JP2002360712A - 生体用誘導加熱方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 場所を選ばずに治療できる等の低出力での誘
導加熱の利点を活かし、その上で、正常細胞に障害を発
生させずに癌細胞等の病巣を選択的に加熱する。 【解決手段】 生体内のＤＭを誘導加熱するための交流
磁界を発生させる加温コイル２３と共振コンデンサ４３
により構成される直列共振回路２５を高周波トランス４
５の二次側に接続し、その一次側を流れる交流電流の大
きさが、直列共振回路２５の共振周波数に等しい高周波
トランス４５の二次側や一次側の交流電流の周波数に、
高調波インバータ３９のＦＥＴ３９ａのスイッチング周
波数が合致した場合に現れるような大きな値となるよう
に、高周波トランス４５の一次側の交流電流の位相と、
高周波インバータ３９の各ＦＥＴ３９ａに対するゲート
ドライバ４１からのゲート信号の位相を、ＰＬＬ制御部
７５により位相比較しつつ両者が合致するように調整す
る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体内の癌細胞等
の病巣を治療のために生体外から局所的に加熱する際に
用いられる生体用誘導加熱方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】癌治療法の一つとして研究されている温
熱療法（ハイパーサーミア法）は、癌細胞又は癌組織
（以下、「癌病巣等」という場合がある。）が、熱に弱
く正常細胞よりも熱感受性が高いという性質を利用した
もので、例えば４３゜Ｃ前後で一定時間加温する等し
て、体温よりも高い温度で癌病巣等を壊死させる治療法
であるが、これを実際に用いる場合には、癌細胞のみの
選択的な加熱をどれだけ正確に行えるかが、正常細胞の
生理機能に障害が発生する可能性を極力排除する上で大
きなポイントとなる。

【０００３】現在実用化されている癌温熱療法装置は、
生体そのものを誘電加熱する方式であり、癌病巣等に電
磁波の焦点を設定したり、小型の電磁波発生プローブを
癌病巣等の近くに挿入する形式を採っており、これらの
実用化装置によっても、癌性疼痛の軽減等の効果は認め
られる。

【０００４】しかし、その発熱原理から分かるように誘
電加熱方式では、癌病巣等のみを選択的に加熱すること
が難しく癌病巣等の周辺の正常部分まで加熱されてしま
うので、上記した実用化装置では、癌病巣等の周辺の正
常部分を火傷させて治療が継続できなくなったり、正常
部分は火傷させないが癌病巣等の治療が不十分に終わっ
てしまうことが、問題になっている。

【０００５】これに対し、磁性体を加熱する誘導加熱で
は、磁性体を癌病巣等に配置すれば、生体を殆ど加熱さ
せずに癌病巣等を選択的に加熱させることが、理論的に
は可能であるが、現実に生体に刺入、注入、又は、埋設
できる磁性体を開発することは困難であり、また、生体
内の磁性体を加熱させるのに十分な強い磁場を発生さ
せ、且つ、それを保つようにコントロールすることも困
難であるため、実用化されていないのが実状である。

【０００６】即ち、誘導加熱による癌病巣等の治療方法
として、以前、釘や針の形状とした磁性体を癌病巣に何
本も刺入し、これを生体外から誘導加熱する方法が試み
られた。

【０００７】しかし、この方法は、強力な磁場を発生さ
せなくても磁性体が効率よく発熱するので比較的容易に
実施できるというメリットがあるにも拘わらず、患者へ
の侵襲が強く苦痛を伴うことや、磁性体の近傍では必要
以上に癌病巣等が加熱される一方で磁性体と他の磁性体
との間では癌病巣等が十分に加熱されず、治療効果を十
分に挙げることができないというデメリットがあるの
で、広く実施されるには至っていない。

【０００８】そこで、微細な磁性体を水に懸濁して注射
等により癌病巣等に投与する方法が検討されたが、その
ような懸濁液は生体内での安定性が悪く、容易に凝集し
て均一に分布しないので、癌病巣等の選択的な加熱治療
という面で効果を十分に挙げることができないという問
題がある。

【０００９】そればかりか、凝集した磁性体が必要以上
に高温に加熱されてその凝集部分に著しい火傷を起こさ
せる可能性があり、しかも、そもそも微細な磁性体は発
熱能力が低いので、癌病巣等を治療できる程度に微細な
磁性体を誘導加熱するには、著しく強い磁場を発生させ
なければならないという問題もある。

【００１０】以上の問題を解決したのが、特許第２８４
７７８９号の磁性流体を利用して誘導加熱する方法であ
り、例えば、この特許にて磁性流体として示されている
デキストラン又はその誘導体と磁性酸化鉄との複合体か
らなる水性ゾルは、生体内での安定性がよく、癌病巣等
に均等に分布させ易く、しかも、同じ大きさの微細な磁
性体粒子よりも発熱能力が高いという特性を有してい
る。

【００１１】しかし、発熱能力が高いといっても、釘や
針等の大きさの磁性体に比べれば、上記した水性ゾルの
発熱能力は低く、釘や針等の磁性体を誘導加熱する場合
に比べて強力な磁場を発生させなければならないので、
実用化に向けての最大の課題は、強力な磁場を発生させ
ることのできる誘導加熱装置の開発に移ったわけであ
る。

【００１２】ところで、強力な磁場を得るには、装置の
出力を上げて磁場強度を高くするというのが常識的な手
法であるため、上記した水性ゾルのような磁性流体の誘
導加熱装置の開発も、そのような手法を基軸にして進め
られたが、実際に実験を行ってみると、誘導加熱の理論
に反して、癌病巣等以外の磁性流体を投与していない部
分に、誘電加熱とも考えられるような温度上昇が認めら
れた。

【００１３】しかも、仮に磁性流体を投与していない部
分に温度上昇が起こらないとしても、強力な磁場を得る
ために装置の出力を上げて磁場強度を高くするとなる
と、それ相応の電磁波が放出されるので、生命維持装置
等、電磁波からの隔離を必要とする医療機器類が多数存
在する医療機関においては、電磁波シールドを施した施
設や室内でしか治療を行うことができないという問題が
あった。

【００１４】加えて、実際の癌温熱療法では、治療する
癌病巣等を正確に一定の温度に保つことが非常に重要と
なるが、磁場強度を高くするために出力を上げる装置に
おいて、磁場を一定の強さに保って治療する癌病巣等を
正確に一定の温度に保つことは、非常に難しいという現
実があることから、水性ゾルのような磁性流体を、出力
を上げた装置により発生させた強い磁場によって加熱す
るという手法は、臨床で実用化することが不可能である
ことが判明した。

【００１５】しかし、その後の開発によって、装置の出
力を上げて磁場強度を高くしなくても、特定の条件の下
では、上記した水性ゾルのような磁性流体を誘導加熱に
より癌病巣等の治療に十分な温度に選択的に加熱できる
ことが分かったので、その後は、磁気シールド設備等の
強磁場に対する対策を施した大がかりな建物設備や部屋
でなくても場所を選ばずに治療できる、小型化が可能な
低出力の誘導加熱装置に開発の対象が移って、今日に至
ったわけである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、誘導加熱は
一般に、トランスの一次側に接続した半導体スイッチン
グ素子からなるインバータの交流出力を、トランスの二
次側に接続した加温コイルと共振コンデンサとの直列共
振回路に、電磁誘導作用により伝達して、加温コイルに
交流磁界を発生させることによって行う。

【００１７】ここで、電磁誘導作用によりインバータか
ら直列共振回路に伝達される交流出力の周波数が、直列
共振回路の共振周波数に合致していないと、直列共振回
路のインピーダンスが大きくなって直列共振回路を流れ
る電流の値が小さくなり、そのために、必要な大きさの
交流磁界を加温コイルに発生させることができなくなる
ので、誘導加熱においては、直列共振回路の共振周波数
で半導体スイッチング素子をスイッチングさせるのが通
常である。

【００１８】しかも、半導体スイッチング素子を直列共
振回路の共振周波数でスイッチングさせれば、方形波で
あるインバータの交流出力のうち、波形成分として最も
多くエネルギを持つ基本波の部分から、トランスの二次
側に電力が伝達されることになり、トランスの一次側か
ら二次側に高効率で電力を伝達できることにもなるの
で、電力伝達効率上も好ましい。

【００１９】ところが、温度環境の変化により共振コン
デンサの特性が変化して直列共振回路の共振周波数が変
化すると、半導体スイッチング素子のスイッチングと周
波数が合致しなくなり、その結果、直列共振回路のイン
ピーダンスが大きくなって直列共振回路を流れる電流の
値が小さくなり、そのために、必要な大きさの交流磁界
を加温コイルに発生させることができなくなる。

【００２０】しかも、直列共振回路の共振周波数が変化
して、半導体スイッチング素子のスイッチングと周波数
が合致しなくなると、方形波であるインバータの交流出
力の基本周波数が、直列共振回路の変化後の共振周波数
との間に差を持つことになって、トランスの一次側のイ
ンピーダンスが大きくなるため、トランスの一次側から
二次側に伝達される電力が非常に低くなり、トランスの
二次側に接続されている直列共振回路に流れる電流が小
さくなって、その結果、加温コイルに発生する交流磁界
も下がってしまう。

【００２１】そして、加温コイルに発生する交流磁界が
下がってしまうと、誘導加熱される生体内の磁性流体の
加熱温度も下がってしまうことになる。

【００２２】よって、場所を選ばずに治療できるという
誘導加熱の利点を最大限に生かして生体内の磁性流体を
誘導加熱させるとなると、加温コイルと共振コンデンサ
のスペックにより予め定まる直列共振回路の共振周波数
で、インバータの半導体スイッチング素子をスイッチン
グさせるだけでなく、その後の、必ずしも一定温度であ
る保証のない生体付近の温度環境の変化による磁性流体
の加熱温度の変化（低下）に対して、対策を講じる必要
がある。

【００２３】しかも、そのような対策を講じるに当たっ
ては、場所を選ばずに治療できるという誘導加熱の利点
を損ねることの無いように、交流磁界が発生する加温コ
イルを、磁性流体が摂取されている癌細胞の生体内にお
ける位置になるべく近い生体外箇所にレイアウトできる
ように、構造上の工夫を施しておく必要がある。

【００２４】このように、磁性流体を磁性体として用い
て癌細胞の誘導加熱を行う治療方法を実行するに当たっ
ては、加熱温度の一定化という純医学的な要求と、治療
場所の自由度という作業面からの要求とを、いずれも満
たすような工夫が必要になる訳である。

【００２５】本発明は前記事情に鑑みなされたもので、
本発明の目的は、場所を選ばずに治療できる等の低出力
での誘導加熱の利点を最大限活かし、その上で、正常細
胞の生理機能に障害を発生させずに癌細胞等の病巣を選
択的に所望の温度で安定して加熱することのできる生体
用誘導加熱方法と、この方法を実施する際に用いて好適
な生体用誘導加熱装置とを提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する請求
項１乃至請求項４記載の本発明は生体用誘導加熱方法に
関するものであり、請求項５乃至請求項８記載の本発明
は生体用誘導加熱装置に関するものである。

【００２７】そして、請求項１に記載した本発明の生体
用誘導加熱方法は、半導体スイッチング素子からなるイ
ンバータの交流出力を、該インバータに一次側を接続し
たトランスの二次側に接続されている加温コイルと共振
コンデンサとの直列共振回路に供給して、前記加温コイ
ルに交流磁界を発生させ、該交流磁界により、生体内の
病巣に投与した磁性流体を生体外から誘導加熱させるに
当たり、前記半導体スイッチング素子のスイッチング信
号の周波数を、前記直列共振回路における共振が開始さ
れた後の、前記トランスの一次側に流れる交流電流の周
波数に合致させ、前記直列共振回路の少なくとも加温コ
イルを、前記トランスの一次側の要素から分離して前記
生体の近傍に配置するようにしたことを特徴とする。

【００２８】また、請求項２に記載した本発明の生体用
誘導加熱方法は、請求項１に記載した本発明の生体用誘
導加熱方法において、前記トランスの一次側に流れる交
流電流と位相が合致するように前記スイッチング信号の
位相を調整することで、該スイッチング信号の周波数を
前記トランスの一次側に流れる交流電流の、前記直列共
振回路の共振周波数の変化に伴って変化した後の周波数
に、合致させるようにした。

【００２９】さらに、請求項３に記載した本発明の生体
用誘導加熱方法は、請求項２に記載した本発明の生体用
誘導加熱方法において、前記スイッチング信号の位相調
整を、フェーズロックドループ回路を用いて行うように
した。

【００３０】また、請求項４に記載した本発明の生体用
誘導加熱方法は、請求項１、２又は３に記載した本発明
の生体用誘導加熱方法において、前記直列共振回路の共
振周波数を、生体外からの前記磁性流体の誘導加熱を行
う環境下において１２９ＫＨｚ以上６０４ＫＨｚ以下と
なるようにした。

【００３１】さらに、請求項５に記載した本発明の生体
用誘導加熱装置は、生体内の病巣に投与した磁性流体を
生体外から誘導加熱させる際に用いられ、半導体スイッ
チング素子からなるインバータの交流出力を、該インバ
ータに一次側を接続したトランスの二次側に接続されて
いる加温コイルと共振コンデンサとの直列共振回路に供
給して、前記磁性流体の誘導加熱用の交流磁界を前記加
温コイルに発生させる生体用誘導加熱装置であって、前
記直列共振回路における共振が開始された後の、前記半
導体スイッチング素子のスイッチング信号と前記トラン
スの一次側に流れる交流電流との周波数の差に応じた物
理量を検出する周波数差検出手段と、前記周波数差検出
手段が検出した物理量に応じて、前記スイッチング信号
の周波数を、前記トランスの一次側に流れる交流電流の
周波数に合致するように補正するスイッチング周波数補
正手段とを備えており、少なくとも前記トランスの一次
側の要素が本体内に収容されていると共に、前記直列共
振回路の少なくとも加温コイルが前記本体の外部に配置
されていることを特徴とする。

【００３２】また、請求項６に記載した本発明の生体用
誘導加熱装置は、請求項５に記載した本発明の生体用誘
導加熱装置において、前記周波数差検出手段が、前記ト
ランスの一次側に流れる交流電流と前記スイッチング信
号との位相差に応じた値を前記物理量として検出し、前
記スイッチング周波数補正手段が、前記トランスの一次
側に流れる交流電流と前記スイッチング信号との位相差
に応じた値に応じて、前記トランスの一次側に流れる交
流電流と位相が合致するように前記スイッチング信号の
位相を調整することで、該スイッチング信号の周波数
を、前記トランスの一次側に流れる交流電流の、前記直
列共振回路における共振が開始された後の周波数に合致
するように補正するものとした。

【００３３】さらに、請求項７に記載した本発明の生体
用誘導加熱装置は、請求項６に記載した本発明の生体用
誘導加熱装置において、前記周波数差検出手段及び前記
スイッチング周波数補正手段がフェーズロックドループ
回路を用いて構成されているものとした。

【００３４】また、請求項８に記載した本発明の生体用
誘導加熱装置は、請求項５、６又は７に記載した本発明
の生体用誘導加熱装置において、前記直列共振回路が、
生体外からの前記磁性流体の誘導加熱を行う環境下にお
ける共振周波数が１２９ＫＨｚ以上６０４ＫＨｚ以下と
なるように構成されているものとした。

【００３５】さらに、請求項９に記載した本発明の生体
用誘導加熱方法又は生体用誘導加熱装置は、請求項４記
載の生体用誘導加熱方法又は請求項８記載の生体用誘導
加熱装置において、前記磁性流体が、多糖類又はその誘
導体と磁性金属酸化物との複合体からなる水性ゾルであ
るものとした。

【００３６】また、請求項１０に記載した本発明の生体
用誘導加熱方法又は生体用誘導加熱装置は、請求項４記
載の生体用誘導加熱方法又は請求項８記載の生体用誘導
加熱装置において、前記磁性流体が、デキストラン又は
その誘導体と磁性酸化鉄との複合体からなる水性ゾルで
あるものとした。

【００３７】請求項１に記載した本発明の生体用誘導加
熱方法によれば、トランスの一次側に交流電力が与えら
れると、電磁誘導作用により電力が伝達されたトランス
の二次側にも、トランスの一次巻線と二次巻線との巻線
比の逆数比に応じた振幅の交流の電流が流れて、トラン
スの二次側に接続されている直列共振回路に共振が発生
し、この共振により、トランスの二次側に流れる交流電
流の周波数が、直列共振回路の共振周波数と同じ周波数
となる。

【００３８】そして、トランスの二次側に流れる交流電
流の周波数が、直列共振回路の共振周波数と同じ周波数
になると、直列共振回路のインピーダンスが殆どゼロに
なるので、トランスを理想トランスとして見ることがで
きる状態となって、トランスの一次側に流れる交流電流
の周波数も、インバータの半導体スイッチング素子のス
イッチング信号周波数とは無関係に、直列共振回路の共
振周波数と同じ周波数になる。

【００３９】ところで、直列共振回路の共振開始により
トランスの二次側に流れる電流の周波数が直列共振回路
の共振周波数になった後において、インバータの半導体
スイッチング素子のスイッチング信号周波数が共振周波
数に合致していないと、直列共振回路のインピーダンス
が大きくなって直列共振回路を流れる電流の値が小さく
なり、そのために、必要な大きさの交流磁界を加温コイ
ルに発生させることができなくなる。

【００４０】そこで、トランスの一次側に接続されたイ
ンバータの出力する電力を、トランスの二次側に接続さ
れた直列共振回路に伝達するのに当たっては、加温コイ
ルと共振コンデンサのスペックにより予め定まる直列共
振回路の共振周波数で、インバータの半導体スイッチン
グ素子をスイッチングさせることになる。

【００４１】これにより、方形波であるインバータの交
流出力のうち、波形成分として最も多くエネルギを持つ
基本波の部分から、トランスの二次側に電力が伝達され
ることになるので、トランスの一次側から二次側に高効
率で電力が伝達される。

【００４２】ところで、上記のようにして直列共振回路
の共振が開始され、それに合わせて、インバータの半導
体スイッチング素子のスイッチング信号周波数が直列共
振回路の共振周波数と同じ周波数に調整された後に、温
度環境が変化すると、直列共振回路の共振コンデンサの
特性が変化して、次のようなことが起こる。

【００４３】即ち、共振コンデンサの特性変化の影響で
直列共振回路の共振周波数が変化して、直列共振回路の
変化後の共振周波数と同じトランスの二次側に流れる交
流電流の周波数と、変化前の共振周波数に予め合致させ
ているインバータの半導体スイッチング素子のスイッチ
ング信号周波数との間に差が生じる。

【００４４】すると、方形波であるインバータの交流出
力の基本周波数が、直列共振回路の変化後の共振周波数
との間に差を持つことになって、トランスの一次側のイ
ンピーダンスが大きくなるため、トランスの一次側から
二次側に伝達される電力が非常に低くなり、二次側に接
続されている直列共振回路に流れる電流が小さくなって
しまう。

【００４５】そして、共振周波数の変化に伴って生じた
直列共振回路の共振周波数と、インバータの交流出力の
基本周波数との間に生じる差が、大きければ大きいほ
ど、トランスの一次側のインピーダンスが大きくなっ
て、トランスの一次側から伝達される電力によりトラン
スの二次側の直列共振回路に流れる電流が小さくなり、
直列共振回路の加温コイルに発生する交流磁界が弱くな
って、生体内の磁性流体の加熱温度が下がる。

【００４６】しかし、トランスの二次側の直列共振回路
には、変化後の共振周波数と同じ周波数の交流電流が流
れていることから、直列共振回路のインピーダンスは引
き続き殆どゼロの状態にあり、トランスは相変わらず理
想トランスとして見ることができるので、トランスの一
次側に流れる交流電流の周波数は、インバータの半導体
スイッチング素子のスイッチング信号周波数とは無関係
に、変化後の直列共振回路の共振周波数と同じ周波数に
なる。

【００４７】したがって、トランスの一次側に流れる交
流電流の周波数に半導体スイッチング素子のスイッチン
グ信号の周波数を合致させると、温度環境の変化により
共振コンデンサが特性変化を起こして直列共振回路の共
振周波数が変化しても、それに追従して半導体スイッチ
ング素子のスイッチング信号の周波数が変化することに
なるから、トランスの二次側に流れる交流電流や直列共
振回路の加温コイルに発生する交流磁界は一定の値に維
持されて、生体内の磁性流体の加熱温度も一定に保たれ
る。

【００４８】そして、トランスの二次側に流れる交流電
流や直列共振回路の加温コイルに発生する交流磁界を一
定の値に維持し、生体内の磁性流体の加熱温度を一定に
保つために必要となる、トランスの一次側に流れる交流
電流の周波数に半導体スイッチング素子のスイッチング
信号の周波数を合致させる操作が、トランスの一次側の
要素側において行われることから、この操作を行うため
の要素を設けることに伴う大型化は、直列共振回路の少
なくとも加温コイルを含む生体の近傍に配置される要素
側においては、発生しないことになる。

【００４９】尚、請求項２に記載した本発明の生体用誘
導加熱方法によれば、請求項１に記載した本発明の生体
用誘導加熱方法において、スイッチング信号の周波数を
トランスの一次側に流れる交流電流の周波数に合致させ
る操作が、トランスの一次側に流れる交流電流と位相が
合致するようにスイッチング信号の位相を調整すること
で実現されることになる。

【００５０】さらに、請求項３に記載した本発明の生体
用誘導加熱方法によれば、請求項２に記載した本発明の
生体用誘導加熱方法において、トランスの一次側に流れ
る交流電流と位相が合致するようにスイッチング信号の
位相を調整する操作が、フェーズロックドループ回路を
用いて実現されることになる。

【００５１】また、請求項４に記載した本発明の生体用
誘導加熱方法によれば、請求項１、２又は３に記載した
本発明の生体用誘導加熱方法において、直列共振回路の
共振周波数を、生体内の病巣に投与した磁性流体の生体
外からの誘導加熱を行う環境下において１２９ＫＨｚ以
上６０４ＫＨｚ以下とすると、磁性流体が、病巣を壊死
させるのに極めて適した理想的な温度で安定して、正常
細胞の生理機能に障害が発生しないように選択的に加熱
されることになる。

【００５２】請求項５に記載した本発明の生体用誘導加
熱装置によれば、トランスの一次側に交流電力が与えら
れると、電磁誘導作用により電力が伝達されたトランス
の二次側にも、トランスの一次巻線と二次巻線との巻線
比の逆数比に応じた振幅の交流の電流が流れて、トラン
スの二次側に接続されている直列共振回路に共振が発生
し、この共振により、トランスの二次側に流れる交流電
流の周波数が、直列共振回路の共振周波数と同じ周波数
となる。

【００５３】そして、トランスの二次側に流れる交流電
流の周波数が、直列共振回路の共振周波数と同じ周波数
になると、直列共振回路のインピーダンスが殆どゼロに
なるので、トランスを理想トランスとして見ることがで
きる状態となって、トランスの一次側に流れる交流電流
の周波数も、インバータの半導体スイッチング素子のス
イッチング信号周波数とは無関係に、直列共振回路の共
振周波数と同じ周波数になる。

【００５４】ところで、直列共振回路の共振開始により
トランスの二次側に流れる電流の周波数が直列共振回路
の共振周波数になった後において、インバータの半導体
スイッチング素子のスイッチング信号周波数が共振周波
数に合致していないと、直列共振回路のインピーダンス
が大きくなって直列共振回路を流れる電流の値が小さく
なり、そのために、必要な大きさの交流磁界を加温コイ
ルに発生させることができなくなる。

【００５５】そこで、トランスの一次側に接続されたイ
ンバータの出力する電力を、トランスの二次側に接続さ
れた直列共振回路に伝達するのに当たっては、加温コイ
ルと共振コンデンサのスペックにより予め定まる直列共
振回路の共振周波数で、インバータの半導体スイッチン
グ素子をスイッチングさせることになる。

【００５６】これにより、方形波であるインバータの交
流出力のうち、波形成分として最も多くエネルギを持つ
基本波の部分から、トランスの二次側に電力が伝達され
ることになるので、トランスの一次側から二次側に高効
率で電力が伝達される。

【００５７】ところで、上記のようにして直列共振回路
の共振が開始され、それに合わせて、インバータの半導
体スイッチング素子のスイッチング信号周波数が直列共
振回路の共振周波数と同じ周波数に調整された後に、温
度環境が変化すると、直列共振回路の共振コンデンサの
特性が変化して、次のようなことが起こる。

【００５８】即ち、共振コンデンサの特性変化の影響で
直列共振回路の共振周波数が変化して、直列共振回路の
変化後の共振周波数と同じトランスの二次側に流れる交
流電流の周波数と、変化前の共振周波数に予め合致させ
ているインバータの半導体スイッチング素子のスイッチ
ング信号周波数との間に差が生じる。

【００５９】すると、方形波であるインバータの交流出
力の基本周波数が直列共振回路の変化後の共振周波数と
の間に差を持つことになって、トランスの一次側のイン
ピーダンスが大きくなるため、トランスの一次側から二
次側に伝達される電力が非常に低くなり、二次側に接続
されている直列共振回路に流れる電流が小さくなってし
まう。

【００６０】そして、共振周波数の変化に伴って生じた
直列共振回路の共振周波数と、インバータの交流出力の
基本周波数との間に生じる差が、大きければ大きいほ
ど、トランスの一次側のインピーダンスが大きくなっ
て、トランスの一次側から伝達される電力によりトラン
スの二次側の直列共振回路に流れる電流が小さくなり、
直列共振回路の加温コイルに発生する交流磁界が弱くな
って、生体内の磁性流体の加熱温度が下がる。

【００６１】しかし、トランスの二次側の直列共振回路
には、変化後の共振周波数と同じ周波数の交流電流が流
れていることから、直列共振回路のインピーダンスは引
き続き殆どゼロの状態にあり、トランスは相変わらず理
想トランスとして見ることができるので、トランスの一
次側に流れる交流電流の周波数は、インバータの半導体
スイッチング素子のスイッチング信号周波数とは無関係
に、変化後の直列共振回路の共振周波数と同じ周波数に
なる。

【００６２】よって、温度環境の変化により共振コンデ
ンサが特性変化を起こして直列共振回路の共振周波数が
変化すると、その変化した後の共振周波数と同じトラン
スの一次側に流れる交流電流との周波数と、半導体スイ
ッチング素子のスイッチング信号との差に応じた物理量
を、周波数差検出手段が検出するようになり、また、そ
の物理量に応じて、スイッチング信号の周波数をトラン
スの一次側に流れる交流電流の周波数に合致するように
スイッチング周波数補正手段が補正するようになる。

【００６３】したがって、温度環境の変化により共振コ
ンデンサが特性変化を起こして直列共振回路の共振周波
数が変化しても、それに追従するように半導体スイッチ
ング素子のスイッチング信号の周波数をスイッチング周
波数補正手段が補正することになるから、トランスの二
次側に流れる交流電流や直列共振回路の加温コイルに発
生する交流磁界は一定の値に維持されて、生体内の磁性
流体の加熱温度も一定に保たれる。

【００６４】そして、トランスの二次側に流れる交流電
流や直列共振回路の加温コイルに発生する交流磁界を一
定の値に維持し、生体内の磁性流体の加熱温度を一定に
保つために必要となる、周波数差検出手段やスイッチン
グ周波数補正手段が、トランスの一次側の要素を収容す
る本体内に設けられることになることから、周波数差検
出手段やスイッチング周波数補正手段を設けることに伴
う大型化は、本体においてのみ発生し、生体内の磁性流
体を生体外から誘導加熱させるために生体の近傍に配置
する必要のある、直列共振回路の少なくとも加温コイル
を含む要素側においては、発生しないことになる。

【００６５】尚、請求項６に記載した本発明の生体用誘
導加熱装置によれば、請求項５に記載した本発明の生体
用誘導加熱装置において、トランスの一次側に流れる交
流電流とスイッチング信号との位相差に応じた値を、両
者の周波数の差に応じた物理量として、周波数差検出手
段が検出し、トランスの一次側に流れる交流電流と位相
が合致するようなスイッチング信号の位相調整を、両者
の周波数が合致するようなスイッチング信号の周波数の
補正として、スイッチング周波数補正手段が行うことに
なる。

【００６６】さらに、請求項７に記載した本発明の生体
用誘導加熱装置によれば、請求項６に記載した本発明の
生体用誘導加熱装置において、周波数差検出手段によ
る、トランスの一次側に流れる交流電流とスイッチング
信号との位相差に応じた値の検出と、スイッチング周波
数補正手段による、トランスの一次側に流れる交流電流
と位相が合致するようなスイッチング信号の位相調整と
が、フェーズロックドループ回路を用いて実現されるこ
とになる。

【００６７】また、請求項８に記載した本発明の生体用
誘導加熱装置によれば、請求項５、６又は７に記載した
本発明の生体用誘導加熱装置において、生体内の病巣に
投与した磁性流体の生体外からの誘導加熱を行う環境下
における共振周波数が１２９ＫＨｚ以上６０４ＫＨｚ以
下となるように直列共振回路を構成すると、磁性流体
が、病巣を壊死させるのに極めて適した理想的な温度で
安定して、正常細胞の生理機能に障害が発生しないよう
に選択的に加熱されることになる。

【００６８】さらに、請求項９に記載した本発明の生体
用誘導加熱方法又は生体用誘導加熱装置によれば、請求
項４記載の生体用誘導加熱方法又は請求項８記載の生体
用誘導加熱装置において、多糖類又はその誘導体と磁性
金属酸化物との複合体からなる水性ゾルによって、生体
内の病巣に投与する磁性流体が構成されることになる。

【００６９】また、請求項１０に記載した本発明の生体
用誘導加熱方法又は生体用誘導加熱装置によれば、請求
項４記載の生体用誘導加熱方法又は請求項８記載の生体
用誘導加熱装置において、デキストラン又はその誘導体
と磁性酸化鉄との複合体からなる水性ゾルによって、生
体内の病巣に投与する磁性流体が構成されることにな
る。

【００７０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による生体用誘導加
熱方法を生体用誘導加熱装置と共に、図面を参照して説
明するが、その前に、前提説明として、生体内の病巣を
選択的に誘電加熱するために用いる磁性流体の一例とし
てのデキストランマグネタイト（以下、「ＤＭ」と略記
する。）と、その病巣への投与のプロセスとについて、
一通り説明しておく。

【００７１】まず、ＤＭは、デキストランと金属磁性体
又は金属化合物磁性体との複合体を有効成分として含有
するものであり、このデキストランと金属磁性体又は金
属化合磁性体との複合体は、デキストランと金属磁性体
または金属化合物磁性体とを化学的に反応させることに
より製造される。

【００７２】そして、デキストランと金属磁性体又は金
属化合磁性体との複合体の調製に使用されるデキストラ
ンとしては、それ自体既知のものを使用することがで
き、殊に、重量平均分子量が１０００〜１０００００、
好ましくは４０００〜１００００の範囲内のものが、コ
ロイド安定性や温度上昇効果等の点で好適である。

【００７３】また、デキストランは未変性のものが使用
可能であるが、それ自体既知の方法、例えばアルカリ、
ハロゲンまたは亜ハロゲン酸で処理することにより還元
性末端を改質したデキストラン；或いはシアナイドイオ
ンで処理後加水分解することにより還元性末端を改質し
たデキストランもまた使用することができ、且つ、その
方が好ましい（改質法としては、例えば、特公昭４５−
５５５７号公報、特公昭５９−１３２１号、特開昭６１
−２３３００１号公報等を参照されたい。）。

【００７４】従って、本明細書における「デキストラ
ン」なる語は、未変性のデキストランのみならず、上記
の如く改質されたデキストランをも包含する意味で使用
する。

【００７５】一方、上記デキストランと反応せしめられ
る金属磁性体または金属化合物磁性体は、誘導加温によ
り発熱する金属または金属化合物の磁性体のことであ
り、強磁性体及び超常磁性体が包含される。この種の磁
性体は一般に微細粒子状で使用され、その粒子径は通常
平均粒子径で３０〜５００Å、好ましくは５０〜１５０
Åの範囲内にあるものが適している。

【００７６】そして、金属磁性体としては、例えば、
鉄、ニツケル、コバルト、ガドリニウム等の遷移金属が
挙げられ、中でも鉄が好適である。また、金属化合物と
しては、例えば、鉄、ニツケル、コバルト等の遷移金属
の酸化物やフエライト等が挙げられ、特に四三酸化鉄及
びγ−酸化鉄が好適である。

【００７７】以上述べたデキストランと金属磁性体また
は金属化合物磁性体との反応は、例えば、特公昭５９−
１３５２１号公報に記載の方法に従い、金属磁性体また
は金属化合物磁性体の水性ゾルにデキストラン又はその
水溶液を添加し、中性ないし弱酸性条件下に約９０゜Ｃ
ないし還流温度間の温度で約３０〜約１２０分間加熱す
ることにより行なうことができる。

【００７８】また米国特許第４１０１４３５号明細書に
記載の方法に従い、デキストラン、好ましくはアルカリ
処理した改質デキストランの存在下に水性媒体中で金属
化合物磁性体、例えば磁性酸化鉄を製造し、次いで中性
ないし弱酸性条件下に約９０゜Ｃないし還流温度間の温
度で約３０〜約１２０分間加熱することにより行なうこ
とによっても複合体を製造することができる。

【００７９】以上に述べた如くして調製されるデキスト
ランと金属磁性体又は金属化合物磁性体とを複合体は、
本発明に従い、温熱療法用剤として使用する場合、その
投与に適した剤形に調製される。その投与の方法として
は、一般に、静脈内、腫瘍組織内、動脈内、膀胱内等へ
の注射、注入（点滴）が用いられるが、処置すべき疾患
によっては経口投与、直腸内投与等の方法で投与するこ
ともできる。

【００８０】そして、注射、注入等の投与に対しては、
上記複合体を製薬学の分野で通常の方法に従い、従え
ば、注射用蒸留水または生理食塩水に通常１〜６０％
（ｗ／ｖ）、好ましくは５〜２０％（ｗ／ｖ）の濃度で
溶解させることができる。

【００８１】また、添加剤として、例えば塩化ナトリウ
ム等の無機塩；ブドウ糖等の単糖類；マンニトール、ソ
ルビトール等の糖アルコール類；クエン酸塩、酒石酸塩
塔の有機酸塩；リン酸緩衝剤、トリス緩衝剤等の生理学
的に許容される種々の助剤を適宜配合してもよい。

【００８２】一方、経口投与、直腸投与に対しては、製
薬学の分野の常法に従い、適当な製薬助剤と共に、上記
複合体を含む錠剤、顆粒剤、カプセル剤、シロツプ、散
剤、坐剤等の形態に製剤化することができる。

【００８３】尚、ＤＭの投与量は処置すべき患者の症状
の軽重、年令、疾患の部位等に依存し一概にいうことは
できないが、少なくとも生体がもつ冷却能に打ち勝つだ
けの組織内または体液内濃度を保持できるように投与す
ることが必要であり、その濃度は大体０．５〜５．０％
（ｗ／ｖ）の範囲内である。

【００８４】例えば悪性腫瘍に組織内投与する場合、悪
性腫瘍容積１ｃｍ³ 当り金属換算で１〜５０ｍｇの量で
投与するのが適当である。しかし、この投与量は一応の
目安であり医者の診断に基いてかかる範囲より少ないか
または多い量を投与することもできる。

【００８５】このようにして調整されるＤＭは、有効成
分としてデキストランと金属磁性又は金属化合物磁性体
とが化学的に反応して得られる複合体を使用しているた
め、コロイド状態での安定性に優れ、生体内での特定組
織への均一分散性が良好であることから、温熱療効率に
優れており、しかも毒性が少なく代謝性も良好であっ
て、悪性腫瘍（癌）、前立腺肥大、創傷等の温熱療法に
広く使用することができる。

【００８６】そこで次に、上記したＤＭに代表される磁
性流体を用いて生体内の病巣の生体外からの誘導加熱を
行う際に用いて好適な、本発明の一実施形態に係る生体
用誘導加熱方法と、この方法を実施するに当たって用い
られる本発明の一実施形態に係る生体用誘導加熱装置と
を、詳細に説明する。

【００８７】図１は本発明の一実施形態に係る生体用誘
導加熱装置の概略構成を示す正面図であり、図１中引用
符号１で示す本実施形態の生体用誘導加熱装置（以下、
「誘導加熱装置」と略記する。）は、その筐体（本体に
相当。）３の正面パネル５上に、電源スイッチ７や運転
スイッチ９といったスイッチ類、電源オンを報知する電
源ランプ１１や過電圧・過電流のエラーを報知するエラ
ーランプ１３といったインジケータ類、最終出力電力の
調整の際に操作されるボリューム１５、インバータ出力
電流を表示する電流メータ１７、最終出力電力を表示す
る電力メータ１９等を有しており、筐体３の側面から延
設された可撓性のケーブル２１の先端に、交流磁界発生
用の加温コイル２３が接続されている。

【００８８】尚、本実施形態では、加温コイル２３とし
て図２に示すソレノイド型（螺旋状）コイルを用いた。

【００８９】この筐体３内に収容された装置回路の概要
を示すのが図３の回路図であり、これに示すように、筐
体３内には、２００Ｖの商用交流電源を全波整流する整
流器３１、パルス幅変調（以下、「ＰＷＭ」と略記す
る。）方式の昇降圧コンバータ３３、この昇降圧コンバ
ータ３３にパルス幅変調用のゲート信号を供給するゲー
トドライバ３５、昇降圧コンバータ３３からのＰＷＭさ
れた不連続な電流及びスイッチングノイズが商用交流電
源側に漏出するのを防止するために整流器３１の前段に
設けられるノイズフィルタ３７が収容されている。

【００９０】また、前記筐体３内には、昇降圧コンバー
タ３３の直流出力を交流に変換する高周波インバータ３
９（インバータに相当。）、この高周波インバータ３９
にスイッチング用のゲート信号（スイッチング信号に相
当。）を供給するゲートドライバ４１、前記加温コイル
２３と直列接続されて直列共振回路２５を構成する交換
可能な共振コンデンサ４３、直列共振回路２５が二次側
に接続され一次側には高周波インバータ３９が接続され
る高周波トランス４５（トランスに相当。）、及び、以
上の各要素をコントロールする制御ユニット４７等が、
さらに収容されている。

【００９１】尚、本実施形態では、高周波インバータ３
９が、単相ブリッジ接続された４つのパワーＭＯＳＦＥ
Ｔ（以下、「ＦＥＴ」と略記する、半導体スイッチング
素子に相当。）３９ａで構成されている。

【００９２】前記制御ユニット４７は、電圧制御部４９
とフェーズロックドループ制御部（以下、「ＰＬＬ制御
部」と略記する。）７５とを有している。

【００９３】前記電圧制御部４９は、電圧帰還回路部５
１と電流積演算部５７とを有している。

【００９４】このうち電圧帰還回路部５１は、昇降圧コ
ンバータ３３に対して設定された直流出力電圧と実際の
昇降圧コンバータ３３の出力電圧との差分を増幅する電
圧エラーアンプ５３の出力を、電源同期信号生成回路７
１にて生成される誘導加熱装置１の電源電圧の全波整流
信号により乗算回路５５で変調し、これを昇降圧コンバ
ータ３３の交流入力電流に対する電流制限信号として出
力するものである。

【００９５】また、電流積演算部５７は、整流器３１か
らの全波整流された正弦半波をゲートドライバ３５から
のゲート信号によってＰＷＭ変調した波形の、昇降圧コ
ンバータ３３の実際の直流入力電流を、発振回路７３か
らのＰＭＷキャリア信号の源信号の周期に合わせて時間
積分することで、高調波成分を除去した昇降圧コンバー
タ３３の等価的な直流入力電流信号を生成するものであ
る。

【００９６】そして、電圧制御部４９では、電流積演算
部５７で生成された昇降圧コンバータ３３の等価的な直
流入力電流信号を、ＰＭＷコンパレータ５９によって、
乗算回路５５から出力された昇降圧コンバータ３３の直
流入力電流に対する電流制限信号と比較して、擬似正弦
波状のＰＭＷ信号を生成し、さらに、等価的な直流入力
電流信号＜電流制限信号の場合には、本来パルス信号と
はならないＰＭＷ信号を、発振回路７３からの高調波キ
ャリア信号の源信号を用いてフリップフロップ回路６１
によりパルス信号化して、昇降圧コンバータ３３のゲー
トドライバ３５に供給するように構成されている。

【００９７】さらに、電圧制御部４９においては、昇降
圧コンバータ３３の直流出力電圧が所定値以上になった
ことを低電圧検出回路６３が検出した場合に、この低電
圧検出回路６３が出力する低電圧インターロック信号に
基づいて、高周波インバータ３９のＦＥＴ３９ａの破壊
を防ぐために、フリップフロップ回路６１から昇降圧コ
ンバータ３３のゲートドライバ３５へのＰＭＷ信号の供
給が停止される。

【００９８】尚、図３中引用符号６５は、昇降圧コンバ
ータ３３の直流出力電圧に対する過電圧検出回路、同じ
く引用符号６７は、昇降圧コンバータ３３の直流出力電
流に対する過電流検出回路、同じく引用符号６９は、フ
リップフロップ回路６１と昇降圧コンバータ３３のゲー
トドライバ３５との間に介設されたインターロック回路
であり、このインターロック回路６９は、フリップフロ
ップ回路６１から昇降圧コンバータ３３のゲートドライ
バ３５へ供給されるパルス信号化されたＰＭＷ信号を、
外部からのインターロック信号の入力に従って禁止す
る。

【００９９】前記ＰＬＬ制御部７５は、ＰＬＬ回路部７
７と、パルス密度変調（Pulse Density Modulation、以
下、「ＰＤＭ」と略記する。）回路部９１と、デッドタ
イム生成回路９７とを有している。

【０１００】このうちＰＬＬ回路部７７は、高周波トラ
ンス４５の一次電流の大きさを測定する出力電流値測定
回路７８、この出力電流値測定回路７８が測定した高周
波トランス４５の一次電流の大きさに応じて、高周波イ
ンバータ３９のＦＥＴ３９ａのスイッチング周波数を直
列共振回路２５の共振周波数に誘導するための位相基準
信号を生成、出力する基準周波数・位相検出部回路８
０、高周波トランス４５の一次電流を全波整流及びパル
ス化する出力電流整形回路７９、高周波トランス４５の
一次電流の本来の位相との位相ずれ量に応じたパルス幅
及び周波数のパルス信号を出力する位相比較器８１、及
び、この位相比較器８１が出力するパルス信号から高周
波成分を除去してアナログ電圧化するローパスフィルタ
（以下、「ＬＰＦ」と略記する。）８３を有している。

【０１０１】また、ＰＬＬ回路部７７は、ＬＰＦ８３か
らのアナログ電圧を、基準周波数・位相検出部回路８０
が生成、出力する位相基準信号の電圧と比較しその差分
を増幅する位相エラーアンプ８５、この位相エラーアン
プ８５の出力に応じて、直列共振回路２５の標準共振周
波数の２倍に対して周波数を増減させたパルス信号を発
振する電圧制御発振器８７、及び、この電圧制御発振器
８７からのパルス信号を１／２に分周する分周回路８９
を有している。

【０１０２】尚、本実施形態では、出力電流値測定回路
７８、基準周波数・位相検出部回路８０、出力電流整形
回路７９、位相比較器８１、ＬＰＦ８３、及び、位相エ
ラーアンプ８５によって、請求項中の周波数差検出手段
が構成されており、また、この位相エラーアンプ８５及
び電圧制御発振器８７によって、請求項中のスイッチン
グ周波数補正手段が構成されている。

【０１０３】一方、ＰＤＭ回路部９１は、高周波インバ
ータ３９のゲートドライバ４１に対して電圧制御発振器
８７からのパルス信号をゲート信号として供給する単位
時間幅当たりの時間長を、電圧制御発振器８７からのパ
ルス信号の周波数に対応して、不揮発性メモリ９５に格
納された複数のパターンから選択して設定する、マイク
ロコンピュータ等からなるＰＤＭパターン生成部９３と
を有している。

【０１０４】そして、ＰＤＭパターン生成部９３が時間
長を選択、設定すると、高周波インバータ３９から高周
波トランス４５に対する交流電力の出力が、図４の説明
図で模式的に示すように、１サイクルを構成する８周期
のうち、ＰＤＭパターン生成部９３が選択、設定した時
間長に応じた１〜８の周期の期間のみに制限される。

【０１０５】前記デッドタイム生成回路９７は、高周波
インバータ３９の正相及び逆相の両ＦＥＴ３９ａが同時
に導通するアーム短絡を起こさぬよう、電圧制御発振器
８７からのゲート信号にデッドタイムを持たせるもので
ある。

【０１０６】尚、電圧制御部４９において、昇降圧コン
バータ３３の直流出力電圧が所定値以上になったことを
検出した低電圧検出回路６３が出力する低電圧インター
ロック信号に基づいて、誘導加熱装置１の電源電圧の全
波整流信号の生成を電源同期信号生成回路７１が停止し
ている間、この電源同期信号生成回路７１から本来出力
されるはずのゼロクロス同期信号が出力されなくなる
と、このゼロクロス同期信号が入力される、昇降圧コン
バータ３３のゲートドライバ４１とデッドタイム生成回
路９７との間に介設されたインターロック回路９９によ
り、ＰＤＭパターン生成部９３からゲートドライバ４１
へのゲート信号の供給が禁止される。

【０１０７】また、インターロック回路９９は、過電流
検出回路６５が昇降圧コンバータ３３の直流出力電圧に
対する過電圧状態を検出したり、過電流検出回路６７が
昇降圧コンバータ３３の直流出力電流に対する過電流状
態を検出した場合に、それらから入力される過電圧信号
や過電流信号に従って、ＰＤＭパターン生成部９３から
ゲートドライバ４１へのゲート信号の供給を禁止する。

【０１０８】次に、上述のように構成された本実施形態
の誘導加熱装置１の動作（作用）について説明する。

【０１０９】誘導加熱装置１を使用する際には、電源ス
イッチ７をオンさせ、電源ランプ１１の点灯とエラーラ
ンプ１３の消灯を確認した上で、加温コイル２３のコイ
ル中心軸の延長線上に患者の病巣箇所が位置するように
患者の生体に加温コイル２３を近接させ、この状態にお
いて、運転スイッチ９をオンさせる。

【０１１０】すると、加温コイル２３を流れる交流電流
により、加温コイル２３のコイル中心軸を磁束中心とす
る交流磁界が加温コイル２３に発生し、この交流磁界に
より、生体内の病巣に投与したＤＭが生体外から誘導加
熱される。

【０１１１】ちなみに、誘導加熱装置１を使用して治療
する癌病巣が腕や指等の表層癌である場合は、加温コイ
ル２３の中にそれらを挿入して治療を行うことになり、
治療する癌病巣が加温コイル２３の中に挿入できない部
位にある場合は、加温コイル２３をその部位に体の外側
からかざして治療を行うことになる。

【０１１２】このとき、高周波トランス４５の一次側
に、高周波インバータ３９からの高調波成分を含んだ交
流電流が流れると、電磁誘導作用により電力が伝達され
た高周波トランス４５の二次側にも、高周波トランス４
５の一次巻線と二次巻線との巻線比の逆数比に応じた振
幅の交流の電流が流れて、高周波トランス４５の二次側
に接続されている直列共振回路２５に共振が発生し、こ
の共振により、高周波トランス４５の二次側に流れる電
流の周波数が、直列共振回路２５の共振周波数と同じ周
波数となる。

【０１１３】ちなみに、本実施形態では、高周波トラン
ス４５の一次巻線と二次巻線との巻線比を１８：１とし
ている。

【０１１４】そして、高周波トランス４５の二次側に流
れる交流電流の周波数が、直列共振回路２５の共振周波
数と同じ周波数になると、直列共振回路２５のインピー
ダンスが殆どゼロになるので、高周波トランス４５を理
想トランスとして見ることができる状態となって、高周
波トランス４５の一次側に流れる交流電流の周波数も、
高周波インバータ３９のＦＥＴ３９ａのスイッチング信
号周波数とは無関係に、直列共振回路２５の共振周波数
と同じ周波数になる。

【０１１５】ところで、上記のように、共振を開始した
直列共振回路２５の共振周波数と同じ周波数の交流電流
が、高周波トランス４５の二次側や一次側に流れるよう
になっても、高周波インバータ３９のＦＥＴ３９ａのス
イッチング周波数は、直列共振回路２５の共振周波数と
同じ周波数になるわけではなく、むしろ異なっている。

【０１１６】そして、高周波インバータ３９のＦＥＴ３
９ａのスイッチング信号周波数が共振周波数に合致して
いない状態では、直列共振回路２５のインピーダンスが
大きくなって直列共振回路２５を流れる交流電流の値が
小さくなるので、出力電流値測定回路７８によって測定
される、理想トランスとして見ることができる高周波ト
ランス４５を挟んで直列共振回路２５の反対側にある一
次電流は、小さい値となる。

【０１１７】そのため、基準周波数・位相検出部回路８
０では、出力電流値測定回路７８によって測定される高
周波トランス４５の一次電流が大きい値となるように、
電圧制御発振器８７が発信するパルス信号の周波数をス
イープさせるための、現在とは異なる電圧値の位相基準
信号が生成され、この位相基準信号の電圧をＬＰＦ８３
からのアナログ電圧と比較しその差分を増幅する位相エ
ラーアンプ８５の出力に応じて、電圧制御発振器８７が
発振するパルス信号の周波数が、現在の周波数に対して
増加、又は、減少される。

【０１１８】そして、電圧制御発振器８７が発振するパ
ルス信号の周波数が増減された結果、高周波インバータ
３９のＦＥＴ３９ａのスイッチング信号周波数が共振周
波数に極めて接近すると、直列共振回路２５のインピー
ダンスが急激に小さくなって直列共振回路２５を流れる
交流電流の値が大きくなるので、出力電流値測定回路７
８によって測定される、理想トランスとして見ることが
できる高周波トランス４５を挟んで直列共振回路２５の
反対側にある一次電流の値も、増加する。

【０１１９】すると、基準周波数・位相検出部回路８０
が、新たに生成する位相基準信号の現在の電圧値からの
変化量を徐々に減らし、これにより、位相基準信号の電
圧をＬＰＦ８３からのアナログ電圧と比較しその差分を
増幅する位相エラーアンプ８５の出力に応じた、電圧制
御発振器８７が発振するパルス信号の周波数の、現在の
周波数に対する増加、又は、減少幅が、徐々に小さくな
って行き、やがては、直列共振回路２５の共振周波数と
同じ周波数に収斂する。

【０１２０】電圧制御発振器８７が発振するパルス信号
の周波数が、直列共振回路２５の共振周波数と同じ周波
数に収斂すると、出力電流値測定回路７８によって測定
される高周波トランス４５の一次電流が前回の測定値と
変わらなくなるので、基準周波数・位相検出部回路８０
が新たに生成する位相基準信号の電圧値が現在の値に固
定され、この位相基準信号の電圧とＬＰＦ８３からのア
ナログ電圧との差分に応じた、電圧制御発振器８７が発
振するパルス信号の周波数が、直列共振回路２５の共振
周波数と同じ周波数に固定されるようになる。

【０１２１】このようにして、電圧制御発振器８７が発
振するパルス信号の周波数が、直列共振回路２５の共振
周波数と同じ周波数に固定されて、直列共振回路２５の
共振周波数で高周波インバータ３９のＦＥＴ３９ａがス
イッチングされるようになると、方形波である高周波イ
ンバータ３９の交流出力のうち、波形成分として最も多
くエネルギを持つ基本波の部分から、高周波トランス４
５の二次側に電力が伝達されることになるので、高周波
トランス４５の一次側から二次側に高効率で電力が伝達
されるようになる。

【０１２２】ところで、上記のようにして直列共振回路
２５の共振が開始され、それに合わせて、高周波インバ
ータ３９のＦＥＴ３９ａのスイッチング信号周波数が直
列共振回路２５の共振周波数と同じ周波数に調整された
後に、誘導加熱装置１の使用場所の温度環境が変化する
と、直列共振回路２５の共振コンデンサ４３の特性が変
化して、次のようなことが起こる。

【０１２３】即ち、共振コンデンサ４３の特性変化の影
響で直列共振回路２５の共振周波数が変化して、直列共
振回路２５の変化後の共振周波数と同じ高周波トランス
４５の二次側に流れる交流電流の周波数と、変化前の共
振周波数に予め合致させている高周波インバータ３９の
ＦＥＴ３９ａのスイッチング信号周波数との間に差が生
じる。

【０１２４】すると、方形波である高周波インバータ３
９の交流出力の基本周波数が直列共振回路２５の変化後
の共振周波数との間に差を持つことになって、トランス
の一次側のインピーダンスが大きくなるため、高周波ト
ランス４５の一次側から二次側に伝達される電力が非常
に低くなり、二次側に接続されている直列共振回路２５
に流れる電流が小さくなってしまう。

【０１２５】そして、共振周波数の変化に伴って生じた
直列共振回路２５の共振周波数と、高周波インバータ３
９の交流出力の基本周波数との間に生じる差が、大きけ
れば大きいほど、高周波トランス４５の一次側のインピ
ーダンスが大きくなって、一次側から伝達される電力に
より高周波トランス４５の二次側の直列共振回路２５に
流れる電流が小さくなり、直列共振回路２５の加温コイ
ル２３に発生する交流磁界が弱くなって、生体内のＤＭ
の加熱温度が下がる。

【０１２６】しかし、高周波トランス４５の二次側の直
列共振回路２５には、変化後の共振周波数と同じ周波数
の交流電流が流れていることから、直列共振回路２５の
インピーダンスは引き続き殆どゼロの状態にあり、高周
波トランス４５は相変わらず理想トランスとして見るこ
とができるので、高周波トランス４５の一次側に流れる
交流電流の周波数は、高周波インバータ３９のＦＥＴ３
９ａのスイッチング信号周波数とは無関係に、直列共振
回路２５の変化後の共振周波数と同じ周波数になる。

【０１２７】よって、温度環境の変化により共振コンデ
ンサ４３が特性変化を起こして直列共振回路２５の共振
周波数が変化すると、高周波インバータ３９のＦＥＴ３
９ａのスイッチング信号周波数が共振周波数に合致しな
くなり、直列共振回路２５のインピーダンスが大きくな
って直列共振回路２５を流れる交流電流の値が小さくな
るので、出力電流値測定回路７８によって測定される、
理想トランスとして見ることができる高周波トランス４
５を挟んで直列共振回路２５の反対側にある一次電流も
下がる。

【０１２８】すると、出力電流値測定回路７８によって
測定される高周波トランス４５の一次電流が大きくなる
方向に、電圧制御発振器８７が発信するパルス信号の周
波数がスイープされるように、基準周波数・位相検出部
回路８０で生成される位相基準信号の電圧値が、現在と
は異なる電圧値に更新され、この更新された位相基準信
号の電圧をＬＰＦ８３からのアナログ電圧と比較する位
相エラーアンプ８５の差動増幅出力が変化して、電圧制
御発振器８７が発振するパルス信号の周波数が、変化後
の直列共振回路２５の共振周波数に近づくように増加、
又は、減少される。

【０１２９】そして、電圧制御発振器８７が発振するパ
ルス信号の周波数が増減された結果、高周波インバータ
３９のＦＥＴ３９ａのスイッチング信号周波数が共振周
波数に極めて接近して、直列共振回路２５のインピーダ
ンスが急激に小さくなって直列共振回路２５を流れる交
流電流の値が大きくなり、出力電流値測定回路７８によ
って測定される高周波トランス４５の一次電流の値が増
加すると、基準周波数・位相検出部回路８０で生成され
る位相基準信号の現在の電圧値からの変化量が徐々に減
り、その結果、やがては、電圧制御発振器８７が発振す
るパルス信号の周波数が、直列共振回路２５の変化後の
共振周波数と同じ周波数に収斂する。

【０１３０】そして、基準周波数・位相検出部回路８０
が新たに生成する位相基準信号の電圧値が現在の値に固
定され、この位相基準信号の電圧とＬＰＦ８３からのア
ナログ電圧との差分に応じた、電圧制御発振器８７が発
振するパルス信号の周波数が、直列共振回路２５の変化
後の共振周波数と同じ周波数に、再び固定される。

【０１３１】したがって、共振コンデンサ４３内部の発
熱や配線の発熱等、温度環境の変化により、共振コンデ
ンサ４３が特性変化を起こして直列共振回路２５の共振
周波数が変化しても、それに追従して、ゲートドライバ
４１からＦＥＴ３９ａに供給されるゲート信号の周波数
が変化することから、高周波トランス４５の二次側に流
れる交流電流や直列共振回路２５の加温コイル２３に発
生する交流磁界が一定の値に維持されて、生体内のＤＭ
の加熱温度も一定に保たれることになる。

【０１３２】そして、高周波トランス４５の二次側に流
れる交流電流や直列共振回路２５の加温コイル２３に発
生する交流磁界を一定の値に維持し、生体内のＤＭの加
熱温度を一定に保つために必要となる、高周波トランス
４５の一次側に流れる交流電流の周波数に、ゲートドラ
イバ４１からＦＥＴ３９ａに供給されるゲート信号の周
波数を合致させる操作が、高周波トランス４５の一次側
に接続された制御ユニット４７のＰＬＬ制御部７５にお
いて行われることから、ＰＬＬ制御部７５を設けること
に伴う大型化は、生体の近傍に配置される加温コイル２
３側においては発生しないことになる。

【０１３３】ちなみに、ＤＭの温度上昇が交流磁界の周
波数に比例することから、生体内のＤＭの加熱温度を変
更するには、交流磁界を発生させる加温コイル２３を流
れる、即ち、直列共振回路２５を流れる交流電流の周波
数を変更すればよく、具体的には、共振コンデンサ４３
を異なる容量のものに交換して直列共振回路２５の共振
周波数の設定を変更し、これに合わせて、不図示の調整
用ボリュームの操作等により、位相エラーアンプ８５に
与えられる直列共振回路２５の標準共振周波数に相当す
る基準電圧を調整すればよい。

【０１３４】また、ＤＭの温度上昇が交流磁界の強さに
比例することから、生体内のＤＭの加熱温度を変更する
別の方法としては、加温コイル２３に発生する磁界の強
さを変更すればよく、具体的には、高周波インバータ３
９の入力である昇降圧コンバータ３５の出力電力を、ボ
リューム１５の操作により調整すればよい。

【０１３５】さらに、ＰＤＭ回路部９１のＰＤＭパター
ン生成部９３が不揮発性メモリ９５の格納内容から選択
するパターンを変更させ、これにより、高調波インバー
タ３９のゲートドライバ４１に対して電圧制御発信器８
７からのパルス信号をゲート信号として供給する単位時
間当たりの時間長を、増減することによっても、加温コ
イル２３に発生する交流磁界の強さ、ひいては、生体内
のＤＭの加熱温度を変更することができる。

【０１３６】したがって、加温コイル２３に発生する交
流磁界の強さ、ひいては、生体内のＤＭの加熱温度を変
更するための構成としては、上記した３つの方法のいず
れか１つのみを実現するのに必要なものだけを採用し、
他を省略してもよい。

【０１３７】ちなみに、直列共振回路２５のＱ（直列共
振回路２５の全エネルギに対する損失エネルギの比）を
高くすることで、直列共振回路２５の共振によって高周
波トランス４５の二次側に大きな電流を発生させて、小
さな入力電流でも加温コイル２３に大きな交流磁場を発
生させることができるのは、勿論のことである。

【０１３８】以上のように、本実施形態の誘導加熱装置
１によれば、生体内のＤＭを誘導加熱するための交流磁
界を発生させる加温コイル２３と共振コンデンサ４３に
より構成される直列共振回路２５を高周波トランス４５
の二次側に接続し、その一次側を流れる交流電流の大き
さが、直列共振回路２５の共振周波数に等しい高周波ト
ランス４５の二次側や一次側の交流電流の周波数に、高
調波インバータ３９のＦＥＴ３９ａのスイッチング周波
数が合致した場合に現れるような大きな値となるよう
に、高周波トランス４５の一次側の交流電流の位相と、
高周波インバータ３９の各ＦＥＴ３９ａに対するゲート
ドライバ４１からのゲート信号の位相を、ＰＬＬ制御部
７５により位相比較しつつ両者が合致するように調整す
る構成とした。

【０１３９】このため、筐体３の外部に設けられて治療
を行う患者の生体の近傍に配置する加温コイル２３の大
型化を招くことなく、また、使用感環境下における温度
環境の変化により加熱温度が変化してしまうことを防ぎ
つつ、場所を選ばずに治療できるという誘導加熱の利点
を最大限活かして、正常細胞の生理機能に障害を発生さ
せずに癌細胞等の病巣を選択的に所望の温度で安定して
加熱することができる。

【０１４０】尚、本実施形態では生体内の病巣に投与す
る磁性流体として、デキストランと金属磁性体又は金属
化合物磁性体との複合体を有効成分として含有するＤＭ
を用いる場合について説明したが、デキストランの誘導
体と磁性酸化鉄との複合体からなる水性ゾルや、多糖類
又はその誘導体と磁性金属酸化物との複合体からなる水
性ゾルを、生体内の病巣に投与する磁性流体として用い
てもよい。

【実施例】

【０１４１】発明の実施の形態において説明した誘導加
熱装置１を用いた各実験例の実施条件は、以下の通りで
ある。

【０１４２】まず、生体中のＤＭを実際に加熱する臨床
試験と同等のコンディションを成立させて評価実験を行
うために、生体の代わりとなる擬似生体（寒天ファント
ム）をＤＭと加温コイル２３との間に介在させる必要が
あるのか否かを確認する目的で、次の実験例１〜実験例
４を行った。

【０１４３】［実験例１］まず、加温コイル２３に対す
る相対位置を示す座標として、加温コイル２３の中心軸
方向をＺ、この中心軸方向と直交する加温コイル２３の
半径方向をＸ、これらＸ，Ｚの両方向と直交する加温コ
イル２３の半径方向をＹとし、Ｘ，Ｙの両方向について
は加温コイル２３の中心軸上を座標値＝０、Ｚ方向につ
いては、加温コイル２３の中心軸上であって、その中心
軸上における加温コイル２３の一方の端部箇所を座標値
＝０と定義する。

【０１４４】尚、以下の説明において、座標値（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）の値は全てｍｍを示すものとし、Ｘ≧０，Ｙ≧
０，Ｚ≧０、座標値Ｚについては、加温コイル２３の外
側に向かう方向を正方向とする。

【０１４５】その上で、加温コイル２３の内部を筒状の
寒天ファントムで埋め、この寒天ファントム内であって
座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，０）の箇所に、バル
ーンに充填したＤＭ（濃度＝２８Ｆｅ ｍｇ／ｍＬ）を
配置して、直列共振回路２５の共振周波数ｆがｆ＝２９
９ｋＨｚ、加温コイル２３に発生する磁場強度ＢがＢ＝
５．２ｍＴである誘導加熱装置１を用い、ＤＭを誘導加
熱させた。

【０１４６】その結果得られた対誘導加熱時間のＤＭ温
度上昇特性は、図５のグラフにおける実線で示す内容で
あった。

【０１４７】［実験例２］加温コイル２３の内部から寒
天ファントムを除去し、その他の条件を実験例１と全く
同じにした上で、ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対
誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性は、図５のグラフにお
ける点線で示す内容であった。

【０１４８】［実験例３］直列共振回路２５の共振周波
数ｆがｆ＝４１８ｋＨｚである誘導加熱装置１を用い、
その他の条件を実験例１と全く同じにした上で、ＤＭを
誘導加熱させた結果得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度
上昇特性は、図６のグラフにおける実線で示す内容であ
った。

【０１４９】［実験例４］加温コイル２３の内部から寒
天ファントムを除去し、その他の条件を実験例３と全く
同じにした上で、ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対
誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性は、図６のグラフにお
ける点線で示す内容であった。

【０１５０】以上のとおり、実験例１と実験例２とでは
概ね同様の結果が得られ、また、直列共振回路２５の共
振周波数ｆを変えて行った実験例３と実験例４とでも、
概ね同様の結果が得られたことから、実験例１〜実験例
４の結果から、直列共振回路２５の共振周波数ｆに拘わ
らず、ＤＭと加温コイル２３との間に擬似生体（寒天フ
ァントム）を介在させなくても（勿論介在させてもよい
が）、生体中のＤＭを実際に加熱する臨床試験と同等の
コンディションを成立させて、評価実験を行えることが
判った。

【０１５１】次に、加温コイル２３に対するＤＭの位置
関係が、ＤＭの温度上昇特性に如何なる影響を及ぼすか
を確認するために、次の実験例５〜実験例８を行った。

【０１５２】［実験例５］バルーンに充填したＤＭの配
置を、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，１５，０）の箇所
とし、その他の条件を実験例２と全く同じにした上で、
ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対誘導加熱時間のＤ
Ｍ温度上昇特性は、図７のグラフにおける短い点線で示
す内容であった。

【０１５３】［実験例６］バルーンに充填したＤＭの配
置を、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，３０，０）の箇所
とし、その他の条件を実験例２や実験例５と全く同じに
した上で、ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対誘導加
熱時間のＤＭ温度上昇特性は、図７のグラフにおける長
い点線で示す内容であった。

【０１５４】尚、図７のグラフにおける実線は、実験例
２により得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性で
ある。

【０１５５】ちなみに、以上の実験例５や実験例６で
は、Ｙ軸方向におけるＤＭの位置のみを、実験例２にお
けるＤＭの位置に対して変えたが、加温コイル２３の半
径方向である点ではＹ軸とＸ軸とは同じであることか
ら、Ｘ軸方向におけるＤＭの位置のみを、実験例２にお
けるＤＭの位置に対して変えても、実験例５や実験例６
と同様の結果が得られるものと思われる。

【０１５６】したがって、以上の実験例２、実験例５、
及び、実験例６の結果から、加温コイル２３の半径方向
においてＤＭの位置が変わっても、ＤＭの温度上昇特性
には殆ど影響がないことが判った。

【０１５７】［実験例７］バルーンに充填したＤＭの配
置を、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，３０）の箇所
とし、その他の条件を実験例４と全く同じにした上で、
ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対誘導加熱時間のＤ
Ｍ温度上昇特性は、図８のグラフにおける短い点線で示
す内容であった。

【０１５８】［実験例８］バルーンに充填したＤＭの配
置を、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，４５）の箇所
とし、その他の条件を実験例４や実験例７と全く同じに
した上で、ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対誘導加
熱時間のＤＭ温度上昇特性は、図８のグラフにおける長
い点線で示す内容であった。

【０１５９】尚、図８のグラフにおける実線は、実験例
４により得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性で
ある。

【０１６０】以上の実験例４、実験例７、及び、実験例
８の結果から、加温コイル２３の中心軸方向においてＤ
Ｍの位置が変わると、加温コイル２３から離れれば離れ
るほど、ＤＭの温度上昇特性が相対的には低下すること
が判った。

【０１６１】但し、少なくとも座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝
（０，０，０）〜（０，０，４５）の範囲では、ＤＭが
温度上昇する傾向が明らかに見られることから、加温コ
イル２３の中心軸方向においてＤＭの位置が変わっても
ＤＭは誘導加熱され、後は、ＤＭを目的の温度に加熱し
それを必要時間持続させるために、ＰＤＭ回路部９１等
を用いて単位時間当たりのＤＭの誘導加熱時間の長短を
調整すれば足りることが判った。

【０１６２】次に、加温コイル２３に発生する磁場強度
が、ＤＭの温度上昇特性に如何なる影響を及ぼすかを確
認するために、次の実験例９〜実験例１４を行った。

【０１６３】［実験例９］加温コイル２３に発生する磁
場強度ＢをＢ＝１．３ｍＴとし、その他の条件を実験例
２と全く同じにした上で、ＤＭを誘導加熱させた結果得
られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性は、図９のグ
ラフにおける短い点線で示す内容であった。

【０１６４】［実験例１０］加温コイル２３に発生する
磁場強度ＢをＢ＝２．６ｍＴとし、その他の条件を実験
例２や実験例９と全く同じにした上で、ＤＭを誘導加熱
させた結果得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性
は、図９グラフにおける長い点線で示す内容であった。

【０１６５】［実験例１１］加温コイル２３に発生する
磁場強度ＢをＢ＝３．９ｍＴとし、その他の条件を実験
例２、実験例９、及び、実験例１０と全く同じにした上
で、ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対誘導加熱時間
のＤＭ温度上昇特性は、図９グラフにおける一点鎖線で
示す内容であった。

【０１６６】尚、図９のグラフにおける実線は、実験例
２により得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性で
ある。

【０１６７】［実験例１２］加温コイル２３に発生する
磁場強度ＢをＢ＝１．３ｍＴとし、その他の条件を実験
例４と全く同じにした上で、ＤＭを誘導加熱させた結果
得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性は、図１０
のグラフにおける短い点線で示す内容であった。

【０１６８】［実験例１３］加温コイル２３に発生する
磁場強度ＢをＢ＝２．６ｍＴとし、その他の条件を実験
例４や実験例１２と全く同じにした上で、ＤＭを誘導加
熱させた結果得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特
性は、図１０グラフにおける長い点線で示す内容であっ
た。

【０１６９】［実験例１４］加温コイル２３に発生する
磁場強度ＢをＢ＝３．９ｍＴとし、その他の条件を実験
例４、実験例１２、及び、実験例１３と全く同じにした
上で、ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対誘導加熱時
間のＤＭ温度上昇特性は、図１０グラフにおける一点鎖
線で示す内容であった。

【０１７０】尚、図１０のグラフにおける実線は、実験
例４により得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性
である。

【０１７１】以上の実験例２、実験例４、及び、実験例
９〜実験例１４の結果から、直列共振回路２５の共振周
波数ｆに拘わらず、加温コイル２３に発生する磁場強度
Ｂが変わると、磁場強度Ｂが低ければ低いほど、ＤＭの
温度上昇特性が相対的には低下することが判った。

【０１７２】但し、少なくとも磁場強度ＢをＢ＝１．３
ｍＴとした場合を除けば、ＤＭが温度上昇する傾向が明
らかに見られることから、加温コイル２３に発生する磁
場強度Ｂが変わっても、少なくとも磁場強度ＢがＢ＝
２．６ｍＴ以上であれば、直列共振回路２５の共振周波
数ｆに拘わらずＤＭは誘導加熱され、後は、ＤＭを目的
の温度に加熱しそれを必要時間持続させるために、ＰＤ
Ｍ回路部９１等を用いて単位時間当たりのＤＭの誘導加
熱時間の長短を調整すれば足りることが判った。

【０１７３】次に、直列共振回路２５の共振周波数ｆ
が、ＤＭの温度上昇特性に如何なる影響を及ぼすかを確
認するために、次の実験例１５〜実験例１７を行った。

【０１７４】［実験例１５］直列共振回路２５の共振周
波数ｆがｆ＝１２９ｋＨｚである誘導加熱装置１を用
い、その他の条件を実験例１や実験例３と全く同じにし
た上で、ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対誘導加熱
時間のＤＭ温度上昇特性は、図１１のグラフにおける実
線で示す内容であった。

【０１７５】［実験例１６］直列共振回路２５の共振周
波数ｆがｆ＝５１１ｋＨｚである誘導加熱装置１を用
い、その他の条件を実験例１、実験例３、及び、実験例
１５と全く同じにした上で、ＤＭを誘導加熱させた結果
得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性は、図１１
のグラフにおける一点鎖線で示す内容であった。

【０１７６】［実験例１７］直列共振回路２５の共振周
波数ｆがｆ＝６０４ｋＨｚである誘導加熱装置１を用
い、その他の条件を実験例１、実験例３、実験例１５、
並びに、実験例１６と全く同じにした上で、ＤＭを誘導
加熱させた結果得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇
特性は、図１１のグラフにおける二点鎖線で示す内容で
あった。

【０１７７】尚、図１１のグラフにおける短い点線は、
実験例１により得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇
特性であり、また、図１１のグラフにおける長い点線
は、実験例３により得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度
上昇特性である。

【０１７８】以上の実験例１、実験例３、及び、実験例
１５〜実験例１７の結果から、直列共振回路２５の共振
周波数ｆが変わると、共振周波数ｆが低ければ低いほ
ど、ＤＭの温度上昇特性が相対的には低下することが判
った。

【０１７９】但し、少なくとも直列共振回路２５の共振
周波数ｆがｆ＝１２９〜６０４ｋＨｚの範囲では、ＤＭ
が温度上昇する傾向が明らかに見られることから、直列
共振回路２５の共振周波数ｆが変わっても、少なくとも
ｆ＝１２９〜６０４ｋＨｚの範囲ではＤＭは誘導加熱さ
れ、後は、ＤＭを目的の温度に加熱しそれを必要時間持
続させるために、ＰＤＭ回路部９１等を用いて単位時間
当たりのＤＭの誘導加熱時間の長短を調整すれば足りる
ことが判った。

【０１８０】次に、加熱コイル２３の形状が、ＤＭの温
度上昇特性に如何なる影響を及ぼすかを確認するため
に、次の実験例１８〜実験例２５を行った。

【０１８１】尚、次の実験例１８〜実験例２５では、加
温コイル２３として図１２に示すパン型コイルを用い
た。

【０１８２】［実験例１８］加温コイル２３をパン型コ
イルに変えて、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，１
５）の箇所に、バルーンに充填したＤＭ（濃度＝２８Ｆ
ｅ ｍｇ／ｍＬ）を配置し、直列共振回路２５の共振周
波数ｆがｆ＝２６６ｋＨｚ、加温コイル２３に発生する
磁場強度ＢがＢ＝５．２ｍＴである誘導加熱装置１を用
いて、ＤＭを誘導加熱させた。

【０１８３】その結果得られた対誘導加熱時間のＤＭ温
度上昇特性は、図１３のグラフにおける実線で示す内容
であった。

【０１８４】［実験例１９］バルーンに充填したＤＭの
配置を、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，３０）の箇
所とし、その他の条件を実験例１８と全く同じにした上
で、ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対誘導加熱時間
のＤＭ温度上昇特性は、図１３のグラフにおける短い点
線で示す内容であった。

【０１８５】［実験例２０］バルーンに充填したＤＭの
配置を、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，４５）の箇
所とし、その他の条件を実験例１８や実験例１９と全く
同じにした上で、ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対
誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性は、図１３のグラフに
おける長い点線で示す内容であった。

【０１８６】［実験例２１］バルーンに充填したＤＭの
配置を、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，６０）の箇
所とし、その他の条件を実験例１８、実験例１９、及
び、実験例２０と全く同じにした上で、ＤＭを誘導加熱
させた結果得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性
は、図１３のグラフにおける一点鎖線で示す内容であっ
た。

【０１８７】以上の実験例１８〜２１の結果から、加温
コイル２３の中心軸方向においてＤＭの位置が変わる
と、加温コイル２３から離れれば離れるほど、ＤＭの温
度上昇特性が相対的には低下することが判った。

【０１８８】但し、少なくとも座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝
（０，０，１５）〜（０，０，６０）の範囲では、ＤＭ
が温度上昇する傾向が明らかに見られることから、加温
コイル２３の中心軸方向においてＤＭの位置が変わって
もＤＭは誘導加熱され、後は、ＤＭを目的の温度に加熱
しそれを必要時間持続させるために、ＰＤＭ回路部９１
等を用いて単位時間当たりのＤＭの誘導加熱時間の長短
を調整すれば足りることが判った。

【０１８９】［実験例２２］加温コイル２３をパン型コ
イルに変えて、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，１
５）の箇所に、バルーンに充填したＤＭ（濃度＝２８Ｆ
ｅ ｍｇ／ｍＬ）を配置し、直列共振回路２５の共振周
波数ｆがｆ＝３７８ｋＨｚ、加温コイル２３に発生する
磁場強度ＢがＢ＝５．２ｍＴである誘導加熱装置１を用
いて、ＤＭを誘導加熱させた。

【０１９０】その結果得られた対誘導加熱時間のＤＭ温
度上昇特性は、図１４のグラフにおける実線で示す内容
であった。

【０１９１】［実験例２３］バルーンに充填したＤＭの
配置を、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，１５，１５）の
箇所とし、その他の条件を実験例２２と全く同じにした
上で、ＤＭを誘導加熱させた結果得られた対誘導加熱時
間のＤＭ温度上昇特性は、図１４のグラフにおける短い
点線で示す内容であった。

【０１９２】［実験例２４］バルーンに充填したＤＭの
配置を、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，３０，１５）の
箇所とし、その他の条件を実験例２２や実験例２３と全
く同じにした上で、ＤＭを誘導加熱させた結果得られた
対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性は、図１３のグラフ
における長い点線で示す内容であった。

【０１９３】［実験例２５］バルーンに充填したＤＭの
配置を、座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，４５，１５）の
箇所とし、その他の条件を実験例２２、実験例２３、及
び、実験例２４と全く同じにした上で、ＤＭを誘導加熱
させた結果得られた対誘導加熱時間のＤＭ温度上昇特性
は、図１４のグラフにおける一点鎖線で示す内容であっ
た。

【０１９４】ちなみに、以上の実験例２２〜２５では、
Ｙ軸方向におけるＤＭの位置のみを変化させたが、加温
コイル２３の半径方向である点ではＹ軸とＸ軸とは同じ
であることから、Ｘ軸方向におけるＤＭの位置のみを変
化させても、実験例２２〜２５と同様の結果が得られる
ものと思われる。

【０１９５】したがって、以上の実験例２２〜２５の結
果から、加温コイル２３の半径方向においてＤＭの位置
が変わると、加温コイル２３の中心軸上から離れれば離
れるほど、ＤＭの温度上昇特性が相対的には低下するこ
とが判った。

【０１９６】但し、少なくとも座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝
（０，０，１５）〜（０，４５，１５）の範囲では、Ｄ
Ｍが温度上昇する傾向が明らかに見られることから、加
温コイル２３の中心軸方向においてＤＭの位置が変わっ
てもＤＭは誘導加熱され、後は、ＤＭを目的の温度に加
熱しそれを必要時間持続させるために、ＰＤＭ回路部９
１等を用いて単位時間当たりのＤＭの誘導加熱時間の長
短を調整すれば足りることが判った。

【０１９７】尚、図１５に、以上の実験例で用いた、図
２に示すソレノイド型の加温コイル２３の、直列共振回
路２５の共振周波数ｆ毎に異なる詳細なスペックを示
し、同様に、図１６に、図２に示すソレノイド型の加温
コイル２３を有する誘導加熱装置１の、直列共振回路２
５の共振周波数ｆ毎に異なる詳細なスペックを示す。

【０１９８】また、図１７に、以上の実験例で用いた、
図１２に示すパン型の加温コイル２３の、直列共振回路
２５の共振周波数ｆがｆ＝３７８ｋＨｚである場合の詳
細なスペックを示し、同様に、図１８に、図１２に示す
パン型の加温コイル２３を有する誘導加熱装置１の詳細
なスペックを示す。

【０１９９】ちなみに、これら図１５乃至図１８の各図
において示した数値は、いずれも、実効値である。

【０２００】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載した
本発明の生体用誘導加熱方法によれば、正常細胞の生理
機能に障害を発生させずに癌細胞等の病巣を選択的に所
望の温度で安定して加熱し壊死に導くという命題を、生
体の近傍に配置する直列共振回路の少なくとも加温コイ
ルから分離されるトランスの一次側の要素側において解
決させて、その解決のために必要な操作を、生体の近傍
に配置する直列共振回路の少なくとも加温コイル側にて
行わずに済むようにし、以て、場所を選ばずに治療でき
るという誘導加熱の利点を損ねずに、正常細胞の生理機
能に障害を発生させずに病巣を選択的に加熱し壊死に導
くことができる。

【０２０１】尚、請求項２に記載した本発明の生体用誘
導加熱方法によれば、請求項１に記載した本発明の生体
用誘導加熱方法において、スイッチング信号の周波数
を、直列共振回路における共振が開始された後の、トラ
ンスの一次側に流れる交流電流の周波数に合致させる操
作を、トランスの一次側に流れる交流電流と位相が合致
するようにスイッチング信号の位相を調整することで実
現することができる。

【０２０２】また、請求項３に記載した本発明の生体用
誘導加熱方法によれば、請求項２に記載した本発明の生
体用誘導加熱方法において、トランスの一次側に流れる
交流電流と位相が合致するようにスイッチング信号の位
相を調整する操作を、フェーズロックドループ回路を用
いて実現することができる。

【０２０３】また、請求項４に記載した本発明の生体用
誘導加熱方法によれば、請求項１、２又は３に記載した
本発明の生体用誘導加熱方法において、場所を選ばずに
治療できるという誘導加熱の利点を最大限活かしつつ、
正常細胞の生理機能に障害が発生せず、かつ、病巣を壊
死させるのに極めて適した理想的な温度で安定して、生
体内の病巣に投与した磁性流体を選択的に加熱させるこ
とができる。

【０２０４】さらに、請求項５に記載した本発明の生体
用誘導加熱装置によれば、正常細胞の生理機能に障害を
発生させずに癌細胞等の病巣を選択的に所望の温度で安
定して加熱し壊死に導くという命題を、トランスの一次
側の要素を収容する本体内に設ける周波数差検出手段と
スイッチング周波数補正手段とにより解決させて、生体
内の磁性流体を生体外から誘導加熱させるために生体の
近傍に配置する必要のある、直列共振回路の少なくとも
加温コイルを含む要素側に、周波数差検出手段やスイッ
チング周波数補正手段を設けずに済むようにし、以て、
生体の近傍に配置する要素側の大型化を防いで、場所を
選ばずに治療できるという誘導加熱の利点を損ねずに、
正常細胞の生理機能に障害を発生させずに病巣を選択的
に加熱し壊死に導くことができる。

【０２０５】また、請求項６に記載した本発明の生体用
誘導加熱装置によれば、請求項５に記載した本発明の生
体用誘導加熱装置において、直列共振回路における共振
が開始された後の、トランスの一次側に流れる交流電流
の周波数とスイッチング信号の周波数との差に応じた物
理量の、周波数差検出手段による検出を、両者の位相差
に応じた値の検出として実現でき、また、直列共振回路
における共振が開始された後の、トランスの一次側に流
れる交流電流の周波数に合致するようなスイッチング信
号の周波数の補正を、トランスの一次側に流れる交流電
流の位相に合致するようなスイッチング信号の位相調整
として、スイッチング周波数補正手段が実現できるよう
にして、周波数差検出手段やスイッチング周波数補正手
段を一般的なディスクリート回路により容易に構成する
ことができる。

【０２０６】さらに、請求項７に記載した本発明の生体
用誘導加熱装置によれば、請求項６に記載した本発明の
生体用誘導加熱装置において、フェーズロックドループ
回路を用いて周波数差検出手段やスイッチング周波数補
正手段を極めて容易に実現することができる。

【０２０７】また、請求項８に記載した本発明の生体用
誘導加熱装置によれば、請求項５、６又は７に記載した
本発明の生体用誘導加熱装置において、直列共振回路に
おける共振が開始された後の、半導体スイッチング素子
のスイッチング信号とトランスの一次側に流れる交流電
流との周波数の差に応じた物理量の周波数差検出手段に
よる検出と、その物理量に応じて、直列共振回路におけ
る共振が開始された後のトランスの一次側に流れる交流
電流の周波数に合致するようにスイッチング周波数補正
手段が行う、スイッチング信号の周波数の補正とによ
り、場所を選ばずに治療できるという誘導加熱の利点を
最大限活かしつつ、正常細胞の生理機能に障害が発生せ
ず、かつ、病巣を壊死させるのに極めて適した理想的な
温度で安定して、生体内の病巣に投与した磁性流体を選
択的に加熱させることができる。

【０２０８】さらに、請求項９に記載した本発明の生体
用誘導加熱方法又は生体用誘導加熱装置によれば、請求
項４記載の生体用誘導加熱方法又は請求項８記載の生体
用誘導加熱装置において、多糖類又はその誘導体と磁性
金属酸化物との複合体からなる水性ゾルによって、生体
内の病巣に投与する磁性流体を構成することができる。

【０２０９】また、請求項１０に記載した本発明の生体
用誘導加熱方法又は生体用誘導加熱装置によれば、請求
項４記載の生体用誘導加熱方法又は請求項８記載の生体
用誘導加熱装置において、デキストラン又はその誘導体
と磁性酸化鉄との複合体からなる水性ゾルによって、生
体内の病巣に投与する磁性流体を構成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る生体用誘導加熱装置
の概略構成を示す正面図である。

【図２】図１の加温コイルの一例としてのソレノイド型
コイルの説明図である。

【図３】図１の筐体内に収容された装置回路の概要を示
す回路図である。

【図４】図２のパルス密度変調パターン生成部が選択、
設定する時間長によって高周波インバータから高周波ト
ランスに対する交流電力の出力が制限される状況を模式
的に示す説明図である。

【図５】擬似生体として寒天ファントムを用いた場合と
用いない場合との誘導加熱時間に対するデキストランマ
グネタイトの温度上昇特性の相関を示すグラフである。

【図６】擬似生体として寒天ファントムを用いた場合と
用いない場合との誘導加熱時間に対するデキストランマ
グネタイトの温度上昇特性の相関を示すグラフである。

【図７】図２の加温コイルの半径方向に位置を変化させ
た場合の誘導加熱時間に対するデキストランマグネタイ
トの温度上昇特性の相関を示すグラフである。

【図８】図２の加温コイルの中心軸方向に位置を変化さ
せた場合の誘導加熱時間に対するデキストランマグネタ
イトの温度上昇特性の相関を示すグラフである。

【図９】図２の加温コイルに発生する磁場強度を変化さ
せた場合の誘導加熱時間に対するデキストランマグネタ
イトの温度上昇特性の相関を示すグラフである。

【図１０】図２の加温コイルに発生する磁場強度を変化
させた場合の誘導加熱時間に対するデキストランマグネ
タイトの温度上昇特性の相関を示すグラフである。

【図１１】図３の直列共振回路の共振周波数を変化させ
た場合の誘導加熱時間に対するデキストランマグネタイ
トの温度上昇特性の相関を示すグラフである。

【図１２】図１の加温コイルの他の一例としてのパン型
コイルの説明図である。

【図１３】図１２の加温コイルの中心軸方向に位置を変
化させた場合の誘導加熱時間に対するデキストランマグ
ネタイトの温度上昇特性の相関を示すグラフである。

【図１４】図１２の加温コイルの半径方向に位置を変化
させた場合の誘導加熱時間に対するデキストランマグネ
タイトの温度上昇特性の相関を示すグラフである。

【図１５】図２の加温コイルの共振周波数毎に異なる詳
細なスペックを示す説明図である。

【図１６】図２の加温コイルを有する誘導加熱装置の共
振周波数毎に異なる詳細なスペックを示す説明図であ
る。

【図１７】図１２の加温コイルの共振周波数毎に異なる
詳細なスペックを示す説明図である。

【図１８】図１２の加温コイルを有する誘導加熱装置の
共振周波数毎に異なる詳細なスペックを示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 生体用誘導加熱装置 ３ 筐体（本体） ２３ 加温コイル ２５ 直列共振回路 ３９ 高周波インバータ（インバータ） ３９ａ パワーＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素
子） ４３ 共振コンデンサ ４５ 高周波トランス（トランス） ７７ フェーズロックドループ回路部（周波数差検出手
段） ７８ 出力電流値測定回路（周波数差検出手段） ７９ 出力電流整形回路（周波数差検出手段） ８０ 基準周波数・位相検出部回路（周波数差検出手
段） ８１ 位相比較器（周波数差検出手段） ８３ ローパスフィルタ（周波数差検出手段） ８５ 位相エラーアンプ（周波数差検出手段、スイッチ
ング周波数補正手段） ８７ 電圧制御発振器（スイッチング周波数補正手段） ９１ パルス密度変調回路部９１（スイッチング周波数
補正手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 6/10 ３１１ Ａ６１Ｂ 17/39 (72)発明者 五十嵐 功一 石川県小松市白江町ネ117番地 小松パワ ートロン株式会社内 (72)発明者 長江 英夫 愛知県春日井市東野町２−８−７ (72)発明者 寺井 健二 石川県金沢市玉川町１番５号 三谷産業株 式会社内 (72)発明者 田澤 賢次 富山県射水郡小杉町南太閤山７丁目18番地 (72)発明者 長野 勇 石川県金沢市長坂台17番30号 Ｆターム(参考） 3K059 AA02 AA07 AA16 AB14 AB28 AC07 AC12 AC14 AD02 AD10 AD15 AD40 BD01 CD03 CD40 CD72 CD73 4C053 LL01 LL02 LL18 4C060 KK50 MM24 4C106 AA03 AA05 BB23 CC03 FF01 FF11 FF12 FF20

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体スイッチング素子からなるインバ
   ータの交流出力を、該インバータに一次側を接続したト
   ランスの二次側に接続されている加温コイルと共振コン
   デンサとの直列共振回路に供給して、前記加温コイルに
   交流磁界を発生させ、該交流磁界により、生体内の病巣
   に投与した磁性流体を生体外から誘導加熱させるに当た
   り、 前記半導体スイッチング素子のスイッチング信号の周波
   数を、前記直列共振回路における共振が開始された後
   の、前記トランスの一次側に流れる交流電流の周波数に
   合致させ、 前記直列共振回路の少なくとも加温コイルを、前記トラ
   ンスの一次側の要素から分離して前記生体の近傍に配置
   するようにした、 ことを特徴とする生体用誘導加熱方法。
2. 【請求項２】 前記トランスの一次側に流れる交流電流
   と位相が合致するように前記スイッチング信号の位相を
   調整することで、該スイッチング信号の周波数を、前記
   トランスの一次側に流れる交流電流の、前記直列共振回
   路の共振周波数の変化に伴って変化した後の周波数に、
   合致させるようにした請求項１記載の生体用誘導加熱方
   法。
3. 【請求項３】 前記スイッチング信号の位相調整を、フ
   ェーズロックドループ回路を用いて行うようにした請求
   項２記載の生体用誘導加熱方法。
4. 【請求項４】 前記直列共振回路の共振周波数を、生体
   外からの前記磁性流体の誘導加熱を行う環境下において
   １２９ＫＨｚ以上６０４ＫＨｚ以下となるようにした請
   求項１、２又は３記載の生体用誘導加熱方法。
5. 【請求項５】 生体内の病巣に投与した磁性流体を生体
   外から誘導加熱させる際に用いられ、半導体スイッチン
   グ素子からなるインバータの交流出力を、該インバータ
   に一次側を接続したトランスの二次側に接続されている
   加温コイルと共振コンデンサとの直列共振回路に供給し
   て、前記磁性流体の誘導加熱用の交流磁界を前記加温コ
   イルに発生させる生体用誘導加熱装置であって、 前記直列共振回路における共振が開始された後の、前記
   半導体スイッチング素子のスイッチング信号と前記トラ
   ンスの一次側に流れる交流電流との、周波数の差に応じ
   た物理量を検出する周波数差検出手段と、 前記周波数差検出手段が検出した物理量に応じて、前記
   スイッチング信号の周波数を、前記トランスの一次側に
   流れる交流電流の周波数に合致するように補正するスイ
   ッチング周波数補正手段とを備えており、 少なくとも前記トランスの一次側の要素は本体内に収容
   されていると共に、 前記直列共振回路の少なくとも加温コイルは前記本体の
   外部に配置されている、 ことを特徴とする生体用誘導加熱装置。
6. 【請求項６】 前記周波数差検出手段は、前記トランス
   の一次側に流れる交流電流と前記スイッチング信号との
   位相差に応じた値を前記物理量として検出し、前記スイ
   ッチング周波数補正手段は、前記トランスの一次側に流
   れる交流電流と前記スイッチング信号との位相差に応じ
   た値に応じて、前記トランスの一次側に流れる交流電流
   と位相が合致するように前記スイッチング信号の位相を
   調整することで、該スイッチング信号の周波数を、前記
   トランスの一次側に流れる交流電流の、前記直列共振回
   路における共振が開始された後の周波数に合致するよう
   に補正する請求項５記載の生体用誘導加熱装置。
7. 【請求項７】 前記周波数差検出手段及び前記スイッチ
   ング周波数補正手段はフェーズロックドループ回路を用
   いて構成されている請求項６記載の生体用誘導加熱装
   置。
8. 【請求項８】 前記直列共振回路は、生体外からの前記
   磁性流体の誘導加熱を行う環境下における共振周波数が
   １２９ＫＨｚ以上６０４ＫＨｚ以下となるように構成さ
   れている請求項５、６又は７記載の生体用誘導加熱装
   置。
9. 【請求項９】 前記磁性流体は、多糖類又はその誘導体
   と磁性金属酸化物との複合体からなる水性ゾルである請
   求項４記載の生体用誘導加熱方法又は請求項８記載の生
   体用誘導加熱装置。
10. 【請求項１０】 前記磁性流体は、デキストラン又はそ
    の誘導体と磁性酸化鉄との複合体からなる水性ゾルであ
    る請求項４記載の生体用誘導加熱方法又は請求項８記載
    の生体用誘導加熱装置。