JPS629351B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガン腫瘍等の病巣をマイクロ波で局
部加熱するために使用される治療用医療具として
の医用アンテナに関する。

最近、マイクロ波による誘電加熱によつて病巣
を加熱治療する治療法が盛んになりつつあり、こ
の際のマイクロ波照射アンテナとして、病巣にま
で外部から挿入するアンテナが使用される。

ところで、ガン腫瘍等は人体のあらゆる部位に
発生するものであるが、その腫瘍の形状・寸法は
大きなものから小さなものまでまちまちであり、
一定ではない。従来ではダイポール型のアンテナ
が用いられてきたが、このアンテナは使用周波
数、生体の誘電率等によりその加熱パターンが一
義的に決つてしまい、従つて形状・寸法の大きな
腫瘍の場合には、その腫瘍全般に亘つて充分な加
熱を行なうことができない。これはダイポール型
アンテナの特性上、アンテナ給電点が最も加熱さ
れ易いという欠点によるものであつた。

すなわち、第１図に示すように、従来の医用ア
ンテナＡは、導電性の内軸１を導電性の管状の外
軸２の軸心に低損失誘電体のスペーサ３で保持し
て同軸線路を構成し、内軸１の先端部分１ａが外
軸２の先端２ａから突出するようにすると共に、
その突出した内軸１の部分１ａおよび外軸２の先
端近傍を低損失誘電体の絶縁管４で保護して構成
されていたが、電流分布特性曲線ａで明らかなよ
うに、外軸２の先端２ａの部分が一番放射電力が
強く（加熱温度上昇が高く）なつていた。このた
め、実際加熱に使用した場合、加熱によつて上昇
する温度は生体組織の生存許容温度以上にはでき
ないところから、加熱治療可能な範囲は、外軸２
の先端２ａの部分のみという、極めて狭い範囲と
なり、腫瘍全般に亘る充分な加熱は行ない得なか
つた。

この欠点を改善するためには、第２図に示すよ
うに、内軸１の先端部分１ａの先端に導電性の円
板５をアンテナ負荷として装荷すれば良いが、医
用アンテナは使用周波数に対して極めて小さい寸
法であるため、実際上円板５のような大きな形状
の負荷を取り付けることはできない。

本発明は、以上のような点に鑑みて成されたも
のであり、その目的は、同軸線路の先端の外周に
絶縁を保つてアンテナ部分としてのヘリカル線を
巻いてその同軸線路の内軸から給電するようにし
て、放射マイクロ波のエネルギー成分がほぼ均一
になるようにし、以つて加熱治療すべき部分の全
般に亘つて充分な加熱を行なうことができるよう
にした医用アンテナを提供することである。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。第３
図および第４図はその一実施例を示す図である。
６は同軸ケーブル（図示せず）が接続されるコネ
クタであり、そのコネクタ６には導電性の管状の
外軸７と、その外軸７の軸心に位置するよう複数
個の低損失誘電体のスペーサ８で保持される導電
性の内軸９とが、電気的および機械的に接続され
ており、これら外軸７と内軸９とは一定のインピ
ーダンス（例えば50Ω、75Ω等）に保たれ、また
スペーサ８の厚みを薄くすることにより反射波の
発生が防止された同軸線路を構成している。アン
テナ部Ｂはその同軸線路の先端部分に形成されて
いる。すなわち、外軸７の先端部分には低損失誘
電体で成るチユーブ状の被膜１０が覆せられ、そ
の被膜１０の外周に実際に電波を放射する導電体
のヘリカル線１１が巻き付けられ、外軸７の先端
から若干突出する内軸９の先端９ａが、そのヘリ
カル線１１に電気的に接続されている。１２はア
ンテナ部Ｂからコネクタ６側への電波漏れを抑え
るための1/4波長のチヨークであり、外軸７に設
けられている。また１３はアンテナ部Ｂと生体と
を直流的に絶縁するための保護膜であり、チヨー
ク１２を含むアンテナ部Ｂの全体を覆つている。

ヘリカル線１１はアンテナとして作用するが、
外軸７との間にはヘリカル線１１の全体に亘つて
静電容量が存在し、またヘリカル線１１はその線
間にも静電容量が存在し、更にそれ自体誘電性で
ある。よつて、アンテナ部Ｂには容量性負荷と誘
導性負荷とが装荷されているのと等価になる。上
記両静電容量は、被膜１０の厚さと誘電率、保護
膜１３の厚さと誘電率およびヘリカル線１１のピ
ツチ等によつて決まり、またインダクタンスはヘ
リカル線１１のコイル径、ピツチおよび線径によ
つて決まる。

従つて、ヘリカル線１１のピツチを連続的ある
いは段階的に変化させることにより、線間の静電
容量やインダクタンスを変化させることができる
ので、アンテナ部Ｂから放射される電波エネルギ
ーの分布、つまり加熱パターンを変化させること
ができる。また同時にアンテナインピーダンスも
変化するので、加熱パターンおよびインピーダン
ス整合の両者を満足することができるようにアン
テナ寸法を実験的に求めることができる。

なお、被膜１０と保護膜１３は、その厚みや誘
電率がアンテナインピーダンスに影響を与えるの
で、実際には最適加熱パターン以外にインピーダ
ンス整合も考慮する必要があり、更に生体と接触
するので機械的強度も考慮する必要がある。チヨ
ーク１２は、そのチヨーク１２とコネクタ６との
間の距離が充分長く、その途中における電波の減
衰が大きく、コネクタ６の側への電波漏れが非常
に少ないような場合には、省略することができ
る。生体に差し込む場合には、注射針の中に同軸
線路およびアンテナ部Ｂを挿入して、その状態で
注射針を差し込み、その注射針をコネクタ６の側
に引き抜いてから、加熱を行なうので、保護膜１
３の外径は注射針の内径以下、例えば２mm以下と
する必要があるが、体腔用として使用する場合に
は２mm以上であつても良い。また、ヘリカル線１
１を裸線でなく低損失誘電体の外皮を有するもの
にすれば、被膜１０は必らずしも必要ない。

第５図は別の実施例を示すものであり、ヘリカ
ル線を３分割し、各ヘリカル線１１ａ，１１ｂ，
１１ｃの各間に導電性の管状体で成る容量負荷１
４，１５を被膜１０を囲むように設けると共に各
ヘリカル線１１ａ，１１ｂ，１１ｃに電気的に接
続し、更にヘリカル線１１ｃの終端に同様の管状
体で成る終端負荷１６を被膜１０を囲むように設
けると共にヘリカル線１１ｃに電気的に接続した
ものである。

この実施例においては、ヘリカル線に終端負荷
１６が装荷されるために、ヘリカル線上の定在波
が軽減され、より広い均一加熱範囲を得ることが
できる。ヘリカル線１１ａ，１１ｂ，１１ｃのピ
ツチ、コイル長、線径、容量負荷１４，１５、終
端負荷１６は、加熱パターンやインピーダンス整
合が最良となるように決定される。また、終端負
荷１６は導電性の管状体以外に、管状のフエライ
ト、カーボン等の電波吸収体であつても良く、い
ずれの場合も加熱パターンやインピーダンス整合
が最良になるように決定される。更に、管状体で
成る容量負荷は符号１４，１５で示すように２個
であるが、１個、零個あるいは３個以上であつて
も良く、その数は加熱パターンに応じて決められ
る。更に、ヘリカル線１１ａ，１１ｂ，１１ｃの
巻方向は、加熱パターンやインピーダンス整合が
最良となるように決定される。

第６図は、第１図に示した従来の医用アンテナ
を使用した場合と第５図に示した本発明の一実施
例の医用アンテナを使用した場合の、加熱温度分
布特性図である。縦軸は温度上昇分△Ｔ（℃）、
横軸はアンテナＤの各部位置を示す。なお、アン
テナＤは概略的に示した。温度分布曲線a′は第１
図に示した特性ａに対応するものであり、ｂ〜ｅ
が第５図に示した実施例の医用アンテナにおい
て、ヘリカル線１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、容量負
荷１４，１５、終端負荷１６、被膜１０、保護膜
１３の諸定数を変えて実験した結果の温度分布曲
線である。これで明らかなように、上記諸定数の
変化によつて温度分布が大幅に変化することがわ
かる。特に、曲線ｂの特性のアンテナを用いれ
ば、腫瘍の形状・寸法が大きくても、それを全体
に亘つてより均一に加熱することが可能である。

第７図は更なる別の実施例を示すものであり、
可撓性のある同軸ケーブルを用いた医用アンテナ
である。同軸ケーブルは、導電メツシユの外軸１
７の軸心に内軸１８が可撓性のある低損失誘電体
のスペーサ１９により埋設されて構成され、その
外軸１７の外周に被膜１０が被せられ、その被膜
１０の外周にヘリカル線１１が巻装され、そのヘ
リカル線１１の一端が内軸１８の露出先端１８ａ
に電気的に接続され、全体が保護膜１３に覆われ
ている。１４′，１５′はヘリカル線１１を密巻き
して形成した可撓性を有する容量負荷である。

この実施例においては、アンテナ全体が可撓性
を有するために、食道、気管、膀胱、子宮等に発
生した腫瘍等の加熱に、極めて好適である。

第８図は上述の断面円形のヘリカル線１１に代
えて、薄いテープ状のヘリカル線２０ａ，２０ｂ
を用いた更なる別の実施例を示すものであり、他
は上述の実施例と同様である。

以上、説明したように本発明に係る医用アンテ
ナは、同軸線路の先端部分にヘリカル線を巻き付
けて、そのヘリカル線を内軸に接続することによ
りアンテナ部分としたものであり、ヘリカル線に
よつて容量負荷、誘導負荷が装荷された状態とな
るので、従来のダイポール型のアンテナに比べて
加熱範囲を拡大することができ、また加熱分布も
自由に調整することができ、よつて生体のあらゆ
る部位に発生した腫瘍等を効果的に全体に亘つて
加熱することができるようになる。特に同軸線路
に可撓性をもたせれば、食道、気管その他に発生
した腫瘍等の加熱に極めて好適となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のダイポール型の医用アンテナの
一部拡大縦断面図、第２図は先端に負荷を装荷し
たダイポール型のアンテナの斜視図、第３図は本
発明の一実施例の医用アンテナの側面図、第４図
は第３図に示した医用アンテナの一部拡大縦断面
図、第５図は本発明の別の実施例の医用アンテナ
の側面図、第６図は医用アンテナの加熱温度分布
特性図、第７図及び第８図は本発明の更なる別の
実施例の医用アンテナの一部拡大縦断面図であ
る。 ６…コネクタ、７…外軸、８…スペーサ、９…
内軸、１０…被膜、１１…ヘリカル線、１２…チ
ヨーク、１３…保護膜、１４，１５…容量負荷、
１６…終端負荷、１７…外軸、１８…内軸、１９
…スペーサ、２０ａ，２０ｂ…テープ状のヘリカ
ル線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外軸と内軸とで成る同軸線路において、該同
   軸線路の先端部分における外軸の外側に、絶縁を
   保つてヘリカル線を巻装すると共に、該ヘリカル
   線を上記内軸の先端に接続して構成したことを特
   徴とする医用アンテナ。 ２ 上記ヘリカル線が巻装される上記外軸の外周
   が、低損失誘電体の被膜で覆われて成ることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の医用アンテ
   ナ。 ３ 上記ヘリカル線が、低損失誘電体の外皮で覆
   われて成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の医用アンテナ。 ４ 上記ヘリカル線が、その巻装途中に容量付加
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至３項記載の医用アンテナ。 ５ 上記ヘリカル線が、その終端に終端負荷を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
   ４項記載の医用アンテナ。 ６ 上記同軸線路が、可撓性を有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至５項記載の医用
   アンテナ。