(57)【要約】【課題】１本の主管部３１から複数本の支管部３２、３３が分岐する分岐管を多段に連結してなる分岐管系を対象として、該分岐管系を流れる流体に載せて上流から下流へ担磁粒子群Ｐを搬送する方法及び装置において、分岐部を含む空間に形成すべき磁場の位置や強さの設定を容易なものとする。【解決手段】本発明に係る分岐管系における担磁粒子群の搬送方法及び装置は、担磁粒子群Ｐを通過させるべき分岐管の分岐部を含む空間に、該分岐管を構成する特定の支管部側へ高くなる磁気勾配の磁場を形成すると同時に、該磁場の強さに周期的な変化を与えることにより、該支管部へ集中的に担磁粒子群Ｐを誘導する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の主管部から複数本の支管部が分岐する分岐管を多段に連結してなる分岐管系において、該分岐管系を流れる流体に載せて上流から下流へ担磁粒子群を搬送する装置であって、
担磁粒子群を通過させるべき分岐管の分岐部近傍に配置されて、該分岐管の主管部から特定の支管部へ伸びる流路を含む空間に、該流路に沿う管壁の内側から外側に向かって高くなる磁気勾配の磁場を形成する磁場形成装置と、
前記磁場形成装置によって形成される前記磁場の強さに変化を与えて、担磁粒子群を通過させるべき分岐管の特定の支管部へ集中的に担磁粒子群を誘導する磁場制御装置
とを具えたことを特徴とする、分岐管系における担磁粒子群の搬送装置。
【請求項２】
前記磁場形成装置は、担磁粒子群を通過させるべき分岐管の分岐部の近傍に、磁界発生手段を配置して構成され、前記磁場制御装置は、該磁界発生手段を前記分岐部に対して接近離間させることによって、前記磁場の強さに変化を与える請求項１に記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送装置。
【請求項３】
前記磁界発生手段は、永久磁石によって構成される請求項２に記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送装置。
【請求項４】
前記磁場形成装置は、担磁粒子群を通過させるべき分岐管の分岐部の近傍に、磁界発生手段を配置して構成され、前記磁場制御装置は、該磁界発生手段が発生する磁界の強さを変動させることによって、前記磁場の強さに変化を与える請求項１に記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送装置。
【請求項５】
前記磁界発生手段は、電磁石若しくは超伝導磁石によって構成される請求項４に記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送装置。
【請求項６】
前記磁場形成装置は、担磁粒子群を通過させるべき上流側の分岐部の近傍と下流側の分岐部の近傍にそれぞれ磁界発生手段を配置して構成され、前記磁場制御装置は、上流側の磁界発生手段が形成すべき磁場の強さの変化と、下流側の磁界発生手段が形成すべき磁場の強さの変化との間に、位相差を設ける請求項１乃至請求項５の何れかに記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送装置。
【請求項７】
１本の主管部から複数本の支管部が分岐する分岐管を多段に連結してなる分岐管系において、該分岐管系を流れる流体に載せて上流から下流へ担磁粒子群を搬送する方法であって、担磁粒子群を通過させるべき分岐管の主管部から特定の支管部へ伸びる流路を含む空間に、該流路に沿う管壁の内側から外側に向かって高くなる磁気勾配の磁場を形成すると同時に、該磁場の強さに変化を与えることにより、該支管部へ集中的に担磁粒子群を誘導することを特徴とする、分岐管系における担磁粒子群の搬送方法。
【請求項８】
担磁粒子群を通過させるべき分岐部を含む空間の磁場の強さを大きな値から小さな値に変化させることによって、担磁粒子群を該分岐部の近傍に捕捉した後に解放する請求項７に記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送方法。
【請求項９】
担磁粒子群を通過させるべき分岐管の分岐部の近傍に、磁界発生手段を配置し、該磁界発生手段を前記分岐部に対して接近離間させることによって、前記磁場の強さに変化を与える請求項７又は請求項８に記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送方法。
【請求項１０】
前記磁界発生手段は、永久磁石によって構成される請求項９に記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送方法。
【請求項１１】
担磁粒子群を通過させるべき分岐管の分岐部の近傍に、磁界発生手段を配置し、該磁界発生手段が発生する磁界の強さを変動させることによって、前記磁場の強さに変化を与える請求項７又は請求項８に記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送方法。
【請求項１２】
前記磁界発生手段は、電磁石若しくは超伝導磁石によって構成される請求項１１に記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送方法。
【請求項１３】
担磁粒子群を通過させるべき上流側の分岐部の近傍と下流側の分岐部の近傍にそれぞれ磁界発生手段を配置し、上流側の磁界発生手段が形成すべき磁場の強さの変化と、下流側の磁界発生手段が形成すべき磁場の強さの変化との間に、位相差を設ける請求項７乃至請求項１２の何れかに記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送方法。
【請求項１４】
分岐管系に沿って配置される複数の磁界発生手段は、それぞれの磁場が互いに干渉しない位相差をもって、磁場の強さに変化を与える請求項１３に記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送方法。
【請求項１５】
担磁粒子群が１つの分岐部を通過する直前に該分岐部に対しても最も強い磁場が形成される様、前記位相差を設ける請求項１３に記載の分岐管系における担磁粒子群の搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１本の主管部から複数本の支管部が分岐する分岐管を多段に連結してなる分岐管系において、該分岐管系を流れる流体に載せて上流から下流へ担磁粒子群を搬送する方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年注目を浴びている遺伝子治療において、リポソーム等の遺伝子送達因子を利用して、標的とする細胞部分に遺伝子を送達する治療手段が提案されている(特許文献１)。
【０００３】
又、各種疾患の治療手段として、治療薬が封入されたマイクロカプセルをカテーテルによって門脈から癌等の発生している臓器まで送り込み、該臓器に対して直接に治療薬を投与する手段が提案されている(特許文献２)。
【０００４】
しかしながら、リポソーム等の遺伝子送達因子を利用して遺伝子を送達する治療においては、遺伝子が標的とする細胞以外の細胞にも送達されてしまう欠点がある。又、カテーテルを用いて治療薬を送り込む治療においては、カテーテルの挿入に患者の苦痛や危険が伴う問題があるばかりでなく、カテーテルの挿入が困難な細い血管には、適用することが出来ない問題がある。
【０００５】
そこで発明者らは、薬物に強磁性ナノ粒子を付着させた磁性薬剤(担磁粒子群)を用いて、磁気牽引力により磁性薬剤を目的の患部まで誘導するドラッグ・デリバリー・システムの概念を提案している。
ドラッグ・デリバリー・システムにおいては、血管注射によって血流内に磁性薬剤を投入すると共に、血管系に磁場を形成して、該磁場に磁気勾配を与えることによって、磁性薬剤を血管に沿って磁気牽引する。
【特許文献１】特開平７−２４１１９２号
【特許文献２】特表２００２−５１６５８７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、血管系は、１本の主管部から複数本の支管部が分岐する分岐管を多段に連結してなる分岐管系を形成しており、１本の主管部から分岐する複数本の支管部の内、特定の１本の支管部へ選択的に磁性薬剤を流すことにより、磁性薬剤を目的の臓器へ送り込むことが出来る。
発明者らは、磁性薬剤等の担磁粒子群を通過させるべき分岐管の分岐部を含む空間に、該分岐管を構成する特定の支管部側へ高くなる磁気勾配の磁場を形成することにより、該支管部へ集中的に担磁粒子群を誘導することに成功した。
【０００７】
具体的には、図５(ａ)に示す様に、分岐管系に対し、担磁粒子群を通過させるべき分岐部に沿って複数の磁界発生手段(磁石)Ｍ１、Ｍ２を配置する。これによって担磁粒子群は磁気牽引力を受けて所定の分岐部を選択的に通過しつつ、上流から下流へ流れ、最終的に末端の支管部に到達する。
【０００８】
しかしながら、磁界発生手段による磁場の強さが過小な場合には、担磁粒子群は、分岐部を通過する際に複数本の支管部に分散することとなり、担磁粒子群を特定の１本の支管部へ集中的に流すことが出来ない。
逆に、磁界発生手段による磁場の強さが過大な場合には、担磁粒子群は、分岐部にて磁気牽引力により捕捉されて一定位置に滞留してしまうこととなる。
従って、磁界発生手段の位置や磁場の強さは、分岐管系の形状寸法や流体の速度などに応じて微妙に調整する必要があり、この調節が困難である問題があった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、分岐管系を流れる流体に載せて上流から下流へ担磁粒子群を磁気牽引力によって搬送する方法及び装置において、分岐管の分岐部を含む空間に形成すべき磁場の位置や強さの設定を容易なものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る分岐管系における担磁粒子群の搬送装置は、１本の主管部から複数本の支管部が分岐する分岐管を多段に連結してなる分岐管系において、該分岐管系を流れる流体に載せて上流から下流へ担磁粒子群を搬送する装置であって、
担磁粒子群を通過させるべき分岐管の分岐部近傍に配置されて、該分岐管の主管部から特定の支管部へ伸びる流路を含む空間に、該流路に沿う管壁の内側から外側に向かって高くなる磁気勾配の磁場を形成する磁場形成装置と、
前記磁場形成装置によって形成される前記磁場の強さに変化を与えて、担磁粒子群を通過させるべき分岐管の特定の支管部へ集中的に担磁粒子群を誘導する磁場制御装置
とを具えている。
【００１１】
又、本発明に係る分岐管系における担磁粒子群の搬送方法は、１本の主管部から複数本の支管部が分岐する分岐管を多段に連結してなる分岐管系において、該分岐管系を流れる流体に載せて上流から下流へ担磁粒子群を搬送する方法であって、担磁粒子群を通過させるべき分岐管の主管部から特定の支管部へ伸びる流路を含む空間に、該流路に沿う管壁の内側から外側に向かって高くなる磁気勾配の磁場を形成すると同時に、該磁場の強さに変化を与えることにより、該支管部へ集中的に担磁粒子群を誘導することを特徴とする。
【００１２】
具体的には、前記磁界発生手段は永久磁石によって構成され、担磁粒子群を通過させるべき分岐管の分岐部の近傍に、該磁界発生手段を配置し、該磁界発生手段を前記分岐部に対して接近離間させることによって、前記磁場の強さに変化を与える。
【００１３】
或いは、前記磁界発生手段は、電磁石若しくは超伝導磁石によって構成され、担磁粒子群を通過させるべき分岐管の分岐部の近傍に、該磁界発生手段を配置し、該磁界発生手段が発生する磁界の強さを変動させることによって、前記磁場の強さに変化を与える。
【００１４】
上記本発明の搬送方法及び装置によれば、担磁粒子群を通過させるべき分岐管の主管部から特定の支管部へ伸びる流路を含む空間に、該流路に沿う管壁の内側から外側に向かって高くなる磁気勾配の磁場が形成され、且つ、該磁場の強さが大きくなることによって、該分岐管の主管部を流れる担磁粒子群に大きな磁気牽引力が作用し、分岐部の直前においては、該担磁粒子群を誘導すべき１本の支管部の近傍領域に、担磁粒子群が一時的に捕捉されることになる。そして、その直後に磁場の強さが小さくなることによって、担磁粒子群に作用する磁気牽引力が小さくなり、その結果、該担磁粒子群は磁気牽引力による拘束から解き放され、流体の流れに乗って該支管部に流れ込むことになる。
【００１５】
本発明に係る搬送方法及び装置の他の具体的構成において、担磁粒子群を通過させるべき上流側の分岐部の近傍と下流側の分岐部の近傍にそれぞれ磁界発生手段を配置し、上流側の磁界発生手段が形成すべき磁場の強さの変化と、下流側の磁界発生手段が形成すべき磁場の強さの変化との間に、位相差を設ける。
ここで、担磁粒子群が１つの分岐部を通過する直前に該分岐部に対しても最も強い磁場が形成される様、前記位相差を設ける。
【００１６】
該具体的構成によれば、１つの分岐部を担磁粒子群が通過する際に、該担磁粒子群は、該分岐部の近傍に配置された磁界発生手段による磁場の影響を最も大きく受け、隣接する分岐部の近傍に配置された磁界発生手段による磁場の影響は小さくなる。これによって、より多くの担磁粒子群を所望の経路に沿って誘導することが出来る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る分岐管系における担磁粒子群の搬送方法及び搬送装置によれば、担磁粒子群を通過させるべき分岐管の分岐部に傾斜磁場が形成される様に磁界発生手段を配置すれば、その磁場の正確な位置と強さを設定することなく、単に磁場の強さを変化させるだけで、大部分の担磁粒子群を所望の経路に沿って誘導することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る分岐管系における担磁粒子群の搬送方法及び装置は、図８(ａ)に示す様に、１本の主管部３１から複数本の支管部３２、３３が分岐する分岐管の内部を流体が流れている分岐管系において、該分岐管系を流れる流体に載せて上流から下流へ担磁粒子群Ｐを搬送する方法及び装置であって、担磁粒子群Ｐを通過させるべき分岐管の分岐部に沿って磁界発生手段Ｍを配置し、これによって、主管部の中心から半径方向に沿って、担磁粒子群Ｐを誘導すべき特定の支管部(図８(ａ)では下側の支管部３３)側へ高くなる磁気勾配の磁場を形成すると同時に、該磁場の強さに変化を与えることにより、図８(ｂ)(ｃ)の如く該支管部３３へ集中的に担磁粒子群Ｐを誘導するものである。
尚、担磁粒子群Ｐとは、薬剤等の目的物質を強磁性微粒子で磁気種付け(Magnetic  Seeding)した粒子群を言う。
【００１９】
本発明に係る担磁粒子群の搬送方法及び装置によれば、図８(ａ)に示す如く１本の主管部３１と２本の支管部３２、３３からなる分岐管の内部を矢印Ｆ１、Ｆ２の様に流体が流れている状態で、主管部３１に担磁粒子群Ｐが投入されると、該担磁粒子群Ｐは主管部３１の内部を分散しつつ流れて、分岐部に接近する。
この時点で、分岐部に配置されている磁界発生手段Ｍから磁界が発生して、分岐部を含む空間に磁場が形成され、該磁場が、該分岐部から伸びる１本の支管部側へ高く傾斜する磁界分布を有していると、分岐部に接近する担磁粒子群Ｐは、該支管部へ向かう流路に接近する方向の磁気牽引力を受けて、図８(ｂ)の如く磁界発生手段Ｍの近傍に集められることになる。
【００２０】
ここで、磁界発生手段Ｍによる磁場の強さが過大であると、磁界発生手段Ｍの近傍に集中した担磁粒子群Ｐは管壁に捕捉されて、その位置に堆積してしまうことになる。
これに対して、磁界発生手段Ｍによる磁場の強さが過小であると、担磁粒子群Ｐは、流体の抵抗を受けて押し流されるので、磁界発生手段Ｍの近傍に集中せず、図８(ａ)に示す２つの分流Ｆ１、Ｆ２に乗って、２本の支管部３２、３３に分散してしまうことになる。
【００２１】
しかしながら、本発明の如く磁界発生手段Ｍによる磁場の強さに周期的な変化を与えれば、磁場の強さが大きくなったときに、図８(ｂ)の如く担磁粒子群Ｐは磁界発生手段Ｍの近傍に集中し、磁場の強さが小さくなったときに、該担磁粒子群Ｐは、図８(ｃ)の如く磁場による磁気牽引力による拘束から解き放され、この結果、支管部３３内へ流れ込む分流Ｆ２に乗って、該支管部３３に誘導されることになる。
従って、分岐部を含む空間に形成すべき磁場の強さに高い正確性を要求されることはなく、これによって、磁界発生手段Ｍの位置と強さの設定が容易なものとなる。
【００２２】
図１は、本発明に係る担磁粒子群搬送装置の構成を示しており、ガラス製の複数の分岐管から分岐管系３が構成されている。分岐管系３の上流側には、定量送液ポンプ２を介して懸濁液槽１が接続されると共に、分岐管系３の下流側には、複数の回収槽４１、４２、４３、４４が接続されている。
【００２３】
懸濁液槽１には、蒸留水にＭｎ−Ｆｅ系フェライト粒子(平均粒子径２μm、飽和磁化０.３３５０Ｔ、戸田工業製)を混入してなる濃度５０ｍｇ／ｌの懸濁液を注入し、該懸濁液を定量送液ポンプ２(EYELA：Roller  Pump  RP-2000)によって流速４００ｍｍ／秒で分岐管系３へ供給した。
又、分岐管系３には、複数の分岐部に沿って複数のネオジウム磁石(直径３０ｍｍ、高さ１５ｍｍ、表面磁束密度０.２５Ｔ、磁石表面付近での磁気勾配２６Ｔ／ｍ)Ｍ１、Ｍ２を配置し、これらの磁石Ｍ１、Ｍ２によって形成される磁場を磁場制御装置５によって後述の如く制御した。
【００２４】
複数の回収槽４１、４２、４３、４４により回収された懸濁液についてはそれぞれ、ＩＣＰ−ＡＥＳ装置(島津ＩＣＰＳ−７５００)を用いて鉄イオン濃度を測定し、各回収槽の懸濁液中の強磁性微粒子の含有率、即ち回収率(％)を計測した。
【００２５】
図１に示す装置構成においては、分岐管系３が、最上流の１本の主管部３１と、該主管部から分岐する２本の支管部３２、３３と、各支管部３２、３３をそれぞれ主管部として分岐する最下流の４本の支管部３４、３５、３６、３７から構成されている。
分岐管系３を構成する管の内径は２ｍｍ、各管部３１〜３７の流路長は５０ｍｍ、分岐部の分岐角度は６０°である。
【００２６】
上記装置を用いて、図２(Ａ)に示す１分岐の分岐管系と、図２(Ｂ)に示す２分岐の分岐管系と、図２(Ｃ)に示す３分岐の分岐管系とについて、その効果を実証する実験を行なった。
図２(Ａ)に示す如く１分岐の分岐管系は、１本の主管部と、該主管部から分岐する２本の支管部から構成される。図示する例では、２つの回収位置Ｐ１及びＰ２の内、第１番目の回収位置Ｐ１が搬送目的の回収位置(Ｐ１＊)であり、該回収位置へ繋がる主管部と支管部に介在する１つの分岐部の近傍であって、該主管部の該支管部側の管壁に面して１つの磁石Ｍ１が設置されている。
【００２７】
図２(Ｂ)の如く２分岐の分岐管系は、１本の主管部と、該主管部から分岐する２本の支管部と、該支管部を主管部として分岐する４本の支管部から構成される。図示する例では、４つの回収位置Ｐ１〜Ｐ４の内、第１番目の回収位置Ｐ１が搬送目的の回収位置(Ｐ１＊)であり、該回収位置へ繋がる主管部及び支管部に介在する２つの分岐部の近傍にはそれぞれ、誘導すべき分岐部側の管壁に面して、２つの磁石Ｍ１、Ｍ２が設置されている。
【００２８】
図２(Ｃ)の如く３分岐の分岐管系は、１本の主管部と、該主管部から分岐する２本の支管部と、該支管部を主管部として分岐する４本の支管部と、該支管部を主管部として分岐する８本の支管部から構成される。図示する例では、８つの回収位置Ｐ１〜Ｐ８の内、第６番目の回収位置Ｐ６が搬送目的の回収位置(Ｐ６＊)であり、該回収位置へ繋がる主管部及び支管部に介在する３つの分岐部の近傍にはそれぞれ、誘導すべき支管部側の管壁に面して、３つの磁石Ｍ１、Ｍ２及びＭ３が設置されている。
【００２９】
これによって、強磁性微粒子群が通過すべき１本の主管部と１本の支管部の分岐部には、該支管部の内側から外側へ向かって高くなる磁気勾配の磁場が形成されることになる。そして、該支管部を含む分岐部に形成される磁場の強さは、他の支管部を含む分岐部に形成される磁場の強さよりも大きなものとなる。
【００３０】
実験においては、各磁石を分岐部に接近させることによってその磁石による磁場をオンとし、各磁石を分岐部から離間させることによってその磁石による磁場をオフとする制御を行なった。
磁場の制御においては、図３に示す様に、懸濁液を流し始めた時点を０秒として、先ず３０秒間は第１の分岐部Ｂ１における磁場をオンとし、その後、１０秒間で磁場の強さを弱めた。
【００３１】
３０秒経過時点からは、第２の分岐部Ｂ２における磁場をオンとし、７０秒経過時点までオンを維持した後、１０秒間で磁場の強さを弱めた。
そして、７０秒経過時点からは、第３の分岐部Ｂ３における磁場をオンとし、１１０秒経過時点までオンを維持した後、１０秒間で磁場の強さを弱めた。
この様に、各分岐部では、磁場をオンとした後にオフとし、３つの分岐部における磁場が同時にオンとならない様、磁場をオンとする周期に位相差を設けた。
【００３２】
図４は、１分岐の分岐管系Ａ、２分岐の分岐管系Ｂ、及び３分岐の分岐管系Ｃについての実験結果を表わしている。
１分岐の分岐管系Ａにおいては、搬送目的の回収位置Ｐ１における強磁性微粒子の回収率は８５.５％、他の回収位置Ｐ２における強磁性微粒子の回収率は１４.５％であった。
【００３３】
２分岐の分岐管系Ｂにおいては、搬送目的の回収位置Ｐ１における強磁性微粒子の回収率は６９.４％、他の回収位置Ｐ２〜Ｐ４における強磁性微粒子の回収率はそれぞれ５.４％、１３.６％、１１.６％であった。
３分岐の分岐管系Ｃにおいては、搬送目的の回収位置Ｐ６における強磁性微粒子の回収率は４９.３％、他の回収位置Ｐ１〜Ｐ５、Ｐ７、Ｐ８における強磁性微粒子の回収率はそれぞれ６.３％、５.９％、４.３％、８.６％、１３.８％、８.８％、３.０％であった。
【００３４】
これらの結果から明らなか様に、搬送目的の回収位置における強磁性微粒子の回収率が他の回収位置における強磁性微粒子の回収率よりも遙かに大きくなっており、上述の位相差を伴う磁場制御によって、強磁性微粒子群を集中的に搬送目的の回収位置まで搬送出来ることが分かる。
又、何れも分岐管系においても、各回収位置における回収率の和が１００％となっていることから、全ての分岐部にて強磁性微粒子の滞留が発生していないことが分かる。
【００３５】
図５は、２分岐の分岐管系を対象として、２つの磁石Ｍ１、Ｍ２の相対位置を固定したまま、図５(ａ)の如く両磁石Ｍ１、Ｍ２を静止させる磁場制御と、図５(ｂ)の如く両磁石Ｍ１、Ｍ２を分岐管系に対して接近離間する方向に平行移動させる磁場制御と、図５(ｃ)の如く両磁石Ｍ１、Ｍ２をその中間点を中心として回転させる磁場制御とを行なう実験装置の構成を示している。
【００３６】
これらの３つの磁場制御の下で同様に各回収位置における強磁性微粒子の回収率を測定したところ、図６の結果が得られた。
２つの磁石Ｍ１、Ｍ２を静止させる磁場制御では、搬送目的の回収位置Ｐ４における回収率が７４.４％で最大となり、他の回収位置における回収率は何れも遙かに低いものとなった。
又、２つの磁石Ｍ１、Ｍ２を平行移動させる磁場制御では、搬送目的の回収位置Ｐ４における回収率が７５.５％で最大となり、他の回収位置における回収率は何れも遙かに低いものとなった。
【００３７】
更に２つの磁石Ｍ１、Ｍ２を回転させる磁場制御では、搬送目的の回収位置Ｐ４における回収率が８２.９％で最大となり、他の回収位置における回収率は何れも遙かに低いものとなった。
更に本実験では、２つの磁石Ｍ１、Ｍ２を完全に除去して無磁界で同様の測定を行なったところ、図６の如く、４つの回収位置における回収率は略同等となり、このことから、強磁性微粒子群は４本の支管部に略均等に分散して流れることが明らかとなった。
【００３８】
この様に、２つの磁石Ｍ１、Ｍ２を回転させる磁場制御によれば、２つの磁石Ｍ１、Ｍ２を平行移動させる磁場制御と比べて、強磁性微粒子群の回収率が高くなった。これは、２つの磁石Ｍ１、Ｍ２を回転させることによって、これら２つの磁石Ｍ１、Ｍ２によって分岐部に形成される磁場の強さに変化が与えられると共に、これら２つの磁場の強さの変化に位相差が設けられたためと考えられる。
【００３９】
この様に、上流側と下流側の連続する２つの磁場の強さの変化に位相差を設けることによって、強磁性微粒子群は、先ず上流側の分岐部を通過する際に、上流側の磁石Ｍ１による磁場の影響を強く受けて、該分岐部の近傍に牽引されて集中するが、このとき、下流側の磁石Ｍ２による磁場の影響は小さくなるので、強磁性微粒子群の集中度が低下することはない。その直後、上流側の分岐部に形成される磁場の強さは低下し、該分岐部の近傍に集中した強磁性微粒子群は、磁気牽引力による拘束から解き放されて、目的の回収位置へ繋がる１本の支管部へ集中的に流れ込むことになる。
【００４０】
そして、該強磁性微粒子群が下流側の分岐部を通過する際に、下流側の磁石Ｍ２による磁場の影響を強く受けて、該分岐部の近傍に牽引されて集中する。このとき、上流側の磁石Ｍ１による磁場の影響は小さくなるので、強磁性微粒子群の集中度が低下することはない。その直後、下流側の分岐部に形成される磁場の強さは低下し、該分岐部の近傍に集中した強磁性微粒子群は、磁気牽引力による拘束から解き放されて、目的の回収位置へ到達することになる。
【００４１】
図７(ａ)(ｂ)(ｃ)のグラフはそれぞれ、図２(Ａ)(Ｂ)(Ｃ)に示す１分岐、２分岐及び３分岐の分岐管系を対象として、磁石の往復移動によって磁場制御を行なった場合の回収率(ハッチング無)と無磁場の場合の回収率(ハッチング有)を比較したものである。
尚、１分岐の分岐管系では、懸濁液を２分間流し、その後、蒸留水を１分間流した。そして、約１秒間で磁石を分岐部近傍から離間位置に移動させ、離間位置にて約１秒間滞在させ、その後、約１秒間で磁石を分岐部近傍まで移動させる動作を、３０秒の周期で繰り返した。
【００４２】
２分岐の分岐管系では、２つの磁石をそれぞれ３０秒間の周期で互いに１５秒間の位相差をもって往復移動させた。この場合、上流側の磁石は、分岐部から離間した位置で約１秒間滞在させたのに対し、下流側の磁石は離間位置にて約２秒間滞在させた。
【００４３】
又、３分岐の分岐管系では、３つの磁石をそれぞれ３０秒間の周期で互いに１０秒間の位相差をもって往復移動させた。この場合、上流側の磁石は、分岐部から離間した位置で約１秒間滞在させたのに対し、中間位置の磁石は離間位置にて約２秒間滞在させ、下流側の磁石は離間位置にて約４秒間滞在させた。
【００４４】
図７(ａ)の如く、１分岐の分岐管系では、目的の回収位置Ｐ１での回収率が無磁場では４７.６％であるのに対し、磁場制御では８４.３％となった。図７(ｂ)の如く、２分岐の分岐管系では、目的の回収位置Ｐ４での回収率が無磁場では２５.４％であるのに対し、磁場制御では６９.３％となった。図７(ｃ)の如く、３分岐の分岐管系では、目的の回収位置Ｐ６での回収率が無磁場では１２.６％であるのに対し、磁場制御では４９.２％となった。
これらの結果から明らかな様に、何れの分岐管系においても、本発明の位相差を伴う磁場制御によって、目的の回収位置で高い回収率を実現することが出来る。
【００４５】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、磁界発生手段としては、永久磁石に限らず、電磁石や超伝導磁石を採用することが出来る。
又、磁場の強さを制御する方法としては、磁界発生手段を分岐管の分岐部に対して接近離間させる方法に限らず、磁界発生手段に供給する電力を変動させて、磁場の強さに変化を与える方法を採用することも可能である。
【００４６】
更に本発明は、生体の循環器系を分岐管系として、磁性粒子に薬剤若しくは生体分子を付着させた薬剤粒子を患部まで搬送する方法及び装置に限らず、化学プラント等の配管系を分岐管系として、磁性粒子に化学反応剤を付着させた化学反応粒子を目的の反応位置まで搬送する方法及び装置や、磁性を与えたマイクロマシンを目的の作業位置まで搬送する方法及び装置等に実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る担磁粒子群搬送装置の概略構成を示す図である。
【図２】１分岐、２分岐及び３分岐の分岐管系と磁石の配置を示す図である。
【図３】磁石による磁場のオン／オフ制御のタイムチャートである。
【図４】１分岐、２分岐及び３分岐の分岐管系における各回収位置の回収率を示す図表である。
【図５】２つの磁石の位置と移動形態を説明する図である。
【図６】２つの磁石の移動形態による回収率の違いを表わすグラフである。
【図７】１分岐、２分岐及び３分岐の分岐管系についての各回収位置における回収率を磁場制御と無磁場で比較したグラフである。
【図８】分岐管内の担磁粒子群の流れを説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
３    分岐管系
３１  主管部
３２  支管部
５    磁場制御装置
Ｍ１  磁石(磁界発生手段)
Ｍ２  磁石(磁界発生手段)
Ｐ    担磁粒子群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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