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特表2022-522936埋込可能な変換器アレイを使用した腫瘍治療電場（ＴＴＦＩＥＬＤＳ）の送達
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-04-21
(54)【発明の名称】埋込可能な変換器アレイを使用した腫瘍治療電場（ＴＴＦＩＥＬＤＳ）の送達
(51)【国際特許分類】
A61N 1/36 20060101AFI20220414BHJP
A61N 1/05 20060101ALI20220414BHJP
【ＦＩ】
A61N1/36
A61N1/05
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021539032
(86)(22)【出願日】2020-02-26
(85)【翻訳文提出日】2021-07-02
(86)【国際出願番号】 IB2020051660
(87)【国際公開番号】W WO2020174429
(87)【国際公開日】2020-09-03
(31)【優先権主張番号】62/811,311
(32)【優先日】2019-02-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519275847
【氏名又は名称】ノボキュア ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ゼーヴ・ボンゾン
(72)【発明者】
【氏名】ハダス・サラ・ヘルシュコヴィッチ
(72)【発明者】
【氏名】アリエル・ナヴェー
(72)【発明者】
【氏名】モシェ・ギラディ
(72)【発明者】
【氏名】エイロン・キルソン
(72)【発明者】
【氏名】ゴラン・バル－タル
(72)【発明者】
【氏名】タリ・ボロシン－セラ
(72)【発明者】
【氏名】ヨラム・ワッサーマン
【テーマコード（参考）】
4C053
【Ｆターム（参考）】
4C053CC10
4C053JJ40
(57)【要約】
腫瘍治療電場（ＴＴＦｉｅｌｄｓ）が、人体内に複数の埋込可能電極素子セットを埋め込むことにより送達され得る。また、電極素子にて温度を計測するために位置決めされた温度センサが、これらの温度センサから温度計測値を収集する回路とともに埋め込まれる。いくつかの実施形態では、複数の電極素子セットにわたるＡＣ電圧を印加するように構成されたＡＣ電圧発生器が、人体内にさらに埋め込まれる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
腫瘍治療電場を送達するための装置であって、複数の電極素子セットであって、前記電極素子セットのそれぞれが、人体内に埋め込まれるように構成される、複数の電極素子セットと、
前記人体内に埋め込まれるように構成され、前記電極素子セットのそれぞれにて温度を計測するように前記電極素子セットに対して位置決めされた複数の温度センサと、
前記人体内に埋め込まれるように構成され、複数の前記温度センサから温度計測値を収集するように構成された回路と、
前記人体内に埋め込まれるように構成され、複数の前記電極素子セットにわたりＡＣ電圧を印加するように構成されたＡＣ電圧発生器と、
を備える装置。
【請求項2】
前記人体内に埋め込まれるように構成され、前記ＡＣ電圧発生器に給電するように構成された誘導結合回路をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記人体内に埋め込まれるように構成され、前記ＡＣ電圧発生器に給電するように構成されたバッテリをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記人体内に埋め込まれるように構成され、前記バッテリを充電するように構成された誘導結合回路をさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項5】
前記電極素子セットのそれぞれが、複数の容量結合電極素子を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記容量結合電極素子のそれぞれが、セラミックディスクを備える、請求項５に記載の装置。
【請求項7】
前記温度センサのそれぞれが、サーミスタを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
複数の前記電極素子セット、複数の温前記度センサ、前記回路、および前記ＡＣ電圧発生器はいずれも、前記人体内に埋め込まれる、請求項１に記載の装置。
【請求項9】
腫瘍治療電場を送達するための装置であって、複数の電極素子セットであって、前記電極素子セットのそれぞれが、人体内に埋め込まれるように構成される、複数の電極素子セットと、
前記人体内に埋め込まれるように構成され、前記電極素子セットのそれぞれにて温度を計測するように位置決めされた複数の温度センサと、
前記人体内に埋め込まれるように構成され、複数の前記温度センサから温度計測値を収集するように構成された回路と
を備える、装置。
【請求項10】
前記電極素子セットのそれぞれが、複数の容量結合電極素子を備える、請求項９に記載の装置。
【請求項11】
前記温度センサのそれぞれが、サーミスタを備える、請求項９に記載の装置。
【請求項12】
複数の前記電極素子セット、複数の前記温度センサ、および前記回路はいずれも、前記人体内に埋め込まれる、請求項９に記載の装置。
【請求項13】
腫瘍治療電場を送達するための装置であって、複数の電極素子セットであって、前記電極素子セットのそれぞれが、人体内に埋め込まれるように構成される、複数の電極素子セットと、
前記人体内に埋め込まれるように構成され、前記電極素子セットのそれぞれにて温度を計測するように位置決めされた複数の温度センサと、
前記人体内に埋め込まれるように構成され、複数の前記電極素子セットにわたりＡＣ電圧を印加するように構成されたＡＣ電圧発生器と
を備える、装置。
【請求項14】
前記人体内に埋め込まれるように構成され、前記ＡＣ電圧発生器に給電するように構成された誘導結合回路をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項15】
前記人体内に埋め込まれるように構成され、前記ＡＣ電圧発生器に給電するように構成されたバッテリをさらに備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項16】
前記人体内に埋め込まれるように構成され、前記バッテリを充電するように構成された誘導結合回路をさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項17】
前記電極素子セットのそれぞれが、複数の容量結合電極素子を備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項18】
前記容量結合電極素子のそれぞれが、セラミックディスクを備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項19】
前記温度センサのそれぞれが、サーミスタを備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項20】
複数の前記電極素子セット、複数の前記温度センサ、および前記ＡＣ電圧発生器はいずれも、前記人体内に埋め込まれる、請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、２０１９年２月１７日に出願された米国仮特許出願第６２／８１１，３１１号に基づく利益を主張する。この仮特許出願の全体を参照として本明細書に組み込む。
【背景技術】
【0002】
ＴＴＦｉｅｌｄｓ（腫瘍治療電場）療法は、腫瘍を治療するための立証済みのアプローチである。図１を参照すると、ＴＴＦｉｅｌｄｓを送達するための先行技術のＯｐｔｕｎｅ（登録商標）システムでは、ＴＴＦｉｅｌｄｓは、腫瘍のごく近傍において患者の皮膚上に配置された４つの変換器アレイを介して患者に対して送達される。これらの変換器アレイは、２対の形態で構成される。それらの一方の対（Ａ／Ａ）は、頭部の左右側部上に位置決めされ、それらの他方の対（Ｂ／Ｂ）は、頭部の前部および後部の上に位置決めされる。各変換器アレイが、マルチワイヤケーブルを介してＡＣ電圧発生器に対して接続される。ＡＣ電圧発生器は、（ａ）第１の期間中に一方のアレイ対を介してＡＣ電流を送出し、次いで（ｂ）第２の期間中に他方のアレイ対を介してＡＣ電流を送出し、次いで治療期間にわたりステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返す。
【0003】
各変換器アレイは、可撓性ワイヤにより相互接続された容量結合電極素子セット（直径約２ｃｍ）として構成される。各電極素子が、導電性医療用ゲルの層と接着テープとの間に挟まれたセラミックディスクを備える。患者の上にこれらのアレイを配置すると、医療用ゲルは、患者の皮膚の輪郭に対して接着し、身体とデバイスとの良好な電気的接触を確保する。この接着テープは、患者が日常活動を送るときでもアレイ全体を患者上において定位置に保持する。
【0004】
変換器アレイを介して送達される交流電流の振幅は、皮膚温度（変換器アレイ下の皮膚上で計測されるような）が４１℃の安全閾値を超過しないように制御される。患者の皮膚上の温度計測値は、変換器アレイのディスクの中のいくつかの下方に配置されたサーミスタを利用して取得される。既存のＯｐｔｕｎｅ（登録商標）システムでは、各アレイは、アレイの各ディスクの下方に１つのサーミスタが位置決めされる状態で、８個のサーミスタを備える（ほとんどのアレイが９個以上のディスクを備え、その場合に温度計測はアレイ内のディスクのサブセット下方にてのみ実施される点に留意されたい）。
【0005】
４個のアレイのそれぞれのサーミスタは、長尺ワイヤを介して「ケーブルボックス」と呼ばれる電子デバイスに対して接続される。この場合に、全３２個のサーミスタ（４個のアレイ×アレイＡ、Ａ、Ｂ、Ｂごとに８個のサーミスタ）から温度が計測され、サーミスタごとにデジタル値へとアナログ／デジタル変換される。次いで、これらの計測値は、ケーブルボックスとＡＣ電圧発生器との間における双方向デジタルシリアル通信を容易にする追加の２つのワイヤを介して、ケーブルボックスからＡＣ電圧発生器へと送信される。ＡＣ電圧発生器におけるコントローラは、これらの温度計測値を利用することにより、患者の皮膚上において４１℃未満の温度を維持するために、アレイＡ、Ａ、Ｂ、Ｂの各対を介して送達されることとなる電流を制御する。この電流自体は、ＡＣ電圧発生器からケーブルボックスを経由してアレイへ延在する追加のワイヤを介して各アレイに対して送達される（すなわち各アレイに１つのワイヤ）。
【0006】
既存のＯｐｔｕｎｅ（登録商標）では、４本の長尺１０ワイヤケーブル（それぞれがそれぞれのアレイとケーブルボックスとの間に延在する）と、ＡＣ電圧発生器とケーブルボックスとの間に延在する１本の８ワイヤスパイラルコードと、が存在する。各１０ワイヤケーブルは、８個のサーミスタからの信号を搬送するための８本のワイヤと、全８個のサーミスタの共有である１本のワイヤと、アレイに対してＴＴＦｉｅｌｄｓ信号を送信するための１本のワイヤと、を有する。８ワイヤスパイラルコードは、ケーブルボックスに対して給電するための１本のワイヤ（Ｖｃｃ）と、ケーブルボックスに対して接地するための１本のワイヤと、データ通信用の２本のワイヤと（ＡＣ電圧発生器に対して温度読取値を送信するための）、ＴＴＦｉｅｌｄｓ信号用の４本のワイヤ（すなわち４個のアレイのそれぞれの１本）と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１８／００５０２００号明細書
【特許文献2】米国特許第９９１０４５３号明細書
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】Ｄｉｓｓａｎａｙａｋｅら、「ＩＦＭＢＥ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ」ｖｏｌ．２３
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一態様は、腫瘍治療電場を送達するための第１の装置に関する。この第１の装置は、複数の電極素子セットを備え、これらの電極素子セットのそれぞれが、人体内に埋め込まれるように構成される。また、第１の装置は、人体内に埋め込まれるように構成され、電極素子セットのそれぞれにて温度を計測するように電極素子セットに対して位置決めされた複数の温度センサをさらに備える。また、第１の装置は、人体内に埋め込まれるように構成され、複数の温度センサから温度計測値を収集するように構成された回路を備える。また、第１の装置は、人体内に埋め込まれるように構成され、複数の電極素子セットにわたりＡＣ電圧を印加するように構成されたＡＣ電圧発生器を備える。
【0010】
第１の装置のいくつかの実施形態は、人体内に埋め込まれるように構成され、ＡＣ電圧発生器に給電するように構成された誘導結合回路をさらに備える。
【0011】
第１の装置のいくつかの実施形態は、人体内に埋め込まれるように構成され、ＡＣ電圧発生器に給電するように構成されたバッテリをさらに備える。任意には、これらの実施形態は、人体内に埋め込まれるように構成され、バッテリを充電するように構成された誘導結合回路をさらに備えてもよい。
【0012】
第１の装置のいくつかの実施形態では、電極素子セットのそれぞれが、複数の容量結合電極素子を備える。任意には、これらの実施形態では、容量結合電極素子のそれぞれが、セラミックディスクを備える。
【0013】
第１の装置のいくつかの実施形態では、温度センサのそれぞれが、サーミスタを備える。第１の装置のいくつかの実施形態では、複数の電極素子セット、複数の温度センサ、回路、およびＡＣ電圧発生器はいずれも、人体内に埋め込まれる。
【0014】
本発明の別の態様は、腫瘍治療電場を送達するための第２の装置に関する。この第２の装置は、複数の電極素子セットを備え、電極素子セットのそれぞれが、人体内に埋め込まれるように構成される。また、第２の装置は、人体内に埋め込まれるように構成され、電極素子セットのそれぞれにて温度を計測するように位置決めされた複数の温度センサを備える。また、第２の装置は、人体内に埋め込まれるように構成され、複数の温度センサから温度計測値を収集するように構成された回路を備える。
【0015】
第２の装置のいくつかの実施形態では、電極素子セットのそれぞれが、複数の容量結合電極素子を備える。第２の装置のいくつかの実施形態では、温度センサのそれぞれが、サーミスタを備える。第２の装置のいくつかの実施形態では、複数の電極素子セット、複数の温度センサ、および回路はいずれも、人体内に埋め込まれる。
【0016】
本発明の別の態様は、腫瘍治療電場を送達するための第３の装置に関する。この第３の装置は、複数の電極素子セットを備え、電極素子セットのそれぞれが、人体内に埋め込まれるように構成される。また、第３の装置は、人体内に埋め込まれるように構成され、電極素子セットのそれぞれにて温度を計測するように位置決めされた複数の温度センサを備える。また、第３の装置は、人体内に埋め込まれるように構成され、複数の電極素子セットにわたりＡＣ電圧を印加するように構成されたＡＣ電圧発生器を備える。
【0017】
第３の装置のいくつかの実施形態は、人体内に埋め込まれるように構成され、ＡＣ電圧発生器に給電するように構成された誘導結合回路をさらに備える。
【0018】
第３の装置のいくつかの実施形態は、人体内に埋め込まれるように構成され、ＡＣ電圧発生器に給電するように構成されたバッテリをさらに備える。任意には、これらの実施形態は、人体内に埋め込まれるように構成され、バッテリを充電するように構成された誘導結合回路をさらに備えてもよい。
【0019】
第３の装置のいくつかの実施形態では、電極素子セットのそれぞれが、複数の容量結合電極素子を備える。任意には、これらの実施形態では、容量結合電極素子のそれぞれが、セラミックディスクを備えてもよい。
【0020】
第３の装置のいくつかの実施形態では、温度センサのそれぞれが、サーミスタを備える。第３の装置のいくつかの実施形態では、複数の電極素子セット、複数の温度センサ、およびＡＣ電圧発生器はいずれも、人体内に埋め込まれる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】ヒトの頭部に対してＴＴＦｉｅｌｄｓを送達するために使用される先行技術のＯｐｔｕｎｅ（登録商標）のブロック図である。
【図2】患者の皮膚を通過しなければならない各ケーブル内の導線の本数を削減する一実施形態のブロック図である。
【図3】変換器アレイおよびハブがともに患者の体内に埋め込まれる一実施形態のブロック図である。
【図4】電極、ハブ、およびＡＣ電圧発生器のすべてが患者の体内に埋め込まれる、埋込可能な電極を使用した別のアプローチを示す図である。
【図6】埋込型バッテリにより給電される埋込型電極を使用する一実施形態を示す図である。
【図7】電気制御スイッチセットの状態に基づき個別の電極素子への電流をオンまたはオフに切り替えることが可能な一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、添付の図面を参照として様々な実施形態を詳細に説明する。同様の参照符号は同様の要素を表し、破線は埋め込まれた構成要素の存在を表す。
【0023】
ＴＴＦｉｅｌｄｓを送達するため患者の皮膚上に位置決めされた変換器アレイ（上述の図１の実施形態におけるような）を使用する代わりに、本明細書において説明される実施形態は、ＴＴＦｉｅｌｄｓを送達するため患者の体内に埋め込まれる変換器アレイを使用する。変換器アレイの埋込みは、多くの潜在的利点をもたらし得る。これらの潜在的利点としては、（１）患者と関わる人々からこれらのアレイが隠蔽される点、（２）患者の快適性が改善される点（アレイが患者の皮膚上に位置決めされることの結果として起こり得る皮膚刺激、加熱感、および／または動作制限が回避されることによる）、（３）変換器アレイと患者の身体との間の電気的接触が改善される点、（４）アレイが配置される領域を剃毛する必要性（毛の成長がＴＴＦｉｅｌｄｓの送達に干渉するため）がなくなる点、（５）変換器アレイの脱落がＴＴＦｉｅｌｄｓの送達を中断させるリスクが回避される点、（６）ＴＴＦｉｅｌｄｓの送達に必要な電力が大幅に低下する点（例えば変換器アレイと腫瘍との間の物理的距離を縮小し、例えば頭蓋骨などの高い抵抗を有する解剖学的構造体を迂回することによる）、（７）患者が携帯しなければならないデバイスの重量が大幅に低下する点（例えば電力要件の低下という利点を活用してより小型のバッテリを使用することによる）、（８）変換器アレイが患者の皮膚上に位置決めされる場合に起こり得る皮膚刺激が回避される点、および（９）患者の皮膚上に位置決めされた変換器アレイを使用しても治療不可能である解剖学的構造体（例えば脊髄、これは高導電性の脳脊髄液により囲まれ、さらに脊柱の骨構造体により囲まれる。脳脊髄液および脊柱の骨構造体はともに脊髄自体の中へのＴＴＦｉｅｌｄｓの透過に対して干渉する）に対してＴＴＦｉｅｌｄｓを送達することが可能になる点が含まれる。
【0024】
本明細書において説明される実施形態のいずれにおいても、組織温度が制御可能となり、組織に対する温熱損傷が回避されるように、変換器アレイ上のまたはその付近の温度を計測するためのセンサ（サーミスタなど）を備えることが重要である点に留意されたい。所与の変換器アレイが複数の個別の素子（例えばセラミックディスク）から構成される場合には、これらの複数の個別の素子の中に複数の温度センサ（例えばサーミスタ）を分散させることが好ましい。
【0025】
埋込可能な電極を使用するための１つのアプローチ（図示せず）は、上述の先行技術の図１の実施形態と同様のブロック図を有するが、変換器アレイＡ、Ａ、Ｂ、Ｂがいずれも患者の体内に埋め込まれる（例えば頭皮と頭蓋骨との間、または硬膜に隣接してなど）点において異なる。このアプローチは、上述した利点（１）～（８）を享受するが、多くの欠点も被る。より具体的には、各変換器アレイが、外科切開部またはポートを介して体外へ延在する比較的長尺かつバルク性の高い１０導線ケーブル（各変換器アレイに対してＡＣ電圧を印加するための１本の導線と、各変換器アレイ上の８個の異なる位置から温度読取値を取得するために使用される９本の導線）を介してケーブルボックス／ＡＣ電圧発生器に対して接続される。この１０導線ケーブルの使用により、システムのかさが大きくなり得る。さらに、ヒトの皮膚を通過して頭部内へと通過する構成要素を備えることにより、感染リスクが上昇し、これは特に脳の場合に問題となり得る。
【0026】
図２は、前段落において説明したアプローチに関する一改良例を示す。このアプローチでは、患者の皮膚を通過しなければならない各ケーブル内の導線の本数は、１０本から４本へと削減され、これによりこれらのケーブルのバルク性およびサイズが大幅に縮小される。これは、例えば埋め込まれた変換器アレイＡ、Ｂのそれぞれに隣接して追加の電極Ｅを埋め込み、ハブベースアーキテクチャを利用することなどにより実現され得る。ハブベースアーキテクチャが利用される場合に、電子ブロックＥのそれぞれが、温度計測値の取得に必要な導線の本数を９本から３本へ削減するマルチプレクサを備え、ハブ３０ｈが、各変換器アレイから温度読取値を収集し、それらの読取値をＡＣ電圧発生器３０ｇへ転送するために使用される。次いで、ＡＣ電圧発生器３０ｇは、変換器アレイの過熱が確実に生じないようにするために、変換器アレイ対Ａ／Ａ、Ｂ／Ｂのそれぞれに対して印加される電流を制御し得る。これらの電子ブロックＥおよびハブの実装のために使用され得る回路の例は、「Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｉｎ Ａｒｒａｙｓ ｆｏｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｉｎｇ ＴＴＦｉｅｌｄｓ」と題する特許文献１に見ることが可能であり、その全体を参照として本明細書に組み込む。本実施形態は、ヒトの皮膚を通過しなければならないワイヤのサイズおよびバルク性を低下させ、上述した利点（１）～（８）をもたらすが、ヒトの皮膚を通り頭部内へと通過する構成要素に伴う感染リスクを緩和しない。
【0027】
図３は、図２のアプローチに関する変形例を示す。図３の実施形態では、患者の体外にハブを位置決めし患者の皮膚を貫通して４本のケーブルを延在させる（図２におけるように）代わりとして、電子機器Ｅ、変換器アレイＡ、Ｂ、およびハブ３０ｈを患者の体内に埋め込む。図３の実施形態では、１本のみのケーブル（すなわちハブ３０ｈとＡＣ電圧発生器３０ｇとの間に延在するケーブル）が、患者の皮膚を通過しなければならない。任意には、このケーブルは、図示するポート１２を使用してコネクタ化される。図３に示す例では、ハブ３０ｈは、患者の胸郭内のいずれかの位置に位置決めされ、４本の４導線ケーブルは、患者の頭部内の電子機器Ｅと変換器アレイＡ、Ｂとの間に延在し、ハブ３０ｈは、患者の胸郭内に位置する。この位置決めは、外界から患者の頭部内へと直接的にワイヤが通されず、したがって重篤感染リスクが軽減されるため有利である。しかし、図３の実施形態の変形例では、ハブ３０ｈは、患者の頭部内に位置決めされてもよく、この場合にはアクセスを可能にするポート１２もまた、患者の頭部に位置決めされることになる。
【0028】
図３の実施形態では、ハブ３０ｈは、電子機器Ｅを介して変換器アレイＡ、Ｂのそれぞれから温度計測値を収集し、ポート１２を介してＡＣ電圧発生器３０ｇへとこれらの温度計測値を転送する。次いで、ＡＣ電圧発生器３０ｇは、変換器アレイの過熱が確実に生じないようにするために、変換器アレイの対Ａ／Ａ、Ｂ／Ｂのそれぞれに対して印加される電流を制御し得る。また、この実施形態は、上述した利点１～８をもたらす。
【0029】
図４は、埋込可能な電極を使用しまた上述した利点１～８をもたらす別のアプローチを示す。この実施形態では、電極Ａ、Ｂ、ハブ３０ｈ、およびＡＣ電圧発生器３０ｇはいずれも、患者の体内に埋め込まれる。ハブ３０ｈおよびＡＣ電圧発生器３０ｇのための電力は、患者の皮膚上のいずれかの位置に（例えば胸郭）位置決めされたポート１４を介して供給される。この実施形態の電源（例えばバッテリ）は、外部に位置し、バッテリは、ポートを介してハブ３０ｈおよびＡＣ電圧発生器３０ｇに電力を供給する。ポート１４は、適切な配線（例えば２本の導線ケーブル）を介してハブ３０ｈおよびＡＣ電圧発生器３０ｇに対して接続される。
【0030】
ＴＴＦｉｅｌｄｓを効果的に送達するためには１０Ｗ～１００Ｗのオーダの電力送達が必要となるため、ＡＣ電圧発生器３０ｇが患者の体内に埋め込まれるあらゆる実施形態（この図４の実施形態を含む）では、放熱を最小限に抑制するように注意が払われなければならない。この理由は、あらゆる非効率性が電場発生器の周辺の組織の加熱をもたらし、それにより患者の体内組織の温熱損傷がもたらされ得るからである。この実現のために、ＡＣ電圧発生器３０ｇは、非常に高い効率で動作しなければならない。高効率性のＡＣ電圧発生器の埋込に適した回路の一例が、「Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ， Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｓｉｎｅ Ｗａｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｐｒｅ－Ｓｅｔ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ」と題する特許文献２に記載されており、その全体を参照として本明細書に組み込む。
【0031】
任意には、これらの実施形態におけるＡＣ電圧発生器３０ｇは、低電圧ＡＣ信号から始動し、その信号を変圧器およびＬＣフィルタを組み込んだ回路を使用して増幅およびフィルタリングすることにより動作し得る。いくつかの実施形態では、変圧器およびＬＣフィルタを組み込んだ独立回路が、各変換器アレイに対して（またはさらには各変換器アレイの各素子に対して）接続され得る。これらの実施形態では、この低電圧信号発生器は、アレイから遠隔地に配置されたワイヤを介して各アレイ（または素子）に対して接続され得る。この構成では、システム内で損失により発生する熱が、より大きなボリュームにわたり拡散されることにより、組織に対する温熱損傷リスクを軽減するとともに、より高い電場強度の送達を可能にする。損失をさらに低下させるために、各アレイ（または素子）上の回路は、信号発生器から入着する低電圧信号の切り替えを行うスイッチを有して設計されることが可能であり、これによりアレイにおける切替えに関連するシステム内の損失を潜在的に低下させることができる。
【0032】
任意には、図４の実施形態の電源は、生地片に織り込まれた複数の小型バッテリを備えてもよい。このタイプの設計は、より長期間にわたる高電力の送達を可能にするとともに、患者の不快感を最小限に抑制する。
【0033】
図５は、上述した利点１～８を同様にもたらす、図４の実施形態に対する変形例を示す。図５の実施形態では、ヒトの皮膚上に設置されたポート１４を介して外界から患者の体内に通過する有線接続部によりハブ３０ｈおよびＡＣ電圧発生器３０ｇへと直接的に電力を供給する（図４におけるような）代わりに、図５の実施形態では、電力は、無線接続を利用してハブ３０ｈおよびＡＣ電圧発生器３０ｇへ供給される。これは、例えば患者の体内の患者の皮膚付近に第１の回路２１を埋め込むことなどにより実現され得る。第１の回路は、誘導結合によりエネルギーを受けるように構成される。第２の回路２２（任意にはバッテリおよび／またはＡＣメインにより給電され得る）が、誘導結合により第１の回路２１に対してエネルギーを送信するように構成される。第２の回路２２は、動作中には患者の体外に第１の回路２１に隣接して位置決めされ、それによりエネルギーは、第２の回路２２から第１の回路２１内へと誘導結合され得る。誘導結合によるエネルギー送受信を行うためのこれらの回路２１、２２の構成は、当分野において周知であり、例えば携帯電話等の充電などに対して一般的に利用される。
【0034】
任意には、患者により携帯されなければならないハードウェアのバルク性および重量は、患者が頻繁に訪れる様々な場所に第２の回路２２の複数のコピーを設けることにより有利に削減することが可能となる。例えば、第２の回路２２の１つのコピーが患者のオフィスに設けられ、第２の回路２２の第２のコピーが患者の車内に設けられ、第２の回路２２の第３のコピーが患者のリビングに設けられ、第２の回路２２の第４のコピーが患者のベッド内またはベッド付近に設けられてもよい。第２の回路２２の複数のコピーが設けられる場合には、患者は、付近の第２の回路２２が誘導結合により埋め込まれたＡＣ電圧発生器３０ｇに給電可能となるように、いずれかの第２の回路２２が付近に位置する誘導結合領域に体内に埋め込まれた第１の回路２１を隣接させる。この構成は、様々な場所を繰り返しパターンで移動する人々に対して特に有利となり得る（例えば毎日同じ車で職場まで運転し、毎日同じデスクで仕事をし、毎晩同じ居間で休息し、毎晩同じベッドで眠る人々など）。任意には、第２の回路２２の複数のコピーが、マットレス内に組み込まれてもよく、これにより患者は、就寝時に配線接続する必要性がなくなり、マットレス上で動き回ることが可能になる。
【0035】
図６は、埋め込まれた電極を使用し、上述した利点（１）～（８）をもたらすさらに別の実施形態を示す。とりわけ、図６の実施形態におけるバッテリ２５は、患者の体内に埋め込まれ、この埋め込まれたバッテリ２５は、誘導により充電される。この設計に関する１つの難点は、埋め込まれたバッテリ２５が比較的大量のエネルギーを蓄電しなければならない点である。したがって、誘導によるバッテリ２５の充電には、長期間に及ぶ大磁束生成が必要となる。この問題を解消するための１つの方法は、コイルを組み込んだマットレスが使用されるシステムである。患者は、このマットレス上で眠り、ＴＴＦｉｅｌｄｓデバイスに対して給電するバッテリ２５は、患者の睡眠中に充電される。他の実施形態では、コイルがベッドを囲み得る。
【0036】
代替的には、埋込型バッテリ２５を充電するために経皮的エネルギー伝送システム（例えば非特許文献１を参照）を使用し得る。この場合には、埋め込まれたバッテリを充電するように設計された回路に対して接続されたコイルが、経皮的に埋め込まれる。充電は、患者により埋め込まれたコイル２３の付近に配置された別個のデバイス２４を用いて実施される。この外部デバイスは身体に対して密着するように設計された衣類を使用して、または医療用接着剤を使用して患者の身体に対して固定され得る。患者は、埋め込まれたバッテリを充電する場合に外部充電器を使用することが必要となるにすぎない。これは、例えば患者の就寝中である夜間に行われることにより、患者が外部デバイスを携帯する必要性を最小限に抑制する。
【0037】
任意には、埋め込まれた変換器アレイ素子は、ＴＴＦｉｅｌｄｓ送達を最適化するために電場分布の動的変更を可能にするように構成され得る。外部変換器アレイを用いる場合とは異なり、これらの変換器アレイは、いったん埋め込まれると、患者の体内における電場分布を最適化するために変換器アレイの位置を調節することが実現不可能となる。したがって、埋込可能アレイが使用される場合には、患者の体内における電場分布を制御するための別のアプローチが望ましい。これを目的とした１つの適切なアプローチは、比較的多数の切替え可能素子を有する変換器アレイを埋め込むことである。この場合に、電場は、電場が送達される場合にオンに切り替えられるアレイ素子のサブセットを選択することによって形状設定され得る。時間の経過による腫瘍の変化につれて（応答または進行）、電場を発生させるアレイ素子の変更により電場分布を変更することが可能である。
【0038】
任意には、上述の実施形態のいずれにおいても、変換器アレイは硬膜上に位置決めされ得る。この構成の利点は、電場が頭蓋骨の高抵抗層を通過する必要性がなくなるため、脳にＴＴＦｉｅｌｄｓを送達するために必要な電力が低下する点である。同時に、この配置により、脳内にこれらのアレイを侵襲配置する必要性が低下し、脳組織に対する損傷リスクおよび場合によっては感染リスクが低下する。また、この構成により、腫瘍に対してのみＴＴＦｉｅｌｄｓを送達するのとは対照的に、脳の大部分に対するＴＴＦｉｅｌｄｓの送達が可能となる。いくつかの場合では、脳の大部分を治療することが有利となり得る。例えば、転移に関して脳治療する場合である。いくつかの実施形態では、頭部以外の身体領域を治療する場合に、アレイが皮下配置されることにより大領域の治療が可能となり得る。他の実施形態では、アレイは腫瘍の近傍に配置され得る。腫瘍の近傍への配置により、ＴＴＦｉｅｌｄｓの局所的送達が可能となり、電場送達に必要な電力が低下する。
【0039】
上述の実施形態のいずれにおいても、埋め込まれるものとして説明された構成要素はいずれも、人体内への実際の埋込み前に埋め込まれるように構成されなければならない。これはすなわち、この構成要素が埋込位置内に合致するように寸法設定されなければならず、人体内で組織と接触状態になるあらゆる表面が生体適合性でなければならないことを意味する。
【0040】
任意には、上述の実施形態のいずれにおいても、変換器アレイが腫瘍の直近に埋め込まれる場合に、これらのアレイは、細胞毒性薬（例えば白金）から作製されるまたは細胞毒性薬で被覆されることが可能である。電場により引き起こされる電解は、腫瘍周囲の領域内への白金の放出をもたらすことが予期される。白金は、がん細胞に対して細胞毒性を発揮することが知られており、したがって腫瘍中への白金放出は、ＴＴＦｉｅｌｄｓ治療の抗がん効果を有利に増大させ得る。
【0041】
任意には、上述の実施形態のいずれにおいても、ヒトの頭部内に埋め込まれる変換器アレイＡ、Ｂおよび電子機器Ｅは、図７に関連して以下で説明されるように設計され得る。この構成の利点は、平均電場強度が最大化され得るとともに、各変換器アレイ内の各電極素子への電流を個別にモニタリングおよび調節することにより加熱リスクが最小限に抑制され、それによりＴＴＦｉｅｌｄｓ送達効率が改善され得る点である。これらの実施形態は、個別の電極素子ごとにオン／オフへと交互に電流を切り替えることにより動作するが、それにより個別の電極素子は、残りの電極素子を通過する電流に影響を及ぼすことなく（これらの電極は過熱しない）電極素子の平均電流を低下させるように過熱を開始する。
【0042】
例えば、５００ｍＡの電流が１０個の電極素子を備える変換器アレイを通過しており、それらの電極素子の中の１つのみが過熱し始めると仮定されたい。さらに、その単一の電極素子の過熱を防ぐために、この単一の電極素子を通過する電流を１０％低下させることが必要になると仮定されたい。本明細書において説明される実施形態は、この単一の電極素子を通過する電流を９０％のデューティーサイクルでオン／オフに切り替えつつ、残りのすべての電極素子については電流をフルタイムのままとすることにより、この単一の電極素子を通過する平均電流を１０％削減することが可能になる。切替速度は、この単一の電極素子の瞬間温度が電極素子の熱慣性の観点から過剰な高さにならないように十分な速度でなければならない点に留意されたい。例えば、９０ｍｓにわたり電流をオンに切り替え１０ｍｓにわたり電流をオフに切り替えることにより、９０％デューティーサイクルが達成可能となる。いくつかの好ましい実施形態では、電流のオン／オフ切替え期間は、１ｓ未満である。
【0043】
このアプローチが利用される場合に、残りの９個の電極素子を通過する電流は、無変更のままとすることが可能であり（すなわち各電極素子あたり５０ｍＡ）、この単一の電極素子を通過する電流のみが、４５ｍＡの平均へと低下される。この場合に、変換器アレイを通過する正味合計電流の平均は、４９５ｍＡ（すなわち９×５０＋４５）となり、これは、電極素子がいずれも過熱することなく、大幅により多くの電流が人体に結合され得ることを意味する。
【0044】
さらに、このシステムは、この単一の電極素子を通過する電流の低下を補償するために残りの９個の電極素子を通過する電流を上昇させるように構成され得る。例えば、残りの９個の電極素子を通過する電流は、各電極素子あたり５０．５ｍＡまで上昇されることが可能である（例えば電圧を１％上昇させるようにＡＣ電圧発生器に対して要求を送信することにより）。この解決策が実施されると、変換器アレイ全体を通過する正味合計電流の平均は、（９個の電極×５０．５ｍＡ＋１個の電極×５０．５ｍＡ×０．９デューティーサイクル）＝４９９．９５ｍＡとなり、これは元の５００ｍＡの電流に極めて近いものとなる。
【0045】
後のいずれかの時点に（またはさらには同時に）、第２の電極素子の温度が過熱し始める場合には、同様の技術（すなわち１００％から１００％未満のいずれかの割合へのデューティーサイクルの低下）が、第２の電極素子の過熱を防ぐために利用され得る。
【0046】
いくつかの実施形態では、この技術は、各電極素子を流れる電流を過熱を伴わずに最大化するために、各電極素子にてデューティーサイクルを個別にカスタマイズするために利用され得る。任意には、所与の電極素子が過熱し始めた場合にのみデューティーサイクルを低下させる是正措置をとる代わりに、システムは、アレイ内のすべての電極素子間の温度を均衡化するために、所与の変換器アレイ内の各電極素子にてデューティーサイクルを個別に先行設定するように構成されてもよい。例えば、システムは、各電極素子の設定温度付近に留まる温度を維持するように、各電極素子におけるデューティーサイクルを個別に設定するように構成され得る。任意には、システムは、この結果を実現するために必要に応じて電圧を上下させるようにＡＣ電圧発生器に対して要求を送信するように構成され得る。
【0047】
このアプローチは、いずれの電極素子もが可能な最大平均電流を伝送する（過熱を伴わずに）ことが確保され、それにより腫瘍における電場強度が上昇し、それに応じた治療の改善がもたらされるように利用され得る。
【0048】
図７は、過熱し始めた個別の電極素子ごとに電流をオン／オフに定期的に切り替える一実施形態を示す。ハブ／ＡＣ電圧発生器３０は、２つの出力（ＯＵＴ１およびＯＵＴ２）を有し、これらの出力はそれぞれ２つの端子を有する。ハブ／ＡＣ電圧発生器３０は、交互シーケンスで各出力の２つの端子間においてＡＣ信号（例えば２００ｋＨｚ正弦波）を発生する（例えば交互シーケンスで１秒間にわたりＯＵＴ１を作動させ次いで１秒間にわたりＯＵＴ２を作動させる）。１対の導線５１が、ＯＵＴ１の２つの出力端子に対して接続され、これらの導線５１のそれぞれが、左右の変換器アセンブリ３１、３２のそれぞれ一方へと続く。これらの変換器アセンブリはそれぞれ、複数の電極素子５２（これは図２～図６の変換器アレイＡ、Ｂに集合的に対応する）と、電子構成要素５６、８５（これは図２～図６の電子機器Ｅに対応する）とを備える。第２の対の導線５１は、ＯＵＴ２の２つの端子に対して接続され、これらの導線５１のそれぞれが、前方および後方の変換器アセンブリ（図示せず）のそれぞれ一方へと続く。この前後の変換器アセンブリの構造および動作は、図７に示す左右の変換器アセンブリ３１、３２の構造と同様である。
【0049】
各変換器アセンブリ３１、３２は、複数の電極素子５２を備える。いくつかの好ましい実施形態では、これらの電極素子５２がそれぞれ、容量結合電極素子である。しかし、この図７の実施形態では、これらの電極素子５２のすべてを並列に配線するのではなく、電気制御スイッチ（Ｓ）５６が各電極素子（Ｅ）５２と直列で配線され、これらのＳ＋Ｅ組合せ５６＋５２のすべてが並列に配線される。各スイッチ５６が、各コントローラ８５のデジタル出力から届く各制御入力の状態に基づき、他のスイッチから独立してオン／オフに切り替わるように構成される。これらのスイッチ５６の中の所与の１つがオンである（それぞれの制御入力の第１の状態に応答して）場合に、電流は、導線５１と各電極素子５２との間を流れ得る。逆に、これらのスイッチ５６の中の所与の１つがオフである（それぞれの制御入力の第２の状態に応答して）場合に、電流は、導線５１とそれぞれの電極素子５２との間を流れることができない。
【0050】
いくつかの好ましい実施形態では、容量結合電極素子５２のそれぞれが、ディスク形状であり、一方の側部に誘電層を有する。
【0051】
いくつかの好ましい実施形態では、容量結合電極素子５２のそれぞれが、平坦面を有する導電性プレートを備え、誘電層は、導電性プレートの平坦面上に配設される。いくつかの好ましい実施形態では、すべての容量結合電極素子が支持構造体により定位置に保持される。いくつかの好ましい実施形態では、各電極素子５２のそれぞれに対する電気接続部が、可撓性回路上の配線からなる。
【0052】
また、変換器アセンブリ３１、３２のそれぞれが、各電極素子５２に位置決めされた温度センサ５４（例えばサーミスタ）を備え、それにより各温度センサ５４は、各電極素子５２の温度を感知することが可能となる。各温度センサ５４は、各電極素子５２における（例えばその下方の）温度を表す信号を生成する。温度センサ５４からのこれらの信号は、各コントローラ８５のアナログフロントエンドに対して供給される。
【0053】
サーミスタが温度センサ５４として使用される実施形態では、温度読取値は、各サーミスタを通過する既知の電流を送り、各サーミスタ間で現れる電圧を計測することにより取得され得る。いくつかの実施形態では、サーミスタベースの温度計測は、各サーミスタを順に選択するために双方向アナログマルチプレクサを使用して実施されてもよく、既知の電流（例えば１５０μＡ）を発生させる電流源が、マルチプレクサの背後に位置決めされ、それにより既知の電流が、任意の所与の瞬間にアナログマルチプレクサにより選択されたいずれかのサーミスタへと送られる。この既知の電流は、選択されたサーミスタにわたりある電圧を生じさせ、選択されたサーミスタの温度は、この電圧を計測することにより判定され得る。コントローラ８５は、プログラムを実行し、このプログラムが、各サーミスタを順に選択し、各サーミスタにわたり現れる電圧（選択されたサーミスタにおける温度を表す）を順に計測する。各サーミスタから温度読取値を取得するために利用され得る適切なハードウェアおよび手順の一例が、特許文献１に記載されており、その全体を参照として本明細書に組み込む。
【0054】
いくつかの好ましい実施形態では、コントローラ８５は、アナログフロントエンドおよびマルチプレクサが内蔵されたシングルチップマイクロコントローラまたはピーソック（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ Ｃｈｉｐ、ＰＳｏＣ）を使用して実装され得る。この目的に適したパーツ番号としては、ＣＹ８Ｃ４１２４ＬＱＩ－４４３が挙げられる。代替的な実施形態では、関連技術の当業者には明らかなように、内蔵または別個のいずれかであるアナログフロントエンドおよびマルチプレクサを有する他のマイクロコントローラが使用され得る。
【0055】
図示しないが、代替的な実施形態では、サーミスタに連係するための代替アプローチ（例えば従来の分圧器アプローチ）が、上述の定電流アプローチの代わりに利用されてもよい。他の代替的な実施形態では、異なるタイプの温度センサが、上述のサーミスタの代わりに使用されてもよい。例としては、熱電対、ＲＴＤ、およびＡｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ ＡＤ５９０およびＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＬＭ１３５などの集積回路温度センサが含まれる。当然ながら、これらの代替の温度センサのいずれかが使用される場合には、回路に対する適切な修正（関連技術の当業者には明らかな）が必要となる。
【0056】
いくつかの実施形態では、コントローラ８５は、各変換器アセンブリ３１に内蔵された知能を使用してすべての電極素子における温度を安全閾値未満に維持するようにプログラミングされる。これは、例えば各スイッチ５６が継続的にオンとなる（すなわち１００％デューティーサイクル）ようにデジタル出力を設定することによりコントローラ８５を始動させるようにプログラミングすることなどによって実現され得る。次いで、コントローラ８５のアナログフロントエンドを経由して届く信号に基づき、コントローラ８５は、各電極素子における温度が安全閾値未満である閾値上限を超過するか否かを判定する。コントローラ８５がこの条件を検出した場合には、コントローラ８５は、所望のデューティーサイクルで対応するデジタル出力を切り替えることによって対応するスイッチ５６のデューティーサイクルを低下させる。これは、同一のデューティーサイクルで対応する電極素子５２に対する電流を中断させ、それにより閾値上限を超過した温度を有する特定の電極素子５２における平均電流を低下させる。電流の低下レベルは、デューティーサイクルにより決定される。例えば、５０％デューティーサイクルを使用すると、電流が半分だけ削減され、７５％デューティーサイクルを使用すると、電流が２５％だけ削減される。
【0057】
特に、この手順は、変換器アセンブリ３１上の電極素子５２の中の特定のものに対する電流のみを中断させ、この変換器アセンブリ３１上の残りの電極素子５２に対する電流を中断しない。これにより、これらの電極素子の中の少数のもののみが高温になっている場合にこれらの電極素子を介して送られている電流を切断する必要性が解消または低下する。
【0058】
数値的な例が、この点を説明するのに有用であろう。図７の実施形態において、左右の変換器アセンブリ３１、３２が、被験者の頭部の左右の側にそれぞれ埋め込まれ、変換器アセンブリ３１、３２内のすべてのスイッチ５６が、１００％デューティーサイクルでＯＮ状態にあり、ハブ／ＡＣ電圧発生器３０が、最初に５００ｍＡの電流を導線５１へ出力していると仮定されたい。あるＡＣ電圧が、左側の変換器アセンブリ３１の電極素子５２と右側の変換器アセンブリ３２の電極素子５２との間に現れ、５００ｍＡのＡＣ電流が、被験者の頭部を通過する電極素子５２を介して容量結合される。各変換器アセンブリ３１、３２内のコントローラ８５は、コントローラ８５のアナログフロントエンドを介して各温度センサ５４からの信号を入力することにより、その変換器アセンブリ内の各電極素子５２における温度をモニタリングする。次に、変換器アセンブリ３１内の電極素子５２の中の所与の１つが過熱し始めると仮定されたい。この条件は、対応する温度センサ５４からの信号を介して変換器アセンブリ３１内のコントローラ８５へ報告される。所与の電極素子５２が過熱していることをコントローラ８５が認識すると、コントローラ８５は、所与の電極素子５２への電流を定期的に中断しより低い平均電流を維持するために、所望のデューティーサイクルで対応するスイッチ５６へ進む制御信号を切り替える。
【0059】
残りの電極素子５２の中の１つのみにおけるデューティーサイクルが低下しつつある場合には、元の５００ｍＡの電流を維持する（および全電流の使用から得られる利点を享受する）ことが可能となり得る点に留意されたい。しかし、十分に多数の電極素子５２におけるデューティーサイクルが低下しつつある場合には、元の５００ｍＡの電流を降下させなければならない場合がある。この実現のために、コントローラ８５は、コントローラ８５内のＵＡＲＴを介してハブ／ＡＣ電圧発生器３０へ要求を送信することが可能である。ハブ／ＡＣ電圧発生器３０がこの要求を受信すると、ハブ／ＡＣ電圧発生器３０は、対応する出力ＯＵＴ１における出力電流を低下させる。
【0060】
任意には、コントローラ８５により選択されるデューティーサイクルは、所与の電極素子５２に対する電流の印加後に所与の電極素子５２が加熱する速度（温度センサ５４およびコントローラ８５のアナログフロントエンドにより計測されるような）に基づき制御され得る。より具体的には、所与の電極素子５２が予想の２倍の速度で加熱しつつあることをコントローラ８５が認識した場合には、コントローラ８５は、その電極素子に対して５０％のデューティーサイクルを選択し得る。同様に、所与の電極素子５２が予想よりも１０％速く加熱しつつあることをコントローラ８５が認識した場合には、コントローラ８５は、その電極素子に対して９０％のデューティーサイクルを選択し得る。
【0061】
他の実施形態では、デューティーサイクルを下げることにより平均電流を画定的に削減する代わりに、コントローラ８５は、所与の電極素子５２への電流をオフに切り替え、温度センサ５４を使用して計測される温度が第２の温度閾値未満に降下するまで待機することにより、リアルタイム温度計測値に基づき所与の電極素子５２における平均電流を低下させ得る。温度がこの第２の温度閾値未満に降下すると、コントローラ８５は、所与の電極素子５２への電流を元に戻し得る。これは、例えば以前にオフに切り替えられたスイッチ５６への制御入力の状態を制御することによりスイッチ５６がＯＮ状態に復帰し、それにより電流が導線と各電極素子５２との間を流れることが可能となることなどによって実現されてもよい。これらの実施形態では、所与の電極素子５２への電流は、所与の電極素子５２における温度を安全閾値未満に維持するために、リアルタイム温度計測値に基づき反復的にオン／オフに切り替えられ得る。
【0062】
図７の実施形態では、変換器アセンブリ３１、３２のそれぞれが、各ケーブルを介してハブ／ＡＣ電圧発生器３０へ接続される。特に、４本のみの導線が、変換器アセンブリとハブ／ＡＣ電圧発生器３０との間に延在する各ケーブル内に必要となる（すなわち、シリアルデータ通信を実装するためのＶｃｃ、データ、および接地、ならびにＡＣ電流ＴＴＦｉｅｌｄｓ信号用の１本の追加の導線５１）。
【0063】
図７では、各変換器アセンブリ３１、３２が、９個の電極素子５２、９個のスイッチ５６、および９個の温度センサ５４を備える点に留意されたい。しかし、代替的な実施形態では、各変換器アセンブリ３１、３２は、異なる個数の（例えば８～２５個の間の）電極素子５２ならびに対応する個数のスイッチおよび温度センサを備えることが可能である。
【0064】
これらの実施形態では、電極素子５２の中の１以上への平均電流を下げるためにデューティーサイクルを調節するあるいは所与の変換器アセンブリ３１、３２内のスイッチ５６の中の１以上をオフに切り替えるという決定は、その変換器アセンブリ３１、３２内のコントローラ８５により各変換器アセンブリ３１、３２内で局部的に行われる。しかし、代替的な実施形態では、デューティーサイクルを調節するあるいはこれらのスイッチ５６の中の１以上をオフに切り替えるという決定は、ハブ／ＡＣ電圧発生器３０（または別の遠隔デバイス）により行われてもよい。これらの実施形態では、変換器アセンブリ３１、３２のそれぞれの中のコントローラ８５は、各変換器アセンブリ内の各温度センサ５４から温度読取値を取得し、コントローラ８５のＵＡＲＴを介してハブ／ＡＣ電圧発生器３０へそれらの温度読取値を送信する。ハブ／ＡＣ電圧発生器３０は、デューティーサイクルの調節を必要としているスイッチがある場合にいずれのスイッチがこれを必要としているかを、またはオフに切り替えられるべきスイッチがある場合にいずれのスイッチが切り替えられるべきであるかを、受領した温度読取値に基づき判定し、対応する変換器アセンブリ３１、３２内の対応するコントローラ８５に対応する命令を送信する。コントローラ８５が、ハブ／ＡＣ電圧発生器３０からこの命令を受信すると、コントローラ８５は、適時に対応するスイッチ５６をオフに切り替える状態へとデジタル出力を設定することにより応答し、それによりハブ／ＡＣ電圧発生器３０によって発行された命令が実施される。これらの実施形態では、ハブ／ＡＣ電圧発生器３０は、各電極素子５２における温度を安全閾値未満に維持するために電流低下が必要である場合には、出力電流を低下させるようにプログラミングされることも可能である。
【0065】
これらの実施形態では、コントローラ８５は、ハブ／ＡＣ電圧発生器３０内に位置するマスターコントローラに対するスレーブとして動作するようにプログラミングされてもよい。これらの実施形態では、コントローラ８５は、静止状態で始動し、この場合にコントローラ８５が行うことは、ＵＡＲＴを経由して届くマスターコントローラからの入着命令をモニタリングすることのみである。マスターコントローラから届き得る命令の例としては、「温度データを収集せよ」命令、「温度データを送信せよ」命令、および「スイッチを設定せよ」命令が含まれる。「温度データを収集せよ」命令が届いたことをコントローラ８５が認識すると、コントローラ８５は、温度センサ５４のそれぞれから温度読取値を取得し、バッファ内に結果を格納する。「温度データを送信せよ」命令が届いたことをコントローラ８５が認識すると、コントローラ８５は、ＵＡＲＴ８６を介してバッファからハブ／ＡＣ電圧発生器３０へ前回に収集された温度読取値を送信する手順を実行する。さらに「スイッチを設定せよ」命令が届いたことをコントローラ８５が認識すると、コントローラ８５は、ハブ／ＡＣ電圧発生器３０から届くデータに基づき、所望の状態へ各スイッチ５６を設定するために（すなわちＯＮ、ＯＦＦ、または命令されたデューティーサイクルでのオンオフ間の切替えのいずれか）、デジタル出力にて適切な電圧を出力する手順を実行する。
【0066】
上述の実施形態では、単一のコントローラ８５が、各変換器アセンブリ３１、３２内において使用されることにより、そのアセンブリ内のスイッチ５６を制御し、またそのアセンブリ内の各温度センサ５４からの温度計測値を取得する。代替的な実施形態では、これらのスイッチ５６を制御し温度計測値を取得するために単一のコントローラ８５を使用する代わりに、それら２つのタスクが２つのコントローラ間で分割され、一方のコントローラは、スイッチ５６を制御するためにのみ使用され、他方のコントローラは、各温度センサ５４からの温度計測値を取得するために使用されてもよい（例えば上述のアプローチのいずれかを利用してなど）。これらの実施形態では、これらの２つのコントローラは、相互に直接的におよび／またはハブ／ＡＣ電圧発生器３０と直接的に通信し得る。
【0067】
他の代替的な実施形態では（図示せず）、温度計測は、電極素子５２の近傍に位置決めされる局部コントローラに依存しない。代わりに、ワイヤが、各温度センサ５４からハブ／ＡＣ電圧発生器３０へ戻るように延在し、ハブ／ＡＣ電圧発生器は、各温度センサ５４にて温度を判定するためにこれらのワイヤを経由して届く信号を使用する。
【0068】
図８は、上述の図７の実施形態におけるスイッチ５６、５６´を実装するのに適した回路の概略図である。この回路は、直列配線された２つの電界効果トランジスタ６６、６７を備え、双方向に電流を流し得るような構成である。この回路に適したＦＥＴの一例は、ＢＳＣ３２０Ｎ２０ＮＳＥである（図８に示すダイオードはＦＥＴ６６、６７自体内に本来的に含まれる点に留意されたい）。２つのＦＥＴ６６、６７の直列組合せ体は、上述のコントローラ８５のデジタル出力の中の１つから届く制御入力の状態に応じて、電流を伝導するかまたは阻止するかのいずれかを行う。直列の組合せ体が導電中である場合には、電流は、共有される導線５１と各電極素子５２、５２´との間を流れ得る。他方において、ＦＥＴ６６、６７の直列組合せ体が導電中ではない場合には、電流は、共有される導線５１と各電極素子５２、５２´との間を流れない。
【0069】
任意には、電流感知回路６０が、スイッチ５６、５６´と直列で位置決めされ得る。電流感知回路６０は、関連技術の当業者には明らかな様々な従来のアプローチのいずれかを利用して実装され得る。電流感知回路６０が備えられる場合には、電流感知回路６０は、電流を表す出力を生成し、この出力は、コントローラ８５へ戻され報告される（図７に図示）。次いで、コントローラ８５は、この情報を使用して、計測された電流が予期されるようなものであるかを判定し、必要に応じて適切な措置を取り得る。例えば、過電流条件が検出される場合には、コントローラ８５は、対応するスイッチをオフに切り替え得る。当然ながら、電流感知回路６０が省かれた実施形態では、電流感知回路６０は、電流が共有される導線５１と上方ＦＥＴ６６のトップレッグとの間を流れ得るようにワイヤ（または他の導線）で置き換えられるべきである。
【0070】
図示する実施形態では、電流感知回路６０は、共有される導線５１と上方ＦＥＴ６６のトップレッグとの間に位置決めされる。しかし、代替的な実施形態では、電流感知回路は、下方ＦＥＴ６７のボトムレッグと各電極素子５２、５２´との間に位置決めされ得る。さらに他の代替的な実施形態では（図示せず）、電流感知回路は、スイッチ自体の回路内に組み込まれ得る。
【0071】
いくつかの実施形態を参照として本発明を開示したが、添付の特許請求の範囲に定義されるような本発明の領域および範囲から逸脱することなく、説明した実施形態に対する多数の修正、代替、および変更が可能である。したがって、本発明は、説明した実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の文言により定義されるすべての範囲およびその均等物を含むように意図される。
【符号の説明】
【0072】
１２ ポート、１４ ポート、２１ 第１の回路、２２ 第２の回路、２３ コイル、２４ デバイス、２５ バッテリ、３０ ハブ／ＡＣ電圧発生器、３０ｇ ＡＣ電圧発生器、３０ｈ ハブ、３１，３２ 変換器アセンブリ、５１ 導線、５２ 電極素子，容量結合電極素子、５２´ 電極素子、５４ 温度センサ、５６ 電子構成要素，電気制御スイッチ、５６´ スイッチ、６０ 電流感知回路、６６ 上方ＦＥＴ、６７ 下方ＦＥＴ、８５ 電子構成要素，コントローラ、ＯＵＴ１ 出力、ＯＵＴ２ 出力、Ａ，Ｂ 変換器アレイ、Ｅ 電極，電子ブロック，電子機器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】