JPH0647028B2 - 電磁波加温装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、悪性腫瘍などの治療に用いる医療用電磁波加
温装置に関し、特に、生体の体腔内へ挿入するアプリケ
ータを備えた電磁波加温装置の改良に関する。

［従来の技術］ 最近では、ガン等の悪性腫瘍の治療法の一つとして治療
部位に電磁波を照射して加温する方法（ハイパーサミ
ア）が用いられている。治療部位への電磁波の照射方法
としては、治療部組織に対し電磁波照射部を直接突き刺
すようなアプリケータを使用する方法や、生体の体腔に
比較的近い治療部位（例えば子宮ガン、食道ガンなど）
の場合には、体腔へアプリケータを挿入して電磁波を放
射する方法が知られている。この体腔挿入型アプリケー
タは電磁波発生器から供給される加温用電磁波を放射す
るアンテナ部を有している。

従来、この種の電磁波加温装置は、第３図に示す如く、
線状アンテナ部１の基端を給電点（励振点）1aとし、こ
れを電磁波発生器２に給電線（図示せず）を介して接続
して、給電点1aに対しては一般的に第１共振周波数の電
磁波が供給されるものである。この線状アンテナ１にあ
っては、給電点1aを波腹値とし、線状アンテナ部１の終
端1bを節点値とする正弦的な電流分布を有しており、終
端1aに向って急激に減衰し終端1bでは零となるパワーパ
ターンとなるので、終端1b近傍部における生体組織に対
しては殆ど加温されず、アンテナ長の長さに比し均一な
加温が期待できない。

かかる問題点を解決するものとして、本件出願人の開示
に係る特開昭60-246772 号のマイクロ波加温装置があ
る。この装置は、第４図(A) に示す如く、へリカル状モ
ノポール型アンテナ３を用いると共に、基端の給電点3a
には第ｎ次の高次共振周波数の電磁波を以って励振させ
るものであり、給電点3aは電流波腹値となり、終端3bに
向って漸減するものの多数の凹凸を有する電流分布を呈
し、第３図に示すものと比較すると、終端3bの近傍部に
おいても加温に適する放射電力分布が得られると期待さ
れた。

［解決すべき問題点］ しかしながら、第４図(A) に示す電磁波加温装置によれ
ば、次の問題点がある。

ヘリカル状モノポール型アンテナ３を高次共振周波数
の電磁波で励振させることにより、給電点3aから終端3b
に亘って多数の凹凸状の電流分布状態を形成しても、給
電点3a付近の半凸状の波腹部分の電流振幅値が依然とし
て最大で、終端3bの凸状部分3bの電流振幅値が最小とな
り、このような電流分布にあっては、特に治療部位の寸
法が大きい場合には、給電点3a付近に対して局部的な加
温を惹起し、生体の体腔内へ挿入すべきアプリケータと
しては不都合で、なおも広範囲且つ均一な加温が実現さ
れていない。

一般に、電磁波発生器から電磁波を伝送する給電線と
しては不平衡系線路の同軸形給電線が使用されている
が、モノポール型アンテナであるから、給電点3a近傍部
においては、第４図(B) に示す如く、同軸形給電線４の
外側導体4aの終端をλ／４波長の長さのスリーブ状チョ
ーク５に接続して整合を図ることを余儀なくされるが、
このチョーク５はアンテナの一部としても機能し、電磁
波放射を行なうので、治療部以外の生体組織に対しても
不必要な加温を行ない悪影響となる。また、その分の電
力損失を招く。

［発明の目的］ 本発明は、上記問題点を解決するものであり、その目的
は、アプリケータの終端近傍においては適度の加温とア
プリケータ基部近傍においては比較的低加温となり、そ
の中間においては均一な加温を奏するような按配で、全
体的に広範囲且つ均一な加温を実現でき、しかも電力損
失を低減しうる電磁波加温装置を提供することにある。

［問題点の解決手段］ 上記問題点を解決するため、本発明に係る電磁波加温装
置の構成は、次の構成要件を有する。

電磁波発生器から給電線を介し給電点に供給される高
次の共振周波数の加温用電磁波で励振するアンテナ部を
有し、生体の体腔内へ挿入すべきアプリケータがあるこ
と。

アプリケータのアンテナ部はヘリカル状ダイポール型
構造のアンテナであること。

例えば、「ヘリカル状ダイポール型構造」には、そのう
ち給電点に対して片方のヘリカル状アンテナ部が給電線
の周囲に捲回形成されてなるものが含まれる。

［発明の作用］ かかる構成の電磁波加温装置にあっては、ヘリカル状ダ
イポール型アンテナに対しては中央給電が行なわれ、ア
ンテナ部全長に亘って多数の凹凸を有する電流分布が現
われることとなり、アンテナ部の両端部の電流振幅値は
中央給電点のそれに比し小さいが零ではなく、近傍に有
限値の凸状部分を有するので、基部近傍においては生体
組織に対して不必要又は過度な加温とならず、終端にお
いては適度の加温となり、しかも、ヘリカル状のモノポ
ール型構造においてｎ次の高次共振状態とした場合に現
われる電流振幅の凹凸数と同一の凹凸数は、ヘリカル状
のダイポール型構造においてはｎ／２次の高次共振状態
で実現できることになり、同一高次共振状態の場合に
は、従来に比し、凹凸数は２倍密となるから、中間にお
いてはより均一且つ広範囲の加温を行なうことができる
こととなる。また、従来のようにアプリケータ基部にお
いてあえて整合装置を装着する必要がなくなり、アプリ
ケータ以外に整合装置を介在させて平衡給電線を給電点
に接続することができるので、基部における電界の漏れ
がなくなり、生体に悪影響をもたらす不必要な電磁波放
射を抑制でき、併せて電力損失も低減できることとな
る。

［実施例］ 次に、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は、本発明に係る電磁波加温装置の一実施例を示
す構成図である。

実施例の電磁波加温装置は、電磁波発生器10，同軸形給
電線11，整合装置12，平行２線式給電線13及び体腔内挿
入型アプリケータ14とで概略構成されている。

電磁波発生器10は、加温用電磁波を発生するもので、そ
の周波数は約100 〜3000ＭHzのマイクロ波領域である。
一般的に、不平衡給電線としての同軸形給電線11は電磁
波発生器10に直接接続されているが、本実施例ではその
他端をバラン回路などの整合装置12に接続してある。整
合装置12は不平衡／平衡変換器で、その出力側端子には
平行２線式給電線13が接続されている。平行２線式給電
線13は、導線13a ,13bとこれらを被覆する絶縁性外被13
c とからなる平衡給電線である。平行２線式給電線13の
先端側の所定長部分は外被13c が除去されており、導線
13a,13b を露出させてあり、この露出部分の導線13a,13
b を以って中央給電点Ｐを中心にして左右対称に夫々ヘ
リカル状アンテナ部15a ,15ｂを有するヘリカル状ダイ
ポール型アンテナ構造15が形成されている。即ち、導体
13ａの先端部側をそのまま捲回せしめることにより、中
央給電点Ｐから終端16ａにかけて軸線直線的なヘリカル
状アンテナ部15ａを構成しており、また、導体13ｂの先
端部側を中央給電点Ｐから折返してそのまま外被13ｃの
周囲に捲回せしめることにより、ヘリカル状アンテナ部
15ａとは逆方向に終端16ｂにかけて軸線直線的なヘリカ
ルアンテナ部15ｂを構成している。ヘリカル状アンテナ
部15a ，15ｂの捲回方向は互いに逆向きであり、中央給
電点Ｐに対して対称構造とされ、これは放射特性の安定
化に寄与している。両ヘリカル状アンテナ部15a ，15b
は可撓性を有する低損失誘電体材料（例えば、テフロン
（商品名），ポリプロピレン等）から構成されたチュー
ブ17によって一体的に覆われており、アプリケータ14自
体も両ヘリカル状アンテナ部15a ，15b 及びチューブ17
の可撓性の故に可撓性乃至弾性を有するものである。

電磁波発生器10からの電磁波は同軸形給電線11，整合装
置12，及び平行２線式給電線13を介して中央給電点Ｐへ
供給される。この電磁波は第２次，第３次，…，第ｎ次
の高次共振周波数であり、アプリケータ14の適用する部
位に応じて適宜可変できるものとされている。

次に、上記実施例の作用効果を説明すると、アンテナ部
がヘリカル状であると共に、これが高次共振周波数の電
磁波で励振することから、電流分布は双方のヘリカル状
アンテナ部15a ，15b の全長に亘って多数の凹凸（ロー
ブ）を有するものとなるが、加えてダイポール型構造で
あることから、第２図に示す如く、中央給電点Ｐを中心
にして左右対称の電流分布を呈し、中央給電点Ｐが最大
（主極値）でヘリカル状アンテナ部15a の終端16ａ及び
ヘリカル状アンテナ部15b の終端16ｂに向って振動して
漸減する状態となる。ヘリカル状アンテナ部15b の終端
16b はアプリケータ14自体の基部側に位置するが、第４
図(A) に示す従来のアプリケータの如くの基部側が過度
に加温されるという事態は防止される。またヘリカル状
アンテナ部15a の終端16ａはアプリケータ14の先端部側
に位置するが、その近傍には電流の凸部（副極値）を有
するから、急峻には零とならず適度の加温が期待され
る。更に、ダイポール型のアンテナであるため、従来と
同一の高次共振周波数の電磁波で励振させた場合、従来
に比し２倍の凹凸数（極値数）が現われるので、両終端
16ａ,16b間においては相隣る凸間が密となり、生体組織
への加温状態がより均一且つ広範囲なものとなる。

ところで、電磁波の共振周波数を過度に高次に設定した
場合、生体における電磁波吸収性は周波数にほぼ比例
し、生体の深さ方向への加温は低下する傾向にある。一
方、余り低次の共振周波数では電流分布の凹凸数が不足
し、均一な加温が期待できない。しかし、本実施例では
従来の高次共振周波数の1/2 の周波数で励振させた場合
であっても、従来と同一の凹凸数が現われるので、共振
周波数の選択自由度が倍増することになるから、治療部
位に適した共振周波数を選定し易く、深部方向の加温調
整が容易になる。

中央給電点Ｐ部分においても、またアプリケータの端部
においても従来のような整合を図るチョーク等を用いて
いないことから、アプリケータ14自体は不要な電磁波を
放射しない。なぜなら、同軸給電線11を中央給電点Ｐに
直接的に接続した場合には不平衡となり、中央給電点Ｐ
近傍部において何らかの整合装置を装着する必要がある
が、ダイポール型のアンテナとしたことから、平行２線
式給電線13の先端部側の導線13a,13b をそのままは利用
してヘリカル状のダイポールアンテナとして構成し、こ
れによりアプリケータ14中で整合装置の装着を不要と
し、アプリケータ14以外において同軸給電線11と平行２
線式給電線13との間に整合装置12を介在させることがで
きたからである。平行２線式給電線13を使用し、その導
線13a ,13bをそのままへリカル状のダイポールアンテナ
としてあるため、伝送系においても不要放射を防止でき
ることは勿論のこと、アプリケータ自体においても、有
効的な電流分布で電磁波放射を行なうヘリカル状アンテ
ナ部15a ，15b 以外は殆ど不要放射が起こらない。これ
により電力損失を低減することが可能となった。

更に、片方のヘリカル状アンテナ部15b は給電線13を露
出させた導線13b を折返し外被13ｃの周囲に捲回せしめ
て構成したものであるから、ヘリカル状アンテナ部15b
の軸線と給電線13とは一致し、可撓性はあるものの自然
状態では全体としてアンテナ部が真直棒状となり、周囲
に突出部分ができないから、チューブ17の被覆の障害と
ならず、体腔内へ挿入すべきアプリケータとして好適な
ものとなる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る電磁波加温装置は、
アプリケータのアンテナ部がヘリカル状ダイポール型構
造である点に特徴を有するものであるから、次の効果を
奏する。

アプリケータの基部近傍が過度又は不必要に加温され
ることがなく、体腔内へ挿入すべきアプリケータとして
望ましく、しかも従来と同一の共振周波数で励振させた
場合であっても電流分布の凹凸数が２倍密になるから、
アンテナ長の全長に亘って電力供給が緻密に分散化する
ので、より均一且つ広範囲の加温が実現される。共振周
波数を余り高くすると、生体における電磁波吸収性は周
波数にほぼ比例し、生体の深部方向への加温は低下する
傾向にあるが、電流分布の凹凸数の可変範囲が広く、深
部方向への加温のための共振周波数の選択自由度が倍増
する。特に、比較的次数の少ない高次共振周波数で励振
させた場合には、均一且つ広範囲の加温が顕著となり、
すこぶる有意義である。

アプリケータ中の給電点付近における電界の漏れ，不
要電磁波の放射を有効的に防止できるから、上記の効
果と相まって均一且つ広範囲の加温が一層達成でき、し
かも電力損失が低減するという利点がある。

また、ヘリカル状ダイポール型構造うち給電点に対して
片方のヘリカル状アンテナ部を給電線の周囲に捲回形成
して構成した場合には、別途絶縁部材を給電点まで特に
介在させる必要がなく、しかもアンテナ部全体が可撓性
のある棒状となり、周囲に突出部分ができないから、体
腔内へ挿入すべきアプリケータとして好適なものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る電磁波加温装置の一実施例を示
す構成図である。 第２図は、同実施例におけるアンテナ部の電流分布を示
す説明図である。 第３図は、従来の電磁波加温装置の一例を示す説明図で
ある。 第４図(A) は、従来の電磁波加温装置の別の例を示す説
明図であり、第４図(B) は、そのアンテナ部の給電点近
傍部を示す縦断面図である。 10……電磁波発生器、11……同軸給電線、12……整合装
置、13……平行２線式給電線、13ａ,13b……導線、13ｃ
……絶縁性外被、14……体腔内挿入型アプリケータ、15
……ヘリカル状ダイポール型構造、15ａ、15ｂ……ヘリ
カル状アンテナ部、16ａ,16b……ヘリカル状アンテナ部
の終端、17……可撓性低損失誘電体材料のチューブ、Ｐ
……中央給電点。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁波発生器から給電線を介し給電点に供
   給される高次の共振周波数の加温用電磁波で励振するア
   ンテナ部を有し、生体の体腔内へ挿入すべきアプリケー
   タにおいて、該アンテナ部はヘリカル状ダイポール型構
   造のアンテナであることを特徴とする電磁波加温装置。
2. 【請求項２】前記ヘリカル状ダイポール型構造うち前記
   給電点に対して片方のヘリカル状アンテナ部は前記給電
   線の周囲に捲回形成されてなるものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の電磁波加温装置。