JP5738662B2 - 高周波がん温熱治療装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極間に高周波電力を印加し、誘電加熱によって患部を加温治療する高周波がん温熱治療装置に関する。

従来、一対の電極で患部を挾み、電極間に周波数１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電力を供給することで、がん患部に高周波電磁界を生成し、誘電加熱によりがん患部を加温する高周波がん温熱治療が知られている。すなわち、かかる高周波がん温熱治療は、がん組織と周囲の正常な細胞組織とを共に４２℃〜４３℃の温度範囲で加温することにより、がん組織が正常な細胞組織に比べて熱感受性が高く、熱に弱いという現象に着目し、がん組織のみを壊死させる治療法である。

特許文献１には、患者が横臥するベッド状の治療テーブル、高周波を発生するための回路部が内装された高周波筐体部、治療テーブルと高周波筐体部との間に立設されたガントリー、及びコンソール状の制御部から構成されたシステム的な高周波加温治療装置が記載されている。ガントリーは略中央に大径の円形開口を有し、この円形開口の円周端縁の上下位置には一対の電極が周方向に移動、かつ径方向に出退可能に設けられている。一対の電極には、治療中に生体表面で発生する熱を放熱する冷却水が内装された冷却パッドが付設されている。各冷却パッドは給水用及び排水用のパイプを介して外部タンクと接続され、ポンプによって冷却水が循環するようにされている。かかる装置における治療は以下のような手順で行われる。まず、治療対象患者が治療テーブル上に横臥し、次いで、治療テーブルがガントリーの開口に臨むように移動される。この状態で、一対の電極が患者の患部を挟むように位置決めされる。そして、冷却パッドへの循環水の循環が開始され、さらに制御部からの指示に従って高周波発生回路部が動作する。高周波発生回路部からの高周波電力は、所要の治療時間に亘って、一対の電極間に供給され、患部に高周波電磁界を生成する。患部は、かかる高周波電磁界に起因する誘電加熱現象によって加温されることで施療される。

特開平１０−２４１１２号公報

特許文献１に記載された高周波加温治療装置は、高周波回路に自励発振方式（特許文献１、段落００１７）を採用し、コイル、コンデンサ及び電子管を用いているため、回路の設置にスペースを要すると共に発熱も大きいことから、他の部材とは別筐体とされている。また、加温に伴う患部側の負荷インピーダンスの変動に起因して発生する電源側とのインピーダンスマッチングのずれを解消するべく整合回路が設けられているが、自励発振方式の場合、生体側の温度上昇の他、身体の多少の動きとか咳等で生じるマッチングのずれによって発振周波数が変動することにもなり、効果的なマッチング動作が発揮しがたい。

また、患部が生体の表層や深部にある場合に高周波電磁界を効果的に患部に照射するため、予め複数サイズの電極を準備し、患部の深さに応じて電極の組合せを変えて対応するようにしていた。また、患部が表層と深部の両方にある場合には、加温途中で動作を一時的に中断し、電極の組合せを変更するという交換作業を要していた。

また、電極の周縁に集中しがちな電界に起因する温度上昇に鑑みて、冷却パッド内に外部タンクとの間で冷却水を循環させることによって生体表面から吸熱を行って熱感を和らげるようにしているが、冷却水を循環させる態様では充分な冷却効果が充分には果たせていない。

また、加温治療は所定時間に亘って連続して行うが、その間、患者は患部が電極間に挟まれた状態を維持する必要がある一方、治療テーブルは木質や樹脂製で製作され、所要の堅牢性を備えているものであるため、かかる治療テーブル上で長時間に亘って同じ姿勢を維持することは、体力の衰えのあるがん患者には、必ずしも容易ではない。

さらに、ガントリーは、一対の電極の移動のための機構を有していることから大掛かりであり、そのため治療テーブルは昇降機構に加えて、ガントリーの円形開口に臨む位置とそこから離れた位置との間で出退する形態を要し、治療テーブルの移動を確保するスペースを要することとなる。このように、特許文献１の高周波加温治療装置は、大掛かりで高価となり、かつ設置スペースを要するものであることから、サイズ的に、また汎用性及び安価性、さらに簡易操作性の点で一定の限界があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、小型化かつ構造の簡素化を図り、より高い汎用性と簡易操作性とを備えた高周波がん温熱治療装置を提供するものである。

請求項１に記載の高周波がん温熱治療装置は、負荷側となる患部を挟んで対向配置され、液体が内在された第１、第２の冷却パッドが付設された第１、第２の電極の間に高周波電力を供給し、誘電加熱によって患部を加温治療する高周波がん温熱治療装置において、内部に空間を有する架台と、前記架台に内装され、第１、第２の周波数の高周波電力を選択的に生成する他励発振方式の高周波電力発生部、及び前記架台に内装され、前記高周波電力発生部と前記第１、第２の電極との間に介設され、負荷側のインピーダンスの変動に対する整合を取る整合部を有する電源部と、前記架台に内装され、前記第１、第２の冷却パッドの各内部に循環パイプを介して外部との間で、前記液体の熱量を吸熱する循環液を循環させると共に、循環途中で前記循環液を冷却する冷却装置と、前記架台の上部に載置されるマットレスと、前記マットレスの一部で当該マットレスから上向けに露呈するように前記第１の電極を支持する第１の電極取付部と、前記架台の周側辺適所に設けられ、前記マットレスの上方位置で第２の電極を略下方に向けて支持する第２の電極取付部と、前記第２の電極取付部に備えられ、外部から操作して第１、第２の周波数の変更を指示する操作部と、マイクロコンピュタを備え、前記操作部からの操作内容を受け付けて、情報記憶部に予め格納された治療制御プログラムに沿って治療動作を実行させる、前記架台に内装された制御部とを備え、前記整合部は、前記第１の電極の下方に配置され、前記制御部は、前記整合部に対して患者の頭部側となる側に配置されたものである。

本発明によれば、例えば対向配置された２個の電極間に高周波電磁界が誘起されて患部が加温されることで治療が行われる。ここに、対向配置とは、文字通り対向する場合の他、患部に所要の高周波電磁界が実質的に照射される態様を含み、極端な場合、両電極が直角に近い角度に向いていてもよい。上記において、架台の上部にはマットレスが載置され、マットレスの内部空間には、第１、第２の周波数の高周波電力を選択的に生成する他励発振方式の高周波電力発生部と整合部とを有する高周波部、さらに冷却装置が内装されている。他励発振方式の高周波電力発生部を採用することで、負荷インピーダンスの変動に対して整合部が作用することで、マッチングが効果的に取れ、電力伝達効率を高めて発熱を抑制でき、また、負荷側に対しても反射波を抑制でき、患部の熱感刺激を低減できることとなる。従って、これらの回路部を架台に収納することが可能となる。なお、架台には必要に応じて外界に連通する通気構造（通気ファン等及び通気路が確保された構造）が採用されることが好ましい。例えば、架台の側面一部にメッシュ構造を取り入れてもよいし、通気ファンを設ける態様としてもよい。但し、通気構造は、患者の体重に対して堅牢性を損なわない程度であることが必要である。

また、周波数が低いほど高周波エネルギーの身体内部への深達性（電力半減深度という）が高くなる点に鑑みて、周波数を第１、第２の周波数のように高低で選択的に切り替えるようにしたことで、患部が生体の表層、深部にあるかを問わず、好適な周波数で高周波電磁界を誘起することができ、さらに、患部が表層及び深部の双方にある場合には加温治療中であっても周波数の切り替えのみで対応でき、従来のように一端中断して電極の組合せ作業を行う必要がなくなる。さらに、第１、第２の冷却パッドの各内部に循環パイプを這わし、外部との間で循環液を循環させる構造にし、冷却パッド内の冷却液と、この冷却液を冷却する循環構造とを分けたので、循環液に対する冷却処理が容易となる。例えば、冷却液としては生体とインピーダンスの近い液体を採用でき、一方、循環液としては熱効率の高い液体（冷媒）を採用し、また、氷点下以下の低温でも液体を維持する材質の液体、例えば氷点降下剤、いわゆる不凍液を採用することができ、冷却パッド内の冷却水を循環させる従来例の水温（＋５℃程度）に比して、マイナス２０℃程度まで可能にすることで冷却効率を格段に高めることが可能となる。

このように、設定された第１、第２の周波数による他励発振方式を採用して、整合部のマッチング性を高めて発熱を抑制し、かつ電極の交換を要しない態様とすると共に冷却の効率を高めたことで、装置全体として小型化かつ構造の簡素化が図れ、より高い汎用性と簡易操作性とを備えたものとすることができる。他励発振信号の増幅において半導体素子を利用すれ態様では、さらに小型化が可能となる。

加えて、操作部を第２の電極取付部に備えることで、患部の深さに応じた方の周波数が容易に選択される。さらに、整合部が負荷側との距離が短い分、負荷インピーダンスに種々の要因を含まれなくなり、負荷変動に対するマッチングが容易となる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の高周波がん温熱治療装置において、前記循環液は、氷点降下剤であることを特徴とする。この構成によれば、冷却パッド内の冷却水を効率的に冷却することが可能となり、患者の熱痛は緩和される。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の高周波がん温熱治療装置において、前記マットレスは、空気が充填された複数のセルの集合体からなるエアマットレスであることを特徴とする。この構成によれば、絶縁性が確保され、また、エアマットのセルのエアを調整可能とすることで、患部によって様々な体位を保ちながら治療する場合において、その体位の維持支援が図れる。

本発明によれば、小型化かつ構造の簡素化を図り、より高い汎用性と簡易操作性とを備えることを可能とする高周波がん温熱治療装置を提供するものである。

本発明の高周波がん温熱治療装置の一実施形態を示す概略構成図で、高周波がん温熱治療装置の平面図である。 本発明の高周波がん温熱治療装置の一実施形態を示す概略構成図で、高周波がん温熱治療装置の側面図である。 本発明の高周波がん温熱治療装置の一実施形態を示す概略構成図で、高周波がん温熱治療装置の正面図である。 本発明の高周波がん温熱治療装置の一実施形態を示す概略構成図で、高周波がん温熱治療装置の構成要素の一部である架台やマットレス等の関連を示す概略斜視図である。 下部電極周りの構造を示す部分側断面図である。 上部電極周りの構造を示す部分側断面図で、図６（ａ）は部分断面正面図、図６（ｂ）は部分断面側面図、図６（ｃ）は上部電極の概略平面視図である。 支持アーム部の開閉機構部の構造を説明する一部断面正面図である。 背もたれ部の昇降（ティルト）機構部を説明する部分概略側面図である。 他励発振方式を採用した高周波がん温熱治療装置の回路構成部の図である。 図９における、主に増幅部の周囲の回路図である。

図１〜４は、本発明の高周波がん温熱治療装置の一実施形態を示す概略構成図で、図１は、高周波がん温熱治療装置の平面図、図２は、高周波がん温熱治療装置の側面図、図３は、高周波がん温熱治療装置の正面図、図４は、高周波がん温熱治療装置の構成要素の一部である架台やマットレス等の関連を示す概略斜視図である。なお、図１〜図３ではエアマットレス１３は省略されている。

図において、高周波がん温熱治療装置１は、所定形状を有する架台１１、及び架台１１の内部及び上部に配置される各種機器を備えている。架台１１はベッド本体として機能するもので、堅牢な金属材、例えばステンレス材から構成され、図４に示すように所定の強度を得るべくフレーム１１１構造によって各面が構成され、全体として直方体形状をしている。また、フレーム１１１の間には必要に応じて架台１１の内空間（後述するように各部材を収容するための収容空間）を作成する補強材等の部材が敷設されている。架台１１の上部の周囲端縁には、図１〜図３に示すようにフレーム１１１の上部を利用して嵩高部１１２が環状に形成されている。嵩高部１１２は、フレーム１１１を変形して形成したり、あるいは別部材を接着、機械的な連結乃至は締結のいずれかで取り付けたりする態様であってもよい。架台１１の下面側の４隅には、図２、図３に示すように、移動可能とするための公知のキャスタ１１３が取り付けられている。

架台１１の内空間には、高周波電力の生成用その他の各種の回路部や駆動部が収容されている。また、架台１１の上面には、所定厚さの導電材、好ましくはアルミニウム材等からなる金属板１２が敷設され、その上面に絶縁材からなるマットレス、ここでは内部が空気であるため絶縁性の高いエアマットレス１３が敷設されている。エアマットレス１３は、環状の嵩高部１１２内に位置決めして納められ、治療対象となる患者が長手方向（図１の左右方向）に横臥するものである。マットレスはエアマットレス１３の他、ウレタンゴム等が充填されたものでもよい。

エアマットレス１３は、図４に示すように、幅方向に長尺のセル（エア室）１３１が長手方向に複数条だけ連設されてなるものである。このエアマットレス１３は、幅方向の略中央位置で各セル１３１が、図４にハッチングで示すように２分割されている。そして、後述するエアポンプ９で全セル１３１に、また必要に応じて幅方向の一方側のセル１３１に対してのみエアを送ることで（あるいはエアを抜くことで）、幅方向に対してエアの有り無しの状態とすることができ、これによって患者が仰向けや伏臥の他、横向きを助長するようしている。なお、長手方向にも複数のセルに分割して、患者の脚部を上半身側に比して相対的に持ち上げ（屈伸姿勢とし）たりすることで、長時間の治療姿勢に対する疲れの緩和が図れるようにしている。仰向けの場兄は、枕を採用すればよい。なお、図では示していないが、伏臥での治療を考慮して、顔部分が位置する箇所のエアマットレス１３が切り欠かれており、伏臥姿勢でも呼吸及び姿勢維持を容易としている。

また、エアマットレス１３の略中央位置には、所定形状の切り抜き部１３２が形成されている。金属板１２の適所、すなわちエアマットレス１３の切り抜き部１３２に対応する位置には円形の開口部１２１が形成されている。この開口部１２１を利用して下部電極２１が上方を臨んで配設されるようにしている（図５参照）。

また、架台１１は長手方向の一方側（患者の頭部となる側、図２の左方）には、回動可能な背もたれ部１４が設けられている。背もたれ部１４は、後述する回動機構部によって回動可能にされて、例えば患部が上半身の場合には横臥した姿勢で、患部が腹部等の場合には背もたれ部１４を所定角度（最大３０°程度）だけ持ち上げて、多少起き上がった姿勢となるようにしている。

さらに、架台１１には、周囲の適所から上方側にアーチ状をなした支持アームが架設されている。本実施形態では、架台１１の長手方向の略中央位置で、幅方向に亘って、上方に略アーチ状をなした支持アーム部３が取り付けられている。支持アーム部３の長手方向の略中央には上部電極２２が下方に向けて取り付けられている。そして、下部電極２１と上部電極２２との間に患部が挟持された状態で、両電極２１，２２間に高周波電力を供給することで、患部に高周波電磁界が印加され、誘電加熱が行われることとなる。

架台１１の支持アーム部３を取り付けた基端側である基部３０には、後述するように支持アーム部３をエアマットレス１３に対して開閉姿勢に変位させる開閉機構部４が設けられている。そして、支持アーム部３には、後述するように上部電極２２を出退側及び長手方向に移動させる移動機構部５、さらには治療関連情報を表示するための液晶等の表示部６、各種の指示内容や所要の情報を入力するための操作部７が設けられている。

架台１１の内空間には、高周波回路部８が収容されている。高周波回路部８は、患者が横臥した場合の頭部側から順に所定の順番で、例えば制御部８５、整合部８４、発振部８２、電源部８１及び増幅部８３が設置されている。各回路の動作については、図９、図１０で後述する。

架台１１の内空間の患者が横臥した場合の足下側には、エアポンプ９が設置され、さらに端側には冷凍部１０が配置されている。エアポンプ９は、エアマットレス１３の所要のセル１３１にエアを充填したり、抜いたりするもので、治療開始前に行われる。冷凍部１０は、下部電極２１及び上部電極２２が接する生体表層部位及びその近傍を冷却するもので、図４に示すように、冷凍器１０Ｄ，１０Ｕを備え、かつ架台１１に機械的に取り付けられない状態で配置される。冷凍器１０Ｄは、下部電極２１の冷却パッド１０１Ｄの冷却用であり、冷凍器１０Ｕは、上部電極２２の冷却パッド１０１Ｕの冷却用である。

図５は、下部電極２１周りの構造を示す部分側断面図である。まず、下部電極２１の構造を説明する。下部電極２１は金属製で所定径及び所定厚みを有する円盤状で、裏面（図５の下面側）の中心から下方に立設された、例えば筒状の支柱２１１を有する。下部電極２１の表（おもて）面（図５の上面側）には樹脂材等の薄膜で形成されたドーム状の冷却パッド１０１Ｄが張設されている。冷却パッド１０１Ｄの内部には、人体と略等しい負荷インピーダンスとなるように水（好ましくは生理食塩水）Ｗが封入されている。冷却パッド１０１Ｄ内部と冷凍器１０Ｄとの間には水Ｗを冷却する冷却液を循環させる、テフロン（登録商標）等の高周波に対して絶縁性を有する材料から作製されたパイプ１０２Ｄが這わされている。パイプ１０２Ｄは、下部電極２１の適所を貫通した２個の孔２１０を介して冷却パッド１０１Ｄ内に循環路が形成されている。パイプ１０２Ｄは、冷却パッド１０１Ｄ内で、万遍なく這いまわされるように、例えばスパイラル形状とか千鳥形状にして水Ｗとの接触面積を増やして、加温治療中に温度上昇する水Ｗとの間で熱交換効率を高めるようにしている。

冷却液は、従来は、冷却パッド１０１Ｄ内の水をそのまま外部空間を経由して循環させる態様であったが、熱交換効率が不十分（凍結を考慮すると、＋２℃〜＋５℃あたりの水での吸熱処理）であり、そのため、放熱系を大掛かりとする等の構造が必要であった。そこで、本発明では、冷却パッド１０１Ｄ内の水Ｗとは別に冷却液として、より効果的な冷媒を使用するようにしている。本実施形態では、冷媒として蒸発温度がマイナス２０°であるエタノール４０％水溶液を用いている。冷凍器１０は内部に、冷凍サイクルを実行するための蒸発器、コンプレッサ、凝縮器及び膨張弁の各構造体をシリアルに連接して備え、蒸発冷媒をパイプ１０２Ｄ内で循環させ、その途中で外部から（冷却パッド１０１Ｄ内の水Ｗの熱量を）吸熱するようにしている。このように、冷媒が水であれば＋２℃〜＋５℃が限度である一方、本実施形態ではマイナス２０°という低温度の冷媒を用いることが可能となることから、冷却パッド１０１Ｄ内の水Ｗの熱量を高効率で吸熱でき、水温を好ましい温度に保持させることが可能となり、熱痛が緩和される。なお、冷媒としては、エタノールを主成分とする氷点降下剤以外に、アルコールやエチレングリコール等を主成分とする、いわゆる不凍液等に使用される氷点降下剤であってもよい。

金属板１２に形成された開口部１２１は、その周端に所要径を有する環状の絶縁板１２２が嵌め込まれている。絶縁板１２２の内径は下部電極２１の支柱２１１の径と対応している。従って、下部電極２１の支柱２１１を、下部電極２１が絶縁板１２２に当接するまで、絶縁板１２２の内径部に挿通して下部電極２１の取り付けが行われる。なお、絶縁板１２２にはパイプ１０２Ｄを挿通する孔１２３が穿設されている。

金属板１２の下方には、整合部８４が配置されており、下部電極２１の取付状態で、支柱２１１の適所、例えば下端が整合部８４の正極側の出力端子８４１と接触するようになっている。なお、両者の接触をより強固とするために、嵌合構造が採用されることが好ましい。また、整合部８４は、図４に示すように、負極（アース）側を金属板１２と接続する導線８４２が所要本数、例えば２本接続されている。導線８４２は高周波に対して低抵抗となる帯状であることが好ましい。また、絶縁板１２２の下部は部分的に蛇腹部材で覆われていてもよい（図２参照）。

図６は、上部電極２２周りの構造を示す部分側断面図で、図６（ａ）は部分断面正面図、図６（ｂ）は部分断面側面図、図６（ｃ）は上部電極の概略平面視図である。まず、上部電極２２の構造を説明する。上部電極２２は、金属製で所定径及び所定厚みを有する円盤状で、裏面（図６の上面側）には所定厚みの絶縁板２２１が敷設されている。絶縁板２２１は、電極板と同等乃至は多少大径を有する。上部電極２２は、絶縁板２２１を介して上方に、同じく絶縁材である支柱２２２が立設されている。上部電極２２の表面（図６の下面側）には樹脂材等の薄膜で形成されたドーム状の冷却パッド１０１Ｕが張設されている。冷却パッド１０１Ｕの内部には、冷却パッド１０１Ｄと同様、水（好ましくは生理食塩水）Ｗが封入されている。冷却パッド１０１Ｕ内部と冷凍器１０Ｕとの間には水Ｗを冷却する冷却液を循環させるパイプ１０２Ｕが這わされている。パイプ１０２Ｕには、上部電極２２の適所に貫通された２個の孔２２０（図６（ｃ）参照）を介して冷却パッド１０１Ｕ内に循環路が形成されている。パイプ１０２Ｕは、パイプ１０２Ｄと同一材料で作製されており、冷却パッド１０１Ｕ内で、例えばスパイラル形状とか千鳥形状にして水Ｗとの接触面積を増やして、加温治療中に温度上昇する水Ｗとの間で熱交換効率を高めるようにしている。冷却液は、冷凍器１０Ｄに使用されるものと同一で、本実施形態では、蒸発温度がマイナス２０°であるエタノール４０％水溶液である。

図１及び図２に破線で示すように、架台１１側と冷凍部１０とは連結されておらず、連接部１００で冷凍部１０側のパイプと架台１１側のパイプとが連接されている。より具体的には、下部電極２１の冷却パッド１０１Ｄ及び上部電極２２の冷却パッド１０１Ｕと冷凍器１０Ｄ，１０Ｕから蒸発冷媒を入出力する冷却パッド１０１、１０１Ｕとは連接部１００を介して連接されている。冷凍部１０は、コンプレッサを内蔵し、治療中に動作するため、振動を発生する。従って、冷凍部１０と架台１１とを機械的に連結させた場合、冷凍部１０の振動が治療中に架台１１側に伝わり、この振動が下部電極２１と上部電極２２との間に生じる高周波電磁界、また、他の部材の位置関係の保持等にも影響し、治療効率を低下させる可能性があるが、本実施形態では、冷凍部１０を架台１１の下部に配設する一方、冷却パッド１０１Ｄ，１０１Ｕのみで連接していることから、冷凍部１０内のコンプレッサの振動が架台１１側に伝わることがないため、上述の問題が生じることはない。また、振動や振動音から患者が受ける不快感をなくすこともできる。

上部電極２２の上面には、図６（ｃ）に示すように、対向する位置に一対の孔２２０が形成されると共に、孔２２０とは周方向の異なる位置に一対の導線２２３が取り付けられている。導線２２３は好ましくは帯状であり、負極側として支持アーム部３に、あるいは支持アーム部３に設けられた図略のアース部材に接続されている。ここでは、便宜上、支持アーム部３に接続されている。

支柱２２２と支持アーム部３との間の移動機構部５は、上部電極２２をリンク機構を利用して昇降させる昇降機構５１を備えている。なお、図６（ａ）（ｂ）には、昇降機構５１を支持アーム部３の長手方向にスライドさせるスライド機構５２を、必要に応じて採用した構成を記載している。昇降機構５１は蛇腹部材５０で覆われるようにしてもよい。

昇降機構５１は、上下支持片５１１，５１２と、上下支持片５１１，５１２間でＸ字状に交差して連結されるリンク片５１３，５１４とを備えている。リンク片５１３，５１４は中間位置でピン等によって回動自在に連結されている。また、リンク片５１３の両端及びリンク片５１４の上端は対応する上下支持片５１１，５１２にピン等で回動自在に連結されている。さらに、リンク片５１４の下端のピンは、下支持片５１２上をスライド可能なように、スライド溝５１２１に嵌合状態で連結されている。なお、リンク片５１３，５１４は、図６（ｂ）に示すように上下支持片５１１，５１２の前面及び後面にそれぞれ連結されている。

さらに、リンク片５１４の下端には伸縮駆動部材としてのシリンダ５１５のプランジャが係合されており、シリンダ５１５のプランジャの水平方向における出没によってリンク片５１４の下端が図６（ａ）の水平方向にスライドすることで、前述したＸ字状による上下支持片５１１，５１２間の距離が変更するようになっている。すなわち、Ｘ字状の形状が上下方向に伸縮することで、上支持片５１１に対して上部電極２２側が昇降するようにしている。この昇降によって、エアマットレス１３上に横臥した患者の患部に適宜の押圧力で上部電極２２を当接するようにし、さらにシリンダ５１５をロック状態とすることで押圧力を保持するようにしている。伸縮駆動部材は、シリンダ５１５に代えて、電動モータとボールネジが形成されたステー部材を利用したもの、ラック・ピニオン等が採用可能である。なお、スライド機構５２を採用しない態様では、上支持片５１１が支持アーム部３に取り付けられている。

ここで、スライド機構５２を採用する実施態様について説明する。スライド機構５２は、上支持片５１１の左右両端に一対のコロ部５２１，５２２を有する。コロ部５２１は、上下に所定距離隔てて配置されたコロ５２１Ｕ，５２１Ｄを有する。コロ部５２２は、上下に所定距離隔てて配置されたコロ５２２Ｕ，５２２Ｄを有する。

一方、支持アーム部３には、図６（ｂ）に示すように、その側面から水平方向に庇状のガイドレール５２３がアーム方向の所定範囲に亘って立設されている。スライド機構５２は、コロ５２１Ｕとコロ５２１Ｄとの間、及びコロ５２２Ｕとコロ５２２Ｄとの間にガイドレール５２３を挟持することで、昇降機構５１すなわち上部電極２２をガイドレール５２３に沿った方向への移動及び上部電極２２のティルト変更を可能にしている。なお、図では見えていないが、上述したようにガイドレール５２３は支持アーム部３の左右所定距離の範囲に形成されており、その範囲内で上部電極２２のスライド量が調整可能にされている。なお、スライドロック構造は、種々の構成が採用可能であり、例えば、４個のコロのいずれか乃至は全てのコロの回動を規制し、また解除する公知の機構を採用すればよい。パイプ１０２Ｕは、例えば管状構造を有する支持アーム部３の下面適所に穿設された開口３ａから管内部を経由して支持アーム部３の基部３０側から架台１１内に延設されている。なお、このように上部電極２２を支持アーム部３に対して所定の範囲内でスライド可能とする態様が採用される場合には、パイプ１０２Ｕ及び絶縁外皮が巻かれた導線２２３はスライド長に対応し得るに十分な寸法長とする必要がある。

図７は、支持アーム部３の開閉機構部４の構造を説明する一部断面正面図である。開閉機構部４は、支持アーム部３の基部３０を架台１１に支承する水平な支軸４１を有する。支持アーム部３は、この支軸４１周りに揺動可能にされ、エアマットレス１３の上方を開閉可能にしている。すなわち、患者がエアマットレス１３に横臥するまでは、支持アーム部３を開いておいて患者のエアマットレス１３上への移動をスムーズに行わせ、次いで、患者がエアマットレス１３上に横臥した状態で、支持アーム部３を閉じて、上部電極２２の位置調整（昇降調整）を行うようにしている。

支軸４１には同軸状に扇状ギア４２が一体で固定されている。また、架台１１側には駆動源である開閉モータ４３が配設され、開閉モータ４３の出力軸に取り付けられた出力ギア４３１が扇状ギア４２と噛合されている。従って、開閉モータ４３が回転すると、その回転力は出力ギア４３１、扇状ギア４２を介して支軸４１を回転させ、回転方向に応じて、支持アーム部３を開方向へ、あるいは閉方向へ位置変位させる。なお、支持アーム部３の基部３０と反対側である先端部３１には取手３１１が設けられている。また、図で示していないが、先端部３１は、例えば架台の嵩高部１１２の対応する位置に穴が形成され、この穴に所要のフック感（節度感）を有して係合するようにしている。そして、操作者が取手３１１を把持して上方に引き上げることで、嵩高部１１２との係合を解除し、その状態で、開閉モータ４３の回転駆動が可能にされている。開閉モータ４３は、支持アーム部３の開閉量を、回転量で、あるいは扇状ギア４２の回動範囲をセンサで検知することで回動制御される。開閉モータ４３の動作範囲への支持アーム部３の位置変位は操作者が行う。そして、所定範囲内まで移行すると、操作者の操作指示を受けて開閉モータ４３が動作することになる。

図８は、背もたれ部１４の昇降（ティルト）機構部を説明する部分概略側面図である。回動機構部１４０は、金属板１２を長手方向の所定位置で例えば蝶番からなる回動軸１４１で回動可能に連結し、回動側の金属板１２の下面には補強用としての昇降板１４２が好ましくは一体状にして敷設されている。昇降板１４２の基部には回動軸１４１と同心の扇状ギア１４３が固設されている。また、架台１１の適所には昇降モータ１４４が配設され、昇降モータ１４４の出力軸に取り付けられた出力ギア１４４１が扇状ギア１４３と噛合している。従って、昇降モータ１４４が回転すると、その回転力は出力ギア１４４１、扇状ギア１４３を介して回動軸１４１を回転させ、回転方向に応じて、昇降板１４２を起立方向へ、あるいは元の水平方向へ動作させる。

図９は、他励発振方式を採用した高周波がん温熱治療装置の回路構成部の図である。高周波がん温熱治療装置の高周波回路部８は、電源部８１、水晶振動子を有する発振部８２、増幅部８３、整合部８４及び制御部８５を備えている。電源部８１は、発振部８２や後述するプリアンプ８３１に電源供給するための補助直流電源８１１とそれ以外の各部へ必要な電力を供給するための主直流電源８１２とを備えている。

発振部８２は、固定周波数で発振動作を行う、例えば水晶振動子を備えている。発振部８２は、複数種類の周波数を発振する回路を並設しており、本実施形態では、図１０に示すように、１３．５６ＭＨｚと４０．６８ＭＨｚである。電磁波の生体内への深達度合は電磁波の周波数、すなわち発振周波数に依存し、周波数が低い程（例えば１３．５６ＭＨｚ）、生体の奥まで深達し、深層の患部に対して効果的な加温が可能となり、また、周波数が高い場合（例えば４０．６８ＭＨｚ）、表層の患部に対して効果的な加温が可能となる。従って、患部の深さ位置に応じて使用周波数を選択するようにしている。

増幅部８３は、プリアンプ８３１及び出力部８３２、出力フィルタ８３３及び出力・反射レベルセンサ８３４を備えている。プリアンプ８３１は水晶発振信号の波形を所定レベルまで初段増幅する。出力部８３２はパワーアンプ用のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor)等の電界効果半導体素子で、所要の電力の発振信号を生成する。出力フィルタ８３３は、発振信号に重畳される高調波成分を濾波するローパスフィルタ等である。出力・反射レベルセンサ８３４は、高周波出力電力と反射電力のモニタ用と、出力電力を設定値に自動制御する制御用として使用される。

整合部８４は、電源側と、上下電極２１，２２及び患部等を含めた負荷側の負荷インピーダンスとの整合（マッチング）を取るものである。負荷インピーダンスの変動は、治療に伴う患部の温度上昇、患者の動き、呼吸など全てが変動要因となり、かかる変動に対して整合部８４がマッチングを取ることで、電源側からの出力電力が高い効率で負荷側に伝達されるようにしている。電力伝達の効率が低下すると、出力電圧が高くなって、電界の集中も顕在化し、生体への電気的な熱的な刺激が強くなり、患者に苦痛を与えることに繋がることになるが、本実施形態のように、他励発振方式を採用して固定周波数の中でマッチングを精度良く取ることで、電力伝達の効率を維持可能にしている。

整合部８４は、整合用の５０Ωの同軸ケーブルで電源側と接続され、整合部８４を距離的に上下電極２１，２２側に配置可能にしている。整合部８４は内部に、Ｚ，θ（インピーダンス、位相差）センサを有すると共に、マッチング用の直並列の可変コンデンサＣｓ，Ｃｐを備えている。可変コンデンサＣｓ，Ｃｐは電極の対向面積を変更することで、静電容量の変更を可能にするものである。モータ８４ｓ，８４ｐは、例えば可変コンデンサＣｓ，Ｃｐの対向する電極を相対移動させて対向面積を変更することで静電容量を変更するものである。モータ８４ｓ，８４ｐは制御部８５からの指示に従って、制御器８６によって駆動される。可変コンデンサＣｓ，Ｃｐは、マッチング状態がずれると、モータ８４ｓ，８４ｐを回転させて静電容量を変化させることでマッチングを取るように調整される。

図１０は、図９において、主に増幅部８３の周囲の回路図である。図１０において、発振部８２は、１３．５６ＭＨｚで発振する第１発振回路８２１と４０．６８ＭＨｚで発振する第２発振回路８２２とを備えている。第１、第２発振回路８２１，８２２は制御部からの選択信号に従って選択された回路側が動作する。増幅部８３は、プリアンプ８３１の他、順番に、選択された発振周波数に対する高調波成分をカットする中間フィルタ８３１１、発振電力を確保するべく所定数に分配、ここでは並列４ラインで増幅動作を行わせる分配器８３２１、並列された４個のパワーアンプ８３２２，…、順次２ラインずつ出力電力を合成するための合成器８３２３、及び選択された発振周波数に対する高調波成分をカットする終段フィルタ８３２４を備えている。パワーアンプ８３２２及び合成器８３２３を併設する回路構成とすることで、所要のパワー、例えば３ＫＷ程度を確保することが可能となる。

表示部６及び操作部７は支持アーム部３の適所に設けられている。表示部６及び操作部７は支持アーム部３の基部３０側か先端部３１側の一方側に設ける態様でもよいが、両側に設けてもよい。なお、両側に設ける態様では、情報の更新を監視しておき、最新の入力内容が設定情報として優先するようにすればよい。

表示部６には、制御部８５が内蔵するタイマを利用して計時する治療開始からの経過時間、高周波出力電力の設定値、温度計で計測された温度の表示、エアマットレス１３のティルト角の状態が表示される。温度は、高周波電磁界において対応可能な温度計７００、好ましくは熱電対温度計で測定される。温度計７００は、侵襲式、無侵襲式を問わず、患部位置に応じた位置に１個又は所定数が配置してセットされる。

操作部７は、図２に示す表示部６の画面に積層される透明材で構成されるタッチパネル７０と、表示部６の機能の一部であって各種ボタン（画像のテンキーなどを含む）が表示されるボタン表示機能部とから構成される。公知のように、各種ボタンの表示座標と、タッチパネル７０の押圧位置とを予め関連付けておくことで、いずれのボタンが押圧指定されたかが識別可能になっている。各種ボタンとしては、テンキーを利用して入力可能な、患者識別情報、治療時間、出力値、周波数切替、エアマットレス１２の制御指示が想定されている。

また、操作部７は、機械的なボタン７１も備えている。図２に示すように、機械的なボタンとしては、電源オンオフ用、高周波オン（治療開始指示）用、背もたれ（ティルト）設定用及び支持アーム部３の開閉用が想定される。また、高周波電力の供給を強制的に停止させる非常停止ボタンを付加してもよい。なお、操作部７は、機械的なボタンのみで構成してもよく、あるいはタッチパネル方式で行う態様としてもよい。

制御部８５は、内部にマイクロコンピュタ等を備え、上述した操作部７からの操作内容を受け付けて、制御部８５内の図略の情報記憶部に予め格納された治療制御プログラムに沿って治療動作が実行される。治療動作を簡単に説明すると、以下のとおりである。まず、患者がエアマットレス１３に横臥し、電源が投入された後、操作部７を介して患者識別情報が入力される。患部が認識されることで、操作者によって上部下部電極２１，２２が対応する治療位置にセットされる。また、患者識別情報に従って、治療時間、出力値、使用周波数及びエアマットレス１３のティルト角が設定される。

次いで、高周波オンのボタンが押下されて加温治療が開始される。整合部８４ではモータ８４ｓ，８４ｐによってマッチングが図られつつ治療が継続される。また、治療期間中、温度計７００からの温度が表示部６に表示されて、温度監視が可能にされている。そして、設定時間が経過すると、制御部８５は治療終了と判断して高周波出力を自動的にオフにする。これにより、１回分の治療が終了する。

なお、本発明は、以下の態様が採用可能である。

（１）本実施形態では、架台１１としてフレームで囲った構造体を示したが、実際には周囲に化粧板等を配置することで、内部は見えないようにする。また、架台１１はフレーム構造に限定されず、放熱が可能な構造が採用されておれば、箱形であってもよいし、直方体形状でなくてもよい。

（２）さらに、冷凍部１０を架台１１の下部に機械的な連結なしで配置する構成としたが、これに代えて、振動吸収部材を介して機械的な連結をする態様としてもよい。これによれば、装置が全体としてコンパクトとなり、かつコンプレッサで発生する振動が架台１１側へ伝達することが可及的に抑止される。

（３）高周波回路部８を、患者が横臥した場合の頭部側から順に制御部８５、整合部８４、発振部８２、電源部８１及び増幅部８３で設置したが、これに限定されず、その他の配列でもよい。また、必要に応じて上下方向に積層したり、幅方向に配置する態様としてもよい。なお、整合部８４は下部電極２１の近傍に配置するのが、マッチング上好ましい。いずれにしても、架台１１の内空間に実質的に全ての構造物を収容することで、基本的に１台の架台１１で済み、全体としてコンパクトな装置として実現することができる。

（４）上部電極２２をティルトさせる態様の場合、上部電極２２と下部電極２１とが対向配置されない状態があり得るが、この場合でも、上部電極２２と下部電極２１との間に生じる高周波電磁界内に患部がさらされれば、実質的に加温治療が可能である。このように、上部電極２２の角度を変えたり、患者の姿勢を変えることで患部の位置に対して好適に高周波電磁界を印加することができる。

（５）上部電極２２の向き（ティルト）の変更は、スライド機構５２に代えて、支柱２２２を屈曲する簡易な機構を採用することで実現してもよい。

（６）支持アーム部３は基部３０と先端部３１とを持つアーチ形状に限定されず、先端部３１が空中途中までとし、その先端部位に上部電極２２が取り付けられる構造であってもよい。

１１ 架台
１２ 金属板
１２１ 開口部（第１の電極取付部の一部）
１２２ 絶縁板（第１の電極取付部の一部）
１３ エアマットレス（マットレス）
１４ 背もたれ部
２１ 下部電極（第１の電極）
２２ 上部電極（第２の電極）
３ 支持アーム部（第２の電極取付部）
４ 開閉機構部
５ 移動機構部
６ 表示部
７ 操作部
８ 高周波回路部（電源部）
８１ 電源部（高周波電力発生部の一部）
８２ 発振部（高周波電力発生部の一部）
８２１ 第１発振回路（高周波電力発生部の一部）
８２２ 第２発振回路（高周波電力発生部の一部）
８３ 増幅部（高周波電力発生部の一部）
８４ 整合部
８５ 制御部
８６ 制御器
９ エアポンプ
１０ 冷凍部（冷却装置）
１００ 連接部
１０１Ｄ，１０１Ｕ 冷却パッド（第１、第２の冷却パッド）
１０２Ｄ，１０２Ｕ パイプ（循環パイプ）

Claims (3)

1. 負荷側となる患部を挟んで対向配置され、液体が内在された第１、第２の冷却パッドが付設された第１、第２の電極の間に高周波電力を供給し、誘電加熱によって患部を加温治療する高周波がん温熱治療装置において、
   内部に空間を有する架台と、
   前記架台に内装され、第１、第２の周波数の高周波電力を選択的に生成する他励発振方式の高周波電力発生部、及び前記架台に内装され、前記高周波電力発生部と前記第１、第２の電極との間に介設され、負荷側のインピーダンスの変動に対する整合を取る整合部とを有する電源部と、
   前記架台に内装され、前記第１、第２の冷却パッドの各内部に循環パイプを介して外部との間で、前記液体の熱量を吸熱する循環液を循環させると共に、循環途中で前記循環液を冷却する冷却装置と、
   前記架台の上部に載置されるマットレスと、
   前記マットレスの一部で当該マットレスから上向けに露呈するように前記第１の電極を支持する第１の電極取付部と、
   前記架台の周側辺適所に設けられ、前記マットレスの上方位置で第２の電極を略下方に向けて支持する第２の電極取付部と、
   前記第２の電極取付部に備えられ、外部から操作して第１、第２の周波数の変更を指示する操作部と、
   マイクロコンピュタを備え、前記操作部からの操作内容を受け付けて、情報記憶部に予め格納された治療制御プログラムに沿って治療動作を実行させる、前記架台に内装された制御部とを備え、
   前記整合部は、前記第１の電極の下方に配置され、前記制御部は、前記整合部に対して患者の頭部側に配置された高周波がん温熱治療装置。
2. 前記循環液は、氷点降下剤であることを特徴とする請求項１に記載の高周波がん温熱治療装置。
3. 前記マットレスは、空気が充填された複数のセルの集合体からなるエアマットレスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波がん温熱治療装置。

Images