(57)【要約】  ラーモア歳差運動を用いて特異的な動作に有利な磁場状態を生成し、磁場環境の共鳴状態の知見と、特異的に結合する標的の系とを含む方法によって、共鳴が生じる状態を計算するのを可能にし、これによって、これらの共鳴状態のうちの既知のこれらの状態の知見の利点を取るために電磁場環境を構成し、生物学的プロセスを増進又は抑制できる特異的な生体有効性の電磁場を生成するために、電磁場信号が構成できる。【選択図】  図１９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場配置のための方法であって、
生体有効性の磁場配置を決定するためにラーモア歳差運動の数学的モデルを用いるステップと、
標的治療部位で環境磁場を測定するステップであって、これによって前記環境磁場の成分が同定されるステップと、
時空間的な磁場成分を前記生体有効性の磁場配置に重畳するステップと、
前記ラーモア歳差運動の数学的モデルを満たす前記生体有効性の磁場配置から、生体有効性の磁場を生成するステップと、
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記環境磁場が地球磁場を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記生体有効性の磁場配置が、ＡＣ／ＤＣ平行磁場配置、ＡＣ／ＤＣ垂直磁場配置、及びＡＣ／ＤＣ任意磁場配置のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記生体有効性の磁場が約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有するＤＣ磁場を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、前記生体有効性の磁場が約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅と、約０．０１Ｈｚないし３６ＭＨｚの周波数とを有するＡＣ磁場を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記生体有効性の磁場が、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅と約０．０１Ｈｚないし３６ＭＨｚの周波数とを有する少なくとも１のＡＣ及びＤＣ磁場と重畳した、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する少なくとも１のＤＣ及びＡＣ磁場を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、前記生体有効性の磁場が、組織、器官、細胞及び分子における生化学的プロセスを増進すべく、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅と約０．０１Ｈｚないし３６ＭＨｚの周波数とを有する少なくとも１のＡＣ及びＤＣ磁場と重畳した、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する少なくとも１のＤＣ及びＡＣ磁場を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記生体有効性の磁場が、組織、器官、細胞及び分子の生化学的プロセスを抑制すべく、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅と約０．０１Ｈｚないし３６ＭＨｚの周波数とを有する少なくとも１のＡＣ及びＤＣ磁場と重畳した、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する少なくとも１のＤＣ及びＡＣ磁場を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記生体有効性の磁場が、ラーモア歳差運動の条件を満たす信号の重畳を具える生体有効性の磁場を含み、前記信号が両極性パルス列の既知の特性を有し、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する可変波形の信号を産生することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、前記生体有効性の磁場が、ラーモア歳差運動の条件を満たす信号の重畳を具える生体有効性の磁場を含み、前記信号が、組織、器官、細胞及び分子における生化学的プロセスを増進すべく、両極性パルス列の既知の特性を有し、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する可変波形の信号を産生することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法において、前記生体有効性の磁場が、ラーモア歳差運動の条件を満たす信号の重畳を具備する生体有効性の磁場を含み、前記信号が、組織、器官、細胞及び分子の生化学的プロセスを抑制すべく、両極性パルス列の既知の特性を有し、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する可変波形の信号を産生することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、前記ラーモア歳差運動の条件を満たす生体有効性の磁場が、薬理学的作用剤とともに用いられることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法において、前記ラーモア歳差運動の条件を満たす生体有効性の磁場が、包帯剤及び装具とともに用いられることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法において、前記ラーモア歳差運動の条件を満たす生体有効性の磁場が、加温、冷却又は超音波のような他の治療手順とともに用いられることを特徴とする方法。
【請求項１５】
電磁気装置であって、
生体有効性の磁場配置を決定するためにラーモア歳差運動の数学的モデルを用いる磁場配置手段と、
前記電磁気装置に電力を供給するための電源と、
環境磁場の成分を同定するための測定デバイスと、
時空間的な磁場成分を前記生体有効性の磁場配置に重畳するためのミキサと、
前記ラーモア歳差運動の数学的モデルを満たす前記生体有効性の磁場配置から、治療部位に向けて生体有効性の磁場を生成する結合デバイスと、
を具えることを特徴とする電磁気装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記治療部位が組織、細胞、器官、及び分子のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする電磁気装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記環境磁場が地球磁場を含むことを特徴とする電磁気装置。
【請求項１８】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記ミキサがＡＣ／ＤＣ平行磁場配置、ＡＣ／ＤＣ垂直磁場配置、及びＡＣ／ＤＣ任意磁場配置のうちの少なくとも１つを有する生体有効性の磁場を構成できるミキサを含むことを特徴とする電磁気装置。
【請求項１９】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記ミキサが、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有するＤＣ磁場を具備する生体有効性の磁場を構成できるミキサを含むことを特徴とする電磁気装置。
【請求項２０】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記ミキサが、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅と約０．０１Ｈｚないし３６ＭＨｚの周波数とを有する少なくとも１のＡＣ及びＤＣ磁場と重畳した、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する少なくとも１のＤＣ及びＡＣ磁場を具備する生体有効性の磁場を構成できるミキサを含むことを特徴とする電磁気装置。
【請求項２１】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記ミキサが、組織、器官、細胞及び分子における生化学的プロセスを増進すべく、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅と約０．０１Ｈｚないし３６ＭＨｚの周波数とを有する少なくとも１のＡＣ及びＤＣ磁場と重畳した、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する少なくとも１のＤＣ及びＡＣ磁場を具備する生体有効性の磁場を構成できるミキサを含むことを特徴とする電磁気装置。
【請求項２２】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記ミキサが、組織、器官、細胞及び分子における生化学的プロセスを抑制すべく、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅と約０．０１Ｈｚないし３６ＭＨｚの周波数とを有する少なくとも１のＡＣ及びＤＣ磁場と重畳した、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する少なくとも１のＤＣ及びＡＣ磁場を具備する生体有効性の磁場を構成できるミキサを含むことを特徴とする電磁気装置。
【請求項２３】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記ミキサが、ラーモア歳差運動の条件を満たす信号の重畳を具える生体有効性の磁場を構成できるミキサを含み、前記信号が両極性パルス列の既知の特性を有し、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する可変波形の信号を産生することを特徴とする電磁気装置。
【請求項２４】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記ミキサが、ラーモア歳差運動の条件を満たす信号の重畳を具える生体有効性の磁場を構成できるミキサを含み、前記信号が、組織、器官、細胞及び分子における生化学的プロセスを増進すべく、両極性パルス列の既知の特性を有し、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する可変波形の信号を産生することを特徴とする電磁気装置。
【請求項２５】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記ミキサが、ラーモア歳差運動の条件を満たす信号の重畳を具備する生体有効性の磁場を構成できるミキサを含み、前記信号が、組織、器官、細胞及び分子の生化学的プロセスを抑制すべく、両極性パルス列の既知の特性を有し、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する可変波形の信号を産生することを特徴とする電磁気装置。
【請求項２６】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記結合デバイスが、生物学的な標的にＡＣ／ＤＣ信号を送る少なくとも１の電気コイルを具えることを特徴とする電磁気装置。
【請求項２７】
請求項１２に記載の電磁気装置において、前記結合デバイスが、２軸及び３軸配置のヘルムホルツコイルのうちの少なくとも１つを具えることを特徴とする電磁気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、分子、細胞、組織、及び器官のような標的の経路構成で時間変動電磁場（ＥＭＦ）の振幅及び波形特性を最適化することにより選択される静的（ＤＣ）及び時間変動（ＡＣ）磁場（ＭＦ）を用いて、ヒト、動物及び植物を健康維持的及び予防的に治療するための装置及び方法に関する。本発明による様態は、治療がヒト、動物及び植物の組織の成長及び修復のために提供できるように標的の経路構成でラーモア歳差運動の条件を満たすようにＭＦを時空間的に構成する。生体有効性（ｂｉｏ−ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ）のＥＭＦ信号を構成するための方法は、生物学的標的でのＥＭＦ効果のＬＰの条件によって与えられる正確な知見に基づいて提供される。この知見は標的中で特異的な生体応答を生成するのに用いられる。ＬＰの条件に基づくデバイスの構成方法が与えられ、環境ＥＭＦを直接用いるデバイスを含み、生体有効性の磁場を構成するＬＰの必須成分として地球磁場を含む。
【背景技術】
【０００２】
重要なクラスの生体有効性のＥＭＦは、明らかにあまりに小さく、有意な誘導電場（ＩＥＦ）の効果を生じない振幅及び周波数のＭＦを有する静磁石によるものを含んで存在する。これらのＥＭＦの観察された生体有効性及び治療効果は従って、直接的にＭＦによるものでなければならない。特異的な組合せのＤＣ及び低周波ＡＣのＭＦは、特異的な生物学的プロセスを増進又は低減するように構成できることが示唆される。
【０００３】
１ガウス（Ｇ）ないし４，０００Ｇの範囲にあるＤＣ及びＡＣ磁場は、筋骨格の傷害及び病態由来の痛み及び浮腫の治療のための有意な治療上の利益を有すると報告されてきた。分子レベルでは、１Ｇ未満の環境範囲の磁場は、無細胞酵素アッセイ混合物における筋収縮タンパク質のリン酸化を促進した。２３Ｇないし３，５００Ｇの範囲の磁場が、溶液の電気特性ならびにその生理学的効果を変えるのが報告されてきた。細胞レベルでは、３００Ｇの磁場が骨芽細胞様の細胞におけるアルカリホスファターゼ活性を倍増した。４，３００Ｇないし４，８００Ｇ間の磁場は代謝回転頻度と線維芽細胞の合成とを有意に増加させたが、骨芽細胞に影響を及ぼさなかった。胎生期のヒヨコの神経節からの神経突起伸長は、２２５Ｇ及び９００Ｇの範囲の磁場を用いることによって有意に増加した。２．５Ｇで曝露されたラットの腱線維芽細胞は、事前に付着した細胞の広範な剥離、ならびに一時的な形態の変化を示した。１５Ｇ／ｍｍの最小のＭＦ勾配は単離された神経標本において８０％の活動電位遮断を起こすのを必要とした。一連の研究は、１０Ｇの磁場がウサギモデルにおいて皮膚の微小循環に有意に影響を与えうることを実証した。それらの研究の１つは、薬理学的に決定された標的の状態に依存する二相反応を示した。
【０００４】
静磁石を用いたいくつかの二重盲検臨床試験が行われてきた。３００Ｇないし５００Ｇの磁場を用いた、単一の４５分の治療は７６％までポリオ後の患者の痛みを低減した。磁石は圧痛点に配置され、痛み部位に直接的には配置されない。変色、浮腫、及び痛みは吸引脂肪除去後７日間で４０％ないし７０％まで低減された。１５０Ｇないし４００Ｇのセラミック磁石のアレイを含むパッドは、手術後すぐに脂肪吸引部位に配置され、１４日間その部位に残された。線維筋痛（痛み、睡眠障害等）の測定結果は、４ヶ月間にわたり８００Ｇのセラミック磁石のアレイを含むマットレスパッド上で睡眠した患者において約４０％まで低減した。糖尿病性の末梢神経障害を伴う患者の９０％が、ランダム化した、足部のプラセボ対照クロスオーバ試験で４７５Ｇの交互極式磁気インソールを用いて、痛み、麻痺、及び刺痛の有意な軽減を受けた。非糖尿病対象の３０％のみが等価な改善を示した。慢性の腰痛は、６時間／日、１週の間に週につき３回の３００Ｇの磁場の幾何学的な交互極のアレイを用いた腰部位へのパットの適用によって影響を受けなかった。
【０００５】
静的ＭＦデバイスの証明された治療効果及び低周波ＡＣデバイスの広範な範囲の生体有効性は、現象を説明するためにいくつかのモデルの開発を得た。カルシウム流出及び結合プロセスに対するＤＣ及びＡＣ磁場効果の初期の知見は多様な観察された効果に対する主要な伝達経路としての、イオン及びリガンド結合の研究を刺激した。振幅ウィンドウと、特異的なＤＣ及びＡＣ磁場の周波数及び振幅特性への依存性との初期の観察が、特定の磁場の組合せに対する共鳴状態を予測するモデルの開発を促した。イオンサイクロトロン共鳴（ＩＣＲ）モデルは磁場が荷電される古典的なイオン又はリガンドの軌道に直接的に作用することを示す。しかしながら、そのモデルはサイクロトロン運動が粘性媒体で生じえず、観察された磁場強度でのサイクロトロン軌道の直径が生物学的標的自体の大きさ全体よりもより大きくなるという論拠に基づき、物理的に非現実であると言われてきた。
【０００６】
ＡＣ磁場に対する振幅ウィンドウの報告は、量子機械的な共鳴を予測するイオンパラメトリック共鳴（ＩＰＲ）モデルの開発を導いた。それらのモデルはＡＣ及び静磁場の組合せに対する共鳴の位置を予測する見込みを持つように見える。しかしながら、これらのモデルの予測的な使用の主要な異論の１つは、数値が球対称のカルシウム（Ｃａ）結合部位のようなファクタに非常に依存して生成されたことである。この対称性による小さな摂動が、非常に大きな理論的予測からの偏差を生成するであろう。このことは実験上及び理論上の共鳴間の明らかな類似点が同時発生しうることを示唆している。観察された共鳴は更に、複雑な異なる標的イオンの組合せに関与し、荷電したリポソーム表面の脂質の関与を示唆してきた。
【０００７】
古典的なローレンツ力を含むモデルは、ＩＣＲ及びＩＰＲモデルに固有の問題を回避している。
【０００８】
従って、装置、及び多数の生理学的で生化学的なカスケードの効果的な加速、減速又は抑制が生じるようなラーモア歳差運動メカニズムを用いることによって、ＤＣ及びＥＬＦ磁場効果を制御するステップを具える方法に対するニーズが存在する。
【発明の概要】
【０００９】
本発明による装置及び方法は、治療的及び予防的な目的で、ヒト、動物及び植物の分子、細胞、組織及び器官にパルス化した電磁場を送達するステップを具える。特に、本発明によるある様態は、以下に詳細に述べられるようなＬＰの条件及び共鳴に従うように特異的に構成された任意の組合せのＡＣ及び／又はＤＣ磁場の生成と、標的の特異的な生化学的特性に向けて標的にされるＡＣ及び／又はＤＣ特性を有する任意の信号の生成とを具える。
【００１０】
好ましくは、本発明によるある様態は、ＬＰの条件の要求を満たすことによって標的に結合するように設計される、任意の二次的な信号又はパターンによる任意の搬送ＥＭＦの変調を具え、限定しないが、特異的な標的の生化学的特性に向けて標的にされる特異的な特性を有する、任意の特異的な波形を生成するのに用いられる特異的な数値パラメータの選択を含む。重畳を通しての変調、振幅及び周波数変調、ならびに既知の特性の信号を形成するために可変又は一定の振幅及び周波数の搬送波形のＬＰの条件を満たす特徴的な波形を用いた有効な包絡線の生成は、イオン及びリガンド結合のダイナミクス及び共鳴周波数に変えられた波形及びパワースペクトルを含む。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるある様態は、地球磁場を含む環境磁場が、経験的な証拠及び／又は数学的モデルに基づいて特異的な生体有効性の磁場を構成するために、空間的な地球磁場成分が、選択的に増加し、選択的に減少し、又は完全に相殺されるのを可能にするフィードバックを生成すべく検出される方法を具える。
【００１２】
本発明によるある様態は、ＬＰの条件を満たすように生成された特異的な信号を具え、これによって一日につき約１分ないし約数時間の曝露時間に分子、細胞、組織及び器官のような経路構成を標的にするように適用されうる、得られる合成ＭＦ信号が構成されるが、しかしながら他の曝露時間が用いられうる。
【００１３】
本発明による別の様態は、０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する任意のＤＣ  ＭＦを具備するＬＰの条件を満たすように変調されるＭＦを具える。
【００１４】
本発明による別の様態は、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅と、約０．０１Ｈｚないし３６ＭＨｚの周波数とを有する任意のＡＣ  ＭＦを具備するＬＰの条件を満たすように変調されるＭＦを具える。
【００１５】
本発明による別の様態は、組織、器官、細胞及び分子の治療のために約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅と約０．０１Ｈｚないし３６ＭＨｚの周波数とを有する任意のＡＣ又はＤＣ  ＭＦと重畳した、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する任意のＤＣ又はＡＣ  ＭＦを具備するＬＰの条件を満たすように変調されるＭＦを具える。
【００１６】
本発明による別の様態は、組織、器官、細胞及び分子における任意の生化学的プロセスを増進すべく、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅と約０．０１Ｈｚないし３６ＭＨｚの周波数とを有する任意のＡＣ又はＤＣ  ＭＦと重畳した、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する任意のＤＣ又はＡＣ  ＭＦを具備するＬＰの条件を満たすように変調されるＭＦを具える。
【００１７】
本発明による別の様態は、組織、器官、細胞及び分子の任意の生化学的プロセスを抑制すべく、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅と約０．０１Ｈｚないし３６ＭＨｚの周波数とを有する任意のＡＣ又はＤＣ  ＭＦと重畳した、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する少なくとも１のＤＣ又はＡＣ  ＭＦを具備するＬＰの条件を満たすように変調されるＭＦを具える。
【００１８】
本発明による別の様態は、組織、器官、及び細胞における任意の生化学的プロセスを増進すべく、約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する可変波形の信号を産生する両極性パルス列の既知の特性でＬＰの条件を満たす任意の信号の重畳を具える。
【００１９】
本発明による別の様態は、組織、器官、細胞及び組織の治療のために約０．０１Ｇないし５，０００Ｇの振幅を有する可変波形の信号を産生する両極性パルス列の既知の特性でＬＰの条件を満たす任意の信号の重畳を具える。
【００２０】
本発明による別の様態は、誘導結合された信号送信装置を用いてＬＰの条件を満たすように変調された任意の搬送信号、標的の表面に移植され配置された電極、あるいは、組織、器官、細胞及び分子の治療のために信号を適用するその他の方法の適用を具える。
【００２１】
本発明による別の様態は、組織、器官、細胞及び分子の治療のために解剖学的な外被及び支持器に組み込まれうる、少なくとも１のフレキシブルに誘導結合された伝送コイルを具える。
【００２２】
本発明による別の様態は、組織、器官、細胞及び分子の治療のために帯具及び包帯剤に組み込まれうる、少なくとも１のフレキシブルに誘導結合された伝送コイルを具える。
【００２３】
本発明による別の様態は、外来ベースでのその内部に記載された組織、器官、細胞及び分子の治療を可能にするために日常の衣類及び布製品に組み込まれうる、少なくとも１のフレキシブルに誘導結合された伝送コイルを具える。
【００２４】
本発明による別の様態は、ベッド、マットレス、パッド、椅子、ベンチ及びヒト及び動物の解剖学的構成を支持するために設計されたその他の構造物に組み込まれうる、少なくとも１のフレキシブルに誘導結合された伝送コイルを具える。
【００２５】
本発明による別の様態は、コイルが大きな領域の組織、器官、細胞及び分子の治療のために適用範囲領域の増加を提供するような、複数のフレキシブルに誘導結合された伝送コイルを用いるステップを具える。
【００２６】
本発明による別の様態は、従来の電気医療デバイスよりも低電力レベルで操作する装置を具える。
【００２７】
本発明の目的の「環境磁場（Ａｍｂｉｅｎｔ  Ｆｉｅｌｄ）」は、地球磁場と、治療部位に送られうる任意のデバイスによって生成される磁場とを含む。
【００２８】
本発明の目的の「生体有効性（ｂｉｏ−ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ）」は、組織成長及び修復の増強又は減少に関連する生化学的カスケードの生物学的及び生理学的結果を意味する。
【００２９】
本発明の目的の「ＬＰ共鳴（ＬＰ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）」は、共鳴状態を計算するためにＬＰのダイナミクスを用いる任意の手段を通じての共鳴状態の計算を意味する。
【００３０】
上述及び更に別の本発明の態様及び利点は、以降に説明される図面の簡単な説明と本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本発明の特定の様態である方法及び装置が、添付の図面を引用して例示によって記載される。
【００３２】
【図１】図１は、シグナル伝達分子内に結合される荷電したイオンの磁場の効果を例示する。
【図２】図２は、結合イオンのラーモア歳差運動を示し、熱雑音及び適用される磁場が存在する。
【図３】図３は、ＣａＣａＭ結合の生体有効性を示すグラフである。
【図４】図４は、Ｃａならびに、水分子の酸素及び水素のアームの歳差周波数を示す。
【図５】図５は、５０μＴのＡＣ及びＤＣ磁場の平行重畳のためのラーモア歳差運動周波数を示す。
【図６】図６は、ＡＣ磁場の生体有効性に対する反応性を示す。
【図７】図７は、ＡＣ／ＤＣ平行磁場の組合せに対する結合寿命の反応性を示すグラフである。
【図７Ａ】図７Ａは、ＡＣ／ＤＣ平行磁場の組合せに対する反応性を示すグラフである。
【図８】図８は、ＡＣ周波数及び振幅の関数としてのランダムな振動方向からの一般的な反応性の平均偏差のグラフである。
【図９】図９は、平行なＡＣ／ＤＣ磁場の組合せに対する共鳴オン及び共鳴オフの振る舞いの比較例を示す。
【図１０】図１０は、左側に時間とＤＣ／ＡＣ振幅の比率との関数としてあるサンプルのｚ軸での軸の偏角又は歳差運動、右側に垂直磁場配置に対する反応性を示す。
【図１１】図１１は、結合したＡＣ／ＤＣ磁場の組合せに対するＬＰの条件の一例である。
【図１２】図１２は、骨細胞におけるカルシウム流束の実験結果のグラフであり、右上にはこの実験に関するＬＰ共鳴部位の地図を示し、下には関連する予測周波数応答を示す。
【図１３】図１３は、左上１３０１で、特定の磁場配置に対する共鳴地図がｚ成分の振動子軌道を示し、左下に示した、抑制及び励起の双方の応答を示す零からのｚ偏位の移動の平均によって決定される反応性を有するＡＣ／ＤＣ平行及び垂直磁場の組合せを条件とする一方、右上は変更された磁場配置用の共鳴地図が、右下のグラフに示されるような反応性の予測可能な変化を生成することを示すことを例示している。
【図１４】図１４は、歳差運動の振動子のｚ偏角を介して測定される反応性の極値を示すＡＣ／ＤＣ垂直磁場の組合せでのラーモア歳差運動によって予測される左１４０１の共鳴状態で、ＬＰ共鳴状態がＤＣ磁場において振動子のラーモア回転数の半整数倍で生じ、共鳴状態がＡＣ周波数及びＡＣ／ＤＣ振幅の比率に依存し、共鳴の場所は環境磁場による寄与に依存することに留意すべきであり、右には、抑制された反応性の部位を示すＡＣ振幅＝０．５ＤＣ振幅の共鳴の位置が、ＤＣ磁場のラーモア回転数の整数倍で生じることを示している。
【図１５】図１５は直径６インチの単巻コイルによる空間的な磁場成分を示し、これにより、デバイスによる時空間的な磁場成分の正確な知見によって、この磁場が合成された生体有効性の磁場を生成するのに環境磁場と重畳して用いられるのを可能にする。
【図１６】図１６は、ｘ軸７１１にプロットされる磁場周波数と、ｙ軸７１２にプロットされる角変位とを適用した図７及び図７Ａに示される方法のように、３７μＴのＤＣ磁場で７４ミリ秒のラーモア時間がかかる、ＤＣ＝３７μＴ、ＡＣ周波数＝２４ＨｚのＡＣ／ＤＣ平行磁場の組合せの予測されるＬＰ共鳴を示す。
【図１７】図１７は、組み合わせた平行＋垂直ＡＣ／ＤＣ磁場に対し予測されるＬＰＭ共鳴を示し、この場合においては、ＬＰＭは１９９４年にＦｉｔｚｓｉｍｍｏｎｓによって報告された２０μＴでの平行ＡＣ／ＤＣ及び１５μＴの垂直ＤＣに対するＣａ２＋流束データと合致し、ＬＰＭは更に低周波数でＣａ２＋流束の抑制を予測し、ＩＣＲ共鳴の分周波を予測しない。
【図１８】図１８は、Ｂｌａｃｋｍａｎにより報告されるような４５ＨｚでのＡＣ振幅の変動での３６６ｍＧ（３６．６μＴ）の平行対垂直磁場のＡＣ／ＤＣの組合せに対する、ＰＣ−１２細胞からの神経突起伸長に対する予測されるＬＰＭ共鳴を示し、ＬＰＭは正確に平行及び垂直の双方の方向のデータに合致し、高いＡＣ振幅での各方向に対する共鳴動作を予測する。
【図１９】図１９は本発明のある様態による方法のブロック図である。
【図２０】図２０は本発明のある様態による装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
ＬＰは磁場が結合イオンの運動に干渉性を誘導する手段である。ラーモアの定理は磁気モーメントに対する磁場の誘導がラーモア回転数：
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で回転する基準のフレームに伝達される固有の動きを生じることを述べている。
【００３４】
ここで、Γは歳差運動系の磁気回転比である。Γ＝ｑ／２ｍであり、ｑは電荷であり、ｍは単一のカルシウムイオンのような標的の質量である。
【００３５】
生物学的標的に結合した電荷は一般的には、熱誘導された振動を起こし、系に対し磁気モーメントを生じさせる。このような系はＬＰを起こすと予期できる。この運動は熱的な力が結合部位から振動子を最終的に放出するまで熱的な力と重畳して持続する。ｚ軸に沿って方向付けられた磁場のため、歳差運動はｘ−ｙ平面に限定される。干渉性の結合した振動子の歳差運動に加えて、熱雑音自体の運動への寄与が歳差運動を起こすと更に予測される。
【００３６】
ラーモア歳差運動は、根底のメカニズムは量子機械的であり、磁気モーメントのスピンアップ及びスピンダウン成分の相対位相の変化に関与するが、古典的モデルで記載できる磁気モーメントでの磁場の効果である。例示的な古典的モデルは、熱雑音の存在下でｚ軸に沿って方向付けられる磁場を受けるポテンシャル井戸に結合されるイオンに対するローレンツ−ランジュヴァンの式：
2011501975.tif 000004
を用いる。
【００３７】
ここで、ｒは粒子の位置ベクトルであり、βはサーマルバス中の分子衝突による、単位質量あたりの粘性減衰係数であり、γはイオンの電荷対質量比であり、Ｂ０は磁場ベクトルの大きさであり、ｋはｚ軸に沿った単位ベクトルであり、ωは振動子の角周波数であり、ｎは単位質量あたりのランダムな熱雑音的な力である。本明細書で示された位置エネルギ関数は調和振動子のものであるが、歳差運動は線形等方性のポテンシャルの場合に限定されず、任意の中心回復性のポテンシャルで生じることが期待される。
【００３８】
閉形態でのローレンツの式の解決は、特異的な場合において、又は数値積分を通して可能である。ローレンツの式への熱の項ｎの追加は、統計学的な機械的方法を介して評価して、時間の関数としてイオン位置に対する集団平均＜ｒ（ｔ）＞を生成する解を生成する。集団平均から、物理学的パラメータにおける結合された熱雑音の存続時間の効果、外来性磁場及び変化が評価できる。
【００３９】
ローレンツ−ランジュヴァンの式の解は、
2011501975.tif 000005
である。
【００４０】
ここで、
2011501975.tif 000006
である。
【００４１】
イオン軌道は従って、干渉性部分；
2011501975.tif 000007
と、熱雑音：Ψｎ（ｔ）による成分、すなわち非同次方程式に対する特殊解とを含む。解の干渉性成分は、物理的に現実的なパラメータの値について、赤外線範囲での減衰振動であることを示し、磁場の軸周りのラーモア回転数での歳差運動を起こす。
2011501975.tif 000008
【００４２】
熱雑音を含む非同次方程式に対する特殊解は、
2011501975.tif 000009
によって与えられる。
【００４３】
熱の項Ψｎ（ｔ）の増加率は、振動子の振幅の集団平均を介して既に評価され、示された場合に、蓄積項は時間とともに伸び、粘性減衰
2011501975.tif 000010
により、振動子軌道の減衰を最終的に圧倒する。熱蓄積によって、熱雑音のスペクトル密度
2011501975.tif 000011
に依存して、結合存続時間後に結合部位から振動するイオンが放出される。更に約１秒の結合存続時間は、振動子周波数
2011501975.tif 000012
と、
粘性減衰
2011501975.tif 000013
と、
磁場強度Ｂ０＜＜１Ｔとの物理的な関連値のために生じることが更に示された。
【００４４】
Ψｎ（ｔ）の時間依存性は更に式（６）を
2011501975.tif 000014
のように拡張して、評価されうる。
【００４５】
ここで、
2011501975.tif 000015
は、時間に対する熱成分の蓄積である。
【００４６】
従って、式（７）は振動自体の熱成分が更にラーモア歳差運動を起こすことを示す。
【００４７】
歳差運動項の特異的な増加率は、物理的に関連するケース：
2011501975.tif 000016
を評価することによって見られ、
2011501975.tif 000017
となる。
【００４８】
従って、イオン軌道自体の熱成分は、熱雑音ｎ（τ）によって駆動され、粘性減衰を条件とし、磁場によって規定される軸周りのラーモア回転数での歳差運動を起こす熱振動子を具える。式（１０）の被積分関数中の指数関数は、熱雑音が振動子の振幅を増加させるように作用する物理的予測により、式（１０）中の−λ１，２の項によって＋符号を受け取ることに留意すべきである。
【００４９】
Ψｎ（ｔ）の蓄積は振動子の位置の集団平均を介して直接的な方法で評価できる。熱の項
2011501975.tif 000018
を評価すると。式（１０）の指数関数項を保持するのに便利であり、
2011501975.tif 000019
となる。
【００５０】
粘性及び熱雑音のスペクトル密度σ２ｎが、
2011501975.tif 000020
によって関連付けられるという事実を用いて、ｋがボルツマン定数、Ｔが絶対温度、及びｍが粒子の質量である場合に、α＋α＊＝２βの場合、集団平均は
2011501975.tif 000021
となる。
【００５１】
従って、熱の項Ψｎ（ｔ）は時間とともに振幅を増加させる。熱蓄積に対して寄与する磁場の時間依存性は、
2011501975.tif 000022
である場合に見えなくなることに留意すべきである。より一般的な場合については前に述べた。図１は、カルモジュリン又はトロポニンＣのようなシグナル伝達分子内に結合される、カルシウムのような荷電したイオン１０２の磁場１０１の効果の概略を例示する。磁場が干渉性を結合部位内のイオン軌道に誘導することが分かるであろう。
【００５２】
イオン軌道の熱成分は、熱雑音ｎ（τ）によって駆動され、粘性減衰を条件とし、磁場によって規定される軸周りのラーモア回転数での歳差運動を起こす調和振動子を具える。図２は、熱雑音ならびに、適用される磁場２０１、時間２０２、及び角位置２０３の存在下での、結合イオンの角位置を示す。この有意な結果は、総てのこのように結合し荷電した振動子に適用され、ＬＰメカニズムが広範で多様な標的の系におけるＭＦの効果の原因となることを示している。
【００５３】
振動子周波数
2011501975.tif 000023
と、
粘性減衰
2011501975.tif 000024
と、
磁場強度Ｂ０＜＜１テスラとの物理的な関連値のために、結果は数値シミュレーションを介して評価されてきた。蓄積項は時間とともに伸び、粘性減衰
2011501975.tif 000025
により、振動子軌道の減衰を最終的に圧倒することが示された。従って、熱蓄積によって、熱雑音のスペクトル密度に依存して、結合存続時間後に結合部位から振動するイオンが放出される。
【００５４】
熱的な力は一般的に結合部位で利用可能な球状の立体角にわたってに分布されるが、イオン又はリガンドが等方性領域において、ランダム運動を実行していないことを心に留めることは重要である。むしろ、赤外線中において、振動子周波数を伴い、振動子ポテンシャルで強く結合される。従って、その運動は上述のように蓄積項Ψｎ（ｔ）の検討を通じて、ランダム運動ではなく熱駆動される振動子のものである。結合部位からイオン又はリガンドを簡単に迅速に放出する以外に、熱雑音的な力は運動の歳差成分の振幅に寄与するであろう。このようにして、運動全体
2011501975.tif 000026
の干渉性及び熱的の双方の部分がＬＰで起こるであろう。このことの意味は広範であることであり、生物学的な標的の系中の広範で多様な荷電した振動子はＬＰを起こすのを予測され、適用された磁場に対し同様の応答を呈示する広く多様な標的の系を生じる。
【００５５】
ラーモア歳差運動の条件は、本発明の様態によって以下に記載される。
【００５６】
生化学的プロセスに影響を及ぼす結合振動子の歳差運動のために、運動が、ある歳差軌道の有意な部分を通して移動できなければならないことは明らかである。従って、生体有効性が生じるようにするためには、標的プロセスの時定数は約１秒のＬＰでなければならない。弱い磁場は比較的ゆっくりとした生物学的プロセスを標的にすることだけを予測でき、磁場の効果の低限が確立される。例えば、５０μＴでのＣａに対するラーモア回転数は約１８．１９Ｈｚであり、約５５ミリ秒の結合存続時間がある軌道が生じるようにするのに要求される。カルモジュリン（ＣａＭ）に結合するＣａは、ＣａＭ分子のゆっくりとした対の結合部位のために、約１秒の最大存続時間を有し、ＣａＣａＭによる検出性について約１ないし３μＴの低限を生じる。
【００５７】
振動子の歳差運動は、振動子が利用可能な運動範囲を通して移動する干渉性の頻度変調を生じるであろう。この干渉運動が動態に影響を与えることができるメカニズムが、ある標的の系から別のものに確定的に変えるであろうが、基本的なラーモアモデルの特性は広範で多様な系に似ている。振動子が、動態に影響を与える好ましい方向を含む、多様な方向に通過する頻度は、ラーモア回転数での歳差運動によって干渉的に変調される。磁場の不存在下で、熱的な摂動によって支配されるプロセスへの干渉性の誘導は、磁場の部分に実質的なエネルギ的な入力を要求することなく、磁場が系への情報を与えることを可能にする。５０μＴの磁場でＬＰを起こすカルシウムイオンの角度モーメントは、おおむねプランク定数となることが示される。
【００５８】
ラーモア歳差運動は標的及び磁場の磁気回転比によって決定される頻度で、結合部位内の角度領域を掃引する振動子を生じさせる。例えば、ＣａＣａＭ結合については、ＬＰは振動子が様々な結合部位部分と接触する頻度の変調を生じる。強い磁場はこの頻度を増加させ、ひいては、振動子が解離を支持する方向に接触する確率又は周波数を増加させる。ＭＦ強度の増加は従って、Ｃａの結合存続時間の減少を生じ、無細胞標本で観察される反応率の増加について観察されるような大きな遊離Ｃａの利用可能性を生じる。
【００５９】
ＣａＣａＭのような系において、生体有効性は磁場強度とともに増加することが予測され、飽和レベルに到達し、系の初期動態と比較して、ＤＣ磁場強度の更なる増加が結合時間の小さな変化のみを生じる。零磁界の存続時間と比較される、反応性又は結合存続時間の変化の割合は、
2011501975.tif 000027
によって与えられる。
【００６０】
従って、磁場強度が増加すると飽和が生じ、更に振幅の増加が動態の小さな相対変化を生じさせる。ラーモア回転数は磁場強度の増加とともに線形に増加するため、既知の標的の系（すなわち、特異的な結合存続時間）については、効果が狭い範囲のＭＦに限定されることに留意することは重要である。図３には、式（１６）から得られる磁場強度の増加を伴う、ＣａＣａＭ結合に対する生体有効性のグラフ表示を示す。例えば、０．１秒の結合時間では、約１０μＴ未満の磁場強度３０１は無効であると予即されるが磁場強度が数ｍＴに近づいた場合は飽和が生じるであろう。
【００６１】
ＬＰは結合し荷電したイオン以外の標的に影響を与えることができる。例えば、水分子は部分的な荷電を保有し、水固有の化学的特性を生じる。得られた強い電気的な極性によって、細胞及び組織中の水分子は、荷電担体及び荷電された膜の周りで観察される内外部のヘルムホルツ層のような、組織化され、極性化された水和層を形成する。これらの結合された水自体は、適用された磁場がＬＰを介して水和層の熱変動に干渉性を誘導する場合、ＬＰを受けようとする。水和方向の角度の得られた変化は、水和作用の位置エネルギを変え、ひいてはヘルムホルツ面を通過する結合プロセスの結合部位動態の、局所的な比誘電率ε（ｔ）がＬＰに依存する。
【００６２】
水の酸素及び水素アームに対するラーモア回転数は更にＣａ２＋周波数近傍にあるため、ラーモア回転数近傍の生体有効性の観察が更に、水分子自体又は水和イオンの複合物の歳差運動に起因し、そのため、ラーモア回転数の正確な決定がなされる前に、磁気回転比が推定されなければならない。図４は式（１）からのＣａ及び水分子のアームの歳差周波数４０１を示す。
【００６３】
ＡＣ及びＡＣ／ＤＣ結合共鳴は本発明の様態によって以下に記載される。
【００６４】
本発明は、ＬＰに固有の磁場強度及び周波数を伴う、共鳴のような状態及び特定の変化の利点を受け取るのを助ける。相対的に平行又は垂直な方向のＡＣ及びＤＣ磁場は、生体有効性の強度及び方向の臨床上の決定因子として示されている。ＬＰによる生体有効性は振幅と、周波数と、ＭＦの空間的な総ての時空間成分の方向とに依存する。正確な生物学的標的の反応性は、特異的な用量応答、反応性の最大値及び最小値のような共鳴現象、ならびにＬＰの特性の利点を取るようにプログラムされた治療様式の利点を取るために、標的の物理化学的な特性及び磁場特性の関数として計算できる。
【００６５】
共鳴状態は本発明の様態によって以下に記載される。
【００６６】
ＬＰメカニズムは地球磁場を含む広範で多様なＡＣ及びＤＣ  ＭＦの組合せのための共鳴動作を与える。これらの共鳴はＬＰの特異的な特性である、最大値、最小値又は他の生体応答が特異的な時空間のＭＦ状態で予測される状態である。これらの特異化された状態は、適用及び環境ＭＦに対する生体応答を最大化、最小化、促進、抑制又はその他の方法で変調する革新的な手段を開発するのに用いられうる。以下に示された特異的な例は正弦曲線的に変わるＡＣ  ＭＦを用いるが、ＬＰの条件はＤＣと被正弦曲線的に変えられるＭＦ波形との任意の組合せのための特異的な共鳴状態を決定するのに計算されうる。
【００６７】
ＬＰ共鳴は、共鳴状態を計算するためにＬＰのダイナミクスを用いる、任意の手段を通じての共鳴状態の計算であると見なされるであろう。例示的な目的のために、共鳴状態を計算するいくつかの方法が以下に例示される。しかしながら、一般的には歳差運動振動子の可能な軌道の複雑性及び生体分子の複雑性のために、共鳴を計算する総ての可能な方法を詳細に扱うことは不可能である。
【００６８】
ＡＣ磁場の生体有効性は本発明の様態によって以下に記載される。
【００６９】
ＡＣ磁場がＤＣ磁場に追加される場合、ラーモア歳差運動の時空間対称性の破壊が、変化するＡＣ位相及び振幅を伴う歳差運動方向の周期の逆転と、垂直又は平行方向のＤＣ磁場との相互作用とにより生じる。この対称性の破壊が適用された磁場形状を介して、結合部位内部の振動子方向の変調と、ひいては、好ましい方向との接触の確率とを生じる。例えば、ＡＣ位相によって、磁場強度が零近傍となるようにされ、ＤＣ磁場と破壊的な干渉を生じさせる場合、振動子は結合部位の特定部分に「滞留（ｄｗｅｌｌ）」し、磁場が有意に生じるまで非常に小さい角距離をカバーさせる。共鳴状態は従って、単一のＡＣの正弦曲線的磁場のみの場合に予測される。
【００７０】
例えば、共鳴状態は振動子が好ましい方向で用いられる平均距離の計算を通じて評価することができ、結合存続時間以下又はそれと同等の時間がかかり、
2011501975.tif 000028
となる。
【００７１】
ここでＣ０は定数であり、ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）及びｚ（ｔ）は空間的な歳差運動振動子の成分であり、Ｏｉは空間的な好ましい方向の成分である。明らかに、実際の好ましい方向は特異的な反応性を決定する。しかしながら、上述のように、特定の生体分子環境で与えられた場合、Ｒ（ｔ）は特異的な形態を取るであろう。
【００７２】
基本的なＬＰＭの特性を例示するために、本明細書で提供される例は、好ましい方向について任意の位置を用いる。Ｒ（ｔ）は助変数方程式を介して、得られた磁場に垂直な平面でラーモア角周波数ωＬで歳差運動する振動子のために計算でき、
2011501975.tif 000029
となる。
【００７３】
ここでＢｒは、ＤＣ磁場の垂直なＢｐｅｒ及び平行なＢｐａｒａ成分、ならびに周波数ωａｃを有するＡＣ磁場成分Ｂａｃから得られた磁場である。図６に示されたように、ｘ軸６０１にプロットされたＡＣ振幅と、ｙ軸６０２にプロットされたＡＣ周波数と、ｚ軸６０３にプロットされた反応性を有して、ＬＰの特異的なダイナミクスによって、ＡＣ磁場によるラーモア回転数は時間変動性であり、特異的な好ましい方向からの平均距離の複雑な変調を生じる。
【００７４】
ＡＣ／ＤＣ平行磁場の組合せは本発明の様態によって以下に記載される。静的（ＤＣ）磁場に対して平行に配置される交代性のＭＦの場合、単位時間ごとに掃引される角度領域Ａ（ｔ）は、結合時間と共に線形的に増加する。ＡＣ／ＤＣの平行な組合せについては、Ｂｒ＝Ｂ０＋Ｂ１ｃｏｓ（ωｔ）であり、一般的には、ωＬ＝ΓＢｒであるラーモア回転数はＡＣ及びＤＣの双方の振幅の時間変動関数となる。図５は式（１）からのＣａについてのラーモア回転数５０１を示す。図５は５０μＴのＡＣ及びＤＣ磁場の平行重畳に対するＣａのラーモア歳差運動周波数を示す。Ｔ／ＴＬはＤＣ磁場のラーモア回転数のある期間のユニットにおいて経過する時間５０２の比率であり、ω／ωＬはＡＣ周波数対ＤＣラーモア回転数の比率に正規化されるユニットにおけるＡＣ周波数５０３の比率である。振動子によって反転される全体の角距離は、ラーモア回転数の絶対値の積分で与えられ、
2011501975.tif 000030
となる。
【００７５】
ここで、ωＬはラーモア回転数であり、
2011501975.tif 000031
はＤＣ  ＭＦベクトルであり、
2011501975.tif 000032
は周波数ωＡＣを有するＡＣ  ＭＦであり、ｍは結合振動子の質量であり、Ｃ０は比例定数である。Ａ（ｔ）は任意のイオン又はリガンド、任意の相対方向を有するＡＣ及びＤＣ  ＭＦの任意の組合せについて評価でき、一般的には標的の磁気回転比及びＤＣ／ＡＣ  ＭＦ形状の関数である。
【００７６】
期間にわたって振動子によって掃引される全体的な角度領域Ａ（ｔ）は、ラーモア回転数によって決定されて、
2011501975.tif 000033
となる。
【００７７】
従って、反応性は式（１９）及び（２０）ならびに時間変動性のラーモア回転数の積分の結合関数である。積分の結合は結合存続時間を表すため、共鳴の位置は一般的には標的の系の動態に依存し、ひいては結合する種のラーモア回転数に単独に依存しない。図７はＡＣ＝ＤＣ＝５０μＴである平行磁場の組合せにおけるＣａの動態の角変位全体の依存性を示す。図７の右側のプロット７０１は、比較的短い結合存続時間、例えばＤＣラーモア時間の３倍までの系に対し、広範な共鳴ピークが生じ、式（２０）を介して予測できる。図７は、左側のプロット７０２で結合存続時間が１秒又はそれ以上（ラーモア時間の１８倍）に近づく場合、動態への角変位全体の依存を示し、これによって共鳴が実質的に見えなくなる。
【００７８】
ＡＣ及びＤＣ磁場の相対振幅は更に、共鳴状態の高さ及び位置を決定するのに更に重大である。ラーモア回転数は得られたＡＣ＋ＤＣ振幅に依存するため、ＡＣ＞ＤＣの場合、振動子は歳差方向の周期的な変化を起こす。結果はＡＣ  ＭＦの歳差運動振動子への追加が反応性の方向に到達する時間を促進又は抑制できることを示す。平行ＡＣ／ＤＣ磁場の組合せについて、結果はＩＰＲの報告された実験検証に著しく似ており、ＬＰを弱いＤＣ及びＡＣ  ＭＦの生体有効性用の実行可能な代替的なメカニズムとして示唆する。得られた共鳴状態はＫｏｃｈによって用いられた状態に反映できる。図５はＤＣ＝３７μＴ、ＡＣ＝１．７μＴに対する、約１８ないし３５Ｈｚの範囲にある適用されるＡＣ磁場に対する、又は３７μＴのＤＣ磁場におけるＣａに対する約１．４ないし２．６倍のラーモア回転数に対するＬＰモデルの予測を示す。これらの計算は、ＤＣ磁場におけるＣａのラーモア回転数の時間の約４倍の存続時間を有する標的の系に対しなされた。結果は図８の公表されたＫｏｃｈの実験と有利に比較される。
【００７９】
更に平行ＡＣ及びＤＣ  ＭＦの組合せについては、干渉性の振動子の歳差運動に基づいて、複雑な共鳴状態が、特異的なＡＣ振幅及び周波数について予測される。例えば、図８に示したように、振動子位置のランダムな分布からの平均偏差（すなわち、平均振動子位置＝π）がＡＣ周波数８０１及び振幅８０２と共に変わる。図８の複雑な偏差は式（２０）を介して生成され、ｍｅａｎ（Ａ（ｔ））−πとなる。図８におけるピークと底の位置は、生体有効性の増加又は減少を生成するのを予測する、特異的なＡＣ／ＤＣ磁場の組合せを決定する一手段の例を提供する。
【００８０】
図９は、特異的な周波数での図８の切片を示し、共鳴の構成と、わずかな共鳴オフ周波数へのシフトの影響とを詳述する。例えば、図９の左側のプロット９０１は、第２高調波のラーモア回転数（２×ωＬ）でのＡＣ／ＤＣ振幅の関数としての反応性と、ωＬ−０．１ωＬでのわずかな共鳴オフを示す。ラーモア高調波上に直接、明らかな共鳴がＡＣ＝３×ＤＣ振幅で生じることに留意すべきである。１０％のωＬ（第２高調波では５％のＡＣ）だけのＡＣ周波数の移動は、この共鳴を有効に破壊する。従って、系に対する正確なＬＰの条件の知見は、共鳴及び臨床上有意な生体有効性を生成する、正確なＡＣ／ＤＣの組合せの生成を可能にする。
【００８１】
より複雑な共鳴動作は他のＡＣ周波数で生じ、副高調波周波数のラーモア回転数を含んでいる。例えば、図９の右側のプロット９０２は、ＡＣ周波数＝ωＬ／３及びωＬ／３−０．０５ωＬでの共鳴状態を示す。これらの状態については、ＡＣ周波数（０．０５ωＬ）のわずかなシフトが共鳴ピークの数の増加と、共鳴強度の同時の減少を生じさせる。
【００８２】
ＡＣ／ＤＣ垂直磁場の組合せは本発明の様態によって以下に記載される。
【００８３】
ＤＣ磁場を有する垂直方向のＡＣ  ＭＦの場合については、得られたＭＦの空間的な方向がすぐに変化し、前の例の円柱対称性を破壊する。円柱形状外側で得られる振動子の偏位は、単位時間につき掃引される角度領域Ａ（ｔ）の変化により、生体有効性の変化を生じさせることは前に示唆した。従って、ラーモア回転数と歳差運動の軸との双方が時間変動性であり、式（１７）によって与えられる角度領域の蓄積はｚ方向の歳差運動の成分によって変調される。形状によると、結果は
2011501975.tif 000034
となる。
【００８４】
ここで、
2011501975.tif 000035
である。
【００８５】
ｚ軸から離れた歳差運動の軸の偏位により、垂直磁場に対するラーモア回転数が、平行なＡＣ／ＤＣの組合せの場合よりもより合併された方法で、時間と共に変化する。生じた合併されたダイナミクスは、反応性の変化が歳差運動軸における時間変動の変化と同時に、双方のＡＣ変調したラーモア回転数によって生じることを意味している。
【００８６】
振動子の偏位がその最大値を達成する場合、すなわち、ＡＣ周波数がラーモア回転数の整数倍になる場合に、共鳴が生じることは証明されてきた。このことは、ＡＣ磁場強度の増加に沿ってスキャンし、ＤＣを一定に保持することによって、垂直磁場配置について共鳴が観察できることを示している。例えば、図１０の左側のプロット１００１はＡＣ周波数＝ＤＣ磁場強度のラーモア回転数で示される比率Ｂ１／Ｂ０の関数として式（２１）のｚ軸からの振動子の軸の偏位を示す。一定の振動子偏位の部位の出現が等しくＢ１＝２ｎＢ０で配置されることに留意されたい。Ａ（ｔ）はこれらの状態のための最大値及び最小値を達成し、式（２１）でｚ偏角の時間平均として計算され、図１０の左側プロットに示された結合存続時間＝７のＤＣ磁場のラーモア時間にわたって取られる。図１０の左側プロット１００１の地図の形状、及びＡＣ強度の増加を伴う主要でない共鳴の多数の出現は、ＡＣ振幅の増加を伴う複雑性の増えた振動子のダイナミクスを反映する。図１０の右側のプロット１００２は、これらの状態に対する反応性Ａ（ｔ）を示す。抑制及び励起応答の双方が左側のプロット１００１に示された極値に応じて生じることに留意されたい。この治療上関連する例が、考慮されたイオン結合プロセスによって管理される系について、
抑制のプロセスが
2011501975.tif 000036
で取得でき、
励起又は増加のプロセスが、
2011501975.tif 000037
で取得できるように、磁場が構成できることを示している。
【００８７】
ＡＣ／ＤＣ磁場の任意の組合せは本発明の様態によって以下に記載される。
【００８８】
ラーモア歳差運動の条件は更に、分子結合プロセスを与える又は妨害する好ましい方向からの振動子の平均距離に基づいて予測されうる。共鳴状態はＡＣのみ、ＤＣと平行なＡＣ、ＤＣと垂直なＡＣ、及び結合された平行及び垂直磁場について計算できる。例えば、ＬＰの条件は正確な歳差運動振動子の軌道の計算を可能にし、
2011501975.tif 000038
となる。
【００８９】
ここで、ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）及びｚ（ｔ）は振動子の運動方程式の解を通して見出され、式（２）から３次元の場合に一般化され、
2011501975.tif 000039
となり、
2011501975.tif 000040
は、ｘ、ｙ及びｚの３の空間方向の単位ベクトルである。
【００９０】
図１１は、ＡＣ磁場周波数１１０１とＡＣ対ＤＣの磁場強度の比率との関数としての、任意のＡＣ／ＤＣ磁場の組合せに対する、式（１７）、（１８）及び（２３）から平均距離を介した、好ましい方向への反応性を示す。特異的な共鳴状態が存在し、励起及び抑制の双方の応答を産生することが分かる。特異的なＡＣ及びＤＣの平行及び垂直磁場の組合せを選択することによって、特異的な共鳴状態が生物学的標的に適用できる。
【００９１】
図１２は、骨細胞中のＣａ流束を測定する実験結果を示す。これらの結果は現在まで十分には説明されておらず、生体有効性のＥＭＦ信号の構成に臨床的に関連する。図１２の左上１２０１は、適用されたＡＣ磁場について１６Ｈｚの範囲でＣａ流束の顕著なピークを有する、実験的に観察される共鳴を示す。図１２の右上１２０３は、式（１７）、（１８）及び（２３）を介して計算されるような、この実験と関連するＬＰ共鳴地図の領域を示す。正確な共鳴位置が見られ、詳細な関連する共鳴「地図」の形状に与えられうる。図１２の下１２０２は、関連する周波数応答を提供し、実験の結果を成功裏に予測するＡＣ＝２０μＴの領域を通る切片を示す。従って、特異的な標的の系に対するＬＰの条件の知見は、関連する生体有効性の波形の予測を可能にする。
【００９２】
従って、式（２４）に対する解の詳細な知見、ひいてはＬＰ共鳴地図を通して、特異的なＭＦは治療上関連する励起及び抑制を産生するように構成できる。例えば、図１３の左上１３０１は、零からのｚ偏位の移動の平均によって決定されるＡＣ／ＤＣの結合された平行／垂直の組合せに対する反応性が、抑制及び励起の双方の応答を示すことを示す。この場合については、ＡＣ周波数はＤＣ平行のＭＦのラーモア回転数の０．５倍に等しい。特異的な応答のパターンは、左下１３０４のプロットに示したような、磁場配置に対し得られることに留意すべきである。比較において、図１３の右上１３０２はＤＣ平行ＭＦのラーモア回転数の１．０倍にちょうど等しいＡＣ  ＭＦの周波数を有することを除いては、同一状態の振動子のｚ偏位を示す。ＡＣ周波数のこの変化は、図１３の右下のプロット１３０３に示されるように、反応性において予測可能な変化を生じさせる。
【００９３】
環境磁場と結合して生成されるラーモア歳差運動−生体有効性の磁場は、本発明の様態によって以下に記載される。
【００９４】
本発明は、経験的データ又は数学的モデルによって特異的な生体有効性を生成するように設計される磁場配置を生成するために、生物学的標的で磁場環境を正確に制御する方法を具える。
【００９５】
本発明は、３軸、２軸、又は平面を含み、磁場を標的に向けて送達する任意の幾何学的配置において、コイル及び／又は永久磁石の配置を含む。総ての時空間の磁場成分が特異的な磁場配置を生物学的標的に送達するために制御される。環境地磁気及び環境磁場は、適用された生体有効性磁場で配置する目的のためにこれらの成分を使用するためにモニタリングされる。
【００９６】
一般的に、コイルの系によって生物学的標的に適用される磁場は、１）直接的にコイルに適用される電流による磁場Ｂｄｅｖｉｃｅと、２）局所的な地球磁場（約０．５ガウスで、大きさ及び方向が地理的に変わる）のような環境供給源による磁場Ｂａｍｂｉｅｎｔと、医療機器、電力線等のような総ての他の供給源との重畳である。全体で得られる磁場は、
2011501975.tif 000041
となる。
【００９７】
従って、磁場全体は有意義な方法で環境磁場と重畳すべく、デバイス磁場を選択することによって、完全に制御されうる。治療的な目的のために、適用された磁場の生物学的標的との相互作用を詳述する数学的又は経験的モデルは、生体有効性で治療的な磁場配置を開発するために用いられうる。環境磁場から標的を遮蔽する以外に、最終的な生体有効性野地界を形成するための本発明のこれらの磁場は、
2011501975.tif 000042
となり、結果、デバイスによって要求される磁場は、
2011501975.tif 000043
となる。
【００９８】
本発明はこの事実を使用し、従って、特異的に構成された磁場全体の積分成分として環境磁場を利用する。
【００９９】
本発明は３軸磁力計プローブを介した環境磁場の時空間成分の正確な測定をする。この測定値は次いで所望の生体有効性の磁場配置と比較されて、式（２６）を介してデバイスによって生成すべき磁場を生成する。
【０１００】
結合されたＡＣ／ＤＣ磁場配置は、永久磁石の追加の有り及び無しの双方での、３軸、２軸、ヘルムホルツ、平面又は任意のコイルとの組合せといったいくつかの異なる方法によって生成してもよい。例えば、既定の磁場は環境磁場を相殺し、後に重畳を通して所望の磁場成分を追加することによって簡単に得ることができ、
2011501975.tif 000044
となる。
【０１０１】
このアプローチは一般的に、ヘルムホルツ配置中の３軸又は２軸コイルの使用を要求する。
【０１０２】
従って、一般的な場合については、生体有効性の磁場配置を決定するために用いられる経験的又は数学的モデルを与えられた場合、以下の方法が用いられうる。
１）好適なコイル及び／又は永久磁石を用いた、所望されない環境磁場の成分の測定及び相殺／変調
２）環境値に依存する生体有効性の磁場成分を計算するための、残りの環境磁場の成分の使用（以下のラーモア歳差運動の実施例参照）
３）生体有効性の磁場成分を生成するための、残りの環境磁場の成分の使用
４）生体有効性の磁場配置を完全にするための、好適なコイルを用いた更なる時空間磁場成分の適用
【０１０３】
ＬＰＭを用いる特異的な実施例は、ある生体有効性の配置が、互いに垂直に向いている定常（ＤＣ）及び正弦波交流（ＡＣ）磁場の組合せを具えることが予測される。この配置について、生体有効性の極値は図１に示されるように、ＤＣ磁場における標的のラーモア回転数、及びその半整数倍で予測される。このような極値は標的のイオン／リガンド結合経路の反応性を増加又は減少させる生物学的意味を有する。図１４の左側のプロット１４０１は、ＡＣ周波数とＡＣ対ＤＣの振幅の比率との関数としての歳差運動振動子のｚ偏角に比例するこれらの共鳴の構成を示す。ＡＣ周波数はＤＣ磁場のラーモア回転数の関数であり、周波数及びＡＣ振幅とともに変化する共鳴状態は更に直接的な垂直ＤＣ磁場強度の関数であることに留意すべきである。図１４の右側のプロット１４０２はＡＣ振幅＝０．５ＤＣ振幅での式（２１）からのＡＣ周波数の関数としての平均ｚ偏角としての反応性を示す。反応性の抑制の部分がラーモア回転数の整数倍で生じることに留意すべきである。一般的には、数学的及び経験的モデルによって、特異的な生体応答を伴う特異的なプロセスに向けて標的とされる、結合したＡＣ／ＤＣ磁場を構成するのを可能にする。
【０１０４】
本発明によるある様態は、生体有効性の磁場配置を生成するために環境磁場を使用する。このケースについては、単一の平面コイルが用いてもよく、環境磁場成分の測定は式（２６）を介して生体有効性の磁場を生成するために用いてもよい。このようなコイルによって送達される磁場の大きさと形状はコイルへの入力電流によって正確に決定され、空間的な測定を通じて較正できるため、単一の平面コイルはヘルムホルツ配置中のコイル以外に用いてもよい。例えば直径６インチのアプリケータコイルは図１５に示したように、主にコイルの平面に垂直な方向であるｘ、ｙ及びｚ成分を有する得られた磁場を送達する。系の円対称性及びコイルの軸にわたる磁場相殺のために、垂直なＸ−Ｙ成分はコイルの中央で環境レベルに近い値（約２ミリガウス）を産生する（図１５の左側１５０１及び中央のプロット１５０２）ことに留意すべきである。図１５の右側のプロット１５０３に示したように、治療部位の中央の支配的な磁場成分はコイルの平面に垂直な２．０ガウスのｚ成分である。
【０１０５】
従って、垂直磁場及び単一の円形コイルに対する、このＬＰＭのケースについては、環境磁場の測定は、
１）環境磁場のｚ成分の相殺、
２）残りの環境磁場のｘ及びｙ成分の、
ａ）適用されたＡＣ磁場の要求された周波数、
ｂ）要求されたＡＣ振幅（図１参照）を計算するための使用、
３）コイルを通じて適用された信号を介した、ｚ方向のＡＣ磁場の適用、
を可能にする。
【０１０６】
コイルによって生成されなければならない磁場は従って、
2011501975.tif 000045
となる。
【０１０７】
ここで、ＢＺａｍｂｉｅｎｔは環境磁場のｚ成分であり、ＢＡＣは所望のＡＣ磁場である。
【０１０８】
得られた生成された磁場は、ｚ軸に沿って方向付けられたＡＣ成分から成り、ｘ−ｙ平面の環境（ＤＣ地磁気）成分と結合され、上述の垂直ＡＣ／ＤＣ共鳴に対するラーモア歳差運動の条件を満たす。
【０１０９】
図１９によると、図１９は本発明の様態による生体有効性の磁場を構成するための方法のフロー図である。ラーモア歳差運動の数学的モデルは生体有効性の磁場配置を決定するために用いられる（ステップ１９０１）。式１７ないし２０に記載のような数学的モデルは決定のために用いることができるが、他の数学的モデルを用いてもよい。標的治療部位での環境磁場はホール効果プローブのような検出手段を用いて測定される（ステップ１９０２）。検出された環境磁場は成分に分解される。それらの成分のいくつかは好適なコイル及び／又は永久磁石を用いることによって生体有効性の磁場に部分的に組み込まれ、式２４ないし２７に記載のような生体有効性の磁場の任意の成分を相殺及び／又は変調できる。更なる時空間的な磁場成分は好適なコイル及び／又は永久磁石を用いることによって、生体有効性の磁場に重畳される（ステップ１９０３）。得られた生体有効性の磁場は、ラーモア歳差運動モデルにより要求されたＡＣ／ＤＣの生体有効性の磁場配置を満たす信号を生成することによって、１又は複数のコイル及び／又は永久磁石を通して治療領域に適用されるであろう（ステップ１９０４）。
【０１１０】
図２０は本発明の様態による生体有効性の磁場を構成するための装置のブロック図を示す。生体有効性の磁場装置は１又はそれ以上のコイルのような生成デバイスを駆動する信号を生成する。生体有効性の磁場装置はオン／オフスイッチのような活性化手段によって活性化されてもよい。生体有効性の磁場装置はＡＣ／ＤＣ電源２００１を有する。ＡＣ／ＤＣ電源２００１はバッテリのような内部電源、あるいは例えばプラグや電線によって本発明と接続されるＡＣ／ＤＣ電流出口のような外部電源であってもよい。ＡＣ／ＤＣ電源２００１は電力をＡＣ発電機２００２、マイクロコントローラ２００３に、及びＤＣ電力をＡＣ／ＤＣミキサ２００４に提供する。マイクロコントローラ２００３の好ましい様態は、８ビット４ＭＨｚのマイクロコントローラ２００３を用いるが、他のビット及びＭＨｚの組合せのマイクロコントローラを用いても良い。マイクロコントローラはＡＣ／ＤＣミキサ２００４内へのＡＣ電流を制御する。ＡＣ／ＤＣミキサ２００４は生体有効性の磁場を生成するのに用いられるＡＣ及びＤＣ電流を結合及び制御する。電圧レベル変換分岐回路２００５は、標的治療部位に送達される、送られた磁場を制御する。電圧レベル変換の出力は、電圧レベル変換の出力は出力増幅器２００６により増幅されて、少なくとも１のコイル２００８へ信号を転送する出力２００７として送達される。好ましくは、少なくとも１のコイル２００８は地磁気成分を含む環境磁場を測定するプローブ２００９を有し、ＡＣ／ＤＣミキサ２００４に測定値を戻し、これによって生体有効性の磁場の配置を調整及び制御する。生体有効性の磁場配置を生成するために環境磁場を用いる場合、単一の平面コイルが用いてもよく、生体有効性の磁場を生成するために用いられる環境磁場成分の測定は式（２６）を介して決定できる。このようなコイルによって送達される磁場の大きさと形状はコイルへの入力電流によって正確に決定され、空間的な測定を通じて較正できるため、ヘルムホルツ配置中の３軸又は２軸コイルと代替的に単一の平面コイルを用いてもよい。例えば直径６インチのアプリケータコイルは図１５に示したように、主にコイルの平面に垂直な方向であるｘ、ｙ及びｚ成分を有する得られた磁場を送達する。系の円対称性及びコイルの軸にわたる磁場相殺のために、垂直なＸ−Ｙ成分はコイルの中央で環境レベルに近い値（約２ミリガウス）を産生する（図１５の左側１５０１及び中央のプロット１５０２）ことに留意すべきである。図１５の右側のプロット１５０３に示したように、治療部位の中央の支配的な磁場成分はコイルの平面に垂直な２．０ガウスのｚ成分である。
【実施例１】
【０１１１】
ＬＰは重要な実験結果を説明する。ｘ軸でプロットされた磁場の組合せ１６０１とｙ軸でプロットされたカルシウム流出量１６０２とを有する図１６は、高精製の原形質膜小胞におけるＣａ２ｐの輸送の極端に低い周波数の磁場の効果を示す。小胞は３２  ８Ｃで３０分間曝露され、カルシウム流出はトレーサとして放射性の４５Ｃａを用いて検討された。２７ないし３７ｍＴの範囲の静磁場と、７ないし７２Ｈｚの周波数及び１３ないし１１４ｍＴ（ピーク）の振幅を有する時間変動性の磁場が用いられた。ＡＣ及びＤＣ磁場の相対振幅は共鳴状態の高さ及び位置を決定するのに重要である。ラーモア回転数は得られたＡＣ＋ＤＣ振幅に依存するため、ＡＣ＞ＤＣで振動子は歳差方向に周期的な変化を起こす。生じた共鳴状態はＢｐｅｒｐ＝０で式１７及び１８を用いてＫｏｃｈによって用いられた実験条件［Ｋｏｃｈら，２００３］で評価できる。見られるように、実験データに合致するＬＰＭはＩＰＲのものと本質的に同一であるが、より物理学的に現実的なメカニズムを介している。
【実施例２】
【０１１２】
ｘ軸１７０１でプロットされたＡＣ周波数と、ｙ軸１７０２でプロットされた反応性とを有する図１７は、骨細胞におけるＣａ流束を測定する実験結果の、式１７及び１８を介したＬＰの予測を示す。この検討では、正味の４５ＣＡ流束がヒト骨細胞の低振幅ＥＭＦに対する主要な伝達応答の可能な初期マーカとして用いられた。結合したＤＣ磁場及びＡＣ磁場の作用は、イオンサイクロトロン共鳴理論によるカルシウム結合と結合するように初期構成された。この理論は実質的には疑わしいが、実験結果は更に保持され、成功裏にＬＰによって説明される。実験結果はＣａ流束の顕著なピークが適用したＡＣ磁場に対し１６Ｈｚの範囲にあることを示す。
【０１１３】
結合された平行及び垂直なＡＣ／ＤＣ磁場を有し、１５μＴの垂直ＤＣと結合した２０μＴの平行ＡＣ／ＤＣに対するこの系でのＬＰ予測は、十分にデータに記載され、ＩＣＲ共鳴の分周波ではない低周波数でのＣａ２＋流束の抑制を予測する。これらの結果は生体有効性の治療的なＥＭＦ信号の配置と臨床上関連する。
【実施例３】
【０１１４】
ｘ軸１８０１でプロットされた磁場と、ｙ軸１８０２の神経突起伸長とを有する図１８はＡＣ磁場に対する振幅ウィンドウのＬＰ予測を示す。ＰＣ−１２細胞中の神経突起伸長に対する平行なａｃ及びｄｃ磁場の影響の最近の試験は、イオンパラメトリック共鳴モデルの予測と良い一致を示した。しかしながら、垂直（１６０ｍＧ）及び平行（３６６ｍＧ）の双方のｄｃ磁場に関与する初期の研究による実験結果は、イオンパラメトリック共鳴モデル予測と一致するようにはならなかった。試験結果は垂直なａｃ及びｄｃ磁場に対する細胞応答が特徴的であり、平行なａｃ及びｄｃ磁場で見られるものと異なることと、垂直磁場に対する応答が強度依存性の非線形方法で支配的であることを示している。
【０１１５】
図１８は、Ｂｌａｃｋｍａｎによって得られた実験結果と比較した場合の、培養中のＰＣ−１２細胞からの神経突起伸長での、ＤＣ磁場に垂直又は平行な実質的に異なるＡＣの効果について、ＡＣ磁場に対する振幅ウィンドウのＬＰ予測を示す。ＬＰ予測は式１７及び１８を介して生成され、Ｒ（ｔ）が３６６ｍＧのＤＣ磁場のラーモア時間である、７５ミリ秒で評価される。実験条件は４５ＨｚでのＡＣ振幅の変動を伴う、３６６ｍＧ（３６．６μＴ）の平行対垂直磁場のＡＣ／ＤＣの組合せであった。見られるように、ＬＰは十分に垂直及び平行磁場の双方の形状で得られる結果を記載する。平行対垂直磁場の方向についての反応性の観察された変化は、ＬＰの本来の特徴であり、その他のモデルによって説明されない。
【０１１６】
装置及び方法は最も実用的でかつ好ましい様態になると現在見なされる点について記載してきたが、本開示は開示された様態に限定される必要がないことは理解すべきである。主張の精神及び範囲内に含まれる様々な変更及び同様の配置がカバーされることが意図され、この範囲は総てのこのような変更及び同様の構成を包含するように広い解釈がなされるべきである。本開示は以下の請求項の任意及び総ての様態を含む。
【図１】
2011501975.tif 000046
【図２】
2011501975.tif 000047
【図３】
2011501975.tif 000048
【図４】
2011501975.tif 000049
【図５】
2011501975.tif 000050
【図６】
2011501975.tif 000051
【図７】
2011501975.tif 000052
【図７Ａ】
2011501975.tif 000053
【図８】
2011501975.tif 000054
【図９】
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【図１０】
2011501975.tif 000056
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2011501975.tif 000059
【図１４】
2011501975.tif 000060
【図１５】
2011501975.tif 000061
【図１６】
2011501975.tif 000062
【図１７】
2011501975.tif 000063
【図１８】
2011501975.tif 000064
【図１９】
2011501975.tif 000065
【図２０】
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【国際調査報告】
2011501975.tif 000067