JPS6133671A - 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。

ｅ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、かかる上記従来技術を勘案し、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、このナブ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
冷却機構用の冷却液の温度を調整する液温調整手段と、
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出した場合に直ちに前記
液温調整手段を稼動せしめる冷却制御回路を設けるとい
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〕

アプリケータ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、各々一定
時間おきに温度計測がなされている。そして、特に生体
表面の温度が必要以上に加熱された場合には冷却制御回
路および液温調整手段が直ちに作動して冷却機構用冷却
液を冷却制御している。

〔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。

前記マイクロ波発生部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−ＯＦＦ）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の温度計測手段としての温度センサー
３０を装備した構成となっている。そして、前記冷却機
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を制御して冷却液たとえ
ば水の冷却調整を行う液温制御回路としての冷却制御回
路２４と、前記冷却装置２１で冷却される水を循環させ
るポンプ２２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に電磁波を照射し、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３４が装備され、生
体３２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、当該生体３２の表面を冷却する
ことによって癌組織への熱伝導を有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、本実施例で冷却液として使用し
ている水を通すためのパイプ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、前記冷却水の温度は冷却制御回路２４によって制
御されており、水温の変化によって生体３２の表面を冷
却し、これにより、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。

また、前記生体３２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、前記冷却装置２１の出力の調整が行わ
れる。

一方、主制御部１８は、上記第１の温度センサー３０で
得られた情報をＡ／Ｄ変換器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出力部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
うにＤ／Ａ変換回路４８を介して冷却装置２１の出力（
冷却効果）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の駆動制御手段が
ポンプコントローラユニット（図示せず）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
、前記主制御部１８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、ポンプ２２の始動を行う（
同図５２）。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３
２内部の温度計測にはいる（同図６０）。温度計測時に
マイクロ波あ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の内部温度がオペレ
ータによって予め入力された設定値（本実施例では４３
℃）より高いが否かが判断される（同図６２）。内部温
度が設定値より低い場合は冷却装置２１の出力（冷却効
果）を１ステップ下げ（この場合、ポンプ２２によって
水が循環されていることから、冷却装置２１の出力がオ
フとなってもよい）、これによって生体３２の表面温度
を上げ（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に生体３
２の表面側から加温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、冷却装置２１の出力（冷却効果）を１ステツプ
づつアップさせることで（同図６８）、水を冷却し生体
３２の表面温度を下げ、癌組織の温度が早く設定値に達
するように生体３２の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。従って、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ｍ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、隔部の温度に対して生体３２の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の温度計測
手段としての温度センサー２８を設け、これによって生
体３２の表面温度を計測し、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は前記温度センサ
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低いか否かを判
断しく同図６３）、表面温度が設定値より低い場合は上
述した如く冷却装置２１の出力（冷却効果）を１ステッ
プ下げ（同図６４）、逆に表面温度が高い場合は冷却装
置の出力（冷却効果）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、隔部１００が生体３２の表面もしくは表面近くに
存在する場合は、無侵襲（生体３２内部に温度センサー
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、隔部１００が生体３２の表面近く
に存在する場合は、隔部１００の温度と生体３２の表面
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２
８からの情報に基づいて冷却装置２１の出力（冷却効果
）の制御を行え゛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。従って、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（同図１０２）、生
体３２の表面の温度計測を行い（同図１０４）、表面温
度が設定値より低い場合は冷却装置２１の出力（冷却効
果）を下げて（同図１０６）そのままマイクロ波の照射
を行い続け、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１０８）、冷却装置
２１の出力（冷却効果）を１ステップ上げ（同図１１０
）、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３２内
加温部の温度計測に関しては、電磁波の影響の少ない温
度針を使用する場合には当然のことながらマイクロ波を
照射したまま温度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機能するので、これによ
ると、電磁波発生手段を複雑に制御することなく極く容
易に生体内の加温箇所を所定の温度に一定時間継続して
加温することができ、とくに冷却液の直接の温度制御で
あることから大量の冷却液を要せず、従って装置全体も
小型化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−−−−−−・・電磁波発生手段としてのマグネトロ
ン、２ｏ−ニー・・アプリケータ、２１・−・−液温調
整手段としての冷却装置、２４−−一−〜−・・液温制
御回路としての冷却制御回路、２　Ｂ−−−−−−一第
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・・
・−一一−−冷却機構。 特許出願人　　菊　　地　　　眞（ほか３名）第２図 、／゛− 第３図 第８図 第９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、 前記冷却機構用の冷却液の温度を調整する液温調整手段
   と、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
   温度を検出した場合に直ちに前記液温調整手段を稼動せ
   しめる冷却制御回路を装備したことを特徴とするハイパ
   サーミア用加温装置。