JPH0244229B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、加温療法用アプリケータに係り、と
くに電磁波を用いて生体の所定箇所を加温治療す
るための加温療法用アプリケータに関する。 〔従来の技術〕 近年、加温療法

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、生体内の癌治療に際しては、ア
プリケータの固定位置から癌の中心部がずれてい
る場合が多々あり、かかる場合は、当該癌の中心
位置確認のための精密検査を再三必要とし或いは
不安定な斜入射の状態でアプリケータを生体上に
固定する等の手間が掛り、これがため迅速な加温
治療がなし得ないという不都合があつた。 〔発明の目的〕 本発明は、かかる従来例の有する不都合を勘案
し、特に、アプリケータの設定位置からずれた位
置にある癌に対しても、電磁波を有効に集中照射
して局所加温することのできる加温療法用アプリ
ケータを提供することを、その目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明では、導波管としての機能を備
えたケース本体と、このケース本体の一端部に設
けられた電磁波給電部と、前記ケース本体の他端
部に形成された電磁波送出用の開口部とを有し、
この開口部と前記電磁波給電部との間に電波レン
ズ部が配設されている。電波レンズ部を形成する
複数の金属板の各々を回動自在に装備している。
電磁波給電部に、電磁波の減衰が比較的小で且つ
比誘電率が比較的大きいマシン油等の誘電体部材
を充填するとともに、この電磁波給電部の開口部
側には誘電体部材を封入する誘電体板を装備す
る、という構成を採つている。これによつて前述
した目的を達成しようとするものである。 〔作用〕 ケース本体は導波管として機能し、また電磁波
給電部は当該ケース本体内に電磁波を送り込む中
継点としての機能を有している。そして、ケース
本体の一端部の電磁波給電部に送り込まれる電磁
波は、当該ケース本体の他端部の開口部から外部
へ伝播送出される。この場合、電波レンズ部の方
向変換作用により、当該マイクロ波の送出方向
は、必要に応じてケース本体の中心線に対して一
方から他方へ比較的広角度に変化され得る。同時
に、ケース本体内に送り込まれた電磁波に対して
は、電磁波給電部の誘電体部材の作用により当該
ケース本体内における減衰が大幅に緩和され、そ
の分だけ開口部から外部へ送出されるアプリケー
タ出力が増大され、更には、前記電磁波給電部が
誘電体部材の作用により著しく小型化されるとい
う派生効果を生ぜしめている。 〔第１実施例〕 以下、本発明の主要部に係る一実施例を第１実
施例とし第１図ないし第４図に基づいて説明す
る。 これらの図において、符号１０は導波管として
機能するケース本体を示し、符号１１は生体Ａ
（第１０図参照）の表面を冷却するための冷却機
構を示す。ケース本体１０内には、第１図の左端
部に電磁波給電部１２が、又同図の右端部の扇形
部分には電波レンズ部１３が、各々設けられてい
る。また、このケース本体１０内には冷却を兼ね
た液状誘電体部材が充満され、この液状誘電体部
材が、後述するようにケース本体１０側から電磁
波放射側の放射開口部１０Ａへ流出し得る構造と
なつている。 電磁波給電部１２の大きさは、第１図に示す如
くその幅Ｗが前記液状誘電体部材中における電磁
波の1/2〜１波長の寸法に設定されている。１２
Ａは同軸コネクタを示し、１２Ｂ（第４図参照）
は励振アンテナを示す。この電磁波給電部１２の
内壁には、当該電磁波の電界方向Ｅと平行な面の
部分に第２図に示す如く低損失で比誘電率の比較
的大きい誘電体板（例えばプラスチツク製）２０
が装着され、これによつて、後述するように電界
分布の均一化を図つている。この誘電体板２０
は、ケース本体１０の内壁にまで延設された構造
となつている。 冷却機構１１は、図に示す如く生体（第１０図
のＡ参照）に合わせて湾曲せしめた誘電体板から
なる当接支持板２１と、この当接支持板２１の外
側に固着された当接板２２と、さらに当該当接板
２２の外側に密封装着された軟質フイルム部材２
３とを備えている。この内、当接支持板２１の中
央部には、ケース本体１０の放射開口部１０Ａに
合わせた角型貫孔２１Ａが形成され、この角型貫
孔２１Ａより更に大きい角型切除孔２２Ａが、第
１図に示す如く当接板２２に形成され、これによ
つてケース本体１０内と冷却機構１１内の各冷却
液とが極く自然に流通し得る構造となつている。 また、冷却機構１１に使用される冷却液は、本
実施例では水（比誘電率ε〓＝80.36；但し20℃、
測定波長∞）が使用されている。そしてケース本
体１０の第３図における中央には当該冷却水を冷
却機構１１へ送るための冷却液流入部１１Ａが設
けられ、又この冷却液の流出部１１Ｂが第１図な
いし第４図に示す如く当接支持板２１の四隅に設
けられ、これによつて冷却液がケース本体１０内
から生体Ａの表面に至る範囲全部を均一に且つ効
果的に冷却し得るようになつている。 電波レンズ部１３は、前述した如く複数枚の金
属板１３Ａ，１３Ａ，…からなり、当該各金属板
１３Ａの各給電部側には回動支軸１３Ｂ，１３
Ｂ，…が各々固着され、この回動支軸１３Ｂがケ
ース本体１０に回動自在に支持されている。ま
た、回動支軸１３Ｂのケース本体１０側には、本
実施例ではすり合わせた構造の回動係止手段２５
がばね座（図示せず）を介して装備されており、
これによつて当該各金属板１３Ａを所定の範囲内
で自由に回動せしめ且つ任意の位置に係止せしめ
ることができるようになつている。また１３Ｄは
その場合に使用される回動つまみを示し、１３Ｅ
は指示針を、１３Ｆは角度目盛板を各々示す。 ここで、電波レンズ部１３について更に詳述す
ると、本実施例における電波レンズ部１３の各金
属板については、前述した従来例（第１１図ない
し第１３図参照）と同一のものが使用されてい
る。一方、かかる電波レンズ部１３については、
他に第５図に示す如く同一寸法で配列間隔の異な
るもの（但し、ａ＞ｂ＞ｃ＞λ／２；λは波長）、
或いは第６図に示す如く同一間隔Ｓで放射開口部
側の端部が点線で示す如く同一線上にあり、また
内壁側に長さの長い金属板１３Ａを各々配設する
構造のものであつてもよい（但し、Ｓ＞λ／２）。
この場合、第５図のものは金属板１３Ａの間隔が
狭い外側の方が電磁波の位相速度が早くなり、ま
た第６図のものは金属板１３Ａの長さが長い外側
の方が照射面における電磁波の位相が進み、従つ
ていずれの場合も電波レンズ部１３として有効に
機能し得るようになつている。 電磁波給電部１２の外端部（第３図の左端部）
の中央部には、エアー抜き用の液排出部２６が設
けられている。この液排出部２６は、必要に応じ
て所定量の冷却液を断続的に若しくは微少量の冷
却液を連続的に流出せしめ、これによつて内部に
発生する気泡を外部へ排出し得るようになつてい
る。 また、２７，２７，…は、電波レンズ部１３の
各金属板１３Ａ，１３Ａ，…に貼付された誘電体
フイルムを示す。この誘電体フイルム２７は、前
述したケース本体１０の内壁に貼付したものと同
一の性質を備えた誘電体部材で形成されている。
このため、この電波レンズ部１３においても、前
述した第２図に示したのと同様の電界効果を得る
ことができ、従つて、生体Ａの加温表面の温度を
より均一化せしめ加温治療に際しての部分的加熱
による患者の苦痛を更にやわらげることが可能と
なつた。 更に、冷却用の液は、前述した如く水（比誘電
率ε〓＝80.36；但し20℃、測定波長∞）が使用さ
れていることから、ケース本体１０および電波レ
ンズ部１３の各寸法が空気を内包した場合の約
「１／80.36」に小型化され、同時に生体との整合
が良好になるという効果を有している。 次に、上記第１実施例の全体的動作について説
明すると、まず、電磁波給電部１２内の励振アン
テナ１２Ｂからケース本体１０内に送り込まれた
電磁波は、当該電磁波給電部１２の内壁に装着さ
れた誘電体板２０の作用によりその電界強度が均
一化され、これがため電磁波エネルギが中央部に
片寄ることなくケース本体１０の断面内において
略均一化されて電波レンズ部１３へ送られる。こ
のため、電波レンズ部１３では、電磁波に対する
レンズ効果を有効に発揮して放射開口部１０Ａ側
へ集束電磁波を送り出すようになつている。この
放射開口部１０Ａは冷却機構１１の冷却液および
誘電体フイルム２３を介して前述した生体Ａに近
接配置されることから、当該電波レンズ部１３の
焦点は生体Ａの深部に形成される。このことから
生体表面よりもその深部を有効に加温することが
可能となつている。 また、生体表面は電磁波の吸収が大きいためレ
ンズ効果とは別に温度上昇も比較的大きい。これ
に対しては前記冷却機構１１による冷却液の流入
流出により、前述した如く当該生体表面はもとよ
りケース本体１０内のジユール損および誘電損に
よる温度上昇も効果的に冷却されるようになつて
いる。この場合、ケース本体１０の内壁および電
波レンズ部１３の各金属板１３Ａに装着された誘
電体板２０，２７は、電磁波の進行方向に直行す
る断面内において略均一の電界を形成せしめるこ
とから電磁波エネルギーも前述した如く略均一さ
れる。このため、生体表面の加熱温度にむらがな
くなり、当該生体表面の中央部が周囲よりも加熱
が進むという従来例の不都合が大幅に改善されて
いる。 一方、電波レンズ部１３を回動させた場合の作
用を第９図により説明する。この第９図は、生体
と等価な電気的、熱的定数を備えたフアントムモ
デルを用いた加温実験の結果を示す。同図１では
各金属板１３Ａ，１３Ａ，…をケース本体１０の
中心軸線に平行に設定した場合（傾きなし）の加
温パターンを示し、同図２では極端な場合を想定
して片側の放射開口部１０Ａを閉鎖した場合の加
温パターンを示す（但し、等温線はΔT＝１℃，
モデルの半径125mm、液温20℃一定）。この結果、
電波レンズ部１３によつて可変照射することによ
り、深部加温の中心部を極く容易に移動せしめ、
これによつて、比較的広い範囲の癌組織を略均一
に、または片寄つた位置にある癌組織に対しても
確実に電磁波をその焦点中心部でとらえることが
できるという利点を有することがあきらかとなつ
た。 〔第２実施例〕 次に、第２実施例を第７図ないし第８図に基づ
いて説明する。 この第２実施例は、電磁波給電部４０と電波レ
ンズ部５０とが着脱可能な構造となつており、こ
れによつて予め複数の電波レンズ部５０を準備し
ておき、常に最適な電波レンズ部５０を選択使用
することを意図したものである。 また、この実施例において、電磁波給電部４０
には、電磁波の減衰が比較的小さく且つ比誘電率
が比較的大きい誘電体部材としての比誘電率ε〓≒
2.5の油40Aが充填されている。一方、電波レン
ズ部５０の金属板５１，５１，…は、その回動支
点５１Ｂ，５１Ｂ，…を各金属板５１の略中央に
装備し、これによつて当該各金属板５１の回動動
作の円滑化を図つている。さらに、冷却液流入部
１１Ａが、本実施例では当接支持板２１の第７図
における上下端部中央（ケース本体６０の中心軸
線上）に設けられ、これによつて冷却液が、生体
Ａの中央部側端から該生体表面および電波レンズ
部５０内に流入し、前述したのと同様に冷却機構
１１の周囲４隅から流出される構造となつてい
る。なお、必要に応じて冷却液の流入流出方向は
適宜変えるとエアー抜きの実効を図ることができ
る。４２，５２は各々着脱用の連結フランジ部を
示し、６１はシール部材をまた６２は油封入板を
各々示す。また、この油封入板６２は、その周囲
が固定枠６２により電磁波給電部４０側に固定さ
れている。その他の構成は前述した第１実施例と
同一となつている。 このように、本第２実施例によると、前述した
第１実施例と略同一の作用効果を有するほか、特
に電磁波給電部４０に誘電損失の極めて小さい油
を封入したことから電磁波エネルギを効率よく生
体内へ送り込むことができ、生体の形状に合わせ
て電波レンズ部を選択使用することができるとい
う利点を備えている。 なお、この第２実施例において、電磁波給電部
４０内につめる誘電体物質は、電磁波の減衰が小
さく且つ高誘電率のものであれば、必ずしも油に
限定されず液状もしくは固体状の他の誘電体部材
でおきかえてもよい。 また、上記各実施例において、冷却機構１１は
平坦な形状のものであつてもよい。また冷却液流
入部１１Ａは電波レンズ部１３，５０の各金属板
相互間の中央部に設けてもよい。さらに、電波レ
ンズ部１３，５０の各金属板１３Ａ，５１は、モ
ータ駆動等により全体を同時に駆動するという手
法を採用してもよい。この場合、回動係止手段
は、駆動力伝達手段がそのまま回動係止手段を兼
ねることができる。 〔発明の効果〕 本発明は以上のように構成され機能するので、
これによると、加温治療位置がケース本体の中心
軸線からずれていても金属板の回動作用によりこ
れを有効にとらえて集中的に深部加温することが
でき、加温箇所が比較的広くても順次全体的にと
らえることができ、さらに、ケース本体の電磁波
給電部における損失か少ないことから、全体的に
出力効率が改善され同時に誘電体部材の作用によ
り当該給電部の大きさを小さくすることができ、
従つて取扱い易くなるという従来にない優れた加
温療法用アプリケータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る主要部の第１実施例を示
す断面図、第２図は第１図の電磁波給電部内の電
界分布を示す説明図、第３図は第１図の断面しな
い状態における平面図、第４図は第３図の正面
図、第５図ないし第６図は各々電波レンズ部の他
の例を示す平面図、第７図は第２実施例を示す平
面図、第８図は第７図の−線に沿つた断面
図、第９図１，２は各々第１実施例の実験結果を
示す説明図、第１０図は従来例を示す斜視図、第
１１図は第１０図の従来例に装備されている電波
レンズ部を示す説明図、第１２図ないし第１３図
は各々第１１図の動作説明図である。 １０……本体導波管部を含むケース本体、１０
Ａ……開口部としての放射開口部、１２，４０…
…電磁波給電部、１３，５０……電波レンズ部、
１３Ａ，５１……金属板、４０Ａ……誘電体部材
としての油、６２……密封用の誘電体板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導波管としての機能を備えたケース本体と、
   このケース本体の一端部に設けられた電磁波給電
   部と、前記ケース本体の他端部に形成された電磁
   波送出用の開口部とを有し、この開口部と前記電
   磁波給電部との間に電波レンズ部が配設された加
   温療法用アプリケータにおいて、 前記電波レンズ部を形成する複数の金属板の
   各々を回動自在に装備し、 前記電磁波給電部に、電磁波の減衰が比較的小
   で且つ比誘電率が比較的大きいマシン油等の誘電
   体部材を充填するとともに、 この電磁波給電部の開口部側には前記誘電体部
   材を封入する誘電体板を装備したことを特徴とす
   る加温療法用アプリケータ。