JPH0366386A - 電磁波コイル式ハイパーサーミア装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、電磁波コイル式ハイパーサーミア装置、特に
生体内の患部組織に電磁波を照射して生体内患部の加温
を良好に行うことのできる電磁波コイル式ハイパーサー
ミア装置に関する。

［従来の技術］ 医療分野において、生体内の腫瘍、例えば癌組織等の患
部組織に高周波やマイクロ波、電磁波を照射して組織の
温度を４２〜４５℃程度に加温し、これを連続的あるい
は間欠的に行うことによって患部組織の治療を行うハイ
パーサーミア装置が広範囲に利用されている。

そして、このような癌組織等の腫瘍に温熱治療が有効な
ことは、周知であり、腫瘍は正常組織に比べ４２℃以上
の温度に弱いということから、ハイパーサーミア装置に
よる加熱治療が注目されている。そして、この加熱治療
法には、患部の加熱を無侵襲で実施する各種方式がある
。例えば浅部の腫瘍に有効なマイクロ波加熱、深部に対
してはＲＦ電極加熱や高周波誘導加熱が用いられている
。

そして、特に電磁波加温式のハイパーサーミア装置は、
照射領域を限定できるという利点があり、この高周波誘
導加熱法は、所定の周波数域の磁界中に生体を置くと、
この生体が電磁波エネルギーにより加熱されることを利
用したものであり、この電磁波エネルギーによって患部
組織の加温治療が非侵襲的に行われる。

このような高周波誘導加熱方式のハイパーサーミア装置
において、その高周波誘導加熱原理が第４図に示されて
いる。すなわち、第４図は従来の電磁波コイル式ハイパ
ーサーミア装置の概略図であり、人体の加熱には高周波
電流が用いられている。

すなわち、図に示すように被加熱人体１０をリング状コ
イル１２内に配置し、所望の生体患部１４に該リング中
心位置が来るようにリング状コイル１２を位置決め、固
定する。

そして、該コイルに交流電流１２ａを通電すると、コイ
ルによって発生した磁力線１２ｂが人体を貫通し、通電
流の周波数に従って磁力線１２ｂの方向が変化する。こ
の際、人体中には、その磁力線の変化を阻止しようとす
る電気力が作用して、コイル電流と逆方向の電流が誘起
される。

そして、この誘起された誘導電流１２ｃは、人体中を流
れ抵抗損失のため発熱する。

そして、この発熱状態は、第３図に示されているような
谷状の温度上昇率の分布となり、−数的には特性Ａのよ
うに、コイル１２の中心部は温度上昇率が小さく、コイ
ル近傍は温度上昇率が大きくなる。

このために、患部中心部１４が加熱されず、体表面のみ
が加熱されてしまうという不具合があった。

そこで、従来のハイパーサーミア装置では、温度分布は
周波数に依存するため、周波数を変化させて、特性Ｂあ
るいは特性Ｃのような温度分布とすることにより、中心
部での温度上昇率を大きくして、患部の加熱効果を上げ
ることが行われていた。

つまり、第３図に示されている温度分布の特性は、交流
電流の周波数の関係にあり、誘導電流１２ｃの密度、す
なわち発熱状態（温存上昇率）は、体表面の誘導電流密
度比（温度上昇率）を最大１とすれば、周波数ｆによっ
て特性Ａ、　Ｂ、　Ｃのように変化する。この特性によ
り高い周波数から低い周波数に変化するにしたがって図
示されている中心、すなわち患部１４での電流密度比が
大きくなるということが理解される。

これらを電流浸透の深さδで表わすと次式のようになる
。

δ−ｓｏ、　　３Ｊコ；丁’ａｆ　　　　　　　Ｅ〜・
コここで、ρは人体の固有抵抗μΩ・ｃｍ、　　μは人
体の実効透磁率、ｆは周波数Ｈｚである。

以上のことから、第３図の特性のように、周波数ｆが高
いほど人体表面への電流の集中傾向が大きくなり、周波
数ｆが低いほど患部中心への電流の集中が増加すること
から、従来では人体深部への寄与を大きくするための周
波数ｆは、経験的に２５０　ｋＨｚ〜２００　ｋＨｚが
患部の加熱効果を得る最適値として設定されていた。

［発明が解決しようとする課題］ このようにして、第４図に示されている従来の電磁波コ
イル式ハイパーサーミア装置によれば、例えば周波数ｆ
は、コイル中心の患部の温熱効果を得るため２５０ＫＨ
ｚ〜２００ＫＨｚに設定されるが、この場合においても
、第３図の谷状の温度分布では、どうしても患部中心よ
り人体表面での電流密度が高くなるため加熱部体表面が
熱せられ、深部Ｗｆｉ瘍への加熱寄与が少ないという欠
点があった。また更に、コイル近傍部位の人体表面の温
度上昇が大きいために表皮火傷となる問題があった。

発明の目的 本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、コイル近傍部位の体表面の加熱を一様に緩
和し、深部の生体患部のみを確実、容易に、かつ無侵襲
で高周波誘導加熱することのできる電磁波コイル式ハイ
パーサーミア装置を提供することにある。

［３題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明によれば、コイルの任
意の直径を通るＸ軸を揺動軸としてリング状コイルを所
定角度及び速度で揺動させるＸ軸揺動装置と、コイルの
直径を通りＸ軸と直交するＹ軸を揺動軸としてリング状
コイルを所定角度及び速度で揺動させるＹｌｌｌｌ揺動
装置とを有し、前記リング状コイルを揺動させて生体患
部のみを誘導加熱することを特徴とする。

［作用］ 以上のような構成としたので、本発明によれば、Ｘ１ｌ
ｄｌ及びＹ軸揺動装置により、揺動軸をコイルの任意の
直径を通るＸ軸と該コイルの直径を通りＸ軸と直交する
Ｙ軸とに設定し、これにより、リング状コイルを所定の
角度及び速度で揺動させることができる。このため、該
リングの中心部に配置された生体患部のみに電磁波を集
中的に照射して、患部を誘導加熱することができ、かつ
前記コイルの揺動により中心部以外の生体組織の加熱を
分散させることが可能となる。

この結果、患部以外の該コイル近傍部位における体表面
の正常組織には熱的影響を少なくし、体内深部の患部組
織のみを有効に加熱治療できる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施例を説明す
る。

第１図は、本発明に係る電磁波コイル式ハイパーサーミ
ア装置の概略構成図であり、第１図にはリング状コイル
１２の平面図と、該コイル揺動装置２０の側面図とが示
されている。

本発明において特徴的なことは、Ｘ軸、Ｙ軸揺動装置に
より、リング状コイルを所定角度及び速度で揺動させて
リング中心部に配置された生体患部のみを加熱させるこ
とにあり、かつ患部以外の体表面組織には熱的影響をな
くすことにある。

以下、第１図に基づいて、本実施例の構成を説明する。

第１図において、コイル揺動装置２０は、前記リング状
コイル１２を揺動運動させて、該リング中心部に配置さ
れている生体患部だけを加熱するための装置であり、Ｙ
軸揺動装Ｗ１２２とＸ軸揺動装置２４とから構成されて
いる。ここで、前記リング状コイル１２は、Ｘ軸揺動装
置２４に設けられている。

Ｙ軸揺動装置２２は、図に示すように基台２６上に垂直
に設けられている側板２８に水平状態となるようにＹ軸
モータ３０が設置され、該モータ３０の回転軸にカムを
設けたことにより形成されている。

このＹ軸モータ３０には、図に示すようにモータ本体の
両側から回転軸が導き出されており、その一方の回転軸
先端部（右側）に第１カム３２を取り付け、他方の回転
軸先端部（左側）に第２カム３４を取り付けている。

ここで、第１カム３２と第２カム３４とは、図に示すよ
うに同じ形状であるが、カムの大きさ及びカムの回転軸
となる位置が異なっている。これにより、Ｙ軸を中心軸
としてコイルを揺動させている。

Ｘ軸揺動装置２４は、図に示すようにモータ台３６が前
記第１、第２カム３２．３４上に載置され、該モータ台
３６上にＸ軸モータ３８が設置されることにより形成さ
れている。そして、Ｘ軸揺動装置２４は、側板２８に設
けられている円弧状の第１、第２ガイド溝４０．４２に
沿って摺動可能となるようにしている。

すなわち、Ｘ軸モータ３８が設けられているモータ台３
６は、その側面両端部にはガイドビン４０ａ、４２ａが
それぞれ突設され、側板２８に設けられている第１、第
２ガイド溝４０．４２に嵌入されて摺動可能な構造とな
っている。これにより、円弧状に該Ｘ軸モータ３８を上
下移動可能としている。

ここで、Ｘ軸モータ３８の回転軸には、第１図に示すよ
うにリング状コイル１２が固定されている。すなわち、
該回転軸の先端部には、該コイル１２の柄の部分がジヨ
イント４４を介して取り付けられている。

コイル揺動制御回路４６は、前記Ｘ軸モータ３８とＹ軸
モータ３０との回転をそれぞれ所定の角度又は速度に設
定して前記リング状コイル１２を所定周期で回動制御、
すなわち揺動させる回路である。

従って、このために該Ｘ軸モータ３８及びＹ軸モータ３
０へそれぞれ制御信号４５ａ、４６ｂを同時に出力して
いる。

次に、第１図のコイル揺動装置２０の動作を説明する。

前記コイル揺動制御回路４６から制御信号４６ａが出力
され、Ｘ軸モータ３８に供給されると、該Ｘ軸モータ３
８は、予め定められた角度及び速度で回動し、これによ
り、コイル１２を図に示されているＸ軸を中心として揺
動させる。

すなわち、該Ｘ軸モータ３８の回転軸が、例えばＸ軸回
転角３０″で回動し、正転・逆転を繰返し行うことでコ
イル１２を揺動させる。

また、Ｙ軸モータ３０に制御信号４６ｂが供給されると
、該Ｙ軸モータ３０は回転し、第１図に示されている第
１、第２カム３２．３４が所定の回転速度で回転する。

これにより、該第１．第２カム３２．３４上に載置され
ている前記Ｘ軸振動装置２４（Ｘ軸モータ３８）を第１
、第２ガイド溝４０．４２に沿って円弧状に上下動させ
る。

この結果、前記リング状コイル１２は、第１゜第２カム
３２．３４の大きさ及び形状による特有の動きにしたが
って、例えばＹ軸回転角２５°でＹ軸を中心として揺動
される。

ここで、第１図には第１、第２カム３２．３４がａｌ、
ａ２の位置においてモータ台３６を載置し、コイル１２
を水平位置に保った状態が示されているが、Ｙ軸モータ
３０の回転によりカム３２゜３４がｂｌ、ｂ２の位置に
おいては、前記Ｘ軸揺動装Ｖ！１２４（Ｘ軸モータ３８
）は鎖線で示される最上位位置２４′に移動されること
が理解される。

これにより、コイル１２は右下がり（角度２５’）の状
態になる。

もちろん、更にモータの回転により第１、第２カム３２
．３４がｃｌ、ｃ２の位置においては、Ｘ軸振動装置２
４（Ｘ軸モータ３８）は最下位位置に移動し、これによ
り、コイル１２は鎖線で示すように右上がり（角度２５
°）の状態になる。

以上のようにして、本実施例によれば、Ｘ軸振動装置２
４のＸ軸モータ３８と、Ｙ軸揺動装置２２のＹ軸モータ
３０とを同時に回動させて、所定角度及び速度で、前記
リング状コイル１２を揺動運動させることができる。

次に、前記リング状コイル１２のＸ軸、Ｙ軸揺動状態及
び揺動運動状態を第２図を用いて、更に詳しく説明する
。

第２図（Ａ）は、コイル１２の揺動状態を示した図であ
り、Ｙ軸を中心とした揺動は一点鎖線で、Ｘ軸を中心と
した揺動は２点鎖線でそれぞれ所定角度の揺動位置を示
している（但し、実線はコイルの基準位置として示して
いる）。

また、第２図（Ｂ）は、コイル１２の揺動運動状態を所
定時間毎に１コマずつ連続的にコイルの位置を示した図
である。

すなわち、第２図（Ｂ）には、コイル１周期分の揺動運
動状態が示されており、これによりコイル円周上の最高
位点１２Ｐの移動変化の軌跡が鎖線で示されている（な
お、図中の矢印峠は１２Ｐの移動方向を示す）。

これは、最高位点１２Ｐが常に高くなるようにコイルを
揺動運動させたものであり、１周期で１回、最高位点１
２Ｐがコイル円周上を移動したことを示したものである
。

このように、リング状コイル１２をＸ軸、Ｙ軸を中心に
して同時に揺動させ、第２図（Ｂ）のように連続的に一
定周期、例えば１周期６０秒で揺動運動することができ
る。この結果、コイル内の磁力線が強くなる中心面に対
し、中心（×印）以外の例えばコイル近傍部位は、常に
コイルを揺動運動させて、発熱が分散される。

すなわち、本実施例では、コイル内で磁力線の強くなる
中心部には、常に腫瘍部位を存在させ、また、主要部以
外の体表面部位には、コイルを一時停止あるいは停滞さ
せないように周期的に揺動運動させ、これにより体表面
での発熱位置を常に移動させている。

従って、加熱部中心（×印）は、温度上昇比がたとえ小
さくても恒常的に誘導加熱されるため、他の部位よりも
有効的に温度上昇させることができ、中心以外の体表面
は、温度上昇を低下させて発熱を防ぐことができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明に係る電磁波コイル式ハイパーサ
ーミア装置によれば、従来のコイル固定式に比べ、リン
グ状コイルをＸ軸、Ｙ軸揺動装置により揺動させて、該
リング中心部に配置された生体患部のみを誘導加熱する
ことができる。これにより、リング中心以外の体表面の
正常組織に熱的影響を与えることなく、患者に苦痛を与
えずに体内深部の、患部組織のみを無侵襲で有効に温熱
治療することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る電磁波コイル式ハイパーサーミ
ア装置の概略構成図、 第２図（Ａ）は、コイルのＸ軸揺動及びＹ軸揺動状態を
示した図、 第２図（Ｂ）は、コイルの揺動運動状態を示した図、 第３図はコイルの配置と誘導電流密度比とを示した図、 第４図は、従来の電磁波コイル式ハイパーサーミア装置
の概略構成図である。 １２　・・・　リング状コイル ２０　・・・　コイル揺動装置 ２４．２４”　　・・・　Ｘ軸揺動装置２２　・・・　
Ｙ軸揺動装置 ３０　・・・　Ｙ軸モータ ３２　・・・　第１カム ３４　・・・　第２カム ３８　・・・　Ｘ軸モヘータ ４０　・・・　第１ガイド溝 ４２　・・・　第２ガイド溝 １２Ｐ　　・・・　最高位点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 リング上コイルから該リングの中心部に配置された生体
   患部に電磁波を照射して、患部を加温する電磁波コイル
   式ハイパーサーミア装置において、コイルの任意の直径
   を通るＸ軸を揺動軸としてリング状コイルを所定角度及
   び速度で揺動させるＸ軸揺動類置と、 コイルの直径を通りＸ軸と直交するＹ軸を揺動軸として
   リング状コイルを所定角度及び速度で揺動させるＹ軸揺
   動装置と、 を有し、 前記Ｘ軸、Ｙ軸揺動装置により、前記リング状コイルを
   揺動させて、生体患部のみを誘導加熱することを特徴と
   する電磁波コイル式ハイパーサーミア装置。