JP2614887B2

JP2614887B2 - 局所加温装置及び局所加温用の立体共振器

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Publication number: JP2614887B2
Application number: JP63034049A
Authority: JP
Inventors: 甚一松田; 和夫加藤
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-02-18
Filing date: 1988-02-18
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: DE68927343D1; JPH01209073A; EP0386246A4; EP0386246B1; US5090423A; DE68927343T2; WO1989007469A1; EP0386246A1

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕立体共振器に高周波エネルギーを供給し、それによっ
て生じる電磁界により被加温体に局所加温を行う局所加
温装置及びその局所加温用立体共振器に関し、導体より
なる空胴内に、空胴の一部を窪ませて又は別個の導体に
より被加温体に電磁界を照射する内部電極を形成させて
立体共振器を構成し、この立体共振器を用いて被加温体
の所望部分の局所加温を行う。これにより、集中度の高
い電界を形成して被加温体を深部まで十分に加温し、所
望局所を集中的に加温することができ、治療に用いると
所望の局所だけ加温されて治療効果を向上させることが
できる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、空胴共振器等の立体共振器に高周波エネル
ギーを供給し、それによって生じる電磁界により局所加
温を行う局所加温装置に関する。

〔従来の技術〕

特定の部分を加温する局所加温は、各種の技術分野で
広く行われている。例えば、医療の分野では、高周波エ
ネルギーを人体の患部に加えて加温し、血行障害，炎症
性疾患，神経痛等の治療を行っている。また、癌組織を
43℃以上に気温すれば癌細胞は死滅することが最近では
分っているので、癌組織部分を局所的に加温する癌治療
法が行われている。

第20図は、癌治療の目的で人体を加温する従来の局所
加温高知の基本構成を示したものである。

一対の平面電極91及び92は、人体80の患部81の部分を
挟むように設置される。この一対の平面電極91及び92に
高周波電源装置93より高周波エネルギーを加えると、平
面電極91及び92の間にある人体組織とともに患部81が加
温される。

この場合、体表面には脂肪層が存在するが、この脂肪
層は電極直下にあって特に加温されやすいので、各平面
電極91及び92の直下に冷却部94及び95が設けられ、冷却
装置96により冷却用の水を循環させるようにする。これ
により、脂肪層が不必要に加温されて人体に悪影響を生
じるのが防止される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の一対の平面電極を用いた局所加温装置では、電
流で加温するため、人体表面の脂肪層のように電気抵抗
の高い組織が電気抵抗の低い組織よりも強く加温され、
電極から離れた人体深部に行く程加温されにくい傾向が
あった。このため、人体の深部迄を十分に加温できない
こと、局所に集中した加温ができにくいこと、長期間加
温すると表面脂肪部分等の正常組織に局所熱傷を起すこ
とがあるという問題があった。

例えば、癌組織を43℃以上加温すれば癌細胞は死滅す
るが、人体深部まで存在する癌細胞を43℃以上に加温し
ようとすると、従来の局所加温装置では平面電極近くの
組織がその限界温度である45℃以上に加温される危険が
あるので、深部にある癌細胞を十分に加温することは出
来ない。このため、従来の局所加温装置では、人体表面
近くに存在する癌しか治療できないというのが現状であ
る。

本発明は、被加温体の深部迄も十分に加温し、かつ所
望の局所を集中的に加温することが出来る局所加温装置
及びこの装置に好適な局所加温用の立体共振器を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

従来の局所加温装置が人体深部迄を十分に加温できな
いのは、電流で加温すると、電流は電極から離れるに従
って拡散するためである。本発明はこの点に着目し、電
界又は電流をその周辺に存在する磁界の働きでその内部
に閉じ込めて拡散しないようにしたものである。以下、
前述の目的を達成するために本発明が採用した手段を、
第１図を参照して各請求項毎に分けて説明する。第１図
は、本発明の局所加温用の立体共振器の基本構成を示し
たものである。

（Ａ）局所加温用の立体共振器（A1）高周波エネルギーを供給し、それによって生じ
る電磁界により被加温体10に局所加温を行う局所加温用
の立体共振器11であって、導体で構成された立体共振器
11の空胴12内に、空胴12の一部を窪ませて、又は空胴内
に別個の導体を突出させて加温用の集中電界を発生する
内部電極13を形成するように構成する（請求項１）。第
１図（ａ）は、内部導体13を空胴12の一部を窪ませて形
成した場合を示し、同図（ｂ）は、導体筒や導体棒等の
導体により内部電極13を形成した場合を示す。

（A2）内部電極13は、相対向させて２個設け、両内部
電極13a,13bの間に被加温体10を挿入する構成とするこ
とができる（請求項２、第２図、なお、第２図について
は実施例の項で説明する、以下の各請求項の第１図以外
の図面についても同様である）。

（A3）立体共振器11の１つの好ましい構成１は、空胴
12を円筒状導体で構成し、その端面15に内部電極13を設
ける構成とすることである（請求項３、第３図）。

（A4）空胴12内に被加温体10を容易に搬入出できるよ
うにするために、空胴12に搬入出口14a,14bを設けるよ
うにする（請求項４、第４図）。

なお、被加温体10全体が空胴12内に入る大きさの場合
には、搬入出口は１個でよい。以下、個数を問題にしな
いときは、単に搬入出口14で表すことにする。

（A5）内部電極13に形成される電界の集中範囲を調整
する場合には、内部電極13の電極面を電界分布可変構造
にする（請求項５、第５図）（A6）内部電極13により形成される電界の集中範囲の
調整は、また空胴12を構成する導体の一部に電界分布を
調整するための電界分布調整孔16を設けることにより実
現することができる（請求項６、第６図）。

（A7）電界の集中範囲の調整は、さらに、空胴12内に
電界分布を調整するための電界調整部材22を設けること
により実現することができる（請求項７、第７図）。

（A8）立体共振器11の共振周波数を調整するために、
空胴12を構成する導体の一部を移動可能構造とする（請
求項８、第８図）。

（A9）内部電極13の電極面と被加温体10の接触を良好
にするためには、導体で構成された内部電極13の少くと
も一方を、その電極面位置を可変構造にする（請求項
９、第９図）。

（A10）内部電極13の電極表面からの放電を防止する
場合には、内部電極13の電極面を絶縁部材24で覆うよう
にする（請求項10、第10図）。

（A11）立体共振器11の共振周波数を可変にする場合
には、空胴12に周波数調整部材21が空胴に12内に挿入可
能に取り付けられる（請求項11、第11図）。

（Ｂ）局所加温装置本発明の局所加温装置を第12図及び第13図を参照して
説明する。

（B1）本発明の局所加温装置は、第12図に示すよう
に、前述の（Ａ）項で説明した局所加温用の各立体共振
器11とこれに高周波エネルギーを供給する高周波電源装
置30によって構成される。10は、被加温体である（請求
項12、第12図）。

（B2）本発明の他の局所加温装置は、第13図に示すよ
うに、（A11）で説明した請求項11の立体共振器11と、
この立体共振器11に高周波エネルギーを供給する高周波
電源装置30と、立体共振器11の共振状態を検出する共振
状態検出手段40と、検出された共振状態に対応して周波
数調整部材21の位置を最良の共振状態が得られる位置に
調整する位置制御手段50により構成される（請求項13、
第13図）。

（B3）立体共振器11の共振状態の設定を可変にする場
合には、高周波電源装置30の発生する高周波エネルギー
の周波数を可変にすることにより実現することができる
（請求項14、第12図，第13図）。

（B4）被加温体10の加温部分以外の部分が加温される
のを確実に防止する場合には、空胴12内に、被加温体10
の加温部分以外に電界が漏洩するのを遮断する遮蔽部材
23を設けるようにする（請求項15、第14図）。

（B5）内部電極13の温度上昇による発熱を防止する場
合には、内部電極13に冷却部材25を設け冷却水を循環さ
せる（請求項16、第15図）。

（B6）内部電極13と被加温体10間の間隙を埋める場合
には、内部電極13と被加温体10との間に低損失の間隙部
材26を挿入する（請求項17、第16図）。

（B7）間隙補填部材26の取付けや位置調整等を容易に
する場合には、空胴12を構成する導体の一部に、導体で
構成された開閉可能な開閉蓋27を有する窓17が設けられ
る（請求項18、第17図）。

（B8）被加温体10の加温方向を可変にする場合には、
被加温体10と立体共振器11を相対的に回転可能にする
（請求項19、第18図）。

〔作用〕

本発明の作用を、各請求項毎に分けて説明する。

（Ａ）局所加温用の立体共振器の作用（A1）請求項１立体共振器11に高周波エネルギーを加え、空胴12内に
共振を生じさせる。これにより、内部電極13と対向する
空胴12の導体との間に、第１図（ｃ）に示すように強力
な電界Ｅが発生するとともに、電界Ｅを取り巻くように
強い磁界Ｈが発生する。この強い磁界Ｈにより磁界Ｅは
拡散しないように閉じ込められ、内部電極13の中心軸に
集中した強い電界を生じる。

これによって、被加温体10の深部まで十分に加温する
ことができる。また、表面の正常組織を熱傷することな
く所望の局所も集中的に加温することができる。

（A2）請求項２（第２図）相対向した２個の内部電極13a,13bを設けることによ
り、電界の集中度を上げ、加温効率を向上させることが
できる。

（A3）請求項３（第３図）空胴12を円筒状導体で構成し、その端面15に内部電極
13を設けるようにすると、良好な共振状態が得られ、電
界強度と集中度が強化され、加温効率を向上させること
ができる。

（A4）請求項４（第４図）空胴12に搬入出口12を設けると、被加温体10の搬入出
が容易となり、作業性が向上する。

（A5）請求項５（第５図）内部電極13の電極面を電界可変構造とすることによ
り、電界の集中範囲を調整することが可能となり、被加
温部分の大きさに対応して加温領域を広げることができ
る。例えば癌の直径が数センチ程度迄の小さいものであ
れば立体共振器11と内部電極13の組合せで旨く加温でき
る。しかし、もっと大きな癌に対してはこのような電界
分布可変構造により電界の集中範囲を広げることによ
り、大きな癌組織全体を良好に加温することができる。

（A6）請求項６（第６図）空胴12の一部に電界分布調整孔16を設けることによ
り、同様に電界の集中範囲を広げて、広い範囲を良好に
加温することができる。

（A7）請求項７（第７図）空胴12内に電界調整部材22を設けることにより、同様
に電界の集中範囲を広げて、広い範囲を良好に加温する
ことができる。

（A8）請求項８（第８図）立体共振器11の共振周波数は空胴12の体積や形状を変
えることにより変化する。空胴12を構成する導体の一部
を移動可能とすることにより、立体共振器11の共振周波
数を調整し、最良の共振状態に持って行くことができ
る。また、逆に共振周波数を最良の共振状態の周波数か
らずらすことにより、出力すなわち加温能力を調整する
ことができる。

（A9）請求項９（第９図）内部電極13の電極面位置を可変構造とすることによ
り、被加温体10の厚みに対応して電極面位置を上下に移
動させることができる。これにより被加温体10と電極面
とを良好に接触させて、加温を良好に行うことができ
る。

（A10）請求項10（第10図）立体共振器11の出力電力が大きい場合は、内部電極13
の電極表面から放電を生じて被加温体10に悪作用を及ぼ
す恐れがある。内部電極13の電極面を絶縁部材24で覆う
ようにすることにより、有害な放電の発生を防止するこ
とができる。

（A11）請求項11（第11図）立体共振器11は、共振状態において最大出力を発生す
るが、共振状態からずれると出力電力はは下り、したが
って加温能力も低下する。周波数調整部材21を空胴12に
取り付け、空胴12の挿入量を調整することにより、共振
周波数を調整して最良の共振状態に持って行くことがで
きる。

（Ｂ）局所加温装置の作用（B1）請求項12（第12図）前述の（Ａ）項で説明した各立体共振器11を用いて局
所加温装置を構成することにより、前記（A1）で説明し
たように、被加温体10の深部まで十分に加温することが
できる。また表面の正常組織を熱傷することなく所望の
局所を集中的に加温することができる。

（B2）請求項13（第13図）被加温体10は加温により温度が上昇すると、その電気
定数が変化したり、また被加温体10が人体の場合、加温
中に移動して内部電極13との接触状態が変化したりし
て、立体共振器11がその最良の共振状態からずれ、加温
能力が低下する場合が生じる。

共振状態検出手段40と位置制御手段50を設け、検出さ
れた共振状態に対応して周波数調整部材の位置を制御す
ることにより、前述の問題を解決し、立体共振器11を常
に最良の共振状態に維持させて、良好な加温を継続させ
ることができる。

（B3）請求項14（第12図，第13図）立体共振器11の共振状態の設定は、立体共振器11に供
給する入力の周波数を変えることにより変化することが
できる。したがって、高周波電源装置30の発生する高周
波エネルギーの周波数を可変とすることにより、立体共
振器11の加温用の出力電力を調整し、その加温能力を任
意に調整することができる。

立体共振器11の加温用の出力電力は、高周波電源装置
30の出力を変えることによっても変えることが出来る
が、高周波電源装置30の出力が段階的にしか変えられな
い場合は、各段階間を周波数を変えるようにすれば、そ
の出力電力を低いレベルから高いレベルまで連続して変
化することができる。したがって立体回路11の出力電力
すなわち加温能力を広範囲に調整することができる。

（B4）請求項15（第14図）内部電極13より電界が漏洩すると、被加温体10の加温
部分以外の部分が加温されて有害な作用を生じる恐れが
ある。空胴12内に遮蔽部材23を設け、被加温体10の加温
部分以外に電磁界が漏洩するのを遮断することにより、
前述の問題を解消することができる。

（B5）請求項16（第15図）立体共振器11の出力電力が大きい場合は、内部電極13
が温度上昇して発熱するようになる。内部電極13に冷却
部材25を設けて冷却水を循環させることにより、内部電
極13の温度上昇を抑え、有害な発熱を防止することがで
きる。

（B6）請求項17（第16図）被加温体10の表面が平らでない場合、内部電極13の電
極面との間に間隙が生じやすい。また被加温体10が人体
の場合、加温中に移動して内部電極13の電極面との間に
間隙を生じて加温能力が低下する場合が生じる。

低損失の間隙補填部材26を内部電極13と電極面と被加
温体10との間に挿入することにより前述の問題は解消さ
れ、被加温体10と内部電極13の電極面を常に良好に接触
させることができる。

（B7）請求項18（第17図）間隙部材26の取付けや位置調整、空胴12内の各部の点
検や調整を容易に行えるようにすることが望ましい。

空胴12に窓17を設ければ、このような取付け，調整，
点検等を何時でも容易に行うことが出来る。この場合、
この窓による電磁界の乱れを最小にするため、導電性の
開閉蓋27を設け、加温動作中はこの開閉蓋27を閉じて高
周波電流がこの開閉蓋27にも十分に流れ得るようにす
る。また、この開閉蓋27により電磁波が空胴12の外部に
漏洩するのが防止され、安全性を確保することができ
る。

（B8）請求項19（第18図）被加温体10に対し立体共振器11を相対的に回転可能に
することにより、被加温体10を任意の方向から加温した
り、また立体共振器11を相対的に回転させながら加温す
ることが可能となり、加温効果を向上させることができ
る。特に立体共振器11を相対的に回転させながら加温す
ると、一方向の場合は円筒状で加温されるのに対し球状
で加温が行われるので、所望の局所部分だけを集中的に
加温することが可能となり、治療効果を向上させること
ができる。

〔実施例〕

本発明の各実施例を、局所加温用の立体共振器の実施
例と局所加温装置の実施例に分けて説明する。

（Ａ）立体共振器の実施例本発明に係る各立体共振器の実施例を、第２図〜第11
図を参照して説明する。なお、本発明の各立体共振器11
の内部電極13によって形成される電界の様子について
は、加温実験の項で説明する。また、各実施例の図面に
は、その実施例の構成に直接関係しない構成の図示は、
必要のない限り省略されている。

（A1）実施例１（請求項１の一実施例）導体で構成された空胴12の一部を、第１図（ａ）に示
すように窪ませることにより、又は第１図（ｂ）に示す
ように別個の導体筒や導体棒等の導体により内部電極13
を形成して立体共振器11を構成する。

内部電極13と空胴12の対向する導体との間に被加温体
10が搬入される。内部電極13の断面形状は円形，楕円
形，角形等、各種の形状とすることができる。

この構成により、立体共振器11に外部より高周波エネ
ルギーを供給し、空胴12内に共振を生じさせると、内部
電極13と対向する空胴12の導体との間に、先に説明した
ように内部電極13の中心軸に集中した強い電界を生じる
（第１図（ｃ）参照）。この電界の様子については、局
所加温装置の加温実験の項で詳細に説明する。

（A2）実施例２（請求項２の一実施例）２個の内部電極13a及び13bが相対向して設けられる。
両内部電極13a及び13bの間に被加温体10が搬入される。
第２図（ａ）は空胴12の導体の一部を窪ませて内部電極
13a及び13bを構成した例であり、第２図（ｂ）は別個の
導体筒や導体棒等の導体で内部電極13a及び13bを構成し
た例である。なお、内部電極13a及び13bの一方を窪みで
構成し、他方を導体で構成するようにしてもよい。

両内部電極13a及び13bの間に被加温体10が搬入され
る。この構成により、電界の集中度を上げ、加温効果を
向上させることができる。

（A3）実施例３（請求項３の一実施例）空胴12が、第３図に示すように円筒状導体で構成さ
れ、その端面15（15a,15b）に内部電極13（13a,13b）が
設けられる。この円筒状導体の空胴12で構成される立体
共振器として、例えばリエントラント型共振器がある。
第３図は、相対向する２個の導体で内部電極13a及び13b
を構成した実施例を示したものである。

（A4）実施例４（請求項４の一実施例）空胴12に、第４図に示すように、被加温体10を搬入出
するための搬入出口14（14a,14b）を設け、被加温体10
を空胴12内に容易に搬入出来るようにする。被加温体10
全体が空胴12内に入る場合は、搬入出口14は１個でもよ
い。この場合、搬入出口14に導体で構成された開閉蓋を
取り付けるようにすると（図示せず）、加温時に電磁界
が空胴12の外部に漏洩するのが防止されるので、安全性
を確保することができる。また、開閉蓋にも高周波電流
が流れるので、空胴12内の電磁界が乱されず、良好な共
振状態を実現することができる。

（A5）実施例５（請求項５の一実施例）内部電極13の電極面を、第５図に示すように電界分布
可変構造にすると、電界の集中度を緩和して加温領域を
広げることが出来る。

電界分布可変構造は、例えば第５図（ａ）に示すよう
に電極面の半径方向にスリット又は凹凸131a〜131dを設
けることにより、同図（ｂ）に示すように、電極面の円
周方向にスリット又は凹凸132a〜132dを設けることによ
り、同図（ｃ）に示すように円周方向に小孔133a〜133n
を設けることにより実現することができる。

これらのスリット，凹凸，小孔等の形状，位置，個数
等は、加温領域の広さに対応して適宜選定される。

また、内部電極13の直径、特にその先端の電極部分
の直径を大きくする。内部電極13の形状、特にその先
端の電極部分の形状を加温領域の広さに合せた形状（例
えば楕円）にする。内部電極13の先端の電極部分を複
数個に分割した構造にする（いずれも図示せず）等の方
法により電界分布可変構造を実現することができる。

なお、内部電極13の先端電極部分を取外し可能なアダ
プタ構造にしておき、前述の各電界分布可変構造をもっ
たものをそれぞれ用意して、加温領域の広さに対応して
それに適合した先端電極アダプタを取り付けるようにし
てもよい。また、内部電極13が２個（13a,13b）ある場
合は、少くともその一方を電界分布可変構造としても効
果がある。

（A6）実施例６（請求項６の一実施例）内部電極13（13a,13b）によって形成される電界の集
中範囲の調整は、第６図に示すように、空胴12を構成す
る導体の一部に電界分布調整孔16（16a,16b）を設ける
ことにより実現することができる。すなわち、この電界
分布調整孔16（16a,16b）を設けることにより空胴12内
の全体の電磁界分布が変り、それに伴なって内部電極13
（13a,13b）によって形成される電界の集中範囲も変化
する。

電界分布調整孔16（16a,16b）は、第６図に示すよう
に空胴12を構成する導体を流れる高周波電流の方向と直
角方向にスリット状に設けると効果的であるが、単なる
小孔でもよい。電界分布調整孔16の個数，形状，設置位
置等は、加温領域の広さに対応して適宜選定される。

この場合、例えば、スライド式の開閉蓋（図示せず）
を電界分布調整孔16（16a,16b）に取り付け、その孔の
大きさを変えられるようにすると、電界の集中範囲を可
変にすることが出来る。

（A7）実施例７（請求項７の一実施例）内部電極13（13a,13b）によって形成される電界の集
中範囲の調整は、第７図に示すように、空胴12内に電界
調整部材22（22a,22b）を設けることにより実現され
る。

電界調整部材22（22a,22b）は導体，誘電体等で構成
され、空胴12内の高周波電界レベルの大きい所に設置さ
れると効果的である。この電界調整部材22（22a,22b）
により空胴12内の全体の電磁界分布が変り、それに伴っ
て内部電極13（13a,13b）によって形成される電界の集
中範囲も変化する。

電界調整部材22（22a,22b）の形状，個数，取付け位
置等は、加温領域の広さに対応して適宜選定される。

（A8）実施例８（請求項８の一実施例）立体共振器11の共振周波数は、空胴の体積や形状によ
って変化する。したがって、第８図に示すように、空胴
12を構成する導体の一部を移動可能にすることにより実
現することができる。

第８図は、円筒状の空胴12の上下の端面15a及び15bを
ともに移動可能にしている。この場合、端面15a又は15b
の何れか一方だけを移動可能にしてもよい。空胴12が角
型の場合は、側面側を移動可能にしてもよい。

（A9）実施例９（請求項９の一実施例）被加温体10の厚みは、各被加温体により種々変化する
が、内部電極13の電極面と被加温体10とは、常に良好な
接触状態にあるようにすることが好ましい。

このことは、導体筒や導体棒等の導体で構成された内
部電極13の少くとも一方を、その電極面位置を可変構造
にすることにより実現される。

第９図は電極面位置の可変構造の一例を示したもの
で、導体で構成された内部電極13a及び13bが、端面15a
及び15bに上下移動可能に取り付けられる。

内部電極13a及び13bの上下移動は、各種の方法で行う
ことができるが、その場合、内部電極13a及び13bと端面
15a及び15bの接触部分の高周波電流密度が大きいので、
接触を良くしないと電力損失が生じる。これを防ぐため
に、摺動可能なバネ材質で構成された接触部材18a及び1
8bを端面15a及び15bに取り付け、内部電極13a及び13bが
この接触部材18a及び18bを摺動しながら上下するように
構成される。

なお、内部電極13a及び13bの何れか一方だけを上下移
動可能にしてもよい。

（A10）実施例10（請求孔10の一実施例）立体共振器11の出力電力が大きいと、内部電極13と電
極表面から放電が生じる恐れがある。

この放電は、第10図に示すように、内部電極13（13a,
13b）の電極面を絶縁部24（24a,24b）で覆うことにより
防止することができる。

なお、この絶縁部材24は、内部電極13a及び13bの何れ
か一方に設けても効果がある。

また、放電は、被加温体10と内部電極13との間に空間
を作ることで防止することができる。

（A11）実施例11（請求項11の一実施例）立体共振器11の最良の共振状態を実現する共振周波数
はクリティカルであるので、最良の共振状態を実現する
ためには、共振周波数の微細調整を行うことがで必要で
ある。

この共振周波数の微細調整は、第11図に示すように、
周波数調整部材21（21a,21b,21c）を、空胴12内に挿入
可能に取り付けられる。

この周波数調整部材21a〜21cは導体棒で構成され、空
胴12を流れる高周波電界レベルの大きい部分に取り付け
られると効果が大きい。周波数調整部材21（21a〜21c）
の本数は、必要とする周波数可変範囲に応じて選定され
る。また、その位置調整は各種の方法で行われるが、次
の実施例13で示すように自動制御により行うことができ
る。

（Ｂ）局所加温装置の実施例本発明に係る各局所加温装置の実施例を、第12図〜第
19図を参照して説明する。

（B1）実施例１（請求項12の一実施例）本発明の局所加温装置は、前述の（A1）〜（A11）で
例示した各局所加温用の立体共振器11を用いて構成され
る。

第12図において、立体共振器11は、前述の（A1）〜
（A11）で説明した何れかの局所加温用の立体共振器で
ある。高周波電源装置30よりこの立体共振器11に高周波
エネルギーを供給し共振状態にする。

立体共振器11の共振状態において、内部電極13は集中
度の高い強力な電界を発生し、これにより被加温体10が
十分な深度迄局所的に加温される。

なお、高周波電源装置30の具体的な構成については、
次の実施例２において合せて説明する。

（B2）実施例２（請求項13の一実施例）本発明の他の局所加温装置は、前述の（A11）で説明
した立体共振器11を用いて構成される。

第13図において、立体共振器11は，高周波電源装置3
0,共振状態検出手段40,位置制御手段50の基本構成及び
その動作については、先に説明したとおりである。

高周波電源装置30において、高周波エネルギー発生器
31から発生された高周波エネルギーは、方向性結合器3
2,インピーダンス整合装置33,ケーブル34を通り、空胴1
2内にある結合プローブ35を介して立体共振器11と結合
して高周波エネルギーを供給する。

インピーダンス整合装置33は、方向性結合器と立体共
振器11との間のインピーダンス整合を行う。この整合は
自動的に行うことも出来る。

方向性結合器32は、高周波エネルギー発生器からの高
周波エネルギーを立体共振器11側に伝え、立体共振器11
から反射されて来た高周波エネルギーを抵抗器36に伝え
る。これにより、反射されて来た高周波エネルギーが高
周波エネルギー発生器31に入って破壊するのを防止する
ことができる。コネクタ37は空胴12に取り付けられ、ケ
ーブル34と結合プローブ35を接続する。

共振状態検出手段40は、第13図（ａ）に示すように、
定在波測定装置41によって構成することができる。定在
波測定装置41は、方向性結合器32とインピーダンス整合
装置33の間に結合し、定在波を検出して定在波指示器42
で指示する。

共振状態検出手段40は、第13図（ｂ）に示すように、
振幅検出装置43によって構成することができる。振幅検
出装置43は、空胴12内に設けられた検出プローブ44によ
り立体共振器11の高周波出力を取り出し、整流器45で直
流に変換した後、振幅指示器46にその直流値を指示させ
る。この直流値は立体共振器11の高周波出力振幅を指示
している。47は検出プローブ44と整流器45側とを接続す
るコネクタである。

位置制御手段50において、51は検出制御装置、52は周
波数調整部材21を駆動して位置調整を行う駆動装置で、
モータで構成される。

定在波測定装置41や振幅検出装置43によって構成され
る共振状態検出手段40によって検出された共振状態が位
置制御手段50に入力されると、検出制御装置51は、この
検出された共振状態に対応して駆動装置52に指示して周
波数調整部材21の空胴12内への挿入量を加減させる。駆
動装置52は与えられた指示に従ってモータを正又は逆方
向に回転して周波数調整部材21の空胴12への挿入量を調
整する。

この場合、定在波測定装置41を使用する定在波法で
は、定在波指示器42の指示する定在波比又は反射波が最
小となるように周波数調整部材21の挿入量が制御され
る。振幅検出装置43を使用する振幅指示法では、振幅指
示器46の指示する振幅値が最大となるように制御され
る。

これにより、被加温体10の温度上昇による電気定数の
変化等により立体共振器11の共振条件が変化しても、立
体共振器11を常に最良の共振状態に維持し、良好な加温
を継続させることができる。

（B3）実施例３（請求項14の一実施例）共振状態において出力電力は最高であり、立体共振器
11に供給する高周波エネルギーの周波数を共振時の周波
数からずらすと加温用の出力電力は低下する。したがっ
て、立体共振器11の加温用の出力電力は、立体共振器11
に供給する高周波エネルギーの周波数を変えることによ
り調整することができる。

立体共振器11に供給する高周波エネルギーの周波数を
変化させることは、第12図及び第13図において高周波電
源装置30の高周波エネルギー発生器31を可変周波型とす
ることにより、容易に実現することができる。更に、高
周波エネルギー発生器31が段階的に出力を変えることが
可能の場合は、周波数調整と組合せることにより広範囲
に高周波エネルギーの出力調整が可能になることは、先
に説明した通りである。

（B4）実施例４（請求項15の一実施例）内部電極13より電界が漏洩すると、被加温体10の加温
部分以外の部分が加温されて有害な作用を生じる恐れが
ある。

これを防止するために、第14図に示すように、空胴12
内に遮蔽部材23（23a,23b）を設け、被加温体10の加温
部分以外に電磁界が漏洩するのを遮断するように構成す
る。

遮蔽部材23（23a,23b）は、導体又は誘電体で構成さ
れるが、23a又は23bの何れか一方でよく、更に個数を増
やしてもよい。

（B5）実施例５（請求項16の一実施例）立体共振器11の出力電力が大きい場合は、内部電極13
が温度上昇して発熱し、被加温体10が人体の場合は熱傷
を生じる恐れがある。

これを防止するために、第15図に示すように、内部電
極13（13a,13b）に冷却部材25（25a,25b）を設け、冷却
装置60より冷却水を循環させるように構成する。

冷却部材25（25a,25b）は、例えば冷却パイプを内部
電極13（13a,13b）の外側に巻くようにして取り付けた
もの又は内部電極13の内部に取付けたもので構成するこ
とができる。この冷却部材25a及び25bも、何れか一方で
も効果がある。

（B6）実施例６（請求項17の一実施例）被加温体10が平らでなかったり、加温中に移動がある
と、内部電極との間に間隙が生じて加温能力が低下す
る。

これを防止するために、第16図に示すように、内部電
極13（13a,13b）と被加温体との間に低損失の間隙部材2
6（26a,26b）が挿入される。

間隙部材26（26a,26b）は、例えば導体粒体や損失の
少ない絶縁部材、気体又は液体の入ったバッグで構成さ
れる。このようなバッグとすると、その可撓性により被
加温体10の形状が平らでなく、また移動があっても、内
部電極13（13a,13b）と被加温体10との間隙を埋め、両
者の接触を良好な状態に保持することができる。この間
隙部材26a及び26bは、何れか一方だけでも効果がある。

なお、この気体又は液体は外部冷却装置（図示せず）
と接続したパイプ中を流すことにより、冷却効果を継続
して持たせることができる。

（B7）実施例７（請求項18の一実施例）間隙部材26（26a,26b）の取付けや位置調整、空胴12
内の各部の点検や調整を容易にするために、第17図に示
すように、空胴12に導体性の開閉蓋27を有する窓17を少
くとも１個設けられる。この開閉蓋27は導体であるの
で、加温動作中は閉じることにより先に説明したよう
に、空胴内の電磁界の乱れを少くするとともに、空胴12
の外部に電磁波が漏洩するのを防止することができる。

（B8）実施例８（請求項19の一実施例）被加温体10に対し立体共振器11を相対的に回転可能に
すると、被加温体10を任意の方向から加温したり、立体
共振器11を回転することにより所望の局所部分を集中的
に加温することが可能となり、治療効果を向上させるこ
とができる。

第18図は、この場合の一実施例を示したものである。
図において、71は被加温体10が搭載される搭載台であ
り、70は回転機構である。回転機構70において、72は円
形の回転架で、支持枠73及び74により立体共振器11を支
持する。75及び76は円形の支持架で、回転架72を回転可
能に支持する。77は、支持架75及び76を固定支持する固
定脚である。78は、回転架72を回転する回転駆動装置で
ある。

この構成で、回転駆動装置78で回転架72を回転する
と、立体共振器11が回転され、被加温体10を任意の方向
から加温したり、また回転しながら加温することができ
る。

（Ｃ）加温実験第19図は、本発明の局所加温装置による加温実験結果
を示したものである。

内部電極13aおよび13bの直径は30センチ、電極間間隔
は20センチ、周波数は140.75MHzである。第19図（ａ）
は電界強度分布を示したもので、縦軸は電界強度を示
し、横軸は内部電極13a,13bの中心軸からの距離を示
す。同図（ｂ）は温度分布を示したもので、縦軸は温度
を示し、横軸は内部電極13a,13bの中心軸からの距離を
示す。

これらの実験結果は、内部電極13a,13bの中心軸上で
最も高温になり、電界も中心軸に絞られて集中している
ことを示している。また、脂肪と筋肉を重ねて挟んだ加
温実験では、脂肪はほとんど加温されず、筋肉が強く加
温されて、治療上望ましい結果が得られている。

〔発明の効果〕

本発明の局所加温用の立体共振器及び局所加温装置に
より、被加温体を深部迄十分に、かつ集中的に加温する
ことができる。

立体共振器10の内部を加温のために用いるという工夫
は今までなく、更に人体１の加温に用いた場合、本来加
温しなくない脂肪層や骨などの電気抵抗の高い組織の加
温は低く抑えられ、治療目的である癌組織が有効に加温
され治療効果を大幅に向上させるという新しい効果が生
じる。しかも加温される部分直径が小さく絞られるの
で、正常組織を加温してしまう危険性が従来技術より大
幅に減少する。このように人体加温特有の問題点を解決
することが出来る効果を有する。また、人が治療中に動
いたり、人体組織が温度上昇と共にその電気定数が変化
する特性を有するが、このような状態になると共振器内
の電磁界分布が乱れ、人体１に痛みや局所熱傷を起こさ
せたり、高周波エネルギー発生装置30を破壊することも
あるが、自動的に共振を取り直す機構によって安全で効
果的な加温や治療が行なえるようになった。空胴共振器
等の立体共振器の原理はマイクロ波通信の領域で周知の
ものであるが、これを生体加温に応用することによっ
て、生体の治療とそれに伴う独特の問題（脂肪を加温し
ないこと、人体深部迄加温すること、局所に集中した加
温）を解決することが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の立体共振器の基本構成及びその実施
例１の構成の説明図、第２図は、同立体共振器の実施例２の構成の説明図、第３図は、同立体共振器の実施例３の構成の説明図、第４図は、同立体共振器の実施例４の構成の説明図、第５図は、同立体共振器の実施例５の構成の説明図、第６図は、同立体共振器の実施例６の構成の説明図、第７図は、同立体共振器の実施例７の構成の説明図、第８図は、同立体共振器の実施例８の構成の説明図、第９図は、同立体共振器の実施例９の構成の説明図、第10図は、同立体共振器の実施例10の構成の説明図、第11図は、同立体共振器の実施例11の構成の説明図、第12図は、本発明の局所加温装置の基本構成及びその実
施例１の構成の説明図、第13図は、同局所加温装置の実施例２の構成の説明図、第14図は、同局所加温装置の実施例４の構成の説明図、第15図は、同局所加温装置の実施例５の構成の説明図、第16図は、同局所加温装置の実施例６の構成の説明図、第17図は、同局所加温装置の実施例７の構成の説明図、第18図は、同局所加温装置の実施例８の構成の説明図、第19図は、本発明の局所加温装置による加温実験結果の
説明図、第20図は、従来の局所加温装置の説明図である。第１図〜第18図において、 10……被加温体、11……立体共振器、12……空胴、13
（13a,13b）……内部電極、14（1a,14b）……搬入出
口、15（15a,15b）……端面、16（16a,16b）……電界分
布調整孔、17……窓、18（18a,18b）……接触部材、21
（21a,21b,21c）……周波数調整部材、22（22a,22b）…
…電界調整部材、23（23a,23b）……遮蔽部材、24（24
a,24b）……絶縁部材、25（25a,25b）……冷却部材、26
（26a,26b）……間隙部材、27……開閉蓋、30……高周
波電源装置、31……高周波エネルギー発生器、32……方
向性結合器、33……インピーダンス整合装置、34……ケ
ーブル、35……結合プローブ、36……抵抗器、37……コ
ネクタ、40……共振状態検出手段、41……定在波測定装
置、42……定在波指示器、43……振幅検出装置、44……
検出プローブ、45……整流器、46……振幅指示器、47…
…コネクタ、50……位置制御手段、60……冷却装置、70
……回転機構、71……搭載台、72……回転架、73,74…
…支持枠、76,76……支持架、77……固定脚、78……回
転駆動装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特公昭61−37954（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波エネルギーを供給し、それによって
生じる電磁界により被加温体（10）に局所加温を行う局
所加温用の立体共振器（11）であって、導体で構成され
た立体共振器（11）の空胴（12）内に、空胴（12）の一
部を窪ませて、又は空胴内に別個の導体を突出させて加
温用の集中電界を発生する内部電極（13）を形成したこ
とを特徴とする立体共振器。
【請求項２】被加温体（10）を挿入できる間隔を置いて
相対向する２個の内部電極（13a,13b）を設けたことを
特徴とする請求項１記載の立体共振器。
【請求項３】空胴（12）を円筒状導体で構成し、その端
面（15,15a,15b）に内部電極（13,13a,13b）を設けたこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の立体共振器。
【請求項４】空胴（12）に被加温体（10）を搬入出する
ための搬入出口（14,14a,14b）を少なくとも１個設けた
ことを特徴とする請求項1,2又は３記載の立体共振器。
【請求項５】内部電極（13,13a,13b）の少なくとも一方
の電極面を電界分布可変構造としたことを特徴とする請
求項1,2,3又は４記載の立体共振器。
【請求項６】空胴（12）を構成する導体の一部に内部電
極（13）の形成する電界分布を調整するための電界分布
調整孔（16,16a,16b）を少なくとも１個設けたことを特
徴とする請求項1,2,3,4又は５記載の立体共振器。
【請求項７】空胴（12）内に内部電極（13）の形成する
電界分布を調整するための電界調整部材（22,22a,22b）
を少なくとも１個設けたことを特徴とする請求項1,2,3,
4,5又は６記載の立体共振器。
【請求項８】空胴（12）を構成する導体の一部を移動可
能としたことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6又は７記
載の立体共振器。
【請求項９】導体で構成された内部電極（13,13a,13b）
の少なくとも一方を、その電極面位置を可変構造にした
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7又は８記載の立
体共振器。
【請求項１０】内部電極（13,13a,13b）の少なくとも一
方の電極面を絶縁部材（24）で覆うようにしたことを特
徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7,8又は９記載の立体共振
器。
【請求項１１】空胴（12）に共振周波数を調整するため
の周波数調整部材（21,21a,21b,21c）が少なくとも１
個、空胴（12）内に挿入可能に取り付けられたことを特
徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9又は10記載の立体共
振器。
【請求項１２】請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10又は11記載
の局所加温用の立体共振器（11）と、この局所加温用の
立体共振器（11）に高周波エネルギーを供給する高周波
電源装置（30）を備えたことを特徴とする局所加温装
置。
【請求項１３】請求項11記載の局所加温用の立体共振器
（11）と、この立体共振器（11）に高周波エネルギーを
供給する高周波電源装置（30）と、立体共振器（11）の
共振状態を検出する共振状態検出手段（40）と、検出さ
れた共振状態に対応して周波数調整部材（21,21a,21b,2
1c）の位置を最良の共振状態が得られる位置に調整する
位置制御手段（50）を備えたことを特徴とする局所加温
装置。
【請求項１４】高周波電源装置（30）の発生する高周波
エネルギーの周波数が可変であることを特徴とする請求
項12又は13記載の局所加温装置。
【請求項１５】空胴（12）内に、被加温体（10）の加温
部分以外に電界が漏洩するのを遮断する遮蔽部材（23,2
3a,23b）を少なくとも１個設けたことを特徴とする請求
項12,13又は14記載の局所加温装置。
【請求項１６】内部電極（13,13a,13b）に冷却部材（2
5,25a,25b）を設け、この冷却部材（25,25a,25b）に冷
却水を供給する冷却装置（50）を設けたことを特徴とす
る請求項12,13,14又は15記載の局所加温装置。
【請求項１７】内部電極（13,13a,13b）の少なくとも一
方と被加温体（10）との間に低損失の間隙部材（26,26
a,26b）を挿入することを特徴とする請求項12,13,14,15
又は16記載の局所加温装置。
【請求項１８】空胴（12）を構成する導体の一部に、導
体で構成された開閉可能な開閉蓋（27）を有する窓（1
7）を少なくとも１個設けたことを特徴とする請求項12,
13,14,15,16又は17記載の局所加温装置。
【請求項１９】被加温体（10）を搭載する搭載台（71）
と、この搭載台（71）と立体共振器（11）を相対的に回
転する回転機構（70）を設けたことを特徴とする請求項
12,13,14,15,16,17又は18記載の局所加温装置。