ES2344215T3 - Electrodos para aplicar un campo electrico in vivo durante un dilatado periodo de tiempo. - Google Patents

Abstract

Un electrodo configurado para su colocación en contacto con una superficie del cuerpo de un paciente, comprendiendo el electrodo: un sustrato conductor que tiene un primer lado que da frente al paciente cuando el electrodo está situado en contacto con el cuerpo del paciente, teniendo el sustrato conductor una pluralidad de espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) que pasan a su través, que pasan a través del primer lado del sustrato conductor, en que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) están distribuidos y dimensionados para permitir que la humedad que esté sobre la superficie del cuerpo del paciente escape a través de los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) cuando se sitúe el electrodo en contacto con el cuerpo del paciente; caracterizado por que: el electrodo comprende además un material dieléctrico (2; 42), dispuesto en el primer lado del sustrato conductor de modo que aísle el sustrato conductor del cuerpo del paciente cuando el electrodo esté colocado en contacto con el cuerpo del paciente; y el material dieléctrico (2, 42) tiene una constante dieléctrica de al menos 1000 y es capaz de hacer pasar al cuerpo del paciente un campo eléctrico de una intensidad de campo comprendida entre 0,1 V/cm y 10 V/cm.

Description

Electrodos para aplicar un campo eléctrico in vivo durante un dilatado periodo de tiempo.

Antecedentes

Este invento se refiere a electrodos para aplicar campos eléctricos in vivo durante un dilatado período de tiempo.

Los organismos vivos proliferan por división celular, incluidos los tejidos, los cultivos de células, los microorganismos (tales como las bacterias, el micoplasma, la levadura, los protozoos, y otros organismos unicelulares), los hongos, las algas, las células de las plantas, etc. Las células de los organismos que se dividen pueden ser destruidas, o bien se puede controlar su proliferación, por métodos que están basados en la sensibilidad de las células que se dividen de esos organismos a ciertos agentes químicos o físicos. Por ejemplo, ciertos antibióticos detienen el proceso de multiplicación de las bacterias.

Es bien sabido que los tumores, en particular los tumores malignos o cancerosos, se desarrollan de modo muy incontrolable si se comparan con el tejido normal. Tal desarrollo facilitado hace posible que los tumores ocupen un espacio cada vez mayor y dañen o destruyan el tejido adyacente a los mismos. Además, ciertos cánceres se caracterizan por la capacidad de extenderse en metástasis a nuevos lugares, donde las células de cáncer se desarrollan por metástasis en forma de tumores adicionales.

El rápido desarrollo de los tumores, en general, y de los tumores malignos en particular, como se ha descrito en lo que antecede, es el resultado de la división o multiplicación celular de esas células, relativamente frecuentes si se comparan con las células de los tejidos normales. La división celular que se evidencie como frecuente de las células cancerosas es la base para la eficacia de muchos tratamientos de cáncer existentes, por ejemplo, la terapia por irradiación y el uso de varios agentes quimioterapéuticos. Tales tratamientos están basados en el hecho de que las células que sufren la división son más sensibles a la radiación y a los agentes quimioterapéuticos que las células que no se dividen. Puesto que las células tumorales se dividen mucho más frecuentemente que las células normales, es posible, en cierta medida, dañar o destruir selectivamente las células tumorales por terapia de radiación y/o por quimioterapia. La sensibilidad real de las células a la radiación, a los agentes terapéuticos, etc., depende también de las características específicas de los diferentes tipos de células normales o de tipos de células malignas. Por consiguiente, desafortunadamente, la sensibilidad de las células tumorales no es lo suficientemente más alta que las de muchos tipos de tejidos normales. Esto disminuye la capacidad para diferenciar entre células tumorales y células normales, y por lo tanto, los tratamientos de cáncer existentes producen típicamente daños significativos en los tejidos normales, limitando así la eficacia terapéutica de tales tratamientos. Además, ciertos tipos de tumores no son sensibles en absoluto a los métodos de tratamiento existentes.

Durante muchos años se han venido usando los campos y las corrientes eléctricas con fines médicos. El más corriente es el de generación de corrientes eléctricas en un cuerpo humano o de un animal por aplicación de un campo eléctrico por medio de un par de electrodos conductores, entre los cuales se mantiene una diferencia de potencial. Estas corrientes eléctricas se usan ya sea para ejercer sus efectos específicos, es decir, para estimular el tejido excitable, o bien para generar calor al circular por el cuerpo, dado que éste actúa como una resistencia. Como ejemplos del primer tipo de aplicación se incluyen los siguientes: desfibriladores cardíacos, estimuladores de los nervios periféricos y de los músculos, estimuladores del cerebro, etc. Se usan las corrientes eléctricas para calentar, por ejemplo, en dispositivos para la ablación de tumores, la ablación de tejido deteriorado cardíaco o del cerebro, cauterización, relajación de los músculos, dolor reumático y otros dolores, etc.

Otro uso de los campos eléctricos para fines médicos comporta la utilización de campos de oscilaciones de alta frecuencia, transmitidas desde una fuente que emite una onda eléctrica, tal como una fuente de ondas de RF o de microondas, las cuales se dirigen directamente a la parte del cuerpo que sea de interés (es decir, a un objetivo). En estos casos, no hay conducción de energía eléctrica entre la fuente y el cuerpo; en cambio la energía se transmite al cuerpo por radiación o por inducción. Más concretamente, la energía eléctrica generada por la fuente llega a las proximidades del cuerpo a través de un conductor y es transmitida desde éste, a través del aire o de algún otro material aislante eléctrico, al cuerpo humano.

Los campos eléctricos que pueden ser usados en aplicaciones médicas pueden por lo tanto ser clasificados, en general, en dos modos diferentes. En el primer modo, los campos eléctricos se aplican al cuerpo o a los tejidos por medio de electrodos de conducción. Estos campos eléctricos pueden clasificarse en dos tipos, a saber (1) campos uniformes o campos que cambian con velocidades relativamente lentas, y campos alternos de bajas frecuencias que inducen corrientes eléctricas correspondientes en el cuerpo o los tejidos, y (2) campos alternos de alta frecuencia (por encima de 1 MHz) aplicados al cuerpo por medio de los electrodos conductores o bien por medio de electrodos aislantes.

El primer tipo de campo eléctrico se usa, por ejemplo, para estimular los nervios y músculos, regular el ritmo del corazón, etc. De hecho, tales campos se usan en la naturaleza para propagar las señales en nervios y fibras musculares, en el sistema nervioso central (CNS), en el corazón, etc. El registro de tales campos naturales es la base para los ECG, EEG, EMG, ERG, etc. La intensidad del campo en aplicaciones de electrodos conductores, suponiendo un medio que tenga propiedades eléctricas homogéneas, es simplemente el voltaje aplicado a los electrodos de estimulación/registro dividido por la distancia entre ellos. Las corrientes así generadas pueden ser calculadas por la ley de Ohm y puede tener efectos estimulantes peligrosos en el corazón y en el CNS, y pueden dar por resultado cambios de concentración de iones potencialmente dañinos. Además, si las corrientes son suficientemente intensas, pueden producir un calentamiento excesivo de los tejidos. Este calentamiento puede calcularse por la potencia disipada en el tejido (el producto del voltaje por la intensidad de corriente).

Cuando tales campos y corrientes eléctricas son alternos, su poder de estimulación, sobre nervios, músculos, etc., es función inversa de la frecuencia. Para frecuencias superiores a 1-10 kHz, la potencia de estimulación de los campos se aproxima al valor cero. Esta limitación se debe al hecho de que la excitación inducida por la estimación eléctrica está normalmente intervenida por cambios de potencial de membrana, cuyo régimen queda limitado por las propiedades de RC (con constantes de tiempo del orden de 1 ms) de la membrana.

Independientemente de la frecuencia, cuando se aplican tales campos que inducen corrientes, éstos llevan frecuentemente asociados efectos colaterales perjudiciales originados por las corrientes. Por ejemplo, un efecto negativo es el de los cambios en la concentración iónica en los diversos "compartimientos" dentro del sistema, y los productos nocivos del material biológico de electrolisis, o bien en el medio en el cual están embebidos los tejidos.

Se pueden aplicar campos alternos de frecuencias medias (de aproximadamente 50 kHz-1 MHz), que tradicionalmente se suponía que no tenían efecto biológico alguno, excepto el debido al calentamiento, a un medio conductor, tal como un cuerpo humano, por medio de electrodos aislados. En tales condiciones, los electrodos inducen en el cuerpo solamente corrientes capacitivas. En contraste con la creencia general de que tales campos no tienen efecto biológico directo alguno, en las Patentes de EE.UU. Números US 2003-150372 A1, US 2003-097152 A1, US 2004-068296 A1 de Palty y en una publicación subsiguiente (de Eilon D. Kirson, y otros, titulada "Disruption of Cancer Cell Replication by Alterneting Electric Fields", Cancer Res, 2004 64:3288-3295) se ha comprobado que tales campos tienen la capacidad de afectar específicamente a las células cancerosas y sirven, entre otras cosas, para tratar el cáncer.

El tratamiento del cáncer, de otras enfermedades, y de condiciones y estados pato-fisiológicos mediante campos eléctricos alternos puede requerir una aplicación a largo plazo (por ejemplo, durante semanas o meses) de los campos al lugar fijado como objetivo, lo cual comporta un contacto largo en correspondencia entre los electrodos y la superficie del cuerpo (por ejemplo, la piel del paciente). Tal aplicación puede llevar asociados significativos efectos colaterales, que pueden dar por resultado reacciones tanto químicas como físicas. Se han comunicado tales reacciones en relación con la aplicación de TENS, estimulación muscular, registro del potencial del cuerpo a largo plazo (EEG, ECG, etc.).

La reacción química puede ser debida al contacto con el propio electrodo, o bien al material que está interpuesto entre el electrodo y la piel para mejorar la conductividad eléctrica (por ejemplo, el gel), y los productos de la circulación de corriente, incluyendo la electrolisis en las superficies de los electrodos.

El contacto físico a largo plazo de los electrodos contra la piel puede afectar a la piel que queda debajo por la presión local, por mantener húmeda la superficie de la piel, o bien por el hecho de que los electrodos o el gel, etc., ocluyen las salidas de los apéndices de la piel situados en la parte externa de la piel, tales como las glándulas sudoríparas, los folículos de los pelos, etc. Esto se traduce en la acumulación de agua y agentes químicos dentro de los apéndices y en la superficie de la piel, lo cual puede dañar a las capas superficiales de la piel.

En el documento US 4.367.755 se describe un electrodo para aplicaciones de estimulación del tejido, tal como para control del dolor, e incluye una almohadilla flexible, que está compuesta de un gel de polímero o de goma karaya, para contacto con la superficie del cuerpo de un paciente, y una capa de respaldo que está compuesta de caucho de silicona conductor y tiene una multiplicidad de perforaciones a su través y define una protuberancia integral para conexión eléctrica.

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Sumario del invento

El invento queda definido en las reivindicaciones.

El presente invento está diseñado para eliminar o reducir significativamente algunos de los efectos colaterales asociados con la aplicación a largo plazo de los campos eléctricos a la piel, usando para ello una configuración de electrodo que permita que la piel "respire".

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Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1A es una vista en planta de una primera realización del presente invento, la cual es un electrodo de múltiples segmentos, con los segmentos dispuestos según una matriz rectangular.

La Fig. 1B es una vista en corte transversal de la realización de la Fig. 1A, dado a lo largo de la línea de corte A-A.

La Fig. 1C es una vista en corte transversal de la realización de la Fig. 1A con una característica de absorción por efecto de mecha, opcional, añadida.

La Fig. 2 es una vista en planta de una segunda realización del presente invento, la cual es un electrodo de múltiples segmentos, con los segmentos dispuestos según una matriz hexagonal.

La Fig. 3 es una vista en planta de una tercera realización del presente invento, la cual es un electrodo perforado.

La Fig. 4A es una vista en planta de una cuarta realización del presente invento, la cual es un electrodo hecho de una pluralidad de hilos conductores paralelos.

La Fig. 4B es una vista en corte transversal de la realización de la Fig. 4A, dado a lo largo de la línea de corte B-B usada, que se usa con un gel conductor.

La Fig. 5 es una vista en planta de una quinta realización del presente invento, la cual es un electrodo hecho de un grupo de hilos conductores paralelos, con un grupo adicional de hilos conductores paralelos que son perpendiculares a los del primer grupo.

La Fig. 6A es una vista en planta de una sexta realización del presente invento, con el electrodo situado en una primera posición dentro de una huella general.

La Fig. 6B ilustra el electrodo de la Fig. 6A situado en una segunda posición dentro de una huella general.

La Fig. 7A es una representación gráfica en la que se muestra como un par de los electrodos antes mencionados son puestos en contacto con la piel de un paciente durante su uso.

La Fig. 7B es una representación esquemática de un circuito eléctrico que se forma cuando se ponen un par de cualquiera de los electrodos antes mencionados en contacto con la piel de un paciente.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

En las Figs. 1A y 1B se ha representado una primera realización de un electrodo compuesto que está diseñado para aplicar un campo eléctrico a un tumor, in vivo, durante dilatados períodos de tiempo. El electrodo compuesto 10 está constituido por una serie de segmentos individuales 5, con una serie de espacios abiertos 8 dispuestos entre los segmentos 5. Los segmentos 5 aplican un campo eléctrico a un lugar deseado dentro del cuerpo del paciente. En las tres solicitudes de patente antes identificadas se describen las características preferidas del campo aplicado. En esas solicitudes se expone que los campos eléctricos de frecuencias comprendidas entre aproximadamente 50 kHz y aproximadamente 500 kHz (y más preferiblemente entre aproximadamente 100 kHz y 300 kHz) para intensidades de campo comprendidas entre aproximadamente 0,1 V/cm y aproximadamente 10 V/cm (y más preferiblemente entre aproximadamente 1 y aproximadamente 10 V/cm) han demostrado ser eficaces para retardar o invertir el desarrollo de células que se dividan rápidamente (por ejemplo, células cancerosas). Por ejemplo, se ha comprobado que un campo de 120 kHz, de 1,4 V/cm es efectivo contra el melanoma, y que un campo de 170-250 kHz, de 2,5 V/cm, es efectivo contra el glioma.

Con referencia a las Figs. 1A y 1B, los segmentos 5 son preferiblemente libres de moverse cada uno con respecto al otro, para permitir que el electrodo 10 se adapte a la forma de la superficie del cuerpo sobre la cual esté situado el electrodo 10. Los segmentos 5 pueden ser mantenidos juntos usando cualquiera de entre una variedad de estructuras de soporte adecuadas, tal como montando los mismos sobre una pieza de tela, de red, o de otro respaldo flexible (no representado). Todos los segmentos están preferiblemente conectados eléctricamente en paralelo usando cableado 4 apropiado.

Cada segmento 5 contiene preferiblemente un núcleo conductor 3 que está completamente aislado de la superficie sobre la cual se coloca, por un material aislante dieléctrico 2. Otras superficies de los segmentos 5 están preferiblemente cubiertas por cualquier material aislante convencional 9. Puesto que el material aislante dieléctrico 2 aísla el núcleo conductor 3 de la superficie de la piel del paciente, cualquier componente de c.c. que esté presente en la señal que excita a los electrodos será bloqueado, y solamente los componentes de c.a. de frecuencias suficientemente altas pueden pasar al cuerpo del paciente. Con esta configuración se evitan los efectos negativos que tendrían lugar si se usaran electrodos conductores (por ejemplo, los cambios en la concentración de hierro en las células y la formación de agentes nocivos por electrolisis). Esto es debido a que, en general, cuando se usan electrodos capacitivos, no tiene lugar transferencia alguna real de carga entre los electrodos y el medio y no hay flujo de carga en el medio.

En la Fig. 7A se ha representado como se usan los electrodos antes descritos (o los electrodos de las realizaciones que se describen en lo que sigue) para aplicar el campo deseado en el lugar fijado como objetivo. Cada par de electrodos aislados 74 contiene una parte conductora 74A con una parte dieléctrica aislante 74B dispuesta sobre la misma. Cuando se colocan tales electrodos en contacto con la piel 6 del paciente, y se conectan operativamente a una fuente de voltaje de c.a. 72 por medio de conductores 73, se induce un campo eléctrico 76 en el tejido 78 (el cual incluye un tumor 79) que está por debajo de la piel 6. Como se describe en las tres solicitudes de patente antes identificadas, el circuito eléctrico equivalente, cuando los electrodos aislados están situados sobre la piel, es como se ha representado en la Fig. 7B: los electrodos 75 recubiertos de dieléctrico actúan como condensadores A, E, la piel 6 actúa como una carga resistiva B, D, y el tejido 78 actúa también como una carga resistiva C. En estas condiciones, los valores relativos de las impedancias hacen que la fracción de la diferencia de potencial (campo eléctrico) que incide sobre el aislante del electrodo depende en gran medida de la capacitancia de los electrodos A, E. La caída de potencial a través del electrodo capacitivo A es A/(A + B + C + D + E), y se produce una caída similar a través del otro electrodo capacitivo E. Con c.c. y bajas frecuencias, la impedancia de los electrodos capacitivos A, E es alta, y la mayor parte de la caída de voltaje tendrá lugar a través de los electrodos. En contraste con esto, para frecuencias extremadamente altas, los condensadores tienen una muy baja impedancia y, por lo tanto, una porción mucho mayor de la caída de voltaje aparecerá en el tejido C. Para los márgenes de frecuencia relevantes identificados en lo que antecede (es decir, desde aproximadamente 50 kHz hasta aproximadamente 500 kHz), la impedancia de los electrodos capacitivos A, E estará comprendida en algún valor entre esos dos extremos.

La intensidad del campo eléctrico preferido, en el tejido 79 fijado como objetivo, está en el margen desde aproximadamente 0,1 V/cm hasta aproximadamente 10 V/cm. Con objeto de conseguir esa caída de voltaje en el tejido C, sin aumentar el voltaje de la fuente 72 de c.a. hasta niveles indeseablemente altos (lo cual puede plantear un problema de seguridad y ser de difícil generación para los parámetros requeridos), se debe minimizar la impedancia de los condensadores A, E, lo que tiene lugar cuando se hace máxima la capacitancia de los electrodos. El aumento de la capacitancia puede conseguirse aumentando el área efectiva de las "placas" del condensador, disminuyendo el grosor del dieléctrico, o bien usando un dieléctrico con una alta constante dieléctrica. Puesto que el área del electrodo está limitada y el grosor del aislamiento no puede reducirse, a la vista del potencial fallo del dieléctrico y debido al peligro de daños mecánicos, el mejor modo de suministrar los campos apropiados a los lugares fijados como objetivos es usar dieléctricos con una constante dieléctrica muy alta. Ejemplos de dieléctricos adecuados son: el KTN -Tantalato de Potasio (KTa_{1-x}Nb_{X}O_{3}) o el PMNT (Titanato Nioato de Plomo Magnesio), los cuales tiene todos constantes dieléctricas superiores a 1000. Obsérvese que, con algunos de estos materiales de alto valor K, la constante dieléctrica puede variar espectacularmente, dependiendo de los procedimientos de procesado del material que se usen cuando se forme el material (por ejemplo, por cristalización o por dopaje), y es lo más preferible usar una variedad con una constante dieléctrica por encima de 10000. Obsérvese, sin embargo, que un recubrimiento muy delgado con un material dieléctrico fuerte, de una constante dieléctrica estándar (por ejemplo, de 3-30), puede servir también perfectamente bajo algunas configuraciones (por ejemplo, si no se plantean problemas por emplear un campo más débil o un voltaje más alto).

Volviendo ahora a las Figs. 1A y 1B, los electrodos 10 incluyen espacios 8 que están distribuidos a través de la superficie de los electrodos 10. Estos espacios 8 permiten que la piel que está debajo del electrodo 10 "respire", por permitir que llegue aire a la piel por debajo de los electrodos. Como resultado, la humedad (por ejemplo, el sudor) que pudiera en otro caso acumularse sobre la superficie de la piel, puede evaporarse. Esto atenúa los efectos perjudiciales que pueden acompañar al uso a largo plazo de electrodos no perforados (como se ha descrito en lo que antecede en la sección de antecedentes). Además, la presencia de los espacios 8 entre los segmentos activos 5 del electrodo 10, contribuye a evitar que el calor (debido por ejemplo a las pérdidas en el dieléctrico y al flujo de corriente) se acumule debajo de los electrodos 10.

Para asegurar que el campo es efectivamente fuerte la situación del objetivo, el espaciamiento entre los segmentos 5 de los electrodos 10, es preferiblemente menor que la distancia desde la superficie al lugar que se haya fijado como objetivo del tratamiento (por ejemplo, el tumor 79, representado en la Fig. 7A). Por otra parte, el espaciamiento entre los segmentos 5 es preferiblemente de más de aproximadamente 2 mm, y más preferiblemente de más de aproximadamente 4 mm, para proporcionar una ventilación adecuada. En términos de área, el área de cada espacio 8 es preferiblemente mayor que aproximadamente 4 mm^{2}, y más preferiblemente mayor que aproximadamente 16 mm^{2}. En esta realización, el área de los segmentos 5 es aproximadamente la misma que el área de los espacios 8.

En la Fig. 2 se ha representado una segunda realización de un electrodo 20. Este electrodo 20 es muy similar al electrodo 10 de la realización de la Fig. 1, excepto en que los segmentos 25 y los espacios 28 de la realización de la Fig. 2 son hexagonales en vez de cuadrados. Por supuesto, pueden también usarse otras formas además de los cuadrados y hexágonos representados, y se puede variar como se requiera el espaciamiento entre los segmentos. El espaciamiento de los segmentos en estas realizaciones se selecciona preferiblemente para que proporcione una cantidad adecuada de campo en la región del objetivo, al tiempo que proporciona una ventilación adecuada de la piel. La estructura segmentada de estas realizaciones puede ser particularmente ventajosa en posiciones anatómicas en las que se necesite un alto grado de flexibilidad para adaptar los electrodos a la superficie de la piel.

En la Fig. 3 se ha representado una tercera realización de un electrodo 30. Este electrodo está preferiblemente hecho de una sola pieza de material conductor 35, con perforaciones o agujeros 38 dispuestos en el mismo. La superficie inferior del electrodo 30 (no representada), la cual hace contacto con la piel del paciente, va preferiblemente recubierta con un material dieléctrico similar al dieléctrico 2 de la realización de la Fig. 1. La superficie superior del electrodo 30, que mira hacia fuera del paciente durante el uso, va preferiblemente recubierta con un aislador similar al aislador 9 de la realización de la Fig. 1. El espaciamiento de los agujeros en esta realización se selecciona también preferiblemente para que proporcione una cantidad adecuada de campo en la región del objetivo, al tiempo que proporciona una ventilación adecuada de la piel.

Las Figs. 4A y 4B son vistas en planta y en corte de una cuarta realización de un electrodo 40. Este electrodo está hecho de un conjunto de elementos paralelos 45 que están separados por espacios 48. Cada elemento 45 está hecho de un hilo conductor 43 que está rodeado por un recubrimiento 42 de dieléctrico, preferiblemente de un material similar al dieléctrico 2 de la realización de la Fig. 1. Los conductores 43 están preferiblemente conectados eléctricamente en paralelo mediante hilos conductores 44. Se puede fijar un respaldo adecuado (no representado) al electrodo 40 para mantener el espaciamiento deseado de los elementos 45 del electrodo 40. Opcionalmente, ese respaldo puede estar diseñado para evitar que se curve el electrodo a lo largo de la longitud de los elementos 45, con lo cual se podría agrietar el recubrimiento del dieléctrico cuando se use un dieléctrico frágil. Sin embargo, el respaldo puede estar configurado para permitir que se curve el electrodo 40 alrededor de un eje geométrico que sea paralelo a los elementos 45, siempre que la curvatura tenga lugar en los espacios 48. El espaciamiento de los espacios abiertos 48, en esta realización, se selecciona también preferiblemente para que proporcione una cantidad adecuada de campo en la región del objetivo, al tiempo que proporciona una ventilación adecuada de la piel. Por ejemplo, los espacios 48 pueden ser de al menos 2 mm de ancho, o más preferiblemente de al menos 4 mm de ancho.

La Fig. 5 es una vista en planta de una quinta realización de un electrodo 50. Esta realización es similar a la de la realización de la Fig. 4 descrita en lo que antecede, excepto en que además de la adición a los elementos horizontales 55 que corresponden a los elementos horizontales 45 de la realización de la Fig. 4, la quinta realización contiene también un segundo conjunto de elementos verticales 55' de una construcción similar. Ambos conjuntos de elementos 55, 55' están preferiblemente cableados en paralelo mediante hilos conductores 54. Al igual que en las realizaciones antes descritas, se selecciona también preferiblemente el tamaño de los espacios abiertos 58 para proporcionar una cantidad adecuada de campo en la región del objetivo, al tiempo que se proporciona una ventilación adecuada a la piel. Por ejemplo, los espacios 58 pueden ser de al menos 2 mm por 2 mm, o, más preferiblemente, de al menos 4 mm por 4 mm.

En algunas realizaciones, por ejemplo en las de las Figs. 1 y 4, el patrón de conductores aislados y espacios está configurado de modo que los lugares que están cubiertos cuando el electrodo está situado en un primer lugar, quedarán descubiertos cuando el electrodo sea modificado de posición a un segundo lugar que esté ligeramente desplazado del primer lugar, en que la huella general de los electrodos en ambos lugares sea sustancialmente la misma. Cuando se implemente esta disposición, los electrodos pueden ser intercambiados de una a otra entre las dos posiciones periódicamente (por ejemplo, cada 2 a 4 días), de modo que cada pequeño parche de piel sea cubierto (en una posición) o descubierto (en la otra posición) alternadamente. Exponiendo cada parche de piel al aire periódicamente de esta manera, se da a la piel la posibilidad de recuperarse con respecto a cualesquiera efectos negativos (por ejemplo, de acumulación de efectos de la humedad o del campo) que puedan haber tenido lugar durante el período de tiempo en el que la piel estaba cubierta por el electrodo. En las aplicaciones en que se apliquen los electrodos a la cabeza, se puede afeitar la cabeza antes de modificar la posición de los electrodos llevándolos a sus nuevas posiciones, para evitar que el crecimiento del pelo interfiera con los campos.

Las Figs. 6A y 6B son vistas en planta de una sexta realización de un electrodo 60 situado, respectivamente, en posiciones primera y segunda dentro de una huella general 62. Como tales, las Figs. 6A y 6B representan todavía otra realización en la cual los electrodos pueden ser desplazados yendo y viniendo entre dos posiciones periódicamente, como se ha visto en lo que antecede. El electrodo 60 de esta realización está hecho de un conjunto de segmentos cuadrados 65 que están separados por espacios 68, siendo el área de los segmentos 65 aproximadamente la misma que el área de los espacios 68. La construcción de los segmentos individuales 65 de esta realización es preferiblemente similar a la de los segmentos 5 descritos en lo que antecede en relación con la realización de la Fig. 1. Cada segmento 65 mide preferiblemente al menos 2 mm por 2 mm, y más preferiblemente al menos 4 mm por 4 mm, con un grosor comprendido entre aproximadamente 0,2 y aproximadamente 1 mm. Obsérvese que aunque se han representado segmentos cuadrados en las Figs. 6A y 6B, pueden también usarse otras formas y tamaños, tales como segmentos rectangulares (por ejemplo, de 5 x 15 mm o 13 x 15 mm), segmentos circulares (por ejemplo, de 19 mm de diámetro), u otras formas que estén diseñadas para que se adapten a un lugar anatómico particular.

Los segmentos 65 pueden ser retenidos mecánicamente en posición mediante cualquier soporte flexible adecuado. Por ejemplo, pueden ser montados sobre un sustrato delgado y flexible tal como una película de poliimida Dupont Capton®. Cuando se use tal película, el cableado flexible 64 puede ser también integrado sobre el sustrato, para proporcionar una conexión eléctrica de baja impedancia entre los segmentos 65. Se puede usar un vendaje adhesivo para fijar el conjunto de electrodo al cuerpo del paciente, en cuyo caso el ventaje adhesivo proporcionaría también soporte mecánico adicional.

Opcionalmente, se pueden añadir sensores de temperatura (por ejemplo, un termistor, no representado) a cada segmento de esta realización, por ejemplo, montándolos a través de un pequeño orificio (por ejemplo, de 2,5 mm de diámetro) en el centro de cada segmento. Cuando se use una película de poliimida con cableado flexible para las conexiones a los segmentos, el cableado para los sensores se implementa preferiblemente de la misma película de poliimida.

En la Fig. 1C se ha ilustrado un sistema de protección de la piel adicional, opcional. En este caso, los espacios entre las partes recubiertas sólidas 3, 2 de los electrodos son llenadas con material 12 absorbente del agua, tal como algodón, polipropileno, etc., que aspira por efecto de mecha la humedad de la piel 6, para así mantener a ésta seca, y la transfiere a un medio 11 de almacenamiento de agua, tal como un gel higroscópico, poliacrilato, etc. El medio 11 de almacenamiento del agua está situado preferiblemente en la parte posterior del cuerpo del electrodo, de modo que no toque a la piel. Obsérvese que aunque en la Fig. 1C se ha ilustrado esta característica opcional en relación con la realización de la Fig. 1A/1B, ésta característica puede ser incorporada en cualquiera de las demás realizaciones descritas en lo que antecede, efectuando los cambios apropiados en las formas y tamaños del material absorbente del agua 12 y del medio de almacenamiento del agua 11.

En la Fig. 4B se ha ilustrado el uso de otra opción -la de un gel conductor. (Obsérvese que aunque en la Fig. 4B se ha ilustrado esta característica opcional en relación con la realización de la Fig. 4A, esta característica puede ser incorporada en cualquiera de las demás realizaciones descritas en lo que antecede). El contacto eléctrico entre los electrodos cilíndricos (los cuales están hechos de conductores 43 rodeados por un recubrimiento de dieléctrico 42) y la superficie del cuerpo 7, o la piel, puede mejorarse poniendo un relleno intermedio, tal como de un gel conductor 41, entre los electrodos y la piel 6. Como alternativa, se puede aplicar el gel 41' de modo que rodee por completo al recubrimiento 42 de dieléctrico que rodea al conductor 43, lo que da por resultado un aumento del área de la superficie efectiva del electrodo. Opcionalmente, el material absorbente 12, o el gel 41', pueden incluir, o estar recubiertos con, una medicación que impida la irritación y la inflamación de la piel, tal como una pasta de esteroide.

Desafortunadamente, la aplicación a largo plazo de un objeto o medio que no sea permeable al aire, tal como un gel, da frecuentemente por resultado una reacción de la piel que puede ser severa. Además, los medios a base de agua, tales como los geles, mantienen la piel húmeda, y la humedad en la piel a largo plazo hace que la capa de piel corneal externa se hinche y pierda su capacidad protectora de la piel. Muchos geles pueden también ocluir los orificios de las glándulas sudoríparas y sebáceas, empeorando así los daños a la piel. En consecuencia, tales geles se usan preferiblemente, en combinación con los de las realizaciones antes descritas, en donde los electrodos pueden ser intercambiados entre dos posiciones periódicamente, para minimizar estos problemas.

Opcionalmente, puede incorporarse un sensor de temperatura (no representado) en el electrodo, y se puede usar un circuito apropiado (no representado) para desconectar temporalmente la alimentación de energía eléctrica al electrodo (o a regiones individuales afectadas, si los segmentos no están cableados en paralelo) cuando la salida del sensor indique que está demasiado caliente.

Las realizaciones antes descritas pueden generar de un modo seguro y efectivo campos eléctricos alternos y transitorios en pacientes humanos, o en otros objetos, durante prolongados períodos de tiempo, por medio de electrodos en la superficie de la piel, sin producir efectos colaterales significativos. Las reacciones menores en la piel que pudieran seguir produciéndose pueden ser solucionadas incorporando para ello una medicación a los geles conductores usados. Tal medicación puede incluir esteroides, agentes antialérgicos, antihistaminas, etc.

Aunque se ha ilustrado y descrito el invento en particular con referencia a realizaciones preferidas del mismo, comprenderán quienes sean expertos en la técnica que se pueden efectuar diversos cambios en la forma y en el detalle, sin rebasar el alcance del invento.

Claims (12)

1. Un electrodo configurado para su colocación en contacto con una superficie del cuerpo de un paciente, comprendiendo el electrodo:

un sustrato conductor que tiene un primer lado que da frente al paciente cuando el electrodo está situado en contacto con el cuerpo del paciente, teniendo el sustrato conductor una pluralidad de espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) que pasan a su través, que pasan a través del primer lado del sustrato conductor, en que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) están distribuidos y dimensionados para permitir que la humedad que esté sobre la superficie del cuerpo del paciente escape a través de los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) cuando se sitúe el electrodo en contacto con el cuerpo del paciente;

caracterizado por que:

el electrodo comprende además un material dieléctrico (2; 42), dispuesto en el primer lado del sustrato conductor de modo que aísle el sustrato conductor del cuerpo del paciente cuando el electrodo esté colocado en contacto con el cuerpo del paciente; y

el material dieléctrico (2, 42) tiene una constante dieléctrica de al menos 1000 y es capaz de hacer pasar al cuerpo del paciente un campo eléctrico de una intensidad de campo comprendida entre 0,1 V/cm y 10 V/cm.

2. El electrodo según la reivindicación 1, en el que el sustrato conductor es de una sola pieza de material conductor (35).

3. El electrodo según la reivindicación 1, en el que el sustrato conductor comprende una pluralidad de secciones separadas (5; 25; 65) que están unidas una con otra de manera que permiten que las secciones (5; 25; 65) se muevan con respecto a las secciones vecinas (5; 25; 65) en una distancia limitada.

4. El electrodo según la reivindicación 1, en el que el sustrato conductor comprende una pluralidad de hilos conductores paralelos (43) espaciados entre sí a por lo menos 2 mm, y en el que el material dieléctrico (42) rodea a cada uno de los hilos conductores (43).

5. El electrodo según la reivindicación 1, en el que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) tienen al menos 2 mm de anchura.

6. El electrodo según la reivindicación 1, en el que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) tienen al menos 4 mm de anchura.

7. El electrodo según la reivindicación 1, en el que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) tienen un área que es de al menos 4 mm^{2}.

8. El electrodo según la reivindicación 1, en el que los espacios abiertos (8; 28; 38; 48; 58; 68) tienen un área que es de al menos 16 mm^{2}.

9. El electrodo según la reivindicación 1, en el que los espacios abiertos (68) están dispuestos según un patrón que permite que partes de la superficie del cuerpo del paciente que están cubiertas cuando el electrodo está en una primera posición, queden descubiertas cuando se mueve el electrodo llevándolo a una segunda posición, solapando la huella general del electrodo en la primera posición a la huella general del electrodo en la segunda posición.

10. El electrodo según la reivindicación 9, en el que el área combinada de los espacios abiertos (68) es aproximadamente la mitad del área de la huella del electrodo.

11. El electrodo según la reivindicación 1, en el que el material dieléctrico (2; 42) tiene una constante dieléctrica de al menos 10000.

12. El electrodo según la reivindicación 1, en el que el material dieléctrico (2; 42) está dispuesto como un recubrimiento.