(57)【要約】【課題】  生体内にインプラントを留置して交流磁界を印加することで腫瘍を加熱・壊死させる治療装置の使用において、成型された磁性体固形物を投与する方法は局所的な加熱に有効である。従来は接合剤を使用したため、正味の磁性体量が小さくなり、発熱効率が低かった。また、投与後、水分の吸収により、針状フェライトは液状化する。その結果、磁性体が周囲に拡散し、濃度の低下を招く。このため、１回の磁性体投与に対し、治療を繰り返すことが可能な期間は限定的であった。【解決手段】  成型後に焼結することで、接合剤は分解蒸発し、正味の磁性体量を増加した。焼結体では粉末材料からバルクへと変化することによる渦電流損による発熱も生るほか、より多くの磁力線が磁性体内を通過することによる実効的な磁場強度も起こり、発熱特性が改善される。また、焼結による固形化では水分を吸収することによる液状化はなく、長期にわたっての繰り返し治療を可能にする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体の焼結体からなる生体加温用部材。
【請求項２】
請求項１に記載の生体加温用部材であって、磁性体が一般式：ＭＯ・Ｆｅ２Ｏ３（ただし、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群から選択された少なくとも一種の元素である）で表されることを特徴とする、生体加温用部材。
【請求項３】
前記一般式中のＭがＭｇまたはＣａであることを特徴とする請求項２に記載の生体加温用部材。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の生体加温用部材であって、針状または小型ペレット状に成型された生体加温用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、交流磁場中で発熱する材料に関し、特に、癌治療などの加温療法で用いることができ、交流磁場中での発熱特性に優れた材料に関する。
【背景技術】
【０００２】  生体内にインプラントを投与し、交流磁界を印加することで、腫瘍を加熱・壊死させる治療法が試みられている。この場合、インプラントとして磁性体を利用することが多く、一般的にはマグネタイトを利用する。発熱特性に優れ、化学的に安定な物質としてマグネシウムフェライトも知られている（特許文献１）。【０００３】  生体内に磁性体を投与する際、針状に成型すると、投与が容易である。例えば、神経免疫研究Ｖｏｌ．１２  別冊（１９９９）２１１−２１５ではマグネタイトとカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を混練後に針状に成型し、ラットに投与して高周波磁場を印加している。このときの高周波は８８．９ｋＨｚ、３０ｋＡ／ｍであった。【０００４】    一方、より容易に成型加工できる手段としてカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）を使う方法が、特許文献２に示されている。ここではＣＭＣ−Ｎａ水溶液と磁性体を混ぜ、懸濁状態とした上で成型・乾燥する方法を示している。【０００５】  これらはいずれの場合にも、磁性体粉末と接着剤の混合物であり、磁性体の正味の量ははＣＭＣやポリマーといった接合剤の成分のため小さくなり、純粋な磁性体に比べ、発熱効率が低くなる。【０００６】  また、これらの方法では、投与後、水分の吸収により、針状フェライトは液状化する。その結果、磁性体が周囲に拡散し、濃度の低下を招く。このため、１回の磁性体投与に対し、治療を繰り返すことが可能な時間は限定的である。例えば、非特許文献１では３日間である。【０００７】
【非特許文献１】神経免疫研究Ｖｏｌ．１２  別冊（１９９９）２１１−２１５
【０００８】
【特許文献１】特許公開２００４−０８９７０４
【特許文献２】特許公開２００４−２８５０３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  上述のように、生体内に成型したインプラントを投与後、交流磁界を印加することで腫瘍を加熱・壊死させる治療法は、局所的な加熱が容易であることから、有効な治療法である。しかし、接合剤の存在のため、実効的な磁性体量が小さくなり、発熱効率を低下させている。【００１０】  また、水分を含むことで、液状化し、磁性体の拡散により、濃度の低下をもたらし、１回の磁性体投与に対し、治療を繰り返すことが可能な時間を限定的としている。【００１１】  本発明はこのような従来の成型インプラントが有していた問題を解決しようとするものであり、磁性体濃度を上げることによる発熱効率の改善と、生体内における１ヶ月以上の長期にわたっての形状および濃度の保持を目的としている。
【課題を解決しようとする手段】
【００１２】  本発明の材料は焼結されていることを特徴とする。
【００１３】  本発明にかかる磁性体は一般式：ＭＯ・Ｆｅ２Ｏ３（ただし、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群からなる少なくとも一種の元素である）で表されることが望ましい。
【００１４】  磁性体粉末とポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液のような接合剤を混練し、型に入れて加圧・成型する。その後、炉に入れ８００℃以上、好ましくは１０００℃以上で焼成することによって、焼結体からなる本発明の生体加温用部材を得る。
【作用】
【００１５】  成型のために用いられた接合剤は５００℃以上の高温では分解・蒸発するため、高純度の成型磁性体となり、高い濃度のため正味の磁性体量が増え、発熱効率を向上させる。
【００１６】  磁性体粉末、特に、フェライト粉末の高周波磁場下での発熱機構として、主なものはヒステリシス損である。ＣＭＣやＣＭＣ−Ｎａなどの接合剤により、固形化された場合には個々の粉末が十分接しておらず、個々の粉末による高周波磁場中の発熱の合計として捕らえることが出来る。すなわち、誘導電流を流す体積を有しないことから、渦電流損による発熱は期待できない。一方、焼結体では加圧・焼成されることで、粉末材料からバルクへと変化するため、誘導電流を流す体積を有するようになる。したがって、濃度の上昇以上の発熱をする。
【００１７】  磁性体の濃度上昇により、平均的な透磁率が上昇する。磁力線は透磁率の高い物質に引き寄せられる傾向があるため、より多くの磁力線が磁性体内を通過することとなり、実効的な磁場強度が大きくなる。
【００１８】  以上のような作用によって、発熱量が大きくなり、印加する高周波の電力を低減することが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】    フェライトの焼結体を用いることにより、より大きな発熱を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  磁性体としてはマグネタイトを用いることが多い（非特許文献１）。しかしながら、マグネタイトを焼結して高い発熱効率を得ることは出来ない。高い温度における焼成によってマグネタイト中の２価の鉄が３価に酸化されて磁性を失うことが一因である。また、マグネタイトの場合、粒径が５０ｎｍ程度の粒子において発熱に優れ、粒径の増加とともに急激に発熱効率を低下させる。焼成では粒成長を伴うため、個々の粒子が大きくなり、発熱効率を低下させる。【００２１】  そこで、酸化を受けにくいことから、ＭＯ・Ｆｅ２Ｏ３（Ｍは金属）で表されるフェライトのうち、Ｍは２価の金属であることが望ましい。【００２２】  発熱特性に優れている観点から、ＭはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群からなる少なくとも一種の元素であることが望ましい。特に、生体内に投与することから、ＭはＭｇ、Ｃａからなる少なくとも一種の元素であることが望ましい。この場合、Ｍｇ１−ｘＣａｘＯ・Ｆｅ２Ｏ３（０＜ｘ＜１）という式で表される物質でも良く、ＭｇＯ・Ｆｅ２Ｏ３とＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３との混合物の焼結体であってもかまわない。【００２３】  本発明の発熱剤を得るためには、まず、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液のような接合剤と磁性体を混練する。混練物を型へ圧を加えて成型する。成型後、炉に入れ、炉に入れ８００℃以上、好ましくは１０００℃以上で焼成し、焼結体からなる加温用磁性体を得る。型を外して炉に入れることも可能であるが、この場合は加熱による変形・ひずみを招きやすい。このため、型として、耐熱性に優れたセラミックや石英を使い、型とともに焼成することが望ましい。特に、石英製の型は表面が滑らかであるため、焼成後の取出しが容易である。【００２４】  加圧・焼成により固形化されているため、本発明品は水中に保存しても液状化や磁性体の分散などを起こさない。そのため、長期にわたる繰り返し治療に適している。【００２５】  本発明の加温剤は注射針のような管状のガイド針を使い、患部へ押し込む。その際、体深部を対象とする場合は超音波エコーやＣＴなどで生体内をモニターすることが望ましい。【００２６】  投与にあたって、加温剤の形状は針状もしくは小型ペレット状が望ましい。体内への投与の簡便性と発熱特性を考慮するとそれらの直径は０．１ｍｍから２ｍｍが望ましく、０．５ｍｍから１ｍｍが特に望ましい。針状は３ｍｍ以上の長さを有し、ペレット状の長さは３ｍｍ以下である。【００２７】  印加される交流磁界の周波数は通常１００ｋＨｚから２０００ｋＨｚであり、好ましくは３００ｋＨｚから７５０ｋＨｚである。【００２８】  加温剤の表面を樹脂や金属により被覆することにより、本発明の生体加温用部材の表面を滑らかにし、注射針による投与を容易にすることも可能である。
【実施例１】
【００２８】  固相反応法により作成されたＭｇＯ・Ｆｅ２Ｏ３粉末（株式会社高純度化学研究所製、コードＭＧＦ０４ＰＢ、純度９９．９％）を用いた（ここで、固相反応法とは複数の異なる化合物を混合した後、炉で加熱して反応させる方法である）。粉末の粒径は２μｍから１０μｍであり、これをボールミルにより１μｍにまで粉砕する。これに接合剤として３％ＰＶＡ溶液を混ぜ、混練物を作製した。混合の割合はＭｇＯ・Ｆｅ２Ｏ３を０．９ｇに対し、ＰＶＡ溶液をスポイト６滴程度である。図１に示す形状である金型３に、外形２ｍｍ、内径１ｍｍの石英管２を挿入し、混練物１を入れた後、万力で加圧して圧縮成型する。その後、石英管とともに混練物を焼成する。焼成温度は、最高１１００℃であった（室温から１１００℃に達するまでの時間は１８時間であり、１１００℃に達した後、室温まで９時間を要して冷却した）。焼成後、室温に戻した後、石英管の穴を細い針金で押してやると容易に本発明の焼結された磁性体を得る。
この場合は直径１ｍｍの針状の形状をしている。【００２９】  比較対象物を次のように作製した。同じＭｇＯ・Ｆｅ２Ｏ３粉末を使って、接合剤を有する針状磁性体を作製し、発熱特性を比較した。ＭｇＯ・Ｆｅ２Ｏ３粉末に微量の水で溶かしたＰＶＡ粉末を混ぜ、よく混練する。混合の割合は、フェライト粉末０．９ｇに対してＰＶＡ粉末を０．１ｇとした。混練物を金型によりテフロンチューブに圧縮成型した。テフロンチューブの内径は１．０ｍｍとした。自然乾燥させチューブから取り出した後、乾燥機（１００℃）で乾燥することにより、直径接合剤を有する針状磁性体を得た。これを比較対象物とする。【００３０】  比較実験を次のように行った。まず、粘土に３本の針状磁性体を、一辺が６ｍｍの正三角形の頂点の位置に互いに平行となるよう刺し入れる。用いた磁性体についてはいずれも直径１ｍｍであった。焼結体については３本の長さが８．０ｍｍ、７．４ｍｍ、８．０ｍｍで、３本の合計重量が０．０４７７ｇであった。一方、比較対象物では３本の長さが１１．０ｍｍ、１２．０ｍｍ、１１．０ｍｍで、３本の合計重量が０．０５２９ｇであり、磁性体の正味量は０．４７６ｇである。三角形の中心に光ファイバー温度計のセンサ（直径１ｍｍ）を設置し、外部から針状磁性体に平行になるように３ｋＡ／ｍの高周波磁場を印加した。周波数は３７０ｋＨｚであった。その結果、焼結体では２２℃の温度上昇を得たのに対し、比較対象物では１１℃にとどまった。また、非磁性体金属（銅）製の直径１ｍｍ、長さ８ｍｍの針を３本使用した場合では４℃の温度上昇に留まった。
【実施例２】
【００３１】  上記の００２８段落に記載したのと同様の方法で、直径１．８ｍｍ、長さ１０ｍｍの焼結体の針状磁性体を作製した。豚の肝臓片に刺し入れて、４ｋＡ／ｍの磁場を４分間印加したところ、直径５ｍｍ程度の円筒状に加熱による変色が見られた。このとき、磁性体の温度は室温から４０℃程度の上昇を見せた。非特許文献１では３０ｋＡ／ｍの磁場を印加していることと比較して極めて小さい磁場による温熱療法が可能であることを示している。【００３２】  この焼結体である針状磁性体を１ヶ月間水中に保存し、発熱特性を調べたが、大きな変化は見られず、１ヶ月以上の長期にわたる繰り返し治療に有効であることを示している。【００３３】  これらのことから、焼結磁性体による加温剤の効果が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３４】    交流磁界利用した癌などの温熱療法の際に、強い交流磁界の印加を避けるべき生体部位を保護することが可能となる。このため癌治療などの医療機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の成型器具の一例の構成図である。
【符号の説明】
【００３６】  １．磁性体とＰＶＣ水溶液の混練物
２．石英管
３．加圧用型
【図１】
2006231006.tif 000002