JP2019154867A - マイクロ波治療器及びマイクロ波治療システム - Google Patents

Abstract

【課題】正常細胞には実質的に作用せずに特定細胞のみ実質的に作用する条件のマイクロ波治療器を提供する。【解決手段】マイクロ波発生部マイクロ波発生器１０と、マイクロ波発生部１０によって発生されたマイクロ波を出力するマイクロ波出力部２０と、マイクロ波出力部２０から出力されるマイクロ波の周波数・強度・照射時間の少なくともいずれかを、マイクロ波出力部２０と患者との距離を考慮して、当該患者の治療目的に応じた温度まで治療部位を昇温する条件で制御するマイクロ波制御部３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波治療器及びマイクロ波治療システムに関し、特に、マイクロ電磁波の電場エネルギーによって活性酸素や電解質を加熱し、かつ、マイクロ電磁波の熱エネルギーによってガン細胞を含む特定細胞を壊滅させるマイクロ波治療器及びマイクロ波治療システムに関する。

従来、マイクロ電磁波をガン細胞組織周辺に向け放射することによって、マイナス活性酸素と血液との電界物質が豊富にあるところは全て、加熱の相乗効果が表れ、自己加熱作用でガン細胞等の正常細胞以外の細胞（以下、「特定細胞」と称する。）を容易に壊滅することができるマイクロ波治療器が存在する。

国際公開２００２／０７２１９８号明細書

しかし、特許文献１に開示されているマイクロ波治療器は、マイクロ電磁波として１．０ＧＨｚ〜５ＧＨｚのいずれの周波数帯のものを出力した場合には、正常細胞には実質的に作用せずに特定細胞のみ実質的に作用すると考えられていたが、マイクロ波の周波数・強度・照射時間、マイクロ波発生器と患者との距離などによっては、患者に副作用のような現象が生じる可能性があることが分かった。

そこで、本発明者は、マイクロ電磁波の条件を誠意研究し、正常細胞には実質的に作用せずに特定細胞のみ実質的に作用する条件のマイクロ波治療器を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のマイクロ波治療器は、
マイクロ波発生部マイクロ波発生器（例えば、図１のマイクロ波発生器１０）と、
前記マイクロ波発生部によって発生されたマイクロ波を出力するマイクロ波出力部（例えば、図１のマイクロ波出力部２０）と、
前記マイクロ波出力部から出力されるマイクロ波の周波数・強度・照射時間の少なくともいずれかを、当該マイクロ波出力部と患者との距離を考慮して、当該患者の治療目的に応じた温度まで治療部位を昇温する条件で制御するマイクロ波制御部（例えば、図１のマイクロ波制御部３０）と、
を備える。

一例を示すと、前記マイクロ波制御部は、
前記マイクロ波出力部と患者との距離が約５５ｃｍである場合に、
マイクロ波の周波数を２．０ＧＨｚ〜３．０ＧＨｚ、
マイクロ波の強度を３５０Ｗ〜６００Ｗ、
マイクロ波の照射時間を３分〜２０分、
の範囲となるように制御することが考えられる。

また、上記のマイクロ波治療器は、複数の位置に向けてマイクロ波を出力可能に構成さ
れていてもよい。具体的には、マイクロ波治療器内に、少なくとも、マイクロ波発生器を複数台収容するか、１台のマイクロ波発生器からディストリビュータによってマイクロ波を複数に分けることが考えられる。

さらに、本発明のマイクロ波治療システム（例えば、図２のマイクロ波治療システム２００）は、
上記のマイクロ波治療器と、
前記マイクロ波治療器を移動可能な移動装置（例えば、図２の昇降装置５００及び車輪６００等）と、
を備える。

発明の実施の形態

以下、本発明の実施形態のマイクロ波治療器について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態のマイクロ波治療器１００の模式的な構成を示すブロック図である。図１には、以下説明する、マイクロ波発生器１０と、マイクロ波出力部２０と、マイクロ波制御部３０と、を示している。

マイクロ波治療器１００は、これに限定されるものではないが、正面視でＸＹＺ方向の長さを２０ｃｍ〜７０ｃｍ×２０ｃｍ〜７０ｃｍ×２０ｃｍ〜７０ｃｍの略立方体又は略直方体の形状をしている。マイクロ波治療器１００は、アルミニウム、鋼、樹脂、銅などの各種素材の筐体によって、マイクロ波発振器１０等が覆われる構成とされている。

マイクロ波発生器１０は、マイクロ波制御部３０によって制御される条件で、マイクロ波を発生させるものである。マイクロ波発生器１０は、円筒形の陽極と当該陽極の略中心軸に位置する陰極とを有するマグネトロンなどのような発振器、或いは、半導体発振器を備える。この種の発振器は、電場に垂直な磁場をかけることによって発振するので、マイクロ波を発生させることができる。

マイクロ波出力部２０は、マイクロ波発生器１０によって発生されたマイクロ波を、患者に向けて出力するものである。マイクロ波出力部２０は、電磁ホーンなどのように、マイクロ波が出力される開口部と、当該開口部の周辺に位置していてマイクロ波の出力方向を規定する規定部とを備える。マイクロ波出力部２０は、患者の様々な大きさの患部に対応できるように、規定部の条件を可変とすることで、開口部の開口面積又は導波管の長さを適宜変更できるようにしてもよい。

この場合、開口部の開口面積と、導波管の長さと、電源出力とが、後述する一定条件を満たすように適宜選択すればよい。開口面積等の変更は、マイクロ波制御部３０によって行うこともできるし、別途、手動で機械的に行えるようにしてもよい。

マイクロ波制御部３０は、マイクロ波発生器１０によって発生されるマイクロ波、ひいては、マイクロ波出力部２０によって出力されるマイクロ波のうち、その周波数・強度・照射時間の少なくとも一つを制御するものである。また、マイクロ波治療器１００の構成にもよるが、マイクロ波制御部３０は、マイクロ波出力部２０の開口部の開口面積を変更するなどして当該制御を行うことができる。

ここで、ガン細胞は、約４２．５℃の温度で破壊することが知られている。したがって、ガン細胞付近に向けて出力されるマイクロ波によって、ガン細胞付近が約４２．５℃となれば、理論上、その領域内のガン細胞を破壊することが可能となる。このため、マイクロ波制御部３０は、マイクロ波の周波数・強度・照射時間、及び、マイクロ波出力部２０
と患者との距離といった各種パラメータを、マイクロ波を照射したときに、ガン細胞が約４２．５℃となる条件で設定すればよい。

一例としては、マイクロ波制御部３０は、以下説明するように、マイクロ波の周波数を例えば２．０ＧＨｚ〜３．０ＧＨｚ（例えば、２．４５ＧＨｚ）、マイクロ波の強度を３５０Ｗ〜６００Ｗ（例えば、４４０Ｗ）、マイクロ波の照射時間を部位の大きさの多少にもよるが、３分〜２０分（例えば、７分前後）の範囲となるように制御するとよい。

すなわち、マイクロ波の周波数・強度・照射時間は、ガン細胞が約４２．５℃となる条件で設定すればよいので、そうすると、上記各条件に限定されるものではないが、これらの範囲内で適宜決定することが、マイクロ波出力部２０と患者との距離の観点から好ましいと考えられる。

つまり、例えばマイクロ波の出力を増加させた場合には、マイクロ波出力部２０と患者との距離を長くすればよいということがいえるが、そうすると、相対的に広い治療スペースを確保しなければならないという欠点がある。

一方、例えば、マイクロ波の出力を減少させた場合には、マイクロ波出力部２０と患者との距離を短くすればよいということがいえるが、様々な体型・恰好・ガン細胞の位置によっては、たとえ患者がマイクロ波治療器１００に接しても効果的でない場合もあるという欠点がある。

そうすると、マイクロ波出力部２０と患者との距離が概ね５０ｃｍ程度を、治療スペースとすることが好適であるということができるので、ガン細胞が約４２．５℃となる条件としては、マイクロ波周波数を２．４５ＧＨｚ程度、マイクロ波照射時間を７分前後、マイクロ波の出力を４４０Ｗ程度とすればよいのである。

マイクロ波出力部２０と患者との距離について付言すると、マイクロ波出力部２０から出力されるマイクロ波の周波数の波長をλとすると、ｎ×λ＋１／２×λ（ｎは整数）となる位置が、マイクロ波の節部分になる。したがって、この位置に患者、より詳しくは、ガン細胞が位置するようにして治療を行えばよいということがいえる。

仮に、マイクロ波の周波数の波長λが１０ｃｍであれば、ｎ×１０ｃｍ＋１／２×１０ｃｍということになるので、ｎ＝４の場合には４５ｃｍ、ｎ＝５の場合には５５ｃｍという具合になる。上記の例のように、マイクロ波周波数を２．４５ＧＨｚとした場合には、波長λは約１２２ｍｍとなるので、ｎ＝４のときにはマイクロ波出力部２０と患者のガン細胞との距離は約５５ｃｍとすればよい。そして、この場合にマイクロ波の出力を４４０Ｗ程度とすれば、患者のガン細胞付近の温度は４２．５℃程度まで昇温することができる。

もっとも、ガン細胞は、患者の体内で点のような小さいものとして存在するよりも、ある程度の大きさの領域に存在することが通常であるので、厳密に、マイクロ波の節となる距離に設定する必要はない。実際には、マイクロ波発生器１０によって発生されるマイクロ波にも個体差があり、厳密に、４４０Ｗのマイクロ波が発赤できるわけではないことも考慮すれば、ガン細胞付近の温度を約４２．５℃まで昇温させるためには、理想的な距離に対して±５％程度の距離の増減は許容される。

また、一般的には、マイクロ波の照射時間に着目すれば、
・患者の年齢が老人のように高いほど或いは小児のように低いほど、体調が優れないほど、
・健康状態が良くないほど、
・ガンの進行具合が悪いほど、
・治療開始からの期間が短いほど、
少なくすべきであるとも考えられる。

この場合には、マイクロ波制御部３０は、マイクロ波の照射時間を既述の例の数値よりも少なくする代わりに、マイクロ波の周波数を高くしたり、マイクロ波の強度を増加したりするといった制御態様も可能である。つまり、マイクロ波の照射時間とマイクロ波の周波数等との間には、トレードオフの関係が成立するので、ガン細胞付近の温度を約４２．５℃まで昇温させるという条件で、マイクロ波の周波数・強度・照射時間を適宜決定すればよい。

図２は、図１に示すマイクロ波治療器１００を用いたマイクロ波治療システム２００の模式図である。図２に示すように、本実施形態のマイクロ波治療システム２００は、マイクロ波治療器１００と、マイクロ波治療器１００を上下に移動可能な昇降装置５００と、昇降装置５００の可動領域を規定するガイド装置４００と、ガイド装置４００が設置される設置台３００と、設置台３００を搬送可能な車輪６００と、を備えている。

図２に示すように、患者１０００を中心として、その両側にマイクロ波治療システム２００を各々配置させて治療を行う。この際、各マイクロ波治療システム２００は、相互に、それらのマイクロ波出力面を対向させるように配置させる。

なお、ここでは、患者１０００が起立して治療を受けている状態を示しているが、本実施形態のマイクロ波治療システム２００の構成によれば、昇降装置５００を操作することで、マイクロ波治療器１００の位置を変更することができるので、患者１０００は、図示しない椅子に腰を掛けて治療を受けることもできるし、ベッドに横になって治療を受けることもできる。

また、マイクロ波治療器１００間の距離も、設置台３００に車輪６００が取り付けられているため、所望の距離となるように調整可能である。マイクロ波治療器１００間の距離は、各マイクロ波治療器１００内のマイクロ波出力部２０から出力される周波数の波長λに応じて決定すればよい。

なお、マイクロ波治療システム２００の台数は、２台に限定されるものではなく例えば４台としてもよい。この場合には、患者の前後左右に、それぞれ患者側がマイクロ波出力面となるように配置することができる。更には、８台・１６台のようにしてもよい。

マイクロ波治療システム２００の台数は、主として、患者のガン細胞が位置する領域の大きさに応じて決定すればよい。したがって、反対に、１台のマイクロ波治療システム２００のみで治療を行うようにしてもよい。治療に用いるマイクロ波治療システム２００の台数は、患者の病状の進行具合などによって意思が決定すればよい。

要するに、本実施形態のマイクロ波治療システム２００でガン治療を行う場合には、マイクロ波治療器１００（厳密にはマイクロ波出力部２０）と患者との距離を考慮して、患者１０００の体内に存在するガン細胞付近の温度が約４２．５℃程度まで昇温する条件で、マイクロ波制御部３０での制御態様及びマイクロ波治療システム２００と患者との距離を決定すればよい。

また、マイクロ波治療器１００内に、複数台のマイクロ波発生器１０とマイクロ波出力部２０とマイクロ波制御部３０とを収容し、かつ、各マイクロ波発生器１０をその照射面
が同じ向きとなる態様で横並びに配置すれば、例えば、胃ガンと肺ガンというように複数の部位の治療を、患者１０００がベッド等の上に横になりながら治療を受けることが可能となる。

もっとも、複数の部位の治療をするためには、マイクロ波発生器１０とマイクロ波出力部２０とマイクロ波制御部３０との全てを複数台収容しなくとも、少なくともマイクロ波発生器１０を複数台収容するか、或いは、一台のマイクロ波発生器１０をディストリビュータによって複数に分けることも可能である。

さらに、本実施形態では、ガン治療を行う場合を例にマイクロ波治療器１００の説明をしたが、ガン治療のみに治療目的が限定されるものではない。例えば、非細胞性組織の一部であるウイルスＣ型肝炎、Ｂ型肝炎などを治療目的とすることもできる。また、温熱効果が認められる、神経痛、筋肉痛の痛みの緩和、筋肉のこりをほぐす、筋肉の疲れをとる、血行をよくする、胃腸の働きを活発にする、疲労回復など（本明細書においては、これらも治療に含まれることとする）を目的として使用することもできる。

以上をまとめると、本実施形態のマイクロ波治療システム２００は、マイクロ波治療器１００と患者との距離を考慮して、治療目的に応じた温度まで治療部位を昇温する条件で、マイクロ波制御部３０での制御態様及びマイクロ波治療システム２００と患者との距離を決定すればよい。

本発明の実施形態のマイクロ波治療器１００の模式的な構成を示すブロック図である。 図１に示すマイクロ波治療器１００を用いたマイクロ波治療システムの模式図である。

１０ マイクロ波発生器
２０ マイクロ波出力部
３０ マイクロ波制御部
１００ マイクロ波治療器
２００ マイクロ波治療システム
３００ 設置台
４００ ガイド装置
５００ 昇降装置
６００ 車輪

Claims (4)

1. マイクロ波発生部と、
   前記マイクロ波発生部によって発生されたマイクロ波を出力するマイクロ波出力部と、
   前記マイクロ波出力部から出力されるマイクロ波の周波数・強度・照射時間の少なくともいずれかを、当該マイクロ波出力部と患者との距離を考慮して、当該患者の治療目的に応じた温度まで治療部位を昇温する条件で制御するマイクロ波制御部と、
   を備えるマイクロ波治療器。
2. 前記マイクロ波制御部は、
   前記マイクロ波出力部と患者との距離が約５５ｃｍである場合に、
   マイクロ波の周波数を２．０ＧＨｚ〜３．０ＧＨｚ、
   マイクロ波の強度を３５０Ｗ〜６００Ｗ、
   マイクロ波の照射時間を３分〜２０分、
   の範囲となるように制御する、
   請求項１記載のマイクロ波治療器。
3. 複数の位置に向けてマイクロ波を出力可能に構成されている、請求項１記載のマイクロ波治療器。
4. 請求項１記載のマイクロ波治療器と、
   前記マイクロ波治療器を移動可能な移動装置と、
   を備えるマイクロ波治療システム。