CN101534903B - 神经营养因子产生促进装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种神经营养因子产生促进装置,为了治疗或者预防脑疾病等各种疾病,该神经营养因子产生促进装置不向患部实施细胞移植或者注射,而是通过与治疗场所无关的简易方法,促进患部中的神经营养因子或者神经营养因子样物质的产生。神经营养因子产生促进装置具备高频电磁波发生单元,为了使20~180MHz、280~600MHz、700~1000MHz的范围的高频交变磁场在小于或等于0.01特斯拉的磁通密度下对细胞发生作用,该高频电磁波发生单元发生该频率的高频电磁波,通过由该高频的高频交变磁场产生的磁刺激,使细胞内的钙离子浓度上升,诱发神经营养因子或者神经营养因子样物质的胞吐作用,并通过磁刺激,增加细胞内的神经营养因子群的转录因子(mRNA),促进神经营养因子群的合成以及向细胞外的释放。
Description
技术领域
本发明涉及在脑疾病等各种疾病的治疗中有用的促进神经营养因子或者神经营养因子样物质的产生的神经营养因子产生促进装置。
背景技术
阿尔茨海默病性痴呆等神经变性疾病、抑郁症、脑血管疾病等脑疾病是以中枢神经系统细胞脆弱化、损伤为原因产生的。为了治疗这些脑疾病,正在研究向脑中移植新的细胞或者向脑中注入神经营养因子,保护正在损坏的神经细胞这样的脑再生疗法。这样的再生疗法虽大多尚处在研究阶段,但其中一部分已经正在进行临床应用,作为对各种脑疾病的新的治疗方法正在引人关注。例如,在非专利文献1、2中,公开了为了向脑内导入神经营养因子,向脑内移植产生神经营养因子的细胞,补充神经营养因子量不足的治疗方法。
非专利文献1:“脳の再生医療”,[online],日本脑神经外科学会,[2006年10月16日检索],互联网<http://square.umin.ac.jp/neuroinf/patient/701.html>
非专利文献2:“神経保護、神経修復薬の展望”,[online],[2006年10月16日检索],互联网<http://www.h2.dion.ne.jp/~park/index1/i1014hogo.html>
发明内容
然而,上述具有修复中枢神经系统细胞的功能的神经营养因子由于不能通过血脑屏障(即,处在血管与脑之间防止有害物质进入到脑内的屏障),因此不能通过静脉注射等向脑内投入神经营养因子。因此,在现有的脑再生疗法中,只有如上述那样向脑内移植产生神经营养因子的细胞,或者直接向脑内注入神经营养因子的方法。
但是,对脑进行细胞移植或者注入神经营养因子这样的方法是伴随中枢神经系统细胞的损伤或者对脑的感染等很高风险的行为,因此是仅能够用特定的高级医疗设施来实现的治疗方法,所以尽管患者数量在增加,但并不是患者在任何地方都能容易地接受治疗。
因此,本发明就是鉴于上述问题而完成的,作为本发明的目的,是提供一种新的改良的神经营养因子产生促进装置,为了治疗或者预防脑疾病等各种疾病,其能够不向患部实施细胞移植或者注射,而是通过与治疗场所无关的简易方法,促进患部中的神经营养因子或者神经营养因子样物质的产生。
虽然关于磁疗对脑疾病的治疗效果的机理尚未完全明确,但本申请的发明人经过不懈努力,得到了以下见解,即,通过以适当的磁场强度(例如小于或等于0.01特斯拉),向被治疗体患部的特定细胞(能够产生神经营养因子或者神经营养因子样物质的细胞,例如神经胶质细胞)作用预定频率的高频交变磁场,能够使该细胞内的钙离子(Ca2 +)浓度上升,诱发神经营养因子和/或神经营养因子样物质(以下,有时将“神经营养因子和/或神经营养因子样物质”称为“神经营养因子群”)的胞吐作用(exocytisis:开口释放)反应,并增加该细胞内的转录因子(mRNA:Messenger ribonucleic acid),从而能够促进神经营养因子群的合成以及释放,由此,能够促进神经营养因子群的产生。
因此,本申请的发明人着眼于这样的细胞中神经营养因子群的产生促进作用而进行不懈努力,对作用于细胞的高频交变磁场的频率进行了实验以及研究。结果发现了能够大幅度提高神经营养因子群的产生促进这样的磁疗效果的适宜的高频交变磁场的频率,完成了如下的本申请发明。
为了解决上述课题,根据本发明的某个观点,提供一种神经营养因子产生促进装置,该神经营养因子产生促进装置通过对细胞施加磁刺激,促进神经营养因子或者神经营养因子样物质的产生。该神经营养因子产生促进装置的特征在于,具备高频电磁波发生单元,为了使选自20~180MHz、280~600MHz、700~1000MHz的范围的产生促进用高频的高频交变磁场在小于或等于0.01特斯拉的磁通密度下对细胞发生作用,该高频电磁波发生单元发生产生促进用高频的高频电磁波,通过由产生促进用高频的高频交变磁场产生的磁刺激,使细胞内的钙离子浓度上升,诱发神经营养因子或者神经营养因子样物质的胞吐作用,并通过磁刺激,增加细胞内的神经营养因子或者神经营养因子物质的转录因子(mRNA),从而促进神经营养因子或者神经营养因子样物质的合成以及向细胞外的释放。
根据这样的结构,通过发生适于磁疗的产生促进用高频的高频电磁波,就能够发射该产生促进用高频的高频交变磁场,作用于被治疗体患部等的细胞。通过这样的磁刺激,促进被治疗体患部的细胞内的神经营养因子或者神经营养因子样物质的产生,该神经营养因子或者神经营养因子样物质能够使由于疾病而脆弱化、损伤或者数量正在减少的细胞再生,适宜地磁疗该疾病。通过这样的磁疗,不用向患部实施细胞移植或者注射,不用选择治疗场所,就能够简单地进行疾病的治疗或预防。
另外,通过使由上述20~180MHz、280~600MHz、700~1000MHz的高频交变磁场产生的磁刺激作用于能够产生神经营养因子群的细胞,使该细胞产生神经营养因子群,通过该神经营养因子群的作用,能够使由于疾病而发生脆弱化等的细胞的神经突起的伸展度为非刺激组的2倍以上,因此能够提高磁疗效果。
另外,上述细胞是能够产生神经营养因子和/或神经营养因子样物质的细胞,可以包括神经胶质细胞、神经细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、表皮细胞、角化细胞、免疫细胞或者肌肉细胞。
另外,上述神经营养因子可以包括神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)、碱性成纤维细胞增殖因子(FGF-2)或者神经胶质细胞株源性神经营养因子(GDNF)中的至少任一种。
另外,神经营养因子样物质也可以是腺嘌呤核苷、腺嘌呤核苷一磷酸(AMP)、锰离子、京尼平(Genipin)、溶血磷脂酰乙醇胺(lysophosphatidylethanolamine)、神经节苷脂或者Rho激酶中的至少任一种。
另外,上述神经营养因子产生促进装置可以是用于治疗以中枢神经系统或者脑脊髓神经系统的细胞的脆弱化、损伤或者细胞数减少为原因发生的疾病而使用的治疗器。
另外,上述疾病可以是神经变性疾病、抑郁症、脑血管疾病或者脊髓损伤中的至少任一种。
另外,上述产生促进用高频可以选自60~180MHz、280~300MHz、450~550MHz或者900~950MHz的范围。由此,能够使上述脆弱化等的细胞的神经突起的伸展度为非刺激组的例如2.5倍以上,因此能够进一步提高磁疗效果。
另外,上述产生促进用高频可以选自100~160MHz的范围。由此,能够使上述脆弱化等的细胞的神经突起的伸展度为非刺激组的例如3倍以上,因此能够更进一步提高磁疗效果。
另外,上述产生促进用高频可以选自120~160MHz的范围。由此,能够使上述脆弱化等的细胞的神经突起的伸展度为非刺激组的例如3.5倍以上,因此能够显著提高磁疗效果。
另外,上述高频电磁波发生单元还可以具备输出高频电流的高频振荡单元、和通过从高频振荡单元施加高频电流,发生产生促进用高频的高频电磁波的高频用天线。根据该结构,能够适宜地发生上述产生促进用高频的高频电磁波,使产生促进用高频的高频交变磁场适宜地作用于被治疗体患部的细胞。
另外,上述高频电磁波发生单元还可以按照预定的周期反复发生高频电磁波的接通期间和不发生高频电磁波的断开期间,间歇发生高频电磁波。由此,能够间歇发生高频交变磁场并作用于被治疗体患部的细胞,因此,对于该细胞,能够反复交替作用高频交变磁场的状态和没有作用高频交变磁场的状态。从而,作用于该细胞的高频交变磁场刺激发生变化,能够提高磁疗效果。
另外,上述高频电磁波发生单元也可以按照与2.0±10%kHz相对应的周期反复发生高频电磁波的第1接通期间和不发生高频电磁波的第1断开期间,间歇发生高频电磁波。另外,上述高频电磁波发生单元还可以按照与7.8±10%Hz相对应的周期反复发生高频电磁波的第2接通期间和不发生高频电磁波的第2断开期间,间歇发生高频电磁波。由此,能够以被治疗体患部的细胞敏感反应的适当时间间隔间歇发生高频交变磁场,作用于患部的细胞。
另外,还可以具备低频电磁波发生单元,为了使选自上述2.0±10%kHz的范围的产生促进用低频的低频交变磁场对细胞发生作用,该低频电磁波发生单元发生产生促进用低频的低频电磁波。由此,对被治疗体患部的细胞,不仅是上述高频交变磁场,还能使适合于磁疗的产生促进用低频的频率的低频交变磁场发生作用,从而能够进一步提高磁疗效果。
另外,上述低频电磁波发生单元还可以具备输出低频电流的低频振荡单元、和通过从低频振荡单元施加低频电流,发生产生促进用低频的低频电磁波的低频用天线。由此,能够适宜地发生产生促进用低频的低频电磁波,使产生促进用低频的低频交变磁场适宜地作用于被治疗体患部的细胞。
另外,施加到上述低频用天线的低频电流的上升沿时间可以小于或等于0.1μ秒。由此,能够提高低频交变磁场的强度的变化率,因此细胞易于感受低频交变磁场。
另外,上述低频电磁波发生单元可以按照预定的周期反复发生低频电磁波的接通期间和不发生低频电磁波的断开期间,间歇发生低频电磁波。由此,能够间歇发生低频交变磁场并作用于被治疗体患部的细胞,因此,对于该细胞,能够交替作用低频交变磁场的状态和没有作用低频交变磁场的状态。从而,作用到该细胞的低频交变磁场刺激发生变化,从而能够提高磁疗效果。
另外,上述低频电磁波发生单元可以按照与7.8±10%Hz相对应的周期反复发生低频电磁波的第3接通期间和不发生低频电磁波的第3断开期间,间歇发生低频电磁波。由此,能够按照被治疗体患部的细胞敏感反应的适当时间间隔间歇发生低频交变磁场,作用于该细胞。
另外,上述高频电磁波发生单元还可以按照预定的周期反复发生高频电磁波的接通期间和不发生高频电磁波的断开期间,间歇发生高频电磁波,高频电磁波的接通期间与低频电磁波的接通期间同步。由此,高频交变磁场和低频交变磁场在相同的时间重复发生/非发生,因此能够明确地分离双方的交变磁场作用于患部细胞的时间和没有作用的时间。由此,作用于该细胞的交变磁场刺激发生明显的变化,从而能够提高磁疗效果。
另外,上述高频电磁波发生单元还可以通过按照与产生促进用高频相对应的周期间歇发生比产生促进用高频高的频率的高频电磁波,发生产生促进用高频的高频电磁波。由此,能够以高频率的高频电磁波作为载波,产生上述产生促进用高频的高频电磁波。
另外,上述高频电磁波发生单元发生的产生促进用高频的高频电磁波还可以包括发生低于产生促进用高频的高频电磁波时产生的高次谐波。即,高频电磁波发生单元还可以包括在发生上述产生促进用高频的整数分之一频率的电磁波时,作为高次谐波,附随地发生该产生促进用高频的高频电磁波的电磁波发生单元。
发明的效果
如以上说明的那样,根据本发明,不用向患部实施细胞移植或者注射,通过与治疗场所无关的简易治疗,就能够促进患部中的神经营养因子或者神经营养因子样物质的产生,从而治疗或者预防脑疾病等各种疾病。
附图说明
图1是表示本发明第1实施方式的磁疗器的外观的立体图。
图2A是表示同一个实施方式的磁疗器的内部结构的一个例子的平面图。
图2B是表示同一个实施方式的磁疗器的内部结构的其它例子的平面图以及表示振荡线圈的平面图。
图3是表示同一个实施方式的磁疗器的电路结构例的框图。
图4是表示同一个实施方式的施加到高频用线圈以及低频用线圈上的高频电流以及低频电流的波形的波形图。
图5A是表示使用了同一个实施方式的磁疗器的治疗状态的说明图。
图5B是表示使用了同一个实施方式的磁疗器的治疗状态的说明图。
图6是表示由同一个实施方式的磁疗器产生的磁疗效果的机理的流程图。
图7是表示在本发明实施例的实验1中使用的磁刺激装置的结构的立体图。
图8是表示本发明的实施例的实验1的实验结果的图。
图9是表示本发明的实施例的实验2的实验结果的图。
图10是表示本发明的实施例的实验5的实验结果的图。
图11是表示上述实施方式的磁疗器发生的电磁波的频率的测定结果的图。
符号的说明
10、10A、10B:磁疗器(神经营养因子产生促进装置)
12:外罩
16:显示部
18:电源部
20:控制块
21:电源供给电路
22:主控制电路
23:时钟生成电路
24:高频振荡单元
25:低频振荡单元
30、30A、30B:高频用线圈
40、40A、40B:低频用线圈
50:振荡线圈
具体实施方式
以下,参照附图,详细说明本发明的最佳实施方式。另外,在本说明书及附图中,对于实质上具有相同功能结构的结构要素,通过标注相同的符号省略重复的说明。
(第1实施方式)
以下,作为本发明第1实施方式的神经营养因子产生促进装置的一个例子,对磁疗器进行说明。该磁疗器是通过对人体患部的细胞施加磁刺激,促进细胞中的神经营养因子和/或神经营养因子样物质(以下,将“神经营养因子和/或神经营养因子样物质”称为“神经营养因子群”)的产生,用于治疗以及预防脑疾病等各种疾病的治疗器。
<磁疗器的结构>
首先,根据图1,说明本实施方式的磁疗器10的外观结构。另外,图1是表示本实施方式的磁疗器10的外观结构的立体图。
如图1所示,磁疗器10例如具备外罩12、操作部14和显示部16。
外罩12是用于在内部收容磁疗器10的各主要装置的箱体,例如,用塑料等合成树脂等形成。在图1的例子中,该外罩12具有平坦的大致长方体形状(例如,长度8cm×宽度6cm×高度2cm左右),但并不限于这样的例子,例如,也能够变更成大致球形、大致椭圆球形、大致棒形、大致立方体形、其它的使用者易于手持的形状等任意的形状。磁疗器10的使用者通过手持这样的外罩12,使磁疗器10直接接触患部或者对患部接近到预定距离以内,从而能够使从磁疗器10发射的电磁波(包括交变磁场)作用于患部。
操作部14例如是用于使磁疗器10的动作(交变磁场的照射动作等)开始/停止的开关等。例如使用者在每次按下这样的操作部14时,能够切换磁疗器10的动作/非动作。
另外,显示部16例如由LED(发光二极管)等发光灯等构成。该显示部16能够显示磁疗器10的动作/非动作的状态和后述的电源部(未图示)的余量或者充电状态等。在本实施方式中,该显示部16由红色LED16a和绿色LED16b的两个LED构成。例如,如果电源部的电池余量等大于或等于预定水平,则该红色LED16a点亮,如果小于该水平则闪烁。另外,绿色LED16b在磁疗器10的动作时点亮或者闪烁,在非动作时熄灭。
但显示部16并不限于这样的例子,例如,也可以由能够显示文字或者图形等的液晶显示装置(LCD)等构成。由此,显示部16能够显示磁疗器10正在照射的电磁波(交变磁场)的频率和强度、已经持续照射的时间、照射时间、治疗程序、电池的余量、时刻或者温度等各种信息。
其次,根据图2A、图2B说明本实施方式的磁疗器10的内部结构。另外,图2A是表示本实施方式的磁疗器10的内部结构的一个例子(磁疗器10A)的平面图,图2B是表示本实施方式的磁疗器10的内部结构的其它例子(磁疗器10B)的平面图,以及表示其内部的振荡线圈50的立体图。
如图2A所示,在磁疗器10A的外罩12的内部,例如设置电源部18、控制块20、高频用线圈30A、低频用线圈40A。其中,控制块20、高频用线圈30A以及低频用线圈40A例如设置在同一个基板17上,能够一起装卸于外罩12。
电源部18例如是由各种充电电池或者干电池等电池(例如9V的干电池等)等构成的直流电源装置,对磁疗器10A的各部分供电。另外,控制块20例如是设置有控制磁疗器10A内各部的控制装置、产生高频的高频振荡电路以及时钟生成电路等(均未图示)的电路基板,详细情况在后面叙述(参照图3)。
高频用线圈30A是通过施加高频电流发射高频电磁波的天线(高频用天线)的一个例子。该高频用线圈30A例如是由缠绕了8圈比较粗的铜线得到的线圈所构成的环形天线。这样的高频用线圈30A例如通过从上述控制块20施加高频电流,能够发生作为产生促进用高频(例如100~160MHz)的高频电磁波并向周围发射。该高频电磁波包括高频交变磁场以及高频交变电场。
另一方面,低频用线圈40A是通过施加低频电流发射低频电磁波的天线(低频用天线)的一个例子。该低频用线圈40A例如是由缠绕了500圈比较细的铜线得到的线圈所构成的环形天线。这样的低频用线圈40A例如通过从上述控制块20施加低频电流,能够发生频率例如大约2.0kHz的低频电磁波并向周围发射。该低频电磁波包括低频交变磁场以及低频交变电场。
这些高频用线圈30A以及低频用线圈40A例如被平行配置,使得各个中心轴例如大致沿相同的方向。而且,该高频用线圈30A以及低频用线圈40A的各个中心轴配置成平行于外罩12的最宽的面(图1的上面以及下面)。从而,由高频用线圈30A以及低频用线圈40A发生的高频电磁波以及低频电磁波形成磁力线垂直于外罩12的侧面的高频交变磁场以及低频交变磁场。
其次,对图2B表示的磁疗器10B进行说明。如图2B所示,在磁疗器10B的外罩12的内部,例如设置电源部18、控制块20、包括高频用线圈30B和低频用线圈40B的振荡线圈50。其中,控制块20、高频用线圈30B以及低频用线圈40B例如设置在同一个基板17上,能够一起装卸于外罩12。,图2B的磁疗器10B与上述图2A的磁疗器10A相比较,仅是高频用线圈30B和低频用线圈40B的结构以及配置不同,由于其它的构成要素大致相同,因此省略详细的说明。
如图2B所示,振荡线圈50例如在直径3cm、轴方向的宽度9cm、径向的厚度2mm的丙烯制的环形底座部52的外周上,形成了缠绕有比较粗的铜线得到的高频用线圈30B和缠绕有比较细的导线得到的低频用线圈40B。其中,高频用线圈30B是缠绕了1圈的螺线管线圈(直径3cm),低频用线圈40B是缠绕了200圈的螺线管线圈(直径3cm,缠绕宽度5mm)。即,振荡线圈50是在一个环形底座部52上,在同一个轴上制作了高频用线圈30B以及低频用线圈40B这两种线圈。
该振荡线圈50的中心轴(高频用线圈30B以及低频用线圈40B的中心轴)配置成垂直于外罩12的最宽的面(图1的上面以及下面)。从而,由高频用线圈30B以及低频用线圈40B发生的高频电磁波以及低频电磁波形成磁力线垂直于外罩12的最宽的面的高频交变磁场以及低频交变磁场。
以上参照图2A、图2B说明了磁疗器10的2个结构例(10A、10B)。在上述的磁疗器10A和磁疗器10B中,形成交变磁场的磁力线的方向或者形状不同。然而,在每种情况下,高频用线圈30A、30B(以下统称为“高频用线圈30”)以及低频用线圈40A、40B(以下统称为“低频用线圈40”)发生的高频电磁波以及低频电磁波,例如,以在以线圈的中心轴为中心的整个圆周方向大致均匀地扩散的方式照射。因此,即使以任意的角度使磁疗器10A、10B的任一个面接触或者接近患部,都具有磁疗效果。从而,使用这种磁疗器10的治疗非常简便。
另外,作为发射高频电磁波或者低频电磁波的天线,不限于上述图2的高频用线圈30以及低频用线圈40那样的环形天线的例子,例如,也能够使用棒形天线等各种天线。
其次,根据图3,更详细地说明本实施方式的磁疗器10的电路结构以及动作。另外,图3是表示本实施方式的磁疗器10的电路结构的框图。
以下说明的控制块20以及上述高频用线圈30是发生预定的产生促进用频率(例如83.3MHz)的高频电磁波的高频电磁波发生单元的一个结构例。该控制块20以及上述低频用线圈40是发生预定频率(例如2kHz)的低频电磁波的低频电磁波发生单元的一个结构例。
如图3所示,控制块20例如具备主控制电路22、电源供给电路21、时钟生成电路23、高频振荡单元24和低频振荡单元25。
主控制电路22例如由单芯片微机等构成,具有对控制块20内的各部进行控制的功能。
电源供给电路21例如具有接通/断开控制电路212、升压电路214、降压电路216,具有控制把来自上述电源部18的电力供给到控制块20内各部的功能。具体而言,接通/断开控制电路212例如检测操作部14的开关的接通/断开,把检测结果输入到主控制电路22。另外,接通/断开控制电路212根据主控制电路22的接通/断开指示,接通/断开从电源部18向高频用线圈30以及低频用线圈40等的供电。
另外,升压电路214例如能够根据需要把来自由9V干电池构成等的电源部18的电力进行升压。由此,能够把供给到高频用线圈30以及低频用线圈40的电压维持为例如9V。另外,升压电路214例如在由于电源部18的电池的消耗等使自身能够输出的电压降低到小于或等于预定水平的情况下,还能对主控制电路22输出电池消耗的错误信号。其结果,主控制电路22如果被输入了该错误信号,则例如进行把红色LED16a从点亮切换到闪烁的控制,向使用者通知电池的消耗。
另外,降压电路216通过把电源部18的电源降压,能够把供给到主控制电路22等的电压维持为例如5V。另外,降压电路216例如在由于电源部18的电池的消耗等使自身能够输出的电压下降到小于或等于预定水平的情况下,还能对主控制电路22输出电压下降的错误信号。其结果,主控制电路22进行控制,使得例如停止磁疗器10整体的动作,从而可以预先防范由电压下降等引起的突发性的动作停止等故障。其结果,例如,由于在磁疗器10的动作过程中点亮的绿色LED16b被控制成熄灭,因此能够向使用者通知磁疗器10停止了动作。
时钟生成电路23例如生成预定频率的时钟信号,输出到主控制电路22。该时钟生成电路23构成为例如能够生成32.7kHz以及10MHz的时钟信号。主控制电路22把从该时钟生成电路23输入的时钟信号输出到低频振荡电路254。低频振荡电路254根据该时钟信号,例如生成2.0kHz以及7.81Hz的时钟信号,分别输出到调制电路246以及线圈驱动电路258。
高频振荡单元24生成预定的产生促进用频率(例如大约83.3MHz)的高频电流,施加到高频用线圈30上。该高频振荡单元24例如具有频率控制电路242、高频振荡电路244、调制电路246和线圈驱动电路248。
频率控制电路242具有控制高频振荡电路244生成的高频的频率的功能。具体而言,该频率控制电路242例如根据来自主控制电路22的频率设定信号以及来自高频振荡电路244的反馈的高频,控制高频振荡电路244输出的高频的频率。其结果,高频振荡电路244能够稳定地产生例如83.3MHz的高频,输出到调制电路246。另外,高频只要是能够传递预定频率的信号,则可以是高频电流或者高频电压的任一种。另外,上述高频振荡电路244输出的83.3MHz的高频例如是大致正弦波信号。
调制电路246例如根据从低频振荡电路254输入的时钟信号,能够例如以两个阶段进行接通/断开处理,间歇输出从高频振荡电路244输入的83.3MHz的高频信号。
第1阶段的接通/断开处理是例如根据2.0kHz的时钟信号,部分地截断输入的83.3MHz的高频,间歇地输出的处理。具体而言,调制电路246反复进行例如预定的第1接通期间(例如400μsec)直接输出83.3MHz的高频,接着,预定的第1断开期间(例如100μsec)输出把该高频的振幅截断了的信号的处理。由此,调制电路246例如能够按照与2.0kHz相当的周期接通/断开例如作为恒稳的正弦波被输入的83.3MHz的高频,间歇振荡83.3MHz的高频。换言之,调制电路246能够进行例如以从高频振荡电路244输入的83.3MHz的高频作为载波,输出显示2.0kHz的大致矩形波的信号的调制处理。
另外,第2阶段的接通/断开处理是例如根据7.81Hz的时钟信号,把完成了上述第1阶段的接通/断开处理的高频进一步部分地截断,间歇输出的处理。具体而言,调制电路246反复进行例如预定的第2接通期间(例如64msec)直接输出该高频,接着,预定的第2断开期间(例如64msec)输出把该高频的振幅截断了的信号的处理。由此,调制电路246例如能够像上述那样,把按照与2.0kHz相当的周期间歇的83.3MHz的高频按照与7.81Hz相当的周期接通/断开,进而能够间歇振荡按照更大的周期间歇的高频。换言之,调制电路246例如能够把从高频振荡电路244输入的83.3MHz的高频作为载波,输出显示7.81Hz的大致矩形波的信号。
由这样的调制电路246实施了两个阶段的接通/断开处理的高频输入到线圈驱动电路248。线圈驱动电路248用来自电源供给电路21的电力把所输入的高频放大,按照与2.0kHz以及7.81Hz相当的两个周期间歇振荡频率83.3MHz的高频电流,施加到高频用线圈30上。这时,线圈驱动电路248通过控制施加到高频用线圈30的高频电流的电流值,控制高频用线圈30发生的高频电磁波的磁场强度(磁通密度),使得对患部作用的高频交变磁场的磁场强度例如在50nT~0.01T以下的范围。例如,实际检测了本实施方式的磁疗器10B的高频用线圈30B发生的高频电磁波的磁场强度的结果是1.3μT,由此,距高频用线圈30B的有效距离为3mm的范围内,能够对患部作用大于或等于50μT的高频交变磁场。
另一方面,低频振荡单元25例如生成大约2kHz的低频电流,施加到低频用线圈40上。该低频振荡单元25例如具有低频振荡电路254和线圈驱动电路258。
低频振荡电路254如上所述,根据从主控制电路22输入的时钟信号,例如生成2.0kHz以及7.81Hz的时钟信号,分别输出到调制电路246以及线圈驱动电路258。另外,低频振荡电路254例如根据该时钟信号作为大致矩形波生成2.0kHz的低频,进而,对该低频,例如按照与大约7.81Hz相当的周期(每64msec)实施接通/断开处理,生成按照与大约7.81Hz相当的周期间歇的2kHz的低频。具体而言,低频振荡电路254反复进行例如预定的第3接通期间(例如64msec)直接输出该低频,接着,预定的第3断开期间(例如64msec)输出把该低频的振幅截断了的信号的处理。由此,低频振荡电路254能够例如按照与7.81Hz相当的周期把2.0kHz的低频接通/断开,进行间歇振荡。另外,在该低频振荡电路254的前后还可以设置与上述频率控制电路242以及调制电路246相当的电路。
线圈驱动电路258用来自电源供给电路21的电力把从低频振荡电路254输入的低频放大,按照与7.81Hz相当的周期间歇振荡频率2.0kHz的高频电流,施加到低频用线圈40上。这时,线圈驱动电路258通过控制施加到低频用线圈40上的低频电流的电流值,控制低频用线圈40发生的低频电磁波的磁场强度(磁通密度),使得对患部作用的低频交变磁场的磁场强度例如在50nT~0.01T以下的范围。例如,实际检测了本实施方式的磁疗器10B的低频用线圈40B发生的高频电磁波的磁场强度的结果是13μT,由此,在距低频用线圈40B的有效距离为3mm的范围内,能够对患部作用大于或等于50μT的低频交变磁场。
<电磁波发生时间>
这里,参照图4,详细说明施加到本实施方式的高频用线圈30以及低频用线圈40上的高频电流以及低频电流的波形。另外,图4是表示施加到本实施方式的高频用线圈30以及低频用线圈40上的高频电流以及低频电流的波形的波形图。
如图4(a)所示,在高频用线圈30上施加产生促进用频率(例如大约83.3MHz)的高频电流。该高频电流例如成为振幅30mA、以0A为中心对称的大致正弦波。
另外,该高频电流例如不是连续波而是周期性地接通/断开的断续波。详细而言,高频电流具有交互反复例如400μsec的第1接通期间(1)和例如100μsec的第1断开期间(2)的波形,按照例如与大约2.0kHz相对应的周期间歇。进而,这样的高频电流在更大的时间尺度中,具有交互反复例如64msec的第2接通期间(3)和例如64msec的第2断开期间(4)的波形,按照例如与大约7.81Hz相对应的周期间歇。另外,由于该高频电流是例如大约83.3MHz的高频,因此其上升沿时间以及下降沿时间例如小于或等于0.003μsec,非常微小。
与其相对,如图4(b)所示,在低频用线圈40上施加例如频率大约2.0kHz的低频电流。该低频电流例如成为按照大约2.0kHz的周期交互取17μA或者0A的二值的矩形波(方波)。该低频电流成为17μA的时间宽度(5)例如是400μsec,为0A的时间宽度(6)例如是100μsec。另外,该低频电流的大致矩形波调整为其上升沿时间小于或等于0.1μsec,下降沿时间成为例如小于或等于1.0μsec。这样,通过使施加到低频用线圈40上的低频电流的上升沿时间短至小于或等于0.1μsec,下降沿时间短至小于或等于1.0μsec,能够增大施加该低频电流时低频用线圈40发生的低频电磁波的单位时间的变化量。由此,由于磁刺激对象细胞易于感受极其微弱的磁场(例如磁通密度50nT~0.01T)(即,细胞易于受到磁刺激),因此能够进一步促进神经营养因子群的产生。缩短施加到低频用线圈40上的电压的上升沿时间,在线圈周围发生的磁场变化率并不增大,但通过如上述那样缩短低频电流的上升沿时间,能够增大磁场变化率,使细胞敏感地感受到磁场。
例如,该低频电流也不是连续波而是以大约7.81Hz周期性地接通/断开的断续波。详细而言,例如,低频电流具有交互反复64msec的第3接通期间(6)和64msec的第3断开期间(8)的波形,按照与大约7.81Hz相对应的周期间歇。
进而,如果把图4(a)以及图4(b)进行比较,则按照7.81Hz的周期接通/断开高频电流的定时与按照7.81Hz的周期接通/断开低频电流的定时同步。更详细而言,高频电流以及低频电流都按照与7.81Hz相对应的周期间歇(具体而言,例如按照128msec的周期反复接通/断开),而这时,调整高频电流以及低频电流的施加时间,使得高频电流的第2接通期间(3)(或者第2断开期间(4))与低频电流的第3接通期间(7)(或者第3断开期间(8))大致相同。
除此以外,高频电流施加到高频用线圈30的期间(1)(高频电流的接通期间)与低频电流为例如17μA的期间(5)(即,电流在低频用线圈40中流过的期间)同步。更详细而言,高频电流以2.0kHz间歇(具体而言,例如按照500μsec的周期反复接通/断开),另一方面,低频电流以2.0kHz交互取17μA或者0A的二值。这种情况下,高频电流的第1接通期间(1)与低频电流为17μA的期间(5)一致,高频电流的第1断开期间(2)与低频电流为0A的期间(6)一致。这样,调整高频电流以及低频电流的施加时间,使得高频电流实际上在高频用线圈30中流过的时间与低频电流实际上在低频用线圈40中流过的时间同步。
例如,通过在9V下施加上述的高频电流,高频用线圈30能够发生例如与图4(a)所示的高频电流大致相同波形的高频电磁波并向周围发射。该高频电磁波例如是频率大约83.3MHz的高频的大致正弦波,按照与大约2.0kHz以及大约7.81Hz相当的周期,周期性地变化。通过这样的高频电磁波的照射,产生促进用高频例如能够在磁疗器10的周围间歇发生例如83.3MHz的高频交变磁场。
更详细而言,例如,该高频交变磁场是磁通密度(磁场强度)以13μT为最大振幅,以大约83.3MHz周期性地增减,磁场方向沿着正负两个方向以大约83.3MHz周期性地变动的交变磁场,是按照与大约2.0kHz以及大约7.81Hz相当的周期间断地发生的磁场。
通过这样发生间歇的高频交变磁场,磁疗器10不仅能够将作为产生促进用高频的大约83.3MHz的高频交变磁场,而且还能同时将以该高频交变磁场为载波的大约2.0kHz以及大约7.81Hz的低频交变磁场的方式作用于被治疗体(人体的患部等)。
另外,通过例如在9V下施加上述的低频电流,低频用线圈40能够发生与图4(b)所示的低频电流大致相同波形的低频电磁波并向周围发射。例如,该低频电磁波是频率大约2.0kHz的低频的大致矩形波,以大约7.81Hz周期性地变化。通过这种低频电磁波的照射,产生促进用低频例如能够在磁疗器10的周围间歇地发生大约2.0kHz的低频交变磁场。
更详细而言,该低频交变磁场例如是以2.0kHz的周期接通/断开(例如,交互反复400μsec的接通期间和100μsec的断开期间)磁场强度例如为13μT、磁场方向仅固定为例如正方向的磁场而产生的交变磁场,作为整体,是以与大约7.81Hz相当的周期间歇发生的磁场。
通过这样发生间歇的低频交变磁场,磁疗器10不仅能够将产生促进用低频为大约2.0kHz的低频交变磁场,而且还能同时将以该低频交变磁场为载波的大约7.81Hz的低频交变磁场作用于被治疗体。
进而,通过对高频用线圈30以及低频用线圈40同时并行施加上述高频电流以及低频电流,能够同时发生这样的高频电磁波和低频电磁波。其结果,例如,能够在磁疗器10的周围同时发生高频交变磁场和低频交变磁场。这时,如在上述图4中表示的那样,例如,高频电磁波以及低频电磁波的7.81Hz下的间歇时间相互同步,而且,高频电磁波的2.0kHz下的间歇时间与由低频电磁波产生的2.0kHz下的磁场发生时间同步。
由此,能够使由高频电磁波照射产生的高频交变磁场的发生时间与由低频电磁波照射产生的磁场的发生时间同步。即,能够使得当高频用线圈30发生高频交变磁场时,低频用线圈40也发生预定强度的磁场,另一方面,当高频用线圈30没有发生高频交变磁场时,低频用线圈40也不发生预定水平的磁场。从而,磁疗器10作为整体能够周期性地反复磁场(高频用线圈30发生的高频交变磁场以及低频用线圈40发生的预定水平的磁场)的发生/不发生。
上述中说明了交变磁场的发生,而通过上述电磁波的照射也发生高频交变电场和低频交变电场。这些交变电场的发生方式例如与上述交变磁场的发生方式大致相同,因此省略其说明。
另外,在上述图3以及图4的例子中,说明了产生83.3MHz的高频电磁波作为产生促进用高频,产生2.0kHz的低频电磁波作为产生促进用低频的例子,但所发生的频率并不限于这样的例子。本实施方式的磁疗器10以与上述相同的结构,能够产生例如20~180MHz、280~600MHz、700~1000MHz范围的高频电磁波作为产生促进用高频,另外,能够发生例如2±10%kHz范围的低频电磁波作为产生促进用低频。
<磁疗器的磁疗方式>
其次,根据图5A以及图5B,说明由本实施方式的磁疗器10进行磁疗的方式状态及其作用效果。另外,图5A以及图5B是表示使用了本实施方式的磁疗器10A、10B(参照图2A、图2b)的治疗方式的说明图。
如图5A以及图5B所示,磁疗器10例如是用干电池等电池动作的小型轻便的治疗器(例如家用治疗器),患者能够容易携带。另外,该磁疗器10是磁刺激式的治疗器,即,通过从上述高频用线圈30以及低频用线圈40产生电磁波而能够从体外对脑内等患部的细胞作用磁刺激。因此,磁疗器10不需要现有的电极粘贴型治疗器中的用于在人体中流过电流的电极或者特殊的大型装置,另外,即使在向脑内等施加磁刺激的情况下,也不需要剃去头发。
在使用这样的磁疗器10治疗人体的患部(被治疗体)时,例如,如图5A(a)以及图5B(a)所示,可以使接通了电源开始动作的磁疗器10对患部直接接触或者隔着头发或衣服等间接接触。由此,磁疗器10向患部的磁刺激对象细胞作用如上述那样发生的交变磁场(高频交变磁场以及低频交变磁场)。这时,交变磁场例如不仅作用于人体表面(毛发、皮肤等)的细胞,还作用于人体内部(脑、脊髓、肌肉、血管、骨骼等)的细胞,向这些细胞施加磁刺激。
另外,磁疗器10例如不一定需要与患者接触,即使像图5A(b)以及图5B(b)所示那样,仅是接近距体表预定距离以内的位置,也能够向患部的细胞作用上述交变磁场。即,磁疗器10例如与电极粘贴类的接触型的磁疗器等不同,能够作为即使从头发或者衣服之上等也能治疗的非接触型的磁疗器利用。然而,由于磁疗器10发生的交变磁场的强度随着离开磁疗器10而减小(与离开距离的三次方成比例降低),因此如果磁疗器10过于离开患部,则磁疗效果减弱。
因此,本实施方式的磁疗器10考虑到高频用线圈30以及低频用线圈40与磁刺激对象的患部的距离(用于提供最低限度磁场强度的磁刺激的有效距离),例如调整高频用线圈30以及低频用线圈40发生的高频交变磁场以及低频交变磁场的磁场强度,使得对该患部作用磁场强度(磁通密度)为例如50nT~0.01T的交变磁场。即使是该50nT这样微弱的磁场强度,也能够对细胞施加可以促进神经营养因子群的产生程度的磁刺激。由于地磁的强度是大约6mT,因此上述50nT这样的磁场强度是地磁的大约1000分之一左右的非常弱的强度。
这里,对使用上述磁疗器10A(参照图2A)和磁疗器10B(参照图2B)时的差别进行说明。如图5A所示,在使用上述磁疗器10A时,发生磁力线沿着长边方向横断磁疗器10A的交变磁场。另外,如图5B所示,在使用上述磁疗器10B时,发生磁力线沿着短边方向纵断磁疗器10B的交变磁场。由此,能够在患者脑内的宽深范围内产生磁刺激。另外,磁疗器10A、10B由于向其整个周围发生交变磁场,因此在磁疗时,与患部对置的磁疗器10A、10B的朝向不限于图5A、图5B那样的对体表平行的方向的例子,即使是垂直于体表的方向、斜方向等任意的方向也能够对患部作用交变磁场而进行治疗。
如以上那样,通过使用上述磁疗器10,对患部作用高频交变磁场以及低频交变磁场,例如促进患部特定细胞中的神经营养因子群的产生,由该神经营养因子群促进中枢神经系统细胞或者脑神经系统细胞的恢复,从而能够发挥治疗脑疾病等的磁疗效果。
这时,磁疗器10由于间歇产生上述高频电磁波以及低频电磁波,因此使交变磁场断续地作用于患部,能够产生磁场的变化。因此,不会像连续发生恒稳交变磁场的情形那样,由于患部的组织(细胞等)习惯了恒稳的交变磁场而使磁疗效果减弱。进而,由于高频交变磁场的发生时间与低频交变磁场的发生时间同步,因此作为磁疗器10作用的磁场整体还具有强弱变化。因此,能够更明确有无对患部的磁刺激,提高磁疗效果。
进而,调整磁疗器10,使得所发生的高频电磁波的上升沿时间以及下降沿时间短至例如小于或等于0.003μsec,并且,大致矩形波的低频电磁波的上升沿时间小于或等于0.1μsec,下降沿时间例如小于或等于1.0μsec。因此,在上述交变磁场变化时,磁场的作用/非作用的变化速度很快。从而,由于患度的组织对这样的磁场变化敏感地反应,因此磁疗效果提高。
另外,磁疗器10还具有一个特征,即,对患部的细胞起作用的高频交变磁场以及低频交变磁场的强度(磁通密度)例如大于或等于50nT、小于或等于0.01T,与现有的其它磁疗器(例如0.8~10T)相比较非常小。即,在如现有的磁疗器那样使用了高磁场强度的情况下,有可能因磁刺激而在脑等患部中产生伤害。由这种强的磁刺激引起的伤害是众所周知的,为此,在发达国家中确定了磁场环境下的安全作业基准。例如,在美国(斯坦福大学,1971年)对全身、头部的磁刺激规定为0.02T,每一天暴露几分钟。
然而,在现有的磁疗法中,作用大于或等于0.1T的磁场的情形占据了大半。例如,即使直径几毫米的肩部肌肉僵硬治疗用的磁铁,其磁场强度也是0.08~0.13T。因此,不能否定长期使用以高强度磁场产生磁刺激的现有磁疗器引起对生物体的伤害的可能性。与此不同,本实施方式的磁疗器10由于作用于患部细胞的磁场强度如上所述是大于或等于50nT、小于或等于0.01T,非常微弱,因此使生物体发生伤害的可能性极低,特别是能够提供对脑等敏感的重要患部的安全磁疗。
但是,如果对患部作用的交变磁场的磁场强度过低(例如小于30nT),则磁疗效果可能降低。在某一种说法中,认为细胞能够反应的最低磁场强度例如是30nT左右。因而,在本实施方式的磁疗器10中,调整高频用线圈30以及低频用线圈40发生的高频交变磁场以及低频交变磁场的磁场强度,以使对患部的细胞作用的磁场程度例如成为50nT~0.01T的适宜范围。这些线圈发生的交变磁场的磁场强度根据磁疗器10内的高频用线圈30以及低频用线圈40与磁刺激对象的患部的距离(例如,从体表到脑内患部的距离)以及患部的磁导率(例如,脑的磁导率)等而决定。
具体而言,在本实施方式的磁疗器10的结构中,例如,对从体表起6cm以内深度的患部,在至少作用50nT的高频交变磁场以及低频交变磁场时(即,使由磁疗器10产生的磁刺激的有效距离为6cm时),可以把高频用线圈30B发生的高频交变磁场的该线圈30B附近的磁场强度设定为例如大约0.01T,把低频用线圈40B发生的低频交变磁场的该线圈40B附近的磁场强度设定为例如大约大于或等于0.1T。另外,在使上述有效距离为12cm时,可以把上述高频交变磁场的线圈30B附近的磁场强度设定为例如大约0.1T,把上述低频交变磁场的线圈40B附近的磁场强度设定为例如大约1T。
如以上那样,本实施方式的磁疗器10例如为了促进患部细胞的神经营养因子群的产生,作用适当的频率以及磁场强度的交变磁场,并且能够以细胞易于受到刺激的时间切换这种交变磁场的作用/非作用。从而,本实施方式的磁疗器10与现有的磁疗器相比较,磁疗效果非常高。
另外,磁疗器10操作简单,而且不仅是电池驱动式、小型轻便、易于携带,而只要像上述那样接触或者接近患部,就能够容易而且在短时间(例如10分钟)内发挥治疗效果。从而,使用这种磁疗器10的磁疗不像现有的脑再生疗法还需要进行向脑内移植细胞的手术或者向脑内注入这样高级的医疗技术。由此,患者不必住院,就能够在家庭、职场、学校等任意的场所,由患者自身使用磁疗器10随时简单地进行治疗。
另外,现有的进行向脑内移植细胞的手术或者向脑内注入这样的再生疗法有可能引起脑损伤或者感染症等负作用。与此不同,本实施方式的磁疗器10通过从体外对具有产生神经营养因子群的功能的细胞施加磁刺激,促进在细胞内产生神经营养因子群,促进脆弱化等的中枢神经系统细胞或者脑脊髓神经系统细胞等的自行恢复或者增殖。因此,由于不需要像细胞移植手术或者注射那样向脑内介入医疗器具,所以没有脑的损伤或者感染症等负作用,具有减小对患部周围的细胞、组织的影响的极大优点。
<磁疗器的治疗对象>
其次,详细说明本实施方式的磁疗器10的(1)磁刺激对象细胞、(2)通过磁刺激产生的物质、(3)治疗对象的部位、(4)治疗对象的疾病。
(1)磁刺激对象细胞(能够产生神经营养因子群的细胞)
磁疗器10的磁刺激对象细胞是能够产生神经营养因子和/或神经营养因子样物质的细胞。具体而言,该磁刺激对象细胞例如是神经胶质细胞、神经细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、肌肉细胞、表皮细胞、角化细胞或者免疫细胞等。这种磁刺激对象细胞存在的主要部位例如是脑、脊髓、神经、血管、肌肉、皮肤等。
其中,神经胶质细胞(neuroglia)是产生神经营养因子群的代表性细胞的总称,例如,有星形胶质细胞(星形神经胶质:astroglia)、小胶质细胞(microglia)、少突胶质细胞(oligodendrocyte)、施万细胞(Schwann cell)、套细胞(mantle cell)等。神经胶质细胞例如存在于脑、神经细胞的周围、血管、肌肉等中,向神经细胞或者神经胶质细胞供给自身产生的神经营养因子群,支持这些细胞的增殖、恢复。另外,上述的成纤维细胞、血管内皮细胞、肌肉细胞、表皮细胞或者免疫细胞等这种存在于体内任一部位的非神经系统的细胞也产生神经营养因子群。
(2)通过磁刺激产生的物质
如果由磁疗器10对上述磁刺激对象细胞(神经胶质细胞等)施加磁刺激,则在该细胞中,产生神经营养因子和/或神经营养因子样物质。该神经营养因子和/或神经营养因子样物质的生理性效果成为由磁疗器10产生的磁疗效果的主要部分。
神经营养因子(NT:Neurotrophin)是存在于脑、脊髓、末梢神经中的神经系统细胞的生存和维持正常功能的分子(蛋白质),在发生期的神经系统细胞的生长和分化、或者受到损伤的神经系统细胞的再生或者生存、维持等中具有重要的功能。该神经营养因子例如包括神经生长因子(NGF:Nerve Growth Factor)、脑源性神经营养因子(BDNF:Brain-Derived Neurotrophic Factor)、碱性成纤维细胞增殖因子(FGF-2:Fibroblast Growth Factor-2)、神经胶质细胞株源性神经营养因子(GDNF:Glial cell line-Derived Neurotrophic Factor)等。
神经营养因子样物质是神经营养因子以外的具有神经系统细胞的神经突起伸展作用的物质群。该神经营养因子样物质与上述神经营养因子相同,是支持神经系统细胞的生存和维持正常功能的物质,具有蛋白质性成分和非蛋白质性成分。该神经营养因子样物质例如包括腺嘌呤核苷(adenosine)、腺嘌呤核苷一磷酸(AMP:adenosinemonophosphate)、锰离子、京尼平(Genipin)(植物成分,源自生药的低分子物质)、溶血磷脂酰乙醇胺(lysophosphatidylethanolamine)(动植物膜成分)、神经节苷脂、Rho激酶等。其中,腺嘌呤核苷、腺嘌呤核苷一磷酸是非蛋白质性的神经营养因子样物质,Rho激酶是蛋白质性的神经营养因子样物质。
(3)治疗对象的部位
被治疗体中的治疗对象的部位(患部)是中枢神经系统(CNS:Central Nervous System)或者脑脊髓神经系统(Craniospinal NervousSystem)。中枢神经系统包括端脑、间脑、中脑、小脑、脑桥、延髓、脊髓以及血管。该中枢神经系统由神经细胞(neuron)、神经胶质细胞和血管构成。另外,脑脊髓神经系统是周围神经系统(PNS:PeripheralNervous System)中,由脑神经(cranial nerves)和脊神经(spinal nerves)构成的神经系统。该脑脊髓神经系统由神经细胞(neuron)、施万细胞以及套细胞构成。构成这些中枢神经系统和脑脊髓神经系统的细胞通过由上述神经胶质细胞等供给的神经营养因子群的生理效果,进行修复、生长、分化、增殖,有助于以下所示的各种疾病的治疗。另外,所谓细胞的分化,是细胞的性质、形态发生变化。另外,所谓中枢神经系统细胞,指的是存在于中枢神经系统(端脑(大脑半球)、间脑、中脑、小脑、脑桥、延髓、脊髓、血管)中的细胞。另外,所谓脑脊髓神经系统细胞,指的是存在于脑脊髓神经系统中的细胞。
另外,在被治疗体(例如人体)中,上述那样的治疗对象部位(患部)与由磁疗器10产生的磁刺激的对象部位既可以是同一部位,也可以是不同的部位。例如,为了治疗脑(治疗对象部位),可以对脑(磁刺激对象部位)施加磁刺激。另外,为了治疗脊髓(治疗对象部位)可以对能够向该脊髓供给神经营养因子群的部位例如大腿部(磁刺激对象部位)施加磁刺激。
(4)治疗对象的疾病
磁疗器10的治疗对象疾病是由于各种原因使构成上述中枢神经系统或者脑脊髓神经系统的细胞(例如神经细胞或者神经胶质细胞)脆弱化、损伤,或者其细胞数减少而引起的疾病。具体而言,治疗对象疾病是例如(a)神经变性疾病(阿尔茨海默病性痴呆、帕金森病、亨延顿舞蹈病、肌肉萎缩性侧索硬化症、多发性硬化症、多系统萎缩症、脊髓小脑变性症等)、(b)抑郁症、(c)脑血管疾病(脑卒中、脑梗塞等)、(d)慢性疼痛、(e)神经因性疼痛、(f)脊髓损伤(病变或者由外伤引起)等。另外,虽然不是疾病,但是为了预防这些疾病的(g)神经保护作用也是磁疗器10产生的磁疗效果之一。
这样,本实施方式的磁疗器10能够作为神经变性疾病治疗器(阿尔茨海默病性痴呆治疗器、帕金森病治疗器、亨延顿舞蹈病治疗器、肌肉萎缩性侧索硬化症治疗器、多发性硬化症治疗器、多系统萎缩症治疗器、脊髓小脑变性症治疗器等)、抑郁症治疗器、脑血管疾病用治疗器(脑卒中治疗器、脑梗塞治疗器等)、慢性疼痛治疗器、神经因性疼痛治疗器、脊髓损伤治疗器、或者上述各种疾病的预防装置等利用。
例如,在治疗抑郁症的情况下,使用上述磁疗器10对人体的脑照射交变磁场,促进由脑内的神经胶质细胞(星形胶质细胞等)分泌BDNF、NGF等,对发生了脆弱化等的中枢神经系统细胞提供神经营养因子群,由此使周边的中枢神经系统细胞增殖、再生,从而恢复细胞功能,恢复5-羟色胺(脑内快乐物质)的产生,从而能够有助于抑郁症的治疗。
另外,在治疗阿尔茨海默病性痴呆的情况下,使用上述磁疗器10对人体的脑照射交变磁场,促进由发生了脆弱化等的脑内的Meynert核的神经胶质细胞(星形胶质细胞等)分泌BDNF、NGF等,使由于β淀粉样蛋白沉着而发生脆弱化等的大脑皮质细胞增殖、再生,从而能够有助于阿尔茨海默病性痴呆的治疗。
另外,在治疗脑卒中的情况下,使用上述磁疗器10对人体的脑照射交变磁场,促进由因血管阻塞等受到损伤的部位的神经胶质细胞(星形胶质细胞等)分泌BGNF、NGF等,对受到损伤的细胞提供神经营养因子群,由此使受到损伤的部位的神经细胞、神经胶质细胞增殖、再生,从而能够有助于脑卒中的治疗。
另外,在治疗神经因性疼痛的情况下,通过使用上述磁疗器10对感觉疼痛的患部照射交变磁场,促进在神末梢神经中产生BDNF、NGF等。该BDNF、NGF等在神经细胞内移动,输送到脊髓后根神经节、脊髓,在脊髓后根神经节、脊髓中增殖星形胶质细胞,由此能够恢复神经过敏症,治疗神经因性疼痛。NGF等在所产生的周边部位或者神经细胞内移动,输送到脊髓后根神经节、脊髓中,使受到损伤的感觉神经修复、再生,从而有助于治疗。
<磁疗效果的机理>
其次,参照图6,说明通过由本实施方式的磁疗器10产生的交变磁场的磁刺激对上述疾病发挥磁疗效果的机理。图6是表示由本实施方式的磁疗器10产生的磁疗效果的机理的流程图。
作为该磁疗效果的机理,总体而言,在于对脑疾病等患部(脑等)中的中枢神经系统细胞以高浓度供给神经营养因子和/或神经营养因子样物质(以下,称为“神经营养因子群”),促进中枢神经系统细胞的再生。详细而言,在于通过从磁疗器10照射高频交变磁场,对神经胶质细胞等这样的能够产生神经营养因子群的细胞(上述磁刺激对象细胞)施加磁刺激,促进该细胞内的神经营养因子群的产生,将该细胞中产生的神经营养因子群供给脑疾病等患部的细胞,使由于脑疾病而脆弱化、损伤、减少了等的中枢神经系统细胞修复、生长、分化、增殖。
如图6所示,作为该神经营养因子群的产生促进的机理,通过细胞实验的结果认为同时引起了三个细胞内过程。这三个过程是(1)由细胞内由钙离子浓度上升引起的胞吐作用所产生的神经营养因子群的释放(S10→S20→S30)、(2)由细胞内钙离子浓度上升引起的mRNA的增加所产生的神经营养因子群的合成以及释放(S10→S20→S40→S42→S44)、(3)不以细胞内钙离子浓度上升为起因的mRNA的增加所产生的神经营养因子群的合成以及释放(S10→S40→S42→S44)。以下,分别说明这些神经营养因子群的产生过程。
(1)胞吐作用
胞吐作用(开口释放)是真核细胞具有的细胞功能,是将蓄积在细胞内的物质释放到细胞外的功能。由于是开口释放,因此如蛋白质那样的巨大分子也能够释放到细胞外。
详细说明该过程(1)。首先,通过由磁疗器10产生的磁刺激(S10),在神经胶质细胞等产生神经营养因子群的细胞中,存在于细胞膜表面或者细胞内的电位依赖性钙离子通道或者电位非依赖性的钙离子通道开放,从细胞外或者细胞内的钙贮藏部位供给钙离子,细胞内钙离子浓度上升(S20)。通过细胞内钙离子浓度上升,细胞内的贮藏有神经营养因子群的小泡与细胞膜融合,引起向细胞外的空间释放神经营养因子的胞吐作用(S30)。即使细胞内的钙离子浓度稍稍上升10%也诱发胞吐作用。在细胞内的钙离子浓度上升以后,在几分钟以内开始释放现象并结束。
(2)伴随着细胞内的钙离子浓度上升的mRNA的增加
该过程(2)起因于细胞增殖促进作用。在神经科学的领域中,已知神经营养因子群也能够在细胞分裂期产生。通过上述的磁刺激(S10),如果细胞内钙离子浓度上升(S20),则该细胞的增殖周期加快。处于细胞增殖期的静止期的细胞通过上述钙离子浓度的上升,经过G1期,转移到S期。在S期中,发生DNA、RNA的复制,增加用于产生神经营养因子群的mRNA(S40:作为说明这一点的数据,参照后述的实验2的结果)。由该复制增加了的mRNA使得作为蛋白质的神经营养因子核作为蛋白质性成分的一部分神经营养因子样物质合成(S42),并向细胞外释放所合成的神经营养因子群(S44)。由该过程(2)产生神经营养因子群认为在神经刺激后,随着时间而增大。从细胞分裂的机理出发,可以认为这一点是妥当的。
(3)不以细胞内钙离子浓度上升为起因的mRNA的增加
在该过程(3)中,在受到上述磁刺激(S10)的细胞内,不以细胞内钙离子浓度的上升为起因,mRNA增加(S40),合成神经营养因子群(S42),释放到细胞外(S44)。
说明认为产生该过程(3)的根据。在后述的实验1中,将对MB8细胞(磁刺激对象细胞)的磁刺激经过3个小时后的培养基添加到PC12细胞(被供给神经营养因子群,分化的细胞)中,确认了PC12细胞的神经突起的伸展。实验1中使用的MB8细胞的分裂是大致一天1次。由于在实验条件的磁刺激3个小时后的培养中转移到S期的细胞少,因此认为如上述过程(3)所述,通过磁刺激直接激活了mRNA的增加作用。另外,在其它的实验中,对所培养的神经细胞进行10分钟磁刺激,然后放置了10分钟以后,得到了神经细胞内的MAP激酶活性上升了大约20%这样的实验数据。MAP激酶是以级联反应调整细胞内的蛋白质活化、DNA、RNA合成的酶。该级联反应称为MAP激酶系统,是从细胞膜向核传递信号的反应系统。由于该反应系统的动作,促进作为蛋白的神经营养因子的合成,因此也增加mRNA。
上述过程(2)起因于细胞内钙离子浓度上升,发生RNA的合成。然而,在上述实验中,在3个小时的反应时间中合成mRNA,根据其命令,合成神经营养因子群的量很少。因此,如果鉴于这样的实验结果,则可以说不仅进行上述过程(2),还同时进行过程(3)。
这里,对非蛋白质性的神经营养因子样物质的产生机理进行说明。作为神经营养因子样物质的代表性物质,例如有腺嘌呤核苷(adenosine)、腺嘌呤核苷一磷酸(AMP:adenosine monophosphate)、锰离子、京尼平(Genipin)(植物成分,源自生药的低分子物质)、溶血磷脂酰乙醇胺(lysophosphatidylethanolamine)(动植物膜成分)、神经节苷脂、Rho激酶。除此以外还发现了数百种神经营养因子样物质,但没有被确定的物质很多。
这些神经营养因子样物质如称为单体离子(锰离子等)、低分子物质(腺嘌呤核苷、腺嘌呤核苷一磷酸等)、脂质(溶血磷脂酰乙醇胺(lysophosphatidylethanolamine)、神经节苷脂等)、蛋白质性成分(Rho激酶等)那样,其种类、物性多种多样。蛋白质性的神经营养因子样物质受到mRNA的指导而促进合成,释放到细胞外。另一方面,非蛋白质性的神经营养因子样物质由于其种类多,产生机理也不相同。例如,单体离子或者低分子性物质的神经营养因子样物质既有存在于细胞内的,也有在细胞内合成的。另外,脂质的神经营养因子样物质在细胞内合成。认为任一种非蛋白质性的神经营养因子样物质的情况都通过胞吐作用释放到细胞外。由于脂质的神经营养因子样物质也是细胞膜的构成成分,因此认为也有通过胞吐作用以外的过程释放到细胞外的情况。
通过以上那样的过程(1)~(3),如果在受到磁刺激的细胞(神经胶质细胞等)中产生神经营养因子群,则该神经营养因子群供给到由疾病等脆弱化了的中枢神经系统细胞等中,通过神经营养因子群,中枢神经系统细胞受到保护作用(S50)。其结果,脆弱化了的中枢神经系统细胞被激活,进行修复、生长、分化、增殖(S60),从而能够得到以上述中枢神经系统细胞的脆弱化等为原因的脑疾病(神经变性疾病、抑郁症、脑血管疾病等)的治疗效果(S70)。
根据以上说明的机理,通过使用磁疗器10对患部施加适当的磁刺激,促进细胞内的神经营养因子群的产生,能够发挥对上述脑疾病等各种疾病的出色的治疗或预防效果。
从这样的观点出发,本实施方式的磁疗器10例如能够发射磁通密度小于或等于0.01T、大约120~160MHz的产生促进用频率的高频交变磁场以及大约2.0kHz的低频交变磁场作为能够施加适当的磁刺激的交变磁场,作用于患部。该大约120~160MHz左右的高频交变磁场的照射刺激,例如与其它的频率相比较,促进细胞中的神经营养因子群的产生的作用大。另外,2.0kHz的低频交变磁场的照射刺激例如具有使β-内啡肽和细胞因子等从细胞释放的作用。
另外,作用于患部的高频交变磁场的产生促进用频率,根据后述的实验结果,在磁疗效果上,大约120~160MHz是适宜的,但也发现即使是除此以外的频率范围,也充分有助于细胞内的钙离子浓度上升。该适宜的产生促进用频率的范围是20~180MHz、280~600MHz、700~1000MHz(第4适宜范围),更优选的是60~180MHz、280~300MHz、450~550MHz或者900~950MHz(第3适宜范围),更加理想的是100~160MHz(第2适宜范围),最优选的是120~160MHz(第1适宜范围)。这里举出的范围中,由于越是后者范围的产生促进用频率,越能够在磁刺激对象细胞中更多地产生神经营养因子群,供给到治疗对象的部位的细胞中,因此可以说磁疗效果越高。
实施例
以下,说明验证由上述实施方式的磁疗器10产生的磁疗效果而进行的实验的实验结果。该磁疗器10如上所述,能够发射适宜的产生促进用频率的高频交变磁场以及低频交变磁场(例如2.0kHz)对被治疗体施加磁刺激。另外,以下的实施例是为了实验验证上述实施方式涉及的磁疗器10的磁疗效果的例子,本发明并不限于以下的例子。
<实验1>
首先,对实验1进行说明,该实验1是为了决定由上述磁疗器10作用于被治疗体细胞的高频交变磁场的产生促进用频率的适宜范围。
在该实验1中,对磁刺激对象细胞(MB8细胞)作用互不相同的多个频率(20~3000MHz)的高频交变磁场,在培养基内产生了神经营养因子群以后,把含有该神经营因子群的培养基添加到PC12细胞(因神经营养因子群的存在使神经突起伸展分化的细胞)中,判定神经突起的伸展度,对每个频率均求出与没有施加磁刺激的非刺激组相比较而得到的磁疗的效果度。
首先,说明本实验1的实验条件及其顺序(1)~(5)。
(1)MB8细胞以及PC12细胞的培养
作为神经营养因子群的产生细胞(磁刺激对象细胞),使用了作为神经胶质类细胞的“MB8细胞”。该MB8是产生神经营养因子以及神经营养因子样物质的细胞。培养出生8天后的小鼠的脑细胞,使神经胶质细胞增殖,得到MB8细胞。将该MB8细胞接种于24孔培养板(胶原蛋白I包被)中,每孔接种大约15.5×105个,使用添加有10%FBS的DMEM培养基(日水制药公司制)以及二氧化碳培养装置(孵箱),在温度37℃、二氧化碳浓度5%的环境下培养24小时。
另外,作为用于确认神经突起伸展的细胞,使用了PC12细胞(JCRB0266)。该PC12细胞是肾上腺髓质的嗜铬细胞瘤细胞,是在神经生长因子的实验、研究中标准使用的细胞。该PC12细胞是在神经生长因子(NGF)等的存在下伸展神经突起的细胞,在神经生长因子等的作用下从肾上腺细胞向神经细胞开始分化。该PC12细胞使用了从作为细胞银行的团体法人人类科学研究资源银行(Human ScienceResearch Resources Bank)分出的细胞。把该PC12细胞接种在48孔培养板(胶原蛋白IV包被)中,每孔接种大约28×102个(细胞之间的间隔不过于接近的程度),使用添加有10%马血清+5%FBS的RPMI1640培养基(日水制药社制)以及二氧化碳培养装置,在温度37℃、二氧化碳浓度5%的环境下培养了24小时。另外,以下的细胞培养完全在该温度37℃、二氧化碳浓度5%的环境下进行。
(2)对MB8细胞的磁刺激
使用与上述磁疗器10B(参照图2B)相当的实验用磁刺激装置,对上述培养板内的各MB8细胞(神经营养因子群的产生细胞)施加磁刺激。磁刺激通过使用磁刺激装置从培养板的下面侧照射交变磁场而进行。此时,在施加了30分钟磁刺激以后,培养30分钟(培养过程中没有磁刺激),进而再施加30分钟磁刺激。这样,将作用于MB8细胞的高频交变磁场的频率以每个实验单位在20MHz~3000MHz的范围内阶段性地改变,分别进行了实验。
对该磁刺激中使用的实验用磁刺激装置的结构进行详细说明。该磁刺激装置由用于生成MHz频带(20MHz~3000MHz)的高频的信号发生器(“E4421B”Agilent公司制)、用于生成kHz频带(2.0kHz)的低频的函数发生器(“33220A”Agilent公司制)、用于生成Hz频带(7.81kHz)的低频的函数发生器(“FG320”横河电机公司制)、调整这三种频带信号的输出强度的RF-AMP单元(放大器)、统一控制这三种频带的信号的控制单元、和上述图2B的磁疗器10B具备的振荡线圈50构成。
在磁刺激时,如图7所示,在振荡线圈50上放置上述MB8细胞的培养板60,盖上遮光布。接着,在振荡线圈50的高频用线圈30、低频用线圈40上分别施加高频电流、低频电流,发生包括高频交变磁场以及低频交变磁场的电磁波,由此,对培养板60的各培养孔内的MB8细胞施加30分钟磁刺激以后,中止磁刺激培养30分钟,进而再施加30分钟的磁刺激。
这时,在每个实验单位,在20~3000MHz之间阶段性地使施加到高频用线圈30上的高频电流的频率变化,使不同的产生促进用高频的高频交变磁场作用于细胞。另一方面,施加到低频用线圈40上的低频电流的频率维持为2.0kHz,使一定频率(2.0kHz)的低频交变磁场作用于细胞。由此,能够排除低频交变磁场的影响而对高频交变磁场的频率与MB8细胞内的神经营养因子群的产生度的相关性进行实验。另外,即使在高频交变磁场是任一种频率的情况下,也如在上述图4中表示的那样,按7.81Hz间歇地输出高频交变磁场以及低频交变磁场的双方。另外,测定了磁刺激中的上述振荡线圈50的中心部的磁场强度(磁通密度),83.3MHz的高频电磁波的磁场强度是1.26μT,低频电磁波的磁场强度是13μT。
(3)磁刺激后的MB8细胞的培养、神经营养因子群的产生
使用上述培养板在温度37℃下把受到了上述(2)的各频率的磁刺激的磁刺激组的各MB8细胞(神经营养因子群的产生细胞)培养了3个小时。在培养过程中,MB8细胞产生与受到上述磁刺激时的各频率相应的量的神经营养因子群,并释放到细胞外。另外,没有实施上述(2)的磁刺激的非刺激组的MB8细胞也在与磁刺激组相同的条件下进行了培养。
(4)将神经营养因子群供给PC12细胞、神经突起的伸展
上述(3)的培养以后,吸取磁刺激组的各MB8细胞的培养基(含有MB8细胞产生的神经营养因子群),用微过滤器过滤,把该过滤后的培养基分别添加到PC12细胞中。然后,在温度37℃下将各PC12细胞培养24小时。在培养过程中,各PC12细胞根据培养基内存在的神经营养因子群的数量而形成并伸展神经突起。另外,添加了非刺激组的MB8细胞的培养基的PC12细胞也同样进行了培养。
(5)PC12细胞中的神经突起的伸展度的判定
用显微镜观察上述(4)的培养后的各PC12细胞,把神经突起的长度伸展到大于或等于一个细胞长度的情况判定为阳性细胞。每个频率的磁刺激组观察30个PC12细胞,记录阳性细胞数。另外,对于非刺激组的PC12细胞也同样进行判定,记录阳性细胞数。
然后,根据以下的公式,求出了上述每个频率的磁刺激的效果度。该效果度的指标为在每个频率表示磁刺激组的PC12细胞与非刺激组的PC12细胞相比较伸展何种程度的神经突起,即,由磁刺激产生的PC12细胞的神经突起的伸展度(磁疗效果)。即,该效果度越高,表示MB8细胞内的神经营养因子群通过磁刺激越大量产生(神经营养因子群的产生度高),该神经营养因子群使PC12细胞的神经突起越伸展(神经突起的伸展度高)。这一点表示,通过以高浓度供给神经营养因子群,可以适宜地促进以疾病为原因已经脆弱化等的中枢神经系统细胞或者脑脊髓神经系统细胞的修复、生长、分化、增殖,疾病的磁疗效果度高。
(效果度)=(磁刺激组的阳性细胞数)/(非刺激组的阳性细胞数)
进而,如上述那样,在每个实验单位得到了神经突起的伸展效果以后,在每个相同的频率总计它们的效果,求出了神经突起伸展的平均效果度(倍)。
针对所有频率本实验1合计进行了2173次。在收集各实验数据时,在每个频率的实验中,去除了有可能是磁刺激以外的因素影响神经突起伸展的数据(例如,细胞培养的不良、在同一个频率中与其它的实验数据偏离很大的特异性实验数据)。在本实验1中,在各实验日,再次进行了有关非刺激组的神经突起伸展的确认、135MHz下的磁刺激时的神经突起伸展的确认以及由前一天实验所使用的频率中的任一频率产生的磁刺激时的神经突起伸展的确认的实验,保证了实验的正确性。
另外,在上述实验1中使用的PC12细胞具有在神经生长因子等的作用下从肾上腺细胞开始向神经细胞分化的特性,通过神经突起的伸展,能够很容易地判断该PC12细胞分化成神经细胞。神经营养因子群产生反应有多种机制,而且各个反应在多个反应的协同下进行(级联反应)。在本实验1中,并不是研究这些各机制和反应,而是研究对于机体重要的而且作为综合性的最终的神经功能的神经突起的伸展现象的表现程度。即,即使促进与上述神经营养因子群的产生有关的各个反应,但是如果最终没有神经突起的伸展,则也认为治疗价值低,因此,测定了每个频率的神经突起的伸展度作为表示磁疗效果的指标。
以上说明了实验1的实验条件以及实验顺序。表1以及图8表示该实验1的实验结果。另外,图8的曲线图是在每个频率[MHz]把表1表示的平均效果度(倍)的实验数据标记而描绘的近似曲线。
[表1]
上述表1以及图8中的各参数的意义如下。
·“频率(MHz)”是由上述磁刺激装置发生的高频电磁波的频率,即,作用于MB8细胞的高频交变磁场的频率。
·“效果度”是磁刺激组的效果度除以非刺激组的效果度得到的值在各频率的平均值,表示由各频率的高频交变磁场产生的磁刺激组的神经突起伸展的效果是非刺激组的几倍。
如表1以及图8所示,在对MB8细胞(磁刺激对象细胞)作用的高频交变磁场的频率是120~160MHz的范围(第1适宜范围)的情况下,对由神经营养因子群引起的PC12细胞的神经突起伸展的效果度大于或等于3.5倍,极其高,特别是在上述频率是140~160MHz的情况下,效果度达到3.6倍左右,成为最高的峰值。因此,如果作用上述第1适宜范围的高频交变磁场的磁刺激,则与不施加磁刺激的情况相比较,能够在PC12细胞中促进大于或等于3.5倍的神经突起的伸展,可以说发挥出极其优异的磁疗效果。
另外,在对MB8细胞(磁刺激对象细胞)作用的高频交变磁场的频率是100~160MHz的范围(第2适宜范围)的情况下,由神经营养因子群引起的对PC12细胞的神经突起伸展的效果度大于或等于3倍,显著高。因此,如果作用上述第2适宜范围的高频交变磁场的磁刺激,则与不施加磁刺激的情况相比较,能够在PC12细胞中促进大于或等于3倍的神经突起的伸展,可以说发挥出显著优异的磁疗效果。
另外,在高频交变磁场的频率是60~180MHz、280~300MHz、450~550MHz或者900~950MHz的范围(第3适宜范围)的情况下,由神经营养因子群引起的对PC12细胞的神经突起伸展的效果度大于或等于2.5倍,非常高。因此,如果作用上述第3适宜范围的高频交变磁场的磁刺激,则与不施加磁刺激的情况相比较,能够在PC12细胞中促进大于或等于2.5倍的神经突起的伸展,可以说发挥出非常优异的磁疗效果。
进而,在高频交变磁场的频率是20~180MHz、280~600MHz、700~1000MHz的范围(第4适宜范围)的情况下,由神经营养因子群引起的对PC12细胞的神经突起伸展的效果度大于或等于2倍,比较高。因此,如果作用上述第4适宜范围的高频交变磁场的磁刺激,则与不施加磁刺激的情况相比较,能够在PC12细胞中促进大于或等于2倍的神经突起的伸展,可以说发挥出优异的磁疗效果。
另外,在机体内产生的神经营养因子群从产生细胞释放,通过细胞间隙到达需要神经营养因子群的部位(治疗对象的部位)。在该通过的过程中,神经营养因子群的分子通过,但液体性成分减少(把该现象称为“机体浓缩”)。因此,当神经营养因子群到达了所需要的部位时,浓缩到大于或等于产生时的浓度,因此磁疗效果进一步增大。
根据以上那样的实验1的结果,可以说从磁疗效果的观点出发,希望作用于MB8等神经营养因子群的产生细胞(磁刺激对象细胞)的高频交变磁场的产生促进用高频是上述第4适宜范围,优选是第3适宜范围,更优选的是第2适宜范围,最优选的是第1适宜范围。即,通过作用这种范围的频率的高频交变磁场,能够大幅度促进由上述神经营养因子群的产生细胞产生神经营养因子群,向其周围等中存在的中枢神经系统细胞或者脑脊髓神经系统细胞供给高浓度的神经营养因子群,把该细胞的神经突起的伸展度增加到大于或等于2倍、2.5倍、3倍、3.5倍。从而,能够使因脑疾病等脆弱化、损伤、减少了的中枢神经系统细胞或者脑脊髓神经系统细胞修复、生长、分化、增殖,适当地治疗或者预防脑疾病等,可以说磁疗效果很高。
<实验2>
其次,对实验2进行说明,该实验2是为了验证通过由上述磁疗器10产生的磁刺激,细胞内的mRNA增加,促进神经营养因子群的合成。在该实验2中,用RT-PCR法(Reverse Transcriptase-PolymeraseChain Reaction:逆转录酶-聚合酶链反应)验证了细胞内mRNA在135MHz的磁刺激后的表达增加。
首先,说明本实验2中的实验条件及其顺序(1)~(7)。
(1)MB8细胞的培养
作为经营养因子群的产生细胞(磁刺激对象细胞),使用了作为神经胶质类细胞的“MB8细胞”。该MB8细胞的培养与上述实验1的细胞培养同样进行。
(2)对MB8细胞的磁刺激
使用与上述实验1同样的磁刺激装置(参照图7),对MB8细胞照射20分钟的高频交变磁场(135MHz)以及低频交变磁场(2.0kHz),施加了磁刺激。
(3)磁刺激以后的MB8细胞的培养
把受到了上述(2)的磁刺激的MB8细胞在温度37℃下培养3个小时,促进MB8细胞内mRNA的生成。
(4)RNA的提取
上述培养以后,去掉培养基,添加RNA提取液(ISOGEN)。接着,用匀浆器破碎MB8细胞,在室温下静置5分钟。接着,在该悬浊液中添加氯仿,在室温下静置10分钟以后,在4℃下以12000×g离心15分钟。然后,分取上清,添加与上清等量的异丙醇,在室温下静止10分钟以后,再次在4℃下以12000×g离心15分钟。接着,在得到的沉淀物中添加1ml的70%酒精,洗净以后,在4℃下以12000×g离心5分钟。在干燥器内把沉淀物真空干燥15分钟以后,增加经DEPC处理的Tris-HCl/EDTA液,充分溶解,制成RNA溶液。
(5)由RT-PCR法进行RNA的扩增
把上述RNA溶液、10μM引物和超纯水放入到PCR管中,在72℃下反应了2分钟。接着,添加10mM的dNTP(deoxynucleotidetriphosphate)液、100mM的DTT(dithiothreitol)液,200unit/μl逆转录酶液,在42℃下进行了60分钟的逆转录反应。接着,添加Tris-HCl/EDTA液,在72℃下加热处理7分钟,得到单链cDNA液。在该单链cDNA液中,添加超纯水、PCR buffer、25mM-MgCl2、2.5mM-dNTP mix、各10μM两种引物、Taq聚合酶,放入到PCR管中,在94℃下反应3分钟。然后,将94℃下进行30秒的变性、45℃下进行1分种的退火、72℃下进行45秒钟的链延长的反应作为一个循环,在40分钟内反复进行该循环。进而,在72℃下反应5分钟,结束链延长反应。
(6)RNA的分离、检测(电泳)
上述链延长反应结束后,添加上样缓冲液,在含有溴化乙锭的2(w/v)琼脂糖凝胶上进行电泳,分离不同大小的RNA。
(7)RNA的定量
上述电泳后,使分离的RNA荧光显色,用“Molecular Imaging FX(BIO RAD公司制)”选取图像,使用软件“Image J”定量化mRNA。
对于未施加磁刺激的非刺激组的MB8细胞,也与上述磁刺激组的细胞相同,定量细胞内的mRNA的表达增加。而且,用磁刺激组的mRNA量除以磁刺激组的mRNA量,求出mRNA的增加度(倍)。分别对BDNF的mRNA和NGF的mRNA各求出两次该mRNA的增加度。
以上说明了实验2的实验条件以及实验顺序。接着,说明该实验2的试验结果。图9表示该实验2的实验结果。
如图9所示,关于BDNF的mRNA,观察到磁刺激组的细胞的表达在第1次实验中是非刺激组的2.78倍,在第2次实验中是非刺激组的2.06倍(平均2.42倍)(即,BDNF的mRNA的增加)。另外,关于NGF的mRNA,观察到磁刺激组的细胞的表达在第1次实验中是非刺激组的2.20倍,在第2次实验中是非刺激组的1.52倍(平均1.86倍)(即,NGF的mRNA的增加)。
依据该实验结果,可以说证实了通过使用上述磁疗器10产生的135MHz的高频交变磁场的磁刺激,在神经营养因子群的产生细胞内,与非刺激组相比较,用于产生的BDNF和NGF的mRNA大量增加。由此,可以说通过上述磁疗器10产生的磁刺激,在神经营养因子群的产生细胞内,通过mRNA的增加而大量合成BDNF和NGF等神经营养因子,并释放到该细胞外。
<实验3>
接着,对实验3进行说明,该实验3是为了验证通过上述磁疗器10产生的磁刺激,在细胞内产生胞吐作用。
胞吐作用在细胞内钙离子浓度上升以后,在几分钟内开始开口释放并结束。与此不同,mRNA通过磁刺激增加,向承担营养因子群产生的器官传递神经营养因子群的产生命令,产生神经营养因子群(合成以及向细胞外的释放)所需要的时间是大约2小时。通过利用两者的时间差,能够确认关于细胞内的神经营养因子群的产生是否存在由胞吐作用产生的过程(上述图6的S20→S30)和与mRNA有关的过程(S40~S44)。
因此,在本实验3中,与上述实验1相同,进行了(1)细胞培养、(2)磁刺激、(4)PC12细胞的培养、(5)神经突起的伸展度的判定。其中,在实验3中的(3)磁刺激后的MB8细胞的培养中,分为放置磁刺激后的MB8细胞的时间(神经营养因子群的产生时间)为10分钟的组(10分钟放置组)和该时间为3小时的组(3小时放置组)。在10分钟这样的短时间中,在MB8细胞中产生胞吐作用,然而不发生伴随mRNA增加的神经营养因子群的合成。因此,如果该实验3的结果为在10分钟放置组中,PC12细胞的神经突起伸展,则能够证明在MB8细胞中产生胞吐作用而释放神经营养因子群。
首先,说明本实验3中的实验条件及其顺序(1)~(5)。
(1)细胞的培养
与上述实验1的(1)相同,分别将作为磁刺激对象细胞(神经营养因子群的产生细胞)的MB8细胞和作为神经突起伸展确认用细胞的PC12细胞培养了24个小时。
(2)磁刺激
使用与上述实验1的磁刺激相同的磁刺激装置(参照图7),对上述培养板内的MB8细胞施加30分钟磁刺激以后,培养30分钟(培养过程中没有磁刺激),进而再施加30每分钟的磁刺激。这时,作用于MB8细胞的高频交变磁场的频率为120MHz。
(3)磁刺激后的细胞的静置
把上述磁刺激后的MB8细胞的培养板在温度37℃、二氧化碳浓度5%的二氧化碳培养装置中静止了10分钟的情况作为10分钟放置组,另一方面,把放置了3小时的情况作为3小时放置组。由此,在10分钟放置组中,神经营养因子群通过胞吐作用向培养基中释放。另一方面,在3小时放置组中,发生由胞吐作用引起的神经营养因子群的释放和由胞吐作用以外的过程引起的神经营养因子群的产生和释放(由mRNA的增加引起的合成和释放)。该神经营养因子群产生以后,吸引上述10分钟放置组和3个小时放置组的MB8细胞的全部培养基,用微过滤器过滤该培养基,得到用于在PC12细胞中添加的培养基。
(4)PC12细胞的培养
吸引并去除在上述(1)中培养的PC12细胞的培养基,分别添加在(3)中得到的10分钟放置组的培养基和3个小时放置组的培养基。然后,在温度37℃、二氧化碳浓度5%的二氧化碳培养装置中,把添加有各培养基的PC12细胞分别培养了24个小时。
(5)PC12细胞中的神经突起的伸展度的判定
在上述(4)中,在PC12细胞中添加了在(3)中得到的各培养基时起24个小时以后,与上述实验1相同,计数使神经突起伸展的PC12细胞的阳性细胞数,计算出了神经突起的伸展率(阳性细胞率)。
以上说明了实验3的实验条件以及实验顺序。接着,参照表2说明该实验3的实验结果。
[表2]
样品 | 神经突起的伸展率(%) |
非刺激组 | 7.4% |
磁刺激后10分钟放置组 | 15.5% |
磁刺激后3个小时放置组 | 27.9% |
如表2所示,在未施加磁刺激的非刺激组(对照)中,PC12细胞的伸展神经突起的伸展率是7.4%。与此相对,在磁刺激后10分钟放置组中,伸展率是的15.5%,是非刺激组的2.1倍。由此,可以说能够证明在磁刺激后的MB8细胞中,在10分钟这样短的时间内,引起胞吐作用,产生神经营养因子群。
另外,在磁刺激后3个小时放置组中,PC12细胞的神经突起的伸展率是27.9%,是非刺激组的3.8倍,是10分钟放置群的1.8倍。由此可以说能够证明在磁刺激后的MB8细胞内,发生了由胞吐作用以外的过程引起的神经营养因子群的产生。
<实验4>
接着,对实验4进行说明,该实验4是为了验证通过由上述磁疗器10产生的磁刺激,在细胞内钙离子浓度上升。在该实验4中,从牛脑的各部位采取细胞,对该各细胞施加83.3MHz、2kHz、7.8Hz的磁刺激,验证了确认细胞内钙离子浓度上升的脑内细胞的部位及其反应阳性率。
首先,说明本实验4中的实验条件及其顺序(1)~(5)。
(1)细胞的采取、培养
从牛脑的各部位(大脑皮质额叶区、大脑皮质颞叶区、小脑以及延髓区、海马)解剖采取脑片,按照脑细胞的一般培养方法进行原代培养,作为被检测细胞。
(2)钙荧光指示剂的加载
为了测定细胞内的钙离子浓度,使用了钙荧光指示剂Fluo-3(同仁化学公司制)。在用玻璃底培养皿培养的上述被检测细胞中,添加钙荧光探针(Fluo-3),使其最终浓度为4μM,在温度37℃下加载30分钟以后,用标准溶液清洗三次,供测定使用。该标准溶液的组成为135mM NaCl、2.8mM KCl、1.8mM MgCl2、10mM D-葡萄糖、10mMHEPES(pH=7.3)。
(3)磁刺激
把加入有上述(2)中加载后的细胞的玻璃底培养皿放置在倒置显微镜下。在该玻璃底培养皿的盖子上面,放置上述图7所示的振荡线圈50,向细胞提供10分钟的磁刺激。在该磁刺激中,以7.8Hz间歇地向细胞照射图4中表示的83.3MHz的高频交变磁场和2kHz的低频交变磁场。
(4)细胞内荧光强度分布的测定
使用倒置显微镜,在室温(25℃)下观察以上述荧光色素加载染色了的磁刺激后的细胞。使用20~40倍的物镜,使得能够同时测定大于或等于10个细胞的荧光强度。用数字CCD照相机(产品名:HiSCA,Hamamatsu Photonics公司制)检测由激发光的照射产生的荧光。用timeplus system(产品名:AQUACOSMOS,Hamamatsu Photonics公司制)分析细胞的荧光强度。
在施加上述(3)的磁刺激之前,确认5分钟以上细胞的荧光强度的变化在1±0.05以内。然后,在施加10分钟上述(3)的磁刺激以后,在30分钟期间观察了细胞内钙离子浓度的变化。进而,仅以玻璃底培养皿内的液体量的十分之一的量添加600mM的氯化钾。测定观察了在磁刺激前、磁刺激中、磁刺激后、氯化钾添加以后,连续进行一连串的反应,细胞内荧光强度分布。
(5)实验成否的判断
仅在细胞对于上述氯化钾添加,呈现钙离子浓度急剧上升的情况下,采用其细胞的实验数据。没有观察到对于氯化钾添加,钙离子浓度急剧上升这样的正常反应的细胞,没有表现出正常的钙反应,因此不采用作为实验数据。
(6)判定
在磁刺激后,细胞内的荧光强度比刺激前上升了大于或等于10%的细胞大于或等于1个的情况下,判断为反应阳性(即,通过磁刺激,细胞内的钙离子浓度上升了)。
以上说明了实验4的实验条件以及实验顺序。接着,参照表3说明该实验4的实验结果。
[表3]
脑内细胞的部位 | 反应阳性率(n:样品数) |
大脑皮质额叶区 | 57.5%(n=33) |
大脑皮质颞叶区 | 45.4%(n=22) |
小脑以及延髓区 | 15.3%(n=13) |
海马 | 5.2%(n=19) |
如表3所示,由磁刺激引起的细胞内钙离子浓度的上升度(反应阳性率)在大脑皮质额叶区中为57.5%,在大脑皮质颞叶区中为45.4%,比较高。因此,可以说证明了在这些脑内部位的细胞中,通过磁刺激,细胞内的钙离子浓度上升。这意味着通过磁刺激,细胞内钙离子浓度上升,由此诱发该细胞中的胞吐作用,从而能够促进神经营养因子群的释放。
另一方面,钙离子浓度的上升度(反应阳性率)在小脑以及延髓区中为15.3%,在海马中为5.2%,比较低。依据这一点,可以说判明了由磁刺激引起的细胞内的钙离子浓度的上升度根据采取细胞的脑内部位而不同。
<实验5>
其次,对实验5进行说明,该实验5用于验证通过由上述磁疗器10产生的磁刺激,产生神经营养因子以外的具有神经突起伸展作用的物质(即,神经营养因子样物质)。
作为具有使神经系统细胞的神经突起伸展的作用的物质,除了上述各种神经营养因子以外,还已知有腺嘌呤核苷、腺嘌呤核苷一磷酸(AMP)、锰离子、京尼平(Genipin)、溶血磷脂酰乙醇胺(lysophosphatidylethanolamine)、Rho激酶等。在本实验5中,进行了确认通过对MB8细胞的磁刺激,是否产生神经营养因子和神经营养因子以外的具有神经突起伸展作用的物质(神经营养因子样物质)的实验。
由于神经营养因子是蛋白质,因此容易因加热而变性,丧失神经突起伸展作用。在神经营养因子样物质中,有蛋白质性的成分和非蛋白质性的成分。非蛋白质性的成分不会因加热丧失神经突起伸展作用。因此,在本实验5中,分别在PC12细胞中添加把磁刺激后的MB8细胞的培养基加热的和没有加热的物质,通过把添加了经过加热的培养基的PC12细胞(加热组)的神经突起伸展度与添加没有被加热的培养基的PC12细胞(非加热组)的神经突起伸展度进行比较,确认神经营养因子、神经营养因子样物质的存在。如果添加了经过加热的培养基的PC12细胞伸展神经突起,则成为存在神经营养因子样物质的证明。
(1)MB8细胞的培养
抽取与上述实验1同样培养的MB8细胞的培养基,添加400μl无血清的RPMI。
(2)对MB8细胞的磁刺激
使用与上述实验1相同的磁刺激装置(参照图7),对上述(1)的MB8细胞施加了30分钟的高频交变磁场(135MHz)的磁刺激以后,在温度37℃、二氧化碳浓度5%的环境下培养30分钟(培养过程中没有磁刺激),进而再次施加30分钟的磁刺激。
(3)磁刺激后的MB8细胞的培养、神经营养因子群的产生
把受到了上述(2)的各频率下的磁刺激的磁刺激组的各MB8细胞(神经营养因子群的产生细胞)在温度37℃、二氧化碳浓度5%的环境下培养3小时。
(4)培养基的加热
上述(3)的培养以后,把MB8细胞的培养基(含有MB8细胞产生的神经营养因子群)的全部量取入微量管中,在90℃的油浴中加热2分钟。在该2分钟的加热以后,取出微量管,在冰水中迅速冷却1分钟。通过该加热处理,丧失了培养基中所含有的神经营养因子(蛋白质)的神经突起伸展作用。
(5)培养基的过滤
在上述(4)中得到的培养剂中添加FBS(胎牛血清),使其浓度为1%,用过滤器过滤培养基,去除凝固物。
(6)向PC12细胞供给神经营养因子群、神经突起的伸展
与上述实验1相同,吸引所培养的PC12细胞的培养基,在PC12细胞中添加了在(5)中过滤得到的培养基。然后,在温度37℃、二氧化碳浓度5%的环境下培养PC12细胞24小时。
如以上那样,在磁刺激组中,制作了把经过加热的MB8细胞的培养基添加到PC12细胞中的加热组样品。另外,对于没有向MB8细胞施加磁刺激的非刺激组样品、磁刺激组中没有进行上述(4)的加热的非加热组样品,与上述实验1同样制作。
(7)PC12细胞中的神经突起的伸展度的判定
分别对于上述非刺激组、加热组、非加热组,采用与上述实验1同样的方法计数了使神经突起伸展的PC12细胞的阳性细胞数,计算神经突起的伸展率(阳性细胞率)。
以上说明了实验5的实验条件以及实验顺序。其次,参照图10说明该实验5的实验结果。图10是分别表示非刺激组、非加热组、加热组的神经突起的伸展率的图。
如图10所示,非刺激组、非加热组、加热组的神经突起的伸展率分别是11.1%、34.4%、21.3%。首先,把非刺激组与加热组进行比较。根据上述实验结果,即使是神经营养因子由于加热而变质的加热组,神经突起的伸展率也是非刺激组的大约1.9倍(=21.3%/11.1%)左右,确认比较高。进而,在加热组中,还观察了PC12细胞的形态变化成神经细胞状的情况。根据该实验结果,可以说明确地证明了神经营养因子以外的具有神经突起伸展作用的物质的存在。因此,MB8细胞通过磁刺激,不仅产生作为蛋白质的神经营养因子(易热性成分),还产生神经营养因子以外的具有神经突起伸展作用的物质(即,神经营养因子样物质:含有耐热性成分),可以说PC12细胞由于该神经营养因子样物质而伸展神经突起。
其次,如果把非加热组与加热组进行比较,则加热组的伸展率是非加热组的伸展率的大约62%(=21.3%/34.4%)。由此,如果把由磁刺激产生的神经突起伸展的效果(非加热组的伸展率)作为100%,则可以说,通过加热,由易热性成分(即,神经营养因子和蛋白质性的神经营养因子样物质)产生的神经突起伸展的效果减少了大约38%。换言之,可以说由不因加热而变性的成分(耐热性成分的神经营养因子样物质)产生的神经突起伸展的效果是大约62%。从而,根据上述实验结果,可以说能够证明除了蛋白质性成分(神经营养因子和蛋白质性的神经营养因子样物质)的非蛋白质成分(例如,神经营养因子样物质)的存在。但是,由于通过加热,不仅是神经营养因子,而且神经营养因子以外的蛋白质性的物质或者作为神经突起形成阻断剂的蛋白质分解酶也发生变性,因此不能断言加热组中的所有神经突起伸展效果都是由非蛋白质性成分产生的效果。由于蛋白质性的神经营养因子以外的物质或者蛋白质分解酶多种多样,因此定量它们的效果并反映到效果的计算中是非常困难的。
根据以上的实验结果,可以说MB8细胞通过磁刺激,不仅产生作为蛋白质的神经营养因子,而且还产生神经营养因子样物质,通过该神经营养因子样物质的作用,PC12细胞能够伸展神经突起。从而,可以说证明了神经胶质细胞等产生神经营养因子的细胞通过接受磁刺激,除了产生神经营养因子以外,还产生具有中枢神经系统细胞或者脑脊髓神经系统细胞的神经突起伸展作用的神经营养因子样物质。
以上说明了本发明实施例的实验1~5。依据以上的实验结果,实际证明了通过使用本实施方式的磁疗器10对患部的细胞作用适当频率的高频交变磁场,使细胞内的钙离子浓度上升,诱发神经营养因子群的胞吐作用,同时增加细胞内神经营养因子群的mRNA,促进细胞内的神经营养因子群的合成和释放。进而,实际证明了通过这样促进神经营养因子群的产生,促进中枢神经系统细胞或者脑脊髓神经系统细胞的神经营养因子群的产生,能够促进该细胞的修复、生长、分化、繁殖,治疗脑疾病等各种疾病。
以上,参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明,但本发明并不限于这样的例子。显然,如果是本领域技术人员,则在权利要求中所记载的范畴内,可以想到各种变更例或者修正例,并且知道关于这些变更例或者修正例当然也属于本发明的技术范围。
例如,在上述各实施方式中,高频以及低频电磁波发生单元具有高频用线圈30或者低频用线圈40等线圈作为发射电磁波的天线,但本发明并不限于这样的例子。发射电磁波的天线例如除了线圈等环形天线以外,还可以用棒形天线、赫兹偶极子天线、短天线、半波长偶极子天线、螺旋天线、单极天线、菱形天线、阵列电线、漏斗形天线、抛物面天线或者批量天线等各种天线构成。另外,作为该天线所使用的线圈,能够用螺线管线圈、亥姆霍兹天线、旋转线圈、劈分线对线圈、垫片线圈或者鞍型线圈等构成。另外,高频用线圈30以及低频用线圈40的材质、形状、大小、匝数、有无轴心、配置等也不限于上述实施方式的例子(图2A、图2B),能够适当进行设计变更。
另外,在上述实施方式中,作为向高频用线圈30或者低频用线圈40施加高频电流或者低频电流的高频振荡单元以及低频振荡单元,采用了图3表示的控制块20的电路结构,但本发明并不限于这样的例子。控制块20的电路结构例如只要能够产生预定的产生促进用频率范围内的高频,则能够采用多种多样的设计。例如,可以不设置由微机等构成的主控制电路,而可以具备能够产生上述高频的高频振荡单元24和能够产生预定的低频(例如,2.0kHz、7.81Hz等)的低频振荡单元25。
另外,在上述实施方式以及实施例中,作为高频电磁波(高频交变磁场)的产生促进用高频,主要举出83.3MHz和135MHz的例子进行了说明,而本发明并不限于这样的例子,产生促进用高频可以是20~180MHz、280~600MHz、700~1000MHz范围(第4适宜范围)内的预定频率。另外,作为低频电磁波的产生促进用低频,例如举出2.0kHz的例子进行了说明,但并不限于这样的例子,产生促进用低频既可以是大约2.0±10%kHz范围内的预定频率,也可以是除此以外的范围的任意频率。
另外,在上述实施方式中,高频电磁波是近似正弦波,但不限于这样的例子,例如,还可以是近似矩形波、锯齿波等。另外,低频电磁波是大致矩形波,但不限于这样的例子,例如,也可以是近似正弦波、锯齿波等。另外,上述低频电磁波是取正的预定值和零值的二值的近似矩形波,但该二值不限于这样的例子,例如,也可以是均为正值、均为负值、或者一方为正值另一方为负值等。
另外,在上述实施方式中,高频电磁波发生单元以大约2.0kHz以及大约7.81Hz这两个频率复合地间歇发生高频电磁波,但本发明并不限于这样的例子。高频电磁波发生单元例如既可以仅以大约2.0±10%kHz的频率或者大约7.81±10%Hz的任一个频率间歇发生高频电磁波,另外也可以例如以上述频率以外的1个或2个以上的频率间歇发生高频电磁波。另外,高频电磁波发生单元也可以不间歇地连续发生高频电磁波。
另外,高频电磁波发生单元也可以不像上述那样完全间歇地发生高频电磁波,而是例如以预定的1个或者2个以上的频率(例如,大约2.0±10%kHz以及大约7.81±10%Hz等)例如按近似正弦波增减电磁波强度的方式发生高频电磁波。由此,能够周期性地增减作用于被治疗体的高频交变磁场的强度,改变交变磁场刺激,因此磁疗效果高。进而,与这种高频电磁波强度的周期性增减同步,例如,可以周期性增减或者中断低频电磁波发生单元发生的低频电磁波。
另外,在上述实施方式中,低频电磁波发生单元以大约7.81Hz的周期间歇发生低频电磁波,但本发明并不限于这样的例子。低频电磁波发生单元例如也可以以上述频率以外的1个或者2个以上的频率间歇发生低频电磁波。另外,低频电磁波发生单元也可以不间歇地连续发生低频电磁波。
另外,上述实施方式的磁疗器10同时具备高频振荡单元24以及低频振荡单元25,因而能够同时发生高频电磁波以及低频电磁波,但本发明并不限于这样的例子。磁疗器10也可以是不具备上述低频振荡单元25,而仅发生上述高频电磁波的结构。另外,除了上述高频振荡单元24和/或低频振荡单元25以外,磁疗器10还可以追加别的1个或者2个以上的电磁波发生单元(例如其它的线圈等)。进而,该追加的电磁波发生单元发生的电磁波可以是例如长波、中波、短波、超短波、微波等任一频率的电磁波。
另外,磁疗器10除了上述的构成要素以外,还可以适当设置例如用于对被治疗体提供振动的振动发生单元、计测所作用的电磁波(交变磁场)的频率或者强度、室温、体温、电池余量等的各种计测装置、计测以及控制交变磁场的照射持续时间(动作时间),进行动作的自动接通/断开等的定时装置、用于通过声音对使用者通知预定治疗时间结束或者电池消耗等的蜂鸣装置等发声装置、用于把治疗器本体装载在患部上的皮带或者粘接剂等的装载单元等。
另外,上述实施方式的磁疗器10产生从20~180MHz、280~600MHz、700~1000MHz范围选择出的产生促进用高频的高频电磁波,但本发明并不限于这样的例子。
例如,也可以把磁疗器10构成为产生将上述产生促进用高频的范围内任意频率除以任意正整数得到的频率(例如,将150MHz除以正整数2、3、4、5、……得到的大约75MHz、50MHz、37.5MHz、30MHz、……等),还可以构成为使用在发生该频率的电磁波时伴随产生的高次谐波,发生上述产生促进用高频的高频电磁波。
即,一般所发生的高频电磁波的基本波形如果不是完全的正弦波,则必然发生其基波整数倍频率的高次谐波。图11是测定了在上述实施方式的磁疗器10中,当把所发生的高频电磁波的频率设定为80MHz时,从磁疗器10实际发生的频率分布的曲线图。如该图11所示,在设定为80MHz的磁疗器10中,作为高次谐波发生该80MHz的整数倍(2倍、3倍、4倍、……)频率的高频电磁波(160MHz、240MHz、320MHz、400MHz、480MHz、……)。
只要这样发生的高次谐波的频率处在上述本实施方式的理想的产生促进用高频的范围,例如,20~180MHz、280~600MHz、700~1000MHz(第4适宜范围内)内,则可以认为将该高次谐波作用到被治疗体上可产生磁疗效果。因此,发生成为该高次谐波的发生源的基波的磁疗器以及神经营养因子产生促进装置也包含在本申请发明的技术范围中。
另外,磁疗器10也可以以上述第1~4适宜范围内的频率间歇产生比上述第1~4适宜范围大的频率(比1000MHz大)的高频电磁波,从而产生上述第1~4适宜范围内的产生促进用高频的高频电磁波。
即,人体等的机体细胞即使过多地受到高频频带的电磁波照射,有时也不对该高频的交变磁场的变化发生反应。利用这种机体细胞的迟钝感觉,把比上述第1~4适宜范围大的频率的高频电磁波(例如1GHz)作为载波,以与作为上述产生促进用高频的上述第1~4适宜范围(例如150MHz)内的频率相对应的周期接通/断开该载波并输出,使生物体细胞犹如仅照射该产生促进用高频的电磁波那样反应。因此,间歇发生成为该高频的发生源的载波的磁疗器以及神经营养因子产生促进装置也包含在本申请发明的技术范围内。
另外,上述产生促进用高频也可以是上述第1~4适宜范围内的固定值。然而,当对于患部的细胞连续作用同一个产生促进用高频的高频交变磁场时,患部的细胞有可能习惯该频率,而使磁疗效果降低。因此,在使用上述磁疗器10的治疗过程中(对患部照射高频交变磁场的过程中),也可以在上述第1~4适宜范围内改变上述产生促进用高频。由此,在磁疗过程中,由于能够对患部的细胞作用不同的产生促进用高频的高频交变磁场,因此能够改变患部的细胞接受的磁刺激,从而提高磁疗效果。另外,这种产生促进用高频的变化例如能够通过使施加到高频用线圈30上的高频电流的频率在上述范围内变化而实现。
另外,在上述实施方式中,对利用神经营养因子产生促进装置作为用于向机体的患部提供磁刺的激磁疗器10的例子进行了说明,但本发明并不限于这样的例子。本发明的神经营养因子产生促进装置只要是对细胞提供磁刺激并促进神经营养因子群产生的装置,则也能够适用例如向从被治疗体(人体、动物等)分离的细胞施加磁刺激的试验装置等各种装置。
另外,作为神经营养因子以及神经营养因子样物质,并不限定在上述实施方式中例示的物质,本发明的神经营养因子以及神经营养因子样物质只要是有助于在中枢神经系统细胞或者脑脊髓神经系统细胞等的修复、生长、分化或者增殖的物质,则除了上述物质以外,还包括现在已知的物质以及将来可能发现的全部物质。
产业上的可利用性
本发明能够适用于细胞内的神经营养因子群的产生促进装置,特别是能够适用于用于治疗阿尔茨海默病性痴呆等神经变性疾病或者抑郁症等的磁疗器。
Claims (20)
1.一种神经营养因子产生促进装置,该神经营养因子产生促进装置通过对细胞施加磁刺激,促进神经营养因子或者神经营养因子样物质的产生,其特征在于:
具备:高频电磁波发生单元,为了使选自20~180MHz、280~600MHz、700~1000MHz的范围的产生促进用高频的高频交变磁场在小于或等于0.01特斯拉的磁通密度下对所述细胞发生作用,所述高频电磁波发生单元发生所述产生促进用高频的高频电磁波;和
低频电磁波发生单元,为了使选自2.0±10%kHz的范围的产生促进用低频的低频交变磁场对所述细胞发生作用,所述低频电磁波发生单元发生所述产生促进用低频的低频电磁波,
通过由所述产生促进用高频的高频交变磁场产生的磁刺激,使所述细胞内的钙离子浓度上升,诱发所述神经营养因子或者所述神经营养因子样物质的胞吐作用,并通过所述磁刺激,增加所述细胞内的所述神经营养因子或者所述神经营养因子样物质的转录因子(mRNA),促进所述神经营养因子或者所述神经营养因子样物质的合成以及向细胞外的释放。
2.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:
所述细胞是能够产生所述神经营养因子和/或所述神经营养因子样物质的细胞,包括神经胶质细胞、神经细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、表皮细胞、角化细胞、免疫细胞或者肌肉细胞。
3.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:
所述神经营养因子包括神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)、碱性成纤维细胞增殖因子(FGF-2)或者神经胶质细胞株源性神经营养因子(GDNF)中的至少任一种。
4.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:
所述神经营养因子样物质包括腺嘌呤核苷、腺嘌呤核苷一磷酸(AMP)、锰离子、京尼平、溶血磷脂酰乙醇胺、神经节苷脂或者Rho激酶中的至少任一种。
5.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:
所述神经营养因子产生促进装置是用于治疗以中枢神经系统或者脑脊髓神经系统的细胞的脆弱化、损伤或者细胞数减少为原因发生的疾病而使用的治疗器。
6.如权利要求5所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:
所述疾病包括神经变性疾病、抑郁症、脑血管疾病或者脊髓损伤中的至少任一种。
7.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:
所述产生促进用高频选自60~180MHz、280~300MHz、450~550MHz或者900~950MHz的范围。
8.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:
所述产生促进用高频选自100~160MHz的范围。
9.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:
所述产生促进用高频选自120~160MHz的范围。
10.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于,所述高频电磁波发生单元具备:
输出高频电流的高频振荡单元、和
通过从所述高频振荡单元施加高频电流,发生所述产生促进用高频的高频电磁波的高频用天线。
11.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:所述高频电磁波发生单元按照预定的周期反复发生所述高频电磁波的接通期间和不发生所述高频电磁波的断开期间,间歇发生所述高频电磁波。
12.如权利要求11所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:所述高频电磁波发生单元按照与2.0±10%kHz相对应的周期反复发生所述高频电磁波的第1接通期间和不发生所述高频电磁波的第1断开期间,间歇发生所述高频电磁波。
13.如权利要求11所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:所述高频电磁波发生单元按照与7.8±10%Hz相对应的周期反复发生所述高频电磁波的第2接通期间和不发生所述高频电磁波的第2断开期间,间歇发生所述高频电磁波。
14.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于,所述低频电磁波发生单元具备:
输出低频电流的低频振荡单元、和
通过从所述低频振荡单元施加低频电流,发生所述产生促进用低频的低频电磁波的低频用天线。
15.如权利要求14所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:施加到所述低频用天线的所述低频电流的上升沿时间小于或等于0.1μ秒。
16.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:所述低频电磁波发生单元按照预定的周期反复发生所述低频电磁波的接通期间和不发生所述低频电磁波的断开期间,间歇发生所述低频电磁波。
17.如权利要求16所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:所述低频电磁波发生单元按照与7.8±10%Hz相对应的周期反复发生所述低频电磁波的第3接通期间和不发生所述低频电磁波的第3断开期间,间歇发生所述低频电磁波。
18.如权利要求16所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:所述高频电磁波发生单元按照预定的周期反复发生所述高频电磁波的接通期间和不发生所述高频电磁波的断开期间,间歇发生所述高频电磁波,
所述高频电磁波的接通期间与所述低频电磁波的接通期间同步。
19.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:所述高频电磁波发生单元通过按照与所述产生促进用高频相对应的周期间歇发生比所述产生促进用高频高的频率的高频电磁波,发生所述产生促进用高频的高频电磁波。
20.如权利要求1所述的神经营养因子产生促进装置,其特征在于:所述高频电磁波发生单元发生的所述产生促进用高频的高频电磁波包括发生小于所述产生促进用高频的高频电磁波时产生的高次谐波。
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