JP2008532564A - 長期間にわたって生命体内に電界をかけるための電極 - Google Patents
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Abstract
ここで開示された電極形状は、従来の電極と比較して、それらが長期間にわたって患者の身体に接触して設置される時に皮膚に対する炎症と損傷を最小にする。この電極は薄い誘電体材料で被覆された導電性の基板から形成され、複数の空間がその電極を通過する。それらの空間は、電極が患者の身体に接触して設置される時に患者の身体の表面上の水分が逃げることを可能にするように分配されかつそのような大きさである。電極の対象とされる１つの用途は、長期間にわたって特定の周波数および電界強度特性をもったＡＣ電界をかけることによって、腫瘍を治療することである。
Description
本発明は、長期間にわたって生命体内に電界をかけるための電極、およびそのような電極を使うための方法に関する。
組織、細胞培養、微生物（細菌、マイコプラズマ(mycoplasma)、酵母菌、原虫、および他の単細胞動物生命体のようなもの）、菌類、藻類、植物細胞などを含む生きた生命体は細胞分裂によって増殖する。生命体の分裂する細胞は、ある化学的または物理的な薬剤に対するこれらの生命体の細胞分裂の感応性に基づく方法によって破壊され、またはそれらの増殖が制御されうる。例えば、ある抗生物質が細菌の増殖プロセスを止める。
腫瘍、特に悪性または癌性の腫瘍が正常な組織に比較して非常に押さえ切れないほどに成長することは、よく知られている。このような刺激された成長は、腫瘍が常に増加する空間を占めることを可能にし、そして自身に隣接する組織を損傷するかまたは破壊する。さらにある種の癌は、転移性の癌細胞がさらなる腫瘍に成長するような新しい場所に転移を広げるという能力によって特徴付けられる。
上述のような一般的な腫瘍、また特に悪性の腫瘍の急成長は、正常の組織細胞と比較して比較的頻繁な細胞分裂、またはそれらの細胞の増殖の結果である。癌細胞の区別できるほどに頻繁な細胞分裂は、多くの既存の癌治療、例えば放射線治療および種々の化学療法薬剤の使用の有効性にとっての基本である。このような治療は、分裂を経験している細胞の方が、分裂していない細胞よりも放射線および化学療法薬剤に対してより感応性がある、という事実に基づいている。というのは、腫瘍細胞が正常の細胞よりもずっと頻繁に分割するからであり、放射線療法および／または化学療法によって選択的に腫瘍細胞を損傷させるか、または破壊することがある程度まで可能である。放射線、化学療法薬剤などに対する実際の細胞の感応性は、様々なタイプの正常または悪性の細胞タイプの特定の特性にも依存する。従って、残念ながら、腫瘍細胞の感応性は、多くのタイプの正常な組織よりも実質的には高くない。これは、腫瘍細胞と正常の細胞とを区別する能力を減退させ、そのために、既存の癌治療が、通常的に正常な組織に重要な損傷を生じさせ、従ってこのような処理の治療有効性を制限する。また、あるタイプの腫瘍は、既存の治療方法に対して全く感応性がない。
医療の目的のために電界と電流が何年もの間使われてきた。最も一般的なのは、電位差が維持されるような１対の伝導電極を使った電界の適用によってヒトまたは動物の身体内に電流を生成することである。これらの電流は、それらの特定の効果を及ぼすため、すなわち興奮しやすい組織を刺激するためか、あるいは身体内に流すことによって抵抗体の役割を果たすことによる熱を作るための、いずれかのために使われる。第１のタイプの用途の例は、以下を含む：すなわち、心臓除細動器、末梢神経および筋肉刺激器、脳刺激器などである。電流は、例えば腫瘍切除（アブレーション）、機能不全の心臓または脳組織の除去、焼灼、筋肉リューマチの痛みやその他の痛みなどの緩和のための装置内での加熱のために使われる。
医療目的のための電界のもう１つの用途は、電波を発する源（発信源）から発信される、ＲＦ波（ラジオ周波数波）またはマイクロ波源のような高周波振動電界の利用を含む。それは関与する身体のセグメント（すなわちターゲット）に向けられる。これらの事例では、源と身体の間に伝導する電気エネルギーはない。しかし、むしろ、エネルギーは放射線または誘導によって身体に伝播される。もっと具体的には、源によって生成された電力は導体を介して身体の近傍に届き、それから、空気または何らかの他の電気絶縁材料を通してヒトの身体に伝達される。
このように、医学用途で使うことができる電界は、一般に２つの異なるモードに分けることができる。第１のモードでは、電界は伝導電極を使って身体または組織にかけられる。これらの電界は２つのタイプ、すなわち（１）安定な電界、または比較的遅い速度で変化する電界、および身体または組織内に対応する電流を導入する低周波の交流電界と、（２）伝導電極を使って、または絶縁電極を使って身体にかけられる高周波交流電界（１ＭＨｚ以上）、に分けることができる。
第１のタイプの電界は、例えば神経および筋肉を刺激するため、心臓の歩調をとることなどに使われる。実際、このような電界は、本質的に、神経、および筋繊維、中枢神経系（ＣＮＳ）、心臓などに信号を伝播させるために使われる。このような自然な電界の記録はＥＣＧ、ＥＥＧ、ＥＭＧ、ＥＲＧなどのための基礎である。伝導電極用途における電界の強さは、同種の電気的特性の媒体を想定すると、それらの間の距離により分離された刺激／記録電極にかける電圧のみである。このように生成された電流はオームの法則によって計算することができ、心臓とＣＮＳに危険な刺激の影響を与える可能性があり、有害なイオン濃度変更を潜在的にもたらす可能性がある。また、もし電流がかなり強いならば、それは組織に過度の加熱をもたらしうる。この加熱は組織内で消散される電力によって計算することができる（電圧と電流の積）。
このような電界と電流が交流である場合、神経、筋肉などに及ぼすそれらの刺激力は、周波数の逆関数である。１〜１０ｋＨｚ以上の周波数において、電界の刺激力は零に近づく。この極限は、電気的な刺激によって導入された興奮が、通常的に膜電位変化（その割合は膜のＲＣ特性（１ｍｓオーダーの時定数）によって制限される）によって仲介されるという事実に起因している。
周波数にかかわらず、電界を導入するこのような電流がかけられる場合、それはしばしば、電流によって引き起こされる有害な副作用に関係付けられる。例えば、１つの消極的な影響は、組織内の種々の「室」におけるイオン濃度の変化であり、電気分解による生物学的物質、または組織が埋め込まれた媒質の有害な生成物である。
中程度の周波数の交流電界（約５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）は、伝統的に加熱に起因する以外のいかなる生物学的な効果をも持たないと考えられるが、それは絶縁された電極によって、ヒトの身体のような導電性の媒質にかけられうる。このような条件下では、電極は身体内に容量性電流を導入するのみである。このような電界が直接的な生物学的効果を持たないと一般的に信じられていることとは対照的に、Paltiによる特許文献１、特許文献２、特許文献３（そのそれぞれが参考文献としてここに組み入れられている）と、さらに以下の刊行物（非特許文献１）においては、このような電界が、特に癌細胞に影響を与えための、またとりわけ、癌を治療するのに役立てるための可能性を持つことが示された。
交流電界による癌、その他の病気、条件、および病態生理学的状態の治療は、長期間（例えば何週間も、または何か月にもわたる）のターゲット位置への電界印加を必要とするかも知れない。そしてそれは、電極と身体表面（例えば患者の皮膚）の間の対応する長期間の接触を伴う。このような適用は、化学的および物理的両方の反応から来るような重要な副作用と関連付けられる。このような反応はＴＥＮＳ、筋肉刺激、長期間の身体電位記録（ＥＥＧ、ＥＣＧなど）の適用の際に報告されてきた。
化学反応は、電極自体、または電極と皮膚との間に挿入される導電率を向上させるための物質（例えばジェル）、および電極表面における電気分解を含む電流生成物との接触に因るものでありうる。
皮膚に対する電極の長期間の接触は、局所的な圧力によって、皮膚表面を湿潤に保つことによって、あるいは、電極またはジェルなどが皮膚の外部に位置する汗腺、毛嚢などのような皮膚付属器(skin appendages)の出口を塞ぐという事実によって、下にある皮膚に影響する可能性がある。これは、上記付属器中および皮膚表面において、水や化学的薬剤の蓄積をもたらし、そして表皮層に損傷を与えうる。
米国特許出願第１０／２０４,３３４号明細書
米国特許出願第１０／２８８,５６２号明細書
米国特許出願第１０／２８５,３１３号明細書
Eilon D. Kirsonら著「Disruption of Cancer Cell Replication by Alternating Electric Fields」、「Cancer Res.」、2004年 64巻、3288-3295頁
本発明は、皮膚が「呼吸する」ことを可能にする電極形状を使うことによって、皮膚に対する長期間の電界の印加に関係付けられるいくつかの副作用を排除するか、または低減することを意図する。
図１Ａおよび図１Ｂは、長期間の間生命体の腫瘍に電界を印加するよう設計された複合電極の第１の実施形態を表す。複合電極１０は、多くの個別のセグメント５と、セグメント５の間に配置された多くの空間８とで構成されている。セグメント５は患者の身体中の望ましい場所に電界を印加する。印加電界の望ましい特性は、上記で特定した３つの特許文献に記載されている。これらの特許出願は、約５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚ（また一層好ましくは約１００ｋＨｚから３００ｋＨｚ）の周波数で、約０．１Ｖ／ｃｍから約１０Ｖ／ｃｍ（また一層好ましくは約１から１０Ｖ／ｃｍ）の電界強さの電界が、急速に分裂する細胞の成長を遅らせるか、または逆転させる効果を検証した、と教示している。例えば、１２０ｋＨｚで１．４Ｖ／ｃｍの電界が黒色腫(melanoma：メラノーマ)に対して有効であることが示され、１７０〜２５０ｋＨｚで２．５Ｖ／ｃｍの電界が神経膠腫(glioma，グリオーム)に対して有効であることが示された。
図１Ａおよび図１Ｂに戻って、セグメント５は、好ましくはお互いに対して自由に動き、電極１０が上面に設置される身体の表面の形状に、該電極１０が従うことを可能にする。セグメント５は、１つの布、ネット、または他の柔軟な支持体（図示せず）にそれをマウントするようにして、様々な適切な支持構造物のいくつかを使って共に保持することができる。すべてのセグメントは、好ましくは、適切な配線４を使って電気的に並列に接続される。
それぞれのセグメント５は、好ましくは、誘電体絶縁材料２が配置された表面から完全に絶縁される導電性のコア３を含む。セグメント５の他の表面は、好ましくは、何らかの従来的な絶縁材料９によって覆われる。誘電体絶縁材料２が患者の皮膚の表面から導電性のコア３を絶縁するので、電極を駆動する信号中に存在するいくつかのＤＣ（直流）要素は遮られ、かなり高い周波数のＡＣ（交流）要素のみが患者の身体に入り込むことができる。この形状は、伝導電極を使う場合に起きる消極的な影響（例えば、イオン濃度が細胞内で変化することや、電気分解による有害な物質の生成）を避ける。これは、一般に容量性電極が使われる時に、実際の電荷の移動が電極と媒質との間に起きず、媒質に電荷の流れがないからである。
図７Ａは、上述の電極（または以下で説明する実施形態の電極）が、どのように必要な電界をターゲット位置に印加するのに使われるのか、を示す。一対の絶縁電極７４は、それぞれ、導電部分７４Ａと、それに配置された絶縁誘電体部分７４Ｂとを含む。このような電極が患者の皮膚６と接触して配置され、リード７３を介してＡＣ電圧源７２と動作可能に接続される時、電界７６が、皮膚６の下に横たわる（腫瘍７９を含んだ）組織７８中に導入される。上記で特定した３つの特許文献に記載されているように、絶縁電極が皮膚上に配置される時の等価な電気回路は図７Ｂで表されるようになる：つまり、誘電体被覆電極７５はコンデンサＡ、Ｅの役割を果たし、皮膚６は抵抗負荷Ｂ、Ｄの役割を果たし、組織７８は同じく抵抗負荷Ｃの役割を果たす。これらの条件下で、関係するインピーダンスの値は、電極Ａ、Ｅの容量に強く依存する電極絶縁体上にかかる電位差（電界）における比率となる。容量性電極Ａに対する電位降下はＡ／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ）であり、類似の電位降下がもう一つの容量性電極Ｅに起こる。ＤＣおよび低周波においては、容量性電極Ａ、Ｅのインピーダンスは高く、ほとんどの電圧降下は電極にかかることになる。これとは対照的に、極めて高い周波数に対しては、コンデンサは非常に低いインピーダンスを持ち、そのために、電圧降下の遥かに大きな部分が組織Ｃに現われることになる。上記で特定した関係する周波数範囲（すなわち約５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚ）において、容量性電極Ａ、Ｅのインピーダンスは、それらの２つの両極端の間のどこかに存在することになる。
組織７９における望ましい電界強度は約０．１から約１０Ｖ／ｃｍの間である。ＡＣ源７２の電圧を望ましくない高いレベル（安全性の問題を引き起こしたり、必要なパラメータに生成することが困難となったりする可能性のある）に増加することなく、組織Ｃにおけるこの電圧降下を達成するために、コンデンサＡ、Ｅのインピーダンスは最小にしなければならない。それは、電極の静電容量が最大になる場合に現れる。静電容量を増加することは、キャパシタの「プレート」の有効面積を増やすことによって、誘電体の厚さを減少させることによって、あるいは、高い誘電率（比誘電率）を持った誘電体を使うことによって、達成することができる。電極面積は制限され、絶縁破壊の可能性の観点から、また機械的損傷の危険に起因して絶縁厚さは減少できないので、それらのターゲット位置に適切な電界を供給する最も良い方法は、非常に高い誘電率を持った誘電体を使うことである。適切な誘電体の例は、ＫＴＮ−タンタル酸カリウム（ＫＴａ１−ｘＮｂｘＯ３）、またはＰＭＮＴ（マグネシウムニオブチタン酸鉛）であり、これらはすべて１０００を超える誘電率を持つ。これらの高Ｋ材料のいくつかにより、材料が形成される時に使われる材料処理手順（例えば結晶化またはドーピング）に劇的に依存して誘電率を変化させることができる、ということに注目すべきである。そして、１０，０００を超える誘電率を持った種類を使うことは、さらに望ましい。しかしながら、標準的な誘電率（例えば３〜３０）を持った強誘電体材料によって非常に薄い被覆をすることは、いくつかの形状の下では良好に役割を果たすことができる（例えば、より弱い電界またはより高い電圧が問題とならない場合）。
さて、図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、電極１０は、該電極１０の表面全体に分配された空間８を含む。これらの空間８は、電極の下の皮膚に空気が届くことを可能にすることによって、その電極１０の下の皮膚が「呼吸する」ことを可能にする。結果として、皮膚の表面上に場合によっては集まることとなる水分（例えば汗）が、蒸発できる。これは、穴が空けられない電極の長期間の使用に伴いうる有害な影響（背景技術のところで上述したような）を改善する。さらに、電極１０の活性なセグメント５の間に空間８が存在することは、熱（例えば誘電損失や電流に起因するもの）が電極１０の下で増大することを防止する助けとなる。
電界がターゲット位置で効果的に強いことを確実にするために、電極１０のセグメント５の間隔が、表面から治療のターゲットの場所（例えば、図７Ａに示した腫瘍７９）までの距離よりも短いことが好ましい。一方、セグメント５の間の空間は、好ましくは約２ｍｍよりも長く、さらに適切な通気を提供するために、好ましくは約４ｍｍよりも長い。面積に関しては、それぞれの空間８の面積は、好ましくは約４ｍｍ２より大きく、さらに好ましくは約１６ｍｍ２よりも大きい。この実施形態では、セグメント５の面積は、ほぼ空間８の面積と同じである。
図２は電極２０の第２の実施形態を表す。この電極２０は、図２の実施形態におけるセグメント２５と空間２８が正方形でなく六角形であることを除いては、図１の実施形態における電極１０に非常に類似している。勿論、表された正方形および六角形以外の他の形状も使うことができ、セグメントの間の空間は、必要に応じて様々に変わりうる。これらの実施形態におけるセグメントの空間は、好ましくは、ターゲット領域における適切な量の電界を提供し、その一方で皮膚に適切な通気を提供するよう選ばれる。これらの実施形態におけるセグメント構造は、電極を皮膚表面に従わせるために高度な柔軟性が必要であるような解剖学の場で特に有利となり得る。
図３は、電極３０の第３の実施形態を表す。この電極は、好ましくは単一の導電性材料３５から作られ、その中に打ち抜き穴またはホール３８が配置される。電極３０の下側表面（図示せず）は患者の皮膚に接触するが、好ましくは、図１の実施形態での誘電体２に類似した誘電体材料で覆われる。電極３０の上側表面は使用の際には患者から外方に向いているが、好ましくは、図１の実施形態の絶縁体９に類似した絶縁体で覆われる。この実施形態におけるホールの空間も、好ましくは、ターゲット領域における適切な量の電界を提供し、その一方で皮膚に適切な通気を提供するよう選ばれる。
図４Ａおよび図４Ｂは、電極４０の第４の実施形態の平面図および断面図である。この電極は、空間４８で分割された平行部材４５の組から作られる。それぞれの部材４５は、誘電体の被覆４２、好ましくは図１の実施形態における誘電体２に類似した材料からなるものによって囲まれた導電性ワイヤー４３から作られる。導体４３は、好ましくは、配線４４を使って電気的に並列に接続される。電極４０の部材４５の望ましい空間を維持するために、適切な支持体（図示せず）を電極４０に貼り付けることができる。任意選択として、この支持体は、部材４５の長手方向に沿った電極の曲げ変形を防止するよう設計することができる。脆い誘電体が使われる場合には、上記のような曲げ変形により誘電体の被覆が割れる可能性があるからである。しかしながら、曲げ変形が空間４８において起こる限り、この支持体は、部材４５に平行な軸の周りに電極４０を曲げることを可能にするよう構成することができる。この実施形態における空間４８の間隔も、好ましくは、ターゲット領域における適切な量の電界を提供し、その一方で皮膚に適切な通気を提供するよう選ばれる。例えば、空間４８は、少なくとも２ｍｍ幅で、さらに好ましくは少なくとも４ｍｍ幅でありうる。
図５は、電極５０の第５の実施形態の平面図である。図４の実施形態における水平な部材４５に対応する水平な部材５５に加えて、第５の実施形態が類似の構造を持った垂直の部材５５’の第２の組をも含む、ということを除いては、この実施形態は上述の図４実施形態に類似している。部材５５、５５’の双方の組は、好ましくはワイヤー５４によって並列に配線される。上述の実施形態でのように、空間５８のサイズも、好ましくは、ターゲット領域における適切な量の電界を提供し、その一方で皮膚に適切な通気を提供するよう選ばれる。例えば、空間５８は、少なくとも２ｍｍ掛ける２ｍｍで、さらに好ましくは少なくとも４ｍｍ掛ける４ｍｍでありうる。
いくつかの実施形態、例えば図１および図４においては、絶縁された導体と空間のパターンは、電極が第１の場所に配置される時に覆われる場所が、電極が第１の場所から少しずらされた第２の場所に再配置される時には覆われなくなるように配置され、その状況で、両方の場所での電極の全体フットプリント（占有領域：footprint）が実質的に同じである。この配置が実行される場合、電極は２つの場所の間で周期的に（例えば２日から４日毎）、皮膚のそれぞれの小さなパッチ(patch)が交互に覆われたり（１つの場所）、または露出されたり（他の場所）するよう、繰り返して変えることができる。この方法で皮膚へのそれぞれのパッチを空気に周期的に露出することは、皮膚が電極に覆われる期間に起こりうるのに比べて、何らかの消極的な影響（例えば、水分または電界の効果の蓄積）から回復するチャンスを皮膚に与える。電極が頭部に用いられる用途では、電極をその新しい場所に取り替える前に、頭部を剃ることができ、毛髪の生育が電界を妨害することを防止する。
図６Ａおよび６Ｂは、それぞれ、全体フットプリント６２内の第１および第２の場所に設置された電極６０の第６の実施形態の平面図である。そのようなものとして、図６Ａおよび図６Ｂはさらに他の実施形態を表しており、その状況で、上述のように、電極は２つの場所の間で周期的に繰り返して変えることができる。本実施形態の電極６０は、セグメント６５の面積がほぼ空間６８の面積と同じとなる状態で、空間６８で分割された正方形のセグメント６５の組から作られる。本実施形態の個別のセグメント６５の構築は、好ましくは、図１の実施形態に関連して上述したセグメント５に類似する。それぞれのセグメント６５は、少なくとも２ｍｍ掛ける２ｍｍの大きさ、さらに好ましくは少なくとも４ｍｍ掛ける４ｍｍの大きさで、約０．２から約１ｍｍの厚さでありうる。図６Ａおよび図６Ｂでは正方形のセグメントが表されているが、長方形セグメント（例えば、５×１５ｍｍ、または１３×１５ｍｍのような）、円形のセグメント（例えば、１９ｍｍの直径）、あるいは特定の解剖学の場に従うよう設計された他の形状のような、他の形状や大きさも使うことができる、ということに注目すべきである。
セグメント６５は、何らかの適切で柔軟な支持体によって適所に機械的に保持することができる。例えばそれらは、デュポン・カプトン(DuPont Kapton)（登録商標）ポリイミドフィルム（図示せず）のような、薄く柔軟な基板上にマウントすることができる。このようなフィルムが使われる場合、セグメント６５間の低インピーダンスの電気的接続を提供するために、柔軟な配線６４を基板上で結合することができる。患者の身体に電極アセンプリ（組立体）を付けるために、ガーゼ付絆創膏を使うことができ、その場合には、粘着性のバンドが追加的な機械的支持を提供するようにもなる。
任意選択として、温度センサ（例えば、図示しないサーミスタ）を、例えばそれぞれのセグメントの中央に小さな穴（例えば、２．５ｍｍ直径）によりマウントすることによって、本実施形態におけるそれぞれのセグメントに追加することができる。柔軟な配線を備えたポリイミドフィルムを、セグメントへの接続のために使う場合、センサのための配線は、好ましくは、同じポリイミドフィルム上に実装される。
図１Ｃは任意選択的な追加の皮膚保護システムを示す。このケースでは、電極の固体被覆された部分３、２の間の空間が綿、ポリプロピレンなどのような、乾燥を保つために皮膚６から湿気を吸い上げる水分吸収材料１２で満たされ、吸湿性ジェル、ポリアクリル酸塩などのような水分保持媒体に水分が移される。水分保持媒体１１は電極本体の背面に配置されるのが好ましく、それは皮膚に触れないようにする。図１Ｃは、この任意選択的な特徴を、図１Ａ／図１Ｂの実施形態に関連して示すが、その一方で、この特徴は、水分吸収材料１２および水分保持媒体１１の形状と大きさに対する適切な変更を施すことによって、上述のような他の実施形態のいずれかに取り入れることができる、ということに注目すべきである。
図４Ｂは、他の選択肢−導電性のジェル−の使用を示す。（図４Ｂが図４Ａの実施形態に関連したこの任意選択的な特徴を示す一方で、この特徴は上述の他の実施形態のいずれかに取り入れることができる、ということに注目すべきである。）円筒状の電極（それは誘電体の被覆４２に囲まれた導体４３から作られる）と身体表面７または皮膚との間の電気的接触は、電極と皮膚６の間の導電性ジェル４１のような介在フィラーを配置することによって改善することができる。その代わりに、導体４３を囲む誘電体の被覆４２を完全に囲むようにジェル４１’を塗布することができ、有効な電極表面の面積の増加をもたらす。任意選択として、吸収材料１２またはジェル４１’は、ステロイドペーストのような皮膚の刺激(irritation)や炎症（inflammation）を防止したり、または和らげたりする薬剤を含んだり、それによって覆われるようにすることができる。
残念ながら、ジェルのような空気に対して透過性でない物質あるいは媒体の長期間の塗布は、しばしば深刻となるような皮膚反応をもたらす。さらに、ジェルのような水ベースの媒体は皮膚を湿潤に保ち、また長期間皮膚を濡らすことは外部の角質皮膚層に膨張を起こさせ、そしてその皮膚の保護能力を失わせる。多くのジェルは、汗の開口部や皮脂腺を塞ぐ可能性もあり、そのため皮膚へのダメージをさらに悪化させる。従ってこのようなジェルは、これらの問題を最小にするために、電極が２つの場所の間で周期的に繰り返して変えることができるような上述の実施形態と組み合わせて使うのが好ましい。
任意選択として、温度センサ（図示せず）を電極中に組み込むことができ、センサの出力が過度に高温になることを示す場合に、電極への（または、セグメントのすべてが並列に配線されていなければ、個別の影響を受けた領域への）一時的な電力遮断のために、適切な回路（図示せず）を使うことができる。
上述の実施形態は、重大な副作用を起こさない皮膚表面電極を使って、ヒトの患者または他の対象に、交流の、過渡的な電界を、長期間にわたって安全かつ効果的に生成することができる。依然として起こりうる小さな皮膚反応を、使われる導電性のジェルに薬剤を含めることによって緩和することができる。このような薬剤はステロイド、抗アレルギー剤、坑ヒスタミン剤などを含むことができる。
本発明を、特にその望ましい実施形態を参照しながら示し、説明してきたが、その一方で、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、種々の形態および詳細な変更をなすことができる、ということが、当技術分野の当業者によって理解されるであろう。
２ 誘電体絶縁材料
３ 導電性のコア
４ 配線
５ セグメント
６ 皮膚
７ 身体表面
８ 空間
９ 絶縁材料
１０ 電極
１１ 水分保持媒体
１２ 水分吸収材料
２０ 電極
２５ セグメント
２８ 空間
３０ 電極
３５ 導電性材料
３８ ホール
４０ 電極
４１ 導電性ジェル
４１’ ジェル
４２ 被覆
４３ 導電性ワイヤー
４４ 配線
４５ 平行部材
４８ 空間
５０ 電極
５４ ワイヤー
５５、５５’ 部材
５８ 空間
６０ 電極
６２ 全体フットプリント
６４ 配線
６５ セグメント
６８ 空間
７２ ＡＣ源
７３ リード
７４ 絶縁電極
７４Ａ 導電部分
７４Ｂ 絶縁誘電体部分
７５ 誘電体被覆電極
７６ 電界
７８ 組織
７９ 腫瘍組織
３ 導電性のコア
４ 配線
５ セグメント
６ 皮膚
７ 身体表面
８ 空間
９ 絶縁材料
１０ 電極
１１ 水分保持媒体
１２ 水分吸収材料
２０ 電極
２５ セグメント
２８ 空間
３０ 電極
３５ 導電性材料
３８ ホール
４０ 電極
４１ 導電性ジェル
４１’ ジェル
４２ 被覆
４３ 導電性ワイヤー
４４ 配線
４５ 平行部材
４８ 空間
５０ 電極
５４ ワイヤー
５５、５５’ 部材
５８ 空間
６０ 電極
６２ 全体フットプリント
６４ 配線
６５ セグメント
６８ 空間
７２ ＡＣ源
７３ リード
７４ 絶縁電極
７４Ａ 導電部分
７４Ｂ 絶縁誘電体部分
７５ 誘電体被覆電極
７６ 電界
７８ 組織
７９ 腫瘍組織
Claims (38)
- 患者の身体に接触して設置されるよう構成された電極において、
前記電極が患者の身体に接触して設置される時に患者に面する第１の側を持った導電性の基板であって、かつその導電性の基板は該導電性の基板の第１の側面を貫通して該基板を貫通する複数の空間を有し、その状況で、前記空間は、電極が患者の身体に接触して設置される時に該空間を通して患者の身体の表面上の水分が逃げることを可能にするように分配されかつそのような大きさである導電性の基板と、
前記電極が患者の身体に接触して設置される時に患者の身体から前記導電性の基板を絶縁するように前記導電性の基板の第１の側面に配置され、その状況で、前記誘電体の被覆が少なくとも１０００である誘電率を持っている薄い誘電体材料と、
有することを特徴とする電極。 - 前記導電性の基板は１つの導電性材料であることを特徴とする請求項１に記載の電極。
- 前記導電性の基板は、隣接するセクションに対して制限された量だけセクションが動くのを可能にするという方法で、お互いに取り付けられる複数の分離セクションを有することを特徴とする請求項１に記載の電極。
- 前記導電性の基板は、少なくとも２ｍｍだけ間隔を空けられた複数のほぼ平行なワイヤーを有し、前記薄い誘電体材料はワイヤーのそれぞれを囲むことを特徴とする請求項１に記載の電極。
- 前記空間は少なくとも２ｍｍの幅であることを特徴とする請求項１に記載の電極。
- 前記空間は少なくとも４ｍｍの幅であることを特徴とする請求項１に記載の電極。
- 前記空間は最小で４平方ｍｍである領域を持っていることを特徴とする請求項１に記載の電極。
- 前記空間は最小で１６平方ｍｍである領域を持っていることを特徴とする請求項１に記載の電極。
- 前記空間は、第１の場所での電極の全体フットプリントが第２の場所での電極の全体フットプリントに実質的に重なる状態で、電極が第１の場所にある時に覆われる患者の身体の表面のセグメントが、電極が第２の場所に動かされる時に覆われなくなることを可能にするパターンで配列されることを特徴とする請求項１に記載の電極。
- すべての空間の組み合わせた領域は、電極のフットプリントの領域の約半分であることを特徴とする請求項９に記載の電極。
- 前記誘電体の被覆は少なくとも１０,０００である誘電率を持っていることを特徴とする請求項１に記載の電極。
- ＡＣ電界によって患者を治療する方法において、
患者の身体に対する少なくとも２つの電極であって、該電極は、導電性の基板、および患者と前記導電性の基板との間に配置される薄い誘電体層を持ち、その状況で、前記電極の少なくとも１つが自身を貫通する複数の空間を持ち、該空間が、前記電極の下に位置する水分が前記空間を介して逃げることを可能にするように分配されかつそのような大きさであるような電極、を設置する段階と、
患者の身体のターゲット領域における電界であって、前記電界が約５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚの間の周波数、および前記ターゲット領域において約０．１から約１０Ｖ／ｃｍの間の電界強度を持つような電界、を導入するために電極にＡＣ電圧をかける段階と、
を有することを特徴とする方法。 - 前記かける段階は少なくとも５日間続くことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 前記電界は、約１７０ｋＨｚから約２５０ｋＨｚの間の周波数、および前記ターゲット領域において約１から約１０Ｖ／ｃｍの間の電界強度を持つことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 前記電界は、約１２０ｋＨｚの周波数、および前記ターゲット領域において約１から約１０Ｖ／ｃｍの間の電界強度を持つことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 前記導電性の基板は１つの導電性材料であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 前記導電性の基板は、隣接するセクションに対して制限された量だけセクションが動くのを可能にする方法で、お互いに取り付けられる複数の分離セクションを有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 前記導電性の基板は、少なくとも２ｍｍだけ間隔を空けられた複数のほぼ平行なワイヤーを有し、その状況で、前記薄い誘電体材料はワイヤーのそれぞれを囲むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 前記空間は少なくとも２ｍｍの幅であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 前記空間は少なくとも４ｍｍの幅であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 前記空間は最小で４平方ｍｍである領域を持っていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 前記空間は最小で１６平方ｍｍである領域を持っていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 患者の身体の表面の第１の場所が前記電極の固体部分によって覆われるような第１の場所から、前記第１の場所が前記電極の固体部分によって覆われないような第２の場所へと電極を動かす段階をさらに有し、その状況で、前記第１の場所での電極の全体フットプリントが前記第２の場所での電極の全体フットプリントに実質的に重なることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
- 前記電極は、２〜４日毎に前記第１の場所と前記第２の場所との間で切り替えられることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
- ＡＣ電界によって患者を治療する方法において、
患者の身体に対する少なくとも２つの電極であって、該電極は、導電性の基板、および患者と前記導電性の基板との間に配置される薄い誘電体層を持ち、該誘電体層は少なくとも１０００である誘電率を持ち、その状況で、前記電極の少なくとも１つが自身を貫通する複数の空間を持ち、該空間が、前記電極の下に位置する水分が前記空間を介して逃げることを可能にするように分配されかつそのような大きさであるような電極、を設置する段階と、
患者の身体のターゲット領域における電界であって、前記電界が約５０ｋＨｚから約５００ｋＨｚの間の周波数、および前記ターゲット領域において約０．１から約１０Ｖ／ｃｍの間の電界強度を持つような電界、を導入するために電極にＡＣ電圧をかける段階と、
を有することを特徴とする方法。 - 前記かける段階は少なくとも５日間続くことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 前記電界は、約１７０ｋＨｚから約２５０ｋＨｚの間の周波数、および前記ターゲット領域において約１から約１０Ｖ／ｃｍの間の電界強度を持つことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 前記電界は、約１２０ｋＨｚの周波数、および前記ターゲット領域において約１から約１０Ｖ／ｃｍの間の電界強度を持つことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 前記導電性の基板は１つの導電性材料であることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 前記導電性の基板は、隣接するセクションに対して制限された量だけセクションが動くのを可能にする方法で、お互いに取り付けられる複数の分離セクションを有することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 前記導電性の基板は、少なくとも２ｍｍだけ間隔を空けられた複数のほぼ平行なワイヤーを有し、その状況で、前記薄い誘電体材料はワイヤーのそれぞれを囲むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 前記空間は少なくとも２ｍｍの幅であることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 前記空間は少なくとも４ｍｍの幅であることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 前記空間は最小で４平方ｍｍである領域を持っていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 前記空間は最小で１６平方ｍｍである領域を持っていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 患者の身体の表面の第１の場所が前記電極の固体部分によって覆われるような第１の場所から、前記第１の場所が前記電極の固体部分によって覆われないような第２の場所へと電極を動かす段階をさらに有し、その状況で、前記第１の場所での電極の全体フットプリントが前記第２の場所での電極の全体フットプリントに実質的に重なることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
- 前記電極は、２〜４日毎に前記第１の場所と前記第２の場所との間で切り替えられることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
- 前記誘電体層は少なくとも１０,０００である誘電率を持っていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
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