JP2807480B2

JP2807480B2 - 電磁波加温装置

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Publication number: JP2807480B2
Application number: JP1036601A
Authority: JP
Inventors: 義明齊藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-16
Filing date: 1989-02-16
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: KR920006757B1; KR900012639A; JPH02215477A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、生体や物体を加温するための電磁波加温
装置、特に空胴共振器を用いた電磁波加温装置に関す
る。

（ロ）従来の技術生体や物体を加温するための電磁波加温装置には、従
来空胴共振器を用いるものがある。この電磁波加温装置
は、第24図（Ａ）、第24図（Ｂ）に示すように、円筒形
の金属導体である空胴共振器１の上面2aと底面2bの内側
に一対の凸部4a、4b（リエントラント）を一体的に形成
する一方、側面６に生体や物体を内部に入れるための孔
3a、3bを設けており、生体５等を凸部4a、4b間に配置
し、空胴共振器１に、外部より高周波エネルギーを印加
するものであった。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記電磁波加温装置において、加温する物体５の大き
さが変わると、空胴共振器の共振周波数が大幅に変化
し、適性な加温を行おうとすれば、その変化に応じ、高
周波供給用の発振器の周波数を変化する必要があった。
しかし、高周波発振器の発振周波数を可変とするとなる
と、発振器それ自体が複雑となる上、周波数が変化する
と整合も取り直す必要が生じ、装置全体が複雑、高価格
になるという問題があった。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであ
って、たとえば加温すべき生体、物体が変化しても、高
周波発振器の発振周波数を変更することなく、適性な加
温状態を得ることのできる電磁波加温装置を提供するこ
とを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この発明の、請求項１の電磁波加温装置は、空胴共振
器内に生体や物体を挿入し、この空胴共振器内に高周波
エネルギーを供給し、この高周波エネルギーによって生
じる電磁界により、生体や物体を加温する電磁波加温装
置において、前記空胴共振器内に、この空胴共振器とは
分離された電界集中具を少なくとも一個特徴的に備えて
いる（第２図参照）。

一般に、空胴共振器に高周波電力を印加すれば、内部
に電界が集中し、電流が強く流れる場合があることが知
られている。したがってそこに物体を挿入すれば、加温
することができる。ただこの電流の集中する場所は一定
に定まらず、被加温体の形や電気定数によって集中する
位置がずれることが多い。これではねらった加温したい
部位を常に高温にすることは不可能である。この発明で
は、導電体で構成される電界集中具を用い、加温したい
部位に近接してこれを設置すれば、導電体は空気よりも
電気を通しやすいので、電界を集めることになり、ねら
った部位で電界を集中し、強い電流を生体あるいは物体
に注入できる。また、電界集中具は、空胴共振器とは分
離しているので、共振周波数を変化させる周波数調整手
段を付設するのに容易となる。

請求項２の電磁波加温装置は、請求項１のものに加
え、共振周波数を調整する周波数調整手段を備えている
（第３図参照）。この電磁波加温装置では、生体や物体
の大きさが変化し、空胴共振器の共振周波数が変化して
も、周波数調整手段により、共振周波数を一定に保つこ
とができる。したがって、高周波信号源の発振周波数を
変更する必要がない。

（ホ）実施例以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明す
る。

第１図（Ａ）は、この発明の一実施例を示す電磁波加
温装置の空胴共振器11の外観斜視図、第１図（Ｂ）は同
空胴共振器11の縦断面図である。同図において、空胴共
振器11は、やはり金属導体で形成される円筒体であり、
側面16には生体や物体を挿入するための孔13a、13bが設
けられている。さらに空胴共振器11内には、１対の電界
集中具14a、14bが配置されている。もっともこの電界集
中具14a、14bは、空胴共振器11の上面12a、底面12bとは
一体的でなく、支持手段（図示せず）で支持されている
が、電気的に非接触とされている。また、空胴共振器11
の上面12aと電界集中具14a間、及び底面12bと電界集中
具14b間には、それぞれ周波数調整具17a、17bが設けら
れており、これにより、空胴共振器11の周波数を調整し
得るようになっている。ここで使用している周波数調整
具17a、17bは、例えばその厚さを変えることにより、あ
るいは誘電率を変えることにより、共振周波数を変化し
得るものである。もし、共振周波数が高過ぎる場合には
周波数調整具17a、17bの厚さを厚くするか、誘電率の大
きいものを使用すれば、共振周波数を下げることができ
る。逆にもし共振周波数が低過ぎた場合には周波数調整
具17a、17bの厚さを薄くするか、誘電率の小さいものを
用いればよい。

空胴共振器11の上面12aの外部にはコネクタ18が設け
られ、また上面12aの内部には一端が上面12aの内面に接
続され、他端が可変コンデンサ19を介してコネクタ18の
信号端子に接続されるリンクコイル20が電界集中具14a
に接近して設けられている。可変コンデンサ19は整合用
のコンデンサ（整合部）である。

この電磁波加温装置のコネクタ18に給電ケーブルを接
続する一方、電界集中具14a、14b間に生体又は物体15を
配置し、コネクタ18、可変コンデンサ19、リンクコイル
20を介して、空胴共振器11に高周波エネルギーを供給す
ると、生体又は物体15が加温される（生体加温の例：第
５図参照）。高周波エネルギーの供給は、コネクタ18に
リンクコイル20を接続するのみで可能であるが、このリ
ンクコイル20の接続のみでは、リンクコイル20のインピ
ーダンスと給電ケーブルのインピーダンスが一致せず、
効率よく高周波エネルギーが伝達されないことが多い。
そのため、この実施例では、整合部としてコネクタ18
と、リンクコイル20間に可変コンデンサ19を接続してい
る。なお、ここでは可変コンデンサ19を空胴共振器11の
上面内部でリンクコイル20に接近して設けているが、空
胴共振器11の上面外部に設けてもよい。

また、上記実施例電磁波加温装置では、一対の電界集
中具14a、14bを備え、空胴共振器11は、第５図に示すよ
うに、円筒形のものを採用し、生体15を電界集中具14a
と14bとの間に形成される空間に位置させるものである
が、本願発明の空胴共振器は、特に円筒形に限られるも
のではなく、第４図に示すものであってよいし、また第
２図に示すように少なくとも電界集中具14を１個設けた
ものや、第３図に示すように電界集中具14と空胴共振器
11の底面12間に周波数調整具17を１個配するものであっ
てもよい。

また、電界集中具14の先端形状を第６図（Ａ）、第６
図（Ｂ）に示すように錐状に尖らせる形状としたり、第
７図（Ａ）、第７図（Ｂ）に示すように先端を半球状に
したり、あるいは第８図（Ａ）、第８図（Ｂ）のように
先端の一部分を特殊なパターンに、つまり任意の希望す
る加温パターンに対応した形に構成してもよい。

電界集中具14をこのような形状とすることにより、先
端から電流が注入されるので、先端を尖らすことにより
非常に狭い領域の加温が可能となる。また、先端を半球
状にするとやや広い領域の加温が可能となる。さらに先
端を平らにするとさらに広い領域の加温が可能となる。
また、先端を任意の形状にすると、その形に合った加温
領域が得られることになる。このように、電界集中具14
の先端を適宜の形状とすることにより、加温部位のみな
らず、加温部位の形状を制御できるので、癌治療の場合
には、癌の形に合わせた加温が可能となり、治療効果が
一段と高くなるという効果を有する。

なお、また第１図で示した周波数調整具17a、17bは、
厚さや誘電率を変えることにより、共振周波数を調整す
るものについて説明したが、以下に、周波数調整具の種
々の例について説明する。

第９図に示すものは、空胴共振器11の上底面12aと、
電界集中具14間に可変静電容量具171を設けたものであ
る。この可変静電容量具171は、空胴共振器11の側面16
と電界集中具14間に接続してもよい。また、場合によっ
ては生体又は物体15と電界集中具14は接触してもよい。
可変静電容量具171には、一般にバリコンと呼ばれるも
のを用いると都合がよい。バリコンは羽根の回転角に応
じてその静電容量を変化する。これを共振器の底面12
a、12b又は側面16と、電界集中具14の間に接続すれば、
周波数調整具として働き、共振周波数を調整することが
できる。

また、第１図で示した周波数調整具17とここに示した
可変静電容量具171を同時に設けることにより、周波数
調整具17で大まかな周波数を設定し、可変静電容量具17
1で細かな周波数調整を行うことが可能である。

この実施例によれば、共振周波数の共振周波数を一定
に保つことができる。しかもバリコンの回転角をわずか
ずつ動かせば、極めて正確な周波数の調整ができる。そ
れゆえ、これに高周波電力を供給する発振器の周波数は
一定でよく、可変とする必要はない。発振周波数を変え
る必要のない発振器は、可変発振器の数分の１の価格で
製造することができ、加温装置全体の価格を大幅に安く
することができる。

第10図は、電界集中具14と、周波数調整具17との相対
的位置関係が可変とできるように構成したものである。
ここでは周波数調整具17に歯車172で駆動可能な溝を切
り、底面12に取り付けた歯車172を回転して、周波数調
整具17を移動させる構造である。

また、第11図に示すものは、周波数調整具17を扇状の
形状に構成し、扇の付け根の部分173を底面12に回転可
能な状態で固定し、周波数調整具17の先端を回転させる
機構としたものである。

上記第10図、第11図に示すものでは、電界集中具14
と、周波数調整具17との相対的位置関係を変えることが
でき、相対する面積も変化する。そのため、両者の間に
存在する静電容量も変化する。その結果、空胴共振器11
全体の共振周波数を変えることが可能となる。共振周波
数が高過ぎれば、相対面積を広くすれば共振周波数が下
がり、共振周波数が低過ぎれば、相対面積を狭くすれ
ば、共振周波数が高くなる。これらの実施例では、周波
数調整具17を移動させることにより、空胴共振器11の共
振周波数を変化させることができるので、挿入される生
体や物体15の大きさに応じて周波数調整具17を移動させ
て、常に一定の共振周波数にすることができる。発振周
波数を変える必要のない発振器は、可変発振器に比べ、
数分の１の価格で製造することができ、加温装置全体の
価格を大幅に安くすることができる利点がある。

第12図に示すものは、電界集中具14を、２個の導体円
筒141、143で構成し、内側の導体円筒141、外側の導体
円筒143間に両円筒の間を接触良好とするバネ金属142を
介在させる。電界集中具141と143は、位置を変更し、形
を変形できる構成となる。形を変更するには、電界集中
具14の導体円筒143を手で引き下げればよい。電界集中
具14は空胴共振器11の中にあり、その空間を一部占領し
ている。この占領する体積が大きくなれば、空胴共振器
の共振周波数が低くなり、逆に体積が小さくなれば、共
振周波数が高くなる。したがって、この実施例で電界集
中具14の導体円筒141、143を引き伸ばし、その体積を大
きくすれば、空胴共振器の共振周波数を低くすることが
でき、また逆も可能である。すなわち、空胴共振器の共
振周波数を調整できる。

第13図に示すものは、空胴共振器11の底面12とあるい
は、側面16と電界集中具14間をコイル173で接続したも
のである。または、第14図に示すものは、電界集中具14
と空胴共振器11の底面12間に導体棒174を連結してい
る。

空胴共振器の壁面と電界集中具14との間にコイル173
を挿入すると、空胴共振器の共振周波数を低くすること
ができる。このコイルの形状を変えることによってコイ
ルのインダクタンスを変えると、空胴共振器の共振周波
数を変えることができる。コイルの形状を縮めれば、イ
ンダクタンスが増えて空胴共振器の共振周波数は下が
る。逆にコイルを伸ばせば、共振周波数は高くなる。す
なわち、共振周波数を調整できる。高い周波数では、コ
イルの代わりに導線や導体棒を用いてもインダクタンス
効果が生じ、共振周波数に影響が出る。導線や導体棒の
太さや使用する数によっも共振周波数を調整することが
できる。例えば、太さが太くなったり、使用する導体の
数が増えれば、インダクタンスが減り、共振周波数は高
くなる。また、誘電体でできた周波数調整具17を追加す
れば、共振周波数をさらに調整することができ、バリコ
ン171を追加しても同様である。

この実施例では、コイルを追加することによって、空
胴共振器11の共振周波数を低くでき、空胴共振器の直径
を小さく保ったまま低い周波数を使用できる。一般に発
振器は周波数が低い方が安価で、したがってこの方法に
よって装置を安く製造できる利点を有する。

第15図乃至第19図にさらに周波数調整手段の他の例を
示している。ここに示す周波数調整手段は、いずれも空
胴共振器の容積を変化させるものである。

第15図に示すものは、空胴共振器11の底面12の外側に
梁121を設け、この梁121にネジ122を取付け、ネジ122を
回転することにより、底面12が内側に押されたり、外側
に引き出されたりする構成とする。これにより、底面12
を外側に凸とした場合に、梁121が外側に凸となるよう
に構成すればよい。ネジ122は、手動又は電動モータで
駆動することができる。

第16図に示すものは、空胴共振器11の側面の外側に梁
123を設け、ネジ124により同様に壁面16を凹あるいは凸
に変化させ得ることができる。

第17図に示すものは、空胴共振器11の底面12あるいは
側面16aの内側に第２の壁面121あるいは16bを設け、壁
面12と16aにそれぞれネジ125、126を設け、このネジ調
整によって内壁面121、16bをそれぞれ変化させるように
したものである。

第18図に示すものは、空胴共振器11の側面16の一部に
上から下まで二重内壁面16bを設けたものであり、第16
図に示すものは、周方向及び縦方向の一部にそれぞれ内
壁面16bを設けたものである。

これら第15図乃至第19図による空胴共振器では、それ
ぞれネジを適宜変化させることにより、空胴共振器11の
内容積を変化させることができ、共振周波数を変化させ
る。

第20乃至第21図は、さらに他の周波数調整手段の例を
示す図である。第20図に示すものは、周波数調整具175
を密閉型とし、それに注入される流体178の量や種類を
調整できる構成としたものである。流体の量を調整する
には、サイホンの原理を用いて、流体をパイプ176に通
してリザーバタンク177から導く。流体の種類は、電気
的損失の少ないもので、誘電率の異なるものを用いる。
周波数調整具175の形状の変化が起こるように、周波数
調整具を構成する材質を軟らかくすることとする。

この実施例では、周波数調整具175の体積が大きけれ
ば、空胴共振器11の共振周波数を低くすることができ
る。また、体積が同じでも、周波数調整具175の中に存
在する誘電体178の誘電率が大きければ、やはり空胴共
振器11の共振周波数を低くできる、また逆も可能であ
る。したがって、空胴共振器11の共振周波数が調整可能
となる。さらに、周波数調整具175の外側の形が同じで
も、中に存在する誘電体の量によって共振周波数を調整
することができる。

第21図に示すものは、電界集中具14を誘電体で構成
し、第20図の周波数調整具175を一体とした一体物179を
構成したものである。この手段によっても、同様に周波
数を調整することができる。作用は第20図のものと同様
である。

第22図には、電界集中具14の支持設定例を示してい
る。ここでは、電界集中具14を誘電体でできた線51、5
2、53で空胴共振器11の底面12及び両側面16、16に支持
している。この線51、52、53を糸巻あるいは電動モータ
54、55、56で引いたり、延ばしたりして、電界集中具14
を上下、あるいは左右に移動させる構成としている。線
51、52、53の代わりに、誘電体棒で電界集中具14を固定
し、この誘電体棒を上下、左右に動かして電界集中具14
を移動させてもよい。

さらに、電界集中具を２個以上の部分より構成し、一
部は動かないように固定し、先端のみを動くように構成
しても良い。

電界集中具の位置を変えるとその先端から注入される
電流の位置も変る。従って加温したい部位を少し変えた
い場合に生体や物体を移動させることなく、電界集中具
の位置を変えることで加温部位を変更することができ
る。電界集中具を移動させると共振周波数やインピーダ
ンスが変化して不都合が生じる場合には、電界集中具を
２個以上の部分より構成し、一部を動かないように固定
し、先端のみを動くように構成すれば、共振周波数やイ
ンピーダンスがほとんど変化せず、加温位置のみを変え
ることができる。

この実施例によれば、加温部位の正確な位置決めが可
能となり、生体加温の場合には正確な治療ができる効果
を有する。また、２個の移動可能な電界集中具（先端の
みの移動の場合を含む）で生体をはさむ場合において、
電界集中具の先端が移動しても常に深部の加温したい部
分に集中された電流が流れるように先端を逆方向に移動
すれば、体表面では電流の通過位置が変わりながら深部
の希望する加温位置は常に加温され、高温にできる格別
の利点を有する。

上記実施例で使用される空胴共振器11は、筒形の一体
物であるが、第23図に示すように、２つの半筒状の分割
片11a、11bで構成されるように縦に分割し、切断辺の一
方を連結部材（蝶つがい）111で結合し、他方辺を開閉
自在とする。

このようにすることにより、大きな生体や物体を孔13
を開いて挿入するのみならず、分割片11a、11bを開くこ
とにより、容易に挿入配置できる。空胴共振器を分割す
る場合、空胴共振器内部で電流が壁面16を縦に流れてい
るので、この電流を妨げないために、縦割にしている。
この場合、接合片の接合が不充分でも共振周波数の変化
も少なく抑えられる。方損失も少ない。すなわち、この
実施例では、低損失で共振周波数への影響も小さく抑え
た上で、大きな生体や物体を空胴共振器内に容易に挿入
できる。

（ヘ）発明の効果この発明の請求項１の電磁波加温装置によれば、空胴
共振器とは分離して電界集中具を設けているので、加温
したい部位に強い電流が集中して流れ、その部位が電流
の熱作用によって、加温され高温になる。そのため、電
流の流れの少ない部位は温度の上昇が少なく、結果とし
て集中加温が可能となる効果があり、さらに、電界集中
具と空胴共振器は分離しているので、両者の間に周波数
調整具を付設することができ、空胴共振器内の共振周波
数を調整可能なものを実現することが可能となる。

第２の請求項の電磁波加温装置によれば、空胴共振器
内に空胴共振器とは分離された電界集中具と、共振周波
数を調整する周波数調整手段を備えているので、請求項
１と同様に加温したい部位のみを有効に集中加温するこ
とができるという効果がある。又、空胴共振器内に、生
体又は物体を固設した場合、大きさによって共振器内の
周波数を変化しても、周波数調整手段により、これを一
定に調整することができ、従って高周波発振電源の周波
数を一定とすることができ、加温装置全体の価格の大幅
低減を実現することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は、この発明の一実施例を示す電磁波加温
装置の外観斜視図、第１図（Ｂ）は、同電磁波加温装置
の縦断面図、第２図は、この発明の一実施例を示す概略
図、第３図は、さらにこの発明の他の実施例を示す概略
図、第４図は、この発明のさらに他の実施例を示す概略
図、第５図は、上記第１図（Ａ）、第１図（Ｂ）に示す
実施例の要部を説明するための概略図、第６図（Ａ）、
第７図（Ａ）、第８図（Ａ）は、電界集中具の側面図、
第６図（Ｂ）、第７図（Ｂ）及び第８図（Ｂ）は同電界
集中具の底面図、第９図、第10図、第11図、第12図、第
13図、第14図、第15図、第16図、第17図、第18図、第19
図、第20図及び第21図は、周波数調整手段の各例を示す
図、第22図は、電界集中具の移動機構を示す図、第23図
は、空胴共振器の他の例を示す図、第24図（Ａ）は、従
来の電磁波加温装置の外観斜視図、第24図（Ｂ）は、同
電磁波加温装置の縦断面図である。 11:空胴共振器、 14・14a・14b:電界集中具、 17・17a・17b:周波数調整具、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61N 1/40 A61N 5/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】空胴共振器内に生体や物体を挿入し、この
空胴共振器内に高周波エネルギーを供給し、この高周波
エネルギーによって生じる電磁界により、生体や物体を
加温する電磁波加温装置において、前記空胴共振器内に、この空胴共振器とは分離された電
界集中具を少なくとも１個備えたことを特徴とする電磁
波加温装置。
【請求項２】空胴共振器内に生体や物体を挿入し、この
空胴共振器内に高周波エネルギーを供給し、この高周波
エネルギーによって生じる電磁界により、生体や物体を
加温する電磁波加温装置において、前記空胴共振器内に、この空胴共振器とは分離された電
界集中具と、共振周波数を調整する周波数調整手段とを
それぞれ少なくとも１個備えたことを特徴とする電磁波
加温装置。
【請求項３】前記電界集中具は、加温される生体又は物
体を配する空間を空けて相対する２個を備えたものであ
る請求項１又は請求項２記載の電磁波加温装置。
【請求項４】前記電界集中具は、筒状であり、先端部に
突出部を形成したものである請求項１又は請求項２又は
請求項３記載の電磁波加温装置。
【請求項５】前記周波数調整手段は、電界集中具と空胴
共振器間に可変静電容量を接続したものである請求項２
又は請求項３又は請求項４記載の電磁波加温装置。
【請求項６】前記周波数調整手段は、電界集中具と周波
数調整具の相対的位置関係を可変とする機構を備えたも
のである請求項２又は請求項３又は請求項４記載の電磁
波加温装置。
【請求項７】前記周波数調整手段は、電界集中具の形を
変形可能に構成し、電界集中具を変形させることによ
り、空胴共振器の共振周波数を調整可能としたものであ
る請求項２又は請求項３又は請求項４記載の電磁波加温
装置。
【請求項８】前記周波数調整手段は、電界集中具と空胴
共振器間に可変インダクタンスを接続したものである請
求項２又は請求項３又は請求項４記載の電磁波加温装
置。
【請求項９】前記周波数調整手段は、空胴共振器内面を
変形させて容積を変化させる機構を備えたものである請
求項２又は請求項３又は請求項４記載の電磁波加温装
置。
【請求項１０】前記周波数調整手段は、密閉形の周波数
調整具を備え、注入される液体の量や種類、周波数調整
具の形状の変化によって空胴共振器の共振周波数を調整
するものである請求項２又は請求項３又は請求項４記載
の電磁波加温装置。
【請求項１１】前記周波数調整手段は、前記電界集中具
と一体化し、それに注入される流体の量や種類、容器の
形状の変化によって空胴共振器の共振周波数を調整可能
としたものである請求項２又は請求項３又は請求項４記
載の電磁波加温装置。
【請求項１２】前記電界集中具を上下あるいは左右方向
に移動可能とする機構を備えた請求項１又は請求項２又
は請求項３又は請求項４記載の電磁波加温装置。
【請求項１３】前記空胴共振器は、縦に少なくとも２つ
に分割され、開閉自在に構成されたものである請求項１
又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５又
は請求項６又は請求項７又は請求項８又は請求項９又は
請求項10又は請求項11又は請求項12記載の電磁波加温装
置。