植入式的多层电极结构和植入式电极装置 |
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| 申请号 | CN202211340552.8 | 申请日 | 2022-10-28 | 公开(公告)号 | CN117942493A | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
| 申请人 | 复旦大学; | 发明人 | 加福民; 周昱行; 刘炯晖; | ||||
| 摘要 | 本公开提供一种植入式的多层 电极 结构和植入式电极装置，用于植入至目标对象的目标区域并产生 电场 或 电流 以抑制目标区域的目标细胞生长或诱导目标区域的目标细胞凋亡，其中多层电极结构包括 导线 、第一电极层和包覆第一电极层的第二电极层，第一电极层和第二电极层中的至少一个与导线连接以接收预设电 信号 并产生电场。通过该植入式的多层电极结构或植入式电极装置，能够利用中、低频段 电信号 产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡，同时能够解决多种电极形式植入至目标区域时的空间占用问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种植入式的多层电极结构，用于植入至目标对象的目标区域并产生电场以抑制目标区域的目标细胞生长或诱导目标区域的目标细胞凋亡，其特征在于，所述多层电极结构包括导线、第一电极层和包覆所述第一电极层的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一个与所述导线连接以接收预设电信号并产生电场。 |
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| 说明书全文 | 植入式的多层电极结构和植入式电极装置技术领域[0001] 本公开大体涉及医疗器械领域，具体涉及一种植入式的多层电极结构和植入式电极装置。 背景技术[0002] 随着医疗科技的进步，提出一种新兴的肿瘤治疗方法，即肿瘤电场疗法(Tumor Treating Fields，TTF)，其作用机理为：将低强度、中频(100‑300kHz)的交流电场，作用于增殖癌细胞的微管蛋白等亚细胞结构，干扰肿瘤细胞有丝分裂，从而使癌细胞凋亡并抑制肿瘤生长。因此，基于肿瘤电场疗法，通过交变电场抑制肿瘤细胞的生长从而实现对肿瘤细胞的治疗的装置应运而生。例如公告号为CN 101553180 B的专利申请，其提供一种电场传送和目标组织区域的非热或选择性消融的装置和系统以及方法，能够对目标组织施加交变电流以非热消融癌细胞。又例如公布号为CN 113694371 A的专利申请，其提供一种植入式电极及电场治疗设备，采用柔性电极片和柔性导线，在植入患者体内时能够根据植入的部位适应性形变，从而具有良好的适应性，使得植入式电极能够适应于不同的患者以及不同的肿瘤治疗。 [0003] 近年的研究表明，低频(0‑500Hz)的脉冲电场也具有杀伤肿瘤细胞的作用，其常见频率段在50‑200Hz之间，值得注意的是，中频段TTF的主要杀伤机制为抑制肿瘤细胞的有丝分裂，而低频段TTF的主要杀伤机制为引起肿瘤细胞的死亡及凋亡。这两种杀伤手段，配合化疗药物均有相比起单用(TTF或化疗药)更好的抑制肿瘤细胞生长的效果。 [0004] 然而，现有技术大都通过中频电场对肿瘤进行治疗，例如公告号为CN 101553180 B的专利申请使用的是50kHz至300kHz，公布号为CN 113694371A的专利申请使用的是50kHz至500kHz，没有针对低频段TTF电极形式和使用方式，因而此类中频TTF电极结构单一，治疗方式有限，治疗效果仍待提高。另外，由于中、低频段的TTF作用机制有一定差异，同时利用两种一般形式的电极进行肿瘤治疗，有可能增加空间占用，引发“占位效应”，不利于术后植入肿瘤残腔进行治疗。发明内容 [0005] 本公开鉴于上述现有技术状况而完成，其目的在于提供一种植入式的多层电极结构和植入式电极装置，能够利用中、低频段电信号产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡，同时能够解决多种电极形式植入至目标区域时的空间占用问题。 [0006] 为此，本公开第一方面提供一种植入式的多层电极结构，用于植入至目标对象的目标区域并产生电场以抑制目标区域的目标细胞生长或诱导目标区域的目标细胞凋亡，所述多层电极结构包括导线、第一电极层和包覆所述第一电极层的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一个与导线连接以接收预设电信号并产生电场。在这种情况下，通过第二电极层将第一电极层进行包覆以形成具有两种电极形式的电极结构，由此，能够利用中、低频段电信号产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡，同时能够解决多种电极形式植入至目标区域时的空间占用问题。 [0007] 根据本公开所涉及的多层电极结构，可选地，所述第一电极层包括具有导电材料的第一电场发生触点和具有绝缘材料的绝缘层，所述绝缘层形成于所述第一电场发生触点与所述第二电极层之间。在这种情况下，由于第一电极层位于多层电极结构的内部，当多层电极结构植入至目标区域，第一电场发生触点与目标细胞之间存在绝缘层，由此第一电场发生触点可以视为绝缘电极，进而能够基于绝缘电极设计相匹配的电场参数(例如频率、电场幅值或电信号波形)以使第一电场发生触点通过特定的机制对目标细胞进行治疗。同时第一电极层的绝缘层能够隔离第一电场发生触点和第二电极层，使第一电场发生触点和第二电极层互不影响，由此能够令第一电极层和第二电极层处于不同的工作状态，例如，第一电极层和第二电极层能够产生不同频率的电场，从而能够分别利用中、低频段电信号产生电场或电流中对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡。 [0008] 根据本公开所涉及的多层电极结构，可选地，所述第二电极层包括具有导电材料的第二电场发生触点。在这种情况下，由于第二电极层位于多层电极结构的外部，当多层电极结构植入至目标区域，第二电场发生触点与目标细胞的距离较近，能够与目标细胞之间形成电流，由此第二电场发生触点可以视为导体电极，进而能够基于导体电极设计相匹配的电场参数(例如频率、电场幅值或电信号波形)以使第一电场发生触点通过特定的机制对目标细胞进行治疗。例如，能够通过第二电场发生触点利用中、低频段电信号产生电场或电流中的至少一种对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡。 [0009] 根据本公开所涉及的多层电极结构，可选地，所述第二电极层包括具有生物相容性材料的外壳和嵌于所述外壳的至少一个所述第二电场发生触点。在这种情况下，外壳能够支撑、保护电极结构，同时由于第二电极层具有生物相容性，能够减少植入目标对象时产生的炎症或排斥反应；另外，通过嵌入于外壳的至少一个第二电场发生触点能够在多层电极结构的不同的位置或不同的方向形成电场。 [0010] 根据本公开所涉及的多层电极结构，可选地，所述第一电极层包括至少一个所述第一电场发生触点，所述第一电场发生触点的数量与所述第二电场发生触点的数量相同，所述第一电场发生触点的位置与所述第二电场发生触点的位置相匹配以使所述第二电场发生触点覆盖所述第一电场发生触点。在这种情况下，由于第一电场发生触点与第二电场发生触点均具有导电材料，且第一电场发生触点的位置与第二电场发生触点的位置匹配时，能够减少第一电场发生触点产生的电场的衰减问题，由此能够使第一电场发生触点与第二电场发生触点独立工作互不干扰。 [0011] 根据本公开所涉及的多层电极结构，可选地，所述第一电极层形成有容纳所述导线的空腔。在这种情况下，能够便于通过导线施加预设的电信号至电极结构以形成电场或电流。 [0012] 根据本公开所涉及的多层电极结构，可选地，所述导线包括与所述第一电场发生触点连接的第一导线，所述第一导线配置为传输电信号至所述第一电场发生触点。在这种情况下，能够使第一电场发生触点接收预设电信号并产生电场。 [0013] 根据本公开所涉及的多层电极结构，可选地，所述导线包括与所述第二电场发生触点连接的第二导线，所述第二导线配置为传输电信号至所述第二电场发生触点。在这种情况下，能够使第二电场发生触点接收预设电信号并产生电场或电流。 [0014] 根据本公开所涉及的多层电极结构，可选地，所述第一电场发生触点配置为产生电场以抑制目标细胞生长，所述第二电场发生触点配置为产生电场以抑制目标细胞生长或诱导目标细胞凋亡。在这种情况下，能够通过第一电场发生触点或第二电场发生触点接收中、低频段电信号产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡。 [0015] 本公开的第二方面提供一种植入式电极装置，包括信号发生模块、电极部和电极固定部，所述电极部包括本公开的第一方面任一所述的多层电极结构，所述信号发生模块用于提供预设电信号至所述电极部，所述电极部用于植入至目标对象的目标区域并产生电场以抑制目标区域的目标细胞生长或诱导目标区域的目标细胞凋亡，所述电极固定部用于将所述电极部固定于所述目标对象的目标区域。在这种情况下，通过该植入式电极装置，能够利用中、低频段电信号产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡，同时能够解决多种电极形式植入至目标区域时的空间占用问题。 [0016] 根据本公开能够提供一种植入式的多层电极结构和植入式电极装置，能够利用利用中、低频段电信号产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡，同时能够解决多种电极形式植入至目标区域时的空间占用问题。附图说明 [0017] 图1是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构或电极装置的应用场景示意图。 [0018] 图2a是示出了本公开的实施方式所涉及的患者的头部的示意图。图2b是示出了本公开的实施方式所涉及的切除肿瘤组织后的患者的头部的示意图。 [0019] 图3是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构或电极装置的原理示意图。 [0020] 图4是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构的实施例1的剖面结构示意图。 [0021] 图5是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构的实施例2的剖面结构示意图。 [0022] 图6是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构的实施例3的剖面结构示意图。 [0023] 图7是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构的实施例3的外观示意图。 [0024] 图8是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构的其他实施例的外观示意图。 [0025] 图9是示出了本公开的实施方式所涉及其中一种植入式电极装置的结构示意图。 [0026] 附图标记说明： [0027] 1……目标对象，11……目标区域，12……肿瘤组织，13……脑组织，14……颅骨，[0028] 2……电极装置，21……信号发生模块，22……电极部，23……电极固定部，220……多层电极结构，221……第一电极层，2211……第一电场发生触点，2212……绝缘层，2213……空腔，222……第二电极层，2221……第二电场发生触点，2222……外壳， 223……导线，2231……第一导线，2232……第二导线。 具体实施方式[0029] 下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所填充的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。 [0030] 需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或装置没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或装置固有的其他步骤或单元。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。 [0031] 肿瘤治疗电场是一种低强度中频(100～300kHz)交变电场，可阻止某些肿瘤细胞有丝分裂过程中纺锤体微管的形成及细胞分裂期胞内细胞器的分离，诱导有丝分裂期的细胞凋亡，从而实现治疗肿瘤的作用。肿瘤细胞的一些生理特性，如几何形状和高频有丝分裂，使其易受TTF的影响。根据目前的研究，中频电场的杀伤作用主要包括两个方面：有丝分裂后期依赖的介电泳力杀伤作用，以及有丝分裂后期非依赖的偶极子受力杀伤作用。但在一些实验数据中发现，低频(1000Hz以下)电场治疗肿瘤的杀伤作用主要是引起肿瘤细胞的死亡和凋亡，以及引起G0期(G0期指具有分裂能力的组织中的细胞暂时脱离细胞周期，进入的停止细胞分裂的时期)细胞的增加，而中频引起G2/M期(即DNA合成后期，又称“有丝分裂准备期”，主要为后面的M期做准备)细胞的增加。由于G0期是细胞暂时停止有丝分裂的阶段，因此可以认为低频的杀伤作用是使细胞不进入有丝分裂周期，而中频的杀伤作用是使细胞无法正常的完成有丝分裂。 [0032] 在TTF中，可以使用某种电极抑制纺锤体的形成(通过影响微管蛋白的排布)，以及分裂后期的细胞膜起泡(介电泳作用)，并通过这两个方式来干扰有丝分裂，另外，可以使用另一种电极造成肿瘤细胞的死亡和凋亡。此两种电极的一个主要区别便是在细胞周围是否存在电子流，后者会在电极间出现电子流(即电流)，而前者电极间只有感应电流，而在电场方面两种电极没有明显区别。研究发现，后者介导的电子流可能会干扰细胞膜表面的离子通道，另一方面，电子流也会产生更明显的热效应，从而引起其他的杀伤作用。通常，前者所用的电极可以称绝缘电极，后者所用的电极可以称导体电极。 [0033] 由于上述两种电极分别杀伤肿瘤细胞的机制不同，并且还未清楚其是否可以用作低频电场治疗肿瘤的电极。为此，本公开提供一种植入式的多层电极结构和植入式电极装置，能够利用中、低频段电信号产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡，同时能够解决多种电极形式植入至目标区域时的空间占用问题。在一些示例中，由于目前方案采用双层电极体系，因此多层电极结构也可以称“双层电极结构”。在一些示例中，多层电极结构可能并非明显区分层间结构，因此多层电极结构也可以称为“多电极结构”或“多种电极的电极结构”。以下为了方便描述，本公开所涉及的植入式的多层电极结构和植入式电极装置有时可以简称为“电极结构”和“电极装置”，可以理解的是，除另有说明外，本公开所涉及的“电极结构”和“电极装置”均为前述的植入式的多层电极结构和植入式电极装置。 [0034] 为了更好地描述本公开所涉及的多层电极结构或电极装置相较于现有技术的有益效果，以下首先通过示意本公开的实施方式所涉及的电极结构或电极装置的应用场景来说明。图1是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构220或电极装置2的应用场景示意图。图2a是示出了本公开的实施方式所涉及的患者的头部的示意图。图2b是示出了本公开的实施方式所涉及的切除肿瘤组织12后的患者的头部的示意图。 [0035] 在一些示例中，参见图1，本公开的实施方式涉及植入式的多层电极结构或电极装置2可以植入至目标对象1的目标区域11。植入式的多层电极结构220或电极装置2以下有时也可以称多层电极结构220或电极装置2。 [0036] 在一些示例中，目标对象1可以是动物。在一些示例中，目标对象1可以是人。在一些示例中，目标对象1可以是具有肿瘤组织12的患者。在一些示例中，参见图1，目标对象1可以是具有颅内肿瘤的患者。需要说明的是，本公开所涉及的植入式的多层电极结构220或电极装置2可移植入至肿瘤组织12的附近，肿瘤可以包括但不限于胃肿瘤、脑肿瘤、肺肿瘤、肝肿瘤。以下以脑胶质瘤为例对多层电极结构220或电极装置2进行说明。 [0037] 在一些示例中，目标区域11可以位于颅内。在一些示例中，参见图2a，脑胶质瘤患者的头部可以包括：皮肤、颅骨14、脑脊液、脑组织13和肿瘤组织12。在一些示例中，可以利用手术切除肿瘤组织12。 [0038] 在一些示例中，参见图2b，切除肿瘤组织12后，可以在脑组织13内形成空腔。在这种情况下，切除肿瘤组织12后的脑胶质瘤患者的头部可以包括：皮肤、颅骨14、脑脊液、脑组织13和空腔。在一些示例中，目标区域11是可以指切除肿瘤组织12后的空腔。 [0039] 由于目前的手术的局限性，无法保证通过手术切除肿瘤组织12后，目标区域11的内壁不存在遗留的肿瘤细胞。在这种情况下，利用本公开所涉及的植入式的多层电极结构220或电极装置2植入至目标对象1的目标区域11后，能够利用多层电极结构220或电极装置 2形成的电场抑制内壁附近的肿瘤细胞的生长。换言之，目标细胞可以是指位于内壁附近的肿瘤细胞。 [0040] 但本公开不限于此，本公开所涉及的植入式的多层电极结构220或电极装置2也能够在切除肿瘤组织12之前植入至肿瘤组织12附近，并在肿瘤组织12附近形成电场对肿瘤细胞(或肿瘤组织12)进行治疗。 [0041] 需要说明的是，对肿瘤细胞(或肿瘤组织12)进行治疗，可以是指抑制内壁附近的肿瘤细胞的生长。例如，对肿瘤细胞(或肿瘤组织12)进行治疗可以是指利用特定频率的交变电场作用于肿瘤细胞以抑制肿瘤细胞的有丝分裂，对肿瘤细胞(或肿瘤组织12)进行治疗也可以是指利用特定频率的交变电场作用于肿瘤细胞以引起肿瘤细胞的死亡和凋亡从而对肿瘤细胞产生杀伤作用，对肿瘤细胞(或肿瘤组织12)进行治疗还可以是指利用交变电场与化疗、放疗或药物等其他肿瘤治疗方法相配合以提高相应的治疗方法的效果。 [0042] 以下为本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构220或电极装置2的结构或使用方法的示意性描述，需要说明的是以下实施方式意在说明而非对本公开的多层电极结构220或电极装置2的限制。 [0043] 图3是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构220或电极装置2的原理示意图。 [0044] 在一些示例中，参见图3，多层电极结构220或电极装置2可以是产生电场并利用电场抑制目标区域11的目标细胞生长的多层电极结构220或电极装置2。在这种情况下，植入式的多层电极结构220或电极装置2在植入至目标区域11后，能够在目标区域11附近形成电场，进而能够实现对目标细胞的治疗，同时，由于对目标细胞的治疗效果和目标细胞所处环境中的电场强度呈正相关，若将多层电极结构220或电极装置2设置于颅外，皮肤、颅骨14、脑脊液、和脑组织13都会引起电场的再分配并降低电场的强度，会大幅提高多层电极结构220或电极装置2的能量损耗，因此将多层电极结构220或电极装置2植入至目标区域11附近，能够有效提高多层电极结构220或电极装置2的能量利用效率，提高电场的强度，延长多层电极结构220或电极装置2的使用周期，由此能够减少对目标对象1的日常生活的影响，进而能够提高目标对象1对多层电极结构220或电极装置2的依从性，提高目标对象1使用多层电极结构220或电极装置2的时间，同时能够通过变形提高电场的覆盖率，提升对肿瘤的治疗效果。 [0045] 以下结合多个实施例对本公开所涉及的植入式的多层电极结构220和植入式电极装置2的具体内容进行详细说明，内容包括但不限于结构、原理和功能作用等。图4是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构220的实施例1的剖面结构示意图。图5是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构220的实施例2的剖面结构示意图。图6是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构220的实施例3的剖面结构示意图。图7是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构220的实施例3的外观示意图。图8是示出了本公开的实施方式所涉及的植入式的多层电极结构220的其他实施例的外观示意图。 [0046] 本公开第一方面提供一种植入式的多层电极结构220，用于植入至目标对象1的目标区域11并产生电场以抑制目标区域11的目标细胞生长或诱导目标区域11的目标细胞凋亡。 [0047] 如图4所示，在一些示例中，多层电极结构220可以包括导线223、第一电极层221和包覆第一电极层221的第二电极层222。在一些示例中，第一电极层221和第二电极层222中的至少一个可以与导线223连接以接收预设电信号并产生电场。如图5和图6所示，在一些示例中，包覆可以分为完全包覆和部分包覆两种情形，例如第二电极层222作为一个整体直接完全包覆第一电极层221，第二电极层222还可以是多个部分组成并由多个部分形成一个类似网络或骨架的整体结构，进而包覆第一电极层221。在这种情况下，通过第二电极层222将第一电极层221进行包覆以形成具有两种电极形式的多层电极结构220，由此，能够利用中、低频段电信号产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡，同时能够解决多种电极形式植入至目标区域11时的空间占用问题。 [0048] 在一些示例中，多层电极结构220可以产生电场，例如在多层电极结构220与目标区域11的目标细胞或溶质使用绝缘材料进行隔绝时。在一些示例中，多层电极结构220可以产生电流，例如在多层电极结构220与目标区域11的目标细胞或溶质接触时能够形成电流回路。在一些示例中，第一电极层221可以与目标区域11的目标细胞或溶质通过绝缘材料进行隔绝。在一些示例中，第二电极层222可以与目标区域11的目标细胞或溶质接触时既能够产生电场也能够形成电流回路。在这种情况下，能够利用中、低频段电信号施加于第一电极层221或第二电极层222产生电场或电流，进而对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡。 [0049] 在一些示例中，第一电极层221和第二电极层222可以产生不同强度的电场。例如，第一电极层221可以产生强度大于第二电极层222的电场，在这种情况下，即使第一电极层221位于第二电极层222内部，其也能够形成强度可以对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡的电场。在一些示例中，第一电极层221和第二电极层222可以产生不同波形的电场。例如，第一电极层221可以利用中频电信号产生中频电场，第二电极层222可以利用低频电信号产生低频电场，由于两种电场的频率不同，因此波形也不同，在这种情况下，能够使第一电极层221和第二电极层222独立工作互不影响，由此能够提升多层电极结构220的多用性。 [0050] 如图4、图5或图6所示，在一些示例中，第一电极层221可以包括第一电场发生触点2211和绝缘层2212。在一些示例中，第一电场发生触点2211可以具有导电材料，绝缘层2212可以具有绝缘材料。在一些示例中，绝缘层2212可以形成于第一电场发生触点2211与第二电极层222之间。在这种情况下，由于第一电极层221位于多层电极结构220的内部，当多层电极结构220植入至目标区域11，第一电场发生触点2211与目标细胞之间存在绝缘层2212，由此第一电场发生触点2211可以视为绝缘电极(即电极间不会形成电子流的电极)，进而能够基于绝缘电极设计相匹配的电场参数(例如频率、电场幅值或电信号波形)以使第一电场发生触点2212通过特定的机制对目标细胞进行治疗。同时第一电极层221的绝缘层2212能够隔离第一电场发生触点2211和第二电极层222，使第一电场发生触点2211和第二电极层 222互不影响，由此能够令第一电极层221和第二电极层222处于不同的工作状态，例如，第一电极层221和第二电极层222能够产生不同频率的电场，从而能够分别利用中、低频段电信号产生电场或电流中对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡。 [0051] 在一些示例中，第一电场发生触点2211导电材料可以是金属导电材料、石墨或高介电材料中的至少一种，优选地，第一电场发生触点2211为金属导电材料，例如金、银、铂、铜等。在一些示例中，绝缘层2212的绝缘材料可以是高分子材料、陶瓷、硅或其他非金属绝缘材料等。 [0052] 在一些示例中，第一电场发生触点2211可以是片状、矩形状、球状或其他块状。 [0053] 如图4、图5或图6所示，在一些示例中，第二电极层222可以包括第二电场发生触点2221。在一些示例中，第二电场发生触点2221可以具有导电材料。在这种情况下，由于第二电极层222位于多层电极结构220的外部，当多层电极结构220植入至目标区域11，第二电场发生触点2221与目标细胞的距离较近，能够与目标细胞之间形成电流，由此第二电场发生触点2221可以视为导体电极(即电极间能够形成电子流的电极)，进而能够基于导体电极设计相匹配的电场参数(例如频率、电场幅值或电信号波形)以使第二电场发生触点2221通过特定的机制对目标细胞进行治疗。例如，能够通过第二电场发生触点2221利用中、低频段电信号产生电场或电流中的至少一种对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡。 [0054] 在一些示例中，当多层电极结构220植入至目标区域11后，第二电场发生触点2221可以接触目标细胞。在另一些示例中，当多层电极结构220植入至目标区域11后，第二电场发生触点与目标细胞之间可以设置有导电材料，也即第二电场发生触点2221的外部可以具有导电材料，例如第二电场发生触点2221的外部可以是高介电材料的外壳2222。在这种情况下，多个第二电场发生触点2221即能够形成电场，也能够形成电子流。 [0055] 在一些示例中，第二电场发生触点2221导电材料可以是金属导电材料、石墨或高介电材料中的至少一种，优选地，第二电场发生触点2221为金属导电材料，例如金、银、铂、铜等。 [0056] 如图4或图6所示，在另一些示例中，第二电极层222可以包括外壳2222和第二电场发生触点2221。在一些示例中，外壳2222可以具有生物相容性材料，至少一个第二电场发生触点2221可以嵌于外壳2222中。在这种情况下，外壳2222能够支撑、保护多层电极结构220，同时由于第二电极层222具有生物相容性，能够减少植入目标对象时产生的炎症或排斥反应；另外，通过嵌入于外壳2222的至少一个第二电场发生触点2221能够在多层电极结构220的不同的位置或不同的方向形成电场。在另一些示例中，外壳2222可以覆盖所有的第二电场发生触点2221，外壳2222可以同时是具有生物相容性和高介电性能的材料，在这种情况下，整个外壳2222可以看成是一个电极片或保护膜，由于每个第二电场发生触点2221都被生物相容的外壳2222包裹，所以植入时相容性高，而且能够保护各个第二电场发生触点2221。 [0058] 如图7或图8所示，在一些示例中，第二电场发生触点2221可以位于多层电极结构220的外表面。在这种情况下，第二电场发生触点2221能够直接与目标区域11的目标细胞或溶质接触形成电场或电子流。在一些示例中，第二电场发生触点2221可以是片状、矩形状、球状或其他块状。 [0059] 如图6所示，在一些示例中，第一电极层221可以包括至少一个第一电场发生触点2211。在一些示例中，第一电场发生触点2211的数量可以与第二电场发生触点2221的数量相同。在一些示例中，第一电场发生触点2211的位置可以与第二电场发生触点2221的位置相匹配以使第二电场发生触点2221覆盖第一电场发生触点2211。在这种情况下，由于第一电场发生触点2211与第二电场发生触点2221均具有导电材料，且第一电场发生触点2211的位置与第二电场发生触点2221的位置匹配时，能够减少第一电场发生触点2211产生的电场的衰减问题，由此能够使第一电场发生触点2211与第二电场发生触点2221独立工作互不干扰。 [0060] 在另一些示例中，第一电场发生触点2211的数量可以与第二电场发生触点2221的数量不同。在一些示例中，外壳2222可以是高介电常数的材料。在这种情况下，由于第一电场发生触点2211的数量可以与第二电场发生触点2221的数量不同，因此第一电场发生触点2211的位置可以与第二电场发生触点2221的位置不匹配，第一电场发生触点2211产生的电场经过导电材料的第二电场发生触点2221或高介电常数材料的外壳2222不会产生较大的衰减，由此，也能够减少数量不同或位置不匹配时第一电场发生触点2211产生的电场的衰减问题。 [0061] 如图4、图5或图6所示，在一些示例中，第一电极层221可以形成有容纳导线223的腔体2213。在这种情况下，能够便于通过导线223施加预设的电信号至多层电极结构220以形成电场或电流。 [0062] 在一些示例中，第一电极层221可以是空心圆柱体，其内部腔体2213可以容纳导线223。在一些示例中，第一电极层221可以是实心圆柱体，导线223可以嵌入在第一电极层221内部。 [0063] 如图4所示，在一些示例中，导线223可以包括与第一电场发生触点2211连接的第一导线2231，第一导线2231可以传输电信号至第一电场发生触点2211。在这种情况下，能够使第一电场发生触点2211接收预设电信号并产生电场。 [0064] 如图4所示，在一些示例中，导线223可以包括与第二电场发生触点2221连接的第二导线2232，第二导线2232可以传输电信号至第二电场发生触点2221。在这种情况下，能够使第二电场发生触点2221接收预设电信号并产生电场或电流。 [0065] 在一些示例中，第一电场发生触点2211可以产生电场以抑制目标细胞生长，第二电场发生触点2221可以产生电场以抑制目标细胞生长或诱导目标细胞凋亡。在这种情况下，能够通过第一电场发生触点2211或第二电场发生触点2221接收中、低频段电信号产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡。 [0066] 在一些示例中，第一电场发生触点2211可以接收中频电信号并产生中频电场以抑制目标细胞生长，例如抑制有丝分裂，同步细胞周期至G2/M期，不显著诱导凋亡。在一些示例中，第二电场发生触点2221可以接收中频或低频电信号并产生中频电场或低频电场，并可以接触目标区域11的目标细胞或溶质产生电流，由此抑制目标细胞生长或诱导目标细胞凋亡，例如中频电信号产生的电场可以诱导细胞死亡及凋亡，低频电信号产生的电场可以抑制有丝分裂，同步细胞周期至G0期，不显著诱导凋亡。 [0067] 在一些示例中，多个多层电极结构220中的至少两个可以配合形成电场或电流。在这种情况下，能够产生电场抑制目标细胞生长或诱导目标细胞凋亡。 [0068] 在一些示例中，多个多层电极结构220中的至少两个第一电场发生触点2211可以配合形成电场。在这种情况下，能够产生电场抑制目标细胞生长。 [0069] 在一些示例中，多个多层电极结构220中的至少一个第一电场发生触点2211和至少一个第二电场发生触点2221可以配合形成电场。在这种情况下，能够产生电场抑制目标细胞生长。 [0070] 在一些示例中，多个多层电极结构220中的至少两个第二电场发生触点2221可以配合形成电场或电流。在这种情况下，能够产生电场抑制目标细胞生长或诱导目标细胞凋亡。 [0071] 图9是示出了本公开的实施方式所涉及其中一种植入式电极装置2的结构示意图。 [0072] 本公开的第二方面提供一种植入式电极装置2。如图9所示，在一些示例中，电极装置2可以包括信号发生模块21、电极部22和电极固定部23，电极部22可以包括本公开的第一方面任一的多层电极结构220。 [0073] 在一些示例中，信号发生模块21可以用于提供预设电信号至电极部22。在一些示例中，电极部22可以用于植入至目标对象1的目标区域11并产生电场以抑制目标区域11的目标细胞生长或诱导目标区域11的目标细胞凋亡。在一些示例中，电极固定部23可以用于将电极部22固定于目标对象1的目标区域11。在这种情况下，通过该植入式电极装置2，能够利用中、低频段电信号产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡，同时能够解决多种电极形式植入至目标区域11时的空间占用问题。 [0074] 在一些示例中，电极部22可以变形以使电极装置2植入目标区域11时收缩或扩张，由此能够适应目标区域11的形状或大小，提升电场的覆盖率，进而提升对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡的作用。 [0075] 在一些示例中，信号发生模块21可以通过导线223与电极部22连接。在这种情况下，能够从信号发生模块21中将中频或低频电信号通过导线223传输至电极部22的多层电极结构220中，由此能够利用中、低频段电信号产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡。 [0076] 在一些示例中，中频电信号的频段可以为50‑500KHz之间，产生的电场强度可以为0.5‑10V/cm之间。在一些示例中，低频电信号的频段可以为50‑200Hz之间，产生的电场强度可以为1‑10V之间。 [0077] 在一些示例中，电极固定部23可以将电极装置2固定于目标对象1的颅骨14。在这种情况下，电极装置2能够稳定植入目标区域11并稳定其中，由此能够提升电极装置2的治疗效果。 [0078] 根据本公开能够提供一种植入式的多层电极结构220和植入式电极装置2，能够利用利用中、低频段电信号产生电场或电流对目标细胞的生长进行抑制或诱导目标细胞凋亡，同时能够解决多种电极形式植入至目标区域11时的空间占用问题。 [0079] 虽然以上结合附图和示例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变，这些变形和变均落入本公开的范围内。 |
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