JPS627868B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は加温治療用マイクロ波放射器、特に生
体内部の温度をマイクロ波による誘電損失を利用
して上昇させるマイクロ波放射器に関する。 癌等の悪性腫瘍は43〜45℃で一定時間加温する
と、癌細胞が死亡したり、他の治療法がより効果
的となることが知られている。 このため、生体内部における患部を加温する装
置として、マイクロ波放射器が提案されている。
このマイクロ波放射器は、生体内部の患部に向け
マイクロ波を放射し、生体内に引き起こされる誘
電損失を利用して患部を加温するものである。と
ころが、マイクロ波は１つの伝搬媒体から他の伝
搬媒体に伝搬する場合、両媒体の誘電率が異なる
と、その界面で反射されてしまう。上記マイクロ
波放射器から生体内へマイクロ波を放射する場合
にも、マイクロ波は一度空気中に放射され、空気
中から生体内へ入射されるので、両者の誘電率の
差（空気の誘電率〓１、生体の誘電率〓40〜70）
によつて、その界面でマイクロ波の反射が生じ、
マイクロ波のエネルギが効率よく生体内へ伝搬さ
れないという問題がある。 また、被加温体である患部はその比熱、質量、
誘電率等において異なつており、異なる患部によ
つてマイクロ波の放射効率が相違するという問題
があり、更に病状によつて患部面積の大きさが異
なつているのに対し、マイクロ波放射アンテナの
大きさが一定であることから、各種大きさの患部
に十分に対応することができなかつた。 本発明はこのような課題に鑑みなされたもの
で、その目的はマイクロ波のエネルギを効率よく
生体内へ入射することの可能な加温治療用マイク
ロ波放射器を提供することにある。 上記目的を達成するため、本発明は、一側端面
が短絡され他側端面が開口されたアンテナ外筒
と、このアンテナ外筒の内方に突出し上記短絡面
と絶縁した状態でこの短絡面に取り付けられ同軸
ケーブルと接続された中心導体と、上記アンテナ
外筒の内部において一端を上記中心導体に支持固
定させ他端を上記アンテナ外筒の開口部に対向さ
せたロツドと、このロツドに一端が支持され開口
された他端を上記アンテナ外筒の開口部側に位置
させ上記ロツドとの支持位置を調整することによ
り上記アンテナ外筒内での位置調整を行う筒状の
アンテナ内筒と、を備えたことを特徴とする。 すなわち、マイクロ波を放射するアンテナを外
筒と内筒からなる２重構造とし、かつ外筒内での
内筒の位置を変化させてマイクロ波の電圧定在波
比を調整することにより、患部の組織及び面積に
あつた良好な加温治療を行うことができる。 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明
する。 第１図は本発明のマイクロ波放射器の一実施例
を示す側断面図である。図において、１０はほぼ
円筒形状に形成され、一側端面が短絡され他側端
面が開口されたアンテナ外筒（以下外筒という）
であり、その短絡面１２には同軸ケーブル用コネ
クタ１４が取り付けられている。このコネクタ１
４はシヤーシ１４ａが同軸ケーブル１５のシール
ド線と接続され、中心導体１４ｂがケーブル１５
の心線と接続されている。このコネクタ１４の短
絡面１２への取付けは、短絡面１２の中央に中心
導体挿入孔１２ａを設け、この挿入孔１２ａから
外筒１０の内部へ中心導体１４ｂを挿入し、シヤ
ーシ１４ａを短絡面１２に固定することにより行
われている。ここにおいて、シヤーシ１４ａと短
絡面１２とは電気的に接続されることになる。こ
のように、外筒１０に取り付けられたコネクタ１
４の中心導体１４ｂには、外筒１０の中心軸Ｘ−
X′と一致して位置する導電性のロツド１６の一
端が支持固定されている。このロツド１６の外周
には、ねじが形成されており、円筒形状に形成さ
れた筒状のアンテナ内筒（以下内筒という）１８
が支持固定されている。この内筒１８のロツド１
６への取付けは、内筒１８の一端中央にねじ穴を
設け、内筒１８の開口された他端を外筒１０の開
口部１０ａ側に位置させ、上記ねじ穴とロツド１
６のねじとを螺合することにより行われる。ここ
において、ロツド１６は外筒１０の中心軸Ｘ−
X′上に位置するため、内筒１８の中心軸も外筒
１０の中心軸Ｘ−X′と一致する。また外筒１０
の内周面には一定間隔をおいて一対のアンテナ支
持枠２０が取り付けられ、内筒１８の外周面を軸
方向へ移動自在に支持している。これにより、内
筒１８の中心軸が自重により外筒１０の中心軸Ｘ
−X′から下方に位置ずれすることが防止され
る。上記アンテナ支持枠２０は、アンテナ１８と
外筒１０との絶縁を保つためテフロン等の絶縁部
材を用いて形成されている。また外筒１０の短絡
面１２と内筒１８の開口部１８ａとの距離をＬと
すると、外筒１０内における内筒１８の位置調整
は、内筒１８を回動操作し内筒１８とロツド１６
との螺合位置を調整し、上記距離Ｌを任意の値に
設定することにより行われる。２２は外筒１０の
開口部１０ａに着脱される絶縁性カバーであり、
本実施例においては、テフロン製のものを用いて
いる。 なお各部材の材料および規格は、2450MHz付
近の周波数を有するマイクロ波を発生させる本実
施例においては、次のように形成されている。外
筒１０には黄銅管が用いられ、その寸法は全長
150mm、直径40mmφに形成されている。またロツ
ド１６、アンテナ１８にも黄銅が用いられ、ロツ
ド１６は全長40mmに形成され、内筒１８は外径20
mmφ、全長105mmφに形成されている。またコネ
クタ１４にはＮ型のものが用いられている。 次に本発明の作用につき説明する。 まず本発明のマイクロ波放射器を用い、生体等
の負荷を加温する場合を考える。この場合におい
ては、第２図に示すように、マイクロ波放射器を
負荷２４に密着させ、同軸ケーブル１５からの給
電により内筒１８に2450MHz付近の周波数をも
つマイクロ波を発生させる。このマイクロ波は外
筒１０の開口部１０ａからカバー２２を介して負
荷２４内に向け放射され、この負荷２４の内部を
誘電加熱する。ここにおいて、生体を負荷とし、
生体内の患部に向けマイクロ波を放射すると、前
述したように、患部は誘電加熱されることとな
り、患部に存する癌細胞等の治療に非常に効果を
上げることができる。 従来のマイクロ波放射器においては、上述した
生体内へのマイクロ波の放射に際し、マイクロ波
放射器と生体との界面でマイクロ波の反射が生
じ、生体内へマイクロ波エネルギが効率よく入射
されない欠点があつた。しかし、本発明のマイク
ロ波放射器にあつては、外筒１０内の内筒１８位
置を調整し、外筒１０の短絡面１２と内筒１８の
開口部１８ａとの距離Ｌを調整することにより、
マイクロ波放射器と生体とのマツチングを良好に
とり、その界面に生ずる反射を十分に抑制し、生
体内へ入射されるマイクロ波エネルギを最大に調
整できることが実験により確認されている。上記
距離Ｌの調整は、外筒１０からカバー２２を取り
外し、内筒１８を回動操作することにより、簡単
に行うことができる。 例えば、第３図は負荷２４として生体の誘導率
に近い水を含んだ漏れ布を用い、外筒１０内にお
ける内筒１８の位置、つまり距離Ｌを変化させた
場合に、負荷２４の温度上昇と、マイクロ波放射
器から負荷２４に向けて放射されるマイクロ波の
電圧定在波比（以下VSWRと記す）とを測定した
実験結果を示したグラフである。なお外筒１０の
開口部１０ａと負荷２４との空隙距離ｘは、テフ
ロンカバー２２の厚さにより１mmに設定され、内
筒１８からの出力は22Wに設定されている。この
実験結果からは、内筒１８の位置をＬ＝122.5mm
に設定したとき、マイクロ波のVSWRは1.1と最
良な値となり、マイクロ波は負荷２４に効果的に
入射され、負荷２４の温度上昇も最大となること
が理解される。 また外筒１０の開口部１０ａと負荷２４との空
隙距離ｘを変化させた場合に、マイクロ波放射器
から負荷２４に向けて放射されるマイクロ波の、
VSWRを測定した実験結果は、第４図に示されて
いる。本実験において、負荷２４として豚肉を用
いた実験結果は第４図中ａで示され、負荷２４と
して漏れ布を用いた実験結果は第４図中ｂで示さ
れている。この実験結果から、豚肉は空隙距離ｘ
を3.5mmに設定したときに最も良好なVSWRの値
1.1を得ることができ、濡れ布は空隙距離ｘを1.0
mmに設定したときに最も良好なVSWRの値1.1を
得ることが理解される。なお本実験においては、
空隙距離ｘの調整はテフロンカバー２２の厚さを
変えることにより行われ、外筒１０内におけるア
ンテナ１８の位置はＬ＝122.5mmに設定されてい
る。 また以上の実験結果より、最良のVSWRを得た
アンテナ位置Ｌ＝122.5mm、空隙距離ｘ＝3.5mmに
マイクロ波放射器を調整し、人の手、濡れ布、清
水、空気をそれぞれ負荷２４とした場合に得られ
るマイクロ波のVSWRの測定結果を第１表に示
す。なおアンテナ出力は22Wに設定されている。

【表】 この第１表からも明らかなように、本発明のマ
イクロ波放射器から生体、例えば人の手にマイク
ロ波を放射した場合、そのVSWRは1.02と極めて
良好な値となり、マイクロ波放射器と生体との界
面におけるマイクロ波の反射を十分に抑制し、生
体内にマイクロ波エネルギを効果的に入射できる
ことが理解される。 また前記各実験は外筒１０の直径を40mmφとし
て行われている。しかし、本発明のマイクロ波放
射器は、マイクロ波を放射する生体の患部面積に
合わせて外筒１０の直径を変える必要がある。そ
こで、外筒１０の直径を55mmφとし、アンテナ位
置をＬ＝125.5mmに設定し、負荷２４として濡れ
布を用いてマイクロ波のVSWRを測定すると、こ
のとき得られたVSWRも1.1〜1.2と極めて良好な
値であることが確認された。従つて、本発明のマ
イクロ波放射器は、患部の面積に応じて外筒１０
の径を変えても、生体内へ効率よくマイクロ波を
入射できることが理解される。 なお本実施例においては、内筒１８として円筒
形状のものを用いたが、第５図に示すような円錐
形状をした内筒１８を用いても、ほぼ同様な効果
を得ることができる。 以上のように、本発明によれば、導体外筒内に
おいて支持固定される円筒アンテナの位置を調整
することにより、生体に向けて放射されるマイク
ロ波の反射を抑制し、患部の組織及び面積に対応
して生体内にマイクロ波エネルギを極めて効果的
に入射することができ、癌等の悪性腫瘍の治療に
有効なマイクロ波放射器を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加温治療用マイクロ波放射器
の一実施例を示す側断面図、第２図はその使用状
態の説明図、第３図および第４図はその特性図、
第５図は本発明の一部に用いられる円筒アンテナ
の他の実施例を示す説明図である。 各図中同一部材には同一符号を付し、１０は導
体外筒、１０ａは開口部、１２は短絡面、１４ｂ
は中心導体、１５は同軸ケーブル、１６はロツ
ド、１８は筒状のアンテナ内筒、２２はカバー、
Ｘ−X′は外筒の中心軸である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一側端面が短絡され他側端面が開口されたア
   ンテナ外筒と、このアンテナ外筒の内方に突出し
   上記短絡面と絶縁した状態でこの短絡面に取り付
   けられ同軸ケーブルと接続された中心導体と、上
   記アンテナ外筒の内部において一端を上記中心導
   体に支持固定させ他端を上記アンテナ外筒の開口
   部に対向させたロツドと、このロツドに一端が支
   持され開口された他端を上記アンテナ外筒の開口
   部側に位置させ上記ロツドとの支持位置を調整す
   ることにより上記アンテナ外筒内での位置調整を
   行う筒状のアンテナ内筒と、を備えたことを特徴
   とする加温治療用マイクロ波放射器。 ２ 特許請求の範囲１記載のマイクロ波放射器に
   おいて、アンテナ外筒の開口部に着脱自在なテフ
   ロン製カバーを設けたことを特徴とする加温治療
   用マイクロ波放射器。 ３ 特許請求の範囲１、２のいずれかに記載のマ
   イクロ波放射器において、アンテナ外筒を円筒形
   状に形成し、アンテナ内筒を上記アンテナ外筒よ
   り径小の円筒形状に形成し、アンテナ外筒の中心
   軸にアンテナ内筒の中心軸を一致させたことを特
   徴とする加温治療用マイクロ波放射器。