用于递送具有选择性可寻址子元件的肿瘤治疗场（TTField）的阵列

摘要

通过断开过热的一个或多个电极元件而不断开不过热的其它电极元件，肿瘤治疗场（TTField）可以以较高的场强递送到受试者的身体。这可以使用多个温度传感器和多个电控开关来完成，其中每个温度传感器被定位成感测相应电极元件处的温度，每个电控开关被布线以接通或断开到单独电极元件的电流。控制器从温度传感器输入信号以确定每个电极元件处的温度，并控制每个电控开关的控制输入的状态以选择性地断开电流或调整过热的任何电极元件处的占空比。

说明书

背景技术

TTField疗法是经证实的用于治疗肿瘤的方法。图1是用于递送TTField的现有技术Optune®系统的示意性表示。经由四个换能器阵列21-24将TTField递送给患者，所述换能器阵列21-24放置在紧密接近肿瘤的患者的皮肤上（例如，如图2A-图2D中所描绘的针对患有胶质母细胞瘤的人）。换能器阵列21-24以两对布置，并且每个换能器阵列经由多导线线缆连接到AC信号生成器20。AC信号生成器（a）在第一时间段期间通过一对阵列21、22发送AC电流，其感应出具有通过肿瘤的第一方向的电场；然后（b）在第二时间段期间通过另一对阵列23、24发送AC电流，其感应出具有通过肿瘤的第二方向的电场；然后在治疗的持续时间内重复步骤（a）和（b）。

每个换能器阵列21-24被配置为经由柔性（flex）导线互连的电容耦合电极元件E的集合（例如，9个电极元件的集合，每个电极元件的直径约为2 cm）。每个电极元件包括夹在导电医用凝胶层和粘合带之间的陶瓷盘。当将阵列放置在患者身上时，医用凝胶粘附到患者的皮肤的轮廓，并确保设备与身体的良好电接触。当患者进行其日常活动时，粘合带把整个阵列在患者身上保持在应有的位置。

经由换能器阵列递送的交流电的幅度被控制，使得（如在换能器阵列下面的皮肤上测量的）皮肤温度不超过41℃的安全阈值。使用放置在换能器阵列的一些盘下方的热敏电阻T获得患者的皮肤上的温度测量结果。在现有的Optune®系统中，每个阵列包括8个热敏电阻，其中一个热敏电阻定位在阵列中相应盘的下方。（注意，大多数阵列包括多于8个盘，在所述情况下，仅在阵列内盘的子集下方施行温度测量）。

AC信号生成器20从所有32个热敏电阻（4个阵列×每个阵列8个热敏电阻）获得温度测量结果。AC信号生成器中的控制器使用温度测量结果来控制经由每对阵列递送的电流，以便维持患者的皮肤上的温度低于41℃。电流本身经由从AC信号生成器20延伸到每个阵列的附加导线（即，针对阵列21-24中的每一个一根导线28）递送到每个阵列。

发明内容

本发明的一个方面是针对一种用于向受试者的身体施加交变电场的第一装置。第一装置包括多个电容耦合电极元件，每个电极元件具有介电层；以及支撑件，被配置为保持多个电极元件，使得电极元件的介电层可以被定位成与受试者的身体接触。第一装置还包括多个温度传感器。每个温度传感器被定位成感测相应电极元件处的温度，并生成指示所感测温度的相应信号。第一装置还包括电导体；以及多个电控开关。每个开关被配置为取决于相应控制输入的状态，（a）允许电流在电导体和相应电极元件之间流动，或（b）防止电流在电导体和相应电极元件之间流动。第一装置还包括控制器，所述控制器被配置为控制每个开关的控制输入的状态。

在第一装置的一些实施例中，控制器被进一步配置为从每个温度传感器接受指示所感测温度的相应信号；基于所接受的信号，确定给定电极元件应该被驱动的占空比；以及以所确定的占空比周期性地切换对应于给定电极元件的开关的控制输入的状态，以便周期性地防止电流在电导体和给定电极元件之间流动。

在第一装置的一些实施例中，控制器被进一步配置为从每个温度传感器接受指示所感测温度的相应信号；基于所接受的信号，确定每个电极元件处的温度是否超过上限阈值；以及如果已经确定给定电极元件处的温度超过上限阈值，则控制相应开关的控制输入的状态，以防止电流在电导体和给定电极元件之间流动。可选地，在这些实施例中，控制器可以进一步被配置为在控制给定开关的控制输入的状态以防止电流在电导体和相应电极元件之间流动之后，基于来自相应温度传感器的所接受的信号，确定相应电极元件处的温度是否已经下降到低于下限阈值，并且随后控制给定开关的控制输入的状态，以允许电流在电导体和相应电极元件之间流动。

在第一装置的一些实施例中，控制器被进一步配置为接受来自每个温度传感器的信号；将描述每个温度传感器处的温度的数据传输到第二控制器；从第二控制器接收指示哪个开关应该关闭的数据；以及基于从第二控制器接收的数据来控制多个开关的控制输入的状态。

在第一装置的一些实施例中，多个电容耦合电极元件包括至少9个电容耦合电极元件。在第一装置的一些实施例中，每个电容耦合电极元件包括具有平面的导电板，并且在导电板的平面上设置介电层。在第一装置的一些实施例中，支撑件包括泡沫层。在第一装置的一些实施例中，电导体包括柔性电路上的迹线。

在第一装置的一些实施例中，支撑件被配置为将多个电极元件保持抵靠受试者的身体的外表面，其中电极元件的介电层面向受试者的身体。在第一装置的一些实施例中，多个电控开关和控制器定位在模块上，所述模块经由多导体连接器附接到支撑件。

本发明的另一方面是针对用于向受试者的身体施加交变电场的第二装置。第二装置包括多个电容耦合的至少两个电极元件的集合，每个电极元件具有介电层；以及支撑件，被配置为保持多个电极元件的集合，使得电极元件的介电层可以被定位成与受试者的身体接触。第二装置还包括多个温度传感器。每个温度传感器被定位成感测相应电极元件的集合处的温度，并生成指示所感测温度的相应信号。第二装置还包括电导体；以及多个电控开关。每个开关被配置为取决于相应控制输入的状态，（a）允许电流在电导体和相应电极元件之间流动，或（b）防止电流在电导体和相应电极元件之间流动。第二装置还包括控制器，所述控制器被配置为控制每个开关的控制输入的状态。

在第二装置的一些实施例中，任何给定电极元件的集合内的所有电极元件同心布置。

在第二装置的一些实施例中，控制器被进一步配置为从每个温度传感器接受指示所感测温度的相应信号；基于所接受的信号，确定给定电极元件应该被驱动的占空比；以及以所确定的占空比周期性地切换对应于给定电极元件的开关的控制输入的状态，以便周期性地防止电流在电导体和给定电极元件之间流动。

在第二装置的一些实施例中，控制器被进一步配置为从每个温度传感器接受指示所感测温度的相应信号；基于所接受的信号，确定每个电极元件的集合处的温度是否超过上限阈值；以及如果已经确定给定电极元件的集合处的温度超过上限阈值，则控制至少一个相应开关的控制输入的状态，以防止电流在电导体和给定电极元件的集合中的至少一个电极元件之间流动。

在第二装置的一些实施例中，控制器被进一步配置为接受来自每个温度传感器的信号；将描述每个温度传感器处的温度的数据传输到第二控制器；从第二控制器接收指示哪个开关应该关闭的数据；以及基于从第二控制器接收的数据来控制多个开关的控制输入的状态。

在第二装置的一些实施例中，支撑件被配置为将多个电极元件的集合保持抵靠受试者的身体的外表面，其中电极元件的介电层面向受试者的身体。在第二装置的一些实施例中，多个电控开关和控制器定位在模块上，所述模块经由多导体连接器附接到支撑件。

本发明的另一方面是针对用于向受试者的身体施加交变电场的第三装置。第三装置包括多个第一电极元件；以及柔性支撑件，被配置为将多个第一电极元件保持抵靠受试者的身体。第三装置还包括多个温度传感器。每个温度传感器被定位成感测相应第一电极元件处的温度，并生成指示所感测温度的相应信号。第三装置还包括电导体；以及多个电控第一开关。每个第一开关与电路中的相应第一电极元件串联布线，该电路在电导体处开始并在相应第一电极元件处结束，并且每个第一开关被配置为基于相应控制输入的状态而独立于其它第一开关接通或断开。第三装置还包括控制器，所述控制器被配置为生成确定每个第一开关的控制输入的状态的输出。

在第三装置的一些实施例中，每个第一电极元件包括具有介电层的电容耦合电极元件，并且柔性支撑件被配置为将多个第一电极元件保持抵靠受试者的身体，其中第一电极元件的介电层面向受试者的身体。

第三装置的一些实施例进一步包括多个第二电极元件，其中每个第二电极元件邻近相应第一电极元件定位；以及多个电控第二开关。每个第二开关与电路中的相应第二电极元件串联布线，该电路在电导体处开始并在相应第二电极元件处结束，并且每个第二开关被配置为基于相应控制输入的状态而独立于其它第二开关接通或断开。支撑件被配置为将多个第二电极元件保持抵靠受试者的身体。并且控制器被进一步配置为生成输出，该输出确定每个第二开关的控制输入的状态。

可选地，在这些实施例中，每个第一电极元件包括具有介电层的电容耦合电极元件；并且每个第二电极元件包括具有介电层的电容耦合电极元件；并且该支撑件被配置为（a）将多个第一电极元件保持抵靠受试者的身体，其中第一电极元件的介电层面向受试者的身体，以及（b）将多个第二电极元件保持抵靠受试者的身体，其中第二电极元件的介电层面向受试者的身体。

可选地，在这些实施例中，每个第二电极元件与邻近的相应第一电极元件同心。

附图说明

图1是用于递送TTField的现有技术Optune®系统的示意性表示。

图2A-图2D描绘了用于治疗脑部肿瘤的换能器阵列在人头部上的定位。

图3描绘了第一实施例，其可以基于电控开关集合的状态来接通或断开到每个单独电极元件的电流。

图4是可以用于图3中所描绘的换能器组装件之一的机械布局的示意性表示。

图5描绘了将换能器元件分组成n个集合的替代配置，并且使用单个温度传感器来测量这n个集合中的每一个的温度。

图6是适用于实现图3-图5实施例中的开关的电路的示意图。

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

尽管上面结合图1描述的现有技术方法对于向肿瘤递送TTField非常有效，但是如果在四个换能器阵列21-24中的每个元件和人的身体之间没有维持良好的电接触，则治疗的有效性将下降。例如，如果换能器阵列的一个或多个元件下方的水凝胶随着时间的推移变干，或者由于一个或多个元件下方的毛发生长，则这可以发生。

例如，假设在每个换能器阵列21-24中具有9个电极元件E的现有技术系统中，前换能器阵列21上的单个电极元件E下方的水凝胶已经变干；并且足够的水凝胶存在于（a）该换能器阵列21的所有其它电极元件E和（b）其它换能器阵列22-24的所有电极元件E下方。在这种情形下，单个电极元件E和人的身体之间的电阻将高于其它电极元件中的任何一个和人的身体之间的电阻。并且这种电阻的增加将导致单个电极元件E的温度比其它电极元件升高得更多。

在这种情形下，现有技术的AC信号生成器20必须限制施加到前/后换能器阵列21、22对的电流，以便将前阵列21上的单个电极元件E的温度保持在低于41℃，即使前换能器阵列21和后换能器阵列22上所有剩余电极元件E处的温度可能远低于41℃。并且这种电流的降低导致肿瘤处电场强度的对应降低。

本文中所描述的实施例可以用于最小化或消除耦合到人的身体内的电流的降低，并且由此最小化或消除肿瘤处电场强度的降低。这可以通过交替地接通和断开开始接近41℃的每个单独电极元件的电流来完成，以便减小那些电极元件的平均电流，而不影响通过剩余电极元件（其没有接近41℃）的电流。

例如，假设其中500 mA的电流正在通过包括10个电极元件的换能器阵列并且那些电极元件中的仅单个电极元件开始接近41℃的情形。进一步假设通过单个电极元件的电流减小10%将是保持该单个电极元件处的温度低于41℃所必要的。代替通过将通过整个换能器阵列的电流从500 mA削减到450 mA（如在现有技术中）来实现这种10%的电流减小，本文中所描述的实施例可以通过以90%的占空比接通和断开通过该单个电极元件的电流来将通过该单个电极元件的平均电流削减10%，同时使所有剩余电极元件的电流全时接通。注意，鉴于电极元件的热惯性，切换速率必须足够快，使得单个电极元件处的瞬时温度从不超过41℃。例如，90%的占空比可以通过接通电流90 ms和断开电流10 ms来实现。在一些优选实施例中，接通和断开电流的周期小于1 s。

当使用这种方法时，通过剩余9个电极元件的电流可以保持不变（即，每个电极元件50 mA），并且仅通过单个电极元件的电流被减小到平均45 mA。通过换能器阵列的平均净总电流将然后为495 mA（即，9 × 50 + 45），这意味着可以将显著更多的电流耦合到人的身体内，而不在电极元件中的任何一个处超过41℃。

该系统甚至可以被配置为增加通过剩余九个电极元件的电流，以便补偿通过单个电极元件的电流的减小。例如，通过剩余九个电极元件的电流可以（例如，通过向AC电压生成器发送将电压增加1%的请求）增加到每个电极元件50.5 mA。如果实现这种解决方案，则通过整个换能器阵列的平均净总电流将是（9个电极 × 50.5 mA + 1个电极 × 50.5 mA× 0.9占空比）= 499.95 mA，这极其接近原始的500 mA的电流。

如果在某个随后的时间（或甚至在相同的时间）第二电极元件处的温度开始接近41℃，则可以使用类似的技术（即占空比从100%降低到大致小于100%）来防止第二电极元件处的温度超过41℃。

在一些实施例中，该技术可以用于单独定制每个电极元件处的占空比，以便最大化流过那些电极元件中的每一个的电流，同时将那些元件中的每一个处的温度保持在低于41℃。可选地，代替仅当给定电极元件处的温度开始接近41℃时才采取补救行动来降低占空比，该系统可以被配置为主动地单独设定给定换能器阵列中的每个电极元件处的占空比，以便均衡跨阵列中所有电极元件的温度。例如，该系统可以被配置为在每个电极元件处单独设定占空比，以便在每个电极元件处维持徘徊在大约40.5℃的温度。可选地，该系统可以被配置为向AC电压生成器发送请求，以根据需要增加或减小电压，以便实现该结果。

这种方法可以用于确保每一个电极元件将携带可能的最大平均电流（不超过41℃），这将提供肿瘤中增加的场强和对应的治疗改善。

图3描绘了第一实施例，其为开始接近41℃的每个单独的电极元件周期性地接通和断开电流。AC信号生成器30具有两个输出（OUT1和OUT2），每个输出具有两个终端。AC信号生成器30在那些输出中的每一个的两个终端之间以交替的顺序（例如，以交替的顺序激活OUT1一秒，然后激活OUT2一秒）生成AC信号（例如200 kHz正弦波）。一对导体51连接到OUT1的两个终端，并且那些导体51中的每一个转到左换能器组装件31和右换能器组装件32中的相应一个。第二对导体51连接到OUT2的两个终端，并且那些导体51中的每一个转到前换能器组装件和后换能器组装件中的相应一个（未示出）。前换能器组装件和后换能器组装件的构造和操作类似于图3中所描绘的左换能器组装件31和右换能器组装件32的构造。

每个换能器组装件31、32包括多个电极元件52。在一些优选实施例中，这些电极元件52中的每一个均是电容耦合电极元件，其类似于Optune®系统中使用的现有技术电极元件。然而，在该图3的实施例中，代替将所有电极元件52并联布线，将电控开关（S）56与每个电极元件（E）52串联布线，并且将所有这些S+E组合56+52并联布线。每个开关56被配置为基于从相应控制器85的数字输出到达的相应控制输入的状态而独立于其它开关接通或断开。当开关56中的给定一个（响应于相应控制输入的第一状态）接通时，电流可以在电导体51和相应电极元件52之间流动。相反，当开关56中的给定一个（响应于相应控制输入的第二状态）断开时，电流不可以在电导体51和相应电极元件52之间流动。

在一些优选实施例中，每个电容耦合电极元件52是盘形的（例如，具有2 cm直径），并且在一侧具有介电层。换能器组装件31、32将电极元件52保持抵靠受试者的身体，其中电极元件的介电层面向受试者身体。优选地，当换能器组装件31、32抵靠受试者的身体放置时，在电极元件的介电层和受试者的身体之间设置水凝胶层，因此它可以将电极元件52保持抵靠受试者的身体。

在一些优选实施例中，每个电容耦合电极元件52包括具有平面的导电板，并且在导电板的平面上设置介电层。在一些优选实施例中，支撑结构把所有电容耦合电极元件保持在应有的位置。可选地，该支撑结构可以包括泡沫层。在一些优选实施例中，到每个电极元件52的电连接包括柔性电路上的迹线。

每个换能器组装件31、32还包括定位在每个电极元件52处的温度传感器54（例如，热敏电阻），使得每个温度传感器54可以感测相应电极元件52的温度。每个温度传感器54生成指示相应电极元件52处（例如，下方）温度的信号。来自温度传感器54的信号被提供给相应控制器85的模拟前端。

在热敏电阻用作温度传感器54的实施例中，温度读数可以通过将已知电流路由通过每个热敏电阻并测量跨每个热敏电阻出现的电压来获得。在一些实施例中，可以使用双向模拟多路复用器依次选择每个热敏电阻来实现基于热敏电阻的温度测量，其中生成已知电流（例如，150 µA）的电流源定位在多路复用器后面，使得已知电流将在任何给定时刻路由到由模拟多路复用器选择的无论哪个热敏电阻中。已知电流将使电压跨所选择的热敏电阻出现，并且通过测量该电压可以确定所选择的热敏电阻的温度。控制器85运行依次选择每个热敏电阻的程序，并依次测量跨每个热敏电阻出现的电压（其指示所选择的热敏电阻处的温度）。在US 2018/0050200中描述了可以用于从每个热敏电阻获得温度读数的合适硬件和程序的示例，其通过引用以其整体并入本文中。

在一些优选实施例中，控制器85可以使用单芯片微控制器或具有内置模拟前端和多路复用器的可编程片上系统（PSoC）来实现。适用于该目的的部件编号包括CY8C4124LQI-443。在替代实施例中，其它微控制器可以与内置或分立模拟前端以及多路复用器一起使用，如对于相关领域的技术人员将是显而易见的。

在替代实施例（未示出）中，可以使用用于与热敏电阻对接的替代方法（例如，传统的分压器方法）来代替上面所描述的恒定电流方法。在其它替代实施例中，可以使用不同类型的温度传感器来代替上面所描述的热敏电阻。示例包括热电偶、RTD和集成电路温度传感器，诸如亚德诺半导体（Analog Devices）的AD590和德州仪器（Texas Instruments）的LM135。当然，当使用这些替代温度传感器中的任何一个时，将需要对电路的适当修改（这对相关领域的技术人员来说将是显而易见的）。

在一些实施例中，控制器85被编程为使用内置在每个换能器组装件31中的智能将所有电极元件处的温度保持在低于安全阈值（例如，低于41℃）。这可以例如通过对控制器85编程以通过设定其数字输出而启动来完成，使得每个开关56持续接通（即，具有100%的占空比）。然后，基于经由控制器85模拟前端到达的信号，控制器85确定每个电极元件处的温度是否超过低于安全阈值的上限阈值（例如40℃）。当控制器85检测到该条件时，控制器85通过以期望的占空比切换对应的数字输出来降低对应开关56的占空比。这将以相同的占空比中断到对应电极元件52的电流，由此减小温度超过该上限阈值的特定电极元件52处的平均电流。电流减小的水平由占空比确定。例如，使用50%的占空比将使电流削减一半；并且使用75%的占空比将使电流削减25%。

值得注意，该程序仅中断到换能器组装件31上的电极元件52中的特定电极元件的电流，并且不中断到该换能器组装件31上的剩余电极元件52的电流。这提供了优于现有技术的非常显著的优点，因为当仅那些电极元件中的少数正在变热时，它消除或减少了削减路由通过电极元件的电流的需要。

数值示例将有助于说明这一点。在图3的实施例中，假设左换能器组装件31和右换能器组装件32分别定位在受试者的头部的左侧和右侧；换能器组装件31、32中的所有开关56都处于具有100%占空比的ON（接通）状态；并且AC信号生成器30最初向导体51输出500 mA的电流。AC电压将出现在左换能器组装件31的电极元件52和右换能器组装件32的电极元件52之间，并且500 mA的AC电流将通过受试者的头部通过电极元件52电容耦合。每个换能器组装件31、32中的控制器85通过经由控制器85的模拟前端输入来自每个温度传感器54的信号来监控该换能器组装件中的每个电极元件52处的温度。现在假设换能器组装件31中电极元件52中的给定一个处的温度已经上升到40℃。该条件将经由来自对应温度传感器54的信号被报告给换能器组装件31中的控制器85。当控制器85识别出给定电极元件52的温度已经上升到40℃时，控制器85将以期望的占空比切换转到对应开关56的控制信号，以便周期性地中断到给定电极元件52的电流并维持较低的平均电流。

这与现有技术的设备形成鲜明对比，该现有技术的设备不得不在电极元件52中的甚至单个电极元件处的温度一接近41℃就减小流过所有电极元件的电流。

注意，如果剩余电极元件52中的仅一个处的占空比被降低，则可以可能的是维持原始的500 mA电流（并且享受由使用全电流引起的优点）。然而，如果在足够大数量的电极元件52处的占空比被降低，则原始的500 mA电流可能不得不下降。为了完成这个，控制器85可以经由控制器85中的UART向AC信号生成器30发送请求。当AC信号生成器30接收到该请求时，AC信号生成器30将减小其对应输出OUT1处的输出电流。

可选地，可以基于给定电极元件52在电流施加到给定电极元件52之后加热的速度来控制由控制器85选择的占空比（如经由温度传感器54和控制器85的模拟前端测量）。更具体地，如果控制器85识别出给定的电极元件52正在以预期两倍快加热，则控制器85可以为该电极元件选择50%的占空比。类似地，如果控制器85识别出给定电极元件52正在比预期快10%加热，则控制器85可以为该电极元件选择90%的占空比。

在其它实施例中，代替通过降低占空比来确定性地削减平均电流，控制器85可以基于实时温度测量结果通过关闭到给定电极元件52的电流并等待直到使用温度传感器54测量的温度下降到低于第二温度阈值（例如，低于38℃）为止来减小给定电极元件52处的平均电流。一旦温度下降到低于该第二温度阈值，控制器85就可以恢复到给定电极元件52的电流。这可以例如通过控制开关56的控制输入的状态来完成，该开关56先前被关闭，使得开关56回复到ON状态，这将允许电流在电导体和相应电极元件52之间流动。在这些实施例中，到给定电极元件52的电流可以基于实时温度测量结果而重复地断开和接通，以便保持给定电极元件52处的温度低于安全阈值。

在图3的实施例中，每个换能器组装件31、32经由相应的线缆连接到AC信号生成器30。值得注意，在换能器组装件和AC信号生成器30之间延伸的每个线缆中仅需要4个导体（即，用于实现串行数据通信的Vcc、数据和接地，加上一个用于AC电流TTField信号的附加导体51）。

注意，在图3中，每个换能器组装件31、32包括九个电极元件52、九个开关56和九个温度传感器54。但是在替代实施例中，每个换能器组装件31、32可以包括不同数量（例如，在8和25之间）的电极元件52和对应数量的开关和温度传感器。

图4是一个机械布局的示意性表示，该机械布局可以用于图3中所描绘的左换能器组装件31/右换能器组装件32中的任何给定一个，或者连接到图3中所描绘的AC信号生成器30的第二输出OUT2的前换能器组装件33/后换能器组装件34（图3中未示出）。在该实施例中，每个换能器组装件31-34包括安装在支撑件59上的多个电容耦合电极元件52。电极元件52被配置用于抵靠受试者的身体放置（优选地，具有在面向受试者的身体的电极元件52的表面上设置的水凝胶层），并且支撑件59将多个电极元件52保持抵靠受试者的身体，使得电极元件52的介电层面向受试者的身体。支撑件59优选是柔性的，并且可以由诸如布或致密医用泡沫之类的材料制成。粘合层可以用于将支撑件59固定到人的身体。温度传感器54被定位成使得它们可以感测每个电极元件52处的温度。例如，每个温度传感器54可以邻近电极元件52中的对应一个定位和/或定位在电极元件52中的对应一个下方。在一些实施例中，每个电极元件52在其中心中具有小孔，并且温度传感器54定位在该小孔中。注意，尽管在图4中仅描绘了两个电极元件52和对应的开关56以及温度传感器54，但是优选使用大数量（例如，在9和25之间）的那些组件中的每一个。这在图3中分别用电极元件、开关和温度传感器的术语E1…En、S1…Sn和T1…Tn来标示。

模块60（直接或通过中间组件）安装到支撑件59。模块60包括控制器85和开关56。可选地，模块60可以使用电连接器42连接到支撑件59，在所述情况下，在模块60上提供连接器42的一半，并且在支撑件59上提供连接器42的配合一半。当连接器42的两半配合时，来自热敏电阻54的信号将传播通过支撑件59上的布线（例如，柔性电路布线），通过连接器42，并进入模块60上的控制器85中。此外，来自每个开关56的输出侧的AC电流信号传播通过连接器42并通过支撑件59上的布线（例如，柔性电路布线）到每个电极元件52。

包括可选连接器42提供了优于不包括该连接器的实施例的优点，因为电极元件52的阵列优选在使用前被消毒。通常使用辐射或气体来施行消毒。由于辐射可以干扰电子器件，因此其中电子器件不能从电极元件52的阵列断开的组装件仅可以用气体消毒。另一方面，如果电子组件56、85可以经由连接器42从电极元件52的阵列断开（如其在图4中），则电子器件可以在消毒之后插入。这准许使用气体或辐射对电极元件52的阵列施行消毒，而没有损坏敏感电子组件56、85的风险。

如上所述，在每个换能器组装件31-34和AC信号生成器30之间延伸的每个线缆中仅需要4个导体（即，用于实现串行数据通信的Vcc、数据和接地，加上一个用于AC电流TTField信号的附加导体51）。在一些优选实施例中，换能器组装件31-34和AC信号生成器（如图3中所示出的）之间的连接使用例如电连接器38来连接。

在上面所描述的实施例中，通过换能器组装件31、32内的控制器85，在每个换能器组装件31、32中局部地做出调整占空比或关闭给定换能器组装件31、32中的一个或多个开关56以便减小到一个或多个电极元件52的平均电流的决定。但是在替代实施例中，调整占空比或关闭一个或多个开关56的决定可以由AC信号生成器30（或另一个远程设备，例如，在AC信号生成器30和每个换能器组装件31、32之间设置的中央集线器）做出。在这些实施例中，每个换能器组装件31、32中的控制器85从相应换能器组装件中的每个温度传感器54获得温度读数，并经由控制器85的UART将这些温度读数传输到AC信号生成器30。AC信号生成器30基于其接收的温度读数来决定哪个开关（如果有的话）需要占空比调整或者应该关闭，并且将对应的命令传输到对应的换能器组装件31、32中的对应控制器85。当控制器85从AC信号生成器30接收到该命令时，控制器85通过将其数字输出设定为将在适当的时间断开对应开关56的状态来响应，以便实行由AC信号生成器30发出的命令。在这些实施例中，AC信号生成器30还可以被编程为，如果有必要减小电流以保持每个电极元件52处的温度低于安全阈值，则减小其输出电流。

在这些实施例中，控制器85可以被编程为作为位于AC信号生成器30中的主控制器的从控制器来操作。在这些实施例中，控制器85以静止状态启动，其中它所做的全部是监控经由UART到达的来自主控制器的进入命令。可以从主控制器到达的命令的示例包括“收集温度数据”命令、“发送温度数据”命令和“设定开关”命令。当控制器85识别出“收集温度数据”命令已经到达时，控制器85将从每个温度传感器54获得温度读数，并将结果存储在缓冲器中。当控制器85识别出“发送温度数据”命令已经到达时，控制器85将执行将先前从缓冲器收集的温度读数经由UART 86传输到AC信号生成器30的程序。并且当控制器85识别出“设定开关”命令已经到达时，控制器85将执行程序以在其数字输出上输出适当的电压，以便基于从AC信号生成器30到达的数据而将每个开关56设定到期望的状态（即，ON、OFF或者以命令的占空比在接通和断开之间切换）。

在上面所描述的实施例中，在每个换能器组装件31、32中使用单个控制器85来控制该组装件中的开关56，并且还从该组装件中的每个温度传感器54获得温度测量结果。在替代实施例中，代替使用单个控制器85来控制开关56并获得温度测量结果，那两个任务可以在两个控制器之间划分，其中一个仅用于控制开关56，而其中另一个用于（例如，使用上面所描述的方法中的任何一个）从每个温度传感器54获得温度测量结果。在这些实施例中，这两个控制器可以与彼此直接通信，和/或与AC信号生成器30直接通信。

在其它替代实施例（未示出）中，温度测量不依赖于定位在电极元件52附近的本地控制器。代替地，导线从每个温度传感器54延伸回到AC信号生成器30（或者到在AC信号生成器30和每个换能器组装件31、32之间设置的中心集线器），并且AC信号生成器使用经由这些导线到达的信号来确定每个温度传感器54处的温度。然而，注意，在这些实施例中，延伸到换能器阵列的线缆将需要大数量的导体，这可能降低线缆的柔性并增加线缆的笨重性。

在上面所描述的图3和图4的实施例中，温度传感器54的数量与电极元件52的数量相匹配，并且每个温度传感器54专用于感测电极元件52中的单个电极元件处的温度。图5描绘了将电极元件分组成n个集合并且使用单个温度传感器来测量这n个集合中的每一个的温度的替代配置。在一些优选实施例中，n在9和25之间。

要使其工作，任何给定集合内的电极元件必须彼此邻近。在图5中所图示的实施例中，每个集合包括类似于上面结合图4所描述的电极元件的内部盘形电极元件52，加上附加的外部环形电极元件52'，该外部环形电极元件52'围绕内部盘形电极元件52并与其同心。温度传感器54定位在内部盘形电极元件52的中心。每个电极元件52、52'具有其自己的单独开关56、56'，该开关56、56'使得控制器85能够接通或断开电流。在替代实施例（未示出）中，可以向每个集合添加附加的同心环形电极元件。在其它替代实施例（未示出）中，代替将任何给定集合中的所有电极元件布置在同心环中，每个集合中的电极元件可以紧邻彼此布局（例如使用像饼式线圈的切片（slices of pie）一样布置的电极元件，并将温度传感器定位在该饼式线圈的中心）。在这些替代实施例中，每个电极元件将具有其自己的单独开关，该开关使得控制器85能够单独接通或断开电流。

图5的实施例可以通过对控制器85编程来操作，以实现与上面结合图3和图4所描述的相同结果，从而总是将到任何给定集合中的所有电极元件52、52'的电流一起接通或断开。但是该实施例也提供了附加的灵活性。更具体地，如果控制器85基于来自温度传感器54之一的信号来确定给定换能器组装件中存在热区域，则该实施例中的控制器具有通过停用对应于该热区域的一些但不是所有电极元件来减小该热区域处的电流的选项。例如，假设来自第一电极52、52'（E1/E1'）的集合下方的第一温度传感器54（T1）的信号显示该电极的集合下方的温度已经上升到高于40℃。该图5的实施例中的控制器85具有通过发出仅关闭一些对应开关的命令来减小该区域中的电流的选项。例如，这可以通过关闭向内部元件E1馈电的开关S1，并且使向外部元件E1'馈电的开关S1'保持接通来完成。替代地，相同的结果也可以通过关闭向外部元件E1'馈电的开关S1'，并且使向内部元件E1馈电的开关S1保持接通来完成。

可选地，图5的实施例中的任何给定电极元件的集合内的每个单独电极元件的占空比可以单独调整，以获得对通过任何区域耦合的平均电流的附加控制，如上面结合图3和图4所描述的。

注意，尽管在图5中仅描绘了两个电极元件52、52'的集合和对应的开关56、56'以及温度传感器54、54'，但是优选使用大数量（例如，在9和25之间）的那些组件的集合。这在图5中分别由电极元件、开关和温度传感器的术语E1…En、E1'…En'、S1…Sn、S1'…Sn'、T1…Tn和T1'…Tn'来标示。

图6是适用于实现上面所描述的图3-图5实施例中的开关56、56'的电路的示意图。该电路包括串联布线的两个场效应晶体管66、67，这是可以在任一方向上通过电流的配置。适用于该电路的FET的一个示例是BSC320N20NSE。（注意，图6中所描绘的二极管固有地包括在FET 66、67本身内。）取决于从上面所描述的控制器85的数字输出之一到达的控制输入的状态，两个FET 66、67的串联组合将传导或阻断电流。当串联组合正在导电时，电流可以在共享导体51和相应电极元件52、52'之间流动。另一方面，当FET 66、67的串联组合未正在导电时，电流将不在共享导体51和相应电极元件52、52'之间流动。

可选地，电流感测电路60可以与开关56、56'串联定位。可以使用对相关领域的技术人员来说将是显而易见的各种传统方法中的任何一个来实现电流感测电路60。当包括电流感测电路60时，它生成表示电流的输出，并且该输出被报告回到控制器85（如图3-图5中所示出的）。控制器85然后可以使用该信息来确定所测量的电流是否如预期，并且如果必要则采取适当的行动。例如，如果检测到过电流条件，则控制器85可以关闭对应的开关。当然，在其中省略电流感测电路60的那些实施例中，应该用导线（或其它导体）来替换电流感测电路60，使得电流可以在共享导体51和上方FET 60的顶部管脚之间流动。

在图示的实施例中，电流感测电路60定位在共享导体51和上方FET 60的顶部管脚之间。但是在替代实施例中，电流感测电路可以定位在下方FET 67的底部管脚和相应电极元件52、52'之间。并且在其它替代实施例（未示出）中，电流感测电路可以集成在开关本身的电路内。

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限定的本发明的领域和范围的情况下，对所描述实施例的许多修改、更改和改变是可能的。因此，意图是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所限定的全范围。