多晶陶瓷固体、具有该固体的介电电极、具有该电极的装置及制造方法制造方法及图纸

多晶介电固体具有通式Ba

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多晶陶瓷固体、具有该固体的介电电极、具有该电极的装置及制造方法
[0001]本专利技术涉及多晶陶瓷固体，其适合作为用于向人体或动物体施加交变场的电极材料。本专利技术还涉及具有该陶瓷固体的电极和具有所述电极的装置，其中该装置适合于向人体或动物体施加交变场。最后，本专利技术涉及制造陶瓷固体的方法和包括该固体的电极。
[0002]从现有技术中已知通过施加电场来抑制生物体中细胞分裂的方法。该原理可用于治疗多种肿瘤类型，其中通过用高频交变电场来阻止肿瘤细胞的快速和不受控的细胞分裂。美国食品和药物管理局(FDA)批准了相应的方法。用于对抗肿瘤细胞的高频交变电场也称为“肿瘤治疗场”(TTF)。将其通过布置在受肿瘤影响的身体区域周围的陶瓷电极传输给患者。通过选择合适的频率，可以实现对不同细胞类型的选择性。这减少了治疗的副作用。例如在美国专利申请US 2003/0150372 A1和专利US 7,016,725 B2中可以找到用于破坏不受控的分裂细胞的方法和装置的实例。
[0003]在所述方法中，用于将高频交变电场传输给要治疗的生物体的陶瓷电极发挥着特殊作用。对适用于此目的的新材料有很高的需求。
[0004]从奥地利技术GM50248/2016中已知用于此类应用的含铅多晶陶瓷固体，其具有以下通式的主相：(1
‑
y)Pb
a
(Mg
b
Nb
c
)O3‑
e + yPb
a
Ti
d
O3。
[0005]本专利技术的目的在于提供可用作将高频交变电场有效地传输给人体或动物体的电极的新材料。特别地，寻求具有符合规格的合适性能的无铅材料。
[0006]该目的通过根据权利要求1所述的材料实现。
[0007]提出了多晶介电固体，其包含具有钙钛矿结构并具有通式Ba1‑
a
(Ti1‑
b
Zr
b
)03的主相，并被锰和稀土元素共掺杂。在此，a和b小于1且大于零。优选的掺杂物达到最大0.1原子%的浓度。
[0008]根据第一实施方案，本专利技术涉及多晶陶瓷固体，其包含具有ABO3钙钛矿结构并具有以下通式的组成的主相：Ba
m
(Ti
n
Zr
p
)03和以下通式的掺杂物：Mn
x
RE
z
其中RE代表一种或多种稀土元素其中对于系数而言适用的是：m = 0.95至1.05n = 0.8至0.9p = 0.1至0.2x = 0.0005
ꢀ‑ꢀ
0.01z = 0.001
ꢀ‑ꢀ
0.050其中适用的是：m < (n+p)
以使得ABO3晶格的B组分过量存在。
[0009]特别地，掺杂物的组分Mn和RE的比例的比率x/z设定为1:2至1:10。
[0010]多晶固体在此应理解为是指具有微晶的结晶固体，微晶在下文中也称为颗粒或晶粒。微晶通过晶界彼此分开。因此，固体含有包含主相的材料或由其组成的晶粒。固体特别是经烧结的。特别地，晶粒具有若干μm的直径。
[0011]除了主相之外，所提出的无铅固体还可以含有次级相。可以以这样的方式制造所述固体，以使得在含有主相的颗粒中检测不到次级相。次级相具有包含在主相中的一种或多种组分，但这些组分具有其它组成和与主相不同的其它结构，或具有不确定的结构。
[0012]所提出的无铅固体尤其具有至少一个富含组分RE的第一次级相和富含Ti的第二次级相，它们主要或完全布置在主相的颗粒之间的晶粒间隙中。
[0013]由于次要相在其元素组成方面与主相不同，因此可以使用元素分布图像来量化次要区域的面积比例，基于穿过固体的截面面积计。这样的元素分布图像可以通过REM
‑
EDX测量获得(REM代表扫描电子显微镜；EDX代表能量色散X射线光谱)。
[0014]所提出的固体的一个关键特征是，它仅具有小比例的次级相，然而该比例不允许为零，因为次级相也一同决定所述固体的特别有利的性能。因此，对于穿过固体的任意截面，算在一起的所有次要相的面积比例小于或等于1%，优选小于0.3%，基于穿过固体的截面面积计。
[0015]所述固体具有对应于所需应用的规格的性能。特别地，它具有在35℃下测量的大于40000的极高介电常数ε。已表明，固体的ε在30至42℃的温度范围内具有其最大值。该范围内的高介电常数特别有利于用在患者身体上的陶瓷电极中，因为这样可以在体温下实现特别高的电容。
[0016]电容最大值例如可以通过B组分(Ti、Zr)与A组分的比率来设定。
[0017]通过高电容，所述固体非常好地适合于用作开头提到的方法的电极，其中通过电极施加电场可以抑制生物体中的细胞分裂。这些用于对抗肿瘤细胞的高频交变电场也被称为“肿瘤治疗场”(TTF)。
[0018]其中所述至少一种用于掺杂物的稀土元素RE选自Pr、Dy、Ce和Y或包含其组合的固体具有良好性能。
[0019]其中主相以在颗粒内具有统一取向的颗粒的形式存在并且其中所述颗粒具有10至30 μm的平均粒度d
50
的固体是有利的，所述平均粒度d
50
作为数值中值通过静态图像分析测量。在用于测定或分布粒度的测量方法中，可以在固体截面面积上使用REM/EBSD对比(EBSD = 电子背散射衍射)。
[0020]除了次级相之外，固体还可以具有孔隙性。推测是由于具有纯且统一的主相的晶粒比例高，孔隙性不是开孔的，即主要的大多数孔隙完全嵌入在固体中且不与介质(大气或应用相关的介质，如凝胶)接触。因此，最大吸湿性也相应低。
[0021]所述固体可以具有0.1至1.1体积%，通常小于0.5%的封闭孔隙性。
[0022]所述多晶陶瓷固体的特征是机械稳定性高。因此，由这种材料形成的部件，如电极是稳健和耐用的。
[0023]此外，被提出用于所述固体的材料具有高击穿电压。这对于可靠地用作患者上的电极材料而言是重要的，因为它有助于保护患者免受穿过身体的高电流和随之而来的伤
害。
[0024]所述固体优选地用作TTF治疗装置中的介电电极。为此，该固体被设计成相对薄的盘的形式并且配备有用于电接触的金属涂层。
[0025]通过TTF治疗动物体或人体的装置在此优选地包括至少两个这样的电极，其取决于应用情况而可以具有0.2至2.5 cm的直径。然后将这种电极直接放置在要治疗的退化细胞或恶性胶质瘤区域中的体表上，并通过介导介质如凝胶与身体耦合并固定在那里。
[0026]然后治疗可以持续数周或数月，在此期间对电极施加频率大于100千赫的交变电场。在此，所述多晶固体具有足够高的击穿强度，因此绝不出现电弧，因此不损伤要治疗的身体或身体部分。高击穿强度也可以在正常环境条件下在持续运行中得以维持。例如可以在一个实施例中表明，根据本专利技术的电极甚至在0.9%食盐溶液中储存24小时后仍具有4.8 kV本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.多晶陶瓷固体，其包含通过烧结可获得的具有ABO3钙钛矿结构并具有以下通式的组成的主相：Ba
m
(Ti
n
Zr
p
)03和以下组成的掺杂物Mn
x
RE
z
其中RE代表一种或多种稀土元素其中对于系数而言适用的是：m = 0.95至1.05n = 0.8至0.9p = 0.1至0.2x = 0.0005
ꢀ‑ꢀ
0.01z = 0.001
ꢀ‑ꢀ
0.050其中适用的是：m < (n+p)以使得ABO3晶格的B组分过量存在。2.根据权利要求1所述的固体，其中RE选自Pr、Dy、Ce、Y及其组合。3.根据前述权利要求中任一项所述的固体，其中所述掺杂物的组分Mn和RE的比例的比率设定为1:2至1:10。4.根据前述权利要求中任一项所述的固体，其中所述主相以在颗粒内具有统一取向的颗粒的形式存在，其中所述颗粒具有10至30 μm的平均粒径d
50
，其作为数值中值通过静态图像分析测量。5.根据前述权利要求中任一项所述的固体，其中存在至少一个富含组分RE的第一次级相以及富含Ti的第二次级相，它们主要或完全布置在所述主相的颗粒之间的晶粒间隙中。6.根据前述权利要求中任一项所述的固体，其具有0.1至1.1体积%的封闭孔隙性。7.根据前述权利要求中任一项所述的固体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：TDK电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：