JPS61247479A - 高周波加温装置 - Google Patents
高周波加温装置Info
- Publication number
- JPS61247479A JPS61247479A JP60088090A JP8809085A JPS61247479A JP S61247479 A JPS61247479 A JP S61247479A JP 60088090 A JP60088090 A JP 60088090A JP 8809085 A JP8809085 A JP 8809085A JP S61247479 A JPS61247479 A JP S61247479A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- living body
- antennas
- heating
- antenna
- distribution
- Prior art date
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- Granted
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- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
- 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〕
本発明は高周波加温装置に係り、特に癌治療用等の医療
用に好適な高周波加温装置に関する。
用に好適な高周波加温装置に関する。
人体等の生体に発生した癌組織を治療するため。
徳々の方法が試みられているが、癌組織のうち人体の表
面付近のものについては、外科手術、放射線療法等で治
療することが可能である。しかし、人体の深部に生じた
癌組織を治療するには、いろいろと困難な問題がある。
面付近のものについては、外科手術、放射線療法等で治
療することが可能である。しかし、人体の深部に生じた
癌組織を治療するには、いろいろと困難な問題がある。
生体の深部に生じた癌組織を治療する一つの方法として
ハイパーサーミア（Ｈｙｐｅｒ ｔｈｅｒｍｉａ ）加
温療法が知られている（公知文献１：寺田矩芳。
ハイパーサーミア（Ｈｙｐｅｒ ｔｈｅｒｍｉａ ）加
温療法が知られている（公知文献１：寺田矩芳。
雨宮好文著、“ハイパーサーミア用ダイポールアレイア
プリケータ”、電気通信学会論文（Ｂ）、Ｊ６５−Ｂ、
７、ｐｐ ８９８−９０５（昭５７−０７））。
プリケータ”、電気通信学会論文（Ｂ）、Ｊ６５−Ｂ、
７、ｐｐ ８９８−９０５（昭５７−０７））。
ハイパーサーミアは、他の治療法と併用して癌組織を４
２℃程度に加温すると治療することができることから、
電磁波を人体に照射して局所的に加温点を作ることによ
って癌組織を治療するものである。最近までは、マイク
ロ波帯の周波数を用いていたが、マイクロ波帯では浸透
深さが短く数ユしがなく深部まで加温できなかった。そ
こで、浸透深さの１０ｃｒＩＬ程度となるＶＨＦ等の周
波数が用いられるようになった。
２℃程度に加温すると治療することができることから、
電磁波を人体に照射して局所的に加温点を作ることによ
って癌組織を治療するものである。最近までは、マイク
ロ波帯の周波数を用いていたが、マイクロ波帯では浸透
深さが短く数ユしがなく深部まで加温できなかった。そ
こで、浸透深さの１０ｃｒＩＬ程度となるＶＨＦ等の周
波数が用いられるようになった。
従来のこの種の装置の第１の従来例として、ダイポール
アンテナを環状に配列し、アンテナの中央に生体を配置
することにより高周波加温装置を構成するものがある（
公知文献１）。第２図にこの構成を示す。第２図におい
て、この装置は、ダイボールアンテナ３を生体４を中心
とする放射状位置に配列して生体４を囲み、換言すれば
生体４をダイポールアンテナの中央に配列させｚ、７．
生体４の深部に加温点を形成するようにしたものである
０ また、第２の従来例として、バイオ・システムズ嗜デザ
イン社（Ｂｉｏ ８ｙｓｔ、ｅｍｓ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃ
ｏｒｐ、 ）のアニユラ−〇フェイズド・アレイ（Ａｎ
ｎｕＪａｒＰｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ ）がある（ Ｐ
ａｕｌＦ Ｔｕｒｎｅｒ“ＲｅｇｉｏｎａＡ Ｈｙｐ
ｅｒｔｈｅｒｍｉａ Ｗｉｔｈ ａｎ Ａｎｎｕｌａｒ
Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ”ＩＥＰｇ Ｔｒａｎｓ ａ
ｎ ＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｒ、Ｖｏｌ、 ＢＭＥ
３１． Ａ１＋ 、Ｔａｎ、 １９８４ ）。
アンテナを環状に配列し、アンテナの中央に生体を配置
することにより高周波加温装置を構成するものがある（
公知文献１）。第２図にこの構成を示す。第２図におい
て、この装置は、ダイボールアンテナ３を生体４を中心
とする放射状位置に配列して生体４を囲み、換言すれば
生体４をダイポールアンテナの中央に配列させｚ、７．
生体４の深部に加温点を形成するようにしたものである
０ また、第２の従来例として、バイオ・システムズ嗜デザ
イン社（Ｂｉｏ ８ｙｓｔ、ｅｍｓ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃ
ｏｒｐ、 ）のアニユラ−〇フェイズド・アレイ（Ａｎ
ｎｕＪａｒＰｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ ）がある（ Ｐ
ａｕｌＦ Ｔｕｒｎｅｒ“ＲｅｇｉｏｎａＡ Ｈｙｐ
ｅｒｔｈｅｒｍｉａ Ｗｉｔｈ ａｎ Ａｎｎｕｌａｒ
Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ”ＩＥＰｇ Ｔｒａｎｓ ａ
ｎ ＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｒ、Ｖｏｌ、 ＢＭＥ
３１． Ａ１＋ 、Ｔａｎ、 １９８４ ）。
これは、第３図に示すように開口部が２０Ｘ２３ｃｒＩ
Ｌの平行平面板ラッパ型アンテナ５の中に脱イオン蒸留
水を満たし、これを環状に１６箇配列し、中央に生体６
を配置して生体を加温するものである。第４図は一般に
アンテナを環状に配列した場合に生体内で単位体積当り
消耗される電力（加熱ポテンシャル）の分布を示す。
Ｌの平行平面板ラッパ型アンテナ５の中に脱イオン蒸留
水を満たし、これを環状に１６箇配列し、中央に生体６
を配置して生体を加温するものである。第４図は一般に
アンテナを環状に配列した場合に生体内で単位体積当り
消耗される電力（加熱ポテンシャル）の分布を示す。
これは、アンテナの放射パターンｌθ１１Φｉ）をｌθ
１．Φｉ ） ＝ Ｋｓｉｎ”Ｂｉｏ ｓｉｎｍΦ１（
ｎ＋ｍはそれぞれθ、Φ方向の指向特性をあらゎす。）
で近似したものである。このとき媒質は、筋肉とし、４
対のアンテナが等間隔に直径４０ｃ！ＩＬの円周上に配
列されて同相動部されている場合の正規化加熱ポテンシ
ャルの分布を示したものである。周波数は、４０ＭＨｚ
である。上記ＢＳＤ社のＡｎｎｕｌａｒ ｐｈａｓｅｄ
ａｒｒａｙの場合、アンテナの中に脱イオン蒸留水が
入っているため、実質的な開口面は脱イオン蒸留水の誘
電率が４０ＭＫＺ、＃＋７８であるので４１−倍に大き
くなる。
１．Φｉ ） ＝ Ｋｓｉｎ”Ｂｉｏ ｓｉｎｍΦ１（
ｎ＋ｍはそれぞれθ、Φ方向の指向特性をあらゎす。）
で近似したものである。このとき媒質は、筋肉とし、４
対のアンテナが等間隔に直径４０ｃ！ＩＬの円周上に配
列されて同相動部されている場合の正規化加熱ポテンシ
ャルの分布を示したものである。周波数は、４０ＭＨｚ
である。上記ＢＳＤ社のＡｎｎｕｌａｒ ｐｈａｓｅｄ
ａｒｒａｙの場合、アンテナの中に脱イオン蒸留水が
入っているため、実質的な開口面は脱イオン蒸留水の誘
電率が４０ＭＫＺ、＃＋７８であるので４１−倍に大き
くなる。
しかし、これでも開口面は、波長λのλ／４〈らいの大
きさにしかならない。このくらいの開口面を持つアンテ
ナではｎ ＝ ｍ ＝ ｌ程度の指向性と考えられるの
で第４図の正規化加熱ポテンシャルの分布は、ｎ ＝
ｌ、ｍ ＝ ｌの分布のようになる。
きさにしかならない。このくらいの開口面を持つアンテ
ナではｎ ＝ ｍ ＝ ｌ程度の指向性と考えられるの
で第４図の正規化加熱ポテンシャルの分布は、ｎ ＝
ｌ、ｍ ＝ ｌの分布のようになる。
これを見てわかるように、正規化加熱ボテン７ヤルの分
布は、平担なものとなる。したがって、この装置でも生
体深部を局所的に加温することは難しい。
布は、平担なものとなる。したがって、この装置でも生
体深部を局所的に加温することは難しい。
上記第１の従来例（第２図）において、ダイポールアン
テナの放射特性は、直線偏波で指向性の広いものである
。このような指向性の広いアンテナを環状に第２図のよ
うに放射状位置に配列すると隣り合うアンテナ相互間で
相互作用が生じてしまい、アンテナの特性が変ってしま
うという欠点がある。また、ダイポールアンテナ等の指
向性の広いアンテナでは、加熱ポテンシャル分布が平担
であるため、血流のある生体を局所的に加温することが
困難であった。加えて、指向性の広いアンテナでは、電
磁波を広範囲に放射するので加熱するには電力効率が低
いという欠点がある。
テナの放射特性は、直線偏波で指向性の広いものである
。このような指向性の広いアンテナを環状に第２図のよ
うに放射状位置に配列すると隣り合うアンテナ相互間で
相互作用が生じてしまい、アンテナの特性が変ってしま
うという欠点がある。また、ダイポールアンテナ等の指
向性の広いアンテナでは、加熱ポテンシャル分布が平担
であるため、血流のある生体を局所的に加温することが
困難であった。加えて、指向性の広いアンテナでは、電
磁波を広範囲に放射するので加熱するには電力効率が低
いという欠点がある。
また、第２の従来例（第３図）においても、先に述べた
ように、正規化加熱ポテンシャルの分布が平担なものと
なるため、やはり生体深部を局所的に加温することが困
難であるという欠点を有するＯ 本発明の目的は、従来のこの棟の装置の欠点を解決し、
生体深部を局所的に集中して、かつ効率よく加温しつる
高周波加温装置を提供することにある０ 〔問題点を解決するための手段〕 上記した問題点を解決するために、本発明は、加温すべ
き生体に対して開口が指向する複数の直線偏波ヘリカル
アンテナを前記生体位置を中心とする放射状位置に設け
た点に特徴を有する。
ように、正規化加熱ポテンシャルの分布が平担なものと
なるため、やはり生体深部を局所的に加温することが困
難であるという欠点を有するＯ 本発明の目的は、従来のこの棟の装置の欠点を解決し、
生体深部を局所的に集中して、かつ効率よく加温しつる
高周波加温装置を提供することにある０ 〔問題点を解決するための手段〕 上記した問題点を解決するために、本発明は、加温すべ
き生体に対して開口が指向する複数の直線偏波ヘリカル
アンテナを前記生体位置を中心とする放射状位置に設け
た点に特徴を有する。
このような構成によれば、指向特性が鋭い直線偏波ヘリ
カルアンテナを放射状に配列したことにより隣り合う各
アンテナ相互間の干渉が少なくなり、生体が位置する中
心位置での加熱ボテン７ヤル分布を最大にすることがで
き、したがって、生体の深部を局所的に集中して、かつ
効率よく加熱することが可能となる。
カルアンテナを放射状に配列したことにより隣り合う各
アンテナ相互間の干渉が少なくなり、生体が位置する中
心位置での加熱ボテン７ヤル分布を最大にすることがで
き、したがって、生体の深部を局所的に集中して、かつ
効率よく加熱することが可能となる。
次に、第１．４．５．６図を参照して本発明の実施例を
詳細に説明する。第１図は、本発明の実施例の構成図で
ある。この高周波加温装置は、複数の指向性の鋭い直線
偏波ヘリカルアンテナ１をその開口が加温すべき生体２
に指向するように向けその生体位置を中心とする放射状
位置に配列し、中央に生体２を設置したものである。こ
れを動作するには、各アンテナに電磁波を入力し、垂直
偏波を放射すると、中央に設置された生体のところで電
磁波が重量されて電磁界が高くなることより生体の加温
点が生ずることになる。このとき、偏波成分が同一方向
でないと各々の偏波で打ち消し合って１！磁界は重畳さ
れない。
詳細に説明する。第１図は、本発明の実施例の構成図で
ある。この高周波加温装置は、複数の指向性の鋭い直線
偏波ヘリカルアンテナ１をその開口が加温すべき生体２
に指向するように向けその生体位置を中心とする放射状
位置に配列し、中央に生体２を設置したものである。こ
れを動作するには、各アンテナに電磁波を入力し、垂直
偏波を放射すると、中央に設置された生体のところで電
磁波が重量されて電磁界が高くなることより生体の加温
点が生ずることになる。このとき、偏波成分が同一方向
でないと各々の偏波で打ち消し合って１！磁界は重畳さ
れない。
次に、第１図のようにアンテナを配列した場合に、生体
内で単位体積当り消耗される電力（加熱ボテンシャル）
の分布が深部で最大値を得る例について示す。第４図は
、正規化加熱ポテンシャルの分布であり、アンテナの放
射パターン！ｙ（θ、Φ）をｇ（θ、Φ） ＝ Ｋｓｉ
ｎ θ・ｓｉｎΦで近似したものである。ｎ＝＝１．
ｍ＝０は、ダイポールアンテナに相当する。この程度の
指向性では、加熱ボテンシャルは、はぼ一様になる。と
ころが、指向性が鋭くなりｎ ＝ ｍ ＝ ４以上とな
ると、中央部に加熱ボテンシャルの最大値が形成される
。
内で単位体積当り消耗される電力（加熱ボテンシャル）
の分布が深部で最大値を得る例について示す。第４図は
、正規化加熱ポテンシャルの分布であり、アンテナの放
射パターン！ｙ（θ、Φ）をｇ（θ、Φ） ＝ Ｋｓｉ
ｎ θ・ｓｉｎΦで近似したものである。ｎ＝＝１．
ｍ＝０は、ダイポールアンテナに相当する。この程度の
指向性では、加熱ボテンシャルは、はぼ一様になる。と
ころが、指向性が鋭くなりｎ ＝ ｍ ＝ ４以上とな
ると、中央部に加熱ボテンシャルの最大値が形成される
。
ここで、比較のため、第１の従来例（第２図）に示した
ダイポールアレイアンテナの加熱ポテンシャル分布を第
７図に示す。この第７図は、アレイの円周角αをα＝π
／２として、角度αの中に含まれるダイポールアンテナ
の列数Ｎを変えて、加熱ポテンシャルの様子を示したも
のである。この第７図のように、Ｎを増すことによって
ψ＝Ｏ方向の加熱ポテンシャルの増加は押えられるが、
ψ＝π／２方向では逆に不要な加熱ポテンシャルの上昇
を招くことになるので人体深部を局所的に加温すること
は困難となる。
ダイポールアレイアンテナの加熱ポテンシャル分布を第
７図に示す。この第７図は、アレイの円周角αをα＝π
／２として、角度αの中に含まれるダイポールアンテナ
の列数Ｎを変えて、加熱ポテンシャルの様子を示したも
のである。この第７図のように、Ｎを増すことによって
ψ＝Ｏ方向の加熱ポテンシャルの増加は押えられるが、
ψ＝π／２方向では逆に不要な加熱ポテンシャルの上昇
を招くことになるので人体深部を局所的に加温すること
は困難となる。
一方、第５図は、直線偏波ヘリカルアンテナを４対（８
基）環状に配列した場合の１基の指向特性でちる。第５
図かられかるように、この指向特性は３ｄ’Ｂ半値角で
θ＝１８°である。これは、アンテナの放射パターンＩ
Ｉ（θ１．Φ１）で示すと、ｎ ＝ ｍ ＝ ６に相当
する。このアンテナを用いて４対の電界分布を測定し、
加熱ポテンシャル１１”を算出したものを第６図に示す
。この第６図かられかるように、中央で最大値を得る加
熱ポテンシャルの分布となることがわかる。
基）環状に配列した場合の１基の指向特性でちる。第５
図かられかるように、この指向特性は３ｄ’Ｂ半値角で
θ＝１８°である。これは、アンテナの放射パターンＩ
Ｉ（θ１．Φ１）で示すと、ｎ ＝ ｍ ＝ ６に相当
する。このアンテナを用いて４対の電界分布を測定し、
加熱ポテンシャル１１”を算出したものを第６図に示す
。この第６図かられかるように、中央で最大値を得る加
熱ポテンシャルの分布となることがわかる。
以上のことから、指向特性の鋭い直線偏波ヘリカルアン
テナを第１図の如く放射状に配列し、加温する部位で′
電磁波の位相を一致するように調整すれば、生体を局所
的に加温することが可能となるっまた、局所的に加温し
たい場合には、この方法だと電力効率が高い。なお、こ
れは生体のみでなく誘電体であるならばいずれでも適用
できる。
テナを第１図の如く放射状に配列し、加温する部位で′
電磁波の位相を一致するように調整すれば、生体を局所
的に加温することが可能となるっまた、局所的に加温し
たい場合には、この方法だと電力効率が高い。なお、こ
れは生体のみでなく誘電体であるならばいずれでも適用
できる。
以上説明したように、本発明の高周波加温装置によれば
、生体などの深部を局所的にかつ効率良く加温すること
ができる。
、生体などの深部を局所的にかつ効率良く加温すること
ができる。
第１図は本発明装置の一実施例の構成図、第２図は従来
のダイポールアレイアンテナを用いた高周波加温装置の
第１の従来例を示す構成図、第３図はｇ！、２の従来例
であるＡｎｎｕｌａｒ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙの構
成図、第４図は正規化加熱ボテンシャルの分布を示す図
、第５図は本発明において直線偏波ヘリカルアンテナを
４対放射状に配列した場合の１基の指向特性を示す説明
図、第６図は本発明において直線偏波ヘリカルアンテナ
を４対放射状に配列した場合の中央での加熱ボテンシャ
ルを示す説明図、第７図は従来のダイポールアレイアン
テナの加熱ポテンシャル分布を示す説明図である。 １・・・直線偏波ヘリカルアンテナ、 ２．４．６・・・生体、 ３・・・ダイポールアンテナ、 ５・・・アンテナ。 代理人 鵜 沼 辰 之 第４１！！ °Ｌ！′ 償！ （Ｃｍ） 第５図 第６図 −２００，０−１００，００，０１００，ＯＺυ、０イ
ユ Ｉ （ｍｍ） 第７図 鴫口からり距″Ｍｌ（Ｃｍ） 手続補正書 昭和６０年５月ノ２日
のダイポールアレイアンテナを用いた高周波加温装置の
第１の従来例を示す構成図、第３図はｇ！、２の従来例
であるＡｎｎｕｌａｒ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙの構
成図、第４図は正規化加熱ボテンシャルの分布を示す図
、第５図は本発明において直線偏波ヘリカルアンテナを
４対放射状に配列した場合の１基の指向特性を示す説明
図、第６図は本発明において直線偏波ヘリカルアンテナ
を４対放射状に配列した場合の中央での加熱ボテンシャ
ルを示す説明図、第７図は従来のダイポールアレイアン
テナの加熱ポテンシャル分布を示す説明図である。 １・・・直線偏波ヘリカルアンテナ、 ２．４．６・・・生体、 ３・・・ダイポールアンテナ、 ５・・・アンテナ。 代理人 鵜 沼 辰 之 第４１！！ °Ｌ！′ 償！ （Ｃｍ） 第５図 第６図 −２００，０−１００，００，０１００，ＯＺυ、０イ
ユ Ｉ （ｍｍ） 第７図 鴫口からり距″Ｍｌ（Ｃｍ） 手続補正書 昭和６０年５月ノ２日
Claims (1)
- （１）加温すべき生体に対して開口が指向する複数の直
線偏波ヘリカルアンテナを前記生体位置を中心とする放
射状位置に設けたことを特徴とする高周波加温装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60088090A JPS61247479A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 高周波加温装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60088090A JPS61247479A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 高周波加温装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61247479A true JPS61247479A (ja) | 1986-11-04 |
| JPH0449424B2 JPH0449424B2 (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=13933164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60088090A Granted JPS61247479A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | 高周波加温装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61247479A (ja) |
-
1985
- 1985-04-24 JP JP60088090A patent/JPS61247479A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0449424B2 (ja) | 1992-08-11 |
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