(57)【要約】【課題】  局所的に加温することができるとともに、さまざまな形状の癌に対応することができ、かつ加温領域を拡大することができる加温用針電極針及びこれを用いた加温装置を提供する。【解決手段】  加温用針電極１を、形状記憶合金で形成するとともに、皮膜部となった本体部１Ａと、無皮膜部となっている先端部１Ｂを有する構成とし、この先端部１Ｂを、当該先端部１Ｂが所定温度に達したとき、加温領域が拡大する方向に変形するように記憶させた構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部を被加温部に刺入した後加温する加温用針電極において、
前記加温用針電極を形状記憶合金で形成するとともに、前記先端部を、当該先端部が所定温度に達したとき加温領域が拡大する方向に変形するように記憶させたことを特徴とする加温用針電極。
【請求項２】
前記請求項１記載の加温用針電極において、前記先端部の変形を、直線状の本体部に対して屈曲するように形成したことを特徴とする加温用針電極。
【請求項３】
前記請求項２記載の加温用針電極において、前記先端部の屈曲を釣り針状としたことを特徴とする請求項２記載の加温用針電極。
【請求項４】
前記請求項２記載の加温用針電極において、前記先端部の屈曲を、前記本体部に対して直交する方向に屈曲するＬ字状としたことを特徴とする請求項２記載の加温用針電極。
【請求項５】
前記請求項１ないし４のいずれか一つに記載の加温用針電極において、前記先端部をスパイラル状に変形させることを特徴とする加温用針電極。
【請求項６】
前記請求項１ないし５のいずれか一つに記載の加温用針電極において、中空部材で形成するとともに、その先端部を径方向に膨出するように変形させたことを特徴とする加温用針電極。
【請求項７】
前記請求項１ないし６のいずれか一つに記載の加温用針電極を脳腫瘍の治療用として用いるとともに、前記加温用針電極の先端部を、４２〜４３℃前後で変形するように記憶させたことを特徴とする加温用針電極。
【請求項８】
前記請求項１ないし７のいずれか一つに記載の加温用針電極針を備えて構成された加温装置であって、
前記針電極用の高周波を発振する高周波発振器と、この高周波発振器から発振される高周波および当該高周波の増幅とその出力レベルを可変制御する主制御部とを備えていることを特徴とする加温装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加温用針電極針及びこれを用いた加温装置にかかり、特に、針電極を形状記憶合金で形成した加温用針電極針に関する。また、これを用いた加温装置に関する。そして、医療技術の癌温熱治療に用いると好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特定の部位を加温する局所加温は、各種の技術分野で広く行われている。例えば、医療の分野では、高周波エネルギーを人体の患部に与えて加温し、血行障害、炎症性疾患、神経痛等の治療を行っている。
【０００３】
特に、癌（悪性腫瘍）は、熱に弱く、４２〜４３℃の温度で一定時間加温すると死滅することが医学的に認められているため、この熱的特性に着目し、上述した高周波エネルギーによる熱エネルギーを癌組織に加えることによってその温度を上昇させて治療する温熱治療法（ハイパーサーミア）が行われている。
【０００４】
上記のように、電磁波を用いたハイパーサーミアは、使用する電磁波の周波数によって、（１）マイクロ波加温方式（数百ＭＨｚ帯）、（２）ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕａｎｃｙ）加温方式（数百ＭＨｚ）に大別される。前者（マイクロ波加温方式）は、人体の表面付近（皮膚に近い箇所）に発生する表在性癌の治療には有効であるが、生体内での電磁波の減衰が大きいため、人体の内部深くに発生する癌組織を加温することが困難であり、深部癌に対してはその効果が期待できない。
【０００５】
一方で、図２５に示すように、後者（ＲＦ加温方式）の装置５０は、一対の平面電極（接地電極）５６で人体Ａを挟んで加温するため、比較的深部に発生する癌組織を死滅させることは可能である。しかし、被加温体である人体Ａには、その体表面に脂肪層が存在し、この脂肪層組織は電気抵抗が高いために他の組織よりも強く加温される。従って、電極５６から離れた人体Ａの深部組織に関しては十分に加温することが困難となり、依然として深部癌には有効に対応することができない。
【０００６】
そこで、針状の電極を人体の深部に刺入して、その針状の電極を加温する構成のハイパーサーミア用アプリケータが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示されたハイパーサーミア用アプリケータは、図２６に示すように、組織内に刺入するために鋭利な先端部１００Ａを有する針状電極１００として形成され、この針状電極１００は、高周波ケーブル１０１を介して高周波コネクタ１０２に接続されている。また、針状電極１００の先端部１００Ａを除く部分は、電磁波の放射領域を制限する部材として絶縁体１０３によって被覆されている。
アプリケータは、以上のような構造となっているので、針状電極１００の先端部１００Ａ付近のみの組織が選択的に加温される。すなわち、局所的な加温が可能となっている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２７７１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されたハイパーサーミア用アプリケータでは、加温中の針状電極１００の直径や長さ等、形状が一定しており、その一定した状態で加温されるため、さまざまな形状をしている癌に対応した加温パターンが得られない、という問題がある。
また、アプリケータが針状電極１００であり、その周囲のみしか加温されないので、加温領域が狭く、効果的な治療が困難である。そこで、針状アプリケータを使用して加温領域を拡大制御するためには、複数の針状アプリケータを使用しなければならず、この場合、正常細胞および患者に大きな負担がかかり、また、困難な治療が要求されている。
【０００９】
このため、本発明では、上記従来例の不都合を改善し、局所的に加温することができるとともに、さまざまな形状の癌に対応することができ、かつ加温領域を拡大することができる加温用針電極針及びこれを用いた加温装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明である加温用針電極を、先端部を被加温部に刺入した後加温する加温用針電極において、前記加温用針電極を形状記憶合金で形成するとともに、前記先端部を、当該先端部が所定温度に達したとき加温領域が拡大する方向に変形するように記憶させた、という構成とした。
【００１１】
このような構成にすることにより、針電極を形状記憶合金により形成し、その先端部が設定された温度で加温領域が拡大する方向に変形する。そのため、予め各種形状の癌に対応させた形状の針電極を準備しておくことで、各部位に発生した浅部および深部癌に対して、最適の形状の針電極を用いることができる。その結果、癌の形状に対応した加温制御を行うことができる。
また、設定された温度で針電極の先端部が変形するので、加温中に、加温領域を拡大することができる。そのため、設定温度を４２〜４３℃前後としておけば、針電極の拡大した部位の周囲の癌を効率よく死滅させることができ、特に、脳腫瘍のハイパーサーミアに対して有効となる。
【００１２】
このとき、先端部の変形を、直線状の本体部に対して屈曲させることが好ましく、この屈曲形状としては、釣り針状とすることが好ましい。
また、上記先端部の屈曲を、本体部に対して直交する方向に屈曲するＬ字状とすることが好ましい。
【００１３】
これにより、いずれの場合も加温領域が拡大されるので、さまざまな形状の癌に対応することができるとともに、拡大した加温領域の周囲の癌を死滅させることができ、効率のよい治療ができる。
【００１４】
また、加温用針電極の先端部をスパイラル状に変形させることが好ましい。さらに、加温用針電極を中空部材で形成するとともに、その先端部を径方向に膨出するように変形させることが好ましい。
これにより、加温領域を拡大することができ、特に、加温用針電極を中空部材で形成し、その先端部の直径を変えるようにした場合、先端部の直径が大小に変化するため、癌の形状に対応することができる。
【００１５】
さらに、加温用針電極を脳腫瘍の治療用として用いるとともに、加温用針電極の先端部を、４２〜４３℃前後で変形するように記憶させることが好ましい。
これにより、加温用針電極が脳腫瘍内に刺入された後、４２〜４３℃前後に加温されると、加温用針電極の先端部が、加温領域が拡大する方向に変形するので、加温領域の周囲の癌を死滅させることができ、特に、脳腫瘍の治療に用いると有効な効果を得ることができる。
【００１６】
また、本発明である加温装置の構成として、前記針電極用の高周波を発振する高周波発振器と、この高周波発振器から発振される高周波および当該高周波の増幅とその出力レベルを可変制御する主制御部とを備えている、という構成を採っている。
【００１７】
これにより、主制御部により高周波および出力レベルを可変制御しながら、高周波発振器から針電極に高周波が供給されるので、針電極周辺を、容易、かつ確実に、癌を死滅させることができる温度に加温することができる。
また、針電極を用いており、脳腫瘍等、深部の癌であっても、針電極を刺入し、加温することができるので、特に、脳腫瘍の治療に用いると有効な効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上のように構成され機能するので、針電極を形状記憶合金で形成し、針電極の先端部が、例えば４２〜４３℃前後で加温領域が拡大する方向に変形するように記憶させておくことにより、針電極が、例えば脳腫瘍部に刺入された後、拡大する。従って、局所的に加温することができるとともに、さまざまな形状の癌に対応することができ、かつ加温領域を拡大することができる、という従来にない優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、被加温体（主に人体）に取り付けられた針電極に高周波電力を供給して、針電極に生じた電磁界の作用によって、被加温体を局所的に加温する加温装置、および加温装置用針電極に関するものである。
【００２０】
特に、本発明は、針電極を形状記憶合金で形成するとともに、その先端部を所定温度で加温領域が拡大する方向に変形するように記憶させてあるので、被加温体が、例えば人体の腫瘍部である場合には、その腫瘍部を癌組織が死滅する温度４２〜４３℃前後で局所的に加温することができ、このような用途において特に優れた効果を有する。
（第１実施形態）
【００２１】
まず、図１，２に基づいて本発明の加温装置用針電極（以下、単に針電極という）１および加温装置１０を説明する。図１は加温装置１０の全体概略図であり、図２（Ａ）、（Ｂ）は針電極１の全体側面図である。
【００２２】
加温装置１０は、図１に示すように、針状部材で形成された前記針電極１と、この針電極１に高周波を発振する高周波発振器１１及びＲＦアンプ１２と、この発振された高周波電力を制御するマッチングボックス１３と、装置全体の動作を制御する主制御部であるコンピュータ１４と、被加温体である人体Ａを乗せるベッド１５に配置される体外電極、つまり接地電極１６と、を備えて構成されている。なお、符号１４はモニターを示す。
【００２３】
針電極１は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば直径１ｍｍの針状の形状記憶合金で形成されている。この針電極１は、本体部１Ａと先端部１Ｂとで構成され、このうちの先端部１Ｂは無皮膜部となっており、その寸法Ｌが、例えば３０ｍｍ程度に設定されている。寸法Ｌは３０ｍｍに限定されず、癌Ｂの大きさ、形状に対応させるため、３０ｍｍ以下、あるいは３０ｍｍ以上のものを準備しておいてもよい。
そして、先端部１Ｂは、予め、設定温度としての例えば４２〜４３℃前後に加温されたとき、加温領域が拡大する方向に変形するように形状を記憶させてある。
【００２４】
すなわち、図２（Ａ）に示すように、針電極１の形状が、通常の状態、つまり設定温度以外の温度の状態では直線状であるが、設定温度である４２〜４３℃前後に加温されたとき、図２（Ｂ）に示すように、本体部１Ａに対して先端部１Ｂが釣り針状に変形するようになっている。
そして、釣り針状の平行する部位間の距離Ｄは、例えば７ｍｍとされ、釣り針状の短い部位の立ち上がり寸法ｈは、例えば１０ｍｍとされている。上記距離Ｄは、離れすぎると加温領域が２つに分かれるため、例えば４ｍｍ〜１８ｍｍに設定すると好適である。
【００２５】
その結果、先端部１Ｂで、あたかも２本の針電極を用い、しかもそれらの一端部同士を、横方向の３本目の針電極で繋いだ状態を作り出すことができるので、釣り針状の間隔を最適にすることで、１本の針電極を用いた場合の加温領域に比べて少なくとも２倍以上の加温領域とすることができる。
【００２６】
ここで、針電極１における加温原理を説明する。
ＲＦ加温方式における発熱は、印加されたＲＦのエネルギーが、生体組織（ここでは前記人体Ａ）に吸収され、熱エネルギーに変化することによって生じる。高周波電流は、電気伝導率によって分布が変化するので、生体組織内においてその分布は、物性値等によって異なる傾向になる。そして、生体生体内に高周波電流が流れることによって、ジュール熱が生じ、組織が加温される。
本実施形態では、針電極１と接地電極１６との間にはＲＦ帯の高周波が流れているので、上記原理のように、針電極１の周辺にジュール熱が生じ、そのエネルギーによって針電極１の周辺が加温されることになる。
【００２７】
以上のような加温装置１０の使用方法は、例えば脳腫瘍の治療を受ける患者（人体Ａ）をベッド１５の上に寝かせた後、施術担当医が、さまざまな準備を整えておいて、脳腫瘍部Ｂに向けて針電極１を差し込み、針電極１の先端部１Ｂを脳腫瘍部Ｂに刺入する。
次いで、高周波発振器１１及びＲＦアンプ１２から供給される高周波電力をマッチングボックス１３で、針電極１の先端部１Ｂが４２〜４３℃前後となるまで制御しながら電力を供給し、先端部１Ｂの周辺を加温する。
【００２８】
針電極１が形状記憶合金で形成されており、その先端部１Ｂが４２〜４３℃前後に加温されたとき変形するように記憶させてあるので、電力が供給され、先端部１Ｂの温度が４２〜４３℃前後となったとき、先端部１Ｂは釣り針形状に変形する。
その結果、あたかも２本の針電極を刺入したのと同様の結果を作り出すことができ、加温領域が大幅に拡大する。
【００２９】
以上のような第１実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）針電極１が形状記憶合金で形成され、その先端部１Ｂが４２〜４３℃前後に加温されたとき釣り針形状に変形する。その結果、あたかも２本の針電極を刺入するとともに、それらを横方向に刺入した３本目の針電極で繋いだ状態と同様の結果を作り出すことができ、加温領域を大幅に拡大させることができ、釣り針形状の先端部１Ｂの加温により、その周囲の脳腫瘍部Ｂの癌細胞を死滅させ、大きな治療効果を得ることができる。
【００３０】
（２）癌Ｂの形状に応じて、癌Ｂの例えば片側から針電極１を刺入した後、その針電極１を加温したとき、先端部１Ｂが反対側に釣り針状に変形するので、癌の形状に対応させることができ、より一層の治療効果の向上を図れる。
【００３１】
（３）針電極１の先端部１Ｂの変形が釣り針状であり、比較的簡単な形状なので、記憶させる段階での作業が容易である。
【００３２】
前述のような第１実施形態において、先端部１Ｂが釣り針状となっている針電極１の加温領域が拡大することの実証は、以下に述べるコンピュータによるシミュレーションと、実験結果とから確認される。
【００３３】
（第１回目のコンピュータによるシミュレーション）
図３には、実験用の加温装置２０が示されている。この加温装置２０は高周波発振器２２を備え、高周波発振器２２から１３．５６ＭＨｚのＲＦ帯の高周波電流が出力され、高周波電流は接続ボックス２３によって、電極に分配されるように構成されている。
【００３４】
解析のための実験方法として、ファントム２４を、径方向で二つに切断したものを使用し、針電極２１を切断したファントム２４の断面部の中心に挟み込むとともにバンド２５で縛りつけ、ファントム２４の断面部に空気が入らないようにして加温実験を行った。
ファントム２４としては、人体Ａを模擬した筋肉等価寒天ファントムを使用した。この寒天ファントム２４のパラメータを表１に示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
ここで、正規化温度０．８以上を有効な加温ができる範囲とした。
これは、本発明で目標としている温度が、腫瘍組織が死滅する４２〜４３℃前後であり、ここで、人体の体温を３７℃、加温の最高温度を４３℃前後として、これらの条件を基に正規化を行った場合、４２℃は正規化温度０．８３となるからである。
【００３７】
まず、図４に示すように、直径（φ）１８０ｍｍ、高さ（Ｈ）１３５ｍｍの円筒状の寒天ファントム２４に対して、針電極２１を２本、間隔Ｄをあけて縦に刺入し、加温した。
ここで、図４では間隔Ｄが４ｍｍで、針電極に電圧をかける部分、つまり無皮膜部となった先端部２１Ｂの長さＬを３０ｍｍとした。また、針電極２１の先端部２１Ｂは先端をそろえて刺入してある。さらに、先端部２１Ｂに１００Ｖ、接地電極１６に０Ｖの電位境界の条件を与えた。
【００３８】
温度分布の測定には、図示しないサーモカメラを使用した。この際、ファントム輪郭の温度分布が明確でないと検討が困難なので、ファントム２４の周辺にファントム２４に比べて温度が低い布をおき、ファントム２４とその周辺の温度差にメリハリをつけた。また、加温条件としては、加温出力を４Ｗ、加温温度を５分とした。
【００３９】
次に、以上のようにして実施されたコンピュータのシミュレーションの温度分布解析を説明する。
図５には、第１回目のシミュレーションから得られた、２本の針電極２１，２１の間隔Ｄが４ｍｍの場合の温度分布画像が示されている。この図５で分かるように、２本の針電極２１，２１の間隔Ｄが狭いため、加温領域が１つであることと変わりがなく、針電極間も高温に加温されていることがわかる。
【００４０】
なお、解析は、間隔Ｄが４ｍｍの他、８ｍｍ、１２ｍｍの場合も行った。
そして、間隔Ｄが８ｍｍの場合、図示しないが、間隔Ｄが４ｍｍの場合と比較して針電極間の温度上昇が小さく、高温に加温されているとはいえない結果が得られた。
また、間隔Ｄが１２ｍｍの場合、図示しないが、加温領域は完全に２つに分かれ、間隔Ｄが４ｍｍ、８ｍｍのそれぞれの場合より低くなっており、高温に加温されているとはいえない結果が得られた。
【００４１】
以上の解析結果をそれぞれ正規化してグラフ化したものが、正規化温度プロファイルとして図６に示されている。そして、この図６から、どの場合も（間隔Ｄが４ｍｍ、８ｍｍ、１２ｍｍ）、針電極２１の周辺は高温に加温されているが、針電極間隔Ｄが大きくなるにつれて、針電極２１，２１間の最低温度が低くなっていることが読み取れる。また、いずれの場合も、針電極間中心（ファントム中心）が針電極間最低温度点であることが分かる。
【００４２】
図７には、針電極間隔Ｄが４ｍｍ、８ｍｍ、１２ｍｍの場合で、針電極間中心（ファントム中心）の温度をとってグラフ化したものが示されている。
この図７から、針電極間中心温度は、針電極間隔が大きくなると、それにほぼ比例して低くなっていくということが分かる。
【００４３】
以上の説明から明確なように、針電極間隔Ｄが１２ｍｍではホットスポット、つまり加温領域が完全に２つに分かれてしまい、加温領域の拡大は見込めないことが分かる。また、図７から分かるように、針電極間隔Ｄが７．５ｍｍ以上になると、針電極間最低温度が正規化温度０．８を下回ることが予測できる。その結果、針電極間隔Ｄが７．５ｍｍ以下であれば、針電極間に挟み込んだ腫瘍を高温に加温して死滅させる等、大きな治療効果を挙げることができると考えられる。
【００４４】
また、図示しないが、２本の針電極の先端を、針電極の長手方向にずらした状態での解析も行った。この場合、ずれの寸法を複数に設定したが、いずれの場合も下にずれた針電極付近の方が、より高温に加温されていた。
これは、下にずれることにより、接地電極１６との距離が短くなり、電気力線がずらした針電極により集中するからであると考えられる。また、これらのことから、刺入深さのずれが１０ｍｍあっても両方の針電極付近で有効な加温はできるが、そのずれが大きくなると加温特性に偏りが生じ、片側の針電極付近の加温領域が小さくなることが考えられ、２本の針電極付近でほぼ同等の高温加温領域を得たい場合、刺入深さのずれは極力小さいものでなければならないということが分かっている。
【００４５】
（第１回目の実験結果）
次に、前記とほぼ同じような条件の下に実施した第１回目の実験結果を説明する。
実験では、前記実験用加温装置２０を用い、図８に示すように、前記寒天ファントム２４を実験モデルの寒天ファントム２４Ａとして使用し、その寒天ファントム２４Ａに２本の前記針電極２１，２１を縦に刺入して、針電極２１，２１のそれぞれの先端部２１Ｂ，２１Ｂの周辺を加温し、その結果を得た。
ここで、間隔Ｄを１３ｍｍ、先端部２１Ｂの長さＬを３０ｍｍとした。また、針電極２１，２１の先端部２１Ｂ，２１Ｂは先端をそろえて刺入してある。加温条件としては、加温出力を４Ｗ、加温温度を５分とした。
【００４６】
次に、前述のような第１回目の実験結果から得られた温度分布解析を説明する。
図９には、２本の針電極２１，２１の間隔Ｄが１３ｍｍの場合の温度分布画像が示されている。この図９でわかるように、間隔Ｄが１３ｍｍの場合、針電極２１，２１間は高温に加温されており、ホットスポットが１つになっていることが分かる。
また、図示しないが、間隔Ｄが１７ｍｍの場合、上記間隔Ｄが１３ｍｍの場合と同様に、針電極２１，２１間は高温に加温されており、ホットスポットが１つになっていた。
２０ｍｍの場合も実験した結果、針電極２１，２１間が高温に加温されておらず、ホットスポットは２つに分かれていることが分かっている。
【００４７】
以上の実験結果をそれぞれ正規化してグラフ化したものが、正規化温度プロファイルとして図１０に示されている。そして、この図１０から、針電極間隔Ｄが１７ｍｍ、１３ｍｍの場合には、針電極周辺は高温に加温されているが、針電極間隔Ｄが２０ｍｍの場合だけは、正規化温度０．８を下回っていることが分かる。
【００４８】
また、図１１には、針電極間最低温度と針電極間隔Ｄとの関係グラフ化したものが示されている。
この図１１から、針電極間最低温度を正規化温度０．８以上にするには、針電極間隔Ｄを約１８ｍｍ以下でなければならない、ということが分かる。
【００４９】
次に、図１２に基づいて、本発明の針電極の第２実施形態を説明する。
本実施形態の針電極２、および以下に述べる第３、４実施形態の針電極３，４は、前記第１実施形態の針電極１と同様の部材で形成されている。
本第２実施形態の針電極２は、その形状が、通常の状態、つまり設定温度以外の温度の状態では、図２（Ａ）に示すように直線状であるが、設定温度である４２〜４３℃前後に加温されたとき、図２（Ｂ）に示すように、先端部２Ｂの一部が本体部２Ａに対して直行する方向に屈曲し、全体Ｌ字形状に変形するようになっている。
ここで、先端部２Ｂの寸法Ｌは、例えば３０ｍｍとなっており、そのうちの立ち上がり部の寸法が１０ｍｍ、横方向延出部の寸法が２０ｍｍに設定されている。
【００５０】
その結果、先端部２Ｂの立ち上がり部と横方向延出部とにより、縦の加温部と横の加温部とを作り出すことができるので、加温領域を拡大することができる。
【００５１】
以上のような第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の作用の他、（１）〜（３）とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００５２】
前述のような第２実施形態において、先端部２Ｂが本体部２Ａに対して直交している針電極１の加温領域が拡大することの実証は、以下に述べるコンピュータによる第２回目のシミュレーションと、実験結果とから理解できる。
【００５３】
（コンピュータによる第２回目のシミュレーション）
コンピュータによるミュレーションは、前記と同様の設備を用い、また同じ条件等で行った。
【００５４】
解析のための実験では、まず、前記２本の針電極２１，２１を、前記寒天ファントム２４Ａに対して水平と垂直に刺入し、コンピュータによる解析を行った。
ここで、図１３では垂直な針電極２１に対して水平な針電極２１の先端が離れた状態であり、その距離ａが４ｍｍで、針電極２１，２１に電圧をかける先端部２１Ｂの長さＬを３０ｍｍとした。さらに、先端部に１００Ｖ、接地電極１６に０Ｖの電位境界の条件を与えた。
【００５５】
次に、以上のようにして実施されたコンピュータの第２回目のシミュレーションの温度分布解析を説明する。
図１４には、上記距離ａが４ｍｍの場合の温度分布画像が示されている。この図１４でわかるように、２本の針電極２１，２１の先端付近は共に高温に加温されていることが分かり、また、垂直に刺入した針電極付近よりも、水平に刺入した針電極付近の方がより広範囲にわたって高温に加温されていることがわかる。
【００５６】
なお、解析は、距離ａが４ｍｍの他、６ｍｍ、８ｍｍの場合も行った。
そして、距離ａが６ｍｍの場合は、図示しないが、距離ａが４ｍｍの場合と同様に、水平に刺入した針電極付近の方がより広範囲にわたって高温に加温されていることが確認された。しかし、距離ａが４ｍｍの場合と比べて最高温度は低くなっていた。
さらに、距離ａが８ｍｍの場合は、図示しないが、距離ａが４ｍｍ、６ｍｍの場合と同じ傾向が確認された。しかし、距離ａが６ｍｍの場合と比べて最高温度は低くなっていた。
【００５７】
以上の解析結果をそれぞれ正規化してグラフ化したものが、正規化温度プロファイルとして図１５に示されている。この図１５は、水平に刺入した針電極の中心でｒ軸方向にプロファイルをとったものである。
そして、この図１５から、距離ａが４ｍｍの場合にのみ針電極先端間最低温度が正規化温度０．８以上であり、先端間距離ａが大きくなるにつれて先端間最低温度が低くなっていることが分かる。
また、距離ａが６ｍｍ、８ｍｍの場合において、正規化温度０．８以上の高温加温領域は、針電極が移動した分だけずれているだけで、加温領域の大きさはほぼ変らないことが分かる。
【００５８】
図１６には、水平に刺入した針電極の中心でｚ軸方向に正規化したプロファイルをとったものが示されている。正規化を行う際、最高温度には、全体の最高温度（水平に刺入された針電極付近の最高温度）が用いられている。
そして、この図１６から、先端距離ａが大きくなるにつれて垂直に刺入された針電極付近での最高温度も高くなり、正規化温度０．８以上の領域も広くなっていることが分かる。
【００５９】
図１７には、針電極先端距離と針電極間最低温度の関係グラフ化したものが示されている。
この図１７から、針電極間最低温度は、針電極先端距離ａが大きくなると、それに比例して低くなっていくということが分かる。
【００６０】
以上の図１５の説明から明確なように、先端間距離が大きくなると針電極間最低温度が低くなり、その結果、ホットスポットが２つになってしまうので、加温領域の拡大が見込めないことが分かる。
また、図１７から分かるように、正規化温度０．８以上を得るためには、先端間距離ａが４．９ｍｍ以下でならないことが予測できる。
【００６１】
なお、図示しないが、垂直に刺入した針電極を水平に刺入した針電極から離して行く場合のシミュレーションも行った。
この結果では、両針電極の距離が５ｍｍ以下の場合に、加温領域の拡大が期待できることが示された。
（第２回目の実験結果）
【００６２】
次に、前記のような垂直と水平方向から刺入したのとほぼ同じような条件の下に実施した第２回目の実験結果を説明する。
実験では、前記実験用加温装置２０を用い、前記寒天ファントム２４Ａに２本の針電極２１，２１を、垂直と水平方向から刺入して、針電極２１，２１の先端部２１Ｂ，２１Ｂを加温し、その結果を得た。
図１８には、実験モデルの寒天ファントム２４に、２本の針電極２１，２１を刺入した状態が示されている。
ここで、図１８では先端部距離ａが４ｍｍで、先端部の長さＬを３０ｍｍとした。加温条件としては、加温出力を４Ｗ、加温温度を５分とした。
【００６３】
次に、第２回目の実験結果で得られた温度分布解析を説明する。
図１９には、２本の針電極の先端距離ａが４ｍｍの場合の温度分布画像が示されている。この図１９でわかるように、先端距離ａが４ｍｍの場合、ホットスポットは１つであり、水平に刺入した針電極付近の方が垂直に刺入した針電極付近よりも、より高温に加温されていることが分かる。
【００６４】
また、図示しないが、先端距離ａが７ｍｍの場合、ホットスポットは１つであり、垂直に刺入した針電極付近の方が水平に刺入した針電極付近よりも、より高温に加温されていることが分かっている。
さらに、図示しないが、先端距離ａが１１ｍｍの場合、ホットスポットは２つに分かれ、垂直に刺入した針電極付近の方が水平に刺入した針電極付近よりも、より高温に加温されていることが分かっている。
【００６５】
図２０には、水平に刺入した針電極の中心でｒ軸方向にプロファイルをとったものが示されている。
そして、この図２０から、距離ａが４ｍｍ、１1ｍｍの場合は、水平に刺入した針電極付近で正規化温度０．８以上の高温加温領域は確認できるが、距離ａが７ｍｍの場合は、水平に刺入した針電極付近で正規化温度０．８以上の高温加温領域がほとんどないことが分かる。また、距離ａが１1ｍｍの場合のみグラフの山が２つになっており、これより加温領域が２つに分かれていることが確認できる。
【００６６】
図２１には、垂直に刺入した針電極の中心でｚ軸方向にプロファイルをとったものが示されている。
そして、この図２１から、距離ａが４ｍｍ、７ｍｍ、１1ｍｍのいずれの場合も、垂直に刺入した針電極付近で正規化温度０．８以上の高温加温領域は確認できるが、距離ａが７ｍｍ、１１ｍｍの場合に比べ、距離ａが４ｍｍの場合は、高温加温領域が小さいことが分かる。
【００６７】
図２２には、針電極先端距離と針電極先端間最低温度の関係グラフ化したものが示されている。
この図２２から、針電極先端距離ａが大きくなっていくにつれて、針電極先端間最低温度は低くなっていくということが分かる。
【００６８】
以上の図１９〜２２の説明から明らかなように、針電極先端距離ａが４ｍｍでは水平に刺入した針電極付近に最高温度観測点があり、先端距離ａが７ｍｍの場合は垂直に刺入した針電極付近に最高温度観測点があることが分かる。
【００６９】
このことから、針電極先端距離ａが４ｍｍ程度以下であれば水平に刺入した針電極付近の方がより高温に加温され、先端距離ａが７ｍｍ以上であれば、垂直に刺入した針電極付近の方がより高温に加温されることが考えられ、これが切り替わる点は、先端距離ａが４ｍｍ〜７ｍｍの間にあることが予測できる。また、先端距離ａが４ｍｍの場合にホットスポットが１つであり、両針電極付近で高温が確認されていることから、針電極先端距離ａが４ｍｍ程度以下であれば、加温領域の拡大が期待できることが考えられる。
以上のように実験結果で得られた情報は、コンピュータのシミュレーションでの情報と方向性がほぼ一致している。
これにより、前記第２実施形態で針電極２の先端部２ＢをＬ字状とした形状が、加温領域の拡大を図れることが実証されている。
【００７０】
また、図示しないが、２本の針電極のうち、垂直針の先端を水平針の先端から距離をあけた状態での実験も行った。
この場合、針電極先端間距離が１ｍｍであれば、水平に刺入した針電極付近の方が、より高温加温領域が大きく、針電極先端間距離が５ｍｍ程度以下であれば、垂直に刺入した針電極付近の方がより高温加温領域が大きくなると考えられ、これが切り替わる点は、先端間距離が１ｍｍ〜５ｍｍの間にあることが予測できる。
【００７１】
上記結果より、針電極先端間距離が大きくなると針電極間最低温度が、正規化温度で０．８を下回り、ホットスポットが２つに分かれてしまうため、加温領域の拡大は見込めないことが考えられる。この場合、針電極先端間距離が１ｍｍ程度以下であれば、針電極間最低温度が正規化温度で０．８を下回らず、加温領域の拡大が期待できると考えられる。
【００７２】
次に、図２３に基づいて、本発明の針電極の第３実施形態を説明する。
本実施形態の針電極３は、その形状が、通常の状態、つまり設定温度以外の温度の状態では、図２３（Ａ）に示すように、本体部３Ａと先端部３Ｂとが直線状となっているが、設定温度である４２〜４３℃前後に加温されたとき、図２３（Ｂ）に示すように、先端部３Ｂがスパイラル状に、かつ本体部３Ａとの間でＬ字形状を形成して変形するようになっている。
【００７３】
その結果、先端部３Ｂがスパイラルの外径寸法φの大きさとなるので、加温領域を拡大することができる。
なお、この第３実施形態の針電極３について、コンピュータのシミュレーションおよび実験は行っていないが、前記第１、第２実施形態に対応するコンピュータのシミュレーションおよび実験結果から、針電極３でも加温領域の拡大が図れることを推察することができる。
【００７４】
以上のような第３実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の作用の他、（１）、（２）と同様の効果を得ることができ、さらに次のような効果を得ることができる。
（４）スパイラルの外形寸法φの大きさを、先端部３Ｂの長さ方向において適宜変えることで、癌の形状に対応させることができ、より効果的な治療が可能となる。
【００７５】
次に、図２４に基づいて、本発明の針電極の第４実施形態を説明する。
本実施形態の針電極４は、外径寸法が例えば１ｍｍの中空部材で形成されている。そして、針電極４の形状は、通常の状態、つまり設定温度以外の温度の状態では、図２４（Ａ）に示すように、本体部４Ａと先端部４Ｂとが直線状であるが、設定温度である４２〜４３℃前後に加温されたとき、図２４（Ｂ）に示すように、先端部４Ｂの一部、あるいは全部が、径方向に膨出して変形するようになっている。
ここで、径方向の膨出寸法は、先端部４Ｂの全長にわたって一定でなくてもよく、径寸法が異なっていてもよい。
【００７６】
その結果、先端部４Ｂが径方向に膨出して変形するので、加温領域を拡大することができる。
なお、この第４実施形態の針電極３について、コンピュータのシミュレーションおよび実験は行っていないが、前記第１、第２実施形態に対応するコンピュータのシミュレーションおよび実験結果から、針電極３でも加温領域の拡大が図れることを推察することができる。
【００７７】
なお、第４実施形態では、針電極４の本体部４Ａと先端部４Ｂとが直線状に連続する形状となっているが、前記第１〜４実施形態と同様に、釣り針状、Ｌ字状となるように変形させ、あるいはく字状になるように記憶させ、それぞれの状態で径方向に膨出するように記憶させてもよい。
【００７８】
以上のような第５実施形態によれば、前記第１実施形態とほぼ同様の作用の他、前記（１）、（２）、（４）とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００７９】
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、針電極１〜４を、主に脳腫瘍の治療用として用いていたが、これに限らない。例えば、被加温体を食品とし、かかる食品を局所的に加温することに本発明を用いてもよい。また、松等の植物の幹内に針電極１〜４を刺入し、加温することで内部の松くい虫等を駆除するために使用してもよい。
【００８０】
また、前記第２実施形態の針電極２では、本体部２Ａと先端部２Ｂとが、全体Ｌ字形状となるように変形させたが、必ずしも全体Ｌ字形状でなくてもよい。例えば、全体く字形状に屈曲して変形するようになっていてもよい。要は、加温領域を拡大できる方向に変形するものであればよい。
そして、このようにしても、加温領域を拡大することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明である加温用針電極針及びこれを用いた加温装置は、供給される高周波電力により、加温用針電極針を加温することができ、局所的に加温することができるので、例えば腫瘍の治療、特に脳腫瘍の治療用として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の加温装置の構成を示す全体概略図である。
【図２】本発明の加温装置用針電極の第１実施形態を示す図であり、図２（Ａ）は通常の状態、図２（Ｂ）は設定温度に達して変形したときの状態を示す図である。
【図３】一般的な針電極の性能を検査するための実験機を示す全体概略図である。
【図４】一般的な針電極を２本使用して加温状態を観察するために用いられる解析モデルを示す断面図である。
【図５】第１回目のシミュレーションから得られた温度分布画像を示す図である。
【図６】第１回目のシミュレーションで得られた正規化温度プロファイルを示す図である。
【図７】第１回目のシミュレーションで得られた針電極間隔と針電極間中心温度の関係を示す図である。
【図８】第１回目の実験に使用される実験モデルを示す断面図である。
【図９】第１回目の実験から得られた温度分布画像を示す図である。
【図１０】第１回目の実験から得られた正規化温度プロファイルを示す図である。
【図１１】第１回目の実験から得られた針電極間隔と針電極間中心温度の関係を示す図である。
【図１２】本発明の加温装置用針電極の第２実施形態を示す図であり、図１２（Ａ）は通常の温度での状態、図１２（Ｂ）は設定温度に達したときの状態を示す図である。
【図１３】２本の針電極を、方向を違えて使用した解析モデルを示す断面図である。
【図１４】第２回目のシミュレーションから得られた温度分布画像を示す図である。
【図１５】第２回目のシミュレーションで得られたｒ軸の正規化温度プロファイルを示す図である。
【図１６】第２回目のシミュレーションで得られたｚ軸の正規化温度プロファイルを示す図である。
【図１７】第２回目のシミュレーションで得られた針電極間隔と針電極間中心温度の関係を示す図である。
【図１８】第２回目の実験に使用される実験モデルを示す断面図である。
【図１９】第２回目の実験から得られた温度分布画像を示す図である。
【図２０】第２回目の実験から得られたｒ軸の正規化温度プロファイルを示す図である。
【図２１】第２回目の実験から得られたｚ軸の正規化温度プロファイルを示す図である。
【図２２】第２回目の実験から得られた針電極間隔と針電極間中心温度の関係を示す図である。
【図２３】本発明の加温装置用針電極の第３実施形態を示す図であり、図２３（Ａ）は通常の状態、図２３（Ｂ）は設定温度に達したときの状態を示す図である。
【図２４】本発明の加温装置用針電極の第４実施形態を示す図であり、図２４（Ａ）は通常の状態、図２４（Ｂ）は設定温度に達したときの状態を示す図である。
【図２５】一般的なＲＦ誘電加温装置を示す概略図である。
【図２６】従来の針状電極を用いたハイパーサーミア用アプリケータを示す概略図である。
【符号の説明】
【００８３】
１，２，３，４  加温要針電極
１Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ  本体部
１Ｂ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ  先端部
１０  加温装置
１１  高周波発振器
１２  ＲＦアンプ
１３  マッチングボックス
１４  コンピュータ
１６  接地電極
Ａ  被加温体である人体
Ｂ  加温対象部である腫瘍部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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