WO2005104146A1

WO2005104146A1 - Magnetic field generating apparatus

Info

Publication number: WO2005104146A1
Application number: PCT/JP2005/007722
Authority: WO
Inventors: Isamu Nagano; Yoshio Ikehata
Original assignee: Japan Science And Technology Agency; Kanazawa University Technology Licensing Organization Ltd.
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2005-11-03
Also published as: JP4724870B2; JPWO2005104146A1

Abstract

[PROBLEMS] To provide a magnetic field generating apparatus wherein an energy loss is remarkably reduced. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A magnetic field generating apparatus is provided with a coil (3) and a resonant capacitor (4) on a secondary side of a transformer (1), and the coil (3) is supplied with a high-voltage large current. The coil (3) is a pan-shaped coil, and is provided with high-permeability core plates (10, 11) on a coil plane side whereupon a magnetic field is generated to an affected area and on the opposite side. By providing these core plates (10, 11), a magnetic resistance of a magnetic flux generated on the opposite side, which is not conventionally required, is remarkably reduced, a magnetic field formed toward the affected area can be remarkably increased, and an energy loss can be reduced. Furthermore, entering of the magnetic field into a space on a lower side of the coil is eliminated and a degree of freedom in space use is increased.

Description

明細書 Specification

磁界発生装置 Magnetic field generator

技術分野 Technical field

[0001] 本発明は、誘導加温治療器に用いられる磁界発生装置に関し、特に、エネルギー損失が大幅に低減された磁界発生装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic field generator used for an induction heating treatment device, and more particularly to a magnetic field generator in which energy loss is significantly reduced.

背景技術 Background art

[0002] 癌の治療方法として、温熱療法 (ハイパーサーミア法）が研究されて、る。この温熱療法は、癌細胞又は癌組織が正常細胞よりも熱に対して弱、性質を利用したものであり、癌の患部を例えば 43°C前後で一定時間加温することにより、癌病巣だけを壊死させる治療方法である。この温熱療法では、デキストラン又はその誘導体と磁性酸化鉄との複合体のような磁性流体の水性ゾルを患部に注入し、外部から強力な磁場を与えて癌の病巣だけを選択的に加熱している (例えば、特開 2002— 360712号公報参照)。 [0002] As a method for treating cancer, hyperthermia (hyperthermia method) has been studied. This hyperthermia therapy utilizes the property that cancer cells or cancer tissues are weaker to heat than normal cells, and uses the property of heating the affected part of the cancer, for example, at about 43 ° C. for a certain period of time, so that only the cancer lesion can be treated. This is a treatment method that causes necrosis. In this hyperthermia, an aqueous sol of a magnetic fluid, such as a complex of dextran or its derivative and magnetic iron oxide, is injected into the affected area, and a strong magnetic field is applied from the outside to selectively heat only the cancer lesion. (See, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-360712).

[0003] 患者の患部に注入された磁性体を誘導加熱するためには、磁界発生装置を用いて外部から患部に向けて強力な磁束を照射する必要がある。この誘導加熱に好適な磁界発生装置として、トランスの 2次側に磁界発生用のコイルと共振コンデンサとの直列共振回路を接続し、磁界発生コイルに高周波数の大電流を流して強力な磁界を発生させている。コイル力も発生する磁界の強度は、コイル面からの距離に応じて低下するため、患部に対して磁界発生源をできるだけ近接させることが望ましい。このため、磁界発生手段であるコイルとして、同一平面 (コイル面）内にスパイラル状に電流路が形成されたパン型のコイルが用いられて、る。 [0003] In order to inductively heat a magnetic material injected into an affected part of a patient, it is necessary to irradiate a strong magnetic flux from outside to the affected part using a magnetic field generator. As a magnetic field generator suitable for this induction heating, a series resonance circuit consisting of a magnetic field generation coil and a resonance capacitor is connected to the secondary side of the transformer, and a high-frequency, large current flows through the magnetic field generation coil to produce a strong magnetic field. Is occurring. Since the strength of the magnetic field, which also generates the coil force, decreases according to the distance from the coil surface, it is desirable that the magnetic field source be as close as possible to the affected part. For this reason, a pan-shaped coil in which a current path is formed spirally in the same plane (coil plane) is used as the coil as the magnetic field generating means.

発明の開示 Disclosure of the invention

発明が解決しょうとする課題 Problems to be solved by the invention

[0004] 磁界発生源としてパン型コイルを用いた場合、コイル面をはさんで両側に磁界が発生し、一方の側に患部が位置するため、他方の側に形成される磁界は全く使用されないことになる。従って、発生する磁界のうち半分の磁界し力使用されないため、エネルギー的に大きな損失となってしまう。また、パン型コイルの他方の側に形成される磁界は関連する機器に対して障害となるため、空間的に有効利用が図れない不具合も生じている。 [0004] When a pan-shaped coil is used as a magnetic field generating source, a magnetic field is generated on both sides of the coil surface, and the affected part is located on one side, so the magnetic field formed on the other side is not used at all. Will not be done. Accordingly, half of the generated magnetic field is not used, and a large energy loss is caused. In addition, a magnetic field formed on the other side of the pan coil Since the world becomes an obstacle to related equipment, there is a problem that spatial utilization cannot be achieved.

[0005] 従って、本発明の目的は、エネルギー損失を大幅に低減した磁界発生装置を提供することにある。 [0005] Accordingly, it is an object of the present invention to provide a magnetic field generator in which energy loss is significantly reduced.

さらに、本発明の別の目的は、磁界発生用のコイル付近の空間を有効利用できる磁界発生装置を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a magnetic field generator capable of effectively utilizing a space near a coil for generating a magnetic field.

課題を解決するための手段 Means for solving the problem

[0006] 本発明による磁界発生装置は、変圧器の 2次側に接続した磁界発生用のコイルと共振コンデンサとの直列共振回路を具え、前記磁界発生用のコイルは、コイル面上をスパイラル状に延在する電流路を有するパン型コイルにより構成し、該パン型コィルのコイル面の一方の側に、パン型コイルの最外径に等しいか又はそれ以上の外径を有する高透磁率材料の第 1のコアプレートと、該第 1のコアプレートからみて前記パン型コイルの側とは反対側に、空間的に離間して高透磁率材料の第 2のコアプレートとを設けたことを特徴とする。 [0006] A magnetic field generating device according to the present invention includes a series resonance circuit of a magnetic field generating coil connected to a secondary side of a transformer and a resonance capacitor, and the magnetic field generating coil has a spiral shape on a coil surface. High-permeability having an outer diameter equal to or greater than the outermost diameter of the pan-shaped coil on one side of the coil surface of the pan-shaped coil. A first core plate made of a material and a second core plate made of a high magnetic permeability material are provided on a side opposite to the pan coil side as viewed from the first core plate and spatially separated therefrom. It is characterized by the following.

[0007] 磁界発生手段としてパン型コイルを用いた場合、コイル面の両側に向けて磁界が発生し、一方の側の磁界は不要なものとなってしまう。そこで、本発明では、パン型コィルの患部に対向する側の反対側に磁路を形成する高透磁率材料のコアプレートを 2つ配置する。これらのコアプレートは、例えばフェライトにより構成することができ、フエライトのコアプレートを配置することにより、コイル面と反対側には磁気抵抗の極めて小さい磁路が形成されるので、パン型コイル力発生する磁束が大幅に増強され、この結果患部に向けて形成される磁界強度を大幅に高くすることができる。 [0007] When a pan-shaped coil is used as the magnetic field generating means, a magnetic field is generated toward both sides of the coil surface, and the magnetic field on one side becomes unnecessary. Therefore, in the present invention, two core plates made of a material having a high magnetic permeability forming a magnetic path are arranged on the side opposite to the side facing the affected part of the pan-type coil. These core plates can be made of, for example, ferrite.By arranging the ferrite core plate, a magnetic path with extremely low magnetic resistance is formed on the side opposite to the coil surface. The magnetic flux generated by the force is greatly enhanced, and as a result, the strength of the magnetic field formed toward the affected area can be greatly increased.

[0008] また、第 1のコアプレートの外径をパン型コイルの外径寸法よりも大幅大きくした場合、パン型コイルの下側に回り込む磁界をほぼ零にすることができる。しかし、この場合、コイル面と並行な横方向の寸法が大きくなり過ぎてしまい、コイル付近の空間に関して設計上の制約が生じてしまう。そこで、本発明では、空間間的に離間して 2枚のコアプレートを配置する。このように構成することにより、横方向の寸法が大きくなることなぐ患部とは反対側に形成される磁界を一層大幅に低減することができる。 [0008] Further, when the outer diameter of the first core plate is significantly larger than the outer diameter of the pan-shaped coil, the magnetic field that goes around the lower side of the pan-shaped coil can be made substantially zero. However, in this case, the dimension in the lateral direction parallel to the coil surface becomes too large, and there is a design constraint on the space near the coil. Therefore, in the present invention, two core plates are arranged spatially separated. With this configuration, the magnetic field formed on the side opposite to the affected part without increasing the lateral dimension can be further reduced.

[0009] 本発明による磁界発生装置の好適実施例は、第 1のコアプレート又は第 2のコアプレートに、前記パン型コイルのコイル面と直交する方向に延在する高透磁率材料の周縁脚部を設け、コアプレートの下側空間内に磁界が進入するのを防止したことを特徴とする。コアプレートに周縁脚部を設けることにより、下側空間における磁界の回り込みを大幅に低減することができるので、下側空間内に各種電子機器を配置することができ、この結果パン型コイルの下側空間を有効利用することができる。 [0009] A preferred embodiment of the magnetic field generator according to the present invention is the first core plate or the second core plate. The plate is provided with a peripheral leg portion of a high magnetic permeability material extending in a direction perpendicular to the coil surface of the pan-shaped coil, thereby preventing a magnetic field from entering the space below the core plate. I do. By providing the peripheral legs on the core plate, the wraparound of the magnetic field in the lower space can be greatly reduced, and various electronic devices can be arranged in the lower space. Can effectively use the lower space.

[0010] 本発明による磁界発生装置の別の好適実施例は、第 1又は第 2のコアプレートと周縁脚部とにより包囲される空間内に、前記共振コンデンサを配置したことを特徴とする。磁界発生用のコイルと共振コンデンサとの直列回路には、高圧の大電流が流れるため、コイルとコンデンサとの間の接続経路が長い場合、当該接続経路におけるェネルギー損失が大きくなつてしまう。そこで、本発明では、コアプレートに周縁脚部を設けてコイルの下側に磁界のほとんど無い空間を形成し、当該空間内に共振コンデンサを配置する。この場合、コイルと共振コンデンサとを最短距離で接続できるので、接続路におけるエネルギー損失を大幅に低減することができる。 [0010] Another preferred embodiment of the magnetic field generator according to the present invention is characterized in that the resonance capacitor is arranged in a space surrounded by the first or second core plate and the peripheral leg. You. Since a high-voltage large current flows through a series circuit of a coil for generating a magnetic field and a resonance capacitor, when a connection path between the coil and the capacitor is long, energy loss in the connection path increases. Therefore, in the present invention, a peripheral plate is provided on the core plate to form a space with almost no magnetic field below the coil, and the resonance capacitor is disposed in the space. In this case, the coil and the resonance capacitor can be connected in the shortest distance, so that the energy loss in the connection path can be significantly reduced.

[0011] 本発明による磁界発生装置の別の好適実施例は、第 1のコアプレートのほぼ中央部に、前記パン型コイルの最内周電流路により規定される内側空間内に突出するように中心コアを設け、当該中心コアを高透磁率の材料で構成し、前記パン型コイルにより発生した磁束力パン型コイルの内周側において前記中心コアを通過するように構成したことを特徴とする。パン型コイルの場合、形成される磁界は、コイルの内周中心に位置する中心点力コイルの外側を経て再びコイルの中心に戻るように形成される。一方、本発明者が種々の解析を行った結果、パン型コイルの内周側において、磁束の一部が最内周の電流路と鎖交してしまい、最内周側の電流路を構成する金属部分が異常に昇温することが判明した。この課題を解決するため、本発明では、第[0011] Another preferred embodiment of the magnetic field generating device according to the present invention is arranged such that the magnetic field generating device protrudes into the inner space defined by the innermost current path of the pan-shaped coil substantially at the center of the first core plate. A center core is provided, the center core is made of a material having high magnetic permeability, and a magnetic flux generated by the pan-shaped coil is configured to pass through the center core on an inner peripheral side of the pan-shaped coil. I do. In the case of a pan-shaped coil, the formed magnetic field is formed so as to return to the center of the coil again through the center point force located at the center of the inner periphery of the coil. On the other hand, as a result of various analyzes performed by the present inventors, on the inner peripheral side of the pan-shaped coil, a part of the magnetic flux interlinks with the innermost peripheral current path, thereby forming the innermost peripheral current path. It has been found that the temperature of the metal part to be heated rises abnormally. In order to solve this problem, the present invention

1のコアプレートの中心部に、コイルの最内周の電流路により規定される内側空間内に突出する高透磁率材料の中心コアを設ける。この中心コアを設けることにより、コィルの中心部付近を通過する磁束の大部分が中心コアを通り、電流路と鎖交する磁束を大幅に低減することができる。この結果、エネルギー的損失が軽減されると共にコィルの異常加熱を防止することができる。 A central core made of a high magnetic permeability material is provided at the center of the core plate, which protrudes into the inner space defined by the innermost current path of the coil. By providing this central core, most of the magnetic flux passing near the center of the coil passes through the central core, and the magnetic flux linked to the current path can be greatly reduced. As a result, energy loss can be reduced and abnormal heating of the coil can be prevented.

図面の簡単な説明 [0012] [図 1]本発明による磁界発生装置の回路構成を示す図である。 Brief Description of Drawings FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a magnetic field generator according to the present invention.

[図 2]本発明による磁界発生装置のコイル部分を示す平面図及び断面図である。 FIG. 2 is a plan view and a sectional view showing a coil portion of the magnetic field generator according to the present invention.

[図 3]本発明による磁界発生装置の変形例を示す図である。 FIG. 3 is a view showing a modification of the magnetic field generator according to the present invention.

[図 4]本発明による磁界発生装置の別の変形例を示す図である。 FIG. 4 is a view showing another modification of the magnetic field generator according to the present invention.

[図 5]本発明による磁界発生装置の別の変形例を示す図である。 FIG. 5 is a view showing another modified example of the magnetic field generator according to the present invention.

[図 6A]コアプレート半径と磁界強度の関係を示す図である。 FIG. 6A is a diagram illustrating a relationship between a core plate radius and a magnetic field intensity.

[図 6B]図 6Aにおける測定点 120mmのグラフである。 FIG. 6B is a graph at a measurement point of 120 mm in FIG. 6A.

[図 7A]コイル Zコアプレート間距離と磁界強度の関係を示す図である。 FIG. 7A is a diagram showing a relationship between a distance between a coil Z core plate and a magnetic field intensity.

[図 7B]図 7Aにおける測定点 120mmのグラフである。 FIG. 7B is a graph at a measurement point of 120 mm in FIG. 7A.

[図 8A]コアプレートの厚みと磁界強度の関係を示す図である。 FIG. 8A is a diagram showing a relationship between a thickness of a core plate and a magnetic field intensity.

[図 8B]図 8Aにおける測定点 120mmのグラフである。 FIG. 8B is a graph at a measurement point of 120 mm in FIG. 8A.

[図 9A]コアプレートの間隔と磁界強度の関係を示す図である。 FIG. 9A is a diagram showing the relationship between the interval between core plates and the magnetic field strength.

[図 9B]図 9Aにおける測定点 120mmのグラフである。 FIG. 9B is a graph at a measurement point of 120 mm in FIG. 9A.

発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[0013] 図 1は、本発明による磁界発生装置の回路構成を示す図である。半導体スィッチング素子で構成されるインバータ回路 2は、トランス 1の 1次側に接続され、所定の周波数の交流出力を発生する。磁界発生手段であるコイル 3及び共振コンデンサ 4を直列接続して構成される共振回路は、トランス 1の 2次側に接続されている。尚、交流出力は、 2次側の直列共振回路の共振周波数にほぼ等しい周波数に設定する。そして、この磁界発生装置は、電磁誘導作用により 1次側から 2次側へエネルギーを伝達し、コイル 3から交流磁界を発生させ、患者の患部に磁束を照射する。 2次側のコイル 3 には、例えば数 100kHzの周波数で、 5kVで 300Aの電流が供給される。一例として、コイル 3としてインダクタンスが 4 Hのものを用いることができ、共振コンデンサ 4として、耐圧が 1000Vで 0. 04 Fのコンデンサを 5個直列に接続したものを 3列並列に接続したコンデンサ回路を用いることができる。 FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a magnetic field generator according to the present invention. An inverter circuit 2 including a semiconductor switching element is connected to the primary side of the transformer 1 and generates an AC output having a predetermined frequency. A resonance circuit configured by connecting a coil 3 and a resonance capacitor 4 as magnetic field generation means in series is connected to the secondary side of the transformer 1. The AC output is set to a frequency that is almost equal to the resonance frequency of the secondary side series resonance circuit. The magnetic field generator transmits energy from the primary side to the secondary side by electromagnetic induction, generates an AC magnetic field from the coil 3, and irradiates the affected part of the patient with magnetic flux. The secondary coil 3 is supplied with a current of 300 A at 5 kV at a frequency of, for example, several hundred kHz. As an example, a coil 3 having an inductance of 4 H can be used, and a resonance capacitor 4 in which five capacitors having a withstand voltage of 1000 V and 0.04 F are connected in series is connected in three rows in parallel. A capacitor circuit can be used.

[0014] 図 2は、磁界発生コイルの一例を示す平面図及び断面図である。本発明では、磁界発生コイルとして、ほぼ同一平面内（コイル面内）にスパイラル状に形成した電流路を有するパン型のコイルを用いる。このパン型のコイル 3は、銅製の中空パイプと、この中空ノイブの外周に配列され、外周が絶縁性材料で被覆された複数の導線とにより構成され、パイプの内部に冷却材、例えば水を供給して冷却能力が与えられる。尚、銅ノイブの外側は絶縁材料により被覆する。 FIG. 2 is a plan view and a sectional view showing an example of the magnetic field generating coil. In the present invention, a pan-shaped coil having a spirally formed current path in substantially the same plane (coil plane) is used as the magnetic field generating coil. This pan-shaped coil 3 consists of a copper hollow pipe, A plurality of conductors are arranged on the outer periphery of this hollow noise, and the outer periphery is covered with an insulating material, and a coolant, for example, water is supplied to the inside of the pipe to provide a cooling capacity. The outside of the copper nozzle is covered with an insulating material.

[0015] パン型のコイル 3においては、コイル面の両側に向けて磁界が発生する。し力し、患部に供給される磁界は一方の側から発生する磁界だけであるため、他方の側に形成される磁界は不要なものとなってしまう。すなわち、コイル 3から発生する磁界の半分の磁界はエネルギー的に損失してしまう。そこで、本例では、図 2 (B)に示すように、コイル 3から患部に向けて磁界が供給される側とは反対側に、例えばフェライトのような高透磁率材料のコアプレート 10をコイル面に対してほぼ並行に配置する。コアプレート 10の外径は、コイル 3の最外周の径に等しいか又はそれ以上とする。高透磁率材料のコアプレート 10の磁気抵抗は空気に比べてはるかに小さいため、反対側 ( 図面上、上向き)すなわち患部に向けて供給される磁界が一層増大し、エネルギー的な損失を大幅に軽減することができる。さらに、コイル 3の図面下側の磁束はコアプレート 10を通ることになり、コアプレート 10は磁気シールドの効果を発揮し、コイル 3 の下側空間に磁界が形成される不具合を解消することができる。この結果、コイル 3 の下側空間内に共振コンデンサ等の種々の素子を配置することができ、周囲の装置や作業者への磁界の影響が少なくなる。 [0015] In the pan-shaped coil 3, a magnetic field is generated toward both sides of the coil surface. Since the magnetic field supplied to the affected area is only the magnetic field generated from one side, the magnetic field generated on the other side is unnecessary. In other words, half of the magnetic field generated from the coil 3 is lost in energy. Therefore, in this example, as shown in FIG. 2 (B), the core plate 10 made of a material having a high magnetic permeability such as ferrite is placed on the side opposite to the side where the magnetic field is supplied from the coil 3 toward the affected part. Place almost parallel to the surface. The outer diameter of the core plate 10 is equal to or larger than the outermost diameter of the coil 3. Since the magnetic resistance of the core plate 10 made of a material having a high magnetic permeability is much smaller than that of air, the magnetic field supplied to the opposite side (upward in the drawing), that is, toward the affected area is further increased, and energy loss is greatly reduced. Can be reduced. Further, the magnetic flux below the drawing of the coil 3 passes through the core plate 10, and the core plate 10 exerts the effect of a magnetic shield, thereby eliminating the problem that a magnetic field is formed in the lower space of the coil 3. it can. As a result, various elements such as a resonance capacitor can be arranged in the space below the coil 3, and the influence of a magnetic field on peripheral devices and workers is reduced.

[0016] 図 3は、本発明による磁界発生装置の変形例を示す断面図である。本例では、第 1 のコアプレート 10力も空間的に離間して第 2のコアプレート 11が配置される。第 1のコァプレート 10の外径がコイル 3の外径に比べて大幅に大きい場合、コアプレート 10 の下側空間への磁界の回り込みをほぼ消滅させることができる。し力し、コアプレート 10の外径を大きくすると、磁界発生装置の横方向に占める空間が大きくなり過ぎてしまう。そこで、本例では、第 1のコアプレート 10の外径はコイル 3の外径よりも若干大きいものに設計し、第 1のコアプレート 10に空間的に離間して第 2のコアプレート 11を配置する。このように、 2枚のコアプレート 10, 11を配置することにより、シールド効果がー層高くなり、コアプレート 10, 11の下側に回り込む磁界を大幅に消滅させることができる。 FIG. 3 is a sectional view showing a modification of the magnetic field generator according to the present invention. In this example, the second core plate 11 is arranged with the force of the first core plate 10 also spatially separated. When the outer diameter of the first core plate 10 is significantly larger than the outer diameter of the coil 3, it is possible to substantially eliminate the wraparound of the magnetic field into the space below the core plate 10. When the outer diameter of the core plate 10 is increased, the space occupied by the magnetic field generator in the lateral direction becomes too large. Therefore, in this example, the outer diameter of the first core plate 10 is designed to be slightly larger than the outer diameter of the coil 3, and is spatially separated from the first core plate 10. Is placed. By arranging the two core plates 10 and 11 in this manner, the shielding effect is increased by one layer, and the magnetic field circling below the core plates 10 and 11 can be largely eliminated.

[0017] 図 4は、本発明による磁界発生装置の別の変形例を示す。本例では、第 2のコアプレート 11に高透磁率材料の周縁脚部 1 laが設けられ、第 2のコアプレート 11の下側空間の横方向におけるシールドをほぼ完全なものとする。このように、コアプレート 11 に高透磁率材料の周縁脚部 11aを設けることにより、磁気シールド効果が一層増大し、コアプレートの下側空間内に回り込む磁界をほぼ完全に消滅させることができる。この結果、当該空間内に共振コンデンサを配置することが可能になる。コイル 3と共振コンデンサ 4との間の接続導線には大容量の電流が流れるため、このコイル 3と共振コンデンサ 4との間の接続距離が長くなるにしたがってエネルギー的な損失も増大する。従って、磁界発生コイル 3の下側空間内にコアプレートを挟んで共振コンデンサ 4を配置することにより、コイル 3と共振コンデンサ 4との間の接続距離を大幅に短縮することができ、この結果エネルギー損失を一層低減することができる利点が達成される。尚、高透磁率の周縁脚部 11aは、第 2のコアプレート 11ではなぐ第 1のコアプレート 10に直接設け、第 2のコアプレート 11を取り除くことも可能である。この場合でも、コイル 3から発生した磁界の回り込みを軽減することができる。 FIG. 4 shows another modification of the magnetic field generator according to the present invention. In this example, the second core The peripheral leg 1 la of high permeability material is provided on the rate 11, and the shield in the lateral direction of the lower space of the second core plate 11 is made almost perfect. By providing the peripheral leg 11a of the high magnetic permeability material on the core plate 11, the magnetic shielding effect is further increased, and the magnetic field flowing into the space below the core plate can be almost completely eliminated. As a result, it becomes possible to arrange a resonance capacitor in the space. Since a large amount of current flows through the connection conductor between the coil 3 and the resonance capacitor 4, the energy loss increases as the connection distance between the coil 3 and the resonance capacitor 4 increases. Therefore, by arranging the resonance capacitor 4 in the space below the magnetic field generating coil 3 with the core plate interposed therebetween, the connection distance between the coil 3 and the resonance capacitor 4 can be greatly reduced. As a result, the advantage that the energy loss can be further reduced is achieved. The peripheral leg portion 11a having high magnetic permeability can be provided directly on the first core plate 10 instead of the second core plate 11, and the second core plate 11 can be removed. Also in this case, the wraparound of the magnetic field generated from the coil 3 can be reduced.

[0018] 図 5は、本発明による磁界発生装置の別の変形例を示す。本例では、第 1のコアプレート 10の中央に高透磁率材料の中心コア 10aが設けられる。本発明者がコイルの温度分布を測定した結果、中心コア 10aが存在しない場合、コイル 3の最内周の電流路だけが異常に高温になることが判明した。この実験結果について解析した結果、コイル 3の内周側を通る磁束が最内周の電流路を構成する銅パイプの一部と鎖交し、誘導加熱されたものと考えられる。従って、最内周の銅パイプに近接するように高透磁率材料の中心コア 10aを設けることにより、コイル 3の内周側を通る磁束の大部分が中心コア 10aを通ることになり、銅パイプの誘導加熱を防止することができる。 FIG. 5 shows another modification of the magnetic field generator according to the present invention. In this example, a center core 10a of a high magnetic permeability material is provided at the center of the first core plate 10. As a result of measuring the temperature distribution of the coil by the present inventor, it has been found that when the center core 10a does not exist, only the innermost electric flow path of the coil 3 becomes abnormally high. As a result of analyzing the experimental results, it is considered that the magnetic flux passing through the inner peripheral side of the coil 3 interlinks with a part of the copper pipe forming the innermost current path, and the induction heating is performed. Therefore, by providing the central core 10a of a high magnetic permeability material near the innermost copper pipe, most of the magnetic flux passing through the inner peripheral side of the coil 3 passes through the central core 10a. Induction heating of the pipe can be prevented.

[0019] 次に、本発明による磁界発生装置における磁界強度の測定結果を示す。図 6Aは、コアプレート半径と磁界強度の関係を示す図である。これは、図 2に示したように、コァプレートをコイル面に対してほぼ並行に配置した場合に、コイル面からみてコアプレートが配置された側とは反対側（患部側）の測定点 (mm)における磁界強度 (mT) を示している。具体的には、コイルの半径を 100mm、導線の直径を 5mmとし（すなわち、導線を含むコイルの半径は 105mmとなる）、コアプレート半径を 0, 90, 100, 105, 110, 115, 120mmとした場合の、柳』定点 0, 10, · · · , 120における磁界強度を示している。ここで、測定点とは、コイルの中心からの垂線の距離をいい、コアプレートが存在しない患部側をプラス、コアプレートが存在する側をマイナスとする。図Next, the measurement results of the magnetic field strength in the magnetic field generator according to the present invention will be shown. FIG. 6A is a diagram illustrating a relationship between a core plate radius and a magnetic field intensity. This is because, as shown in Fig. 2, when the coplate is arranged almost in parallel with the coil surface, the measurement point (the affected part side) opposite to the side where the core plate is arranged when viewed from the coil surface (the affected part side) mm) of the magnetic field strength (mT). Specifically, the radius of the coil is 100 mm, the diameter of the conductor is 5 mm (ie, the radius of the coil including the conductor is 105 mm), and the core plate radius is 0, 90, 100, 105, 110, 115. , 120 mm, willow '' fixed point 0, 10, ... Degree is shown. Here, the measurement point refers to the distance from the center of the coil to the perpendicular, and the plus side is the affected side where the core plate does not exist, and the minus side is the side where the core plate exists. Figure

6Bは、図 6Aにおいて、コアプレート半径と、測定点 120mmにおける磁界強度との関係を示すグラフである。図 6A及び図 6Bによれば、コアプレート半径が導線を含むコイルの半径 105mmと同一のときに、磁界強度が最大になっていることがわかる。この測定結果から、コアプレートの半径が導線を含むコイルの半径 (具体的にはコイルの半径に導線の直径を加えた値)と同一のときに、効率よく磁界を患部に供給することがでさる。 6B is a graph showing the relationship between the core plate radius in FIG. 6A and the magnetic field strength at a measurement point of 120 mm. According to FIGS. 6A and 6B, it can be seen that the magnetic field strength is maximized when the radius of the core plate is the same as the radius of the coil including the conductor, ie, 105 mm. From this measurement result, when the radius of the core plate is the same as the radius of the coil including the conductor (specifically, the value obtained by adding the diameter of the conductor to the radius of the coil), a magnetic field can be efficiently supplied to the affected part. It comes out.

[0020] 図 7Aは、コイル Zコアプレート間距離（コイルとコアプレートとの間の距離）と磁界強度の関係を示す図である。これは、図 2に示したように、コアプレートをコイル面に対してほぼ並行に配置した場合に、コイル面力もみてコアプレートが配置された側及びその反対側（患部側）の測定点 (mm)における磁界強度 (mT)を示して、る。具体的には、コイルの半径を 100mm、導線の直径を 5mm (すなわち、導線を含むコイルの半径は 105mmとなる）、コアプレート半径を 105mm (すなわち、導線を含むコイルの半径と同一の値）、コイル Zコアプレート間距離を 0. 5, 3, 5, 10mmとした場合の、測定点 0, 10, · · · , 120における磁界強度を示している。図 7Bは、図 7Aにおいて、コィル Zコアプレート間距離と、測定点 120mmにおける磁界強度との関係を示すダラフである。図 7A及び図 7Bによれば、コイル Zコアプレート間距離が短いほど磁界強度が大きくなつていることがわかる。距離が 0のときに磁界強度が最も大きくなるが、実際はコイルとコアプレートとを絶縁するためのスペースが必要になる。このため、実用的なコイル Zコアプレート間距離は、絶縁距離を確保した最小限の距離、すなわち 3 mm〜5mmの範囲とするのが好ましい。したがって、コイル Zコアプレート間距離を 3 mn！〜 5mm程度にすることにより、コイルとコアプレートとを絶縁すると共に、効率よく磁界を患部に供給することができる。 FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the distance between the coil Z core plate (the distance between the coil and the core plate) and the magnetic field strength. This is because, as shown in Fig. 2, when the core plate is placed almost parallel to the coil surface, the measurement points on the side where the core plate is placed and on the opposite side (the affected part side) are also taken into account in view of the coil surface force. The magnetic field strength (mT) in (mm) is shown. Specifically, the radius of the coil is 100 mm, the diameter of the conductor is 5 mm (that is, the radius of the coil including the conductor is 105 mm), and the radius of the core plate is 105 mm (that is, the same radius as the radius of the coil including the conductor). ), And the magnetic field strength at the measurement points 0, 10, ..., 120 when the distance between the coil Z core plate is 0.5, 3, 5, 10 mm. FIG. 7B is a graph showing the relationship between the distance between the coil Z core plates and the magnetic field strength at a measurement point of 120 mm in FIG. 7A. According to FIGS. 7A and 7B, it can be seen that the shorter the distance between the coil Z core plates, the higher the magnetic field strength. When the distance is 0, the magnetic field strength is highest, but in practice, a space is required to insulate the coil from the core plate. For this reason, it is preferable that the practical distance between the coil Z-core plates be the minimum distance that ensures the insulation distance, that is, in the range of 3 mm to 5 mm. Therefore, the distance between the coil and Z core plate is 3 mn! By setting the thickness to about 5 mm, the coil and the core plate are insulated from each other, and a magnetic field can be efficiently supplied to the affected part.

[0021] 図 8Aは、コアプレートの厚みと磁界強度の関係を示す図である。これは、図 2に示したように、コアプレートをコイル面に対してほぼ並行に配置した場合に、コイル面からみてコアプレートが配置された側とは反対側（患部側）の測定点 (mm)における磁界強度 (mT)、及び、コアプレートが配置された側の測定点 (mm)における磁界強度 (mT)、並びに、反射効率とシールド効果との比率を示している。具体的には、コイルの半径を 100mm、導線の直径を 5mm (すなわち、導線を含むコイルの半径は 105 mmとなる）、コアプレート半径を 105mm (すなわち、導線を含むコイルの半径と同一の値）、コイル/コアプレート間距離を 3mm、コアプレートの厚みを 5, 10, 15, 20m mとした場合の、測定点 0, 10, · · · , 120, - 10, —20, 120における磁界強度を示している。測定点 0, 10, · · · , 120の磁界強度は、反射効率を示しており、測定点— 10, · · · , 120 (コアプレート 5mmの場合）、測定点 20, · · · , — 120 ( コアプレート 10, 15mmの場合）、測定点— 30, · · · , 120 (コアプレート 20の場合 )の磁界強度は、シールド効果を示している。図 8Bは、図 8Aにおいて、コアプレートの厚みと、測定点 120mmにおける磁界強度との関係を示すグラフである。図 8A及び図 8Bによれば、反射効率は、コアプレートの厚みが 10mm〜20mmの場合にほぼ一定であり、 10mmよりも小さい場合に低下していることがわかる。これに対し、シ一ルド効果は、コアプレートの厚みが 10mm〜20mmの場合にほぼ一定であり、 10 mmよりも小さい場合に良くなつていることがわかる。また、反射効率とシールド効果との比率は、コアプレートの厚みが 10mm〜20mmの場合の方が 10mmよりも小さい場合に比べて高くなつていることがわかる。このため、コアプレートの厚みは、 10mm 〜20mmの範囲とするのが好ましい。したがって、コアプレートの厚みを 10mm〜20 mmとすることにより、効率よく磁界を患部に供給することができる。これに対し、実用面を考慮すると、コアプレートの厚みが 10mmよりも小さい場合は反射効率は低下する力 5mm〜20mmの範囲としても何ら支障はない。尚、好適なコアプレートの厚みは、磁界強度、コアプレートの材質、及びコイルに流れる電流の周波数によって変化する。前述の測定結果は、磁界強度を 6mT、コアの材質として比透磁率を 2400、周波数を 140kHzとした場合の例である。 FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the thickness of the core plate and the magnetic field strength. This is because, as shown in Fig. 2, when the core plate is placed almost parallel to the coil surface, the measurement point on the opposite side (the affected part side) from the side where the core plate is placed is viewed from the coil surface. (mm) and the magnetic field strength at the measurement point (mm) on the side where the core plate is located (mT) and the ratio between the reflection efficiency and the shielding effect. Specifically, the radius of the coil is 100 mm, the diameter of the conductor is 5 mm (ie, the radius of the coil including the conductor is 105 mm), and the radius of the core plate is 105 mm (ie, the same value as the radius of the coil including the conductor). ), When the coil / core plate distance is 3 mm and the core plate thickness is 5, 10, 15, 20 mm, the magnetic field at measurement points 0, 10, · · ·, 120,-10, —20, 120 Shows the strength. The magnetic field strength at measurement points 0, 10, · · ·, 120 indicates the reflection efficiency, and the measurement points – 10, · · ·, 120 (when the core plate is 5 mm), measurement points 20, · · · ·, — The magnetic field strength of 120 (in the case of core plate 10 and 15 mm) and the measurement points—30, ···, 120 (in the case of core plate 20) indicates the shielding effect. FIG. 8B is a graph showing the relationship between the thickness of the core plate and the magnetic field strength at a measurement point of 120 mm in FIG. 8A. According to FIGS. 8A and 8B, the reflection efficiency is almost constant when the thickness of the core plate is 10 mm to 20 mm, and decreases when the thickness is smaller than 10 mm. On the other hand, the shield effect is almost constant when the thickness of the core plate is 10 mm to 20 mm, and becomes better when the thickness is smaller than 10 mm. It can also be seen that the ratio between the reflection efficiency and the shielding effect is higher when the core plate thickness is 10 mm to 20 mm than when it is smaller than 10 mm. For this reason, the thickness of the core plate is preferably in the range of 10 mm to 20 mm. Therefore, by setting the thickness of the core plate to 10 mm to 20 mm, a magnetic field can be efficiently supplied to the affected part. On the other hand, considering practical aspects, if the thickness of the core plate is smaller than 10 mm, there is no problem even if the reflection efficiency falls within the range of 5 mm to 20 mm. The preferable thickness of the core plate varies depending on the magnetic field strength, the material of the core plate, and the frequency of the current flowing through the coil. The measurement results described above are examples of the case where the magnetic field strength is 6 mT, the relative permeability is 2400 as the core material, and the frequency is 140 kHz.

図 9Aは、 2個のコアプレートを用いた場合の、コアプレート間隔と磁界強度の関係を示す図である。これは、図 3に示したように、 2個のコアプレートをコイル面に対してほぼ並行に配置した場合に、コイル面力もみてコアプレートが配置された側とは反対側（患部側）の測定点 (mm)における磁界強度 (mT)、及び、コアプレートが配置された側の測定点 (mm)における磁界強度 (mT)、並びに、反射効率とシールド効果との比率を示している。具体的には、コイルの半径を 100mm、導線の直径を 5mm ( すなわち、導線を含むコイルの半径は 105mmとなる）、コアプレート半径を 105mm ( すなわち、導線を含むコイルの半径と同一の値）、コイル Zコアプレート間距離を 3m m、コイルに近い第 1のコアプレートの厚みを 10mm、コイルから遠い第 2のコアプレートの厚みを 5mmとした場合の、測定点 0, 10, · · · , 120, —10, —20, · · · , —12 0における磁界強度を示している。測定点 0, 10, · · · , 120の磁界強度は、反射効率を示しており、測定点— 20, · · · , —120 (コアプレート間隔 0の場合）、測定点ー3 0, · · · , — 120 (コアプレート間隔 2. 5, 5, 10の場合)の磁界強度は、シールド効果を示している。図 9Bは、図 9Aにおいて、コアプレート間隔と、測定点 120mmにおける磁界強度との関係を示すグラフである。図 9A及び図 9Bによれば、反射効率は、コァプレート間隔が 5mm〜10mmの場合にほぼ一定であり、 5mmよりも小さい場合に良くなつていることがわかる。これに対し、シールド効果は、コアプレート間隔が 5mm 〜10mmの場合にほぼ一定であり、 5mmよりも小さい場合に低下していることがわかる。また、反射効率とシールド効果との比率は、コアプレート間隔が 5mm〜10mmの場合の方が 5mmよりも小さい場合に比べて低くなつていることがわかる。図 9A及び図 9Bによれば、コアプレート間隔が狭いほど効果を得ることができるため、コアプレートの間隔は、 Omn！〜 5mmの範囲とするのが好ましい。したがって、コアプレート間隔を Omn！〜 5mmとすることにより、効率よく磁界を患部に供給することができる。本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、銅ノイブの内部を水を循環させることによりコイルを冷却したが、コイル及びコアプレートを冷媒が充填された密封容器内に配置し、コイル及びコアプレート全体を冷却することもできる。 FIG. 9A is a diagram showing the relationship between the core plate spacing and the magnetic field strength when two core plates are used. This is because, as shown in Fig. 3, when two core plates are arranged almost in parallel to the coil surface, the surface of the opposite side (the affected part side) from the side where the core plate is arranged is also considered in view of the coil surface force. The magnetic field strength (mT) at the measurement point (mm), the magnetic field strength (mT) at the measurement point (mm) on the side where the core plate is arranged, and the reflection efficiency and shielding effect Is shown. Specifically, the radius of the coil is 100mm, the diameter of the wire is 5mm (ie, the radius of the coil including the wire is 105mm), and the radius of the core plate is 105mm (ie, the same value as the radius of the coil including the wire) When the distance between the coil and Z-core plates is 3 mm, the thickness of the first core plate near the coil is 10 mm, and the thickness of the second core plate far from the coil is 5 mm, the measurement points 0, 10, ·, 120, -10, -20, · · ·, -120 Indicates the magnetic field strength. The magnetic field strength at measurement points 0, 10, · · ·, 120 indicates the reflection efficiency, and the measurement points-20, · · · ·, -120 (when the core plate interval is 0), and the measurement points-30, · · ·, — A magnetic field strength of 120 (in the case of core plate intervals of 2.5, 5, and 10) indicates a shielding effect. FIG. 9B is a graph showing the relationship between the core plate spacing and the magnetic field strength at the measurement point 120 mm in FIG. 9A. According to FIGS. 9A and 9B, it is understood that the reflection efficiency is almost constant when the gap between the plates is 5 mm to 10 mm, and is better when the gap is smaller than 5 mm. On the other hand, the shielding effect is almost constant when the core plate interval is 5 mm to 10 mm, and decreases when the core plate interval is smaller than 5 mm. It can also be seen that the ratio between the reflection efficiency and the shielding effect is lower when the core plate spacing is 5 mm to 10 mm than when it is smaller than 5 mm. According to FIG. 9A and FIG. 9B, the effect can be obtained as the core plate interval is smaller, so that the core plate interval is Omn! Preferably, it is in the range of 範囲 5 mm. Therefore, the core plate spacing should be Omn! By setting the thickness to 5 mm, a magnetic field can be efficiently supplied to the affected part. The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible. For example, in the above-described embodiment, the coil was cooled by circulating water inside the copper noise, but the coil and the core plate were arranged in a sealed container filled with refrigerant, and the entire coil and the core plate were cooled. It can also be cooled.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims

[1] 変圧器の 2次側に接続した磁界発生用のコイルと共振コンデンサとの直列共振回路を具え、 [1] A series resonance circuit consisting of a magnetic field generation coil and a resonance capacitor connected to the secondary side of the transformer,

前記磁界発生用のコイルは、コイル面上をスパイラル状に延在する電流路を有するパン型コイルにより構成し、 The coil for generating a magnetic field is constituted by a pan-shaped coil having a current path extending spirally on the coil surface,

該パン型コイルのコイル面の一方の側に、パン型コイルの最外径に等しいか又はそれ以上の外径を有する高透磁率材料の第 1のコアプレートと、 A first core plate of a high-permeability material having an outer diameter equal to or greater than the outermost diameter of the pan-shaped coil on one side of a coil surface of the pan-shaped coil;

該第 1のコアプレートからみて前記パン型コイルの側とは反対側に、空間的に離間して高透磁率材料の第 2のコアプレートとを設けたことを特徴とする磁界発生装置。 A magnetic field generator, comprising: a second core plate made of a material having a high magnetic permeability, which is spatially separated from the first core plate and is opposite to the pan coil side.

[2] 請求項 1に記載の磁界発生装置において、前記第 1のコアプレート又は第 2のコアプレートに、前記パン型コイルのコイル面と直交する方向に延在する高透磁率材料の周縁脚部を設け、コアプレートからみてパン型コイルの側とは反対側の空間内に磁界が進入するのを防止したことを特徴とする磁界発生装置。 2. The magnetic field generating device according to claim 1, wherein the first core plate or the second core plate has a peripheral leg made of a high magnetic permeability material extending in a direction orthogonal to a coil surface of the pan-shaped coil. A magnetic field generating device provided with a portion for preventing a magnetic field from entering a space opposite to a pan-shaped coil as viewed from a core plate.

[3] 請求項 2に記載の磁界発生装置において、前記第 1又は第 2のコアプレートと周縁脚部とにより包囲される空間内に、前記共振コンデンサを配置したことを特徴とする磁界発生装置。 3. The magnetic field generator according to claim 2, wherein the resonance capacitor is arranged in a space surrounded by the first or second core plate and a peripheral leg. .

[4] 請求項 1から 3までのいずれか一項に記載の磁界発生装置において、前記第 1のコァプレートのほぼ中央部に、前記パン型コイルの最内周電流路により規定される内側空間内に突出するように中心コアを設け、該中心コアを高透磁率の材料で構成し、前記パン型コイルにより発生した磁束力パン型コイルの内周側において前記中心コアを通過するように構成したことを特徴とする磁界発生装置。 [4] The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 3, wherein an inner side defined by an innermost peripheral current path of the pan-shaped coil is provided at a substantially central portion of the first core plate. A central core is provided so as to protrude into the space, the central core is made of a material having a high magnetic permeability, and a magnetic flux force generated by the pan-shaped coil passes through the central core on an inner peripheral side of the pan-shaped coil. A magnetic field generator, comprising:

[5] 請求項 1から 4までのいずれか一項に記載の磁界発生装置において、前記高透磁率材料として、フェライト材料を用いることを特徴とする磁界発生装置。 [5] The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 4, wherein a ferrite material is used as the high permeability material.

[6] 請求項 1から 5までのいずれか一項に記載の磁界発生装置において、前記電流路を、内部が中空の金属製のパイプで構成し、該パイプの内部を冷却材が流通することを特徴とする磁界発生装置。 [6] The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the current path is formed of a hollow metal pipe, and a coolant flows through the pipe. And a magnetic field generator.

[7] 請求項 1から 6までのいずれか一項に記載の磁界発生装置において、患者の患部に向けて磁束を照射し、特定の部位だけを選択的に加温する温熱治療法に用いられることを特徴とする磁界発生装置。 [7] The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 6, wherein the magnetic field generator irradiates a magnetic flux toward an affected part of a patient and selectively heats only a specific part. A magnetic field generator.

[8] 請求項 1から 7までのいずれか一項に記載の磁界発生装置において、前記パン型コイルの最外径を、電流路を構成する導線の径を含んだ最外径とし、前記第 1のコアプレートをパン型コイルの最外径に等しくすることを特徴とする磁界発生装置。 [8] The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 7, wherein an outermost diameter of the pan-shaped coil is an outermost diameter including a diameter of a conductor forming a current path, and A magnetic field generator, wherein the core plate is made equal to the outermost diameter of the pan coil.

[9] 請求項 1から 7までのいずれか一項に記載の磁界発生装置において、前記パン型コイルと第 1のコアプレートとの間の距離を、 3mm〜5mmの範囲とすることを特徴とする磁界発生装置。 [9] The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 7, wherein a distance between the pan-shaped coil and the first core plate is in a range of 3 mm to 5 mm. Magnetic field generator.

[10] 請求項 1から 7までのいずれか一項に記載の磁界発生装置において、前記第 1のコァプレートの厚みを、 10mm〜20mmの範囲とすることを特徴とする磁界発生装置。 [10] The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the thickness of the first co-plate is in a range of 10 mm to 20 mm.

[11] 請求項 1から 7までのいずれか一項に記載の磁界発生装置において、前記第 1のコァプレートと第 2のコアプレートとの間の距離を、 0mm〜5mmとすることを特徴とする磁界発生装置。 [11] The magnetic field generator according to any one of claims 1 to 7, wherein a distance between the first core plate and the second core plate is 0 mm to 5 mm. A magnetic field generator.