[發明專利]用于長時間對活體施加電場的電極

有效

• 申請號: 200580046784.0
• 申請日: 2005-12-05
• 公開（公告）號: CN101115522A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 約朗姆·帕爾蒂
• 申請（專利權）人: 斯坦頓有限公司
• 主分類號: A61N1/04
• 分類號: A61N1/04;A61N1/40
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 杜日新

技術領域

本發明涉及用于長時間對活體施加電場的電極及使用此種電極的方法。

背景技術

生物基體通過細胞分裂增殖，包含組織、細胞培養、微生物(如細菌、支原體、酵母菌、原生動物及其他單細胞生物)、真菌、藻類、植物細胞等等。采用基于這些生物的分裂細胞對某些化學藥品或物理因素敏感的方法可以使生物的分裂細胞受到破壞或其使其增殖受到控制。比如，某些抗生素可使細菌繁殖過程停止。

眾所周知，腫瘤，特別是惡性腫瘤或癌瘤，與正常組織相比，其生長是極其不可控制的。此種加速生長可使腫瘤占據日益增大的空間并傷害或破壞與其鄰接的組織。除此之外，某些癌以其轉移到轉移癌細胞生長成為另外腫瘤的新地點的能力來表征。

一般而言的腫瘤，具體而言的轉移腫瘤，的迅速生長，如上所述，是這些細胞與正常組織細胞比較相對頻繁的細胞分裂或繁殖的結果。癌細胞的可分辨的頻繁細胞分裂是很多現有的癌癥治療，比如，放射治療和使用各種化療藥劑，有效的基礎。此種治療是基于經歷分裂的細胞比未經歷分裂的細胞對輻射和化療藥劑更敏感這一事實。因為腫瘤細胞分裂比正常細胞分裂頻繁得多，所以可以使用輻射和/或化療在一定程度上有選擇地傷害或破壞腫瘤細胞。細胞對輻射、治療藥劑等等的實際敏感度也取決于正常或惡性細胞類型的不同類型的特性。所以，很不幸，腫瘤細胞的敏感度與很多類型的正常組織的敏感度比較不夠高。這就減小了區別腫瘤細胞和正常細胞的可能性，并且，因此，現有的癌癥治療一般會引起對正常組織的嚴重傷害，從而限制此種治療的治療有效性。另外，某些類型的腫瘤對現有的治療方法根本不敏感。

電場和電流用于醫學目的已有多年。最通常的一種是通過借助一對在其間保持一電位差的導電電極施加電場來在人體或動物體中產生電流。這些電流或用來發揮其特別作用，即刺激可激發的組織，或通過在體內流過生成熱量，因為其用作電阻。第一類應用的例子包含的內容如下：心臟除顫器、末梢神經和肌肉刺激器、腦電刺激器等等。電流用于加熱，比如，在腫瘤切除裝置、機能失調的心臟或腦組織切除裝置、燒灼裝置、肌肉風濕疼痛以及其他疼痛減輕裝置等等之中。

電場的另一種用于醫學目的的使用涉及使用從發射電波的電波源，如RF波源或微波源，傳遞的指向所關心的身體部分(即靶)的振蕩高頻場。在這些情況下，在能源和身體之間沒有電能傳導，而能量是通過輻射或感應傳遞到身體。更具體言之，由能源產生的電能是通過導體到達身體附近并從那里通過空氣或某些其他電絕緣材料傳遞到人體。

可以在醫學應用中使用的電場一般就可以分為兩種不同的模式。在第一種模式中，電場借助傳導電極施加于身體或組織。這些電場可分為兩類，即(1)穩定場或以相對低的速率改變的場及在身體或組織中感應出相應的電流的低頻交變場；及(2)借助傳導電極或借助絕緣電極施加于身體的高頻交變場(1MHz以上)。

第一類電場用來，比如，刺激神經和肌肉、調節心率等等。的確，此種電場實際上是用來使信號在神經和肌肉纖維、中樞神經系統(CNS)、心臟等等中傳播。記錄此種自然電場是ECG、EEG、EMG、ERG等等的基礎。在傳導電極應用中的場強，假設介質是同質電特性，就等于施加于刺激/記錄電極上的電壓除以其間的距離。于是由此產生的電流就可以利用歐姆定律計算，而且對心臟和CNS可具有危險的刺激作用并可導致潛在的有害的離子濃度改變。另外，如果電流足夠強，可能在組織中引起過度發熱。這一發熱可由在組織中消散的熱量(電壓與電流的乘積)計算出。

當此種電場和電流是交變電場和交變電流時，其對神經、肌肉等等的刺激功率是頻率的反函數。在頻率高于1-10kHz時，電場的刺激功率接近零。這一限制是由于由電刺激引起的激勵通常是以膜電位改變為中介，其速率受到膜的RC性質的限制(時間常數約為1ms)。

與頻率無關，當施加此種感應電流場時，此種電場經常與電流引起的有害副作用有關系。比如，一個負效應是在系統內的各種“分隔間”中的離子濃度改變，并且電解生物材料或組織嵌入的介質產生有害產物。