外，可选地提供围绕水凝胶盘114中的每一个的环形水凝胶屏障116（图1、6A和6B）。一般而言，贯穿磨损的持续时间，水凝胶屏障116有助于维持水凝胶114的完整性，并且防止水凝胶从其在电极元件110下方的正确位置迁移。水凝胶屏障116可以例如由可从艾利丹尼森公司（Vancive Medical Technologies）获得的MED 5695R制成，所述MED 5695R为聚乙烯泡沫，并且可以单面涂覆有WetStick

为了增加患者的舒适度，换能器阵列100可以可选地包括定位在柔性电路102下方的保形泡沫层122（图1、8A和8B），并且成形为紧密遵循柔性电路102的分支配置。注意，与柔性电路102（其具有用于电极元件110的实心圆形安装垫片104）不同，泡沫层122具有围绕电极元件的环形区域124，以便不介入电极元件110和患者的皮肤之间。保形泡沫层122的合适厚度约为1mm，并且泡沫层122的厚度优选地与电极元件110相同。泡沫层122优选地覆盖灵活柔性电路102的整个表面（除了其中电极元件110被定位的区域以外），同时维持换能器阵列100的总体灵活性和适形性。但是在替代实施例中，泡沫层122仅覆盖灵活柔性电路102的表面的一部分。在一些实施例中，泡沫层122的大小可以最小化到可能的程度，以便不降低换能器阵列100的总体透气性和流体蒸发属性。

保形泡沫层122可以例如由可从艾利丹尼森公司获得的诸如MED 5696R之类的聚乙烯泡沫制成。可以使用合适的粘合剂（例如，也可从艾利丹尼森公司获得的WetStick

如图1、7A和7B中所示出的，换能器阵列100还包括设置在泡沫层122下方的皮肤级粘合剂层118。（皮肤级粘合剂118也出现在图6B中。）一般而言，皮肤级粘合剂层118遵循柔性电路102和泡沫层122的分支配置，但是其中皮肤级粘合剂118的各种分支和主干部分比柔性电路102和泡沫层122的对应部分略微更宽，以便至少部分地与柔性电路102和泡沫层122的分支之间的空间重叠。值得注意的是，皮肤级粘合剂118包括沿着粘合剂分支的切口120a和在粘合剂分支的自由端处的切口120b。这些切口120a、120b被成形以便不介入电极元件110和患者的皮肤之间。皮肤级粘合剂层也起构造元件的作用，以稳定电极元件周围的中心区域。

皮肤级粘合剂层118可以由30微米厚的聚酯/人造丝混合水刺无纺布胶带材料（诸如3M®9917）制成。胶带可以双面涂覆有丙烯酸酯粘合剂，以在面向皮肤侧上提供剥离强度（例如，23磅力/英寸（lbf/inch）），并且在相反的外侧上提供更高的剥离强度（例如，27磅力/英寸）。该材料优选地是低变应原的、高度适形的且透气的；具有高湿蒸汽透过率；并且优选地是伽马灭菌兼容的。为了防止过度出汗和湿气困在传感器阵列100下方，可以例如通过使皮肤级粘合剂层118的总表面面积刚好比柔性电路102和泡沫层122的对应部分略微更宽来最小化皮肤级粘合剂层118的总表面面积。

注意，在其中省略保形泡沫层122的实施例中，粘合剂层118将直接连接到柔性电路102，没有中间组件设置在其间。替代地，在其中提供保形泡沫层122的那些实施例中，粘合剂层118将间接地连接到柔性电路102，具有泡沫层122设置在其间。

顶部覆盖粘合剂背衬层126（图1、9和11）定位在柔性电路102的外侧上方。覆盖粘合剂背衬层126具有多个槽128，所述槽128将覆盖粘合剂背衬层126划分成多个单独的指状物130，所述指状物130中的每一个覆盖柔性电路102的相应分支。槽128优选地显著比指状物130更窄，并且指状物130优选地比电极元件的直径更宽。该配置导致覆盖粘合剂背衬层126的指状物130与柔性电路102的分支之间的空间重叠，以提供覆盖粘合剂背衬层126对电极元件周围的患者的皮肤的最大粘附，同时当柔性电路102的分支彼此独立地移动时，仍然允许覆盖粘合剂层的指状物130彼此独立地移动。这继而有助于甚至当患者移动时也维持换能器阵列100的适形性以及对患者的皮肤的粘附。此外，覆盖粘合剂背衬层126优选地延伸超出柔性电路102的周界，以在换能器阵列100的外边界处提供对皮肤的附加粘附。

覆盖粘合剂背衬层126可以由3M®9916制成，所述3M®9916是100%聚酯水刺无纺布胶带。该材料在面向皮肤侧上单面涂覆有丙烯酸酯粘合剂，其将覆盖粘合剂背衬层126粘附到柔性电路102的外表面，并且其具有40微米的厚度。覆盖粘合剂背衬层126优选地是低变应原的、高度适形的、透气的以及伽马灭菌兼容的。

值得注意且有利地，两个单独的因素有助于整个换能器阵列100对患者的皮肤的粘附。第一因素是顶部粘合剂层126的下表面的部分，其通过柔性电路102的分支之间的空间并且超出柔性电路102的周界与皮肤接触。第二因素是设置在泡沫层122和人的皮肤之间（或者，在不包括泡沫层122的那些实施例中，在柔性电路102和人的皮肤之间）的粘合剂层118。包含这两个单独的粘合剂组件显著改善了换能器阵列100对患者的皮肤的粘附。换能器阵列100的该特征增强了换能器阵列100对电极元件周围的患者的皮肤的粘附程度，与其中仅由覆盖整个换能器阵列的粘合剂背衬贴片提供粘附的配置相比，导致延长的且更好的皮肤/电极接触。

在一些实施例中，覆盖粘合剂背衬层126包括中心孔隙135和狭缝132，所述狭缝132从槽128之一的最内端129延伸——特别是从最接近中心孔隙135的最内狭缝端延伸。中心孔隙135准许从柔性电路的后表面突出的电缆134（图11中所示出的）延伸通过覆盖粘合剂背衬层126。该电缆134用于经由连接器将柔性电路102连接到TTField疗法控制器（未图示）。在组装过程期间已经将线缆134连接到柔性电路102之后，狭缝132对于将粘合剂背衬层126定位在柔性电路102上方是有用的。特别地，覆盖粘合剂背衬层126的部分可以彼此移开以打开狭缝132，使得覆盖粘合剂背衬层126可以在任一侧绕过电缆134，并且然后可以将整个粘合剂背衬层压入适当的位置中。

一旦换能器阵列100已经被适当地附着到患者的皮肤，其中覆盖粘合剂背衬层126将其固定就位，就可以利用顶部粘合剂背衬槽盖136（图1、10和11）覆盖中心孔隙135以进行保护。槽盖136可以是盘形物品，由与覆盖粘合剂背衬层126相同的材料并且以相同的方式形成。在一些优选实施例中，槽盖136包括用于电缆134穿过的槽138。

在一些优选实施例中，在对患者使用之前，利用两部分防粘衬里140（图1和12）保护上面所描述的组件的整个组装件。防粘衬里具有一般遵循但可以略微大于覆盖粘合剂背衬层126的外周的总体形状。它可以例如由可从Adhesive Research获得的AR W4000制成，所述AR W4000是50微米厚的白色硅酮涂覆的PET（聚对苯二甲酸乙二酯）材料。

在上面所描述的换能器阵列100的图1-12实施例中，存在20个电极元件以五行布置，在每个连续行中具有两个、五个、六个、五个和两个电极元件。（行与柔性电路的分支相对应，并且垂直于其中主干延伸的纵向方向。因此，当换能器阵列100在图1中被定向并且柔性电路102在图2中被定向时，行被水平定向并且主干被垂直定向。）然而，取决于诸如患者的体型、性别、年龄等因素，可以存在或多或少以不同配置布置的电极元件，同时仍然遵守本文中公开的发明构思。例如，如图13中所图示的，可以存在13个电极元件以五行布置（行在图13中垂直定向），其中在连续的行中存在两个、三个、三个、三个和两个电极元件，并且其中所述行通过换能器阵列的主干108互连，所述主干108跨设备一路以直线延伸（主干在图13中水平定向）。另外，在两个所图示的实施例中，在更接近主干的纵向中心的行中比在更接近主干的纵向端的行中存在更多的电极元件。在其它实施例（未图示）中，在所有行中，即沿着柔性电路的所有分支，可以存在相同数量的电极元件。

在图1-12实施例和图13实施例二者中，柔性电路102具有在主干区域的每个横向侧上延伸的多个分支。但是在替代实施例中，分支可以仅存在于主干区域的单个横向侧上（在所述情况下，主干区域将位于装置的一个边缘附近）。

图14描绘了其中分支仅存在于主干区域的单个横向侧上的配置的示例。在该实施例中，柔性电路102具有线性主干108、多个分支106a-106d和定位在那些分支上的多个安装垫片104a-104c。该实施例中的剩余元件，诸如加强件、电极元件、泡沫层、水凝胶、水凝胶屏障、皮肤层粘合剂、顶部覆盖粘合剂背衬层、电缆和槽盖等（未示出）与图1-12实施例中的对应元件类似，除了那些元件的定位遵循图14布局的结构（而不是图2布局的结构）以外。如上面结合图2实施例所解释的，定位在柔性电路102外侧上方的是具有多个槽的粘合剂背衬层。这些槽将覆盖粘合剂背衬层划分成多个单独的指状物，所述指状物中的每一个覆盖柔性电路102的相应分支。该配置允许当柔性电路102的分支彼此独立地移动时，覆盖粘合剂层的指状物彼此独立地移动。这继而有助于甚至当患者移动时也维持换能器阵列的灵活性和适形性以及对患者的皮肤的粘附。

在一些实施例中（包括但不限于图1-12实施例），柔性电路被配置使得不多于三个路径从柔性电路上的任何给定交叉点发出。这最好结合图2来解释，从中显而易见的是，柔性电路的一个路径从安装垫片104a处的交叉点发出，柔性电路的两个路径从安装垫片104b处的交叉点发出，柔性电路的三个路径从安装垫片104c处的交叉点发出。值得注意的是，在柔性电路102上不存在多于三个路径从其发出的交叉点。这对于定位在安装垫片104处的交叉点以及还有不定位在安装垫片104之一处的交叉点（例如，T形交叉点105）二者都适用。图14实施例类似地在柔性电路102上不具有多于三个路径从其发出的交叉点。配置柔性电路102使得不存在多于三个路径从其发出的交叉点（例如，如图2和14中所描绘的）改善了柔性电路的灵活性，这有利地改善了整个装置的灵活性。

在替代实施例（例如，图13实施例）中，确实存在四个路径从其发出的交叉点（参见例如装置中心中的三个安装垫片）。在其它替代实施例（未示出）中，仅存在四个路径从其发出的单个交叉点。

在一些优选实施例中，包括图1-12和图13实施例，柔性电路的所有段都是直的。

在一些优选实施例中，包括图1-12和图13实施例，电缆终止在柔性电路上（如图11中最佳看到的）。可选地，在这些实施例中（如图2中最佳看到的），在每个分支远端附近的柔性电路102的段比邻近电缆终止位置的柔性电路102的段中的至少一些（例如，段108d）更薄。该配置增加了柔性电路的灵活性，这也有助于改善整个装置的灵活性。

虽然已经参考某些实施例公开了本发明，但是在不脱离如所附权利要求中所限定的本发明的领域和范围的情况下，对所描述的实施例的许多修改、更改和改变是可能的。因此，意图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及其等同物的语言限定的全部范围。