(57)【要約】【課題】磁性微粒子を高精度に制御する。【解決手段】人体を構成する器官の少なくとも一部を模擬して透明材料で形成され、内部に当該器官が有する空間と同一形状の空間を有するとともに、当該器官の空間を満たす液体と粘性が同一で透明な液体が存在するケース３０と、ケースの周囲に配置され、ケース内に磁力を与える第１磁力発生部３１と、ケース内に注入された磁性微粒子を撮影する撮影部と、撮影部で撮影された磁性微粒子の画像を用いて、当該磁性微粒子をケース内で目的位置まで移動させる磁力を与えるように第１磁力発生部をフィードバック制御する第１制御信号を生成するとともに、ケースと対応する人体の器官の周囲に配置されて当該人体に磁力を与える第２磁力発生部に第１制御信号と対応する第２制御信号を出力する制御装置２とを備える。【選択図】図１
2015178470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体を構成する器官の少なくとも一部を模擬して透明材料で形成され、内部に当該器官が有する空間と同一形状の空間を有するとともに、当該器官の空間を満たす液体と粘性が同一で透明な液体が存在するケースと、
前記ケースの周囲に配置され、前記ケース内に磁力を与える第１磁力発生部と、
前記ケース内に注入された磁性微粒子を撮影する撮影部と、
前記撮影部で撮影された磁性微粒子の画像を用いて、当該磁性微粒子を前記ケース内で目的位置まで移動させる磁力を与えるように前記第１磁力発生部をフィードバック制御する第１制御信号を生成するとともに、前記ケースと対応する人体の器官の周囲に配置されて当該人体に磁力を与える第２磁力発生部に前記第１制御信号と対応する第２制御信号を出力する制御装置と、
を備えることを特徴とする磁性微粒子制御システム。
【請求項２】
人体を構成する器官の少なくとも一部を模擬して透明材料で形成され、内部に当該器官が有する空間と同一形状の空間を有するとともに、当該器官の空間を満たす液体と粘性が同一で透明な液体が存在するケースと、
前記ケースの周囲に配置され、前記ケース内に磁力を与える第１磁力発生部と、
前記ケース内に注入された磁性微粒子を撮影する撮影部と、
前記ケースと対応する人体の周囲に配置され、磁性微粒子が注入された当該人体の器官に磁力を与える第２磁力発生部と、
前記撮影部で撮影された磁性微粒子の画像を用いて、当該磁性微粒子を前記ケース内で目的位置まで移動させる磁力を与えるように前記第１磁力発生部をフィードバック制御する第１制御信号を生成するとともに、前記第２磁力発生部に前記第１制御信号と対応する第２制御信号を出力する制御装置と、
を備えることを特徴とする磁性微粒子制御システム。
【請求項３】
細胞のマニピュレーションに利用される容器を模擬して透明材料で形成され、内部に当該容器と同一形状の空間を有するとともに、当該容器を満たす液体と粘性が同一で透明な液体が存在するケースと、
前記ケースの周囲に配置され、前記ケース内に磁力を与える第１磁力発生部と、
前記ケース内に注入された磁性微粒子を撮影する撮影部と、
前記撮影部で撮影された磁性微粒子の画像を用いて、当該磁性微粒子を前記ケース内で目的位置まで移動させる磁力を与えるように前記第１磁力発生部をフィードバック制御する第１制御信号を生成するとともに、前記ケースと対応する容器の周囲に配置されて当該容器に磁力を与える第２磁力発生部に前記第１制御信号と対応する第２制御信号を出力する制御装置と、
を備えることを特徴とする磁性微粒子制御システム。
【請求項４】
細胞のマニピュレーションに利用される容器を模擬して透明材料で形成され、内部に当該容器と同一形状の空間を有するとともに、当該容器を満たす液体と粘性が同一で透明な液体が存在するケースと、
前記ケースの周囲に配置され、前記ケース内に磁力を与える第１磁力発生部と、
前記ケース内に注入された磁性微粒子を撮影する撮影部と、
前記ケースと対応する容器の周囲に配置され、磁性微粒子が注入された当該容器に磁力を与える第２磁力発生部と、
前記撮影部で撮影された磁性微粒子の画像を用いて、当該磁性微粒子を前記ケース内で目的位置まで移動させる磁力を与えるように前記第１磁力発生部をフィードバック制御する第１制御信号を生成するとともに、前記第２磁力発生部に前記第１制御信号と対応する第２制御信号を出力する制御装置と、
を備えることを特徴とする磁性微粒子制御システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記ケース内で磁性微粒子が目的位置まで移動されると、当該目的位置で前記磁性微粒子を把持するとともに、前記磁性微粒子を発熱させる制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の磁性微粒子制御システム。
【請求項６】
前記ケースは、内部の液体を当該ケースが模擬する器官内の液体と同一の流速で当該ケース内の液体の流れを形成するポンプを有する
ことを特徴とする請求項１、２又は５記載の磁性微粒子制御システム。
【請求項７】
前記ケースと、前記磁力発生部の位置関係を調整する駆動機構を備える
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の磁性微粒子制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁性微粒子の位置を制御する磁性微粒子制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野やバイオテクノロジーの分野等において、磁力や磁性微粒子を利用する技術が広く研究されている。例えば、医療分野では、磁性微粒子に薬剤を結合させて血管等の患者の体内に注入し、磁力を用いて目的位置まで誘導するドラッグデリバリーシステム（ＤＤＳ）の研究が進められている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、バイオテクノロジーの分野では、磁性微粒子に細胞等を保持させ、シャーレの下に配置した磁石を利用してシャーレ中で目的の場所に磁性微粒子に保持される細胞を配置する技術の研究が進められている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
非特許文献１に記載されるようなドラッグデリバリーシステムでは、磁性微粒子は体内に注入されるため、一度注入された磁性微粒子を外部から視認することはできない。したがって、体内に磁性微粒子を注入すると、その後、磁性微粒子の位置は不明であって、フィードバック制御等の正確な制御をすることはできず、シミュレーション等で予測された位置を利用して磁性微粒子に磁力を与えて目的位置まで誘導するのが現状である。したがって、実際に薬剤を結合させた磁性微粒子が目的位置に届いているか否か不明であり、高精度な位置制御を実現できていない現状がある。
【０００５】
非特許文献２に記載されるようにシャーレ中で目的の場所に磁性微粒子を配置する場合、単に、不特定の磁性微粒子をシャーレの底面におよそのエリアに配置する等の単純な操作のみが可能である。したがって、特定の磁性微粒子を所定の場所に精度よく配置する操作、複数の磁性微粒子を配置する場合の磁性微粒子同士の間隔を調整する操作や、多層に磁性微粒子を配置する等の操作を実現することは困難であり、高精度な位置制御を実現できていない現状がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】F.Mishima, S.Fujimoto, S.Takeda, Y.Izumi and S.Nishijima, “Development of control system for magnetically targeted drug delivery”, J.Magn.Magn.Mater., Vol.310,No.2, pp.2883-2885, 2007
【非特許文献２】A.Ito, Y.Takizawa, H.Honda, K.Hata, H.Kagami, M.Umeda and T.Kobayashi, “Tissue engineering using magnetite nanoparticles and magnetic force: hetorotypic layers of cocultured hepatocytes and endothelical cells”, Tissue Eng., Vol.10,No.5-6, pp.833-840, 2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の磁性微粒子を利用する技術では、高精度な位置制御ができない課題があった。
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明は、磁性微粒子の位置を高精度に制御することを目的とする
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１の発明は、人体を構成する器官の少なくとも一部を模擬して透明材料で形成され、内部に当該器官が有する空間と同一形状の空間を有するとともに、当該器官の空間を満たす液体と粘性が同一で透明な液体が存在するケースと、前記ケースの周囲に配置され、前記ケース内に磁力を与える第１磁力発生部と、前記ケース内に注入された磁性微粒子を撮影する撮影部と、前記撮影部で撮影された磁性微粒子の画像を用いて、当該磁性微粒子を前記ケース内で目的位置まで移動させる磁力を与えるように前記第１磁力発生部をフィードバック制御する第１制御信号を生成するとともに、前記ケースと対応する人体の器官の周囲に配置されて当該人体に磁力を与える第２磁力発生部に前記第１制御信号と対応する第２制御信号を出力する制御装置とを備える。
【００１０】
また、第２の発明は、人体を構成する器官の少なくとも一部を模擬して透明材料で形成され、内部に当該器官が有する空間と同一形状の空間を有するとともに、当該器官の空間を満たす液体と粘性が同一で透明な液体が存在するケースと、前記ケースの周囲に配置され、前記ケース内に磁力を与える第１磁力発生部と、前記ケース内に注入された磁性微粒子を撮影する撮影部と、前記ケースと対応する人体の周囲に配置され、磁性微粒子が注入された当該人体の器官に磁力を与える第２磁力発生部と、前記撮影部で撮影された磁性微粒子の画像を用いて、当該磁性微粒子を前記ケース内で目的位置まで移動させる磁力を与えるように前記第１磁力発生部をフィードバック制御する第１制御信号を生成するとともに、前記第２磁力発生部に前記第１制御信号と対応する第２制御信号を出力する制御装置とを備える。
【００１１】
また、第３の発明は、細胞のマニピュレーションに利用される容器を模擬して透明材料で形成され、内部に当該容器と同一形状の空間を有するとともに、当該容器を満たす液体と粘性が同一で透明な液体が存在するケースと、前記ケースの周囲に配置され、前記ケース内に磁力を与える第１磁力発生部と、前記ケース内に注入された磁性微粒子を撮影する撮影部と、前記撮影部で撮影された磁性微粒子の画像を用いて、当該磁性微粒子を前記ケース内で目的位置まで移動させる磁力を与えるように前記第１磁力発生部をフィードバック制御する第１制御信号を生成するとともに、前記ケースと対応する容器の周囲に配置されて当該容器に磁力を与える第２磁力発生部に前記第１制御信号と対応する第２制御信号を出力する制御装置とを備える。
【００１２】
また、第４の発明は、細胞のマニピュレーションに利用される容器を模擬して透明材料で形成され、内部に当該容器と同一形状の空間を有するとともに、当該容器を満たす液体と粘性が同一で透明な液体が存在するケースと、前記ケースの周囲に配置され、前記ケース内に磁力を与える第１磁力発生部と、前記ケース内に注入された磁性微粒子を撮影する撮影部と、前記ケースと対応する容器の周囲に配置され、磁性微粒子が注入された当該容器に磁力を与える第２磁力発生部と、前記撮影部で撮影された磁性微粒子の画像を用いて、当該磁性微粒子を前記ケース内で目的位置まで移動させる磁力を与えるように前記第１磁力発生部をフィードバック制御する第１制御信号を生成するとともに、前記第２磁力発生部に前記第１制御信号と対応する第２制御信号を出力する制御装置とを備える。
【００１３】
また、第５の発明は、前記制御装置は、前記ケース内で磁性微粒子が目的位置まで移動されると、当該目的位置で前記磁性微粒子を把持するとともに、前記磁性微粒子を発熱させる制御信号を出力する。
【００１４】
また、第６の発明は、前記ケースは、内部の液体を当該ケースが模擬する器官内の液体と同一の流速で当該ケース内の液体の流れを形成するポンプを有する。
【００１５】
また、第７の発明は、前記ケースと、前記磁力発生部の位置関係を調整する駆動機構を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁性微粒子の位置を高精度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、第１実施形態に係る磁性微粒子制御システムを説明する図である。
【図２】図２は、図１の磁性微粒子制御システムの第１システムを説明する図である。
【図３】図３は、図１の磁性微粒子制御システムが利用する磁石を説明する図である。
【図４】図４は、図１の磁性微粒子制御システムの第２システムを説明する図である。
【図５】図５は、図１の磁性微粒子制御システムにおける処理を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、図５の各処理を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、実験で撮影された画像の一例である。
【図８】図８は、図７の実験で得られた各磁性微粒子の移動を表すグラフである。
【図９】図９は、第２実施形態に係る磁性微粒子制御システムにおける処理を説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は、第３実施形態に係る磁性微粒子制御システムの第１システムを説明する図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る磁性微粒子制御システムの第２システムを説明する図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態に係る磁性微粒子制御システムにおける処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を用いて本発明の各実施形態に係る磁性微粒子制御システムについて説明する。磁性微粒子制御システムは、磁性微粒子の位置を制御するものである。なお、以下の説明において、同一の構成については、同一の符号を用いて、説明の繰り返しは省略する。
【００１９】
磁性微粒子制御システムで制御の対象となる磁性微粒子は、磁性体材料で形成される微粒子である。また、磁性微粒子は、血液や細胞の培養液等の液体に注入されるため、これらの液体による影響を受けない材料であることが好ましい。例えば、磁性微粒子は、マグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）等のフェライトで形成される。フェライトは、比較的生体親和性が良く、医療分野等で利用するのに適している。あるいは、磁性微粒子は、フェライト等を生体親和性の良い高分子等でコーティングした磁性ビーズであってもよい。また、磁性微粒子は、球状であることが好ましい。
【００２０】
〈第１実施形態〉
第１実施形態に係る磁性微粒子制御システムは、患者の体内である血管等に薬剤を結合させた磁性微粒子を注入し、この磁性微粒子を患部等の目的の位置に誘導するドラッグデリバリーシステムである。図１に示すように、第１実施形態に係る磁性微粒子制御システム１は、制御装置２、マスタのシステムである第１システム３及びスレーブのシステムである第２システム４を有する。
【００２１】
磁性微粒子制御システム１の制御装置２は、患者を模擬して生成されたマスタの第１システム３に対し、注入した磁性微粒子が目的位置に移動するようフィードバック制御を実行する。また、制御装置２は、スレーブの第２システムに対し、第１システム３の制御で実行した制御と同一の制御を実行し、患者に注入された磁性微粒子を体内で実際に目的位置に移動させる。
【００２２】
制御装置２は、図１に示すように、ＣＰＵ２０、記憶装置２１、操作の入力等に利用される入力装置２２、処理結果等の出力に利用される出力装置２３及び通信Ｉ／Ｆ２４を備える情報処理装置である。記憶装置２１に記憶される制御プログラムＰが実行されることで、ＣＰＵが撮影制御手段２０１、解析手段２０２、磁力制御手段２０３、位置制御手段２０４、第２システム制御手段２０５として処理を実行する。各手段２０１〜２０５において実行される処理については、後に詳述する。
【００２３】
ここで、制御装置２、第１システム３及び第２システム４は、同一の場所に設置される必要はなく、それぞれ異なる場所に設置されていてもよい。
【００２４】
《第１システム》
第１システム３は、図２（ａ）に示すように、人体を構成する器官の少なくとも一部を模擬して形成されたケース３０と、ケース３０内に磁力を与える第１磁力発生部３１と、第１磁力発生部３１に電流を供給する第１電源装置３２と、ケース３０内を撮影する撮影部３３と、ケース３０の位置を駆動する第１駆動機構３４とを有する。
【００２５】
ケース３０は、例えば、人体の血管や内臓等の器官の一部を模擬し、模擬した器官が有する空間と同一形状の空間を有して形成される。また、このケース３０は、例えば、石英ガラス等、透明材料で形成され、内部が視認可能である。ケース３０の内部には、模擬した器官の空間を満たす液体と粘性が同一で透明な液体が存在する。ケース３０が血管を模擬する場合、血液と粘性が同一で透明な液体が内部に存在する。ここでは、ケース３０は、血管を模擬したものとして説明する。また、このケース３０は、模擬した血管と同一サイズで形成されたものとして説明する。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、ケース３０の上流側は、注入ラインＬ１を介してケース３０に液体及び磁性微粒子Ｍ１を注入する注入装置３５と接続される。また、ケース３０の下流側は、回収ラインＬ２を介してケース３０から液体及び磁性微粒子Ｍ１を回収する回収装置３６と接続される。注入ラインＬ１は、ポンプＰ１を有しており、ケース３０内での液体の流速を模擬する血管での血液の流速と同一に合わせることができる。
【００２７】
第１磁力発生部３１は、図２（ａ）に示すように、ケース３０の周囲に配置され、ケース３０内に磁力を与える。具体的には、第１磁力発生部３１は、図２（ａ）中の紙面でケース３０の上側に配置される第１磁石３１ａ、下側に配置される第２磁石３１ｂ、左側に配置される第３磁石３１ｃ、右側に配置される第４磁石３１ｄ、前側に配置される第５磁石３１ｅ、後側に配置される第６磁石３１ｆを有する。具体的には、各磁石３１ａ〜３１ｆは、それぞれ独立して制御される電磁石や超伝導磁石である。第１磁力発生部３１は、これらの磁石３１ａ〜３１ｆを利用して、ケース３０内に磁場勾配を形成する。第１システム３では、この磁場勾配により、ケース３０内の磁性微粒子Ｍ１の位置を制御することができる。なお、図２（ａ）では、第５磁石３１ｅ及び第６磁石３１ｆが表されるが、これらは、ｚ軸に対して平行に配置される。
【００２８】
具体的には、第１磁石３１ａと第２磁石３１ｂとがセット（第１の磁石セット）となり、いずれか一方の磁石をＯＮにするとともに、供給される電流量に応じて発生する磁力の大きさを調整することで、磁性微粒子Ｍ１の上下方向（ｙ軸方向）の位置を制御することができる。また、第３磁石３１ｃと第４磁石３１ｄとがセット（第２の磁石セット）となり、いずれか一方の磁石をＯＮにするとともに、供給される電流量に応じて発生する磁力の大きさを調整することで、磁性微粒子Ｍ１の左右方向（ｘ軸方向）の位置を制御することができる。さらに、第５磁石３１ｅと第６磁石３１ｆがセット（第３の磁石セット）となり、いずれか一方の磁石をＯＮにするとともに、供給される電流量に応じて発生する磁力の大きさを調整することで、磁性微粒子Ｍ１の前後方向（ｚ軸方向）の位置を制御することができる。
【００２９】
図３（ａ）に一例を示すように、第１磁石３１ａ〜第４磁石３１ｄは、中空形状であって中心にそれぞれ軸部材３１１ａ〜３１１ｄが挿入され、一対の外側支持部材３１２（３１２ａ，３１２ｂ）と一対の内側支持部材３１３（３１３ａ，３１３ｂ）によって、各磁石３１ａ〜３１ｄの位置関係が保たれるように支持される。これら磁石３１ａ〜３１ｄの間にケース３０が配置される。
【００３０】
また、図３（ｂ）に一例を示すように、第５磁石３１ｅ及び第６磁石３１ｆは、中空形状であって、中心に軸部材は挿入されておらず、それぞれ別の支持部材３１４（３１４ａ，３１４ｂ）に外側から支持される。第５磁石３１ｅ及び第６磁石３１ｆは中空形状であるため、この間をケース３０が通過することが可能である。
【００３１】
第１磁力発生部３１では、これらの支持部材３１２，３１３，３１４に支持される磁石が図３（ｃ）に示すように組み合わされ、各磁石３１ａ〜３１ｆの位置が決定される。
【００３２】
第１電源装置３２は、制御装置２から入力される制御信号に応じて、第１磁力発生部３１の各磁石３１ａ〜３１ｆを制御し、ケース３０内に磁場勾配を形成する。具体的には、第１電源装置３２は、制御信号で特定される電流量の電流を各磁石３１ａ〜３１ｆに供給する。
【００３３】
撮影部３３は、例えば、ケース３０内に光を照射する光源（図示せず）と、光源により光が照射されたケース３０内を撮影するカメラ（図示せず）とを有する。なお、撮影部３３は、例えば、三次元での位置関係を特定するため、異なる方向から画像を撮影するため、異なる位置に配置される複数のカメラ（例えば、ｘｙ画像を撮影するカメラ及びｘｚ画像を撮影するカメラ）を有することが好ましい。
【００３４】
また、ケース３０の周囲には、上述したように磁石３１ａ〜３１ｆが配置されるため、これらの磁石３１ａ〜３１ｆにカメラの視野が遮られない位置に配置する必要がある。例えば、一方のカメラを、ケース３０の前面側から撮像するように配置したとき、他方のカメラは、正面に対し所定角度斜め上からケース３０を見下ろして撮像する位置に配置する。
【００３５】
この撮影部３３は、制御装置２から入力される制御信号に応じて光源を制御し、ケース３０内を照射する。また、撮影部３３は、制御装置２から入力される制御信号に応じて、カメラを制御し、撮影された画像データを制御装置２に出力する。
【００３６】
撮影対象の磁性微粒子Ｍ１は微小な物質であるため、撮影部３３は、カメラの能力に応じて、ケース３０とカメラの間に、カメラが撮影対象の物質を拡大して撮影可能なマイクロスコープ（図示せず）を有してもよい。
【００３７】
また、光源としては、レーザ光を照射するレーザや、白色光を照射するハロゲンランプを利用することができる。例えば、磁性微粒子Ｍ１のサイズやカメラの倍率に合わせて光源を選択することが好ましい。
【００３８】
第１駆動機構３４は、図２（ａ）に示すように、ケース３０を載置するステージ３４１を有する。この、第１駆動機構３４は、入力された制御信号に従って、ケース３０が載置されたステージ３４１を水平方向（ｘｚ方向）に駆動させてケース３０の位置を調整する。
【００３９】
《第２システム》
第２システム４は、図４に示すように、人体Ａの対象の器官に磁力を与える第２磁力発生部４１と、第２磁力発生部４１に電流を供給する第２電源装置４２と、人体Ａの対象の器官の位置を駆動する第２駆動機構４４とを有する。この人体Ａには、注射器等を利用して、薬剤が結合される磁性微粒子Ｍ２が注入される。磁性微粒子Ｍ２は磁性微粒子Ｍ１と同一素材及びサイズで形成され、同一の薬剤が結合されることが好ましい。なお、仮に磁性微粒子Ｍ１と磁性微粒子Ｍ２が異なる素材で形成される場合、比透磁率と導電率が同等の素材を利用する必要がある。
【００４０】
第１システム３は、人体の器官を模擬したケース３０に注入された磁性微粒子Ｍ１をフィードバック制御していた。これに対し、スレーブである第２システム４は、人体の器官に磁性微粒子Ｍ２を注入し、マスタである第１システム３が磁性微粒子Ｍ１に実行する制御と同一の制御で磁性微粒子Ｍ２を制御することで、第２システム４では、オープンループ制御によって磁性微粒子Ｍ２を人体の目的の位置まで移動させることができる。
【００４１】
第２磁力発生部４１は、図４に示すように、内部に人体Ａの対象の器官を含む部位が配置され、人体Ａの対象の器官に磁力を与える。具体的には、第２磁力発生部４１は、図４中の紙面で人体Ａの上側に配置される第１磁石４１ａ、下側に配置される第２磁石４１ｂ、左側に配置される第３磁石４１ｃ、右側に配置される第４磁石４１ｄ、前側に配置される第５磁石４１ｅ、後側に配置される第６磁石４１ｆを有する。具体的には、第２磁力発生部４１は、各磁石４１ａ〜４１ｆを利用して人体Ａの対象の器官に磁気勾配を形成する。第２システム４では、この磁気勾配により、人体Ａの対象の器官に注入された磁性微粒子Ｍ２の位置を制御することができる。
【００４２】
第２磁力発生部４１も第１磁力発生部３１と同様に、第１の磁石セットである第１磁石４１ａ及び第２磁石４１ｂにより、上下方向（ｙ軸方向）の位置を制御する。また、第２の磁石セットである第３磁石４１ｃ及び第４磁石４１ｄにより、左右方向（ｘ軸方向）の位置を制御することができる。さらに、第３の磁石セットである第５磁石４１ｅ及び第６磁石４１ｆにより、前後方向（ｙ軸方向）の位置を制御することができる。
【００４３】
第２電源装置４２は、制御装置２から入力される制御信号に応じて、第２磁力発生部４１の各磁石４１ａ〜４１ｆを制御し、人体Ａの対象の器官に磁気勾配を形成する。具体的には、第２電源装置４２は、制御信号で特定される電流量の電流を各磁石４１ａ〜４１ｆに供給する。
【００４４】
ここで、第１システム３においてケース３０と磁石３１ａ〜３１ｆの間に存在するのは大気等の気体であるのに対し、人体Ａの血管と磁石４１ａ〜４１ｆの間には人体の皮膚や筋肉が存在する。したがって、第１システム３と第２システム４の環境が完全に一致するのではないが、その違いによる影響は小さい。
【００４５】
なお、第１システム３と同様に、第２システム４においても、第２電源装置４２を利用して磁気勾配を調整する方法に限定されない。人体Ａの対象の器官と各磁石４１ａ〜４１ｆとの距離を利用して対象の器官の磁気勾配を調整してもよい。この場合、第２電源装置４２の代わりに、入力される制御信号に応じて、人体Ａと各磁石４１ａ〜４１ｆとの距離を制御する駆動装置を有する。
【００４６】
《制御装置》
制御装置２は、図１に示すように、第１システム３の撮影部３３を制御する撮影制御手段２０１と、撮影された画像を解析し、対象の磁性微粒子Ｍ１を検出する解析手段２０２と、第１電源装置３２を制御する第１磁力制御信号を生成し、出力する磁力制御手段２０３と、第１駆動機構３４を制御する第１位置制御信号を生成し、出力する位置制御手段２０４と、第１磁力制御信号及び第１位置制御信号に対応する第２磁力制御信号及び第２位置制御信号を第２システム４に出力する第２システム制御手段２０５を有する。
【００４７】
撮影制御手段２０１は、入力装置２２を介して開始信号が入力されると、第１システム３の撮影部３３に制御信号を出力する。具体的には、撮影制御手段２０１は、光源によってケース３０内に光を照射させる制御信号を出力するとともに、カメラでケース３０内を撮影させる制御信号を出力する。このとき、撮影制御手段２０１は、定期的（例えば、１００フレーム/秒）に複数枚の画像を撮影するようにカメラを制御する。撮影制御手段２０１は、撮影部３３で撮影された画像データＤ１を撮影時刻と関連付けて記憶装置２１に記憶する。
【００４８】
解析手段２０２は、画像データＤ１に二値化処理を実行し、二値化データＤ２を生成する。解析手段２０２は、生成した二値化データＤ２を撮影時刻と関連付けて記憶装置２１に記憶する。
【００４９】
また、解析手段２０２は、二値化データＤ２から、対象の物質である磁性微粒子Ｍ１を特定する座標を選択する。また、解析手段２０２は、選択した磁性微粒子Ｍ１の座標及び面積と画像の撮影時刻と関連付けて位置データＤ３として記憶装置２１に記憶する。
【００５０】
具体的には、磁性微粒子Ｍ１を探索する際、解析手段２０２は、二値化データＤ２に含まれる全ての粒子の面積を求める。ここで、粒子は、二値化データＤ２において背景とは色が異なる部分である。例えば、背景を黒と定義した場合、白い部分が粒子であり、背景を白と定義した場合、黒い部分が粒子である。解析手段２０２は、二値化データに含まれる各粒子から予め定められる面積の粒子を磁性微粒子Ｍ１として検出し、検出した粒子の座標を磁性微粒子Ｍ１の位置と特定する。
【００５１】
また、磁性微粒子Ｍ１の位置を制御する際、解析手段２０２は、二値化データＤ２に含まれる全ての粒子の座標を求める。解析手段２０２は、二値化データＤ２に含まれる各粒子の座標のうち、前回設定した移動先と最も近い座標に存在する粒子を磁性微粒子Ｍ１として特定し、位置データＤ３に追加する。具体的には、解析手段２０２は、２枚の連続した画像の粒子の面積及び粒子の位置の差分を求める。近い場所に複数の粒子が存在する場合、過去の２枚以上の画像にさかのぼって粒子のおよその軌道を推定する。この場合、進行方向や速度、加速度も推定する。また、１０ｍｓの間隔で画像を認識（撮影）するため、重なって特定困難な場合は、数画像分、磁性微粒子Ｍ１を特定する処理を行う。また、早い処理間隔のため、数コマの粒子の重なりや認識不良となっても粒子の制御は影響がない。
【００５２】
磁力制御手段２０３は、磁性微粒子Ｍ１を、現在の位置（座標）から目標位置の方向に所定距離移動させるための第１磁力制御信号を生成し、第１電源装置３２に出力する。ここで、現在の磁性微粒子Ｍ１の位置は、位置データＤ３に含まれる最新の磁性微粒子Ｍ１の位置である。また、目標位置は、患部等の薬剤を届ける位置である。磁力制御手段２０３は、現在の位置から目的位置の方向に所定距離移動させた位置を磁性微粒子Ｍ１の移動先と設定し、磁性微粒子Ｍ１をこの移動先へ移動させる第１磁力制御信号を生成する。
【００５３】
磁力制御手段２０３が生成する第１磁力制御信号は、磁性微粒子Ｍ１を所定距離に移動させる磁場勾配が形成されるように各磁石３１ａ〜３１ｆに供給する電流量情報を含む。その後、第１電源装置３２を制御して磁性微粒子Ｍ１の新たな位置が特定されると、磁力制御手段２０３は、この新たな位置に応じた制御信号を生成する。このとき、磁性微粒子制御システム１では、新たな位置が第１システム３を制御するフィードバック信号となり、フィードバック制御が実行される。
【００５４】
位置制御手段２０４は、位置データＤ３で特定される磁性微粒子Ｍ１の位置及び面積に応じて第１駆動機構３４を駆動する第１位置制御信号を生成し、第１システム３に出力する。この第１位置制御信号は、第１システム３のステージ３４１を移動させる移動量の情報を含む。
【００５５】
磁性微粒子Ｍ１は、第１磁力発生部３１の制御及びケース３０内で形成される流速により、ケース３０内で移動を続けている。したがって、制御対象の磁性微粒子Ｍ１の位置が画像中のケース３０内の下流側にあるとき、時間の経過により、制御対象の磁性微粒子Ｍ１が画像に含まれなくなる。したがって、磁性微粒子Ｍ１の移動に合わせてケース３０が載置されるステージ３４１を移動することで、磁性微粒子Ｍ１を見失うことなく磁性微粒子Ｍ１の目的位置への制御を継続することができる。磁力制御手段２０３による磁力を用いた磁性微粒子Ｍ１の位置制御と、位置制御手段２０４によるステージ３４１の制御は極力同時に動かさず、対象の磁性微粒子Ｍ１の磁力による位置制御の可能なエリアから外れる可能性がある場合にステージ３４１の制御をおこない、その後、磁性微粒子Ｍ１の制御をおこなう。ステージ３４１を動かしている間も、磁性微粒子Ｍ１のトラッキング（追尾）はひきつづき行っておいて見失わないようにする。
【００５６】
第２システム制御手段２０５は、第１磁力制御信号に対応する第２磁力制御信号を生成し、第１位置制御信号に対応する第２位置制御信号を生成する。また、第２システム制御手段２０５は、生成した第２磁力制御信号及び第２位置制御信号を第２システム４に出力する。具体的には、第１システム３のケース３０のサイズと人体Ａの器官のサイズが同一である場合、第１磁力制御信号と第２磁力制御信号とが含む電流量情報は同一の値である。また、第１位置制御信号と第２位置制御信号とが含む移動量情報は同一の値である。
【００５７】
第２磁力制御信号により、第２システム４では、第１システム３でフィードバック制御された磁気勾配と同一の磁気勾配が形成される。また、第２位置制御信号により、第２システム４のステージ４４１は、第１システム３でフィードバック制御されたステージ３４１と同一の平面移動が実行される。したがって、スレーブである第２システム４の磁性微粒子Ｍ２は人体Ａの中で、マスタである第１システム３のケース３０中の磁性微粒子Ｍ１の動きに合わせて動くため、容易に目的位置まで薬剤を誘導することができる。
【００５８】
《磁性微粒子制御処理》
図５に示すフローチャートを用いて、第１実施形態に係る磁性微粒子制御システム１において実行される磁性微粒子制御処理を説明する。
【００５９】
まず、磁性微粒子を制御する際には、第１システム３及び第２システム４において磁性微粒子が注入される（ＳＴ０１）。ここで、第１システム３においては、注入装置３５を利用して、ケース３０に磁性微粒子Ｍ１が注入される。また、第２システム４においては、注射器等を利用して、人体Ａに磁性微粒子Ｍ２が注入される。
【００６０】
ドラッグデリバリーシステムでは、１つの磁性微粒子に結合されることができる薬剤の量は限られている。したがって、適量の薬剤を目的位置に誘導できるよう、複数の磁性微粒子が同時に注入されることが一般的である。したがって、ステップＳＴ０１では、それぞれ複数の磁性微粒子Ｍ１，Ｍ２が注入される。
【００６１】
磁性微粒子Ｍ１，Ｍ２が注入されると、制御装置２の制御により、ケース３０内の画像が撮影される（ＳＴ０２）。
【００６２】
画像が撮影されると、制御装置２により、画像が解析される（ＳＴ０３）。解析処理については、図６（ａ）を用いて後述するが、解析処理により、対象の磁性微粒子Ｍ１の位置が特定される。
【００６３】
磁性微粒子Ｍ１の位置が特定されると、制御装置２により、第１磁力制御信号及び第１位置制御信号が生成され、第１システム３において磁力が制御されるとともに、ケース３０の位置が制御される（ＳＴ０４）。磁力の制御については、図６（ｂ）を用いて後述する。また、位置の制御については、図６（ｃ）を用いて後述する。
【００６４】
その後、制御装置２により、第１磁力制御信号及び第１位置制御信号に対応して第２磁力制御信号及び第２位置制御信号が生成され、第２システム４において磁力が制御されるとともに、人体Ａの位置が制御される（ＳＴ０５）。
【００６５】
第１システム３及び第２システム４で制御がされると、制御装置２の制御により、再びケース３０内の画像が撮影され（ＳＴ０６）、制御装置２で撮影された画像が解析される（ＳＴ０７）。
【００６６】
磁性微粒子Ｍ１の位置が特定されると、制御装置２は、磁性微粒子Ｍ１が目的位置に存在するか否かを判定する（ＳＴ０８）。
【００６７】
制御装置２は、磁性微粒子Ｍ１が目的位置に移動するまで、ステップＳＴ０４〜ＳＴ０７の処理を繰り返す。
【００６８】
また、磁性微粒子Ｍ１が目的位置に移動すると（ＳＴ０８でＹＥＳ）、制御装置２は、磁性微粒子Ｍ１が目的位置に所定時間保持されるような制御信号を生成するとともに、磁性微粒子Ｍ２が目的位置に所定時間保持されるような制御信号を生成する（ＳＴ０９）。
【００６９】
このように、人体Ａに注入された磁性微粒子Ｍ２は磁性微粒子Ｍ１と同期して制御されるため、人体Ａの目的位置において把持された磁性微粒子Ｍ２が所定時間留まり、人体Ａの患部に磁性微粒子Ｍ２に結合された薬剤の効果がもたらされる。
【００７０】
《解析処理》
図６（ａ）に示すフローチャートを用いて、図５のフローチャートのステップＳＴ０３の解析処理を説明する。解析手段２０２は、まず、二値化データＤ２を生成する（ＳＴ１１）。
【００７１】
二値化データＤ２を生成すると、解析手段２０２は、二値化データＤ２中の全粒子の位置及び面積を特定する（ＳＴ１２）。
【００７２】
全粒子の位置及び面積を特定すると、解析手段２０２は、全粒子の中から、制御対象の磁性微粒子Ｍ１を選択する（ＳＴ１４）。具体的には、所定の面積の粒子を制御対象の磁性微粒子Ｍ１として選択する。なお、同一の面積の粒子が複数存在することもあるが、その場合、複数の粒子のうちいずれかの粒子を制御対象の磁性微粒子Ｍ１として選択する。
【００７３】
制御対象の磁性微粒子Ｍ１を選択すると、解析手段２０２は、位置データＤ３を生成する（ＳＴ１４）。
【００７４】
《磁力制御処理》
図６（ｂ）に示すフローチャートを用いて、図５のフローチャートのステップＳＴ０４の磁力の制御処理を説明する。まず、磁力制御手段２０３は、対象の磁性微粒子Ｍ１の移動先を設定する（ＳＴ２１）。移動先は、磁性微粒子Ｍ１の現在の位置から目的位置の方向に所定距離進んだ位置である。
【００７５】
移動先を設定すると、磁力制御手段２０３は、対象の磁性微粒子Ｍ１をステップＳＴ２１で設定した移動先まで移動させる電流量を算出する（ＳＴ２２）。
【００７６】
電流量を算出すると、磁力制御手段２０３は、算出した電流量の情報を含む制御信号を第１電源装置３２に出力する（ＳＴ２３）。
【００７７】
《位置制御処理》
図６（ｃ）に示すフローチャートを用いて、図５のフローチャートのステップＳＴ０４の位置の制御処理を説明する。まず、位置制御手段２０４は、対象の磁性微粒子Ｍ１の位置が所定の範囲内に存在するか否か、対象の磁性微粒子Ｍ１の面積が所定の範囲内であるか否かを判定する（ＳＴ３１）。位置の範囲及び面積の範囲は、磁性微粒子Ｍ１が撮影部３３の撮影視野から外れないように定められる。
【００７８】
位置及び面積が所定範囲内にある場合（ＳＴ３１でＹＥＳ）、位置の制御は不要であるため、位置制御処理を終了する。
【００７９】
一方、位置又は断面積の少なくともいずれかが所定範囲外にある場合（ＳＴ３１でＮＯ）、位置制御手段２０４は、位置及び面積を所定範囲内にするためのステージ３４１の移動量を算出する（ＳＴ３２）。
【００８０】
移動量を算出すると、位置制御手段２０４は、算出した移動量、ステージ３４１を移動させる制御信号を第１駆動機構３４に出力する。
【００８１】
《実験例》
図７及び８を用いて、磁性微粒子Ｍ１を制御した実験例について説明する。図７（ａ）〜図７（ｆ）は、液体中に複数の磁性微粒子が存在する状態で、磁性微粒子Ｍａを磁力を利用して制御した一例である。具体的には、図７（ａ）は制御開始時、図７（ｂ）は制御開始から約５秒後、図７（ｃ）は制御開始から約１０秒後、図７（ｄ）は制御開始から約１５秒後、図７（ｅ）は制御開始から約２０秒後である。また、図７（ｅ）に示す制御開始から約２０秒後の時点で制御を停止し、図７（ｆ）は、磁力による制御を停止して約１秒後の状態である。
【００８２】
ここで、磁性微粒子Ｍａは、長さが２０μｍ程度の楕円体状の粒子である。このとき、制御対象の磁性微粒子Ｍａの周囲には、対象の磁性微粒子Ｍａと形状及びサイズが類似する磁性微粒子Ｍｂと、対象の磁性微粒子Ｍａと形状及びサイズが異なる磁性微粒子が存在する。図７によると、対象の磁性微粒子Ｍａと形状及びサイズが類似する磁性微粒子Ｍｂは、対象の磁性微粒子Ｍａと同期して移動していることが分かる。
【００８３】
図８は、図７の制御を実行した際の各磁性微粒子Ｍａ〜Ｍｄの挙動を表すグラフである。図８では、横軸が水平方向の位置、縦軸が垂直方向の位置である。また、磁性微粒子Ｍｃ，Ｍｄは、対象の磁性微粒子Ｍａとは異なる形状及びサイズの粒子である。
【００８４】
図７及び図８から、磁性微粒子Ｍａを制御する場合、形状及びサイズが類似する他の磁性微粒子Ｍｂが同一の磁力の影響を受けると、制御対象の磁性微粒子Ｍａと同期して制御されることが分かる。これは、形状及びサイズが類似する磁性微粒子は、磁気特性が類似するためである。したがって形状及びサイズが類似する複数の磁性微粒子を同時に注入することで、これら複数の磁性微粒子を同期して制御することが可能になる。
【００８５】
また、マスタの第１システム３とスレーブの第２システム４とで形状及びサイズが類似する磁性微粒子を注入し、第２システム４においてフィードバック制御を実行する第１システム３の制御と同一の制御を実行することで、第２システム４では、オープンループ制御により磁性微粒子を目的位置まで制御することができる。
【００８６】
上述の説明では、ケース３０は、模擬した人体の血管と同一のサイズで形成されたものとして説明したが、仮にケース３０のサイズが模擬した血管のサイズと異なる場合、相対的に同一になるように形成される。ケース３０のサイズが模擬した血管のサイズと異なる場合、ポンプＰ１によって形成される液体の流速は血管での流速と異なり、対応する２点間での移動に要する時間が同一になるような流速に設定される。また、必要に応じて液体の粘度も調整する。また、ケース３０のサイズが模擬した血管のサイズと異なる場合、磁性微粒子Ｍ１及びＭ２のサイズは、そのケース３０と血管のサイズの比率に応じて調整される。さらに、第１磁力制御信号が含む電流量情報と第２磁力制御信号が含む電流量情報もサイズの比率に応じて調整され、第１位置制御信号と第２位置制御信号が含む移動量情報もサイズの比率に応じて調整される。
【００８７】
上述の説明では、第１電源装置３２が供給する電流に応じて３０内の磁場勾配を調整して磁性微粒子Ｍ１の位置を制御するものとしたが、これに限定されない。例えば、ケース３０と各磁石３１ａ〜３１ｆとの距離を利用してケース３０内の磁場勾配を調整してもよい。この場合、第１電源装置３２の代わりに、入力される制御信号に応じて、ケース３０と各磁石３１ａ〜３１ｆとの距離を制御する駆動装置を有する。
【００８８】
上述したように、第１実施形態に係る磁性微粒子制御システム１は、マスタである第１システム３において人体Ａ模擬して生成されたケース３０を利用し、撮影部３３で確認された位置を利用して磁性微粒子Ｍ１をフィードバック制御する。また、スレーブである第２システム４において人体Ａで第１システム３と同一の制御であるオープンループ制御を実行する。これにより、容易な方法で人体Ａにおいて目的位置まで薬剤が結合される磁性微粒子を高精度に誘導することができる。
【００８９】
〈第２実施形態〉 
第２実施形態に係る磁性微粒子制御システムは、癌患者の温熱治療に利用されるハイパーサーミアシステムである。第２実施形態に係る磁性微粒子制御システムの構成は、図１〜４を用いて上述した第１実施形態に係る磁性微粒子制御システム１と同一であるため、図１〜図４を用いて説明する。
【００９０】
第１実施形態に係る磁性微粒子制御システム１では、薬剤を結合させた磁性微粒子を第１システム３のケース及び第２システム４で磁力が与えられる人体Ａに注入し、目的位置で所定時間、停止させる。これに対し、第２実施形態に係る磁性微粒子制御システム１で利用される磁性微粒子には薬剤を結合させる必要はないが、目的位置に停止された磁性微粒子を所定温度まで発熱させる。この温度は、正常な細胞には致命的な影響はないが、癌細胞を死滅させたり、癌細胞の生存率を低下することのできる温度である。したがって、第２実施形態に係る磁性微粒子制御システム１では、磁性微粒子を移動させる目的位置は、癌細胞が存在する付近に設定される。
【００９１】
具体的には、磁力制御手段２０３は、磁力を制御する信号に磁性微粒子を発熱させる信号を重畳させる。例えば、磁力を制御する信号は、周囲の流速などの環境が変化しなければほぼ直流電流（２０Ａ程度の小さい電流）であるが、これに磁性微粒子を発熱させる信号として、交流電流（数ｋ〜数十ｋＨｚ程度の周波数の電流）を重畳させることで、磁性微粒子を発熱させることができる。
【００９２】
なお、第２実施形態に係る磁性微粒子制御システム１において、仮に磁性微粒子Ｍ１と磁性微粒子Ｍ２が異なる素材で形成される場合、比透磁率及び導電率に加え、鉄損が同等の素材を利用する必要がある。
【００９３】
《磁性微粒子制御処理》
図９に示すフローチャートを用いて、第２実施形態に係る磁性微粒子制御システム１において実行される、磁性微粒子制御処理を説明する。第２実施形態に係る磁性微粒子制御システム１における磁性微粒子の制御処理は、図５を用いて上述した第１実施形態に係る磁性微粒子制御システム１における処理の流れとステップＳＴ０１〜ＳＴ０８までは同一である。
【００９４】
ステップＳＴ０８で、対象の磁性微粒子Ｍ１が目的位置に移動したと判定されると（ＳＴ０８でＹＥＳ）、制御装置２は、磁性微粒子Ｍ１が目的位置に所定時間保持するとともに、この目的位置で磁性微粒子Ｍ１を発熱させる制御信号を生成する（ＳＴ４１）。これにより、人体Ａに注入された磁性微粒子Ｍ２も磁性微粒子Ｍ１と同期して制御されるため、人体Ａの目的位置において磁性微粒子Ｍ２が所定時間留まり、人体Ａの患部が温められて温熱治療が実現する。
【００９５】
上述したように、第２実施形態に係る磁性微粒子制御システム１は、マスタである第１システム３において人体Ａ模擬して生成されたケース３０を利用し、撮影部３３で確認された位置を利用して磁性微粒子Ｍ１をフィードバック制御する。また、スレーブである第２システム４において人体Ａで第１システム３と同一の制御であるオープンループ制御を実行する。これにより、容易な方法で人体Ａにおいて目的位置まで磁性微粒子を高精度に誘導し、最適な位置で温熱治療を実現することができる。
【００９６】
〈第３実施形態〉
第３実施形態に係る磁性微粒子制御システムは、細胞やＤＮＡのマニピュレーションシステムである。具体的には、細胞を保持する磁性微粒子をシャーレ内で目的位置に配置し、細胞の培養等に利用することができる。第３実施形態に係る磁性微粒子制御システムは、図１を用いて上述した第１実施形態に係る磁性微粒子制御システム１と同一であるため、図１を用いて説明する。
【００９７】
ここで、図２を用いて上述したように、第１実施形態に係る磁性微粒子制御システム１の第１システム３は、人体の器官を模擬したケース３０を有していた。これに対し、図１０に示すように、第３実施形態に係る磁性微粒子制御システム１の第１システム３が利用するケース３０Ａは、細胞の培養等に利用するシャーレ等である。また、第３実施形態に係る磁性微粒子制御システム１の第２システム４の第２磁力発生部４１は、図１１に示すように、細胞の培養等に利用するシャーレ等のケース（容器）４０を有し、人体Ａの代わりにこのケース４０内に磁力を与える。これらのケース３０Ａ，４０には培養液が存在し、磁性微粒子はこの培養液中で位置が制御される。
【００９８】
なお、図示は省略するが、第２システム４は、細胞の培養をするものであるため、温度や湿度等の環境が重要である。また、無菌状態である必要があることも考えられる。したがって、ケース４０、第２磁力発生部４１及び第２駆動機構４４は、細胞の培養に適した環境の培養室等に配置されることが好ましい。第２電源装置４２は、第２磁力発生部４１を制御することができれば、培養室の外に配置されていてもよい。また、第１システム３は実際に細胞の培養を目的とするものではないため、大気中に配置されていてかまわない。このように、必要最低限の構成のみを培養室内に配置することで、培養室内の環境を保ちやすくすることができる。
【００９９】
《磁性微粒子制御処理》
図１２に示すフローチャートを用いて、第３実施形態に係る磁性微粒子制御システム１において実行される、磁性微粒子制御処理を説明する。第３実施形態に係る磁性微粒子制御システム１における磁性微粒子の制御処理は、図５を用いて上述した第１実施形態に係る磁性微粒子制御システム１における処理の流れとステップＳＴ０１〜ＳＴ０８までは同一である。
【０１００】
なお、第１実施形態に係る磁性微粒子制御システム１では、ステップＳＴ０１で磁性微粒子Ｍ１，Ｍ２を注入する際、複数の磁性微粒子Ｍ１，Ｍ２を注入することで、多くの薬剤を同時に導入する特徴を有する。一方、細胞のマニピュレーションの場合、複数の磁性微粒子Ｍ１，Ｍ２を同時に制御するよりも磁性微粒子Ｍ１，Ｍ２を１つずつ制御したほうが高精度に制御することが可能となる。したがって、第３実施形態に係る磁性微粒子制御システム１では、ステップＳＴ０１において複数の磁性微粒子Ｍ１，Ｍ２を注入するのではなく、第１システム３及び第２システム４でそれぞれ１つずつの磁性微粒子Ｍ１，Ｍ２を注入する。
【０１０１】
ステップＳＴ０８で、対象の磁性微粒子Ｍ１が目的位置に移動したと判定されると（ＳＴ０８でＹＥＳ）、制御装置２は、必要な全ての磁性微粒子Ｍ１，Ｍ２の制御が終了したか否かを判定する（ＳＴ４２）。
【０１０２】
他に制御する磁性微粒子Ｍ１，Ｍ２が残っている場合（ＳＴ４２でＮＯ）、ステップＳＴ０１〜ＳＴ０６の処理を繰り返す。
【０１０３】
一方、全ての制御対象の磁性微粒子Ｍ１，Ｍ２の制御が終了した場合（ＳＴ４２でＹＥＳ）、処理を終了する。これにより、ケース４０内で細胞を適した状態にして培養することができる。例えば、細胞をケース４０の底面に所定の間隔で配置したり、複数層に配置したり、円筒形の内壁に配置したりすることができる。
【０１０４】
上述したように、第３実施形態に係る磁性微粒子制御システム１は、マスタである第１システム３を利用し、撮影部３３で確認された位置を利用して磁性微粒子Ｍ１をフィードバック制御する。また、スレーブである第２システム４においてオープンループ制御を実行する。これにより、複雑な磁性微粒子のマニピュレーション操作を容易な方法で高精度に実現することができる。
【０１０５】
〈変形例〉 
・使用する磁性微粒子のサイズを選別
他の磁性微粒子が制御対象の磁性微粒子に追随して制御されためには、磁気特性が制御対象の磁性微粒子と類似であることが必要である。また、同一の素材で形成された場合、サイズを類似することで、磁気特性も類似になる。したがって、類似のサイズの粒子を選別して注入することで、複数の磁性微粒子を同時に制御することができる。
【０１０６】
例えば、第１システム３の場合、注入装置３５が注入対象の磁性微粒子のサイズを選択する手段を備えていてもよい。
【０１０７】
・記憶される制御データを利用
第２システム４における制御は、第１システム３における制御と対応する信号が利用されるが、環境が同一である場合、必ずしも同時に制御される必要はない。予め、第１システム３においてフィードバック制御を実行した際の制御信号を記憶しておき、この制御信号を利用して、後に第２システム４において同一の制御が実行されてもよい。
【０１０８】
・蛍光Ｘ線観察の利用
第１システム３の撮影部３３が蛍光Ｘ線観察を利用してもよい。例えば、磁性微粒子Ｍ１に蛍光物質を結合させることで、蛍光Ｘ線観察により磁性微粒子Ｍ１の位置を特定することができる。
【０１０９】
また、第３実施形態に係る磁性微粒子制御システム１の場合、第２システム４で磁性微粒子Ｍ２の位置の補正に蛍光Ｘ線観察を利用することができる。これにより、より正確な位置制御を実行することができる。
【０１１０】
・クラスター化した磁性微粒子の分離
磁性微粒子は、長時間磁力を与えられると、磁化されることがある。また、複数の磁性微粒子を同時に注入し、連動して制御した場合、複数の磁性微粒子がチェーンクラスター化するおそれがある。血管中でクラスター化することは好ましくないため、クラスター化した磁性微粒子は、分離する必要がある。したがって、クラスター化した場合、適切な励磁条件を選択することで、これを切断する処理を行うことが好ましい。流体抵抗力と慣性力によってクラスター化された複数の磁性微粒子の結合面にせん断力が作用しこれを切り離すことができる。
【０１１１】
以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。
【符号の説明】
【０１１２】
１  磁性微粒子制御システム
２  制御装置
２０  ＣＰＵ
２０１  撮影制御手段
２０２  解析手段
２０３  磁力制御手段
２０４  位置制御手段
２０５  第２システム制御手段
２１  記憶装置
２２  入力装置
２３  出力装置
３  第１システム
３０，３０Ａ，４０  ケース
３１  第１磁力発生部
３１ａ〜３１ｆ  磁石
３２  第１電源装置
３３  撮影部
３４  第１駆動機構
３５  注入装置
３６  回収装置
４  第２システム
４０  ケース
４１  第２磁力発生部
４１ａ〜４１ｆ  磁石
４２  第２電源装置
４４  第２駆動機構
【図１】
2015178470.tif 000003
【図２】
2015178470.tif 000004
【図３】
2015178470.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2015178470.tif 000012
【図７】
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【図８】
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