JP2003093424A

JP2003093424A - 加温装置

Info

Publication number: JP2003093424A
Application number: JP2001335736A
Authority: JP
Inventors: Isao Shimozaki; 勇生下崎; Akira Takeuchi; 晃竹内; Sachiko Hayashi; 幸子林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-04-02

Abstract

(57)【要約】【課題】全身を加温して癌を治療するハイパーサーミア
療法の全身加温用の装置において、人体の負担を抑えて
深部温度を上昇させ、かつ体温調整を容易にする装置を
提供する。【解決手段】チャンバー（１ａ）の内表面に遠赤外線発
熱体（２）と近赤外線発熱体（３）を第１段〜第ｎ段設
ける。チャンバー（１ａ）の中央部にはベッド（１ｂ）
と冷却液循環パネル（５）を設け、冷却液循環パネル
（５）にチューブ（７）を介して内部の液を循環させる
ポンプ（８）および液を冷却する熱交換器（８）を設け
る。制御装置（１１）はセンサ（１０）によって加温対
象物の温度を検出し、出力変圧器（１２）の出力を制御
して、遠赤外線発熱体（２）と近赤外線発熱体（３）の
熱エネルギ量を調整する。また、加温対象物の表面温度
を直接調整するよう、ポンプ（９）の流量および熱交換
器（８）の放熱量を制御装置（１１）によって制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体の全身を加温
して癌治療、代謝障害、循環器計疾患など様々な傷病を
治療する、高体温療法用装置に関するものである。直腸
温を深部温度とし、チャンバーと呼ばれる加温庫に入れ
て深部温度を約４２℃にまで上昇させて約１時間保持す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ガンは正常組織よりも熱に脆
弱であるという事が知られている。ガン細胞はその急激
な増殖から血管育成が未熟であり、体温上昇における代
謝抗進に際して熱の排出や酸素の供給が不十分なので、
正常組織よりも鬱熱や低酸素障害を引き起こしやすい。
そのため、ガンの治療方法の一つとして、ハイパーサー
ミアという人体を加温する温熱療法が試みられている。
ハイパーサーミアは副作用もなく、長期の入院が不要で
あることからも、今後の治療方法の一つとして研究され
ている。

【０００３】ハイパーサーミアには、腫瘍細胞のみを直
接加温する局所加温装置と、人の体温全体を上昇させる
全身加温装置がある。癌は全身病ともいわれる事から、
進行が進んだ癌には転移の恐れもある。そのため、進行
癌には全身加温が有効と見られている。全身加温におけ
る今までの試みとしては、透析装置を流用し、血液を体
外で循環させながら加温して再び体内に戻すという、体
外循環加温方法があった。また、人体を直接または間接
的に加温する方法として、宇宙服を用いて高温の液体を
循環させる方法、お湯に人体を入れる方法、温風を吹き
つける方法などがあった。中でも遠赤外線などによる輻
射を用いた全身加温は末期癌に対する顕著な治療効果を
示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし人体には恒常性
維持機能があり、体温を一定に保とうとする働きがあ
る。そのため、ただ熱を加えるだけでは皮膚表面の温度
のみが上昇し、深部の中枢温は上昇しないばかりか逆に
低下することもある。局所的に加温して特定部位または
体表の一部の温度を上昇させることは出来ても、中枢温
を広範囲で上昇および制御することはきわめて難しいの
が現状であった。体外循環加温方式は直接深部に熱エネ
ルギが伝わるので中枢温は上がるものの、人体への侵襲
が強く、肉体的負担が大きいので、現在では殆ど用いら
れていない。お湯や温風、マットなどの熱源から人体へ
熱を伝達させて加温する方法は、皮膚表面に境界条件が
生じて熱移送の抵抗となるため、無理に高いエネルギを
付与すれば、心肺機能への負担が増大して圧迫感や苦痛
を生じる。また、火傷の危険を伴う上、生命の限界体温
４３℃を越える恐れもある。そのため、有効な全身加温
による治療は実現できていない

【０００５】一方、遠赤外線を用いた加温は輻射による
熱移送であり、電磁波の形態で空気中を伝播し、人体に
当たって始めて熱に変換され、そこから体内における熱
伝導の形態で深部に効率良く熱を伝える。そのため、全
身加温を実現させる有効な手段として、現在各種の研究
が進んでいる。しかし、遠赤外線加温にも課題はある。
大気も同時に加温し、熱せられた空気層は大きな熱エネ
ルギを保有しているので、チャンバーに入れたままでは
体温を一定に保持する調整が難しい。そのため、４２度
に到達した後はチャンバーから人体を出して断熱性ラッ
プで覆い、そのラップの仕方で体温を調整していたの
で、温度管理に手間と人手がかかるという問題があっ
た。また、実際の治療において全身を加温する際は全身
麻酔が適用され、発汗作用を抑制しながら中枢温を上昇
させやすくしている。麻酔は呼吸抑制を伴うので、適用
できる症状に限界がある。

【０００６】チャンバーの内部の空気温度を上げない為
に、遠赤外線ではなく近赤外線による加温方法も研究さ
れている。遠赤外線よりも深いところで熱に変換され、
空気温度を上昇させる事も少ない。また、空気温度が高
くない事からも体温調整がし易い。しかしエネルギが大
きいので皮下での火傷の恐れがある問題があった。本発
明は、遠赤外線と近赤外線の熱吸収深度の差を利用し、
両者の組合せで輻射効率を向上させ、これらの課題を解
決することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】チャンバーの内部に遠赤
外線発熱体と近赤外線発熱体を設け、遠赤外線で皮膚表
面の直下を早急に加温して皮膚表面からの放熱を抑制し
つつ、近赤外線でそれより深い皮下数ｍｍ程度を加温す
ることで、熱に変換される層を広げ、輻射エネルギを人
体へ効率よく伝達させることを図っている。近赤外線の
可視光線領域などは冷却液で満たした循環槽でフィルタ
リングして、空気層を暖めることなく輻射効率を高め、
心拍上昇や呼吸数増加などの人体負担を低減させること
を図っている。さらに発熱体を幾つかのブロックに分
け、こまやかな発熱量の調節を可能にしている。それら
を実施する装置は、チャンバー（１ａ）の内側へ遠赤外
線発熱体（２）を設け、その外側に近赤外線発熱体
（３）を設け、制御装置（１１）によってそれぞれの発
熱量を調整する輻射加温装置であって、温度センサ（１
０）によって検知された体温、気温、装置表面温度など
から、出力変圧器（１２）の最適な出力を制御装置（１
１）によって算出し、遠赤外線発熱体（２）と近赤外線
発熱体（３）の熱エネルギを調整する。また、冷却液循
環パネル（５）をベッド（１ｂ）の直下に遠赤外線発熱
体（２）と近赤外線発熱体（３）の間に組み込む。冷却
液循環パネル（５）内部の液はポンプ（９）によって循
環され、熱交換器（８）によって冷却される。チャンバ
ー（１ａ）の中心には水平にベッド（１ｂ）を設置し、
人体の全身または腕や足などの一部を置けるように設け
る。本発明は以上の構成からなる輻射加温装置である。

【０００８】

【発明の実施の形態】患者をチャンバー（１ａ）に入れ
てベッド（１ｂ）に横たえ、遠赤外線発熱体（２）と近
赤外線発熱体（３）に電力を供給し始めると、数分後に
は輻射が強まって人体が加温されていく。このとき、遠
赤外線は体表直下に近い皮下０．５ｍｍ程度で急速に熱
に変換され、皮下の真皮層の温度が急上昇する。近赤外
線は遠赤外線より皮下の熱吸収深度が深く、皮下数ｍｍ
程度で熱に変換され、人体のより中心に近い部分を加温
していく。水は、近赤外線以外の可視光線をカットする
ので、大気中の対流や熱伝達を抑えられ、輻射効果をよ
り高める役目も果たす。また、幾つかのブロックに区分
けされて加温するので、特定の部位の体温が高すぎたり
または低すぎたりしないよう調節される。近赤外線はエ
ネルギとしては大きいので、通常皮下の火傷が懸念され
るが、本装置では遠赤外線による熱の膜が真皮下で形成
され、体表からの放熱を促しつつも真皮層からの放熱を
抑えているので、火傷の恐れが少ない必要最小限のエネ
ルギ量で加温する事が可能である。従って、遠赤外線と
近赤外線を本発明のように組合せた加温は、輻射エネル
ギが効率良く人体に伝わるように作用する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す。（イ）図１において、円柱状のチャンバー（１ａ）の
内表面に沿った形で遠赤外線発熱体（２）を上側に第１
段〜第ｎ段設け、下側に近赤外線発熱体（３）および反
射板（４）を第１段〜第ｎ段設ける。遠赤外線を発する
発熱体にはカーボン、炭素繊維等を面状に加工したもの
を用い、近赤外線を発する発熱体にはハロゲン光等を用
い、出力変圧器（１２）を通して電源（１３）から供給
される電力で発熱する。チャンバー（１ａ）内にはマイ
ナスイオン発生器（１４）と加湿器（１５）と換気ファ
ン（２１）を設ける。（ロ）チャンバー（１ａ）の中央部にベッド（１ｂ）
を設置し、冷却液循環パネル（５）をベッド（１ｂ）の
直ぐ下に組み込み、表面に接するように設ける。ベッド
（１ｂ）は弾力性のある素材が網状または格子状に構成
されたもので、図８に示すように、人体の長手方向の幅
を狭くして圧迫を少なくした隙間があいており、血液の
循環を妨げないようにしている。冷却液循環パネル
（５）は透明の樹脂またはビニールのような軟質の材料
で製作され、液が内部をまんべんなく循環するよう隔壁
または窪みを設け、液はチューブ（７）で配管したポン
プ（９）によって循環され、熱交換器（８）によって冷
却される。冷却液循環パネル（５）は第１段〜第ｎ段に
分けられた発熱体に対応するよう設けられており、ブロ
ック毎に液温や流量を調整できる。（ハ）制御装置（１１）は温度センサ（１０）によっ
て体温、気温、発熱体の温度などを検出し、任意の温度
に体温を保持するよう出力変圧器（１２）の出力を最適
に調整して、遠赤外線発熱体（２）と近赤外線発熱体
（３）への電力を調整する。また、ポンプ（９）の流量
および熱交換器（８）の放熱量を調整して、皮膚表面が
熱感を感じないように冷却する。同時に、冷却パッドま
たはファンなどの頭部冷却手段（６）を頭部に組みこ
み、脳の過熱を保護する。（ニ）（イ）〜（ハ）は遠赤外線と近赤外線を一つの
面から同時に放射する事は出来ないが、以下の方法で近
赤外線と遠赤外線の複合加温を人体へ上下同時に施す事
が可能になる。図３において、遠赤外線発熱体を網目状
や格子状に間隔を空けたり、または微細な炭素繊維をす
いて図７のような面状に加工したりすることで近赤外線
が透過するようにし、チャンバー（１ａ）の内側に設
け、その間に近赤外線発熱体（３）を設ける。遠赤外線
発熱体（２）および近赤外線発熱体（３）の発熱量は出
力変圧器（１２）に接続して独立した系統で制御する。
冷却液循環パネル（５）の配管は上下で別々の系統にな
っており、近赤外線によって加温された冷却液を温度調
整できる。これらの構造によって輻射効果を向上させた
加温が可能になる。冷却液循環パネル（５）は近赤外線
発熱体（３）と加温対象物または遠赤外線発熱体（２）
の間に設けられ、空気を加温する波長のフィルタの役目
を果たし、気温上昇を抑制する。本発明は以上の様な構
造で、使用する際は次のようにする。

【００１０】患者をチャンバー（１ａ）の中に入れてベ
ッド（１ｂ）に仰向けまたはうつぶせの状態で横たえ、
温度センサ（１０）を皮膚表面や直腸内部に設ける。所
定の深部体温、皮膚温度および加温時間を制御装置（１
１）で設定して電源（１３）のスイッチを入れる。数分
後には遠赤外線発熱体（２）と近赤外線発熱体（３）か
らの輻射が強まり、人体が加温されていく。この時、マ
イナスイオン発生器（１４）と加湿器（１５）の働きに
より、皮膚表面と空気中のイオンの移動が活発になり、
ゼーベック効果のような電子の移動に伴う熱の移動状態
が生じて、人体の熱の吸収を助ける。加湿器（１５）は
大気中の水分子のイオン化を促進させる役目を持つ。こ
のとき、冷却液循環パネル（５）に循環した冷却液が皮
膚表面を吸熱し、熱感を抑制する。冷却液循環パネル
（５）の冷却液に水を用いると、空気を加温する事が少
ない。また、皮膚表面の熱は、冷却液循環パネル（５）
が吸熱して熱交換器（８）によって大気中に放熱され
る。このことは真皮層以下の体内では加温をするが、空
気に接した皮膚表面は温度上昇が抑えられ、皮膚表面の
熱が急激に上昇する事を防いでいる。熱感は皮膚表面の
温度に関係しており、真皮以下の体温が上がっても皮膚
表面温度が低ければ、人体への負担を抑制でき、心拍数
や血圧の上昇を防ぐことができる。また、熱感が少ない
事は麻酔量を低く抑えられるので、深い麻酔深度による
呼吸抑制が少なく、従来の加温装置では不可能であった
肺ガンの患者に対しても、癌治療を施す事が出来る。冷
却循環パネルを図３のように設けると、近赤外線などの
うち人体に向けて作用する輻射波のみ透過させ、空気を
加温しない。皮膚表面の空気温度上昇は皮膚の熱感につ
ながるので、それらの現象を抑えることができる。ま
た、体温の上昇に伴って心拍が上昇し始めると、刺激と
なって心肺機能への負担が増し、発汗が生じて皮膚温度
が低下することもある。一方、実際の全身加温治療にお
いては、患者の苦痛を和らげて速やかな中枢温度上昇を
図るために麻酔を用いる。ここで、全身加温治療に使用
する麻酔量は、皮膚温度に比例的に依存していることも
知られている。皮膚温度の調整をしながら中枢温度の上
昇を図る加温方法は、刺激を抑制して麻酔量の低減を促
す。体温だけでなく心拍数や血圧の上昇も人が苦痛を訴
える要素となる。放熱と熱産生のバランスのみならず、
生体情報のパラメータを加味して最適な熱エネルギを加
えることで、肉体の負担を極力抑えた加温が可能にな
る。恒常性維持機能がバランスを一時的に崩して中枢温
度が上昇し始めたとき、圧迫感や苦痛は現れやすい。そ
のとき頭部冷却手段（６）によって頭部を一時的に冷却
することで、発熱手段（１）の熱量を下げないままで苦
痛を低減させ、かつ刺激による発汗作用を抑える。脳は
熱に弱い組織であり、患者が熱さや苦痛を訴えるような
状態で頭部を冷却すれば、脳の保護にもなる。ただし、
連続して同じ強さの冷却を施すことは避ける。加温対象
表面が接する雰囲気温度の上昇も、皮膚への刺激につな
がる。加温の継続によって気温が上昇しつづけた場合に
は、換気手段（２１）によって一時的に気温を下げる。
また、加湿手段（１５）で周囲を加湿し、空気中の水分
を飽和状態にして発汗を抑えることも行う。

【００１１】センサで検知された体温が所定の温度に到
達すると、制御装置（１１）で電力を調整して、遠赤外
線発熱体（２）と近赤外線発熱体（３）のエネルギ量を
適宜調整しながら、体温を一定に保持する。発熱体はい
くつかのブロックに別れており、特定の部位が加温しす
ぎるとそのブロックの発熱体のエネルギを弱めたり、ま
た体温が低い部分にのみエネルギを強くしたりと、人体
全体がまんべんなく加温されるように働く。その後、予
めセットされた時間が来ると自動的に発熱体への電力が
停止し、通常の体温に戻っていく。

【００１２】なお、遠赤外線発熱体と近赤外線発熱体は
必要に応じて色々な数での分けかたもできる。また、図
１の遠赤外線と近赤外線の位置は上下逆になってもよ
く、ブロックによって上下の配置が異なるようにしても
よい。図１および３では上下面へ発熱体を設置したが、
左右または斜め方向から放射するように設けてもよい。
さらに人体が横たわるベッド（１ｂ）は近、遠赤外線を
透過させるような透明な浴槽にしてもよく、皮膚表面の
火傷を防ぎつつ精神的な圧迫を軽減することができる。
図６のような構造にすると、本発明の輻射効果を簡易に
確認できる。円柱状耐熱ガラス（１６）の内側に、格子
状にして間隙を樹脂で目張りした円柱状遠赤外線ユニッ
ト（１７）を貼り付け、内部に冷却液（１９）を循環さ
せてその外側から近赤外線ユニット（１８）を設けたも
のである。

【００１３】

【発明の効果】人体の周囲の空気温度および皮膚表面温
度をあまり上げずに体温上昇が行われるので、人体への
負担を抑えた加温ができる。また、大きな熱エネルギが
人体周囲にないので輻射されるエネルギの微少な変化を
人体が感じ取り易い。そのため装置の制御機能による微
細な体温調整が可能であり、患者の体温管理を安全かつ
容易にできる。さらに、エネルギの効果的な輻射によっ
て最小限の輻射エネルギ量ですむので、装置を小型化、
安価にする事が出来、高体温療法の普及を促進させられ
る。高体温療法は抗がん剤を不要または低減させられる
ので、薬剤が及ぼす副作用を最低限に抑えられる他、近
年高騰が著しい保険医療費の引き締めを図ることが出来
る。体温上昇がもたらす生理反応においては様々な生体
理論に応用でき、リュウマチや通風、手術中の感染防
止、手術後の麻酔覚醒時の低体温防止、免疫不全症例等
の治療など新しい物理療法の発達に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】「図５における本発明のＡ−Ａ断面の実施例
（イ）〜（ハ）を示した断面図である。」

【図２】「図５における本発明のＢ−Ｂ断面の実施例
（イ）〜（ハ）を示した断面図である。」

【図３】「図５における本発明のＡ−Ａ断面の実施例
（ニ）を示した断面図である。」

【図４】「図５における本発明のＢ−Ｂ断面の実施例
（ニ）を示した断面図である。」

【図５】「本発明の外観を示した斜視図である。」

【図６】「本発明の応用例を示した断面図である。」

【図７】「遠赤外線発熱体の実施例を示したものであ
る。」

【図８】「加温対象物を支える台の実施例を示したも
のである。」

【符号の説明】

１ａチャンバー１ｂベッド２遠赤外線発熱体３近赤外線発熱体４反射板５冷却液循環パネル６頭部冷却手段７チューブ８熱交換器９ポンプ１０温度センサ１１制御装置１２出力変圧器１３電源１４マイナスイオン発生器１５加湿器１６円柱型耐熱ガラス１７円柱型遠赤外線ユニット１８近赤外線ユニット１９冷却液２０炭素繊維２１換気手段

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ａ６１Ｈ 33/06 Ａ６１Ｈ 33/06 ＤＦＧＰＱＡ６１Ｎ 1/00 Ａ６１Ｎ 1/00 5/06 5/06 Ａ (72)発明者下崎勇生神奈川県横浜市鶴見区下末吉５丁目13番26 号303室 (72)発明者竹内晃東京都杉並区善福寺４丁目24番３号 (72)発明者林幸子大阪府堺市黒土町2339番地の２Ｆターム(参考） 4C053 MM02 MM04 MM08 4C082 PA01 PC10 PE02 PE09 PG03 PG11 PJ01 PJ03 PJ04 PJ05 4C094 AA01 BA16 BA18 CC08 DD02 DD09 DD35 EE13 EE31 EE32 FF02 GG01 4C099 AA04 CA01 CA11 EA02 GA30 JA01 LA13 LA22 PA01 PA04 PA08 TA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加温対象物の全身または一部を加温する加
温装置において、加温対象物を載せる台と、その周囲に
遠赤外線発熱体と近赤外線発熱体とを設け、近赤外線発
熱体に加温方向の反対側へ反射版を設け、加温対象物ま
たは発熱手段の温度あるいは気温を検出する温度計測手
段と、検出された温度に基づいて発熱量の値を調整する
制御手段と、発熱体へ電力を供給する電源を備えたこと
を特徴とする輻射加温装置。
【請求項２】請求項１において、内部に冷媒が循環する
槽を加温対象物が載る台に接してまたは遠赤外線発熱体
と近赤外線発熱体の間に設け、槽は透明で軟質または硬
質な樹脂製であり、槽の内部には隔壁または流路を設
け、槽にチューブと熱交換器と流量ポンプと、冷媒の流
量や温度などを調整する制御装置を設け、加温対象物の
周囲の空気を循環させるファンを設け、マイナスイオン
発生器と加湿手段と頭部冷却手段とを設けたことを特徴
とする輻射加温装置。
【請求項３】請求項２において、遠赤外線発熱体は格子
状または細目状に間隔を空けて面状にしたものであり、
または遠赤外線発熱体は微細な炭素繊維と和紙繊維とを
混ぜて面状にすいたものであり、遠赤外線発熱体の両面
を透明な樹脂で被覆し、加温対象物を載せる台は布、ゴ
ム等の弾力素材または樹脂、金属に弾力素材をコートし
たものを格子状に隙間を空けて組み、その台の周囲を取
り囲むように遠赤外線発熱体を設け、近赤外線発熱体は
加温対象物に向かって遠赤外線発熱体の裏から輻射する
方向に設けたことを特徴とする輻射加温装置。
【請求項４】請求項３において、組合せた発熱体および
槽を第１〜第ｎの複数に分割して加温対象物の周囲に設
けたことを特徴とする輻射加温装置
【請求項５】請求項１〜４の何れか１項において、台の
長手方向の格子は横手方向の格子より幅が広く、横手方
向の格子の間隔は長手方向の格子の間隔より少なくとも
２倍以上を有したことを特徴とする輻射加温装置。