专利名称：局部加热装置和局部加热用立体谐振器的制作方法
技术领域：
本发明是和向空腔谐振器等的立体谐振器提供高频能量，然后用由此而产生的电磁场进行局部加热的加热装置有关。
对特定部分进行加热的局部加热，在各技术领域得到广泛应用。例如在医疗领域，通过将高频能量施加到人体病变部位而进行加热，对血液运行障碍、炎症性疾病、神经痛等进行治疗。此外，由于最近了解到如对癌组织进行加热到43℃以上的话，就会使癌细胞死亡，因此也进行对癌组织部分施加局部加热的癌症治疗。
图20是表示因癌病治疗目的而对人体进行加热的以往的局部加热装置的基本组成。
一对平面电极91和92要象把人体80的患部81的部分夹住那样设置。当用高频电源装置93向平面电极91和92施加高频能量时，使患部81和位于平面电极91和92间的人体组织一起被加热。
在此场合，在体表面上虽然存在脂肪层，但由于此脂肪层就在电极的正下方而特别容易被加热，因而在各平面电极91的正下方和92的正上方设置冷却部分94和95，通过冷却装置96使冷却水在其中循环。从而防止脂肪层受到不必要的加热而对人体产生不利影响。
在以往的采用一对平面电极的局部加热装置中，由于是用电流进行加热，存在着使人体表面的脂肪层那样的电阻高的组织比电阻低的组织受到加热更强，而愈深入到远离电极的人体内部愈难于被加热的倾向。因此存在深入人体内部的部位得不到充分加热，难于实现局部集中的加热以及因长时间的加热而使表层脂肪部分等的正常组织引起灼伤这样的一些问题。
例如，若将癌组织加热到43℃以上，则癌细胞将会死亡，但为了要将存在于人体内部深处的癌细胞加热到43℃以上，若用以往的局部加热装置，则存在使靠近平面电极的组织有被加热到那个界限温度45℃以上的危险，因而使位于深部的癌细胞不能得到充分加热。因此存在的现状是，因以往的局部加热装置只能治疗靠近人体表面处存在的癌组织。
本发明的目的是要提供使被加热体的深部也能受到充分地加热，而且能使所希望的局部能受到集中加热的局部加热装置以及适用于此装置的局部加热用的立体谐振器。
以往的局部加热装置之所以不能使人体内部深处受到充分加热是由于当用电流进行加热，电流随着远离电极而扩散。有鉴于此，本发明就是在使电场或电流依靠在它外围处存在的磁场的作用被封闭在其内部而不扩散。下面参照
图1对为达到上述目的本发明而采用的手段，分别按权利要求项目进行说明。图1是表示本发明局部加热用立体谐振器的基本组成。
(A)局部加热用立体谐振器。
(A1)就是供给高频能量，用由此产生的电磁场对被加热体10进行局部加热的局部加热用的立体谐振，要构成在由导体构成的立体谐振器11的空腔12内，通过使空腔12的一部分上形成一洼下部分，或通过用另外的导体形成发生加热用会聚电场的内部电极13(权利要求1)。图1(a)是表示在空腔12的一部分上构成一洼下部分来形成内部导体13的场合，图1(b)、图1(c)分别表示用导体筒或导体棒等的导体形成内部电极13的场合。
(A2)内部电极13为两个，且面对面设置，构成使被加热体10能插在两内部电极13a，13a之间(权利要求2，图2，对于图2，将用实施例进行说明，对以下各项权利要求的图，除图1以外都同样如此)。
(A3)立体谐振器11的一个较好的组成是用圆筒状导体构成空腔12，在其端面15上设置内部电极13(权利要求3，图3)。
(A4)为了使被加热体10能容易地从空腔12内搬进搬出，而设法在空腔12上设置搬出、入口14a，14b(权利要求4，图4)。
此外，在被加热体10可以整个放入空腔12内的大小场合，只要一个搬出、入口就可以。以下，在个数不成问题的场合，就只用搬出、入口14表示。
(A5)对在内部电极13上形成的电场会聚范围进行调整的场合，把内部电极13的电极表面形成电场分布可变的构造(权利要求5，图5)。
(A6)由内部电极13所形成的电场的会聚范围的调整，还可以通过在构成空腔12的导体的一部分上设置为调整电场分布的电场分布调整孔16来实现(权利要求6，图6)。
(A7)电场会聚范围的调整，进而可通过在空腔12内设置为进行电场分布调整的电场调整构件22来实现(权利要求7，图7)。
(A8)为了对立体谐振器11的谐振频率进行调整，使构成空腔12的导体的一部分为可能移动的构造(权利要求8，图8)。
(A9)为了使被加热体10和内部电极13的电极面的接触良好，使由导体构成的内部电极13的至少一头，形成其电极表面可变动的构造(权利要求9，图9)。
(A10)在为了防止从内部电极13的电极表面放电的场合，而形成用绝缘材料复盖电部电极13的电极表面(权利要求10，图10)。
(A11)在为了使立体谐振器11的谐振频率可变的场合，应将频率调整构件21有可能插入空腔12内那样安装在空腔12内(权利要求11，图11)。
(B)局部加热装置参照图12和图13对本发明的局部加热装置进行说明。
(B1)本发明局部加热装置如图12所示那样，是由在上述(A)项中说明的局部加热用的各立体谐振器11和对它供给高频能量的高频电源装置30构成。10为被加热体(权利要求12，图12)。
(B2)本发明的其它局部加热装置，如图13所示那样，是由在(A-11)项中说明的权利要求11的立体谐振器11，向此立体谐振器11提供高频能量的高频电源装置30，检测立体谐振器11的谐振状态的谐振状态检测装置40和位置控制装置50构成，该位置控制装置50可按照检测出的谐振状态将频率调整构件21的位置调整到能获得最好谐振状态的位置(权利要求13，图13)。
(B3)在使立体谐振器11的谐振状态的设定为可变的场合，可通过使从高频电源装置30发生的高频能量的频率为可变来实现(权利要求14，图12，图13)。
(B4)在为了确实防止被加热体10的加热部分以外的部分被加热的场合，要在空腔12内设置将电场向被加热体10的加热部分以外部分的漏泄屏蔽住的屏蔽构件23(权利要求15，图14)。
(B5)在防止因内部电极13的温度上升而引起的发热的场合，应在内部电极13上设置冷却构件25，使冷却水进行循环(权利要求16，图15)。
(B6)在将内部电极13和被加热体10间的间隙填没的场合，在内部电极13和被加热体10间插入低损耗的间隙构件26(权利要求17，图16)。
(B7)在为了使间隙构件26的安装及其位置调整等容易进行的场合，在构成空腔12的导体的一部分上设置具有由导体构成的可开、闭的盖27的窗17(权利要求18，图17)。
(B8)在使被加热体10的加热方向为可变的场合，使被加热体10和立体谐振器11有可能相对回转(权利要求19，图18)。
现按各权利要求逐项说明本发明的作用。
(A)局部加热用立体谐振器的作用(A1)权利要求1把高频能量施加到立体谐振器11上，使在空腔12内产生谐振。据此，在内部电极13和与其面对面的空腔12的导体间发生如图1(c)所示那样的强电场E的同时，发生好象把电场E围住那样的强磁场H。由于此强磁场H，使电场E被封住以免扩散，从而产生向内部电极13的中心轴会聚的强电场。
藉此，能使被加热体10的内部深处得到充分的加热。此外，也能在不使表层正常组织灼伤的情况下对所希望的局部进行集中加热。
(A2)权利要求2(图2)通过设置面对面的两个内部电极13a、13b而能使电场的会聚度和加热效率提高(A3)权利要求3(图3)如用圆筒状导体构成空腔12，并在其端面15上设置内部电极13，则能获得良好的谐振状态，使电场强度和会聚度两者都得到强化，且能使加热效率提高。
(A4)权利要求4(图4)当在空腔12上设搬出、入口，则使被加热体10的搬出、入容易，也使作业性能提高。
(A5)权利要求5(图5)通过使用内部电极13的电极面成为电场可变的构造，使电场会聚范围的调整成为可能，从而有可能按被加热部分的大小来扩大加热区域。例如癌的直径如果只有数厘米小的，就能通过立体谐振器11和内部电极13的组合而得到所希望的加热。然而对于更大尺寸的癌，通过利用这样的电场分布可变构造来使电场的会聚范围扩大，能使大的癌组织全体得到良好的加热。
(A6)权利要求6(图6)通过在空腔12的一部分上设置电场分布调整孔16，同样能使电场的会聚范围扩大，能使广范围得到良好的加热。
(A7)权利要求7(图7)通过在空腔12内设置电场调整构件22，同样能使电场会聚范围扩大，能使广范围得到良好的加热。
(A8)权利要求8(图8)通过改变空腔12的体积或形状能使立体谐振器11的谐振频率变化。通过使构成空腔12的导体的一部分成为可能移动，能够调整立体谐振器11的谐振频率，使其维持在最佳谐振状态。此外，反之，通过使谐振频率偏离最佳谐振状态时的频率，能使输出，也就是加热能力得到调整。
(A9)权利要求9(图9)通过使内部电极13的电极表面位置成为可变构造，能使电极表面位置按被加热体10的厚度作上下移动。籍此能使被加热体10和电极表面接触良好而进行良好的加热。
(A10)权利要求10(图10)在立体谐振器11的电力输出大的场合，有从内部电极13的电极表面产生放电而对被加热体10产生坏的影响之虞。通过用绝缘构件24将内部电极13的电极表面进行复盖，能防止发生有害放电。
(A11)权利要求11(图11)立体谐振器11在谐振状态产生最大输出，而一旦自谐振状态偏离，则使输出电力下降，因而使加热能力也下降。通过在空腔12上安装频率调整构件21，和调整其向空腔12的插入量，能调整谐振频率使其维持在最佳谐振状态。
(B)局部加热装置的作用(B1)权利要求12(图12)通过用在上述(A)项中说明过的立体谐振器11构成局部加热装置，如在上述(A1)中说明过的那样，能使被加热体10的内部深处得到充分加热。此外，还能对所希望的局部进行集中的加热而不使表层的正常组织受灼伤。
(B2)权利要求13(图13)在一旦被加热体10的温度因加热而升高，则其电气常数就要发生变化，或者，在被加热体10为人体的场合，因在加热中移动，其和内部电极13的接触状态发生变化，使立体谐振器11从其最佳谐振状态偏离，从而发生使加热能力下降的情况。
通过设置检测谐振状态装置40和位置控制装置50，从而按照检测出的谐振状态对频率调整构件的位置进行控制，就能解决上述问题，使立体谐振器11经常维持在最佳谐振状态，能使良好的加热得以继续下去。
(B3)权利要求14(图12，图13)立体谐振器11的谐振状态的设定能够通过改变向立体谐振器11提供输入的频率而变化。因此，通过使由高频电源装置30所产生的高频能量的频率成为可变，对立体谐振器11的加热用输出电力进行调整，从而能对其加热能力作任意地调整。
立体谐振器11的加热用电力输出也可以用改变高频电源装置30的输出得到改变，然而在高频电源装置30的输出只能作阶梯状变化的场合，若使频率在各阶梯间进行变更的话，能使其电力输出从低水平起到高水平且连续的变化，因此能使立体谐振器11的输出电力，即其加热能力在较大范围进行调整。
(B4)权利要求15(图14)
一旦电场从内部电极13产生漏泄，恐怕会使被加热体10的加热部分以外的部分受到加热而产生有害作用。通过在空腔12内设置屏蔽构件23，而把电磁场向被加热体10的加热部分以外的漏泄屏蔽住，就能解决上述问题。
(B5)权利要求16(图15)在立体谐振器11的输出电力大的场合，便会使内部电极13因温度上升而发热。通过在冷却内部电极13上设置冷却构件25，使冷却水循环，就能抑制内部电极13的温度上升，防止有害的发热。
(B6)权利要求17(图16)在被加热体10的表面不平坦的场合，在和内部电极13的电极表面间易产生间隙。此外，在被加热体10为人体的场合，有时会在加热中移动，使人和内部电极13的电极表面间产生间隙，从而产生加热能力下降的情况。
通过在内部电极13的电极表面和被加热体10之间插入低损耗的间隙填补构件26，从而可解决上述问题，能使内部电极13的电极表面和被加热体10经常处于良好接触。
(B7)权利要求18(图17)间隙构件26的安装或调整，以及空腔12内各部位的检修或调整都希望能得到容易地进行。
若在空腔12上设置窗17，使这样的安装、调整、检修等在任何时刻都能容易地进行。在此场合，为了使因这个窗引起的电磁场的扰乱成为最小，而设置导电性的开、并盖27，在加热动作中，使此开、并盖27紧闭，因此使高频电流也能在此开、并上顺利流过。此外，用此开、并盖27能防止电磁波向空腔12的外部泄漏，确保安全性。
(B8)权利要求19(图18)通过使立体谐振器11成为有可能相对被加热10回转，因而有可能从任意方向对被加热体10进行加热，或者使立体谐振器11一面进行相对的回转一面进行加热，能使加热效果提高。特别当一面使立体谐振器11进行相对回转一面进行加热时，由于能以球状进行加热而不是象一个方向的场合以圆筒状进行加热，故有可能只对所希望的局部进行集中地加热，能使治疗效果提高。
实施例将本发明的实施例，分为局部加热用立体谐振器的实施例和局部加热装置的实施例来进行说明。
(A)立体谐振器的实施例参照图2～图11对有关本发明的各立体谐振器的实施例进行说明，此外，对于用本发明各立体谐振器11的内部电极13形成的电场的情况在加热实验项目中进行说明。在各实施例的图中对和实施例的结构无直接关系的部分，除非有必要，一般均省去了。
(A1)实施例1(权利要求1的一实施例)通过象图1(a)所示那样让用导体构成的空腔12的一部分洼下去，或者，象图1(b)所示那样，用另外的导体筒或导体棒等的导体，形成内部电极13而构成立体谐振器11。
将被加热体10搬入内部电极13和与内部电极13面对面设置的空腔12的导体之间。内部电极13的断面形状可以采取圆形、椭圆形、矩形等各种形状。
根据此构造，把高频能量从外部向立体谐振器11供给，一旦在空腔12内发生谐振，则在内部电极13和与之面对面设置的空腔12的导体之间会发生如早先已说明过的向内部电极13的中心轴线会聚了的强电场(参照图1(c))。关于此电场的情况将在局部加热装置的加热实验一项目中进行详细说明。
(A2)实施例2(权利要求2的一实施例)
把两个内部电极13，13a，13b设置成面对面。把被加热体10搬入两内部电极13a和13b之间。图2(a)是使空腔12的导体的一部分洼下而形成内部电极13a，13b的例子，图2(b)是用另外的导体筒或导体棒等的导体构成内部电极13a和13b的例子。此外，使内部电极13a和13b的一个用洼下方式构成，而另一个用导体构成也可以。
把被加热体10搬入两内部电极13a和13b间。用这样的构造能使电场的会聚度提高，使加热效果更好。
(A3)实施例(权利要求3的一实施例)空腔12如图3所示那样是由圆筒形导体构成，在其端面15(15a，15b)上设置内部电极13(13a，13b)。作为用此圆筒形导体形成空腔12而构成的立体谐振器，例如有重进入型谐振器。图3是表示由两个面对面的导体构成内部电极13a，13b的实施例。
(A4)实施例4(权利要求4的实施例)在空腔12上如图4所示那样设置为将被加热体10搬进、搬出用的搬出、入口14(14a，14b)，使容易将被加热体10从空腔12内搬出、搬进。在被加热体10能整个放入空腔12内的场合，搬进搬出口只要一个也可以。在此场合，如在搬出、入口上安装用导体构成的开、关盖(图中未表示)，则由于能防止在加热时有电磁场向空腔12的外部泄漏，因而能确保安全性。此外，由于高频电流也能在开、并盖上流过，因此，不会引起空腔12内的电磁场紊乱，能实现良好的谐振状态。
(A5)实施例5(权利要求5的一实施例)当使内部电极13的电极面如图5所示那样成为电场分布可变构造，就能使电场会聚度缓和，从而使加热范围扩大。
电场分布可变构造，例如如图5(c)所示那样，能通过沿电极面的半径方向设缝或凹凸131a～131d，或如同图(b)所示那样，沿电极面的圆周方向设缝或凹凸132a～132d，或如同图(c)所示那样沿圆周方向设小孔133a～133n来实现。
这些缝、凹凸、小孔等的形状、位置、个数等可按加热区域的大小程度来适当选择。
此外，通过以下等方法，即(1)使内部电极13的直径，特别是其顶端电极部分的直径加大。(2)使内部电极13的形状，特别是使其顶端电极部分的形状附合加热区域大小的形状(例如椭圆形)。(3)将内部电极13顶端的电极部分成为分割成多个的构造(对以上图中均未表示)，能实现电场分布可变构造。
此外，也可以把内部电极13顶端电极部分予先形成可折卸的附件构造，并准备好使这些构件具有上述各种电场分布可变构造，可以根据加热区域大小的需要安装相适应的顶端电极附件。此外，在具有两个内部电极13(13a，13b)的场合，至少使其中一个作为电场分布可变构造也有效果。
(A6)实施例(权利要求6的一实施例)由内部电极13(13a，13b)形成的电场会聚范围的调整，如图6所示那样，可通过在构成空腔12的导体的一部分上设调整孔16(16a，16b)来实现。也就是通过设置此电场分布调整孔16(16a，16b)，使空腔12内整个电磁场分布发生变化，从而使由内部电极13(13a，13b)形成的电场会聚范围也发生变化。
电场分布调整孔16(16a，16b)，如图6所示那样，如沿着和高频电流流过构成空腔12的导体时的方向相垂直方向设置成缝状的话，效果较好，但也可以是单纯的小孔。电场分布调整孔16的个数、形状和位置等可按照对加热区域大小程度来适当选择。
在此场合，例如把滑动式的开、闭盖(图中未表示)安装到电场分布调整孔16(16a，16b)上，并使这个孔的大小可改变，就能使电场的会聚范围成为可变化。
(A7)实施例7(权利要求7的一实施例)由内部电极13(13a，13b)形成的电场会聚范围的调整，如图7所示那样可通过在空腔12内设置电场调整构件22(22a，22b)来实现)。
电场调整构件22(22a，22b)用导体、电介体等构成，如将其设置在空腔12内的高频电场水平高的处所时，就有效果。由于因这个电场调整构件22(22a，22b)而使空腔12内的整个电磁场分布变化，从而使由内部电极13(13a，13b)形成的电场会聚范围也发生变化。
电场调整构件22(22a，22b)的形状、件数以及安装位置可按加热区域大小程度作适当选择。
(A8)实施例8(权利要求8的一实施例)立体谐振器11的谐振频率因空腔的体积以及形状而变化。因此如图8所示那样，可通过使构成空腔12的导体的一部分可能移动来实现谐振频率调节。
图8是使圆筒状空腔的上下端面15a、15b都可能移动。在此场合也可以使端面15a，或15b的任何一面可能移动。在空腔12为矩形的场合，也可使其侧面一侧有可能移动。
(A9)实施例9(权利要求9的一实施例)被加热体10的厚度会因各种被加热体而有所不同，但希望内部电极13的电极表面和被加热体10能经常保持良好的接触。
这一点可通过将由导体筒，导体棒等的导体所构成的内部电极13的至少一个制成其电极表面位置为可变结构来实现。
图9是表示使电极表面位置成为可变构造的一个例子，使由导体构成的内部电极13a，13b可上下移动地安装在端面15a，15b上。
使内部电极13a，13b作上下移动可以用各种方法来实现，然而在此场合，由于在内部电极13a，13b和端面15a，15b的接触部分的高频电流密度大的缘故，如不使接触良好，就会产生电力损失。为防止电力损失，而在端面15a，15b上安装由滑动可能的弹性材料构成的接触构件18a，18b，并要使内部电极13a，13b在此接触构件18a，18b上边滑动边向上或向下。
此外，也可使内部电极13a，13b中任何一个有可能上、下移动。
(A10)实施例10(权利要求10的一实施例)当立体谐振器11的输出电力大时，有可能从内部电极和电极表面上产生放电。
这个放电，如图10所示那样，可通过用绝缘部分24(24a，24b)复盖内部电极13(13a，13b)的电极表面就能得到防止。
此外，将此绝缘构件24设置在内部电极13a和13b中的任何一个上也有效果。
此外，此放电也可以通过在被加热体10和内部电极13之间作成空间来得到防止。
(A11)实施例11(权利要求11的一实施例)由于实现立体谐振器11的最佳谐振状态的谐振频率存在临界，因此为了实现最佳谐振状态，有必要进行谐振频率的微细调整。
此谐振频率的微细调整，如图11所示那样，是将频率调整构件21(21a，21b，21c)可能插入方式地安装在空腔12内。
此频率调整构件21a-21c是由导体构成，如将其安装在流过空腔12的高频电场水平高的部分上时，效果则大。频率调整构件21(21a-21c)的根数，可根据需要的频率可变范围来确定。此外，其位置调整可用各种方法来进行，能用在下一实施例13中所示那样的自动控制来进行。
(B)局部加热装置的实施例参照图12-图19对有关本发明的各局部加热装置的实施例进行说明。
(B1)实施例1(权利要求12的一实施例)本发明的局部加热装置，用在上述(A1)-(A11)例中所示的各局部加热用立体谐振器11构成。
在图12中，立体谐振器11是在上述(A1)-(A11)例中说明过的任一局部加热用立体谐振器，并从高频电源装置30向此立体谐振器11供给高频能量，使之处于谐振状态。
在立体谐振器11处于谐振状态下，内部电极13则产生会聚度高的很强的电场，藉此可局部加热被加热体10直至其体内足够深处。
此外，结合下一个实施例2对高频电源装置30的具体构造进行说明。
(B2)实施例2(权利要求13的一实施例)本发明的其它局部加热装置，用在上述的(A11)例中说明过的立体谐振器11构成。
在图13中，关于立体谐振器11，其高频电源装置30，谐振状态检测装置40以及位置控制装置50的基本组成及其动作，如先前说明过的一样。
在高频电源装置30中，从高频能量以生器31发生的高频能量，通过方向性结合器32，阻抗匹配装置33以及电缆34，并通过位于空腔12内的结合能量引出装置35(Probe)和立体谐振器11相结合，供给高频能量。
阻抗匹配装置33，进行方向性结合器和立体谐振器11间的阻抗匹配。此匹配也能够自动地进行。
方向结合器32把从高频能量发生器来的高频能量传递到立体谐振器11一边，并把从立体谐振器11反射来的高频能量传递到电阻器36。据此能防止反射来的高频能量进入高频能量发生器31而引起的破坏。连接器37被安装在空腔12上，并把电缆34和结合能量引出装置35相连接。
谐振状态检测装置40，如图13(a)所示那样，能由驻波测定装置41构成。驻波测定装置41结合在方向性结合器32和阻抗匹配装置33之间，检测出驻波，并且用驻波指示器42来指示。
谐振状态检测装置40，如图13(b)所示那样，能由谐振检测装置43构成。振幅检测装置43，用设置在空腔12内的检测能量引出装置44把立体谐振器11的高频输出取出，用整流器45使之变成直流后，使振幅指示器46上指示出该直流值。此直流值指示着立体谐振器11的高频输出振幅。47就是将检测能量引出装置44和整流器45一侧相连接的连接器。
在位置控制装置50中，51是检测控制装置，52是驱动频率调整构件21，进行位置调整的驱动装置，由电动机构成。
由驻波测定装置41，或振幅检测装置43所构成的谐振状态检测装置40检测出的谐振状态，一旦被输入位置控制装置50，则检测装置51按照此检测出的谐振状态，向驱动装置52发出指示，从而把向空腔12内插入频率调整构件21的插入量进行增减。驱动装置52，根据接受到的指示，使电动机进行正或反方向回转，以调整频率，调整构件21向空腔12内的插入量。
在此场合，在使用驻波测定装置41的驻波法中，要使驻波指示器42指示的驻波比或反射波成为最小那样地对频率调整构件21的插入量进行控制。在使用振幅检测装置43的振幅指示法中，要使振幅指示器46指示的振幅值成为最大那样地进行控制。
据此，即使因被加热体10的温度上升而引起电气常数变化等而使立体谐振器11的谐振条件发生变化，也能够经常把立体谐振器11维持在最佳谐振状态，使良好的加热得以继续下去。
(B3)实施例3(权利要求14的一实施例)
在谐振状态下，输出电力为最高，如使向立体谐振器11供给的高频能量的频率从谐振时的频率偏离，则加热用的输出电力将下降。因此，立体谐振器11的加热用输出电力可通过改变立体谐振器11供给的高频能量的频率而得到调整。
要使供给立体谐振器11的高频能量的频率变化，只要通过使图12和图13中的高频电源装置30的高频能源发生器31成为可变频率型就能容易地得以实现。进而，在高频能源发生器31可以阶梯状的改变输出的场合，通过和频率调整相组合，就有可能在广范围内对高频能量的输出进行调整，这一点和先前所说明过的一样。
(B4)实施例4(权利要求15的一实施例)一旦发生电场从内部电极13泄漏，就有可能使被加热体10的加热部分以外的部分受到加热而产生有害的作用。
为了防止这样的事情，如图14所示那样，在空腔12内设置屏蔽构件23(23a，23b)，构成能将向被加热体10的加热部分以外的部分泄漏的电磁场屏蔽住。
屏蔽构件23(23a，23b)是由导体或电介体构成，然而只要23a或23b的任何一方即可，当然也可进而增加其件数。
(B5)实施例5(权利要求16的一实施例)在立体谐振器11的输出电力大的场合，内部电极13会因温度上升而发热，在被加热体10为人体的场合，有发生灼伤的危险性。
为了防止这个，如图15所示那样，冷却在内部电极13(13a，13b)上设置冷却构件25(25a，25b)，构成从冷却装置60使冷却水循环。
冷却构件25(25a，25b)，例如可以是把冷却管绕在内部电极13(13a，13b)的外侧那样进行安装，或者是安装在内部电极13的内部那样构成。此冷却构件25a和25b即使只安装其中一个也有效果。
(B6)实施例6(权利要求17的一实施例)
如被加热体10不平坦，或在加热体中发生移动，就会在加热体和内部电极间产生间隙，而使加热能力下降。
为了防止这一点，如图16所示那样，在内部电极13(13a，13b)和被加热体10间插入低损耗的间隙构件26(26a，26b)。
间隙构件26(26a，26b)例如是由放入导体粒子或损耗少的绝缘体粒子、气体或液体的袋构成。如制成这样的袋，即使被加热体10的形状不平坦，或发生移动，则会因其可挠曲性而埋没掉内部电极13(13a，13b)和被加热体10之间的间隙，能使两者的接触保持在良好的状态。此间隙构件26a和26b只要有任何一个都有效果。
此外，通过让此气体或液体从和外部冷却装置(图中未表示)相连接的管中流过，就能使冷却效果得以继续和保持。
(B7)实施例7(权利要求18的一实施例)为了使间隙构件26(26a，26b)的安装或位置调整，以及空腔12内各部的检修或调整能容易进行，如图17所那样，在空腔12上至少设置一个具有导体性的开、关盖27的窗17。由于此开、关盖27是导体的缘故，通过在加热动作中让其紧闭，就如在先前说明过的那样，能使空腔内的电磁场紊乱减少的同时，还能防止电磁波向空腔12的外部泄漏。
(B8)实施例8(权利要求19的一实施例)如使立体谐振器11有可能相对被加热体10作相对回转，就能通过从任意方向对被加热体10进行加热，或使立体谐振器11回转，对所希望的局部进行集中的加热，从而能使治疗效果提高。
图18是表示此种场合的一实施例。图中，71是载放被加热体10的载放台，70为回转机构。在回转机构70中，72为圆形回转架，用支持框73和74来支持立体谐振器11，75和76为圆形支持架，可自由回转地支持回转架72。77是固定支持支持架75和76的固定脚。78是使回转架72回转的回转驱动装置。
用此机构，当用回转驱动装置78使回转架72回转时，使立体谐振器11回转，可以从任意方向对被加热体进行加热，或边回转边加热。
(C)加热实验图19是表示用本发明的局部加热装置进行加温实验的结果。
内部电极13a和13b的直径为30厘米，电极间间隔为20厘米，频率为140.75MHz。图19(a)是表示电场强度分布，纵轴表示电场强度，横轴表示离开内部电极13a，13b的中心轴的距离。同图(b)是表示温度分布，纵轴是表示温度，横轴表示离开内部电极13a，13b的中心轴的距离。
这些实验结果表现在内部电极13a，13b的中心轴上温度最高，电场也在中心轴上会聚而集中。此外，在将脂肪和肌肉重叠并夹在中间的加热实验中，其结果是脂肪几乎未被加热，而肌肉受到强烈加热，从而获得治疗上可喜的效果。
根据本发明的局部加热用的立体谐振器和局部加热装置，能使被加热体直至内部深处受到充分而集中的加热。
把立体谐振器11的内部用于加热的办法，迄今尚没有过，进而在用于人体加热的场合，便原来不希望加热的脂肪层、骨骼等电阻高的组织的加热被抑制到很低限度，而作为治疗目的的癌组织得到有效加热，从而取得使治疗效果显著提高的新的效果。而且由于被加热部分的直径可以缩得很小，使正常组织受到加热的危险性与现有技术相比大幅度减少，从而具有能把作为对人体加热所特有的困难问题解决这样的效果。此外，具有人在治疗中会移动、或人体组织随温度的上升，其电气常数也要随之变化的特性，而当出现这样的状态，有时会使谐振器内的电磁场分布紊乱，从而使人体产生痛感或局部灼伤，或者还会造成高频能量发生装置31的破坏，但是因采用能自动调整谐振的机构，从而能进行安全且有效的加热和治疗。空腔谐振器等的立体谐振器原理在微波通信领域是公知技术，而通过将其应用到生物体加热，从而解决了对生物体的治疗以及随之而产生的特殊问题(使脂肪不要受到加热，能对人体内部深处加热以及对局部进行集中加热)。
对附图的简单说明图1为对本发明立体谐振器的基本组成及其实施例1的组成，进行说明的图，图2是对同一立体谐振器的实施例2的组成进行说明的图，图3是对同一立体谐振器的实施例3的组成进行说明的图，图4是对同一立体谐振器的实施例4的组成进行说明的图，图5是对同一立体谐振器的实施例5的组成进行说明的图，图6是对同一立体谐振器的实施例6的组成进行说明的图，图7是对同一立体谐振器的实施例7的组成进行说明的图，图8是对同一立体谐振器的实施例8的组成进行说明的图，图9是对同一立体谐振器的实施例9的组成进行说明的图，图10是对同一立体谐振器的实施例10的组成进行说明的图，图11是对同一立体谐振器的实施例11的组成进行说明的图，图12是对本发明局部加热装置的基本组成及其实施例1的组成进行说明的图，图13是对同局部加热装置的实施例2的组成进行说明的图，图14是对同局部加热装置的实施例4的组成进行说明的图，图15是对同局部加热装置的实施例5的组成进行说明的图，图16是对同局部加热装置的实施例6的组成进行说明的图，图17是对同局部加热装置的实施例7的组成进行说明的图，图18是对同局部加热装置的实施例8的组成进行说明的图，图19是对用本发明的局部加热装置进行加热实验的结果作说明的图，
图20是对传统局部加热装置作说明的图，在图1-图18中10为被加热体，11为立体谐振器，12为空腔，13(13a，13b)为内部电极，14(14a，14b)为搬出、入口，15(15a，15b)为端面，16(16a，16b)为电场分布调整孔，17为窗，18(18a，18b)为接触构件，21(21a，21b，21c)为频率调整构件，22(22a，22b)为电场调整构件，23(23a，23b)为屏蔽构件，24(24a，24b)为绝缘构件，25(25a，25b)为冷却构件，26(26a，26b)为间隙构件，27为开、关盖，30为高频电源装置，31为高频能量发生器，32为方向性结合器，33为阻抗匹配装置，34为电缆，35为结合能量引出装置，36为电阻器，37为连接器，40为谐振状态检测装置，41为驻波测定装置，42，为驻波脂示器，43为振幅检测装置，44为检测能量引出装置，45为整流器，46为振幅指示器，47为连接器，50为位置控制装置，60为冷却装置，70为回转机构，71为载放台，72为回转架，73，74为支持框，76为支持架，77为固定脚，78为回转驱动装置。
权利要求
1.一种向其供给高频能量，用由此而产生的电磁场对被加热体10进行局部加热的局部加热用立体谐振器11，其特征在于在由导体构成的立体谐振器11的空腔12内，使空腔12的一部份洼下，或或用另外的导体形成能发生加热用的集中电场的内部电极13。
2.根据权利要求1所述的立体谐振器，其特征在于设置两个面对面配置的内部电极(13，13a、13b)并使其具有能将被加热体10插入的间隙。
3.根据权利要求1或2所述的立体谐振器，其特征在于用圆筒状导体构成空腔12，在空腔12的端面(15，15a，15b)上设置内部电极(13，13a，13b)。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的立体谐振器，其特征在于在空腔12上至少设置为将被加热体10搬进、搬出用的搬出、入口(14，14a，14b)中的一个搬出、入口。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的立体谐振器，其特征在于至少使内部电极(13，13a，13b)中的一个的电极面成为电场分布可变的构造。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的立体谐振器，其特征在于在构成空腔12的导体的一部分上至少设置用于对内部电极13形成的电场分布进行调整的电场分布调整孔(16，16a，16b)中的一个电场分布调整孔。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的立体谐振器，其特征在于在空腔12内至少设置用于对内部电极13形成的电场分布进行调整的电场分布调整构件(22，22a，22b)中的一个电场分布调整构件。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的立体谐振器，其特征在于使构成空腔12的导体的一部分可以移动。
9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的立体谐振器，其特征在于至少使由导体构成的内部电极(13，13a，13b)中的一个内部电极的电极表面位置成为可变的构造。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的立体谐振器，其特征在于至少使内部电极(13，13a，13b)中的一个内部电极的电极表面用绝缘构件24进行复盖。
11.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的立体谐振器，其特征在于在空腔12上至少使对谐振频率进行调整用的频率调整构件(21，21a，21b，21c)中的一个频率调整构件能插入地安装在空腔12内。
12.一种其特征在于具备上述权利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9，10或11所述的局部加热用立体谐振器11，以及向此局部加热用立体谐振器11供给高频能量的高频电源装置30的局部加热装置。
13.一种其特征在于具备上述权利要求11所述的局部加热用立体谐振器11，向此立体谐振器11供给高频能量的高频电源装置30，检测出立体谐振器11的谐振状态的谐振状态检测装置40，根据检测出的谐振状态，将频率调整构件(21，21a，21b，21c)的位置调整到可获得最佳谐振状态位置的位置控制装置50的局部加热装置。
14.根据权利要求12或13所述的局部加热装置，其特征在于上述高频电源装置30所发生的高频能量的频率为可变化。
15.根据权利要求12至14中任一权利要求所述的局部加热装置，其特征在于在空腔12内至少设置为把向被加热体10的加热部分以外的部分泄漏的电场屏蔽住的屏蔽构件(23，23a，23b)中的一个屏蔽构件。
16.根据权利要求12至15中任一权利要求所述的局部加热装置，其特征在于在内部电极(13，13a，13b)上设置冷却构件(25，25a，25b)，并设置向此冷却构件(25，25a，25b)供给冷却水的冷却装置60。
17.根据权利要求12至16中任一权利要求所述的局部加热装置，其特征在于至少在内部电极(13，13a，13b)中的一个内部电极和被加热体10之间插入低损耗的间隙构件(26，26a，26b)。
18.根据权利要求12至17中的任一权利要求所述的局部加热装置，其特征在于在构成空腔12的导体一部分上，至少设置一个具有用导体构成的可以开、关的开、并盖27的窗17。
19.根据权利要求12至18中任一权利要求所述的局部加热装置，其特征在于设置了载放被加热体10的载放台71，使此载放台71和立体谐振器11进行相对回转的回转机构70。
全文摘要
本发明有关向立体谐振器供给高频能量，用据此产生的电磁场对被加热体进行局部加热的局部加热装置和局部加热用立体谐振器，在用导体形成的空腔内，形成使空腔的一部洼下或用另外的导体对被加热体照射电磁波的内部电极而构成立体谐振器，用此立体谐振器对被加热体进行希望的局部加热，据此能形成集中度高的电场，能对被加热体所希望的深部进行充分集中的加热，用于治疗，能仅对所希望的局部加热，使治疗效果提高。
文档编号H01P7/06GK1035599SQ8910112
公开日1989年9月13日 申请日期1989年2月18日 优先权日1988年2月18日
发明者松田甚一, 加藤和夫 申请人:松田甚一, 加藤和夫, 斉藤义明, 株式会社岛津制作所