ミリ波照射による生体試料の変性の研究 寺中正人 　土井昭孚　　立川敏明 香川大学医学部医学科　 Denaturation by millmeter wave irradiation to a living body   M. Teranaka, A. Doi, T.Tatsukawa, School of Medicine, Kagawa University,

生体に対するミリ波、サブミリ波のカテーテル照射の基礎研究 方法   目的 　生体に対するミリ波、サブミリ波のカテーテル照射の基礎研究 方法 [1] 照射光源としてインパットオシレータ（94 GHz, 300mW）を用いた [2] 測定光源としてガンオシレータ (90 GHz, 15mW ) を用いた [3] 導波管の直径は５ｍｍ以下 [4] ＡＲ（anti-reflecting：減反射）層による照射効率の調整 [5] ウシ肝臓他の生体とマウス、ラットを試料として照射を行った 結果 [1] （テフロン及び液体）ＡＲ層アンテナの開発 [2] 生物試料からの反射電圧測定による屈折率の概算

ミリ波、サブミリ波の生体に対する特徴 ◎水に極めてよく吸収される ◎生物組織に照射した場合、浸透深さが浅く、その表層のみを限定して加熱することが可能 ◎カットオフ波長が短かいため、ｍｍサイズの小口径の導波管を通すことができ、導波管をカテーテルとして用いたミリ波の伝送が可能 ◎150GHz程度までは、市販のミリ波接続部品を用いることが出来、位相の調整などが簡単 ◎電磁波であるため、導波管出口の形状がアンテナとして機能し、このアンテナの形状と照射時間を変化させることで照射範囲の調整が可能

Gyrotron FU IV

for biological samples Irradiation system of millimeter wave for biological samples

for biological samples Measurement system of millimeter wave reflection for biological samples

Waveguide vent antenna with anti-reflecting layer of Teflon sheet

at anti-reflecting film Thin film thickness : t Reflectance : R , Incident angle : q Refractive index of the coating layer material : n1 Refractive index of the transmitting material : n2  (1) Reflection and refraction of millimeter wave at anti-reflecting film

versus Teflon thickness 90 GHz  Reflection voltage from samples versus Teflon thickness

Thermal denaturation by the irradiation using Teflon sheet antennas with various thickness

Reflection voltage from AR layer antenna (plant oil) 90 GHz Reflection voltage from AR layer antenna (plant oil)

Table Calculated dielectric constant of various samples at 90 GHz from the observed reflection voltage R and refraction index n. Material R (mV)　　 Rexp | e | e’ e’’ n k t (10-12) Ethanol 4.16 17.7 4.11 2.96 2.85 1.88 0.758 Glycerol 4.47 19.0 4.56 3.40 3.03 1.96 0.760 Liver 9.23 39.3 ~11 ~4.0 ~9.8 Heart 9.53 40.5 ~12 ~6.1 ~11 Water 11.68 49.7 19.2 7.56 17.7 3.66 2.41 9.37 Metal Au 20.83 88.6 e∞ ＝ 4.23 and t = 9.31 for water 　　after S.I.Alekseev and M.C.Ziskin ; Bioelectromagnetics 21 (2000) 264 　　　(after R.W.Ditchburn ; “Light”, Dover Public., New York, 1953, p444 )　　　　

Change of reflection voltage from rat skin before and after irradiation Thermal denaturation of a rat skin by 5 minutes irradiation

まとめ   [1] 新たに開発したAR層アンテナとインパットオシレータを用いて94GHzミリ波による生物試料への照射と熱変性の特徴 について調べた [2] AR層アンテナとガンオシレータを用いて、90GHzミリ波の反射電圧を測定し、その結果から照射効率の調整が可能であるとわかった [3] 生物試料として、ウシ肝臓を中心に、ウシ心臓、ラード、ラット、マウスを用いた [4]アンテナの素材としてテフロン、および植物油を用いた. [5] 光学理論により、生体試料の誘電率を推定した 今後の方針 [1] アンテナ部の改良による、照射のさらなる高効率化 [2] ミリ波・サブミリ波の医学応用