JP2011156033A

JP2011156033A - 磁束照射装置

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Publication number: JP2011156033A
Application number: JP2010018459A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Itagaki; 一也板垣; Natsuki Asari; 七津樹浅利
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2011-08-18

Abstract

【課題】小型で強い磁界を発生させ、より深い部分での加熱治療が可能な磁束照射装置を提供すること。
【解決手段】所定のギャップＧで対向して配置される磁束照射部１４，５４を各々有する一対の軟磁性のコア４，５と、少なくとも一方の前記コアに巻回され、通電されることにより前記磁束照射部１４，５４間で高周波磁界を生じさせるコイル６と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟磁性のコアを有する磁束照射装置に関する。

コイルに高周波電流を流すことで磁界を発生させ、比較的磁界の強い領域に配置された感磁発熱体が発熱することにより、癌細胞などを壊死させる温熱治療機器が知られている。

このような温熱治療機器を用いた治療において、より深部に所在する癌細胞を壊死させるために、大電力にするなどの対策が考えられる。また、複数のコイルを並列して配置することで、感磁発熱体における磁界を強くする技術が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、従来の磁束照射装置では、磁界を強くしようとすると、装置の大型化を招いてしまう。又、患部が体表面より深い位置だと十分な磁界を照射できない問題があった。

特開２００３−２０５０４０号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、小型で強い磁界を発生させ、より深い部分での加熱治療が可能な磁束照射装置を提供することを目的としている。又、２対のコイルをほぼ１８０度対向させることにより磁束を狙った患部に当て易くなり、患部が深い場合でも高い発熱効果を安定的に得ることを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る磁束照射装置は、
所定のギャップで対向して配置される磁束照射部を各々有する一対の軟磁性のコアと、
少なくとも一方の前記コアに巻回され、通電されることにより前記磁束照射部間で高周波磁界を生じさせるコイルと、を有する。

コアに巻回されたコイルに高周波電流を流すことで、磁束照射部同士の間で磁束密度が高く、強い高周波磁界が発生する。強い高周波磁界中に感磁発熱体を配置することにより、効率的に感磁発熱体が発熱し、この熱によって癌細胞などを壊死させることができる。効率的に強い磁界を発生させるため、電力を下げることができ、また、装置を小型化することができる。

また、磁束照射部同士の間で磁束密度が高く、強い高周波磁界が発生するために、有効なギャップの距離を長く確保することができる。したがって、より深い部分での加熱治療が可能になる。

好ましくは、前記コアを相互に連結して磁路を形成する磁路形成部材をさらに有する。磁路形成部材に磁力線が集中することにより、磁束照射部間での磁束密度がさらに高くなる。

好ましくは、前記磁路形成部材には、前記磁路が複数形成されている。好ましくは、前記磁路が前記コア間の周囲を囲んでいる。磁路がコア間の周囲を囲うように配置されるために、高周波ノイズが磁束照射装置から放出されることを防止することができる。

好ましくは、前記磁路形成部材は、軟磁性体で構成してあり、それぞれの前記コアを支持するコア支持部と、前記コア支持部同士を連結する連結部とを有する。

好ましくは、前記コアから前記連結部までの距離は、前記ギャップの１／２以上、さらに好ましくは、前記ギャップと同等以上である。コアから連結部までの距離が近いと、磁束照射部から連結部へ向かう磁力線が生じ、磁束照射部間で生じる直線状の磁力線が減るおそれがある。コアから連結部までの距離をある程度確保することで、磁束照射部間に生じる磁束密度を向上させることができる。

好ましくは、前記ギャップの距離は、５ｃｍ以上である。ギャップの距離を所定以上にすることにより、体表から十分に深い患部に感磁発熱体を配置することができる。

好ましくは、前記ギャップを調整可能に、前記コア支持部が前記連結部に沿って移動可能である。ギャップ長を調整可能になるため、治療すべき対象の大きさに合わせてギャップを設定することができる。このため、磁束照射部同士の間に発生する高周波磁界を、治療すべき対象の大きさにおける最大限の強さで発生させることができる。

好ましくは、前記コアから前記連結部までの距離を調整可能に、前記コアが前記コア支持部に沿って移動可能である。すなわち、コア支持部の移動に伴うギャップ長の変化に合わせて、コアがコア支持部に沿って移動する。したがって、ギャップ長が変化しても、コアから連結部までの距離を確保することができ、磁束照射部間での高周波磁界を、治療すべき対象の大きさにおける最大限の強さで発生させることができる。

好ましくは、前記磁束照射部間で磁力線が直線状に照射される磁力線と直交する実効磁力領域の面積は１ｍｍ^２以上である。実効磁力領域の面積を１ｍｍ^２以上にすることにより、一度の照射でより広範囲に感磁発熱体が発熱し、一度の照射でより広範囲の癌細胞を壊死させることができる。

好ましくは、前記実効磁力領域における磁束密度は、周波数ｆが１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下において、０．０１ｍＴ以上１．０Ｔ以下である。周波数ｆが１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下の時、実効磁力領域における磁束密度が０．０１ｍＴ以上１．０Ｔ以下であることにより、磁束照射部間でより安定的に発熱させることが出来る。なお、必要とする磁束密度は発熱体の種類と周波数ｆとの関係で決まる。

図１は、本発明の一実施形態に係る磁束照射装置の概略断面側面図である。図２は、本発明の他の実施形態に係る磁束照射装置の概略断面側面図である。図３は、本発明の他の実施形態に係る磁束照射装置の概略断面側面図である。図４は、比較例における磁束照射装置の概略断面側面図である。

第１実施形態
図１に示すように、本実施形態に係る磁束照射装置２は、コア４，５と、コイル６と、高周波電源１２と、磁路形成部材２０を有している。磁路形成部材２０は、コア支持部８と、連結部１０とを有している。

コア４，５、コア支持部８、連結部１０に磁路が形成されるように、コア４，５、コア支持部８、連結部１０が配置される。具体的には、以下に述べる。

図１に示すように、コア４，５の磁束照射部１４，５４がギャップＧを有して対向し、コア４，５の軸心２４が略一致するようにコア４，５が配置される。コア４，５は略円柱形状をしており、直径は３０ｍｍ、軸心２４方向の長さは２０ｍｍであることが好ましい。コア４，５の横断面は、略円形であっても良いし、略矩形であっても良い。ギャップＧは、０以上、好ましくは１０ｃｍ以上である。また、ギャップＧの上限は、特に限定されないが、３０ｃｍでも良い。

一方のコア４の周囲には、軸心２４を周回するようにコイル６が巻回されている。コイル６の材質は特に限定されないが、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ａｇ等を用いることが好ましい。コイル６の内径はコア４，５の＋１ｍｍ以下のクリアランス、ワイヤー幅は１０ｍｍ以下、ワイヤー厚みは２ｍｍ以下であることが好ましい。また、コイル６の巻き数Ｎは、１５０ｔｓ以下であることが好ましい。

図１に示すように、磁束照射装置２は、コア４，５を相互に連結する磁路形成部材２０（コア支持部８＋連結部１０）を有している。コア４，５は、軸心２４に直交する方向（方向Ｄ）へ移動可能にコア支持部８，８に配置されている。コア支持部８の形状は特に限定されないが、軸心２４に略直交する方向に長い形状をしていることが好ましい。

コア支持部８のコア４，５が配置される側とは反対側の端部８ａは、コア支持部８，８が軸心２４方向（方向Ｔ）に沿って移動可能に連結部１０に配置されている。連結部１０の形状は特に限定されないが、軸心２４に沿う方向に長い形状をしていることが好ましい。

コア４，５の連結部１０側の端部４ａ，５ａから連結部１０コア４，５側の端部１０ａまでの距離Ｌは、上述したように調整可能になっている。図１に示す距離Ｌは、ギャップＧより大きくなっている。好ましくは、距離Ｌは、１／２Ｇ以上である。

図１に示すコア４，５および磁路形成部材２０は、コイル６に通電したときに発生する磁路を構成する軟磁性体であり、低損失のフェライトを用いることが好ましい。コア４，５および磁路形成部材２０の材質は、透磁率μが３００Ｈ／ｍ以上であることが好ましい。さらに好ましくは、コア４，５および磁路形成部材２０の透磁率μは２０００Ｈ／ｍである。コア４，５および磁路形成部材２０の透磁率は、同程度であっても良いし、異なっていても良い。コア４，５および磁路形成部材２０の材質は、フェライトに限定されず、アモルファス、センダスト等の軟磁性体を用いても良い。

コイル６は、交流電圧２００Ｖ、交流電流６００Ａの高周波電源１２に電気的に接続されている。高周波電源１２の周波数は、２ｋＨｚ以上であることが好ましい。より好ましくは、高周波電源１２の周波数は、２００ｋＨｚ以上である。

図１に示す高周波電源１２がＯＮされ、コイル６に高周波電流が流れることにより、磁束照射部１４，５４同士の間には、図１に示すように磁束３４が高密度で発生する。

磁束照射部１４，５４間には、感磁発熱体１８が配置される。感磁発熱体１８は１／２Ｇ付近に配置されても良い。感磁発熱体１８は、体内に挿入可能な形状をしており、例えば粉体などの形態が採用され、カテーテル等により患者の体内に挿入される。感磁発熱体１８は、患者の患部付近に配置される。感磁発熱体１８の材質は、磁束３４の照射により発熱し、所定温度に達すると磁性を失い、それ以上温度が上昇しないように調整されていることが好ましい。このような特性を実現するには、たとえばＴｃが４３℃のフェライトが好ましい。温度の過上昇を防止することで、癌細胞だけでなく、患者の正常細胞まで壊死させてしまうことを防止できる。所定温度とは、好ましくは、４２〜４３度である。

磁束照射部１４，５４間で磁力線が直線状に照射される磁力線と直交する実効磁力領域の面積Ｓ（不図示）は１ｍｍ^２以上であることが好ましい。また、実効磁力領域の面積Ｓにおける磁束密度は、周波数ｆが１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下であれば０．０１ｍＴ以上１．０Ｔ以下であることが好ましく、より好ましくは、実効磁力領域の面積Ｓにおける磁束密度は５ｍＴ以上である。

本実施形態では、コア４に巻回されたコイル６に高周波電流を流すことで、磁束照射部１４，５４同士の間で磁束密度が高く、強い高周波磁界が発生する。強い高周波磁界中に感磁発熱体１８を配置することにより、効率的に感磁発熱体１８が発熱し、この熱によって癌細胞などを壊死させることができる。効率的に強い磁界を発生させるため、電力を下げることができ、また、装置を小型化することができる。

また、磁束照射部１４，５４同士の間で磁束密度が高く、強い高周波磁界が発生するために、有効なギャップＧの距離を長く確保することができる。したがって、５ｃｍ以上のより深い部分での加熱治療が可能になる。

また、磁路形成部材２０に磁力線が集中することにより、磁束照射部１４間での磁束密度がさらに高くなる。

また、コア４，５から連結部１０までの距離Ｌをある程度確保することで、磁束照射部１４，５４間に生じる磁束密度を向上させることができる。

また、ギャップＧの距離を５ｃｍ以上に設定することにより、体表から５ｃｍ以上深い患部に感磁発熱体１８を配置することができる。

また、ギャップＧを調整可能になるため、治療すべき対象の大きさに合わせてギャップＧを設定することができる。このため、磁束照射部１４，５４同士の間に発生する高周波磁界を、治療すべき対象の大きさにおける最大限の強さで発生させることができる。

さらに、コア支持部８の移動に伴うギャップＧの変化に合わせて、コア４，５がコア支持部８に沿って移動する。したがって、ギャップＧが変化しても、コア４，５から連結部１０までの距離Ｌを確保することができ、磁束照射部１４，５４間での高周波磁界を、治療すべき対象の大きさにおける最大限の強さで発生させることができる。

なお、本実施形態では、図１に二点鎖線で示すようにコイル１６がコア５の周囲に巻回されるように配置されても良い。この場合には、２個のコア４，５の周囲に軸心２４を周回するようにコイル６，１６が巻回される。コイル６，１６と高周波電源１２は、電気的に接続されている。

コイル６，１６に高周波電流が流れることにより、磁束照射部１４，５４同士の間には、図１に示すように磁束３４が高密度で発生する。この時、コイル６，１６は同相になるように電気的に接続され、コア４，５に巻回されている。コイル６，１６の巻き数Ｎと電流値Ｉの積Ｎ・Ｉはコイル６，１６相互間で一定でも良いが、異ならせても良い。

このように、同軸上に２個のコイル６，１６を配置すれば、低電力で高い磁束密度を発生させ、強い高周波磁界を発生させることができので、容易に感磁発熱体１８を発熱させることができる。

第２実施形態
本実施形態は、図２に示すように、磁路形成部材が配置されないこと以外は、図１に示す第１実施形態と同様であり、重複する説明は省略する。

図２に示すように、本実施形態に係る磁束照射装置２２は、コア４，５と、コイル６と、高周波電源１２を有している。

図２に示すように、コア４，５の磁束照射部１４，５４がギャップＧを有して対向し、コア４，５の軸心２４が略一致するようにコア４，５が配置される。磁束照射部１４，５４間には、感磁発熱体１８が配置される。また、一方のコア４の周囲に軸心２４を周回するようにコイル６が巻回されている。

本実施形態では、簡単な構成で感磁発熱体１８を発熱させることができる。

また、本実施形態ではさらに、図２に二点鎖線で示すコイル１６をコア５の周囲に巻回されるように配置しても良い。この場合には、図２に示すように、２個のコア４，５の周囲に軸心２４を周回するようにコイル６，１６が巻回される。コイル６，１６と高周波電源１２は、電気的に接続されている。

コイル６，１６に高周波電流が流れることにより、磁束照射部１４，５４同士の間には、図１に示すように磁束３４が高密度で発生する。この時、コイル６，１６は同相になるように電気的に接続され、コア４，５に巻回されている。

このように、同軸上に２個のコイル６，１６を配置する場合には、低電力で高い磁束密度を発生させ、強い高周波磁界を発生させることができる。

第３実施形態
本実施形態は、図３に示す以外は、図１に示す第１実施形態と同様なので、重複する説明は省略する。

図３に示すように、本実施形態に係る磁束照射装置３２は、コア４，５と、コイル６と、高周波電源１２と、磁路形成部材３０を有している。

図３に示すように、磁路形成部材３０は、コア４，５間の周囲を囲うように配置されている。磁路形成部材３０は、コア４，５の軸心２４上に軟磁性体のコア固定部３３を有している。コア固定部３３は、コア４，５を固定すると共に、磁路形成部材３０を通る磁路を構成する。

本実施形態では、磁路がコア４，５間の周囲を囲うように配置されるために、高周波ノイズが磁束照射装置３２から放出されることを防止することができる。

また、本実施形態では、図３に二点鎖線で示すコイル１６をコア５の周囲に巻回するように配置しても良い。この場合には、図３に示すように、２個のコア４，５の周囲に軸心２４を周回するようにコイル６，１６が巻回される。コイル６，１６と高周波電源１２は、電気的に接続されている。

コイル６，１６に高周波電流が流れることにより、磁束照射部１４，５４同士の間には、図３に示すように磁束３４が高密度で発生する。

このように、同軸上に２個のコイル６，１６を配置すれば、低電力で高い磁束密度を発生させることができる。

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１
図１に示すように、コア４，５をギャップＧ＝３０ｃｍの間隔で配置した。コア４の磁束照射部１４から感磁発熱体１８までの距離を５ｃｍとした。コア４，５の形状は円柱状であり、直径は３０ｍｍとし、断面積を７０７ｍｍ^２とした。コア４，５の軸心方向の長さは２０ｍｍとした。そして、コア４，５の周囲にソレノイドコイル６を配置した。コア４，５の材質は、汎用Ｍｎ−Ｚｎフェライトとし、コア支持部８の材質はコア４，５と同様とし、連結部１０の材質はコア４，５と同様とした。また、ソレノイドコイル６の材質はＣｕとし、ソレノイドコイル６の巻き数Ｎは１００ｔｓとした。感磁発熱体１８としては、Ｔｃが４２℃の（感温）フェライト材粉末を用いた。平均粒径１００μｍとした。

このような構成を有する磁束照射装置２に対し、高周波電源１２をＯＮにし、起磁力が一つのコイルに対して１２００ＡＴとなるように、総電力３．０ｋＶＡの高周波電流（周波数１８０ｋＨｚ）を流して、図１に示す磁束３４を発生させた。

次に、この磁束照射装置について、感磁発熱体１８の温度が約４２度まで達するように高周波磁界を発生させ、以下に述べる各パラメータを測定した。

感磁発熱体１８の温度は、高周波磁界を発生させた結果測定される温度であり、温度計により直接測定した。また、感磁発熱体１８の温度が４２度に達するのに要した電力を測定した。

次に、実効磁力領域の面積Ｓの測定を行った。なお、磁力線が直線状に照射される磁力線と直交する実効磁力領域の面積Ｓは、発熱体の温度分布を測定することにより求めた。

次に、磁束照射部１４から５ｃｍの位置で磁束密度の測定を行った。磁束密度を測定するために、磁束を感知するピックアップコイルを、上述した実効磁力領域内に配置し、電圧計で測定した。

上述したパラメータ（感磁発熱体温度、総電力、コアの断面積、実効磁力領域の面積Ｓ、磁束密度、磁束照射部１４から感磁発熱体１８までの距離）を比較した結果を、以下に表１に示す。

実施例２
実施例２では、図１に示す一方のコア４のみの周囲にソレノイドコイル６を配置した以外は、実施例１と同様にして磁束照射装置を製造し、同様な測定を行った。結果を表１に示す。

実施例３
実施例３では、図３に示すように、コア４，５の周囲を囲うようにして磁路形成部材３０を配置した以外は、実施例１と同様にして磁束照射装置を製造し、同様な測定を行った。結果を表１に示す。

実施例４
実施例４では、図３に示す一方のコア４のみの周囲にソレノイドコイル６を配置した（コア５の周囲には、ソレノイドコイルを配置しなかった）以外は、実施例３と同様にして磁束照射装置を製造し、同様な測定を行った。結果を表１に示す。

実施例５
実施例５では、図１に示す磁路形成部材２０を配置しない以外は、実施例１と同様にして磁束照射装置を製造し、同様な測定を行った。結果を表１に示す。

実施例６
実施例６では、図１に示す一方のコア４のみの周囲にソレノイドコイル６を配置した（コア５の周囲には、ソレノイドコイルを配置しなかった）以外は、実施例５と同様にして磁束照射装置を製造し、同様な測定を行った。結果を表１に示す。

比較例１
図４に示すように、比較例１では、コア４４を一個で構成し、図１に示すコア支持部８および連結部１０を配置しない以外は、実施例１と同様にして磁束照射装置を製造し、同様な測定を行った。結果を表１に示す。

表１に示す実験データから、比較例１に比べ、実施例１〜実施例６において、少ない電力で、効果的な実効磁力領域の面積Ｓおよび磁束密度を得ることができた。また、表１に示すように、特に、実施例１から実施例４が、他の実施例に比較して、消費電力が低く、実効磁力領域の面積Ｓおよび磁束密度の値が大きいことが確認された。

２，２２，３２・・・磁束照射装置
４，５・・・コア
６，１６・・・コイル
８・・・コア支持部
１０・・・連結部
１２・・・高周波電源
１４，５４・・・磁束照射部
１８・・・感磁発熱体
２０・・・磁路形成部材

Claims

所定のギャップで対向して配置される磁束照射部を各々有する一対の軟磁性のコアと、
少なくとも一方の前記コアに巻回され、通電されることにより前記磁束照射部間で高周波磁界を生じさせるコイルと、を有することを特徴とする磁束照射装置。
前記コアを相互に連結して磁路を形成する磁路形成部材をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の磁束照射装置。
前記磁路形成部材には、前記磁路が複数形成されることを特徴とする請求項２に記載の磁束照射装置。
前記磁路が前記コア間の周囲を囲んでいることを特徴とする請求項２または３に記載の磁束照射装置。
前記磁路形成部材は、軟磁性体で構成してあり、
それぞれの前記コアを支持するコア支持部と、
前記コア支持部同士を連結する連結部とを有することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の磁束照射装置。
前記コアから前記連結部までの距離は、前記ギャップの１／２以上であることを特徴とする請求項５に記載の磁束照射装置。
前記ギャップの距離は、５ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の磁束照射装置。
前記ギャップを調整可能に、前記コア支持部が前記連結部に沿って移動可能であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の磁束照射装置。
前記コアから前記連結部までの距離を調整可能に、前記コアが前記コア支持部に沿って移動可能であることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の磁束照射装置。
前記磁束照射部間で磁力線が直線状に照射される磁力線と直交する実効磁力領域の面積は１ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の磁束照射装置。
前記実効磁力領域における磁束密度は、周波数ｆが１０ｋＨｚ以上１０ＭＨｚ以下において、０．０１ｍＴ以上１．０Ｔ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の磁束照射装置。