JPS6133670A - ハイパーサーミア用加温装置 - 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〕 本発明は、ハイパサーミア用加温装置に係り、特に電磁
波を利用して生体内の癌組織を局所加温゛し、これによ
って当該癌組織の再生機能を停止せしめ致死に至らしめ
るためのハイパサーミア用加温装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、加温療法（「ハイパサーミア」ともいう）による
治療法が脚光を浴びており、特に悪性腫瘍を例えば４３
℃付近で１時間ないし２時間の間連続加温するとともに
、一定周期でこれを繰り返すことにより癌細胞の再生機
能を阻害せしめ、同時にその多くを致死せしめることが
できるという研究報告が相次いでなされている（計測と
制御Ｖｏｌ、２２．　Ｎａ１Ｏ）。この種の加温療法と
しては、全体加温法と局所加温法とがある。この内、癌
組織およびその周辺だけを選択的に温める局所加温法と
しては、電磁波による方法、電磁誘導による方法、超音
波による方法等が提案されている。

一方、癌組織への加温は、当業研究者間においては既に
知られているように４３℃付近が加温効果のある温度と
されており、これより低いと効果が薄れ、逆にこれより
あまり高いと正常組織に対し害を与え好ましくない。即
ちハイパサーミアでは、癌組織に致死障害を与え、正常
組織にはあまり害を与えないような狭い温度範囲に生体
温度を保たなければならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、生体内の深部加温については、生体機能
の特殊性例えば血流による冷却作用等により、当該目的
の部位を４３℃前後の一定温度に１時間ないし２時間の
間保持することは容易ではない。特に電磁波による加温
療法は、生体表面の電磁波吸収率が著しく大きいことか
ら、生体表面に熱傷を起こし易く、従って、従来技術で
は深部加温に適さないとされ、長い間装置されていた。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来技術を勘案し、特に生体表面に熱
傷を起こさせることなく生体内の所定箇所を、所定の温
度に継続して一定時間加温することのできる制御機能を
備えたハイパサーミア用加温装置を提供することを、そ
の目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明では、電磁波を出力する電磁波発生手段
と、この電磁波発生手段から出力される電磁波を生体へ
照射するアプリケータと、このアプリケータの電磁波照
射開口部に装備され内部に冷却液を流通せしめる冷却機
構とを備えたハイパサーミア用加温装置において、前記
電磁波発生手段の出力に対応して生体内の加温箇所の温
度測定を行う第１の温度計測手段と、前記加温箇所の生
体表面における電磁波照射部の温度測定を行う第２の温
度計測手段とを設け、この第２の温度計測手段が予め定
めた設定値以上の生体温度を検知した場合に前記冷却機
構における冷却液の流量増を図る冷却液流量制御手段を
具備するという構成を採り、これによって前記目的を達
成しようとするものである。

〔作　用〕

アプリケークを加温部の表面に当接したのち電磁波発生
手段の出力を徐々に上昇させると、当接面における生体
表面および生体内部の電磁波照射部分の温度が上昇する
。この場合、生体表面は第２の温度計測手段により又生
体内部については第１の温度計測手段により、各々温度
測定が一定時間おきに常時酸されており、生体表面温度
が必要以上に加熱された場合には冷却液流量制御手段が
作用して冷却機構用の冷却液の流量増を図り、これによ
って生体表面の熱傷の発生を防止している。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づい
て説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す全体的系統図である。

この第１図において、ハイパサーミア用加温装置は、マ
イクロ波発生部２と第１および第２の駆動制御手段を含
む制御部４とマイクロ波照射部６とを、その要部として
から構成されている。

前記マイクロは発生部２は、電磁波発生手段としてのマ
グネトロン８と該マグネトロン８を駆動する電源９とか
ら成っており、前記制御部４におおける主制御部１８の
指令に基づいてコントロールされるスイッチ４６に付勢
されてその出力がオン・オフ（ＯＮ・０ＦＦ）を繰り返
すようになっている。

一方、マイクロ照射部６は、本実施例では、マイクロ波
を生体３２へ照射するアプリケータ２０と、このアプリ
ケータ２０の開口部側すなわち生体３２の表面を冷却す
るための冷却機構３４とを要部とし、これに癌組織の温
度を検出する第１の温度センサー３０を装備した構成と
なっている。

そして、冷却機構３４には、冷却液を冷却する液温調整
手段としての冷却装置２１と、該冷却装置２１で冷却さ
れた冷却液たとえば水を循環させるポンプ２２と、該ポ
ンプ２２を駆動制御するためのポンプコントローラユニ
ット２４と、前記冷却液の流量を検出する流量センサー
２６とが連結装備されている。

前記アプリケータ２０は、第２図に示すように生体３２
に密着して、該生体３２に電波を照射し、目的の癌組織
を加温するためのアンテナである。

このアプリケータ２０には、前述したように冷却機構３
４が装備され生体の皮膚部分での電磁波照射に起因する
誘電損失による著しい過熱に対し、この生体３２の表面
を冷却することによって、癌組織への熱伝導をを効に利
用しかつ皮膚部分の熱傷を防止し得る構成となっている
。

前記冷却機構３４には、本実施例では冷却液として使用
している水を通すためのバイブ３６が設けられており、
前記冷却装置２１で冷却された水を前記ポンプ２２で強
制的に循環させ、当該冷却機構３４内を通過させること
でアプリケータ２０の開口面すなわち生体３２の表面を
冷却している。

一方、前記ポンプ２２の回転数はポンプコントローラユ
ニット２４によって一定流量に制御されており、この回
転数によって水の流量を変化させ、生体３２の表面を冷
却し、マイクロ波によって加温されている癌組織の温度
を生体３２の表面側から調整している。この水の流量は
流量センサー２６によって検出され、この検出された情
報はＡ／Ｄ変換器３８を介して主制御部工８へ送出され
、前記ポンプ２２の回転数を制御するための１つの基準
値となる。

また、前記生体内の温度センサー３０は、癌組織の温度
を検出するためのセンサーであり、ここで得られる情報
を基にして、前記ポンプ２２の回転数の調整が行われる
。

一方、主制御部１８は、上記各センサー２６゜３０で得
られた情報をＡ／Ｄ変換器３８．４２を介して入力し、
この情報とオペレータの指示を受けた入力部４４とから
の情報とに基づいて、癌組織の温度が所望の値に保たれ
るようＤ／Ａ変換回路４８を介してポンプ２２の回転数
を、またスイッチ４６を介してマグネトロン８の出力を
各々制御するとともに、加温状態をオペレータに知らせ
るべく、上述した各情報を出力部４４に送出するように
なっている。この場合、前記主制御部１８内の第１の駆
動制御手段（図示せず）が本実施例では冷却液流量制御
手段として機能し前記ポンプコントローラユニット２４
を介してポンプ２２の回転数を増減制御するようになっ
ており、また、前記制御部内の第２の駆動制御手段（図
示せず）が前記スイッチ４６を介してマグネトロン８の
出力を必要に応じて増減制御又はオン・オフ制御するよ
うになっている。

次に第３図に基づいて、上記装置の全体的な動作につい
て説明する。なお、ここで、癌組織に対しての加温設定
温度を一応４３℃とする。

まず、冷却装置２１を稼動させ（第３図ステップ５０）
、十分に水が冷却された後、流量センサー２６から検出
される情報によって、冷却水が最小循環されるようにポ
ンプ２２の回転数の制御を行う（同図ステップ５２．５
４）。そして、一定時間マイクロ波の照射を行った後（
同図５６）、これに続いてマグネトロン８の出力を切り
（同図５８）、温度センサー３０によって生体３２内部
の温度計測にはいる（同図６０）。温度計測時にマイク
ロ波の照射を行わないのは、マイクロ波の影響を受けて
、生体３２内に挿入された前記温度センサー３０に生じ
る僅かな誤差を排除するためである。

温度計測がなされた後は、生体３２内部温度がオペレー
タによって予め入力された生体３２内部温度設定値（本
実施例では４３℃）より高いか否かが判断される（同図
６２）。内部温度が設定値より低い場合は、ポンプ２２
の回転数を１ステツプ下げることによって生体３２の表
面の温度を上げ（但し、生体表面の熱傷を避けるため、
水の最小循環量を維持した状態で：同図６４）、マイク
ロ波の照射によって加温されている癌組織が迅速に設定
温度に達するよう、生体３２の表面側から調整するよう
になっている。この結果、癌部の温度が設定値より高く
なった場合は、癌組織の温度が設定値より下がるまでマ
イクロ波の照射を行わずに、温度計測ループを繰り返す
。そして、この間を利用して、ポンプ２２の回転数を１
ステツプづつアンプさせることで（同図６８）、生体３
２の表面温度を下げ、癌組織の温度が早く設定値に達す
るよう生体表面側より温度調整を行う。

ところで、加温時間と癌組織を致死に至らしめるための
相関関係は、癌組織が４３℃付近の温度になってからの
時間によって左右される。したがって、本実施例では、
加温部である癌組織の温度が設定値を越えた時点から時
間を計測しく同図６６）、予めオペレータによって入力
された加温時間が到来したときに加温を終了する（同図
７２）。

第４図は、本実施例を用いて加温を行ったときの癌組織
の温度分布状態（図中Ａ）と、従来技術における制御で
加温を行ったときの癌組織の温度分布状態（図中Ｂ）と
を示している。この図において、温度が上昇している間
隔がマイクロ波照射時であり、温度が下降している間隔
が温度計測時であり、温度計測時にはマグネトロン８の
出力がオフとなっている。この場合、従来技術において
は、癌部の温度に対して生体表面を冷却する水の流量を
可変していない点、目的温度（４３℃）を越えてもマイ
クロ波発振器のオン・オフ制御（一定時間の加温と一定
時間の休止）の繰り返しを続けるという点から、内部の
加温がきわめて不正確となっている。これに対し、本実
施例においては、上記した制御方式を採用している点か
ら、目的温度にまで素早く達し、目的温度を越えても早
く冷却することが可能であることから、はとんど４３℃
一定に温度を保っている。

なお、上記実施例において、生体３２の表面温度をより
正確に制御したい場合は、第５図に示すようにアプリケ
ータ２０の冷却機構３４の水の排出側に第２の温度セン
サー２８を設け、冷却水を介して表面温度を計測し、こ
こからの情報をＡ／Ｄ変換器４０を介して主制御部１８
に入力させ、第６図に示すフローチャート（第６図は第
３図のフローチャートの点線部分を変更したものであっ
て、そのほかは第３図と同様である）に基づいて制御を
行えばよい。即ち、内部温度が設定値より低い場合（同
図６２）は前記第２の温度センサー２８によって計測し
た表面温度（同図６０′）がオペレータによって設定さ
れた表面温度より高いか否かを判断しく同図６３）、表
面温度が設定値より低い場合は上述した如くポンプ２２
の回転数を１ステップ下げ（同図６４）、逆に表面温度
が高い場合はポンプ２２の回転数を１ステップ上げる（
同図６３′）という構成にすればよい。

また、第７図に示す如く癌部１００が生体表面近くに存
在する場合は、無侵襲（生体３２内部に第５図に示す温
度センサー３０を挿入する必要がないこと）で加温が可
能となる（第７図参照）。

即ち、癌部が生体表面近くに存在する場合は、癌部の温
度と生体表面温度がほぼ等しいと考えてよいことから、
生体３２内に挿入した温度センサー３０の代わりに、温
度センサー２８からの情報に基づいて水の流量制御を行
えばよい（第８図参照）。

また、この場合は、温度センサー２８がマイクロ波の影
響を受けないことから、温度計測時にマグネトロン８の
出力を切る必要はない。したがって、第９図に示すよう
に、マグネトロン８の出力をオンにした後に（同図１０
２）、生体３２の表面の温度計測を行い（同図１０４）
、生体３２の表面温度が設定値より低い場合はポンプ２
２の回転数を下げて（同図１０６）そのままマイクロ波
の照射を行い続け、生体３２の表面温度が設定値より高
くなった場合は、マグネトロン８の出力を切り（同図１
０８）、ポンプ２２の回転数を１ステップ上げ（同図１
１０’）、生体３２の表面温度が設定値より下がるまで
はマイクロ波の照射を行わずにこのループを繰り返すと
いう制御方式を採用してもよい。この方式は第８図のも
のと比べてより正確に目的の部位への加温が可能である
。

更に、生体内加温部の温度計測に関しては、電磁波を影
響が少ない温度計を使用する場合は当然のことながらマ
イクロ波を照射したまま測定するように構成してもよい
。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成され作用するので、これによ
ると、従来より困難視されていた生体に対する電磁波出
力の複雑な制御をすることなく、ごく容易に生体内の加
温箇所を所定の温度に比較的長い時間１ｍ続して加温す
ることができ、かつ生体表面の過熱による熱傷も防止す
ることができるという従来にない優れたハイパサーミア
用加温装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体的系統図、第２図
はアプリケータの一例を示す斜視図、第３図は第１図の
動作を示すフローチャート、第４図は第１図の実施例に
よる加温状態を従来例との比較において示した線図、第
５図は他の実施例を示す系統図、第６図は第５図の動作
を示すフローチャート、第７図はその他の実施例を示す
系統図、第８図ないし第９図は各々第７図の動作を示す
フローチャートである。 ８・−−−−−一電磁波発生手段としてのマグネトロン
、１８−・−冷却液流量制御手段を含む主制御部、２０
・・−・・−アプリケータ、２８−−−−−−・第２の
温度計測手段としての温度センサー、３０−・−・−第
１の温度計測手段としての温度センサー、３４−−−−
−−−一冷却機構。 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、電磁波を出力する電磁波発生手段と、この電磁
   波発生手段から出力される電磁波を生体へ照射するアプ
   リケータと、このアプリケータの電磁波照射開口部に装
   備され内部に冷却液を流通せしめる冷却機構とを備えた
   ハイパサーミア用加温装置において、 前記電磁波発生手段の出力に対応して生体内の加温箇所
   の温度測定を行う第１の温度計測手段と、前記加温箇所
   の生体表面における電磁波照射部の温度測定を行う第２
   の温度計測手段とを設け、この第２の温度計測手段が予
   め定めた設定値以上の生体温度を検知した場合に前記冷
   却機構における冷却液の流量増を図る冷却液流量制御手
   段を具備したことを特徴とするハイパサーミア用加温装
   置。