JP7615097B2

JP7615097B2 - 加温装置

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Publication number: JP7615097B2
Application number: JP2022157980A
Authority: JP
Inventors: 和夫加藤; 康弘新藤
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Current assignee: Individual
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2025-01-16
Anticipated expiration: 2042-09-30
Also published as: JP2024051689A

Description

本発明は、加温装置に関する。

癌組織は、正常組織に比べ熱に弱く、摂氏４２度～４３度で死滅する。このため、近年、癌組織のみを摂氏４２度～４３度に加温し、癌組織を死滅させる治療法（ハイパーサーミア）が注目され、ハイパーサーミアのための局所加温装置の開発が行われている。

例えば、特許文献１には、空洞共振器を用いた局所加温装置が開示されている。特許文献１に開示された局所加温装置では、空洞共振器の内部に導体の突出部（内部電極１３）を設け、この突出部の中心軸に集中した強い電界を生じさせることで、局所的な加温を可能にしている。また、特許文献２、３にも、空洞共振器を用いた局所加温装置が開示されている。

特開平１－２０９０７３号公報特開２００５－２３０２７７号公報特開２００５－２３０２７８号公報

しかしながら、特許文献１－３に開示された局所加温装置では、内部突出部を取り替えなければ加温領域の大きさやその位置の調整を行うことができない。

そこで、本発明は、この取り替えなしに加温領域の大きさやその位置を調整することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る一実施形態に係る加温装置は、空洞を形成する本体部と、前記空洞の内部に設けられた前記空洞の内部に電磁波を発生させるアンテナと、前記空洞の内部に突出するように設けられた突出部と、前記本体部に設けられた第１の開口部および第２の開口部と、前記第１の開口部から前記空洞の内部に向けて延びる第１の筒部と、前記第２の開口部から前記空洞の内部に向けて延びる第２の筒部と、を有し、前記第１の筒部の長さは、可変であり、前記第２の筒部の長さは、可変である。

前記加温装置は、前記第１の筒部の長さと第２の筒部の長さを制御する筒部長制御部をさらに有するようにしても良い。

前記筒部長制御部は、前記第１の筒部と前記第２の筒部との間の距離を保った状態で、前記第１の筒部の長さと第２の筒部の長さを変化させるようにすると良い。

前記突出部の位置は、前記第１の筒部と前記第２の筒部とが延びる方向に垂直な方向に可変であるようにしても良い。

前記加温装置は、前記突出部の位置を制御する突出部位置制御部をさらに有するようにしても良い。

前記突出部は、前記本体部の上側に設けられた第１の突出部と、前記本体部の下側に設けられた第２の突出部と、を有し、前記上部突出部と前記第２の突出部とは、互いに向き合っているようにすると良い。

前記第１の筒部と前記第２の筒部とは、前記第１の突出部と前記第２の突出部との間において、互いに向かい合っているようにすると良い。

前記本体部は、円筒状であり、側面部と、上端部と、下端部と、を有し、前記突出部は、前記上端部または／および前記下端部に設けられ、前記第１の開口部および前記第２の開口部は、前記側面部に設けられているようにすると良い。

前記本体部は、直方体状であり、正面部と、背面部と、右側面部と、左側面部と、上面部と、下面部と、を有し、前記突出部は、前記上面部または／および前記下面部に設けられ、前記第１の開口部は、前記正面部に設けられ、前記第２の開口部は、前記背面部に設けられているようにしても良い。

本発明によれば、加温領域の大きさやその位置を調整することが可能になる。

本体部１１０が円筒状である加温装置１００を示す図である。本体部１１０が直方体状である加温装置１００を示す図である。制御部１３０を示す図である。患部の加温を説明する図である。第１の筒部１６１、第２の筒部１６２の長さと加温領域の大きさと位置の関係を説明する図である。第１の筒部１６１、第２の筒部１６２の長さと加温領域の大きさと位置の関係を説明する図である。突出部１５０の位置の変化を説明する図である。

＜加温装置１００＞
図１、２は、本発明の一実施形態に係る加温装置１００を示す図である。加温装置１００は、本体部１１０と、アンテナ１２０と、制御部１３０と、２つの開口部（第１の開口部１４１、第２の開口部１４２）と、突出部１５０と、を有する。

本体部１１０は、導体で構成され、内部に空洞を形成している。

本体部１１０は、例えば、図１に示すように、円筒状である（円筒型空洞共振器）。本体部１１０が円筒状である場合、本体部１１０は、側面部１１１と、上端部１１２と、下端部１１３と、を有する。図１（Ａ）には、本体部１１０の斜視図と制御部１３０を示している。図１（Ｂ）は、本体部１１０の正面図であり、図１（Ｃ）は、本体部１１０の背面図であり、図１（Ｄ）は、本体部１１０の右側面図であり、図１（Ｅ）は、本体部１１０の左側面図であり、図１（Ｆ）は、本体部１１０のＡ－Ａ断面図である。

また、本体部１１０は、直方体状であっても良い（矩形型空洞共振器）。本体部１１０が直方体状である場合、本体部１１０は、正面部１１４と、背面部１１５と、右側面部１１６と、左側面部１１７と、上面部１１８と、下面部１１９と、を有する。図２（Ａ）には、本体部１１０の斜視図と制御部１３０を示している。図２（Ｂ）は、本体部１１０の正面図であり、図２（Ｃ）は、本体部１１０の背面図であり、図２（Ｄ）は、本体部１１０の右側面図であり、図２（Ｅ）は、本体部１１０の左側面図であり、図２（Ｆ）は、本体部１１０のＣ－Ｃ断面図である。

アンテナ１２０は、空洞の内部に配置され、この空洞の内部に電磁波を放射する。アンテナ１２０は、例えば、ループアンテナである。アンテナ１２０には、電源装置が接続され、この電源装置から電力が供給される。

制御部１３０は、コンピュータにより構成され、電源装置などを制御する。電源装置は、制御部１３０とは別個の装置であっても良いし、制御部１３０が内蔵するようしても良い。また、制御部１３０は、本体部１１０とは別個の装置であっても良いし、本体部１１０に内蔵されるようにしても良い。

図３は、制御部１３０を示す図である。制御部１３０は、電源装置を制御することで、アンテナ１２０が放射する電磁波の周波数を制御するアンテナ制御部１３１を有している。アンテナ制御部１３１は、空洞の内部で電磁波が共振するように、アンテナ１２０から放射される電磁波の周波数を制御する。これにより、本体部１１０の空洞の内部は、空洞共振器として機能する。

第１の開口部１４１と第２の開口部１４２は、患者の患部を空洞の内部に挿入するための開口であり、本体部１１０の側部に設けられている。本体部１１０が円筒状である場合、例えば、図１に示すように、第１の開口部１４１と第２の開口部１４２は、本体部１１０の側面部１１１に互いに向かい合うように設けられる。本体部１１０が直方体状である場合、例えば、図２に示すように、第１の開口部１４１は、本体部１１０の正面部１１４に設けけられ、第２の開口部１４２は、本体部１１０の背面部１１５に設けられる。

突出部１５０は、導体で構成され、本体部１１０の空洞の内部に突出するように設けられている。突出部１５０は、いわゆるリエントラントであり、この突出部１５０により、特定の領域に電場が集中し、この特定の領域の電場が強くなる（例えば、特許文献１、２参照）。患者の身体は、図４に示すように、この電場が強力な領域（加温領域ＨＲ）に患部が位置するように、第１の開口部１４１と第２の開口部１４２を用いて、空洞の内部に挿入される。このため、本実施形態では、患部のみを加温することが可能である。図４（Ａ）は、図１に示したＡ－Ａ断面であり、図４（Ｂ）は、図２に示したＣ－Ｃ断面である。

突出部１５０は、例えば、図１、２に示すように、本体部１１０のうちの１つの面（第１の面）に設けられた第１の突出部１５１と、本体部１１０のうちの、第１の面に対向する面（第２の面）に設けられた第２の突出部１５２と、を有するようにし、第１の突出部１５１と第２の突出部１５２とを互いに向き合わせるようにすると良い。本体部１１０が円筒状である場合、図１に示すように、第１の突出部１５１は、本体部１１０の上端部１１２に設けられ、第２の突出部１５２は、本体部１１０の下端部１１３に設けられている。本体部１１０が直方体状である場合、図２に示すように、第１の突出部１５１は、本体部１１０の上面部１１８に設けられ、第２の突出部１５２は、本体部１１０の下面部１１９に設けられる。

このようにすることで、第１の突出部１５１と第２の突出部１５２との間に、電場が強力な領域（加温領域ＨＲ）が位置するようになる。よって、図４の示すように、第１の突出部１５１と第２の突出部１５２との間に、患部が位置するようにすることで、患部のみを加温することが可能になる。なお、加温装置１００の加温対象は、人体に限定されない。例えば、加温装置１００の加温対象は、食品などであっても良い。

また、図１、２、４に示した例では、突出部１５０は１つであり、形成される加温領域ＨＲは１つのみであるが、複数の加温領域ＨＲが形成されるように、加温装置１００が複数の突出部１５０を有するようにしても良い。このとき、複数の突出部１５０の各々が、上記のように、第１の突出部１５１と、第２の突出部１５２と、を有するようにしても良い。このようにすることで、複数の部位を同時に加温することが可能になる。

第１の開口部１４１と第２の開口部１４２の形状は、図１、２に示すような円形に限らず、患部を第１の突出部１５１と第２の突出部１５２との間に位置するようにできるのであれば、どのような形状であっても良い。また、第１の開口部１４１と第２の開口部１４２の位置は、図１、２に示すように向き合うような位置に限らず、患部を第１の突出部１５１と第２の突出部１５２との間に位置するようにできるのであれば、どのような位置であっても良い。

＜筒部による電磁波の遮蔽＞
本実施形態に係る加温装置１００は、図１、２に示すように、導体で構成された２つの筒部（第１の筒部１６１、第２の筒部１６２）をさらに有する。第１の筒部１６１は、第１の開口部１４１から空洞の内部に向けて延びており、第２の筒部１６２は、第２の開口１４２から空洞の内部に向けて延びている。突出部１５０が第１の突出部１５１と第２の突出部１５２とを有する場合、第１の筒部１６１と第２の筒部１６２とは、第１の突出部１５１と第２の突出部１５２との間において、互いに向かい合うようにすると良い。

このため、本実施形態では、患者の身体のうち、第１の筒部１６１と第２の筒部１６２に囲われた部分は、電磁波が遮蔽され、患者の身体のうち、第１の筒部１６１と第２の筒部１６２に囲われた部分が加温されることがない。よって、本実施形態では、患部以外の部分が加温されることを防ぐことが可能である。

＜筒部１６１、１６２の長さの調整＞
また、本実施形態に係る第１の筒部１６１の長さＬ１と第２の筒部１６２の長さＬ２は、図５、６に示すように、可変である。このため、本実施形態では、第１の筒部１６１と第２の筒部１６２により電磁波が遮蔽される範囲の大きさと位置とを変化させることが可能である。つまり、加温領域の大きさと位置とを調整することが可能である。図５（Ａ）、図６（Ａ）は、図１に示したＡ－Ａ断面であり、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）は、図２に示したＣ－Ｃ断面である。

特に、筒部長制御部１３２は、図６に示すように、第１の筒部１６１と第２の筒部１６２との間の距離Ｌ１２を保った状態で、第１の筒部１６１の長さＬ１と第２の筒部１６２の長さＬ２を変化させるようにすると良い。このようにすることで、加温領域の大きさを保ちつつ、加温領域の位置を調整することが可能になる。

第１の筒部１６１の長さと第２の筒部１６２の長さの調整は、手動で行うようにしても良いし、自動で行うようにしても良い。第１の筒部１６１の長さと第２の筒部１６２の長さの調整を自動で行う際は、例えば、制御部１３０が、第１の筒部１６１の長さＬ１と、第２の筒部１６２の長さＬ２と、を制御する筒部長制御部１３２をさらに有するようにすると良い。このとき、例えば、第１の筒部１６１、第２の筒部１６２の各々が、筒部の長さを調整する駆動部を有するようにし、筒部長制御部１３２は、この駆動部を制御することで、第１の筒部１６１の長さＬ１と、第２の筒部１６２の長さＬ２と、を制御するようにすると良い。

＜突出部１５０の位置の調整＞
図７に示すように、突出部１５０（第１の突出部１５１、第２の突出部１５２）の位置が可変であるようにするようにしても良い。特に、突出部１５０の位置は、第１の筒部１６１と第２の筒部１６２とが延びる方向（前後方向ＦＲ）に垂直な方向（左右方向ＬＲ）に可変であるようにすると良い。このようにすることで、加温領域の位置の調整を、前後方向に加え、左右方向にもすることが可能になる。図７（Ａ）は、図１に示した本体部１１０のＢ－Ｂ断面であり、図７（Ｂ）は、図２に示した本体部１１０のＤ－Ｄ断面である。

突出部１５０の位置は、手動で調整できるようにすると良い。また、制御部１３０が、突出部１５０の位置を制御する突出部位置制御部１３３をさらに有するようにしても良い。このとき、例えば、本体部１１０が、突出部１５０の位置を調整する駆動部を有するようにし、突出部位置制御部１３３は、この駆動部を制御することで、突出部１５０の位置を制御するようにすると良い。

＜超音波プローブによる温度測定＞
本体部１１０は、図１、２に示すように、患部付近の温度分布を測定する超音波プローブを挿入するための第３の開口１７０を有するようにしても良い。このとき、制御部１３０は、超音波プローブによる得られたデータに基づいて、加温領域ＨＲ付近の温度分布を分析する温度分布分析部１３４をさらに有するようにすると良い。そして、第１の筒部１６１の長さと第２の筒部１６２の長さや、突出部１５０の位置は、温度分布分析部１３４により分析された加温領域ＨＲ付近の温度分布に基づいて、調整されるようにすると良い。このようにすることで、患部以外の部分が加温されることをより正確に防ぐことが可能になる。

制御部１３０が筒部長制御部１３２を有する場合、筒部長制御部１３２は、温度分布分析部１３４により分析された温度分布に基づいて、第１の筒部１６１の長さＬ１と、第２の筒部１６２の長さＬ２と、を制御するようにすると良い。また、制御部１３０が突出部位置制御部１３３を有する場合、突出部位置制御部１３３は、温度分布分析部１３４により分析された温度分布に基づいて、突出部１５０の位置を制御するようにすると良い。

本体部１１０が直方体状である場合、第３の開口１７０は、右側面部１１６または／および左側面部１１７に設けるようにすると良い。図２に示した例では、第３の開口部１７０が右側面部１１６に設けられた例を示しているが、第３の開口部１７０は、正面部１１４や、背面部１１５、上面部１１８、下面部１１９に設けるようにしても良い。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に記載した本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更が可能である。

１００加温装置
１１０本体部
１１１側面部
１１２上端部
１１３下端部
１１４正面部
１１５背面部
１１６右側面部
１１７左側面部
１１８上面部
１１９下面部
１２０アンテナ
１３０制御部
１３１アンテナ制御部
１３２筒部長制御部
１３３突出部位置制御部
１３４温度分布分析部
１４１第１の開口部
１４２第２の開口部
１５０突出部
１５１第１の突出部
１５２第２の突出部
１６１第１の筒部
１６２第２の筒部
１７０第３の開口部

Claims

空洞を形成する本体部と、
前記空洞の内部に設けられた前記空洞の内部に電磁波を発生させるアンテナと、
前記空洞の内部に突出するように設けられた突出部と、
前記本体部に設けられた第１の開口部および第２の開口部と、
前記第１の開口部から前記空洞の内部に向けて延びる第１の筒部と、
前記第２の開口部から前記空洞の内部に向けて延びる第２の筒部と、を有し、
前記本体部、前記突出部、前記第１の筒部、および前記第２の筒部は、導体により構成されており、
前記突出部は、
前記本体部の第１の面に設けられた第１の突出部と、
前記本体部の、前記第１の面に対向する第２の面に設けられた第２の突出部と、を有し、
前記第１の筒部と前記第２の筒部とは、前記第１の突出部と前記第２の突出部との間において、互いに向かい合っており、
前記第１の筒部の長さは、可変であり、
前記第２の筒部の長さは、可変である、加温装置。
前記第１の筒部の長さと第２の筒部の長さを制御する筒部長制御部をさらに有する、請求項１に記載の加温装置。
前記筒部長制御部は、前記第１の筒部の前記空洞内部側の端部と前記第２の筒部との間の前記空洞内部側の端部の距離を保った状態で、前記第１の筒部の長さと第２の筒部の長さを変化させる、請求項２に記載の加温装置。
前記突出部の位置は、前記第１の筒部と前記第２の筒部とが延びる方向に垂直な方向に可変である、請求項１に記載の加温装置。
前記突出部の位置を制御する突出部位置制御部をさらに有する、請求項４に記載の加温装置。
前記本体部は、円筒状であり、側面部と、上端部と、下端部と、を有し、
前記突出部は、前記上端部または／および前記下端部に設けられ、
前記第１の開口部および前記第２の開口部は、前記側面部に設けられている、請求項１から５のいずれか一項に記載の加温装置。
前記本体部は、直方体状であり、正面部と、背面部と、右側面部と、左側面部と、上面部と、下面部と、を有し、
前記突出部は、前記上面部または／および前記下面部に設けられ、
前記第１の開口部は、前記正面部に設けられ、前記第２の開口部は、前記背面部に設けられている、請求項１から５のいずれか一項の加温装置。