JP2006061195A - マイクロ波ハイパーサーミア治療器および治療システム - Google Patents

Abstract

【課題】ハイパーサーミア治療を受ける患者の障害となる高温度に長時間耐えなければならない点を解決する。
【解決手段】マイクロ波を発振させる発生部と電源部と制御部とを有し、制御部には、照射時間動作タイマー、間欠動作タイマー、２台目接続端子、及びリモートスイッチを設けたマイクロ波ハイパーサーミア治療器において、２台目接続端子を介して２台接続して、患部の両面から体幹を挟んで同時に使用することにより、重畳された強力なマイクロ波を照射する。その結果、約１分程度で患部の腫瘍温度を約４３℃に達成することができるので、長い治療時間が必要でないために、患者の負担を軽減することができる。また、制御部に、リモートスイッチを２個設けた場合には、その内の１個を患者自身に使用させることにより、緊急停止スイッチとして利用できるので、従来技術のように、温度センサーを体内に挿入する必要が無く、患者の負担を軽減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波を使用したハイパーサーミア（高体温）治療器および治療システムに関するものである。

従来、人体の体温を１度上げることにより、免疫能力が３０％上昇することが知られており、これを利用した各種の温熱治療手段がある。マイクロ波治療器では、非常に弱い出力を使用して、関節炎・慢性関節リュウマチなどの治療目的に使用されている。
また、人体の体温を４３度付近の高体温にすることで、癌腫瘍の壊死を達成することが知られている。この高体温にするためには、各種の手段があるが、その中でも、マイクロ波を照射して加温することが知られている。
具体的には、人体の患部に向かって、２，４５０ＭＨｚのマイクロ波を照射して患部を約４３度付近に約１時間連続加温し、一定周期でこれを繰り返すものである。
特開昭６１−３３６６８号公報

前記マイクロ波ハイパーサーミア技術を改良するものとして、マイクロ波の出力回数を制御する第１の制御手段と、出力レベルを制御する第２の制御手段とを具備するものが公開されている。
この実施例においては、電源周波数に同期してマイクロ波を出力するようにしているので、別に発振器を設ける必要がなく、５０Ｈｚの商用電源の場合は、１秒間に出力されるパルス数が５０個であるので、出力調整ツマミを調整することにより１秒間に１個〜５０個の間でパルス数が変化する。
出力調整ツマミの設定値を大にして行くと、１秒間に出力されるマイクロ波の数が増して行き、またそれに伴って波高値が小さくなって行く。逆に出力調整ツマミの設定値を小にして行くと、１秒間に出力されるマイクロ波の数が減少して行き、またそれに伴って波高値が大きくなって行く。したがって、出力調整ツマミの設定値を小に設定すれば、短時間で大きなエネルギーを生体に印加することができるので、生体の深層部をも加熱することができると記載されている。
また、マイクロ波の出力回数の増加に伴って出力レベルを減少させるように、二個の制御手段で制御するものである。
特開平５−２３４００号公報

また、間歇パルスのマイクロ波と連続パルスのマイクロ波とを交互に出力させ、深部と表面とを加温する技術が公開されている。
この実施例においては、電源周波数に同期してマイクロ波を出力するようにしており、このマイクロ波の出力値の設定は、間歇パルスマイクロ波出力の期間にあっては、パルス状出力の回数とレベル調節により行ない、連続パルスマイクロ波出力の期間にあっては、レベル調節により行なうものである。
そして、間歇パルスマイクロ波の出力期間と連続パルスマイクロ波の出力時間の割合を１対１（＝５秒対５秒）とした場合、間歇パルスマイクロ波の出力時間の５秒間にはパルス幅０．２秒の間歇パルスマイクロ波を５個出力し、そのレベルを５００ワットとし、次の連続パルスマイクロ波の出力時間の５秒間はレベルを１００ワットとするものである。
この従来例においては、間歇パルスの場合の出力エネルギーは、
５００Ｗ × （０．２ｓｅｃ × ５） ＝ ５００Ｊ であり、
連続パルスの場合のエネルギーは、１００Ｗ × ５ｓｅｃ ＝ ５００Ｊ であり、
間歇パルスと連続パルスとの両者の出力エネルギーは同じである。
この出力エネルギーが体内で減衰して患部に届くので、このような出力エネルギーレベルでは、温熱治療はできるといえても、癌腫瘍の壊死を達成することはできない。
特開平８−２０６２４２号公報

さらに、第１の周波数にて第１の電磁波を発振する第１発振手段と、第２の周波数で第２の電磁波を発振する第２発振手段と、第１の電磁波と第２の電磁波とを混合し、同時に出力する混合手段と、前記混合した電磁波を患部に放射して加温する技術が公開されている。
すなわち、周波数の高い電磁波（２４５０ＭＨｚ）と低い電磁波（９１５ＭＨｚ）では組織深達度、つまり組織での減衰率が異なり、低い周波数の電磁波の方が高い周波数の電磁波よりも組織での減衰率が低く遠くまで届くので、これら２つの周波数の電磁波をミキサーで任意の比率で混合し、アンテナ部から前立腺部に放射するものである。
具体的に、２つの電磁波の混合比は、前立腺重量に応じて予め設定しておき、例えば、前立腺重量が２０ｇ未満の場合、２４５０ＭＨｚ：９１５ＭＨｚが９：１であり、トータル出力を５０Ｗとすれば４５Ｗ：５Ｗの割合になる。また、４０〜５０ｇの場合、３：７であり、トータル出力を５０Ｗとすれば、１５Ｗ：３５Ｗの割合になるものである。
特開２００１−２３１８７０号公報

しかし、前記従来技術は、いずれも１台のマイクロ波治療器を使用して、マイクロ波の照射を約１時間連続して照射するものであるから、ハイパーサーミア治療を受ける患者は、約１時間もの長い間、高温度に耐え抜くことが必要であった。

解決しようとする問題点は、ハイパーサーミア治療を受ける患者の障害となる高温度に長時間耐えなければならない点である。

本発明のマイクロ波ハイパーサーミア治療器は、マイクロ波を発振させる発生部と、該発生部を駆動する電源部と、電源部を制御する制御部とを有し、該制御部には、照射時間動作タイマーと間欠動作タイマーと、２台目接続端子とを設け、さらに、リモートコードに接続されたリモートスイッチを設けたことを最も主要な特徴とする。
また、このリモートスイッチは、必要に応じて２個設けることができることを特徴とする。
そして、使用に際しては、マイクロ波ハイパーサーミア治療器を２台目接続端子を介して２台接続し、患部の両面から同時にマイクロ波を照射することを最も主要な特徴とする。また、同様にして、４台接続して、２箇所の患部の両面から挟んで、同時に使用することができる。
さらに、リモートスイッチを２個設けた場合には、その内の１個のリモートスイッチを患者自身の操作に任せることができる。

本発明のマイクロ波ハイパーサーミア治療器は、２台目接続端子を有するため、２台のマイクロ波治療器を接続して使用することができるので、患部の両面から体幹を挟み撃ちすることにより、皮膚の温度上昇を低く抑えながら、患部や体内の腫瘍部内では、重畳された強力なマイクロ波により、短時間で十分な温度上昇が得られ、ハイパーサーミア治療時間を短縮することができる。
また、照射時間動作タイマーと間欠動作タイマーとを有するので、間欠動作タイマーを調節することにより、高出力から低出力まで、目的に応じて調節することができる。
高出力に調節した場合には、２台のマイクロ波治療器を接続して、強力なマイクロ波電力を使用したマイクロ波を重畳して照射することができ、約１分から２分程度で患部の腫瘍温度を約４３℃に達成することができるので、長い治療時間が必要でないために、患者の負担を軽減できるいう利点がある。
低出力に調節した場合には、関節炎・慢性関節リュウマチなど治療目的に、２台のマイクロ波治療器を接続して、患部の両方向からマイクロ波を照射して使用できる。また、４台のマイクロ波治療器を接続して、両手の肘、両足の膝、或いは肘と膝とを同時に治療できる。
さらに、リモートスイッチを２個設けた場合には、その内の１個のリモートスイッチを患者が使用することにより、患者自身が熱く感じた時に緊急停止スイッチとして利用できるので、従来技術のように、患部温度を測定するために、温度センサーを体内に挿入する必要が無く、患者の負担を軽減することができる。

ハイパーサーミア治療を受ける患者の障害となる高温度に長時間耐えなければならない点を改善するという目的を、マイクロ波ハイパーサーミア治療器の制御部に、照射時間動作タイマーと間欠動作タイマーと、２台目接続端子とを設け、さらに、リモートコードに接続されたリモートスイッチを設けるいう簡便な構成で実現した。
また、リモートコードに接続されたリモートスイッチは、必要に応じて２個設けることができる。

なお、マイクロ波加熱には、ステップアップ方式（Ｓｔｅｐ ｕｐ ｍｅｔｈｏｄ）とステップダウン方式（Ｓｔｅｐ ｄｏｗｎ ｍｅｔｈｏｄ）とがある。
前者は段上げ加温とも呼ばれ、次第次第に時間をかけてゆっくりと加温して行く方法であり、後者は段下げ加温とも呼ばれ、急激に加温する方法である。
前記段下げ加温の場合、目的の温度に達するまでに約１０分以上掛けるのに対して、段下げ加温の場合、目的の温度に達するまでに約１分位である。
そして、段上げ加温の場合には、時間が掛かることにより、腫瘍の内部で耐熱酵素ができてしまうことがあることからみて、急激に温度上昇が得られる段下げ加温の方が治療効果からみて望ましいことになる。
以上のマイクロ波加熱２つの方式の説明図を図８に示す。
本発明においては、ステップダウン方式（Ｓｔｅｐ ｄｏｗｎ ｍｅｔｈｏｄ）の段下げ加温を採用するものである。

図１は、本発明マイクロ波ハイパーサーミア治療器の１実施例を示すブロック線図である。図２は、本発明マイクロ波ハイパーサーミア治療器の回路図である。
実施例１で使用する高圧トランスは、１次側入力１００Ｖ、２次側出力４，０００Ｖであり、公知のものを使用する。また、マグネトロンは、周波数２，４５０ＭＨｚ、定格出力７５０Ｗであり、公知のものを使用する。

本発明のマイクロ波ハイパーサーミア治療器本体１は、５本足キャスター２上に設けられた上下機構３の上部に設置した首振り機構４の上に載置されている。
以上の構成を、マイクロ波ハイパーサーミア治療器の正面図として図３に示す。
首振り機構４には、首振りクランプ５が設けられ、マイクロ波ハイパーサーミア治療器本体１を上下左右に動かすことが可能である。この実施例１においては、上下各々３０°まで動かすことが可能である。
以上の構成を、マイクロ波ハイパーサーミア治療器の側面図として図４に示す。

マイクロ波ハイパーサーミア治療器本体１の背面には、ＡＣ電源スイッチ６、照射時間動作タイマー７を設定する操作盤８と、間欠動作タイマー９を設定する操作盤１０、および２台目接続端子１１が設けられている。
そして、マイクロ波ハイパーサーミア治療器本体１の下面には、ＡＣ電源コード１２、およびリモートコードに接続されたリモートスイッチ（動作開始スイッチ、停止スイッチ）１３が設けられている。
以上の構成を、マイクロ波ハイパーサーミア治療器の背面図として図５に示す。
なお、リモートスイッチ１３は、マイクロ波ハイパーサーミア治療器本体１から直接、あるいはリモートコードの途中から分岐して、必要に応じて、２個設けることができる。
２個目のリモートスイッチ１３ａは、患者用の緊急停止スイッチであり、患者に渡して、患者自身が熱いと思った時に押すとマイクロ波の出力が緊急停止するものである。
なお、２個目のリモートスイッチ１３ａは、患者があわてて２回以上スイッチボタンを押しても再び回路が動作開始しないようになっている。リモートスイッチ１３ａは、図５において（１３ａ）と表示している。。
このマイクロ波ハイパーサーミア治療器は、周波数２，４５０ＭＨｚのマイクロ波で、最大出力７５０Ｗであり、従来のマイクロ波治療器よりも、はるかに強力なマイクロ波を出力することが可能である。
そのために、短時間で十分な温度上昇が得られ、約１分程度で、患部の腫瘍温度４３°が達成できる。
本発明のマイクロ波ハイパーサーミア治療器における制御を示すタイミングチャートを図６に示す。

前記マイクロ波ハイパーサーミア治療器の操作方法は、下記のとおりである。
（１）ＡＣ電源コード１２をＡＣ１００Ｖコンセント（容量１５Ａ）に接続する。
（２）マイクロ波ハイパーサーミア治療器の高さ、および角度を目的の位置に合わせる。
（３）ＡＣ電源スイッチ６をＯＮにする（ランプ点灯）。
（４）操作盤８の設定スイッチで、照射時間動作タイマー７の照射時間を設定する。
設定時間は、１分から３０分の間で、１分単位になる。
（５）操作盤１０の設定スイッチで、間欠動作タイマー９の照射時間を設定する。
ここで、間欠動作タイマー９のＯＮ時間とＯＦＦ時間とを順次、独立に設定する。
間欠動作タイマー９のＯＮ時間は、１秒から３０秒の間で、１秒単位になる。
間欠動作タイマー９のＯＦＦ時間は、０秒から５９秒の間で、１秒単位になる。
例えば、照射時間動作タイマー７の設定時間を１０分、間欠動作タイマー９のＯＮ時間を１０秒、ＯＦＦ時間を５秒に設定すると、１０分の間は、１０秒間最大出力で作動して、次の５秒間は完全に休み、それから１０秒間はまた最大出力というサイクルになる。
この設定により、本発明のマイクロ波ハイパーサーミア治療器は、周波数２，４５０ＭＨｚのマイクロ波で、最大出力７５０Ｗの出力を調整することができる。
例えば、ＯＮ時間を３秒、ＯＦＦ時間を３秒に設定した場合の照射エネルギーは、最大出力７５０Ｗのほぼ５０％相当の出力になる。
（６）リモートケーブル先のリモートスイッチ１３を押す。
照射時間動作タイマー７のランプ（赤）が点灯する。以上でマイクロ波照射の動作が開始し、照射時間動作タイマー７で設定した時間の間、間欠動作タイマー９で設定した間隔で間欠照射動作を行う。その間、間欠動作タイマー９のランプ（緑）が点滅する。
（７）照射時間動作タイマー７で設定した時間が経過すると、照射時間動作タイマー７のランプ（赤）および間欠動作タイマー９のランプ（緑）は消灯し、マイクロ波照射を終了する。
（８）なお、途中で、マイクロ波の照射を一時停止する場合は、リモートケーブル先のリモートスイッチ１３を再度押す。
また、リモートスイッチ１３を２個設けた場合には、その内の１個のリモートスイッチ１３ａを患者の渡して、患者自身が操作して、熱く感じた時には緊急停止スイッチとして使用する。

実施例２は、実施例１のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の２台目接続端子１１に接続ケーブル（図示せず。）を接続し、接続ケーブルの他端を２台目のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の２台目接続コネクター１１に接続し、２台を使用して、患部の両面から体幹を挟んで同時に使用する例である。
以上の構成を、本発明マイクロ波ハイパーサーミア治療器２台を同時に使用する模式図として図７に示す。
本発明マイクロ波ハイパーサーミア治療器を２台使用した場合のマイクロ波照射角は、約９０°から１８０°の範囲で、任意に設定できるが、図７においては、体幹を挟んで１８０°で使用している。

前記マイクロ波ハイパーサーミア治療器を接続ケーブル（図示せず。）を介して２台接続し、同時に使用する操作方法は、下記のとおりである。
（１）マイクロ波ハイパーサーミア治療器２台のＡＣ電源コード１２をＡＣ１００Ｖコンセント（容量１５Ａ）に接続する。
（２）マイクロ波ハイパーサーミア治療器２台の高さ、および角度を目的の位置に合わせる。
（３）２台の照射時間動作タイマー７および間欠動作タイマー９を同じ値に設定する。
（４）２台のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の各々の２台目接続端子１１間を接続ケーブル（図示せず。）を介して接続する。
（５）何れか１台のマイクロ波ハイパーサーミア治療器のリモートスイッチ１３を押す。
（６）以下の操作は、マイクロ波ハイパーサーミア治療器１台の操作と同じ操作をする。
また、リモートスイッチ１３を２個設けた場合には、その内の１個のリモートスイッチ１３ａを患者に渡して、患者自身が操作して、熱く感じた時には緊急停止スイッチとして使用することも実施例１と同じである。

さらに、照射時間動作タイマー７および間欠動作タイマー９の設定例、および操作方法を参考のために挙げると、照射時間動作タイマー７の設定値は２分、間欠動作タイマー９のＯＮ時間の設定値は１０秒、ＯＦＦ時間の設定値は５秒である。
そして、操作方法は、７５０Ｗの定格出力で、１０秒間マイクロ波による加温を行い、１０秒後から次の５秒間は加温を休止し、次の１０秒間（最初にリモートスイッチ１３を押した時から１５秒後より２５秒までの時間）は加温というサイクルを自動的に継続する。その間、患者に熱いといわれれば、リモートスイッチ１３で緊急にストップし、５秒間の休止時間で皮膚温度を下げながら、再びリモートスイッチ１３を押し、照射時間動作タイマー７の設定値の時間が満了するまで、再び加温を繰り返す。
また、リモートスイッチ１３ａを患者に渡した場合には、患者が自らリモートスイッチ１３ａにより緊急停止することができる。
さらに、患者の様子を見ながら、より慎重に加温を行いたい場合には、照射時間動作タイマー７の設定値を１分、間欠動作タイマー９のＯＮ時間の設定値を１０秒、ＯＦＦ時間の設定値を０秒に設定し、リモートスイッチ１３を手動で逐一ＯＮ、ＯＦＦ操作を繰り返しなら、最大の出力エネルギーで１０秒間の照射が実現できる。
この設定例における１台の出力エネルギーは、７５０Ｗ × １０ｓｅｃ＝７５００Ｊ
体幹を挟んで２台使用するのであるから、合計の出力エネルギーは、
７５００Ｊ × ２ ＝ １５，０００Ｊ になる。
この計算式は、従来例との比較を、出力エネルギーでもって表したものである。
この出力エネルギーが体内で減衰して患部に届き、患部（癌腫瘍）自体が誘電損失効果による熱エネルギーを発生させ、癌腫瘍を壊死させる。

なお、前記マイクロ波ハイパーサーミア治療器を２台接続して、高出力で、同時に使用する際には、タオル・冷凍パック・薄手の氷嚢、液体循環式冷却パック等の種々の冷却材を患部の皮膚表面に当て、その上からマイクロ波を照射する。
このことにより、万一の皮膚の火傷が避けられ、かつ体内の癌腫瘍部では十分な加温により、癌組織の壊死効果が得られる。

実施例３は、実施例１のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の２台目接続端子１１に接続ケーブル（図示せず。）を接続し、接続ケーブルの他端を２台目のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の２台目接続端子１１に接続し、同様にして、３台目のマイクロ波ハイパーサーミア治療器、および４台目のマイクロ波ハイパーサーミア治療器を直列に接続して、４台を使用して、患部の両面から挟んで同時に使用する例である。
この使用例においては、関節炎・慢性関節リュウマチなどの治療目的に、両手の肘、および両足の膝、或いは肘と膝とに対して同時に使用することができる。

実施例３における照射時間動作タイマー７および間欠動作タイマー９の設定例、および操作方法を参考のために挙げると、照射時間動作タイマー７の設定値は３０分、間欠動作タイマー９のＯＮ時間の設定値は１秒、ＯＦＦ時間の設定値は１５秒である。
この設定例では、１６秒間の平均出力の理論値は、出力４６．８８Ｗと等価になる。
そして、操作方法は、７５０Ｗの定格出力で１秒間マイクロ波による加温を行い、自動的に１５秒間は加温を休止し、次の１秒間は加温というサイクルを３０分間自動的に継続し、患者に熱いといわれればリモートスイッチ１３で緊急にストップしながら、照射時間動作タイマー７の設定値が満了するまで加温を継続的に行なう。
また、患者に緊急停止用のリモートスイッチ１３ａを渡した場合は、患者自らが緊急停止することができることも実施例１および実施例２と同じである。

従来の周波数２，４５０ＭＨｚを使用したマイクロ波ハイパーサーミア治療器においては、５０Ｗの出力のものがほとんどで、５００Ｗを超えるものは知られていない。
その理由は、高出力の電磁波による有害性・危険性、特に火傷の危険性等を考慮したためである。そのために、ゆっくりと時間を掛けて加温するステップアップ方式の段上げ加温で十分効果が出るという考えが常識であった。
本発明は、前記理由が科学的根拠に乏しい誤った常識で、行った者がいなかっただけであり、治療用の短時間の被曝は無害であるとの知見に基づいて、周波数２，４５０ＭＨｚ、７５０Ｗの高出力マイクロ波ハイパーサーミア治療器を開発した。
しかも、２台目接続端子１１を設けたことにより、１台の使用のみならず、複数台の同時使用が可能であり、患部の両面から体幹を挟み撃ちすることにより、皮膚の温度上昇を低く抑えながら、患部や体内の腫瘍部内では、短時間で十分な温度上昇が得られる上に、一度の複数の患部を同時に治療する用途にも適用できるので、用途が広がる。
また、リモートスイッチ１３は、必要に応じて２個設けることができるので、その内の１個を患者に渡して、患者自身が操作して、熱く感じた時には緊急停止スイッチとして使用できるので、患部温度を測定するための温度センサーを体内に挿入する必要を無くすことができる。

実施例１のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の構成を示すブロック線図である。 実施例１のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の回路図である。 実施例１のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の正面図である 実施例１のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の側面図である 実施例１のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の背面図である。 実施例１のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の制御を示すタイミングチャートである。 実施例２のマイクロ波ハイパーサーミア治療器の２台目接続コネクターを介し、２台接続して、患部の両面から体幹を挟んで同時に使用することを示す模式図である。 マイクロ波加熱の２つの加熱方式示す説明図である。

符号の説明

１ マイクロ波ハイパーサーミア治療器本体
２ ５本足キャスター
３ 上下機構
４ 首振り機構
５ 首振りクランプ
６ ＡＣ電源スイッチ
７ 照射時間動作タイマー
８ 照射時間動作タイマー７を設定する操作盤
９ 間欠動作タイマー（アットネーター）
１０ 間欠動作タイマー９を設定する操作盤
１１ ２台目接続端子（リモートコントロール）
１２ ＡＣ電源コード
１３ リモートスイッチ（動作開始スイッチ、停止スイッチ）
１３ａ リモートスイッチ（患者用の緊急停止スイッチ）

Claims (5)

1. マイクロ波を発振させる発生部と、該発生部を駆動する電源部と、電源部を制御する制御部とを有し、
   該制御部には、照射時間動作タイマーと間欠動作タイマーと、２台目接続端子とを設け、
   さらに、リモートコードに接続されたリモートスイッチを設けた
   ことを特徴とするマイクロ波ハイパーサーミア治療器。
2. マイクロ波を発振させる発生部と、該発生部を駆動する電源部と、電源部を制御する制御部とを有し、
   該制御部には、照射時間動作タイマーと間欠動作タイマーと、２台目接続端子とを設け、
   さらに、リモートコードに接続されたリモートスイッチを２個設けた
   ことを特徴とするマイクロ波ハイパーサーミア治療器。
3. マイクロ波を発振させる発生部は、定格出力７５０Ｗ、２，４５０ＭＨｚであることを特徴とする請求項１および請求項２記載のマイクロ波ハイパーサーミア治療器。
4. 請求項１、請求項２および請求項３記載のマイクロ波ハイパーサーミア治療器を２台目接続コネクターを介して２台接続して、患部の両面から体幹を挟んで同時に使用することを特徴とするマイクロ波ハイパーサーミア治療システム。
5. 請求項１、請求項２および請求項３記載のマイクロ波ハイパーサーミア治療器を２台目接続コネクターを介して４台接続して、２箇所の患部の両面から挟んで同時に使用することを特徴とするマイクロ波ハイパーサーミア治療システム。

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