(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性発熱素子に用いる細長い棒状のフェライト焼結体であって，主成分の組成比がａ（Ｎｉ（１−ｘ）・Ｃｕｘ）Ｏ・ｂＺｎＯ・ｃＦｅ２Ｏ３（但し，ａ＋ｂ＋ｃ＝１００，０≦ｘ≦１．０，２７≦ｂ≦３５，５０．０≦ｃ≦５３．０）で表され，キューリー温度が４０℃〜１００℃の温度範囲内にあることを特徴とする磁性発熱素子用磁性材料。
【請求項２】
請求項１記載の磁性発熱素子用磁性材料を用いた磁性発熱素子であって，前記磁性材料に交流磁界を印加し，昇温するとともに，前記キュリー温度を上限とする温度制御機能を備えていることを特徴とする磁性発熱素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，交流磁界印加による磁性発熱素子及びそれに使用するフェライト磁性発熱材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に，癌あるいは脳腫瘍等の異常細胞と正常細胞との間には熱感受性の差異が存在することが知られている。したがって，体温より数℃昇温することにより，異常細胞の増殖を抑制したり，減少したりする効果が確認されている。この治療法は温熱療法といわれ，放射線治療や化学治療の補助療法としても注目されている。
【０００３】
このような温熱療法における加温方式に関しては，種々の方式が提案され，全身加温方式（直接的加温方式）と超音波や電磁波等を利用する局所加温方式（間接的加温方式）が実用化されている。しかしながら，いずれの方式においても，加温部分での温度計測や発熱量の制御，生体深部の加温等に，解決すべき課題も数多く残されている。
【０００４】
ところで，電磁波を利用した局所加温方式において，その中でも，発熱素子として磁性材料のキューリー温度Ｔｃを利用して発熱温度を制御するものが提案されている。この方式は，磁性材料に電磁波を印加すると，Ｔｃ以下では発熱し，Ｔｃ以上では非磁性となるので発熱しなくなることにより，加熱温度を制御するものである。
【０００５】
この加温方式は，村上，松木等により，ソフトヒーティング法として提案されている｛参考文献：Soft Heating-A New Method of Heating Using Temperature-Sensitive Magnetic Materials, IEE Transaction on Magnetics, Vol. MAG-18, No.6, pp 1788-1790 (1982) ，及びソフトヒーティングの生体治療への応用，電気学会誌，Vol. 104, No.2, pp 99-101(1984) } 。
【０００６】
ここで，ソフトヒーティング法とは，感温磁性材料と呼ばれる低キューリー温度を有する磁性材料を生体内に埋め込み，生体の外部から高周波交番磁界で励磁することにより発生する磁性材料の鉄損を発熱源として，透磁率等の温度変化によって温度制御を行う方式である。すなわち，励磁される磁性材料の温度が材料のＴｃに達すると発熱は停止し，外部から温度制御回路を付加することなく定温加熱を行なえる特長を有している。この方法では，生体内に埋め込んだ磁性材料を使用するため，局所的かつ深部加温が可能となるという特長を有する。
【０００７】
従来，この方法に用いられる感温磁性材料として，感温フェライト材が用いられていた。このフェライト材はＴｃが約４０〜６０℃を示すＭｎ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトであり，スピネル型結晶構造を有するものである。このスピネル型フェライトは軟磁性を示すフェライトとして良く知られている。
【０００８】
近年，この方法においても，加温速度を向上したり，更に高温とし異常細胞を焼滅できる程度の加熱も要求されてきている。この要求に対し，現状で対応する方法として，加温速度向上に関しては，磁性体への供給エネルギーを大きくすれば良く，高周波化，強磁界化の方向で可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上述の方法において，現状では１００ＫＨｚの電磁波を印加しているが，人体への影響を考えると２００ｋＨｚが上限と考えられている。また，強磁界化とすると周辺への電磁障害が憂慮される。したがって，これらの方策はできれば回避する方が良いといえる。
【００１０】
一方，更に加熱上限温度を上昇するためには，フェライト材料のＴｃを向上させる必要がある。これは材料固有の特性値であるので，それに適合した材料を開発する必要がある。現在，この加熱方式における磁性材料のＴｃとして，４０℃〜２００℃の範囲が要求されつつある。
【００１１】
そこで，本発明の技術的課題は，上記要求に対応するものであり，従来のＭｎ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト材に比べ，電磁波印加による加温速度の向上と，加熱温度の向上（Ｔｃ４０℃〜２００℃の範囲）を可能とする磁性発熱素子とそれに用いる磁性材料を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は，種々検討を重ねた結果，Ｍｎ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト材に比べ，磁芯損失が数倍〜１桁程度大きいＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材を発熱材料として使用することにより，加温速度の著しい向上と適正な加熱温度（Ｔｃ）を，印加磁界の高周波化，強度向上を必要とせずに達成できることを発見し，本発明を成すに至ったものである。
【００１３】
本発明によれば、磁性発熱素子に用いる細長い棒状のフェライト焼結体であって、主成分の組成比がａ（Ｎｉ（１−ｘ）・Ｃｕｘ）Ｏ・ｂＺｎＯ・ｃＦｅ２Ｏ３（但し，ａ＋ｂ＋ｃ＝１００，０≦ｘ≦１．０，２７≦ｂ≦３５，５０．０≦ｃ≦５３．０）で表され，キューリー温度が４０℃〜１００℃の温度範囲内にあることを特徴とする磁性発熱素子用磁性材料が得られる。
【００１４】
また，本発明によれば、前記磁性発熱素子用磁性材料を用いた磁性発熱素子であって，前記磁性材料に交流磁界を印加し，昇温するとともに，前記キュリー温度を上限とする温度制御機能を備えていることを特徴とする磁性発熱素子が得られる。
【００１６】
ここで，Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材の磁芯損失が大きい理由は，ヒステリシス損失及び残留損失が大きいことに起因するものである。したがって，このＮｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材固有の特性であるといえる。このようなフェライト磁性材料は，主成分の組成比をａ（Ｎｉ(1-x) ・Ｃｕx ）Ｏ・ｂＺｎＯ・ｃＦｅ2 Ｏ3 とし，ここでａ＋ｂ＋ｃ＝１００，０≦ｘ≦１．０，２７≦ｂ≦３５，４６．５≦ｃ≦５３．０とすることに達成できるものである。
【００１７】
尚，本発明の材料においては，３５℃における１００ＫＨｚでの透磁率は約５００以上であった。また，本発明において，加温速度に関係した特性として，体温に近い温度である３５℃以上で，昇温速度として示している。この昇温速度に関する定義は，後述する実施例１に示している。また，加熱温度の上限値として，Ｔｃを対応させている。これは，交流磁界印加による昇温は，Ｔｃに近づくと徐々に鈍化していくが，発熱効率が向上し，熱の流失が少ない場合には，ほぼＴｃまで加温できるからである。
【００１８】
尚，本発明を用いた加熱方法に類似した方法として，金属に電磁波を印加し，渦電流損による発熱加温する手法がある。しかしながら，この方法は，電磁波印加中にわたり，発熱を継続するものであり，発熱素子そのものには，温度制御機能を有してはいない。したがって，発熱構成及び素子機能が明らかに，本発明の磁性材料とは異なるものである。
【００１９】
【実施例】
以下，本発明の実施例について説明する。
【００２０】
（実施例１）
化学組成比を（４９．５−ｂ）（Ｎｉ0.7 ・Ｃｕ0.3 ）Ｏ・ｂＺｎＯ・５０．５Ｆｅ2 Ｏ3 とし，ここで，ｂ＝２６，２８，３０，３２，３４，３５，３６となるように，酸化鉄（α−Ｆｅ2 Ｏ3 ）と酸化ニッケル（ＮｉＯ）と酸化第２銅（ＣｕＯ）及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）を原料とし，ボールミルにて２０時間湿式混合し，夫々の原料混合粉末を用意した。次にこれら原料混合粉末を大気中８００℃で２時間仮焼した後ボールミルにて３時間湿式粉砕し，成形用粉末とした。
【００２１】
次に，これら成形用粉末にＰＶＡを１ｗｔ％混合した後，成形圧２ｔｏｎ／ｃｍ2 で外径約４ｍｍ，長さ約２５ｍｍとなるように，金型を使用し，圧縮成形した。次に，これら成形体を，大気中，徐熱，炉冷にて１１００℃で４時間保持し，焼結した。次に，これら焼結体を，切断，研磨し，外径２ｍｍ，長さ２０ｍｍのフェライト棒を得た。
【００２２】
次に，このフェライト棒を厚さ約２０ｍｍの断熱材で覆った後，励磁周波数１００ｋＨｚ，磁界強度７ｋＡ／ｍとなるように磁界を印加し，発熱特性を測定した。その結果を図１に示す。図中，昇温速度とあるのは，フェライト棒の発熱温度の飽和値と３５℃の平均値に達するまでの昇温速度を表わしている。
【００２３】
すなわち，下記数１式で示される。
【００２４】
【数１】
0003682658.tif 000002
【００２５】
ここで，上記数１式においてＴはフェライト棒が飽和に達する温度（℃）
ｔは，フェライト棒が３５℃から（Ｔ−３５）／２℃に達するまでの時間（分）をそれぞれ示している。
【００２６】
また，同様にして市販されているＴｃが約６０℃のＭｎ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトの昇温速度を測定したところ，約５℃／分であった。
【００２７】
昇温速度はｂが３５以下で約５℃／分より明らかに高い値を示し，ｂが２７〜３５の範囲でＴｃが４０〜２００℃の範囲となっている。したがって，ｂが２７〜３５の組成範囲が有用となることがわかる。
【００２８】
尚，Ｔｃは，リング状焼結体の１００ＫＨｚにおける透磁率の変化より求めている。
【００２９】
（実施例２）
実施例１と同様にして，化学組成比が（６８−ｃ）（Ｎｉ0.7 ・Ｃｕ0.3 ）Ｏ・３２ＺｎＯ・ｃＦｅ2 Ｏ3 とし，ここでｃ＝４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２，５３，５４となるように，ｃ＝４６〜５０の試料は１０００℃で焼結し，ｃ＝５１〜５４の試料は１１００℃で焼結し，フェライト棒を得た後，励磁昇温特性を測定した。その結果を図２に示す。
【００３０】
図２のように，昇温速度はｃが５３以下で約５℃／分より明らか高い値を示し，Ｔｃは４６．５〜５３．５の範囲で４０〜２００℃の範囲となっている。したがって，ｃは４６．５〜５３．０の範囲が有用となることがわかる。
【００３１】
（実施例３）
実施例１と同様にして，化学組成比が２０（Ｎｉ(1-x) ・Ｃｕx ）Ｏ・３０ＺｎＯ・５０Ｆｅ2 Ｏ3 として，ここでｘ＝０，０．２，０．４，０．６，０．８，１．０となるように，ｘ＝０〜０．２の試料は１１５０℃で焼結し，ｘ＝０．４〜１．０の試料は１０００℃で焼結し，フェライト棒を得た後，励磁昇温特性を測定した。その結果を図３に示す。
【００３２】
図３において，ｘが０〜１．０の範囲にわたって，昇温速度は約５℃／分よりも明らかに高い値を示し，Ｔｃは８０〜１９０℃の範囲を示している。したがって，ｘは０〜１．０の範囲が有用となることがわかる。
【００３３】
以上の実施例からわかるように，フェライト磁性体に交流磁界を印加し，昇温する磁性発熱素子において，フェライト磁性材料の主成分の組成比をａ（Ｎｉ(1-x) ・Ｃｕx ）Ｏ・ｂＺｎＯ・ｃＦｅ2 Ｏ3 とし，ここでａ＋ｂ＋ｃ＝１００，０≦ｘ≦１．０，２７≦ｂ≦３５，４６．５≦ｃ≦５３．０とすることにより，従来使用されていたフェライト材料に比べ昇温速度が著しく向上し，加温制御範囲が約４０℃〜２００℃とすることができる。
【００３４】
また，上記した本発明の実施例では，フェライト磁性棒の寸法を直径２ｍｍ，長さ２０ｍｍとしているが，この寸法に限定されるものでなく，発熱素子の所用寸法，フェライト材の所用反磁界係数によっても，任意に変化させることができるものである。また，印加する交流磁界や強度についても，任意に選択できるものである。
【００３５】
また，フェライトの構成元素をＮｉＯ，ＣｕＯ，ＺｎＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 とした材料についてのみ述べているが，これのみに限定されるものでなく，例えばＣｏやＭｎ，Ｃａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｂｉ等の添加物を含有しても，また，原料中に含まれる不純物を含有しても，主成分がＮｉＯ，ＣｕＯ，ＺｎＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 で構成するものであれば，本発明の範囲にある。
【００３６】
また，粉末の予備焼成及び成形体の焼結を大気中で行なっているが，焼結における磁性生成物がスピネル型フェライトを主体としているものであれば，製法が予備焼成なし，共沈法，水熱合成法，噴霧焙焼法等を適用しても，焼成雰囲気が大気中に比べ酸化性であっても，還元性であっても，本発明の範囲にあることは明らかである。また，圧粉体の成形法についても特に限定されるものでない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，Ｍｎ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトにおいて，電磁波印加による加温速度の向上と，加熱温度の向上と可能とする磁性発熱素子と，それに用いる磁性材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるフェライト棒の組成（４９．５−ｂ）（Ｎｉ0.7 ・Ｃｕ0.3 ）Ｏ・ｂＺｎＯ・５０．５Ｆｅ2 Ｏ3 におけるｂと昇温速度Ｔｃとの関係を示す図である。
【図２】本発明の実施例２におけるフェライト棒の組成（６８−ｃ）（Ｎｉ0.7 ・Ｃｕ0.3 ）Ｏ・３２ＺｎＯ・ｃＦｅ2 Ｏ3 におけるｃと昇温速度，Ｔｃの関係を示す図である。
【図３】本発明の実施例３におけるフェライト棒の組成２０（Ｎｉ(1-x) ・Ｃｕx ）Ｏ・３０ＺｎＯ・５０Ｆｅ2 Ｏ3 におけるｃと昇温速度Ｔｃの関係を示す図である。
【図１】
0003682658.tif 000003
【図２】
0003682658.tif 000004
【図３】
0003682658.tif 000005