JPS6137263A - ハイパ−サ−ミア用加温装置 - Google Patents

ハイパ−サ−ミア用加温装置

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JPS6137263A
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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。

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。
〔従来の技術〕
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°Ｃ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Ｖｏ、２２．　ｔｋｌ　Ｏ）。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。
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。
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。
〔発明が解決しようとする問題点〕
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。
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確に操作して
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、各患者の治療時
における苦痛の緩和を図った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。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明は、少なくともｌフ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、このア
プリケータに装備される生体表面用の冷却手段とを備え
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、入力電磁波を複数の出
力段に分岐するとともに当該各出力段の出カレヘルを調
整する機能を備えた電磁波用の分岐可変出力機構を装備
し、この分岐可変出力機構の各電磁波出力部に対応して
、前記アプリケータと冷却手段とを各々設けるとともに
、当該各冷却手段には、該冷却手段に送られる冷却液の
流量を個別的に調整する流量調整手段を連結・装備し、
前記各アプリケータにて加温治療される部分の生体の温
度測定を行う温度計測手段を、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
分岐可変出力機構および流量調整手段を駆動制御する主
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。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図ないし第１０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一部省略した電気的ブ
ロック図である。この実施例におけるハイパーサーミア
、用加温装置は、電磁波出力部としてのマイクロ波出力
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。
前記マイクロ波出力部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方向に分岐する分岐可変
出力機構の主要部をなす分岐回路１０と、この分岐回路
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ＤＭｌ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、該同軸スイッチ１２を介し
て供給されるマイクロ波の出力を調整する電磁波可変減
衰手段としての減衰器１４と、反射波が分岐回路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。
前記分岐回路１０は、発振器８からの電磁波エネルギー
を３方向に分岐するものであるが、この分岐する比率は
分岐回路の構造より特定されたものとなる。そして、こ
の分岐回路１０で分岐された電磁波エネルギーは、各患
者の治療状況に合わせて前記減衰器１４で調整されアプ
リケータ２４を介して点部に供給される一方、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
によりダミーロードＤＭｌ側に供給され、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
の切換えと前記減衰器１４の減衰量の調整は主制御部２
２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バワー
レヘル値を引き、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
前記減衰器１４の減衰量を調整する機能を備えている。
一方、前記アプリケータおよび表面冷却部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
、このアプリケータを開口部側すなわち生体表面用の冷
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、
冷却液の流量を調整するためのバルブ３２と、該バルブ
３２を制御するためのバルブコントローラユニット３４
と、冷却液の流量を検出する流量センサ３６と、冷却液
の温度を検出する温度センサ３８と、癌組織の温度を検
出する温度センサ４０とにより構成されている。なお、
この第１図において、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２図に示すように生体４２
に密着して、該生体４２に電波を照射し、目的の癌組織
を加温するためのアンテナであり、生体４２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、冷却手段としての
冷却部４４が設けられている。該冷却部４４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バイブ
４６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、バルブ３２に
よって流量を調整し、該冷却部４４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。一方、バルブ３２の開閉度はバルブコントロー
ラユニット３４によって制御されており、このバルブの
開閉度によって水の流量を変化させ、生体表面の温度調
整をしている。水の流量は流量セッサー３６によって検
出されており、この検出された情報はＡ／Ｄ変換器（図
示せず）を介して主制御部２２へ送出され、前記バルブ
３２の開閉度を制御するための１つの基準値となる。ま
た、前記冷却部４４の水温を検出するための温度センサ
ー３８が当該冷却部４４の水の排出側に設けられており
、ここで検出される温度情報を基にしてアプリケータ２
４と接触している生体の表面温度を求める構成となって
いる。この表面温度は前記バルブ３２の開閉度を制御す
るためのメイン情報となる。
前記生体内温度センサー４０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、前記減衰器の減衰量の調整が主制御部２２で行われ
るようになっている。
一方、前記制御部４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４８と、プログラムメモリ。
データメモリに基づいて、入出力装置などを制御・管理
し、本システムの中枢となる主制御部２２とからなって
いる。
この主制御部２２には、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。
つまり、主制御部２２は、上記３名の患者の各センサ１
Ｂ、３６，３８．４０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４８からの
情報とに基づいて癌組織の温度と生体表面の温度とが所
望の値に保たれるようＤ／Ａ変換器を介しマルチプレク
サにより順次切り換えながら、バルブ３２の開閉度と減
衰器１４の減衰量と同軸スイッチ１２の切換えを制御す
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４８に送出するようになっている
。
次に第３図ないし第５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、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、冷却装置を始動させ（第３図５０）、十分に水が
冷却された後、ポンプを始動させ（同図５２）、流量セ
ンサ３６から検出される情報によって、冷却水が最小循
環されるように各バルブ３２の制御を行なう（同図５４
．５６）。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減衰器１４の最小減衰量
として設定する（同図５８）。このように減衰器１４の
最小減衰量を癌組織の深部に合わせて設定するのは、マ
イクロ波の出力が大（この場合、最小減衰量の値は小）
であると加温時の温度ピークが表面近くになるのに対し
、マイクロ波の出力が小（最小減衰量の値は大）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６図は２４５０ＭＨｚのマイクロ
波をある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減じた
方が約０．２５ω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７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
とか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からである
。
上述した減衰器１４の最小減衰量の設定は、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４８でオペレータによって設定された値に合わせるこ
とで減衰器１４の最小減衰間の設定を１１・）。ノアお
、この場合、予めファントムモデルを使って最小減衰量
の設定を行なっておいてもよい。また、ここでの減衰器
１４の最小減衰量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、Ｐ、、Ｐ、。
Ｐ、とする。
このようにして、減衰器１４の最小減衰量が設定された
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３図６０）。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６２）。
この詳細なフローチャートは第４図に示しである。
ところで、この第４図のシステムソフトウェアは、第５
図に示す主制御部内のシステムクロックに同期して、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と言うわずかな時間で第４図に示すシステム
ソフトの処理がなされ、このシステムソフトにおける判
断により、次のマイクロ波照射時の減衰器１４の減衰量
等の決定がなされる。
そして、これに基づいて一定時間（図中Ｈ）マイクロ波
の照射が行われた後（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、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４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、生体表面温度、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４図６４．６６）。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ー４０がマイク
ロ波の影響を受け、誤差が生ずるからである。温度計測
がなされた後は、先に設定した加温時間（第３図６０参
照）に到達したか否かを判断しく第４図６８）、到達し
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７０．第３図９
２）。一方、加温時間が到達していない場合は、先に計
測した生体表面温度がオペレータによって入力された表
面温度の設定値（２０℃）より高いか否かが判断され（
同図７２）、表面温度が設定値より高い場合主制御部１
８は、生体表面温度を下げるためにバルブコントローラ
ユニット２５ヘバルブの開度を一ヒげるべく指示を与え
（同図７４）、同軸スイッチ１２をダミーロードＤＭＩ
側に切換えたままにして（同図７６）、主制御部におけ
るソフトスイッチの切換えを行ない、主制御部の２２人
出力ボートを他の患者の各センサー３８．４０・各コン
トロールユニッ）１４．３４に切換え（第３図９２）、
他の患者に対する処理を続けて行なう。
そして、上述した次のシステムクロック（例えば１）が
入力されたときに、ステフプ６４，６６゜６８を介して
再び表面温度の判断が行なわれる（第４図７２）。この
一定時間の経過により、表面温度が設定値より下がった
ならば、生体表面を冷却しすぎないようにバルブを１ス
テ、プ閉鎖しく但し、水の流れが最小循環を下まわらな
いようにする）、内部温度（癌組織の温度）の調整には
いる（同図７８．８０）。
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℃）よりも低いとき、主制御部２２
は減衰器１４の減衰量１４を１ステンプダウンさせ、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減衰量を上まわら
ないようにする（同図８２．８４）。そして、同軸スイ
ッチ１２をアプリケータ側に切換えることによって、こ
の設定値に基づいたマイクロ波の照射を行い（同Ｍ８６
）、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（但し、表面温度が
設定値を越えた場合は、生体への照射は行なわれない）
、システムクロ。
りに同期して行なわれる計測時を利用して減衰器１４の
減衰量を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、計測時を利用して減衰器１
４の減衰量を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９０）、次の照射
時のための出力設定を行なう。ここで減衰器１４の減衰
量を１ステップ上げた後、バルブを１ステツプ毎に開放
（同図７４）しているのは、図中７８でバルブを１ステ
ツプ閉鎖したことを填補するためである。つまり、癌組
織の温度が設定値より高くなったときは、なるべく早く
癌組織の温度を設定値に近づけるように表面温度を冷す
必要があるからである。
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ｍ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。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
同図８８）、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条患者に対する加
温を終了する（同図６８．７０）。
第８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４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８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５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。同中Ｂ点
は減衰器１４の最小減衰量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４
図７６参照）、さらに、この間（図中ＢＣ間）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
■は、例えば第５Ｍに示す時間Ｉに該当する。一方、Ｃ
Ｄ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℃に達しなかった場合
（例えば図中ＥＦ）は、第４のフローチャート８４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ＧＨ）。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９図は比較的深部に癌組織があるため、減衰器
１４の最小減衰量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５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。
このように、上記第１実施例においては、複数（３つ）
の出力段を備えた分岐回路１０を装備していることから
複数（２〜３）人の患者に対して同時に加温治療をなし
得ることができ、出力のレベル調整及び冷却液の温度調
整等を主制御部にて各電磁波出力部ごとに同時になし得
るようになっているため、加温温度のリップルの少ない
安定した治療状態を比較的長い時間維持することができ
、冷却手段の作用により患者の苦痛を大幅に緩和するこ
とができるという利点がある。
ここで、上述した第１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１０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１０図（
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
め特に問題ない。また、患者数を増やした場合、これに
応じて分岐回路１０の分岐数を増やせばよい。
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。
次に本発明の第２．第３の実施例について第１１図ない
し第１８図に基づいて説明する。
第１１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。
この第２実施例において、第１実施例と違う点は、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ある。その他の構成は第１実施例
と同様であり、第１実施例と同様な構成は同符号を用い
である。
このマイクロ波の出力レベルを調整する機能を有するコ
ントローラプル分岐回路１００は、第１２図に示すマイ
クロ波電力分割装置１０２（実公昭５７−６０２５０）
を患者の数に対応する数だけ有し、これをそれぞれ第１
３図に示すように接続させ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。
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Ｂ３を延
長せる構成を有するが、伝送路Ｂ、、Ｂ２及びＢ３の遊
端を夫々開口０　＋　、　Ｏｚ及び０３とする時、開口
０゜よりマイクロ波電力を供給すればそれが伝送路Ｂ１
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０゜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Ｂ３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０２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、ハラクク
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、そのサーキュレータ１０６の開口Ｏ
５にマイクロ波電力を供給すれば、それが開口０□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０、よりマイクロ波電
力を供給すれば、その電力に伝送路Ｂｔ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０１よりの電
力につきその一部が開口０２に至ると共にその他部が伝
送路Ｂ３側に至り、結局開口０２及びＧ３に開口Ｏ１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１０
８のインピーダンスに応じた開口Ｏ９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
。
而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０□がこの装置１０２の１つの入力
Ｆとして、又開口Ｏｆ及びＯ３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Ｓ０の
分割せるマイクロ波電力Ｓ１がアプリケータ２４へ、出
力Ｇ２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Ｓ、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０１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Ｉとして外部に導出され
、これに電力分割比制御様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、本実施例におけるコントローラプル分岐回路１０
０はこのように構成された電力分割装置１０２を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０１を発振器８
に接続し、この第１段の電力分割装置１０２の開口ｏ３
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０３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０３をダミーロードＤＭ２に接
続し、そして各段の開口０２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、これに応じて電力分割装置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、前記マイクロ
波電力Ｓ１及びＳ２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ｒ３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、 Ｎ−ｒ、）　２・ｐ、、（１−ｒｚ）”−ｒ、２−Ｐｏ
　＋　　（１ｒ３）　２・ｒ、！、ｒ２２・ｐ。
の電力を有するマイクロ波が供給される。この点は第１
５図に示すコントローラプル分岐回路１０１と同様であ
るので、制御方法とともにそこで詳述する。
第１４図は本発明の第３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。
この第３実施例では第２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
ドＤＭＩとアイソレータ１６を排しである。その他の構
成は第、第２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１０１は、特公昭５５−
２８３４８を利゛用したものであり、第１５図に示すよ
うにダミーロードＤＭ３．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は患者の数に応じた入力端Ｕｉ
　　（本実施例ではｉ＝、２．３）を有し、ｉ個の出力
端Ｔ、′、入出力端Ｔ８．制御端Ｔ、″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の入力端Ｔ０は発振器８の出力端に
、入出力端Ｔ８が各アプリケータ側に、出力端−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Ｄ１を有し、該分
配回路り、は夫々第、第２及び第３のポートＩ、Ｉｔ及
び■を有する分岐形サーキュレータＱ１及びＱ９□を有
する。これ等サーキュレータＱ、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のポート■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）Ｉ［に得られる関係での
対をなし、第２及び第３のポート■及び■、及び第３及
び第１のポー）Ｉ［１及びＩも夫々同様の対をなしてい
るものである。而して分配回路Ｄ１はそのサーキュレー
タＱ、及びＱ２の第２のポー）ＩＩ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Ｑ１の
第３のポート■が分配回路Ｄ（ｉ＋１）のサーキュレー
タＱ１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Ｉ［
はダミーロードＤＭＡに連結され、又分配回路り、のサ
ーキュレータＱ１の第１のポートＩが分配装置ＤＴとし
ての入力端Ｔ０に連結され、分配回路り、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Ｑ１の第１のポートＩ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ＩＩ
に向うものであるが、第２のポート■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ｒｚ”Ｐｌで与えられ、
従ってサーキュレータＱ１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−ｒｔ）２Ｐ＝及びｒｚ”Ｐｌで表
わされる電力で２つのマイクロ波に分割され夫々インピ
ーダンス回路Ｚ〜サーキュレータＱ２の第２及び第３の
ポート■及び■を通って入出力端Ｔ８、及びサーキュレ
ータＱｌの第２及び第３のポート■及び■を通って分配
回路Ｄ　（ｉ＋１）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Ｔ０
に電力Ｐ０を有するマイクロ波を供給すれば、分配回路
Ｄ　、　Ｄ　ｚ、　Ｄ　３のサーキュレータＱ、の第１
のポートＩには夫々　（Ｐｏ　）　、（、、ｚ　　Ｈｐ
ｏ　）　。
（ｒ１′・ｒ　２Ｚ・ｐｏ）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、、Ｔ２．Ｔ３．には、
夫々、 （１ｒｔ）　”・ｐｏ、　（１ｒｚ）　”・ｒ、”・Ｐ
ｏ　＋　　（１ｒｓ）　２・ｒ％・ｒｚ”・Ｐａ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１０１は入出力端Ｔ　
＋　、　Ｔ　２．　Ｔ　＊から各アプリケータ２４にマ
イクロ波Ｓ＋、Ｓｚ、Ｓ３を供給し、アプリケータ等で
反射されたマイクロ波Ｓ　＋’　＋　　Ｓ２’　、　　
Ｓ：ｌ’の電力をダミーロードＤＭＩ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、、Ｓ、、Ｓ、の互の電力比は
上述せる所より明らかな如く分配回路ＤＩ、Ｄ２．Ｄ３
に於ける反射係数ｒＩ＋ｒＺ、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じて決められるので、分配
回路Ｄ　、　Ｄ　ｚ、　Ｄ　３の可変インピーダンス回
路Ｚを主制御部２２より所望に応じ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＋、Ｓｚ、Ｓ
ｚが得られる。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２実施例とこの第３実施例に係る全体
的な動作を第１６図ないし第１８図に基づいて説明する
。また、本実施例における３名の各患者を以下１ｍｌ、
　Ｎ１２．１１ｈ３とする。なお、第１実施例と同様な
点は省略する。
まず第１実施例と同様に初期値を設定した後（第３図参
照）、温度計測を行うために同軸スイッチ１２をダミー
ロードＤＭＩ側に切換える（第１６図２００，２０２）
。但し、第３実施例では同軸スイッチ１３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内にダミーロードＤＭ３が存在す
るからである。
そして、内部温度の判断に入り（同図２０４）、ここで
内部温度が設定値より高いと判断された時は、該当する
患者のインピーダンス素子１０８又は可変インピーダン
スＺ（以下、第２実施例、第３実施例に係りなく患者Ｎ
ａｌ、ｍ２．ｈｋ＋、３に対するインピーダンス素子１
０８．可変インピーダンスＺを可変インピーダンスＺ　
＋、　Ｚ　ｚ、　Ｚ　３とし、これと対応する反射係数
をｒｌ＋　ｒ２＝　ｒ３とする）を１ステンプアソプさ
せることによって反射係数ｒ１　（ｉ＝、２．３）を増
加させ、マイクロ波の出力を減少させる（同図２０６）
。但し、この場合の１人の患者（例えば階１）の治療時
にあたって反射係数（例えばｒＩ）を変化させると、同
時に治療している他の患者ｉ２．ｌｉ、３）に対するマ
イクロ波の出力が変化してしまう。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
ｈｈｌ、Ｎ［Ｌ２．ｈｈ３に対して夫々（１−ｒ、）、
”−ｐ、、（１−ｒ２）　２・ｒ、・ｐｏ′、’　　（
１ｒ３）”　ｒ、２．ｒ、２＋　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
ｒ、を変化させると同時に患者Ｎｃ２．　Ｉｂ３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
者階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ととで、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１７図に示しである。
例えば、患者ｌＩ＆ｌｌに対する可変インピーダンスＺ
１を１ステンブアソプさせるに際し、反射係数ｒ１を６
１３分増加させるとすると（第１７図３００）、 （１−ｒ、）　２・Ｐａ　　（１（ｒ＋＋Δｒ、））２
−ｐｏ＝２−Δｒ＋・　（１ｒＩ）　　・Ｐ。
分患者隘１に対して出力を減少させることができル一方
、他の患者Ｎ１１２．ｌ’ｈ３に対しては出力を一定に
保つために反射係数ｒ２をΔｒ２分２反射係数ｒ３を６
１３分増加させる必要がある（同図３０２．３０４）。
ここで、Δｒ２は、（１ｒｚ）　　２・　ｒ、Ｚ、Ｐ。
＝　　（１−（？２＋Δｒ２））２・　（ｒｌ　＋Δｒ
１）２・Ｐ。
より算出すればよく、またΔｒ３は、 （１−ｒ３）２・ｒＩ２・ｒ２′・Ｐ０＝　Ｎ　−（ｒ
３±Δｒ、）１２・　（ｒ、＋Δｒ１）２・（ｒｚ＋Δ
ｒｚ’）”Ｐａ より求めればよい。
一方、患者障２に対するインピーダンスＺ２を１ステノ
プアソブさせるに際し反射係数ｒ２を６１２分増加させ
るとすると（同図３０６）、（１ｒｚ）　２・ｒ、２．
Ｐｏ− （１＜ｒｚ＋Δｒ２））２・ｒ、′・Ｐ０＝２・Δｒｚ
・　（１ｒ２）　　・ｒＩ”　Ｐａ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６１３分増加させる必要がある（同
図３０８）。
、二こで、Δｒ３は、 （１’　　ｒａ）”・ｒ％・ｒｚ”・Ｐａ＝　Ｈ−（ｒ
３＋Δｒ：＋））”・ｒＩ２・（ｒｚ＋Δｒｚ）”Ｐ。
より求めればよい。
また、患者阻３に対するインピーダンスＺ３を１ステン
プアソ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）、（１ｒａ）”・ｒ（”・ｒ
２Ｚ・Ｐａ−（１（ｒ３＋Δｒ３））　”　ｒｌ”・ｒ
ｚ　”・ＰＯ＝２・Δｒｓ・　（１ｒａ）ｒＩ”・ｒｚ
　２・Ｐ。
分、患者１１ｋＬ３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１ｋｌ、Ｎａ２に対する出力
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た時は各患
者に対応する可変インピーダンスＺ、　　（ｉ＝、２．
３）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１６
図２０８）。
この場合のサーブルーチンは第１８図に示しである。
例えば、患者隘１に対するインピーダンスＺ１を１ステ
ツプダウンさせるに際し反射係数ｒ、を６１１分減少さ
せるとすると（第１８図４００）、（１−（ｒ、−Δｒ
、））　２−ｐ、−（１−１−、）　２・Ｐｏ＝２・Δ
ｒ＋−（１−ｒＩ）　　・ＰＧ分だけ患者階１に対して
出力を増加させることができ、他の患者＆２，１１ｋＬ
３に対しては出力を一定に保つために反射係数ｒ２をΔ
ｒ２分１反射係数ｒ３を６１３分減少させる必要がある
（同図４０２．４０４）。ここで、八ｒ２は、 （１ｒｚ）　２・ｒ、”・Ｐ、） ＝（１（ｒｚ−Δｒ２））　２・　（ｒＩ−Δｒ　、　
）　　２・　Ｐ。
より算出すればよく、またΔｒ３は （１１’：＋）　２・ｒ％・ｒｚ”・Ｐａ＝（１−（ｒ
ａ−Δｒ３））”・　（ｒ、−Δｒ１）２・　（ｒｚ−
Δｒ２）２・Ｐ。
より求めればよい。
一方、患者隘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反射係数ｒ２を６１２分減少させ
るとするとく同図４０６）、ｆｌ−（ｒｚ−Δｒｚ））
　”　ｒＩ”・Ｐｏ−（１ｒｚ）　２・ｒ、２．Ｐ。
−２・Δｒｚ・　（１ｒｚ）Ｈｒ、２．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Ｎ１１１３　（患者鳩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６
１３分減少させる必要がある（同図４０８）。ここで、
Δｒ３は、 （１ｒ３’）　　２・　ｒ、２．ｒｚ２°Ｐ。
−（１（ｒａ−Δｒ３））　２・　ｒ、２・（ｒｚ−Δ
ｒ２）２・　Ｐｏ より求めればよい。
また、患者１１ｈ３に対するインピーダンスＺ３を１ス
テツ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（同図４１０）、Ｎ−（ｒＩ−Δｒ、）
１２・ｒ　、２・ｒ　２２・Ｐａ　　　（１ｒａ）　２
・ｒ、２°ｒ　ｚ２°Ｐ。
−２・Δｒｓ’　　（１ｒ：＋）　　・ｒｌ”・ｒｚ”
　Ｐａ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！ｔ、ｌ＆２に対づ−る出力を考
慮する必要はない。
このように、コントローラプル分岐回路１００゜１０１
を使用した上記第２および第３実施例においても、前述
した第１実施例と同一の作用効果を有するほか、当該分
岐回路１００，１０１の機能によって他の構成要素の一
部たとえばアイソレー夕を不要にすることができ、従っ
て全体的に構成が簡略化され、同時に主制御部２４によ
る制御も幾分迅速化され、これがため、各患者に対して
は適性な治療をより迅速になし得るという利点がある。
〔発明の効果〕
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、このアプリケータに装備される生体表面用の冷却手
段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、入力電磁波を
複数の出力段に分岐するとともに当該各出力段の出力レ
ベルを調整する機能を備えた電磁波用の分岐可変出力機
構を装備し、この分岐可変出力機構の各電磁波出力部に
対応して、前記アプリケータと冷却手段とを各々設ける
とともに、当該各冷却手段には、該冷却手段に送られる
冷却液の流量を個別的に調整する流量調整手段を連結・
装備し、前記各アプリケータにて加温治療される部分の
生体の温度測定を行う温度計測手段を、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、前記分岐可変出力機構および流量調整手段を駆動制
御する主制御部を設けるという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るばかりでなく各
患者に適応した電磁波エネルギを長時間出力することが
でき、冷却手段及びその冷却水の流量調整をなし得るよ
うにしたので、患者の苦痛を大幅に緩和することができ
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。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１実施例を示すブロック図、第２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
３図ないし第４図は各々第１図の動作例を示すフローチ
ャート、第５図は第１図の動作例を示すシステムタイム
チャート、第６図ないし第９図は各々第１図の動作説明
図、第１０図と患者数を増やした場合における説明図、
第１１図は本発明の第２実施例を示すブロック図、第１
２図ないし第１３図は各々第１１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１４図は本発明
の第３実施例を示すブロック図、第１５図は第１４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１６図ないし第１８図は各々第１１図または第１４図
の動作例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電磁波発振器
、１０・−一−−−・分岐可変出力機構の要部をなす分
岐回路、１２−−−−−・−電磁波切換手段としての同
軸スイッチ、１４−・−電磁波可変減衰手段としての減
衰器、２２−・−主制御部、２４−・−・アプリケータ
、３２−・−・流量調整手段としてのバルブ、３８−−
−−第２の温度計測手段としての温度センサ、４０−−
−−−第１の温度計測手段としての温度センサ、４４−
−−−−−冷却手段としての冷却部、１００　、　１０
１−一−−−−−分岐可変出力機構の要部をなすコント
ローラプル分岐回路。 第２図 一／”− 第３図 第４図 く　　　　　　＼　　　　　　　　ｙ　　　　　　　　
　　ｔつｌト＼メ！ や 奢 記　　　　第７図 α〕 藪 四 級　　　　（旨ｍ％湯旬軛姥）

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （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、このアプリケータ
    に装備される生体表面用の冷却手段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、入力電磁
    波を複数の出力段に分岐するとともに当該各出力段の出
    力レベルを調整する機能を備えた電磁波用の分岐可変出
    力機構を装備し、 この分岐可変出力機構の各電磁波出力部に対応して、前
    記アプリケータと冷却手段とを各々設けるとともに、当
    該各冷却手段には、該冷却手段に送られる冷却液の流量
    を個別的に調整する流量調整手段を連結・装備し、 前記各アプリケータにて加温治療される部分の生体の温
    度測定を行う温度計測手段を、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、前記分岐可変
    出力機構および流量調整手段を駆動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. （２）、前記温度計測手段を、前記アプリケータが当接
    される部分の加温治療部の温度を直接測定する構造のも
    のとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    ハイパーサーミア用加温装置。
  3. （３）、前記温度計測手段を、前記冷却手段の冷却液流
    出部に装備する構造のものとしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載のハイパーサーミア用加温装置。
  4. （４）、前記温度計測手段を、前記アプリケータが当接
    される部分の加温治療部の温度を直接測定する構造の第
    １の温度計測部と、前記各冷却手段の冷却液流出部に装
    備された第２の温度計測部とにより構成したことを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載のハイパーサーミア用
    加温装置。
  5. （５）、前記分岐可変出力機構を、入力電磁波を複数出
    力段に単純分岐する電磁波分岐手段と、この電磁波分岐
    手段の各出力部に連結された電磁波可変減衰手段とによ
    り構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    のハイパーサーミア用加温装置。
  6. （６）、前記電磁波分岐手段の各出力部と前記電磁波可
    変減衰手段との間の、電磁波切換手段を各別に装備した
    ことを特徴とした特許請求の範囲第５項記載のハイパー
    サーミア用加温装置。
  7. （７）、前記各電磁波切換手段に、当該電磁波切換手段
    の切換え動作によって放出される電磁波を吸収するため
    のダミーロードを装備したことを特徴とした特許請求の
    範囲第６項記載のハイパーサーミア用加温装置。
  8. （８）、前記分岐可変出力機構を、入力電磁波を分数に
    分岐するとともに当該分岐された各出力の出力レベルを
    調整する機能を備えた電磁波可変分岐手段としたことを
    特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項又は
    第４項記載のハイパーサーミア用加温装置。
  9. （９）、前記電磁波可変分岐手段の各出力段に、ダミー
    ロードを備えた電磁波切換手段を各別に装備したことを
    特徴とする特許請求の範囲第８項記載のハイパーサーミ
    ア用加温装置。
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