JPS6137262A - ハイパサ−ミア用加温装置 - Google Patents
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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、ハイパーサーミア用加温装置に係り、特に複
数の患者を同時に治療するのに好適な集中管理方式を採
用したハイパーサーミア用加温装置に関する。
数の患者を同時に治療するのに好適な集中管理方式を採
用したハイパーサーミア用加温装置に関する。
近年、加温療法〔「ハイパーサーミア」ともいう〕を用
いた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. N[Ll 0) 、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。
いた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. N[Ll 0) 、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
高いと正常組織に対し害を与え好ましくない。即ちハイ
パーサーミアでは、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を保
たねばならない。
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
高いと正常組織に対し害を与え好ましくない。即ちハイ
パーサーミアでは、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を保
たねばならない。
しかしながら、従来技術においては、生体の特に深部加
温については、生体機能の特殊性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、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。
温については、生体機能の特殊性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、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。
そこで、発明者らは、先に生体内の所定の加温箇所を電
磁波を用いて予め定めた所定の温度に継続して一定時間
高精度に加温することのできる制御機能を備えたハイパ
ーサーミア用加温装置を提案している。
磁波を用いて予め定めた所定の温度に継続して一定時間
高精度に加温することのできる制御機能を備えたハイパ
ーサーミア用加温装置を提案している。
加温療法は、1回の治療時間が比較的長く (約1時間
)、また治療回数も一定期間をおいて複数回(約5〜7
回)繰り返して成されるため、患者−人に対する合計治
療時間が非常に長い。このため、多くの患者に対して早
期に且つ迅速に治療を行うには、必然的に複数の治療設
備が必要となる。
)、また治療回数も一定期間をおいて複数回(約5〜7
回)繰り返して成されるため、患者−人に対する合計治
療時間が非常に長い。このため、多くの患者に対して早
期に且つ迅速に治療を行うには、必然的に複数の治療設
備が必要となる。
一方、このことは同時に真人な設備投資を要するばかり
でなく、複数の設備に対してはそれらを適格に操作して
各患者に対応した最適な治療条件を設定する必要があり
、そのためには多くの時間と労力を要するという治療用
医療機器特有の課題が残されている。これがため、複数
の加温装置全体をいかにして迅速に管理し、且ついかに
して多くの患者に対して迅速に治療をなし得るかが、従
来より加温療法に課せられた重要な課題の一つとされて
いた。
でなく、複数の設備に対してはそれらを適格に操作して
各患者に対応した最適な治療条件を設定する必要があり
、そのためには多くの時間と労力を要するという治療用
医療機器特有の課題が残されている。これがため、複数
の加温装置全体をいかにして迅速に管理し、且ついかに
して多くの患者に対して迅速に治療をなし得るかが、従
来より加温療法に課せられた重要な課題の一つとされて
いた。
本発明は、上記点に鑑みなされたものであり、複数の患
者を効率よく同時に治療するとともに各患者の病状に合
わせて異なったレベルの電磁波を自動的に出力すること
のできるハイパーサーミア用加温装置を提供することを
、その目的とする。
者を効率よく同時に治療するとともに各患者の病状に合
わせて異なったレベルの電磁波を自動的に出力すること
のできるハイパーサーミア用加温装置を提供することを
、その目的とする。
そこで、本発明は少なくとも一つの電磁波発生手段と、
この電磁波発生手段から出力される電磁波を生体の所定
の加温治療部へ照射せしめるアプリケータとを備えたハ
イパーサーミア用加温装置において、前記電磁波発生手
段とアプリケータとの間に、電磁波を複数に分岐出力す
るとともに当該各出力を調整する機能を備えた電磁波可
変分岐手段を装備し、この電磁波可変分岐手段の複数の
出力部に前記アプリケータを各別に連結・装備するとと
もに、この電磁波可変分岐手段の各出力段の出力レベル
を必要に応じて制御する主制御部を設ける等の構成を採
用し、これによって、前記目的を達成しようとするもの
である。
この電磁波発生手段から出力される電磁波を生体の所定
の加温治療部へ照射せしめるアプリケータとを備えたハ
イパーサーミア用加温装置において、前記電磁波発生手
段とアプリケータとの間に、電磁波を複数に分岐出力す
るとともに当該各出力を調整する機能を備えた電磁波可
変分岐手段を装備し、この電磁波可変分岐手段の複数の
出力部に前記アプリケータを各別に連結・装備するとと
もに、この電磁波可変分岐手段の各出力段の出力レベル
を必要に応じて制御する主制御部を設ける等の構成を採
用し、これによって、前記目的を達成しようとするもの
である。
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。
て説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す一部省略した電気的ブ
ロック図である。この実施例においてハイパーサーミア
用加温装置は、電磁波発生部としてのマイクロ波発生部
2と、主制御部を含む制御手段4と、アプリケータおよ
び表面冷却部6とから構成されている。
ロック図である。この実施例においてハイパーサーミア
用加温装置は、電磁波発生部としてのマイクロ波発生部
2と、主制御部を含む制御手段4と、アプリケータおよ
び表面冷却部6と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
イクロ波発振器8と、複数人の患者(本実施例では3人
)に同時にマイクロ波を照射できるように前記発振器8
から出力されるマイクロ波を3方向に分岐しかつその分
岐された各マイクロ波の出力を調整する機能を備えた電
磁波可変分岐手段としてのコントローラプル分岐回路1
0と、このコントローラプル分岐回路10より分岐され
たマイクロ波の出力をアプリケータ24側又はダミーロ
ードDMI側に切換える電磁波切換手段としての同軸ス
イッチ12と、反射波が前記コントローラプル分岐回路
10に混入しないように反射波の影響を防止するアイソ
レータ16と、方向性結合器18と、ダイオード20と
から構成されている。
イクロ波発振器8と、複数人の患者(本実施例では3人
)に同時にマイクロ波を照射できるように前記発振器8
から出力されるマイクロ波を3方向に分岐しかつその分
岐された各マイクロ波の出力を調整する機能を備えた電
磁波可変分岐手段としてのコントローラプル分岐回路1
0と、このコントローラプル分岐回路10より分岐され
たマイクロ波の出力をアプリケータ24側又はダミーロ
ードDMI側に切換える電磁波切換手段としての同軸ス
イッチ12と、反射波が前記コントローラプル分岐回路
10に混入しないように反射波の影響を防止するアイソ
レータ16と、方向性結合器18と、ダイオード20と
から構成されている。
この内、前記コントローラプル分岐回路10は、第2図
に示すマイクロ波電力分割装置102 (実公昭57−
60250参照)を患者の数に対応する数だけ有し、こ
れをそれぞれ第3図に示すように接続することによって
構成されている。
に示すマイクロ波電力分割装置102 (実公昭57−
60250参照)を患者の数に対応する数だけ有し、こ
れをそれぞれ第3図に示すように接続することによって
構成されている。
このマイクロ波電力分割装置102は、それ自体公知の
分岐形サーキュレータ104を含んで構成されている。
分岐形サーキュレータ104を含んで構成されている。
この場合、このサーキュレータ104は通常の如く中央
位置にサーキュレート中心を形成するフェライトポスト
106を有し、又このサーキュレート中心より幅方向に
例えば3個のマイクロ波伝送路B+、Bz及びBzを延
長せる構成を有するが、伝送路B+、Bz及びBzの遊
端を夫々開口0 + 、 Oz及び03とする時、開口
01よりマイクロ波電力を供給すればそれが伝送路Bl
を介してサーキュレート中心を通り更に伝送路B2を介
して開口02に伝送され、又開口02よりマイクロ波電
力を供給すればそれが伝送路B2及びBzを介して開口
03に供給される様になされ、従って開口01及び02
.及び0゜及び03が夫々互いに対をなしているものと
する。然しなからこの分岐形サーキュレータ104は、
その伝送路B2の途上より外方に延長せる例えば遊端が
夫々閉塞され、内部に例えばPINダイオード、バラク
タダイオード等の電圧可変インピーダンス素子108を
配してなる分岐路Eを有する。依ってこのマイクロ波電
力分割装置102は、前述した如くそのサーキュレータ
106の開口01にマイクロ波電力を供給すれば、それ
が開口02に伝送され、又この開口02にマイクロ波電
力を供給すればそれが開口03に伝送される性質を有す
るが、フェライトポスト106の存する位置即ちサーキ
ュレート中心と開口02との間の伝送路B2より電圧可
変インピーダンス素子108を配してなる分岐路Eが延
長しているので、サーキュレータ104の開口o1より
マイクロ波電力を供給すれば、その電力に伝送路B2内
で分岐路Eが延長せる位置で反射波を生じ、依って開口
0.よりの電力につきその一部が開口o2に至ると共に
その他部が伝送路G3側に至り、結局開口Ot及びOl
に開口01に供給されるマイクロ波電力の分割されたマ
イクロ波電力が得られ、しかも斯く得られる2個の分割
されたマイクロ波電力は分岐路E内に於けるインピーダ
ンス素子108のインピーダンスに応じた開口O,に供
給されるマイクロ波電力に対する分割比を以って得られ
るものである。
位置にサーキュレート中心を形成するフェライトポスト
106を有し、又このサーキュレート中心より幅方向に
例えば3個のマイクロ波伝送路B+、Bz及びBzを延
長せる構成を有するが、伝送路B+、Bz及びBzの遊
端を夫々開口0 + 、 Oz及び03とする時、開口
01よりマイクロ波電力を供給すればそれが伝送路Bl
を介してサーキュレート中心を通り更に伝送路B2を介
して開口02に伝送され、又開口02よりマイクロ波電
力を供給すればそれが伝送路B2及びBzを介して開口
03に供給される様になされ、従って開口01及び02
.及び0゜及び03が夫々互いに対をなしているものと
する。然しなからこの分岐形サーキュレータ104は、
その伝送路B2の途上より外方に延長せる例えば遊端が
夫々閉塞され、内部に例えばPINダイオード、バラク
タダイオード等の電圧可変インピーダンス素子108を
配してなる分岐路Eを有する。依ってこのマイクロ波電
力分割装置102は、前述した如くそのサーキュレータ
106の開口01にマイクロ波電力を供給すれば、それ
が開口02に伝送され、又この開口02にマイクロ波電
力を供給すればそれが開口03に伝送される性質を有す
るが、フェライトポスト106の存する位置即ちサーキ
ュレート中心と開口02との間の伝送路B2より電圧可
変インピーダンス素子108を配してなる分岐路Eが延
長しているので、サーキュレータ104の開口o1より
マイクロ波電力を供給すれば、その電力に伝送路B2内
で分岐路Eが延長せる位置で反射波を生じ、依って開口
0.よりの電力につきその一部が開口o2に至ると共に
その他部が伝送路G3側に至り、結局開口Ot及びOl
に開口01に供給されるマイクロ波電力の分割されたマ
イクロ波電力が得られ、しかも斯く得られる2個の分割
されたマイクロ波電力は分岐路E内に於けるインピーダ
ンス素子108のインピーダンスに応じた開口O,に供
給されるマイクロ波電力に対する分割比を以って得られ
るものである。
、面、してかかるマイクロ波電力分割装置102のサー
キュレータ104の開口oIがこの装置102の1つの
入力Fとして、又開口o2及び0.がこの装置102の
2つの出力G、及びG2としてその人力Fに発振器8よ
り送信せらるべきマイクロ波電力S0が供給されるよう
になされ、一方出力G1より得られるマイクロ波電力S
0の分割せるマイクロ波電力S1がアプリケータ24へ
、出力Gtより得られるマイクロ波電力S0の分割せる
マイクロ波電力Siが次段に接続されているマイクロ波
電力分割装置102の開口OIに供給される様になされ
ている。
キュレータ104の開口oIがこの装置102の1つの
入力Fとして、又開口o2及び0.がこの装置102の
2つの出力G、及びG2としてその人力Fに発振器8よ
り送信せらるべきマイクロ波電力S0が供給されるよう
になされ、一方出力G1より得られるマイクロ波電力S
0の分割せるマイクロ波電力S1がアプリケータ24へ
、出力Gtより得られるマイクロ波電力S0の分割せる
マイクロ波電力Siが次段に接続されているマイクロ波
電力分割装置102の開口OIに供給される様になされ
ている。
一方かかるマイクロ波電力分割装置102のサーキュレ
ータ104の分岐路Eの側板部に電圧可変インピーダン
ス素子108に対する給電端子Hが配され、而してこの
端子Hが装置102の制御端子■として外部に導出され
、これに電力分割比制御用可変電圧源により電力分割比
制御用電圧■が供給される様になっている。
ータ104の分岐路Eの側板部に電圧可変インピーダン
ス素子108に対する給電端子Hが配され、而してこの
端子Hが装置102の制御端子■として外部に導出され
、これに電力分割比制御用可変電圧源により電力分割比
制御用電圧■が供給される様になっている。
即ち該コントローラプル分岐回路10は、このように構
成された電力分割装置102を本実施例では3段に接続
することによって構成されたものであり、具体的には、
第1段の電力分割装置102の開口o1を発振器8に接
続し、この第1段の電力分割装置03を第2段の電力分
割装置102の開口O1に接続し、この第2段の電力分
割装置102の開口O1を第3段の電力分割装置102
の開口0.に接続し、この第3段の電力分割装置102
の開口0.をダミーロードDM2に接続し、そして各段
の開口o2をそれぞれ各アプリケータ24側へ接続して
、各インピーダンス素子108を可変電圧源Kにより制
御することによって開口O2より出力されるマイクロ波
電力を調整するように構成されている。
成された電力分割装置102を本実施例では3段に接続
することによって構成されたものであり、具体的には、
第1段の電力分割装置102の開口o1を発振器8に接
続し、この第1段の電力分割装置03を第2段の電力分
割装置102の開口O1に接続し、この第2段の電力分
割装置102の開口O1を第3段の電力分割装置102
の開口0.に接続し、この第3段の電力分割装置102
の開口0.をダミーロードDM2に接続し、そして各段
の開口o2をそれぞれ各アプリケータ24側へ接続して
、各インピーダンス素子108を可変電圧源Kにより制
御することによって開口O2より出力されるマイクロ波
電力を調整するように構成されている。
したがって、この電圧源Kを調整してこれよりの電圧■
の値を制御すれば、これに応して電力分割装置102の
サーキュレータ104上の分岐回路Eの可変インピーダ
ンス素子108インピーダンスが変更し、前期マイクロ
波電力Sl及びG2の電力比が零から無限大まで変更す
ることから、3段に接続した電力分割装置102の各可
変電圧源Kを主制御部22で制御すれば各アプリケータ
24に供給されるマイクロ波電力を任意に調整すること
ができ、複数の患者を同時に治療することが可能となる
。
の値を制御すれば、これに応して電力分割装置102の
サーキュレータ104上の分岐回路Eの可変インピーダ
ンス素子108インピーダンスが変更し、前期マイクロ
波電力Sl及びG2の電力比が零から無限大まで変更す
ることから、3段に接続した電力分割装置102の各可
変電圧源Kを主制御部22で制御すれば各アプリケータ
24に供給されるマイクロ波電力を任意に調整すること
ができ、複数の患者を同時に治療することが可能となる
。
ここで、第1段でのインピーダンス素子108の反射係
数をrl+第2段での反射係数をr2゜第3段での反射
係数をr、とし発振器8よりの出力をPoとすれば、各
アプリケータ24にはそれぞれ (1r+) ”・Pot (1rz) ”・rl”6
PO+ (1r3) ”・r%・rz”・P。
数をrl+第2段での反射係数をr2゜第3段での反射
係数をr、とし発振器8よりの出力をPoとすれば、各
アプリケータ24にはそれぞれ (1r+) ”・Pot (1rz) ”・rl”6
PO+ (1r3) ”・r%・rz”・P。
の電力を有するマイクロ波が供給される。この点は後述
する第2実施例におけるコントローラプル分岐回路11
(第6図参照)と同様であるので、制御方法とともに
そこで詳述する。
する第2実施例におけるコントローラプル分岐回路11
(第6図参照)と同様であるので、制御方法とともに
そこで詳述する。
このように構成されたコントローラプル分岐回路10で
分岐されたマイクロ波は、各患者の治療状況に合わせて
該コントローラプル分岐回路10で出力が調整されアプ
リケータ24を介して隔部へ供給される一方、後述する
ように温度計測時等における同軸スイッチ12の切換え
によってはダミーロードDMI側へ供給されて生体への
照射を中断できるようになっている。この同軸スイッチ
12の切換えと前記コントローラプル分岐回路10のイ
ンピーダンスの調整は主制御部22からの情報により逐
次行なわれるようになっている。
分岐されたマイクロ波は、各患者の治療状況に合わせて
該コントローラプル分岐回路10で出力が調整されアプ
リケータ24を介して隔部へ供給される一方、後述する
ように温度計測時等における同軸スイッチ12の切換え
によってはダミーロードDMI側へ供給されて生体への
照射を中断できるようになっている。この同軸スイッチ
12の切換えと前記コントローラプル分岐回路10のイ
ンピーダンスの調整は主制御部22からの情報により逐
次行なわれるようになっている。
また、前記方向性結合器18は、入射波と反射波を別々
に分離して取り出す装置であり、ここで取り出された電
磁波は前記ダイオード20で検波され、電圧変換された
後、A/D変換器(図示せず)を介して主制御部22へ
送出されるようになっている。この主制御部22は、取
り出された入射波のパワーレベル値から反射波のパワー
レベル値を引き、後述するアプリケータ24に有効に供
給されるマイクロ波のパワーを算出して、この結果から
前記コントローラプル分岐回路10のインピーダンスを
調整する機能を備えている。
に分離して取り出す装置であり、ここで取り出された電
磁波は前記ダイオード20で検波され、電圧変換された
後、A/D変換器(図示せず)を介して主制御部22へ
送出されるようになっている。この主制御部22は、取
り出された入射波のパワーレベル値から反射波のパワー
レベル値を引き、後述するアプリケータ24に有効に供
給されるマイクロ波のパワーを算出して、この結果から
前記コントローラプル分岐回路10のインピーダンスを
調整する機能を備えている。
一方、前記マイクロ波照射部6は、本実施例ではマイク
ロ波を生体へ照射するアプリケータ24と、このアプリ
ケータの開口部側すなわち生体表面を冷却するための冷
却液を冷却する冷却装置26と、該冷却装置で冷却され
た冷却液を循環させるポンプ28と、該冷却液を各アプ
リケータ24へ供給するための冷却液分岐回路30と、
癌組織の温度を検出する温度センサ32とにより構成さ
れている。なお、他の2人の患者におけるアプリケータ
24、各種センサ等は省略しである。
ロ波を生体へ照射するアプリケータ24と、このアプリ
ケータの開口部側すなわち生体表面を冷却するための冷
却液を冷却する冷却装置26と、該冷却装置で冷却され
た冷却液を循環させるポンプ28と、該冷却液を各アプ
リケータ24へ供給するための冷却液分岐回路30と、
癌組織の温度を検出する温度センサ32とにより構成さ
れている。なお、他の2人の患者におけるアプリケータ
24、各種センサ等は省略しである。
前記アプリケータ24は、第4図に示すように生体34
に密着して、該生体34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り、生体34との接触
面には皮膚部分での誘電損失による過熱によって皮膚に
熱傷が起きないようにする必要性から、冷却部36が設
けられている。
に密着して、該生体34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り、生体34との接触
面には皮膚部分での誘電損失による過熱によって皮膚に
熱傷が起きないようにする必要性から、冷却部36が設
けられている。
該冷却部36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38が設けられており、前記冷
却装置26で冷却された水を前記ポンプ28で強制的に
循環させ、該冷却部36内を通過させることでアプリケ
ータ24の開口面すなわち生体表面を冷却している。
る水を通すためのパイプ38が設けられており、前記冷
却装置26で冷却された水を前記ポンプ28で強制的に
循環させ、該冷却部36内を通過させることでアプリケ
ータ24の開口面すなわち生体表面を冷却している。
前記生体内湯度センサ32は、癌組織の温度を検出する
ためのセンサであり、ここで得られる情報を基にして、
前記コントローラプル分岐回路IOのインピーダンスの
調整が主制御部22で行なわれるようになっている。
ためのセンサであり、ここで得られる情報を基にして、
前記コントローラプル分岐回路IOのインピーダンスの
調整が主制御部22で行なわれるようになっている。
一方、前記制御手段4は、本実施例ではオペレータから
の各情報を入力し、また治療状況をオペレータに知らせ
るための入出力部40と、プログラムメモリおよびデー
タメモリに基づいて入出力装置などを制御・管理すると
ともに本システムの中枢となる前記主制御部22とから
なっている。
の各情報を入力し、また治療状況をオペレータに知らせ
るための入出力部40と、プログラムメモリおよびデー
タメモリに基づいて入出力装置などを制御・管理すると
ともに本システムの中枢となる前記主制御部22とから
なっている。
この主制御部22には、本実施例では3人の患者からそ
れぞれ3系統(3台からの情報、3台への情報)の情報
が入出力されており、この3系統からの情報を主制御部
内のマルチプレクサにより順次切り換え、3系統が1台
のA/D変換器およびD/A変換器(図示せず)で処理
できるようになっている。
れぞれ3系統(3台からの情報、3台への情報)の情報
が入出力されており、この3系統からの情報を主制御部
内のマルチプレクサにより順次切り換え、3系統が1台
のA/D変換器およびD/A変換器(図示せず)で処理
できるようになっている。
つまり、主制御部22は、上記3名の各センサ18.3
2で得られた情報をマルチプレクサにより順次切り換え
てA/D変換器を介して入力し、この情報とオペレータ
の指示を受けた入出力部40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変換器を介
してマルチプレクサにより順次切り換えながら、前記コ
ントローラプル分岐回路lOのインピーダンスと同軸ス
イッチ12の切り換えを制御するとともに、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入出力部4
0に送出するようになっている。
2で得られた情報をマルチプレクサにより順次切り換え
てA/D変換器を介して入力し、この情報とオペレータ
の指示を受けた入出力部40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変換器を介
してマルチプレクサにより順次切り換えながら、前記コ
ントローラプル分岐回路lOのインピーダンスと同軸ス
イッチ12の切り換えを制御するとともに、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入出力部4
0に送出するようになっている。
次に、本発明の第2実施例を第5図ないし第6図に基づ
いて説明する。
いて説明する。
第5図は本発明の第2実施例に係るハイパーサーミア用
加温装置の電気的ブロック図である。
加温装置の電気的ブロック図である。
この第2実施例では第1実施例と同様に分岐回路自体に
各患者へ供給するマイクロ波の出力を調整する機能を持
たせた点に特徴があるが、コントローラプル分岐回路の
構成が異なっており、またそれにともなってダミーロー
)’DM1とアイソレータ16を排しである。その他の
構成は第1実施例と同様であり、同様の構成は同符号が
用いである。
各患者へ供給するマイクロ波の出力を調整する機能を持
たせた点に特徴があるが、コントローラプル分岐回路の
構成が異なっており、またそれにともなってダミーロー
)’DM1とアイソレータ16を排しである。その他の
構成は第1実施例と同様であり、同様の構成は同符号が
用いである。
このコントローラプル分岐回路11は、特公昭55−2
8348号公綴記載のものを利用したものであり、第6
図Gこ示ずようにダミーローFDM3、DM4と分配装
置DTと可変電圧源Mとにより構成されている。
8348号公綴記載のものを利用したものであり、第6
図Gこ示ずようにダミーローFDM3、DM4と分配装
置DTと可変電圧源Mとにより構成されている。
前記ダミーロードDM3は患者の数に応した入力端Ui
(本実施例ではi=1.2.3)を有し、i個の出
力端T、′、入出力入出力端側8.制御端と1つの入力
端T0を有する分配装置DTから送られてくる反射波を
受は取るようになっており、このことから上述したよう
にダミーロードDMIとアイソレータ16が不必要にな
っている。
(本実施例ではi=1.2.3)を有し、i個の出
力端T、′、入出力入出力端側8.制御端と1つの入力
端T0を有する分配装置DTから送られてくる反射波を
受は取るようになっており、このことから上述したよう
にダミーロードDMIとアイソレータ16が不必要にな
っている。
一方、分配装置DTの入力@Toが発振器8の出力端に
、入出力端Tユが各アプリケータ側に、出力端T 、
tが前記ダミーロードDM3の入力端U、に、制御端T
、″が可変電圧源Mに、夫々接続されるようになってい
る。
、入出力端Tユが各アプリケータ側に、出力端T 、
tが前記ダミーロードDM3の入力端U、に、制御端T
、″が可変電圧源Mに、夫々接続されるようになってい
る。
この分配装置DTは、i個の分配回路り、を有し、該分
配回路D8は夫々第1.第2及び第3のポートI、■及
び■を有する分岐形サーキュレータQ1及びQ2を有す
る。これ等サーキュレータQ1及びQ2はそれ自体公知
であるので詳細説明はこれを省略するも、第1及び第2
のポー)1及び■が、第1のポートにマイクロ波を供給
した場合これが第2のポート■に得られる関係での対を
なし、第2及び第3のポー)II及び■、及び第3及び
第1のポートI[+及びIも夫々同様の対をなしている
ものである。而して分配回BD、はそのサーキュレータ
Q、及びQ2の第2のポート■が可変電圧源Mの電圧制
御によりインピーダンスを可変し得る様になされた可変
インピーダンス回路Zを通じて互に連結された構成を有
する。而して分配回路D1のサーキュレータQ、の第3
のポート■が分配回路D (i+1)のサーキュレータ
Q。
配回路D8は夫々第1.第2及び第3のポートI、■及
び■を有する分岐形サーキュレータQ1及びQ2を有す
る。これ等サーキュレータQ1及びQ2はそれ自体公知
であるので詳細説明はこれを省略するも、第1及び第2
のポー)1及び■が、第1のポートにマイクロ波を供給
した場合これが第2のポート■に得られる関係での対を
なし、第2及び第3のポー)II及び■、及び第3及び
第1のポートI[+及びIも夫々同様の対をなしている
ものである。而して分配回BD、はそのサーキュレータ
Q、及びQ2の第2のポート■が可変電圧源Mの電圧制
御によりインピーダンスを可変し得る様になされた可変
インピーダンス回路Zを通じて互に連結された構成を有
する。而して分配回路D1のサーキュレータQ、の第3
のポート■が分配回路D (i+1)のサーキュレータ
Q。
の第1のポートIに連結され、但し最終段にある分配回
路D3のサーキュレータQ1の第3のポート■はダミー
ロートD M 4に連結され、又分配回路DIのサーキ
ュレータQ、の第1のポート■が分配装置DTとしての
入力端T0に連結され、分配回路D8のサーキュレータ
Q2の第3のポート■が分配装置DTとしての入出力T
、に、第1のポートIが分配装置DTとしての出力端T
、′に夫々連結されている。依って分配回路り、はその
サーキュレータQ、の第1のポート■に電力P、のマイ
クロ波が供給されれば、これが第2のポート■に向うも
のであるが、第2のポートHに可変インピーダンス回路
Zの位置でこのマイクロ波の反射波が生じ、而してその
反射波の電力は可変インピーダンス回路Zの位置での反
射係数をr、とすれば’f”Piで与えられ、従ってサ
ーキュレータQ、の第1のポートIに供給される電力P
。
路D3のサーキュレータQ1の第3のポート■はダミー
ロートD M 4に連結され、又分配回路DIのサーキ
ュレータQ、の第1のポート■が分配装置DTとしての
入力端T0に連結され、分配回路D8のサーキュレータ
Q2の第3のポート■が分配装置DTとしての入出力T
、に、第1のポートIが分配装置DTとしての出力端T
、′に夫々連結されている。依って分配回路り、はその
サーキュレータQ、の第1のポート■に電力P、のマイ
クロ波が供給されれば、これが第2のポート■に向うも
のであるが、第2のポートHに可変インピーダンス回路
Zの位置でこのマイクロ波の反射波が生じ、而してその
反射波の電力は可変インピーダンス回路Zの位置での反
射係数をr、とすれば’f”Piで与えられ、従ってサ
ーキュレータQ、の第1のポートIに供給される電力P
。
のマイクロ波が(1−ri)2P=及び’ 42P i
で表される電力で2つのマイクロ波に分割され夫々イン
ビータンス回路Z−サーキュレータQ2の第2及び第3
のポート■及び■を通って人出カ端T8、及びサーキュ
レータQ、の第2及び第3のポート■及び■を通って分
配回路D (i+l)のサーキュレータQ1の第1のポ
ートIに供給され、従って分配装置DTはその入力端T
0に電力Paを有するマイクロ波を供給すれば、分配回
路DI。
で表される電力で2つのマイクロ波に分割され夫々イン
ビータンス回路Z−サーキュレータQ2の第2及び第3
のポート■及び■を通って人出カ端T8、及びサーキュ
レータQ、の第2及び第3のポート■及び■を通って分
配回路D (i+l)のサーキュレータQ1の第1のポ
ートIに供給され、従って分配装置DTはその入力端T
0に電力Paを有するマイクロ波を供給すれば、分配回
路DI。
D2.D3のサーキュレータQ1の第1のポートIには
夫々CpO,r、2. Pot r、! Hrl2
HPo)の電力を有するマイクロ波が供給され、依って
入出力端T I、 T z、 T 3には、夫々(1−
ri> 2− Pot (1−rz) 2−
ri”・Pa。
夫々CpO,r、2. Pot r、! Hrl2
HPo)の電力を有するマイクロ波が供給され、依って
入出力端T I、 T z、 T 3には、夫々(1−
ri> 2− Pot (1−rz) 2−
ri”・Pa。
(1r3) 2・ rl” r2” P。
の電力を有するマイクロ波が得られるものである。
即ち、該コントローラプル分岐回路11は、入出力端T
+ 、 T z、 T 3から各アプリケータ24に
マイクロ波S +、 S 2. S 3を供給し、アプ
リケータ等で反射されたマイクロ波S+’ + Sz
” 2 S3’の電力をダミーロードDM3で消費する
ように構成されている。
+ 、 T z、 T 3から各アプリケータ24に
マイクロ波S +、 S 2. S 3を供給し、アプ
リケータ等で反射されたマイクロ波S+’ + Sz
” 2 S3’の電力をダミーロードDM3で消費する
ように構成されている。
この場合、分配装置DTよりマイクロ波S0の電力分割
して得られるマイクロ波S、、S2.S3の互の電力比
は上述せる所より明らかな如く分配回路り、、D、、D
3に於ける反射係数r3.r2.r3に応じて決められ
、一方反射係数r、は分配回路D、の可変インピーダン
ス回路Zのインピーダンスに応して決められるので、分
配回路り、、D!、D3の可変インピーダンス回路Zを
主制御部22より所望に応して調整することにより互に
所望の電力比を有するマイクロ波S I、 S 2.
S 3が得られ、複数の患者を同時に治療することが可
能となる。
して得られるマイクロ波S、、S2.S3の互の電力比
は上述せる所より明らかな如く分配回路り、、D、、D
3に於ける反射係数r3.r2.r3に応じて決められ
、一方反射係数r、は分配回路D、の可変インピーダン
ス回路Zのインピーダンスに応して決められるので、分
配回路り、、D!、D3の可変インピーダンス回路Zを
主制御部22より所望に応して調整することにより互に
所望の電力比を有するマイクロ波S I、 S 2.
S 3が得られ、複数の患者を同時に治療することが可
能となる。
次に、上述した第1実施碗とこの第2実施例に係る全体
的な動作を第7図ないし第16図に基づいて説明する。
的な動作を第7図ないし第16図に基づいて説明する。
なお、本実施例における3名の各患者を以下ThL N
a2.Th3とし、アプリケータ24と接触する生体表
面温度を20℃、癌組織に対しての加温を43.5℃と
する。
a2.Th3とし、アプリケータ24と接触する生体表
面温度を20℃、癌組織に対しての加温を43.5℃と
する。
まず、冷却装置26を始動させ(第7図50)、充分に
水が冷却された後、ポンプ28を始動させる(同図52
)。そして、この後オペレータが各患者の癌組織の深部
に合わせて入力した値を、第1実施例においては前記各
インピーダンス素子108の最小インピーダンス(各患
者に合せた)として設定し、第2実施例においては前記
各インピーダンス回路にの最小インピーダンスとして設
定する(同図54)。なお、以下、第1実施例、第2実
施例に係りなく患者1’hl、N[12,隘3に対する
前記各インピーダンス素子108.各可変インピーダン
ス回路Zをそれぞれ可変インピーダンスZ、(i=1.
2.3)とし、これと対応する反射係数をr、(i=L
2,3)とする。このように、可変インピーダンス
Z8の最小インピーダンスを各患者の癌組織の深部に合
わせてそれぞれ設定するのは、マイクロ波の出力が大(
この場合最小インピーダンスは小)であると加温時の温
度ヒータが表面近くになるのに対し、マイクロ波の出力
が小(最大インピーダンスは大)であると温度が徐々に
深部へ浸透するように温度ピークが深部へ移行すること
から、各患者に適した値に設定する必要があるからであ
る。第12図は2450MHzのマイクロ波を所定の基
準量に基づいて照射した場合に得られる温度分布(A)
と、この場合の基準量に対し3dB出力を滅じた場合の
マイクロ波の照射によって得られる温度分布(B)との
比較を示す。かかる周波帯は加温療法用としては最も周
波数の高い領域であり、従って加温深さは表層に限定さ
れている。それにもかかわらず出力を滅じた方が約0.
25cm奥で温度ピークに達していることがわかる。但
し、出力を減じると癌組織を目的の温度にするのにより
多くの時間を要する。
水が冷却された後、ポンプ28を始動させる(同図52
)。そして、この後オペレータが各患者の癌組織の深部
に合わせて入力した値を、第1実施例においては前記各
インピーダンス素子108の最小インピーダンス(各患
者に合せた)として設定し、第2実施例においては前記
各インピーダンス回路にの最小インピーダンスとして設
定する(同図54)。なお、以下、第1実施例、第2実
施例に係りなく患者1’hl、N[12,隘3に対する
前記各インピーダンス素子108.各可変インピーダン
ス回路Zをそれぞれ可変インピーダンスZ、(i=1.
2.3)とし、これと対応する反射係数をr、(i=L
2,3)とする。このように、可変インピーダンス
Z8の最小インピーダンスを各患者の癌組織の深部に合
わせてそれぞれ設定するのは、マイクロ波の出力が大(
この場合最小インピーダンスは小)であると加温時の温
度ヒータが表面近くになるのに対し、マイクロ波の出力
が小(最大インピーダンスは大)であると温度が徐々に
深部へ浸透するように温度ピークが深部へ移行すること
から、各患者に適した値に設定する必要があるからであ
る。第12図は2450MHzのマイクロ波を所定の基
準量に基づいて照射した場合に得られる温度分布(A)
と、この場合の基準量に対し3dB出力を滅じた場合の
マイクロ波の照射によって得られる温度分布(B)との
比較を示す。かかる周波帯は加温療法用としては最も周
波数の高い領域であり、従って加温深さは表層に限定さ
れている。それにもかかわらず出力を滅じた方が約0.
25cm奥で温度ピークに達していることがわかる。但
し、出力を減じると癌組織を目的の温度にするのにより
多くの時間を要する。
第13図は一定時間ごとの温度分布上昇を示しており、
時間の経過とともに、上昇率が下降している。これは生
体表面が冷却されていることがら内部の温度が上がるに
つれて外部へ熱が奪われてしまうことと、生体の血流作
用に影響されるがらである。
時間の経過とともに、上昇率が下降している。これは生
体表面が冷却されていることがら内部の温度が上がるに
つれて外部へ熱が奪われてしまうことと、生体の血流作
用に影響されるがらである。
上述した可変インピーダンスZ、の最小インピーダンス
の設定は、前記方向性結合器18からの情報に基づいて
主制御部22で行なわれる。即ち、該方向性結合器18
で検出される入射波と反射波のパワー値の差から、アプ
リケータ24に有効に供給されるマイクロ波の出力を求
め、この出力を入出力部40でオペレータによって設定
された値に合わせることで可変インピーダンスZ1の最
小インピーダンスの設定を行う。なお、この場合予めフ
ァントムモデルを使って最小インピーダンスの設定を行
なっておいてもよい。また、ここでの可変インピーダン
スZ、の最小インピーダンスの設定に基づく各患者に対
するマイクロ波の最大出力をそれぞれ、Pl、P2.P
3とする。
の設定は、前記方向性結合器18からの情報に基づいて
主制御部22で行なわれる。即ち、該方向性結合器18
で検出される入射波と反射波のパワー値の差から、アプ
リケータ24に有効に供給されるマイクロ波の出力を求
め、この出力を入出力部40でオペレータによって設定
された値に合わせることで可変インピーダンスZ1の最
小インピーダンスの設定を行う。なお、この場合予めフ
ァントムモデルを使って最小インピーダンスの設定を行
なっておいてもよい。また、ここでの可変インピーダン
スZ、の最小インピーダンスの設定に基づく各患者に対
するマイクロ波の最大出力をそれぞれ、Pl、P2.P
3とする。
このようにして、可変インピーダンスの最小インピーダ
ンスが設定された後は、オペレータから入力された各患
者に対する加温時間を設定する(第7図56)。これも
、各患者の病状に合わせて治療時間を決める必要がある
からである。以上のように初期値が設定された後は、各
患者に対してマイクロ波照射が行なわれる(同図58)
。コノ詳細なフローチャートは第8図に示しである。
ンスが設定された後は、オペレータから入力された各患
者に対する加温時間を設定する(第7図56)。これも
、各患者の病状に合わせて治療時間を決める必要がある
からである。以上のように初期値が設定された後は、各
患者に対してマイクロ波照射が行なわれる(同図58)
。コノ詳細なフローチャートは第8図に示しである。
ところで、この第8図のシステムソフトウェアは、第1
1図に示す主制御部内のシステムクロ。
1図に示す主制御部内のシステムクロ。
りに同期して、行なわれるようになっている。
即ち、システムクロック (例えば1)が入力されると
図に示すΔhというわずかな時間で第8図に示すシステ
ムソフトの処理がなされ、このシステムクロにおける判
断により、次のマイクロ波照射時の可変インピーダンス
Z、のインピーダンス等の決定がなされる。そして、こ
れに基づいて一定時間(第11図中のH)マイクロ波の
照射が行なわれた後(システムソフトの判断によりマイ
クロ波照射を行なわない場合も当然ある)、次に来るシ
ステムクロック1に同期して、再びシステムソフトの処
理が行なわれる。つまり、この一連の処理によって患者
1人の治療が行なわれ、他方、他の患者に対してはシス
テムクロック2またはシステムクロック3に同期してシ
ステムソフトの処理が行なわれ、これによって複数人の
患者を1つの制御部で同時に治療できるようになってい
る。
図に示すΔhというわずかな時間で第8図に示すシステ
ムソフトの処理がなされ、このシステムクロにおける判
断により、次のマイクロ波照射時の可変インピーダンス
Z、のインピーダンス等の決定がなされる。そして、こ
れに基づいて一定時間(第11図中のH)マイクロ波の
照射が行なわれた後(システムソフトの判断によりマイ
クロ波照射を行なわない場合も当然ある)、次に来るシ
ステムクロック1に同期して、再びシステムソフトの処
理が行なわれる。つまり、この一連の処理によって患者
1人の治療が行なわれ、他方、他の患者に対してはシス
テムクロック2またはシステムクロック3に同期してシ
ステムソフトの処理が行なわれ、これによって複数人の
患者を1つの制御部で同時に治療できるようになってい
る。
次に、第8図のフローチャートを具体的に説明する。上
述したシステムクロック(例えば1)が入力されるとま
ず、第1図の実施例では点部の温度を計測するために同
軸スイッチ12をダミーロードDMI側に切換え、生体
へのマイクロ波の照射を避ける(第8図60.62)。
述したシステムクロック(例えば1)が入力されるとま
ず、第1図の実施例では点部の温度を計測するために同
軸スイッチ12をダミーロードDMI側に切換え、生体
へのマイクロ波の照射を避ける(第8図60.62)。
一方、第2実施例では同軸スイソチェ3をオフとし、マ
イクロ波の全反射を行なわせればよい。これは、コント
ローラプル分岐回路11内に前記ダミーロードDM3が
存在するからである。このように温度計測時にマイクロ
波の照射を行なわないのは、生体内に挿入された前記温
度センサ32がマイクロ波の影響を受け、誤差が住する
からである。温度計測がなされた後は、先に設定した加
温時間(第7図56参照)に達したか否かを判断しく第
8図64)、達している場合は、その患者の治療のみを
終了し、他の患者を治療するためのステップに移る(同
図66、第7図82)。即ち、主制御部におけるマルチ
プレクサの切換えを行ない、主制御部の入出力ポートを
他の患者のセンサ32.可変インピーダンス71側に切
換え(第7図82)、他の患者に対する処理を行なう。
イクロ波の全反射を行なわせればよい。これは、コント
ローラプル分岐回路11内に前記ダミーロードDM3が
存在するからである。このように温度計測時にマイクロ
波の照射を行なわないのは、生体内に挿入された前記温
度センサ32がマイクロ波の影響を受け、誤差が住する
からである。温度計測がなされた後は、先に設定した加
温時間(第7図56参照)に達したか否かを判断しく第
8図64)、達している場合は、その患者の治療のみを
終了し、他の患者を治療するためのステップに移る(同
図66、第7図82)。即ち、主制御部におけるマルチ
プレクサの切換えを行ない、主制御部の入出力ポートを
他の患者のセンサ32.可変インピーダンス71側に切
換え(第7図82)、他の患者に対する処理を行なう。
一方、加温時間が達していない場合は、先に計測した内
部温度(癌組織の温度)がオペレータによって入力され
た内部温度設定値(43,5℃)より高いか否かが判断
される(第8図68)。
部温度(癌組織の温度)がオペレータによって入力され
た内部温度設定値(43,5℃)より高いか否かが判断
される(第8図68)。
ここで内部温度がオペレータによって入力された内部温
度設定値(43,5°C)よりも低いとき、主制御部2
2は該当する患者の可変インピーダンスZ8を1ステツ
プダウンさせ、生体へ供給される電磁波エネルギーの出
力設定値を上げる。但し、この場合最初に設定した最小
インピーダンスを下回らないようにする(同図70.7
2)。そして、同軸スイッチ12をアプリケータ側に切
換える(第2実施例では同軸スイッチをオンとする)こ
とによって、この設定値に基づいたマイクロ波の照射を
行い(同図74)、次のシステムクロック(例えば1)
が来るまで加温を続ける。即ち、癌組織が設定値よりも
高くなるまでマイクロ波の照射と計測が繰り返されシス
テムクロックに同期して行なわれる計測時を利用して可
変インピーダンスZ、のインピーダンスを1ステップ毎
低くし、次の照射時には、計測時において設定された値
によって、マイクロ波の照射がなされる。この結果癌組
織の温度が内部設定温度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な
わず(同図78)、計測時を利用して可変インピーダン
スZ□のインピーダンスを1ステップ毎高くすることに
よって電磁波エネルギーの出力設定値を下げ(同図76
)、次の照射時のための出力設定を行なう。
度設定値(43,5°C)よりも低いとき、主制御部2
2は該当する患者の可変インピーダンスZ8を1ステツ
プダウンさせ、生体へ供給される電磁波エネルギーの出
力設定値を上げる。但し、この場合最初に設定した最小
インピーダンスを下回らないようにする(同図70.7
2)。そして、同軸スイッチ12をアプリケータ側に切
換える(第2実施例では同軸スイッチをオンとする)こ
とによって、この設定値に基づいたマイクロ波の照射を
行い(同図74)、次のシステムクロック(例えば1)
が来るまで加温を続ける。即ち、癌組織が設定値よりも
高くなるまでマイクロ波の照射と計測が繰り返されシス
テムクロックに同期して行なわれる計測時を利用して可
変インピーダンスZ、のインピーダンスを1ステップ毎
低くし、次の照射時には、計測時において設定された値
によって、マイクロ波の照射がなされる。この結果癌組
織の温度が内部設定温度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な
わず(同図78)、計測時を利用して可変インピーダン
スZ□のインピーダンスを1ステップ毎高くすることに
よって電磁波エネルギーの出力設定値を下げ(同図76
)、次の照射時のための出力設定を行なう。
ところで、上述した制御方式において、1人の患者(例
えば隘1)に係る反射係数(例えばr+)を変化させる
と、同時に治療している他の患者(ffi2.&3)に
対するマイクロ波の出力が変化することが理解される。
えば隘1)に係る反射係数(例えばr+)を変化させる
と、同時に治療している他の患者(ffi2.&3)に
対するマイクロ波の出力が変化することが理解される。
なぜならば、上述したように発振器8よりの出力をPo
としたとき、各患者嵐l、隅2.嵐3に対して、夫々 (1−r+) 2・Po、 (1−rz) 2−r、
−P O+ (1r s) z、、z、r2z、 P
。
としたとき、各患者嵐l、隅2.嵐3に対して、夫々 (1−r+) 2・Po、 (1−rz) 2−r、
−P O+ (1r s) z、、z、r2z、 P
。
の電力を有するマイクロ波が供給されるため、反射係数
r1を変化させると同時に患者1t2.1Th3に対す
る出力が変化し、反射係数r2を変化させると同時に患
者隘3に対する出力が変化するからである。そこで他の
患者に係る反射係数も同時に変化させることで、出力に
変化を与えないようにする必要がある。
r1を変化させると同時に患者1t2.1Th3に対す
る出力が変化し、反射係数r2を変化させると同時に患
者隘3に対する出力が変化するからである。そこで他の
患者に係る反射係数も同時に変化させることで、出力に
変化を与えないようにする必要がある。
この詳細(サブルーチン)は第9図、第10図に示しで
ある。まず、可変インピーダンスZ、を1ステツプアン
プさせる場合(第81iJ76)について第9図に基づ
いて説明する。
ある。まず、可変インピーダンスZ、を1ステツプアン
プさせる場合(第81iJ76)について第9図に基づ
いて説明する。
例えば、患者11hlに対するインピーダンスZlを1
ステンプアソプさせるに際し、反射係数r。
ステンプアソプさせるに際し、反射係数r。
をΔr、分増加させるとすると(第9図100)、(1
rl) ’Po (1(r++Δr、))”’Po=
2・Δrl+ (1−rl)PG分だけ患者mlに対
して出力を減少させることができる一方、他の患者N1
12. l1h3に対しては出力を一定に保つために反
射係数r、をΔr、分1反射係数r3を614分増加さ
せる必要がある(同図102.104)。ここでΔr2
は、 (1rz) ’rIz−Pの= (1(rz+Δr−)) ”・(r、+Δr 、 >
2・ Po より算出すればよく、またΔr3は (1r3)’r%・rz’Po = H−(ri+Δr、)) ”−(r、+Δr 、 )
!’ (rz+Δri)’P。
rl) ’Po (1(r++Δr、))”’Po=
2・Δrl+ (1−rl)PG分だけ患者mlに対
して出力を減少させることができる一方、他の患者N1
12. l1h3に対しては出力を一定に保つために反
射係数r、をΔr、分1反射係数r3を614分増加さ
せる必要がある(同図102.104)。ここでΔr2
は、 (1rz) ’rIz−Pの= (1(rz+Δr−)) ”・(r、+Δr 、 >
2・ Po より算出すればよく、またΔr3は (1r3)’r%・rz’Po = H−(ri+Δr、)) ”−(r、+Δr 、 )
!’ (rz+Δri)’P。
より求めればよい。
一方、患者磁2に対するインピーダンスZ2をlステッ
プアンプさせるに際し反射係数r2をΔrt分増加させ
るとすると(同図106)、(1rz)’ rl’P
o − (I Dz+Δrz) ) ”−r、”−P0=
2・Δri−(1rz) ・rl”p。
プアンプさせるに際し反射係数r2をΔrt分増加させ
るとすると(同図106)、(1rz)’ rl’P
o − (I Dz+Δrz) ) ”−r、”−P0=
2・Δri−(1rz) ・rl”p。
分患者に対して出力を減少させることができ、他の患者
隘3(患者11kLlに対しては影響を与えない)に対
しては出力を一定に保つために反射係数r3を618分
増加させる必要がある(同図108)。
隘3(患者11kLlに対しては影響を与えない)に対
しては出力を一定に保つために反射係数r3を618分
増加させる必要がある(同図108)。
ここでΔr3は
(1r3) 2・rl2・ri”p。
=(1(r3+Δr、)M・r、2・
(rz+Δrz)”P。
より求めればよい。
また、患者N13に対するインピーダンスZ3を1ステ
ツプアンプさせるに際し反射係数r3を613分増加さ
せるとすると(同図310)、(1r3) Z、、、
、2.rl2.p、−(1(r3+Δr3))”・r
、 !・rl2・Po”2 ・Δr3・ (1−r3
) ・ rI!・r 22・ Po 分、患者隘3に対して出力を減少させることができる。
ツプアンプさせるに際し反射係数r3を613分増加さ
せるとすると(同図310)、(1r3) Z、、、
、2.rl2.p、−(1(r3+Δr3))”・r
、 !・rl2・Po”2 ・Δr3・ (1−r3
) ・ rI!・r 22・ Po 分、患者隘3に対して出力を減少させることができる。
この場合、他の患者N11l、 1Ik12に対する出
力を考慮する必要はない。
力を考慮する必要はない。
他方、内部温度が設定値より低いと判断され各患者に対
応する可変インピーダンスZ、を1ステンプダウンさせ
ることによって反射係数r、を減少させ、マイクロ波の
出力を増加させる(第8図72)場合のサブルーチンは
第10図に示しである。
応する可変インピーダンスZ、を1ステンプダウンさせ
ることによって反射係数r、を減少させ、マイクロ波の
出力を増加させる(第8図72)場合のサブルーチンは
第10図に示しである。
例えば、患者阻1に対するインピーダンスZIを1ステ
ンプダウンさせるに際し反射係数r1を613分減少さ
せるとすると(第10図200)、(1−(r、−Δr
l)) ”・po−(1rl) ”・P’o=2 ・Δ
r、・ (1−r、)・Po 分だけ患者11kllに対して出力を増加させることが
でき、他の患者m2.lh3に対しては出力を一定に保
つために反射係数r2をΔr2分9反射係数r、を61
3分減少させる必要がある(同図202.204)。こ
こでΔr2は (1rz) 2・r、2.po −(1−(rz−Δr、)M・ (rl−Δr、)2 ・P6 より算出すればよく、またΔr、は (1r:+) 2・rl2・r%l。
ンプダウンさせるに際し反射係数r1を613分減少さ
せるとすると(第10図200)、(1−(r、−Δr
l)) ”・po−(1rl) ”・P’o=2 ・Δ
r、・ (1−r、)・Po 分だけ患者11kllに対して出力を増加させることが
でき、他の患者m2.lh3に対しては出力を一定に保
つために反射係数r2をΔr2分9反射係数r、を61
3分減少させる必要がある(同図202.204)。こ
こでΔr2は (1rz) 2・r、2.po −(1−(rz−Δr、)M・ (rl−Δr、)2 ・P6 より算出すればよく、またΔr、は (1r:+) 2・rl2・r%l。
=(1(r3−Δr3))2・
(rl−Δr、)”−(rg−Δr、)2・P。
より求めればよい。
一方、患者階2に対するインピーダンスZ2を1ステン
プダウンさせるに際し2反射係数r2を612分減少さ
せるとすると(同図206)、(1−(rz−Δrz)
)2.r、Z・Pa−(1rz) z、 r% ・
P。
プダウンさせるに際し2反射係数r2を612分減少さ
せるとすると(同図206)、(1−(rz−Δrz)
)2.r、Z・Pa−(1rz) z、 r% ・
P。
=2・Δrz・ (1rz)” ・r、Z、p。
分患者隘2に対して出力を増加させることができ、他の
患者Nk13 (患者隘1に対しては影響を与えない)
に対しては出力を一定に保つために反射係数r3を61
3分減少させる必要がある(同図208)。ここでΔr
:lは (1r3)2,4,2.p。
患者Nk13 (患者隘1に対しては影響を与えない)
に対しては出力を一定に保つために反射係数r3を61
3分減少させる必要がある(同図208)。ここでΔr
:lは (1r3)2,4,2.p。
−(1(r3−Δr3))2・r、2・(rz−Δrz
)2・P。
)2・P。
より求めればよい。
また、患者階3に対するインピーダンスZ3を1ステン
プダウンさせるに際し反射係数r3を613分減少させ
るとすると(同[iJ410)、(1−1r3−Δr、
)M、r 、 2 ・r 22 。
プダウンさせるに際し反射係数r3を613分減少させ
るとすると(同[iJ410)、(1−1r3−Δr、
)M、r 、 2 ・r 22 。
Po (1r3) 2・r%・rz”・P。
−2・Δra・(1r3) ・r+2・rz” P。
分患者階3に対して出力を増加させることができる。こ
の場合他の患者1kl、に2に対する出力を考慮する必
要はない。
の場合他の患者1kl、に2に対する出力を考慮する必
要はない。
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°C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、癌
組織が初めて設定値を越えた時点から加温時間を計測し
く第8図80)、上述したように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該当する患者に対す
る加温を終了する(同図64.66)。
関関係は癌組織が43°C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、癌
組織が初めて設定値を越えた時点から加温時間を計測し
く第8図80)、上述したように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該当する患者に対す
る加温を終了する(同図64.66)。
第14図は患者−人に対する各マイクロ波照射時、非照
射時と温度計測時(第11図に示したシステムソフトの
処理時)の癌組織の温度状態と、マイクロ波の出力状態
とを示している。
射時と温度計測時(第11図に示したシステムソフトの
処理時)の癌組織の温度状態と、マイクロ波の出力状態
とを示している。
この第14図において、温度分布が上昇している間隔が
マイクロ波照射時であり、温度分布が下降しているΔh
間隔が第11図に示したようにシステムクロックに同期
して行なわれる温度計測時である。温度計測時には上述
したようにマイクロ波の照射は行なわれていない。図中
B点は可変インピーダンスZNの最小インピーダンス(
各患者に合せた)に基づくマイクロ波の最大出力(P、
)の照射の結果、内部温度が初めて設定温度を越え、計
測が始まった時点を示しており、ここから上述した加温
時間が開始される。そして、この後は内部温度が43.
5°C以下になるまで温度計測時においてマイクロ波の
照射を行なわないという判断をし続け(第8図78参照
)、さらに、この間(図中BC)に次に照射すべきマイ
クロ波の出力の設定をし直し、内部温度が43.5°C
以下になった時点で再びマイクロ波の照射が行なわれる
(図中CD間)。このBC間における時間Iは、例えば
第11図に示す時間工に該当する。一方、CD間では、
BC間においてマイクロ波の出力設定が下げられたこと
から、AB間に対して傾きが下がっている。
マイクロ波照射時であり、温度分布が下降しているΔh
間隔が第11図に示したようにシステムクロックに同期
して行なわれる温度計測時である。温度計測時には上述
したようにマイクロ波の照射は行なわれていない。図中
B点は可変インピーダンスZNの最小インピーダンス(
各患者に合せた)に基づくマイクロ波の最大出力(P、
)の照射の結果、内部温度が初めて設定温度を越え、計
測が始まった時点を示しており、ここから上述した加温
時間が開始される。そして、この後は内部温度が43.
5°C以下になるまで温度計測時においてマイクロ波の
照射を行なわないという判断をし続け(第8図78参照
)、さらに、この間(図中BC)に次に照射すべきマイ
クロ波の出力の設定をし直し、内部温度が43.5°C
以下になった時点で再びマイクロ波の照射が行なわれる
(図中CD間)。このBC間における時間Iは、例えば
第11図に示す時間工に該当する。一方、CD間では、
BC間においてマイクロ波の出力設定が下げられたこと
から、AB間に対して傾きが下がっている。
また、マイクロ波の出力設定値を下げすぎてしまったた
め、次の照射時で温度が43.5°Cに達しなかった場
合(例えば図中EF)は、第8のフローチャート72で
示したように次の計測期間(例えば図中FG)で出力の
アンプが図られることから、再び傾きが上昇する(例え
ば図中OH)。このような制御の繰り返しによって、各
患者に対しほとんどリップルのない温度制御が得られる
。
め、次の照射時で温度が43.5°Cに達しなかった場
合(例えば図中EF)は、第8のフローチャート72で
示したように次の計測期間(例えば図中FG)で出力の
アンプが図られることから、再び傾きが上昇する(例え
ば図中OH)。このような制御の繰り返しによって、各
患者に対しほとんどリップルのない温度制御が得られる
。
一方、第15図は比較的深部に癌組織があるため、可変
インピーダンスZiの最小インピーダンスを高く設定し
た場合、即ちマイクロ波の最大出力を低く設定した場合
(P2)の癌組織の温度状態を示している。このような
病状をもつ患者に対しては、例えば第11図に示したシ
ステムクロック2に同期して治療が行なわれる。
インピーダンスZiの最小インピーダンスを高く設定し
た場合、即ちマイクロ波の最大出力を低く設定した場合
(P2)の癌組織の温度状態を示している。このような
病状をもつ患者に対しては、例えば第11図に示したシ
ステムクロック2に同期して治療が行なわれる。
ところで、上述した実施例では、3名の患者を対象とし
たが、患者数が増える場合(例えば5人)はシステムク
ロックを第16図(1)のように変更すればよい。一方
、このクロックの周期をコントロールすることで、各装
置の1回の温度計測から温度計測までのマイクロ波の照
射時間が決定するのである。したがって、第1611
(2)のようにクロックの周期を短縮すれば、当然温度
計測から温度計測までのマイクロ波の照射間隔が短くな
ることから、より多数の患者の同時治療を行うことが可
能となり、温度計測時間(Δh)もほとんど無視できる
ため、問題も全くない。また、患者数を増やした場合、
これに応じて分岐回路10゜11の分岐紙を増やせばよ
い。なお、第1図に示したアイソレータ16の代わりに
、サーキュレータとダミーロードを用いて反射波の混入
を防止するようにしてもよい。また、発振器の制御はイ
ンバータによる制御であってもよい。
たが、患者数が増える場合(例えば5人)はシステムク
ロックを第16図(1)のように変更すればよい。一方
、このクロックの周期をコントロールすることで、各装
置の1回の温度計測から温度計測までのマイクロ波の照
射時間が決定するのである。したがって、第1611
(2)のようにクロックの周期を短縮すれば、当然温度
計測から温度計測までのマイクロ波の照射間隔が短くな
ることから、より多数の患者の同時治療を行うことが可
能となり、温度計測時間(Δh)もほとんど無視できる
ため、問題も全くない。また、患者数を増やした場合、
これに応じて分岐回路10゜11の分岐紙を増やせばよ
い。なお、第1図に示したアイソレータ16の代わりに
、サーキュレータとダミーロードを用いて反射波の混入
を防止するようにしてもよい。また、発振器の制御はイ
ンバータによる制御であってもよい。
以上のように本発明によると、少なくとも一つの電磁波
発生手段と、この電磁波発生手段から出力される電磁波
を生体の所定の加温治療部へ照射せしめるアプリケータ
とを備えたハイパーサーミア用加温装置において、前記
電磁波発生手段とアプリケータとの間に、電磁波を複数
に分岐出力するとともに当該各出力を調整する機能を備
えた電磁波可変分岐手段を装備し、この電磁波可変分岐
手段の複数の出力部に前記アプリケータを各別に連結・
装備するとともに、この電磁波可変分岐手段の各出力段
の出力レベルを必要に応じて制御する主制御部を設ける
等の構成を採用したので、複数の患者を同時に治療する
ことができ、電磁波分岐手段の複数の出力段の数より少
ない数の患者に対しても、或いは特定の患者に対しては
経時的に電磁波照射量を変化せしめる場合が生じても、
当該電磁波分岐手段と主制御部が効果的に作動して他の
患者への影響を排除し、各患者に対して常に最適の加温
療法を継続することができるという従来にない優れたハ
イパーサーミア用加温装置を提供することができる。
発生手段と、この電磁波発生手段から出力される電磁波
を生体の所定の加温治療部へ照射せしめるアプリケータ
とを備えたハイパーサーミア用加温装置において、前記
電磁波発生手段とアプリケータとの間に、電磁波を複数
に分岐出力するとともに当該各出力を調整する機能を備
えた電磁波可変分岐手段を装備し、この電磁波可変分岐
手段の複数の出力部に前記アプリケータを各別に連結・
装備するとともに、この電磁波可変分岐手段の各出力段
の出力レベルを必要に応じて制御する主制御部を設ける
等の構成を採用したので、複数の患者を同時に治療する
ことができ、電磁波分岐手段の複数の出力段の数より少
ない数の患者に対しても、或いは特定の患者に対しては
経時的に電磁波照射量を変化せしめる場合が生じても、
当該電磁波分岐手段と主制御部が効果的に作動して他の
患者への影響を排除し、各患者に対して常に最適の加温
療法を継続することができるという従来にない優れたハ
イパーサーミア用加温装置を提供することができる。
第1図は本発明の第1実施例を示す説明図、第2図ない
し第3図は各々第1図中に示すコントローラプル分岐回
路の構成例を示す説明図、第4図は第1図中のアプリケ
ータの使用状態を示す斜視図、第5図は本発明の第2実
施例を示すブロック図、第6図は第5図に示すコントロ
ーラプル分岐回路の構成例を示す説明図、第7図ないし
第10 −図は各々第1図と第5図の動作例を示すフロ
ーチャート、第11図は第1図と第5図の動作例を示す
システムタイムチャート、第12図ないし第15図は各
々第1図と第5図の動作説明図、第16図は患者数を増
やした場合における説明図である。 8−−−−−−一電磁波発生手段としてのマイクロ波発
振器、10 、 11−−−−−一電磁波可変分岐手段
としてのコントローラプル分岐回路、12 、 13−
−−−−−電磁波切換手段としての同軸スイッチ、22
−−−−−−=主制御部、24−−−−−−アプリケー
タ、32−−−−−m一温度計測手段としての温度セン
サ、36−・−冷却手段としての冷却部。 特許出願人 菊 地 眞(ばか3名)第4図 j6 j4 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図 II+ v V
V、7.、 第12図 へ 衷 島 第73図
し第3図は各々第1図中に示すコントローラプル分岐回
路の構成例を示す説明図、第4図は第1図中のアプリケ
ータの使用状態を示す斜視図、第5図は本発明の第2実
施例を示すブロック図、第6図は第5図に示すコントロ
ーラプル分岐回路の構成例を示す説明図、第7図ないし
第10 −図は各々第1図と第5図の動作例を示すフロ
ーチャート、第11図は第1図と第5図の動作例を示す
システムタイムチャート、第12図ないし第15図は各
々第1図と第5図の動作説明図、第16図は患者数を増
やした場合における説明図である。 8−−−−−−一電磁波発生手段としてのマイクロ波発
振器、10 、 11−−−−−一電磁波可変分岐手段
としてのコントローラプル分岐回路、12 、 13−
−−−−−電磁波切換手段としての同軸スイッチ、22
−−−−−−=主制御部、24−−−−−−アプリケー
タ、32−−−−−m一温度計測手段としての温度セン
サ、36−・−冷却手段としての冷却部。 特許出願人 菊 地 眞(ばか3名)第4図 j6 j4 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図 II+ v V
V、7.、 第12図 へ 衷 島 第73図
Claims (4)
- (1)、少なくとも一つの電磁波発生手段と、この電磁
波発生手段から出力される電磁波を生体の所定の加温治
療部へ照射せしめるアプリケータとを備えたハイパーサ
ーミア用加温装置において、前記電磁波発生手段とアプ
リケータとの間に、電磁波を複数に分岐出力するととも
に当該各出力を調整する機能を備えた電磁波可変分岐手
段を装備し、 この電磁波可変分岐手段の複数の出力部に前記アプリケ
ータを各別に連結・装備するとともに、この電磁波可変
分岐手段の各出力段の出力レベルを必要に応じて制御す
る主制御部を設けたことを特徴とするハイパーサーミア
用加温装置。 - (2)少なくとも一つの電磁波発生手段と、この電磁波
発生手段から出力される電磁波を生体の所定の加温治療
部へ照射せしめるアプリケータとを備えたハイパーサー
ミア用加温装置において、前記電磁波発生手段とアプリ
ケータとの間に、電磁波を複数に分岐出力するとともに
当該各出力を調整する機能を備えた電磁波可変分岐手段
を装備し、 この電磁波可変分岐手段の複数の出力部に電磁波切換手
段を介して前記アプリケータを各別に連結・装備すると
ともに、前記電磁波可変分岐手段の各出力段の出力レベ
ル及び電磁波切換手段の切換え動作を必要に応じて制御
する主制御部を設けたことを特徴とするハイパーサーミ
ア用加温装置。 - (3)、少なくとも一つの電磁波発生手段と、この電磁
波発生手段から出力される電磁波を生体の所定の加温治
療部へ照射せしめるアプリケータとを備えたハイパーサ
ーミア用加温装置において、前記電磁波発生手段とアプ
リケータとの間に、電磁波を複数に分岐出力するととも
に当該各出力を調整する機能を備えた電磁波可変分岐手
段を装備し、 この電磁波可変分岐手段の複数の出力部に前記アプリケ
ータを各別に連結・装備するとともに、前記各アプリケ
ータが電磁波照射する加温治療部の温度を測定する温度
計測手段を、前記各アプリケータごとに設け、 この温度計測手段からの出力信号により、前記電磁波可
変分岐手段の各出力段の出力レベルを所定の値に制御す
る主制御部を設けたことを特徴とするハイパーサーミア
用加温装置。 - (4)、少なくとも一つの電磁波発生手段と、この電磁
波発生手段から出力される電磁波を生体の所定の加温治
療部へ照射せしめるアプリケータとを備えたハイパーサ
ーミア用加温装置において、前記電磁波発生手段とアプ
リケータとの間に、電磁波を複数に分岐出力するととも
に当該各出力を調整する機能を備えた電磁波可変分岐手
段を装備し、 この電磁波可変分岐手段の複数の出力部電磁波切換手段
を介して前記アプリケータを各別に連結・装備するとと
もに、当該各アプリケータに生体表面冷却用の冷却手段
を装備し、 前記各アプリケータが電磁波照射する加温治療部の温度
を測定する温度計測手段を、前記各アプリケータごとに
設け、 この温度計測手段からの出力信号により、これに対応す
る前記電磁波切換手段を切換制御し且つ前記電磁波可変
分岐手段の各出力段の出力レベルを所定の値に制御する
主制御部を設けたことを特徴とするハイパーサーミア用
加温装置。
Priority Applications (4)
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JP16247084A JPS6137264A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ハイパ−サ−ミア用加温装置 |
JP16246884A JPS6137262A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ハイパサ−ミア用加温装置 |
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JP16246984A JPS6137263A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ハイパ−サ−ミア用加温装置 |
JP16247084A JPS6137264A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ハイパ−サ−ミア用加温装置 |
JP16246884A JPS6137262A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ハイパサ−ミア用加温装置 |
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JPS6362224B2 JPS6362224B2 (ja) | 1988-12-01 |
Family
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JP16246884A Granted JPS6137262A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ハイパサ−ミア用加温装置 |
JP16247084A Granted JPS6137264A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | ハイパ−サ−ミア用加温装置 |
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Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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