JP2010517287A - 作用領域の磁性粒子に影響を与え及び/又はそれらを検出する方法、磁性粒子及び磁性粒子の使用 - Google Patents

作用領域の磁性粒子に影響を与え及び/又はそれらを検出する方法、磁性粒子及び磁性粒子の使用 Download PDF

Info

Publication number
JP2010517287A
JP2010517287A JP2009546845A JP2009546845A JP2010517287A JP 2010517287 A JP2010517287 A JP 2010517287A JP 2009546845 A JP2009546845 A JP 2009546845A JP 2009546845 A JP2009546845 A JP 2009546845A JP 2010517287 A JP2010517287 A JP 2010517287A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
region
magnetic particles
magnetization
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009546845A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5404417B2 (ja
Inventor
ハンス エム ビー ブヴェ
デニス マルコフ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips NV
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips NV, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips NV
Publication of JP2010517287A publication Critical patent/JP2010517287A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5404417B2 publication Critical patent/JP5404417B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/0515Magnetic particle imaging
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00Preparations for testing in vivo
    • A61K49/06Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
    • A61K49/18Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes
    • A61K49/1818Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00Preparations for testing in vivo
    • A61K49/06Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
    • A61K49/18Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes
    • A61K49/1818Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles
    • A61K49/1821Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles
    • A61K49/1824Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles
    • A61K49/1827Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles having a (super)(para)magnetic core, being a solid MRI-active material, e.g. magnetite, or composed of a plurality of MRI-active, organic agents, e.g. Gd-chelates, or nuclei, e.g. Eu3+, encapsulated or entrapped in the core of the coated or functionalised nanoparticle
    • A61K49/1866Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles having a (super)(para)magnetic core, being a solid MRI-active material, e.g. magnetite, or composed of a plurality of MRI-active, organic agents, e.g. Gd-chelates, or nuclei, e.g. Eu3+, encapsulated or entrapped in the core of the coated or functionalised nanoparticle the nanoparticle having a (super)(para)magnetic core coated or functionalised with a peptide, e.g. protein, polyamino acid
    • A61K49/1869Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes particles, e.g. uncoated or non-functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised microparticles or nanoparticles coated or functionalised nanoparticles having a (super)(para)magnetic core, being a solid MRI-active material, e.g. magnetite, or composed of a plurality of MRI-active, organic agents, e.g. Gd-chelates, or nuclei, e.g. Eu3+, encapsulated or entrapped in the core of the coated or functionalised nanoparticle the nanoparticle having a (super)(para)magnetic core coated or functionalised with a peptide, e.g. protein, polyamino acid coated or functionalised with a protein being an albumin, e.g. HSA, BSA, ovalbumin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/0036Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
    • H01F1/0045Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use
    • H01F1/0054Coated nanoparticles, e.g. nanoparticles coated with organic surfactant
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/342Oxides
    • H01F1/344Ferrites, e.g. having a cubic spinel structure (X2+O)(Y23+O3), e.g. magnetite Fe3O4

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
  • Magnetic Treatment Devices (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

作用領域の磁性粒子に影響を与え及び/又はそれらを検出する方法、磁性粒子、及び磁性粒子の使用が開示される。前記方法は、磁性粒子を作用領域に導入するステップと、低い磁界強度を有する第1のサブゾーン及びより高い磁界強度を有する第2のサブゾーンが作用領域に形成されるような磁界強度の空間パターンを有する選択磁界を生成するステップと、磁性粒子の磁化が局所的に変化するように、駆動磁界によって作用領域の2つのサブゾーンの空間位置を変えるステップと、第1及び第2サブゾーンの空間位置の変化によって影響を与えられる作用領域の磁化に依存する信号を取得するステップと、を含み、磁性粒子は、コア領域及びシェル領域を有し、コア領域は、磁性材料を含み、コア領域の磁性材料は、比較的高い飽和磁化の主に金属の材料として提供され、シェル領域は、主に金属酸化物材料又は貴金属材料を含む。

Description

本発明は、磁性粒子に影響を与え及び/又はそれらを検出する方法に関する。更に、本発明は、磁性粒子及び磁性粒子の使用に関する。
このような種類(磁性粒子イメージング)の方法は、独国特許出願公開第10151778A1号明細書から知られている。当該文献に記述される方法の場合、まず、相対的に低い磁界強度を有する第1のサブゾーン及び相対的に高い磁界強度を有する第2のサブゾーンが検査ゾーンに形成されるような磁界強度の空間分布を有する磁界が生成される。そののち、検査ゾーン内のサブゾーンの空間位置がシフトされ、それにより検査ゾーン内の粒子の磁化が局所的に変化する。サブゾーンの空間位置のシフトによって影響を与えられる検査ゾーン内の磁化に依存する信号は記録され、検査ゾーン内の磁性粒子の空間分布に関する情報が、これらの信号から得られ、それによって、検査ゾーンの画像が形成されることができる。このような方法は、例えば人体である任意の検査対象物を、非破壊的なやり方で、いかなるダメージも生じさせず、検査対象物の表面に近いところ及び表面から遠いところの両方で高い空間解像度を伴って、検査するために使用されることができるという利点を有する。
このような知られている方法の性能は、トレーサ材料、すなわち磁性粒子を含む材料、の性能に強く依存する。従って、磁性粒子イメージングにより適しており、高められた信号対雑音比をもたらす磁性粒子のニーズが存在する。
従って、本発明の目的は、高められた検出及び空間解像度性能を提供するための方法及び磁性粒子を提供することである。
上述の目的は、作用領域の磁性粒子に影響を与え及び/又はそれらを検出する方法であって、磁性粒子を作用領域に導くステップと、低い磁界強度を有する第1のサブゾーン及びより高い磁界強度を有する第2のサブゾーンが作用領域に形成されるような磁界強度の空間パターンを有する選択磁界を生成するステップと、磁性粒子の磁化が局所的に変化するように、駆動磁界によって作用領域の2つのサブゾーンの空間位置を変えるステップと、第1及び第2サブゾーンの空間位置の変化によって影響を与えられる作用領域の磁化に依存する信号を取得するステップと、を含み、磁性粒子は、コア領域及びシェル領域を有し、コア領域は、磁性材料を含み、コア領域の磁性材料は、比較的高い飽和磁化の主に金属の材料として提供され、シェル領域は、主に金属酸化物材料及び/又は貴金属材料を含む、方法によって達成される。
上述の目的は更に、コア領域及びシェル領域を含む磁性粒子であって、コア領域は、磁性材料を含み、コア領域の磁性材料は、比較的高い飽和磁化の主に金属の材料として提供され、シェル領域は、主に金属酸化物材料及び/又は貴金属材料を含む、磁性材料によって達成される。
このような方法及びこのような磁性粒子の利点は、磁性粒子イメージングの方法に適応される磁性粒子の高められた性能により、より高い信号対雑音比を達成することが可能であることである。好適には少なくとも約100emu/g(100Am/kg)の、非常に好適には少なくとも約120emu/g(120Am/kg)の、最も好適には少なくとも約150emu/g(150Am/kg)の、コア領域の比較的高い(すなわち磁性コア−シェル粒子のコア領域の磁性材料として、従来から使用されている酸化鉄の飽和磁化と比較してより高い)飽和磁化が、粒子のサイズを有利に低減する可能性を提供し、それにより、より高いレンジの、特に人間又は動物の体内の、応用(例えば小さい体内血管若しくは導管内又は中間的な身体細胞へのこのような小さい粒子の侵入)が可能である。更に、本発明の好適な実施例によれば、磁性粒子は、モノドメイン磁性粒子として提供される。それにより、例えば5nm乃至100nm、好適には10nm乃至40nmの、コア領域の相対的に小さいサイズを有する磁性粒子を提供することが可能である。
本発明の更に好適な実施例によれば、コア領域の磁性材料は、特に約1mT乃至約10mT、好適には約3mT乃至約5mTのレンジで、磁化の異方性フィールドを有する。これによって、磁性粒子の挙動を調整することが有利に可能であり、それゆえ、それらの磁化のより小さい又はより大きい異方性を有する磁性粒子と比較して、高い信号対雑音比が、このような本発明の磁性粒子に関して達成可能である。本発明のコンテクストにおいて、「磁性粒子の磁化異方性の強度」なる語は、1又は複数の磁性粒子の磁化を大きく変えるために必要である(1又は複数の磁性粒子に対して外部の)外部磁界を示す。この解釈は、「磁性粒子の異方性」又は「異方性場(異方性フィールド)」なる語に関連しうる他の規定に強く相関付けられ、例えば、それぞれ異なる空間方向(エネルギーランドスケープ)に関する異なるエネルギーが、複数の異方性定数によって表される。本発明のコンテクストにおいて、「磁性粒子の磁化異方性の強度」なる語は、定量化可能なパラメータに関連する。磁化異方性は、形状異方性及び/又は結晶異方性及び/又は誘起異方性及び/又は表面異方性によることができる。それによって、本発明によるこのような磁性粒子を使用する場合、磁性粒子のための可能な形状及び/又は材料の大きい選択が利用できる。粒子によって経験される外部磁界が、磁性粒子の容易磁化の方向(容易軸)に対して特定の角度レンジに配置されるならば、特にこのような粒子を用いることにより、磁性粒子イメージングのアプリケーションにおいて信号対雑音比を高めることが可能である。概して本発明によれば、すなわち磁性粒子イメージングのコンテクストにおいて、より大きい粒子は、検出ステージにおいてより高い信号対雑音比をもたらすことができるより大きい可能な磁化を潜在的に有するので、そのようなより大きい粒子を使用することが好ましい。それにもかかわらず、磁性粒子のサイズは、制限される。その理由は、より大きい粒子は、それらの磁気モーメントにより、互いに引き寄せあい、磁性粒子イメージングの方法に可視であり又は少なくともより小さい程度に可視である傾向をもつ磁性粒子のクラスタを形成するからである。本発明によれば、それらの磁化の好適に良好に規定される異方性をもつ小さい粒子が提案され、かかる小さい粒子は、コア領域の異なる磁性材料のより大きい磁性粒子のように振舞う。
更に、本発明によれば、磁性粒子は、約1mT乃至約10mTのレンジの指定された磁化異方性を有し、それらの磁化異方性の標準偏差は、1mTより小さく、好適には0.5mTより小さく、最も好適には0.25mTより小さいことが好ましい。それにより、全ての又は少なくとも重要な割合の磁性粒子が、同様に有利に振舞うので、強い信号を提供することが本発明の磁性粒子によって有利に可能である。
本発明の他の実施例において、シェル領域は、好適にはフェライト材料、非常に好適には磁鉄鉱材料(Fe)又はマグヘマイト材料(γ―Fe)である酸化鉄材料を主に含み、及び/又はシェル領域は、主に金属金材料又は金属銀材料を含むことが好ましい。それにより、シェル領域を提供することによって、毒性のレベルが低減されることができ、酸化又は溶解の見込みが、低減されることができるので、医用アプリケーションにおいて本発明の磁性粒子を使用することが可能である。
本発明の好適な実施例によれば、磁性粒子は、コーティング領域が磁性粒子の環境に適応されるように、少なくとも部分的にシェル領域を囲む該コーティング領域を更に有する。本発明のコンテクストにおいて、「磁性粒子の環境」なる語によって、すなわち例えば人間又は動物の血液及び/又は他の体液内等の、所望のアプリケーションにおける磁性粒子の環境が理解される。コーティング領域の1つの代替実施例において、当分野で知られている生命に脅威となる副作用が生じないように磁性粒子が環境から保護されることができるという点で、コーティングは、薬学的に除去可能である。これは、例えば患者の身体にトレーサ材料を注入する位置において、高濃度の磁性粒子が見つけられることができる場合である。他の代替実施例において、コーティングは、生体適合性があり、すなわち生分解性があり及び/又は生物学的安定性があり、それゆえ、粒子クラスタ形成が、コーティング又は立体障害におけるイオン電荷からの静電反発力を含む異なる力の組み合わせによって防止される。その結果、コロイド安定性が、トレーサ材料の製造、保管及び使用の間、維持されることができる。他の代替実施例において、磁性粒子の環境に関する情報を得ることが有利に可能である。特に、例えば、磁性粒子の環境において予め規定された温度を越える場合、コーティング領域が粒子から離れるように、コーティング領域を提供することが可能である。更に、粘度測定が、磁性粒子の環境において可能であるように、コーティング領域を提供することが可能である。コーティング領域のこれらの代替実施例は、累積的に又は少なくとも部分的に累積的に提供されることもできる。コーティング領域の代替実施例の他の例に関して、欧州特許出願公開第1738773A1号明細書、特に段落0009乃至0011が、参照によって全体として盛り込まれるものとする。
更に、本発明によれば、コーティング領域は、検査領域内の1又は複数のターゲット分子に反応する少なくとも1つのターゲッティングリガンドを有し、好適には、磁性粒子は、1又は複数のターゲット分子に結合したのち、低下した回転移動度を有し、少なくとも1つのターゲッティングリガンドは、好適には生物学的エンティティであり、特にアミノ酸、ポリペプチド又は核酸であり、ターゲット分子は、好適には生物学的エンティティであり、特に酵素、核酸又は抗体であることが好ましい。それによって、磁性粒子の環境から得られることができる情報に、磁性粒子を特に適応させることが有利に可能である。
本発明は、更に、磁性粒子イメージングのための磁性粒子の使用、すなわち特に上述した方法における使用、に関する。
本発明のコンテクストにおいて記述される磁界強度は、テスラ(Tesla)で明記されることができる。テスラは磁束密度の単位であるので、これは正しくない。具体的な磁界強度を得るためには、各々のケースで明記される値が、磁界定数μによって除算されなければならない。
本発明のこれら及び他の特性、フィーチャ及び利点は、例示によって本発明の原理を説明する、添付の図面に関連する以下の詳細な説明から明らかになる。説明は、本発明の範囲を制限することなく、例示の目的でのみ与えられる。以下に引用される参照図面は、添付の図面をさす。
本発明による方法を実施する機構を示す図。 このような機構によって生成される磁力線パターンの例を示す図。 作用領域に存在する磁性粒子の拡大されたビューを示す図。 このような粒子の磁化特性を示す図。 このような粒子の磁化特性を示す図。
本発明は、特定の実施例に関して及び特定の図面に関して記述されているが、本発明は、それらに制限されるのではなく、請求項によってのみ制限される。記述される図面は、概略的なものにすぎず、非限定的である。図面において、いくつかの構成要素のサイズは、説明の便宜上、誇張されていることがあり、一定の縮尺で描かれていないことがある。
単数名詞に言及する場合に不定冠詞及び定冠詞が使用されているが、これは、他のことが特に明示されない限り、その名詞の複数を含む。
更に、説明及び請求項において第1、第2、第3及び同様の語は、同様の構成要素を区別するために使用されており、必ずしも逐次的又は経時的順序を記述するためのものではない。このように使用される語は、適当な状況下で交換可能であり、ここに記述される本発明の実施例は、ここに記述され又は説明されるもの以外の他のシーケンスで動作することが可能であることが理解されるべきである。
更に、説明及び請求項における、上部、下部、上に、下に等の語は、説明の目的で使用されており、必ずしも相対位置を記述するためではない。このように使用される語は、適当な状況下で交換可能であり、ここに記述されている本発明の実施例は、ここに記述され又は説明されるもの以外の他の向きで動作することが可能であることが理解されるべきである。
本説明及び請求項において使用される「有する、含む」なる語は、そのあとに挙げられる手段に制限されるものとして解釈されるべきでなく、それは、他の構成要素又はステップを除外しないことが注意されるべきである。こうして、「手段A及びBを有する装置」なる表現の範囲は、構成要素A及びBのみを有する装置に制限されるべきでない。かかる表現は、本発明に関して、装置のただ関連する構成要素がA及びBであることを意味する。
図1に、本発明による方法を実施する機構10によって検査されるべき任意の対象物が示されている。図1の参照数字350は、このケースでは人間又は動物の患者である対象物を示しており、患者は、患者テーブルに配置されており、患者テーブルの上部の一部のみが示されている。本発明による方法の適用の前に、磁性粒子100(図1に図示せず)が、本発明の機構10の作用領域300に配される。特に、例えば腫瘍の治療上及び/又は診断上の処置に先立って、例えば患者350の身体に注入され又は患者350によって嚥下される磁性粒子100を含む液体(図示せず)によって、磁性粒子100が、作用領域300に位置付けられる。
機構10は、その適用範囲が検査領域300とも呼ばれる作用領域300を規定する選択手段210を形成する複数のコイルを有する。例えば、選択手段210は、第1のコイル対210'、210''を有する。第1のコイル対210'、210''は共に、以下において選択手段210と呼ばれる。好適には、直流電流が、このケースにおいて使用される。選択手段210は、概して磁力線によって図2に表現される勾配磁界である選択磁界211を生成する。選択磁界は、選択手段210のコイル対の(例えば垂直な)軸の方向に実質的に一定の勾配を有し、この軸上のポイントで値0に達する。この磁界のないポイント(図2に個別に示さず)から始まって、距離が、磁界のないポイントから増えるにつれて、選択磁界211の磁界強度は、全ての3つの空間方向において増加する。磁界のないポイント周辺に破線によって示される第1のサブゾーン301又は領域301において、磁界強度は、その第1のサブゾーン301に存在する磁性粒子100の磁化が飽和しないほど小さく、他方、(領域301の外側の)第2のサブゾーン302に存在する磁性粒子100の磁化は、飽和状態にある。第2のサブゾーン302において(すなわち第1のサブゾーン301の外側の作用領域300の残りの部分において)、磁界強度は、磁性粒子100を飽和状態に保つに十分強い。作用領域300内の2つのサブゾーン301、302の位置を変化させることによって、作用領域300の(全体的な)磁化が変化する。作用領域300内の磁化又は磁化によって影響を与えられる物理パラメータを測定することによって、磁性粒子100の空間分布に関する及び/又は作用領域の磁性粒子の物理的、化学的又は生物学的環境に関する情報が、得られることができる。
他の磁界―以下で駆動磁界221(図1)と呼ばれる―が、作用領域300において選択磁界210(又は勾配磁界210)に重ねられると、第1のサブゾーン301は、第2のサブゾーン302に対してシフトされる。重ねられた駆動磁界221が、時間的に可変である場合、第1のサブゾーン301の位置が、それに応じて、時間的及び空間的に変化する。駆動磁界221のバリエーションの周波数帯以外の(より高い周波数にシフトされる)他の周波数帯で、第1のサブゾーン301に位置する磁性粒子100からの信号を受信し又は検出することが有利である。これは、駆動磁界221周波数の高調波の周波数成分が、磁化特性の非線形性の結果として作用領域300内の磁性粒子100の磁化の変化により、すなわち飽和効果により生じるので、可能である。任意の所与の空間方向において駆動磁界221を生成するために、例えば3つの駆動コイル対、すなわち第1の駆動コイル対220'、第2の駆動コイル対220''、第3の駆動コイル対220'''が設けられる。これら駆動コイル対はまとめて、以下で駆動手段220と呼ばれる。駆動コイル対220'、220''、220'''による駆動磁界221の成分は、例えばそれらの方向において変化しうる。機構10は、図1に概略的にのみ示される受信手段230を更に有する。受信手段230は、通常、作用領域300の磁性粒子100の磁化パターンによって誘起される信号を検出することが可能なコイルを有する。このような機構及び磁性粒子を検出するこのような方法は、全体としてここに盛り込まれる独国特許出願公開第10151778号明細書から知られている。
図3は、本発明による方法と共に使用される本発明の磁性粒子100の例を概略的に示す。磁性粒子100は、磁性粒子100のコア領域101をも構成するモノドメイン磁性材料101を含む。例えば強磁性のタイプであり、比較的高い飽和磁化を有するコア領域101の磁性材料が提供される。本発明によれば、比較的高い飽和磁化を有する金属材料(又は硬質磁性材料)が、磁性粒子100のコア領域101の磁性材料として使用される。このような磁性材料の例は、以下を含む:
−約220emu/gの飽和磁化を有するいわゆるbcc鉄(bcc―Fe)、
−約170emu/gの飽和磁化を有するいわゆるfccコバルト(fcc―Co)、
−約240emu/gの飽和磁化を有するFe50Co50
−例えばFePt合金のような、Mn、Cu、Cr、Pt、Ba、Gd、Ho、Sm等の非磁性元素との合金を更に含む、Ni、Fe及びCoの他の合金。
このような材料を使用することによって、信号対雑音比は、単位体積あたりのより高い磁気モーメントにより、高められることができる。従って、磁性粒子100のコア領域101のサイズ、ゆえに磁性粒子100の全体のサイズは、本発明により有利に低減されることができる。これは、ニール挙動又はブラウン挙動のいずれかを示す磁性粒子100の動的応答を調整するやり方を提供する。
このような粒子100の磁化の飽和のために必要とされる選択磁界211の磁界強度は、例えば粒子100の直径、使用される磁性材料101及び他のパラメータのような、さまざまなパラメータに依存する。本発明によれば、磁性粒子100は、磁気的に異方性(磁性粒子100の楕円形状によって示される)であり、すなわち、磁性粒子100は、それらの磁化異方性を有することが好ましい。このような異方性は、例えば形状異方性及び/又は結晶異方性及び/又は誘起異方性及び/又は表面異方性によって与えられることができる。磁性粒子100は、容易軸105とも呼ばれる容易磁化方向を有する。駆動磁界220は、第1のサブゾーン301の位置において、磁性粒子100が経験する外部磁界の方向に対応する磁気駆動ベクトルを生成する。
それらの磁化の異方性を有するモノドメイン磁性粒子が、外部磁界にさらされる場合、磁性粒子の応答は、容易磁化方向(容易軸)に対する磁界の方向に依存する。図3に示される例において、磁性粒子100の異方性は、磁性粒子100のコア領域101の形状異方性によって与えられる。
本発明によれば、コア領域101の磁性材料は、シェル領域103の材料によって被覆され、シェル領域103は、コア領域101の磁性材料101を、(例えば血液又は胃内の)酸又は酸化剤のような化学的及び/又は物理的にアグレッシブな環境から保護する。シェル領域103の材料の例として、酸化鉄及び/又は貴(不活性)金属が、与えられる。シェル領域103のこれらの材料は、コア領域101の磁性材料を被覆して提供されることができる。それによって、ほとんど一様な材料の単一の層が実現可能である。代替として、シェル領域103内のそれぞれ異なる層が実現可能である(図3に図示せず)。不活性(貴)金属の例は、金(Au)及び/又は銀(Ag)である。
本発明の好適な実施例によれば、磁性粒子100は、更に、少なくとも部分的に磁性粒子100のシェル領域103を囲むコーティング領域104を有する。コーティング領域104は、例えば磁性粒子100の回転及び/又は並進の移動度に影響を与えることによって、磁性粒子100とそれらの環境との規定された相互作用を与えるために、特に提供される、特に、1又は複数のターゲット分子に反応する1又は複数の官能基を提供することが可能である。官能基のターゲット分子への結合は、すなわち磁性粒子100の回転及び/又は並進の移動度を低減するために、使用されることができる。官能基は、1又は複数のアミノ酸、ポリペプチド、核酸のような生物学的エンティティから選択されることができる。ターゲット分子は、酵素、核酸、抗体等の生物学的エンティティから選択されることができる。
図4a及び図4bは、磁化特性を示し、すなわち。磁性粒子100の一部の位置における磁界強度Hの関数として磁性粒子100(図4a及び図4bに図示せず)の一部の磁化Mのバリエーションを示す。磁化Mは、もはや、磁界強度+Hより高く、磁界強度−Hより低く変化しないことが分かり、これは、飽和磁化が含まれることを意味する。磁化Mは、値+H及び−Hの間では飽和しない。
図4aは、磁性粒子100の一部における正弦波磁界H(t)の効果を示す。結果として生じる(すなわち「磁性粒子100によって見られる」)正弦波磁界H(t)の絶対値は、すなわち他の磁界がアクティブでない場合、磁性粒子100を飽和させるのに必要とされる磁界強度より低い。磁性粒子100の磁化は、磁界H(t)の周波数のリズムで、その飽和値の間を往復する。結果として得られる磁化の時間変化が、図4aの右側に参照符号M(t)によって示されている。磁化が更に周期的に変化し、磁性粒子100の磁化が周期的に逆転することが分かる。
曲線の中心における破線部分は、正弦波磁界H(t)の磁界強度の関数としての磁化M(t)の近似平均変動を示す。この中心線からの偏りとして、磁化は、磁界Hが−Hから+Hに増加するとき、僅かに右に延在し、磁界Hが+Hから−Hに減少するとき、僅かに左に延在する。
図4bは、(正弦波磁界H(t)の周波数に対して小さい周波数を有する)他の磁界Hが重ねられる正弦波磁界H(t)の効果を示す。磁化は飽和状態にあるので、それは、正弦波磁界H(t)によって実際には影響を与えられない。磁化M(t)は、この領域において時間的に一定のままである。従って、磁界H(t)は、磁化の状態の変化を引き起こさない。

Claims (13)

  1. 作用領域の磁性粒子に影響を与え及び/又はそれらを検出する方法であって、
    磁性粒子を作用領域に導入するステップと、
    低い磁界強度を有する第1のサブゾーン及びより高い磁界強度を有する第2のサブゾーンが前記作用領域に形成されるような磁界強度の空間パターンを有する選択磁界を生成するステップと、
    前記磁性粒子の前記磁化が局所的に変化するように、駆動磁界によって前記作用領域の前記2つのサブゾーンの空間位置を変えるステップと、
    前記第1及び前記第2のサブゾーンの空間位置の変化によって影響を与えられる前記作用領域の前記磁化に依存する信号を取得するステップと、
    を含み、前記磁性粒子は、コア領域及びシェル領域を有し、前記コア領域は、磁性材料を含み、前記コア領域の前記磁性材料は、比較的高い飽和磁化の主に金属の材料として提供され、前記シェル領域は、主に金属酸化物材料及び/又は貴金属材料を含む方法。
  2. コア領域及びシェル領域を有する磁性粒子であって、前記コア領域は、磁性材料を含み、前記コア領域の前記磁性材料は、比較的高い飽和磁化の主に金属の材料として提供され、前記シェル領域は、主に金属酸化物材料及び/又は貴金属材料を含む磁性粒子。
  3. 前記磁性粒子が、モノドメイン磁性粒子として提供される、請求項2に記載の磁性粒子。
  4. 前記コア領域の前記磁性材料は、少なくとも約100emu/g(Am/kg)の、好適には少なくとも約120emu/g(Am/kg)の、非常に好適には少なくとも約150emu/g(Am/kg)の、飽和磁化を有する、請求項2に記載の磁性粒子。
  5. 前記コア領域の前記磁性材料が、前記磁化の異方性を有する、請求項2に記載の磁性粒子。
  6. 前記磁化異方性は、約1mT乃至約10mT、好適には3mT乃至約5mTのレンジで提供される、請求項5に記載の磁性粒子。
  7. 約1mT乃至約10mTのレンジの指定される磁化異方性を有し、前記磁化異方性の標準偏差は、1mTより小さく、好適には0.5mTより小さく、最も好適には0.25mTより小さい、請求項5に記載の磁性粒子。
  8. 前記シェル領域は、主に酸化鉄材料、好適にはフェライト材料、非常に好適には磁鉄鉱材料又はマグヘマイト材料を含む、請求項2に記載の磁性粒子。
  9. 前記シェル領域は、主に金属金材料又は金属銀材料を含む、請求項2に記載の磁性粒子。
  10. 前記磁性粒子は、コーティング領域が前記磁性粒子の前記環境に適応されるように、前記シェル領域を少なくとも部分的に囲む該コーティング領域を更に有する、請求項2に記載の磁性粒子。
  11. 前記コーティング領域は、検査領域の1又は複数のターゲット分子に反応する少なくとも1つのターゲティングリガンドを有する、請求項10に記載の磁性粒子。
  12. 前記磁性粒子は、1又は複数のターゲット分子に結合したのち、低下した回転移動度を有し、前記少なくとも1つのターゲッティングリガンドは、好適には生物学的エンティティであり、特にアミノ酸、ポリペプチド又は核酸であり、前記ターゲット分子は、好適には生物学的エンティティであり、特に酵素、核酸又は抗体である、請求項11に記載の磁性粒子。
  13. 磁性粒子イメージングのための請求項2に記載の磁性粒子の使用。
JP2009546845A 2007-01-24 2008-01-18 作用領域の磁性粒子に影響を与え及び/又はそれらを検出する方法、磁性粒子及び磁性粒子の使用 Expired - Fee Related JP5404417B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07101071 2007-01-24
EP07101071.4 2007-01-24
PCT/IB2008/050186 WO2008090500A2 (en) 2007-01-24 2008-01-18 Method for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action, magnetic particles and the use of magnetic particles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010517287A true JP2010517287A (ja) 2010-05-20
JP5404417B2 JP5404417B2 (ja) 2014-01-29

Family

ID=39493893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009546845A Expired - Fee Related JP5404417B2 (ja) 2007-01-24 2008-01-18 作用領域の磁性粒子に影響を与え及び/又はそれらを検出する方法、磁性粒子及び磁性粒子の使用

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8354841B2 (ja)
EP (1) EP2124715A2 (ja)
JP (1) JP5404417B2 (ja)
CN (2) CN101600389A (ja)
BR (1) BRPI0806911A8 (ja)
RU (1) RU2481570C2 (ja)
WO (1) WO2008090500A2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230101164A (ko) * 2021-12-29 2023-07-06 브이메이커(주) 광대역 반사 및 흡수를 갖는 전자기파 차폐소재 및 그 제조방법

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5100212B2 (ja) * 2007-06-15 2012-12-19 株式会社東芝 磁性微粒子イメージング装置、検出コイル配設方法および磁束検出装置
EP2231273A2 (en) * 2007-12-13 2010-09-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Arrangement and method for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action
US20110316526A1 (en) * 2009-03-09 2011-12-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Arrangement and method for measuring a magnetic material in a region of action
WO2012068178A1 (en) * 2010-11-15 2012-05-24 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama For And On Behalf Of The University Of Alabama Magnetic exchange coupled core-shell nanomagnets
EP2685273A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-15 Université Montpellier 2, Sciences et Techniques Micromagnetometry detection system and method for detecting magnetic signatures of magnetic materials
DE102014226138A1 (de) 2014-12-16 2016-06-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung mit einer dreidimensionalen magnetischen Struktur
DE102016215616B4 (de) * 2016-08-19 2020-02-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Herstellen einer magnetischen Struktur und Vorrichtung
DE102016215617A1 (de) 2016-08-19 2018-02-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Herstellen eines Hohlraums mit poröser Struktur
CN107045111B (zh) * 2017-03-29 2023-10-13 金华职业技术学院 一种用于测量磁性分子团簇的磁矩的磁强计
US11077313B2 (en) * 2017-07-07 2021-08-03 Weinberg Medical Physics Inc Electricity energy harvesting with liquid crystal-magnetic particle composite particles
CN112326776B (zh) * 2020-10-30 2023-10-17 北京航空航天大学 P140靶向光学-磁性粒子成像细胞特异性融合装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003199767A (ja) * 2001-10-19 2003-07-15 Koninkl Philips Electronics Nv 磁性粒子の空間的分布を決定する方法
JP2005120470A (ja) * 2003-09-25 2005-05-12 Hitachi Metals Ltd 金属微粒子の製造方法および金属微粒子
WO2006025627A1 (en) * 2004-09-03 2006-03-09 Yonsei University Water-soluble nanoparticles stabilized with multi-functional group ligands and method of preapation thereof
JP2006097123A (ja) * 2004-02-24 2006-04-13 Hitachi Metals Ltd 金属微粒子およびその製造方法ならびに磁気ビーズ
WO2006100986A1 (ja) * 2005-03-22 2006-09-28 Hitachi Metals, Ltd. 被覆金属微粒子及びその製造方法
JP2006525506A (ja) * 2003-04-15 2006-11-09 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 状態変数及び状態変数の変化を決定する方法
JP2006527245A (ja) * 2003-06-09 2006-11-30 コンセホ・スペリオール・デ・インベスティガシオネス・シエンティフィカス 磁性ナノ粒子
JP2008544968A (ja) * 2005-06-29 2008-12-11 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 磁性酸化鉄粒子を含む組成物及び撮像方法における当該組成物の使用

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94046064A (ru) * 1992-05-08 1996-09-27 Майкэп Текнолоджи Корпорейшн (US) Магнитные частицы, способы капсулирования частиц, типографическая краска, композиции для использования в получении магнитной записывающей среды, магнитная записывающая среда, способ получения краски
US5842986A (en) * 1995-08-16 1998-12-01 Proton Sciences Corp. Ferromagnetic foreign body screening method and apparatus
US6962685B2 (en) * 2002-04-17 2005-11-08 International Business Machines Corporation Synthesis of magnetite nanoparticles and the process of forming Fe-based nanomaterials
WO2004091390A2 (en) * 2003-04-15 2004-10-28 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Device and method for examination and use of an electrical field in an object under examination containing magnetic particles
WO2004091395A2 (en) * 2003-04-15 2004-10-28 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Method for spatially resolved determination of magnetic particle distribution in an area of examination
EP1615544B1 (en) * 2003-04-15 2012-02-01 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Arrangement and method for the spatially resolved determination of state variables in an examination area
US7370656B2 (en) * 2003-04-15 2008-05-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and arrangement for influencing magnetic particles and detecting interfering material
EP1662256A1 (en) * 2004-11-25 2006-05-31 Spinomix S.A. Tailored magnetic particles and method to produce same
CN100527168C (zh) 2004-12-14 2009-08-12 皇家飞利浦电子股份有限公司 确定磁性粒子的空间分布的方法
US20060141149A1 (en) * 2004-12-29 2006-06-29 Industrial Technology Research Institute Method for forming superparamagnetic nanoparticles
US7700193B2 (en) 2005-04-08 2010-04-20 Industrial Technology Research Institute Core-shell structure with magnetic, thermal, and optical characteristics and manufacturing method thereof
US20100166669A1 (en) 2005-06-28 2010-07-01 Joslin Diabetes Center, Inc. Methods of imaging inflammation in pancreatic islets
EP1852107A1 (en) * 2006-04-19 2007-11-07 Nanobiotix Magnetic nanoparticles compositions and uses thereof

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003199767A (ja) * 2001-10-19 2003-07-15 Koninkl Philips Electronics Nv 磁性粒子の空間的分布を決定する方法
JP2006525506A (ja) * 2003-04-15 2006-11-09 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 状態変数及び状態変数の変化を決定する方法
JP2006527245A (ja) * 2003-06-09 2006-11-30 コンセホ・スペリオール・デ・インベスティガシオネス・シエンティフィカス 磁性ナノ粒子
JP2005120470A (ja) * 2003-09-25 2005-05-12 Hitachi Metals Ltd 金属微粒子の製造方法および金属微粒子
JP2006097123A (ja) * 2004-02-24 2006-04-13 Hitachi Metals Ltd 金属微粒子およびその製造方法ならびに磁気ビーズ
WO2006025627A1 (en) * 2004-09-03 2006-03-09 Yonsei University Water-soluble nanoparticles stabilized with multi-functional group ligands and method of preapation thereof
WO2006100986A1 (ja) * 2005-03-22 2006-09-28 Hitachi Metals, Ltd. 被覆金属微粒子及びその製造方法
JP2008544968A (ja) * 2005-06-29 2008-12-11 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 磁性酸化鉄粒子を含む組成物及び撮像方法における当該組成物の使用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230101164A (ko) * 2021-12-29 2023-07-06 브이메이커(주) 광대역 반사 및 흡수를 갖는 전자기파 차폐소재 및 그 제조방법
KR102583310B1 (ko) * 2021-12-29 2023-09-26 브이메이커(주) 광대역 반사 및 흡수를 갖는 전자기파 차폐소재 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009131746A (ru) 2011-02-27
RU2481570C2 (ru) 2013-05-10
WO2008090500A2 (en) 2008-07-31
JP5404417B2 (ja) 2014-01-29
US8354841B2 (en) 2013-01-15
WO2008090500A3 (en) 2008-09-12
EP2124715A2 (en) 2009-12-02
BRPI0806911A2 (pt) 2014-04-29
US20100123456A1 (en) 2010-05-20
BRPI0806911A8 (pt) 2015-10-13
CN104042214A (zh) 2014-09-17
CN101600389A (zh) 2009-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5404417B2 (ja) 作用領域の磁性粒子に影響を与え及び/又はそれらを検出する方法、磁性粒子及び磁性粒子の使用
EP3302338B1 (en) Marker materials and forms for magnetic marker localization
US8532735B2 (en) Device and method for examination and use of an electrical field in an object under examination containing magnetic particles
US9603544B2 (en) Method of determining state variables and changes in state variables
US8368394B2 (en) Arrangement and method for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action
US20060140867A1 (en) Coated stent assembly and coating materials
CN102245097B (zh) 具有可变选择场取向的用于磁性粒子成像的设备
US20100033173A1 (en) Arrangement for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action and method of producing a disk shaped coil
CN101626725B (zh) 用于磁性粒子成像的设备、用于影响和/或检测多个和单个磁性粒子的方法
US8179131B2 (en) Method and arrangement for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action by rotating magnetic drive vector
Altintas Applications of magnetic nanomaterials in biosensors and diagnostics
WO2008078246A2 (en) Arrangement and method for influencing and/or detecting magnetic particles in a region of action
Mayeen et al. Surface Chemistry and Properties of Magnetic Nanoparticles
Sarveena The Role of Nanoferrites in Bio-medical Applications
Lostun et al. The effect of surface spin disorder on magnetic properties of Fe/FexOy core-shell nanoparticles
JP2022539011A (ja) 温熱インプラントおよびインプラントを加熱する方法およびシステム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110113

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121012

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121023

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130123

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130423

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131001

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131029

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees