JPH01244321A - 生体内温度計測法 - Google Patents
生体内温度計測法Info
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- JPH01244321A JPH01244321A JP63069379A JP6937988A JPH01244321A JP H01244321 A JPH01244321 A JP H01244321A JP 63069379 A JP63069379 A JP 63069379A JP 6937988 A JP6937988 A JP 6937988A JP H01244321 A JPH01244321 A JP H01244321A
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Landscapes
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- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は生体内温度計測法に係り、特にがんの診断やハ
イパーサーミア（温熱療法）における温度計測に好適な
無侵襲かつ高感度な体内温度計測法に関する。
イパーサーミア（温熱療法）における温度計測に好適な
無侵襲かつ高感度な体内温度計測法に関する。
人体深部の温度情報が得られれば、乳がんなどの皮膚下
組織の高温部位の検知が可能となり、診断に有効である
。また、がん治療法の一つであるハイパーサーミアにお
いては、患部を目的の温度に正確にコントロールするた
めに、加温中の患部の温度をモニターしなければならな
い、そのために、正確な体内温度計測法の開発が望まれ
ている。
組織の高温部位の検知が可能となり、診断に有効である
。また、がん治療法の一つであるハイパーサーミアにお
いては、患部を目的の温度に正確にコントロールするた
めに、加温中の患部の温度をモニターしなければならな
い、そのために、正確な体内温度計測法の開発が望まれ
ている。
従来、人体深部温度計測法としては、熱電対やサーミス
タなどを患部に刺入する方法９体表面上にヒータを置い
た熱流補償型のサーミスタ深部温度計、Ｘ線、超音波Ｎ
ＭＲイメージングなどが提案されている。最近１本発明
に関連したマイクロ波を用いた体内温度計測法の報告（
Ｍ田ら、電子通信学会論文誌６５−Ｃ，６４５−６５１
（１９８２））がある、これは、生体内から放射される
マイクロ波帯の熱輻射を体外からラジオメータで捕える
ことにより体内温度を測定するものである。この計測法
は、非観血無侵襲で、かつ受動的な測定であるため危険
性がまったくない、またハイパーサーミアとの併用に適
しているなどの利点があり、有用な体内温度計測法とし
て期待されている。実際、ラジオメータ（１−２Ｇ）（
Ｚｆ）と人体接触型アンテナ（導波管型アダプタ）とか
らなる高波度受信システムが試作され、温度分解能０．
０６Ｋ、横方向空間分解能約４Ｘ４ｄが得られている。
タなどを患部に刺入する方法９体表面上にヒータを置い
た熱流補償型のサーミスタ深部温度計、Ｘ線、超音波Ｎ
ＭＲイメージングなどが提案されている。最近１本発明
に関連したマイクロ波を用いた体内温度計測法の報告（
Ｍ田ら、電子通信学会論文誌６５−Ｃ，６４５−６５１
（１９８２））がある、これは、生体内から放射される
マイクロ波帯の熱輻射を体外からラジオメータで捕える
ことにより体内温度を測定するものである。この計測法
は、非観血無侵襲で、かつ受動的な測定であるため危険
性がまったくない、またハイパーサーミアとの併用に適
しているなどの利点があり、有用な体内温度計測法とし
て期待されている。実際、ラジオメータ（１−２Ｇ）（
Ｚｆ）と人体接触型アンテナ（導波管型アダプタ）とか
らなる高波度受信システムが試作され、温度分解能０．
０６Ｋ、横方向空間分解能約４Ｘ４ｄが得られている。
シ−かしながら１体内の高温部位をより正確に検知する
には、横方向空間分解能の向上が必要であり、その検討
が進められている。
には、横方向空間分解能の向上が必要であり、その検討
が進められている。
本発明の目的は、上記実情に鑑み、マイクロ波を用い、
横方向空間分解能および温度分解能に優れた生体内温度
計測法を提供することにある。
横方向空間分解能および温度分解能に優れた生体内温度
計測法を提供することにある。
上記目的は、ラジオメータとアンテナ（アダプタ）とか
らなる生体内温度測定システムにおいて、アンテナ部に
静磁波共振器を装着することにより達成される。
らなる生体内温度測定システムにおいて、アンテナ部に
静磁波共振器を装着することにより達成される。
生体組織は、その温度に応じた強さの電波を熱雑音の形
で放射している。体表から数個までの深さにある組織か
ら放射された電波のうちのマイクロ波成分は減衰しなが
らも体表に達し、体外に放射される。これを体外におい
たマイクロ波アンテナで受信し、ラジオメータ（高感度
熱雑音受信機）によって測定する。測定を一周波数にお
こなえば体表からある深さまでの平均温度が測定できる
。
で放射している。体表から数個までの深さにある組織か
ら放射された電波のうちのマイクロ波成分は減衰しなが
らも体表に達し、体外に放射される。これを体外におい
たマイクロ波アンテナで受信し、ラジオメータ（高感度
熱雑音受信機）によって測定する。測定を一周波数にお
こなえば体表からある深さまでの平均温度が測定できる
。
また、測定を複数の周波数でおこない、体内の温度分布
モデル関数を仮定し、測定データを処理することにより
、いろいろな深さにおける組織温度を推定することがで
きる。
モデル関数を仮定し、測定データを処理することにより
、いろいろな深さにおける組織温度を推定することがで
きる。
アンテナは従来、体表に接触する型で、低損失誘電体（
比誘電率３０）を充填した方形導波管と同軸−導波管変
換器よりなっている。この導波管の開口寸法がほぼ横方
向の空間分解能を決めている。例えば、開口寸法が３４
．２ｍｎＸ２５．４＋ｎｍを用いた場合の横方向空間分
解能は４×４ｄである。
比誘電率３０）を充填した方形導波管と同軸−導波管変
換器よりなっている。この導波管の開口寸法がほぼ横方
向の空間分解能を決めている。例えば、開口寸法が３４
．２ｍｎＸ２５．４＋ｎｍを用いた場合の横方向空間分
解能は４×４ｄである。
この空間分解能を高めるには、比誘電率のより高い誘電
体を用いて、アンテナの小型化をはかる方向が一つ考え
られる。
体を用いて、アンテナの小型化をはかる方向が一つ考え
られる。
もう一つの方策が本発明である。本発明では、方形導波
管と同軸−導波管変換器の間に静磁波共振器を入れる。
管と同軸−導波管変換器の間に静磁波共振器を入れる。
静磁波は強磁性膜の磁気スピン歳差運動がマイクロ波帯
に共鳴し、膜面に沿って伝搬する波動である。静磁波を
用いると、バイアス磁界を変えて可変周波数デバイスを
実現することができる。これが弾性表面波（ＳＡＷ）デ
バイスと著しく異なる点である。この静磁波を利用した
共振器は、Ｑ値が１０２〜１０８と導波管（Ｑ”’１）
に比べて著しく高いため、導波管に入った熱雑音マイク
ロ波をごく狭い周波数範囲に限って取りだすことが可能
である。そのため、導波管の開口寸法を小さくしても、
感度を低下させることなく、特定周波数域のみを受信す
ることができる。
に共鳴し、膜面に沿って伝搬する波動である。静磁波を
用いると、バイアス磁界を変えて可変周波数デバイスを
実現することができる。これが弾性表面波（ＳＡＷ）デ
バイスと著しく異なる点である。この静磁波を利用した
共振器は、Ｑ値が１０２〜１０８と導波管（Ｑ”’１）
に比べて著しく高いため、導波管に入った熱雑音マイク
ロ波をごく狭い周波数範囲に限って取りだすことが可能
である。そのため、導波管の開口寸法を小さくしても、
感度を低下させることなく、特定周波数域のみを受信す
ることができる。
すなわち、静磁波共振器をつけることにより、アンテナ
の寸法を従来の１／１０程度に小さくでき、幾何学的分
解能、つまり横方向分解能が向上する。また、温度に対
応する周波数のみをピックアップすることができるため
、温度分解能の向上もみられる。さらに、静磁波共振器
は上述のように周波数をバイアス磁界により自由に変え
ることができるため、−個の素子で多数の周波数での測
定が可能である。このことは、周波数が変えられないＳ
ＡＷ共振器を用いた場合、多数周波数での測定をおこな
うには複数の素子を必要とするのに比べ、小型、低価格
化などの点でも極めて有効である。
の寸法を従来の１／１０程度に小さくでき、幾何学的分
解能、つまり横方向分解能が向上する。また、温度に対
応する周波数のみをピックアップすることができるため
、温度分解能の向上もみられる。さらに、静磁波共振器
は上述のように周波数をバイアス磁界により自由に変え
ることができるため、−個の素子で多数の周波数での測
定が可能である。このことは、周波数が変えられないＳ
ＡＷ共振器を用いた場合、多数周波数での測定をおこな
うには複数の素子を必要とするのに比べ、小型、低価格
化などの点でも極めて有効である。
以下本発明を実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例）
第１図に本実施例で用いた装置のブロック図を示す０図
において、１は人体、２は導波管、３は静磁波共振器、
４はＰＩＮスイッチ、５はサーキュレータ、６はアイソ
レータ、７はＲＦアンプ、８はミキサ、９は工Ｆアンプ
、１０は二乗検波器、１１はロックインアンプ、１２は
レコーダ、１３は参照負荷、１４は局部発振器、１５は
スイッチ信号発生器である。本構成はディッチ（Ｄｉｃ
ｋｅ）型スーパーヘテロダイン方式のラジオメータで、
参照負荷１３からの熱雑音電力とアンテナ（図示略）よ
り受信される人体１からの熱雑音電力をスイッチ４によ
り交互に切換え、高周波増幅、中間周波増幅した後マイ
クロ波検波し、ロツクインアンプ１１で同時検波して比
較測定する０通過帯域幅は高周波増幅段７で１〜５ＧＨ
ｚ＝中間周波増幅段９で５〜５００ＭＨ，をもつ。
において、１は人体、２は導波管、３は静磁波共振器、
４はＰＩＮスイッチ、５はサーキュレータ、６はアイソ
レータ、７はＲＦアンプ、８はミキサ、９は工Ｆアンプ
、１０は二乗検波器、１１はロックインアンプ、１２は
レコーダ、１３は参照負荷、１４は局部発振器、１５は
スイッチ信号発生器である。本構成はディッチ（Ｄｉｃ
ｋｅ）型スーパーヘテロダイン方式のラジオメータで、
参照負荷１３からの熱雑音電力とアンテナ（図示略）よ
り受信される人体１からの熱雑音電力をスイッチ４によ
り交互に切換え、高周波増幅、中間周波増幅した後マイ
クロ波検波し、ロツクインアンプ１１で同時検波して比
較測定する０通過帯域幅は高周波増幅段７で１〜５ＧＨ
ｚ＝中間周波増幅段９で５〜５００ＭＨ，をもつ。
人体とラジオメータとを結合するアンテナ部の構造を第
２図に示す、アンテナ１８は誘導体（比誘電率３０）を
充填した方形導波管アンテナで、開口寸法は５×４閣で
あり、プローブアンテナからの信号は直接結合された静
磁波共振器３を通して同軸ケーブル１６に入り、受信機
（図示路）へ導かれる。ここで、１７は磁石である。
２図に示す、アンテナ１８は誘導体（比誘電率３０）を
充填した方形導波管アンテナで、開口寸法は５×４閣で
あり、プローブアンテナからの信号は直接結合された静
磁波共振器３を通して同軸ケーブル１６に入り、受信機
（図示路）へ導かれる。ここで、１７は磁石である。
この時の静磁波共振器１６はプレーナ構造のもので、そ
のサイズは２Ｘ５ｍであった。ＹＩＧ（イツトリウム
アイアン ガーネット：ＹｔｔｒｉｕｍＩｒｏｎ Ｇａ
ｒｎｅｔ） ／ Ｇ Ｇ Ｇ （ガドリニウム ガリウ
ムガーネット： Ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕ
ｍ Ｇａｒｎｅｔ）基板上にＡＱ電極指を形成し、共振
子とした。
のサイズは２Ｘ５ｍであった。ＹＩＧ（イツトリウム
アイアン ガーネット：ＹｔｔｒｉｕｍＩｒｏｎ Ｇａ
ｒｎｅｔ） ／ Ｇ Ｇ Ｇ （ガドリニウム ガリウ
ムガーネット： Ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕ
ｍ Ｇａｒｎｅｔ）基板上にＡＱ電極指を形成し、共振
子とした。
磁石でバイアス磁界を変化させることにより、２〜４
Ｇ Ｈｚの広い可変周波数において、Ｑ”１０”の鋭い
共振応答が得られる。
Ｇ Ｈｚの広い可変周波数において、Ｑ”１０”の鋭い
共振応答が得られる。
１％食塩水（人体のマイクロ波に対する減衰の比較的大
きな皮膚、筋肉などの組織の特性に近い）を用いて、本
発明の性能評価実験をおこなった。
きな皮膚、筋肉などの組織の特性に近い）を用いて、本
発明の性能評価実験をおこなった。
その結果、温度分解能０．０３ Ｋ、横方向分解能５
Ｘ５ａ＋＋”を得た。また、深さ方向の温度分布もバイ
アス磁界を変えて共振周波数を変化させ、多数の周波数
でのマイクロ波成分を取りだすことにより求めることが
できた０例えば、１．５，２．５゜３．５ＧＨｚの３周
波数でマイクロ波強度を測定し、深さ４〜５１程度まで
の温度分布を推定することができた。さらに多数の周波
数で測定することにより、より精度よく深さ方向の温度
分布が求められる。
Ｘ５ａ＋＋”を得た。また、深さ方向の温度分布もバイ
アス磁界を変えて共振周波数を変化させ、多数の周波数
でのマイクロ波成分を取りだすことにより求めることが
できた０例えば、１．５，２．５゜３．５ＧＨｚの３周
波数でマイクロ波強度を測定し、深さ４〜５１程度まで
の温度分布を推定することができた。さらに多数の周波
数で測定することにより、より精度よく深さ方向の温度
分布が求められる。
本実施例では、ブレーナ構造の静磁波共振器を用いた例
を述べたが、これに限定されるものでなく、ＹＩＧ小球
共振子など他の構造の静磁波共振器を使用してもかまわ
ない。
を述べたが、これに限定されるものでなく、ＹＩＧ小球
共振子など他の構造の静磁波共振器を使用してもかまわ
ない。
以上述べてきたように、生体内から放射されるマイクロ
波帯域の熱輻射強度を体外から測定する装置において、
導波管からなるアンテナ部に静磁波共振器を具備した本
発明に係る生体内温度計測法は、無侵襲でかつ高感度、
高精度な体内温度計測を実現することができる。したが
って、本発明はがんの診断やハイパーサーミアにおける
深部温度計測に好適であり、その医療上の効果は大であ
る。
波帯域の熱輻射強度を体外から測定する装置において、
導波管からなるアンテナ部に静磁波共振器を具備した本
発明に係る生体内温度計測法は、無侵襲でかつ高感度、
高精度な体内温度計測を実現することができる。したが
って、本発明はがんの診断やハイパーサーミアにおける
深部温度計測に好適であり、その医療上の効果は大であ
る。
第１図は本発明の一実施例における体内温度計測装置の
ブロック図、第２図はアンテナ部の構造を示す平面図で
ある。 １・・・人体、２・・・導波管、３・・・静磁波共振器
、４・・・ＰＩＮスイッチ、５・・・サーキュレータ、
６・・・アイソレータ、７・・・ＲＦアンプ、８・・・
ミキサ、９・・・ＩＦアンプ、１０・・・二乗検波器、
１１・・・ロックインアンプ、１２・・・レコーダ、１
３・・・参照負荷、１４・・・局部発振器、１５・・・
スイッチ信号発生器、１６ 同軸−ブル、１７・・・磁
石、１８・・・プローブ鴇 ｌ 図 ＄２ 凹
ブロック図、第２図はアンテナ部の構造を示す平面図で
ある。 １・・・人体、２・・・導波管、３・・・静磁波共振器
、４・・・ＰＩＮスイッチ、５・・・サーキュレータ、
６・・・アイソレータ、７・・・ＲＦアンプ、８・・・
ミキサ、９・・・ＩＦアンプ、１０・・・二乗検波器、
１１・・・ロックインアンプ、１２・・・レコーダ、１
３・・・参照負荷、１４・・・局部発振器、１５・・・
スイッチ信号発生器、１６ 同軸−ブル、１７・・・磁
石、１８・・・プローブ鴇 ｌ 図 ＄２ 凹
Claims (1)
- １、生体内から放射される熱輻射のマイクロ波帯域の放
射強度を体外から測定する方法において、アンテナ部に
静磁波共振器を具備させたことを特徴とする生体内温度
計測法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069379A JPH01244321A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 生体内温度計測法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069379A JPH01244321A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 生体内温度計測法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01244321A true JPH01244321A (ja) | 1989-09-28 |
Family
ID=13400877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63069379A Pending JPH01244321A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 生体内温度計測法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01244321A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6964514B2 (en) * | 2000-03-10 | 2005-11-15 | The University Court Of The University Of Glasgow | Temperature measuring apparatus |
| US7052176B2 (en) * | 2003-07-11 | 2006-05-30 | University Of Texas System | Remote temperature measuring system for hostile industrial environments using microwave radiometry |
| JP2013504747A (ja) * | 2009-09-11 | 2013-02-07 | シーエフエス・バーケル・ベスローテン・フェンノートシャップ | マイクロ波ラジオメトリ検出器およびこのような検出器を備える加熱処理装置 |
| US20160282197A1 (en) * | 2013-12-13 | 2016-09-29 | Brain Temp, Inc. | Error reduction in radiation-based temperature measurement systems |
| JP2017018662A (ja) * | 2009-10-28 | 2017-01-26 | コビディエン エルピー | 焼灼規模を監視するためのシステムおよび方法 |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63069379A patent/JPH01244321A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6964514B2 (en) * | 2000-03-10 | 2005-11-15 | The University Court Of The University Of Glasgow | Temperature measuring apparatus |
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| US20160282197A1 (en) * | 2013-12-13 | 2016-09-29 | Brain Temp, Inc. | Error reduction in radiation-based temperature measurement systems |
| US9958343B2 (en) * | 2013-12-13 | 2018-05-01 | Brain Temp, Inc. | Error reduction in radiation-based temperature measurement systems |
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