"規定の容積又は領域内に既定の電磁界分布を生成するシステムであって、電磁界生成要素26のアレイ19に接続されたマルチチャネル高周波電源又はマイクロ波電源18と、各電磁界生成要素によって生成される電磁界の重畳によって前記規定の容積内に前記既定の電磁界分布が生成されるように前記高周波電源又はマイクロ波電源18を制御して各要素26によって生成される望ましい電磁界を実現するためのフィードバックコントローラ27と、を有し、前記コントローラ27へのフィードバックは、前記生成要素のそれぞれによって生成される前記電磁界の振幅及び位相である、システムであって、電流又は電磁界の電気的、磁気的、又は電磁的センサ4が、前記要素の励起を直接的に検知することにより、前記生成要素26のそれぞれによって生成される前記電磁界の振幅及び位相を間接的に検知するために、各電磁界生成要素26内に統合されており、前記センサ4は、各センサ4からの信号の振幅及び位相を判定することにより各生成要素26によって生成された前記電磁界を判定するために計測装置20に対して相互接続されていることを特徴とするシステム。前記電磁界生成要素26は、導体又はスロット2要素に基づくアンテナ又はコイルである請求項1に記載のシステム。前記マルチチャネル高周波電源18には、振幅及び位相8を個別に制御して個別に制御された高周波出力11を生成するための制御手段が設けられる請求項1又は2に記載のシステム。前記電磁界生成要素26には、出力11からの高周波パワーが印加される供給ポート3と、金属要素内を流れる電流の又は前記金属要素内の前記電流に類似したスロットに基づいた要素2内の電磁界の位相及び振幅を計測するための1つ又は複数の統合されたセンサが設けられており、前記センサの出力は、前記電流又は電磁界の尺度である電気信号である請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシステム。前記電磁界生成要素26は、各要素26を前記高周波電源18の1つのチャネルの高周波パワーの出力11によって励起され得るように、且つ、前記電磁界生成要素26の前記統合されたセンサ4からの電気信号が各要素2内の前記高周波電流又は、スロットの場合の電磁界に比例するように、任意の構成のアレイ19内に位置している請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシステム。統合された電流又は、スロットに基づいた要素の場合の電磁界センサ4を有する前記電磁界生成要素26は、要素間の相互結合が存在する状況において各電磁界生成要素によって生成される前記電磁界の相対的な振幅及び位相の直接的な通知を提供することにより、相互結合が存在する状況において印加された電磁界の制御を提供する請求項1乃至5のいずれか一項に記載のシステム。前記計測装置20は、前記センサ4からの電気信号の位相及び振幅の両方の計測を可能にするための十分なダイナミックレンジを有する請求項1乃至6のいずれか一項に記載のシステム。前記計測装置20は、同相/直交IQ復調器14又はベクトルボルトメータであり、計測された電気信号に較正係数を乗算することにより、それぞれの個々の電磁界生成要素26によって生成される前記電磁界の定量化を可能にすることができる請求項1乃至7のいずれか一項に記載のシステム。各電磁界生成要素26は、各モジュールに個々のID又は連番を提供することによって較正データをシームレスに各電磁界生成要素に割り当てることができるようなモジュールを形成するように、前記計測装置20のチャネルと統合されており、モジュールは、迅速な修理、サービス、又はその両方を可能にするために交換してもよく、且つ、これにより、個々のIDは、異なるハードウェアの自動的な検出及び較正データの割当を伴うプラグアンドプレイ機能を提供する請求項1乃至8のいずれか一項に記載のシステム。前記フィードバックコントローラ27は、前記センサ4によって検知されると共に前記計測装置20によって計測される電磁界放射要素26の電流又はスロットに基づいた要素の場合の電磁界が望ましい電流又は電磁界となるように、前記マルチチャネル高周波電源18のそれぞれの個々のチャネルの振幅及び位相8の調節を可能にする請求項1乃至9のいずれか一項に記載のシステム。原子、分子、又は細胞構造を励起するために、或いは、1つ又は複数の物体内において又は1つ又は複数の誘電物体内の1つ又は複数の領域内において温度を上昇させるために、高周波エネルギーを前記1つ又は複数の誘電物体内に又は前記1つ又は複数の誘電物体の1つ又は複数の領域内に合焦するように適合されている請求項1乃至10のいずれか一項に記載のシステム。人間の患者内に又は前記患者の特定の領域内に電磁界及び電流を誘発し、原子、分子、神経、又はその他の化学的又は細胞的メカニズムを励起するように適合されている請求項1乃至11のいずれか一項に記載のシステム。空間内の物体を検出するように適合されている請求項1乃至10のいずれか一項に記載のシステム。前記検知された電流又は、スロットに基づいた要素の場合の電磁界が結合又は不整合を伴わない理想的なアレイ19の前記望ましい電流又は電磁界レベルとなる前記電磁界生成要素の前記アレイ19に接続された前記マルチチャネル高周波電源18の制御により、相互結合及び不整合に関する明示的な知識と、これらに基づいた計算とを伴うことなしに、前記電磁界生成要素の間の前記相互結合及びこれらの不整合が黙示的に補正される請求項1乃至13のいずれか一項に記載のシステム。誘電物体又は金属物体例えば、患者、水ボーラス25、支持構造などの存在又はこれらの物体の位置の変化に起因した相互結合及び不整合の変化が本質的に考慮されている請求項1乃至14のいずれか一項に記載のシステム。前記マルチチャネル高周波電源18の単一チャネルによる各電磁界生成要素26の励起により、且つ、前記統合されたセンサ4のすべてからの計測システム20のすべてのチャネルによって計測された前記電流又は電磁界を使用することにより、電磁界生成要素26の任意のアレイ19の結合行列の観点において表された相互結合及び不整合を直接的に判定することが可能であり、各増幅器の非理想的な出力インピーダンス及び接続ケーブル長が本質的に考慮されていることから、前記アレイの前記結合行列を標準的なネットワーク分析法を使用したものよりも正確に判定することができる請求項1乃至15のいずれか一項に記載のシステム。結合行列を使用して前記マルチチャネル高周波電源18の高周波出力11の初期振幅及び位相を算出し、且つ、前記電磁界生成要素26と一体である前記電流又は電磁界センサ4からの計測システム20によって計測された前記電流又は電磁界と、前記フィードバックコントローラ27と、を使用して前記システムを微細チューニングし、前記電磁界生成要素内の前記望ましい電流又は電磁界を提供する請求項1乃至16のいずれか一項に記載のシステム。個々の電磁界生成要素26に接続する前記マルチチャネル高周波電源18からの各高周波出力11を前記電磁界生成要素のアレイ19に対して任意の順序で接続することが可能であり、且つ、前記統合された電流又は電磁界センサ4を使用し、いずれの高周波出力がいずれの電磁界生成要素に接続されているのかを判定すると共に、出力と要素の間の正しいマッピングを規定することにより、誤った相互接続に起因した誤った電磁界の生成を除去する請求項1乃至17のいずれか一項に記載のシステム。高周波温熱療法による治療及び治療計画に伴う経験、並びに、上述の特性を有するシステムの欠点に関する知識が、装置及び制御システムに対する重要な改善の実現に結び付いた。これらの改善は、保証された電磁界励起を通じて確実性及び一貫性を大幅に向上させる。本発明は、相互結合、不整合、及び反射が存在する状況においてアレイの各アンテナ要素からの保証された電磁界励起を通じて一貫性を向上させ、且つ、従って、不確実性が低減される。更には、本発明は、インピーダンス及び散乱マトリックス計測を使用したものよりも正確な結合行列の判定を許容し、これにより、治療を受けている各患者について実行してもよい自己較正の1つの形態を可能にしている。治療計画によって決定される保証された電磁界励起の実現に対する鍵は、金属要素内を流れる電流の又はスロットに基づいた要素内の電磁界の位相及び振幅を計測するアンテナ要素自体の内部に統合されたセンサの包含にある。これらのセンサは、相互結合又は反射が存在していない状況において、励起に比例した尺度を提供する。但し、計測されるのが、アンテナ内の実際の電流又は、電磁界であるため、接続リード内における不整合又は位相差を考慮するという要件は存在していない。相互結合及び反射により、センサは、その起源とは無関係に、すべての励起の合計を計測し、且つ、従って、実際の放射された電磁界の判定を許容している。そして、各要素の励起と、励起されたアンテナ内の電流又は、電磁界の計測は、すべてのその他のアンテナの結合された励起と共に、アレイの結合行列の直接的な判定を許容することになる。上述の特許文献4も、各要素を励起しているが、自己較正を実現するための手段としてはこれらの要素を使用しておらず、仮にそのようにしたとしても、要素の不整合によって不確実性が増大することになろう。1992年3月のリー他の文献は、アンテナパネル内に導入された伝送回線を含んではいるが、各アンテナ要素を個別に検知する機能を欠いており、且つ、直接的な励起又は相互に結合された励起に起因したアンテナ電流又は、電磁界を判定する動機又は機能を開示してはいない。従って、このシステムは、電磁界励起の制御のためにではなく、診断ツールとして使用されている。本発明は、電磁界生成要素のアレイを有し、且つ、センサを各要素内に統合しており、センサは、計測装置にリンクされた金属要素アンテナ又はコイル内を流れる電流の又はスロットに基づいた要素内の電磁界の位相及び振幅を計測し、センサのそれぞれからの電気信号の位相及び振幅の両方の計測を可能にしている。更には、各センサによって取得される信号は、関連する電磁界生成要素内の電流又は電磁界の位相及び振幅に正比例しており、この場合に、この電流又は電磁界は、その振幅及び位相が印加された高周波電源からの励起及び相互結合及び不整合からの2次的な励起の両方の合計である合計電流又は電磁界であるため、計測値は、相互結合及び不整合が存在しない状況における理想的な励起を表している。この結果、本発明は、アンテナ内に埋め込まれたセンサを使用して更なる機能を追加しており、例えば、埋め込まれた金属内の電流又はスロットに基づいたアンテナ内の電磁界センサによって計測される励起の合計が結合又は不整合を伴わない理想的なアレイの励起となり、これにより、各電磁界生成要素によって生成される電磁界の重畳によって規定の容積又は領域内に特定の電磁界分布が生成されるように、個別に制御可能な振幅及び位相を有するマルチチャネル高周波又はマイクロ波電源による各アレイ要素の直接的な励起をフィードバックコントローラを使用して変更することができる。物体の存在又はその変化に起因した結合行列の変化が本質的に考慮されるように、結合行列と呼ばれる相互結合及び不整合に関する明示的な知識と、これらに基づいた計算と、を伴うことなしに、相互結合及び不整合を黙示的に補正している。更には、各要素の連続的な励起を使用することにより、本発明は、ソースインピーダンスの変動及び不確定なケーブル長が存在する状況においても、フィードバックによって迅速に予め規定された理想的なアレイの励起を実現できるように電磁界生成要素のアレイの初期励起を決定する際に有用であるアレイの正確な相互結合行列を直接的に判定することができる。本発明は、5つの一体型の部品から構成されたシステムに関しており、革新をもたらすのは、5つの一体型の部品のうちのいくつかの部品における新規の特徴と、それら新規の特徴の統合及び全体としての使用である。第1の一体型部品は、図1の電磁界生成要素であり、図2の任意の形状のアレイとして配列される。これらの要素のアレイは、図3の高周波電源に接続され、この高周波電源は、独立的な位相及び振幅をコンピュータ制御可能なチャネルを多数有する。各電磁界生成要素内に統合されているのは、生成された電磁界に比例した電気出力を生成する電流又は、電磁界検知要素であり、各電気信号は、図4の振幅及び位相の両方を計測する計測装置によって計測される。計測データは、計測バスを介して計測コントローラに伝達される。制御コンピュータは、生成される電磁界が、必要とされている電磁界となるように、計測データを利用して高周波電源を制御しており、システムの全体と相互接続が図5に示されている。本発明の例示用の用途が図5のフェーズドアレイ19のアプリケータシステムであり、このアプリケータシステムは、空間内の特定の場所に特定の電磁界状態を生成することが可能であり、或いは、RFエネルギーを誘電物体内に合焦することができる。金属、スロット、又はコイル要素26内における電流又は電磁界の直接的な計測は、電磁界生成要素によって生成される放射された又は反応性の電磁界の直接的な定量化を許容している。更に詳しくは、本発明は、結合行列を明示的に計測すると共に補正を高周波電源18からの励起に対して適用することなしに、アプリケータアレイ19内の相互結合及び不整合に起因して生じる電磁界内の混乱を黙示的に補正する可能性を提供している。金属要素内の電流又は、スロットに基づいた要素内の電磁界と放射された又は反応性の電磁界に対する要素センサ4からの電気出力の間の直接的な関係を実験的な又は数値的な手段によって判定することができる。本発明の目的は、図2及び図6の高周波温熱療法用途の電磁界生成要素のアレイ19内における図1の各要素26の実際の放射された又は反応性の近接電磁界を判定する改善された手段を提供することにあり、この場合に、患者、誘電物体、及びその他のシステムコンポーネントに起因した直接的負荷によって要素26の間の結合及びこれらの入力ポート3において観察される整合状態が変化しており、或いは、高周波電源チャネル11のソースインピーダンスが明確に特徴付けられていない。本発明の更なる目的は、マルチチャネル高周波電源18からの実際のアレイの励起が計画どおりの励起となり、これにより、電磁界生成要素のアレイ19によって生成される電磁界分布の相対的に高品質の制御が保証されるという点における高度な信頼性を提供するということにある。これを可能にするために、図4においては、生成された電磁界は、十分な感度のベクトルボルトメータ又は同相/直交復調器などの計測装置を使用して計測されている。図4に示されているように、更なる回路を追加することにより、バスを介した局部発振器の分配のみならず、入力に切り替えて較正、位相、又はその両方の曖昧性の除去を許容し、不確実性を更に低減することができる位相基準によって促進される振幅及び位相検出器の自己較正を許容してもよい。更には、本発明は、生成された電磁界を、相互結合及び不整合が考慮された状態において、黙示的に計測することにより、アレイの相互結合の補正のための新しいパラダイムを提供している。従って、実際の及び計画された励起は、特に、治療計画においてモデル化することができない変動が存在する状況において、わずかな逸脱しか有していない。更には、本発明は、図2のアプリケータアレイ要素26の形状又は配置をターゲットエリアの周りに又はターゲットエリアに近接した状態に制限してはおらず、従って、あらゆる一般的な電磁界生成要素のアレイ19に適用することができる。具体的には、患者などの誘電物体の近接性やその他の相互結合又は要素の整合状態を変化させる属性に関する制限が存在してはいない。図1の統合された電流又は電磁界センサ4は、不整合及び相互結合を黙示的に考慮しているが、本発明によれば、Sパラメータから結合行列を算出する標準的な技法よりも高い精度を伴って、且つ、アプリケータアレイ19を図5の高周波電源18から接続解除すると共にネットワークアナライザに接続する必要性が存在しないという利便性を伴って、電磁界生成要素のアプリケータアレイの不整合及び相互結合を表す結合行列を直接的に判定することができる。各増幅器10の非理想的な出力インピーダンス及び高周波電源の出力11と電磁界生成要素3の間の接続ケーブル長が本質的に考慮されていることから、高周波電源を使用した各要素2の励起と、計測装置18を使用したすべての要素2内における必須の電流又は、電磁界5の計測と、により、結合行列をより正確に判定することができる。本発明は、各要素26からの放射された又は反応性の電磁界に関するこの非常に重要な情報を提供しつつ、マルチチャネル高周波電源18からのいずれの出力チャネル11がアレイ19内のいずれの電磁界生成要素26に接続されているのかを検出し、且つ、これにより、誤接続の可能性と、完全に誤った状態における治療の可能性とを除去する機能をも付与している。計測装置20を各要素26と共に統合することにより、各電磁界生成要素ごとに個別のIDを有することが可能となり、これにより、要素と計測装置の組合せごとに個別の較正を割り当てることができる。従って、品質の制御、使用の容易性、及びセキュリティの手段として、較正データを正しい要素に割り当てることができる。従って、較正機能により、所与の要素に帰属することのできる認定された較正を提供することができる。アレイ19の全体を交換可能な要素26を伴うモジュラー型とすることにより、プラグアンドプレイ機能が得られる。好適な実施形態については、図5のRF温熱療法アプリケータシステムの環境において説明することができる。この温熱療法アプリケータシステムは、ハードウェアとコンピュータ制御システムの両方から構成されており、且つ、これらのシステムは、本発明の有用性を例示する改善された使用パラダイムを許容している。図5に示されている温熱療法アプリケータシステムは、図2の電磁界生成要素から構成されたリングアレイアプリケータの形態を有しており、この場合に、図1の電磁界生成要素は、加熱対象である領域の近傍において、身体の周りに配置される。これらの要素は、常に完全なリングを形成する必要はなく、患者の一側部に主に配置されてもよいであろう。但し、この特定のアレイの場合には、すべての要素の電界ベクトルをターゲット領域内において主に同一の方向にアライメントさせる必要があるが、これは、本システムのすべての用途における要件ではない。アプリケータと患者の間の領域は、以下の3点を提供する規定の形状の図6の水ボーラスによって充填される。1.高誘電定数に起因したアンテナ要素の小型化2.水と組織の誘電特性が空気と組織よりも格段に類似していることに伴うアンテナと患者の間の不連続性の極小化3.特定の高度なエネルギー吸収が身体表面上において発生可能であることに伴う患者の皮膚の冷却の提供薄型、良好な偏向純度、フォトリソグラフ印刷回路加工技法による正確な寸法、製造の容易性、丈夫な構造、相対的に広帯域な応答、並びに、従って、環境変化に対する許容性を提供することから、本発明者らの好適な実施形態においては、図1のキャビティ付きスロットアンテナを電磁界生成要素として選択している。従って、スロットアンテナ2の実施形態の場合には、適切な検知方法は、小さな結合ループ4によるスロット内の電磁界の検知によるものである。アンテナポート3に印加される100ワットにもなりうる合計値と比べて、結合されるパワーの量が小さくなるように、且つ、スロット2内の電磁界が、計測によって混乱しない状態に留まるように、ループ4は、十分に小さい。アプリケータ内の各スロット要素は、図3の位相及び振幅の制御が可能な高周波電源から供給を受けている。その独自の励起に起因した各アプリケータ要素のスロット内の電磁界及びその他の要素から結合された電磁界を検知し4、且つ、図4の位相/振幅検出器から構成された計測装置20を使用して計測し、且つ、値を制御システム21に伝達する。この場合には、同相/直交復調器14をアナログ/デジタルコンバータのペア15との関連において使用し、同相及び直交電圧レベルを計測している。次いで、マイクロプロセッサ16を使用してデジタル信号を大きさ及び位相に変換し、且つ、計測バス17を介して計測コントローラ21に伝達している。制御システム22は、マルチチャネル高周波電源18の振幅及び位相8を設定すると共に各要素26から印加される結果的に得られた電磁界4を計測し20、且つ、フィードバック制御を提供することにより、印加された電磁界が、必要とされている電磁界になることを保証している。通常の使用パラダイムは、治療計測ソフトウェア内において、アプリケータアレイ19の検証済みの数値電磁モデルをCT、MRI、又はその他の画像データから導出された患者固有の電磁モデルと共に使用するというものである。治療計画ソフトウェア内においては、治療の1つ又は複数のターゲット領域を規定し、且つ、最適な理想的な又は、理想的な励起をそれから算出することができる上述の可能な誤差に起因した実際の結合行列に緊密に対応してもよく又は対応しなくてもよいモデルの相互結合行列に基づいた相互結合又は不整合を考慮した非理想的な励起値を導出し、且つ、1つ又は複数のターゲット領域の全体にわたる対応した電磁界、SAR、又は温度上昇値を生成する。次いで、ターゲット励起を治療制御ソフトウェアに転送し、且つ、患者を、アプリケータ19内において、治療計画においてモデル化された位置に配置する。水ボーラス25を脱イオン水によって充填する。計測装置20を較正モードに設定する。このモードにおいて、図4のRFスイッチ13を切り替えることにより、各計測装置によってバス12からの較正入力位相基準信号を計測し、装置の位相の較正を許容すると共に、同相/直交復調器14内の÷2直交位相スプリッタの位相の曖昧性をも除去する。マルチチャネル高周波電源18の各高周波電源出力11のチャネルを励起することにより、各出力チャネルに結合されたアプリケータ要素26を判定し、且つ、すべての要素内に誘発された電磁界/電流4を計測して治療の時点におけるアレイ19の実際の相互結合行列を生成する。更には、接続ケーブル又は送信チャネル差に起因した位相及び振幅のオフセットを取り除くことも可能であり、或いは、除去するように較正することもできる。例えば、患者の近接性と、従って、誘電定数に直接関係する環境の変化と、に起因したものなどの理想的なものからのアプリケータの要素インピーダンスの変動に起因した位相シフトも取り除かれる。治療は、高周波パワー18が、理想的な又は結合行列を使用して補正された励起に基づいた治療計画に従って各要素26に印加されることによって始まり、実際の励起レベルは、電磁界の監視4及び計測20を使用して判定され、且つ、望ましい励起レベルからの逸脱を補正するようにフィードバックコントローラ27によって制御される。治療の全体を通じて、各チャネル11からの合計出力パワーを制御することが可能であり8、且つ、振幅及び位相の間の正しい関係が、監視され20、且つ、正しい値に制御される。本明細書に開示されている本発明については、その特定の実施形態及び用途に従って説明したが、当業者は、請求項に記述されている本発明の範囲を逸脱することなしに、多数の変更及び変形を実施することができよう。参考文献米国特許米国特許第5,251,645号明細書適応型ナリング温熱療法アレイAdaptivenullinghyperthermiaarray、発明者:フェン,アランジェイ.Fenn,AlanJ.ウェイランド、マサチューセッツ州、譲受人:マサチューセッツ工科大学ケンブリッジ、マサチューセッツ州米国特許第4,672,980号明細書組織に高体温を生成するためのシステム及び方法Systemandmethodforcreatinghyperthermiaintissue、発明者:ターナー、ポールエフ.Turner,PaulF.、譲受人:ビーエスディーメディカル社BSDMedicalCorporationソルトレイクシティ、ユタ州米国特許第5,441,532号明細書及び国際公開第1993/000132号パンフレット適応型合焦法並びにナリング温熱療法環状及びモノポールフェーズドアレイアプリケーションケータADAPTIVEFOCUSINGANDNULLINGHYPERTHERMIAANNULARANDMONOPOLEPHASEDARRAYAPPLICATORS、発明者:フェン,アランジェイ.Fenn,AlanJ.ウェイランド、マサチューセッツ州、譲受人:マサチューセッツ工科大学ケンブリッジ、マサチューセッツ州その他の文献フルトン、シー.Fulton,C.及びチャッペル、ダブリュ.Chappell,W.著、デジタルフェーズドアレイ用較正法Calibrationtechniquesfordigitalphasedarrays、マイクロ波、通信、アンテナ及び電子システムMicrowaves,Communications,AntennasandElectronicsSystems、2009年、COMCAS2009、マイクロ波、通信、アンテナ及び電子システムに関するIEEE国際会議IEEEInternationalConferenceonCommunications,AntennasandElectronicSystems、2009年発行,p.1-10クアン-ミンリーKuan-MinLee、ルエイ-シチュRuey-ShiChu及びシエン-チャンリウSien-ChangLiu著、能動フェーズドアレイアンテナ用内蔵型性能監視/障害分離及び訂正システムABuilt-inPerformance-Monitoring/FaultIsolationandCorrectionPM/FICSystemforActivePhased-ArrayAntennas、アンテナ及び伝播に関するIEEEトランザクションIEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION,第41巻,第11号,1993年11月ケイ.エム.リーK.M.Lee、アール.エス.チュR.S.Chu及びエス.シー.リウS.C.Liu著、フェーズドトグリング法とともに伝送線信号インジェクションを用いたフェーズドアレイアンテナの性能監視/障害分離及び訂正システムAperformancemonitoring/faultisolationandcorrectionsystemofaphasedarrayantennausingtransmission-linesignalinjectionwithphasetogglingmethod、IEEEAP-S1992シンポジウムダイジェストシカゴ、イリノイ州、1992年7月18日~25日、1992年発行、第1巻、p.429-432"