JPS62284659A - ハイパーサーミア装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 この発明は、ハイパーサーミア（温熱療法）を行なうた
めの装置に関する。

従来の技術 ハイパーサーミアは患部を加温することによって治療す
る療法で、癌などの腫瘍に効果があるものとして近年注
目されている。このハイパーサーミアでは、患部のみを
所定の温度にしないと治療効果が得られないので、加温
されている部位付近の温度を測定することが重要である
。

従来、熱電対を患者の身体に刺し入れて温度を測定して
いたが、患者に苦痛を与えるし、感染や転移などのおそ
れもある。そこで、無侵襲な温度測定装置が種々に研究
されている。その１つとして、生体の誘電率が温度依存
性を持つことを利用した温度測定装置が・提案されてい
る（二用他、第２５回日本ＭＥ学会大会論文集、ｐｐ、
４８５、昭和６１年４月）。

発明が解決しようとする問題点 しかし、従来の生体の誘電率の温度変化を利用した温度
測定装置は、生体の温度変化のみを考察して温度の推定
を行ない、生体と密着した測温プロープの温度変化を無
視しているため、これによって推定された温度は誤差を
含むものと考えられる。また、加温中に同時に測温する
こともできない。

この発明は、原理的には生体の誘電率が温度依存性を持
つことを利用し、測定温度の精度を向上させ、加温中に
同時に測温もできるハイパーサーミア装置を提供するこ
とを目的とする。

問題点を解決するための手段 この発明によるハイパーサーミア装置は、加温用電磁エ
ネルギ発生器と、マツチング回路と、方向性結合器と、
上記電磁エネルギ発生器からの電磁エネルギが上記マツ
チング回路および方向性結合器を介して送られるアプリ
ケータと、このアプリケータからの反射波が上記方向性
結合器を介して送られることにより定在波比を求める測
定器と、上記アプリケータの温度を制御する温度制御装
置とからなる。

作　　　　用 電磁エネルギがアプリケータから生体中に放射されるこ
とにより、生体の加温が行なわれる。そして、生体の温
度が上昇するとその誘電率が変化するため、アプリケー
タと生体との境界における反射係数が変化し、反射波の
定在波比を求めることにより、生体温度を測定できる。

したがって、加温中に同時に無侵襲に温度測定すること
が可能である。

また、生体の温度が上昇するとそれに密着しているアプ
リケータの温度も上昇し、温度測定に誤差が含まれるこ
とになるが、温度制御装置によってアプリケータの温度
を一定に保てば、これを避けることができ、温度測定の
精度を向上することができる。

実施例 第１図において、加温用電磁エネルギ発生器１はマイク
ロ波帯域の発振器であり、その発振出力がマツチング回
路２およびサーキュレータ（方向性結合器）３を経てア
プリケータ５に送られる。

マツチング回路２は、この伝送路系の整合（マツチング
）をとるためのもので、制御装置４によって制御されて
この整合がとられる。サーキュレータ３は発振出力のア
プリケータ５への送出を行ないつつ、アプリケータ５か
らの反射波を制御装置４に送るためのものである。アプ
リケータ５には、制御装置４によって制御される恒温装
置（電子冷熱装置などでなる）６が密着させられている
。

アプリケータ５は導波管型アンテナなどからなり、生体
７に密着されて、生体７内に電磁波を放出する。こうし
て生体７の加温が行なわれる。

この加温によって生体７の誘電率εｒは１℃につき１％
〜２％程度変化する。するとこれは、次の式（１）　、
　（２）に示すように、アプリケータ５のインピーダン
スｚＴと生体７のインピーダンスＺｒの変化となって表
われる。

Ｚ　７　＝　ηｏ　／ｐ　・・−（１）Ｚｒ＝ηｏ／ｒ
τゴ−コＥＯ＝・（２）ただし＠Ｔはアプリケータ５の
誘電率、アプリケータ５および生体７の透磁率ｕＬｒ、
ｊＬｒは、ルア＝１．ｐｒ＝１ である、また、η０は真空の固有インピーダンスで、 η０＝ｒ０丁フ１τ押３７７Ω である。

このようにアプリケータ５と生体７のインピーダンスが
変化すると、アプリケータ５と生体７との境界での反射
係数ｒが、 ｒ＝Ｖｒ／Ｖ丁 ＝　　（Ｚ　ｒ−２丁）／　（Ｚｒ＋Ｚｖ）−（３）に
より変化し、反射波が変化する。この反射波はサーキュ
レータ３を経て制御装置４に送られ、モニタリングされ
ており、定在波比ＶＳＷＲが観測される。この定在波比
ＶＳＷＲは、 ｖｓｗＲ＝　（１＋１ｒｌ）／（１−Ｉｒｌ）・・・（
４） である。

これを第２図および第３図のグラフで説明すると、まず
、生体７の温度が４丁変化すると、第２図に示すように
生体７の誘電率がΔεｒ変化し、それによって、第３図
に示すように定在波比ｖＳＷＲが１からＲ（ΔＴ）へと
変化する。そこで、定在波比ＶＳＷＲの変化量をあらか
じめ生体等についての実験によって求めておけば、制御
装置４により生体７の温度変化を計算することができる
訳である。

ただし、この場合、アプリケータ５の温度も変化し、そ
れによってアプリケータ５の誘電率６丁が変化している
ことを考慮する必要がある。このようにアプリケータ５
の誘電率６丁が変化すると、（１）式によりアプリケー
タ５のインピーダン２２丁が変化するため、（３）式に
より反射係数ｒが変化し、（４）式から定在波比ＶＳＷ
Ｒも影響を受ける。したがって、アプリケータ５の温度
変化を考慮に入れないなら、温度測定に誤差が含まれる
ことになる。

これを避けるため、制御装置４により恒温装置６が制御
されてアプリケータ５が一定の温度になるようにされる
。アプリケータ５が一定の温度に保たれれば、アプリケ
ータ５の誘電率６丁は一定になるのでＦτ〒を一定（＝
ｋ）とすると、上記の（３）式は、 ｒ＝　（ｋ−ｒτｒ）／（ｋ＋ｒτｒ）　・（５）ただ
しに＝ｒτ７ となり、反射係数ｒが生体７の誘電率（ｒの変化と１対
ｌ対応になるようにすることができ、定在波比ＶＳＷＲ
の観測による温度測定に上記の誤差が入らないようにす
ることができる。

そして、このような測温を行なった後、制御装置面４で
恒温装置６の温度を変化させ、アプリケータ５の誘電率
６丁がそのときの生体７の誘電率εｒ（Ｔｏ）に一致す
るような温度Ｔにする。すなわち、 εｒ　　（Ｔ　ｏ）　　＝　εｔ　　（Ｔ）　−（８）
が成立するようなアプリケータ５の温度Ｔとする。する
と、反射係数ｒがＯとなり、生体７への電磁波放射の効
率を最大にすることができる。そのため、エネルギ発生
器ｌの負荷を小さくし、その出力を小さくできる。そし
て、このようにすれば、エネルギ効率が最大になるばか
りでなく、この状態から生体７の温度が変化すれば、そ
の変化分がＶＳＷＲ＝１からの変化分として観測できる
。なお、このとき、系全体はマツチング回路２で整合さ
れているものとする。

ここで、アプリケータ５の誘電体として温度依存性が少
なく、且つより低い温度（２０°Ｃ以下）で生体７の？
Ｊ５電車に近くなるようなものを用いるのが望ましい、
温度依存性が少ないということはεＴを一定に保ち易い
ということであり、より低い温度で上記の（６）式が成
立するということは、そのように低い温度にアプリケー
タ５を保つことによって、生体７の皮膚の冷却をも行な
うことができるからである。

また、サーキュレータ３の結合度を大きくし、反射波の
検出効率を上げることによって、温度測定の精度をより
向上させることができる。

なお、アプリケータ５の誘電体としてその誘電率６丁の
温度特性が生体７の誘電率（ｒに近いものを用いれば、
アプリケータ５の温度が生体７とともに変化しても常に
反射係数ｒはＯとなるので、効率の良いエネルギ伝播が
可能となる。ただし、この場合、反射波の観測によって
温度を測定することはできない。

発明の効果 この発明のハイパーサーミア装置によれば、電磁波放射
によって生体の加温を行ないつつ同時にその反射波を観
測することにより生体内温度の無侵襲測定が可能となる
。また、アプリケータの温度を制御することによって温
度測定の精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２因は生
体の誘電率の温度変化を示すグラフ、第３図は定在波比
の温度変化を示すグラフである。 １・・・電ｒ６エネルギ発生器　２由マツチング回路３
・・・サーキュレータ　　　４・・・制御装置５・・・
アプリケータ　　　　６・・・恒温装置７・・・生体 箋２目 算３＠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加温用電磁エネルギ発生器と、マッチング回路と
   、方向性結合器と、上記電磁エネルギ発生器からの電磁
   エネルギが上記マッチング回路および方向性結合器を介
   して送られるアプリケータと、このアプリケータからの
   反射波が上記方向性結合器を介して送られることにより
   定在波比を求める測定器と、上記アプリケータの温度を
   制御する温度制御装置とからなるハイパーサーミア装置
   。