KR100811663B1 - A Planar Applicator radiator using resonance - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 1와트 정도의 적은 전력으로도, 괴사시키고자 하는 종양조직에 필요한 에너지를 충분하게 전달할 수 있으며, 치료하고자 하는 종양조직에로의 침투 시 정상조직의 손상을 최소한으로 하는 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 개시한다. 상기 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부는, 마이크로파 또는 밀리미터파를 이용하여 종양조직에 에너지를 전달하며, 상기 마이크로파 또는 상기 밀리미터파가 종양조직에서 공진되도록 배치된 적어도 1개의 개구면(Aperture)을 구비하며, 경우에 따라서는 상기 적어도 1개의 개구면 일부 또는 전체를 덮는 유전체 덮개를 더 구비한다. The present invention is capable of delivering sufficient energy to the tumor tissue to be necrotic, even with a small power of about 1 watt, and using resonance to minimize damage to normal tissue when penetrating into the tumor tissue to be treated. A diverging part of a planar applicator is disclosed. The diverging part of the planar applicator using the resonance transmits energy to the tumor tissue by using microwaves or millimeter waves, and has at least one aperture disposed so that the microwaves or millimeter waves resonate in the tumor tissue. And, in some cases, further comprising a dielectric cover covering part or all of the at least one opening surface.
애플리케이터, 발산부, 개구면, 마이크로파, 밀리미터파, 공진 Applicator, Divergence, Aperture, Microwave, Millimeter Wave, Resonance
Description
도 1a는 본 발명에 따른 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 상부에서 바라 본 것이다. Figure 1a is a top view of the diverging portion of the planar applicator using the resonance according to the present invention.
도 1b는 도 1a 도시된 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 측면에서 바라 본 것이다. Figure 1b is a side view of the diverging portion of the planar applicator using the resonance shown in Figure 1a.
도 1c는 본 발명에 따른 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 상부에서 바라 본 것으로 상부에 유전체 덮개를 포함한다. Figure 1c is a top view of the diverging portion of the planar applicator using the resonance according to the present invention includes a dielectric cover on the top.
도 1d는 도 1c에 도시된 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 측면에서 바라 본 것이다. FIG. 1D is a side view of the diverging part of the planar applicator using the resonance shown in FIG. 1C.
도 1e는 개구면이 양면에 식각되며 양면을 덮은 유전체 덮개를 포함하는 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 나타낸다. FIG. 1E illustrates a diverging portion of a planar applicator using resonance, the opening being etched on both sides and including a dielectric cover covering both sides.
본 발명은 고열치료요법(hyper thermic therapy)에 사용되는 마이크로파 또는 밀리미터파와 같은 고주파 신호를 이용하는 애플리케이터(Applicator)에 관한 것으로, 특히 저 전력으로 고열치료가 가능하게 하는 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
악성 종양의 근원적인 치료는 수술에 의한 절제이지만, 종양의 범위와 위치, 잔여 장기의 기능 및 불안정한 정신상태 등으로 수술에 의한 절제가 어려울 경우가 더 많다. 종양의 범위에 따라 경동맥 화학색전술을 이용한 치료가 필요하기도 하지만, 최근 조기 진단에 따른 제한된 범위의 종양의 경우 국소 치료법의 효과가 인정받고 있다. 국소 치료법은 수술에 의한 절제가 불가능한 환자에 있어 물리적 또는 화학적 소작술을 이용하여 고형 종양을 치료하는 것인데, 열을 이용한 방법과 에탄올(Ethanol) 등의 화학물질을 이용한 방법이 있다. 이 중 고온의 열은 마이크로파, 레이저 및 고주파 등을 이용하고 저온의 경우에는 냉각요법을 사용한다. The underlying treatment for malignant tumors is surgical resection, but surgical resection is more difficult due to the extent and location of the tumor, the function of the remaining organs, and unstable mental states. Depending on the extent of the tumor, treatment with carotid artery embolization may be necessary, but the effectiveness of topical therapy has been recognized for a limited range of tumors following early diagnosis. Topical treatment is the treatment of solid tumors using physical or chemical cautery in patients who cannot be surgically resected. There are two methods: heat and chemicals such as ethanol. Among them, the heat of high temperature uses microwave, laser, high frequency, etc., and in the case of low temperature, cooling therapy is used.
열을 이용하여 암과 같은 종양을 치료해 보려는 개념은 그리 새로운 것은 아니며, 고주파 열 치료의 치료 기전은 약 500 ㎑(Kilo Hertz)정도의 주파수로 진동하는 교류 전류가 종양 내에 삽입한 바늘 형태의 전극(electrode)과 체외표피에 부착한 그라운드 패드(Ground Pad) 형태의 두 전극 사이를 오가면서 세포 내 이온들의 불안정화에 따른 마찰열을 유발시킴으로서 바늘 형태의 전극 주위에 열적인 손상을 가하는 것이다. The concept of using heat to treat tumors such as cancer is not new, and the mechanism of high-frequency heat therapy is a needle-shaped electrode inserted into the tumor by an alternating current that vibrates at a frequency of about 500 kHz (Kilo Hertz). The thermal damage is caused around the needle-shaped electrode by inducing frictional heat caused by destabilization of intracellular ions while traveling between two electrodes in the form of a ground pad attached to the electrode and the epidermis.
온도가 45℃일 때는 수 시간, 50℃~55℃에서는 4-6분 정도면 해당 조직에 비가역적인 변성이 초래되며, 60℃~100℃ 범위에서는 미토콘드리아와 세포질 내 효소의 비가역적인 손상으로 인해 즉각적인 응고 괴사(coagulation necrosis)가 일어난다. 그러나 100℃ 이상이면 조직은 기화 또는 탄화되기 때문에 조직 내 저항의 상 승을 초래하며 이는 전류의 원활한 전도에 오히려 장애 요인이 된다. 따라서 모든 열 치료의 핵심적인 전략은 치료하고자 하는 종양과 종양주위 5㎜-10㎜의 범위에 최소 50℃ 이상의 온도를 적어도 5분 이상 지속시키는데 있다. When the temperature is 45 ℃, several hours, and 4-6 minutes at 50 ℃ -55 ℃ causes irreversible degeneration of the tissue. Coagulation necrosis occurs. However, if the temperature is higher than 100 ° C, the tissue vaporizes or carbonizes, causing an increase in resistance in the tissue, which is rather an obstacle to smooth conduction of current. Therefore, a key strategy for all heat treatments is to maintain a temperature of at least 50 ° C. for at least 5 minutes in the range of 5 mm-10 mm of tumor and peri-tumor to be treated.
상기의 전기적인 원리를 이용한 대부분의 치료기기는 고주파 발생기 및 전극을 구비한다. 치료기기에서 사용하는 전극은 다양한데, 7-12개의 우산살 모양의 내장된 전극을 지닌 팽창형 전극, 전극 내에 저온의 식염수를 순화시켜 전극의 끝에 숯 형성을 감소시켜 열전도의 향상을 꾀하는 소위 쿨 팁(Cool Tip) 전극 및 전극의 끝으로부터 식염수를 조직 내로 직접 관류시키는 퍼퓨젼 전극(perfusion electrode) 등이 있다. 그러나 상기의 다양한 종류의 전극을 선택적으로 사용하는 치료기기라도 고주파 발생기에 요구되는 전력은 일반적으로 150W ~ 250W(Watts)이다. Most of the therapeutic devices using the above electrical principle have a high frequency generator and electrodes. The electrode used in the treatment device is various, an expandable electrode having 7-12 umbrella-shaped embedded electrodes, a so-called cool tip which purifies low temperature saline in the electrode to reduce the formation of char at the end of the electrode to improve thermal conductivity. (Cool Tip) An electrode and a perfusion electrode for permeating saline directly from the tip of the electrode into tissue. However, even in the treatment device that selectively uses the various types of electrodes described above, the power required for the high frequency generator is generally 150W to 250W (Watts).
조직에 열을 발생시키기 위하여 제공되는 에너지 소스(Source)로 500 ㎑범위의 고주파 신호 이외에 300MHz(Mega Hertz) ~ 300㎓(Giga Hertz)의 마이크로파(Microwave)와 밀리미터파(Millimeter wave)도 사용된다. 이때 밀리미터파는 마이크로파의 일종으로서 그 파장이 수㎜로 아주 짧기 때문에 주변조직의 손상을 최소화할 수 있다. 또한 각각의 생체 조직의 마이크로파 및 밀리미터파에 대한 전자기적 특성이 상이하다는 것은 널리 알려진 사실이다. In addition to the high frequency signals in the 500 kHz range, microwave and millimeter waves from 300 MHz (Mega Hertz) to 300 GHz (Giga Hertz) are used as energy sources provided to generate heat to the tissue. At this time, the millimeter wave is a kind of microwave and its wavelength is very short (a few millimeters), thereby minimizing damage to surrounding tissues. It is also well known that the electromagnetic properties of microwaves and millimeter waves of each living tissue are different.
500 ㎑의 고주파를 이용하여 열 치료를 하는 경우, 치료하고자 하는 종양 조직을 사이에 둔 두 개의 전극 사이를 오가는 전류에 의하여 발생하는 열을 이용한다. 반면에 마이크로파 및 밀리미터파를 이용하여 종양 조직에 열을 가하는 방법 은, 방사(Radiation)되는 전자파가 전달되는 조직의 특성에 따라 열로 변환되는 비율이 다른 점을 이용한다. 즉, 암조직과 같은 악성 종양조직에는 최대한의 열을 전달하고 정상조직에는 최소한의 열만을 전달하여 최대의 치료효과를 구현하게 한다.In case of heat treatment using high frequency of 500 kHz, heat generated by current flowing between two electrodes between tumor tissue to be treated is used. On the other hand, the method of applying heat to tumor tissues using microwaves and millimeter waves utilizes the fact that the ratio of conversion to heat is different depending on the characteristics of the tissue to which radiated electromagnetic waves are delivered. In other words, it delivers maximum heat to malignant tumor tissues such as cancerous tissues and delivers only minimal heat to normal tissues to achieve maximum therapeutic effect.
전파되는 전자파의 깊이는 일반적으로 전자파의 에너지 즉 전력으로 표시할 수 있는데, 일반적으로 약 수십에서 수백 와트(Watts)의 큰 전력이 요구될 뿐만 아니라, 구조의 특성상 침투 시 통과하는 정상조직의 손상이 매우 크다는 단점이 있다. The depth of the propagated electromagnetic wave can be expressed in general by the energy of the electromagnetic wave, that is, electric power. In general, a large power of about tens to hundreds of watts is required, and due to the nature of the structure, damage of normal tissue passing through the structure The disadvantage is that it is very large.
본 발명이 이루고자하는 기술적과제는, 소규모의 전력으로 필요한 에너지를 해당 조직에 전달할 수 있으며, 치료하고자 하는 조직에의 침투 시 정상조직의 손상을 최소한으로 하기 위하여 평면 형태를 가지는 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 제공하는데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to deliver the energy required to the tissue with a small amount of power, the planar applicator using a resonance having a planar shape in order to minimize damage to the normal tissue during penetration into the tissue to be treated To provide a divergence.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부는, 마이크로파 또는 밀리미터파를 이용하여 종양조직에 에너지를 전달하며, 상기 마이크로파 또는 상기 밀리미터파가 통과할 때 공진이 발생하도록 배치된 적어도 1개의 개구면(Aperture)을 구비하며, 상기 적어도 1개의 개구면 일부 또는 전체를 덮는 유전체 덮개를 더 구비하게 할 수 있다. The diverging part of the planar applicator using the resonance according to the present invention for achieving the technical problem, and transmits energy to the tumor tissue by using a microwave or millimeter wave, disposed so that resonance occurs when the microwave or millimeter wave passes through At least one aperture may be provided, and the dielectric cover may be further provided to cover some or all of the at least one aperture.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
외부로부터 인가되는 마이크로파 소스(Source) 또는 밀리미터파 소스의 전력을 효율적으로 전달하여 치료효과를 최대화 할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명에 따른 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부에 상술한 공진을 가능하게 하는 개구면의 배치를 제안한다. 개구면 공진은 상기 마이크로파 소스 또는 밀리미터파 소스의 파장과 개구면의 길이, 개구면 사이의 거리 및 전자파를 방사하는 스트립 라인(Strip Line) 전송선이 끝나는 부분의 위치 등에 의하여 결정된다. 또한 상기 개구면의 상부에 얇은 유전체 덮개를 접착하여 특성을 최적화시킬 수 있다. In order to efficiently deliver the power of the microwave source or millimeter wave source applied from the outside to maximize the treatment effect, the above-described resonance is possible to the diverging portion of the planar applicator using the resonance according to the present invention. We propose the placement of the apertures. The aperture resonance is determined by the wavelength of the microwave source or millimeter wave source and the length of the aperture, the distance between the aperture and the position of the end portion of the strip line transmission line that emits electromagnetic waves. In addition, a thin dielectric cover may be attached to the upper portion of the opening to optimize properties.
도 1a 및 1b에 도시된 본 발명의 일실시 예에 따른 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부는 유전체 덮개가 제외된 구조이고, 도 1c 및 1d에 도시된 본 발명의 다른 일실시 예에 따른 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부는 유전체 덮개를 접착한 구조이다. The diverging part of the planar applicator using resonance according to an embodiment of the present invention shown in Figures 1a and 1b is a structure without the dielectric cover, using the resonance according to another embodiment of the present invention shown in Figures 1c and 1d The diverging part of the planar applicator is a structure in which a dielectric cover is bonded.
도 1a는 본 발명에 따른 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 상부에서 바라 본 것이다. Figure 1a is a top view of the diverging portion of the planar applicator using the resonance according to the present invention.
도 1b는 도 1a 도시된 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 측면에서 바라 본 것이다. Figure 1b is a side view of the diverging portion of the planar applicator using the resonance shown in Figure 1a.
외부에서 들어오는 고 전력(High Power)의 신호, 예를 들면, 마이크로파 신호와의 연결을 위해, 상기 평면형 애플리케이터의 발산부의 입력 단에는 마이크로 스트립(Microstrip) 전송선이 필수적으로 요구된다. 마이크로 스트립을 나타내는 도 1의 점선원(1) 및 이에 대응되는 도 2b의 왼쪽 부분을 참조하면, 마이크로 스트립은 한쪽 면은 접지(Ground)된 도체(conductor)로 덮여(Shield) 있지만 마이크로 파 신호와의 연결을 위해 다른 한쪽 면은 노출되어 있다. 생체조직 같은 손실성 물질에 상기 평면파 애플리케이터의 발산부가 생체조직에 침투될 경우, 전송되는 마이크로파가 상기 노출된 부분을 통하여 생체조직으로 손실되는 양이 상당하게 된다. In order to connect with a high power signal, for example, a microwave signal, which is input from the outside, a microstrip transmission line is required at the input terminal of the diverging part of the planar applicator. Referring to the
또한 상기 평면파 애플리케이터의 발산부가 생체조직으로의 침투 시, 그 깊이에 따라서 입력 단(1)과 접촉하는 생체조직의 종류가 달라지며, 생체조직의 종류에 따라 그 등가 임피던스가 크게 달라질 수 있다. 따라서 침투되는 생체조직의 전기적 특성 또는 침투시의 깊이에 관계없이 일관된 전력 전달을 위해서는, 마이크로 스트립의 길이는 최소한으로 하고 나머지 부분은 스트립 라인(Strip Line) 전송선을 이용한 것이 바람직하다. In addition, when the diverging portion of the plane wave applicator penetrates into the biological tissue, the type of biological tissue contacting the
도 1a의 점선원(1) 안에 있는 부분은 마이크로 스트립에서 스트립 라인으로 천이하는(Transition) 부분이다. 스트립 라인의 길이에 따라 개구면 위치 및 조직에의 침투 깊이가 결정된다. 즉, 스트립 라인의 길이가 길수록 생체조직에 침투할 수 있는 깊이가 증가한다. 스트립 라인 길이와 개구면 위치의 변화는 상기 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부의 전기적 특성에 영향을 미치지 않기 때문에, 응용 분야에 맞추어 스트립 라인의 길이를 설계할 수 있다. The portion within the
본 발명에 따른 공진을 이용한 평면형 애플리케이터 발산부에 배치되는 개구면의 형태는 다양한 모양을 가질 수 있으며, 슬롯(Slot)은 그 중 하나이다. 그러나 최대 전력을 조직에 전달하기 위해서는 전달되는 마이크로파와 공진의 관계가 있도록 개구면들이 배치되어야 한다. The shape of the opening surface disposed in the planar applicator diverging portion using resonance according to the present invention may have various shapes, and a slot is one of them. However, in order to deliver the maximum power to the tissue, the apertures must be arranged so that there is a resonance relationship with the microwaves transmitted.
종래에 사용된 애플리케이터의 발산부에는 슬롯 형태의 개구면을 설치하였음에도 불구하고 슬롯들 사이의 거리 및 슬롯들의 크기에는 공진이라는 개념이 전혀 도입되지 않았다. 그렇기 때문에 해당 종양조직에 일정한 열을 전달하기 위하여 전송하는 고주파 신호의 전력을 수백 와트(Watt) 정도로 크게 할 수 밖에 없었다. 예를 들면, 개구면들 사이의 간격이 인가되는 마이크로파의 파장과 동일하였기 때문에 공진이 가능하지 않았다. Although the diverging portion of the applicator used in the prior art is provided with a slot-type opening surface, the concept of resonance is not introduced at all in the distance between the slots and the size of the slots. Therefore, the power of the high frequency signal transmitted to deliver a constant heat to the tumor tissue had to increase the power of several hundred watts (Watt). For example, resonance was not possible because the spacing between the apertures was the same as the wavelength of the microwave applied.
그러나 본 발명에서 제안하는 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부는, 전송되는 고주파신호의 파장과의 공진 개념을 도입하여 상기 개구면들을 배치하였기 때문에, 1와트(Watt) 미만의 매우 적은 전력으로도 열 치료하고자 하는 종양조직의 온도를 높일 수 있다. However, since the diverging part of the planar applicator using the resonance proposed in the present invention has arranged the apertures by introducing the concept of resonance with the wavelength of the transmitted high frequency signal, heat treatment is performed even with very little power of less than 1 Watt. It is possible to increase the temperature of the tumor tissue to be.
개구면 공진은 도 1a 및 1b에 기재된 파라미터 A, B, C를 이용하여 설계할 수 있다. A는 개구면의 길이, B는 개구면의 간격, 그리고 C는 전자파를 방사하는 스트립 라인(Strip Line) 전송선이 끝나는 부분과 개구면의 위치관계를 의미한다. 본 발명에서는 개구면의 간격(B)을 마이크로파 또는 밀리미터파의 파장의 1/2의 간격을 가지도록 함으로써 상기 개구면을 통과하는 신호들 사이의 공진이 발생할 수 있도록 한다. The aperture resonance can be designed using the parameters A, B and C described in FIGS. 1A and 1B. A denotes the length of the aperture, B denotes the spacing of the aperture, and C denotes the positional relationship between the opening portion and the end of the strip line transmission line that emits electromagnetic waves. In the present invention, the spacing B of the apertures has a spacing of 1/2 of the wavelength of the microwave or millimeter wave so that resonance between the signals passing through the apertures can occur.
도 1a에서 개구면의 수가 두 개로 그려져 있으나, 하나의 개구면을 사용하는 것도 가능할 뿐 아니라 2개 이상의 개구면을 사용하는 것도 가능하다. 개구면의 수가 많아질수록 치료가 가능한 면적이 늘어난다는 것은 당연하다. In FIG. 1A, the number of opening surfaces is drawn as two, but it is also possible to use one opening surface as well as to use two or more opening surfaces. Naturally, as the number of apertures increases, the area that can be treated increases.
상기 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부는 그 간단함으로 인해 PCB(Printed Circuit Board)로 제작될 수 있으며, 이 때 얇고 적은 면적의 평면형태를 가지도록 설계한다면 침투과정에서 발생하게 되는 생체 조직의 파괴를 최소한으로 할 수 있다. The diverging part of the planar applicator using the resonance can be manufactured as a printed circuit board (PCB) due to its simplicity, and at this time, if it is designed to have a thin, small area planar shape, it minimizes the destruction of biological tissue generated during the penetration process. You can do
또한 개구면 위에 유전체 덮개를 접착하면, 상기 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 이용하여 치료하는데 여러 가지 장점이 있다. In addition, when the dielectric cover is adhered to the opening, there are various advantages in treating the diverging part of the planar applicator using the resonance.
본 발명에 따른 공진을 이용한 애플리케이터는 바이오 메디컬(Bio-medical) 분야에 응용되기 때문에, 사용할 때마다 개구면에 접촉되는 조직의 특성이 다를 가능성이 매우 높다. Since the applicator using resonance according to the present invention is applied to a biomedical field, there is a high possibility that the characteristics of the tissue in contact with the opening surface are different each time it is used.
따라서 침투하였을 때 개구면에 접촉되는 조직의 특성이 다르면 공진을 이용한 평면형 애플리케이터 발산부로부터 방사되는 고주파 신호의 전달 특성도 달라질 수 있다. 즉, 신호가 전달되는 매질의 상이함으로 인하여 공진이 틀어지는 경우가 발생할 수 있다. 그러나 유전율을 알고 있는 유전체 덮개를 사용한다면, 침투하는 조직 또는 깊이에 관계없이 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부가 직접 접촉하는 물질이 상기의 유전체로서 일정하기 때문에, 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부로부터 방사되는 고주파신호의 전달 특성과 개구면 공진의 일관성은 확실하게 된다. Therefore, if the characteristics of the tissue in contact with the opening when penetrated is different, the transmission characteristics of the high frequency signal radiated from the planar applicator diverging unit using resonance may also be different. That is, the resonance may occur due to the difference in the medium through which the signal is transmitted. However, if a dielectric cover having a dielectric constant is used, since the material in direct contact with the diverging part of the planar applicator using resonance regardless of the penetrating structure or depth is constant as the dielectric, radiation from the diverging part of the planar applicator using resonance is achieved. The high frequency signal transmission characteristics and the aperture resonance are assured.
또한 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부의 유전체 덮개의 유전율이 상기 발산부가 접촉하는 종양조직의 유전율보다 적은 경우, 스넬(Snell)의 법칙에 따르면, 마이크로파의 위상속도(Phase Velocity)가 종양조직에서보다 덮개에서 월등히 빨라지게 된다. 이 경우 각각의 개구면에서 방사된 구형파(Spherical Wave) 의 크기(magnitude)들 사이의 격차가 줄어들게 되고, 결국 구형파는 준평면파(Quasi-Plane Wave)로 전환된다. 이 때 준평면파의 감쇄율(Attenuation Rate)은 구형파의 감쇄율에 비해 훨씬 낮기 때문에, 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 통해 방사된 전자파는 이 덮개 효과로 인하여 종양조직에 더욱 깊숙이 침투할 수 있게 된다. In addition, when the dielectric constant of the dielectric cover of the diverging portion of the planar applicator using resonance is less than that of the tumor tissue in contact with the diverging portion, according to Snell's law, the phase velocity of the microwave is larger than that of the tumor tissue. It is much faster in. In this case, the gap between the magnitudes of the spherical waves radiated from each opening surface is reduced, and the square waves are converted into quasi-plane waves. At this time, since the attenuation rate of the quasi-planar wave is much lower than that of the square wave, the electromagnetic wave radiated through the diverging part of the planar applicator using resonance can penetrate deeper into the tumor tissue due to this covering effect.
마지막으로 덮개를 사용하면 전자기파를 측면 방향으로 더욱 확산시키는 효과를 얻을 수 있게 되어 환부의 치료 범위를 넓힐 수 있다. Finally, the use of the cover can further spread the electromagnetic wave in the lateral direction, thereby extending the treatment area of the affected area.
도 1c는 본 발명에 따른 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 상부에서 바라 본 것으로 상부에 유전체 덮개를 포함한다. Figure 1c is a top view of the diverging portion of the planar applicator using the resonance according to the present invention includes a dielectric cover on the top.
도 1d는 도 1c 도시된 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 측면에서 바라 본 것이다. Figure 1d is a side view of the diverging portion of the planar applicator using the resonance shown in Figure 1c.
PCB(Printed Circuit Board) 기술을 이용하여 상기 공진을 이용한 평면형 애플리케이터를 만들 때에는 테플론(Teflon) 같은 손실이 적은 유전체 물질을 이용할 수 있고, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술에서는 BCB(BenzoCycloButene)를 이용할 수 있다. 이 외에도 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 면적(Dimension)과 히팅 볼륨(Heating Volume)에 따라 다양한 유전율의 덮개를 선택할 수 있다. When making a planar applicator using the resonance using PCB (Printed Circuit Board) technology, a low loss dielectric material such as Teflon can be used, and BCenzo (BenzoCycloButene) can be used in MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology. have. In addition, the cover of various dielectric constants can be selected according to the dimension and heating volume of the planar applicator using resonance.
유전체 덮개의 두께는 수십 ㎛(micro meter)정도로 최소화 시킬 수 있으므로, 침투 시의 손상에 의한 영향은 그다지 크지 않다. Since the thickness of the dielectric cover can be minimized to about tens of micrometers (micro meter), the effect of damage during penetration is not so great.
또한 유전체 덮개의 면적도 설계의 파라미터(Parameter)가 된다. The area of the dielectric cover also becomes a parameter of the design.
도 1c 및 1d를 참조하면 "D"는 덮개의 길이를 의미한다. 덮개의 길이(D)를 조절함으로서 개구면에서 나오는 필드(Field)의 회절(diffraction)을 조절할 수 있으며, 따라서 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 히팅 볼륨을 조절할 수 있다. 1C and 1D, "D" means the length of the cover. By adjusting the length (D) of the cover, it is possible to control the diffraction of the field coming from the opening surface, and thus the heating volume of the planar applicator using resonance can be controlled.
또한 개구면의 수가 많아질 경우, 덮개의 길이(D)를 조절하여 일부의 개구면 만을 덮게 하거나 모든 개구면을 덮도록 설계할 수 있다. In addition, when the number of openings increases, the length D of the lid may be adjusted to cover only a part of the openings or to cover all the openings.
필요에 따라 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부의 양 방향으로 열을 전달하기 위해, 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부의 양면에 개구면들을 식각할 수 있다. If necessary, in order to transfer heat in both directions of the diverging portion of the planar applicator using resonance, the openings may be etched on both sides of the diverging portion of the planar applicator using resonance.
도 1e는 개구면이 양면에 식각되며 양면을 덮은 유전체 덮개를 포함하는 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 나타낸다. FIG. 1E illustrates a diverging portion of a planar applicator using resonance, the opening being etched on both sides and including a dielectric cover covering both sides.
이처럼 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부의 양 면에 덮개가 있음에도 불구하고, 유전체 덮개의 두께는 수십 ㎛정도로 최소화 시킬 수 있으므로, 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부의 전체 직경은 1㎜(millimeter) 이하가 되도록 제작이 가능하다. 따라서 공진을 이용한 평면형 애플리케이터의 발산부를 생체 조직에 삽입할 때에도 대상 생체조직의 손상을 최소화 시킬 수 있게 된다. Despite the fact that there are covers on both sides of the diverging part of the planar applicator using resonance, the thickness of the dielectric cover can be minimized to about several tens of micrometers. Production is possible. Therefore, even when the diverging part of the planar applicator using resonance is inserted into the biological tissue, damage to the target biological tissue can be minimized.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is illustrated by way of example and not by way of limitation. In addition, it is apparent that any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공진을 이용한 평면형 애플리케이터는, 1와트 정도의 저 전력으로 대상으로 하는 조직에 필요한 열을 충분히 전달할 수 있으며, 공진을 이용한 구조 및 평면형태를 가지기 때문에 환부이외의 정상 조직을 손상시키는 면적을 최소로 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 유전체 덮개를 사용하는 경우에는 고주파 신호가 종양조직에 더욱 깊숙이 침투될 수 있을 뿐만 아니라, 고주파 신호가 유전체 덮개의 측면 방향으로 더욱 확산되는 효과를 부수적으로 얻을 수 있는 장점이 있다. As described above, the planar applicator using resonance according to the present invention can sufficiently transfer heat required for the target tissue with a low power of about 1 watt, and has a structure and a planar shape using resonance, so that it is not normal to the affected part. This has the advantage of minimizing the area damaging the tissue. In addition, the use of the dielectric cover has the advantage that the high-frequency signal can penetrate deeper into the tumor tissue, as well as an additional effect that the high-frequency signal is further spread in the lateral direction of the dielectric cover.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR101753684B1 (en) | 2016-03-23 | 2017-07-04 | 서울대학교산학협력단 | System and method for effecting hyperthermic treatment using applicator |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6239746U (en) | 1985-08-27 | 1987-03-10 | ||
| JPS62152748U (en) | 1986-03-19 | 1987-09-28 | ||
| KR20010004803A (en) * | 1999-06-29 | 2001-01-15 | 김영환 | Method for forming metal line of a semiconductor device |
| KR20010040408A (en) * | 1998-01-25 | 2001-05-15 | 총 킹 히푸 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 | A High Intensity Focused Ultrasound System For Scanning And Curing Tumor |
| KR20020081299A (en) * | 2000-02-03 | 2002-10-26 | 사운드 써지칼 테크놀로지 엘엘씨 | Ultrasonic cutting and coagulation knife using transverse vibrations |
-
2006
- 2006-07-24 KR KR1020060069067A patent/KR100811663B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6239746U (en) | 1985-08-27 | 1987-03-10 | ||
| JPS62152748U (en) | 1986-03-19 | 1987-09-28 | ||
| KR20010040408A (en) * | 1998-01-25 | 2001-05-15 | 총 킹 히푸 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 | A High Intensity Focused Ultrasound System For Scanning And Curing Tumor |
| KR20010004803A (en) * | 1999-06-29 | 2001-01-15 | 김영환 | Method for forming metal line of a semiconductor device |
| KR20020081299A (en) * | 2000-02-03 | 2002-10-26 | 사운드 써지칼 테크놀로지 엘엘씨 | Ultrasonic cutting and coagulation knife using transverse vibrations |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101753684B1 (en) | 2016-03-23 | 2017-07-04 | 서울대학교산학협력단 | System and method for effecting hyperthermic treatment using applicator |
| WO2017164519A1 (en) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | 서울대학교 산학협력단 | Hyperthermia therapy system and processing method using applicator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20080009459A (en) | 2008-01-29 |
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