人体挿入型アンテナ
【課題】マイクロウエーブを利用して体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療するための挿入型アンテナを提供する。
【解決手段】電流を印加するための第１導体、前記第１導体を円筒状で取り囲んでいる第１誘電体及び電流印加の時接地になる第２導体が円筒状で取り囲んでいる同軸ケーブルと、第１導体延長線上末端に所定の誘電率を持つ第２誘電体及び電流印加の時に反対電荷が蓄積されて円筒状の形状で、末端は閉鎖されていて一端は開放されている第３導体を含む第１キャパシタ及び前記同軸ケーブル及び第１キャパシタが挿入されて、所定の誘電率を持つカテーテルを含み、前記第１導体が同軸ケーブルと第１キャパシタの中心軸にお互いに接続されていることを特徴とする。
【解決手段】電流を印加するための第１導体、前記第１導体を円筒状で取り囲んでいる第１誘電体及び電流印加の時接地になる第２導体が円筒状で取り囲んでいる同軸ケーブルと、第１導体延長線上末端に所定の誘電率を持つ第２誘電体及び電流印加の時に反対電荷が蓄積されて円筒状の形状で、末端は閉鎖されていて一端は開放されている第３導体を含む第１キャパシタ及び前記同軸ケーブル及び第１キャパシタが挿入されて、所定の誘電率を持つカテーテルを含み、前記第１導体が同軸ケーブルと第１キャパシタの中心軸にお互いに接続されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人体挿入型アンテナに関し、より詳しくはマイクロウエーブを利用して体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療するための挿入型アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体に存在する腫瘍や癌細胞をとり除くために外科的な手術が行われてきた。しかし、手術は費用が高いだけでなく回復する時間が長く、手術後２次感染に対する憂慮も少なくなかった。かかる短所を乗り越えるため、マイクロウエーブ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）を利用してアンテナを人体の肝臓、脳、心臓などに挿入して腫瘍や癌細胞をとり除く、人体挿入型アンテナに対する研究が活発である。
前記アンテナに関するより詳細な説明を図１を参照して行う。
【０００３】
図１ａは人体挿入アンテナに使われる同軸ケーブル(ｃｏａｘｉａｌ ｃａｂｌｅ)を示すことであり、図１ｂは人体挿入アンテナがどんなに動作するかを説明するために概略的に示すのである。
【０００４】
図１ａに示すように、同軸ケーブル１２０の断面は第１導体(ｉｎｎｅｒ ｃｏｄｕｃｔｏｒ、１１０)、 第１誘電体１１１、第２導体(ｏｕｔｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、１１２)からなる。第１導体１１０の長さが約１／４λg (λg：媒質でのｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ)である時モノポール-アンテナ（ｍｏｎｏｐｏｌｅ−ａｎｔｅｎｎａ）を形成して、人体挿入型アンテナは一定長さの同軸ケーブル１２０とモノポール-アンテナがカテーテル１１４に挿入されて使われる。 カテーテル１１４は人体に無害な所定の誘電率を持つプラスチック管として、モノポール-アンテナが人体に直接接触することを防止する。 既存の人体挿入型アンテナにおいて、モノポール-アンテナとカテーテル１１４の間の間隙１１３には、含塩下剤（ｓｅｌｉｎｅ）が使われてきたが、製作の便宜のためには空気で満たされる。 図1ｂは、人体挿入型アンテナが肝臓、心臓、脳の腫瘍や、癌組職を治療するために挿入されている状態を示している。挿入型アンテナの周りは人体組職の表皮１１５を示す。
【０００５】
人体挿入型アンテナに同軸ケーブル１２０の第１導体１１０を通じて電流を印加した時、 人体挿入型アンテナ周りに陽電荷(ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅ)が形成されて、この陽電荷と遠くはなれた負電荷(ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅ) の間に電場を形成するようになる。人体組職は導電し損失を生ずる媒質であるため電場によって熱が発生し、この熱によって、 腫瘍や癌細胞組職の温度を高め、これにより、腫瘍や癌細胞が治療され、非活性化される。
【０００６】
図２は従来の人体挿入型アンテナに使われるモノポール-アンテナを示す。１番目のアンテナ２００ａは一番多く使われる形態で、同軸ケーブルの中で第１導体１１０が １/４ 波長程度延長された形態であり、２番目のアンテナ２００ｂは電流を印加した時、アンテナ２００ｂ末端により多い電流が集まるように第２導体２１０を付着した形態である。３番目のアンテナ２００ｃでは、アンテナの大きさを小さくするため、アンテナ２００ｃの末端に一定長さの所定の誘電体物質が第１導体を円筒で取り囲み、その上に円筒状の導体が前記誘電体物質を取り囲み、両方の末端がすべて開放されている。
【０００７】
このような従来のモノポール-アンテナが使われる人体挿入アンテナはマイクロウエーブを利用して発熱させるが、最大の問題はアンテナ整合である。 アンテナ整合が成り立たなければ、腫瘍や、癌細胞組織を治療するための目標細胞組職周辺に熱エネルギーが集中せず、また、不可避的に反射された電力によって、電流を印加するマイクロウエーブ源を破壊する可能性もある。アンテナ整合の他に考慮しなければならない点は発熱部位の形状である。 発熱部位が腫瘍や癌細胞組職形態と似ているラグビボール形状になると、マイクロウエーブを利用した腫瘍や癌細胞組職治療の時、周りの正常細胞を保護することができるからである。
【０００８】
しかし、従来の人体挿入アンテナは整合が十分になされないために熱エネルギーが集中せず、発熱效率が低いという問題点があるだけなく、腫瘍や癌細胞組職周りにある正常細胞を破壊する危険要素を持っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は前記のような従来の問題点を解決するためであり、人体挿入型アンテナの構造を改善して、人体挿入アンテナと電流印加ソースの間の整合を改善して、目標細胞組職に対する発熱效率を高めることができる人体挿入型アンテナを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は腫瘍または癌細胞組職を治療するための発熱部位を最適化することができる人体挿入型アンテナ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の人体挿入型アンテナの第１の特徴は、マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、前記同軸ケーブル及び第１キャパシタが挿入されるカテーテルと、を備え、前記第１導体が、同軸ケーブルと第１キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする。
【００１２】
第１の特徴によれば、人体挿入型アンテナは、電流印加の時に第３導体の表面に反対電荷が蓄積されるように誘導する第２誘電体を備える。また、前記第１キャパシタは、円筒状の第３導体と所定の誘電率を持つ誘電体で構成され、前記円筒状の第３導体末端は第１導体と接続されていて、その反対側の端は開放されるようにする。これにより、人体挿入型アンテナは前記末端で閉じられ、前記第１導体及び第１キャパシタが直接的に接続された構造を持つようになる。 第１キャパシタ長さによって、モノポール-アンテナの入力インピーダンスを自由自在に変更できるため、人体挿入アンテナを整合させるのが容易である。
【００１３】
本発明の人体挿入型アンテナの第２の特徴は、マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、所定の誘電率を持つ第３誘電体と、円筒状で両端が開放された第４導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第２キャパシタと、前記同軸ケーブル、第１キャパシタ及び第２キャパシタが挿入されるカテーテルと、を備え、前記第１導体が、同軸ケーブル、第１キャパシタ及び第２キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする。
【００１４】
第２の特徴によれば、第１の特徴と同様、前記第１キャパシタは人体挿入アンテナのアンテナ整合に寄与するが、さらに、前記第２キャパシタは所定の誘電率を持つ第３誘電体と、両端が開放された円筒状の第４導体とで構成されているので、人体挿入アンテナを利用して発熱させる際に、発熱部位を特定するのに有益である。前記第１、２キャパシタは第１導体を中心軸にして直接的に接続され、カテーテルと電気的に接続される。
【００１５】
本発明の人体挿入型アンテナの第３の特徴は、マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、所定の誘電率を持つ第３誘電体と、円筒状で両端が開放された第４導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第２キャパシタと、所定の誘電率を持つ第４誘電体と、円筒状で両端が開放された第５導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第３キャパシタと、前記同軸ケーブル、第１キャパシタ、第２キャパシタ及び第３キャパシタが挿入されるカテーテルと、を備え、前記第１導体が、同軸ケーブル、第１キャパシタ、第２キャパシタ及び第３キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする。
【００１６】
第３の特徴によれば、前記第１キャパシタとモノポール-アンテナ入口の間に前記第２キャパシタと第３キャパシタとを形成するようにする。前記第２キャパシタ及び第３キャパシタはそれぞれの所定の誘電率を持つ第３、４誘電体を含み、両端が開放された円筒状の第４、５導体を含む。この時、前記第２キャパシタ及び第３キャパシタは所定の間隔を置いて形成されており、前記第１、２及び３キャパシタが第１導体を中心軸にして直接的に接続され、カテーテルと電気的に接続されている。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、従来の人体挿入型アンテナの構造を改善して、アンテナ整合をほとんど完全に行うことができる。
【００１８】
また、本発明によれば、従来の人体挿入型アンテナの構造を改善して、目標細胞組職に対する発熱效率を高めることができる效果がある。
【００１９】
また、本発明に係る人体挿入型アンテナは、腫瘍または癌細胞の治療を最適化することができる效果がある。
【００２０】
また、本発明によれば、従来の人体挿入型アンテナは構造を改善して、アンテナ作動時マイクロウエーブによる人体の損傷を減らすことができる效果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では本発明による具体的な実施形態を添付された図面を参照して説明する。
<第１実施形態>
【００２２】
図３は本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示す。 図３に示すように、本発明の人体挿入型アンテナは第１導体３１０、同軸ケーブル３２０（ｃｏａｘｉａｌ ｃａｂｌｅ)、第１キャパシタ３３０及びカテーテル３４０を含んでいる。
【００２３】
第１導体３１０は人体挿入型アンテナの中心軸になる導体である。
【００２４】
第１キャパシタ３３０は第１導体３１０の末端に形成される。 所定の誘電率を持つ第１誘電体３３１を含み、円筒状の形状を持って前記第１導体３１０の末端と接触されて閉鎖されていて、閉鎖された部分と対向する他端は開放されている第３導体３３２(キャップ形状)を含む。したがって、前記第１キャパシタ３３０は前記第１導体３１０を共有する。 ここに関するさらに詳細な内容は次図４で説明する事にする。
【００２５】
同軸ケーブル３２０は電流印加の時必要であり、第１導体３１０、 第１誘電体３２１及び第２導体３２２で構成されて、第１導体３１０の延長線上に第１キャパシタ３３０がモノポール-アンテナ入口と一定の間隔(Ｌ)を置いて形成される。
ここで、前記同軸ケーブル３２０を成している第１誘電体３２１と、第１キャパシタ３３０を成す第２誘電体３３１とはお互いに異なるように構成されることができるし、製作の便宜のために同じ誘電体で構成されることもできる。
【００２６】
所定の誘電率を持つ管形状からなるカテーテル３４０に、前記第１導体３１０、同軸ケーブル３２０及び第１キャパシタ３３０が挿入されて人体挿入型アンテナを成している。 前記カテーテル３４０内部には空気が満たされる。
【００２７】
図４は本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナの末端を概略的に示す。
【００２８】
図４に示すように、第１キャパシタ３３０は、円筒状の形状を有し、前記第１導体３１０の末端と接触されて閉鎖され、閉鎖された部分と対向する一端は開放されている第３導体３３２を含み、前記第１導体３１０と接続される。
【００２９】
また、前記第１キャパシタ３３０の末端が閉鎖された部分の形状は平ら若しくは膨らみを持った構造とすることができる。この時、前記閉鎖された部分の断面積は前記第１導体３１０の断面積より広く形成される。
以下、本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナの動作を詳細に説明する。
【００３０】
同軸ケーブル３２０に対する電流印加の時、第１導体３１０を通る電流が第１キャパシタ３３０内に位置する第１導体３１０の末端まで流れ、この電流印加の時、第２誘電体３３１によって反対電荷が誘導され、第１キャパシタ３３０の側面、すわなち、第３導体３３２側面に蓄積される。すなわち、本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナでは、正極性電流（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）が挿入型アンテナを流れる間、第１導体３１０の周りに陽電荷(ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅ)が図４の示すように発生し、 第２誘電体３３１によって第１キャパシタ３３０の第３導体３３２表面には負電荷(ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅ)が同時に励起される。
【００３１】
また、前記閉鎖された部分の断面積は前記第１導体３１０の断面積より広く形成されるため、第１導体３１０による電流印加の時に、その閉鎖された末端の表面では、電流がより早い速度で第１キャパシタ３２０の第３導体３３２で拡散する。 第３導体３３２側面に励起された負電荷は第３導体３３２末端に拡散した電流を第３導体３３２側面に流れるように誘導する。従来の人体挿入型アンテナに使われるモノポール-アンテナのように、末端がすべて開放形態になっていて電流が末端にだけ流れるものとは異なり、本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナでは、第１導体の末端の電流が側面に流れるようになるため、 人体挿入型アンテナと隣接した所に位置する正常細胞の損傷を防止することができる。
【００３２】
また、第３導体３３２表面が既存のアンテナに比べてかなり広いため、より多くの電流が流れ続けることができ、高い発熱效果と発熱集中度が得られる。
【００３３】
図５は、本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと、従来の人体挿入型アンテナとの発熱效率を比較したものである。 図５のために使われたすべての人体挿入アンテナにはカテーテルが使用され、空気が挿入された場合の電力密度（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ）を示す。電力密度は温度に比例しており、人体挿入アンテナに近い所から遠くなるに従って温度が下がることを示す。 人体挿入アンテナに使われる同軸ケーブルに対する情報は表１に示す。 Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｔｕｄｉｏ、ＣＳＴ ｖｅｒｓｉｏｎ ４。２によってシミュレーションされた結果を図５において比較している。
【００３４】
図５に示したように、アンテナを体内に挿入した後マイクロウエーブを利用して発熱させる時のアンテナ周辺の温度を測定して発熱效率を求めることができる。 ここで、(ａ)は本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナであり、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は図２で前述した従来の人体挿入型アンテナである。
【００３５】
一般的に体内の癌細胞または腫瘍の形状は楕円形に近いから、人体挿入型アンテナを利用した発熱は（ａ）のように局所的に楕円形で現われる方が效率的である。すなわち、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示す従来の人体挿入型アンテナより（ａ）に示す本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナの発熱範囲がより広いため、発熱效率がより高いことが分かる。それにもかかわらず、本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナは、図５に示したアンテナの中で最短である。
【００３６】
【表１】
図６は本発明の第１実施形態による整合特性を示したものである。この実験に使われた人体挿入アンテナに対する情報は表２に示す。実験には、ベクトル解析が使用され、電力は、寸法が１０ｃｍ x １０ｃｍ ｘ １０ｃｍ である架空の筋肉に埋められた、アンテナの第１導体に供給される。実線は測定値であり、点線は理論値を示す。 ２．４５ＧＨｚで測定された整合特性は、−２８．３７７ｄＢであり、記録された中で最も良い値を示している。
【００３７】
【表２】
<第２実施形態>
【００３８】
図７は本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示したものである。 図７に示すように、 本発明の人体挿入型アンテナは第１導体６１０、同軸ケーブル６２０、第１キャパシタ６３０、第２キャパシタ６４０及びカテーテル６５０を含んでいる。
【００３９】
第１導体６１０は人体挿入型アンテナの中心軸になる導体である。
同軸ケーブル６２０は前記第１導体６１０、第１導体６１０を円筒状に取り囲んでいる第１誘電体６２１及び第２導体６２２で構成され、電流印加の時に電流の通路の役目をする。 第１導体６１０が延長された形態がモノポール-アンテナ（ｍｏｎｏｐｏｌｅ−ａｎｔｅｎｎａ）を構成する。
【００４０】
第１キャパシタ６３０は前記第１導体６１０の末端に形成される。 所定の誘電率を持つ第２誘電体６３１を含み、円筒状の形状を持って前記第１導体６１０の末端と接触されて閉鎖されており、閉鎖された部分と対向する一端は開放されている第３導体６３２を含む。 したがって、前記第１キャパシタは前記第１導体と直接的に接続される。
【００４１】
第２キャパシタ６４０は前記第１キャパシタ６３０とモノポール-アンテナ入口との中間に位置して、所定の誘電率を持つ第３誘電体６４１と、第３誘電体６４１を取り囲んで第１導体６１０の長手方向に開放された円筒状の形状を持つ第４導体６４２とで構成されている。
【００４２】
本発明の第２実施形態による前記第１キャパシタ６３０と前記第２キャパシタ６４０の間の間隔と、第２キャパシタ６４０とモノポール-アンテナ入口の間の間隔とはお互いに等しいＬ／３に設定し、第２キャパシタ６４０の長さもＬ／３に設定することが望ましい。
【００４３】
また、前記第１誘電体６２１、第２誘電体６３１及び第３誘電体６４１はお互いに異なるように構成されることができるし、製作の便宜のために同じ誘電体で構成されることもできる。
【００４４】
ここで、前記第２キャパシタ６４０は人体挿入型アンテナ動作の時マイクロウエーブによる発熱曲線が腫瘍や癌細胞組職の形態により近いようにＳＡＲ(Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｅ)分布を最適化させるためのものである。前記第２キャパシタ６４０に対するより具体的な内容は図９で説明する事にする。
【００４５】
前記第１導体６１０、同軸ケーブル６２０、第１キャパシタ６３０及び第２キャパシタ６４０が所定の誘電率を持つカテーテル６５０に挿入されて、前記カテーテル６５０内部は空気で満たされる
【００４６】
本発明による第２実施形態も第１実施形態と同じく、第１キャパシタ６３０は末端が閉鎖された円筒の構造を持つことで、前記第１導体６１０と接続される。
【００４７】
また、前記第１キャパシタ６３０の末端が閉鎖された部分の形状は平ら若しくは膨らみを持った構造を持つことができる。この時、前記閉鎖された部分の断面積は前記第１導体６１０の断面積より広く形成されるようにすることで、アンテナへの電流印加時に、閉鎖された末端の表面で電流がより早く拡散するようにする。
【００４８】
このような構造を持つ本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナは、第１導体６１０に電流が流れる時に、第３及び第４導体(６３２、 ６４２)表面に反対電荷を誘導する第２及び第３誘電体(６３１、６４１)を含み、前記誘導された反対電荷は第３導体６３２の側面と、第４導体６４２の側面とに蓄積される。
<第３実施形態>
【００４９】
図８は本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示したものである。図８に示すように、本発明の人体挿入型アンテナは第１導体７１０、同軸ケーブル７２０、第１キャパシタ７３０、第２キャパシタ７４０、第４キャパシタ７５０及びカテーテル７６０を含んでいる。
【００５０】
第１導体７１０は人体挿入型アンテナの中心軸になる導体である。
第１キャパシタ７３０は前記第１導体７１０の末端に形成される。所定の誘電率を持つ第２誘電体７３１を含み、円筒状の形状で末端は閉鎖され、一端は開放されている第３導体７３２を含む。
【００５１】
同軸ケーブル７２０は、前記第１キャパシタ７１０の一端に形成されて、所定の誘電率を持つ第１誘電体７２１と、一方が開放された円筒状の第２導体７２２とで構成されており、第２導体７２２の終端がモノポール-アンテナ入口になる。
【００５２】
第２キャパシタ７４０は前記第１キャパシタ７２０とモノポール-アンテナ入口間に形成されて、所定の誘電率を持つ第３誘電体７４１と、両側が開放された円筒状の第４導体７４２とで構成されている。
【００５３】
第３キャパシタ７５０は前記第２キャパシタ７４０とモノポール-アンテナ入口の間に形成されて、所定の誘電率を持つ第４誘電体７５１と、両側が開放された円筒状の第５導体７５２とで構成されている。
【００５４】
この時、前記第１キャパシタ７３０と前記第２キャパシタ７４０の間の間隔、前記第２キャパシタ７４０の長さ、前記第２キャパシタ７４０と第３キャパシタ７５０の間の間隔、前記第３キャパシタ７５０の長さ、および、前記第３キャパシタ７５０と前記モノポール-アンテナ入口の間の間隔は、お互いに等しいように形成する。すなわち、前記それぞれの間隔、第２キャパシタ７４０、第３キャパシタ７５０の長さは、すべて、前記第１キャパシタ７３０と前記モノポール-アンテナ入口７２０の間の間隔の１/５である。
【００５５】
また、前記第１誘電体７２１、第２誘電体７３１、第３誘電体７４１及び第４誘電体７５１はお互いに異なるように構成されることができるし、製作の便宜のために同じ誘電体で構成されることもできる。
【００５６】
カテーテル７６０に第１導体、同軸ケーブル７２０、第１キャパシタ７３０、第２キャパシタ７４０及び第３キャパシタ７５０からなるモノポール-アンテナが挿入されて使われて、カテーテル７６０と前記モノポール-アンテナの間は空気で満たされる。
【００５７】
本発明の第３実施形態でも第１キャパシタ７３０の末端が閉鎖された円筒の構造を持つことで、前記第１導体７１０と接続される。
【００５８】
また、前記第１キャパシタ７３０の末端が閉鎖された部分の形状は平ら若しくは膨らみを持った構造を持つことができる。この時、前記閉鎖された部分の断面積は前記第１導体７１０の断面積より広く形成するようにすることで、挿入型アンテナに電流印加の時に、閉鎖された末端の表面で電流がより早く拡散するようにする。
【００５９】
このような構造を持つ本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナは電流印加の時第２誘電体７３１、第３誘電体７４１及び第４誘電体７５１によって第３導体７２２、第４導体７４２及び第５導体７５２の表面に反対電荷を誘導して、誘導された反対電荷は人体挿入型アンテナがマイクロウエーブを利用した腫瘍や癌細胞組職を治療するために望ましいＳＡＲを誘導するのに寄与する。
【００６０】
一方、本発明のアンテナを設計するのにあたって、治療の效果を高めるためのＳＡＲ分布が重要な要素である。従って、前述した第２実施形態で第２キャパシタ６４０を備え、第３実施形態で第２キャパシタ７４０及び第３キャパシタ７５０を備えることで、前記ＳＡＲ分布が最適化されるようにする。
【００６１】
このような構造の本発明のそれぞれの実施形態による人体挿入型アンテナを比べると次図９のようである。
図９は本発明の第１実施形態ないし第３実施形態による人体挿入型アンテナの発熱效率を比べるための図である。人体挿入アンテナに使われた同軸ケーブルに対する情報と実験条件は表２に示した通りであり、ＩＲＣＯＮ (Ｉｎｓｐｅｃｔ ＩＲ ５００ ＰＳ) デジタルカメラに取った写真を比較したものである。
【００６２】
図９に示すように、前記アンテナを体内に挿入した後マイクロウエーブを利用して発熱させる時、アンテナ周辺の温度を測定して発熱效率を求めることができる。また、前述したように、体内の癌細胞組職または腫瘍の形状は、ラグビーボールのような楕円形に近いため、人体挿入型アンテナを利用した発熱は局所的に丸い形状で現われるのが效率的である。
【００６３】
図９ａは本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナを比較したものである。ここで、ｚ方向は挿入型アンテナの長さ方向で、ρ方向は発熱の時に挿入型アンテナの周辺に形成される発熱幅の方向を示す。 図９ａに示すのように、第２実施形態の人体挿入型アンテナの発熱形象が第１実施形態の人体挿入型アンテナよりｚ方向で短く、ρ方向に長いことが分かる。
【００６４】
図９ｂは本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを比較したものである。 図９ｂに示すように、第３実施形態の人体挿入型アンテナの発熱状態は、第１実施形態の人体挿入型アンテナよりｚ方向で短く、ρ方向に長いことが分かる。
【００６５】
図９ｃは本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを比較したものである。 図９ｃに示すように、第３実施形態の人体挿入型アンテナの発熱状態は、第２実施形態の人体挿入型アンテナよりｚ向方で短く、ρ方向に長いことが分かる。
【００６６】
このように、本発明の人体挿入型アンテナは、第２実施形態で第２キャパシタ６４０を備え、第３実施形態で第２キャパシタ７４０及び第３キャパシタ７５０を形成することで、ＳＡＲ分布を満足して発熱状態が腫瘍または癌細胞の形状のように丸く分布する。第１実施形態の人体挿入型アンテナ一つだけを使っても充分に腫瘍または癌細胞を治療することができる。
【００６７】
このように、前述した本発明の技術的構成は本発明が属する技術分野の当業者が本発明のその技術的思想や必須的特徴を変更しなくても他の具体的な形態で実施されることができるということを理解することができる。
【００６８】
以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なことで限定的なのではないこととして理解されなければならないし、本発明の範囲は前記詳細な説明よりは特許請求の範囲によって現わされ、特許請求の範囲の解釈及び範囲そしてその均等概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるように解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】（ａ）は人体挿入アンテナに使われる同軸ケーブルを示し、（ｂ）は人体挿入アンテナがどんなに動作するかを説明するために概略的に示す図。
【図２】従来の人体挿入型アンテナの種類を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示す図。
【図４】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナの末端を概略的に示す図。
【図５】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと従来の人体挿入型アンテナの発熱效率を比較した図。
【図６】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナの整合の実験値と理論値を比較した図。
【図７】本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示す図。
【図８】本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示す図。
【図９ａ】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナを比較した図。
【図９ｂ】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを比較した図。
【図９ｃ】本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを比較した図 。
【符号の説明】
【００７０】
１１０、 ３１０、 ６１０、 ７１０： 第１導体（ｉｎｎｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）
１２０、３２０、６２０、７２０ ： ｃｏａｘｉａｌ ｃａｂｌｅ
３３０、６３０、７３０： 第１キャパシタ
１１４、３４０、６５０、７６０： カテーテル
２１０： 金属
６４０、７４０： 第２キャパシタ
１１１、３２１、３３１、６２１、６３１、６４１、７２１、７３１、７４１、７５１
： 誘電体
１１２、 ３２２、６２２、 ７２２： 第２導体（ｏｕｔｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）
３３２、６３２、６４２、７３２、７４２、７５２：導体
７５０： 第３キャパシタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は人体挿入型アンテナに関し、より詳しくはマイクロウエーブを利用して体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療するための挿入型アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人体に存在する腫瘍や癌細胞をとり除くために外科的な手術が行われてきた。しかし、手術は費用が高いだけでなく回復する時間が長く、手術後２次感染に対する憂慮も少なくなかった。かかる短所を乗り越えるため、マイクロウエーブ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）を利用してアンテナを人体の肝臓、脳、心臓などに挿入して腫瘍や癌細胞をとり除く、人体挿入型アンテナに対する研究が活発である。
前記アンテナに関するより詳細な説明を図１を参照して行う。
【０００３】
図１ａは人体挿入アンテナに使われる同軸ケーブル(ｃｏａｘｉａｌ ｃａｂｌｅ)を示すことであり、図１ｂは人体挿入アンテナがどんなに動作するかを説明するために概略的に示すのである。
【０００４】
図１ａに示すように、同軸ケーブル１２０の断面は第１導体(ｉｎｎｅｒ ｃｏｄｕｃｔｏｒ、１１０)、 第１誘電体１１１、第２導体(ｏｕｔｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、１１２)からなる。第１導体１１０の長さが約１／４λg (λg：媒質でのｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ)である時モノポール-アンテナ（ｍｏｎｏｐｏｌｅ−ａｎｔｅｎｎａ）を形成して、人体挿入型アンテナは一定長さの同軸ケーブル１２０とモノポール-アンテナがカテーテル１１４に挿入されて使われる。 カテーテル１１４は人体に無害な所定の誘電率を持つプラスチック管として、モノポール-アンテナが人体に直接接触することを防止する。 既存の人体挿入型アンテナにおいて、モノポール-アンテナとカテーテル１１４の間の間隙１１３には、含塩下剤（ｓｅｌｉｎｅ）が使われてきたが、製作の便宜のためには空気で満たされる。 図1ｂは、人体挿入型アンテナが肝臓、心臓、脳の腫瘍や、癌組職を治療するために挿入されている状態を示している。挿入型アンテナの周りは人体組職の表皮１１５を示す。
【０００５】
人体挿入型アンテナに同軸ケーブル１２０の第１導体１１０を通じて電流を印加した時、 人体挿入型アンテナ周りに陽電荷(ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅ)が形成されて、この陽電荷と遠くはなれた負電荷(ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅ) の間に電場を形成するようになる。人体組職は導電し損失を生ずる媒質であるため電場によって熱が発生し、この熱によって、 腫瘍や癌細胞組職の温度を高め、これにより、腫瘍や癌細胞が治療され、非活性化される。
【０００６】
図２は従来の人体挿入型アンテナに使われるモノポール-アンテナを示す。１番目のアンテナ２００ａは一番多く使われる形態で、同軸ケーブルの中で第１導体１１０が １/４ 波長程度延長された形態であり、２番目のアンテナ２００ｂは電流を印加した時、アンテナ２００ｂ末端により多い電流が集まるように第２導体２１０を付着した形態である。３番目のアンテナ２００ｃでは、アンテナの大きさを小さくするため、アンテナ２００ｃの末端に一定長さの所定の誘電体物質が第１導体を円筒で取り囲み、その上に円筒状の導体が前記誘電体物質を取り囲み、両方の末端がすべて開放されている。
【０００７】
このような従来のモノポール-アンテナが使われる人体挿入アンテナはマイクロウエーブを利用して発熱させるが、最大の問題はアンテナ整合である。 アンテナ整合が成り立たなければ、腫瘍や、癌細胞組織を治療するための目標細胞組職周辺に熱エネルギーが集中せず、また、不可避的に反射された電力によって、電流を印加するマイクロウエーブ源を破壊する可能性もある。アンテナ整合の他に考慮しなければならない点は発熱部位の形状である。 発熱部位が腫瘍や癌細胞組職形態と似ているラグビボール形状になると、マイクロウエーブを利用した腫瘍や癌細胞組職治療の時、周りの正常細胞を保護することができるからである。
【０００８】
しかし、従来の人体挿入アンテナは整合が十分になされないために熱エネルギーが集中せず、発熱效率が低いという問題点があるだけなく、腫瘍や癌細胞組職周りにある正常細胞を破壊する危険要素を持っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は前記のような従来の問題点を解決するためであり、人体挿入型アンテナの構造を改善して、人体挿入アンテナと電流印加ソースの間の整合を改善して、目標細胞組職に対する発熱效率を高めることができる人体挿入型アンテナを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は腫瘍または癌細胞組職を治療するための発熱部位を最適化することができる人体挿入型アンテナ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の人体挿入型アンテナの第１の特徴は、マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、前記同軸ケーブル及び第１キャパシタが挿入されるカテーテルと、を備え、前記第１導体が、同軸ケーブルと第１キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする。
【００１２】
第１の特徴によれば、人体挿入型アンテナは、電流印加の時に第３導体の表面に反対電荷が蓄積されるように誘導する第２誘電体を備える。また、前記第１キャパシタは、円筒状の第３導体と所定の誘電率を持つ誘電体で構成され、前記円筒状の第３導体末端は第１導体と接続されていて、その反対側の端は開放されるようにする。これにより、人体挿入型アンテナは前記末端で閉じられ、前記第１導体及び第１キャパシタが直接的に接続された構造を持つようになる。 第１キャパシタ長さによって、モノポール-アンテナの入力インピーダンスを自由自在に変更できるため、人体挿入アンテナを整合させるのが容易である。
【００１３】
本発明の人体挿入型アンテナの第２の特徴は、マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、所定の誘電率を持つ第３誘電体と、円筒状で両端が開放された第４導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第２キャパシタと、前記同軸ケーブル、第１キャパシタ及び第２キャパシタが挿入されるカテーテルと、を備え、前記第１導体が、同軸ケーブル、第１キャパシタ及び第２キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする。
【００１４】
第２の特徴によれば、第１の特徴と同様、前記第１キャパシタは人体挿入アンテナのアンテナ整合に寄与するが、さらに、前記第２キャパシタは所定の誘電率を持つ第３誘電体と、両端が開放された円筒状の第４導体とで構成されているので、人体挿入アンテナを利用して発熱させる際に、発熱部位を特定するのに有益である。前記第１、２キャパシタは第１導体を中心軸にして直接的に接続され、カテーテルと電気的に接続される。
【００１５】
本発明の人体挿入型アンテナの第３の特徴は、マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、所定の誘電率を持つ第３誘電体と、円筒状で両端が開放された第４導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第２キャパシタと、所定の誘電率を持つ第４誘電体と、円筒状で両端が開放された第５導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第３キャパシタと、前記同軸ケーブル、第１キャパシタ、第２キャパシタ及び第３キャパシタが挿入されるカテーテルと、を備え、前記第１導体が、同軸ケーブル、第１キャパシタ、第２キャパシタ及び第３キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする。
【００１６】
第３の特徴によれば、前記第１キャパシタとモノポール-アンテナ入口の間に前記第２キャパシタと第３キャパシタとを形成するようにする。前記第２キャパシタ及び第３キャパシタはそれぞれの所定の誘電率を持つ第３、４誘電体を含み、両端が開放された円筒状の第４、５導体を含む。この時、前記第２キャパシタ及び第３キャパシタは所定の間隔を置いて形成されており、前記第１、２及び３キャパシタが第１導体を中心軸にして直接的に接続され、カテーテルと電気的に接続されている。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、従来の人体挿入型アンテナの構造を改善して、アンテナ整合をほとんど完全に行うことができる。
【００１８】
また、本発明によれば、従来の人体挿入型アンテナの構造を改善して、目標細胞組職に対する発熱效率を高めることができる效果がある。
【００１９】
また、本発明に係る人体挿入型アンテナは、腫瘍または癌細胞の治療を最適化することができる效果がある。
【００２０】
また、本発明によれば、従来の人体挿入型アンテナは構造を改善して、アンテナ作動時マイクロウエーブによる人体の損傷を減らすことができる效果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では本発明による具体的な実施形態を添付された図面を参照して説明する。
<第１実施形態>
【００２２】
図３は本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示す。 図３に示すように、本発明の人体挿入型アンテナは第１導体３１０、同軸ケーブル３２０（ｃｏａｘｉａｌ ｃａｂｌｅ)、第１キャパシタ３３０及びカテーテル３４０を含んでいる。
【００２３】
第１導体３１０は人体挿入型アンテナの中心軸になる導体である。
【００２４】
第１キャパシタ３３０は第１導体３１０の末端に形成される。 所定の誘電率を持つ第１誘電体３３１を含み、円筒状の形状を持って前記第１導体３１０の末端と接触されて閉鎖されていて、閉鎖された部分と対向する他端は開放されている第３導体３３２(キャップ形状)を含む。したがって、前記第１キャパシタ３３０は前記第１導体３１０を共有する。 ここに関するさらに詳細な内容は次図４で説明する事にする。
【００２５】
同軸ケーブル３２０は電流印加の時必要であり、第１導体３１０、 第１誘電体３２１及び第２導体３２２で構成されて、第１導体３１０の延長線上に第１キャパシタ３３０がモノポール-アンテナ入口と一定の間隔(Ｌ)を置いて形成される。
ここで、前記同軸ケーブル３２０を成している第１誘電体３２１と、第１キャパシタ３３０を成す第２誘電体３３１とはお互いに異なるように構成されることができるし、製作の便宜のために同じ誘電体で構成されることもできる。
【００２６】
所定の誘電率を持つ管形状からなるカテーテル３４０に、前記第１導体３１０、同軸ケーブル３２０及び第１キャパシタ３３０が挿入されて人体挿入型アンテナを成している。 前記カテーテル３４０内部には空気が満たされる。
【００２７】
図４は本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナの末端を概略的に示す。
【００２８】
図４に示すように、第１キャパシタ３３０は、円筒状の形状を有し、前記第１導体３１０の末端と接触されて閉鎖され、閉鎖された部分と対向する一端は開放されている第３導体３３２を含み、前記第１導体３１０と接続される。
【００２９】
また、前記第１キャパシタ３３０の末端が閉鎖された部分の形状は平ら若しくは膨らみを持った構造とすることができる。この時、前記閉鎖された部分の断面積は前記第１導体３１０の断面積より広く形成される。
以下、本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナの動作を詳細に説明する。
【００３０】
同軸ケーブル３２０に対する電流印加の時、第１導体３１０を通る電流が第１キャパシタ３３０内に位置する第１導体３１０の末端まで流れ、この電流印加の時、第２誘電体３３１によって反対電荷が誘導され、第１キャパシタ３３０の側面、すわなち、第３導体３３２側面に蓄積される。すなわち、本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナでは、正極性電流（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）が挿入型アンテナを流れる間、第１導体３１０の周りに陽電荷(ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅ)が図４の示すように発生し、 第２誘電体３３１によって第１キャパシタ３３０の第３導体３３２表面には負電荷(ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅ)が同時に励起される。
【００３１】
また、前記閉鎖された部分の断面積は前記第１導体３１０の断面積より広く形成されるため、第１導体３１０による電流印加の時に、その閉鎖された末端の表面では、電流がより早い速度で第１キャパシタ３２０の第３導体３３２で拡散する。 第３導体３３２側面に励起された負電荷は第３導体３３２末端に拡散した電流を第３導体３３２側面に流れるように誘導する。従来の人体挿入型アンテナに使われるモノポール-アンテナのように、末端がすべて開放形態になっていて電流が末端にだけ流れるものとは異なり、本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナでは、第１導体の末端の電流が側面に流れるようになるため、 人体挿入型アンテナと隣接した所に位置する正常細胞の損傷を防止することができる。
【００３２】
また、第３導体３３２表面が既存のアンテナに比べてかなり広いため、より多くの電流が流れ続けることができ、高い発熱效果と発熱集中度が得られる。
【００３３】
図５は、本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと、従来の人体挿入型アンテナとの発熱效率を比較したものである。 図５のために使われたすべての人体挿入アンテナにはカテーテルが使用され、空気が挿入された場合の電力密度（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ）を示す。電力密度は温度に比例しており、人体挿入アンテナに近い所から遠くなるに従って温度が下がることを示す。 人体挿入アンテナに使われる同軸ケーブルに対する情報は表１に示す。 Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｔｕｄｉｏ、ＣＳＴ ｖｅｒｓｉｏｎ ４。２によってシミュレーションされた結果を図５において比較している。
【００３４】
図５に示したように、アンテナを体内に挿入した後マイクロウエーブを利用して発熱させる時のアンテナ周辺の温度を測定して発熱效率を求めることができる。 ここで、(ａ)は本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナであり、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は図２で前述した従来の人体挿入型アンテナである。
【００３５】
一般的に体内の癌細胞または腫瘍の形状は楕円形に近いから、人体挿入型アンテナを利用した発熱は（ａ）のように局所的に楕円形で現われる方が效率的である。すなわち、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示す従来の人体挿入型アンテナより（ａ）に示す本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナの発熱範囲がより広いため、発熱效率がより高いことが分かる。それにもかかわらず、本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナは、図５に示したアンテナの中で最短である。
【００３６】
【表１】
図６は本発明の第１実施形態による整合特性を示したものである。この実験に使われた人体挿入アンテナに対する情報は表２に示す。実験には、ベクトル解析が使用され、電力は、寸法が１０ｃｍ x １０ｃｍ ｘ １０ｃｍ である架空の筋肉に埋められた、アンテナの第１導体に供給される。実線は測定値であり、点線は理論値を示す。 ２．４５ＧＨｚで測定された整合特性は、−２８．３７７ｄＢであり、記録された中で最も良い値を示している。
【００３７】
【表２】
<第２実施形態>
【００３８】
図７は本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示したものである。 図７に示すように、 本発明の人体挿入型アンテナは第１導体６１０、同軸ケーブル６２０、第１キャパシタ６３０、第２キャパシタ６４０及びカテーテル６５０を含んでいる。
【００３９】
第１導体６１０は人体挿入型アンテナの中心軸になる導体である。
同軸ケーブル６２０は前記第１導体６１０、第１導体６１０を円筒状に取り囲んでいる第１誘電体６２１及び第２導体６２２で構成され、電流印加の時に電流の通路の役目をする。 第１導体６１０が延長された形態がモノポール-アンテナ（ｍｏｎｏｐｏｌｅ−ａｎｔｅｎｎａ）を構成する。
【００４０】
第１キャパシタ６３０は前記第１導体６１０の末端に形成される。 所定の誘電率を持つ第２誘電体６３１を含み、円筒状の形状を持って前記第１導体６１０の末端と接触されて閉鎖されており、閉鎖された部分と対向する一端は開放されている第３導体６３２を含む。 したがって、前記第１キャパシタは前記第１導体と直接的に接続される。
【００４１】
第２キャパシタ６４０は前記第１キャパシタ６３０とモノポール-アンテナ入口との中間に位置して、所定の誘電率を持つ第３誘電体６４１と、第３誘電体６４１を取り囲んで第１導体６１０の長手方向に開放された円筒状の形状を持つ第４導体６４２とで構成されている。
【００４２】
本発明の第２実施形態による前記第１キャパシタ６３０と前記第２キャパシタ６４０の間の間隔と、第２キャパシタ６４０とモノポール-アンテナ入口の間の間隔とはお互いに等しいＬ／３に設定し、第２キャパシタ６４０の長さもＬ／３に設定することが望ましい。
【００４３】
また、前記第１誘電体６２１、第２誘電体６３１及び第３誘電体６４１はお互いに異なるように構成されることができるし、製作の便宜のために同じ誘電体で構成されることもできる。
【００４４】
ここで、前記第２キャパシタ６４０は人体挿入型アンテナ動作の時マイクロウエーブによる発熱曲線が腫瘍や癌細胞組職の形態により近いようにＳＡＲ(Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｅ)分布を最適化させるためのものである。前記第２キャパシタ６４０に対するより具体的な内容は図９で説明する事にする。
【００４５】
前記第１導体６１０、同軸ケーブル６２０、第１キャパシタ６３０及び第２キャパシタ６４０が所定の誘電率を持つカテーテル６５０に挿入されて、前記カテーテル６５０内部は空気で満たされる
【００４６】
本発明による第２実施形態も第１実施形態と同じく、第１キャパシタ６３０は末端が閉鎖された円筒の構造を持つことで、前記第１導体６１０と接続される。
【００４７】
また、前記第１キャパシタ６３０の末端が閉鎖された部分の形状は平ら若しくは膨らみを持った構造を持つことができる。この時、前記閉鎖された部分の断面積は前記第１導体６１０の断面積より広く形成されるようにすることで、アンテナへの電流印加時に、閉鎖された末端の表面で電流がより早く拡散するようにする。
【００４８】
このような構造を持つ本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナは、第１導体６１０に電流が流れる時に、第３及び第４導体(６３２、 ６４２)表面に反対電荷を誘導する第２及び第３誘電体(６３１、６４１)を含み、前記誘導された反対電荷は第３導体６３２の側面と、第４導体６４２の側面とに蓄積される。
<第３実施形態>
【００４９】
図８は本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示したものである。図８に示すように、本発明の人体挿入型アンテナは第１導体７１０、同軸ケーブル７２０、第１キャパシタ７３０、第２キャパシタ７４０、第４キャパシタ７５０及びカテーテル７６０を含んでいる。
【００５０】
第１導体７１０は人体挿入型アンテナの中心軸になる導体である。
第１キャパシタ７３０は前記第１導体７１０の末端に形成される。所定の誘電率を持つ第２誘電体７３１を含み、円筒状の形状で末端は閉鎖され、一端は開放されている第３導体７３２を含む。
【００５１】
同軸ケーブル７２０は、前記第１キャパシタ７１０の一端に形成されて、所定の誘電率を持つ第１誘電体７２１と、一方が開放された円筒状の第２導体７２２とで構成されており、第２導体７２２の終端がモノポール-アンテナ入口になる。
【００５２】
第２キャパシタ７４０は前記第１キャパシタ７２０とモノポール-アンテナ入口間に形成されて、所定の誘電率を持つ第３誘電体７４１と、両側が開放された円筒状の第４導体７４２とで構成されている。
【００５３】
第３キャパシタ７５０は前記第２キャパシタ７４０とモノポール-アンテナ入口の間に形成されて、所定の誘電率を持つ第４誘電体７５１と、両側が開放された円筒状の第５導体７５２とで構成されている。
【００５４】
この時、前記第１キャパシタ７３０と前記第２キャパシタ７４０の間の間隔、前記第２キャパシタ７４０の長さ、前記第２キャパシタ７４０と第３キャパシタ７５０の間の間隔、前記第３キャパシタ７５０の長さ、および、前記第３キャパシタ７５０と前記モノポール-アンテナ入口の間の間隔は、お互いに等しいように形成する。すなわち、前記それぞれの間隔、第２キャパシタ７４０、第３キャパシタ７５０の長さは、すべて、前記第１キャパシタ７３０と前記モノポール-アンテナ入口７２０の間の間隔の１/５である。
【００５５】
また、前記第１誘電体７２１、第２誘電体７３１、第３誘電体７４１及び第４誘電体７５１はお互いに異なるように構成されることができるし、製作の便宜のために同じ誘電体で構成されることもできる。
【００５６】
カテーテル７６０に第１導体、同軸ケーブル７２０、第１キャパシタ７３０、第２キャパシタ７４０及び第３キャパシタ７５０からなるモノポール-アンテナが挿入されて使われて、カテーテル７６０と前記モノポール-アンテナの間は空気で満たされる。
【００５７】
本発明の第３実施形態でも第１キャパシタ７３０の末端が閉鎖された円筒の構造を持つことで、前記第１導体７１０と接続される。
【００５８】
また、前記第１キャパシタ７３０の末端が閉鎖された部分の形状は平ら若しくは膨らみを持った構造を持つことができる。この時、前記閉鎖された部分の断面積は前記第１導体７１０の断面積より広く形成するようにすることで、挿入型アンテナに電流印加の時に、閉鎖された末端の表面で電流がより早く拡散するようにする。
【００５９】
このような構造を持つ本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナは電流印加の時第２誘電体７３１、第３誘電体７４１及び第４誘電体７５１によって第３導体７２２、第４導体７４２及び第５導体７５２の表面に反対電荷を誘導して、誘導された反対電荷は人体挿入型アンテナがマイクロウエーブを利用した腫瘍や癌細胞組職を治療するために望ましいＳＡＲを誘導するのに寄与する。
【００６０】
一方、本発明のアンテナを設計するのにあたって、治療の效果を高めるためのＳＡＲ分布が重要な要素である。従って、前述した第２実施形態で第２キャパシタ６４０を備え、第３実施形態で第２キャパシタ７４０及び第３キャパシタ７５０を備えることで、前記ＳＡＲ分布が最適化されるようにする。
【００６１】
このような構造の本発明のそれぞれの実施形態による人体挿入型アンテナを比べると次図９のようである。
図９は本発明の第１実施形態ないし第３実施形態による人体挿入型アンテナの発熱效率を比べるための図である。人体挿入アンテナに使われた同軸ケーブルに対する情報と実験条件は表２に示した通りであり、ＩＲＣＯＮ (Ｉｎｓｐｅｃｔ ＩＲ ５００ ＰＳ) デジタルカメラに取った写真を比較したものである。
【００６２】
図９に示すように、前記アンテナを体内に挿入した後マイクロウエーブを利用して発熱させる時、アンテナ周辺の温度を測定して発熱效率を求めることができる。また、前述したように、体内の癌細胞組職または腫瘍の形状は、ラグビーボールのような楕円形に近いため、人体挿入型アンテナを利用した発熱は局所的に丸い形状で現われるのが效率的である。
【００６３】
図９ａは本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナを比較したものである。ここで、ｚ方向は挿入型アンテナの長さ方向で、ρ方向は発熱の時に挿入型アンテナの周辺に形成される発熱幅の方向を示す。 図９ａに示すのように、第２実施形態の人体挿入型アンテナの発熱形象が第１実施形態の人体挿入型アンテナよりｚ方向で短く、ρ方向に長いことが分かる。
【００６４】
図９ｂは本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを比較したものである。 図９ｂに示すように、第３実施形態の人体挿入型アンテナの発熱状態は、第１実施形態の人体挿入型アンテナよりｚ方向で短く、ρ方向に長いことが分かる。
【００６５】
図９ｃは本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを比較したものである。 図９ｃに示すように、第３実施形態の人体挿入型アンテナの発熱状態は、第２実施形態の人体挿入型アンテナよりｚ向方で短く、ρ方向に長いことが分かる。
【００６６】
このように、本発明の人体挿入型アンテナは、第２実施形態で第２キャパシタ６４０を備え、第３実施形態で第２キャパシタ７４０及び第３キャパシタ７５０を形成することで、ＳＡＲ分布を満足して発熱状態が腫瘍または癌細胞の形状のように丸く分布する。第１実施形態の人体挿入型アンテナ一つだけを使っても充分に腫瘍または癌細胞を治療することができる。
【００６７】
このように、前述した本発明の技術的構成は本発明が属する技術分野の当業者が本発明のその技術的思想や必須的特徴を変更しなくても他の具体的な形態で実施されることができるということを理解することができる。
【００６８】
以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なことで限定的なのではないこととして理解されなければならないし、本発明の範囲は前記詳細な説明よりは特許請求の範囲によって現わされ、特許請求の範囲の解釈及び範囲そしてその均等概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるように解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】（ａ）は人体挿入アンテナに使われる同軸ケーブルを示し、（ｂ）は人体挿入アンテナがどんなに動作するかを説明するために概略的に示す図。
【図２】従来の人体挿入型アンテナの種類を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示す図。
【図４】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナの末端を概略的に示す図。
【図５】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと従来の人体挿入型アンテナの発熱效率を比較した図。
【図６】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナの整合の実験値と理論値を比較した図。
【図７】本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示す図。
【図８】本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを概略的に示す図。
【図９ａ】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナを比較した図。
【図９ｂ】本発明の第１実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを比較した図。
【図９ｃ】本発明の第２実施形態による人体挿入型アンテナと本発明の第３実施形態による人体挿入型アンテナを比較した図 。
【符号の説明】
【００７０】
１１０、 ３１０、 ６１０、 ７１０： 第１導体（ｉｎｎｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）
１２０、３２０、６２０、７２０ ： ｃｏａｘｉａｌ ｃａｂｌｅ
３３０、６３０、７３０： 第１キャパシタ
１１４、３４０、６５０、７６０： カテーテル
２１０： 金属
６４０、７４０： 第２キャパシタ
１１１、３２１、３３１、６２１、６３１、６４１、７２１、７３１、７４１、７５１
： 誘電体
１１２、 ３２２、６２２、 ７２２： 第２導体（ｏｕｔｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）
３３２、６３２、６４２、７３２、７４２、７５２：導体
７５０： 第３キャパシタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、
電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、
第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、
前記同軸ケーブル及び第１キャパシタが挿入されるカテーテルと、
を備え、
前記第１導体が、同軸ケーブルと第１キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする人体挿入型アンテナ。
【請求項２】
前記第１誘電体及び第２誘電体は誘電率が等しいことを特徴とする、請求項１記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項３】
前記第１導体の延長線の長さは前記マイクロウエーブの波長の１／4長さであることを特徴とする、請求項１記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項４】
前記第１キャパシタの末端部分の形状は平らであるか、若しくは膨らみを持つことを特徴とする、請求項１記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項５】
前記末端部分の断面積は前記第１導体の断面積より広く形成されたことを特徴とする、請求項４記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項６】
マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、
電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、
第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、
所定の誘電率を持つ第３誘電体と、円筒状で両端が開放された第４導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第２キャパシタと、
前記同軸ケーブル、第１キャパシタ及び第２キャパシタが挿入されるカテーテルと、
を備え、
前記第１導体が、同軸ケーブル、第１キャパシタ及び第２キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする人体挿入型アンテナ。
【請求項７】
前記第１キャパシタと第２キャパシタの間の間隔、第２キャパシタの長さ、および、前記同軸ケーブル末端と前記第２キャパシタの間の間隔は、互いに等しいことを特徴とする、請求項６記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項８】
前記第１誘電体、第２誘電体及び第３誘電体は誘電率が等しいことを特徴とする、請求項６記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項９】
前記第１導体の延長線の長さは、前記マイクロウエーブの波長の１／４長さであることを特徴とする、請求項６記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１０】
前記第１キャパシタの末端部分の形状は平らであるか、若しくは膨らみを持つことを特徴とする、請求項６記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１１】
前記末端部分の断面積は前記第１導体の断面積より広く形成されたことを特徴とする、請求項１０記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１２】
マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、
電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、
第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、
所定の誘電率を持つ第３誘電体と、円筒状で両端が開放された第４導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第２キャパシタと、
所定の誘電率を持つ第４誘電体と、円筒状で両端が開放された第５導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第３キャパシタと、
前記同軸ケーブル、同軸ケーブル、第１キャパシタ、第２キャパシタ及び第３キャパシタが挿入されるカテーテルと、
を備え、
前記第１導体が、第１キャパシタ、第２キャパシタ及び第３キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする人体挿入型アンテナ。
【請求項１３】
前記第１キャパシタと前記第２キャパシタ間の間隔、前記第２キャパシタの長さ、前記第２キャパシタと第３キャパシタの間の間隔、前記第３キャパシタの長さ、および、前記同軸ケーブルの末端と第３キャパシタの間の間隔は、互いに等しいことを特徴とする、請求項１２記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１４】
前記第１誘電体、第２誘電体、第３誘電体及び第４誘電体は誘電率が等しいことを特徴とする、請求項１２記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１５】
前記カテーテルは所定の誘電率を持つことを特徴とする、請求項１２記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１６】
前記第１キャパシタの末端部分の形状は平らであるか、若しくは膨らみを持つことを特徴とする、請求項１２記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１７】
前記末端部分の断面積は前記第１導体の断面積より広く形成されたことを特徴とする、請求項１６記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１８】
前記第１導体延長線の長さは、前記マイクロウエーブの波長の１／４長さであることを特徴とする、請求項１２記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１】
マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、
電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、
第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、
前記同軸ケーブル及び第１キャパシタが挿入されるカテーテルと、
を備え、
前記第１導体が、同軸ケーブルと第１キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする人体挿入型アンテナ。
【請求項２】
前記第１誘電体及び第２誘電体は誘電率が等しいことを特徴とする、請求項１記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項３】
前記第１導体の延長線の長さは前記マイクロウエーブの波長の１／4長さであることを特徴とする、請求項１記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項４】
前記第１キャパシタの末端部分の形状は平らであるか、若しくは膨らみを持つことを特徴とする、請求項１記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項５】
前記末端部分の断面積は前記第１導体の断面積より広く形成されたことを特徴とする、請求項４記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項６】
マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、
電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、
第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、
所定の誘電率を持つ第３誘電体と、円筒状で両端が開放された第４導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第２キャパシタと、
前記同軸ケーブル、第１キャパシタ及び第２キャパシタが挿入されるカテーテルと、
を備え、
前記第１導体が、同軸ケーブル、第１キャパシタ及び第２キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする人体挿入型アンテナ。
【請求項７】
前記第１キャパシタと第２キャパシタの間の間隔、第２キャパシタの長さ、および、前記同軸ケーブル末端と前記第２キャパシタの間の間隔は、互いに等しいことを特徴とする、請求項６記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項８】
前記第１誘電体、第２誘電体及び第３誘電体は誘電率が等しいことを特徴とする、請求項６記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項９】
前記第１導体の延長線の長さは、前記マイクロウエーブの波長の１／４長さであることを特徴とする、請求項６記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１０】
前記第１キャパシタの末端部分の形状は平らであるか、若しくは膨らみを持つことを特徴とする、請求項６記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１１】
前記末端部分の断面積は前記第１導体の断面積より広く形成されたことを特徴とする、請求項１０記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１２】
マイクロウエーブを利用して人体内の腫瘍または癌細胞組職を発熱させて治療する人体挿入型アンテナにおいて、
電流印加のための第１導体と、前記第１導体を取り囲んでいる第１誘電体と、当該第１誘電体を取り囲み、電流印加の時に接地される円筒状の第２導体とを有する同軸ケーブルと、
第１導体の延長線上の末端に位置する第２誘電体と、一端が閉じられて第１導体と接続され、他端が開放されている、円筒状の第３導体とを含む第１キャパシタと、
所定の誘電率を持つ第３誘電体と、円筒状で両端が開放された第４導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第２キャパシタと、
所定の誘電率を持つ第４誘電体と、円筒状で両端が開放された第５導体とを含み、前記同軸ケーブルと前記第１キャパシタの間に形成された第３キャパシタと、
前記同軸ケーブル、同軸ケーブル、第１キャパシタ、第２キャパシタ及び第３キャパシタが挿入されるカテーテルと、
を備え、
前記第１導体が、第１キャパシタ、第２キャパシタ及び第３キャパシタの中心軸となっていることを特徴とする人体挿入型アンテナ。
【請求項１３】
前記第１キャパシタと前記第２キャパシタ間の間隔、前記第２キャパシタの長さ、前記第２キャパシタと第３キャパシタの間の間隔、前記第３キャパシタの長さ、および、前記同軸ケーブルの末端と第３キャパシタの間の間隔は、互いに等しいことを特徴とする、請求項１２記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１４】
前記第１誘電体、第２誘電体、第３誘電体及び第４誘電体は誘電率が等しいことを特徴とする、請求項１２記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１５】
前記カテーテルは所定の誘電率を持つことを特徴とする、請求項１２記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１６】
前記第１キャパシタの末端部分の形状は平らであるか、若しくは膨らみを持つことを特徴とする、請求項１２記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１７】
前記末端部分の断面積は前記第１導体の断面積より広く形成されたことを特徴とする、請求項１６記載の人体挿入型アンテナ。
【請求項１８】
前記第１導体延長線の長さは、前記マイクロウエーブの波長の１／４長さであることを特徴とする、請求項１２記載の人体挿入型アンテナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図９ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図９ｃ】
【公開番号】特開２００７−１６７１０４（Ｐ２００７−１６７１０４Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６４７１０（Ｐ２００５−３６４７１０）
【出願日】平成１７年１２月１９日（２００５．１２．１９）
【出願人】（５９８０５７４７５）學校法人浦項工科大學校 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１９日（２００５．１２．１９）
【出願人】（５９８０５７４７５）學校法人浦項工科大學校 (5)
【Ｆターム（参考）】
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